(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を備えた第１金属ワークに、該開口部より僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワークを、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部と上記外形部とを接合し、この接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定方法において、
上記両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、
該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定する
接合品質判定方法。
【請求項２】
上記電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて補正値を演算し、
上部電極の加圧方向への変位実測値を上記補正値で補正した後に、
補正後の変位実測値と、予め設定された判定基準値とを比較して接合品質を判定する
請求項１記載の接合品質判定方法。
【請求項３】
上記上部電極と下部電極との温度変化を測定し、上下両電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上記補正値を演算する
請求項２記載の接合品質判定方法。
【請求項４】
上記下部電極と隣接して配置され、第１金属ワークに当接して該第１金属ワークを位置決めすると共に、接合電流をリークさせる導電性位置決め部材の温度変化を測定し、上記下部電極および導電性位置決め部材の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両金属ワークの接合寸法変化を判定する
請求項３記載の接合品質判定方法。
【請求項５】
上記導電性位置決め部材を第１金属ワークから離間させた後に、
上記上下の両電極を介して上記接合部に焼戻し用電流を流し、
この焼戻し用電流通電時の上部電極の加圧方向への変位実測値を上記補正値で補正し、
補正後の変位実測値に基づいて最終的な接合品質を判定する
請求項４記載の接合品質判定方法。
【請求項６】
開口部を備えた第１金属ワークに、該開口部より僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワークを、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部と上記外形部とを接合し、この接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定装置において、
接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出する変位検出手段と、
上記第１および第２の両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定する温度測定手段と、
該温度測定手段で測定した電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定する接合品質判定手段と、を備えた
接合品質判定装置。
【請求項７】
上記温度測定手段は、上部電極と下部電極との温度変化を測定するように構成され、
上記接合品質判定手段は、上記上下の両電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正するように構成された
請求項６記載の接合品質判定装置。
【請求項８】
上記下部電極と隣接して配置され、第１金属ワークに当接して該第１金属ワークを位置決めすると共に接合電流をリークさせる導電性位置決め部材を備え、
上記接合品質判定手段は、下部電極および導電性位置決め部材の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両金属ワークの接合寸法変化を判定するように構成された
請求項７記載の接合品質判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１金属ワークと第２金属ワークとの接合部分を所定の重ね合わせ代で位置合わせし、加圧、通電によりリングマッシュ接合された接合部品の接合品質を、非破壊にて判定するような接合品質判定方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述例の接合品質判定方法およびその装置としては、特許文献１に開示されたものがある。  
すなわち、環状の開口部を備えた第１金属ワーク（例えば、自動変速機のクラッチドラムのドラム部）に、該開口部よりも僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワーク（例えば、自動変速機のクラッチドラムのボス部）を、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、これら第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極とで加圧した状態で通電し、接合部位である上記開口部と上記外形部とを、リングマッシュ接合（ｒｉｎｇ  ｍａｓｈ  Ｗｅｌｄｉｎｇ）するものにおいて、
上記接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を、変位計測センサなどの変位検出手段にて検出して、接合品質の良否を判定するものである。
【０００３】
この際、上述の変位計測センサなどの変位検出手段で測定した変位波形と、正常な変位波形とを比較して、一致しているか否かにより、接合品質の良否判定が行なわれていた。
【０００４】
また、上述のリングマッシュ接合は、両金属ワークに高加圧力、大電流が加えられ、抵抗発熱により金属ワークが軟化し、塑性流動しながら接合が行なわれ、表面の酸化被膜が流れて材料の新生面同士が固相拡散接合されるので、他の接合方法と比較して高い接合強度が得られるものである。
【０００５】
しかしながら、従来の接合品質判定方法およびその装置によれば、次のような問題点があった。  
