JP2016159343A - 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法 - Google Patents

接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2016159343A
JP2016159343A JP2015042165A JP2015042165A JP2016159343A JP 2016159343 A JP2016159343 A JP 2016159343A JP 2015042165 A JP2015042165 A JP 2015042165A JP 2015042165 A JP2015042165 A JP 2015042165A JP 2016159343 A JP2016159343 A JP 2016159343A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
joining
temperature
bonding
metal member
resin member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015042165A
Other languages
English (en)
Inventor
和義 西川
Kazuyoshi Nishikawa
和義 西川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP2015042165A priority Critical patent/JP2016159343A/ja
Priority to PCT/JP2016/055102 priority patent/WO2016140098A1/ja
Publication of JP2016159343A publication Critical patent/JP2016159343A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1635—Laser beams characterised by the way of heating the interface at least passing through one of the parts to be joined, i.e. laser transmission welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/50—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece
    • B23K26/57—Working by transmitting the laser beam through or within the workpiece the laser beam entering a face of the workpiece from which it is transmitted through the workpiece material to work on a different workpiece face, e.g. for effecting removal, fusion splicing, modifying or reforming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/14—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using wave energy, i.e. electromagnetic radiation, or particle radiation
    • B29C65/16—Laser beams
    • B29C65/1629—Laser beams characterised by the way of heating the interface
    • B29C65/1654—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined
    • B29C65/1661—Laser beams characterised by the way of heating the interface scanning at least one of the parts to be joined scanning repeatedly, e.g. quasi-simultaneous laser welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/44—Joining a heated non plastics element to a plastics element
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
    • B29C65/7841—Holding or clamping means for handling purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82—Testing the joint
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/112—Single lapped joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/10—Particular design of joint configurations particular design of the joint cross-sections
    • B29C66/11—Joint cross-sections comprising a single joint-segment, i.e. one of the parts to be joined comprising a single joint-segment in the joint cross-section
    • B29C66/114—Single butt joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/05—Particular design of joint configurations
