(57)【要約】【課題】溶接部の溶接品質の良否を、破壊検査することなく高い精度で判定できるようにする。【解決手段】被検査部材２００の溶接部の外面及び内面の形状を外面形状計測センサ１２、２２及び内面形状計測センサ１３、２３により取得する。取得した溶接部の外面及び内面の形状に基づいて溶接部の良否を判定する。【選択図】図４
2019214059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材の縁部が突き合わせ溶接された溶接部を検査する溶接部検査装置において、
前記溶接部を前記板材の厚み方向一方の面から撮像して該一方の面の形状を取得する一方面形状計測センサと、
前記溶接部を前記板材の厚み方向他方の面から撮像して該他方の面の形状を取得する他方面形状計測センサと、
前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向に沿うように移動させる長手方向駆動部と、
前記一方面形状計測センサで取得された前記溶接部の一方の面の形状と、前記他方面形状計測センサで取得された前記溶接部の他方の面の形状とに基づいて前記溶接部の良否を判定する判定部とを備えていることを特徴とする溶接部検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶接部検査装置において、
前記判定部は、前記一方の面における前記一方面形状計測センサにより形状が取得された部分と、前記他方の面における前記他方面形状計測センサにより形状が取得された部分との相対的な位置関係を示す相対位置情報を取得し、当該相対位置情報に基づいて前記溶接部の厚みを示すデータを生成するように構成されていることを特徴とする溶接部検査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の溶接部検査装置において、
前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサが共に固定される可動部材を備え、
前記長手方向駆動部は、前記可動部材を駆動することを特徴とする溶接部検査装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の溶接部検査装置において、
前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部に対して接離する方向に移動させる接離方向駆動部を備えていることを特徴とする溶接部検査装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の溶接部検査装置において、
前記一方面形状計測センサは、第１一方面形状計測センサと第２一方面形状計測センサとを含み、
前記他方面形状計測センサは、第１他方面形状計測センサと第２他方面形状計測センサとを含み、
前記長手方向駆動部は、前記第１一方面形状計測センサ及び前記第１他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向一側から他側へ向けて移動させる第１長手方向駆動部と、前記第２一方面形状計測センサ及び前記第２他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向他側から一側へ向けて移動させる第２長手方向駆動部とを含んでいることを特徴とする溶接部検査装置。
【請求項６】
板材の縁部が突き合わせ溶接された溶接部を検査する溶接部検査方法において、
前記溶接部を前記板材の厚み方向一方の面から撮像して該一方の面の形状を取得する一方面形状計測センサを該溶接部の長手方向に沿うように移動させる一方面形状取得工程と、
前記溶接部を前記板材の厚み方向他方の面から撮像して該他方の面の形状を取得する他方面形状計測センサを該溶接部の長手方向に沿うように移動させる他方面形状取得工程と、
前記一方面形状取得工程で取得された前記溶接部の一方の面の形状と、前記他方面形状取得工程で取得された前記溶接部の他方の面の形状とに基づいて前記溶接部の良否を判定する判定工程とを備えていることを特徴とする溶接部検査方法。
【請求項７】
請求項６に記載の溶接部検査方法において、
前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向一側から他側へ向けて移動させ、
前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向他側から一側へ向けて移動させることを特徴とする溶接部検査方法。
【請求項８】
請求項６または７に記載の溶接部検査方法において、
前記一方面形状取得工程及び前記他方面形状取得工程を並行して行うことを特徴とする溶接部検査方法。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１つに記載の溶接部検査方法において、
前記一方面形状取得工程及び前記他方面形状取得工程では、１枚の板材が筒状に曲げ加工されて該板材の両縁部が突き合わせ溶接された溶接部の一方の面の形状及び他方の面の形状をそれぞれ取得することを特徴とする溶接部検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部の外観を検査する溶接部検査装置及び溶接部検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、板材を突き合わせ溶接した部分の検査が行われている。溶接部の検査方法としては、例えば、溶接部を切断し、その切断面をマイクロメータ等で計測する方法があるが、この方法は破壊検査であることから、全数検査を行う場合には用いることができない。
【０００３】
