JP2002224832A - アークブレージング法における熱歪除去方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被接合部分の板相互間隙間にろう材が十分侵
入して十分な接合強度を得て熱歪・仕上げ工数・品質の
ばらつきの低減を図る。 【解決手段】 被接合ワーク１、２の被接合部３を裏側
から加熱手段４で加熱しながら表側をアークブレージン
グ用トーチ５から繰り出したろう材６と被接合ワーク
１、２との間にアーク放電を発生させ、そのアーク熱に
より、ろう材６の先端を溶融させて被接合部３に溶け込
ませながら肉盛りして、被接合ワーク１、２を接合す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アークブレージン
グ法における熱歪除去方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車ボデーのように溶接変形が厳しく
制約される場合、はんだ肉盛やアークブレージング（Ar
c Brazing）による接合法が採用される。アークブレー
ジングは、はんだ肉盛よりも溶接による変形（熱歪）が
少ないため、ルーフとクォータパネルの接合部分など、
特に、外見上目立つ箇所に、はんだ肉盛に代わって使用
される。このアークブレージングは、アーク放電を熱源
にしてろう付けする技術であって、被接合ワークの被接
合部分に線材状態に加工したろう材をアークブレージン
グ用トーチを介して供給し、該ろう材の先端を一方の電
極とし、前記被接合部分を他方の電極として、両者間に
アーク放電を発生させ、その熱で前記ろう材を溶融させ
て被接合ワークを接合するものである。自動車の生産ラ
インでは、上記アークブレージングによる接合後、該接
合部の仕上げ作業（荒仕上げ、叩き出し、中仕上げ、細
仕上げ、バフ仕上げ等）を行い後工程（塗装工程等）に
供給されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のアークブレージ
ングでは、アーク熱が被接合ワークの上下の板間の隙間
まで伝わりにくいため、ろう材が板相互間隙間に十分侵
入せず（例えば、ある用途では、最低５ｍｍは侵入が必
要とされる）、接合強度が低い。板厚が増加すると、ろ
う材の侵入が一層不足する傾向がある。

【０００４】また、従来、アークブレージングによる被
接合部分の熱歪を抑制するために、当金治具を被接合部
分に押圧してアークブレージングを行っている（例え
ば、特開平７−２４５９６号公報等参照）。しかし、こ
の当金治具が被接合部の熱を吸収するため、板相互間隙
間へのろう材の侵入量不足に拍車をかける不具合があっ
た。さらに、当接治具を被接合部に押圧している関係で
被接合ワークのばらつき、当金治具と被接合ワークの当
接状態や位置決めのばらつき等により、熱歪及びろう付
け（ブレージング）肉盛り部の収縮歪にばらつきが発生
する不具合もあった。そのため、仕上げ作業時間が安定
せず、非常に生産性が悪いという問題もあった。また、
被接合部の面歪が種々の原因（例えば、当金治具の摩損
やプレス型の故障等）で一定量以上になることもあり、
突然、生産を継続することができなくなる恐れもあっ
た。

【０００４】本発明の目的は、被接合部分の板相互間隙
間にろう材が十分侵入して十分な接合強度を得ることが
でき、熱歪・仕上げ工数・品質のばらつきの低減が図れ
るアークブレージング法における熱歪除去方法及び装置
を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の請求項１は、アークブレージング法で接合する
被接合部を、アークトーチの進行位置に合致させてその
裏側からレーザ、プラズマ、ガスバーナ又は高周波誘導
加熱加熱などの加熱手段で加熱することを特徴とする。
この構成によって、被接合部を両側から加熱することに
なり、ろう材を板相互間隙間に十分侵入させることがで
き、接合強度を向上させることができる。しかも、被接
合部を表裏両側から加熱することによって、表裏の温度
差による被接合部の熱歪及びろう材肉盛り部の熱収縮歪
を減少させることができ、仕上げ工数の削減が図れ、被
接合部の品質向上並びに接合強度の信頼性向上が図れ
る。特に、板厚差がある板相互間の接合に適用した場
合、厚板側を裏側から加熱することにより、ろう材の侵
入量を増加させて接合強度を向上させることができ、熱
歪も減少する。また、前記加熱は、レーザ、プラズマ、
ガスバーナ、高周波誘導加熱の何れかで行うものである
から、被接合部の裏側から加熱する手段として、被接合
ワークの板厚、接合幅等の接合条件、接合強度等に最適
な手段を適用することができる。なお、レーザが最もエ
ネルギ密度が高く熱歪を最も少なく出来る。

