JPH0725608Y2 - 溶接止端部健全性評価ゲージ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、溶接止端部の形状から溶接部の健全性を評
価する溶接止端部健全性評価ゲージに関し、検査者によ
る評価のバラツキが無いようにするとともに、小型軽量
化を図るようにしたものである。

［従来の技術］ 繰返し荷重を受ける溶接部品、あるいは溶接構造物の疲
労強度は、主として溶接部の応力集中度によって決まる
場合が多く、この応力集中度は一般に溶接部全体の形
状、例えば隅肉溶接においては、第５図に示す溶接脚長
ａ、フランク角θ、溶接止端部ｂやアンダーカットの曲
率半径Ｒなどによって決まる。

そこで、溶接部の健全性の評価を行うためには、溶接部
の形状を検査することが有効であり、従来から種々の方
法が提案されている。

例えば溶接部の形状を検査する評価センサについて本願
出願人においても幾つか提案しており、その１つに溶接
現場での溶接作業に追随して品質検査が実施できるもの
として、溶接止端部の曲率半径から溶接部の健全性を評
価するセンサを、特公昭61-61913号で開示しいる。

この溶接止端部の疲労強度健全性評価センサは、溶接継
手の形状、例えば隅肉、突合わせ、その他及び板厚さな
どの溶接条件が決まると、実際の溶接作業における溶接
脚長ａ、フランク角θのバラツキがほぼ一定範囲にある
ことから、溶接脚長ａとフランク角θの値をバラツキの
中央部に設定し、許容できる応力集中度に相当する許容
最小曲率半径Rminを予め設定しておくと、被測定部の曲
率半径Ｒを検出するだけで応力集中度を判定することが
できるとの認識に立脚するものである。

この疲労強度健全性評価センサ１の構成は、第６図に示
すように、溶接止端部２における実際の曲率半径Ｒとセ
ンサ１先端に形成された標準曲率半径Rsとの偏差を突出
量Ｌの変化として検出する接触子３を備えこの接触子３
の突出量Ｌを電気信号に変換するペンシル型のセンサ部
４と、このセンサ部４から送られた電気信号から曲率半
径Ｒを演算したり、警報を発するする電気回路５とで構
成されている。

そして、溶接止端部２の健全性を評価する場合には、第
７図に示すように、ペンシル型のセンサ部４を溶接止端
部２に当るようにし、接触子３の突出量Ｌに基づいて電
気回路５で演算処理されて表示される曲率半径Ｒによっ
て健全性が評価される。そして、第７図（ａ）に示すよ
うに、接触子３の突出量L1が０と小さく、演算される曲
率半径R1が所定の値より大きい場合には、健全とされ、
逆に第７図（ｂ）に示すように、接触子３の突出量L2が
大きく、演算される曲率半径R2が所定の値より小さい場
合には不健全（溶接不良）と判断する。

［考案が解決しようとする課題］ この疲労強度健全性評価センサ１では、センサ部４を被
測定部分である溶接止端部２に押し当るだけで簡単に健
全性の評価ができることから、溶接作業現場での使用に
好都合であるが、溶接止端部２の曲率半径Ｒが1mm程度
と非常に小さいことから、センサ部４の当て方によって
第７図（ｃ）に示すように、溶接止端部２に正確に接触
子３が当たらず、溶接母材６や溶接ビード部分７に当た
ってしまうことがあり、この場合には、接触子３の突出
量L3が小さくなるため、曲率半径R3が所定の値より大き
いと表示され、溶接部の評価を誤ってしまう等十分な評
価ができないという問題がある。

また、この疲労強度健全性評価センサ１では、曲率半径
Ｒの絶対値を電気回路５によって演算で求めるようにし
ているため、電気回路５部分が相当大きくなって狭隘な
溶接部の健全性評価に支障をきたすという問題がある。

特に、最近使用量の増大がはかられている高張力鋼を用
いた溶接構造物や極低温材を用いた溶接構造物などで
は、溶接品質が直接強度に影響するため、溶接止端部お
よびアンダーカットの曲率半径などあらゆる箇所の溶接
部の健全性の評価ができる小型軽量のセンサ等の開発が
望まれている。

