JP2001347382A - 摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法 - Google Patents
摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】摩擦撹拌接合継ぎ手について、接合工程におい
て接合不良部が接合条件から特定されるように、接合不
良を発生する接合条件の変化を常時検知し、かつその良
否を判別する判別法を工夫すること。 【解決手段】摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方
向前方に設けたＣＣＤカメラで、接合される開先を常時
撮影し、摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常時計測
し、上記ＣＣＤカメラで撮影した開先映像を画像処理
し、画像中の開先隙間の幅を演算し、この演算値を基準
値と比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリ
に記録すること。また、上記画像中の開先隙間の中心の
基準線からのずれ量を演算し、この演算値と基準値とを
比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリに記
録すること。
て接合不良部が接合条件から特定されるように、接合不
良を発生する接合条件の変化を常時検知し、かつその良
否を判別する判別法を工夫すること。 【解決手段】摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方
向前方に設けたＣＣＤカメラで、接合される開先を常時
撮影し、摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常時計測
し、上記ＣＣＤカメラで撮影した開先映像を画像処理
し、画像中の開先隙間の幅を演算し、この演算値を基準
値と比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリ
に記録すること。また、上記画像中の開先隙間の中心の
基準線からのずれ量を演算し、この演算値と基準値とを
比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリに記
録すること。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は摩擦撹拌接合における
接合不良による継ぎ手不良の検知方法に関するものであ
り、接合部の隙間の増大に起因する継ぎ手不良を接合時
に検知し、この検知データに基づいて、継ぎ手補修作業
を簡便、迅速に行うことができるものである。
接合不良による継ぎ手不良の検知方法に関するものであ
り、接合部の隙間の増大に起因する継ぎ手不良を接合時
に検知し、この検知データに基づいて、継ぎ手補修作業
を簡便、迅速に行うことができるものである。
【０００２】
【従来の技術】アルミ板の接合に摩擦撹拌接合が用いら
れているが、鉄道車両の床板、側板などに使用されるア
ルミ型材等の接合継手の長さは極めて長い。他方、板材
Ｐの摩擦撹拌接合は、図１、図２に示すようにアルミ板
Ｐを支持板４上で突き合わせた状態で行われ、突合せ面
及び接合部の上面が工具Ｔのピン１及び工具本体２の肩
部３との摩擦熱で加熱軟化され、突合せ面が接合され
る。接合工具Ｔは硬質金属部材であり、その先端に突設
された比較的細いピン１が前進方向の強い抵抗を受けな
がら高速で回転するものである。アルミ板、ダブルスキ
ン型材などは型成形されるために、長尺のものほどその
直線性が低下し、これを突き合わせたとき隙間ができて
しまう。このため、支持板４上で突き合された板Ｐ，Ｐ
を万力などで横方向に押し付けて隙間を可及的に小さく
しておいて摩擦撹拌接合が行われる。また、接合工具が
隙間の中心を追跡するように接合工具の位置が制御され
るが、接合工具の隙間の中心からのずれも避けられず、
このずれの大きさも継ぎ手不良の大きな要因の一つであ
り、また、この接合工具の中心の上記ずれが隙間の許容
限界とも関連することになる。他方、摩擦撹拌接合によ
る継ぎ手については、接合不良部があると、この部分が
ウイークポイントになり、ここから亀裂が入り、この亀
裂が成長して継ぎ手破損に至る可能性がある。このため
継ぎ手全長について超音波探傷、目視検査などの検査を
行って接合不良部を特定しこれを補修するという補修作
業が行われる。摩擦撹拌接合による継ぎ手不良が発生す
