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技術 測定装置、測定方法、プログラム及び記憶媒体

出願人 新日鐵住金株式会社
発明者 永田泰昭
出願日 2013年3月8日 (7年9ヶ月経過) 出願番号 2013-047148
公開日 2014年9月22日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2014-174012
状態 特許登録済
技術分野 超音波による材料の調査、分析
主要キーワード 厚み方向外側 部材厚み 制御内容情報 総素子数 被測定材 送受信制御処理 実測板厚 励振モード
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年9月22日)のものです。
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図面 (12)

課題

字形状被測定材の第2部材における溶接部溶け込み深さを測定する際に、第2部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する。

解決手段

第1部材2100の裏面2102側に配置されたフェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102を用いて、第2部材2200における非溶接部の端部位置A及び第2部材2200における溶接止端部の位置Bを検出し、当該検出した非溶接部の端部位置A及び溶接止端部の位置Bに基づいて、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを算出する。

概要

背景

従来から、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、第1部材の表面と第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状被測定材において、第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する技術が提案されている(例えば、下記の非特許文献1、下記の特許文献1参照)。この溶け込み深さを測定することで、溶接状態を把握することができるためである。

ここで、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例について説明を行う。
図11は、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例を示す図である。ここで、図11には、測定対象の被測定材2000として、第1部材2100の表面2101に第2部材2200の端面が突き当てられてなり、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の端面とが交わる領域(図11に示す例では第2部材2200の表面2201側の領域)に溶接部2300が形成されたT字形状の被測定材が示されている。

図11(a)には、下記の非特許文献1に示す溶け込み深さの測定方法が示されている。具体的には、まず、第1部材2100の表面2101上であって第2部材2200の表面2201側に第2部材2200の表面2201から所定距離だけ離れた位置に超音波プローブ3001を設置する。即ち、図11(a)では、第2部材2200よりも上側に超音波プローブ3001を設置する。そして、超音波プローブ3001から第2部材2200の方向に第1部材2100の表面2101を伝播する表面SH波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーと、第2部材2200の裏面2202側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ3001で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

図11(b)に示す測定方法では、まず、第1部材2100の表面2101上であって第2部材2200の裏面2202側に第2部材2200の裏面2202に密着させて超音波プローブ3002を設置する。即ち、図11(b)では、第2部材2200よりも下側に超音波プローブ3002を設置する。そして、超音波プローブ3002から第2部材2200の方向に第1部材2100の表面2101(或いは第2部材2200の端面)を伝播する表面SH波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーを超音波プローブ3002で受信する。そして、受信した反射エコーの時間から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

図11(c)に示す測定方法では、まず、接触式の超音波プローブ(ソフトプローブ)3003を溶接部2300に直接接触させて設置する。そして、超音波プローブ3003から第2部材2200の方向に超音波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーと、第2部材2200の裏面2202側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ3003で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

また、下記の特許文献1には、下記の非特許文献1と類似する測定技術が記載されている。

また、下記の特許文献2には、第1部材の表面と第2部材の端面とが溶接により接合されたL字形状の被測定材に対して、第1部材の裏面側に設けられた超音波センサから超音波を送信して、第1部材の裏面からのエコー信号、及び、第1部材と第2部材との界面からのエコー信号を受信し、これらのエコー信号に基づいて溶接部の溶け込み深さを算出する技術が記載されている。

概要

T字形状の被測定材の第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第2部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する。第1部材2100の裏面2102側に配置されたフェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102を用いて、第2部材2200における非溶接部の端部位置A及び第2部材2200における溶接止端部の位置Bを検出し、当該検出した非溶接部の端部位置A及び溶接止端部の位置Bに基づいて、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを算出する。

目的

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、T字形状の被測定材の第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第2部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する仕組みを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状被測定材の測定を行う測定装置であって、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出手段と、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出手段と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出手段と、前記非溶接部端部位置検出手段で検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出手段で検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出手段とを有することを特徴とする測定装置。

請求項2

前記表面反射超音波ビーム検出手段は、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさを検出し、前記非溶接部端部位置検出手段は、前記溶接部が形成された前記第2部材の表面とは逆側の面である裏面の当該第2部材の厚み方向外側から当該第2部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記非溶接部の端部位置として検出し、前記溶接止端部位置検出手段は、前記第2部材の表面の当該第2部材の厚み方向外側から当該第2部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記溶接止端部の位置として検出することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。

請求項3

前記第2部材の厚みを取得する第2部材厚み得手段と、前記溶け込み深さ算出手段で算出した溶け込み深さと前記第2部材厚み取得手段で取得した前記第2部材の厚みとに基づいて、前記溶接部の溶接状態を評価する溶接状態評価手段とを更に有することを特徴とする請求項1または2に記載の測定装置。

請求項4

前記フェイズドアレイ探触子は、前記第1部材の裏面に接触して設置され、縦波の前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の測定装置。

請求項5

第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法であって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとを有することを特徴とする測定方法。

