JP5470370B2 - スポット溶接用電極検査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、自動車生産ラインにおいて使用するスポット溶接用の電極検査装置に関する。
従来より、自動車生産ラインでは、溶接ガンの先端に装着保持した電極を鋼板に押し付けて加圧し、通電することにより鋼板を抵抗発熱させて溶接するスポット溶接が用いられている。スポット溶接は、通電時の電流値、通電時間、加圧力及び電極先端の状態を適切に管理することにより品質を安定させることができる。この中で、電極の先端は、真円で、且つ、不要物が付着していない状態であれば最も溶接の品質を安定させることができるが、溶接を所定回数行うと摩耗して真円でなくなったり、あるいは、酸化被膜等が付着して状態が悪化し、その状態のまま続けて溶接を行うと溶接部の品質が安定しなくなる。したがって、悪化した電極先端を適切な状態に研磨する必要があり、その研磨状態を適切に管理する必要がある。例えば、特許文献1では、溶接ガンの先端に電極を装着保持した状態で、周期的に電極を溶接ガンの側方からカメラで撮影し、撮影した画像を用いて電極先端径を算出したり、電極先端の状態等を確認して、正常な状態の電極であるか否かを比較判定し、電極の研磨状態を管理している。
特開2009−160656号公報(段落0028欄、図1)
ところで、電極は、摩耗により先端形状が楕円状となると溶接の品質が安定しなくなるので、少なくとも2方向において先端径を測定し、正常な状態(真円)であるか否かを比較判定する必要がある。
しかし、特許文献1では、電極を溶接ガンの側方からカメラで撮影するので、電極先端径を正確に把握しようとすると、溶接ガンの姿勢を変更しながら撮影するか、若しくはカメラの位置を変更しながら撮影しなければならず、検査に多くの時間を費やしてしまい、生産ラインの稼働率を下げてしまうこととなる。これを回避するために、電極先端側からカメラで撮影することも考えられるが、スポット溶接の多くの場合は一対の電極により鋼板を挟みこんで溶接する方式であって電極間が狭いので、電極先端側にカメラを配置して撮影しようとすると電極検査装置自体が大きくなってしまい、電極間が比較的広い溶接ガンでしか使用できず、汎用性に乏しくなってしまう。
また、電極は研磨をすると全長が短くなるので、特許文献1の如き測定方法では、電極を研磨するたびにカメラから電極先端までの距離が変化してしまうこととなり、測定値がばらついてしまう可能性がある。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産ラインの稼働率を下げずに電極先端径の測定を正確に行うことができ、特に電極間が狭い溶接ガンを使用する場合に有用なスポット溶接用電極検査装置を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、測定基準部の固定用孔に電極を固定した状態で、電極先端側に配設されたミラーに反射して映し出された電極先端を真正面からカメラで撮影するようにしたことを特徴とする。
具体的には、本発明は、溶接ガンに保持されたスポット溶接用の電極先端を撮影するカメラが配置された検査装置本体と、上記カメラで撮影した電極先端の画像を処理する演算部、及び該演算部での処理結果と予め設定された設定値とを比較して電極先端状態を判定する判定部を有する制御部とを備えたスポット溶接用電極検査装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第1の発明では、上記検査装置本体は、上記電極先端を固定する固定用孔が形成された測定基準部と、該測定基準部の反電極側に上記固定用孔から離間するように上記電極に対して傾斜配置されたミラーとを備え、上記カメラは、上記ミラーに反射して映し出された電極先端を真正面から撮影するように該ミラーの側方に離間して配置され、上記カメラのレンズ周縁には、照明用光源が配設され、上記検査装置本体には、光通過孔が形成された光量調整用壁が上記カメラ前方に接近して配置され、上記光通過孔の内周縁と上記カメラの外周縁との間には、上記照明用光源から発せられた光が通過する隙間が形成されている構成とした。
第2の発明では、第1の発明において、上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、上記ミラーは、板状をなすとともに各電極先端を映し出す鏡面を両側に有し、上記カメラは、上記ミラーの両側方に一対配設されている構成とした。
第3の発明では、第1の発明において、上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、上記ミラーは、板状をなすとともに電極先端を映し出す鏡面を片側に有して上記検査装置本体に回動可能に取り付けられ、上記カメラは、上記ミラーを回動させることによって該ミラーに映し出される電極を切り替えて、各々の電極先端を真正面から撮影する構成とした。
第4の発明では、第1の発明において、上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、上記ミラーは、各々の電極先端を映し出すように一対設けられ、上記カメラは、各々のミラーに映し出される各電極先端を真正面から同時に撮影する構成とした。
