JP2596090B2

JP2596090B2 - スポット溶接部の検査方法

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Publication number: JP2596090B2
Application number: JP63238568A
Authority: JP
Inventors: 彰一郎新田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1988-09-22
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH0287060A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は自動車の製造に使用されるスポット溶接部
における溶接部を検査する方法に関し、特に超音波を用
いて非破壊でスポット溶接部を検査する方法に関するも
のである。

従来の技術重ね抵抗溶接の一種であるスポット溶接においては、
正常に溶接された場合には上板と下板との重ね合せ溶接
部分において上板の一部と下板の一部とが溶融して一体
に凝固し、その部分にナゲットと称される断面碁石状の
溶融−再凝固部分が形成される。このナゲットの径は、
溶接強度との相関関係が強く、そこでスポット溶接の管
理項目として、ナゲット径の下限値を管理することが従
来から行なわれている。すなわちナゲット径を検出し、
その径が予め定めた下限値より小さい場合には溶接強度
が不足するものとして溶接不良と判定し、ナゲット径が
前記下限値以上の場合に合格と判定する。

このような管理を行なうためには、ナゲット径を検出
する必要があるが、ナゲット径を非破壊で検出する方法
としては、従来から超音波を用いてその反射波によって
検出する方法が知られている。その代表的な例として
は、特開昭62−119453号において提案されている方法が
ある。

上記提案の方法は、スポット溶接部付近の表面上を、
溶接部を横切るように超音波探触子を走査させ、その超
音波探触子から超音波を上板表面から板内に入射させる
とともに、微少走査変位ごとに反射波を取込み、ナゲッ
ト形成部分を含む溶接部と非溶接部との超音波縦波の透
過する厚さ（距離）の差を利用してナゲット形成部分を
含む溶接部の径を測定するものである。すなわち、非溶
接部においては上板と下板とが接合されていないため、
入射した超音波の反射波は上板の底面からの反射波とな
り、一方ナゲット形成部分を含む溶接部においては上板
と下板とが接合一体化しているため上板の底面からの反
射波はなく、下板の底面からの反射波が生じる。したが
って非溶接部と溶接部とでは下板の厚みの約２倍に相当
する厚みの分だけ超音波伝播時間に差が生じる。そこで
前記提案の方法では、溶接部を横切るように超音波探触
子を走査させつつ、上板の底面からの多重反射波のうち
第１番目の反射波を検出し、その上板の底面からの第１
番目の反射波の消滅する位置から、再びその上板の底面
からの第１番目の反射波が生じる位置までの走査量を溶
接部の径として測定している。そしてこの溶接部の径を
ナゲット径として取扱って、その大きさによってスポッ
ト溶接の合否を判定している。

発明が解決すべき問題点スポット溶接における溶接部においては、上板の一部
と下板の一部とが溶融一体化・再凝固したナゲット部の
周囲がただちに非溶接部となっているのではなく、通常
は第８図に示すように、ナゲット部３の周囲に上板１と
下板２とが固相接合された部分４、すなわち一般にコロ
ナボンド部４と称される部分が存在し、そのコロナボン
ド部４の周囲が非溶接部５となっている。すなわち、上
板１と下板２とが接合一体化した溶接部６は、ナゲット
部３とその周囲のコロナボンド部４とにより形成されて
いる。ここで、コロナボンド部４に超音波を入射させた
場合、ナゲット部３と同様に上板の底面からの反射波は
生じないから、前記提案の方法で測定しているのは、実
際にはナゲット径D_Nではなく、コロナボンド径Dcであ
る。すなわち、ナゲット径D_Nよりも若干大きいコロナボ
ンド径Dcをスポット溶接の良否の判定に用いているので
ある。

このように前記提案の方法では、実際にはナゲット径
よりも大きいコロナボンド径を測定しており、したがっ
てナゲット径の下限値を管理する検査においては、合否
の判定上、ナゲット径が下限値を満たしていない不良を
も合格と判定してしまう危険がある。すなわち、コロナ
ボンド部はナゲット部と比較して接合強度が格段に低い
から、コロナボンド径が大きくてもナゲット径が小さけ
れば充分な溶接強度は得られないが、このような場合で
も前記提案の方法では合格と判定してしまうおそれがあ
ったのである。

