KR101550123B1

KR101550123B1 - 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치, 용접 조인트의 제조 방법

Info

Publication number: KR101550123B1
Application number: KR1020137027895A
Authority: KR
Inventors: 신고 이와타니; 게이스케 우치다; 히데키 다모토; 료오타 호리에; 가츠노리 스즈키
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2015-09-03
Also published as: CN103561901A; CN103561901B; EP2703113A4; EP2703113B1; WO2012147199A1; US10006759B2; EP2703113A1; US20140042126A1; JP5445718B2; JPWO2012147199A1; KR20140004213A

Abstract

본 발명은, 비용을 저감시키면서 양 부재 사이의 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치 및 당해 맞댐 위치 검출 방법을 실시하는 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 따라서 본 발명의 일 형태는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법에 있어서, 제1 부재와 제2 부재의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재는 코너부와 모따기부를 구비하고 있고, 2차원 변위 센서를 상기 제1 방향에 대해 맞댐부보다도 상기 제1 부재측의 위치에 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 2차원 변위 센서의 조사광의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재의 상기 모따기부의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치한다.

Description

용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치, 용접 조인트의 제조 방법 {METHOD FOR DETECTING BUTT POSITION OF WELD JOINT, DEVICE FOR DETECTING BUTT POSITION OF WELD JOINT, AND METHOD FOR MANUFACTURING WELD JOINT}

본 발명은, 용접 조인트를 구성하는 2개의 부재의 맞댐 위치를 검출하는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치 및 용접 조인트를 구성하는 2개의 부재의 맞댐 위치를 검출하면서 용접 조인트를 제조하는 용접 조인트의 제조 방법에 관한 것이다.

용접 조인트를 구성하는 2개의 부재의 맞댐 위치를 검출하는 기술에 관한 것으로, 특허문헌 1에는, 부재끼리의 맞댐부에 가시광을 투광하는 투광부와, 맞댐부를 촬영하는 촬영 장치와, 화상의 암부를 맞댐 위치로서 검출하는 맞댐 위치 수단을 구비하고, 투광부는 맞댐선과 직교하는 방향에서, 맞댐선의 양측에 있어서 맞댐부를 경사 방향으로부터 조명하는 기술이 개시되어 있다. 그리고 이 특허문헌 1의 기술에서는, 투광기의 점등을 전환하여, 맞댐부의 엣지 명료도가 높은 투광기를 맞댐부의 조명으로 정하고 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 워크 사이의 단차부를 향해 슬릿 레이저 발진기로 비스듬히 광을 투광하고, CCD 라인 센서에서 이 반사광을 수광하고, CCD 라인 센서가 수광한 광의 광량에 있어서 고광량에서 저광량으로 변화된 위치를 기초로 워크 사이의 맞댐 위치를 마이크로 컴퓨터로 산출하는 기술이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 광절단법에 있어서, 촬상 광축 방향으로 소정 스텝량으로 이동하는 촬상부에 의해 촬상하고, 다중 반사광의 영향을 억제하여 표면 형상을 검출하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 출원 공개 평10-311707호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-156577호 공보 일본 특허 출원 공개 제2010-164377호 공보

그러나 특허문헌 1의 기술에서는, 양 부재측에 배치한 투광기의 점등을 전환하고, 고체마다 적합한 광원을 선택하기 때문에, 검출 프로세스에 많은 시간을 소비하여 용접 공정에 필요로 하는 시간이 길어져 버려, 생산 라인에 있어서의 용접 공정에 도입하는 것이 곤란하다. 또한, 2대의 투광기를 용접선에 수직한 평면상에 좌우 대칭(양 부재측)으로 설치하고, 수광기를 용접선 상에 설치해야만 하여, 설비가 복잡해진다. 또한, 양 부재측에 투광기를 설치하는 스페이스가 필요해지므로, 대상 부품의 형상이나 크기 등이 제한되어, 대상 부품의 설계 자유도가 낮아져 버린다.

또한, 특허문헌 2의 기술은, 판 두께가 다른 부재를 맞대어 단차부를 형성한 워크에만 적용할 수 있으므로, 대상으로 되는 워크의 형상이 한정되어 버린다. 또한, 특허문헌 1과 마찬가지로, 투광기와 수광기를 용접선에 수직한 평면상에 좌우 대칭(양 부재측)으로 설치해야만 하고, 설비가 복잡해진다. 또한, 양 부재측에 설치하는 스페이스가 필요해지므로, 대상으로 되는 워크의 형상이나 크기 등이 제한되어, 대상으로 되는 워크의 설계 자유도가 낮아져 버린다.

또한, 특허문헌 3에서는, 촬상 광축 방향으로 소정 스텝량으로 이동하는 기구가 필요해지므로, 설비가 복잡해져, 비용이 높게 되어 버린다.

그 외, 용접 조인트의 양 부재 사이의 맞댐 위치에 있어서 오목부가 존재하는 경우에는, 투광기로부터의 입사광의 착란이나 난반사가 일어나 명료한 맞댐 위치의 형상 프로파일이 얻어지지 않아, 당해 오목부의 엣지부의 계측이 곤란해질 우려가 있다. 그로 인해, 양 부재 사이의 맞댐 위치를 고정밀도로 검출할 수 없다.

