(57)【要約】【課題】検査作業時間の短縮に好適な溶接部の検査方法および検査装置を提供する。【解決手段】溶接により接合された二部材３間に形成される溶接ビード２を切断してその断面形状および／または断面寸法を取得して溶接ビード２の良否判定を行う溶接部の検査方法であり、前記溶接ビード２を中央に含んで溶接された二部材３に測定用の加工穴１をあけ、前記加工穴１の内面に対向して露出する溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法を取得し、前記溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法に基づいて溶接ビード２の良否判定を行うようにした。【選択図】図１
2008111751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接により接合された二部材間に形成される溶接ビードを切断してその断面形状および断面寸法の少なくともいずれか一方の断面情報を取得して溶接ビードの良否判定を行う溶接部の検査方法であり、
前記溶接ビードを中央に含んで溶接された二部材に測定用の加工穴をあけ、
前記測定用の加工穴の内面に対向して露出する溶接ビードの断面情報を取得し、
前記取得した溶接ビードの断面情報に基づいて溶接ビードの良否判定を行うことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項２】
前記測定用の加工穴は、切削加工またはプレス加工により穴あけ加工されることを特徴とする請求項１に記載の溶接部の検査方法。
【請求項３】
前記測定用の加工穴は、溶接ビードの長手方向に溶接ビードの幅寸法の５倍以上の長さ寸法を備えるように形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接部の検査方法。
【請求項４】
前記溶接ビードの断面情報の取得は、前記加工穴の対向して露出する一対の溶接ビード断面部分間の中央部から、撮像方向がいずれか一方の溶接ビードの断面部分に向かう撮像カメラにより取得し、他方の溶接ビードに対しては撮像カメラの撮像方向を１８０度反転させて取得することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の溶接部の検査方法。
【請求項５】
溶接により接合された二部材間に形成される溶接ビードを切断してその断面形状および断面寸法の少なくともいずれか一方の断面情報を取得して溶接ビードの良否判定を行う溶接部の検査方法であり、
前記溶接ビードを中央に含んで溶接された二部材に測定用の加工穴をあけ、
前記測定用の加工穴の内周面に腐食液を噴霧して溶接ビードの断面部分を腐食させ、
前記測定用の加工穴内面に対向して露出する一対の溶接ビードの断面情報を撮像カメラにより夫々取得し、
前記取得した溶接ビードの断面情報に基づいて溶接ビードの良否判定を行うことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項６】
溶接により接合された二部材間に形成される溶接ビードを中央に含んで溶接された二部材にあけられた測定用の加工穴に挿入されて溶接ビードの断面形状および／または断面寸法の少なくともいずれか一方の断面情報を取得する溶接部の検査装置であり、
前記溶接ビードと直交し且つ前記加工穴の対向して露出する一対の溶接ビード間の中央部を貫通する方向に配置された光軸を備えると共に、前記光軸を溶接ビードの長手方向に偏光させる偏光手段を備え、前記偏光手段を光軸回りに回転させることにより、対向する溶接ビードの断面部分を夫々撮像することを特徴とする溶接部の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接やアーク溶接等により板材同士を接合したときの溶接部の状態を検査する溶接部の検査方法および検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から板材同士を接合したときの溶接部の状態を検査する溶接部の検査方法の一つとして、超音波を用いた非破壊検査法が存在する（特許文献１、２参照）。
【０００３】
また、別の溶接部の検査方法として、従来から、溶接ビードを切断して断面形状を取得し、それの寸法を測定し、その測定値と基準値とを互に比較することにより、溶接ビードの良否判定を行う方法が存在する（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−４４６７５号公報
【特許文献２】特開２００３−１９４７８５号公報
【特許文献３】特開平９−３０９５７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記前者の検査法では、超音波の反射を利用した非破壊検査であるため、溶接線が直線状や円状等の規則的であり且つワーク形状もそれに沿った形状である一様な形状の場合には比較的容易に実施が可能であるが、溶接線やワーク形状が複雑な場合には、この検査法は実施できないものであった。このような場合においては、上記後者の検査法が実施される。
