JP4540304B2

JP4540304B2 - 溶接検査装置

Info

Publication number: JP4540304B2
Application number: JP2003155265A
Authority: JP
Inventors: 博信砂; 貴博須川
Original assignee: Oyabe Seiki Co Ltd
Current assignee: Oyabe Seiki Co Ltd
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004351509A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接済みのワークを搬送装置によって搬送方向上流側から下流側へ搬送する際にワークの溶接部の接合状態を検査する溶接検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、被溶接物（ワーク）の溶接部の溶接状態を検査する装置や方法については種々の提案がなされているが、その一例として、特開平７−１８５８５５号公報に記載のレーザ溶接の溶接品質管理方法がある。この公報記載の方法によれば、溶接方向へ移動されるワークにレーザ光を照射して溶接する場合に、その溶接処理と同時進行でワークの溶接状態の欠陥を検査するものである。具体的には、レーザ光による溶接によって溶接部位で発生したプラズマ光の強度を光センサで検出することにより溶融池の状態の適否を予備判定すると共に、溶接部の凹凸（溶接ビード）を連続的にビデオカメラにより撮影して溶接ビードの表面欠陥の有無を検査するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した検査方法では、レーザ光による溶接と溶接部の検査とを同時進行させるので、レーザ光による溶接時に発生するスパッタ等によって光センサやビデオカメラなどの測定機器の測定機能が低下してしまうという問題点がある。しかも、スパッタ等の異物が測定機器に付着すると除去することが困難であるという問題点がある。一方、かかる問題点を回避するために、レーザ光による溶接処理の後に、ワークの溶接部の検査処理を行う時間を特別に設けることも可能であるが、それでは生産ライン全体としてのタクトタイムが遅延してしまうという新たな問題点が生じてしまう。
【０００４】
そこで、本願出願人は、溶接済みのワークを搬送装置によって次工程に搬送する際にワークの溶接部の接合状態の検査を実施することを考えた。この検査方法では、ワークの搬送中に溶接部の接合状態の検査を実施するので、生産ライン全体としてタクトタイムの遅延が防止される。しかしながら、ワークが薄板状である場合には、空気抵抗によって搬送中のワークが厚み方向に大きく振れ動いてしまう。このため、ワークの溶接部から測定機器までの距離を一定に保つことができないため、例えば、測定対象物との間隔を一定に保持する必要がある測定機器、例えば、レーザ光方式の測定機器では測定精度が大きく低下してしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、搬送装置により搬送されるワークの溶接部の溶接状態を連続的に検査することができ、且つ、ワークの溶接部から溶接部センサまでの距離を一定に保って測定精度を向上させることができる溶接検査装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために請求項１記載の溶接検査装置は、溶接済みのワークを溶接工程から溶接線の延長方向と同一方向へ搬送することで次工程へ搬送する搬送装置によって搬送方向上流側から下流側へ搬送される前記溶接済みのワークの溶接部を検査する溶接検査装置であって、前記搬送装置により搬送される前記溶接済みのワークの非溶接部の表面側及び裏面側に配設される一対のローラと、その一対のローラを対向させ、その個々のローラを前記溶接済みのワークの搬送方向へ転動可能に独立に支持する一対の支持部材と、その個々の支持部材を互いに接近する方向へ独立に付勢する一対の付勢手段と、その付勢手段により付勢される前記一対の支持部材のうちの一方に固定され、前記搬送装置により搬送される前記溶接済みのワークが溶接工程から次工程へ搬送される途中で、前記溶接済みのワークの溶接部における表面側又は裏面側から離間し且つ対向し、その溶接済みのワークの溶接部の凹凸を検知する溶接部センサとを備えている。
【０００７】
なお、溶接部センサは、ワークの溶接部へレーザ光を照射する照射部と、その照射部により照射されたレーザ光の反射光を受光する受光部とを備え、その受光部によって受光された反射光に基づいてワークの溶接部の凹凸を検知するものであることが好ましい。
【０００８】
