JP2010008257A - シーム溶接検査方法およびシーム溶接検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検査の手間を少なくし、作業性を高めると共に、検査の精度の高いシーム溶接検査方法およびシーム溶接検査装置を提供する。
【解決手段】重ね合わせた複数の金属板に対して行われたシーム溶接の良否を判断するためのシーム溶接検査方法において、金属板表面のシーム溶接部位近傍に一時的に乗せられた、シーム溶接の良否を超音波を用いて検査する装置のプローブ２が、複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シーム溶接検査方法およびシーム溶接検査装置に関する。

自動車の組み立て工程では、随所にシーム溶接が用いられている。例えば、燃料タンクなどは薄板の鋼板の端部を合わせて、そこをシーム溶接して形成する。その他にも長尺の鋼板同士を接合する部分などにシーム溶接が用いられる。

シーム溶接の方法を図２５および図２６を参照して説明する。図２５は、電極ローラを横から見たときの自動シーム溶接機５０の概念図である。図２６、電極ローラを前から見たときの自動シーム溶接機５０の概念図である。ワーク５１は、例えば、燃料タンクである。前述したように、燃料タンクは、鋼板を折り曲げて四角柱を形成した後、合わせ目をシーム溶接する。さらに、四角柱の上下を封じることにより燃料タンクが形成される。なお、ワーク５１は、ワーク支持部５２の上に乗せられる。ワーク支持部５２は、例えば、ワーク５１を乗せて運搬できる台車である。

図２５に示すように、上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４の間に、重ね合わせた鋼板５５−１および鋼板５５−２を加圧装置５６による加圧により挟み込む。溶接制御装置５７で電流、通電時間、溶接速度等を制御し、鋼板５５−１および鋼板５５−２を上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４の間で移動させる。これにより、連続したシーム（縫い目）状に溶接部（以下ではナゲットという）５８を形成してシーム溶接を行うことができる。

シーム溶接では、ワーク（燃料タンク）５１は、一定速度で上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４の間を移動しながら電流を断続的に流して溶接を行う。このとき、ある１点に電流を流して溶接を実施すると、所定の面積を有するナゲット５８が形成される。そこでいったん電流を流すことを止め、形成されたナゲット５８の端部近くまでワーク５１が移動してから再び電流を流す。これにより、連続してナゲット５８が形成されてシーム溶接が行われる。また、電流を連続して流さない方が溶接機用の電源装置などが過負荷とならないためにも好ましい。なお、シーム溶接部位５９を冷却するために、冷却水噴射機６０を備えている。

従来のシーム溶接の検査方法としては、例えば、シーム溶接を施した部品が燃料タンクであれば、燃料タンク内を空気などにより加圧してから水槽に沈め、気泡の発生の有無を目視確認するなどの方法が採られている（非破壊検査）。あるいは、製品を輪切りにして断面を金属腐食（エッチング）処理して溶接部のナゲット径を測定し、品質規格に対して合否判定評価するなどの方法が採られている（破壊検査）。破壊検査の場合には全数検査ができないことは言うまでもない。

また、特許文献１、２、３には、超音波を利用してナゲットの状態を確認する技術が提案されている。これらは、超音波の反射波を解析することにより、ナゲットの状態を確認する技術である。

特開２０００−１８０４２１号公報 特開２０００−１８０４２２号公報 特開平６−８７０８１号公報

従来のシーム溶接検査方法では、検査に手間がかかる。あるいは、破壊検査では、全数検査に対応することは困難である。また、特許文献１〜３の技術では、超音波プローブ（以下では、単にプローブという）を用いてシーム溶接部位の検査を行っている。この技術は、検査に要する時間や検査員の熟練度をさほど必要としない点で優れている。しかし、一般的にシーム溶接部位には鱗状の凹凸形状が発生することが知られている。このような凹凸形状に対して超音波を効率良く入射させることは難しい。

この問題を解決するために、例えば、特許文献３の技術では、水をワークに対して噴射させている。図２７は、シーム溶接部位５９に生じた凹凸形状とこの凹凸形状の外部から接触媒体である水を介してナゲットに対し超音波を入射する状況を示す図である。このように、ワークとプローブとの間に空気と比べて超音波の伝導効率の良い水を介在させることによって、超音波を効率良くワークに入射させることができる。また、水をワークに対して噴射させることにより、シーム溶接部位を冷却する効果もある。

