JP2009250815A - 接着剤の硬化判定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】実際の製品に組み込まれている被接着部同士を接着した接着剤に基づいて、接着剤の硬化を判定することができるとともに、製品の部位毎に接着剤の硬化を判定できる接着剤の硬化判定方法を提供する。
【解決手段】接着剤７に向けて超音波を発振させることで、接着剤中の超音波の音速または接着剤を通過した超音波の振幅を検知する第１ステップＳ１と、第１ステップＳ１で検知された音速または振幅が、接着剤の硬化前における音速または振幅の値である基準値から所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、接着剤が硬化したと判定する第２ステップＳ２と、を有する。第２ステップＳ２で接着剤が硬化したと判定するまで、第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１の被接着部と第２の被接着部とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤が硬化したかを判定する接着剤の硬化判定方法に関する。

所定の製品に組み込まれている第１および第２の被接着部を接着した接着剤が硬化したかどうかの判定は、通常、その接着剤のサンプルを別個に用意して行っていた。即ち、サンプルを空気中に所定時間放置し、その後、サンプルが硬化したかを判定していた。代わりに、製品とは別個に、接着剤で部材同士を接着した試験体を用意し、この試験体を空気中に所定時間放置し、その後、試験体の引張試験等を行うことで、接着剤が硬化したかどうかを判定していた。

本願の先行技術文献として、例えば下記特許文献１、２がある。
特開昭６２−２７７５５４号公報 特開２００２−３１６２５号公報

しかし、サンプルや試験体で接着剤の硬化を判定するため、実際の製品に使用された接着剤の硬化とは必ずしも一致しない場合がある。
また、サンプルや試験体に基づいて接着剤の硬化を判定する場合には、実際の製品における部位毎の接着剤硬化度のバラツキを把握できない。
さらに、サンプルや試験体の作成、硬化度試験の手間、費用がかかる。

従って、サンプルや試験体ではなく、製品に実際に組み込まれている第１および第２の被接着部を接着した接着剤に基づいて接着剤の硬化を判定する方法が望まれるが、従来において適切な方法がなかった。

そこで、本発明の目的は、実際の製品に組み込まれている被接着部同士を接着した接着剤に基づいて、接着剤の硬化を判定することができるとともに、製品の部位毎に接着剤の硬化を判定できる接着剤の硬化判定方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によると、第１の被接着部と第２の被接着部とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤が硬化したかを判定する接着剤の硬化判定方法であって、
前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中の超音波の音速または前記接着剤を通過した超音波の振幅を検知する第１ステップと、
該第１ステップで検知された前記音速または前記振幅が、前記接着剤の硬化前における前記音速または前記振幅の値である基準値から所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、
前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、前記第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行う、ことを特徴とする接着剤の硬化判定方法が提供される。

上記本発明の方法では、前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中の超音波の音速または前記接着剤を通過した超音波の振幅を検知する第１ステップと、該第１ステップで検知された前記音速または前記振幅が、前記接着剤の硬化前における前記音速または前記振幅の値である基準値から所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、前記第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行うので、実際の製品に組み込まれている第１の被接着部と第２の被接着部との接着剤に基づいて、接着剤の硬化を判定することができる。また、製品の部位毎に本発明の方法を行うことで、部位毎に接着剤の硬化を判定できる。さらに、接着剤の硬化度の経時変化を容易に把握でき、製品の接着剤硬化判定毎に、サンプルや試験体を作成し硬化度試験を行う必要が無くなるので、サンプルや試験体の作成および硬化度試験の手間、費用が軽減される。

上記目的を達成するため、本発明によると、第１の被接着部と第２の被接着部とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤が硬化したかを判定する接着剤の硬化判定方法であって、
時間間隔をおいて前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中における超音波の音速の前記時間間隔に対する変化率、または、前記接着剤を通過した超音波の振幅の前記時間間隔に対する変化率を検知する第１ステップと、
検知された前記変化率が所定値以下になったかを判断し、該所定値以下になったら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、
前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行う、ことを特徴とする接着剤の硬化判定方法が提供される。

上記本発明の方法では、時間間隔をおいて前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中における超音波の音速の前記時間間隔に対する変化率、または、前記接着剤を通過した超音波の振幅の前記時間間隔に対する変化率を検知する第１ステップと、検知された前記変化率が所定値以下になったかを判断し、該所定値以下になったら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行うので、実際の製品に組み込まれている第１の被接着部と第２の被接着部との接着剤に基づいて、接着剤の硬化を判定することができる。また、製品の部位毎に本発明の方法を行うことで、部位毎に接着剤の硬化を判定できる。さらに、接着剤の硬化度の経時変化を容易に把握でき、製品の接着剤硬化判定毎に、サンプルや試験体を作成し硬化度試験を行う必要が無くなるので、サンプルや試験体の作成および硬化度試験の手間、費用が軽減される。