つまり、接合の繰返しにより、上部電極、下部電極が発熱して、両電極が温度上昇により熱膨張するが、接合品質の判定は上部電極の加圧方向の変位を検出して行なわれている関係上、熱膨張により上下両電極の加圧方向の測定レベルが変動し、測定誤差が発生して、精密な波形判定ができず、誤差が大きい場合には、接合品質ＯＫ品をＮＧ品と誤判定したり、逆に接合品質ＮＧ品をＯＫ品と誤判定する問題点があり、特に、接合寸法の良否を精度よく判定することができない問題点があった。
【特許文献１】特開２００６−８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、この発明は、第１および第２の両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定することで両金属ワークの接合品質、特にその接合寸法の良否を精度よく判定することができる接合品質判定方法およびその装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による接合品質判定方法は、開口部を備えた第１金属ワークに、該開口部より僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワークを、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部と上記外形部とを接合し、この接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定方法において、上記両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定するものである。  
上述の第１金属ワークは、自動変速機のクラッチドラムのドラム部いわゆるクラッチハブに設定してもよく、上述の第２金属ワークは、自動変速機のクラッチドラムのボス部いわゆるハブスリーブに設定してもよい。
【０００８】
上記構成によれば、第１および第２の両金属ワークの接合部と対応する上部電極、下部電極の少なくとも何れか一方の電極の温度変化を測定し、該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、この補正した変位値により接合品質を判定するので、上部電極の加圧方向への変位状態を正確に検出することができ、両金属ワークの接合品質、特にその接合寸法の良否を精度よく判定することができる。
【０００９】
この発明の一実施態様においては、上記電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて補正値を演算し、上部電極の加圧方向への変位実測値を上記補正値で補正した後に、補正後の変位実測値と、予め設定された判定基準値とを比較して接合品質を判定するものである。  
上述の判定基準値は、室温条件下で実験的に求めた正しい波形（マスタ波形）に対して上下許容幅をもたせた基準値とすることができる。
【００１０】
上記構成によれば、上部電極の加圧方向への変位実測値を上述の補正値で補正するので、補正処理の容易化を図ることができ、しかも、上部電極の加圧方向への変位状態を、電極の熱膨張の影響を受けないように正しく補正することができる。  
つまり、上述の補正値は、電極を構成する材料の線膨張係数（既知数）と、電極の加圧方向の全高（既知数）と、電極の温度（測定値）とから簡単に演算することができるので、補正処理を容易に行なうことができる。
【００１１】
この発明の一実施態様においては、上記上部電極と下部電極との温度変化を測定し、上下両電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上記補正値を演算するものである。  
【００１２】
上記構成によれば、上下の両電極の温度変化を直接測定し、上記補正値を演算した後に、上部電極の加圧方向への変位実測値を該補正値にて補正するので、上部電極の加圧方向への変位状態をより一層正確に検出することができ、両金属ワークの接合品質、特に接合寸法の良否をさらに精度よく判定することができる。
【００１３】
この発明の一実施態様においては、上記下部電極と隣接して配置され、第１金属ワークに当接して該第１金属ワークを位置決めすると共に、接合電流をリークさせる導電性位置決め部材の温度変化を測定し、上記下部電極および導電性位置決め部材の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両金属ワークの接合寸法変化を判定するものである。  
上記構成によれば、下部電極の熱膨張量と、導電性位置決め部材の熱膨張量との差に基づいて上記両金属ワークの接合寸法（いわゆるアッシー段差）を計測および判定することができる。
【００１４】
この発明の一実施態様においては、上記導電性位置決め部材を第１金属ワークから離間させた後に、上記上下の両電極を介して上記接合部に焼戻し用電流を流し、この焼戻し用電流通電時の上部電極の加圧方向への変位実測値を上記補正値で補正し、補正後の変位実測値に基づいて最終的な接合品質を判定するものである。
【００１５】
上記構成によれば、次のような効果がある。すなわち、リングマッシュ接合時に、両金属ワークの接合部は大電流により急加熱された後に、例えば電極内の冷却水にて急冷され、第１および第２の各金属ワークの少なくとも何れか一方が高炭素鋼で形成されていると、上述の接合部が焼入れされるので、この接合部を接合と同一電極を用いて焼戻しを行ない、接合部の靱性向上を図ることができ、しかも、この場合に補正後の変位実測値に基づいて最終的な接合品質を判定するので、最終製品としての品質判定を行なうことができる。
【００１６】
この発明による接合品質判定装置は、開口部を備えた第１金属ワークに、該開口部より僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワークを、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部と上記外形部とを接合し、この接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定装置において、接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出する変位検出手段と、上記第１および第２の両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定する温度測定手段と、該温度測定手段で測定した電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定する接合品質判定手段と、を備えたものである。