【０００６】本発明の請求項２は、被接合ワークの被接
合部をその一方からアークブレージング法で接合するた
めのアークブレージング用トーチと、被接合ワークの被
接合部を他方から加熱するレーザ、プラズマ、ガスバー
ナ、高周波誘導加熱などの加熱手段と、前記アークブレ
ージング用トーチ及び加熱手段を定位置に保持する工具
側保持手段と、該工具側保持手段で定位置に保持された
前記アークブレージング用トーチ及び加熱手段に対して
前記ワーク保持手段を被接合ワークの接合予定ラインに
沿って移動させる三次元移動制御手段とを備えたことを
特徴とする。この構成によって、被接合部の接合予定ラ
インに沿って移動させることが容易又は有利なワークに
本発明を好適に適用することができる。

【０００７】本発明の請求項３は、被接合ワークの被接
合部をその一方からアークブレージング法で接合するた
めのアークブレージング用トーチと、被接合ワークの被
接合部を他方から加熱するレーザ、プラズマ、ガスバー
ナ、高周波誘導加熱などの加熱手段と、被接合ワークを
定位置に保持するワーク側保持手段と、該ワーク側保持
手段で定位置に保持された被接合ワークに対して前記ア
ークブレージング用トーチ及び加熱手段を被接合ワーク
の接合予定ラインに沿って移動させる三次元移動制御手
段とを備えたことを特徴とする。この構成によって、被
接合部の接合予定ラインに沿って移動させることが困難
又は不利なワークに本発明を好適に適用することができ
る。

【０００８】本発明の請求項４は、前記アークブレージ
ング用トーチと加熱手段とが１台の三次元移動制御手段
にＣ字形アームを介して取付けられていることを特徴と
する。この構成によって、被接合部の接合予定ラインに
沿った移動経路に障害物がない場合等の比較的単純な形
状特性のワークに本発明を適用して好適であり、しか
も、三次元移動制御手段が１台で済み、設備費、維持管
理費等が安価となる。

【０００９】本発明の請求項５は、前記アークブレージ
ング用トーチと加熱手段とが同調動作可能な別々の三次
元移動制御手段に取付けられていることを特徴とする。
この構成によって、被接合部の接合予定ラインに沿った
移動経路に障害物がある場合やアークブレージング用ト
ーチの適用方向及び加熱手段の照射方向を変更する必要
がある場合等の比較的複雑な形状特性のワークに本発明
を適用して好適である。

【００１０】本発明の請求項６は、前記三次元移動制御
手段が多関節ロボットであることを特徴とする。この構
成によって、三次元移動制御手段の設置スペースの削減
と機動性拡大が図れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基いて説明する。図１は本発明の方法の説明図、図２
は第１の実施形態の概略側面図、図３は第２の実施形態
の概略側面図、図４は第３の実施形態の概略側面図であ
る。

【００１２】本発明の方法は、図１に示すように、被接
合ワーク１、２の被接合部３を裏側から加熱手段４で加
熱しながら表側をアークブレージング用トーチ５から繰
り出したろう材６と被接合ワーク１、２との間にアーク
放電を発生させ、そのアーク熱により、ろう材６の先端
を溶融させて被接合部３に溶け込ませながら肉盛りし
て、被接合ワーク１、２を接合するものである。

【００１３】上記アークブレージング用トーチ５には、
シールドガスとして、アルゴン等の不活性ガスが供給
（例えば、二重ノズルの内側をろう材、外側を不活性ガ
スの供給に供される等）される。また、ろう材６は、真
鍮、その他公知のろう材の適宜の材料を所定径の線材
（ワイヤー）状態に加工されてリール巻きされたものを
自動繰り出し装置（図示省略）により所定速度でアーク
ブレージング用トーチ５に向けて繰り出し供給されてい
る。さらに、アークブレージング用トーチ５から繰り出
したろう材６と被接合ワーク１、２との間にアーク放電
を発生させるための電源装置（図示省略）が設置されて
いる。この電源装置は、低電流で安定なアークを得るた
めパルスピークが高くベースの低い（例えば、５０Ａ以
下、１５Ｖ以下の）パルス電源が使用される。

【００１４】加熱手段４は、レーザを適用した場合を例
示している。この場合、レーザ発生源（図示省略）から
のレーザ光を光ファイバで集光レンズ等を内蔵した先端
アタッチメントとなるレーザ光学部に導き、このレーザ
光学部から被接合部３の裏面にレーザ光４ａを照射して
加熱している。使用するレーザの種類としてはＹＡＧレ
ーザその他適宜のレーザが適用可能である。なお、加熱
手段４は、レーザに代えて、プラズマ、ガスバーナ、高
周波誘導加熱等の手段を用いてもよい。