この請求項１記載の溶接検査装置によれば、溶接済みのワークが搬送装置により搬送方向上流側から下流側へ搬送される場合、付勢手段よって一対の支持部材が互いに接近するように付勢され、この付勢によって一対のローラがワークの非溶接部を挟み込むようにして搬送中のワークの表裏面にそれぞれ押し当てられる。このとき、一対のローラはワークの搬送移動に伴ってワークの搬送方向へ向けて転動される。この転動する一方のローラを支持する支持部材には、ワークの溶接部から離間し且つ対向して溶接部センサが固定されるので、この溶接部センサによって搬送中のワークにおける表面側又は裏面側の溶接部の凹凸が連続的に検知される。
【０００９】
請求項２記載の溶接検査装置は、請求項１記載の溶接検査装置において、前記付勢手段の付勢方向または反付勢方向へ向かう前記一対のローラの振動を強制的に減衰させる減衰手段を備えている。
【００１０】
請求項３記載の溶接検査装置は、請求項１又は２に記載の溶接検査装置において、前記付勢手段は、前記一対の支持部材にそれぞれ連結される第１及び第２ロッドと、その第１及び第２ロッドに対して作動流体の圧力により推力をそれぞれ付与する第１及び第２シリンダとを備えている。
【００１１】
請求項３記載の溶接検査装置によれば、請求項１又は２に記載の溶接検査装置と同様に作用する上、第１ロッド及び第２ロッドが第１シリンダ及び第２シリンダの推力によりそれぞれ突出され、一対の支持部材が互いに接近する方向へそれぞれ推進される。その後、例えば、第１ロッドは突出量が最大となるストローク終端位置まで突出され、第２ロッドはストローク中間位置まで突出されると、一対のローラがワークの表面及び裏面にそれぞれ当接される。しかも、第１シリンダ及び第２シリンダは、第１ロッド及び第２ロッドの出没に作動流体の圧力を用いるので、その作動流体の粘性摩擦等による減衰作用を発揮することができる。
【００１２】
請求項４記載の溶接検査装置は、請求項３記載の溶接検査装置において、前記搬送装置は、ワークの表面側を上方に裏面側を下方に向けた状態で搬送するものであり、前記第１シリンダは、前記第１ロッドを介して前記一対のローラのうちでワークの裏面側に配設されるものをワーク裏面側に付勢するものであって、前記第２シリンダに対してシリンダ内径が大きくされている。
【００１３】
請求項５記載の溶接検査装置は、請求項１から４のいずれかに記載の溶接検査装置において、前記一対の支持部材のうち、前記溶接部センサが固定され且つ一方の前記ローラを支持するものには、その溶接部センサ及びローラが、ワークの搬送方向に略同一位置であって、ワークの溶接部の横断方向に異なる位置で、かつ、そのワークの溶接部の横断方向に互いに近接した位置に設けられている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である溶接検査装置４０が併設されるレーザ溶接機１の正面図（前面図）である。レーザ溶接機１は、主に、鋼板等の薄板状の強磁性体で形成された溶接対象物（以下、「ワーク」と称す）を所定の溶接位置に位置決めして固定するクランプマシン２と、そのクランプマシン２により固定されるワークをレーザ光で溶接する溶接ユニット３とを備えている。クランプマシン２の下部にはｘ軸方向に延設される載置テーブル４が配設されており、この載置テーブル４の上面にはワークが載置可能とされている。
【００１５】
載置テーブル４はｙ軸方向へ移動可能な移動フレーム５の上部に搭載され、この移動フレーム５は床面上に設置された基礎フレーム６の上部に配設されている。基礎フレーム６の上面におけるｘ軸方向両側にはガイドレール８，８がそれぞれ配設されており、このガイドレール８，８には、移動フレーム５がｙ軸方向へ移動可能に載架されている。ガイドレール８，８の間であって基礎フレーム６のｘ軸方向中央にはサーボモータ９が配設されており、このサーボモータ９は、ガイドレール８，８上の移動フレーム５をｙ軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【００１６】
クランプマシン２の上部であって載置テーブル４の上方には、その載置テーブル４の上面と対向してマグネットユニット１０が配設されている。マグネットユニット１０は、電磁石の磁力により強磁性体であるワークを磁化して吸着させるためのものである。マグネットユニット１０は載置テーブル４より横長な移動フレーム１１に吊設され、この移動フレーム１１にはｘ軸方向に間隔を隔てて２本のガイドロッド１２，１２が配設されている。ガイドロッド１２，１２はマグネットユニット１０のｙ軸方向移動を案内する軸状体であり、移動フレーム１１における各ガイドロッド１２，１２の内側には、マグネットユニット１０をｙ軸方向に移動させる駆動装置であるエアシリンダ１３，１３がそれぞれ配設されている。
【００１７】
移動フレーム１１の上方にはｘ軸方向に延びる梁状体である横架フレーム１４が配設されている。この横架フレーム１４の下縁にはガイドレール１５がｘ軸方向に延設されており、このガイドレール１５には、移動フレーム１１の上部が吊着されている。また、移動フレーム１１の前面にはラック１６がｘ軸方向に延設されており、このラック１６はピニオン１７と歯合されている。サーボモータ１８は、ラック１６に歯合するピニオン１７を回転させて移動フレーム１１をｘ軸方向へ往復移動させる駆動装置であり、横架フレーム１４のｘ軸方向中央に固定設置されている。
