JPS6042416B2 - スポツト溶接用超音波検査装置 - Google Patents

スポツト溶接用超音波検査装置

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JPS6042416B2
JPS6042416B2 JP53089262A JP8926278A JPS6042416B2 JP S6042416 B2 JPS6042416 B2 JP S6042416B2 JP 53089262 A JP53089262 A JP 53089262A JP 8926278 A JP8926278 A JP 8926278A JP S6042416 B2 JPS6042416 B2 JP S6042416B2
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Japan
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echo
reflected
ultrasonic
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welded part
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JP53089262A
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JPS5516746A (en
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明 阪野
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スポット溶接の溶着部に超音波ビームを入
射し、溶着部底面で反射されてくる多重反射エコーのエ
コー間隔から溶着部の溶着強度の良否を判定するスポッ
ト溶接用超音波検査装置に関し、乱反射エコーによる測
定結果への悪影響を皆無となしうると共に、超音波セン
サの溶着部へのセット不良を検知できる機能を備えたス
ポット溶接用超音波検査装置を提供するものである。
一般に、第1図に示すごときスポット溶接における被
溶接物Wの溶着部Mの厚さと該部の溶着強度との間には
第2図に示すような対応関係が存在し、溶着部Mの厚さ
を測定することによつて溶着強度の良否を間接的に判定
することができる。 たとえば、ナゲツトが充分大きく
形成された溶着良好品では、溶着面の溶け込みが充分に
行なわれてナゲツト組織が均質化されてると共に、適度
の電極加圧力により溶着部Mの厚さは板厚訃より僅かだ
け薄くなつている。このため、溶着部Mに超音波ビーム
を入射すると、超音波ビームは溶着部の底面て繰返し反
射して多重反射エコーを生じ、板厚2よりも僅かに小さ
い間隔を繰返し周期とする反射エコーとして観測される
。他方、溶接エネルギーの不足した溶着不良品では、溶
け込み不足を生じて溶着部M内に未溶着面か残存し、入
射された超音波ビームは該未溶着面と溶着部底面の両者
で反射を行ない、ほぼ板厚をを周期とする多重反射エコ
ーとし観測される。また溶接エネルギー過度の溶着不良
品では、長時間の電極加圧力のために溶着部Mの厚さが
大巾に薄くなり、入射された超音波ビームは板厚2より
も極端に小さい間隔を繰返し周期とする反射エコーとし
て観測される。したがつて、このような超音波ビームに
よつて生ずる多重反射エコーの間隔をブラウン管等で観
測することにより、スポット溶接における溶着部の溶着
強度の良否を判定することができる。 従来、このよう
な目的のために作られたスポット溶接用超音波検査装置
は、乱反射エコーの影響に対して何らの保護手段が講じ
られておらず、第3図に示すように、正規の多重反射エ
コーR、、R2、R3・・・・・・と乱反射エコーに、
、に2、・・・・・・が重畳して観測されるため、正規
の反射エコーR、、R。、R。のエコー間隔を明確に判
定することができず、また超音波センサのセット不良(
例えば傾いた状態でセットされた場合等)に対しても何
ら対策が講じられていなかつた。さらに、従来の装置に
おいては、上述せる如く多重反射エコーと乱反射エコー
が重畳して観測されるために、目的とする反射エコーの
みを抽出してそのエコー間隔をディジタル表示すること
が困難で、オンライン化が不可能であつた。本発明は、
特許請求の範囲の項に記載した構成の超音波検査装置と
することにより上述欠点を解決したものである。
以下、図面により本発明を説明する。
第4図は、本発明になる超音波検査装置の1実施例を示
し、ディジタル方式により構成した場合の例である。
1は超音波センサであつて、タイミング回路2のタイミ
ング制御に従つてパルス電圧発生部3から送られてくる
高電圧を超音波ビームに変換し、被溶接物Wの溶着部M
に入射すると共に、第3図のように溶着部底面から反射
