JP2006088160A - 溶接位置検査装置および溶接位置検査プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持し得る溶接位置検査装置および溶接位置検査プログラムを提供する。
【解決手段】 溶接位置検査装置１０では、ＣＡＤシステム３１等によりスポット溶接を予定する位置の座標情報としてＣＡＤデータのリスト座標値である正寸データを取得し、３次元位置測定器３２等により実際にスポット溶接された位置の座標情報として位置データのボディ座標値である実寸データを取得し、ＣＰＵ２１等により、正寸データと実寸データとを比較し両データの差が所定の範囲内にあるか否かを判断し、この判断結果をプリンタ装置２８により出力する。これにより、３次元位置測定器３２による測定では鋼尺を用いる必要がないので、人為的な誤りの発生を抑制することが可能となり、また鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができる。したがって、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スポット溶接の溶接位置を検査し得る溶接位置検査装置およびコンピュータの溶接位置検査プログラムに関するものである。

従来より、スポット溶接の溶接位置を検査し得る装置として、例えば、下記特許文献１に開示される「スポット溶接工程用検査装置」がある。この検査装置では、溶接不良を検出した場合、当該不良を生じたワークと関与したスポット溶接機および不良の打点位置を特定する不良データを取り込んで記憶することにより、当該ワークが次工程等に搬入された時点で警告音を発したり、また当該ワークの不良データを解析することにより不良の打点位置、溶接工程番号、スポット溶接機番号や打点番号等をディスプレイにグラフィック表示する。これにより溶接不良の生じたワークやその溶接位置等を特定可能にしている。

ところで、このようなスポット溶接機は、特許文献１にも開示されているように（特許文献１；段落番号０００２）、多くの場合、自動化されているため、各溶接箇所の位置データが溶接ロボット（溶接機）に入力されると、その位置データに従った箇所にスポット溶接が行われる。そして、このような位置データには、例えば、当該ワークをＣＡＤ(Computer Aided Design）により設計したときに得られるＣＡＤの座標データが用いられることが多い。そのため、当該ＣＡＤの座標データに従ってスポット溶接が行われる場合、基本的には、スポット溶接を予定する位置に溶接が行われる。

ところが、溶接ロボットによる溶接であっても、例えば、溶接時のワークの位置に誤差があったり、ＣＡＤデータに対しワーク自体に寸法誤差がある場合には、スポット溶接を予定する位置からズレた位置に溶接されることがある。また、何らかの原因により当該ＣＡＤの座標データが誤っていたり欠落していた場合には、誤った位置に溶接されたり溶接されないこともあり得る。さらに、溶接ロボットではなく作業者による溶接では、溶接ガンの位置を案内するガンガイドを用いて溶接作業が行われるが、当該ガンガイドに寸法誤差がある場合には、スポット溶接を予定する位置からズレた位置に溶接され得る。

そこで、スポット溶接工程では、実際に生産ラインが稼動する前の生産準備の段階において、スポット溶接を予定する位置に実際に溶接されているか否かの打点検査（以下「Ｎチェック」という。）、およびスポット溶接を予定する位置（正寸）と実際に溶接された位置（実寸）との誤差を測定しこの誤差が所定範囲にあるか否かの検査（以下「Ｐチェック」という。）を行うことにより、溶接ロボットのデータ入力の誤りの有無や、溶接設備、ガンガイド等の設定誤差の有無等をチェックしている。そして、データ入力の誤りや溶接設備等に設定誤差があればそれを是正することで、量産時のワークの品質確保を可能にしている。
特開平１１−９０６４３号公報（第１頁〜第３頁、段落番号０００２，０００７〜００１１、図１〜３）

しかしながら、このような生産準備段階におけるＮチェックやＰチェックでは、実際にスポット溶接された位置（実寸）は、作業者が金属製の物差し（以下「鋼尺」という。）を用いて測定していた。そのため、数箇所であればさほど時間を要しないものの、数十箇所以上あるいは数百箇所におよぶ測定となると、膨大な時間を要することから、上述したような生産準備に相当な工数を必要とするという課題がある。

また、作業者による鋼尺を用いた実寸の測定では、鋼尺の当て方の個人差により発生し得る測定誤差、あるいは目盛りの読み違いや寸法積算の計算ミス等による人為的な誤りを避けることが非常に難しい。そのため、このような人為的な誤りの発生を防ぐため、異なった作業者により二重、三重の重複した実寸の測定を行う必要があることから、さらなる工数が必要になるという課題もある。

一方、スポット溶接を予定する位置（正寸）は、ＣＡＤの座標データにより与えられ得るが、当該座標データの原点（基準点）は、通常、ＣＡＤシステム上で仮想的に設定されている。そのため、正寸にすべき座標データの原点は当該ワーク上に存在しないことが多いことから、たとえ正寸が座標データで与えられていたとしても、現場では、どこを基準に鋼尺を当てればよいかわからない。また、ＣＡＤシステムにより出力された設計図面に鋼尺を当てて正寸を測るとしても、実寸を測る場合と同様、人為的な誤りが発生し得る。

