(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体を含む被測定材の溶接部を非破壊で検査する溶接部の非破壊検査装置であって、
複数の脚部と、それら複数の脚部と磁気的に接続される胴部とを有するコアと、
前記コアに巻き回されるコイルと、
前記コイルに一定周波数の交流信号を供給する供給手段と、
前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電圧を測定する電圧測定手段と、
前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電流を測定する電流測定手段と、
前記電圧測定手段により測定された交流電圧と、前記電流測定手段により測定された交流電流とを用いて、前記溶接部を評価するための複素インピーダンスを導出する導出手段と、を有し、
前記溶接部は、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の内部に生じるナゲットであり、
前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部との間の長さは、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションに応じた円の半径以上の長さを有し、
前記コアの複数の脚部の幅の長さは、横方向及び奥行き方向とも、前記インデンテーションに応じた円の半径以下の長さを有し、
前記交流信号は、前記複数の脚部の先端面が前記被測定材に接触された状態で、前記コイルに供給され、
前記供給手段により前記コイルに交流信号が供給されることにより生じた磁束を、前記コアの少なくとも一の脚部から流出させ、前記被測定材の内部を通って前記コアの他の脚部に流入するようにして環流させることを特徴とする溶接部の非破壊検査装置。
【請求項２】
前記導出手段により導出された複素インピーダンスと、予め設定された基準値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記溶接部の大きさと、基準の大きさとの大小関係を判定する評価手段を有することを特徴とする請求項１に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項３】
前記複数の脚部の先端面が研磨されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項４】
前記被測定材と接触する箇所が３箇所であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項５】
人又はロボットにより把持される把持部と、
前記把持部と前記コアとの間に設けられた媒介部と、を有し、
前記媒介部は、前記把持部と前記コアとを可動的に連結する機能と、前記把持部の動きを吸収する機能との少なくとも何れか一方の機能を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項６】
前記媒介部は、弾性体を用いて構成されることを特徴とする請求項５に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項７】
前記コアに巻き回されるコイルは１つであり、
前記供給手段は、前記１つのコイルに交流信号を供給し、
前記電圧測定手段は、前記１つのコイルの両端に発生する交流電圧を測定し、
前記電流測定手段は、前記１つのコイルに流れる交流電流を測定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項８】
前記コアに巻き回されるコイルは、２つであり、
前記供給手段は、前記２つのコイルの一方に交流信号を供給し、
前記電圧測定手段は、前記２つのコイルの他方の両端に発生する交流電圧を測定することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項９】
前記コアの一の脚部が、前記インデンテーションの内部に配置され、前記コアの他の脚部が、前記インデンテーションの外部に配置されることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１０】
前記コアが有する複数の脚部の１つに設けられた板であって、当該１つの脚部を配置する位置を定めるための位置決め板を有することを特徴とする請求項９に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１１】
前記コアの一の脚部の先端面は、前記コアの他の脚部の先端面よりも突出していることを特徴とする請求項９又は１０に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１２】
前記コアに取り付けられた支持部材を有し、
前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部は、別体で形成され、
前記支持部材に取り付けられた前記コアの一の脚部と他の脚部との少なくとも何れか一方が、高さ方向に動くことにより、前記コアの一の脚部の先端面が、前記コアの他の脚部の先端面よりも突出するようにしたことを特徴とする請求項９又は１０に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１３】
前記複数の脚部の少なくとも１つの先端面が、傾斜していることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１４】
スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションを前記コアが跨ぐように、前記コアの脚部の全てが、前記インデンテーションの外部に配置されることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１５】
前記被測定材の磁気を消磁する消磁手段を有し、
前記供給手段は、前記消磁手段により磁気が消磁された後に、前記コイルに交流信号を供給することを特徴とする請求項１〜１４の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１６】
前記電圧測定手段により測定された交流電圧と、前記電流測定手段により測定された交流電流とを用いて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価するための複素インピーダンスの偏角を導出する第２の導出手段と、
前記第２の導出手段により導出された複素インピーダンスの偏角を用いて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価する第２の評価手段を有し、
前記供給手段は、前記溶接部を評価するための交流信号を前記コイルに供給している最中に、当該交流信号よりも高い電圧を有する第２の交流信号を一時的に前記コイルに供給し、
前記電圧測定手段は、前記コイルに第２の交流信号が供給されると、当該第２の交流信号により得られる第２の交流電圧を測定し、
前記電流測定手段は、前記コイルに第２の交流信号が供給されると、当該第２の交流信号により得られる第２の交流電流を測定し、
前記第２の評価手段は、前記交流信号の電圧の変化の前後で前記第２の導出手段により導出された複素インピーダンスの偏角を比較し、比較した結果に基づいて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価することを特徴とする請求項１〜１５の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１７】
前記コアの脚部の先端部と前記被測定材との間に粉末状の軟磁性材料を介在させることを特徴とする請求項１〜１６の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査装置。
【請求項１８】
複数の脚部と、それら複数の脚部と磁気的に接続される胴部とを有するコアと、
前記コアに巻き回されるコイルと、を有するプローブを用いて、磁性体を含む被測定材の溶接部を非破壊で検査する溶接部の非破壊検査方法であって、
前記複数の脚部の先端面を前記被測定材に接触させる配置ステップと、
前記配置ステップにより、前記複数の脚部の先端面が前記被測定材に接触された後に、前記コイルに一定周波数の交流信号を供給する供給ステップと、
前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電圧を測定する電圧測定ステップと、
前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電流を測定する電流測定ステップと、
前記電圧測定ステップにより測定された交流電圧と、前記電流測定ステップにより測定された交流電流とを用いて、前記溶接部を評価するための複素インピーダンスを導出する導出ステップと、を有し、
前記溶接部は、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の内部に生じるナゲットであり、
前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部との間の長さは、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションに応じた円の半径以上の長さを有し、
前記コアの複数の脚部の幅の長さは、横方向及び奥行き方向とも、前記インデンテーションに応じた円の半径以下の長さを有し、
前記供給ステップにより前記コイルに交流信号が供給されることにより生じた磁束を、前記コアの少なくとも一の脚部から流出させ、前記被測定材の内部を通って前記コアの他の脚部に流入するようにして環流させることを特徴とする溶接部の非破壊検査方法。
【請求項１９】
前記導出ステップにより導出された複素インピーダンスと、予め設定された基準値とを比較し、比較した結果に基づいて、前記溶接部の大きさと、基準の大きさとの大小関係を判定する評価ステップを有することを特徴とする請求項１８に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２０】
前記配置ステップは、前記複数の脚部の先端面であって、研磨された先端面を、前記被測定材に接触させることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２１】
前記配置ステップは、前記複数の脚部の先端面を含む３箇所を、前記被測定材に接触させることを特徴とする請求項１８〜２０の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２２】
前記プローブは、把持部と、
前記把持部と前記コアとの間に設けられた媒介部と、を更に有し、
前記媒介部は、前記把持部と前記コアとを可動的に連結する機能と、前記把持部の動きを吸収する機能との少なくとも何れか一方の機能を有し、
前記配置ステップは、前記把持部を把持して、前記複数の脚部の先端面を前記被測定材に接触させることを特徴とする請求項１８〜２１の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２３】
前記コアに巻き回されるコイルは１つであり、
前記供給ステップは、前記１つのコイルに交流信号を供給し、
前記電圧測定ステップは、前記１つのコイルの両端に発生する交流電圧を測定し、
前記電流測定ステップは、前記１つのコイルに流れる交流電流を測定することを特徴とする請求項１８〜２２の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２４】
前記コアに巻き回されるコイルは、２つであり、
前記供給ステップは、前記２つのコイルの一方に交流信号を供給し、
前記電圧測定ステップは、前記２つのコイルの他方の両端に発生する交流電圧を測定することを特徴とする請求項１８〜２２の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２５】
前記配置ステップは、前記コアの一の脚部を、前記スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じたインデンテーションの内部に配置し、前記コアの他の脚部を、前記インデンテーションの外部に配置することを特徴とする請求項１８〜２４の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２６】
前記プローブは、前記コアが有する複数の脚部の１つに設けられた板であって、当該１つの脚部を配置する位置を定めるための位置決め板を更に有し、
前記配置ステップは、前記位置決め板を用いて、前記１つの脚部の先端面の接触位置を決定することを特徴とする請求項２５に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２７】
前記配置ステップは、前記複数の脚部のうち、先端面が他の脚部よりも、前記インデンテーションの深さに応じた長さ分だけ突出している脚部を、前記インデンテーションの内部に配置することを特徴とする請求項２５又は２６に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２８】
前記プローブは、前記コアに取り付けられた支持部材を更に有し、
前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部は、別体で形成され、
前記配置ステップは、前記支持部材に取り付けられた前記コアの一の脚部と他の脚部との少なくとも何れか一方を高さ方向に動かしながら、前記コアの一の脚部を前記インデンテーションの内部に配置し、前記コアの他の脚部を前記インデンテーションの外部に配置することを特徴とする請求項２５又は２６に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項２９】
前記配置ステップは、前記コアの一の脚部の先端面に生じている傾斜を、前記インデンテーションの傾斜に合わせるようにして、当該コアの一の脚部を前記インデンテーションの内部に配置することを特徴とする請求項２５〜２８の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項３０】
前記配置ステップは、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションを前記コアが跨ぐように、前記コアの脚部の全てを、前記インデンテーションの外部に配置することを特徴とする請求項１８〜２４の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項３１】
前記被測定材の磁気を消磁する消磁ステップを有し、
前記供給ステップは、前記消磁ステップにより磁気が消磁された後に、前記コイルに交流信号を供給することを特徴とする請求項１８〜３０の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項３２】
前記電圧測定ステップにより測定された交流電圧と、前記電流測定ステップにより測定された交流電流とを用いて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価するための複素インピーダンスの偏角を導出する第２の導出ステップと、
前記第２の導出ステップにより導出された複素インピーダンスの偏角を用いて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価する第２の評価ステップを有し、
前記供給ステップは、前記溶接部を評価するための交流信号を前記コイルに供給している最中に、当該交流信号よりも高い電圧を有する第２の交流信号を一時的に前記コイルに供給し、
前記電圧測定ステップは、前記コイルに第２の交流信号が供給されると、当該第２の交流信号により得られる第２の交流電圧を測定し、
前記電流測定ステップは、前記コイルに第２の交流信号が供給されると、当該第２の交流信号により得られる第２の交流電流を測定し、
