JP2001321929A - レーザ式自動ろう付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産効率を大幅に向上させることのできるレ
ーザ式自動ろう付け装置であり、短時間で大量の装身具
のろう付けを行なうことができ、しかも、高精度で微細
な加工を均一に行なうことのできる低コストのレーザ式
自動ろう付け装置を提供する。 【解決手段】 装置本体１にレーザを照射可能なレーザ
照射部５と、先端部よりろう材を供給可能なろう供給部
６を設け、載置した被処理材料２６のろう付け加工を自
動処理、或は半自動処理するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピアス等の装身
具、又は、メガネのフレーム等の宝飾品、或はその他の
小さい部品のろう付けに関するレーザ式自動ろう付け装
置に関し、特に、装身具のろう付け部分の加工を自動処
理したレーザ式自動ろう付け装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ピアス等の装身具をろう付け
加工する際には、装身具を構成する各パーツ毎に成形加
工し、更に、これらの各パーツをろう付け加工して一体
化するようにしている。通常、各パーツをろう付けする
際には、手作業によって１つずつ行ない、更に、ろう付
け加工後には、仕上げ加工等の後処理を施して装身具と
して製品化するようにしている。

【０００３】例えば、ピアスのろう付け作業として、耳
朶を挟持するための薄板状の挟持部材に耳朶の孔に挿入
するためのピン状の棒状部材をろう付けする際には、挟
持部材に棒状部材を当接した状態にして作業者が手又は
治具等で保持しておき、この状態でろう部材をガスバー
ナ、或いはトーチ又は電気抵抗ろう付け等の手段で溶解
して互いをろう付けするようにしている。

【０００４】ろう付け後の後処理としては、溶着したろ
う材のはみ出し部分をバリ取りによって取り除いたり、
研磨を行なうと共に、ガスバーナ等の加工で付着した煤
を酸処理などによって取り除いてろう付け後の表面加工
を行なったりする等の加工を行ない、装身具としての体
裁を整えるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手作業
による加工手段によると装身具の微細部分をろう付けす
る場合には、均一でかつ高精度に加工するのが難しく、
このため、熟練者でなければ作業を行うのが難しかっ
た。従って、加工時間がかかり生産効率が良くないばか
りでなく、ろう付けの際にろうがはみ出したりする等、
正確にろう付けを行なうのが難しくなり美観を損ねるこ
とがあった。

【０００６】ろう付けの作業中においては、外部の環境
の影響を受けやすいため、ろう付け用過熱炉内の雰囲気
を調整して温度、湿度等の状態を加工に最適な状態に調
整したり、或は、溶融した溶融ろうと母材とのなじみを
よくするためには、継目の部分にペースト状等に設けた
フラックスを作業者の手によって塗布する等の手間が掛
かっていた。

【０００７】また、手作業によるろう付け加工時には、
ろう材及びフラックスの適切な量の供給を行うのが難し
く、これらを無駄に浪費したり、美観を損ねるなどの欠
陥品の割合が多く、歩留まりが悪くなったり、或いは、
人件費がかかる等、生産効率が悪くなり量産が難しくな
るなどの問題が生じることがあった。

【０００８】一方、ガスバーナ等を用いてろう付けを行
うと、上述のように後処理が必要になるために加工工程
が増えたり、作業時における周囲雰囲気等の外部環境や
ろう付け装置のガス圧の調整位置などによって加工時に
発生させる熱量が大きく左右されるために、生産後の製
品の品質に大きなバラツキを生じることがある。

【０００９】本発明は、上記の実情に鑑み発明に至った
ものであり、その目的とするところは、生産効率を大幅
に向上させることのできるレーザ式自動ろう付け装置で
あり、短時間で大量の装身具のろう付けを行なうことが
でき、しかも、高精度で微細な加工を均一に行なうこと
のできる低コストのレーザ式自動ろう付け装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明におけるレーザ式自動ろう付け装置は、装置
本体にレーザを照射可能なレーザ照射部と、先端部より
ろう材を供給可能なろう供給部を設け、載置した被処理
材料のろう付け加工を自動処理、或は半自動処理するよ
うにした。