따라서 본 발명은, 비용을 저감시키면서 양 부재 사이의 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치 및 당해 맞댐 위치 검출 방법을 실시하는 용접 조인트의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 일 형태는, 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부에 2차원 변위 센서의 조사광을 조사하여 상기 맞댐부의 위치를 검출하는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 상기 2차원 변위 센서와 상기 제1 부재를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제1 부재의 접합면과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 부재는 상기 제2 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제2 부재의 접합면의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재의 상기 코너부를 상기 제1 부재의 상기 코너부보다도 외측의 위치에 배치시키고, 상기 2차원 변위 센서를 상기 제1 방향에 대해 상기 맞댐부보다도 상기 제1 부재측의 위치에서 상기 조사광이 상기 제2 부재의 상기 모따기부나 상기 제2 부재의 상기 코너부나 상기 제2 부재의 접합면에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재의 상기 모따기부의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

이 형태에 따르면, 2차원 변위 센서를 제1 방향에 대해 맞댐부보다도 제1 부재측의 위치에 배치하고, 또한, 제2 방향에 대해 각도 θs로 기울여 배치하고 있다. 그리고 이 각도 θs를, 제2 방향에 대해 제1 부재의 모따기부의 형성 방향이 이루는 각도 θa보다도 작게 하고 있다. 그로 인해, 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광은 제2 부재측으로 반사되어 2차원 변위 센서에 수광되기 어려워진다. 이와 같이 하여, 2차원 변위 센서에 대한 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광의 영향을 간소한 기구에 의해 배제하여, 2차원 변위 센서에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있다. 따라서 비용을 저감시키면서, 이 2차원 단면 프로파일을 기초로 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 2차원 변위 센서가 배치되는 위치로부터 보아 제2 부재의 코너부가 항상 노출되어 있게 된다. 그로 인해, 2차원 변위 센서에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 있어서, 제2 부재의 코너부가 항상 명료하게 나타난다. 따라서 이 2차원 단면 프로파일에 의해 제2 부재의 코너부의 위치를 특정하는 것이 용이해진다.

상기한 형태에 있어서는, 상기 2차원 변위 센서에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 의해 상기 제2 부재의 상기 코너부의 위치를 특정함으로써 상기 맞댐부의 위치를 검출하는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부의 위치를 보다 확실하게 고정밀도로 검출할 수 있다.

상기한 형태에 있어서는, 상기 제2 부재의 상기 코너부의 위치를 지시하는 상기 제2 방향의 치수의 하한값을 상기 제1 부재의 상기 코너부의 위치를 지시하는 상기 제2 방향의 치수의 상한값보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 제1 부재의 코너부와 제2 부재의 코너부의 위치 관계를 제1 부재와 제2 부재의 설계시로부터 관리할 수 있다. 그로 인해, 2차원 변위 센서가 배치되는 위치로부터 볼 때 제2 부재의 코너부가 확실하게 노출되도록 설정할 수 있다. 따라서 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부의 위치를 더욱 확실하게 고정밀도로 검출할 수 있다.

상기한 형태에 있어서는, 상기 제1 부재는 디퍼렌셜 케이스이며, 상기 제2 부재는 링 기어인 것이 바람직하다.

이 형태에 따르면, 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 그리고 이 검출 결과를 기초로 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 맞댐부의 위치와 용접 수단의 위치의 조정을 행하면서 디퍼렌셜 케이스와 링 기어의 맞댐부를 용접함으로써, 용접 품질이 우수한 디퍼렌셜 케이스와 링 기어로 이루어지는 용접 조인트를 제조할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 다른 형태는, 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부에 2차원 변위 센서의 조사광을 조사하여 상기 맞댐부의 위치를 검출하는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 상기 2차원 변위 센서와 상기 제1 부재를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제1 부재의 접합면과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 부재는 상기 제2 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제2 부재의 접합면과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재의 상기 코너부를 상기 제1 부재의 상기 코너부보다도 외측의 위치에 배치시키고, 상기 2차원 변위 센서를 상기 제1 방향에 대해 상기 맞댐부보다도 상기 제1 부재측의 위치에서 상기 조사광이 상기 제2 부재의 상기 모따기부나 상기 제2 부재의 상기 코너부나 상기 제2 부재의 접합면에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재의 상기 모따기부의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하는 것을 특징으로 한다.

이 형태에 따르면, 2차원 변위 센서를 제1 방향에 대해 맞댐부보다도 제1 부재측의 위치에 배치하고, 또한, 제2 방향에 대해 각도 θs로 기울여 배치하고 있다. 그리고 이 각도 θs를, 제2 방향에 대해 제1 부재의 모따기부의 형성 방향이 이루는 각도 θa보다도 작게 하고 있다. 그로 인해, 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광은 제2 부재측으로 반사되어 2차원 변위 센서에 수광되기 어려워진다. 이와 같이 하여, 2차원 변위 센서에 대한 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광의 영향을 간소한 기구에 의해 배제하여, 2차원 변위 센서에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있다. 따라서 비용을 저감시키면서, 이 2차원 단면 프로파일을 기초로 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 2차원 변위 센서가 배치되는 위치로부터 보아 제2 부재의 코너부가 항상 노출되어 있게 된다. 그로 인해, 2차원 변위 센서에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 있어서, 제2 부재의 코너부가 항상 명료하게 나타난다. 따라서 이 2차원 단면 프로파일에서 제2 부재의 코너부의 위치를 특정하는 것이 용이해진다.