【００１７】
上記構成によれば、変位検出手段は、接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出し、温度測定手段は、上記第１および第２の両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、接合品質判定手段は、上述の温度測定手段で測定した電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、この補正した変位値により接合品質を判定する。
【００１８】
このように、補正した変位値により接合品質を判定するので、上部電極の加圧方向への変位状態を正確に検出することができ、両金属ワークの接合品質、特にその接合寸法の良否を精度よく判定することができる。
【００１９】
この発明の一実施態様においては、上記温度測定手段は、上部電極と下部電極との温度変化を測定するように構成され、上記接合品質判定手段は、上記上下の両電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正するように構成されたものである。  
【００２０】
上記構成によれば、温度測定手段で上下の両電極の温度変化を直接測定し、これら上下の両電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、接合品質判定手段が上部電極の加圧方向への変位値を補正し、この補正した変位値により接合品質を判定するので、上部電極の加圧方向への変位状態をより一層正確に検出することができ、両金属ワークの接合品質、特にその接合寸法の良否をさらに精度よく判定することができる。
【００２１】
この発明の一実施態様においては、上記下部電極と隣接して配置され、第１金属ワークに当接して該第１金属ワークを位置決めすると共に接合電流をリークさせる導電性位置決め部材を備え、上記接合品質判定手段は、下部電極および導電性位置決め部材の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両金属ワークの接合寸法変化を判定するように構成されたものである。  
上記構成によれば、下部電極の熱膨張量と、導電性位置決め部材の熱膨張量との差に基づいて上記両金属ワークの接合寸法（いわゆるアッシー段差）を計測および判定することができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明によれば、第１および第２の両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定するので両金属ワークの接合品質、特にその接合寸法の良否を精度よく判定することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
電極の熱膨張による影響を排除して両金属ワークの接合品質、特に接合寸法の良否を精度よく判定するという目的を、開口部を備えた第１金属ワークに、該開口部より僅かに大きい外形部を備えた第２金属ワークを、所定の重ね合わせ代で位置合わせをし、第１および第２の両金属ワークを上部電極と下部電極で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部と上記外形部とを接合し、この接合時の上部電極の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定方法およびその装置において、上記両金属ワークの接合部に対応した上部電極と下部電極の少なくとも一方の電極の温度変化を測定し、該電極の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極の加圧方向への変位値を補正し、補正した変位値により接合品質を判定する、という構成にて実現した。
【実施例】
【００２４】
この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。  
図１は、この実施例の接合品質判定装置を含むリングマッシュ接合装置１の全体を該略的に示す正面図であって、このリングマッシュ接合装置１は、設置台２上に装置前部で上下方向に延びる左右一対のフレーム体３，３と、装置内部に設けられた接合台４と、この接合台４上で左右方向に延びるスライドレール５と、このスライドレール５上でそれぞれ左右に移動する２つの下部電極６，６と、その上方に設けられ上下方向に移動可能な上部電極７と、この上部電極７に対して加圧力を付勢する加圧シリンダ８と、上記上部電極７に対して電流を供給する配線ケーブル９と、上記下部電極６の周囲に隣接して配置され、後述する第１ワークに当接して該第１ワークを位置決めすると共に、接合電流をリークさせる導電性位置決め部材としてのストッパ電極１０と、このストッパ電極１０を下部電極６に対して移動させるアクチュエータ１１（図２参照）と、上部電極７の変位波形をモニタリングおよび判定する波形判定装置１２と、接合装置１の操作を行う操作盤１３とを備えている。
【００２５】
なお、下部電極６は１つのみであってもよいが、図１に示すこの実施例では、作業性向上のため２つの下部電極６，６を交互に使用できるようにしている。すなわち、左右何れか一方の下部電極６を用い、これに後述のワークＷ１，Ｗ２をセットしておいて、その下部電極６を中央に位置させた状態で、その下部電極６と上部電極７とを用いて後に詳述する接合とその後の焼戻しの処理を行う一方、その処理中に他方の下部電極６から処理後のワークＷ１，Ｗ２の取り外し及び新たなワークＷ１，Ｗ２のセットを行うようにして、交互に各下部電極６，６を用いるように構成している。
【００２６】
図２は接合品質判定装置を含むリングマッシュ接合装置の系統図であって、同図に示すように、下部電極６および上部電極７は共に、円筒形状の導電体で形成されており、下部電極６の上方に上部電極７が位置する状態で、上部電極７が下降、上昇することにより下部電極６に対して接近、離間するようになっている。
【００２７】
