特許 7046360 アーク溶接チップの消耗状態検査装置及び消耗状態検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-25

(45)【発行日】2022-04-04

(54)【発明の名称】アーク溶接チップの消耗状態検査装置及び消耗状態検査方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/26 20060101AFI20220328BHJP

   B23K 31/00 20060101ALI20220328BHJP

【ＦＩ】

B23K9/26 Z

B23K31/00 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018084764

(22)【出願日】2018-04-26

(65)【公開番号】P2019188441

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-02-17

(73)【特許権者】

【識別番号】590000721

【氏名又は名称】株式会社キーレックス

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山根 稔正

(72)【発明者】

【氏名】竹下 景祐

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２２４８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０２４７７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／２６

Ｂ２３Ｋ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置であって、
上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、
上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、
上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、
上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を、上記ワイヤ孔の中心軸と同軸の回転軸周りに回転させる回転手段と、を備え、
上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップと上記照射手段とは、上記回転軸上に位置するように配設され、
上記照射手段は、上記光切断面が、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含むように、上記アーク溶接チップに対して上記スリット光を照射すべく構成され、
上記計測手段は、上記回転手段により上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を回転させて、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含む光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの上記断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の上記中心軸周りの複数箇所で計測するように構成され、
上記判定手段は、上記複数箇所で計測された各断面輪郭線像に基づいて、該アーク溶接チップの消耗状態を判定するように構成されていることを特徴とするアーク溶接チップの消耗状態検査装置。

【請求項2】

溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置であって、
上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、
上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、
上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、を備え、
上記判定手段は、上記計測手段で計測した各断面輪郭線像に対して、上記ワイヤ孔の中心軸に対する該ワイヤ孔の内面の傾斜角度をそれぞれ算出し、算出した各傾斜角度のうち最大の角度が所定角度以上であるときには、上記アーク溶接チップの消耗状態が使用限界状態にあると判定するように構成されていることを特徴とするアーク溶接チップの消耗状態検査装置。

【請求項3】

溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置であって、
上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、
上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、
上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、を備え、
上記判定手段は、上記ワイヤ孔の中心軸方向から見たときの該ワイヤ孔の形状である、上記ワイヤ孔の内径形状であって、上記計測手段で計測した各断面輪郭線像に基づいて算出される、使用後の上記アーク溶接チップにおける上記ワイヤ孔の内径形状に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するように構成されていることを特徴とするアーク溶接チップの消耗状態検査装置。

【請求項4】

溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査方法であって、
上記アーク溶接チップを保持台に保持する工程と、
保持された上記アーク溶接チップに対して、照射手段により上記ワイヤ孔を横断するようにスリット光を照射して、該スリット光で形成される光切断面上の上記アーク溶接チップの断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の深さ方向の断面輪郭線を含んで計測する輪郭線計測工程と、
上記輪郭線計測工程で計測された上記断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定する判定工程と、を含み、
上記輪郭線計測工程は、上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を、上記ワイヤ孔の中心軸と同軸の回転軸周りに回転させながら、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含む光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの上記断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の上記中心軸周りの複数箇所で計測する工程であり、
上記判定工程は、上記複数箇所で計測された複数の上記断面輪郭線像に基づいて、該アーク溶接チップの消耗状態を判定する工程であることを特徴とするアーク溶接チップの消耗状態検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

ここに開示された技術は、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置及び消耗状態検査方法に関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より、溶接チップの消耗状態を検査する装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、溶接ワイヤ孔から突出された溶接ワイヤを溶接ワイヤ孔に接合するまで変位させる際の該溶接ワイヤの位置情報を検出する検出手段と、検出手段が検出した検出値から溶接ワイヤの変位量を算出し、この変位量が予め設定された設定値よりも大きいときに溶接チップが使用限界にあると判定する判定手段とを備える、溶接チップの磨耗度判定装置が開示されている。

