(57)【要約】  本発明の打音検査装置は、製品（１０）を架台（２０）上に固定保持する製品固定ユニットと、前記製品を打撃するハンマヘッド（３０１）と、前記ハンマヘッドを保持する柄部（３０２）と、前記柄部を駆動するモータ（３０３）と、前記柄部と前記モータを接続する一方向クラッチ（３４０）とを有する打撃ユニット（３０）と、前記ハンマヘッドにより打撃された打音を検出する集音器（４０）を有する集音ユニットとを備え、前記一方向クラッチは、前記モータの駆動方向の動力を前記柄部に伝達し、前記モータの駆動方向と逆の方向の動力を切断する。
2018159806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品を架台上に固定保持する製品固定ユニットと、  前記製品を打撃するハンマヘッドと、前記ハンマヘッドを保持する柄部と、前記柄部を駆動するモータと、前記柄部と前記モータを接続する一方向クラッチとを有する打撃ユニットと、  前記ハンマヘッドにより打撃された打音を検出する集音器を有する集音ユニットとを備え、  前記一方向クラッチは、前記モータの駆動方向の動力を前記柄部に伝達し、前記モータの駆動方向と逆の方向の動力を切断する、打音検査装置。
【請求項２】
前記製品が、弾性体を介して前記架台上に保持されるとともに、前記弾性体の一部に磁石が配置されている請求項１に記載の打音検査装置。
【請求項３】
前記製品が、鋳鉄または鋼製のバックプレート上に摩擦材が積層され固着されたディスクブレーキパッドであり、前記摩擦材の表面を前記ハンマヘッドにより打撃する請求項１または２に記載の打音検査装置。
【請求項４】
前記集音ユニットは、前記集音器に接続された波形解析装置を有し、前記集音器で集音した打撃音を前記波形解析装置により解析する請求項１〜３のいずれか１項に記載の打音検査装置。
【請求項５】
前記波形解析装置は、前記集音器で集音した打撃音の減衰度を求め、該減衰度と基準減衰度とを比較して前記製品の内部欠陥を検出する請求項４に記載の打音検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  製品の表面に打撃具にて打撃を与え、発生した打音の減衰度を求め、該減衰度と良品の製品が示す基準減衰度との比較から、製品の内部欠陥を検出する打音検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  自動二輪車および自動四輪車の制動に用いられるディスクブレーキパッド１０は、図１０に示すように、鋳鉄製または鋼製のバックプレート１２上に、摩擦材１１が積層され固着された構造となっている。【０００３】  ディスクブレーキパッドの製造工程を図１１に示す。バックプレートは、バックプレートを脱脂する脱脂工程、防錆処理を施す防錆処理工程、摩擦材を固着する側の面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程、および塗布した接着剤を乾燥する乾燥工程を経て用意される。また、摩擦材は、繊維基材、無機充填材、有機充填材および結合材等からなる原料をそれぞれ秤量する秤量工程、秤量した各原料を混合して摩擦材組成物とする混合工程、摩擦材組成物を成形装置に充填し成形して予備成形とする予備成形工程を経て摩擦材の予備成形体として用意される。【０００４】  ディスクブレーキパッドは、各々用意されたバックプレートと摩擦材の予備成形体を重ねて熱成形プレス装置により熱圧成形して一体に固着する熱圧成形工程、得られた熱圧成形体を加熱保持して摩擦材組成物中の結合材の熱硬化を行う熱処理工程、摩擦材のチャンファ（図１０の１１ａ）およびスリット（図１０の１１ｂ）等を加工する機械加工工程、摩擦材表面をスコーチ処理するスコーチ処理工程、バックプレートおよび摩擦材の側面を粉体塗装する粉体塗装工程、および最終の機械加工を行う機械加工工程を経て完成する。【０００５】  このような製造工程を経て製造されたディスクブレーキパッドは、摩擦材組成物の偏析等により摩擦材中に所定の大きさ以上の気孔が残留すると、これが欠陥となり製品寿命が短くなる。このため、ディスクブレーキパッドの製造工程においては、最終検査としてディスクブレーキパッドを打音により検査する打音検査工程を経て、検査に合格した製品についてのみ出荷される。【０００６】  打音検査は、図１２に示すように、一方の手でディスクブレーキパッド１０を保持し、他方の手で持ったハンマ５０でディスクブレーキパッド１０を打撃し、その際に発生した打撃音により内部欠陥の有無等を判別する作業である。このような打音検査は、熟練した作業者の音感による官能試験であることから、作業者の熟練度に負うところが大きい評価試験である。【０００７】  ところで、近年、製造業においては、製造コスト削減のため各製造工程において省人化の検討が進められており、打音検査においても機械化の検討が進められている。