JP2011167711A - ろう付け用治具 - Google Patents

Abstract

【課題】ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、ろう付け用治具とろう付け対象物との線膨張差の影響による、ろう付け部材の位置ズレを防止し、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持することが可能なろう付け用治具を提供することを課題とする。
【解決手段】互いに上下方向に対向して配設され、冷却器５１と絶縁基板５２とを重ね合わせた状態で同時に挟持する下板部材２１と上板部材２２とを有し、下板部材２１の上板部材２２側には平面状の上面２１ａが設けられ、上板部材２２の下板部材２１側には任意の方向に転動可能な球体３３が設けられ、冷却器５１を下板部材２１の上面２１ａ上に載置するとともに、絶縁基板５２を冷却器５１の上板部材２２側に載置しつつ、球体３３を前記絶縁基板５２に当接させた状態で、下側部材２１と上側部材２２とによる冷却器５１および絶縁基板５２の挟持を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持するためのろう付け用治具の技術に関する。

従来から、例えばアルミニウム合金からなる冷却器や熱交換器などのように、通常の溶接による製造が困難な金属製品においては、ろう付けによる接合が行われている。
前記ろう付けは一般的に、ろう付け対象物と、該ろう付け対象物にろう付けしようとする部材（以下、「ろう付け部材」と記す）と、の間にろう材を配設して、これらろう付け対象物とろう付け部材とを予め組み付けた後に、加熱炉によって高温状態にまで加熱することによって行われる。
すると、加熱炉によって加熱されたろう材が溶融され、溶融されたろう材が接着剤として機能し、ろう付け部材はろう付け対象物に接合されるのである。

ところで、このようなろう付けを行う際は、加熱炉によってこれらろう付け対象物とろう付け部材とを加熱する間、ろう付け対象物におけるろう付け部材のろう付け位置（最終的に製品として要求される、ろう付け対象物に対するろう付け部材のろう付け位置）を保持する必要がある。
そこで、このようなろう付け対象物に対するろう付け部材のろう付け位置を保持するために、ろう付け用治具が用いられる。

ここで、従来のろう付け用治具１０１の構成について、図５、および図６を用いて説明する。
図５は、従来のろう付け用治具１０１の全体的な構成を示した側面断面図である。
また、図６は従来のろう付け用治具１０１を用いてろう付けを行う際における、ろう付け対象物の熱膨張の状態を示した図である。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図５、および図６における矢印Ａの方向を前方と規定して記載する。また、図５、および図６においては、図面上の上下方向をろう付け用治具１０１の上下方向と規定して、以下説明する。

図５に示すように、ろう付け用治具１０１は、主に治具フレーム１０２や、複数の加圧装置１０３・１０３などにより構成される。
治具フレーム１０２は、板状部材からなる上板部材１２１と下板部材１２２とを有し、これら上下両板部材１２１・１２２は、互いに平面部を対向させて並設される。
そして、これら上下両板部材１２１・１２２を複数の連結部材１２３・１２３・・・（図５、および図６においては、二本のみ記載）によって連結することで、治具フレーム１０２は枠体構造に形成される。

加圧装置１０３は、本体部１０３ａやロッド部１０３ｂなどを有して構成される。
前記ロッド部１０３ｂは、例えば丸棒部材から形成され、本体部１０３ａに挿設されるとともに、該本体部１０３ａに対して軸心方向に沿って進退可能に設けられる。
一方、治具フレーム１０２の上部板材１２１には、上下方向に貫通する複数の貫通孔１２１ａ・１２１ａが穿孔される。
そして、複数の加圧装置１０３・１０３は、ロッド部１０３ｂ・１０３ｂを前記貫通孔１２１ａ・１２１ａに挿入しつつ、本体部１０３ａ・１０３ａを上板部材１２１の上面に配置して、治具フレーム１０２に各々固設される。

このような構成からなるろう付け用治具１０１を用いて、ろう付け対象物に対するろう付け部材のろう付け位置を保持するには、以下の手順により行われる。
即ち、図６（ａ）に示すように、例えばろう付け対象物の一例として、アルミニウム合金製の板状部材からなり、水平方向に延出する基板１５１を、また、ろう付け部材の一例として、該基板１５１に比べて表面積の小さな板状部材からなる複数の絶縁基板１５２・１５２を各々想定し、該基板１５１上面のろう付け位置に絶縁基板１５２・１５２をろう付けする場合、先ず、基板１５１上面の所定の位置（ろう付け位置）において、シート状のろう材１５３・１５３を各々間に挟んで、絶縁基板１５２・１５２を載置する。

次に、前述のごとく組み付けられた、これら基板１５１や絶縁基板１５２・１５２を治具フレーム１０２内に投入し、下板部材１２２の上面に載置する。
即ち、ろう付け対象物である基板１５１が、一方側（上面側）においてろう付け部材である複数の絶縁基板１５２・１５２が配設されるとともに、他方側（下面側）において前記下板部材１２２の上面と当接された状態によって、これら基板１５１や絶縁基板１５２・１５２は下板部材１２２の上面に載置される。