【0004】

また、特許文献２は、スポット溶接に用いる溶接電極の磨耗状態を検査する装置であって、溶接電極の先端の画像を取り込むカメラ手段と、取り込んだ画像に基づいて、溶接電極が溶接に使用可能か否かの良否判定を行う手段とを備えるものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５－２２４８１４号公報

【文献】特開平０８－２７１２３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、アーク溶接では、アーク溶接チップのワイヤ孔に挿通された溶接ワイヤと溶接対象となる母材との間にアークを発生させて、アークの熱によって溶接ワイヤと母材とを溶かすことで溶接する。溶接ワイヤを溶接箇所に適切に位置させるには、ワイヤ孔の形状が重要になる。このため、アーク溶接チップの消耗状態の検査においては、ワイヤ孔の形状の高い検出精度が求められる。

【0007】

特許文献１では、溶接ワイヤの変位量から、ワイヤ孔の磨耗度、すなわち、ワイヤ孔の変形具合を検出しているが、この方法では、実際のワイヤ孔の形状を確認していないため、ワイヤ孔の形状の検査精度が低くなりやすい。また、溶接ワイヤを機械的に複数の方向に曲げながら検査するため、時間がかかるとともに、溶接ワイヤが損傷するおそれがある。

【0008】

特許文献２では、アーク溶接チップのワイヤ孔における実際の形状を確認できるが、ワイヤ孔の深さ方向の形状の検査精度が低いという問題がある。

【0009】

ここに開示された技術は、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、アーク溶接チップの消耗状態の検査精度を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、ここに開示された技術の第１の態様は、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置を対象として、上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を、上記ワイヤ孔の中心軸と同軸の回転軸周りに回転させる回転手段と、備え、上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップと上記照射手段とは、上記回転軸上に位置するように配設され、上記照射手段は、上記光切断面が、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含むように、上記アーク溶接チップに対して上記スリット光を照射すべく構成され、上記計測手段は、上記回転手段により上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を回転させて、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含む光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの上記断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の上記中心軸周りの複数箇所で計測するように構成され、上記判定手段は、上記複数箇所で計測された各断面輪郭線像に基づいて、該アーク溶接チップの消耗状態を判定するように構成されていることを特徴とする。

【0011】

ここに開示された技術の第２の態様は、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置を対象として、上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、を備え、上記判定手段は、上記計測手段で計測した各断面輪郭線像に対して、上記ワイヤ孔の中心軸に対する該ワイヤ孔の内面の傾斜角度をそれぞれ算出し、算出した各傾斜角度のうち最大の角度が所定角度以上であるときには、上記アーク溶接チップの消耗状態が使用限界状態にあると判定するように構成されていることを特徴とする。

【0012】

ここに開示された技術の第３の態様は、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査装置を対象として、上記アーク溶接チップを保持する保持手段と、上記保持手段に保持された上記アーク溶接チップにスリット光を照射する照射手段を含み、上記スリット光で形成される光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの、該アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測するための計測手段と、上記計測手段により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するための判定手段と、を備え、上記判定手段は、上記ワイヤ孔の中心軸方向から見たときの該ワイヤ孔の形状である、上記ワイヤ孔の内径形状であって、上記計測手段で計測した各断面輪郭線像に基づいて算出される、使用後の上記アーク溶接チップにおける上記ワイヤ孔の内径形状に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定するように構成されていることを特徴とする。

