JP2018171630A - Device for determining quality of spot-weld electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スポット溶接用電極先端の研磨状態の良否を判定する装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for determining the quality of a polished state of an electrode tip for spot welding.
スポット溶接に用いられる電極は、溶接作業時に高温状態で加圧力がかかるとともに大電流が流れるため、使用するうちに先端が摩耗して平坦部分が形成されたり、溶接対象物の金属成分が付着したりする。この状態のまま溶接作業を続けると、電流密度が低下して所定のジュール熱を得ることができなくなり、溶接不良を引き起こす。このような電極の劣化による溶接不良を防ぐため、電極の先端部を所定の曲面形状に戻すべく、一定周期毎に電極先端を切削研磨している。 Electrodes used for spot welding are subjected to high pressure during welding and high current flows, so the tip wears out during use, forming a flat part, and the metal component of the welding object adheres. Or If the welding operation is continued in this state, the current density is lowered and a predetermined Joule heat cannot be obtained, resulting in poor welding. In order to prevent such poor welding due to electrode deterioration, the tip of the electrode is cut and polished at regular intervals in order to return the tip of the electrode to a predetermined curved surface shape.
電極先端の研磨は、溶接ロボットの近くに配置された研磨装置を使用して行われる。研磨装置は、例えば電極先端部を嵌入可能な凹み部にカッターが装着されたカッターホルダを有する。電極研磨の際には、溶接ガン先端に設けられた一対の電極で上記カッターホルダを押し付けて挟みながら、当該カッターホルダをモータの駆動力によって一定方向に回転させる。 The electrode tip is polished using a polishing apparatus disposed near the welding robot. The polishing apparatus has a cutter holder in which, for example, a cutter is mounted in a recessed portion into which an electrode tip can be inserted. At the time of electrode polishing, the cutter holder is rotated in a certain direction by a driving force of a motor while the cutter holder is pressed and sandwiched by a pair of electrodes provided at the tip of the welding gun.
研磨作業後において電極先端形状の研磨状態を自動的に判定する装置が開示されている(例えば特許文献1を参照)。同文献においては、研磨後の電極先端中央へ光を照射し、その反射光の光量に基づき、電極先端形状の良否を判定している。特許文献1に開示された判定手法によると、電極先端の中央部の光反射特性を基準として良否判定を行うので、電極先端中央の比較的狭い範囲は精度よくカ研磨状態を判定することができる。電極先端の研磨においては、丸みを帯びた先端形状がより正確に復元していることが重要であるが、上記特許文献1に記載された判定手法では、電極先端において中央部を囲む周辺部については研磨状態を正確に判定できないおそれがあった。したがって、電極先端の研磨状態を正確に判定するうえで、改善の余地があった。
An apparatus for automatically determining the polishing state of the electrode tip shape after polishing work is disclosed (see, for example, Patent Document 1). In this document, light is applied to the center of the electrode tip after polishing, and the quality of the electrode tip shape is determined based on the amount of reflected light. According to the determination method disclosed in
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、電極先端の研磨状態の良否をより正確に判定するのに適したスポット溶接用電極の良否判定装置を提供することを主たる課題とする。 The present invention has been conceived under the circumstances described above, and provides a spot welding electrode pass / fail judgment device suitable for more accurately judging the quality of a polished state of an electrode tip. Let it be the main issue.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
本発明によって提供されるスポット溶接用電極の良否判定装置は、電極の先端部表面に対して判定用光を照射する光源部と、上記判定用光が照射された上記先端部表面を撮像するカメラ部と、上記カメラ部により撮像された上記先端部表面の画像に基づいて上記電極の研磨状態の良否を判定する判定部と、を備え、上記カメラ部による上記先端部表面の撮像方向が上記光源部による上記判定用光の照射方向に対して実質的に傾斜することを特徴としている。 A spot welding electrode quality determination apparatus provided by the present invention includes a light source unit that irradiates determination light onto the tip surface of an electrode, and a camera that images the tip surface irradiated with the determination light. And a determination unit that determines the quality of the polished state of the electrode based on the image of the tip surface captured by the camera unit, and the imaging direction of the tip surface by the camera unit is the light source It is characterized in that it is substantially inclined with respect to the irradiation direction of the determination light by the unit.
