JPS6255624B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被検査物である被溶接物の溶接部
を、超音波を使つて非破壊にて検査する溶接部の
超音波検査装置に関し、特に、溶接部の溶接強度
を検査できる溶接部の超音波検査装置に係わる。

〔従来の技術〕

抵抗スポツト溶接は、薄板の重ね溶接方法とし
て最も一般的な溶接方法であり、高能率で高い生
産性を有しているので、従来から多種類の製品の
製造に利用されている。

この抵抗スポツト溶接は、特に、自動車のボデ
ーの溶接に最も良く用いられており、荷重の大き
くかかるフレームの部分にも用いられている。

当然、それら製品の溶接部の溶接強度は、所定
の値に確保されていることが必要であり、この溶
接強度は種々の要因でバラツクので、何等かの方
法で検査することが必須である。

この溶接部の溶接強度の検査方法としては、製
品を抜き取つて、溶接部に所定の力をかけて、そ
の溶接部が剥離しないか否かで、溶接強度が必要
強度を確保しているか否かを検査する方法が一般
的であつたが、最近は、生産ラインにおいても、
溶接部の溶接強度を被溶接部材に傷を付けること
なく検査する非破壊検査方法が採用されつつあ
る。

この非破壊検査方法の一つとして、超音波を利
用した超音波検査方法があり、さらに、この超音
波検査方法の一つとして、ウエーブガイド法が開
発されている。

このウエーブガイド法による溶接部の超音波検
査装置及び方法の概略を、第７図乃至第１３図に
示す。

このウエーブガイド法による溶接部の超音波検
査方法は、溶接部の中心に対して同心のリング状
の領域に超音波を照射して、被溶接物の中におい
て、この被溶接物の両端の境界面で繰り返して反
射される反射波の時間間隔の大小により、溶接部
の溶着部分であるナゲツトが、規定の大きさであ
るか否かを検査するものである。

すなわち、ウエーブガイド法による溶接部の超
音波検査装置の概観図を示す第７図において、符
号１０３は、電圧を印加されて超音波を発射する
と共に、反射して戻つてきた超音波を受けて、そ
の強さに応じた電圧値の電気信号を出力する超音
波センサであり、この超音波センサ１０３を、円
錐台形状のウエーブガイド１０４と呼ばれる超音
波のデイレイ材に取り付け、これを被検査物であ
る被溶接部材１０１の溶接部１０２の表面上にセ
ツトする。

そして、この超音波センサ１０３から、前記溶
接部１０２へ、超音波１０６を放射して、被溶接
物１０１の中で繰り返し反射して戻つてきた超音
波の多重反射波信号１０９を、超音波探傷器１０
７のブラウン管１０８上に表示させ、前記多重反
射波信号１０９の個々の反射波信号の発生時間間
隔により、溶接部１０２の溶着状態、すなわち、
溶接強度を推定する方法である。

ここで、デイレイ材とは、被検査物である被溶
接物１０１に較べ、その中を伝わる超音波の伝播
速度が遅い物質のことで、ウエーブガイド１０４
の内部での超音波の伝播を遅くすることにより、
このウエーブガイド１０４の内部での超音波の反
射波が、被溶接物１０１の内部での超音波の多重
反射波が減衰してしまつた後に、もどつて来るよ
うにして、前記デイレイ材で構成されたウエーブ
ガイド１０４の内部での超音波の多重反射波が、
前記被溶接物１０１の内部での超音波の多重反射
波に重なつて、必要である被溶接物１０１の内部
で繰り返し反射して戻つてきた超音波の多重反射
波信号１０９が、覆い隠されてしまうのを、防止
するためのものである。

このウエーブガイド１０４の中心部は、超音波
の減衰率の大きい吸音材が、軸方向に充填された
形の吸音構造部１０５になつており、溶接部１０
２の中心部分には、超音波１０６を放射せず、前
記中心部分を除く外側環状部分に、超音波１０６
を放射する構造になつている。

第８図に良好な溶着状態の溶接部を、第９図に
第８図に示す溶接部をこのウエーブガイド法によ
り検査した時の反射波信号を、第１０図に良好で
ない溶着状態の溶接部を、第１１図に第１０図に
示す溶接部をこのウエーブガイド法により検査し
た時の反射波信号を示す。

