JP2772895B2 - Ultrasonic method for measuring spot welds - Google Patents

Ultrasonic method for measuring spot welds

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JP2772895B2
JP2772895B2 JP4312626A JP31262692A JP2772895B2 JP 2772895 B2 JP2772895 B2 JP 2772895B2 JP 4312626 A JP4312626 A JP 4312626A JP 31262692 A JP31262692 A JP 31262692A JP 2772895 B2 JP2772895 B2 JP 2772895B2
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勇造 河野
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Landscapes

  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水中にスポット溶接部
を配置すると共に集束探触子からの水距離をビ―ムの焦
点が前記スポット溶接部の下部に位置するように設定し
て超音波によりスポット溶接部を測定する方法に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for arranging a spot weld in water and setting a water distance from a focusing probe so that a beam focus is located below the spot weld. The present invention relates to a method for measuring a spot weld using sound waves.

【0002】[0002]

【従来の技術】水中にスポット溶接部を配置すると共に
集束探触子からの水距離をビ―ムの焦点が前記スポット
溶接部の下部に位置するように設定して超音波によりス
ポット溶接部を測定する方法が例えば「溶接技術」19
89年3月号(発行)第60頁ないし65頁「画像処理
による抵抗スポット溶接部の超音波測定」に開示されて
いる。また、前記雑誌に記載の技術と同主旨の技術が溶
接学会論文集第6巻第2号の109頁ないし114頁
「集束探触子による薄鋼板抵抗スポット溶接部の超音波
試験」にも開示されている。
2. Description of the Related Art A spot weld is arranged in water, and a water distance from a focusing probe is set so that a beam focus is located below the spot weld. The measuring method is, for example, “welding technique” 19
It is disclosed in March, 1989, issue, pages 60 to 65, "Ultrasonic measurement of resistance spot welds by image processing". The technique described in the above-mentioned magazine is also disclosed in the Journal of the Japan Welding Society, Vol. Have been.

【0003】前記雑誌の記事によると、例えば探触子を
X方向に走行させて溶接部付近の断面を見た場合、図5
に示すような「断面と走査グラフの比較」ができること
としている。即ち、「走査グラフの両端部は非接合部で
境界面エコ―高さ20を示しているが、接合部に近付く
につれて接合底面との多重反射が次第に増えしかも底面
からの反射波の一部が境界面で遮られるために、エコ―
高さは減少21する。接合部境界を越えると接合底面と
の多重反射が多くなり、エコ―高さは再び増加22す
る。接合部中央では、主として接合された下部母材の底
面エコ―高さ23になる。」としている(第62頁参
照)。そして、このグラフを集積して画像処理をしナゲ
ット部の判断を行っている。
According to an article in the magazine, for example, when a probe is run in the X direction and a cross section near a weld is viewed, FIG.
"Comparison between cross section and scanning graph" can be performed as shown in FIG. In other words, "the two ends of the scanning graph are non-joined portions and indicate a boundary eco-height of 20, but as they approach the joined portion, multiple reflections with the joined bottom surface gradually increase, and a part of the reflected wave from the bottom surface is reduced. Eco-friendly because it is blocked by the border
The height decreases 21. Beyond the joint boundary, multiple reflections with the joint bottom surface increase, and the eco-height increases again. At the center of the joint, the bottom eco-height of the joined lower base material is mainly 23. (See page 62). Then, the graphs are collected and subjected to image processing to determine the nugget portion.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このグラフ
では、エコ―高さが再び増加し頂部が出現されること
で、ナゲット部の存在を判断しているが、頂部の高さ如
何ではナゲット部が存在しない場合があり、そのため、
コロナボンド部とナゲット部との境界も判り難いことが
実験の結果判明した。したがって、現実にはナゲット部
が構成されていないものについても、あたかもナゲット
が構成されているかの如く表示される虞れがある。
In this graph, the existence of the nugget portion is determined by the increase in the eco-height and the appearance of the top portion. However, depending on the height of the top portion, the nugget portion is determined. May not exist, so
Experiments have shown that the boundary between the corona bond and the nugget is also difficult to understand. Therefore, even in the case where the nugget part is not actually configured, there is a possibility that the image is displayed as if the nugget is configured.

