(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポット溶接に用いられる電極の先端形状の良否を判別する電極形状検査装置であって、
電極の先端が嵌合する凹部を有する着座部材と、前記着座部材に対して可動に取り付けられ、電極の正規の先端形状に対応した形状の受け面を有する受け部材と、前記着座部材の凹部に嵌合した電極の先端に前記受け部材の受け面を当接させ、このときの前記受け部材の前記着座部材に対する相対的な位置を検知する検知部と、前記検知部の検知結果に基づいて電極の先端形状の良否を判別する検査部とを備え、前記受け部材は、前記着座部材の凹部に電極の先端を嵌合させる際の電極の軸心方向に対して、全方位に傾斜可能に設けられた電極形状検査装置。
【請求項２】
前記検知部が、前記受け部材に光を照射する照射部と、前記受け部材で反射した光を受光する受光部とを備え、
前記検査部が、前記受光部による受光量を計測する計測部を備え、前記計測部で計測した受光量に基づいて電極の先端形状の良否を判別するものである請求項１の電極形状検査装置。
【請求項３】
正規の形状の電極と同一の先端形状を成した検査部材を備え、前記着座部材の凹部に嵌合した前記検査部材の先端に前記受け部材の受け面を当接させ、このときの前記受け部材の前記着座部材に対する相対的な位置に基づいて、装置の異常の有無を判別する請求項１又は２の電極形状検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接に用いられる電極の先端形状の良否を判別する電極形状検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スポット溶接に用いられる電極は、溶接を繰り返し行うことにより摩耗や被溶接物の金属の付着が生じるため、先端が正規の形状とは異なるものとなってしまう。このような形状不良の電極で溶接を行うと、溶接不良が生じる恐れがあるため、所定打点毎に電極を正規の形状に整形する作業が行われている。電極の整形は、電極の先端に研磨や切削等の機械加工、あるいは、塑性加工を施すことにより行われる。
【０００３】
電極を整形した後には、電極が正規の形状となっていることを確認する検査が行われる。例えば特許文献１には、光ファイバセンサにより電極先端を撮像し、この撮像した映像から先端形状の良否を判別する装置が示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、電極先端に検査光線を照射し、このときの反射光量に基づいて電極先端の研磨状態の良否を判定する装置が示されている。この装置は、電極先端の整形を研磨で行う場合に用いられる。すなわち、溶接を繰り返すことで、電極の表面には黒ずんだ酸化皮膜（いわゆる黒皮）が形成される。この電極の先端に研磨を施すと、研磨された部分の黒皮が除去されて金属本来の色が露出する。もし、何らかの不具合により整形後の電極の先端に研磨が施されていない場合は、電極先端は黒ずんだままとなる。従って、電極先端の色を反射光量で識別することにより、電極先端に研磨が施されたか否かを判別することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８１３６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２８４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示されている装置では、電極の一方側から撮像した映像から電極形状の良否を判定するため、電極の裏側（光ファイバセンサと反対側）は映像に写らない死角となる。このため、形状不良の電極が良品と判別される恐れがある。
【０００７】
また、特許文献２に示されている装置は、電極の整形を研磨により行う場合には適用できるが、電極の整形を塑性加工で行う場合には整形により電極の色はほとんど変わらないため、適用できない。
【０００８】
