JP7464430B2 - Method and device for determining the quality of welded joints - Google Patents

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本発明は、溶接部の良否判定方法及び溶接部の良否判定装置に関し、溶接部及びその近傍のワークにレーザを照射して得られた測定値を用いて、溶接部を良否判定する溶接部の良否判定方法及び溶接部の良否判定装置に関する。 The present invention relates to a method and device for determining the quality of a weld, and to a method and device for determining the quality of a weld that uses measurements obtained by irradiating a laser onto the weld and a workpiece in the vicinity of the weld to determine the quality of the weld.

従来の溶接ビードの品質管理装置100(以下、「品質管理装置100」と呼ぶ。)として、図8に示す装置が知られている。図8は、従来の品質管理装置100を説明する概略構成図である。 The device shown in FIG. 8 is known as a conventional weld bead quality control device 100 (hereinafter referred to as "quality control device 100"). FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the conventional quality control device 100.

図8に示す如く、品質管理装置100は、溶接ビード101の外観上の品質検査を行う品質検査装置102を有し、品質検査装置102は、主に、投光手段103と、撮像手段104と、表示手段105と、画像前処理手段106と、形状特徴値演算手段を一部に備えた判定手段107と、制御手段108と、を備える。そして、投光手段103は、半導体レーザ109と、コリメートレンズ110と、シリンドリカルレンズ111と、を有する。 As shown in FIG. 8, the quality control device 100 has a quality inspection device 102 that performs visual quality inspection of the weld bead 101. The quality inspection device 102 mainly includes a light projection means 103, an image capture means 104, a display means 105, an image preprocessing means 106, a determination means 107 that includes a shape feature value calculation means, and a control means 108. The light projection means 103 includes a semiconductor laser 109, a collimator lens 110, and a cylindrical lens 111.

図示したように、溶接ビード101は、薄板鋼板112,113の突合せ部に形成され、半導体レーザ109から照射されたレーザ光は、コリメートレンズ110及びシリンドリカルレンズ111を通過し、スリット状のレーザ光L1として、溶接ビード101を照射する。そして、溶接ビード101を照射したレーザ光L1の形状は、溶接ビード101に対応する部分が曲線となり、溶接ビード101の外観形状を把握することができる。 As shown in the figure, the weld bead 101 is formed at the butt joint of thin steel plates 112, 113, and the laser light irradiated from the semiconductor laser 109 passes through a collimator lens 110 and a cylindrical lens 111, and irradiates the weld bead 101 as a slit-shaped laser light L1. The shape of the laser light L1 irradiated to the weld bead 101 is curved in the part corresponding to the weld bead 101, and the external shape of the weld bead 101 can be grasped.

また、品質管理装置100では、画像前処理手段106が、撮像手段104にて撮影された溶接ビード101の2次元画像から形状特定値を生成する。そして、判定手段107が、上記形状特定値と予め設定された良否判定基準値とを対比することで、溶接ビード101の良否判定を行う(例えば、特許文献1参照。)。 In addition, in the quality control device 100, the image pre-processing means 106 generates a shape specific value from the two-dimensional image of the weld bead 101 captured by the imaging means 104. Then, the judgment means 107 judges the quality of the weld bead 101 by comparing the shape specific value with a predetermined quality judgment standard value (see, for example, Patent Document 1).

特開平05-71932号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-71932

上述したように、従来の品質管理装置100の良否判定方法では、画像前処理手段106が、撮像手段104にて撮影された溶接ビード101の2次元画像から形状特定値を生成し、判定手段107が、上記形状特定値と予め設定された良否判定基準値とを対比することで、溶接ビード101の良否判定の自動化を実現する。 As described above, in the conventional quality control device 100 quality determination method, the image pre-processing means 106 generates a shape specific value from the two-dimensional image of the weld bead 101 captured by the imaging means 104, and the determination means 107 compares the shape specific value with a predetermined quality determination standard value, thereby automating the quality determination of the weld bead 101.

しかしながら、上記良否判定方法では、溶接ビード101の形状のみに着目し、溶接対象である薄板鋼板112,113の表面等を基準面として用いていない。言い換えると、薄板鋼板112,113の突合せ部ではそれぞれ公差を有しているため、薄板鋼板112,113の溶接側の面は、必ずしも同一面である訳ではない。そのため、溶接ビード101の形状としては、上記良否判定基準値に対しては良品である場合でも、溶接個所の突合せ部の薄板鋼板112,113に高さ方向のずれが生じることで、アンダーカット等が発生し、不良と判定しなければならない場合もある。 However, the above pass/fail judgment method focuses only on the shape of the weld bead 101 and does not use the surfaces of the thin steel plates 112, 113 to be welded as the reference surface. In other words, because the butt joints of the thin steel plates 112, 113 each have a tolerance, the welded surfaces of the thin steel plates 112, 113 are not necessarily the same surface. Therefore, even if the shape of the weld bead 101 is pass/fail based on the pass/fail judgment criteria, there may be cases where the thin steel plates 112, 113 at the butt joints of the welded parts are misaligned in the height direction, causing undercuts or the like, and the weld must be judged as failing.

つまり、溶接ビード101の良否判定方法は、薄板鋼板112,113の突合せ部の高さ方向の公差の範囲内でのずれ状態も含めて判断されるものであり、上記良否判定方法では、上記公差の範囲内でのずれ状態が考慮されてなく、その判定精度に課題がある。 In other words, the method for determining whether the weld bead 101 is good or bad also takes into account the misalignment within the tolerance range in the height direction of the butt joint between the thin steel plates 112, 113. The above method for determining whether the weld bead is good or bad does not take into account the misalignment within the tolerance range, and there are problems with the accuracy of the determination.

また、通常、作業者の安全面等の観点から、薄板鋼板112,113の突合せ部の開先部には、その上端部の角部が面取りされた面取り部が形成されるが、上記良否判定方法では、その面取り部が設けられた際の判定方法に関し、何ら開示も示唆も成されてなく、特に、アンダーカット部は溶接部としての規格値が厳しく、その良否判定の精度に課題がある。 In addition, for reasons such as worker safety, a chamfer is usually formed at the top corner of the groove where the thin steel plates 112, 113 butt together. However, the above-mentioned quality determination method does not disclose or suggest anything about how to determine whether or not a chamfer is provided. In particular, the standard values for undercuts as welds are strict, and there are issues with the accuracy of quality determination.

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、溶接部及びその近傍のワークにレーザを照射して得られた測定値を用いて、溶接部を良否判定する溶接部の良否判定方法及び溶接部の良否判定装置を提供することにある。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a method and device for determining the quality of a welded portion, which uses measurements obtained by irradiating a laser onto the welded portion and the workpiece in the vicinity of the welded portion to determine whether the welded portion is good or bad.