その後、加圧装置１０３・１０３のロッド部１０３ｂ・１０３ｂを、軸心方向に沿って各々下方（治具フレーム１０２の内部方向）に進出させて、ロッド部１０３ｂ・１０３ｂにより絶縁基板１５２・１５２の上面を押圧することで、これら基板１５１や絶縁基板１５２・１５２は、下板部材１２２の上面と、ロッド部１０３ｂ・１０３ｂの下端部とによって挟持される。
その結果、ろう付け対象物である基板１５１に対する、ろう付け部材である複数の絶縁基板１５２・１５２のろう付け位置が、各々保持されるのである。

ここで、ろう付け用治具１０１によってろう付け位置を保持された、これら基板１５１や絶縁基板１５２・１５２を加熱炉内に投入して加熱すると、ろう付け用治具１０１と基板１５１との線膨張（熱による固体の長さの変化）差の影響により、基板１５１における絶縁基板１５２・１５２のろう付け位置に対して、位置ズレが発生する。

即ち、炭素鋼を主な材料とするろう付け用治具１０１に比べて、アルミニウム合金を主な材料とする基板１５１は、加熱による線膨張率が大きい。
よって、図６（ｂ）に示すように、基板１５１は治具フレーム１０２の上板部材１２１に比べて、より大きく外方向（平面視において、基板１５１の図心を中心にして、基板１５１の表面積が広がる方向）に膨張することとなり、加圧装置１０３・１０３のロッド部１０３ｂ・１０３ｂに対する複数の絶縁基板１５２・１５２のろう付け位置（図６（ｂ）に示す絶縁基板１５２ａ・１５２ａの位置）は、基板１５１の膨張に追従して外方向に移動する。
なお、図６（ｂ）においては、断面図であるため、基板１５１の膨張する方向は、矢印Ｂにて示す前後方向として記載している。

しかし、加熱炉によってこれら基板１５１や、絶縁基板１５２・１５２を加熱している間においては、ろう材１５３・１５３は溶融された状態にあり、基板１５１と絶縁基板１５２・１５２との間における結合力は、殆ど発生していない状態にある。

一方、絶縁基板１５２・１５２は、ロッド部１０３ｂ・１０３ｂの下方（ロッド部１０３ｂの軸心方向であって、下板部材１２２側の方向）に向かう押圧力によって、前記ロッド部１０３ｂ・１０３ｂに対する相対位置を強固に保持される。

その結果、基板１５１に対する絶縁基板１５２・１５２の実際の位置については、所定のろう付け位置（図６（ｂ）に示す絶縁基板１５２ａ・１５２ａの位置）に比べて、各々内方向（平面視において、基板１５１の図心に向かう方向）にズレが発生することとなる。

その後、図６（ｃ）に示すように、ろう付け用治具１０１によってろう付け姿勢を保持された基板１５１と絶縁基板１５２・１５２とを、加熱炉内より取り出して常温（外気温度）にまで冷却すると、溶融したろう材１５３・１５３が凝固し始め、基板１５１と絶縁基板１５２・１５２との間に結合力が発生する。
よって、絶縁基板１５２・１５２は、基板１５１のろう付け位置（図６（ｃ）に示す絶縁基板１５２ａ・１５２ａの位置）に対して位置ズレを生じた状態のまま、基板１５１によってろう付けされることとなる。

このように、従来のろう付け用治具を用いて、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際、ろう付け用治具とろう付け対象物とにおける線膨張差の影響により、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持することが困難であった。

そこで、このような問題点を改善するべく、以下に示す様々な技術が開示されている。
即ち、「特許文献１」においては、被ろう接熱交換器の両側面のそれぞれにそえられる一対の当て板と、両当て板の相対する両端部同士をそれぞれ締付ける二対のボルト・ナットとよりなるアルミニウム製熱交換器のろう接治具において、ボルトがアルミニウム製であり、ボルトに、これの軸部にルーズにはめ被せられる中空棒状または少なくとも軸部にあけられた軸孔にルーズにはめ入れられる中実棒状のステンレス製補強部材が備えられていることを特徴とするアルミニウム製熱交換器のろう接治具に関する技術が開示されている。

また、「特許文献２」においては、互いに近接離間可能な一対の加圧板と、少なくともいずれか一方の上記加圧板と、上記一対の加圧板の間に配置されたろう付け部材との間に配設された弾発部材と、上記一対の加圧板の離間距離を規定することにより、上記ろう付け部材を上記弾発部材を介して加圧拘束する拘束部と、を備えたろう付け用治具において、上記弾初部材が、少なくとも上記ろう付け部材周縁部を加圧する大径のコイルバネと、該コイルバネの内側に配設された小径のコイルバネとを有して構成されることを特徴とするろう付け用治具に関する技術が開示されている。

実開昭６３−１７４９６６号公報 実開平５−８８７７０号公報

しかし、前記「特許文献１」や前記「特許文献２」における技術では、互いに対向して配設される二枚の板状部材（図５における上下両板部材１２１・１２２）において、これら板状部材と直交する方向（図５における上下方向）に関する、ろう付け対象物の熱膨張については対応可能であっても、これら板状部材と平行する方向（図６における水平方向、即ち矢印Ｂの方向）に関する、ろう付け対象物の熱膨張については対応することができない。
よって、ろう付け用治具とろう付け対象物との線膨張差の影響による、該ろう付け対象物の構成部品の位置ズレを防止することは困難である。

