(57)【要約】【課題】  精度良く超音波溶接の品質の良否を判定できる超音波溶接の溶接品質判定方法を提供する。【解決手段】  少なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定方法であって、前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する工程（ステップＳ１）と、前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する工程（ステップＳ２〜Ｓ８）と、を有することを特徴とする溶接品質判定方法。【選択図】            図４
2005205421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定方法であって、
前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する工程と、
前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する工程と、
を有することを特徴とする溶接品質判定方法。
【請求項２】
前記溶接品質を判定する工程では、
実際の前記凹部の深さ方向に対する前記形状の確率密度分布を算出し、溶接品質が良好なものと不良なものとを測定して得た基準確率密度分布に基づいて予め決定された基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項１に記載の溶接品質判定方法。
【請求項３】
前記溶接品質を判定する工程では、
前記確率密度分布の所定の深さ範囲内の確率密度の最大値を、前記基準確率密度分布の所定の深さ範囲内の確率密度の最大値として得られた前記基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項２に記載の溶接品質判定方法。
【請求項４】
前記所定の深さ範囲とは、最大深さの８０〜１００％の範囲であることを特徴とする請求項３に記載の溶接品質判定方法。
【請求項５】
前記溶接品質を判定する工程では、
実際の前記凹部の深さ方向に対する前記形状の累積確率密度分布を算出し、溶接品質が良好なものと不良なものとを測定して得た基準累積確率密度分布に基づいて予め決定された基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項１に記載の溶接品質判定方法。
【請求項６】
前記溶接品質を判定する工程では、
前記累積確率密度分布の所定の深さにおける累積確率密度値と、前記基準累積確率密度分布の前記所定の深さにおける累積確率密度値に基づいて得られる前記基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項５に記載の溶接品質判定方法。
【請求項７】
前記溶接品質を判定する工程では、
前記累積確率密度分布の所定の累積確率密度における深さと、前記基準累積確率密度分布の所定の累積確率密度における深さに基づいて得られる前記基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項５に記載の溶接品質判定方法。
【請求項８】
前記溶接品質を判定する工程は、
超音波溶接の際に形成される複数の凹部の深さの平均値を、溶接品質が良好なものの複数の凹部の深さを測定して予め定められた深さ基準値と比較して、前記平均値が前記深さ基準値以下の場合に、溶接不良と判定する工程を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の溶接品質判定方法。
【請求項９】
少なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定装置であって、
前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する測定手段と、
前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する判定手段と、
を有することを特徴とする溶接品質判定装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、
超音波溶接の際に形成される複数の凹部の深さの平均値を、予め溶接品質が良好なものの複数の凹部の深さを測定して定められた深さ基準値と比較して、前記平均値が前記基準値以下の場合に、溶接不良と判定し、さらに、
実際の前記凹部の深さ方向に対する前記形状の確率密度分布を算出し、溶接品質が良好なものと不良なものとを測定して得た基準確率密度分布に基づいて予め決定された基準値と比較して、溶接品質の良否を判定することを特徴とする請求項９に記載の溶接品質判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接品質判定方法および溶接品質判定装置に関し、特に、ワークを凹変形させつつ接合する超音波溶接の溶接品質判定方法および溶接品質判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワーク同士の接合手法の一つに、超音波溶接がある。超音波溶接では、作業台（アンビル）と超音波工具（ホーン）の間に、溶接対象であるワークを重ね合わせて配置し、超音波工具を超音波振動させる。これにより、ワークの接触部分が軟化、溶融され、接合される。
