JP2009128183A - 接合部の良否判定方法及び良否判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用の加熱手段により接合部の一側面を加熱して、その温度分布により該接合部の良否を正確に判定することのできる接合部の良否判定方法及び良否判定装置を提供する。
【解決手段】本良否判定方法は、重合され接合された接合部の他側面を冷却した後、接合部の一側面を加熱する冷却・加熱ステップと、その後、接合部の一側面の温度分布を測定し、その測定結果により接合部の良否を判定する判定ステップとを備えているので、汎用の加熱手段により接合部の一側面を加熱した後の温度分布により該接合部の良否を正確に判定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、重ね合わされた２枚の鋼板が接着剤により接合され、該接合部における接着剤の塗布部位と未塗布部位とを正確に判別することで接着剤の塗布分布を検知して、接合部の良否を判定する良否判定方法及び良否判定装置に関するものである。

２枚の鋼板を重ね合わせ、各鋼板を接着剤により接合された接合部の従来の良否判定方法を説明する。
従来の接合部の良否判定方法では、接合部の一側面と対向するように配置された複数のフラッシュランプと、接合部の一側面の温度分布を測定する赤外線サーモグラフィとを備えており、接合部の一側面に向って各フラッシュランプを照射させることで、該接合部の一側面を加熱し、赤外線サーモグラフィにより接合部の一側面の温度分布を測定する。
そして、一側面の温度分布の測定結果により接合部の良否を判定している。すなわち、接合部の接着剤の塗布部位と非塗布部位とでは熱伝導率が相違するので、接合部の一側面の温度分布を測定し、接着剤の塗布部位の測定温度と非塗布部位の既知の測定温度との間の温度差を検出することで、接合部の接着剤の塗布部位と非塗布部位とを判別して該接合部の良否を判定していた。

しかしながら、上述した従来の良否判定方法では、図６に示すように、接合部の一側面を加熱した後、接着剤の塗布部位の測定温度と未塗布部位の既知の測定温度との間の温度差Ｂが微小（０．５℃程度）であるために、接着剤の塗布部位と未塗布部位との判別が極めて難しく、接合部の良否を正確に判定することができなかった。そこで、その対策として、高出力の加熱手段を採用して、接着剤の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｂが大きくなるようにしても良いが、市販のフラッシュランプではその出力を上げるには限界があり、しかも、高出力の加熱手段を採用すると、接着剤への影響も懸念される。

そこで、接合部の良否判定方法に係る従来技術として特許文献１には、溶接作業の完了した被溶接物を一旦冷却した後、検査すべき溶接部のみを局部的に加熱し、次に、赤外線温度検出器で前記加熱した溶接部から放射される赤外線を検出することにより溶接部近傍の温度分布を測定し、その測定結果を良品の温度分布あるいは不良品の温度分布と比較することにより溶接部の良否を判定することが記載されている。
特開平３−６０８８２号公報

しかしながら、特許文献１の発明の溶接部の良否判定においても、加熱装置の出力を落としてしまうと、正常な溶接ビードの近傍においても急激な温度低下が生じず、温度低下が緩やかになり、溶接部の良否を正確に判定することができない虞があり、この特許文献１の発明を採用することはできない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、汎用の加熱手段により接合部の一側面を加熱して、その温度分布により該接合部の良否を正確に判定することのできる接合部の良否判定方法及び良否判定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の接合部の良否判定方法は、重合され接合された接合部の他側面を冷却した後、前記接合部の一側面を加熱する冷却・加熱ステップと、その後、前記接合部の一側面の温度分布を測定し、その測定結果により前記接合部の良否を判定する判定ステップと、を備えたことを特徴としている。
また、本発明の接合部の良否判定装置は、重合され接合された接合部の他側面を冷却する冷却手段と、前記接合部の一側面を加熱する加熱手段と、前記接合部の一側面の温度分布を測定する温度測定手段と、前記冷却手段により前記接合部の他側面を冷却した後、前記加熱手段により前記接合部の一側面を加熱し、その後、前記温度測定手段により測定された前記接合部の一側面の温度分布に基いて前記接合部の良否を判定する制御装置と、を備えたことを特徴としている。
これにより、汎用の加熱手段により接合部の一側面を加熱した際、該一側面の温度分布において、接合部位の測定温度と非接合部位の既知の測定温度との間の温度差が従来よりも大きくなるので、接合部位と非接合部位との判別が正確となり、接合部の良否を正確に判定することができる。
なお、本発明の接合部の良否判定方法及び良否判定装置の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。なお、以下の各項において、（１）項乃至（５）項の各々が、請求項１乃至５の各々に相当する。

