JP2586948Y2 - ナゲット計測装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ナゲット計測装置に関
する。すなわち、スポット溶接された金属対象物間のナ
ゲットの大きさを計測する、ナゲット計測装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】スポット溶接された金属対象物間の溶接
強度は、金属対象物間に溶融凝固して形成されたナゲッ
トの大きさにて決定される。そこで、ナゲットの大きさ
がその溶接に適正であるか否かを判定すべく、従来は、
金属対象物間にたがねを打ち込み、ナゲット箇所が外れ
ないか否か、つまり金属対象物間が剥離しないか否かを
テストすることが、一般的に行われていた。このよう
に、スポット溶接そしてナゲットの大きさが適正である
か否かは、従来、金属対象物間の剥離テスト・破壊テス
トにて判定されていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】ところで、このような
従来例にあっては、次の問題が指摘されていた。第１
に、このように剥離テスト・破壊テストが行われていた
ので、その際、製品である金属対象物が損傷，損壊され
てしまうことが多々あり、その修復，修理にも手間取
り、問題となっていた。第２に、そこでこのような剥離
テスト・破壊テストを行うことなく、スポット溶接に際
し金属対象物に加えられた加圧力，通電された電流値，
通電時間等のデータから、スポット溶接そしてナゲット
の大きさが適正であるかを推定することも行われてい
た。しかしながら、このようなデータに基づく推定はあ
くまでも単なる推測に過ぎず、正確さに劣るという問題
があり、推定ではなく正確な判定を望む声も多かった。

【０００４】本考案は、このような実情に鑑み、上記従
来例の問題点を解決すべくなされたものであって、ケー
スに十字スケールそして探触子を所定のごとく組み付け
ると共に、ケースと十字スケール間に複数個のエンコー
ダを配し、もって、探触子を介し超音波厚さ計がナゲッ
トの境界を検出すると、スイッチを押下し、エンコーダ
に基づき位置計算機が、そのＸ，Ｙの座標位置を順次記
憶するようにしたことにより、第１に、金属対象物を損
傷，損壊することなく、第２に、正確にナゲットの大き
さを計測可能な、ナゲット計測装置を提案することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本考
案の技術的手段は、次のとおりである。すなわち、この
ナゲット計測装置は、スポット溶接された金属対象物間
のナゲットの大きさを計測し、ナゲットがその溶接に適
正であるか否かを判定するのに用いられる。そして、中
央に中空部を備えた略環状のケースと、該ケースに対し
Ｘ，Ｙ方向その他同一面の各方向に自在に変位可能に組
み付けられた十字スケールと、該十字スケールの中央に
上記面に対し縦に組み付けられ、該ケースの中空部を介
し下端が前記金属対象物に接触可能な探触子と、該探触
子からの入力信号に基づき、前記金属対象物間のナゲッ
トの境界を肉厚の状態変化により検出可能な超音波厚さ
計と、を有してなると共に、更に次の構成を有してな
る。すなわち、該ケースに付設されると共に該十字スケ
ールにそれぞれ当接され、十字スケールを介し該探触子
のＸ，Ｙ方向への変位量に対応した信号を出力する複数
個のエンコーダと、各該エンコーダからの入力信号に基
づき、該探触子のＸ，Ｙの座標位置をカウントすると共
に適宜記憶可能な位置計算機と、該超音波厚さ計にて前
記ナゲットの境界が検出されると操作され、該位置計算
機にそのＸ，Ｙの座標位置を記憶させるスイッチと、を
有してなる。そして、該位置計算機に記憶された複数の
Ｘ，Ｙの座標位置データの演算により、前記ナゲットの
大きさが計測されるようになる。

【０００６】

【作用】本考案は、このような手段よりなるので、次の
ように作用する。ナゲット計測に際しては、スポット溶
接された金属対象物上にケースを置き、探触子をケース
の中空部内で順次移動させると共に、適宜、探触子の下
端を金属対象物上に接触させる。するとまず探触子の移
動により、十字スケールを介し各エンコーダから、探触
子のＸ，Ｙ方向への変位量に対応した信号が出力され、
位置計算機において、探触子のＸ，Ｙの座標位置が順次
カウントされる。他方、金属対象物に接触した探触子か
らの入力信号に基づき、超音波厚さ計では、金属対象物
間のナゲットの境界が検出される。そこで、境界が検出
される毎にスイッチを操作して、そのＸ，Ｙの座標位置
を位置計算機に記憶させる。そして、このようなスイッ
チの操作を繰り返し、記憶された複数のＸ，Ｙの座標デ
ータを演算することにより、ナゲットの大きさが計測さ
れるようになる。

