CN113382817A - 钎焊装置和钎焊方法 - Google Patents

Abstract

钎焊装置(10)具有：钎焊用激光照射单元；和除去激光照射单元，其向异物照射用于除去异物的除去激光(74a)，该异物是在接合工件(20)时在工件(20)的表面上附着或生成的，除去激光(74a)的照射方向相对于钎焊用激光(44a)的照射方向，向除去激光(74a)的照射位置接近所述钎焊用激光(44a)的照射位置的方向倾斜规定角度。

Description

钎焊装置和钎焊方法

技术领域

本发明涉及一种通过钎焊来接合工件的钎焊装置和钎焊方法。

背景技术

在现有技术中，已知一种钎焊装置，其通过使钎料熔融后凝固来接合车体板等工件。

在日本发明专利公开公报特开2008-119750号中公开了如下技术：为了减轻在钎焊后的结合部所形成的孔、凹凸等缺陷，向钎焊的行进方向照射前后两束激光束。这两束激光束中的一束用于将填充材料(钎料)熔融，而另一束用于进行焊后热处理。

发明内容

在日本发明专利公开公报特开2008-119750号中，没有考虑到在进行接合时可靠地除去附着在形成于接合部的焊道(bead)及其周边的灰尘等异物。如果在未除去灰尘等异物的状态下进行涂装，则会在表面上产生凹凸，因此，除了接合工序之外，还需要利用刷子等除去异物的工序，从而导致工时增加，成本上升。

本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种钎焊装置和钎焊方法，能够在接合工序中可靠地除去在焊道及其周边附着或者生成的灰尘等异物，并且即使在具有弯曲部或折曲部的接合端部等处也能良好地除去异物。

本发明所涉及的钎焊装置一边向行进方向移动一边在规定位置熔融钎料来接合工件，并具有：钎焊用激光照射单元，其照射用于在规定位置熔融钎料的钎焊用激光；和除去激光照射单元，其向异物照射用于除去异物的除去激光，该异物是在接合工件时在工件的表面上附着或生成的。并且，除去激光对工件的照射方向相对于钎焊用激光对工件的照射方向，向除去激光的照射位置接近钎焊用激光的照射位置的方向倾斜规定角度。

另外，本发明所涉及的钎焊方法是一边向行进方向移动一边在规定位置熔融钎料来接合工件的钎焊方法，该方法包括：钎焊用激光照射工序，照射用于在规定位置熔融钎料的钎焊用激光；和除去激光照射工序，向异物照射用于除去异物的除去激光，该异物是在接合工件时在工件的表面上附着或生成的。至少在工件的接合始端，除去激光对工件的照射方向相对于钎焊用激光对工件的照射方向，以除去激光的照射位置接近钎焊用激光的照射位置的方式倾斜规定角度。

根据本发明的钎焊装置和钎焊方法，由于能够在接合工件的工序中除去在同一工序中产生的异物，因此与在接合工序之外另外设置异物除去工序的情况相比，能够削减工时，实现成本降低。另外，由于能够使除去激光的照射位置尽可能地接近钎焊用激光的照射位置，因此，能够在包括工件的接合端部在内的接合部的较大范围内良好地除去异物。

附图说明

图1是本发明的实施方式所涉及的钎焊装置的侧视图。

图2是表示图1的钎焊装置和机器人的主视图，是从行进方向前方观察的图。

图3是与图2对应的钎焊单元旋转后的状态的图。

图4是表示钎焊装置的电结构的图。

图5是表示氩气的送风方向、异物附着区域和除去激光的扫描范围的概略图。

图6是表示位于工件的接合始端的钎焊装置的概略图。

图7是表示位于工件的接合终端的钎焊装置的概略图。

具体实施方式

下面，在本发明的钎焊方法与实施该方法的钎焊装置的关系方面列举优选的实施方式，并参照附图对本发明的钎焊方法进行说明。

如图1和图2所示，钎焊装置10具有钎焊装置主体12、钎焊头14和除去激光头16，将作为工件的车辆用侧板18与顶板20相互接合。钎焊装置主体12被安装于机器人22的臂。

机器人22是多轴多关节型机器人，从顶端开始依次设置有第一臂22a至第四臂22d。机器人22具有驱动各臂22a～22d的多个电机(未图示)，这些电机由机器人控制装置24控制。钎焊装置主体12被安装于顶端的第一臂22a。即，机器人22的各臂22a～22d以第四臂22d为基端部以悬臂状态保持钎焊装置主体12。另外，基端部被支承在地面上或被支承在固定于地面的基座(未图示)等上。