【００１８】
また、横架フレーム１４は、クランプマシン２とｘ軸方向上流側（図１右側）に並設される前工程テーブル１９の上方にまで延長されている。前工程テーブル１９は、その上面に溶接前のワークを載置するものであり、この前工程テーブル１９には、載置されたワークを下方から押し上げるプッシュロッド２０が複数本配設されている。一方、横架フレーム１４は、クランプマシン２のｘ軸方向下流側（図１左側）に並設される次工程テーブル２１の上方にも延長されている。次工程テーブル２１は、その上面に溶接済みのワークを載置するものである。
【００１９】
横架フレーム１４の上縁にはｘ軸方向に延びるガイドレール２２が配設されており、このガイドレール２２には、溶接ユニット３が載上されている。図６には、溶接ユニット３の構造がより詳細に図示されている。図６に示すように、溶接ユニット３は、レーザ光線を照射するレーザヘッド３ａと、そのレーザヘッド３ａを支持する支持体３ｂと、その支持体３ｂをｘｙｚ空間内で移動させるヘッド移動装置３ｃ（図１参照）とを有した溶接ユニットである。
【００２０】
溶接ユニット３によれば、溶接時において支持体３ｂは、ヘッド移動装置３ｃによりｘ軸方向上流側（図６右側）から下流側（図６左側）へ移動され、その移動と共にレーザヘッド３ａからレーザ光が照射されて、ワークの溶接が行われる。図１に戻って説明する。溶接ユニット３は、レーザヘッド３ａの支持体３ｂをｘ軸方向へ移動させるためのボールねじ軸２３と、ボールねじナット２４と、サーボモータ２５とを備えており、これらはヘッド移動装置３ｃの一部を構成している。
【００２１】
溶接ユニット３の支持体３ｂにはボールねじ軸２３が螺合されるボールねじナット２４が取着されている。ボールねじ軸２３及びボールねじナット２４は、ねじ軸２３のおねじとナット２４のめねじとを複数の玉で結合する「ボールねじ」であり、そのボールねじ軸２３には、横架フレーム１４上に配設されたサーボモータ２５が連結されている。サーボモータ２５は、ボールねじナット２４に螺合するボールねじ軸２３を回転させて、溶接ユニット３の支持体３ｂをｘ軸方向へ往復移動させる駆動装置である。
【００２２】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における部分的な側断面図であり、載置テーブル４より下側の部位のみを図示している。尚、図２中の１点鎖線は、載置テーブル４，４’にそれぞれ載置されるワークＷ１，Ｗ２の縁端同士を突合わせた場合にその両縁端が一致すべき理想位置を示した基準線ｚ０を、図中の２点鎖線は突合わせ溶接される二枚一組の溶接対象物であるワークＷ１，Ｗ２を、それぞれ示している。また、基準線ｚ０はｚ軸と平行な直線である。
【００２３】
図２に示すように、載置テーブル４のｙ軸方向下流側（図２左側）には、載置テーブル４’が並設されており、載置テーブル４のｙ軸方向上流側（図２右側）には補助テーブル４”が取着されている。これらの載置テーブル４，４’及び補助テーブル４”は、その上面に複数のフリーベア２６がそれぞれ取着され、各フリーベア２６の頂部は略面一とされている。複数のフリーベア２６は、頂部が外部に露出された球体を転動可能に保持した部材であり、その複数のフリーベア２６の球体頂部によりワークＷ１，Ｗ２の下面を支持するものである。
【００２４】
また、載置テーブル４，４’の下方には上記した移動フレーム５が１基ずつ配設されており、２基の移動フレーム５，５はともに上記した一対のガイドレール８，８（図１参照）に載架されている。基礎フレーム６のｙ軸方向両端部には、上記したサーボモータ９がそれぞれ１基ずつ配設されており、一方のサーボモータ９（図２右側）は載置テーブル４を支持する移動フレーム５を、他方のサーボモータ９（図２左側）は載置テーブル４’を支持する移動フレーム５を、それぞれｙ軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【００２５】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における部分断面図であり、図中の一点鎖線は、載置テーブル４、４’にそれぞれ載置されるワークＷ１，Ｗ２の縁端同士を突合わせる場合、その突合わせられた両縁端が一致すべき理想的位置である基準線ｘ０を示しており、この基準線ｘ０はｘ軸と平行な直線であり、上記した基準線ｚ０と同一平面（ｘ−ｚ平面）内に存在する。
【００２６】
図３に示すように、載置テーブル４，４’にはｙ軸方向に複数のフリーベア２６が等間隔に配列され、更に、そのフリーベア２６の配列がｘ軸方向に平行かつ等間隔で複数並設されている。載置テーブル４，４’には、基準線ｘ０の延長方向に平面視長方形状の支持ブロック２７，２７がそれぞれ延設されている。支持ブロック２７，２７は、マグネットユニット１０，１０（図５参照）と共にワークＷ１，Ｗ２を挟み込んでクランプ（固定）するものであり、各ブロック２７，２７の対向する縁辺が基準線ｘ０と平行とされている。各支持ブロック２７，２７はともに鋼材などの強磁性体（強磁性材料）で形成されており、後述するマグネットユニット１０，１０の磁力により磁気誘導を生じて磁化される特性を有している。
