JP7267108B2 - Weld inspection device - Google Patents
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本発明は、溶接部検査装置に関する。具体的には、石油タンクの底板等の溶接個所の検査装置に関する。 The present invention relates to a weld inspection device. More specifically, the present invention relates to an inspection device for welded parts such as bottom plates of oil tanks.
石油タンクのように大型の液体貯蔵タンクの底部は、膨大な数の板材を地表に重ね、地表に面しない側から溶接することにより形成される。特許文献1には、例えば石油タンクの底板のように、板材同士を地表に重ねて隅肉溶接を行った検査対象に対して、簡易な作業で溶接部を検査するための検査装置及び検査方法が開示されている。特許文献1に記載の検査装置は、隅肉溶接された第1と第2の板材のうち、第1の板材に衝撃を加える振動体と、第1の板材と第2の板材との溶接部を介して第1の板材から第2の板材に伝搬した衝撃波の振動強度を測定するセンサと、を備える。さらに、検査装置は、センサによって測定された振動強度を用いて、溶接部の検査パラメータ(例えばのど厚)を演算する演算部を備える。
The bottom of a large liquid storage tank, such as an oil tank, is formed by stacking a large number of plates on the ground and welding them from the side facing away from the ground.
特許文献1に記載の検査装置は、テーブルと、テーブルを貫通するガイドに挿通され、テーブル面と直交する方向に移動可能な軸部材とを備える。軸部材は、自在継手を介してセンサと接続されており、自在継手とガイドの間にはバネ部材が設けられている。そして、センサは、バネ部材の弾性力により、自在継手を介して第2の板材に押圧される。
The inspection apparatus described in
特許文献1に記載の検査装置において、センサは、自在継手を介して、センサを第2の板材に押圧するためのバネ部材と接続されていた。このため、センサで測定された振動強度を示す波形が乱れることがあった。
In the inspection device described in
また、円筒形の石油タンクの底板の直径は例えば100mにも及ぶ。そして、そのような底板は、膨大な数の板材を隙間なく地表に重ね、地表に面しない側から隅肉溶接することによって形成されている。このため、板材同士の溶接部の全長は膨大であり、検査個所の数も膨大となる。特許文献1の検査装置は膨大な数の検査個所を効率よく検査するには不向きであった。
Also, the diameter of the bottom plate of a cylindrical petroleum tank reaches, for example, 100 m. Such a bottom plate is formed by stacking a huge number of plate materials on the ground surface without gaps and fillet welding them from the side not facing the ground surface. For this reason, the total length of the welded portion between plate materials is enormous, and the number of inspection points is also enormous. The inspection apparatus of
本発明は、上述した課題を鑑み、センサで測定される振動強度を示す波形の乱れが少なく、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することが可能な、溶接部検査装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, the present invention provides a weld inspecting apparatus that can efficiently inspect a huge number of inspected points with less disturbance in the waveform indicating the vibration intensity measured by the sensor. for the purpose.
本発明の第1の態様は、検出する側から見て奥側の被溶接材と手前側の被溶接材とが段差状に溶接された溶接部を検査する溶接部検査装置であって、
前記奥側の被溶接材と前記手前側の被溶接材とのうち一方の被溶接材を判定する打撃対象部材判定部と、
前記打撃対象部材判定部で判定された前記一方の被溶接材に衝撃を加える振動体と、
前記衝撃によって前記一方の被溶接材から前記溶接部を経て他方の被溶接材に伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する第1のセンサと、
前記衝撃によって前記一方の被溶接材を伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する第2のセンサと、
前記溶接部ののど厚が異なる複数の試験片を用いて予め取得された、サンプル振動強度比と前記溶接部ののど厚との相関データを格納している記憶装置と、
前記第1のセンサによって測定された前記第1の振動強度と前記第2のセンサによって測定された前記第2の振動強度との比を、前記記憶装置に格納された前記相関データに代入して前記溶接部ののど厚を演算する演算部と、を備える。
A first aspect of the present invention is a welded portion inspection device for inspecting a welded portion in which a material to be welded on the far side and a material to be welded on the front side are welded in a stepped manner as viewed from the detection side,
an impact target member determination unit that determines one of the back side welding material and the front side welding material;
a vibrating body that applies an impact to the one welded material determined by the hit target member determination unit;
a first sensor for measuring a first vibration intensity of a shock wave propagated by the impact from one of the materials to be welded to the other material to be welded through the welded portion;
a second sensor for measuring a second vibration intensity of the shock wave propagated through the one workpiece due to the impact;
a storage device storing correlation data between the sample vibration intensity ratio and the throat thickness of the weld, which is obtained in advance using a plurality of test pieces having different throat thicknesses of the weld;
Substituting the ratio of the first vibration intensity measured by the first sensor and the second vibration intensity measured by the second sensor into the correlation data stored in the storage device and a computing unit that computes the throat thickness of the welded portion .
第1の態様の溶接部検査装置では、前記打撃対象部材判定部が、前記溶接部の段差を検出し、前記溶接部検査装置の走行方向を決めてもよい。 In the welded portion inspection device of the first aspect, the hit target member determination unit may detect a step of the welded portion and determine the running direction of the welded portion inspection device.
第1の態様の溶接部検査装置は、前記第1のセンサを、該第1のセンサの上面を開放した状態で支持する第1ホルダと、
前記第2のセンサを、該第2のセンサの上面を開放した状態で支持する第2ホルダと、をさらに備えてもよい。
A weld inspection device of a first aspect comprises a first holder that supports the first sensor with an upper surface of the first sensor open ;
A second holder that supports the second sensor with an upper surface of the second sensor open may further be provided .
第1の態様の溶接部検査装置では、前記奥側の被溶接材と前記手前側の被溶接材とは隅肉溶接されていてもよい。 In the weld inspection device of the first aspect, the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side may be fillet welded.
第1の態様の溶接部検査装置は、前記第1ホルダ及び前記第2ホルダを上下方向に移動させる上下移動機構をさらに備えてもよい。 The weld inspection apparatus of the first aspect may further include a vertical movement mechanism that vertically moves the first holder and the second holder.
第1の態様の溶接部検査装置は、前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材を走行可能な走行装置と、
前記走行装置に設けられ、前記第1ホルダ及び前記第2ホルダを前記走行装置の進行方向と直交する幅方向に移動させる横方向移動機構と、
前記走行装置に設けられ、前記横方向移動機構、及び前記走行装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記演算部を備えてもよい。
A weld zone inspection apparatus according to a first aspect includes a traveling device capable of traveling the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side,
a lateral direction moving mechanism provided in the traveling device for moving the first holder and the second holder in a width direction perpendicular to the traveling direction of the traveling device;
a control device provided in the traveling device for controlling the lateral movement mechanism and the traveling device;
The control device may include the calculation unit.
第1の態様の溶接部検査装置は、目標位置情報を記憶した記憶部と、
前記走行装置の位置を検出する位置センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記位置センサが検出した前記走行装置の位置と、前記記憶部に記憶されている目標位置情報とに基づいて、前記走行装置を目標位置まで移動させてもよい。
A weld inspection device of a first aspect comprises a storage unit storing target position information,
a position sensor that detects the position of the traveling device,
The control device may move the traveling device to the target position based on the position of the traveling device detected by the position sensor and target position information stored in the storage unit.
第1の態様の溶接部検査装置では、前記走行装置は、
前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材を走行可能な車輪と、
前記車輪に支持された筐体と、
前記車輪を駆動させるバッテリーと、
前記筐体に対して前記車輪の高さを独立して調節可能な、独立懸架式サスペンションと、を備え、
前記制御装置は、前記独立懸架式サスペンションを制御し、前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材に対する前記筐体の水平性を維持させてもよい。
In the weld inspection device of the first aspect, the traveling device
a wheel capable of traveling on the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side;
a housing supported by the wheels;
a battery that drives the wheels;
an independent suspension capable of independently adjusting the height of the wheels with respect to the housing,
The control device may control the independent suspension to maintain horizontality of the housing with respect to the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side.
第1の態様の溶接部検査装置は、前記奥側の被溶接材と前記手前側の被溶接材との段差を検知して前記溶接部の位置を特定する段差検出センサをさらに備え、
前記制御装置は、前記横方向移動機構を制御して、前記段差検出センサが特定した前記溶接部の位置が、前記振動体と前記第1の振動強度を測定する前記第1のセンサとの間に位置付けられるように、前記第1ホルダを前記幅方向に移動させてもよい。
The weld inspection device of the first aspect further includes a step detection sensor that detects a step between the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side to specify the position of the weld,
The control device controls the lateral movement mechanism so that the position of the weld identified by the step detection sensor is between the vibrating body and the first sensor that measures the first vibration intensity. The first holder may be moved in the width direction so as to be positioned at .
第1の態様の溶接部検査装置では、前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材は、石油タンクの底板の一部を構成してもよい。 In the weld inspection device of the first aspect, the material to be welded on the far side and the material to be welded on the front side may constitute a part of a bottom plate of an oil tank.
第1の態様の溶接部検査装置では、前記走行装置は、前照灯と障害物検出装置をさらに搭載してもよい。 In the weld inspection device of the first aspect, the traveling device may further include a headlight and an obstacle detection device.
本発明の第1及び第2の態様によれば、センサで測定される振動強度を示す波形の乱れが少なく、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することが可能な、溶接部検査装置が提供される。 According to the first and second aspects of the present invention, there is little disturbance in the waveform indicating the vibration intensity measured by the sensor, and a vast number of inspection points can be efficiently inspected. An apparatus is provided.
以下、適宜図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で、本発明の実施形態を適宜変更できることは言うまでもない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. It should be noted that the embodiment described below is merely an example of the present invention, and it goes without saying that the embodiment of the present invention can be modified as appropriate without changing the gist of the present invention.
