JPS62293154A

JPS62293154A - スポツト溶接部の検査装置

Info

Publication number: JPS62293154A
Application number: JP61137599A
Authority: JP
Inventors: Masao Watanabe; 正雄渡辺; Shoichiro Nitta; 新田　彰一郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-06-13
Filing date: 1986-06-13
Publication date: 1987-12-19

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】３、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
形成さ九で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１３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５０−１．＋６７７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
音波探触子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。

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１例えば０．６ｍｍ〜３．０
ｍ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３ｏ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
ト溶接部表面に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散りにより溶接部表面に
凹凸ができることによっている。さらに、ウェーブガイ
ドの先端の外径が、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．
ＯｌｍでＡ級溶接の場合、ＪＩＳ規格では、ナゲツト４
の基準径は５．０ｍｍであり、ウェーブガイドの吸着板
３の径は５．０ｆｆｌとなり、ウェーブガイドの先端の
外径は約７．ＯＩ必要となり通常のＲ型電極の先端径の
７．０ｍ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
。

そこで発明者らは先に特願昭６０−２６０６５９号にお
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
ゲツトの有無を判定し、ナゲツト有信号の走査量増分の
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
するスポット溶接部検査方法を提案した。

このような特願昭６０−２６０６５９号に示さ゛れる如
き、表面波と第１底面波との時間差を用いて板厚を求め
る板厚計の場合、原波形は、第１４図（Ａ）に示す如く
、表面波Ｓに比して底面波　Ｂ工、Ｂ２．・・・、Ｂｎ
の波高が小さく、しかも第１底面波から次第に小さくな
る。そこで、この板厚計はこれら底面波Ｂ工、Ｂ２．・
・・、Ｂｎが電圧比較回路で取扱いやすい電圧となるよ
うに第１４図（Ｂ）に示す如き増幅率（変化曲線は階段
波を一次ローバスフィルタを通したもの）で、増幅して
表面波Ｓと第１底面波Ｂ工との正確な時間差を得ている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような集束形接触子を用いて走査させてナゲツト径
を演算する方法にあっては、超音波探触子が正常な姿勢
のときは第１４図（Ｃ）に示す如く表面波Ｓ、第１底面
波Ｂ工、第２底面波Ｂ　３　＋・・・が正常に増幅され
るため、比較電圧Ｅ　ｒｅｆとの比較が正常に行える。

しかしながら、このような板厚計にあっては超音波探触
子が倒れ、すなわち底面に対しである傾斜が生じた場合
、第１４図（Ｄ）に示される如く波高列が全体的に低下
する。このため比較電圧Ｅ　ｒｅｆよりも小さくなり第
１底面波Ｂ工を検出することができず、第１４図（Ｂ）
に示す増幅率の関係から増幅後の底面波の波高が第１底
面波Ｂ１より第２底面波Ｂ２の方が大きいため第２底面
波Ｂ２を検出し、正規時間差ｔｏ　　（第１４図（Ｃ）
に図示されている）とは異なる誤った時間差もよく第１
４図（Ｄ）に示される）を得る。

この時間差ｔ工はナゲツト部の時間差しと略同−となる
。この結果、ナゲツト部の形成がなされていないにもか
かわらずナゲツト部が形成されているという誤った検出
をする恐れがある。

このような前述の如き超音波板厚計で走査しながら板厚
を測定しようとするときに生じる超音波探触子の倒れに
相当する現象は溶接電極のくぼみの周辺にできる傾斜面
でも生じる。この傾斜面の領域は上板底面からの反射波
列と下板底面からの反射波列とが共存する領域であるた
め相互に干渉し合い、受信しうるエネルギーは更に低下
する。

