(57)【要約】【課題】接着が施された多層体構造における接着剤の有無、接着領域を非接触及び非破壊で評価する。【解決手段】温度分布測定手段１０と、温度調整手段１２とを備え、温度調整手段１２によって被検査部の温度を調整した状態で温度分布測定手段１０によって被検査部の幅方向の表面温度の分布を測定し、被検査部の表面温度の分布の幅方向に沿った積分値と被検査部の接着の隙間幅とを用いて被検査部における接着領域の幅を求める。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着が施された多層体構造の検査装置であって、
温度分布測定手段と、温度調整手段と、を備え、
前記温度調整手段によって被検査部の温度を調整した状態で前記温度分布測定手段によって前記被検査部の幅方向の表面温度の分布を測定し、
前記被検査部の表面温度の分布の幅方向に沿った積分値と前記被検査部の接着の隙間幅とを用いて前記被検査部における接着領域を求めることを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の多層体構造の検査装置であって、
前記温度分布測定手段は、赤外線検出装置を含むことを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多層体構造の検査装置であって、
前記温度調整手段は、加熱装置であることを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層体構造の検査装置であって、
前記被検査部の表面温度の分布の積分値が等しい場合、前記隙間幅が大きいほど前記接着領域の幅が大きいとすることを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層体構造の検査装置であって、
前記温度分布測定手段による前記被検査部の表面温度の分布の測定をリアルタイムで行い、前記接着領域をリアルタイムで求めることを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の多層体構造の検査装置であって、
前記隙間幅を測定するための距離測定手段をさらに備えることを特徴とする多層体構造の検査装置。
【請求項７】
接着が施された多層体構造の検査方法であって、
前記多層体構造の被検査部の温度を調整した状態で前記被検査部の幅方向の表面温度の分布を測定し、前記被検査部の表面温度の分布の幅方向に沿った積分値と前記被検査部の接着の隙間幅を用いて前記被検査部における接着領域を求めることを特徴とする多層体構造の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着が施された多層体構造の検査装置及び検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の層を接着剤で接着した多層体構造において接着領域を判定する技術が開示されている。例えば、多層体構造をヒータで加熱した後に赤外線カメラにより温度分布を測定し、超音波信号を用いて温度閾値を算出することで接着領域を判定する技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来技術では接着領域を判定するために超音波信号を使用している。すなわち、超音波信号の走査で得られた接着剤の始点と終点の温度を接着領域の閾値とし、赤外線カメラによる熱画像から接着領域を抽出している。このため、超音波を送受信する機器及びセンサが必要となり、装置が大掛かりとなり、さらに装置が高価になる。また、超音波センサの感度は温度変化の影響を受け易いので、熱源からの影響を避けるために冷却をしたり、熱源から隔離したりする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一つの態様は、接着が施された多層体構造の検査装置であって、温度分布測定手段と、温度調整手段と、を備え、前記温度調整手段によって被検査部の温度を調整した状態で前記温度分布測定手段によって前記被検査部の幅方向の表面温度の分布を測定し、前記被検査部の表面温度の分布の幅方向に沿った積分値と前記被検査部の接着の隙間幅とを用いて前記被検査部における接着領域を求めることを特徴とする多層体構造の検査装置である。
【０００６】
ここで、前記温度分布測定手段は、赤外線検出装置を含むことが好適である。また、前記温度調整手段は、加熱装置であることが好適である。
【０００７】
また、前記被検査部の表面温度の分布の積分値が等しい場合、前記隙間幅が大きいほど前記接着領域の幅が大きいとすることが好適である。
【０００８】
また、前記温度分布測定手段による前記被検査部の表面温度の分布の測定をリアルタイムで行い、前記接着領域をリアルタイムで求めることが好適である。
【０００９】
また、前記隙間幅を測定するための距離測定手段をさらに備えることが好適である。
【００１０】
