(57)【要約】【課題】電極チップの先端面の良否を高い精度で効率良く判定することができる電極チップの良否判定装置を提供する。【解決手段】スポット溶接機の電極チップの先端を判定凹部に挿入し、該電極チップの先端面の良否を判定する電極チップの良否判定装置である。上判定凹部２内に投光素子２２が配設され、挿入された電極チップの先端面に可視光を照射する。上判定凹部２内にＲＧＢカラーセンサ２３が配設され、挿入された電極チップの先端面から反射された可視光を、赤色光、緑色光、及び青色光に分けて受光し、各々の光の受光信号を出力する。上判定制御部５は、ＲＧＢカラーセンサ２３から出力された受光信号に基づき、電極チップの先端面の良否を判定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接機の電極チップの先端を判定凹部に挿入し、該電極チップの先端面の良否を判定する電極チップの良否判定装置において、
該判定凹部内に配設され、挿入された電極チップの先端面に可視光を照射する投光器と、
該判定凹部内に配設され、挿入された電極チップの先端面から反射された可視光を、赤色光、緑色光、及び青色光に分けて受光し、各々の光の受光信号を出力するＲＧＢカラーセンサと、
該ＲＧＢカラーセンサから出力された受光信号に基づき、該電極チップの先端面の良否を判定する良否判定手段と、
を備えたことを特徴とする電極チップの良否判定装置。
【請求項２】
前記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号、緑色信号、及び青色信号のうち、少なくとも２種の色信号の和を求め、その色信号の和のデータに基づき、電極チップの先端面の良否を判定することを特徴とする請求項１記載の電極チップの良否判定装置。
【請求項３】
前記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号と緑色信号の電圧値の和を求め、その電圧値の和が予め設定した基準値より大きい場合、電極チップの先端面の状態を良と判定することを特徴とする請求項１記載の電極チップの良否判定装置。
【請求項４】
前記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号、緑色信号、及び青色信号のうち、少なくともに２種の色信号の電圧値の和を求めて検出値とし、該検出値に応じた数の表示灯を点灯させて良否結果を表示する判定表示器が設けられたことを特徴とする請求項１記載の電極チップの良否判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接ガンを有する溶接ロボットなどのスポット溶接機で使用される電極チップの良否を判定する良否判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接ガンを三次元空間上で自在に移動させ、ワークの各部に対し溶接ガンの上下の電極チップを当接させて、スポット溶接を行なう溶接ロボット型のスポット溶接機が、自動車産業、電気機器産業など多くの機械加工分野で使用されている。この種のスポット溶接機は、長時間連続して使用され、非常に多くのスポット溶接を自動で実施することから、電極チップの先端部が著しく摩耗する。
【０００３】
このため、通常の溶接ロボット型のスポット溶接機では、運転中、所定回数の溶接を行なう毎に、チップドレッサの研磨部に電極チップを挿入し、電極チップの先端面を研磨して、電極チップ先端面の摩耗劣化を解消し、適正な先端面で溶接を行なうようにしている。
【０００４】
このような電極チップの先端面の研磨を行った際には、研磨後の電極チップにおける先端面の研磨状態の良否を確認するために、チップドレッサに隣接して電極チップの研磨確認装置が設置され、溶接ロボットの動作によって電極チップが研磨確認装置に挿入され、研磨状態の良否の確認を行なっている。このような電極チップの先端面の研磨状態を確認する装置として、後述のような研磨確認装置が下記特許文献１により提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１６７５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この電極チップの研磨確認装置は、上下の電極チップを挿入してその先端面を接触させる形状の検査凹部を有し、溶接ガンが移動してその検査凹部内に上下の電極チップを挿入する。その状態で、検査凹部に挿入した電極チップ間に通電し、上下の電極チップ間の接触／非接触を検出し、接触した際には先端面が研磨を完了した状態であり、上下の電極チップ間が非接触の場合には、先端面の研磨が不完全であるとして、判定結果を出力する。
【０００６】
しかし、この種の従来の研磨確認装置は、ある程度の精度で、電極チップの研磨状態を確認することができるものの、さらに、高い精度で電極チップの研磨状態を判定する装置が望まれていた。