この考案はかかる従来技術の問題点及び現状に鑑みてな
されたもので、検査者による評価のバラツキが無く、あ
らゆる溶接止端部の健全性を評価できる小型軽量な溶接
止端部健全性評価ゲージを提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 上記従来技術が有する課題を解決するため、この考案の
溶接止端部健全性評価ゲージは、溶接止端部に当られて
溶接母材との隙間の大小からフランク角の健全性を調べ
るフランク角評価部を備えたフランク角ゲージ板と、こ
のフランク角ゲージ板に形成されたフランク角評価部の
二等分線上に配置され当該フランク角ゲージ板から突き
出し可能な摺動子を備えた曲率半径検出器と、この曲率
半径検出器の摺動子の突出量が所定値を越えたときに曲
率半径異常を表示する曲率半径表示器とからなることを
特徴とするものである。

また、この考案の溶接止端部健全性評価ゲージは、前記
フランク角ゲージ板に、前記フランク角評価部と溶接母
材との隙間の大小を検出するよう突き出し可能な摺動子
を備えたフランク角検出器を設け、このフランク角検出
器の摺動子の突出量が所定値を越えたときにフランク角
異常を表示するフランク角表示器を設けたことを特徴と
するものである。

［作用］ この溶接止端部健全性評価ゲージによれば、フランク角
ゲージ板のフランク角評価部を溶接止端部に当て溶接母
材との隙間の大小からフランク角が所定となっているか
を調べるとともに、このフランク角ゲージ板のフランク
角評価部の二等分線上に取付けた曲率半径検出器の摺動
子の突出量が所定値より大きいか、否かを知り溶接止端
部やアンダーカットの曲率半径の健全性を評価してい
る。

したがって、フランク角ゲージ板に曲率半径検出器を固
定することで、検査者が溶接止端部やアンダーカットに
所定の角度で押し付けることができ、検査者によるバラ
ツキを防止し、曲率半径の所定値との大小のみを調べる
ことで健全性を知ることができるようにし、装置の小型
軽量化を図っている。

また、この溶接止端部健全性評価ゲージによれば、フラ
ンク角ゲージ板のフランク角評価部を溶接止端部に当て
溶接母材との隙間の大小からフランク角の評価を行う場
合、この隙間の大小をフランク角検出器で機械的に検出
し、その突出量が所定値より大きいか否かを調べ、使用
するフランク角ゲージ板のフランク角評価部の角度の適
否を判断できるようにし、一層正確な溶接止端部の評価
ができるようにしている。

［実施例］ 以下、この考案の実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図および第２図はこの考案の溶接止端部健全性評価
ゲージの一実施例にかかり、第１図は断面図、第２図は
測定状態の拡大断面図である。

この溶接止端部健全性評価ゲージ10は、自立させること
ができる程度の厚さの板材で作られた板状または忰状の
フランク角ゲージ板11を備えている。

このフランク角ゲージ板11には、その下部の一端部（第
１図では、左端部）に溶接部の健全性を評価すべきフラ
ンク角θに対応した角度、通常はフランク角θと同一、
もしくは僅かに小さい角度にしたフランク角評価部12が
形成してある。

このフランク角ゲージ板11のフランク角評価部12は、溶
接条件によってフランク角θが異なることから、溶接条
件に応じて異なる角度のフランク角評価部12を備えたも
の、例えば角度が110度、120度、130度などのものを用
意する。

また、このフランク角ゲージ板11のフランク角評価部12
の先端角部は円弧状に形成された基準円弧部13となって
おり、この基準円弧部13の曲率半径が、溶接条件によっ
て定まる溶接止端部２の健全とされる最少の曲率半径Rm
in、例えばRmin＝1mmにしてある。

このようなフランク角ゲージ板11には、そのフランク角
評価部12の先端の角度の二等分線上に、基準円弧部13の
曲率半径Rminと実際の溶接止端部２の曲率半径Ｒとの偏
差を摺動子14の突出量Ｌとして検出する曲率半径検出器
15が配置されている。そして、曲率半径検出器15の摺動
子14が曲率半径検出器15のシリンダ本体16内に支持され
てフランク角評価部12の二等分線上を摺動できるように
なっている。

この曲率半径検出器15には、摺動子14の突出量Ｌから溶
接止端部２の曲率半径Ｒが許容値より小さく、健全でな
い場合を電気的に検出するため、摺動子14とシリンダ本
体16との間に電気接点17が設けられている。この電気接
点17は、例えば摺動子14に取付けられる先端が尖った形
状の接点17aと、シリンダ本体16に取付けられて曲率半
径Ｒが許容値より小さくなって摺動子14が所定値より突
き出した場合に電気的接続状態を保持する大きな長方形
状の接点17bとで構成される。