상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명의 다른 형태는, 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부를 용접 수단에 의해 접합하는 용접 조인트의 제조 방법에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 2차원 변위 센서와 상기 제1 부재를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제1 부재의 접합면과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 부재는 상기 제2 부재의 접합면의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부와 상기 코너부를 상기 제2 부재의 접합면과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부를 구비하고 있고, 상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재의 상기 코너부를 상기 제1 부재의 상기 코너부보다도 외측의 위치에 배치시키고, 상기 2차원 변위 센서를 상기 제1 방향에 대해 상기 맞댐부보다도 상기 제1 부재측의 위치에서 상기 2차원 변위 센서의 조사광이 상기 제2 부재의 상기 모따기부나 상기 제2 부재의 상기 코너부나 상기 제2 부재의 접합면에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재의 상기 모따기부의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하여, 상기 맞댐부에 상기 조사광을 조사하여 상기 맞댐부의 위치를 검출하고, 상기 맞댐부의 위치의 검출 결과를 기초로 상기 용접 수단의 위치를 보정하여 상기 맞댐부를 상기 용접 수단에 의해 접합하는 것을 특징으로 한다.

이 형태에 따르면, 2차원 변위 센서를 제1 방향에 대해 맞댐부보다도 제1 부재측의 위치에 배치하고, 또한, 제2 방향에 대해 각도 θs로 기울여 배치하고 있다. 그리고 이 각도 θs를, 제2 방향에 대해 제1 부재의 모따기부의 형성 방향이 이루는 각도 θa보다도 작게 하고 있다. 그로 인해, 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광은 제2 부재측으로 반사되어 2차원 변위 센서에 수광되기 어려워진다. 이와 같이 하여, 2차원 변위 센서에 대한 제1 부재의 모따기부에서의 착란광이나 난반사광의 영향을 간소한 기구에 의해 배제하여, 2차원 변위 센서에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있다. 따라서 비용을 저감시키면서, 이 2차원 단면 프로파일을 기초로 제1 부재의 접합면과 제2 부재의 접합면을 맞댄 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 그리고 이 맞댐부의 위치의 검출 결과를 기초로 용접 수단의 위치를 보정하므로, 용접 조인트의 용접 품질이 향상된다. 또한, 2차원 변위 센서가 배치되는 위치로부터 보아 제2 부재의 코너부가 항상 노출되어 있게 된다. 그로 인해, 2차원 변위 센서에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 있어서, 제2 부재의 코너부가 항상 명료하게 나타난다. 따라서 이 2차원 단면 프로파일에서 제2 부재의 코너부의 위치를 특정하는 것이 용이해진다.

본 발명에 관한 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치, 용접 조인트의 제조 방법에 따르면, 비용을 저감시키면서 양 부재 사이의 맞댐부의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

도 1은 본 실시예의 용접 조인트의 제조 시스템의 구성도이다.
도 2는 용접 부분의 주변의 확대도이다.
도 3은 센서 헤드의 주변의 확대도이다.
도 4는 본 실시예의 용접 조인트의 제조 방법의 흐름도이다.
도 5는 센서 헤드의 주변의 외관 사시도이다.
도 6은 센서 헤드의 배치에 관한 설명도이다.
도 7은 디퍼렌셜 케이스의 모따기부와 링 기어의 모따기부의 주변의 단면도이다.
도 8은 디퍼렌셜 케이스의 모따기부와 링 기어의 모따기부의 주변의 단면도이다.
도 9는 일반적인 모따기부의 치수 지시에 관한 설명도이다.
도 10은 디퍼렌셜 케이스의 코너부의 위치와 링 기어의 코너부의 위치를 맞춘 경우이며, 또한 용접선에 평행하게 센서 헤드를 배치한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 11은 도 10에 도시하는 경우에 있어서의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는 링 기어의 코너부를 디퍼렌셜 케이스의 코너부보다도 직경 방향의 외측에 배치한 경우이며, 또한 용접선에 평행하게 센서 헤드를 배치한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 13은 도 12에 도시하는 경우에 있어서의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 14는 링 기어의 코너부를 디퍼렌셜 케이스의 코너부보다도 직경 방향의 내측에 배치한 경우이며, 또한 용접선에 평행하게 센서 헤드를 배치한 경우를 도시하는 단면도이다.
도 15는 도 14에 도시하는 경우에 있어서의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 16은 도 6이나 도 7에 도시하는 경우에 있어서의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 도 8에 도시하는 경우에 있어서의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명을 구체화한 실시 형태에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 여기서는, 일례로서 자동차 등의 차량의 디퍼런셜 장치의 구성 부품인 디퍼렌셜 케이스와 링 기어를 맞댄 용접 조인트를 예로 들어 설명을 행한다.

〔용접 조인트의 제조 시스템〕

본 실시예의 용접 조인트의 제조 시스템(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 용접 헤드(10)와, Z축 구동 모터(12)와, 가공기 제어반(14)과, 회전 구동부(16)와, 위치 검출 장치(18) 등을 갖는다. 용접 헤드(10)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(20)의 접합면(45)(도 6 참조)과 링 기어(22)의 접합면(47)(도 6 참조)을 맞댄 맞댐부(24)에 대해, 선단부(26)로부터 레이저(28)를 조사하여 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 용접에 의해 접합한다. 링 기어(22)는, 도 1의 상방향으로부터 하방향을 향하여 디퍼렌셜 케이스(20)에 대해 압입되어, 맞댐부(24)에서 디퍼렌셜 케이스(20)와 맞대어지면서 배치되어 있다. 또한, 링 기어(22)는, 하이포이드 기어이어도 헬리컬 기어이어도 된다. 또한, 도 1은 용접 조인트의 제조 시스템(1)의 구성도이며, 도 2는 용접 부분의 주변의 확대도이다. 또한, 디퍼렌셜 케이스(20)는 본 발명에 있어서의 「제1 부재」의 일례이며, 링 기어(22)는 본 발명에 있어서의 「제2 부재」의 일례이다.