第８図に示すように、被溶接物１０１の溶接部
１０２が十分に溶着され、溶着部分２４７が十分
に大きい、すなわち、ナゲツト径Ｎが十分に大き
い場合、被溶接物１０１の前記外側環状部分の内
部に入射された超音波１０６は、溶着部分２４７
を通過して、溶接部１０２の反射境界面である図
中底面で反射され、さらに、この溶接部１０２の
もう一方の反射境界面である図中上面との間で反
射を繰り返して、一定の反射周期の多数の反射波
である多重反射波を生じる。

そして、第７図に示すブラウン管１０８上に、
第９図に示すように、被溶接物１０１の板厚ｔの
２倍である2tに対応する時間間隔の多重反射波信
号２１０が写し出される。

これに対して、第１０図に示すように、被溶接
物１０１の溶接部１０２の溶着が不十分で、溶着
部分２４７が小さい、すなわち、ナゲツト径Ｎが
小さい場合、被溶接物１０１の溶接部１０２の前
記外側環状部分は、溶着されていない。

そのため、被溶接物１０１の前記外側環状部分
の内部に入射された超音波１０６は、被溶接物１
０１の一方の部材の非溶着面、すなわち、図中下
面で反射され、この溶接部１０２の図中上面との
間で反射を繰り返して、多重反射波を生じる。

そして、第７図に示すブラウン管１０８上に、
第１１図に示すように、被溶接物１０１の板厚ｔ
に対応する時間間隔の多重反射波信号２１１が写
し出される。

第１２図及び第１３図に、第７図のウエーブガ
イド１０４を示す。

このウエーブガイド１０４の中心部の吸音構造
部１０５の直径Ｂφは、ナゲツト径Ｎに対応する
溶接部１０２の溶接強度、すなわち、剪断強度と
の関係で決定される。

すなわち、必要とする溶接強度を保証するのに
必要なナゲツト径を見出し、このウエーブガイド
１０４の吸音構造部１０５の直径Ｂφを、前記ナ
ゲツト径より幾分小さめの径に、決定する。

なお、ウエーブガイド１０４の先端径Ａφは、
スポツト溶接時に使用する電極のチツプ径によつ
て、決まる。

このように、前記ウエーブガイド法において
は、被溶接物１０１の溶接部１０２が、第１０図
に示すように、必要とするナゲツト径の溶着部分
２４７を有しない場合には、第７図のブラウン管
１０８上に、第１１図に示すように、板厚ｔに対
応した時間間隔の多重反射波信号２１１が得ら
れ、また、ナゲツト径Ｎが、第８図に示すよう
に、必要とするナゲツト径であれば、第９図に示
すように、板厚ｔの２倍の2tに対応した時間間隔
の多重反射波信号２１０が得られる。

このことから、溶接部１０２の溶着部分２４７
のナゲツト径Ｎが、必要とする溶接強度を保証す
るものであるか否かを、検査するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来のこのウエーブガイド法において
は、第７図の多重反射波信号１０９が、第９図に
示すように板厚ｔの２倍の2tに対応した時間間隔
の多重反射波信号２１０であるのか、あるいは、
第１１図に示すように板厚ｔに対応した時間間隔
の多重反射波信号２１１であるのかを、目視で判
断しなければならないため、その精度にバラツキ
が大きく生じると云う問題があつた。

また、このウエーブガイド法は、被溶接物１０
１の溶接部１０２のナゲツト径Ｎ、すなわち、溶
接部１０２の溶着部分２４７の外径の大小を検査
する方法であるので、溶接部１０２の中心部に未
溶着部分が存在していると、この未溶着部分は発
見することが出来ず、溶接部１０２の溶接強度
を、正確には検査出来ないと云う問題があつた。

したがつて、本発明の目的は、被溶接物の溶接
部の溶接強度である剪断強度を正確に、かつ、合
否だけでなくその値まで、正確に測れるようにす
ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記した目的にそつて、被検査物である被溶接
物の溶接部での超音波の伝播の様子を、種々解析
し、検討した結果、本発明者は、被溶接物の溶着
部分では、その結晶構造の変化により、超音波が
他の非溶融部分に比べて大きく減衰することに着
目し、被溶接物の溶接部に入射された超音波が、
この被溶接物の内容において、この被溶接物の反
射境界面で繰り返し反射して、その時の多重反射
波の減衰時間が、被溶接物の溶接部の溶着部分の
大きさに対応していることを、突き止めるに到つ
た。