【００２７】
図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線における部分断面図である。図４に示すように、支持ブロック２７，２７の上面はともに略水平で且つ略面一とされている。また、各支持ブロック２７，２７の上方にはマグネットユニット１０がそれぞれ１基ずつ配設されている。各マグネットユニット１０，１０の下端部には、支持ブロック２７，２７の上面にそれぞれ対向配置されるクランプ板２８，２８が取着され、クランプ板２８，２８の下面と支持ブロック２７，２７の上面とは略平行とされている。クランプ板２８，２８は、マグネットユニット１０，１０の中でワークＷ１，Ｗ２に直接吸着する部材であり、磁気誘導により磁化される強磁性体で形成されている。
【００２８】
また、移動フレーム５，５の下部にはボールねじナット３０が１基ずつ固着され、各ボールねじナット３０，３０には、ｙ軸方向に軸芯が向いたボールねじ軸２９が１本ずつ螺合されている。この２本のボールねじ軸２９，２９は、その基準線ｚ０側の端部が軸受３１，３１により枢支される一方、その反基準線ｚ０側の端部がそれぞれ異なるサーボモータ９，９に連結されている。このため、サーボモータ９，９を回転駆動することにより、載置テーブル４，４’は、ｙ軸方向へ往復移動できるのである。
【００２９】
図５は、図１のＶ−Ｖ線における部分断面図である。図５に示すように、上記した横架フレーム１４の下端面のｙ軸方向両側には上記したガイドレール１５がそれぞれ１本ずつ配設され、この２本のガイドレール１５，１５によって移動フレーム１１がｘ軸方向へ移動可能に横架フレーム１４の下方に吊設されている。また、移動フレーム１１には、一対のガイドレール１５，１５の下方に梁部１１ａ，１１ｂがそれぞれ設けられている。梁部１１ａには、上記したガイドロッド１２が貫通して挿嵌されており、そのガイドロッド１２の基準線ｚ０側の端部（図５左側）にはブラケット３２が取着されている。
【００３０】
ブラケット３２は、マグネットユニット１０を吊下げた状態で支持するものである。このブラケット３２には、ｚ軸方向に軸芯が向いたガイドロッド３３がｚ軸方向に摺動可能に挿嵌されており、このガイドロッド３３の下端にはマグネットユニット１０の上部が取着されている。よって、マグネットユニット１０は、ガイドロッド１２及びガイドロッド３３によりｙ軸およびｚ軸方向に往復移動可能とされている。また、梁部１１ｂには、梁部１１ａと同様に、上記したガイドロッド１２、ブラケット３２、ガイドロッド３３及びマグネットユニット１０が装着されており、梁部１１ａに装着される各部材１２，３２，３３，１０と、梁部１１ｂに装着される各部材１２，３２，３３，１０とは、基準線ｚ０に関して対称とされている。
【００３１】
図６は、図２のＶＩ−ＶＩ線における断面図である。なお、図２のＶＩ’−ＶＩ’線における断面図は、図６を左右反転したものと略同一であるので、その説明を省略する。
【００３２】
図６に示すように、横架フレーム１４に吊設される移動フレーム１１は、そのｘ軸方向中央に上記したブラケット３２が配設されている。ブラケット３２はｘ軸方向に長尺状に形成されており、その長手方向両端部に上記したガイドロッド３３がそれぞれ１本ずつ挿嵌されている。移動フレーム１１には、２本のガイドロッド３３，３３の内側に一対のエアシリンダ３４，３４が配設されており、この一対のエアシリンダ３４，３４は、マグネットユニット１０をｚ軸方向に往復移動させる駆動装置である。
【００３３】
このエアシリンダ３４，３４のシリンダロッド３４ａ，３４ａはｚ軸下方へ突出され、各シリンダロッド３４ａ，３４ａの先端にはマグネットユニット１０の上部が取着されている。このマグネットユニット１０にはｘ軸方向に複数枚（例えば合計１１板）のクランプ板２８が若干の隙間（数ｍｍ程度）を隔てて隣接して並設されており、複数枚のクランプ板２８が支持ブロック２７のｘ軸方向ほぼ全域に渡って設けられている。また、レーザ溶接機１のｘ軸方向下流側（図６左側）には後述する溶接検査装置４０が配設されている。
【００３４】
図７は、図６に示した溶接検査装置４０の拡大図であり、図中の２点鎖線は、溶接済みのワークＷ１，Ｗ２（以下、単に「ワークＷ」という）を載置テーブル４，４’から次工程テーブル２１へ搬送する際の搬送経路Ｒを示している。図７に示すように、溶接検査装置４０は、載置テーブル４，４’及び移動フレーム１１よりｘ軸方向下流側に配設されており、溶接済みのワークＷの搬送経路Ｒを挟み込むように一対のローラ４１，４２が上下に配設されている。
【００３５】
