【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、鉄骨構造物の仕口等に於ける溶接部や柱と梁を接合する溶接部又は突合せ継手に於ける溶接部等、各種の鋼材の溶接部に形成されるいわゆるアンダーカットの深さを測定し、溶接作業の適正化を図る鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば鋼材の隅肉溶接、突合せ溶接等においては、鋼材すなわち母材の溶融によって母材表面と溶接部表面との間に凹形の窪みを形成する場合がある。これが、いわゆる「アンダーカット」と称している。このアンダーカットの発生は、鋼材や溶接構造物の強度確保の観点から極力回避することが望まれるものであり、国土交通省（旧建設省）告示１４６４号によれば、その深さが０．３ｍｍを超えるアンダーカットの発生は溶接不良として厳しく規制されるようになっている。
【０００３】
従来、大型建築物の鋼材溶接現場等の煩雑な場所に於いては、このような微細なアンダーカットの深さ測定に苦慮しており、各種の測定器具、例えばアンダーカットゲージ、溶接用ゲージやすきまゲージ等の測定ゲージや、各種小径芯線材、例えばシャープペンシルの０．３ｍｍ芯等を使用して、これらがアンダーカット部に嵌め込まれるか否か等の原始的な確認手段を使用するもの、あるいはダイヤルゲージを使用した計測程度しか採用し得ないのが実情である。しかし、これらの器具や手段によるアンダーカットの深さの測定は非能率であるうえ、その測定値が信頼性に劣しく高精度の測定が困難である等の問題があった。
【０００４】
また、一方に於いて、機械加工の分野で表面粗さ測定等に使用されているレーザ光による測定装置では高精度の凹凸検出が行えるものの、構成や装置が大掛かりで建設現場等への搬入設置及び取扱が困難であり、また設備コストが高い等の難点もあって、アンダーカットの深さを測定するには極めて困難であった。
【０００５】
また、従来技術に於いて、特開２０００−３３７８０５に開示されているように、鋼材（母材）端面間の溶接部の肉盛厚さ等を計測する技術もあるが、複数の各種定規を組合せてなる計測手段であって、計測工数がかかると共に計測方法が複雑であり、当該アンダーカットの深さを計測するには望ましいものではなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術によれば、鋼材の溶接部に於けるアンダーカットの深さを各種のゲージやダイヤルゲージ若しくは芯線材等を使用して測定するものであり、計測能率や作業性若しくは精度等が劣り、実用に適しないという問題点があった。そして、レーザ光による測定装置では、当該アンダーカットの深さを高精度に検出できるものの、設備や装置が大掛かりで取扱が困難となり高コスト等であるという問題点があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、鋼材（母材）の溶接部に形成されたアンダーカットの深さの測定を作業員の片手で把持でき簡便な操作で能率良くかつ高精度で行うことができ、しかも比較的低コストの実施化が可能な鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供することを目的としたものであって、次の構成、手段から成立する。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって被測定物体（母材）の表面に形成されたアンダーカットの深さのデータを表示しかつ前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置である。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって被測定物体（母材）の表面に形成されたアンダーカットの深さのデータを表示しかつデータ値の適否を報知する前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部及び警告手段とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置である。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって前記測定アームの基準位置から被測定物体（母材）の表面までの距離及び前記測定アームの基準位置からアンダーカットの深さ底面までの距離を計測したデータを演算、記憶又は処理しかつ前記測定装置本体内に内蔵した制御ユニットと、前記アンダーカットの深さのデータを表示しかつ前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置である。
【００１１】
請求項４記載の発明によれば、前記把持可能な測定装置本体は、その底部に所望数のマグネットを固定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置である。
【００１２】
請求項５記載の発明によれば、前記距離センサは非接触式であって、レーザビームセンサ、赤外線センサ、渦電流センサ又は超音波センサのいずれかであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係るアンダーカット測定装置の実施の形態を示す図面であって、（ａ）は当該アンダーカット測定装置で鋼材（母材）の溶接部に形成したアンダーカットの深さを計測している状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視線Ａ−Ａ方向からみた当該アンダーカット測定装置の拡大平面図、（ｃ）は（ａ）に示す矢視線Ｂ−Ｂ方向からみた当該アンダーカット測定装置の拡大底面図である。
【００１５】
１は一方の鋼材、２は母材としての他方の鋼材であり、両者間は各種の溶接機により溶接部３を形成して接合される。そして、溶接部３が形成されると、溶接作業者の熟練度合にもよるが、前記一方又は他方の鋼材（母材）１、２の表面２ａと該溶接部３の表面３ａとの間に窪みが形成される。この窪みがいわゆるアンダーカット４と称されている。
尚、鉄骨構造物の仕口部の溶接態様に於いては、前記一方の鋼材１として、柱フランジ及び前記他方の鋼材（母材）２として、梁フランジが適用される。また、突合せ継手等の溶接部にも適用できる。
【００１６】