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、
超音波を用いてスポット溶接部を検査するにあたり、ナ
ゲット部とコロナボンド部とを判別して、正しくナゲッ
ト径を測定するようにした方法を提供することを目的と
するものである。

課題を解決するための手段ナゲット部とコロナボンド部からなる溶接部に超音波
を入射すれば、ナゲット部とコロナボンド部のいずれに
おいても下板の底面からの多重反射波が生じるが、多重
反射波の高さが減衰していく過程においては、ナゲット
部の方がコロナボンド部よりも多重反射波の減衰が早
い。すなわち多重反射波の高さの減衰度は、ナゲット部
の方がコロナボンド部よりも大きい。この発明において
は、上述のような減衰度の相違に着目して、ナゲット部
とコロナボンド部とを判別し、ナゲット部の径を求める
こととした。

具体的には、この発明は、スポット溶接部の表面上
を、そのスポット溶接部を横切るように超音波探触子を
走査させ、微少走査変位ごとに反射波を取込み、その反
射波によってスポット溶接部を検査する方法において、
ナゲット部とその周囲のコロナボンド部とを含む溶接部
を走査させる際に、反射波の減衰度を求めてその減衰度
の相違からナゲット部とコロナボンド部とを判定し、ナ
ゲット部と判定された部位での走査変位量をナゲット径
として求めることを特徴とするものである。

作用超音波探触子を、ナゲット部とコロナボンド部を含む
溶接部の表面上を走査させた時の各微少走査変位毎の多
重反射波は、前述のように下板の底面での反射により生
じる。ナゲット部での多重反射波の一例を第１図（Ａ）
に、コロナボンド部での多重反射波の一例を第１図
（Ｂ）に示す。これらの図から明らかなように、ナゲッ
ト部の方がコロナボンド部よりも多重反射波の減衰が早
い。

金属中における超音波の減衰の原因には、超音波の波
頭面が拡がるための拡散損失のほか、結晶粒界および組
織境界による散乱減衰や、内部摩擦に基づく粘性減衰、
さらには転位の運動による減衰等が挙げられるが、ナゲ
ット部とコロナボンド部とを比較すれば、ナゲット部は
溶融−再凝固した樹枝状結晶を主体とした組織の金属で
あるのに対し、コロナボンド部は固相接合されただけで
あるため組織の著しい変化はなく、焼ならし状態を主体
とする組織の金属であり、このような組織の差が両者間
での減衰の差となってあらわれているものと考えられ
る。

そこでこの発明の方法では、各微少走査変位毎の多重
反射波の減衰度を求め、その値によってその走査位置で
の多重反射波がナゲット部で生じたものかまたはコロナ
ボンド部で生じたものであるかを判別することができ
る。換言すれば、その走査位置がナゲット部の領域内に
あるかコロナボンド部の領域内にあるかを判別すること
ができる。具体的には、例えば予めある閾値を定めてお
き、求めた減衰度が閾値以上の場合はナゲット部と判定
し、閾値よりも小さい場合はコロナボンド部と判定す
る。そして走査を続けて行く過程でナゲット部と判定さ
れた部分の走査変位量を求めれば、その変位量がナゲッ
ト径に相当することになる。すなわち、コロナボンド部
を除いた真のナゲット部の径を求めることができるので
ある。

実施例先ずこの発明の実施例における測定原理を説明する。

第２図に示すように、上板１と下板２とが重ね合せら
れてスポット溶接が施された溶接部６の中心を横切るよ
うに、その溶接部６の付近の表面を超音波探触子７によ
って直線状に走査させる。すなわち、超音波探触子７
は、上板１と下板２とが接合一体化されていない非溶接
部５の領域Ｉから、溶接部６のコロナボンド部４の領域
II、ナゲット部３の領域III、再びコロナボンド部４の
領域IVを経て、非溶接部５の領域Ｖへ抜ける。この過程
において、超音波探触子７から発せられた超音波の反射
波が微少走査変位毎に超音波探触子７に取込まれる。各
領域Ｉ〜Ｖにおける微少走査変位毎の受信波形を第３図
に示す。第３図において、Ｓは表面波、B_1-1〜B_1-6は上
板１の底面1Aからの反射波、B_2-1〜B_2-3は下板２の底面
2Aからの反射波である。