（１）重合され接合された接合部の他側面を冷却した後、前記接合部の一側面を加熱する冷却・加熱ステップと、その後、前記接合部の一側面の温度分布を測定し、その測定結果により前記接合部の良否を判定する判定ステップと、を備えたことを特徴とする接合部の良否判定方法。
従って、（１）項の接合部の良否判定方法では、特に、接合部の他側面を冷却した後、その一側面を加熱する冷却・加熱ステップを備えているので、加熱後の接合部の一側面における接合部位の測定温度と非接合部位の既知の測定温度との間の温度差には、冷却時の接合部位と非接合部位との間の温度差が付加されているために、加熱後の温度差が従来よりも大きくなり、接合部位と非接合部位との判別が明確になる。

（２）前記冷却・加熱ステップは、前記接合部の他側面を冷却する冷却ステップと、前記接合部の一側面の温度低下を検知する検知ステップと、前記接合部の一側面を加熱する加熱ステップと、からなることを特徴とする（１）項に記載の接合部の良否判定方法。
従って、（２）項の接合部の良否判定方法では、冷却ステップと加熱ステップとの間に、接合部の一側面の温度低下を検知する検知ステップを備えており、接合部の他側面の冷却時、接合部の一側面における接合部位の測定温度と非接合部位の既知の測定温度との間の温度差を検知した後に加熱ステップが実行されるので、加熱後の接合部位と非接合部位との間の温度差には、冷却時の接合部位と非接合部位との間の温度差が付加されているために、加熱後の温度差が従来よりも大きくなる。

（３）前記接合部は接着剤で接合されることを特徴とする（１）項または（２）項に記載の接合部の良否判定方法。
従って、（３）項の接合部の良否判定方法では、接合部における接着剤の塗布分布を正確に検知することができ、接合部の良否を正確に判定することができる。

（４）重合され接合された接合部の他側面を冷却する冷却手段と、前記接合部の一側面を加熱する加熱手段と、前記接合部の一側面の温度分布を測定する温度測定手段と、前記冷却手段により前記接合部の他側面を冷却した後、前記加熱手段により前記接合部の一側面を加熱し、その後、前記温度測定手段により測定された前記接合部の一側面の温度分布に基いて前記接合部の良否を判定する制御装置と、を備えたことを特徴とする接合部の良否判定装置。
従って、（４）項の接合部の良否判定装置では、特に、接合部の他側面を冷却する冷却手段を備えているので、接合部の一側面を加熱手段により加熱した後の接合部位の測定温度と非接合部位の既知の測定温度との間の温度差には、冷却時の接合部位と非接合部位との間の温度差が付加されているために、加熱後の温度差が従来よりも大きくなり、制御装置において接合部位と非接合部位との判別が容易となりその判別がより明確となる。

（５）前記冷却手段により前記接合部の他側面を冷却する際、前記接合部の一側面の温度低下を検知する検知手段を備えていることを特徴とする（４）項に記載の接合部の良否判定装置。
従って、（５）項の接合部の良否判定装置では、冷却手段により接合部の他側面を冷却した際、その一側面の温度低下を検知する検知手段を備えており、接合部の他側面の冷却時、接合部の一側面における接合部位の測定温度と非接合部位の既知の測定温度との間に温度差を検知した後、加熱手段により接合部の一側面が加熱されるので、加熱後の接合部位と非接合部位との間の温度差には、冷却時の接合部位と非接合部位との間の温度差が付加されているために、加熱後の温度差が従来よりも大きくなる。

