JP5450225B2 - Nondestructive inspection equipment - Google Patents

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Description

本発明は、被測定物の溶接部位等を非破壊で検査する非破壊検査装置に関する。   The present invention relates to a nondestructive inspection apparatus for nondestructively inspecting a welded part or the like of an object to be measured.

各種薄板金属製品の組立に用いられる溶接として、スポット溶接が一般的に用いられている。スポット溶接とは、重ね合わせた金属の板材における溶接部位に、先端が所定の形状に成形されている電極によって上下方向から所定の圧力で挟み、両電極に所定の電流を所定の時間だけ流すことによって、当該溶接部位を局部的に加熱して溶接する方法である。   Spot welding is generally used as welding used for assembling various thin metal products. Spot welding is a method in which a predetermined current is passed through both electrodes for a predetermined period of time by sandwiching them at a predetermined pressure from the top and bottom with an electrode whose tip is formed in a predetermined shape at the welded part of the metal plate that is overlapped. Thus, the welding site is locally heated and welded.

また、スポット溶接により溶接された溶接部位の表面は、加圧によって溶接部外に比べ凹んでいる。この凹み部をインデテーション部といい、凹みの寸法をインデテーション径という。   Moreover, the surface of the welding site | part welded by spot welding is dented compared with the outside of a welding part by pressurization. This dent part is called an indentation part, and the dimension of the dent is called an indentation diameter.

また、溶接部位の内部は、ナゲット部(溶着部)と、その周辺の圧着部とで形成される。ナゲット部は、金属が一旦溶解して固化した部分である。一方、圧着部は、金属の表面同士で圧着された部分である。ナゲット部の寸法をナゲット径といい、ナゲット部と圧着部とを総合して接合部といい、接合部の寸法を接合径という。なお、接合部は、実際に接合している部分である。   Moreover, the inside of a welding site | part is formed by the nugget part (welding part) and the crimping | compression-bonding part of the periphery. The nugget portion is a portion where the metal is once dissolved and solidified. On the other hand, a crimping | compression-bonding part is a part crimped | bonded by metal surfaces. The dimension of the nugget portion is referred to as the nugget diameter, the nugget portion and the crimping portion are collectively referred to as a joint portion, and the dimension of the joint portion is referred to as a joint diameter. In addition, a junction part is a part actually joined.

また、スポット溶接では、重ね合わせた金属の板材を点(スポット)で溶接するため、溶接強度が十分であるか否かを検査する必要がある。   Further, in spot welding, the overlapped metal plate materials are welded at points (spots), so it is necessary to inspect whether the welding strength is sufficient.

溶接強度の測定を非破壊にて行う方法として、ナゲット径を測定することにより溶接強度を推定する方法が有効である(例えば、特許文献1を参照。)。従来から、ナゲット径を測定する方法として、電流を流したコイルにより発生した磁界を、溶接部位に印加し、その結果発生したコイルのインダクタンスの変化からナゲット径を求める方法が知られている。この従来方法では、ナゲット部とナゲット部以外の部分とでは透磁率(μ)が変化する性質があるので、この性質を利用して、透磁率(μ)の変化をインダクタンスの変化として検出し、ナゲット径を求めている。   As a method for measuring the welding strength in a non-destructive manner, a method for estimating the welding strength by measuring the nugget diameter is effective (see, for example, Patent Document 1). Conventionally, as a method for measuring a nugget diameter, a method is known in which a magnetic field generated by a coil through which a current is applied is applied to a welding site, and the nugget diameter is obtained from a change in the inductance of the coil generated as a result. In this conventional method, since the magnetic permeability (μ) varies between the nugget portion and the portion other than the nugget portion, this property is used to detect a change in the magnetic permeability (μ) as a change in inductance. Seeking the nugget diameter.

特許第3098193号公報Japanese Patent No. 3098193

ここで、検査装置のセンサは、外部から視認できる溶接部位を目安に配置される。ところで、外部から視認できる凹み部(インデテーション部)の中心位置と、ナゲット部の中心位置が一致しない場合がある。これは、スポット溶接する際に、電極の先端同士が厳密に対向せずに、ある角度をもって対向するような場合等に発生する。   Here, the sensor of the inspection apparatus is arranged with reference to a welded portion that can be visually recognized from the outside. By the way, the center position of the recessed part (indentation part) visually recognizable from the outside may not coincide with the center position of the nugget part. This occurs, for example, when the electrode tips do not face each other but face each other at a certain angle during spot welding.

このように、溶接部位の中心位置とナゲット部の中心位置がずれていると、検査装置のセンサが配置されている直下にナゲット部が形成されていない、又はずれているために、ナゲット径を正確に測定することができなくなる。このような場合には、検査装置のセンサを様々な位置にずらして再検査を繰り返さねばならず、ナゲット径の測定に多大な労力を必要とする。   In this way, if the center position of the welded part and the center position of the nugget part are deviated, the nugget part is not formed or deviated immediately below where the sensor of the inspection apparatus is arranged. It becomes impossible to measure accurately. In such a case, the re-inspection must be repeated by shifting the sensor of the inspection device to various positions, and much labor is required to measure the nugget diameter.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、効率的にナゲット部の測定を行うことができる非破壊検査装置を提供することである。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and one of its purposes is to provide a nondestructive inspection apparatus capable of efficiently measuring a nugget portion.

本発明に係る非破壊検査装置は、上記課題を解決するために、被測定物に磁場を印加して磁束密度を発生させ、当該磁場を遮断後に、被測定物の複数位置から放出される磁束を磁束検出素子により測定し、過渡変化の時定数を算出し、当該時定数の分布状態から被測定物の内部構造を検出する非破壊検査装置において、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する移動方向決定部と、前記移動方向決定部によって決定された方向を指示する方向指示部とを備え、前記移動方向決定部は、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する場合に、前回の検出結果と、今回の検出結果を比較し、過渡変化の時定数が増加する方向に前記磁束検出素子を移動するように移動方向を決定することが好ましい。 In order to solve the above problems, the nondestructive inspection apparatus according to the present invention generates a magnetic flux density by applying a magnetic field to the object to be measured, and after the magnetic field is cut off, the magnetic flux emitted from a plurality of positions of the object to be measured. In the non-destructive inspection device that detects the internal structure of the object to be measured from the distribution state of the time constant, the detection result of the internal structure of the object to be measured is calculated. A moving direction determining unit that determines a moving direction of the magnetic flux detecting element, and a direction indicating unit that indicates the direction determined by the moving direction determining unit, the moving direction determining unit including the object to be measured When determining the moving direction of the magnetic flux detection element based on the detection result of the internal structure of the sensor, the previous detection result is compared with the current detection result, and the magnetic flux detection is performed in the direction in which the time constant of the transient change increases. Move the element It is preferable to determine the moving direction.

本発明に係る非破壊検査装置は、上記課題を解決するために、被測定物に磁場を印加して磁束密度を発生させ、当該磁場を遮断後に、被測定物の複数位置から放出される磁束を磁束検出素子により測定し、過渡変化の時定数を算出し、当該時定数の分布状態から被測定物の内部構造を検出する非破壊検査装置において、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する移動方向決定部と、前記移動方向決定部によって決定された方向を指示する方向指示部とを備え、前記移動方向決定部は、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する場合に、前回の検出結果と、今回の検出結果を比較し、過渡変化の時定数が所定の値であって、変化が一定の範囲の場合には、前記磁束検出素子の移動の中止を決定し、前記方向指示部は、前記移動方向決定部による移動の中止の決定に基づいて、移動の中止の指示を行うことが好ましい。 In order to solve the above problems, the nondestructive inspection apparatus according to the present invention generates a magnetic flux density by applying a magnetic field to the object to be measured, and after the magnetic field is cut off, the magnetic flux emitted from a plurality of positions of the object to be measured. In the non-destructive inspection device that detects the internal structure of the object to be measured from the distribution state of the time constant, the detection result of the internal structure of the object to be measured is calculated. A moving direction determining unit that determines a moving direction of the magnetic flux detecting element, and a direction indicating unit that indicates the direction determined by the moving direction determining unit, the moving direction determining unit including the object to be measured When determining the direction of movement of the magnetic flux detection element based on the detection result of the internal structure of, the previous detection result and the current detection result are compared, the time constant of the transient change is a predetermined value, When the change is in a certain range , Decided to discontinue the movement of the magnetic flux detecting element, said direction indicating section based on the determination of the cessation of movement by the moving direction determination section, it is preferable to perform an instruction to stop the movement.

