JPS62293155A

JPS62293155A - スポツト溶接部の検査装置

Info

Publication number: JPS62293155A
Application number: JP61137600A
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１０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
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。例えば０．６ｍｍ〜３．０
ｍｌ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１．０ＩでＡ級溶接の場合、ＪＩＳ規格では、ナ
ゲツト４の基準径は５．０＋ｎｍであり、ウェーブガイ
ドの吸着板３の径は５．０瞳となり、ウェーブガイドの
先端の外径は約７．０ａｍ必要となり通常のＲ型電極の
先端径の７．○濁と等しくなり、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、第１２図に示す如く、表面波の位置を見
つけるしきい値Ａの電圧比較器と第１底面波を見つける
しきい値Ｂの電圧比較器で検出される時間差しにより板
厚Ｔを決定している。

Ｔ＝ｔｘ（、’／２但）Ｃｖ′：被検体中の音速このような板厚計にあっては、特定の一点を計る板厚を
計る場合正確に板厚が計り得るように超音波探触子を被
検体に垂直に当接するので問題は生じない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような集束形振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１２図（Ａ）に示す如く表面波Ｓ、第１底面
波Ｂ　ｉ　ｔ　　第２底面波Ｂ□。

・・・が正常に出力されるため、比較電圧Ｅ　ｒｅｆ（
＃１．＄２．＃３）との比較（第１．第２．第３の各比
較器）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、すなわち第１３図に示す如く表面５ｏに対し
である傾斜が生じた場合がある。

第１３図は、超音波探触子１の先端部ＩＡの端面ＩＢと
被検体５の表面５０とが傾きθで当接し接触媒液２１に
よって空隙を充している状態を示している。超音波発信
液４２は端面ＩＢで反射させられた反射液４３と端面Ｉ
Ｂを通過し、被検体５の表面５０で反射させられた反射
波４４とが共に帰還して来ることになる。この傾きθが
大きくなるほど２つの反射波４３，４４は干渉し合い表
面波の波高の低下と、波形の変化だけでなく底面波も小
さく波形は第１２図（Ａ）から第１２図（Ｂ）→（Ｃ）
→（Ｄ）→（Ｅ）とくずれる、第１２図（Ａ）に示され
る第２のしきい値＃２を単独に利用する例の第１１図に
おいて波形が小さくなるまで表面波の位置を求めようと
しきい値Ａの絶対値を小さくしたしきい値Ａ′を考える
と、これまでの検出点Ｐは１つ前の山の検出点Ｐ′を誤
検出する恐れがある。また、表面波は第１３図に示す如
き超音波探触子１の先端部ＩＡの端面からの反射波４３
と被検体５の表面５０からの反射波４４とに分離するよ
うな場合、第１２図（Ｃ）に示されるように第１底面波
がノイズのなかに埋もれてしまう。

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、表面波の存在する位置を
推定する第１の手段と、該第１の手段で推定された領域
内における反射波の波高が一定値を超えたことを検出す
る第１比較器と、該第１比較器が検出後最初のゼロクロ
ス点を検出し表面波の基準点を決定する第２比較器と、
該第２比較器動作後波形が逆側の一定値を超えた点を検
出する第３比較器と、前記第２比較器と前記第３比較器
の動作時間差が一定値以上となると超音波探触子の倒れ
を検出する第２の手段と、上記底面から反射される底面
波列から第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。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

第１＠には本発明の一実施例が示されている。

図においてクリシ操作スイッチ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１品質水準演算部２
８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
らずできるだけ正確に表面波及び第１底面波の間隔を捕
え、その間隔をカウントするパルス間隔計数部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２４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、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Ｓの板厚Ｔ１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Ｔ工＋２を測定記憶する。

いま、超音波探触子１を第２図に示す如く走査させると
、各走査区域Ｉ、ｎ、ＩＩＩ、及び遷移域※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４３
が多重に受信され、底面波列Ｂニー、。

Ｂニー、、Ｂ、、・・・・が表される０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Ｓ３が存在せず領域■、■のような底面５
３からの反射波４３は発生せず、被検体の下板６の底面
６３からの反射波４５が発生する。

また、走査区域１．ｎ、ＩＩＩの各区域の切替り点区域
である走査遷移区汁では、上板５の底面５３からの反射
波４３と下板６の底面６３がらの反射波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、に−８，Ｂお一２ｙＢ％−３＋・・・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との雨
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４２が傾
いて進むためその反射波４４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Ｘの表
面波、第１底面波Ｂ待−８の波高は第３図に示す如く第
３図走査区域１．ＩＩ。

