JP4971272B2 - スポット溶接ガン管理装置 - Google Patents

Description

本発明は、スポット溶接を行うスポット溶接ガンを管理するスポット溶接ガン管理装置に関し、例えば、スポット溶接ガンの電極部の溶接チップのチップドレス（溶接チップの先端部の整形）のタイミングを判定するスポット溶接ガンの管理装置に関する。

スポット溶接用のスポット溶接ガンは、溶接を繰り返すと電極部の溶接チップ（ガンチップ）が摩耗してチップ径が大きくなる。また、スポット溶接ガンは、溶接チップのチップ径が大きくなると電流密度が低下して発熱量が小さくなり、その結果、溶接不良を引き起こし易くなるという技術的課題を有している。
そのため、従来から、スポット溶接では、スポット溶接ガンの打点回数（溶接回数）をカウントして、そのカウントした打点回数が所定のしきい値（所定の溶接回数）に達すると溶接チップのチップドレスを行うようにしている。
なお、上記のしきい値には、スポット溶接ガンの累計打点数と溶接チップの摩耗量との関係を調べることにより導き出された値が用いられたり、過去の経験則やノウハウから導き出された値が用いられたりするのが一般的である。
そして、例えば、スポット溶接ガンの打点回数をカウントして、チップドレスのタイミングを判定するシステムが特許文献１に開示されている。

具体的には、特許文献１に記載のシステムは、スポット溶接ガンを備えた溶接ロボットの近傍に設置されたチップドレッサと、そのチップドレッサを制御するライン制御装置とを備えている。そして、ライン制御装置は、スポット溶接ガンの打点回数をカウントして、打点回数が所定打点数を超えると、チップドレッサに、溶接チップのチップドレスを実行させている。
なお、前記ライン制御装置は、予め記憶しておいた、生産順序やワーク種類を考慮して、ロボットの車種毎の動作時間から生産に影響がでないように、チップドレスのタイミングを調整している。

特開２００５−８８０３７号公報

しかしながら、上述した従来技術のように、打点回数（溶接回数）が所定のしきい値に達したか否かによりチップドレスのタイミングを判定する手法は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、従来技術の手法は、スポット溶接ガンの溶接対象のワークのなかに、新材料や溶接経験の少ない鋼板がある場合、適切なタイミングでチップドレスを行うことができず、その結果、溶接品質を低下させるという技術的課題を有している。
これは、溶接対象のワークの種類や材質によって、打点回数と溶接チップの摩耗量との関係が異なる場合があるためである。すなわち、従来技術によれば、前記のしきい値を基準にしても、最適なチップドレスの時期を判定することができないことがあった。
また、従来技術の手法では、１つのスポット溶接ガンの溶接対象のワークなかに、２枚合わせや３枚合わせ等の種々の板金の組み合わせが混合して含まれる場合も、上記と同様の理由により、適切なタイミングでチップドレスを行うことができず、その結果、溶接品質を低下させていた。

さらに、上述した従来技術の手法は、生産ラインの生産性を低下させると共に、コストアップを招く傾向にあるという別の技術的課題も有している。
具体的には、上述した従来技術で利用されるしきい値は、安全率を考慮して、実際にチップドレスが必要なタイミングよりも早いタイミングでチップドレスが行われるように定められる傾向にある。そのため、従来技術によれば、チップドレスを行う回数の増加を招くこととなり、その結果、生産性を低下させてしまう。また、チップドレスを行う回数が増えれば溶接チップ自体の寿命が短くなり、コストアップを招いてしまう。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、スポット溶接を行うスポット溶接ガンの生産性を低下させることなく、溶接品質を確保することができるスポット溶接ガン管理装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明は、溶接チップを備えたスポット溶接ガンのチップドレスのタイミングを判定するスポット溶接ガン管理装置に適用される。
そして、前記スポット溶接ガン管理装置は、前記溶接チップの先端部を撮像するカメラと、予め求められた、前記カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法と、該溶接チップの先端部のチップ径の実際の長さ寸法との関係を対応付けた変換テーブルを記憶する手段と、前記カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像を取得し、前記変換テーブルを用いて前記画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を修正し、該修正したチップ径の長さ寸法を算出する手段と、前記修正したチップ径の長さ寸法と、前記所定値とを比較することにより、該チップ径の長さ寸法が所定値より大きければ前記溶接チップのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径の長さ寸法が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する手段とを有することを特徴とする。

このように本発明では、カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像を取得し、前記画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を修正し、該修正したチップ径の長さ寸法と所定値とを比較することにより、チップドレスが必要であるか否かを判定するようにしている。すなわち、本発明によれば、スポット溶接ガンの打点回数ではなく、スポット溶接ガンの溶接チップの先端部の径の長さ寸法により、チップドレスが必要であるか否かを判定している。
そのため、本発明によれば、溶接対象のワークのなかに、新材料や溶接経験の少ない鋼板があったり、２枚合わせや３枚合わせ等の種々の板金の組み合わせが混合したりする場合であっても、最適なチップドレスのタイミングを判定することができる。
また、本発明によれば、スポット溶接ガンの溶接チップの先端部の径の長さ寸法によりチップドレスのタイミングを判定しているため、従来技術のようにチップドレスの回数の増加を招くことがなく、スポット溶接ガンの生産性を低下させることがない。