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るスポット溶接用電極の良否判定装置の一例を示している。図1に示すように、本実施形態の良否判定装置A1は、光源部1と、カメラ部2と、判定部3とを備えている。
FIG. 1 shows an example of a quality determination device for spot welding electrodes according to the present invention. As shown in FIG. 1, the pass / fail determination device A <b> 1 of the present embodiment includes a
光源部1は、スポット溶接用電極(図1に示す電極6)の先端部表面に対して判定用光を照射するためのものである。電極6は、主要部が概略円柱状であるとともに、先端部が先細り曲面形状とされている。光源部1としては、詳細な図示説明は省略するが、例えば判定用光の一例である線状光を照射するものが挙げられ、レーザー光源によりラインレーザー光を照射する構成、あるいはLEDモジュールから発せられた光を導光板を介して線状スリットから照射する構成、などを採用することができる。本実施形態においては、光源部1から照射される線状光の照射方向N1は、電極6の中心軸Oxの沿う方向と実質的に一致している。なお、光源部1から照射される線状光については、1本であっても複数本(2本以上)であってもよい。
The
カメラ部2は、線状光が照射された、電極6の先端部表面を撮像するものであり、例えばCCDイメージセンサなどが採用される。図1から理解されるように、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Ny(カメラ部2の光軸Oyの沿う方向)は、光源部1による線状光の照射方向N1(電極6の中心軸Oxの沿う方向)に対して所定角度傾斜している。
The
図2および図3は、線状光が照射された電極6の先端部表面を表す。図2は、1本の線状光L1が電極6の先端部表面に照射される場合を示し、図3は2本の線状光L1,L2が電極6の先端部表面に照射される場合を示す。図2(a)および図3(a)は、電極6の先端側から当該電極6の中心軸Oxに沿う方向に見た状態を表す。図2(b)および図3(b)は、カメラ部2により撮像された電極6の画像を表す。
2 and 3 show the front end surface of the
図2(a)および図3(a)から理解されるように、光源部1は、電極6の先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通るように線状光L1を照射する。図2(b)および図3(b)に示すように、カメラ部2により撮像された画像において、電極6の先端部表面に照射された線状光L1(L2)は、電極6の先端部の曲面形状が反映された曲線状となる。本実施形態において、光源部1およびカメラ部2は、互いの相対位置が変化することなく電極6の中心軸Ox回りに回転可能とされている。
As understood from FIGS. 2A and 3A, the
判定部3は、カメラ部2により撮像された、電極6の先端部表面の画像に基づいて、電極6の研磨状態の良否を判定するものである。
The
スポット溶接による溶接作業時には、スポット溶接用電極としての一対の電極により溶接対象物(ワーク)を所定の加圧力で挟みつつ、一対の電極6,6間に所定値の溶接電流が流れる。一対の電極6,6は、繰り返し行う溶接作業に伴って先端が摩耗し、形状変化を来すが、研磨装置(図示略)を用いて所望形状となるように研磨される。研磨装置は、一対の電極6,6の先端形状に対応する形状のカッターを備えている。電極6,6の研磨作業は、一対の電極6,6で上記カッターを挟んで押圧しつつ当該カッターを回転させることにより行う。
At the time of welding work by spot welding, a welding current of a predetermined value flows between the pair of
判定部3による電極先端の良否判定は、例えば制御盤(図示略)による制御に基づいて行う。当該制御盤は、一対の電極が搭載された溶接ロボット(図示略)の駆動制御を行うものである。制御盤は、研磨装置の駆動制御も行う。例えば溶接作業時には、制御盤から溶接ロボットへ制御信号が出力されつつ、各種センサ等による検出信号が制御盤に入力される。また、研磨作業時には、制御盤から溶接ロボットや研磨装置へ制御信号が出力されつつ、各種検出信号が制御盤に入力される。
The determination of the quality of the electrode tip by the
本実施形態では、例えば上記制御盤において、判定部3による判定の基準となる基準画像が記憶されている。この基準画像は、研磨後の電極6の先端が所望形状に仕上げられた場合においてカメラ部2により撮像された電極6の先端部表面の画像である。
In the present embodiment, for example, a reference image serving as a reference for determination by the
