JPS62119453A

JPS62119453A - スポツト溶接部検査方法

Info

Publication number: JPS62119453A
Application number: JP60260659A
Authority: JP
Inventors: Shoichiro Nitta; 新田　彰一郎; Masao Watanabe; 正雄渡辺
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1985-11-20
Filing date: 1985-11-20
Publication date: 1987-05-30

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、自動車や家電製品に多用されているスポット
溶接の溶接部検査方法に係り、特に製品を破壊すること
なく短期間でスポット溶接部の異常を片面側から検査す
ることのできるスポット溶接部検査方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にスポット溶接における溶接部の溶接精度は、その
ナゲツトが、所定の大きさに形成されているかどうかに
よるところが大きい。溶接が健全な場合にはナゲツトは
溶接時に使用される電極チップの径よりもやや大きいか
、または、それに近い大きさに形成される。しかし、溶
接が充分でないと電極チップの径よりもはるかに小さく
形成されて未溶着の部分を生ずる。この未溶着を検出す
るためナゲツトが必要とされる大きさに形成されている
かどうかを検査する装置として第４図に示す如く超音波
を用いたスポット溶接検査装置が用いられている（例え
ば特公昭５０−１５６７７号）。すなわち、検査に当っ
ては、上板５と下板６の被検査体において溶接により生
じた凹所の表面に超音波探触子１を固定したウェーブガイド
２の接触面を微少量のマシン油を介在させて接触せしめ
、超音波探触子１より超音波を発射せしめ、該波をウェ
ーブガイド２を経て被検査体に入射させ、被検査体から
の反射波を該ウェーブガイド２を経て超音波探触子１に
より受信し、オシロスコープ７に波形を表示させる。こ
のように、被検査体の溶接部が上記ウェーブガイド２の
溶接面の外径と同じかそれより大きい径を有するナゲツ
ト４を形成しているときには前記超音波はウェーブガイ
ド２の環状の接触面より被検査体の上板５内に前記表面
より該接触面と同じ形状の環状に入射し、入射波はナゲ
ツト４を通過して下板６の溶接部凹所表面にて反射し、
該反射波の多くは前記入射波と同じ経路を経て超音波接
触子１にて受信され、また前記反射波の一部は上板５の
前記表面にて再び反射して該表面と下板６の前記表面と
の間で多重反射を起し、その反射波も同様にウェーブガ
イド２を経て超音波探触子１に受信される。

この検査において受信された反射波はオシロスコープ上
に受信波形８を表示する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来のスポット溶接検査装置にあっては、ウ
ェーブガイドの接触面の内径１１がナゲツト寸法の合否
判定の基準径に等しくできており、この基準径が被検体
の板厚と溶接等級から決められているため、被検体の板
厚または、溶接等級が異なる溶接部の検査の場合には適
応するウェーブガイドに交換しなければならず、多種類
の形状を設けなければならない。例えば０．６ｎａ〜３
．０Ｈ１までの範囲で、１０種類の板厚の部材を用い、
３つの溶接等級で構成される自動車のボデーを検査する
場合には、ウェーブガイドは３０種類が必要となる。

また、従来のスポット溶接検査装置にあっては、スポッ
ト溶接部表面しウェーブガイドの溶接面が密着せず、超
音波が受信できないことが多いという欠点を有している
。これは、溶接電極のくぼみや敗りにより溶接部表面に
凹凸ができることによる。さらに、ウェーブガイドの先
端の外径１２が。

検査判定基準の径よりもしばしば大きくなり、溶接部の
凹凸と干渉し易いためである。例えば厚板１．０ｍｍで
Ａ級溶接の場合、ＪＩＳ規格では、ナゲツト４の基準径
は５．０ｎｏであり、ウェーブガイドの吸青板３の径１
１は５．０ＩＩＩｆｉとなり、ウェーブガイドの先端の
外径１２は約７．０■必要となり通常のＲ型電極の先端
径の７．０ｍｍと等しくなり、くぼみの稜線と干渉し易
く、隙間が生じ。

超音波が被検体へ伝播せずに検査ができない。

さらに、従来のスポット溶接検査装置にあっては、オシ
ロスコープ７の受信波８の解析に経験を要し熟練を要す
る。これは、ウェーブガイド中で、被検体の上板５表面
からの反射波すなわち、表面波Ｓが遅れて繰り返してオ
シロスコープ７に表われることや、ナゲッ１〜４の径が
ウェーブガイド２の先端の接触面の内径１１よりも大き
く、外径１２よりも小さい場合にはオシロスコープ７の
受信波形８は、第６図、第８図、に示す多量反射波が重
畳するので、複雑な波形となり未経験者には判別が円建
となるためである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、製品を破壊することなく、スポット溶
接部を片面側から簡単に溶接強度を的確に把握すること
のできるスポット溶接と部検査方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はスポット溶接部に超音波を発振し該超音波の反
射波を用いてナゲツトの径を判定するものにおいて、被
検体への接触部が円錐状の焦束形接触子を用い該接触子
を被検体のスポット溶接部のくぼみ部の外領域から該く
ぼみ部中心を通り反対の外領域へ走査し、上記発振波か
ら第１反射波の入力までの時間の大小によってナゲツｌ
−の有無を判定し、該ナゲツト有信号の走査址増分の積
分値によってナゲツト径の大きさを求め、予め記憶され
ている正常ナゲツト径と比較して正常ナゲツト径より測
定ナゲツト径が小さいときにスポット溶接異常を検出す
ることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１図には、本発明の一実施例が示されている。