５は測定装置本体であって、例えば、操作者が片手で把持して操作できるように略直方体の比較的小さい形状で構成している。而して、把持操作可能及び容易に持運び自在の小型、軽量の大きさに設計している。該測定装置本体５は、前面（図１（ａ）に於ける左側側面）側から測定アーム６を延在させており、該測定アーム６の下面（母材又は鋼材２の表面２ａ方向面）の一部又は所望位置に距離センサ７を固定している。該センサ７は非接触式のセンサとしての例えば、レーザビームセンサ、赤外線センサ、渦電流センサ又は超音波センサ等を使用する。また、該距離センサ７は接触式のセンサとして構成してもよく、この場合、前記測定アーム６が鋼材２の表面２ａ側に可倒自在に又は接離自在に該測定装置本体５に装着されている。前記接触式センサの場合は、該センサに例えば円錐９０度又は６０度の触針を備え、この触針が鋼材２の表面２ａに接触することによりアンダーカット４の深さや表面等を計測する。該測定アーム６は、その先端部６ａが図１（ａ）に示す実線の位置から破線の位置等まで進退又は伸縮自在に構成している。従って、該測定アーム６が後退作用をする際に該測定アーム６の後端部分は、図１（ａ）に一点鎖線で示すように、前記測定装置本体５内に進入する。また、該測定アーム６の基端部を太く構成し、先端部６ａを基端部内に挿脱する構成としてもよい。
【００１７】
そこで、前記距離センサ７は、測定アーム６の基準位置６ｂとアンダーカット４の底面及び被測定物体としての鋼材（母材）２の表面２ａの距離を測定し、当該アンダーカット４の深さｅを計測する。
【００１８】
前記測定装置本体５の上面は、図１（ｂ）に示すように、略中央部分にデータ表示部８を備えており、前記距離センサ７によるアンダーカット４の深さｅの計測値、例えば「０．３ｍｍ」や鋼材（母材）２の表面形状を画面として表示する。該データ表示部８は、例えば液晶パネルで構成し、計測演算結果や評価曲線又はアンダーカット４の深さの良否のマーク等を表示する他に、各測定値の統計処理を行い統計結果及びヒストグラム等の表示をする。また、該データ表示部８は当該アンダーカット４の深さｅに限らず、測定アーム６の基準位置６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａまでの測定初期値Ｌ１から測定終値Ｌｎまでを計測順番に従い順次データを記録、表示する。この場合、測定アーム６が後退したときの測定方法であり、逆の場合、つまり測定アーム６が前進する場合はＬｎが測定初期値、又、測定アーム６の基準位置６ｂからアンダーカット４の深さｅの底面までの測定値、すなわちＬａが終値となる。この測定初期値Ｌ１又はＬｎから測定終値Ｌｎ又はＬ１は、例えば、鋼材（母材）２上の測定範囲を５０（ｍｍ）、その間の測定ピッチを０．１（ｍｍ）とする。このときに於ける測定アーム６の基準値６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａまでのセンサ測定能力範囲が７０（ｍｍ）以内であれば、その測定初期値Ｌ１から測定終値Ｌｎの距離測定精度を１／１００（ｍｍ）にすることが判明した。
【００１９】
また、上記測定初期値Ｌ１又はＬｎの範囲内に溶接部３の表面３ａや溶接上端部、若しくはアンダーカット４の深さｅの底面すなわちその周辺部から最底面部までの測定値Ｌａを含むものである。そして、前記データ表示部８には、アンダーカット４の深さｅの周辺部から最底面部までをパラメータとして統計表示すると共に、深さｅの平均値や最大値を演算、表示する。従って、アンダーカット４の深さｅは、その最底面部までの計測データ値により当該測定装置本体５により計測される。
尚、前記データ表示部８は、操作者が計測データ値を見易くする関係上、前記測定装置本体５の上面に設置するものであるが、当該測定装置本体５の後面又は側面に設けてもよい。
【００２０】
上記測定装置本体５の内部には、図２に示すような制御ユニット９を内蔵している。該制御ユニット９は、例えば回路基板（図示せず）上にＡ／Ｄコンバータ１０、ＣＰＵ１１及びデータ表示部８の回路部を装着している。そして、前記測定装置本体５のいずれかの部位例えば後面には、当該測定装置本体５を作動するための電池若しくはバッテリに接続した電源スイッチ１２を配備している。前記距離センサ７及び該電源スイッチ１２は制御ユニット９のＡ／Ｄコンバータ１０に接続されている。該測定装置本体５の上面は、図１（ｂ）に示すように、初期設定を行う零設定ボタン１３及び前記測定アーム６の進退作用又は伸縮作用をさせるスタート／エンドボタン１４を設置している。また、前記測定アーム６が測定装置本体５の前面から前進又は後退するとき、その方向を指示する第１方向又は第２方向指示ボタン１５又は１６を上記スタート／エンドボタン１４に隣接して配備している。
尚、前記距離センサ７及び電源スイッチ１２は当該測定装置本体５の入力部として構成される。
【００２１】
図中、１７は、計測の結果、アンダーカット４の深さｅが例えば０．３（ｍｍ）を超えた場合、ランプの点灯、点滅する表示ランプ手段又はブザー音等発する鳴動手段若しくは音声を発する音声手段等でなる警告手段であって、前記測定装置本体５の所定部位例えばその上面に配備している。該警告手段１７は該データ表示部８内に装着してもよく、前記制御ユニット９のデータ表示部８に接続している。
【００２２】
また、図２に於いて、本装置に必ずしも設置する必要はないが、１８は例えば着色を施すためのインク噴射ノズル装置等で構成したマーカーであって、ＣＰＵ１１が距離センサ７の計測データを演算処理した結果、アンダーカット４の深さｅが所定値例えば０．３（ｍｍ）を超えた場合、異常と判断し、その旨を出力する。そして、該マーカー１８がアンダーカット４の不良部位を着色等する。また、必要に応じて、図２に示すように、当該測定装置本体５すなわちデータ表示部８にプリンタ１９を接続し、計測データ値等の記録をプリントアウトすることとしてもよい。このように、該測定装置本体５の出力部としては、警告手段１７、マーカー１８及びプリンタ１９がある。該プリンタ１９は例えば、サーマルプリンタ等で構成し高品質であって高速処理可能とする。
【００２３】
更に、前記測定装置本体５の底面には、図１（ｃ）に示すように、略円錐形をした３点のマグネット２０〜２２を互いが三角形を形成する各頂点位置に固定している。このように構成したので、アンダーカット４の深さｅを測定する際、例えば、鋼材（母材）２の表面２ａ上等に吸着固定でき、作業者が安定した姿勢や状態で当該アンダーカット４の深さｅを計測することができ、計測データ値の正確性を期する。尚、該マグネット２０〜２２は３点に限定されるものではなく、複数の所望数個、例えば、測定装置体５の底面に４個備えてもよい、また、略小円盤形状として着脱容易であって、吸着性を高めることができる。
【００２４】
次に、上述した本発明に係る鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置の実施の形態について、図３及び図４に示すフローチャートに基づき操作方法や動作等を説明する。