第5の発明では、第1から4のいずれか1つの発明において、上記照明用光源がLEDからなる構成とした。
第6の発明では、第1から5のいずれか1つの発明おいて、上記検査装置本体には、上記固定用孔を塞ぐように保護カバーが設けられ、該保護カバーには、上記ミラーで反射した上記照明用光源の光を上記カメラの撮影範囲外に反射させる湾曲部が設けられている構成とした。
の発明では、第からのいずれか1つの発明において、上記検査装置本体には、上記照明用光源から発せられて直接上記電極先端に向かう光を遮る遮蔽板が上記照明用光源と上記電極との間に位置するように設けられている構成とした。
の発明では、第1からのいずれか1つの発明において、上記検査装置本体には、上記電極が固定用孔に固定された状態で、上記電極先端周縁を照らすエッジ検出用光源が複数配設されている構成とした。
の発明では、第の発明において、上記エッジ検出用光源が青色のLEDからなる構成とした。
10の発明では、第1からのいずれか1つの発明において、上記制御部は、上記カメラで撮影した画像、上記演算部で処理した処理結果及び上記判定部で比較判定した結果を保存するデータ保存部を有する構成とした。
11の発明では、第1から10のいずれか1つの発明において、上記カメラで撮影した画像、上記演算部で処理した処理結果及び上記判定部で比較判定した結果を表示する表示部を備えている構成とした。
第1の発明によれば、電極からミラーを介してのカメラまでの距離が一定となるので、測定値にばらつきが発生し難くなる。また、ミラーによって電極先端を真正面からカメラで撮影できるようになるので、撮影画像を演算部で処理することによって少なくとも2方向以上の先端径を一度に測定できるようになる。これらにより、生産ラインの稼働率を下げることなく電極先端径の測定、つまり真円であるか否かの測定を正確に行うことができる。
また、照明用光源から発せられる光の一部を光量調整用壁で遮ることにより、電極の撮影に適切な光量を設定可能となり、電極を鮮明に撮影することができる。
第2の発明によれば、ミラーの両側の鏡面が各電極先端を同時に映し出すことにより、一対の電極の先端の画像を同時に撮影できるようになり、生産ラインの稼働率を下げることなく電極先端の測定を行うことができる。また、一対の電極先端間にはカメラを配設せず、ミラーのみを配設しているだけなので、検査装置本体の電極間の距離を短くでき、全体としてコンパクトな構造とすることができる。
第3の発明によれば、ミラーを90度回転させると各電極先端のそれぞれの映像を一つのカメラで撮影できるようになる。したがって、低コスト、且つ、コンパクトな検査装置とすることができる。
第4の発明によれば、ミラーを回転させなくても一対の電極先端のそれぞれを一つのカメラで同時に撮影できるようになる。したがって、稼働率を下げることなく、しかも低コストな検査装置とすることができる。
第5の発明によれば、検査装置全体をコンパクトにしながらもLEDによってカメラの撮影に必要な光量を発生させることができる。
第6の発明によれば、保護カバーで電極先端に付着するゴミ等が固定用孔から上記検査装置本体の内部に入り込むのを防ぐことができる。また、照明用光源から発せられて保護カバーで反射した光が、保護カバーの湾曲部で拡散してカメラのレンズに映り込まなくなるので電極を鮮明に撮影することができる。
の発明によれば、照明用光源と電極との間の間隔を狭くしても、照明用光源から発せられる光が直接電極先端に照射されなくなり、照明用光源から電極先端に直接照射されて反射した光がカメラに映り込んでしまうといったことを回避できる。したがって、検査装置本体全体をコンパクトにしつつ電極を鮮明に撮影することができる。
の発明によれば、電極先端周縁の境界がカメラで撮影する画像に鮮明に映し出されるようになる。これにより、演算部での撮影画像の処理が正確となり、電極先端径を正確に測定することができる。
の発明によれば、青色のLEDでは、白色のLEDの如く電極先端周縁の境界が電極の光沢によりぼやけてしまうことはなく、カメラで撮影する画像に鮮明に映し出されるようになり、演算部での演算処理がさらに正確となる。
10の発明によれば、撮影した画像や処理したデータを後から確認できるようになる。したがって、得られたデータから電極の研磨周期等を事後的に検討することができる。
11の発明によれば、生産ライン内に作業者が入らなくても電極の状態を把握することができ、作業者は安全に生産ラインを管理することができる。
本発明の参考実施形態1に係る電極検査装置の斜視図である。 本発明の参考実施形態1に係る電極検査装置の内部を示す斜視図である。 本発明の参考実施形態1における測定基準部の一部を示す斜視図である。 図1におけるA−A線断面図である。 本発明の参考実施形態1に係る電極検査装置の制御ブロック図を示すものである。 正常な状態の電極をカメラで撮影した図であり、(a)は演算部にて演算処理を行う前の図であり、(b)は演算部にて演算処理を行った後の図である。 電極先端径が正常範囲内であり、且つ、酸化被膜が多量に付着した状態の電極をカメラで撮影した図であり、(a)は演算部にて演算処理を行う前の図であり、(b)は演算部にて演算処理を行った後の図である。 電極先端径が正常範囲を超え、且つ、酸化被膜が少量付着した状態の電極をカメラで撮影した図であり、(a)は演算部にて演算処理を行う前の図であり、(b)は演算部にて演算処理を行った後の図である。 