(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材（１１）の板厚方向一表面（１４ａ）に部材（１２）を溶着させてなるワーク（Ｗ）である被検査部品（１０）に対してその溶接部（２０）の溶け込みを検査する方法であって、
前記部材（１２）を溶着した一表面（１４ａ）と反対する母材（１１）の板厚方向他表面（１４ｃ）に超音波からなる入射ビーム（Ｋ１）を送信し、該入射ビーム（Ｋ１）からの反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）を受信し、該反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）をデータ分析して、前記溶接部（２０）が前記母材（１１）における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記部材（１２）と前記母材（１１）との境界部での溶け込みの有無を確認することによって前記溶接部（２０）の溶接品質の良否を判定するようにしたことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項２】
フロントカバー本体（１１）の鍔部（１４）の板厚方向一表面（１４ａ）に複数のセットブロック（１２）を溶着させてなるワーク（Ｗ）であるフロントカバー（１０）に対してその溶接部（２０）の溶け込みを検査する方法であって、
前記セットブロック（１２）を溶着した一表面（１４ａ）と反対するフロントカバー本体（１１）の板厚方向他表面（１４ｃ）に超音波からなる入射ビーム（Ｋ１）を送信し、該入射ビーム（Ｋ１）からの反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）を受信し、該反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）をデータ分析して、前記溶接部（２０）が前記フロントカバー本体（１１）における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記セットブロック（１２）と前記フロントカバー本体（１１）との境界部での溶け込みの有無を確認することによって、前記溶接部（２０）の溶接品質の良否を判定することを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の溶接部の検査方法において、
前記入射ビーム（Ｋ１）を、前記他表面（１４ｃ）と垂直する方向に送信したことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１に記載の溶接部の検査方法において、
前記溶接部（２０）の溶け込み深さは、前記反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）からエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た断面分布図（Ｂスコープ）、及び、前記反射ビーム（Ｋ３）からエコー抽出され前記両表面（１４ａ，１４ｃ）間の距離を反映する反射エコーに基づいて測定するようにしたことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１に記載の溶接部の検査方法において、
前記溶接部（２０）の溶接品質の良否は、前記反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）からエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た平面分布図（Ｃスコープ）に基づいて溶接部（２０）の脚長最小部（Ｎ）を検出し、該溶接部（２０）の脚長最小部（Ｎ）での溶け込み深さを予め定めた規定値と比較した結果にて判定するようにしたことを特徴とする溶接部の検査方法。
【請求項６】
エコー抽出手段、溶け込み算出手段及び溶接部良否判定手段を有する超音波探傷コントローラ（３３）と、
ワーク（Ｗ，１０）を載置するためのワーク載置台（３６）と、
前記超音波探傷コントローラ（３３）の指令を受けて超音波のビーム（Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３）を送受信するための探触子（３８）と、
前記探触子（３８）を走査移動するための走査装置（３９）と
を備え、
前記ワーク（Ｗ，１０）を、該ワーク（Ｗ，１０）の母材（１１）に部材（１２）を溶着した一表面（１４ａ）と反対する母材（１１）の他表面（１４ｃ）が前記探触子（３８）と対向するように、ワーク載置台（３６）に載置し、前記探触子（３８）により前記他表面（１４ｃ）に向かって超音波の入射ビーム（Ｋ１）を送信するとともに、前記入射ビーム（Ｋ１）からの反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）を受信し、前記超音波探傷コントローラ（３３）により前記反射ビーム（Ｋ２，Ｋ３）をデータ分析して、前記溶接部（２０）が前記母材（１１）における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記部材（１２）と前記母材（１１）との境界部での溶け込みの有無を確認することによって前記溶接部（２０）の溶接品質の良否を判定するようにしたことを特徴とする超音波探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接部の検査方法及び超音波探傷装置に係り、詳しくは超音波探傷装置にて溶接部の溶け込み深さを測定することによって溶接部の溶接品質を検査するための検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、溶接部の溶接品質（例えば溶接部の内在欠陥の有無）を検査する方法として、溶接部の断面にて検査する方法がよく知られている。
