JP3195872B2 - 摩擦圧接品の良否判定方法および装置 - Google Patents
摩擦圧接品の良否判定方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一方のワークを回転さ
せ、他方のワークを前記回転しているワークに押し付け
て接触面に発生する摩擦熱を利用して両者を接合する摩
擦圧接品の接合部分の品質を判定する摩擦圧接品の良否
判定方法及びその装置に関する。
せ、他方のワークを前記回転しているワークに押し付け
て接触面に発生する摩擦熱を利用して両者を接合する摩
擦圧接品の接合部分の品質を判定する摩擦圧接品の良否
判定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、摩擦圧接品の良否判定としては、
特開平３−３２４８０号公報に開示されているように主
軸のトルクと回転数を検出し、これらのデータから摩擦
発熱量を算出し、この発熱量を良品の発熱量の基準値と
比較して良否判定を行なう方法が知られている。
特開平３−３２４８０号公報に開示されているように主
軸のトルクと回転数を検出し、これらのデータから摩擦
発熱量を算出し、この発熱量を良品の発熱量の基準値と
比較して良否判定を行なう方法が知られている。
【０００３】また、特開昭５７−２２８９９号公報に
は、摩擦運動の開始から終了までの時間を測定し良否判
定を行なうものが開示されている。さらに、特開昭５７
−２２８９１号公報には、摩擦運動時の接合面における
摩擦力を測定することが開示されている。この他に部材
の変形量により良否を判定するものも知られている。
は、摩擦運動の開始から終了までの時間を測定し良否判
定を行なうものが開示されている。さらに、特開昭５７
−２２８９１号公報には、摩擦運動時の接合面における
摩擦力を測定することが開示されている。この他に部材
の変形量により良否を判定するものも知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】不良品は、このように
部材の変形量のように外見上から判断できるものもある
が、外見上から良・不良を判断できないものも多い。す
なわち、接合は溶融等の金属組織の変化を伴うため、組
織の変化が良好に行なわれているかどうかは目視で確認
することはできず、非破壊検査としては、超音波などを
使用した検査しか導入できない。
部材の変形量のように外見上から判断できるものもある
が、外見上から良・不良を判断できないものも多い。す
なわち、接合は溶融等の金属組織の変化を伴うため、組
織の変化が良好に行なわれているかどうかは目視で確認
することはできず、非破壊検査としては、超音波などを
使用した検査しか導入できない。
【０００５】また、上記従来技術においては、不良品と
判定されたものについて、検出データから不良の原因を
判別することはできず、不良要因を判別し、もしくは推
定するには、接合条件を変えて多数回接合を行ない、そ
の接合の状態や接合結果から要因を推定するしかなかっ
た。この方法では、判定精度が悪いだけでなく判定に多
くの時間が必要となっていた。
判定されたものについて、検出データから不良の原因を
判別することはできず、不良要因を判別し、もしくは推
定するには、接合条件を変えて多数回接合を行ない、そ
の接合の状態や接合結果から要因を推定するしかなかっ
た。この方法では、判定精度が悪いだけでなく判定に多
くの時間が必要となっていた。
【０００６】不良要因としては、材料に関するものと装
置の機械的、制御的条件によるものがある。材料に関す
る要因としては、例えば、接合面の面粗さ、接合面の平
行度、接合面の酸化膜、接合面の油付着、材料の硬さ、
材料の成分などがあげられる。装置の機械的、制御的条
件に関する要因としては、クラッチのすべり、クラッチ
の引き外し時間、ベアリングの摩擦係数、ガイドレール
の摩擦係数、油圧系統の油温、油圧サーボ特性、制御入
力データ等があげられる。
置の機械的、制御的条件によるものがある。材料に関す
る要因としては、例えば、接合面の面粗さ、接合面の平
行度、接合面の酸化膜、接合面の油付着、材料の硬さ、
材料の成分などがあげられる。装置の機械的、制御的条
件に関する要因としては、クラッチのすべり、クラッチ
の引き外し時間、ベアリングの摩擦係数、ガイドレール
の摩擦係数、油圧系統の油温、油圧サーボ特性、制御入
力データ等があげられる。
【０００７】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その第１の目的は、サンプリング
データから特徴を抽出して良品と不良品を簡単かつ効率
的に判別する方法を提供することにある。また、第２の
目的は不良の詳細要因を簡単かつ効率的に判別する方法
を提供することにある。さらに、第３の目的は良品と不
良品を簡単かつ効率的に判別できる装置を提供すること
にある。
みてなされたもので、その第１の目的は、サンプリング
データから特徴を抽出して良品と不良品を簡単かつ効率
的に判別する方法を提供することにある。また、第２の
目的は不良の詳細要因を簡単かつ効率的に判別する方法
を提供することにある。さらに、第３の目的は良品と不
良品を簡単かつ効率的に判別できる装置を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、圧接
開始前から圧接終了までのチャックの回転数とワークに
加わる荷重を検出し、時間と共に変化する回転数と荷重
のデータをサンプリングし、このサンプリングしたデー
タとあらかじめ記憶させた良品のデータとを比較し、こ
の比較結果の偏差が許容範囲内にあるものを良品、許容
範囲外にあるものを不良品と判定する第１の手段により
達成される。
開始前から圧接終了までのチャックの回転数とワークに
加わる荷重を検出し、時間と共に変化する回転数と荷重
のデータをサンプリングし、このサンプリングしたデー
タとあらかじめ記憶させた良品のデータとを比較し、こ