しかしながら、水とワークとの境界面において、ワーク表面の凹凸形状に起因する超音波の乱反射成分（図２７の破線矢印）が発生することを完全に回避することはできない。その理由は、水とワークとでは超音波の伝搬速度が異なり、水とワークとの境界面で超音波の屈折が生じるためである。よって、ワークに生じた凹凸形状を避けてワークに超音波を入射することができればそれが最も好ましい。

本発明は、このような課題を解決するために行われたものであって、検査の手間を少なくし、作業性を高めると共に、検査の精度の高いシーム溶接検査方法およびシーム溶接検査装置を提供することを目的とする。

本発明のシーム溶接検査方法は、重ね合わせた複数の金属板に対して行われたシーム溶接の良否を判断するためのシーム溶接検査方法において、金属板表面のシーム溶接部位近傍に一時的に乗せられた、シーム溶接の良否を超音波を用いて検査する装置のプローブが、複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させることを特徴とする。

このときに、複数の金属板の境界面に生じたシーム溶接によるナゲットを、境界面に対して斜め方向から入射した超音波が通り抜ける位置にプローブを乗せておくようにする。これにより、シーム溶接部位の脇から超音波を入射させることができる。したがって、シーム溶接部位に生じた凹凸形状を避けてワークに超音波を入射させることができる。このため、検査の手間を少なくし、作業性を高めることができる超音波による検査を採用し、さらに、検査の精度の高いシーム溶接検査方法およびシーム溶接検査装置を実現できる。

また、超音波の反射波の画像を表示するようにすることができる。あるいは、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示することができる。あるいは、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果を示す情報を外部装置に対して出力することができる。

また、本発明のシーム溶接検査方法は、重ね合わせた複数の金属板のシーム溶接予定部位に対し、自動的にシーム溶接を施す自動シーム溶接機に取り付けられた、シーム溶接の良否を超音波を用いて検査する装置のプローブが、この自動シーム溶接機の溶接実施と共に、複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させることを特徴とする。

これによれば、シーム溶接部位に沿ったスムースな検査を自動シーム溶接機と連動させて行うことができる。

また、本発明をシーム溶接検査装置としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明のシーム溶接検査装置は、重ね合わせた複数の金属板に対して行われた溶接の良否を判断するための溶接検査装置において、金属板表面の溶接部位近傍に一時的に乗せておくプローブと、このプローブを介して複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる手段とを備えることを特徴とする。

さらに、超音波の反射波の画像を表示する表示処理手段を備えることができる。あるいは、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示する表示処理手段を備えることができる。あるいは、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果を示す情報を外部装置に対して出力する表示処理手段を備えることができる。

また、本発明を自動シーム溶接機としての観点から観ることもできる。すなわち、本発明の自動シーム溶接機は、シーム溶接予定部位に対し、自動的にシーム溶接を施す自動シーム溶接機において、本発明のシーム溶接検査装置の少なくともプローブを搭載する手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、検査の手間を少なくし、検査の精度および作業性の高いシーム溶接検査方法および装置を実現できる。また、これによれば、製品に対する全数検査が実施可能である。

本発明の実施の形態に係るシーム溶接検査装置１を図１〜図９、図２５、図２６を参照して説明する。図１は、シーム溶接検査装置１のブロック構成図である。図２は、被検査材である鋼板５５−１に一時的に乗せられたプローブ２とナゲット５８との位置関係を示す図である。以下の説明における鋼板５５−１および鋼板５５−２は、図２５および図２６に図示した鋼板５５−１および鋼板５５−２である。また、鋼板５５−１および鋼板５５−２は、請求項でいう金属板に相当する。以下の説明は、図２５および図２６に示す自動シーム溶接機５０によって行われたシーム溶接部位５９を検査する場合についての説明である。なお、シーム溶接部位５９に生じる凹凸形状（図２７参照）については、本発明の実施の形態の説明では図示を省略する。

図１に示すシーム溶接検査装置１は、図２に示すように、鋼板５５−１の表面のシーム溶接部位５９の近傍に一時的に乗せておくプローブ２と、このプローブ２を介して鋼板５５−１および鋼板５５−２の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる手段である探触子３とを備える。

さらに、超音波の反射波の画像を表示する表示処理手段である表示処理部４を備える。あるいは、表示処理部４は、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示する表示処理手段であってもよい。また、表示処理部４は、「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの情報を外部装置５に対して出力することもできる。外部装置５は、例えば、検査結果の記録装置、検査結果の転送装置、検査結果の異常警報装置などである。