これら１対の接点17a,17bを備えた電気接点17は曲率半
径表示器18に接続されており、両接点17a,17bが接触し
て電気的に接続されたときの信号を得て増幅器18aで増
幅し、溶接止端部２の曲率半径Ｒが健全でないことをラ
ンプやブザーなどの表示警報器18bで表示し警報する。

なお、この摺動子14とシリンダ本体16との間には、コイ
ルばね19が介挿されて摺動子14を常に突き出すようにな
っている。

また、電気接点17では、摺動子14側の接点17aまたはシ
リンダ本体16側の接点17b、あるいは両方をねじ機構な
どで移動できるようにしておくことで、溶接止端部２の
健全とされる曲率半径Rminの値、すなわち両接点17a,17
bが接触して電気的に接触状態となる摺動子14の突出量
Ｌの値を変えることができる。

次に、このような溶接止端部健全性評価ゲージ10の作用
とともに、溶接止端部２の検査測定作業について、第２
図を参照しながら説明する。

まず、溶接条件によって決まる溶接止端部２の形状に
基づいて健全なフランク角θより僅かにフランク角評価
部12の角度が小さいフランク角ゲージ板11を備え、しか
も基準円弧部13の曲率半径Rminを例えば1mmとした溶接
止端部健全性評価ゲージ10を用意する。

この溶接止端部健全性評価ゲージ10のフランク角ゲー
ジ板11の基準円弧部13を溶接止端部２に押し当てるよう
にする（第２図（ａ），（ｂ）参照）。

フランク角ゲージ板11と実際の溶接部のフランク角θ
との隙間Ｘを目視する。

そして、この隙間Ｘがある値、例えばフランク角θが２
〜５度程度小さい場合に相当する隙間（例えば0.5mm以
下程度）であることを確認し、フランク角θが健全であ
ると判断するとともに、フランク角ゲージ板11が次の曲
率半径Ｒの測定に適切なものであると判断する。

こうして溶接止端部健全性評価ゲージ10のフランク角
ゲージ板11が適切であることが確認された後、曲率半径
検出器15の摺動子14の突出量Ｌによる曲率半径表示器18
の表示がなされているかどうかを見て表示や警報がなさ
れていない場合には、曲率半径Ｒが健全であることが判
る。

すなわち、第２図（ａ）に示すように、溶接止端部２の
曲率半径Ｒが健全とされる最少の曲率半径Rminより大き
い場合には、曲率半径検出器15の摺動子14が突き出さな
かったり、突出量Ｌが所定値より小さく、電気接点17の
接点17a,17b同志の接触が起こらず、曲率半径表示器18
に何も表示されず、健全であることが判る。

一方、第２図（ｂ）に示すように、溶接止端部２の曲
率半径Ｒが健全とされる最少の曲率半径Rminより小さい
場合には、曲率半径検出器15の摺動子14が大きく突き出
し、所定値より大きくなって電気接点17の接点17a,17b
同志の接触が起こり、曲率半径表示器18に健全でないこ
と（不健全）が表示されると同時に警報が発せられる。

以上のように、この溶接止端部健全性評価ゲージ10によ
れば、溶接止端部２のフランク角θに応じたフランク角
ゲージ板11を用意し、このフランク角ゲージ板11のフラ
ンク角評価部12の二等分線上に曲率半径検出器15を配置
するようにしたので、摺動子14を常に決められた状態で
溶接止端部２に押し当ることができ、作業者による測定
のバラツキをなくして、正確な健全性判断ができる。

また、この溶接止端部健全性評価ゲージ10によれば、溶
接作業に追随して押し当るだけで簡単に溶接健全性の測
定をすることができ、短時間に検査することができる。

さらに、健全性の判断を、予め定めた健全性の値の範囲
内かどうかだけを曲率半径検出器15および電気接点17で
検出するようにしているので、構造が簡素化できるとと
もに、小型軽量化を図り、狭隘な部分の計測が簡単にで
きる。

なお、フランク角ゲージ板のフランク角θを90度にする
ことにより、アンダーカットによって生じる曲率半径の
評価にも使用することができる。

次に、この考案の他の一実施例について、第３図及び第
４図により説明するが、既に説明した実施例と同一部分
については、同一記号を印し、説明は省略する。

この溶接止端部健全性評価ゲージ20では、フランク角ゲ
ージ板11のフランク角評価部12の角度が、測定対象の溶
接条件で定まるフランク角θに対応して適切なものであ
るかどうかを隙間Ｘを目視するのでなく、機械的に判断
できるようにしたものである。