電極先端径が正常範囲を超え、且つ、酸化被膜が多量付着した状態の電極をカメラで撮影した図であり、(a)は演算部にて演算処理を行う前の図であり、(b)は演算部にて演算処理を行った後の図である。 電極先端径が正常範囲を超え、さらに想定外とみなす設定値を超えた先端径を有する電極をカメラで撮影した図であり、(a)は演算部にて演算処理を行う前の図であり、(b)は演算部にて演算処理を行った後の図である。 参考実施形態2の図4相当図である。 参考実施形態3の図4相当図である。 参考実施形態4の図4相当図である。 実施形態の図1相当図である。 図14におけるB−B線断面図である。 図14におけるC−C線断面図である。 本発明の実施形態に係る上側フレームを上側から見た斜視図である。 本発明の実施形態に係る下側フレームの下側から見た斜視図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
《発明の参考実施形態1》
図1乃至図5は、本発明の参考実施形態1に係るスポット溶接用電極検査装置1を示すものである。この電極検査装置1は、自動車の生産ラインにおいて、鋼板をスポット溶接にて溶接する際に使用する溶接ガンGの先端に装着保持したクロム銅等からなる一対の電極2の状態を検査するためのものである。上記電極検査装置1は、鋼材を加工して形成された検査装置本体6を備えている。
該検査装置本体6は、水平方向に延びる略直方体の箱形状をなし、上下両壁の長手方向中央部分は凹陥していて、長手方向両側部分よりも上下方向の幅が狭くなっており、該検査装置本体6の外形は、上下に対称となっている。上記検査装置本体6の上壁及び下壁の凹陥した中央部分には、上下に貫通する貫通孔61が形成されているとともに、測定基準部7がそれぞれ設けられている。
上記検査装置本体6の上壁側の測定基準部7は、検査装置本体6の外側に位置する基盤74と、該基盤74の外側に位置するとともに基盤74の表面を保護する保護カバー75と、該保護カバー75の外側に位置するとともに検査対象である電極2を固定する電極固定プレート72とで構成されている。
上記基盤74は、図3に示すように、略正方形の板状をなし、中央には上記検査装置本体6の貫通孔61に対応する位置に貫通孔74aが形成されている。該基盤74の貫通孔74aの周縁には、上方に突出する環状突出部74bが形成されている。そして、該環状突出部74bの側壁には、検査装置本体6の長手方向及び幅方向の位置に4つの光源用孔74cが形成されている。
基盤74の環状突出部74bの外方において、光源用孔74cに対応する位置には、青色の光を発するLEDからなるエッジ検出用光源73が上記環状突出部74b周りに等間隔に4つ取り付けられている。上記エッジ検出用光源73と光源用孔74cとの間には、略矩形のアクリルプレート74dが取り付けられており、エッジ検出用光源73から発せられた光は、上記アクリルプレート74dで集光されて上記光源用孔74cを通過し、後述する固定用孔72aに固定された電極2の先端周縁を径方向から照らし、エッジ検出用光源73の青い光Beによって、電極2の先端周縁が鮮明となる(図6乃至図10参照)。
上記保護カバー75は、略正方形の板状をなし、図4に示すように、中央には上記基盤74の環状突出部74bの上縁部分が嵌合する貫通孔75aが形成されている。
上記電極固定プレート72は、検査装置本体6の幅方向に延びる略長方形の板状をなし、上記保護カバー75の上面に取り付けられている。該電極固定プレート72の中央に形成された上下に貫通する固定用孔72aは、下方に向かって緩やかに湾曲しながら縮径しており、その下端部分は、基盤74の貫通孔74aの位置に対応している。上記固定用孔72aの形状は、電極2の形状に対応しており、該電極2を固定用孔72aに挿入すると、電極2が動かないように安定して固定され、電極2の位置がずれないようになっている。尚、この電極固定プレート72は、固定用孔72aの形状の異なるものが数種類用意されており、電極固定プレート72を交換することによって、電極の形状や、先端径の大きさが異なる電極2の検査においても対応できるようになっている。
図2及び図4に示すように、上記検査装置本体6の略中央内部には、板状をなすミラー8が固定されている。該ミラー8は鏡面を両側に有し、上記測定基準部7の反電極2側に上記固定用孔72aから離間するように上記電極2に対して傾斜配置されている。
検査装置本体6内部の長手方向両端には、上記ミラー8に反射して映し出された電極2の先端を真正面から撮影する一対のCCDカメラ91が、上記ミラー8の両側方に離間して板状のカメラ用基盤92、93に支持されて配置されている。上記カメラ用基盤92には、CCDカメラ91で撮影する映像が鮮明となるように、該CCDカメラ91のレンズ周縁に白色の光を発するLEDからなる照明用光源92aが等間隔に複数取り付けられている。
上記カメラ用基盤92とミラー8との間には、上記CCDカメラ91の外周から外側方に延びる板状の拡散板10が設けられている。該拡散板10は、乳白色の樹脂からなっていて、上記複数の照明用光源92aから発せられて上記ミラー8に向かう光を拡散させることにより、光の輝度分布の不均一が改善されるようになっている。