Z축 구동 모터(12)는, 용접 헤드(10)를 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 배열 방향인 Z축 방향(도 1의 상하 방향)으로 이동시켜, 당해 Z축 방향에 대해 용접 헤드(10)의 위치의 보정을 행한다. 가공기 제어반(14)은, Z축 구동 모터(12)에 대해 용접 헤드(10)의 Z축 방향의 위치의 보정에 관한 지령값을 보내어, Z축 구동 모터(12)의 구동을 제어한다. 회전 구동부(16)는, 중심축(S)을 중심으로 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 회전시킨다. 위치 검출 장치(18)는, 도 3에 도시한 바와 같이 센서 헤드(30)를 사용하여 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치를 검출하는 장치이며, 상세하게는 후술한다. 또한, 도 3은 센서 헤드(30)의 주변의 확대도이다. 또한, Z축 방향은, 본 발명에 있어서의 「제1 방향」의 일례이며, 디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)의 중심축(S) 방향이다.

〔용접 조인트의 제조 방법〕

다음에, 용접 조인트의 제조 시스템(1)에 의해 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)로 구성되는 용접 조인트를 제조하는 방법에 대해 설명한다. 여기서, 도 4는 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)로 구성되는 용접 조인트의 제조 방법에 있어서의 흐름도이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 용접 조인트의 제조 프로그램이 개시되면, 우선, 용접 헤드(10)를 XYZ축의 각 축 방향의 기준 위치로 이동시킨다(스텝 S1). 다음에, 위치 검출 장치(18)에 의해 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐 위치[맞댐부(24)의 위치]를 검출한다(스텝 S2). 또한, 맞댐 위치의 검출 방법에 대해 상세하게는 후술한다.

다음에, 검출된 맞댐 위치에 대해 소정의 기준 위치로부터의 위치 어긋남량이 설정값보다 작은지의 여부를 판단한다(스텝 S3). 이 설정값은, 요구되는 용접 품질 등에 따라 임의로 설정되는 값이며, 예를 들어 0.05㎜로 한다. 그리고 상기한 위치 어긋남량이 설정값보다 작은 경우에는, 가공기 제어반(14)으로부터의 지령값을 기초로 용접 헤드(10)의 Z축 방향의 위치를 보정하여 레이저(28)의 조사 위치를 보정한다(스텝 S4). 그리고 이와 같이 레이저(28)의 조사 위치를 보정한 후, 회전 구동부(16)에 의해 중심축(S)을 중심으로 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 회전시키면서, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)에 대해 용접 헤드(10)의 선단부(26)로부터 레이저(28)를 조사하여 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 용접을 개시한다(스텝 S5). 그리고 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 전체 둘레에 대해 맞댐부(24)에 대한 용접이 완료되면, 용접 조인트의 제조 프로그램을 종료한다. 이와 같이 하여, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)로 구성되는 용접 조인트를 제조한다. 또한, 스텝 S3에서 상기한 위치 어긋남량이 설정값보다 큰 경우에는, 워크[디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)]에 대해 가공 불량이나 세트 불량(설치 불량)이 있다고 판단하여, 알람을 울려 용접 조인트의 제조 시스템(1)의 가동을 정지한다(스텝 S6). 이상이, 용접 조인트의 제조 시스템(1)에 의해 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)로 구성되는 용접 조인트를 제조하는 방법에 관한 설명이다.

〔용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치〕

다음에, 본 발명의 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치의 일례인 위치 검출 장치(18)에 대해 설명한다. 위치 검출 장치(18)는, 슬릿 레이저(42)(띠 형상의 레이저)(도 5 참조)를 사용하여 광절단법에 의해 2차원 단면 프로파일의 계측을 행하는 광학식의 2차원 변위 센서인 센서 헤드(30)를 갖고 있다. 그리고 위치 검출 장치(18)는, 당해 센서 헤드(30)에 의해 계측한 2차원 단면 프로파일에 있어서 특정한 측정 포인트에 관한 위치 정보(좌표)를 출력하는 장치이다. 위치 검출 장치(18)는, 상기한 도 1에 도시한 바와 같이, 센서 헤드(30)와, 컨트롤러(32)와, PLC(34)와, 외부 출력 인터페이스(36) 등을 구비한다.

센서 헤드(30)는, 도 5에 도시한 바와 같이 투광부(38)와 수광부(40)를 구비하고 있다. 그리고 이 센서 헤드(30)는, 투광부(38)로부터 조사한 슬릿 레이저(42)를 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 주변의 면에 반사시키고, 그 반사광을 수광부(40)에서 수광함으로써, 2차원 단면 프로파일(2차원 단면 형상)을 계측한다. 또한, 슬릿 레이저(42)는, 본 발명에 있어서의 「조사광」의 일례이다.

여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 디퍼렌셜 케이스(20)는 모따기부(44)와 접합면(45)과 코너부(48)를 구비하고 있고, 접합면(45)[맞댐부(24)]의 X축 방향(도 6의 상방향)의 단부에서, 모따기부(44)와 접합면(45)의 경계 부분에 코너부(48)가 형성되어 있다. 또한, 링 기어(22)는 모따기부(46)와 접합면(47)과 코너부(50)를 구비하고 있고, 접합면(47)[맞댐부(24)]의 X축 방향의 단부에서, 모따기부(46)와 접합면(47)의 경계 부분에 코너부(50)가 형성되어 있다. 그리고 본 실시예에서는, 이 코너부(50)를 측정 포인트 P로 하고 있다. 또한, X축 방향은, 본 발명에 있어서의 「제2 방향」의 일례이며, 상기한 Z축 방향과 직교하고 센서 헤드(30)와 디퍼렌셜 케이스(20)를 배열하는 방향이다. 즉, X축 방향은, 디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)의 직경 방향이다.