る要因は一つではないが、隙間が許容値を越えることが
主な要因である場合が多い。他方、隙間が許容値を越え
ると、工具Ｔのピン１による撹拌作用で空気が巻き込ま
れるなどのために、その部分は内部欠陥、表面欠陥など
の接合不良部に必ずなると言える。例えば継ぎ手Ｊの内
部に長手方向の微細な空洞（通常「トンネル」と称され
るもの。図３（ａ）参照）ができ、あるいは、継ぎ手Ｊ
の表面に窪み（図３（ｂ）参照）ができるなどである。
継ぎ手全長を検査して不良部分を特定し、この不良部分
を補修するのであるが、その特定に手間がかかる。以上
のように、継ぎ手の検査結果から接合不良部を特定する
のではなしに接合条件から不良箇所を特定できれば、検
査コストを大幅に低減することができ、また補修した継
ぎ手の信頼度を大きく向上させることができる。
れているが、鉄道車両の床板、側板などに使用されるア
ルミ型材等の接合継手の長さは極めて長い。他方、板材
Ｐの摩擦撹拌接合は、図１、図２に示すようにアルミ板
Ｐを支持板４上で突き合わせた状態で行われ、突合せ面
及び接合部の上面が工具Ｔのピン１及び工具本体２の肩
部３との摩擦熱で加熱軟化され、突合せ面が接合され
る。接合工具Ｔは硬質金属部材であり、その先端に突設
された比較的細いピン１が前進方向の強い抵抗を受けな
がら高速で回転するものである。アルミ板、ダブルスキ
ン型材などは型成形されるために、長尺のものほどその
直線性が低下し、これを突き合わせたとき隙間ができて
しまう。このため、支持板４上で突き合された板Ｐ，Ｐ
を万力などで横方向に押し付けて隙間を可及的に小さく
しておいて摩擦撹拌接合が行われる。また、接合工具が
隙間の中心を追跡するように接合工具の位置が制御され
るが、接合工具の隙間の中心からのずれも避けられず、
このずれの大きさも継ぎ手不良の大きな要因の一つであ
り、また、この接合工具の中心の上記ずれが隙間の許容
限界とも関連することになる。他方、摩擦撹拌接合によ
る継ぎ手については、接合不良部があると、この部分が
ウイークポイントになり、ここから亀裂が入り、この亀
裂が成長して継ぎ手破損に至る可能性がある。このため
継ぎ手全長について超音波探傷、目視検査などの検査を
行って接合不良部を特定しこれを補修するという補修作
業が行われる。摩擦撹拌接合による継ぎ手不良が発生す
る要因は一つではないが、隙間が許容値を越えることが
主な要因である場合が多い。他方、隙間が許容値を越え
ると、工具Ｔのピン１による撹拌作用で空気が巻き込ま
れるなどのために、その部分は内部欠陥、表面欠陥など
の接合不良部に必ずなると言える。例えば継ぎ手Ｊの内
部に長手方向の微細な空洞（通常「トンネル」と称され
るもの。図３（ａ）参照）ができ、あるいは、継ぎ手Ｊ
の表面に窪み（図３（ｂ）参照）ができるなどである。
継ぎ手全長を検査して不良部分を特定し、この不良部分
を補修するのであるが、その特定に手間がかかる。以上
のように、継ぎ手の検査結果から接合不良部を特定する
のではなしに接合条件から不良箇所を特定できれば、検
査コストを大幅に低減することができ、また補修した継
ぎ手の信頼度を大きく向上させることができる。
【０００３】
【解決しようとする課題】そこで、この発明は、摩擦撹
拌接合継ぎ手について、接合工程において接合不良部が
接合条件から特定されるように、接合不良を発生する接
合条件の変化を常時検知し、かつその良否を判別する判
別法を工夫することをその課題とするものである。
拌接合継ぎ手について、接合工程において接合不良部が
接合条件から特定されるように、接合不良を発生する接
合条件の変化を常時検知し、かつその良否を判別する判
別法を工夫することをその課題とするものである。
【０００４】
【解決手段１】上記課題を解決するために講じた手段１
は次の（イ）（ロ）及び（ハ）によって構成されるもの
である。 （イ）摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方向前方
に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時撮影す
ること、（ロ）摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常
時計測すること、（ハ）上記ＣＣＤカメラで撮影した隙
間映像を画像処理し、画像中の隙間の幅を演算し、この
演算値を基準値と比較して、その結果を上記前進距離と
ともにメモリに記録すること。
は次の（イ）（ロ）及び（ハ）によって構成されるもの
である。 （イ）摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方向前方