の比較結果の偏差が許容範囲内にあるものを良品、許容
範囲外にあるものを不良品と判定する第１の手段により
達成される。
【０００９】上記第２の目的は、前記第１の手段による
偏差が許容範囲外にあって不良品と判定されたもののサ
ンプリングデータの時間的変化のパターンの特徴から不
良品の要因を判定する第２の手段によって達成される。
偏差が許容範囲外にあって不良品と判定されたもののサ
ンプリングデータの時間的変化のパターンの特徴から不
良品の要因を判定する第２の手段によって達成される。
【００１０】上記第３の目的は、接合される一方のワー
クを把持する第１の把持手段と、接合される他方のワー
クを把持する第２の把持手段と、第１の把持手段を回転
させる回転駆動手段と、第２の把持手段を第１の把持手
段に対して近接・離反動作させ、前記他方のワークの端
面を前記一方のワークの端面に圧接する圧接駆動手段
と、前記回転駆動手段の回転を検出する回転数検出手段
と、前記圧接駆動手段の加わる荷重を検出する荷重検出
手段と、前記回転数検出手段からの経時的な回転数の変
化を記憶する第１の記憶手段と、前記荷重検出手段から
の経時的な荷重の変化を記憶する第２の記憶手段と、前
記第１及び第２の記憶手段に記憶された情報を表示する
表示手段とを備えた第３の手段によって達成される。
クを把持する第１の把持手段と、接合される他方のワー
クを把持する第２の把持手段と、第１の把持手段を回転
させる回転駆動手段と、第２の把持手段を第１の把持手
段に対して近接・離反動作させ、前記他方のワークの端
面を前記一方のワークの端面に圧接する圧接駆動手段
と、前記回転駆動手段の回転を検出する回転数検出手段
と、前記圧接駆動手段の加わる荷重を検出する荷重検出
手段と、前記回転数検出手段からの経時的な回転数の変
化を記憶する第１の記憶手段と、前記荷重検出手段から
の経時的な荷重の変化を記憶する第２の記憶手段と、前
記第１及び第２の記憶手段に記憶された情報を表示する
表示手段とを備えた第３の手段によって達成される。
【００１１】さらに、上記第３の目的は、前記表示手段
に表示されたパターンから摩擦圧接品の良否を判定する
判定手段をさらに備えた第４の手段によっても達成され
る。
に表示されたパターンから摩擦圧接品の良否を判定する
判定手段をさらに備えた第４の手段によっても達成され
る。
【００１２】
【作用】第１の手段では、圧接開始前から圧接終了まで
のチャックの回転数とワークに加わる荷重を検出し、こ
の検出値を時間の関数としてサンプリングし、サンプリ
ングしたデータとあらかじめ記憶させておいた良品のデ
ータとを比較して、良品のデータに対するサンプリング
データの偏差が許容範囲にあれば良品と判定し、許容範
囲にはいっていなければ不良品と判定する。したがっ
て、サンプリングデータがとれれば良品、不良品の別が
判定できる。
のチャックの回転数とワークに加わる荷重を検出し、こ
の検出値を時間の関数としてサンプリングし、サンプリ
ングしたデータとあらかじめ記憶させておいた良品のデ
ータとを比較して、良品のデータに対するサンプリング
データの偏差が許容範囲にあれば良品と判定し、許容範
囲にはいっていなければ不良品と判定する。したがっ
て、サンプリングデータがとれれば良品、不良品の別が
判定できる。
【００１３】第２の手段では、不良品と判定されたもの
のサンプリングデータの時間的変化の特徴から不良品の
要因を判別する。これは不良の要因によって上記のサン
プリングデータの出現パターンにある程度決まったパタ
ーンがあることがわかったからである。
のサンプリングデータの時間的変化の特徴から不良品の
要因を判別する。これは不良の要因によって上記のサン
プリングデータの出現パターンにある程度決まったパタ
ーンがあることがわかったからである。
【００１４】第３の手段では、第１の把持手段に一方の
ワークを把持させて回転駆動手段によって回転させ、第
２の把持手段に他方のワークを把持させ、圧接駆動手段
によって他方のワークを回転している一方のワークに押
し付け、互いの端面を摩擦力によっていわば局所的に溶
融状態にして互いの組織を一体化することによ接合す
る。このときの回転数データは回転数検出手段によって
得られ、加わる荷重は荷重検出手段によって得られる。
得られたこれらのデータは、第１及び第２の記憶手段に
記憶され、例えば時間の関数として表示手段に表示され
る。そして、このように表示されたデータのパターンの
特徴から良、不良の別がオペレータ若しくは検査者によ
って判断される。
ワークを把持させて回転駆動手段によって回転させ、第
２の把持手段に他方のワークを把持させ、圧接駆動手段
によって他方のワークを回転している一方のワークに押
し付け、互いの端面を摩擦力によっていわば局所的に溶
融状態にして互いの組織を一体化することによ接合す
る。このときの回転数データは回転数検出手段によって
得られ、加わる荷重は荷重検出手段によって得られる。
得られたこれらのデータは、第１及び第２の記憶手段に
記憶され、例えば時間の関数として表示手段に表示され
る。そして、このように表示されたデータのパターンの
特徴から良、不良の別がオペレータ若しくは検査者によ
って判断される。
【００１５】第４の手段では、判定手段が上記パターン
の特徴点を抽出して良、不良の別を判定し、判定結果を
出力する。したがって、慣れたオペレータでなくとも
良、不良の別が判定できる。
の特徴点を抽出して良、不良の別を判定し、判定結果を
出力する。したがって、慣れたオペレータでなくとも
良、不良の別が判定できる。
【００１６】
【実施例】以下、図面を参照し、この発明の実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１７】図１は、摩擦圧接装置とその制御装置の概
略を示す構成図である。摩擦圧接装置は、一方のワーク
を回転させる機構と、回転しているワークに対して他方
のワークを押し付ける機構の２つの機構から構成され、
