JP2002263879A - ろう付け方法及びろう付け装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 置きろうを使用する接合部分の温度変化を正
確に把握して高品質なろう付けを可能とするろう付け方
法及びろう付け装置を提供する。 【解決手段】 ろう付装置１３は、置きろう１５が設置
された接合部材１１及び被接合部材１２の接合部分を加
熱するためのバーナー１９と、バーナー１９に供給する
可燃性ガス２２及び支燃性ガス２３の流量を制御するた
めの流量制御器２４と、バーナー１９を設置しその位置
を調整するための設置台２０を制御するための位置制御
器２８と、置きろう１５の形状を撮像する撮像カメラ３
０と、撮像カメラ３０から出力されたデータに基づい
て、流量制御器２４及び／又は位置制御器２８を制御す
る制御部３３とから構成される。撮像カメラ３０がバー
ナー１９の加熱によって置きろう１５の形状変化を撮像
すると、これに応答して制御部３３は流量制御器２４等
を制御してバーナー１９の加熱量を所定量に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はろう付け方法及び
ろう付け装置に関し、特に置きろうを用いてろう付けす
るろう付け方法及びろう付け装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の置きろうを用いたトーチろ
う付けの概要を示した図である。

【０００３】図６の（１）を参照して、大きな構造物や
非量産品のろう付けに際して、まず接合部材１１と被接
合部材１２とが重なるろう付け面の各々に、図示しない
糊状フラックスを刷毛で塗布して組立てる。そしてこれ
らの接合部分に置きろう１５を設置した後、接合部材１
１と被接合部材１２とを交互に加熱用トーチ６１ａ，加
熱用トーチ６１ｂを移動させながら加熱した後、両接合
部材のろう付け面の酸化皮膜を溶融させる。

【０００４】加熱用トーチ６１ａ，加熱用トーチ６１ｂ
の加熱によって接合部分が更に温度上昇すると、置きろ
う１５の溶融が開始する。溶融した置きろう１５は図１
６の（２）に示されているように、接合部材１１と被接
合部材１２との間隙６３にその一部が流れこみ、露出部
分にはフィレット１７が形成されてろう付け作業が完了
する。このようにして接合部材１１及び被接合部材１２
は部分的に加熱されてろう付けされていた。

【０００５】なお、状況に応じて、接合部分の周りに加
熱コイルを配置して高周波ろう付けを行う場合もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなトーチろ
う付け及び高周波ろう付けは、 必要な部分のみを加熱するので接合部材及び被接合部
材の全体の強度低下を来さない、 炉中に投入しておくろう付けに比べて設備費も大きく
なく、短時間作業のため経済性が高い、 小物部品を中心に自動化が図り易い、 等の特徴から多くの、特にアルミニュウム部品のろう付
け方法として採用されている。

【０００７】しかしながら，特にアルミニュウムのろう
付けでは、母材の溶融温度とろう材の溶融温度とが非常
に接近していることからろう付け作業を難しいものとし
ている。すなわち、加熱の状況によって局部的に温度が
上昇し過ぎると、「火当たり」または「バーニング」と
称する母材の溶け欠陥が発生し、ろう付け不良の主要な
原因になっていた。

【０００８】ろう付けの温度制御の面からすると、±５
℃程度の精度に制御される炉中ろう付けに比較して、ト
ーチろう付け及び高周波ろう付けは、接合部分の温度の
ばらつきが大きくなることは避けられない。その結果、
すべてのろう材を溶融させるために局部加熱が生じやす
くなる。すなわち、トーチろう付け及び高周波ろう付け
の最大の課題は局部的な母材の溶け欠陥の解消にある。
そこで、この問題を解決するためには、ろう付けが行わ
れる接合部分の温度を局部的に正確に検知し、この検知
温度を速やかに加熱源にフィードバックすることが重要
である。

【０００９】この局部温度測定法として、たとえば接触
式温度測定を採用すると、トーチろう付けでは感熱部が
トーチ炎にさらされ、また高周波ろう付けでは誘導電流
により感熱部が異常高温を示したりするために正確な温
度検知が困難である。