【０００３】
一例として、図７はトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバーの溶接部の断面にて検査する方法を示す説明図である。詳述すると、トルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバー１０は、図５及び図６に示すように、フロントカバー本体１１と、該フロントカバー本体１１に溶接で固着された複数（図５においては６つ）のセットブロック１２とを備えている。
【０００４】
前記フロントカバー本体１１は、冠状に形成され、中心部に設けられた円柱部１３と、その円柱部１３の基端（図６において下端）から径方向に延びる円盤状の鍔部１４と、該鍔部１４の外周側から軸方向（図６において下方）へ折り曲げる折り曲げ部１５を有している。
【０００５】
前記鍔部１４は、その外周側部分の外面（図６及び図７において上面）１４ａに凹部１４ｂを設け（図７にのみ示す）、その外周側部分の内面（図６及び図７において下面）１４ｃが径方向に平行して平らに形成している。
【０００６】
前記セットブロック１２は、断面四角形の板状に形成され、図７に示すように、その下面１２ａの中央に凸部１２ｂを設け、該凸部１２ｂの中心に該セットブロック１２を貫通するネジ孔１２ｃを設けている。
【０００７】
そして、セットブロック１２は、その凸部１２ｂが前記フロントカバー本体１１に設けられた凹部１４ｂ内に内在するように設置した状態でフロントカバー本体１１の円周方向に配置された両面側から溶接にてフロントカバー本体１１に固着されている。
【０００８】
このとき、図７に示すように、セットブロック１２は、フロントカバー本体１１を溶け込んだ（食い込んだ）溶接部２０を介して母材としてのフロントカバー本体１１と一体に溶着されている。その溶接は溶接機で行われているが、個体差があるため溶接品質にバラツキを生じる。そのため、溶接部２０におけるフロントカバー本体１１を溶け込んだ深さが溶接品質の指標として検査を受けている。つまり、従来では、溶接部２０におけるフロントカバー本体１１を溶け込んだ深さを図ることによってフロントカバー本体１１に溶着したセットブロック１２の溶接品質を検査していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来では、このような溶接部品の溶接品質検査にあたって、拡大鏡または顕微鏡が用いられる。上記のフロントカバー１０の場合において、一体に溶着されたフロントカバー本体１１およびセットブロック１２を、図５におけるＬ−Ｌ線から切断し、図７に示す断面を研磨・腐食して溶接部２０の溶け込み深さを測定していた。この従来の検査方法は、破壊検査であるため、検査工数が多く検査時間が長い（１回検査に４時間かかる）とともに、抜取検査しかできなかった。これは、部品（フロントカバー１０）のコスト低減（検査工数と検査部品の廃却との低減）および部品全数の品質保証を図る上の問題点となった。
【００１０】
従って、本発明の目的は、部品コストの低減および部品全数の品質保証を図ることができる溶接部の検査方法及び超音波探傷装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、母材の板厚方向一表面に部材を溶着させてなるワークである被検査部品に対してその溶接部の溶け込みを検査する方法であって、前記部材を溶着した一表面と反対する母材の板厚方向他表面に超音波からなる入射ビームを送信し、該入射ビームからの反射ビームを受信し、該反射ビームをデータ分析して、前記溶接部が前記母材における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記部材と前記母材との境界部での溶け込みの有無を確認することによって前記溶接部の溶接品質の良否を判定するようにしたことを要旨とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、フロントカバー本体の鍔部の板厚方向一表面に複数のセットブロックを溶着させてなるワークであるフロントカバーに対してその溶接部の溶け込みを検査する方法であって、前記セットブロックを溶着した一表面と反対するフロントカバー本体の板厚方向他表面に超音波からなる入射ビームを送信し、該入射ビームからの反射ビームを受信し、該反射ビームをデータ分析して、前記溶接部が前記フロントカバー本体における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記セットブロックと前記フロントカバー本体との境界部での溶け込みの有無を確認することによって、前記溶接部の溶接品質の良否を判定することを要旨とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の溶接部の検査方法において、前記入射ビームを、前記他表面と垂直する方向に送信したことを要旨とする。