それぞれ制御装置によって後述の制御が実行されるよう
になっている。
略を示す構成図である。摩擦圧接装置は、一方のワーク
を回転させる機構と、回転しているワークに対して他方
のワークを押し付ける機構の２つの機構から構成され、
それぞれ制御装置によって後述の制御が実行されるよう
になっている。
【００１８】ワークを回転させる側の機構は、ワーク１
８を把持するチャック１７と、チャック１７の回転軸１
２を回転させる駆動機構と、駆動機構からの回転力を伝
達する伝達機構とからなっている。駆動機構は、モータ
１と、プーリ５と、モータ１の回転軸２とプーリ５の回
転軸４との間に設けられた第１の電磁クラッチ３とから
なり、伝達機構は、チャック１７の回転軸１２と、プー
リ７と、プーリ７の回転軸１０と前記回転軸１２との間
に設けられた第２の電磁クラッチ１１と、前記プーリ
５，７間に張設されたベルト６とから主に構成され、前
記回転軸１０にはフライホイール９が、また、回転軸１
２にはプーリ１３，１５及びベルト１４を介してチャッ
ク１７の回転数を検出する回転検出器１６がそれぞれ設
けられている。
８を把持するチャック１７と、チャック１７の回転軸１
２を回転させる駆動機構と、駆動機構からの回転力を伝
達する伝達機構とからなっている。駆動機構は、モータ
１と、プーリ５と、モータ１の回転軸２とプーリ５の回
転軸４との間に設けられた第１の電磁クラッチ３とから
なり、伝達機構は、チャック１７の回転軸１２と、プー
リ７と、プーリ７の回転軸１０と前記回転軸１２との間
に設けられた第２の電磁クラッチ１１と、前記プーリ
５，７間に張設されたベルト６とから主に構成され、前
記回転軸１０にはフライホイール９が、また、回転軸１
２にはプーリ１３，１５及びベルト１４を介してチャッ
ク１７の回転数を検出する回転検出器１６がそれぞれ設
けられている。
【００１９】ワークを押しつける側の機構は、ガイドレ
ール２１上を進出、後退可能に設けられたクランプ２０
と、クランプ２０をロッド２４及び軸２２を介して進出
・後退動作させる油圧シリンダ２５と、油圧ポンプ３１
からの油圧シリンダ２５への圧油の供給を制御し、油圧
シリンダ２５の移動を制御するサーボ弁２６とからな
り、前記ロッド２４と軸２２との間には荷重検出器２３
が設けられている。
ール２１上を進出、後退可能に設けられたクランプ２０
と、クランプ２０をロッド２４及び軸２２を介して進出
・後退動作させる油圧シリンダ２５と、油圧ポンプ３１
からの油圧シリンダ２５への圧油の供給を制御し、油圧
シリンダ２５の移動を制御するサーボ弁２６とからな
り、前記ロッド２４と軸２２との間には荷重検出器２３
が設けられている。
【００２０】これらの機構は中央制御装置３３によって
制御される。すなわち、モータ１は回転制御装置３４
を、第１の電磁クラッチ３は第１のクラッチ制御装置３
５を、第２の電磁クラッチ１１は第２のクラッチ制御装
置３６を介してそれぞれ中央制御装置３３によって制御
され、油圧ポンプ３１は中央制御装置３３によって直
接、サーボ弁２６は加圧力制御装置３２を介してそれぞ
れ制御される。また、回転検出器１６からは検出された
チャック１７の回転数が回転数信号として入力され、荷
重検出器２３からは油圧シリンダ２５によってクランプ
２０側に与えられる加圧力が荷重信号として入力され
る。さらに、これらの回転数信号及び荷重信号は回転数
データ及び荷重データとして第１及び第２の記憶手段を
含むデータ記憶装置３８に出力され、データ記憶装置３
８から記憶されたデータが図示しない表示装置を有する
比較判定装置３９に出力される。なお、符号３７は、デ
ータ入力装置であって、判定の比較基準となる比較デー
タ等を中央制御装置３３に入力できるようになってい
る。また、符号４０ａ，４０ｂはサーボ弁２６と油圧シ
リンダ２５とを接続する配管、符号４０ｃ，４０ｄは油
圧ポンプ３１とサーボ弁２６とを接続する配管である。
制御される。すなわち、モータ１は回転制御装置３４
を、第１の電磁クラッチ３は第１のクラッチ制御装置３
５を、第２の電磁クラッチ１１は第２のクラッチ制御装
置３６を介してそれぞれ中央制御装置３３によって制御
され、油圧ポンプ３１は中央制御装置３３によって直
接、サーボ弁２６は加圧力制御装置３２を介してそれぞ
れ制御される。また、回転検出器１６からは検出された
チャック１７の回転数が回転数信号として入力され、荷
重検出器２３からは油圧シリンダ２５によってクランプ
２０側に与えられる加圧力が荷重信号として入力され
る。さらに、これらの回転数信号及び荷重信号は回転数
データ及び荷重データとして第１及び第２の記憶手段を
含むデータ記憶装置３８に出力され、データ記憶装置３
８から記憶されたデータが図示しない表示装置を有する
比較判定装置３９に出力される。なお、符号３７は、デ
ータ入力装置であって、判定の比較基準となる比較デー
タ等を中央制御装置３３に入力できるようになってい
る。また、符号４０ａ，４０ｂはサーボ弁２６と油圧シ
リンダ２５とを接続する配管、符号４０ｃ，４０ｄは油
圧ポンプ３１とサーボ弁２６とを接続する配管である。
【００２１】上記のように構成された摩擦圧接装置を使
用して摩擦圧接を行なうときには、中央制御装置３３か
らの指令によってモータ１を回転させ、第１の電磁クラ
ッチ３を繋いでプーリ５からベルト６を介してプーリ７
に回転を伝達してフライホイール９を回転させる。回転
開始時には第２の電磁クラッチ１１は繋いでおき、回転
が所定の回転数で安定した時点で第１の電磁クラッチ３
を切り、フライホイール９の慣性力でチャック１７及び
チャック１７に把持されたワーク１８を回転させる。
用して摩擦圧接を行なうときには、中央制御装置３３か
らの指令によってモータ１を回転させ、第１の電磁クラ
ッチ３を繋いでプーリ５からベルト６を介してプーリ７
に回転を伝達してフライホイール９を回転させる。回転
開始時には第２の電磁クラッチ１１は繋いでおき、回転
が所定の回転数で安定した時点で第１の電磁クラッチ３