本発明の別の態様は、接着が施された多層体構造の検査方法であって、前記多層体構造の被検査部の温度を調整した状態で前記被検査部の幅方向の表面温度の分布を測定し、前記被検査部の表面温度の分布の幅方向に沿った積分値と前記被検査部の接着の隙間幅を用いて前記被検査部における接着領域を求めることを特徴とする多層体構造の検査方法である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接着が施された多層体構造における接着剤の有無、接着領域を非接触及び非破壊で評価できる。また、別途測定された塗布後の接着剤の状態（長さ・幅や高さ）と貼り合わせ後の実際の接着領域等を対比することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態における検査装置の構成を示す図である。
【図２】多層構造体の接着剤の塗布領域の観察結果及び当該領域に相当する接着領域の温度分布の測定結果の例を示す図である。
【図３】多層構造体の温度分布のＣＡＥ解析を説明するための図である。
【図４】多層構造体の温度分布のＣＡＥ解析結果の例を示す図である。
【図５】多層構造体の温度分布のＣＡＥ解析結果に基づく接着幅と温度分布の積分値の関係を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態における検査装置により測定された多層体構造の温度分布を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における検査装置により測定された多層体構造の幅方向の温度分布を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態における検査装置により測定された多層構造体の温度分布に対する接着幅と温度分布の積分値の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［多層体構造の検査装置］
本発明の実施の形態における多層体構造の検査装置１００は、図１に示すように、温度分布測定手段１０、温度調整手段１２、距離センサ１４及び処理手段１６を含んで構成される。
【００１４】
検査装置１００は、被検査体である多層構造体２００の被検査部における接着剤が存在する領域（以下、接着領域）を求めるために用いられる。多層構造体２００は、例えば、２枚の鋼板２０２，２０４を接着剤２０６にて接着した構造体である。ただし、多層構造体２００は、これに限定されるものではなく、接着剤で接着され、温度調整手段１２による温度調整が可能であり、温度分布測定手段１０による温度分布測定が可能である多層構造体であればよい。すなわち、多層構造体２００を構成する構成物は、鋼板２０２，２０４に限定されるものではない。また、多層構造体２００に用いられる接着剤２０６の種類も特に限定されるものではない。
【００１５】
温度分布測定手段１０は、多層構造体２００の被検査部における温度の分布を測定する手段である。温度分布測定手段１０は、例えば、赤外線カメラとすることが好適である。ただし、温度分布測定手段１０は、赤外線カメラに限定されるものではなく、多層構造体２００の温度の分布を測定できるものであればよい。接着剤の存在する長さのみを求める場合、温度分布測定手段１０は、ライン状の温度分布を測定するラインセンサであればよい。また、接着剤の存在する面（長さ及び幅等の二次元の領域）を求める場合、温度分布測定手段１０は、面状の温度分布を測定するアレイセンサであればよい。また、温度分布測定手段１０は、ラインセンサを走査して面内の温度分布を測定する構成としてもよい。温度分布測定手段１０で測定された温度分布のデータは処理手段１６に入力される。
【００１６】
温度調整手段１２は、多層構造体２００の被検査部の温度を調整する手段である。温度調整手段１２は、例えば、ヒートガンとすることが好適である。ただし、温度調整手段１２は、ヒートガンに限定するものではなく、多層構造体２００の被検査部の温度を調整することができるものであればよい。温度調整手段１２は、処理手段１６からの温度制御信号によって制御され、多層構造体２００に対して熱量を与えて多層構造体２００の被検査部の温度を調節する。温度調整手段１２がヒートガンである場合、温度調整手段１２は多層構造体２００の被検査部に対して熱風を供給することにより被検査部を加熱する。温度調整手段１２は、多層構造体２００を挟んで温度分布測定手段１０のセンサと対向するように配置される。
【００１７】
