JP2017121637A

JP2017121637A - Welding method and welding device

Info

Publication number: JP2017121637A
Application number: JP2016000466A
Authority: JP
Inventors: 敏夫中島; Toshio Nakajima; 誠徳田; Makoto Tokuda
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2016-01-05
Filing date: 2016-01-05
Publication date: 2017-07-13
Anticipated expiration: 2036-01-05
Also published as: JP6705173B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welding method and such a welding device capable of automatically applying butt welding to a position corresponding to a structure of an actual object, by using a device of a simple constitution.SOLUTION: After arranging an optical sensor 30 by using a motion device 10 so that a linear measurement area crosses with a line of a butting part 54 by including a sensing point to a plurality of respective sensing points set on the assumed butting part, a distance up to an object 50 in the measurement area is measured, and on the basis of the measurement result, the butting part 54 executes a sensing process of recognizing an actually-existing position as a detection point and a welding process of executing welding on a target line by moving a welding torch 20 along the target line connecting a plurality of detection points recognized by the sensing process in a straight line shape by using the motion device 10, in this order.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶接方法および溶接装置に関し、さらに詳しくは、突き合わせ溶接を自動的に行うことができる溶接方法および溶接装置に関する。 The present invention relates to a welding method and a welding apparatus, and more particularly to a welding method and a welding apparatus that can automatically perform butt welding.

多数の同種の対象物に対して溶接を行う際に、ロボットを用いて溶接を自動化する方法が用いられる場合がある。対象物の個体ごとに、溶接すべき部位の位置に誤差が生じる可能性があるが、その誤差を検出し、各個体に対して適切な位置に溶接を行うために、レーザセンサ等を使用して対象物の形状を調査し、その情報に基づいて溶接を行うべき位置を決定する方法が公知である。例えば、特許文献１に、予め設定された教示軌道および移動速度を入力としてロボットに取り付けられた溶接トーチ等の作業ツールを移動させるための計画補間点を算出する補間点算出手段と、作業ツールに搭載されて対象物の形状を認識する走査型レーザセンサ等のセンサからの入力に基づいて計画補間点を補正するための修正補間点を算出する補正手段と、作業ツールを修正補間点に順次移動させる駆動手段と、を備えたロボット制御装置が開示されている。 When welding a large number of objects of the same type, a method of automating welding using a robot may be used. An error may occur in the position of the part to be welded for each individual object, but a laser sensor or the like is used to detect the error and perform welding at an appropriate position for each individual. A method for investigating the shape of an object and determining a position where welding should be performed based on the information is known. For example, in Patent Document 1, an interpolation point calculation means for calculating a planned interpolation point for moving a work tool such as a welding torch attached to a robot using a preset teaching trajectory and a moving speed as input, and a work tool. A correction means for calculating a correction interpolation point for correcting the planned interpolation point based on an input from a sensor such as a scanning laser sensor that recognizes the shape of the mounted object, and sequentially moves the work tool to the correction interpolation point. There is disclosed a robot control device provided with a driving means.

特開２０１１−６２７６３号公報JP 2011-62763 A

特許文献１のように、ロボットにレーザセンサと溶接トーチを取り付けておき、溶接トーチに先行して移動するレーザセンサで得られたワーク形状に関する情報を、リアルタイムで処理して、溶接トーチを移動させるべき軌道を決定する場合には、レーザセンサでの計測と計測結果に基づく溶接トーチの軌道の決定、溶接の実行を、全て同時に実行する必要があるため、演算・制御部の構成が複雑になりやすい。具体的には、センサによる形状の計測および計測結果の出力や、軌道を決定するための演算が行われる速度は、一般的には、溶接トーチにおける溶接速度と整合しない。そのため、溶接の途中で溶接速度が変更される点の前後等において、計測、演算、溶接のいずれかが一時的停止されてしまう空走領域が生じやすい。また、計測と演算をリアルタイムで行うため、演算による軌道の算出を高精度で行おうとすれば、ソフトウェアをはじめ、演算・制御部の構成が複雑になってしまう。演算部のメモリ容量も大きくなってしまう。特に、センサで先行計測する部位に仮付溶接痕等の不規則な形状がある場合に、その構造を無視して、あるいはその構造を考慮して、溶接トーチの軌道を明確に決定しようとすると、計測や演算の精度が低下しがちであり、その低下を補おうとすると、演算・制御部が複雑化する。また、溶接トーチのアーク切れ等によって溶接を中断した場合に、溶接を途中から再度開始できるようにすることは困難であり、これを可能にしようとすれば、やはり複雑な演算・制御部が必要となる。 As in Patent Document 1, a laser sensor and a welding torch are attached to the robot, and information on the workpiece shape obtained by the laser sensor that moves in advance of the welding torch is processed in real time to move the welding torch. When determining the power trajectory, it is necessary to perform the measurement with the laser sensor, the trajectory of the welding torch based on the measurement result, and the execution of welding all at the same time, which complicates the configuration of the calculation / control unit. Cheap. Specifically, the speed at which the shape is measured by the sensor, the output of the measurement result, and the calculation for determining the trajectory are not generally matched with the welding speed in the welding torch. Therefore, before and after the point at which the welding speed is changed in the middle of welding, an idling region where any of measurement, calculation, and welding is temporarily stopped tends to occur. Further, since the measurement and calculation are performed in real time, if the orbit is calculated with high accuracy, the configuration of the calculation and control unit including the software becomes complicated. The memory capacity of the arithmetic unit is also increased. In particular, when there is an irregular shape such as a temporary welding mark in the part to be measured in advance by the sensor, if the structure is ignored or the structure is taken into consideration, the trajectory of the welding torch is determined clearly. The accuracy of measurement and calculation tends to decrease, and the calculation / control unit becomes complicated if the decrease is to be compensated. In addition, when welding is interrupted due to arc breakage of the welding torch, it is difficult to restart welding in the middle, and if this is to be possible, a complicated calculation / control unit is also required. It becomes.

さらに、構造上の問題として、センサによる対象物の形状の計測を溶接に先行させる必要により、センサと溶接トーチの位置関係が限定されてしまう。つまり、センサを溶接トーチの前方に並べて取り付ける必要があり、溶接時に発生するスパッタやヒュームからセンサを保護するのが困難である。 Furthermore, as a structural problem, the positional relationship between the sensor and the welding torch is limited due to the need for the measurement of the shape of the object by the sensor to precede the welding. That is, it is necessary to mount the sensor side by side in front of the welding torch, and it is difficult to protect the sensor from spatter and fumes that occur during welding.

本発明が解決しようとする課題は、簡素な構成の装置を用いて、実際の対象物の構造に応じた位置に自動的に突き合わせ溶接を施すことができる溶接方法、およびそのような溶接装置を提供することにある。 A problem to be solved by the present invention is to provide a welding method capable of automatically performing butt welding at a position corresponding to the structure of an actual object using an apparatus having a simple configuration, and such a welding apparatus. It is to provide.

上記課題を解決するために、本発明にかかる溶接方法は、対象物の線状の突き合わせ部に対して突き合わせ溶接を行う溶接方法において、空間内で指定された座標に運動できる運動装置と、前記運動装置に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチに対して位置関係を固定して前記運動装置に取り付けられ、直線状に設定された計測域において対象物との距離を計測可能な光学センサと、を用い、想定される前記突き合わせ部の上に設定した複数のセンシング点のそれぞれに対して、前記計測域が前記センシング点を含んで前記突き合わせ部の線と交差するように、運動装置を用いて前記光学センサを配置したうえで、前記計測域における前記対象物までの距離を計測し、該計測の結果をもとに、前記突き合わせ部が実際に存在する位置を検出点として認識するセンシング工程と、前記運動装置を用いて、前記センシング工程によって認識された複数の検出点を直線状に結んだ目標線に沿って前記溶接トーチを運動させ、前記目標線上に溶接を行う溶接工程と、をこの順に実行するものである。 In order to solve the above problems, a welding method according to the present invention is a welding method in which butt welding is performed on a linear butt portion of an object, and an exercise device capable of moving to coordinates specified in space, A welding torch attached to an exercise device, and an optical sensor fixed to the welding torch and attached to the exercise device, and capable of measuring a distance from an object in a linear measurement region , And for each of a plurality of sensing points set on the assumed butt portion, the exercise device is used so that the measurement area includes the sensing point and intersects the line of the butt portion. The optical sensor is arranged, the distance to the object in the measurement area is measured, and the position where the butt portion actually exists based on the measurement result A sensing step for recognizing as a detection point, and using the exercise device, the welding torch is moved along a target line linearly connecting a plurality of detection points recognized by the sensing step, and welding is performed on the target line. And performing the welding process in this order.