本発明の溶接部の良否判定方法では、第1の溶接材と第2の溶接材との開先部に溶接部を形成し溶接固定されたワーク及び前記溶接部にレーザを照射して、前記ワーク及び前記溶接部を測定し、前記溶接部の良否判定を行う溶接部の良否判定方法において、前記レーザの照射により取得された測定値を用いて、前記開先部近傍の前記第1の溶接材の表面を第1の計測基準面と設定すると共に、前記開先部近傍の前記第2の溶接材の表面を第2の計測基準面として設定し、前記第1の計測基準面及び前記第2の計測基準面に対して前記溶接部のアンダーカット部の溶接形状を判定する判定用高さ距離を設定し、前記測定値から前記第1の計測基準面近傍の第1の凹部及び前記第2の計測基準面近傍の第2の凹部をそれぞれ検出し、前記第1の計測基準面から前記第1の凹部の最下点までの第1の高さ方向距離と、前記第2の計測基準面から前記第2の凹部の最下点までの第2の高さ方向距離と、を前記測定値から算出し、前記第1の高さ方向距離及び前記第2の高さ方向距離が前記判定用高さ距離以下の場合には、前記溶接部の前記溶接形状は良であると判定することを特徴とする。
In the method for determining the quality of a weld according to the present invention, a laser is irradiated to a workpiece and the weld, which are welded and fixed to a groove between a first weld material and a second weld material, to measure the workpiece and the weld and determine the quality of the weld. Using measurements obtained by the irradiation of the laser, a surface of the first weld material near the groove is set as a first measurement reference plane, and a surface of the second weld material near the groove is set as a second measurement reference plane, and a measurement value of the weld is calculated based on the first measurement reference plane and the second measurement reference plane. The present invention is characterized in that a judgment height distance for judging the welding shape of the undercut portion is set, a first recess near the first measurement reference surface and a second recess near the second measurement reference surface are detected from the measurement values, a first height direction distance from the first measurement reference surface to the lowest point of the first recess and a second height direction distance from the second measurement reference surface to the lowest point of the second recess are calculated from the measurement values, and if the first height direction distance and the second height direction distance are less than the judgment height distance, the welding shape of the welded portion is judged to be good .

また、本発明の溶接部の良否判定装置では、載置台と、前記載置台に配設され、その外周面に沿って溶接部が形成されたワークを支持するワーク支持部と、前記載置台に配設され、前記ワーク及び前記溶接部にレーザを照射し、前記溶接部及びその近傍の前記ワークを測定するレーザ測定部と、前記レーザ測定部にて取得した測定値から前記溶接部の良否判定を行う溶接状態判定部と、を備え、前記ワーク支持部または前記レーザ測定部のどちらか一方が可動することで、前記レーザ測定部が前記測定値を取得し、前記溶接状態判定部は、前記測定値から前記ワークに対して第1の計測基準面及び第2の計測基準面を設定し、前記第1の計測基準面及び前記第2の計測基準面に対して前記溶接部のアンダーカット部の溶接形状を判定する判定用高さ距離を設定し、前記測定値から前記第1の計測基準面近傍の第1の凹部及び前記第2の計測基準面近傍の第2の凹部をそれぞれ検出し、前記第1の計測基準面から前記第1の凹部の最下点までの第1の高さ方向距離と、前記第2の計測基準面から前記第2の凹部の最下点までの第2の高さ方向距離と、を前記測定値から算出し、前記第1の高さ方向距離及び前記第2の高さ方向距離が前記判定用高さ距離以下の場合には、前記溶接部の前記溶接形状は良であると判定することを特徴とする。
Moreover, the device for determining the quality of a welded portion of the present invention includes a mounting table, a workpiece support section disposed on the mounting table and supporting a workpiece having a welded portion formed along its outer circumferential surface, a laser measurement section disposed on the mounting table and irradiating a laser with the workpiece and the welded portion to measure the welded portion and the workpiece in the vicinity thereof, and a welding condition determination section that determines the quality of the welded portion from measurement values obtained by the laser measurement section, wherein either the workpiece support section or the laser measurement section is movable so that the laser measurement section obtains the measurement values, and the welding condition determination section sets a first measurement reference surface and a second measurement reference surface for the workpiece from the measurement values. a judgment height distance is set for judging a weld shape of an undercut portion of the weld with respect to the first measurement reference surface and the second measurement reference surface; a first recess near the first measurement reference surface and a second recess near the second measurement reference surface are detected from the measurement values; a first height distance from the first measurement reference surface to a lowest point of the first recess and a second height distance from the second measurement reference surface to a lowest point of the second recess are calculated from the measurement values; and if the first height distance and the second height distance are equal to or less than the judgment height distance, the weld shape of the weld is judged to be good .

発明の溶接部の良否判定方法では、溶接部の両端部のワークに対して第1及び第2の計測基準面を設定し、第1及び第2の計測基準面を用いて溶接部の良否判定を行うことで、ワークの組み付け時の公差も考慮でき、溶接部の良否判定精度を高めることができる。
In the method for determining the quality of a weld of the present invention, first and second measurement reference surfaces are set for the workpieces at both ends of the weld, and the quality of the weld is determined using the first and second measurement reference surfaces, which makes it possible to take into account tolerances when assembling the workpieces and improves the accuracy of determining the quality of the weld.

また、本発明の溶接部の良否判定方法では、溶接部のアンダーカット部の良否判定の際に、ワークに設定した第1及び第2の計測基準面を用いることで、アンダーカット部の良否判定精度を高めることができる。
In addition, in the method for determining the quality of a weld of the present invention, when determining the quality of an undercut portion of a weld, the accuracy of determining the quality of the undercut portion can be improved by using first and second measurement reference surfaces set on the workpiece.

また、本発明の溶接部の良否判定装置では、ワークを支持するワーク支持部またはレーザ測定部が可動することで、ワークの外周面の溶接部を全長に渡り測定することができる。そして、溶接部近傍のワークに対して第1及び第2の計測基準面を設定することで、ワークの組み付け時の公差も考慮でき、溶接部の良否判定精度を高めることができる。
In addition, in the device for determining the quality of a weld according to the present invention, the work support unit that supports the work or the laser measurement unit is movable, so that the weld on the outer peripheral surface of the work can be measured over the entire length. Furthermore, by setting the first and second measurement reference planes for the work in the vicinity of the weld, the tolerance when assembling the work can be taken into consideration, and the accuracy of determining the quality of the weld can be improved.

本発明の一実施形態である溶接部の良否判定装置を説明する(A)概略図、(B)ブロック図である。1A is a schematic diagram and FIG. 1B is a block diagram illustrating a device for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定装置にて良否判定するワークを説明する(A)側面図、(B)断面図である。1A and 1B are a side view and a cross-sectional view illustrating a workpiece to be judged as being defective by a weld defect judgment device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定方法を説明する(A)断面図、(B)断面図、(C)断面図である。1A, 1B, and 1C are cross-sectional views illustrating a method for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定方法を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating a method for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態である溶接部の良否判定方法を説明する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a method for determining the quality of a welded portion according to an embodiment of the present invention. 従来の品質管理装置を説明する概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a conventional quality control device.

最初に、本発明の一実施形態に係る溶接部の良否判定装置について図面に基づき詳細に説明する。尚、本実施形態の説明の際には、同一の部材には原則として同一の符番を用い、繰り返しの説明は省略する。 First, a device for determining the quality of a weld according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In describing this embodiment, the same reference numbers will be used for the same components as a general rule, and repeated descriptions will be omitted.

図1(A)は、本実施形態の溶接部の良否判定装置10(以下、「良否判定装置10」と呼ぶ。)を説明する概略図である。図1(B)は、本実施形態の良否判定装置10を説明するブロック図である。図2(A)は、本実施形態の良否判定装置10にて良否判定を行うワーク17を説明する側面図である。図2(B)は、本実施形態の良否判定装置10にて良否判定を行うワーク17を説明する拡大断面図である。 Figure 1 (A) is a schematic diagram illustrating a weld quality determination device 10 (hereinafter referred to as "quality determination device 10") of this embodiment. Figure 1 (B) is a block diagram illustrating the quality determination device 10 of this embodiment. Figure 2 (A) is a side view illustrating a workpiece 17 for which quality determination is performed by the quality determination device 10 of this embodiment. Figure 2 (B) is an enlarged cross-sectional view illustrating a workpiece 17 for which quality determination is performed by the quality determination device 10 of this embodiment.