に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時撮影す
ること、（ロ）摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常
時計測すること、（ハ）上記ＣＣＤカメラで撮影した隙
間映像を画像処理し、画像中の隙間の幅を演算し、この
演算値を基準値と比較して、その結果を上記前進距離と
ともにメモリに記録すること。
【０００５】
【作用】ＣＣＤカメラで撮影された映像を画像処理して
撮像中の隙間の面積を測定する。そして、映像中の一定
長さ範囲の隙間の面積から、当該隙間の幅を算出する。
他方、隙間の大きさと接合不良発生との相関関係は、ア
ルミ板の厚さ、接合工具のサイズ、接合工具の回転速
度、前進速度（送り速度）など種々の要因によって左右
されるので、隙間の接合不良を生じる許容限界幅は、例
えばアルミ材の板厚、接合工具のサイズなどの一つの接
合条件との関係で一概に決まるものではないが、アルミ
板厚、接合工具のサイズ、接合工具の回転速度、前進速
度などの他の接合条件を特定した場合の、隙間の大きさ
と接合不良の発生との相関関係はほぼ一定の関係を示す
ことを実験的に確認ている。したがって、特定された条
件下での、隙間に起因する継ぎ手不良の発生に繋がる許
容限界値も実験的に特定されることである。このように
実験的に特定された隙間を基準値として設定し、上記の
ＣＣＤカメラの画像処理による隙間の演算結果を上記基
準値と比較することで、隙間に起因する継ぎ手不良の発
生を、接合部の超音波探傷などによることなしに把握す
ることができる。また、接合工具よりも進行方向前方に
配置したＣＣＤカメラの進行位置は、前進駆動モータの
エンコ−ダ等を用いて正確に検出されるから、隙間の演
算結果と基準値との比較結果を共にメモリに記録するこ
とによって、継ぎ手全長について、隙間異常及びその位
置を簡単、容易に把握することができる。
撮像中の隙間の面積を測定する。そして、映像中の一定
長さ範囲の隙間の面積から、当該隙間の幅を算出する。
他方、隙間の大きさと接合不良発生との相関関係は、ア
ルミ板の厚さ、接合工具のサイズ、接合工具の回転速
度、前進速度（送り速度）など種々の要因によって左右
されるので、隙間の接合不良を生じる許容限界幅は、例
えばアルミ材の板厚、接合工具のサイズなどの一つの接
合条件との関係で一概に決まるものではないが、アルミ
板厚、接合工具のサイズ、接合工具の回転速度、前進速
度などの他の接合条件を特定した場合の、隙間の大きさ
と接合不良の発生との相関関係はほぼ一定の関係を示す
ことを実験的に確認ている。したがって、特定された条
件下での、隙間に起因する継ぎ手不良の発生に繋がる許
容限界値も実験的に特定されることである。このように
実験的に特定された隙間を基準値として設定し、上記の
ＣＣＤカメラの画像処理による隙間の演算結果を上記基
準値と比較することで、隙間に起因する継ぎ手不良の発
生を、接合部の超音波探傷などによることなしに把握す
ることができる。また、接合工具よりも進行方向前方に
配置したＣＣＤカメラの進行位置は、前進駆動モータの
エンコ−ダ等を用いて正確に検出されるから、隙間の演
算結果と基準値との比較結果を共にメモリに記録するこ
とによって、継ぎ手全長について、隙間異常及びその位
置を簡単、容易に把握することができる。
【０００６】
【実施態様１】この実施態様１は上記解決手段１の実施
態様であり、上記隙間面積が基準値よりも大きいとき、
そのことを示す異常信号を発信させ、この異常信号が発
信される度にこれを上記前進距離とともに記録すること
である。
態様であり、上記隙間面積が基準値よりも大きいとき、
そのことを示す異常信号を発信させ、この異常信号が発
信される度にこれを上記前進距離とともに記録すること
である。
【作用】上記の演算結果を基準値と比較して、基準値を
越えるときは、隙間異常信号を発信する。他方、接合工
具よりも進行方向前方に配置したＣＣＤカメラの進行方
向位置は、前進駆動モータのエンコ−ダ等により正確に
検出されるから、上記の隙間異常信号が出された時に、
ＣＣＤカメラの進行方向位置を読み出し、この進行方向
位置とともに隙間異常の情報を逐次メモリに記録する。
この記録を基に、隙間異常による継ぎ手不良箇所の有
無、継ぎ手不良箇所の位置を簡単、容易、かつ正確、迅
速に特定することができる。また、異常位置でのみ隙間
異常情報を記録するから、記録情報が著しく低減され、
その解読を容易、迅速に行うことができる。なお、上記