<実施形態1>
(検査部)
本発明の溶接部検査装置の具体例を説明する。図1に示すように、溶接部検査装置10は、溶接板材12の溶接部15を検査する検査部20と、検査部20を制御する検査制御部80とを備えている。
溶接板材12は、第1の被溶接材13の端部13aと、第2の被溶接材14の端部14aとが段差状に重ね合された状態において溶接部15で溶接された板材である。
第1の被溶接材13は、溶接板材12の溶接部15を検出する側から見て「奥側の被溶接材」である。第2の被溶接材14は、検出する側から見て「手前側の被溶接材」である。以下、第1の被溶接材13を「奥側の被溶接材13」、第2の被溶接材14を「手前側の被溶接材14」として説明することがある。
<
(Inspection unit)
A specific example of the weld zone inspection apparatus of the present invention will be described. As shown in FIG. 1 , the
The
The first material to be welded 13 is the "rear side to be welded" when viewed from the side where the welded
検査部20は、第1の被溶接材13に衝撃を与えるための振動体21と、衝撃波の振動強度を測定するセンサ部24と、センサ部24を支持するステージ装置28と、ステージ装置28を上下方向に移動させる電動スライダ(上下移動機構)30とを主に備える。
The
ステージ装置28は、2本の第1脚部32と、2本の第2脚部33と、第1脚部32及び第2脚部33の上部に取り付けられたステージ34とを備えている。ステージ装置28は、溶接部15により溶接された溶接板材12上に載置される。
The
ステージ34は、平面視で矩形状に形成されているテーブルである。2本の第1脚部32は、ステージ34の四隅のうち一方34aの隅部に、第1スライダ32aを介して伸縮可能に固定されている。第1脚部32の先端には第1磁石部材32bが設けられている。第1脚部32の先端は、第1磁石部材32bの磁力により第1の被溶接材13に固定される。
2本の第2脚部33は、ステージ34の四隅のうち他方34bの隅部に、第2スライダ33aを介して伸縮可能に固定されている。第2脚部33の先端には第2磁石部材33bが設けられている。第2脚部33の先端は、第2磁石部材33bの磁力により第2の被溶接材14に固定される。
第1スライダ32aにより第1脚部32が伸縮可能に構成されている。第2スライダ33aにより第2脚部33が伸縮可能に構成されている。第1脚部32及び第2脚部33は、ステージ34の表面(テーブル面)と直交する方向に移動可能に構成されている。ステージ34は、第1脚部32及び第2脚部33により支持され、溶接板材12と平行になるように調節される。なお、ステージ装置28に第1脚部32及び第2脚部33を設けず、ステージ装置28を電動スライダ30のみで自立させてもよい。
The
The two
The
ステージ34のうち、第1脚部32が設けられている側の領域には、第1の開口部34cがステージ34の表面に対して直交する方向に貫通されている。第1の開口部34cに第1ガイド35が貫通された状態に取り付けられている。第1ガイド35には第1軸部材36がステージ34の表面に対して直交する上下方向に移動自在に支持されている。第1ガイド35としては、例えばリニアガイドが用いられている。
In a region of the
ステージ34のうち、第2脚部33が設けられている側の領域には、第2の開口部34dがステージ34の表面に対して直交する方向に貫通されている。第2の開口部34dに第2ガイド38が貫通された状態に取り付けられている。第2ガイド38には第2軸部材39がステージ34の表面に対して直交する上下方向に移動自在に支持されている。第2ガイド38としては、例えばリニアガイドが用いられる。
A
ステージ34のうち、第1ガイド35側の領域には、第3の開口部34eがステージ34の表面に対して直交する方向に貫通されている。第3の開口部34eに第3ガイド42が貫通された状態に取り付けられている。第3ガイド42には第3軸部材43がステージ34の表面に対して直交する上下方向に移動自在に支持されている。第3ガイド42としては、例えばリニアガイドが用いられる。
In a region of the
加えて、ステージ34のうち、第2ガイド38側の領域には、第4の開口部34fがステージ34の表面に対して直交する方向に貫通されている。第4の開口部34fに第4ガイド44が貫通された状態に取り付けられている。第4ガイド44には第4軸部材46がステージ34の表面に対して直交する上下方向に移動自在に支持されている。第4ガイド44としては、例えばリニアガイドが用いられる。
In addition, in the area of the
これにより、第1軸部材36、第2軸部材39、第3軸部材43、及び第4軸部材46をステージ34に対してスムーズに上下方向にスライド移動させることができる。或いは、第1ガイド35、第2ガイド38、第3ガイド42、及び第4軸部材46として、スライド軸受等を用いてもよい。或いは、第1ガイド35、第2ガイド38、第3ガイド42、及び第4軸部材46を設けない構成とすることも可能である。すなわち、第1軸部材36、第2軸部材39、第3軸部材43、及び第4軸部材46を、ステージ34に形成した第1の開口部34c、第2の開口部34d、第3の開口部34e、及び第4の開口部34fの内側面をスライド移動するように構成してもよい。
Thereby, the
第1軸部材36及び第4軸部材46には振動体21が取り付けられている。振動体21は、第1軸部材36に接続された第1振動体22と、第4軸部材46に接続された第2振動体23とを備えている。
第1軸部材36には第1振動体22が接続されている。第1軸部材36は、同一直線上に延在する上側の第1上軸36aと下側の第1下軸36bとを有する。第1上軸36aは第1ガイド35に挿通されている。第1上軸36aの上端には第1フランジ36cが形成されている。第1フランジ36cは、第1振動体22からの衝撃等によって第1軸部材36が第1ガイド35から抜けることを防止する。
A vibrating
A first vibrating
第1上軸36a及び第1下軸36bは、第1可動部材45により接続されている。第1可動部材45は、第1上軸36aに対する第1下軸36bの角度を微調整する。第1可動部材45としては、例えば自在継手を用いることができる。第1下軸36bの下端には第1振動体22が接続されている。第1振動体22としては、例えばソレノイドを用いることができる。
第1振動体22の振動筐体47の先端に第1の振動体磁石部材48が配置されている。第1の振動体磁石部材48は、溶接板材12(被溶接材13)に吸着し、第1振動体22の振動筐体47を溶接板材12と密着させる。なお、振動筐体47の先端に振動体磁石部材48を設けずに、振動筐体47を溶接板材12に直に当接させてもよい。
The first
A first vibrating
第1振動体22は、ステージ34の表面側の第1軸部材36に第1可動部材45により接合する角度が自由に変化可能に繋がれている。なお、第1軸部材36は、第1脚部32、第2脚部33が溶接板材12に固定されたとき、第1振動体22が溶接板材12(特に、奥側の被溶接材13)に接触する長さを有する。第1振動体22は、奥側の被溶接材13(すなわち、第1の被溶接材13)に衝撃を加える振動体である。
The first vibrating
第4軸部材46には第2振動体23が接続されている。第4軸部材46は、同一直線上に延在する上側の第4上軸46aと下側の第4下軸46bとを有する。第4上軸46aは第4ガイド44に挿通されている。第4上軸46aの上端には第4フランジ46cが形成されている。第4フランジ46cは、第2振動体23からの衝撃等によって第4軸部材46が第4ガイド44から抜けることを防止する。
A second vibrating
第4上軸46a及び第4下軸46bは、第4可動部材49により接続されている。第4可動部材49は、第4上軸46aに対する第4下軸46bの角度を微調整する。第4可動部材49としては、例えば自在継手を用いることができる。第4下軸46bの下端には第2振動体23が接続されている。第2振動体23としては、例えばソレノイドを用いることができる。
第2振動体23の振動筐体53の先端に第2の振動体磁石部材56が配置されている。第2の振動体磁石部材56は、溶接板材12(被溶接材14)に吸着し、第2振動体23の振動筐体53を溶接板材12と密着させる。なお、振動筐体53の先端に振動体磁石部材56を設けずに、振動筐体53を溶接板材12に直に当接させてもよい。
The fourth
A second vibrating
第2振動体23は、ステージ34の表面側の第4軸部材46に第4可動部材49により接合する角度が自由に変化可能に繋がれている。なお、第4軸部材46は、第1脚部32、第2脚部33が溶接板材12に固定されたとき、第2振動体23が溶接板材12(特に、奥側の被溶接材13)に接触する長さを有する(図3に示す状態)。第2振動体23は、奥側の被溶接材13(すなわち、第1の被溶接材13)に衝撃を加える振動体である。
The second vibrating
第2軸部材39及び第3軸部材43にはセンサ部24が取り付けられている。センサ部24は、第2軸部材39に取り付けられた第1センサ部25と、第3軸部材43に取り付けられた第2センサ部26とを備えている。
第1センサ部25は、第2軸部材39に接続された第1センサホルダ(第1ホルダ)51と、第1センサホルダ51に取り付けられた第1振動センサ(第1のセンサ)54とを備えている。第2センサ部26は、第3軸部材43に接続された第2センサホルダ(第2ホルダ)52と、第2センサホルダ52に取り付けられた第2振動センサ(第2のセンサ)55とを備えている。
A
The
第2軸部材39は、同一直線上に延在する上側の第2上軸39aと下側の第2下軸39bとを有する。第2上軸39aは第2ガイド38に挿通されている。第2上軸39aの上端には第2フランジ39cが形成されている。第2フランジ39cは、第1振動体22又は第2振動体23からの衝撃等によって第2軸部材39が第2ガイド38から抜けることを防止する。
第2上軸39a及び第2下軸39bは、第2可動部材57により接続されている。第2可動部材57は、第2上軸39aに対する第2下軸39bの角度を微調整する。第2可動部材57としては、例えば自在継手を用いることができる。第2下軸39bの下端には第1センサホルダ51が接続されている。
第1センサホルダ51の下端に第1ホルダ磁石部材61が取り付けられている。第2軸部材39は、第1脚部32及び第2脚部33が溶接板材12(具体的には、第2の被溶接材14)に固定されたとき、第1センサホルダ51の第1ホルダ磁石部材61が溶接板材12に接触する長さを有する。
The
The second
A first
第1センサホルダ51は、例えば円筒状に形成されている。第1センサホルダ51は、第2下軸39bの下端に接続される第1天板62と、第1天板62と対向する第1底板63と、第1天板62の周縁部と第1底板63の周縁部とを接続する第1側壁64とを備えている。
第1底板63は、第1天板62と第1側壁64とで固定されている。第1天板62、第1底板63、及び第1側壁64によって形成される空間内において、第1底板63の上面に第1振動センサ54が載置されている。すなわち、第1振動センサ54の底部に第1底板63が設けられている。第1側壁64は、第1天板62が第1振動センサ54の上面と接触しない高さを有する。第1センサホルダ51は、第1振動センサ54の上面を解放した状態で、第1振動センサ54を支持する。
よって、第1振動センサ54の押し付け力を管理して昇降することができる。これにより、第1振動センサ54の測定精度を良好に確保できる。
The
The
Therefore, the pressing force of the
第1振動センサ54は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第1振動体22から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13から第2の被溶接材14に溶接部15を経て伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する。また、第1振動センサ54は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第2振動体23から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する(図3参照)。
第1振動センサ54は、第1振動体22又は第2振動体23からの衝撃を測定可能な周波数帯を有しており、例えば、10Hz~15kHzの測定周波数を有する。また、第1振動センサ54は、1000mV程度の測定レンジを有するのが好ましい。
第1振動センサ54(第1センサホルダ51)は、ステージ34の表面側の第2軸部材39に第2可動部材57により接合する角度が自由に変化可能に繋がれている。
The
The
The first vibration sensor 54 (first sensor holder 51) is connected to the
第1センサホルダ51の第1底板63の下面には、第1ホルダ磁石部材61が設けられている。第1ホルダ磁石部材61は、溶接板材12(被溶接材14)に吸着し、第1センサホルダ51を溶接板材12に密着させる。なお、第1底板63の下面に第1ホルダ磁石部材61を設けずに、第1センサホルダ51を溶接板材12に直に当接させてもよい。
第1センサホルダ51は、第1ホルダ磁石部材61の磁力により、溶接板材12に密着される。
A first
The
第3軸部材43は、同一直線上に延在する上側の第3上軸43aと、下側の第3下軸43bとを有する。第3上軸43aは第3ガイド42に挿通されている。第3上軸43aの上端には第3フランジ43cが形成されている。第3フランジ43cは、第1振動体22又は第2振動体23からの衝撃等によって第3軸部材43が第3ガイド42から抜けることを防止する。
第3上軸43a及び第3下軸43bは、第3可動部材66により接続されている。
第3可動部材66は、第3上軸43aに対する第3下軸43bの角度を微調整する。第3可動部材66としては、例えば自在継手を用いることができる。第3下軸43bの下端には第2センサホルダ52が接続されている。