図1(A)に示す如く、良否判定装置10は、主に、良否判定作業を行う載置台11と、溶接部25(図2(A)参照)が形成されたワーク17を支持するワーク支持部12と、ワーク17の溶接部25の溶接形状を測定するレーザ測定部13と、ワーク17に刻印された製品番号を読み取るバーコードリーダ14と、良否判定装置10を制御すると共に、溶接部25の良否判定を行う制御部15(図1(B)参照)と、を備える。尚、図1(A)では、良否判定装置10を上面から見た状態を示す。 As shown in FIG. 1(A), the quality determination device 10 mainly comprises a mounting table 11 on which the quality determination work is performed, a work support unit 12 that supports a work 17 on which a weld 25 (see FIG. 2(A)) is formed, a laser measurement unit 13 that measures the weld shape of the weld 25 of the work 17, a barcode reader 14 that reads the product number engraved on the work 17, and a control unit 15 (see FIG. 1(B)) that controls the quality determination device 10 and determines the quality of the weld 25. Note that FIG. 1(A) shows the quality determination device 10 as seen from above.

載置台11は、作業者16がワーク17の良否判定作業を行うための作業用テーブルであり、載置台11には、ワーク支持部12、レーザ測定部13、バーコードリーダ14や作業表示ランプ18等が配設される。そして、作業者16は、良否判定前のワーク17をワーク支持部12の回転支持軸12Aに設置し、良否判定後のワーク17をワーク支持部12の回転支持軸12Aから取り外す。 The mounting table 11 is a work table on which the worker 16 performs the work of determining whether the workpiece 17 is good or bad, and the mounting table 11 is provided with a workpiece support unit 12, a laser measurement unit 13, a barcode reader 14, a work indicator lamp 18, etc. The worker 16 then places the workpiece 17 before the quality determination on the rotating support shaft 12A of the workpiece support unit 12, and removes the workpiece 17 after the quality determination from the rotating support shaft 12A of the workpiece support unit 12.

ワーク支持部12は、良否判定が実施されるワーク17を支持する部材であり、駆動部22(図1(B)参照)にて間欠的に回転する回転支持軸12Aを有する。回転支持軸12Aは、載置台11の略中心に配設され、ワーク17が挿入されることで、ワーク17を載置台11上に固定する。そして、回転支持軸12Aは、矢印19にて示すように、半時計廻りにワーク17と一緒に回転することで、レーザ測定部13では、ワーク17の外周面に環状に形成された溶接部25を全周に渡り測定可能となる。 The workpiece support unit 12 is a member that supports the workpiece 17 on which the quality judgment is performed, and has a rotating support shaft 12A that rotates intermittently by a drive unit 22 (see FIG. 1(B)). The rotating support shaft 12A is disposed approximately at the center of the mounting table 11, and the workpiece 17 is inserted into the rotating support shaft 12A to fix the workpiece 17 on the mounting table 11. The rotating support shaft 12A rotates counterclockwise together with the workpiece 17 as shown by arrow 19, and the laser measurement unit 13 can measure the entire circumference of the weld 25 that is formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the workpiece 17.

レーザ測定部13は、例えば、非接触式のレーザ変位計であり、回転支持軸12Aの周囲であり、ワーク17の溶接部25と全周に渡り対峙する領域の載置台11上面に固定される。そして、溶接部25は、ワーク17の外周面の円周方向に環状に形成され、レーザ測定部13は、溶接部25の円周方向に対して交差方向、例えば、直交方向に対して、ラインレーザを照射し、断面毎に溶接部25の溶接形状を一括に測定する。 The laser measurement unit 13 is, for example, a non-contact laser displacement meter, and is fixed to the upper surface of the mounting table 11 in an area around the rotating support shaft 12A that faces the welded portion 25 of the workpiece 17 over the entire circumference. The welded portion 25 is formed in a ring shape in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the workpiece 17, and the laser measurement unit 13 irradiates a line laser in a direction intersecting the circumferential direction of the welded portion 25, for example, in a perpendicular direction, and measures the weld shape of the welded portion 25 for each cross section all at once.

バーコードリーダ14は、回転支持軸12Aの周囲であり、ワーク17に刻印されるバーコード28(図2(A)参照)を読み取れる位置の載置台11上面に固定される。そして、ワーク17の外周面には、製品番号情報を含むバーコード28が刻印され、バーコードリーダ14は、バーコード28を読み取り、記憶部20(図1(B)参照)は、レーザ測定部13にて測定された測定値と製品番号とをリンク付けして記憶する。 The barcode reader 14 is fixed to the top surface of the mounting table 11 around the rotating support shaft 12A in a position where it can read the barcode 28 (see FIG. 2(A)) engraved on the workpiece 17. A barcode 28 containing product number information is engraved on the outer peripheral surface of the workpiece 17. The barcode reader 14 reads the barcode 28, and the memory unit 20 (see FIG. 1(B)) links the measurement value measured by the laser measurement unit 13 with the product number and stores it.

尚、載置台11には、作業表示ランプ18が設置され、ワーク17の良否判定状況を目視確認できるように表示を行う。 In addition, a work indicator lamp 18 is installed on the mounting table 11, and displays the pass/fail status of the workpiece 17 so that it can be visually confirmed.

図1(B)に示す如く、制御部15は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を有して構成され、良否判定装置10を制御するための各種の演算等を実行する電子制御ユニット(ECU)等である。 As shown in FIG. 1B, the control unit 15 is an electronic control unit (ECU) that includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc., and performs various calculations to control the quality determination device 10.

制御部15の記憶部20は、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-only Memory)等の不揮発性メモリにて構成される。そして、記憶部20は、レーザ測定部13にて測定された測定値やバーコードリーダ14にて読み取った製品番号を記憶すると共に、溶接状態判定部21が良否判定に用いる各閾値等を記憶する。 The memory unit 20 of the control unit 15 is composed of a non-volatile memory such as an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-only Memory). The memory unit 20 stores the measurement values measured by the laser measurement unit 13 and the product number read by the barcode reader 14, as well as various thresholds used by the welding condition judgment unit 21 to judge the quality of the welding.

制御部15の溶接状態判定部21は、レーザ測定部13にて測定された測定値から、溶接部25及びその近傍のワーク17の高さ方向距離を算出し、当該高さ方向距離と予め設定された閾値とを対比することで、溶接部25の良否判定を行う。そして、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離や良否判定結果を記憶部20へと入力し、記憶部20は、上記製品番号や測定値とリンク付けして記憶する。 The welding condition determination unit 21 of the control unit 15 calculates the height direction distance of the welded portion 25 and the workpiece 17 in its vicinity from the measured value measured by the laser measurement unit 13, and judges the quality of the welded portion 25 by comparing the height direction distance with a preset threshold value. The welding condition determination unit 21 then inputs the height direction distance and the quality judgment result into the memory unit 20, which stores them in linkage with the product number and measured value.

駆動部22は、例えば、ステッピングモータであり、ワーク支持部12の回転支持軸12Aと連結し、矢印19(図1(A)参照)に示すように、回転支持軸12Aを間欠的に回転させる。そして、駆動部22は、エンコーダによる制御により0.1mmピッチにて回転するため、レーザ測定部13は、回転支持軸12Aの停止のタイミングに合わせて、溶接部25を0.1mmピッチにて断面毎に測定する。 The drive unit 22 is, for example, a stepping motor, which is connected to the rotating support shaft 12A of the work support unit 12 and intermittently rotates the rotating support shaft 12A as shown by arrow 19 (see FIG. 1(A)). The drive unit 22 rotates at 0.1 mm intervals under the control of an encoder, so that the laser measurement unit 13 measures the welded portion 25 at each cross section at 0.1 mm intervals in accordance with the timing of the stopping of the rotating support shaft 12A.

