JP2000046696A - 摩擦圧接部品の品質検査方法 - Google Patents
摩擦圧接部品の品質検査方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 摩擦圧接部品の圧接部の品質検査を非破壊で
しかも高い精度でリアルタイムに行うことができる摩擦
圧接部品の品質検査方法を提供する。 【解決手段】 摩擦圧接を開始した直後１秒以内に発生
するアコースティック・エミッション信号をＡＥセンサ
１０により計測する。ＡＥ信号処理装置１３は、アコー
スティック・エミッション信号から得た計測パラメータ
と予め定めた評価基準パラメータとを比較して、摩擦圧
接部品の圧接部の品質を検査する。パラメータとして
は、最大イベントカウント発生率や継続時間対振幅の相
関パターン等を用いる。
しかも高い精度でリアルタイムに行うことができる摩擦
圧接部品の品質検査方法を提供する。 【解決手段】 摩擦圧接を開始した直後１秒以内に発生
するアコースティック・エミッション信号をＡＥセンサ
１０により計測する。ＡＥ信号処理装置１３は、アコー
スティック・エミッション信号から得た計測パラメータ
と予め定めた評価基準パラメータとを比較して、摩擦圧
接部品の圧接部の品質を検査する。パラメータとして
は、最大イベントカウント発生率や継続時間対振幅の相
関パターン等を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦圧接部品の圧
接部の品質を非破壊で、しかもリアルタイムに検査する
摩擦圧接部品の品質検査方法に関するものである。
接部の品質を非破壊で、しかもリアルタイムに検査する
摩擦圧接部品の品質検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】摩擦圧接により製造した摩擦圧接部品の
圧接部の品質を、非破壊でしかもリアルタイムに検査す
る従来の摩擦圧接部品の品質検査方法では、圧接時間、
圧接時の圧力の変化、移動側の被圧接部品の移動量等を
測定し、これらの要素の測定データを予め定めた評価基
準データと比較して圧接部の品質を非破壊で検査してい
る。また従来の品質検査方法では、圧接作業中に発生す
る音の異常を作業員が聴覚で判定したり、圧接部品の接
合部の外観異常を作業員が視覚で判定することも行われ
ている。
圧接部の品質を、非破壊でしかもリアルタイムに検査す
る従来の摩擦圧接部品の品質検査方法では、圧接時間、
圧接時の圧力の変化、移動側の被圧接部品の移動量等を
測定し、これらの要素の測定データを予め定めた評価基
準データと比較して圧接部の品質を非破壊で検査してい
る。また従来の品質検査方法では、圧接作業中に発生す
る音の異常を作業員が聴覚で判定したり、圧接部品の接
合部の外観異常を作業員が視覚で判定することも行われ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
品質検査方法では、検出精度を上げることに限界があ
り、出荷製品の中に不良品が混入するのを避けられなか
った。
品質検査方法では、検出精度を上げることに限界があ
り、出荷製品の中に不良品が混入するのを避けられなか
った。
【０００４】本発明の目的は、非破壊でしかもリアルタ
イムで検査することができる従来よりも検出精度の高い
摩擦圧接部品の品質検査方法を提供することにある。
イムで検査することができる従来よりも検出精度の高い
摩擦圧接部品の品質検査方法を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、アコースティック・
エミッション信号を利用した従来よりも検出精度の高い
摩擦圧接部品の品質検査方法を提供することにある。
エミッション信号を利用した従来よりも検出精度の高い
摩擦圧接部品の品質検査方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】アコースティック・エミ
ッション信号を利用した非破壊検査の方法は、従来より
公知である。しかしながらアコースティック・エミッシ
ョン信号を利用した非破壊検査の技術分野では、アコー
スティック・エミッション信号を計測する場合にできる
だけ雑音が入らない環境下で行うことが常識になってい
る。そのため当業者の技術常識に従えば、圧接作業時に
大きな摩擦音が発生する摩擦圧接の分野では、圧接時に
アコースティック・エミッション信号を利用してリアル
タイムに非破壊検査を行うことはできないと考えられて
いた。そのため摩擦圧接の技術分野の当業者にとって
は、アコースティック・エミッション信号を利用してリ
アルタイムに非破壊検査を行うということは非常識なも
のであった。しかしながら発明者は、このような常識に
とらわれることなく、アコースティック・エミッション
信号を利用して摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査する
ことにあえて挑戦した。そして種々の材料に関して多く
の試験を繰り返した結果、摩擦圧接時に発生するアコー
スティック・エミッション信号から得られる計測データ
からも、不良品を高い精度で検出できることが分かっ
た。
ッション信号を利用した非破壊検査の方法は、従来より
公知である。しかしながらアコースティック・エミッシ
ョン信号を利用した非破壊検査の技術分野では、アコー
スティック・エミッション信号を計測する場合にできる
