JP2633498B2 - Ｘ線による溶接検査方法及び溶接検査装置並びにその検査装置を用いた溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検査対象物に形成され
た溶接部にＸ線を透過させてその透過Ｘ線により溶接部
を検査する方法及び検査装置、並びにその検査装置を組
み込んだ溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の溶接部の検査方法の
一例として、例えば特開平５―１４２２０４号公報等に
示されるように、電磁誘導により起電力を発生させる検
査コイルを設け、この検査コイルに印加される印加電源
周波数の変化と、磁場中にある検査対象物による誘導起
電力の変化とを比較して検査対象物の欠陥の大きさや位
置等を検査する方法が知られている。

【０００３】このように検査対象物を破壊せずに溶接部
を検査する方法はいわゆる非破壊検査と呼ばれ、上記の
如き渦電流探傷検査方法の外に各種の方法が知られてい
るが、その中の１つとして、検査対象物にＸ線を照射し
てその透過画像をＸ線フィルムや蛍光板等に現し、この
透過画像から検査対象物の良否を判定するようにするＸ
線透過検査法がある。

【０００４】このＸ線透過検査方法では、検査対象物を
透過したＸ線の透過量が大きいときには、蛍光板等での
反応度が大きくて画像濃度が明るくなる一方、Ｘ線透過
量が小さいときには、蛍光板等での反応度が小さくて画
像濃度が暗くなることを利用し、対象物内部の空洞や異
物等の不良を検査するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のも
のでは、溶接部における空洞や異物の部分のみによる溶
接不良部分しか検査できず、溶接部の大きさや形状が適
正範囲で溶接自体が良好に行われているか否かを判定検
査することはできないとされていた。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、溶接部を透過した透過Ｘ
線の検出方法を変えることにより、Ｘ線透過方法を用い
て溶接部の溶接が良好に行われたかどうかを正確に判定
できるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的の達成のた
め、本発明では、検査対象物の溶接部にＸ線を照射して
透過させたとき、その溶接部において溶接熱により組織
変化を生じた溶融部と組織変化を生じない母材との境界
面でＸ線が散乱等の相互作用を受けてＸ線透過量が減衰
される現象を見出だし、この現象による上記組織境界面
の透過画像を検出し、その組織境界面の画像の濃度や形
状寸法等に基づいて溶接部の良否を検査することとし
た。

【０００８】すなわち、請求項１〜３の発明はＸ線によ
る溶接検査方法であり、請求項１の発明では、検査対象
物の溶接部にＸ線を照射して得られるＸ線透過画像か
ら、溶接部において溶接時の溶接熱により組織変化を生
じた溶融部と組織変化を生じない母材との組織境界面の
透過画像を検出し、上記組織境界面の透過画像の少なく
とも濃度及び形状に基づいて溶接部を検査することを特
徴とするものである。

【０００９】請求項２の発明では、上記溶接部は、複数
の板材同士をスポット溶接するスポット溶接部とする。

【００１０】請求項３の発明では、上記スポット溶接部
に対しＸ線をスポット溶接部における上記組織境界面と
略直角な方向から照射する。

【００１１】一方、請求項４〜１０の発明はＸ線による
溶接検査装置であり、請求項４の発明では、Ｘ線を検査
対象物の溶接部に照射するＸ線照射手段と、このＸ線照
射手段からのＸ線が溶接部を透過した透過Ｘ線を受けて
溶接部の透過画像を現す画像生成手段と、この画像生成
手段により得られた透過画像から、溶接時の溶接熱によ
り組織変化を生じた溶融部と組織変化を生じない母材と
の組織境界面の透過画像を検出する境界面検出手段と、
この境界面検出手段による組織境界面の透過画像の少な
くとも濃度及び形状に基づいて溶接部を検査する検査手
段とを備えたことを特徴としている。

【００１２】請求項５の発明では、上記画像生成手段
は、Ｘ線により反応して透過画像を現すフィルム又は蛍
光板とし、このフィルム又は蛍光板に現れた透過画像を
撮影するテレビカメラを設ける。

【００１３】そして、境界面検出手段は、上記テレビカ
メラで撮影された透過画像に対し例えば明るさについて
２値化する等の処理をし、この処理された処理画像から
組織境界面の画像を検出するように構成されているもの
とする。

【００１４】請求項６の発明では、上記請求項５の溶接
検査装置において、検査手段は、境界面検出手段による
処理画像の濃度や形状寸法等のデータを、予め設定され
ている基準値と比較して、溶接部の良否を検査するよう
に構成されているものとする。