【００２５】
鋼材（母材）２の溶接部３に於けるアンダーカット４の深さｅを測定する手順については、先ず、各建造物の母材等に溶接を完了した後、目視により、アンダーカット４の深さｅが０．３（ｍｍ）を超えているものと想定される鋼材２等の表面２ａの部位に、図１（ａ）に示すように、測定装置本体５をセットする。該測定装置本体５のマグネット２０〜２２が該鋼材（母材）２の表面２ａに吸着する。そして、電源スイッチ１２をオン操作する。
次に、前記測定アーム６が前記測定装置本体５内に後退されている場合やそれ自体が圧縮されている場合は、当該測定アーム６を前進又は伸張させつつ、例えば距離センサ７の測定能力範囲約７０（ｍｍ）以内に於ける該測定アーム６の基準位置６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａまでの測定初期値Ｌｎから測定終値Ｌ１又はＬａを計測する。そこで、当該測定アーム６を図１（ａ）で示す破線の位置から前進させる必要があり、図１（ｂ）に示す第１方向指示ボタン１５を押し測定方向を決定し、確認する。また、零設定ボタン１３を押し操作し、このとき、鋼材（母材）２の表面２ａまでの測定位置が原点となり、図１（ａ）の場合、測定初期値Ｌｎとなり距離センサ７の出力を零とする初期化が行われる（ステップ１ないしステップ３に示す）。尚、初期化が完了しない場合、元のフローに戻る。
【００２６】
次に、スタート／エンドボタン１４を押すと、測定アーム６が前進又は伸張して例えば０．１（ｍｍ）ピッチで該距離センサ７によりその信号データが制御ユニット９に取り込まれる。そのデータ値がＣＰＵ１１により演算、記憶され、該測定アーム６の基準値６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａ及びアンダーカット４の深さｅまでの測定値、つまり測定初期値Ｌｎから測定値Ｌａを例えば測定アーム６の５０（ｍｍ）の範囲内を測定する（ステップ４、ステップ５に示す）。
そして、ＣＰＵ１１から出力された信号つまり計測した測定値は、データ表示部８の画面にプロットされていく。
【００２７】
このようにして、該ＣＰＵ１１により、図３のステップ４及びステップ５に示すように、測定アーム６の基準位置６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａまでの測定初期値Ｌｎ及び測定終値Ｌ１の平均値と、該測定アーム６の基準値６ｂからのアンダーカット４の深さｅの最底面部との差を演算して又は記憶かつ記録し、ステップ６に示すように、当該アンダーカット４の深さｅを算出する。この算出データは前記データ表示部８に表示する。
【００２８】
また、アンダーカット４の深さｅが例えば０．３（ｍｍ）を超えていれば、ＣＰＵ１１は異常と判断し、データ表示部８が測定値表示すると共に異常である旨を表示する。データ表示部８の出力信号により警告手段１７を動作させる。該警告手段１７が表示ランプ手段であれば点灯又は点滅動作させ、鳴動手段であればブザー音を発し、音声手段であれば音声、例えば「イジョウノフカサデス」の音声を発し、操作者に対して警報通報を行う（ステップ８に示す）。そして、マーカー１８によりマーキング有無を判断し、アンダーカット４の異常や不良があればその部位についてマーキング実施される（ステップ９、ステップ１０に示す）。一方、アンダーカット４の深さｅが例えば０．３（ｍｍ）以下であれば正常と判断され、該データ表示部８は測定値を表示して正常表示の旨を行う（ステップ１１に示す）。そして、更に、測定アーム６の前進又は伸張を行い、該距離センサ７によりアンダーカット４の部位を通過したことを確認すれば、前記スタート／エンドボタン１４を再び押すと、制御ユニット９が動作を停止する（ステップ１２に示す）。また、零設定ボタン１３を押すことにより、データ表示部８の画面に表示される測定記録を消去することができる。
尚、データ表示部８にプリンタ１９を接続した構成とし、各種計測データ等をプリントアウトしてもよい。
【００２９】
前述は、測定アーム６を前進又は伸張させて当該アンダーカット４の深さｅを計測する方法であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、当該測定アーム６を後退又は圧縮することにより、該測定アーム６の基準位置６ｂから鋼材（母材）２の表面２ａ及びアンダーカット４の深さｅの最底面部までの距離を測定することができる。この場合、測定初期値はＬａ又はＬｎ、測定終値はＬ１となる。
【００３０】
前述した測定アーム６に固定する距離センサ７は、レーザビームセンサ、赤外線センサ、渦電流センサ又は超音波センサ等非接触式を用いた場合を説明したが、接触式であってもよく、この場合例えば当該測定アーム６を測定装置本体５の垂直方向に上下させる構成や、該測定アーム６の先端部６ａを鋼材（母材）２側に傾倒させて該距離センサ７に例えば触針を使用しその他各種センサを該鋼材（母材）２の表面２ａ等に接触させながら当該アンダーカット４の深さｅを計測する構成としてもよい。そして、該距離センサ７やその他各種センサの出力信号は前述同様の制御ユニット９で演算／処理される。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置は叙上の構成、操作方法又は動作等を有するので、次の効果を有する。
【００３２】
請求項１記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって被測定物体（母材）の表面に形成されたアンダーカットの深さのデータを表示しかつ前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供する。
このような構成としたので、小型、軽量な測定装置となし、操作者が当該測定装置本体を片手で把持でき持ち運び容易にして、狭隘な部位等に於けるアンダーカットの深さを容易かつ正確に計測精度を高めて測定できると共に、更にアンダーカットの深さの異常に基づく溶接部位の再溶接作業を削減する効果がある。
【００３３】
請求項２記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって被測定物体（母材）の表面に形成されたアンダーカットの深さのデータを表示しかつデータ値の適否を報知する前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部及び警告手段とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供する。