このためフランク角ゲージ板11に水平方向に摺動する摺
動子21およびシリンダ本体22で構成されたフランク角検
出器23が設けられている。

このフランク角検出器23の構成は既に説明した曲率半径
検出器15と同一であり、摺動子の摺動方向が異なってい
るだけである。

このフランク角検出器23では、摺動子21の突出量Ｙが所
定値Ymax、例えばYmax＝0.5mmとしてこの値を越えた場
合には、使用するフランク角ゲージ板11が不適当である
ことを表示できるようにするため、曲率半径表示器18と
同様に２つの接点24a,24bを備えた電気接点24が設けら
れ、この電気接点24とフランク角表示器25が接続され、
フランク角θが所定値Ymaxより大きいか否かを表示し、
警報できるようになっている。

なお、他の構成は、既に説明した溶接止端部健全性評価
ゲージ10と同一の構成である。

次に、このような溶接止端部健全性評価ゲージ20の作用
とともに、溶接止端部２の検査測定作業について、第４
図を参照しながら説明する。

まず、溶接条件によって決まる溶接止端部の形状に基
づいて健全なフランク角θより僅かにフランク角評価部
12の角度が小さいか同一の角度のフランク角ゲージ板11
を備え、しかも基準円弧部13の曲率半径をRmin＝1mmと
した溶接止端部健全性評価ゲージ20を用意する。

この溶接止端部健全性評価ゲージ20のフランク角ゲー
ジ板11の基準円弧部13を溶接止端部２に押し当る（第４
図（ａ），（ｂ）参照）。

フランク角ゲージ板11と実際の溶接部のフランク角θ
との隙間Ｘをフランク角検出器23により検出し、摺動子
21の突出量Ｙに基づくフランク角表示器25の表示でフラ
ンク角ゲージ板11の適否を判断する。

−１すなわち、この隙間Ｘがある値Xmin、例えばフラ
ンク角θが２〜５度程度小さい場合に相当する隙間Ｘ
を、例えば0.5mm以下程度であると定め、この値0.5mmを
電気接点24の両接点24a,24b間の隙間として摺動子21の
突出量Ymaxとしておくことで、これより小さい隙間Ｘの
場合には、第４図（ａ）に示すように、摺動子21の突出
量Ｙが小さく、電気接点24が接続状態にならず、フラン
ク角表示器25には、何も表示されず、フランク角θ及び
フランク角ゲージ板11が健全であると判る。

なお、この場合には、曲率半径検出器15の摺動子14が溶
接止端部２の適切な位置に押し当られることになる。

−２一方、予め定めた隙間Ｘの値Xminより大きい隙間
の場合には、第４図（ｂ）に示すように、摺動子21の突
出量ＹがYmaxより大きくなって電気接点24が接続状態と
なり、フランク角表示器25に表示されるとともに警報が
発せられ、フランク角θの不健全及びフランク角ゲージ
板11の不適当を知ることができる。

なお、この場合には、フランク角評価部12の角度が小さ
すぎるため、曲率半径検出器15の摺動子14が溶接止端部
２の適切な位置に当らず、摺動子14の突出量Ｌが少なく
なって実際の曲率半径Ｒが所定値Rminより小さいにも拘
らず、健全であると表示されることを防止できる。

こうして溶接止端部健全性評価ゲージ20のフランク角
ゲージ板11が適切であることが確認された後の曲率半径
Ｒの測定については、例えば摺動子14の突出量Ｌの最大
値Lmaxを例えば0.1mmに定めるようにし、既に説明した
通りの手順にしたがって行えば良く、その説明は省略す
る。

以上のように、この溶接止端部健全性ゲージ20によれ
ば、溶接止端部２のフランク角θ及び許容最少曲率半径
Rminに応じたフランク角ゲージ板11を用意し、このフラ
ンク角ゲージ板11の適否をフランク角検出器23及びフラ
ンク角表示器25で表示できるようにするとともに、この
フランク角ゲージ板11のフランク角評価部12の二等分線
上に曲率半径検出器15を配置するようにしたので、摺動
子14を常に決められた状態で溶接止端部２に押し当るこ
とができ、作業者による測定のバラツキを完全になくし
て、一層正確な健全性判断ができる。