特に、予め求められた、前記カメラが撮像した溶接チップの画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法と、該溶接チップの先端部のチップ径の実際の長さ寸法との関係を対応付けた変換テーブルを記憶する手段と、前記カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像を取得し、前記変換テーブルを用いて前記画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を修正し、該修正したチップ径の長さ寸法を算出する手段と、前記修正したチップ径の長さ寸法と、前記所定値とを比較することにより、該チップ径の長さ寸法が所定値より大きければ前記溶接チップのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径の長さ寸法が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する手段とを有し、前記修正したチップ径の長さ寸法と、前記所定値とを比較することにより、前記チップドレスが必要であるか否かを判定している。

このように、本発明では、予め実験等により求めた変換テーブルを利用して、カメラが撮像した溶接チップの画像から算出したチップ径の長さ寸法を修正し、その修正したチップ径の長さ寸法と、所定値とを比較することによりチップドレスのタイミングを判定している。そのため、例えば、カメラの撮影角度により溶接チップが斜めに撮像されることで画像から算出するチップ径の長さ寸法に誤差が生じる場合があっても、変換テーブルによりその誤差を修正できる。すなわち、本発明によれば、溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を正確に算出することができる。その結果、本発明によれば、高精度にチップドレスのタイミングを判定することができる。

また、前記算出する手段は、前記溶接チップの画像から、該先端部のエッジを抽出し、該抽出したエッジの直径から該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出することが望ましい。
このように、本発明では、カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像から画像処理の技術により、溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出するようにしている。そのため、本発明によれば、比較的に短時間で溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出することができるため、効率よくチップドレスのタイミングを判定することができる。

また、上記課題を解決するための本発明の他の態様は、一対の溶接チップを備えたスポット溶接ガンのチップドレスのタイミングを判定するスポット溶接ガン管理装置に適用される。
そして、前記スポット溶接ガン管理装置は、前記一対の溶接チップの近傍に配置され、該一対の溶接チップの先端部を映す鏡面を備えた鏡と、前記溶接チップの先端部が映された前記鏡面を撮像するカメラと、前記カメラが撮像した溶接チップの先端部が映された前記鏡面の画像を取得し、該画像を用いて該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する手段と、前記算出した各チップ径の長さ寸法と、所定値とを比較し、該チップ径の長さ寸法が所定値より大きければ前記溶接チップのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径の長さ寸法が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する手段とを有することを特徴とする。

このように、本発明の他の態様では、一対の溶接チップの近傍に配置され、該一対の溶接チップの先端部を映す鏡面を備えた鏡を設けると共に、一対の溶接チップの先端部が映された前記鏡面を撮像するカメラを設けるようにしている。
そして、本発明の他の態様は、カメラが撮像した一対の溶接チップの先端部が映された前記鏡面の画像から、一対の溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を求めて、その長さ寸法を所定値と比較することにより、チップドレスが必要であるか否かを判定するようにしている。
そのため、本発明の他の態様では、上記と同様の効果を奏すると共に、カメラが１台で足りるため（鏡の鏡面を撮像するカメラがあればいいため）、装置全体のコストを低減することができる。

また、前記鏡の鏡面は、前記一対の溶接チップのうちの一方の溶接チップの先端部を映す第１鏡面と、該一対の溶接チップのうちの他方の溶接チップの先端部を映す第２鏡面とを有することが望ましい。
この構成により、スポット溶接ガン管理装置は、２つの溶接チップの先端部が映された鏡面の画像（第１鏡面及び第２鏡面が映された画像）を用いて、画像上の座標位置の関係から２つの溶接チップを判別することができる。
例えば、スポット溶接ガン管理装置は、鏡面の画像（第１鏡面及び第２鏡面が映された画像）に座標をふり、所定のしきい値（座標値）より小さい座標領域を第１鏡面と判定し、当該しきい値より大きい座標領域を第２鏡面と判定する。そして、スポット溶接ガン管理装置は、第１鏡面と判定した座標領域状にある画像から一方の溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する。また、第２鏡面と判定した座標領域状にある画像から他方の溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する。

このように、本発明によれば、スポット溶接ガンの生産性を低下させることなく、溶接品質を確保するとことができるスポット溶接ガン管理装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の第１実施形態の構成について図１および図２を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置の機能ブロック図である。また、図２は、本発明の第１実施形態の変換テーブルのデータ構成を模擬的に示した図である。

ここで、本発明の第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置１は、相対向する位置に配置された一対の溶接チップ（電極）４０ａ、４０ｂを備えたスポット溶接ガン（図示せず）のチップドレスのタイミングを判定する処理を行う。
また、第１実施形態では、溶接チップ４０ａ、４０ｂを備えたスポット溶接ガンは、自動車の生産ラインに設置された溶接用ロボット（図示しない）のアームに装着されているものとする。また、前記溶接用ロボットの近傍には、スポット溶接ガンの溶接チップ４０ａ、４０ｂをチップドレスするチップドレッサ装置（図示しない）が設けられているものとする。そして、前記溶接用ロボットおよび前記チップドレッサ装置は、コントローラ６０からの指示により制御されて動作するようになされている。
なお、前記溶接用ロボット、および前記チップドレッサ装置は、既存の技術により実現されるものであるため、その詳細な説明を省略する。
以下、第１実施形態の構成を説明していく。