上記各電極６，７により接合される両ワークＷ１，Ｗ２のうちの第１ワーク（第１金属ワーク）Ｗ１は予め金属板をプレス成形して構成されたもので、この第１ワークＷ１は、例えば自動変速機部品である円筒状のクラッチハブであって、その一端部内周側にフランジ部１４を備え、このフランジ部１４の内側に開口部１５を有している。また、第２ワーク（第２金属ワーク）Ｗ２は、予め熱間鍛造により筒状に構成されたもので、この第２ワークＷ２は、例えば自動変速機部品である筒状のスリーブであって、その一端部外周側にフランジ部１６を備え、予めフランジ部１６の外形部１７（図３参照）が第１ワークＷ１のフランジ部１４の開口部１５よりも僅かに大きく形成されている。
【００２８】
上記第１ワークＷ１のフランジ部１４の内周端つまり開口部１５と第２ワークＷ２のフランジ部１６の外周端つまり外形部１７とが接合部位とされる。そして、接合に際しては、下部電極６の上面に第２ワークＷ２のフランジ部１６が載置されるとともに、上記接合部位に所定の重ね合わせ代ＯＬ（図３参照）を有して第２ワークＷ２に第１ワークＷ１が重ね合わされた状態で、位置合わせをし、両ワークＷ１，Ｗ２が下部電極６上にセットされる。  
【００２９】
このように下部電極６上に両ワークＷ１，Ｗ２がセットされた状態で、下部電極６の上面が第２ワークＷ２の接合部位近傍に当接し、また、上部電極７が下降したときに、上部電極７の下面が第１ワークＷ１の接合部位近傍に当接するように構成されている。
【００３０】
また、上記導電性位置決め部材としてのストッパ電極１０は、クロム銅、ベリリウム銅等の導電体からなり、下部電極６を囲う円筒状で、かつ、下部電極６に対して径方向外方の離間位置へ移動し得るように複数に分割形成され、この実施例では半筒状の２つの部分１０ａ，１０ｂに分割されている。  
このストッパ電極１０は、リングマッシュ接合時にはその内周面および下面が下部電極６に接する状態となる接合位置とされ、この状態において、ストッパ電極１０の上面は下部電極６の上面より僅かに上方に位置して、第１ワークＷ１のフランジ部１４に対面するようになっている。
【００３１】
このストッパ電極１０の各部分１０ａ，１０ｂは、それぞれ、駆動手段としてのアクチュエータ１１，１１に接続されている。この実施例においてアクチュエータ１１は、エアシリンダからなり、シリンダ本体から出没可能なピストンロッド１８の先端に絶縁用兼フローティング支持用のラバー１９を介して上記各部分１０ａ，１０ｂが取付けられている。  
また上記下部電極６の内周面には、第２ワークＷ２の位置決めを行う位置決め部２０が設けられている。
【００３２】
一方、接合品質判定装置を含むリングマッシュ接合装置１は、図２に示すように、加圧、通電による開口部１５と外形部１７との接合時において上部電極７の加圧方向（図示の下降方向）への変位状態を検出する変位検出手段としての非接触レーザ変位計２１と、上記両ワークＷ１，Ｗ２の接合部（開口部１５，外形部１７参照）に対応した上部電極７の温度変化を測定する温度測定手段としての非接触温度計２２と、上記両ワークＷ１，Ｗ２の接合部（開口部１５，外形部１７参照）に対応した下部電極６の温度変化を測定する温度測定手段としての非接触温度計２３と、上記下部電極６と隣接して配置され、第１ワークＷ１に当接して該第１ワークＷ１を位置決めすると共に、接合電流をリーク分流させるストッパ電極１０の温度変化を測定する温度測定手段としての非接触温度計２４と、装置１を起動させる起動スイッチ２５と、アクチュエータ１１としてのエアシリンダを駆動するアクチュエータ駆動部２６と、上下の両電極７，６に対する通電回路２７とを備えている。
【００３３】
制御装置としてのＣＰＵ３０は、起動スイッチ２５の信号入力に基づいて、ＲＯＭ（図示せず）に格納されたプログラムに従って、アクチュエータ駆動部２６を介してアクチュエータ１１を駆動し、また通電回路２７を介して上下の両電極７，６に大電流を供給制御（この実施例では上部電極７側から通電）する。さらに、図示しないアクチュエータ駆動部を介して加圧シリンダ８（図１参照）を駆動する。
【００３４】
また、波形判定装置１２は非接触レーザ変位計２１で検出した上部電極７の加圧方向への変位状態（横軸に時間をとり、縦軸に上部電極７の変位量をとった変位波形）を、モニタリングおよび可否判定する。  
さらに、上述のＣＰＵ３０または／および波形判定装置１２は、接合品質判定手段（図５で示すフローチャートのステップＳ４，Ｓ１２，Ｓ１３，特に各ステップＳ１２，Ｓ１３から成るルーチンＲ１参照）を兼ねるもので、この接合品質判定手段Ｒ１は、非接触温度計２２，２３，２４で測定した各電極６，７，１０の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（詳しくは変位実測値Ｘ）を補正し、補正した変位値（後述するＸ−Ｙ参照）により接合品質を判定するものである。
【００３５】
この場合、上記接合品質判定手段（ルーチンＲ１）は、上下の両電極７，６の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量に基づいて補正値Ｙを演算し、上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを上記補正値Ｙで補正（具体的には減算処理）した後に、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）と、予め設定された判定基準値Ｚ（図４にハッチングを施して示す範囲の常に一定レベルの基準値）とを比較して接合品質を判定する。  
また、上述の接合品質判定手段（ルーチンＲ１）は、下部電極６とストッパ電極１０の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２の接合寸法（図８、図１２に示すアッシー段差ΔＨ）の変化を判定する。
【００３６】
さらに、上述の接合品質判定手段（図５で示すフローチャートのステップＳ４，Ｓ１７，Ｓ１８，特に各ステップＳ１７，Ｓ１８からなるルーチンＲ２参照）は、焼戻し用電流通電時においては、上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを上記補正値Ｙで補正し、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）に基づいて製品としての最終的な接合品質を判定する。
【００３７】