本発明は、以上に示した問題点を鑑みてなされたものであり、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、ろう付け用治具とろう付け対象物との線膨張差の影響による、ろう付け部材の位置ズレを防止し、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持することが可能なろう付け用治具を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持するためのろう付け用治具であって、互いに対向して配設され、前記ろう付け対象物と前記ろう付け部材とを重ね合わせた状態で同時に挟持する第一加圧部材と第二加圧部材とを有し、前記第一加圧部材の前記第二加圧部材側には、平面状の載置面が設けられ、前記第二加圧部材の前記第一加圧部材側には、任意の方向に転動可能な転動体が設けられ、前記ろう付け対象物を前記第一加圧部材の載置面上に載置するとともに、前記ろう付け部材を前記ろう付け対象物の前記第二加圧部材側に載置しつつ、前記転動体を前記ろう付け部材に当接させた状態で、第一加圧部材と第二加圧部材とによる前記ろう付け対象物およびろう付け部材の挟持を行うものである。

請求項２においては、請求項１に記載のろう付け用治具であって、前記ろう付け用治具は、前記第二加圧部材に前記転動体を支持させる押圧部を備え、前記押圧部は、棒状に形成される本体部と、前記本体部の一端部に配設され、前記転動体を転動可能に支持するホルダー部とを有するとともに、前記ホルダー部を前記第一加圧部材側に向けた姿勢に配置された状態で、前記第二加圧部材に支持されるものである。

請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のろう付け用治具であって、前記ろう付け用治具は、前記ろう付け対象物および前記ろう付け部材の挟持方向に沿って前記第二加圧部材を移動させ、前記第一加圧部材に対して前記第二加圧部材を近接させる可動手段を備え、前記可動手段は、前記第一加圧部材に立設され、前記挟持方向における前記第二加圧部材側に延出するガイド部と、前記ガイド部に備えられる付勢手段とを備え、前記第二加圧部材は、前記ガイド部により前記挟持方向へ摺動可能に支持され、前記付勢手段は、前記第二加圧部材を前記挟持方向に沿って前記第一加圧部材側へ付勢するものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明に拠れば、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、ろう付け用治具とろう付け対象物との線膨張差の影響による、ろう付け部材の位置ズレを防止し、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持することが可能なろう付け用治具を提供することができる。

本発明の一実施例に係る、ろう付け用治具の全体的な構成を示した側面断面図。 同じく、ろう付け用治具の全体的な構成を示した平面図であり、紙面向かって下側は、図１に示すＸ１断面から見た平面断面図であり、紙面向かって上側は、図１に示すＸ２断面から見た平面断面図。 押圧部の近傍を示した側面断面図。 ろう付けを実行する際における冷却器上面の熱膨張の状態を示した図であり、（ａ）は常温時における冷却器の上面近傍を示した側面断面図、（ｂ）は高温時における冷却器の上面近傍を示した側面断面図。 従来のろう付け用治具の全体的な構成を示した側面断面図。 従来のろう付け用治具を用いてろう付けを実行する際におけるろう付け対象物の熱膨張の状態を示した図であり、（ａ）は常温時におけるろう付け対象物を示した側面断面図、（ｂ）は高温時におけるろう付け対象物を示した側面断面図、（ｃ）はろう付け終了後、再び常温に戻った状態におけるろう付け対象物を示した側面断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。

［ろう付け用治具１の全体構成］
先ず、本実施例におけるろう付け用治具１の全体構成について、図１、および図２を用いて説明する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図１、および図２における矢印Ａの方向を前方と規定して記載する。また、図１においては、図面上の上下方向をろう付け用治具１の上下方向と規定して、以下説明する。

ろう付け用治具１は、ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持するための治具である。
ろう付け用治具１は、治具フレーム２や、治具フレーム２に固設される複数の押圧部３・３・・・などを有して構成される。

先ず始めに、治具フレーム２について説明する。
治具フレーム２は、ろう付け用治具１の基部となる部位であり、枠体構造に形成される。
治具フレーム２は、下板部材２１や、上板部材２２や、これら上下両板部材２１・２２を連結する複数の連結装置２３・２３・・・などにより構成される。

下板部材２１は、ろう付けを行うろう付け対象物とろう付け部材とを載置する載置台として設けられ、平面部を有して形成される。
即ち、下板部材２１は矩形状の板状部材からなり、その上面２１ａは機械加工によって水平面状の平面部として形成される。

そして、ろう付け用治具１によって、ろう付け対象物におけるろう付け部材のろう付け位置を保持する際は、前記上面２１ａに、これらろう付け対象物とろう付け部材とが載置される。

平面視において、下板部材２１の四隅には、下板部材２１の板面に対して直交する方向に貫通する貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・が各々穿孔される。
そして、これら貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・を介して、後述する複数の連結装置２３・２３・・・のロッド部材２４・２４・・・は、下板部材２１の上面２１ａに立設される。

上板部材２２は、ろう付け用治具１の天板として設けられ、下板部材２１の上方において、該下板部材２１と対向して配設されるとともに、複数の連結装置２３・２３・・・によって、下板部材２１に対して上下方向に移動可能に設けられる。