【００１５】請求項７の発明では、請求項３、４又は５
の溶接検査装置において、溶接部は、複数の板材同士を
スポット溶接するスポット溶接部とする。

【００１６】また、請求項８の発明では、同様に、溶接
部は、２つの溶接対象同士をプロジェクション溶接する
プロジェクション溶接部とする。

【００１７】さらに、請求項９の発明では、溶接部は、
２つの溶接対象同士をスタッド溶接するスタッド溶接部
とする。

【００１８】請求項１０の発明では、複数のスポット溶
接部を自動検査するために、複数のスポット溶接部を有
する検査対象物を支持する支持台と、この支持台上の検
査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手段と、上記支持台
に対し上記Ｘ線照射手段と反対側にかつＸ線照射手段に
対応して配設され、Ｘ線照射手段からのＸ線が検査対象
物を透過した透過Ｘ線を受けてＸ線透過画像を得る画像
生成手段と、上記支持台とＸ線照射手段及び画像生成手
段との一方を他方に対し、Ｘ線照射手段からのＸ線が検
査対象物の所定の区画範囲毎に順次透過されて画像生成
手段で区画範囲毎のＸ線透過画像が得られるように相対
移動させる走査手段と、この走査手段の作動により画像
生成手段で得られた検査対象物の区画範囲毎の複数の透
過画像をそれぞれ順次撮影するテレビカメラと、このテ
レビカメラで撮影された各透過画像を処理して、検査対
象物の溶接時の溶接熱により組織変化を生じた溶融部と
組織変化を生じない母材との組織境界面の透過画像を検
出する境界面検出手段と、この境界面検出手段により処
理された処理画像の各々の濃度や形状寸法等のデータを
それぞれ予め設定されている同基準値と比較して、各ス
ポット溶接部の良否を判別する検査手段とを備えたこと
を特徴とする。

【００１９】請求項１１の発明は、上記請求項４のＸ線
による溶接検査装置を用いた溶接装置であって、該溶接
検査装置と、検査対象物を溶接して溶接部を形成する溶
接手段と、上記溶接検査装置により検査された溶接部の
検査結果に基づいて上記溶接手段による溶接条件を設定
する溶接条件設定手段とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００２０】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、検査
対象物の溶接部にＸ線が照射されてその透過画像が得ら
れ、この透過画像から、溶接時の溶接熱により組織変化
を生じた溶融部と組織変化を生じない母材との組織境界
面の透過画像が検出される。すなわち、溶接部にＸ線が
照射されたとき、そのＸ線は溶接部の溶融部と母材との
組織境界面で散乱等の相互作用を受け、この相互作用に
よってＸ線透過量が減衰され、この透過量の減衰により
上記組織境界面の透過画像が得られる。そして、この組
織境界面の透過画像を検出してその少なくとも濃度及び
形状に基づいて溶接部が検査される。

【００２１】また、請求項４の発明では、Ｘ線照射手段
からＸ線が検査対象物の溶接部に照射されると、このＸ
線は溶接部を透過して透過Ｘ線となり、この透過Ｘ線を
画像生成手段が受けて溶接部の透過画像が得られる。そ
して、境界面検出手段では、上記画像生成手段による透
過画像から、上記と同様にして、溶接部に溶接熱により
組織変化を生じた溶融部と組織変化を生じない母材との
組織境界面の透過画像が検出され、検査手段で上記境界
面検出手段による組織境界面の透過画像の少なくとも濃
度及び形状に基づいて溶接部が検査される。従って、こ
れら請求項１又は４の発明では、Ｘ線により検査対象物
の溶接部の大きさや形状を検出して、その溶接部の溶接
が良好に行われたかどうかを正確に判定することができ
る。

【００２２】請求項２又は７の発明では、複数の板材同
士をスポット溶接するスポット溶接部の良否を正確に検
査することができる。

【００２３】請求項３の発明では、Ｘ線がスポット溶接
部に対し組織境界面と略直角な方向から照射されるの
で、その組織境界面でのＸ線の散乱等の作用量が大きく
なり、組織境界面の画像が明確になってそれを容易に検
出することができる。

【００２４】請求項５の発明では、検査対象物の溶接部
を透過したＸ線は画像生成手段としてのフィルム又は蛍
光板で捕らえられてそれに透過画像が現され、このフィ
ルム又は蛍光板に現れた透過画像がテレビカメラにより
撮影される。このテレビカメラで撮影された透過画像は
境界面検出手段で画像処理され、この処理画像から組織
境界面の画像が検出される。よって、透過Ｘ線による透
過画像を生成する画像生成手段、及び組織境界面の画像
を検出するための検出手段を具体化でき、しかもその検
出を容易に正確に行うことができる。

【００２５】請求項６の発明では、検査手段において、
境界面検出手段により２値化された２値化画像の数値デ
ータが、予め設定されている組織境界面の画像の濃度及
び形状寸法の基準値と比較され、この比較結果を基に溶
接部の良否が検査される。従って、溶接部の組織境界面
からその良否を検査するための検査手段を具体化して、
その検査を容易に正確に行うことができる。

【００２６】請求項８の発明では、２つの溶接対象同士
をプロジェクション溶接するプロジェクション溶接部の
良否を正確に検査することができる。

【００２７】請求項９の発明では、２つの溶接対象同士
をスタッド溶接するスタッド溶接部の良否を正確に検査
することができる。

【００２８】請求項１０の発明では、検査対象物のスポ
ット溶接部を検査する場合、その検査対象物は支持台に
支持され、この支持台上の検査対象物の最初の区画範囲
にＸ線照射手段からＸ線が照射される。このＸ線は検査
対象物を透過して透過Ｘ線となり、この透過Ｘ線は支持
台に対しＸ線照射手段と反対側にある画像生成手段に受
けられて、該画像生成手段にＸ線透過画像が現れる。次
いで、走査手段により上記支持台とＸ線照射手段及び画
像生成手段との一方が他方に対し相対移動された後、検
査対象物の次の区画範囲にＸ線が照射されて、その透過
画像が画像生成手段に現れる。このようにしてＸ線照射
手段からのＸ線が検査対象物の所定の区画範囲毎に順次
透過され、上記画像生成手段に上記区画範囲毎のＸ線透
過画像が順に得られ、これら複数の透過画像はそれぞれ
順次テレビカメラにより撮影される。さらに、このテレ
ビカメラによる各撮影画像は、境界面検出手段で明るさ
について２値化処理等の処理が行われ、検査対象物の各
スポット溶接部において溶接時の溶接熱により組織変化
を生じた溶融部と組織変化を生じない母材との組織境界
面の画像が検出される。そして、検査手段では、上記境
界面検出手段により処理された処理画像の各々の濃度や
形状寸法等のデータがそれぞれ予め設定されている同基
準値と比較され、各スポット溶接部の良否が判別され
る。従って、検査対象物における複数のスポット溶接部
を区画範囲毎に分けてそれぞれ順に自動的に検査するこ
とができる。