だけ雑音が入らない環境下で行うことが常識になってい
る。そのため当業者の技術常識に従えば、圧接作業時に
大きな摩擦音が発生する摩擦圧接の分野では、圧接時に
アコースティック・エミッション信号を利用してリアル
タイムに非破壊検査を行うことはできないと考えられて
いた。そのため摩擦圧接の技術分野の当業者にとって
は、アコースティック・エミッション信号を利用してリ
アルタイムに非破壊検査を行うということは非常識なも
のであった。しかしながら発明者は、このような常識に
とらわれることなく、アコースティック・エミッション
信号を利用して摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査する
ことにあえて挑戦した。そして種々の材料に関して多く
の試験を繰り返した結果、摩擦圧接時に発生するアコー
スティック・エミッション信号から得られる計測データ
からも、不良品を高い精度で検出できることが分かっ
た。
【０００７】摩擦圧接時には、アコースティック・エミ
ッション信号の中に、摩擦により発生した多くの雑音が
含まれている。しかしながら良品の圧接部が得られたと
きの摩擦圧接時のアコースティック・エミッション信号
から得られた特定の計測パラメータと不良品の圧接部が
得られたときの摩擦圧接時のアコースティック・エミッ
ション信号から得られた特定の計測パラメータとを比較
すると、摩擦圧接開始直後のパラメータに大きな相違が
現れることを発明者は見出した。
ッション信号の中に、摩擦により発生した多くの雑音が
含まれている。しかしながら良品の圧接部が得られたと
きの摩擦圧接時のアコースティック・エミッション信号
から得られた特定の計測パラメータと不良品の圧接部が
得られたときの摩擦圧接時のアコースティック・エミッ
ション信号から得られた特定の計測パラメータとを比較
すると、摩擦圧接開始直後のパラメータに大きな相違が
現れることを発明者は見出した。
【０００８】被圧接部品の材料や寸法によっても異なる
が、一対の被圧接部品を圧接する作業を開始した直後数
秒間（好ましくは１秒以下）の間に発生するアコーステ
ィック・エミッション信号中に、良品と不良品とを区別
するのに利用できる有用なデータが含まれていることが
分かった。そこで本発明では、この期間中にアコーステ
ィック・エミッション信号から得た特定の計測パラメー
タと予め定めた評価基準パラメータとを比較して、摩擦
圧接部品の圧接部の品質を検査することとした。比較す
るパラメータとしてどのようなものを採用するかによっ
て、検出精度は異なってくるため、比較するパラメータ
を特定することは難しい。しかし試験の結果から最大イ
ベントカウント発生率や継続時間対振幅の相関パターン
を比較するパラメータとした場合には、良品と不良品と
判定率がほぼ１００％になることが分かっている。これ
らのパラメータを複数組み合わせれば、検査の精度は更
に上がる。
が、一対の被圧接部品を圧接する作業を開始した直後数
秒間（好ましくは１秒以下）の間に発生するアコーステ
ィック・エミッション信号中に、良品と不良品とを区別
するのに利用できる有用なデータが含まれていることが
分かった。そこで本発明では、この期間中にアコーステ
ィック・エミッション信号から得た特定の計測パラメー
タと予め定めた評価基準パラメータとを比較して、摩擦
圧接部品の圧接部の品質を検査することとした。比較す
るパラメータとしてどのようなものを採用するかによっ
て、検出精度は異なってくるため、比較するパラメータ
を特定することは難しい。しかし試験の結果から最大イ
ベントカウント発生率や継続時間対振幅の相関パターン
を比較するパラメータとした場合には、良品と不良品と
判定率がほぼ１００％になることが分かっている。これ
らのパラメータを複数組み合わせれば、検査の精度は更
に上がる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の摩擦
圧接部品の品質検査方法を実施する際の摩擦圧接機と検
査装置とを概略的に示した図である。図１において、１
は摩擦圧接機である。この摩擦圧接機１は、固定側保持
構造部２と回転移動側保持構造部３とから構成される。
固定側保持構造部２は、圧接されるべき一対の被圧接部
品４及び５のうち一方の非圧接部品４をチャック６によ
り保持して所定の位置に固定するように構成されてい
る。また回転移動側構造部３は、他方の被圧接部品５を
チャック７により保持した状態で回転させる回転駆動部
８と、回転駆動部８を固定側保持構造部２に向かって近
付けたり、固定側保持構造部２から離すように直線移動
させる直線駆動部９とから構成されている。
の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の摩擦
圧接部品の品質検査方法を実施する際の摩擦圧接機と検
査装置とを概略的に示した図である。図１において、１
は摩擦圧接機である。この摩擦圧接機１は、固定側保持
構造部２と回転移動側保持構造部３とから構成される。
固定側保持構造部２は、圧接されるべき一対の被圧接部
品４及び５のうち一方の非圧接部品４をチャック６によ
り保持して所定の位置に固定するように構成されてい
る。また回転移動側構造部３は、他方の被圧接部品５を
チャック７により保持した状態で回転させる回転駆動部
８と、回転駆動部８を固定側保持構造部２に向かって近
付けたり、固定側保持構造部２から離すように直線移動