このような課題は、スポット溶接を予定する位置（正寸）と実際に溶接された位置（実寸）との誤差を大幅に許容することで、ＮチェックやＰチェックに要する工数を削減すれば解決し得るかもしれないが、それでは溶接品質の低下を招くため、製品の品質を維持することが困難になってしまうという新たな技術的な課題が生じる。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持し得る溶接位置検査装置および溶接位置検査プログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項１の溶接位置検査装置では、スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報を取得する溶接予定位置情報取得手段と、実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報を取得する溶接結果位置情報取得手段と、前記溶接予定位置情報と前記溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断する溶接位置誤差判断手段と、前記溶接位置誤差判断手段による判断結果を出力する出力手段と、を備えることを技術的特徴とする。

また、上記目的を達成するため、特許請求の範囲に記載された請求項２の溶接位置検査プログラムでは、「スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報」および「実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報」を取得可能なコンピュータを、前記溶接予定位置情報を取得する溶接予定位置情報取得手段、前記溶接結果位置情報を取得する溶接結果位置情報取得手段、前記溶接予定位置情報と前記溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断する溶接位置誤差判断手段、前記溶接位置誤差判断手段による判断結果を出力装置に出力させる出力手段、として機能させることを技術的特徴とする。

なお、上記の溶接予定位置情報は、例えば、溶接対象となるワークの設計時に用いられるＣＡＤ（コンピュータ支援設計）システムから「スポット溶接を予定する位置の座標情報」として取得される。また、上記の溶接結果位置情報は、例えば、被測定点の相対位置を３次元空間において測定可能な３次元位置測定器により溶接箇所を測定することにより得られる「実際にスポット溶接された位置の座標情報」として取得される。

請求項１の発明では、溶接予定位置情報取得手段によりスポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報を取得し、溶接結果位置情報取得手段により実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報を取得する。そして、溶接位置誤差判断手段により、溶接予定位置情報と溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断し、この判断結果を出力手段により出力する。

これにより、スポット溶接を予定する位置を座標情報として溶接予定位置情報取得手段により取得し、実際にスポット溶接された位置を座標情報として溶接結果位置情報取得手段により取得するので、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較する際に、作業者が例えば鋼尺を用いてスポット溶接された位置を測定する必要がなくなる。このため、例えば、３次元位置測定器により溶接箇所を測定したとしても、鋼尺を用いて測定していた場合に比べて人為的な誤りの発生を抑制することができ、また、作業者による鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができるので、測定誤差を大幅に削減することができる。したがって、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。

請求項２の発明では、「スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報」および「実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報」を取得可能なコンピュータを、溶接予定位置情報取得手段、溶接結果位置情報取得手段、溶接位置誤差判断手段および出力手段として機能させることによって、溶接予定位置情報と溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断し、この判断結果を出力装置に出力させる。

これにより、当該コンピュータは、溶接予定位置情報と溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断した後、この判断結果を出力装置に出力し得るので、例えば、当該コンピュータが、溶接対象となるワークの設計時に用いられるＣＡＤ（コンピュータ支援設計）システムから「スポット溶接を予定する位置の座標情報」を取得し、被測定点の相対位置を３次元空間において測定可能な３次元位置測定器により溶接箇所を測定することにより得られる「実際にスポット溶接された位置の座標情報」を取得し得るものであれば、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較する際に、作業者が例えば鋼尺を用いてスポット溶接された位置を測定する必要がなくなる。このため、例えば、３次元位置測定器により溶接箇所を測定したとしても、鋼尺を用いて測定していた場合に比べて人為的な誤りの発生を抑制することができ、また、作業者による鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができるので、測定誤差を大幅に削減することができる。したがって、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。

以下、本発明の溶接位置検査装置および溶接位置検査プログラムの実施形態について図を参照して説明する。
まず、本実施形態に係る溶接位置検査装置１０の構成を図１に基づいて説明する。
図１に示すように、溶接位置検査装置１０は、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較して両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断しその判断結果を出力する機能を有するもので、主に、制御部２０、入力装置２５、ディスプレイ装置２６、プリンタ装置２８、ＣＡＤシステム３１および３次元位置測定器３２から構成されている。

制御部２０は、ＣＰＵ２１、メモリ２２、ＨＤＤ２３、入出力インターフェイス２４等によりコンピュータとしての機能を実現可能に構成されている。ここで、ＣＰＵ２１、メモリ２２、ＨＤＤ２３、入出力インターフェイス２４について説明する。

ＣＰＵ２１は、制御部２０を制御する中央演算処理装置で、システムバスを介してメモリ２２、ＨＤＤ２３、入出力インターフェイス２４等と接続されている。このメモリ２２には、ＣＰＵ２１を制御するシステムプログラム２２ａのほか、各種制御プログラム２２ｂ〜２２ｄ等が格納されており、ＣＰＵ２１はこれらのプログラムをメモリ２２から読み出して逐次実行している。なお、ＣＰＵ２１は、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報取得手段」、「溶接結果位置情報取得手段」、「溶接位置誤差判断手段」、「出力手段」に相当し得るものである。