【００２９】請求項１１の発明では、請求項４の溶接検
査装置により溶接部が検査されると、その溶接検査装置
により検査された溶接部の検査結果に基づいて溶接手段
による溶接条件が溶接条件設定手段において設定され
る。従って、溶接検査装置を組み込んだ溶接装置が得ら
れ、溶接部の良否の検査結果を溶接手段の溶接条件にフ
ィードバックして、溶接条件を適正状態に保つことがで
き、溶接不良を低減して溶接部の品質を向上させること
ができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図４は本発明の実施例に係るＸ線による溶接検査
装置の全体構成を示し、この検査装置は、例えばパネル
材（板材）同士を複数の箇所でスポット溶接して自動車
の車体部品としてのシュラウドメンバを製造する際に、
そのシュラウドメンバを検査対象物４１としてその各ス
ポット溶接部４４の溶接状態の良否を自動的に検査する
ものである。

【００３１】図４において、１は箱状の基台で、その上
面には水平方向の一方に長い矩形フレーム状の支持台２
が長さ方向に移動可能に取付支持され、この支持台２の
長さ方向の両端部にはそれぞれワーク支持部３，３が相
対するワーク支持部３，３との間で検査対象物４１を所
定の姿勢で支持するように設けられている。

【００３２】また、上記支持台２を検査対象物４１と共
に長さ方向に移動させるモータ等のアクチュエータ５が
設けられ、このアクチュエータ５は、走査機構シーケン
サ６のシーケンサ信号に応じてアクチュエータ５を作動
制御する走査機構コントローラ６に接続されており、こ
れらアクチュエータ５、走査機構シーケンサ６及び走査
機構コントローラ７により支持台２を移動させる走査装
置８が構成されている。そして、この走査装置８により
支持台２を、後述する基台１上面の蛍光板１３及び該蛍
光板１３の真上に位置するＸ線管１０に対し、Ｘ線管１
０からのＸ線が検査対象物４１を例えば長さ方向に複数
に区画した区画範囲毎に順次透過されて蛍光板１３上に
区画範囲毎のＸ線透過画像が得られるように相対移動さ
せる。

【００３３】上記支持台２の上方には基台１の略真上位
置に支持台２上の検査対象物４１にＸ線を照射するＸ線
照射手段としてのＸ線管１０が配設されている。このＸ
線管１０にはＸ線発生ユニット１１の出力が接続されて
おり、Ｘ線発生ユニット１１の作動によりＸ線管１０か
ら下方に向かうＸ線を発生させてそれを支持台２上の検
査対象物４１に照射するようにしている。

【００３４】上記基台１の上面は開口され、その開口に
は画像生成手段としての蛍光板１３が配置されている。
すなわち、この蛍光板１３は上記支持台２に対しＸ線管
１０と反対側たる下側にＸ線管１０に上下に対応して配
設されており、この蛍光板１３において、上記Ｘ線管１
０から検査対象物４１に照射されたＸ線を直接、又は検
査対象物４１を透過した透過Ｘ線としてそれぞれ受けて
検査対象物４１のＸ線透過画像を現すようにしている。

【００３５】上記基台１内部には、テレビカメラ１５が
そのレンズ部（図示せず）を上方つまり基台１上面の上
記蛍光板１３に向けて収容固定されており、このテレビ
カメラ１５において、上記走査装置８の作動により基台
１上面の蛍光板１３で検査対象物４１の区画範囲毎に順
に得られた複数の透過画像をそれぞれ順次撮影して電気
信号に変換するようにしている。

【００３６】上記テレビカメラ１５の出力は画像演算装
置１７を経てパソコン１９に接続されている。この画像
演算装置１７は、テレビカメラ１５による撮影画像を処
理して、図１に示す各スポット溶接部４４のナゲット４
５の径等を判別し易くするもので、テレビカメラ１５で
撮影された各透過画像に対し例えば明るさについて２値
化する等の処理をする。そして、この画像演算装置１７
と、パソコン１９における一部の信号処理機能とで境界
面検出手段が構成されており、この境界面検出手段によ
り、検査対象物４１の各スポット溶接部４４において溶
接時の溶接熱により組織変化を生じた溶融部としてのナ
ゲット４５と組織変化を生じない母材４６との組織境界
面４７の画像を検出する。

【００３７】ここで、上記各スポット溶接部４４の組織
境界面４７によるＸ線透過画像について図１及び図２に
より説明する。上記各スポット溶接部４４では、図３に
拡大詳示するように、重合された２枚のパネル材４２，
４２が各々の裏面にてナゲット４５で接合され、各パネ
ル材４２の表面にはナゲット４５の中心から周縁近傍に
かけて溶接時の加圧力により凹陥部４９が形成され、そ
の凹陥部４９の周囲は盛り上がっており、この盛上り部
５０尖端での検査対象物４１の厚さｔ１は例えばｔ１＝
３．１ｍｍとされ、凹陥部４９底部での同厚さｔ２は例
えばｔ２＝２．６７ｍｍとされている。