そこで、溶接部の非破壊検査方法として、例えば、特許文献１に開示されている方法が知られている。特許文献１の溶接部検査方法では、溶接ビードが母材厚さよりも薄い減肉であるか否かを、製品の溶接部の表面性状に基づいて判定するようにしている。この方法では、まず、スリット投光器を用いて溶接後の製品の表面にスリット光を照射して光切断線を形成する。そして、光切断線を含む溶接部を撮像装置により撮像し、得られた画像を画像処理装置に送信し、画像処理装置で光切断線の形状変化を基にして製品の溶接部の表面形状を求める。このとき、溶接ビードの基準線に対する窪み量を算出するとともに、２つの母材の凝固域の境界点における接線から求まる当該２つの母材の突き当て角度を算出する。そして、算出された窪み量及び突き当て角度と、予め設定したそれらの許容範囲とを比較し、少なくともいずれかが許容範囲を満足しない場合は溶接部が減肉であると判定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の溶接部検査方法では、製品の一方の面に対してスリット光を照射して当該面を撮像装置で撮像し、製品の一方の面における溶接ビードの窪み量と、２つの母材の突き当て角度とが予め設定した許容範囲内にあるか否かに基づいて減肉の判定を行っているので、製品の他方の面の形状について取得することはできない。加えて、特許文献１における溶接ビードの窪み量の算出は、基準線を推定した上で、その基準線に対する窪み量を求めるようにしており、窪み量の算出に当たっては推定要素が大きく占めることになる。また、突き当て角度については、凝固域の境界点を推定した上で、その境界点における接線を推定し、その接線から求めた角度であり、これも推定要素が大きく占めている。つまり、推定に基づく判定であるため、高い判定精度を得るのが難しいと考えられる。
【０００６】
また、実際の現場では、製品を一方の面から検査すると溶接部が正常に見えるが、他方の面には亀裂や凸部が形成されていて総合的に溶接不良と判定される場合があるが、特許文献１の方法では製品の他方の面を検査できないので、このような溶接不良を見逃してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶接部の溶接品質の良否を、破壊検査することなく高い精度で判定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、溶接部の一方の面の形状を取得するとともに、他方の面の形状も取得し、取得された両面の形状に基づいて溶接部の溶接品質の良否を判定するようにした。
【０００９】
第１の発明は、板材の縁部が突き合わせ溶接された溶接部を検査する溶接部検査装置において、前記溶接部を前記板材の厚み方向一方の面から撮像して該一方の面の形状を取得する一方面形状計測センサと、前記溶接部を前記板材の厚み方向他方の面から撮像して該他方の面の形状を取得する他方面形状計測センサと、前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向に沿うように移動させる長手方向駆動部と、前記一方面形状計測センサで取得された前記溶接部の一方の面の形状と、前記他方面形状計測センサで取得された前記溶接部の他方の面の形状とに基づいて前記溶接部の良否を判定する判定部とを備えていることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、一方面形状計測センサにより溶接部の一方の面の形状が取得され、また、他方面形状計測センサにより溶接部の他方の面の形状が取得される。これにより、溶接部の両面の形状が取得される。また、溶接部の両面の形状を取得する際には各面を実際に撮像しているので、従来例のように推定結果を基準とした算出ではなく、正確な形状が取得される。そして、判定部は、例えば溶接部の一方の面に高さが所定以上の凸部や深さが所定以上の凹部が存在していれば、溶接部が不良と判定することができるとともに、他方の面についても同様に判定することができる。従って、判定部は、溶接部の両面の正確な形状に基づいて溶接部の良否を判定するので、判定結果の精度が高まる。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記判定部は、前記一方の面における前記一方面形状計測センサにより形状が取得された部分と、前記他方の面における前記他方面形状計測センサにより形状が取得された部分との相対的な位置関係を示す相対位置情報を取得し、当該相対位置情報に基づいて前記溶接部の厚みを示すデータを生成するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、溶接部の一方の面における一方面形状計測センサにより形状が取得された部分と、溶接部の他方の面における他方面形状計測センサにより形状が取得された部分との相対的な位置関係が得られる。これにより、溶接部の厚み方向について、一方面形状計測センサにより形状が取得された部分と、他方面形状計測センサにより形状が取得された部分との相対位置が分かるので、これら溶接部の一方の面と、他方の面との離間距離が得られる。溶接部の一方の面と、他方の面との離間距離に基づいて、溶接部の厚みを示すデータの生成が可能になるので、判定部は、溶接部の減肉の有無についても判定することができるようになる。
【００１３】
第３の発明は、第１または２の発明において、前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサが共に固定される可動部材を備え、前記長手方向駆動部は、前記可動部材を駆動することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサが共通の可動部材に固定されるので、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサの相対的な位置ずれを起こすことなく、長手方向駆動部によって両センサを溶接部に沿って移動させることが可能になる。よって、例えば、溶接部の同一部分を、一方面形状計測センサにより一方の面から撮像し、他方面形状計測センサにより他方の面から撮像することで、溶接部の厚みを示すデータの生成が容易になり、溶接部の減肉の有無について高精度に判定することが可能になる。
【００１５】
また、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサを１つの長手方向駆動部で移動させることができるので、溶接部検査装置の構成がシンプルになる。
【００１６】
第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部に対して接離する方向に移動させる接離方向駆動部を備えていることを特徴とする。
【００１７】
