JP2000329717A - 溶着状態検査システム - Google Patents

溶着状態検査システム

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JP2000329717A
JP2000329717A JP13854599A JP13854599A JP2000329717A JP 2000329717 A JP2000329717 A JP 2000329717A JP 13854599 A JP13854599 A JP 13854599A JP 13854599 A JP13854599 A JP 13854599A JP 2000329717 A JP2000329717 A JP 2000329717A
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JP
Japan
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welding
temperature
jig
state inspection
inspection system
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JP13854599A
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English (en)
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Tomohiro Arakawa
智広 荒川
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Toyota Auto Body Co Ltd
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
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Publication date
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    • B29C66/91214—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature, the heat or the thermal flux by measuring the temperature with special temperature measurement means or methods by measuring the electrical resistance of a resistive element belonging to one of the parts to be welded, said element acting, e.g. as a thermistor
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 置かれている環境の影響が小さく、かつ、メ
ンテナンスが不要であり、設備投資費および維持費を低
減できる溶着状態検査システムを実現する。 【構成】 下治具３０の装着面３２であって溶着箇所６
３と対応する部分には突起部３５が形成されており、突
起部３５の内部には熱電対８０が収容されている。突起
部３５の下方には熱電対収容凹部３６と連通する貫通孔
３７が形成されており、その貫通孔３７には熱電対８０
のリード線８１、８２が導出されている。突き刺し跡７
３として示すように、突起部３５を溶着リブ７２の内部
に溶着箇所６３に向けて突き刺すことにより、溶着箇所
６３の温度を熱電対８０により検出できる

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、振動溶着機を用いて
溶着された部分の溶着状態を検査する溶着状態検査シス
テムに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記溶着状態検査システムとし
て、たとえば、サーモグラフィを用いて溶着部分の温度
を計測し、その計測結果に基づいて溶着部分の溶着状態
を判定するものが知られている。その従来の溶着状態検
査システムの主要構成を図９に示す。従来の溶着状態検
査システムには、振動溶着機１００と、この振動溶着機
１００により溶着された部分を撮影する赤外線カメラ２
００と、この赤外線カメラ２００により撮影された映像
の温度分布を解析するサーモグラフィ本体２０１とが備
えられている。振動溶着機１００には、振動するヘッド
１０１と、このヘッド１０１に取り付けられており、溶
着対象となる一方の樹脂製部品１０４を装着する上治具
１０２と、他方の樹脂製部品１０５を装着する下治具１
０３とが備えられている。そして、サーモグラフィ本体
２０１は、赤外線カメラ２００により撮影された樹脂製
部品の温度分布のうち、溶着箇所の温度が所定の温度以
