JP2015137943A - 溶接部の画像検査装置及び画像検査方法 - Google Patents

溶接部の画像検査装置及び画像検査方法 Download PDF

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Abstract

【課題】溶接部の接合界面を確実に特定できる溶接部の画像検査装置を提供する。【解決手段】ステーターコイル１５を構成する隣接して配置される平角銅線２１・２２同士の溶接部Ｂの溶接状態を溶接部Ｂの画像を用いて検査する溶接部Ｂの画像検査装置１００であって、溶接部Ｂを接線方向から撮影する第一カメラ５１と、溶接部Ｂを径方向の外側から撮影する第二カメラ５２と、溶接部Ｂの接合界面Ｒにおける溶接玉Ｙの幅に基づいて溶接状態を検査するコントローラ５０と、を備え、コントローラ５０は、接線方向の画像から接合界面Ｒの位置を特定し、溶接部Ｂの径方向の外側の画像から接線方向において特定した接合界面Ｒの位置における溶接玉Ｙの幅を特定し、接合界面Ｒにおける溶接玉Ｙの幅に基づいて溶接状態を検査する。【選択図】図１

Description

本発明は、ステーターコイルを構成する平角銅線同士の溶接部の溶接状態を画像を用いて検査する画像検査装置及び画像検査方法の技術に関する。
大形モーターのステーターコイルの銅線には、断面が長方形に形成される平角銅線が使用されている。大型モーターの製造時には、平角銅線同士がＴＩＧ溶接によって接合され、ステーターコイルが製造される（例えば、特許文献１）。平角銅線同士をＴＩＧ溶接によって接合した溶接部では、溶接部の強度及び接合面積（通電性）等といった溶接状態を検査する必要がある。
従来、溶接部の溶接状態を検査する手段としては、溶接部を撮影し、撮影した画像より溶接部の接合界面（溶接するにあたって一の平角銅線と他の平角銅線とが当接している面）の位置を特定して、接合界面における溶接玉の幅（溶接幅）の大きさに基づいて溶接状態を検査するものがあった。
また、従来、撮影した画像より接合界面の位置を特定する手段としては、画像における溶接玉形状より接合界面の位置を特定するもの、或いは、画像における溶接部の背景にある部位（例えば、平角銅線の被膜部分の水平方向の湾曲部）の位置を基準に特定するものがあった。
しかし、溶接玉形状より接合界面の位置を特定する手段では、溶接玉形状がいびつである場合には、接合界面の位置を見誤るおそれがあった。また、平角銅線の被膜部分の水平方向の湾曲部の位置を基準に特定する手段では、例えば平角銅線の形状が少しでも変化した場合には、接合界面の位置を見誤るおそれがあった。
特開２０１３−１２１６１５号公報
本発明の解決しようとする課題は、溶接部の接合界面を確実に特定できる溶接部の画像検査装置及び画像検査方法を提供することである。
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１においては、ステーターコイルを構成する隣接して配置される平角銅線同士の溶接部の溶接状態を該溶接部の画像を用いて検査する溶接部の画像検査装置であって、前記溶接部を一方向から撮影する第一カメラと、前記溶接部を前記一方向とは異なる他方向から撮影する第二カメラと、前記溶接部における前記平角銅線同士の接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記一方向の画像から前記接合界面の位置を特定し、前記溶接部の他方向の画像から前記一方向において特定した接合界面の位置における溶接玉の幅を特定し、前記接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査するものである。
請求項２においては、ステーターコイルを構成する隣接して配置される平角銅線同士の溶接部の溶接状態を該溶接部の画像を用いて検査する溶接部の画像検査方法であって、前記溶接部を一方向から撮影し、前記溶接部の一方向の画像から前記平角銅線同士の接合界面の位置を特定し、前記溶接部を前記一方向とは異なる他方向から撮影し、前記溶接部の他方向の画像から前記一方向において特定した前記接合界面の位置における溶接玉の幅を特定し、前記接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査するものである。
本発明の溶接部の画像検査装置及び画像検査方法によれば、溶接部の接合界面を確実に特定できる。
画像検査装置の構成を示す模式図。 画像検査方法の流れを示すフロー図。
図１を用いて、画像検査装置１００の構成について説明する。
なお、図１では、画像検査装置１００の構成を模式的に表している。また、図１の破線は、電気信号線を示している。さらに、図１では、第一カメラ５１及び第二カメラ５２のそれぞれの吹き出しには撮影した溶接部Ｂの画像が表されている。また、以下では、図１に示す径方向、接線方向及び軸方向に従って説明するものとする。
画像検査装置１００は、本発明の溶接部の画像検査装置に係る実施形態である。画像検査装置１００は、ステーターコイル１５を構成する軸方向に隣接して配置される平角銅線２１・２２同士の溶接部Ｂの溶接状態を溶接部Ｂの画像を用いて検査する装置である。