請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１に記載の溶接部の検査方法において、前記溶接部の溶け込み深さは、前記反射ビームからエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た断面分布図（Ｂスコープ）、及び、前記反射ビームからエコー抽出され前記両表面間の距離を反映する反射エコーに基づいて測定するようにしたことを要旨とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の溶接部の検査方法において、前記溶接部の溶接品質の良否は、前記反射ビームからエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た平面分布図（Ｃスコープ）に基づいて溶接部の脚長最小部を検出し、該溶接部の脚長最小部での溶け込み深さを予め定めた規定値と比較した結果にて判定するようにしたことを要旨とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、エコー抽出手段、溶け込み算出手段及び溶接部良否判定手段を有する超音波探傷コントローラと、ワークを載置するためのワーク載置台と、前記超音波探傷コントローラの指令を受けて超音波のビームを送受信するための探触子と、前記探触子を走査移動するための走査装置とを備え、前記ワークを、該ワークの母材に部材を溶着した一表面と反対する母材の他表面が前記探触子と対向するように、ワーク載置台に載置し、前記探触子により前記他表面に向かって超音波の入射ビームを送信するとともに、前記入射ビームからの反射ビームを受信し、前記超音波探傷コントローラにより前記反射ビームをデータ分析して、前記溶接部が前記母材における板厚方向の内部に溶け込んでいる溶け込み深さを測定するとともに、前記部材と前記母材との境界部での溶け込みの有無を確認することによって前記溶接部の溶接品質の良否を判定するようにしたことを要旨とする。
【００１６】
（作用）
請求項１，２及び６に記載の発明の構成によれば、溶接部に対する溶接品質の検査は、非破壊検査の超音波探傷にて行われるので、従来の破壊検査に比べ、検査工数が少なくなり検査時間が短くなるとともに、部品全数の検査ができる。その結果、部品コスト低減（検査工数と検査部品の廃却との低減）および部品全数の品質保証を図ることができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明の構成によれば、請求項１及び２の発明の作用に加えて、入射ビームを、他表面と垂直する方向に送信した。従って、両表面間の距離、つまり、溶接部を有する部品の板厚を容易に測定することができる。その結果、部品板厚のバラツキによる測定誤差の発生を防止できる。
【００１８】
請求項４に記載の発明の構成によれば、溶接部の溶け込み深さは、反射ビームからエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た断面分布図（Ｂスコープ）、及び、反射ビームからエコー抽出され部品板厚を反映する反射エコーに基づいて測定するようにした。従って、溶接部の溶け込み深さを容易且つ精確に測定することができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明の構成によれば、溶接部の溶接品質の良否は、反射ビームからエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た平面分布図（Ｃスコープ）に基づいて溶接部の脚長最小部を検出し、溶接部の脚長最小部での溶け込み深さを予め定めた規定値と比較した結果にて判定するようにした。従って、溶接部の溶接品質の良否は、簡単且つ正確に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバーの検査方法及び検査装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。なお、本実施形態のフロントカバーの構造は従来技術で説明したものと同じであるため、説明の便宜上、フロントカバーの構造について同じ符号を付し詳細な説明を省略し、検査方法および検査装置について詳しく説明する。
【００２１】
本実施形態では、被検査部品としてのフロントカバー１０の溶接部２０の溶接品質を非破壊検査方法の一つとしての超音波探傷にて行っている。
図４は、本実施形態のフロントカバー１０を超音波探傷で検査するための超音波探傷装置を示す。本実施形態の超音波探傷装置３０は、検査装置部３１と検査作業部３２を備えている。
【００２２】
前記検査装置部３１には、超音波探傷コントローラ３３と、該コントローラ３３に接続された入力装置としてのキーボート（図示せず）、出力装置としてのディスプレー３４およびプリンダー３５などを設置している。超音波探傷コントローラ３３は、エコー抽出手段、スコープ表示手段、溶け込み算出手段及び溶接部良否判定手段などを備えている。
