JP3378377B2 - アルミニウム押出形材のダイスライン測定方法 - Google Patents

アルミニウム押出形材のダイスライン測定方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム押出形材
のダイスラインを光学的に測定する方法に関するもので
あり、さらに詳しく述べるならば、ダイスラインを客観
的に、簡単にかつ再現性がある方法で測定する方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】アルミニウム押出形材のダイスラインは
ダイスのベアリング面とアルミニウムが摩擦することに
より不可避的に発生する押出方向の軽微なベアリングス
トリークであり、これを避けるように押出条件を調節す
ると却ってエッチング、陽極酸化処理等の工程でアルミ
ニウム押出形材の表面が粗面化し、著しいあばた状凹凸
が発生して不良品となる。
【0003】ダイスラインは押出方向に筋状に発生する
疵であるが、同様に筋状に発生する光沢異常(筋状の光
として観察される欠陥)とは後者が疵ではなく平滑面で
ある点で相違し、また押出中に異物がダイスとアルミニ
ウム等の間に巻き込まれるなどの原因により同様に筋状
に発生するダイスマークとは発生原因で相違し、また後
者は高々数本であり前者より筋の本数が極めて少ない点
で相違している。
【0004】従来、ダイスラインの測定は検査員もしく
は表面処理技術員等が目視で観察して、製品として不合
格になるかどうかを経験により判断していた。この場
合、測定者は、ダイスラインの本数、深さ等を目視し、
後工程のエッチング等ではダイスラインがどの程度目立
たなくなるかを考慮して合否を判定していた。一方、表
面粗さ計でダイスラインを測定することも行われてお
り、この場合は最大粗さRmax ,平均粗さRa 等により
ダイスラインに関する品質を評価していた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、目視に
よるダイスライン測定法は経験が必要であり、かつ測定
結果もかなり主観的である。したがって、不良と判定さ
れたアルミニウム押出形材が実際は後工程の処理により
ダイスラインが目立たなくなるので、不必要に形材をス
クラップにしてしまい、あるいは逆に良品と判定された
が後工程の処理を無駄に行って薬品、電力等の不要コス
トをかけてしまうと言う問題があった。
【0006】一方、粗さ計での測定では探触針をアルミ
ニウム押出形材に沿って移動させなければならず作業効
率が劣り、また粗さ情報は探触針が接する狭い領域でし
か得られない。さらに、最大粗さには上記したダイスマ
ークによる粗さ変化も含まれてしまうのでダイスライン
に関する正確な情報は得られない。次に、平均粗さ測定
では深いダイスマークが少数あり実際は不良と判定すべ
きであるアルミニウム押出形材がRaが小さく表れ、良
品と判定されるおそれがある。
【0007】そこで本発明者は、近年急速に進展してい
る光学機器を使用してダイスラインを測定する研究を行
い、出願人の国内工場で多様な押出・表面処理条件で製
造された多数のアルミニウム押出形材を各種表面状態に
つき、光沢計、色計測機器によるa* ,b* 、色差ΔE
等本発明外の方法も含め各種測定法より測定した結果、
ダイスラインを客観的に、簡単にかつ再現性がある方法
で測定する方法を完成した。
【0008】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明のダイスラ
イン測定方法は、アルミニウム押出形材の横断面で見た
表面の垂線に対して一定の角度で照明光源から該アルミ
ニウム押出形材の平坦面に光を入射し、その反射光を前
記平坦面の実質的に垂線となる位置で受光した表前記平
坦面の第1明度を求め、またアルミニウム押出形材の縦
断面で見た表面の垂線に対して一定の角度で照明光源か
ら該アルミニウム押出形材の平坦面に光を入射し、その
反射光を前記平坦面の実質的に垂線となる位置で受光し
前記平坦面の第2明度を求め、第1明度と第2明度の比
率もしくは差によりダイスラインの評価を行うことを特
徴とする方法である。以下、本発明の構成を説明する。
【0009】以下、本発明の構成を説明する。本発明
は、ダイスラインをもつアルミニウム押出形材表面の明
度が照明光源からの入射方向が押出方向と押出直交方向
とで異なり、この相違の程度は従来目視観察に基づいて
