JP2009092601A - Nondestructive inspection method - Google Patents

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JP2009092601A
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conductive component
magnetic field
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conductive
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Kazuya Mori
森  和也
Ippei Torigoe
一平 鳥越
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Kumamoto University NUC
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Kumamoto University NUC
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nondestructive inspection method for inspecting the state of a joint part of both components with high operation efficiency and reliability when joining a conductive component to another component. <P>SOLUTION: The nondestructive inspection method for inspecting the state of the joint part 2 of both components when joining the conductive component 3 formed of a conductive material, to another component 4, is characterized by applying a fluctuating magnetic field to the conductive component 3 to excite the whole conductive component 3 and determining the joined state based on the vibrating state of the conductive component after applying the magnetic field. It is preferable to arrange the conductive component 3 in the uniform magnetic field 7 and to apply the pulse-like fluctuating magnetic field 6 to the conductive component 3. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性材料で形成された導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態を検査する非破壊検査方法に関し、特に変動磁界を用いて、非接触にて接合状態の検査を行う非破壊検査方法に関する。   The present invention relates to a non-destructive inspection method for inspecting the state of a joint portion between a conductive part formed of a conductive material and another component part, and more particularly to a non-contact method using a variable magnetic field. The present invention relates to a non-destructive inspection method for inspecting a joining state at a point.

金属などの導電性材料で形成された導電性部品を他の構成部品に接合し、その接合状態を検査することは、現在、多種多様な技術分野で行われている。
例えば、パソコンや携帯電話などの筺体材料としてアルミニウム合金やマグネシウム合金などの軽金属の利用が拡大している。軽金属は、鋳造やチクソモールディングが一般的であるが、薄板材料を塑性加工するとコストを大幅に低下させることができる。これらの薄板材料を利用する場合、電装類の固定などにスタッド溶接が不可欠である。しかしながら、軽金属の溶接条件は厳しく溶接不良が発生し易い。このため接合状態を検査する必要があり、特に、非破壊かつ高速に検査を行うことが可能な検査手段が求められている。
Joining a conductive part formed of a conductive material such as metal to another component and inspecting the joining state is currently performed in various technical fields.
For example, the use of light metals such as aluminum alloys and magnesium alloys as housing materials for personal computers and mobile phones is expanding. Light metals are generally cast or thixomolding, but plastic processing of a thin plate material can greatly reduce the cost. When these thin plate materials are used, stud welding is indispensable for fixing electrical equipment. However, light metal welding conditions are severe and poor welding is likely to occur. For this reason, it is necessary to inspect the bonding state, and in particular, inspection means capable of performing non-destructive and high-speed inspection are required.

従来のスタッド溶接あるいはスポット溶接を対象とした非破壊検査方法として以下の方法がある。
(a)溶接電流を計測して溶接状態を推定する方法。
電気抵抗溶接を行う過程において溶接電流を計測し、その溶接電流に基づいて機械的溶接状態を判定する方法である。しかしながら必ずしも、溶接電流と機械的溶接状態とは一定の関係にならないために、高精度な検査は困難である。
特開平8−122286号公報
As a conventional nondestructive inspection method for stud welding or spot welding, there are the following methods.
(A) A method of estimating a welding state by measuring a welding current.
This is a method of measuring a welding current in a process of performing electric resistance welding and determining a mechanical welding state based on the welding current. However, since the welding current and the mechanical welding state do not necessarily have a fixed relationship, high-precision inspection is difficult.
JP-A-8-122286

(b)スタッドの溶接過程におけるスタッドの変位に基づいて評価する手法。
スタッド溶接においては、スタッド自体が溶融して母材に溶接される。従って、溶接過程におけるスタッドの変位が溶接面積と関係し、その関係から溶接状態を推定するものである。しかしながら溶接の欠陥は、スタッドが溶融しているのにもかかわらず、スタッドと母材間に空隙あるいは、材質の異なる成分が集積して発生する。従って、溶接過程のスタッドの変位からは一部の欠陥しか検出できない。また、小型のスタッドの場合、スタッドの高精度の変位計測自体が難しい。
特開平5−23858号公報
(B) A method for evaluating based on the displacement of the stud in the stud welding process.
In stud welding, the stud itself is melted and welded to the base material. Therefore, the displacement of the stud in the welding process is related to the welding area, and the welding state is estimated from the relationship. However, welding defects occur due to accumulation of voids or components of different materials between the stud and the base material, despite the fact that the stud is melted. Therefore, only some defects can be detected from the displacement of the stud during the welding process. Further, in the case of a small stud, it is difficult to measure the displacement of the stud with high accuracy.
JP-A-5-23858