この一対のローラ４１，４２は、搬送経路Ｒを通過するワークＷを挟持したまま転動する回転体であり、ワークＷの溶接線Ｌ（又は基準線ｘ０）からｙ軸方向（図７の紙面垂直方向）へ所定距離偏移された位置に対向配置されている。即ち、一対のローラ４１，４２は、ワークＷの非溶接部の表裏面を挟持して転動するものである。一対のローラ４１，４２は、それぞれ個別に支持ブラケット４３，４４に回転自在に支持されており、この支持ブラケット４３，４４にはエアシリンダ４５，４６のシリンダロッド４５ａ，４６ａがそれぞれ個別に接続されている。
【００３６】
エアシリンダ４５，４６は、作動流体として空気が用いられており、その作動空気の圧力を調節して、シリンダロッド４５ａ，４６ａを出没させる推力を発生させるものである。具体的に、エアシリンダ４５は、支持ブラケット４３を介してローラ４１をｚ軸方向下側へ押動させる動力装置であり、エアシリンダ４６は、支持ブラケット４４を介してローラ４２をｚ軸方向上側へ押動させる動力装置である。即ち、エアシリンダ４５，４６は、そのシリンダロッド４５ａ，４６ａの推力によって、支持ブラケット４３，４４を互いに接近する方向へ付勢して、一対のローラ４１，４２をワークＷに押し当てる動力装置である。
【００３７】
また、搬送経路Ｒの下方に配設されるエアシリンダ４６は、もう一方のエアシリンダ４５のシリンダ内径より大きくされており、その分、エアシリンダ４５よりｚ軸方向の振動に対する減衰性（減衰係数）が大きくされている。よって、ワークＷを下側から支えるローラ４２はワークＷの自重や振動を受けてもｚ軸方向に振れ難くなるのである。
【００３８】
また、支持ブラケット４４には、ワークＷの搬送経路Ｒより下方であって、ワークＷの溶接部と対向する位置にレーザセンサ４７が固定されている。具体的に、レーザセンサ４７は、ワークＷの溶接部の凹凸（ビード部の形状）を検知するものであり、その上面が搬送経路Ｒ、即ち、ローラ４２の外周の最上面からｚ軸方向へ所定距離Ｃ１だけ離間した位置で支持ブラケット４４に固定されている。よって、ローラ４２の外周最上面からレーザセンサ４７上面までの距離Ｃ１は、常に一定に保持されるのである。
【００３９】
レーザセンサ４７の上面には、ｙ軸方向幅が略５０ｍｍのレーザ光を自己の直上に位置するワークＷの溶接部に照射する照射部と、その照射部から照射されたレーザ光の反射光を受光する受光部とが設けられており、その受光部により受光した反射光に基づいてワークＷの溶接部のｚ軸方向の凹凸が検知される。更に、レーザセンサ４７は、その受光部にＣＣＤ受光素子が用いられており、ワークＷ表面の光反射率に関わらず高い検出精度を確保できる。
【００４０】
次工程テーブル２１の上方には、移動フレーム１１のｘ軸方向下流側端部（図７左側）に連結された吸着搬送ユニット５０が配設されている。この吸着搬送ユニット５０は、移動フレーム１１が前工程テーブル１９の上方位置（図１の２点鎖線）から載置テーブル４，４’の上方位置（図１の実線）まで移動する場合に、載置テーブル４，４’上に載置される溶接済みのワークＷを吸着して次工程テーブル２１まで搬送するものである。
【００４１】
吸着搬送ユニット５０は、移動フレーム１１からｘ軸方向下流側（図７左方）へ延設されるフレーム５１と、そのフレーム５１の下部に配設される吸着パッド５２とを備えている。吸着パッド５２は、ブロワやコンプレッサなどの吸引装置（図示せず）による吸引力によりワークＷを吸着するものであり、作動流体の圧力によりｚ軸方向へ上下移動可能に構成されている。
【００４２】
ここで、図７には１基の吸着パッド５２しか図示していないが、実際には、フレーム５１にｘ軸方向に略等間隔で４基の吸着パッド５２が配設されており、これら４基の吸着パッド５２によりワークＷ２の上面が吸着される。一方、フレーム５１には、上記した４基の吸着パッド５２とｙ軸方向上流側（図７の紙面に対する手前側）に一定間隔を隔てて更に４基の吸着パッド５２が配設されており、これらの４基の吸着パッド５２によりワークＷ１の上面が吸着される。
【００４３】
次に、上記のように構成されたレーザ溶接機１の動作について説明する。まず、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向上流側（図１右側）へ移動されて、移動フレーム１１が前工程テーブル１９の上方位置（図１中の２点鎖線）で位置決めされる。前工程テーブル１９上にはｙ軸方向に並べられた２枚のワークＷ１，Ｗ２が載置されており、移動フレーム１１の停止後、４基のエアシリンダ３４によりマグネットユニット１０，１０が下降されてマグネットユニット１０，１０に通電がなされる。
【００４４】
一方、この通電と共に、複数本のプッシュロッド２０によるワークＷ１，Ｗ２の押し上げを行うと、マグネットユニット１０の各クランプ板２８にワークＷ１，Ｗ２が吸着される。この吸着後、４基のエアシリンダ３４によりマグネットユニット１０，１０を上昇させ、且つ、プッシュロッド２０を下降させると、ワークＷ１，Ｗ２が前工程テーブル１９の上方に吊り上げられる。ワークＷ１，Ｗ２の吊り上げ後、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向下流側（図１左側）へ移動されて、移動フレーム１１が載置テーブル４，４’の上方位置（図１中の実線）で位置決めされると、レーザ溶接機１は、図５に示した状態となる。