上記測定基準部7は、検査装置本体6の下壁側にも設けられている。下壁側の測定基準部7の構成は、上記検査装置本体6の上下方向中央を中心として上壁側の測定基準部7と対称な構成となっている。
図5に示すように、CCDカメラ91、後述する表示部4及び溶接ガンGを把持する汎用ロボット(図示せず)若しくは生産ラインの制御盤(図示せず)には、制御部5が接続されている。該制御部5は、演算部5a、判定部5b及びデータ保存部5cを有しており、汎用ロボット(図示せず)若しくは生産ラインの制御盤(図示せず)から送られてくる検査開始信号により電極2の先端の検査を開始するようになっている。また、制御部5は、検査の結果に基づいて、汎用ロボット(図示せず)若しくは生産ラインの制御盤(図示せず)にその後の動作指令を出すようになっている。
上記演算部5aは、図6乃至図10に示すように、エッジ検出用光源73から発せられた光によって濃淡が鮮明となる電極2の先端周縁の位置から2方向の電極先端径r1,r2を算出するようになっている。また、その結果から電極2の先端周縁の仮想円Cを演算処理により生成するようになっている。そして、電極2のクロム銅の色と異なる部分との濃淡の違いから、付着する不要物(酸化被膜及びめっき)の割合s1,s2を演算処理できるようになっている。具体的には、生成した仮想円C内の面積に対する酸化被膜付着範囲S1(図6乃至図10の電極先端の白抜き部分)及びめっき付着範囲S2(図6乃至図10の電極先端の黒抜き部分)の面積の割合s1,s2を算出することができるようになっている。
上記判定部5bは、演算部5aで演算処理された処理結果と、データ保存部5cに予め設定されている設定値とを比較判定するようになっている。
上記データ保存部5cには、電極先端径r1,r2や付着する不要物の割合s1,s2等の基準となる設定値が保存されるようになっている。また、CCDカメラ91で撮影した画像や、上記演算部5aで演算処理した電極先端径r1,r2や付着する不要物の割合s1,s2のデータや、判定部5bの判定結果のデータが保存されるようになっている。
図5に示すように、電極検査装置1には、制御部5からの指令により、CCDカメラ91で撮影した電極2の先端の映像を表示させたり、演算部5aでの演算結果や、判定部5bでの判定結果を表示させることができる表示部4が設けられている。
次に、制御部5における制御を詳細に説明する。溶接ガンGによって鋼板を所定の回数スポット溶接した後の電極2は、研磨装置(図示せず)で研磨される。その後、一対の電極2は、検査装置本体6の上下からそれぞれ測定基準部7の固定用孔72aに挿入される。固定用孔72aに電極2が固定されると、制御部5は、溶接ガンGを把持する汎用ロボット(図示せず)若しくは生産ラインの制御盤(図示せず)から検査開始の信号を受け取る。
上記制御部5は、検査開始の信号を受け取ると、CCDカメラ91に電極2の先端の撮影するように指令を出す。その指令に基づいて、CCDカメラ91は、電極2の先端を撮影する。このとき、CCDカメラ91は、傾斜したミラー8によって電極2の先端を真正面から撮影することができる。
演算部5aは、データ保存部5cに保存された撮影された画像を用いて電極先端径r1,r2及び電極2の先端に付着する不要物の割合s1,s2を演算処理する。電極2の先端の2方向の電極先端径r1,r2は、エッジ検出用光源73によって鮮明となった電極2の先端周縁の位置から算出される。そして、その結果から電極2の先端周縁の仮想円Cを演算処理により生成し、該仮想円C内の面積に対する酸化被膜付着範囲S1(図6乃至図10の電極2の先端上での白抜き部分)及びめっき付着範囲S2(図6乃至図10の電極2の先端上での黒抜き部分)の面積の割合s1,s2が算出される。例えば、図6(a)に示す電極2では、図6(b)に示すように、電極先端径がr1=5.02mm、r2=4.99mmと算出され、酸化被膜付着範囲S1及びめっき付着範囲S2の面積の割合がs1=6%、s2=3%と算出されている。同様に、図7(a)に示す電極2では、図7(b)に示すように、電極先端径がr1=5.02mm、r2=5.01mmと算出され、酸化被膜付着範囲S1及びめっき付着範囲S2の面積の割合がs1=42%、s2=10%と算出されている。また、図8(a)に示す電極2では、図8(b)に示すように、電極先端径がr1=5.50mm、r2=5.39mmと算出され、酸化被膜付着範囲S1及びめっき付着範囲S2の面積の割合がs1=14%、s2=3%と算出されている。また、図9(a)に示す電極2では、図9(b)に示すように、電極先端径がr1=5.16mm、r2=5.47mmと算出され、酸化被膜付着範囲S1及びめっき付着範囲S2の面積の割合がs1=39%、s2=3%と算出されている。また、図10(a)に示す電極2では、図10(b)に示すように、電極先端径がr1=5.21mm、r2=6.03mmと算出されている。