すなわち、溶接部の形状が３次元形状である場合があり、このような場合には、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサを接離方向駆動部によって溶接部に接離する方向に移動させることで、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサと、溶接部との相対距離を適切な距離にすることが可能になる。
【００１８】
第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、前記一方面形状計測センサは、第１一方面形状計測センサと第２一方面形状計測センサとを含み、前記他方面形状計測センサは、第１他方面形状計測センサと第２他方面形状計測センサとを含み、前記長手方向駆動部は、前記第１一方面形状計測センサ及び前記第１他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向一側から他側へ向けて移動させる第１長手方向駆動部と、前記第２一方面形状計測センサ及び前記第２他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向他側から一側へ向けて移動させる第２長手方向駆動部とを含んでいることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、溶接部が長い場合に、溶接部の長手方向一側から中途部までの両面の形状を第１一方面形状計測センサ及び第１他方面形状計測センサによって取得し、溶接部の長手方向他側から中途部までの両面の形状を第２一方面形状計測センサ及び第２他方面形状計測センサによって取得することが可能になる。
【００２０】
第６の発明は、板材の縁部が突き合わせ溶接された溶接部を検査する溶接部検査方法において、前記溶接部を前記板材の厚み方向一方の面から撮像して該一方の面の形状を取得する一方面形状計測センサを該溶接部の長手方向に沿うように移動させる一方面形状取得工程と、前記溶接部を前記板材の厚み方向他方の面から撮像して該他方の面の形状を取得する他方面形状計測センサを該溶接部の長手方向に沿うように移動させる他方面形状取得工程と、前記一方面形状取得工程で取得された前記溶接部の一方の面の形状と、前記他方面形状取得工程で取得された前記溶接部の他方の面の形状とに基づいて前記溶接部の良否を判定する判定工程とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、一方面形状取得工程で溶接部の一方の面の形状が取得され、また、他方面形状取得工程で溶接部の他方の面の形状が取得される。これにより、溶接部の両面の形状が取得される。また、溶接部の両面の形状を取得する際には各面を実際に撮像しているので、正確な形状が取得される。そして、溶接部の一方の面及び他方の面の溶接部の良否を判定するので、判定結果の精度が高まる。
【００２２】
第７の発明は、第６の発明において、前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向一側から他側へ向けて移動させ、前記一方面形状計測センサ及び前記他方面形状計測センサを前記溶接部の長手方向他側から一側へ向けて移動させることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、溶接部が長い場合に両面の形状を取得することが可能になる。
【００２４】
第８の発明は、第６または７の発明において、前記一方面形状取得工程及び前記他方面形状取得工程を並行して行うことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、溶接部の両面の形状に基づいた溶接部の良否判定に要する時間を短縮できる。
【００２６】
第９の発明は、第６から８のいずれか１つの発明において、前記一方面形状取得工程及び前記他方面形状取得工程では、１枚の板材が筒状に曲げ加工されて該板材の両縁部が突き合わせ溶接された溶接部の一方の面の形状及び他方の面の形状をそれぞれ取得することを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、例えば一方面形状取得工程では筒状部材の外面の形状を取得し、他方面形状取得工程では筒状部材の内面の形状を取得することが可能になる。
【発明の効果】
【００２８】
第１、６の発明によれば、溶接部を一方の面及び他方の面からそれぞれ撮像して両面の形状を取得し、両面の形状に基づいて溶接部の良否を判定するようにしたので、溶接部の溶接品質の良否を、破壊検査することなく高い精度で判定できる。
【００２９】
第２の発明によれば、溶接部の厚みを示すデータを生成することができるので、溶接部の減肉の有無についても判定することができる。
【００３０】
第３の発明によれば、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサが共に固定される可動部材を駆動するようにしたので、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサの相対的な位置ずれを起こすことなく、両センサを溶接部に沿って移動させることができる。
【００３１】
第４の発明によれば、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサを溶接部に接離する方向に移動させることができるので、一方面形状計測センサ及び他方面形状計測センサと、溶接部との相対距離を適切な距離にすることができ、計測精度を向上させることができる。
【００３２】
第５、７の発明によれば、溶接部が長い場合であっても溶接部の全体の形状を取得して溶接品質を判定することができる。
【００３３】
第８の発明によれば、一方面形状取得工程及び他方面形状取得工程を並行して行うことで溶接部の良否判定に要する時間を短縮できる。
【００３４】
第９の発明によれば、筒状部材の外面だけでなく、内面についても形状を取得して溶接品質を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接部検査装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】溶接部検査装置のブロック図である。