本発明によれば、汎用の加熱手段により接合部の一側面を加熱して、その温度分布により接合部の良否を正確に判定することのできる接合部の良否判定方法及び良否判定装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図５に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る接合部の良否判定装置１は、図１に示すように、重ね合わされた２枚の鋼板２、３が接着剤５により接合され、接着剤５により接合された２枚の鋼板２、３の接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位とを正確に判別して、接合部４の良否を判定するものである。
本良否判定装置１は、図１に示すように、接合部４の他側面（鋼板３側）７を冷却するペルチェ素子や冷風機等の冷却手段８と、該冷却手段８により接合部４の他側面７を冷却した際、接合部４の一側面（鋼板２側）６の温度低下を検知する温度センサー９（検知手段）と、該温度センサー９による検知に基いて接合部４の一側面６を非接触で加熱する複数のフラッシュランプ１１（加熱手段）と、接合部４の一側面６の温度分布を測定する赤外線サーモグラフィ１０（温度測定手段）と、冷却手段８により接合部４の他側面７を冷却した後、各フラッシュランプ１１により接合部４の一側面６を加熱し、その後、赤外線サーモグラフィ１０により測定された接合部４の一側面６の温度分布に基いて接合部４の良否を判定する制御装置１４とを備えている。

フラッシュランプ１１は、特別な仕様ではなく市場で購入可能な汎用品が採用され、接合部４の一側面６を非接触で加熱する熱源の役割を果すものである。図１に示すように、フラッシュランプ１１は、接合部４の一側面６と対向する位置に２箇所備えられている。各フラッシュランプ１１は、出力の大きさ等を制御するランプ制御装置１２が接続されており、該ランプ制御装置１２からの作動信号に基いて作動する。
赤外線サーモグラフィ１０は、図１に示すように、接合部４の一側面６と対向するように配置されており、解析装置１３を介して制御装置１４に接続されている。この赤外線サーモグラフィ１０は、接合部４の一側面６から放射される赤外線の強度を検出しその結果を解析装置１３にて増幅演算処理し、接合部４の一側面６の温度分布を画像信号として制御装置１４に伝送している。

冷却手段８は、図１に示すように、接合部４の他側面７と接触または非接触にて配置され、接合部４の他側面７の冷却温度を制御可能な冷却制御装置１５と接続されている。冷却手段８は、ペルチェ素子や冷風機等で構成される。
温度センサー９は、図１に示すように、接合部４の一側面６に接触して配置され、温度データ収集装置１６と接続されている。温度データ収集装置１６には温度センサー９からの測定温度が常時伝送され、接合部４の一側面６の温度変化を検知できる構成となっている。

制御装置１４は、図１に示すように、解析装置１３を介して赤外線サーモグラフィ１０に接続されており、各フラッシュランプ１１により接合部４の一側面６を加熱した後、赤外線サーモグラフィ１０により測定された接合部４の一側面６の温度分布に基いて接合部４の良否を判定している。
詳述すると、まず、制御装置１４には、予め、図３（ａ）、（ｂ）に示す、接着剤５が未塗布部位である接合部４の一側面６のＡ点の測定温度が入力される。なお、このＡ点の温度測定方法は、後述する本良否判定方法を採用した。しかしながら、冷却ステップＳ１１にて、接合部４の他側面７を冷却したが接合部４の一側面６の温度低下が認められなかったため、接合部４の他側面７の冷却後、適宜時間経過した後に各フラッシュランプ１１を照射して、赤外線サーモグラフィ１０により接合部４の一側面６のＡ点の温度を測定した。
そして、制御装置１４に、各フラッシュランプ１１により接合部４の一側面６を加熱した後の赤外線サーモグラフィ１０により測定された接合部４の一側面６の温度分布が入力されると、制御装置１４では、例えば、図４（ａ）、（ｂ）に示す接合部４の一側面６のＡ’点の測定温度と未塗布部位（Ａ点）の既知の測定温度（図３（ｂ）に示す）との温度差Ｃ（図５も参照）が基準値より大きければそのＡ’点には正常に接着剤５が塗布されていると判定され、一方、接合部４の一側面６のＡ’点の測定温度と未塗布部位（Ａ点）の既知の測定温度（図３（ｂ）に示す）との温度差Ｃが基準値より小さければそのＡ’点には正常に接着剤５が塗布されていないと判定される。
これにより、制御装置１４では、接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位とが判別されると共に、制御装置１４のモニタに接着剤５の塗布分布が出力されて、接合部４の良否を判定することができる。