【０００７】
本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、電極チップの先端面の良否を高い精度で効率良く判定することができる電極チップの良否判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る請求項１の電極チップの良否判定装置は、スポット溶接機の電極チップの先端を判定凹部に挿入し、該電極チップの先端面の良否を判定する電極チップの良否判定装置において、該判定凹部内に配設され、挿入された電極チップの先端面に可視光を照射する投光器と、該判定凹部内に配設され、挿入された電極チップの先端面から反射された可視光を、赤色光、緑色光、及び青色光に分けて受光し、各々の光の受光信号を出力するＲＧＢカラーセンサと、該ＲＧＢカラーセンサから出力された受光信号に基づき、該電極チップの先端面の良否を判定する良否判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、良好に研磨された先端面は輝く金属色を呈することから、電極チップの先端面に可視光を照射し、その反射光をＲＧＢカラーセンサで受光し、その受光信号に基づき、電極チップの先端面の良否を判定するので、ＲＧＢカラーセンサの受光信号に基づき、良好に研磨された先端面の金属色を高精度に検出することが可能となり、高い精度で電極チップ先端面の良否判定を行なうことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、上記請求項１の良否判定装置において、上記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号、緑色信号、及び青色信号のうち、少なくともに２種の色信号の和を求め、その色信号の和のデータに基づき、電極チップの先端面の良否を判定することを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、複数の色信号の和を求め、その色信号の和のデータに基づき、電極チップの先端面の良否を判定するため、さらに高い精度で電極チップ先端面の良否判定を行なうことができる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、上記請求項１の良否判定装置において、上記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号と緑色信号の電圧値の和を求め、その電圧値の和が予め設定した基準値より大きい場合、電極チップの先端面の状態を良と判定することを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、電極チップが例えば銅合金製である場合、良好に研磨された先端面は、黄銅色を呈することとなるので、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号と緑色信号の電圧値の和から黄色の受光量を求め、先端面の黄色の受光量が高い程、先端面の状態が良好であると判定し、高い精度で電極チップの先端面の状態を判定することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明は、上記請求項１の良否判定装置において、上記良否判定手段が、ＲＧＢカラーセンサから出力される赤色信号、緑色信号、及び青色信号のうち、少なくともに２種の色信号の電圧値の和を求めて検出値とし、該検出値に応じた数の表示灯を点灯させて良否結果を表示する判定表示器が設けられたことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、人が電極チップの良否判定の結果を容易に視認することができ、さらに点灯する表示灯の数により、その良否の程度も容易に認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電極チップの良否判定装置によれば、電極チップの先端面に可視光を照射し、その反射光をＲＧＢカラーセンサで受光し、その受光信号に基づき、電極チップの先端面の良否を判定するので、ＲＧＢカラーセンサの受光信号に基づき、良好に研磨された先端面の金属色を高精度に検出することが可能となり、高い精度で電極チップ先端面の良否判定を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は電極チップの良否判定装置の平面図を示し、図２はその拡大断面図を示している。電極チップの良否判定装置は、図１，２に示すように、ケース本体１の上面と下面に、上判定凹部２と下判定凹部３を相互に対向して開口配置し、図示しない溶接ガンの上下の電極チップＤＴを、その凹部内に上方と下方から挿入して良否判定を行なうように構成される。
【００１８】