を切り、フライホイール９の慣性力でチャック１７及び
チャック１７に把持されたワーク１８を回転させる。
【００２２】一方、クランプ２０によってクランプされ
たワーク１９は、前記ワーク１８の端面と対向し、かつ
離間した待機位置から中央制御装置３３の指令によって
サーボ弁２６が駆動され、油圧シリンダ２５によってロ
ッド２４が進出し、クランプ２０がチャック１７方向に
ガイドレール２１上をスライドし、把持したワーク１９
の端面を回転するワーク１８の端面に押し付ける。あら
かじめ設定された時間、例えば１秒経過すると中央制御
装置３３は、第２のクラッチ制御装置３６に指令を送
り、第２の電磁クラッチ１１を切る。これによってチャ
ック１７はフリーの状態になり、両ワーク１８，１９が
接合された時点でチャック１７及びワーク１８の回転は
停止する。
たワーク１９は、前記ワーク１８の端面と対向し、かつ
離間した待機位置から中央制御装置３３の指令によって
サーボ弁２６が駆動され、油圧シリンダ２５によってロ
ッド２４が進出し、クランプ２０がチャック１７方向に
ガイドレール２１上をスライドし、把持したワーク１９
の端面を回転するワーク１８の端面に押し付ける。あら
かじめ設定された時間、例えば１秒経過すると中央制御
装置３３は、第２のクラッチ制御装置３６に指令を送
り、第２の電磁クラッチ１１を切る。これによってチャ
ック１７はフリーの状態になり、両ワーク１８，１９が
接合された時点でチャック１７及びワーク１８の回転は
停止する。
【００２３】この間のチャック１７の回転の状態は回転
数信号として中央制御装置３３に取り込まれ、荷重検出
器２３によるワーク１９のワーク１８に対する荷重もま
た荷重信号として中央制御装置３３に取り込まれる。取
り込まれたデータは時間の関数としてデータ記憶装置３
８に記憶され、必要に応じて比較判定装置３９に出力さ
れる。比較判定装置３９では、良品の基準データとサン
プリングしたデータを表示し、オペレータはこの表示さ
れたデータパターンを見て良、不良の判定と不良要因の
判別を行なう。
数信号として中央制御装置３３に取り込まれ、荷重検出
器２３によるワーク１９のワーク１８に対する荷重もま
た荷重信号として中央制御装置３３に取り込まれる。取
り込まれたデータは時間の関数としてデータ記憶装置３
８に記憶され、必要に応じて比較判定装置３９に出力さ
れる。比較判定装置３９では、良品の基準データとサン
プリングしたデータを表示し、オペレータはこの表示さ
れたデータパターンを見て良、不良の判定と不良要因の
判別を行なう。
【００２４】中央制御装置３３は加圧力制御装置３２に
指令を与えてサーボ弁２６を動作させ油の圧力と流量を
調整するが、油圧ポンプ３１には温度センサ３０が取り
付けられ、温度センサ３０の信号は中央制御装置３３に
フィードバックされ、油温が一定になるようにコントロ
ールされる。
指令を与えてサーボ弁２６を動作させ油の圧力と流量を
調整するが、油圧ポンプ３１には温度センサ３０が取り
付けられ、温度センサ３０の信号は中央制御装置３３に
フィードバックされ、油温が一定になるようにコントロ
ールされる。
【００２５】図２及び図３に圧接品の良否判定と不良要
因の分析を行なうときの処理手順を、また、図４に回転
数と荷重を経時的に検出してプロットした特性図をそれ
ぞれ示す。図２及び図３に示した良否判定の手順では、
まず、ステップＳ１００で、摩擦圧接開始直前から圧接
終了するまでの全ての時間または、任意の部分的な時間
における回転数ｎと荷重ｐをサンプリングし、サンプリ
ングした回転数ｎから、その時刻における良品の回転数
データの基準値ｎ′を減算した値の絶対値 ｜ｎ−ｎ′
｜と許容値εを比較し、同時にサンプリングした荷重ｐ
からその時刻における良品の荷重データの基準値ｐ′を
減算した値の絶対値｜ｐ−ｐ′｜と許容値δとを比較す
る。図４においては、実線で良品の回転数データの基準
値ｎ′と良品の荷重データの基準値ｐ′が示されてい
る。また、点線は、サンプリングした回転数データｎと
荷重データｐを示している。したがって、上記｜ｎ−
ｎ′｜及び｜ｐ−ｐ′｜は、同一時刻におけるサンプリ
ングデータの基準値からのずれ量を示している。なお、
図４において、荷重データが０のｔ0 の時刻から摩擦圧
接が開始され、回転数データが０のｔ4 の時刻で摩擦圧
接は終了する。
因の分析を行なうときの処理手順を、また、図４に回転
数と荷重を経時的に検出してプロットした特性図をそれ
ぞれ示す。図２及び図３に示した良否判定の手順では、
まず、ステップＳ１００で、摩擦圧接開始直前から圧接
終了するまでの全ての時間または、任意の部分的な時間
における回転数ｎと荷重ｐをサンプリングし、サンプリ
ングした回転数ｎから、その時刻における良品の回転数
データの基準値ｎ′を減算した値の絶対値 ｜ｎ−ｎ′
｜と許容値εを比較し、同時にサンプリングした荷重ｐ
からその時刻における良品の荷重データの基準値ｐ′を
減算した値の絶対値｜ｐ−ｐ′｜と許容値δとを比較す
る。図４においては、実線で良品の回転数データの基準
値ｎ′と良品の荷重データの基準値ｐ′が示されてい
る。また、点線は、サンプリングした回転数データｎと
荷重データｐを示している。したがって、上記｜ｎ−
ｎ′｜及び｜ｐ−ｐ′｜は、同一時刻におけるサンプリ
ングデータの基準値からのずれ量を示している。なお、
図４において、荷重データが０のｔ0 の時刻から摩擦圧
接が開始され、回転数データが０のｔ4 の時刻で摩擦圧
接は終了する。
【００２６】そこで、良品であることは、任意の時刻に
おいて、基準値からのずれが実験により決められた許容
値、回転数ではε、荷重ではδの範囲に入っていること
が条件となる。すなわち、 ｜ｎ−ｎ′｜≦ε ・・・（１） かつ、 ｜ｐ−ｐ′｜≦δ ・・・（２） が成立することである。そこで、ステップＳ１００で
（１）及び（２）式を満足していれば、ステップＳ１０
１で良品と判定する。
おいて、基準値からのずれが実験により決められた許容