【図３】筒状部材を検査位置にセットした状態を示す図１相当図である。
【図４】筒状部材の右側の形状を取得した状態を示す図１相当図である。
【図５】図４におけるV−V線断面図である。
【図６】筒状部材の左側の形状を取得した状態を示す図１相当図である。
【図７】溶接部が正常である場合の内面及び外面形状を示す図である。
【図８】溶接部ののど厚の定義要領について説明する図である。
【図９】溶接部ののど厚が薄い場合を示す図７相当図である。
【図１０】溶接部にクラックが生じている場合の断面図である。
【図１１】溶接部にクラックが生じている場合を示す図７相当図である。
【図１２】溶接部に凸部が生じている場合の断面図である。
【図１３】溶接部に凸部が生じている場合を示す図７相当図である。
【図１４】溶接部に段差が生じている場合の断面図である。
【図１５】溶接部に溶け落ちが生じている場合の断面図である。
【図１６】溶接部の右側の判定結果画面を示すインターフェースである。
【図１７】溶接部の左側の判定結果画面を示すインターフェースである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３７】
図１は、本発明の実施形態に係る溶接部検査装置１の正面図である。溶接部検査装置１は、左側検査装置１０と、右側検査装置２０と、制御装置３０と、記憶部３１と、表示部３２とを備えており、板材の縁部が突き合わせ溶接された溶接部を検査するための装置である。この溶接部検査装置１を利用することにより、本発明の溶接部検査方法を実現することができる。
【００３８】
尚、図１に示すように溶接部検査装置１を正面から見たとき、図１の左側を溶接部検査装置１の左側といい、図１の右側を溶接部検査装置１の右側というものとするが、これは説明の便宜を図るために定義するだけであり、例えば、図１の左側を溶接部検査装置１の手前側といい、図１の右側を溶接部検査装置１の奥側ということもでき、また、図１の左側を溶接部検査装置１の前側といい、図１の右側を溶接部検査装置１の後側ということもできる。左側検査装置１０を第１検査装置といい、右側検査装置２０を第２検査装置ということもできる。
【００３９】
また、溶接部検査装置１は、図１の左右方向に延びる溶接部（後述する）を検査するように構成されており、従って図１の左右方向は溶接部の長手方向となる。
【００４０】
（左側検査装置１０及び右側検査装置２０の構成）
左側検査装置１０と右側検査装置２０は、基本的な構造は同じであり、左右対称構造となるように構成されている。以下、左側検査装置１０の一構成例について詳細に説明するが、左側検査装置１０の構成は以下の構成例に限定されるものではなく、その機能を実現でき、同様な作用をもたらす構成であれば他の構成であってもよい。
【００４１】
左側検査装置１０は、基台１１と、左側外面形状計測センサ（第１一方面形状計測センサ）１２と、左側内面形状計測センサ（第１他方面形状計測センサ）１３と、左側可動部材１４と、左側Ｘ方向駆動部（第１長手方向駆動部）１５と、左側Ｚ軸方向駆動部（接離方向駆動部）１６とを備えている。基台１１は、左側Ｘ方向駆動部１５、左側Ｚ軸方向駆動部１６等を支持するための部材である。基台１１の下面には、脚部材１１ａが設けられており、例えば工場等の床面１００に対して動かないように固定することが可能になっている。基台１１の高さは検査対象物の大きさや形状、重量等によって任意の高さにすることができる。基台１１の左右方向の寸法も検査対象物の大きさや形状等によって任意の寸法にすることができる。
【００４２】
基台１１の上面には、左側Ｘ方向駆動部１５を支持する支持部材１１ｂが上方へ突出するように設けられている。左側Ｘ方向駆動部１５は、例えばボールネジ機構やリニアモータ機構を備えた従来周知の直動アクチュエータを利用することができる。この実施形態では、溶接部検査装置１の左右方向をＸ方向とし、上下方向をＺ方向としている。左側Ｘ方向駆動部１５は、溶接部検査装置１の左右方向に延びるＸ方向ネジ軸１５ａと、Ｘ方向ネジ軸１５ａを正逆方向の任意の方向に回転させるＸ方向モーター１５ｂと、Ｘ方向ネジ軸１５ａに螺合するＸ方向ナット部材１５ｃとを備えており、制御装置３０により制御されるようになっている。Ｘ方向ネジ軸１５ａの両端部は、基台１１の支持部材１１ｂに対して左右方向や上下方向には変位しないように、かつ、回転自在に支持されている。Ｘ方向ネジ軸１５ａの外周面にはネジ溝（図示せず）が形成されており、このネジ溝にＸ方向ナット部材１５ｃが螺合した状態で係合している。Ｘ方向ナット部材１５ｃは、左右方向にのみ移動可能に案内部材（図示せず）によって案内される。従って、Ｘ方向モーター１５ｂによりＸ方向ネジ軸１５ａを一方向に回転させると、Ｘ方向ナット部材１５ｃが左右方向一方に移動し、Ｘ方向ネジ軸１５ａを他方向に回転させると、Ｘ方向ナット部材１５ｃが左右方向他方に移動することになる。Ｘ方向ナット部材１５ｃの移動タイミングや移動方向は、制御装置３０から出力される信号によって制御される。
【００４３】
Ｘ方向ナット部材１５ｃには、左側Ｚ軸方向駆動部１６が支持されている。左側Ｚ軸方向駆動部１６は、左側Ｘ方向駆動部１５と同様な従来周知の直動アクチュエータを利用することができ、上下方向に延びるＺ方向ネジ軸１６ａと、Ｚ方向ネジ軸１６ａを正逆方向の任意の方向に回転させるＺ方向モーター１６ｂと、Ｚ方向ネジ軸１６ａに螺合するＺ方向ナット部材１６ｃとを備えており、制御装置３０により制御されるようになっている。Ｚ方向ネジ軸１６ａの両端部は、Ｘ方向ナット部材１５ｃに対して左右方向には変位しないように、かつ、回転自在に支持されている。Ｚ方向ネジ軸１６ａの外周面にはネジ溝（図示せず）が形成されており、このネジ溝にＺ方向ナット部材１６ｃが螺合した状態で係合している。Ｚ方向ナット部材１６ｃは、上下方向にのみ移動可能に案内部材（図示せず）によって案内される。従って、Ｚ方向モーター１６ｂによりＺ方向ネジ軸１６ａを一方向に回転させると、Ｚ方向ナット部材１６ｃが上下方向一方に移動し、Ｚ方向ネジ軸１６ａを他方向に回転させると、Ｚ方向ナット部材１６ｃが上下方向他方に移動することになる。Ｚ方向ナット部材１６ｃの移動タイミングや移動方向は、制御装置３０から出力される信号によって制御される。
