JP5261949B2

JP5261949B2 - スポット溶接部の超音波検査方法及びスポット溶接部の超音波検査装置

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Publication number: JP5261949B2
Application number: JP2007058584A
Authority: JP
Inventors: 学鈴木; 喜久生加藤; 律男坂野; 恭司山北; 修二小田; 昇清水
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-03-08
Filing date: 2007-03-08
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2027-03-08
Also published as: JP2008224226A

Description

本発明は、スポット溶接部の超音波検査方法及びスポット溶接部の超音波検査装置に関するものである。

従来から、鋼材の突合せ溶接部の欠陥識別を行う超音波探傷方法が知られている。

特許文献１のものでは、アレイ型超音波探触子の送信用振動子群から超音波を溶接部に発振し、受信用振動子群でその超音波のエコーを受信し、この超音波エコーを信号処理してその特性値を求め、この特性値に基づいて、亀裂の欠陥からの欠陥信号と溶接部組織からの反射信号とを識別するようになっている。
特開２００５−３５１６６０号公報

ところで、現在、鋼板などの金属板のスポット溶接部の検査の際には、破壊検査を採用している。この破壊検査は、その製品をハンマーやたがねを用いて実際に破壊することにより行っている。このように破壊検査では、製品を破壊するので、製品が無駄となり、また、作業者の負担も大きい。

そこで、本発明者たちは、スポット溶接部の検査に、上記特許文献１に示すような超音波を用いることを考え付いた。すなわち、超音波を発振する振動子を有する超音波トランスデューサを備えた検査プローブを準備し、その振動子から超音波を発振させてスポット溶接部に入射させ、振動子でその超音波のエコーを受信し、この超音波エコーに基づいて、後述する中間エコーを検出し、その中間エコーの検出状態に基づいて、スポット溶接部の良否を判定する。

以下、図１３及び図１４を参照しながら、上記超音波エコーの特徴について説明する。

スポット溶接部Ｗｂのナゲット径が基準ナゲット径以上である場合、つまり、スポット溶接部Ｗｂが良である場合、図１３に示すように、検査プローブ２１１からの超音波は下板の底面まで伝播し、この底面で反射した底面エコーが検査プローブ２１１で受信される。

スポット溶接部Ｗｂのナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合、つまり、スポット溶接部Ｗｂが不良である場合、図１４に示すように、検査プローブ２１１からの超音波のうちスポット溶接部Ｗｂに対応するものは、下板の底面まで伝播し、この底面におけるスポット溶接部Ｗｂに対応する部分で反射した底面エコーが検査プローブ２１１で受信される。一方、検査プローブ２１１からの超音波のうちスポット溶接部Ｗｂに対応するもの以外のものは、上板の底面までしか伝播せず、この底面（上板及び下板の境界面）におけるスポット溶接部Ｗｂの外周部分で反射した中間エコーが検査プローブ２１１で受信される。

以上のような超音波エコーの特徴を利用して、上述のように、中間エコーの検出具合（例えば、中間エコーの有無）に基づいて、スポット溶接部Ｗｂの良否を判定する。

しかしながら、本発明者たちは、以下のような場合、中間エコーの検出状態に基づいて、スポット溶接部Ｗｂの良否を正確に判定できないことを見出した。すなわち、例えば、図１５に示すように、下板の厚さが上板よりも厚く、下板の方が上板よりも溶融しやすい場合、上板と下板とをスポット溶接すると、上板と下板とは密着するものの、スポット溶接部Ｗｂが下板側に片寄って発生してしまうことがある。このような場合、検査プローブ２１１からの超音波をスポット溶接部Ｗｂに入射すると、上述のように、上板と下板とが密着しているので、そのスポット溶接部Ｗｂのナゲット径の大小に拘わらず、その超音波は下板の底面まで伝播してしまい、検査プローブ２１１では、底面エコーは受信されるが、中間エコーは受信されない。したがって、上記のような場合、中間エコーの検出状態に基づいて、スポット溶接部Ｗｂの良否を正確に判定できない。これと同じことは、スポット溶接部Ｗｂが上板側に片寄って発生した場合についても言える。