【０００３】
超音波溶接では、超音波工具からワークへ超音波振動が十分に伝達されない場合、接合強度が低下し、品質が不良となる。品質不良があっては、製品に適用できない。したがって、超音波溶接の良否の判定が必要である。
【０００４】
超音波溶接の良否の判定方法（１）としては、重ね合わされた２つのワークのうち、一方のワークに対する超音波工具の食込量と、他方のワークに対する作業台の食込量と、これらのワークの接合部の変形量と、を合計した変形量Ｌを測定するものがある（たとえば、特許文献１参照）。なお、超音波工具および作業台には、それぞれ、ワークに食込易いように、複数の細かいローレット（刻み）が形成されている。
【０００５】
この判定方法（１）では、ある時間の変形量Ｌが、基準値に対し小さい場合に、溶接品質が良好であると判定する。該方法（１）は、ワークが、超音波工具や作業台に形成されたローレットの高さよりも厚く、該ローレットの食込量がワークの表層に止まり、ワークの接合面に達しないような場合に適用できる。
【０００６】
また、他の超音波溶接の良否の判定方法（２）としては、遠赤外線の検出によってスポット測定が可能な放射温度計を用いて、ワーク間の接合部と作業台の温度を測定し、基準値と比較するものがある（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平１１−１０３６２号公報
【特許文献１】特開２０００−２０２６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記方法（１）では、超音波工具に上記ローレットよりも突出した複数の凸部を設け、ワークを該凸部により押圧して変形させつつ、超音波溶接するような場合には、判定の基準が逆転し、適切な良否が判定できないという問題がある。
【０００８】
また、上記方法（１）では、超音波工具および作業台のワークに対する食込量とワークの変形量との合計に基づいて良否を判定しているので、それらを個別に測定して評価できない。したがって、個別に見れば、明らかに溶接不良と判定できる場合でも、溶接不良と判定できないことがある。すなわち、精度良く判定できないという問題がある。
【０００９】
加えて、上記方法（１）では、超音波工具および作業台のローレットの食込量が溶接良品の判定の重要な要素である。しかし、ローレットの食込量は、繰り返し行われる超音波溶接によるローレット先端の磨耗により小さくなる。これでは、良好に溶接が行われていても、溶接不良と判定されてしまう。逆に、ローレットの食込量が小さいために、溶接不良が生じていても、溶接良好と判定される場合もある。これでは、精度良く判定できないという問題がある。
【００１０】
また、上記方法（２）では、超音波接合するワークがアルミや銅のように光沢のある金属の場合、接合時の光の放射率が非常に低く、また超音波溶接装置周辺の光の映りこみなどの影響を受け、測定した温度値がばらつき、溶接品質の良否を精度良く判定できないという問題がある。
【００１１】
また、熱電対を用いて温度を測定することも考えられるが、熱電対の接触ばらつきにより良否判定に影響が与えられ、製品にいちいち熱電対を設けるのでは煩雑に耐えないという問題もある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、精度良く超音波溶接の品質の良否を判定できる超音波溶接の溶接品質判定方法および溶接品質判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の溶接品質判定方法は、少なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定方法であって、前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する工程と、前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の溶接品質判定装置は、なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定装置であって、前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する測定手段と、前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の溶接品質判定方法および溶接品質判定装置によれば、測定した凹部の深さおよび形状を評価パラメータとするので、凹部が形成されつつ超音波溶接されたワークを、非破壊で精度良く溶接品質の良否を判定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、説明する。
【００１７】
図１は本発明の超音波溶接の良否判定装置の概略構成図である。図２は製品の溶接部を示す概略図であり、図２（Ａ）は溶接不良時の溶接部を示し、図２（Ｂ）は溶接良好時の溶接部を示す。図３は、溶接良好時および溶接不良時の溶接部を示す図である。
【００１８】
良否判定装置１０は、超音波溶接装置２０により超音波溶接されてできた製品３０の溶接部位の溶接品質を判定する装置である。超音波溶接装置２０は、超音波工具２１と、作業台２２の間に溶接対象であるワークを重ね合わせて配置し、超音波工具２１を超音波振動させる。これにより、ワークの接触部分が軟化、溶融され、接合され、製品３０が形成される。