【００３８】また、溶接部４４のナゲット４５は各パネ
ル材４２においてその表面側から裏面側に向かって径が
大きくなるように円錐台形状とされている。つまり、こ
のナゲット４５と母材４６との組織境界面４７は各パネ
ル材４２の表面側から裏面側に向かって径が大きくなる
ように逆テーパ状に広がっている。

【００３９】そして、図１又は図２に示すように、斯か
るスポット溶接部４４にＸ線が照射されたとき、そのＸ
線は溶接部４４の溶融部としてのナゲット４５と母材４
６との組織境界面４７で散乱等の相互作用を受け、この
相互作用によってＸ線透過量が減衰される。この組織境
界面４７によって透過量を減衰された透過Ｘ線の強度
は、減衰を受けていない他の透過Ｘ線よりも弱くなるの
で、その透過Ｘ線を蛍光板１３で受けると、その部分は
蛍光板１３上に蛍光の明るさが低くて暗い部分となって
現れる。よって、この暗い部分から上記組織境界面４７
の透過画像を検出することができる。

【００４０】すなわち、一般に、吸収体（ここでは２枚
のパネル材４２，４２からなる検査対象物４１）を強度
Ｉ₀ のＸ線が透過するとき、透過Ｘ線の強度Ｉは次式
で表される。

【００４１】Ｉ＝Ｉ₀ ・Ｂ・ｅ^−μｔ … ここで、ｔは吸収体の厚さである。μは吸収係数であっ
て、吸収体の密度（鋼板では７．８９ｇ／ｃｍ³ ）、厚
さｔ及びＸ線の強度（電圧ｋＶ）により変化し、以下の
式により算出される。

【００４２】μ＝τ＋σ_T ＋σ_CS＋σ_CA … τは光電吸収係数、σ_T はトムソン散乱係数、σ_CSはコ
ンプトン散乱係数の光量子の散乱部分（散乱Ｘ線）、σ
_CAはコンプトン散乱係数の反跳電子吸収部分である。例
えば１００ｋＶの電圧のＸ線が鋼板に入射されたときの
吸収係数μの値は、 μ＝０．３７２（ｃｍ² ／ｇ）×密度＝２．９（１／ｃ
ｍ） となる。

【００４３】また、Ｂは再生係数で、以下の式により
算出される。

【００４４】Ｂ＝（Ｉ＋Ｉ_S ）／Ｉ … Ｉ_S は２次Ｘ線の強さの総和で、 Ｉ_S ＝Ｉ／（τ＋σ_T ） で得られる。

【００４５】したがって、Ｘ線の電圧が１００ｋＶであ
るとき、 Ｉ_S ＝Ｉ／（０．２０６＋０．０２８）×９．８＝０．
４３×Ｉ Ｂ＝（１＋０．４３）Ｉ／Ｉ＝１．４３ となる。

【００４６】そして、上記実施例の構成において、２枚
のパネル材４２，４２を重ねた検査対象物４１全体の厚
さｔがｔ＝ｔ１（＝３．１ｍｍ）のときと、ｔ＝ｔ２
（＝２．６７ｍｍ）であるときとの各々についてのＸ線
透過量の比Ａは以下の式から求められる。

【００４７】 Ａ＝（Ｉ₀ ・Ｂ・ｅ^−μｔ１）／（Ｉ₀ ・Ｂ・ｅ^−μｔ２） ＝１．１３５ … よって、上記厚さｔ１，ｔ２の差、換言すればナゲット
４５の凹陥部４９の底部とその周囲の盛上り部５０との
厚さ部分の差はＸ線透過画像には現れず、その透過画像
に現れているものは組織境界面４７によるものである。

【００４８】より具体的には、図２（ａ）に示す如く、
Ｘ線をパネル材４２，４２の表面と直交方向から上記組
織境界面４７と略平行となるように照射したとき、その
Ｘ線透過画像は図２（ｂ）に示されるようになり、溶接
時の溶接熱により組織変化を生じたナゲット４５（溶融
部）と組織変化を生じない母材４６との組織境界面４７
の画像は同心状に重なったリング状に現れる。

【００４９】一方、図１（ａ）に示すように、Ｘ線をパ
ネル材４２，４２の表面と所定角度θ（例えばθ＝３０
°）だけ傾斜した方向から上記組織境界面４７と略直角
となるように照射したとき（具体的には組織境界面４７
のうち、図１（ａ）の上部左側部分及び下部右側部分が
略直角方向となる）、そのＸ線透過画像は図１（ｂ）に
示されるようになり、溶接時の溶接熱により組織変化を
生じた溶融部としてのナゲット４５と組織変化を生じな
い母材４６との組織境界面４７の画像は斜めのリング状
に現れる。そして、このようにＸ線をスポット溶接部４
４に対し組織境界面４７と略直角な方向から照射するこ
とで、Ｘ線を組織境界面４７と略平行に照射したとき
（図２（ａ）の状態）と比べ、その組織境界面４７での
Ｘ線の散乱等の作用量が大きくなり、組織境界面４７を
容易に検出することができる。

【００５０】上記の如く、上記画像演算装置１７の出力
信号はパソコン１９に入力され、このパソコン１９にお
ける他の信号処理機能で検査手段が構成されており、こ
の検査手段で、上記画像演算装置１７により２値化処理
等の処理をされた処理画像の各々の濃度や形状寸法等の
データをそれぞれ予め設定されている同データの基準値
と比較して、各スポット溶接部４４の良否を判別するよ
うになされている。尚、上記パソコン１９は、上記Ｘ線
発生ユニット１１及び走査装置８の走査機構シーケンサ
６にそれぞれ制御信号を出力して、Ｘ線の発生動作及び
走査装置８の作動を制御する信号処理機能をも有する。