具体的には、図１に示すように、スポット溶接ガン管理装置１は、前記溶接用ロボットに装着されたスポット溶接ガンの溶接チップ４０ａ、４０ｂを撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ３０ａ、３０ｂと、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂが撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像からチップドレスのタイミングを判定する情報処理装置１０とを有する。なお、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂと、情報処理装置１０とは接続線により接続されており、相互間でデータの授受が行えるようになされている。
また、情報処理装置１０は、工場内ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮＷを介して、コントローラ６０に接続されている。また、情報処理装置１０とコントローラ６０とは、ネットワークＮＷを介して、相互に通信可能に構成されている。

そして、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂは、情報処理装置１０（後述するチップ径計測部１１）からの指示（撮像指示信号）にしたがい、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部を撮像する。また、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂは、情報処理装置１０（後述するチップ径計測部１１）に、前記の撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の画像を送信する。
なお、２つのＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂは、いずれも、溶接チップ４０ａ、４０ｂが装着されたスポット溶接ガンの近傍に設置されている。
具体的には、ＣＣＤカメラ３０ａは、溶接チップ４０ａの先端部を撮像できる位置に設置され、溶接チップ４０ａの先端部を撮像する。また、ＣＣＤカメラ３０ｂは、溶接チップ４０ｂの先端部を撮像できる位置に設定され、溶接チップ４０ｂの先端部を撮像する。

また、情報処理装置１０は、チップ径計測部１１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、通信処理部１５、および変換テーブル記憶部１６を有する。

チップ径計測部１１は、Ｉ／О処理部１４を介して、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂに撮像指示信号を送信し、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂに溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部を撮像させる。また、チップ径計測部１１は、Ｉ／О処理部１４を介して、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂからの溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の画像を取得する。
また、チップ径計測部１１は、前記の取得した溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の画像から、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する。
具体的には、チップ径計測部１１は、ＣＣＤカメラ３０ａから溶接チップ４０ａの先端部の画像を取得し、その取得した画像を用いて画像処理の技術により溶接チップ４０ａのチップ径の長さ寸法を算出する。また、チップ径計測部１１は、ＣＣＤカメラ３０ｂから溶接チップ４０ｂの先端部の画像を取得し、その取得した画像を用いて画像処理の技術により溶接チップ４０ｂのチップ径の長さ寸法を算出する（なお、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する手順については後述する）。

判定部１２は、溶接チップ４０ａ、４０ｂのチップドレスが必要であるか否かを判定する。
具体的には、判定部１２は、予め保持している所定値と、チップ径計測部１１が計測した溶接チップ４０ａのチップ径の長さ寸法とを比較し、溶接チップ４０ａのチップ径の長さ寸法が所定値より大きければ溶接チップ４０ａのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する。
なお、判定部１２は、溶接チップ４０ｂについても、溶接チップ４０ａと同様の手順にしたがい、チップドレスが必要であるか否かを判定する。

ティーチング指示部１３は、判定部１２がチップドレスの必要があると判定した場合に、通信処理部１５を介して、コントローラ６０にチップドレスの実行を指示する信号を送信する。
また、ティーチング指示部１３は、判定部１２がチップドレスの必要がないと判定した場合に、通信処理部１５を介して、コントローラ６０にスポット溶接の実行を指示する信号を送信する。

Ｉ／О処理部１４は、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂとの間で行うデータの授受の制御を行う。また、Ｉ／О処理部１４は、図示しない入力装置（キーボードやマウス等）から入力される各種の要求やデータを受け付ける。
また、通信処理部１５は、ネットワークＮＷに接続されている装置（例えば、コントローラ６０）との間で行われるデータの授受の制御を行う。

また、変換テーブル記憶部１６は、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法の算出の際に用いる変換テーブル１６０（図２）を記憶する。
ここで、図２を参照しながら、変換テーブル１６０のデータ構成を説明する。
図示するように、変換テーブル１６０は、「算出結果Ｒａ（ｍｍ）」を登録するフィールド１６１と、フィールド１６１に登録された「算出結果Ｒａ（ｍｍ）」に対応付けた「実寸Ｒｂ（ｍｍ）」を登録するフィールド１６２とを備えている。

具体的には、フィールド１６１には、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂで撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像から算出した溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法（算出結果Ｒａ（ｍｍ））が登録される。すなわち、フィールド１６１には、チップ径計測部１１が画像処理により求めた溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法が登録される。
また、フィールド１６２には、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂが撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部チップ径を画像処理ではなく、実際に計測器で計測して得られた値が（実寸Ｒｂ（ｍｍ））が登録される。
なお、変換テーブル１６０に登録するデータは、例えば、スポット溶接ガン管理装置１の初期設定の段階で実験を行うことにより求めておく。

つぎに、コントローラ６０について説明する。
コントローラ６０は、前記溶接用ロボットおよび前記チップドレッサ装置を制御する。
また、コントローラ６０は、情報処理装置１０からの「スポット溶接の実行を指示する信号」を受信した場合、前記溶接用ロボットにスポット溶接を実行させる。この場合、前記溶接用ロボットは、コントローラ６０からの溶接指示を受けると、自身に装着されたスポット溶接ガンの溶接チップ４０ａ、４０ｂによってワークの溶接箇所を押圧挟持してスポット溶接を行う。