ステーターコイル１５は、モーター１０のステータ（図示略）を構成する一構成部品であって、ステータコア（図示略）と共にステーターを構成するものである。本実施形態のステーターコイル１５では、ステーターが略円筒形状に構成されている。また、ステーターコイル１５は、複数の平角銅線によって構成されている。
平角銅線とは、断面が長方形に形成される銅線である。本実施形態のステーターコイル１５では、略円筒形状の上端面において、軸方向に隣接して配置される平角銅線２１・２２が径方向外側に向けて延出している。
隣接して配置される平角銅線２１・２２において、平角銅線２１は上側に配置され、平角銅線２２は下側に配置されている。隣接して配置される平角銅線２１・２２は、周方向に位相をずらして複数設けられており、各平角銅線２１・２２は放射状に配置されている。また、本実施形態のステーターコイル１５では、軸方向に隣接した平角銅線２１・２２同士の外側端部が、径方向の外側からＴＩＧ溶接によって溶接され、溶接部Ｂが形成されている。
平角銅線２１は、被覆部２１Ｂと剥離部２１Ａとから構成されている。平角銅線２２は、被覆部２２Ｂと剥離部２２Ａとから構成されている。被覆部２１Ｂ・２２Ｂは、銅線が被覆材によって被覆されている部位であり、剥離部２１Ａ・２２Ａは、前記被覆材が剥離されて銅線が露出している部位である。
溶接部Ｂは、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが径方向の先端側（外周側端部）でＴＩＧ溶接によって溶接されることにより形成されている。より具体的には、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとの径方向の先端側が溶融し、溶接玉Ｙが形成されている。
溶接部Ｂでは、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが当接され接合界面Ｒを形成し、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとの径方向の先端側が溶接される。言い換えれば、接合界面Ｒとは、溶接部Ｂにおいて、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとを接合するにあたって、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが当接されている面のことである。
画像検査装置１００は、第一カメラ５１と、第二カメラ５２と、制御手段としてのコントローラ５０と、から構成されている。
第一カメラ５１は、ステーターコイル１５の溶接部Ｂを接線方向（平角銅線２１・２２が延出する方向と直交する方向）から撮影するものである。第二カメラ５２は、ステーターコイル１５の溶接部Ｂを径方向（平角銅線２１・２２が延出する方向）の外側から撮影するものである。第一カメラ５１及び第二カメラ５２は、それぞれコントローラ５０に接続されている。
コントローラ５０は、溶接部Ｂの接合界面Ｒにおける溶接玉Ｙの幅に基づいて溶接状態を検査する機能を有している。また、コントローラ５０は、第一カメラ５１及び第二カメラ５２から画像を取得し、画像を解析する機能を有している。
図２を用いて、画像検査工程Ｓ１００の流れについて説明する。
なお、図２では、画像検査工程Ｓ１００の流れをフローチャートによって表している。
画像検査工程Ｓ１００は、本発明の溶接部の画像検査方法に係る実施形態である。
画像検査工程Ｓ１００は、画像検査装置１００を用いて、ステーターコイル１５を構成する平角銅線２１・２２同士の溶接部Ｂの溶接状態を溶接部Ｂの画像を用いて検査する工程である。
ステップＳ１１０において、コントローラ５０は、第一カメラ５１によって接線方向の溶接部Ｂの画像を撮影する（図１参照）。
ステップＳ１２０において、コントローラ５０は、第一カメラ５１によって撮影した接線方向の画像を解析し、接線方向の画像から溶接部Ｂの接合界面Ｒの軸方向位置を特定する。
ここで、接線方向の溶接部Ｂの画像では、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが径方向の先端側でＴＩＧ溶接によって溶接されているものの、溶接玉Ｙよりも径方向の内側では剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが当接されている面（接合界面Ｒ）が露出している。コントローラ５０は、接線方向の画像を解析し、露出している接合界面Ｒの軸方向位置を前記画像から特定する。
ステップＳ１３０において、コントローラ５０は、第二カメラ５２によって径方向の外側から溶接部Ｂの画像を撮影する（図１参照）。
ステップＳ１４０において、コントローラ５０は、第二カメラ５２によって撮影した径方向の外側からの画像を解析し、径方向の外側から溶接部Ｂの接合界面Ｒにおける溶接玉Ｙの幅を特定する。