ここで、上述の判定基準値Ｚ（図４参照）は、室温条件下で実験的に求めた正しい波形としてのマスタ波形β（点線参照）に対して上下許容幅をもたせたＯＫ範囲の常に一定レベルの基準値（ハッチング部分参照）である。  
また、上述の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬ（熱膨張による高さレベルの変動量）は次の[数１]で演算することができる。
【００３８】
すなわち、上下の両電極７，６を形成する材料を仮に銅とした時、銅の線膨張係数αは１７．７μｍ／ｍ／℃であり、上下の電極７，６の全高Ｈを２５０ｍｍと仮定し、温度上昇ΔＴ（つまり温度変化）を５０℃に仮定した場合、
【数１】
0005186813.tif 000002
となる。
【００３９】
自動変速機のクラッチドラムのドラム部とボス部のアッシー段差の寸法公差を１５０μｍと仮定した時、熱膨張量ΔＬが該寸法公差よりも大となる。  
なお、上述の非接触レーザ変位計２１と対向して上部電極７の下部にはレーザ光反射プレート（図示せず）を設け、このレーザ変位計２１により上部電極７の加圧方向への変位状態いわゆるストローク変化を検出する。
【００４０】
このように構成した接合品質判定装置を用いた接合品質判定方法について図５に示すフローチャートを参照して、以下に詳述する。
【００４１】
図５のフローチャートによる処理が開始される以前の準備段階で、まず、下部電極６に第２ワークＷ２がセットされ、さらに、この第２ワークＷ２上に第１ワークＷ１がセットされる。この場合、第２ワークＷ２に対して第１ワークＷ１は所定の重ね合わせ代ＯＬ（図３参照）で位置合わせされる。この位置合わせは作業者の手作業にて実行される。
【００４２】
ステップＳ１で、操作盤１３（図１参照）の起動スイッチ２５（図２参照）がＯＮ操作されると、次のステップＳ２でＣＰＵ３０は非接触温度計２２，２３，２４を駆動して、これらの各非接触温度計２２，２３，２４により上部電極７の表面温度、下部電極６の表面温度、ストッパ電極１０の表面温度をそれぞれ測定する。
【００４３】
次に、ステップＳ３（熱膨張量演算手段）で、ＣＰＵ３０は測定した各電極６，７，１０の表面温度からその加圧方向（上下方向）の熱膨張量ΔＬを演算（上述の[数１]参照）する。  
なお、上述のステップＳ２では非接触温度計２２，２３の何れか一方を用いて、上部電極７または下部電極６の表面温度を測定し、ステップＳ３では温度測定した電極の熱膨張量を演算すると共に、温度測定しなかった電極の熱膨張量を推定してもよいが、それぞれの電極６，７，１０の表面温度を測定し、ステップＳ３で各電極６，７、１０の上下方向（加圧方向）の熱膨張量を演算すると、より一層正確な演算値を求めることができる。
【００４４】
次にステップＳ４で、ＣＰＵ３０は演算結果を補正値Ｙとして波形判定装置１２にインプットする。
【００４５】
次にステップＳ５で、ＣＰＵ３０は油圧シリンダで構成された加圧シリンダ８を駆動して、上部電極７を降下させ、次のステップＳ６で、一旦、上部電極７が第１ワークＷ１に当接した状態で待機させる。この待機期間を設けることで、第１ワークＷ１に当接する際の上部電極７の衝撃による電極のへたり、変形を抑えることができる。なお、上記ステップＳ１〜Ｓ６は図４のセット工程に相当する。また上述のステップＳ６において非接触レーザ変位計２１により上部電極７の変位量測定を開始する。
【００４６】
次にステップＳ７で、ＣＰＵ３０は上部電極７の加圧を開始する。加圧シリンダ８による加圧力は例えば、４．３トンと高いので、各ワークＷ１，Ｗ２はその材料が圧縮されて弾性変形する。なお、この時点では未だ接合は行なわれていない。
【００４７】
ステップＳ８で、上部電極７の上記弾性変形量を上回る程度の変位があるか否かを判定する。つまり、上部電極７を加圧した段階で該上部電極７がワーク材料の弾性変形量を上回るように変位すると、重ね合わせ代ＯＬが無いか、ほとんど無いことが推定され、このようなワークでは充分な接合が不可能であると判定し、ステップＳ２０に移動して、このステップＳ２０で設備に対してＮＧ信号を出力する。  
【００４８】
上述のステップＳ８で、上部電極７の上記弾性変形量を上回る程度の変位がないと判定した場合には、次のステップＳ９に移行して通電を開始し、この通電により、リングマッシュ接合を行なう。  
なお、上記各ステップＳ７，Ｓ８は図４の加圧工程に相当する。
【００４９】
ステップＳ９において高加圧条件下で図１に示す配線ケーブル９から上部電極７に大電流が通電されると、この電流は、図６に示すように、上部電極７、第１ワークＷ１、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との重ね合わせ代ＯＬ（図３参照）に相当する部位、第２ワークＷ２、下部電極６の順に流れるので、両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕ（図８参照）が抵抗発熱により軟化し、塑性流動しながら接合が行なわれ、表面の酸化被膜が流れて材料の新生面同士が固相拡散接合され、図３、図６に示す状態から図７、図８に示す状態となる。つまり、第２ワークＷ２の外形部１７に対して第１ワークＷ１の開口部１５が押し込められて、拡散接合が行なわれることになる。
【００５０】
この接合時に、図７、図８に示すように、第１ワークＷ１が上部電極７で押下げられて、両ワークＷ１，Ｗ２が相対移動し、適正な接合状態に達すると、下部電極６に隣接して位置するストッパ電極１０の上面に第１ワークＷ１が当接し、これにより、両ワークＷ１，Ｗ２の相対移動方向の位置決めが成されると共に、接合用の電流は第１ワークＷ１からストッパ電極１０へリークされ、両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに流れる電流が減少する。このため、接合部Ｕに過大電流が流れることが回避され、過大電流に起因するスパッタリングの発生等による接合品質の悪化が防止される。
【００５１】
ステップＳ１０で、非接触レーザ変位計２１は第１通電時（接合時の通電）の上部電極７の変位量を測定し、次のステップＳ１１で、測定した演算結果を変位実測値Ｘとして波形判定装置１２にインプットする。
【００５２】
次のステップＳ１２で、波形判定装置１２は変位実測値Ｘから上述の補正値Ｙを減算（換言すれば、電極の熱膨張量を差し引く演算処理）し、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）が予め設定した判定基準値Ｚ内にあるか否かを波形判定する。