第2センサホルダ52の下端に第2ホルダ磁石部材67が取り付けられている。第3軸部材43は、第1脚部32及び第2脚部33が溶接板材12(具体的には、第1の被溶接材13)に固定されたとき、第2センサホルダ52の第2ホルダ磁石部材67が溶接板材12に接触する長さを有する。
The
The third
The third
A second
第2センサホルダ52は、第1センサホルダ51と同様に、例えば円筒状に形成されている。第2センサホルダ52は、第3下軸43bの下端に接続される第2天板71と、第2天板71と対向する第2底板72と、第2天板71の周縁部と第2底板72の周縁部とを接続する第2側壁73とを備えている。
第2底板72は、第2天板71と第2側壁73とで固定されている。第2天板71、第2底板72、及び第2側壁73によって形成される空間内において、第2底板72の上面に第2振動センサ55が載置されている。すなわち、第2振動センサ55の底部に第2底板72が設けられている。第2側壁73は、第2天板71が第2振動センサ55の上面と接触しない高さを有する。すなわち、第2センサホルダ52は、第2振動センサ55の上面を解放した状態で、第2振動センサ55を支持する。
よって、第2振動センサ55の押し付け力を管理して昇降することができる。これにより、第2振動センサ55の測定精度を良好に確保できる。
Like the
The
Therefore, the pressing force of the
第2振動センサ55は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第1振動体22から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する。また、第2振動センサ55は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第2振動体23から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13から第2の被溶接材14に溶接部15を経て伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する(図3参照)。
第2振動センサ55は、第1振動センサ54と同様に、第1振動体22又は第2振動体23からの衝撃を測定可能な周波数帯を有しており、例えば、10Hz~15kHzの測定周波数を有する。また、第2振動センサ55は、1000mV程度の測定レンジを有するのが好ましい。
第2振動センサ55(第2センサホルダ52)は、ステージ34の表面側の第3軸部材43に第3可動部材66により接合する角度が自由に変化可能に繋がれている。
The
Like the
The second vibration sensor 55 (second sensor holder 52) is connected to the
第2センサホルダ52の第2底板72の下面には、第2ホルダ磁石部材67が設けられている。第2ホルダ磁石部材67は、溶接板材12(被溶接材13)に吸着し、第2センサホルダ52を溶接板材12に密着させる。なお、第2底板72の下面に第2ホルダ磁石部材67を設けずに、第2センサホルダ52を溶接板材12に直に当接させてもよい。
なお、第2振動センサ55及び第2ホルダ磁石部材67は、第2ホルダ磁石部材67の下面側から挿通され第2ホルダ磁石部材67及び第2底板72を貫通する不図示のボルトによって、第2底板72に対して固定されている。
さらに、第2ホルダ磁石部材67の下面に樹脂シートや柔軟性のある第2のシート部材69としてアルミニウム等の金属が設けられている。換言すれば、第2振動センサ55の先端に第2のシート部材69が配置されている。
これにより、溶接板材12(具体的には、第1の被溶接材13)の表面に凹凸が形成されている場合においても、第1の被溶接材13に対する第2のシート部材69の接触面積を確保することができる。これにより、第2振動センサ55の測定精度を良好に確保できる。
また、第2振動体23と第2振動センサ55との中心間距離は溶接部15の脚長よりも長ければよい。さらに、第1振動センサ54と第2振動センサ55との中心間距離は溶接部15の脚長よりも長ければよい。
A second
The
Further, a metal such as aluminum is provided as a resin sheet or a flexible
As a result, even when the welding plate material 12 (specifically, the first material to be welded 13) has an uneven surface, the contact area of the
Also, the center-to-center distance between the second vibrating
ステージ34の上方には、電動スライダ30と、スライダ支持軸75とが設けられている。電動スライダ30は、図示しない固定部材によって溶接板材12の高さ方向の位置に固定されている。電動スライダ30は、上下方向に伸縮可能なスライダシャフト30aを備え、スライダシャフト30aとスライダ支持軸75は、スライダ可動部材76により接続されている。スライダ可動部材76は、スライダシャフト30aに対するスライダ支持軸75の角度を微調整する。スライダ可動部材76としては、例えば自在継手を用いることができる。スライダ支持軸75の下端は、ステージ34の上面に接続されている。
すなわち、スライダ支持軸75は、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14に対してステージ34を上下方向に移動可能に支持する。電動スライダ30でスライダシャフト30aを伸縮させてステージ34を上下方向に移動させることにより、第1センサホルダ51及び第2センサホルダ52を上下方向に移動させる。
An
That is, the
ここで、第1振動センサ54、第2振動センサ55、第1振動体22、及び第2振動体23の位置関係を図2、図3に基づいて説明する。
図2に示すように、第1振動体22及び第2振動センサ55は、第1の被溶接材(奥側の被溶接材)13に載置可能に配置されている。第2振動体23及び第1振動センサ54は、第2の被溶接材(手前側の被溶接材)14に載置可能に配置されている。
第1振動体22及び第1振動センサ54を結ぶ直線L1と、第1振動体22及び第2振動センサ55を結ぶ直線L2とが交差するように延びていることが好ましい。また、第1振動体22から第1振動センサ54までの距離と、第1振動体22から第2振動センサ55までの距離とが同一に設定されていることが好ましい。
Here, the positional relationship among the
As shown in FIG. 2 , the first vibrating
A straight line L1 connecting the first vibrating
この状態において、第1振動センサ54は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第1振動体22から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13から第2の被溶接材14に溶接部15を経て伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する。
また、第2振動センサ55は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第1振動体22から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する。
In this state, the
In addition, the
図3に示すように、第1振動体22及び第2振動センサ55は、第2の被溶接材(手前側の被溶接材)14に載置可能に配置されている。第2振動体23及び第1振動センサ54は、第1の被溶接材13に載置可能に配置されている。
第2振動体23及び第2振動センサ55を結ぶ直線L3と、第2振動体23及び第1振動センサ54を結ぶ直線L4とが交差するように延びていることが好ましい。また、第2振動体23から第2振動センサ55までの距離と、第2振動体23から第1振動センサ54までの距離とが同一に設定されていることが好ましい。
As shown in FIG. 3 , the first vibrating
A straight line L3 connecting the second vibrating
この状態において、第2振動センサ55は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第2振動体23から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13から第2の被溶接材14に溶接部15を経て伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する。
また、第1振動センサ54は、奥側の被溶接材13(第1の被溶接材13)に第2振動体23から衝撃が加えられた状態において、第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する。
In this state, the
In addition, the
図1に戻って、第1振動体22、第1脚部32の第1磁石部材32b、及び第2センサホルダ52の第2ホルダ磁石部材67が第1の被溶接材13に接触する。また、第2振動体23、第2脚部33の第2磁石部材33b、及び第1センサホルダ51の第1ホルダ磁石部材61が第2の被溶接材14に接触する。
この状態において、電動スライダ30がスライダシャフト30aを収縮させることにより、ステージ34が上方にスライド移動し、第1脚部32の第1磁石部材32bと第2脚部33の第2磁石部材33bとが溶接板材12から離れる。電動スライダ30がスライダシャフト30aをさらに収縮させてステージ34をさらに上方にスライド移動させることにより、第1軸部材36の第1フランジ36cが第1ガイド35の上端と接触する。また、第2軸部材39の第2フランジ39cが第2ガイド38の上端と接触する。さらに、第3軸部材43の第3フランジ43cが第3ガイド42の上端と接触する。加えて、第4軸部材46の第4フランジ46cが第4ガイド44の上端と接触する。
Returning to FIG. 1 , the first vibrating
In this state, the
この状態から電動スライダ30がスライダシャフト30aをさらに収縮させてステージ34をさらに上方にスライド移動させる。これにより、第1振動体22が第1の被溶接材13から離れる。また、第1センサホルダ51の第1ホルダ磁石部材61が第2の被溶接材14から離れる。さらに、第2センサホルダ52の第2ホルダ磁石部材67が第1の被溶接材13から離れる。加えて、第2振動体23が第2の被溶接材14から離れる。
From this state, the
第1振動体22、第1磁石部材32b、第2磁石部材33b、第1ホルダ磁石部材61、第2ホルダ磁石部材67、及び第2振動体23が溶接板材12から離れた状態において、電動スライダ30がスライダシャフト30aを伸長させる。これにより、ステージ34が下方にスライド移動し、第1振動体22、第1ホルダ磁石部材61及び第2ホルダ磁石部材67、及び第2振動体23が、第1磁石部材32b及び第2磁石部材33bよりも先に、溶接板材12に接触する。
なお、第1軸部材36、第2軸部材39、第3軸部材43、及び第4軸部材46は、第1ガイド35、第2ガイド38、第3ガイド42、及び第4ガイド44に上下方向にスライド可能に挿通されている。これにより、第1振動体22、第1ホルダ磁石部材61、第2ホルダ磁石部材67、及び第2振動体23が溶接板材12に接触した状態で、ステージ34をさらに下方にスライドさせることができる。
これにより、第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定される第1、第2の振動強度を示す波形の乱れを少なくでき、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
When the first vibrating
The
As a result, it is possible to reduce the disturbance of the waveforms indicating the first and second vibration intensities measured by the
第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14は、端部13a及び端部14aが溶接部15で隅肉溶接されることにより溶接板材12が形成されている。溶接板材12は、例えば、石油タンクの底板に使用される。
第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14は炭素鋼の板材を用いているが、これに限るものではなく、その他の溶接可能な金属材料であってもよい。また、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14のサイズは、例えば、縦1.2m×横1m×厚さ9mmであるが、これに限るものではなく、縦横のサイズや厚さはその他のサイズであってもよい。
The first material to be welded 13 and the second material to be welded 14 are fillet welded at the welded
The first material to be welded 13 and the second material to be welded 14 are carbon steel plate materials, but are not limited to this, and may be other weldable metal materials. In addition, although the size of the first material to be welded 13 and the second material to be welded 14 is, for example, 1.2 m long x 1 m wide x 9 mm thick, it is not limited to this. Other sizes are also possible.