探触子３は、超音波の送受信素子（図示省略）を備えている。パルス発振器６は、探触子３の超音波の送受信素子に対して電気信号としてのパルス信号を与える。電気信号としてのパルス信号を与えられた超音波の送受信素子は、与えられたパルス信号に応じて超音波を発生させる。また、超音波の送受信素子は、超音波の反射波としてのパルス信号を受信し、電気信号に変換して受信器７に出力する。受信器７は、探触子３の送受信素子から電気信号として入力した超音波の反射波としてのパルス信号を、データ解析部８が入力可能な信号形態に変換してデータ解析部８に出力する。

データ解析部８は、受信器７とパルス発振器６とからパルス信号を受け取り、両者からのパルス信号の時間差と強度差とを解析する。これにより、プローブ２から発した超音波が鋼板５５−１および鋼板５５−２内でどのように反射し減衰したかを解析することができる。

データ解析部８の解析結果は、表示制御部９に送られる。表示制御部９は、その解析結果を検査者が目視確認できるような波形画像、あるいは、「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの文字情報として表示部１０に表示する。あるいは、表示制御部９は、「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの情報を外部装置５に対して出力する。外部装置５は、例えば、検査結果の記録装置、検査結果の転送装置、検査結果の異常警報装置などである。

また、図２６に示すように、自動シーム溶接機５０は、従来からシーム溶接部位５９を冷却するために、冷却水噴射機６０を備えている。この冷却水がプローブ２と鋼板５５−１との間に侵入することにより、この冷却水がプローブ２と鋼板５５−１との間の接触媒体として作用する。

次に、図２および図３を参照して本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法を説明する。図３は、プローブ２と被検査材である鋼板５５−１および鋼板５５−２との位置関係を示す図である。図２および図３に示すように、本発明の実施の形態の超音波によるシーム溶接検査方法では、ナゲット５８の直上、すなわちシーム溶接部位５９の直上にプローブ２を当てて検査をする必要がなく、鋼板５５−１におけるシーム溶接部位５９の近傍にプローブ２を一時的に乗せておくことによって検査を行うことができる。

すなわち、図２に示すように、探触子３から発射された超音波はプローブ２を介して鋼板５５−１に入射する。鋼板５５−１に入射した超音波は、鋼板５５−１と鋼板５５−２とが結合していない境界面では鋼板５５−２側に入射しない。一方、鋼板５５−１に入射した超音波は、鋼板５５−１と鋼板５５−２とが結合しているナゲット５８を通過して鋼板５５−２に入射する。また、鋼板５５−２に入射した超音波は、鋼板５５−１には殆ど戻って来ない。

これに対し、鋼板５５−１と鋼板５５−２との間にナゲット５８が形成されていなかったり、ナゲット５８が形成されていても規定の大きさよりも小さいような場合には、鋼板５５−１に入射した超音波の全部または一部は、鋼板５５−２に入射することなく、そのまま鋼板５５−１内を伝播し、端部１１に反射して再び探触子３に戻って来る。

このように、本発明の実施の形態の超音波によるシーム溶接検査方法では、鋼板５５−１および鋼板５５−２の端部１１にて反射した超音波を検出することにより、ナゲット５８の状態を知ることができる。したがって、図３に示すように、プローブ２を鋼板５５−１へ一時的に乗せておく位置は、必然的に、端部１１とプローブ２との間に、ナゲット５８（またはシーム溶接部位５９）が有る位置となる。また、プローブ２の方向は、ナゲット５８（またはシーム溶接部位５９）に向けて超音波を発射する方向になる。

また、図３（Ｂ）に示すように、プローブ２の超音波発射方向（一点鎖線により図示）は、端部１１の面に対して直角となるようにする。これにより、プローブ２から発射された超音波の端部１１での反射波が効率良くプローブ２の方向に戻るため、精度の高い検査を実施することができる。この際、端部１１の面に対するプローブ２の置く角度は、プローブ２を振ることで最大反射強度の角度を簡単に確認できる。これにより、プローブ２を一時的に乗せておく最適な位置への調整が容易にできる。これによれば、検査者の熟練度は要求されず、検査作業の作業性も良い。

また、図２に示す探触子３と鋼板５５−１との成す角αを調整することにより、鋼板５５−１および鋼板５５−２の板厚に対する探触子３の角度を最適な角度に調整することができる。すなわち、角度αの調整により鋼板５５−１の表面に対するプローブ２から発射された超音波の入射角度を調整することができる。これにより、様々な板厚を有する鋼板５５−１および鋼板５５−２の検査に対応することができる。