■より低下するので従来のような比較電圧固定形式の板
厚計では表面波の位置が検出されないため、時間差ｔ工
９時間差ｔ２を計時することができない。また、不完全
ナゲツトでは第１底面波がまだ存在するのに波高が全体
的に低下すると波高の窩い第２底面波を計時し時間差ｔ
２を求めてしまう誤りをする。

また、区域１．ＩＩＩでは上板部板厚Ｔ１に相当する時
間差ｔ１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工＋２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Ｘは底面波列のピーク値Ｂ　ｗａｘと関係づけた比
較電圧Ｅｒｅｆ＝ａ・βｆｌＩａｘ　　　（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し、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。

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１００〜３００Ｖ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を表面波位置推定回路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
Ｈ２）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Ｃ
Ｂ）に示す如き原波形Ｙ１を得る。この原波形Ｙ８は初
段増幅回路１０３に送出される。この初段増幅回路１０
３は超音波探触子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Ｙ工を３０〜２００倍に
増幅し第５図（Ｃ）に示す如き１吹出力Ｙ、（ＦＴＰｏ
、　５Ｖ以上）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Ｓ２を入力する表面波
位置推定回路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＠　（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は、
正波形検出回路（第１比較回路）１０５Ａ、ゼロクロス
検出回路（第２比較回路）Ｌ０５Ｂ、負波形検出回路（
第３比較回路）１０５Ｃ，表面波状態判定回路１０５Ｄ
によって構成されている。１吹出力Ｙ２と表面波受入信
号Ｓ２とを受信した表面波増幅検出回路１０５では正波
形検出回路１０５Ａにおいて表面波中の正の振幅が十分
であることを確認し第６図（Ｂ）に示す如き階段波Ｓ３
１を出力する。この正波形検出回路１０５Ａには、正波
形の直後のゼロクロス点を表面波の基準点として立ち上
がる第６図（Ｃ）に示す如き階段波信号Ｓ１を発生する
ゼロクロス検出回路１０５Ｂが接続されている。また、
初段増幅回路１０３から出力される１吹出力Ｙ２は負波
形検出回路１０５Ｃに入力され、パレス列に加工されて
時間差異常検出回路１０５Ｄに出力する。この時間差異
常検出回路１０５Ｄは基準点の第５図（Ｅ）に示される
階段波信号Ｓ、の立ち上りにより第６図に示す如く正常
範囲、異常範囲とパル２列との論理関係より表面波の正
常異常を判定し、第５図（Ｌ）に示される表面波状態信
号Ｓ、を発生する。

このゼロクロス検出回路１０５Ｂから出力される第５図
（Ｅ）に示す如き階段波信号Ｓ、は、底面波増幅検出回
路１０６Ａと、底面波ピークホールド回路１０６Ｂと、
時間差演算回路１０９に入力される。

この底面波増幅検出回路１０６では第Ｓ図（Ｅ）に示す
如き階段波　Ｓ、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０．６〜６ｎｏに相当
する０、２〜Ｑｕｓｅｃ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Ｓ、′　を作り、この
信号３　、　Ｉ　　によって目的とする第５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。

また、底面波増幅検出回路１０６Ａ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Ｙ３のピ
ークホールドを行う底面波ピークホールド回路１０６Ｂ
ではまず前回のピークホールド電圧Ｂｍａｘを第５図（
Ｅ）に示す如き階段波Ｓ、の立ち上りによって出力され
る矩形波信号によって放電スイッチＳＷをＯＮさせ、今
回の底面波出力Ｙ、のピーク値受入れに対応させる。

そこで新たなピーク値Ｂｍａｘをメモリする。このメモ
リされたピーク値Ｂ　ｗａｘは第５ｅ（Ｈ）に示す如き
出力Ｙ４として出力される。

この底面波ピークホールド回路１０６Ｂから出力される
ピーク値信号Ｙ４は、第１底面波検出回路１０６Ｇと、
底面波波高充足度比較回路１１０に入力される。この第
１底面波検出回路１０６Ｃ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　
ｒａｆを作り出し、この比較電圧Ｅ　ｒｅｆと底面波列
選択増幅回路１０６Ａから出力される第５図（Ｈ）に示
される如き２吹出力Ｙ３とを比較し、底面波列選択増幅
回路１０６Ａから出力される２次呂力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（１）
に示す如き階段波Ｓ４を時間差演算回路１０９に出力す
る。