(c)超音波法。
一般的な検査方法で、超音波探傷検査である。水浸法と接触式の接触子を用いる方法などがある。水侵法は、液体に被検査体を浸し、水を介して超音波を照射して、その反射に基づいて検査を行う方法である。水侵法は、被検査対を水に浸す必要があるため、作業効率が低く、大量生産品では実用性に乏しい。また、薄板の溶接の場合、溶接部と底面反射との判別が難しく、溶接部の判定は困難である。探触子を用いる方法も底面反射の影響を受け、信頼性の高い検査は難しい。
(C) Ultrasonic method.
A general inspection method is an ultrasonic flaw detection inspection. There are a water immersion method and a method using a contact type contactor. The water immersion method is a method in which a test object is immersed in a liquid, an ultrasonic wave is irradiated through water, and an inspection is performed based on the reflection. The water infiltration method requires low work efficiency because it is necessary to immerse the pair to be inspected in water, and is not practical for mass-produced products. Further, in the case of thin plate welding, it is difficult to distinguish between a welded portion and bottom surface reflection, and it is difficult to determine a welded portion. A method using a probe is also affected by bottom surface reflection, and a highly reliable inspection is difficult.

本発明は、導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態の検査に関するものであり、従来技術に係る上記問題を解決しようとするものである。特に、本発明の目的は、作業効率が高く、信頼性が高い導電性部品の接合部の非破壊検査方法を提供することである。   The present invention relates to the inspection of the state of a joint portion between a conductive part and another component part, and intends to solve the above-described problems related to the prior art. In particular, an object of the present invention is to provide a non-destructive inspection method for a joint part of a conductive part with high work efficiency and high reliability.

上述した課題を解決するため、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、導電性部品の全体を加振した際に、当該部品の振動状態が部品の接合状態に対応して変化することを見出し、本発明を完成させたものである。しかも、導電性部品を加振させる際に、局所的な電磁気力の変化を利用することで、非破壊で効率良い検査方法が実現できることを可能としたものである。   In order to solve the above-described problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, when the entire conductive part is vibrated, the vibration state of the part changes corresponding to the joining state of the part. The title and the present invention have been completed. In addition, a non-destructive and efficient inspection method can be realized by utilizing a local change in electromagnetic force when the conductive component is vibrated.

請求項1に係る発明は、導電性材料で形成された導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態を検査する非破壊検査方法において、該導電性部品に変動する磁界を印加することにより該導電性部品の全体を加振させ、該磁界印加後の該導電性部品の振動状態に基づいて接合状態を判断することを特徴とする。
本発明における「導電性部品の全体を加振」するとは、基本的に接合部を含む導電性部品全体を振動させることを意味し、この導電性部品全体の振動に伴い副次的に導電性部品内に弾性波動が生じることを排除するものではないが、超音波の励起のように導電性部品内に弾性波動のみを励起するものを意味するものではない。
また、本発明における「導電性部品の振動状態」とは、基本的に導電性部品全体が振動・変形している状態を意味し、導電性部品内を伝搬する弾性波動のみにより導電性部品の表面の一部が振動している状態を意味するものではない。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a nondestructive inspection method for inspecting a state of a joint portion between a conductive component formed of a conductive material and another component when the conductive component is bonded to the conductive component. By applying a fluctuating magnetic field, the entire conductive component is vibrated, and a joining state is determined based on a vibration state of the conductive component after the magnetic field is applied.
In the present invention, “vibration of the entire conductive component” basically means that the entire conductive component including the joint is vibrated. Although it does not exclude the generation of elastic waves in the component, it does not mean that only the elastic wave is excited in the conductive component, such as excitation of ultrasonic waves.
In addition, the “vibration state of the conductive component” in the present invention basically means a state where the entire conductive component is oscillating and deforming, and only the elastic wave propagating through the conductive component is used. It does not mean that a part of the surface is vibrating.

請求項2に係る発明は、請求項1に記載の非破壊検査方法において、該導電性部品を一様な磁場中に配置し、該導電性部品にパルス状の前記変動する磁界を印加することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to the first aspect, the conductive component is arranged in a uniform magnetic field, and the pulsed varying magnetic field is applied to the conductive component. It is characterized by.