【００１９】
超音波工具２１には、先端に複数の凸部２３が形成されており、該凸部２３をワークに押し付けることにより、ワークの少なくとも一部に凹部を形成する。本発明では、凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接されてできる製品３０の溶接品質を判定することを特徴としている。
【００２０】
溶接品質の良否は、超音波溶接後の凹部の形状に表れる。溶接不良の場合の凹部の形状は、図２（Ａ）に示すように、超音波工具２１の凸部２３の表面形状と略合致する凹部が形成される。凹部の底が、略平らになる。一方、溶接良好の場合の凹部の形状は、図２（Ｂ）に示すように、凹部の底が複雑な形状となる。超音波溶接が良好に行われると、ワークの軟化、溶融あるいは塑性流動が生じるからである。
【００２１】
実際に、溶接良品時の製品の表面形状と、溶接不良時の製品の表面形状とを計測すると、図３に示すような結果が得られた。図３を参照すると、溶接ＯＫの場合の方が溶接ＮＧの場合よりも凹部が深く、先細りに形成されている。これは、上述の通り、凹部の底が軟化、溶融あるいは塑性流動するからである。
【００２２】
本発明では、上記溶接良好時および不良時に形成される凹部の形状の違いに基づいて、溶接の良否を判定する。
【００２３】
良否判定装置１０は、図１に示すように、レーザ変位センサ１１と、変位センサアンプ１２と、ステージコントローラ１３と、データリンクコントローラ１４と、超音波溶接良否判定部１５と、良否判定表示部１６とを有する。
【００２４】
レーザ変位センサ１１は、ステージ２０に載置された製品４０の表面をレーザ走査して、製品４０の表面形状を検出する。本実施形態では、レーザ走査の際には、図中矢印で示す方向にステージ２０が移動され、固定されたレーザ変位センサ１１により走査される。レーザ変位センサ１１が、固定された製品４０上を移動されてもよい。なお、本実施形態では、非接触式のレーザ変位センサを用いて製品４０の表面形状を検出しているが、これに限定されない。接触式のセンサを用いてもよい。
【００２５】
変位センサアンプ１２は、レーザ変位センサ１１およびデータリンクコントローラ１４に接続されている。変位センサアンプ１２は、レーザ変位センサ１１により検出した製品４０の表面形状データを増幅して、データリンクコントローラ１４に送信する。
【００２６】
ステージコントローラ１３は、レーザ変位センサ１１による製品４０のレーザ走査に同期して、ステージ３０を水平方向に移動する。これにより、レーザ変位センサ１１が移動することなく、製品４０の表面を走査できる。ステージコントローラ１３は、ステージ３０を移動させる際の位置データをデータリンクコントローラ１４に送信する。
【００２７】
データリンクコントローラ１４は、変位センサ１２からの凹凸形状データおよびステージコントローラ１３からの位置データを合成して、製品４０の表面の凹凸形状と、その位置とを対応させた合成データを作成する。合成データは、超音波溶接良否判定部１５に送信される。
【００２８】
超音波溶接良否判定部１５は、超音波溶接の良否を判定して、判定結果を良否判定表示部１６に表示させる。特に、超音波溶接良否判定部１５は、製品表面の凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する。
【００２９】
超音波溶接良否判定部１５は、さまざまな処理により、超音波溶接の良否を判定できる。以下では、超音波溶接良否判定部１５の処理の態様ごとに、第１実施形態〜第３実施形態として、良否判定装置１０の動作を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図４は第１実施形態の良否判定装置１０の動作の流れを示すフローチャート、図５は検出した製品の凹部形状を示す図、図６は図５に示す凹部形状を所定基準に修正した様子を示す図、図７は凹部の深さと確率密度分布の関係を示す図、図８は良否判定の基準を示す概念図である。
【００３１】
まず、レーザ変位センサ１１により、製品４０表面の凹部の深さおよび形状が測定される（ステップＳ１）。次に、超音波溶接良否判定部１５は、データリンクコントローラ１４を介して得た凹凸形状データおよび位置データの合成データに基づいて、凹部を挟む製品表面のピークポイント、すなわち、表面の凹凸の凸部となる頂点を、図５に示すように、選択する（ステップＳ２）。
【００３２】
そして、超音波溶接良否判定部１５は、選択したピークポイントを結ぶ直線が、深さ０ｍｍとなるように、測定された凹部形状を図６に示すように作成しなおす（ステップＳ３）。これにより、ステップＳ２で選択されたピークポイントが全て、深さ０ｍｍの位置に移動される。
【００３３】
そして、超音波溶接良否判定部１５は、図６に示す凹凸形状に基づいて、図７に示すように、深さに対する凹凸形状の確率密度分布を算出する（ステップＳ４）。ここでは、ある一定間隔、たとえば、深さ０．０１ｍｍ間隔で、凹凸形状の表面の存在確率を算出する。図７では、深さを、最大深さ（図６参照）に対する深さ比率で表している。図７を参照すると、深さ比率０〜−２０％、および深さ比率−８０〜−１００％で、確率密度分布が大きくなっていることがわかる。これは、凹凸形状の山の頂点または谷の底では、傾斜が緩やかになり、表面形状の存在確率が高いからである。