【0013】

ここに開示された技術の第４の態様は、アーク溶接チップの消耗状態検査方法である。具体的には、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態検査方法を対象として、上記アーク溶接チップを保持台に保持する工程と、保持された上記アーク溶接チップに対して、照射手段により上記ワイヤ孔を横断するようにスリット光を照射して、該スリット光で形成される光切断面上の上記アーク溶接チップの断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の深さ方向の断面輪郭線を含んで計測する輪郭線計測工程と、上記輪郭線計測工程で計測された上記断面輪郭線像に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定する判定工程と、を含み、上記輪郭線計測工程は、上記アーク溶接チップ又は上記照射手段を、上記ワイヤ孔の中心軸と同軸の回転軸周りに回転させながら、上記ワイヤ孔の上記中心軸を含む光切断面で上記アーク溶接チップを切断したときの上記断面輪郭線像を、上記ワイヤ孔の上記中心軸周りの複数箇所で計測する工程であり、上記判定工程は、上記複数箇所で計測された複数の上記断面輪郭線像に基づいて、該アーク溶接チップの消耗状態を判定する工程であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

ここに開示された技術の第１及び４の態様によると、計測手段により、ワイヤ孔の深さ方向の断面輪郭線像を含む、アーク溶接チップの断面輪郭線像を計測することができる。これにより、ワイヤ孔の、該ワイヤ孔の中心軸方向から見た形状（以下、内径形状という）に加えて、ワイヤ孔の深さ方向の形状（以下、深さ形状という）も検査することができる。これにより、ワイヤ孔の内径形状のみでなく、例えば、ワイヤ孔の内面が、上記中心軸に対して傾斜しているか否かについても検査することができる。これにより、アーク溶接チップのワイヤ孔の形状の検出精度を向上させることができる。この結果、アーク溶接チップの消耗状態の検査精度を向上させることができる。

【0015】

また、ワイヤ孔の形状の検出精度を向上させることができるとともに、検出時間を短縮することができる。すなわち、仮に、アーク溶接チップ又は照射手段を、上記中心軸に垂直な方向に走査させながら、アーク溶接チップの断面輪郭線像を取得する場合、光切断面（つまりスリット光）がワイヤ孔を通らないことがあるため、上記断面輪郭線像を取得する箇所を出来る限り多くしなければ、ワイヤ孔の深さ形状を正確に検査しにくい。また、取得される上記断面輪郭線像のほとんどが上記中心軸を含まないものであるため、特に、ワイヤ孔の内面が上記中心軸に対して傾斜しているか否かの判定が困難になる。

【0016】

これに対して、第１及び第４の態様のように、アーク溶接チップ又は照射手段を回転させて、上記中心軸を含む光切断面でアーク溶接チップを切断したときの上記断面輪郭線像を、上記中心軸周りの複数箇所で計測するようにすれば、取得される上記断面輪郭線像は、上記中心軸を含む断面輪郭線像であるため、ワイヤ孔の深さ形状を正確に検査することができる。また、光切断面は必ずワイヤ孔を通るため、上記断面輪郭線像を取得する箇所が少なくてもよくなり、ワイヤ孔の形状の検出時間を短縮することができる。

【0017】

第２の態様によると、アーク溶接チップの消耗状態を適切に判定することができる。すなわち、ワイヤ孔の内径形状が適当であったとしても、ワイヤ孔の内面が上記中心軸に対して大きく傾斜している場合、溶接ワイヤが上記内面の傾斜に沿って曲がったときに、該溶接ワイヤの先端が溶接位置から大きくずれてしまう。よって、上記中心軸に対するワイヤ孔の内面の傾斜角度に基づいて、上記アーク溶接チップの消耗状態を判定することで、アーク溶接チップの使用限界状態の適切に判定することができる。この結果、アーク溶接チップの消耗状態の検査精度を一層向上させることができる。

【0018】

第３の態様によると、上記断面輪郭線像に基づいてワイヤ孔の内径形状を算出するため、カメラ等で撮像する場合と比較して、ワイヤ孔の内径形状の変形具合を正確に求めることができる。これにより、アーク溶接チップの消耗状態の検査精度をより一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施形態１に係る消耗状態検査装置の構成を示す概略図である。