そこで、本発明は、被検査物である被溶接物に
超音波を放射して、この被検査材に入射された超
音波が、この被検査物の内部において、被検査物
の反射境界面で繰り返し反射して生じる際の多重
反射波が、所定の減衰レベルに減衰していくまで
の減衰時間を求め、この減衰時間により、溶接部
の溶着部分の大きさ、すなわち、溶接強度を推定
するようにしたことを特徴とする。

具体的には、パルサー回路から超音波センサ
へ、一定の周期でパルス状の駆動電気信号を印加
して、この超音波センサから被検査物である被溶
接物の溶接部へ、前記一定の周期でパルス状の超
音波を放射し、この放射された超音波が被検査物
の各境界面で反射してきた反射波を、超音波セン
サで電気信号である原反射波信号に変換し、この
原反射波信号を増幅回路で増幅し、ゲート回路
で、超音波センサよりパルス状の超音波が放射さ
れた時から所定時間の間、この増幅された増幅反
射波信号を遮断することにより、この増幅反射波
信号の中から、入射された超音波が前記被検査物
の表面で反射された測定に不要な表面反射波信号
を除いて、この被検査物の両端部で繰り返し反射
して生じる内部反射波信号のみを取り出し、検波
回路でこの内部反射波信号を整流・積分すること
により、個々の反射波信号のピークを結ぶ包絡線
信号を求め、減衰時間測定回路で、この包絡線信
号が所定の減衰基準値に減衰するまでの減衰時間
に対応した減衰時間信号を求め、平均値演算回路
で、この減衰時間信号を、超音波センサからパル
ス状の超音波が放射される毎に所定回数積算し、
その平均値を演算して平均減衰時間信号を求め、
この溶接強度に対応した平均減衰時間信号を表示
するようにしたことを特徴とする。

〔作用〕

かかる本発明によれば、被検査物である被溶接
物の内部へ入射された超音波が、この被検査物の
内部において、その反射境界面で繰り返し反射し
て、時間的に複数の反射波が発生し、この複数の
反射波は、溶接部の溶着部分が大きいと、減衰量
が大きい部分が多くなつて早く減衰し、溶着部分
が小さく未溶着部分が大きくなると、減衰量が小
さい部分が多くなつて減衰が遅くなるので、被検
査物の溶接部の溶着部分の大きさに比例した前記
複数の反射波である多重反射波の減衰時間、すな
わち、溶接強度を正確に求めることができる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例に係わる溶接部の超音
波検査装置を、第１図乃至第６図を参照しながら
説明する。

ここで、第１図は本実施例に係わる溶接部の超
音波検査装置の構成図、第２図は第１図の溶接部
の超音波検査装置の中の溶接強度を演算するため
のデイジタル計測部の回路図、第３図は超音波セ
ンサのセツト不良状態を示す超音波センサのセツ
ト状態図、第４図は超音波センサーセツト不良表
示部のブロツク回路図、第５図はデイジタル計測
部異常表示部のブロツク回路図、第６図は本実施
例に係わる溶接部の超音波検査装置で測定した反
射波の減衰時間と測定した被溶接物の溶接部の剪
断強度との関係を示すグラフである。

本実施例に係わる溶接部の超音波検査装置は、
第１図に示すように、超音波センサ４０３と、超
音波を効率良く被検査物である被溶接物４０１へ
伝達・入射するデイレイ材４０４と、超音波セン
サ４０３が受信した被溶接物４０１からの反射波
信号に基づき、被溶接物４０１の溶接部４０２の
溶接強度を演算するデイジタル計測部４１４と、
このデイジタル計測部４１４で演算した溶接強度
に基づき、溶接部の合否を判定す良否判定機能部
４１６と、被溶接物４０１の溶接部４０２の溶接
強度が合格か否かを判定して、合格表示ランプ４
５１または不合格表示ランプ４５０へ表示する良
否判定表示部４１７と、さらにこの他に、超音波
センサ４０３のセツト不良を検出して、セツト不
良表示ランプ４３９へ表示する超音波センサーセ
ツト不良表示部４１８と、溶接強度の測定または
計測値のホールドの切換を指示する測定・計測値
ホールド切換スイツチと、デイジタル計測部４１
４の異常を検出して、計測部異常表示ランプ４４
４へ表示するデイジタル計測部異常表示部４４１
とから、構成されている。

