CN108459081B - 焊接部检查装置 - Google Patents

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Abstract

一种焊接部检查装置，包括装置本体、探针、声音传播介质、构造成允许所述探针和所述声音传播介质被弹性地支撑至所述装置本体的弹性支撑机构、以及由硬度比金属板高的材料形成的引导构件。所述引导构件布置成使得第一部分位于所述声音传播介质的一侧并且第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出。所述探针构造成使所述超声波振荡，使得所述超声波通过所述声音传播介质发射至所述金属板的焊接部，并且在所述声音传播介质的所述末端表面面对所述焊接部的状态下，基于检测的所述超声波的所述反射波执行所述焊接部的检查。

Description

焊接部检查装置
技术领域
本发明涉及一种焊接部检查装置，并且更具体地，涉及改善用于发射超声波到焊接部并且基于超声波的反射波(反射回波)执行焊接部的检查的焊接部检查装置。
背景技术
使用超声波的焊接部检查装置在现有技术中已知为一种检查车辆的车身等的点焊部的焊接质量高还是低的装置。该焊接部检查装置向点焊部发射超声波并且基于超声波的反射波(例如，基于反射波的强度和由反射波产生的点焊部的图像数据)检查点焊部的焊接质量高还是低。
日本未审查专利申请公开第2013-022605号(JP 2013-022605 A)公开了一种检测器，其设置有超声波振荡单元并被支撑到上述焊接部检查装置中的浮动机构。具体而言，JP2013-022605 A公开了如下结构：盘簧被置于附接至关节型机器人的固定板与附接有检测器的活动板之间。以这种方式实现了弹性地支撑检测器的浮动机构。换句话说，尽管检测器为了获得高水准的焊接质量检查准确度需要从与点焊部的表面正交的方向进行邻接，但在当检测器甚至在检测器相对于电焊部的表面倾斜的情况下抵接电焊部的表面时，采用浮动机构能允许通过来自点焊部的表面的反作用力来改变检测器的方向，并因此检测器能够从正交于点焊部的表面的方向抵接。
发明内容
一般而言，焊接部检查装置中的检测器具有如下的构造：作为声音传播介质的类鞋式构件(shoe)附接到作为超声波振荡单元的探针的末端并且上述的焊接质量的检查通过类鞋式构件抵接点焊部的表面来执行。类鞋式构件由诸如丙烯酸树脂的具有出色的超声波传输特性的材料形成。如上所述，类鞋式构件由硬度比点焊金属板(钢板)低的材料形成。
因此，类鞋式构件的末端表面在当多次执行检查时可能被磨损。例如，类鞋式构件的末端表面可能会经受微小的凹凸(所谓的粗糙)或不均匀磨损。在出现上述磨损的情况下，在类鞋式构件的末端表面和点焊部的表面之间不能获得优良的接触状态，并且可能不利地影响检查精确度。在探针和类鞋式构件相对于点焊部的表面倾斜的情况下，例如，通过浮动机构改变探针和类鞋式构件的方向。然而，在这种情况下，不均匀磨损可能是由于类鞋式构件的末端表面的一部分和点焊部的表面之间的局部接触造成的。因此，当涉及根据现有技术的焊接部检查装置时，类鞋式构件几乎难以长时间使用，从而需要经常更换类鞋式构件。
本发明提供了一种能够抑制声音传播介质(类鞋式构件)的末端表面的磨损的焊接部检查装置。
本发明的方案涉及焊接部检查装置，其包括：装置本体；探针，其构造成使超声波振荡并检测所述超声波的反射波；声音传播介质，其附接至所述探针的末端；弹性支撑机构，其构造成允许所述探针和所述声音传播介质被弹性地支撑至所述装置本体；以及引导构件，其由硬度比金属板高的材料形成。所述引导构件布置成使得第一部分位于所述声音传播介质的一侧并且第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出。所述探针构造成使所述超声波振荡，使得所述超声波通过所述声音传播介质发射至所述金属板的焊接部，并且在所述声音传播介质的所述末端表面面对所述焊接部的状态下，基于检测的所述超声波的所述反射波执行所述焊接部的检查。
根据本发明的方案，在声音传播介质面对焊接部的状态下执行的焊接部的检查期间，引导构件的第二部分(超过声音传播介质的末端表面突出的部分，此后，在一些情况下称作突出部分)抵接焊接部的表面。因此，声音传播介质的末端表面不直接抵接焊接部的表面。因此，甚至当多次执行上述检查时，能够避免声音传播介质的末端表面的磨损，能够抑制声音传播介质的末端表面的粗糙或不均匀磨损，并且能够维持非常高水准的检查精确度。结果，能够长时间使用声音传播介质，并且能够显著减少声音传播介质的更换频率或者能够消除声音传播介质的更换必要性。
在根据本发明的方案的焊接部检查装置中，所述引导构件的所述第二部分可以布置在所述引导构件的外边缘部的多个部位处。
根据本发明的方案，在引导构件抵接焊接部的表面的状态下，布置在引导构件中的部位中的每个突出部分(引导构件的超过声音传播介质的末端表面突出的第二部分)抵接焊接部的表面。突出部分布置在引导构件的外边缘部中，并因此相对于声音传播介质的中心具有一定距离。因此，在声音传播介质和探针相对于焊接部的表面倾斜的情况下，能够很大程度上获得在当突出部分抵接焊接部的表面时从焊接部的表面接收的反作用力，并且能够通过弹性支撑机构容易地改变声音传播介质和探针的方向。换言之，能够给予声音传播介质和探针正交于焊接部的表面的姿态。由此，能够为突出部分提供保护声音传播介质的功能(通过防止声音传播介质的末端表面抵接焊接部的表面来防止声音传播介质磨损的功能)和给予声音传播介质和探针正交于焊接部的表面的姿态的功能(对齐功能)。
在根据本发明的方案的焊接部检查装置中，所述声音传播介质的所述末端表面可以具有矩形形状，并且所述引导构件的所述第二部分可以布置在分别邻近所述声音传播介质的末端表面的四个拐角部的外侧位置处。