【図2】レーザ装置とアーク溶接チップとの配置を示す平面図である。

【図3】消耗状態検査装置における断面輪郭線像の計測中の状態を示す概略斜視図である。

【図4】断面輪郭線像を取得する箇所を示す平面図である。

【図5】図４の各箇所で取得した断面輪郭線像を示す図である。

【図6】未使用状態のアーク溶接チップにおけるワイヤ孔の内径形状と、計測された断面輪郭線像から算出されたワイヤ孔の内径形状とを比較した模式図である。

【図7】ワイヤ孔の内面の傾斜状態が溶接ワイヤに与える影響を示す模式図であって、（ａ）はワイヤ孔の内面の傾斜状態が許容範囲内のものであり、（ｂ）はワイヤ孔の内面の傾斜状態が許容範囲を超えたものである。

【図8】実施形態２に係る消耗状態検査装置の構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0021】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る消耗状態検査装置１を概略的に示す。この消耗状態検査装置１は、アーク溶接チップ１００の消耗状態を検査するためのものであり、工場の生産ラインに配置されている。消耗状態検査装置１は、特に、溶接ワイヤ１０２（図７参照）が挿通されるワイヤ孔１０１が形成されたアーク溶接チップ１００の、該ワイヤ孔１０１の周辺形状を光切断法により計測することで、アーク溶接チップ１００の消耗状態を検査する。消耗状態検査装置１による検査は、アーク溶接チップ１００の使用開始から一定期間が経過したときや、当該アーク溶接チップ１００によって溶接された部材の溶接状態に不具合が生じたとき等に実行されるようになっている。

【0022】

消耗状態検査装置１は、アーク溶接チップ１００を保持する保持装置１０（保持手段）と、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測するためのセンサユニット２０とを備えている。

【0023】

保持装置１０は、基台１１と、該基台１１上に設けられかつ実体にアーク溶接チップ１００を保持する保持台１２とを有している。保持台１２には、保持孔１３が形成されており、アーク溶接チップ１００の一部が保持孔１３内に挿入されることで、該アーク溶接チップ１００が保持されるようになっている。尚、本実施形態１では、保持装置１０には、アーク溶接チップ１００が保持した状態で、該アーク溶接チップ１００をワイヤ孔１０１の中心軸方向に往復動させるための移動機構（図示省略）が設けられている。

【0024】

図示は省略しているが、生産ライン上には、アーク溶接装置からアーク溶接チップ１００を取り外して、保持装置１０まで移動させるための汎用ロボットが設けられている。

【0025】

センサユニット２０は、保持装置１０に保持されたアーク溶接チップ１００にスリット光を照射するレーザ装置２１（照射手段）と、レーザ装置２１から照射されたスリット光によりアーク溶接チップ１００上に形成される線状の光の反射光を受光する受光装置２２とを有している。レーザ装置２１と受光装置２２とは１つの支持部２３により連結支持されている。

【0026】

図１及び２に示すように、レーザ装置２１は、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ上に位置している。これにより、レーザ装置２１からのスリット光により形成される光切断面ＳＰは、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡを含むようになる。つまり、レーザ装置２１は、光切断面ＳＰが、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ含むように、アーク溶接チップ１００に対してスリット光を照射すべく構成されている。

【0027】

レーザ装置２１は、発光ダイオード等の発光素子と、投光レンズとを備えている。上記発光素子により生成された光は、上記投光レンズを通して、アーク溶接チップ１００にスリット光として照射される。これにより、図３に示すように、アーク溶接チップ１００上には上記スリット光の照射光像が形成される。スリット光は、ワイヤ孔１０１の内部にまで進入し、アーク溶接チップ１００の表面に加えて、該ワイヤ孔１０１の内面でも反射する。

【0028】

受光装置２２は、受光レンズと、撮像素子とを備えている。撮像素子は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサである。アーク溶接チップ１００で反射した反射光は、受光レンズを通して撮像素子に入射される。撮像素子に入射された反射光の情報は、電気信号に変換されて、後述するコントロールユニット５０に入力される。