本発明は、かかる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、検査対象物のスポット溶接部の良否を正確に判定することにある。

第１の発明は、検査対象物のスポット溶接部を検査するスポット溶接部の超音波検査方法であって、超音波を発振する振動子を有する超音波トランスデューサを備えた検査プローブを準備し、上記振動子から超音波を発振させて上記スポット溶接部に入射させ、上記振動子で受信した上記超音波のエコーに基づいて、上記検査対象物の互いに接触している２枚の金属板の接触面における上記スポット溶接部の外周部分で反射した中間エコーを検出し、上記中間エコーの検出状態が所定の異常状態であるか否かを判定し、上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態であると判定されたときに、上記スポット溶接部を不良と判定する一方、上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態でないと判定されたときに、上記超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、上記スポット溶接部の良否を判定し、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するときに、上記スポット溶接部を不良と判定することを特徴とするものである。

これにより、中間エコーの検出状態が所定の異常状態であると判定されたときに、検査対象物のスポット溶接部を不良と判定する一方、中間エコーの検出状態が所定の異常状態でないと判定されたときに、超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、検査対象物のスポット溶接部の良否を判定するので、中間エコーの検出状態に基づいて、検査対象物のスポット溶接部の良否を判定する場合と比較して、検査対象物のスポット溶接部の良否を正確に判定できる。

第２の発明は、検査対象物のスポット溶接部を検査するスポット溶接部の超音波検査装置であって、超音波を発振する振動子を有する超音波トランスデューサを備えた検査プローブと、上記振動子から超音波を発振させて上記スポット溶接部に入射させる発振手段と、上記振動子で受信した上記超音波のエコーに基づいて、上記検査対象物の互いに接触している２枚の金属板の接触面における上記スポット溶接部の外周部分で反射した中間エコーを検出する中間エコー検出手段と、上記中間エコー検出手段による上記中間エコーの検出状態が所定の異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、上記異常判定手段により上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態であると判定されたときに、上記スポット溶接部を不良と判定する不良判定手段と、上記異常判定手段により上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態でないと判定されたときに、上記超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、上記スポット溶接部の良否を判定し、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するときに、上記スポット溶接部を不良と判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、中間エコーの検出状態が所定の異常状態であると判定されたときに、検査対象物のスポット溶接部を不良と判定する一方、中間エコーの検出状態が所定の異常状態でないと判定されたときに、超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、検査対象物のスポット溶接部の良否を判定するので、検査対象物のスポット溶接部の良否を正確に判定できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るスポット溶接部の超音波検査装置１０のブロック図であり、図２は、検査プローブ１１の一部を破断した破断図である。この超音波検査装置１０は、検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａ（図４等参照）を検査するためのものである。本実施形態では、検査対象物Ｗは、２枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２を重ねた状態でスポット溶接したものである。これらの鋼板Ｗ１，Ｗ２は互いに接触している。超音波検査装置１０は、図１及び図２に示すように、検査プローブ１１、発振回路１２（発振手段）及びコントローラ１３を備えている。

上記検査プローブ１１は、有蓋有底円筒状の筐体１１ａと、半球状のメンブレン１１ｂとを備えている。この筐体１１ａには超音波トランスデューサ１１ｃ及び水（音響伝播媒体）１１ｄが収容されている。この超音波トランスデューサ１１ｃは、超音波を発振する振動子１１ｅを有している。メンブレン１１ｂは、スポット溶接部Ｗａの検査時において、検査対象物Ｗの表面におけるスポット溶接部Ｗａに対応（対向）する部分に当接させる。また、メンブレン１１ｂは、検査対象物Ｗの表面との密着性などを考慮して、ゴムなどの弾性材料でできている。そして、スポット溶接部Ｗａの検査時には、振動子１１ｅからの超音波が水１１ｄ及びメンブレン１１ｂを介してスポット溶接部Ｗａに入射され、その超音波のエコー１００（図６等参照。以下、超音波エコーという）がメンブレン１１ｂ及び水１１ｄを介して振動子１１ｅで受信されるようになっている。この振動子１１ｅで受信した超音波エコー１００は、サーキュレータ１４を介してコントローラ１３に送信される。なお、検査プローブ１１の径は、スポット溶接部Ｗａの基準ナゲット径に基づいて決定される。