また、コントローラ６０は、情報処理装置１０からの「チップドレスの実行を指示する信号」を受信すると、前記溶接用ロボットおよび前記チップドレッサ装置を制御して、溶接チップ４０ａ、４０ｂのチップドレスを実行させる。
なお、コントローラ６０は、前記溶接用ロボットにスポット溶接を実行させる際に、その前段階の処理として、情報処理装置１０に「チップドレスが必要か否かの判定を要求（チップドレスの判定要求）」を行う。そして、コントローラ６０は、チップドレスの判定要求をすると、情報処理装置１０からの判定結果（「スポット溶接の実行を指示する信号」および「チップドレスの実行を指示する信号」のいずれか）が送られてくるまで待機する。
なお、コントローラ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを備えた一般的なコンピュータにより実現されるものとする。

つぎに、第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置１のハードウェア構成について説明する。
情報処理装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＨＤＤ等の補助記憶装置と、Ｉ／Оインタフェースと、ネットワークインタフェースとを備えるコンピュータにより構成される。
また、補助記憶装置には、上述したチップ径計測部１１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、および通信処理部１５の機能を実現するためのプログラムが格納されている。また補助記憶装置および主記憶装置には、図２に示す変換テーブル１６０が格納されている。

そして、上述したチップ径計測部１１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、および通信処理部１５の機能は、前記ＣＰＵが前記補助記憶装置に格納された前記プログラムを前記主記憶装置にロードして実行することにより実現される。また、変換テーブル記憶部１６は、前記補助記憶装置および前記主記憶装置の所定領域に形成される。
なお、スポット溶接ガン管理装置１を構成するＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂは、公知の技術のものを用いるため、その詳細な説明を省略する。

つぎに、第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置１により行われるチップドレスのタイミングを判定する処理を図３〜図６に基づいて説明する。
図３は、本発明の第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置が行うチップドレスのタイミングを判定する処理の手順を示したフローチャートである。また、図４は、本発明の第１実施形態のＣＣＤカメラにより撮像された溶接チップの画像を示した模式図である。また、図５は、本発明の第１実施形態の溶接チップの画像から溶接チップの先端部のエッジを抽出した状態を示した模式図である。また、図６は、本発明の第１実施形態のエッジの直径を求める処理を説明するための模式図である。
なお、図示する処理は、スポット溶接ガン管理装置１がコントローラ６０から「チップドレスの判定要求」を受け付けると、それを契機に開始される。

図３に示すように、先ず、チップ径計測部１１が、スポット溶接ガンに装着された溶接チップ４０ａ、４０ｂを撮像した画像を取得する（Ｓ１）。
具体的には、チップ径計測部１１は、通信処理部１５を介して、コントローラ６０からの「チップドレスの判定要求」を受け付けると、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂに撮像指示信号を送信する。
ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂは、チップ径計測部１１からの前記撮像指示信号を受け付けると、溶接チップ４０ａ、４０ｂを撮像すると共に、その撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像をチップ径計測部１１に送信する。
そして、チップ径計測部１１は、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂが送信した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像を受信する。すなわち、チップ径計測部１１は、ＣＣＤカメラ３０ａから溶接チップ４０ａの画像を取得すると共に、ＣＣＤカメラ３０ｂから溶接チップ４０ｂの画像を取得する。例えば、チップ径計測部１１は、図４に例示するような、溶接チップ４０ａの画像を取得する。

次に、チップ径計測部１１は、Ｓ１で取得した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像から、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の環状のエッジ（先端部の外縁）を検出する（Ｓ２）。
具体的には、チップ径計測部１１は、例えば、図５に示すように、溶接チップ４０ａの画像に対する画像処理により、符号５０で示す溶接チップ４０ａの先端部のエッジを検出する。また、チップ径計測部１１は、溶接チップ４０ｂの先端部のエッジ５０も検出する。
なお、本ステップ（Ｓ２）で行われるエッジの検出は、一般的な画像処理の技術が用いられる（微分法によるエッジ検出やラプラシアンによるエッジ検出等）。

次に、チップ径計測部１１は、Ｓ２で検出した環状のエッジ５０のなからエッジ５０上の３点を抽出する（Ｓ３）。
具体的には、チップ径計測部１１は、溶接チップ４０ａのエッジ５０の３点、および溶接チップ４０ｂのエッジ５０の３点を抽出する。
なお、エッジ５０上の３点を抽出する手法について特に限定されるものではないが、例えば、以下に示す手順にしたがい抽出するようにしてもよい。
具体的には、先ず、チップ径計測部１１は、例えば、図６（ａ）に示すエッジ５０の円周（Ｌｍｍ）を算出する。
そして、チップ径計測部１１は、図６（ｂ）に示すように、前記エッジ５０上の任意の位置に第１点５１ａをとり、続いて、エッジ５０上において第１点５１ａから「Ｌ／３（ｍｍ）」分の間隔をあけた第２点５１ｂを抽出する。さらに、チップ径計測部１１は、エッジ５０上において第２点５１ｂから「Ｌ／３（ｍｍ）」分の間隔をあけた第３点５１ｃを抽出する。