させる直線駆動部９とから構成されている。
【００１０】この例では固定側保持構造部２のチャック
６の上にアコースティック・エミッション信号（以下
「ＡＥ信号」という）を検出するＡＥセンサ１０が固定
されている。ＡＥセンサ１０の出力は、プリアンプ１１
により増幅されてメインアンプ１２に入力され、メイン
アンプ１２で増幅されたＡＥ信号はマイクロコンピュー
タからなるＡＥ信号処理装置１３に入力される。ＡＥ信
号処理装置１３では、ＡＥ信号から得た計測データに基
いてイベント数（ＡＥ信号に現れるパルスの数）、ピー
ク値（最大パルスのピーク値）、振幅（各パルスの振幅
値）、ＡＥ信号の持続時間または継続時間（複数のパル
スからなる１つのＡＥ信号が発生している時間）、エネ
ルギ等の個別のパラメータを得ている外、これらのパラ
メータを解析して得る累積イベントカウント（時間に対
するイベント数の累積値の変化）、イベントカウント発
生率（単位時間あたりのイベントの発生数）、継続時間
対振幅の相関パターン（測定された複数のＡＥ信号の各
継続時間とその継続時間中におけるイベントのパルスの
振幅の分布の相関を示すパターン）、累積エネルギカウ
ント、エネルギーカウント発生率、ＡＥ信号の振幅分
布、ＡＥ信号の継続時間の分布等の解析パラメータを得
ている。そしてＡＥ信号処理装置１３には、事前に行っ
た試験により定めた特定のパラメータについての評価基
準パラメータを記憶している。ＡＥ信号処理装置１３
は、計測データから得た特定の計測パラメータと評価基
準パラメータとを比較することにより、摩擦圧接部品の
圧接部の品質の良否を自動的に判定する。このようなＡ
Ｅ信号処理装置１３としては、例えば千代田化工建設株
式会社が「Ｃ−ＡＥＡＳ」の商標名で販売しているシス
テムを用いることができる。
６の上にアコースティック・エミッション信号（以下
「ＡＥ信号」という）を検出するＡＥセンサ１０が固定
されている。ＡＥセンサ１０の出力は、プリアンプ１１
により増幅されてメインアンプ１２に入力され、メイン
アンプ１２で増幅されたＡＥ信号はマイクロコンピュー
タからなるＡＥ信号処理装置１３に入力される。ＡＥ信
号処理装置１３では、ＡＥ信号から得た計測データに基
いてイベント数（ＡＥ信号に現れるパルスの数）、ピー
ク値（最大パルスのピーク値）、振幅（各パルスの振幅
値）、ＡＥ信号の持続時間または継続時間（複数のパル
スからなる１つのＡＥ信号が発生している時間）、エネ
ルギ等の個別のパラメータを得ている外、これらのパラ
メータを解析して得る累積イベントカウント（時間に対
するイベント数の累積値の変化）、イベントカウント発
生率（単位時間あたりのイベントの発生数）、継続時間
対振幅の相関パターン（測定された複数のＡＥ信号の各
継続時間とその継続時間中におけるイベントのパルスの
振幅の分布の相関を示すパターン）、累積エネルギカウ
ント、エネルギーカウント発生率、ＡＥ信号の振幅分
布、ＡＥ信号の継続時間の分布等の解析パラメータを得
ている。そしてＡＥ信号処理装置１３には、事前に行っ
た試験により定めた特定のパラメータについての評価基
準パラメータを記憶している。ＡＥ信号処理装置１３
は、計測データから得た特定の計測パラメータと評価基
準パラメータとを比較することにより、摩擦圧接部品の
圧接部の品質の良否を自動的に判定する。このようなＡ
Ｅ信号処理装置１３としては、例えば千代田化工建設株
式会社が「Ｃ−ＡＥＡＳ」の商標名で販売しているシス
テムを用いることができる。
【００１１】本発明の効果を確認するために、図１に示
した構成で複数のサンプル用の摩擦圧接部品を作成し
た。使用した固定側の被圧接部品４は、直径２０ｍｍの
銅製の円柱であり、また回転側の被圧接部品５は直径２
０ｍｍの銅・タングステン合金製の円柱であった。圧接
作業は、回転側の被圧接部品５を１８００ｒｐｍで回転
させた状態で、回転移動側構造部３をゆっくりと固定側
保持構造部２に向かって移動させ、回転する被圧接部品
５の先端を固定状態にある被圧接部品４の端部に接触さ
せ、その時に発生する摩擦熱で２つの被圧接部品４及び
５の先端部を溶融させることにより、被圧接部品４及び
５の先端部を圧接した。回転駆動部８には、被圧接部品
５が固定状態になると空回り状態になるクラッチ機構が
含まれている。
した構成で複数のサンプル用の摩擦圧接部品を作成し
た。使用した固定側の被圧接部品４は、直径２０ｍｍの
銅製の円柱であり、また回転側の被圧接部品５は直径２
０ｍｍの銅・タングステン合金製の円柱であった。圧接
作業は、回転側の被圧接部品５を１８００ｒｐｍで回転
させた状態で、回転移動側構造部３をゆっくりと固定側
保持構造部２に向かって移動させ、回転する被圧接部品
５の先端を固定状態にある被圧接部品４の端部に接触さ
せ、その時に発生する摩擦熱で２つの被圧接部品４及び
５の先端部を溶融させることにより、被圧接部品４及び
５の先端部を圧接した。回転駆動部８には、被圧接部品
５が固定状態になると空回り状態になるクラッチ機構が
含まれている。
【００１２】ＡＥセンサ１０によるアコースティック・
エミッション信号の測定は、圧接の前（被圧接部品４及
び５の先端部を接触させる前）から圧接の終了（前述の
空回りが発生する時点）まで行った。しかしながらＡＥ
信号処理装置１３では、圧接を開始してから（被圧接部
品４及び５の先端部が相互に接触したときから）数秒間
（具体的には１秒間）に発生するアコースティック・エ