前記第２の評価ステップは、前記交流信号の電圧の変化の前後で前記第２の導出ステップにより導出された複素インピーダンスの偏角を比較し、比較した結果に基づいて、前記コアと前記被測定材との接触状態を評価することを特徴とする特徴とする請求項１８〜３１の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【請求項３３】
前記コアの脚部の先端部と前記被測定材との間に粉末状の軟磁性材料を介在させることを特徴とする請求項１８〜３２の何れか１項に記載の溶接部の非破壊検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接部の非破壊測定装置、及び溶接部の非破壊測定方法に関し、特に、磁性体の溶接部を非破壊で検査するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車や鉄道車両を製造するに際し、重ね合わせた複数の磁性体板（例えば鋼板）を、スポット溶接を行うことにより接合することが広く行われている。このようなスポット溶接では、重ね合わせた複数の磁性体板を点で溶接する。したがって、溶接強度が十分であるか否かを確認するために、溶接部を非破壊で検査することは、完成品の性能を確保する上で極めて重要である。
【０００３】
磁性体の溶接部を非破壊で検査する技術として、特許文献１に記載の技術がある。この技術では、まず、磁性体の被測定部に印加された静磁場を遮断し、遮断後の被測定部全体に生起する磁束の変化と、被測定部近傍の複数の位置に生起する局所的な磁束の変化とを測定する。そして、被測定部全体に生起する磁束の変化の測定値を回帰した後に、被測定部近傍の複数の位置に生起する局所的な磁束の変化を回帰する。このようにして回帰した結果に基づいて、被測定部近傍の複数の位置に生起する局所的な磁束の変化を表す回帰関数を求め、求めた回帰関数の係数や減衰定数に基づいて、溶接部の構造を予測する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４５２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述した従来の技術では、静磁場を遮断した場合の磁束の過渡現象をモデル化する必要がある。この過渡現象は複雑な現象であるので、多数の係数を用いて複雑なモデルを構築しなければならない。したがって、従来の技術では、溶接部を検査するための手法が容易でないという課題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、溶接部を従来よりも簡易に非破壊で検査することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接部の非破壊検査装置は、磁性体を含む被測定材の溶接部を非破壊で検査する溶接部の非破壊検査装置であって、複数の脚部と、それら複数の脚部と磁気的に接続される胴部とを有するコアと、前記コアに巻き回されるコイルと、前記コイルに一定周波数の交流信号を供給する供給手段と、前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電圧を測定する電圧測定手段と、前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電流を測定する電流測定手段と、前記電圧測定手段により測定された交流電圧と、前記電流測定手段により測定された交流電流とを用いて、前記溶接部を評価するための複素インピーダンスを導出する導出手段と、を有し、前記溶接部は、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の内部に生じるナゲットであり、前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部との間の長さは、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションに応じた円の半径以上の長さを有し、前記コアの複数の脚部の幅の長さは、横方向及び奥行き方向とも、前記インデンテーションに応じた円の半径以下の長さを有し、前記交流信号は、前記複数の脚部の先端面が前記被測定材に接触された状態で、前記コイルに供給され、前記供給手段により前記コイルに交流信号が供給されることにより生じた磁束を、前記コアの少なくとも一の脚部から流出させ、前記被測定材の内部を通って前記コアの他の脚部に流入するようにして環流させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の溶接部の非破壊検査方法は、複数の脚部と、それら複数の脚部と磁気的に接続される胴部とを有するコアと、前記コアに巻き回されるコイルと、を有するプローブを用いて、磁性体を含む被測定材の溶接部を非破壊で検査する溶接部の非破壊検査方法であって、前記複数の脚部の先端面を前記被測定材に接触させる配置ステップと、前記配置ステップにより、前記複数の脚部の先端面が前記被測定材に接触された後に、前記コイルに一定周波数の交流信号を供給する供給ステップと、前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電圧を測定する電圧測定ステップと、前記コイルに交流信号が供給されることにより得られる交流電流を測定する電流測定ステップと、前記電圧測定ステップにより測定された交流電圧と、前記電流測定ステップにより測定された交流電流とを用いて、前記溶接部を評価するための複素インピーダンスを導出する導出ステップと、を有し、前記溶接部は、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の内部に生じるナゲットであり、前記コアの一の脚部と、前記コアの他の脚部との間の長さは、スポット溶接が行われることにより前記被測定材の表面に生じるインデンテーションに応じた円の半径以上の長さを有し、前記コアの複数の脚部の幅の長さは、横方向及び奥行き方向とも、前記インデンテーションに応じた円の半径以下の長さを有し、前記供給ステップにより前記コイルに交流信号が供給されることにより生じた磁束を、前記コアの少なくとも一の脚部から流出させ、前記被測定材の内部を通って前記コアの他の脚部に流入するようにして環流させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複雑な計算を行わなくても、溶接部を評価することができる。よって、溶接部を従来よりも簡易に非破壊で検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の第１の実施形態を説明する。
（非破壊検査装置１の概略構成）
図１は、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、鋼板５１ａ、５１ｂには、スポット溶接によりインデンテーション（凹み部）５２ａ、５２ｂが生じる。鋼板５１ａ、５１ｂの接合部には、溶接部であるナゲット（溶着部）５３が形成されている。ナゲット５３の周囲には、溶融はしていないが、組織が変質している熱影響部５４が形成されている。本実施形態の非破壊検査装置１では、２枚の鋼板５１ａ、５１ｂがスポット溶接により接合されることにより生じるナゲットの大きさ（例えば直径）が適正なものであるか否かを検査するようにしている。
【００１１】
図１において、非破壊検査装置１は、プローブ１０と、インピーダンスメータ２０と、コンピュータ３０と、ディスプレイ４０とを備えている。
【００１２】
（プローブ１０の構成）
コイル１２は、フェライトコア１１に巻き回されている。コイル１２が巻き回されたフェライトコア１１と、プローブ１０を人やロボットが把持するための把持部１３との間には、例えばシリコンゴムを用いて構成された媒介部１４が設けられている。媒介部１４は、フェライトコア１１と把持部１３とを可動的に連結する所謂関節としての機能と、把持部１３の動きを吸収する機能（測定中に把持部１３の動きがフェライトコア１１に伝わるのを抑制する機能）とを有している。この媒介部１４により、フェライトコア１１の脚部の先端面を鋼板５１ａの表面に合わせて配置し易くすることができると共に、測定中に把持部１３に生じる動きがフェライトコア１１に伝わるのを防止することができる。
【００１３】
また、プローブ１０を人が把持する場合に、プローブ１０を把持し易くするために、把持部１３の周囲には、膨出部１５が設けられている。
把持部１３の内部には、コイル１２の引き出し線と、リード線１６とを電気的に相互に接続するためのプリント基板が設けられている。リード線１６は、プローブ１０とインピーダンスメータ２０とを電気的に相互に接続するためのものである。また、フェライトコア１１が有する複数の脚部の１つには、プローブ１０の位置決めを行うための位置決め板１７が設けられている。
【００１４】
図２は、プローブ１０の先端付近の構成の一例を示した図である。
図２に示すように、本実施形態では、フェライトコア１１が有する複数の脚部のうちの１つが、インデンテーション５２ａの内部に置かれ、その他の脚部が、インデンテーション５２ａの外部に置かれるようにしている。
このような状態で、後述するようにしてインピーダンスメータ２０から交流信号がコイル１２に供給され、フェライトコア１１が励磁されると、図２に示すように、フェライトコア１１と鋼板５１ａとを循環する閉磁路１８が形成される。この閉磁路１８に存在するナゲット５３の大きさ（長さ）によって、磁気抵抗が変化する。磁気抵抗が変化すると、コイル１２の両端に生じる電圧、ないしはコイル１２に流れる電流が変化する。したがって、コイル１２の両端に生じる電圧と、コイル１２に流れる電流とを測定することにより、ナゲット５３の大きさ（長さ）を見積もることができる。本実施形態では、このような性質を利用して、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを検査するようにしている。
【００１５】
図３は、プローブ１０の配置方法の一例を示す図である。
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、フェライトコア１１の脚部の１つに設けられている位置決め板１７は、インデンテーション５２ａよりも僅かに小さい大きさを有している。すなわち、位置決め板１７と、インデンテーション５２ａとの中心Ｏ（中心付近）を合わせた場合に、インデンテーション５２ａのうち、内縁部分のみを視認できるように位置決め板１７の大きさ及び形状が定められている。このように位置決め板１７を設けることにより、位置決め板１７が取り付けられる脚部とインデンテーション５２ａとの相対的な位置関係を定めることができ、人がプローブ１０を操作する場合でも、プローブ１０を出来るだけ正確な位置に配置することができる。
【００１６】
尚、インデンテーション５２ａの大きさは、スポット溶接を行う際に使用される電極形状や溶接条件に応じてある程度の精度で定まる。よって、鋼板５１をスポット溶接する際に使用された電極形状と溶接条件を予め把握しておくことにより、位置決め板１７の大きさを定めることができる。また、１〜３［ｍｍ］の板厚の鋼板におけるインデンテーション５２ａの典型的な大きさ（直径）は、６〜１０［ｍｍ］程度であり、更に、インデンテーション５２ａの典型的な深さは、０．２［ｍｍ］程度である。
【００１７】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、インデンテーション５２ａの内部に置かれる"フェライトコア１１の脚部"は、インデンテーション５２ａの中心（中心付近）Ｏに合わせて配置されるのではなく、インデンテーション５２ａの中心Ｏからずれた位置に配置されるようにしている。図３に示す例では、インデンテーション５２ａの中心Ｏよりも、インデンテーション５２ａの外部に置かれる"フェライトコア１１の脚部"と反対方向に１［ｍｍ］程度ずれた位置に、インデンテーション５２ａの内部に置かれる"フェライトコア１１の脚部"を配置するようにしている。
このようにするのは、適正な大きさのナゲット５３が形成されている場合には、ナゲット５３が、図２に示した閉磁路１８に確実に存在するようにするためである。具体的に本実施形態では、適正な大きさのナゲット５３が形成されている場合には、フェライトコア１１の"コイル１２が巻き回される部分の中心部分"（コイル１２の巻幅方向の中心部分）の位置が、ナゲット５３の端部に対応する位置になるようにしている（図３（ａ）の破線を参照）。
【００１８】
また、本実施形態では、フェライトコア１１の脚部の先端面（フェライトコア１１の設置面）は、鏡面研磨されている。また、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、インデンテーション５２ａの内部に置かれる"フェライトコア１１の脚部"の先端面を、インデンテーション５２の傾斜（例えば傾斜の平均）に合わせて傾斜させるようにしている。インデンテーション５２ａの傾斜も、スポット溶接を行う際に使用される電極に応じてある程度の精度で定まる。よって、鋼板５１をスポット溶接する際に使用された電極を予め把握しておくことにより、インデンテーション５２ａの内部に置かれる"フェライトコア１１の脚部"の先端面の傾斜角度を定めることができる。
以上のようにしてフェライトコア１１の脚部の先端面を加工するのは、フェライトコア１１と鋼板５１との間にエアギャップ（隙間）が生じ、閉磁路１８における磁気抵抗が増大してしまうことを防止するためである。
【００１９】
（インピーダンスメータ２０の構成）
交流信号源２１は、交流信号をプローブ１０に供給する。この交流信号は、リード線１６と、把持部１３内のプリント基板とを介して、コイル１２に供給される。これにより、前述したような閉磁路１８が形成される（図２を参照）。
交流電圧測定器２２は、交流信号源２１からコイル１２に交流信号が供給されることによりコイル１２の両端に生じる交流電圧を測定する。交流電流測定器２３は、交流信号源２１からコイル１２に交流信号が供給されることによりコイル１２に流れる交流電流（励磁電流）を測定する。このように本実施形態では、交流信号源２１を用いることにより、供給手段が実現され、交流電圧測定器２２を用いることにより、電圧測定手段が実現され、交流電流測定器２３を用いることにより、電流測定手段が実現される。
【００２０】
インピーダンス計測部２４は、交流電圧測定器２２により測定された交流電圧と、交流電流測定器２３により測定された交流電流とに基づく複素インピーダンスの絶対値（以後、単にインピーダンスと表記した場合は、インピーダンスの絶対値の意味である。）を算出する。偏角計測部２５は、交流電圧測定器２２により測定された交流電圧と、交流電流測定器２３により測定された交流電流との位相差である複素インピーダンスの偏角（以後、単に偏角と表記した場合は、インピーダンスの偏角の意味である。）を算出する。
【００２１】
（コンピュータ３０の構成）
コンピュータ３０は、例えばパーソナルコンピュータである。入力部３１は、インピーダンス計測部２４で算出されたインピーダンスと、偏角計測部２５で算出された偏角とを入力するインターフェースである。
評価部３２は、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく評価値と、基準値記憶部３３に記憶されている基準値とを比較することにより、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３の大きさと、基準となるナゲットの大きさとの大小関係を判定し、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさ（例えば直径）を有しているか否かを判定する。
図４は、基準値記憶部３３に記憶されている基準値の一例を示す図である。
図４に示すように、本実施形態の基準値記憶部３３には、スポット溶接が行われた際に使用された電極の形状（電極形状ａ）、スポット溶接が行われた際の電極の加圧力（電極加圧力ｂ）、スポット溶接が行われる鋼板の"種類及びプレス加工の状態"（鋼板ｃ）毎のテーブル３３ａ〜３３ｃが記憶されている。
【００２２】