그리고 센서 헤드(30)를, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기한 Z축 방향(도 6의 좌우 방향)에 대해 용접선(L)에 대해 디퍼렌셜 케이스(20)가 위치하는 측에 배치한다. 이와 같이, 센서 헤드(30)를, Z축 방향에 대해 맞댐부(24)보다도 디퍼렌셜 케이스(20)측의 위치에 배치한다.

또한, X축 방향과 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)의 방향이 교차하는 각도 θs[즉, 용접선(L)에 대한 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)의 기울기]와, X축 방향과 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)의 형성 방향이 교차하는 각도 θa[즉, 용접선(L)에 대한 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)의 기울기]에 대해, 이하의 수학식에 의한 조건식이 성립하도록 센서 헤드(30)를 배치한다.

여기서, 용접선(L)은, 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48) 및 링 기어(22)의 코너부(50)의 접선이다. 또한, 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)은, 슬릿 레이저(42)의 폭 방향의 중심축이다. 그리고 이와 같이 배치된 센서 헤드(30)는, 투광부(38)로부터 모따기부(44)나 모따기부(46)나 접합면(47)의 주변에 슬릿 레이저(42)를 조사하고 있다. 또한, 도 5는 센서 헤드(30)의 주변의 외관 사시도이며, 도 6은 센서 헤드(30)의 배치에 관한 설명도이다. 또한, 도 6은 센서 헤드(30)를 측면 방향으로부터 본 도면이며, 도 6에서는 투광부(38)와 수광부(40)는 도면의 깊이 방향으로 겹치는 위치 관계로 되어 있다.

또한, 센서 헤드(30)는, 상기한 도 1에 도시하는 예에 있어서는 용접 헤드(10)에 대해 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 중심축(S)을 중심으로 하여 대칭인 위치[즉, 용접 헤드(10)에 대해 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 회전 방향으로 180° 회전한 위치]에 배치되어 있다. 그러나 센서 헤드(30)의 배치 위치는 이것으로 한정되는 것은 아니고, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 회전 방향이 다른 위치에 배치되어 있어도 된다.

또한, 컨트롤러(32)는, 센서 헤드(30)의 측정값을 PLC(34)로 보낸다. PLC(34)는, 프로그래머블 컨트롤러이며, 취득한 측정값을 기초로, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치 어긋남량을 연산에 의해 구하고, 구한 연산값을 상기한 가공기 제어반(14)과 외부 출력 인터페이스(36)로 보낸다. 외부 출력 인터페이스(36)는 디스플레이 등의 도시하지 않은 표시 수단에 접속하고, PLC(34)로부터 취득한 연산값을 기초로, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치 어긋남량을 당해 표시 수단에 표시한다.

또한, 본 실시예에서는, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 맞대었을 때에, 센서 헤드(30)에 대해 용접선(L)을 사이에 두고 반대측에 있는 링 기어(22)의 코너부(50)가 직경 방향의 외측으로 노출되도록, 모따기부(44)와 모따기부(46)의 치수와 그 공차를 설정하고 있다. 즉, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 맞대었을 때에, 도 7에 도시한 바와 같이 링 기어(22)의 코너부(50)를 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)보다도 직경 방향의 외측에 배치하고 있다. 혹은, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 맞대었을 때에, 도 8에 도시한 바와 같이 링 기어(22)의 코너부(50)와 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)를 직경 방향의 동일한 위치에 배치하고 있다.

보다 구체적으로는, 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)와 링 기어(22)의 모따기부(46)에 대해, 일반적으로는 도 9에 도시한 바와 같이, 예를 들어 「C0.5」로 치수를 설정하는 것에 대해, 본 실시예에서는 상기한 도 7에 나타내는 바와 같이 치수 A, 치수 B, 모따기 각도 θa, 모따기 각도 θb에 대해 치수 및 그 공차를 설정하고 있다. 그리고 치수 B의 공차의 하한값을 치수 A의 공차의 상한값 이상으로 해 둔다. 이에 의해, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 설계시에 있어서, 링 기어(22)의 코너부(50)가 상기한 도 7이나 도 8과 같이 배치되도록 관리할 수 있다. 여기서, 치수 A는 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)의 위치를 지시하는 직경 치수(X축 방향의 치수)이며, 치수 B는 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치를 지시하는 직경 치수(X축 방향의 치수)이다. 또한, 모따기 각도 θa는 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)가 용접선(L)과 이루는 각도이며, 모따기 각도 θb는 링 기어(22)의 모따기부(46)가 용접선(L)과 이루는 각도이다. 또한, 도 7과 도 8은 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)와 링 기어(22)의 모따기부(46)의 주변의 단면도이며, 도 9는 일반적인 모따기부의 치수 지시에 관한 설명도이다.

〔맞댐 위치 검출 방법〕

이와 같은 구성의 위치 검출 장치(18)에 의해, 이하와 같이 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치를 검출한다. 우선, 센서 헤드(30)는, 투광부(38)로부터 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 주변에 대해 슬릿 레이저(42)를 조사하고, 반사된 슬릿 레이저(42)를 수광부(40)에서 수광한다. 이와 같이 하여, 센서 헤드(30)에 의해 맞댐부(24)의 주변의 2차원 단면 프로파일을 계측한다.