算出された電極先端径r1,r2及び不要物の割合は、判定部5bにおいて、データ保存部5cに保存されている電極先端径r1,r2及び付着する不要物の割合s1,s2の基準となる設定値と比較され、正常な電極か否か判定される。本参考実施形態1では、電極先端径r1,r2の設定値を4.70mm〜5.20mm内にあることとし、酸化被膜付着範囲S1の割合s1及びめっき付着範囲S2の割合s2の設定値を少なくとも一方が20%以上で無いこととしており、さらに、電極先端径が6.00mm以上の場合は想定外の電極2であると判定するようにしている。例えば、図6の電極2は、電極先端径r1=5.02mm、r2=4.99mmで上記設定値内にあり、酸化被膜付着範囲S1の割合s1=6%、めっき付着範囲S2の割合s2=3%で上記設定値内にあるので、正常な電極2と判定される。また、図7の電極2は、電極先端径r1=5.02mm、r2=5.01mmで上記設定値内にあり、酸化被膜付着範囲S1の割合s1=42%、めっき付着範囲S2の割合s2=10%で上記設定値から外れているので、異常な電極2と判定される。また、図8の電極2は、酸化被膜付着範囲S1の割合s1=14%、めっき付着範囲S2の割合s2=3%で上記設定値内であるが、電極先端径r1=5.50mm、r2=5.39mmは上記設定値から外れており、異常な電極2と判定される。また、図9の電極2は、電極先端径r1=5.16mm、r2=5.47mmで上記設定値から外れており、酸化被膜付着範囲S1の割合s1=39%、めっき付着範囲S2の割合s2=3%も上記設定値から外れており異常な電極2と判定される。また、図10の電極2は、電極先端径r1=5.21mm、r2=6.03mmであり、r2が6.00mm以上であるので、想定外のものであると判定される。したがって、図10の画像の演算処理では、仮想線Cは電極2の先端周縁に沿って生成されていない。
尚、電極先端径r1,r2、酸化被膜付着範囲S1の割合s1及びめっき付着範囲S2の割合s2の設定値は任意の値に設定することができる。また、本参考実施形態1では、電極先端径r1,r2及び不要物の割合s1,s2のいずれか一方が設定値から外れた場合に異常な電極2と判定しているが、両方とも設定値から外れた場合に異常な電極2と判定するようにしてもよい。
判定部5bが電極2を異常と判定した場合、制御部5は再度、電極2の研磨作業を行わせるための指令を汎用ロボット(図示せず)又は生産ラインの制御盤(図示せず)に出す。このとき、制御部5は、表示部4に電極2が異常である旨の警告を表示させるような指令を出してもよい。一方、判定部5bが電極2を正常と判定した場合、制御部5は、汎用ロボット(図示せず)又は生産ラインの制御盤(図示せず)に次の溶接を行うように指令を出し、この指令を基に生産ライン内の溶接作業が再開される。
上記の撮影画像、演算結果、判定結果等はデータ保存部5cに保存される。制御部5は、撮影画像、演算結果、判定結果等のデータを表示部4に表示する指令を作業者等から受け取ると、表示部4に対し、撮影画像、演算結果、判定結果等のデータを表示するように指令を出す。その指令に基づいて、表示部4は、撮影画像、演算結果、判定結果等のデータを表示する。
以上より、本発明の参考実施形態1によれば、電極2を固定用孔72aに固定することによって、該電極2からミラー8を介してCCDカメラ91までの距離が一定となるので、演算部5aで電極2の先端の映像を演算処理した際に、測定値にばらつきが発生し難くなる。また、ミラー8によって電極2の先端を真正面からCCDカメラ91で撮影できるようになるので、撮影画像を演算部5aで処理することによって少なくとも2方向以上の先端径rを一度に測定できるようになる。これらにより、生産ラインの稼働率を下げることなく電極先端径r1,r2の測定、つまり真円であるか否かの測定を正確に行うことができる。
また、ミラー8の両側の鏡面が上下に位置する一対の電極2の先端を同時に映し出すことにより、一対の電極2の先端を同時に撮影できるようなり、生産ラインの稼働率を下げることなく電極先端径r1,r2の測定を行うことができる。また、電極2間が特に狭い溶接ガンGであっても電極2間にはCCDカメラ91を配設せず、ミラー8のみを配設しているだけなので、検査装置本体6の電極2間の距離を短くでき、全体としてコンパクトな構造とすることができる。
また、CCDカメラ91のレンズ周縁に配設された照明用光源92aがLEDからなり、CCDカメラ91の撮影に必要な光量を発生させることができる。
また、電極2が固定用孔72aに固定された状態で、該電極2の先端周縁をエッジ検出用光源73で径方向から照らすので、電極2先端周縁の境界がCCDカメラ91で撮影する画像に鮮明に映し出されるようになる。これにより、演算部5aでの撮影画像の処理が正確となり、電極先端径rを正確に測定することができる。
また、エッジ検出用光源73に青色のLEDを使用しているので、白色のLEDの如く電極2の先端周縁の境界が電極2の光沢によりぼやけてしまうことはなく、電極2の先端周縁がCCDカメラ91で撮影する画像に鮮明に映し出されるようになり、演算部5aでの演算処理がさらに正確となる。
また、電極検査装置1は、CCDカメラ91で撮影した画像、演算部5aで処理した処理結果及び判定部5bで比較判定した結果を表示する表示部4を備えているので、作業者等は得られたデータに基づいて電極2の研磨周期等を事後的に検討することができる。
また、表示部4には、CCDカメラ91で撮影した画像、演算部5aで処理した処理結果及び判定部5bで比較判定した結果を表示させることができるので、作業者は生産ライン内に入らなくても電極2の状態を把握することができ、作業者は安全に生産ラインを管理することができる。
《発明の参考実施形態2》