【００１５】本発明の方法を実施するために使用する装
置としては、加熱手段４とアークブレージング用トーチ
５を定位置に固定し、被接合ワーク１、２の被接合部３
を三次元移動制御手段で接合予定ラインに沿って移動さ
せる方式（図２）と、被接合ワーク１、２を定位置に固
定し、加熱手段４とアークブレージング用トーチ５を三
次元移動制御手段で接合予定ラインに沿って移動させる
方式（図３、図４）とがある。

【００１６】図２の方式は、加熱手段４とアークブレー
ジング用トーチ５を工具側保持手段７により定位置に固
定し、被接合ワーク１、２の被接合部３を三次元移動制
御手段８で接合予定ラインに沿って移動させるものであ
る。この場合、アークブレージング用トーチ５は、工具
側保持手段７の上部フレーム７ａに吊下げ支持し、加熱
手段４を下部テーブル７ｂに適宜の調節機構７ｃを介し
て照射方向の調節及び焦点距離の調節を可能に支持させ
ておくものである。なお、加熱手段４を下部テーブル７
ｂに固定的に取付け、アークブレージング用トーチ５を
上部フレーム７ａに対して、高さ、角度等を移動調節可
能に支持させてもよく、あるいは、両者ともに調節可能
に取付けてもよい。また、三次元移動制御手段８は、被
接合ワーク１、２の一部を把持して被接合部３を接合予
定ラインに沿って移動させるものであればよく、例え
ば、多関節ロボット等が用いられる。そして、そのワー
ク把持部８ａは、被接合ワーク１、２の形状等に適合し
て接合の障害とならず、ワークを安定して把持し得るア
タッチメントと交換可能に構成されたものが好ましい。

【００１７】図３の方式は、被接合ワーク１、２をワー
ク側保持手段９により定位置に固定し、加熱手段４とア
ークブレージング用トーチ５を三次元移動制御手段８で
接合予定ラインに沿って移動させるようにしたものであ
る。この場合、ワーク側保持手段９は、被接合ワーク
１、２の形状等に適合して接合の障害とならず、ワーク
を安定して把持し得るものであればよく、そのワーク把
持部９ａは、各種形状のワークに対応して交換可能なア
タッチメントとして構成されたものが好ましい。また、
三次元移動制御手段８は、多関節ロボットを用いるのが
好ましく、その場合、アークブレージング用トーチ５と
加熱手段４とをＣ字形アーム８ｂに対向状態又は適当な
交差角度で取付け、このＣ字形アーム８ｂを多関節ロボ
ットのアーム先端に取付けるものである。なお、Ｃ字形
アーム８ｂに対して、アークブレージング用トーチ５と
加熱手段４とは、相互に接近離隔操作可能に設置するの
が好ましく、また、初期取付け角度や高さ等を調節可能
とするものである。

【００１８】図４の方式は、図３の方式と同様に、被接
合ワーク１、２をワーク側保持手段９により定位置に固
定し、加熱手段４とアークブレージング用トーチ５を別
々の三次元移動制御手段８、８で接合予定ラインに沿っ
て同調移動させるようにしたものである。この場合、ワ
ーク側保持手段９は、被接合ワーク１、２の形状等に適
合して接合の障害とならず、ワークを安定して把持し得
るものであればよく、そのワーク把持部９ａは、各種形
状のワークに対応して交換可能なアタッチメントとして
構成されたものが好ましい。また、三次元移動制御手段
８、８は、多関節ロボットを用いるのが好ましく、その
場合、アークブレージング用トーチ５と加熱手段４とを
対向状態又は適当な交差角度を保持して被接合ワーク
１、２の被接合部３の接合予定ラインに沿って同調移動
させ得るように移動制御させるものである。なお、アー
クブレージング用トーチ５と加熱手段４とは、それぞれ
の多関節ロボットの先端に、初期取付け角度や焦点距離
等を調節可能に取付けるものである。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の構成によって、被接合部を両
側から加熱することになり、ろう材を板相互間隙間に十
分侵入させることができ、接合強度を向上させることが
できる。しかも、被接合部を表裏両側から加熱すること
によって、表裏の温度差による被接合部の熱歪及びろう
材肉盛り部の熱収縮歪を減少させることができ、仕上げ
工数の削減が図れ、被接合部の品質向上並びに接合強度
の信頼性向上が図れる。特に、板厚差がある板相互間の
接合に適用した場合、厚板側を裏側から加熱することに
より、ろう材の侵入量を増加させて接合強度を向上させ
ることができ、熱歪も減少する。また、被接合部の裏側
から加熱する手段は、被接合ワークの板厚、接合幅等の
接合条件、接合強度等に最適な加熱手段を適用すること
ができる。なお、レーザが最もエネルギ密度が高く熱歪
を最も少なく出来る。