ミッション信号に含まれる計測データから必要な計測パ
ラメータを得て、この計測パラメータを予め定めた評価
基準パラメータと比較して、圧接部の良否を判定した。
エミッション信号の測定は、圧接の前（被圧接部品４及
び５の先端部を接触させる前）から圧接の終了（前述の
空回りが発生する時点）まで行った。しかしながらＡＥ
信号処理装置１３では、圧接を開始してから（被圧接部
品４及び５の先端部が相互に接触したときから）数秒間
（具体的には１秒間）に発生するアコースティック・エ
ミッション信号に含まれる計測データから必要な計測パ
ラメータを得て、この計測パラメータを予め定めた評価
基準パラメータと比較して、圧接部の良否を判定した。
【００１３】図２（Ａ）は圧接部に重大な欠陥（接合強
度が不十分であったり、接合部に亀裂が入っている等の
欠陥）が発生しなかった良品の摩擦圧接部品が製造され
たときの累積イベントカウント（時間に対するイベント
数の累積値の変化）を示す図であり、図２（Ｂ）は圧接
部に重大な欠陥が発生した不良品の摩擦圧接部品が製造
されたときの累積イベントカウントを示す図である。両
者を対比すると、圧接が開始された時刻ｔ1 において、
不良品の摩擦圧接部品の圧接過程で得られる累積イベン
トカウントの値が急激に大きくなっているのが分かる。
この急激な変化はほぼ１秒以内に終了する。圧接開始直
後の１秒間に累積イベントカウントが急激に大きくなっ
た摩擦圧接部品の圧接部について破壊試験を行って圧接
部の良否を試験したところ、大部分の摩擦圧接部品の圧
接部に欠陥があることが分かった。なお図２（Ａ）及び
（Ｂ）において、ｔ0 は回転開始時刻であり、ｔ2 は回
転駆動部８の駆動を停止した時刻であり、ｔ2 以降は惰
性で空回りが発生している。
度が不十分であったり、接合部に亀裂が入っている等の
欠陥）が発生しなかった良品の摩擦圧接部品が製造され
たときの累積イベントカウント（時間に対するイベント
数の累積値の変化）を示す図であり、図２（Ｂ）は圧接
部に重大な欠陥が発生した不良品の摩擦圧接部品が製造
されたときの累積イベントカウントを示す図である。両
者を対比すると、圧接が開始された時刻ｔ1 において、
不良品の摩擦圧接部品の圧接過程で得られる累積イベン
トカウントの値が急激に大きくなっているのが分かる。
この急激な変化はほぼ１秒以内に終了する。圧接開始直
後の１秒間に累積イベントカウントが急激に大きくなっ
た摩擦圧接部品の圧接部について破壊試験を行って圧接
部の良否を試験したところ、大部分の摩擦圧接部品の圧
接部に欠陥があることが分かった。なお図２（Ａ）及び
（Ｂ）において、ｔ0 は回転開始時刻であり、ｔ2 は回
転駆動部８の駆動を停止した時刻であり、ｔ2 以降は惰
性で空回りが発生している。
【００１４】そこで本発明の品質検査方法では、一対の
被圧接部品の圧接を開始した直後数秒間（具体的には１
秒以内）に発生するアコースティック・エミッション信
号を計測して、このアコースティック・エミッション信
号から得た計測パラメータと予め定めた評価基準パラメ
ータとを比較して、摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査
することにしたのである。
被圧接部品の圧接を開始した直後数秒間（具体的には１
秒以内）に発生するアコースティック・エミッション信
号を計測して、このアコースティック・エミッション信
号から得た計測パラメータと予め定めた評価基準パラメ
ータとを比較して、摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査
することにしたのである。
【００１５】評価基準とするパラメータの種類によっ
て、良否の判定精度に差が出ることがわかった。例え
ば、累積イベントカウントを判定のパラメータに使用し
た場合には、どうしても９５％以上の判定率（良品と不
良品を正しく判定できた割合）を得ることができなかっ
た。この程度の判定率でも、従来の検査方法と比べれば
判定率は向上しているので、一応の効果は得られる。発
明者は、各種のパラメータを用いて判定率が１００％に
近くなるパラメータを探したところ、最大イベントカウ
ント発生率と継続時間対振幅の相関パターンのパラメー
タを評価基準に用いると判定率をほぼ１００％にするこ
とを見出した。
て、良否の判定精度に差が出ることがわかった。例え
ば、累積イベントカウントを判定のパラメータに使用し
た場合には、どうしても９５％以上の判定率（良品と不
良品を正しく判定できた割合）を得ることができなかっ
た。この程度の判定率でも、従来の検査方法と比べれば
判定率は向上しているので、一応の効果は得られる。発
明者は、各種のパラメータを用いて判定率が１００％に
近くなるパラメータを探したところ、最大イベントカウ
ント発生率と継続時間対振幅の相関パターンのパラメー
タを評価基準に用いると判定率をほぼ１００％にするこ
とを見出した。
【００１６】そこでまず最大イベントカウント発生率が
評価基準パラメータとして好ましいものであることを確
認した試験結果について以下に説明する。図３（Ａ）
は、接合部の品質が良品のイベントカウント発生率（単
位時間あたりのイベントの発生数）の経時変化を表す計
測データの一例であり、図３（Ｂ）は接合部の品質が不
良品のイベントカウント発生率の経時変化を表す計測デ
ータの一例である。図３（Ａ）及び（Ｂ）を対比する
と、圧接開始から１秒以内に得られるイベントカウント