また、非破壊検査装置では、前記方向指示部は、前記被測定物の表面上において、前後左右の方向を指示するように構成されていることが好ましい。   In the nondestructive inspection apparatus, it is preferable that the direction indicating unit is configured to indicate the front-rear and left-right directions on the surface of the object to be measured.

また、非破壊検査装置では、前記磁束検出素子は、複数のコイルが配置されたアレイコイルにより構成されていることが好ましい。   In the nondestructive inspection apparatus, it is preferable that the magnetic flux detection element is constituted by an array coil in which a plurality of coils are arranged.

本発明によれば、効率的にナゲット部の測定を行うことができる。   According to the present invention, the nugget portion can be measured efficiently.

本実施形態に係る非破壊検査装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the nondestructive inspection apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る非破壊検査装置の方向指示部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the direction instruction | indication part of the nondestructive inspection apparatus which concerns on this embodiment. ワークに対して2段階で磁界を印加する際の説明に供する図である。It is a figure where it uses for description at the time of applying a magnetic field with respect to a workpiece | work in two steps. 磁界を加えて磁束密度を発生させたときの様子を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically a mode when a magnetic field is applied and magnetic flux density is generated. 残留磁気の消失過程を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the disappearance process of a residual magnetism. 図5(b)に示す磁束密度の閉ループを磁気等価回路に置換した回路図を示す図である。It is a figure which shows the circuit diagram which replaced the closed loop of the magnetic flux density shown in FIG.5 (b) with the magnetic equivalent circuit. 静磁界を遮断した直後のアレイセンサの任意の一つを通過する磁束の閉ループCを模式的に示す図である。A closed loop C 0 of the magnetic flux passing through any one of the array sensor immediately after blocking the static magnetic field is a diagram schematically illustrating. アレイセンサで測定される磁束の変化についての説明に供する図である。It is a figure where it uses for description about the change of the magnetic flux measured with an array sensor. センサプローブの外観を示す図である。It is a figure which shows the external appearance of a sensor probe. 左右方向を指示する場合の測定原理についての説明に供する図である。It is a figure where it uses for description about the measurement principle in the case of instruct | indicating the left-right direction. 前後方向を指示する場合の測定原理についての説明に供する図である。It is a figure with which it uses for description about the measurement principle in the case of indicating the front-back direction.

2つ以上の部材を溶融し、一体化させる方法として、スポット溶接がある。スポット溶接を行う装置は、2枚の金属板を純銅又は銅合金の棒状の電極の間に挟んで強く加圧しながら短時間大電流を通し、部材を溶接する。また、溶接部位の表面には、電極で押えたわずかの凹みができ、その内部には、ナゲット部(溶接金属が凝固したもの)が形成される。本実施形態に係る非破壊検査装置1は、非破壊によりナゲット部を検査する。なお、本実施例においては、スポット溶接により溶接された溶接部位の検査について説明するが、溶接方法は、スポット溶接に限定されない。また、「内部構造」とは、化学的、物理的及び機械的に変化している構造を意味する。   As a method of melting and integrating two or more members, there is spot welding. An apparatus for spot welding welds members by passing a large current for a short time while sandwiching two metal plates between rod-like electrodes of pure copper or a copper alloy and pressing them strongly. Further, a slight dent pressed by the electrode is formed on the surface of the welded portion, and a nugget portion (a solidified weld metal) is formed in the inside. The nondestructive inspection apparatus 1 according to the present embodiment inspects the nugget portion by nondestructive. In addition, in a present Example, although the test | inspection of the welding site | part welded by spot welding is demonstrated, the welding method is not limited to spot welding. The “internal structure” means a structure that is chemically, physically and mechanically changed.

また、非破壊検査装置1は、磁性体から構成される被測定物2(例えば、自動車のボディ)の溶接部位3に対する検査を行う装置であり、溶接部位3に対して磁場を与え、放出される磁束密度を測定することでナゲット部の検査を行う非破壊の検査方法を採用する。以下、本発明の実施の形態について説明する。   The nondestructive inspection apparatus 1 is an apparatus for inspecting a welded part 3 of an object to be measured 2 (for example, an automobile body) made of a magnetic material, and applies a magnetic field to the welded part 3 to be emitted. A non-destructive inspection method is employed in which the nugget portion is inspected by measuring the magnetic flux density. Embodiments of the present invention will be described below.

非破壊検査装置1は、図1に示すように、磁束発生部16と、誘導起電力検出部17と、センサ出力切替部18と、センサ出力制御部19と、処理部20と、移動方向決定部21と、方向指示部22とを備える。磁束発生部16は、励磁磁極11及び回収磁極12から構成される鉄心13と、鉄心13を励磁する励磁コイル14と、励磁コイル14の通電状態と遮断状態を制御する励磁制御部15とを有する。   As shown in FIG. 1, the nondestructive inspection apparatus 1 includes a magnetic flux generation unit 16, an induced electromotive force detection unit 17, a sensor output switching unit 18, a sensor output control unit 19, a processing unit 20, and a moving direction determination. Unit 21 and direction indicating unit 22. The magnetic flux generation unit 16 includes an iron core 13 composed of the excitation magnetic pole 11 and the recovery magnetic pole 12, an excitation coil 14 that excites the iron core 13, and an excitation control unit 15 that controls the energization state and the interruption state of the excitation coil 14. .

ここで、鉄心13の形状について説明する。鉄心13は、図1に模式的に示すように、一方端側に励磁磁極11が形成され、他方端側に回収磁極12が形成されるコ字状に形成されている。また、励磁磁極11の端面に形成されるコイルC1乃至Cn(nは、2以上の自然数。)は、溶接部位から発生する漏洩磁束を検出する。なお、鉄心13の形状は、上述したものに限られない。   Here, the shape of the iron core 13 will be described. As schematically shown in FIG. 1, the iron core 13 is formed in a U shape in which an excitation magnetic pole 11 is formed on one end side and a recovery magnetic pole 12 is formed on the other end side. Further, coils C1 to Cn (n is a natural number of 2 or more) formed on the end face of the excitation magnetic pole 11 detect leakage magnetic flux generated from the welded part. In addition, the shape of the iron core 13 is not restricted to what was mentioned above.

また、磁束発生部16は、励磁制御部15により励磁コイル14を通電状態に制御して励磁磁極11と回収磁極12との間に磁束を発生させ、被測定物2に磁界を加える。励磁コイル14は、導体が鉄心13の所定の部位に密接に螺旋状に巻かれており、ソレノイドコイルにより構成されている。なお、本実施例では、励磁コイル14が巻かれている方を励磁磁極11として説明するが、励磁コイル14に流す電流の向きによって、励磁コイル14が巻かれている方が励磁磁極になったり回収磁極になったりするので、励磁コイル14が巻かれている方を回収磁極としても良い。   The magnetic flux generator 16 controls the excitation coil 14 to be energized by the excitation controller 15 to generate a magnetic flux between the excitation magnetic pole 11 and the recovery magnetic pole 12 and applies a magnetic field to the object 2 to be measured. In the exciting coil 14, a conductor is closely wound around a predetermined portion of the iron core 13 in a spiral shape, and is configured by a solenoid coil. In this embodiment, the direction in which the excitation coil 14 is wound will be described as the excitation magnetic pole 11. However, depending on the direction of the current flowing through the excitation coil 14, the direction in which the excitation coil 14 is wound becomes the excitation magnetic pole. Since it becomes a recovery magnetic pole, the direction around which the exciting coil 14 is wound may be used as the recovery magnetic pole.