の異常情報の記録の仕方は、基準値を越えたことを示す
単純なマーク（例えは「１」）で表示するのが最も単純
であるが、演算した隙間幅の基準値に対する倍率を数値
で記録するものでもよい。
越えるときは、隙間異常信号を発信する。他方、接合工
具よりも進行方向前方に配置したＣＣＤカメラの進行方
向位置は、前進駆動モータのエンコ−ダ等により正確に
検出されるから、上記の隙間異常信号が出された時に、
ＣＣＤカメラの進行方向位置を読み出し、この進行方向
位置とともに隙間異常の情報を逐次メモリに記録する。
この記録を基に、隙間異常による継ぎ手不良箇所の有
無、継ぎ手不良箇所の位置を簡単、容易、かつ正確、迅
速に特定することができる。また、異常位置でのみ隙間
異常情報を記録するから、記録情報が著しく低減され、
その解読を容易、迅速に行うことができる。なお、上記
の異常情報の記録の仕方は、基準値を越えたことを示す
単純なマーク（例えは「１」）で表示するのが最も単純
であるが、演算した隙間幅の基準値に対する倍率を数値
で記録するものでもよい。
【０００７】
【解決手段２】上記課題を解決するために講じた手段１
は次の（イ）（ロ）及び（ニ）によって構成されるもの
である。 （イ）摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方向前方
に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時撮影す
ること、（ロ）摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常
時計測すること、（ニ）上記ＣＣＤカメラで撮影した隙
間映像を画像処理し、画像中の隙間の中心線の基準線に
対する横方向へのずれ量を演算し、当該演算値を基準値
と比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリに
記録すること。
は次の（イ）（ロ）及び（ニ）によって構成されるもの
である。 （イ）摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方向前方
に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時撮影す
ること、（ロ）摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常
時計測すること、（ニ）上記ＣＣＤカメラで撮影した隙
間映像を画像処理し、画像中の隙間の中心線の基準線に
対する横方向へのずれ量を演算し、当該演算値を基準値
と比較して、その結果を上記前進距離とともにメモリに
記録すること。
【０００８】
【作用】上記隙間の幅が基準値を越えていなくても、接
合工具の中心が隙間の中心から大きくずれる（偏心）と
継ぎ手不良を生じる。この中心ずれ量と基準値との比較
結果を上記前進距離とともにメモリに記録することで、
この記録と隙間の基準値との比較結果の記録とで、継ぎ
手不良箇所の有無、その位置を判別できるので、これに
より継ぎ手不良箇所を一層的確に把握することができ
る。
合工具の中心が隙間の中心から大きくずれる（偏心）と
継ぎ手不良を生じる。この中心ずれ量と基準値との比較
結果を上記前進距離とともにメモリに記録することで、
この記録と隙間の基準値との比較結果の記録とで、継ぎ
手不良箇所の有無、その位置を判別できるので、これに
より継ぎ手不良箇所を一層的確に把握することができ
る。
【０００９】
【実施態様１】この実施態様１は上記解決手段２の実施
態様であり、上記隙間面積の横方向へのずれ量が基準値
よりも大きいとき、そのことを示す異常信号を発信さ
せ、この異常信号が発信される度にこれを上記前進距離
とともにメモリに記録することである。
態様であり、上記隙間面積の横方向へのずれ量が基準値
よりも大きいとき、そのことを示す異常信号を発信さ
せ、この異常信号が発信される度にこれを上記前進距離
とともにメモリに記録することである。
【作用】上記隙間の中心と接合工具の中心との間のずれ
量が基準値を越える場合のみに、この偏心異常情報が前
進距離とともに記録されるから、記録情報が著しく低減
され、その解読を容易、迅速に行うことができる。
量が基準値を越える場合のみに、この偏心異常情報が前
進距離とともに記録されるから、記録情報が著しく低減
され、その解読を容易、迅速に行うことができる。
【００１０】
【実施態様２】この実施態様２は上記解決手段１と上記
解決手段２を合わせて実施することである。
解決手段２を合わせて実施することである。