既に述べたように、非溶接部５の領域I,Vにおいて
は、反射波は上板１の底面1Aからの反射波となり、コロ
ナボンド部４およびナゲット部３を含む溶接部６の領域
II,III,IVにおける反射波は下板２の底面2Aからの反射
波となる。そのため非溶接部５の領域I,Vと溶接部６の
領域II,III,IVとでは各反射波が受信されるまでの超音
波伝播距離に下板２の厚さの約２倍分の差が生じるか
ら、多重反射波の間隔に大きな差が生じることになる。
したがって非溶接部５の領域I,Vであれば第１番目の反
射波B_1-1が受信される時刻付近において、溶接部６の領
域II〜IVでは反射波が受信されないから、その時刻付近
における反射波の有無によって非溶接部５の領域I,Vで
あるかまたは溶接部６の領域II〜IVであるかを判別する
ことができる。換言すれば、上板１の底面1Aからの第１
番目の反射波B_1-1の有無によって非溶接部５、溶接部６
を判別することができる。具体的には、超音波探触子の
走査過程における各微少走査変位ΔＸごとに多重反射波
を取込んで、各微少走査変位ΔＸごとに上板１の底面1A
からの第１番目の反射波B_1-1の有無を判定し、溶接部６
と非溶接部５との境界位置を求める。

ここまでは既述の従来方法と同様であるが、この発明
の場合にはさらに次のような判定を行なう。

前述のようにして上板１の底面1Aからの第１番目の反
射波B_1-1がないと判別された区間、すなわちナゲット部
３とコロナボンド部４とを含む溶接部６の領域II〜IVで
あると判別された区間において、第４図に示すように微
少走査変位ΔＸごとに表面波Ｓから第ｍ番目の反射波B
_2-mの高さP_mxと、第ｎ番目の反射波B_2-nの高さP_nxと、B
_2-mとB_2-nの間隔時間T_mnxを算出する。ここで、ｘは微
少走査変位ごとに順次付したデータの番号をあらわす。
なお実際の測定にあたっては、ｍは１、ｎは２として、
下板の底面からの第１番目の反射波B_2-1の高さP_1Xと、
第２番目の反射波B_2-2の高さP_2Xと、B_2-1とB_2-2の間隔
時間T_12Xを算出するのが通常である。

このようにして既に得たP_mx,P_nx,T_mnxの値から、下板
からの反射波の減衰度α_mnxを算出する。すなわち、B
_2-mの波高からB_2-nの波高への減衰を表わす尺度とし
て、微少走査変位ΔＸごとの減衰度α_mnxを次の（１）
式で示すようにして定める。

ここで、V₀は、固体中ではその固体の体積弾性率や剛
性率、密度に関係する超音波縦波の速度であり、ナゲッ
ト部３とコロナボンド部４とでは本来は異なるが、計算
の都合上、予め定めた定数を用いる。なお実際はコロナ
ボンド部４の値をV₀として用いた方が誤判定が少なくな
る。

またここで、L_mnxは溶接部において微少走査変位ΔＸ
ごとに超音波が溶接部の上下面を反射しながら透過進行
していくときのｍ番目の反射波からｎ番目の反射波まで
の透過進行距離を意味する。

上記の（１）式によって減衰度α_mnxを求めることが
でき、この減衰度α_mnxの値は既に述べたようにナゲッ
ト部３とコロナボンド部４とで異なり、したがって予め
減衰度の閾値α_ｓを求めておいて、α_mnxの値を閾値α
_ｓと比較すればナゲット部３がコロナボンド部４かを判
別することができる。

但し、実際の溶接部６には電極加圧による窪みが存在
するから、L_mnxは微少走査変位ΔＸごとに絶えず微少に
変化する。この場合異なるL_mnxでの減衰度α_mnxの値で
ナゲット部３とコロナボンド部４とを判別することは若
干正確さに欠けることになる。そこで実際には第４図中
に示しているように、ｍ番目の反射波B_2-mからの一定距
離L_mnEでの減衰度α_mnxEを閾値αｓと比較して判別する
ことが望ましい。