【０００７】そこで第１に、このようにスポット溶接さ
れた金属対象物上にケースを置き、探触子を移動，接触
させることにより、ナゲットの大きさが計測可能とな
り、剥離テスト・破壊テストは行われないので、金属対
象物の損傷，損壊は回避される。第２に、そして超音波
厚さ計，スイッチ，エンコーダ，位置計算機等により、
ナゲットの大きさの計測が可能となるので、その計測は
極めて正確である。

【０００８】

【実施例】以下本考案を、図面に示すその実施例に基づ
いて、詳細に説明する。図１，図２，図３は本考案の実
施例を示し、図１の（１）図は全体の正断面図、図１の
（２）図は要部の正断面図であり、図２はその十字スケ
ール，探触子，超音波厚さ計等の斜視図、図３はそのケ
ース，十字スケール，位置計算機等の斜視図である。

【０００９】このナゲット計測装置は、スポット溶接さ
れた金属対象物Ａ間のナゲットＢの大きさを計測し、ナ
ゲットＢがその溶接に適正であるか否かを判定するのに
用いられる。すなわち、薄板状をなす金属対象物Ａを重
ねると共に電極で挟み、加圧しつつ電流を通すことによ
り、金属対象物Ａ間を点状に溶接して行くスポット溶接
において、その溶接強度は、両金属対象物Ａ間に溶融凝
固して形成されたナゲットＢの大きさにて決定される。
そして、このような溶接部たるナゲットＢの大きさを計
測するのに用いられるナゲット計測装置は、次のケース
１，十字スケール２，探触子３，超音波厚さ計４，エン
コーダ５，位置計算機６，スイッチ７等を有してなる。

【００１０】これらについて述べると、まずケース１
は、中央に中空部８を備えた略環状をなす。すなわち図
示例のケース１は、中央に円柱状の中空部８が形成され
た環状体よりなり、外周面に等間隔にて４個所に開口部
９が設けられ、開口部９は横長状をなし２個ずつ対向す
る位置関係となっている。

【００１１】次に十字スケール２は、ケース１に対し
Ｘ，Ｙ方向その他同一面の各方向に自在に変位可能に組
み付けられている。すなわち十字スケール２は、平板状
をなすＸ軸部材１０とＹ軸部材１１とが直交する関係で
取り付けられており、クロスした中央部がケース１の中
空部８内に位置し、かつ、Ｘ軸部材１０の両端部および
Ｙ軸部材１１の両端部が、それぞれ、ケース１の４個所
の開口部９から外方に突出すると共に、ケース１内で開
口部９の直前に各々付設されたエンコーダ５上に当接し
て乗るような位置関係に配され、もって、クロスした中
央部がケース１の中空部８内で、水平面上をＸ，Ｙ方向
その他の各方向に自在に変位可能となっている。なお、
このような十字スケール２におけるＸ軸部材１０とＹ軸
部材１１との関係について述べておくと、両者は、クロ
スした中央部が固定されていてもよいが、図示例では相
互にスライド可能に組み付けられている。すなわち図１
の（２）図に示したように、Ｙ軸部材１１の両側に溝が
形成され、２分割されたＸ軸部材１０の中央部が、それ
ぞれ、このような溝にスライド可能に嵌入されてなる。

【００１２】探触子３は、十字スケール２の中央に縦つ
まり水平面に対し垂直に組み付けられ、ケース１の中空
部８を介し下端が金属対象物Ａに接触可能となってい
る。すなわち、十字スケール２のクロスした中心には、
短筒状の１個の保持筒部１２が縦に固定されており、こ
の保持筒部１２中に探触子３が貫挿されると共に、探触
子３の上部下に付設された小フランジ１３と保持筒部１
２上端間には、スプリング１４が介装されている。探触
子３は、このように組み付けられ保持されており、十字
スケール２と共に水平面をＸ，Ｙ方向その他各方向に自
在に移動可能であり、かつ、スプリング１４の付勢力に
抗し縦つまり下方に押下することにより、その下端が、
下位で水平面をなす金属対象物Ａ上に接触可能となって
いる。

【００１３】超音波厚さ計４は探触子３に接続されてお
り、この探触子３からの入力信号に基づき、金属対象物
Ａ間のナゲットＢの境界を、肉厚の状態変化により検出
可能となっている。このような超音波厚さ計４として
は、従来より公知の各種方式のものを採用可能であり、
いずれにしても、金属対象物Ａ上に接触せしめられた探
触子３からの入力信号に基づき、金属対象物Ａ間でのナ
ゲットＢの存否に起因した肉厚の状態変化を検知し、も
ってナゲットＢの境界を検出して、これを表示するよう
になっている。