請求項3に係る発明は、請求項1に記載の非破壊検査方法において、該導電性部品が強磁性体であることを特徴とする。   The invention according to claim 3 is the nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the conductive component is a ferromagnetic material.

請求項4に係る発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の非破壊検査方法において、前記導電性部品の振動状態は、該導電性部品に照射された光の反射光、または該導電性部品と測定用電極との間の静電容量のいずれかを用いて計測されることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to any one of the first to third aspects, the vibration state of the conductive part is a reflected light of light irradiated on the conductive part or the conductive part. It measures using either of the electrostatic capacitance between a property component and a measurement electrode.

請求項5に係る発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の非破壊検査方法において、前記接合状態を判断する際には、前記導電性部品の振動状態に係る測定波形をスペクトル分析して得られる周波数スペクトルを、正常な接合状態に対応する周波数スペクトルと対比することにより、接合状態の判断を行うことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the nondestructive inspection method according to any one of the first to fourth aspects, when determining the joining state, a spectrum analysis is performed on a measurement waveform related to a vibration state of the conductive part. By comparing the frequency spectrum obtained in this way with the frequency spectrum corresponding to the normal bonding state, the bonding state is determined.

請求項1に係る発明により、導電性材料で形成された導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態を検査する非破壊検査方法において、該導電性部品に変動する磁界を印加することにより該導電性部品の全体を加振させるため、導電性部品に接触することなく、測定判断対象である導電性部品の全体を効率的に加振させることが可能となる。しかも、前記磁界を印加した後の該導電性部品の振動状態に基づいて接合状態を判断するため、信頼性が高い導電性部品の接合部の非破壊検査方法を提供することができる。   According to the first aspect of the present invention, in a nondestructive inspection method for inspecting the state of a joint portion between a conductive part formed of a conductive material and another component part, the conductive part is attached to the conductive part. Since the entire conductive component is vibrated by applying a fluctuating magnetic field, it is possible to efficiently vibrate the entire conductive component that is the object of measurement determination without contacting the conductive component. Become. In addition, since the bonding state is determined based on the vibration state of the conductive part after the magnetic field is applied, it is possible to provide a highly reliable nondestructive inspection method for the bonding part of the conductive part.

請求項2に係る発明により、導電性部品を一様な磁場中に配置し、該導電性部品にパルス状の前記変動する磁界を印加するため、より効率的に導電性部品を加振することが可能となり、作業効率の高い非破壊検査方法を提供することができる。   According to the second aspect of the present invention, the conductive component is arranged in a uniform magnetic field, and the pulsed fluctuating magnetic field is applied to the conductive component, so that the conductive component is more efficiently vibrated. Therefore, a non-destructive inspection method with high work efficiency can be provided.

請求項3に係る発明により、導電性部品が強磁性体であるため、該導電性部品に変動する磁界を印加するだけで、導電性部品内の磁歪効果により、効率的に導電性部品を加振させることが可能となり、作業効率の高い非破壊検査方法を提供することができる。   According to the third aspect of the present invention, since the conductive component is a ferromagnetic material, the conductive component can be efficiently added by the magnetostriction effect in the conductive component simply by applying a varying magnetic field to the conductive component. Therefore, it is possible to provide a non-destructive inspection method with high work efficiency.

請求項4に係る発明により、導電性部品の振動状態は、該導電性部品に照射された光の反射光、または該導電性部品と測定用電極との間の静電容量のいずれかを用いて計測されるため、導電性部品の振動状態も非破壊でかつ効率的に測定することが可能となる。   According to the invention of claim 4, the vibration state of the conductive component uses either the reflected light of the light irradiated to the conductive component or the capacitance between the conductive component and the measurement electrode. Therefore, the vibration state of the conductive part can be measured nondestructively and efficiently.

請求項5に係る発明により、接合状態を判断する際には、導電性部品の振動状態に係る測定波形をスペクトル分析して得られる周波数スペクトルを、正常な接合状態に対応する周波数スペクトルと対比することにより、接合状態の判断を行うため、電気的に自動処理を行うことが可能であり、作業効率や信頼性の高い導電性部品の接合部の非破壊検査方法を提供することが可能となる。   According to the fifth aspect of the present invention, when determining the joining state, the frequency spectrum obtained by spectrum analysis of the measurement waveform relating to the vibration state of the conductive part is compared with the frequency spectrum corresponding to the normal joining state. Therefore, it is possible to perform electrical automatic processing in order to determine the joining state, and it is possible to provide a non-destructive inspection method for joints of conductive parts with high work efficiency and reliability. .