根据本发明的方案，在焊接期间出现的不均匀部分可以存在于焊接部的表面中。例如，由焊接机的电极夹住引起的凹陷在执行完电焊后作为不均匀部分而存在。在引导构件的突出部分(引导构件的超过声音传播介质的末端表面突出的第二部分)中的一个抵接不均匀部分(具体地，突出部分)的情况下，声音传播介质和探针不太可能具有正交于焊接部的表面的姿态。因此，尽管优选的是突出部分的数量小以便避免抵接存在于焊接部的表面中的不均匀部分，同样优选的是突出部分的数量大以便充分地展现对齐功能。在本解决手段中，鉴于这些观点突出部分布置在分别邻近矩形的声音传播介质的末端表面的四个拐角部的外侧位置处，使得通过将突出部分的数量在能够充分地获得对齐功能的范围内最小化，突出部分不太可能抵接存在于焊接部的表面中的不均匀部分。结果，能够充分地获得对齐功能并且能够给予声音传播介质和探针正交于焊接部的表面的姿态。
根据本发明的方案的焊接部检查装置可进一步包括关节型机器人的手臂。所述探针和所述声音传播介质可以附接至所述手臂的末端部，并且所述手臂可以构造成被操作以使得在所述焊接部的所述检查期间，所述声音传播介质的所述末端表面面对所述焊接部。
根据本发明的方案，在根据未设置有引导构件的现有技术的焊接部检查装置中，在如上所述通过附接到关节型机器人的手臂末端部的焊接部检查装置执行焊接部的检查的情况下，声音传播介质可能以相对高的速度抵接焊接部的表面。这在例如关节型机器人未恰当地执行的教导的情况下出现。在这种情况下，在这种情况下，产生了如下的情形：出现了对声音传播介质的损害的担忧。在本发明的方案中，相反，通过设置引导构件，声音传播介质不直接抵接焊接部的表面，并因此甚至在未恰当地执行关节型机器人的教导的情况下也能够抑制对声音传播介质的损害。换言之，能够通过设置探针引导件来增强使用关节型机器人的焊接部检查的自动性的实用性。
根据本发明的方案的焊接部检查装置可进一步包括括凝胶涂覆装置，所述凝胶涂覆装置构造成当允许所述引导构件抵接所述焊接部的表面时，将凝胶以比在所述声音传播介质的所述末端表面和所述焊接部的所述表面之间形成的空间的容量大的量涂覆至所述焊接部的所述表面。
根据本发明的方案，引导构件的第二部分可以超过声音传播介质的末端表面突出，并因此在焊接部的检查期间在声音传播介质的末端表面和焊接部的表面之间形成了间隙。当在声音传播介质的末端表面和焊接部的表面之间存在空气时，可能不恰当地执行超声波向焊接部的发射。因此，凝胶需要介于声音传播介质的末端表面和焊接部的表面之间。在本解决方式中，凝胶涂覆装置被设置用于待由凝胶充满的空间并且由凝胶涂覆装置涂覆的凝胶的量被设定为比空间容量大的量。结果，能够抑制空气存在于声音传播介质的末端表面和焊接部的表面之间，能够恰当地执行超声波向焊接部的发射，并且能够获得高水准的检查准确度。
根据本发明的方案，提供了位于焊接部检查装置的声音传播介质那侧上的引导构件并且引导构件的第二部分超过声音传播介质的末端表面突出。因此，第二声音传播介质并不直接抵接焊接部的表面，并且能够避免声音传播介质的末端表面的磨损。结果，能够长时间使用声音传播介质，并且能够显著减少声音传播介质的更换频率或者能够消除声音传播介质的更换必要性。
附图说明
将在下文参照附图描述本发明的示范性实施例的特征、优势以及技术和工业意义，在附图中，相同附图标记指代相同的元件，并且其中：
图1是根据实施例的焊接部检查装置的立体图；
图2是根据实施例的焊接部检查装置的一部分的剖面正视图；
图3是根据实施例的焊接部检查装置的侧视图；
图4是用于示出根据实施例的焊接部检查装置的装配工作的视图；
图5是探针引导件的立体图；
图6是探针夹持件的立体图；
图7是类鞋式构件的末端部分和探针引导件的末端部分的立体图；
图8是图示出焊接部检查装置附接到关节型机器人的状态的立体图；
图9A是类鞋式构件的末端部分和探针引导件的末端部分的正视图并且是图示出探针引导件的末端抵接点焊部的表面的时刻的状态的视图；
图9B是类鞋式构件的末端部分和探针引导件的末端部分的正视图并且是图示出通过浮动机构执行自动对准的状态的视图；
图10是图示出通过浮动机构执行自动对准的状态的视图，其对应于图2；
图11是图示出执行车身的点焊部的检查的状态的立体图；
图12A是用于示出通过焊接部检查装置对位于车身面板中的凹陷部中的点焊部进行检查的情况的视图；
图12B是用于示出通过焊接部检查装置对位于车身面板中的凹陷部中的点焊部进行检查的情况的视图；
图13是对应于图7的第一修改实例的视图；并且
图14是对应于图7的第二修改实例的视图。
具体实施方式
此后，将参照附图描述本发明的实施例。在本实施例中，将描述本发明被应用为焊接部检查装置的实例，该焊接部检查装置用于在车辆的车身生产线上的检查过程中检查点焊部的焊接质量。
焊接部检查装置的整体构造的描述
将首先描述根据本实施例的焊接部检查装置的整体构造。图1是焊接部检查装置1的立体图。图2是焊接部检查装置1的一部分的剖面正视图。图3是焊接部检查装置1的侧视图。图4是用于示出针对焊接部检查装置1的装配工作的视图。
在下面的描述中，沿着焊接部检查装置1的中心线O(指的是图2中的单点划线)的方向(图2中的上下方向)将被称作Z方向。焊接部检查装置1的作为正交于Z方向的方向的宽度方向(图2中的左右方向)将被称作X方向。焊接部检查装置1的作为正交于Z方向的方向的厚度方向(图3中的左右方向)将被称作Y方向。图2中的Z方向上的下侧将被称作Z1方向，并且图2中的Z方向上的上侧将被称作Z2方向。图2中的X方向上的右侧将被称作X1方向，并且图2中的X方向上的左侧将被称作X2方向。图3中的Y方向上的右侧将被称作Y1方向，并且图3中的Y方向上的左侧将被称作Y2方向。在下面的描述中，在当焊接部检查装置1具有图1至图4中图示出的姿态时焊接部检查装置1的下侧表面将被称作焊接部检查装置1的下表面，并且其在当焊接部检查装置1具有图1至图4中图示出的姿态时的下侧将被称作其下侧。