このような構成としたので、操作者に対しアンダーカットの深さの異常をデータ表示に加えて、更に、別のランプ点滅作用等でなる警報手段で通報したので、異常の深さを形成したアンダーカットの検出漏れを完全に防止する効果がある。
【００３４】
請求項３記載の発明によれば、把持可能な測定装置本体と、該測定装置本体に進退又は伸縮自在に装着された測定アームと、該測定アームの所望位置に設置された接触式又は非接触式の距離センサと、該距離センサによって前記測定アームの基準位置から被測定物体（母材）の表面までの距離及び前記測定アームの基準位置からアンダーカットの深さ底面までの距離を計測したデータを演算、記憶又は処理しかつ前記測定装置本体内に内蔵した制御ユニットと、前記アンダーカットの深さのデータを表示しかつ前記測定装置本体の上面又は側面に備えたデータ表示部とで構成したことを特徴とする鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供する。
このような構成としたので、制御ユニットを回路基板やその他電子部品で構成し、これを測定装置本体内に内蔵したので、装置全体の薄型、小型化を図ると共に、部品の交換も可能とし、量産性、市場性に優れた測定装置となる効果がある。
【００３５】
請求項４記載の発明によれば、前記把持可能な測定装置本体は、その底部に所望数のマグネットを固定したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供する。
このような構成としたので、測定装置本体を容易に母材や鋼材その他の部位に吸着又は離脱させて使用することができ、測定作業能率を向上させる効果がある。
【００３６】
請求項５記載の発明によれば、前記距離センサは非接触式であって、レーザビームセンサ、赤外線センサ、渦電流センサ又は超音波センサのいずれかであることを特徴とする請求項１、２又は３記載の鋼材溶接部に於けるアンダーカット測定装置を提供する。
このような構成としたので、測定アームを固定するセンサを非接触式の各種の廉価な汎用センサを使用することができ、本装置の市場性、量産性を高めて各種の測定部位や分野にも適用できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアンダーカット測定装置の実施の形態を示す図面であって、（ａ）は鋼材（母材）の溶接部に形成したアンダーカットの深さを計測している状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の矢視線Ａ−Ａ方向から見た測定装置本体の拡大平面図、（ｃ）は（ａ）の矢視線Ｂ−Ｂ方向から見た測定装置本体の拡大底面図である。
【図２】本発明に係るアンダーカット測定装置本体に内蔵した制御ユニットの構成を示す回路図の一例である。
【図３】本発明に係るアンダーカット測定装置の実施の形態に於いて、その操作方法又は動作等を説明するフローチャートであって、ステップ１からステップ５までのフローを示す図である。
【図４】本発明に係るアンダーカット測定装置の実施の形態に於いて、その操作方法又は動作等を説明するフローチャートであって、ステップ６からステップ１２までのフローを示す図である。
【符号の説明】
１ 一方の鋼材
２ 他方の鋼材（母材）
２ａ 他方の鋼材（母材）の表面
３ 溶接部
３ａ 溶接部の表面
４ アンダーカット
５ 測定装置本体
６ 測定アーム
６ａ 測定アームの先端部
６ｂ 測定アームの基準位置
７ 距離センサ
８ データ表示部
９ 制御ユニット
１０ Ａ／Ｄコンバータ
１１ ＣＰＵ
１２ 電源スイッチ
１３ 零設定ボタン
１４ スタート／エンドボタン
１５ 第１方向指示ボタン
１６ 第２方向指示ボタン
１７ 警告手段
１８ マーカー
１９ プリンタ
２０〜２２ マグネット
ｅ アンダーカットの深さ
Ｌ１（Ｌｎ） 基準位置から鋼材表面まで測定初期値
Ｌｎ（Ｌ１） 基準位置から鋼材表面まで測定終値
Ｌａ 基準位置からアンダーカットの深さの底面部までの測定値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a so-called undercut formed on a welded portion of various steel materials, such as a welded portion at a joint of a steel structure, a welded portion for joining a column and a beam, or a welded portion at a butt joint. The present invention relates to a device for measuring undercut in a steel material welded part, which measures the depth of a steel plate and optimizes welding work.
[0002]
[Prior art]
For example, in fillet welding, butt welding, and the like of a steel material, a recess may be formed between the surface of the base material and the surface of the welded portion due to melting of the steel material, that is, the base material. This is called a so-called "undercut". It is desired that the occurrence of undercut be avoided as much as possible from the viewpoint of securing the strength of the steel material or the welded structure. According to the notification 1464 of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (former Ministry of Construction), the undercut has a depth of 0. The occurrence of undercuts exceeding 3 mm is strictly regulated as poor welding.