【００４４】
Ｚ方向ナット部材１６ｃには、左側可動部材１４が固定されており、Ｚ方向ナット部材１６ｃと左側可動部材１４とは共に移動するように構成されている。左側可動部材１４は、Ｚ方向ナット部材１６ｃに連結されて上下方向に延びる連結部材１４ａと、連結部材１４ａの上部から右側へ向けて略水平に延びる上側センサ支持部材１４ｂと、連結部材１４ａの下部から右側へ向けて略水平に延びる下側センサ支持部材１４ｃとを有している。上側センサ支持部材１４ｂの先端部（右端部）に左側外面形状計測センサ１２が固定され、下側センサ支持部材１４ｃの先端部（右端部）に左側内面形状計測センサ１３が固定されている。左側外面形状計測センサ１２と左側内面形状計測センサ１３とは上下方向に所定距離だけ離れており、左側外面形状計測センサ１２と左側内面形状計測センサ１３との上下方向の間隔の調整は、例えば、上側センサ支持部材１４ｂと下側センサ支持部材１４ｃとの間隔を変更することによって可能である。
【００４５】
従って、左側外面形状計測センサ１２と左側内面形状計測センサ１３とは、共通の左側可動部材１４に固定されているので相対的に移動することはない。左側Ｘ方向駆動部１５が作動すると左側Ｚ軸方向駆動部１６と共に左側可動部材１４が左右方向に駆動されて左側外面形状計測センサ１２と左側内面形状計測センサ１３とが溶接部の長手方向に沿うように移動する。また、左側Ｚ軸方向駆動部１６が作動すると左側可動部材１４が上下方向に駆動されて左側外面形状計測センサ１２と左側内面形状計測センサ１３とが溶接部に対して接離する方向に移動する。
【００４６】
図５に示すように、被検査部材２００は、１枚の板材が筒状に曲げ加工されて該板材の両縁部が突き合わせ溶接された溶接部２０１を有している。この実施形態では、被検査部材２００が円筒の場合について説明するが、例えば楕円形断面を有する筒、角筒等の部材であってもよく、その断面形状は特に限定されるものではない。図３に示すように、被検査部材２００は、治具３００により固定されてその長手方向が左右方向となる姿勢とされる。図５に示すように、溶接部２０１の外面２０１ａは被検査部材２００の外面となる面（板材の厚み方向一方の面）であり、また、溶接部２０１の内面２０１ｂは、被検査部材２００の内面となる面（板材の厚み方向他方の面）である。また、溶接部２０１は、被検査部材２００の軸方向両端部に亘って連続して延びている。被検査部材２００は、一部が開放された筒状の部材であってもよいし、複数の板材を突き合わせ溶接した板材であってもよい。
【００４７】
左側外面形状計測センサ１２は、溶接部２０１を板材の厚み方向一方の面（外面２０１ａ）から撮像して該一方の面の形状を取得するためのセンサである。また、左側内面形状計測センサ１３は、溶接部２０１を板材の厚み方向他方の面（内面２０１ｂ）から撮像して該他方の面の形状を取得するためのセンサである。左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３は、同じ計測原理のセンサを使用することができるが、左側内面形状計測センサ１３を、左側外面形状計測センサ１２よりも小型にするのが好ましい。
【００４８】
左側外面形状計測センサ１２は、例えば従来から周知の光切断方式の形状測定センサを使用することができる。すなわち、図５に示すように、左側外面形状計測センサ１２は、溶接部２０１の長手方向と直交する方向に延びるラインレーザＬ１を、当該溶接部２０１の外面２０１ａに照射し、その外面２０１ａからの反射光を受光素子により受光し、従来から周知の三角測量法によってライン上の各点の３次元座標を得ることができるように構成されている。左側外面形状計測センサ１２を左側Ｘ方向駆動部１５により左右方向に移動させて順次、３次元座標を得ることで、溶接部２０１の外面２０１ａの形状を線ではなく、面として得ることができる。
【００４９】
左側内面形状計測センサ１３は、溶接部２０１の長手方向と直交する方向に延びるラインレーザＬ２を、当該溶接部２０１の内面２０１ｂに照射し、その内面２０１ｂからの反射光を受光素子により受光し、ライン上の各点の３次元座標を得ることができるように構成されている。左側内面形状計測センサ１３を左側Ｘ方向駆動部１５により左右方向に移動させて順次、３次元座標を得ることで、溶接部２０１の内面２０１ｂの形状を線ではなく、面として得ることができる。
【００５０】
左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３で取得された溶接部２０１の外面２０１ａの形状データ及び内面２０１ｂの形状データは制御装置３０へ出力されるようになっている。
【００５１】
左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３は、それぞれ、各点の３次元座標を取得することができるので、ある基準座標を設定しておくことで、左側外面形状計測センサ１２により形状が取得された部分と、左側内面形状計測センサ１３により形状が取得された部分との相対的な位置関係を示す相対位置情報を取得することができる。
【００５２】
図１に示すように、右側検査装置２０は、基台２１と、右側外面形状計測センサ（第２一方面形状計測センサ）２２と、右側内面形状計測センサ（第２他方面形状計測センサ）２３と、右側可動部材２４と、右側Ｘ方向駆動部（第２長手方向駆動部）２５と、右側Ｚ軸方向駆動部（接離方向駆動部）２６とを備えている。基台２１の下面には脚部材２１ａが設けられ、上面には支持部材２１ｂが設けられている。右側Ｘ方向駆動部２５は、Ｘ方向ネジ軸２５ａと、Ｘ方向モーター２５ｂと、Ｘ方向ナット部材２５ｃとを備えており、制御装置３０により制御されるようになっている。
【００５３】
Ｘ方向ナット部材２５ｃには、右側Ｚ軸方向駆動部２６が支持されている。右側Ｚ軸方向駆動部２６は、Ｚ方向ネジ軸２６ａと、Ｚ方向モーター２６ｂと、Ｚ方向ナット部材２６ｃとを備えており、制御装置３０により制御されるようになっている。
【００５４】
Ｚ方向ナット部材２６ｃには、右側可動部材２４が固定されている。右側可動部材２４は、連結部材２４ａと、上側センサ支持部材２４ｂと、下側センサ支持部材２４ｃとを有している。上側センサ支持部材２４ｂの先端部（左端部）に右側外面形状計測センサ２２が固定され、下側センサ支持部材２４ｃの先端部（左端部）に右側内面形状計測センサ２３が固定されている。