メモリ２２は、システムバスに接続されている半導体記憶装置であり、ＣＰＵ２１が使用する主記憶空間を構成するもの（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）である。このメモリ２２には、システムプログラム２２ａをはじめとして、入力プログラム２２ｂ、検査プログラム２２ｃ、出力プログラム２２ｄ等の各種プログラムデータやそれに付随する設定データ等が予め書き込まれていたり、あるいはＨＤＤ２３等からロード可能に構成されている。

ＨＤＤ２３は、ＣＰＵ２１が使用する補助記憶空間を構成するハードディスク装置（情報記憶媒体）で、システムバスを介してそれぞれＣＰＵ２１に接続されている。例えば、メモリ２２にロードされているシステムプログラム２２ａ、入力プログラム２２ｂ、検査プログラム２２ｃや出力プログラム２２ｄあるいは後述するＣＡＤシステム３１や３次元位置測定器３２から取得したデータを格納可能に構成されている。なお、このＨＤＤ２３は、データを書き込み可能なコンパクトディスク（ＣＤ）、ディジタルバーサティルディスク（ＤＶＤ）や磁気テープ（ＭＴ）等の情報記憶媒体であっても良い。

入出力インターフェイス２４は、入力装置２５、ディスプレイ装置２６、プリンタ装置２８、ＣＡＤシステム３１、３次元位置測定器３２等の入出力装置とＣＰＵ２１等とのデータのやり取りを仲介する装置で、システムバスに接続されている。なお、この入出力インターフェイス２４は、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報取得手段」、「溶接結果位置情報取得手段」、「出力手段」に相当し得るものである。

このように制御部２０を構成することで、制御部２０をコンピュータとして機能可能にし、検査プログラム２２ｃの実行による溶接位置検査処理、即ち、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較して両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断しその判断結果を出力する機能の実現を可能にしている。

入力装置２５は、制御部２０へのデータ入力を可能にするもので、制御部２０の入出力インターフェイス２４に接続されている。具体的には、例えば、キーボード装置がこれに相当し、制御部２０を制御するためのコマンドやデータを入力可能に構成されている。この入力装置２５からのデータ入力は、システムプログラム２２ａや入力プログラム２２ｂによる制御を介して行われている。

ディスプレイ装置２６は、制御部２０からのデータ出力を可能にするもので、これも入出力インターフェイス２４に接続されている。具体的には、例えば、液晶ディスプレイ装置がこれに相当し、制御部２０による制御処理の結果や出力データを画像として出力可能に構成されている。このディスプレイ装置２６へのデータ出力は、システムプログラム２２ａや出力プログラム２２ｄによる制御を介して行われている。なお、ディスプレイ装置２６は、特許請求の範囲に記載の「出力手段」に相当し得るものである。

プリンタ装置２８も、制御部２０からのデータ出力を可能にするもので、これも入出力インターフェイス２４に接続されている。具体的には、例えば、レーザプリンタ装置がこれに相当し、制御部２０による制御処理の結果や出力データを印刷物として出力可能に構成されている。このプリンタ装置２８へのデータ出力は、システムプログラム２２ａや出力プログラム２２ｄによる制御を介して行われている。なお、プリンタ装置２８は、特許請求の範囲に記載の「出力手段」に相当し得るものである。

ＣＡＤシステム３１は、溶接対象となるワークＷａの設計時に用いられるコンピュータ支援設計システムで、コンピュータ上でワークＷａの機械的構造を線画により表現可能にするとともに、その線画情報をＣＡＤデータとして保存可能にする機能を有する。また、ＣＡＤシステム３１では、例えば、図４に示すように、ワークＷａの溶接箇所（図４に示す○で囲まれた×印）を表すことも可能で、この例の場合、それぞれの溶接位置に、「ＳＭＲ１１０１」、「ＳＭＲ１１０２」、「ＳＭＲ１１０３」等の打点ＩＤが付加されている。これにより、各溶接位置を識別可能にしている。この溶接位置に関するデータも、ＣＡＤデータに含まれる。なお、このＣＡＤシステム３１は、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報取得手段」に相当し得るもので、またＣＡＤデータは、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報」に相当し得るものである。

ここで、図４に示すワークＷａは、車両の右側サイドメンバであるが、この例の場合、車両の前後方向をＬ、左右方向をＷ、高さ方向をＨで表し、Ｗについては車両のセンターラインから進行方向右側を＋Ｗ、進行方向左側を−Ｗで表現している。そして、ＣＡＤ上の原点αを基準に、線画を構成する線分の起点および終点あるいは円や円弧の中心点等を実際の寸法によって規定している。即ち、当該ＣＡＤシステム３１における線画は、Ｌ，Ｗ，Ｈによる３次元座標により特定可能に構成されており、例えば、図４に示すワークＷａの場合、溶接位置「ＳＭＲ１１０１」は、Ｌ＝１２０９．００，Ｗ＝＋８３０．００，Ｈ＝１４５３．００（それぞれ単位はミリメートル）として表される。

なお、図１に示す溶接位置検査装置１０の構成例では、ＣＡＤシステム３１からＣＡＤデータ（溶接予定位置情報）を取得するように構成しているが、このＣＡＤデータを情報記憶媒体（例えばＨＤＤ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＴ、メモリカード等）に格納し、ＣＡＤシステム３１の代わりに、当該情報記憶媒体からＣＡＤデータを制御部２０に取り込み可能に構成しても良い。この場合、当該情報記憶媒体からＣＡＤデータ（溶接予定位置情報）を取り込むハードウェア（入出力インターフェイス２４）およびそれを制御するソフトウェア（システムプログラム２２ａや入力プログラム２２ｂ）が特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報取得手段」に相当し得る。