第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の溶接部15ののど厚を検査するにあたり、検査対象となる第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の上に溶接部検査装置10の検査部20を配置する。まず、第1の被溶接材13の表面に第1振動体22及び第2振動センサ55を配置し、第2の被溶接材14の表面に第2振動体23及び第1振動センサ54を配置する。
次に、第1振動体22、第1振動センサ54、第2振動センサ55、及び第2振動体23の位置に合わせて、第1の被溶接材13の表面に第1脚部32を載せ、第2の被溶接材14の表面に第2脚部33を載せる。第2の被溶接材14は、第1の被溶接材13に重ねられることにより第1の被溶接材13より高い位置に配置されている。第2スライダ33aにより第2脚部33の高さを調整することで、ステージ34をできるだけ水平に配置する。
In inspecting the throat thickness of the welded
Next, the
第1振動体22、第1振動センサ54、及び第2振動センサ55、及び第2振動体23
は、溶接部15の溶接線に対して、直交する方向に配置する。溶接部15の溶接線に対して、第1振動センサ54、及び第2振動センサ55を略線対称の位置に配置することがより好ましい。また、第1振動センサ54の近傍に第2振動体23を配置することが好ましい。さらに、第2振動センサ55の近傍に第1振動体22を配置することが好ましい。
First vibrating
are arranged in a direction perpendicular to the weld line of the welded
実施形態1では、第1上軸36a及び第1下軸36bは第1可動部材45によって繋がれている。このため、第1上軸36aが挿通されているステージ34が水平状態からずれた場合でも、第1上軸36aに対する第1下軸36bの角度を微調整することにより、第1の被溶接材13との接触面積が広くなるように第1振動体22を設置できる。言い換えれば、第1振動体22を水平に設置できる。よって、加える衝撃値のムラ(誤差)を抑制できる。
In
また、第2上軸39a及び第2下軸39bは第2可動部材57によって繋がれている。このため、第2上軸39aが挿通されているステージ34が水平状態からずれても、第2上軸39aに対する第2下軸39bの角度を微調整することにより、第2の被溶接材14との接触面積が広くなるように第1振動センサ54を設置できる。よって、検出する振動強度の検出誤差を低減できる。
Also, the second
さらに、第3上軸43a及び第3下軸43bは第3可動部材66によって繋がれている。このため、第3上軸43aが挿通されているステージ34が水平状態からずれても、第3上軸43aに対する第3下軸43bの角度を微調整することにより、第1の被溶接材13との接触面積が広くなるように第2振動センサ55を設置できる。よって、検出する振動強度の検出誤差を低減できる。
Furthermore, the third
加えて、第4上軸46a及び第4下軸46bは第4可動部材49によって繋がれている。このため、第4上軸46aが挿通されているステージ34が水平状態からずれた場合でも、第4上軸46aに対する第4下軸46bの角度を微調整することにより、第2の被溶接材14との接触面積が広くなるように第2振動体23を設置できる。言い換えれば、第2振動体23を水平に設置できる。よって、加える衝撃値のムラ(誤差)を抑制できる。
In addition, the fourth
第1振動体22、第2振動体23及び電動スライダ30を駆動するための電源ケーブルと、第1振動センサ54及び第2振動センサ55の測定用ケーブルとは、例えばステージ34に設けた図示しないコネクターから検査制御部80へと接続してもよい。これにより、ケーブルを外せば、検査部20と検査制御部80とを別々に持ち運ぶことができる。
A power cable for driving the first vibrating
なお、図1、図2の例では、第1の被溶接材13に第1振動体22及び第2振動センサ55を配置し、第2の被溶接材14に第2振動体23及び第1振動センサ54を配置したが、これに限らない。その他の例として、図3で説明したように、第2の被溶接材14に第1振動体22及び第2振動センサ55を配置し、第1の被溶接材13に第2振動体23及び第1振動センサ54を配置してもよい。また、第1、第2の脚部32、33を外してもよい。
1 and 2, the first vibrating
図1に示すように、検査制御部80は、主に、制御計算機81、メモリ82、インターフェース(I/F)回路83、制御回路84、及び磁気ディスク等の記憶装置85を有している。制御計算機81、メモリ82、I/F回路83、制御回路84、及び記憶装置(記憶部の一例)85は、図示しないバスを介して互いに接続されている。
As shown in FIG. 1, the
制御計算機81内には、測定部87及び演算部88が配置される。測定部87及び演算部88は、ソフトウェアで構成されてもよく、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。制御計算機81に必要な入力データ或いは演算された結果は、その都度、メモリ82に記憶される。また、測定部87及び演算部88の少なくとも一つがソフトウェアで構成される場合は、CPU或いはGPUのような処理装置が配置される。
A
図4に示すように、制御回路84は、計算器ユニット91、第1直流成分除去部92、第1アンプ93、第2直流成分除去部94、第2アンプ95、第1振動体駆動回路96、及び第2振動体駆動回路97を有している。
計算器ユニット91は、取得部101、T0演算部102、V0演算部103、メモリ104、及び制御部105を含む。取得部101、T0演算部102、V0演算部103、及び制御部105は、ソフトウェアで構成されてもよく、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。計算器ユニット91に必要な入力データ或いは演算された結果はその都度、メモリ104に記憶される。また、取得部101、T0演算部102、V0演算部103、及び制御部105の少なくとも一つがソフトウェアで構成される場合には、CPU或いはGPUのような処理装置が配置される。
As shown in FIG. 4, the
なお、溶接部検査装置10は、図1~図4に示した具体的な構成だけではなく、通常必要なその他の構成を備えていてもよい。
Note that the
(溶接部検査方法)
次に、溶接部検査装置10による第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の溶接部15ののど厚を検査する溶接部検査方法について説明する。
まず、溶接部検査装置10の第1振動体22で衝撃を加えることにより溶接部15ののど厚を検査する第1の溶接部検査方法を図1、図2、図4及び図5のフローチャートに基づいて説明する。
図1、図2、図4及び図5に示すように、溶接部検査装置10は、コマンド送信工程(S1)、衝撃印加工程(S2)、振動強度測定工程(S3)、及び直流成分除去工程(S4)を実行する。さらに、溶接部検査装置10は、衝撃波プロファイル取得工程(S5)、ピーク時間演算工程(S6)、ピーク電圧演算工程(S7)、及び、振動強度比演算工程(S8)を実行する。
(Weld part inspection method)
Next, a weld inspection method for inspecting the throat thickness of the
First, a first weld zone inspection method for inspecting the throat thickness of the
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
コマンド送信工程(S1)において、測定部87は、制御回路84に対して、測定開始コマンドを送信する。制御回路84内では、計算器ユニット91が測定開始コマンドを入力する。そして、計算器ユニット91内の制御部105は、第1振動体駆動回路96に対して、衝撃印加を指示する信号を出力する。
In the command transmission step ( S<b>1 ), the
衝撃印加工程(S2)において、第1振動体駆動回路96は、第1振動体22を駆動して、第1の被溶接材13に衝撃を加える。第1振動体駆動回路96は、測定開始の時刻0~T1は0Vとし、その後の時刻T1~T2の間に第1振動体22を駆動させるための電圧を第1振動体22に印加する。
衝撃は、1回加えればよい。鉄板の音速を5950m/sとすると、例えば15kHzの波長が約40cmとなり、第1の被溶接材13と第2の被溶接材14との厚さ寸法や溶接部15断面の外径寸法に対して十分長くなる。これにより溶接部全体を伝搬してきた波を検知できる。よって、1回の衝撃波で十分溶接部全体を伝搬してきた波を検知できる。
In the impact applying step ( S<b>2 ), the first vibrating
The impact should be applied once. If the sound velocity of the iron plate is 5950 m/s, for example, the wavelength of 15 kHz is about 40 cm. long enough. This makes it possible to detect waves that have propagated through the entire weld. Therefore, one shock wave is enough to detect the wave that has propagated through the entire welded portion.