発生率の最大値（最大イベントカウント発生率）が、図
２（Ａ）の良品では１０７９（ｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ）で
あるのに対し、図２（Ｂ）の不良品では、２１４３（ｃ
ｏｕｎｔ／ｓｅｃ）であった。最大イベントカウント発
生率を、１９のサンプル（摩擦圧接部品）について求め
た。その結果は図４に示した図表の通りである。なお１
番〜１９番のサンプルについては、最大イベントカウン
ト発生率を計測するのと同時に従来の品質管理装置によ
り移動量を測定して、従来の品質管理方法における判定
を行った。またすべてのサンプルについて、曲げ試験に
よる破壊試験を行って良否を判定した。図４の「圧接面
処理」の欄において、「通常処理」とは圧接面に特別な
処理をしていないものであり、「マシン油塗布」とは圧
接部に積極的に不良を発生させるために圧接面にマシン
油を塗布したものであり、「水性油塗布」も「マシン油
塗布」と同様に圧接部に積極的に不良を発生させるため
に圧接面に水性油を塗布したものである。
評価基準パラメータとして好ましいものであることを確
認した試験結果について以下に説明する。図３（Ａ）
は、接合部の品質が良品のイベントカウント発生率（単
位時間あたりのイベントの発生数）の経時変化を表す計
測データの一例であり、図３（Ｂ）は接合部の品質が不
良品のイベントカウント発生率の経時変化を表す計測デ
ータの一例である。図３（Ａ）及び（Ｂ）を対比する
と、圧接開始から１秒以内に得られるイベントカウント
発生率の最大値（最大イベントカウント発生率）が、図
２（Ａ）の良品では１０７９（ｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ）で
あるのに対し、図２（Ｂ）の不良品では、２１４３（ｃ
ｏｕｎｔ／ｓｅｃ）であった。最大イベントカウント発
生率を、１９のサンプル（摩擦圧接部品）について求め
た。その結果は図４に示した図表の通りである。なお１
番〜１９番のサンプルについては、最大イベントカウン
ト発生率を計測するのと同時に従来の品質管理装置によ
り移動量を測定して、従来の品質管理方法における判定
を行った。またすべてのサンプルについて、曲げ試験に
よる破壊試験を行って良否を判定した。図４の「圧接面
処理」の欄において、「通常処理」とは圧接面に特別な
処理をしていないものであり、「マシン油塗布」とは圧
接部に積極的に不良を発生させるために圧接面にマシン
油を塗布したものであり、「水性油塗布」も「マシン油
塗布」と同様に圧接部に積極的に不良を発生させるため
に圧接面に水性油を塗布したものである。
【００１７】図４の結果から分かるように、良品（曲げ
試験で良品と判定されたもの）と不良品（曲げ試験で不
良品と判定されたもの）の最大イベントカウント発生率
を比較すると、良品では最大イベントカウント発生率が
小くなるのに対して、不良品では最大イベントカウント
発生率が大きくなる傾向がある。具体的には、良品の最
大イベントカウント発生率が、最大で１３９２（ｃｏｕ
ｎｔ／ｓｅｃ）であるのに対し、不良品の最大イベント
カウント発生率が最小で１４２８（ｃｏｕｎｔ／ｓｅ
ｃ）であった。この結果から、最大イベントカウント発
生率の値が１４１０（ｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ）を超えるか
否かによりを圧接部の品質の良否を判定する［言い替え
ると評価基準パラメータとして最大イベントカウント発
生率を用いる場合の判定レベルを１４１０（ｃｏｕｎｔ
／ｓｅｃ）にする］と、１００％の判定率で品質検査を
行うことができるということになる。また図４から分か
るように、従来の検査方法では、良品及び不良品の判定
率が８５％とかなり低く、本発明の検査方法が優れてい
ることが分かる。
試験で良品と判定されたもの）と不良品（曲げ試験で不
良品と判定されたもの）の最大イベントカウント発生率
を比較すると、良品では最大イベントカウント発生率が
小くなるのに対して、不良品では最大イベントカウント
発生率が大きくなる傾向がある。具体的には、良品の最
大イベントカウント発生率が、最大で１３９２（ｃｏｕ
ｎｔ／ｓｅｃ）であるのに対し、不良品の最大イベント
カウント発生率が最小で１４２８（ｃｏｕｎｔ／ｓｅ
ｃ）であった。この結果から、最大イベントカウント発
生率の値が１４１０（ｃｏｕｎｔ／ｓｅｃ）を超えるか
否かによりを圧接部の品質の良否を判定する［言い替え
ると評価基準パラメータとして最大イベントカウント発
生率を用いる場合の判定レベルを１４１０（ｃｏｕｎｔ
／ｓｅｃ）にする］と、１００％の判定率で品質検査を
行うことができるということになる。また図４から分か
るように、従来の検査方法では、良品及び不良品の判定
率が８５％とかなり低く、本発明の検査方法が優れてい
ることが分かる。
【００１８】次に継続時間対振幅の相関パターン（測定
された複数のＡＥ信号の各継続時間とその継続時間中に
おけるイベントのパルスの振幅の分布の相関を示すパタ
ーン）が評価基準パラメータとして好ましいものである
ことを確認した試験結果について以下に説明する。図５
（Ａ）は、接合部の品質が良品の継続時間対振幅の相関
パターンの一例を示したものであり、図５（Ｂ）は接合
部の品質が不良品の継続時間対振幅の相関パターンの一
例を示したものである。図５（Ａ）及び（Ｂ）のパター