３次元位置測定器３２は、被測定点の相対位置を３次元空間において測定可能なもので、例えば、被測定点に当てる測定プローブと、この測定プローブを先端に備えた多関節機構による測定アームと、この測定アームの屈曲状態を検出可能なセンサと、このセンサから出力されるセンサ信号を情報処理し測定プローブの先端部の位置を算出可能なコンピュータと、などから構成される。そして、所定の制御プログラムにより、前述したＣＡＤ上の原点αが測定される３次元座標の原点（Ｌ＝０．００，Ｗ＝０．００，Ｈ＝０．００）に設定される。

これにより、例えば図４に示すワークＷａの溶接位置「ＳＭＲ１１０１」に測定プローブを当てると、その位置が、Ｌ＝１２０７．３６，Ｗ＝＋８２９．９１，Ｈ＝１４５０．５０（それぞれ単位はミリメートル）というような３次元座標による位置データとして得られる。このような測定プローブをワークＷａの溶接箇所に当てる操作は、生産準備の段階において作業者により行われ、ワークＷａに存在するスポット溶接された箇所（以下「スポット打点」という。）のすべてについて行われる。なお、３次元位置測定器３２は、特許請求の範囲に記載の「溶接結果位置情報取得手段」に相当し得るもので、また位置データは、特許請求の範囲に記載の「溶接結果位置情報」に相当し得るものである。

ここで、メモリ２２に格納されている、システムプログラム２２ａ、入力プログラム２２ｂ、検査プログラム２２ｃ、出力プログラム２２ｄの概要を説明する。なお、これらは、いずれもＣＰＵ２１によって実行可能なコンピュータプログラムである。

システムプログラム２２ａは、制御部２０の起動から停止までに行われる各機能、即ちコンピュータとしての基本機能のほか、溶接位置検査機能（図２）等を制御したり、またメモリ２２を介した各プログラム間のデータ授受に関する等の一連のメモリ管理等も行う基本プログラムに相当するものである。

入力プログラム２２ｂは、前述した入力装置２５、ＣＡＤシステム３１および３次元位置測定器３２から、入出力インターフェイス２４を介して入力されるデータを、ＣＰＵ２１やメモリ２２を経由して他のプログラムや処理等に受け渡す機能も有するもので、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報取得手段」、「溶接結果位置情報取得手段」に相当し得るものである。

検査プログラム２２ｃは、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較して両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断しその判断結果を出力する機能を有するもので、特許請求の範囲に記載の「溶接位置検査プログラム」や「溶接予定位置情報取得手段」、「溶接結果位置情報取得手段」、「溶接位置誤差判断手段」、「出力手段」に相当し得るものである。処理内容の詳細は図２を参照して後述する。

出力プログラム２２ｄは、ＣＡＤシステム３１から取得したＣＡＤデータ（溶接予定位置情報）や３次元位置測定器３２から取得した位置データ（溶接結果位置情報）をＨＤＤ２３に出力する機能や、ＣＰＵ２１により演算処理された結果、例えば、図３に示す判定結果リストのデータをディスプレイ装置２６やプリンタ装置２８に線画として描画する機能を有するもので、特許請求の範囲に記載の「出力手段」に相当し得るものである。

次に、制御部２０のＣＰＵ２１により実行される検査プログラム２２ｃ、つまりＣＰＵ２１により演算処理される溶接位置検査処理の流れを図２〜図４に基づいて説明する。
図２に示すように、溶接位置検査処理では、まずステップＳ１０１により初期化処理が行われる。この処理は、例えば、メモリ２２に所定のワーク領域を確保したり、後述するＮフラグやＰフラグ等の各種フラグを初期値（例えば０（ゼロ））設定する。

次のステップＳ１０３では、ＣＡＤデータの読込みおよび格納処理が行われる。例えば、図３に示す判定結果リスト（以下「本判定結果リスト」という。）のデータのうち、ワークＷａのスポット溶接を予定する位置に関するデータとして、データ番号、リスト座標値、結合品番１、結合品番２、結合品番３、結合品番４、保安特性、設備名、打点ＩＤ、プログラム番号等からなるＣＡＤデータをＣＡＤシステム３１から読み込むとともに当該リスト座標値をＨＤＤ２３に格納する処理を行う。

ここで、図３に示す判定結果リストのデータ内容を簡単に説明する。判定結果リストには、データ番号、リスト座標値、結合品番１〜４、保安特性、設備名、打点ＩＤ、プログラム番号、ボディ座標値、判定に関する情報が出力される。なお、(1) 「データ番号」、(2) 「リスト座標値」、(3) 「結合品番１〜４」、(4) 「保安特性」、(5) 「設備名」、(6) 「打点ＩＤ」および(7) 「プログラム番号」は、ＣＡＤシステム３１から取得されるものである。また、(8) 「ボディ座標値」は３次元位置測定器３２から取得されるもので、(9) 「判定」は、本溶接位置検査処理により出力されるものである。