上記発振回路１２は、作業者の所定操作に応じたコントローラ１３からの信号を受信すると、サーキュレータ１４を介して振動子１１ｅに信号を送信し、振動子１１ｅから超音波を発振させてスポット溶接部Ｗａに送信させる。

以下、図３〜図５を参照しながら、上記超音波エコー１００の特徴について詳細に説明する。なお、図４及び図５では、上板Ｗ１及び下板Ｗ２の厚さがほぼ同じで、スポット溶接部Ｗａが上板Ｗ１及び下板Ｗ２に跨って形成されている。このことは、一般的なスポット溶接について当てはまる。

まず、参考として、上板Ｗ１と下板Ｗ２とがスポット溶接されていない場合について説明する。この場合、図３に示すように、上板Ｗ１と下板Ｗ２とが離れており、両板Ｗ１，Ｗ２の間に隙間（空気層）があるので、検査プローブ１１からの超音波（図３では矢印で示す。これは、図４、図５及び図９でも同様である）は上板Ｗ１の底面までしか伝播せず、この底面で反射した底面エコーが検査プローブ１１で受信される。このため、上板Ｗ１と下板Ｗ２とがスポット溶接されていない場合における超音波エコー１００の波形は、図６に示すようなものになる。なお、図６では、縦軸を振幅、横軸を時間としており、符号１０１が底面エコーである。また、超音波エコー１００の最初の波の山は底面エコー１０１ではなく、上板Ｗ１の表面で反射した表面エコー１０３である。これらのことは、以下に示す図７、図８、図１０（ａ）及び図１１（ｂ）でも同様である。

次に、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径以上である場合、つまり、スポット溶接部Ｗａが良である場合、図４に示すように、検査プローブ１１からの超音波は下板Ｗ２の底面まで伝播し、この底面で反射した底面エコー１０１が検査プローブ１１で受信される。このため、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径以上である場合における超音波エコー１００の波形は、図７に示すようなものになる。

そして、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合、つまり、スポット溶接部Ｗａが不良である場合、図５に示すように、検査プローブ１１からの超音波のうちスポット溶接部Ｗａに対応するもの（検査プローブ１１におけるスポット溶接部Ｗａに対向する部分からの超音波）は、下板Ｗ２の底面まで伝播し、この底面におけるスポット溶接部Ｗａに対応する部分で反射した底面エコー１０１が検査プローブ１１で受信される。一方、検査プローブ１１からの超音波のうちスポット溶接部Ｗａに対応するもの以外のもの（検査プローブ１１におけるスポット溶接部Ｗａに対向する部分以外の部分からの超音波）は、上板Ｗ１の底面までしか伝播せず、この底面（上板Ｗ１及び下板Ｗ２の接触面）におけるスポット溶接部Ｗａの外周部分（スポット溶接部Ｗａよりも径方向外側の部分）で反射した中間エコーが検査プローブ１１で受信される。以上により、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合における超音波エコー１００の波形は、図８に示すようなものになる。図８では、符号１０２が中間エコーである。この中間エコー１０２は、底面エコー１０１と交互に発生していて、振幅が隣り合う底面エコー１０１よりも小さい。

ここで、図６と図７及び図８とを比較すると、図６の方が図７及び図８よりも底面エコー１０１の数が多いが、これは、図７及び図８では、超音波がスポット溶接部Ｗａを通って減衰したからである。