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部検査装置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、被検体へ接触させる円錐状の集束形先端を持
った超音波探触子と該超音波探触子の走査量を検知する
変位計とを有し、前記超音波探触子から繰返し超音波パ
ルスを発信しながら該超音波探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の中心を通り
反対側の外領域へ走査し被検体の表面及び底面からの反
射波を取り込み表面からの反射と底面からの反射との時
間差を求めその時間差の大小によってナゲツトの有無を
判定し該ナゲツト有信号の走査量増分の積分値からナゲ
ツト径を求めるものにおいて、上記底面から反射される
底面波列を取り出し該底面波列のピーク値を検出記憶す
る第１の手段と、前記第１の手段によって検出されたピ
ーク値を分圧して比較値を作る第２の手段と、前記第２
の手段によって作られた比較値と次に入力される底面波
とを比較し第１底面波を検出する第３の手段と、表面波
と前記第３の手段によって検出された第１底面波との時
間差から板厚を決定する第４の手段とからなる板厚計を
用いることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明は、前記第１の手段における底面波
列を表面波検出位置から作成された階段波発生部とその
階段波の一次遅れ、二次遅れ電圧を適宜組合せた可変利
得制御電圧によって増幅する増幅手段を設け、被測定対
象物の板厚の変化にピーク値があまり左右されない出力
を得るようにしたことを特徴とするものである。

さらに、本発明は、前記第１の手段によって検出された
ピーク値とあらかじめ定められた固定比較値とを比較し
、この比較結果によってナゲツト有無の判定をする手段
を設けたことを特徴とするものである。

またさらに、本発明は、前記増幅手段は、可変利得側＃
４電圧にピーク値が一定増幅度までは一定となる積分動
作系のフィードバック電圧を加えた可変利得制御電圧を
用いたものであ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
差動変圧変位計２３には走査量演算部２７が接続されて
いる。この走査量演算部２７には、品質水準演算部２８
と、板厚演算記憶部２６が接続されている。この板厚演
算記憶部２６にはピーク波高値を板厚の変化、超音波探
触子１の倒れ、あるいは超音波探触子１の接触圧に拘ら
ずピーク波高値を略一定とする可変利得付増幅器を内蔵
したパルス間隔計数部２５を介して超音波パルス送受信
部２４が接続されている。この超音波パルス送受信部２
４には、走査ＯＫクランプ８が接続されている。また、
品質水準演算部２８には、品質表示部２９が接続されて
いる。なお１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
の上面５０に、光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、超音波送受信部２４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
音波探触子１をスポット溶接点のくぼみの外域に当接し
、板厚演算記憶部２６で上板５の板厚Ｔ８を測定記憶し
、次に、超音波探触子１をスポット溶接点のくぼみの内
域に移動してナゲツト部の板厚、すなわち、上板５と下
板６の合計の板厚”ｒ１＋、２　を測定記憶する。この
２つの板厚Ｔ、、Ｔ工＋２を品質水準演算部２８が取り
込む。このとき、ナゲツトが形成されていなければ測定
値である板厚Ｔ１÷２は上板５の板厚Ｔ２と近似した値
となり、品質水準演算部２８は直ちに演算処理し、品質
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、上板部５の板厚Ｔ工より下板部６の板厚Ｔ２が小
さいと考えられるときには、同様に超音波探触子１を下
板６に当接し、板厚Ｔ２を読み取らせるか、又は１０進
キーで下板の板厚Ｔ２を入力（省略時Ｔ２＝Ｔ工）する
と品質水準演算部２８では板厚Ｔ工とＴ２とを大小比較
演算され厚さの薄い方を基準板厚Ｔｓｔとして選択記憶
する。

いま、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１．ｎ、ｍ、及び遷移域Ｋにおいて
は、第３図に示す如き受信波形が得られる。すなわち、
超音波探触子１の先端に取付けられた接触子２０中を進
行してきた超音波４０は、まず、被検体表面５１からの
反射波４１すなわち表面波Ｓと被検体中に入射した超音
波４２に分離される。この被検体に入射した超音波４２
は超音波探触子１がナゲツト４の領域外Ｉおよび■に位
置する場合には被検体の上板５の底面５３から反射波４
３が多重に受信され、底面波列Ｂニー、＋　Ｂ　Ｌ−２
＋　Ｂ　Ｌ−３・・・・が表される。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、被検体中に入射した超音波４４によって被検体の上
板５の底面５３が存在せず領域Ｉ、■のような底面５３
からの反射波４３は発生せず、被検体の下板６の底面６
３からの反射波４５が発生する。