그리고 컨트롤러(32)는, 센서 헤드(30)에서 계측된 2차원 단면 프로파일에 의해 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치를 특정함으로써, 맞댐부(24)의 위치를 검출한다. 이와 같이 검출된 맞댐부(24)의 위치의 정보(측정값)는, 컨트롤러(32)를 통해 PLC(34)로 보내진다. 그리고 PLC(34)는, 취득한 맞댐부(24)의 위치의 정보를 기초로, 당해 맞댐부(24)의 소정의 기준 위치로부터의 위치 어긋남량을 연산에 의해 구한다. 그리고 구한 연산값을 상기한 가공기 제어반(14)으로 보내는 동시에, 외부 출력 인터페이스(36)로 보내어 도시하지 않은 표시 수단에 의해 맞댐부(24)의 위치 어긋남량을 표시한다. 이상과 같이 하여, 위치 검출 장치(18)에 의해, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치를 검출한다.

여기서, 상기한 바와 같이 센서 헤드(30)를 용접선(L)에 대해 각도 θs로 기울여 배치하고 있다. 그로 인해, 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)에 의해 확산이나 난반사된 슬릿 레이저(42)의 광은 링 기어(22)의 모따기부(46)측을 향하여 반사되므로, 센서 헤드(30)의 수광부(40)에서 수광되기 어려워진다. 이와 같이, 간소한 기구에 의해, 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)에 있어서의 슬릿 레이저(42)의 확산이나 난반사의 영향을 배제할 수 있다. 따라서 센서 헤드(30)에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있다. 따라서 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치의 검출에 필요로 하는 비용을 저감시키면서, 당해 맞댐부(24)의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)를 맞대었을 때에, 센서 헤드(30)가 배치되는 위치로부터 볼 때 링 기어(22)의 코너부(50)가 항상 노출되어 있다. 그로 인해, 센서 헤드(30)에 의해 계측한 2차원 단면 프로파일로부터, 측정 포인트 P로 되는 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치 정보를 확실하게 취득할 수 있다. 그리고 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치 정보로부터, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치를 검출할 수 있다. 이와 같이 하여, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치를 확실하게 고정밀도로 검출할 수 있다.

〔맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가〕

다음에, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과에 대해 설명한다. 또한, 도 11, 13, 15, 16, 17은 당해 평가 결과를 나타내는 도면이며, 횡축을 계측 위치(NC 좌표)로 하고, 종축을 센서 계측값으로 하고 있다. 여기서, 계측 위치(NC 좌표)는, 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)(도 6 참조)에 대한 링 기어(22)의 코너부(50)의 Z축 방향[디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 배열 방향]의 위치 좌표를 나타낸 것이다. 그리고 계측 위치가 0일 때에 광축(C)과 코너부(50)가 교차하도록 설정하였다. 또한, 센서 계측값이라 함은, 센서 헤드(30)에서 계측한 2차원 단면 프로파일을 기초로 검출한 링 기어(22)의 코너부(50)의 Z축 방향[디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 배열 방향]의 위치를 나타내는 값이다. 그리고 금회의 평가에 있어서는, 계측 위치를 복수 설정하면서, 설정한 각각의 계측 위치에 대한 센서 계측값을 조사하였다.

우선, 도 10에 도시한 바와 같이 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)의 위치와 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치를 맞춘 경우이며, 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치한 경우에는, 도 11에 나타내는 바와 같은 평가 결과로 되었다. 도 11에 나타내는 평가 결과에 따르면, 예를 들어 계측 위치(NC 좌표)가 50㎛일 때 등에 센서 계측값에 대해 잠정 목표 오차 범위 δ를 초과한 검출 오차가 발생해 버렸다.

또한, 도 12에 도시한 바와 같이 링 기어(22)의 코너부(50)를 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)보다도 직경 방향의 외측(도 12의 상측)에 위치시킨 경우이며, 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치한 경우에는, 도 13에 나타내는 바와 같은 평가 결과로 되었다. 도 13에 나타내는 평가 결과에 따르면, 예를 들어 계측 위치(NC 좌표)가 -200㎛일 때 등에 센서 계측값에 대해 잠정 목표 오차 범위 δ를 초과한 검출 오차가 발생해 버렸다.

또한, 도 14에 도시한 바와 같이 링 기어(22)의 코너부(50)를 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)보다도 직경 방향의 내측(도 14의 하측)에 위치시킨 경우이며, 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치한 경우에는, 도 15에 나타내는 바와 같은 평가 결과로 되었다. 도 15에 나타내는 평가 결과에 따르면, 예를 들어 계측 위치(NC 좌표)가 0㎛일 때 등에 센서 계측값에 대해 잠정 목표 오차 범위 δ를 초과한 검출 오차가 발생해 버렸다.

이와 같이 도 11이나 도 13이나 도 15에 있어서 센서 계측값에 대해 잠정 목표 오차 범위 δ를 초과한 검출 오차가 발생한 이유는, 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치함으로써, 센서 헤드(30)의 투광부(38)로부터 조사되는 슬릿 레이저(42)가 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)나 링 기어(22)의 모따기부(46)에서 착란되거나, 난반사되어, 이들 착란광이나 난반사광이 센서 헤드(30)의 수광부(40)에 수광되고, 센서 헤드(30)에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 없기 때문이라고 생각된다.

한편, 본 실시예와 같이, 상기한 도 7이나 도 8에 도시한 바와 같이, 용접선(L)에 대해 센서 각도 θs로 센서 헤드(30)를 기울여 배치한 경우에는, 도 16이나 도 17에 나타내는 바와 같이 센서 계측값의 검출 오차는 모두 잠정 목표 오차 범위 δ의 범위 내에 수습되었다. 이것은, 용접선(L)에 대해 센서 각도 θs로 센서 헤드(30)를 기울여 배치한 것에 의해, 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)에서 확산이나 난반사된 슬릿 레이저(42)의 광은 링 기어(22)의 모따기부(46)측을 향하여 반사되어 센서 헤드(30)의 수광부(40)에 수광되기 어려워져, 센서 헤드(30)에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있기 때문이라고 생각된다.