【０００８】  打音による製品の非破壊検査は、従来、各種方法および装置が提案されており、各種分野に適用されている。例えば、特許文献１は、製品の表面に打撃具にて打撃を与え、発生した打音の減衰度を求め、該減衰度と良品の製品が示す基準減衰度との比較から、製品の内部欠陥を検出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０３−０９２７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  打音検査を機械化するにあたり、本発明者らは、人手による打音検査の状況の解析を行ったところ、人手による打音検査時の打撃状況は、図１２に示すように、ハンマ５０により素早く製品（ディスクブレーキパッド１０）を打撃するとともに、打撃後素早くハンマ５０を上方に持ち上げる、手首のしなりを利用したスナップ打撃で行われることを見出した。本発明者らは、この打撃状況を機械的に再現すべく種々の検討を行った。【００１１】  本発明者らは、まず、図６の打音検査装置を発案し検討を行った。図６の打音検査装置は、図６（ａ）に示すように、架台２０上に、バックプレート１２を下にして、ディスクブレーキパッド１０を載置し、ディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を打撃ユニット３１のハンマヘッド３１１により打撃し、打撃時に発生する打撃音を集音器４０により集音する構成とした装置である。打撃ユニット３１は、ハンマヘッド３１１、ハンマヘッド３１１を支持する柄部３１２、ハンマヘッド３１１および柄部３１２を回転駆動するモータ３１３から構成され、モータ３１３の駆動によりハンマヘッド３１１がディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を打撃するように構成されている。本打音検査装置においては、手首のしなりを模すため柄部３１２を弾性が高いバネ鋼で構成したことが特徴となっている。【００１２】  しかしながら、この打音検査装置（図６）は、柄部３１２を弾性が高いバネ鋼で構成したため、ディスクブレーキパッド１０の打撃の反発力により、破線で示したように柄部３１２が弾性変形が生じ、柄部３１２の弾性変形の回復によって、ディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を再度打撃することとなった。このため、集音器４０により集音された打撃音の波形は、図６（ｂ）に示すように、二度目の打撃による打撃音がノイズとして検出され、正常な打撃音の波形を取得することができなかった。【００１３】  本発明者らは、次いで、図７の打音検査装置を発案し検討を行った。図７の打音検査装置は、打撃ユニット３２を、ハンマヘッド３２１と、ハンマヘッド３２１を駆動するエアシリンダ３２５と、ハンマヘッド３２１を支持するバネ３２６により構成し、エアシリンダ３２５を駆動することによって、ハンマヘッド３２１をディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面に打撃する構成としたものである。本打音検査装置による打撃状態を図８に示す。図８（ａ）に示すように、ハンマヘッド３２１によるディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の打撃に際し、エアシリンダ３２５は打撃前に駆動停止し、ハンマヘッド３２１は慣性力によりディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１を打撃するよう構成した。本打音検査装置においては、打撃後、ハンマヘッド３２１は、図８（ｂ）に示すように、バネ３２６の復帰力により上昇する。このような動作により、人手に近いスナップ打撃を再現するとともに、二度目の打撃を防止したことが本打音検査装置の特徴である。【００１４】  しかしながら、この本打音検査装置（図７，８）においては、人手に近いスナップ打撃の再現と、二度目の打撃の防止はできたものの、集音された打撃音は、図９に示すように、バネ３２６の伸縮にともなうノイズが併せて検��されてしまい、正常な打撃音の波形を取得することができなかった。【００１５】  このような状況の下、本発明は、二度目の打撃を防止するとともに、ノイズの混入しない正常な打撃音の波形を得ることができる打音検査装置を提供することを目的とし、もって、作業者の熟練度に負う打音検査を機械化して省人化し、製造コストの低減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  上記の検討を踏まえ本発明者らがさらに検討を行ったところ、一方向クラッチを適用することで、打撃時の反発力によりハンマヘッドが打撃時と逆方向に回転移動するとともに、この逆方向の回転移動を許容しつつ二度目の打撃を防止するとともに、ノイズの混入しない正常な打撃音の波形を取得できることを見出した。