この溶接部の超音波検査装置は、溶接部４０２
の溶接強度の合否だけでなく、超音波センサ４０
３のセツトの良否、及び、デイジタル計測部４１
４の異常の有無を判定し、超音波センサーセツト
不良表示部４１８、及び、デイジタル計測部異常
表示部４４１のいずれも異常がなければ、溶接部
４０２の溶接強度を演算して、合否の信号を、合
格表示ランプ４５１または不合格表示ランプ４５
０へ表示すると共に、溶接強度の演算値をホール
ドして、デイジタル計測部４１４の中の表示回路
である測定値表示部４１５に、表示する。

ここで、本実施例の詳細な説明に入る前に、本
発明の基礎となつた基本的な考え方について、説
明する。

超音波を被検査物である被溶接物の溶接部に放
射して、この被溶接物からの超音波の反射波から
得られる溶接部の溶着状態を示す情報としては、
被溶接物の内部において、その反射境界面で超音
波が繰り返し反射して生じた多重反射波が存在す
るのみである。

この多重反射波は、溶着状態の情報である多重
反射波の発生時間間隔、すなわち、被溶接物の板
厚ｔあるいはその２倍の2tに対応した時間間隔
と、反射波の強さの情報である多重反射波のレベ
ル（振幅）を含んでおり、この多重反射波に適切
な計測処理を行えば、被溶接物の溶接部の溶接強
度の測定が可能になるのではないかと、考えられ
た。

本発明においては、溶接部の溶着部分と未溶着
部分の超音波の減衰率の差によつて生じる多重反
射波の減衰時間の差に着目したものである。

一般に、金属体内における超音波の減衰状態
は、次の式によつて表される。

Ｐ_x＝Ｐ_p・exp（−αＸ） ここで、Ｐ_pは金属体内に放射される超音波の
音圧、Ｐ_xは超音波がこの金属体内を距離Ｘだけ
伝播した後の音圧、αは単位伝播距離当たりの減
衰量を表す定数で、伝播媒体である金属体に固有
の超音波減衰率である。

金属体である被溶接物にスポツト溶接を行つた
場合、被溶接物の溶着部分と未溶着部分での超音
波の伝播速度はほぼ同じであるが、超音波の減衰
率を比較すると、溶着部分は金属が一旦溶融して
再度固化しているので結晶構造が、溶融する前と
は変化して、超音波の減衰率も溶融する前に比
べ、すなわち、未溶着部分に比べ約２〜３倍に大
きく変化しており、未溶着部分の方が、溶着部分
に比べ、約２〜３倍減衰率が小さい。

これは、同一エネルギーの超音波を、同一距離
だけ伝播させた場合、溶着部分に比べて、未溶着
部分の方が、約exp（αＸ）〜exp（２αＸ）倍
大きなエネルギーの反射波が、得られると云うこ
とである。

これを、ある一定の振幅まで減衰するまでの減
衰時間として比較すれば、未溶着部分における反
射波の減衰時間は、溶着部分におけるそれに比し
て、約exp（αＸ）〜exp（２αＸ）倍長いと云
うことになる。

スポツト溶接を行つた場合、被溶接物の溶接部
における超音波は、未溶着部分が存在している場
所では、被溶接物同士の境界面で反射され、溶着
部分が存在している場所では、超音波はこの溶着
部分を通過して、溶接部の端面で反射される。

なお、この金属体内での超音波の反射は、この
金属体と境界を接する媒体が空気なので、全反射
に近く、反射による超音波の減衰は殆ど無く、反
射波の減衰時間は、超音波の反射回数、すなわ
ち、反射波の時間間隔とは、殆ど関係が無い。

また、反射してくる超音波すなわち反射波のエ
ネルギーは、その反射面の面積にも比例する。

そのため、被溶接物の溶接部における超音波の
反射波は、従来の技術の項で説明したように、超
音波の放射する領域全体に溶着部分が存在する場
合は、板厚ｔの２倍の2tに対応した時間間隔の反
射波となり、第９図に示すような反射波信号が得
られる。

逆に、超音波の放射する領域全体に溶着部分が
存在しない場合は、板厚ｔに対応した時間間隔の
反射波となり、第１１図に示すような反射波信号
が得られる。

そして、超音波の放射する領域内に溶着部分と
未溶着部分とが混在する場合は、前記二ケースの
反射波に、溶接部の溶着部分と未溶着部分との占
有比率を乗じたエネルギーの反射波を合成した反
射波が得られ、前記第９図及び第１１図の反射波
信号に前記溶接部の溶着部分と未溶着部分との占
有比率を乗じて、重ね合わせた反射波信号として
観察出来る。