距離センサ１４は、多層構造体２００の被検査部における接着の隙間の幅を測定する手段である。距離センサ１４は、例えば、レーザ送出器とレーザ受信器とを備えた測距センサとすることができる。この場合、予めレーザ送出器とレーザ受信器との距離が定まっているテーブル上に多層構造体２００を載せ置いて、多層構造体２００の表面にレーザ送信器からレーザ光を送出し、表面で反射したレーザ光をレーザ受信器にて受信し、その時間差に基づいて多層構造体２００の全体の厚さＴ１を測定することができる。このとき、鋼板２０２の厚さＴ２と鋼板２０４の厚さＴ３が予め判っていれば、多層構造体２００の全体の厚さＴ１から鋼板２０２の厚さＴ２と鋼板２０４の厚さＴ３を減算することによって多層構造体２００の被検査部における接着の隙間の幅Ｔを算出することができる。なお、距離センサ１４は、レーザ送出器とレーザ受信器とを備えた測距センサに限定されるものではなく、多層構造体２００の被検査部における接着の隙間の幅を測定することができるものであればよい。
【００１８】
処理手段１６は、検査装置１００の各部の制御、各部での測定結果の取得及び測定結果に対する処理を行う。処理手段１６は、例えば、検査装置１００の温度分布測定手段１０、温度調整手段１２及び距離センサ１４を制御するためのインターフェースを備えたコンピュータを含んで構成することができる。処理手段１６による処理については後述する。
【００１９】
[多層体構造の検査方法］
検査装置１００に多層構造体２００をセットする。多層構造体２００は、温度分布測定手段１０と温度調整手段１２とが対向するように、温度分布測定手段１０と温度調整手段１２との間にセットされる。
【００２０】
処理手段１６は、距離センサ１４に距離測定信号を出力し、距離センサ１４によって多層構造体２００の上面までの距離を測定する。距離センサ１４は、測定された多層構造体２００の上面までの距離を処理手段１６へ出力する。
【００２１】
処理手段１６は、受信した多層構造体２００の上面までの距離の測定値から多層構造体２００の被検査部における接着の隙間の幅を算出する。
【００２２】
具体的には、予め測定しておいた多層構造体２００を載せ置いているテーブルまでの距離から多層構造体２００の上面までの距離を減算して多層構造体２００の全体の厚さを算出する。そして、多層構造体２００の全体の厚さから予め取得しておいた鋼板２０２の厚さＴ２と鋼板２０４の厚さＴ３を減算することで多層構造体２００の被検査部における接着の隙間の幅を算出する。
【００２３】
また、処理手段１６は、温度調整手段１２に加熱制御信号を出力し、温度調整手段１２によって下面から多層構造体２００を加熱する。温度分布測定手段１０は、多層構造体２００の上面に伝導してきた熱を測定し、測定結果を処理手段１６へ出力する。処理手段１６は、温度分布測定手段１０の測定結果を受信する。
【００２４】
処理手段１６は、多層構造体２００に対する温度分布測定手段１０及び温度調整手段１２の相対位置を変えつつ、温度分布測定手段１０から多層構造体２００の上面の温度分布を取得する。例えば、図１のＸ方向、すなわち多層構造体２００の長手方向に沿って温度分布測定手段１０及び温度調整手段１２の位置を変えつつ、Ｙ方向、すなわち多層構造体２００の幅方向に亘る温度分布を測定する。
【００２５】
図２は、多層構造体２００の接着剤の塗布領域の観察結果と当該領域に相当する接着領域の温度分布の測定結果を示す。図２（ａ）は、多層構造体２００の鋼板２０２を引き剥がした状態を観察した写真である。図２（ｂ）は、鋼板２０２を引き剥がす前に多層構造体２００の温度分布を測定した結果である。
【００２６】
多層構造体２００の接着の隙間が製造によるばらつき等により変化すると、鋼板２０４から鋼板２０２への熱の伝達の時間に差が生じる。接着の隙間は、接着幅と同様に鋼板２０４から鋼板２０２への熱伝達に直接の影響を与える。したがって、接着の隙間を考慮せずに接着領域を精度良く求めることは困難である。一方、接着の隙間、接着の幅、鋼板２０２へ伝わる熱量はそれぞれ相関関係があると考えられる。そこで、これらの関係を予め求めておけば、実測された接着の隙間と鋼板２０２の上面の温度分布から接着領域を求めることができる。
【００２７】
コンピュータ支援解析（ＣＡＥ）によって、様々な接着の隙間、接着の幅に対して鋼板２０２の上面の温度分布を解析すると、図３に示すような多層構造体２００の幅方向（Ｙ方向）に対する温度分布を解析的に求めることができる。
【００２８】
図４は、ＣＡＥによって解析した結果として得られた鋼板２０２の温度分布の例を示す。図４（ａ）は、多層構造体２００における接着の隙間が小さい場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の解析結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の解析結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の解析結果（点線）を示す。図４（ｂ）は、多層構造体２００における接着の隙間が中程度の場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の解析結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の解析結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の解析結果（点線）を示す。図４（ｃ）は、多層構造体２００における接着の隙間が大きい場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の解析結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の解析結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の解析結果（点線）を示す。