即ち、上板部材２２は、下板部材２１と略同形状、即ち矩形状の部材からなり、下板部材２１に対して上方側（下板部材２１との直行方向であって、該下板部材２１の上面２１ａ側）に一定の間隔を有して、下板部材２１と平行に配設されるとともに、連結装置２３・２３・・・が有するロッド部材２４・２４・・・に沿って、上下方向に移動可能に設けられる。

上板部材２２には、上板部材２２の板面に対して直交する方向に貫通する複数の第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・が穿孔され、これら第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・を介して、後述する押圧部３・３・・・が上板部材２２に嵌設される。

また、平面視において、上板部材２２の四隅には、上板部材２２の板面に対して直交する方向に貫通する第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・が各々穿孔され、これら第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・を介して、上板部材２２は、複数の連結装置２３・２３・・・と連結される。

なお、これら複数の第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・は、ろう付け対象物を下板部材２１の上面２１ａに載置し、ろう付け部材を前記ろう付け対象物の上板部材２２側に載置した際、平面視において、前記ろう付け対象物におけるろう付け位置に載置されたろう付け部材の中心と、略同じ位置に各々形成される。

また、第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・は、平面視において、下板部材２１の四隅に穿孔される貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・と、略同じ位置に各々形成される。

連結装置２３は、下板部材２１と上板部材２２とを互いに連結するとともに、下板部材２１に対する上板部材２２の移動方向を上下方向に規制するための装置である。
連結装置２３は、ロッド部材２４や、付勢手段２５などを有して構成される。

ロッド部材２４は、中実形状の丸棒部材から形成される。
ロッド部材２４の一方の端部には雄螺子部２４ａが形成され、また、他方の端部には、ロッド部材２４の中央部の径よりも縮径された部分である縮径部２４ｂが同軸上に形成される。

前記縮径部２４ｂの軸心方向断面は、下板部材２１に穿孔される貫通孔２１ｂの軸心方向断面と同程度に形成される。
そして、縮径部２４ｂ・２４ｂ・・・を貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・に対して下板部材２１の上方より挿嵌することで、複数のロッド部材２４・２４・・・は、下板部材２１の上面２１ａの四隅において、雄螺子部２４ａ・２４ａ・・・を上方に向けつつ下板部材２１に対する直交方向に各々立設される。
つまり、縮径部２４ｂが下板部材２１に嵌設された各ロッド部材２４は、下板部材２１から上板部材２２に向けて、下板部材２１および上板部材２２に対して直交する方向に延出する。

なお、これら複数のロッド部材２４・２４・・・は、貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・を介して、下板部材２１の上面２１ａ上に立設された後、溶接などを用いて各々該下板部材２１に対して固着される。

一方、下板部材２１に立設される複数のロッド部材２４・２４・・・の上端部には、上板部材２２が挿設される。
即ち、各ロッド部材２４の上端部の外径は、上板部材２２に穿孔される第二貫通孔２２ｂの内径と同程度の大きさに形成される。

また、前述のとおり、上板部材２２における第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・は、平面視において、下板部材２１の四隅に穿孔される貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・の位置、つまり各貫通孔２１ｂ・２１ｂ・・・の位置に立設されるロッド部材２４・２４・・・の位置と、略同じ位置に配置される。

そして、各ロッド部材２４・２４・・・の上端部を、上板部材２２の下方より第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・にそれぞれ挿入することで、上板部材２２は、ロッド部材２４・２４・・・に挿設されるのである。
これにより、上板部材２２は、ロッド部材２４・２４・・・によりろう付け対象物およびろう付け部材の挟持方向へ摺動可能に支持される。

付勢手段２５は、上板部材２２を下方に向かって付勢するための部位であり、例えば圧縮コイルなどにより構成される。
付勢手段２５・２５・・・は、第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・を貫通して上板部材２２から上方へ延出する部分のロッド部材２４・２４・・・（より詳しくは、雄螺子部２４ａ・２４ａ・・・）に、それぞれ外嵌される。

また、ロッド部材２４・２４・・・の雄螺子部２４ａ・２４ａ・・・には上方からナット２６・２６・・・が螺挿されており、付勢手段２５・２５・・・はナット２６・２６・・・と上板部材２２との間に介装されることとなる。

そして、ナット２６・２６・・・と上板部材２２との間で圧縮された状態にある付勢手段２５・２５・・・は、その上端がナット２６・２６・・・の下面に当接するとともに、その下端が上板部材２２の上面に当接することにより、ロッド部材２４・２４・・・に対して摺動可能に挿設される上板部材２２を下方に付勢することとなる。

このように、治具フレーム２は、これら上下両板部材２１・２２と、複数の連結装置２３・２３・・・とによって、枠体構造に形成されるとともに、上下両板部材２１・２２は、上下方向に平行、且つ互いに水平状態となるようにして配設される。

そして、上板部材２２は、連結装置２３・２３・・・のロッド部２４・２４・・・に沿って、上下方向に摺動移動可能に配設されるとともに、連結装置２３・２３・・・の付勢手段２５・２５・・・によって、下方に向かって付勢される。