如图1至图4中图示出的，一个基座支架(一个装置本体)2、两个引导支架3、一个超声波检查单元4、两个探针引导件5、两个探针夹持件6、一个盘簧7和一个凝胶涂覆装置8被一体地装配以构成焊接部检查装置1。焊接部检查装置1从超声波检查单元4向点焊部(金属板(钢板)的焊接部)发射超声波，并且基于超声波的反射波(反射回波)输出与点焊部的焊接质量有关的信息。此后，将描述构成焊接部检查装置1的每个构件。
基座支架
基座支架2设置有基座板21和基座支架本体22。
基座板21是附接至关节型机器人100(参照图8，在后面描述)的手臂末端部101的一部分，并且具有大致矩形平行六面体形状。螺栓孔21a沿着基座板21的板厚方向(Z方向)穿过基座板21形成。用于螺栓紧固到关节型机器人100的手臂末端部101的螺栓B1被旋拧到螺栓孔21a中。在图2和图3中，关节型机器人100的附接有基座板21的手臂末端部101和各螺栓B1由假想线表示。
基座支架本体22是与基座板21的下侧(Z1方向侧)连续的一部分。沿着上下方向(Z方向)延伸的突出部22b分别布置在基座支架本体22的侧表面(分别位于X1方向侧和X2方向侧的侧表面)22a的Y方向上的中间部处。两个螺栓孔22c(参照图4)沿着X方向穿过突出部22b的中间部(Y方向上的中间部)而形成。螺栓孔22c形成在上下方向上的三个部位中。沟槽22d(参照图2和图3)形成在基座支架本体22的下表面(位于Z1方向侧的表面)中。盘簧7的上端部(被研磨并且具有封闭端形状的上端部)配合到沟槽22d中。
单元插入孔23形成在基座板21和基座支架本体22中。单元插入孔23跨越基座板21和基座支架本体22，沿着中心线O的方向(沿着Z方向)穿过基座板21和基座支架本体22而形成，并且形成为用于插入超声波检查单元4。
引导支架
引导支架3是装配到基座支架本体22的侧表面22a的构件。凹陷部3a(参照图4)形成在引导支架3的面对基座支架本体22的内侧表面中。布置在基座支架本体22的侧表面22a上的突出部22b配合到凹陷部3a中。与形成在基座支架本体22中的螺栓孔22c对应的螺栓插入孔3b形成在引导支架3中。通过使螺栓插入孔3b与基座支架本体22中的螺栓孔22c对齐，将螺栓B2插入到螺栓插入孔3b中，然后将螺栓B2旋拧到螺栓孔22c中，引导支架3被分别装配到基座支架2的侧表面22a上。
引导支架3在纵向方向(Z方向)上的尺寸被设定得比基座支架本体22在纵向方向上的尺寸长。在每个引导支架3装配到基座支架本体22的状态下，每个引导支架3的上表面位置对应于基座支架本体22的上端位置。因此，每个引导支架3的下侧部延伸到超越基座支架2的下端的下侧(Z1侧)。此后，如上所述延伸到下侧的部分将被称作引导支架3的延伸部31。
如在图2的局部剖视图中图示出的，倾斜表面31a和止动件表面31b形成在引导支架3的延伸部31的下部的内侧表面(面对中心线O侧的内侧表面)上。倾斜表面31a朝向下侧(Z1侧)向内倾斜。止动件表面31b从倾斜表面31a的下端水平向内延伸。倾斜表面31a和止动件表面31b是展现超声波检查单元4的保持功能和定位功能(将在下面描述的功能)的部分。
超声波检查单元
超声波检查单元4设置有探针(超声换能器)41、类鞋式构件42和信号电缆43。
探针41设置有具有矩形平行六面体形状的探针本体41a和一体地形成在探针本体41a的上侧上的连接器部41b。信号电缆43连接至连接器部41b。基板容纳在探针本体41a中，并且基板具有排列成矩阵状的多个压电振动元件。由控制器(未图示出)产生的操作信号通过信号电缆43被发送到每个压电振动元件。超声波通过根据操作信号来操作的每个压电振动元件来振荡。
探针41具有矩形形状的下表面(位于Z1方向侧的表面)。探针41的下表面也可以具有正方形形状或圆形形状。
类鞋式构件42是本发明的声音传播介质。类鞋式构件42通过旋拧等附接到探针41的末端。具有优异的超声波传输特性的材料形成类鞋式构件42。例如，类鞋式构件42由丙烯酸树脂形成。类鞋式构件42具有基部42a和末端部42b，该基部42a具有矩形平行六面体形状并且附接到探针41的末端，该末端部42b具有正方形截锥体形状并且与基部42a的下侧(Z1侧)连续。类鞋式构件42的上表面(基部42a的上表面)的形状对应于探针41的下表面的形状。换言之，类鞋式构件42的上表面(基部42a的上表面)具有矩形形状。类鞋式构件42的上表面也可以具有正方形形状或圆形形状。末端部42b具有朝向末端侧逐渐变细的形状(正方形的截锥体形状)。末端部42b的末端表面42c(类鞋式构件42的下表面)具有正方形形状。末端部42b的末端表面42c(类鞋式构件42的下表面)的一侧例如是10mm。上述侧的尺寸不局限于此。类鞋式构件42的末端表面42c也可以具有矩形形状或圆形形状。
信号电缆43将控制器和探针41彼此连接并且在控制器和探针41之间执行信号发送和接收。换言之，信号电缆43将操作信号传递到探针41的每个压电振动元件并且基于由每个压电振动元件接收的反射回波传递电信号给控制器。
控制器通过信号检测电路发送反射回波的电信号到信号处理单元，通过信号处理单元执行并行操作处理，判定作为检查对象的点焊部的焊接质量高还是低，并且输出判定结果。
探针引导件
探针引导件5是本实施例的特性构件。探针引导件5是覆盖探针41和类鞋式构件42的侧表面(分别位于X1方向侧和X2方向侧的侧表面)的构件。图5是一个探针引导件5的立体图。左右探针引导件5成对。探针41和类鞋式构件42的两左右侧表面分别由左右探针引导件5覆盖。