そして、テーブル３３ａ〜３３ｃには、各周波数ｆにおける"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"が記憶されている。インピーダンス変化率δＺは、ナゲット５３の大きさが基準値であるスポット溶接部鋼板を被測定材としたときのインピーダンスと、スポット溶接が行われていない母材を被測定材としたときのインピーダンスとの変化分を表したものである。一方、偏角変化率δθは、ナゲット５３の大きさが基準値であるスポット溶接部鋼板を被測定材としたときの偏角と、スポット溶接が行われていない母材を被測定材としたときの偏角との変化分を表したものである。
【００２３】
例えば、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθは、夫々、以下の（１式）、（２式）で表される。
δＺ＝[（Ｚａ−Ｚｂ）／Ｚｂ]×１００  ・・・（１式）
δθ＝[（θａ−θｂ）／θｂ]×１００  ・・・（２式）
ここで、Ｚｂ、θｂは、夫々、母材を被測定材とした場合のインピーダンス、偏角である。また、Ｚａ、θａは、夫々、ナゲット５３の大きさが基準値であるスポット溶接部を被測定材とした場合のインピーダンス、偏角である。これらの内容は、予め測定され、基準値記憶部３３に記憶されている。
【００２４】
電極形状ａと、電極加圧力ｂと、鋼板ｃとを異ならせて、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとを以上のようにして算出することにより、図４に示すテーブル３３ａ〜３３ｃが得られる。尚、周波数ｆの測定範囲は、例えば１０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］である。
【００２５】
評価部３２は、キーボードやマウス等を備える操作部３４の操作に基づいて、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃを入力し、入力した"電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃ"に一致するテーブルを、基準値記憶部３３に記憶されているテーブル３３ａ〜３３ｃの中から１つ選択する。
そして、評価部３２は、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺ及び偏角変化率δθ"と、選択したテーブルの値とを比較して、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさ（例えば直径）を有しているか否かを判定する。
尚、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺ及び偏角変化率δθ"は、（１式）、（２式）におけるＺａ、θａを、夫々、入力部３１で入力された"インピーダンス、偏角"とすることで求めることができる。
【００２６】
図５は、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさ（例えば直径）を有しているか否かを判定する方法の一例を説明する図である。
図５において、グラフ３６は、評価部３２が選択したテーブルの値をプロットすることにより得られたものである。すなわち、グラフ３６は、ナゲット５３の大きさが基準値である場合の"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθの周波数依存性"を表すものである。
【００２７】
評価部３２は、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"により定まる点が、グラフ３６の左側の領域に属する場合には、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさであると判定し、そうでない場合には、適正な大きさでないと判定する。例えば、図５において、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"により定まる点が、点３７である場合、評価部３２は、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさであると判定する。一方、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"により定まる点が、点３８である場合、評価部３２は、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさでないと判定する。
【００２８】
以上のように本実施形態では、インピーダンス計測部２４、偏角計測部２５、入力部３１、及び評価部３２とを用いることにより、導出手段が実現され、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"に基づく"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"が、ナゲット５３を通る磁束の時間変化に応じて変化する評価値となる。また、本実施形態では、評価部３２を用いることにより、評価手段が実現される。
表示部３５は、評価部３２で判定された結果を含む画像を表示するための画像データを生成して、例えば液晶ディスプレイであるディスプレイ４０に表示させる。
【００２９】
尚、図５では、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"により定まる点が１つ得られると、その点とグラフ３６とを比較するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。すなわち、評価部３２は、複数の周波数（例えば、テーブル３３ａ〜３３ｃに登録されている周波数）での"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から取得し、取得した"インピーダンス及び偏角"による定まる複数の点とグラフ３６とを比較し、所定数の点（例えば全ての点）がグラフ３６の左側の領域に属する場合には、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさであると判定し、そうでない場合には、適正な大きさでないと判定するようにしてもよい。このようにした場合には、入力部３１で入力された複数の"インピーダンス及び偏角"に基づく複数の"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"が、ナゲット５３を通る磁束の時間変化に応じて変化する評価値となる。
【００３０】
あるいは、図５では、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"により定まる点が１つ得られると、その点とグラフ３６とを比較するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。すなわち、評価部３２は、テーブル３３ａ〜３３ｃに登録されているなかの１つの周波数での"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から取得し、取得した"インピーダンス及び偏角"による定まる点とグラフ３６の中で、同じ周波数の点とを比較し、原点（δＺ＝０、δθ＝０）からの距離でナゲットの大きさを判定できる。すなわち、原点からより離れている場合には、ナゲット５３が適切な大きさであると判定し、原点により近い場合には、ナゲット５３が適正な大きさでないと判定する。この場合、測定は、単一の周波数でのみ行えばよい。
【００３１】
さらに、図５では、入力部３１で、インピーダンスと偏角との両方を取得するとしたが、必ずしもこのようにする必要はない。すなわち、評価部３２は、テーブル３３ａ〜３３ｃに登録されているなかの１つの周波数、あるいは複数の周波数で"インピーダンス"あるいは"偏角"を入力部３１から取得し、取得した"インピーダンス"あるいは"偏角"と同じ周波数の"インピーダンス"あるいは"偏角"とを比較し、ナゲットの大きさを判定することもできる。この場合、テーブル３３ａ〜３３ｃに、インピーダンスあるいは偏角のどちらか一つを記憶しておけば良い。
【００３２】
また、図１では、インピーダンスメータ２０を用いたが、必ずしもインピーダンスメータを用いる必要はない。すなわち、例えば、交流信号源として、定電流発生源を用いれば、交流電流を測定する電流測定手段は、定電流発生源に内蔵されることになり、改めて電流を測定する必要はなくなり、交流電圧だけを測定すれば簡便にインピーダンスを測定することができる。したがって、インピーダンスのみをナゲットの大きさの判定に用いる場合、大幅に測定作業を簡略化することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、評価部３２が、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさであるか否かを判定するようにしたが、必ずしもこの判定動作を評価部３２が行う必要はない。例えば、評価部３２は、判定動作を行う前までの処理を行い、その処理の結果を表示部３５に出力する。そして、表示部３５は、図５に示したような画像を表示するための画像データをディスプレイ４０に出力することにより、点３７、３８とグラフ３６との位置関係をオペレータに認識させるようにしてもよい。このようにした場合、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３が適正な大きさであるか否かをオペレータが判断することになる。
【００３４】
尚、図１において、評価部３２は、コンピュータ３０が備えるＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等を用いることにより実現される。また、基準値記憶部３３は、コンピュータ３０が備えるＨＤＤ等を用いることにより実現される。また、表示部３５は、コンピュータ３０が備える画像処理プロセッサ、ビデオＲＡＭ等を用いることにより実現される。
【００３５】
（フェライトコア１１の構成）
図６は、フェライトコア１１の構成の一例を示す図である。図６では、寸法をミリメートル単位で表示している。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ方向から見た図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ方向から見た図である。
【００３６】
図６において、フェライトコア１１は、３つの脚部１１ａ〜１１ｃと、それら３つの脚部１１ａ〜１１ｃと磁気的に接続される胴部１１ｄとを有し、３つの脚部１１ａ〜１１ｃと、胴部１１ｄとが一体で形成されている。コイル１２は、胴部１１ｄに巻き回される。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、脚部１１ａ〜１１ｃの基端面６２ａ〜６２ｃよりも低い位置に胴部１１ｄが形成されている。このようにすることによって、脚部１１ａ〜１１ｃの基端面６２ａ〜６２ｃよりも高い位置にコイル１２が形成されないようにすることができ、フェライトコア１１を媒介部１４に取り付ける際に、コイル１２が邪魔になるのを防止することができる。また、コイル１２を形成し易くすることもできる。
【００３８】
前述したように、３つの脚部１１ａ〜１１ｃの先端面６１ａ〜６１ｃは、鏡面研磨されている。また、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部１１ａは、他の脚部１１ｂ、１１ｃよりも長くなっており、その先端面６１ａは、他の先端面６１ｂ、６１ｃよりも突出している。また、測定に際し、脚部１１ａがインデンテーション５２ａの内部に配置され、脚部１１ｂ、１１ｃがインデンテーション５２ａの外部に配置される。
【００３９】
更に、脚部１１ａの先端面６１ａは、インデンテーション５２ａの傾斜（例えば傾斜の平均）に合わせて傾斜している。本実施形態では、以下に示すようにして脚部１１ａの先端面６１ａを傾斜させるか否かを決定すると共に、傾斜させる場合の傾斜角度を決定するようにしている。
図７は、フェライトコア１１の脚部１１ａの先端付近をモデル化して示した図である。
図７において、円弧７１は、インデンテーション５２ａをモデル化したものであり、その曲率中心をＯ、曲率半径をＲとする。また、フェライトコア１１の脚部１１ａの幅（横方向の長さ）を２Ｗとし、脚部１１ａと円弧７１とが接触する点をＣ２、Ｃ３とする。また、円弧７１の最深部の点をＣ１とする。すなわち、点Ｃ１は、インデンテーション５２ａの最深部に対応する。
【００４０】
図７に示すようにフェライトコア１１の脚部１１ａを、最深部の点Ｃ１から水平方向に長さｘだけずらした位置に配置した場合、脚部１１ａの傾斜角度φと、脚部１１ａと円弧７１との隙間Δとは、夫々、（３式）、（４式）で表される。
φ＝ｔａｎ-1（δｘ／δｙ）  ・・・（３式）
Δ＝Ｒ（１−ｃｏｓ（δφ／２））  ・・・（４式）
ここで、δｘは、脚部１１ａの幅であり、以下の（５式）で表される。
δｘ＝Ｒ（ｓｉｎ（φ１）−ｓｉｎ（φ２））＝２Ｗ  ・・・（５式）
また、δｙは、点Ｃ２、Ｃ３間の高さ方向における長さであり、以下の（６式）で表される。
δｙ＝Ｒ（ｃｏｓ（φ２）−ｃｏｓ（φ１））  ・・・（６式）
【００４１】
尚、φ１は、点Ｃ１と曲率中心Ｏとを結ぶ直線と、点Ｃ３と曲率中心Ｏとを結ぶ直線とのなす角度であり、φ２は、点Ｃ１と曲率中心Ｏとを結ぶ直線と、点Ｃ２と曲率中心Ｏとを結ぶ直線とのなす角度であり、夫々、以下の（７式）、（８式）で表される。
φ１＝ｓｉｎ-1[（ｘ＋Ｗ）／Ｒ]  ・・・（７式）
φ２＝ｓｉｎ-1[（ｘ−Ｗ）／Ｒ]  ・・・（８式）
また、円弧７１上の点であって、最深部の点Ｃ１から水平方向に長さｘだけ離れた位置の点Ｃ４と曲率半径Ｏとを結ぶ直線と、点Ｃ１と曲率中心Ｏとを結ぶ直線とのなす角度ηは、以下の（９式）で表される。
η＝ｓｉｎ-1（ｘ／Ｒ）  ・・・（９式）
【００４２】
図７からから明らかなように、脚部１１ａの幅（＝２Ｗ＝δｘ）が大きければ、脚部１１ａと円弧７１との隙間Δは大きくなる。したがって、脚部１１ａの幅の大きさが、脚部１１ａと円弧７１との隙間Δを大きく左右することになる。
【００４３】
本実施形態では、例えば、フェライトコア１１の脚部１１ａの幅（＝２Ｗ）と、フェライトコア１１の脚部１１ａを配置する位置（長さｘ）とから、（３式）、（５式）、（６式）、（７式）、（８式）よりφを決定する。また、（４式）を用いて、脚部１１ａと円弧７１との隙間Δとを算出する。そして、算出した隙間Δの大きさが閾値以上であれば、フェライトコア１１の脚部１１ａの幅（＝２Ｗ）を狭くする。。
ただし、長さｘが小さく（１［ｍｍ］程度より小さい場合）、傾斜角が殆ど９０°に近い場合には、脚部１１ａの先端面６１ａを傾斜させる必要はない。
【００４４】
以上のような構成を有するフェライトコア１１の初透磁率は、母材の５倍以上であるようにする。ただし、フェライトコア１１の初透磁率は、大きいほど好ましい。具体的に説明すると、母材の１０倍以上の初透磁率を有するフェライトコア１１を用いるのが好ましく、母材の２０倍以上の初透磁率を有するフェライトコア１１を用いるのがより好ましい。具体的に、初透磁率が比透磁率で３０００以上であるフェライトコアや、１００００以上であるフェライトコア１１や、１５０００以上であるフェライトコア１１を用いることができる。
【００４５】
図８は、母材、熱影響部、及びナゲットにおける磁気特性の一例を示す図である。具体的に、図８（ａ）は、被測定材として高張力鋼板を用いた場合の磁気特性を示し、図８（ｂ）は、軟鋼板を用いた場合の磁気特性を示す。図８に示すように、母材、熱影響部、及びナゲットの夫々において磁気特性が異なり、また、被測定材によっても磁気特性が異なが、比透磁率が１００００以上であるフェライトコアを用いれば被測定材によってフェライトコアを変える必要がない。
【００４６】
また、使用に際しては、フェライトコア１１の磁束密度が、フェライトコア１１の飽和磁束密度に達しないようにする必要がある。すなわち、フェライトコア１１の磁束密度と磁界との関係を表すＢ−Ｈ曲線において、直線性が保たれている領域でフェライトコア１１を使用する必要がある。フェライトコア１１の磁束密度が、フェライトコア１１の飽和磁束密度に達してしまうと、ナゲット５３の磁気抵抗の変化によって、フェライトコア１１の透磁率が大きく変わってしまい、インピーダンスの変化が、ナゲット５３の磁気抵抗の変化によるものなのか、フェライトコア１１の透磁率の変化によるものなのかが分からなくなってしまうからである。