ここで、前記突き合わせ部が直線状であるとよい。 Here, it is preferable that the butt portion is linear.

前記光学センサは、線状のビーム形状を有するレーザ光を用いて、前記計測域の全域における計測を同時に行うものであるとよい。 The optical sensor may be configured to simultaneously perform measurement in the entire measurement area using a laser beam having a linear beam shape.

前記光学センサおよび前記溶接トーチは、相互に反対の方向に突出して前記運動装置に取り付けられているとよい。 The optical sensor and the welding torch may be attached to the exercise device so as to protrude in opposite directions.

前記センシング点を３点以上設定し、２つの隣接する前記検出点を結んでなる前記目標線の複数の区画のそれぞれにおいて、溶接条件を設定するとよい。 Three or more sensing points may be set, and welding conditions may be set in each of a plurality of sections of the target line formed by connecting two adjacent detection points.

本発明にかかる溶接装置は、空間内で指定された座標に運動できる運動装置と、前記運動装置に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチに対して位置関係を固定して前記運動装置に取り付けられ、直線状に設定された計測域における対象物との距離を計測可能な光学センサと、を有し、上記のような溶接方法を実行するものである。 A welding device according to the present invention is attached to the motion device with a motion device capable of moving to a specified coordinate in space, a welding torch attached to the motion device, and a positional relationship fixed with respect to the welding torch. And an optical sensor capable of measuring the distance to the object in the measurement area set in a straight line, and performing the above-described welding method.

上記発明にかかる溶接方法においては、想定される突き合わせ部に沿って設定したセンシング点において、光学センサを用いて、対象物までの距離の分布を、突き合わせ部に交差する方向に沿って計測する。計測された距離の分布において、凹構造が観測される位置として、実際の突き合わせ部に対応する検出点を認識することができる。複数のセンシング点に対して認識した検出点を直線状に結んで目標線を作成することで、対象物の製造誤差等の要因により、想定される突き合わせ部の位置から実際の突き合わせ部がずれていたとしても、実際の突き合わせ部の位置を認識することができる。そして、目標線に沿って溶接トーチを運動させ、目標線上に溶接を行うことで、実際の突き合わせ部が存在する位置に、的確に溶接を行うことができる。このようにして、ロボット等の運動装置を用いて溶接を自動化しても、対象物の個体ごとに突き合わせ部上に正しく溶接を行うことができる。さらに、突き合わせ部に対してずれがない状態で溶接を行えることで、溶接における溶け込み率も高めやすくなる。 In the welding method according to the above invention, the distribution of the distance to the object is measured along the direction intersecting the abutting portion using an optical sensor at a sensing point set along the assumed abutting portion. In the measured distance distribution, the detection point corresponding to the actual butt portion can be recognized as the position where the concave structure is observed. By creating a target line by connecting the detection points recognized for multiple sensing points in a straight line, the actual abutting part is displaced from the expected abutting part position due to factors such as manufacturing errors in the object. Even so, the actual position of the butted portion can be recognized. Then, by moving the welding torch along the target line and performing welding on the target line, welding can be accurately performed at a position where the actual butt portion exists. Thus, even if welding is automated using an exercise device such as a robot, welding can be correctly performed on the abutting portion for each individual object. Furthermore, since welding can be performed in a state where there is no deviation with respect to the butted portion, the penetration rate in welding can be easily increased.

そして、光学センサと溶接トーチを相互の位置関係を固定して運動装置に取り付けておき、光学センサによって実際の突き合わせ部が存在する位置を検出するセンシング工程を完了した後に、その検出結果に基づいて、実際の溶接を行っていることで、センシングと溶接をリアルタイムで行う場合に比べて、制御プログラムを簡素なものとすることができる。大容量のメモリを使用することも必要ない。光学センサによる計測および計測結果に基づく演算の速度と、溶接トーチによる溶接の速度が異なっていても、また、溶接トーチのアーク切れ等、各工程に固有の問題が生じることがあったとしても、各工程を独立して実施するので、両工程の整合性の点において、特に問題は生じない。仮付溶接痕等の不規則な構造がある場合にも、それに対応した演算処理を高速で行う必要は生じない。さらに、光学センサと溶接トーチを相互に既知の位置関係に固定しさえすれば、両者の取り付け位置の関係が座標値により算出されるので、個々の具体的な取り付け位置は特に制約を受けず、用いる溶接装置の構造上の自由度を高めることができる。光学センサと溶接トーチの位置関係を固定しておくこと、特に、対象物において想定される突き合わせ部に沿った両者の位置を合わせておくことで、光学センサを用いたセンシングによって突き合わせ部の位置として検出される検出点の位置と、それらの検出点に対応させて溶接トーチで実際に溶接を行う位置との関係を固定し、検出点の間を結んだ直線に沿って正確に溶接を行うことができるようになる。 Then, after fixing the mutual positional relationship between the optical sensor and the welding torch to the motion apparatus and completing the sensing step of detecting the position where the actual butted portion exists by the optical sensor, based on the detection result By performing actual welding, the control program can be made simpler than when sensing and welding are performed in real time. It is not necessary to use a large amount of memory. Even if the calculation speed based on the measurement with the optical sensor and the calculation speed based on the measurement result and the welding speed with the welding torch are different, or if there are problems inherent to each process such as arc breakage of the welding torch, Since each process is performed independently, there is no particular problem in terms of consistency between the two processes. Even when there is an irregular structure such as a tack weld mark, it is not necessary to perform a corresponding arithmetic process at high speed. Furthermore, as long as the optical sensor and the welding torch are fixed to each other in a known positional relationship, the relationship between the mounting positions of both is calculated from the coordinate values, so the specific mounting positions are not particularly restricted, The structural freedom of the welding apparatus used can be increased. By fixing the positional relationship between the optical sensor and the welding torch, in particular, by aligning the positions of the two along the butt portion assumed in the object, the position of the butt portion is detected by sensing using the optical sensor. Fix the relationship between the position of the detected detection points and the actual welding position with the welding torch corresponding to those detection points, and perform welding accurately along the straight line connecting the detection points Will be able to.

ここで、突き合わせ部が直線状である場合には、想定される突き合わせ部の上にセンシング点を離散的に設定し、それぞれのセンシング点に対応して認識された検出点を直線的に結んで目標線を得るという簡素な方法でも、実際の突き合わせ部を高精度に再現することができる。 Here, when the abutting portion is linear, sensing points are discretely set on the assumed abutting portion, and the detection points recognized corresponding to the respective sensing points are linearly connected. Even with a simple method of obtaining the target line, the actual butted portion can be reproduced with high accuracy.

光学センサが、線状のビーム形状を有するレーザ光を用いて、計測域の全域における計測を同時に行うものである場合には、センシング工程において、突き合わせ部に交差して設定された計測域における距離の計測、およびその結果に基づく実際の突き合わせ部の位置の認識を、簡便かつ高精度に行うことができる。 In the case where the optical sensor is to perform measurement in the entire measurement area at the same time using laser light having a linear beam shape, the distance in the measurement area set across the abutting portion in the sensing process Measurement and recognition of the actual position of the abutting portion based on the result can be performed easily and with high accuracy.

光学センサおよび溶接トーチが、相互に反対の方向に突出して運動装置に取り付けられている場合には、溶接トーチによって溶接を行っている間は、使用していない光学センサが、溶接を行っている部位と反対に向いていることになるので、溶接時に発生するスパッタやヒュームが光学センサに付着して光学センサに劣化等の影響を与えることが抑制される。 When the optical sensor and the welding torch protrude in opposite directions and are attached to the motion apparatus, the optical sensor that is not used is performing welding while the welding torch is performing welding. Since it faces away from the part, it is possible to prevent spatter and fumes generated during welding from adhering to the optical sensor and affecting the optical sensor such as deterioration.