値、回転数ではε、荷重ではδの範囲に入っていること
が条件となる。すなわち、 ｜ｎ−ｎ′｜≦ε ・・・（１） かつ、 ｜ｐ−ｐ′｜≦δ ・・・（２） が成立することである。そこで、ステップＳ１００で
（１）及び（２）式を満足していれば、ステップＳ１０
１で良品と判定する。
【００２７】ステップＳ１００で上記判定基準を満足し
ていなければ、不良品と判定し、ステップＳ１０２での
判定に移る。図５における実線は図４と同様に時間と共
に変化する良品（最適条件）の回転数データと荷重デー
タのパターンである。ステップＳ１０２では、 Ｎ0 −β≦ｎ′≦Ｎ0 ＋β ・・・（３） が成り立つかどうか判定する。すなわち、摩擦圧接開始
時の時刻ｔ0 における回転数ｎが（良品の回転数データ
の基準値Ｎ0 −許容値β）と（良品の回転数データの基
準値Ｎ0 ＋許容値β）の間にない時は、ステップＳ１０
３において回転系の異常であると判定する。この場合に
おける許容値βは、実験により決めた値である。
ていなければ、不良品と判定し、ステップＳ１０２での
判定に移る。図５における実線は図４と同様に時間と共
に変化する良品（最適条件）の回転数データと荷重デー
タのパターンである。ステップＳ１０２では、 Ｎ0 −β≦ｎ′≦Ｎ0 ＋β ・・・（３） が成り立つかどうか判定する。すなわち、摩擦圧接開始
時の時刻ｔ0 における回転数ｎが（良品の回転数データ
の基準値Ｎ0 −許容値β）と（良品の回転数データの基
準値Ｎ0 ＋許容値β）の間にない時は、ステップＳ１０
３において回転系の異常であると判定する。この場合に
おける許容値βは、実験により決めた値である。
【００２８】このように回転数が許容値βを越えて変動
するのは、例えば駆動源のモータ１の回転数制御指令の
異常であったり、第２の電磁クラッチ１１のすべり発生
による回転数の低下や、ベアリングのグリス切れによる
機械的異常などがあげられる。
するのは、例えば駆動源のモータ１の回転数制御指令の
異常であったり、第２の電磁クラッチ１１のすべり発生
による回転数の低下や、ベアリングのグリス切れによる
機械的異常などがあげられる。
【００２９】ステップＳ１０２で（３）式が成り立つと
判定されると、ステップＳ１０４に進み、摩擦圧接開始
時刻ｔ0 から前のサンプリングした（少なくとも時刻ｔ
0 においてサンプリングした）荷重データｐが判定基準
値ｐa 以上の場合は、すなわち、 ｐ≧ｐa ・・・（４） であれば、ステップＳ１０５においてスライド軸２２の
機械的異常であると判定する。図６は、スライド軸２２
の機械的特性が悪い場合のサンプリングデータである。
圧接前の荷重ｐは、理想的にはゼロが良いが、ガイドレ
ール２１の摩擦により荷重が検出され、この荷重が許容
値ｐa 以上になると、圧接条件に影響を与え、不良品を
作る要因となる。
判定されると、ステップＳ１０４に進み、摩擦圧接開始
時刻ｔ0 から前のサンプリングした（少なくとも時刻ｔ
0 においてサンプリングした）荷重データｐが判定基準
値ｐa 以上の場合は、すなわち、 ｐ≧ｐa ・・・（４） であれば、ステップＳ１０５においてスライド軸２２の
機械的異常であると判定する。図６は、スライド軸２２
の機械的特性が悪い場合のサンプリングデータである。
圧接前の荷重ｐは、理想的にはゼロが良いが、ガイドレ
ール２１の摩擦により荷重が検出され、この荷重が許容
値ｐa 以上になると、圧接条件に影響を与え、不良品を
作る要因となる。
【００３０】ステップＳ１０４の判定基準を満足してい
ない場合は、ステップＳ１０６に進み、摩擦圧接開始直
後にサンプリングした荷重ｐと良品の基準データｐ′の
偏差の絶対値｜ｐ−ｐ′｜と実験によって決められた許
容値αとを比較する。この許容値αは、図７の回転数デ
ータと荷重データとを経時的にプロットした特性図に示
すように、接合面が粗いと摩擦圧接を開始した後に荷重
変動が生じることから導入された。すなわち、図８の荷
重変動部分の拡大図（図７におけるＡ部拡大図）に示す
ように、最適条件の良品の荷重データｐ′とサンプリン
グした荷重データｐの分布を見れば、接合面の良否が判
断つくからである。
ない場合は、ステップＳ１０６に進み、摩擦圧接開始直
後にサンプリングした荷重ｐと良品の基準データｐ′の
偏差の絶対値｜ｐ−ｐ′｜と実験によって決められた許
容値αとを比較する。この許容値αは、図７の回転数デ
ータと荷重データとを経時的にプロットした特性図に示
すように、接合面が粗いと摩擦圧接を開始した後に荷重
変動が生じることから導入された。すなわち、図８の荷
重変動部分の拡大図（図７におけるＡ部拡大図）に示す
ように、最適条件の良品の荷重データｐ′とサンプリン
グした荷重データｐの分布を見れば、接合面の良否が判
断つくからである。
【００３１】そこで、 ｜ｐ−ｐ′｜≧α ・・・（５） が成立し、偏差がプラスとマイナス交互に繰り返し発生
する場合は、ステップＳ１０７において接合面の面粗さ
が粗く、加工不良であると判定する。
する場合は、ステップＳ１０７において接合面の面粗さ
が粗く、加工不良であると判定する。
【００３２】ステップＳ１０６の判定基準を満足してい
ない場合は、図３のステップＳ１０８に進み、図９の特
性図に示すように摩擦圧接開始直後の荷重の立ち上がり
がゆるやかであり、最初に荷重がピークになる荷重ｐ1
の時刻ｔ1 と良品の最初に荷重がピークになる荷重
ｐ1 ′の時刻ｔ1 ′の偏差ｔ1 −ｔ1 ′が許容値ｒを越
え、かつ荷重の偏差ｐ1 −ｐ1 ′が許容値△ｐ1 以下で
ある場合、すなわち、 ｔ1 −ｔ1 ′≧ｒ ・・・（６） かつ、 ｐ1 −ｐ1 ′≦△ｐ1 ・・・（７） が成り立てば、図１０に示すように端面の径方向にΔｌ
12の差があってワーク１８，１９の接合面同士の面の平
行度が悪い場合、または、接合するワーク１８，１９の
軸方向の芯が、例えばΔｌ11ずれている場合のように接
合面の寸法精度が悪い場合であり、この場合には、ステ
ップＳ１０９において不良品であると判別する。なお、