    • B29C66/303—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect
    • B29C66/3032—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protrusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined
    • B29C66/30325—Particular design of joint configurations the joint involving an anchoring effect making use of protrusions or cavities belonging to at least one of the parts to be joined making use of cavities belonging to at least one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/342—Preventing air-inclusions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/50—General aspects of joining tubular articles; General aspects of joining long products, i.e. bars or profiled elements; General aspects of joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; General aspects of joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/51—Joining tubular articles, profiled elements or bars; Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars; Joining several hollow-preforms to form hollow or tubular articles
    • B29C66/53—Joining single elements to tubular articles, hollow articles or bars
    • B29C66/534—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars
    • B29C66/5346—Joining single elements to open ends of tubular or hollow articles or to the ends of bars said single elements being substantially flat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/71—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the composition of the plastics material of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7422—Aluminium or alloys of aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8126—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/81266—Optical properties, e.g. transparency, reflectivity
    • B29C66/81267—Transparent to electromagnetic radiation, e.g. to visible light
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—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
    • B29C66/9121—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
    • B29C66/91221—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 of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/914—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/9141—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature
    • B29C66/91411—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature, the heat or the thermal flux by controlling or regulating the temperature of the parts to be joined, e.g. the joining process taking the temperature of the parts to be joined into account
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B29C66/9192—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams
    • B29C66/91951—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges in explicit relation to another variable, e.g. temperature diagrams in explicit relation to time, e.g. temperature-time diagrams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50—Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82—Testing the joint
    • B29C65/8207—Testing the joint by mechanical methods
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/82—Testing the joint
    • B29C65/8207—Testing the joint by mechanical methods
    • B29C65/8246—Pressure tests, e.g. hydrostatic pressure tests
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/72—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the structure of the material of the parts to be joined
    • B29C66/721—Fibre-reinforced materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7392—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoplastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/739—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
    • B29C66/7394—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of at least one of the parts being a thermoset
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7428—Transition metals or their alloys
    • B29C66/74281—Copper or alloys of copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/70—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material
    • B29C66/74—Joining plastics material to non-plastics material
    • B29C66/742—Joining plastics material to non-plastics material to metals or their alloys
    • B29C66/7428—Transition metals or their alloys
    • B29C66/74283—Iron or alloys of iron, e.g. steel
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8122—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the composition of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/912—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
    • B29C66/9121—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
    • B29C66/91211—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
    • B29C66/91216—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 enabling contactless temperature measurements, e.g. using a pyrometer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/90—Measuring or controlling the joining process
    • B29C66/91—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux
    • B29C66/919—Measuring or controlling the joining process by measuring or controlling the temperature, the heat or the thermal flux characterised by specific temperature, heat or thermal flux values or ranges
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0079—Liquid crystals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

【課題】撮像手段による外観検査によらないで、接合状態の良否を判定できる接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法を提供する。
【解決手段】金属部材２と樹脂部材３とが接合領域ＢＦで接合された接合構造体の接合状態を検査する接合検査装置１１であって、金属部材２の温度を計測する温度計測手段１４と、温度計測手段１４で計測した実測温度が、予め設定された金属部材２と樹脂部材３との接合状態が正常であるときの基準温度範囲内である場合に、接合状態を良好と判定する判定手段１５と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法に関する。