【０００５】
しかしながら、上記後者の検査方法では、検査箇所の溶接ビードを横断させてワークを切断し、溶接ビードを含む断面部分を研磨し、腐食液でエッチングした後に、溶接部の断面部を撮影等により判定する作業が開始可能となるものであるため、ワークが車両のサスペンションメンバ等の形状が一様でない大型部品である場合には、適切な数の検査ピースを得るために実行する切断・研磨に多大な時間を要するという不具合があった。
【０００６】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、検査作業時間の短縮に好適な溶接部の検査方法および検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、溶接により接合された二部材間に形成される溶接ビードを切断してその断面形状および断面寸法の少なくともいずれか一方の断面情報を取得して溶接ビードの良否判定を行う溶接部の検査方法であり、前記溶接ビードを中央に含んで溶接された二部材に測定用の加工穴をあけ、前記加工穴の内面に対向して露出する溶接ビードの断面情報を取得し、前記溶接ビードの断面情報に基づいて溶接ビードの良否判定を行うようにした。
【発明の効果】
【０００８】
したがって、本発明では、溶接ビードを中央に含んで溶接された二部材に測定用の加工穴をあけ、前記加工穴の内面に対向して露出する溶接ビードの断面情報を取得し、前記溶接ビードの断面情報に基づいて溶接ビードの良否判定を行うため、ワークが車両のサスペンションメンバ等の形状が一様でない大型部品である場合であっても、ワーク全体を切断する必要がなく、適切な数の検査面を効率よく得ることができ、検査作業時間を短縮することができる。また、一個の加工穴により２個の溶接ビード断面を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の溶接部の検査方法および検査装置を図１〜図に示す一実施形態に基づいて説明する。
【００１０】
図１は、本発明を適用した溶接部の検査方法の工程図、図２は溶接部の検査方法を適用する一例としてのサスペンションメンバの平面図、図３はワークの溶接ビード部に対する測定用の加工穴の形状を示す説明図、図４はワークに対する検査装置の配置図、図５は検査装置のツールヘッド構造を示す正面図、図６はワークに対する検査装置の別の配置図、図７は検査・判定工程における断面撮影状態を示す斜視図、図８はカメラの撮影範囲を説明する説明図、図９は撮影された溶接ビードの断面状態を説明する説明図である。
【００１１】
先ず、測定されるワークＷ、即ち、プレス成形された厚肉の板材が溶接により接合されて構成されるワークの一例として、例えば、車両のサスペンションメンバがある。このサスペンションメンバＳＭは、図２に示すように、車両のリヤサスペンションの各リンクの車体側揺動点Ａ（例えば、４点）を支持し、図示しない車体にマウントインシュレータＢ（例えば、４点）を介在させて支持されるよう構成されている。このサスペンションメンバＳＭは、プレス成形された板材が組合されて溶接により接合されて組立てられるため、精度を必要とするポイントは高精度に形成される一方、形状精度を比較的必要としない部位では、板材の溶接しようとするフランジ間に微小な隙間が生じたり、微妙に平行度が出ていなかったりすることもあり、これが溶接された場合に、設計強度に達しない場合がある。このような場合には、安全率をより高く見込んで高い設計強度が得られる接合構造にする等の無駄を発生させることとなる。
【００１２】
図１において、本実施形態における溶接部の検査方法は、検査部位の溶接ビードをクロス（交差）して測定用の加工穴をあける穴加工工程Ｓ１と、穴加工により切削されて露出した溶接ビード断面およびその近傍にエッチング加工を行うエッチング工程Ｓ２と、エッチングされた溶接ビード断面を検査・判定する検査・判定工程Ｓ３とを備える。
【００１３】
前記穴加工工程Ｓ１であけられる測定用の加工穴１は、ドリルやエンドミル（ミーリングカッタ）により前述のように検査部位の溶接ビード２を中央に位置するように溶接ビード２を含めて切削加工により穴あけ加工される。溶接ビード２と加工穴１とは、加工穴１の中心に溶接ビード２が位置するように、両者の位置関係を設定することにより、溶接ビード２が斜めに切断されることなく直交した面により切断されて、溶接ビード２の断面形状が正確に加工穴１の壁面に露出される。
【００１４】
前記加工孔１の表面は、研磨による仕上げ加工により、鏡面に近い表面粗度に仕上られる。例えば、ミーリングカッタ等により加工される場合には、その加工強度を低減させることにより、一度の加工で鏡面に近い表面粗度に仕上げすることができ、研磨工程を省略することができる。また、高精度のファインピアスポンチによるプレス加工により穴あけする場合においても、鏡面に近い表面粗度に仕上げすることができ、研磨工程を省略することができる。
【００１５】
