(57)【要約】【課題】表面に付着したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置を提供する。【解決手段】複数の円筒形又は円柱形部品を溶接して一体化した部品（１）の表面に付着したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置であって、該スパッタ検出装置は、少なくとも１つの計測ローラ（１０）と、前記計測ローラ（１０）を支持する計測ローラ支持部材（１４）と、前記計測ローラ（１０）が、前記部品（１）の半径方向に移動する移動量を検出するギャップセンサ（１１）と、前記部品（１）を回転可能に保持し、かつ、前記部品（１）を回転駆動する回転保持部とを具備するスパッタ検出装置において、前記ギャップセンサ（１１）から得られた波形を微分処理して、所定の閾値（ａ）と比較することを特徴とする。【選択図】図１
2010234394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の円筒形又は円柱形部品を溶接して一体化した部品（１）の表面に付着したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置であって、
該スパッタ検出装置は、少なくとも１つの計測ローラ（１０）と、
前記計測ローラ（１０）を支持する計測ローラ支持部材（１４）と、
前記計測ローラ（１０）が、前記部品（１）の半径方向に移動する移動量を検出するギャップセンサ（１１）と、
前記部品（１）を回転可能に保持し、かつ、前記部品（１）を回転駆動する回転保持部とを具備するスパッタ検出装置において、
前記ギャップセンサ（１１）から得られた波形を微分処理して、所定の閾値（ａ）と比較することでスパッタの存在を判別するスパッタ検出装置。
【請求項２】
前記溶接された複数の円筒形又は円柱形部品に対応する位置にそれぞれ前記計測ローラ（１０）が設置されていることを特徴とする請求項１に記載のスパッタ検出装置。
【請求項３】
前記計測ローラ支持部材（１４）は、ベッド（３０）に対して直動ガイドで摺動し、前記ギャップセンサ（１１）が、前記ベッド（３０）に対する前記計測ローラ支持部材（１４）の移動量を検出するように設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のスパッタ検出装置。
【請求項４】
前記ギャップセンサ（１１）から得られた波形を微分処理して、１サイクルにおいて所定の閾値（ａ）を超えた回数をカウントして、所定回数（ｎ）未満か否かで部品（１）の良否を判別するようにしたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のスパッタ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の円筒形又は円柱形部品を溶接する時に発生したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特許文献１に見られるように、複数の円筒状又は円柱状被溶接物をつき合わせてレーザ溶接する装置が知られていた。このような装置において、溶接時に発生するスパッタが被溶接物の表面に付着して残留すると、被溶接物を別の嵌合部品に組付ける場合には、挿入不可や、組み立て後の製品の品質不良等を招き問題が生じることがあった。したがって、従来は、すべてのスパッタを検出するために作業者による全数目視チェック工程を必要とし、このような作業者による全数チェックは多大なコスト高要因となっていた。一方、視覚装置による検出も考えられるが、検出箇所が多く、それに伴い視覚装置が多く必要になり、これもコスト高要因となるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４２７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑み、複数の円筒形又は円柱形部品を溶接する時に発生したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の円筒形又は円柱形部品を溶接して一体化した部品（１）の表面に付着したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置であって、該スパッタ検出装置は、少なくとも１つの計測ローラ（１０）と、前記計測ローラ（１０）を支持する計測ローラ支持部材（１４）と、前記計測ローラ（１０）が、前記部品（１）の半径方向に移動する移動量を検出するギャップセンサ（１１）と、前記部品（１）を回転可能に保持し、かつ、前記部品（１）を回転駆動する回転保持部とを具備するスパッタ検出装置において、前記ギャップセンサ（１１）から得られた波形を微分処理して、所定の閾値（ａ）と比較することでスパッタの存在を判別するスパッタ検出装置である。
【０００６】
これにより、溶接時に発生するスパッタ等が、円筒形部品１の表面に残留していることを、精度良く自動的に検出することができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記溶接された複数の円筒形又は円柱形部品に対応する位置にそれぞれ前記計測ローラ（１０）が設置されていることを特徴とする。これにより、溶接後の複数の円筒形部品の軸が若干ずれていても、このような軸ずれに対応して正確にスパッタの存在を検知することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記計測ローラ支持部材（１４）は、ベッド（３０）に対して直動ガイドで摺動し、前記ギャップセンサ（１１）が、前記ベッド（３０）に対する前記計測ローラ支持部材（１４）の移動量を検出するように設置されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の発明において、前記ギャップセンサ（１１）から得られた波形を微分処理して、１サイクルにおいて所定の閾値（ａ）を超えた回数をカウントして、所定回数（ｎ）未満か否かで部品（１）の良否を判別するようにしたことを特徴とする。これにより、スパッタの少ない場合の部品としての良否を判別することができる。