つぎに、チップ径計測部１１は、Ｓ３で検出した３点を用いて、エッジ５０の直径Ｒａを算出する（Ｓ４）。
なお、本ステップ（Ｓ４）では、チップ径計測部１１は、溶接チップ４０ａのエッジ５０の直径Ｒａと、溶接チップ４０ｂのエッジ５０の直径Ｒａとをそれぞれ抽出する。

つぎに、チップ径計測部１１は、変換テーブル１６０（図２参照）を用いて、Ｓ４で算出した直径Ｒａを実寸Ｒｂに変換する（Ｓ５）。
具体的には、チップ径計測部１１は、溶接チップ４０ａのエッジ５０の直径Ｒａを実寸Ｒｂに変換すると共に、溶接チップ４０ｂのエッジ５０の直径Ｒａを実寸Ｒｂに変換する。
なお、上述した通りで、変換テーブル１６０には、画像処理により算出された溶接チップ４０ａ、４０ｂのエッジ５０の直径と、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の径の長さ寸法の実寸値とを対応付けたデータが登録されている。そして、Ｓ４で算出した直径Ｒａを変換テーブル１６０で補正することにより、カメラの撮影角度により生じる誤差等を補正することができる。その結果、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法を正確に算出することができる。

例えば、Ｓ４で算出した溶接チップ４０ａの直径Ｒａが「１．０５ｍｍ」だったとする。この場合、チップ径計測部１１は、図２に示す変換テーブル１６０を参照し、「１．０５ｍｍ」が登録されているフィールド１６１に対応付けられたフィールド１６２の実寸値Ｒｂを抽出する（図示する例では「０．８ｍｍ」が抽出される）。チップ径計測部１１は、抽出したＲｂを溶接チップ４０ａの先端部のチップ径の長さ寸法とする。

そして、Ｓ５の処理が終わると、判定部１２がチップドレスを行う必要があるか否かの判定を行う（Ｓ６）。
具体的には、判定部１２は、チップドレスを行う必要があるか否かの判定に用いるための値（所定値（ｘｍｍ））を保持していて、その所定値とＳ５で求めた溶接チップ４０ａ、ｂの先端部のチップ径の長さ寸法Ｒｂとを比較する。
判定部１２は、前記の長さ寸法Ｒｂが所定値より大きければ、チップドレスが必要であると判定する。また、判定部１２は、前記の長さ寸法Ｒｂが所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する。
そして、２つの溶接チップ４０ａ、４０ｂのうちの一方でもチップドレスが必要であると判定されるとＳ８に進み、２つの溶接チップ４０ａ、４０ｂのいずれもチップドレスが不要であると判定されるとＳ７に進む。
なお、前記の所定値は、判定部１２にデフォルトとして設定されているものとする。また、判定部１２は、図示しない入力装置を介して任意の所定値を受け付け、デフォルトとして設定されている所定値を前記受け付けた所定値に変更できるように構成されているものとする。

Ｓ７では、ティーチング指示部１３が、通信処理部１５を介してコントローラ６０に「スポット溶接の実行を指示する信号」を送信して処理を終了する。
そして、ティーチング指示部１３からの「スポット溶接の実行を指示する信号」を受信したコントローラ６０は、前記溶接用ロボットにスポット溶接を実行させる。

Ｓ８では、ティーチング指示部１３が、通信処理部１５を介してコントローラ６０に「チップドレスの実行を指示する信号」を送信して処理を終了する。
そして、ティーチング指示部１３からの「チップドレスの実行を指示する信号」を受信したコントローラ６０は、前記チップドレッサ装置にチップドレスを実行させる。
なお、２つの溶接チップ４０ａ、４０ｂのうちの一方だけチップドレスが必要である場合、その溶接チップ４０ａ（又は４０ｂ）にだけチップドレスを施すようにする。

このように、本発明の第１実施形態では、ＣＣＤカメラ３０ａ、３０ｂが撮像した溶接チップ４０ａ、４０ｂの画像から溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法を算出し、その算出した長さ寸法と所定値とを比較することにより、チップドレスが必要であるか否かを判定している。すなわち、第１実施形態によれば、スポット溶接ガンの打点回数ではなく、スポット溶接ガンの溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法により、チップドレスが必要であるか否かを判定している。

そのため、第１実施形態によれば、溶接対象のワークのなかに、新材料や溶接経験の少ない鋼板が含まれていたり、２枚合わせや３枚合わせ等の種々の板金の組み合わせが混合したりする場合であっても、最適なチップドレスの時期を判定することができる。その結果、第１実施形態によれば、スポット溶接ガンにより行われるスポット溶接の溶接品質を向上させることができる。すなわち、第１実施形態によれば、スポットはがれ等を防止できるため、完成品（車両等）の品質を安定させることができる。
また、第１実施形態によれば、溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法により、チップドレスの時期を判定しているため、上述した従来技術のようにチップドレスの回数を増加させることがない（すなわち、スポット溶接ガンの生産性を低下させることがない）。