センシング点を３点以上設定し、２つの隣接する検出点を結んでなる目標線の複数の区画のそれぞれにおいて、溶接条件を設定する場合には、突き合わせ部上の各部位に応じた適切な溶接条件を適用しながら、連続的に各部位の溶接を行うことができる。上記のように、光学センサによる計測と溶接トーチによる溶接の間で速度を整合させる必要がないので、溶接途中における溶接条件の変更も、簡素な制御によって行うことができる。 When setting the welding conditions in each of a plurality of sections of the target line that connects two or more sensing points and connects two adjacent detection points, appropriate welding according to each part on the butt portion While applying the conditions, it is possible to continuously weld each part. As described above, since it is not necessary to match the speed between the measurement by the optical sensor and the welding by the welding torch, the welding condition can be changed during the welding by simple control.

上記発明にかかる溶接装置においては、簡素な構成により、突き合わせ部の実際の位置を認識したうえで溶接を自動的に行う制御を実行することができる。 In the welding apparatus according to the above-described invention, it is possible to execute control that automatically performs welding after recognizing the actual position of the butt portion with a simple configuration.

本発明の一実施形態にかかる溶接装置と、対象物の例としてのアクスルハウジングを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the welding apparatus concerning one Embodiment of this invention, and the axle housing as an example of a target object. センシング工程を実行している状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which is performing the sensing process. センシング工程を説明する図である。（ａ）は突き合わせ部を拡大して示す断面斜視図であり、（ｂ）はその突き合わせ部に対する計測結果を示している。It is a figure explaining a sensing process. (A) is a cross-sectional perspective view which expands and shows a butt | matching part, (b) has shown the measurement result with respect to the butt | matching part. 溶接工程を説明する図である。It is a figure explaining a welding process. 各工程における制御を説明する図であり、（ａ）はセンシング工程、（ｂ）は溶接工程、（ｃ）はセンシング線を更新する工程を示している。It is a figure explaining the control in each process, (a) is a sensing process, (b) is a welding process, (c) has shown the process of updating a sensing wire.

以下、本発明の一実施形態にかかる溶接方法および溶接装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a welding method and a welding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

［溶接装置の構成］
図１に、本発明の一実施形態にかかる溶接装置１の概略を示す。 [Configuration of welding equipment]
In FIG. 1, the outline of the welding apparatus 1 concerning one Embodiment of this invention is shown.

溶接装置１は、運動装置として、ロボット１０を備えている。ロボット１０は、６つの駆動軸を有し、それぞれの駆動軸の運動が、サーボモータ（１１等）によって駆動される。これにより、ロボット１０は、先端に設けられた取り付け面１２を、空間内で指定された座標に運動させることができる。ロボット１０は、ティーチングによって運動（位置および姿勢の変化）に関する指令を記憶し、その指令を順次呼び出すことで、取り付け面１２において、所定の運動を順次自動的に行うことができる。 The welding apparatus 1 includes a robot 10 as an exercise device. The robot 10 has six drive shafts, and the motion of each drive shaft is driven by a servo motor (11 or the like). As a result, the robot 10 can move the attachment surface 12 provided at the tip to coordinates designated in the space. The robot 10 stores commands related to movement (changes in position and posture) by teaching, and sequentially calls the commands to sequentially perform predetermined movements on the attachment surface 12.

ロボット１０の取り付け面１２には、溶接トーチ２０と、光学センサ３０とが固定されている。溶接トーチ２０は、溶接材料よりなる芯線２１を先端に備える公知のアーク溶接用のトーチである。溶接トーチ２０は、基端をロボット１０の取り付け面１２の一方面に固定されており、先端が取り付け面１２から外側に突出している。 A welding torch 20 and an optical sensor 30 are fixed to the attachment surface 12 of the robot 10. The welding torch 20 is a known arc welding torch having a core wire 21 made of a welding material at the tip. The welding torch 20 has a proximal end fixed to one surface of the attachment surface 12 of the robot 10 and a distal end protruding outward from the attachment surface 12.

光学センサ３０は、公知の形状測定レーザセンサよりなる。光学センサ３０には、先端部から計測対象物に線状（ライン状）のビーム形状を有するレーザビームＢを照射し、反射光を検出することで、計測対象物の表面までの距離を計測するものである（図２参照）。距離の計測は、レーザビームＢが当たっている直線状の計測域Ｒｓの各部において同時に行われる。光学センサ３０は、ロボット１０の取り付け面１２において、溶接トーチ２０が固定されているのと反対側の面に基端を固定されている。そして、先端が取り付け面１２から外側に突出している。光学センサ３０の突出方向は、溶接トーチ２０の突出方向と約１８０°異なる反対方向に向いており、レーザビームＢの出射方向が、溶接トーチ２０の芯線２１の突出方向と反対になっている。 The optical sensor 30 is a known shape measuring laser sensor. The optical sensor 30 is irradiated with a laser beam B having a linear (line) beam shape from the tip portion to the measurement object, and the reflected light is detected to measure the distance to the surface of the measurement object. (See FIG. 2). The distance is measured simultaneously in each part of the linear measurement area Rs where the laser beam B is hit. The base end of the optical sensor 30 is fixed to the surface on the opposite side of the attachment surface 12 of the robot 10 to which the welding torch 20 is fixed. The tip projects outward from the mounting surface 12. The projecting direction of the optical sensor 30 is directed in the opposite direction that is approximately 180 ° different from the projecting direction of the welding torch 20, and the emitting direction of the laser beam B is opposite to the projecting direction of the core wire 21 of the welding torch 20.

ロボット１０の取り付け面１２における溶接トーチ２０と光学センサ３０の間の位置関係（取り付け面１２上でどの方向にどれだけ離れているか）は、固定されており、その位置関係は既知となっている。両者の位置関係の精度確認を行うための方法として、例えば、十字図形を刻印した板よりなる原点合わせ用治具を利用することができる。溶接トーチ２０の芯線２１の先端を十字の交点の真上に配置した時のロボット１０の各駆動軸の座標値と、光学センサ３０から出射されるレーザビームＢの中心が十字の交点に一致する時のロボット１０の各駆動軸の座標値とを比較し、両座標値の差を基準として、座標０（ゼロ）を設定する。位置関係の確認は、溶接トーチ２０を交換するたびに行う必要がある。 The positional relationship between the welding torch 20 and the optical sensor 30 on the mounting surface 12 of the robot 10 (how far and in what direction on the mounting surface 12) is fixed, and the positional relationship is known. . As a method for confirming the accuracy of the positional relationship between the two, for example, an origin matching jig made of a plate engraved with a cross shape can be used. The coordinate value of each drive axis of the robot 10 when the tip of the core wire 21 of the welding torch 20 is disposed immediately above the crossing point and the center of the laser beam B emitted from the optical sensor 30 coincide with the crossing point. The coordinate values of the respective drive axes of the robot 10 at the time are compared, and the coordinate 0 (zero) is set on the basis of the difference between the two coordinate values. The positional relationship needs to be confirmed every time the welding torch 20 is replaced.

溶接トーチ２０と光学センサ３０の位置関係を固定することで、例えば、次に詳しく説明するアクスルハウジング５０を対象物とした例に対して図５に示すように、光学センサ３０を用いたセンシングによって突き合わせ部５４の位置として検出される検出点（Ｄ１〜Ｄ３）の位置と、それらの検出点（Ｄ１〜Ｄ３）に対応させて溶接トーチ２０で実際に溶接を行う位置との関係を固定し、検出点（Ｄ１〜Ｄ３）の間を結んだ直線に沿って正確に溶接を行うことができる。特に、溶接トーチ２０と光学センサ３０のｘ方向（想定される突き合わせ部５４に沿う方向）の位置を同じにすることで、光学センサ３０で検出された検出点（Ｄ１〜Ｄ３）を結んだ目標線Ｌｔの傾きと、溶接トーチ２０で実際に溶接を行う直線の傾きとの間にずれが発生するのを防止することができる。 By fixing the positional relationship between the welding torch 20 and the optical sensor 30, for example, as shown in FIG. 5 for an example in which the axle housing 50 described in detail below is used as an object, sensing is performed using the optical sensor 30. Fixing the relationship between the position of the detection points (D1 to D3) detected as the position of the butting portion 54 and the position where the welding torch 20 actually performs welding corresponding to the detection points (D1 to D3); It is possible to accurately perform welding along a straight line connecting the detection points (D1 to D3). In particular, by making the positions of the welding torch 20 and the optical sensor 30 in the x direction (the direction along the assumed butt portion 54) the same, the target connecting the detection points (D1 to D3) detected by the optical sensor 30. It is possible to prevent a deviation from occurring between the inclination of the line Lt and the inclination of the straight line that is actually welded by the welding torch 20.