すなわち、第４図に示しているように、第ｍ番目の反
射波B_2-mの高さPmxからの第ｎ番目の反射波B_2-nの高さP
nxまでの減衰直線ｌに基いて、B_2-mから予め定めた一定
距離L_mnEの位置における反射波B_2-Eを仮定してその反射
波B_2-Eにおける前記減衰直線ｌ上の反射波高さP_nxEを求
め、B_2-mの高さPmxからB_2-Eの高さP_nxEまでの減衰度α
_mnxEを求める。

ここで、仮定したB_2-Eの高さP_nxEは第４図に示した幾
何学的な配置から、次の（３）式で与えられる。

したがってα_mnxEは次の（４）式で求められる。

ここで、L_mnEは、第ｍ番目の反射波B_2-mからの一定距
離で、０＜L_mnE＜L_mnxの範囲内となるように予め定めて
記憶させておき、測定時に読出される。またV₀は既に述
べたように超音波縦波の速度で、予め定めて記憶させて
おき、測定時に読出される。

このように、（４）式を用いて計算することによっ
て、補正された減衰度α_mnxEを求めることができ、この
補正された減衰度α_mnxEは、電極加圧時の窪みの変化に
よる影響が除去されているため、これを予め定めた閾値
αｓと比較すれば、より正確にナゲット部３とコロナボ
ンド部４とを判別することができる。すなわち、ナゲッ
ト部３の減衰度とコロナボンド部４の減衰度との中間と
なるように予め設定した減衰度の閾値α_ｓを読出し、先
に求めたα_mnxEの値とα_ｓとを比較し、 α_mnxE≧α_ｓの区間をナゲット部３と判定する。そしてこのようにナ
ゲット部３と判定された区間での微少走査変位ΔＸの合
計値をナゲット径D_Nとする。

以上を整理すれば次の通りとなる。

微少走査変位ΔＸごとに上板１の底面1Aからの多重反
射波のうち第１番目の反射波B_1-1の有無を判定する。こ
れによってコロナボンド部４とナゲット部３とを含む溶
接部６の外縁位置が求まる。

溶接部６と判定された領域において、さらに微少走査
変位ΔＸごとに多重反射波を取込んで、各微少走査変位
ごとに下板２の底面2Aからの第ｍ番目の反射波B_2-mの高
さP_mxと第ｎ番目の反射波B_2-nの高さP_nx、およびB_2-mと
B_2-nの間隔時間T_mnxを算出する。

前記P_mx,P_nx,T_mnxの値を用い、かつ予め定めたし
L_mnE,V₀の値を読出して、前記（４）式によりα_mnxEの
値を算出する。

求めたα_mnxEの値と閾値αｓとを比較し、α_mnxE≧α
_ｓの区間をナゲット径３と判定する。

ナゲット部３と判定された区間の走査変位量からナゲ
ット径D_Nを求める。

次にこの発明のさらに具体的な実施例について、第５
図を参照して説明する。

第５図はこの発明の方法を実施するための装置の一例
およびその装置を用いてこの発明の方法を実施している
状況の一例を示すものである。

第５図において、超音波探触装置10の先端には、円錐
状をなす集束型の探触子７が設けられており、この超音
波探触装置10は図示しないモータ等の駆動装置により駆
動されて、探触子７が上板１の表面上を走査するように
構成されている。この超音波探触装置10には変位計11が
取付けられており、探触子７の走査変位量を検出できる
ようになっている。なお超音波探触装置10の頭部には、
クリア走査スイッチ13、走査OKランプ14、溶接等級選択
ボタン15が設けられている。

超音波探触装置10の探触子７には超音波送受信部16が
接続されており、この超音波送受信部16には板厚計測部
17および溶接部境界判別部18が接続されている。この溶
接部境界判別部18および前述の変位計11にはウェイブメ
モリを内蔵した波形記憶処理部19が接続されている。さ
らに波形記憶処理部19はナゲット判別部20に接続され、
このナゲット判別部20はナゲット径演算部21に接続さ
れ、このナゲット径演算部21と前述の板厚計測部17は、
合否判定比較部22に接続され、この合否判定比較部22は
合否判定表示部23に接続されている。ここで、波形記憶
処理部19、ナゲット判別部20、ナゲット径演算部21およ
び合否判定比較部22は、マイクロコンピュータ24によっ
て構成されている。