机器人控制装置24通过驱动上述多个电机来驱动各臂22a～22d，从而能够控制安装于第一臂22a的钎焊装置10的位置和姿势。钎焊装置10通过机器人22而在侧板18与顶板20的接合部延伸的方向即行进方向D1上移动。

在本实施方式的说明中，将钎焊装置10的行进方向D1称为前方，将与该行进方向相反的反方向D2称为后方，将朝向该行进方向的左方向D3称为左方，将朝向该行进方向的右方向D4称为右方。另外，在对钎焊用激光44a和除去激光74a的照射方向进行说明的情况下，在没有特别说明时，钎焊装置10通过机器人22以图1和图2所示的姿势被支承。

[钎焊装置主体]

如图1和图2所示，钎焊装置主体12具有：装置安装部26，其被安装于机器人22的第一臂22a；和装置安装板28，其分别被安装于装置安装部26的左右侧。

[钎焊头]

钎焊头14具有钎焊头主体部30、钎焊单元32、钎焊单元旋转部34、线材引导部36和线材引导移动部38。

钎焊头主体部30具有：箱状的钎焊头主体外壳40，其被安装于钎焊装置主体12的装置安装板28的前侧下部；和线材输送装置42，其被设置于钎焊头主体外壳40的上侧。另外，钎焊头主体部30具有钎焊用激光照射部44和钎焊控制装置46，该钎焊用激光照射部44和钎焊控制装置46被设置于钎焊头主体外壳40的上侧。线材输送装置42和钎焊用激光照射部44由钎焊控制装置46进行控制。

在钎焊头主体外壳40的内部设置有钎焊头主体反射镜48。钎焊头主体反射镜48将从钎焊用激光照射部44向下方照射并进入钎焊头主体外壳40的内部的钎焊用激光44a朝向被配置于前方的钎焊单元32反射。

线材输送装置42是将由钎料构成的线材50向规定位置P1送出的装置，具有把持线材50的一对辊(未图示)，通过旋转驱动该辊来送出线材50。

被钎焊头主体反射镜48向前方反射的钎焊用激光44a在通过钎焊单元旋转部34之后，进入钎焊单元32。钎焊单元32具有箱状的单元外壳52，在单元外壳52的内部配设有钎焊单元反射镜54，该钎焊单元反射镜54将入射的钎焊用激光44a朝向下方的照射位置P2反射。即，钎焊单元反射镜54将钎焊用激光44a向铅垂方向下方反射。

在单元外壳52的前表面，详细而言经由后述的线材引导用移动板62安装有线材引导部36。在线材引导部36上安装有送风管56和用于向送风管56送出氩气的送风机58(参照图4)。送风机58由钎焊控制装置46控制。

在本实施方式中，用于朝向线材50照射钎焊用激光44a的钎焊用激光照射部构成为具有钎焊用激光照射部44、钎焊头主体反射镜48和钎焊单元反射镜54。

线材引导部36将线材50朝向规定位置P1引导。通过线材输送装置42和线材引导部36构成将线材50输送至规定位置的线材输送部。在本实施方式中，作为线材50的引导目的地的上述规定位置P1是与由钎焊单元反射镜54反射且从钎焊单元32向下照射的钎焊激光44a的照射位置P2相同的位置。

送风管56被设置成以钎焊用激光44a的照射位置P2为中心，从行进方向前方指向后方进行送风(参照图1)。另外，送风管56被设置成以钎焊用激光44a的照射位置P2为中心，从钎焊装置10的右方指向左方进行送风(参照图2)。在本实施方式中，向钎焊用激光44a的照射位置P2送风的送风部构成为具有送风管56和送风机58。

在接合侧板18和顶板20时在侧板18的表面和顶板20的表面上附着或者生成的灰尘等异物，由于来自送风管56的送风而飞向除去激光头16的方向。

钎焊单元旋转部34具有旋转板60和用于使旋转板60旋转的电机61(参照图4)，其中旋转板60以能够旋转的方式被安装于钎焊头主体外壳40的前表面。电机61的驱动由钎焊控制装置46控制。旋转板60上形成有孔(未图示)，该孔用于使由钎焊头主体反射镜48向前方反射的钎焊用激光44a通过。