判定部3において電極先端の良否判定を行う際、まず、研磨後の電極6を光源部1に対して適切な位置に配置する。次に、光源部1により電極6の先端部表面に線状光を照射し、カメラ部2により当該電極6の先端部表面を撮像する。ここで、例えば光源部1およびカメラ部2を電極6の中心軸Ox回りに所定角度ずつ回転させ、所定角度毎に回転位相の異なる複数の画像を撮像する。次いで、判定部3において、当該撮像された画像と、上記制御盤の記憶部から読み出した上記基準画像とを対比し、例えば上記撮像された画像と基準画像との一致ないし相違の度合いに応じて、電極6の先端の研磨状態の良否を判定する。なお、電極先端の研磨状態の良否判定手法は、上記のように撮像画像と基準画像とを対比する手法に限定されない。例えば撮像画像について画像処理を施し、電極6の先端部適所の寸法を測定して当該測定寸法に基づいて良否判定するといった手法を採用してもよい。
When determining the quality of the electrode tip in the
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態のスポット溶接用電極の良否判定装置A1においては、光源部1により電極6の先端部表面に線状光を照射し、カメラ部2により撮像された電極6の先端部表面の画像に基づいて電極6の先端の研磨状態の良否を判定する。電極6の先端部表面に照射された線状光L1(L2)は、当該先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通っており、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Ny(カメラ部2の光軸Oyの沿う方向)は、光源部1から照射される線状光の照射方向N1(電極6の中心軸Oxの沿う方向)に対して傾斜している。このような構成によれば、カメラ部2により撮像された画像において、電極6の先端部表面に照射された線状光L1(L2)は、電極6の先端部の曲面形状が反映された曲線状となる。そして、この曲線状の線状光L1(L2)が写り込んだ撮像画像に基づいて電極6の研磨状態の良否を判定するので、当該先端部の曲面形状の各部が所定の曲率に復元しているか否かを確認することができる。したがって、本実施形態によれば、電極6の先端における曲面形状が所望形状に復元しているか否かについて、例えば上記特許文献1に記載された電極先端中央の反射光量に基づいて判定する手法と比べて、直接的かつ正確に判定することが可能である。その結果、電極研磨後において溶接品質の維持を実現することができる。
In the spot welding electrode quality determination apparatus A1 of the present embodiment, the
図4〜図6、および図8は、本発明に係るスポット溶接用電極の良否判定装置の他の例を示している。なお、これらの図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 FIGS. 4 to 6 and FIG. 8 show another example of the quality determination device for spot welding electrodes according to the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.
図4に示した良否判定装置A2は、光源部1と、カメラ部2と、判定部3とを備えている。本実施形態において、光源部1の配置構成およびカメラ部2の配置が上記実施形態の良否判定装置A1と異なっている。
The quality determination apparatus A2 shown in FIG. 4 includes a
光源部1は、4つの線状光源11,12を含んで構成されており、対をなす線状光源11,12が2組配置されている。理解の便宜上、図4においては、対をなす線状光源11,12について点線で囲んでいる。図5に示すように、対をなす線状光源11,12から照射される線状光は同じ方向を向いており、当該線状光の照射方向N1は、電極6の中心軸Oxに対して所定角度傾斜している。また、図6に示すように、他の対をなす線状光源11,12から照射される線状光は同じ方向を向いており、当該線状光の照射方向N2は、電極6の中心軸Oxに対して所定角度傾斜している。
The
また、図5、図6から理解されるように、本実施形態において、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Ny(カメラ部2の光軸Oyの沿う方向)は、電極6の中心軸Oxの沿う方向と実質的に一致している。
Further, as understood from FIGS. 5 and 6, in this embodiment, the imaging direction Ny (the direction along the optical axis Oy of the camera unit 2) of the tip surface of the
図7は、線状光が照射された電極6の先端部表面を表す。同図は、電極6の先端側から当該電極6の中心軸Oxに沿う方向に見た状態を表し、カメラ部2により撮像された電極6の画像である。
FIG. 7 shows the surface of the tip portion of the