(1) 「データ番号」は、個々のスポット打点に対する各データを特定するための情報で、例えば４桁からなる１０進数値（００００〜９９９９）で管理されている。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」、「２６６７」が与えられている。

(2) 「リスト座標値」は、当該スポット打点に対する「スポット溶接を予定する位置の座標情報」で、例えばＣＡＤシステム３１によって作成された正寸データがこれに該当し、本実施形態の場合、図４に示す座標値Ｌ，Ｗ，Ｈにより設定されている。例えば本判定結果リストでは、データ番号「２６６６」のスポット打点には、座標値Ｌ＝１２０９．００、座標値Ｗ＝＋８３０．００、座標値Ｈ＝１４５３．００からなるリスト座標値が正寸データとして与えられている。また、データ番号「２６６７」のスポット打点には、座標値Ｌ＝１２２９．００、座標値Ｗ＝＋８３０．００、座標値Ｈ＝１４５３．００からなるリスト座標値が正寸データとして与えられている。

(3) 「結合品番１〜４」は、当該スポット打点において溶接対象となる鋼板（ワーク）の品番を示すもので、例えば、２枚の鋼板を溶接する場合には「結合品番１」および「結合品番２」に該当する鋼板の品番が、また３枚の鋼板を溶接する場合には「結合品番１」、「結合品番２」および「結合品番３」に該当する鋼板の品番が、さらに４枚の鋼板を溶接する場合には「結合品番１」、「結合品番２」、「結合品番３」および「結合品番４」に該当する鋼板の品番が、それぞれ設定されている。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」や「２６６７」のスポット打点では、品番「５８３３３−２６Ｂ７０」と品番「５８２２２−２５１７０」の２枚の鋼板が溶接されることを表している。

(4) 「保安特性」は、溶接位置の許容誤差範囲のレベルを示すもので、一般打点を示す「空欄」と特殊打点を示す「Ｓ」とに区分されている。例えば、一般打点「空欄」の場合には、おおよその目安として１０ミリメートル未満に設定され、また特殊打点「Ｓ」の場合には、おおよその目安として５ミリメートル未満に設定される。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」や「２６６７」のスポット打点については、保安特性「Ｓ」が設定されているので、後述するＰチェックで、溶接位置の誤差として５ミリメートル以上を「ＮＧ」、つまり不合格とする。

(5) 「設備名」は、当該スポット打点の溶接を行う溶接ロボットの機番を特定するための情報で、例えば４桁からなる１０進数値（００００〜９９９９）で管理されている。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」や「２６６７」のスポット溶接は、機番「２２４８」の溶接ロボットが行ったことを示している。

(6) 「打点ＩＤ」は、当該スポット打点を特定するための情報で、例えば７桁からなる英数字で管理されている。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」のスポット打点には「ＳＭＲ１１０１」が与えられ、また「２６６７」のスポット打点には「ＳＭＲ１１０２」が与えられている。

(7) 「プログラム番号」は、溶接ロボットを制御するプログラムを特定するための情報で、例えば４桁からなる１０進数値（００００〜９９９９）で管理されている。例えば本判定結果リストの場合、いずれのスポット打点もプログラム番号「００２０」の制御プログラムによって溶接ロボット「２２４８」が制御されていることを示している。

(8) 「ボディ座標値」は、当該スポット打点に対する「実際にスポット溶接された位置の座標情報」で、例えば３次元位置測定器３２によって実際に測定された実寸データがこれに該当する。このボディ座標値も、前述のリスト座標と同様に、座標値Ｌ，Ｗ，Ｈにより表されている。例えば本判定結果リストの場合、データ番号「２６６６」のスポット打点の実寸データは、座標値Ｌ＝１２０７．３６、座標値Ｗ＝＋８２９．９１、座標値Ｈ＝１４５０．５０で、またデータ番号「２６６７」のスポット打点の実寸データは、座標値Ｌ＝１２３５．４５、座標値Ｗ＝＋８２９．８７、座標値Ｈ＝１４５０．５５である。

(9) 「判定」は、本溶接位置検査処理によって出力されるもので、「距離」、「Ｎチェック」、「Ｐチェック」および「コメント」から構成される。「距離」は、正寸データと実寸データとの差、即ちリスト座標値とボディ座標値との偏差を表すもので、Ｌ・Ｗ・Ｈの誤差をそれぞれ演算し、その全てを出力したり、またはＬ・Ｗ・Ｈの誤差のうち最大値のものを出力したりする。本実施形態では、図３に示すように、誤差の最大値とその座標軸名を括弧付きで出力している。「Ｎチェック」は、後述する溶接位置検査処理のステップＳ１１１により行われる判断処理による結果を出力したもので、スポット溶接を予定する位置に実際に溶接されているか否かを、「ＯＫ」（溶接有りの場合）または「ＮＧ」（溶接無しの場合）により表現している。「Ｐチェック」は、後述する溶接位置検査処理のステップＳ１１５により行われる判断処理による結果を出力したもので、スポット溶接を予定する位置（正寸データ）と実際に溶接された位置（実寸）との誤差を測定しこの誤差が所定範囲にあるか否かを、「ＯＫ」（所定範囲内の場合）または「ＮＧ」（所定範囲外の場合）により表現している。なお「コメント」には、必要に応じてメッセージ等が適宜出力される。