図11は、本発明の参考実施形態2に係るスポット溶接用電極検査装置1を示すものである。この参考実施形態2では、CCDカメラ91を1つにして検査装置本体6の長手方向の長さを短くし、且つ、ミラー81の構造を変更した以外は参考実施形態1と同じであるため、以下、異なる部分を詳細に説明する。
ミラー81は、板状をなすとともに、検査装置本体6の幅方向に延びる回転軸81aによって該検査装置本体6内部に回動可能に取り付けられている。該ミラー81は、測定基準部7の反電極2側に固定用孔72aから離間するように電極2に対して傾斜配置されており、回転軸81aを中心に90度回転させることによって、CCDカメラ91で撮影する電極2を、上側及び下側のいずれか一方に切り替えることができるようになっている。上記ミラー81は、図示しないが、制御部5に接続されており、該制御部5の指令により、撮影する電極2を切り替えることが可能になっている。
以上より、本発明の参考実施形態2によれば、参考実施形態1と同様の効果が得られるとともに、ミラー81を90度回転させると一対の電極2の先端のそれぞれを一つのCCDカメラ91で撮影できるようになる。したがって、検査装置本体6の長手方向の長さが短くなり、低コスト、且つ、コンパクトな検査装置とすることができる。
《発明の参考実施形態3》
図12は、本発明の参考実施形態3に係るスポット溶接用電極検査装置1を示すものである。この参考実施形態3では、ミラー82の構造を変更した以外は参考実施形態2と同じであるため、以下、異なる部分を詳細に説明する。
ミラー82は、各々が板状をなす一対の上側ミラー82a及び下側ミラー82bから構成されている。上側ミラー82aは、上方に位置する測定基準部7の反電極2側に固定用孔72aから離間するように電極2に対して傾斜配置されており、下側ミラー82bは、下方に位置する測定基準部7の反電極2側に固定用孔72aから離間するように電極2に対して傾斜配置されている。上側ミラー82aと下側ミラー82bとは、CCDカメラ91側で一体となっており、断面V字状をなしている。そして、上記CCDカメラ91は、上側ミラー82aに映し出される上側の電極2の先端と、下側ミラー82bに映し出される下側の電極2の先端とを真正面から同時に撮影するようになっている。
以上より、本発明の参考実施形態3によれば、参考実施形態2と比べて、ミラー82を回転させなくても一対の電極2の先端のそれぞれを1つのCCDカメラ91で同時に撮影できるようになる。したがって、参考実施形態2に比べて、低コスト、且つ、コンパクトな電極検査装置1とすることができる。
《発明の参考実施形態4》
図13は、本発明の参考実施形態4に係るスポット溶接用電極検査装置1を示すものである。この参考実施形態4では、測定基準部7及びCCDカメラ91を1つずつとし、ミラー8の鏡面を片側のみとした以外は参考実施形態1と同じである。この場合、電極2の先端を1つずつしか測定できないので、例えば、溶接ガンGの一対の電極2の各々の先端の状態を把握するためには、溶接ガンGの姿勢を変更して各々の電極2の撮影を行う必要があり、検査に時間を費やすこととなるが、測定基準部7及びCCDカメラ91を1つずつとすることでコストを抑えることができ、さらには、検査装置本体6をコンパクトにすることができる。
《発明の実施形態
図14乃至図18は、本発明の実施形態に係るスポット溶接用電極検査装置1を示すものであり、この実施形態では、ミラー8周りをモジュール化している。尚、実施形態では、参考実施形態1と同一部分には同一の符号を付し、以下、異なる部分を詳細に説明する。
実施形態に係るスポット溶接用電極検査装置1は、図14に示すように、厚みの薄い扁平な箱形状をなしていて、長手方向一方側が外側方に略半円板状に湾曲する検査装置本体60を備えている。
該検査装置本体60の長手方向一方側の略半円板状湾曲部分内方には、図15及び図16に示すように、ミラーモジュール3が配設され、他方側の内方には、制御基板50が配設されていて、上記ミラーモジュール3の上下には、電極2を固定するための固定用孔72aが形成された一対の略円板状電極固定プレート(測定基準部)72が上記ミラーモジュール3を挟み込むように配設されている。
上記ミラーモジュール3は、上記検査装置本体60の幅方向に延びていて、図15及び図16に示すように、該ミラーモジュール3の骨格をなし、中央部分にミラー8が組み立てられる樹脂製モジュールフレーム30を備えている。該モジュールフレーム30は、上下略中央の位置で、上側に位置する上側フレーム30aと下側に位置する下側フレーム30bとに分割されている。
上記上側フレーム30aは、上記電極固定プレート72の固定用孔72aに対応する貫通孔31aが形成された水平方向に延びる板状フレーム31と、該板状フレーム31の上記貫通孔31aを挟んだ位置から下方に向かって並設された一対の突出板32とを備えていて、該突出板32の下端縁には、上方に窪む半割状凹部32aが形成されている。
上記板状フレーム31の上面には、図17に示すように、上記貫通孔31a周縁に沿う円環状の突起部31bが上方突設されていて、その上面には、径方向に延びる溝31cが、円周を4等分するように放射状に形成されている。上記板状フレーム31の上面側には、上記突起部31bに外嵌合するように嵌合孔70aが形成された光源固定板70が配設されていて、該光源固定板70には、4つのエッジ検出用光源73が上記突起部31bの各溝31cに対応するように取り付けられている。したがって、上記エッジ検出用光源73から発せられた光は、上記各溝31cを通過し、上記固定用孔72aに固定された電極2の先端周縁を径方向から照らすようになっている。