図7から理解されるように、2組の対をなす線状光源11,12は、電極6の先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通るように線状光L1,L2を照射する。同図に示すように、カメラ部2により撮像された画像において、電極6の先端部表面に照射された線状光L1,L2は、電極6の先端部の曲面形状が反映された曲線状となる。本実施形態において、光源部1(線状光源11,12)およびカメラ部2は、互いの相対位置が変化することなく電極6の中心軸Ox回りに回転可能とされている。判定部3における電極先端の良否判定手法は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
As understood from FIG. 7, the two pairs of linear
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態のスポット溶接用電極の良否判定装置A2においては、光源部1により電極6の先端部表面に線状光を照射し、カメラ部2により撮像された電極6の先端部表面の画像に基づいて電極6の先端の研磨状態の良否を判定する。電極6の先端部表面に照射された線状光L1,L2は、当該先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通っており、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Ny(カメラ部2の光軸Oyの沿う方向)は、光源部1(線状光源11,12)から照射される線状光の照射方向N1,N2に対して傾斜している。このような構成によれば、カメラ部2により撮像された画像において、電極6の先端部表面に照射された線状光L1,L2は、電極6の先端部の曲面形状が反映された曲線状となる。そして、この曲線状の線状光L1,L2が写り込んだ撮像画像に基づいて電極6の研磨状態の良否を判定するので、当該先端部の曲面形状の各部が所定の曲率に復元しているか否かを確認することができる。したがって、本実施形態によれば、電極6の先端における曲面形状が所望形状に復元しているか否かについて、例えば上記特許文献1に記載された電極先端中央の反射光量に基づいて判定する手法と比べて、直接的かつ正確に判定することが可能である。その結果、電極研磨後において溶接品質の維持を実現することができる。
In the spot welding electrode quality determination device A2 of the present embodiment, the
図8に示した良否判定装置A3は、光源部1と、カメラ部2と、判定部3とを備えている。上記実施形態の良否判定装置A2においては1つの電極6について良否判定を行うように構成されていたが、本実施形態の良否判定装置A3においては、一対の電極6,6について良否判定を行うことが可能に構成されている。
The quality determination device A3 shown in FIG. 8 includes a
光源部1およびカメラ部2については、一対の電極6,6それぞれに対応して2組設けられている。各電極6に対応する光源部1は、図4に示した良否判定装置A2の場合と同様の4つの線状光源11,12を含んで構成される。即ち、対をなす線状光源11,12から照射される線状光の照射方向N1および他の対をなす線状光源11,12から照射される線状光の照射方向(図示せず、図6で示した照射方向N2に対応)は、それぞれ電極6の中心軸Oxに対して所定角度傾斜している。また、線状光源11,12は、電極6の先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通るように線状光を照射する。
Two sets of the
本実施形態では、カメラ部2の光軸Oyが沿う方向は、電極6の中心軸Oxが沿う方向に対して直角である。また、電極6とカメラ部2との間には、直角プリズムミラー4が介在している。これにより、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Nyは、電極6の中心軸Oxの沿う方向と実質的に一致している。そして、このような配置の光源部1,1、カメラ部2,2、および直角プリズムミラー4,4は、筐体5に支持されており、一体化されている。筐体5は、電極6の中心軸Ox回りに回転可能とされている。判定部3における電極先端の良否判定手法は、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。なお、電極先端の良否判定を行う際、筐体5を電極6の中心軸Ox回りに所定角度ずつ回転させ、回転位相の異なる複数の画像を撮像する。なお、本実施形態では、各光源部1が4つの線状光源11,12(2組の対をなす線状光源11,12)を含んで構成されるが、線状光源11,12の数量はこれに限らない。例えば、各光源部1に含まれる線状光源11,12の数をさらに増やせば、1回の撮像あたり電極6の先端部形状をより正確に把握することが可能となる。
In the present embodiment, the direction along the optical axis Oy of the
次に、本実施形態の作用について説明する。 Next, the operation of this embodiment will be described.