図2(A)に示す如く、ワーク17の一例としては、車両用のデファレンシャルギアであり、その構成部品である第1の溶接材としてのクラウンギア23と第2の溶接材としてのデフケース24とを溶接固定した状態を示す。そして、太線は溶接部25を示すが、溶接部25は、ワーク17の外周面に対して環状に形成される。また、ワーク17の外周面には、製品番号情報を含むバーコード28が刻印される。 As shown in FIG. 2(A), an example of the workpiece 17 is a differential gear for a vehicle, and the figure shows a state in which its components, a crown gear 23 as a first welded material and a differential case 24 as a second welded material, are welded and fixed. The thick line indicates the welded portion 25, which is formed in a ring shape around the outer circumferential surface of the workpiece 17. A barcode 28 including product number information is also engraved on the outer circumferential surface of the workpiece 17.

図示したように、ワーク17であるデファレンシャルギアは、回転支持軸12Aに挿入されることで、載置台11に固定される。そして、溶接部25は、載置台11の上面に対して略平行に配置され、回転支持軸12Aを介して半時計廻りに0.1mmピッチにて間欠的に回転する。上述したように、レーザ測定部13は、溶接部25の円周方向対して直交方向にラインレーザを照射し、溶接部25及びその上下に隣接するワーク17を測定する。尚、本実施形態では、レーザ測定部13は、溶接部25の全周に渡り、約4600断面の測定を行う。 As shown in the figure, the differential gear, which is the workpiece 17, is fixed to the mounting table 11 by being inserted into the rotating support shaft 12A. The welded portion 25 is disposed approximately parallel to the upper surface of the mounting table 11 and rotates intermittently at 0.1 mm pitches in a counterclockwise direction via the rotating support shaft 12A. As described above, the laser measurement unit 13 irradiates the line laser in a direction perpendicular to the circumferential direction of the welded portion 25, and measures the welded portion 25 and the adjacent workpieces 17 above and below it. In this embodiment, the laser measurement unit 13 measures approximately 4,600 cross sections around the entire circumference of the welded portion 25.

図2(B)では、図2(A)の丸印26にて示す領域を拡大した断面を示し、クラウンギア23とデフケース24との溶接領域の開先部27に、ニッケル系のフィラーワイヤを供給しながらレーザ溶接することで、溶接部25が形成される。溶接部25の断面方向の長さL1は、例えば、1~2mm程度であり、溶接部25は、溶接ビードとして、ワーク17の外周面に環状に形成される。 Figure 2 (B) shows an enlarged cross section of the area indicated by circle 26 in Figure 2 (A), where a weld 25 is formed by laser welding while supplying nickel-based filler wire to a groove 27 in the weld area between the crown gear 23 and the differential case 24. The cross-sectional length L1 of the weld 25 is, for example, about 1 to 2 mm, and the weld 25 is formed in an annular shape on the outer circumferential surface of the workpiece 17 as a weld bead.

詳細は後述するが、クラウンギア23の外周面23Aとデフケース24の外周面24Aとは、略同一高さに位置するように溶接固定されるが、それぞれ組み付け時の公差を持っている。そのため、本実施形態の溶接部の良否判定方法では、レーザ測定部13は、溶接部25だけでなく、その上下方向の外周面23A,24Aも含めて測定し、外周面23A,24Aを計測基準面として用いることで、溶接部の良否判定精度を向上させる。 As will be described in detail later, the outer peripheral surface 23A of the crown gear 23 and the outer peripheral surface 24A of the differential case 24 are welded and fixed so that they are positioned at approximately the same height, but each has a tolerance when assembled. Therefore, in the method for determining the quality of a weld in this embodiment, the laser measurement unit 13 measures not only the weld 25 but also the outer peripheral surfaces 23A, 24A above and below it, and uses the outer peripheral surfaces 23A, 24A as the measurement reference surfaces, thereby improving the accuracy of determining the quality of the weld.

次に、本発明の他の実施形態に係る溶接部の良否判定方法について図面に基づき詳細に説明する。 Next, a method for determining the quality of a welded joint according to another embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図3は、本実施形態の溶接部25の良否判定方法を説明するフローチャートであり、具体的には溶接部25のアンダーカット部31の良否判定方法を説明する。図4(A)~図4(C)は、図3にて説明するアンダーカット部31の良否判定方法を説明する断面図である。尚、図4(A)では、第1及び第2の計測基準面32,33を図示するが、図4(B)及び図4(C)では、第1の計測基準面32のみを図示して説明する。また、図3及び図4の説明の際には、適宜、図1及び図2の説明を参照し、繰り返しの説明を省略する。 Figure 3 is a flow chart explaining the method of determining the quality of the welded portion 25 in this embodiment, and more specifically, the method of determining the quality of the undercut portion 31 of the welded portion 25. Figures 4(A) to 4(C) are cross-sectional views explaining the method of determining the quality of the undercut portion 31 explained in Figure 3. Note that while Figure 4(A) illustrates the first and second measurement reference surfaces 32, 33, Figures 4(B) and 4(C) illustrate and explain only the first measurement reference surface 32. In addition, when explaining Figures 3 and 4, the explanations of Figures 1 and 2 will be referred to as appropriate, and repeated explanations will be omitted.

図3に示す如く、ステップS10において、作業者16が、良否判定前のワーク17をワーク支持部12の回転支持軸12Aに設置する。駆動部22が回転支持軸12Aを0.1mmピッチにて回転させ、ワーク17が回転支持軸12Aと一緒に回転する。そして、レーザ測定部13が、ワーク17が停止したタイミングに合わせて溶接部25及びその近傍のワーク17にラインレーザを照射し、断面毎の溶接部25の溶接形状を測定し、その測定値を取得する。 As shown in FIG. 3, in step S10, the worker 16 places the workpiece 17, before its quality judgment, on the rotating support shaft 12A of the workpiece support unit 12. The driving unit 22 rotates the rotating support shaft 12A at a pitch of 0.1 mm, and the workpiece 17 rotates together with the rotating support shaft 12A. Then, the laser measurement unit 13 irradiates the welded portion 25 and the workpiece 17 in the vicinity thereof with a line laser in accordance with the timing at which the workpiece 17 stops, measures the weld shape of the welded portion 25 for each cross section, and obtains the measurement values.

ステップS11において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、測定断面の溶接部25の両端部近傍のワーク17に対して、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33を設定する。 In step S11, the welding condition determination unit 21 sets a first measurement reference surface 32 and a second measurement reference surface 33 for the workpiece 17 near both ends of the welded portion 25 of the measurement cross section based on the measurement values acquired by the laser measurement unit 13.

ここで、図4(A)は、レーザ測定部13による溶接部25の測定断面であり、クラウンギア23側及びデフケース24側においても、アンダーカット部31と判定される可能性がある第1及び第2の凹部34,35が形成されている状態を示す。そして、クラウンギア23の外周面23A及びデフケース24の外周面24Aは、それぞれ平坦面であり、上記測定値の高さ方向距離にほとんど変化が見られない。そこで、溶接状態判定部21では、溶接部25の端部近傍のクラウンギア23の外周面23Aを第1の計測基準面32として設定し、デフケース24の外周面24Aを第2の計測基準面33として設定する。 Here, FIG. 4(A) shows a cross section of the welded portion 25 measured by the laser measurement unit 13, and shows that the first and second recesses 34, 35 that may be determined as undercut portions 31 are formed on the crown gear 23 side and the differential case 24 side. The outer peripheral surface 23A of the crown gear 23 and the outer peripheral surface 24A of the differential case 24 are both flat surfaces, and there is almost no change in the height direction distance of the above measured value. Therefore, the welding condition determination unit 21 sets the outer peripheral surface 23A of the crown gear 23 near the end of the welded portion 25 as the first measurement reference surface 32, and sets the outer peripheral surface 24A of the differential case 24 as the second measurement reference surface 33.