【００４７】
例えば、直径が０．１［ｍｍ］の電線を１００回巻き回してコイル１２を形成し、励磁電圧として１［Ｖ］、励磁電流として１８［ｍＡ］をコイル１２に供給した場合、磁気抵抗が１×１０7［Ａ／Ｗｂ］であるとすると、フェライトコア１１の磁束密度は、０．１［Ｔ］（＝［[１００×０．０１８／１０7]／１．５］×１０6）程度になる。フェライトコア１１の飽和磁束密度は、０．３［Ｔ］程度であるので、以上のようにして非破壊検査装置１を動作させることにより、フェライトコア１１を適切な範囲で使用することができる。
尚、フェライトコア１１の残留磁束密度と保持力は、小さいほど好ましく、電気抵抗は、大きいほど好ましい。
【００４８】
（コイル１２の構成）
コイル１２の両端に生じる交流電圧と、コイル１２に流れる交流電流とに基づくインピーダンスＺと、偏角θは、低周波領域（〜５０［Ｈｚ］）では、以下の（１０式）、（１１式）で表される。
Ｚ≒ｒ≒ａ×（ｎ／ｄ2）  ・・・（１０式）
θ＝ｔａｎ-1[（ｎ×ｄ2／ａ）×（ω／Ｒ）]  ・・・（１１式）
ここで、ｒは、コイル１２の直流抵抗であり、ｎは、コイル１２の巻き数であり、ｄは、コイル１２を構成する電線の直径であり、ａは、比例係数であり、ωは、コイル１２に供給される交流信号の各周波数であり、Ｒは、磁気抵抗である。尚、磁気抵抗Ｒは、低周波領域では、例えば、１×１０7［Ａ／Ｗｂ-1］程度になる。
以上の（１０式）、（１１式）を用いて、インピーダンスＺと偏角θが、インピーダンスメータ２０で正確に測定できる範囲になるように、コイル１２の巻き数ｎと、コイル１２を構成する電線の直径ｄを決定する。
【００４９】
また、コイル１２（巻き線）を構成できる面積Ｓが決まっている場合、インピーダンスＺと、偏角θは、以下の（１２式）、（１３式）で表される。
Ｚ≒ａ×Ｓ／ｄ4  ・・・（１２式）
θ≒ｔａｎ-1[（Ｓ×ω）／（ａ×Ｒ）]  ・・・（１３式）
よって、コイル１２（巻き線）を構成できる面積Ｓが決まっている場合には、（１２式）、（１３式）を用いて、インピーダンスＺと偏角θが、インピーダンスメータ２０で正確に測定できる範囲になるように、コイル１２を構成する電線の直径ｄを決定し、決定した直径ｄから、以下の（１４式）を用いて、コイル１２の巻き数ｎを決定する。
ｎ＝Ｓ／ｄ4  ・・・（１４式）
【００５０】
（非破壊検査装置１による測定値の定式化）
ここで、以上のような本実施形態の非破壊検査装置１により測定されるインピーダンスと偏角とを定式化した結果を示す。
図９は、非破壊検査装置１により得られるインピーダンスと偏角を定式化するためのモデルの一例を示す図である。尚、図９において、図１と同一の機能を有する部分については、図１に示した符号と同一の符号を示している。
【００５１】
本モデルでは、交流信号源２１から発せられる交流信号の各周波数ωと、コイル両端に誘導される交流電圧Ｖと、コイルに流れる交流電流Ｉと、コイル１２の直流抵抗ｒと、コイル１２の巻き数ｎと、フェライトコア１１の比透磁率μfとが定義される。また、溶接部５３の磁気回路における比透磁率μsと、溶接部５３に生じる渦流の等価回路における電気抵抗ｒs及び電流Ｉsとが定義される。更に、磁気回路における"起磁力Ｆ、磁束Ｎ、磁気抵抗Ｒ、断面積Ｓ、フェライト部分の長さλf、及び溶接部５３の長さλs"が定義される。
そして、低周波領域では、インピーダンスＺと偏角θとは、夫々、以下の（１５式）、（１６式）で表される。
【００５２】
【数１】
0005200513.tif 000002
【００５３】
本願発明者らは、直径０．１[ｍｍ]の電線を１００回巻き回してコイル１２を形成した場合のインピーダンスＺと偏角θとを、（１５式）、（１６式）を用いて計算した結果と、実測した結果とで比較した。図１０は、インピーダンスＺと偏角θとの計算値（回帰値）と測定値とを示す図である。図１０に示すように、図９に示したモデルに基づく計算の結果と、実測の結果とは概ね一致することが分かる。
以上のように、本実施形態の非破壊検査装置１で測定される"インピーダンスＺ及び偏角θ"は、溶接部（ナゲット）５３の大きさ（磁気抵抗Ｒ、電気抵抗ｒs）に応じて変化するものであることが定量的に導き出される。
尚、図１０では、１［ｋＨｚ］以上になると、図９に示したモデルに基づく計算と、実測値とがずれてきているが、これは周波数が極端に変化すると、渦流の分布や透磁率も変化するためである。すなわち、１０［Ｈｚ］前後で決定した、渦流の等価回路における電気抵抗ｒsや磁気抵抗Ｒの値では、１［ｋＨｚ］前後になると測定値を表現しきれないということであって、１［ｋＨｚ］になると本願発明の非破壊検査装置と方法が使えないということではない。
【００５４】
（実施例）
次に、本実施形態の非破壊検査装置１の実施例について説明する。
図１１は、コイル１２の構成と、測定に使用した周波数と、インピーダンスＺ及び偏角θの実測値と、インピーダンスＺ及び偏角θの実測値から得られた比例係数ａと、比例係数ａと磁気抵抗Ｒとの積ａＲとの関係を示す図である。尚、比例係数ａは、（１０式）、積ａＲは（１１式）で示されるものである。
インピーダンスメータ２０における測定を正確に行わせるためには、低周波数でも、インピーダンスＺが数［Ω］程度であり、偏差θ（ｔａｎθ）が１以上であるのが好ましい。そこで、本実施例では、直径が０．１［ｍｍ］の電線を、図６に示したフェライトコア１１の胴部１１ｄに１００回巻き回して形成されたコイル１２を用いて非破壊検査装置１を構成した。そして、インデンテーション５２ａの中心Ｏよりも、インデンテーション５２ａの外部に置かれる脚部１１ｂ、１１ｃと反対方向に１［ｍｍ］程度ずらした位置に、インデンテーションの内部に脚部１１ａを配置した。
尚、図１１の結果から、（１０式）における比例係数ａは、３×１０-4程度で概ね一定であり、（１１式）における比例係数ａと磁気抵抗Ｒとの積ａＲは、０．１３程度で概ね一定であることが分かる。
【００５５】
図１２は、測定に使用した被測定材と、その被測定材に形成されたナゲットとの関係を示す図である。図１２において、Ｄは、ナゲット５３の大きさ（直径）であり、ｔは、被測定材の厚み［ｍｍ］である。
本実施例では、以下の被測定材を２枚重ねたものに対してスポット溶接を行った。
種類；デュアルフェーズ（ＤＰ）鋼板
表面処理；合金化溶融亜鉛めっき
厚さ；１．６［ｍｍ］
引張強度；５９０［ＭＰａ］
【００５６】
また、スポット溶接を行うための電極として、以下のものを使用した。
種類；アルミナ分散銅製のドームラジアス（ＤＲ）形電極
呼び径Ｄ；１６［ｍｍ］
電極先端Ｒ；４０［ｍｍ］
電極先端径ｄ；６［ｍｍ］
【００５７】
更に、以下の条件でスポット溶接を行った。
加圧力；５６０［ｋｇｆ］
スクイズタイム（サイクル）；３０
溶接時間（サイクル）；１８
ホールドタイム（サイクル）；５
尚、ここでは、０．０２［ｓｅｃ］を１サイクルとした。また、スクイズタイムとは、電極を被測定材に接触させてから通電を開始するまでの時間をいい、溶接時間とは、通電時間をいい、ホールドタイムとは、通電を終了させてから電極を被測定材から離すまでの時間をいう。
【００５８】
図１３は、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZと、インピーダンスメータ２０で計測されたインピーダンスＺとの関係を示す図である。また、図１４は、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZと、インピーダンスメータ２０で計測された偏角θとの関係を示す図である。また、本実施例では、５０［Ω］の内部抵抗を有するインピーダンスメータ２０を使用した。また、ここでは、交流信号源２１の周波数を１００［Ｈｚ］とした。
【００５９】
図１３、図１４に示すように、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZを低くしすぎると、コイル１２の両端に発生する電圧が低すぎ、インピーダンスメータ２０では正確に電圧を測定できない。また、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZを高くしすぎると、フェライトコア１１や、場合によっては被測定材である鋼板５１が磁気的に飽和する。そうすると、閉磁路上の磁気抵抗が高くなってしまい、ナゲットの大きさの違いによる閉磁路上の透磁率の変化を磁気抵抗の差として見つけにくくなってしまう。よって、インピーダンスメータ２０の能力を十分に発揮することができる範囲で、かつ、特に飽和磁束密度があまり高くないフェライトコアが磁気的に飽和しない範囲でインピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZを決定する必要がある。
【００６０】
図１５は、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZと、インピーダンスメータ２０で計測された偏角θの変化率（偏角変化率δθ）との関係を示す図である。尚、偏角変化率は（２式）で表されるものである。尚、ここでも、交流信号源２１の周波数を１００［Ｈｚ］とした。また、図１５では、６回の測定の平均値を示している。
【００６１】
図１４に示すように、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZを５［Ｖ］より徐々に下げていくと、偏角θは設定電圧ＶZに対してよく変化し、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZが２［Ｖ］のときに偏角θが最も大きくなる。一方、図１５に示すように、偏角θの値が最も大きくなる設定電圧ＶZの値２［Ｖ］で、偏角変化率δθの値は最も小さくなり、また、ナゲットの大きさの違いに対する偏角θの感度が最も良くなることがわかる。そこで、本実施例では、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZを２［Ｖ］とした。
【００６２】
このように、本実施例では、低周波数（１００［Ｈｚ］）で測定した結果から決定した設定電圧ＶZで全周波数の測定を行うようにした。しかしながら、交流信号源２１の周波数が高くなるにつれて、偏角θが最大となる設定電圧ＶZも徐々に高くなり、次いでインピーダンスＺも高くなる。このため、偏角θ又はインピーダンスＺが最も高くなる設定電圧ＶZを周波数毎に求めておき、求めておいた設定電圧ＶZで各周波数における測定を行ってもよい。
【００６３】
図１６は、以上のような本実施例の非破壊検査装置１を用いて、インピーダンスＺと偏角θとを測定した結果を示す図である。図１６において、周波数は、交流信号源２１の周波数であり、Ｂ１〜Ｂ５は、図１２に示した被測定材を示す。また、Ｉｍｏｎｉは、交流電流測定器２３の指示値であり、Ｖｍｏｎｉは、交流電圧測定器２２の指示値である。
図１７は、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとの関係を示す図である。図１７は、図１６に示した結果から（１式）及び（２式）を用いて算出した結果を示すものである。
【００６４】
以上のように本実施形態では、３つの脚部１１ａ〜１１ｃと、それら３つの脚部１１ａ〜１１ｃを磁気的に相互に接続する胴部１１ｄとが一体で形成されたフェライトコア１１と、フェライトコア１１の胴部１１ｄに電線を巻き回すことにより形成されたコイル１２とを有するプローブ１０を構成した。そして、被測定材の一例である鋼板５１ａ、５１ｂがスポット溶接されることにより形成されたインデンテーション５２ａの内部に脚部１１ａが位置すると共に、その他の脚部１１ｂ、１１ｃがインデンテーション５２ａの外部に位置するように、プローブ１０を配置する。このとき脚部１１ａ〜１１ｃの先端面が鋼板５１ａの表面に出来るだけ密着するようにする。このようにした状態で、コイル１２に交流信号を供給する。そして、コイル１２の両端に発生した交流電圧と、コイル１２に流れる交流電流とに基づく"インピーダンスＺと偏角θ"とを計測し、計測した結果に基づいて、ナゲット５３の大きさを判定するようにした。したがって、ナゲット５３の検査を従来よりも容易に行うことができる。
【００６５】
また、本実施形態では、規格化したインピーダンスＺと偏角θとに基づくインピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθを、予め設定した基準値と比較することにより、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにした。したがって、ナゲット５３の検査をより簡便に行うことができる。
【００６６】
また、本実施形態では、インデンテーション５２ａの内部に置かれる脚部１１ａが、インデンテーション５２ａの中心Ｏよりも、脚部１１ｂ、１１ｃが配置されている方向と反対方向にずれた位置に配置されるようにした。したがって、比較的小さなナゲットに対しても閉磁路中にナゲットが存在し、適正な大きさのナゲット５３が形成されている場合には、閉磁路１８に、ナゲット５３が確実に存在するようにすることができ、透磁率の低いナゲットが存在することで閉磁路の磁気抵抗が大きくなり、ナゲットの大きさの違いによる磁気抵抗の変化を測定することができる。
【００６７】
また、本実施形態では、脚部１１ａ〜１１ｃの先端面を鏡面研磨した。したがって、脚部１１ａ〜１１ｃと、鋼板５１の表面との間に生じるエアギャップを低減させることができる。
また、本実施形態では、インデンテーション５２ａの深さに合わせて、インデンテーション５２ａの内部に配置する脚部１１ａの長さを、その他の脚部１１ｂ、１１ｃよりも長くした。したがって、脚部１１ａ〜１１ｃと、鋼板５１の表面との間に生じるエアギャップを一層低減させることができる。
また、本実施形態では、インデンテーション５２ａの内部に配置する脚部１１ａの先端面を、インデンテーション５２ａの傾斜に合わせて傾斜させるようにした。したがって、脚部１１ａと、鋼板５１の表面との間に生じるエアギャップをより一層低減させることができる。
【００６８】
また、本実施形態では、測定の際に脚部１１ａ〜１１ｃが鋼板５１の表面に接するようにして、３箇所が鋼板５１の表面に接触するようにした。したがって、プローブ１０を鋼板５１の表面上で容易に安定させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、フェライトコア１１と把持部１３との間に、媒介部１４を設けるようにした。したがって、フェライトコア１１の脚部の先端面を鋼板５１ａの表面に合わせて配置し易くすることができると共に、測定中に把持部１３に生じる動きがフェライトコア１１に伝わるのを防止することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、インデンテーション５２ａの内部に配置する脚部１１ａに、脚部１１ａを配設する位置（脚部１１ａの接触位置）を決める位置決め板１７を設けた。したがって、人がプローブ１０を操作する場合でも、プローブ１０の位置決めを容易に行うことができる。
【００７１】
尚、本実施形態では、図６に示すフェライトコアを用いるようにしたが、フェライトコアの形状や寸法は、図６に示すものに限定されない。例えば、フェライトコアの脚部１１ａと、脚部１１ｂ、１１ｃとの間の空間部分の長さを、測定対象のインデンテーション５２ａに応じた円の半径以上、直径の２倍以下の任意の長さにすることができる。具体的に、フェライトコアの脚部１１ａと、脚部１１ｂ、１１ｃとの間の空間部分の長さを、４［ｍｍ］以上７［ｍｍ］以下にするのがより好ましい。
【００７２】
また、脚部１１ａ〜１１ｃの幅を、横方向及び奥行き方向（水平断面の縦方向及び横方向）とも、測定対象のインデンテーション５２ａに対応する円の半径以下の任意の値にすることができる。具体的に、脚部１１ａ〜１１ｃの幅を、横方向及び奥行き方向とも、０．５［ｍｍ］以上３［ｍｍ］以下（より好ましくは２［ｍｍ］以下）にするのが好ましい。脚部１１ａ〜１１ｃの幅を０．５［ｍｍ］よりも小さくすると、フェライトコア１１が壊れ易くなり、脚部１１ａ〜１１ｃの幅を３［ｍｍ］よりも大きくすると、脚部１１ａとインデンテーション５２ａとが十分に密着せず、ナゲット５３の大きさに起因した磁気抵抗の変化をインピーダンスメータ２０で読み取ることが困難になるからである。ここで、インデンテーション５２ａに対応する円とは、例えば、図３（ｂ）に示すインデンテーション５２ａの中心Ｏ（中心付近）から、インデンテーション５２ａの縁までの長さの平均値（又は最大値）を半径とする円をいう。また、この円の大きさは、スポット溶接を行う電極の形状から定めることもできる。