従来から、対峙された被溶接部材の上方からレーザ光を照射して互いに接合し、その溶接品質を検査するレーザ溶接品質の検査方法が記載された文献として、特許文献１が知られている。
具体的には、被溶接部材のレーザ照射面に低融点材料が被覆されており、被溶接部材がレーザ照射されることにより低融点材料が溶融し、この低融点材料の溶融長や溶融面積をカメラ等の撮像手段により撮像し、この撮像手段によって得られた画像データを演算することによって、レーザ溶接の品質を検査する方法が開示されている。
特開２００９−２８５６６０号公報
特許文献１に開示された検査方法は、撮像手段によって得られた画像データからレーザ溶接の品質を検査するため、例えば、金属部材と樹脂部材との接合面を撮像して接合状態の良否を判断するには不向きであった。
すなわち、被溶接部材が互いに透明材料である場合は、被溶接部材同士の接合面を上方から撮像手段によって撮像することが可能であるが、被溶接部材が互いに不透明材料の場合は、接合面を視認することができず、撮像手段によって接合面を撮像することができなかった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、撮像手段による外観検査によらないで、接合状態の良否を判定できる接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法を提供することにある。
上記目的を達するために、本発明は次のとおりの構成としている。
本発明に係る接合検査装置は、金属部材と樹脂部材とが接合領域で接合された接合構造体の接合状態を検査する接合検査装置であって、前記金属部材の温度を計測する温度計測手段と、前記温度計測手段で計測した実測温度が、予め設定された前記金属部材と前記樹脂部材との接合状態を正常とする基準温度範囲内である場合に、前記接合状態を良好と判定する判定手段と、を備えていることを特徴とする。
また、上記接合検査装置であって、前記基準温度範囲は、下限値を、前記樹脂部材の実測溶融温度とし、上限値を、前記樹脂部材の実測熱分解温度としてもよい。
また、本発明に係る接合装置は、上記接合検査装置と、前記金属部材と前記樹脂部材とをレーザ接合させるレーザと、が備えられていることを特徴とする。
また、上記接合装置であって、さらに、前記レーザを同一軌跡で複数回走査させる走査手段が備えられていてもよい。
また、上記接合装置であって、さらに、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記走査手段又はレーザの出力の少なくとも一方を制御する制御部が備えられていてもよい。
また、本発明に係る接合検査方法は、金属部材と樹脂部材とが接合領域で接合された接合構造体の接合状態を検査する接合検査方法であって、前記金属部材の温度を計測する温度計測工程と、前記温度計測工程で計測した実測温度が、予め設定された前記金属部材と前記樹脂部材との接合状態を正常とする基準温度範囲内である場合に、前記接合状態を良好と判定する判定工程と、を備えていることを特徴とする。
また、上記接合検査方法であって、前記基準温度範囲は、下限値を、前記樹脂部材の実測溶融温度とし、上限値を、前記樹脂部材の実測熱分解温度としてもよい。
本発明によれば、撮像手段による外観検査によらないで、接合状態の良否を判定できる接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法を提供できる。
図１は、本発明に係る接合装置によって接合される金属部材及び樹脂部材の斜視図である。 図２は、図１に示すII−II 線に沿う断面を示すとともに、本発明に係る接合装置の構成を説明する説明図である。 図３は、本発明に係る接合装置で接合された金属部材と樹脂部材との接合状態を説明する説明図である。 図４は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。 図５は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。 図６は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。 図７は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。 図８は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。 図９は、本発明に係る接合装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。
以下、本発明に係る接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法の実施形態について、説明する。
なお、本発明に係る接合検査装置は、本発明に係る接合装置に組み込まれているので、接合装置の実施形態の説明を以って、本発明に係る接合検査装置の説明に代える。なお、本実施形態では、接合装置に接合検査装置が組み込まれている態様を説明するが、接合検査装置単体で使用してもよい。
［接合装置及び接合検査装置の説明］
以下、本発明に係る接合装置について図１〜３を参照しながら説明する。図１は、接合装置によって接合される金属部材及び樹脂部材の斜視図、図２は、図１に示すII−II 線に沿う断面を示すとともに、本発明に係る接合装置の構成を説明する説明図、図３は、金属部材と樹脂部材との接合状態を説明する説明図である。
本発明に係る接合装置１０は、接合検査装置１１と、金属部材２と樹脂部材３とをレーザ接合させる接合レーザ１２とが備えられている。なお、接合装置１０には、後述する金属部材２と樹脂部材３との接合時に、接合領域ＢＦに押圧をかけるための押圧板１６が設けられていてもよい。この押圧板１６は、接合レーザ１２を透過する材料が好ましく、ガラスであることが好ましい。
本発明に係る接合検査装置１１は、金属部材２と樹脂部材３とが接合領域ＢＦで接合された接合構造体の接合状態を検査する装置であって、金属部材２を収容可能な治具１３と、温度計測手段１４と、判定手段１５と、を備えている。
金属部材２は円筒形状である。金属部材２の一例としては、鉄系金属、ステンレス系金属、銅系金属、アルミ系金属、マグネシウム系金属、および、それらの合金が挙げられる。また、金属成型体であってもよく、亜鉛ダイカスト、アルミダイカスト、粉末冶金などであってもよい。なお、金属部材２の形状は、円筒形状に限られるものではない。