請求項6

前記表面反射超音波ビーム検出ステップでは、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさを検出し、前記非溶接部端部位置検出ステップでは、前記溶接部が形成された前記第2部材の表面とは逆側の面である裏面の当該第2部材の厚み方向外側から当該第2部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記非溶接部の端部位置として検出し、前記溶接止端部位置検出ステップでは、前記第2部材の表面の当該第2部材の厚み方向外側から当該第2部材の厚み方向内側に向かう方向に前記走査し、前記フェイズドアレイ探触子で受信する反射超音波ビームの振幅の大きさが前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさの半分以下となる位置を前記溶接止端部の位置として検出することを特徴とする請求項5に記載の測定方法。

請求項7

前記第2部材の厚みを取得する第2部材厚み取得ステップと、前記溶け込み深さ算出ステップで算出した溶け込み深さと前記第2部材厚み取得ステップで取得した前記第2部材の厚みとに基づいて、前記溶接部の溶接状態を評価する溶接状態評価ステップとを更に有することを特徴とする請求項5または6に記載の測定方法。

請求項8

前記フェイズドアレイ探触子は、前記第1部材の裏面に接触して設置され、縦波の前記超音波ビームを送信することを特徴とする請求項5乃至7のいずれか1項に記載の測定方法。

請求項9

第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。

請求項10

請求項9に記載のプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

技術分野

0001

本発明は、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、第1部材の表面と第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状被測定材において、第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する測定装置及び測定方法、当該測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム、当該プログラムを記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。

背景技術

0002

従来から、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、第1部材の表面と第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材において、第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する技術が提案されている(例えば、下記の非特許文献1、下記の特許文献1参照)。この溶け込み深さを測定することで、溶接状態を把握することができるためである。

0003

ここで、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例について説明を行う。
図11は、従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例を示す図である。ここで、図11には、測定対象の被測定材2000として、第1部材2100の表面2101に第2部材2200の端面が突き当てられてなり、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の端面とが交わる領域(図11に示す例では第2部材2200の表面2201側の領域)に溶接部2300が形成されたT字形状の被測定材が示されている。

0004

図11(a)には、下記の非特許文献1に示す溶け込み深さの測定方法が示されている。具体的には、まず、第1部材2100の表面2101上であって第2部材2200の表面2201側に第2部材2200の表面2201から所定距離だけ離れた位置に超音波プローブ3001を設置する。即ち、図11(a)では、第2部材2200よりも上側に超音波プローブ3001を設置する。そして、超音波プローブ3001から第2部材2200の方向に第1部材2100の表面2101を伝播する表面SH波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーと、第2部材2200の裏面2202側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ3001で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

0005

図11(b)に示す測定方法では、まず、第1部材2100の表面2101上であって第2部材2200の裏面2202側に第2部材2200の裏面2202に密着させて超音波プローブ3002を設置する。即ち、図11(b)では、第2部材2200よりも下側に超音波プローブ3002を設置する。そして、超音波プローブ3002から第2部材2200の方向に第1部材2100の表面2101(或いは第2部材2200の端面)を伝播する表面SH波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーを超音波プローブ3002で受信する。そして、受信した反射エコーの時間から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

0006

図11(c)に示す測定方法では、まず、接触式の超音波プローブ(ソフトプローブ)3003を溶接部2300に直接接触させて設置する。そして、超音波プローブ3003から第2部材2200の方向に超音波を送信し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーと、第2部材2200の裏面2202側の端部位置で反射した反射エコーを超音波プローブ3003で受信する。そして、受信したそれぞれの反射エコーの時間差から非溶接部長さCを算出し、予め測定した第2部材2200の厚みLから非溶接部長さCを引くことにより、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する。

0007

また、下記の特許文献1には、下記の非特許文献1と類似する測定技術が記載されている。

0008

また、下記の特許文献2には、第1部材の表面と第2部材の端面とが溶接により接合されたL字形状の被測定材に対して、第1部材の裏面側に設けられた超音波センサから超音波を送信して、第1部材の裏面からのエコー信号、及び、第1部材と第2部材との界面からのエコー信号を受信し、これらのエコー信号に基づいて溶接部の溶け込み深さを算出する技術が記載されている。

0009

特開2012−37505号公報
特開2010−14554号公報

先行技術

0010

サクラダ技報,No.13,P.78〜P.80

発明が解決しようとする課題

0011

しかしながら、上述した図11に示す測定技術や特許文献1に記載された測定技術では、非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Aを検出することが困難である場合が多く、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを安定して測定することが難しいという問題があった。

0012

また、特許文献2に記載された測定技術を用いて、図11に示すようなT字形状の被測定材2000の第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さを測定する場合には、第2部材2200の厚みLを予め測定しておく必要があった。

0013

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、T字形状の被測定材の第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第2部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現する仕組み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

0014

本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。

0015

本発明の測定装置は、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材の測定を行う測定装置であって、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出手段と、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出手段と、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出手段と、前記非溶接部端部位置検出手段で検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出手段で検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出手段とを有する。

0016

本発明の測定方法は、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法であって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとを有する。