再び図２に示す溶接位置検査処理に戻ると、ステップＳ１０３に続くステップＳ１０５では、位置データの読込みおよび格納処理が行われる。例えば、本判定結果リストのデータのうち、ワークＷａの実際にスポット溶接された位置に関するデータとして、打点ＩＤ、ボディ座標値等からなる位置データを３次元位置測定器３２から読み込むとともに当該ボディ座標値をＨＤＤ２３に格納する処理を行う。

このようにＣＡＤシステム３１からＣＡＤデータ、また３次元位置測定器３２から位置データをそれぞれ読み込んでＨＤＤ２３に格納すると、次にステップＳ１０７により、正寸データの読出し処理が行われる。即ち、ＨＤＤ２３に格納されているＣＡＤデータから正寸データとしてのリスト座標値（座標値Ｌ，Ｗ，Ｈ）をスポット打点１箇所分、読み出す処理を行う。このスポット打点１箇所分の特定は、例えば、図３に示すデータ番号を基準に行われる。図４に示すワークＷａの例では、まず「データ番号２６６６」の溶接位置「ＳＭＲ１１０１」に対応するリスト座標値（Ｌ＝１２０９．００，Ｗ＝＋８３０．００，Ｈ＝１４５３．００）を読み出す。なお、正寸データは、特許請求の範囲に記載の「溶接予定位置情報」に相当し得るものである。

続くステップＳ１０９では、実寸データの読出し処理が行われる。即ち、ＨＤＤ２３に格納されている位置データから、ステップＳ１０７により読み込んだリスト座標値に対応すべきボディ座標値（座標値Ｌ，Ｗ，Ｈ）を実寸データとして読み出す処理を行う。例えば、図４に示すワークＷａの例では、「データ番号２６６６」の溶接位置「ＳＭＲ１１０１」に対応するボディ座標値（Ｌ＝１２０７．３６，Ｗ＝＋８２９．９１，Ｈ＝１４５０．５０）を読み出す。なお、実寸データは、特許請求の範囲に記載の「溶接結果位置情報」に相当し得るものである。

ステップＳ１１１では、Ｎチェック処理が行われる。即ち、スポット溶接を予定する位置に実際に溶接されているか否か、つまりスポット打点の有無を確認する処理を行う。そして、スポット打点が存在する場合には（Ｓ１１１でＯＫ）、続くステップＳ１１３に処理を移行し、スポット打点が存在しない場合には（Ｓ１１１でＮＧ）、ステップＳ１１９に処理を移行する。本判定結果リストでは、例えば、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０１」のボディ座標値は存在し、スポット打点の有りを確認することができるので、ＮチェックはＯＫとなって（Ｓ１１１でＯＫ）、ステップＳ１１３によりＮフラグを１に設定する処理が行われる。なお、Ｎフラグは、Ｎチェックの結果を表すもので、「０」に設定されている場合にはＮチェックのＮＧ（不合格）を、また「１」に設定されている場合にはＮチェックのＯＫ（合格）を、それぞれ示す。

ステップＳ１１５では、Ｐチェック処理が行われる。即ち、スポット溶接を予定する位置（正寸データ）と実際に溶接された位置（実寸）との誤差を測定しこの誤差が所定範囲にあるか否かを確認する処理を行う。そして、この誤差が所定範囲にある場合には（Ｓ１１５でＯＫ）、続くステップＳ１１７に処理を移行し、この誤差が所定範囲にない場合には（Ｓ１１５でＮＧ）、ステップＳ１１９に処理を移行する。

本判定結果リストでは、例えば、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０１」については、保安特性は「Ｓ」に設定されているので、当該所定範囲は５ミリメートル未満となる。そして、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０１」の正寸データであるリスト座標値（Ｌ＝１２０９．００，Ｗ＝＋８３０．００，Ｈ＝１４５３．００）と、実寸であるボディ座標値（Ｌ＝１２０７．３６，Ｗ＝＋８２９．９１，Ｈ＝１４５０．５０）とを比較すると、Ｌ・Ｗ・Ｈのすべてについて誤差は５ミリメートル未満であることから、ＰチェックはＯＫとなり（Ｓ１１５でＯＫ）、ステップＳ１１７によりＰフラグを１に設定する処理が行われる。なお、Ｌ・Ｗ・Ｈの誤差のうちで、最大値をとるもの（この打点の場合、Ｈの２．５ミリメートル）が距離データとして記録される。また、Ｐフラグは、Ｐチェックの結果を表すもので、Ｎフラグと同様に、「０」に設定されている場合にはＮチェックのＮＧ（不合格）を、また「１」に設定されている場合にはＮチェックのＯＫ（合格）を、それぞれ示す。

続くステップＳ１１９では、全ての実寸データをＮＰチェックしたか否かを判断する処理が行われる。即ち、検査されるスポット打点１箇所分は、データ番号を基準に特定されているので、このデータ番号から、全てのスポット打点について検査が終了しているか否かを判断し、まだ検査すべきスポット打点が残っている場合には（Ｓ１１９でＮｏ）、次のデータ番号を設定した後、ステップＳ１０７に処理を移行する。一方、全てのスポット打点について検査が終了している場合には（Ｓ１１９でＹｅｓ）、ステップＳ１２１に処理を移行する。