下であると判定した場合に、溶着不良を示すＬＥＤラン
プなどを点灯する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の溶
着状態検査システムでは、たとえば赤外線カメラ２００
の前を熱風が通過しただけで、即座にその熱風の温度の
影響を受けてしまうため、正確な温度の判定をできない
という問題がある。つまり、上記従来の溶着状態検査シ
ステムは、赤外線カメラ２００周囲の環境温度の変化に
より、計測精度が低下し易いという問題がある。また、
上記従来の溶着状態検査システムでは、上治具１０２が
上昇するまで、あるいは下治具１０３が下降するまでの
間は、樹脂製部品１０２、１０３が赤外線カメラ２００
の撮影範囲に入らないため、その間検査ができないので
検査効率が低いという問題もある。さらに、上記従来の
溶着状態検査システムでは、赤外線を検出するセンサの
感度を高めるために、センサ部分を約−２００℃に維持
するためのヘリウムガスを用いているが、約２，０００
時間でヘリウムガスが劣化あるいは抜けてしまうため、
定期的にヘリウムガスを補充しなければならないという
問題がある。またさらに、上記従来の溶着状態検査シス
テムは、システムが高価であるとともに、定期的に補充
するヘリウムガスも高価であるため、設備投資費が高
く、かつ、維持費も高いという問題もある。
【０００４】そこでこの発明は、上述した諸問題を解決
するためになされたものであり、その目的とするところ
は、置かれている環境の影響が小さく、かつ、メンテナ
ンスが不要であり、設備投資費および維持費を低減でき
る溶着状態検査システムを実現することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用および発明の効果】
この発明は、上記目的を達成するため、請求項１ないし
請求項７に記載の発明では、少なくとも溶着対象箇所が
熱可塑性樹脂により形成された第１の部品を装着する第
１の治具と、この第１の治具に対向して配置されてお
り、少なくとも溶着対象箇所が熱可塑性樹脂により形成
された第２の部品を装着する第２の治具とを備え、前記
第１の治具に装着された第１の部品と前記第２の治具に
装着された第２の部品とを、溶着対象箇所同士を接触さ
せた状態で前記第１の治具および第２の治具の少なくと
も一方を接触面方向に振動させ、接触箇所に発生する摩
擦熱により、前記溶着対象箇所同士を溶着する振動溶着
機により溶着された箇所の溶着状態を検査するシステム
において、前記第１および第２の治具の少なくとも一方
の治具において前記溶着対象箇所の近傍に設けられた温
度検出素子と、この温度検出素子により検出された温度
が所定値に達したか否かを判定する判定手段と、この判
定手段による判定結果を報知する報知手段とが備えられ
たという技術的手段を用いる。
【０００６】振動溶着機により溶着対象箇所が溶着され
ると、その溶着された箇所に発生した熱は、上記溶着対
象箇所の近傍に設けられた温度検出素子に伝導するた
め、その温度検出素子により、上記溶着箇所の温度に対
応する温度を検出することができる。そして、判定手段
は、温度検出素子により検出された温度が所定値に達し
たか否かを判定する。たとえば、上記溶着対象箇所が良
好に溶着された場合に上記温度検出素子により検出され
る温度を予め測定して求めておき、その求めた温度、あ
るいは、その求めた温度に基づいて定めた許容温度を上
記所定温度として設定しておく。また、判定手段による
判定結果は、報知手段により報知されるため、上記溶着
箇所が確実に溶着されているか、あるいは、溶着不十分
であるか、もしくは、未溶着であるかなどを知ることが
できる。たとえば、後述する発明の実施の形態に記載す
るように、異常報知ＬＥＤ９１を点灯させ、あるいは、
音を再生し、もしくは、モニタにメッセージを表示した
りすることにより、溶着箇所が溶着不十分あるいは未溶
着であることを知らせることができる。
【０００７】以上のように請求項１ないし請求項７に記
載の発明によれば、温度検出素子を用いるため、環境温
度の変化に敏感なサーモグラフィを用いた従来の溶着状
態検査システムよりも環境温度の変化による影響が小さ
いので、検出精度を高めることができる。しかも、温度
検出素子は、治具の所定個所に設けられており、振動溶
着中のみならず治具が移動しているときも温度検出が可
能であるため、治具が部品から離れるのを待たなければ
ならない従来の溶着状態検査システムよりも検査効率を
高めることができる。また、サーモグラフィのようにヘ
リウムガスの定期的な補充が不要なため、メンテナンス
の手間をなくすことができるし、維持費も殆どかからな
い。さらに、温度検出素子、たとえば、熱電対やサーミ
スタなどは、サーモグラフィよりも遙かに安価であるた
め、設備投資費を大幅に低減することができる。
【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の溶着状態検査システムにおいて、前記第１および第