0017

本発明のプログラムは、第1部材の表面に第2部材の端面が突き当てられてなり、前記第1部材の表面と前記第2部材の端面とが交わる領域に溶接部が形成されたT字形状の被測定材の測定を行うものであり、前記溶接部が形成された前記第1部材の表面とは逆側の面である裏面側に設置され、前記第1部材の裏面から前記第1部材の表面に向かう方向に超音波ビームを送信するフェイズドアレイ探触子を備える測定装置による測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら、前記フェイズドアレイ探触子で反射超音波ビームを受信し、振幅が最大となる反射超音波ビームを前記第1部材の表面で反射した表面反射超音波ビームとして検出する表面反射超音波ビーム検出ステップと、前記表面反射超音波ビームが検出された際に前記フェイズドアレイ探触子から送信された超音波ビームの集束深さで前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における非溶接部の端部位置を検出する非溶接部端部位置検出ステップと、前記フェイズドアレイ探触子から送信する超音波ビームの集束深さを変化させながら前記第2部材の厚み方向を走査し、前記第2部材における溶接止端部の位置を検出する溶接止端部位置検出ステップと、前記非溶接部端部位置検出ステップで検出した非溶接部の端部位置と前記溶接止端部位置検出ステップで検出した溶接止端部の位置とに基づいて、前記第2部材における前記溶接部の溶け込み深さを算出する溶け込み深さ算出ステップとをコンピュータに実行させるためのものである。

0018

本発明のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体は、前記プログラムを記憶したものである。

発明の効果

0019

本発明によれば、T字形状の被測定材の第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定する際に、第2部材の厚みの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現することができる。

図面の簡単な説明

0020

本発明の実施形態に係る測定装置の概略構成の一例を示す図である。
本発明の実施形態に係る測定装置による測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施形態を示し、第2部材における非溶接部の端部位置の検出方法の一例を説明するための図である。
本発明の実施形態を示し、第2部材における溶接止端部の位置の検出方法の一例を説明するための図である。
本発明に係る実施形態の実施例を示し、第2部材における溶接部の溶け込み深さの測定に用いた被測定材を示す図である。
本発明に係る実施形態の実施例を示し、サンプル[1]及びサンプル[2]を用いて第2部材における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を示す図である。
サンプル[1]を用いて横板(第2部材)における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を数値で示した図である。
サンプル[2]を用いて横板(第2部材)における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果を数値で示した図である。
サンプル[1]を用いて横板(第2部材)における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果をグラフで示した図である。
サンプル[2]を用いて横板(第2部材)における溶接部の溶け込み深さを測定した測定結果をグラフで示した図である。
従来例を含む一般的な溶け込み深さの測定方法の一例を示す図である。

実施例

0021

以下に、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態(実施形態)について説明する。

0022

図1は、本発明の実施形態に係る測定装置1000の概略構成の一例を示す図である。
この測定装置1000は、被測定材2000の測定を行うものである。被測定材2000は、第1部材2100の表面2101に第2部材2200の端面が突き当てられてなり、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の端面とが交わる領域(図1に示す例では第2部材2200の表面2201側の領域)に溶接部2300が形成されたT字形状の被測定材である。具体的に、本実施形態に係る測定装置1000は、第2部材2200の厚み方向(L方向)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定するものである。また、溶接部2300は、いわゆる、すみ肉溶接により形成されたものである。

0023

なお、本実施形態においては、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の表面2201及び裏面2202とが直角に交わるT字形状の被測定材2000の例を用いて説明を行うが、本発明においてはこれに限定されるものではない。例えば、被測定材2000として、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の表面2201及び裏面2202とが非直角(鋭角鈍角)に交わるT字形状の被測定材を適用することも、本発明に含まれる。

0024

図1に示すように、測定装置1000は、フェイズドアレイ探触子1100と、制御処理装置1200を備えて構成されている。

0025

フェイズドアレイ探触子1100は、溶接部2300が形成された第1部材2100の表面2101とは逆側の面である裏面2102側に設置され、複数の超音波振動子1101を有して構成されている。このフェイズドアレイ探触子1100は、制御処理装置1200による制御に基づいて、第1部材2100の裏面2102から第1部材2100の表面2101に向かう方向に超音波ビーム1102を送信する。本実施形態においては、フェイズドアレイ探触子1100は、第1部材2100の表面2101における溶接部2300の形成領域と対向する第1部材2100の裏面2102に接触して配置され、超音波ビーム1102として縦波の超音波ビームを送信する。また、フェイズドアレイ探触子1100は、制御処理装置1200による制御に基づいて、反射した超音波ビームである反射超音波ビームを受信する。即ち、フェイズドアレイ探触子1100は、第1部材2100の厚み方向について、超音波ビーム1102を送受信可能に構成されている。なお、超音波ビーム1102は、フェイズドアレイ探触子1100に構成された複数の超音波振動子1101のうちの一部又は全部の複数の超音波振動子から送信されるため、集束可能なものである。

0026

制御処理装置1200は、送受信条件設定部1210と、送受信制御処理部1220と、送信部1230と、受信部1240と、溶け込み深さ算出部1250と、第2部材厚み取得部1260と、溶接状態評価部1270と、記録・表示部1280を有して構成されている。

0027

送受信条件設定部1210は、例えば測定者から入力された送受信条件に基づいて、送受信条件を設定する処理を行う。例えば、送受信条件設定部1210は、1回の超音波ビーム1102の送受信で使用する超音波振動子1101(以降、必要に応じて「チャネル(ch)」と呼ぶ)の数や、送信波エネルギー値、集束深さ(焦点深さ)の範囲、走査(スキャン)する範囲、受信信号増幅度、1回の受信で受信信号を収録する時間幅、n回目と(n+1)回目の送受信を行う時間間隔等を設定する。