また、走査区域１．ｎ、Ｈの各区域の切替り点区域であ
る走査区遷移域Ｘでは、上板５の底面５３からの反射波
４３と下板６の底面６３からの反射波４５とが混在する
ため１区域１．ＩＩＩと区域■との中間的な底面波列Ｂ
％−８＋　８％−２１ＢＭ−ｉｔ・・・が発生する。こ
のように上板５の底面５３と下板６の底面６３との両反
射波４３．４５が混在するときには反射波４３どうしが
、相互に干渉し合うから反射波全エネルギーが小さくな
る。また、この走査遷移区域れるようにスポット電極により形成された凹部の傾斜面
に接触子が当接するので被検体に入射する超音波４２Ａ
が傾いて進むためその反射波４３Ａと進み、反射波４３
の受信率が低下する。このため第２図図示走査遷移区域
矢の第１底面波Ｂ、４−□の波高は第３図に示す如く実
線又は点線のように低下するので従来のような比較電圧
固定形式の板厚計では時間差ｔ１”を読む場合と時間差
を−を読む場合とがあり、更に全体の受信率が低下する
と底面波を全く検出しない場合がある。

そこで区域■、■では上板部板厚Ｔ１に相当する時間差
ｔ工が測定されナゲツト部■ではナゲツト部厚さ、すな
わち、上下板厚Ｔ　ｉ＋、に相等する時間差ｔ２が測定
される。また、各走査区域の接点区域である走査遷移区
域λは底面波列のピーク値Ｂ　ｒａａｘと関係づけた比
較電圧Ｅｒｅｆ＝α・ｒａａｘ　　　（０，２＜　ａ　＜　０
．５）を導入することにより走査区域！、■と走査区域
■とに割り振ることができる。このように比較電圧Ｅ　
ｒｅｆを被測定波高に合せて動かし時間差ｔ工あるいは
ｔ２　を求めることにより判断不可能走査距離（ナゲツ
ト径積算値）Ｄｎｇを小さくできる。

第４図には波形処理回路のブロック図が示されている０
図において１０１は高圧パルス放電回路であって５ｏＯ
〜２５００回／秒の１００〜３００■のパルス放電を行
ない第５図（Ｂ）に示す如きパワーＰを超音波探触子１
０２に供給し、第５図（Ａ）に示す如きタイミング信号
Ｓ１を表面波位置演算回路１０４へ送出する。この超音
波探触子１０２に送り込まれた第５図（Ｂ）に示される
パワーＰは電気圧力変換素子から超音波（１０〜３０Ｍ
Ｈｚ）に変換されて超音波探触子１０２から被検体に発
信される。この発信された超音波の反射波が超音波探触
子１０２によって受信され、電圧に逆変換され第５図（
Ｂ）に示す如き原波形Ｙ１を得る。この原波形ＹＬはＡ
ＧＣ付初段増幅回路１０３に送出される。このＡＧＣ付
初段増幅回路１０３は後述するＡＧＣ制御電圧発生回路
１１２から出力される第５図（Ｋ）に示す如き信号Ｓ、
によって増幅率が増減され、超音波探触子１０２から出
力される第５図（Ｂ’）に示される反射波エネルギー電
圧Ｙ１を３０〜２００倍に増幅し第５図（Ｃ）に示す如
き１吹出力Ｙ２（ＦＴＰｏ、５Ｖｌ上）を出力する。