換言すれば、ろう付け用治具１は、上板部材２２を、ろう付け対象物である冷却器５１とろう付け部材である絶縁基板５２・５２・・・とを挟持する方向（上板部材２２において、下板部材２１と直交しつつ、該下板部材２１側に向かう方向）に沿って移動させ、下板部材２１に対して上板部材（第二加圧部材）２２を近接させる可動手段としての連結装置２３を有するのである。

次に押圧部３について説明する。
押圧部３は、球体３３を有するとともに上板部材２２に支持される部位であり、該押圧部３により球体３３が上板部材２２に対して支持される。上板部材２２は、球体３３をろう付け部材に当接することで、下板部材２１とともに、ろう付け対象物とろう付け部材とを同時に挟持し、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持する。
つまり、ろう付け用治具１は、上板部材２２に球体３３を支持させる押圧部３を備えている。

押圧部３は本体部３１や、該本体部３１の一方の端部に固設され、球体３３を転動可能に支持するホルダー部３２などにより構成される。

そして、押圧部３・３・・・は、上板部材２２の第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・の個数と同じ個数だけ設けられ、各第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・に、各押圧部３・３・・・における本体部３１の他方の端部を嵌設することで、ホルダー部３２・３２・・・側を下方に向けつつ上板部材２２に支持される。
このように上板部材２２に支持される押圧部３・３・・・の下端部（球体３３）は、ろう付け対象物およびろう付け部材を挟持する際に、前記ろう付け部材の上面に各々当接される。

その結果、治具フレーム２の内部に載置されるろう付け対象物とろう付け部材とは、下板部材２１の上面２１ａと、複数の押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・表面とにより挟持され、ろう付け対象物に対するろう付け部材のろう付け位置は保持される。

［押圧部３］
次に、本実施例における押圧部３の構成について、図３を用いて詳述する。
なお、以下の説明に関しては、便宜上、図３における矢印Ａの方向を前方と規定して記載する。また、図３においては、図面上の上下方向を押圧部３の上下方向と規定して、以下説明する。

押圧部３は前述の通り、主に本体部３１やホルダー部３２などを有して構成される。
本体部３１は、中実形状の丸棒部材から形成される。
本体部３１の一方の端部には、ホルダー部３２が固設され、また、他方の端部には、本体部３１の中央部の径よりも縮径された部分である縮径部３１ａが同軸上に形成される。

なお、前記縮径部３１ａの外径は、上板部材２２に穿孔される第一貫通孔２２ａの内径と同程度の大きさに形成される。

ホルダー部３２は、下方に向かって縮径する逆台形円錐形状の中空部材からなる側面部３２ａと、側面部３２ａの上下両端部に各々固設される上板部３２ｂ、および下板部３２ｃとにより形成される。

そして、ホルダー部３２は、前記本体部３１と同軸上に配設されるとともに、該ホルダー部３２の上板部３２ｂの上面が本体部３１の一方の端部（より詳しくは、本体部３１において、縮径部３１ａ側とは反対側の端部）に溶接などにより固着されることで本体部３１に接続されている。

下板部３２ｃの平面視中央部には、該下板部３２ｃの略全領域に渡る円形状の貫通孔３２ｄが穿孔され、該貫通孔３２ｄの内径寸法は、球体３３の直径寸法に比べて小さくなるように形成される。

そして、球体３３は、貫通孔３２ｄを介して、球体３３の下端部を外部に突出するようにしてホルダー部３２の内部に配設されるとともに、ホルダー部３２の内部に設けられるカシメ部３２ｅによって、任意の方向に転動可能に支持される。

即ち、カシメ部３２ｅは、中空の球状部材の略下半部を除去して構成された球面状の内周面を有する袋構造からなり、球体３３を支持するカシメ部３２ｅの内周面は、球体３３の外周面に沿って、僅かな隙間を有して形成されるとともに、カシメ部３２ｅの下端部は、下板部３２ｃの貫通孔３２ｄと同程度に形成され、該貫通孔３２ｄの外縁に固設される。

このような形状からなるカシメ部３２ｅの内部に球体３３を内挿することで、球体３３は、貫通孔３２ｄより脱落することなく、ホルダー部３２によって任意の方向に転動可能に支持されるのである。

このように、押圧部３は本体部３１と、本体部３１の一方の端部（下端部）に配設され、本体部３１との対向側（下方側）において、カシメ部３２ｅを介して球体３３を転動可能に支持するホルダー部３２とを有して構成される。

そして、複数の押圧部３・３・・・は、上板部材２２の下方より縮径部３１ａ・３１ａ・・・を貫通孔２２ａ・２２ａ・・・に挿嵌することで、上板部材２２の下面において、ホルダー部３２・３２・・・を下方に向けつつ垂設される。
つまり、各押圧部３は、ホルダー部３２を下板部材２１側に向けつつ、本体部３１の軸心方向がろう付け対象物および前記ろう付け部材の挟持方向（上板部材２２において、下板部材２１と直交しつつ、該下板部材２１側に向かう方向）となる姿勢に配置された状態で、上板部材２２に支持される。