ケース本体１の上面と下面に設けられた上判定凹部２と下判定凹部３は、透明合成樹脂製の透明カバー部２１，３１によってカップ状に形成され、例えば溶接ロボット型のスポット溶接機の溶接ガンに設けられた上下の電極チップＤＴの先端部を、各々、その上判定凹部２と下判定凹部３に挿入可能に形成されている。
【００１９】
電極チップＤＴは、その直径が例えば約１６ｍｍの円柱状に形成されて、その先端部が半球状に形成される一方、半球部の先端を水平に切除するようにして、直径約６ｍｍの円形平坦部が先端面Ｓとして形成されている。つまり、図２に示すように、電極チップＤＴの半球状先端には、半径約８ｍｍの断面円弧状の肩部が形成される一方、その肩部の先端に、円形平坦面として先端面Ｓが形成されている。電極チップＤＴは、通常、銅合金により形成され、研磨された状態で、黄銅色を呈するものである。
【００２０】
また、図２に示すように、上判定凹部２と下判定凹部３の底面形状は、このような電極チップＤＴの先端面Ｓと略同一形状に形成され、その内側、つまり上判定凹部２の直下部と下判定凹部３の直上部に、電極チップＤＴの先端面Ｓの研磨状態を判定するための、センサ部がケース本体１内に配設されている。
【００２１】
センサ部は、ケース本体１内に水平に固定された回路基板４と、回路基板４の上面に実装された上用の投光素子２２及びＲＧＢカラーセンサ２３と、その下面に実装された下用の投光素子３２及びＲＧＢカラーセンサ３３とを備え、さらに回路基板４には図示は省略されているが、投光素子用の駆動回路、ＲＧＢカラーセンサ用の増幅回路などが実装されている。
【００２２】
投光素子２２は、例えば白色の可視光を投光する発光ダイオードからなり、上判定凹部２に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓに可視光を照射するように配置される。投光素子２２は平面形状が約２〜３ｍｍ2の微小形状のＬＥＤ素子であり、上判定凹部２に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓの直下内に配置することができる。
【００２３】
また、ＲＧＢカラーセンサ２３は、投光素子２２から電極チップＤＴの先端面Ｓに向けて照射された可視光を受光するように、投光素子２２に隣接し上方を向けて回路基板４上に装着される。ＲＧＢカラーセンサ２３は、受光する可視光を、赤色光、緑色光、及び青色光に分けて受光し、各々の光の受光信号を出力するように、３個の受光部を並設したフォトダイオードから構成され、各受光部には、赤色光、緑色光、または青色光のみ透過させて受光するように、カラーフィルタが設けられている。
【００２４】
このようなカラーフィルタの使用により、ＲＧＢカラーセンサ２３は、例えば波長６２０ｎｍの赤色光で赤色受光信号のピーク電圧を出力し、例えば波長５４０ｎｍの緑色光で緑色受光信号のピーク電圧を出力し、例えば波長４７０ｎｍの青色光で青色受光信号のピーク電圧を出力し、受光した赤色光、緑色光、及び青色光の受光量を検出するように構成される。また、このＲＧＢカラーセンサ２３は、平面形状が約３〜４ｍｍ2の微小形状であり、図２のように、上記投光素子２２に隣接して、且つ上判定凹部２に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓの直下に配置することができる。
【００２５】
下側の下判定凹部３に対向して回路基板４の下面に実装された投光素子３２は、上記上側の投光素子２２と同様に、例えば白色の可視光を投光する発光ダイオードからなり、下判定凹部３に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓに可視光を照射する位置に配置される。投光素子３２は約２〜３ｍｍ2の微小形状のＬＥＤ素子であり、下判定凹部３に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓの直下内に配置することができる。
【００２６】
また、ＲＧＢカラーセンサ３３は、投光素子３２から電極チップＤＴの先端面Ｓに向けて照射された可視光を受光するように、投光素子３２に隣接し下方を向けて回路基板４の下面に装着される。ＲＧＢカラーセンサ３３は、受光する可視光を、赤色光、緑色光、及び青色光に分けて受光し、各々の光の受光信号を出力するように、３個の受光部を並設したフォトダイオードから構成され、各受光部には、赤色光、緑色光、または青色光のみ透過させて受光するように、カラーフィルタが設けられている。
【００２７】
さらに、上記と同様に、カラーフィルタの使用により、ＲＧＢカラーセンサ３３は、例えば波長６２０ｎｍの赤色光で赤色受光信号のピーク電圧を出力し、例えば波長５４０ｎｍの緑色光で緑色受光信号のピーク電圧を出力し、例えば波長４７０ｎｍの青色光で青色受光信号のピーク電圧を出力するように構成される。また、このＲＧＢカラーセンサ３３は、その平面形状が約３〜４ｍｍ2の微小形状であり、図２のように、上記投光素子３２に隣接して、且つ下判定凹部３に挿入された電極チップＤＴの先端面Ｓの直上に配置することができる。