上記板状フレーム31の下面には、半円弧状で、且つ、断面略L字状の遮蔽板31dが上記板状フレーム31の長手方向一方側の貫通孔31a周縁に沿って下方突設されている。該遮蔽板31dは、上記照明用光源92aと上記電極2との間に位置していて、上記照明用光源92aから発せられて直接上記電極2に向かう光を遮るようになっている。したがって、上記照明用光源92aと上記電極2との間の間隔を狭くしても、照明用光源92aから発せられる光が直接電極2先端に照射されなくなり、照明用光源92aから電極2先端に直接照射されて反射した光がCCDカメラ91に映り込んでしまうといったことを回避できる。したがって、検査装置本体60全体をコンパクトにしつつ電極2を鮮明に撮影することができる。
上記下側フレーム30bは、図15及び図18に示すように、上記上側フレーム30aと同一の構造をしているので、上記上側フレーム30aと同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
そして、モジュールフレーム30を組み立てた時に、上記遮蔽板31dが側面視で点対称の位置となるように、上側フレーム30a及び下側フレーム30bの互いの突出板32の先端が一致するようにして上記モジュールフレーム30を組み立てると、上下の突出板32で光量調整用壁33が形成されるとともに上下の半割状凹部32aで光通過孔34が形成されるようになっていて、上記ミラー8が、上記モジュールフレーム30の中央で、且つ、上記各光量調整用壁33に挟まれる位置に組み立てられるようになっている。
また、上記モジュールフレーム30の長手方向両端には、上記ミラー8に反射して映し出された電極2の先端を真正面から撮影する一対のCCDカメラ91が、上記ミラー8の両側方に離間して組み立てられ、上記光量調整用壁33が上記CCDカメラ91前方に接近して配置されるようになっている。そして、上記光通過孔34の内周縁と上記CCDカメラ91の外周縁との間には、上記照明用光源92aから発せられる光が通過する隙間Sが形成されるようになっていて、上記照明用光源92aから発せられる光の一部を光量調整用壁33で遮ることにより、電極2の撮影に適切な光量を設定可能となり、上記電極2を鮮明に撮影できるようになっている。
さらに、上記モジュールフレーム30の光量調整用壁33とCCDカメラ91との間には、乳白色の樹脂からなる拡散板10が上下に延びていて、上記複数の照明用光源92aから発せられて上記ミラー8に向かう光を拡散させることにより、光の輝度分布の不均一が改善されるようになっている。
それに加えて、上記板状フレーム31の貫通孔31a内方には、上記固定用孔72aを塞いでゴミ等が上記ミラーモジュール3内へ侵入するのを防止する透明樹脂製の保護カバー11が設けられていて、該保護カバー11には、上記ミラー8で反射した上記照明用光源92aの光を上記CCDカメラ91の撮影範囲外に反射させる湾曲部11aが設けられている。したがって、上記保護カバー11で電極2先端に付着するゴミ等が固定用孔72aから上記検査装置本体60の内部に張り込むのを防ぐことができ、さらに、照明用光源92aから発せられて保護カバー11で反射する光が、上記湾曲部11aで拡散してCCDカメラ91のレンズに映り込まなくなるので、電極2を鮮明に撮影することができるようになっている。
尚、実施形態におけるスポット溶接用電極検査装置1の制御部5の構成及び制御部5による制御は、参考実施形態1と同様であるので詳細な説明は省略する
また、参考実施形態1〜4と実施形態1とでは、エッジ検出用光源73を1つの測定基準部7に4つ取り付けているが、複数取り付けていればよく、3つ以上取り付けることが望ましい。また、エッジ検出用光源73に青色のLEDを使用しているが、CCDカメラ91で撮影する画像において、電極2の先端周縁の境界が鮮明に映し出されるようになる色であれば青色以外のLEDを使用してもよい。
また、参考実施形態1〜4と実施形態1とでは、検査装置本体6が1つしかないが、複数の検査装置本体6を1つの制御部5で制御するようにしてもよい。
また、参考実施形態1〜4と実施形態1とでは、電極2の先端の撮影にCCDカメラ91を使用しているが、CMOSカメラであってもよい。
また、参考実施形態1〜4と実施形態1とにおいて得られた画像において、一般的な二値化による演算処理を行う方法により、電極2の先端形状の状態を把握するようにしてもよい。
本発明は、例えば、自動車生産ラインにおいて使用するスポット溶接用電極検査装置に適している。
1 スポット溶接用電極検査装置
2 電極
4 表示部
5 制御部
5a 演算部
5b 判定部
5c データ保存部
6 検査装置本体
7 測定基準部
8、81、82 ミラー
11 保護カバー
11a 湾曲部
31d 遮蔽板
33 光量調整用壁
34 光通過孔
60 検査装置本体
72 電極固定プレート(測定基準部)
72a 固定用孔
73 エッジ検出用光源
91 CCDカメラ
92a 照明用光源
S 隙間

Claims (11)