【0005】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、前記走査グラフにおける頂部の位置を基準値と
比較した上でナゲット部の成否の判断を行なった後に
正確なナゲットの全貌を検知することができる超音波に
よるスポット溶接部の測定方法を提供しようとするもの
である。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to compare the position of the top in the scanning graph with a reference value, and then compare the nugget position with the reference value. After determining the success or failure of
It is an object of the present invention to provide a method for measuring a spot weld by ultrasonic waves, which can accurately detect the whole nugget.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における超音波によるスポット溶接部の測定
方法は、探触子をX方向およびY方向にそれぞれ一定ピ
ッチでスキャンさせて各方向における界面エコーの走査
グラフを得ると共に最低界面エコー値と非接合部の境界
面エコー高さとから予め基準値を設定し、該走査グラフ
中の界面エコーのピーク値を前記予め定めた基準値と比
較し、該ピーク値が基準値よりも大きい場合には、ピー
ク箇所の両側で表示される最低界面エコー値の間をナゲ
ット構成部と判断し、該ナゲット構成部を集積すること
によってナゲットの全貌を検知するようにしたことを特
徴とするものである。
In order to achieve the above object, a method for measuring a spot welded portion by ultrasonic waves according to the present invention comprises scanning a probe at a constant pitch in each of an X direction and a Y direction. Scan graph of interface echoes and the minimum interface echo value and non-junction boundary
Set in advance a reference value from a surface echo height, as compared to the reference value of the peak value the predetermined interfacial echo in the scanning graph, if the peak value is larger than the reference value, both sides of the peak portion Is determined as a nugget component, and the entire nugget is detected by integrating the nugget components.

【0007】[0007]

【作用】上記のように構成であるので、集束探触子をX
軸方向およびY軸方向にそれぞれ一定のピッチで移動さ
せながらそれぞれの走査グラフを得ると共に、該走査グ
ラフ中の界面エコ―のピ―ク値が基準値と比較され、該
ピ―ク値が基準値よりも大きい場合には、ナゲットの構
成が有ると判断すると共に、該ナゲットの大きさが判断
される。そして、このナゲットの構成が有ると判断され
た各走査グラフは集積され、その集積されたデ―タから
ナゲットの全貌が検知される。また、ナゲットが構成さ
れていないと判断されたものは、そのデ―タは前記集積
分には含まれないから、前記ナゲットの全貌の検知はき
わめて正確になる。
With the configuration described above, the focusing probe is set to X
Each scan graph is obtained while moving at a constant pitch in the axial direction and the Y-axis direction, and the peak value of the interface echo in the scan graph is compared with a reference value. If the value is larger than the value, it is determined that there is a nugget configuration, and the size of the nugget is determined. Then, the respective scan graphs determined to have the structure of the nugget are accumulated, and the whole image of the nugget is detected from the accumulated data. If the nugget is determined not to be composed, its data is not included in the accumulation, so that the detection of the entire nugget becomes extremely accurate.

【0008】[0008]

【実施例】添付図面を参照して本発明の実施例について
説明する。図1は本発明に係る超音波によるスポット溶
接部の測定に使用するのに適したナゲットモニタ―の構
成図であり、1は集束探触子であって水槽2内に配置さ
れており、該水槽2には測定すべき溶接部材3も浸積さ
れている。そして該集束探触子1と溶接部材3間の水距
離は集束探触子1のビ―ムの焦点距離よりも短くされて
いる。また、4は集束探触子1をX軸方向あるいはY軸
方向に一定のピッチで移動させるスキャナであり、該ス
キャナ4によって集束探触子1は所定の方向に移動しな
がら探査を行い、各点における境界エコ―信号をパルサ
―レシ―バ5に送る。なお、6,7は集束探触子1がX
方向に移動される場合の移動両端を制限するセンサ―で
あり、6,8はY方向のセンサ―である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a nugget monitor suitable for use in the measurement of a spot weld by ultrasonic waves according to the present invention, wherein 1 is a focusing probe, which is disposed in a water tank 2. The welding member 3 to be measured is also immersed in the water tank 2. The water distance between the focusing probe 1 and the welding member 3 is shorter than the focal length of the beam of the focusing probe 1. Reference numeral 4 denotes a scanner which moves the focusing probe 1 at a constant pitch in the X-axis direction or the Y-axis direction. The scanner 4 performs the search while moving the focusing probe 1 in a predetermined direction. The boundary echo signal at the point is sent to the pulsar receiver 5. 6 and 7, the focusing probe 1 is X
Sensors for limiting both ends of movement in the case of moving in the direction, and sensors 6 and 8 are sensors in the Y direction.