なされて来たダイスラインの本数、深さ等の総合評価と
相関性があることを見出して、上記のように構成したも
のである。すなわち、押出直後のアルミニウム押出形材
は金属光沢を呈しており、明度が高い;エッチング後の
アルミニウム押出形材は金属光沢が失われ、白色から灰
色方向に色の変化が起こり明度が低下しまたダイスライ
ンは薄くなる;電解着色後はブロンズ、ブラック等に着
色され色相が変化し、明度は低下しかつダイスラインは
さらに薄くなる;クリア塗装後はさらに色調が変化し、
明度は一般に低下しかつダイスラインはさらに薄くな
る;等のように色の変化が起こりかつ明度も変化する
が、押出方向と直交方向の明度の差を測定すると前記の
色の変化の中からダイスライン品質情報を取りだすこと
ができる。
【0010】さらに、押出方向と直交方向の明度の差と
ダイスラインの評価を相関させるためには、測定条件を
次のように特定することが必要である。まず、測定面は
平坦でなければならない。平坦とは光の照射を受ける面
が通常のアルミニウム押出形材の平板部同等の平面度で
あればよいと言うことである。
【0011】次に、照明光源の方向は、アルミニウム押
出形材の横断面で見た面の垂線に対して一定の方向と、
アルミニウム押出形材の縦断面で見た面の垂線に対して
一定の方向の両方向である。ここで、照明光源からの入
射光の方向が一定していない、例えばD−0法(JIS
Z 8722)による明度は仮に二方向測定し差・比
率を求めてもダイスラインとの相関性は得られない。ま
た一定の方向は45−0(JIS Z 8722)のよ
うに45°が好ましいが、20〜50°程度でも構わな
い。なお二つの照明光源からの入射方向は同一であるこ
とが好ましいが、多少差があっても構わない。さらに光
源は2個前記の直交軸に対して対称的に配置することが
好ましいが、1個のみ配置してもよい。照明光源はパル
スキセノンランプ等通常使用されているものでよい。
【0012】次に、照明光源の反射光をアルミニウム押
出形材の平坦面の実質的に垂線となる位置で受光するこ
とが必要である。受光位置が垂線から大きく片寄ると測
定結果とダイスラインとの相関性が低下する。受光位置
は平坦面の90°であることが好ましいが±10°程度
は片寄っていてもよい。
【0013】次に、ダイスラインがあるアルミニウム押
出形材表面では入射方向が異なる二つの照明光源入射方
向による光沢(グロス)の差・比率を求めると、ダイス
ラインに平行方向と直角方向では反射光の分布が異なる
のでダイスラインとの相関性が得られるのではないかと
思われたが、相関性は得られなかった。また、その他の
二三の色の属性でも相関性は得られなかった。これに対
して、筋の深さ、本数を総合的に考慮して行っているダ
イスラインの評価が色計測機器で求められる明度と相関
していた。明度とは、一般には物体の表面の相対的明暗
に関する色の属性であり、広く使用されているL* a*
b* 表色系(JIS Z 8729)ではL* 値(明度
指数)で表される。この他にも、CIE(国際照明学
会)で現在規定されている表色系はXYZ表色系(JI
S Z 8701),UCS表色系(JIS Z 97
29),L* c* h* 表色系、L* u* v* 表色系等が
あり、さらにマンセル表色系、ハンター表示式等があ
り、それぞれで明度の測定式が定義されている。
【0014】最後に上記のようにして測定した第1明度
と第2明度の差を計算するかあるいは比率を求めること
が必要であるが、後述の実施例のように比率を求めるこ
とが簡便である。本発明者らの測定結果では、アルミニ
ウム押出形材では第1・第2明度の差がほとんどなくな
ると表面品質が不良になり、一方これらの差・比率が大
きいとダイスラインが著しく不良になる傾向があるの
で、予め一定範囲の規準を設けておくと品質上の合否判
定を行うことができる。第1明度(入射光が押出方向に
垂直)をL1*,第2明度(入射光が押出方向に平行)を
L2*とすると、L1*>L2*の関係があり、前者は相対的
に明るく、後者は相対的に暗いという測定結果が得られ
る。したがって、L1*−L2*、L2*/L1*,L1*/L2
*,(L1*−L2*)/L1*,(L1*−L2*)/L2*等上
記した傾向を数値的に表現できる種々の方法によりダイ
スラインの評価値を求めることができる。
【0015】上記した測定法は円換算で測定直径が10
〜40mm程度の面積で行うことが好ましい。すなわ