溶接装置１には、さらに、コンピュータ等よりなる制御部（不図示）が設けられている。制御部は、溶接トーチ２０の電源を制御し、溶接時の電流および電圧を設定することができる。また、制御部は、光学センサ３０を制御して、距離の計測を実行させるとともに、光学センサ３０から計測結果を入力され、計測結果に対して、処理、演算を行うことができる。さらに、制御部は、光学センサ３０における計測結果等に基いて、ロボット１０の位置および姿勢の変化を指令するティーチングのプログラムを設定することや変更することができる。 The welding apparatus 1 is further provided with a control unit (not shown) made up of a computer or the like. A control part can control the power supply of the welding torch 20, and can set the electric current and voltage at the time of welding. In addition, the control unit controls the optical sensor 30 to execute distance measurement, and the measurement result is input from the optical sensor 30, and processing and calculation can be performed on the measurement result. Further, the control unit can set or change a teaching program for instructing a change in the position and posture of the robot 10 based on the measurement result of the optical sensor 30 and the like.

［対象物の例］
本発明の一実施形態において溶接の対象とする対象物（ワーク）は、突き合わせ溶接を行うべき突き合わせ部を有するものであれば、どのようなものであっても構わない。以下では、対象物の例として、図１中に示したようなアクスルハウジング５０を扱う。 [Example of object]
In the embodiment of the present invention, the object (workpiece) to be welded may be any object as long as it has a butt portion to be butt welded. Below, the axle housing 50 as shown in FIG. 1 is handled as an example of a target object.

アクスルハウジング５０は、トラック等の大型車両の後車軸部等に用いられ、車軸およびディファレンシャルギア等を収容する。図１に示すように、アクスルハウジング５０は、胴部５１と筒状部５２を本体部としてなっている。胴部５１は、鋼板が半筒形（断面略Ｕ字形又は断面略コの字形）に曲げられ、略円環状に膨出形成されたものであり、ディファレンシャルギアを収容する。そして、胴部５１の両端部に、車軸が挿通される中空の筒状部５２が形成されている。筒状部５２は、角筒形状を基本としてなるが、端部は、後の工程でチューブエンドを取り付けられるように、円筒状となっている。胴部５１と筒状部５２の間に形成されている空隙部には、略三角形の三角板５３が取り付けられている。 The axle housing 50 is used for a rear axle portion of a large vehicle such as a truck, and accommodates an axle and a differential gear. As shown in FIG. 1, the axle housing 50 has a body portion 51 and a cylindrical portion 52 as main body portions. The body 51 is formed by bending a steel plate into a semi-cylindrical shape (substantially U-shaped or substantially U-shaped in cross section) and bulging into a substantially annular shape, and accommodates a differential gear. And the hollow cylindrical part 52 by which an axle shaft is penetrated is formed in the both ends of the trunk | drum 51. As shown in FIG. Although the cylindrical part 52 is based on a rectangular tube shape, the end part is cylindrical so that a tube end can be attached in a later step. A substantially triangular triangular plate 53 is attached to the gap formed between the body portion 51 and the tubular portion 52.

アクスルハウジング５０の本体部は、２つの分割部材６０，６０から製造される。つまり、胴部５１の円環形状および筒状部５２の筒形状を半分に分割した形状を有する２つの分割部材６０，６０を製造し、それらの端縁６１，６１を突き合わせてなる直線状の突き合わせ部５４に対して、本発明の一実施形態にかかる溶接方法を用いて突き合わせ溶接を行うことで、本体部が形成される。また、胴部５１と筒状部５２の間の部位に、三角板５３が配置され、本体部と三角板５３の間の部位が溶接される。 The body portion of the axle housing 50 is manufactured from two divided members 60 and 60. That is, the two split members 60, 60 having a shape obtained by dividing the annular shape of the trunk portion 51 and the cylindrical shape of the cylindrical portion 52 into half are manufactured, and the straight edges formed by abutting the end edges 61, 61 are produced. The main body portion is formed by performing butt welding on the butt portion 54 using the welding method according to the embodiment of the present invention. Further, a triangular plate 53 is disposed at a portion between the body portion 51 and the cylindrical portion 52, and a portion between the main body portion and the triangular plate 53 is welded.

突き合わせ溶接を行う直前の状態において、アクスルハウジング５０は、２つの分割部材６０，６０を端縁６１，６１において突き合わせて相互に押し付け、仮付溶接した状態にある。仮付溶接により、突き合わせ部５４上には、左右１箇所ずつ、点状に盛り上がった仮付溶接痕５５，５５が形成されている。仮付溶接により、２つの分割部材６０，６０は、相互に離れることがなくなり、相互に対して押し付ける外力を解放しても、端縁６１，６１によって突き合わせ部５４が形成された状態が維持される。 In a state immediately before butt welding, the axle housing 50 is in a state where the two divided members 60 and 60 are butted against each other at the end edges 61 and 61 and are tack-welded. Temporary welding marks 55, 55 swelled in a dot shape are formed on the abutting portion 54 by left and right one place by the tack welding. The two split members 60 and 60 are not separated from each other by tack welding, and the state in which the butted portion 54 is formed by the end edges 61 and 61 is maintained even if the external force that presses against each other is released. The

２つの分割部材６０，６０は、プレス成形の後、プラズマ切断により、周縁部の余肉を除去する工程を経て製造されている。よって、突き合わせ部５４を構成することになる端縁６１，６１において、切断時のプラズマアークによるダレ（上縁の溶融）が発生している。その結果、図３（ａ）に示すように、端縁６１，６１に、上面（外側の表面）側がわずかに短くなった傾斜が形成されている。そのため、２つの端縁６１，６１を突き合わせた突き合わせ部５４において、谷状の凹構造が形成されている。 The two divided members 60, 60 are manufactured through a step of removing excess margin at the peripheral portion by plasma cutting after press molding. Therefore, sagging (melting of the upper edge) due to the plasma arc at the time of cutting occurs at the end edges 61 and 61 constituting the butt portion 54. As a result, as shown in FIG. 3A, the end edges 61, 61 are formed with slopes whose upper surface (outer surface) side is slightly shortened. Therefore, a valley-like concave structure is formed in the butting portion 54 where the two end edges 61 and 61 are butted.

［溶接方法］
次に、本発明の一実施形態にかかる溶接方法について説明する。ここでは、上記で説明した溶接装置１を用い、アクスルハウジング５０を対象物として、突き合わせ部５４に対して溶接を行う。 [Welding method]
Next, a welding method according to an embodiment of the present invention will be described. Here, the welding apparatus 1 described above is used, and the abutting portion 54 is welded using the axle housing 50 as an object.

本実施形態にかかる溶接方法においては、（１）センシング工程と、（２）溶接工程とを、この順に実行する。溶接工程は、センシング工程において得られた情報に基づいて、実行する。以下、各工程について詳細に説明する。以下において、アクスルハウジング５０の長手方向をｘ方向、幅方向をｙ方向とする。 In the welding method according to the present embodiment, (1) the sensing step and (2) the welding step are executed in this order. The welding process is executed based on information obtained in the sensing process. Hereinafter, each step will be described in detail. In the following, the longitudinal direction of the axle housing 50 is the x direction and the width direction is the y direction.

（１）センシング工程
図２に、センシング工程を実行している状態の溶接装置１およびアクスルハウジング５０を示している。図示は省略しているが、センシング工程に先立って、アクスルハウジング５０は、固定治具によって、作業台上の所定の位置に据え付けられている。 (1) Sensing Step FIG. 2 shows the welding apparatus 1 and the axle housing 50 in a state where the sensing step is executed. Although illustration is omitted, prior to the sensing step, the axle housing 50 is installed at a predetermined position on the work table by a fixing jig.

センシング工程においては、ロボット１０に取り付けられた光学センサ３０が下方に向けられ、アクスルハウジング５０の表面の上方に配置されている。この状態で、ロボット１０は、予め設定された直線状のセンシング線Ｌｓ（図５（ａ）参照）に沿って光学センサ３０を移動させるように、ティーチングによって運動を駆動される。センシング線Ｌｓは、想定される突き合わせ部の位置として設定されたものである。ここで、「想定される」突き合わせ部５４の位置とは、プラズマ切断等、前工程における製造誤差や、作業台への据え付け位置の誤差、ロボット１０の原点位置のずれ等、種々の要因によるばらつきの影響がない、設計通りの理想的な状態にあるとして、突き合わせ部５４が存在すると想定される位置のことを指す。 In the sensing process, the optical sensor 30 attached to the robot 10 is directed downward and disposed above the surface of the axle housing 50. In this state, the robot 10 is driven to move by teaching so as to move the optical sensor 30 along a preset linear sensing line Ls (see FIG. 5A). The sensing line Ls is set as the position of the assumed butt portion. Here, the “assumed” position of the abutting portion 54 varies due to various factors such as a manufacturing error in a previous process such as plasma cutting, an error in the installation position on the work table, and a deviation in the origin position of the robot 10. This is a position where the butt portion 54 is assumed to be present, assuming that it is in an ideal state as designed without being influenced by.

