JPH038581A - 溶接状態監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 溶接加工中の物体が発する超音波を的確に検出し、溶接
状態を確実に監視する装置に関し、溶接加工中の特に円
筒状加工物について、超音波センサの取り付けが容易で
、且つ精度の高い監視装置を提供することを目的とし、 溶接加工中の物体が発する超音波信号を超音波センサに
より検出して溶接状態を監視する装置において、溶接加
工中の物体を保持する保持部に付設された鍔を有し、該
鍔を超音波に対し減衰の少ない液体中に浸して、超音波
センサは前記液体中を伝播する超音波信号を検出する構
成としたことで構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は溶接加工中の物体が発する超音波を的確に検出
し、溶接状態を確実に監視する装置に関する。

従来、溶接加工中の物体が発する超音波を超音波センサ
により検出することは実行されているが、加工中の物体
が円筒状であるとき、超音波センサを加工場所の近辺に
設けることは困難な場合が多かった。超音波センサを容
易に取り付け、且つ超音波を的確に検出する手段を開発
することが要望された。

［従来の技術］ 金属表面にレーザ光を照射しシーム溶接する技術が開発
され、その溶接状態は超音波センサにより監視すること
が行われている。溶接加工の自動化・無人化が要求され
、且つ加工品質の向上という要求が強くなるから、加工
中に加工状態を常時監視し、且つ制御することが必要と
なる。溶接時に材料内部の組織や構造の変化に伴い、局
所的にたまっていた歪エネルギーが急速に解放されると
き、発生する音波放出をアコースティックエミッション
（ＡＥと略称する）という。金属表面を溶接するときは
ＡＥ倍信号して１５０ｋＨｚ程度の超音波が発生してい
るため、超音波センサを使用して検出した信号により溶
接状態を判断している。即ち、完全に溶接できた場合と
、内部に欠陥を持って溶接された場合とで、発生するＡ
Ｅ倍信号異なることが判っているからである。そのとき
超音波センサは加工物に直接取り付けたり、加工テーブ
ルまたは加工治具に取り付けることが多い。このように
超音波センサは加工物に接近させて取り付けることが検
出のため望ましいけれど、加工物が円筒状であって回転
動作のあるときは、加工物にセンサを直接取り付けるこ
とは困難な場合が多く、加工物を保持するチャック或い
はそのチャックを取り付けている主軸の終端部に取り付
けている。

［発明が解決しようとする課題］ 特に円筒状加工物のときは、加工物の回転と共に超音波
センサが回転して、センサ用コードがセンサ自体や加工
物に巻付くため、加工物に直接取り付けることが出来な
い。そこで他の場所に取り付けると、主軸の回転による
雑音をＡＥ倍信号共に検出して、監視の精度が低下する
欠点があった。

本発明の目的は前述の欠点を改善し、溶接加工中の特に
円筒状加工物について超音波センサの取り付けが容易で
、且つ精度の高い監視装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、１は溶接加工中の物体、２は加工物保持部、３は
保持部に付設された鍔、４は液体、５は超音波センサ、
６はＡＥ倍信号７は溶接加工点を示す。

溶接加工中の物体１が発するＡＥ倍信号超音波センサ５
により検出して溶接状態を監視する装置において、本発
明は下記の構成としている。即ち、溶接加工中の物体１
を保持する保持部２に付設された鍔３を有し、該鍔３を
超音波に対し減衰の少ない液体４中に浸して、超音波セ
ンサ５は前記液体４中を伝播するＡＥ倍信号検出する構
成とする。

［作用］ 円筒状のような溶接加工中の物体１の加工点７から発し
たＡＥ倍信号、保持部２と保持部に付設された鍔３とを
介して、液体４内を伝播する。即ちＡＥ倍信号保持部２
．鍔３のような金属材質内を伝播した後空気中に放出す
ることなく、液体４内を伝播して超音波センサ５に到達
する。したがって超音波センサ５は回転することなく使
用できるから、比較的大型で利得の高いものを使用して
精度の高いＡＥ倍信号検出が出来る。

［実施例コ 第１図に示す液体４は超音波に対し減衰の少ない材質を
使用する。アル、コールは減衰が少ないけれど蒸発性が
高いため好適ではなく、水が好適である。水は安価であ
り、人体に触れても無毒のためである。水中を超音波が
伝播する速度は約２．５ｋｍ　／　ｓである。なお、油
は水・アルコールと比較し減衰が大きいことが知られて
いるので、使用できない。

超音波が伝播中に固有音響インピーダンスの異なる物質
との境界に達したとき、先方物質のもつ固有音響インピ
ーダンスと、現物質のそれとの比により先方へ透過して
伝播を続けたり、殆ど反射して現物質内を伝播したりす
る。先方の音響インピーダンスを２２、現物質の音響イ
ンピーダンスを２１とすると、 反射率＝　（Ｚ２−Ｚｌ）／　（Ｚ２＋２１）と表され
る。物質の固有音響インピーダンスは鉄が４．６Ｘ１０
’ 空気４．１５Ｘ　１０ 水が４．４８Ｘ　１０５ であるから、鉄内がら空気中へは超音波が伝播せずに、
殆ど反射する。

また超音波は表面弾性波として伝播することが最も減衰
の少ないこととして知られている。

第２図は本発明の実施例としてレーザ光の照射により円
筒状物体をシーム溶接し、水を伝播した超音波をセンサ
で捕捉することを示す図である。

第２図において、５はＡＥセンサ、８はレーザ照射光、
９は水槽、１０は主軸、１１はモータ、１２はＡＥセン
サ台であって、超音波を効率良く拾い１．水に対し直接
触れることに弱いセンサを保護している。１３は除震台
を示し、その他第１図と同一の符号は同様のものを示す
。レーザ照射光８により加工点７において発生したＡＥ
倍信号加工物保持部２−鍔３−水４を伝播してＡＥセン
サ台１２からＡＥセンサ５に到達する。水４は水槽９に
入れてゴムなどの除震台１３により保持しているから、
モータ１１の回転による雑音や、作業者が作業台の周囲
を歩くときの音もＡＥセンサ５に伝播されず、レーザ加
工による溶接の状況を良好に監視することが出来る。

［発明の効果］ このようにして本発明によると、特に円筒状加工物の溶
接において、加工時に発生するＡＥ倍信号用いて加工状
態を監視する場合に、センサを溶接場所の近くの一個所
に固定しておくために、能力の充分に高い装置を使用す
ることが出来、また主軸などから発生する雑音に対して
も強くすることが可能である。所謂、非接触センサであ
るため、加工の自動化・無人化及び品質の向上に対して
寄与することが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の実施例の構成を示す図である。 １−溶接加工中の物体 ２−・加工物保持部 ３−鍔 ４−・−液体 ５−超音波センサ ６−Ａ　Ｅ信号 ７−加工点

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　溶接加工中の物体（１）が発する超音波信号を超音波
   センサ（５）により検出して溶接状態を監視する装置に
   おいて、 溶接加工中の物体（１）を、保持する保持部（２）に付
   設された鍔（４）を有し、 該鍔（３）を超音波に対し減衰の少ない液体（４）中に
   浸して、 超音波センサ（５）は前記液体（４）中を伝播する超音
   波信号を検出する構成としたことを特徴とする溶接状態
   監視装置。