【００３４】
次に、超音波溶接良否判定部１５は、図７に示す確率密度分布に基づいて、深さ比率−８０〜−１００％における確率密度値を抽出する（ステップＳ５）。ここで、深さ比率−８０〜−１００％の範囲に限ったのは、図３で示すように、溶接良好の場合と不良の場合とでは、特に製品４０の底の深さおよび形状に差異が生じるからである。
【００３５】
そして、抽出した確率密度値が６％以下かどうかを判断する（ステップＳ６）。ここで、判断基準となる確率密度値６％とは、図８に示すように、溶接品質が良好なものと不良なものとを測定して得た基準確率密度分布に基づいて予め決定された基準値である。
【００３６】
図８に示すように、予め溶接品質が良好なものと不良なものとを測定して、深さ比率−８０〜−１００％における確率密度分布を比べると、溶接不良（溶接ＮＧ）の場合は、溶接良好（溶接ＯＫ）の場合よりも高いことがわかる。これは、図２で示したように、溶接不良の場合には、凹部の底が平らになり、ある深さに確率密度が集中するからである。これに対し、溶接良好の場合には、凹部の底が溶融等して先細り形状になり、溶接不良の場合ほど確率密度が集中しない。このような、予め実施した試験により、溶接良好品と溶接不良品との分ける基準値を予め６％と定めている。
【００３７】
超音波溶接良否判定部１５は、抽出した確率密度値が６％以下である場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）には、良品と判定し（ステップＳ７）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００３８】
一方、抽出した確率密度値が６％以下でない場合（ステップＳ６：ＮＯ）には、不良品と判定し（ステップＳ８）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００３９】
以上のように、第１実施形態では、検出した製品４０の表面形状、特に凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして、これらから確率密度分布を算出する。そして、確率密度分布に基づいて、溶接の良否を判定するので、非破壊で精度良く溶接品質の良否を判定できる。
【００４０】
なお、本実施形態では、溶接の良否を判定する基準値を６％としているが、これに限定されない。超音波溶接装置２０の超音波工具２１に形成される凸部２３の形状等が変わると、良品と不良品との確率密度分布も変わるので、適宜基準値は変更される。
【００４１】
（第２実施形態）
第１実施形態では、確率密度分布を算出し、これに基づいて溶接の良否を判定していた。第２実施形態では、製品４０表面の凹部の深さおよび形状に基づいて、累積確率密度分布を算出し、これに基づいて溶接の良否を判定する。
【００４２】
以下、第２実施形態における良否判定について説明する。
【００４３】
図９は凹部の深さと累積確率密度分布の関係を示す図、図１０は深さ０．３ｍｍにおける良品と不良品の累積確率密度分布を示す図、図１１は第２実施形態の良否判定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。また、図１２は累積確率密度値が９０％となる良品と不良品の深さを示す図、図１３は第２実施形態の良否判定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
第１実施形態と同様に、図６に示すように、ピークポイントを結ぶ直線を深さ０ｍｍにそろえる。そして、第２実施形態では、確率密度分布ではなく、図９に示すような累積確率密度分布を作成する。累積確率密度分布とは、深さ方向に一定間隔、たとえば０．０１ｍｍごとに確率密度分布を求め、これを深さの進行に従って累積した累積値を示す分布である。
【００４５】
第２実施形態では、上記累積確率密度分布を用いて、所定の深さにおける累積確率密度値に基づき溶接良否を判定する適用例１と、所定の累積確率密度値における深さに基づき溶接良否を判定する適用例２とに分けて説明する。
【００４６】
（適用例１）
予め良品と不良品との表面形状を測定して累積確率密度分布を算出すると、図９に示すようになった。図９および図１０に示すように、溶接不良が生じた不良品は深さ−０．３ｍｍにおいて、累積確率密度値が１００％になっている。一方で、溶接良好の良品は深さ−０．３ｍｍにおいて、累積確率密度値が８０％程度である。このように、同様の深さにおける良品と不良品の累積確率密度値はそれぞれ異なる。
【００４７】
特に、不良品の累積確率密度値が１００％になる深さでは、良品と不良品の累積確率密度値の差が最も大きくなる。これは、溶接不良の製品４０の凹部の深さは、超音波工具２１の凸部２３の高さ分しかないが、溶接良好の製品４０の凹部の深さは、溶融等により凸部２３の高さ分よりも深くなるからである。
【００４８】
したがって、ある特定の深さ、たとえば、不良品の累積確率密度値が１００％になる深さ−０．３ｍｍにおける累積確率密度値を基準として、溶接の良否を判定できる。ここで、良否の判定のための基準値は、図９および図１０の累積確立密度分布を勘案して決定される。たとえば、図１０に示すように、深さ−０．３ｍｍにおける累積確率密度値が、不良品の場合に１００％で、良品の場合に８０％であれば、その中間である、９０％を基準値と決定し、基準値以下で溶接良好と判定し、基準値より大きい場合に溶接不良と判定できる。