本発明の解決すべき課題は、電極の整形方法に関わらず、死角を生じることなく電極の先端形状の良否を正確に判別することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、電極の先端形状の良否を判別するための電極形状確認装置であって、電極の先端が嵌合する凹部を有する着座部材と、着座部材に対して可動に取り付けられ、電極の正規の先端形状に対応した形状の受け面を有する受け部材と、着座部材の凹部に嵌合した電極の先端に受け面を当接させ、このときの受け部材の着座部材に対する相対的な位置を検知する検知部と、検知部の検知結果に基づいて電極の先端形状の良否を判別する検査部とを備えたものである。
【００１０】
上記のように、本発明の電極形状検査装置は、受け部材の受け面が、電極の正規の先端形状に対応した形状を成している。この受け面を電極の先端に当接させると、電極の先端が正規の形状である場合とそうでない場合とで、受け部材の着座部材に対する相対的な位置（以下、単に「相対位置」とも言う。）が変化するため、受け部材の相対位置に基づいて電極の先端形状の良否を判別することができる。すなわち、電極の先端に受け面を当接させたときの受け部材の相対位置が、正規形状の電極に当接させたときと同じであれば、その電極は良品であると判別できる。一方、電極の先端に受け面を当接させたときの受け部材の相対位置が、正規形状の電極に当接させたときと異なる場合は、その電極は形状が不良であると判別できる。この電極形状確認装置によれば、電極の先端形状がどの方向に歪んでいる場合でも受け部材の相対位置に異常が生じるため、死角を生じることなく電極の先端形状の検知することができる。また、受け部材の相対位置で電極の形状の良否を判別することにより、塑性加工による整形のように電極表面の色が変わらない場合であっても、電極の形状の良否を正確に判別できる。
【００１１】
上記の検知部は、例えば、受け部材に光を照射する照射部と、反射した光を受光する受光部とを備えた構成とすることができる。この場合、検査部に、受光部による受光量を計測する計測部を設ければ、この計測部で計測した受光量に基づいて電極の先端形状の良否を判別することができる。
【００１２】
上記の電極形状確認装置は、例えば、正規の形状の電極と同一の先端形状を成した検査部材を備え、着座部材の凹部に嵌合した検査部材の先端に受け部材の受け面を当接させ、このときの受け部材の着座部材に対する相対的な位置に基づいて、装置の異常の有無を判別する構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明の電極形状確認装置によれば、受け部材の受け面を電極の先端に当接させ、このときの受け部材の相対位置に基づいて電極先端の形状の良否を判別することにより、正確な判別結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る電極形状検査装置の断面図である。
【図２】図１の拡大図である。
【図３】図２の拡大図であり、電極を着座部材の凹部に嵌合される直前の様子を示す。
【図４】上記の電極形状検査装置を用いた検査方法の手順を示す図である。
【図５】図２の拡大図であり、正規の形状の電極を着座部材の凹部に嵌合させた様子を示す。
【図６】図２の拡大図であり、異形の電極を着座部材の凹部に嵌合させた様子を示す。
【図７】図２の拡大図であり、異形の電極を着座部材の凹部に嵌合させた様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に、本発明の一実施形態に係る電極形状検査装置１を示す。この電極形状検査装置１は、スポット溶接装置により溶接を所定回数行った後、電極整形装置（図示省略）により削り加工あるいは塑性加工を施して整形した電極が、正規の形状となっているか否かを検査するものである。本実施形態では、図２に示すように、ダイレクトスポット溶接に用いられる一対の電極Ｗの形状を同時に検査する場合について説明する。図示例の電極Ｗは、先端に球面部Ｗ１を有する。尚、以下の説明では、一対の電極Ｗの軸心方向（図１及び図２の上下方向）を「上下方向」と言うが、これは電極形状検査装置１の使用態様を限定する趣旨ではない。また、以下では、一対の電極Ｗのうち、主に上側の電極Ｗを検査する機構について説明するが、下側の電極Ｗを検査する機構も同様であるため重複説明は省略する。
