焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置和焊接接頭的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題為：提供能夠降低成本并且能夠精度優(yōu)良地檢測兩部件間的對接部的位置的焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置以及實施該對接位置檢測方法的焊接接頭的制造方法。此處，本發(fā)明的一方式為一種焊接接頭的對接位置檢測方法，在將第1部件和第2部件的排列方向設為第1方向、將與上述第1方向垂直的方向設為第2方向時，上述第1部件具備角部和倒角部，將二維移位傳感器配置于在上述第1方向上比接合部靠上述第1部件側的位置，且進行配置使得上述第2方向和上述二維移位傳感器的照射光的光軸方向相交的角度θs以及上述第2方向和上述第1部件的上述倒角部的形成方向相交的角度θa滿足條件式0°＜θs＜θa。
【專利說明】焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置和焊接接頭的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測構成焊接接頭的2個部件的對接位置的焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置、以及檢測構成焊接接頭的2個部件的對接位置且制造焊接接頭的焊接接頭的制造方法。
【背景技術】
[0002]關于檢測構成焊接接頭的2個部件的對接位置的技術，在專利文獻I中公開有以下技術:具備:投光器，其對部件彼此的對接部投射可視光；拍攝裝置，其對對接部進行拍攝；和對接位置裝置，其將圖像的暗部作為對接位置來檢測，投光器在和對接線垂直的方向上從斜向對位于對接線的兩側的對接部進行照明。而且，在此專利文獻I的技術中，將在切換投光器的點燈時對接部的邊緣清晰度高的投光器定為用于對接部的照明。
[0003]另外，在專利文獻2中公開有以下技術:通過狹縫激光振蕩器朝向工件間的階梯部斜著投射光，并用CCD線性傳感器接收此反射光，以在CCD線性傳感器接收到的光的光量中從高光亮變化到低光亮的位置為基礎、用微型計算機計算工件間的對接位置。
[0004]另外，在專利文獻3中公開有以下技術:在光切斷法中，用以預定的步長(step)量在攝像光軸方向上移動的攝像部進行攝像，抑制多重反射光的影響以檢測表面形狀。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平10-311707號公報
[0008]專利文獻2:日本特開平11-156577號公報
[0009]專利文獻3:日本特開2010-164377號公報

【發(fā)明內容】

[0010]發(fā)明要解決的課題
[0011]但是，在專利文獻I的技術中，因為切換配置于兩部件側的投光器的點燈、按每個選擇適合的光源，所以在檢測工序花費很多時間從而使焊接工序所需要的時間變長，難以導入生產(chǎn)線上的焊接工序。另外，必須將2臺投光器在垂直于焊接線的平面上左右對稱(兩部件側)地設置、并將受光機在焊接線上設置，設備變得復雜。另外，因為在兩部件側需要設置投光器的空間，所以對象零件的形狀和/或大小等被限制、對象零件的設計自由度變低。
[0012]另外，專利文獻2的技術，因為只適用于使板厚不同的部件對接而形成有階梯部的工件，所以成為對象的工件的形狀被限定。另外，和專利文獻I同樣地，必須將投光器和受光機在垂直于焊接線的平面上左右對稱(兩部件側)地設置，設備變得復雜。另外，因為在兩部件側需要設置的空間，所以成為對象的零件的形狀和/或大小等被限制、成為對象的零件的設計自由度變低。
[0013]另外，在專利文獻3中，因為需要以預定的步長量在攝像光軸方向上移動的機構，所以設備變得復雜、成本變高。
[0014]此外，在焊接接頭的兩部件間的對接位置存在凹部的情況下，來自投光器的入射光發(fā)生散射和/或漫反射而不能得到清晰的接合位置的形狀輪廓，存在該凹部的邊緣部的計測恐會變得困難。由此，不能精度優(yōu)良地檢測兩部件間的接合位置。
[0015]因此，本發(fā)明的課題為:提供能夠降低成本并且能夠精度優(yōu)良地檢測兩部件間的對接部的位置的焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置、以及實施該對接位置檢測方法的焊接接頭的制造方法。
[0016]用于解決課題的技術方案