【００４９】
図１１に示すフローチャートに従って、溶接良否を判定できる。なお、ステップＳ１１〜ステップＳ１３は、図４のステップＳ１〜ステップＳ３と同様である。したがって、その説明は省略する。
【００５０】
超音波溶接良否判定部１５は、図６に示すような製品４０の表面形状のモデルに基づいて、深さ方向に対する凹部形状の累積確率密度分布を算出する（ステップＳ１４）。そして、該累積確立密度分布に基づいて、深さ−０．３ｍｍにおける累積確率密度値を抽出する（ステップＳ１５）。
【００５１】
抽出した累積確率密度値が９０％以下かどうかを判断する（ステップＳ１６）。超音波溶接良否判定部１５は、抽出した累積確率密度値が９０％以下である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には、良品と判定し（ステップＳ１７）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００５２】
一方、抽出した累積確率密度値が９０％以下でない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）には、不良品と判定し（ステップＳ１８）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００５３】
（適用例２）
予め良品と不良品との表面形状を測定して累積確率密度分布を算出すると、図９に示すようになった。図９に示す通り、同一の累積確率密度値となる良品と不良品の深さはそれぞれ異なる。累積確率密度値９０％のときに、良品と不良品の深さの差が最も大きい。累積確率密度値９０％のときの深さを求めると、図１２に示すように、良品の深さは−０．３５ｍｍで、不良品の深さは−０．２６ｍｍだった。
【００５４】
このような結果に基づいて、ある特定の累積確率密度値、たとえば、累積確率密度値が９０％となる深さを基準として、溶接の良否を判定できる。ここで、良否の判定のための基準値は、図９および図１２を勘案して決定される。図１２に示すように、累積確率密度値が９０％となる深さが、良品の場合に−０．３５ｍｍ、不良品の場合に−０．２６ｍｍであれば、その中間である−０．３０５ｍｍを基準値と決定し、基準値以下で溶接良好とし、基準値より大きい場合に溶接不良と判定できる。
【００５５】
図１３に示すフローチャートに従って、溶接良否を判定できる。なお、ステップＳ２１〜ステップＳ２３は、図４のステップＳ１〜ステップＳ３と同様である。したがって、その説明は省略する。
【００５６】
超音波溶接良否判定部１５は、図６に示すような製品４０の表面形状のモデルに基づいて、深さ方向に対する凹部形状の累積確率密度分布を算出する（ステップＳ２４）。そして、該累積確立密度分布に基づいて、累積確率密度値が９０％となるときの深さを抽出する（ステップＳ２５）。
【００５７】
抽出した深さが−０．３０５ｍｍ以下かどうかを判断する（ステップＳ２６）。超音波溶接良否判定部１５は、抽出した累積確率密度値が−０．３０５ｍｍ以下である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）には、良品と判定し（ステップＳ２７）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００５８】
一方、抽出した累積確率密度値が−０．３０５ｍｍ以下でない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）には、不良品と判定し（ステップＳ２８）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００５９】
以上のように、第２実施形態では、検出した製品４０の表面形状、特に凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして、これらから累積確率密度分布を算出する。そして、累積確率密度分布に基づいて、溶接の良否を判定するので、非破壊で精度良く溶接品質の良否を判定できる。
【００６０】
（第３実施形態）
図１４は凹部の深さの平均値を算出する際の各凹部の深さを示す図、図１５は複数の製品について算出した深さ平均値の絶対値を示す図である。図１６は第３実施形態の良否判定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。
【００６１】
第３実施形態では、上記第１、第２実施形態における良否判定の前に、予備的な良否判定を行う。該予備的な要否判定は、超音波溶接時に製品４０に形成される複数の凹部の平均深さの絶対値を所定の深さ基準値と比較し、これより大きい場合に、第１実施形態または第２実施形態の良否判定を行う。
【００６２】
このような予備的な良否判定をできる理由は、次の通りである。超音波溶接時に製品４０に形成される複数の凹部の深さの平均値の絶対値は、溶接不良が生じてワーク同士の剥がれが生じている場合の方が、剥がれが生じない場合よりも小さくなるからである。
【００６３】
たとえば、図１４に示すような、製品４０の表面形状が検出された場合、凹部形状の凹凸のピークデータを求め、隣り合うピークデータの位置が高い方から低い方を減算することによって、各凹部の深さを算出できる。算出した各凹部の深さを次の式１に当てはめることで、深さの平均値を算出できる。