如图5中图示出的，探针引导件5设置有探针引导部51(图5中图示出的单点划线上方的部分)、类鞋式构件引导部52(图5中图示出的单点划线下方的部分)和锁定部53。探针51引导部51覆盖探针41的侧表面。类鞋式构件引导部52与探针引导部51的下侧连续并且覆盖类鞋式构件42的侧表面。锁定部53与探针引导部51的上侧连续并且锁定到引导支架3。
探针引导部51具有平板形状。探针引导部51的侧表面的形状(从X方向观看)大致对应于探针41的探针本体41a的侧表面的形状。探针本体41a的整个侧表面通过探针引导部51与探针41的探针本体41a的侧表面重叠而被探针引导部51覆盖。
类鞋式构件引导部52通过与类鞋式构件42的基部42a和末端部42b的侧表面中的每个重叠来覆盖整个类鞋式构件42的整个侧表面。换言之，类鞋式构件引导部52具有沿着类鞋式构件42的基部42a的侧表面的平板状的平坦部52a，以及从平板部52a的下端朝向中心线O侧倾斜以沿着类鞋式构件42的末端部42b的侧表面的倾斜板部52b。
锁定部53设置有抓握探针41的连接器部41b的固持部53a和定位单元53b，所述定位单元53b通过抵接形成在引导支架3中的倾斜表面31a和止动件表面31b来进行保持并定位在超声波检查单元4上。
固持部53a的内表面53g(位于图5中的X1方向侧上的表面)突出以便相比于探针引导部51的内表面靠近连接器部41b侧(X1方向侧)定位。固持部53a的突出尺寸大致对应于探针本体41a的侧表面关于连接器部41b的侧表面的突出尺寸。因此，固持部53a的内表面53g在探针引导部51与探针本体41a的侧表面重叠的状态下抵接连接器部41b的侧表面。左右探针引导件5成对。因此，在探针引导件5抵接探针41和类鞋式构件42的相应的侧表面的状态下，通过探针引导件5的固持部53a的内表面53g分别抵接连接器部41b的侧表面，连接器部41b由探针引导件5的相应的固持部53a从左右两侧(X方向上的两侧)挤压(参照图2)。固持部53a的外表面53f(位于图5中的X2方向侧上的表面)在平面图中具有弧形形状(当从Z方向观看时)。外表面53f的弧形的半径对应于盘簧7(在后面描述)的内圆周部的半径。在盘簧7的下端部配合到固持部53a中的状态下，通过盘簧7的内圆周部抵接外表面53f，盘簧7被定位。
定位单元53b超越探针引导部51的外表面而朝向外侧(引导支架3侧)突出。定位单元53b具有水平延伸的下表面53c和从下表面53c的外侧端朝向外侧向上倾斜的倾斜表面53d。倾斜表面53d的倾斜角度(相对于下表面53c的倾斜角度)大致对应于形成在引导支架3的延伸部31的内侧表面上的倾斜表面31a的倾斜角度(相对于止动件表面31b的倾斜角度)。因此，在定位单元53b的下表面53c如图2中图示出地抵接引导支架3的止动件表面31b的状态下，定位单元53b的倾斜表面53d沿着引导支架3的倾斜表面31a。换言之，超声波检查单元4的保持功能(防止探针41从引导支架3掉落的功能)通过下表面53c和止动件表面31b彼此抵接来展现，并且允许超声波检查单元4的探针41和类鞋式构件42的中心线对应于焊接部检查装置1的中心线O的定位功能通过倾斜表面53d和倾斜表面31a彼此抵接来展现。定位单元53b的上表面53e构造为盘簧7的下端部(被研磨并且具有封闭端部形状的下端部)抵接的弹簧支承座。
螺栓孔54沿着Y方向穿过探针引导件5而形成。螺栓孔54横跨探针引导部51和类鞋式构件引导部52在上下方向(Z方向)上的三个部位中形成。
硬度比构成车辆的车身的金属板(钢板)高的材料形成探针引导件5。例如，探针引导件5由不锈钢制成。探针引导件5的材料不限于此。探针引导件5的材料被恰当地设定。
如上所述，探针引导件5覆盖探针41的侧表面和类鞋式构件42的侧表面。探针引导件5对应于本发明的引导构件(由硬度比构成焊接部的金属板高的材料制成并位于至少声音传播介质那侧的引导构件)。
探针夹持件
探针夹持件6是覆盖探针41的前表面(位于Y2方向侧的表面)和探针41的后表面(位于Y1方向侧的表面)的构件。图6是一个探针夹持件6的立体图。探针夹持件6通过将探针引导件5彼此连接而以不可拆卸的方式将每个探针引导件5装配到探针41上。
具体地，探针夹持件6设置有平板部61和紧固部62。平板部61大致对应于探针本体41a的前表面的形状和后表面的形状，并且紧固部62一体地形成在平板部61的X方向外侧上。对应于形成在探针引导件5中的螺栓孔54的螺栓插入孔62a形成在紧固部62中。通过使螺栓插入孔62a与探针引导件5中的螺栓孔54对齐，将螺栓B3(参照图4)插入到螺栓插入孔62a中，并且将螺栓B3旋拧到螺栓插入孔54中，每个探针夹持件6跨过两个探针引导件5之间的间隙而装配。在这种状态下，每个探针引导件5和每个探针夹持件6彼此连接，并因此每个探针引导件5和每个探针夹持件6在每个探针引导件5和每个探针夹持件6覆盖探针41和类鞋式构件42的外周的状态下一体地装配。
弹簧支承座63形成在探针夹持件6的平板部61上。弹簧支承座63在正交于平板部61的方向上(向Y方向上的外侧)突出。弹簧支承座63的外边缘具有沿着盘簧7的外边缘的形状的弧形形状。
探针引导件的突起
本实施例的特征在于突起55布置在探针引导件5的末端部上，这将在后面详细描述。
图7是类鞋式构件42的末端部分和探针引导件5的末端部分的立体图。如图7中图示出的，大致矩形平行六面体形状的突起55分别一体地布置在探针引导件5的末端部56的两个纵向方向(Y方向)的端部(Y1方向侧上的端部和Y2方向侧上的端部)上。突起55具有矩形末端表面55a，其具有一侧，该侧具有对应于探针引导件5的末端部56在宽度方向(X方向)上的尺寸。