【００４５】
図５に示した状態において、４基のエアシリンダ１３が中立状態とされると、各エアシリンダ１３のシリンダロッドがｙ軸方向へ遊動可能な状態となる。その後、４基のエアシリンダ３４によりマグネットユニット１０，１０が最下位置まで下降され、マグネットユニット１０，１０の磁力が強磁力に変更されると、各クランプ板２８及びワークＷ１，Ｗ２の磁界の影響を受けて各支持ブロック２７，２７が磁化される。この磁化によってワークＷ１，Ｗ２とそれに上下に対向する支持ブロック２７，２７との間には磁気的な引力（磁気引力）が生じ、ワークＷ１，Ｗ２が各マグネットユニット１０，１０の磁化されたクランプ板２８と磁化された支持ブロック２７，２７との間に吸着されつつ強固に拘束される。
【００４６】
ワークＷ１，Ｗ２をマグネットユニット１０，１０及び支持ブロック２７，２７間にて拘束した後は、サーボモータ９，９によって移動フレーム５，５を基準線ｚ０側へ向けて移動させて、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が突合わせられる。ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２同士が突き合わさると、溶接ユニット３のレーザヘッド３ａが下降され、レーザヘッド３ａによって縁端Ｅ１，Ｅ２間にレーザ光が照射されつつ、溶接ユニット３がサーボモータ２５によってｘ軸方向上流側（図１右側）から下流側（図１左側）へ移動されて、ワークＷ１，Ｗ２の縁端Ｅ１，Ｅ２が溶接されて、ワークＷが出来上がる。
【００４７】
溶接終了後は、レーザヘッド３ａが上昇され、マグネットユニット１０，１０への通電が停止される。これにより、マグネットユニット１０，１０の磁力がなくなり、溶接済みのワークＷが各クランプ板２７から離脱して、載置テーブル４，４’上に載置される。この後は、４基のエアシリンダ３４によりマグネットユニット１０，１０が最上位置へ上昇される。その後、再び、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向上流側（図１右側）へ移動されると、吸着搬送ユニット５０が載置テーブル４，４’の上方位置で位置決めされる。
【００４８】
載置テーブル４，４’上には溶接済みのワークＷが載置されており、移動フレーム１１の停止後、８基の吸着パッド５２によってワークＷの上面が吸着される。この吸着後、サーボモータ１８が回転され、移動フレーム１１がｘ軸方向下流側（図１左側）へ移動されて、移動フレーム１１が載置テーブル４，４’の上方位置（図１中の実線）で位置決めされると、溶接前のワークＷ１，Ｗ２が前工程テーブル１９から載置テーブル４，４’上に、溶接済みのワークＷが載置テーブル４，４’から次工程テーブル２１上に搬送される。このとき、ワークＷは、吸着搬送ユニット５０によりｘ軸方向下流側（図１６左方）へ搬送経路Ｒに沿って搬送される。
【００４９】
一方、溶接検査装置４０によれば、エアシリンダ４６は、その推力によりシリンダロッド４６ａをストローク上端位置まで最大に突出させる一方、エアシリンダ４５は、その推力によりシリンダロッド４５ａをストローク中間位置まで突出させる。すると、支持ブラケット４３，４４が互いの接近方向へそれぞれ付勢され、この付勢によって、一対のローラ４１，４２間に搬送経路Ｒを挟み込むようにしてローラ４２がローラ４１に押し当てられる。なお、ここでは、エアシリンダ４６の推力のみが、一対のローラ４１，４２がワークＷの表裏面から離れないように制御装置（図示せず）によって逐次レギュレーションされる。
【００５０】
かかる状態で、ワークＷが搬送経路Ｒに沿って搬送されると、ワークＷは一対のローラ４１，４２間に挟入され、一対のローラ４１，４２は、ワークＷの表裏面にそれぞれ押し当てられつつ転動される。これによって、搬送中の薄板状のワークＷが搬送経路Ｒに対してｚ軸方向上下に大きく振れ動くことを防止することができる。また、ワークＷが振れ動いても、一対のローラ４１，４２はエアシリンダ４５，４６による付勢によってワークＷの表裏面に押し当てられ続けるので、一対のローラ４１，４２はワークＷを強固に挟み込んだままの状態でワークＷに追従して上下できる。
【００５１】
ワークＷの搬送が進行し、ワークＷの溶接部がレーザセンサ４７の直上に達すると、レーザセンサ４７の照射部から照射されるレーザ光がワークＷの裏面（図７下側）で反射され受光部により受光される。この受光に基づいて、ワークＷの裏面に略０．１ｍｍ以上の凸起が検知された場合、溶接ユニット３による溶接用のレーザ光が裏抜けして正常にビードが形成されていると判断される。一方、レーザセンサ４７の受光部による受光に基づいて、ワークＷの裏面に凸起が検知されない場合には、溶接ユニット３による溶接用レーザ光が裏抜けせずに溶接不良が発生しているものと判断される。このようにして、ワークＷの溶接部は、そのワークＷが載置テーブル４，４’から次工程テーブル２１へ搬送される際に、連続的に検査される。