【作用】解決手段１による隙間異常情報と、解決手段２
による隙間異常情報とが、その隙間異常位置とともに合
わせてメモリに記録されるから、両隙間異常情報を用い
て接合不良の可能性を総合的に判断できるので、接合不
良の有無の判別、及び接合不良位置の特定をより正確に
行うことができる。
による隙間異常情報とが、その隙間異常位置とともに合
わせてメモリに記録されるから、両隙間異常情報を用い
て接合不良の可能性を総合的に判断できるので、接合不
良の有無の判別、及び接合不良位置の特定をより正確に
行うことができる。
【００１１】
【実施態様３】解決手段１の上記実施態様１と解決手段
２の上記実施態様１とを合わせて実施することである。
２の上記実施態様１とを合わせて実施することである。
【作用】上記実施態様２によるときは、隙間面積と隙間
中心のずれとの２つの観点からの隙間異常の有無の情
報、及びその位置の情報をメモリ記録することになるの
で、その記録情報が多大になり、その解読、評価が簡単
ではないが、この実施態様３によるときは、上記の両観
点からの隙間異常情報の記録数が極端に少なくなるの
で、その解読、評価を簡単、容易、かつ迅速に行うこと
ができる。
中心のずれとの２つの観点からの隙間異常の有無の情
報、及びその位置の情報をメモリ記録することになるの
で、その記録情報が多大になり、その解読、評価が簡単
ではないが、この実施態様３によるときは、上記の両観
点からの隙間異常情報の記録数が極端に少なくなるの
で、その解読、評価を簡単、容易、かつ迅速に行うこと
ができる。
【００１２】
【実施の形態】次いで図面を参照して実施の形態を説明
する。この実施の形態は、厚さ４．５ｍｍ、長さ８ｍの
アルミ板Ｐ，Ｐを接合するものであり、接合工具のピン
１の直径５．０ｍｍ、回転速度１７５０ｒｐｍ、前進速
度６００ｍｍ／分で接合するものである。摩擦撹拌接合
装置のヘッドＨの進行方向前方にＣＣＤカメラ４１を取
り付けている。このＣＣＤカメラ４１と接合工具Ｔとの
間の水平距離Ｄは２００ｍｍであるが、この距離は、余
り小さくしなくても隙間の測定精度には影響ない。ヘッ
ドＨは接合されるアルミ板Ｐ，Ｐを突き合わせた開先４
２に沿って移動し、ＣＣＤカメラ４１は開先４２を追跡
しながら常時これを撮影して映像を取り込む。このとき
に取り込まれる画像の範囲は図６（２値化画像）に示す
とおりであり、進行方向に３ｍｍ、横方向に５ｍｍの範
囲である。この画像において隙間４２ａが図示のように
現れる。ＣＣＤカメラ４１で取り込まれた画像情報は画
像処理装置５１に送られて、画像処理装置５１で画像処
理（２値化）される。画像処理情報がＣＰＵ５２に送ら
れ、隙間４２ａの面積が積分され、この隙間４２ａの面
積から隙間の幅が演算される。この例では上記画像の中
心部の進行方向１ｍｍ、横方向２ｍｍの範囲を画像処理
し、この画像処理面積４３における隙間４２ａの面積を
積分する。この画像処理面積の進行方向長さを１ｍｍに
しているので、この範囲での隙間４２ａの面積が例えば
１．５ｍｍ２であれば、この間の隙間の平均値は１．５
ｍｍである。算出された隙間の幅をメモリから呼び出さ
れた基準値を比較して、比較結果をメモリ５４に送信し
て記録させる。また、このとき、ＣＰＵは前進駆動モー
タ（サーボモータ）Ｍの回転情報をサーボアンプから呼
び出して上記メモリ５４に送信して記録させる。また、
上記の隙間面積を積分するとともに、この隙間面積の基
準線Ｓに対する重心位置を演算し、この中心位置の基準
線Ｓからのずれ量（偏心距離）ｂを演算する。そして、
この偏心距離ｂをメモリ５３から呼び出した基準値と比
較し、その比較結果をメモリ５４に送信して記録させ
る。この実施の形態での隙間についての基準値を１ｍｍ
に設定し、隙間の中心のずれについての基準値を±１ｍ
に設定し、これで全長８ｍの摩擦撹拌接合を３回行っ
た。また、隙間が基準値を越えるときだけ隙間異常信号
を発信し、そのときの隙間の基準値に対する倍率を記録
するようにした。なお、上記の基準値は、隙間と工具中
心とのずれが±１ｍｍの条件下で、実験的に確認され
た、継ぎ手不良発生の敷居値の約８０％に設定している
ので、開先隙間がこの基準値以下の箇所で隙間異常によ
る継ぎ手不良が生じる可能性は１００％ない基準値であ
る。
する。この実施の形態は、厚さ４．５ｍｍ、長さ８ｍの
アルミ板Ｐ，Ｐを接合するものであり、接合工具のピン
１の直径５．０ｍｍ、回転速度１７５０ｒｐｍ、前進速
度６００ｍｍ／分で接合するものである。摩擦撹拌接合
装置のヘッドＨの進行方向前方にＣＣＤカメラ４１を取
り付けている。このＣＣＤカメラ４１と接合工具Ｔとの