【0029】

図１～図３に示すように、受光装置２２は、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡから離れて、レーザ装置２１に隣接して配置されている。これにより、受光装置２２は、レーザ装置２１の照射方向と交差する方向から、すなわち、レーザ装置２１のスリット光の照射角度とは異なる角度から撮像する。本実施形態１では、図２に示すように、受光装置２２は、ワイヤ孔１０１の内面で反射した反射光を受光すべく、平面視で、レーザ装置２１のスリット光で形成される光切断面ＳＰの面直方向に位置している。

【0030】

図１に示すように、センサユニット２０は、該センサユニット２０を、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡと同軸の回転軸ＲＡ周りに回転させる回転装置３０と連結されている。回転装置３０は、センサユニット２０の支持部２３に連結された軸部３１と、該軸部３１のセンサユニット２０とは反対側の端部に接続されかつ該軸部３１を回転軸ＲＡ周りに回転させるモータ３２とを有している。軸部３１が支持部２３に連結されているため、モータ３２が駆動して軸部３１が回転したときには、レーザ装置２１及び受光装置２２の両方が回転軸ＲＡ周りに回転する。回転軸ＲＡとワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡとが同軸であるため、保持装置１０に保持されたアーク溶接チップ１００とレーザ装置２１とは、回転軸ＲＡ上に位置するようになる。尚、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡと回転軸ＲＡとが同軸であるため、図１では、２つの軸ＣＡ，ＲＡとが重なって、１つの軸のように見えている。

【0031】

消耗状態検査装置１の作動は、コントロールユニット５０によって制御されている。コントロールユニット５０は、ＣＰＵ、メモリ、カウンタタイマ群、インターフェース及びこれらのユニットを接続するパスを有するマイクロプロセッサで構成されている。

【0032】

コントロールユニット５０は、レーザ装置２１を制御してスリット光をアーク溶接チップ１００に照射させる。コントロールユニット５０は、上記移動機構を制御して保持装置１０に保持されたアーク溶接チップ１００を往復動させる。コントロールユニット５０は、回転装置３０を制御して、センサユニット２０を回転軸ＲＡ周りに回転させる。コントロールユニット５０は、受光装置２２から送信された電気信号に基づいて、レーザ装置２１のスリット光で形成される光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を算出する。また、コントロールユニット５０は、算出された断面輪郭線像に基づいてアーク溶接チップ１００の消耗状態を判定する判定部５１を有する。

【0033】

これらのことから、センサユニット２０及びコントロールユニット５０は、スリット光で形成される光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの、該アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測するための計測手段を構成する。

【0034】

次に、消耗状態検査装置１により、アーク溶接チップ１００の消耗状態を検査するプロセスについて説明する。

【0035】

先ず、上記汎用ロボットにより、上記溶接装置からアーク溶接チップ１００が取り外されるとともに、消耗状態検査装置１まで搬送される。搬送されたアーク溶接チップ１００が保持装置１０にセットされる。

【0036】

次に、保持装置１０に保持されたアーク溶接チップ１００に対して、レーザ装置２１によりワイヤ孔１０１を横断するようにスリット光が照射される。このスリット光により構成される光切断面ＳＰは、図４に示すように、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡを含む光切断面ＳＰである。

【0037】

アーク溶接チップ１００で反射した光は、受光装置２２により受光される。このとき、コントロールユニット５０は、アーク溶接チップ１００を、ワイヤ孔１０１の中心軸方向に僅かに往復動させる。受光された反射光の情報は電気信号に変換されて、コントロールユニット５０に送信される。

【0038】

コントロールユニット５０は、受光装置２２から送信された情報を基に、三角測距法に基づいて、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線を算出する。この断面輪郭線像は、ワイヤ孔１０１の内面の断面輪郭線像を含むものである。