但し、これに限るものではなく、複数回の衝撃を加えてもよい。複数回の衝撃を加える場合には、1つ前の衝撃波が減衰した後に加えるのが好ましい。また、第1振動体22による衝撃荷重は、第1振動センサ54や第2振動センサ55によって数100mV程度の振動強度が得られる程度が好ましい。但し、これに限るものではなく、第1振動センサ54や第2振動センサ55の性能に応じて適宜設定してもよい。
However, it is not limited to this, and multiple impacts may be applied. When multiple impacts are applied, it is preferable to apply them after the previous shock wave has attenuated. Moreover, the impact load applied by the first vibrating
振動強度測定工程(S3)において、第1振動センサ54は、第1の被溶接材13への衝撃によって第1の被溶接材13から溶接部15を経て第2の被溶接材14に伝搬した衝撃波の第1の振動強度を検出(測定)する。第1振動センサ54は、上述した時刻T1~T2の間の衝撃波の第1の振動強度を検出する。これにより、時間のずれによる測定ミスを防止できる。第1振動センサ54の検出結果は、第1アンプ93に出力され、増幅される。
同時に、第2振動センサ55は、第1の被溶接材13への衝撃によって第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を検出(測定)する。第2振動センサ55は、上述した時刻T1~T2の間の衝撃波の第2の振動強度を検出する。これにより、時間のずれによる測定ミスを防止できる。第2振動センサ55の検出結果は、第2アンプ95に出力され、増幅される。
In the vibration intensity measurement step (S3), the
At the same time,
直流成分除去工程(S4)において、第1直流成分除去部92は、第1アンプ93から出力された第1振動センサ54の検出結果から直流成分を除去する。
また、第2直流成分除去部94は、第2アンプ95から出力された第2振動センサ55の検出結果から直流成分を除去する。
In the DC component removing step ( S<b>4 ), the first DC
Also, the second DC
衝撃波プロファイル取得工程(S5)において、取得部101は、第1直流成分除去部92から第1振動センサ54の衝撃波プロファイルを取得する。
また、取得部101は、第2直流成分除去部94から第2振動センサ55の衝撃波プロファイルを取得する。
In the shock wave profile acquisition step ( S<b>5 ), the
The
ピーク時間演算工程(S6)において、T0演算部102は、測定開始(T1)時刻から測定された振動強度のピーク(最大値)A時刻までの時間T0を演算する。或いは、ある基準時刻からの時間を演算してもよい。
ここでは、サンプリング周期で得られた、第1振動センサ54の検出結果の振動強度(電圧)の時系列データから、第1振動センサ54の最大電圧の時刻(或いは測定開始(T1)時刻からの時間)を計算する。
また、サンプリング周期で得られた、第2振動センサ55の検出結果の振動強度(電圧)の時系列データから、第2振動センサ55の最大電圧の時刻(或いは測定開始(T1)時刻からの時間)を計算する。
In the peak time calculation step (S6), the
Here, from the time-series data of the vibration intensity (voltage) of the detection result of the
Also, from the time-series data of the vibration intensity (voltage) of the detection result of the
ピーク電圧演算工程(S7)において、V0演算部103は、第1振動センサ54の検出結果において、時間T0に対応する、測定された振動強度のピーク電圧V0(最大電圧)を演算する。演算されたピーク電圧V0は、第1振動センサ54の第1ピーク電圧V0として制御計算機81に出力される。
また、V0演算部103は、第2振動センサ55の検出結果において、時間T0に対応する、測定された振動強度のピーク電圧V0(最大電圧)を演算する。演算されたピーク電圧V0は、第2振動センサ55の第2ピーク電圧V0として制御計算機81に出力される。
In the peak voltage calculation step (S7), the
In addition, the
振動強度比演算工程(S8)において、演算部88は、[第2振動センサ55の第2ピーク電圧V0]と[第1振動センサ54の第1ピーク電圧V0]との[振動強度比]を演算する。すなわち、
[振動強度比]=[第1ピーク電圧V0]/[第2ピーク電圧V0]
を演算する。
ここで、例えば、検査に先立ち、溶接部ののど厚が異なる複数の試験片を用いて予め実験し、相関データとして、[サンプル振動強度比]と溶接部ののど厚との相関データ(例えば近似式、或いは近似式の係数)が検量線として記憶装置85に格納されている。
記憶装置85に格納された相関データに[振動強度比]を代入して溶接部15ののど厚を演算(検査)する。溶接部15ののど厚は、検査パラメータの一例である。演算結果は、I/F回路83を介して、図示しない表示装置(例えばモニタ)へ出力される。出力されたのど厚を用いて、溶接部15の使用可否(安全性)を判定する。
In the vibration intensity ratio calculation step (S8), the
[Vibration intensity ratio]=[first peak voltage V0]/[second peak voltage V0]
to calculate
Here, for example, prior to the inspection, experiments are performed in advance using a plurality of test pieces having different throat thicknesses of the welds, and as correlation data, correlation data (for example, approximate (or the coefficients of the approximation formula) is stored in the
The throat thickness of the welded
次に、溶接部検査装置10の第2振動体23で衝撃を加えることにより溶接部15ののど厚を検査する第2の溶接部検査方法を図1、図3、図4及び図5のフローチャートに基づいて説明する。
図1、図3~図5に示すように、コマンド送信工程(S1)において、測定部87は、制御回路84に対して、測定開始コマンドを送信する。制御回路84内では、計算器ユニット91が測定開始コマンドを入力する。そして、計算器ユニット91内の制御部105は、第2振動体駆動回路97に対して、衝撃印加を指示する信号を出力する。
Next, a second weld inspection method for inspecting the throat thickness of the
As shown in FIGS. 1 and 3 to 5, the
衝撃印加工程(S2)において、第2振動体駆動回路97は、第2振動体23を駆動して、第1の被溶接材13に衝撃を加える。第2振動体駆動回路97は、測定開始の時刻0~T1は0Vとし、その後の時刻T1~T2の間に第2振動体23を駆動させるための電圧を第2振動体23に印加する。
衝撃は、1回加えればよい。鉄板の音速を5950m/sとすると、例えば15kHzの波長が約40cmとなり、第1の被溶接材13と第2の被溶接材14との厚さ寸法や溶接部15断面の外径寸法に対して十分長くなる。これにより溶接部全体を伝搬してきた波を検知できる。よって、1回の衝撃波で十分溶接部全体を伝搬してきた波を検知できる。
In the impact applying step ( S<b>2 ), the second vibrating
The impact should be applied once. If the sound velocity of the iron plate is 5950 m/s, for example, the wavelength of 15 kHz is about 40 cm. long enough. This makes it possible to detect waves that have propagated through the entire weld. Therefore, one shock wave is enough to detect the wave that has propagated through the entire welded portion.
但し、これに限るものではなく、複数回の衝撃を加えてもよい。複数回の衝撃を加える場合には、1つ前の衝撃波が減衰した後に加えるのが好ましい。また、第2振動体23による衝撃荷重は、第1振動センサ54や第2振動センサ55によって数100mV程度の振動強度が得られる程度が好ましい。但し、これに限るものではなく、第1振動センサ54や第2振動センサ55の性能に応じて適宜設定してもよい。
However, it is not limited to this, and multiple impacts may be applied. When multiple impacts are applied, it is preferable to apply them after the previous shock wave has attenuated. Moreover, the impact load applied by the second vibrating
振動強度測定工程(S3)において、第2振動センサ55は、第1の被溶接材13への衝撃によって第1の被溶接材13から溶接部15を経て第2の被溶接材14に伝搬した衝撃波の第1の振動強度を検出(測定)する。第2振動センサ55は、上述した時刻T1~T2の間の衝撃波の第1の振動強度を検出する。これにより、時間のずれによる測定ミスを防止できる。第2振動センサ55の検出結果は、第1アンプ93に出力され、増幅される。
同時に、第1振動センサ54は、第1の被溶接材13への衝撃によって第1の被溶接材13に伝搬した衝撃波の第2の振動強度を検出(測定)する。第1振動センサ54は、上述した時刻T1~T2の間の衝撃波の第2の振動強度を検出する。これにより、時間のずれによる測定ミスを防止できる。第1振動センサ54の検出結果は、第2アンプ95に出力され、増幅される。
In the vibration intensity measurement step (S3), the
At the same time,
直流成分除去工程(S4)において、第1直流成分除去部92は、第1アンプ93から出力された第2振動センサ55の検出結果から直流成分を除去する。
また、第2直流成分除去部94は、第2アンプ95から出力された第1振動センサ54の検出結果から直流成分を除去する。
In the DC component removing step ( S<b>4 ), the first DC
Also, the second DC
衝撃波プロファイル取得工程(S5)において、取得部101は、第1直流成分除去部92から第2振動センサ55の衝撃波プロファイルを取得する。
また、取得部101は、第2直流成分除去部94から第1振動センサ54の衝撃波プロファイルを取得する。
In the shock wave profile acquisition step ( S<b>5 ), the
The
ピーク時間演算工程(S6)において、T0演算部102は、測定開始(T1)時刻から測定された振動強度のピーク(最大値)A時刻までの時間T0を演算する。或いは、ある基準時刻からの時間を演算してもよい。
ここでは、サンプリング周期で得られた、第2振動センサ55の検出結果の振動強度(電圧)の時系列データから、第2振動センサ55の最大電圧の時刻(或いは測定開始(T1)時刻からの時間)を計算する。
また、サンプリング周期で得られた、第1振動センサ54の検出結果の振動強度(電圧)の時系列データから、第1振動センサ54の最大電圧の時刻(或いは測定開始(T1)時刻からの時間)を計算する。
In the peak time calculation step (S6), the
Here, from the time-series data of the vibration intensity (voltage) of the detection result of the
Also, from the time-series data of the vibration intensity (voltage) of the detection result of the
ピーク電圧演算工程(S7)において、V0演算部103は、第2振動センサ55の検出結果において、時間T0に対応する、測定された振動強度のピーク電圧V0(最大電圧)を演算する。演算されたピーク電圧V0は、第2振動センサ55の第1ピーク電圧V0として制御計算機81に出力される。
また、V0演算部103は、第1振動センサ54の検出結果において、時間T0に対応する、測定された振動強度のピーク電圧V0(最大電圧)を演算する。演算されたピーク電圧V0は、第1振動センサ54の第2ピーク電圧V0として制御計算機81に出力される。
In the peak voltage calculation step (S7), the
In addition, the
振動強度比演算工程(S8)において、演算部88は、[第1振動センサ54の第2ピーク電圧V0]と[第2振動センサ55の第1ピーク電圧V0]との[振動強度比]を演算する。すなわち、
[振動強度比]=[第1ピーク電圧V0]/[第2ピーク電圧V0]
を演算する。
ここで、例えば、検査に先立ち、溶接部ののど厚が異なる複数の試験片を用いて予め実験し、相関データとして、[サンプル振動強度比]と溶接部ののど厚との相関データ(例えば近似式、或いは近似式の係数)が検量線として記憶装置85に格納されている。
記憶装置85に格納された相関データに[振動強度比]を代入して溶接部15ののど厚(検査パラメータの一例)を演算する。演算結果は、I/F回路83を介して、図示しない表示装置(例えばモニタ)へ出力される。出力されたのど厚を用いて、溶接部15の使用可否(安全性)を判定する。
In the vibration intensity ratio calculation step (S8), the
[Vibration intensity ratio]=[first peak voltage V0]/[second peak voltage V0]
to calculate
Here, for example, prior to the inspection, experiments are performed in advance using a plurality of test pieces having different throat thicknesses of the welds, and as correlation data, correlation data (for example, approximate (or the coefficients of the approximation formula) is stored in the
The throat thickness (an example of an inspection parameter) of the welded
以上説明したように、溶接部検査装置10によれば、第1振動体22に衝撃を加える第1の溶接部検査方法と、溶接部検査装置10の第2振動体23に衝撃を加える第2の溶接部検査方法との2方法において、溶接部15ののど厚を検査できる。