ステップS12において、溶接状態判定部21は、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33のそれぞれに対して判定高さ距離Cを設定する。 In step S12, the welding condition determination unit 21 sets a determination height distance C for each of the first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33.

図4(A)に示す如く、クラウンギア23とデフケース24との間には溶接部25が形成される開先部27が形成され、開先部27の開口端部には、作業者16等の安全面の観点から面取り部27Aが形成される。そして、溶接部25とクラウンギア23との間、また、溶接部25とデフケース24との間に、開先部27の面取り部27Aが露出する場合でも、規格上脆弱部として取り扱われない。そのため、本実施形態では、アンダーカット部31の不要な不良判定を防止するため、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33のそれぞれに対して判定高さ距離Cを設定する。 As shown in FIG. 4(A), a groove portion 27 where a weld 25 is formed is formed between the crown gear 23 and the differential case 24, and a chamfered portion 27A is formed at the open end of the groove portion 27 from the viewpoint of the safety of the worker 16 and the like. Even if the chamfered portion 27A of the groove portion 27 is exposed between the weld portion 25 and the crown gear 23, or between the weld portion 25 and the differential case 24, it is not treated as a weak portion according to the standard. Therefore, in this embodiment, in order to prevent unnecessary defective judgment of the undercut portion 31, a judgment height distance C is set for each of the first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33.

ステップS13において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、第1の計測基準面32側にて、開先部27の開口端部から最初の第1の凹部34を検出すると共に、第2の計測基準面33側においても、開先部27の開口端部から最初の第2の凹部35を検出する。その後、溶接状態判定部21は、第1の凹部34の最深部から第1の計測基準面32までの高さ方向距離B1を算出すると共に、第2の凹部35の最深部から第2の計測基準面33までの高さ方向距離B2を算出する。 In step S13, the welding condition determination unit 21 detects the first recess 34 from the opening end of the groove portion 27 on the first measurement reference surface 32 side from the measured values acquired by the laser measurement unit 13, and also detects the first second recess 35 from the opening end of the groove portion 27 on the second measurement reference surface 33 side. After that, the welding condition determination unit 21 calculates the height direction distance B1 from the deepest part of the first recess 34 to the first measurement reference surface 32, and calculates the height direction distance B2 from the deepest part of the second recess 35 to the second measurement reference surface 33.

ステップS14において、溶接状態判定部21は、第1及び第2の凹部34,35のそれぞれにおいて、上記高さ方向距離B1,B2が上記判定高さ距離C以下であるか、否かを判定する。 In step S14, the welding condition determination unit 21 determines whether the height direction distances B1 and B2 are equal to or less than the determination height distance C for each of the first and second recesses 34 and 35.

ステップS14のYESにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離B1,B2が、それぞれ上記判定高さ距離C以下であると判定した場合には、ステップS15において、溶接状態判定部21は、クラウンギア23側及びデフケース24側のそれぞれにおいて、アンダーカット部31は無く、溶接部25の溶接形状は良であると判定する。尚、アンダーカット部31の判定は、クラウンギア23側及びデフケース24側のそれぞれにおいて実施され、どちらか一方が良判定、あるいは、不良判定となる場合でも良い。 If the welding condition determination unit 21 determines in step S14 that the height direction distances B1 and B2 are equal to or less than the determination height distance C, then in step S15 the welding condition determination unit 21 determines that there is no undercut portion 31 on the crown gear 23 side and the differential case 24 side, and that the weld shape of the welded portion 25 is good. Note that the determination of the undercut portion 31 is performed on both the crown gear 23 side and the differential case 24 side, and it is acceptable for either one of them to be determined as good or bad.

ステップS14のNOにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離B1,B2が、それぞれ上記判定高さ距離Cより大きいと判定した場合には、ステップS16において、溶接状態判定部21は、第1及び第2の凹部34,35のそれぞれにおいて、開先部27の開口端部近傍から第1及び第2の凹部34,35の最深部までの傾きB/Aを算出する。尚、以下の説明では、クラウンギア23にて説明するが、デフケース24側においても、同様な判定方法により、アンダーカット部31の良否判定が行われる。そのため、高さ方向距離B1,B2は、Bと表記する。 If the welding condition determination unit 21 determines in step S14 that the height direction distances B1 and B2 are greater than the determination height distance C, then in step S16, the welding condition determination unit 21 calculates the inclination B/A from the vicinity of the opening end of the groove portion 27 to the deepest part of the first and second recesses 34 and 35 in each of the first and second recesses 34 and 35. Note that the following explanation will be given for the crown gear 23, but the quality of the undercut portion 31 is determined by a similar method on the differential case 24 side as well. Therefore, the height direction distances B1 and B2 are denoted as B.

ここで、図4(B)及び図4(C)は、図4(A)と比較して、第1の計測基準面32から第1の凹部34の最深部までの距離が判定高さ距離Cより大きくなる場合を示す。そして、図示したように、第1の凹部34では、上記判定高さ距離Cの位置から第1の凹部34の最深部までの高さ方向の距離をB、水平方向の距離をAとした場合、その傾きはB/Aとなる。 Compared to FIG. 4(A), FIG. 4(B) and FIG. 4(C) show a case where the distance from the first measurement reference surface 32 to the deepest part of the first recess 34 is greater than the judgment height distance C. As shown in the figure, in the first recess 34, if the vertical distance from the position of the judgment height distance C to the deepest part of the first recess 34 is B and the horizontal distance is A, then the slope is B/A.

ステップS16のYESにおいて、溶接状態判定部21は、上記傾きはB/Aがアンダーカット部31を判定する閾値α以上であると判定した場合には、図4(B)に示すように、溶接部25の端部から開先部27の内面が大きく露出し、第1の凹部34はアンダーカット部31であると判定し、溶接部25の溶接形状は不良であると判定する。 If the weld condition determination unit 21 determines in step S16 that the slope B/A is equal to or greater than the threshold value α for determining the undercut portion 31, as shown in FIG. 4(B), it determines that the inner surface of the groove portion 27 is largely exposed from the end of the weld portion 25, that the first recess 34 is the undercut portion 31, and that the weld shape of the weld portion 25 is poor.

ステップS16のNOにおいて、溶接状態判定部21は、上記傾きはB/Aがアンダーカット部31を判定する閾値αより小さいと判定した場合には、ステップS17において、図4(C)に示すように、溶接部25の端部から開先部27の内面が大きく露出することはなく、第1の凹部34はアンダーフィル部41(図7参照)であると判定し、ステップS15に戻り、溶接部25の溶接形状は良であると判定する。 If the welding condition determination unit 21 determines in NO at step S16 that the slope B/A is smaller than the threshold value α for determining the undercut portion 31, then in step S17, as shown in FIG. 4(C), the inner surface of the groove portion 27 is not significantly exposed from the end of the welded portion 25, and the first recess 34 is an underfill portion 41 (see FIG. 7), and the process returns to step S15, determining that the weld shape of the welded portion 25 is good.