上述した本発明によると、実際の製品に組み込まれている被接着部同士を接着した接着剤に基づいて、接着剤の硬化を判定することができるとともに、製品の部位毎に接着剤の硬化を判定できる。

本発明を実施するための最良の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

[第１実施形態]
図１は、本発明の第１実施形態による接着剤の硬化判定方法を示す図である。本実施形態による接着剤の硬化判定方法は、図１のように所定の製品に組み込まれた第１の被接着部３と第２の被接着部５とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤７（接着層）が硬化したかを判定する方法である。図１において、第１の被接着部３の表面に、超音波探触子８が組み込まれた超音波送受信装置１３が貼り付けられている。超音波探触子８は、超音波の送信と受信を行う。また、この超音波探触子８は制御装置１５に接続されている。また、図１の例では、第１の被接着部３と第２の被接着部５との間には、両者間の間隔を保持するブロック１７が設けられている。また、図１の例では、超音波は接着剤７の厚み方向に伝播するようになっている。

図２は、第１実施形態による接着剤の硬化判定方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、接着剤７に向けて超音波（超音波パルス）を発振させ、接着剤７中の超音波の音速または接着剤７を通過した超音波の振幅を検知する。具体的には、制御装置１５が超音波探触子８に超音波を発振させ、これにより、超音波が超音波探触子８から第２の被接着部５に向けて伝播し、第１の被接着部３と接着剤７との境界面１９から（第１次的に）反射してくる第１反射超音波と、接着剤７と第２の被接着部５との境界面２１から（第１次的に）反射してくる第２反射超音波と、を超音波探触子８で検知する。検知された第１反射超音波と第２反射超音波のデータは制御装置１５へ出力され、制御装置１５のディスプレイに表示される。図３は、このように表示された第１反射超音波と第２反射超音波を示している。図３において、横軸は時間であり、縦軸は超音波の振幅である。
制御装置１５は、前記データに基づいて、接着剤７中の超音波の音速、接着剤７を伝播した超音波の振幅を取得する。音速は、接着剤７の厚みＬを、第１反射超音波を受信した時点ｔ１と第２反射超音波を受信した時点ｔ２との時間差Δｔで割った値である。接着剤７の厚みＬは、予め分かっており、例えばブロック１７の厚みと同じである。従って、制御装置１５は、Δｔと予め記憶している厚みＬから、接着剤７中の超音波の音速を算出する。
また、制御装置１５は、図３における第２反射超音波の振幅を、接着剤７を通過した超音波の振幅として取得する。

ステップＳ２において、ステップＳ１で検知された前記音速または前記振幅が、接着剤７の硬化前の所定時点おける前記音速または前記振幅の値Ｖ０（即ち、基準値）からこの値Ｖ０に対して所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、接着剤７が硬化したと判定する。この判定は、制御装置１５が自動的に行ってもよい。この場合、制御装置１５は、上記基準値Ｖ０と前記所定の割合を予め記憶しており、接着剤７が硬化したと判定すると、その旨を示す信号を出力する（例えば、上記ディスプレイ上にその旨を表示する）。
接着剤７の硬化前の所定時点おける前記音速の値Ｖ０と前記所定の割合は、予め設定しておくことができる。例えば、試験片同士を接着剤７で接着した試験体に対して経過時間と超音波の音速との関係を実験的に求めておき、この関係に基づいて、前記音速の値Ｖ０と前記所定の割合を予め設定しておくことができる。図４は、実験的に求めた前記関係を示すグラフである。図４の例のように、Ｖ０は、前記試験体の製作時点の値であってよく、前記所定の割合は、例えば３０％であってよい。なお、接着剤７の硬化前の所定時点おける前記振幅の値Ｖ０と、これについての前記所定の割合も、同様に予め設定しておくことができる。

ステップＳ２で接着剤７が硬化したと判定するまで、ステップＳ１およびステップＳ２を繰り返して行う、即ち、ステップＳ１、Ｓ２を接着剤７の硬化前から時間間隔をおいて繰り返して行う。例えば、数十分毎または１時間毎に、ステップＳ１を行ってよい。具体的には、制御装置１５が、所定の時間間隔を置いて超音波探触子８に超音波を発振させ、上述の第１反射超音波と第２反射超音波のデータを受信して、該データに基づいて上述の判断を行う。