また、本実施形態では、フェライトコアを用いるようにしたが、軟磁性材料を使用していれば、必ずしもフェライトコアを用いる必要はない。
【００７３】
また、本実施形態では、ナゲットの大きさが基準の大きさである場合の"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとの関係"を基準値として基準値記憶部３３に記憶し、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"から、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとを求め、求めたインピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとにより定まる点と、基準値記憶部３３に記憶した"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθの周波数依存性"から定まるグラフ３６とを比較するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、ナゲットの大きさが基準の大きさである場合の"インピーダンスＺと偏角θの周波数依存性"を基準値記憶部３３に記憶し、入力部３１で入力された"インピーダンス及び偏角"と、基準値記憶部３３に記憶した"インピーダンスＺと偏角θの周波数依存性"から定まるグラフとを比較するようにしてもよい。
【００７４】
また、本実施形態では、インデンテーション５２ａの内部に置かれる脚部１１ａが、インデンテーション５２ａの中心Ｏよりも、脚部１１ｂ、１１ｃが配置されている方向と反対方向にずれた位置に配置されるようにした。しかしながら、例えば判定基準となるナゲットの直径が大きい場合には、インデンテーション５２ａの内部に置かれる脚部１１ａが、インデンテーション５２ａの中心Ｏよりも、脚部１１ｂ、１１ｃが配置されている方向にずれた位置に配置されるようにしてもよい。すなわち、判定基準となるナゲットよりも大きなナゲットが形成されている場合とそうでない場合とで、閉磁路１８上に位置するナゲットの量（長さ）が変化するように、判定基準となるナゲットの大きさに合わせて、脚部１１ａを配置する位置を決定することができる。
【００７５】
また、本実施形態では、フェライトコア１１の脚部１１ａを、インデンテーション５２ａの内部に配置し、その他の脚部１１ｂ、１１ｃを、インデンテーション５２ａの外部に配置するようにした。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、フェライトコア１１の全ての脚部１１ａ〜１１ｃを、インデンテーション５２ａの内部に配置してもよい。このようにする場合、フェライトコア１１の全ての脚部１１ａ〜１１ｃの先端面６１ａ〜６１ｃを、インデンテーション５２ａの傾斜に合わせて傾斜させるのが好ましい。
【００７６】
また、本実施形態では、媒介部１４を弾性体で構成するようにしたが、把持部１３の動きを吸収する機能と、フェライトコア１１と把持部１３とを可動的に連結する機能とのうち、少なくとも何れかの機能を有していれば、媒介部１４をどのように構成してもよい。例えばロボットが把持部１３を把持する場合には、フェライトコア１１と把持部１３とを可動的に連結する機能があればよいので、例えばボールジョイントを用いて媒介部１４を構成することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、脚部１１ａ〜１１ｃの先端面６１ａ〜６１ｃを鏡面研磨するようにしたが、必ずしも先端面６１ａ〜６１ｃを鏡面にする必要はなく、被測定材である鋼板５１の表面と良好に接触させることができる程度に研磨されていればよい。
【００７８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとから定まる点の位置関係に基づいて、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにした。これに対し、本実施形態では、複数の周波数での"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"に基づいて得られる面積を比較するようにする。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とでは、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定する方法の一部が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１７に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【００７９】
図１８は、基準値記憶部３３に記憶されている基準値の一例を示す図である。
図１８に示すように、本実施形態の基準値記憶部３３には、スポット溶接が行われた際に使用された電極の形状（電極形状ａ）、スポット溶接が行われた際の電極の加圧力（電極加圧力ｂ）、スポット溶接が行われる鋼板の"種類及びプレス加工の状態"（鋼板ｃ）毎のテーブル１８０ａ〜１８０ｃが記憶されている。
そして、テーブル１８０ａ〜１８０ｃには、複数の周波数における"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"により定まる複数の点を結ぶ直線（又は曲線）により囲まれる領域の面積Ｓが記憶されている。図１９は、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとにより定まる複数の点を結ぶ直線（又は曲線）により囲まれる領域の面積Ｓの一例を示す図である。
【００８０】
まず、ナゲット５３の大きさが基準値である鋼板５１を被測定材としたときのインピーダンス変化率δＺと、ナゲット５３の大きさが基準値である鋼板５１を被測定材としたときの偏角変化率δθとを、周波数ｆを異ならせて測定する。そして、測定した複数の周波数ｆにおける"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"から定まる点１９１ａ〜１９１ｉと、原点（母材の"インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθ"により定まる点）１９２とを結ぶ直線（又は曲線）により囲まれる領域（図１９の斜線部の領域）の面積Ｓを求める。そして、求めた面積Ｓを、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、鋼板ｃ毎に、テーブル１８０ａ〜１８０ｃに記憶する。また、第１の実施形態で説明したように、母材のインピーダンスＺと偏角θの値も基準値記憶部３３に記憶する。
尚、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθは、例えば、（１式）、（２式）で表される。また、周波数ｆの測定範囲は、例えば１０［Ｈｚ］〜２０［ｋＨｚ］である。
【００８１】
前述した第１の実施形態では、図４に示したように、１つのテーブル３３ａ〜３３ｃに、複数の周波数ｆにおける複数の値を記憶しなければならないが、本実施形態では、図１８に示すように、１つのテーブル１８０ａ〜１８０ｃに、１つの値を記憶しておけばよい。
【００８２】
評価部３２は、操作部３４の操作に基づいて、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃを入力し、入力した"電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃ"に一致するテーブルを、基準値記憶部３３に記憶されているテーブル１８０ａ〜１８０ｃの中から１つ選択する。
そして、評価部３２は、予め定められた複数の周波数での"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から取得すると、取得した"インピーダンス及び偏角"に基づいて、面積Ｓを算出する。そして、評価部３２は、算出した面積Ｓと、選択したテーブルに記憶されている面積Ｓとを比較し、算出した面積Ｓが選択したテーブルに記憶されている面積Ｓ以上であれば、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定し、そうでない場合には、適正な大きさでないと判定する。
【００８３】
尚、前述した第１の実施形態では、"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から１つ取得すれば、判定処理を行うことができた。これに対し、本実施形態では、複数の周波数での"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から取得する必要がある。
以上のように本実施形態では、面積Ｓを測定値と基準値とで比較することにより、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにした。このようにしても、第１の実施形態で説明したのと同じ効果を得ることができる。
尚、本実施形態においても、第１の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【００８４】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。前述した第１の実施形態では、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとから定まる点の位置関係を、測定値と基準値とで比較して、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにした。これに対し、本実施形態では、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθとを、測定値と基準値とで個別に比較して、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにする。このように本実施形態と前述した第１の実施形態とでは、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定する方法の一部が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１の実施形態と同一の部分については、図１〜図１７に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【００８５】
図２０は、基準値記憶部３３に記憶されている基準値の一例を示す図である。
図２０に示すように、本実施形態の基準値記憶部３３には、スポット溶接が行われた際に使用された電極の形状（電極形状ａ）、スポット溶接が行われた際の電極の加圧力（電極加圧力ｂ）、スポット溶接が行われる鋼板の"種類及びプレス加工の状態"（鋼板ｃ）毎のテーブル２００ａ〜２００ｃが記憶されている。
そして、テーブル２００ａ〜２００ｃには、規格化ナゲット径と、偏角変化率δθと、インピーダンス変化率δＺと、変化距離とが対応付けられて記憶されている。
規格化ナゲット径と、変化距離は、夫々、以下の（１７式）、（１８式）で表される。      
【００８６】
【数２】
0005200513.tif 000003
【００８７】
ここで、ｔは、鋼板の厚さである。
また、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθは、例えば、（１式）、（２式）で表される。
以上のようにして、本実施形態では、規格化ナゲット径と、偏角変化率δθと、インピーダンス変化率δＺと、変化距離とを、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、鋼板ｃ毎に、測定結果から予め求めてテーブル２００ａ〜２００ｃに記憶しておく。ここで、測定に際しては、ナゲットの大きさの違いにより、偏角変化率δθ及びインピーダンス変化率δＺに明確な差がでるような周波数を使用する。
【００８８】
図２１は、偏角変化率及びインピーダンス変化率と、周波数との関係の一例を示す図である。具体的に図２１（ａ）は、インピーダンス変化率と、周波数との関係の一例を示す図であり、図２１（ｂ）は、偏角変化率と、周波数との関係の一例を示す図である。図２１において、Ｂ３、Ｂ５は、図１２に示した被測定材を示し、ナゲットの大きさが既知のものである。
図２１に示すように、測定に使用する周波数によっては、被測定材（すなわちナゲットの大きさ）を区別できなくなる。したがって、被測定材（すなわちナゲットの大きさ）を明確に区別できるような周波数を使用して測定を行う必要がある。
図２１に示す例では、インピーダンス変化率δＺについては、例えば、１［ｋＨｚ］以上２［ｋＨｚ］以下の周波数を使用して測定を行うのが好ましい。また、偏角変化率δθについては、２００［Ｈｚ］以下の周波数を使用して測定を行うのが好ましい。
【００８９】
図２２は、偏角変化率、インピーダンス変化率、及び変化距離と、規格化ナゲット径との関係の一例を示す図である。具体的に図２２（ａ）は、偏角変化率と、規格化ナゲット径との関係の一例を示す図であり、図２２（ｂ）は、インピーダンス変化率と、規格化ナゲット径との関係の一例を示す図であり、図２２（ｃ）は、変化距離と、規格化ナゲット径との関係の一例を示す図である。
【００９０】
また、図２２（ａ）、図２２（ｃ）は、１０［Ｈｚ］の周波数で測定した結果から得られたものである。また、図２２（ｂ）は、２［ｋＨｚ］の周波数で測定した結果から得られたものである。尚、測定には、第１の実施形態の実施例で説明した非破壊検査装置１を使用した。
図２２に示すような偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離と、規格化ナゲット径との関係を、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、鋼板ｃ毎に求めて、テーブル２００に予め記憶させておく。
【００９１】
評価部３２は、操作部３４の操作に基づいて、電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃを入力し、入力した"電極形状ａ、電極加圧力ｂ、及び鋼板ｃ"に一致するテーブルを、基準値記憶部３３に記憶されているテーブル２００ａ〜２００ｃの中から１つ選択する。また、評価部３２は、操作部３４の操作に基づいて、基準となる規格化ナゲット径の値を入力し、入力した規格化ナゲット径に対応する"偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離"を、選択したテーブルから取得する。更に、評価部３２は、選択したテーブルの値を得るための測定に使用した周波数の値も取得する。この周波数は、例えば、基準値記憶部３３に記憶されている。
【００９２】
尚、入力した規格化ナゲット径に対応する"偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離"がテーブルに記憶されていない場合、評価部３２は、例えば、補間処理を行うことにより、入力した規格化ナゲット径に対応する"偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離"を求めることができる。
【００９３】