また、誘導起電力検出部17は、励磁磁極11の端面に配置され、溶接部位3から発生する誘導起電力を検出する。また、誘導起電力検出部17は、複数のコイルCが配置されたアレイコイルにより構成されている。本実施例では、誘導起電力検出部17は、16個(C1乃至C16)の微小コイルが均等に一列で配置されるものとして説明するが、これに限られず、複数行複数列によって構成されていても良い。   The induced electromotive force detection unit 17 is disposed on the end face of the excitation magnetic pole 11 and detects the induced electromotive force generated from the welded part 3. Moreover, the induced electromotive force detection part 17 is comprised by the array coil by which the some coil C is arrange | positioned. In the present embodiment, the induced electromotive force detection unit 17 is described as having 16 (C1 to C16) microcoils arranged uniformly in one row, but is not limited thereto, and is configured by a plurality of rows and a plurality of columns. May be.

また、溶接部位3においては、溶接された痕(以下、溶接打痕(ナゲット部)という。)が表面において視認できる。非破壊検査装置1による検査においては、この溶接打痕の表面に磁界を加えて磁束密度を発生させ、コイルC1乃至C16によりその内部における溶接状態の検査を行う。   Moreover, in the welding site | part 3, the welded trace (henceforth a welding dent (nugget part)) can be visually recognized on the surface. In the inspection by the nondestructive inspection apparatus 1, a magnetic field is applied to the surface of the welding dent to generate a magnetic flux density, and the inside of the welding state is inspected by the coils C1 to C16.

また、センサ出力制御部19は、アレイコイルに含まれる複数のコイルC1乃至C16からの出力を順次選択する。センサ出力切替部18は、センサ出力制御部19により選択されたコイルCからの信号を処理部20に出力する。   The sensor output control unit 19 sequentially selects outputs from the plurality of coils C1 to C16 included in the array coil. The sensor output switching unit 18 outputs a signal from the coil C selected by the sensor output control unit 19 to the processing unit 20.

処理部20は、センサ出力切替部18から供給される信号に基づいて、磁気エネルギーの減衰時定数τと、渦電流損失の減衰時定数τとを算出する。また、溶接打痕(ナゲット部)の磁気エネルギーの減衰時定数τの分布を測定し、これを分析すれば、ナゲット部のような金属的に組成変化の生じている部分の形状・寸法を求めることができる。よって、処理部20は、算出した磁気エネルギーの減衰時定数τに基づいて、ナゲット部の形状・寸法を算出し、表示部に模式的に表示しても良い。 The processing unit 20 calculates the decay time constant τ 1 of magnetic energy and the decay time constant τ 2 of eddy current loss based on the signal supplied from the sensor output switching unit 18. In addition, by measuring the distribution of the decay time constant τ 1 of the magnetic energy of the weld dent (nugget part) and analyzing this, the shape and size of the part where the compositional change in the metal such as the nugget part occurs can be obtained. Can be sought. Therefore, the processing unit 20 may calculate the shape / dimension of the nugget part based on the calculated decay time constant τ 1 of the magnetic energy and schematically display it on the display part.

移動方向決定部21は、処理部20による処理結果(磁気エネルギーの減衰時定数τと、渦電流損失の減衰時定数τ)に基づいて、被測定物2の表面上において、誘導起電力検出部17の移動方向を決定する。方向指示部22は、移動方向決定部21によって決定された方向を指示する。 The moving direction determination unit 21 generates an induced electromotive force on the surface of the DUT 2 on the surface of the measurement object 2 based on the processing results (magnetic energy decay time constant τ 1 and eddy current loss decay time constant τ 2 ). The moving direction of the detection unit 17 is determined. The direction instruction unit 22 instructs the direction determined by the movement direction determination unit 21.

方向指示部22は、図2に示すように、被測定物2の表面上において、前方向(22a)、後方向(22b)、左方向(22c)及び右方向(22d)の4方向を指示するように構成されている。なお、本実施例では、方向指示部22は、90度置きに4方向を指示するようにしているが、指示する方向の数はこれに限られない。   As shown in FIG. 2, the direction indicating unit 22 indicates four directions on the surface of the DUT 2: the front direction (22a), the rear direction (22b), the left direction (22c), and the right direction (22d). Is configured to do. In this embodiment, the direction instructing unit 22 instructs four directions every 90 degrees, but the number of directions to be instructed is not limited to this.

また、方向指示部22の各方向には、発光色が異なるLED(a)乃至(d)が設けられている。方向指示部22は、移動方向決定部21の命令に従って、各方向に配置されているLED(a)乃至(d)を適宜発光制御する。なお、発光制御とは、点灯や点滅等の制御である。   Further, LEDs (a) to (d) having different emission colors are provided in each direction of the direction instruction unit 22. The direction instructing unit 22 appropriately controls the light emission of the LEDs (a) to (d) arranged in each direction in accordance with a command from the moving direction determining unit 21. Note that the light emission control is control such as lighting and blinking.

ここで、非破壊検査装置1による具体的な動作について説明する。なお、以下では、使用者が手に持って被測定物2上を移動するものを検査部5という。また、検査部5は、鉄心13、励磁コイル14、誘導起電力検出部17及び方向指示部22を含む概念である。
非破壊検査装置1は、使用者による所定の操作に応じて、励磁制御部15により励磁を開始し、センサ出力制御部19によりセンサ出力切替部18を制御する。
Here, a specific operation by the nondestructive inspection apparatus 1 will be described. Hereinafter, what the user moves with the hand on the object to be measured 2 is referred to as an inspection unit 5. The inspection unit 5 is a concept including an iron core 13, an excitation coil 14, an induced electromotive force detection unit 17, and a direction instruction unit 22.
In the nondestructive inspection apparatus 1, excitation is started by the excitation control unit 15 in accordance with a predetermined operation by the user, and the sensor output switching unit 18 is controlled by the sensor output control unit 19.

センサ出力制御部19は、例えば、一列に並んでいるコイルC1乃至C16を1セットとして検出の制御を行う。センサ出力切替部18は、センサ出力制御部19の制御に従って、例えば、10msec乃至10secのタイミングで切り替える。   For example, the sensor output control unit 19 performs detection control with the coils C1 to C16 arranged in a line as one set. The sensor output switching unit 18 switches according to the control of the sensor output control unit 19, for example, at a timing of 10 msec to 10 sec.

処理部20は、センサ出力切替部18から供給される信号に基づいて、各コイルの磁気エネルギーの減衰時定数τと、渦電流損失の減衰時定数τとを算出し、これをサンプリングのデータ(以下、ナゲット補足データという。)にする。なお、ナゲット補足データは、各コイルの磁気エネルギーの減衰時定数τと渦電流損失の減衰時定数τのいずれか一方であっても良い。 The processing unit 20 calculates the decay time constant τ 1 of the magnetic energy of each coil and the decay time constant τ 2 of the eddy current loss based on the signal supplied from the sensor output switching unit 18, and uses these values for sampling. Data (hereinafter referred to as nugget supplement data). The nugget supplemental data may be either one of the decay time constant τ 1 of the magnetic energy of each coil and the decay time constant τ 2 of the eddy current loss.

また、処理部20は、1セットの平均値をナゲット補足データにしても良い。このように1セットの平均値をナゲット補足データにすることで、非破壊検査装置1は、各コイルCの誤差を吸収できるメリットがある。   The processing unit 20 may use one set of average values as nugget supplement data. Thus, the nondestructive inspection apparatus 1 has an advantage of being able to absorb the error of each coil C by using one set of average values as nugget supplemental data.

移動方向決定部21は、処理部20の処理結果に基づいて、移動方向を決定するが、当該処理結果が検査開始直後のものである場合には、便宜的に移動方向を前方向(22a)に決定する。   The movement direction determination unit 21 determines the movement direction based on the processing result of the processing unit 20. If the processing result is immediately after the start of the inspection, the movement direction is determined to be forward (22a) for convenience. To decide.