ここで、径方向の外側からの溶接部Ｂの画像では、剥離部２１Ａと剥離部２２Ａとが径方向の先端側でＴＩＧ溶接によって溶接されているため、接合界面Ｒの軸方向位置が認識しにくい。そこで、ステップＳ１２０において特定した接合界面Ｒの軸方向位置を用いて、溶接玉Ｙの幅を特定する。具体的には、ステップＳ１２０において特定した接合界面Ｒの軸方向位置における溶接玉Ｙの幅を特定する。
ステップＳ１５０において、コントローラ５０は、接合界面Ｒにおける溶接玉Ｙの幅の大きさに基づいて溶接状態を検査する。より具体的には、コントローラ５０は、特定した溶接玉Ｙの幅が基準幅より大きい場合には、溶接状態が良であると判定する。一方、コントローラ５０は、特定した溶接玉Ｙの幅が基準幅以下の場合には、溶接状態が不良であると判定する。
画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００の効果について説明する。
画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００によれば、溶接部Ｂの接合界面Ｒを確実に特定できる。さらに、画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００によれば、溶接部Ｂの接合界面Ｒを確実に特定し、接合界面Ｒの軸方向位置における溶接玉Ｙの幅を特定し、溶接玉Ｙの幅の大きさに基づいて溶接状態の良又は不良を確実に判定することができる。
言い換えれば、画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００によれば、接線方向の溶接部Ｂの画像を撮影し、溶接玉Ｙの径方向の内側で露出している接合界面Ｒを特定し、溶接部Ｂの接合界面Ｒを確実に特定することができる。
なお、本実施形態の画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００では、溶接部Ｂを第一カメラ５１により接線方向から撮影する構成としたが、これに限定されない。例えば、溶接部Ｂを第一カメラ５１により接線方向から少し角度を設けた斜め方向から撮影する構成としても良い。
また、本実施形態の画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００では、２本の平角銅線２１・２２を溶接する構成としたが、これに限定されない。例えば、３本の平角銅線を溶接する構成であっても同様の効果が得られる。
また、本実施形態の画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００では、２つのカメラである第一カメラ５１及び第二カメラ５２によって溶接部Ｂを検査する構成としたが、これに限定されない。例えば、互いに撮影方向が異なる３つのカメラによって溶接部Ｂを検査する構成としても良い。
また、本実施形態の画像検査装置１００及び画像検査工程Ｓ１００では、径方向に延出する平角銅線２１・２２の先端部に形成された溶接部Ｂを第一カメラ５１及び第二カメラ５２により撮影して検査する構成としたが、これに限定されない。例えば、軸方向に延出する平角銅線２１・２２の先端部に形成された溶接部Ｂを第一カメラ５１及び第二カメラ５２により撮影して検査する構成としてもよい。
１０ モーター
１５ ステーターコイル
２１ 平角銅線
２２ 平角銅線
５０ コントローラ
５１ 第一カメラ
５２ 第二カメラ
１００ 画像検査装置
Ｂ 溶接部
Ｒ 接合界面
Ｙ 溶接玉

Claims (2)

  1. ステーターコイルを構成する隣接して配置される平角銅線同士の溶接部の溶接状態を該溶接部の画像を用いて検査する溶接部の画像検査装置であって、
    前記溶接部を一方向から撮影する第一カメラと、
    前記溶接部を前記一方向とは異なる他方向から撮影する第二カメラと、
    前記溶接部における前記平角銅線同士の接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記一方向の画像から前記接合界面の位置を特定し、前記溶接部の他方向の画像から前記一方向において特定した接合界面の位置における溶接玉の幅を特定し、前記接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査する、
    溶接部の画像検査装置。
  2. ステーターコイルを構成する隣接して配置される平角銅線同士の溶接部の溶接状態を該溶接部の画像を用いて検査する溶接部の画像検査方法であって、
    前記溶接部を一方向から撮影し、
    前記溶接部の一方向の画像から前記平角銅線同士の接合界面の位置を特定し、
    前記溶接部を前記一方向とは異なる他方向から撮影し、
    前記溶接部の他方向の画像から前記一方向において特定した前記接合界面の位置における溶接玉の幅を特定し、
    前記接合界面における溶接玉の幅に基づいて溶接状態を検査する、
    溶接部の画像検査方法。
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