在探针引导件5装配到探针夹持件6并且覆盖类鞋式构件42的侧表面的状态下，探针引导件5的末端部56的位置(未布置突起55的末端部56的Z方向位置)是类鞋式构件42的末端表面42c上方(靠近Z2方向侧)的位置。换言之，如图7中图示出的，类鞋式构件42的末端表面42c相比于探针引导件5的末端部56以尺寸t1更靠近下侧(Z1侧)定位。突起55的高度尺寸(Z方向上的尺寸)被设定成比尺寸t1长。结果，突起55的末端表面55a比类鞋式构件42的末端表面42c靠近下侧(Z1侧)定位。换言之，突起55的末端部分超越类鞋式构件42的末端表面42c突出。突起55的突出尺寸(图7中的突出尺寸t2)被设定得比存在于点焊部的表面中的微小的不均匀部分(由焊接机的电极夹住引起的凹陷导致的不均匀部分)的高度尺寸(具体地，突出部的高度尺寸)大。具体地，突起55的高度尺寸被设定成使得从类鞋式构件42的末端表面42c的突出尺寸为0.4mm。突起55的高度尺寸彼此对应。该高度尺寸并不限于上面的值而是被恰当地设定。本发明中的构造“引导构件的第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出”由上述的构造来实现。换言之，突起55的超过类鞋式构件42的末端表面42c突出的部分(突出尺寸t2部分)是本发明的“引导构件的超过所述声音传播介质的末端表面突出的第二部分(突出部分)”。
探针引导件5的类鞋式构件引导部52的倾斜板部52b(参照图5)具有朝向下侧(Z1侧)逐渐减小的宽度方向(Y方向)尺寸并且当从X方向观看时具有大致梯形形状(参照图3)。倾斜板部52b的与上述梯形斜边对应的侧边缘的倾斜角度(图3中的角度α1)小于类鞋式构件42的末端部42b的侧表面(末端部42b的由图3中的虚线表示的侧表面)的斜边的倾斜角度(是比类鞋式构件42的末端部42b的侧表面的斜边更接近直角的角度)。因此，类鞋式构件引导部52的下端部的宽度尺寸(Y方向上的宽度尺寸，图3中的尺寸t3)大于类鞋式构件42的末端表面42c的一侧的尺寸(由图3中的虚线表示的类鞋式构件42的末端部42b的下端的宽度尺寸t4)。突起55布置在探针引导件5的末端部56的两个纵向方向(Y方向)的端部上。因此，突起55布置在类鞋式构件42的末端表面42c的每侧的外侧的位置处。更具体地，每个突起55布置成使得类鞋式构件42的末端表面42c的拐角部和突起55的拐角部彼此抵接(参照图7)。以这种方式，突起55布置在分别邻近类鞋式构件42的末端表面42c的四个拐角部的外侧位置处。
出于以下原因，如上所述的，突起55布置在分别邻近类鞋式构件42的末端表面42c的四个拐角部的外侧位置处。换言之，在焊接期间出现的不平均部分可以如上所述地存在于点焊部的表面中。例如，由焊接机的电极夹住引起的凹陷作为不均匀部分而存在。在布置在探针引导件5的末端部56上的多个突起55中的一个抵接不均匀部分(具体地，突出部分)的情况下，类鞋式构件42和探针41不太可能具有正交于点焊部的表面的姿态。因此，尽管优选的是突起55的数量小以便避免抵接存在于点焊部的表面中的不均匀部分，但同样优选的是突起55的数量大以便充分地展现待在下面描述的对齐功能(通过使用基于盘簧7的浮动机构9给予类鞋式构件42和探针41正交于点焊部的表面的姿态的功能)。在本实施例中，鉴于这些观点，突起55布置在分别邻近类鞋式构件42的末端表面42c的四个拐角部的外侧位置处，以便通过使突起55的数量在能够充分地获得对齐功能的范围内最小化，突起55不太可能抵接存在于点焊部的表面中的不均匀部分。结果，能够充分地获得对齐功能并且给予类鞋式构件42和探针41正交于点焊部的表面的姿态。
基于盘簧的浮动机构
下面将描述浮动机构(弹性支撑机构)9。浮动机构9允许通过使用盘簧7使类鞋式构件42和探针41被弹性地支撑到基座支架(装置本体)2。如上所述，探针引导件5的定位单元53b被锁定到引导支架3的下端部。换言之，探针引导件5未被固定到引导支架3。盘簧7以压缩状态被插入在基座支架2的基座支架本体22与探针夹持件6的弹簧支承座63的上表面和定位单元53b的上表面53e之间(参照图1至图3)。因此，超声波检查单元4可以在接收到偏置力的同时抵抗来自盘簧7的向下的偏置力而移位。浮动机构9以这种方式构造。
换言之，在无外力作用在探针引导件5等上的情况下，由于盘簧7的偏置力，探针引导件5的定位单元53b的下表面53c(被挤压)抵接引导支架3的止动件表面31b并且定位单元53b的倾斜表面53d(被挤压)抵接引导支架3的倾斜表面31a(参照图2)，并因此超声波检查单元4以如下的状态定位：超声波检查单元4的探针41的中心线和类鞋式构件42的中心线对应于焊接部检查装置1的中心线O。相反，在外力作用在探针引导件5等上的情况下(在外力通过探针引导件5抵接点焊部的表面而起作用的情况下)，超声波检查单元4的探针41和类鞋式构件42的姿态能够通过盘簧7借助外力而弹性地变形并且探针引导件5的定位单元53b的下表面53c与引导支架3的止动件表面31b分离开或定位单元53b的倾斜表面53d与引导支架3的倾斜表面31a分离开而被改变。换言之，探针41的中心线和类鞋式构件42的中心线能够相对于焊接部检查装置1的中心O倾斜(参照图10)。
凝胶涂覆装置
当在点焊部的焊接质量的检测期间空气存在于类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间时，可能不会恰当地执行超声波向点焊部的发射。因此，凝胶需要介于类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间。关于这点，根据本实施例的焊接部检查装置1设置有向点焊部的表面涂覆凝胶的凝胶涂覆装置8。