【００１７】
電極形状検査装置１は、ハウジング２と、着座部材３と、受け部材４と、検知部としての光センサ５と、カバー部６とを備える（図１参照）。着座部材３の上面及び下面には、電極Ｗの先端の球面部Ｗ１が嵌合する凹部３ａが設けられる（図２参照）。凹部３ａは、図３に示すように、第１球面部３ａ１と、第１球面部３ａ１の内径側に設けられた第２球面部３ａ２とからなる。第１球面部３ａ１は、電極の正規の先端形状に対応して形成され、図示例では、正規の形状の電極Ｗの球面部Ｗ１と同一形状を成している。第２球面部３ａ２は、第１球面部３ａ１よりも曲率半径が小さく、第１球面部３ａ１からさらに凹んで設けられる。第２球面部３ａ２の中心には、上下方向の貫通孔３ｃが設けられる。
【００１８】
受け部材４は、正規の形状の電極Ｗの球面部Ｗ１に対応した球面状の受け面４ａ１を有する。本実施形態では、図３に示すように、上面に受け面４ａ１を有する皿状の受け部４ａと、受け部４ａの中心から下方に突出し、着座部材３の貫通孔３ｃの内周に配された円柱状の軸部４ｂとで、受け部材４が構成される。受け部４ａの下面４ａ２は、着座部材３の第２球面部３ａ２と同一の球面形状を成している。軸部４ｂの外径は、着座部材３の貫通孔３ｃの内径よりも小さい。受け部材４は、着座部材３の凹部３ａの中心に配され、着座部材３に対して可動に取り付けられる。具体的には、受け部材４が、付勢手段を介して着座部材３に取り付けられ、着座部材３に対して上下方向に移動可能、且つ、凹部３ａ及び貫通孔３ｃの中心軸に対して全方向に傾斜可能に設けられる。本実施形態では、着座部材３と受け部材４とが複数のバネ７で構成され、受け部材４が着座部材３から浮き上がる方向（すなわち、受け部４ａの下面４ａ２が着座部材３の第２球面部３ａ２から浮き上がる方向）に付勢される。
【００１９】
着座部材３の内部には検査空間８が形成される（図２参照）。図示例では、着座部材３とハウジング２とで検査空間８が密閉され、着座部材３に設けられた遮蔽部３ｂにより検査空間８が上下に区画されている。区画された各検査空間８ａ，８ｂには、それぞれ受け部材４の軸部４ｂの先端が突出している。各検査空間８ａ，８ｂの内壁面は、なるべく光を反射しない素材で形成されることが好ましい。
【００２０】
各検査空間８ａ，８ｂには光センサ５が設けられる。光センサ５は、照射部５ａ及び受光部５ｂを有する（図３参照）。照射部５ａは、ケーブル９を介して光源１０に接続され（図２参照）、検査空間８に突出した受け部材４の軸部４ｂに光を照射するものである。図示例では、検査空間８に突出した受け部材４の軸部４ｂに軸直交方向（図中で水平方向）から光を照射できる位置に、光センサ５が配される。受光部５ｂは、光を電気信号に変える光電素子からなり、ケーブル９を介して、計測部１１ａ、比較判別部１１ｂ、記憶部１１ｃ、及び表示部１１ｄからなる検査部１１に接続される。
【００２１】
カバー部６は、図１に示すように、ハウジング２の上面及び下面に設けられ、それぞれ着座部材３の上方の凹部３ａ及び下方の凹部３ａと密着して、装置内部への異物の侵入を防止するものである。カバー部６は、正規の形状の電極Ｗの球面部Ｗ１と同一形状の球面部６ａ１を先端に有するカバー部材６ａ（検査部材）と、カバー部材６ａを着座部材３の凹部３ａに嵌合する位置（図１の点線参照）と凹部３ａから退避した位置（図１の実線参照）との間で移動させる移動手段とを有する。図示例では、シリンダ６ｂ及びヒンジ６ｃとで移動手段が構成される。
【００２２】
上記構成の電極形状検査装置１を用いて、電極Ｗの形状を検査する方法を説明する。この検査方法は、図４に示すように、基準受光量を記憶する第１ステップと、検査対象電極を電極形状検査装置１にセットする第２ステップと、受け部材４の着座部材３に対する相対的な位置を検知する第３ステップと、受光量を比較して電極形状の良否を判別する第４ステップとを経て行われる。
【００２３】