続いて、本発明の第２実施形態について説明する。
本発明の第２実施形態は、上述した第１実施形態の構成を一部変更したものであり、第１実施形態と同様、一対の溶接チップ４０ａ、４０ｂを備えるスポット溶接ガンのチップドレスのタイミングの判定を行う。
また、第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、前記スポット溶接ガンが自動車の生産ラインに設置された溶接用ロボット（図示しない）に装着されているものとする。また、前記溶接用ロボットの近傍に、スポット溶接ガンの溶接チップ４０ａ、４０ｂをチップドレスするチップドレッサ装置（図示しない）が設けられているものとする。
なお、第２実施形態では、上述した第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

先ず、第２実施形態の機能構成について図７を用いて説明する。
図７は、本発明の第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置の機能ブロック図である。
図示するように、第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置２は、スポット溶接ガンの溶接チップ４０ａ、４０ｂを映す鏡面７１、７２を備えた鏡７０と、溶接チップ４０ａ、４０ｂを映した鏡面７１、７２を撮像するＣＣＤカメラ３０ｃと、ＣＣＤカメラ３０ｃが撮像した鏡面７１、７２の画像からチップドレスのタイミングを判定する情報処理装置２０とを有する。
なお、ＣＣＤカメラ３０ｃと、情報処理装置２０とは接続線により接続されており、相互間でデータの授受が行えるようになされている。また、情報処理装置２０は、上述した第１実施形態と同様、ネットワークＮＷを介して、コントローラ６０に接続されている。
以下、第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置２の構成について、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

鏡７０は、少なくとも、２つの略矩形状の鏡面７１、７２を有する。また、鏡面７１の一端部と、鏡面７２の一端部とが隣接していると共に、鏡面７１に対して鏡面７２が所定角θをなしている。また、鏡面７１と鏡面７２との境界部７３には、視認可能な境界線７４（図９参照）が設けられている。
そして、上記のように構成された鏡７０は、溶接チップ４０ａ、４０ｂが装着されたスポット溶接ガンの近傍であって、鏡面７１に溶接チップ４０ａの先端部が映り、鏡面７２に溶接チップ４０ｂの先端部が映る位置に設置される。

ＣＣＤカメラ３０ｃは、鏡面７１および鏡面７２と相対向する位置であって、鏡面７１および鏡面７２の両者を撮像できる位置に設置される（１画面で鏡面７１および鏡面７２の両者が撮像できる位置に設置される）。
そして、ＣＣＤカメラ３０ｃは、情報処理装置２０（チップ径計測部２１）からの指示にしたがい、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面７１、７２を撮像する。また、ＣＣＤカメラ３０ｃは、情報処理装置２０（チップ径計測部２１）に、前記溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面７１、７２の画像を送信する。
なお、ＣＣＤカメラ３０ｃの構成は、上述した第１実施形態のＣＣＤカメラ３０ａ、ｂと同じである。

また、情報処理装置２０は、チップ径計測部２１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、通信処理部１５、および変換テーブル記憶部１６を有する。
なお、情報処理装置２０は、上述した第１実施形態の情報処理装置１０の構成のうちのチップ径計測部１１をチップ径計測部２１に変更したものであり、それ以外は、第１実施形態のものと同じである。
具体的には、チップ径計測部２１は、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面７１、７２の画像から、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の径の長さ寸法を算出する（なお、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部の径の長さ寸法を算出する手順は後述する）。

つぎに、第２実施形態の情報処理装置２０のハードウェア構成について説明する。
情報処理装置２０は、上述した第１実施形態と同様、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、主記憶装置、補助記憶装置、Ｉ／Оインタフェース、およびネットワークインタフェース等を備えるコンピュータにより構成される。
また、補助記憶装置には、上述したチップ径計測部２１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、および通信処理部１５の機能を実現するためのプログラムが格納されている。また補助記憶装置および主記憶装置には、図２に示す変換テーブル１６０が格納されている。

そして、上述したチップ径計測部２１、判定部１２、ティーチング指示部１３、Ｉ／О処理部１４、および通信処理部１５の機能は、前記ＣＰＵが前記補助記憶装置に格納された前記プログラムを主記憶装置にロードして実行することにより実現される。また、変換テーブル記憶部１６は、前記補助記憶装置および前記主記憶装置の所定領域に形成される。

つぎに、第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置２により行われるチップドレスのタイミングを判定する処理を図８および図９に基づいて説明する。
図８は、本発明の第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置が行うチップドレスのタイミングを判定する処理の手順を示したフローチャートである。また、図９は、本発明の第２実施形態のＣＣＤカメラにより撮像された溶接チップが映された鏡面の画像を示した模式図である。
なお、図示する処理は、上述した第１実施形態と同様、スポット溶接ガン管理装置２がコントローラ６０からの「チップドレスの判定要求」を受け付けると、それを契機に開始される。