【００２８】
図３に示すように、電極チップの良否判定装置の中心部となる判定制御部５，６は、各々、例えば小型のシングルボードコンピュータから構成され、予めＲＯＭに記憶されたプログラムデータに基づき、上側と下側のセンサ部のＲＧＢカラーセンサ２３，３３から出力されたＲＧＢ受光信号（赤色受光信号、緑色受光信号、青色受光信号の各電圧信号）を、Ａ／Ｄコンバータ７，８を通して入力し、これらの受光電圧信号の電圧値の和を演算し、その演算結果に基づき、電極チップＤＴの先端面Ｓの良否を判定する。
【００２９】
電極チップＤＴを構成する金属により、研磨した状態の金属色が異なるため、その金属色に応じてＲＧＢカラーセンサ２３，３３から出力されたＲＧＢの各受光信号の扱い方が異なるが、この判定制御部５，６は、例えば電極チップＤＴが銅合金の場合、研磨された金属面は黄銅色となるため、黄色光の受光量に着目する。このために、ＲＧＢの各受光信号については、赤色受光信号と緑色受光信号の和つまり、赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和を算出して検出値とし、その検出値が予め設定した基準値より大きい場合、良判定とし、検出値が予め設定した基準値以下の場合、不良判定とするようにしている。
【００３０】
上側と下側の判定制御部５，６の出力側には、良否結果出力部９が接続され、良否結果出力部９は、判定出力端子１３を備えており、判定制御部５，６から出力された良判定信号または不良判定信号を判定出力端子１３から出力するようになっている。なお、判定制御部５，６からは、良否結果出力部９に対し、電圧値の和を示す検出値信号も出力される。
【００３１】
さらに、良否結果出力部９には、複数の表示灯（例えばＬＥＤ）を並設した上判定表示器１１と下判定表示器１２が接続されている。上判定表示器１１と下判定表示器１２には例えば５個の表示灯が接続され、判定制御部５，６から出力された検出値信号に基づき、最大５個の表示灯を点灯させるように動作する。
【００３２】
つまり、赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和である検出値の大きさが、最小のとき、上判定表示器１１または下判定表示器１２は、例えば１個の表示灯のみを点灯し、検出値が大きくなるにしたがい、点灯する表示灯の数が２，３，４，５個と増すように点灯し、上判定表示器１１または下判定表示器１２が例えば３個以上の表示灯が点灯したとき、良判定が判定出力端子１３から出力され、３個未満の表示灯のみが点灯した場合、不良判定が判定出力端子１３から出力されるようになっている。
【００３３】
上記構成の電極チップの良否判定装置は、例えば溶接ロボット型のスポット溶接機における溶接ガンの移動範囲内で、溶接ガンの電極チップを研磨するチップドレッサの近傍に設置される。この種のスポット溶接機は、溶接ガンが予め決められた回数の溶接を行なう毎に、溶接ガンを移動させてその電極チップをチップドレッサに挿入し、電極チップＤＴの先端面Ｓを研磨する。
【００３４】
その後、スポット溶接機は、溶接ガンを移動させて、電極チップＤＴの先端を、図２に示すように、良否判定装置の上判定凹部２と下判定凹部３内に挿入する。このとき、電極チップＤＴの先端面Ｓは、上判定凹部２と下判定凹部３内のセンサ部の真下または真上に位置し、電極チップの良否判定動作が開始される。
【００３５】
電極チップの良否判定動作が開始されると、上下のセンサ部において、投光素子２２，３２から上下の電極チップＤＴの先端面Ｓに向けて可視光が照射され、ＲＧＢカラーセンサ２３，３３がその先端面Ｓからの反射光を受光し、ＲＧＢカラーセンサ２３，３３からは、ＲＧＢ受光信号（赤色受光信号、緑色受光信号、青色受光信号の各電圧信号）が出力される。これらの受光電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ７，８を通してデジタル信号に変換され、各判定制御部５，６に入力される。
【００３６】
各判定制御部５，６は、これらの受光電圧信号を取り込み、図４のフローチャートに示すように、まず、ステップ１００で、赤色光と緑色光の受光量の和である、赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和を算出して検出値Ｃとし、ステップ１１０にて、この検出値Ｃの検出値信号を良否結果出力部９に出力する。
【００３７】
次に、各判定制御部５，６は、ステップ１２０で、算出した検出値Ｃが基準値Ｋ以上であるか否かを判定し、検出値Ｃつまり赤色光と緑色光の受光量の和が予め設定した基準値以上である場合、電極チップＤＴの先端面Ｓが良好に研磨された黄銅色を呈しているとして、次に、ステップ１３０に進み、良判定信号を良否結果出力部９に送り、良否結果出力部９の判定出力端子１３から良信号を出力させる。