As described above, according to the
以上説明したように、実施形態1の溶接部検査装置10によれば、第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定される第1、第2の振動強度を示す波形の乱れを少なくでき、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
As described above, according to the
(走行装置)
図6、図7に示すように、実施形態1の溶接部検査装置10は、さらに走行装置200を備えている。溶接部検査装置10は、例えば、円筒形の石油タンク300(図8参照)内で、石油タンク300の底板301の多数の溶接部15を自動で検査するために使用される。すなわち、実施形態1の溶接部検査装置10は、走行装置200により石油タンク300内で底板301の溶接部15の所定の被検査領域に移動して、検査部20により溶接部15を検査する装置である。
(running device)
As shown in FIGS. 6 and 7, the
図8に示すように、石油タンク300の底板301は、複数の被溶接材303~308が底板中央から外方へ向けて段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。底板301は、例えば、図1に示す溶接板材12で一部が構成される。複数の被溶接材303~308は、例えば、図1に示す第1の被溶接材13、第2の被溶接材14で一部が構成される。なお、図6、図7において溶接部検査装置10の構成を説明する際には、石油タンク300の底板301を、便宜上、溶接板材12、第1の被溶接材13、第2の被溶接材14として説明する場合がある。
As shown in FIG. 8, a
図6、図7に戻って、走行装置200は、平面視で矩形状の走行筐体(筐体)212と、走行筐体212を下方から支持する4つの車輪214と、バッテリー216とを備えている。
4つの車輪214は、一方側の第1車輪214aと、他方側の第2車輪214bとで構成されている。
走行装置200は、バッテリー216により走行筐体212の長さ方向に、例えば時速4~5km程度で石油タンク300の底板301を走行可能(駆動可能)に構成されている。石油タンクの底板(例えば、溶接板材12)は、例えば、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14が重ね合された状態において溶接部15で溶接されることにより形成されている。このため、上側に重ねられた第2の被溶接材14の表面は、下側に重ねられた第1の被溶接材13の表面よりも高い位置に配置されている。換言すれば、第1の被溶接材13は、溶接部15を検出する側から見て第2の被溶接材14より奥側の位置に配置されている。第2の被溶接材14は、溶接部15を検出する側から見て第1の被溶接材13より手前側に配置されている。
6 and 7, the traveling
The four
The traveling
走行装置200が第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の溶接部15を跨ぐ状態において、第1の被溶接材13の表面に一方側の第1車輪214aが配置され、第2の被溶接材14の表面に他方側の第2車輪214bが配置される。このため、第1車輪214aと第2車輪214bとの高さが異なり、走行筐体212に傾きが生じることが考えられる。そこで、4つの車輪214(すなわち、第1車輪214a、第2車輪214b)は、走行筐体212に対して独立して高さを調節できる独立懸架式サスペンション(不図示)を備える。独立懸架式サスペンションは、制御装置230(後述する)により制御されることにより、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の表面に対する走行筐体212の水平性が維持される。すなわち、走行装置200は、ステージ34の水平性を保つ機構を備えている。
In a state in which the
また、実施形態1の溶接部検査装置10は、横方向移動機構218と、位置検出センサ(位置センサ)219と、段差検出センサ221と、障害物検出センサ(障害物検出装置)222と、水平センサ224と、前照灯226と、制御装置230と等を備えている。
横方向移動機構218、位置検出センサ219、段差検出センサ221、障害物検出センサ222、水平センサ224、前照灯226、及び制御装置230は、走行装置200に搭載されている。溶接部検査装置10は、例えば石油タンクに設けられた直径500mm程度のマンホールを通過できる程度のサイズを有する。
In addition, the
A
横方向移動機構218は、走行筐体212の幅方向、即ち、進行方向に直交する横方向(幅方向)に沿って、検査部20を移動させるための機構である。横方向移動機構218は、例えば、走行筐体212の幅方向に延在するシャフト231と、検査部20の電動スライダ30に接続され、且つ、シャフト231に沿って移動可能に構成されたスライダ部材232と、スライダ部材232をシャフト231に沿って移動させる駆動機構(図示せず)とを備える。シャフト231の両端は、走行筐体212の両側壁に同じ高さ位置に支持されている。
但し、横方向移動機構218の構成はこれに限られず、例えば、走行筐体212の一方の側壁に設けられ、走行筐体212の幅方向に伸縮可能に構成された電動スライダであってもよい。この場合、電動スライダのスライダシャフトの先端に、検査部20の電動スライダを接続すればよい。
The
However, the configuration of the
位置検出センサ219は、走行装置200の、石油タンク300(図8参照)の円形の底板301(二次元)における位置を検出する。段差検出センサ221は、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の溶接部15の段差を検出して溶接部15の位置を特定する。また、段差検出センサ221は、段差状に重ねられた第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14のうち、溶接部15を検知する側から見て奥側に位置する被溶接材を検知する。
段差検出センサ221としては、例えば、走行筐体212の幅方向にレーザ光を走査させて第1の被溶接材13までの距離や、第2の被溶接材14までの距離を測定するレーザ距離計を用いることができる。
The
As the
段差検出センサ221で検知した奥側の被溶接材を打撃対象部材判定部220で判定する。打撃対象部材判定部220は、計算器ユニット91内の制御部105(図4参照)に含まれている。打撃対象部材判定部220で判定した奥側の被溶接材に衝撃を加えるように、制御部105から第1振動体駆動回路96又は第2振動体駆動回路97(図4参照)に対して、衝撃印加を指示する信号を出力する。これにより、奥側の被溶接材に第1振動体22で衝撃を加える第1の溶接部検査方法において溶接部15ののど厚を検査できる。また、奥側の被溶接材に第2振動体23で衝撃を加える第2の溶接部検査方法において溶接部15ののど厚を検査できる。
The object-to-be-welded
このように、打撃対象部材判定部220は、奥側の被溶接材と手前側の被溶接材とのうち奥側の被溶接材(一方の被溶接材)を判定する。なお、実施形態では、打撃対象部材判定部220で奥側の被溶接材を判定する例について説明するが、これに限らない。その他の例として、打撃対象部材判定部220で手前側の被溶接材(他方の被溶接材)を判定してもよい。この場合、手前側の被溶接材に第1振動体22又は第2振動体23で衝撃を加えて溶接部15ののど厚を検査する。
また、打撃対象部材判定部220は、第1の被溶接材13及び第2の被溶接材14の溶接部15の段差を検出して溶接部検査装置10の走行方向を決める。溶接部検査装置10の走行方向を決める情報は、走行装置制御部260に入力する。
In this way, the hit target
Further, the hit target
障害物検出センサ222は、走行装置200の進行方向に存在する構造物や人物を検知する。石油タンクの底板(溶接板材12)には通常、石油タンクの屋根を支持するための支柱が多数設けられている。溶接部検査装置10で底板を検査する際は、底板の上で作業員が作業している場合も考えられる。このような、走行装置200の進行方向に存在する支柱や作業員を回避するために、障害物検出センサ222が搭載されている。
The
水平センサ224は、走行装置200(シャフト231)の水平性を検知するためのセンサである。また、通常、石油タンク内は暗いため、走行装置200の走行筐体212には、進行方向を照らす前照灯226が設けられている。
制御装置230は、走行装置200に設けられ、検査部20、横方向移動機構218、及び走行装置200を制御するための装置である。制御装置230は、制御回路84、横方向移動機構制御部250、走行装置制御部260、及び記憶装置85を備える。制御回路84、横方向移動機構制御部250、及び走行装置制御部260は、ソフトウェアで構成されてもよく、電子回路等のハードウェアで構成されてもよい。或いは、これらの組み合わせであってもよい。
The
制御回路84は、前述したように、検査部20(図1参照)、具体的には、振動体21、センサ部24、及び電動スライダ30をそれぞれ制御する。
As described above, the
横方向移動機構制御部250は、段差検出センサ221からの入力に基づいて、横方向移動機構218を制御する。走行装置制御部260は、記憶装置85に予め記憶されている底板301上の目標位置に関する情報と、位置検出センサ219が検出した走行装置200の底板301上の位置と、障害物検出センサ222から入力される情報に基づいて、走行装置200を制御する。また、走行装置制御部260は、打撃対象部材判定部220で決めた溶接部検査装置10の走行方向の情報に基づいて走行装置200を制御する。これにより、走行装置200を目標位置まで移動させる。
さらに、走行装置制御部260は、水平センサ224からの入力に基づいて、走行装置200に取り付けられたシャフト231が水平になるように、4つの車輪214の独立懸架サスペンションを制御する。
記憶装置85には、底板301上の目標位置(検査対象位置)に関する情報の他、検査対象位置毎の検査結果(パラメータの演算結果)が記憶される。底板301上の目標位置は、直径100mの底板を約10cm間隔で検査する場合、およそ50000箇所に及ぶ。
The lateral movement
Further, the traveling
The
さらに、制御装置230は、演算部88(図1参照)を備える。演算部88は、横方向移動機構制御部250で横方向移動機構218を制御する際や、走行装置制御部260で走行装置200を制御する際に、記憶装置85に予め記憶されている情報や入力された情報に基づいて、必要な演算をおこなう。
Further, the
(石油タンクの底板)
図8に示すように、石油タンク300の底板301は、複数の被溶接材303~308が底板中央から外方へ向けて段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。具体的には、底板中央の第1被溶接材303の両側の外側部303aに第2被溶接材304の内側部304aが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。第2被溶接材304の外側部304bに第3被溶接材305の内側部305aが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。第3被溶接材305の外側部305bに第4被溶接材306の内側部306aが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。
(bottom plate of oil tank)
As shown in FIG. 8, a
また、第1被溶接材303及び第2被溶接材304の外端部303b,304cに第5被溶接材307の内側部307aが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。
第3被溶接材305及び第4被溶接材306の外端部305c,306bに第6被溶接材308の内側部308aが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。さらに、第5被溶接材307の両側の外端部307bに第6被溶接材308の内端部308bが上側から段差状に重ねられた状態において溶接部15で溶接されている。
In addition, the
The
(底板の溶接部検査方法)
次に、溶接部検査装置10により石油タンク300の底板301の溶接部15を自動的に検査する溶接部自動検査方法を、図6、図8~図10及び図11のフローチャートに基づいて説明する。
具体的には、図8に示すように、石油タンク300の底板301の溶接部15を矢印A、矢印B及び矢印Cの順に自動的に検査する方法や、矢印A、矢印B及び矢印Dの順に自動的に検査する方法について説明する。
以下、段差状に重ねられた被溶接材において、溶接部15を検出する側から見て、奥側に位置する被溶接材を「奥側の被溶接材」、手前側に位置する被溶接材を「手前側の被溶接材」として説明することもある。
(Method for inspecting welded portion of bottom plate)
Next, an automatic weld inspection method for automatically inspecting the
Specifically, as shown in FIG. 8, a method of automatically inspecting the welded
Hereinafter, among the welded materials stacked in a stepped manner, the welded material located on the back side as seen from the side where the welded
図6、図7、図11に示すように、原点設定工程(S20)では、例えば石油タンク300の底板301上の原点に関する情報を設定する。ここで、原点とは、走行装置200が走行を開始する位置であり、例えば、走行装置200のバッテリー216の充電器が設置されている位置を、原点とすることができる。
As shown in FIGS. 6, 7 and 11, in the origin setting step (S20), for example, information about the origin on the
目標位置移動工程(S21)において、予め取得した目標位置情報と、位置検出センサ219が検出した走行装置200の位置情報とに基づいて、走行装置200を目標位置まで走行させる。すなわち、溶接部検査装置10が溶接部15の溶接線に沿って矢印A(図8参照)方向へ移動し、定間隔の検査位置で停止する。
なお、走行装置200の走行中に障害物検出センサ222が障害物を検出した場合、走行装置200の走行を停止させるか、障害物を回避するように走行装置200を走行させる。目標位置に到達したならば、水平センサ224により走行装置200に取り付けられたシャフト231が水平になるように、車輪214の独立懸架サスペンションを制御する。
In the target position movement step ( S<b>21 ), the traveling
When the
検査装置設置工程(S22)において、制御装置230は、段差検出センサ221から入力された溶接部15の位置情報に基づいて横方向移動機構218の駆動機構を制御する。横方向移動機構218のスライダ部材232を走行筐体212の幅方向に沿って溶接部15の上方まで移動させる。これにより、横方向移動機構218に接続された検査部20を、溶接部15の上方の適切な位置に位置付ける。
