非破坏检查装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种非破坏检查装置，能够高效地找到熔核部的中心位置，进行焊接部位的检查。该非破坏检查装置具有处理部（20），其向被测物（2）施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过感应电动势检测部（17）测量从该被测物（2）的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测该被测物（2）的内部结构。处理部（20）使感应电动势检测部（17）在被测物（2）的规定的位置进行第一测量、使感应电动势检测部（17）在从被测物（2）的规定的位置旋转规定的角度的位置进行第二测量，基于利用第一测量检测出的内部结构和利用第二测量检测出的内部结构，推定形成在被测物（2）的内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
【专利说明】非破坏检查装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及非破坏检查装置，其能够对被测物的焊接部位等进行非破坏检查。
【背景技术】
[0002]通常使用点焊作为用于各种薄板金属制品的组合的焊接。点焊是利用顶端成型为规定的形状的电极从上下方向以规定的压力夹住叠在一起的金属板材的焊接部位，使两电极之间在规定的时间流过规定的电流，对该焊接部位局部加热从而进行焊接的方法。
[0003]另外，利用点焊焊接的焊接部位的表面由于被施加了压力，与焊接部之外的部分相比凹陷，将该凹部称为压痕部，将凹陷的尺寸称为压痕径。
[0004]并且，焊接部位的内部形成有熔核部(焊缝)和其周边的压接部。熔核部是金属溶解且固化的部分。与之相对，压接部是金属表面彼此之间压接的部分。熔核部的尺寸称为熔核径，熔核部与压接部统称为接合部，接合部的尺寸称为接合径。需要说明的是，接合部是实际接合的部分。
[0005]另外，在点焊中，由于是在叠在一起的金属板材的点(7 卜)进行焊接，所以需要检查焊接强度是否充足。
[0006]作为以非破坏的方式进行焊接强度的测量的方法，通过测量熔核径来推定焊接强度的方法是有效的(例如，参照专利文献I。)。作为现有的测量熔核径的方法，公知一种利用有电流流过的线圈产生磁场，向焊接部位施加该磁场，从而导致线圈的电感发生变化，根据该电感的变化求出熔核部的径的方法。在该现有方法中，在熔核部与熔核部之外的部分，由于透磁率(μ )具有变化的性质，利用该性质，通过电感的变化检测出透磁率(μ )的变化，从而求出熔核径。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:(日本)特许第3098193号公报
【发明内容】
[0010]发明所要解决的技术问题
[0011]在此，以在外部能够看到的焊接部位为大致基准来配置检查装置的传感器。但是，存在着在外部能够看到的凹部(压痕部)的中心位置与熔核部的中心位置不一致的情况。这是因为在进行点焊时，电极的顶端彼此之间没有严格地对置，产生电极的顶端彼此之间具有一定角度地对置的情况。
[0012]这样，如果焊接部位的中心位置与熔核部的中心偏离，熔核部没有形成在检查装置的传感器的正下方、或是检查装置的传感器与熔核部偏离，就不能精确地测量熔核径。在这种情况下，必须反复调整检查装置的传感器的位置并且再次进行检查，所以熔核径的测量需要很大的工作量。
[0013]另外，在将检查装置固定在机械臂上进行自动测量的情况下，检查装置与工件(被测物)之间的位置偏差成为问题。在此，考虑使用通过在机械臂上安装摄像机等来检测焊接压痕或焊接时的工件的颜色变化、从而进行定位的系统。
[0014]但是，如上所述，由于不能保证焊接压痕的位置与熔核部的位置一致，所以在熔核部的中心位置自动地配置检查装置是困难的。
[0015]本发明是鉴于上述课题而做出的发明，其目的之一在于提供一种不需要使用摄像机等进行定位的装置就能够高效地进行熔核部的中心位置、熔核径等的焊接部位的检查的非破坏检查装置。
[0016]用于解决技术问题的技术方案
[0017]为解决上述课题，本发明的非破坏检查装置具有检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测被测物的内部结构。所述检测处理部使所述磁通检测元件在所述被测物的第一位置进行第一测量、在第二位置进行第二测量，至少基于利用所述第一测量检测出的内部结构和利用所述第二测量检测出的内部结构，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
[0018]为解决上述课题，本发明的非破坏检查装置具有检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测该被测物的内部结构。所述检测处理部使所述磁通检测元件在所述被测物的规定的位置进行第一测量、在从所述被测物的所述规定的位置旋转规定的角度的位置进行第二测量，基于利用所述第一测量检测出的内部结构和利用所述第二测量检测出的内部结构，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