本判定結果リストでは、データ番号２６６７が未だ存在するので、ステップＳ１０７に処理を移行し、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０２」について前述したように、Ｎチェック処理（Ｓ１１１）およびＰチェック処理（Ｓ１１５）を順次行う。すると、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０２」については、保安特性は「Ｓ」に設定されているにもかかわらず、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０２」の正寸データであるリスト座標値（Ｌ＝１２２９．００，Ｗ＝＋８３０．００，Ｈ＝１４５３．００）と、実寸であるボディ座標値（Ｌ＝１２３５．４５，Ｗ＝＋８２９．８７，Ｈ＝１４５０．５５）とを比較すると、Ｗ・Ｈについては誤差は５ミリメートル未満であるが、Ｌについては誤差が６．４５ミリメートルであることから、ＰチェックはＮＧとなる（Ｓ１１５でＮＧ）。そのため、距離データとして、当該ＮＧのＬについて６．４５ミリメートルを記録した後、ステップＳ１１９に処理を移行することとなる。つまり、打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０２」は、ＮチェックはＯＫで、ＰチェックはＮＧとなる例である。

ステップＳ１２１では、判定結果リストを出力する処理が行われる。即ち、前述したステップＳ１１１によるＮチェック処理に合格したものは（Ｓ１１１でＯＫ）、ステップＳ１１３によりＮフラグに「１」が設定されているので、その場合には判定結果として「ＯＫ」の表示を行う出力処理を、またＮチェック処理に合格していないものは（Ｓ１１１でＮＧ）、ステップＳ１０１による初期化処理で設定された「０」がＮフラグに設定されたままになっているので、その場合には判定結果として「ＮＧ」の表示を行う出力処理を、それぞれ行う。

同様に、ステップＳ１１５によるＰチェック処理に合格したものは（Ｓ１１５でＯＫ）、ステップＳ１１７によりＰフラグに「１」が設定されているので、その場合には判定結果として「ＯＫ」の表示を行う出力処理を、またＰチェック処理に合格していないものは（Ｓ１１５でＮＧ）、ステップＳ１０１による初期化処理で設定された「０」がＰフラグに設定されたままになっているので、その場合には判定結果として「ＮＧ」の表示を行う出力処理を、それぞれ行う。

これにより、例えば図３に示すように、プリンタ装置２８から判定結果リストが出力される。この例では、検査プログラム２２ｃの判定結果として、データ番号２６６６の打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０１」については、Ｎチェック、Ｐチェックともに「ＯＫ」の表示がされ、最大誤差の距離がＨについて２．５ミリメートルであることが表示されている。また、データ番号２６６７の打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０２」については、Ｎチェックは「ＯＫ」、Ｐチェックは「ＮＧ」の表示がされ、最大誤差の距離がＬについて６．４５ミリメートルであることが表示されている。なお、このステップＳ１２１による出力装置は、ディスプレイ装置２６であっても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る溶接位置検査装置１０によると、ＣＡＤシステム３１、ＣＰＵ２１等によりスポット溶接を予定する位置の座標情報としてＣＡＤデータのリスト座標値である正寸データ（溶接予定位置情報）を取得し（Ｓ１０３、Ｓ１０７）、３次元位置測定器３２、ＣＰＵ２１等により実際にスポット溶接された位置の座標情報として位置データのボディ座標値である実寸データ（溶接結果位置情報）を取得する（Ｓ１０５、Ｓ１０９）。そして、ＣＰＵ２１等により、正寸データと実寸データとを比較し両データの差が所定の範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ１１５）、この判断結果をＣＰＵ２１、プリンタ装置２８等により出力する（Ｓ１２１）。これにより、スポット溶接を予定する位置をＬ・Ｗ・Ｈによる正寸データとしてＣＡＤシステム３１から取得し、実際にスポット溶接された位置をＬ・Ｗ・Ｈによる実寸データとして３次元位置測定器３２により取得するので、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較する際に、作業者が例えば鋼尺を用いてスポット溶接された位置を測定する必要がなくなる。

このため、作業者が３次元位置測定器３２を用いてスポット打点を測定したとしても、鋼尺を用いて測定していた場合に比べて人為的な誤りの発生を抑制することができる。即ち、作業者による鋼尺を用いた実寸の測定では、図４に示すように、例えば点βを基準に鋼尺で打点ＩＤ「ＳＭＲ１１０５」や「ＳＭＲ１１０６」を測定する場合、鋼尺の当て方の個人差により測定誤差や目盛りの読み違い等の人為的な誤りが発生し得るのに対し、３次元位置測定器３２による測定では鋼尺を用いる必要がないので、このような人為的な誤りの発生を抑制することが可能となる。また、作業者個人差による測定上の癖による誤差の発生も抑制することが可能となる。さらに、３次元位置測定器３２を用いることによって、作業者による鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができ、かつ鋼尺により測定した場合に伴う付帯作業として測定データを制御部２０に入力する作業等も不要になるので、測定誤差や作業工数を大幅に削減することができる。したがって、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。