間の水平距離Ｄは２００ｍｍであるが、この距離は、余
り小さくしなくても隙間の測定精度には影響ない。ヘッ
ドＨは接合されるアルミ板Ｐ，Ｐを突き合わせた開先４
２に沿って移動し、ＣＣＤカメラ４１は開先４２を追跡
しながら常時これを撮影して映像を取り込む。このとき
に取り込まれる画像の範囲は図６（２値化画像）に示す
とおりであり、進行方向に３ｍｍ、横方向に５ｍｍの範
囲である。この画像において隙間４２ａが図示のように
現れる。ＣＣＤカメラ４１で取り込まれた画像情報は画
像処理装置５１に送られて、画像処理装置５１で画像処
理（２値化）される。画像処理情報がＣＰＵ５２に送ら
れ、隙間４２ａの面積が積分され、この隙間４２ａの面
積から隙間の幅が演算される。この例では上記画像の中
心部の進行方向１ｍｍ、横方向２ｍｍの範囲を画像処理
し、この画像処理面積４３における隙間４２ａの面積を
積分する。この画像処理面積の進行方向長さを１ｍｍに
しているので、この範囲での隙間４２ａの面積が例えば
１．５ｍｍ２であれば、この間の隙間の平均値は１．５
ｍｍである。算出された隙間の幅をメモリから呼び出さ
れた基準値を比較して、比較結果をメモリ５４に送信し
て記録させる。また、このとき、ＣＰＵは前進駆動モー
タ（サーボモータ）Ｍの回転情報をサーボアンプから呼
び出して上記メモリ５４に送信して記録させる。また、
上記の隙間面積を積分するとともに、この隙間面積の基
準線Ｓに対する重心位置を演算し、この中心位置の基準
線Ｓからのずれ量（偏心距離）ｂを演算する。そして、
この偏心距離ｂをメモリ５３から呼び出した基準値と比
較し、その比較結果をメモリ５４に送信して記録させ
る。この実施の形態での隙間についての基準値を１ｍｍ
に設定し、隙間の中心のずれについての基準値を±１ｍ
に設定し、これで全長８ｍの摩擦撹拌接合を３回行っ
た。また、隙間が基準値を越えるときだけ隙間異常信号
を発信し、そのときの隙間の基準値に対する倍率を記録
するようにした。なお、上記の基準値は、隙間と工具中
心とのずれが±１ｍｍの条件下で、実験的に確認され
た、継ぎ手不良発生の敷居値の約８０％に設定している
ので、開先隙間がこの基準値以下の箇所で隙間異常によ
る継ぎ手不良が生じる可能性は１００％ない基準値であ
る。
【００１３】このケースでは、長さ８ｍの３つの各摩擦
撹拌接合継ぎ手について、隙間が基準値を越える開先不
良箇所をそれぞれ３ケ所、基準値に若干満たない箇所
（基準値の８０％）をそれぞれ３ケ所設けておいて、摩
擦撹拌接合を行ったが、その結果、全ての開先不良箇所
について、隙間の基準値に対する倍率が記録された。ま
た、この基準値の倍率の実際隙間に対する誤差は±０．
２％であり、上記の基準値に若干満たない箇所につい
て、隙間異常情報が発せられることはなかった。また、
隙間の中心のずれについても同様に試験を行ったが、そ
の精度は開先隙間の幅についての上記結果とほぼ同様で
あった。そして、隙間が基準値を越える全ての箇所につ
いて、断面を検査した結果、トンネルが生じている接合
部が上記異常箇所９箇所中８箇所、継ぎ手表面に窪みを
生じたものが９箇所中１箇所であった。以上の結果か
ら、隙間異常による継ぎ手不良箇所は確実に把握される
ことが明かである。
撹拌接合継ぎ手について、隙間が基準値を越える開先不
良箇所をそれぞれ３ケ所、基準値に若干満たない箇所
（基準値の８０％）をそれぞれ３ケ所設けておいて、摩
擦撹拌接合を行ったが、その結果、全ての開先不良箇所
について、隙間の基準値に対する倍率が記録された。ま
た、この基準値の倍率の実際隙間に対する誤差は±０．
２％であり、上記の基準値に若干満たない箇所につい
て、隙間異常情報が発せられることはなかった。また、
隙間の中心のずれについても同様に試験を行ったが、そ
の精度は開先隙間の幅についての上記結果とほぼ同様で
あった。そして、隙間が基準値を越える全ての箇所につ
いて、断面を検査した結果、トンネルが生じている接合
部が上記異常箇所９箇所中８箇所、継ぎ手表面に窪みを
生じたものが９箇所中１箇所であった。以上の結果か
ら、隙間異常による継ぎ手不良箇所は確実に把握される
ことが明かである。
【００１４】
【発明の効果】以上述べたとおり、この発明は、接合さ
れる板の歪みなどによる隙間を基準値と比較して、隙間
が基準値以上である箇所を隙間異常情報の記録から把握
するものであるから、超音波探傷などの内部検査を行う
ことなしに、上記記録を見るだけで摩擦撹拌接合継ぎ手
について接合手不良箇所の有無、及び不良箇所の位置を
簡単、容易、迅速かつ正確に検知することができる。し