方向指示部22は、移動方向決定部21によって決定された方向(前方向(22a))を指示する。具体的には、方向指示部22は、前方向(22a)のLED(a)を点灯させる。なお、非破壊検査装置1は、誘導起電力検出部17が被測定物2上に配置された直後に方向指示部22の前方向(22a)のLED(a)を点灯させる構成であっても良い。   The direction instruction unit 22 instructs the direction (forward direction (22a)) determined by the movement direction determination unit 21. Specifically, the direction instructing unit 22 turns on the LED (a) in the forward direction (22a). The nondestructive inspection device 1 may be configured to light the LED (a) in the forward direction (22a) of the direction indicating unit 22 immediately after the induced electromotive force detection unit 17 is disposed on the DUT 2. good.

このようにして、非破壊検査装置1は、方向指示部22によって指示されている方向に検査部5の移動を促すことによって、検査部5をナゲット部が形成されている場所まで誘導することができ、効率的にナゲット部の測定を行うことができる。   In this way, the nondestructive inspection apparatus 1 can guide the inspection unit 5 to the place where the nugget portion is formed by urging the movement of the inspection unit 5 in the direction indicated by the direction instruction unit 22. The nugget portion can be measured efficiently.

また、詳細は、後述するが、ナゲット部が形成されている部分は、ナゲット部が形成されていな部分に比較して、残留磁気が大きく、ナゲット補足データが大きくなる。移動方向決定部21は、ナゲット補足データが大きくなる方向に検査部5の移動方向を決定する。   Although details will be described later, a portion where the nugget portion is formed has a larger residual magnetism and a larger nugget supplement data than a portion where the nugget portion is not formed. The movement direction determination unit 21 determines the movement direction of the inspection unit 5 in the direction in which the nugget supplement data increases.

ここで、移動方向決定部21は、処理部20の処理結果に基づいて、検査部5の移動方向を決定する場合に、前回のナゲット補足データと、今回のナゲット補足データを比較し、ナゲット補足データが増加する方向、すなわち、過渡変化の時定数が増加する方向に検査部5を移動するように移動方向を決定する構成であっても良い。   Here, when determining the moving direction of the inspection unit 5 based on the processing result of the processing unit 20, the moving direction determination unit 21 compares the previous nugget supplemental data with the current nugget supplemental data to determine the nugget supplementation. The moving direction may be determined so that the inspection unit 5 is moved in the direction in which the data increases, that is, in the direction in which the time constant of the transient change increases.

また、移動方向決定部21は、被測定物2の内部構造の検出結果に基づいて、検査部5の移動方向を決定する場合に、前回のナゲット補足データと、今回のナゲット補足データを比較し、ナゲット補足データが減少した場合には、検査部5がナゲット部から遠ざかったものと判断し、検査部5を前回の位置に戻すように移動方向を決定する。具体的には、方向指示部22は、後方向(22b)のLED(b)を点灯する。   In addition, the movement direction determination unit 21 compares the previous nugget supplement data with the current nugget supplement data when determining the movement direction of the inspection unit 5 based on the detection result of the internal structure of the DUT 2. When the nugget supplement data decreases, it is determined that the inspection unit 5 has moved away from the nugget unit, and the moving direction is determined so as to return the inspection unit 5 to the previous position. Specifically, the direction instructing unit 22 lights the LED (b) in the rear direction (22b).

このようにして、非破壊検査装置1は、的確にナゲット部が形成されている場所に検査部5の移動方向を決定することができ、効率的にナゲット部の測定を行うことができる。   In this way, the nondestructive inspection apparatus 1 can determine the moving direction of the inspection unit 5 where the nugget unit is accurately formed, and can efficiently measure the nugget unit.

また、移動方向決定部21は、被測定物2の内部構造の検出結果に基づいて、検査部5の移動方向を決定する場合に、前回のナゲット補足データと、今回のナゲット補足データを比較し、ナゲット補足データが所定の値、すなわち、過渡変化の時定数が所定の値であって、変化が一定の範囲の場合には、検査部5の移動の中止を決定する構成であっても良い。   In addition, the movement direction determination unit 21 compares the previous nugget supplement data with the current nugget supplement data when determining the movement direction of the inspection unit 5 based on the detection result of the internal structure of the DUT 2. When the nugget supplement data is a predetermined value, that is, when the time constant of the transient change is a predetermined value and the change is in a certain range, the movement of the inspection unit 5 may be determined to be stopped. .

このような構成の場合には、方向指示部22は、移動方向決定部21による移動の中止の決定に基づいて、移動の中止の指示を行う。具体的には、方向指示部22は、全方向のLED(a)乃至(d)を同時に点灯する。
このようにして、非破壊検査装置1は、的確にナゲット部が形成されている部分を使用者に伝えることができ、効率的にナゲット部の測定を行うことができる。
In the case of such a configuration, the direction instructing unit 22 gives an instruction to cancel the movement based on the determination to cancel the movement by the moving direction determining unit 21. Specifically, the direction instruction unit 22 lights the LEDs (a) to (d) in all directions at the same time.
In this way, the nondestructive inspection apparatus 1 can accurately tell the user the part where the nugget part is formed, and can efficiently measure the nugget part.

<測定原理>
つぎに、非破壊検査装置1による測定原理について説明する。磁束は、磁気を発生するための励磁コイル14(励磁磁極11)から出て、励磁コイル14直下に配置された誘導起電力検出部17を通り抜け、被測定物2(ワーク)内に入り、溶接打痕(ナゲット部)を通り抜け、回収磁極12を通って、元の励磁コイル14(励磁磁極11)に戻ってくる。
<Measurement principle>
Next, the measurement principle by the nondestructive inspection apparatus 1 will be described. The magnetic flux exits from the excitation coil 14 (excitation magnetic pole 11) for generating magnetism, passes through the induced electromotive force detection unit 17 disposed immediately below the excitation coil 14, enters the object to be measured 2 (workpiece), and is welded. It passes through the dent (nugget portion), passes through the recovery magnetic pole 12, and returns to the original excitation coil 14 (excitation magnetic pole 11).

ここで、アレイコイルを構成するコイルCに注目すると、コイルCの表面積をSとし、磁路の長さをLとし、透磁率をμとすると、磁気抵抗Rmは、Rm=L/S×μで算出することができる。磁界を加えて磁束密度を発生させたときの様子(詳細は、図8を用いて後述する)は、磁界がゆっくり作られ、やがて直流になる。そして、所定のタイミングで磁界を遮断して磁気を減少させると、コイルCには、磁束密度の変化に比例してe=−dΦ/dtの波形が現れる(後述する図8(a)を参照)。また、全てのコイルC1乃至C16に発生した磁束密度の変化を総合し、指数関数で表される曲線の切片と時定数を求めることによって、各コイルを通り抜ける磁束の磁気抵抗を推定することができる。各コイルの磁気抵抗を求めて、スムージング処理して、ディスプレイに表示させると、被測定物2の内部構造を模式的に視覚化することができる。   Here, paying attention to the coil C constituting the array coil, if the surface area of the coil C is S, the length of the magnetic path is L, and the magnetic permeability is μ, the magnetic resistance Rm is Rm = L / S × μ. Can be calculated. When a magnetic field is applied to generate a magnetic flux density (details will be described later with reference to FIG. 8), the magnetic field is slowly created and eventually becomes direct current. When the magnetic field is cut off at a predetermined timing to reduce the magnetism, a waveform of e = −dΦ / dt appears in the coil C in proportion to the change in the magnetic flux density (see FIG. 8A described later). ). Further, the magnetic resistance of the magnetic flux passing through each coil can be estimated by integrating the change in magnetic flux density generated in all the coils C1 to C16 and obtaining the intercept and time constant of the curve represented by the exponential function. . When the magnetic resistance of each coil is obtained, smoothed, and displayed on a display, the internal structure of the device under test 2 can be schematically visualized.

また、磁気抵抗に影響を与える因子は、形状(空気層)、残留応力及び硬度の3つに大別できる。
図3に示すように、励磁コイル14により発生した磁束は、誘導起電力検出部17を介して空隙を通り抜けて被測定物2(ワーク)の内部に入る。その後、磁束は、ワーク内部において残留応力及び硬度の影響を受けることになる。
Factors affecting the magnetic resistance can be roughly divided into three (shape (air layer), residual stress, and hardness).
As shown in FIG. 3, the magnetic flux generated by the exciting coil 14 passes through the gap via the induced electromotive force detection unit 17 and enters the inside of the DUT 2 (work). Thereafter, the magnetic flux is affected by residual stress and hardness inside the workpiece.