以下では、本発明に係る非破壊検査方法について、詳細に説明する。
図1に示すように、本発明の非破壊検査方法は、導電性材料で形成された導電性部品3と他の構成部品である基盤部4との接合部2の検査において、変動する磁界6を利用して導電性部品3の全体を加振し、導電性部品の振動状態から接合部2の接合状態を判断するものである。
Hereinafter, the nondestructive inspection method according to the present invention will be described in detail.
As shown in FIG. 1, the nondestructive inspection method of the present invention uses a magnetic field 6 that fluctuates in the inspection of a joint 2 between a conductive part 3 made of a conductive material and a base part 4 that is another component. Is used to vibrate the entire conductive component 3 and determine the bonding state of the bonding portion 2 from the vibration state of the conductive component.

具体的には、一様な磁場7中において、導電性部品3の周りに配置されたコイル5に、変動する電流を流し、導電性部品3内部に変動する磁場を励起し、その結果、導電性材料3内部に渦電流8を発生させ、一様な磁場7と渦電流8との相互作用によって、導電性部品3全体を加振するものである。   Specifically, in a uniform magnetic field 7, a fluctuating current is passed through the coil 5 disposed around the conductive component 3 to excite the fluctuating magnetic field inside the conductive component 3, and as a result An eddy current 8 is generated inside the conductive material 3, and the entire conductive component 3 is vibrated by the interaction between the uniform magnetic field 7 and the eddy current 8.

導電性部品3を加振する方法としては、上述した方法に限らない。例えば、導電性部品3が強磁性体の場合には、変動する磁場を印加する前から導電性部品3内には一様な磁場が形成されており、変動する磁場6によって、導電性部品3内の磁歪効果により導電性部品3自体が伸縮し、振動する。   The method for exciting the conductive component 3 is not limited to the method described above. For example, when the conductive component 3 is a ferromagnetic material, a uniform magnetic field is formed in the conductive component 3 before the changing magnetic field is applied, and the conductive component 3 is generated by the changing magnetic field 6. The conductive component 3 itself expands and contracts due to the magnetostrictive effect inside and vibrates.

導電性部品3と他の構成部品である基盤部4との接合部2の状態は、導電性部材3の振動状態に現れる。例えば、接合面積が異なる場合、振動特性も異なる。また、接合部に接合材料を用いている場合、接合材料の厚さが異なる場合でも、導電性部品の振動特性が変化する。   The state of the joint portion 2 between the conductive component 3 and the base portion 4 which is another component appears in the vibration state of the conductive member 3. For example, when the bonding areas are different, the vibration characteristics are also different. In addition, when a bonding material is used for the bonding portion, the vibration characteristics of the conductive parts change even when the bonding materials have different thicknesses.

次に、導電性部品3の振動状態を何らかの計測手段で計測し、その振動特性から接合部2の状態を推定する。
導電性部品3の振動状態を測定するには、導電性部品の材質や大きさ、接合部分の面積や接合材料など各種の条件により、振動周波数や振幅が異なるため、測定条件に合った計測方法を選択する必要がある。
Next, the vibration state of the conductive component 3 is measured by some measuring means, and the state of the joint 2 is estimated from the vibration characteristics.
In order to measure the vibration state of the conductive part 3, the vibration frequency and amplitude differ depending on various conditions such as the material and size of the conductive part, the area of the joined part and the joining material. It is necessary to select.

例えば、上述したパソコンや携帯電話などに利用される軽金属の薄板にスタッドを溶接する場合などでは、振動周波数も高く、振幅も極めて小さなものとなる。
このような厳しい条件でも非接触かつ高速に測定可能な手段として、レーザー・ドップラー振動計、位置検出素子(PSD)、レーザー変位計などのように、導電性部品に照射された光の反射光を用いた方法や、導電性部品の近傍に測定用電極を配置し、両者間の静電容量を測定する方法が、好適に利用可能である。
For example, when a stud is welded to a light metal thin plate used in the above-described personal computer or mobile phone, the vibration frequency is high and the amplitude is extremely small.
As a means of non-contact and high-speed measurement under such severe conditions, the reflected light of the light irradiated on the conductive parts such as laser Doppler vibrometer, position detection element (PSD), laser displacement meter, etc. The method used and the method of disposing a measuring electrode in the vicinity of the conductive component and measuring the capacitance between them can be suitably used.