【００２９】
なお、図４のＣＡＥにおいて、接着の隙間が小さいとは隙間が０．３ｍｍ、接着の隙間が中程度とは隙間が０．５ｍｍ及び接着の隙間が大きいとは隙間が０．６ｍｍである。また、鋼板２０２の板厚は０．８ｍｍ、鋼板２０４の板厚は０．７５ｍｍである。
【００３０】
図５は、多層構造体２００の接着の幅と温度分布の積分値（多層構造体２００の上面に伝達される熱量に相当する物理量）との関係を示す。図５に示すような関係を実験又は解析により予め求めておき、処理手段１６に記憶させておくことによって、距離センサ１４によって得られた多層構造体２００の接着の隙間と温度分布測定手段１０によって得られた接着領域の幅方向（Ｙ方向）の温度分布の積分値から接着の幅を求めることができる。
【００３１】
［実施例］
図６は、検査装置１００を用いて実際に多層構造体２００の上面の温度分布を測定した結果を示す。図６において、白さが強いほど高温の領域であることを示し、黒さが強いほど低温の領域であることを示している。また、図６の縦軸は、多層構造体２００のＹ方向（幅方向）に沿った温度分布を示し、図６の横軸は多層構造体２００のＸ方向（長手方向）に沿った温度分布を示している。
【００３２】
図７は、図６に示した多層構造体２００の温度分布測定の結果を多層構造体２００のＹ方向（幅方向）に沿ってグラフ化したものである。図７では、図６の点線に沿った多層構造体２００の上面の温度分布を例に示している。図７（ａ）は、多層構造体２００における接着の隙間が小さい場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の測定結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の測定結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の測定結果（点線）を示す。図７（ｂ）は、多層構造体２００における接着の隙間が中程度の場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の測定結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の測定結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の測定結果（点線）を示す。図７（ｃ）は、多層構造体２００における接着の隙間が大きい場合において、接着の幅が小さい多層構造体２００の測定結果（実線）、接着の幅が中程度の多層構造体２００の測定結果（破線）、接着の幅が大きい多層構造体２００の測定結果（点線）を示す。
【００３３】
図８は、図７に示した温度分布の実測値を多層構造体２００のＹ方向（幅方向）に沿って積分した積分値を多層構造体２００の接着の幅に対してプロットした図である。図８に示されたように、温度分布の実測値の多層構造体２００のＹ方向（幅方向）に沿った積分値は、多層構造体２００の接着の幅に対して概ね直線（比例関係）となった。
【００３４】
したがって、温度分布の実測値の多層構造体２００のＹ方向（幅方向）に沿った積分値と温度分布の実測値の多層構造体２００の接着の隙間の実測値に基づいて多層構造体２００の接着の幅を推定することができる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、多層構造体２００の接着の隙間と温度分布の積分値に基づいて接着の幅を非接触及び非破壊の方法で高い精度で推定することができる。また、高価な超音波計測システムを使用する必要がなく、従来より安価で簡素な検査装置を提供することができる。
【００３６】
また、本実施の形態によれば、接着の隙間と温度分布の積分値が求まれば接着領域を把握することができる。温度分布の積分値の算出処理は比較的負荷の小さな処理であるので、本実施の形態によれば接着領域をリアルタイムで求めることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  温度分布測定手段、１２  温度調整手段、１４  距離センサ、１６  処理手段、１００  検査装置、２００  多層構造体、２０２，２０４  鋼板、２０６  接着剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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