【００５５】
右側外面形状計測センサ２２は、溶接部２０１を板材の厚み方向一方の面（外面２０１ａ）から撮像して該一方の面の形状を取得するためのセンサである。また、右側内面形状計測センサ２３は、溶接部２０１を板材の厚み方向他方の面（内面２０１ｂ）から撮像して該他方の面の形状を取得するためのセンサである。右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３は、それぞれ左側のセンサ１２、１３と同様に構成されている。
【００５６】
（記憶部３１の構成）
記憶部３１は、例えばハードディスクドライブ、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等で構成されており、制御装置３０に接続されている。記憶部３１には、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３で取得された形状データや、形状データを加工した各種データ等を記憶することができる。
【００５７】
（表示部３２の構成）
表示部３２は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等で構成されており、制御装置３０に接続されている。表示部３２には、後述する各種インターフェース等を表示することができるとともに、溶接部検査装置１を操作する際の確認画面としても使用することができる。
【００５８】
（制御装置３０の構成）
制御装置３０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータ等で構成することができ、記憶部３１等に予め記憶された所定のプログラムに従って以下のような動作を行うことができる。
【００５９】
制御装置３０は、左側Ｘ方向駆動部１５、左側Ｚ軸方向駆動部１６、右側Ｘ方向駆動部２５及び右側Ｚ軸方向駆動部２６を制御する。予め入力された被検査部材２００の外径や長さ等の各種寸法やセンサ１２、１３の位置、センサ１２、１３の外形状情報等に基づいて、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を移動させるとともに、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を移動させる。左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を移動させる際には、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３が被検査部材２００の外面及び内面に接触しないように、センサ１２、１３と被検査部材２００の外面及び内面との間に形状測定が可能な隙間を確保するべく、左側Ｚ軸方向駆動部１６を作動させる。
【００６０】
そして、左側Ｘ方向駆動部１５を作動させて、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を被検査部材２００の左側から右側へ向けて移動させる。左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３は、被検査部材２００の左外方から少なくとも左右方向中央部まで移動させるようにする。被検査部材２００の断面形状が変化している場合には、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を左側Ｘ方向駆動部１５によって移動させながら、左側Ｚ軸方向駆動部１６によっても移動させることができる。
【００６１】
また、制御装置３０は、同様に、右側Ｘ方向駆動部２５と右側Ｚ軸方向駆動部２６を作動させて、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を移動させる。右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３は、被検査部材２００の右側から左側へ向けて移動させる。右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３は、被検査部材２００の右外方から少なくとも左右方向中央部まで移動させるようにする。左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３により、溶接部２０１の外面２０１ａ及び内面２０１ｂの全体の形状が得られるように、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を移動させればよく、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３の移動距離と、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３の移動距離とは、同じであってもよいし、一方が他方よりも長くてもよい。
【００６２】
また、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を被検査部材２００の中間部まで移動させた後、反対に移動させて被検査部材２００の左外方に配置する。また、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を被検査部材２００の中間部まで移動させた後、反対に移動させて被検査部材２００の右外方に配置する。このとき、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３と、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３とが接触しないように、移動タイミングや速度を調整する。
【００６３】
制御装置３０は画像処理部３０ａを有している。画像処理部３０ａには、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３で取得された形状データが入力される。画像処理部３０ａは、形状データを連続して取得して溶接部２０１の外面２０１ａの形状及び内面２０１ｂの形状を得る。
【００６４】