ンは、圧接開始から１秒以内のデータから求めた継続時
間対振幅の相関パターンである。図５（Ａ）に示された
良品のパターンの場合には、振幅が３７ｄＢから４６ｄ
Ｂの比較的小さい範囲に入っており、しかも継続時間が
２００から１６００μｓｅｃの範囲に入るＡＥ信号が発
生している。これに対して図５（Ｂ）に示された不良品
のパターンの場合では、振幅がすべて４７ｄＢ以上であ
り、しかも継続時間が６００μｓｅｃ以下のＡＥ信号が
多数発生していることが分る。すなわち、良品では継続
時間対振幅の相関パターンが、比較的低い振幅でかつ継
続時間が比較的長い分布形態（Ａ型分布）を示し、不良
品では継続時間対振幅の相関パターンが、比較的高い振
幅でかつ継続時間が比較的短い分布形態（Ｂ型分布）を
示す。
された複数のＡＥ信号の各継続時間とその継続時間中に
おけるイベントのパルスの振幅の分布の相関を示すパタ
ーン）が評価基準パラメータとして好ましいものである
ことを確認した試験結果について以下に説明する。図５
（Ａ）は、接合部の品質が良品の継続時間対振幅の相関
パターンの一例を示したものであり、図５（Ｂ）は接合
部の品質が不良品の継続時間対振幅の相関パターンの一
例を示したものである。図５（Ａ）及び（Ｂ）のパター
ンは、圧接開始から１秒以内のデータから求めた継続時
間対振幅の相関パターンである。図５（Ａ）に示された
良品のパターンの場合には、振幅が３７ｄＢから４６ｄ
Ｂの比較的小さい範囲に入っており、しかも継続時間が
２００から１６００μｓｅｃの範囲に入るＡＥ信号が発
生している。これに対して図５（Ｂ）に示された不良品
のパターンの場合では、振幅がすべて４７ｄＢ以上であ
り、しかも継続時間が６００μｓｅｃ以下のＡＥ信号が
多数発生していることが分る。すなわち、良品では継続
時間対振幅の相関パターンが、比較的低い振幅でかつ継
続時間が比較的長い分布形態（Ａ型分布）を示し、不良
品では継続時間対振幅の相関パターンが、比較的高い振
幅でかつ継続時間が比較的短い分布形態（Ｂ型分布）を
示す。
【００１９】図４に示したサンプル１〜１９について、
継続時間対振幅の相関パターンの分布形態を判定した結
果を図６の図表に示した。なお番号の欄には、図４の番
号の欄に示したサンプルの番号を示してある。図６か
ら、良品では継続時間対振幅の相関パターンがＡ型分布
となり、不良品では継続時間対振幅の相関パターンがＢ
型分布となることが明確に分かる。したがって継続時間
対振幅の相関パターンの分布パターンを評価基準パラメ
ータとすれば、最大イベントカウント発生率を評価基準
パラメータとして用いる場合と同様に、１００％の判定
率で検査を行える。
継続時間対振幅の相関パターンの分布形態を判定した結
果を図６の図表に示した。なお番号の欄には、図４の番
号の欄に示したサンプルの番号を示してある。図６か
ら、良品では継続時間対振幅の相関パターンがＡ型分布
となり、不良品では継続時間対振幅の相関パターンがＢ
型分布となることが明確に分かる。したがって継続時間
対振幅の相関パターンの分布パターンを評価基準パラメ
ータとすれば、最大イベントカウント発生率を評価基準
パラメータとして用いる場合と同様に、１００％の判定
率で検査を行える。
【００２０】現在までのところ最大イベントカウント発
生率と継続時間対振幅の相関パターンを判定のパラメー
タとして用いればほぼ１００％の判定率で検査を行える
ことが分かっているが、その他のパラメータを用いた場
合でも、１００％またはそれに近い判定率を得られるこ
とは当業者に容易に推測できるであろう。したがって、
本発明は、最大イベントカウント発生率と継続時間対振
幅の相関パターンを判定のパラメータを評価基準のパラ
メータとして用いる場合に限定されるものではない。
生率と継続時間対振幅の相関パターンを判定のパラメー
タとして用いればほぼ１００％の判定率で検査を行える
ことが分かっているが、その他のパラメータを用いた場
合でも、１００％またはそれに近い判定率を得られるこ
とは当業者に容易に推測できるであろう。したがって、
本発明は、最大イベントカウント発生率と継続時間対振
幅の相関パターンを判定のパラメータを評価基準のパラ
メータとして用いる場合に限定されるものではない。
【００２１】上記の例は銅製の被圧接部品と銅・タング
ステン合金製の圧接部品を摩擦圧接した場合について説
明したが、銅と銅、アルミニウムと銅のように他の材質
の金属部品どうしを摩擦圧接して摩擦圧接部品を製造す
る場合においても、本発明の品質検査方法により、圧接
部の品質を非破壊でしかもリアルタイムで検査すること
ができるのは勿論である。
ステン合金製の圧接部品を摩擦圧接した場合について説
明したが、銅と銅、アルミニウムと銅のように他の材質
の金属部品どうしを摩擦圧接して摩擦圧接部品を製造す
る場合においても、本発明の品質検査方法により、圧接
部の品質を非破壊でしかもリアルタイムで検査すること
ができるのは勿論である。
【００２２】また上記の例では、ＡＥ信号処理装置１３
において、評価基準パラメータと計測パラメータとの比
較を行って良否の判定をしているが、評価基準パラメー
タと計測パラメータとの比較を人間が行ってもよいのは
勿論である。
において、評価基準パラメータと計測パラメータとの比
較を行って良否の判定をしているが、評価基準パラメー
タと計測パラメータとの比較を人間が行ってもよいのは
勿論である。
【００２３】更に上記例では、１つのパラメータだけ
で、良否を判定しているが、複数のパラメータを用いて