[0003]
Conventionally, in a complicated place such as a steel welding site of a large building, it has been difficult to measure the depth of such a fine undercut, and various measuring instruments such as an undercut gauge, a welding gauge, Measurement gauges such as clearance gauges, various small-diameter core wires, for example, using a 0.3 mm core of a mechanical pencil, using a primitive check means such as whether or not these are fitted into the undercut portion, Or, it is a fact that only measurement using a dial gauge can be adopted. However, measurement of the depth of undercut by these instruments and means is inefficient, and the measured value is inferior in reliability and difficult to measure with high accuracy.
[0004]
On the other hand, a laser-based measuring device used for measuring surface roughness in the field of mechanical processing can detect irregularities with high accuracy, but requires large-scale construction and equipment to carry it into a construction site. In addition, it is extremely difficult to measure the depth of the undercut due to difficulties such as difficulty in handling, and high equipment cost.
[0005]
In addition, in the prior art, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-337805, there is a technique for measuring the build-up thickness of a welded portion between steel (base metal) end faces, and the like. This is a combined measuring means, which requires a lot of measuring man-hours and a complicated measuring method, and is not desirable for measuring the depth of the undercut.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional technology, the depth of the undercut in the welded portion of steel is measured using various gauges, dial gauges, core wires, or the like, and the measurement efficiency, workability, accuracy, etc. are poor. However, there is a problem that it is not suitable for practical use. In the measuring device using a laser beam, although the depth of the undercut can be detected with high accuracy, there is a problem that equipment and devices are large-scale and difficult to handle, resulting in high cost and the like.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can measure the depth of an undercut formed in a welded portion of a steel material (base material) with one hand of an operator and efficiently with a simple operation. An object of the present invention is to provide an undercut measuring device in a steel material welded portion which can be performed with high accuracy and can be implemented at a relatively low cost. I do.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the measurement device main body that can be gripped, the measurement arm that is attached to the measurement device main body so as to be able to move forward and backward, and the contact type or the non-contact type that is installed at a desired position of the measurement arm A distance sensor of the formula, and a data display unit which displays data of the depth of an undercut formed on the surface of the object to be measured (base material) by the distance sensor and is provided on the upper surface or side surface of the measuring device main body. An undercut measuring device for a welded steel material characterized by having the above configuration.
[0009]
According to the invention described in claim 2, the measuring device main body that can be gripped, the measuring arm that is attached to the measuring device main body so as to be able to advance or retract, and the contact type or non-contact type that is installed at a desired position of the measuring arm A distance sensor of the formula, and data on the depth of an undercut formed on the surface of the object to be measured (base material) by the distance sensor, and on the upper or side surface of the measuring device main body for notifying the appropriateness of the data value. An undercut measuring device for a steel material welded part, comprising a data display part and a warning means provided.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the measuring device main body that can be gripped, the measuring arm that is attached to the measuring device main body so as to be able to advance and retract, and the contact type or non-contact type that is installed at a desired position of the measuring arm Distance sensor and data obtained by measuring the distance from the reference position of the measurement arm to the surface of the object to be measured (base material) and the distance from the reference position of the measurement arm to the undercut depth bottom surface using the distance sensor A control unit that calculates, stores or processes the data, and is built in the measurement device main body, and a data display unit that displays data of the depth of the undercut and is provided on the upper surface or side surface of the measurement device main body. This is an undercut measuring device for a steel welded portion.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the steel welding portion according to the first, second or third aspect, a desired number of magnets are fixed to the bottom of the main body of the measuring device that can be gripped. It is a cut measuring device.
[0012]
According to the invention described in claim 5, the distance sensor is a non-contact type, and is any one of a laser beam sensor, an infrared sensor, an eddy current sensor, and an ultrasonic sensor. Or an undercut measuring device for a steel material weld according to item 3.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of an undercut measuring device in a steel welded portion according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
Drawing 1 is a figure showing an embodiment of an undercut measuring device concerning the present invention, and (a) shows the depth of an undercut formed in a welding part of steel material (base material) by the undercut measuring device concerned. A side view showing a measuring state, (b) is an enlarged plan view of the undercut measuring device viewed from a direction of an arrow AA in (a), and (c) is an arrow BB in arrow (a). FIG. 3 is an enlarged bottom view of the undercut measuring device as viewed from a direction.
[0015]
Reference numeral 1 denotes one steel material, and 2 denotes the other steel material as a base material, and the two are formed and joined by various types of welding machines. When the weld 3 is formed, it depends on the skill of the welding operator, but between the surface 2a of the one or the other steel (base material) 1 and 2 and the surface 3a of the weld 3. A depression is formed. This depression is called a so-called undercut 4.
In the welding mode of the connection part of the steel structure, a column flange is used as the one steel material 1 and a beam flange is used as the other steel material (base material) 2. Further, the present invention can be applied to a welded portion such as a butt joint.