【0039】

１つの箇所（例えば、図４の第１光切断面ＳＰ１の箇所）におけるアーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を取得した後は、コントロールユニット５０は、回転装置３０によりセンサユニット２０を回転軸ＲＡ周りに回転させて、次の箇所（例えば、図４の第２光切断面ＳＰ２の箇所）のアーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を、上記と同様にして取得する。

【0040】

このように、本実施形態１では、レーザ装置２１、受光装置２２及びコントロールユニット５０は、回転装置３０によりレーザ装置２１を回転させて、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ含む光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの断面輪郭線像を、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ周りの複数箇所（図４では４箇所）で計測する。尚、上記断面輪郭線像を計測する箇所の数は特に限定されないが、アーク溶接チップ１００の消耗状態の検査精度と検査時間との兼ね合いから、４～６箇所とすることが好ましい。

【0041】

図５は、図４の第１光切断面ＳＰ１～第４光切断面ＳＰ４で取得した断面輪郭線像を示す。本実施形態１の消耗状態検査装置１のように、光切断法によりアーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を取得することで、ワイヤ孔１０１の深さ方向の形状（以下、深さ形状という）を取得することができる。これにより、例えば、第２光切断面ＳＰ２及び第３光切断面ＳＰ３で切断したときの断面輪郭線像のように、ワイヤ孔１０１の内面が中心軸ＣＡに対して傾斜していることが分かるようになる。また、第２光切断面ＳＰ２で切断したときの断面輪郭線像のように、ワイヤ孔１０１の先端部分のみが大きく傾斜していることも分かるようになる。さらには、第１光切断面ＳＰ１で切断したときの断面輪郭線像のように、ワイヤ孔１０１の中心軸方向の高さが異なることも分かるようになる。

【0042】

コントロールユニット５０の判定部５１は、複数箇所で計測された各断面輪郭線像に基づいて、該アーク溶接チップ１００の消耗状態を判定する。

【0043】

例えば、判定部５１は、上記各断面輪郭線像に基づいて、図６に実線で示すような、ワイヤ孔１０１の中心軸方向から見たときの該ワイヤ孔１０１の形状である、ワイヤ孔１０１の内径形状（以下、使用後内径形状という）を算出する。コントロールユニット５０には、図６に点線で示す、未使用状態のアーク溶接チップ１００におけるワイヤ孔１０１の内径形状（以下、初期内径形状という）が予め記憶されており、判定部５１は、ワイヤ孔１０１の初期内径形状と、ワイヤ孔１０１の使用後内径形状とを比較する。そして、上記初期内径形状に対する上記使用後内径形状の変形量（例えば、中心軸ＣＡからの長さの変化量）が所定値以上である場合に、検査したアーク溶接チップ１００が使用限界状態にあると判定する。

【0044】

また、例えば、コントロールユニット５０は、図６に一点鎖線で示すような、許容変形範囲が予め記憶されている。判定部５１は、ワイヤ孔１０１の使用後内径形状に、上記許容変形範囲の範囲外に位置する部分があるときに、検査したアーク溶接チップ１００が使用限界状態にあると判定する。

【0045】

尚、上記初期内径形状や上記許容変形範囲については、コントロールユニット５０の判定部５１に記憶されていてもよいし、判定部５１とは別に、コントロールユニット５０のメモリに記憶されていてもよい。

【0046】

さらに、例えば、判定部５１は、図７に示すように各断面輪郭線像に対して、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡに対する該ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αをそれぞれ算出する。判定部５１は、算出した各傾斜角度αのうち最大の角度が所定角度以上であるときには、
アーク溶接チップ１００の消耗状態が使用限界状態にあると判定する。すなわち、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡからの距離Ｄは同程度であったとしても、ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αが異なることがある。このため、図７（ｂ）のように、上記傾斜角度αが大きく、ワイヤ孔１０１の内面が中心軸ＣＡに対して大きく傾斜している場合、溶接ワイヤ１０２がワイヤ孔１０１の内面の傾斜に沿って曲がったときに、該溶接ワイヤ１０２の先端が溶接位置から大きくずれてしまう。よって、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡに対するワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αに基づいて、アーク溶接チップ１００の使用限界状態を判定することで、アーク溶接チップ１００の消耗状態の適切に判定することができる。