２の治具の少なくとも一方の治具における前記部品が装
着される面のうち、前記溶着対象箇所に対応する部分に
は、内部に前記温度検出素子が設けられた先の尖った突
起部が形成されており、その突起部を前記部品の治具側
の面から前記溶着対象箇所に向けて挿入することによ
り、前記温度を検出するという技術的手段を用いる。
【０００９】つまり、上記突起部を部品の治具側の面か
ら上記溶着対象箇所に向けて挿入することにより、突起
部の内部に設けられた温度検出素子を溶着対象箇所に近
付けることができる。したがって、溶着箇所の熱が温度
検出素子に伝導する際の伝導効率が高くなるため、温度
検出精度を高めることができ、かつ、検出時間を短縮す
ることができる。
【００１０】請求項３に記載の発明では、請求項１に記
載の溶着状態検査システムにおいて、前記第１および第
２の治具の少なくとも一方の治具における前記部品が装
着される面のうち、前記溶着対象箇所に対応する部分に
は凹部が形成されており、その凹部に前記温度検出素子
が収容されているという技術的手段を用いる。
【００１１】つまり、第１および第２の治具における部
品が装着される面のうち、溶着対象箇所に対応する部分
に凹部が形成されており、その凹部に温度検出素子が収
容されているため、部品装着面上に突起部を形成する必
要がない。したがって、前述の突起部を挿入できない
程、部品の肉厚が薄い場合であっても温度検出を行うこ
とができる。また、部品を傷付けることなく温度検出を
行うことができる。
【００１２】請求項４に記載の発明では、請求項１ない
し請求項３のいずれか１つに記載の溶着状態検査システ
ムにおいて、前記判定手段は、前記温度検出素子により
検出された温度を所定時間積分するとともに、その積分
値が所定値に達したか否かを判定し、前記報知手段は、
前記判定手段が、前記積分値が所定値に達しなかったと
判定した場合に前記溶着箇所の溶着状態の異常を報知す
るという技術的手段を用いる。
【００１３】温度検出素子により検出された温度を所定
時間積分し、その積分値が所定値に達したか否かを判定
するため、つまり、所定時間の温度の総和に基づいて判
定するため、検出途中でノイズが混入し、検出された温
度が小さく変動した場合であっても、その変動による判
定結果への影響を小さくできる。したがって、温度検出
途中でノイズが混入した場合であっても精度の高い温度
検出を行うことができるため、精度の高い判定を行うこ
とができる。
【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項１ない
し請求項３のいずれか１つに記載の溶着状態検査システ
ムにおいて、前記判定手段は、前記温度検出素子により
検出された温度を所定時間微分するとともに、その微分
値が所定値に達したか否かを判定し、前記報知手段は、
前記判定手段が、前記微分値が所定値に達しなかったと
判定した場合に前記溶着箇所の溶着状態の異常を報知す
るという技術的手段を用いる。
【００１５】温度検出素子により検出された温度を所定
時間微分し、その微分値が所定値に達したか否かを判定
するため、つまり、ある時間の検出温度の変化率に基づ
いて判定するため、短時間で温度検出を行うことができ
る。たとえば、溶着対象箇所が十分に溶着された場合に
おいて、温度上昇の勾配が急になるときの経過時間を予
め測定しておき、その経過時間に近づいたときに温度検
出および判定を行うように設定すれば、判定を行うＣＰ
Ｕの負荷を軽減することができる。
【００１６】請求項６に記載の発明では、請求項１ない
し請求項５のいずれか１つに記載の溶着状態検査システ
ムにおいて、環境温度を検出する環境温度検出手段が備
えられており、前記判定手段は、前記判定を行う際に前
記環境温度検出手段により検出された環境温度に対応す
る温度補償を行ってから前記判定を行うという技術的手
段を用いる。
【００１７】つまり、温度検出素子が、環境温度の変化
による影響を受け、その検出特性が変化した場合であっ
ても、環境温度に対応する温度補償を行ってから判定を
行うため、精度の高い判定を行うことができる。
【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項１ない
し請求項６のいずれか１つに記載の溶着状態検査システ
ムにおいて、前記温度検出素子は、熱電対であるという
技術的手段を用いる。
【００１９】つまり、熱電対は小型であるため、溶着対
象箇所が小さい場合であっても、その近傍に設けること
ができるので、温度検出精度を高めることができる。し
かも、熱電対は小型であるため、治具に形成した突起部
や凹部などに収容する場合に、突起部や凹部の大きさを
小さくすることができるので、治具の改造程度が小さく
て済む。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る溶着状態検
査システムの第１実施形態について図を参照して説明す
る。図１は、この第１実施形態の溶着状態検査システム
の主要構成を一部断面図を含んで示す説明図である。な