制御装置３０は判定部３０ｂを有している。判定部３０ｂは、図７、図９、図１１、図１３に示すような形状表示用インターフェース３７を生成し、表示部３２に表示させる。形状表示用インターフェース３７には、表示位置調整部３７ａが設けられている。表示位置調整部３７ａを操作することにより、被検査部材２００の左右方向の任意の位置を選択することができ、選択した位置における溶接部２０１の外面２０１ａの形状及び内面２０１ｂの形状を形状表示用インターフェース３７に表示させることができるようになっている。形状表示用インターフェース３７の上側の線Ｓ１は、溶接部２０１の外面２０１ａ及びその近傍の板材の外面の形状を示す線であり、形状表示用インターフェース３７の下側の線Ｓ２は、溶接部２０１の内面２０１ｂ及びその近傍の板材の内面の形状を示す線である。
【００６５】
また、上述したように、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３は、それぞれ、各点の３次元座標を取得することができるので、左側外面形状計測センサ１２により形状が取得された部分と、左側内面形状計測センサ１３により形状が取得された部分との相対的な位置関係を示す相対位置情報を取得することができるとともに、右側外面形状計測センサ２２により形状が取得された部分と、右側内面形状計測センサ２３により形状が取得された部分との相対的な位置関係を示す相対位置情報を取得することができる。判定部３０ｂは、当該相対位置情報に基づいて溶接部２０１の厚みを示すデータを生成する。この厚みを示すデータに基づいて、形状表示用インターフェース３７に線Ｓ１、Ｓ２を厚みに対応した離間距離でもって表示する。
【００６６】
判定部３０ｂは、溶接部２０１ののど厚を算出する。図８に基づいてのど厚の算出方法について説明する。まず、判定部３０ｂは、任意の部分の溶接部２０１の外面２０１ａの形状及び内面２０１ｂの形状を取得する。溶接部２０１の溶接範囲を予め設定しておき、溶接部２０１の内面２０１ｂの形状を示す線Ｓ２上の任意の点Ｐ１〜Ｐ１０において、線Ｓ２と、外面２０１ａの形状を示す線Ｓ１との離間寸法を半径とする円（破線で示す）を描く。点Ｐ１〜Ｐ１０は一例であり、もっと細かく多数の点を取るのが好ましい。そのようにして描かれた円の半径が最小となる点（この例では点Ｐ７）における当該半径ｒ１をのど厚と定義する。尚、溶接部２０１の外面２０１ａの形状を示す線Ｓ１を基準としてのど厚を定義するようにしてもよい。これにより、のど厚が得られるので、溶接部２０１の減肉の有無についても判定することができる。
【００６７】
判定部３０ｂは、溶接部２０１の外面２０１ａの形状及び内面２０１ｂの形状に基づいてのど厚を求めた後、のど厚が所定範囲内であるか否かを判定する。判定基準となる所定範囲は、板材の板厚等に応じて設定することが可能であり、事前に、溶接部検査装置１の使用者によって設定しておくことができる。判定部３０ｂは、上記のど厚が所定範囲内であれば、溶接部２０１が良い（溶接品質が良い）と判定する一方、上記のど厚が所定範囲を超えていれば、溶接部２０１が悪い（溶接品質が悪い）と判定する。
【００６８】
図１０及び図１１は、溶接部２０１の外面２０１ａ及び内面２０１ｂにクラック（割れ）が発生している場合を示している。クラックを検出する場合には、図１０の部分拡大図に示すように、溶接部２０１の外面２０１ａを示す線上の各点において移動平均で接線の角度を求め、閾値以上の角度勾配があり、かつ、それが凹の形状となり、この凹の幅が所定範囲内であるか否かを判定する。この判定も判定部３０ｂが行う。凹の幅は、例えば０．１５ｍｍ以上に設定することができる。判定部３０ｂがクラックを検出した場合には、溶接部２０１が悪いと判定する一方、クラックを検出しない場合には、溶接部２０１が良いと判定する。
【００６９】
図１２及び図１３は、溶接部２０１の外面２０１ａや内面２０１ｂに凸部が生じている場合を示している。凸部を検出する場合には、板材の内面または外面を周方向に延長した延長線Ｓ３を生成し、この延長線Ｓ３から凸部の先端部までの寸法Ｈ１を測定する。この寸法Ｈ１が所定以上である場合には、判定部３０ｂは凸部があるとして溶接部２０１が悪いと判定する一方、寸法Ｈ１が所定未満である場合には、判定部３０ｂは問題となるような凸部が無いとして溶接部２０１が良いと判定する。
【００７０】
図１４は、溶接部２０１に段差が生じている場合を示している。段差を検出する場合には、板材の一方の縁部から外面の延長線Ｓ４を生成し、他方の縁部からも外面の延長線Ｓ５を生成する。延長線Ｓ４と延長線Ｓ５との距離Ｈ２を測定する。この距離Ｈ２が所定以上である場合には、判定部３０ｂは段差があるとして溶接部２０１が悪いと判定する一方、距離Ｈ２が所定未満である場合には、判定部３０ｂは問題となるような段差が無いとして溶接部２０１が良いと判定する。
【００７１】
図１５は、溶接部２０１に溶け落ちが生じている場合を示している。溶け落ちは、溶接部２０１の外面２０１ａの形状を示す線及び内面２０１ｂの形状を示す線の両方に途切れた部分があるか否かによって検出することができる。判定部３０ｂは、溶け落ちがあれば溶接部２０１が悪いと判定する一方、溶け落ちが無ければ溶接部２０１が良いと判定する。
【００７２】
図１６は、判定結果表示用インターフェース３８であり、判定部３０ｂが生成する。判定結果表示用インターフェース３８の右上部には、判定結果表示領域３８ａが設けられており、上述した全ての判定で溶接部２０１が良いと判定された場合には「ＯＫ」と表示され、上述した全ての判定のうち、１つでも溶接部２０１が悪いと判定された場合には「ＮＧ」と表示される。
【００７３】
判定結果表示用インターフェース３８には、被検査部材２００の長手方向の全体ののど厚及び段差の高さを表示する領域３８ｂと、被検査部材２００のＮＧ部分及びＯＫ部分を表示する領域３８ｃと、被検査部材２００の溶接部２０１の外面及び内面を示す画像を白黒２値で表示する領域３８ｄとが設けられている。
【００７４】
（溶接部検査方法）
次に、溶接部検査装置１を使用した溶接部検査方法について説明する。図３に示すように、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を左端まで移動させ、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を右端まで移動させておく。その後、被検査部材２００をその長手方向が溶接部検査装置１の左右方向と一致する姿勢とし、治具３００によりセット位置に固定する。セット位置、被検査部材２００の各部の寸法等は、事前に制御装置３０に入力しておく。