【0009】この各点における境界エコ―信号はピ―ク
ディテクタ―9によって集積され、例えばY=0におけ
るX方向の各点における境界エコ―値が集積されて図2
のような1つの走査グラフ10が作成される。そして、
このグラフ10における界面エコ―のピ―ク値11が後
述する予め定められた基準値と比較されて、該ピ―ク値
が基準値よりも大きい場合には、ピ―ク箇所の両側で表
示されている最低界面エコ―値12,13の間がナゲッ
ト構成部と判断される。そしてこのナゲット構成部を有
すると判断されたデ―タはA/Dボ―ド14に送られ
る。
The boundary echo signal at each point is accumulated by the peak detector 9, for example, the boundary echo value at each point in the X direction at Y = 0 is accumulated, and FIG.
Is generated. And
The peak value 11 of the interface eco in the graph 10 is compared with a predetermined reference value described later, and if the peak value is larger than the reference value, it is displayed on both sides of the peak portion. It is determined that the part between the minimum interface eco-values 12 and 13 is the nugget component. The data determined to have this nugget component is sent to the A / D board 14.

【0010】以上のような動作がX方向およびY方向
で、それぞれ一定ピッチで行われてそれらが前記A/D
ボ―ド14に送られると、これが集積されてデジタル化
されてCPU15にナゲットの全貌として図3の平面図
または図4のような側面図として表示される。この図
3,4をみると、ナゲット径D,ナゲットの中心0,コ
ロナボンドゾ―ン16等が明確に判断できる。
The above operation is performed at a constant pitch in the X direction and the Y direction, respectively, and these are performed by the A / D converter.
When it is sent to the board 14, it is integrated and digitized and displayed on the CPU 15 as a whole view of the nugget as a plan view in FIG. 3 or a side view as in FIG. 3 and 4, the nugget diameter D, the center of the nugget 0, the corona bond zone 16 and the like can be clearly determined.

【0011】前記図2は、振動子直径12.5mm,焦
点距離25.4mm,周波数10MHz.水距離18.
5mm.板厚0.8mm×0.8mmという条件で、細
線走査グラフ10はナゲットが充分に形成されているも
の、太線走査グラフ17はナゲットが形成されていない
ものを示している。
FIG. 2 shows a transducer having a diameter of 12.5 mm, a focal length of 25.4 mm, and a frequency of 10 MHz. Water distance 18.
5 mm. Under the condition of a plate thickness of 0.8 mm × 0.8 mm, the thin line scan graph 10 shows a case where a nugget is sufficiently formed, and the thick line scan graph 17 shows a case where a nugget is not formed.

【0012】そして、実験の結果、ナゲットが充分に形
成されているときのピーク値11は、板厚によって多少
変わるが最低界面エコー値12から非接合部の境界面エ
コー高さ18までの約55%以上であることが判明し
た。そして板厚が厚くなれば60%近く、また薄くなれ
ば50%近くになることがあることから、これらの値を
基準値としてこの値とピーク値11を比較することによ
り、ナゲットが構成されていることおよびそのときのナ
ゲットの境界が明らかになる。また、太線走査グラフ1
7におけるピーク値19は55%以下の範囲にあり通常
の板厚の場合,基準値以下であるからナゲットは構成さ
れていないものと判断される。
As a result of the experiment, the peak value 11 when the nugget is sufficiently formed varies slightly depending on the plate thickness, but is about 55 from the lowest interface echo value 12 to the non-joint interface echo height 18. %. Since the thickness may be close to 60% and the thickness may be close to 50%, the nugget is formed by comparing these values with the peak value 11 using these values as reference values. And the boundaries of the nugget at that time. Also, the thick line scanning graph 1
The peak value 19 at 7 is in the range of 55% or less and is usually
In the case of the plate thickness of, it is determined that the nugget is not formed because it is below the reference value.