[0016]
Reference numeral 5 denotes a measuring apparatus main body, which is formed, for example, in a relatively small shape of a substantially rectangular parallelepiped so that an operator can hold and operate it with one hand. Thus, it is designed to be small and light in size so that it can be gripped and easily carried. The measuring device main body 5 has a measuring arm 6 extending from the front side (the left side surface in FIG. 1A), and the lower surface of the measuring arm 6 (the surface of the base material or the steel material 2 in the direction of the surface 2a). The distance sensor 7 is fixed to a part of or a desired position. The sensor 7 uses, for example, a laser beam sensor, an infrared sensor, an eddy current sensor, an ultrasonic sensor, or the like as a non-contact type sensor. Further, the distance sensor 7 may be configured as a contact type sensor. In this case, the measuring arm 6 is attached to the measuring device main body 5 so as to be tiltable or freely movable toward and away from the surface 2a of the steel material 2. ing. In the case of the contact type sensor, the sensor is provided with, for example, a stylus having a 90-degree or 60-degree cone, and the stylus contacts the surface 2a of the steel material 2 to measure the depth, the surface, and the like of the undercut 4. The measuring arm 6 is configured such that its distal end 6a can move forward and backward or extend and contract from a position indicated by a solid line to a position indicated by a broken line in FIG. Therefore, when the measuring arm 6 performs the retreating operation, the rear end portion of the measuring arm 6 enters the measuring device main body 5 as shown by a dashed line in FIG. Alternatively, the base end of the measurement arm 6 may be configured to be thick, and the distal end 6a may be inserted into and removed from the base end.
[0017]
Therefore, the distance sensor 7 measures the distance between the reference position 6b of the measuring arm 6, the bottom surface of the undercut 4, and the surface 2a of the steel material (base material) 2 as an object to be measured, and the depth e of the undercut 4 Is measured.
[0018]
As shown in FIG. 1B, the upper surface of the measuring device main body 5 is provided with a data display section 8 at a substantially central portion, and the measured value of the depth e of the undercut 4 by the distance sensor 7, for example, “ 0.3 mm "or the surface shape of the steel material (base material) 2 is displayed as a screen. The data display unit 8 is composed of, for example, a liquid crystal panel, and displays a measurement calculation result, an evaluation curve, a mark indicating whether or not the depth of the undercut 4 is good, and performs a statistical process on each measurement value to perform a statistical result and a histogram. And so on. In addition, the data display section 8 measures not only the depth e of the undercut 4 but also the measurement initial value L1 to the measurement end value Ln from the reference position 6b of the measurement arm 6 to the surface 2a of the steel material (base material) 2. Data is recorded and displayed in order according to the order. In this case, the measurement method is performed when the measurement arm 6 is retracted. In the opposite case, that is, when the measurement arm 6 is moved forward, Ln is the initial measurement value, and the depth of the undercut 4 from the reference position 6b of the measurement arm 6 is determined. The measured value up to the bottom surface of e, that is, La is the final value. From the measurement initial value L1 or Ln to the measurement end value Ln or L1, for example, the measurement range on the steel material (base material) 2 is 50 (mm), and the measurement pitch therebetween is 0.1 (mm). At this time, if the sensor measurement capability range from the reference value 6b of the measurement arm 6 to the surface 2a of the steel material (base material) 2 is within 70 (mm), the distance measurement from the initial measurement value L1 to the final measurement value Ln is performed. It was found that the accuracy was reduced to 1/100 (mm).
[0019]
In addition, the measured value La from the surface 3a of the welded portion 3, the upper end of the weld, or the bottom surface of the depth e of the undercut 4, that is, the peripheral portion to the lowermost portion is included in the range of the measurement initial value L1 or Ln. . The data display section 8 statistically displays the parameters from the periphery of the depth e of the undercut 4 to the bottom surface as parameters, and calculates and displays the average value and the maximum value of the depth e. Therefore, the depth e of the undercut 4 is measured by the measuring device main body 5 based on the measurement data value up to the bottommost portion.
The data display unit 8 is provided on the upper surface of the measuring device main body 5 for the purpose of making it easier for an operator to see the measured data value, but may be provided on the rear surface or side surface of the measuring device main body 5. .
[0020]
A control unit 9 as shown in FIG. 2 is built in the measuring device main body 5. The control unit 9 has, for example, an A / D converter 10, a CPU 11, and a circuit section of a data display section 8 mounted on a circuit board (not shown). A power switch 12 connected to a battery or a battery for operating the measuring device main body 5 is provided on any part of the measuring device main body 5, for example, on the rear surface. The distance sensor 7 and the power switch 12 are connected to an A / D converter 10 of the control unit 9. As shown in FIG. 1B, a zero setting button 13 for performing an initial setting and a start / end button 14 for causing the measuring arm 6 to move forward or backward or extend and contract are provided on the upper surface of the measuring device main body 5. . When the measuring arm 6 moves forward or backward from the front of the measuring device main body 5, a first direction or second direction indicating button 15 or 16 for indicating the direction is provided adjacent to the start / end button 14. ing.
The distance sensor 7 and the power switch 12 are configured as input units of the measuring device main body 5.
[0021]
In the drawing, reference numeral 17 denotes a sounding means or a sounding means for emitting a lamp or a buzzer sound when the depth e of the undercut 4 exceeds, for example, 0.3 (mm) as a result of the measurement. Warning means, such as audio means, is provided on a predetermined portion of the measuring device main body 5, for example, on the upper surface thereof. The warning means 17 may be mounted in the data display section 8 and is connected to the data display section 8 of the control unit 9.
[0022]
In FIG. 2, although not necessarily installed in the present apparatus, reference numeral 18 denotes a marker constituted by, for example, an ink jet nozzle apparatus for coloring, and the CPU 11 calculates data measured by the distance sensor 7. As a result of the processing, if the depth e of the undercut 4 exceeds a predetermined value, for example, 0.3 (mm), it is determined that there is an abnormality, and that fact is output. Then, the marker 18 colors the defective portion of the undercut 4 or the like. Further, if necessary, as shown in FIG. 2, a printer 19 may be connected to the measuring apparatus main body 5, that is, the data display section 8, and a record of measured data values and the like may be printed out. As described above, the output unit of the measurement device main body 5 includes the warning unit 17, the marker 18, and the printer 19. The printer 19 is composed of, for example, a thermal printer or the like, and has high quality and can perform high-speed processing.