してくる超音波ビームによつて生じる多重反射エコーR
l,R2,R3・・・・・・を受信するものである。
なお、記号Sのエコーはディレィ材11先端からの反射
エコーである。増巾回路4は、超音波センサ1で受信し
た多重反射エコーRl,R2,R3・・・・・・をN℃
回路5のゲインコントロールのもとに所要のレベルまで
増巾する受信増巾器である。ゲート回路6は、増巾回路
4から送られる多重反射エコーRl,R2,R3・・・
・・・のなかから時間間隔を測定すべき2個の反射エコ
ーRl,R2を選択する回路である。
通常この測定エコーには、第1回目の反射エコーR1と
第2回目の反射エコーR2が採用される。伝播時間測定
部7は、ゲート回路で選択された2個の反射エコーRl
,R2の時間間隔をディジタル測定すると共に、該測定
値と音速設定部8により与えられている超音波ビームの
音速値との積を求め、測定表示部9に被溶接物Wの溶着
部Mの厚さをディジタル値として表示する演算回路であ
る。
良否判定部10は、測定表示部9に表示された溶着部厚
さを監視して、第2図に示す溶着部厚さと剪断強度の関
係に従つて、スポット溶接における溶着部の溶着状態の
良否を判定判する回路てある。
さらに、本発明は上述構成に加え次の回路を備えている
乱反射エコーRl,r2の影響を除去するために、超音
波センサ1の超音波誘導部たるディレィ材11の外周囲
をカーボンプラスエポキシ樹脂等の吸音材12で囲み、
ディレィ材11の側壁に超音波ビームが衝突することに
より生ずる第5図aのごとき乱反射エコーRl,r2・
・・・・・を、第5図bのように直接吸収するよう構成
すると共に、乱反射エコーr1を電気回路的に除去する
干渉エコー除去回路13を設け、乱反射エコーに対して
二重の除去手段を講じている。
干渉エコー除去回路13は、単安定マルチバイブレータ
等のパルス発生回路から構成されており、第6図aに示
す第1回目の反射エコーR1をトリガ入力として第6図
bのように所定の時間巾を有する消去パルスEを発生し
、この消去パルスEによつて該パルスの発生している期
間だけ増巾回路4を非導状態となし、エコー間隔を測定
すべき正規の反射エコーR1とR2の間隙に発生する乱
反射エコーr1を第6図cのように回路的に除去するも
のである。
この干渉エコー除去回路13の作用によつて、乱反射エ
コーが前記せる超音波センサ1の吸音材12部分で完全
に除去されなかつた場合でも、回路的に完全に除去する
ことができる。セット不良判定回路14は、ゲート回路
とレベル検出器からなるコンパレータであつて、第1回
目の反射エコーR1の波高値を予め設定されてい・る基
準値と比較し、波高値が基準レベルよりも低いとき、超
音波センサ1が被溶接物Wの溶着部Mに垂直に接当して
いないこと(第7図参照)を検知するものである。
上述構成になる本考案装置は、パルス電圧発生・部3か
ら超音波センサ1の高電圧パルスを与えると、超音波セ
ンサ1は超音波ビームを被溶接物Wの溶着部Mに向つて
発射する。
この超音波ビームは、溶着部底面で繰返し反射され、そ
の反射の途中で乱反射等の干渉を生じなノがら、第3図
のごとく正規の反射エコーRェ,R2,R3・・・・・
・と乱反射エコーRl,r2・・・・・・の重畳された
エコーとして超音波センサ1で受信される。
このとき、乱反射エコーRl,r2・・・・・・のうち
、超音波センサ1の吸音材12と衝突する乱反射エコー
は、吸音材12により音響エネルギーを吸収されて第5
図aから第5図bの如く消滅する。超音波センサ1で受
信されたエコーは、増巾回路14に入力されて所定レベ
ルまで増巾されるが、このとき干渉エコー除去回路13
により、正規の反射エコーR1とR2の間隙に発生する
乱反射エコーr1の除去作用が行なわれる。
すなわち、干渉エコー除去回路13は、正規の第1回目
の反射エコーR1を受けて第6図の如く所定時間巾の消
去パルスEを発生し、この消去パルスEの間だけ増巾回
路4を非導通となし、乱反射エコーr1を除する。この
干渉エコー除去回路13と前述せる超音波センサ1の側
壁の吸音材12の二重の除去作用により、エコー間隔を
測定すべき正規の反射エコーR1とR2の間に存在する
乱反射エコーr1は完全に除去される。増巾回路4で増
巾回された正規の第1回目の反射エコーR1と第2回目
の反射エコーR2はゲート回路6で選択通過され、伝播
時間測定部7においてそのエコー間隔時間がディジタル
計測される。
計測されたエコー間隔時間は、音速設定部8から入力さ
れている超音波ビームの音速値と掛け算され、被溶接物
Wの溶着部Mの厚さとして測定表示回路9にディジタル
表示される。良否判定回路10は、測定された前記溶着
部Mの厚さが第2図に示す溶着部厚さの良好範囲内に入
つているか否かを識別して被溶接物wの溶着部Mの強度
の良否を判定する。
以上の作用によつて、溶接品質の良否の判定が自動的に
行なわれる。セット不良判定回路14は、反射エコーR