线材引导移动部38具有线材引导用移动板62，该线材引导用移动板62以能够与钎焊用激光44a的照射方向平行地移动的方式安装在钎焊单元32的单元外壳52的前表面。在线材引导用移动板62的前表面安装有线材引导部36。

另外，线材引导移动部38具有线材引导用移动机构64(参照图4)，该线材引导用移动机构64由用于使线材引导用移动板62移动的电机、齿轮等构成，线材引导用移动机构64由钎焊控制装置46控制。通过由线材引导用移动机构64使线材引导用移动板62移动，线材引导部36沿与钎焊用激光44a的照射方向平行的方向移动。

在本实施方式中，钎焊头14构成为比除去激光头16重。此外，机器人22的第一臂22a至第四臂22d被构成为以第四臂22d为基端侧的悬臂状态，因此，由负载产生的最大力矩被施加到第四臂22d的基端部。

在本实施方式中，第一臂22a在比除去激光头16更靠近上述基端部的一侧保持钎焊接头14(参照图2)。据此，与在比除去激光头16远离上述基端部的一侧保持钎焊接头14的情况相比，能够减小施加在各臂22a～22d上的力矩，从而能够提高各臂22a～22d的耐用性。

[除去激光头]

除去激光头16具有除去激光头主体66和除去激光单元68。除去激光头16被配置在比钎焊头14靠左方的位置。即，钎焊头14和除去激光头16被配置于在左右方向上相互偏移的位置(参照图2)。

除去激光头主体66被安装在装置安装板28的后侧部上，具有除去控制装置70(参照图4)。

除去激光单元68被安装在除去激光钎焊头主体66上，具有除去激光用外壳72。在除去激光用外壳72的内部，除了配设有向靠前方的斜下方(D5方向)照射除去激光74a的除去激光照射部74以外，还配设有第一反射镜76和作为第二反射镜的检流计反射镜(galvanometer mirror；检流计镜)78。除去激光照射部74和检流计反射镜78由除去控制装置70控制。

第一反射镜76将从除去激光照射部74向斜下方(D5方向)照射的除去激光74a的朝向改变90°，而向配置在第一反射镜76的斜前方的检流计反射镜78反射。检流计反射镜78将通过第一反射镜76向斜前方反射的除去激光74a向顶板20的表面反射。当除去激光74a朝向顶板20照射时，附着在顶板20的表面上的灰尘等异物被除去。

检流计反射镜78是由可改变反射角的一对反射镜构成的公知结构，但在图1等中简化表示。为了方便，设检流计反射镜78为能够绕指向左右方向的第一轴78a和指向前后方向的第二轴78b旋转及摆动的结构来进行说明。

通过使检流计反射镜78绕第二轴78b周期性地摆动，能够使除去激光74a在左右方向上以规定宽度进行扫描。

通过使检流计反射镜78绕第一轴78a旋转，能够改变除去激光74a的反射角度。当检流计反射镜78位于图1所示的绕第一轴78a的旋转位置时，被第一反射镜76反射的除去激光74a通过检流计反射镜78将朝向改变90°，被反射到与铅垂方向D7成角度θ的D5方向，并照射到照射位置P3。

在从钎焊装置10处于接合部的始端位置的状态到即将到达接合部的终端位置期间，换言之，在从工件的接合始端到即将到工件的接合终端的期间，检流计反射镜78保持在该旋转位置。然后，当钎焊装置10到达接合部的终端位置时，检流计反射镜78改变到其他旋转位置。在该其他旋转位置，入射到检流计反射镜78的除去激光74a与从检流计反射镜78射出的除去激光74a所成的角度小于90°。

上述角度θ优选为30°～55°范围内的值。据此，特别是能够良好地除去接合部的始端处的异物。这是因为，侧板18与顶板20的接合部的始端呈以向下方折曲的方式折曲或弯曲的形状(参照图6)。

通过使除去激光74a的照射方向(D5方向)相对于钎焊用激光44a的照射方向即铅垂方向D7倾斜角度θ，能够使除去激光74a的照射位置P3成为钎焊用激光44a的照射位置P2后方的接近的位置。据此，不仅在接合部的始端，而且在可能具有弯曲部的接合部的大范围内，都能够良好地除去异物。为了使钎焊用激光44a的照射位置P2和除去激光74a的照射位置P3尽可能地接近，优选钎焊用激光44a的照射位置P2和除去激光74a的照射位置P3的距离例如为5～30mm左右。