センシング線Ｌｓの上には、仮付溶接痕５５，５５が形成された位置を避けて、複数のセンシング点（図２の例では点Ｐ１〜Ｐ３）が予め設定されている。図２の例では、おおむね、点Ｐ１が筒状部５２の端部５２ａの位置、点Ｐ２が円筒状の部位と角筒状の部位の境界部、点Ｐ３が直線状の突き合わせ部５４の終点部に設定されている。ロボット１０によって、光学センサ３０が、アクスルハウジング５０の一方端５２ａから内側に向かってセンシング線Ｌｓに沿って移動され、その際に通過する各センシング点において（Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３）、光学センサ３０がアクスルハウジング５０の表面までの距離の計測を行う。計測中、ロボット１０は、必要に応じて光学センサ３０の移動を停止させる。 On the sensing line Ls, a plurality of sensing points (points P1 to P3 in the example of FIG. 2) are set in advance so as to avoid the position where the temporary welding marks 55, 55 are formed. In the example of FIG. 2, generally, the point P1 is the position of the end 52a of the cylindrical part 52, the point P2 is the boundary between the cylindrical part and the square cylindrical part, and the point P3 is the end point of the linear butting part 54 Is set in the department. The optical sensor 30 is moved by the robot 10 from the one end 52a of the axle housing 50 inward along the sensing line Ls, and at each sensing point passing therethrough (P1 → P2 → P3), the optical sensor 30 is moved. Measures the distance to the surface of the axle housing 50. During the measurement, the robot 10 stops the movement of the optical sensor 30 as necessary.

各センシング点Ｐ１〜Ｐ３において計測を行うに際し、レーザビームＢは、直線状の計測域Ｒｓがセンシング線Ｌｓに略直交するように、また、センシング点Ｐ１〜Ｐ３が計測域Ｒｓの略中央に位置するように、配置される。また、種々の要因によるばらつきのために突き合わせ部５４の位置が想定される位置からｙ方向にずれる可能性のある最大範囲が、計測域Ｒｓに含まれるように、光学センサ３０とアクスルハウジング５０の間の距離が定められる。 When performing measurement at each of the sensing points P1 to P3, the laser beam B is positioned so that the linear measurement area Rs is substantially perpendicular to the sensing line Ls, and the sensing points P1 to P3 are located at substantially the center of the measurement area Rs. To be arranged. Further, the optical sensor 30 and the axle housing 50 are arranged so that the measurement range Rs includes a maximum range in which the position of the abutting portion 54 may be shifted from the assumed position due to variations due to various factors in the y direction. The distance between is determined.

図３（ａ）に示すような谷状の凹構造を有する突き合わせ部５４に対して、光学センサ３０によって距離の計測を行った結果を、図３（ｂ）に示す。図では、横軸をｙ方向の座標、縦軸を光学センサ３０からアクスルハウジング５０の表面までの距離としている。図のように、突き合わせ部５４の凹構造に対応して、下に凸のピーク構造が観測される。このピーク構造の頂点のｙ座標を、突き合わせ部５４の谷底に相当する検出点Ｄの位置として認識する。 FIG. 3B shows the result of measuring the distance by the optical sensor 30 with respect to the butt portion 54 having a valley-like concave structure as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is the coordinate in the y direction, and the vertical axis is the distance from the optical sensor 30 to the surface of the axle housing 50. As shown in the figure, a downward peak structure corresponding to the concave structure of the abutting portion 54 is observed. The y coordinate of the apex of this peak structure is recognized as the position of the detection point D corresponding to the valley bottom of the butt portion 54.

図５（ａ）に、センシング点Ｐ１〜Ｐ３における計測の結果の一例を示す。ここでは、点Ｐ１における計測によって検出された検出点Ｄ１は、センシング線Ｌｓの上にあり、センシング点Ｐ１と一致している。一方、点Ｐ２における計測によって検出された検出点Ｄ２は、センシング線Ｌｓから＋ｙ方向にずれている。また、点Ｐ３における計測によって検出された検出点Ｄ３は、さらに大きくセンシング線Ｌｓから＋ｙ方向にずれている。検出点Ｄ１とＤ２の間、検出点Ｄ２とＤ３の間をそれぞれ直線で結んで目標線Ｌｔを作成すると、目標線Ｌｔは１本の直線状になっている。 FIG. 5A shows an example of measurement results at the sensing points P1 to P3. Here, the detection point D1 detected by the measurement at the point P1 is on the sensing line Ls and coincides with the sensing point P1. On the other hand, the detection point D2 detected by the measurement at the point P2 is shifted in the + y direction from the sensing line Ls. Further, the detection point D3 detected by the measurement at the point P3 is further displaced in the + y direction from the sensing line Ls. When the target line Lt is created by connecting the detection points D1 and D2 and the detection points D2 and D3 with straight lines, the target line Lt is a single straight line.

得られた目標線Ｌｔは、実際のアクスルハウジング５０の突き合わせ部５４が存在する位置を示すものである。図５（ａ）の例では、目標線Ｌｔによって表現される実際の突き合わせ部５４のｙ方向における位置は、センシング点Ｐ１の位置においては、想定される位置からずれていないが、それよりも＋ｘ側の領域で、直線性を保ったまま、想定される突き合わせ部の位置よりも＋ｙ方向に斜行していることになる。想定される突き合わせ部からのこのような直線性を保ったずれは、分割部材６０，６０の端縁６１，６１のプラズマ切断工程や、作業台への据え付け工程において発生しやすい。 The obtained target line Lt indicates the position where the butted portion 54 of the actual axle housing 50 exists. In the example of FIG. 5A, the position in the y direction of the actual butt portion 54 expressed by the target line Lt is not deviated from the assumed position at the position of the sensing point P1, but + x In the region on the side, it is skewed in the + y direction from the assumed position of the butt portion while maintaining linearity. Such a deviation maintaining the linearity from the butt portion is likely to occur in the plasma cutting process of the end edges 61 and 61 of the split members 60 and 60 and the process of installing on the work table.

本実施形態においては、線状のビーム形状を有する光学センサ３０を用いて、計測域Ｒｓの全域の計測を同時に行っているため、各センシング点Ｐ１〜Ｐ３における計測域Ｒｓ内の計測を短時間で正確に行うことが可能となっている。ただし、使用する光学センサ３０は、直線状の計測域Ｒｓの全域で距離の計測を行えるものであれば、このようなもの限られず、例えば、スポット状のビーム形状を有する光学センサ３０を使用し、ビームスポットを走査することで計測域Ｒｓの全域における距離の計測を順次行うように構成することもできる。 In the present embodiment, since the entire area of the measurement area Rs is simultaneously measured using the optical sensor 30 having a linear beam shape, the measurement in the measurement area Rs at each sensing point P1 to P3 is performed for a short time. It is possible to do accurately. However, the optical sensor 30 to be used is not limited to this as long as the distance can be measured in the entire linear measurement region Rs. For example, the optical sensor 30 having a spot-like beam shape is used. The beam spot can be scanned to sequentially measure the distance in the entire measurement area Rs.

（２）溶接工程
図４に、溶接工程を実行している状態の溶接装置１およびアクスルハウジング５０を示している。アクスルハウジング５０は、センシング工程の前に作業台上の所定の位置に据え付けられたままの状態にあり、センシング工程の実行中と、同じ座標を維持している。 (2) Welding Process FIG. 4 shows the welding apparatus 1 and the axle housing 50 in a state where the welding process is being performed. The axle housing 50 is in a state of being installed at a predetermined position on the workbench before the sensing process, and maintains the same coordinates as during the sensing process.