即ち、前述のとおり、上板部材２２の第一貫通孔２２ａは、該上板部材２２と直行方向に穿孔されるとともに、下板部材２１の上面２１ａは、上板部材２２と平行に配設されることから、押圧部３は、下板部材２１の上面２１ａに対して本体部３１の軸心が直交する状態、且つ球体３３が下板部材２１に向くようにして、下板部材２１の上面２１ａと対向して配設される。

また、上述のとおり、上板部材２２は、第二貫通孔２２ｂ・２２ｂ・・・を介して、下板部材２１の上面２１ａに立設される複数のロッド部材２４・２４・・・に挿設されることから、これら複数の押圧部３・３・・・は、ロッド部材２４・２４・・・と、互いに平行に配設される。

なお、これら複数の押圧部３・３・・・は、第一貫通孔２２ａ・２２ａ・・・に縮径部３１ａを嵌挿した後に、溶接などにより上板部材２２に対して固着される。

そして、図１に示すように、連結装置２３の付勢手段２５によって、上板部材２２がロッド部材２４に沿って下方に向かって付勢されることで、押圧部３は、本体部３１の軸心方向に沿って下方側に移動し、ホルダー部３２に支持される球体３３は下板部材２１に対して近接される。

［ろう付け方法］
次に、本実施例におけるろう付け用治具１を用いた、ろう付け対象物とろう付け部材とのろう付け方法について、図１、図２、および図４を用いて説明する。
なお、以下の説明においては、例えばろう付け対象物の一例として、アルミニウム合金からなる冷却器５１を、また、ろう付け部材の一例として、インバーターモジュール（交流／直流変換装置）である複数の絶縁基板（ＤＢＡ：Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｒａｚｅｄ Ａｌｕｍｉｎｕｍ）５２・５２・・・とを想定し、冷却器５１の上面に、これら絶縁基板５２・５２・・・をろう付けする場合について記載する。

但し、本実施例におけるろう付け用治具１は、このような冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・などにろう付け対象物やろう付け部材を限定するものではなく、ろう付け用治具１自身と線膨張率の異なる材質から構成される、あらゆるろう付け対象物やろう付け部材に対して、位置ズレを発生させることなく、確実にろう付け対象物におけるろう付け部材のろう付け位置を保持するための治具である。

先ず、ろう付け対象物とろう付け部材との一例である、冷却器５１と絶縁基板５２の構成について、図１、および図２を用いて説明する。
冷却器５１は、冷却フレーム５３やフィン５４や天板５５などにより構成され、このような構成からなる冷却器５１の上面に複数の絶縁基板５２・５２・・・がろう付けされる。

冷却フレーム５３は冷却器５１の基部となる部位であり、上面全体を開口する矩形状の筐体構造に形成される。

フィン５４は、冷却フレーム５３内に導かれる冷却水の流動経路を形成するための部位であり、矩形状の板状部材からなる基板５４ａや、長方形状の板状部材からなる複数のフィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・などにより構成される。

基板５４ａは、冷却フレーム５３の底面部に比べて小さな表面積となるように形成され、前記底面部の上面において、平面視中央部に載置して固着される。

また、フィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・は、平面部を対向させて互いに一定の間隔を有して並設され、長手方向の一方側の側面を、基板５４ａの上面と当接するようにして、基板５４ａの上面に各々立設して固着される。なお、この際、これら複数のフィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・における長手方向の他方側の側面（フィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・の上端面）は、冷却フレーム５３の上端面と同一平面上に位置するようになっている。

このように、フィン５４は冷却フレーム５３内に内装され、互いに隣接されるフィン部材５４ｂ・５４ｂの間隙部によって、冷却フレーム５３内に導かれる冷却水の流動経路が形成されるのである。

天板５５は、水平方向に延出する矩形状の板状部材からなり、冷却フレーム５３の上面（開口）全体を塞ぐようにして、該冷却フレーム５３の上端部に固着される。なお、この際、天板５５の下面には、複数のフィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・の上端部も当接され固着される。

平面視において、天板５５の角部、より具体的には、冷却フレーム５３の内部であって、フィン５４を避けた位置には、二個所の貫通孔５５ａ・５５ｂが、天板５５の対角線上に穿孔される。

そして、冷却器５１の冷却フレーム５３内には、一方の貫通孔５５ａ（或いは、貫通孔５５ｂ）を介して冷却水が投入され、投入された冷却水は、複数のフィン部材５４ｂ・５４ｂ・・・によって形成される流動経路を通って冷却フレーム５３の内部全体に行き渡り、その後、冷却水は他方の貫通孔５５ｂ（或いは、貫通孔５５ａ）を介して、冷却フレーム５３の外部に排出されるようになっている。

このような各部位（冷却フレーム５３やフィン５４や天板５５）によって構成される冷却器５１の上面に、複数の絶縁基板５２・５２・・・がろう付けされる。
即ち、絶縁基板５２・５２・・・は、各々長方形状の板状部材から形成され、冷却器５１の天板５５上面において、予め定められた位置にろう付けによって貼設されるのである。

なお、ろう付け対象物とろう付け部材との一例である、これら冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・は、ろう付け用治具１と線膨張の異なる材質によって形成される。
即ち、主に炭素鋼からなる材料によって形成されるろう付け用治具１に対して、これら冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・は、冷却器５１としての高い熱伝導性を確保するべく、例えばアルミニウム合金などによって形成される。