従つて、被溶接物の溶接部内部における超音波
の反射波の減衰時間は、溶着部分が超音波の放射
領域以上に存在する場合、その溶着部分で大きく
減衰されて短くなり、一方溶着部分が超音波の放
射領域内に全く存在しない場合、被溶接物に固有
の減衰率で減衰するので長くなり、また、溶着部
分及び未溶着部分が混在している場合、前記二ケ
ースの場合の減衰時間の範囲内で、溶着部分の占
有比率が大きくなるにつれて短くなる。

一方、溶接部の溶接強度である剪断強度は、溶
接部の溶着部分の面積によつて、決定される。

以上の考え方から、被溶接物の溶接部内部での
超音波の反射波の減衰時間を、溶接部の溶接強度
の尺度として処理することにより、溶接部の溶接
強度の測定を目的とする超音波による非破壊検査
が可能であることが理解されると思う。

ここで、実施例に戻つて、本実施例に係わる溶
接部の超音波検査装置の主要構成部分である第１
図のデイジタル計測部４１４のブロツク回路図
を、第２図に示して、この第２図を参照しながら
説明する。

第２図において、第１図における符号と同一の
の符号を附した部材は、同一の部材であつて、こ
れらの部材については、ここでは説明を省略す
る。

第２図において、符号５１９は、測定・計測値
ホールド切換スイツチであつて、第１図に示す測
定・計測値ホールド切換スイツチ４１９のもので
あり、溶接強度の測定または計測値のホールドを
指示する指示信号を、出力する。

符号５２０は、同期信号発振回路であつて、超
音波の発生及び溶接強度の演算処理のタイミング
を指示するのに必要な超音波の発生周期を有する
タイミングパルス信号を出力する。

符号５２１は、パルサー回路であつて、前記同
期信号発振回路５２０からの一定周期のタイミン
グパルス信号を受けて、この一定の周期で超音波
センサ４０３へ、パルス状の駆動電気信号である
パルサー電圧を出力する。

符号５２２は、増幅回路であつて、超音波セン
サ４０３が出力する微弱な原反射波信号を、演算
処理を行うのに必要な電圧レベルまで増幅する。

符号５２３は、ゲート回路であつて、前記パル
サー回路５２１がパルサー電圧を出力してから所
定時間の間、増幅回路５２２からの増幅反射波信
号を遮断して出力することにより、被溶接物４０
１の表面で直接反射された超音波の反射波の信号
をカツトし、被溶接物４０１の溶接部４０２の内
部で繰り返し反射された反射波のみの内部反射波
信号を出力する。

符号５２４は、検波回路であつて、前記ゲート
回路５２３から出力される反射波信号Ｂを、整
流・積分して、内部反射波信号の個々のピークを
結んだ包絡線信号を出力する。

符号５４９は、減衰時間測定回路を構成するレ
ベルコントロール回路であつて、溶接部４０２か
らの超音波の反射波が所定の減衰レベルまで減
衰、すなわち、前記検波回路５２４の出力する包
絡線信号が所定の減衰基準値まで減衰するまでの
間、未減衰信号を出力する。

このレベルコントロール回路５４９では、反射
波の減衰時間を測定するための基準となる振幅レ
ベルである減衰基準値を、種々の値に選択出来る
ようにしている。

符号５２５は、減衰時間測定回路を構成するカ
ウンター回路であつて、前記レベルコントロール
回路５４９が未減衰信号を出力している間、一定
周期のクロツクパルスをカウントして、デイジタ
ル量であるこのカウント値を、超音波の複数回の
放射分の反射波の減衰時間の積算値を示す積算減
衰時間信号として出力する。

符号５２８は、平均値演算指令回路であつて、
前記同期信号発振回路５２０からのタイミングパ
ルス信号を所定の数だけカウントして、最初のタ
イミングパルス信号の立ち上がりから、最後のタ
イミングパルス信号の立ち下がりまで、Hiレベ
ルの指令信号５４７を出力する。

符号５２９は、カウンターリセツト回路であつ
て、前記平均値演算指令回路５２８の出力する指
令信号５４７にしたがつて、その指令信号５４７
の出力開始時、すなわち、前記最初のタイミング
パルス信号の立ち上がり時に、前記カウンター回
路５２５に残つている前回の積算減衰時間信号の
消去を指示するリセツト信号を出力する。

符号５２６は、平均値演算回路であつて、前記
平均値演算指令回路５２８の出力する指令信号５
４７の出力終了時、すなわち、前記最後のタイミ
ングパルス信号の立ち下がり時に、前記減衰時間
測定回路５２５の出力する積算減衰時間信号を、
前記タイミングパルス信号の所定の数で割つて、
その平均値である平均減衰時間信号を出力する。