たがって、補修を要するものと補修を要ないものとの峻
別が極めて簡単、容易であり、また、補修を要する箇所
の位置を正確、容易に特定することができる。したがっ
て、摩擦撹拌接合後の継ぎ手補修の工数、コストを大幅
に低減することができ、補修箇所の検出が自動的に光学
的に成されるので、その検出精度が高く、したがって、
接合不良箇所が補修された摩擦撹拌接合継ぎ手の信頼性
を向上させることができる。
れる板の歪みなどによる隙間を基準値と比較して、隙間
が基準値以上である箇所を隙間異常情報の記録から把握
するものであるから、超音波探傷などの内部検査を行う
ことなしに、上記記録を見るだけで摩擦撹拌接合継ぎ手
について接合手不良箇所の有無、及び不良箇所の位置を
簡単、容易、迅速かつ正確に検知することができる。し
たがって、補修を要するものと補修を要ないものとの峻
別が極めて簡単、容易であり、また、補修を要する箇所
の位置を正確、容易に特定することができる。したがっ
て、摩擦撹拌接合後の継ぎ手補修の工数、コストを大幅
に低減することができ、補修箇所の検出が自動的に光学
的に成されるので、その検出精度が高く、したがって、
接合不良箇所が補修された摩擦撹拌接合継ぎ手の信頼性
を向上させることができる。
【図１】は摩擦撹拌接合装置の斜視図である。
【図２】は図１のＹ−Ｙ断面図である。
【図３】（ａ）は摩擦撹拌接合継ぎ手におけるトンネル
発生による継ぎ手不良の例示であり、（ｂ）は継ぎ手表
面のくぼみによる継ぎ手不良の例である。
発生による継ぎ手不良の例示であり、（ｂ）は継ぎ手表
面のくぼみによる継ぎ手不良の例である。
【図４】は実施の形態の斜視図である。
【図５】は実施の形態における継ぎ手不良検知システム
のブロック図である。
のブロック図である。
【図６】（ａ）はＣＣＤカメラによる開先隙間映像の２
値化画像であり、（ｂ）はＣＣＤカメラによる他の開先
隙間映像の２値化画像である。
値化画像であり、（ｂ）はＣＣＤカメラによる他の開先
隙間映像の２値化画像である。
Ｈ：摩擦撹拌接合装置のヘッド Ｍ：前進駆動モータ Ｐ：アルミ板材 ｂ：開先隙間中心の基準線からのずれ量 Ｔ：摩擦撹拌接合工具 １：摩擦撹拌接合工具のピン ２：摩擦撹拌接合工具の本体 ３：摩擦撹拌接合工具の肩部 ４１：ＣＣＤカメラ ４２：開先 ４２ａ：開先の隙間４２ａ ４３：画像処理面積 ５１：画像処理装置 ５２：ＣＰＵ ５３，５４：メモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E067 AA05 BG00 CA04 DC10 EA00 5B057 AA01 AA04 BA02 BA30 DA03 DA15 DB02 DC02 DC04 DC36
Claims (6)
- 【請求項１】摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方
向前方に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時
撮影し、 摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常時計測し、 上記ＣＣＤカメラで撮影した隙間映像を画像処理し、画
像中の隙間の幅を演算し、この演算値を基準値と比較し
て、その結果を上記前進距離とともにメモリに記録す
る、摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法。 - 【請求項２】上記隙間面積が基準値よりも大きいとき、
隙間異常信号を発信させ、この隙間異常信号が発信され
る度にこれを上記前進距離とともにメモリに記録する、
請求項１の摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法。 - 【請求項３】摩擦撹拌接合装置の接合工具よりも進行方
向前方に設けたＣＣＤカメラで、接合される隙間を常時
撮影し、 摩擦撹拌接合開始点からの前進距離を常時計測し、 上記ＣＣＤカメラで撮影した隙間映像を画像処理し、画
像中の隙間の中心線の基準線に対する横方向へのずれ量
を演算し、当該演算値を基準値と比較して、その結果を
上記前進距離とともにメモリに記録する、摩擦撹拌接合
における継ぎ手不良検知方法。 - 【請求項４】上記隙間の基準線に対する横方向へのずれ
量が基準値よりも大きいとき、隙間異常信号を発信さ
せ、この異常信号が発信される度にこれを上記前進距離
とともにメモリに記録する、請求項３の摩擦撹拌接合に
おける継ぎ手不良検知方法。 - 【請求項５】上記ＣＣＤカメラで撮影した隙間映像を画