1の波高値を予め設定されている基準値と比較し、波高
値が基準より低い場合に第7図に示す如き超音波センサ
1の傾斜等のセット不良を検知し、セット不良信号を発
生する。
このセット不良信号によ一リ装置を停止させるか、ある
いはランプ等によリセット不良表示を行なえばよい。第
8図は、本発明装置をスポット溶接機本体に組込んでオ
ンライン化する場合の超音波センサ1の組付け構造例を
示し、超音波センサ1を溶接電極チップ101内に配設
することにより、溶接終了後、直ちに被溶接物Wの溶着
部Mの厚みを超音波ビームでディジタル計測しうるよう
構成したもので、溶着部Mの厚さが規格範囲外の場合に
は溶接コントロール部へ再度溶接指令を与え、溶着部厚
みが期格範囲内に入るまでこの操作を繰返すことにより
、スポット溶接における溶着部の溶着強度をオンライン
化で評価しうる。
なお上述した実施例は、ディジタル表示方式による超音
波検査装置についてのみ説明したが、従来用いられてい
るブラウン管表示方式の超音波検″査装置にも本発明は
適用しうること勿論である。
この場合には、干渉エコー除去回路13とセット不良判
定回路14は、第4図と同様に反射エコーの受信増巾回
路に接続すればよく、上述説明と同様の作用により乱反
射エコーのみを除去でき、ブラウン管上には正規の溶着
部底面からの多重反射エコーのみが映像として表示され
、反射エコーの間隔を正確に読み取ることが可能となる
。本発明は上述せる構成,作用になるもので、超音波ビ
ームによるスポット溶接の溶着部強度の良否判定におい
て誤判定の原因となる乱反射エコーを確実に除去するこ
とができ、検査の信頼性が大巾に向上すると共に、従来
不可能であつたディジタル計測が可能となり、検査工程
をオンライン化で実施しうるという優れた効果を発揮す
る。
さらに、本発明は、超音波センサの溶着部へのセット不
良を自動的に検知して誤判定を防止できるという著効を
奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はスポット溶接の溶着部断面図、第2図は被溶接
物の溶着部厚さと剪断強度の関係を示す図、第3図は超
音波ビームの溶着部における反射エコーを示す図、第4
図は本発明になる超音波検査装置の1実施例を示す図、
第5図A,bは第4図中超音波センサの吸音材12の作
用説明図、第6図A,b,cは第4図中干渉エコー除去
回路の作用説明図、第7図は第4図中セット不良判定回
路の作用説明図、第8図はスポット溶接機の溶接電極チ
ップと本発明における超音波センサの取付け構造例を示
す図である。 1・・・・・・超音波センサ、11・・・・・ディレィ
材、12・・・・・・吸音材、13・・・・・干渉エコ
ー除去回路、14・・・・・・セット不良判定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スポット溶接された被溶接物の溶着部に超音波ビー
    ムに入射して溶着部底面で反射されてくる多重反射エコ
    ーのエコー間隔から溶着部の溶着強度の良否判定を行な
    うスポット溶接用超音波検査装置において、超音波セン
    サの超音波誘導部たるデイレイ材の外周囲を吸音材で囲
    むと共に、第1回目の反射エコーをトリガ入力として所
    定の時間だけ反射エコーの受信増巾回路を非導通となす
    干渉エコー除去回路と、第1回目の反射エコーの波高値
    を計測して所定レベル以下のとき超音波センサのセット
    不良を検知するセット不良判定回路を備えたことを特徴
    とするスポット溶接用超音波検査装置。
JP53089262A 1978-07-21 1978-07-21 スポツト溶接用超音波検査装置 Expired JPS6042416B2 (ja)

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JPS5516746A JPS5516746A (en) 1980-02-05
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DE3424652C2 (de) * 1984-07-04 1993-11-11 Gao Ges Automation Org Vorrichtung zur dynamischen berührungslosen Bestimmung des lokalen Flächengewichts von blattförmigem Material
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JP3189736B2 (ja) 1996-07-26 2001-07-16 株式会社デンソー 複合表示装置
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