【００６４】
深さの平均値＝（ｈ１＋ｈ２＋ｈ３＋  …  ＋Ｈ１８）÷１８    …（式１）
このようにして、良品と不良品を８個ずつ凹部の深さを計測し、平均値の絶対値を求めると、図１５および次の表１のような結果が得られた。不良品の中には、凹部において、ワーク同士の剥がれが生じているもの（表１のＮＧグループ１、５）もあった。
【００６５】
【表１】
2005205421.tif 000003
【００６６】
通常、溶接不良があっても、深さの平均値の絶対値は、超音波工具２１の凸部２３の高さ（本実施形態では０．３ｍｍ）よりも小さくはならない。図１５および表１を参照すると、深さの平均値の絶対値は、良品、不良品のほとんどが、０．３ｍｍ以上である。しかし、剥がれが生じているＮＧグループ１、５だけは、いずれも深さの平均の絶対値が０．３ｍｍ以下であり、剥がれのない不良品よりもさらに絶対値が小さかった。
【００６７】
したがって、超音波工具２１の凸部２３の高さを深さ基準値として、該基準値よりも平均深さの絶対値が小さいものは、第１実施形態または第２実施形態の良否判定をするまでもなく、不良品と判定できる。
【００６８】
次に、予備的な良否判定を行う場合の良否判定装置１０の動作の流れを説明する。
【００６９】
ステップＳ３１は、図４のステップＳ１と同様である。超音波溶接良否判定部１５は、データリンクコントローラ１４を介して得た凹凸形状データおよび位置データの合成データに基づいて、凹部を挟む製品表面のピークポイント、ここでは、表面の凹凸の両方の頂点を、図１４に示すように選択する（ステップＳ３２）。そして、上記式１に従って、深さの平均値を算出し（ステップＳ３３）、その絶対値が０．３ｍｍ以上かどうかを判定する（ステップＳ３４）。
【００７０】
深さ平均値の絶対値が０．３ｍｍ以上でない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、超音波溶接良否判定部１５は、不良品と判定し（ステップＳ３５）、その結果を良否結果表示部１６に表示させる。
【００７１】
深さ平均値の絶対値が深さ基準値０．３ｍｍ以上である場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、超音波溶接良否判定部１５は、上記第１実施形態および第２実施形態の良否判定に進み、より詳細な良否判定を実行する（ステップＳ３６）。
【００７２】
なお、上記第３実施形態では、深さ基準値０．３ｍｍの場合について説明したが、これに限定されない。超音波工具２１の凸部２３の高さに合わせて、適宜深さ基準値は変更される。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の超音波溶接の良否判定装置の概略構成図である。
【図２】製品の溶接部を示す概略図であり、図２（Ａ）は溶接不良時の溶接部を示し、図２（Ｂ）は溶接良好時の溶接部を示す。
【図３】溶接良好時および溶接不良時の溶接部を示す図である。
【図４】第１実施形態の良否判定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図５】検出した製品の凹部形状を示す図である。
【図６】図５に示す凹部形状を所定基準に修正した様子を示す図である。
【図７】凹部の深さと確率密度分布の関係を示す図である。
【図８】良否判定の基準を示す概念図である。
【図９】凹部の深さと累積確率密度分布の関係を示す図である。
【図１０】深さ０．３ｍｍにおける良品と不良品の累積確率密度分布を示す図である。
【図１１】第２実施形態の良否判定装置１０の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】累積確率密度値が９０％となる良品と不良品の深さを示す図である。
【図１３】第２実施形態の良否判定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】凹部の深さの平均値を算出する際の各凹部の深さを示す図である。
【図１５】凹複数の製品について算出した深さ平均値の絶対値を示す図である。
【図１６】第３実施形態の良否判定装置の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１０…良否判定装置、
１１…レーザ変位センサ、
１２…変位センサアンプ、
１３…ステージコントローラ、
１４…データリンクコントローラ、
１５…超音波溶接良否判定部、
１６…良否判定表示部、
２０…超音波溶接装置、
２１…超音波工具、
２２…作業台、
２３…凸部、
３０…製品。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年3月31日(2004.3.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明の溶接品質判定装置は、少なくとも一部に凹部が形成されつつ該凹部において超音波溶接される二以上のワークの溶接部位の溶接品質を判定する溶接品質判定装置であって、前記凹部の深さおよび形状を、非接触または接触により測定する測定手段と、前記凹部の深さおよび形状を評価パラメータとして溶接品質を判定する判定手段と、を有することを特徴とする。