【００１０】
なお、上記に付した符号は、後述する実施形態に記載の具体的実施態様との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態を説明する概要図である。
【図２】本発明の一実施形態の正面図である。
【図３】ギャップセンサの検出波形の一例を示す計測図であり、（ａ）は、スパッタ無しの波形であり、（ｂ）は、スパッタ有りの波形である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
内部に部品を組み込んだ後、複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’等を繋ぎとめるために外周溶接を行って、一体化された円筒形部品１を形成する場合に、溶接時に発生するスパッタ等が、円筒形部品１の表面に残留することがある。溶融金属が飛び散ったスパッタの場合、表面にある程度接着していることから、単なる塵とは異なり、清掃が困難である。特に、精密部品の場合には、溶接して一体化された円筒形部品１を別の嵌合部品に組み込んで使用する場合、円筒形部品１表面のスパッタが、使用後に剥離したりすると大きな問題が生じるため、スパッタの検出が不可欠であった。複数の円柱形部品を外周溶接を行って一体化する場合においても、同様にスパッタの検出が不可欠であった。
【００１３】
本発明の一実施形態は、複数の円筒形又は円柱形部品を溶接する時に発生したスパッタ等を検出するスパッタ検出装置にかかわるものであり、以下に具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を説明する概要図である。図２は、本発明の一実施形態の正面図である。
【００１４】
本実施形態での検査対象は、複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’を繋ぎとめるために外周溶接を行った円筒形部品１である。この実施形態では、円筒形部品１の外周表面にスパッタが付着していないか検査するために、センター穴方式で円筒形部品１を保持する。円筒形部品１には、センター穴があけられた栓２、３が嵌め込められており、センター１３で両端から保持されている。溶接接合された複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’は、同軸になるように接合されているものの、厳密にはそれぞれの円筒形部品１’、１’’、１’’’の軸は若干ずれが発生している。本実施形態は、このような軸ずれに対応して正確にスパッタの存在を検知するものである。
【００１５】
円筒形部品１の両端面のセンター穴をセンター１３で保持して、回転可能とするように軸支し、円筒形部品１の片側の栓２に設けられた駆動用穴４に、回転駆動用突起を挿入して、円筒形部品１をモータ４０（図示せず）により駆動して回転させる。これら円筒形部品１をセンター１３により保持して、モータ４０により駆動して回転させる構成を、回転保持部という。
【００１６】
本実施形態においては、複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’に対応して、計測用ローラ１０、１０、１０が、バネ１２を介してそれぞれ設置されている。計測ローラ１０を支持する計測ローラ支持部材１４は、円筒形部品１の半径方向で直線方向に摺動して、計測ローラの移動量をギャップセンサ１１で検知することができるように構成されている。それぞれの円筒形部品１’、１’’、１’’’の軸は若干ずれが発生していても、計測ローラ１０が独立して懸架されて移動量を検出することができるので、スパッタの存在が正確に検出することができる。
【００１７】
計測用ローラ１０は円筒形部品１の外周の形状に合わせ、密着できる形状にし、振れが極めて小さい高精度部品にする。例えば、円筒形部品１の形状がテーパ部なら、計測用のローラ１０も同じ傾斜をもつ逆テーパにする。図１に示すように、円筒形部品１の外周の段差にあわせて、計測ローラ１が密着できるように、径差を計測ローラに設ける必要がある。円筒形部品１の外周形状に、計測ローラ１０の表面形状を合わせれば合わせるほどスパッタの検出が正確にできることになる。
計測ローラ１０を支持する計測ローラ支持部材１４の移動が、検出量の精度に大きく影響するので、計測ローラの軸受け、計測ローラ支持部材１４の移動をガイドする直動ガイド部（リニアモーションガイド、ＬＭガイド）１５、１６（図２参照）は高精度部品となっている。
【００１８】
図２は、図１の概要図を、より具体的な構成として示したものである。計測ローラ１０は、円筒形部品１の回転につれて回転する。計測ローラ１０が回転しているか否かを検出すべく、近接センサーが計測ローラ支持ブラケット２１に設置されている。計測ローラが回転していないと片減りが発生するので、これを避ける必要があるためである。計測ローラ１０の径はできるだけ小さいことが望ましい。これはスパッタの凹凸に迅速に倣うことができるためである。
【００１９】
計測ローラ支持ブラケット２１は、計測ローラ支持部材１４に固定され、さらに計測ローラ支持部材１４の前進位置を設定する停止棒２０とストッパー１９が設けられている。計測ローラ支持部材１４は、直動ガイド部を構成するガイド１６と断面略コの字形のスライド支持台１５により、直線方向に移動するようになされている。
