JPH11174033A - 超音波溶着の溶着部検査方法及び溶着部検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超音波溶着の良否の判定を超音波溶着と同時
に行うことにより、検査工程の削減を図る。 【解決手段】 支持台２上に載置された被溶着部材３
ａ、３ｂを押圧しながら超音波によって溶着する超音波
ホーンと、超音波ホーン４に超音波振動を加える超音波
発振器１０と、超音波ホーン４による溶着時に被溶着部
材から発生する音を集音する集音マイク６と、集音マイ
ク６によって集音された音の波形を解析して溶着部の溶
着状態の良否を判定するパソコン等の演算処理装置７と
を備える。超音波溶着時に発生した音に基づいて溶着部
の検査を行うことができ、検査工程を削減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超音波溶着された
溶着部の良否を検査する検査方法及び検査装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図４は超音波によって溶着された溶着部
の検査を行うため、特開平８−２１１０３０号公報に記
載された従来の検査装置を示す。溶着された製品１０４
は平行な状態で対向している２つの被溶着部材１０４
ａ、１０４ｂからなり、この製品１０４が送りモータ１
０６の駆動によって水平方向に往復移動する支持台１０
５上に載置されている。

【０００３】製品１０４の上方には、探傷子支持部材１
０８が配置されている。探傷子支持部材１０８は鉛直方
向に伸びる超音波探傷子１１０を備えており、探傷子支
持部材１０８の全体が上下動することによって超音波探
傷子１１０が被溶着部材１０４ａ、１０４ｂに当接し、
この当接によって所定の圧力を作用させるようになって
いる。この上下動は上下動モータ１０９によってサブミ
クロン単位の分解能で行われる。１２０は超音波探傷子
１１０の製品１０４に対する検出時の接触圧を検出する
ための圧力計である。この圧力計１２０及び上下動モー
タ１０９は圧力制御装置１２１に接続されている。

【０００４】探傷子支持部材１０８には超音波探傷機本
体１２２が接続されており、探傷子支持部材１０８の超
音波探傷子１１０との間で超音波の送受信が行われる。
超音波探傷機本体１２２には、オシログラフ１２２ａが
設けられていて、超音波探傷子１１０を介して入力され
る製品１０４からの超音波の反射波がオシログラフ１２
２ａ上に時間軸をベースに表示される。１２３は制御用
のコンピューターであり、コンピューター１２３により
圧力制御装置１２１を介して製品検査時の接触圧が制御
されると共に、モータドライバ１２４を介して送りモー
タ１０６の駆動が制御される。また、コンピューター１
２３は超音波探傷機本体１２２から超音波探傷子１１０
への超音波出力を制御すると共に、超音波探傷機本体１
２２から信号波形を受信し、被溶着部材１０４ａ、１０
４ｂが溶着された溶着部１０３の結合の良否を判断す
る。１２５はＡ／Ｄ変換用インターフェースである。

【０００５】この装置では、送りモータ１０６によって
駆動される支持台１０５上に製品１０４を載置し、測定
開始位置まで移動する。そして、上下動モータ１０９を
駆動することによって超音波探傷子１１０を下方向に移
動して製品１０４の上面に接触させる。この接触による
接触圧を圧力計１２０によって計測し、この計測結果に
基づいて圧力制御装置１２１が設定圧力になるように探
傷子支持部材１０８の全体を下方向に移動させる。

【０００６】そして、設定圧力になった時点で超音波探
傷子１１０の高さ、すなわち探傷子支持部材１０８の高
さ方向の座標をコンピューター１２３に記録する。ここ
で、超音波探傷機本体１２２から超音波パルス電圧を出
力し、このパルス電圧を超音波探傷子１１０に印加して
超音波パルスを発生させ、製品１０４に打ち込む。この
超音波パルスは製品１０４の上面、溶着面および底面か
らそれぞれ反射されるため、超音波探傷子１１０に時系
列的に入力される。これにより入力された超音波の波高
に比例した電圧が超音波探傷子１１０に発生するため、
これらを超音波探傷機本体１２２からＡ／Ｄ変換インタ
フェース１２５に入力され、同インタフェース１２５に
よってデジタル化された超音波信号が時系列的にコンピ
ューター１２３に入力され解析し、製品１０４の溶着状
態の良否を判別する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
検査装置では、製品１０４の溶着部１０３の良否を判別
するだけであり、製品１０４に対する溶着は、検査装置
とは別個に設けた超音波溶着機（図示省略）によって行
われる。このため、超音波溶着を行った後、超音波溶着
機とは別個に設けた検査装置に製品を載置し、製品の良
否を判別させる手順となっており、工数が多く必要とな
っている。