【００５２】
また、上記の通り、ワークＷが上下方向（ｚ軸方向）に振動しても、一対のローラ４１，４２はワークＷを強固に挟み込んだままの状態でワークＷに追従するように上下するので、レーザセンサ４７からワークＷ裏面までの距離Ｃ１を常に略一定に保持でき、レーザセンサ４７による測定誤差を最小限に抑制することができる。しかも、一対のローラ４１，４２をワークＷに押し当てる付勢力は、作動流体に空気を用いたエアシリンダ４５，４６により付与されるので、一対のローラ４１，４２に加わる上下振動を作動空気の粘性摩擦等により早期に減衰させることもできる。
【００５３】
更に、レーザセンサ４７は、その測定誤差をより低減させるために、ローラ４２とワークＷとの当接位置にできる限り近接した位置で支持ブラケット４４に固定される。具体的に、ローラ４２及びレーザセンサ４７は、ワークＷの搬送方向（ｘ軸方向）の略同一位置であって、ワークＷの溶接部の横断方向（ｙ軸方向）に異なった近接位置にそれぞれ設けられている。ローラ４２からｘ軸方向やｙ軸方向へ離れた箇所では、搬送中のワークＷがローラ４２の外周最上面と接するｘｙ平面に対してｚ軸方向へ上下する虞もある。よって、レーザセンサ４７は、そのような上下動が最も少なくなるローラ４２とワークＷとの当接位置にできる限り近接した位置に固定するのである。
【００５４】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【００５５】
例えば、本実施例では、一対のローラ４１，４２をワークＷに押し当てる動力装置としてエアシリンダ４５，４６を用いて説明したが、かかる動力装置は必ずしもエアシリンダに限定されるものではなく、作動流体の圧力を用いてシリンダロッドを出没させるものであれば、油圧シリンダであっても良い。また、本実施例では、本発明の付勢手段及び減衰手段としてエアシリンダを例に説明したが、例えば、一対のローラ４１，４２をワークＷに付勢する付勢手段として圧縮バネなどの弾性部材を用い、一対のローラ４１，４２に作用する振動力を減衰させる減衰手段としてダンパ装置を用いても良い。
【００５６】
また、本実施例では、ワークＷの溶接部の欠陥検査にレーザ光を利用するレーザセンサを用いたが、かかる検査に用いるセンサは必ずしもこれに限定されるものではなく、非接触方式のセンサであれば、超音波式や撮像素子等を用いたカメラ方式であっても良い。また、本実施例では、ワークＷの裏面（下面）に配設される支持ブラケット４４にレーザセンサ４７を固定したが、ワークＷの表面（上面）に配設される支持ブラケット４３にレーザセンサを固定しても良い。
【００５７】
更に、本実施例では、一対のローラ４１，４２によりワークＷを挟持する場合、エアシリンダ４６のシリンダロッド４６ａをストローク上端位置まで最大に突出させ、エアシリンダ４５のシリンダロッド４５ａをストローク中間位置まで突出させたが、かかる両エアシリンダのシリンダロッドの突出位置は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、両エアシリンダのシリンダロッドが共にストローク中間位置まで突出した状態で一対のローラがワークＷを挟み込むように設定しても良い。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の溶接検査装置によれば、溶接済みのワークは、その溶接線の延長方向、即ち、ワークの溶接部の延長方向と略同一方向へ搬送装置により搬送される。また、溶接部センサは、支持部材によって、搬送装置により搬送されるワークの表面側又は裏面側の溶接部から対向かつ離間して固定されるので、ワークを次工程へ搬送する間にワークの溶接部の凹凸を連続的に検査することができる。よって、ワークの溶接部の接合状態を検査するための作業時間を別途設ける必要がなく、生産ライン全体としてのタクトタイムの短縮化を図ることができるという効果がある。
【００５９】
また、一対のローラは、付勢手段の付勢される一対の支持部材を介して搬送中のワークの表裏面にそれぞれ押し当てられるので、搬送中のワークが厚み方向へ振れ動く場合にもワークの表裏面から離間することなく転動できる。しかも、溶接部センサは、ワークの表面側又は裏面側に押し当てられるローラが支持される支持部材の定位置に固定されるので、搬送中のワークが厚み方向へ振れ動く場合であっても、ワークの表面又は裏面から溶接部センサまでの距離を常に一定に保持することができ、溶接部センサによる測定誤差を最小限に抑制することができるという効果がある。
【００６０】
請求項２記載の溶接検査装置によれば、更に、一対のローラは、減衰手段によって付勢手段の付勢方向または反付勢方向へ向けた振動が強制的に減衰されるので、搬送中のワークが厚み方向へ振れ動く場合に、かかるワークの振れ動きを早期に減衰させると共に抑制させることができるという効果がある。
【００６１】