すなわち、段差検出センサ221が特定した溶接部15の位置が、第1振動体22と第1振動センサ54(図1参照)との間に位置付けられるように、第1センサホルダ51及び第2センサホルダ52(図1参照)を幅方向に移動させる。
In the inspection device installation step ( S<b>22 ), the
That is, the
図8、図9に示すように、検査部20は、奥側の第3被溶接材305に第1振動体22及び第2振動センサ55が配置され、手前側の第4被溶接材306に第2振動体23及び第1振動センサ54が配置される。よって、第1振動体22と第1振動センサ54とが溶接部15を跨いで配置される。また、第2振動体23と第2振動センサ55とが溶接部15を跨いで配置される。
次に、電動スライダ30を制御してステージ34を下降させることにより、第1振動体22及び第2振動センサ55を奥側の第3被溶接材305の表面に設置し、第2振動体23及び第1振動センサ54を手前側の第4被溶接材306の表面に設置する。電動スライダ30を制御してステージ34をさらに下降させることにより、ステージ34の第1脚部32及び第2脚部33を石油タンク300の底板301の表面に設置する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
Next, by controlling the
ここで、図1に示すように、第1振動センサ54は、第1振動センサ54の上面が開放された状態で第1センサホルダ51に支持されている。また、第2振動センサ55は、第2振動センサ55の上面が開放された状態で第2センサホルダ52に支持されている。これにより、第1振動センサ54及び第2振動センサ55の押し付け力を管理して昇降することができる。これにより、第1振動センサ54及び第2振動センサ55の測定精度を良好に確保した状態で、第1振動センサ54を手前側の第4被溶接材306の表面に設置でき、第2振動センサ55を奥側の第3被溶接材305の表面に設置できる。
Here, as shown in FIG. 1, the
図9、図11に示すように、溶接部検査工程(S23)において、第3被溶接材305が第4被溶接材306に対して奥側に位置することを打撃対象部材判定部220(図7参照)で判定する。奥側の第3被溶接材305の表面に第1振動体22が設置されている。この状態において、図5に示す溶接部検査工程、すなわち、コマンド送信工程(S1)から振動強度比演算工程(S8)までの一連の工程を実行する。
ここで、奥側の第3被溶接材305の表面に第1振動体22が設置されている。よって、コマンド送信工程(S1)から振動強度比演算工程(S8)において、第1振動体22で奥側の第3被溶接材305に衝撃を加える第1の溶接部検査方法により溶接部15ののど厚を検査する。
そして振動強度比演算工程(S8)が終了すると、溶接部15ののど厚(検査パラメータの一例)の演算結果を目標位置(検査対象位置)情報とともに保存する。
As shown in FIGS. 9 and 11, in the welded portion inspection step (S23), the hitting target member determination unit 220 (FIG. 7). The first vibrating
Here, the first vibrating
Then, when the vibration intensity ratio calculation step (S8) is finished, the calculation result of the throat thickness (an example of the inspection parameter) of the welded
図6、図9、図11に示すように、検査装置退避工程(S24)において、電動スライダ30を制御してステージ34を上昇させることにより、ステージ34の第1脚部32及び第2脚部33を石油タンク300の底板301の表面から引き離す。その後、電動スライダ30を制御してステージ34をさらに上昇させることにより、第1振動体22、第2振動体23、第1振動センサ54、及び第2振動センサ55を底板301の表面から引き離す。
次に、横方向移動機構218の駆動機構を制御し、横方向移動機構218のスライダ部材232を走行筐体212の幅方向に沿って移動させる。これにより、検査部20を、走行筐体212内の、走行装置200の走行の妨げにならない位置に退避させる。
As shown in FIGS. 6, 9, and 11, in the inspection apparatus retracting step (S24), the
Next, the drive mechanism of the
次に、バッテリー残量検出工程(S25)において、走行装置200のバッテリー216の残量を検出し、充電が必要か否かを判断する。充電が必要と判断した場合、走行装置200を制御して、(S20)で設定された原点まで走行装置200を走行させ、原点に設置された充電器にてバッテリー216の充電を行う。一方、充電が不要と判断した場合、制御装置230は、(S26)において内蔵されている図示しないタイマを参照し、走行装置200の走行時間が所定時間を経過したか否かを判断する。所定時間を経過したと判断した場合、走行装置制御部260は、走行装置200を制御して、(S20)で設定された起点まで走行装置200を走行させ、起点にてバッテリー216を交換する。
Next, in the remaining battery level detection step (S25), the remaining amount of the
一方、所定時間を経過していないと判断した場合、検査終了判定工程(S27)に進む。検査終了判定工程(S27)において、制御装置230は、記憶装置85を参照し、全ての目標位置について検査パラメータ(溶接部15ののど厚)の演算結果が保存されているかを確認して、全ての目標位置に関する検査が終了したか否か判断する。
全ての目標位置に関する検査が終了したと判断した場合、検査結果表示工程(S28)に進む。検査結果表示工程(S28)において、制御装置230は、例えば、検査制御部80のI/F回路83(図1参照)を介して、図示しない表示装置(例えばモニタ)に、目標位置毎の検査結果をマップ表示する。
On the other hand, if it is determined that the predetermined time has not elapsed, the process proceeds to the inspection end determination step (S27). In the inspection end determination step (S27), the
If it is determined that the inspection for all target positions has been completed, the process proceeds to the inspection result display step (S28). In the inspection result display step (S28), the
(S27)において、全ての目標位置に関する検査が終了していない判断した場合、フローは目標位置移動工程(S21)に復帰する。目標位置移動工程(S21)おいて、新たな目標位置情報を取得し、新たな目標位置に対してそれ以降の工程が順次実行される。
具体的には、溶接部15の段差を打撃対象部材判定部220で検出して溶接部検査装置10の走行方向を決める。打撃対象部材判定部220の情報に基づいて、溶接部検査装置10を走行装置200で溶接部15に沿わせて矢印A方向に走行させて溶接部15を継続して検査する。溶接部検査装置10を矢印A方向の溶接部15の検査が完了した後、溶接部15の段差を打撃対象部材判定部220で検出して溶接部検査装置10の矢印B(図8も参照)への走行方向を決める。打撃対象部材判定部220の情報に基づいて、溶接部検査装置10を走行装置200で溶接部15に沿わせて矢印B方向に走行させて溶接部15を継続して検査する。
In (S27), if it is determined that the inspection for all target positions has not been completed, the flow returns to the target position movement step (S21). In the target position movement step (S21), new target position information is acquired, and subsequent steps are sequentially executed for the new target position.
Specifically, the step of the welded
溶接部検査装置10を溶接部15に沿わせて矢印B方向に走行させる状態において、奥側の第3被溶接材305の表面に第1振動体22及び第2振動センサ55が設置され、手前側の第6被溶接材308の表面に第2振動体23及び第1振動センサ54が設置される。よって、溶接部検査装置10を走行装置200で溶接部15に沿わせて矢印A方向に走行させる第1の溶接部検査方法と同様に、奥側の第3被溶接材305に第1振動体22で衝撃を加えて溶接部15ののど厚を検査する。
溶接部検査装置10を矢印B方向の溶接部15の検査が完了した後、溶接部15の段差を打撃対象部材判定部220で検出して溶接部検査装置10の矢印C(図8も参照)への走行方向を決める。
When the
After the inspection of the welded
図6、図10、図11に示すように、打撃対象部材判定部220の情報に基づいて、溶接部検査装置10を走行装置200で溶接部15に沿わせて矢印C方向に走行させて溶接部15を継続して検査する。
溶接部検査装置10を溶接部15に沿わせて矢印C方向に走行させる状態において、奥側の第2被溶接材304の表面に第2振動体23及び第1振動センサ54が設置され、手前側の第3被溶接材305の表面に第1振動体22及び第2振動センサ55が設置される。よって、第2の溶接部検査方法と同様に、奥側の第2被溶接材304に第2振動体23で衝撃を加えて溶接部15ののど厚を検査する。
これにより、図6、図8に示すように、石油タンク300の底板301の溶接部15を溶接部検査装置10で矢印A、矢印B及び矢印Cの順に自動的に検査することができる。
As shown in FIGS. 6, 10, and 11, based on the information of the target
When the
6 and 8, the welded
ここで、溶接部検査装置10を矢印B方向に走行させて溶接部15ののど厚を検査した後、溶接部検査装置10を走行装置200で溶接部15に沿わせて矢印D方向に走行させて溶接部15を継続して検査することも可能である。すなわち、溶接部検査装置10を溶接部15に沿わせて矢印D方向に走行させて、矢印B方向に走行させる第1の溶接部検査方法と同様に、奥側の第5被溶接材307に第1振動体22で衝撃を加えて溶接部15ののど厚を検査する。
これにより、石油タンク300の底板301の溶接部15を溶接部検査装置10で矢印A、矢印B及び矢印Dの順に自動的に検査することができる。
Here, after inspecting the throat thickness of the welded
As a result, the welded
このように、実施形態1の溶接部検査装置10によれば、例えば石油タンク300の底板301上で、走行装置200で自動的に走行させつつ、溶接部検査装置10を溶接部15の溶接線に沿って移動させて定間隔で停止する。停止した位置でセンサ部24(第1振動センサ54、第2振動センサ55)(図1参照)を昇降することにより溶接部15ののど厚を検査することができる。これにより、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
As described above, according to the
以上説明したように、実施形態1の溶接部検査装置10によれば、第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定される第1、第2の振動強度を示す波形の乱れを少なくでき、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
As described above, according to the
以上、本発明の実施形態1について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。石油タンク300の底板301の上には、底板301を形成する板材からの錆や、石油タンク300の屋根から落ちてきた錆などが存在し、検査結果に影響を与える場合も考えられる。そこで、走行装置200に、底板301の上に存在する錆や塵等を除去するためのエアブローをさらに設けてもよい。
The first embodiment of the present invention has been described above. However, the invention is not limited to the above embodiments. On the
実施形態1では、検査装置退避工程(S24)において、検査部20を石油タンク300の底板301から引き離した後、横方向移動機構218を駆動することにより、検査部20を走行装置200の走行の妨げにならない位置まで移動させた。但し、これに限られず、検査部20を石油タンク300の底板301から引き離した後、走行装置200の走行の妨げにならなければ、検査部20を幅方向に移動させなくてもよい。
In the first embodiment, in the inspection device retracting step (S24), after the
実施形態1では、(S26)において、制御装置230が所定時間経過したと判断した場合、走行装置制御部260は、走行装置200を制御して、(S20)で設定された起点まで走行装置200を走行させ、起点にてバッテリー216を交換した。但し、これに限られず、(S26)において、制御装置230が所定時間経過したと判断した場合、バッテリー216の交換が必要な旨を、例えばI/F回路83を介して図示しない表示装置に表示してもよい。バッテリー216の交換が必要な旨を表示装置に表示することにより作業員に報知し、起点まで戻ることなく、その場でバッテリー216の交換を行う。
In the first embodiment, when the
実施形態1では、目標位置移動工程(S21)において、記憶装置85から取得した目標位置情報と、位置検出センサ219が検出した走行装置200の位置情報とに基づいて、走行装置200を目標位置まで走行させた。但し、これに限られず、石油タンク300の底板301の溶接部15の連続である溶接線を、例えば、段差検出センサ221によって検出し、段差検出センサ221が検出した溶接線に沿って走行装置200を走行させてもよい。
In the first embodiment, in the target position movement step (S21), the traveling
<実施形態2>
次に、実施形態2の溶接部検査装置400を図12、図13に基づいて説明する。なお、実施形態2の溶接部検査装置400において、実施形態1の溶接部検査装置10と同一、類似部材については同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
図12に示すように、実施形態2の溶接部検査装置400は、実施形態1の溶接部検査装置10から第2振動体23を除去し、ステージ34を回転可能に構成したもので、その他の構成は実施形態1の溶接部検査装置10と同様である。
ステージ34は、例えば、回転軸402を中心にして矢印E方向(時計回り方向)と、矢印F方向(反時計回り方向)とに回転可能に支持されている。ステージ34には、第1振動体22、第2振動センサ55、及び第1振動センサ54が支持されている。なお、ステージ34は、矢印E方向及び矢印F方向のいずれか一方に回転させるように構成してもよい。