【００１７】  本発明の打音検査装置はこの知見によるものであり、具体的には、製品を架台上に固定保持する製品固定ユニットと、前記製品を打撃するハンマヘッドと、前記ハンマヘッドを保持する柄部と、前記柄部を駆動するモータと、前記柄部と前記モータを接続する一方向クラッチとを有する打撃ユニットと、前記ハンマヘッドにより打撃された打音を検出する集音器を有する集音ユニットとを備え、前記一方向クラッチは、前記モータの駆動方向の動力を前記柄部に伝達し、前記モータの駆動方向と逆の方向の動力を切断する。【００１８】  本発明の打音検査装置においては、前記製品が、弾性体を介して前記架台上に保持されるとともに、前記弾性体の一部に磁石が配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】  本発明の打音検査装置は、一方向クラッチを介してモータとハンマヘッドを保持する柄部を接続したものであり、打撃時の反発力により、クラッチが切断され、ハンマヘッドの逆方向への移動を許容するとともに、再度の打撃をクラッチにより防止したものであり、二度目の打撃を防止しつつ人手に近いスナップ打撃の再現を行うとともに、ノイズの混入しない正常な打撃音の波形を取得できるものである。このため、作業者の熟練度に負う打音検査を機械化して、省人化を達成し製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の打音検査装置の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の打音検査装置における打撃時の状態を示す模式図であり、図２（ａ）は打撃装置の構成および動作を示す模式図、図２（ｂ）は一方向クラッチの状態を示す模式図である。
【図３】本発明の打音検査装置における反発時の状態を示す模式図であり、図３（ａ）は打撃装置の構成および動作を示す模式図、図３（ｂ）は一方向クラッチの状態を示す模式図である。
【図４】本発明の打音検査装置による打撃音の波形である。
【図５】本発明の打音検査装置の別の例を示す模式図である。
【図６】検討した打音検査装置の一例を示す模式図であり、図６（ａ）は装置の構成および打撃時の動作を示す模式図、図６（ｂ）は本装置による打撃音の波形である。
【図７】検討した打音検査装置の別の例の構成を示す模式図である。
【図８】図７の打音検査装置における打撃時の状態および反発状態を示す模式図であり、図８（ａ）は打撃時の状態を示す模式図、図８（ｂ）は反発時の状態を示す模式図である。
【図９】図７の打音検査装置による打撃音の波形である。
【図１０】ディスクブレーキパッドの外観を示す模式図であり、図１０（ａ）は上面図、図１０（ｂ）は側面図、図１０（ｃ）は斜視図である。
【図１１】ディスクブレーキパッドの製造工程を示す工程図である。
【図１２】人手による打音検査の状況を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  本発明の打音検査装置の一例を図１に示す。図１の打音検査装置は、ディスクブレーキパッド１０を載置する架台２０、ディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を打撃する打撃ユニット３０、打撃時に発生する打撃音を集音する集音器４０を含む集音ユニットを備える。
【００２２】  集音ユニットは、集音器４０とともに、集音器４０に接続された波形解析装置（図示せず）を有し、波形解析装置によって、集音器４０で集音した打撃音を解析する。集音ユニットは、波形解析装置によって、集音した打撃音の減衰度を求め、該減衰度と、基準減衰度（予め登録された良品の減衰度）とを比較し、製品の内部欠陥を検出する。
【００２３】  本発明の打音検査装置における打撃ユニット３０は、ハンマヘッド３０１、ハンマヘッド３０１を支持する柄部３０２、ハンマヘッド３０１および柄部３０２を回転駆動するモータ３０３を備える。打撃ユニット３０において、柄部３０２とモータ３０３は、一方向クラッチ３４０を介して接続されている。一方向クラッチ３４０は、駆動軸側からの一方向のみの回転を従動軸に伝え、逆方向の回転に対しては自動的に空転するクラッチである。本発明の打音検査装置において、一方向クラッチ３４０は、モータ３０３のモータの駆動方向への動力を伝達し、モータ３０３の駆動方向と逆の方向への動力を切断する。
【００２４】  上記の打撃ユニット３０による打撃状態を図２および図３に示す。図２（ａ）に示すように、モータ３０３の駆動により、ハンマヘッド３０１およびハンマヘッド３０１を保持する柄部３０２は回転移動し、ディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を打撃する。このときの一方向クラッチ３４０の接続状態は、図２（ｂ）に示すように、モータ３０３の回転軸３４１は一方向クラッチ３０４に挿入して接続され、柄部３０２は一方向クラッチ３４０の外輪３４２に接続されており、モータ３０４の回転軸３４１の回転にともない、一方向クラッチ３４０のころ３４３が噛み合い位置（ころ３４３の外周面がモータ３０４の外周面と、外輪３４２の内周面の両方に接触する位置）に移動して、くさび作用によりモータ３０４の回転軸３４１と外輪３４２の固定を行い、モータ３０４の回転を外輪３４２に伝達し、モータ３０４の回転駆動により、ハンマヘッド３０１およびハンマヘッド３０１を保持する柄部３２は回転移動し、ディスクブレーキパッド１０の摩擦材１１の表面を打撃する。打撃時にモータ３０３は駆動を停止する。