以上のように、基本的には、中間エコー１０２の検出状態（例えば、中間エコーの有無）に基づいて、スポット溶接部Ｗａの良否を判定できる。

しかしながら、以下のような場合、中間エコー１０２の検出具合に基づいて、スポット溶接部Ｗａの良否を正確に判定できない。すなわち、例えば、図９に示すように、下板Ｗ２の厚さが上板Ｗ１よりも厚く、下板Ｗ２の方が上板Ｗ１よりも溶融しやすい場合、上板Ｗ１と下板Ｗ２とをスポット溶接すると、上板Ｗ１と下板Ｗ２とは密着するものの、スポット溶接部Ｗａが下板Ｗ２側に片寄って発生してしまうことがある。このような場合、検査プローブ１１からの超音波をスポット溶接部Ｗａに入射すると、上述のように、上板Ｗ１と下板Ｗ２とが密着しているので、そのスポット溶接部Ｗａのナゲット径の大小に拘わらず、その超音波は下板Ｗ２の底面まで伝播してしまい、検査プローブ１１では、底面エコー１０１は受信されるが、中間エコー１０２は受信されない。したがって、上記のような場合、中間エコー１０２の検出状態に基づいて、スポット溶接部Ｗａの良否を正確に判定できない。これと同じことは、スポット溶接部Ｗａが上板Ｗ１側に片寄って発生した場合についても言える。

そこで、本実施形態では、以下のようにして、スポット溶接部Ｗａの良否を判定する。すなわち、上記コントローラ１３は、図１に示すように、底面エコー検出手段１３ａ、中間エコー検出手段１３ｂ、減衰率算出手段１３ｃ、底面エコー異常判定手段１３ｄ、中間エコー異常判定手段１３ｅ、減衰率異常判定手段１３ｆ、不良判定手段１３ｇ及び良否判定手段１３ｈを有している。

上記底面エコー検出手段１３ａは、振動子１１ｅで受信した超音波エコー１００に基づいて、底面エコー１０１を検出する。上記中間エコー検出手段１３ｂは、その超音波エコー１００に基づいて、中間エコー１０２を検出する。なお、中間エコー検出手段１３ｂは、互いに隣り合う２つの底面エコー１０１，１０１の間で発生したエコーの振幅が所定値よりも小さいときには、そのエコーはノイズの可能性があるとして中間エコー１０２でないと判断するようになっている。この所定値は、例えば、予め行った試験の結果に基づいて決定される。上記減衰率算出手段１３ｃは、その超音波エコー１００に基づいて、底面エコー１０１の減衰率を算出する。

上記底面エコー異常判定手段１３ｄは、底面エコー検出手段１３ａにより検出された底面エコー１０１の数が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。この底面エコー１０１の数は、スポット溶接部Ｗａのナゲット厚などに応じて変化する。また、所定の許容範囲は、例えば、予め行った試験の結果に基づいて決定される。

上記中間エコー異常判定手段１３ｅは、中間エコー検出手段１３ｂにより検出された中間エコー１０２の数が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。このようにして、中間エコー異常判定手段１３ｅは、中間エコー検出手段１３ｂによる中間エコー１０２の検出状態が所定の異常状態であるか否かを判定するようになっている。具体的には、中間エコー異常判定手段１３ｅは、中間エコー１０２の数が所定値以上であるか否かを判定する。この所定値は、例えば、予め行った試験の結果に基づいて決定される。例えば、所定値が１である場合、中間エコー異常判定手段１３ｅでは、中間エコー１０２の有無を判断する。

上記減衰率異常判定手段１３ｆは、減衰率算出手段１３ｃにより算出された底面エコー１０１の減衰率が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。この底面エコー１０１の減衰率は、検査対象物Ｗの組織などに応じて変化する。また、所定の許容範囲は、例えば、予め行った試験の結果に基づいて決定される。