次に、ろう付け用治具１を用いて冷却器５１の上面に絶縁基板５２・５２・・・をろう付けする際の具体的な手順について説明する。
先ず、連結装置２３・２３・・・の付勢手段２５・２５・・・による付勢力に抗して、上板部材２２がロッド部材２４に沿って上方側に移動され、押圧部３・３・・・の下端部に設けられる球体３３・３３・・・の位置が、上方（上板部材２２が下板部材２１から離間する方向）に移動される。

この際、治具フレーム２の下板部材２１の上面２１ａと、球体３３の下端部との間隔が、絶縁基板５２・５２・・・が載置された冷却器５１における、冷却フレーム５３の底面部から、絶縁基板５２・５２・・・の上面に至るまでの高さに比べて十分大きな値となるまで、球体３３・３３・・・は上方側に移動される。

一方、既に完成された冷却器５１において、天板５５の上面には、複数の絶縁基板５２・５２・・・がシート状のろう材５６・５６・・・を間に挟んで、予め定められた箇所に各々載置される。

そして、このように構成された冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・などは、ろう付け姿勢（冷却器５１の上面における予め定められた位置に絶縁基板５２・５２・・・が載置される状態）を維持しつつ、治具フレーム２の内部に投入され、その後、下板部材２１の上面２１ａの中央部に載置される。

即ち、これらろう付け対象物である冷却器５１と、ろう付け部材である絶縁基板５２・５２・・・とは、冷却器５１が下板部材２１の上面２１ａに載置され、絶縁基板５２・５２・・・が、冷却器５１の上板部材２２側（上面側）に載置された状態によって、治具フレーム２の内部に載置される。

そして、治具フレーム２内部への冷却器５１の載置が完了すれば、付勢手段２５・２５・・・の付勢力によって、上板部材２２がロッド部材２４に沿って下方側に移動され、押圧部３・３・・・の下端部に設けられる球体３３・３３・・・の位置は、下方（上板部材２２が下板部材２１に近接する方向）に移動される。

このように、これら押圧部３・３・・・を各々下方に移動することで、球体３３・３３・・・の下端部が絶縁基板５２・５２・・・の上面に当接され、冷却器５１と絶縁基板５２・５２・・・とは、下板部材２１と、上板部材２２に備えられる球体３３・３３・・・とによって、同時に挟持されるのである。
つまり、冷却器５１（より詳しくは天板５５）と絶縁基板５２・５２・・・とは、互いに重ね合わされた状態によって、下板部材２１と、上板部材２２に備えられる球体３３・３３・・・とによって、同時に挟持されるのである。

下板部材２１、および球体３３・３３・・・によって、冷却器５１と絶縁基板５２・５２・・・とが挟持され、冷却器５１に対する絶縁基板５２・５２・・・のろう付け位置、即ちろう付け対象物に対するろう付け部材のろう付け位置が保持されると、ろう付け用治具１は、図示せぬ加熱炉内に投入される。

そして、前記加熱炉内において、ろう付け用治具１は約６００℃もの高温状態にまで加熱され、前記加熱炉によってろう付け用治具１が加熱されるに伴い、冷却器５１の天板５５と、複数の絶縁基板５２・５２・・・との間に各々設けられるろう材５６・５６・・・が溶解し、冷却器５１の天板５５の上面に絶縁基板５２・５２・・・がろう付けされるのである。

ここで、加熱炉内において、ろう付け用治具１が加熱される際の、冷却器５１上面の熱膨張に関する状態の変化について、図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示すように、常温状態、即ちろう付け用治具１を加熱炉内へ投入する前の状態において、ろう付け用治具１に具備される複数の押圧部３・３・・・は、球体３３・３３・・・を介して、絶縁基板５２・５２・・・の平面視中央部を、各々抑え付けた状態に保持されている。

このような状態によって、冷却器５１に対する絶縁基板５２・５２・・・のろう付け位置を保持したろう付け用治具１を、加熱炉内に投入すると、これらろう付け用治具１や冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・などは、前記加熱炉によって各々加熱される。

ここで、ろう付け用治具１と、冷却器５１とは、互いに線膨張の異なる材料によって形成されることから、絶縁基板５２・５２・・・の上面において、押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・に当接される位置が徐々に移動することとなる。

即ち、炭素鋼を主な材料とするろう付け用治具１に比べて、アルミニウム合金を主な材料とする冷却器５１（より詳しくは、天板５５）は、熱による線膨張も大きい。

よって、図４（ｂ）に示すように、加熱炉によってろう付け用治具１と冷却器５１とが同時に加熱されると、例えば冷却器５１の天板５５は、治具フレーム２の上板部材２２に比べて、より大きく外方向（平面視において、天板５５の図心を中心にして、天板５５の表面積が広がる方向）に膨張することとなる。
なお、図４（ｂ）においては、断面図であるため、天板５５の膨張する方向は、矢印Ｃにて示す前後方向として記載している。

従って、天板５５の上面に載置される複数の絶縁基板５２・５２・・・は、天板５５の膨張に追従して該天板５５の外方向に移動することとなり、押圧部３・３・・・に対する複数の絶縁基板５２・５２・・・の載置位置は、天板５５の膨張に追従して、外方向に移動する。