金属部材２には、樹脂部材３と接合される接合領域ＢＦが備えられている。本実施形態の接合領域ＢＦは、金属部材２の上端面であり環状の領域である。
接合領域ＢＦにおける金属部材２には、開口を有する凹状部２１が形成されていてもよい（図３参照）。この凹状部２１に樹脂部材３が充填されることにより金属部材２と樹脂部材３とが接合される。また、凹状部２１には、内側に突出する突出部ｔが形成されていてもよい。突出部ｔが形成されている場合は、凹状部２１に樹脂部材３が充填されると、突出部ｔによるアンカー効果によって金属部材２と樹脂部材３との接合強度を高めることができる。
樹脂部材３は、金属部材２の上方に接合されるものであり、円盤形状である。樹脂部材３の一例としては、熱可塑性樹脂、および熱硬化性樹脂であり、熱可塑性樹脂の一例としては、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル・スチレン）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ｍ−ＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＡ６（ポリアミド６）、ＰＡ６６（ポリアミド６６）、ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＳＦ（ポリサルホン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、および、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）が挙げられる。また、ＴＰＥ（熱可塑性エラストマ）であってもよく、ＴＰＥの一例としては、ＴＰＯ（オレフィン系）、ＴＰＳ（スチレン系）、ＴＰＥＥ（エステル系）、ＴＰＵ（ウレタン系）、ＴＰＡ（ナイロン系）、および、ＴＰＶＣ（塩化ビニル系）が挙げられる。
熱硬化性樹脂の一例としては、ＥＰ（エポキシ）、ＰＵＲ（ポリウレタン）、ＵＦ（ユリアホルムアルデヒド）、ＭＦ（メラミンホルムアルデヒド）、ＰＦ（フェノールホルムアルデヒド）、ＵＰ（不飽和ポリエステル）、および、ＳＩ（シリコーン）が挙げられる。また、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）であってもよい。
なお、上記した熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂には、充填剤が添加されていてもよい。充填剤の一例としては、無機系充填剤（ガラス繊維、無機塩類など）、金属系充填剤、有機系充填剤、および、炭素繊維などが挙げられる。
また、樹脂部材３は、後述するような、樹脂部材３の上方からレーザを照射する場合は、レーザを透過する材料が好ましく、そのレーザ透過率は、厚みが３ｍｍのときに１５％以上であることが好ましい。一方、樹脂部材３の下方からレーザを照射する場合は、樹脂部材３はレーザ透過性を有していなくてもよい。
温度計測手段１４は、金属部材２の接合領域ＢＦ近傍の温度を計測するものであり、１個又は複数個備えられている。温度計測手段１４が複数備えられている場合は、各温度計測手段１４がそれぞれ異なる位置の金属部材２の温度を計測することにより、金属部材２の温度バラツキについても計測することができる。本実施形態では、金属部材２の側周面に対して等間隔に４つの接触式温度センサが配置されている（図１及び２参照）。なお、温度計測手段１４としては、接触式温度センサに代えて非接触式温度センサを用いてもよい。
接触式温度センサとしては、例えば、熱電対方式、測温抵抗体方式、サーミスタ方式、バイメタル方式などが挙げられる。非接触式温度センサとしては、例えば、金属部材２の赤外線放射を計測する放射温度計が挙げられる。なお、金属部材２の温度を精度よく計測するためには、接触式温度センサを用いるとよい。
判定手段１５は、各温度計測手段１４でそれぞれ計測した実測温度が、予め設定され金属部材２と樹脂部材３との接合状態を正常とする基準温度範囲内である場合に、接合状態を良好と判定する。なお、接合状態を良好と判定するための基準温度範囲については、後述する。
接合レーザ１２は、金属部材２と樹脂部材３とをレーザ接合させるものであり、レーザの種類としては、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ、ＹＶＯ4レーザ、半導体レーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマレーザの中から選択される。
さらに、接合レーザ１２は、接合レーザ１２からのレーザ光を同一軌跡で複数回走査させる走査手段１２ａが備えられていてもよい。本実施形態の走査手段１２ａでは、環状の接合領域ＢＦに沿って接合レーザ１２を走査させる。この走査手段１２ａによれば、接合レーザ１２の走査を同一軌跡で複数回行うことができるため、金属部材２を効果的に加熱することができ、金属部材２と接触している樹脂部材３を溶融させて効率よく樹脂部材３と金属部材２とを接合させることができる。
なお、走査手段１２ａは、環状の接合領域ＢＦに沿って接合レーザ１２からのレーザ光を反射させるガルバノミラーを用いる手段や、治具１３自体を環状の接合領域ＢＦに沿って動かして、接合レーザ１２と金属部材２との位置を相対的に変化させる手段も含まれるものとする。
接合装置１０には、上述した構成の他に、判定手段１５の判定結果に基づいて走査手段１２ａ又は接合レーザ１２の出力の少なくとも一方を制御する制御手段１７や、接合状態の良否を表示する表示手段（不図示）が備えられていてもよい。
この制御手段１７によれば、後述する判定工程の結果に基づいて、走査手段１２ａの走査速度を変更させる制御や、レーザの出力を変更させる制御や、判定工程において接合状態が良好と判断された場合に走査を終了させる制御等を行うことができる。
［接合検査方法の説明］
次に、上述した接合装置１０及び接合検査装置１１を用いた、金属部材２と樹脂部材３とが接合された接合構造体における接合状態の検査方法について、図４〜９を参照しながら説明する。図４〜９は、接合検査装置における温度計測手段が計測する金属部材の温度のグラフである。
・接合検査方法の概要