ｔ2 は上記両荷重ｐ1 ，ｐ1 ′が一致する時刻である。
ない場合は、図３のステップＳ１０８に進み、図９の特
性図に示すように摩擦圧接開始直後の荷重の立ち上がり
がゆるやかであり、最初に荷重がピークになる荷重ｐ1
の時刻ｔ1 と良品の最初に荷重がピークになる荷重
ｐ1 ′の時刻ｔ1 ′の偏差ｔ1 −ｔ1 ′が許容値ｒを越
え、かつ荷重の偏差ｐ1 −ｐ1 ′が許容値△ｐ1 以下で
ある場合、すなわち、 ｔ1 −ｔ1 ′≧ｒ ・・・（６） かつ、 ｐ1 −ｐ1 ′≦△ｐ1 ・・・（７） が成り立てば、図１０に示すように端面の径方向にΔｌ
12の差があってワーク１８，１９の接合面同士の面の平
行度が悪い場合、または、接合するワーク１８，１９の
軸方向の芯が、例えばΔｌ11ずれている場合のように接
合面の寸法精度が悪い場合であり、この場合には、ステ
ップＳ１０９において不良品であると判別する。なお、
ｔ2 は上記両荷重ｐ1 ，ｐ1 ′が一致する時刻である。
【００３３】ステップＳ１０８の判定基準を満足してい
ない場合は、ステップＳ１１０に進み、図１１の特性図
に示すように荷重データｐが最適条件の良品の荷重デー
タパターンに比べて急に立ち上がっているかどうか判定
する。もし、立ち上がっていると判定されると、ステッ
プＳ１１１において油圧シリンダ２５内の油温が極端に
低いかまたは、圧油制御系の異常と判別する。一方、ス
テップＳ１１０の判定基準を満足していない場合は、ス
テップＳ１１２において、その他の異常が生じていると
判別する。その他の異常としては、材料の硬度が異なる
場合、または油圧機構の異常、制御データの設定ミス、
油圧シリンダ内の油温が低い場合等がある。これらのサ
ンプリングデータの例を図１２に示す。ここでは、荷重
データｐ 2 は材料の硬度が高い場合であり、荷重データ
ｐ3 は材料の硬度が低い場合である。
ない場合は、ステップＳ１１０に進み、図１１の特性図
に示すように荷重データｐが最適条件の良品の荷重デー
タパターンに比べて急に立ち上がっているかどうか判定
する。もし、立ち上がっていると判定されると、ステッ
プＳ１１１において油圧シリンダ２５内の油温が極端に
低いかまたは、圧油制御系の異常と判別する。一方、ス
テップＳ１１０の判定基準を満足していない場合は、ス
テップＳ１１２において、その他の異常が生じていると
判別する。その他の異常としては、材料の硬度が異なる
場合、または油圧機構の異常、制御データの設定ミス、
油圧シリンダ内の油温が低い場合等がある。これらのサ
ンプリングデータの例を図１２に示す。ここでは、荷重
データｐ 2 は材料の硬度が高い場合であり、荷重データ
ｐ3 は材料の硬度が低い場合である。
【００３４】このように、この実施例によれば、ワーク
１８，１９の接合の良否は、図４に示すような特性に基
づいて（１）式及び（２）式から判別される。そして、
（１）式及び（２）式が成り立たなければ、さらに、図
５の特性から（３）式によって回転系の異常が判別さ
れ、図６の特性から（４）式によってスライド軸２２の
機械的特性の良否が判別され、図７の特性から（５）式
によって接合面の面粗度の良否が判別される。さらに、
図９の特性から（６）式及び（７）式によって接合面同
士の面の平行度もしくは軸方向のずれの良否が判別さ
れ、図１１の特性から油圧シリンダ２５の油温が極端に
低いか、圧油制御系の異常が判別され、図１２の特性か
らそれ以外の異常が判別される。
１８，１９の接合の良否は、図４に示すような特性に基
づいて（１）式及び（２）式から判別される。そして、
（１）式及び（２）式が成り立たなければ、さらに、図
５の特性から（３）式によって回転系の異常が判別さ
れ、図６の特性から（４）式によってスライド軸２２の
機械的特性の良否が判別され、図７の特性から（５）式
によって接合面の面粗度の良否が判別される。さらに、
図９の特性から（６）式及び（７）式によって接合面同
士の面の平行度もしくは軸方向のずれの良否が判別さ
れ、図１１の特性から油圧シリンダ２５の油温が極端に
低いか、圧油制御系の異常が判別され、図１２の特性か
らそれ以外の異常が判別される。
【００３５】この判別は、比較判定装置３９にデータを
表示させてオペレータもしくは検査者自らが行なっても
よいし、比較判定装置３９の表示装置にデータパターン
とともに、またはデータパターンに代えて判別の如何を
表示させて接合品の良否や上述の不良もしくは異常の原
因を表示させるようにしてもよい。後者のように構成す
れば、熟練者や判別の教育を受けていない者でも簡単に
良否の判別を行なうことができ、また、異常や不良へ迅
速に対応することができる。
表示させてオペレータもしくは検査者自らが行なっても
よいし、比較判定装置３９の表示装置にデータパターン
とともに、またはデータパターンに代えて判別の如何を
表示させて接合品の良否や上述の不良もしくは異常の原
因を表示させるようにしてもよい。後者のように構成す
れば、熟練者や判別の教育を受けていない者でも簡単に
良否の判別を行なうことができ、また、異常や不良へ迅
速に対応することができる。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下のような効果がある。すなわち、圧接開始前から圧
接終了までのチャックの回転数とワークに加わる荷重を
検出し、時間と共に変化する回転数と荷重のデータをサ
ンプリングし、このサンプリングしたデータとあらかじ
め記憶させた良品のデータとを比較し、この比較結果の
偏差が許容範囲内にあるものを良品、許容範囲外にある
ものを不良品と判定する請求項１記載の発明によれば、
あらかじめ記憶させておいた良品のデータに対して回転
数と荷重のサンプリングデータを取って比較するだけで
良品か不良品かを簡単かつ効率的に判別することができ
る。
以下のような効果がある。すなわち、圧接開始前から圧
接終了までのチャックの回転数とワークに加わる荷重を
検出し、時間と共に変化する回転数と荷重のデータをサ