[0017]為了解決上述課題而做成的本發(fā)明的一實施方式，一種焊接接頭的對接位置檢測方法，對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部照射二維移位傳感器的照射光以檢測所述對接部的位置，其特征在于:在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時，所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部，將所述二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述照射光的光軸方向相交的角度Θ s以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Qa滿足條件式0° < Θ s < 0a。
[0018]根據(jù)這種實施方式，將二維移位傳感器配置于在第I方向上比對接部靠第I部件側的位置，且配置為相對于第2方向以角度0S傾斜。而且，將此角度Θ s設為小于第I部件的倒角部的形成方向相對于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部產(chǎn)生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件側而難以被二維移位傳感器受光。這樣，能夠用簡單的機構排除第I部件的倒角部處的散射光和/或漫反射光對二維移位傳感器的影響、通過二維移位傳感器計測清晰的二維截面輪廓。因此，能夠降低成本，并且能夠以此二維截面輪廓為基礎精度優(yōu)良地檢測使第I部件的接合面和第2部件的接合面對接所成的對接部的位置。
[0019]在上述實施方式中，優(yōu)選，所述第2部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部，使所述第2部件的所述角部配置于在所述第2方向上比所述第I部件的所述角部靠外側的位置或與所述第I部件的所述角部相同的位置，通過在由所述二維移位傳感器計測出的二維截面曲線上確定所述第2部件的所述角部的位置，來檢測所述對接部的位置。
[0020]根據(jù)這種實施方式，從配置二維移位傳感器的位置來看，第2部件的角部總是露出的。因此，在由二維移位傳感器計測出的二維截面曲線上，第2部件的角部總是清晰地顯現(xiàn)出來。因此，能夠在該二維截面曲線上容易地確定第2部件的角部的位置，能夠更加可靠地、精度優(yōu)良地檢測使第I部件的接合面和第2部件的接合面對接所成的對接部的位置。
[0021]在上述實施方式中，優(yōu)選，將指示所述第2部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的下限值設為在指示所述第I部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的上限值以上。
[0022]根據(jù)這種實施方式，能夠從第I部件和第2部件的設計時開始管理第I部件的角部和第2部件的角部的位置關系。由此，能夠設定為從配置有二維移位傳感器的位置觀察、第2部件的角部可靠地露出。因此，能夠進一步可靠地、精度優(yōu)良地檢測使第I部件的接合面和第2部件的接合面對接所成的對接部的位置。
[0023]在上述實施方式中，優(yōu)選，所述第I部件是差速器殼體，所述第2部件是齒圈。
[0024]根據(jù)這種實施方式，能夠精度優(yōu)良地檢測差速器殼體和齒圈的對接部的位置。而且，通過以此檢測結果為基礎調整差速器殼體和齒圈的對接部的位置和焊接裝置的位置并且對差速器殼體和齒圈的對接部進行焊接，能夠制造由差速器殼體和齒圈構成的焊接品質優(yōu)異的焊接接頭。
[0025]為了解決上述課題而做成的本發(fā)明的其他的實施方式，一種焊接接頭的對接位置檢測裝置，對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部照射二維移位傳感器的照射光以檢測所述對接部的位置，其特征在于:在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時，所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部，將所述二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述照射光的光軸方向相交的角度Θ s以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Qa滿足條件式0° < Θ s < 0a。