また、高圧パルス放電回路１０１から出力される第５図
（Ａ）に示す如きタイミング信号Ｓ工を入力する表面波
位置演算回路１０４では超音波探触子１０２の先端に介
在させたデレー材中の遅延時間を演算し、第５図（Ｄ）
に示す如き表面波受入れ信号Ｓ２を表面波増幅検出回路
１０５に送り出す。このように第５図（Ｃ）に示す如き
１吹出力Ｙ２と第５図（Ｄ）に示す如き表面波受入れ信
号Ｓ２　とを入力する表面波増幅検出回路１０５では、
第５図（Ｃ）に示されるような波形Ｙ２の中心部に存在
するゼロクロス附近を立ち上りとする第５図（Ｅ）に示
す如き階段波Ｓ、を発生し底面波列選択増幅回路１０６
と、底面波ピークホールド回路１０７と、時間差演算回
路１０９と、ＡＧＣ制御電圧発生回路１１２に出力する
。この底面波列選択増幅回路１０６は第６図に示す如き
構成を有している０図中Ｃ工、　Ｃ２，Ｃ，はコンデン
サ、Ｒ，、Ｒ２□、Ｒ，、、Ｒ，、Ｒ，は抵抗、ｙｃｃ
は電源電圧、ＧＲＤはグランド、ＳＷはアナログスイッ
チ、Ｙ２は第５図（Ｃ）に示す如き信号入力端子、Ｓ、
／　　は第５図（Ｆ）に示す如き信号入力端子、Ｙ、は
出力端子である。この底面波列選択増幅回路１０６では
、第５図（Ｅ）に示す如き階段波　Ｓ３が入力されると
、この階段波Ｓ、の立ち上りから被検体の測定対象板厚
０．６〜６ｍに相当する０、２〜２μｓｅｅ間にアナロ
グスイッチＳＷを閉じる第５図（Ｆ）に示す如き信号８
３′　　を作り、この信号Ｓ、′　によって目的とする
第Ｓ図（Ｃ）に示される底面波列を選択的に取り込み第
７図に示す如き２吹出力Ｙ、を出力する。第６図図示底
面波列選択増幅回路１０６においては抵抗Ｒ２１でＦｕ
ｌｌ　ＵＰされている第５図（Ｇ）に示す如き信号Ｙ２
′　　がアナログスイッチＳＷのＯＮによって信号Ｙ２
′　　はＰｕ１ｌ　ｄｏｗｎされる。また増幅器による
増幅後の信号Ｙ３もＰｕ１ｌ　ｄｏνｎされるか抵抗Ｒ
４と整流器ＲＥによってロアークランプされる。

このため出力信号Ｙ、は第７図に示す如くなる。

また、底面波列選択増幅回路１０６から出力される第５
図（Ｈ）に示す如き２吹出力Ｙ、を入力し、第５図（Ｅ
）に示される信号Ｓ、の入力待以後の２吹出力Ｙ、のピ
ークホールドを行う底面波ピークホールド回路１０７は
第８図（Ａ）に示す如き構成を有している０図中Ｒ，，
Ｒ，、Ｒ，、Ｒ，。

Ｒ９は抵抗、Ｃｓ、Ｃ，、Ｃ，はコンデンサ、ＳＷは放
電スイッチ、Ｔ　ｒｌ、　Ｔ　ｒ２　はトランジスタで
あり、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７によってローパスフィ
ルターを構成している。この底面波ピークホールド回路
１０７では、まず前回のピークホールド電圧Ｂ　ｍａｘ
を第８図（Ｂ）に示す如き階段波Ｓ、の立ち上りに寄っ
て出力される第８図（Ｂ）に示さ九る如き矩形波信号５
３ｍ　　によって放電スイッチＳＷをＯＮさせ、コンデ
ンサＣ６からコンデＣ６に放電し、トランジスタＴｒ工
のベースに入力される今回の底面波出力Ｙ３のピーク値
受入れに対応させる。そこで新たなピーク値Ｂ　！ＩＩ
ａｘをコンデンサＣ８にアナログメモリする。このコン
デンサＣ１に充電されたピーク値Ｂ　ｗａｘは所定時定
数（抵抗Ｒ７とコンデンサＣ７によって決る）のローパ
スフィルターを介して出力Ｙ、とじて出力される。