本実施形態のスポット溶接用電極の良否判定装置A3においては、光源部1により電極6の先端部表面に線状光を照射し、カメラ部2により撮像された電極6の先端部表面の画像に基づいて電極6の先端の研磨状態の良否を判定する。電極6の先端部表面に照射された線状光は、当該先端部表面と電極6の中心軸Oxとの交点Pxを通っており、カメラ部2による電極6の先端部表面の撮像方向Ny(電極6の中心軸Oxの沿う方向)は、光源部1(線状光源11,12)から照射される線状光の照射方向N1(N2)に対して傾斜している。このような構成によれば、カメラ部2により撮像された画像において、電極6の先端部表面に照射された線状光は、電極6の先端部の曲面形状が反映された曲線状となる。そして、この曲線状の線状光が写り込んだ撮像画像に基づいて電極6の研磨状態の良否を判定するので、当該先端部の曲面形状の各部が所定の曲率に復元しているか否かを確認することができる。したがって、本実施形態によれば、電極6の先端における曲面形状が所望形状に復元しているか否かについて、例えば上記特許文献1に記載された電極先端中央の反射光量に基づいて判定する手法と比べて、直接的かつ正確に判定することが可能である。その結果、電極研磨後において溶接品質の維持を実現することができる。
In the spot welding electrode quality determination apparatus A3 according to the present embodiment, the
さらに、本実施形態においては、一対の電極6,6について同時に研磨状態の良否判定を行うことが可能である。したがって、一対の電極6,6の良否判定に係る作業を効率よく行うことができる。
Furthermore, in this embodiment, it is possible to determine whether the polishing state is good or not for the pair of
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は上記した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に変更が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the present invention can be variously changed.
上記実施形態においては、判定用光として線状光を用いる場合について説明したがこれに限定されない。判定用光としては、例えばメッシュ状など特定のパターン形状を有する光や、電極先端部までの光路において遮蔽物を設けることにより電極先端部表面において陰が形成される構成の光などを採用してもよい。また、電極の先端部表面に照射される判定用光については、必ずしも電極先端部表面と電極の中心軸との交点を通る必要はない。さらに、光源部やカメラ部の配置についても、上記実施形態に示した配置に限定されるものではない。 In the above embodiment, the case where linear light is used as the determination light has been described, but the present invention is not limited to this. As the light for determination, for example, light having a specific pattern shape such as a mesh shape, or light having a structure in which a shade is formed on the surface of the electrode tip by providing a shield in the optical path to the electrode tip is used. Also good. Further, the determination light emitted to the surface of the tip of the electrode does not necessarily have to pass through the intersection of the surface of the electrode tip and the center axis of the electrode. Furthermore, the arrangement of the light source unit and the camera unit is not limited to the arrangement shown in the above embodiment.
A1,A2,A3 良否判定装置
1 光源部
11,12 線状光源
2 カメラ部
3 判定部
4 直角プリズムミラー
5 筐体
6 電極
L1,L2 線状光
N1,N2 照射方向
Ny 撮像方向
Ox 中心軸(電極の中心軸)
Oy 光軸(カメラ部の光軸)
Px 交点
A1, A2, A3 Pass /
Oy optical axis (optical axis of camera)
Px intersection
Claims (1)
電極の先端部表面に対して判定用光を照射する光源部と、
上記判定用光が照射された上記先端部表面を撮像するカメラ部と、
上記カメラ部により撮像された上記先端部表面の画像に基づいて上記電極の研磨状態の良否を判定する判定部と、を備え、
上記カメラ部による上記先端部表面の撮像方向が上記光源部による上記判定用光の照射方向に対して実質的に傾斜する、スポット溶接用電極の良否判定装置。 An apparatus for determining whether the state of polishing of the tip of the electrode for spot welding is good or bad,
A light source unit that emits determination light to the tip surface of the electrode;
A camera unit that images the tip surface irradiated with the determination light;
A determination unit that determines the quality of the polishing state of the electrode based on an image of the surface of the tip imaged by the camera unit,
An apparatus for determining the quality of a spot welding electrode, wherein an imaging direction of the surface of the tip portion by the camera unit is substantially inclined with respect to an irradiation direction of the determination light by the light source unit.
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