[0026]根據(jù)這種實施方式，將二維移位傳感器配置于在第I方向上比對接部靠第I部件側的位置，且配置為相對于第2方向以角度0S傾斜。而且，將此角度Θ s設為小于第I部件的倒角部的形成方向相對于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部產(chǎn)生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件側而難以被二維移位傳感器受光。這樣，能夠用簡單的機構排除第I部件的倒角部處的散射光和/或漫反射光對二維移位傳感器的影響、通過二維移位傳感器計測清晰的二維截面輪廓。因此，能夠降低成本，并且能夠以此二維截面輪廓為基礎精度優(yōu)良地檢測使第I部件的接合面和第2部件的接合面對接所成的對接部的位置。
[0027]用于解決上述課題的本發(fā)明的其他的方式，一種焊接接頭的制造方法，通過焊接裝置對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部進行接合，其特征在于:在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時，所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部，將二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述二維移位傳感器的照射光的光軸方向相交的角度Θs以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度0a滿足條件式0° < θ8< 0a，對所述對接部照射所述照射光以檢測所述對接部的位置，以所述對接部的位置檢測結果為基礎對所述焊接裝置的位置進行校正、通過所述焊接裝置對所述對接部進行接合。
[0028]根據(jù)這種實施方式，將二維移位傳感器配置于在第I方向上比對接部靠第I部件側的位置，且配置為相對于第2方向以角度0S傾斜。而且，將此角度Θ s設為小于第I部件的倒角部的形成方向相對于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部產(chǎn)生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件側而難以被二維移位傳感器受光。這樣，能夠用簡單的機構排除第I部件的倒角部處的散射光和/或漫反射光對二維移位傳感器的影響、用二維移位傳感器計測清晰的二維截面輪廓。因此，能夠降低成本，并且能夠以此二維截面輪廓為基礎精度優(yōu)良地檢測使第I部件的接合面和第2部件的接合面對接所成的對接部的位置。而且，因為以此接合部的位置的檢測結果為基礎對焊接裝置的位置進行校正，所以能夠提聞焊接接頭的焊接品質。
[0029]發(fā)明效果
[0030]根據(jù)本發(fā)明涉及的焊接接頭的對接位置檢測方法、焊接接頭的對接位置檢測裝置和焊接接頭的制造方法，能夠降低成本、并且精度優(yōu)良地檢測兩部件間的對接部的位置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實施例的焊接接頭的制造系統(tǒng)的結構圖。
[0032]圖2是焊接部分的周邊的放大圖。
[0033]圖3是傳感器頭的周邊的放大圖。
[0034]圖4是本實施例的焊接接頭的制造方法的流程圖。
[0035]圖5是傳感器頭的周邊的外觀立體圖。
[0036]圖6是傳感器頭的配置的說明圖。
[0037]圖7是差速器殼體的倒角部和齒圈的倒角部的周邊的剖視圖。
[0038]圖8是差速器殼體的倒角部和齒圈的倒角部的周邊的剖視圖。
[0039]圖9是一般的倒角部的尺寸指示的說明圖。
[0040]圖10是表示在使差速器的角部的位置和齒圈的角部的位置對接、且將傳感器頭配置為與焊接線平行的情況的剖視圖。
[0041]圖11是表示在圖10所示情況下的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果的圖。
[0042]圖12是表示在齒圈的角部配置于比差速器的角部靠徑向的外側的位置、且傳感器頭配置為與焊接線平行的情況的剖視圖。
[0043]圖13是表示在圖12所示情況下的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果的圖。
[0044]圖14是表示齒圈的角部配置于比差速器的角部靠徑向的內側的位置、且傳感器頭配置為與焊接線平行的情況的剖視圖。
[0045]圖15是表示在圖14所示情況下的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果的圖。
[0046]圖16是表示在圖6和/或圖7所示情況下的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果的圖。
[0047]圖17是表示在圖8所示情況下的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果的圖?！揪唧w實施方式】