その後、ステップS15またはステップS17にて、その断面での溶接部25の溶接形状の良否判定が終了し、次の断面での溶接部25の溶接形状の良否判定へと移行する。 After that, in step S15 or step S17, the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at that cross section is completed, and the process moves on to the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at the next cross section.

尚、本実施形態では、溶接部25に対して、0.1mmピッチにて約4600断面を測定し、上述したアンダーカット部31の良否判定を行うが、溶接部25の円周方向に連続する断面の判定結果を組み合わせることで、溶接部25の円周方向のアンダーカット部31の良否判定も行うことができる。例えば、図4(B)に示すように、第1の凹部34がアンダーカット部31として判定された断面が5連続存在する場合には、アンダーカット部31が、溶接部25の円周方向に0.5mmの長さにて存在していると判定し、アンダーカット部31の規格値に合わせて、溶接部25の良否判定をすることができる。 In this embodiment, approximately 4600 cross sections are measured at 0.1 mm intervals for the welded portion 25 to determine the quality of the undercut portion 31 described above, but by combining the results of the determination of consecutive cross sections in the circumferential direction of the welded portion 25, it is also possible to determine the quality of the undercut portion 31 in the circumferential direction of the welded portion 25. For example, as shown in FIG. 4B, if there are five consecutive cross sections in which the first recess 34 is determined to be an undercut portion 31, it is determined that the undercut portion 31 exists at a length of 0.5 mm in the circumferential direction of the welded portion 25, and the quality of the welded portion 25 can be determined based on the standard value of the undercut portion 31.

図5は、本実施形態の溶接部25の良否判定方法を説明するフローチャートであり、具体的には溶接部25のアンダーフィル部41の良否判定方法を説明する。図6は、本実施形態の溶接部25の良否判定方法を説明するフローチャートであり、具体的には溶接部25の肉盛り部51の良否判定方法を説明する。図7は、図5及び図6にて説明するアンダーフィル部41及び肉盛り部51の良否判定方法を説明する断面図である。尚、図5~図7の説明の際には、適宜、図1~図4の説明を参照し、繰り返しの説明を省略する。 Figure 5 is a flow chart explaining the method of determining the quality of the welded portion 25 in this embodiment, specifically, the method of determining the quality of the underfill portion 41 of the welded portion 25. Figure 6 is a flow chart explaining the method of determining the quality of the welded portion 25 in this embodiment, specifically, the method of determining the quality of the build-up portion 51 of the welded portion 25. Figure 7 is a cross-sectional view explaining the method of determining the quality of the underfill portion 41 and build-up portion 51 explained in Figures 5 and 6. Note that when explaining Figures 5 to 7, the explanations of Figures 1 to 4 will be referred to as appropriate, and repeated explanations will be omitted.

図5に示す如く、ステップS20において、作業者16が、良否判定前のワーク17をワーク支持部12の回転支持軸12Aに設置する。駆動部22が回転支持軸12Aを0.1mmピッチにて回転させ、ワーク17が回転支持軸12Aと一緒に回転する。そして、レーザ測定部13が、ワーク17が停止したタイミングに合わせて溶接部25及びその近傍のワーク17にラインレーザを照射し、断面毎の溶接部25の溶接形状を測定し、その測定値を取得する。 As shown in FIG. 5, in step S20, the worker 16 places the workpiece 17, before its quality judgment, on the rotating support shaft 12A of the workpiece support unit 12. The driving unit 22 rotates the rotating support shaft 12A at a pitch of 0.1 mm, and the workpiece 17 rotates together with the rotating support shaft 12A. Then, the laser measurement unit 13 irradiates the welded portion 25 and the workpiece 17 in the vicinity thereof with a line laser in accordance with the timing at which the workpiece 17 stops, measures the weld shape of the welded portion 25 for each cross section, and obtains the measurement values.

ステップS21において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、測定断面の溶接部25の両端部近傍のワーク17に対して、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33を設定する。尚、図4(A)を用いて説明した方法により、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33を設定する。 In step S21, the welding condition determination unit 21 sets a first measurement reference surface 32 and a second measurement reference surface 33 for the workpiece 17 near both ends of the welded portion 25 of the measurement cross section based on the measurement values acquired by the laser measurement unit 13. The first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33 are set by the method described using FIG. 4(A).

ステップS22において、溶接状態判定部21は、第1の計測基準面32と第2の計測基準面33とを対比し、ワーク17の高さ方向において、低い方である第1の計測基準面32を判定用計測基準面42として設定する。 In step S22, the welding condition determination unit 21 compares the first measurement reference surface 32 with the second measurement reference surface 33, and sets the first measurement reference surface 32, which is the lower one in the height direction of the workpiece 17, as the determination measurement reference surface 42.

ここで、図7に示すように、クラウンギア23の外周面23Aとデフケース24の外周面24Aとは、略同一高さに位置するように溶接固定されるが、それぞれ組み付け時の公差を有し、適正に断面毎にその高さにばらつきが生じる。そして、アンダーフィル部41の良否判定方法では、溶接部25の凹み過ぎた箇所が脆弱部分となるため、第1の計測基準面32と第2の計測基準面33との中で低い方を判定用計測基準面42とし、良否判定を行う。 As shown in FIG. 7, the outer peripheral surface 23A of the crown gear 23 and the outer peripheral surface 24A of the differential case 24 are welded and fixed so that they are positioned at approximately the same height, but each has a tolerance during assembly, and the height varies appropriately for each cross section. In the method for determining whether the underfill portion 41 is good or bad, the lower of the first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33 is used as the judgment measurement reference surface 42, because the excessive recession of the welded portion 25 becomes a weak part, and the pass/fail determination is performed.

ステップS23において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、溶接部25の最下点を検出すると共に、判定用計測基準面42から上記最下点までの高さ方向距離Dを算出する。 In step S23, the welding condition determination unit 21 detects the lowest point of the weld 25 from the measurement value acquired by the laser measurement unit 13, and calculates the height direction distance D from the determination measurement reference surface 42 to the lowest point.

ステップS24において、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Dが閾値β以下であるか、否かを判定する。そして、ステップS24のYESにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Dが閾値β以下であると判定した場合には、ステップS25において、溶接状態判定部21は、アンダーフィル部41を良であると判定する。尚、図7に示すように、アンダーフィル部41は、判定用計測基準面42ではない第2の計測基準面33に対しては深い凹部となるが、溶接部25としての品質上問題とはならない。 In step S24, the welding condition determination unit 21 determines whether the height direction distance D is equal to or less than the threshold value β. If the welding condition determination unit 21 determines that the height direction distance D is equal to or less than the threshold value β in step S24 (YES), the welding condition determination unit 21 determines that the underfill portion 41 is good in step S25. As shown in FIG. 7, the underfill portion 41 is a deep recess relative to the second measurement reference surface 33, which is not the measurement reference surface 42 for determination, but this does not pose a quality problem for the welded portion 25.

一方、ステップS24のNOにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Dが閾値βより大きいと判定した場合には、ステップS26において、溶接状態判定部21は、アンダーフィル部41を不良であると判定とする。 On the other hand, if the welding condition determination unit 21 determines that the height direction distance D is greater than the threshold value β in step S24 (NO), then in step S26, the welding condition determination unit 21 determines that the underfill portion 41 is defective.

その後、ステップS25またはステップS26にて、その断面での溶接部25の溶接形状の良否判定が終了し、次の断面での溶接部25の溶接形状の良否判定へと移行する。 After that, in step S25 or step S26, the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at that cross section is completed, and the process moves on to the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at the next cross section.