図８に示すように、先ず、チップ径計測部２１は、スポット溶接ガンに装着された溶接チップ４０ａ、４０ｂが映された鏡面７１、７２を撮像した画像を取得する（Ｓ１０）。
具体的には、チップ径計測部２１は、通信処理部１５を介して、コントローラ６０からの「チップドレスの判定要求」を受け付けると、ＣＣＤカメラ３０ｃに撮像指示を行う。
ＣＣＤカメラ３０ｃは、チップ径計測部２１からの前記撮像指示を受け付けると、溶接チップ４０ａ、４０ｂが映された鏡面７１、７２を撮像すると共に、その撮像した鏡面７１、７２の画像をチップ径計測部２１に送信する。
そして、チップ径計測部２１は、ＣＣＤカメラ３０ｃが送信した溶接チップ４０ａ、４０ｂが映された鏡面７１、７２の画像を受信する。

ここで、Ｓ１０で取得する溶接チップ４０ａ、４０ｂが映された鏡面７１、７２の画像８０について、図９（ａ）を例に説明する。
図示するように、画像８０には、溶接チップ４０ａが映された鏡面７１と、溶接チップ４０ｂが映された鏡面７２とが含まれている。また、画像８０は、鏡面７１と鏡面７２との境界部分に形成された視認可能な境界線７４が含まれている。

つぎに、チップ径計測部２１は、Ｓ１０で取得した画像８０のなかから、上側に配置された溶接チップ４０ｂが含まれる領域と、下側に配置された溶接チップ４０ａが含まれる領域とを認識する（Ｓ１１）。
具体的には、チップ径計測部２１は、画像８０の境界線７４を基準にして上側（図９に示すＹ軸のプラス側）にある画像領域に、上側の溶接チップ４０ｂが含まれると判断する。また、チップ径計測部２１は、画像８０の境界線７４を基準にして下側（図９に示すＹ軸のマイナス側）にある画像領域に下側の溶接チップ４０ａが含まれると判断する。

つぎに、チップ径計測部２１は、上側の溶接チップ４０ｂ及び下側の溶接チップ４０ａのそれぞれのエッジを検出する（Ｓ１２）。
具体的には、チップ径計測部２１は、図９（ｂ）に示すように、画像８０の境界線７４を基準にして上側（図示するＹ軸方向にプラス側）にある画像に対する画像処理により、上側の溶接チップ４０ｂの先端部のエッジ５０ｂを検出する。
また、チップ径計測部２１は、図９（ｂ）に示すように、画像８０の境界線７４を基準にして下側（図示するＹ軸方向にマイナス側）にある画像に対する画像処理により、下側の溶接チップ４０ａの先端部のエッジ５０ａを検出する。
なお、本ステップ（Ｓ１２）で行われるエッジの検出には、上述した第１実施形態と同様、一般的な画像処理の技術が用いられる。

つぎに、チップ径計測部２１は、上述した図３のＳ３と同様の手順にしたがい、上側の溶接チップ４０ｂ及び下側の溶接チップ４０ａのそれぞれについて、エッジ上の３点を抽出する（Ｓ１３）。

つぎに、チップ径計測部２１は、上述した図３のＳ４と同様の手順にしたがい、溶接チップ４０ａ及び溶接チップ４０ｂのそれぞれについて、抽出したエッジ５０ａ、５０ｂ上の３点から、エッジ５０ａ、５０ｂの直径Ｒａを算出する（Ｓ１４）。
また、チップ径計測部２１は、上述した図３のＳ５と同様の手順にしたがい、変換テーブル１６０（図２参照）を用いて、Ｓ１４で算出した直径Ｒａを実寸Ｒｂに変換する（Ｓ１５）。

つぎに、判定部１２は、上述した図３のＳ６と同様の手順にしたがい、チップドレスを行う必要があるか否かの判定を行う（Ｓ１６）。

そして、ティーチング指示部１３は、Ｓ１６の判定結果に基づいて、上述した図３のＳ７と同様の手順にしたがい、コントローラ６０に、「スポット溶接の実行を指示する信号」を送信して（Ｓ１７）、処理を終了する。
また、ティーチング指示部１３は、Ｓ１６の判定結果に基づいて、上述した図３のＳ８と同様の手順にしたがい、コントローラ６０に、「チップドレスの実行を指示する信号」を送信して（Ｓ１８）、処理を終了する。

このように、本発明の第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、スポット溶接ガンの打点回数ではなく、スポット溶接ガンの溶接チップの先端部の径の長さ寸法により、チップドレスが必要であるか否かを判定している。
そのため、第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
また、第２実施形態の構成によれば、ＣＣＤカメラ３０ｃの数を１台にできるため、スポット溶接ガン管理装置全体のコストを低く抑えることができる。

なお、本発明は、上述した第１実施形態および第２実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。

例えば、上述した第１実施形態（又は第２実施形態）の図３（又は図８）では、Ｓ３〜Ｓ６（又はＳ１３〜Ｓ１６）において、溶接チップ４０の先端部の径の長さ寸法Ｒｂを求め、その長さ寸法Ｒｂにより、チップドレスが必要であるか否かを判定しているが特にこれに限定されるものではない。
チップ径計測部１１（又はチップ径計測部２１）は、上述したＳ３〜Ｓ６（又はＳ１３〜Ｓ１６）の代わりに、Ｓ２（又はＳ１２）で抽出したエッジと、予め保持しておいた所定のエッジ領域とを比較し、チップドレスが必要であるか否かを判定するようにしてもよい。すなわち、抽出したエッジが、前記所定のエッジ領域より大きければ、チップドレスが必要であると判定し、抽出したエッジが、前記所定のエッジ領域より小さければ、チップドレスが不要であると判定する。