また、プローブ２の大きさは、検査対象となるナゲット５８の幅とほぼ等しい、または、小さいことが望ましい。プローブ２の大きさがナゲット５８の幅と比べて大きい場合には、ナゲット５８の外側にも超音波が入射し、検査に不要な反射波（ノイズ）が生じるためである。

このようにして、本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法によれば、従来の課題を解決することができる。すなわち、特許文献１〜３の技術では、ナゲットの直上で超音波をワークに入射する必要があるため、シーム溶接部位５９の凹凸形状による超音波の乱反射が懸念された。これに対し、本発明によれば、シーム溶接部位５９を避けてワークに超音波を入射させることができる。よって、超音波を効率良くワークに入射させることができる。これにより、精度の高い検査を実施することができる。

さらに、プローブ２と鋼板５５−１とが直接接触する部分であるウェッジは、アクリル等の堅固な材質を用いて制作することができる。その理由は、プローブ２が接触する面は、溶接部位とは離れた部位であり、溶接によって凹凸形状が生じた部位ではない。このため、プローブ２のウェッジは、弾力性を有するゴムなどを用いる必要がない。よって、プローブ２を摩擦に対する耐力の高い材質により実現することができる。

図４から図９は、本発明の実施の形態の超音波によるシーム溶接検査方法の具体例を説明するための図である。前述したように、図２は、ナゲット５８が正常に形成された状態を示す図である。また、図４は、正常なナゲット５８に対する検査結果を示す図であり、横軸に時間をとり、縦軸に反射波の強度をとる。

図２および図３に示すように、プローブ２をシーム溶接部位５９の近傍の上述したような適当な位置に一時的に乗せておくことにより、鋼板５５−１の内部に入射した超音波がナゲット５８を介して鋼板５５−２の内部に入射する。鋼板５５−２の内部に入射した超音波は、鋼板５５−１には殆ど戻って来ない。これにより、図４に示すように、反射波は殆ど出現しない。

したがって、検査手順としては、端部１１に対して超音波の発射方向が直角となり、端部１１とプローブ２との間にシーム溶接部位５９が有る位置にプローブ２を一時的に乗せておく。続いて、プローブ２を少しずつ移動させ、反射波が所定の最小値となる位置を探すようにする。

また、このときに、反射波が所定の最小値となる位置が探せない場合には、以下に説明するように、溶接が適切に行われていないと判定できる。

図５は、ナゲット５８が正常に形成されず鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた状態を示す図である。図６は、剥がれが生じた不完全なナゲット５８に対する検査結果を示す図であり、横軸に時間をとり、縦軸に反射波の強度をとる。

図５に示すように、鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた状態では、プローブ２から鋼板５５−１に入射した超音波は鋼板５５−２には入射することなく、鋼板５５−１の端部１１で反射する。さらに、端部１１で反射した超音波は、鋼板５５−１内で反射を繰り返す。このため、図６に示すように、強い反射波が出現する。

また、図７は、小さなナゲット５８が形成された状態を示す図である。図８は、小さなナゲット５８に対する検査結果を示す図であり、横軸に時間をとり、縦軸に反射波の強度をとる。

図７に示すように、小さなナゲット５８が形成された状態では、プローブ２から鋼板５５−１に入射した超音波の一部は、小さなナゲット５８を介して鋼板５５−２に入射する。しかし、残りの超音波は、鋼板５５−１の端部１１で反射する。さらに、鋼板５５−１の端部１１で反射した超音波は鋼板５５−１内で反射を繰り返す。このため、図８に示すように、図４に示した正常なナゲット５８の場合よりも強い反射波が出現する。

このようにして、ナゲット５８が正常に形成された場合、または、ナゲット５８が正常に形成されず鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた場合、または、ナゲット５８が規格よりも小さく形成された場合のそれぞれについて判定を行うことができる。

なお、表示部１０への表示形態については、図４、図６、図８に示したように、反射波の波形そのものを画像表示し、検査者がこれを目視確認することによって判定する場合と、データ解析部８が解析した反射波強度に基づき、表示制御部９が「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの文字情報の表示を行うことができる。または、外部装置５に対して「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの情報の出力を行ってもよい。もちろん、表示部１０に表示すると共に外部装置５に対して情報の出力を行うこともできる。外部装置５に対する情報の出力は、検査記録を自動的に行ったり、検査結果を複数箇所に転送したり、検査結果の異常を警報するなどに利用することができる。