【００１１】請求項２における発明は、上記レーザは、
ＹＡＧレーザであるレーザ式自動ろう付け装置である。

【００１２】請求項３における発明は、上記装置本体に
は、ワークステーションを設けたレーザ式自動ろう付け
装置である。

【００１３】また、請求項４における発明は、上記装置
本体は、フラックスを噴霧自在に設けたノズル部を有す
るレーザ式自動ろう付け装置である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明におけるレーザ式自
動ろう付け装置を一実施例に基づいて詳細に説明する。
図１において、１はろう付け用の装置本体、２、３は図
示しない制御部によって動作を制御可能なアーム状のマ
ニプレータであり、このマニプレータ２，３は、各々基
台１ａ上の両側付近を摺動可能に設けている。なお、本
実施例のろう付け装置１は、各マニプレータ２，３で装
身具２０の被処理材料２６を移動して第１加工部４と、
第２加工部１４の２ヶ所においてろう付け加工を行うよ
うにしているが、これ以外にも、別の加工部をテーブル
９の周囲に設けてろう付け加工を行うようにしてもよ
い。

【００１５】図中、８は、ろう付け加工の際にぬれ性を
向上させるフラックスを収納するためのフラックスタン
クであり、このフラックスタンク８から図示しないライ
ンをノズル部７，１７に接続して、フラックスタンク８
に接続したコンプレッサ８ａによってノズル部７，１７
の先端からフラックスを噴霧するようにしている。ま
た、基台１ａの上にコイルパレット３０ａ、パイプパレ
ット３０ｂ、ネジパレット３０ｃ、リューズパレット３
０ｄからなるパレット部３０を設け、このパレット部３
０に装身具２０を構成する被処理材料２６であるピン状
のコイル２１，中空状のパイプ２２，ネジ２３，リュー
ズ２４を夫々セットしている。

【００１６】装置本体１は、テーブル９上の円周付近に
適宜の間隔によってろう付け加工を行なうためのワーク
ステーション１０をもっており、このワークステーショ
ン１０には、図に示すようなろう付け加工される各パー
ツをセットするための載置台１１と載置杆１２を設けて
いる。

【００１７】ここで、第１加工部４において、５はレー
ザ照射部、また、６はろう供給部であり、レーザ照射部
５は、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネッ
ト）レーザを制御部によって制御しながら照射して極め
て小さいスポットでレーザを照射することができる。ま
た、高パワー密度のレーザビームであるから細部を短時
間で加工することができ、熱による悪影響をできるだけ
少なくして精密加工を行なうようにしている。

【００１８】また、レーザ加工によるろう付けによる
と、材料と非接触加工であるため、材料に機械的な力が
加わらず、材料の変形、損傷等を抑えながら加工でき、
また、材料の硬度に左右されることなく加工できる。

【００１９】細状のろう供給部６は、先端部よりろう材
を供給し、ろう付けを行なう箇所に適量のろう材を供給
可能に制御部によって制御されている。なお、ろう材
は、ろう付けする箇所、又は母材の材質等に応じて望ま
しい溶解温度、及び機械的強さ等の性質を有するろう材
を適宜選択して使用するようにする。

【００２０】ノズル部７は、先端部位に設けた噴霧口７
ａよりフラックスを噴霧自在に設けている。一般に、金
属の表面は酸化膜で覆われていることが多く、フラック
スは、ろう材を母材表面によくぬらすことができるよう
に酸化膜を除去するために適量を噴霧する。フラックス
は、ろう材や被処理材料２６表面の酸化物などを化学的
に溶解又は還元して化学的に取り除くとともに、ろう付
け部分である継目部位を包み込むことによって、再び酸
化することを防ぐことができる。

【００２１】また、フラックスは、一般に液状のときに
酸化物を溶かす能力が大きいため、本実施例に用いるフ
ラックスとしては、ろう材よりも低い温度で溶け、軽く
て流れやすいものが適している。更に、ろう付け性を左
右する因子として重要であるので、酸化膜の除去効果を
高めるための被処理部材２６との適合性、ろう材の融解
や活性を高めるためのろう材との適合性、加工後のフラ
ックスの残渣を除去する際の容易性及びその他の加工条
件に合わせて選択するのが望ましく、例えば、塩化亜
鉛、塩酸、ろうペースト及び焼きほう砂等のフラックス
を使用すればよい。

【００２２】なお、第１加工部４と同様に、第２加工部
１４に関してもレーザ照射部１５、ろう供給部１６、及
びノズル部１７を備えており、これらの働きは第１加工
部４のレーザ照射部５、ろう供給部６、及びノズル部７
と同様である。