符号５２７は、メモリー回路であつて、被溶接
物４０１の溶接部４０２の溶接強度に対応する前
記平均値演算回路５２６の出力する平均減衰時間
信号を記憶保持して、減衰時間の表示を継続させ
るためのものである。

このメモリー回路５２７の出力する平均減衰時
間信号により、第１図にも示す表示回路である前
記測定値表示部４１５が、被溶接物４０１の溶接
部４０２の反射波の平均の減衰時間を表示する。

符号５３０は、メモリー指令回路であつて、前
記測定・計測値ホールド切換スイツチ５１９の出
力する指示信号が、測定を示していれば、前記平
均値演算指令回路５２８の出力する指令信号５４
７にしたがつて、その指令信号５４７の出力終了
時、すなわち、前記最後のタイミングパルス信号
の立ち下がり時に、前記メモリー回路５２７に記
憶・保持されている前回の演算値を消去せしめ
て、新しい演算値を記憶させる。

そして、前記測定・計測値ホールド切換スイツ
チ５１９の出力する指示信号が、計測値のホール
ドを示していれば、前記平均値演算指令回路５２
８の出力する指令信号５４７に係わり無く、前記
メモリー回路５２７に記憶・保持されている過去
の演算値を、そのままホールドさせる。

次に、第１図にも示されているこのデイジタル
計測部４１４の信号処理について、説明する。

超音波センサ４０３は、パルサー回路５２１か
らの一定周期のパルサー電圧を受けて、これを機
械的振動である超音波５０６に変換して、この超
音波５０６を、被検査部位である溶接部４０２に
放射する。

この溶接部４０２の底面、あるいは、溶接部４
０２の未溶着部分の反射境界面で反射された超音
波は、超音波センサ４０３に再び到着して、この
超音波振動が電気的信号である原反射波信号に変
換されて、増幅回路５２２へ出力される。

前記原反射波信号は、この増幅回路５２２で、
後続の他の回路に必要とされるレベルまで増幅さ
れて、ゲート回路５２３へ増幅反射波信号として
出力され、このゲート回路５２３で、減衰時間の
測定に必要の無い情報である溶接部４０２の表面
からの表面反射波が除かれて、内部反射波信号と
して出力される。

そして、このゲート回路５２３からの内部反射
波信号が、検波回路５２４で、個々の信号のピー
クを結ぶ包絡線信号に変換されて、レベルコント
ロール回路５４９へ出力される。

このレベルコントロール回路５４９で、前記包
絡線信号が所定の減衰基準値に減衰するまでの時
間、すなわち、反射波の減衰時間に相当する時
間、未減衰信号を出力する。

この未減衰信号が出力されている時間を、カウ
ンター回路５２５でデイジタル的にカウントし
て、複数回の超音波の放射分の減衰時間を積算さ
れて、積算減衰時間信号を出力する。

この積算減衰時間信号が、平均値演算回路５２
６で、超音波の放射回数で割られて、減衰時間の
平均値が求められ、メモリー回路５２７で、その
減衰時間の平均値を表す平均減衰時間信号が、記
憶・保持され、測定値表示部４１５へ出力され
て、被溶接物４０１の溶接部４０２の内部での超
音波の反射波の減衰時間が表示される。

なお、本発明において、時間的に複数回超音波
を放射して、超音波の放射の一回毎における減衰
時間を加算して、その平均値を求める平均値測定
方式を採用しているが、これは、以下の理由によ
る。

つまり、超音波による溶接部４０２の検査を行
う場合、超音波センサ４０３は、検査者の手作業
により、検査部位である溶接部４０２に押圧さ
れ、接触することになる。

従つて、検査部位に対する超音波センサ４０３
の押圧力に多少の変動が生じるのは、避けること
が出来ない。

これにより、超音波センサ４０３と被溶接物４
０１との間の超音波の通過が、大きく影響され
て、減衰時間の測定精度を悪化させることにな
る。

このため、本実施例に係わる溶接部の超音波検
査装置では、被溶接物４０１に対する超音波セン
サ４０３の押圧力の変動に基づく減衰時間の測定
値のバラツキを小さくする目的で、平均測定機能
を持たせたのである。