【００５１】次に、上記実施例の作動について説明す
る。まず、検査しようとするスポット溶接後の検査対象
物４１（シュラウドメンバ）を支持台２上のワーク支持
部３，３間に支持し、支持台２を移動方向の始端側位置
に移動させて検査対象物４１の最初の区画範囲をＸ線管
１０の真下位置（基台１上面における蛍光板１３の真上
位置）に位置付けた後、この支持台２上の検査対象物４
１に上方のＸ線管１０からＸ線を照射する。このＸ線は
基本的に支持台２上の上記検査対象物４１における最初
の区画範囲を透過した後に基台１上面の蛍光板１３に入
射する。このため、蛍光板１３においてＸ線の入射した
部分が発光し、その発光部分は入射Ｘ線強度の大きいほ
ど明るくなり、このことで蛍光板１３にスポット溶接部
４４を含む検査対象物４１のＸ線透過画像が得られる。

【００５２】さらに、上記蛍光板１３上のＸ線透過画像
はテレビカメラ１５により撮影され、そのテレビカメラ
１５から画像信号が出力されて画像演算装置１７に入力
される。この画像演算装置１７においては、テレビカメ
ラ１５により撮影されたＸ線透過画像がその明るさにつ
いて明暗の２種類に２値化される等の画像処理をされ、
この画像演算装置１７の検出結果は信号としてパソコン
１９に入力される。そして、このパソコン１９におい
て、画像演算装置１７による処理画像から検査対象物４
１の各スポット溶接部４４において溶接時の溶接熱によ
り組織変化を生じた溶融部としてのナゲット４５と組織
変化を生じない母材４６との組織境界面４７の画像が検
出されるとともに、画像演算装置１７による処理画像の
各々の濃度や形状寸法等のデータが、それぞれ予め先に
設定されている基準値と比較されて、各スポット溶接部
４４の良否が判別される。以上で、検査対象物４１にお
ける最初の区画範囲における各スポット溶接部４４が検
査される。

【００５３】よって、こうして組織境界面４７のＸ線透
過画像から各スポット溶接部４４のナゲット４５の形状
や大きさを検出して、その基準値との比較によってスポ
ット溶接部４４の良否を判定することができる。

【００５４】以上のようにして検査対象物４１の最初の
区画範囲の各スポット溶接部４４の良否を判定した後、
アクチュエータ５の作動により支持台２を移動させて検
査対象物４１の次の区画範囲をＸ線管１０の真下位置に
位置付け、その後、その検査対象物４１の該区画範囲に
上記と同様にしてＸ線を照射し、その透過画像を蛍光板
１３上に得てテレビカメラ１５で撮影し、その画像を処
理して各溶接部４４の組織境界面４７を検出し、しかる
後に組織境界面４７から溶接部４４の良否を判定する。
以後、支持台２を移動方向の終端側位置まで移動させな
がら、上記と同様にして検査対象物４１の各区画範囲に
おける溶接部４４を順に判定する。こうすることで、検
査対象物４１における複数のスポット溶接部４４をそれ
ぞれ順に自動的に検査することができる。

【００５５】この実施例では、検査対象物４１の各区画
範囲におけるスポット溶接部４４を透過したＸ線により
蛍光板１３上にＸ線透過画像を出現させ、このＸ線透過
画像をテレビカメラ１５により撮影して、その撮影画像
を画像演算装置１７で処理し、この処理画像から組織境
界面４７の画像の濃度や形状寸法等を検出するので、検
査対象物４１の各スポット溶接部４４における組織境界
面４７の画像を具体的にかつ容易に検出することができ
る。

【００５６】また、パソコン１９において、上記画像演
算装置１７にて処理された処理画像の濃度や形状寸法等
のデータを、予め設定されている同データの基準値と比
較し、この比較結果を基にスポット溶接部４４の良否を
検査するので、溶接部４４の検査を具体的にかつ容易に
正確に行うことができる。

【００５７】尚、本発明者は、図５及び図６に示すよう
に、同じ板厚の２枚のパネル材４２，４２を５つの打点
位置Ａ〜Ｅで各打点位置Ａ〜Ｅの溶接条件を異ならせて
スポット溶接した試験片を２つ作製し、その一方につい
ては上記のようにしてＸ線透過画像（非破壊検査）によ
り各スポット溶接部を検査した。また、他方の試験片に
ついては破壊（破壊検査）して各スポット溶接部４４の
検査を行って、そのナゲット径を実測した。尚、試験片
の作製条件を表１に示す。試験片における各パネル材４
２の材質はみがき鋼板（ＳＰＣ１−Ｎ）及び亜鉛めっき
鋼板の２種類である。

【００５８】

【表１】

【００５９】この試験によれば、本発明の方法による検
査結果は破壊検査と同等の結果が得られ、十分な実用性
を有することが判った。

【００６０】（他の実施例）上記実施例では、走査装置
８による支持台２の移動によって検査対象物４１を区画
範囲毎に移動させ、その区画範囲毎の各スポット溶接部
４４を順に検査するようにしているが、本発明は、１つ
のスポット溶接部４４を検査する場合にも適用すること
ができるのは勿論である。すなわち、検査対象物４１の
スポット溶接部４４にＸ線管１０からのＸ線を照射して
得られる蛍光板１３上のＸ線透過画像から、スポット溶
接部４４において溶接時の溶接熱により組織変化を生じ
たナゲット４５と組織変化を生じない母材４６との組織
境界面４７の透過画像を検出し、この組織境界面４７の
透過画像の少なくとも濃度及び形状に基づいてスポット
溶接部４４の良否を判定すればよい。