ち、この面積内のダイスラインを1回の明度測定で測定
する。2回の測定に要する時間は10秒以内であり極め
て能率的である。なおこの測定を数回、例えば3回行い
平均値を求めることが望ましい。一方、本発明の方法で
はダイスマークなどの線状欠陥等は測定できないが、こ
の測定は必要により非接触式の粗さ計等を用いて測定す
ることができる。
【0016】本発明においては、第1明度と第2明度の
測定を、測定器の治具をアルミニウム押出形材に押圧し
たまま、治具と回転自在に固定されかつ照射光源を備え
た測定器を試料面の垂線の回りで約90°回転させて行
うことが好ましい。この方法の実施に使用する好ましい
装置を図1、2により説明する。図1において、1は測
定室の下部外囲筒であって、その内側には図示されてい
ない試料照明用ファイバー、拡散室、パルスキセノンラ
ンプ、反射光垂直案内管等が内蔵されている。同図で斜
線を付して示されている部分が治具であって、下部外囲
筒に固定された固定筒2と、これを90°回転可能にす
る回転案内筒3を主要部としている。回転案内筒3の底
部にはOリング4が嵌め込まれ、外部からの光の侵入等
を妨げている。回転案内筒3から固定筒2に伸びるボル
ト8は先端で固定筒2に固着され、このボルト8は回転
案内筒3の内側張出し部3aの1/4円周上に形成され
たスリット7内を約0.5mm〜1mm遊隙を介して案
内される。また、玉軸受5がばね6により回転案内筒3
の上部に圧接されている。
【0017】したがって、回転案内筒3をアルミニウム
押出形材に押しつけたままで下部外囲筒1を90°回転
させると、ボルト8中央のくびれた部分8aがスリット
7内を遊動し、ボルトヘッドが内側張出し部3aの下面
と摺動しながら、回転案内筒3が90°位置を変える。
この間玉軸受5により回転案内筒3と固定筒2の摺動は
スムースに行われる。よって、本発明方法による2方向
からの測定を極めて短時間に行うことができる。
【0018】
【作用】本発明法が採用した色計測測定法は、光源色に
よる正反射の影響は除き物体内部の色のみ測定、例えば
自動車塗装の色むらの測定に適した方法を、アルミニウ
ム押出形材のダイスライン品質の管理に応用したもので
ある。その応用において照射光源の方向が、実質的に直
交する2方向になるよう測定を2回行うとダイスライン
の程度は明度の差もしくは比率に換算することができる
ものである。以下、実施例によりさらに本発明を詳しく
説明する。
【0019】
【実施例】明度測定には色彩色差計は(CR=331、
ミノルタカメラ株式会社:主要使用は下記のとおり)を
採用し、L* a* b* 表色系(JIS Z 8729)
におけるL* 値(明度指数)の測定を行った。 光源:パルスキセノンランプ 受光部:シリコンフォトセル6個 測定直径:25mm 照明・受光方向:JIS Z 8722の45−0法 色彩色差計のその他の使用及びデータプロセッサーの使
用はミノルタカメラ株式会社発行カタログ「色計測機
器」H5000 −9405,9242−0843-07 IDECM 、第10頁
に記載されている。
【0020】実施例1 1本のアルミニウム押出形材につきエッチング及び浅田
電解着色処理の2段階で、照明光源対が押出方向に対し
て90℃位置を変えるようにして明度を1m間隔で4箇
所測定した。各箇所で測定を3回行い平均値を求めた。
さらに同一生産ロットのアルミニウム押出形材を全部で
3本同様の測定を行い平均値を求めた。アルミニウム押
出形材の寸法が異なる多数のロットにつき上記測定を行
って得られた結果を図3に示す。
【0021】図3の横軸(Ln)は第1明度(L* 値、
すなわち押出方向に垂直方向に照明光源対が位置するよ
うにして測定したL* 値)であり、縦軸(L)は第2明
度(L* 値、すなわち押出方向に平行方向に照明光源対
が位置するようにして測定したL* 値)である。また図
3には目視判定の結果を、白抜き丸印(ダイスラインが
目立たない)及び黒丸印(ダイスラインが目立つ)によ
り併記した。図3より(L/Ln)×100=60%を
上下としてダイスラインの良否がほぼ完全に分けられる
ことが分かる。即ち、供試したアルミニウム押出形材の
各ロットは実際に工業生産されているものであり、エッ
チングの程度により淡い白色から灰色までの明度の差が
あり、また電解着色による茶色でも同様に明度の差があ
ったが、これらの明度差に影響されずダイスラインが明
度比率と相関する再現性のある情報が取り出されてい
る。