評価部３２は、基準値記憶部３３から取得した周波数で測定された"インピーダンス及び偏角"を入力部３１から取得すると、その"インピーダンス及び偏角"に基づいて、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離を算出する。そして、評価部３２は、算出した"偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離"と、選択したテーブルから取得した"偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離"とを比較する。具体的に説明すると、評価部３２は、偏角変化率δθとインピーダンス変化率δＺについては、算出した値が、選択したテーブルから取得した値以下であるという条件を満たすか否かを判定する。一方、変化距離については、算出した値が、選択したテーブルから取得した値以上であるという条件を満たすか否かを判定する。
【００９４】
そして、評価部３２は、例えば、前述した条件を全て満たす場合に、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定し、そうでない場合には、適正な大きさでないと判定する。
【００９５】
以上のように本実施形態では、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離を、測定値と基準値とで個別に比較することにより、ナゲット５３の大きさが適正なものであるか否かを判定するようにした。このようにしても、第１の実施形態で説明したのと同じ効果を得ることができる。
【００９６】
尚、本実施形態では、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離の全てについて、条件を満たす場合に、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定したが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離についての条件のうち、２つの条件を満たす場合に、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定してもよい。また、条件に優先順位をつけ、優先順位の最も高い条件を満たしている場合には、１つの条件しか満たしていない場合でも、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定してもよい。
【００９７】
また、本実施形態では、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離を、測定値と基準値とで個別に比較するようにしたが、必ずしもしもこのようにする必要はない。すなわち、偏角変化率δθ、インピーダンス変化率δＺ、及び変化距離のうち、１つ又は２つを、測定値と基準値とで比較してもよい。
更に、複数の周波数における偏角変化率δθを加算した値と、複数の周波数におけるインピーダンス変化率δＺを加算した値との双方又は何れか一方が、閾値以上である場合に、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさであると判定し、そうでない場合に、鋼板５１ａ、５１ｂに形成されているナゲット５３は適正な大きさでないと判定してもよい。
尚、本実施形態においても、第１〜第２の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【００９８】
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。前述した第１〜第３の実施形態では、把持部１３の内部にプリント基板を設けるようにした。これに対し、本実施形態では、把持部とフェライトコアとの間にプリント基板を設けるようにしている。このように本実施形態と前述した第１〜第３の実施形態とは、プリント基板を配置する位置が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第３の実施形態と同一の部分については、図１〜図２２に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【００９９】
図２３は、プローブの構成の一例を示す図である。尚、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）のＡ方向から見た図である。
図２３において、プローブ２３０は、フェライトコア１１と、コイル１２と、媒介部１４と、リード線１６と、プリント基板２３１と、把持部２３２とを有している。これらのうち、フェライトコア１１、コイル１２、媒介部１４、及びリード線１６は、第１の実施形態で説明したのと同じものである。
【０１００】
プリント基板２３１は、コイル１２の引き出し線と、リード線１６とを電気的に相互に接続するためのものであり、その面方向が水平方向になるように、フェライトコア１１と媒介部１４との間に挟まれている。また、プリント基板２３１の先端の曲線部分は、第１の実施形態で説明した位置決め板１７が有する機能を担っている。すなわち、プリント基板２３１の先端の曲線の曲率中心と、インデンテーション５２ａとの中心Ｏ（中心付近）とを合わせた場合に、インデンテーション５２ａのうち、内縁部分のみを視認できるように、プリント基板２３１の先端の曲線部分の大きさ及び形状が定められている（図３（ｂ）も参照）。このような視認を可能にするために、本実施形態では、把持部２３２を、透明又は半透明の部材により形成するようにしている。
【０１０１】
以上のように本実施形態では、プリント基板２３１を、その面方向が水平方向になるようにして、媒介部１４とフェライトコア１１との間に設けるようにした。また、プリント基板２３１の先端の曲線部分を用いて、プローブ２３０の位置決めを行えるようにした。このようにしても、第１〜第３の実施形態で説明したのと同じ効果を得ることができる。更に、把持部２３２からリード線１６が引き出されないので、プローブ２３０を操作する場合に、リード線１６が邪魔になることを防止することができる。特に、リード線１６に邪魔されて、ロボットが把持部２３２を適切に把持できなくなることを防止することができる。
【０１０２】
尚、本実施形態では、把持部２３２を、透明又は半透明の部材により形成するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、図２３のＡ方向（上方向）から見た場合に、プリント基板２３１の先端の曲線部分が、把持部２３２の側周部分よりも外側に位置する場合には、把持部２３２を不透明の部材により形成するようにしてもよい。
また、プリント基板を透明又は半透明の部材で形成し、第１の実施形態のようにして位置決め板１７を設けるようにしてもよい。
【０１０３】
また、本実施形態では、媒介部１４とフェライトコア１１との間にプリント基板２３１を設けるようにしたが、把持部２３２とフェライトコア１１との間にプリント基板２３１を設けるようにしていれば、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、媒介部１４と把持部２３２との間にプリント基板２３１を設けるようにしてもよい。
更に、プリント基板２３１を保護する部材を設けるようにしてもよい。
また、本実施形態においても、第１〜第３の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１０４】
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。前述した第１〜第４の実施形態では、測定の際に、フェライトコア１１の脚部１１ａ〜１１ｃが鋼板５１の表面に接するようにして、３箇所が鋼板５１の表面に接するようにした。これに対し、本実施形態では、フェライトコアが２つの脚部を有し、この２つの脚部と、フェライトコアに取り付けられる補助部材の脚部との３箇所が、鋼板５１の表面に接するようにしている。このように本実施形態と前述した第１〜第４の実施形態とは、フェライトコアの構成等が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第４の実施形態と同一の部分については、図１〜図２３に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【０１０５】
図２４は、フェライトコアと、フェライトコアに取り付けられる補助部材の構成の一例を示す図である。尚、図２４（ｂ）は、図２４（ａ）のＡ方向から見た図であり、図２４（ｃ）は、図２４（ａ）のＢ方向から見た図である。
【０１０６】
図２４において、フェライトコア２５１は、２つの脚部２５１ａ、２１５ｂと、これら２つの脚部２５１ａ、２５１ｂと磁気的に接続される胴部２５１ｃとを有し、２つの脚部２５１ａ、２５１ｂｃと、胴部２５１ｃとが一体で形成されている。コイル１２は、胴部２５１ｃに巻き回される。尚、フェライトコア２５１の材質は、第１の実施形態で説明したフェライトコア１１と同じである。
【０１０７】
図２４（ｂ）に示すように、本実施形態のフェライトコア２５１は、概ねＨ型の形状を有し、脚部２５１ａ、２５１ｂの基端面２５３ａ、２５３ｂよりも低い位置に胴部２５１ｃが形成されている。このようにすることによって、脚部２５１ａ、２５１ｂの基端面２５３ａ、２５３ｂよりも高い位置にコイル１２が形成されないようにすることができ、フェライトコア１１を媒介部１４に取り付ける際に、コイル１２が邪魔になるのを防止することができる。また、コイル１２を形成し易くすることもできる。
【０１０８】
また、２つの脚部２５１ａ、２５１ｂの先端面２５４ａ、２５４ｂは、鏡面研磨されている。また、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部２５１ａは、脚部２５１ｂよりも長くなっている。更に、脚部２５１ａの先端面２５１ａは、インデンテーション５２ａの傾斜（例えば傾斜の平均）に合わせて傾斜している。また、測定に際し、脚部２５１ａがインデンテーション５２ａの内部に配置され、脚部２５１ｂがインデンテーション５２ａの外部に配置される。
【０１０９】
以上のような構成を有するフェライトコア２５１に、補助部材２５２が取り付けられている。補助部材２５２は、例えば合成樹脂等を用いた成形品である。補助部材２５２がフェライトコア２５１に取り付けられると、補助部材２５２の脚部２５２ａの先端面２５５が、フェライトコア２５１の脚部２５１ｂの先端面２５４ｂと略同じ高さになるようにしている。補助部材２５２の脚部２５２ａの先端面２５５は、フェライトコア２５１の脚部２５１ｂの先端面２５４ｂと同様に、傾斜を有していない。この補助部材２５２の脚部２５２ａは、インデンテーション５２ａの外部に配置される。
【０１１０】
以上のように本実施形態では、フェライトコア２５１の２つの脚部２５１ａ、２５１ｂと、フェライトコア２５１に取り付けられる補助部材２５２の脚部２５２ａとの３箇所が、鋼板５１の表面に接するようにした。このようにしても、第１〜第３の実施形態で説明したのと同じ効果を得ることができる。また、フェライトコア２５１の形状を、第１の実施形態で説明したフェライトコア１１よりも、シンプルなものにすることができる。
尚、本実施形態においても、第１〜第４の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１１１】
（第６の実施形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。前述した第１〜第５の実施形態では、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部の長さを、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部よりも長くすることにより、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部の先端面が、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部１の先端面よりも突出するようにした。これに対し、本実施形態では、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部を上下動できるようにして、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部の先端面が、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部の先端面よりも突出するようにしている。このように本実施形態と、前述した第１〜第５の実施形態とは、フェライトコアの構成等が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第５の実施形態と同一の部分については、図１〜図２４に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【０１１２】
図２５は、フェライトコアと、フェライトコアが取り付けられる支持部材の構成の一例を示す図である。尚、図２５（ｂ）は、図２５（ａ）のＡ方向から見た図である。
【０１１３】
図２５において、フェライトコア２６０は、第１のフェライトコア２６１と、第２のフェライトコア２６２とを有している。
第１のフェライトコア２６１は、２つの脚部２６１ａ、２６１ｂと、補助部材に収容される第１の胴部２６１ｃと、脚部２６１ａ、２６１ｂと第１の胴部２６１ｃとを連結する第２の胴部２６１ｄとが一体で形成されている。コイル１２は、第２の胴部２６１ｄに巻き回される。
【０１１４】
図２５（ｂ）に示すように、脚部２６１ａ、２６１ｂの基端面２６３ａ、２６３ｂよりも低い位置に第２の胴部２６１ｄが形成されている。このようにすることによって、脚部２６１ａ、２６１ｂの基端面２６３ａ、２６３ｂよりも高い位置にコイル１２が形成されないようにすることができ、フェライトコア１１を媒介部１４に取り付ける際に、コイル１２が邪魔になるのを防止することができる。また、コイル１２を形成し易くすることもできる。
また、脚部２６１ａ、２６１ｂの先端面２６４ａ、２６４ｂは、鏡面研磨されている。測定に際し、脚部２６１ａ、２６１ｂは、インデンテーション５２ａの外部に配置される。更に、脚部２６１ａ、２６１ｂの先端面２６４ａ、２６４ｂは、傾斜を有していない。
【０１１５】
このような構成を有する第１のフェライトコア２６１の第１の胴部２６１ｃが、支持部材２６６の内部に収容される。支持部材２６６の内部に収容された第１の胴部２６１ｃは、支持部材２６６の内部において、高さ方向（上下方向。図２５（ｂ）の矢印の方向）に動くことができるようになっている。このようにすることによって、第１のフェライトコア２６１の全体が上下動する。
【０１１６】
一方、第２のフェライトコア２６２は、その先端面２６５が、インデンテーション５２ａの傾斜（例えば傾斜の平均）に合わせて傾斜しているが、その形状は、概ね直方体である。第２のフェライトコア２６２の先端面２６５は、鏡面研磨されている。また、測定に際し、第２のフェライトコア２６２は、インデンテーション５２ａの内部に配置される。
【０１１７】
このような構成を有する第２のフェライトコア２６２は支持部材２６６に固定される。第２のフェライトコア２６２が支持部材２６６に固定されると、第２のフェライトコア２６２の基端側の所定の領域が支持部材２６６の内部に収容され、先端側の所定の領域が支持部材２６６の外部に露出する。
以上のようにして、別体である第１及び第２のフェライトコア２６２が、支持部材２６６に取り付けられると、支持部材２６６の内部において、第２のフェライトコア２６２の側面の一部と、第１のフェライトコア２６１の側面の一部とが互いに接触するようにしている。そして、前述したようにして第１のフェライトコア２６１が上下動すると、支持部材２６６の内部において、第２のフェライトコア２６２の側面の一部と、第１のフェライトコア２６１の側面の一部とが摺り合わさるようになっている。
尚、第１及び第２のフェライトコア２６１、２６２の材質は、第１の実施形態で説明したフェライトコア１１と同じである。
【０１１８】
以上のように本実施形態では、フェライトコア２６０の３つの脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂと第２のフェライトコア２６２）のうち、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂ）を上下動させることにより、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部（第２のフェライトコア２６２）の先端面２６５が、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂ）の先端面２６４ａ、２６４ｂよりも突出するようにした。したがって、フェライトコアの脚部の長さを異ならせなくても、脚部ｃと、鋼板５１の表面との間に生じるエアギャップを低減させることができる。