【００１０】そこで、非接触型の赤外線放射型温度計に
よる測定を採用すると、接合部分の表面光沢が加工履歴
等により微妙に変化し、ろう付けを行なう高温度におい
ても赤外線放射量が変化するためやはり正確な温度測定
は困難である。

【００１１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、置きろうを使用する接合部分の温
度変化を正確に把握して、高品質なろう付けを可能とす
るろう付け方法及びろう付け装置を提供することを目的
とする。

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、接合部材と被接合部材と
の接合部分を置きろうを用いてろう付けするろう付け方
法であって、置きろうの形状を認識しつつ、接合部分を
加熱手段で加熱し、置きろうの形状の変化に応答して、
接合部分が所定温度以上にならないように加熱手段を制
御するものである。

【００１２】このように構成すると，置きろうの形状変
化に応じて接合部分の温度の上昇が制御される。

【００１３】請求項２記載の発明は、接合部材と被接合
部材との接合部分を置きろうを用いてろう付けするろう
付け装置であって、置きろうの形状を撮像する撮像手段
と、接合部分を加熱する加熱手段と、撮像された置きろ
うの形状の変化を判別し、判別された変化に応答して、
接合部分が所定温度以上とならないように加熱手段を制
御する制御手段とを備えたものである。

【００１４】このように構成すると、置きろうの形状変
化に応じて接合部分の温度の上昇が制御される。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、加熱手段は流量制御器によって各々
の流量及び供給時間が制御される可燃性ガス及び支燃性
ガスの混合ガスを燃焼して加熱するバーナーを含み、制
御手段は流量制御器を制御するものである。

【００１６】このように構成すると、流量制御器によっ
てバーナーによる加熱程度が制御される。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、加熱手段は高周波発振器から高周波
電流が供給される加熱コイルを含み、制御部は高周波発
振器を制御するものである。

【００１８】このように構成すると、高周波発振器によ
って加熱コイルによる加熱程度が制御される。

【００１９】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明の構成において、加熱手段は、その位置が位置制御器
によって制御される設置台に取り付けられるバーナーを
含み、制御手段は位置制御器を制御するものである。

【００２０】このように構成すると、バーナー位置の変
化によって接合部分に加わる熱量が変化する。

【００２１】請求項６記載の発明は、請求項２から請求
項５のいずれかに記載の発明の構成において、撮像手段
はＣＣＤカメラを含み、制御手段は撮像された置きろう
の外郭線の変化を判別するものである。

【００２２】このように構成すると、置きろうの形状変
化はその外郭線の変化となって表れる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明は、置きろうの形状変化に応じて接合部分の温度の上
昇が制御されるので、ろう付け環境等にかかわらず、接
合部分の局部過熱を生ずるおそれはなく安定したろう付
けが可能となる。

【００２４】請求項２記載の発明は、置きろうの形状変
化に応じて接合部分の温度の上昇が制御されるので、ろ
う付け環境等にかかわらず、接合部分の局部過熱を生ず
るおそれはなく安定したろう付けが可能となる。

【００２５】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、バーナーによる加熱程度が制御され
るので、接合部分の温度上昇が確実に制御され、使い勝
手がよい。

【００２６】請求項４記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、加熱コイルによる加熱程度が制御さ
れ、接合部分の温度上昇が確実に制御されるので使い勝
手がよい。

【００２７】請求項５記載の発明は、請求項２記載の発
明の効果に加えて、接合部分に加わる熱量が変化するの
で、接合部分の温度上昇が制御される。

【００２８】請求項６記載の発明は、請求項２から請求
項５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、確実に置
きろうの変化を判別できるので、装置の信頼性が向上す
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態によるろう付け装置の概略構成を示したブロック図で
ある。

【００３０】図を参照して、ろう付け装置１３は被ろう
付け物を加熱するためのバーナー１９と、バーナー１９
が設置されその位置を自在に調整するための設置台２０
と、設置台２０によるバーナー１９の位置制御を行うた
めの位置制御器２８と、バーナー１９に供給するガス量
を制御するための流量制御器２４と、被ろう付け物に設
置された置きろう１５の形状変化を撮像するための撮像
カメラ３０と、撮像カメラ３０から出力された撮像デー
タに基づいて、流量制御器２４及び位置制御器２８又は
流量制御器２４若しくは位置制御器２８を制御するため
の制御部３３とから構成される。