[0048]以下，參照附圖對將本發(fā)明具體化了的實施方式詳細地進行說明。此處，作為一例舉使機動車等車輛的差速裝置的構成零件即差速器殼體和齒圈對接的焊接接頭的例子來進行說明。
[0049](焊接接頭的制造系統(tǒng))
[0050]如圖1所示，本實施例的焊接接頭的制造系統(tǒng)I具有焊接頭10、Z軸驅動馬達12、加工機控制盤14、旋轉驅動部16和位置檢測裝置18等。如圖2所示，焊接接頭10從頂端部26對使差速器殼體20的接合面45 (參照圖6)和齒圈22的接合面47 (參照圖6)對接所成的對接部24照射激光28，通過焊接將差速器殼體20和齒圈22接合。齒圈22相對于差速器殼體20從圖1的上方朝向下方壓入，在對接部24和差速器殼體20對接并且配置。此外，齒圈22可以是雙曲線齒輪，可以是斜齒輪。另外，圖1是焊接接頭的制造系統(tǒng)I的結構圖，圖2是焊接部分的周邊的放大圖。另外，差速器殼體20是本發(fā)明的“第I部件”的一例，而齒圈22是本發(fā)明的“第2部件”的一例。
[0051]Z軸驅動馬達12使焊接頭10沿差速器殼體20和齒圈22的排列方向即Z軸方向移動，進行焊接頭10在該Z軸方向上的位置的校正。加工機控制盤14對Z軸驅動馬達12輸送焊接頭10在Z軸方向上的位置的校正的指令值，來控制Z軸驅動馬達12的驅動。旋轉驅動部16使差速器殼體20和齒圈22以中心軸S為中心旋轉。如圖3所示，位置檢測裝置18是使用傳感器頭30來檢測差速器殼體20和齒圈22的對接部24的裝置，后面詳細地敘述。此外，圖3是傳感器頭30的周邊的放大圖。另外，Z軸方向是本發(fā)明的“第I方向”的一例，且是差速器殼體20、齒圈22的中心軸S方向。
[0052](焊接接頭的制造方法)
[0053]接著，對用焊接接頭的制造系統(tǒng)I制造由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭的方法進行說明。此處，圖4是由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭的制造方法的流程圖。如圖4所示，若焊接接頭的制造程序開始，則首先，使焊接頭10移動到XYZ軸的各軸方向的基準位置(步驟SI)。接著，通過位置檢測裝置18檢測差速器殼體20和齒圈22的對接位置(對接部24的位置)(步驟S2)。此外，關于對接位置的檢測方法后面詳細地敘述。
[0054]接著，判斷檢測出的接合位置從預定的基準位置偏移的位置偏移量是否小于設定值(步驟S3)。此設定值是與所要求的焊接品質等相應地任意地設定的值，例如為0.05mm。而且，在上述的位置偏移量小于設定值的情況下，以來自加工機控制盤14的指令為基礎對焊接頭10在Z軸方向上的位置進行校正以對激光28的照射位置進行校正(步驟S4)。而且，在這樣地對激光28的照射位置進行校正之后，通過旋轉驅動部16使差速器殼體20和齒圈22以中心軸S為中心旋轉，并且從焊接部10的頂端部26對差速器殼體20和齒圈22的對接部24照射激光28、而開始差速器殼體20和齒圈22的焊接(步驟S5)。而且，若在差速器殼體20和齒圈22的全周對對接部24的焊接完成，則結束焊接接頭的制造程序。這樣，制造由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭。另外，在步驟S3中在所述位置位置偏移量大于設定值的情況下，判斷為工件(差速器殼體20和/或齒圈22)存在加工不良和/或安裝不良(設置不良)，鳴警報以停止焊接接頭的制造系統(tǒng)I的運轉(步驟S6)。以上是對于通過焊接接頭的制造系統(tǒng)I制造由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭的方法的說明。
[0055](焊接接頭的對接位置檢測裝置)
[0056]接著，對作為本發(fā)明的焊接接頭的對接位置檢測裝置的一例的位置檢測裝置18進行說明。位置檢測裝置18具有傳感器頭30，該傳感器頭30是使用狹縫激光42 (帶狀激光)(參照圖5)通過光切斷法來計測二維截面輪廓的光學式的二維移位傳感器。而且，位置檢測裝置18是輸出在通過該傳感器頭30計測出的二維截面輪廓上特定的測定點的位置信息(坐標)的裝置。如上述圖1所示，位置檢測裝置18具備傳感器頭30、控制器32、PLC34和外部輸出接口 36等。[0057]如圖5所示，傳感器頭30具備投光部38和受光部40。而且，此傳感器頭30通過使從投光部38照射的狹縫激光42在差速器殼體20和齒圈22的對接部24的周邊的面反射、且通過受光部40受光該反射光，來計測二維截面輪廓(二維剖面形狀)。此外，狹縫激光42是本發(fā)明的“照射光”的一例。