【００２５】  打撃後は、図３（ａ）に示すように、打撃時の反発力により、ハンマヘッド３０１およびハンマヘッド３０１を保持する柄部３０２は、一方向クラッチ３４０との接続が切断されモータ３０３の回転方向とは逆の方向に回転移動する。このときの一方向クラッチの接続状態は図３（ｂ）に示すように、一方向クラッチ３４０の外輪３４２のみが逆方向に回転する。このとき、一方向クラッチ３４０のころ３４３は外輪３４２の回転およびバネ３４４の復帰力により、噛み合い位置から外れることにより、外輪３４３の空転を許容する。
【００２６】  その後、ハンマヘッド３０１の自重により再度ハンマヘッド３０１が打撃方向に回転しようとするが、モータの回転軸３４１が停止しているため、外輪３４２が回転しようとすると一方向クラッチ３４０のころ３４３が噛み合い位置に移動しても、モータの回転軸３４１に拘束されることとなり、ハンマヘッド３０１の回転が生じず、二度目の打撃が防止される。
【００２７】  また、一方向クラッチ３４０の作動時に発生する音は、集音器４０により捕捉されない程度の僅かなものであるため、本発明の打音検査装置による打撃音の波形は図４に示すように、ノイズの混入しない良好なものとなる。
【００２８】  図２（ｂ）および図３（ｂ）に記載した一方向クラッチはローラクラッチ（フリーホイールクラッチ）と称される機構の一例であり、ころ３４３を外輪３４２に設けた例であるが、モータの回転軸３４１を内輪に接続するとともに内輪にころ３４３を設けてもよく、ローラクラッチに替えてスプラグ式の一方向クラッチ、カムクラッチ等の機構としてもよい。すなわち、一方向クラッチ３４０は、モータ３０３のモータの駆動方向に動力が伝達され、モータ３０３の駆動方向と逆の方向に動力が切断されるものであれば問題なく使用でき、各種の市販のものを使用できる。
【００２９】  本発明の打音検査装置において、ディスクブレーキパッド１０は、バックプレート１２を下側に、摩擦材１１を上側にして架台２０上に載置されるが、このとき、弾性部材を介して保持することが好ましい。弾性部材を介することで、人の手で保持したような軟らかな保持が可能となり、打撃時の衝撃を吸収できる。弾性部材としては、天然ゴム、シリコーンゴム等のゴム又はポリウレタン等の高分子エラストマーやフォームが挙げられる。
【００３０】  この場合に、図５に示すように、架台２０上に弾性部材２１０を配置するとともに、弾性部材２１０の一部に磁石２２０を配置することが好ましい。弾性部材２１０の一部に磁石２２０を配置することで、磁石２２０の磁力により鋳鉄製または鋼製のバックプレート１２を磁気吸着して、弾性部材２１０上に固定保持でき、打撃時の衝撃による反発を吸収してより軟らかな保持が可能となる。なお、図５において、磁石２２０は弾性部材２１０の上部に埋め込んで配置されているが、弾性部材２１０の下部あるいは内部に埋め込んで配置してもよい。
【００３１】  また、架台２０自体をマグネットチャックとし、架台２０と鋳鉄製または鋼製のバックプレート１２の間に弾性部材２１０を配置し、マグネットチャックの磁気吸引力によりバックプレート１２を拘束するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３２】  本発明の打音検査装置は、二度目の打撃を防止しつつ人手に近いスナップ打撃の再現を行うとともに、ノイズの混入しない正常な打撃音の波形を取得できるものであり、製造工程における省人化に寄与し、製造コストの削減に寄与する。
【符号の説明】
【００３３】１０  ディスクブレーキパッド１１  摩擦材１２  バックプレート２０  架台２１０  弾性体２２０  磁石３０，３１，３２  打撃ユニット３０１，３１１，３２１  ハンマヘッド３０２，３１２  柄部３０３，３１３  モータ３２５  エアシリンダ３２６  バネ３４０  一方向クラッチ３４１  モータの回転軸３４２  一方向クラッチの外輪３４３  一方向クラッチのころ３４４  一方向クラッチのバネ４０  集音器（集音ユニット）５０  ハンマ
【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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【国際調査報告】
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