이상의 맞댐 위치의 검출 오차에 관한 평가 결과를 정리하면, 도 10이나 도 12나 도 14에 도시한 바와 같이 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치한 경우에는 검출 오차의 평균이 210.4㎛로 되었다. 이에 대해, 본 실시예와 같이 도 7이나 도 8에 도시한 바와 같이 용접선(L)에 대해 각도 θs로 센서 헤드(30)를 기울여 배치한 경우에는 검출 오차의 평균이 49.5㎛로 되어, 용접선(L)에 평행하게 센서 헤드(30)의 슬릿 레이저(42)의 광축(C)을 배치한 경우에 비해 1/4 미만으로 되었다. 이와 같이, 본 실시예에 따르면 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치의 검출 정밀도가 향상된다.

또한, 본 실시예에서는 디퍼렌셜 케이스(20)가 링 기어(22)로 이루어지는 용접 조인트의 맞댐 위치를 검출하는 것을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 그 외의 용접 조인트의 맞댐 위치를 검출하는 예에도 적용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 축 형상 부재끼리를 맞댄 용접 조인트에도 적용할 수 있다.

〔본 실시예의 효과〕

본 실시예에 따르면, 센서 헤드(30)를 Z축 방향에 대해 맞댐부(24)보다도 디퍼렌셜 케이스(20)측의 위치에 배치하고, 또한, X축 방향에 대해 각도 θs로 기울여 배치하고 있다. 그리고 이 각도 θs를, X축 방향에 대해 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)의 형성 방향이 이루는 각도 θa보다도 작게 하고 있다. 그로 인해, 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)에서의 슬릿 레이저(42)의 착란광이나 난반사광은, 링 기어(22)측으로 반사되어 센서 헤드(30)의 수광부(40)에 수광되기 어려워진다. 이와 같이 하여, 센서 헤드(30)의 수광부(40)에 대한 디퍼렌셜 케이스(20)의 모따기부(44)에서의 슬릿 레이저(42)의 착란광이나 난반사광의 영향을 간소한 기구에 의해 배제하여, 센서 헤드(30)에 의해 명료한 2차원 단면 프로파일을 계측할 수 있다. 따라서 비용을 저감시키면서, 이 2차원 단면 프로파일을 기초로 디퍼렌셜 케이스(20)의 접합면(45)과 링 기어(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)의 위치를 고정밀도로 검출할 수 있다. 또한, 맞댐부(24)의 위치의 검출에 필요로 하는 시간을 짧게 할 수 있어, 용접 공정에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.

또한, 디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)의 두께나 형상 등에 의존하는 일 없이 맞댐부(24)의 위치를 검출할 수 있으므로, 디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)의 설계의 자유도가 향상된다.

또한, 투광부(38)와 수광부(40)를 일체적으로 구비하는 센서 헤드(30)를 사용함으로써, 맞댐부(24)의 위치를 검출하기 위한 센서를 간소한 구조로 하면서 소형화할 수 있다. 그리고 본 실시예와 같이 Z축 방향에 대해 용접선(L)에 대해 디퍼렌셜 케이스(20)측에 투광부(38)와 수광부(40)를 집약하여 배치할 수 있다. 그로 인해, 디퍼렌셜 케이스(20)나 링 기어(22)의 설계의 자유도가 향상된다.

또한, 센서 헤드(30)가 배치되는 위치로부터 볼 때 링 기어(22)의 코너부(50)가 항상 노출되어 있다. 그로 인해, 센서 헤드(30)에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 있어서, 링 기어(22)의 코너부(50)가 항상 명료하게 나타난다. 따라서 이 2차원 단면 프로파일에 의해 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치를 특정하는 것이 용이해지고, 디퍼렌셜 케이스(20)의 접합면(45)과 링 기어(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)의 위치를 보다 확실하게 고정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치를 지시하는 치수 B의 하한값을, 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)의 위치를 지시하는 치수 A의 상한값 이상으로 하고 있다. 이에 의해, 디퍼렌셜 케이스(20)의 코너부(48)와 링 기어(22)의 코너부(50)의 위치 관계를 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 설계시부터 관리할 수 있다. 그로 인해, 확실하게 센서 헤드(30)가 배치되는 위치로부터 볼 때 링 기어(22)의 코너부(50)가 노출되도록 설정할 수 있다. 따라서 디퍼렌셜 케이스(20)의 접합면(45)과 링 기어(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)의 위치를 더욱 확실하게 고정밀도로 검출할 수 있다.

또한, 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)의 맞댐부(24)의 위치의 검출 결과를 기초로 용접 헤드(10)의 위치의 보정을 하므로, 용접 품질이 향상된 디퍼렌셜 케이스(20)와 링 기어(22)로 이루어지는 용접 조인트를 제조할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태는 단순한 예시에 지나지 않고, 본 발명을 전혀 한정하는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능한 것은 물론이다.