ここで、非破壊検査装置1は、図3に示すように、励磁コイル14によりワークに対して、磁界を2度発生させる。具体的には、励磁コイル14は、1度目の磁界として、短時間の磁界印加であって、表皮効果によってワークに対して浅く磁界を加えて磁束密度を発生させる(図3中のB1)。また、励磁コイル14は、2度目の磁界として、十分に長い時間の磁界印加であって、溶接部位3まで到達するくらいまで、ワークに対して深く磁界を加えて磁束密度を発生させる(図3中のB2)。   Here, as shown in FIG. 3, the nondestructive inspection apparatus 1 generates a magnetic field twice with respect to the workpiece by the exciting coil 14. Specifically, the exciting coil 14 applies a magnetic field for a short time as the first magnetic field, and generates a magnetic flux density by applying a shallow magnetic field to the workpiece by the skin effect (B1 in FIG. 3). Further, the exciting coil 14 applies a magnetic field for a sufficiently long time as the second magnetic field, and applies a magnetic field deeply to the workpiece to generate a magnetic flux density until it reaches the welding site 3 (FIG. 3). B2).

そして、処理部20は、浅く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって得られた測定結果(磁気抵抗R)と、深く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって得られた測定結果(磁気抵抗R)の差分磁気抵抗Rを求める。
=R+R+Rw0
=R+R+R
R=R−R=R−Rw0
なお、Rは、鉄心13と誘導起電力検出部17から構成されるセンサ自体の持つ磁気抵抗を示し、Rは、ワークとセンサ間に存在する磁気抵抗を示している。また、Rw0は、ワーク表面の磁気抵抗を示し、Rは、ワーク内部の磁気抵抗を示している。
Then, the processing unit 20 shallowly applies a magnetic field to generate a magnetic flux density (magnetic resistance R 0 ) and a measurement result obtained by applying a deep magnetic field to generate a magnetic flux density ( The differential magnetic resistance R of the magnetic resistance R 2 ) is obtained.
R 0 = R f + R a + R w0
R 2 = R f + R a + R w
R = R 2 -R 0 = R w -R w0
Note that the R f, shows a magnetic resistor having a core 13 from the induced electromotive force detecting portion 17 of configured sensor itself, R a shows a magnetic resistance exists between the workpiece and the sensor. Also, R w0 represents the magnetic resistance of the workpiece surface, R w represents the magnetic resistance of the workpiece interior.

よって、差分磁気抵抗Rは、センサ自体の持つ磁気抵抗Rと、ワークとセンサ間に存在する磁気抵抗Rが取り除かれた(キャンセルされた)抵抗値である。非破壊検査装置1は、このようにして2段階の測定結果から差分磁気抵抗Rを求めることによって、ワークの表面形状に左右されずに、精度の良い磁気抵抗Rを求めることができる。 Therefore, the difference magnetic resistance R, a magnetic resistance R f with the sensor itself, a magnetic resistance R a existing between the workpiece and the sensor (canceled) was removed a resistance value. Thus, the nondestructive inspection apparatus 1 can obtain the magnetic resistance R with high accuracy regardless of the surface shape of the workpiece by obtaining the differential magnetic resistance R from the two-stage measurement results.

なお、上述では、非破壊検査装置1は、最初に浅く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって磁気抵抗Rを測定し、その後、深く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって磁気抵抗Rを測定するとしたが、これに限らず、最初に深く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって磁気抵抗R2を測定し、その後、浅く磁界を加えて磁束密度を発生させることによって磁気抵抗Rを測定しても良い。 In the above description, the nondestructive inspection apparatus 1 first measures the magnetic resistance R 0 by applying a shallow magnetic field to generate a magnetic flux density, and then applying a magnetic field deeply to generate the magnetic flux density to thereby generate the magnetic resistance. Although R 2 is measured, the present invention is not limited to this, but the magnetoresistance R 2 is measured by first applying a magnetic field deeply to generate a magnetic flux density, and then generating a magnetic flux density by applying a shallow magnetic field to thereby generate the magnetic resistance. R 0 may be measured.

<時定数の算出方法>
つぎに、処理部20によって磁気エネルギーの減衰時定数τと、渦電流損失の減衰時定数τを算出する具体的な方法について説明する。非破壊検査装置1のコイルC1乃至C16は、被測定物2の検査対象となる部位の上面に配置される。そして、非破壊検査装置1は、励磁コイル14を通電状態にし、励磁磁極11と回収磁極12との間に発生した磁束により被測定物2に対して磁界を加えて磁束密度を発生させる。ここで、磁界を加えて磁束密度を発生させたときの模式的な様子を図4(a)に示す。被測定物2は、図4(a)に示すように、磁界の強さに応じて磁束通過部分が磁界が加えられて磁束密度が発生する。
<Calculation method of time constant>
Next, a specific method for calculating the decay time constant τ 1 of magnetic energy and the decay time constant τ 2 of eddy current loss by the processing unit 20 will be described. The coils C <b> 1 to C <b> 16 of the nondestructive inspection apparatus 1 are disposed on the upper surface of the part to be inspected of the DUT 2. Then, the nondestructive inspection apparatus 1 energizes the exciting coil 14 and applies a magnetic field to the object 2 to be measured by the magnetic flux generated between the exciting magnetic pole 11 and the recovery magnetic pole 12 to generate a magnetic flux density. Here, FIG. 4A shows a schematic state when a magnetic field is applied to generate a magnetic flux density. As shown in FIG. 4A, the device under test 2 generates a magnetic flux density by applying a magnetic field to a magnetic flux passage portion according to the strength of the magnetic field.

また、非破壊検査装置1の励磁コイル14が遮断状態にされた場合には、磁束のループは、励磁コイル14の周辺の閉ループと被測定物2の周辺の閉ループとに分離する(図4(b)を参照)。励磁コイル14周辺の磁束の閉ループは、急速に減少して消失する。一方、被測定物2周辺における磁束の閉ループは、直ちには消失せず(残留磁気)、磁気エネルギーとして磁性体に保持され、徐々に消失していき最終的には静磁場印加以前の状態に戻る。   When the exciting coil 14 of the nondestructive inspection apparatus 1 is cut off, the magnetic flux loop is separated into a closed loop around the exciting coil 14 and a closed loop around the object to be measured 2 (FIG. 4 ( see b)). The closed loop of magnetic flux around the exciting coil 14 rapidly decreases and disappears. On the other hand, the closed loop of the magnetic flux around the object to be measured 2 does not disappear immediately (residual magnetism) but is held in the magnetic material as magnetic energy, gradually disappears, and finally returns to the state before applying the static magnetic field. .

非破壊検査装置1は、コイルC1乃至C16により被測定物2の漏洩磁束の時間に対する変化を検出する。静磁場遮断後にコイルC1乃至C16で検出される磁束の変化は、理想的には指数関数的に単調減少するが、実際には損失があるので、所定のカーブを描いて減少する。   The nondestructive inspection apparatus 1 detects changes with time of the leakage magnetic flux of the DUT 2 using the coils C1 to C16. Although the change in the magnetic flux detected by the coils C1 to C16 after the static magnetic field is cut off is ideally monotonously decreased in an exponential function, it actually decreases, and thus decreases in a predetermined curve.