[0058]此處，如圖6所示，差速器殼體20具備倒角部44、接合面45和角部48，在接合面45 (對接部24)的X軸方向(圖6的上方向)的端部，在倒角部44和接合部45的邊界部分形成有角部48。另外，齒圈22具備倒角部46、接合面47和角部50，在接合面47 (對接部24)的X軸方向的端部，在倒角部46和接合面47的邊界部分形成有角部50。而且，在本實施例中，將此角部50設為測定點P。此外，X軸方向是本發(fā)明的“第2方向”的一例，是和上述的Z軸方向垂直且排列傳感器頭30和差速器殼體20的方向。S卩，X軸方向是差速器殼體20和/或齒圈22的徑向。
[0059]而且，如圖6所示，將傳感器頭30配置于差速器殼體20在上述Z軸方向上(圖6的左右方向)相對于焊接線L的一側。這樣，將傳感器頭30配置于在Z軸方向上比對接部24靠差速器殼體20側的位置。
[0060]并且，配置傳感器頭30，使得X軸方向和傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C的方向相交的角度Θ s (即，傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C相對于焊接線L的傾斜)、和X軸方向和差速器殼體20的倒角部44的形成方向相交的角度0a (B卩，差速器殼體20的倒角部44相對于焊接線L的傾斜)滿足以下條件式。
[0061](式I)
[0062]0° < Θ s < Θ a
[0063]此處，焊接線L是差速器殼體20的角部48和齒圈22的角部50的切線。另外，傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C是狹縫激光42的寬度方向的中心軸。而且，這樣配置的傳感器頭30從投光部38對倒角部44和/或倒角部46和/或接合面47的周邊照射狹縫激光42。此外，圖5是傳感器頭30的周邊的外觀立體圖，圖6是關于傳感器頭30的配置的說明圖。另外，圖6是從側面方向觀察傳感器頭30的圖，在圖6中投光部38和受光部40是在圖面的進深方向上重疊的位置關系。
[0064]此外，傳感器頭30在上述圖1所示例中配置于以差速器殼體20和齒圈22的中心軸S為中心、與焊接頭10對稱的位置(即，相對于焊接頭10在差速器殼體20和齒圈22的旋轉方向上旋轉了 180°的位置)。但是，傳感器頭30的配置位置不限定于此，也可以配置于差速器殼體20和齒圈22的旋轉方向上的其他的位置。
[0065]另外，控制器32將傳感器頭30的測定值輸送至PLC34。PLC34是可編程控制器，以獲取的測定值為基礎，通過運算求出差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置偏移量，并將求出的運算值輸送至上述的加工機控制盤14和外部輸出接口 36。外部輸出接口 36連接于顯示器等未圖示的顯示裝置，以從PLC獲取的運算值為基礎，將差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置偏移量在該顯示裝置顯示。
[0066]另外，在本實施例中，設定倒角部44和倒角部46的尺寸和公差，使得在使差速器殼體20和齒圈22對接時，相對于傳感器頭30夾著焊接線L位于相反側的齒圈22的角部50向徑向的外側露出。即，在使差速器殼體20和齒圈22對接時，如圖7所示將齒圈22的角部50配置于比差速器殼體20的角部48靠徑向外側的位置?；蛘?，在使差速器殼體20和齒圈22對接時，如圖8所示齒圈22的角部50和差速器殼體20的角部48配置于徑向的相同位置。
[0067]更具體而言，關于差速器殼體20的倒角部44和齒圈22的倒角部46，相對于一般地如圖9所示將尺寸設定為例如“C0.5”的情況,在本實施例中如上述圖7所示設定關于尺寸A、尺寸B、倒角角度Qa和倒角角度Qb的尺寸以及公差。而且,將尺寸B的公差的下限值預先設為尺寸A的公差的上限值以上。由此，在差速器殼體20和齒圈22的設計時，能夠進行管理使得齒圈22的角部50配置為如上述圖7或圖8那樣。此處，尺寸A是指示差速器殼體20的角部48的位置的徑向尺寸(X軸方向的尺寸)，尺寸B是指示齒圈22的角部50的位置的徑向尺寸(X軸方向的尺寸)。另外，倒角角度Ga是差速器殼體20的倒角部44和焊接線L所成的角度，倒角角度0b是齒圈22的倒角部46和焊接線L所成的角度。此外，圖7和圖8是差速器殼體20的倒角部44和齒圈22的倒角部46的周邊的剖視圖，圖9是關于一般的倒角部的尺寸指示的說明圖。
[0068](對接位置檢測方法)
[0069]通過這樣的結構的位置檢測裝置18，以下這樣檢測差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置。首先，傳感器頭30，從投光部38對差速器殼體20和齒圈22的對接部24的周邊照射狹縫激光42，然后通過受光部40受光反射的狹縫激光42。這樣，通過傳感器頭30計測對接部24周邊的二維截面輪廓。