本発明に係る接合検査方法は、金属部材２の温度を計測する温度計測工程と、接合状態を判定する判定工程と、を備える。判定工程では、温度計測工程で計測した実測温度が、予め設定された金属部材２と樹脂部材３との接合状態が正常である基準温度範囲内である場合に、接合状態を良好と判定する。
・基準温度範囲について
まず初めに、基準温度範囲の設定について説明する。基準温度範囲は、接合検査方法を行う前に、予め、製造する接合構造体に使われる金属部材２及び樹脂部材３と同一の金属部材２´及び樹脂部材３´を用いて設定される。以下、基準温度範囲の設定手法を説明する。
まず、上述した接合検査装置１１の治具１３に、後述の接合構造体に使われる金属部材２と同一の金属部材２´をセットする（図１及び２参照）。その後、４つの接触式温度センサ（温度計測手段１４）を等間隔に金属部材２´における接合領域ＢＦ´近傍の側周面に接触させる。
次に、金属部材２´の上方から、製造する接合構造体に使われる樹脂部材３と同一の樹脂部材３´を接触させ、接合装置１０の押圧板１６によって樹脂部材３´を金属部材２´に向けて押圧させる（図２参照）。
次に、樹脂部材３´の上方に配置された接合レーザ１２から、樹脂部材３´に向けてレーザ光を照射する。これとともに、金属部材２´に接触されている接触式温度センサ（温度計測手段１４）によって金属部材２´の温度をモニタリングする。そして、接合レーザ１２から照射されるレーザ光の出力を変化させ、金属部材２´の温度が、所定の温度となったときに、接合レーザ１２からの出力を止めて、金属部材２´と樹脂部材３´との接合状態を評価する。このときの接合状態の評価は、一般的に知られている耐水試験（例えば、ＩＰ６７試験、エアリーク試験、強度試験、耐水試験、接合面の破断観測）によって行われる。
上述した一連の接合状態の評価を金属部材２´の温度を上昇させて繰り返し行う。一例として、金属部材２´にアルミを用い、樹脂部材３´にＰＢＴを用いる場合であれば、金属部材２´の温度を２２３℃から１０℃ずつ程度上昇させていき、各温度で接合状態の評価を行う。
ここで、金属部材２´にアルミを用い、樹脂部材３´にＰＢＴを用いた場合は、金属部材２´の温度が２８３℃を示したときの接合評価によって、ＰＢＴの溶融が確認された。この樹脂部材３´が溶融したときの温度計測手段１４によって計測された温度を実測溶融温度とし、基準温度範囲の下限値に設定する。
さらに、金属部材２´の温度を上昇させて接合評価を行っていき、金属部材２´の温度が３０３℃を示したときに、ＰＢＴと金属部材との接合領域に気泡（熱分解ガス）が確認され熱分解が生じた。このように樹脂部材３´に熱分解が確認されたときの温度計測手段１４によって計測された温度を実測熱分解温度とし、基準温度範囲の上限値に設定する。
以上の手法によって、基準温度範囲が設定される。なお、この基準温度範囲の測定は、金属部材２´又は樹脂部材３´の材料や形状によって異なるため、製造される接合構造体毎に行われる。
・接合状態の良否判定について
次に、実際に製造される接合構造体において、樹脂部材３と金属部材２との接合状態の良否を判定しながら接合構造体を製造する方法について説明する。
まず、上述した接合検査装置１１の治具１３に、金属部材２をセットする。その後、４つの接触式温度センサ（温度計測手段１４）を等間隔に接合領域ＢＦ近傍の金属部材２の側周面に接触させる（図１及び図２参照）。
次に、金属部材２の上方から、製造する接合構造体に使われる樹脂部材３を接触させ、接合検査装置１１の押圧板１６によって樹脂部材３を金属部材２に向けて押圧させる（図２参照）。
次に、前述した基準温度範囲を設定する。一例として金属部材２にアルミを用い、樹脂部材３にＰＢＴを用いた場合、基準温度範囲の下限値は、樹脂部材の実測溶融温度である２８３℃と設定され、基準温度範囲の上限値は、樹脂部材の実測熱分解温度である３０３℃と設定される。
次に、樹脂部材３の上方に配置された接合レーザ１２から樹脂部材３に向けてレーザ光を照射するとともに、金属部材２に接触されている接触式温度センサ（温度計測手段１４）によって金属部材２の温度をモニタリングする（温度計測工程）。このとき、接合レーザ１２は、走査手段１２ａに沿って接合領域ＢＦに沿って走査される。
ここで、接合レーザ１２を走査手段１２ａによって１回走査させたときに１つの温度計測手段１４が計測した、接合レーザ１２の走査距離と、金属部材２の温度との関係を示すグラフを図４〜図６に示す。
図４のグラフによれば、走査手段１２ａによって接合レーザ１２を走査していき、接合レーザ１２が接触式温度センサ（温度計測手段１４）の近傍を通過するまでは、金属部材２の温度が上昇する。そして、温度のピークを迎え、接合レーザ１２が、接触式温度センサ（温度計測手段１４）から遠ざかるにつれて、金属部材２に蓄積された熱量が拡散して温度が下降する。
このとき図４のグラフでは、温度のピーク値が基準温度範囲の下限値（ＰＢＴの場合２８３℃）から、基準温度範囲の上限値（ＰＢＴの場合３０３℃）までの間に含まれている。従って、判定工程において判定手段１５は、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を良好と判定する。すなわち、接合状態の良否判定としては、温度計測手段１４が計測する金属部材２の温度のピーク値が、予め設定された基準温度範囲に含まれているか否かによって、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を判定する。
上述した接合状態の判定は、１つの温度計測手段１４に基づいた接合状態の判定結果であるが、複数の温度計測手段１４に基づいて接合状態の判定結果は、全ての温度計測手段１４が計測する温度のピーク値が基準温度範囲に含まれている場合に接合状態を良好と判定する。
一方で、図５のグラフでは、温度のピーク値が基準温度範囲を上回っており、樹脂部材３に熱分解が起きているので、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を不良と判定する。また、図６のグラフでは、温度のピーク値が基準温度範囲を下回っており、樹脂部材３が熱溶融されていないので、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を不良と判定する。
以上説明したとおり、本発明に係る接合検査方法によれば、温度計測手段１４によって、接合領域ＢＦ付近の金属部材２の温度を測定して、金属部材２の温度が基準温度範囲内であるか否かによって金属部材２と樹脂部材３との接合状態の良否を判定することができる。