【００５３】
図４に示すように、接合の繰返しにより上下の電極７，６が熱膨張している場合には、アップセット工程における接合品質ＯＫ品であっても、その変位実測値Ｘは、同図に示すように判定基準値Ｚよりも上側にずれた値となることがあるので、この変位実測値Ｘを補正値Ｙで補正することにより、接合品質ＯＫ品をＮＧと誤判定することがないようにしている。  
同様に、接合品質ＮＧ品の場合にも、上下の電極７，６の熱膨張により、その変位実測値Ｘが判定基準値Ｚのエリア内に入るように上側にずれる場合があるので、この変位実測値Ｘを補正値Ｙで補正することにより、接合品質ＮＧ品をＯＫと誤判定することがないようにしている。
【００５４】
次に、ステップＳ１３で、波形判定装置１２は接合品質（特に、その接合寸法）がＯＫか否かを判定し、接合品質ＯＫ時（ＹＥＳ判定時）には、次のステップＳ１４に移行して、設備に対してＯＫ信号を出力する一方、接合品質ＮＧ時（ＮＯ判定時）には、別のステップＳ２０に移行して、設備に対してＮＧ信号を出力する。
【００５５】
図４に示す接合終了工程では、上部電極７の変位がなくなるので、この時点で波形判定装置１２は上述の補正値Ｙに基づいて第１ワークＷ１と第２ワークＷ２の接合終了時における接合寸法ΔＨ（つまり、図８に示すアッシー段差）を判定することができる。
【００５６】
以上のようにしてリングマッシュ接合が終了すると、図９に示すように、上部電極７に対する加圧および通電が解除され、上部電極７は同図に示すように上昇して各ワークＷ１，Ｗ２から離間する。一方、電極６，７内に設けられた冷却通路（図示せず）には冷却水が供給されて急冷される。  
この場合、ワークＷ１，Ｗ２のうちの少なくとも一方、例えば、第２ワークＷ２が高炭素鋼で形成されていると、接合時の大電流で第２ワークＷ２は急加熱された後において急冷されることになり、第２ワークＷ２の所定部（接合部Ｕ参照）が焼入れされ、靭性が低下する。そこで、以下の処理において接合部Ｕに焼戻し用の電流を流して、焼戻しを行ない、接合部Ｕの靭性向上を図るものである。
【００５７】
各ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに対する焼戻し用の電流の通電に先立って、該焼戻し用の電流がストッパ電極１０にリークするのを防止する目的で、図９の状態から図１０に示すように、ストッパ電極１０を下部電極６および第１ワークＷ１から径方向外方の離間位置へ後退すべくアクチュエータ１１を駆動する。
【００５８】
次に、図１１、図１２に示すように、ストッパ電極１０の後退位置（離間位置）を保持した状態で、上部電極７が降下してワークＷ１，Ｗ２に押し当り、焼戻し用のテンパリング通電を行なうと、焼戻し用電流が上下の両電極７，６間のワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに流される。
【００５９】
ステップＳ１５で、非接触レーザ変位計２１は第２通電時（テンパリング用電流の通電時）の上部電極７の変位量を測定し、次のステップＳ１６で、測定した演算結果を変位実測値Ｘとして波形判定装置１２にインプットする。  
次のステップＳ１７で、波形判定装置１２は変位実測値Ｘから上述の補正値Ｙを減算し、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）が予め設定した判定基準値Ｚ内にあるか否かを波形判定する。
【００６０】
先のステップＳ１３で接合品質がＯＫであると判定された接合品質ＯＫ品のうち、テンパリング電流の通電時に第１ワークＷ１が下動（最大、アッシー段差ΔＨに相当する距離だけ下動）すると、接合品質不良のＮＧ品であるから、次のステップＳ１８で、波形判定装置１２は焼戻し完了時における接合品質（特に、その接合寸法）がＯＫか否かを判定し、接合品質ＯＫ時（ＹＥＳ判定時）には次のステップＳ１９に移行して、設備に対してＯＫ信号を出力する一方、接合品質ＮＧ時（ＮＯ判定時）には別のステップＳ２０に移行して、設備に対してＮＧ信号を出力する。
【００６１】
上述のテンパリング通電が所定時間に行なわれて焼戻しが完了すると、上部電極７に対する加圧およびテンパリング電流の通電がＯＦＦとされ、上部電極７が上昇すると共に、ストッパ電極１０は下部電極６に隣接する元の位置まで前進するようにアクチュエータ１１が駆動されて、リングマッシュ接合装置１の各要素は接合以前のノーマル状態に復帰され、上記各ステップＳ１〜Ｓ２０の一連の処理終了後に、ワークＷ１，Ｗ２は下部電極６から取外される。
【００６２】
また、図５に示すフローチャートの繰返しにより、ワークＷ１，Ｗ２の接合品質（特に、接合寸法）をその全数について自動的に可否判定することができる。なお、図５に示すフローチャートの各ステップは、その処理内容に相当するそれぞれの手段を構成するものである。
【００６３】
上述のストッパ電極１０は図１３に示す構造を採用してもよい。すなわち、図１３に示すストッパ電極１０はその上部に第１ワークＷ１の外周部を位置決めするリング部１０ｃを一体または一体的に備えたものである。このように構成すると第２ワークＷ２上に第１ワークＷ１をセットする作業の容易化を図ることができる。なお、図１３において前図と同一の部分には同一符号を付して、その詳しい説明を省略している。
【００６４】
このように、上記実施例の接合品質判定方法は、開口部１５を備えた第１ワークＷ１に、該開口部１５より僅かに大きい外形部１７を備えた第２ワークＷ２を、所定の重ね合わせ代ＯＬで位置合わせをし、第１および第２の各ワークＷ１，Ｗ２を上部電極７と下部電極６で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部１５と上記外形部１７とを接合し、この接合時の上部電極７の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定方法において、上記両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに対応した上部電極７と下部電極６の少なくとも一方の電極の温度変化ΔＴを測定（Ｓ２参照）し、該電極の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬ（Ｓ３参照）に基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正（補正値Ｙ、Ｓ１２参照）し、補正した変位値（Ｘ−Ｙ参照）により接合品質を判定（Ｓ１３参照）するものである（図２、図３、図５参照）。