以上のような装置を用いて実際にナゲット部３の径を
求め、スポット溶接の良否を判定する方法の具体例を次
に説明する。

先ず超音波探触子７をスポット溶接部の窪みの外側、
すなわち第２図の領域ＩもしくはＶにおいて上板１の表
面に押し当て、超音波送受信部16から発信される超音波
パルスを接触媒質25を介して上板１の表面から内部へ入
射させる。入射した超音波パルスに対する多重反射波
は、再び超音波探触子７を介して超音波送受信部16に入
力される。このとき非溶接部５の領域ＩもしくはＶで
は、入射された超音波縦波は上板１の底面で反射するか
ら、その反射波に基いて板厚計測部17において上板１の
板厚t₁を測定し、その上板板厚測定値t₁を合否判定比較
部22に入力させて記憶させておく。

次いで超音波探触子７をスポット溶接部の窪みの中央
部、すなわち第２図の領域IIIの中央部に押し当て、前
記同様に超音波パルスを入射させるとともに多重反射波
を受信し、板厚計測部17において同様に板厚を測定し、
その測定値が合否判定比較部22に入力される。このと
き、溶接部が形成されていなければ、反射波は上板１の
底面からの反射波となるから、板厚測定値は上板１の板
厚に近い値となり、その場合には合否判定比較部22での
演算処理によってただちに溶接不良と判定され、合否判
定表示部23において溶接不良を示す表示もしくは警報が
出される。一方溶接部６が形成されている場合、すなわ
ち上板１と下板２とが一体化している場合は、反射波は
下板２の底面からのものとなるから、板厚測定値は上板
１の板厚と下板２の板厚との合計値に近い値t₃となる。
この溶接部板厚t₃は合否判定比較部22に入力されて、既
に記憶されている上板１の板厚t₁と比較演算処理され
る。すなわちt₃−t₁＝t₂の値が算出されるとともに、そ
のt₂の値（したがって下板２の板厚近似値）とt₁の値
（上板１の板厚）とのうち、小さい方の値が基準板厚t_s
として選択され、記憶される。

次いで検査するスポット溶接の等級を超音波探触装置
10の頭部に設けられている溶接等級選択ボタン15によっ
て選択し、その選択によって発生した等級信号あるいは
選択によって読出された等級信号が合否判定比較部22に
入力されて、その溶接等級と前記基準板厚t_sとに応じた
判定基準となるナゲット基準径が演算または読出され、
ナゲット径比較基準値D_sとして記憶される。

次に超音波探触子７をスポット溶接部の窪みの外側、
すなわち第２図の領域Ｉまたは領域Ｖに押し当て、超音
波探触装置10に連結されている変位計11の軸を、探触子
７を走査させるべき方向、すなわちスポット溶接部の窪
みの外側から窪みの中心を通りさらに窪みの外側へ抜け
る方向線に合わせる。この状態で、超音波探触装置10の
頭部に設けられている走査OKランプ14が点灯して溶接部
境界判別部18に超音波の受信波が与えられていることが
確認されてから、超音波探触子７の走査を開始する。す
なわち第２図に示しているように、窪みの外側の領域Ｉ
またはＶから窪みの中心を通る直線に沿って、領域IIま
たはIVへ走査し、さらに領域IIIを通って領域IVもしく
はIIを走査して、窪みの外側の領域ＶまたはＩへ走査す
る。

上述の走査過程において、各走査領域Ｉ〜Ｖでは既に
述べたように第３図に示すような受信波形が得られる。
すなわち超音波探触子７が非溶接部５の領域Ｉもしくは
領域Ｖに位置する場合には上板１の底面からの多重反射
波が受信され、一方コロナボンド部４の領域II,IVおよ
びナゲット部３の領域IIIに位置する場合は上板１の底
面からの反射波は受信されず、下板２の底面からの多重
反射波が受信される。そしてまた領域II,III,IVにおけ
る多重反射波のうち、コロナボンド部４の領域II,IVに
おける多重反射波の減衰度とナゲット部３の領域IIIに
おける多重反射波の減衰度とが異なった値を示す。そこ
でこの走査過程においては上述のような関係を利用して
先ず溶接部境界、すなわち領域Ｉと領域IIとの境界もし
くは領域Ｖと領域IVとの境界を判別し、さらに溶接部６
の境界内と判別された位置において多重反射波の減衰度
を求めてコロナボンド部４の領域II,IVであるかまたは
ナゲット部３の領域IIIであるかを判別する。