【００２０】請求項２の構成によって、被接合部の接合
予定ラインに沿って移動させることが容易又は有利なワ
ークに本発明を好適に適用することができる。

【００２１】請求項３の構成によって、被接合部の接合
予定ラインに沿って移動させることが困難又は不利なワ
ークに本発明を好適に適用することができる。

【００２２】請求項４の構成によって、被接合部の接合
予定ラインに沿った移動経路に障害物がない場合等の比
較的単純な形状特性のワークに本発明を適用して好適で
あり、しかも、三次元移動制御手段が１台で済み、設備
費、維持管理費等が安価となる。

【００２３】請求項５の構成によって、被接合部の接合
予定ラインに沿った移動経路に障害物がある場合やアー
クブレージング用トーチの適用方向及び加熱手段の照射
方向を変更する必要がある場合等の比較的複雑な形状特
性のワークに本発明を適用して好適である。

【００２４】請求項６の構成によって、三次元移動制御
手段の設置スペースの削減と機動性拡大が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の説明図。

【図２】本発明装置の第１の実施形態の概略側面図。

【図３】本発明装置の第２の実施形態の概略側面図。

【図４】本発明装置の第３の実施形態の概略側面図。

【符号の説明】

１、２被接合ワーク ３ 被接合部 ４ 加熱手段 ４ａ レーザ光 ５ アークブレージング用トーチ ６ ろう材 ７ 工具側保持手段 ７ａ 上部フレーム ７ｂ 下部テーブル ７ｃ 調節機構 ８ 三次元移動制御手段 ８ａ ワーク把持部 ８ｂ Ｃ字形アーム ９ ワーク側保持手段 ９ａ ワーク把持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新崎 純三 大阪府池田市ダイハツ町１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 (72)発明者 泉谷 卓司 大阪府池田市ダイハツ町１番１号 ダイハ ツ工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB08 DG03 QA03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アークブレージング法で接合する被接合
   部を、アークトーチの進行位置に合致させてその裏側か
   らレーザ、プラズマ、ガスバーナ又は高周波誘導加熱加
   熱などの加熱手段で加熱することを特徴とするアークブ
   レージング法における熱歪除去方法。
2. 【請求項２】 被接合ワークの被接合部をその一方から
   アークブレージング法で接合するためのアークブレージ
   ング用トーチと、被接合ワークの被接合部を他方から加
   熱するレーザ、プラズマ、ガスバーナ又は高周波誘導加
   熱加熱などの加熱手段と、前記アークブレージング用ト
   ーチ及び加熱手段を定位置に保持する工具側保持手段
   と、該工具側保持手段で定位置に保持された前記アーク
   ブレージング用トーチ及び加熱手段に対して前記ワーク
   保持手段を被接合ワークの接合予定ラインに沿って移動
   させる三次元移動制御手段とを備えたことを特徴とする
   熱歪除去型アークブレージング装置。
3. 【請求項３】 被接合ワークの被接合部をその一方から
   アークブレージング法で接合するためのアークブレージ
   ング用トーチと、被接合ワークの被接合部を他方から加
   熱するレーザ、プラズマ、ガスバーナ又は高周波誘導加
   熱加熱などの加熱手段と、被接合ワークを定位置に保持
   するワーク側保持手段と、該ワーク側保持手段で定位置
   に保持された被接合ワークに対して前記アークブレージ
   ング用トーチ及び加熱手段を被接合ワークの接合予定ラ
   インに沿って移動させる三次元移動制御手段とを備えた
   ことを特徴とする熱歪除去型アークブレージング装置。
4. 【請求項４】 前記アークブレージング用トーチと加熱
   手段とが１台の三次元移動制御手段にＣ字形アームを介
   して取付けられていることを特徴とする請求項３に記載
   の熱歪除去型アークブレージング装置。
5. 【請求項５】 前記アークブレージング用トーチと加熱
   手段とが同調動作可能な別々の三次元移動制御手段に取
   付けられていることを特徴とする請求項３に記載の熱歪
   除去型アークブレージング装置。
6. 【請求項６】 前記三次元移動制御手段が多関節ロボッ
   トであることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載
   の熱歪除去型アークブレージング装置。