[0019]另外，本发明的非破坏检查装置可以具有以下特征，所述磁通检测元件由多个微小线圈配置成一列地构成，所述检测处理部将所述磁通检测元件配置在所述被测物的规定的位置，进行所述第一测量，将所述磁通检测元件配置在从所述被测物的所述规定位置旋转规定角度的位置，进行所述第二测量。
[0020]另外，本发明的非破坏检查装置可以具有以下特征，所述磁通检测元件由多个微小线圈配置成纵向一列及横向一列的十字形状地构成，所述检测处理部，将所述磁通检测元件配置在所述被测物的规定的位置，通过配置成所述纵向一列或横向一列的所述磁通检测元件进行进行所述第一测量，通过配置成所述横向一列或横向一列的所述磁通检测元件进行所述第二测量。
[0021]为解决上述课题，本发明的非破坏检查装置，具有检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测被测物的内部结构。所述检测处理部在励磁部的长度方向，与励磁部的两侧平行地设有磁回收部，在所述励磁部的下方与所述磁回收部对应地配置有多个磁通检测元件，通过所述多个磁通检测元件检测从所述被测物的多个位置放出的磁通，基于该测量结果，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
[0022]另外，非破坏检查装置的所述磁通检测元件可以由第一磁通检测元件和第二磁通检测元件构成，所述第一磁通检测元件，在所述励磁部的下方，与一侧的磁回收部平行地配置，所述第二磁通检测元件，在所述励磁部的下方，与另一侧的磁回收部平行地配置，所述检测处理部获得所述第一磁通检测元件及所述第二磁通检测元件的测量结果，从该测量结果中抽出相距最远的三点形成三角形，分别求出形成该三角形的两条边的垂直平分线，并根据在三角形中求出的垂直平分线的交点，形成通过所述三点的外接圆，通过计算出该外接圆的中心位置与直径，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
[0023]另外，非破坏检查装置可以具有:臂部，其把持所述磁通检测元件的测量装置；驱动控制部，其移动所述臂部，将所述磁通检测元件配置在成为测量对象的所述被测物的规定的位置。
[0024]另外，非破坏检查装置可以具有显示部和控制所述显示部的显示控制部，在推定出形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径的情况下，所述显示控制部基于该熔核部的中心位置以及/或者径生成该熔核部的假想的图像，并在所述显示部显示。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，能够高效地检测出熔核部的中心位置，进行焊接部位的检查。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]图1是表示本实施方式的非破坏检查装置的结构的框图。
[0028]图2是表示本实施方式的非破坏检查装置的感应电动势检测部的结构的图。
[0029]图3是用于说明感应电动势检测部与熔核部的中心部同心的情况的图。
[0030]图4是用于说明感应电动势检测部与熔核部的中心部偏离的情况的图。
[0031]图5是用于说明在机械臂上安装传感器探头来测量被测物的方法的图。
[0032]图6是表示微小线圈纵横地配置成十字形状的情况下的磁心与感应电动势检测部的结构的示意图。
[0033]图7是用于说明分两个阶段对工件施加磁场时的图。
[0034]图8是表示施加磁场、产生磁通密度时的情况的示意图。
[0035]图9是表示剩磁的消失过程的示意图。
[0036]图10是表示将图9 (b)所示的磁通密度的闭环置换为磁等效电路的电路图。
[0037]图11是表示通过在刚刚切断静磁场后的阵列传感器中的任意一个的磁通的闭环C。的不意图。
[0038]图12是用于说明利用阵列传感器测量的磁通的变化的图。
[0039]图13是表示磁心与感应电动势检测部的结构的示意图。
[0040]图14是用于说明推定熔核部的径时的处理的流程的图。
[0041]图15是用于说明显示熔核部的假想的图像时的处理的流程的图。
【具体实施方式】
[0042]作为熔融两个以上的部件并使其一体化的方法，可以利用点焊。进行点焊的装置将两块金属板强力加压地夹在纯铜或铜合金的棒状电极之间并且在短时间内使两电极之间流过较大电流，对部件进行焊接。另外，焊接部位的表面由于电极的挤压产生微小的凹陷，并且焊接部位的内部形成有熔核部(焊接金属凝固后的部位)。本实施方式的非破坏检查装置I通过非破坏的方式对熔核部进行检查。需要说明的是，在本实施例中，对通过点焊焊接的焊接部位的检查进行了说明，但是焊接方法并不限于点焊。另外，“内部结构”是指在化学、物理及机械方面变化的结构。