お、以下の各実施形態では、この発明に係る溶着状態検
査システムとして、自動車のインスツルメントパネルの
裏面に空気流路用のダクトを振動溶着する場合を例に挙
げて説明する。
【００２１】図１に示すように、この溶着状態検査シス
テムは、振動溶着機１０と、溶着箇所の溶着状態を検査
するコンピュータ５０とから構成される。振動溶着機１
０には、ブリッジ１１が備えられており、そのブリッジ
１１には、図中矢印Ｆ１で示す方向に振動するバイブレ
ータ１２が取り付けられている。バイブレータ１２に
は、スプリング１３が内蔵されており、バイブレータ１
２の両側には、マグネットコイル１４がそれぞれ設けら
れている。バイブレータ１２の下面には、上治具２０が
取り付けられており、その上治具２０に対向する下方に
は基本フレームベース１５上に下治具３０が取付けられ
ている。下治具３０の両側方は、それぞれ取付部材１６
を介してガイドシャフト１７に取付けられており、図中
矢印Ｆ２で示す方向に昇降可能になっている。
【００２２】また、振動溶着機１０には、バイブレータ
１２の振動制御、上治具２０および下治具３０の昇降制
御などを行う制御ユニット４０と、上治具２０および下
治具３０の昇降などを行う油圧ユニット４１と、マグネ
ットコイル１４に発振信号を出力する発振機４２と、上
治具２０および下治具３０の昇降位置の検出、治具に樹
脂製品が装着されているか否かなどの検出などを行うセ
ンサ４３とが備えられている。なお、この実施形態で
は、バイブレータ１２の振動周期は１００Ｈｚであり、
振動幅は±２．０ｍｍである。
【００２３】次に、上治具２０および下治具３０の構造
について、それを示す図２を参照して説明する。上治具
２０の上面には、上治具２０を着脱化するためのボルト
等２１が取り付けられており、下面には、インスツルメ
ントパネル６０を装着する装着面２２が形成されてい
る。装着面２２は、インスツルメントパネル６０の意匠
面６１の形状に対応した形状に形成されており、その装
着面２２には、インスツルメントパネル６０の意匠面６
１の保護および滑り止めを行うための樹脂層２３が形成
されている。
【００２４】下治具３０は、取付板３１の上面に取り付
けられており、下治具３０の上面には、ダクト７０の下
面の形状に対応した形状の装着面３２が形成されてい
る。ダクト７０の湾曲部７１の各頂部の上面には、イン
スツルメントパネル６０を振動溶着する溶着リブ７２が
それぞれ形成されている。また、下治具３０の内部に
は、押出しシリンダ３３が設けられており、押出しシリ
ンダ３３が駆動されると、ピストン３４が上昇し、イン
スツルメントパネル６０が溶着されたダクト７０を装着
面３２から上方へ押し上げる。なお、この実施形態で
は、インスツルメントパネル６０およびダクト７０は、
それぞれポリプロピレンにより成型されており、溶着温
度は、１９０〜２２０℃である。また、インスツルメン
トパネル６０の肉厚は、２．３〜３．５ｍｍであり、ダ
クト７０の肉厚は、１．５ｍｍであり、溶着リブ７２の
突出高さは、２．０ｍｍである。また、溶着リブ７２の
間隔は、１００〜２００ｍｍである。さらに、上治具２
０および下治具３０は、アルミニウムにより形成されて
いる。
【００２５】次に、下治具３０の内部構造について図３
を参照して説明する。図３（Ａ）は、下治具３０の一部
内部構造を示す説明図であり、図３（Ｂ）は、図３
（Ａ）に示す下治具３０の頂部を拡大して示す説明図で
あり、図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示す下治具３０に内
蔵された熱電対の説明図である。図３（Ａ）に示すよう
に、下治具３０の装着面３２であって、溶着リブ７２の
溶着箇所６３と対応する部分には、先の尖った突起部３
５が形成されており、突起部３５の内部には、図３
（Ｃ）に示す熱電対８０が収容されている。図３（Ｂ）
に示すように、突起部３５の内部には、熱電対８０を収
容するための熱電対収容凹部３６が形成されており、そ
の熱電対収容凹部３６の底部３８は、熱電対８０の先端
部８３が密着する形状に形成されている。下治具３０の
突起部３５の下方には、熱電対収容凹部３６と連通する
貫通孔３７が形成されており、その貫通孔３７には、熱
電対８０のリード線８１、８２が導出されている。
【００２６】つまり、突起部３５を図３（Ａ）におい
て、突き刺し跡７３として示すように、溶着リブ７２の
内部に溶着箇所６３に向けて突き刺すことにより、溶着
箇所６３の温度を熱電対８０により検出できるように構
成されている。しかも、熱電対８０を溶着箇所６３に近
付けることができるため、溶着箇所６３の熱が熱電対８
０に伝導する際の伝導効率が高くなるため、温度検出精
度を高めることができ、かつ、検出時間を短縮すること
ができる。また、熱電対８０は径の小さい円柱形状に形
成できるため、突起部３５を径が細く先の尖った形状に
することができるので、溶着リブ７２に形成される突き
刺し跡７３を小さくできる。なお、この実施形態では、
突き刺し跡７３の深さは、１．０〜１．５ｍｍである。