【００３８】
一方、ステップ１２０で、算出した検出値Ｃが基準値Ｋ以上であるか否かを判定したとき、検出値Ｃつまり赤色光と緑色光の受光量の和が予め設定した基準値Ｋ未満である場合、電極チップＤＴの先端面Ｓが黄銅色とは異なる色であり、その研磨状態が不良であると判断する。そして、次に、ステップ１４０に進み、不良判定信号を良否結果出力部９に送り、良否結果出力部９の判定出力端子１３から不良信号を出力させる。
【００３９】
このような判定出力端子１３から出力される良信号または不良信号は、図示しない溶接工程の管理用コンピュータ或いはスポット溶接機の制御部などに送られ、電極チップの研磨状態の管理に使用される。
【００４０】
一方、判定制御部５，６からは、良否結果出力部９に対し、電圧値の和を示す検出値信号が出力されており、良否結果出力部９は、この検出値信号に基づき、上判定表示器１１及び下判定表示器１２の表示灯を点灯させる。赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和である検出値信号の電圧レベルが、最小のとき、つまり、電極チップＤＴの先端面Ｓが、黄銅色とは大きく異なった灰色のような場合、上判定表示器１１または下判定表示器１２は、１個の表示灯のみを点灯させ、検出値が大きくなるにしたがい、つまり、先端面Ｓの黄色成分が濃くなるに応じて、点灯する表示灯の数が２，３，４，５個と増すように点灯する。
【００４１】
この上判定表示器１１または下判定表示器１２における表示灯の点灯数は、上記良信号と不良信号に対応しており、例えば、良信号が出力される場合、３個以上の表示灯が点灯する状態であり、不良信号が出力される場合は、２個以下のみの表示灯が点灯する状態である。これにより、この上判定表示器１１または下判定表示器１２の表示灯を見た溶接工程の作業者は、点灯する表示灯の数から、研磨された電極チップＤＴの先端面Ｓの状態を容易に認識することができる。
【００４２】
このように、電極チップＤＴの先端面Ｓに可視光を照射し、その反射光をＲＧＢカラーセンサ２３，３３で受光し、その受光信号に基づき、電極チップＤＴの先端面Ｓの良否を判定するので、良好に研磨された先端面Ｓの金属色を高精度に検出することが可能となり、高い精度で電極チップ先端面の良否判定を行なうことができる。
【００４３】
なお、上記実施形態では、銅合金製の電極チップＤＴの研磨状態を判定するために、赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和を算出して検出値Ｃとし、検出値Ｃが基準値より高い場合、電極チップの先端面が黄銅色を呈して良好に研磨されていると判断したが、電極チップが使用されて研磨されてない状態では灰色系になるため、赤色受光信号の電圧値と緑色受光信号の電圧値の和から青色受光信号の電圧値を減算して検出値とすることもできる。
【００４４】
さらに、電極チップが上記とは異なる銅合金或いは別の金属成分を含む合金であって、研磨した状態の色が黄銅色とは異なる場合、その色に応じて、ＲＧＢカラーセンサ２３，３３から出力されるＲＧＢ受光信号の赤色受光信号、緑色受光信号、青色受光信号の和または差の組み合わせを変えて、対応することとなる。
【００４５】
また、上記実施形態では、ケース本体１の上下に上判定凹部２と下判定凹部３を設け、各判定凹部にセンサ部を設置し、各判定制御部で上下の電極チップを同時に判定したが、上または下の何れか一方の電極チップのみを判定するように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態を示す電極チップの良否判定装置の平面図である。
【図２】図１の拡大II−II断面図である。
【図３】良否判定装置の制御処理系のブロック図である。
【図４】良否判定処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１      ケース本体
２      上判定凹部
３      下判定凹部
４      回路基板
５      判定制御部
７      Ａ／Ｄコンバータ
９      良否結果出力部
１１    上判定表示器
１２    下判定表示器
１３    判定出力端子
２１    透明カバー部
２２    投光素子
２３    ＲＧＢカラーセンサ
３２    投光素子
３３    ＲＧＢカラーセンサ
Ｃ      検出値
ＤＴ    電極チップ
Ｋ      基準値
Ｓ      先端面
【図１】
2010120035.tif 000003
【図２】
2010120035.tif 000004
【図３】
2010120035.tif 000005
【図４】
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