この底面波ピークホールド回路１０７から出力されるピ
ーク値信号Ｙ４は、第１底面波検出回路１０８と、底面
波波高充足度比較回路１１０と、ＡＧＣ制御電圧発生回
路１１２に入力される。この第１底面波検出回路１０８
は第５図（Ｈ）に示す如き出力Ｙ４を可変抵抗で分割比
αに電圧分割し比較電圧Ｅ　ｒｅｆを作り出し、この比
較電圧Ｅ　ｒｅｆと底面波列選択増幅回路１０６から出
力される第５図（Ｈ）に示される如き２次呂力Ｙ、とを
比較し、底面波列選択増幅回路１０６から出力される２
吹出力Ｙ、が比較電圧Ｅ　ｒｅｆより大となったときに
立ち上がる第５図（Ｉ）に示す如き階段波Ｓ、を時間差
演算回路１０９に出力する。

すなわち、Ｅｒｅｆ＝α・Ｙ４　（Ｙ４：前回のピーク値）Ｙ、）
　Ｅｒｅｆ５４＝１の関係である。

また、階段波Ｓ４を入力する時間差演算回路１０９では
表面波増幅検出回路１０５から出力される第５図（Ｅ）
に示す如き階段波Ｓ、と第１底面波検出回路１０８から
出力される第５図（Ｉ）に示される階段波Ｓ４とから、
階段波Ｓ、の立上りによって立上り、階段波Ｓ４の立上
りによって立ち下がる第５図（Ｊ）に示す如き矩形波Ｓ
、を作成し、この矩形波Ｓ、の出力されている時間をバ
イナリカウンタによって計時する。このバイナリカウン
タによって計時された値はバイナリ出力ＳＧ　として板
厚に比例した値を有し、マイクロコンピュータ（μ−ｃ
ｏｎ）１１１へ送りだされる。

このμｍｃｏｎｌｌｌはバイナリ出力Ｓ、と、底面波ピ
ークホールド回路１０７から出力されるピークホールド
電圧Ｙ４が充分な波高を持っていたかどうかを判定する
底面波波高充足度判定回路１１０から出力される判定信
号Ｓ７及び高圧パルス放電回路１０１からのタイミング
信号Ｓよと超音波探触子１０２の現在位置Ｘを取り込み
各位置毎の板厚を演算しナゲツト径Ｄｎｍｅｓを積算す
る。

また、ＡＧＣ制御電圧発生回路１１２は第９図に示され
ている。このＡＧＣ制御電圧発生回路１１２は、表面波
の検出で立ち上がる第５図（Ｅ）に示される階段波Ｓ、
を入力とする短時定数の抵抗Ｒ工。とコンデンサＣ１゜
とによって構成されるフィルタ回路と長時定数の抵抗Ｒ
工、とコンデンサＣ工、とによって構成されるフィルタ
回路を抵抗Ｒ１２で結合し第１０図図示Ｓ、をＳ３Ｌに
さらに時間と共に出力が右上りの直線性を改善した電圧
出力Ｓ。を作る第１機能Ａと、２〜３サイクルでピーク
ホールド値Ｙ４が一定となるようにピークホールド値Ｙ
４が一定となるようにＹ４を積分形でフィードバック電
圧Ｙ、とする第２機能Ｂとからなる。この第１機能Ａの
出力電圧と第２機能Ｂの出力電圧を加算し出力信号Ｓｓ
　をＡＧＣ初段増幅回路１０３へ゛速比する。