第１ステップでは、検査部１１の記憶部１１ｃに基準受光量を記憶させる。基準受光量とは、正規の形状の電極を着座部材３の凹部３ａに嵌合させたときの受光部５ｂによる受光量である。本実施形態では、まず、カバー部６のシリンダ６ｂを伸ばして、正規の形状の電極と同一形状を成したカバー部材６ａの球面部６ａ１を着座部材３の凹部３ａに嵌合させる（図１の点線参照）。これにより、図５に示すように、カバー部材６ａの球面部６ａ１が着座部材３の第１球面部３ａ１に当接し、両者の芯出しが行われる。これと同時に、受け部材４の受け面４ａ１にカバー部材６ａの球面部６ａ１が当接すると共に、受け部材４の受け部４ａの下面４ａ２に着座部材３の第２球面部３ａ２が当接する。すなわち、受け部材４の受け部４ａが、カバー部材６ａの球面部６ａ１と着座部材３の第２球面部３ａ２とで上下から挟持され、これにより着座部材３に対する受け部材４の相対位置（姿勢）が決定される。具体的には、受け部材４の受け部４ａの下面４ａ２と着座部材３の第２球面部３ａ２とが面接触し、且つ、受け部４ａの受け面４ａ１とカバー部材６ａの球面部６ａ１とが面接触することで、受け部材４の相対位置が決定される。図示例では、受け部材４の軸部４ｂの軸心Ｌ１とカバー部材６ａの軸心Ｌ２とが一致すると共に、受け部材４の軸部４ｂが検査空間８に所定量δだけ突出している。
【００２４】
そして、光センサ５の照射部５ａから光を照射し、検査空間８に突出した受け部材４の軸部４ｂに反射した反射光を受光部５ｂで受光する（図５の点線矢印参照）。受光部５ｂからの信号が計測部１１ａ（図２参照）に伝達されて受光量が計測され、この受光量が基準受光量として記憶部１１ｃに記憶される。
【００２５】
第２ステップでは、一対の電極Ｗを電極形状検査装置１にセットする。具体的には、一対の電極Ｗで着座部材３を上下からクランプし、電極Ｗ先端の球面部Ｗ１を着座部材３の上面及び下面に設けられた凹部３ａに嵌合させる。このとき、図３に示すように、着座部材３の凹部３ａから受け部材４の受け面４ａ１が電極Ｗ側（図３では上方）に浮き上がっているため、電極Ｗの球面部Ｗ１は受け部材４の受け面４ａ１に最初に当接する。さらに電極Ｗを押し込むと、図５に示すように、電極Ｗの球面部Ｗ１が着座部材３の第１球面部３ａ１に当接して芯出しされると共に、受け部材４の受け部４ａが電極Ｗの球面部Ｗ１と着座部材３の第２球面部３ａ２とで挟持される。
【００２６】
このとき、図５に示すように、電極Ｗの球面部Ｗ１が正規の形状であれば、カバー部材６ａを嵌合させた場合と同様に、受け部材４の受け部４ａが、カバー部材６ａの球面部６ａ１と着座部材３の第２球面部３ａ２とで上下から挟持され、着座部材３に対する受け部材４の相対位置が決定される。すなわち、受け部材４の軸部４ｂの軸心と電極Ｗの軸心とが一致すると共に、受け部材４の軸部４ｂが検査空間８に所定量δだけ突出する。
【００２７】
一方、電極Ｗの球面部Ｗ１が正規の形状でない場合は、電極Ｗの球面部Ｗ１を着座部材３の凹部３ａに嵌合させたとき、受け部材４が正規の位置（図５参照）とは異なる位置に配される。例えば図６に示すように、電極Ｗの球面部Ｗ１の軸方向断面が非対称な形状となっている場合、電極Ｗの球面部Ｗ１と受け部材４の受け面４ａ１との間の円周方向一部に隙間Ｃが形成される。このため、着座部材３に対して受け部材４が回転して、受け部材４の軸部４ｂの軸心Ｌ１が電極Ｗの軸心Ｌ２に対して傾斜した状態となる。この状態で、光センサ５の照射部５ａから光を照射すると、図５に示す状態と光の反射方向が変わるため（図６の点線参照）、受光部５ｂによる受光量が小さくなる。
【００２８】
また、図７に示すように、電極Ｗの球面部Ｗ１の先端が若干平坦化された場合、バネ７で上向きに付勢された受け部材４が電極Ｗの球面部Ｗ１に当接し、着座部材３から浮き上がった状態となる。このため、受け部材４の軸部４ｂの検査空間８への突出量δ’が、図５に示す正規の状態における突出量δよりも小さくなる（δ’＜δ）。この状態で、光センサ５の照射部５ａから光を照射すると、正規の状態よりも反射光量が少なくなるため、受光部５ｂによる受光量が小さくなる。
【００２９】