図においてクリア操作スイッチ１７、走査ＯＫクランプ
８、溶接等級ボタン１９が設けられている超音波探触子
１の先端は、円錐状で焦束型の接触子２０が設けられて
いる。この接触子２０は、上板５の表面上を走査するよ
うに構成されている。

また、超音波探触子１はフレキシブルジヨイント２２を
介して差動変圧変位計２３に取り付けられている。この
差向変圧変位計２３にはナゲツト径演算部２７が接続さ
れている。このナゲツト径演算部２７には１合否判定比
較部２８と、ナゲツト境界判別部２６が接続されている
。このナゲツト境界判別部２６にはゲート設定検出部２
５を介して超音波厚さ計２４が接続されている。この超
音波パルス送受信部２４には、走査ＯＫクランプ８が接
続されている。また、合否判定比較部２８には、判定表
示部２９が接続されている。なお、図中４はナゲツト、
６は下板、２１は接触媒質である。

このように構成されるものであるから、被検体の上板５
のスポット溶接部の上面に、先端が細くなった円錐状で
集束型の超音波探触子１を押しあて、ナゲツト境界判別
部２６から発信する超音波パルスを接触媒質２１を介し
て被検体に入射しながらスポット溶接部のくぼみの外か
らくぼみの中心線上を通り、再びくぼみの外まで走査す
る。このように超音波厚さ計２４でスポット溶接部のく
ぼみの外域で、上板５の板厚を測定し、この測定値を合
否判定比較部２８に入力し記憶する。次に、超音波厚さ
計２４でスポット溶接部のくぼみの内域で上板５と下板
６の合計の板厚を測定し１合否判定比較部２８に入力す
る。このとき、ナゲツトが形成されていなければ測定値
は上板５の板厚と近似した値となり、合否判定比較部２
８は直ちに演算処理し、判定表示部２９に溶接不良を示
す表示又は警報が出される。

また、ナゲツトが形成されていれば、測定値は、上板と
下板の各板厚の合計に近似した値となる。

このナゲツト部板厚は、合否判定比較部２８に入力され
、゛ナゲツト部板厚と共に入力記憶されている上板５の
板厚と大小比較演算され、上板５と下板６のうち厚さの
薄い方の値が基準板厚として選択され、記憶される。

次に、検査するスポット溶接の等級を超音波探触子の頭
部に設けられている溶接等級選択ボタン１９によって選
択し、合否判定比較部２８に入力し、前記基準板厚によ
り判定の基準となるナゲツト基準径が演算または読び出
しされ比較基準値として記憶される。

超音波探触子１を第２図（Ａ）に示す如く走査させると
、各走査区域Ｉ、Ｉｆ、ｍにおいては、第２図（Ｂ）に
示す如き受信波形が得られる。すなわち、被検体に入射
した超音波４０は、超音波探触子１がナゲツト４の領域
外！および■に位置する場合には被検体の上板５の底面
５１から反射波４１が多重に受信され５この多重反射波
のうち第１番目に受信される反射波Ｂ１−０に着目する
。次に超音波探触子１がナゲツト４の内部すなわち■区
域に位置する場合には、被検体の上板５の底面５１から
の反射波４１は発生せず、被検体の下板６の底面６１か
らの反射波４２が発生する。

そこでいま、被検体の上板５の底面５１からの第１番目
の反射波Ｂニー、にゲート設定検出部２５により第２図
（Ｃ）に示すようにゲートを設定し、その部位に存在す
る反射波高さをピークホールドし、ゲート出力とする。

このゲート出力はナゲツト４の存在する領域■では反射
波Ｂ１−□が消滅しているためゲート出力はほぼ零とな
るゲートを設定し９反射波高さすなわち、ゲート出力を
検出すると、ナゲツト４のある領域では、反射波Ｂ□−
□が発生しないためゲート出力がほぼ零となる。この出
力の変化により、ナゲツトの境界が検出される。これを
ナゲツト境界判別比較部２６に入力してスイッチング機
能によってＯＮ・ＯＦＦ信号を超音波探触子１と連結し
て、その走査移動距離を出力する差動変圧変位計２３か
らの出力と共にナゲツト径演算部２７へ入力することに
よりナゲツト径を定量測定することができる。さらには
基準ナゲツト径と比較し大きさの合否判定をして表示ま
たは警報を出す検査装置も可能である。