[0070]另外，控制器32通過利用用傳感器頭30計測出的二維截面輪廓來確定齒圈22的角部50的位置，以檢測對接部24的位置。這樣地檢測出的對接部24的位置信息(測定值)經(jīng)由控制器32被輸送至PLC34。而且，PLC34以獲取的對接部24的位置信息為基礎，通過運算求出該對接部24相對于預定的基準位置的位置偏移量。而且，將求出的運算值輸送至上述加工機控制盤14，并且輸送至外部輸出接口 36來用未圖示的顯示裝置顯示對接部24的位置偏移量。如上所示，通過位置檢測裝置18，檢測差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置。
[0071]此處，如上所述將傳感器頭30相對于焊接線L以角度Θ s傾斜地配置。由此，因為在差速器殼體20的倒角部44擴散和/或漫反射的狹縫激光42的光朝向齒圈22的倒角部46側反射，所以難以用傳感器頭30的受光部40受光。這樣，能夠用簡單的機構，排除差速器殼體20的倒角部44處的狹縫激光42的擴散和/或漫反射的影響。因此，能夠用傳感器頭30計測清晰的二維截面輪廓。因此，能夠降低差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置的檢測所需要的成本，并且能夠精度優(yōu)良地檢測該對接部24的位置。
[0072]另外，在使差速器殼體20和齒圈22對接時，從配置傳感器頭30的位置觀察，齒圈22的角部總是露出。由此，能夠從利用傳感器頭30計測出的二維截面輪廓，可靠地獲取成為測定點P的齒圈22的角部50的位置信息。而且，能夠利用齒圈22的角部50的位置信息，檢測差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置。這樣，能夠可靠地、精度優(yōu)良地檢測差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置。
[0073](對接位置的檢測誤差的評價)
[0074]接著，對與差速器殼體20和齒圈22的對接位置的檢測誤差相關的評價結果進行說明。此外，圖11、13、15、16、17是表示該評價結果的的圖，橫軸設為計測位置(NC坐標)，縱軸設為傳感器計測值。此處，計測位置(NC坐標)表示齒圈22的角部50在Z軸方向上(差速器殼體20和齒圈22的排列方向)相對于傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C (參照圖6)的位置坐標。而且，設定為當計測位置為O時光軸C和角部50相交。另外，傳感器計測值是表示以用傳感器頭30計測出的二維截面輪廓為基礎檢測出的齒圈22的角部50在Z軸方向上(差速器殼體20和齒圈22的排列方向)的位置的值。而且，在這次評價中，設定多個計測位置，并且調查對于設定的各個計測位置的傳感器計測值。
[0075]首先，在如圖10所示，差速器殼體20的角部48的位置和齒圈22的角部50的位置對接、且傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C和焊接線L平行地配置的情況下，評價結果如圖11所示。根據(jù)圖11所示的評價結果，例如在計測位置(NC坐標)是50μπι等時，傳感器計測值產(chǎn)生超過暫定目標誤差范圍S的檢測誤差。
[0076]另外，在如圖12所示，齒圈22的角部50位于比差速器殼體20的角部48靠徑向外側(圖12的上側)的位置、且傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C與焊接線L平行地配置的情況下，評價結果如圖13所示。根據(jù)圖13所示的評價結果，例如在計測位置(NC坐標)是-200 μ m等時傳感器計測值產(chǎn)生超過暫定目標誤差范圍δ的檢測誤差。
[0077]另外，在如圖14所示，齒圈22的角部50位于比差速器殼體20的角部48靠徑向的內側(圖14的下側)的位置、且傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C與焊接線L平行地配置的情況下，評價結果如圖15所示。根據(jù)圖15所示的評價結果，例如在計測位置(NC坐標)是Oym等時傳感器計測值產(chǎn)生超過暫定目標誤差范圍δ的檢測誤差。
[0078]這樣在圖11、圖13、圖15中傳感器計測值產(chǎn)生超過暫定目標誤差范圍δ的檢測誤差的理由可以認為是因為:通過將傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C與焊接線L平行地配置，從傳感器頭30的投光部38照射的狹縫激光42在差速器殼體20的倒角部44和/或齒圈22的倒角部46散射或者漫反射，這些散射光和/或漫反射光被傳感器頭30的受光部40受光，而不能用傳感器頭30計測清晰的二維截面輪廓。