0028

送受信制御処理部1220は、送受信条件設定部1210で設定された送受信条件に基づいて、送信部1230による送信処理、及び、受信部1240による受信処理を制御する。

0029

以下の表1に、送受信条件設定部1210で設定される送受信条件の一例と、その送受信条件に応じた送受信制御処理部1220による制御内容の一例を示す。

0030

0031

また、送受信制御処理部1220は、表面反射超音波ビーム検出部1221と、非溶接部端部位置検出部1222と、溶接止端部位置検出部1223を有している。

0032

表面反射超音波ビーム検出部1221は、フェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102の集束深さを変化させながら(例えば集束深さを徐々に深くしながら)、フェイズドアレイ探触子1100で反射超音波ビームを受信し、振幅(p−p値)が最大となる反射超音波ビームを第1部材2100の表面2101で反射した表面反射超音波ビームとして検出する。

0033

非溶接部端部位置検出部1222は、表面反射超音波ビーム検出部1221において表面反射超音波ビームが検出された際にフェイズドアレイ探触子1100から送信された超音波ビーム1102の集束深さで第2部材2200の厚み方向(L方向)を走査し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aを検出する。

0034

溶接止端部位置検出部1223は、フェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102の集束深さを変化させながら(例えば集束深さを徐々に深くしながら)第2部材2200の厚み方向(L方向)を走査し、第2部材2200における溶接止端部の位置Bを検出する。

0035

送信部1230は、送受信制御処理部1220による制御に基づいて、フェイズドアレイ探触子1100から超音波ビーム1102を送信する処理を行う。

0036

受信部1240は、送受信制御処理部1220による制御に基づいて、反射した超音波ビームを、フェイズドアレイ探触子1100を介して受信する処理を行う。

0037

例えば、m番目の超音波振動子1101から(m+9)番目の超音波振動子1101までの10個の超音波振動子で送受信を行う設定の場合、送信部1230は、当該10個の超音波振動子を用いて超音波ビーム1102を送信する処理を行い、受信部1240は、当該10個の超音波振動子を介して反射した超音波ビームを受信する処理を行う。この際、受信部1240は、当該10個の超音波振動子で受信した反射した超音波ビームの波形データを加算して、1つの波形データ(受信信号)にする。

0038

溶け込み深さ算出部1250は、非溶接部端部位置検出部1222で検出した非溶接部の端部位置Aと、溶接止端部位置検出部1223で検出した溶接止端部の位置Bとに基づいて、第2部材2200(より詳細には、第2部材2200の厚み方向(L方向))における溶接部2300の溶け込み深さDを算出する処理を行う。

0039

第2部材厚み取得部1260は、例えば測定者から入力された情報に基づいて、第2部材2200の厚みLを取得する処理を行う。

0040

溶接状態評価部1270は、溶け込み深さ算出部1250で算出した溶け込み深さDと、第2部材厚み取得部1260で取得した第2部材2200の厚みLとに基づいて、溶接部2300の溶接状態を評価する処理を行う。例えば、溶接状態評価部1270は、まず、第2部材2200の厚みLと溶け込み深さDとの差を求めて非溶接部長さCを算出し、溶け込み深さDと非溶接部長さCとの比(或いは、第2部材2200の厚みLに対する溶け込み深さDの割合)等から、溶接部2300の溶接状態を評価する。

0041

記録・表示部1280は、送受信制御処理部1220からの情報(例えば、送受信の制御内容情報や、表面反射超音波ビーム検出部1221で検出した表面反射超音波ビームの情報、非溶接部端部位置検出部1222で検出した非溶接部の端部位置Aの情報、溶接止端部位置検出部1223で検出した溶接止端部の位置Bの情報)、受信部1240で受信した受信信号の情報、溶け込み深さ算出部1250で算出した溶け込み深さDの情報、第2部材厚み取得部1260で取得した第2部材2200の厚みLの情報、溶接状態評価部1270の評価処理により得られた溶接部2300の溶接状態の情報などを記録し、また、表示する処理を行う。

0042

次に、本実施形態に係る測定装置1000による測定方法の処理手順について説明する。

0043

図2は、本発明の実施形態に係る測定装置1000による測定方法の処理手順の一例を示すフローチャートである。この図2に示すフローチャートの説明においては、図1に示す測定装置1000の構成を用いて説明を行う。

0044

まず、ステップS101において、送受信条件設定部1210は、例えば測定者から入力された送受信条件に基づいて、送受信条件を設定する処理を行う。ここでは、例えば、送受信条件設定部1210は、表1に示す送受信条件を設定する。その後、送受信制御処理部1220は、送受信条件設定部1210で設定された送受信条件に基づいて、送信部1230による送信処理、及び、受信部1240による受信処理を制御することになる。例えば、送受信制御処理部1220は、表1に示す制御内容における制御を行うことになる。