尚、本実施形態では、溶接部25に対して、0.1mmピッチにて約4600断面を測定し、上述したアンダーフィル部41の良否判定を行うが、溶接部25の円周方向に連続する断面の判定結果を組み合わせることで、溶接部25の円周方向のアンダーフィル部41の良否判定も行うことができる。例えば、不良のアンダーフィル部41として判定された断面が5連続存在する場合には、不良のアンダーフィル部41が、溶接部25の円周方向に0.5mmの長さにて存在していると判定し、アンダーフィル部41の規格値に合わせて、溶接部25の良否判定をすることができる。 In this embodiment, approximately 4600 cross sections are measured at 0.1 mm intervals for the welded portion 25 to determine the quality of the underfilled portion 41 described above, but by combining the results of the determination of consecutive cross sections in the circumferential direction of the welded portion 25, it is also possible to determine the quality of the underfilled portion 41 in the circumferential direction of the welded portion 25. For example, if there are five consecutive cross sections determined to be defective underfilled portions 41, it is determined that the defective underfilled portion 41 exists for a length of 0.5 mm in the circumferential direction of the welded portion 25, and the quality of the welded portion 25 can be determined based on the standard value of the underfilled portion 41.

図6に示す如く、ステップS30において、作業者16が、良否判定前のワーク17をワーク支持部12の回転支持軸12Aに設置する。駆動部22が回転支持軸12Aを0.1mmピッチにて回転させ、ワーク17が回転支持軸12Aと一緒に回転する。そして、レーザ測定部13が、ワーク17が停止したタイミングに合わせて溶接部25及びその近傍のワーク17にラインレーザを照射し、断面毎の溶接部25の溶接形状を測定し、その測定値を取得する。 As shown in FIG. 6, in step S30, the worker 16 places the workpiece 17, before its quality judgment, on the rotating support shaft 12A of the workpiece support unit 12. The driving unit 22 rotates the rotating support shaft 12A at a pitch of 0.1 mm, and the workpiece 17 rotates together with the rotating support shaft 12A. Then, the laser measurement unit 13 irradiates the welded portion 25 and the workpiece 17 in the vicinity thereof with a line laser in accordance with the timing at which the workpiece 17 stops, measures the weld shape of the welded portion 25 for each cross section, and obtains the measurement values.

ステップS31において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、測定断面の溶接部25の両端部近傍のワーク17に対して、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33を設定する。尚、図4(A)を用いて説明した方法により、第1の計測基準面32及び第2の計測基準面33を設定する。 In step S31, the welding condition determination unit 21 sets a first measurement reference surface 32 and a second measurement reference surface 33 for the workpiece 17 near both ends of the welded portion 25 of the measurement cross section based on the measurement values acquired by the laser measurement unit 13. The first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33 are set by the method described using FIG. 4(A).

ステップS32において、溶接状態判定部21は、第1の計測基準面32と第2の計測基準面33とを対比し、ワーク17の高さ方向において、高い方である第2の計測基準面33を判定用計測基準面52として設定する。 In step S32, the welding condition determination unit 21 compares the first measurement reference surface 32 with the second measurement reference surface 33, and sets the second measurement reference surface 33, which is higher in the height direction of the workpiece 17, as the determination measurement reference surface 52.

ここで、図7に示すように、クラウンギア23の外周面23Aとデフケース24の外周面24Aとは、略同一高さに位置するように溶接固定されるが、それぞれ組み付け時の公差を有し、適正に断面毎にその高さにばらつきが生じる。そして、肉盛り部51の良否判定方法では、部品同士が干渉し、溶接部25の肉盛り部51が小さ過ぎる場合には抜け落ちてしまう場合があり、第1の計測基準面32と第2の計測基準面33との中で高い方を判定用計測基準面52とし、良否判定を行う。 As shown in FIG. 7, the outer peripheral surface 23A of the crown gear 23 and the outer peripheral surface 24A of the differential case 24 are welded and fixed so that they are positioned at approximately the same height, but each has a tolerance during assembly, and the height varies appropriately for each cross section. In the method for determining whether the buildup portion 51 is good or bad, the parts may interfere with each other, and if the buildup portion 51 of the welded portion 25 is too small, it may fall off. Therefore, the higher of the first measurement reference surface 32 and the second measurement reference surface 33 is used as the judgment measurement reference surface 52 to determine whether it is good or bad.

ステップS33において、溶接状態判定部21は、上記レーザ測定部13にて取得した測定値から、溶接部25の最頂点を検出すると共に、判定用計測基準面52から上記最頂点までの高さ方向距離Eを算出する。 In step S33, the welding condition determination unit 21 detects the apex of the weld 25 from the measurement value acquired by the laser measurement unit 13, and calculates the height direction distance E from the determination measurement reference surface 52 to the apex.

ステップS34において、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Eが閾値γ以下であるか、否かを判定する。そして、ステップS34のYESにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Eが閾値γ以下であると判定した場合には、ステップS35において、溶接状態判定部21は、肉盛り部51を良であると判定する。尚、図7に示すように、肉盛り部51は、判定用計測基準面52ではない第1の計測基準面32に対しては大きい凸部となるが、溶接部25としての品質上問題とはならない。 In step S34, the welding condition determination unit 21 determines whether the height direction distance E is equal to or less than the threshold value γ. If the welding condition determination unit 21 determines that the height direction distance E is equal to or less than the threshold value γ in step S34 (YES), the welding condition determination unit 21 determines that the buildup portion 51 is good in step S35. As shown in FIG. 7, the buildup portion 51 is a large convex portion relative to the first measurement reference surface 32, which is not the measurement reference surface 52 for determination, but this does not pose a problem in terms of the quality of the welded portion 25.

一方、ステップS34のNOにおいて、溶接状態判定部21は、上記高さ方向距離Eが閾値γより大きいと判定した場合には、ステップS36において、溶接状態判定部21は、肉盛り部51を不良であると判定とする。 On the other hand, if the welding condition determination unit 21 determines that the height direction distance E is greater than the threshold value γ in step S34 (NO), then in step S36, the welding condition determination unit 21 determines that the buildup portion 51 is defective.

その後、ステップS35またはステップS36にて、その断面での溶接部25の溶接形状の良否判定が終了し、次の断面での溶接部25の溶接形状の良否判定へと移行する。 After that, in step S35 or step S36, the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at that cross section is completed, and the process moves on to the quality judgment of the weld shape of the welded portion 25 at the next cross section.

尚、本実施形態では、溶接部25に対して、0.1mmピッチにて約4600断面を測定し、上述した肉盛り部51の良否判定を行うが、溶接部25の円周方向に連続する断面の判定結果を組み合わせることで、溶接部25の円周方向の肉盛り部51の良否判定も行うことができる。例えば、不良の肉盛り部51として判定された断面が5連続存在する場合には、不良の肉盛り部51が、溶接部25の円周方向に0.5mmの長さにて存在していると判定し、肉盛り部51の規格値に合わせて、溶接部25の良否判定をすることができる。 In this embodiment, approximately 4600 cross sections are measured at 0.1 mm intervals for the welded portion 25 to determine the quality of the buildup portion 51 described above, but by combining the results of the determination of consecutive cross sections in the circumferential direction of the welded portion 25, it is also possible to determine the quality of the buildup portion 51 in the circumferential direction of the welded portion 25. For example, if there are five consecutive cross sections determined to be defective buildup portions 51, it is determined that the defective buildup portion 51 exists for a length of 0.5 mm in the circumferential direction of the welded portion 25, and the quality of the welded portion 25 can be determined based on the standard value of the buildup portion 51.