【００１４】次にエンコーダ５は、前述により各開口部
９の内側にてケース１に付設されると共に十字スケール
２下にそれぞれ当接され、十字スケール２を介し、探触
子３のＸ，Ｙ方向への変位量に対応した信号を出力可能
となっている。すなわち図示例のエンコーダ５は、十字
スケール２のＸ軸部材１０およびＹ軸部材１１の両端部
にそれぞれ当接する位置関係にて、ケース１に計４個内
蔵されている。そして、それぞれ探触子３のＸ，Ｙ方向
への変位量、つまり、これに追従した十字スケール２の
Ｘ軸部材１０やＹ軸部材１１の両端部の正負の変位量を
読み取り、これを対応したコード信号に変換して、それ
ぞれ出力するようになっている。

【００１５】位置計算機６はエンコーダ５に接続され、
各エンコーダ５からの入力信号に基づき、探触子３の
Ｘ，Ｙの座標位置をカウントすると共に適宜記憶可能と
なっている。すなわち位置計算機６は、例えばマイクロ
コンピュータを用いてなり、探触子３のＸ，Ｙ方向への
変位量に対応した各エンコーダ５からの入力信号に基づ
き、探触子３の現在位置たるＸ，Ｙの座標位置を順次カ
ウントすると共に、次に述べるスイッチ７からの制御信
号に基づき、これを適宜記憶可能となっている。

【００１６】そしてスイッチ７は、前述により超音波厚
さ計４にてナゲットＢの境界が検出されると操作され、
位置計算機６にそのＸ，Ｙの座標位置を記憶させるよう
になっている。すなわち図示例のスイッチ７は、探触子
３の上部に取り付けられると共に位置計算機６に接続さ
れており、超音波厚さ計４にて、ナゲットＢの境界が検
出，表示されると、手動にて押下等により操作される。
そして、このスイッチ７操作による制御信号に基づき、
位置計算機６においてその時点でのＸ，Ｙの座標位置が
記憶される。

【００１７】本考案は、以上説明したように構成されて
いる。そこで以下のようになる。このナゲット計測装置
では、ケース１に十字スケール２そして探触子３を組み
付けると共に、ケース１と十字スケール２間に複数個の
エンコーダ５を配してなる。そして、探触子３に超音波
厚さ計４が接続され、又、エンコーダ５に位置計算機６
が接続されると共に、位置計算機６を制御するスイッチ
７が付設されている。

【００１８】そして、ナゲットＢの計測に際しては、ス
ポット溶接された金属対象物Ａ上にケース１を固定的に
置いた後、探触子３をケース１の中空部８内で順次移動
させると共に、適宜、探触子３の下端を金属対象物Ａ上
に接触させる。すると、まず探触子３の移動により、こ
れを保持する十字スケール２も全体的に移動し、十字ス
ケール２に当接するケース１側の各エンコーダ５から、
位置計算機６に対し、探触子３のＸ，Ｙ方向への変位量
に対応した信号が出力され、これに基づき位置計算機６
では、探触子３のＸ，Ｙの座標位置が順次カウントされ
て行く。

【００１９】他方、金属対象物Ａに接触した探触子３か
らの入力信号に基づき、超音波厚さ計４では、金属対象
物Ａ間のナゲットＢの境界がその肉厚の状態変化により
検出される。この超音波厚さ計４では、金属対象物Ａ間
にナゲットＢが存する位置では、例えば肉厚が厚い状態
で検知され、又、金属対象物Ａ間にナゲットＢが存しな
い位置では、肉厚がより薄い状態で検知される。そこ
で、超音波厚さ計４がナゲットＢの境界を検出，表示し
た場合には、スイッチ７を操作して、位置計算機６にそ
のカウントされたＸ，Ｙの座標位置を記憶させる。そし
て、探触子３を順次中空部８内で移動させると共に金属
対象物Ａに接触させつつ、このようなスイッチ７の操作
を繰り返し、もって位置計算機６において、記憶された
例えば３から５程度の複数のＸ，Ｙの座標データを演算
することにより、ナゲットＢの端間の距離つまりナゲッ
トＢ径が算出され、ナゲットＢの大きさが計測される。

【００２０】さてそこで、このナゲット計測装置では、
次の第１，第２のようになる。第１に、このようにスポ
ット溶接された金属対象物Ａ上にケース１を置き、探触
子３を十字スケール２と共に移動させることにより、ナ
ゲットＢの大きさが計測される。つまり、前述したこの
種従来例のように、スポット溶接された金属対象物Ａ間
の剥離テスト・破壊テストを行うわけではないので、金
属対象物Ａの損傷，損壊は回避される。