このように構成されるものであるから高圧パルス放電回
路１０１は毎秒１０００〜２５０ｏ回のパルス放電を行
い、常に１サイクル前の底面波列のピーク値Ｂｍａｘが
底面波ピークホールド回路１０７によって保持され出力
信号Ｙ４として出力されている。また、パルス放電によ
り超音波探触子１０２から発信された超音波は被検体５
の表面５１や底面５３から反射され、反射波列となって
超音波探触子１０２より受信され、原波形Ｙ１となって
ＡＧＣ初段増幅回路１０３に取込まれる。

このＡＧＣ初段増幅回路１０３では探触子の倒れが許容
範囲内ではは１甲一定の出力となるような自動利得増幅
が行われ、第１次出力Ｙ２を得る。この第１次出力Ｙ２
の中から表面波中央部の右下りゼロクロス点を表面波増
幅検出回路１０５によって検出し、このゼロクロス附近
を立ち上りとする階段波Ｓ３　を発生する。この階段波
Ｓ、の立ち上りを起点として■ＡＧＣ制御電圧Ｓ、の右
上り波を作成し■底面波列を選択的に増幅する期間を決
め（底面波列選択増幅回路１０６）■今回の底面波列の
ピーク値を受付けるため前サイクルの底面波列のピーク
値を放電するタイミング信号Ｓ、′を作り、■板厚を決
める時閣差洞定開始点としている。

次に底面波列選択増幅回路１０６は特定期間（板厚０．
６〜６ｍｍ）の波形を取込む信号Ｓ、／によりｐｕｌｌ
　ｄｏ％ｌｊｌとロアクランプを行ない片振幅波形出力
Ｙ３　を作り出す。また前サイクルのピークホールド値
Ｙ４を電圧分割して得られる比較電圧Ｅ　ｒｅｆと、こ
の出力Ｙ３とを比較し、出力Ｙ。

が大きくなった点を求め、階段波Ｓ４を得る。この２つ
の階段波　Ｓ、、Ｓ、の時間差を演算して板厚を求める
。他方、底面波ピークホールド回路１０７では新しい片
振幅波形出力Ｙ、のピーク値Ｙ、に更新される。この新
しいピーク値Ｙ４を積分動作フィードバックを行ない、
一定利得までは常にピーク値Ｙ４が一定となるようにＡ
ＧＣ制御電圧発生回路１１２を介してＡＧＣ制御電圧信
号Ｓ、のレベルを増減する。

第１１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２０１において、読
取り釦を押しながら上板部（Ｔ工）、上板部（Ｔ２）、
ナゲツト部厚さく’ｒ１＋ｚ）を取り込む。次にステッ
プ２０２において被検体の走査開始点に超音波探触子を
当接し測定開始釦を押し、ステップ２０３において初期
値の設定を行う。すなわち、規準板厚Ｔｓｔｄ　　（上
板部Ｔ　１　＋　　上板部Ｔ２の小さい方）、規準ナゲ
ツト径Ｄ　ｓｔｄ＜＝−ｒ−■）、現在位置Ｘ、現在板
厚Ｔ、出発位置Ｘ０（＝Ｘ）、計数済の位置Ｘ１（＝Ｏ
）　、ナゲツト径の積算値Ｄｍｅｓ　（＝Ｏ）　２判断
不可の走査量Ｄｎｇ（＝Ｏ）の各値を設定する。次にス
テップ２０４において、測定可能条件、すなわち、ナゲ
ツト部厚さＴ工＋２は上板厚Ｔ工、下板厚　Ｔ２のどち
らよりも大きい、現在の板厚Ｔが上板厚Ｔ工に上板部と
みなす上積値・ε、を加えた値よりも小さいＴ＜Ｔ工＋
ε１．出発位置Ｘ０が５より小さいｘｏく５が成立して
いるか否かを判定する。このステップ２０４において測
定可能条件であると判定すると、ステップ２０５におい
て、現在位置Ｘと現在板厚Ｔとを取り込む０次にステッ
プ２０６において現在位置又と計数済の位置Ｘ工との差
が計数ピッチＤｘより大きいかを判定する。大きくない
と判定するとステップ２０５に戻り、大きいと判定する
と、ステップ２０７において、表面波Ｓが正常か、底面
波の波高は十分かを判定し、ＮＯの場合はステップ２１
１へ移り、ＹＥＳの場合は、ステップ２０８において現
在の板厚Ｔが上板厚Ｔ工に上板部とみなす上積値を加算
した値よりも小さいか（Ｔ＜　　Ｔ工＋ε１）を判定す
る。このステップ２０８において、現在の板厚Ｔが小さ
いと判定するとステップ２０９において現在の板厚Ｔが
ナゲツト部厚さＴ工＋２にナゲツト部とみなす上積値ε
２を加えた値よりも小さいかを判定する。