【００２３】
前記検査作業部３２には、ワークＷを固定・位置決めするためのワーク載置台３６を有する検査用水槽３７と、超音波探傷装置３０の探触子（プローブ）３８を固定・走査させるための走査装置３９と、前記ワーク載置台３６及び走査装置３９を駆動する駆動装置（図示せず）などを設けている。ワーク載置台３６はワークＷを平面上における２次元で位置決め可能にしている。また、走査装置３９は、探触子３８を３次元で走査可能にしている。前記探触子３８と前記駆動装置は、前記コントローラ３３に接続している（図示せず）。
【００２４】
本実施形態では、ワーク載置台３６を水平回動することによってワークＷを所定角度で回動して位置決めできるようにしている。走査装置３９を作動することによって、探触子３８をワークＷに対して２次元で走査可能にしているとともに、探触子３８をワークＷの検査面と垂直な方向に移動（図４において上下動）可能にしている。言い換えれば、ワーク載置台３６の回動によって該ワーク載置台３６に固定されたワークＷの検査部を位置決めできる。また、探触子３８をワークＷの検査面と垂直な方向に移動させることによって探触子３８とワークＷの検査面との間の距離、いわゆる水距離を調整できる。
【００２５】
そして、検査時において、前記ワーク載置台３６にワークＷとしてのフロントカバー１０を軸中心が該ワーク載置台３６の回転中心と一致するように固定させ、検査用水槽３７内に所定量の水を注入する。本実施形態では、前記フロントカバー本体１１の鍔部１４の外周側部分における内面（図１及び図２において上面）１４ｃが探触子３８と対向する上向きとなるようにフロントカバー１０をワーク載置台３６に固定している。
【００２６】
次に、フロントカバー１０の溶接部２０を検査する検査方法について説明する。
まず、ワーク載置台３６を回動させるとともに、走査装置３９を移動させることによって、探触子３８とワーク検査部としての前記溶接部２０との相対位置を決める。そして、図１に示すように、探触子３８が１つの溶接部２０の上方であって、しかも前記内面１４ｃと所定距離Ｈ（例えば、１０〜１５ｍｍ）を離間した位置に来るように検査スタート位置（図３（ａ）（ｂ）で示す位置Ｓ）を決めている。
【００２７】
次に、図３（ａ）（ｂ）に示すように、探触子３８を所定操作範囲Ｐ内で走査させる。つまり、探触子３８を所定走査ピッチ（例えば、０．２ｍｍ×０．２ｍｍ）矢印Ｘ方向に往復移動しながら矢印Ｙ方向に進むように２次元で所定走査ピッチにて走査させる。このとき、探触子３８の発信部から所定周波数Ｍ（例えば、５０ＭＨｚ）の超音波入射ビームＫ１を垂直方向（図１及び図２で示す矢印Ｚ方向）に沿って前記内面１４ｃに向かって発射させる。そして、鍔部１４及びセットブロック１２における溶接部２０での超音波入射ビームＫ１に対する反射ビームＫ２，Ｋ３は探触子３８の受信部により受信し前記超音波探傷コントローラ３３に入力するようになっている。
【００２８】
そして、前記超音波探傷コントローラ３３は、探触子３８の受信部から受信した反射ビームに基づいてエコー抽出手段にてフロントカバー本体１１の上下面（前記内外面１４ｃ，１４ａ）の反射エコーと溶接部２０における溶け込みの反射エコーを抽出し、スコープ表示手段にて前記反射エコーをＢスコープ（断面分布図）画像に処理しディスプレー３４で表示させる。さらに、超音波探傷コントローラ３３は、前記Ｂスコープ画像の表示により溶接部２０を有するフロントカバー本体１１の板厚に基づいて前記溶け込み算出手段にて溶接部２０の溶け込み深さを算出する。最後に、更なる画像の処理により得たＣスコープ（平面分布図）画像をディスプレー３４で表示させる。
【００２９】
図３（ａ）（ｂ）は、検査されたフロントカバー１０における溶接部２０の溶け込みを反映するＣスコープ画像を示す説明図である。図３（ａ）（ｂ）において、ハッチング部分が母材のフロントカバー本体１１における両溶接部２０の溶け込みを示している。超音波探傷コントローラ３３は、このＣスコープ画像に基づいて脚長最小部Ｎを検出し、この脚長最小部での溶接部２０の溶け込み深さを確認する。さらに、超音波探傷コントローラ３３は、このＣスコープ画像に基づいて前記セットブロック１２のボスセンター（輪郭）位置（図３（ａ）（ｂ）に１点鎖線で示す）を検出し、セットブロック１２とフロントカバー本体１１との境界部（ルート部）での溶け込みを確認する。
【００３０】
そして、超音波探傷コントローラ３３は、溶接部良否判定手段にて脚長最小部Ｎでの溶接部２０の溶け込み深さを規定値と比較するとともに、前記ルート部での溶け込みの有無を確認することによって溶接部２０の良否を判定する。本実施形態では、超音波探傷コントローラ３３は、図３（ａ）に示すように、前記ルート部での溶け込みがあると確認し、しかも溶接部２０の脚長最小部Ｎでの溶け込み深さが規定値以上であると判断した場合、溶接部２０の溶接品質が合格であると判定する。一方、超音波探傷コントローラ３３は、図３（ｂ）に示すように、前記ルート部での溶け込みが一部分において無いと確認し、溶接部２０の脚長最小部Ｎでの溶け込み深さが規定値未満（図３（ｂ）に示す場合は０）であると判断した場合、溶接部２０の溶接品質が不合格であると判定する。
【００３１】