ンプリングし、このサンプリングしたデータとあらかじ
め記憶させた良品のデータとを比較し、この比較結果の
偏差が許容範囲内にあるものを良品、許容範囲外にある
ものを不良品と判定する請求項１記載の発明によれば、
あらかじめ記憶させておいた良品のデータに対して回転
数と荷重のサンプリングデータを取って比較するだけで
良品か不良品かを簡単かつ効率的に判別することができ
る。
【００３７】不良品と判定された場合、サンプリングデ
ータの時間的変化の特徴から不良品の原因を判別する請
求項２記載の発明によれば、サンプリングデータの特徴
点が明確に抽出できるので、簡単かつ効率的に不良の原
因を判別することができる。
ータの時間的変化の特徴から不良品の原因を判別する請
求項２記載の発明によれば、サンプリングデータの特徴
点が明確に抽出できるので、簡単かつ効率的に不良の原
因を判別することができる。
【００３８】接合されるワークを把持する第１及び第２
の把持手段と、第１の把持手段を回転させる回転駆動手
段と、第２の把持手段を第１の把持手段に対して近接・
離反動作させ、前記他方のワークの端面を前記一方のワ
ークの端面に圧接する圧接駆動手段と、前記回転駆動手
段の回転を検出する回転数検出手段と、前記圧接駆動手
段の加わる荷重を検出する荷重検出手段と、前記回転数
検出手段からの経時的な回転数の変化を記憶する第１の
記憶手段と、前記荷重検出手段からの経時的な荷重の変
化を記憶する第２の記憶手段と、前記第１及び第２の記
憶手段に記憶された情報を表示する表示手段とを備えた
請求項３記載の発明によれば、ワークを回転させてワー
クの端面を圧接し、その間の回転数変動及び荷重変動を
検出し、これらを記憶手段に記憶させてサンプリングデ
ータとして表示手段に表示するので、表示されたサンプ
リングデータのパターンから良品のデータとの偏差やパ
ターンの特徴から良、不良の別、さらには不良の原因を
簡単かつ効率的に判別することができる。
の把持手段と、第１の把持手段を回転させる回転駆動手
段と、第２の把持手段を第１の把持手段に対して近接・
離反動作させ、前記他方のワークの端面を前記一方のワ
ークの端面に圧接する圧接駆動手段と、前記回転駆動手
段の回転を検出する回転数検出手段と、前記圧接駆動手
段の加わる荷重を検出する荷重検出手段と、前記回転数
検出手段からの経時的な回転数の変化を記憶する第１の
記憶手段と、前記荷重検出手段からの経時的な荷重の変
化を記憶する第２の記憶手段と、前記第１及び第２の記
憶手段に記憶された情報を表示する表示手段とを備えた
請求項３記載の発明によれば、ワークを回転させてワー
クの端面を圧接し、その間の回転数変動及び荷重変動を
検出し、これらを記憶手段に記憶させてサンプリングデ
ータとして表示手段に表示するので、表示されたサンプ
リングデータのパターンから良品のデータとの偏差やパ
ターンの特徴から良、不良の別、さらには不良の原因を
簡単かつ効率的に判別することができる。
【００３９】表示手段に表示されたパターンから摩擦圧
接品の良否を判定する判定手段をさらに備えた請求項４
記載の発明によれば、判定手段がサンプリングパターン
と良品のパターンの特徴の相違点を抽出して不良の原因
と対照することにより原因を明確にし、さらにこの原因
を出力するので、熟練者でなくとも良、不良の別、さら
には不良の原因も判定するので、熟練者でなくとも不良
の原因の解消に的確に対応することが可能となり、品質
の管理が容易に、かつ効率的に行なえる。
接品の良否を判定する判定手段をさらに備えた請求項４
記載の発明によれば、判定手段がサンプリングパターン
と良品のパターンの特徴の相違点を抽出して不良の原因
と対照することにより原因を明確にし、さらにこの原因
を出力するので、熟練者でなくとも良、不良の別、さら
には不良の原因も判定するので、熟練者でなくとも不良
の原因の解消に的確に対応することが可能となり、品質
の管理が容易に、かつ効率的に行なえる。
【図１】摩擦圧接装置及びその制御装置の概略構成を示
す概略図である。
す概略図である。
【図２】圧接品の良否判定と不良要因を判別する処理手
順の一部を示すフローチャートである。
順の一部を示すフローチャートである。
【図３】圧接品の良否判定と不良要因を判別する処理手
順の他部を示すフローチャートである。
順の他部を示すフローチャートである。
【図４】良品のサンプリングデータパターンを示す特性
図である。
図である。
【図５】回転系の異常がある場合のサンプリングデータ
パターンを示す特性図である。
パターンを示す特性図である。
【図６】スライド機構の機械的特性が悪い場合のサンプ
リングデータパターンを示す特性図である。
リングデータパターンを示す特性図である。
【図７】接合面の面粗度が粗い場合のサンプリングデー
タパターンを示す特性図である。
タパターンを示す特性図である。
【図８】図７のＡ部の詳細を示す拡大図である。
【図９】接合面の寸法精度が悪い場合のサンプリングデ
ータパターンを示す特性図である。
ータパターンを示す特性図である。
【図１０】接合面の寸法精度が悪い場合のワークの断面
図である。
図である。
【図１１】油圧シリンダの油温が低い場合のサンプリン
グデータパターンを示す特性図である。
グデータパターンを示す特性図である。
【図１２】材料の硬度が良品と異なる場合のサンプリン
グデータパターンを示す特性図である。
グデータパターンを示す特性図である。
１ モータ ２，４，１０，１２ 回転軸 ３ 第１の電磁クラッチ ４ 回転軸 ５，７，１３，１５ プーリ ６，１４ ベルト ９ フライホイール １６ 回転検出器 １７ チャック １８，１９ ワーク ２０ クランプ ２１ ガイドレール ２２ 軸 ２３ 荷重検出器 ２４ ロッド ２５ 油圧シリンダ ２６ サーボ弁 ３２ 加圧力制御装置 ３３ 中央制御装置 ３４ 回転制御装置 ３５，３６ クラッチ制御装置 ３７ データ入力装置 ３８ データ記憶装置 ３９ 比較判定装置