凝胶涂覆装置8将预定量的凝胶涂覆到点焊部的表面。凝胶涂覆装置8具有如下的构造：凝胶喷嘴82被支撑在支撑件支架81上，支撑件支架81附接至在一侧(X1方向侧)处的引导支架3。凝胶喷嘴82具有靠近探针引导件5的末端部定位的末端部(凝胶排放口)。凝胶供给管(未图示出)连接至凝胶喷嘴82。由泵(未图示出)来泵送的凝胶根据电磁阀的开闭操作而被从凝胶供给管引入到凝胶喷嘴82中。然后，凝胶被以预定量朝向点焊部的表面涂覆。
从凝胶涂覆装置8涂覆到点焊部的表面的凝胶的量被设定成比当探针引导件5的突起55抵接点焊部的表面时在类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间形成的空间的容量大预定量。这样是为了防止空气存在于该空间中。换言之，在本实施例中，因为突起55布置在探针引导件5的末端部56上，空间(在现有技术中存在)形成在类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间。如上所述，当空气存在于类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间时可能不会恰当地执行超声波向点焊部的发射，并因此需要凝胶介于类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间。在本实施例中，凝胶涂覆的量被设定成大于针对填充凝胶的空间的空间容量的量。结果，能够抑制空气存在于类鞋式构件42的末端表面42c和点焊部的表面之间，能够恰当地执行超声波向点焊部的发射，并且能够获得高水准的检查精确度。用于调节涂覆凝胶的量和涂覆凝胶的时刻的电磁阀的开闭操作基于来自控制器的控制信号来执行。
针对焊接部检查装置的装配工作
此后，将简单地描述针对焊接部检查装置1的装配工作。在装配工作期间，如图4中图示出的，超声波检查单元4的探针41和类鞋式构件42被从上方插入到基座支架2中的单元插入孔23中。然后，探针41和类鞋式构件42穿过盘簧7的内侧，并且盘簧7的上端部配合到在基座支柱本体22的下表面中形成的沟槽22d中(参照图2)。
在允许探针引导件5抵接探针41和类鞋式构件42的各个侧表面并且允许探针夹持件6抵接探针41的前表面和后表面之后，探针引导件5和探针夹持件6由螺栓B3一体地装配。
然后，引导支架3分别由螺栓B2装配到基座支架2的侧表面22a。在那时，通过使盘簧7的下端部配合到固持部53a中并且允许盘簧7的下端部抵接定位单元53b的上表面53e和弹簧支承座63，盘簧7以压缩状态插入在基座本体22与探针引导件5和探针夹持件6之间。探针引导件5的定位单元53b被锁定到引导支架3。换言之，允许定位单元53b的下表面53c抵接引导支架3的止动件表面31b，并且允许定位单元53b的倾斜表面53d抵接引导支架3的倾斜表面31a(参照图2)。在引导支架3以这种方式装配到基座支架2的各侧表面的状态下，展现出了超声波检查单元4的保持功能和定位功能。构造成了浮动机构9。然后，凝胶喷嘴82经由支撑件支架81附接到引导支架3。
焊接部检查操作
下面将描述焊接部检查操作。
在如上所述构造的焊接部检查装置1附接至关节型机器人100的手臂末端部101(参照图8)后，通过操作关节型机器人100来执行焊接部检查。
本实施例中采用的关节型机器人100设置有多个旋转轴。关节型机器人100的手臂末端部101能够绕焊接部检查装置1的中心线O旋转。换言之，手臂末端部101设置有能够与焊接部检查装置1的中心线O同轴地旋转的电动机102，并且焊接部检查装置1构造成通过由电动机102的操作引起的手臂末端部101的旋转而能够绕中心线O旋转(参照图8中图示出的绕中心线O的箭头)。
尽管车辆的车身具有多个点焊部，在多个点焊部之中在预定部位中提前设定的点焊部在点焊部检查期间作为检查对象被检查。换言之，将焊接部检查装置1朝向作为检查对象的点焊部移动的信息(诸如每个关节的点焊部的角度的信息)通过离线教学而被提前输入到关节型机器人100，并且通过根据上面的信息操作操作关节型机器人100，焊接部检查装置1相对于被传送至车身生产线上的检查过程的车身被顺序地朝向作为检查对象的点焊部移动。
一旦开始点焊部的检查，则通过操作关节型机器人100，焊接部检查装置1移动至类鞋式构件42的末端表面42c面对作为检查对象的点焊部的位置。在这个时间点，探针引导件5的突起55也抵接点焊部的表面。在探针引导件5的突起55抵接点焊部的表面之前，预定量的凝胶被从凝胶涂覆装置8的凝胶喷嘴82涂覆到点焊部的表面。随后，操作关节型机器人100，使得焊接部检查装置1接近点焊部，并且探针引导件5的突起55抵接点焊部的表面。
在那时，在探针41和类鞋式构件42如9A中图示出地相对于点焊部W的表面倾斜的情况下，突起(一侧上的突起)55抵接点焊部W的表面并且在那时从该表面接收反作用力。盘簧7通过该反作用力弹性地变形，探针41和类鞋式构件42的方向如图9B中的箭头标示地改变，并且探针41和类鞋式构件42具有正交于点焊部W的表面的姿态。在这个时间点，所有的突起55抵接点焊部的表面。在本实施例中，尤其地，突起55布置在探针引导件5的末端部56的外边缘部中，并因此相对于类鞋式构件42的末端表面42c的中心具有一定的距离。因此，可以获得足够反作用力，并且可以容易地改变探针41和类鞋式构件42。图10是图示出探针41和类鞋式构件42的方向改变并且探针41和类鞋式构件42具有正交于点焊部的表面的姿态的状态的前视图。如图10中显而易见的，在由浮动机构9的对齐功能执行自动对齐的情况下，探针41和类鞋式构件42的中心线O1相对于焊接部检查装置1的中心线O倾斜(在探针41和类鞋式构件42自动地具有正交于点焊部的表面的情况下)。图11是图示出检查车身V的点焊部的状态的立体图。具体地，图11图示出了关节型机器人100从车身V的门开口部进入车辆的车厢中的空间并且执行加强件RF关于地板面板FP的点焊部的检查的状态。