【００６５】
この構成によれば、第１および第２の各ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕと対応する上部電極７、下部電極６の少なくとも何れか一方の電極の温度変化ΔＴを測定し、該電極の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正し、この補正した変位値（Ｘ−Ｙ参照）により接合品質を判定するので、上部電極７の加圧方向への変位状態を正確に検出することができ、両ワークＷ１，Ｗ２の接合品質、特にその接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）の良否を精度よく判定することができる。
【００６６】
また、上記電極の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて補正値Ｙを演算（Ｓ３参照）し、上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを上記補正値Ｙで補正（Ｓ１２参照）した後に、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）と、予め設定された判定基準値Ｚとを比較して接合品質を判定（ルーチンＲ１参照）するものである（図４、図５参照）。
【００６７】
この構成によれば、上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを上述の補正値Ｙで補正するので、補正処理の容易化を図ることができ、しかも、上部電極７の加圧方向への変位状態を、電極６，７の熱膨張の影響を受けないように正しく補正することができる。  
つまり、上述の補正値Ｙは、電極６，７を構成する材料の線膨張係数（既知数）と、電極６，７の加圧方向の全高（既知数）と、電極６，７の温度（測定値）とから簡単に演算することができるので、補正処理を容易に行なうことができる。
【００６８】
さらに、上記上部電極７と下部電極６との温度変化ΔＴを測定し、上下両電極６，７の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、上記補正値Ｙを演算するものである（図４、図５参照）。  
この構成によれば、上下の両電極６，７の温度変化ΔＴを直接測定し、上記補正値Ｙを演算した後に、上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを該補正値Ｙにて補正（Ｘ−Ｙ）するので、上部電極７の加圧方向への変位状態をより一層正確に検出することができ、両ワークＷ１，Ｗ２の接合品質、特に接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）の良否をさらに精度よく判定することができる。
【００６９】
加えて、上記下部電極６と隣接して配置され、第１ワークＷ１に当接して該第１ワークＷ１を位置決めすると共に、接合電流をリークさせる導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）の温度変化を測定し、上記下部電極６および導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２の接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）変化を判定するものである（図８参照）。  
この構成によれば、下部電極７の熱膨張量と、導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）の熱膨張量との差に基づいて上記両ワークＷ１，Ｗ２の接合寸法（いわゆるアッシー段差ΔＨ）を計測および判定することができる。
【００７０】
また、上記導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）を第１ワークＷ１から離間させた後に、上記上下の両電極７，６を介して上記接合部Ｕに焼戻し用電流を流し、この焼戻し用電流通電時の上部電極７の加圧方向への変位実測値Ｘを上記補正値Ｙで補正（Ｘ−Ｙ）し、補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）に基づいて最終的な接合品質を判定（ルーチンＲ２参照）するものである（図５参照）。
【００７１】
この構成によれば、次のような効果がある。  
すなわち、リングマッシュ接合時に、両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕは大電流により急加熱された後に、例えば電極６，７内の冷却水にて急冷され、該接合部Ｕが焼入れされるので、この接合部Ｕを接合と同一電極６，７を用いて焼戻しを行ない、接合部Ｕの靭性向上を図ることができ、しかも、この場合に補正後の変位実測値（Ｘ−Ｙ）に基づいて最終的な接合品質（特に、接合寸法）を判定するので、最終製品としての品質判定を行なうことができる。
【００７２】
さらに、上記実施例の接合品質判定装置は、開口部１５を備えた第１ワークＷ１に、該開口部１５より僅かに大きい外形部１７を備えた第２ワークＷ２を、所定の重ね合わせ代ＯＬで位置合わせをし、第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２を上部電極７と下部電極６で加圧した状態で通電することで、接合部位である上記開口部１５と上記外形部１７とを接合し、この接合時の上部電極７の加圧方向への変位状態を検出して接合品質を判定する接合品質判定装置において、接合時の上部電極７の加圧方向への変位状態を検出する変位検出手段（非接触レーザ変位計２１参照）と、上記第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに対応した上部電極７と下部電極６の少なくとも一方の電極の温度変化を測定する温度測定手段（非接触温度計２２，２３参照）と、該温度測定手段（非接触温度計２２，２３参照）で測定した電極（６，７の少なくとも一方の電極）の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正し、補正した変位値（Ｘ−Ｙ）により接合品質を判定する接合品質判定手段（ルーチンＲ１参照）と、を備えたものである（図２、図３、図５参照）。