このような走査過程における判別についてさらに具体
的に説明すると、先ず非溶接部５の領域I,Vにおいて発
生する上板１の底面からの第１番目の反射波B_1-1に着目
し、溶接部境界判別部18において、上板１の底面からの
第１番目の反射波B_1-1の発生するタイミング付近の期間
t₀に所定レベルのゲートＧを設定し、その期間t₀におい
てゲートレベルを越えた反射波の高さをピークホールド
し、ゲート出力とする（第６図参照）。ここで、非溶接
部５の領域I,Vでは、既に述べたように上板１の底面か
らの第１番目の反射波B_1-1が存在し、かつその波高値は
あるレベル以上の値を示すから、超音波探触子７が領域
I,Vに位置している場合はゲート出力が得られる。一方
コロナボンド部４およびナゲット部３を含む溶接部６の
領域II,III,IVにおいては上板１の底面からの反射波は
存在しないから、ゲート出力が得られない。したがって
領域Ｉもしくは領域Ｖから窪みの中心部へ向けて走査さ
せて行けば、最初はゲート出力が生じているが、ある位
置からゲート出力が生じなくなり、その位置が溶接部６
の外縁境界位置であると溶接部境界判別部18により判別
されることになる。

このようにしてゲート出力が消滅した時点から、すな
わち溶接部境界と判定された時点から、多重反射波形を
各微少走査変位ΔＸごとに波形記憶処理部19に入力さ
せ、その波形を記憶させる。換言すれば、溶接部６と判
定される領域II,III,IVを走査させる間に、変位計11か
ら与えられる各微少走査変位ΔＸごとに、下板２の底面
からの多重反射波の波形を波形記憶処理部19に記憶させ
る。そして第３図中に示しているように、下板２の底面
からの反射波のうち、表面波Ｓから第１番目の反射波B
_2-1の高さのピーク値P_1Xと、表面波Ｓから第２番目の反
射波B_2-2の高さピーク値P_2Xと、これらの反射波B_2-1,B
_2-2の間の間隔時間（伝播時間）T_12Xを取込み、これら
の値をナゲット判別部20に入力させる。このナゲット判
別部20においては、次の（５）式に従って反射波B_2-1、
反射波B_2-2の減衰度α_12XEが演算される。

この（５）式は、前に示した（４）式におけるｍを
１、ｎを２としたものである。またここで、L_12Eは、第
１番目の反射波B_2-1から一定の距離で、０＜L_12E＜L_12X
（但しL_12X1/2×T_12X×V₀）となるような範囲内の値と
して予め設定されて記憶させておき、演算時に読出され
る。またV₀は超音波縦波の速度で、一般にはコロナボン
ド部４における速度の値をV₀として記憶させておき、演
算時に読出される。

一方、コロナボンド部４における減衰度とナゲット部
３における減衰度とを判別するための閾値として予め設
定しかつ記憶させておいた減衰度閾値α_ｓが読出され、
前記（５）式によって算出した減衰度α_12XEがその閾値
α_ｓと比較される。そしてα_12XE≧α_ｓの場合にその走
査位置がナゲット部３にあると判断され、そのナゲット
部３と判断された走査位置での微少走査変位量ΔX_Nの総
数Ｙと、その微少走査変位量ΔX_Nがナゲット径演算部21
に取込まれる。そのナゲット径演算部21においては、ナ
ゲット部３と判断された位置での微少走査変位量ΔX_Nと
その数Ｙとが積算され、その積算値（ΔX_N×Ｙ）がナゲ
ット径D_Nとされる。

このようにして得られたナゲット径D_Nの値は合否判定
比較部22に入力され、既に述べたナゲット径比較基準値
D_Sと比較される。そしてD_N＜D_Sであると判定されれば、
すなわち測定されたナゲット径D_Nが基準値D_Sより小さい
と判定されれば、溶接不良もしくはナゲット不良と判断
されて、合否判定表示部23において不良の表示もしくは
警報が出される。D_N≧D_Sであればナゲット径は要求値を
満たしていることになるから、合格と判定され、合否判
定表示部23において合格の表示がなされる。