フロントページの続き (72)発明者 松島 修 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (72)発明者 白田 悟 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株 式会社 日立製作所 国分工場内 (56)参考文献 特開 平３−32480（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−22890（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12
Claims (4)
- 【請求項１】 チャックに把持されたワークを回転させ
て、回転しているワークの端面に他のワークを圧接して
両ワークを接合する摩擦圧接品の品質及び／又は不良の
原因を判定する摩擦圧接品の良否判定方法において、 圧接開始前から圧接終了までのチャックの回転数とワー
クに加わる荷重を検出し、 時間と共に変化する回転数と荷重のデータをサンプリン
グし、 このサンプリングしたデータとあらかじめ記憶させた良
品のデータとを比較し、 この比較結果の偏差が許容範囲内にあるものを良品、許
容範囲外にあるものを不良品と判定することを特徴とす
る摩擦圧接品の良否判定方法。 - 【請求項２】 前記偏差が許容範囲から出て、不良品と
判定されたもののサンプリングデータの時間的変化のパ
ターンの特徴から不良品の原因を判定することを特徴と
する請求項１記載の摩擦圧接品の良否判定方法。 - 【請求項３】 少なくとも一方のワークが回転する２つ
のワークの端面を摩擦圧接力によって接合する摩擦圧接
品の圧接部分の良否を判定する摩擦圧接品の良否判定装
置において、 接合される一方のワークを把持する第１の把持手段と、 接合される他方のワークを把持する第２の把持手段と、 第１の把持手段を回転させる回転駆動手段と、 第２の把持手段を第１の把持手段に対して近接・離反動
作させ、前記他方のワークの端面を前記一方のワークの
端面に圧接する圧接駆動手段と、 前記回転駆動手段の回転を検出する回転数検出手段と、 前記圧接駆動手段の加わる荷重を検出する荷重検出手段
と、 前記回転数検出手段からの経時的な回転数の変化を記憶
する第１の記憶手段と、 前記荷重検出手段からの経時的な荷重の変化を記憶する
第２の記憶手段と、 前記第１及び第２の記憶手段に記憶された情報を表示す
る表示手段と、を備えていることを特徴とする摩擦圧接
品の良否判定装置。 - 【請求項４】 前記表示手段に表示されたパターンから
摩擦圧接品の良否を判定する判定手段をさらに備えてい
ることを特徴とする請求項３記載の摩擦圧接品の良否判
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00015494A JP3195872B2 (ja) | 1994-01-05 | 1994-01-05 | 摩擦圧接品の良否判定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00015494A JP3195872B2 (ja) | 1994-01-05 | 1994-01-05 | 摩擦圧接品の良否判定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07195183A JPH07195183A (ja) | 1995-08-01 |
| JP3195872B2 true JP3195872B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=11466132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00015494A Expired - Fee Related JP3195872B2 (ja) | 1994-01-05 | 1994-01-05 | 摩擦圧接品の良否判定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3195872B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100608534B1 (ko) * | 2005-06-29 | 2006-08-03 | 신형섭 | 벌크 비정질 금속재의 마찰 용접 방법 및 장치 |
| JP2007054845A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Ito Yoshihiko | 溶着装置における溶着データ表示装置及びコンピュータプログラム |
| JP7388528B2 (ja) * | 2018-07-25 | 2023-11-29 | 株式会社ジェイテクト | 研削品質推定モデル生成装置、研削品質推定装置、不良品質発生要因推定装置、および、研削盤の動作指令データ更新装置 |
| JP7230546B2 (ja) * | 2018-07-25 | 2023-03-01 | 株式会社ジェイテクト | 研削盤の動作指令データ調整モデル生成装置および研削盤の動作指令データ更新装置 |
| TW202135961A (zh) * | 2020-03-27 | 2021-10-01 | 日商西鐵城時計股份有限公司 | 工具機及其控制方法 |
| WO2022004625A1 (ja) | 2020-06-30 | 2022-01-06 | シチズン時計株式会社 | 工作機械、工作機械の制御方法 |
-
1994
- 1994-01-05 JP JP00015494A patent/JP3195872B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07195183A (ja) | 1995-08-01 |
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