さらに、スポツト溶接装置の電極チツプの片減
り等で、第３図に示すように、被溶接物の６０１
の溶接部６０２が小さく、表面にバリ６４０が発
生して、超音波センサ４０３のセツト不良が生じ
た場合、超音波の減衰が早くなり、溶接部６０２
が溶着不良である被溶接物を、溶着良好と誤判定
する可能性がある。

そのため、これを考慮して、本実施例に係わる
溶接部の超音波検査装置においては、この超音波
センサ４０３のセツト不良を検出する機能を持た
せている。

第４図に、超音波センサーセツト不良表示部６
１８（第１図の超音波センサセツト不良表示部４
１８に同じ）のブロツク回路図を示す。

第４図において、符号６１２は、超音波センサ
４０３が放射する超音波の信号で、符号６１３−
１は、被溶接物６０１の表面で反射した表面反射
波信号である。

符号６３６は、ゲート回路であつて、前記表面
反射波信号６１３−１のみを通過させるために、
その発生タイミング前後でHiとなるゲート信号
６３７が入力されている間のみ、第２図に示す増
幅回路５２２からの原反射波信号を通過させる。

符号６３８は、比較判定回路であつて、前記ゲ
ート回路６３６から出力される表面反射波信号６
１３−１が、超音波センサ４０３のセツト良好な
時のエネルギー強度レベルに達しているか否かを
比較して、達していない場合に、セツト不良信号
を、セツト不良表示ランプ６３９（第１図のセツ
ト不良表示ランプ４３９に同じ）へ出力する。

この超音波センサーセツト不良表示部６１８
（第１図の超音波センサーセツト不良表示部４１
８に同じ）は、第３図の被溶接物６０１へ超音波
４０６が放射された後、この被溶接物６０１の表
面からの第４図の表面反射波を示す表面反射波信
号６１３−１のみを、ゲート回路６３６で通過さ
せ、この表面反射波信号６１３−１が、所定のエ
ネルギー強度レベルより低い場合には、セツト不
良表示ランプ６３９（第１図のセツト不良表示ラ
ンプ４３９に同じ）を点灯させ、超音波センサ４
０３のセツトの不良を、検出するようになつてい
る。

なお、この超音波センサーセツト不良表示部６
１８（第１図の超音波センサーセツト不良表示部
４１８に同じ）では、超音波センサ４０３のセツ
ト不良以外にも、超音波センサ４０３自身の異
常、増幅回路５２２の異常等も検出できる。

さらに、本実施例に係わる溶接部の超音波検出
装置は、前記第１図のデイジタル計測部４１４の
異常を、検出する機能を有している。

第５図に、この第１図のデイジタル計測部４１
４の異常を検出するデイジタル計測部異常表示部
７４１（第１図のデイジタル計測部異常表示部４
４１に同じ）のブロツク回路図を示す。

これは、第１図のデイジタル計測部４１４の中
のパルサー回路５２１の出力であるパルサー電圧
７４５（第５図）に着目して、その電圧値の大小
で、このデイジタル計測部４１４の異常を検出す
るものである。

第５図において、符号７２１は、第１図に示す
パルサー回路５２１と同一のパルサー回路であ
る。

符号７４２は、ゲート回路であつて、ゲート信
号７４６により、前記パルサー回路７２１（第１
図のパルサー回路５２１と同じ）の初回のパルサ
ー電圧７４５のみを通過させる。

符号７４３は、比較・判定回路であつて、前記
パルサー電圧７４５が必要な電圧レベルに達して
いるか否かを比較・判定して、達していない場合
に、計測部異常表示ランプ７４４（第１図の計測
部異常表示ランプ４４４に同じ）へ、計測部異常
信号を出力して、この計測部異常表示ランプ７４
４を点灯させる。

第６図に、本実施例に係わる溶接部の超音波検
査装置で、第１図及び第２図の被溶接物４０１の
溶接部４０２の内部での超音波の反射波の減衰時
間を測定し、その被溶接物４０１の溶接部４０２
の剪断強度を測定した結果を示す。

図から分かるように、被溶接物４０１の溶接部
４０２の内部での超音波の反射波の減衰時間の測
定値とその溶接部４０２の剪断強度とは、良い対
応を示している。

本実施例の場合、抵抗スポツト溶接により溶接
した被溶接物４０１の超音波検査について述べた
が、本発明は、これに限定されるものではなく、
他の抵抗溶接、あるいは、抵抗溶接以外の溶接に
よる被溶接物４０１の溶接強度の測定も行なえ
る。