図5は残留磁気の消失過程を示す。この磁気エネルギー消失過程では、図5(a)に示すように、コイルC1乃至C16の任意の一つを通過する磁束密度をφとする。また、磁束密度φの変化によって誘導される渦電流をIn、In、In・・・とし、それらの誘導係数をそれぞれM、M、M・・・とする。磁束密度φの変化から誘導された渦電流In、In、In・・・は、それぞれ独立であると考える。このとき、渦電流In、In、In・・・は、磁束密度φの変化に応じて、誘導係数M=ΣMi(i=1,2,3,・・・)で誘導されるひとつの渦電流iに置き換えることができる。すなわち、コイルC1乃至C16の任意の一つを通過する磁束の消失過程は、磁束密度φと、磁束密度φから誘導係数Mで誘導される渦電流iで表すことができる。図5(b)は、図5(a)の等価回路を示している。ここで、Rは、渦電流iの電気抵抗を示し、Lは、渦電流i2のインダクタンスを示す。 FIG. 5 shows the disappearance process of the remanent magnetism. This magnetic energy loss process, as shown in FIG. 5 (a), the magnetic flux density passing through any one of the coils C1 to C16 and phi 1. In addition, eddy currents induced by changes in the magnetic flux density φ 1 are In 1 , In 2 , In 3 ..., And their induction coefficients are M 1 , M 2 , M 3 . It is considered that the eddy currents In 1 , In 2 , In 3 ... Induced from the change of the magnetic flux density φ 1 are independent. At this time, the eddy currents In 1 , In 2 , In 3 ... Are induced with an induction coefficient M = ΣMi (i = 1, 2, 3,...) According to the change of the magnetic flux density φ 1. It can be replaced with one eddy current i 2 . Namely, disappearance process of the magnetic flux passing through any one of the coils C1 to C16 has a magnetic flux density phi 1, can be represented by an eddy current i 2 induced by induction factor M from the magnetic flux density phi 1. FIG. 5B shows an equivalent circuit of FIG. Here, R 2 represents the electrical resistance of the eddy current i 2 , and L 2 represents the inductance of the eddy current i 2 .

図6は、磁束密度φの閉ループを磁気等価回路に置き換えたものである。ここで、iは、磁束密度を示し、Rは、磁束を保持している測定部位の磁束の戻り難さ(抵抗)を示し、Lは、磁束を保持している磁束空間のインダクタンスを示し、iは、測定部位の渦電流を示し、Rは、渦電流ループの電気抵抗を示し、Lは、渦電流が発生している空間の体積を示している。 In FIG. 6, the closed loop of the magnetic flux density φ is replaced with a magnetic equivalent circuit. Here, i 1 indicates the magnetic flux density, R 1 indicates the difficulty of returning the magnetic flux at the measurement site holding the magnetic flux (resistance), and L 1 is the inductance of the magnetic flux space holding the magnetic flux. I 2 indicates the eddy current at the measurement site, R 2 indicates the electric resistance of the eddy current loop, and L 2 indicates the volume of the space in which the eddy current is generated.

図7は、静磁界を遮断した直後のコイルC1乃至C16の任意の一つを通過する磁束i(=φ)の閉ループCを示している。この時、静磁場印加中に蓄えられた磁気エネルギーは、直ちに消失せずに、徐々に消失していく。この磁気エネルギーは磁束の閉ループ空間に保持され、空間の与えられた磁束の戻りにくさによって徐々に消失していくと考えられる。磁気エネルギーWは、(1)式で表すことができる。なお、図7中のLは、磁界が加えられて発生した磁束密度の長さを示している。 FIG. 7 shows a closed loop C 0 of the magnetic flux i 1 (= φ 1 ) that passes through any one of the coils C 1 to C 16 immediately after blocking the static magnetic field. At this time, the magnetic energy stored during the application of the static magnetic field does not immediately disappear but gradually disappears. This magnetic energy is held in the closed loop space of the magnetic flux, and it is considered that it gradually disappears depending on the difficulty of returning the magnetic flux given to the space. The magnetic energy W can be expressed by equation (1). Note that L in FIG. 7 indicates the length of magnetic flux density generated by applying a magnetic field.

Figure 0005450225
Figure 0005450225

ここで、Lは、磁束を保持している空間(すなわち、磁気エネルギーを保持する空間)の体積に比例する値である。一方、(1)式は、インダクタンスLのコイルに電流iを流した時に蓄積されるエネルギーと同じ式である。これらのことから、図6のインダクタンスLは、磁束を保持している全空間の体積に相当することがわかる。 Here, L is a value proportional to the volume of the space holding the magnetic flux (that is, the space holding the magnetic energy). On the other hand, the expression (1) is the same expression as the energy accumulated when the current i 1 is passed through the coil having the inductance L. From these, the inductance L 1 of FIG. 6, it can be seen that correspond to the volume of the whole space that holds the magnetic flux.

また、図6に示す等価回路を式に表すと(2a)式及び(2b)式のようになる。

Figure 0005450225
Further, when the equivalent circuit shown in FIG. 6 is expressed by equations, equations (2a) and (2b) are obtained.
Figure 0005450225

(2a)式及び(2b)式を解くと、(3a)式及び(3b)式が得られる。   Solving equations (2a) and (2b) yields equations (3a) and (3b).

Figure 0005450225
Figure 0005450225

ここで、初期条件として、静磁界遮断時(t=0)の磁束密度iをIとして、(3)式の定数を定める。この時、誘導係数Mが小さく磁束密度iの変化から誘導される渦電流iが小さい場合、すなわちL1・L2>>M・Mとすると、以下の結果を得る。 Here, as an initial condition, when the static magnetic field interrupting the magnetic flux density i 1 of (t = 0) as I 0, define the constants of equation (3). At this time, when the induction coefficient M is small and the eddy current i 2 induced from the change of the magnetic flux density i 1 is small, that is, when L1 · L2 >> M · M, the following results are obtained.

Figure 0005450225
Figure 0005450225

(4a)式及び(4b)式を(3a)式に代入すると、次の(5)式が得られる。   Substituting equations (4a) and (4b) into equation (3a) yields the following equation (5).

Figure 0005450225
Figure 0005450225

現実に測定できる値は、(5)式の左辺の磁束密度iである。図8(a)は、(5)式で与えられる磁束密度iの過渡変化を示す。ここで、(4d)式から明かなように、(5)式の右辺第2項は無視することができ、第1項のみで近似できる。一方、磁気センサとして一般に用いられるループコイルで測定される電圧は、磁束密度の変化率、すなわち微分磁束密度に比例した値である。そこで、(5)式を時間tで微分し、(6)式に示す微分磁束密度の式を得る。 The value that can be actually measured is the magnetic flux density i 1 on the left side of equation (5). FIG. 8A shows a transient change of the magnetic flux density i 1 given by the equation (5). Here, as is clear from the equation (4d), the second term on the right side of the equation (5) can be ignored and can be approximated only by the first term. On the other hand, the voltage measured by a loop coil generally used as a magnetic sensor is a value proportional to the rate of change of magnetic flux density, that is, the differential magnetic flux density. Therefore, the equation (5) is differentiated by the time t, and the equation of the differential magnetic flux density shown in the equation (6) is obtained.

Figure 0005450225
Figure 0005450225

図8(b)は、(6)式で与えられる微分磁束密度の過渡変化を示す。(5)式は、コイルC1乃至C16で得られる磁束密度iの変化を示す式であり、(6)式は、微分磁束密度(di/dt)の変化を示す式である。 FIG. 8B shows a transient change in the differential magnetic flux density given by equation (6). The expression (5) is an expression indicating a change in the magnetic flux density i 1 obtained by the coils C1 to C16, and the expression (6) is an expression indicating a change in the differential magnetic flux density (di 1 / dt).

ここで、(6)式の右辺第1項の時定数τは、(4a)式で与えられるように、「L1/R1」に等しい。また、(6)式の右辺第1項は、静磁場遮断後の被測定物2の近傍における磁束密度の減少特性、すなわち、磁気エネルギーの減衰特性を示す項である。スポット溶接部においては、ナゲット部(金属組成又は構造的な強度の変化が生じている部分)とナゲット部以外の部分(金属組成又は構造的な強度の変化が生じていない部分)とでは、この時定数τに変化が生じる。従って、スポット溶接部における時定数τの分布を測定し、これを分析すれば、ナゲット部のような金属的に組成変化の生じている部分の形状・寸法を求めることができる。 Here, the time constant τ 1 of the first term on the right side of the equation (6) is equal to “L1 / R1” as given by the equation (4a). Further, the first term on the right side of the equation (6) is a term indicating the magnetic flux density reduction characteristic in the vicinity of the DUT 2 after the static magnetic field is interrupted, that is, the magnetic energy attenuation characteristic. In spot welds, the nugget part (where the metal composition or structural strength changes) and the parts other than the nugget part (where the metal composition or structural strength does not change) A change occurs in the time constant τ 1 . Therefore, if the distribution of the time constant τ 1 in the spot welded portion is measured and analyzed, the shape / dimension of the portion such as the nugget portion where the compositional change in the metal occurs can be obtained.