【0047】

これらの判定は組み合わせてもよい。例えば、まず、ワイヤ孔１０１の内径形状に基づく判定を行った後に、ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αに基づく判定を行うようにしてもよい。すなわち、ワイヤ孔１０１の内径形状が適切であったとしても、ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αが大きければ、溶接ワイヤ１０２の先端が溶接位置から大きくずれて、溶接に不具合が生じるおそれがある。よって、ワイヤ孔１０１の内径形状に基づく判定とワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度αに基づく判定とを両方行うようにすれば、アーク溶接チップ１００の使用限界状態のより適切に判定することができる。

【0048】

判定部５１の判定の結果、アーク溶接チップ１００が使用限界状態にあると判定されたときには、コントロールユニット５０は、上記汎用ロボットに未使用のアーク溶接チップに交換するように制御信号を出力する。そして、該制御信号を受けた上記汎用ロボットにより、上記溶接装置のアーク溶接チップが交換される。

【0049】

したがって、本実施形態１では、アーク溶接チップ１００を保持する保持装置１０と、保持装置１０に保持されたアーク溶接チップ１００にスリット光を照射するレーザ装置２１を含み、スリット光で形成される光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの、該アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測するための計測手段（センサユニット２０及びコントロールユニット５０）と、計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、アーク溶接チップ１００の消耗状態を判定する判定手段（判定部５１）とを備えるため、ワイヤ孔１０１の深さ方向の断面輪郭線像を含む、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測することができる。これにより、ワイヤ孔１０１の内径形状に加えて、ワイヤ孔１０１の深さ形状も検査することができる。これにより、アーク溶接チップ１００のワイヤ孔１０１の形状の検出精度を向上させることができる。この結果、アーク溶接チップ１００の消耗状態の検査精度を向上させることができる。

【0050】

また、本実施形態１では、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ含む光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの断面輪郭線像を、上記中心軸ＣＡ周りの複数箇所で計測するため、取得される上記断面輪郭線像は、上記中心軸ＣＡを含む断面輪郭線像となる。これにより、ワイヤ孔１０１の深さ形状をより正確に検査することができる。また、光切断面ＳＰが必ずワイヤ孔１０１を通るため、上記断面輪郭線像を取得する箇所が少なくてもよくなり、ワイヤ孔１０１の形状の検出時間を短縮することができる。

【0051】

さらに、本実施形態１では、アーク溶接チップ１００の各断面輪郭線像に基づいてワイヤ孔１０１の内径形状を算出するため、カメラ等で撮像する場合と比較して、ワイヤ孔１０１の内径形状の変形具合を正確に求めることができる。これにより、アーク溶接チップ１００の消耗状態の検査精度を一層向上させることができる。

【0052】

また、本実施形態１では、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡに対する該ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度に基づいて、アーク溶接チップ１００の消耗状態を判定することで、アーク溶接チップ１００の使用限界状態の適切に判定することができる。この結果、アーク溶接チップ１００の消耗状態の検査精度をより一層向上させることができる。

【0053】

（実施形態２）
以下、実施形態２について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明において実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0054】

図８は、本実施形態２に係る消耗状態検査装置２０１を概略的に示す。本実施形態２では、コントロールユニット１５０が判定部を有していない点、保持装置２１０に回転装置２３０が設けられている点、及び、表示装置６０が設けられている点で上記実施形態１とは異なる。

【0055】

本実施形態２では、保持装置２１０の保持台２１２は回転装置２３０の回転台２３１上に配設されている。本実施形態２では、保持装置２１０に保持されたアーク溶接チップ１００を回転装置２３０により回転させながら、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像が計測される。