[0043]另外，非破坏检查装置I是对由磁性材料构成的被测物2(例如，汽车的车身)的焊接部位3进行检查的装置，采用对焊接部位3施加磁场，通过测量放出的磁通密度来推定熔核部的有无、熔核部的中心位置及径的非破坏检查方法。下面对本发明的实施方式进行说明。
[0044]如图1所示,非破坏检查装置I具有:磁通产生部16、感应电动势检测部17 (磁通检测元件)、传感器输出转换部18、传感器输出控制部19、处理部20 (检测处理部)和存储部
21。磁通产生部16具有由励磁磁极11及回收磁极12构成的磁心13、对磁心13进行励磁的励磁线圈14、控制励磁线圈14的通电状态和切断状态的励磁控制部15。
[0045]在此，对磁心13的形状进行说明。如图1示意性所示，磁心13形成为一端侧形成有励磁磁极11，另一端侧形成有回收磁极12的大致-形状。并且，在励磁磁极11的端面形成的线圈Cl至Cn (η为2以上的自然数。)检测在焊接部位3产生的磁通的变化。需要说明的是，磁心13的形状不限于上述说明的形状。
[0046]并且，磁通产生部16通过励磁控制部15将励磁线圈14切换到通电状态，使励磁磁极11与回收磁极12之间 产生磁通，从而向焊接部位3施加磁场。励磁线圈14由在磁心13的规定的部位，将导体与磁心13紧贴并使导体卷绕成螺旋状的螺线圈构成。需要说明的是，在本实施例中，对以卷绕有励磁线圈14的一侧为励磁磁极11的情况进行了说明，但是取决于励磁线圈14中流动的电流的方向，卷绕有励磁线圈14的一侧可能是励磁磁极也可能是回收磁极，所以可以以卷绕有励磁线圈14的一侧为回收磁极。
[0047]另外，感应电动势检测部17配置在励磁磁极11的端面，并且检测在焊接部位3产生的磁通的变化。并且，感应电动势检测部17由配置有多个线圈C的阵列线圈构成。
[0048]另外，如图2所示，在感应电动势检测部17中，线对称地配置有多个微小线圈。图2表示感应电动势检测部17中16个(Cl至C16)微小线圈均等配置的状态。具体地说，均等地配置各线圈，并且使线圈Cl与线圈C16、线圈C2与线圈C15、线圈C3与线圈C14、线圈C4与线圈C13、线圈C5与线圈C12、线圈C6与线圈CU、线圈C7与线圈C10、线圈C8与线圈C9分别线对称。需要说明的是，在本实施方式中，对微小线圈是由16个线圈配置成一列地构成的情况进行了说明，但不限于此，微小线圈可以由配置成多行多个的线圈构成。
[0049]另外，在焊接部位3的表面能够看到焊接的压痕(以下，称为焊接压痕。)。在利用非破坏检查装置I的检查中，向该焊接压痕的表面施加磁场从而产生磁通密度，通过线圈Cl至C16来进行对其内部的焊接状态的检查。
[0050]并且，传感器输出控制部19依次选择阵列线圈含有的多个线圈Cl~C16的输出。传感器输出转换部18将利用传感器输出控制部19选择的线圈C的信号输出至处理部20。
[0051]处理部20基于来自传感器输出转换部18的信号，计算出磁场能量的衰减时间常数^和涡电流损失的衰减时间常数τ2。测量熔核部的磁场能量的衰减时间常数T1的分布并且对其分析，能够求出熔核部的产生金属的组成变化的部分的形状、尺寸，后文将对此进行详细的说明。
[0052]处理部20使感应电动势检测部17在被测物2的第一位置进行第一测量，在第二位置进行第二测量，至少基于利用第一测量检测出的内部结构与利用第二测量检测出的内部结构，推定形成在被测物2的内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
[0053]具体地说，处理部20使感应电动势检测部17在被测物2的规定的位置(例如，能够从外部看到的焊接部位3或其周边)进行第一测量，然后，使感应电动势检测部17在从被测物2的规定的位置旋转规定角度(例如，90度)的位置进行第二测量，基于利用第一测量检测出的内部结构和利用第二测量检测出的内部结构，推定形成在被测物2的内部的熔核部的中心位置及该熔核部的径。
[0054]在此，对处理部20基于利用第一测量检测出的内部结构和利用第二测量检测出的内部结构、推定形成在被测物2的内部的熔核部的中心位置及该熔核部的径的原理进行说明。需要说明的是，在以下的说明中，假设熔核部为圆形。
[0055] 在第一和第二测量中，在感应电动势检测部17的检测(传感器)面的中心部(例如，图2中的线圈CS与线圈C9之间)与熔核部的中心部沿垂直方向在同一位置重合(同心)的情况下，熔核部的中心坐标(X。，y0)为(0，0)。即，X0=Y0=Oo
[0056]另外，由于预先知道感应电动势检测部17的线圈C之间的距离，所以能够基于内部结构计算出熔核部的径(在本实施例中为半径r，参照图3)。另外，若假设熔核部为圆形，则半径r在X方向及y方向是相同的。
[0057]另外，在第一和第二测量中，在感应电动势检测部17的检测(传感器)面的中心部(例如，图2中的线圈CS与线圈C9之间)与熔核部的中心部在垂直方向位于不同位置的情况下，通过下面的(I)式、(2)式能够计算出熔核部的中心坐标(?, y。)。
[0058]X0= (XjX2) 2 *..(1)
[0059]y0= (yi+y2)2...(2)
[0060]并且，分别能够通过下面的(3)式及(4)式计算出X方向及y方向的径。