図９は、後者の場合の表示制御部９の処理手順を示すフローチャートである。すなわち、図９に示すように、表示制御部９は、データ解析部８により解析された反射波強度を監視する（ステップＳ１）。その結果、反射波強度がナゲット小判定値未満であれば（ステップＳ２のＮｏ）、表示制御部９は、表示部１０に「正常」と表示する、および／または、外部装置５に対して「正常」という情報を出力する（ステップＳ５）。また、反射波強度がナゲット小判定値以上であるが（ステップＳ２のＹｅｓ）、ハガレ判定値未満であれば（ステップＳ３のＹｅｓ）、表示制御部９は、表示部１０に「ナゲット小」と表示する、および／または、外部装置５に対して「ナゲット小」という情報を出力する（ステップＳ４）。また、反射波強度がハガレ判定値以上であれば（ステップＳ３のＮｏ）、表示制御部９は、表示部１０に「剥がれ有り」と表示する、および／または、外部装置５に対して「剥がれ有り」という情報を出力する（ステップＳ６）。

（その他の実施の形態）
以上の実施の形態の説明は、図２５および図２６に示したワーク（燃料タンク）５１のシーム溶接に基づき説明を行った。この場合には、鋼板５５−１の端部１１と鋼板５５−２の端部１１とは、シーム溶接部位５９を挟んで互いに反対側にある。その他にも図１０〜図１３に示すように、鋼板５５−１の端部１１と鋼板５５−２の端部１１とがシーム溶接部位５９に対して同じ側にあるような溶接形態についても本発明の実施の形態のシーム溶接方法を適用することができる。

図１０および図１１は、その他の実施の形態のシーム溶接検査方法を説明するための図である。また、図１０および図１１は、プローブ２と被検査材である鋼板５５−１および鋼板５５−２との位置関係を示す図である。また、図１０は、ナゲット５８が正常に形成された状態を示す図でもある。図１１に示すように、プローブ２をシーム溶接部位５９の近傍の適当な位置に一時的に乗せておくことにより、鋼板５５−１の内部に入射した超音波がナゲット５８を介して鋼板５５−２の内部に入射する。鋼板５５−２の内部に入射した超音波は、鋼板５５−１には殆ど戻って来ない。これにより、図４に示すように、反射波は殆ど出現しない。

したがって、検査手順としては、端部１１に対して超音波の発射方向が直角となり、端部１１とプローブ２との間にシーム溶接部位５９が有る位置にプローブ２を一時的に乗せておく。続いて、プローブ２を少しずつ移動させる。これにより、反射波が所定の最小値となる位置を探すようにする。

また、このときに、反射波が所定の最小値となる位置が探せない場合には、以下に説明するように、溶接が適切に行われていないと判定できる。

図１２は、ナゲット５８が正常に形成されず鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた状態を示す図である。図１２に示すように、鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた状態では、プローブ２から鋼板５５−１に入射した超音波は鋼板５５−２には入射することなく、鋼板５５−１の端部１１で反射する。さらに、鋼板５５−１の端部１１で反射した超音波は、鋼板５５−１内で反射を繰り返す。このため、図６に示すように、強い反射波が出現する。

また、図１３は、小さなナゲット５８が形成された状態を示す図である。図１３に示すように、小さなナゲット５８が形成された状態では、プローブ２から鋼板５５−１に入射した超音波の一部は、小さなナゲット５８を介して鋼板５５−２に入射する。一方、プローブ２から鋼板５５−１に入射した残りの超音波は、鋼板５５−１の端部１１で反射する。さらに、鋼板５５−１の端部１１で反射した超音波は、鋼板５５−１内で反射を繰り返す。このため、図８に示すように、図４に示した正常なナゲット５８の場合よりも強い反射波が出現する。

このようにして、ナゲット５８が正常に形成された場合、または、ナゲット５８が正常に形成されず鋼板５５−１と鋼板５５−２との間に剥がれが生じた場合、または、ナゲット５８が規格よりも小さく形成された場合のそれぞれについて判定を行うことができる。

（第一の応用例）
本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法の第一の応用例を図１４および図１５を参照して説明する。本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法によれば、一つのシーム溶接部位５９に対して複数の位置から検査を行うことができる。図１４および図１５は、一つのシーム溶接部位５９に対して複数の位置から検査を行う様子を示す図である。このように、本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法では、一つのシーム溶接部位５９に対して図１４に示す位置および図１５に示す位置から検査を行うことができる。