【０１１９】
尚、本実施形態では、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂ）を上下動させるようにしたが、必ずしもこのようにする必要はない。例えば、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂ）を固定し、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部（第２のフェライトコア２６２）を上下動させてもよい。また、インデンテーション５２ａの外部に配置される脚部（第１のフェライトコア２６１の脚部２６１ａ、２６１ｂ）と、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部（第２のフェライトコア２６２）との双方を上下動させてもよい。
尚、本実施形態においても、第１〜第５の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１２０】
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。前述した第１〜第６の実施形態では、先端面を傾斜させなければ、フェライトコアの脚部の断面積は一定であった。これに対し、本実施形態では、フェライトコアの脚部の先端側の断面積が基端側の断面積よりも小さくなるようにした。このように本実施形態と、前述した第１〜第６の実施形態とは、フェライトコアの構成等が主として異なる。よって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第６の実施形態と同一の部分については、図１〜図２５に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【０１２１】
図２６は、フェライトコアの構成の一例を示す図である。図２６では、寸法をミリメートル単位で表示している。また、図２６（ｂ）は、図２６（ａ）のＡ方向から見た図であり、図２６（ｃ）は、図２６（ａ）のＢ方向から見た図である。
【０１２２】
図２６において、フェライトコア２７１は、３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃと、それら３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃを連結する胴部２７１ｄとを有し、それら３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃと、胴部２７１ｄとが一体で形成されている。コイル１２は、胴部２７１ｄに巻き回される。
【０１２３】
図２６（ｂ）に示すように、脚部２７１ａ〜２７１ｃの基端面２７２ａ〜２７２ｃよりも低い位置に胴部２７１ｄが形成されている。このようにすることによって、脚部２７１ａ〜２７１ｃの基端面２７２ａ〜２７２ｃよりも高い位置にコイル１２が形成されないようにすることができ、フェライトコア１１を媒介部１４に取り付ける際に、コイル１２が邪魔になるのを防止することができる。また、コイル１２を形成し易くすることもできる。
【０１２４】
また、３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃの先端面２７３ａ〜２７３ｃは、鏡面研磨されている。また、インデンテーション５２ａの内部に配置される脚部２７１ａは、他の脚部２７１ｂ、２７１ｃよりも長くなっている。更に、脚部２７１ａの先端面２７３ａは、インデンテーション５２ａの傾斜に合わせて傾斜している。また、測定に際しは、脚部２７１ａがインデンテーション５２ａの内部に配置され、脚部２７１ｂ、２７１ｃがインデンテーション５２ａの外部に配置される。
【０１２５】
そして、本実施形態では、３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃの先端側における"水平方向の断面積"を、基端側におけるそれよりも小さくし、３つの脚部２７１ａ〜２７１ｃが先細りとなるようにした。したがって、コイル１２を巻き回すのに必要な大きさを確保しつつ、鋼板５１と接触する面を小さくすることができるフェライトコアを実現することができる。これにより、フェライトコア２７１の脚部２７１ａ〜２７１ｃの先端面２７３ａ〜２７３ｃと鋼板５１の表面との間に生じるエアギャップを一層低減できるとともに、フェライトの磁気的飽和を抑制でき、より広い励磁電流範囲での測定が可能となる。
尚、本実施形態においても、第１〜第６の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１２６】
（第８の実施形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。前述した第１〜第７の実施形態では、フェライトコアに巻き回されるコイルは１つであった。これに対し、本実施形態では、交流信号源２１からの交流信号を受けるコイルと、そのコイルが交流信号を受けることにより誘起される交流電圧を検出するコイルとを設けるようにしている。このように本実施形態と、前述した第１〜第７の実施形態とは、コイルの構成とインピーダンスメータの構成の一部とが主として異なる。よって、本実施形態の説明において、第１〜第７の実施形態と同一の部分については、図１〜図２６に付した符号と同一の符号を付すこと等により、詳細な説明を省略する。
【０１２７】
図２７は、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。尚、コンピュータは、図１に示したものと同じであるので、図２７では、コンピュータの図示を省略している。
（プローブ２８０の構成）
図２７において、プローブ２８０は、フェライトコア１１と、把持部１３と、媒介部１４と、膨出部１５と、位置決め板１７と、第１のコイル２８１と、第２のコイル２８２と、リード線２８３、２８４とを有している。尚、フェライトコア１１、把持部１３、媒介部１４、膨出部１５、及び位置決め板１７は、第１の実施形態で説明したものと同じである。
【０１２８】
第１のコイル２８１は、インピーダンスメータ２８８から、リード線２８３と、把持部１３の内部に設けられたプリント基板とを経由して、交流信号を受ける。これにより、フェライトコア１１の内部に磁界が発生し、図２に示したような閉磁路１８が形成される。
第２のコイル２８２は、第１のコイル２８１に交流信号が発生することにより誘起される交流電圧を検出するためのものである。第２のコイル２８２で検出された交流電圧は、把持部１３の内部に設けられたプリント基板と、リード線２８４とを経由して、インピーダンスメータ２８８に伝送される。
尚、本実施形態では、第１のコイル２８１と第２のコイル２８２の巻き数を同じにしている。
【０１２９】
（インピーダンスメータ２８８の構成）
インピーダンスメータ２８８は、交流信号源２８５と、交流電圧測定器２８６と、交流電流測定器２８７と、インピーダンス計測部２４と、偏角計測部２５とを有している。尚、インピーダンス計測部２４と、偏角計測部２５は、第１の実施形態で説明したものと同じである。また、交流信号源２８５、交流電圧測定器２８６、交流電流測定器２８７は、夫々、図１に示した第１の実施形態の交流信号源２１、交流電圧測定器２２、交流電流測定器２３と結線方法が異なるだけである。
【０１３０】
交流信号源２８５は、交流信号をプローブ１０に供給する。この交流信号は、リード線２８３と、把持部１３内のプリント基板とを介して、第１のコイル２８１に供給される。これにより、図２に示したような閉磁路１８が形成される。
交流電圧測定器２８６は、交流信号源２８５から第１のコイル２８１に交流信号が供給されることにより第２のコイル２８２の両端に誘起される交流電圧を測定する。交流電流測定器２８７は、交流信号源２８５から第１のコイル２８１に交流信号が供給されることにより第１のコイル２８１に流れる交流電流（励磁電流）を測定する。
【０１３１】
図２８は、以上のような構成を有する本実施形態の非破壊検査装置を用いて、インピーダンス変化率δＺと、偏角変化率δθとを測定した結果の一例を示す図である。具体的に、図２８（ａ）は、インピーダンス変化率δＺと周波数との関係を示す図であり、図２８（ｂ）は、偏角変化率δθと周波数との関係を示す図である。また、図２８（ｃ）は、１０［Ｈｚ］の測定で得られたインピーダンス変化率δＺと規格化ナゲット径との関係と、５［ｋＨｚ］の測定で得られた偏角変化率δθと周波数との関係を示す図である。
尚、インピーダンス変化率δＺと偏角変化率δθは、例えば、（１式）、（２式）で表される。また、規格化ナゲット径は、（１７式）で表される。
【０１３２】
図２９は、第１の本実施形態の非破壊検査装置を用いて、インピーダンス変化率δＺと、偏角変化率δθとを測定した結果の一例を示す図である。図２９（ａ）〜図２９（ｃ）は、夫々、図２８（ａ）〜図２８（ｃ）と比較するための図であり、図２８（ａ）〜図２８（ｃ）と同じ条件の測定で得られたものである。
【０１３３】
図２８及び図２９から分かるように、本実施形態の非破壊検査装置の方が、広い周波数範囲で測定できることが分かる。このように本実施形態の非破壊検査装置の方が広い周波数範囲で測定できるのは、インピーダンスメータ２８８の電圧測定端子の入力インピーダンスが大きい（例えば２［ＭΩ］）ため、第２のコイル２８２に殆ど電流が流れないからである。すなわち、交流電圧の測定に、コイルの直流抵抗が殆ど寄与せず、ナゲットの大きさの違いによる磁気抵抗の違いを反映した誘導電圧しか寄与しないからである。
尚、本実施形態においても、第１〜第７の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１３４】
（第９の実施形態）
次に、本発明の第９の実施形態を説明する。本実施形態では、直流バイアスが加えられた交流信号をコイルに供給するようにしている。このように本実施形態と前述した第１〜第８の実施形態とは、コイルに交流信号を供給する方法の一部が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第８の実施形態と同一の部分については、図１〜図２９に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１３５】
図３０は、インピーダンスメータの構成の一例を示す図である。
図３０において、インピーダンスメータ３１０は、交流信号源２１と、交流電圧測定器２２と、交流電流測定器２３と、インピーダンス計測部２４と、偏角計測部２５と、直流電源３１１とを有している。尚、交流信号源２１、交流電圧測定器２２、交流電流測定器２３、インピーダンス計測部２４、及び偏角計測部２５は、第１の実施形態で説明したものと同じである。
直流電源３１１は、交流信号源２１から発生する交流信号に直流バイアスを加えるためのものである。このようにして直流バイアスが加えられた交流信号は、リード線１６と、把持部１３内のプリント基板とを介して、コイル１２に供給される。これにより、図２に示したような閉磁路１８が形成される。このとき、鋼板５１の内部（熱影響部５４、ナゲット５３等）は、Ｂ−Ｈ曲線におけるマイナーループに基づく磁気特性を示すことになる。
【０１３６】
以上のようにすることにより、Ｂ−Ｈ曲線の初透磁率からずれ始める磁界が、母材、熱影響部５４、ナゲット５３の夫々で異なることを利用することができ、ナゲット５３の磁気抵抗の変化をより一層高精度に検出することが可能になる。
尚、本実施形態においても、第１〜第８の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１３７】
（第１０の実施形態）
次に、本発明の第１０の実施形態を説明する。本実施形態では、コイルが巻き回されたフェライトコアを保護するようにしている。このように本実施形態は、前述した第１〜第９の実施形態に対し、フェライトコアを保護（緩衝）する構成を加えたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第９の実施形態と同一の部分については、図１〜図３０に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１３８】
図３１は、フェライトコアを保護する構成の一例を示す図である。尚、図３１（ｂ）は、図３１（ａ）のＡ方向から見た図である。
図３１に示すように、フェライトコア１１の脚部の先端付近の領域（鋼板５１と接触する付近の領域）を除いて、フェライトコア１１を保護部材３３１で被覆するようにしている。保護部材３３１は、ゴム等の弾性材料を用いて構成することができる。ただし、必ずしも弾性材料を用いて保護部材３３１を構成する必要はなく、例えば、合成樹脂等を用いて構成するようにしてもよい。
このようにすることによって、破損し易いフェライトコア１１を保護することができる。
尚、本実施形態においても、第１〜第９の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１３９】
（第１１の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。本実施形態では、被測定材である鋼板５１が磁気を帯びている場合、その磁気を消磁してから測定を行うようにする。このように本実施形態は、前述した第１〜第１０の実施形態に対し、鋼板５１を消磁する構成を加えたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第１０の実施形態と同一の部分については、図１〜図３１に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１４０】
本実施形態において、図１に示した交流信号源２１は、被測定材である鋼板５１の保持力を超える励磁電流を有する交流信号をプローブ１０に供給し、徐々に交流信号を弱くする。これにより、鋼板５１の残留磁束密度が徐々に小さくなり、鋼板５１が消磁される。その後、交流信号源２１は、交流信号（電圧）を、測定に必要な値（測定電圧）とする。このような交流信号源２１の動作は、インピーダンスメータ２０に設けられている操作部をオペレータが操作することにより実現される。また、インピーダンスメータ２０が備えるマイコンが、コンピュータ３０からの指示等に基づいて、このような交流信号源２１の動作を自動的に行わせるようにしてもよい。
以上のように本実施形態では、交流信号源２１を用いることにより消磁手段が実現される。
【０１４１】
図３２は、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZと偏角θとの関係の一例を示す図である。尚、図３２では、１０［Ｈｚ］で測定を行った結果を示している。
図３２において、昇圧方向測定とは、設定電圧ＶZを０から徐々に昇圧させて測定したことを指し、降圧方向測定とは、設定電圧ＶZを５［Ｖ］から徐々に降圧させて測定したことを指す。図１３及び図１４に示したように、概ね０．１［Ｖ］以上、２［Ｖ］以下の設定電圧ＶZにして測定を行うのが好ましい。そこで、例えば１［Ｖ］の設定電圧ＶZで測定を行うことを考える。そうすると、図３２からも明らかなように、設定電圧ＶZを０［Ｖ］から昇圧させて１［Ｖ］にする場合よりも、設定電圧ＶZを５［Ｖ］として、鋼板５１を消磁しながら降圧させて１［Ｖ］にした方が、測定の感度を向上させることができることが分かる。
【０１４２】
尚、本実施形態では、交流信号源２１から供給される交流信号を用いて、鋼板５２を消磁するようにしたが、鋼板５２を消磁する方法はこのような方法に限定されるものではない。例えば、鋼板５２を消磁するためのコイルを別途設け、そのコイルから、鋼板５２を消磁できる磁場を鋼板５２に与えるようにしてもよい。
また、本実施形態においても、第１〜第１０の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１４３】