溶接工程においては、ロボット１０の取り付け面１２がセンシング工程の時とは逆向きにされており、溶接トーチ２０が下方に向けられ、アクスルハウジング５０の表面の上方に配置されている。この状態で、ロボット１０は、センシング工程で得られた目標線Ｌｔに沿って溶接トーチ２０を移動させるように、運動を駆動される。運動に際して、ロボット１０の座標は、既知のパラメータである取り付け面１２における光学センサ３０と溶接トーチ２０の位置関係を目標線Ｌｔの座標に加味して設定される。 In the welding process, the mounting surface 12 of the robot 10 is turned in the opposite direction to that in the sensing process, and the welding torch 20 is directed downward and disposed above the surface of the axle housing 50. In this state, the robot 10 is driven to move so as to move the welding torch 20 along the target line Lt obtained in the sensing process. During the movement, the coordinates of the robot 10 are set by taking into account the positional relationship between the optical sensor 30 and the welding torch 20 on the mounting surface 12, which is a known parameter, with the coordinates of the target line Lt.

ロボット１０による運動中、溶接トーチ２０は、図５（ｂ）に示したように、目標線Ｌｔの上、つまりセンシング工程で検出した実際の突き合わせ部５４の上に、連続的に溶接を行う。この際の溶接条件は、検出点Ｄ１とＤ２を結んでなる区画における条件Ａと、検出点Ｄ２とＤ３を結んでなる区画における条件Ｂとして、それぞれ設定されており、検出点Ｄ１からＤ３に向かう連続的な溶接の途中で、検出点Ｄ２を境に溶接条件が変更される。ここで、溶接条件には、電流、電圧、速度（溶接トーチ２０の移動速度）、溶接トーチ２０から表面までの距離の各パラメータが含まれる。なお、溶接に際しては、仮付溶接痕５５，５５の存在は特に考慮せず、前後の部位と同じ溶接条件で、仮付溶接痕５５，５５の上にも直線的に溶接を施す。 During movement by the robot 10, the welding torch 20 continuously performs welding on the target line Lt, that is, on the actual butt portion 54 detected in the sensing step, as shown in FIG. The welding conditions at this time are set as a condition A in a section connecting the detection points D1 and D2 and a condition B in a section connecting the detection points D2 and D3, respectively, and heading from the detection points D1 to D3. During the continuous welding, the welding conditions are changed at the detection point D2. Here, the welding conditions include parameters of current, voltage, speed (moving speed of the welding torch 20), and distance from the welding torch 20 to the surface. In the welding, the presence of the temporary welding traces 55 and 55 is not particularly considered, and the welding is also performed linearly on the temporary welding traces 55 and 55 under the same welding conditions as those of the front and rear portions.

なお、本実施形態においては、センシング線Ｌｓおよび目標線Ｌｔを筒状部５２における端縁６１，６１の突き合わせ部５４にのみ設定しているが、三角板５３の面にまでセンシング線Ｌｓを直線的に延長してセンシング点を設定してもよい。この場合には、突き合わせ部５４から三角板５３の上の領域にまで目標線Ｌｔが設定され、溶接が施される。 In the present embodiment, the sensing line Ls and the target line Lt are set only at the abutting portion 54 of the end edge 61, 61 in the cylindrical portion 52, but the sensing line Ls is linearly extended to the surface of the triangular plate 53. The sensing point may be set to be extended. In this case, the target line Lt is set from the butt portion 54 to the region above the triangular plate 53, and welding is performed.

（３）他の工程
本溶接方法においては、アクスルハウジング５０を同じ位置に固定したままセンシング工程と溶接工程をこの順に行うのであれば、適宜他の工程を前後あるいは途中に実行してもかまわない。 (3) Other processes In this welding method, if the sensing process and the welding process are performed in this order while the axle housing 50 is fixed at the same position, the other processes may be appropriately performed before, after, or during the process. .

例えば、溶接工程の後に、センシング線Ｌｓを更新する工程を実行することができる。これは、多数の同種のアクスルハウジング５０に対して順次自動的に溶接を実施する場合に、図５（ｃ）に示すように、ある個体に対して設定された目標線Ｌｔを、次以降の個体のセンシング工程に利用するセンシング線Ｌｓ’として再設定するものである。これにより、次以降の個体のセンシング工程においては、従前のセンシング線Ｌｓではなく、新しいセンシング線Ｌｓ’に沿って設定される、新しいセンシング点Ｐ１’〜Ｐ３’において、距離の検出が行われることになる。計測域Ｒｓの方向も、新しいセンシング線Ｌｓ’に略直交するように設定される。多数のアクスルハウジング５０をロットで製造する際に、目標線Ｌｔで表される実際の突き合わせ部５４の位置の設計値からのずれは、系統的なものである場合があり、その場合には、同じロットの個体間でずれが共通したものとなりやすい。すると、ある個体に対してセンシング工程で計測に基づいて設定された目標線Ｌｔは、次以降の個体においても、実際の突き合わせ部５４の位置に合致している可能性が高くなる。そこで、そのような目標線Ｌｔを新しいセンシング線Ｌｓ’として採用することで、次以降の個体においては、センシング線Ｌｓ’から目標線までの位置のずれ、つまり想定される突き合わせ部の位置から実際に溶接を行う突き合わせ部５４の位置までのずれを小さくすることができる。 For example, the process of updating the sensing line Ls can be performed after the welding process. As shown in FIG. 5 (c), when a plurality of similar axle housings 50 are sequentially automatically welded, the target line Lt set for a certain individual is This is reset as the sensing line Ls ′ used for the individual sensing process. As a result, in the next and subsequent individual sensing steps, distance detection is performed at the new sensing points P1 ′ to P3 ′ set along the new sensing line Ls ′, not the previous sensing line Ls. become. The direction of the measurement area Rs is also set so as to be substantially orthogonal to the new sensing line Ls ′. When manufacturing a large number of axle housings 50 in a lot, the deviation from the design value of the actual abutting portion 54 represented by the target line Lt may be systematic, in which case Misalignment tends to be common among individuals in the same lot. Then, there is a high possibility that the target line Lt set for a certain individual based on the measurement in the sensing step matches the actual position of the matching unit 54 even in the subsequent individual. Therefore, by adopting such a target line Lt as a new sensing line Ls ′, in the next and subsequent individuals, the actual position deviation from the sensing line Ls ′ to the target line, that is, the position of the assumed matching portion is actually detected. The shift to the position of the abutting portion 54 where welding is performed can be reduced.

（４）溶接方法の特性
本溶接方法においては、センシング工程において実際の突き合わせ部５４の位置を検出してから、溶接工程を実施することで、実際の突き合わせ部５４の上に的確に溶接を行うことができる。これにより、突き合わせ部５４に対して溶接ビードの位置がｙ方向にずれてしまう事態が防止される。また、突き合わせ部５４の位置と溶接トーチの位置がずれた状態で溶接を行うと、局所的な溶接条件が変化してしまい、所望される一定の条件で溶接を行えなくなる。特に、アクスルハウジング５０の突き合わせ溶接においては、強度を確保する観点から、１００％以上の溶け込み率を達成することが好ましいが、突き合わせ部５４の凹構造の底の位置と溶接トーチ２０の芯線２１の位置がｙ方向にずれていると、そのような高い溶け込み率は達成しにくい。本溶接方法においては、センシング工程を経ることで、突き合わせ部５４の凹構造の底と溶接トーチ２０の芯線２１の位置をずれのない状態に合わせて溶接を行えるので、高い溶け込み率を達成することができる。 (4) Characteristics of Welding Method In this welding method, welding is accurately performed on the actual butt portion 54 by performing the welding process after detecting the actual position of the butt portion 54 in the sensing process. be able to. This prevents a situation in which the position of the weld bead is shifted in the y direction with respect to the abutting portion 54. Further, if welding is performed in a state where the position of the butting portion 54 and the position of the welding torch are deviated, local welding conditions change, and welding cannot be performed under a desired constant condition. In particular, in the butt welding of the axle housing 50, it is preferable to achieve a penetration rate of 100% or more from the viewpoint of securing strength. However, the position of the bottom of the concave structure of the butt portion 54 and the core wire 21 of the welding torch 20 If the position is shifted in the y direction, such a high penetration rate is difficult to achieve. In this welding method, since the bottom of the concave structure of the butt portion 54 and the position of the core wire 21 of the welding torch 20 can be welded in a state without deviation through a sensing step, a high penetration rate can be achieved. Can do.