在如上所述探针41和类鞋式构件42具有正交于点焊部W的表面的姿态的状态下(参照图9B)，突起55抵接点焊部W的表面，并因此类鞋式构件42的末端表面42c并不直接抵接点焊部W的表面。
在如上所述允许类鞋式构件42的末端表面42c面对点焊部W的表面的状态下，操作信号通过信号电缆43而从控制器传递到探针41。然后，通过根据该操作信号在探针41中操作每个压电振动元件使超声波振荡。振荡的超声波通过类鞋式构件42发射到点焊部W。超声波被每个金属板的端部表面和底表面反射，并且在存在焊接缺陷的情况下被缺陷部分反射，然后每个压电振动元件接收反射回波。由每个压电振动元件接收的反射回波的电信号通过信号电缆43传递到控制器。在控制器中，反射回波的电信号通过信号检测电路发送到信号处理电路，并且如上所述通过信号处理单元执行并行操作处理。结果，判定作为检查对象的点焊部W的焊接质量高还是低并且输出判定结果。判定结果的输出被用于车身生产线的后处理中的工作。
如上所述，在本实施例中，在类鞋式构件42的末端表面42c面对点焊部W的表面的状态下执行检查期间，布置在探针引导件5上的突起55抵接点焊部W的表面而类鞋式构件42的末端表面42c不直接抵接点焊部W的表面。因此，甚至当多次执行上述的检查时，能够避免类鞋式构件42的末端表面42c的磨损，能够抑制类鞋式构件42的末端表面42c的粗糙或不均匀磨损，从而能够获得非常高水准的检查精确度。由此，能够长时间使用类鞋式构件42，并且能够显著减少类鞋式构件42的更换频率或能够消除类鞋式构件42的更换的必要性。能够通过浮动机构9给予类鞋式构件42和探针41正交于点焊部W的表面的姿态。结果，能够为突起55提供保护类鞋式构件42的功能(能够通过防止类鞋式构件42的末端表面42c抵接点焊部W的表面而防止类鞋式构件42磨损的功能)和给予类鞋式构件42与探针41正交于点焊部W的表面的姿态的功能(对齐功能)。
在本实施例中，通过使用关节型机器人100来执行借助焊接部检查装置1的检查。在根据未设置有探针引导件5的现有技术的焊接部检查装置中，在通过使用如上所述的关节型机器人100执行检查的情况下，类鞋式构件可能以相对高的速度抵接点焊部的表面。这例如在未恰当地执行关节型机器人的教导的情况下出现。在这种情况下，产生了如下的情形：出现了对类鞋式构件42的损害的担忧。在本实施例中，相反，通过设置有突起55的探针引导件5，类鞋式构件42的末端表面42c不直接抵接点焊部W的表面，并因此甚至在未恰当地执行关节型机器人的教导的情况下也能够抑制对类鞋式构件42的损害。换言之，能够通过设置探针引导件5来增强使用关节型机器人100的焊接部检查的自动性的实用性。
在本实施例中，在无外力作用在探针引导件5等上的情况下由于盘簧7的偏置力，探针引导件5的定位单元53b的下表面53c抵接(挤压)引导支架3的止动件表面31b并且定位单元53的倾斜表面53d抵接(挤压)引导支架3的倾斜表面31a，并因此超声波检查单元4定位在超声波检查单元4的探针41和类鞋式构件42的中心线对应于焊接部检查装置1的中心线O的状态。因此，由于在突起55抵接点焊部W的表面(在无外力起作用的情况下)之前由关节型机器人100的操作引起移动的焊接部检查装置1的移动轨迹，能够良好地确保教导的可重复性。
如上所述，本实施例中采用的关节型机器人100的手臂末端部101能够绕焊接部检查装置1的中心线O旋转。因此，在作为检查对象的点焊部W定位在车身面板中的凹陷部中的情况下，焊接部检查装置1能够插入到凹陷部中。换言之，如通过图2和图3显而易见的，根据本实施例的焊接部检查装置1具有相对大的X方向尺寸。因此，例如，如图12A中图示出的，在作为检查对象的点焊部W位于车身面板中的凹陷部P1中时，在凹陷部P1的宽度尺寸小于焊接部检查装置1的X方向尺寸的情况下，通过允许关节型机器人100的手臂末端部101从图12A中图示出的状态旋转90°(通过由电动机102的操作引起的手臂末端部101的旋转，焊接部检查装置1绕中心线O旋转90°)，允许宽度比在X方向上小的Y方向如图12B中图示出地匹配凹陷部P1的宽度方向。结果，焊接部检查装置1能够朝向作为检查对象的点焊部W被插入到凹陷部P1中。如上所述，在本实施例中，甚至针对存在于相对较窄的间隙中的点焊部W，能够通过关节型机器人100自动进行检查。
第一修改实例
下面将描述本发明的第一修改实例。根据本修改实例的探针引导件5的末端部分的形状不同于根据上述实施例的形状。其余的构造和焊接部检查操作与根据上述实施例的情况相同。因此，下面将仅描述探针引导件5的末端部分的形状。
图13是根据本修改实例的类鞋式构件42的末端部分和探针引导件5的末端部分的立体图。在该实例中，如图13中图示出的，探针引导件5的类鞋式构件引导部52的整个下端部构造成比类鞋式构件42的末端表面42c更靠近下侧(Z1侧)定位。换言之，类鞋式构件引导部52的整个下端部是齐平的，并且类鞋式构件引导部52的整个下端部定位成超过类鞋式构件42的末端表面42c突出。类鞋式构件引导部52的下端部的突出尺寸(从类鞋式构件42的末端表面42c的突出尺寸)对应于根据上述实施例的突起55的突出尺寸(同样为从类鞋式构件42的末端表面42c的突出尺寸)。在本修改实例中，本发明的构造“引导构件的第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出”由上述的构造来实现。