0045

続いて、ステップS102において、送受信制御処理部1220(表面反射超音波ビーム検出部1221)は、第2部材2200の裏面2202の厚み方向外側に位置する、第1部材2100の領域に対して、フェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102の集束深さを変化させながら(例えば集束深さを徐々に深くしながら)、超音波ビームを送受信する。

0046

続いて、ステップS103において、送受信制御処理部1220の表面反射超音波ビーム検出部1221は、フェイズドアレイ探触子1100で受信した反射超音波ビームのうち、その振幅が最大となる反射超音波ビームを、第1部材2100の表面2101で反射した表面反射超音波ビームとして検出する。そして、表面反射超音波ビーム検出部1221は、表面反射超音波ビームの振幅の大きさをPOとして検出する。

0047

続いて、ステップS104において、送受信制御処理部1220(非溶接部端部位置検出部1222)は、各地点において超音波ビーム1102の集束深さを一定にして(即ち、表面反射超音波ビーム検出部1221において表面反射超音波ビームが検出された際にフェイズドアレイ探触子1100から送信された超音波ビーム1102の集束深さで)、第2部材2200の厚み方向(具体的には、第2部材2200の裏面2202の厚み方向外側から第2部材2200の厚み方向内側に向かう方向、即ち、図1にて上に向かう方向)を走査する。

0048

続いて、ステップS105において、送受信制御処理部1220の非溶接部端部位置検出部1222は、各地点における反射超音波ビームを検出し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさPOの半分であるPO/2(広範に解釈すれば、POの半分以下であるPO/2以下)となる位置を、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aとして検出する。

0049

図3は、本発明の実施形態を示し、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aの検出方法の一例を説明するための図である。図3(a)において、図1に示す構成と同様の構成には、同じ符号を付している。ここで、図3(a)は、フェイズドアレイ探触子1100と、被測定材2000のうちの溶接部2300付近の拡大図を示している。

0050

また、図3(b)は、図3(a)に示す地点O(具体的には、第2部材2200の裏面2202の厚み方向外側に位置する、第1部材2100の表面上の地点)における超音波ビーム1102の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図3(c)は、図3(a)に示す地点A(具体的には、第2部材2200における非溶接部の端部位置A)における超音波ビーム1102の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図3(d)は、図3(a)に示す地点E(具体的には、溶接部2300の内部の地点)における超音波ビーム1102の送信波及び受信波の波形を示している。

0051

以下、図3(b)〜図3(d)の受信波の波形について説明を行う。

0052

図3(b)の受信波の波形は、地点Oにおいて超音波ビーム1102の集束深さが第1部材2100の表面2101に集束した状態で得られた表面反射超音波ビームの波形であり、その振幅の大きさはPOとなっている。この受信波の波形及びその振幅の大きさPOは、ステップS103において、送受信制御処理部1220の表面反射超音波ビーム検出部1221で検出されるものである。

0053

図3(c)の受信波の波形は、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aの反射超音波ビームの波形である。この地点Aでは、超音波ビーム1102の集束幅に対して、図3(a)に示す下側半分は、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の端面(ミクロの世界では、第1部材2100の表面2101と隙間)との界面であるため、反射超音波ビームが得られ、一方、図3(a)に示す上側半分は、溶接部2300に属するため、反射超音波ビームが得られない。即ち、地点Aでは、図3(b)に示す受信波の振幅の大きさであるPOの半分(−6dB)の大きさPO/2の振幅の受信波が得られることになる。この受信波の波形及びその振幅の大きさPO/2は、ステップS105において、送受信制御処理部1220の非溶接部端部位置検出部1222で検出されるものである。

0054

なお、図3(a)の地点Oから地点Aの手前までの各地点は、第1部材2100の表面2101と第2部材2200の端面(ミクロの世界では、第1部材2100の表面2101と隙間)との界面であるため、反射超音波ビームが得られることから、図3(b)に示す受信波の波形と同等の受信波の波形が得られることになる。

0055

図3(d)の受信波の波形は、地点Eの反射超音波ビームの波形である。この地点Eは、溶接部2300の内部に属するため、反射超音波ビームがほとんど得られず、その振幅の大きさはほぼ0となっている。

0056

このように、本実施形態では、第1部材2100の表面2101に集束する超音波ビーム1102で、第2部材2200の厚み方向(具体的には、地点Oから地点Eに向かう方向)を走査し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさPOの半分であるPO/2(広範に解釈すれば、POの半分以下であるPO/2以下)となる位置を、第2部材2200における非溶接部の端部位置Aとして検出する。

0057

ここで、再び図2の説明に戻る。
ステップS105の処理が終了すると、続いて、ステップS106において、送受信制御処理部1220(溶接止端部位置検出部1223)は、各地点において超音波ビーム1102の集束深さを変化させながら(例えば集束深さを徐々に深くしながら)、第2部材2200の厚み方向(具体的には、第2部材2200の表面2201の厚み方向外側から第2部材2200の厚み方向内側に向かう方向)を走査する。

0058

続いて、ステップS107において、送受信制御処理部1220の溶接止端部位置検出部1223は、各地点における反射超音波ビームを検出し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさPOの半分であるPO/2(広範に解釈すれば、POの半分以下であるPO/2以下)となる位置を、第2部材2200における溶接止端部の位置Bとして検出する。