また、上述した第２実施形態では、鏡７０の鏡面７１と鏡面７２との境界部７３に、視認可能な境界線７４が形成されている。そして、チップ径計測部２１が、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面の画像（鏡面７１及び鏡面７２が映された画像）のなかの境界線７４を基準に、上側の溶接チップ４０ｂと、下側の溶接チップ４０ａとを判断しているが、特にこれに限定されるものではない。
第２実施形態において、鏡７０の鏡面７１と鏡面７２との境界部７３に、視認可能な境界線７４を設けなくてもよい。この場合、チップ径計測部２１は、２つの溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面の画像（鏡面７１及び鏡面７２が映された画像）を用いて、例えば、以下のように、鏡面７１と鏡面７２とを判定する。

具体的には、図１０に示すように、チップ径計測部２１は、溶接チップ４０ａ、４０ｂの先端部が映された鏡面の画像（鏡面７１及び鏡面７２が映された画像）８１に座標を付す（例えば、画像８１の左側の下端を原点О（０，０）にとる）。そして、チップ径計測部２１は、所定のしきい値より小さい座標領域（図示する例では、Ｙ軸座標が３０より小さい座標領域）を鏡面７１と判定する。また、チップ径計測部２１は、所定のしきい値より大きい座標領域（図示する例では、Ｙ軸座標が３０より大きい座標領域）を鏡面７２と判定する。
また、チップ径計測部２１は、鏡面７１と判定した座標領域の画像から下側の溶接チップ４０ａの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する。また、鏡面７２と判定した座標領域の画像から上側の溶接チップ４０ｂの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する。

本発明の第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置の機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態の変換テーブルのデータ構成を模擬的に示した図である。 本発明の第１実施形態のスポット溶接ガン管理装置が行うチップドレスのタイミングを判定する処理の手順を示したフローチャートである。 本発明の第１実施形態のＣＣＤカメラにより撮像された溶接チップの画像を示した模式図である。 本発明の第１実施形態の溶接チップの画像から溶接チップの先端部のエッジを抽出した状態を示した模式図である。 本発明の第１実施形態のエッジの直径を求める処理を説明するための模式図である。 本発明の第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置の機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態のスポット溶接ガン管理装置が行うチップドレスのタイミングを判定する処理の手順を示したフローチャートである。 本発明の第２実施形態のＣＣＤカメラにより撮像された溶接チップが映された鏡面の画像を示した模式図である。 本発明の第２実施形態の変形例のＣＣＤカメラにより撮像された溶接チップが映された鏡面の画像を示した模式図である。

符号の説明

１、２…スポット溶接ガン管理装置
１０、２０…情報処理装置
１１、２１…チップ径計測部
１２…判定部
１３…ティーチング指示部
１４…Ｉ／О処理部１４、
１５…通信処理部
１６…変換テーブル記憶部１６
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ…ＣＣＤカメラ
５０、５０ａ、５０ｂ…エッジ
１６０…変換テーブル

Claims (4)

1. 溶接チップを備えたスポット溶接ガンのチップドレスのタイミングを判定するスポット溶接ガン管理装置であって、
   前記溶接チップの先端部を撮像するカメラと、
   予め求められた、前記カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法と、該溶接チップの先端部のチップ径の実際の長さ寸法との関係を対応付けた変換テーブルを記憶する手段と、
   前記カメラが撮像した溶接チップの先端部の画像を取得し、前記変換テーブルを用いて前記画像から算出した該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を修正し、該修正したチップ径の長さ寸法を算出する手段と、
   前記修正したチップ径の長さ寸法と、前記所定値とを比較することにより、該チップ径の長さ寸法が所定値より大きければ前記溶接チップのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径の長さ寸法が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する手段とを有することを特徴とするスポット溶接ガン管理装置。
2. 前記算出する手段は、前記溶接チップの先端部の画像から、該先端部のエッジを抽出し、該抽出したエッジの直径から該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出することを特徴とする請求項１に記載のスポット溶接ガン管理装置。
3. 一対の溶接チップを備えたスポット溶接ガンのチップドレスのタイミングを判定するスポット溶接ガン管理装置であって、
   前記一対の溶接チップの近傍に配置され、該一対の溶接チップの先端部を映す鏡面を備えた鏡と、
   前記溶接チップの先端部が映された前記鏡面を撮像するカメラと、
   前記カメラが撮像した溶接チップの先端部が映された前記鏡面の画像を取得し、該画像を用いて該溶接チップの先端部のチップ径の長さ寸法を算出する手段と、
   前記算出した各チップ径の長さ寸法と、所定値とを比較し、該チップ径の長さ寸法が所定値より大きければ前記溶接チップのチップドレスが必要であると判定し、該チップ径の長さ寸法が所定値より小さければチップドレスが不要であると判定する手段とを有することを特徴とするスポット溶接ガン管理装置。
4. 前記鏡の鏡面は、前記一対の溶接チップのうちの一方の溶接チップの先端部を映す第１鏡面と、該一対の溶接チップのうちの他方の溶接チップの先端部を映す第２鏡面とを有することを特徴とする請求項３に記載のスポット溶接ガン管理装置。

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