另外，通过使钎焊用激光44a的照射位置P2和除去激光74a的照射位置P3尽可能地接近，还能够尽可能地缩短为了将接合部从始端接合到终端且除去异物所需要的钎焊装置10的移动距离。

在本实施方式中，用于将除去附着在顶板20的表面上的异物的除去激光74a朝向顶板20的表面照射的除去激光照射单元构成为包括除去激光照射部74、第一镜76和检流计反射镜78。

在除去激光用外壳72的下部设置有抽吸部80。抽吸部80抽吸由除去激光74a除去的异物，抽吸部80的驱动由除去控制装置70来控制。

如图3所示，在对侧板18的比顶板20向上方突出的部分进行接合的情况下等，钎焊控制装置46驱动电机61而使安装有钎焊单元32的单元外壳52的旋转板60旋转。

当钎焊单元32通过旋转板60的旋转而旋转时，线材50也旋转。并且，根据需要，通过线材引导移动部38来调整线材引导部36的上下方向。若线材50与接合部抵接，则施加于电机61的负荷会增加，因此钎焊控制装置46通过检测出电机61的负荷的增加来检测出线材50与接合部抵接的情况，从而停止电机61的驱动，并在该位置进行接合。

[板接合]

在通过钎焊装置10将侧板18与顶板20接合的情况下，首先，机器人控制装置24驱动机器人22，将钎焊装置10设置于接合部的始端位置。

此时，钎焊装置10以图1和图2所示的姿势被机器人22的第一臂22a支承。另外，除去激光单元68的检流计反射镜78设定在绕着第1轴78a的规定的旋转位置，能够将从第1反射镜76入射的激光向斜下方的D5方向反射。

接着，机器人控制装置24驱动机器人22，以使钎焊装置10沿着用于接合侧板18与顶板20的规定的路径在行进方向上移动。

与钎焊装置10的移动同步，钎焊控制装置46驱动线材输送装置42来输送线材50，并且驱动钎焊用激光照射部44和送风机58。

另外，除去控制装置70驱动除去激光照射部74、检流计反射镜78和抽吸部80。检流计反射镜78绕第二轴78b周期性地摆动，除去激光74a在左右方向上进行扫描。

当钎焊装置10到达接合部的终端位置时，如图7所示，机器人控制装置24驱动机器人22的臂22a～22d，使钎焊装置10倾斜，以使钎焊装置10的下部位于比上部靠行进方向后方的位置。与此同时，除去控制装置70使检流计反射镜78绕第一轴78a旋转，使入射到检流计反射镜78的除去激光74a和从检流计反射镜78射出的除去激光74a所成的角度小于90°。

通过上述钎焊装置10的倾斜和检流计反射镜78的旋转，被检流计反射镜78反射的除去激光74a向靠近行进方向后方的斜下方(D8方向)行进。除去激光74a照射接合部的终端附近的异物，异物被良好地除去。这是因为，侧板18与顶板20的接合部的终端呈以向下方折曲的方式折曲或弯曲的形状。

[钎焊用激光照射工序]

钎焊用激光照射部44朝向钎焊头主体反射镜48向下方照射钎焊用激光44a。从钎焊用激光照射部44照射的钎焊用激光44a进入钎焊头主体外壳40的内部，并被钎焊头主体反射镜48朝向钎焊单元反射镜54向前方反射。

被钎焊头主体反射镜48向前方反射的钎焊用激光44a进入钎焊单元32的单元外壳52的内部，并被钎焊单元反射镜54向铅垂下方反射，照射到照射位置P2。

通过钎焊用激光44a的照射，送出到接合部的规定位置P1的线材50熔融。当钎焊装置10移动而钎焊用激光44a不照射到线材50的熔融的部分上时，线材50的熔融的部分凝固而成型焊道BD，从而将侧板18与顶板20接合(参照图5)。另外，在图5中，省略了线材50的图示。

送风机58向送风管56送出氩气。通过送风管56的氩气被向钎焊用激光44a的照射位置P2送出。通过该氩气的送出，使在形成焊道BD的工序中产生的灰尘等异物飞向送风方向D6(参照图5)。被吹走的异物附着在图5中由双点划线所示的顶板20的异物附着区域A1。在本实施方式中，通过送风机58送出的气体为氩气，但也可以是其他惰性气体等气体。

[除去激光照射工序]

除去激光照射部74朝向第一反射镜76向靠前方的斜下方(D5方向)照射除去激光74a。从除去激光照射部74照射的除去激光74a被第一反射镜76朝向检流计反射镜78向斜前方反射。