<Embodiment 2>
Next, a
As shown in FIG. 12, the
The
実施形態2の溶接部検査装置400によれば、第1振動体22及び第2振動センサ55が奥側の第1の被溶接材13に設置され、第1振動センサ54が手前側の第2の被溶接材14に設置される。第1振動体22で奥側の第1の被溶接材13に衝撃を加えて第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定した第1の振動強度及び第2の振動強度に基づいて溶接部15ののど厚を検査する。
According to the weld
図13(a)に示すように、溶接部検査装置400によれば、第1振動体22及び第2振動センサ55が手前側の第2の被溶接材14に設置され、第1振動センサ54が奥側の第1の被溶接材13に設置されることが考えられる。この場合、ステージ34を矢印E方向へ回転軸402を中心にして回転する。
As shown in FIG. 13( a ), according to the weld
図13(b)に示すように、ステージ34を回転することにより、第1振動体22及び第2振動センサ55が奥側の第1の被溶接材13に設置され、第1振動センサ54が手前側の第2の被溶接材14に設置される。第1振動体22で奥側の第1の被溶接材13に衝撃を加えて第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定した第1の振動強度及び第2の振動強度に基づいて溶接部15ののど厚を検査する。
As shown in FIG. 13B, by rotating the
このように、溶接部検査装置400によれば、ステージ34を回転することにより、ステージ34に第2振動体23を支持することなく、実施形態1の溶接部検査装置10と同様に、例えば石油タンク300の底板301(図8参照)の溶接部15を検査できる。すなわち、実施形態2の溶接部検査装置400を、例えば石油タンク300の底板301上において自動的に走行させつつ、溶接部15を検査することができる。これにより、実施形態2の溶接部検査装置400によれば、実施形態1と同様に、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
以上説明したように、実施形態2の溶接部検査装置400によれば、第1振動センサ54及び第2振動センサ55で測定される第1、第2の振動強度を示す波形の乱れを少なくでき、且つ、膨大な数の検査個所を効率良く検査することができる。
As described above, according to the
As described above, according to the weld
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
実施形態1及び実施形態2では、奥側の被溶接材と手前側の被溶接材とのうち一方の被溶接材を奥側の被溶接材として、奥側の被溶接材に衝撃を加えて溶接部ののど厚を検査する例について説明したが、これに限らない。その他の例として、奥側の被溶接材と手前側の被溶接材とのうち一方の被溶接材を手前側の被溶接材として、手前側の被溶接材に衝撃を加えて溶接部ののど厚を検査してもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
In
10,400…溶接部検査装置
12…溶接板材
13…第1の被溶接材(奥側の被溶接材、一方の被溶接材)
14…第2の被溶接材(手前側の被溶接材、一方の被溶接材)
15…溶接部
21…振動体
22,23…第1、第2の振動体
24…センサ部
30…電動スライダ(上下移動機構)
34…ステージ
51…第1センサホルダ(第1ホルダ)
52…第2センサホルダ(第2ホルダ)
54…第1振動センサ(第1のセンサ)
55…第2振動センサ(第2のセンサ)
85…記憶装置(記憶部)
88…演算部
200…走行装置
212…走行筐体(筐体)
214…4つの車輪
214a…一方側の第1車輪
214b…他方側の第2車輪
216…バッテリー
218…横方向移動機構
219…位置検出センサ(位置センサ)
220…打撃対象部材判定部
221…段差検出センサ
222…障害物検出センサ(障害物検出装置)
224…水平センサ
226…前照灯
230…制御装置
300…石油タンク
301…底板
14... Second welded material (welded material on the front side, one welded material)
34...
52... Second sensor holder (second holder)
54... First vibration sensor (first sensor)
55... Second vibration sensor (second sensor)
85 ... storage device (storage unit)
88...
214...Four
220 ... Strike target
224...
Claims (11)
前記奥側の被溶接材と前記手前側の被溶接材とのうち一方の被溶接材を判定する打撃対象部材判定部と、
前記打撃対象部材判定部で判定された前記一方の被溶接材に衝撃を加える振動体と、
前記衝撃によって前記一方の被溶接材から前記溶接部を経て他方の被溶接材に伝搬した衝撃波の第1の振動強度を測定する第1のセンサと、
前記衝撃によって前記一方の被溶接材を伝搬した衝撃波の第2の振動強度を測定する第2のセンサと、
前記溶接部ののど厚が異なる複数の試験片を用いて予め取得された、サンプル振動強度比と前記溶接部ののど厚との相関データを格納している記憶装置と、
前記第1のセンサによって測定された前記第1の振動強度と前記第2のセンサによって測定された前記第2の振動強度との比を、前記記憶装置に格納された前記相関データに代入して前記溶接部ののど厚を演算する演算部と、を備えることを特徴とする溶接部検査装置。 A welded portion inspection device for inspecting a welded portion in which a material to be welded on the back side and a material to be welded on the front side are welded in a stepped manner when viewed from the detection side,
an impact target member determination unit that determines one of the back side welding material and the front side welding material;
a vibrating body that applies an impact to the one welded material determined by the hit target member determination unit;
a first sensor for measuring a first vibration intensity of a shock wave propagated by the impact from one of the materials to be welded to the other material to be welded through the welded portion;
a second sensor for measuring a second vibration intensity of the shock wave propagated through the one workpiece due to the impact;
a storage device storing correlation data between the sample vibration intensity ratio and the throat thickness of the weld, which is obtained in advance using a plurality of test pieces having different throat thicknesses of the weld;
Substituting the ratio of the first vibration intensity measured by the first sensor and the second vibration intensity measured by the second sensor into the correlation data stored in the storage device and a calculator for calculating the throat thickness of the weld .
前記第2のセンサを、該第2のセンサの上面を開放した状態で支持する第2ホルダと、をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の溶接部検査装置。 a first holder that supports the first sensor with the upper surface of the first sensor open ;
3. The weld inspection apparatus according to claim 1 , further comprising a second holder that supports the second sensor with an upper surface of the second sensor opened. .
前記走行装置に設けられ、前記第1ホルダ及び前記第2ホルダを前記走行装置の進行方向と直交する幅方向に移動させる横方向移動機構と、
前記走行装置に設けられ、前記横方向移動機構、及び前記走行装置を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記演算部を備えることを特徴とする請求項3又は請求項5に記載の溶接部検査装置。 a traveling device capable of traveling the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side;
a lateral direction moving mechanism provided in the traveling device for moving the first holder and the second holder in a width direction perpendicular to the traveling direction of the traveling device;
a control device provided in the traveling device for controlling the lateral movement mechanism and the traveling device;
6. The weld inspection apparatus according to claim 3, wherein the control device includes the arithmetic unit.
前記走行装置の位置を検出する位置センサと、をさらに備え、
前記制御装置は、前記位置センサが検出した前記走行装置の位置と、前記記憶部に記憶されている目標位置情報とに基づいて、前記走行装置を目標位置まで移動させることを特徴とする請求項6に記載の溶接部検査装置。 a storage unit storing target position information;
a position sensor that detects the position of the traveling device,
The control device moves the traveling device to the target position based on the position of the traveling device detected by the position sensor and the target position information stored in the storage unit. 7. The weld inspection device according to 6.
前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材を走行可能な車輪と、
前記車輪に支持された筐体と、
前記車輪を駆動させるバッテリーと、
前記筐体に対して前記車輪の高さを独立して調節可能な、独立懸架式サスペンションと、を備え、
前記制御装置は、前記独立懸架式サスペンションを制御し、前記奥側の被溶接材及び前記手前側の被溶接材に対する前記筐体の水平性を維持することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の溶接部検査装置。 The running device
a wheel capable of traveling on the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side;
a housing supported by the wheels;
a battery that drives the wheels;
an independent suspension capable of independently adjusting the height of the wheels with respect to the housing,
6. The control device controls the independent suspension to maintain horizontality of the housing with respect to the material to be welded on the far side and the material to be welded on the front side. 8. The weld inspection device according to 7.
前記制御装置は、前記横方向移動機構を制御して、前記段差検出センサが特定した前記溶接部の位置が、前記振動体と前記第1の振動強度を測定する前記第1のセンサとの間に位置付けられるように、前記第1ホルダを前記幅方向に移動させることを特徴とする請求項6から8のいずれか一項に記載の溶接部検査装置。 a step detection sensor that detects a step between the material to be welded on the back side and the material to be welded on the front side to identify the position of the welded portion;
The control device controls the lateral movement mechanism so that the position of the weld specified by the step detection sensor is between the vibrating body and the first sensor that measures the first vibration intensity. The weld inspection apparatus according to any one of claims 6 to 8, wherein the first holder is moved in the width direction so that the first holder is positioned at .
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