【0013】このように、本発明に係る超音波によるス
ポット溶接部の測定方法では、集束探触子1をX軸方向
およびY軸方向に一定のピッチで移動させながらそれぞ
れの走査グラフを得て、該走査グラフ上でナゲットの構
成の有無および該ナゲットの大きさが判断される。
As described above, in the method of measuring a spot welded portion by ultrasonic waves according to the present invention, each scanning graph is obtained while moving the focusing probe 1 at a constant pitch in the X-axis direction and the Y-axis direction. The presence or absence of a nugget configuration and the size of the nugget are determined on the scan graph.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明は、探触子をX方向およびY方向
にそれぞれ一定ピッチでスキャンさせて各方向における
界面エコーの走査グラフを得ると共に最低界面エコー値
と非接合部の境界面エコー高さとから予め基準値を設定
し、該走査グラフ中の界面エコーのピーク値を前記予め
定めた基準値と比較し、該ピーク値が基準値よりも大き
い場合には、ピーク箇所の両側で表示される最低界面エ
コー値の間をナゲット構成部と判断し、該ナゲット構成
部を集積することによってナゲットの全貌を検知するよ
うにしたので、ナゲットが構成されているのか否かの
断が最低界面エコー値と非接合能の境界面エコー高さと
から予め設定された基準値を用いて明確に区別されて誤
った情報が付与されることがなく、しかもその際、該ナ
ゲットの全貌が正確に測定できるものである。
According to the present invention, the probe is scanned at a constant pitch in each of the X direction and the Y direction to obtain a scanning graph of the interface echo in each direction and to obtain the lowest interface echo value.
Reference value is set in advance from the height of the interface echo at the non-joined part
And, compared with the reference value of the peak value the predetermined interfacial echo in the scanning graph, if the peak value is larger than the reference value, while the minimum surfactant echo values displayed on both sides of the peak portion It was determined that the nugget components. Thus to detect a full picture of the nugget by integrating the nugget components, nuggets of whether is configured determine
The fracture is the lowest interfacial echo value and the non-zygosity interface echo height
Thus, the nugget is clearly distinguished by using a reference value set in advance and no erroneous information is given, and at this time, the whole picture of the nugget can be accurately measured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る超音波によるスポット溶接部の測
定に使用するのに適したナゲットモニタ―の構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram of a nugget monitor suitable for use in measuring a spot weld by ultrasonic waves according to the present invention.

【図2】走査グラフの例示図である。FIG. 2 is an exemplary diagram of a scanning graph.

【図3】本発明に係る測定方法によって得られたナゲッ
トの全貌の平面図である。
FIG. 3 is a plan view of the entire nugget obtained by the measuring method according to the present invention.

【図4】その側面図である。FIG. 4 is a side view thereof.

【図5】公知の走査グラフである。FIG. 5 is a known scanning graph.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 集束探触子 2 水槽 3 溶接部材 10,17 走査グラフ 11 界面エコ―のピ―ク値 12,13 最低界面エコ―値 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Focusing probe 2 Water tank 3 Welding member 10, 17 Scan graph 11 Peak value of interface echo 12, 13 Minimum interface eco value

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水中にスポット溶接部を配置すると共に
集束探触子からの水距離をビームの焦点が前記スポット
溶接部の下部に位置するように設定して超音波によりス
ポット溶接部を測定する方法において、前記探触子をX
方向およびY方向にそれぞれ一定ピッチでスキャンさせ
て各方向における界面エコーの走査グラフを得ると共に
最低界面エコー値と非接合部の境界面エコー高さとから
予め基準値を設定し、該走査グラフ中の界面エコーのピ
ーク値を前記予め定めた基準値と比較し、該ピーク値が
基準値よりも大きい場合には、ピーク箇所の両側で表示
される最低界面エコー値の間をナゲット構成部と判断
し、該ナゲット構成部を集積することによってナゲット
の全貌を検知するようにしたことを特徴とする超音波に
よるスポット溶接部の測定方法。
1. A spot welding part is placed in water, and a water distance from a focusing probe is set so that a beam focus is located below the spot welding part, and the spot welding part is measured by ultrasonic waves. In the method, the probe is X
Scanning at a constant pitch in each of the direction and the Y direction to obtain a scanning graph of the interface echo in each direction.
From the lowest interface echo value and the non-joint interface echo height
Set in advance a reference value, the peak value of the interface echo in the scanning graph compared with the predetermined reference value, a minimum the peak value is greater than the reference value, which is displayed on both sides of the peak portion A method for measuring a spot welded portion by ultrasonic waves, wherein a portion between the interface echo values is determined to be a nugget component, and the entire nugget is detected by integrating the nugget components.
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