すなわち、プローブ２と端部１１との間にシーム溶接部位５９が有り、プローブ２から発射された超音波が端部１１で反射するといった状況が整えば検査が可能となる。例えば、鋼板５５−１、５５−２が折り曲げられている場合でも超音波の伝搬が折り曲げ部分で妨げられないのであれば、折り曲げ部分の先に有るシーム溶接部位５９を折り曲げ部分の手前から検査するといったことも可能になる。このように、検査位置の選択における制約を緩和することができるため、検査の作業性を良くすることができる。

（第二の応用例）
本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法の第二の応用例を図１６および図１７を参照して説明する。本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法によれば、シーム溶接部位５９の形状が変形した場合にも検査を行うことができる。図１６は、シーム溶接部位５９の形状が変形する例を説明するための図である。例えば、図１６（Ａ）に示すように、鋼板５５−１が薄板であり、鋼板５５−２が厚板であるような場合に、図１６（Ｂ）に示すように、上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４に対し、斜めに鋼板５５−１および鋼板５５−２をシーム溶接したとする。これにより、図１６（Ｃ）に示すように、上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４の加圧による応力によりシーム溶接後の薄板の鋼板５５−１に反りが生じることがある。このようにして、ナゲット５８が存在するシーム溶接部位５９の形状が変形する場合がある。

図１７は、本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法による変形したシーム溶接部位５９での検査の様子を示す図である。図１７に示すように、本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法では、鋼板５５−１内に入射した超音波がナゲット５８を介して鋼板５５−２に入射することができると共に、ナゲット５８を介して鋼板５５−２に入射することができなかった超音波が有る場合には、その超音波が端部１１で反射することができれば、検査を実行する上での支障は無い。

このように、本発明の実施の形態のシーム溶接検査方法によれば、規定形状ではないシーム溶接部位５９を有する鋼板５５−１および鋼板５５−２に対しても検査が可能となる。

（第三の応用例）
本発明の実施の形態のシーム溶接検査装置１２を用いた第三の応用例を図１８および図１９を参照して説明する。図１８は、電極ローラを横から観たときのプローブ２を搭載した自動シーム溶接機１２の概念図である。図１９は、電極ローラを前から観たときのプローブ２を搭載した自動シーム溶接機１２の概念図である。自動シーム溶接機１２では、プローブ２とシーム溶接部位５９（またはナゲット５８）との位置関係をいったん決めてしまえば、その位置関係を一定としたまま、連続的に検査を行うことができる。また、シーム溶接部位５９の温度が下がるのを待たずに検査を行うことができる。

そこで、図１８および図１９に示すように、自動シーム溶接機１２のプローブ支持部１３によりプローブ２をワーク５１の上に一時的に乗せておくことにより、シーム溶接を行った直後にシーム溶接良否の検査（すなわちナゲット９の検査）を実施することができる。このとき、プローブ２を支持するプローブ支持部１３に、プローブ２の位置を微調整する機構を備える。これにより、プローブ２の初期位置を微調整することができる。なお、プローブ支持部１３は、自動シーム溶接機１２の筐体の内側などに固定されているものとする。

このようにして、上部電極ローラ５３および下部電極ローラ５４がシーム溶接を行った直後に、ナゲット５８の検査を連続的に行うことができる。これにより、シーム溶接検査の効率化を図ることができる。

（第四の応用例）
本発明の実施の形態のシーム溶接検査装置を用いた第四の応用例を図２０を参照して説明する。図２０は、第四の応用例の構成図である。第三の応用例では、自動シーム溶接機１２がシーム溶接を行った直後に、ナゲット５８の検査を連続的に行う例を示した。一方で、既にシーム溶接が完了している箇所について検査を行う場合には、図２０（Ａ）に示すように、本発明の実施の形態のシーム溶接検査装置のプローブ２−１〜２−５を複数並列に配置して並列プローブ２−Ｐを構成する。これにより、図２０（Ｂ）に示すように、連続するナゲット５８の複数の領域♯１〜♯５について同時に検査を実施することができる。よって、シーム溶接検査の効率化を図ることができる。