良否の判定を行ってよいのは勿論である。
で、良否を判定しているが、複数のパラメータを用いて
良否の判定を行ってよいのは勿論である。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、アコースティック・エ
ミッション信号を利用した非破壊検査により、非破壊で
しかもリアルタイムで摩擦圧接部品の圧接部の品質を従
来よりも高い精度で検査することができる。
ミッション信号を利用した非破壊検査により、非破壊で
しかもリアルタイムで摩擦圧接部品の圧接部の品質を従
来よりも高い精度で検査することができる。
【００２５】特に摩擦圧接を開始した直後の１秒以内に
発生するアコースティック・エミッション信号を計測し
て、その計測データに基いて検査をすれば、更に高い検
査精度で確実に品質の良否を検査することができる。
発生するアコースティック・エミッション信号を計測し
て、その計測データに基いて検査をすれば、更に高い検
査精度で確実に品質の良否を検査することができる。
【００２６】また判定のパラメータとして、最大イベン
トカウント発生率または継続時間対振幅の相関パターン
を用いると、圧接部品の良否ををほぼ１００％に近い判
定率で判定することができる。
トカウント発生率または継続時間対振幅の相関パターン
を用いると、圧接部品の良否ををほぼ１００％に近い判
定率で判定することができる。
【図１】本発明の摩擦圧接部品の品質検査方法を実施す
る際の摩擦圧接機と検査装置とを概略的に示した図であ
る。
る際の摩擦圧接機と検査装置とを概略的に示した図であ
る。
【図２】（Ａ）は圧接部に重大な欠陥が発生しなかった
良品の摩擦圧接部品が製造されたときの累積イベントカ
ウントを示す図であり、（Ｂ）は圧接部に重大な欠陥が
発生した不良品の摩擦圧接部品が製造されたときの累積
イベントカウントを示す図である。
良品の摩擦圧接部品が製造されたときの累積イベントカ
ウントを示す図であり、（Ｂ）は圧接部に重大な欠陥が
発生した不良品の摩擦圧接部品が製造されたときの累積
イベントカウントを示す図である。
【図３】（Ａ）は、接合部の品質が良品のイベントカウ
ント発生率の経時変化を表す計測データの一例であり、
（Ｂ）は接合部の品質が不良品のイベントカウント発生
率の経時変化を表す計測データの一例である。
ント発生率の経時変化を表す計測データの一例であり、
（Ｂ）は接合部の品質が不良品のイベントカウント発生
率の経時変化を表す計測データの一例である。
【図４】１９個のサンプルについて行った試験における
最大イベントカウント発生率と良否の結果の関係を説明
するために用いる試験結果を図に表した図表である。
最大イベントカウント発生率と良否の結果の関係を説明
するために用いる試験結果を図に表した図表である。
【図５】（Ａ）は、接合部の品質が良品の継続時間対振
幅の相関パターンの一例を示したものであり、（Ｂ）は
接合部の品質が不良品の継続時間対振幅の相関パターン
の一例を示したものである。
幅の相関パターンの一例を示したものであり、（Ｂ）は
接合部の品質が不良品の継続時間対振幅の相関パターン
の一例を示したものである。
【図６】１９個のサンプルについて行った試験における
継続時間対振幅の相関パターンと良否の結果の関係を説
明するために用いる試験結果を図に表した図表である。
継続時間対振幅の相関パターンと良否の結果の関係を説
明するために用いる試験結果を図に表した図表である。
１ 摩擦圧接機 ２ 固定側保持構造部 ３ 回転移動側構造部 ４，５ 被圧接部品 ６，７ チャック ８ 回転駆動部 ９ 直線駆動部 １０ ＡＥセンサ １１ プリアンプ １２ メインアンプ １３ ＡＥ信号処理装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕晶 神奈川県横浜市鶴見区鶴見中央二丁目12番 １号 千代田化工建設株式会社内 (72)発明者 相川 隆之 東京都品川区荏原５丁目２番１号 株式会 社三英社製作所内 (72)発明者 今野 茂 東京都品川区荏原５丁目２番１号 株式会 社三英社製作所内 (72)発明者 笠原 慎太郎 東京都品川区荏原５丁目２番１号 株式会 社三英社製作所内 Ｆターム(参考） 2G024 AA30 CA09 CA13 CA30 DA01 DA09 2G047 AC05 BA05 BC03 GG33 GG36
Claims (3)
- 【請求項１】 摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査する
方法であって、 一対の被圧接部品の圧接を開始した直後数秒間の間に発
生するアコースティック・エミッション信号を計測し、 前記アコースティック・エミッション信号から得た計測
パラメータと予め定めた評価基準パラメータとを比較し
て、前記摩擦圧接部品の圧接部の品質を検査することを
特徴とする摩擦圧接部品の品質検査方法。 - 【請求項２】 前記数秒が１秒以下である請求項１に記
載の摩擦圧接部品の品質検査方法。 - 【請求項３】 前記計測パラメータが前記１秒間におけ
る最大イベントカウント発生率及び継続時間対振幅の相
関パターンの少なくとも１つである請求項１または２に