【００２７】次に、この溶着状態検査システムの電気的
構成について、それをブロックで示す図４（Ａ）を参照
して説明する。振動溶着機１０には、下治具３０に内蔵
された複数の熱電対８０と、振動溶着機１０が置かれて
いる環境の温度を検出する温度センサ９０とが備えられ
ており、それらは、コンピュータ５０に備えられた入力
装置５１に接続されている。入力装置５１は、各熱電対
８０および温度センサ９０から出力された検出信号をデ
ジタルの信号に変換する。入力装置５１は、コンピュー
タ本体５２に備えられたＩ／Ｏインターフェース５３に
接続されており、Ｉ／Ｏインターフェース５３には、Ｃ
ＰＵ５４が接続されている。ＣＰＵ５４は、熱電対８０
および温度センサ９０により検出された温度に基づい
て、溶着箇所６３（図３（Ａ））の溶着状態が良好であ
るか、あるいは不良であるかなどの判定と、溶着状態が
不良である場合の異常報知などを行う。
【００２８】ＣＰＵ５４には、ＲＡＭ５５およびＲＯＭ
５９が接続されている。ＲＯＭ５９には、その記憶内容
を説明する図４（Ｂ）に示すように、オペレーティング
システム（ＯＳ）５９ａ、溶着箇所６３の温度を演算す
るための温度演算プログラム５９ｂ、溶着箇所６３の溶
着状態の良否を判定するための判定プログラム５９ｃ、
溶着箇所６３の溶着不良を報知するための報知プログラ
ム５９ｄなどが記憶されている。ＲＡＭ５５は、ＣＰＵ
５４が上記各種プログラムを実行する際に、その実行す
るプログラムを一時的に記憶する。また、Ｉ／Ｏインタ
ーフェース５３には、ＣＰＵ５４により、溶着箇所６３
が溶着不良であると判定された場合に点灯する異常報知
ＬＥＤ９１と、マウス５６と、キーボード５７と、モニ
タ５８とが接続されている。
【００２９】次に、ＣＰＵ５４が、溶着箇所６３の溶着
状態を判定するために実行する処理の流れについて図５
および図６を参照して説明する。図５は、ＣＰＵ５４の
処理の流れを示すフローチャートであり、図６は、溶着
箇所６３の昇温特性を示すグラフである。なお、この実
施形態では、図６のグラフに示すように、振動溶着を行
う時間は１０秒であり、溶着状態が良好な場合は、溶着
箇所６３に発生した熱が熱電対８０に伝導し、その温度
が最大になるまでに、振動溶着終了から１０秒かかるも
のとする。また、以下の処理は、複数の熱電対８０によ
り検出される各検出温度のそれぞれについて実行する。
【００３０】ＣＰＵ５４は、振動溶着の開始されたこと
を検出すると（ステップ（以下、Ｓと略す）１０）、振
動溶着開始からの経過時間をカウントするタイマＴＡを
スタートする（Ｓ１２）。続いて、ＣＰＵ５４は、入力
装置５１から各熱電対８０の検出温度に対応する検出温
度信号と、温度センサ９０の検出温度に対応する環境温
度信号とを入力し（Ｓ１４）、それぞれの温度信号の積
分を開始する（Ｓ１６）。続いて、ＣＰＵ５４は、タイ
マＴＡのカウント値がＴ１（この実施形態では２０秒）
以上になるまで温度信号の入力および積分を行い（Ｓ１
４、Ｓ１６）、タイマＴＡのカウント値がＴ１以上にな
ると（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、積分を終了する（Ｓ２０）。
【００３１】そして、ＣＰＵ５４は、検出温度信号の積
分値から、振動溶着開始から１０秒経過時点（ＴＡ＝１
０）までの積分値Ｃ１と、振動溶着開始から１０秒経過
時点から２０秒経過時点までの環境温度信号の積分値Ｃ
２とを減算して積分値Ｃを演算し、さらにその積分値Ｃ
から環境温度による変動分αを減算する。つまり、環境
温度の変化による温度補償を行う。そして、その値（Ｃ
−α）が、予め設定されているしきい値Ｃ３以上である
か否かを判定する（Ｓ２２）。続いて、ＣＰＵ５４は、
（Ｃ−α）がＣ３以上である場合は（Ｓ２２：Ｙｅ
ｓ）、この処理を終了し、次の振動溶着開始まで待機す
る（Ｓ１０）。一方、ＣＰＵ５４は、（Ｃ−α）がＣ３
より小さい場合は（Ｓ２２：Ｎｏ）、異常信号を出力す
る（Ｓ２４）。これにより、異常報知ＬＥＤ９１（図４
（Ａ））が点灯するため、この溶着状態検査システムを
操作する者は、溶着箇所６３の溶着不良を知ることがで
きる。なお、温度演算プログラム５９ｂ（図４（Ｂ））
の中には、環境温度と変動分αとを対応付けたマップが
設定されており、温度センサ９０（図４（Ａ））により
検出された環境温度に対応する変動分αが上記マップか
ら選択される。また、この実施形態では、熱電対８０に
よる検出温度の最大温度は、常温を２５℃とすると、常
温に約１０℃を加算した値、つまり約３５℃である。
【００３２】以上のように、第１実施形態の溶着状態検
査システムを使用すれば、熱電対８０を用いるため、環
境温度の変化に敏感なサーモグラフィを用いた従来の溶
着状態検査システムよりも環境温度の変化による影響を
小さくできるので、検出精度を高めることができる。し
かも、熱電対８０は、下治具３０に内蔵されており、下
治具３０が下降しているときも温度検出が可能であるた
め、治具が樹脂製部品から離れるのを待たなければなら
ない従来の溶着状態検査システムよりも検査効率を高め