上記不良判定手段１３ｇは、底面エコー異常判定手段１３ｄにより底面エコー１０１の数が所定の許容範囲外であると判定されたとき、又は減衰率異常判定手段１３ｆにより底面エコー１０１の減衰率が所定の許容範囲外であると判定されたときには、スポット溶接部Ｗａはスポット溶接部として不十分なものであるとして、スポット溶接部Ｗａを不良と判定する。また、不良判定手段１３ｇは、中間エコー異常判定手段１３ｅにより中間エコー１０２の数が所定の許容範囲外である（所定値以上である）と判定されたときには、スポット溶接部Ｗａのナゲット径は基準ナゲット径よりも小さいとして、スポット溶接部Ｗａを不良と判定する。

上記良否判定手段１３ｈは、底面エコー異常判定手段１３ｄにより底面エコー１０１の数が所定の許容範囲内であると判定され、中間エコー異常判定手段１３ｅにより中間エコー１０２の数が所定の許容範囲内である（所定値よりも小さい）と判定され、かつ減衰率異常判定手段１３ｆにより底面エコー１０１の減衰率が所定の許容範囲内であると判定されたときには、超音波エコー１００に対しウェーブレット変換を用いて周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、その周波数分布に基づいて、スポット溶接部Ｗａの良否を判定する。ウェーブレット変換を用いた周波数解析処理は既知のものなので、その説明を省略する。

具体的には、良否判定手段１３ｈは、互いに隣り合う２つの底面エコー１０１，１０１の発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、スポット溶接部Ｗａの品質の合否判定を行う。そして、良否判定手段１３ｈは、そのような分布が存在するときには、スポット溶接部Ｗａのナゲット径は基準ナゲット径よりも小さいとして、スポット溶接部Ｗａを不良と判定する一方、そのような分布が存在しないときには、スポット溶接部Ｗａのナゲット径は基準ナゲット径以上であるとして、スポット溶接部Ｗａを良と判定するようになっている。基準値は、周波数分布の周波数強度の最大値に基づいて決定される。また、周波数強度は、エコーの振幅に比例する。

図１０は、スポット溶接部Ｗａが下板Ｗ２側に片寄って生成した場合であって、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径よりも小さいときにおける超音波エコー１００を示す図であり、（ａ）は、その超音波エコー１００の波形を示す図であり、（ｂ）は、その超音波エコー１００の周波数分布を示す図である。図１１は、スポット溶接部Ｗａが上板Ｗ１及び下板Ｗ２に跨って生成した場合、又はスポット溶接部Ｗａが下板Ｗ２側に片寄って生成した場合であって、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径以上のときにおける超音波エコー１００を示す図であり、（ａ）は、その超音波エコー１００の波形を示す図であり、（ｂ）は、その超音波エコー１００の周波数分布を示す図である。図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）では、縦軸を周波数、横軸を時間としており、同じ色の部分が、周波数強度が同じ所定の数値範囲内である周波数分布であり、灰色っぽい部分が底面エコー１０１の周波数分布１１１や表面エコー１０３の周波数分布１１３である。

図１０（ａ）と図１１（ａ）とを比較すると、両者に大きな差はない。しかしながら、図１０（ｂ）と図１１（ｂ）とを比較すると、両者は、図１０（ｂ）では、互いに隣り合う２つの底面エコー１０１，１０１の発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布１１４があるのに対し、図１１（ｂ）では、そのような分布がない点で相違する。これと同じことは、スポット溶接部Ｗａが上板Ｗ１側に片寄って発生した場合についても言える。このように、スポット溶接部Ｗａのナゲット径が基準ナゲット径以上であるか、あるいは、これよりも小さいかで、超音波エコー１００の周波数分布に差が生じる。このような周波数分布の特徴を利用して、良否判定手段１３ｈは、上述のように、スポット溶接部Ｗａの良否を判定する。

また、上記コントローラ１３は、図１に示すように、表示手段１５に、超音波エコー１００の波形や超音波エコー１００の周波数分布、スポット溶接部Ｗａの良否判定結果などを送信し、それらを表示手段１５に表示させる。