次に、本発明の実施の形態に係る良否判定装置１を使用した良否判定方法を図１及び図２に基いて説明する。
本良否判定方法を大別すると、冷却手段８により接合部４の他側面７を冷却した後、各フラッシュランプ１１により接合部４の一側面６を加熱する冷却・加熱ステップＳ１と、その後、赤外線サーモグラフィ１０により接合部４の一側面６の温度分布を測定し、その測定結果に基いて制御装置１４により接合部４の良否を判定する判定ステップＳ２とからなる。

本良否判定方法を詳述すると、まず、冷却ステップＳ１１において、冷却制御装置１５により作動信号が冷却手段８に伝送され、冷却手段８が作動し、接合部４の他側面７が冷却される。
次に、接合部４の他側面７が冷却されている間、検知ステップＳ１２において、温度センサー９から接合部４の一側面６の測定温度が温度データ収集装置１６に伝送され、温度データ収集装置１６にて接合部４の一側面６の温度低下が検知される。なお、温度低下を検知するタイミングは、温度低下の始まりではなく、温度低下の推移が略止まった時点である（図５の冷却区間における塗布部位の温度の右下がりの推移を参照）。温度センサー９により接合部４の一側面６の温度低下（温度低下が略止まる時点）を検知した後、冷却手段８の作動が停止されると共に、温度センサー９が接合部４の一側面６から取り除かれる。
次に、加熱ステップＳ１３において、ランプ制御装置１２から各フラッシュランプ１１へ作動信号が伝送され、各フラッシュランプ１１が照射されて接合部４の一側面６が加熱される。
なお、冷却ステップＳ１１と、検知ステップＳ１２と、加熱ステップＳ１３とが上述した冷却・加熱ステップＳ１に属する。

次に、温度分布測定ステップＳ２１において、赤外線サーモグラフィ１０及び解析装置１３により接合部４の一側面６の温度分布が解析される。
次に、良否判定ステップＳ２２において、制御装置１４に解析装置１３から接合部４の一側面６の温度分布が入力される。すると、制御装置１４にて、上述したように、接合部４の一側面６のＡ’点の測定温度と未塗布部位（Ａ点）の既知の測定温度との温度差Ｃが基準値より大きければそのＡ’点には正常に接着剤５が塗布されていると判定され、一方、接合部４の一側面６のＡ’点の測定温度と未塗布部位の測定温度との温度差Ｃが基準値より小さければそのＡ’点には正常に接着剤５が塗布されていないと判定される。その結果、接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位とが判別されると共に、制御装置１４のモニタに接着剤５の塗布分布が出力されて、接合部４の良否を判定することができる。ここで、基準値は１．０〜３．０℃の所定値に設定される。但し、この基準値は、鋼板（材質）、表面の色、光沢によって変動する。
なお、温度分布測定ステップＳ２１と、良否判定ステップＳ２２とが上述した判定ステップＳ２に属する。

そこで、判定ステップＳ２の良否判定ステップＳ２２において、接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位とが判別されるが、本実施の形態では、冷却ステップＳ１１において、冷却手段８により接合部４の他側面７が冷却されるので、図５に示すように、各フラッシュランプ１１を照射する前段階（接合部４の他側面７の冷却時）で、接合部４の一側面６における、接着剤５の塗布部位（仮にＡ’点が塗布部位）と未塗布部位（Ａ点）との間で既に温度差Ｃ’が現出される。その結果、各フラッシュランプ１１の照射後の接合部４の一側面６における接着剤５の塗布部位（仮にＡ’点が塗布部位）と未塗布部位（Ａ点）との間の温度差Ｃには、冷却時の接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃ’が付加されているために、加熱後の接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃが従来の温度差Ｂ（図６参照）よりも３倍以上大きくなっている。これにより、制御装置１４において、接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位との判別が容易となり、その判別がより明確になる。