（第五の応用例）
本発明の実施の形態のシーム溶接検査装置を用いた第五の応用例を図２１〜図２４を参照して説明する。図２１〜図２４は、検査補助器具１４の実施例を説明するための図である。図２１および図２３は側面図であり、図２２および図２４は斜視図である。図２１および図２２と図２３および図２４との差異は、鋼板５５−１および鋼板５５−２の張り合わせ方の違いである。図２１および図２２は、鋼板５５−１および鋼板５５−２の端部１１がナゲット５８（シーム溶接部位５９）を挟んで異なる側に位置する例である。また、図２３および図２４は、鋼板５５−１および鋼板５５−２の端部１１がナゲット５８（シーム溶接部位５９）から見て同じ側に位置する例である。

シーム溶接は、図２２および図２４に示すように、鋼板５５−１上に、端部１１に対して平行に施される場合が多い。このような場合には、端部１１とシーム溶接部位５９との間の距離は、ほぼ一定である。したがって、端部１１からのプローブ２の距離をいったん決めてしまえば、プローブ２を、そのまま鋼板５５−１の長手方向にスライドさせることにより、連続してシーム溶接部位５９の検査が可能である。

図２１および図２３に示すように、検査補助器具１４の直角に折れ曲がった先端部分を端部１１に当てることにより、端部１１とプローブ２との間の距離を一定に保つことができる。このようにすれば、鋼板５５−１上に連続して設けられたシーム溶接部位５９に対して連続して検査を行うことができる。

なお、図示はしていないが、検査補助器具１４には、検査補助器具１４上のプローブ２の位置を調整できる機構が設けられている。これにより、検査補助器具１４の直角に折れ曲がった先端部分を端部１１に当て、シーム溶接部位５９に対して最適な位置を調整する。このようにして最適な位置が調整できれば、その後は、検査補助器具１４を鋼板５５−１上でスライドさせる。これにより、他のシーム溶接部位５９に対しても最適なプローブ２の位置を得ることができる。このように、検査補助器具１４を用いることにより、検査効率を飛躍的に高める効果を奏する。

なお、図２１〜図２４において、検査補助器具１４のナゲット５８の上部に設けられた溝１５は、シーム溶接部位５９に生じた凹凸形状によって検査補助器具１４の移動が妨げられないように、凹凸形状を逃がすためのものである。

（本発明の実施の形態の補足）
本発明の実施の形態は、本発明の要旨を逸脱しない限り、様々に変更可能である。例えば、斜め方向から超音波を入射させる手段である探触子３は、プローブ２に内包される構成として説明した。ここでのプローブ２の役割は、探触子３の鋼板５５−１の表面に対する角度を一定に保つことが重要な役割である。その他には、探触子３の保護の役割も担っている。したがって、プローブ２を用いずともその役割が果たせるのであれば、必ずしも探触子３をプローブ２に内包される構成とする必要はない。例えば、探触子３の鋼板５５−１の表面に対する角度を保持する支柱のような部材を探触子３が備えれば、プローブ２は不要となる。その他にも探触子３の鋼板５５−１の表面に対する角度が保持できればどのような部材を用いてもよい。また、探触子３自体を頑丈な部材で構成すれば、探触子３を保護する役割としてのプローブ２も不要になる。

表示処理手段である表示処理部４については、超音波の反射波の画像を表示する方法、あるいは、超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示する方法、あるいは、「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」などの情報を外部装置５に対して出力する方法、を説明した。しかし、その他にも赤、黄、青の表示灯を点灯させることにより、赤であれば「剥がれ有り」、黄色であれば「ナゲット小」、青であれば「正常」をそれぞれ表示してもよい。あるいは、音声やブザー音などの音によって「正常」、「剥がれ有り」、「ナゲット小」の表示を行ってもよい。