接合状態を判断する際には、導電性部品の振動状態、例えば、時間経過に伴う導電性部品の変位変化、変位の速度・加速度変化などを、正常な接合状態に対応する振動特性と直接比較することも可能であるが、測定結果(測定波形)が各部品毎に種々のノイズを含む可能性が高く、また、接合部とは無関係な振動まで対比する結果ともなる。さらには、着目する接合部の振動変化が他の要因に対して極めて小さく現れる場合もあり、測定結果を直接比較することは、余り好ましくない。   When determining the bonding state, directly compare the vibration state of the conductive component, for example, the change in displacement of the conductive component over time and the change in displacement speed and acceleration with the vibration characteristics corresponding to the normal bonding state. However, it is highly possible that the measurement result (measurement waveform) includes various noises for each component, and also results in comparison with vibration that is not related to the joint. Furthermore, the vibration change of the joint part of interest may appear very small with respect to other factors, and it is not preferable to directly compare the measurement results.

本発明の非破壊検査方法では、記導電性部品の振動状態に係る測定波形結果を、フリーエ変換、ウェーブレット変換、線形予測法、最大エントロピー法、ハートレー変換などを用いたスペクトル分析を行い、測定波形を周波数スペクトルに分解し、さらに、正常な接合状態に対応する周波数スペクトルと対比することにより、接合状態の判断を行っている。
この構成により、より精度の高い判断が可能となる。また、これらの処理は、電気的に自動処理を行うことも可能であり、作業効率を向上させることも可能となる。
In the non-destructive inspection method of the present invention, the measurement waveform result related to the vibration state of the conductive part is subjected to spectrum analysis using Freee transform, wavelet transform, linear prediction method, maximum entropy method, Hartley transform, etc. Is determined to be a frequency spectrum, and further, compared with a frequency spectrum corresponding to a normal bonding state, the bonding state is determined.
With this configuration, more accurate determination can be made. In addition, these processes can be electrically automatically performed and work efficiency can be improved.

図2は、本発明の非破壊検査方法を実施する非破壊検査装置を示す論理ブロック図である。
導電性部品3と基盤部4との接合状態を調べるため、両者は検査台31上に配置される。
導電性部品3には、検査台31の下部に設置された電磁石などの磁石32により一様な磁場7が予め印加されている。磁石32の設置場所等については、例えば、検査台31の下部に限定されず、導電性部品3に一様な電場を形成できる場所に任意に設置可能であり、数や形状についても適宜設定可能である。
FIG. 2 is a logical block diagram showing a nondestructive inspection apparatus for performing the nondestructive inspection method of the present invention.
In order to examine the joining state of the conductive component 3 and the base portion 4, both are arranged on the inspection table 31.
A uniform magnetic field 7 is applied to the conductive component 3 in advance by a magnet 32 such as an electromagnet installed at the lower part of the inspection table 31. The installation location of the magnet 32 is not limited to, for example, the lower part of the inspection table 31, and can be arbitrarily installed in a place where a uniform electric field can be formed on the conductive component 3, and the number and shape can also be set as appropriate. It is.

コンピューターシステム10内のメモリー11には、導電性部品3に印加する変動する磁界に対応して、パルス波形、バースト波形、その他の変動波形が記憶されている。これらの波形に係る電気信号はD/A変換器21およびアンプ22を介してコイル5に送られ、導電性部品3に変動する磁界を印加する。   The memory 11 in the computer system 10 stores a pulse waveform, a burst waveform, and other fluctuation waveforms corresponding to the fluctuating magnetic field applied to the conductive component 3. The electrical signals related to these waveforms are sent to the coil 5 via the D / A converter 21 and the amplifier 22, and a varying magnetic field is applied to the conductive component 3.

導電性部品3の振動状態は、レーザー・ドップラー振動計25により計測し、コントローラー24およびA/D変換器23を介して、コンピューターシステム10に取り込む。
次に、測定波形をスペクトル分析するため高速フーリエ変換(FFT)手段12により、振動状態に対応する周波数スペクトルが求められる。この周波数スペクトルはビデオデバイス13を介して、CRTモニター14に表示される。
The vibration state of the conductive component 3 is measured by the laser Doppler vibrometer 25 and is taken into the computer system 10 via the controller 24 and the A / D converter 23.
Next, a frequency spectrum corresponding to the vibration state is obtained by the fast Fourier transform (FFT) means 12 for spectral analysis of the measured waveform. This frequency spectrum is displayed on the CRT monitor 14 via the video device 13.