【０００８】このため、超音波溶着機に図４の検査装置
を組み込み、溶着しながら検査することが考えられる
が、この場合には、検査装置は製品の形状に沿って次の
測定点へと検査していくため、検査工数が多くかかるば
かりでなく、複雑な３次元的な形状物には対応が難しい
問題を有している。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、製品を溶着すると同時に溶着
状態の判別を簡単に行い、これにより検査工数を低減す
ることが可能な検査方法及び検査装置を提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の検査方法は、支持台上に載置され
た被溶着部材を超音波ホーンによって押圧しながら超音
波溶着すると共に、この超音波溶着時に発生する音を集
音し、集音した音の波形を解析することにより溶着部の
溶着状態の良否を判定することを特徴とする。

【００１１】この発明では、超音波溶着時に被溶着部材
から発生する音を集音し、集音した音を解析することに
よって溶着状態の良否を判別するため、溶着と同時に溶
着状態の判別を行うことができる。このため、超音波溶
着後に製品を検査工程に移動させると共に、この移動後
に溶着部の検査を行う必要がなく、検査工程を低減させ
ることができる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明であっ
て、前記良否の判定は、良品時の波形を予め記憶し、こ
の波形と超音波溶着時に発生する波形とを比較すること
によって行うことを特徴とする。

【００１３】この発明では、良品時に発生した音の波形
に基づいて良否の判断を行うため、簡単に、しかも正確
に判定することができる。

【００１４】請求項３の発明の検査装置は、支持台上に
載置された被溶着部材を押圧する超音波ホーンと、この
超音波ホーンに超音波振動を加える超音波発振器と、前
記超音波ホーンによる溶着時に被溶着部材から発生する
音を集音する集音手段と、この集音手段によって集音さ
れた音の波形を解析して溶着部の溶着状態の良否を判定
する演算処理装置とを備えていることを特徴とする。

【００１５】この発明では、集音手段が超音波溶着時の
音を集音し、演算処理装置が集音した音を解析する。こ
のため、超音波溶着と同時に溶着の良否の判定を行うこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
の実施の形態１の検査装置を示し、１は超音波溶着機で
ある。この超音波溶着機１はベース９を備え、このベー
ス９上に支持部材２が設置されている。支持部材２の上
面には被溶着部材３が載置される。被溶着部材３は第１
の部材３ａ及び第２の部材３ｂからなり、これらの部材
３ａ、３ｂが平行な状態で対向するように支持部材２上
に載置される。

【００１７】被溶着部材３の鉛直方向の上方には、超音
波ホーン４が配置されている。超音波ホーン４は振動子
５に固着されており、これらの超音波ホーン４及び振動
子５が超音波溶着機内部のシリンダ１１に連結されるこ
とにより、一体的に上下動するようになっている。ま
た、振動子５は周波数発振器１０に接続されることによ
り超音波振動し、これにより超音波ホーン４が第１の部
材３ａ及び第２の部材３ｂを超音波溶着する。

【００１８】さらに、被溶着部材３の周辺には、集音手
段である集音マイク６が設置されている。この集音マイ
ク６は被溶着部材３の超音波溶着時に同部材３から発生
する音を集音する。集音マイク６は演算処理装置である
パーソナルコンピュータ７に接続されており、集音した
音をパーソナルコンピュータ７の本体７ａに出力する。
パーソナルコンピュータ７は入力された音を解析し、こ
の解析によって溶着部材３の超音波溶着の良否を判定す
る。なお、パーソナルコンピュータ７はディスプレーを
兼ねたモニター８を備え、判定の結果を表示することが
できる。

【００１９】次に、この実施の形態による検査方法を説
明する。まず、支持部材２に載置された第１及び第２の
部材３ａ、３ｂはシリンダ１１の駆動によって下降する
超音波ホーン４によって押圧される。この超音波ホーン
４には超音波発振器１０によって発せられた超音波が振
動子５から伝達される。このため、超音波ホーン４は第
２の部材３ｂを押圧しながら振動し、第１の部材３ａと
第２の部材３ｂとを溶着する。

【００２０】この超音波溶着時に被溶着部材３から発生
する音を集音マイク６によって集音し、パーソナルコン
ピュータ７に取り込む。パーソナルコンピュータ７に取
り込まれた波形はあらかじめ記憶させておいた良品時の
波形と比較され、良否の結果をモニター８上に表示させ
る。

【００２１】このような実施の形態では、被溶着部材３
を溶着すると同時に、溶着状態の良否を判別することが
できる。このため、溶着状態を容易に検査でき、しかも
検査工数を大幅に短縮することができる。