この加工穴１のサイズは、溶接ビード２の幅Ｃに対して、例えば、５倍の直径（５Ｃ）の加工穴１となることが、検査・判定工程において、溶接ビード２の断面形状を撮影し、判定する場合における作業性を改善でき、測定時間を短縮する上で望ましい。
【００１６】
前記加工穴１の形状は、図３に示すように、円形（Ａ）や楕円形（Ｂ）であっても、また、四角形（Ｃ）であってもよい。加工穴１の溶接ビード２と重なる断面部分は、溶接ビード２の断面およびそれを取囲むワーク素材（板材３）の断面が露出しており、且つ加工穴１の内周面で対向して露出される。
【００１７】
この測定用の加工穴１の加工にあたっては、図４に示すように、テーブルにセットされたワークＷの周囲に、複数の加工機４を配列させ、各加工機４から穴あけツール５（ミーリングカッタ若しくはファインピアスポンチ）を前進させて、ワークＷの必要な箇所の溶接ビード２に対してそれを切断する位置関係において、加工穴１を加工する。この場合に、各測定用の加工穴１毎に加工機４を配置する場合には、溶接ビード２上に必要な検査数の加工穴１を一回の段取りにより加工することができる。
【００１８】
これらの加工機４の主軸には、図５に示すように、加工ツールが選択できるツールチェンジャ６を装備する場合には、穴あけツール５と、後述する洗浄・エッチングツール７、および、検査・判定工程での断面撮影ツール８とが選択的に使用できることが望ましい。
【００１９】
また、加工機４の配置数を測定用の加工穴１数に対して、削減する場合には、図６に示すように、テーブルを回転可能であり且つ各割出回転位置で位置決めできるよう構成し、一個の加工機４により複数の測定用の加工穴１を加工するようにしてもよい。
【００２０】
前記エッチング工程Ｓ２は、測定用の加工穴１の表面に、加工時に付着した切削液や切屑等を洗浄して洗い流し、乾燥される。乾燥後に、腐食液（エッチング液）が塗布され、所定時間（例えば、３０秒）後に、再び洗浄して、腐食液が洗い流される。エッチング工程Ｓ２を経た加工穴１の表面は、溶接された板材３の断面部分は腐食されることなく鏡面に維持されているが、溶接ビード２の断面部分においては腐食状態となって変色される。
【００２１】
このエッチング工程Ｓ２は、洗浄・乾燥のためのツールと腐食液の塗布のための塗布ツールとが使用される。従って、これらのツール７を組合わせて、加工機４のツール交換機６にセットしておくことで、穴加工した段取り状態のままで自動的にエッチング工程Ｓ２を実施することができる。
【００２２】
前記検査・判定工程Ｓ３では、図７に示すように、加工穴１の中に撮像カメラ９を挿入して、溶接ビード２の断面部分を含む板材３の断面を撮像する。この撮像カメラ９は、図８に示すように、先端に撮像レンズ１０が配置されて前方の画像を撮像可能なマイクロスコープ１１に偏光ミラー１２を備える側視のアダプタ１３（偏光手段）を被せて、側方の画像を撮像可能とした構造を備えていればよい。そして、この撮像カメラ９を加工穴１の中心に挿入位置決めし、その回転位置を調整して加工穴１の一方の溶接ビード２の断面部を周辺の板材３断面部分と共に撮像する。一方の溶接ビード２の断面部の撮像が完了後に、撮像カメラ９を１８０度回転させて対向するもう一方の溶接ビード２の断面部を撮像する。従って、一個の加工穴１から２個のビード断面部の画像を得ることができる。この二つの画像は、加工穴１の直径分だけ離れた部位の溶接ビード２の断面部をサンプリングしたものとなる。
【００２３】
この撮像カメラ９においても、加工機４のツール交換機６にセットしておくことで、穴加工工程Ｓ１、エッチング工程Ｓ２に続けて、同一段取り状態で、溶接ビード２の断面状態を自動的に撮像させることができる。
【００２４】
取り込まれた画像は、二値化処理、溶接ビード２の断面部分の形状判定、溶接ビード２の断面部分の幅寸法及び高さ寸法が判定され、溶接における溶け込みの量、その他の不良の有無が確認されて、その溶接ビード２断面の良否が判定される。これらの処理は、一般的に行われている既知のものである。図９（Ａ）および（Ｂ）は、２枚の板材３を溶接した場合における溶接ビード２の形状を示すものであり、図９（Ａ）では一方の板材３の端面と他方の板材３の表面とに溶接ビード２が形成されるものであり、図９（Ｂ）では両板材３の表面同士を貫通させて溶接ビード２が形成される場合を示している。
【００２５】
また、図９（Ｃ）および図９（Ｄ）に示すように、溶接すべき板材３のフランジ同士の隙間や平行度も同時に画像として入手することができるため、隙間や平行度による接合強度の品質も判定することができる一方、板材３のプレス加工時における品質も同時に判定することができ、このような隙間や平行度の低下は、板材３のプレス加工にフィードバックされて、プレス品質を向上させることができる。
【００２６】
なお、上記実施形態において、溶接継手として、２枚の板材３を重ね合せて接合させるものについて説明したが、図示しないが、溶接ビード２が形成されるものであれば、板材同士を突き合わせて接合するものであっても、一方の板材に対して他方の板材が傾斜状態とされて溶接されるものであってもよい。また、溶接方法においても、アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接等、どのような溶接方法であってもよい。