【００２１】第２に、そして超音波厚さ計４の検出に基
づきスイッチ７を操作し、探触子３の移動をエンコーダ
５を介し位置計算機６にてカウント，記憶，演算するこ
とにより、ナゲットＢの大きさが計測される。従って、
ナゲットＢの大きさの計測は極めて正確に実施される。

【００２２】なお、図示実施例においてエンコーダ５
は、十字スケール２のＸ軸部材１０およびＹ軸部材１１
の両端部に当接すべく、計４個配されている。これは、
探触子３が中心軸廻りで回転した場合において、エンコ
ーダ５からのＸ，Ｙ方向への変位量の信号を、位置計算
機６において正負で補正し、結局、探触子３の座標位置
の変動がなかった旨、カウントするためである。しかし
ながら、例えばこのように探触子３を回転させる操作を
しないようにすれば、エンコーダ５は、十字スケール２
のＸ軸部材１０およびＹ軸部材１１のそれぞれ両端部の
いずれかに当接すべく、計２個だけ配するだけでもよ
い。

【００２３】

【考案の効果】本考案に係るナゲット計測装置は、以上
説明したように、ケースに十字スケールそして探触子を
所定のごとく組み付けると共に、ケースと十字スケール
間に複数個のエンコーダを配し、もって、探触子を介し
超音波厚さ計がナゲットの境界を検出する毎に、スイッ
チを押下し、エンコーダに基づき位置計算機がその座標
位置を順次記憶するようにしたことにより、次の効果を
発揮する。

【００２４】第１に、金属対象物を損傷，損壊すること
なく、ナゲットの大きさが計測，判定可能となる。すな
わち、前述したこの種従来例のように、剥離テスト・破
壊テストを行うことなく、もって製品である金属対象物
が損傷，損壊されず、又その修復，修理に手間取るよう
なこともなく、ナゲットの大きさそしてスポット溶接が
適正であるか否かが判定される。

【００２５】第２に、しかもナゲットの大きさが、正確
に計測可能である。すなわち、前述したこの種従来例の
ように、スポット溶接の際の加圧力，電流値，通電時間
等のデータから、ナゲットの大きさを推定するのではな
く、ナゲットの大きさは正確に計測可能であり、もっ
て、ナゲットの大きさそしてスポット溶接が適正である
か否か、そして金属対象物間の溶接強度が適正であるか
否かが、正確に判定される。このように、この種従来例
の存した問題点が一掃される等、本考案の発揮する効果
は、顕著にして大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るナゲット計測装置の実施例の正断
面図であり、（１）図はその全体を、（２）図はその要
部を示す。

【図２】同実施例の十字スケール，探触子，超音波厚さ
計等の斜視図である。

【図３】同実施例のケース，十字スケール，位置計算機
等の斜視図である。

【符号の説明】

１ ケース ２ 十字スケール ３ 探触子 ４ 超音波厚さ計 ５ エンコーダ ６ 位置計算機 ７ スイッチ ８ 中空部 ９ 開口部 １０ Ｘ軸部材 １１ Ｙ軸部材 １２ 保持筒部 １３ 小フランジ １４ スプリング Ａ 金属対象物 Ｂ ナゲット

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 スポット溶接された金属対象物間のナゲ
   ットの大きさを計測し、ナゲットがその溶接に適正であ
   るか否かを判定するのに用いられる、ナゲット計測装置
   であって、 中央に中空部を備えた略環状のケースと、該ケースに対
   しＸ，Ｙ方向その他同一面の各方向に自在に変位可能に
   組み付けられた十字スケールと、該十字スケールの中央
   に上記面に対し縦に組み付けられ、該ケースの中空部を
   介し下端が前記金属対象物に接触可能な探触子と、該探
   触子からの入力信号に基づき、前記金属対象物間のナゲ
   ットの境界を肉厚の状態変化により検出可能な超音波厚
   さ計と、 該ケースに付設されると共に該十字スケールにそれぞれ
   当接され、十字スケールを介し該探触子のＸ，Ｙ方向へ
   の変位量に対応した信号を出力する複数個のエンコーダ
   と、各該エンコーダからの入力信号に基づき、該探触子
   のＸ，Ｙの座標位置をカウントすると共に適宜記憶可能
   な位置計算機と、該超音波厚さ計にて前記ナゲットの境
   界が検出されると操作され、該位置計算機にそのＸ，Ｙ
   の座標位置を記憶させるスイッチと、を有してなり、 該位置計算機に記憶された複数のＸ，Ｙの座標位置デー
   タの演算により、前記ナゲットの大きさが計測されるよ
   うになること、を特徴とするナゲット計測装置。