請求項３記載の溶接検査装置によれば、更に、第１シリンダ及び第２シリンダは、第１及び第２ロッドの出没方向に作用する振動を、その作動流体の粘性摩擦等により減衰させることができる。即ち、第１シリンダ及び第２シリンダはそれぞれ付勢手段および減衰手段の双方の機能を兼ね備えているので、付勢手段及び減衰手段を別個独立に設ける必要がなく、その分、装置構造を簡素化できるという効果がある。
【００６２】
請求項４記載の溶接検査装置によれば、更に、ワーク裏面側のローラを付勢する第１シリンダは、第２シリンダよりシリンダ内径が大きいので、その分、第１シリンダ自体の減衰性を第２シリンダに比べて大きくすることができる。よって、第１シリンダにより付勢されるワーク裏面側のローラは、ワークの自重やワークの振動を受けても位置振れし難くなり、結果、搬送中のワークの厚み方向への振れ動きを更に抑制することができるという効果もある。
【００６３】
請求項５記載の溶接検査装置によれば、更に、一方の支持部材に固定される溶接部センサを、その支持部材により支持されるローラとワークの搬送方向に略同一位置に設けることで、溶接部センサによる測定誤差を更に低減させることができるという効果がある。しかも、更に、溶接部センサ及びローラを、ローラがワークの溶接部と接触しない限度において、ワークの溶接部の横断方向に異なった近接位置にそれぞれ設けることで、溶接部センサによる測定誤差を更に低減させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である溶接検査装置が併設されるレーザ溶接機の正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における部分的な側断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における部分断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線における部分断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線における部分断面図である。
【図６】図２のＶＩＩ−ＶＩＩ線における断面図である。
【図７】図６に示した溶接検査装置の拡大図である。
【符号の説明】
４０溶接検査装置
４１，４２ローラ
４３，４４支持ブラケット（支持部材）
４５，４６エアシリンダ（第１シリンダ、第２シリンダ、付勢手段の一部、減衰手段）
４５ａ，４６ａシリンダロッド（第１ロッド、第２ロッド、付勢手段の一部）
４７レーザセンサ（溶接部センサ）
５０吸着搬送ユニット（搬送装置）
Ｗワーク（溶接済みのワーク）
ｘ０，ｚ０基準線（溶接線）

Claims

溶接済みのワークを溶接工程から溶接線の延長方向と同一方向へ搬送することで次工程へ搬送する搬送装置によって搬送方向上流側から下流側へ搬送される前記溶接済みのワークの溶接部を検査する溶接検査装置であって、
前記搬送装置により搬送される前記溶接済みのワークの非溶接部の表面側及び裏面側に配設される一対のローラと、
その一対のローラを対向させ、その個々のローラを前記溶接済みのワークの搬送方向へ転動可能に独立に支持する一対の支持部材と、
その個々の支持部材を互いに接近する方向へ独立に付勢する一対の付勢手段と、
その付勢手段により付勢される前記一対の支持部材のうちの一方に固定され、前記搬送装置により搬送される前記溶接済みのワークが溶接工程から次工程へ搬送される途中で、前記溶接済みのワークの溶接部における表面側又は裏面側から離間し且つ対向し、その溶接済みのワークの溶接部の凹凸を検知する溶接部センサとを備えていることを特徴とする溶接検査装置。
前記付勢手段の付勢方向または反付勢方向へ向かう前記一対のローラの振動を強制的に減衰させる減衰手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の溶接検査装置。
前記付勢手段は、前記一対の支持部材にそれぞれ連結される第１及び第２ロッドと、その第１及び第２ロッドに対して作動流体の圧力により推力をそれぞれ付与する第１及び第２シリンダとを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接検査装置。
前記搬送装置は、ワークの表面側を上方に裏面側を下方に向けた状態で搬送するものであり、
前記第１シリンダは、前記第１ロッドを介して前記一対のローラのうちでワークの裏面側に配設されるものをワーク裏面側に付勢するものであって、前記第２シリンダに対してシリンダ内径が大きくされていることを特徴とする請求項３記載の溶接検査装置。
前記一対の支持部材のうち、前記溶接部センサが固定され且つ一方の前記ローラを支持するものには、その溶接部センサ及びローラが、ワークの搬送方向に略同一位置であって、ワークの溶接部の横断方向に異なる位置で、かつ、そのワークの溶接部の横断方向に互いに近接した位置に設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の溶接検査装置。