アクスルハウジング５０を多数製造する際に、溶接を行うまでの工程を各個体に対して同様に実行したとしても、種々の要因により、溶接を行うために作業台に固定された状態のアクスルハウジング５０における突き合わせ部５４の位置および方向には、不可避的に誤差が生じる。そのような誤差を与える要因としては、分割部材６０，６０のプレス成形時や端縁６１，６１における余肉切断時の位置ずれや、ロット変更による製造条件の変化、作業台への据え付け時の位置ずれや傾き等を挙げることができる。しかし、アクスルハウジング５０の各個体に対して、溶接工程の前にセンシング工程を実施し、その個体における実際の突き合わせ部５４の位置を確認することで、個体ごとの突き合わせ部５４の位置のばらつきによらず、各個体の突き合わせ部５４に対して、的確に溶接を行うことができる。また、従来は、所定の条件で溶接が行えているかを確認するために、アクスルハウジング５０の筒状部５２の中空形状の内側から突き合わせ部５４を目視し、溶け込み率が１００％を超えることで溶接ビードが突き合わせ部５４の裏側にまで達しているかを検査したり、筒状部５２を切断して断面の溶接ビードを確認したりという抜き取り検査を頻繁に行っていたが、本溶接方法において、１個体ごとに突き合わせ部５４の位置を検出したうえで確実に溶接を行うことで、抜き取り検査の頻度を減らすことができる。なお、溶接トーチ２０における芯線２１の取り付け位置や角度の変化も溶接位置のずれの原因となるが、本実施形態においては、上記のように、芯線２１を交換するたびに、光学センサ３０との位置関係を確認することで、センシング工程において設定した目標線Ｌｔと実際に溶接トーチ２０で溶接を行う位置にずれが生じないようにすることができる。 Even when a large number of axle housings 50 are manufactured, the process until welding is performed on each individual in the same manner, the axle housing 50 is fixed to the work table for welding due to various factors. An inevitably error occurs in the position and direction of the butting portion 54 in FIG. Factors that give such an error include misalignment at the time of press molding of the divided members 60, 60 and cutting of excess wall at the edges 61, 61, changes in manufacturing conditions due to lot changes, and during installation on a workbench. Misalignment, inclination, etc. can be mentioned. However, by performing a sensing process on each individual of the axle housing 50 before the welding process and confirming the actual position of the abutting portion 54 in the individual, the variation in the position of the abutting portion 54 for each individual can be reduced. Regardless, it is possible to accurately perform welding on the butt portion 54 of each individual. Further, conventionally, in order to confirm whether welding is performed under a predetermined condition, the butting portion 54 is visually observed from the inside of the hollow shape of the cylindrical portion 52 of the axle housing 50, and the penetration rate exceeds 100%. Inspecting whether the weld bead has reached the back side of the butt portion 54 or performing a sampling inspection such as cutting the cylindrical portion 52 to check the weld bead of the cross section, in this welding method, By detecting the position of the butt portion 54 for each individual and performing welding reliably, the frequency of sampling inspection can be reduced. Note that changes in the attachment position and angle of the core wire 21 in the welding torch 20 also cause a shift in the welding position. However, in this embodiment, each time the core wire 21 is replaced as described above, By confirming the positional relationship, it is possible to prevent a deviation between the target line Lt set in the sensing step and the position where the welding torch 20 is actually welded.

さらに、本溶接方法においては、光学センサ３０による計測と溶接トーチ２０による溶接をリアルタイムで同時に進めるのではなく、それぞれ独立した工程として、センシング工程を完了してから、その結果に基づいて溶接工程を実施していることにより、リアルタイムでの両工程の実行を可能にするために必要とされる複雑なプログラムや大容量のメモリ等を排し、溶接装置１の構成、特に制御部の構成を簡素なものとすることができる。また、光学センサ３０による計測と溶接トーチ２０による溶接の間で、実行速度等の整合を図る必要がないため、それぞれの工程を、それぞれに適した簡素な方法で実行することができる。例えば、速度を含む溶接条件の変更や、仮付溶接痕５５，５５の存在を考慮しない溶接、アーク切れ等による溶接の中断と再開等を行っても、光学センサ３０による計測には何の影響も与えない。 Further, in the present welding method, the measurement by the optical sensor 30 and the welding by the welding torch 20 are not advanced simultaneously in real time, but the sensing process is completed as an independent process, and the welding process is performed based on the result. By implementing it, the complicated program and large-capacity memory required to enable both processes in real time are eliminated, and the configuration of the welding apparatus 1, particularly the configuration of the control unit, is simplified. Can be. Further, since it is not necessary to match the execution speed between the measurement by the optical sensor 30 and the welding by the welding torch 20, each process can be executed by a simple method suitable for each. For example, even if the welding conditions including speed are changed, welding that does not take into account the presence of the temporary welding traces 55, 55, and interruption and resumption of welding due to arc breakage, etc., there is no effect on the measurement by the optical sensor 30. Also don't give.

さらに、光学センサ３０による計測と溶接トーチ２０による溶接をリアルタイムで実施する場合には、光学センサ３０を溶接トーチ２０の前方に並べて取り付けることが要求されるが、両工程を独立に実施する場合には、光学センサ３０と溶接トーチ２０の位置に特に制約は設けられない。本実施形態のように、取り付け面１２を挟んで光学センサ３０と溶接トーチ２０を反対側に取り付けることで、溶接時のヒュームやスパッタが光学センサ３０に影響を与えるのを抑制することができる。 Furthermore, when the measurement by the optical sensor 30 and the welding by the welding torch 20 are performed in real time, it is required to mount the optical sensor 30 side by side in front of the welding torch 20, but when both steps are performed independently. There are no particular restrictions on the positions of the optical sensor 30 and the welding torch 20. As in the present embodiment, by attaching the optical sensor 30 and the welding torch 20 to the opposite sides with the attachment surface 12 interposed therebetween, it is possible to suppress fumes and spatters during welding from affecting the optical sensor 30.

本実施形態のように、センシング工程と溶接工程を独立して実行する場合に、センシングおよび溶接を行う位置に関して、両工程の間の整合性を担保することが必要である。本実施形態においては、光学センサ３０と溶接トーチ２０の位置関係を固定し、その位置関係を把握したうえで、共通の座標系を基準として設定したセンシング線Ｌｓ、センシング点Ｐ１〜Ｐ３、目標線Ｌｔに従って、センシング工程と溶接工程の両方を実施することで、両工程における位置の整合性を担保している。本実施形態では、座標系として、ロボット１０の座標を基準としているが、センシング点の１つ（例えば点Ｐ１）を基準とした座標、アクスルハウジング５０の特定の部位（例えば胴部５１の中心）を基準とした座標、光学センサ３０または溶接トーチ２０を基準とした座標等、任意の座標系を採用しうる。 When the sensing process and the welding process are performed independently as in the present embodiment, it is necessary to ensure consistency between the two processes with respect to the position where the sensing and welding are performed. In the present embodiment, the positional relationship between the optical sensor 30 and the welding torch 20 is fixed, the positional relationship is grasped, and the sensing line Ls, sensing points P1 to P3, target line set based on a common coordinate system. By performing both the sensing process and the welding process according to Lt, the consistency of the position in both processes is ensured. In the present embodiment, the coordinate system is based on the coordinates of the robot 10, but the coordinates based on one of the sensing points (for example, the point P1), the specific part of the axle housing 50 (for example, the center of the trunk 51). An arbitrary coordinate system such as coordinates based on the optical sensor 30 or coordinates based on the optical sensor 30 or the welding torch 20 can be adopted.