【００２０】
外枠１８はベッド３０に固定されている。図２に示すように、外枠１８と計測ローラ支持部材１４の間に突き出したロッド２２、２３の対抗面の任意の箇所には、隙間距離検出用のギャップセンサ１１の検出面が固定されている。また、外枠１８と計測ローラ支持部材１４の間にはバネ１２が設けられており、計測ローラ１０が円筒形部品１へ押圧するように付勢されている。１７は、円筒形部品１をセットするときに、計測ローラ１０を所定量後退させるためのシリンダの作動ロッドである。
【００２１】
以下に、スパッタの存在の検出判別部について説明する。
円筒形部品１の両端面のセンター穴をセンター１３で軸支し、円筒形部品１の片側をモータ４０の駆動により、円筒形部品１を回転させる。次に、作動ロッド１７を作動させ、計測用ローラ１０が円筒形部品１の回転に倣って連れ回りするように、幾つかの計測用ローラ１０を、溶接した円筒形部品１のそれぞれの箇所１’、１’’、１’’’にバネで押当てて接触させ、ギャップセンサ１１の検出を開始させる。
【００２２】
図３は、ギャップセンサの検出波形の一例を示す計測図であり、（ａ）は、スパッタ無しの波形であり、（ｂ）は、スパッタ有りの波形である。
通常のスパッタ無し円筒形部品１の場合は、円筒形部品回転時のギャップセンサ１１の波形はなめらかに推移するが、スパッタ等の異物が外周上にあると、計測用ローラが上下に急激に移動する。この移動量を測定できるように、取り込んだ波形を微分処理することで、計測ローラ１０の単位時間当たりの移動量の大きさを検出することができる。図３（ｂ）に示したように、急激な移動成分のみを抽出することができるように、異物の大きさに応じた閾値を設定し、超過したものをＮＧと判定できるようにする。
【００２３】
本実施形態の作動は、以下のとおりである。
まず、溶接済みの円筒形部品１（ワーク）をセンター１３にセットする。次に、各々の計測用ローラ１０を前進させ、円筒形部品１に接触させる。モータ４０を駆動させ、円筒形部品１を任意の回転速度で回し、計測を開始する。ギャップセンサ１１で検出した波形を取り込み、微分処理した上で設定した閾値ａと比較して判定を行う。判定終了後、計測用ローラ１０を後退させ、円筒形部品１を取り出す。この場合は、スパッタが１個でもあれば、閾値ａを超えることになるので、不良品（ＮＧ）として判定する。
図３に見られるように、生波形は三角関数状に波形が変動している。これは、円筒形部品１の軸心に若干のずれがあり周期的に変動している。このような場合にあっても、微分処理するため、周期的変動を取り除いてスパッタの存在による急激な変位を検出することができるのである。
【００２４】
本発明の別の実施形態として、次のような変形形態が考えられる。
上記一実施形態では、スパッタが１個でもあれば、ＮＧと判定した。これに対して、本発明の別の実施形態では、微分処理波形において、１サイクルでのパルス状の波形をカウントすることも可能である。すなわち、微分処理波形において、閾値ａを超えるか否かを、まず判別し、超えた場合、さらに、閾値ａを超えたパルス数を１サイクルでカウントし、所定数ｎ未満か否か判別するようにし、所定数ｎ以上ならば、ＮＧとする。
【００２５】
上記一実施形態では、回転保持部が、円筒形部品１の両端面のセンター穴をセンター１３で保持して、回転可能とするように軸支した。これに対して、回転保持部としては、外径又は内径コレットチャックで円筒形部品１の両端面を保持しても良い。いずれにしても、円筒形部品１を完全に芯出しして、回転可能に軸支する必要はない。これは、生波形は軸芯ずれにより周期的に変動しても、微分処理するため、周期的変動を取り除いてスパッタの存在による急激な変位を検出することができるためである。
回転保持部が、円筒形部品１の両端面のセンター穴をセンター１３で保持したり、外径又は内径コレットチャックで、円筒形部品１の両端面を保持する場合に、ロボットハンド等の自動化装置を用いて、円筒形部品１を自動供給、排出するように構成しても良い。
【００２６】
上記一実施形態では、複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’に対応し、計測用ローラ１０、１０、１０が、バネ１２を介してそれぞれ設置されていた。これに対して、計測ローラ１０を少なくとも１つ設置して、円筒形部品１の両端部にわたって移動可能として、上記一実施形態と同様にスパッタを検出しても良い。
以上の実施形態においては、複数の円筒形部品１’、１’’、１’’’等を繋ぎとめるために外周溶接を行って、一体化された円筒形部品１を形成する場合を、主に説明したが、検査対象が、複数の円柱形部品を溶接して一体化する場合にあっても、全く同様にしてスパッタを検出することができる。
【００２７】
上記一実施形態では、計測ローラ支持部材１４は、直動ガイド部を構成するガイド１６と断面略コの字形のスライド支持台１５により、直線方向に移動するように構成されている。これに対して、計測ローラ支持部材１４は不動にして、計測ローラ１０を軸受け部で保持して、計測ローラ支持部材１４内において軸受け部が移動可能するようにしてもよい。この場合は、軸受け部と計測ローラ支持部材１４との間に、ギャップセンサ１１が設置されて、計測ローラ１０の移動量が検出される。
【符号の説明】
【００２８】
１    部品
１０    計測ローラ
１１    ギャップセンサ
１２    バネ
１４    計測ローラ支持部材
３０    ベッド
【図１】
2010234394.tif 000003
【図２】
2010234394.tif 000004
【図３】
2010234394.tif 000005