[0061]【数学式I】
[0062]IxI=X2-X1...(3)
[0063]Iyhy2Ii..?⑷
[0064]并且，如果以半径为r，能够通过以下方式计算熔核部的X方向的大小。
[0065]【数学式2】
[0066](x-x0)2+ (y-y0) 2=r2
[0067]在此，解开公式，能够通过以下公式计算出X。
[0068]X = xQ 士^jr2 -(>’-1 ,f
[0069]并且，能够通过以下公式计算出X的截距|x|。
H = (?+Vf2-Cv-V0)2 )-(?—(.v—.vO)2)
[0070]1 P-__
-2-yr' —(少—J0)2
[0071]并且，对两边平方，计算出r2。
[0072]I X 12=4 (r2- (y-y0)2)
【权利要求】
1.一种非破坏检查装置，其特征在于，具有: 检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测被测物的内部结构， 所述检测处理部，使所述磁通检测元件在所述被测物的第一位置进行第一测量、在第二位置进行第二测量，至少基于利用所述第一测量检测出的内部结构和利用所述第二测量检测出的内部结构，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
2.一种非破坏检查装置，其特征在于，具有: 检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测被测物的内部结构， 所述检测处理部，使所述磁通检测元件在所述被测物的规定位置进行第一测量，使所述磁通检测元件在从所述被测物的所述规定位置旋转规定角度的位置进行第二测量，基于利用所述第一测量检测出的内部结构和利用所述第二测量检测出的内部结构，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
3.根据权利要求2所述的非破坏检查装置，其特征在于， 所述磁通检测元件由多个微小线圈配置成一列地构成， 所述检测处理部，将所述磁通检测元件配置在所述被测物的规定位置，进行所述第一测量，将所述磁通检测元件配置在从所述被测物的所述规定位置旋转规定角度的位置，进行所述第二测量。`
4.根据权利要求2所述的非破坏检查装置，其特征在于， 所述磁通检测元件由多个微小线圈配置成纵向一列及横向一列的十字形状地构成， 所述检测处理部，将所述磁通检测元件配置在所述被测物的规定位置，通过配置成所述纵向一列或横向一列的所述磁通检测元件进行所述第一测量，通过配置成所述横向一列或纵向一列的所述磁通检测元件进行所述第二测量。
5.一种非破坏检查装置，其特征在于，具有: 检测处理部，其向被测物施加磁场从而产生磁通密度，在切断该磁场后，通过磁通检测元件测量从该被测物的多个位置放出的磁通，计算出多个磁通的过渡变化的时间常数，并根据该时间常数的分布状态检测被测物的内部结构， 所述检测处理部，在励磁部的长度方向，与励磁部的两侧平行地设有磁回收部，在所述励磁部的下方，与所述磁回收部对应地配置有多个磁通检测元件，通过所述多个磁通检测元件测量从所述被测物的多个位置放出的磁通，基于该测量结果，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
6.根据权利要求5所述的非破坏检查装置，其特征在于， 所述磁通检测元件由第一磁通检测元件和第二磁通检测元件构成， 所述第一磁通检测元件，在所述励磁部的下方，与一侧的磁回收部平行地配置， 所述第二磁通检测元件，在所述励磁部的下方，与另一侧的磁回收部平行地配置， 所述检测处理部获得所述第一磁通检测元件及所述第二磁通检测元件的测量结果，从该测量结果抽出相距最远的三点形成三角形，分别求出形成该三角形的两条边的垂直平分线，并根据在三角形中求出的垂直平分线的交点，形成通过所述三点的外接圆，通过计算出该外接圆的中心位置与直径，推定形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的非破坏检查装置，其特征在于，具有: 臂部，其把持具有所述磁通检测元件的测量装置， 驱动控制部，其移动所述臂部，使所述磁通检测元件配置在成为测量对象的所述被测物的规定的位置。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的非破坏检查装置，其特征在于，具有: 显示部； 显示控制部，其控制所述显示部， 在推定出形成在所述被测物内部的熔核部的中心位置以及/或者该熔核部的径的情况下，所述显示控制部基于该熔核部的中心位置以及/或者径，生成该熔核部的假想的图像，并在所述显示部显示 。
【文档编号】B23K31/00GK103534551SQ201280018161
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月5日 优先权日:2011年4月12日
【发明者】窪田利彦, 川锅修, 木村孝, 奥田淳 申请人:本田技研工业株式会社, 日本高压电气株式会社