本実施形態においては、センシング工程において、離散的に設定したセンシング点Ｐ１〜Ｐ３にて距離の計測を行い、突き合わせ部５４の位置に対応する検出点Ｄ１〜Ｄ３を認識している。そして、離散的な検出点Ｄ１〜Ｄ３を直線で結んで目標線Ｌｔとすることで、実際の突き合わせ部５４が存在する位置とみなしている。このように、離散的に突き合わせ部５４の検出を行うことで、センシング工程を高速で完了することができる。また、仮付溶接痕５５，５５のような不規則な構造を避けてセンシング点Ｐ１〜Ｐ３を設定することで、そのような構造の影響を排除して、突き合わせ部５４の位置を検出することができる。上記のように、アクスルハウジング５０の製造工程において、プラズマ切断や作業台への据え付けの誤差に起因して、突き合わせ部５４の位置にずれが生じやすいが、突き合わせ部５４の直線性が損なわれるようなずれは、ほとんど生じない。よって、図５に示したように、想定される突き合わせ部（センシング線Ｌｓ）を基準とした実際の突き合わせ部５４（目標線Ｌｔ）のずれは、直線性を保ったままで検出される。突き合わせ部５４の直線性により、センシング点Ｐ１〜Ｐ３を離散的に設定し、離散的に得られる検出点Ｄ１〜Ｄ３の間を直線で補間して目標線Ｌｔを作成するという簡素な方法でも、高精度に実際の突き合わせ部５４を再現することができる。 In the present embodiment, in the sensing step, distances are measured at discretely set sensing points P1 to P3, and detection points D1 to D3 corresponding to the positions of the abutting portion 54 are recognized. Then, by connecting the discrete detection points D1 to D3 with a straight line to be the target line Lt, it is regarded as a position where the actual butt portion 54 exists. In this way, the sensing process can be completed at a high speed by discretely detecting the butt portion 54. In addition, by detecting sensing points P1 to P3 while avoiding an irregular structure such as temporary welding marks 55, 55, the influence of such a structure is eliminated and the position of the butt portion 54 is detected. Can do. As described above, in the manufacturing process of the axle housing 50, the position of the butt portion 54 is likely to be shifted due to an error in plasma cutting or installation on a workbench, but the linearity of the butt portion 54 is impaired. Almost no slippage occurs. Therefore, as shown in FIG. 5, the deviation of the actual butt portion 54 (target line Lt) based on the assumed butt portion (sensing line Ls) is detected while maintaining linearity. Even with a simple method of creating the target line Lt by discretely setting the sensing points P1 to P3 and interpolating between the detection points D1 to D3 obtained discretely by the linearity of the abutting unit 54, The actual butt portion 54 can be reproduced with high accuracy.

しかし、突き合わせ部５４が直線状ではなく、中途部で折れ曲がっていたとしても、光学センサ３０の計測域Ｒｓが突き合わせ部５４に交差することを担保したうえで、突き合わせ部５４を構成する直線的な部位の長さに対して十分細かくセンシング点の間隔を設定することで、そのような折れ曲がりを有する突き合わせ部５４も、同様の方法で検出することができる。図示した例では、センシング点Ｐ２を、筒状部５２の円筒形の部位と角筒状の部位の境界部分に設定している。突き合わせ部５４の形状に直線からのずれが生じるとすれば、点Ｐ２のように分割部材６０，６０の形状に変化がある領域に生じることが多いので、そのような領域にセンシング点を設定することで、突き合わせ部５４の直線からのずれにも対応しやすくなる。また、そのように形状に変化がある領域において、最適な溶接条件が変化する場合も多く、目標線Ｌｔの区画ごとに溶接条件を適切に切り換える観点からも、図５（ｃ）の条件Ａ，Ｂのように、そのような領域にセンシング点を設定することが好ましい。実際のセンシング点の数および間隔は、対象物の形状に応じて適宜定めればよい。当然ながら、センシング点を等間隔に配置する必要はなく、また、目標線Ｌｔの区画１つ１つに対して溶接条件を変更する必要もない。 However, even if the abutting portion 54 is not linear and is bent in the middle, the linear region constituting the abutting portion 54 is secured after ensuring that the measurement area Rs of the optical sensor 30 intersects the abutting portion 54. By setting the distance between the sensing points sufficiently finely with respect to the length of the part, the butt portion 54 having such a bend can be detected by the same method. In the illustrated example, the sensing point P2 is set at a boundary portion between the cylindrical portion and the rectangular tube-shaped portion of the cylindrical portion 52. If a deviation from the straight line occurs in the shape of the abutting portion 54, it often occurs in a region where the shape of the split members 60, 60 is changed like the point P2, and thus a sensing point is set in such a region. Thus, it becomes easy to cope with the deviation of the butted portion 54 from the straight line. Further, in such a region where there is a change in the shape, the optimum welding conditions often change, and from the viewpoint of appropriately switching the welding conditions for each section of the target line Lt, the conditions A and C in FIG. As in B, it is preferable to set a sensing point in such a region. The actual number and interval of sensing points may be appropriately determined according to the shape of the object. Of course, it is not necessary to arrange the sensing points at equal intervals, and it is not necessary to change the welding conditions for each section of the target line Lt.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.

１溶接装置
１０ロボット
１２取り付け面
２０溶接トーチ
２１芯線
３０光学センサ
５０アクスルハウジング
５１胴部
５２筒状部
５３三角板
５４突き合わせ部
５５仮付溶接痕
６０分割部材
６１端縁
Ｂレーザビーム
Ｄ，Ｄ１〜Ｄ３検出点
Ｌｓセンシング線
Ｌｔ目標線
Ｐ１〜Ｐ３センシング点
Ｒｓ計測域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding apparatus 10 Robot 12 Mounting surface 20 Welding torch 21 Core wire 30 Optical sensor 50 Axle housing 51 Trunk part 52 Cylindrical part 53 Triangle plate 54 Butt part 55 Temporary welding trace 60 Dividing member 61 Edge B Laser beam D, D1-D3 Detection point Ls Sensing line Lt Target line P1 to P3 Sensing point Rs Measurement area

Claims

対象物の線状の突き合わせ部に対して突き合わせ溶接を行う溶接方法において、
空間内で指定された座標に運動できる運動装置と、前記運動装置に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチに対して位置関係を固定して前記運動装置に取り付けられ、直線状に設定された計測域において対象物との距離を計測可能な光学センサと、を用い、
想定される前記突き合わせ部の上に設定した複数のセンシング点のそれぞれに対して、前記計測域が前記センシング点を含んで前記突き合わせ部の線と交差するように、運動装置を用いて前記光学センサを配置したうえで、前記計測域における前記対象物までの距離を計測し、該計測の結果をもとに、前記突き合わせ部が実際に存在する位置を検出点として認識するセンシング工程と、
前記運動装置を用いて、前記センシング工程によって認識された複数の検出点を直線状に結んだ目標線に沿って前記溶接トーチを運動させ、前記目標線上に溶接を行う溶接工程と、をこの順に実行することを特徴とする溶接方法。 In a welding method for performing butt welding on a linear butt portion of an object,
An exercise device capable of moving to a specified coordinate in space, a welding torch attached to the exercise device, and a fixed positional relationship with respect to the welding torch and attached to the exercise device, and set linearly Using an optical sensor capable of measuring the distance to the object in the measurement area,
For each of a plurality of sensing points set on the assumed abutting portion, the optical sensor using an exercise device so that the measurement area includes the sensing point and intersects the line of the abutting portion. A sensing step of measuring the distance to the object in the measurement area and recognizing the position where the butt portion actually exists as a detection point based on the measurement result;
A welding step of moving the welding torch along a target line that linearly connects a plurality of detection points recognized by the sensing step using the exercise device, and performing welding on the target line in this order; The welding method characterized by performing.

前記突き合わせ部が直線状であることを特徴とする請求項１に記載の溶接方法。 The welding method according to claim 1, wherein the butt portion is linear.

前記光学センサは、線状のビーム形状を有するレーザ光を用いて、前記計測域の全域における計測を同時に行うことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接方法。 The welding method according to claim 1, wherein the optical sensor simultaneously performs measurement in the entire measurement area using a laser beam having a linear beam shape.

前記光学センサおよび前記溶接トーチは、相互に反対の方向に突出して前記運動装置に取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical sensor and the welding torch are attached to the motion device so as to protrude in opposite directions to each other.

前記センシング点を３点以上設定し、２つの隣接する前記検出点を結んでなる前記目標線の複数の区画のそれぞれにおいて、溶接条件を設定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接方法。 The welding condition is set in each of a plurality of sections of the target line formed by connecting three or more sensing points and connecting two adjacent detection points. The welding method according to Item 1.

空間内で指定された座標に運動できる運動装置と、前記運動装置に取り付けられた溶接トーチと、前記溶接トーチに対して位置関係を固定して前記運動装置に取り付けられ、直線状に設定された計測域において対象物との距離を計測可能な光学センサと、を有し、請求項１から５のいずれか１項に記載の溶接方法を実行することを特徴とする溶接装置。 An exercise device capable of moving to a specified coordinate in space, a welding torch attached to the exercise device, and a fixed positional relationship with respect to the welding torch and attached to the exercise device, and set linearly An optical sensor capable of measuring a distance from an object in a measurement area, and performing the welding method according to any one of claims 1 to 5.