【００２７】
また、上記実施形態において、溶接対象として、板材３同士が溶接されるものについて説明したが、図示はしないが、ブロック同士の溶接であってもよく、また、ブロックに対する板材の溶接であってもよく、要するに、溶接ビード２が形成されるものであれば、適用可能である。
【００２８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００２９】
（ア）溶接により接合された二部材３間に形成される溶接ビード２を切断してその断面形状および／または断面寸法（これらは断面情報である）を取得して溶接ビード２の良否判定を行う溶接部の検査方法であり、前記溶接ビード２を中央に含んで溶接された二部材３に測定用の加工穴１をあけ、前記加工穴１の内面に対向して露出する溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法を取得し、前記溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法に基づいて溶接ビード２の良否判定を行うようにした。このため、ワークＷが車両のサスペンションメンバ等の形状が一様でない大型部品である場合であっても、ワークＷ全体を切断する必要がなく、適切な数の検査面を効率よく得ることができ、検査作業時間を短縮することができる。また、一個の加工穴１により２個の溶接ビード２断面を得ることができる。
【００３０】
（イ）測定用の加工穴１は、切削加工またはプレス加工により穴あけ加工Ｓ１される、即ち、切削加工においては、ミーリングカッタ等による切削強度を低下させることにより得られる加工穴１の表面粗度を鏡面に近いものとでき、また、プレス加工においてもファインピアス加工を施すことにより得られる加工穴１の表面粗度を鏡面に近いものとでき、仕上げ研磨を省略して穴加工時間および段取り時間を短縮することができる。
【００３１】
（ウ）測定用の加工穴１は、溶接ビード２の長手方向に溶接ビード２の幅寸法の５倍以上の長さ寸法を備えるように形成されることにより、加工穴１の内周面に対向して露出する溶接ビード２の２断面が、溶接ビード２内に発生するブローホール等に対して、異なるサンプリング試料として有効に利用することができる。
【００３２】
（エ）溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法の取得は、前記加工穴１の対向して露出する一対の溶接ビード２間の中央部から、撮像方向がいずれか一方の溶接ビード２の断面部分に向かう撮像カメラ９により取得し、他方の溶接ビード２に対しては撮像カメラ９の撮像方向を１８０度反転させて取得することにより、２個のサンプリング画像を容易に連続して取得することができる。
【００３３】
（オ）溶接により接合された二部材３間に形成される溶接ビード２を中央に含んで溶接された二部材３にあけられた測定用の加工穴１に挿入されて溶接ビード２の断面形状および／または断面寸法を取得する撮像カメラ９であり、前記溶接ビード２と直交し且つ前記加工穴１の対向して露出する一対の溶接ビード２間の中央部を貫通する方向に配置された光軸を備えると共に、前記光軸を溶接ビード２の長手方向に偏光させる偏光手段１２を備え、前記偏光手段１２を光軸回りに回転させることにより、対向する溶接ビード２の断面部分を夫々撮像することにより、偏光手段１２のみの回転で２以上の方向の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態を示す溶接部の検査方法の工程図。
【図２】同じく溶接部の検査方法を適用する一例としてのサスペンションメンバの平面図。
【図３】ワークの溶接ビード部に対する測定用の加工穴の形状（Ａ）〜（Ｃ）を示す説明図。
【図４】ワークに対する検査装置の配置図。
【図５】検査装置のツールヘッド構造を示す正面図。
【図６】ワークに対する検査装置の別の配置図。
【図７】検査・判定工程における断面撮影状態を示す斜視図。
【図８】カメラの撮影範囲を説明する説明図。
【図９】撮影された溶接ビードの断面状態（Ａ）〜（Ｄ）を説明する説明図。
【符号の説明】
【００３５】
１  測定用の加工穴
２  溶接ビード
３  板材
４  加工機
５  穴あけツール
６  ツール交換機としてのツールチェンジャ
７  エッチングツール
８  断面撮影ツール
９  撮像カメラ
１０  レンズ
１２  偏光手段としてのアダプタ
【図３】
2008111751.tif 000003
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図１】
2008111751.tif 000008
【図２】
2008111751.tif 000009
【図７】
2008111751.tif 000010
【図８】
2008111751.tif 000011