本発明は、超音波を利用したあらゆる種類の溶接部位の検査に利用できる。さらに、溶接を行いながらの溶接部位の検査に利用できる。

本発明の実施の形態のシーム溶接検査装置のブロック構成図である。 図１に示すシーム溶接検査装置におけるシーム溶接検査方法を説明するための図である（ナゲット正常）。 図１に示すシーム溶接検査装置におけるシーム溶接検査方法を説明するための図である（プローブの置き方）。 図１に示すシーム溶接検査装置における正常なナゲットに対する検査結果を示す図である。 図１に示すシーム溶接検査装置におけるナゲットが正常に形成されず鋼板の間に剥がれが生じた状態を示す図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における剥がれが生じた不完全なナゲットに対する検査結果を示す図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における小さなナゲットが形成された状態を示す図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における小さなナゲットに対する検査結果を示す図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における表示制御部の処理手順を示すフローチャートである。 図１に示すシーム溶接検査装置におけるシーム溶接検査方法を説明するための図である（端部が同じ側でナゲット正常）。 図１に示すシーム溶接検査装置におけるシーム溶接検査方法を説明するための図である（端部が同じ側におけるプローブの置き方）。 図１に示すシーム溶接検査装置における剥がれが生じた不完全なナゲットに対する検査結果を示す図である（端部が同じ側）。 図１に示すシーム溶接検査装置における小さなナゲットが形成された状態を示す図である（端部が同じ側）。 図１に示すシーム溶接検査装置における第一の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第一の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第二の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第二の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第三の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第三の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第四の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第五の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第五の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第五の応用例を説明するための図である。 図１に示すシーム溶接検査装置における第五の応用例を説明するための図である。 電極ローラを横から見たときの自動シーム溶接機の概念図である。 図２５に示す自動シーム溶接機において、電極ローラを前から見たときの自動シーム溶接機の概念図である。 シーム溶接部位に生じた凹凸形状とこの凹凸形状の外部から接触媒体である水を介してナゲットに対し超音波を入射する状況を示す図である。

符号の説明

１ シーム溶接検査装置、２、２−１〜２−５ プローブ、２−Ｐ 並列プローブ、３ 探触子（斜め方向から超音波を入射させる手段）、４ 表示処理部（表示処理手段）、５ 外部装置、６ パルス発振器、７ 受信器、８ データ解析部、９ 表示制御部、１０ 表示部、１１ 端部、１２、５０ 自動シーム溶接機、１３ プローブ支持部、１４ 検査補助器具、１５ 溝、５１ ワーク、５２ ワーク支持部、５３ 上部電極ローラ、５４ 下部電極ローラ、５５−１、５５−２ 鋼板、５６ 加圧装置、５７ 溶接制御装置、５８ ナゲット、５９ シーム溶接部位、６０ 冷却水噴射機

Claims (11)

1. 重ね合わせた複数の金属板に対して行われたシーム溶接の良否を判断するためのシーム溶接検査方法において、
   上記金属板表面のシーム溶接部位近傍に一時的に乗せられた、シーム溶接の良否を超音波を用いて検査する装置の超音波プローブが、上記複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる、
   ことを特徴とするシーム溶接検査方法。
2. 前記複数の金属板の境界面に生じたシーム溶接によるナゲットを、前記境界面に対して斜め方向から入射した超音波が通り抜ける位置に前記プローブを一時的に乗せておくことを特徴とする請求項１記載のシーム溶接検査方法。
3. 超音波の反射波の画像を表示することを特徴とする請求項１または２記載のシーム溶接検査方法。
4. 超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示することを特徴とする請求項１または２記載のシーム溶接検査方法。
5. 超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果を示す情報を外部装置に対して出力することを特徴とする請求項１または２記載のシーム溶接検査方法。
6. 重ね合わせた複数の金属板のシーム溶接予定部位に対し、自動的にシーム溶接を施す自動シーム溶接機に取り付けられた、シーム溶接の良否を超音波を用いて検査する装置の超音波プローブが、この自動シーム溶接機の溶接実施と共に、上記複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる、
   ことを特徴とするシーム溶接検査方法。
7. 重ね合わせた複数の金属板に対して行われたシーム溶接の良否を判断するためのシーム溶接検査装置において、
   上記金属板表面のシーム溶接部位近傍に一時的に乗せておく超音波プローブと、
   この超音波プローブを介して上記複数の金属板の境界面に対して斜め方向から超音波を入射させる手段と、
   を備えることを特徴とするシーム溶接検査装置。
8. 超音波の反射波の画像を表示する表示処理手段を備えることを特徴とする請求項７記載のシーム溶接検査装置。
9. 超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果の内容を表示する表示処理手段を備えることを特徴とする請求項７記載のシーム溶接検査装置。
10. 超音波の反射波の強度に基づき推定される検査結果を示す情報を外部装置に対して出力する表示処理手段を備えることを特徴とする請求項７記載のシーム溶接検査装置。
11. シーム溶接予定部位に対し、自動的にシーム溶接を施す自動シーム溶接機において、
    請求項７から１０のいずれか１項記載のシーム溶接検査装置の少なくとも前記超音波プローブを搭載する手段を備える、
    ことを特徴とする自動シーム溶接機。

Images