[0079]另一方面，在本實施例中，如圖7和圖8所示，在傳感器頭30相對于焊接線L以傳感器角度Θ s傾斜地配置的情況下，如圖16和圖17所示，傳感器計測值的檢測誤差全部收斂于暫定目標誤差范圍δ的范圍內。這可以認為是因為:通過將傳感器頭30相對于焊接線L以傳感器角度Θ s傾斜地配置，在差速器殼體20的倒角部44擴散和/或漫反射的狹縫激光42朝向齒圈22的倒角部46側反射從而難以被傳感器頭30的受光部40受光，從而能夠用傳感器頭30計測清晰的二維截面輪廓。
[0080]若對以上的與對接位置的檢測誤差相關的評價結果進行總結，則如圖10、圖12、圖14所示，在傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C與焊接線L平行地配置的情況下，檢測誤差的平均值為210.4 μ m。與此相對，在如本實施例那樣如圖7和圖8所示，傳感器頭30相對于焊接線L以角度Θ s傾斜地配置的情況下，檢測誤差的平均值為49.5 μ m,與傳感器頭30的狹縫激光42的光軸C與焊接線L平行地配置的情況相比不足I / 4。這樣，根據(jù)本實施例，差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置的檢測精度提高。
[0081]此外，在本實施例中舉出檢測由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭的對接位置的例子來進行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，也能夠應用于其他的檢測焊接接頭的對接位置的例子。例如，本發(fā)明也能夠應用于使軸形狀部件彼此對接而成的焊接接頭。
[0082](本實施方式的效果)
[0083]根據(jù)本實施例，將傳感器頭30配置于在Z軸方向上比對接部24靠差速器殼體20側的位置，且相對于X軸方向以角度Θ S傾斜地配置。而且，使此角度Θ S小于差速器殼體20的倒角部44的形成方向相對于X軸方向所成的角度Ga。由此，差速器殼體20的倒角部44處的狹縫激光42的散射光和/或漫反射光向齒圈22側反射，而難以被傳感器頭30的受光部40受光。這樣，能夠用簡單的機構排除差速器殼體20的倒角部44處的狹縫激光42的散射光和/或漫反射光對傳感器頭30的受光部40的影響，以用傳感器頭30計測出清晰的二維截面輪廓。因此，能夠降低成本，并且能夠以此二維截面輪廓為基礎精度優(yōu)良地檢測使差速器殼體20的接合面45和齒圈22的接合面47對接而成的對接部24的位置。另夕卜，能夠縮短對接部24的位置的檢測所需要的時間，能夠縮短焊接工序所需要的時間。
[0084]另外，因為能夠不依附于差速器殼體20和齒圈22的厚度和形狀等地檢測對接部24的位置，所以差速器殼體20和齒圈22的設計自由度提高。
[0085]另外，通過使用一體地具備投光部38和受光部40的傳感器頭30，能夠使用于檢測對接部24的位置的傳感器為簡單的構造，且能夠使之小型化。而且，能夠如本實施例那樣將投光部38和受光部40在Z軸方向上相對于焊接線L集成地配置于差速器殼體20側。由此，差速器殼體20和齒圈22的設計自由度提高。
[0086]另外，從配置有傳感器頭30的位置觀察，齒圈22的角部50總是露出。由此，在用傳感器頭30計測出的二維截面輪廓中，齒圈22的角部50總是清晰地顯現(xiàn)出來。因此，容易在此二維截面輪廓上確定齒圈22的角部50的位置，能夠更加可靠地、精度優(yōu)良地檢測使差速器殼體20的接合面45和齒圈22的接合面47對接而成的對接部24的位置。
[0087]另外，將指示齒圈22的角部50的位置的尺寸B的下限值設為指示差速器殼體20的角部48的位置的尺寸A的上限值以上。由此，能夠從差速器殼體20和齒圈22的設計時開始對差速器殼體20的角部48和齒圈22的角部50的位置關系進行管理。由此，能夠可靠地設定為從配置有傳感器頭30的位置觀察、齒圈22的角部50露出。因此，能夠更可靠地、精度優(yōu)良地檢測使差速器殼體20的接合面45和齒圈22的接合面47對接而成的對接部24的位置。
[0088]另外，因為以差速器殼體20和齒圈22的對接部24的位置的檢測結果為基礎來校正焊接頭10的位置，所以能夠制造焊接品質提高了的由差速器殼體20和齒圈22構成的焊接接頭。
[0089]此外，上述實施方式只不過是單純的示例，不對本發(fā)明構成任何限定，當然能夠在不脫離該發(fā)明的主旨的范圍內進行各種改良、變形。
[0090]附圖標記說明
[0091]I 制造系統(tǒng)
[0092]10焊接頭
[0093]12 Z軸驅動馬達
[0094]18位置檢測裝置
[0095]20差速器殼體
[0096]22 齒圈
[0097]24對接部
[0098]30傳感器頭
[0099]32控制器[0100]34 PLC
[0101]36外部輸出接口
[0102]38投光部
[0103]40受光部