[0023]
Further, as shown in FIG. 1 (c), three substantially conical magnets 20 to 22 are fixed on the bottom surface of the measuring device main body 5 at the respective vertexes where they form a triangle. With this configuration, when the depth e of the undercut 4 is measured, for example, the undercut 4 can be adsorbed and fixed on the surface 2a of the steel material (base material) 2 or the like, so that the operator can maintain the undercut 4 in a stable posture and state. Can be measured to ensure the accuracy of the measured data value. The number of the magnets 20 to 22 is not limited to three, and a plurality of desired magnets, for example, four magnets may be provided on the bottom surface of the measuring device body 5. Thus, the adsorptivity can be improved.
[0024]
Next, an operation method, an operation, and the like of the embodiment of the undercut measuring device in the steel welded portion according to the present invention described above will be described based on the flowcharts shown in FIGS.
[0025]
Regarding the procedure for measuring the depth e of the undercut 4 in the welded portion 3 of the steel material (base material) 2, first, after welding the base material and the like of each building is completed, the undercut 4 of the undercut 4 is visually observed. As shown in FIG. 1A, the measuring device main body 5 is set on a portion of the surface 2a of the steel material 2 or the like where the depth e is assumed to exceed 0.3 (mm). The magnets 20 to 22 of the measuring device main body 5 are attracted to the surface 2 a of the steel material (base material) 2. Then, the power switch 12 is turned on.
Next, when the measurement arm 6 is retracted into the measurement device main body 5 or when the measurement arm 6 itself is compressed, the measurement capability range of the distance sensor 7 is measured while the measurement arm 6 is advanced or extended. The final measurement value L1 or La is measured from the initial measurement value Ln from the reference position 6b of the measurement arm 6 within about 70 (mm) to the surface 2a of the steel material (base material) 2. Therefore, it is necessary to advance the measurement arm 6 from the position indicated by the broken line in FIG. 1A, and press the first direction instruction button 15 shown in FIG. 1B to determine and confirm the measurement direction. In addition, the zero setting button 13 is pressed, and at this time, the measurement position up to the surface 2a of the steel material (base material) 2 becomes the origin, and in the case of FIG. Initialization to zero is performed (shown in steps 1 to 3). If the initialization is not completed, the flow returns to the original flow.
[0026]
Next, when the start / end button 14 is pressed, the measurement arm 6 advances or extends, and the signal data is taken into the control unit 9 by the distance sensor 7 at a pitch of, for example, 0.1 (mm). The data value is calculated and stored by the CPU 11, and the measured value from the reference value 6b of the measuring arm 6 to the depth e of the surface 2a of the steel material (base material) 2 and the undercut 4, that is, the measured value from the initial measurement value Ln La is measured, for example, within a range of 50 (mm) of the measurement arm 6 (shown in steps 4 and 5).
The signal output from the CPU 11, that is, the measured value is plotted on the screen of the data display unit 8.
[0027]
Thus, as shown in steps 4 and 5 of FIG. 3, the CPU 11 determines the initial measurement value Ln and the final measurement value L1 from the reference position 6b of the measurement arm 6 to the surface 2a of the steel material (base material) 2. The difference between the average value and the lowermost portion of the depth e of the undercut 4 from the reference value 6b of the measuring arm 6 is calculated or stored and recorded. Calculate the depth e. The calculated data is displayed on the data display section 8.
[0028]
If the depth e of the undercut 4 exceeds, for example, 0.3 (mm), the CPU 11 determines that there is an abnormality, and the data display unit 8 displays the measured value and also indicates that the undercut is abnormal. The warning means 17 is operated by the output signal of the data display section 8. If the warning means 17 is a display lamp means, it is turned on or blinks; if it is a sounding means, it emits a buzzer sound; if it is an audio means, it emits a sound, for example, a sound of "Ijonov Kasades". A warning message is issued (shown in step 8). Then, the presence or absence of the marking is determined by the marker 18, and if there is an abnormality or defect of the undercut 4, marking is performed on the portion (shown in steps 9 and 10). On the other hand, if the depth e of the undercut 4 is, for example, 0.3 (mm) or less, it is determined to be normal, and the data display unit 8 displays the measured value and performs a normal display (shown in step 11). . When the measurement arm 6 is further advanced or extended and it is confirmed by the distance sensor 7 that the measurement arm 6 has passed the portion of the undercut 4, the control unit 9 operates when the start / end button 14 is pressed again. Stop (shown in step 12). By pressing the zero setting button 13, the measurement record displayed on the screen of the data display section 8 can be deleted.
It should be noted that a printer 19 may be connected to the data display section 8 to print out various measurement data and the like.
[0029]
The above is a method of measuring the depth e of the undercut 4 by advancing or extending the measuring arm 6, but the present invention is not limited to this, and the measuring arm 6 may be retracted or compressed. Accordingly, the distance from the reference position 6b of the measuring arm 6 to the surface 2a of the steel material (base material) 2 and the bottom surface of the depth e of the undercut 4 can be measured. In this case, the initial measurement value is La or Ln, and the final measurement value is L1.