このステップ２０９において現在の板厚Ｔが小さいと判
定するとステップ２１０においてナゲット径の積算値Ｄ
ｏｍｅｓをナゲツト径の積算値ＤＩＩＩｅｓに計数ピッ
チＤｘを加えた値に書きかえてステップ２１３に移る。

また、ステップ２０９において現在の板厚Ｔが小さくな
いと判定するとステップ２１１において１判断不可の走
査量Ｄｎｇを判断不可の走査量Ｄｎｇに計数ピッチを加
えた数に書き換えてステップ２０５に戻る。

また、ステップ２０８において現在の板厚Ｔが小さくな
いと判定するとステップ２１２において現在位置Ｘから
出発位置Ｘ０　を差し引いた値が１５より大きいか（Ｘ
−ＸＯ＞１５）否かを判定し、ＮＯであればステップ２
１３に移り、ＹＥＳであればステップ２１４に移る。ス
テップ２１４においては、判断不可の走査量Ｄｎｇが所
定走査量Ｄ　ｎｇｍより大きいか否かを判定し、大きい
と判定するとステップ２１５においてＤ　ｎｇｍをＤｎ
ｇに書き換えてステップ２１６に移り、また、ステップ
２１４において大きくないと判定するとステップ２１６
に移る。このステップ２１６においては、ナゲツト径の
積算値Ｄａｉｅｓに判断不可走査量Ｄｎｇに８倍した値
（β・Ｄｎｇ）を加算した僅に書き換え、ステップ２１
７において溶接等級指数ＲＡＴｉＯをＲＡＴ　ｉ　Ｏ＝Ｄｍｅｓ　／　Ｄｓｔｄで求める。次
にステップ２１８，２１９，２２０で各等級を判定しス
テップ２２１において各等級を表示する。

第１２図には、板厚計測が正常か否かを判定する場合の
フローチャートが示されている。すなわち、ステップ３
０１において表面波Ｓの正の波高が十分か否かを判定し
、十分でないときはステップ３０９へ移り、十分である
と判定するとステップ３０２において、表面波のゼロク
ロス点があったか否かを判定する。このステップ３０２
においてゼロクロス点を検出すると、ステップ３０３に
おいて表面波の負の波高値が十分でかつ、この負の波高
がゼロクロス直後に存在しているか否かを判定する。Ｎ
ｏであればステップ３０９に移り、ＹＥＳであればステ
ップ３０４において表面波の負の波高値が十分大きくて
ゼロクロスから離れて存在するかを判定し、ＹＥＳの場
合はステップ３０９に移り、Ｎｏであればステップ３０
５に移る。このステップ３０５においては、前サイクル
のピーク値をホールドした値の１／ｎ　（例えばｎ＝２
）ｎ＝３）の比較水準を底面波が超えたか否かを判定す
る。このステップ３０５において比較水準を底面波が超
えたと判定すると、ステップ３０６において今サイクル
のピーク値をホールドし、ステップ３０７において今サ
イクルのピーク値の波高は十分か否かを判定する。この
ステップ３０７において十分であると判定するとステッ
プ３０８において、ゼロクロス点より底面波検出点まで
の時間差を用い板厚を演算出力する。