図2においては、振動状態に対応する周波数スペクトルをCRTモニター14等に表示させただけであるが、導電性部品の接合状態を自動的に判定するために、予め正常な接合状態に対応する周波数スペクトルを別の記憶手段に蓄積して置き、検査対象の周波数スペクトルと対比し、例えば、特定帯域の周波数スペクトル値や波形全体の形状などを比較し、接合状態の判断を行う。   In FIG. 2, the frequency spectrum corresponding to the vibration state is only displayed on the CRT monitor 14 or the like. However, in order to automatically determine the bonding state of the conductive parts, the frequency corresponding to the normal bonding state in advance. The spectrum is accumulated and stored in another storage means, and compared with the frequency spectrum to be inspected. For example, the frequency spectrum value of a specific band, the shape of the entire waveform, and the like are compared to determine the joining state.

特に、不良接合状態の場合に、特定帯域の周波数スペクトルに変化が現れる場合には、当該特定帯域(または特定周波数のみ)の周波数スペクトル値を比較することで、接合状態を判断することが可能である。また、仮に、特定帯域の波形の大きさや変化量が、全体波形の中でも相対的に小さい場合には、同一波形の中で特定帯域と他の着目する波形との大きさの相対値を算出し、該相対値を比較することで接合状態を判定することも可能である。   In particular, when a change appears in the frequency spectrum of a specific band in the case of a defective bonding state, it is possible to determine the bonding state by comparing the frequency spectrum values of the specific band (or only a specific frequency). is there. Also, if the waveform size or amount of change in a specific band is relatively small in the overall waveform, the relative value of the size of the specific band and another waveform of interest within the same waveform is calculated. It is also possible to determine the joining state by comparing the relative values.

導電性部品の例として、図3に示すマグネシウムスタッドの溶接状態の判定を行った。なお、図3は、中央に円柱状の凹部を有する略円柱状のスタッドを、マグネシウムの薄板に接合した状態を示す断面図であり、図中に示す数値は、mm単位を示す。
適切条件で溶接したスタッドと溶接エネルギー不足の不適切条件で溶接したスタッドをそれぞれ3個検査した。図3のスタッドを取り囲むようにコイル(直径:約7mm,巻数:25回)を配置し、一様な磁場を印加して、コイルにパルス電流(1μs幅、ピーク電流:約1A)を周期的に流した。
As an example of the conductive component, the welding state of the magnesium stud shown in FIG. 3 was determined. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a substantially cylindrical stud having a cylindrical recess at the center is joined to a magnesium thin plate, and the numerical values shown in the figure are in mm units.
Three studs welded under appropriate conditions and three studs welded under inappropriate conditions with insufficient welding energy were inspected. A coil (diameter: about 7 mm, number of turns: 25 times) is arranged so as to surround the stud in FIG. 3, a uniform magnetic field is applied, and a pulse current (1 μs width, peak current: about 1 A) is periodically applied to the coil. Washed away.

パルス電流を1000回入力し、入力直後から発生する減衰振動を1000回計測し、振動を加算平均した結果をFFT手段により周波数スペクトルを得た。
図4は、適切な溶接スタッドの結果であり、図5は不適切な溶接のスタッドの結果である。数十kHzに発生するピークにおいて、周波数の違いと振幅の大きさの違いが確認できる。
したがって、このような特定帯域又は特定周波数の周波数スペクトルの大きさを比較することにより、接合状態の良・不良を容易に判断することが可能となる。
このように、接合状態の違いが数十kHzの低い周波数に現れていることを考慮すると、本発明の非接触検査方法は、超音波などの弾性波動が接合部などからの反射態様を捉えているのではなく、接合部を含む導電性部品全体(場合によっては他の構成部品も含めて)の振動状態の変化を捉えているものと推測される。
The pulse current was input 1000 times, the damping vibration generated immediately after the input was measured 1000 times, and the frequency spectrum was obtained by the FFT means as the result of averaging the vibrations.
FIG. 4 is the result of a proper weld stud and FIG. 5 is the result of an improper weld stud. At the peak occurring at several tens of kHz, a difference in frequency and a difference in amplitude can be confirmed.
Therefore, it is possible to easily determine whether the bonding state is good or bad by comparing the magnitudes of the frequency spectra of such specific bands or specific frequencies.
In this way, considering that the difference in the bonding state appears at a low frequency of several tens of kHz, the non-contact inspection method of the present invention captures the reflection mode of the ultrasonic wave or the like from the bonding portion. It is presumed that the change in the vibration state of the entire conductive part including the joint (including other components in some cases) is captured.