さらに、本発明に係る接合検査方法によれば、基準温度範囲の上限温度と下限温度との間が比較的狭い樹脂部材を接合させる場合であっても、温度計測手段１４によって金属部材の温度をモニタリングしながら接合状態を判定することができる。
さらに、温度計測手段１４が複数備えられている場合は、金属部材２の温度バラツキを計測することができるので、金属部材２と樹脂部材３との接合状態の判定時に、基準温度範囲に含まれていない位置を特定できる。これにより、接合不良の位置を特定することができる。
なお、本実施形態では、樹脂部材３、３´の上方に配置された接合レーザ１２から樹脂部材３、３´に向けてレーザ光を照射して樹脂部材と金属部材とを接合する形態について説明したが、この変形例として、金属部材の厚みが薄い場合等は、接合レーザを金属部材の下方に配置させて、金属部材側からレーザ光を照射してもよい。
［他の実施形態］
ところで、上記実施形態では、走査手段１２ａによって接合レーザ１２を１回走査しただけで、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を判定したが、接合レーザ１２を複数回走査して金属部材２と樹脂部材３との接合状態の良否を判定してもよい。
例えば、接合レーザ１２を３回走査させた後に、金属部材２と樹脂部材３との接合状態の良否を判定してもよい。以下、接合レーザ１２を３回走査させた後の温度のグラフとして図７〜９の例を説明する。
図７のグラフでは、走査手段１２ａによって接合レーザ１２を３回走査している。この例では、３回とも温度のピーク値が基準温度範囲内に含まれているので、判定手段１５は、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を良好と判定する。
なお、上述の図７のグラフの例において、判定手段１５は、１回目の走査で金属部材２と樹脂部材３との接合状態を良好と判定しているので、この判定結果に基づいて、制御手段１７により、接合レーザ１２の出力を停止するとともに、接合レーザ１２の走査を終了させて２回目の走査を行わない制御を行ってもよい。
他のグラフの例として、図８のグラフは、１回目の接合レーザ１２の走査により、温度のピーク値が基準温度範囲を超えている。従って、樹脂部材３には気泡が発生して分解が生じているので、例え２回目及び３回目の接合レーザ１２の走査によって温度のピーク値が基準温度範囲内に含まれていても、判定手段１５は、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を不良と判定する。
他のグラフの例として、図９のグラフは、１回目の接合レーザ１２の走査により、温度のピーク値が基準温度範囲を下回っているが、２回目及び３回目の接合レーザ１２の走査によって温度のピーク値が基準温度範囲内に含まれているので、判定手段１５は、金属部材２と樹脂部材３との接合状態を良好と判定する。
このとき、図９のグラフの例において、１回目の接合レーザ１２の走査により基準温度範囲の下限に達していない判定結果に基づいて、２回目の接合レーザ１２の走査における接合レーザ１２の出力を上げる制御や、走査手段１２ａに対して接合レーザ１２の走査を遅くして金属部材２に蓄熱させる制御や、レーザの走査回数を増やす制御等を制御手段１７が行ってもよい。
このように、制御手段１７が判定結果に基づいて接合レーザ１２や走査手段１２ａを制御することにより、効率よく金属部材２の温度を制御して金属部材２と樹脂部材３とを接合することができる。
なお、上記に示した本発明の実施形態は本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
１０ 接合装置
１１ 接合検査装置
１２ 接合レーザ
１２ａ 走査手段
１３ 治具
１４ 温度計測手段
１５ 判定手段
１６ 押圧板
１７ 制御手段
２、２´ 金属部材
２１ 凹状部
３、３´ 樹脂部材
ｔ 突出部
ＢＦ、ＢＦ´ 接合領域

Claims (7)

  1. 金属部材と樹脂部材とが接合領域で接合された接合構造体の接合状態を検査する接合検査装置であって、
    前記金属部材の温度を計測する温度計測手段と、
    前記温度計測手段で計測した実測温度が、予め設定された前記金属部材と前記樹脂部材との接合状態を正常とする基準温度範囲内である場合に、前記接合状態を良好と判定する判定手段と、
    を備えていることを特徴とする接合検査装置。
  2. 請求項１に記載された接合検査装置であって、
    前記基準温度範囲は、
    下限値を、前記樹脂部材の実測溶融温度とし、
    上限値を、前記樹脂部材の実測熱分解温度とすること
    を特徴とする接合検査装置。
  3. 請求項１又は２に記載された接合検査装置と、
    前記金属部材と前記樹脂部材とをレーザ接合させるレーザと、
    が備えられていることを特徴とする接合装置。
  4. 請求項３に記載された接合装置であって、
    さらに、前記レーザを同一軌跡で複数回走査させる走査手段が備えられていることを特徴とする接合装置。
  5. 請求項４に記載された接合装置であって、
    さらに、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記走査手段又はレーザの出力の少なくとも一方を制御する制御部が備えられていることを特徴とする接合装置。
  6. 金属部材と樹脂部材とが接合領域で接合された接合構造体の接合状態を検査する接合検査方法であって、
    前記金属部材の温度を計測する温度計測工程と、
    前記温度計測工程で計測した実測温度が、予め設定された前記金属部材と前記樹脂部材との接合状態を正常とする基準温度範囲内である場合に、前記接合状態を良好と判定する判定工程と、
    を備えていることを特徴とする接合検査方法。
  7. 請求項６に記載された接合検査方法であって、
    前記基準温度範囲は、
    下限値を、前記樹脂部材の実測溶融温度とし、
    上限値を、前記樹脂部材の実測熱分解温度とすること
    を特徴とする接合検査方法。
JP2015042165A 2015-03-04 2015-03-04 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法 Pending JP2016159343A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015042165A JP2016159343A (ja) 2015-03-04 2015-03-04 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法