【００６１】また、上記実施例では、透過Ｘ線によるＸ
線透過画像を現出するための画像生成手段を蛍光板１３
としているが、その他、上記のような連続的な検査には
向かないが必要に応じて、Ｘ線に感光するＸ線用フィル
ムを使用することもできる。

【００６２】また、上記実施例は検査対象物４１がスポ
ット溶接部４４を有する場合の例であるが、その他の溶
接方法によって溶接された溶接部についても、上記と同
様にして検査対象物における溶融部と母材との間の組織
境界面を検出することで、その溶接の良否を検査するこ
とができる。

【００６３】例えば、図７はプロジェクション溶接の場
合を、また図８はスタッド溶接の場合をそれぞれ示して
いる。上記プロジェクション溶接は、例えば２つの溶接
対象の一方としてのナット５３を他方としてのパネル材
５４の表面に溶接するもので、上記ナット５３の下面隅
角部には突起５３ａ，５３ａ，…が形成されている。そ
して、ナット５３をパネル材５４表面の溶接箇所にナッ
ト５３の各突起５３ａがパネル材５４に接した状態で載
置し、ナット５３の上面から一方の電極２１を、またパ
ネル材５４の下面から他方の電極２２をそれぞれ押し当
てて両電極２１，２２間でナット５３及びパネル材５４
を挟持し、その状態で両電極２１，２２間に電流を流す
ことにより、その電流でナット５３の突起５３ａ，５３
ａ，…を溶融させてパネル材５４の表面に溶着させるよ
うになっている。

【００６４】一方、スタッド溶接は、２つの溶接対象の
一方としてのボルト５５（スタッドボルト）の頭部５５
ａを他方としてのパネル材５４の表面に溶接するもので
ある。そして、ボルト５５を、スパークシールド２４内
の電極を兼ねるチャック２５によりねじ部５５ｂにて頭
部５５ａがチャック２５から出るように掴んで、パネル
材５４表面の溶接箇所にボルト５５の頭部５５ａがパネ
ル材５４から離れた状態で支持し（図８（ａ））、スパ
ークシールド２４をパネル材５４表面に当接させた状態
でチャック２５と共にボルト５５を下降させて頭部５５
ａをパネル材５４表面に当接させた（図８（ｂ））後
に、チャック２５をパネル材５４との間に、予め蓄えて
いる電荷による電圧を印加しながら上昇させてボルト５
５とパネル材５４との間に低電流のパイロットアークを
発生させ（図８（ｃ））、その後、全ての電荷を放電さ
せてボルト５５の頭部５５ａとそれに対向するパネル材
５４表面とを溶融させた状態で（図８（ｄ））、チャッ
ク２５を下降させてボルト５５の頭部５５ａをパネル材
５４に押し付ける（図８（ｅ））ことにより、ボルト５
５の頭部５５ａを溶融させてパネル材５４の表面に溶着
させる。

【００６５】これらプロジェクション溶接やスタッド溶
接の場合でも、上記実施例と同様にしてＸ線透過画像か
ら各溶接部における溶融部と母材との間の組織境界面を
検出すればよく、その溶接の良否を正確に検査できる。

【００６６】また、上記実施例で説明した溶接検査装置
を溶接装置に組み込み、溶接検査装置の検査データをフ
ィードバックしながら溶接の際の溶接条件を制御するよ
うにしてもよい。

【００６７】その一例を例示すると、図９はスポット溶
接装置の全体構成を示し、２６は複数枚のパネル材（図
示せず）を挟んでスポット溶接する溶接手段としてのス
ポット溶接機で、その通電制御システムが周知のものと
は異なる。すなわち、この溶接機２６は周知構造のもの
で、例えば上下に間隔をあけて対向配置された１対の電
極２７，２８を有し、上側電極２７はアッパアーム２９
の先端部に、また下側電極２８はロアアーム３０の先端
部にそれぞれ固定されている。上記両アーム２９，３０
の中間部同士は揺動軸３１によりそれぞれ揺動可能に連
結支持され、両アーム２９，３０の後端部（先端部と反
対側）間にはエアシリンダ３２が架設されており、この
シリンダ３２の伸縮作動によりアーム２９，３０を揺動
させて上下電極２７，２８を同士を互いに接離させ、両
電極２７，２８の間隔を変える。そして、シリンダ３２
の収縮作動により両電極２７，２８の間隔を拡げてお
き、両電極２７，２８間に溶接しようとするパネル材を
重ね合わせて配置しておき、シリンダ３２の伸長作動に
より上下電極２７，２８を接近させ、両電極２７，２８
により両パネル材を所定の加圧力で加圧するとともに、
その加圧状態で後述の電源３６から電極２７，２８間に
電流を流すようになっている。