0059

図4は、本発明の実施形態を示し、第2部材2200における溶接止端部の位置Bの検出方法の一例を説明するための図である。図4(a)において、図1に示す構成と同様の構成には、同じ符号を付している。ここで、図4(a)は、フェイズドアレイ探触子1100と、被測定材2000のうちの溶接部2300付近の拡大図を示している。

0060

また、図4(b)は、図4(a)に示す地点O'(具体的には、第2部材2200の表面2201の厚み方向外側且つ溶接部2300の上端部に位置する、第1部材2100の表面上の地点)における超音波ビーム1102の送信波及び受信波の波形を示している。
また、図4(c)は、図4(a)に示す地点B(具体的には、第2部材2200における溶接止端部の位置B)における超音波ビーム1102の送信波及び受信波の波形を示している。

0061

以下、図4(b)〜図4(c)の受信波の波形について説明を行う。

0062

図4(b)の受信波の波形は、地点O'において超音波ビーム1102の集束深さが第1部材2100の表面2101に集束した状態で得られた表面反射超音波ビームの波形であり、その振幅の大きさはPOとなっている。この受信波の波形及びその振幅の大きさPOは、送受信制御処理部1220の表面反射超音波ビーム検出部1221で検出されるものである。
なお、図2に示すフローチャートにおいては、この地点O'における受信波の振幅の大きさPOを検出することは特に行っていないが、本発明においてはこの形態に限定されるものではない。即ち、表面反射超音波ビーム検出部1221において、ステップS103で図3(a)に示す地点Oにおける受信波の振幅の大きさPOを検出することに加えて、更に、図4(a)に示す地点O'における受信波の振幅の大きさPOを検出する形態も本発明に含まれる。

0063

図4(c)の受信波の波形は、第2部材2200における溶接止端部の位置Bの反射超音波ビームの波形である。この地点Bでは、超音波ビーム1102の集束深さを変化(例えば集束深さを徐々に深く)させていった際に得られる受信波の振幅の大きさの最大値として、図4(b)(或いは図3(b))に示す受信波の振幅の大きさPOの半分(−6dB)の大きさPO/2の受信波が得られる。これは、地点Bにおいて、図4(a)に示す超音波ビーム1102の集束深さの場合に、超音波ビーム1102の集束幅に対して、図4(a)に示す上側半分は、溶接部2300と大気との界面であるため、反射超音波ビームが得られ、一方、図4(a)に示す下側半分は、溶接部2300と第2部材2200との界面であるため、反射超音波ビームがほぼ得られないためである。この受信波の波形及びその振幅の大きさPO/2は、ステップS107において、送受信制御処理部1220の溶接止端部位置検出部1223で検出されるものである。

0064

なお、図4(a)の地点O'から地点Bの手前までの各地点(例えば、図4(a)の地点F)では、超音波ビーム1102の集束深さを変化させていくことによって(例えば集束深さを徐々に深くしていくことによって)、超音波ビーム1102の集束深さが溶接部2300と大気との界面となるときに得られる受信波の振幅の大きさの最大値として、図4(b)に示す受信波の振幅とほぼ同等の受信波の振幅が得られることになる。
また、図4(a)の地点Bと地点Aとの間の各地点(地点B及び地点Aは含まない)では、超音波ビーム1102の集束深さを深くしていっても、溶接部2300の内部、溶接部2300と第2部材2200との界面、或いは、第2部材2200の内部に属するため、反射超音波ビームはほとんど得られない(受信波の振幅の大きさはほぼ0である)。

0065

このように、本実施形態では、各地点において超音波ビーム1102の集束深さを変化させながら(例えば集束深さを徐々に深くしながら)、第2部材2200の厚み方向(具体的には、地点O'から地点Aに向かう方向)を走査し、反射超音波ビームの振幅の大きさが、前記表面反射超音波ビームの振幅の大きさPOの半分であるPO/2(広範に解釈すれば、POの半分以下であるPO/2以下)となる位置を、第2部材2200における溶接止端部の位置Bとして検出する。

0066

ここで、再び図2の説明に戻る。
ステップS107の処理が終了すると、続いて、ステップS108において、溶け込み深さ算出部1250は、ステップS105で検出した非溶接部の端部位置Aと、ステップS107で検出した溶接止端部の位置Bとに基づいて、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを算出する処理を行う。具体的に、溶け込み深さ算出部1250は、|A−B|を求めて、第2部材2200の厚み方向(L方向))における溶接部2300の溶け込み深さDを算出する。

0067

以上のステップS101〜S108の処理を行うことにより、本実施形態では、第2部材の厚みLの測定を行うこと無く、第2部材2200の厚み方向(L方向))における溶接部2300の溶け込み深さDを算出することができる。
なお、本実施形態では、溶接部2300の溶け込み深さDを算出することに加えて、更に、第2部材の厚みLの測定を行うことで、溶接部2300の溶接状態の評価を行うことも想定している。この溶接部2300の溶接状態の評価方法について、以下のステップS109〜S110で説明を行う。

0068

ステップS108の処理が終了すると、続いて、ステップS109において、第2部材厚み取得部1260は、例えば測定者から入力された情報に基づいて、第2部材2200の厚みLを取得する処理を行う。