ることができる。
【００３３】また、サーモグラフィのようにヘリウムガ
スの定期的な補充が不要なため、メンテナンスの手間を
なくすことができるし、維持費も殆どかからない。さら
に、熱電対８０は、サーモグラフィよりも遙かに安価で
あるため、設備投資費を大幅に低減することができる。
さらに、熱電対８０の検出温度に対応する検出温度信号
を振動溶着開始から一定時間積分し、その積分値がしき
い値以上であるか否かを判定するため、つまり、一定時
間の温度の総和に基づいて判定するため、検出途中でノ
イズが混入し、検出された温度が変動した場合であって
も、その変動による判定結果への影響を小さくできる。
したがって、温度検出途中でノイズが混入した場合であ
っても精度の高い温度検出を行うことができるため、精
度の高い検査を行うことができる。また、環境温度に対
応する温度補償を行ってから判定を行うため、環境温度
の変化による影響を受けない精度の高い検査を行うこと
ができる。なお、振動溶着が終了してから積分および判
定を行うこともできる。
【００３４】次に、この発明の第２実施形態に係る溶着
状態検査システムについて図７を参照して説明する。図
７（Ａ）は、下治具３０の一部内部構造を示す説明図で
あり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す下治具３０の頂
部を拡大して示す説明図である。なお、この第２実施形
態に係る溶着状態検査システムは、熱電対の取付構造以
外は、上述の第１実施形態に係る溶着状態検査システム
と同じであるため、同じ部分の説明を省略する。
【００３５】図７（Ａ）に示すように、下治具３０の装
着面３２であって、溶着リブ７２の溶着箇所６３と対応
する部分には、凹部３９が形成されており、その凹部３
９の開口部には、その開口部を閉塞するようにアルミニ
ウム製のテープ９１が貼着されている。凹部３９の内部
には、熱電対８４が収容されており、熱電対８４は、テ
ープ９１の裏面に貼着されている。下治具３０の内部に
は、凹部３９と連通する貫通孔３７が形成されており、
その貫通孔３７には、熱電対８４のリード線８１、８２
が導出されている。つまり、下治具３０の装着面３２に
ダクト７０を装着すると、テープ９１の表面が、溶着リ
ブ７２に対応する箇所に接触するため、溶着箇所６３の
温度を熱電対８４により検出できるように構成されてい
る。
【００３６】以上のように、第２実施形態の溶着状態検
査システムを使用すれば、下治具３０に形成された凹部
３９に熱電対８４が収容されており、下治具３０の装着
面３２に突起部を設ける必要がないため、装着面３２に
装着したダクト７０の下面を傷付けることなく、温度検
出を行うことができる。また、凹部３９に収容された熱
電対８４の周囲には空間が形成されているため、その空
間により、熱電対８４から発生する熱が周囲に奪われな
いようにすることができる。なお、テープ９１は、アル
ミニウム以外の熱伝導率の高い材料により形成すること
もできる。また、凹部３９に収容された熱電対８４の周
囲を熱伝導率の低い材料で充填することもできる。
【００３７】次に、この発明の第３実施形態に係る溶着
状態検査システムについて図８を参照して説明する。図
８は、ＣＰＵ５４が、溶着箇所６３の溶着状態を判定す
るために実行する処理の流れを示すフローチャートであ
る。なお、この第３実施形態に係る溶着状態検査システ
ムは、ＣＰＵ５４の処理の流れ以外は、上述の第１実施
形態に係る溶着状態検査システムと同じであるため、同
じ部分の説明を省略する。
【００３８】ＣＰＵ５４は、振動溶着の開始されたこと
を検出すると（Ｓ５０）、振動溶着開始からの経過時間
をカウントするタイマＴＢをスタートし（Ｓ５２）、タ
イマＴＢのカウント値がＴ２以上になるまで待機する
（Ｓ５４）。この実施形態では、Ｔ２＝１５秒である。
これは、図６のグラフに示すように、溶着箇所６３の溶
着状態が良好な場合は、振動溶着開始から約１５秒経過
してから曲線の勾配が急になるため、そのときの単位時
間当たりの温度上昇量、つまり微分値が所定値以上であ
れば溶着箇所６３の溶着状態が良好であると判定できる
からである。そして、ＣＰＵ５４は、タイマＴＢのカウ
ント値がＴ２以上になると（Ｓ５４：Ｙｅｓ）、温度演
算期間をカウントするタイマＴＣをスタートし（Ｓ５
６）、入力装置５１から各熱電対８０の検出温度に対応
する検出温度信号と、温度センサ９０の検出温度に対応
する環境温度信号とを入力する（Ｓ５８）。続いて、Ｃ
ＰＵ５４は、それぞれの温度信号の微分を開始する（Ｓ
６０）。
【００３９】そして、ＣＰＵ５４は、微分値Ｄから環境
温度による変動分βを減算した値（Ｄ−β）が予め設定
されているしきい値Ｄ１以上であるか否かを判定し（Ｓ
６２）、（Ｄ−β）がしきい値Ｄ１以上である場合は
（Ｓ６２：Ｙｅｓ）、この処理を終了する。一方、ＣＰ
Ｕ５４は、（Ｄ−β）がしきい値Ｄ１より小さい場合は
（Ｓ６２：Ｎｏ）、タイマＴＣのカウント値がＴ３（こ
の実施形態では５秒）以上になるまで温度信号の入力お