（第１２の実施形態）
次に、本発明の第１１の実施形態について説明する。本実施形態では、フェライトコアと鋼板５１とが適切に接触（好ましくは密着）しているか否かを、測定中に確認するようにしている。このように本実施形態は、前述した第１〜第１１の実施形態に対し、フェライトコアと鋼板５１とが適切に接触しているか否かを、測定中に確認する構成を加えたものである。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第１０の実施形態と同一の部分については、図１〜図３２に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１４４】
本実施形態において、図１に示した交流信号源２１は、測定中の任意のタイミングで、プローブ１０に供給する交流信号を変更（昇圧）し、フェライトコア１１（又は鋼板５１）を磁気的に飽和させる。尚、交流信号の変更は、インピーダンスメータ２０に設けられている操作部をオペレータが操作することにより行ってもよいし、インピーダンスメータ２０が備えるマイコンがコンピュータ３０からの指示等に基づいて自動的に行ってもよい。
【０１４５】
その後、交流電圧測定器２２、交流電流測定器２３は、変更された交流信号がプローブ１０に供給されることにより得られる交流電圧、交流電流を測定する。偏角計測部２５は、測定された交流電圧、交流電流に基づく偏角θを算出する。そして、コンピュータ３０は、交流信号の変更前に偏角計測部２５で算出された偏角θと、交流信号の変更後に偏角計測部２５で算出した偏角θとの差が閾値以上であるか否かを判定し、閾値以上でない場合には、フェライトコア１１と鋼板５１とが適切に接触していないことをディスプレイ４０に表示する（オペレータに報知する）。
本実施形態では、以上のようなコンピュータ３０の処理を行うことによって、第２の導出手段と第２の評価手段とが実現される。
【０１４６】
図３３は、インピーダンスメータ２０の設定電圧ＶZと偏角θとの関係の一例を示す図である。尚、図３３では、４０［Ｈｚ］で測定を行った結果を示している。
図３３において、エアギャップ無しとは、フェライトコア１１と鋼板５１とを密着させた状態で測定したことを指し、エアギャップ有りとは、フェライトコア１１と鋼板５１との間に０．１［ｍｍ］の隙間（エアギャップ）を設けた状態で測定したことを示す。
【０１４７】
図３３に示すように、エアギャップがなく、フェライトコア１１と鋼板５１とを密着させた場合には、設定電圧ＶZを上げると、フェライトコア１１は容易に飽和し、偏角θは減少する。これに対し、エアギャップを設けた場合には、設定電圧ＶZを上げても、フェライトコア１１は容易に飽和せず、偏角θはあまり変化しない。
本実施形態では、このような性質を利用し、前述したようにして、フェライトコア１１と鋼板５１とが適切に接触しているか否かを測定中に判定し、判定した結果をオペレータに報知するようにしている。
このようにすることによって、プローブ１０と被測定材である鋼板５１との接触不良による測定誤差を低減することができる。
尚、本実施形態においても、第１〜第１１の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１４８】
（第１３の実施形態）
次に、本発明の第１３の実施形態について説明する。本実施形態では、フェライトコアの脚部の先端面と鋼板５１との間に、フェライトなど軟磁性材料からなる微粉末を含む粘性材料を介在させるようにする。このように本実施形態は、前述した第１〜第１２の実施形態に対し、フェライトコアの脚部の先端面と鋼板５１との間に粘性材料を追加したものとなる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第１２の実施形態と同一の部分については、図１〜図３３に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１４９】
例えば、亜鉛めっき処理が施された鋼板に対して、何度もスポット溶接を行った電極の表面には、銅と亜鉛の合金が生成される。この合金は脆いため、電極表面から剥がれ落ちる。そうすると、電極の表面の滑らかさが失われる。このように表面が滑らかでない電極を用いてスポット溶接が行われた場合、その電極が押し付けられた部分（例えばインデンテーションの部分）には、電極の凹凸が転写される。これにより、フェライトコア１１と鋼板５１とにエアギャップが生じる。フェライトコア１１と、被測定材である鋼板５１との間にエアギャップがあると、ナゲット５３の大きさの違いによる磁気抵抗の変化を判別することが難しくなり、非破壊検査装置１における測定精度が低下する。
【０１５０】
そこで、本実施形態では、フェライトコア１１と同じ材質のフェライトの微粉末（粉体）をシリコン油に練り込んでペースト化した粘性材料を、フェライトコア１１と鋼板５１との間に入れるようにして、エアギャップが生じるのを防止するようにしている。
尚、粘性材料の粘性の程度は特に限定されない。また、フェライト等軟磁性材料の微粉末の直径は、好ましくは２［μｍ］以下、より好ましくは１［μｍ］以下である。また、本実施形態においても、第１〜第１２の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１５１】
（第１４の実施形態）
次に、本発明の第１４の実施形態について説明する。前述した第１〜第１４の実施形態では、フェライトコアの脚部の１つを、インデンテーション５２ａの内部に配置し、その他の脚部を、インデンテーション５２ａの外部に配置するようにした。これに対し、本実施形態では、フェライトコアがインデンテーション５２ａを跨ぐように、フェライトコアの全ての脚部を、インデンテーション５２ａの外部に配置するようにする。このように本実施形態と前述した第１〜第１３の実施形態とは、フェライトコアの構成及び配置方法が主として異なる。したがって、本実施形態の説明において、前述した第１〜第１２の実施形態と同一の部分については、図１〜図３３に付した符号と同一の符号を付すこと等により詳細な説明を省略する。
【０１５２】
図３４は、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。また、図３５は、フェライトコア３７１の構成の一例を示す図である。
図３４に示すように、本実施形態では、プローブ３６１が備えるフェライトコア３７１がインデンテーション５２ａを跨ぐように、フェライトコア３７１の３つの脚部３７１ａ〜３７１ｃを、インデンテーション５２ａの外部の比較的平坦な領域に配置する。
【０１５３】
したがって、本実施形態では、図３５に示すように、フェライトコア３７１の３つの脚部３７１ａ〜３７１ｃの長さを全て同じにすると共に、３つの脚部３７１ａ〜３７１ｃの先端面３７２ａ〜３７２ｃの全てを傾斜させないようにしている。また、フェライトコア３７１がインデンテーション５２ａを跨ぐようにするために、脚部３７１ａと、脚部３７１ｂ、３７１ｃとの間の空間の長さ（胴部３７１ｄの長さ）を、インデンテーション５２ａに対応する円の大きさ（直径）よりも長くするようにしている。ただし、脚部３７１ａと、脚部３７１ｂ、３７１ｃとの間の空間の長さ（胴部３７１ｄの長さ）は、測定対象のインデンテーション５２ａに対応する円の直径の２倍以下であるのが好ましい。例えば、インデンテーション５２ａに対応する大きさ（直径）が８［ｍｍ］程度である場合には、脚部３７１ａと、脚部３７１ｂ、３７１ｃとの間の空間の長さ（胴部３７１ｄの長さ）を、例えば、図３５に示すように、１２［ｍｍ］にすることができる。
フェライトコア３７１のその他の構成は、図６等に示したフェライトコア１１と同じである。
【０１５４】
図３６は、本実施形態の非破壊検査装置で測定した結果の一例を示す図である。図３６に示すように、フェライトコア３７１がインデンテーション５２ａを跨ぐように、フェライトコア３７１の全ての脚部３７１ａ〜３７１ｃを、インデンテーション５２ａの外部に配置するようにしても、ナゲット５３の大きさ（ナゲット径）が適切であるか否かを、測定結果から判定することができる。このようにした場合、フェライトコアの脚部３７１ａと脚部３７１ｂおよび３７１ｃの中央に、補助部材を用いて位置決め板１７を取り付けても良い。
また、本実施形態においても、第１〜第１３の実施形態で説明した種々の形態及び変形例を採ることができる。
【０１５５】
以上の第１〜第１４の実施形態では、プローブの先端の３箇所が鋼板５１の表面に接触するようにしたが、必ずしもこのようにする必要はなく、プローブの先端の複数箇所が鋼板５１の表面に接触していればよい。また、フェライトコアの脚部の数は、２つであっても、４つ以上であってもよい。更に、フェライトコアの脚部の水平方向の断面（水平断面）の形状は矩形に限定されず、円や楕円等であってもよい。また、フェライトコアの外形も、前述したものに限定されない。２つの脚部を有するフェライトコアを用いる場合には、例えば、コの字形状のフェライトコアを用いたり、Ｕ字形状のフェライトコアを用いたりすることができる。
【０１５６】
尚、前述した実施形態は、スポット溶接部の検査を対象としていた。しかし、円盤状の電極を用い、スポット溶接を連続的に行うシーム溶接や、マッシュシーム溶接に対しても全く同様に本発明を適用することができる。
さらに、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示し、プローブの先端付近の構成の一例を示した図である。
【図３】本発明の第１の実施形態を示し、プローブの配置方法の一例を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態を示し、基準値記憶部に記憶されている基準値の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態を示し、鋼板に形成されているナゲットが適正な大きさ（例えば直径）を有しているか否かを判定する方法の一例を説明する図である。
【図６】本発明の第１の実施形態を示し、フェライトコアの構成の一例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示し、フェライトコアの脚部の先端付近をモデル化して示した図である。
【図８】本発明の第１の実施形態を示し、母材、熱影響部、及びナゲットにおける磁気特性の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態を示し、非破壊検査装置により得られるインピーダンスと偏角を定式化するためのモデルの一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態を示し、インピーダンスと偏角との計算値と測定値とを示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態を示し、コイルの構成と、測定に使用した周波数と、インピーダンス及び偏角の実測値と、インピーダンス及び偏角の実測値から得られた比例係数と、比例係数ａと磁気抵抗Ｒとの積との関係を示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施形態を示し、測定に使用した被測定材と、その被測定材に形成されたナゲットとの関係を示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施形態を示し、インピーダンスメータの設定電圧と、インピーダンスメータで計測されたインピーダンスとの関係を示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施形態を示し、インピーダンスメータの設定電圧と、インピーダンスメータで計測された偏角との関係を示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施形態を示し、インピーダンスメータの設定電圧と、インピーダンスメータで計測された偏角の変化率（偏角変化率）との関係を示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態を示し、非破壊検査装置を用いて、インピーダンスと偏角とを測定した結果を示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施形態を示し、インピーダンス変化率と偏角変化率との関係を示す図である。
【図１８】本発明の第２の実施形態を示し、基準値記憶部に記憶されている基準値の一例を示す図である。
【図１９】本発明の第２の実施形態を示し、インピーダンス変化率と偏角変化率により定まる複数の点を結ぶ直線（又は曲線）により囲まれる領域の面積の一例を示す図である。
【図２０】本発明の第３の実施形態を示し、基準値記憶部に記憶されている基準値の一例を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態を示し、偏角変化率及びインピーダンス変化率と、周波数との関係の一例を示す図である。
【図２２】本発明の第３の実施形態を示し、偏角変化率、インピーダンス変化率、及び変化距離と、規格化ナゲット径との関係の一例を示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施形態を示し、プローブの構成の一例を示す図である。
【図２４】本発明の第５の実施形態を示し、フェライトコアと、フェライトコアに取り付けられる補助部材の構成の一例を示す図である。
【図２５】本発明の第６の実施形態を示し、フェライトコアと、フェライトコアが取り付けられる支持部材の構成の一例を示す図である。
【図２６】本発明の第７の実施形態を示し、フェライトコアの構成の一例を示す図である。
【図２７】本発明の第８の実施形態を示し、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。
【図２８】本発明の第８の実施形態を示し、非破壊検査装置を用いて、インピーダンス変化率と、偏角変化率とを測定した結果の一例を示す図である。
【図２９】本発明の第８の実施形態を示し、第１の本実施形態の非破壊検査装置を用いて、インピーダンス変化率と、偏角変化率とを測定した結果の一例を示す図である。
【図３０】本発明の第９の実施形態を示し、インピーダンスメータの構成の一例を示す図である。
【図３１】本発明の第１０の実施形態を示し、フェライトコアを保護する構成の一例を示す図である。
【図３２】本発明の第１１の実施形態を示し、インピーダンスメータの設定電圧と偏角との関係の一例を示す図である。
【図３３】本発明の第１２の実施形態を示し、インピーダンスメータの設定電圧と偏角との関係の一例を示す図である。
【図３４】本発明の第１４の実施形態を示し、溶接部の非破壊検査装置の概略構成の一例を示す図である。
【図３５】本発明の第１４の実施形態を示し、フェライトコアの構成の一例を示す図である。
【図３６】本発明の第１４の実施形態を示し、非破壊検査装置で測定した結果の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１５８】
１  溶接部の非破壊検査装置
１０、２３０、２８０  プローブ
１１、２５１、２６０、２７１、３７１  フェライトコア
１２  コイル
１３、２３２  把持部
１４  媒介部
１５  膨出部
１６、２８３、２８４  リード線
１７  位置決め板
２０、２８８、３１０  インピーダンスメータ
２１、２８５  交流信号源
２２、２８６  交流電圧測定器
２３、２８７  交流電流測定器
２４  インピーダンス計測部
２５  偏角計測部２５
３０  コンピュータ
３１  入力部
３２  評価部
３３  基準値記憶部
３４  操作部
３５  表示部
４０  ディスプレイ
５１  鋼板
５２  インデンテーション
５３  ナゲット
５４  熱影響部
２３１  プリント基板
２５２  補助部材
２６１  第１のフェライトコア
２６２  第２のフェライトコア
２６６  支持部材
２８１  第１のコイル
２８２  第２のコイル
３１０  直流電源
３３１  保護部材
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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