また、ステップ３０７において今サイクルのピーク値の
波高が十分でないと判定するとステップ３０９において
板厚０として出力する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、検出しようとす
る波高レベルに対応してシキイ値（比較電圧）をスライ
ドするようにしたため、常に第１の底面波を検出するこ
とができる。

また、本発明によれば、板厚の増加により底面波列の減
衰の増加を直線的に補償するようにしたので誤った板厚
を出力することがない。

また、本発明によれば底面波列が全体的に低下していき
、シキイ値も小さくなるが一定値以上の最低波高を確認
しながら板厚を測定するようにしたため、誤った板厚を
出力することがない。

さらに、本発明によれば波高のピーク値を一定としたた
め、コンパレータの動作点が移動せず板厚の測定精度を
高くすることができる。

また、さらに本発明によれば、ペン倒れに対し測定不能
開始傾斜角を大きくすることができたのでナゲツト径の
推定による修正量を少なくすることができる。

【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（Ａ）は
走査領域を示す図、第２図（Ｂ）は傾斜部における反射
波を示す図、第３図は各走査区域における受信波を示す
図、第４図は波形処理回路のブロック図、第５図は第５
図の主要波形図、第６図は第４図図示底面波列選択増幅
回路の詳細回路図、第７図は第６図の波形図、第８図は
第４図図示底面波ピークホールド回路の詳細回路図、第
９図は第４図図示ＡＧＣ制御電圧発生回路の詳細回路図
、第１０図は第９図図示回路の波形図、第１１図はスポ
ット溶接部検査のフローチャート、第１２図は板厚計測
が正常か否かを判定する場合のフローチャート、第１３
図は従来の装置を示す図、第１４図は受信波形を示す図
である。１．１０２・・・超音波探触子、４・・・ナゲツト、　　　５・・・上板、６・・・下板
、１０３・・・ＡＧＣ付初段増幅回路、１０４・・・表面波位置演算回路、１０７・・・底面波ピークホールド回路、１０８・・・
第１底面波検出回路、１０９・・・時間差演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被検体へ接触させる円錐状の集束形先端を持った
超音波探触子と該超音波探触子の走査量を検知する変位
計とを有し、前記超音波探触子から繰返し超音波パルス
を発信しながら該超音波探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の中心を通り反対
側の外領域へ走査し被検体の表面及び底面からの反射波
を取り込み表面からの反射と底面からの反射との時間差
を求めその時間差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からナゲット
径を求めるものにおいて、上記底面から反射される底面
波列を取り出し該底面波列のピーク値を検出記憶する第
１の手段と、前記第１の手段によって検出されたピーク
値を分圧して比較値を作る第２の手段と、前記第２の手
段によって作られた比較値と次に入力される底面波とを
比較し第１底面波を検出する第３の手段と、表面波と前
記第３の手段によって検出された第１底面波との時間差
から板厚を決定する第４の手段とからなる板厚計を用い
ることを特徴とするスポット溶接部検査装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記
第１の手段における底面波列を表面波検出位置から作成
された階段波発生部とその階段波の一次遅れ、二次遅れ
電圧を適宜組合せた可変利得制御電圧によって増幅する
増幅手段を設け、被測定対象物の板厚の変化にピーク値
があまり左右されない出力を得るようにしたことを特徴
とするスポット溶接部検査装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記
第１の手段によって検出されたピーク値とあらかじめ定
められた固定比較値とを比較し、この比較結果によって
センサ姿勢を判定しナゲット径に加算するかどうかを判
定する手段を設けたことを特徴とするスポット溶接部検
査装置。
（４）特許請求の範囲第２項記載のものにおいて、上記
増幅手段は、可変利得制御電圧にピーク値が一定増幅度
までは一定となる積分動作系のフィードバック電圧を加
えた可変利得制御電圧を用いたことを特徴とするスポッ
ト溶接部検査装置。