よび微分を行う（Ｓ５８、Ｓ６０）。そして、タイマＴ
Ａのカウント値がＴ１以上になると（Ｓ６４：Ｙｅ
ｓ）、微分を終了し（Ｓ６６）、異常信号を出力する
（Ｓ６８）。これにより、異常報知ＬＥＤ９１（図４
（Ａ））が点灯するため、この溶着状態検査システムを
操作する者は、溶着箇所６３の溶着不良を知ることがで
きる。
【００４０】なお、温度演算プログラム５９ｂ（図４
（Ｂ））の中には、環境温度と変動分βとを対応付けた
マップが設定されており、温度センサ９０（図４
（Ａ））により検出された環境温度に対応する変動分β
が上記マップから選択される。また、この実施形態で
は、Ｔ３＝５秒である。これは、図６のグラフに示すよ
うに、溶着箇所６３の溶着状態が良好な場合には、振動
溶着開始から１５秒（Ｔ２＝１５秒）経過してからさら
に５秒（つまり、振動溶着開始から２０秒）経過した時
点で熱電対８０による検出温度が最大となるため、５秒
間微分を行えば、溶着状態の正確な判定を行うことがで
きるからである。
【００４１】以上のように、第３実施形態の溶着状態検
査システムを使用すれば、熱電対８０により検出された
検出温度信号を微分し、その微分値が予め設定された所
定値に達したか否かを判定するため、つまり、ある時間
の検出温度の変化率に基づいて判定するため、短時間で
温度検出を行うことができる。したがって、溶着状態の
判定を行うＣＰＵ５４の負荷を軽減することができる。
【００４２】ところで、上述の各実施形態では、溶着箇
所６３近傍の温度を検出するための温度検出素子として
熱電対を用いたが、サーミスタを用いることもできる。
また、上述の各実施形態では、熱電対８０を下治具３０
の内部に設けた構成を説明したが、熱電対８０を上治具
２０の内部に設けることも可能である。さらに、上述の
各実施形態では、溶着箇所６３の溶着状態の判定結果を
報知する手段として、異常報知ＬＥＤ９１を点灯する構
成を用いたが、ブザー音などの音を再生したり、モニタ
５８（図４（Ａ））に異常である旨のメッセージを表示
したりすることもできる。なお、異常報知ＬＥＤ９１の
点灯、音の再生およびメッセージの表示のうち、２つな
いし３つを組み合わせることもできる。
【００４３】また、上述の実施形態では、溶着箇所６３
の溶着状態を判定する手法として、検出温度信号を積分
あるいは微分し、その値と予め設定されたしきい値とを
比較する手法を用いたが、検出温度が最大となる近傍に
おいて、所定時間置きに検出温度を演算し、その演算値
の中の最大値と予め設定されたしきい値とを比較する手
法を用いることもできる。さらに、経過時間に対応して
変化するしきい値の範囲を設定し、所定時間置きに演算
された検出温度が上記範囲を外れる回数が所定回数に達
した場合に、溶着箇所６３の溶着不良を判定する手法を
用いることもできる。
【００４４】なお、インスツルメントパネル６０および
ダクト７０の一方が、この発明に係る第１の部品に対応
し、他方が第２の部品に対応する。また、上治具２０お
よび下治具３０の一方が、この発明に係る第１の治具に
対応し、他方が第２の治具に対応する。さらに、熱電対
８０が、この発明に係る温度検出素子に対応し、異常報
知ＬＥＤ９１が報知手段に対応し、温度センサ９０が環
境温度検出手段に対応する。そして、ＣＰＵ５４が実行
するＳ１０〜Ｓ２４（図５）、または、Ｓ５０〜Ｓ６６
（図８）が、この発明に係る判定手段として機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の溶着状態検査システムの主要構
成を一部断面図を含んで示す説明図である。
【図２】上治具２０および下治具３０の構造を示す説明
図である。
【図３】図３（Ａ）は、下治具３０の一部内部構造を示
す説明図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す下治
具３０の頂部を拡大して示す説明図であり、図３（Ｃ）
は、図３（Ａ）に示す下治具３０に内蔵された熱電対の
説明図である。
【図４】図４（Ａ）は、図１に示す溶着状態検査システ
ムの電気的構成をブロックで示す説明図であり、図４
（Ｂ）は、ＲＯＭ５９の記憶内容を示す説明図である。
【図５】ＣＰＵ５４の処理の流れを示すフローチャート
である。
【図６】溶着箇所６３の昇温特性を示すグラフである。
【図７】図７（Ａ）は、第２実施形態の下治具３０の一
部内部構造を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、図７
（Ａ）に示す下治具３０の頂部を拡大して示す説明図で
ある。
【図８】第３実施形態のＣＰＵ５４が、溶着箇所６３の
溶着状態を判定するために実行する処理の流れを示すフ
ローチャートである。
【図９】従来の溶着状態検査システムの主要構成を示す
説明図である。
【符号の説明】