1 : 제조 시스템
10 : 용접 헤드
12 : Z축 구동 모터
18 : 위치 검출 장치
20 : 디퍼렌셜 케이스
22 : 링 기어
24 : 맞댐부
30 : 센서 헤드
32 : 컨트롤러
34 : PLC
36 : 외부 출력 인터페이스
38 : 투광부
40 : 수광부
42 : 슬릿 레이저
44 : (디퍼렌셜 케이스의) 모따기부
45 : (디퍼렌셜 케이스의) 접합면
46 : (링 기어의) 모따기부
47 : (링 기어의) 접합면
48 : (디퍼렌셜 케이스의) 코너부
50 : (링 기어의) 코너부
A : 치수
B : 치수
C : 광축
L : 용접선
θs : 센서 각도
θa : (디퍼렌셜 케이스의) 모따기 각도
θb : (링 기어의) 모따기 각도

Claims

제1 부재(20)의 접합면(45)과 제2 부재(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)에 2차원 변위 센서(30)의 조사광(42)을 조사하여 상기 맞댐부(24)의 위치를 검출하는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법에 있어서,
상기 제1 부재(20)와 상기 제2 부재(22)의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 상기 2차원 변위 센서(30)와 상기 제1 부재(20)를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에,
상기 제1 부재(20)는 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(48)와 상기 코너부(48)를 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(44)를 구비하고 있고,
상기 제2 부재(22)는 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(50)와 상기 코너부(50)를 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(46)를 구비하고 있고,
상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)를 상기 제1 부재(20)의 상기 코너부(48)보다도 외측의 위치에 배치시키고,
상기 2차원 변위 센서(30)를 상기 제1 방향에 대해 상기 맞댐부(24)보다도 상기 제1 부재(20)측의 위치에서 상기 조사광(42)이 상기 제2 부재(22)의 상기 모따기부(46)나 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)나 상기 제2 부재(22)의 접합면(47)에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광(42)의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재(20)의 상기 모따기부(44)의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 2차원 변위 센서(30)에서 계측한 2차원 단면 프로파일에 의해 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)의 위치를 특정함으로써 상기 맞댐부(24)의 위치를 검출하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)의 위치를 지시하는 상기 제2 방향의 치수의 하한값을 상기 제1 부재(20)의 상기 코너부(48)의 위치를 지시하는 상기 제2 방향의 치수의 상한값보다도 크게 하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 부재(20)는 디퍼렌셜 케이스이며, 상기 제2 부재(22)는 링 기어인 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 방법.
제1 부재(20)의 접합면(45)과 제2 부재(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)에 2차원 변위 센서(30)의 조사광(42)을 조사하여 상기 맞댐부(24)의 위치를 검출하는 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치(18)에 있어서,
상기 제1 부재(20)와 상기 제2 부재(22)의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 상기 2차원 변위 센서(30)와 상기 제1 부재(20)를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에,
상기 제1 부재(20)는 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(48)와 상기 코너부(48)를 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(44)를 구비하고 있고,
상기 제2 부재(22)는 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(50)와 상기 코너부(50)를 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(46)를 구비하고 있고,
상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)를 상기 제1 부재(20)의 상기 코너부(48)보다도 외측의 위치에 배치시키고,
상기 2차원 변위 센서(30)를 상기 제1 방향에 있어서 상기 맞댐부(24)보다도 상기 제1 부재(20)측의 위치에서 상기 조사광(42)이 상기 제2 부재(22)의 상기 모따기부(46)나 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)나 상기 제2 부재(22)의 접합면(47)에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광(42)의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재(20)의 상기 모따기부(44)의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 맞댐 위치 검출 장치.
제1 부재(20)의 접합면(45)과 제2 부재(22)의 접합면(47)을 맞댄 맞댐부(24)를 용접 수단(10)에 의해 용접하여 상기 제1 부재(20)와 상기 제2 부재(22)를 접합하는 용접 조인트의 제조 방법에 있어서,
상기 제1 부재(20)와 상기 제2 부재(22)의 배열 방향을 제1 방향으로 하고, 상기 제1 방향에 직교하고 2차원 변위 센서(30)와 상기 제1 부재(20)를 배열하는 방향을 제2 방향으로 할 때에,
상기 제1 부재(20)는 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(48)와 상기 코너부(48)를 상기 제1 부재(20)의 상기 접합면(45)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(44)를 구비하고 있고,
상기 제2 부재(22)는 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)의 상기 제2 방향의 단부에 형성되는 코너부(50)와 상기 코너부(50)를 상기 제2 부재(22)의 상기 접합면(47)과의 경계 부분에서 형성하는 모따기부(46)를 구비하고 있고,
상기 제2 방향에 대해 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)를 상기 제1 부재(20)의 상기 코너부(48)보다도 외측의 위치에 배치시키고,
상기 2차원 변위 센서(30)를 상기 제1 방향에 대해 상기 맞댐부(24)보다도 상기 제1 부재(20)측의 위치에서 상기 2차원 변위 센서(30)의 조사광(42)이 상기 제2 부재(22)의 상기 모따기부(46)나 상기 제2 부재(22)의 상기 코너부(50)나 상기 제2 부재(22)의 접합면(47)에 조사하도록 배치하고, 또한 상기 제2 방향과 상기 조사광(42)의 광축 방향이 교차하는 각도 θs 및 상기 제2 방향과 상기 제1 부재(20)의 상기 모따기부(44)의 형성 방향이 교차하는 각도 θa에 대해 0°＜θs＜θa의 조건식을 만족하도록 배치하여, 상기 맞댐부(24)에 상기 조사광(42)을 조사하여 상기 맞댐부(24)의 위치를 검출하고,
상기 맞댐부(24)의 위치의 검출 결과를 기초로 상기 용접 수단(10)의 위치를 보정하여 상기 맞댐부(24)를 상기 용접 수단(10)에 의해 용접하여 상기 제1 부재(20)와 상기 제2 부재(22)를 접합하는 것을 특징으로 하는, 용접 조인트의 제조 방법.