【００２３】次に、本実施例における装置本体１の作用
を説明する。加工時においては、テーブル９の回転速度
等を制御部によって制御しながら回転してワークステー
ション１０を移動させて自動化によるろう付けを行って
いる。第１加工部４においては載置台１１上に載置した
コイル２１とパイプ２２をろう付けし、一方、第２加工
部１４においては載置杆１２上に載置したねじ部２３と
リューズ２４をろう付けするようにしている。なお、本
実施例においては、テーブル９が右回転した場合の加工
について説明するが、テーブル９の回転方向は、左右い
ずれの方向でもよい。

【００２４】装置本体１を動作させると、テーブル９が
回転すると共に、第１加工部４においてマニプレータ２
が基台１ａ上を摺動して基台１ａの側に狭持可能に設け
たチャック部１８が移動して、パイプパレット３０ｂよ
りパイプ２２を掴み、ワークステーション１０の載置台
１１上に載置する。このとき、制御部によってチャック
１８の動作を制御して、図のようにパイプ２２の一部を
押部１１ａに当接して載置させるようにしている。

【００２５】続いて、チャック１８によってコイルパレ
ット３０ａよりコイル２１を把持して、パイプ２２に対
して先端部分を当接させるようにして載置台１１に載置
する。この状態でテーブル９が回転して第１加工部まで
移動すると、コイル２１とパイプ２２のろう付け加工が
行なわれる。加工時には、ノズル部７より霧状のフラッ
クスを噴霧して、ろう付け部位のぬれ性を良くした状態
でレーザ照射部５からレーザを照射してコイル２１とパ
イプ２２を加熱すると共に、ろう供給部６より適量の糸
ろうを制御部によって制御しながら供給して、このろう
材を溶解してろう付けを行なうようにしている。

【００２６】ろう付けが終了すると、ろう付けされた材
料がマニプレータ２又は３によってテーブル９より取り
除かれると共に、引き続きテーブル９は間欠的に回転動
作するように制御部によって制御され、ろう付け加工が
繰返し行われる。

【００２７】一方、第２加工部１４においては、先ず、
マニプレータ３のチャック部１９がリューズパレット３
０ｄよりリューズ２４を掴んでワークステーション１０
の載置杆１２の湾曲部１２ａ上に載置する。続いて、チ
ャック部１９はネジパレット３０ｃよりねじ部２３を把
持するが、このとき、チャック部１９は、挟持部２５を
挟持してねじ部２３が下方側に向くようにすると共に、
その先端部位をリューズ２４に当接させた状態で保持し
ておき、第１加工部４におけるろう付けの場合と同様に
して、ノズル部１７より霧状のフラックスを噴霧すると
共に、ろう供給部１６よりろう材を供給し、更に、レー
ザ照射部１５よりレーザを照射してろう付けを行う。

【００２８】このようにして、本例における装置本体１
を動作させた際には、第１加工部４と第２加工部１４に
おいて同時に装身具２０を構成する別々の部位のろう付
け加工を行うことができる。

【００２９】装置本体１は、ＹＡＧレーザろう付け法に
よってろう付けを行なっているので、エネルギ量が制御
でき、しかもビーム径が十数ミクロンで加工ポイントも
光ファイバーにより自由に制御できるので、加熱スポッ
トのサイズを精度よく管理することができ、ろう付け部
分以外への熱影響がなく、微少ろう付けを行なうことが
できる。また、局部加熱のため熱膨張による寸法誤差を
抑えることができ、位置合せ精度を向上することができ
る。

【００３０】従って、バーナによるろう付けで困難であ
った複雑な加工を熟練者でなくとも容易に行うことがで
きると共に、高品質な製品を低価格にて迅速に市場に供
給でき、また、加工後に複雑な後処理の必要がない。更
に、ＹＡＧレーザは、多様な発振動作が可能であるた
め、パワー密度、パルス幅、繰り返し数などを比較的自
由に選択でき、これらの条件の組合せによって熱光学
的、並びに化学的な性質の異なるあらゆる材料について
多彩な加工を行なうことができる。

【００３１】また、ろう付けの速度を速くすることがで
き、加工効率を大きくアップすることができると共に、
制御部によってレーザの照射を制御することによって加
熱スポットの管理を電気的・光学的に行なうことがで
き、ろう付け条件を一定に維持することができる。