以上のように、電極Ｗの球面部Ｗ１の形状によって受け部材４の相対位置が変化することを利用して、受光部５ｂによる受光量を、予め記憶部１１ｃに記憶した正規の状態における基準受光量と比較することで、電極Ｗの先端形状の良否を判別する。具体的には、電極Ｗの球面部Ｗ１を着座部材３の凹部３ａに嵌合させた状態で、光センサ５の照射部５ａから光を照射すると共に、受け部材４の軸部４ｂに反射した光を受光部５ｂで受光し、このときの受光量を計測部１１ａ（図２参照）で計測する（第３ステップ）。そして、比較判別部１１ｂで、計測部１１ａで計測した受光量（計測受光量）と、記憶部１１ｃに予め記憶した基準受光量とを比較する。計測受光量が基準受光量以上である場合は、比較判別部１１ｂが「センサーＯＮ」と判定し、その電極Ｗは正規の形状を成した良品であると判別される。一方、計測受光量が基準受光量未満である場合は、比較判別部１１ｂが「センサーＯＦＦ」と判定し、その電極Ｗは正規の形状ではない不良品であると判別される（第４ステップ）。この判別結果が、表示部１１ｄに表示される。
【００３０】
上記のように、受け部材４の相対位置を検知することで、死角を生じることなく電極Ｗの先端形状の良否を正確に判別することができる。また、電極Ｗの先端形状の変化が僅かである場合、受け部４ａの正規の状態からの回転量は非常に小さいため、この回転量に基づいて電極Ｗの形状を評価することは難しいが、上記のように、受け部４ａから下方に軸部４ｂを突出させることにより、受け部４ａの回転量が軸部４ｂの下端で増幅されて現れるため、電極Ｗの先端形状の評価が容易化される。
【００３１】
ところで、図示は省略するが、受け部材４と着座部材３との間に異物が挟まったり、受け部材４の先端に異物が付着した場合には、比較判別部１１ｂが誤作動し、検査対象の電極Ｗの先端が正規の形状であっても「センサーＯＦＦ」と判定して不良品と判別したり、検査対象の電極Ｗの先端が正規の形状と異なっていても「センサーＯＮ」と判定して良品と判別する恐れがある。かかる不具合を回避するために、例えば、第１ステップと第２ステップとの間に、電極形状検査装置１の異常の有無を確認する装置良否確認ステップを設けても良い。
【００３２】
具体的には、まず、上記の第１ステップの後、対象電極Ｗをセットする前に、第１ステップと同様にカバー部材６ａ（検査部材）を着座部材３の凹部３ａに嵌合させ、このときの着座部材３に対する受け部材４の相対位置を確認する。すなわち、カバー部材６ａを着座部材３の凹部３ａに嵌合させた状態で、照射部５ａから光を照射して受け部材４の軸部４ｂに反射した反射光を受光部５ｂで受光し、このときに比較判別部１１ｂが「センサーＯＮ」と判定するか否か（すなわち測定した受光量が基準受光量以上となるか否か）を確認する。次に、カバー部材６ａを凹部３ａから離脱させて受け部材４を着座部材３から浮上させ、このときの着座部材３に対する受け部材４の相対位置を確認する。すなわち、カバー部材６ａを着座部材３の凹部３ａに嵌合させた状態で、照射部５ａから光を照射して受け部材４の軸部４ｂに反射した反射光を受光部５ｂで受光し、このときに比較判別部１１ｂが「センサーＯＦＦ」と判定するか否か（すなわち測定した受光量が基準受光量未満となるか否か）を確認する。以上により、電極形状検査装置１の検査開始前の初期状態における異常の有無を確認することができる。このような装置良否確認ステップは、電極Ｗの検査一回ごとに行うことが好ましい。すなわち、第１ステップを行った後は、装置良否確認ステップ、及び、第２〜４ステップを繰り返し行えばよい。
【符号の説明】
【００３３】
１     電極形状検査装置
２     ハウジング
３     着座部材
３ａ   凹部
３ａ１ 第１球面部
３ａ２ 第２球面部
４     受け部材
４ａ   受け部
４ａ１ 受け面
４ｂ   軸部
５     光センサ
５ａ   照射部
５ｂ   受光部
６     カバー部
６ａ   カバー部材（検査部材）
７     バネ
８     検査空間
９     ケーブル
１０   光源
１１   検査部
１１ａ 計測部
１１ｂ 比較判別部
１１ｃ 記憶部
１１ｄ 表示部
Ｌ１   受け部材の軸心
Ｌ２   電極の軸心
Ｗ     電極
Ｗ１   球面部
【図１】
0005737709.tif 000002
【図２】
0005737709.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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