上述した第１実施形態による接着剤の硬化判定方法では、接着剤７に向けて超音波を発振させ、接着剤７中の超音波の音速または接着剤７を通過した超音波の振幅を検知する第１ステップＳ１と、該第１ステップＳ１で検知された前記音速または前記振幅が、接着剤７の硬化前における前記音速または前記振幅の値である基準値から所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、接着剤７が硬化したと判定する第２ステップＳ２と、を有し、第２ステップＳ２で接着剤７が硬化したと判定するまで、第１ステップＳ１および第２ステップＳ２を繰り返して行うので、実際の製品に組み込まれている第１の被接着部３と第２の被接着部５との接着剤７に基づいて、接着剤７の硬化を判定することができる。また、製品の部位毎に本実施形態の方法を行うことで、部位毎に接着剤７の硬化を判定できる。さらに、接着剤７の硬化度の経時変化を容易に把握でき、製品の接着剤硬化判定毎に、サンプルや試験体を作成し硬化度試験を行う必要が無くなるので、サンプルや試験体の作成および硬化度試験の手間、費用が軽減される。

［第２実施形態］
次に本発明の第２実施形態による接着剤の硬化判定方法を説明する。第２実施形態の方法も図２の構成で行える。図５は、第２実施形態による接着剤の硬化判定方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、時間間隔をおいて接着剤７に向けて超音波（超音波パルス）を発振させることで、接着剤７中における超音波の音速の前記時間間隔に対する変化率、または、接着剤７を通過した超音波の振幅の前記時間間隔に対する変化率を検知する。具体的には、第１時点とこれから時間間隔を置いた第２時点の各々において、制御装置１５が超音波探触子８に超音波を発振させ、これにより、超音波が超音波探触子８から第２の被接着部５に向けて伝播し、第１の被接着部３と接着剤７との境界面１９から（第１次的に）反射してくる第１反射超音波と、接着剤７と第２の被接着部５との境界面２１から（第１次的に）反射してくる第２反射超音波と、を超音波探触子８で検知する。検知された第１反射超音波と第２反射超音波のデータは制御装置１５へ出力され、上述の図３のように制御装置１５のディスプレイに表示される。
また、制御装置１５は、第１時点と第２時点の各々について、前記データに基づいて、第１実施形態と同様に、接着剤７中の超音波の音速、接着剤７を伝播した超音波の振幅を取得する。さらに、制御装置１５は、第１時点（後述のように再びステップＳ１１を行う場合は、第ｍ時点（ｍは２以上の整数））に関する前記音速と第２時点（後述のように再びステップＳ１１を行う場合は、第（ｍ＋１）時点（ｍは２以上の整数））に関する前記音速との差を、第１時点（第ｍ時点）と第２時点（第（ｍ＋１）時点）の時間差で割った値を音速の変化率として算出する。また、制御装置１５は、第１時点に関する前記振幅と第２時点に関する前記振幅との差を、第１時点と第２時点の時間差で割った値を振幅の前記変化率として算出する。

ステップＳ１２において、ステップＳ１１で検知された前記音速の変化率または前記振幅の変化率が、所定値以下になったかを判断し、該所定値以下になったら、接着剤７が硬化したと判定する。この判定は、制御装置１５が自動的に行ってもよい。この場合、制御装置１５は、前記所定値を予め記憶しており、接着剤７が硬化したと判定すると、その旨を示す信号を出力する（例えば、上記ディスプレイ上にその旨を表示する）。

ステップＳ１２で接着剤７が硬化したと判定するまで、ステップＳ１１およびステップＳ１２を繰り返して行う。即ち、時間間隔をおいた前記第１時点、前記第２時点、第３時点、第４時点・・・の各々で、上述のように超音波探触子８に超音波を発振させ、これら各時点について前記音速と前記振幅を取得し、上述のように前記第１時点と前記第２時点との時間間隔に対する（前記音速、前記振幅の）前記変化率を取得し、同様に、第２時点と第３時点との時間間隔に対する前記変化率を取得し、第３時点と第４時点との時間間隔に対する前記変化率を取得し、・・・といった処理を、前記変化率が前記所定値以下になる第ｎ時点まで行う。