また、各種金属材料の内部の構造が変化して、
その変化した部分での超音波の減衰率が変化して
いるような場合の非破壊検査にも応用できる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、被検査物
である被溶接物の溶接部の溶着部分の大きさに比
例した溶接部の内部での超音波の反射波の減衰時
間が検出できるので、溶接部の溶着部分の内側に
未溶着部分が混在していても、溶接部の溶接強度
を定量的に正確に測定できると云う優れた効果を
奏する。

また、本発明によれば、一回の超音波の放射出
の溶接減衰を複数回分積算して平均値を求めるよ
うにしているので、検査作業者の手作業に起因す
る測定値のバラツキを吸収して、正確な測定が可
能であると云う優れた効果を奏する。

さらに、本発明は、被検査物の内部での超音波
の反射波の減衰時間を求めるようにしているの
で、金属体内の結晶構造の変化、材質の変化等の
内部変化を検出することが可能であると云う優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は、本発明の一実施例に係わ
る溶接部の超音波検査装置を示す図であつて、第
１図は溶接部の超音波検査装置のブロツク回路
図、第２図は第１図の溶接部の超音波検査装置の
中のデイジタル計測部のブロツク回路図、第３図
は超音波センサのセツト不良状態を示す超音波セ
ンサのセツト状態図、第４図は第１図の溶接部の
超音波検査装置の中の超音波センサーセツト不良
表示部のブロツク回路図、第５図は第１図の溶接
部の超音波検査装置の中のデイジタル計測部異常
表示部のブロツク回路図、第６図は本実施例に係
わる溶接部の超音波検査装置で測定した反射波の
減衰時間とその減衰時間を測定した被溶接物の溶
接部の剪断強度との関係を示すグラフである。第
７図乃至第１３図は、溶接部の超音波検査装置の
従来例であるウエーブガイド法を示す図であつ
て、第７図はウエーブガイド法による溶接部の超
音波検査装置の概観図、第８図は溶着良好な状態
の溶接部での超音波の反射状態を示す状態図、第
９図は第８図の溶着良好な状態の溶接部での超音
波の反射波の反射波信号の時間的変化を示すタイ
ムチヤート、第１０図は溶着不良の状態の溶接部
での超音波の反射状態を示す状態図、第１１図は
第１０図の溶着良好な状態の溶接部での超音波の
反射波の反射波信号の時間的変化を示すタイムチ
ヤート、第１２図は第１図のウエーブガイドの断
面図、第１３図は第１２図のウエーブガイドの低
面図である。 ４０１……被溶接物（被検査物）、４０３……
超音波センサ、４１５……測定値表示部（表示回
路）、５２１……パルサー回路、５２２……増幅
回路、５２３……ゲート回路、５２４……検波回
路、５２５……減衰時間測定回路、５２６……平
均値演算回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動電気信号を超音波に変換して被検査物へ
   放射すると共に被検査物で反射された超音波を受
   けてその強さに応じた電気信号に変換し原反射波
   信号として出力する超音波センサと、該超音波セ
   ンサに接続されて、該超音波センサへ所定周期で
   パルス状の駆動電気信号を出力するパルサー回路
   と、前記超音波センサに接続されて、該超音波セ
   ンサから出力される電気信号に変換された被検査
   物からの原反射波信号を増幅する増幅回路と、該
   増幅回路と前記パルサー回路とに接続されて、該
   増幅回路から出力される増幅反射波信号を前記パ
   ルサー回路の駆動電気信号の出力後、所定時間遮
   断することにより被検査物の表面で反射された測
   定に不要な超音波の信号を除くゲート回路と、該
   ゲート回路に接続されて、該ゲート回路から出力
   される内部反射波信号を整流積分して該内部反射
   波信号のピークを結ぶ包絡線信号を出力する検波
   回路と、該検波回路に接続されて、該検波回路か
   ら出力される包絡線信号が所定の減衰基準値に低
   下するまでの時間に応じた減衰時間信号を出力す
   る減衰時間測定回路と、該減衰時間測定回路と前
   記パルサー回路とに接続されて、該パルサー回路
   が駆動電気信号を所定回数だけ出力する間、前記
   減衰時間測定回路が出力する減衰時間信号を積算
   して、該積算減衰時間信号を前記所定回数で割算
   して平均減衰時間信号を出力する平均値演算回路
   と、該平均値演算回路から出される溶接強度に対
   応する平均減衰時間信号を表示する表示回路とか
   ら構成されることを特徴とする溶接部の超音波検
   査装置。