【００３１】この実施の形態においては、被ろう付け物
として、接合部材１１と被接合部材１２とが重なるろう
付け面の各々に糊状フラックスを塗布して組立て、その
接合部分にリング状の置きろう１５を設置したものを対
象としている。撮像カメラ３０はこの置きろう１５の形
状を撮像する位置に調整されて設置されている。

【００３２】流量制御器２４にはプロパン等の可燃性ガ
ス２２及び酸素よりなる支燃性ガス２３が供給されてお
り、流量制御器２４はこれらのガスの流量や供給時間を
制御部３３の制御の下で調整し、調整された可燃性ガス
２２及び支燃性ガス２３は混合器２６で混合されてバー
ナー１９に供給される。

【００３３】一方、設置台２０は制御部３３の指示の下
で、位置制御器２８の制御によって矢印で示す方向、す
なわち上下あるいは前後の方向にバーナー１９の位置を
調整する。

【００３４】図２は図１において撮像カメラ３０によっ
て撮像された置きろう１５の形状変化を示した図であ
り、図３は接合部材１１及び被接合部材１２の接合部分
の温度変化を示したグラフである。

【００３５】これらの図を参照して、接合部材１１及び
被接合部材１２を組立てて置きろう１５を設置した後ろ
う付け作業が開始されると、制御部３３の指示によって
流量制御器２４は最大流量の可燃性ガス２２及び支燃性
ガス２３を混合器２６に供給する。バーナー１９は、混
合器２６で混合されたガスを燃焼して接合部材１１及び
被接合部材１２の接合部分を加熱する。この時バーナー
１９は、位置制御器２８の制御によって設置台２０を介
して被ろう付け物に近づくように移動する。これによっ
て接合部分、すなちわちろう付け部の温度は図３の時刻
Ｔ_１までほぼ直線状に上昇する。

【００３６】この時撮像カメラ３０によって撮像された
画像は図２において“Ｘ”部分の映像となっている。す
なわち置きろう１５の外側の外郭線１６は円形状を有し
ている。

【００３７】図３に戻って、時刻Ｔ_１になるとろう付け
部の温度はろう材の固相線に相当する温度Ｐ_１に到達す
る。そのため置きろう１５は外側から溶融が開始され、
その外観形状が変化を始める。そしてさらにろう付け部
の温度が上昇して時刻Ｔ_２となると、ろう付け部の温度
はろう材の液相線に相当する温度Ｐ_２に到達する。この
状態になると、置きろう１５はほぼ全体が溶融してその
一部は接合部材１１と被接合部材１２の隙間に流れ込
み、且つ露出部分については図２の（２）に示すような
形状の外郭線１６が形成される。

【００３８】この時撮像カメラ３０の撮像データは図２
の（２）に示す“Ｙ”部分の画像データとなるため、図
２の（１）に示す “Ｘ”部分の画像データと大きく異
なることになる。この置きろう１５の外郭線１６の変化
を制御部３３は判別し、所定の変化のタイミングでろう
付け部の温度がそれ以上に上昇しないように流量制御器
２４に指示信号を出力する。

【００３９】すなわち、流量制御器２４はこの制御部３
３からの信号によって可燃性ガス２２及び支燃性ガス２
３の流量を所定量以下になるように制御し、且つその状
態を維持すべき時間をタイマー等を用いて設定する。こ
のように流量制御器２４によって可燃性ガス２２及び支
燃性ガス２３の流量が制限されることにより、バーナー
１９の火力は所定量に調整される。すなわち、図３にお
いて時刻Ｔ_２から時刻Ｔ_３の間において、ろう付け部の
温度がろう材の液相線に相当する温度Ｐ_２を維持するよ
うに加熱されることになる。この制御によって、ろう付
け部の温度が母材の溶融温度に相当する温度Ｐ_３に到達
して生じる火当たりやバーニング等の母材の欠陥を引き
起こすことはない。