0069

続いて、ステップS110において、溶接状態評価部1270は、ステップS108で算出した溶け込み深さDと、ステップS109で取得した第2部材2200の厚みLとに基づいて、溶接部2300の溶接状態を評価する処理を行う。例えば、溶接状態評価部1270は、まず、第2部材2200の厚みLと溶け込み深さDとの差を求めて非溶接部長さCを算出し、溶け込み深さDと非溶接部長さCとの比(或いは、第2部材2200の厚みLに対する溶け込み深さDの割合)等から、溶接部2300の溶接状態を評価する。この場合、例えば、溶け込み深さD/非溶接部長さCの値が大きい程(或いは、第2部材2200の厚みLに対する溶け込み深さDの割合が大きい程)、溶接部2300の溶接状態が良好であると評価する。

0070

続いて、ステップS111において、記録・表示部1280は、ステップS108で算出した溶け込み深さDの情報や、ステップS110の評価処理により得られた溶接部2300の溶接状態の情報などを記録し、また、表示する処理を行う。その他、記録・表示部1280は、例えば測定者からの指示に応じて、送受信制御処理部1220からの情報(例えば、送受信の制御内容情報や、ステップS103で検出した表面反射超音波ビームの情報、ステップS105で検出した非溶接部の端部位置Aの情報、ステップS107で検出した溶接止端部の位置Bの情報)や、受信部1240で受信した受信信号の情報、ステップS109で取得した第2部材2200の厚みLの情報などを記録し、また、表示する処理を行う。その後、図2のフローチャートの処理を終了する。

0071

以上のステップS101〜S111の処理を得ることにより、本実施形態に係る測定装置1000による測定方法の処理が終了する。

0072

[実施例]
次に、上述した本発明の実施形態を踏まえた具体的な実施例について説明を行う。

0073

図5は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDの測定に用いた被測定材2000を示す図である。本実施例では、第1部材2100として立板を適用し、第2部材2200として横板を適用した例について説明する。

0074

図5(a)は、被測定材2000の板厚断面図を示し、図5(b)は、図5(a)の右側から見た被測定材2000の平面図である。本実施例では、図5に示す大きさの被測定材2000を用いた。また、本実施例では、以下の表2に示す2つのサンプルを作製し、溶接部2300の溶け込み深さDの測定を行った。ここで、被測定材2000の、図5(a)における奥行方向位置をxで表す。

0075

0076

具体的には、表2に示すように、立板実測板厚が13.8mm、横板実測板厚が13.7mm、x=0mmの位置でのメジャー(精度0.1mm)を用いた目視による溶け込み深さが3.7mm、x=155mmの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが3.2mmのサンプル[1]と、立板実測板厚が13.7mm、横板実測板厚が13.8mm、x=0mmの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが5.8mm、x=155mmの位置でのメジャーを用いた目視による溶け込み深さが5.8mmのサンプル[2]を作製し、本発明の実施形態に係る測定方法等を用いて溶接部2300の溶け込み深さDの測定を行った。なお、サンプル[2]では、本発明の実施形態に係る測定方法等を用いた溶接部2300の溶け込み深さDの測定を行った後に図5(b)の破線で示すx=120mmの位置で切断を行って、その位置での溶け込み深さをメジャーを用いて目視で測定した結果、5.3mmであった。

0077

また、本実施例では、以下の表3に示す仕様のフェイズドアレイ探触子1100を用いた。

0078

0079

具体的には、表3に示すように、励振モードが縦波、周波数が10MHz、超音波振動子1101の素子サイズが0.2mm×7mm、超音波振動子1101の総素子数が64素子各素子間キャップは0.05mm)であるフェイズドアレイ探触子1100を用いた。なお、実測定では、32素子を用いて超音波ビーム1102の送受信を行った。即ち、図1に示すように、第2部材2200の厚み方向(L方向)に超音波ビーム1102を走査する場合には、1番目〜64番目の超音波振動子1101のうち、1回目の超音波ビーム1102の送受信では、例えば1番目〜32番目の超音波振動子1101を用いて送受信を行い、2回目の超音波ビーム1102の送受信では、例えば2番目〜33番目の超音波振動子1101を用いて送受信を行う、というようにして送受信を行った。

0080

図6は、本発明に係る実施形態の実施例を示し、サンプル[1]及びサンプル[2]を用いて第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを測定した測定結果を示す図である。ここで、図6(a)は、サンプル[1]について、図5(b)に示すx座標系においてx=120mmの位置での第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDの測定結果を示す。また、図6(b)は、サンプル[1]について、図5(b)に示すx座標系においてx=140mmの位置での第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDの測定結果を示す。さらに、図6(c)は、サンプル[2]について、図5(b)に示すx座標系においてx=120mmの位置での第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDの測定結果を示す。また、図6(a)〜図6(c)に示す画像は、縦軸が立板(第1部材2100)の厚み方向の位置を示し、横軸が横板(第2部材2200)の厚み方向の位置を示している。

0081

図6(a)に示す測定結果から、サンプル[1]のx=120mmの位置での横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDが2.1mmである結果が得られた。また、図6(b)に示す測定結果から、サンプル[1]のx=140mmの位置での横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDが3.2mmである結果が得られた。さらに、図6(c)に示す測定結果から、サンプル[2]のx=120mmの位置での横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDが5.0mmである結果が得られた。