すなわち、Ｅｒｅｆ＝ａ　・Ｙ、　　（Ｙ４：前回のピーク値）Ｙ
３＞　Ｅｒｅｆ妙５４＝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のゼロクロス検出回路１０５
Ｂから出力される第５図（Ｅ）に示す如き階段波Ｓ３　
と第１底面波検出回路１０６Ｃ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Ｓ１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Ｓ、として板厚に比例した値を有し
、マイクロコンピュータ（μｍｃ　ｏ　ｎ）　１１１へ
送りだされる。このμ−ｃｏｎｌｌｌはバイナリ出力Ｓ
、と、底面波ピークホールド回路１０６Ｂ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１０６Ｄか
ら出力される判定信号Ｓ７及び表面波増幅検出回路１０
５の表面波状態判定回路１０５Ｄから出力される第５図
（Ｌ）に示す如き信号Ｓ、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Ｄ
ｎｍｅｓを積算する。

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１０００〜２５００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Ｂ　ｒｍａ
ｘ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Ｙ工と
なって初段増幅回路１０３に取込まれる。この初段増幅
回路１０３は第５図（Ｂ）に示される原波形Ｙ工を適当
な出力電圧に増幅して第１次出力Ｙ２を表面波増幅検出
回路１０５の正波形検出回路１０５Ａ、ゼロクロス検出
回路１０５Ｂ、負波形検出回路１０５Ｃにそれぞれ出力
する。正波形検出回路１０５Ａでは、この初段増幅回路
１０３から出力される第１次出力Ｙ２と、表面波位置推
定回路１０４から出力される第５図（Ｄ）に示す如き表
面波位置推定回路Ｓ２を受けて表面波Ｓ中の正方向に山
を見つけ出す。また、ゼロクロス検出回路１０５Ｂでは
正波形検出回路１０５Ａの正方向の山を検出した信号を
受けて第５図（Ｃ）に示される第１次出力Ｙ２の表面波
Ｓの右下りのゼロクロス付近を検出し表面波Ｓの基準点
となる第５図（Ｅ）に示される階段波（ゼロクロス検出
階段波）信号Ｓ、を出力する。

また、表面波Ｓが正常か異常かの判定は第６図に示す如
く行われる。すなわち、第６図（Ａ）に示す如き第１次
出力Ｙ２　が得られると、第４図図示正波形検出回路１
０５Ａにおいて表面波Ｓの正波形としきい値電圧との比
較によって第６図（Ｂ）に示す如き正波形検出階段波Ｓ
３Ｘを得、この正波形検出階段波Ｓａｔの信号有によっ
て第４図図示ゼロクロス検出回路１０５Ｂにおいてこの
表面波Ｓのゼロクロスが検出され、第６図（Ｃ）に示す
如きゼロクロス検出Ｓ、が得られる。また、第１次出力
Ｙ２が負方向である水準を超えたことを表面波増幅検出
回路１０５の負波形検出回路１０５Ｃが判定し、第６図
（Ｄ）に示す如き負波形検出パルスＳ３２を発生する。

第６図（Ｃ）に示されるゼロクロス検出階段波Ｓ３によ
って第６図（Ｅ）に示す如き所定時間パルス幅の正常波
検出ゲートＳ３、と、この正常波検出ゲートＳ　３３の
立ち下りから一定時間後に所定時間幅のパルス信号であ
る第６図（Ｆ）に示す如き異常検出ゲートＳ０を得る。

この第６図（Ｅ）に示される正常波検出ゲートＳ１．と
第６図（Ｄ）に示される負波形検出パルスＳ、２との論
理積（１）によって立ち上り、この第６図（Ｆ）に示さ
れる異常波検出ゲートＳ３４と第６図（Ｄ）に示される
負波形検品パルスＳ３２との論理積（１）によって立ち
下る第６図（Ｇ）に示す如き表面波状態信号Ｓ、　　（
第５図（Ｌ）に示される信号Ｓ、に同じ）を得る。この
第６図（Ｇ）に示される表面波状態信号Ｓ、は表面波が
正常波である場合には第５図（Ｌ）実線に示す如く（１
）状態が維持される。

いま、第６図（Ａ）に示す如き第１次出力Ｙ２を得た場
合には、第６図（Ｄ）に示される如く負波形検出パルス
が２回出力されるため表面波状態信号Ｓ、は第６図（Ｇ
）に示す如く立ち上げられ。

次に立ち下げられ、第５図（Ｌ）の破線に示す如くなる
。このようにして表面波状態判定回路１０５Ｄは、出力
信号Ｓ、を出力している。第１４図（Ｃ）（Ｄ）（Ｅ）
の場合ではμｍｃｏｎｌｌｌに信号を送りだすときには
第１４図（Ａ）（Ｂ）以外は正常信号を送り出さない。

次に底面波の処理動作について説明する。第１次出力Ｙ
２の中から表面波中央部の右下リゼロクロス点を表面波
増幅検出回路１０５によって検出し、このゼロクロス点
を立ち上りとする階段波Ｓ、を発生する。この階段波Ｓ
、の立ち上りによって底面波増幅検出回路１０６Ａは底
面波列を選択的に取込む。