また、(6)式の右辺第2項の時定数τは、(4b)式で与えられるように、「L/R」に等しい。従って、この項は、図6に示す渦電流iの等価回路の時定数に相当する。すなわち、(6)式の右辺第2項は、渦電流損失の減衰特性を示す項である。図7に示すように、被測定物2内の磁束密度の長さをL、磁束通過面積をdsとすると、Lを(7)式で示すことができる。 Further, the time constant τ 2 of the second term on the right side of the equation (6) is equal to “L 2 / R 2 ” as given by the equation (4b). Therefore, this term corresponds to the time constant of the equivalent circuit of the eddy current i 2 shown in FIG. That is, the second term on the right side of the equation (6) is a term indicating the attenuation characteristic of the eddy current loss. As shown in FIG. 7, when the length of the magnetic flux density in the DUT 2 is L and the magnetic flux passage area is ds, L 2 can be expressed by the equation (7).

Figure 0005450225
Figure 0005450225

従って、(4b)式及び(7)式から、渦電流損失の減衰特性の時定数τは、(8)式に示すように、渦電流が発生する磁路、すなわち鉄鋼板内を通過する磁路の長さに比例する。 Therefore, from the equations (4b) and (7), the time constant τ 2 of the attenuation characteristic of the eddy current loss passes through the magnetic path where the eddy current is generated, that is, the steel plate, as shown in the equation (8). It is proportional to the length of the magnetic path.

Figure 0005450225
Figure 0005450225

つまり、スポット溶接部付近を通過する磁束の磁路の長さの変化を、(6)式の右辺第2項の減衰特性の時定数τの変化として検出することができる。 That is, the change in the length of the magnetic path of the magnetic flux passing near the spot welded portion can be detected as the change in the time constant τ 2 of the attenuation characteristic of the second term on the right side of the equation (6).

非破壊検査装置1は、上述の測定原理で示したように、浅く磁界を加えて磁束密度を発生させたときの時定数と、深く磁界を加えて磁束密度を発生させたときの時定数に基づいて、センサ自体の持つ磁気抵抗Rfと、ワークとセンサ間に存在する磁気抵抗Raをキャンセルした時定数を算出し、かつ、使用者に対して、ナゲット部が形成されている場所まで的確かつ効率的に誘導することができる。   The nondestructive inspection apparatus 1 has a time constant when a magnetic field is generated by applying a shallow magnetic field and a time constant when a magnetic field is generated by applying a deep magnetic field as shown in the measurement principle described above. Based on this, the magnetic resistance Rf of the sensor itself and the time constant of canceling the magnetic resistance Ra existing between the workpiece and the sensor are calculated, and the user is accurately ascertained where the nugget portion is formed. Can be efficiently guided.

また、使用者は、非破壊検査装置1を利用することによって、次に進むべき移動方向が一見して把握することができ、効率的に被測定物2に対して非破壊検査を行うことができる。   Further, by using the nondestructive inspection apparatus 1, the user can grasp at a glance the moving direction to proceed next, and can efficiently perform the nondestructive inspection on the object 2 to be measured. it can.

<応用例>
ここで、非破壊検査装置1の応用例について図9を用いて説明する。なお、以下では、使用者が手に持って被測定物2上を移動するものをセンサプローブ5という。また、センサプローブ5は、鉄心13、励磁コイル14、誘導起電力検出部17、方向指示部22を含む概念である。また、本実施例では、センサプローブ5は、使用者が手に持って自由に操作可能なハンディタイプであるとして説明するが、これに限られず、機械制御によって操作されても良い。また、大きさも用途に応じて自在に変更可能である。
<Application example>
Here, an application example of the nondestructive inspection apparatus 1 will be described with reference to FIG. Hereinafter, what the user moves with the hand on the object 2 is referred to as a sensor probe 5. The sensor probe 5 is a concept including an iron core 13, an excitation coil 14, an induced electromotive force detection unit 17, and a direction instruction unit 22. In the present embodiment, the sensor probe 5 is described as a handy type that can be freely operated by the user's hand, but is not limited thereto, and may be operated by machine control. The size can be freely changed according to the application.

センサプローブ5は、図9に示すように、被測定物2に近接(当接させても良い)させ、測定を開始する。センサプローブ5は、最初の測定の場合には、所定の方向(例えば、前方向(22a))を指示し、その後、前回のナゲット補足データと、今回のナゲット補足データを比較し、ナゲット補足データが増加する方向、すなわち、過渡変化の時定数が増加する方向に移動するように方向指示部22により指示する。   As shown in FIG. 9, the sensor probe 5 is brought close to the object to be measured 2 (may be brought into contact with it) and starts measurement. In the case of the first measurement, the sensor probe 5 indicates a predetermined direction (for example, the forward direction (22a)), and then compares the previous nugget supplement data with the current nugget supplement data, and the nugget supplement data. The direction instructing unit 22 instructs to move in the direction in which the time constant increases, that is, in the direction in which the time constant of the transient change increases.

このようにして、方向指示部22は、センサプローブ5を溶接部位3まで誘導することができる。   In this way, the direction indicating unit 22 can guide the sensor probe 5 to the welding site 3.

ここで、方向指示部22により左方向(22c)又は右方向(22d)を指示する場合の測定原理について、図10を用いて説明する。例えば、誘導起電力検出部17の一部(コイルC2からC4)の直下に溶接部位3が位置する場合には、各コイルから検出する値に基づいてナゲット波形を描くと、ナゲット波形は、コイルC2からコイルC3へかけて、磁路長が最も短くなるので基準線に近くなり、コイルC3からコイルC4へかけて、磁路長が長くなるので基準線から遠ざかってゆく。   Here, the measurement principle when the left direction (22c) or the right direction (22d) is instructed by the direction instructing unit 22 will be described with reference to FIG. For example, when the welded part 3 is located directly below a part of the induced electromotive force detection unit 17 (coils C2 to C4), if the nugget waveform is drawn based on the value detected from each coil, the nugget waveform is From C2 to the coil C3, the magnetic path length becomes the shortest so that it becomes closer to the reference line, and from the coil C3 to the coil C4, the magnetic path length becomes longer, so it moves away from the reference line.

従って、本実施例では、センサプローブ5は、ナゲット波形の最大値が左側(コイルC3付近)に位置しているので、図10に示すように、方向指示部22の左方向(22c)のLED(c)を点灯させる。使用者は、方向指示部22の指示に従って、センサプローブ5を移動させることによって、センサプローブ5を溶接部位3まで移動することができる。   Accordingly, in the present embodiment, the sensor probe 5 has the maximum value of the nugget waveform located on the left side (near the coil C3), and therefore, as shown in FIG. (C) is turned on. The user can move the sensor probe 5 to the welding site 3 by moving the sensor probe 5 in accordance with an instruction from the direction instruction unit 22.

つぎに、方向指示部22により前方向(22a)又は後方向(22b)を指示する場合の測定原理について、図11を用いて説明する。なお、以下では、センサプローブ5を被測定物2上で移動させ、誘導起電力検出部17が図11中の(c)に示す位置にある場合を想定する。   Next, the measurement principle when the front direction (22a) or the rear direction (22b) is instructed by the direction instructing unit 22 will be described with reference to FIG. In the following, it is assumed that the sensor probe 5 is moved on the DUT 2 and the induced electromotive force detection unit 17 is in the position shown in FIG.