0082

図7は、サンプル[1]を用いて横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定した測定結果を数値で示した図である。
図7において、「表面SH波(上側)」は図11(a)に示す測定方法に相当し、「表面SH波(下側)」は図11(b)に示す測定方法に相当し、「ソフトプローブ」は図11(c)に示す測定方法に相当し、「フェイズドアレイ」は本発明の実施形態に係る測定方法に相当するものである。また、図7には、図5(b)に示すx座標系において、x=20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mmの各位置(即ち、被測定材2000の内部)での横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDの測定結果を示している。この図7に示す測定結果において、「−」は測定困難である旨を示している。

0083

図7に示す測定結果から、図11(a)〜図11(c)の測定方法(即ち、「表面SH波(上側)」、「表面SH波(下側)」及び「ソフトプローブ」)では、非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Aを検出することが困難であり、横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを安定して測定することが難しいという結果が得られた。
これに対して、本発明の実施形態に係る測定方法(即ち、「フェイズドアレイ」)では、横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを安定して測定することが可能であるという結果が得られた。

0084

図8は、サンプル[2]を用いて横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定した測定結果を数値で示した図である。
図8において、「表面SH波(上側)」は図11(a)に示す測定方法に相当し、「表面SH波(下側)」は図11(b)に示す測定方法に相当し、「ソフトプローブ」は図11(c)に示す測定方法に相当し、「フェイズドアレイ」は本発明の実施形態に係る測定方法に相当するものである。また、図8には、図5(b)に示すx座標系において、x=20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mmの各位置(即ち、被測定材2000の内部)での横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDの測定結果を示している。この図8に示す測定結果において、「−」は測定困難である旨を示している。

0085

図8に示す測定結果から、図11(a)〜図11(c)の測定方法(即ち、「表面SH波(上側)」、「表面SH波(下側)」及び「ソフトプローブ」)では、非溶接部の端部位置Aで反射した反射エコーの信号が非常に微弱であるため、当該非溶接部の端部位置Aを検出することが困難であり、横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを安定して測定することが難しいという結果が得られた。
これに対して、本発明の実施形態に係る測定方法(即ち、「フェイズドアレイ」)では、横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを安定して測定することが可能であるという結果が得られた。

0086

図9は、サンプル[1]を用いて横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定した測定結果をグラフで示した図である。即ち、図9は、図7に示す数値をグラフ化したものである。さらに、図9には、図5(b)に示すx座標系において、x=0mm及び155mmの位置でメジャーを用いた目視による測定結果も示している。

0087

図10は、サンプル[2]を用いて横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定した測定結果をグラフで示した図である。即ち、図10は、図8に示す数値をグラフ化したものである。さらに、図10には、図5(b)に示すx座標系において、x=0mm、120mm及び155mmの位置でメジャーを用いた目視による測定結果も示している。上述したように、x=120mmの位置でのメジャーを用いた目視による測定結果が5.3mmであり、また、本発明の実施形態に係る測定方法を用いた測定結果が5.0mmであるため、本発明の実施形態に係る測定方法は、ある程度の確度をもって、横板(第2部材2200)における溶接部2300の溶け込み深さDを測定できることが分かった。

0088

本発明の実施形態によれば、第1部材2100の裏面側に配置されたフェイズドアレイ探触子1100から送信する超音波ビーム1102を用いて、第2部材2200における非溶接部の端部位置A及び第2部材2200における溶接止端部の位置Bを検出し、当該検出した非溶接部の端部位置A及び溶接止端部の位置Bに基づいて第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを算出するようにしたので、T字形状の被測定材2000の第2部材2200における溶接部2300の溶け込み深さDを測定する際に、第2部材2200の厚みLの測定を必要とせずに、且つ、安定した測定を実現することができる。

0089

(その他の実施形態)
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。
即ち、上述した本発明の実施形態の制御処理装置1200の機能を実現するソフトウェア(プログラム)を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ(又はCPUやMPU等)がプログラムを読み出して実行する処理である。このプログラム及び当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は、本発明に含まれる。

0090

なお、上述した本発明の実施形態は、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。即ち、本発明はその技術思想、又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。

0091

1000:測定装置、1100:フェイズドアレイ探触子、1101:超音波振動子、1102:超音波ビーム、1200:制御処理装置、1210:送受信条件設定部、1220:送受信制御処理部、1221:表面反射超音波ビーム検出部、1222:非溶接部端部位置検出部、1223:溶接止端部位置検出部、1230:送信部、1240:受信部、1250:溶け込み深さ算出部、1260:第2部材厚み取得部、1270:溶接状態評価部、1280:記録・表示部、2000:被測定材、2100:第1部材、2101:第1部材の表面、2102:第1部材の裏面、2200:第2部材、2201:第2部材の表面、2202:第2部材の裏面、2300:溶接部、A:第2部材における非溶接部の端部位置、B:第2部材2200における溶接止端部の位置、C:第2部材2200における非溶接部長さ、D:第2部材2200における溶接部の溶け込み深さ

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