この底面波増幅検出回路１０６Ａは特定期間（板厚０．
６〜６ｍ）の波形を取込みｐｕｌｌ　ｄｏｗｎとロアク
ランプを行ない片振幅波形出力Ｙ、を作り出す。また底
面波ピークホールド回路１０６Ｂから出力される前サイ
クルのピークホールド値Ｙ、を電圧分割して得られる比
較電圧Ｅ　ｒｅｆと。

この出力Ｙ、とを第１底面波検出回路１０６Ｃにおいて
比較し、出力Ｙ１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Ｓ１．Ｓ、の時間差を時間差
演算回路１０９において演算して板厚を求める。他方、
底面波ピークホールド回路１０６Ｂでは新しい片振幅波
形出力Ｙ、のピーク値Ｙ４に更新される。

第８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３０
１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。Ｎｏ
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３０５
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Ｏとして出力する。

第９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
り釦を押しながら下板厚（Ｔ工）。

下板厚（Ｔ、）、ナゲツト部厚さくＴ工＋２）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
波探触子を当接し開定開始釦を押し、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Ｔｓｔ
ｄ　　（下板厚（ｒ　ｚ　）　、下板厚（Ｔ２）の小さ
い方）、規準ナゲツト径Ｄ　ｓ　ｔ　ｄ　（＝　Ｆコη
）　ｒ現在位置Ｘ、現在板厚Ｔ、出発位買Ｘ、　（＝Ｘ
）　。

計数済の位置Ｘ工（＝Ｏ）、ナゲツト径の積算値Ｄｍｅ
ｓ　（＝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、ナゲツト部厚さく　Ｔ１＋２）は上板
部（Ｔ工）、上板部　（Ｔ□）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よ＋ε、）、出発位
置Ｘ０　が５より小さい（Ｘ、　＜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、現在位置又と現在板
厚Ｔとを取り込む。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２１１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＜　　Ｔ１＋ｉ、
）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Ｅ２を
加えた値よりも小さいかを判定する。このステップ２０
９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においてナゲツト径の積算値Ｄ１１ｅｓをナゲツ
ト径の積算値Ｄｍｅｓ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、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
−Ｘ、＞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Ｄ　ｎ＋ｅｓに判断不可走査量Ｄｎｇに８倍した
値（β・Ｄｎｇ）を加算した値に書き換え、ステップ２
１７において溶接等級指数ＲＡＴｉＯをＲＡＴｉＯ＝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。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、被検体に対し、
超音波探触子が倒れたり、浮き上がると表面波の波高が
小さくなるだけでなく、波形がくずれ、上下各１山が各
２山に分離しても第３の比較器を設けることにより誤っ
た板厚を検出することがない。

また１本発明によれば第１の比較レベル及び第３の比較
レベルを下げ、全体としてパターン認識を導入したので
従来では板厚測定不可能であった超音波探触子の倒れも
ナゲツト中か否かという粗い精度には利用しうる利用可
能範囲を拡大することができる。

【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図は走査領
域を示す図、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図は超音波探触子が倒れたときの
正常異常を検出する波形図、第７図は底面波増幅回路の
波形図、第８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９図はスポット溶接部検査のフロ
ーチャート、第１０図は従来の装置を示す図、第１１図
は正常に超音波探触子を当接したときの受信波形を示す
図、第１２図は各種受信波形を示す図、第１３図は超音
波探触子が倒れた場合の発信波と受信波の関係を示す図
である。１．１０２・・・超音波探触子。４・・・ナゲツト、　　　５・・・上板、６・・・下板
、１０３・・・初段増幅回路、１０４・・・表面波位置推定回路。１０５・・・表面波増幅回路、１０５Ａ・・・正波形検出回路、１０５Ｂ・・・ゼロクロス検出回路、１０５Ｃ・・・負波形検出回路、１０５Ｄ・・・時間差異常検出回路、１０６Ｃ・・・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、表面波の存在する位置を推定
する第１の手段と、該第１の手段で推定された領域内に
おける反射波の波高が一定値を超えたことを検出する第
１比較器と、該第１比較器が検出後最初のゼロクロス点
を検出し表面波の基準点を決定する第２比較器と、該第
２比較器動作後波形が逆側の一定値を超えた点を検出す
る第３比較器と、前記第２比較器と前記第３比較器の動
作時間差が一定値以上となると超音波探触子の倒れを検
出する第２の手段と、上記底面から反射される底面波列
から第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底面波との時間差を
求めそ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。