また、本実施形態に係る検査プログラム２２ｃによると、ＣＡＤシステム３１からＣＡＤデータ（スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報）および３次元位置測定器３２による位置データ（実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報）を取得可能な制御部２０に、溶接位置検査処理を実行させることで、当該制御部２０は、リスト座標値である正寸データ（溶接予定位置情報）を取得し（Ｓ１０３、Ｓ１０７）、ボディ座標値である実寸データ（溶接結果位置情報）を取得し（Ｓ１０５、Ｓ１０９）、正寸データと実寸データとを比較し両データの差が所定の範囲内にあるか否かを判断し（Ｓ１１５）、この判断結果をプリンタ装置２８により出力する（Ｓ１２１）。これにより、スポット溶接を予定する位置をＬ・Ｗ・Ｈによる正寸データとしてＣＡＤシステム３１から取得し、実際にスポット溶接された位置をＬ・Ｗ・Ｈによる実寸データとして３次元位置測定器３２により取得するので、「スポット溶接を予定する位置」と「実際にスポット溶接された位置」とを比較する際に、作業者が例えば鋼尺を用いてスポット溶接された位置を測定する必要がなくなる。

このため、前述同様、作業者が３次元位置測定器３２を用いてスポット打点を測定したとしても、鋼尺を用いて測定していた場合に比べて人為的な誤りの発生を抑制することができる。また、３次元位置測定器３２を用いることによって、作業者による鋼尺を用いた測定よりも高精度な測定ができ、かつ測定データを制御部２０に入力する作業等も不要になるので、測定誤差や作業工数を大幅に削減することができる。したがって、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。

なお、上述した実施形態では、制御部２０のＣＰＵ２１により検査プログラム２２ｃを実行させることで、図２に示す溶接位置検査処理を行ったが、例えば、３次元位置測定器３２を構成するコンピュータ（ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェイス等により構成されるもの）の機能により検査プログラム２２ｃを実行させても良い。この場合、制御部２０に代えて３次元位置測定器３２を置き換え、３次元位置測定器３２がＣＡＤシステム３１からＣＡＤデータを取得し得るように構成するとともに、３次元位置測定器３２のメモリに検査プログラム２２ｃをロードする。これにより、別途、制御部２０を設けなくても、検査プログラム２２ｃの実行が可能になるので、図２に示す溶接位置検査処理を３次元位置測定器３２に行わせることができ、上述した作用および効果を得ることができる。したがって、設備コストを低減しつつ、生産準備における作業工数を削減しかつ溶接品質を維持することができる。

本発明の一実施形態に係る溶接位置検査装置の構成例を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御部により実行される溶接位置検査処理の流れを示すフローチャートである。 図１に示すプリンタ装置から出力される判定結果リストの一例を示す説明図である。 ワーク（車両の右側サイドメンバ）の各溶接位置を示す説明図である。

符号の説明

１０…溶接位置検査装置
２０…制御部
２１…ＣＰＵ（溶接予定位置情報取得手段、溶接結果位置情報取得手段、溶接位置誤差判断手段、出力手段）
２２…メモリ
２２ａ…システムプログラム
２２ｂ…入力プログラム（溶接予定位置情報取得手段、溶接結果位置情報取得手段）
２２ｃ…検査プログラム（溶接予定位置情報取得手段、溶接結果位置情報取得手段、溶接位置誤差判断手段、出力手段、溶接位置検査プログラム）
２２ｄ…出力プログラム（出力手段）
２３…ＨＤＤ
２４…入出力インターフェイス（溶接予定位置情報取得手段、溶接結果位置情報取得手段、出力手段）
２５…入力装置
２６…ディスプレイ装置（出力手段）
２８…プリンタ装置（出力手段）
３１…ＣＡＤシステム（溶接予定位置情報取得手段）
３２…３次元位置測定器（溶接結果位置情報取得手段）
Ｗａ…ワーク
Ｓ１０３、Ｓ１０７（溶接予定位置情報取得手段）
Ｓ１０５、Ｓ１０９（溶接結果位置情報取得手段）
Ｓ１１５（溶接位置誤差判断手段）
Ｓ１２１（出力手段）

Claims (2)

1. スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報を取得する溶接予定位置情報取得手段と、
   実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報を取得する溶接結果位置情報取得手段と、
   前記溶接予定位置情報と前記溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断する溶接位置誤差判断手段と、
   前記溶接位置誤差判断手段による判断結果を出力する出力手段と、
   を備えることを特徴とする溶接位置検査装置。
2. 「スポット溶接を予定する位置の座標情報として溶接予定位置情報」および「実際にスポット溶接された位置の座標情報として溶接結果位置情報」を取得可能なコンピュータを、前記溶接予定位置情報を取得する溶接予定位置情報取得手段、
   前記溶接結果位置情報を取得する溶接結果位置情報取得手段、
   前記溶接予定位置情報と前記溶接結果位置情報とを比較し両位置の差が所定の範囲内にあるか否かを判断する溶接位置誤差判断手段、
   前記溶接位置誤差判断手段による判断結果を出力装置に出力させる出力手段、
   として機能させることを特徴とする溶接位置検査プログラム。

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