【００７３】
この構成によれば、変位検出手段（非接触レーザ変位計２１）は、接合時の上部電極７の加圧方向への変位状態を検出し、温度測定手段（非接触温度計２２，２３参照）は、上記第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２の接合部Ｕに対応した上部電極７と下部電極６の少なくとも一方の電極の温度変化ΔＴを測定し、接合品質判定手段（ルーチンＲ１参照）は、上述の温度測定手段（非接触温度計２２，２３）で測定した電極の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正し、この補正した変位値（Ｘ−Ｙ）により接合品質を判定する。  
このように、補正した変位値（Ｘ−Ｙ）により接合品質を判定するので、上部電極７の加圧方向への変位状態を正確に検出することができ、両ワークＷ１，Ｗ２の接合品質、特にその接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）の良否を精度よく判定することができる。
【００７４】
また、上記温度測定手段（非接触温度計２２，２３参照）は、上部電極７と下部電極６との温度変化ΔＴを測定するように構成され、上記接合品質判定手段（ルーチンＲ１参照）は、上記上下の両電極７，６の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正（Ｘ−Ｙ）するように構成されたものである（図２、図５参照）。
【００７５】
この構成によれば、温度測定手段（非接触温度計２２，２３）で上下の両電極７，６の温度変化ΔＴを直接測定し、これら上下の両電極７，６の温度変化ΔＴに伴う加圧方向の熱膨張量ΔＬに基づいて、接合品質判定手段（ルーチンＲ１参照）が上部電極７の加圧方向への変位値（変位実測値Ｘ参照）を補正（Ｘ−Ｙ）し、この補正した変位値（Ｘ−Ｙ）により接合品質を判定するので、上部電極７の加圧方向への変位状態をより一層正確に検出することができ、両ワークＷ１，Ｗ２の接合品質、特にその接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）の良否をさらに精度よく判定することができる。
【００７６】
さらに、上記下部電極６と隣接して配置され、第１ワークＷ１に当接して該第１ワークＷ１を位置決めすると共に接合電流をリークさせる導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）を備え、上記接合品質判定手段（ルーチンＲ１参照）は、下部電極６および導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）の温度変化に伴う加圧方向の熱膨張量の差に基づいて第１および第２の両ワークＷ１，Ｗ２の接合寸法（アッシー段差ΔＨ参照）変化を判定するように構成されたものである（図５、図８参照）。  
この構成によれば、下部電極６の熱膨張量と、導電性位置決め部材（ストッパ電極１０参照）の熱膨張量との差に基づいて上記両ワークＷ１，Ｗ２の接合寸法（いわゆるアッシー段差ΔＨ）を計測および判定することができる。
【００７７】
この発明の構成と、上述の実施例との対応において、
この発明の第１金属ワークは、実施例の第１ワークＷ１に対応し、
以下同様に、
第２金属ワークは、第２ワークＷ２に対応し、
導電性位置決め部材は、ストッパ電極１０に対応し、
変位検出手段は、非接触レーザ変位計２１に対応し、
温度測定手段は、非接触温度計２２，２３，２４に対応し、
接合品質判定手段は、ルーチンＲ１に対応するも、
この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるものではない。  
例えば、上記実施例においては判定基準値Ｚと不変と成して、変位実測値Ｘを補正値Ｙで補正（Ｘ−Ｙ）するように構成したが、この構成に代えて判定基準値Ｚを上記補正値Ｙで補正（Ｚ＋Ｙ）し、この補正された判定基準値（Ｚ＋Ｙ）と変位実測値Ｘとを比較して、接合品質（なかんずく接合寸法）を判定すべく構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の接合品質判定装置の全体構造を示す概略正面図
【図２】接合品質判定装置の要部を示す系統図
【図３】重ね合わせ代を示す部分拡大断面図
【図４】上部電極の変位状態を示すグラフ
【図５】接合品質判定方法を示すフローチャート
【図６】上部電極待機状態を示す要部拡大断面図
【図７】リングマッシュ接合時の要部拡大断面図
【図８】図７の要部詳細断面図
【図９】上部電極上方移動時の要部拡大断面図
【図１０】ストッパ電極後退時の要部拡大断面図
【図１１】焼戻し時の要部拡大断面図
【図１２】図１１の要部詳細断面図
【図１３】ストッパ電極の他の実施例を示す説明図
【符号の説明】
【００７９】
６…下部電極
７…上部電極
１０…ストッパ電極（導電性位置決め部材）
１５…開口部
１７…外形部
２１…非接触レーザ変位計（変位検出手段）
２２，２３，２４…非接触温度計（温度測定手段）
Ｒ１…接合品質判定手段
Ｗ１…第１ワーク（第１金属ワーク）
Ｗ２…第２ワーク（第２金属ワーク）
Ｕ…接合部
ＯＬ…重ね合わせ代
【図１】
0005186813.tif 000003
【図２】
0005186813.tif 000004
【図３】
0005186813.tif 000005
【図４】
0005186813.tif 000006
【図５】
0005186813.tif 000007
【図６】
0005186813.tif 000008
【図７】
0005186813.tif 000009
【図８】
0005186813.tif 000010
【図９】
0005186813.tif 000011
【図１０】
0005186813.tif 000012
【図１１】
0005186813.tif 000013
【図１２】
0005186813.tif 000014
【図１３】
0005186813.tif 000015