【0056】

また、本実施形態２では、コントロールユニット１５０で算出された、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像は、表示装置６０に表示される。そして、アーク溶接チップ１００の消耗状態は、表示装置６０に表示された断面輪郭線像をユーザが目視したり、該ユーザが表示された断面輪郭線像から、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡに対する該ワイヤ孔１０１の内面の傾斜角度を算出したりして判定する。このことから、本実施形態２では、表示装置６０が、センサユニット２０により計測された複数の断面輪郭線像に基づいて、アーク溶接チップ１００の消耗状態を判定するための判定手段を構成する。

【0057】

本実施形態２でも、ワイヤ孔１０１の内径形状に加えて、ワイヤ孔１０１の深さ形状も検査することができるため、アーク溶接チップ１００の消耗状態の検査精度を向上させることができる。

【0058】

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0059】

例えば、上記実施形態１及び２では、ワイヤ孔１０１の中心軸ＣＡ含む光切断面ＳＰでアーク溶接チップ１００を切断したときの断面輪郭線像を、上記中心軸ＣＡ周りの複数箇所で計測していたが、これに限らず、センサユニット２０を上記中心軸ＣＡに対して垂直な方向に走査しながら、上記中心軸ＣＡに対して垂直な方向の複数箇所で、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測するようにしてもよい。

【0060】

また、上記実施形態１及び２では、三角測距方式によりアーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測していたが、これに限らず、例えば、所謂タイムフライト方式によって、アーク溶接チップ１００の断面輪郭線像を計測するようにしてもよい。タイムフライト方式では、スリット光がアーク溶接チップ１００で反射して、受光装置２２が受光するまでの時間を計測して、断面輪郭線像を計測する方式であるため、センサユニット２０におけるレーザ装置２１と受光装置２２との配置を工夫する必要がある。

【0061】

さらに、上記実施形態１及び２では、受光装置２２は１つであったが、複数も受けてもよい。この場合、例えば、レーザ装置２１の周囲に互いに９０°位置を変えて、合計４つ配設するようにしてもよい。

【0062】

また、上記実施形態１では、実施形態２のような表示装置６０を備えていないが、実施形態１に係る消耗状態検査装置１が表示装置６０を備えていてもよい。

【0063】

さらに、上記実施形態１及び２では、アーク溶接装置からアーク溶接チップ１００を取り外して、保持装置１０，２１０で保持してから、アーク溶接チップ１００の消耗状態を検査していたが、これに限らず、上記アーク溶接装置が産業用ロボットに装着されている場合には、アーク溶接チップ１００が上記アーク溶接装置に取り付けられたまま、上記産業用ロボットがアーク溶接チップ１００をセンサユニット２０の計測域に位置させてから、当該アーク溶接チップ１００の消耗状態を検査してもよい。この場合、上記産業用ロボットが保持手段及び回転手段を構成してもよい。この構成では、アーク溶接チップ１００が使用限界にあると判定されるときを除いて、アーク溶接チップ１００の取り外し及び取り付けが必要なくなるため、生産ラインでの作業効率を向上させることができる。

【0064】

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0065】

ここに開示された技術は、溶接ワイヤが挿通されるワイヤ孔が形成されたアーク溶接チップの消耗状態を検査する際に有用である。

【符号の説明】

【0066】

１，２０１ 消耗状態検査装置
１０，２１０ 保持装置（保持手段）
２０ センサユニット（計測手段）
２１ レーザ装置（照射手段、計測手段）
２２ 受光装置（計測手段）
３０，２３０ 回転装置（回転手段）
５０，１５０ コントロールユニット（計測手段、判定手段）
５１ 判定部（判定手段）
６０ 表示装置（判定手段）
１００ アーク溶接チップ
１０１ ワイヤ孔
１０２ 溶接ワイヤ
ＣＡ ワイヤ孔の中心軸
ＲＡ 回転軸
ＳＰ 光切断面
α ワイヤ孔の中心軸に対する該ワイヤ孔の内面の傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】