−コントローラによるスポット溶接部良否判定−
以下、図１２のフローチャートを参照しながら、コントローラ１３によるスポット溶接部良否判定の工程について説明する。

まず、ステップＳ１では、検査プローブ１１から超音波を検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａに入射させる。ステップＳ２では、検査プローブ１１で受信した超音波エコー１００を受信する。

次に、ステップＳ３では、その受信された超音波エコー１００に基づいて、底面エコー１０１や中間エコー１０２を検出する。ステップＳ４では、その検出された底面エコー１０１に基づいて、底面エコー１０１の減衰率を算出する。

そして、ステップＳ５では、その検出された底面エコー１０１の数が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。ステップＳ５の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、許容範囲外の場合）はステップＳ６に進み、ＮＯの場合（つまり、許容範囲内の場合）はステップＳ１１に進む。

ステップＳ６では、その検出された中間エコー１０２の数が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。ステップＳ６の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、許容範囲外の場合）はステップＳ７に進み、ＮＯの場合（つまり、許容範囲内の場合）はステップＳ１１に進む。

ステップＳ７では、その算出された底面エコー１０１の減衰率が所定の許容範囲外であるか否かを判定する。ステップＳ７の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、許容範囲外の場合）はステップＳ８に進み、ＮＯの場合（つまり、許容範囲内の場合）はステップＳ１１に進む。

ステップＳ８では、ステップＳ２で受信された超音波エコー１００に基づいて、その周波数分布を求める。ステップＳ９では、その求められた周波数分布に基づいて、互いに隣り合う２つの底面エコー１０１，１０１の発生時の間の時間領域において、基準値以上の周波数強度分布が存在するか否かを判定する。ステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場合（存在する場合）はステップＳ１１に進み、ＮＯの場合（存在しない場合）はステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、スポット溶接部Ｗａの品質をＯＫと判定する。その後、エンドする。一方、ステップＳ１１では、スポット溶接部Ｗａの品質をＮＧと判定する。その後、エンドする。

−効果−
以上により、本実施形態によれば、中間エコー１０２の検出状態が所定の異常状態であると判定されたときに、検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａを不良と判定する一方、中間エコー１０２の検出状態が所定の異常状態でないと判定されたときに、超音波エコー１００に対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、この周波数分布に基づいて、検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａの良否を判定するので、中間エコー１０２の検出状態に基づいて、検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａの良否を判定する場合と比較して、検査対象物Ｗのスポット溶接部Ｗａの良否を正確に判定できる。

（その他の実施形態）
上記実施形態では、検査対象物Ｗを２枚の鋼板Ｗ１，Ｗ２を重ねた状態でスポット溶接したもので構成しているが、３枚以上の鋼板を重ねた状態でスポット溶接したもので構成しても良い。

また、上記実施形態では、金属板Ｗ１，Ｗ２を鋼板で構成しているが、スポット溶接できる限り、鋼板以外の他の金属板で構成しても良い。

また、上記実施形態では、検査プローブ１１の音響伝播媒体を水１１ｄで構成しているが、これに限らず、例えば、オイル、アクリル樹脂で構成しても良い。

また、上記実施形態では、スポット溶接部Ｗａの良否を判定するのに、底面エコー１０１の数や底面エコー１０１の減衰率を用いているが、これらを用いなくても良い。但し、用いた方が、その良否を正確に判定できる。

また、上記実施形態では、超音波エコー１００に対しウェーブレット変換を用いて周波数解析処理を行っているが、これに限らず、例えば、窓関数を用いて周波数解析処理を行っても良い。但し、ウェーブレット変換を用いて周波数解析処理を行う方が、その精度が高い。

本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明は、検査対象物のスポット溶接部の良否を正確に判定するための用途等について適用できる。