また、この溶接止端部健全性評価ゲージ20によれば、溶
接作業に追随して押し当るだけで簡単に溶接健全性の測
定をすることができ、短時間に検査することができる。

さらに、この溶接止端部健全性評価ゲージ20によれば、
曲率半径検出器15および電気接点17とフランク角検出器
23及び電気接点24で限界値を検出するようにしているの
で、構造が簡素化できるとともに、小型軽量化を図るこ
とができ、狭隘な部分の計測において、直接隙間を見る
ことができない場合でも簡単かつ正確に測定検査ができ
る。

また、２つの摺動子を用いる場合にも、フランク角ゲー
ジ板のフランク角θを90度にすることにより、アンダー
カットによって生じる曲率半径の評価にも使用できる。

なお、この考案は、上記実施例の構成に限らず、この考
案の要旨を変更しない範囲で、各構成要素に変更を加え
るようにしても良い。

［考案の効果］ 以上、実施例とともに具体的に説明したように、この考
案の溶接止端部健全性評価ゲージによれば、フランク角
ゲージ板と、曲率半径検出器と、曲率半径表示器とで構
成したので、フランク角ゲージ板のフランク角評価部を
溶接止端部に当て溶接母材との隙間の大小からフランク
角が所定となっているかを調べることができるととも
に、このフランク角ゲージ板のフランク角評価部の二等
分線上に取付けた曲率半径検出器の摺動子の突出量が所
定値より大きいか、否かを知り溶接止端部やアンダーカ
ットの曲率半径の健全性を評価することができる。

したがって、フランク角ゲージ板に固定した曲率半径検
出器で、検査者が溶接止端部に所定の角度で押し付ける
ことができ、検査者によるバラツキを防止しできるとと
もに、曲率半径の所定値との大小のみを調べることで演
算器などを必要とせず、装置の小型軽量化を図ることが
できる。

また、この溶接止端部健全性評価ゲージによれば、上記
構成の他、さらにフランク角ゲージ板にフランク角検出
器を設けるとともに、フランク角表示器を設けたので、
フランク角ゲージ板のフランク角評価部を溶接止端部に
当てフランク角の評価を行う場合、溶接部との隙間の大
小をフランク角検出器で検出し、これをフランク角表示
器で表示できるので、使用するフランク角ゲージ板のフ
ランク角評価部の角度の適否を機械的に判断することが
でき、一層正確な溶接止端部の健全性の評価ができる。

また、隙間からフランク角ゲージ板の適否を評価する必
要がないので、特に狭隘な部分の溶接止端部の評価を簡
単に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の溶接止端部健全性評価
ゲージの一実施例にかかり、第１図は断面図、第２図は
測定状態の拡大断面図である。 第３図および第４図はこの考案の溶接止端部健全性評価
ゲージの他の一実施例にかかり、第３図は断面図、第４
図は測定状態の拡大断面図である。 第５図はこの考案ゲージによる評価対象の説明図であ
る。 第６図及び第７図は従来例の断面図及び拡大断面図であ
る。 10:溶接止端部健全性評価ゲージ、11:フランク角ゲージ
板、12:フランク角評価部、13:基準円弧部、14:摺動
子、15:曲率半径検出器、16:シリンダ本体、17:電気接
点、18:曲率半径表示器、19:コイルばね。 20:溶接止端部健全性評価ゲージ、21:摺動子、22:シリ
ンダ本体、23:フランク角検出器、24:電気接点、25:フ
ランク角表示器。 2:溶接止端部、θ：フランク角、R:曲率半径、Rmin:健
全な最少曲率半径、L:突出量、X:隙間、Xmin:許容でき
る隙間、Y:突出量、Ymax:適切であるとされる突出量。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接止端部に当られて溶接母材との隙間の
   大小からフランク角の健全性を調べるフランク角評価部
   を備えたフランク角ゲージ板と、このフランク角ゲージ
   板に形成されたフランク角評価部の二等分線上に配置さ
   れ当該フランク角ゲージ板から突き出し可能な摺動子を
   備えた曲率半径検出器と、この曲率半径検出器の摺動子
   の突出量が所定値を越えたときに曲率半径異常を表示す
   る曲率半径表示器とからなることを特徴とする溶接止端
   部健全性評価ゲージ。
2. 【請求項２】前記フランク角ゲージ板に、前記フランク
   角評価部と溶接母材との隙間の大小を検出するよう突き
   出し可能な摺動子を備えたフランク角検出器を設け、こ
   のフランク角検出器の摺動子の突出量が所定値を越えた
   ときにフランク角異常を表示するフランク角表示器を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の溶接止端部健全性
   評価ゲージ。