[0030]
The distance sensor 7 fixed to the measurement arm 6 described above uses a non-contact type such as a laser beam sensor, an infrared sensor, an eddy current sensor, or an ultrasonic sensor. However, a contact type may be used. For example, a configuration in which the measuring arm 6 is moved up and down in the vertical direction of the measuring device main body 5 or a tip 6a of the measuring arm 6 is tilted toward the steel material (base material) 2 to use a stylus as the distance sensor 7, for example. In addition, a configuration may be adopted in which the depth e of the undercut 4 is measured while bringing various sensors into contact with the surface 2a of the steel material (base material) 2 or the like. The output signals of the distance sensor 7 and other various sensors are calculated / processed by the control unit 9 similar to the above.
[0031]
【The invention's effect】
Since the undercut measuring device in the steel welded portion according to the present invention has the above-described configuration, operation method, operation, and the like, it has the following effects.
[0032]
According to the first aspect of the present invention, the measurement device main body that can be gripped, the measurement arm that is attached to the measurement device main body so as to be able to move forward and backward, and the contact type or the non-contact type that is installed at a desired position of the measurement arm A distance sensor of the formula, and a data display unit which displays data of the depth of an undercut formed on the surface of the object to be measured (base material) by the distance sensor and is provided on the upper surface or side surface of the measuring device main body. Provided is an undercut measuring device for a steel material weld, which is characterized in that it is configured.
With such a configuration, a compact and lightweight measuring device can be provided, the operator can easily hold the measuring device main body with one hand and easily carry it, and can easily and accurately determine the depth of the undercut in a narrow portion or the like. In addition to being able to perform measurement with increased measurement accuracy, there is an effect of further reducing the work of re-welding a welding portion based on an abnormality in the undercut depth.
[0033]
According to the invention described in claim 2, the measuring device main body that can be gripped, the measuring arm that is attached to the measuring device main body so as to be able to advance or retract, and the contact type or non-contact type that is installed at a desired position of the measuring arm A distance sensor of the formula, and data on the depth of an undercut formed on the surface of the object to be measured (base material) by the distance sensor, and on the upper or side surface of the measuring device main body for notifying the appropriateness of the data value. An undercut measuring device for a steel material welded portion, comprising: a data display unit and a warning unit provided.
With this configuration, the operator is notified of an abnormality in the depth of the undercut in the data display, and further notified by another alarm means such as a flashing action of the lamp, so that the depth of the abnormality is formed. This has the effect of completely preventing omission of undercut detection.
[0034]
According to the third aspect of the present invention, the measuring device main body that can be gripped, the measuring arm that is attached to the measuring device main body so as to be able to advance and retract, and the contact type or non-contact type that is installed at a desired position of the measuring arm Distance sensor and data obtained by measuring the distance from the reference position of the measurement arm to the surface of the object to be measured (base material) and the distance from the reference position of the measurement arm to the undercut depth bottom surface using the distance sensor A control unit that calculates, stores or processes the data, and is built in the measurement device main body, and a data display unit that displays data of the depth of the undercut and is provided on the upper surface or side surface of the measurement device main body. An undercut measuring device for a steel material weld is provided.
With this configuration, the control unit is composed of a circuit board and other electronic components, and this is built into the measurement device main body.Thus, the entire device can be made thinner and smaller, and components can be replaced. This has the effect of being a measuring device with excellent mass productivity and marketability.
[0035]
According to a fourth aspect of the present invention, in the steel welding portion according to the first, second or third aspect, a desired number of magnets are fixed to the bottom of the main body of the measuring device that can be gripped. Provide a cut measuring device.
With such a configuration, the measuring device main body can be used by being easily adsorbed or detached from the base material, the steel material, or other portions, and the measuring operation efficiency is improved.
[0036]
According to the invention described in claim 5, the distance sensor is a non-contact type, and is any one of a laser beam sensor, an infrared sensor, an eddy current sensor, and an ultrasonic sensor. Or, an undercut measuring device in a steel material weld according to item 3 is provided.
With such a configuration, various inexpensive general-purpose non-contact sensors can be used as the sensor for fixing the measurement arm, and the marketability and mass productivity of this device can be increased to suit various measurement sites and fields. There is also an effect that can be applied.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an embodiment of an undercut measuring device according to the present invention, wherein (a) shows a state in which the depth of an undercut formed in a welded portion of a steel material (base material) is measured. The side view shown, (b) is an enlarged plan view of the measuring device main body viewed from the arrow AA direction of (a), and (c) is the measuring device main body viewed from the arrow BB direction of (a). It is an enlarged bottom view.
FIG. 2 is an example of a circuit diagram showing a configuration of a control unit built in an undercut measurement device main body according to the present invention.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an operation method or an operation of the undercut measuring apparatus according to the embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a flow from step 1 to step 5;
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation method or an operation of the undercut measuring device according to the embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a flow from step 6 to step 12.
[Explanation of symbols]
1 One steel material 2 The other steel material (base material)
2a Surface of the other steel material (base material) 3 Weld 3a Surface of weld 4 Undercut 5 Measuring device body 6 Measurement arm 6a Tip of measurement arm 6b Reference position of measurement arm 7 Distance sensor 8 Data display 9 Control unit 10 A / D converter 11 CPU
12 Power Switch 13 Zero Setting Button 14 Start / End Button 15 First Direction Button 16 Second Direction Button 17 Warning Means 18 Marker 19 Printer 20-22 Magnet e Undercut Depth L1 (Ln) Steel Surface from Reference Position Measurement initial value Ln (L1) From the reference position to the steel surface Measurement end value La Measurement value from the reference position to the bottom of the undercut depth