【００３２】フラックスは、ろう付け部位に噴霧して供
給し、噴霧時には、ノズル部７に微孔にして設けた噴霧
孔７ａより必要な箇所に最適な量を供給することができ
るので、噴霧後にフラックス残渣の処理を行なう必要が
なく、手間を省くことができると共に、噴霧によってフ
ラックスを供給するようにしているので、通常よりぬれ
性を高くすることができ、加工性を向上させることがで
きる。

【００３３】本実施例の装置本体１は、手作業では到底
行なうことができない微少な加工部位のろう付けを正確
に行なえるばかりでなく、自動化処理が可能であるから
生産性を大幅に向上し、大量生産できるので人件費等の
コストダウンに寄与し、更には、ろう付け時の加工条件
が一定に維持されるために、ろう付け部の機械的性質の
バラツキを少なくすることができ、品質管理を向上させ
ることができる。

【００３４】なお、本実施例の装置本体１は、被処理材
料２６の形状に伴ってテーブル９、或はワークステーシ
ョン１０等の設計変更を行い、これらを交換することに
よって装身具２０以外にも、例えば、メガネのフレーム
等の宝飾品や、或は様々な形状の小さい部品をろう付け
加工によって一体化することができる、また、設計変更
することによって、装身具２０の代わりにレーザ照射部
５を移動させたりするなど、加工する被処理材料２６の
形状等にあわせて装置本体１を適宜変更することがで
き、更には、必要に応じて、半自動化処理にして装置に
かかるコストを削減する等の様々な形態の装置として応
用できる。作業時における雰囲気は、空気中はもちろ
ん、あらゆる種類の雰囲気ガス、及び真空中においても
容易に加工を行うことができる。

【００３５】また、精密な加工を必要とする金属素材を
被処理材料２６として用いた場合においても、レーザ光
の種類、レーザ照射出力、又は、照射時間等のパラメー
タを適宜変更することによって、あらゆる材質、形状に
ろう付け加工を行なうことができ、このときの加工性
は、被処理部材２６、ろう材、及びフラックスの３つの
要素が基本になるため、これらを適宜の組合せて加工性
を良くした状態でろう付け加工を行なうのが望ましい。

【００３６】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
のレーザ式自動ろう付け装置によると、生産効率を大幅
に向上させることができ、また、短時間で大量の装身具
のろう付けを行なうことができる。また、高精度で微細
な加工を均一に行なうことのできる低コストのレーザ式
自動ろう付け装置である。

【００３７】更には、ろう付け加工時には、微少ろう付
けを高い精度にて行うことができ、あらゆる被処理材料
について多彩な加工を容易に行うことができる。

【００３８】また、ろう付け加工を正確かつ効率よく実
施できるろう付け装置であり、連続して加工処理を行う
ことができる。

【００３９】ろう付け部位をろう付けに適した状態にす
ることができ、効果的にろう付けして高品質の製品を提
供することができる。従って、本発明におけるレーザ式
自動ろう付け装置は、ピアス等の装身具、又は、メガネ
のフレーム等の宝飾品、或はその他の小さい部品のろう
付けに極めて適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置本体を示す概略説明図である。

【図２】第１加工部を示す平面図である。

【図３】図２の正面図である。

【図４】第２加工部を示す平面図である。

【図５】図４の正面図である。

【図６】装身具を示す正面図である。

【符号の説明】 １ 装置本体 ５，１５ レーザ照射部 ６，１６ ろう供給部 ７，１７ ノズル部 １０ ワークステーション ２６ 被処理材料

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置本体にレーザを照射可能なレーザ照
   射部と、先端部よりろう材を供給可能なろう供給部を設
   け、載置した被処理材料のろう付け加工を自動処理、或
   は半自動処理するようにしたことを特徴とするレーザ式
   自動ろう付け装置。
2. 【請求項２】 上記レーザは、ＹＡＧレーザであること
   を特徴とする請求項１に記載のレーザ式自動ろう付け装
   置。
3. 【請求項３】 上記装置本体には、ワークステーション
   を設けたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ式自
   動ろう付け装置。
4. 【請求項４】 上記装置本体は、フラックスを噴霧自在
   に設けたノズル部を有することを特徴とする請求項１に
   記載のレーザ式自動ろう付け装置。