【００４０】時刻Ｔ_３となって置きろう１５が完全に溶
融して図２の（２）の状態に外郭線１６が変形したこと
を、撮像カメラ３０によって得られた撮像データで制御
部３３が確認すると、ろう付け部の温度を図のように下
げていくように流量制御器２４に対して指示信号を出力
する。これによってバーナー１９の加熱量は所定量以下
に低下するように制御されることになる。

【００４１】なお、上記の説明においてはバーナー１９
の加熱量を流量制御器２４を制御することによって達成
しているが、これとは別に又はこれと共に位置制御器２
８を制御して、バーナー１９とろう付け対象物との距離
を調整することによって図３に示すろう付け部の温度を
確保するように制御してもよい。

【００４２】図４はこの発明の第１の実施の形態におい
て撮像カメラ３０によって得られる撮像データの他の例
を示した図である。

【００４３】図を参照して、この例においてはその
（１）に示しているように、ろう付け開始の前の置きろ
う１５の上下に現れる２本の外郭線１６ａ，外郭線１６
ｂを画像データとして制御部３３に取込んでおく。そし
て、ろう付け部の温度がろう材の液相線に相当する温度
となり、置きろう１５が完全に溶融すると、置きろう１
５の外郭線１６ａ，外郭線１６ｂは図４の（２）に示す
ようにほとんど認識できなくなるように変化する。従っ
てこの状態を撮像カメラ３０が撮像データとして制御部
３３に出力した段階でこれを置きろう１５の形状変化と
してみなし、バーナー１９の加熱量、加熱位置等を制御
すれば、母材を溶融させることなく図３に示すようなろ
う付け部の温度を同様に確保することができる。

【００４４】図５はこの発明の第２の実施の形態による
ろう付け装置の概略構成を示したブロック図である。

【００４５】図を参照して、この実施の形態の特徴は、
接合部材１１及び被接合部材１２の接合部分の加熱手段
として高周波発振器３７から高周波電流が供給される加
熱コイル３６を配置することによって達成した点であ
る。そして接合部材１１及び被接合部材１２の接合部分
に設置されるリング状の置きろう１５の形状を撮像する
撮像カメラ３０は、先の実施の形態と同様に設けられて
おり、この撮像カメラ３０の撮像データは制御部３３に
入力され、制御部３３はこの撮像データの内容を判別し
て高周波発振器３７に制御信号を出力する。

【００４６】接合部材１１及び被接合部材１２が組立て
られ置きろう１５が設置されてろう付け作業が開始され
ると、制御部３３は高周波発振器３７に指示信号を送
り、撮像カメラ３０はこの信号に応答して最大限の高周
波電流を加熱コイル３６に供給する。これによって接合
部材１１及び被接合部材１２の接合部分は加熱コイル３
６によって誘導加熱され、その温度が上昇する。

【００４７】ろう付け部の温度がろう材の固相線に相当
する温度を超えると、置きろう１５は溶融を開始しその
形状の変化が始まる。そして更に接合部分の温度が上昇
して置きろう１５の液相線に相当する温度に達すると、
置きろう１５は完全溶融してその外郭線の形状が大きく
変化する。

【００４８】この変化を撮像カメラ３０からの撮像デー
タによって制御部３３が認識すると高周波発振器３７に
指示信号を送り、接合部材１１及び被接合部材１２の接
合部分がそれ以上の温度上昇とならないように加熱コイ
ル３６に対する供給電流を制限する。これによって接合
部材１１及び被接合部材１２の接合部材の温度はその溶
融温度に達することはなく、火当たりやバーニングを生
じるおそれはない。

【００４９】そして置きろう１５が完全に溶融して所望
の形状のフィレットが形成されたことを撮像カメラ３０
の撮像データによって確認すると、制御部３３は高周波
発振器３７に対して更に制御信号を出力し、これによっ
て接合部材１１及び被接合部材１２の接合部分の温度は
所望の温度となるように制御されることになる。