检流计反射镜78将入射的除去激光74a向靠前方的斜下方(D5方向)反射，并且使除去激光74a在左右方向上扫描。随着钎焊装置10在行进方向上移动，检流计反射镜78也在行进方向上移动。即，由于检流计反射镜78一边在行进方向上移动一边在左右方向上扫描除去激光74a，因此，除去激光74a的扫描路径R1成为图5所示的扫描路径，能够对扫描区域SA内均匀地进行照射。

此外，也可以使除去激光74a还在焊道BD上扫描，在该情况下，例如，也可以通过除去激光74a除去形成在焊道BD上的氧化覆膜。

当除去激光74a照射到在扫描区域SA内附着于顶板20的异物附着区域A1的异物时，异物被吹走或吸收除去激光74a的能量。当除去激光74a的能量被异物吸收而变化为热能时，异物被等离子化，因此能够通过烧蚀(ablation)除去异物。

抽吸部80抽吸通过除去激光74a从顶板20吹飞的异物。据此，能够防止除去的异物再次附着在顶板20上。

在本实施方式中，从接合始端到即将到达接合终端之前，使除去激光74a的照射方向相对于钎焊用激光44a的照射方向倾斜一定的角度θ，但也可以在接合始端和接合终端之间，使除去激光74a的照射方向为铅垂方向D7，而使其与钎焊用激光44a的照射方向平行。

根据本实施方式，由于能够通过设置在钎焊装置10上的除去激光头16在通过钎焊装置10将侧板18与顶板20接合的工序中将在同一工序中产生的异物除去，因此，与在接合工序之外另外设置异物除去工序的情况相比，能够削减工时，实现成本降低。

此外，因为能够使除去激光74a的照射位置P3尽可能地接近钎焊用激光44a的照射位置P2，因此，能够在包含侧板18与顶板20的接合端部在内的接合部的较大范围内良好地除去异物。

本发明所涉及的钎焊装置和钎焊方法并不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够采用各种结构。

Claims (10)

1.一种钎焊装置，一边向行进方向移动一边在规定位置熔融钎料来接合工件，其特征在于，

具有：钎焊用激光照射单元，其照射用于在所述规定位置熔融所述钎料的钎焊用激光；和除去激光照射单元，其向异物照射用于除去所述异物的除去激光，所述异物是在接合所述工件时在所述工件的表面上附着或生成的，

所述除去激光对所述工件的照射方向相对于所述钎焊用激光对所述工件的照射方向，向所述除去激光的照射位置接近所述钎焊用激光的照射位置的方向倾斜规定角度。

2.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

所述规定角度在30°～55°的范围内。

3.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

所述除去激光的照射位置和所述钎焊用激光的照射位置相隔5～30mm。

4.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

所述除去激光照射单元构成为所述除去激光能够相对于所述行进方向在左右方向上以规定宽度进行扫描。

5.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

所述除去激光照射单元具有检流计反射镜，该检流计反射镜能够改变所述钎焊用激光的照射方向与所述除去激光的照射方向所成的角度。

6.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

具有抽吸部，该抽吸部抽吸通过所述除去激光而被除去的所述异物。

7.根据权利要求1所述的钎焊装置，其特征在于，

具有送风部，该送风部向所述钎焊用激光的照射位置送风。

8.一种钎焊方法，一边向行进方向移动一边在规定位置熔融钎料来接合工件，其特征在于，

包括：钎焊用激光照射工序，照射用于在所述规定位置熔融所述钎料的钎焊用激光；和除去激光照射工序，向异物照射用于除去所述异物的除去激光，所述异物是在接合所述工件时在所述工件的表面上附着或生成的，

至少在所述工件的接合始端，所述除去激光对所述工件的照射方向相对于所述钎焊用激光对所述工件的照射方向，以所述除去激光的照射位置接近所述钎焊用激光的照射位置的方式倾斜规定角度。

9.根据权利要求8所述的钎焊方法，其特征在于，

在从所述工件的接合始端到即将到达所述工件的接合终端的期间，所述除去激光对所述工件的照射方向相对于所述钎焊用激光对所述工件的照射方向，以所述除去激光的照射位置接近所述钎焊用激光的照射位置的方式倾斜规定角度。

10.根据权利要求8所述的钎焊方法，其特征在于，

在所述工件的接合终端，改变所述钎焊用激光的照射方向与所述除去激光的照射方向所成的角度。

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