以上のようにして、第５図の装置によりナゲット径D_N
を測定し、さらにそれに基いて合否判定を行なうことが
できる。このような検査フローの全体を第７図のフロー
チャートに要約して示す。

第７図において、先ずステップ101において上板１の
板厚t₁が取込まれ、次いでステップ102において溶接部
位での総合板厚t₃（上板１、下板２の合計板厚）を取込
む。次にステップ103において、ステップ102で求めた総
合板厚t₃からステップ101で求めた上板１の板厚t₁を減
算して、下板２の板厚t₂を求める。

t₂＝t₃−t₁ そして上板１の板厚t₁と下板２の板厚t₂とのうち、小
さい方を基準板厚t_sとする。

次にステップ104において溶接等級Ｎ（＝5,4または
３）を選択して入力または読出し、その溶接等級Ｎと基
準板厚t_sとに応じたナゲット必要径（ナゲット径比較基
準値）D_Sを演算または読出す。さらにステップ105にお
いて、溶接部を含む部位を走査して、微少走査変位ごと
に多重反射波を取込む。

次にステップ105において、上板１の底面からの多重
反射波のうち第１番目の反射波B_1-1が消滅する区間を判
別し、その区間において、下板２の底面からの第１番目
の反射波B_2-1の高さのピーク値P_1Xと、同じく下板２の
底面からの第２番目の反射波B_2-2の高さのピーク値P_2X
と、これらの反射波B_2-1,B_2-2の間隔時間T_12Xとを取込
み、併せて溶接部の超音波速度V₀と反射波B_1-1からの一
定距離L_12Eを読出し、これらから前記（５）式に従って
減衰度α_12XEを演算する。そして基準減衰度（閾値）α
_ｓと比較させ、α_12XE≧α_ｓの区域がナゲット部３と判
定されて、そのナゲット部３の微少走査変位量ΔX_Nとそ
の走査変位の数Ｙとによってナゲット径D_Nが演算され
る。

さらにステップ107においてナゲット径D_Nが比較基準
値D_Sと大小比較され、D_N＜D_Sと判定されればステップ10
8においてナゲット径の異常を表示してフローが終了す
る。一方ステップ108においてD_N≧D_Sと判定された場合
は正常であるから、異常は表示されずにそのまま終了す
る。

発明の効果この発明のスポット溶接部検査方法によれば、ナゲッ
ト部とその周囲のコロナボンド部とからなる溶接部のう
ち、コロナボンド部を除いた真のナゲット部の径を測定
することができ、したがって溶接強度に対して強い相関
関係を有するナゲット径の下限値を管理する検査におい
て、従来方法のように真のナゲット径が下限値よりも小
さい場合をも合格と判定してしまうことがなく、判定の
精度を従来よりも格段に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）はナゲット部の多重反射波形を示す波形
図、第１図（Ｂ）はコロナボンド部の多重反射波形を示
す波形図、第２図はスポット溶接部およびその付近の状
況と超音波探触子の走査位置との関係を示す縦断面図、
第３図は第２図中に示す各領域Ｉ〜Ｖにおける超音波パ
ルスの受信波形を示す波形図、第４図は溶接部における
反射波の減衰度を説明するための波形図、第５図はこの
発明の方法を実施するための装置の一例およびその装置
によりこの発明の方法を実施している状況の一例を示す
略解図、第６図は溶接部と非溶接部とを判別するための
ゲートについて説明する波形図、第７図はこの発明の方
法の一例を要約して示すフローチャート、第８図はスポ
ット溶接部付近の状況を示す縦断面図である。１……上板、２……下板、３……ナゲット部、４……コ
ロナボンド部、５……非溶接部、６……溶接部、７……
超音波探触子。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スポット溶接部の表面上を、そのスポット
溶接部を横切るように超音波探触子を走査させ、微少走
査変位ごとに反射波を取込み、その反射波によってスポ
ット溶接部を検査する方法において、ナゲット部とその周囲のコロナボンド部とを含む溶接部
を走査させる際に、反射波の減衰度を求めてその減衰度
の相違からナゲット部とコロナボンド部とを判定し、ナ
ゲット部と判定された部位での走査変位量をナゲット径
として求めることを特徴とするスポット溶接の検査方
法。