【００２２】（実施の形態２）図２は、本発明の実施の
形態２を示し、実施の形態１と同一の要素は同一の符号
を付して対応させることにより重複する説明を省略す
る。この実施の形態の検査装置では、演算処理装置であ
るパーソナルコンピュータ７に周波数解析装置１２が接
続されている。周波数解析装置１２には集音マイク６が
接続されており、集音マイク６が集音した音の波形を解
析すると共に、解析結果を表示する。

【００２３】この実施の形態では、実施の形態１と同様
に被溶着部材３を超音波溶着するが、この超音波溶着時
に発生する音は集音マイク６によって集音され、集音さ
れた音が周波数解析装置１２に取り込まれて周波数解析
される。図３はこの解析結果であり、周波数解析装置１
２に取り込まれた波形は横軸を周波数、縦軸を振幅の大
きさで表示される。この表示では、超音波発振器１０よ
り発振した周波数の整数倍付近にピークが現れる。そし
て、図３（ａ）で示すように、この波形の第２高調波成
分１３の振幅の大きさを比較することにより溶着の良否
が判別できる。

【００２４】図３（ｂ）は、溶着不良時の波形を示す。
波形中には、良否の基準となるボックス１４を予め設定
しておく。このボックス１４との比較において、同図
（ｂ）の第２高調波成分１５の先端部はボックス１４内
にあるため溶着不良と判別でき、同図（ｃ）の第２高調
波成分１６はボックス１４外にあるため溶着良と判別で
きる。そして、この良否結果をパーソナルコンピュータ
７に付随しているモニター８に表示させる。

【００２５】このような実施の形態では、実施の形態１
と同様に作用するが、これに加えて溶着の良否判別の処
理時間が速く、かつ精度の良い判別が可能となる。

【００２６】以上の説明から、本発明は次の発明を包含
するものである。 （１） 支持台上に載置された被溶着部材を超音波ホー
ンによって押圧しながら超音波溶着すると共に、この超
音波溶着時に発生する音を集音し、集音した音の波形の
周波数を解析することにより溶着部の溶着状態の良否を
判定することを特徴とする超音波溶着の溶着部検査方
法。

【００２７】この方法では、周波数を解析することによ
って良否を判定するため、正確な判定を行うことができ
る。

【００２８】（２） 支持台上に載置された被溶着部材
を押圧する超音波ホーンと、この超音波ホーンに超音波
振動を加える超音波発振器と、前記超音波ホーンによる
溶着時に被溶着部材から発生する音を集音する集音手段
と、この集音手段によって集音された音を周波数解析す
る周波数解析装置と、周波数解析装置が解析した結果に
基づいて溶着部の溶着状態の良否を判定する演算処理装
置とを備えていることを特徴とする超音波溶着の溶着部
検査装置。

【００２９】この装置では、周波数解析装置が解析した
結果に基づいて良否を判定するため、正確な判定ができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、超音波溶着と同時に溶着の良否を判定するた
め、溶着状態を迅速に検査でき、しかも検査工程を大幅
に短縮することができる。

【００３１】請求項２の発明によれば、良品時に発生し
た音の波形に基づいて良否の判断を行うため、簡単に、
しかも正確に判定することができる。

【００３２】請求項３の発明によれば、集音手段が超音
波溶着時の音を集音し、演算処理装置が集音した音を解
析するため、超音波溶着と同時に溶着の良否の判定を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１の検査装置の正面図である。

【図２】実施の形態２の検査装置の正面図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は、実施の形態２で判定する場
合の波形の特性図である。

【図４】従来の検査装置の正面図である。

【符号の説明】

１ 超音波溶着機 ２ 支持部材 ３ 被溶着部材 ３ａ 第１の部材 ３ｂ 第２の部材 ４ 超音波ホーン ５ 振動子 ６ 集音マイク ７ パーソナルコンピュータ １０ 周波数発振器 １１ シリンダ １２ 周波数解析装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持台上に載置された被溶着部材を超音
   波ホーンによって押圧しながら超音波溶着すると共に、
   この超音波溶着時に発生する音を集音し、集音した音の
   波形を解析することにより溶着部の溶着状態の良否を判
   定することを特徴とする超音波溶着の溶着部検査方法。
2. 【請求項２】 前記良否の判定は、良品時の波形を予め
   記憶し、この波形と超音波溶着時に発生する波形とを比
   較することによって行うことを特徴とする請求項１記載
   の超音波溶着の溶着部検査方法。
3. 【請求項３】 支持台上に載置された被溶着部材を押圧
   する超音波ホーンと、 この超音波ホーンに超音波振動を加える超音波発振器
   と、 前記超音波ホーンによる溶着時に被溶着部材から発生す
   る音を集音する集音手段と、 この集音手段によって集音された音の波形を解析して溶
   着部の溶着状態の良否を判定する演算処理装置とを備え
   ていることを特徴とする超音波溶着の溶着部検査装置。