図6は、コイル5を基盤部4の背面に配置した実施例である。なお、導電性部品が強磁性体である場合は、一定磁場7は不要であるため、図6のように、変動する磁界を印加するコイル5を配置することも可能となる。   FIG. 6 shows an embodiment in which the coil 5 is arranged on the back surface of the base part 4. Note that when the conductive component is a ferromagnetic material, the constant magnetic field 7 is not necessary, and therefore a coil 5 that applies a varying magnetic field can be arranged as shown in FIG.

図7は、一つのコイル5を用いて一定磁場7と変動磁場6とを発生させる場合に、コイル5に流す電流の一例である。一定電流部分で一定磁場7を発生し、パルス電流を重ね合わせることで、変動磁場6を発生させることができる。これを利用することにより、図2のように、磁場の形成に、磁石32やコイル5の2つの磁場形成手段を用いる必要が無く、図6のように、一つのコイルで兼用することが可能となる。   FIG. 7 shows an example of a current that flows through the coil 5 when the constant magnetic field 7 and the variable magnetic field 6 are generated using one coil 5. A variable magnetic field 6 can be generated by generating a constant magnetic field 7 in a constant current portion and superimposing pulse currents. By utilizing this, it is not necessary to use the two magnetic field forming means of the magnet 32 and the coil 5 for forming the magnetic field as shown in FIG. 2, and it is possible to use one coil as shown in FIG. It becomes.

図8は、導電性部品3の振動を、静電容量の変化から測定する実施例である。導電性部品3の上部に測定用電極19を配置する。導電性部品3が振動すると導電性部品3と電極19間の間隔が変化する。間隔の変化は静電容量の変化として電気的に計測することができる。   FIG. 8 shows an example in which the vibration of the conductive component 3 is measured from the change in capacitance. A measurement electrode 19 is disposed on the conductive part 3. When the conductive part 3 vibrates, the distance between the conductive part 3 and the electrode 19 changes. The change in the interval can be electrically measured as a change in capacitance.

図9は、導電性部品が板状体30の場合の実施例である。接合方法はスポット溶接の例である。符号1がスポット溶接部を示す。一定磁場7内の導電性部品30の上部にコイル5を配置し、コイル5に変動する電流を流す。その結果、導電性部品30には変動する渦電流8が発生し、一定磁場7と変動する渦電流8との相互作用によって、導電性材料は振動する。その振動を、レーザー9を用いて計測する。この後の処理は、上述したスタッド溶接と同様に行うことが可能である。   FIG. 9 shows an example in which the conductive component is a plate-like body 30. The joining method is an example of spot welding. Reference numeral 1 denotes a spot weld. The coil 5 is disposed above the conductive component 30 in the constant magnetic field 7, and a varying current flows through the coil 5. As a result, a fluctuating eddy current 8 is generated in the conductive component 30, and the conductive material vibrates due to the interaction between the constant magnetic field 7 and the fluctuating eddy current 8. The vibration is measured using a laser 9. The subsequent processing can be performed in the same manner as the stud welding described above.

以上のように、本発明の非破壊検査方法によれば、導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態を、作業効率や信頼性が高く検査することが可能な非破壊検査方法を提供することができる。   As described above, according to the nondestructive inspection method of the present invention, when a conductive part and another component are joined, the state of the joint part of both can be inspected with high work efficiency and reliability. Possible non-destructive inspection methods can be provided.