センサプローブ5を図11中の(c)に示す位置(以下、(c)位置という。)から、図11中の(b)に示す位置(以下、(b)位置という。)に移動させると、(c)位置にある場合には、コイルC3の直下のみに溶接部位3が形成されているが、(b)位置にある場合には、コイルC2、C3及びC4の直下に溶接部位3が形成されている。よって、コイルC1乃至C16を1セットとする平均値のナゲット補足データは、(c)位置にある場合よりも、(b)位置にある場合の方が増加することになる。よって、センサプローブ5は、図11に示すように、方向指示部22の前方向(22a)のLED(a)を点灯させる。   When the sensor probe 5 is moved from the position shown in (c) in FIG. 11 (hereinafter referred to as (c) position) to the position shown in (b) in FIG. 11 (hereinafter referred to as (b) position). , (C), the welded part 3 is formed only directly under the coil C3. However, in the (b) position, the welded part 3 is directly under the coils C2, C3 and C4. Is formed. Therefore, the average value nugget supplement data in which the coils C1 to C16 are set as one set increases in the case of being in the (b) position than in the case of being in the (c) position. Therefore, as shown in FIG. 11, the sensor probe 5 lights the LED (a) in the forward direction (22 a) of the direction indicating unit 22.

また、センサプローブ5を(c)位置から、溶接部位3が形成されていない図11中の(a)に示す位置(以下、(a)位置という。)まで移動させると、コイルC1乃至C16を1セットとする平均値のナゲット補足データは、(c)位置にある場合よりも、(a)位置にある場合の方が減少することになる。よって、センサプローブ5は、方向指示部22の後方向(22b)のLED(b)を点灯させる。また、センサプローブ5を(c)位置から、溶接部位3が形成されていない図11中の(d)に示す位置(以下、(d))位置という。)まで移動させると、コイルC1乃至C16を1セットとする平均値のナゲット補足データは、(c)位置にある場合よりも、(d)位置にある場合の方が減少することになる。よって、センサプローブ5は、方向指示部22の前方向(22a)のLED(a)を点灯させる。   Further, when the sensor probe 5 is moved from the position (c) to the position (a) in FIG. 11 where the welded portion 3 is not formed (hereinafter referred to as the position (a)), the coils C1 to C16 are moved. The average value of nugget supplement data for one set is reduced in the position (a) than in the position (c). Therefore, the sensor probe 5 lights the LED (b) in the rear direction (22b) of the direction instruction unit 22. Further, the sensor probe 5 is referred to as a position (hereinafter referred to as (d)) shown in (d) in FIG. 11 where the welded part 3 is not formed from the (c) position. ), The average nugget supplement data with the coils C1 to C16 as one set is reduced in the position (d) rather than the position (c). Therefore, the sensor probe 5 turns on the LED (a) in the forward direction (22a) of the direction indicating unit 22.

このようにして、使用者は、方向指示部22の指示に従って、センサプローブ5を移動させることによって、センサプローブ5を溶接部位3まで移動することができる。   In this way, the user can move the sensor probe 5 to the welding site 3 by moving the sensor probe 5 in accordance with an instruction from the direction instruction unit 22.

なお、上述では、センサプローブ5の移動前後におけるコイルC1乃至C16の全てのコイルの検出値をサンプリングし、ナゲット補足データを算出して、ナゲット補足データが移動前後において増加するか又は減少するかによって移動方向を決定したが、これに限られず、所定値以上の検出値を示すコイルの数を算出し、その算出値が移動前後において増加するのか又は減少するのかによって移動方向を決定しても良い。   In the above description, the detection values of all the coils C1 to C16 before and after the movement of the sensor probe 5 are sampled, the nugget supplement data is calculated, and depending on whether the nugget supplement data increases or decreases before and after the movement. Although the moving direction is determined, the present invention is not limited to this, and the number of coils showing a detection value greater than or equal to a predetermined value may be calculated, and the moving direction may be determined depending on whether the calculated value increases or decreases before and after the movement. .

1 非破壊検査装置
5 検査部
11 励磁磁極
12 回収磁極
13 鉄心
14 励磁コイル
15 励磁制御部
16 磁束発生部
17 誘導起電力検出部(磁束検出素子)
18 センサ出力切替部
19 センサ出力制御部
20 処理部
21 移動方向決定部
22 方向指示部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nondestructive inspection apparatus 5 Inspection part 11 Excitation magnetic pole 12 Recovery magnetic pole 13 Iron core 14 Excitation coil 15 Excitation control part 16 Magnetic flux generation part 17 Inductive electromotive force detection part (Flux detection element)
18 Sensor output switching unit 19 Sensor output control unit 20 Processing unit 21 Moving direction determination unit 22 Direction instruction unit

Claims (4)

被測定物に磁場を印加して磁束密度を発生させ、当該磁場を遮断後に、被測定物の複数位置から放出される磁束を磁束検出素子により測定し、過渡変化の時定数を算出し、当該時定数の分布状態から被測定物の内部構造を検出する非破壊検査装置において、
前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する移動方向決定部と、
前記移動方向決定部によって決定された方向を指示する方向指示部とを備え
前記移動方向決定部は、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する場合に、前回の検出結果と、今回の検出結果を比較し、過渡変化の時定数が増加する方向に前記磁束検出素子を移動するように移動方向を決定することを特徴とする非破壊検査装置。
A magnetic field is applied to the object to be measured to generate a magnetic flux density.After the magnetic field is interrupted, the magnetic flux emitted from a plurality of positions of the object to be measured is measured by the magnetic flux detection element, and the time constant of the transient change is calculated. In non-destructive inspection equipment that detects the internal structure of the object to be measured from the distribution of time constants,
Based on the detection result of the internal structure of the object to be measured, a moving direction determining unit that determines the moving direction of the magnetic flux detecting element;
A direction indicating unit that indicates the direction determined by the moving direction determining unit ,
The movement direction determination unit compares the previous detection result with the current detection result when determining the movement direction of the magnetic flux detection element based on the detection result of the internal structure of the object to be measured, and changes transiently. A non-destructive inspection apparatus characterized by determining a moving direction so as to move the magnetic flux detecting element in a direction in which the time constant increases .
被測定物に磁場を印加して磁束密度を発生させ、当該磁場を遮断後に、被測定物の複数位置から放出される磁束を磁束検出素子により測定し、過渡変化の時定数を算出し、当該時定数の分布状態から被測定物の内部構造を検出する非破壊検査装置において、
前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する移動方向決定部と、
前記移動方向決定部によって決定された方向を指示する方向指示部とを備え、
前記移動方向決定部は、前記被測定物の内部構造の検出結果に基づいて、前記磁束検出素子の移動方向を決定する場合に、前回の検出結果と、今回の検出結果を比較し、過渡変化の時定数が所定の値であって、変化が一定の範囲の場合には、前記磁束検出素子の移動の中止を決定し、
前記方向指示部は、前記移動方向決定部による移動の中止の決定に基づいて、移動の中止の指示を行うことを特徴とする非破壊検査装置。
A magnetic field is applied to the object to be measured to generate a magnetic flux density.After the magnetic field is interrupted, the magnetic flux emitted from a plurality of positions of the object to be measured is measured by the magnetic flux detection element, and the time constant of the transient change is calculated. In non-destructive inspection equipment that detects the internal structure of the object to be measured from the distribution of time constants,
Based on the detection result of the internal structure of the object to be measured, a moving direction determining unit that determines the moving direction of the magnetic flux detecting element;
A direction indicating unit that indicates the direction determined by the moving direction determining unit,
The movement direction determination unit compares the previous detection result with the current detection result when determining the movement direction of the magnetic flux detection element based on the detection result of the internal structure of the object to be measured, and changes transiently. When the time constant is a predetermined value and the change is in a certain range, it is determined to stop the movement of the magnetic flux detection element,
The non-destructive inspection apparatus , wherein the direction instructing unit gives an instruction to cancel the movement based on the determination to cancel the movement by the moving direction determining unit .
前記方向指示部は、前記被測定物の表面上において、前後左右の方向を指示するように構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の非破壊検査装置。 The non-destructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the direction instructing unit is configured to instruct a front / rear / right / left direction on the surface of the object to be measured . 前記磁束検出素子は、複数のコイルが配置されたアレイコイルにより構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の非破壊検査装置。 The non-destructive inspection apparatus according to claim 1, wherein the magnetic flux detection element is configured by an array coil in which a plurality of coils are arranged .
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