次に具体的検査方法について説明する。まず、スポット
溶接部のくぼみの外すなわち、第２図（Ａ）の領域■又
は■の領域にペンシル形状をした超音波探触子１の先細
の円錐状の焦束形接触子２０を押し当てる。このとき、
超音波探触子１とフレキシブルジヨイント例えば球継手
２２により自在に連結されている巻動変圧変位計２３の
軸を超音波探触子１を走査する方向に合せる。この状態
で超音波探触子１に設けられている走査ＯＫランプ１８
が点灯しゲート設定検出部２５がら超音波の受信波の出
力が出ていることを確認して超音波探触子１をくぼみの
外から、すなわち第２図（Ａ）の■又は■の領域からく
ぼみの中央線上。

すなわち第２図（Ａ）の■領域へ走査し、しかる後くぼ
みの外へ、すなわち第２図（Ａ）の■又は■の領域へ約
１０〜２０ｍ走査する。

この走査する間に、超音波厚さ計２４から発射されたパ
ルス状の超音波４０は初め上板５の底面５１から反射し
次にナゲツト４のある部分では下板６の底面６１から反
射しナゲツト４の形成されている部分以外で再び上板５
の底面５１からの第１番目に反射してくる波Ｂ１−１の
出方をゲートに設定検出部２５からナゲツト境界判別比
較部２Ｇに入力しスイッチング信号をナゲツト径演算部
２７に入力してナゲツト径測定値を演算し、この演算結
果を合否判定比較部２８に入力する。この合否判定比較
部２８に入力すると、予め記憶されているナゲツト径基
準値と比較演算して判定表示部２９へその判定結果をラ
ンプ表示する。

また、空孔による内部欠陥があれば、ナゲツト境界判別
部２６からスイッチング信号が２回以上０Ｎ−ＯＦＦＬ
、たことにより内部欠陥有りのランプを判定表示部２９
へ点灯する。

第３図には、スポット溶接部検査のフローチャートが示
されている。すなわち、ステップ１００において上板５
の厚さｔ□を取込み、ステップ１０１においてナゲツト
のできた状態での総合板厚ｔｉ（上板５、下板６の総合
板厚）を超音波探触子を用いて取込む。次に、ステップ
１０２において、ステップ１０１において求めた総合板
厚ｔ、からステップ１００において求めた上板５の厚さ
ｔ□を減算して下板厚ｔ２を求める。

ｔｘ＝　ｔ３　　ｔ、ｘこの上板５の厚さｔ□と下板６の厚さｔ２の自車さい方
を基準板厚ｔ。とする。

次にステップ１０３において、溶接等級（Ａ＝５．Ｂ＝
４．Ｃ＝３）を選択して入力し、ナゲツト必要径Ｄｏを
演算し、ステップ１０４においてナゲツトを含む部位の
スキャニングした反射波の取込を行う。次にステップ１
０５において、反射波の積算値Ｄｎがナゲツト必要径Ｄ
ｏより小さいか否かを判定し。

Ｄ　ｎ　）　［）　０であると判定すると、ステップ１０６において、ナゲツ
ト径の異常を表示してフローを終了する。

また、ステップ１０５において。

Ｄｎ≦Ｄ。

であると判定すると正常であるので、そのままぬける。

〔発明の効果〕

以上説明したよ）に、本発明によれば、超音波探触子の
先端が細いため、スポット溶接部との接触面積が小さく
、溶接部の凹凸との隙の発生がなくなり、被検体との超
音波の送受信が、接触媒質を介して良好となる。

また、本発明によれば、超音波探触子の先端径が小さい
ことによりナゲツト径をより精度高く測定することがで
きる。

さらに本発明によれば、超音波厚さ計を用いているため
に被検体の板厚を予め記憶させておくことなく板厚を測
定して入力することによりナゲツトの基準径を算定する
ことができる。

さらにまた本発明によれば、受信波のうち、表面波から
第１番目に反射して（る波Ｂニー□にゲートを設けて被
検体の上板と下板の各板厚と無関係にナゲツトの形成さ
れている部位では、反射波Ｂ□−４が消滅することを知
り、ナゲツト径を測定することができる。

また、本発明によれば、従来の如くナゲツト径基準の違
いによりその都度超音波探触子を交換していたのが必要
性がない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す構成図、第２図は走査領
域と受信波を示す図、第３図は動作フローチャート、第
４図は従来の装置を示す図、第５図はナゲッ１−がウェ
ブガイドより大きい場合を示す図、第６図は第５図の反
射波を示す図、第７図はナゲツトがウェブガイドより小
さい場合を示す図、第８図は第７図の反射波を示す図で
ある。１・・・超音波探触子　　　４・・・ナゲツト５・・・
上板　　　　　　　６・・・下板２０・・・接触子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スポット溶接部に超音波を発振し、該超音波の反
射波を用いてナゲットの径を判定するものにおいて、被
検体への接触部が円錐状の焦束形接触子を用い該接触子
を被検査のスポット溶接部のくぼみ部の外領域から該く
ぼみ部中心を通り反対の外領域へ走査し、上記発振波か
ら第１反射波の入力までの時間の大小によってナゲット
の有無を判定し、該ナゲット有信号の走査量増分の積分
値によってナゲット径の大きさを求め、予め記憶されて
いる正常ナゲット径と比較して正常ナゲット径より測定
ナゲット径が小さいときにスポット溶接異常を検出する
ことを特徴とするスポット溶接部検査方法。