導電性部品を変動する磁場によって加振する方法を示した図である。It is the figure which showed the method of exciting an electroconductive component with the magnetic field which fluctuates. 本発明に係る非破壊検査方法を実施する検査装置の論理ブロック図を示したものである。1 is a logical block diagram of an inspection apparatus that performs a nondestructive inspection method according to the present invention. 導電性部品を基盤部である薄板に接合した様子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a mode that the electroconductive component was joined to the thin plate which is a base part. 適切条件で溶接された導電性部材の振動の周波数スペクトルである。It is the frequency spectrum of the vibration of the electroconductive member welded on the appropriate conditions. 不適切条件で溶接された導電性部材の振動の周波数スペクトルである。It is a frequency spectrum of the vibration of the electroconductive member welded on the unsuitable conditions. 変動する磁場を発生させるコイルを導電性部品の背面に配置した場合の図である。It is a figure at the time of arrange | positioning the coil which generate | occur | produces the magnetic field which fluctuates to the back surface of an electroconductive component. 一定の磁場及び変動する磁場を単一のコイルによって発生させる場合のコイルに流す電流の例を示した図である。It is the figure which showed the example of the electric current sent through a coil in the case of generating a fixed magnetic field and a fluctuating magnetic field with a single coil. 導電性部品の振動を測定用電極を用いて、導電性部品と電極間の静電容量から求める場合の図である。It is a figure in the case of calculating | requiring the vibration of an electroconductive component from the electrostatic capacitance between an electroconductive component and an electrode using the electrode for a measurement. 導電性部品が板状体の場合の例を示した図である。It is the figure which showed the example in case an electroconductive component is a plate-shaped object.

符号の説明Explanation of symbols

1 スポット溶接部
2 接合部
3 導電性部品
4 基盤部
5 コイル
6 変動する磁界
7 一定磁場
8 変動する渦電流
9 レーザー
10 コンピューターシステム
11 メモリー
12 FFT手段
13 ビデオデバイス
14 CRTモニター
21 D/A変換器
22 アンプ
23 A/D変換器
24 コントローラー
25 レーザー・ドップラー振動計
30 導電性部品(板状体)
31 検査台
32 磁石
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spot welding part 2 Joint part 3 Conductive component 4 Base part 5 Coil 6 Fluctuating magnetic field 7 Constant magnetic field 8 Fluctuating eddy current 9 Laser 10 Computer system 11 Memory 12 FFT means 13 Video device 14 CRT monitor 21 D / A converter 22 Amplifier 23 A / D Converter 24 Controller 25 Laser Doppler Vibrometer 30 Conductive Parts (Plate)
31 Inspection table 32 Magnet

Claims (5)

導電性材料で形成された導電性部品と他の構成部品とを接合した際に、両者の接合部の状態を検査する非破壊検査方法において、
該導電性部品に変動する磁界を印加することにより該導電性部品の全体を加振させ、該磁界印加後の該導電性部品の振動状態に基づいて接合状態を判断することを特徴とする非破壊検査方法。
In the non-destructive inspection method for inspecting the state of the joint portion between the conductive component formed of the conductive material and other component parts,
Applying a magnetic field that fluctuates to the conductive component to vibrate the entire conductive component, and determining a joining state based on a vibration state of the conductive component after the magnetic field is applied. Destructive inspection method.
請求項1に記載の非破壊検査方法において、該導電性部品を一様な磁場中に配置し、該導電性部品にパルス状の前記変動する磁界を印加することを特徴とする非破壊検査方法。   2. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the conductive component is disposed in a uniform magnetic field, and the pulsed varying magnetic field is applied to the conductive component. . 請求項1に記載の非破壊検査方法において、該導電性部品が強磁性体であることを特徴とする非破壊検査方法。   The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the conductive component is a ferromagnetic material. 請求項1乃至3のいずれかに記載の非破壊検査方法において、前記導電性部品の振動状態は、該導電性部品に照射された光の反射光、または該導電性部品と測定用電極との間の静電容量のいずれかを用いて計測されることを特徴とする非破壊検査方法。   4. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein the vibration state of the conductive component is a reflected light of light irradiated on the conductive component, or between the conductive component and the measurement electrode. A non-destructive inspection method characterized by being measured using any one of the capacitances between. 請求項1乃至4のいずれかに記載の非破壊検査方法において、前記接合状態を判断する際には、前記導電性部品の振動状態に係る測定波形をスペクトル分析して得られる周波数スペクトルを、正常な接合状態に対応する周波数スペクトルと対比することにより、接合状態の判断を行うことを特徴とする非破壊検査方法。   5. The nondestructive inspection method according to claim 1, wherein when determining the joining state, a frequency spectrum obtained by performing spectrum analysis on a measurement waveform related to a vibration state of the conductive part is set to be normal. A non-destructive inspection method characterized in that a joining state is determined by comparing with a frequency spectrum corresponding to a particular joining state.
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