以上説明したように、本発明の実施の形態では、特に、冷却・加熱ステップＳ１において、冷却手段８により接合部４の他側面７を冷却（冷却ステップＳ１１）し、接合部４の一側面６の温度低下を温度センサー９により検知（検知ステップＳ１２）した後、各フラッシュランプ１１を接合部４の一側面６に向って照射し該一側面６を加熱（加熱ステップＳ１３）するので、各フラッシュランプ１１の照射後の接合部４の一側面６における接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃには、冷却時の接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃ’が付加されているために、加熱後の接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃが従来（冷却手段８を使用しない形態）の温度差Ｂよりも３倍以上大きくなる。
これにより、制御装置１４において、接合部４における接着剤５の塗布部位と未塗布部位との判別が容易でより明確になり、正確な接着剤５の塗布分布を検知することができ、ひいては、接合部４の良否を正確に判定することができる。
また、本発明の実施の形態では、汎用のフラッシュランプ１１を使用し、冷却手段８により接合部４の他側面７を冷却することで、加熱後の接着剤５の塗布部位と未塗布部位との間の温度差Ｃを従来の温度差Ｂよりも大きくすることができたので、高出力の加熱手段を採用する必要がなく実用的となる。

なお、本発明の実施の形態では、冷却・加熱ステップＳ１において、冷却ステップＳ１１と加熱ステップ１３との間に、温度センサー９により接合部４の一側面６の温度低下を検知する検知ステップＳ１２を備えており、この形態が最も好ましい形態であるが、冷却ステップＳ１１の開始から、接合部４の一側面６の温度低下の推移が略止まった時点までの時間を予め測定し、冷却ステップＳ１１にて接合部４の他側面７を冷却する時間を設定しておけば、必ずしも検知ステップＳ１２を備える必要はない。

また、本発明の実施の形態では、２枚の鋼板２、３を接着剤５により接合された接合部４の良否判定に採用したが、これに限らず、２枚の鋼板２、３を溶接により接合された接合部の良否判定に適用しても良い。

図１は、本発明の実施の形態に係る接合部の良否判定装置の模式図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る接合部の良否判定方法のフロー図である。 図３は、本発明の実施の形態によって測定された、接合部の接着剤の未塗布部位における接合部の一側面のＡ点の温度推移を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態によって測定された、接合部の接着剤の塗布部位における接合部の一側面のＡ’点の温度推移を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態によって測定された、接合部の接着剤の塗布部位と未塗布部位における接合部の一側面の温度差を示す図である。 図６は、従来の方法によって測定された、接合部の接着剤の塗布部位と未塗布部位における接合部の一側面の温度差を示す図である。

符号の説明

１ 良否判定装置、２、３ 鋼板，４ 接合部，５ 接着剤，６ 一側面，７ 他側面，８ 冷却手段，９ 温度センサー（検知手段），１０ 赤外線サーモグラフィ（温度測定手段），１１ フラッシュランプ（加熱手段），１４ 制御装置

Claims (5)

1. 重合され接合された接合部の他側面を冷却した後、前記接合部の一側面を加熱する冷却・加熱ステップと、
   その後、前記接合部の一側面の温度分布を測定し、その測定結果により前記接合部の良否を判定する判定ステップと、
   を備えたことを特徴とする接合部の良否判定方法。
2. 前記冷却・加熱ステップは、前記接合部の他側面を冷却する冷却ステップと、
   前記接合部の一側面の温度低下を検知する検知ステップと、
   前記接合部の一側面を加熱する加熱ステップと、
   からなることを特徴とする請求項１に記載の接合部の良否判定方法。
3. 前記接合部は接着剤で接合されることを特徴とする請求項１または２に記載の接合部の良否判定方法。
4. 重合され接合された接合部の他側面を冷却する冷却手段と、
   前記接合部の一側面を加熱する加熱手段と、
   前記接合部の一側面の温度分布を測定する温度測定手段と、
   前記冷却手段により前記接合部の他側面を冷却した後、前記加熱手段により前記接合部の一側面を加熱し、その後、前記温度測定手段により測定された前記接合部の一側面の温度分布に基いて前記接合部の良否を判定する制御装置と、
   を備えたことを特徴とする接合部の良否判定装置。
5. 前記冷却手段により前記接合部の他側面を冷却する際、前記接合部の一側面の温度低下を検知する検知手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の接合部の良否判定装置。
   

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