WO2011052308A1

WO2011052308A1 - スポット溶接用電極検査装置

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Publication number: WO2011052308A1
Application number: PCT/JP2010/066003
Authority: WO
Inventors: 山根稔正; 山根義昭
Original assignee: 株式会社キーレックス
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2011-05-05
Also published as: CN102470477B; US20120200695A1; JP5530005B2; JP5530006B2; KR20130091793A; CN102470477A; JP2013230506A; DE112010004153B4; US8953033B2; DE112010004153T5; KR101393964B1; KR101385922B1; JPWO2011052308A1; JP5470370B2; KR20120050411A; KR101393755B1; KR20130092633A; JP2013230505A

Abstract

　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。　溶接ガンに保持された電極先端を撮影するＣＣＤカメラ９１が検査装置本体６に配設されている。検査装置本体６は、電極先端を固定する固定用孔７２ａが形成された測定基準部７と、該測定基準部７の反電極側に固定用孔７２ａから離間するように電極に対して傾斜配置されたミラー８とを備え、ＣＣＤカメラ９１は、上記ミラー８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８の側方に離間して配置されている。

Description

スポット溶接用電極検査装置

　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、上記カメラのレンズ周縁には照明用光源が配設され、該照明用光源がＬＥＤからなる構成とした。

　第６の発明では、第５の発明のおいて、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７の発明では、第５又は第６の発明において、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構成とした。

　第８の発明では、第５から７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。

　第９の発明では、第１から８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。

　第１０の発明では、第９の発明において、エッジ検出用光源が青色のＬＥＤからなる構成とした。

　第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。

　第１２の発明では、第１から１１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。

　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、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７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。

　第８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。

　第９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。

　第１０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。

　第１１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。

　第１２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。実施形態２の図４相当図である。実施形態３の図４相当図である。実施形態４の図４相当図である。実施形態５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５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５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。
《発明の実施形態１》
　図１乃至図５は、本発明の実施形態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＝５．２１ｍｍ、ｒ２＝６．０３ｍｍ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。
《発明の実施形態２》
　図１１は、本発明の実施形態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６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、本発明の実施形態２によれば、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。
《発明の実施形態３》
　図１２は、本発明の実施形態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。この実施形態３では、ミラー８２の構造を変更した以外は実施形態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、本発明の実施形態３によれば、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、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。
《発明の実施形態４》
　図１３は、本発明の実施形態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５》
　図１４乃至図１８は、本発明の実施形態５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５では、ミラー８周りをモジュール化している。尚、実施形態５では、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５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５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、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、本実施形態１~５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、本実施形態１~５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、本実施形態１~５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、本実施形態１~５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

　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ていることを特徴とするスポット溶接用電極検査装置。
　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。
　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。
　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。
　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、
　上記カメラのレンズ周縁には照明用光源が配設され、
　該照明用光源が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。
　請求項５に記載の電極検査装置において、
　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。
　請求項５又は６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。
　請求項５から７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。
　請求項１から８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。
　請求項９に記載の電極検査装置において、
　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。
　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。
　請求項１から１１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。