なお、超音波の強さに係わる前記所定距離Ｈおよび所定周波数Ｍは、スコープ画像にて表示される溶け込みの画像と相関関係が有り、その相関関係から溶け込みの深さを推測できるようになっている。そして、本実施形態では、前記溶接部２０の溶け込み深さの規定値は、フロントカバー１０に対して前記所定距離Ｈおよび所定周波数Ｍなどのパラメータに基づいて決められ、予め超音波探傷コントローラ３３に記憶している。
【００３２】
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）本実施形態では、セットブロック１２を溶着したフロントカバー本体１１の鍔部１４の外面１４ａと反対する内面１４ｃに対して、探触子３８により超音波からなる入射ビームＫ１を送信し、フロントカバー本体１１の板厚方向両表面１４ａ，１４ｃ及び溶接部２０からの反射ビームＫ２，Ｋ３を受信する。そして、超音波探傷コントローラ３３により反射ビームＫ２，Ｋ３をデータ分析して、溶接部２０の溶け込みの有無を推定するとともに溶接部２０の溶け込み深さを測定することによって、溶接部２０の溶接品質の良否を判定するようにした。
【００３３】
従って、フロントカバー１０の溶接部２０に対する溶接品質の検査は、非破壊検査の超音波探傷にて行われるので、従来の破壊検査に比べ、検査工数が少なくなり検査時間が短くなる（１回検査に１０分間しか必要しない）とともに、部品全数の検査ができる。その結果、フロントカバー１０のコスト低減（検査工数と検査部品の廃却との低減）および部品全数の品質保証を図ることができる。
【００３４】
また、入射ビームＫ１を平らに形成された内面１４ｃに送信するため、入射ビームＫ１の入射拡散による計測不能を防止できる。
（２）本実施形態では、入射ビームＫ１を、フロントカバー本体１１の鍔部１４の内面１４ｃと垂直する方向に送信した。従って、溶接部２０を有するフロントカバー本体１１の板厚、つまり、前記鍔部１４の外面１４ａと内面１４ｃ間の距離を容易に測定することができる。その結果、板厚のバラツキによる測定誤差の発生を防止できる。
【００３５】
（３）本実施形態では、溶接部２０の溶け込み深さは、前記反射ビームＫ２，Ｋ３からエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た断面分布図（Ｂスコープ）、及び、前記反射ビームＫ３からエコー抽出され前記フロントカバー本体１１の板厚を反映する反射エコーに基づいて測定するようにした。従って、溶接部２０の溶け込み深さを容易且つ精確に測定することができる。
【００３６】
（４）本実施形態では、溶接部２０の溶接品質の良否は、前記反射ビームＫ２，Ｋ３からエコー抽出された反射エコーを画像処理して得た平面分布図（Ｃスコープ）に基づいて溶接部２０の脚長最小部Ｎを検出し、溶接部２０の脚長最小部Ｎでの溶け込み深さを予め定めた規定値と比較した結果にて判定するようにした。従って、溶接部２０の溶接品質の良否は、簡単且つ正確に行うことができる。
【００３７】
なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、次のように変更してもよい。
・ワーク載置台３６を図４に矢印Ｚ方向に上下移動可能に設けてもよい。
【００３８】
・超音波入射ビームＫ１の所定周波数Ｍを５０ＭＨｚ以外の周波数にて実施してもよい。
・水距離である所定距離Ｈを、１０〜１５ｍｍ以外の距離に設定して実施してもよい。
【００３９】
・上記実施形態では、本発明をトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバーのに具体化して実施したが、本発明をトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバー以外の部品の検査方法及び検査装置に具体化して実施してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１〜６に記載の発明によれば、部品コストの低減および部品全数の品質保証を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る溶接部の検査方法を説明する説明図。
【図２】図１における要部拡大図。
【図３】本実施形態のＣスコープによる溶接部の品質判定を説明する説明図。
【図４】本実施形態の超音波探傷装置の正面図。
【図５】本発明に係るトルクコンバータ（Ｔ／Ｃ）のフロントカバーの平面図。
【図６】フロントカバーの要部断面図。
【図７】従来の破壊検査を説明するための断面図。
【符号の説明】
Ｎ…脚長最小部、Ｗ…ワーク、Ｋ１…入射ビーム、Ｋ２，Ｋ３…反射ビーム、１０…被検査部品としてのフロントカバー、１１…母材としてのフロントカバー本体、１２…部材としてのセットブロック、１４…フロントカバー本体１１の鍔部、１４ａ…フロントカバー本体１１の板厚方向一表面としての外面、１４ｃ…フロントカバー本体１１の板厚方向他表面としての内面、２０…溶接部、３３…超音波探傷コントローラ、３６…ワーク載置台、３８…探触子、３９…走査装置。
【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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