１０ 振動溶着機 １２ バイブレータ ２０ 上治具 ３０ 下治具 ３２ 装着面（部品が装着される面） ３５ 突起部 ３９ 凹部 ５０ コンピュータ ６３ 溶着箇所 ７２ 溶着リブ ８０ 熱電対（温度検出素子） ９０ 温度センサ（環境温度検出手段） ９１ 異常報知ＬＥＤ（報知手段）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G040 AA05 AB01 AB08 AB12 BA02 BA27 CA02 CB04 DA03 DA13 EB02 EC04 EC09 FA01 FA10 GA07 GB01 HA01 HA03 HA10 HA16 ZA05 4F211 AA11 AD05 AP05 AQ03 AR06 TA01 TC13 TC14 TC16 TD07 TN20 TW39

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも溶着対象箇所が熱可塑性樹脂
    により形成された第１の部品を装着する第１の治具と、 この第１の治具に対向して配置されており、少なくとも
    溶着対象箇所が熱可塑性樹脂により形成された第２の部
    品を装着する第２の治具とを備え、 前記第１の治具に装着された第１の部品と前記第２の治
    具に装着された第２の部品とを、溶着対象箇所同士を接
    触させた状態で前記第１の治具および第２の治具の少な
    くとも一方を接触面方向に振動させ、接触箇所に発生す
    る摩擦熱により、前記溶着対象箇所同士を溶着する振動
    溶着機により溶着された箇所の溶着状態を検査するシス
    テムにおいて、 前記第１および第２の治具の少なくとも一方の治具にお
    いて前記溶着対象箇所の近傍に設けられた温度検出素子
    と、 この温度検出素子により検出された温度が所定値に達し
    たか否かを判定する判定手段と、 この判定手段による判定結果を報知する報知手段と、 が備えられたことを特徴とする溶着状態検査システム。
  2. 【請求項２】 前記第１および第２の治具の少なくとも
    一方の治具における前記部品が装着される面のうち、前
    記溶着対象箇所に対応する部分には、内部に前記温度検
    出素子が設けられた先の尖った突起部が形成されてお
    り、その突起部を前記部品の治具側の面から前記溶着対
    象箇所に向けて挿入することにより、前記温度を検出す
    ることを特徴とする請求項１に記載の溶着状態検査シス
    テム。
  3. 【請求項３】 前記第１および第２の治具の少なくとも
    一方の治具における前記部品が装着される面のうち、前
    記溶着対象箇所に対応する部分には凹部が形成されてお
    り、その凹部に前記温度検出素子が収容されていること
    を特徴とする請求項１に記載の溶着状態検査システム。
  4. 【請求項４】 前記判定手段は、 前記温度検出素子により検出された温度を所定時間積分
    するとともに、その積分値が所定値に達したか否かを判
    定し、 前記報知手段は、 前記判定手段が、前記積分値が所定値に達しなかったと
    判定した場合に前記溶着箇所の溶着状態の異常を報知す
    ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
    １つに記載の溶着状態検査システム。
  5. 【請求項５】 前記判定手段は、 前記温度検出素子により検出された温度を所定時間微分
    するとともに、その微分値が所定値に達したか否かを判
    定し、 前記報知手段は、 前記判定手段が、前記微分値が所定値に達しなかったと
    判定した場合に前記溶着箇所の溶着状態の異常を報知す
    ることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか
    １つに記載の溶着状態検査システム。
  6. 【請求項６】 環境温度を検出する環境温度検出手段が
    備えられており、 前記判定手段は、 前記判定を行う際に前記環境温度検出手段により検出さ
    れた環境温度に対応する温度補償を行ってから前記判定
    を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいず
    れか１つに記載の溶着状態検査システム。
  7. 【請求項７】 前記温度検出素子は、熱電対であること
    を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１つに
    記載の溶着状態検査システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009172960A (ja) * 2008-01-28 2009-08-06 Denso Corp レーザ溶着部品の製造方法
CN105928979A (zh) * 2016-07-05 2016-09-07 南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司 一种搅拌摩擦焊孔洞测量方法及设备

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