上述した第２実施形態による接着剤の硬化判定方法では、時間間隔をおいて接着剤７に向けて超音波を発振させることで、接着剤７中における超音波の音速の前記時間間隔に対する変化率、または、接着剤７を通過した超音波の振幅の前記時間間隔に対する変化率を検知する第１ステップと、検知された前記変化率が所定値以下になったかを判断し、該所定値以下になったら、接着剤７が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、第２ステップで接着剤７が硬化したと判定するまで、第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行うので、実際の製品に組み込まれている第１の被接着部３と第２の被接着部５との接着剤７に基づいて、接着剤７の硬化を判定することができる。また、製品の部位毎に本実施形態の方法を行うことで、部位毎に接着剤７の硬化を判定できる。さらに、接着剤７の硬化度の経時変化を容易に把握でき、製品の接着剤硬化判定毎に、サンプルや試験体を作成し硬化度試験を行う必要が無くなるので、サンプルや試験体の作成および硬化度試験の手間、費用が軽減される。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

上述した図１では、超音波探触子８が超音波送受信装置１３に組み込まれていたが、図６のように、超音波探触子８の代わりに、超音波発振器９と超音波受信器１１をそれぞれ第１の被接着部３の表面上の別個の位置に設けてもよい。この場合、超音波接着剤７の前記厚みＬは、超音波の伝播方向における接着剤７の寸法に置き換えられるが、他の点は第１実施形態または第２実施形態と同じであってよい。
また、図７のように、超音波探触子８の代わりに、超音波発振器９と超音波受信器１１を、それぞれ第１の被接着部３の表面と第２の被接着部５の表面に貼り付けてもよい。この場合、超音波発振器９から発振されて第１の被接着部３、接着剤７、第２の被接着部５を通過し超音波受信器１１で（第１次的に）受信された超音波を、上述の第１反射超音波とし、超音波発振器９から発振されて第１の被接着部３、接着剤７を通過し、境界面２１で反射して接着剤７を通過し、さらに境界面１９で反射して接着剤７、第２の被接着部５を通過して超音波受信器１１で（第１次的に）受信された超音波を、上述の第２反射超音波としてよい。従って、この場合、接着剤７中の超音波の音速は、予め分かっている接着剤７の厚みＬを２倍した値を、超音波受信器１１が第１反射超音波を受信した時点ｔ１と第２反射超音波を受信した時点ｔ２との時間差Δｔで割った値である。この値が、制御装置１５により、Δｔと予め記憶している厚みＬから、接着剤７中の超音波の音速として算出される。また、検知する超音波の前記振幅は、第１反射超音波または第２反射超音波の振幅であってよい。図７の場合、他の点は第１実施形態または第２実施形態と同じであってよい。

本発明の第１実施形態による方法を実施するための構成図である。 第１実施形態による接着剤の硬化判定方法を示すフローチャートである。 受信した超音波パルスを示す図である。 接着剤の硬化度と超音波の音速との関係を示す図である。 第２実施形態による接着剤の硬化判定方法を示すフローチャートである。 超音波発振器と超音波受信器の別の配置例を示す図である。 超音波発振器と超音波受信器の別の配置例を示す図である。

符号の説明

３・・・第１の被接着部、５・・・第２の被接着部、７・・・接着剤、８・・・超音波探触子、９・・・超音波発振器、１１・・・超音波受信器、１３・・・超音波送受信装置、１５・・・制御装置、１７・・・ブロック、１９、２１・・・境界面

Claims (2)

1. 第１の被接着部と第２の被接着部とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤が硬化したかを判定する接着剤の硬化判定方法であって、
   前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中の超音波の音速または前記接着剤を通過した超音波の振幅を検知する第１ステップと、
   該第１ステップで検知された前記音速または前記振幅が、前記接着剤の硬化前における前記音速または前記振幅の値である基準値から所定の割合以上変化したかどうかを判断し、該割合以上変化したら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、
   前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、前記第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行う、ことを特徴とする接着剤の硬化判定方法。
2. 第１の被接着部と第２の被接着部とを接着するためにこれらの間に設けられた接着剤が硬化したかを判定する接着剤の硬化判定方法であって、
   時間間隔をおいて前記接着剤に向けて超音波を発振させることで、前記接着剤中における超音波の音速の前記時間間隔に対する変化率、または、前記接着剤を通過した超音波の振幅の前記時間間隔に対する変化率を検知する第１ステップと、
   検知された前記変化率が所定値以下になったかを判断し、該所定値以下になったら、前記接着剤が硬化したと判定する第２ステップと、を有し、
   前記第２ステップで前記接着剤が硬化したと判定するまで、第１ステップおよび第２ステップを繰り返して行う、ことを特徴とする接着剤の硬化判定方法。

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