[0104]42狹縫激光
[0105]44 (差速器殼體的)倒角部
[0106]45 (差速器殼體的)接合面
[0107]46 (齒圈的)倒角部
[0108]47 (齒圈的)接合面
[0109]48 (差速器殼體的)角部
[0110]50 (齒圈的)角部
[0111]A 尺寸
[0112]B 尺寸
[0113]C 光軸
[0114]L 焊接線
[0115]Θ s傳感器角度
[0116]0a (差速器殼體的)倒角角度
[0117]0b (齒圈的)倒角角度
【權利要求】
1.一種焊接接頭的對接位置檢測方法，對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部照射二維移位傳感器的照射光以檢測所述對接部的位置，其特征在于: 在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時， 所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部， 將所述二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述照射光的光軸方向相交的角度Θ s以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Θ a滿足條件式0° < Θ s<Θ a。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊接接頭的對接位置檢測方法，其特征在于: 所述第2部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部， 使所述第2部件的所述角部配置于在所述第2方向上比所述第I部件的所述角部靠外側的位置或與所述第I部件的所述角部相同的位置， 通過在由所述二維移位傳感器計測出的二維截面曲線上確定所述第2部件的所述角部的位置，來檢測所述對接部的 位置。
3.根據(jù)權利要求2所述的焊接接頭的對接位置檢測方法，其特征在于: 將指示所述第2部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的下限值設為在指示所述第I部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的上限值以上。
4.根據(jù)權利要求1至3中的任一項所述的焊接接頭的對接位置檢測方法，其特征在于: 所述第I部件是差速器殼體，所述第2部件是齒圈。
5.一種焊接接頭的對接位置檢測裝置，對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部照射二維移位傳感器的照射光以檢測所述對接部的位置，其特征在于: 在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時， 所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部， 將所述二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述照射光的光軸方向相交的角度Θ s以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度0a滿足條件式0° < Θ s<Θ a。
6.一種焊接接頭的制造方法，通過焊接裝置對使第I部件的接合面與第2部件的接合面對接所成的對接部進行接合，其特征在于: 在將所述第I部件與所述第2部件的排列方向設為第I方向、將與所述第I方向垂直且排列所述二維移位傳感器和所述第I部件的方向設為第2方向時， 所述第I部件具備:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其與所述接合面的邊界部分形成所述角部，將二維移位傳感器配置于在所述第I方向上比所述對接部靠近所述第I部件側的位置，且進行配置使得所述第2方向與所述二維移位傳感器的照射光的光軸方向相交的角度Θs以及所述第2方向與所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Θ a滿足條件式0° < θ8< 0a，對所述對接部照射所述照射光以檢測所述對接部的位置， 以所述對接部的位置檢測結果為基礎對所述焊接裝置的位置進行校正、通過所述焊接裝置對所述對接部進行接合。
【文檔編號】G01B11/24GK103561901SQ201180070224
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2011年4月28日 優(yōu)先權日:2011年4月28日
【發(fā)明者】巖谷信吾, 內田圭亮, 田本英樹, 堀江亮太, 鈴木克典 申請人:豐田自動車株式會社