  1. 溶接ガンに保持されたスポット溶接用の電極先端を撮影するカメラが配置された検査装置本体と、
    上記カメラで撮影した電極先端の画像を処理する演算部、及び該演算部での処理結果と予め設定された設定値とを比較して電極先端状態を判定する判定部を有する制御部とを備えたスポット溶接用電極検査装置であって、
    上記検査装置本体は、上記電極先端を固定する固定用孔が形成された測定基準部と、該測定基準部の反電極側に上記固定用孔から離間するように上記電極に対して傾斜配置されたミラーとを備え、
    上記カメラは、上記ミラーに反射して映し出された電極先端を真正面から撮影するように該ミラーの側方に離間して配置され
    上記カメラのレンズ周縁には、照明用光源が配設され、
    上記検査装置本体には、光通過孔が形成された光量調整用壁が上記カメラ前方に接近して配置され、
    上記光通過孔の内周縁と上記カメラの外周縁との間には、上記照明用光源から発せられた光が通過する隙間が形成されていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  2. 請求項1に記載の電極検査装置において、
    上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、
    上記ミラーは、板状をなすとともに各電極先端を映し出す鏡面を両側に有し、
    上記カメラは、上記ミラーの両側方に一対配設されていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  3. 請求項1に記載の電極検査装置において、
    上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、
    上記ミラーは、板状をなすとともに電極先端を映し出す鏡面を片側に有して上記検査装置本体に回動可能に取り付けられ、
    上記カメラは、上記ミラーを回動させることによって該ミラーに映し出される電極を切り替えて、各々の電極先端を真正面から撮影するように構成されていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  4. 請求項1に記載の電極検査装置において、
    上記電極は、上記ミラーの両側に対峙するように一対設けられ、
    上記ミラーは、各々の電極先端を映し出すように一対設けられ、
    上記カメラは、各々のミラーに映し出される各電極先端を真正面から同時に撮影するように構成されていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  5. 請求項1から4のいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    記照明用光源がLEDからなることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    上記検査装置本体には、上記固定用孔を塞ぐように保護カバーが設けられ、
    該保護カバーには、上記ミラーで反射した上記照明用光源の光を上記カメラの撮影範囲外に反射させる湾曲部が設けられていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  7. 請求項からのいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    上記検査装置本体には、上記照明用光源から発せられて直接上記電極先端に向かう光を遮る遮蔽板が上記照明用光源と上記電極との間に位置するように設けられていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  8. 請求項1からのいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    上記検査装置本体には、上記電極が固定用孔に固定された状態で、上記電極先端周縁を照らすエッジ検出用光源が複数配設されていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  9. 請求項に記載の電極検査装置において、
    上記エッジ検出用光源が青色のLEDからなることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  10. 請求項1からのいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    上記制御部は、上記カメラで撮影した画像、上記演算部で処理した処理結果及び上記判定部で比較判定した結果を保存するデータ保存部を有することを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
  11. 請求項1から10のいずれか1つに記載の電極検査装置において、
    上記カメラで撮影した画像、上記演算部で処理した処理結果及び上記判定部で比較判定した結果を表示する表示部を備えていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
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