【００５０】尚、上記の各実施の形態では、置きろうと
してリング状のろう材を使用しているが、ろう材はこれ
以外の形状のものであってもよい。

【００５１】又、上記の各実施の形態では、ろう材の外
郭線の判別の仕方を２種類提示しているが、これ以外の
判別の仕方を採用してもよい事は言うまでもない。

【００５２】更に、上記の各実施の形態では、ろう付け
の対象としてアルミニュウム部品を前提としているが、
これ以外の材質による部品のろう付けにも同様に適用で
きる。

【００５３】更に、上記の第１の実施の形態では、可燃
性ガス及び支燃性ガスの各々の流量を制御する流量制御
器を制御部が制御しているが、これらの混合ガスの流量
を直接制御するようにしてもよい。

【００５４】更に、上記の第１の実施の形態では、被ろ
う付け物を加熱するバーナは１台としているが、ろう付
け対象に応じて複数のバーナを用い、これらの加熱量を
各バーナの加熱に対応する位置の置きろうの形状の変化
に基づいて個別に制御するようにすれば、より細かなろ
う付けの制御が可能となる。

【００５５】更に、上記の第２の実施の形態では、加熱
コイルの位置を固定としているが、これを移動可能とし
てろう材の形状の変化に応じて移動させるようにし、被
ろう付け対象物への加熱量を制御するようにしてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態によるろう付け装
置の概略構成を示したブロック図である。

【図２】図１で示した撮像カメラ３０による撮像データ
の変化を示した図である。

【図３】図１で示した接合部材１１及び被接合部材１２
の接合部分の温度変化を示したグラフである。

【図４】図１で示した撮像カメラ３０によって得られた
撮像データの他の例を示した図である。

【図５】この発明の第２の実施の形態によるろう付け装
置の概略構成を示した図である。

【図６】従来の置きろうを用いたトーチろう付けの概要
を示したブロック図である。

【符号の説明】

１１…接合部材 １２…被接合部材 １３…ろう付け装置 １５…置きろう １９…バーナー ２０…設置台 ２２…可燃性ガス ２３…支燃性ガス ２４…流量制御器 ２８…位置制御器 ３０…撮像カメラ ３３…制御部 ３６…加熱コイル ３７…高周波発振器 尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合部材と被接合部材との接合部分を置
   きろうを用いてろう付けするろう付け方法であって、 前記置きろうの形状を認識しつつ、前記接合部分を加熱
   手段で加熱し、 前記置きろうの形状の変化に応答して、前記接合部分が
   所定温度以上にならないように前記加熱手段を制御す
   る、ろう付け方法。
2. 【請求項２】 接合部材と被接合部材との接合部分を置
   きろうを用いてろう付けするろう付け装置であって、 前記置きろうの形状を撮像する撮像手段と、 前記接合部分を加熱する加熱手段と、 前記撮像された置きろうの形状変化を判別し、前記判別
   された変化に応答して、前記接合部分が所定温度以上に
   ならないように前記加熱手段を制御する制御手段とを備
   えた、ろう付け装置。
3. 【請求項３】 前記加熱手段は、流量制御器によって各
   々の流量及び供給時間が制御される可燃性ガス及び支燃
   性ガスの混合ガスを燃焼して加熱するバーナーを含み、 前記制御手段は、前記流量制御器を制御する、請求項２
   記載のろう付け装置。
4. 【請求項４】 前記加熱手段は、高周波発振器から高周
   波電流が供給される加熱コイルを含み、 前記制御部は、前記高周波発振器を制御する、請求項２
   記載のろう付け装置。
5. 【請求項５】 前記加熱手段は、その位置が位置制御器
   によって制御される設置台に取り付けられたバーナーを
   含み、 前記制御手段は、前記位置制御器を制御する、請求項２
   記載のろう付け装置。
6. 【請求項６】 前記撮像手段はＣＣＤカメラを含み、 前記制御手段は、前記撮像された置きろうの外郭線の変
   化を判別する、請求項２から請求項５のいずれかに記載
   のろう付け装置。