【0022】実施例2 押出のままのアルミニウム押出形材につき同様に(L/
Ln)×100を測定したところ、29%、47%、4
6%、33%の値が得られ、これらの値が低いロットの
はダイスラインが目立った。これらのアルミニウム押出
形材につき苛性ソーダ濃度70±5g/L、溶存アルミ
ニウム濃度35g/L以下、液温度46±5℃、処理時
間12分の条件でエッチングしたところ、(L/Ln)
×100はそれぞれ72%,73%,82%,90%と
なった。したがってすべてのロットがダイスラインに関
し良品となった。
【0023】実施例3 実施例2の押出のままのアルミニウム押出形材につき苛
性ソーダ濃度60±5g/L、溶存アルミニウム濃度3
0g/L以下、液温度52℃、処理時間6分の条件でエ
ッチングしたところ、(L/Ln)×100はそれぞれ
43%,66%,80%,54%となった。したがって
最初と最後のロットがダイスラインに関し不良品とな
り、押出のままでダイスラインが目立つものはエッチン
グ条件が好適でないとエッチング後にもダイスライン不
良となることが分かった。
【0024】
【発明の効果】本発明によるとダイスラインが非熟練者
でも簡単にかつ正確に測定できるようになるので、アル
ミニウム押出形材の生産性に寄与するところが大であ
る。又、明度比率などの測定値は単なる官能検査を数式
化した値でなく物理的に意味をもった値であるから、押
出から電解処理までの各種工程条件による回帰分析、分
散分析などに適する。したがって、例えばビレットの加
熱温度等の押出条件と(L/Ln)×100の関連を求
め、また押出直後にはどの程度のダイスラインが許容さ
れ、次にこれを表面処理する際の最適条件はどのような
ものであるか等を定量的に究明することができる。この
ように高度の品質管理が可能になる面で本発明がアルミ
ニウム押出形材の生産に寄与するところは非常に大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の請求項3記載の方法を実施する装置の
具体例を示す断面図である。
【図2】図1の装置の底面図である。
【図3】アルミニウム押出形材の明度を押出方向に平行
及び垂直に照明光源を配置して測定した結果を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 下部外囲筒 2 固定筒 3 回転案内筒 4 Oリング 6 ばね 7 スリット 8 ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/84 - 21/958

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミニウム押出形材の横断面で見た表
    面の垂線に対して一定の角度で照明光源から該アルミニ
    ウム押出形材の平坦面に光を入射し、その反射光を前記
    平坦面の実質的に垂線となる位置で受光して求められる
    前記平坦面の明度を第1明度とし、また前記アルミニウ
    ム押出形材の縦断面で見た表面の垂線に対して一定の角
    度で照明光源から該アルミニウム押出形材の平坦面に光
    を入射し、その反射光を前記平坦面の実質的に垂線とな
    る位置で受光して求められる前記平坦面の明度を第2明
    度とし、第1明度と第2明度の比率もしくは差によりダ
    イスラインの評価を行うことを特徴とするアルミニウム
    押出形材のダイスライン測定方法。
  2. 【請求項2】 前記照明光源から光の照射を受けるアル
    ミニウム押出形材の平坦面が直径10〜40mmの円換
    算領域であることを特徴とする請求項1記載のアルミニ
    ウム押出形材のダイスライン測定方法。
  3. 【請求項3】 前記第1明度と第2明度の測定を、測定
    器の治具をアルミニウム押出形材に押圧したまま、前記
    治具と回転自在に固定されかつ前記照射光源を固定した
    測定器を約90°回転させて行うことを特徴とする請求
    項2記載のアルミニウム押出形材のダイスライン測定方
    法。
  4. 【請求項4】 第1明度を分母とし第2明度を分子とし
    て比率を計算することを特徴とする請求項1から3まで
    の何れか1項記載のアルミニウム押出形材のダイスライ
    ン測定方法。
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