【００６８】そして、上記両電極２７，２８はトランス
３４及び制御装置３５を介して電源３６に接続されてい
る。さらに、制御装置３５は溶接条件設定装置３７に接
続されており、この溶接条件設定装置３７により溶接機
２６によるスポット溶接の溶接条件を設定し、制御装置
３５において、上記設定された溶接条件となるように電
極２７，２８によるパネル材の加圧状態で電極２７，２
８間に通電するとともに、両パネル同士が抵抗溶接され
るように電極２７，２８間に流れる電流の大きさ及び通
電時間を制御する。そして、この溶接条件設定装置３７
には上記実施例の溶接検査装置で示したパソコン１９が
接続されており、溶接条件設定装置３７において、溶接
検査装置のパソコン１９にて検査されたスポット溶接部
４４の検査結果に基づいて上記制御装置３５によるスポ
ット溶接部４４の溶接条件を設定するようにしている。

【００６９】このように溶接機２６に溶接検査装置を組
み込めば、溶接機２６で溶接した溶接部４４の良否を検
査して、その検査結果をリアルタイムで溶接機２６の溶
接条件にフィードバックさせ、溶接条件を適正状態に安
定して保つことができ、溶接不良を低減して溶接部４４
の品質を向上させることができる。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１又は４の
発明によると、検査対象物の溶接部にＸ線を照射して得
られるＸ線透過画像から、溶接部において溶接時の溶接
熱により組織変化を生じた溶融部と組織変化を生じない
母材との組織境界面の透過画像を検出し、この組織境界
面の透過画像の少なくとも濃度及び形状に基づいて溶接
部を検査するようにしたことにより、Ｘ線により検査対
象物の溶接部の大きさや形状を検出して、その溶接部の
良否の検査を正確に行うことができる。

【００７１】請求項２又は７の発明によると、溶接部は
スポット溶接部としたことで、複数の板材同士をスポッ
ト溶接するスポット溶接部の検査を正確に行うことがで
きる。

【００７２】請求項３の発明では、Ｘ線をスポット溶接
部に対し組織境界面と略直角な方向から照射することに
より、組織境界面でのＸ線の散乱等の作用量を大きくで
き、組織境界面の検出の容易化を図ることができる。

【００７３】請求項５の発明によると、Ｘ線により反応
して透過画像を現すフィルム又は蛍光板と、このフィル
ム又は蛍光板に現れた透過画像を撮影するテレビカメラ
とを設け、このテレビカメラで撮影された透過画像を画
像処理し、その処理画像から組織境界面を検査するよう
にしたことにより、透過Ｘ線による透過画像を生成する
画像生成手段、及び組織境界面の画像を検出するための
検出手段を具体化して、組織境界面の画像の検出の容易
化を図ることができる。

【００７４】請求項６の発明によると、さらに、上記画
像演算手段による処理画像の濃度や形状寸法等のデータ
を、予め設定されている同データの基準値と比較して、
溶接部の良否を検査するようにしたことにより、溶接部
の組織境界面からその良否を検査するための検査手段を
具体化でき、その検査の容易化を図ることができる。

【００７５】請求項８の発明によると、溶接部は、２つ
の溶接対象同士をプロジェクション溶接するプロジェク
ション溶接部としたことにより、プロジェクション溶接
部の検査の容易化を図ることができる。

【００７６】請求項９の発明によると、溶接部は、２つ
の溶接対象同士をスタッド溶接するスタッド溶接部とし
たことにより、スタッド溶接部の検査の容易化を図るこ
とができる。

【００７７】請求項１０の発明によると、複数のスポッ
ト溶接部を有する検査対象物を支持台に支持し、この支
持台上の検査対象物にＸ線を照射して該Ｘ線が検査対象
物を透過した透過Ｘ線により画像生成手段でＸ線透過画
像を生成しながら、支持台とＸ線照射手段及び画像生成
手段との一方を他方に対し、Ｘ線照射手段からのＸ線が
検査対象物の所定の区画範囲毎に順次透過されて画像生
成手段が区画範囲毎のＸ線透過画像を得るように相対移
動させ、この画像生成手段で得られる複数の透過画像を
それぞれ順次テレビカメラで撮影し、このテレビカメラ
で撮影された各透過画像を処理して、検査対象物の各ス
ポット溶接部において溶接時の溶接熱により組織変化を
生じた溶融部と組織変化を生じない母材との組織境界面
の画像を検出するとともに、上記処理された画像の各々
のデータをそれぞれ予め設定されている基準値と比較し
て、各スポット溶接部の良否を判別するようにしたこと
により、検査対象物に複数のスポット溶接部があっても
それらを順に自動的に検査でき、複数のスポット溶接部
の検査の自動化を図ることができる。

【００７８】請求項１１の発明によると、請求項４の溶
接検査装置により検査された溶接部の検査結果に基づ
き、溶接手段の溶接条件を設定するようにしたことで、
Ｘ線透過による溶接検査装置を組み込んだ溶接装置を得
ることができ、溶接部の検査結果のフィードバックによ
り溶接条件を適正状態に保って、溶接部の品質の向上を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において検査対象物のスポット
溶接部に対し対象物表面の斜め方向からＸ線を照射した
ときの溶接部のＸ線透過画像を溶接部と対比して示す図
である。