在本修改实例的构造中，如上述实施例的情况中一样，类鞋式构件42的末端表面42c不直接抵接点焊部W的表面，并因此甚至当多次执行检查时，也能够避免类鞋式构件42的末端表面42c的磨损。因此，能够维持非常高水准的检查准确度。由此，能够长时间使用类鞋式构件42，并且显著减少类鞋式构件42的更换频率或者能够消除类鞋式构件42的更换必要性。
根据本修改实例的构造，类鞋式构件引导部52的末端表面57的整个表面实现了根据上述实施例的突起55的功能，并因此能够获得相对于点焊部的表面的大接触面积，并且能够充分地获得对齐功能。能够很大程度上确保类鞋式构件引导部52的末端部分的强度，并且能够防止对类鞋式构件引导部52的损害。
第二修改实例
下面将描述本发明的第二修改实例。根据本修改实例的类鞋式构件42的形状和探针引导件5的形状不同于根据上述实施例的形状。其余的构造和焊接部检查操作与根据上述实施例的情况相同。因此，下面将仅描述类鞋式构件42的形状和探针引导件5的形状。
图14是根据本修改实例的类鞋式构件42的末端部分和探针引导件5的末端部分的立体图。如图14中图示出的，根据本实例的类鞋式构件42的末端表面42c具有圆形形状。换言之，类鞋式构件42具有截锥体形状。因此，每个探针引导件5具有在圆周方向上覆盖类鞋式构件42的大约四分之一的范围的形状(周向角90°)，并且突起59在该构造中布置在探针引导件5的末端部58的两个圆周方向端部处。突起59的突出尺寸对应于根据上述实施例的突起55的突出尺寸。在本修改实例中，本发明的构造“引导构件的第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出”由上述的构造来实现。
在本修改实例的构造中，如上述实施例的情况中一样，类鞋式构件42的末端表面42c不直接抵接点焊部W的表面，并因此甚至当多次执行检查时，也能够避免类鞋式构件42的末端表面42c的磨损。因此，能够维持非常高水准的检查准确度。由此，能够长时间使用类鞋式构件42，并且显著减少类鞋式构件42的更换频率或者能够消除类鞋式构件42的更换必要性。
其他实施例
本发明不限于上述实施例和每个修改实例。任何修改或者应用都可以应用于本发明，只要它在权利要求的范围和与权利要求的范围等同的范围内。
例如，尽管在上述实施例和每个修改实例中已经描述了本发明应用为用于检查车辆的车身的点焊部的焊接部检查装置1的情况，本发明还能够应用为用于检查车辆的车身以外的任意构件的点焊部的检查的焊接部检查装置。
在上述实施例和修改实例中，已经描述了本发明被应用为检查点焊部W的焊接部检查装置1的情况。然而，本发明不局限于此。本发明也可以应用为执行由诸如缝焊的另一类型的焊接形成的焊接部的检查的焊接部检查装置。
在上述实施例和修改实例中，已经描述了焊接部检查装置1在被附接至关节型机器人1的手臂末端部101后的情况。然而，本发明不局限于此。当通过工人抓住焊接部检查装置1来执行点焊部W的检查时，也能够使用本发明。
在上述实施例和修改实例中，突起55(59)构造成设置有平坦末端表面55a。然而，本发明不局限于此。该突起也可具有圆锥形状或半球形状。
在上述实施例和修改实例中，突起55(59)的数量总共是四个。然而，本发明不局限于此。突起55(59)的数量为三个或至少五个的情况也包括在本发明的技术范围中。
本发明能够应用到检查点焊部的焊接质量是高还是低的焊接部检查装置。

Claims (5)

1.一种焊接部检查装置，其特征在于包括：
装置本体；
探针，其构造成使超声波振荡并检测所述超声波的反射波；
声音传播介质，其附接至所述探针的末端；
弹性支撑机构，其构造成允许所述探针和所述声音传播介质被弹性地支撑至所述装置本体；以及
引导构件，其由硬度比金属板高的材料形成，所述引导构件布置成使得第一部分位于所述声音传播介质的一侧并且第二部分超过所述声音传播介质的末端表面突出，
其中，所述探针构造成使所述超声波振荡，使得所述超声波通过所述声音传播介质发射至所述金属板的焊接部，并且在所述声音传播介质的所述末端表面面对所述焊接部的状态下，基于检测的所述超声波的所述反射波执行所述焊接部的检查，
所述引导构件的所述第二部分布置在所述引导构件的外边缘部的多个部位处，
所述弹性支撑机构包括设置在所述装置本体和所述引导构件之间的盘簧，其中所述盘簧的一端抵接在所述引导构件上，
在所述探针和所述声音传播介质相对于所述焊接部的表面倾斜的情况下，所述引导构件的所述第二部分的仅一部分接触所述焊接部的所述表面，并且
所述盘簧弹性地变形，使得所述第二部分的全部抵接在所述焊接部的所述表面上，并且所述探针和所述声音传播介质改变姿态。
2.根据权利要求1所述的焊接部检查装置，其特征在于：
所述声音传播介质的所述末端表面具有矩形形状；并且
所述引导构件的所述第二部分布置在分别邻近所述声音传播介质的末端表面的四个拐角部的外侧位置处。
3.根据权利要求1或2所述的焊接部检查装置，其特征在于进一步包括关节型机器人的手臂，其中：
所述探针和所述声音传播介质附接至所述手臂的末端部；并且
所述手臂构造成被操作以使得在所述焊接部的所述检查期间，所述声音传播介质的所述末端表面面对所述焊接部。
4.根据权利要求1或2所述的焊接部检查装置，其特征在于进一步包括凝胶涂覆装置，所述凝胶涂覆装置构造成当允许所述引导构件抵接所述焊接部的表面时，将凝胶以比在所述声音传播介质的所述末端表面和所述焊接部的所述表面之间形成的空间的容量大的量涂覆至所述焊接部的所述表面。
5.根据权利要求3所述的焊接部检查装置，其特征在于进一步包括凝胶涂覆装置，所述凝胶涂覆装置构造成当允许所述引导构件抵接所述焊接部的表面时，将凝胶以比在所述声音传播介质的所述末端表面和所述焊接部的所述表面之间形成的空间的容量大的量涂覆至所述焊接部的所述表面。
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