記載の摩擦圧接部品の品質検査方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21765198A JP3901854B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 摩擦圧接部品の品質検査方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21765198A JP3901854B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 摩擦圧接部品の品質検査方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046696A true JP2000046696A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3901854B2 JP3901854B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=16707603
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21765198A Expired - Fee Related JP3901854B2 (ja) | 1998-07-31 | 1998-07-31 | 摩擦圧接部品の品質検査方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3901854B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6857553B1 (en) * | 2002-04-17 | 2005-02-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for in-process sensing of manufacturing quality |
| JP2008224261A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 網破れ検出方法およびふるい分け装置 |
| JP2010197150A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Ihi Corp | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
| US7939780B2 (en) * | 2005-10-20 | 2011-05-10 | Denso Corporation | Abnormality determination and estimation method, and abnormality determination and estimation device for weld product |
| JP2013524233A (ja) * | 2010-04-06 | 2013-06-17 | バレル ユーロプ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | Ｐｄｃ、ｐｃｂｎ、または他の高硬度もしくは超高硬度のインサート材のための音響放射靱性試験 |
-
1998
- 1998-07-31 JP JP21765198A patent/JP3901854B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6857553B1 (en) * | 2002-04-17 | 2005-02-22 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method and apparatus for in-process sensing of manufacturing quality |
| US7939780B2 (en) * | 2005-10-20 | 2011-05-10 | Denso Corporation | Abnormality determination and estimation method, and abnormality determination and estimation device for weld product |
| JP2008224261A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 網破れ検出方法およびふるい分け装置 |
| JP2010197150A (ja) * | 2009-02-24 | 2010-09-09 | Ihi Corp | 損傷評価装置及び損傷評価方法 |
| JP2013524233A (ja) * | 2010-04-06 | 2013-06-17 | バレル ユーロプ ソシエテ パ アクシオンス シンプリフィエ | Ｐｄｃ、ｐｃｂｎ、または他の高硬度もしくは超高硬度のインサート材のための音響放射靱性試験 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3901854B2 (ja) | 2007-04-04 |
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|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
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