【００７５】
その後、図４に示すように、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を左側へ向けて移動させて、右側外面形状計測センサ２２により溶接部２０１を外面２０１ａから撮像して外面２０１ａの形状を取得する一方面形状取得工程を行う。また、右側内面形状計測センサ２３により溶接部２０１を内面２０１ｂから撮像して内面２０１ｂの形状を取得する他方面形状取得工程を行う。右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を同時に移動させることができるので、一方面形状取得工程と他方面形状取得工程とを並行して行うことができる。また、移動中、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３の相対位置がずれることはなく、同じ速度でＸ方向に移動させることができる。
【００７６】
次いで、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３を右側へ向けて移動させるとともに、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を右側へ向けて移動させて、左側外面形状計測センサ１２により溶接部２０１を外面２０１ａから撮像して外面２０１ａの形状を取得する一方面形状取得工程を行う。また、左側内面形状計測センサ１３により溶接部２０１を内面２０１ｂから撮像して内面２０１ｂの形状を取得する他方面形状取得工程を行う。左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３を同時に移動させることができるので、一方面形状取得工程と他方面形状取得工程とを並行して行うことができる。
【００７７】
尚、溶接部２０１が短い場合には、左側外面形状計測センサ１２及び左側内面形状計測センサ１３と、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３との一方のみで溶接部２０１の形状を取得することもできる。
【００７８】
その後、判定部３０ｂは、上述したように、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３で取得された溶接部２０１の外面２０１ａの形状と内面２０１ｂの形状とに基づいて溶接部２０１の良否を判定する判定工程を行う。形状取得工程を行いながら判定工程を行ってもよいし、形状取得工程が終了した後に判定工程を行ってもよい。
【００７９】
また、この溶接部検査方法は製品を破壊しないので、全数検査で使用することができる。
【００８０】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、左側外面形状計測センサ１２、左側内面形状計測センサ１３、右側外面形状計測センサ２２及び右側内面形状計測センサ２３により溶接部２０１の外面２０１ａの形状と内面２０１ｂの形状とを取得することができる。溶接部２０１の外面２０１ａの形状と内面２０１ｂの形状を取得する際には各面２０１ａ、２０１ｂを実際に撮像しているので、従来例のように推定結果を基準とした算出ではなく、正確な形状を取得できる。そして、判定部３０ｂは、例えば溶接部２０１の一方の面に高さが所定以上の凸部や深さが所定以上の凹部、クラック、段差等が存在していれば、溶接部２０１が不良と判定することができるとともに、他方の面についても同様に判定することができる。従って、溶接部２０１の両面２０１ａ、２０１ｂの正確な形状に基づいて溶接部２０１の良否を判定することができるので、判定結果の精度を高めることができる。
【００８１】
（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００８２】
上記実施形態では、溶接部検査装置１が左側検査装置１０と右側検査装置２０とを備えている場合について説明したが、左側検査装置１０と右側検査装置２０の一方を省略してもよい。
【００８３】
また、外面形状計測センサ１２及び内面形状計測センサ１３をＸ軸方向に移動させるように構成しているが、これに限らず、図１等の紙面と直交する方向（Ｙ方向）に移動させるようにしてもよい。
【００８４】
また、被検査部材２００が筒状でなくてもよく、例えば平板や湾曲した板、折れ曲がった板であってもよい。被検査部材２００が筒状でない場合は、表面形状計測センサや裏面形状計測センサと呼ぶことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
以上説明したように、本発明は、溶接部の非破壊検査を行う場合に適用することができる。
【符号の説明】
【００８６】
１                溶接部検査装置
２００            被検査部材
２０１            溶接部
１２              左側外面形状計測センサ（第１一方面形状計測センサ）
１３              左側内面形状計測センサ（第１他方面形状計測センサ）
１４              左側可動部材
１５              左側Ｘ方向駆動部（第１長手方向駆動部）
１６              左側Ｚ軸方向駆動部（接離方向駆動部）
２２              右側外面形状計測センサ（第２一方面形状計測センサ）
２３              右側内面形状計測センサ（第２他方面形状計測センサ）
２５              右側Ｘ方向駆動部（第２長手方向駆動部）
３３ｂ            判定部
２０１ａ          外面（厚み方向一方の面）
２０１ｂ          内面（厚み方向他方の面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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