本発明の実施形態に係るスポット溶接部の超音波検査装置のブロック図である。検査プローブの一部を破断した破断図である。上板と下板とがスポット溶接されていない場合における超音波の伝播状態を示す図である。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径以上である場合における超音波の伝播状態を示す図である。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合における超音波の伝播状態を示す図である。上板と下板とがスポット溶接されていない場合における超音波エコーの波形を示す図である。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径以上である場合における超音波エコーの波形を示す図である。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合における超音波エコーの波形を示す図である。スポット溶接部が下板側に片寄って発生した場合における超音波の伝播状態を示す図である。スポット溶接部が下板側に片寄って生成した場合であって、そのスポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径よりも小さいときにおける超音波エコーを示す図であり、（ａ）は、その超音波エコーの波形を示す図であり、（ｂ）は、その超音波エコーの周波数分布を示す図である。スポット溶接部が上板及び下板に跨って生成した場合、又は検査対象物のスポット溶接部が下板側に片寄って生成した場合であって、そのスポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径以上のときにおける超音波エコーを示す図であり、（ａ）は、その超音波エコーの波形を示す図であり、（ｂ）は、その超音波エコーの周波数分布を示す図である。コントローラによるスポット溶接部良否判定の工程を示すフローチャートである。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径以上である場合における超音波の伝播状態を示す図である。スポット溶接部のナゲット径が基準ナゲット径よりも小さい場合における超音波の伝播状態を示す図である。スポット溶接部が下板側に片寄って発生した場合における超音波の伝播状態を示す図である。

１０スポット溶接部の超音波検知装置
１１検査プローブ
１１ｃ超音波トランスデューサ
１１ｅ振動子
１２発振回路（発振手段）
１３コントローラ
１３ａ中間エコー検出手段
１３ｅ中間エコー異常判定手段
１３ｇ不良判定手段
１３ｈ良否判定手段
１００超音波エコー
１０２中間エコー
１１４周波数強度が基準値以上である周波数分布
Ｗ検査対象物
Ｗａスポット溶接部

Claims

検査対象物のスポット溶接部を検査するスポット溶接部の超音波検査方法であって、
超音波を発振する振動子を有する超音波トランスデューサを備えた検査プローブを準備し、
上記振動子から超音波を発振させて上記スポット溶接部に入射させ、
上記振動子で受信した上記超音波のエコーに基づいて、上記検査対象物の互いに接触している２枚の金属板の接触面における上記スポット溶接部の外周部分で反射した中間エコーを検出し、
上記中間エコーの検出状態が所定の異常状態であるか否かを判定し、
上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態であると判定されたときに、上記スポット溶接部を不良と判定する一方、
上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態でないと判定されたときに、上記超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、上記スポット溶接部の良否を判定し、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するときに、上記スポット溶接部を不良と判定することを特徴とするスポット溶接部の超音波検査方法。
検査対象物のスポット溶接部を検査するスポット溶接部の超音波検査装置であって、
超音波を発振する振動子を有する超音波トランスデューサを備えた検査プローブと、
上記振動子から超音波を発振させて上記スポット溶接部に入射させる発振手段と、
上記振動子で受信した上記超音波のエコーに基づいて、上記検査対象物の互いに接触している２枚の金属板の接触面における上記スポット溶接部の外周部分で反射した中間エコーを検出する中間エコー検出手段と、
上記中間エコー検出手段による上記中間エコーの検出状態が所定の異常状態であるか否かを判定する異常判定手段と、
上記異常判定手段により上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態であると判定されたときに、上記スポット溶接部を不良と判定する不良判定手段と、
上記異常判定手段により上記中間エコーの検出状態が上記所定の異常状態でないと判定されたときに、上記超音波エコーに対し周波数解析処理を行ってその周波数分布を求め、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するか否かに応じて、上記スポット溶接部の良否を判定し、互いに隣り合う２つの底面エコーの発生時の間の時間領域において、周波数強度が基準値以上である周波数分布が存在するときに、上記スポット溶接部を不良と判定する良否判定手段とを備えたことを特徴とするスポット溶接部の超音波検査装置。