【図２】本発明の実施例において検査対象物のスポット
溶接部に対象物表面と直交する方向からＸ線を照射した
ときの図１相当図である。

【図３】スポット溶接部の拡大断面図である。

【図４】本発明の実施例に係る溶接検査装置の全体構成
を示す図である。

【図５】スポット溶接部を検査するための試験片の平面
図である。

【図６】スポット溶接部を検査するための試験片の側面
図である。

【図７】プロジェクション溶接の原理を示す図である。

【図８】スタッド溶接の原理を示す行程図である。

【図９】溶接検査装置を組み込んだスポット溶接装置の
例を概略的に示す図である。

【符号の説明】

２ 支持台 ８ 走査装置（走査手段） １０ Ｘ線管（Ｘ線照射手段） １３ 蛍光板（画像生成手段） １５ テレビカメラ １７ 画像演算装置（境界面検出手段） １９ パソコン（境界面検出手段及び検査手段） ２６ スポット溶接機（溶接手段） ３５ 制御装置 ３７ 溶接条件設定装置（溶接条件設定手段） ４１ 検査対象物 ４２ パネル材（板材） ４４ スポット溶接部 ４５ ナゲット（溶融部） ４６ 母材 ４７ 組織境界面 ５３ ナット（溶接対象） ５４ パネル材（溶接対象） ５５ ボルト（溶接対象）

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検査対象物の溶接部にＸ線を照射して得
   られるＸ線透過画像から、溶接部において溶接時の溶接
   熱により組織変化を生じた溶融部と組織変化を生じない
   母材との組織境界面の透過画像を検出し、 上記組織境界面の透過画像の少なくとも濃度及び形状に
   基づいて溶接部を検査することを特徴とするＸ線による
   溶接検査方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のＸ線による溶接検査方法
   において、 溶接部は、複数の板材同士をスポット溶接するスポット
   溶接部であることを特徴とするＸ線による溶接検査方
   法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のＸ線による溶接検査方法
   において、 Ｘ線をスポット溶接部に対し組織境界面と略直角な方向
   から照射することを特徴とするＸ線による溶接検査方
   法。
4. 【請求項４】 Ｘ線を検査対象物の溶接部に照射するＸ
   線照射手段と、 上記Ｘ線照射手段からのＸ線が溶接部を透過した透過Ｘ
   線を受けて溶接部の透過画像を現す画像生成手段と、 上記画像生成手段により得られた透過画像から、溶接部
   において溶接時の溶接熱により組織変化を生じた溶融部
   と組織変化を生じない母材との組織境界面の透過画像を
   検出する境界面検出手段と、 上記境界面検出手段による組織境界面の透過画像の少な
   くとも濃度及び形状に基づいて溶接部を検査する検査手
   段とを備えていることを特徴とするＸ線による溶接検査
   装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のＸ線による溶接検査装置
   において、 画像生成手段は、Ｘ線により反応して透過画像を現すフ
   ィルム又は蛍光板からなり、 上記フィルム又は蛍光板に現れた透過画像を撮影するテ
   レビカメラが設けられ、 境界面検出手段は、上記テレビカメラで撮影された透過
   画像を処理して、該処理画像から組織境界面を検出する
   ように構成されていることを特徴とするＸ線による溶接
   検査装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載のＸ線による溶接検査装置
   において、 検査手段は、境界面検出手段により処理された処理画像
   の濃度や形状寸法等のデータを、予め設定されている基
   準値と比較して、溶接部の良否を検査するように構成さ
   れていることを特徴とするＸ線による溶接検査装置。
7. 【請求項７】 請求項３、４又は５記載のＸ線による溶
   接検査装置において、 溶接部は、複数の板材同士をスポット溶接するスポット
   溶接部であることを特徴とするＸ線による溶接検査装
   置。
8. 【請求項８】 請求項３、４又は５記載のＸ線による溶
   接検査装置において、 溶接部は、２つの溶接対象同士をプロジェクション溶接
   するプロジェクション溶接部であることを特徴とするＸ
   線による溶接検査装置。
9. 【請求項９】 請求項３、４又は５記載のＸ線による溶
   接検査装置において、 溶接部は、２つの溶接対象同士をスタッド溶接するスタ
   ッド溶接部であることを特徴とするＸ線による溶接検査
   装置。
10. 【請求項１０】 複数のスポット溶接部を有する検査対
    象物を支持する支持台と、 上記支持台上の検査対象物にＸ線を照射するＸ線照射手
    段と、 上記支持台に対し上記Ｘ線照射手段と反対側にかつＸ線
    照射手段に対応して配設され、Ｘ線照射手段からのＸ線
    が検査対象物を透過した透過Ｘ線を受けてＸ線透過画像
    を得る画像生成手段と、 上記支持台とＸ線照射手段及び画像生成手段との一方を
    他方に対し、Ｘ線照射手段からのＸ線が検査対象物の所
    定の区画範囲毎に順次透過されて画像生成手段で区画範
    囲毎のＸ線透過画像が得られるように相対移動させる走
    査手段と、 上記走査手段の作動により画像生成手段で得られた検査
    対象物の区画範囲毎の複数の透過画像をそれぞれ順次撮
    影するテレビカメラと、 上記テレビカメラで撮影された各透過画像を処理して、
    検査対象物の各スポット溶接部において溶接時の溶接熱
    により組織変化を生じた溶融部と組織変化を生じない母
    材との組織境界面の画像を検出する境界面検出手段と、 上記境界面検出手段により処理された処理画像の各々の
    濃度や形状寸法等のデータをそれぞれ予め設定されてい
    る基準値と比較して、各スポット溶接部の良否を判別す
    る検査手段とを備えたことを特徴とするＸ線による溶接
    検査装置。
11. 【請求項１１】 請求項４記載のＸ線による溶接検査装
    置と、 検査対象物を溶接して溶接部を形成する溶接手段と、 上記溶接検査装置により検査された溶接部の検査結果に
    基づいて上記溶接手段による溶接条件を設定する溶接条
    件設定手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。