PCT/JP2016/055102 WO2016140098A1 (ja) 2015-03-04 2016-02-22 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015042165A JP2016159343A (ja) 2015-03-04 2015-03-04 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016159343A true JP2016159343A (ja) 2016-09-05

Family

ID=56843895

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015042165A Pending JP2016159343A (ja) 2015-03-04 2015-03-04 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016159343A (ja)
WO (1) WO2016140098A1 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4267286B2 (ja) * 2002-10-02 2009-05-27 トヨタ自動車株式会社 樹脂材の溶着方法および樹脂材の溶着装置
JP4611620B2 (ja) * 2003-06-17 2011-01-12 浜松ホトニクス株式会社 レーザ溶接における品質管理方法
JP4626687B2 (ja) * 2008-08-19 2011-02-09 トヨタ自動車株式会社 樹脂と金属との接合方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016140098A1 (ja) 2016-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Acherjee Laser transmission welding of polymers–a review on welding parameters, quality attributes, process monitoring, and applications
US7268866B2 (en) Method for inspecting a weld seam in a workpiece made of weldable plastic and device for carrying out this method
US20100123080A1 (en) Process and system for the nondestructive quality determination of a weld seam, and a welding device
TWI627052B (zh) 接合結構體的製造方法及接合結構體
CN101297194A (zh) 激光焊接电池模块外壳部件的红外线热成像
US20170095885A1 (en) Laser Welding Quality Determination Method and Laser Welding Apparatus Equipped with Quality Determination Mechanism
JP6726661B2 (ja) サーモグラフィー検査手段および被試験体の表面近傍構造の非破壊検査方法
Kim et al. Non-destructive identification of weld-boundary and porosity formation during laser transmission welding by using optical coherence tomography
KR100955564B1 (ko) 수지재의 용착 방법 및 용착 장치
US9354211B2 (en) Method of testing a weld between two plastic parts
Wippo et al. Evaluation of a pyrometric-based temperature measuring process for the laser transmission welding
JP6724543B2 (ja) レーザ光吸収率測定方法、レーザ光吸収率測定装置及びレーザ加工方法
US11958255B2 (en) In-situ fiber-optic temperature field measurement during thermoplastic composite welding and other applications
WO2016140098A1 (ja) 接合検査装置及び接合装置並びに接合検査方法
US20190202135A1 (en) Method for laser beam plastic welding, and device
US9772295B2 (en) Laying head, fibre placement device and method
Kraemer et al. Quality control in the production process of SMC lightweight material
JP4858454B2 (ja) レーザ溶着部品の製造方法
CN109416332B (zh) 热扩散率测定装置、热扩散率测定方法以及程序
US10935502B2 (en) Directed energy and sensing for detection of inconsistencies in laminates
CN108778696B (zh) 用于制造成型件单元的方法和相应的制造装置
KR101461072B1 (ko) 풍력블레이드의 접착면 검사장치, 검사방법 및 검사 시스템
JPWO2019225609A1 (ja) 樹脂ブロー成形品の検査方法、検査装置、及び、その検査装置を備える樹脂ブロー成形品の製造装置
JP2016142567A (ja) 検査方法及び装置
JP5489214B2 (ja) 熱可塑性樹脂成形品の熱溶着方法