最後に、本実施形態では、回転支持軸12Aと共にワーク17が回転する場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、ワーク17はワーク支持部12により載置台11に対して固定され、例えば、回転テーブルに設置されたレーザ測定部13がワーク17に対して回転し、溶接部25等の測定を行う場合でも良い。 Finally, in this embodiment, the case where the workpiece 17 rotates together with the rotary support shaft 12A has been described, but the present invention is not limited to this case. For example, the workpiece 17 may be fixed to the mounting table 11 by the workpiece support portion 12, and a laser measurement portion 13 installed on a rotating table may rotate relative to the workpiece 17 to measure the welded portion 25, etc.

また、本実施形態では、溶接状態判定部21は、溶接部25のアンダーカット部31、アンダーフィル部41及び肉盛り部51をレーザ測定部13にて取得した測定値に対して個別に判定する場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、溶接状態判定部21は、断面毎に上記測定値に基づき、溶接部25のアンダーカット部31、アンダーフィル部41及び肉盛り部51を同時に判定する場合でも良い。 In addition, in this embodiment, the welding condition determination unit 21 determines the undercut portion 31, underfill portion 41, and build-up portion 51 of the welded portion 25 individually based on the measured values acquired by the laser measurement unit 13, but this is not limited to this case. For example, the welding condition determination unit 21 may simultaneously determine the undercut portion 31, underfill portion 41, and build-up portion 51 of the welded portion 25 based on the measured values for each cross section.

また、本実施形態では、溶接部25が、ワーク17の外周面に環状に形成される場合について説明したが、この場合に限定されるものではない。例えば、溶接部25が、ワーク17の外周面の一部に形成される場合でも、鋼板同士をライン状に溶接する場合でも、上記実施形態と同様に、溶接部25の良否判定を行うことができる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。 In addition, in this embodiment, the welded portion 25 is formed in a ring shape on the outer peripheral surface of the workpiece 17, but the present invention is not limited to this case. For example, even if the welded portion 25 is formed on a part of the outer peripheral surface of the workpiece 17, or if steel plates are welded together in a line, the quality of the welded portion 25 can be determined in the same manner as in the above embodiment. In addition, various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.

10 溶接部の良否判定装置
11 載置台
12 ワーク支持部
12A 回転支持軸
13 レーザ測定部
15 制御部
17 ワーク
21 溶接状態判定部
25 溶接部
27 開先部
27A 面取り部
31 アンダーカット部
32 第1の計測基準面
33 第2の計測基準面
34 第1の凹部
35 第2の凹部
41 アンダーフィル部
42,52 判定用計測基準面
51 肉盛り部
REFERENCE SIGNS LIST 10 Weld quality judgment device 11 Placement table 12 Work support section 12A Rotating support shaft 13 Laser measurement section 15 Control section 17 Work 21 Welding condition judgment section 25 Welded section 27 Groove section 27A Chamfered section 31 Undercut section 32 First measurement reference surface 33 Second measurement reference surface 34 First recess 35 Second recess 41 Underfill section 42, 52 Judgment measurement reference surface 51 Build-up section

Claims (2)

第1の溶接材と第2の溶接材との開先部に溶接部を形成し溶接固定されたワーク及び前記溶接部にレーザを照射して、前記ワーク及び前記溶接部を測定し、前記溶接部の良否判定を行う溶接部の良否判定方法において、
前記レーザの照射により取得された測定値を用いて、前記開先部近傍の前記第1の溶接材の表面を第1の計測基準面と設定すると共に、前記開先部近傍の前記第2の溶接材の表面を第2の計測基準面として設定し、
前記第1の計測基準面及び前記第2の計測基準面に対して前記溶接部のアンダーカット部の溶接形状を判定する判定用高さ距離を設定し、
前記測定値から前記第1の計測基準面近傍の第1の凹部及び前記第2の計測基準面近傍の第2の凹部をそれぞれ検出し、
前記第1の計測基準面から前記第1の凹部の最下点までの第1の高さ方向距離と、前記第2の計測基準面から前記第2の凹部の最下点までの第2の高さ方向距離と、を前記測定値から算出し、
前記第1の高さ方向距離及び前記第2の高さ方向距離が前記判定用高さ距離以下の場合には、前記溶接部の前記溶接形状は良であると判定することを特徴とする溶接部の良否判定方法。
A method for determining the quality of a weld, comprising: forming a weld at a groove between a first weld material and a second weld material, irradiating a laser beam to the weld and a workpiece fixed by welding; measuring the workpiece and the weld; and determining the quality of the weld,
Using the measured values obtained by irradiating the laser, a surface of the first weld material in the vicinity of the groove is set as a first measurement reference surface, and a surface of the second weld material in the vicinity of the groove is set as a second measurement reference surface;
A judgment height distance is set for judging a weld shape of an undercut portion of the weld with respect to the first measurement reference plane and the second measurement reference plane;
Detecting a first recess near the first measurement reference surface and a second recess near the second measurement reference surface from the measurement values;
Calculating a first height direction distance from the first measurement reference surface to a lowest point of the first recess and a second height direction distance from the second measurement reference surface to a lowest point of the second recess from the measured values;
A method for determining the quality of a weld , characterized in that if the first height direction distance and the second height direction distance are less than the judgment height distance, the weld shape of the weld is determined to be good .
載置台と、
前記載置台に配設され、その外周面に沿って溶接部が形成されたワークを支持するワーク支持部と、
前記載置台に配設され、前記ワーク及び前記溶接部にレーザを照射し、前記溶接部及びその近傍の前記ワークを測定するレーザ測定部と、
前記レーザ測定部にて取得した測定値から前記溶接部の良否判定を行う溶接状態判定部と、を備え、
前記ワーク支持部または前記レーザ測定部のどちらか一方が可動することで、前記レーザ測定部が前記測定値を取得し、
前記溶接状態判定部は、前記測定値から前記ワークに対して第1の計測基準面及び第2の計測基準面を設定し、前記第1の計測基準面及び前記第2の計測基準面に対して前記溶接部のアンダーカット部の溶接形状を判定する判定用高さ距離を設定し、前記測定値から前記第1の計測基準面近傍の第1の凹部及び前記第2の計測基準面近傍の第2の凹部をそれぞれ検出し、前記第1の計測基準面から前記第1の凹部の最下点までの第1の高さ方向距離と、前記第2の計測基準面から前記第2の凹部の最下点までの第2の高さ方向距離と、を前記測定値から算出し、前記第1の高さ方向距離及び前記第2の高さ方向距離が前記判定用高さ距離以下の場合には、前記溶接部の前記溶接形状は良であると判定することを特徴とする溶接部の良否判定装置。
A mounting table;
a work support portion disposed on the mounting table and supporting a work having a welded portion formed along an outer circumferential surface thereof;
a laser measurement unit disposed on the mounting table, irradiating a laser onto the workpiece and the welded portion, and measuring the welded portion and the workpiece in the vicinity thereof;
a welding condition determination unit that determines whether the weld is good or bad based on the measurement value acquired by the laser measurement unit,
When either the workpiece support unit or the laser measurement unit is movable, the laser measurement unit acquires the measurement value,
the welding condition determination unit sets a first measurement reference plane and a second measurement reference plane for the workpiece from the measurement values, sets a judgment height distance for determining a welding shape of an undercut portion of the weld for the first measurement reference plane and the second measurement reference plane, detects a first recess near the first measurement reference plane and a second recess near the second measurement reference plane from the measurement values, calculates a first height direction distance from the first measurement reference plane to the lowest point of the first recess and a second height direction distance from the second measurement reference plane to the lowest point of the second recess from the measurement values, and determines that the weld shape of the weld is good if the first height direction distance and the second height direction distance are equal to or less than the judgment height distance .
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