像処理し、画像中の隙間の中心線の基準線に対する横方
向へのずれ量を演算し、当該演算値を基準値と比較し
て、その結果を上記前進距離とともにメモリに記録す
る、請求項１の摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方
法。 - 【請求項６】上記隙間面積の横方向へのずれ量が基準値
よりも大きいとき、隙間異常信号を発信させ、この異常
信号が発信される度にこれを上記前進距離とともにメモ
リに記録する、請求項２の摩擦撹拌接合における継ぎ手
不良検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000167054A JP3274453B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000167054A JP3274453B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001347382A true JP2001347382A (ja) | 2001-12-18 |
| JP3274453B2 JP3274453B2 (ja) | 2002-04-15 |
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ID=18670265
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000167054A Expired - Fee Related JP3274453B2 (ja) | 2000-06-05 | 2000-06-05 | 摩擦撹拌接合における継ぎ手不良検知方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3274453B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103112480A (zh) * | 2013-03-14 | 2013-05-22 | 济南铁路天龙高新技术开发有限公司 | Zd6电动转辙机缺口图像采集处理器 |
| KR101564166B1 (ko) | 2014-03-10 | 2015-10-28 | 세방전지(주) | 초음파 융착 검사시스템 및 그 방법 |
| CN109014561A (zh) * | 2018-10-12 | 2018-12-18 | 湖南文理学院 | 一种超声波辅助的搅拌摩擦焊 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1052773A (ja) * | 1996-08-06 | 1998-02-24 | Hitachi Ltd | 鉄道車両用構体の製作方法及び製作装置 |
| JPH10175089A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Hitachi Ltd | 溶接方法および溶接装置 |
| JPH1190655A (ja) * | 1997-07-23 | 1999-04-06 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合方法 |
| JPH11291067A (ja) * | 1998-04-09 | 1999-10-26 | Hitachi Ltd | 摩擦接合方法 |
| JP2000048196A (ja) * | 1998-07-27 | 2000-02-18 | Miyachi Technos Corp | 溶接状況状態記録方法および溶接状況状態記録装置 |
-
2000
- 2000-06-05 JP JP2000167054A patent/JP3274453B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109014561A (zh) * | 2018-10-12 | 2018-12-18 | 湖南文理学院 | 一种超声波辅助的搅拌摩擦焊 |
| CN109014561B (zh) * | 2018-10-12 | 2021-01-26 | 湖南文理学院 | 一种超声波辅助的搅拌摩擦焊 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3274453B2 (ja) | 2002-04-15 |
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