このような、熱による線膨張差によって、絶縁基板５２・５２・・・の上面における、押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・に当接される位置が徐々に移動することとなっても、ろう付け用治具１では、絶縁基板５２・５２・・・の移動に伴って球体３３・３３・・・が転動する構成となっている。

よって、押圧部３・３・・・の下方（押圧部３の軸心方向であって、下板部材２１側の方向）に向かう押圧力によって、押圧部３・３・・・に対する絶縁基板５２・５２・・・の相対位置が強固に保持されることもなく、天板５５に対する絶縁基板５２・５２・・・のろう付け位置について、位置ズレが発生することもない。

さらに、押圧部３・３・・・を支持する上板部材２２は付勢手段２５・２５・・・により下方へ付勢されているので、冷却器５１の上下方向の寸法が熱により変化したとしても、上板部材２２の上下位置はその寸法変化に追随することができ、天板５５に対する絶縁基板５２・５２・・・のろう付け位置を、押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・によって、確実に保持することができる。

加熱炉によって冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・などが十分に加熱されれば、これら冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・を保持するろう付け用治具１は、前記加熱炉より外部に取り出され、外気によって冷却される。

そして、これら冷却器５１や絶縁基板５２・５２・・・などが常温（外気温度）にまで冷却され、溶融したろう材５６・５６・・・が再び凝固することで絶縁基板５２・５２・・・は冷却器５１の天板５５上面に固着され、ろう付け用治具１を用いた、冷却器５１（ろう付け対象物）と絶縁基板５２・５２・・・（ろう付け部材）とのろう付けが終了する。

以上のように、本実施例におけるろう付け用治具１は、例えばアルミニウム合金製の冷却器５１からなるろう付け対象物に、絶縁基板５２・５２・・・からなるろう付け部材をろう付けする際に、前記冷却器（ろう付け対象物）５１における前記絶縁基板（ろう付け部材）５２のろう付け位置を保持するためのろう付け用治具１であって、互いに上下方向に対向して配設され、前記冷却器（ろう付け対象物）５１と前記絶縁基板（ろう付け部材）５２とを重ね合わせた状態で同時に挟持する下板部材（第一加圧部材）２１と上板部材（第二加圧部材）２２とを有し、前記下板部材（第一加圧部材）２１の前記上板部材（第二加圧部材）２２側、即ち上方側には、平面状の上面（載置面）２１ａが設けられ、前記上板部材（第二加圧部材）２２の前記下板部材（第一加圧部材）２１側、即ち下方側には、任意の方向に転動可能な球体（転動体）３３が設けられ、前記冷却器（ろう付け対象物）５１を前記下板部材（第一加圧部材）２１の上面（載置面）２１ａ上に載置するとともに、前記絶縁基板（ろう付け部材）５２を前記冷却器（ろう付け対象物）５１の前記上板部材（第二加圧部材）２２側に載置しつつ、前記球体（転動体）３３を前記絶縁基板（ろう付け部材）５２に当接させた状態で、下側部材（第一加圧部材）２１と上側部材（第二加圧部材）２２とによる前記冷却器（ろう付け対象物）５１および絶縁基板（ろう付け部材）５２の挟持を行うものである。

このような構成を有することで、本実施例におけるろう付け用治具１では、冷却器（ろう付け対象物）５１に絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・をろう付けする際に、ろう付け用治具１と冷却器（ろう付け対象物）５１との線膨張差の影響による、絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・の位置ズレを防止し、冷却器（ろう付け対象物）５１における絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・のろう付け位置を保持することを可能としている。

即ち、図４（ｂ）に示すように、ろう付け用治具１と冷却器（ろう付け対象物）５１との線膨張差によって、絶縁基板５２・５２・・・の上面における、押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・に当接される位置が徐々に移動することとなっても、ろう付け用治具１では、絶縁基板５２・５２・・・の移動に伴って球体３３・３３・・・が転動する構成となっている。

よって、押圧部３・３・・・の下方（押圧部３の軸心方向であって、下板部材２１側の方向）に向かう押圧力によって、押圧部３・３・・・に対する絶縁基板５２・５２・・・の相対位置が強固に保持されることもなく、天板５５に対する絶縁基板５２・５２・・・のろう付け位置について、位置ズレが発生することもないのである。

また、本実施例におけるろう付け用治具１は、前記ろう付け用治具１は、前記上板部材（第二加圧部材）２２に前記球体（転動体）３３を支持させる押圧部３を備え、前記押圧部３は、棒状に形成される本体部３１と、前記本体部３１の一端部に配設され、前記球体（転動体）３３を転動可能に支持するホルダー部３２とを有するとともに、前記ホルダー部３２を前記下板部材（第一加圧部材）２１側に向けた姿勢に配置された状態で、前記上板部材（第二加圧部材）２２に支持されることとしている。

即ち、本実施例におけるろう付け用治具１に拠れば、押圧部３は、棒状に形成される本体部３１の軸心方向を挟持方向に向けつつ、該本体部３１の一端部において、ホルダー部３２を介して球体３３を支持する。
よって、ろう付け用治具１を用いて、冷却器（ろう付け対象物）５１と絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・とを挟持する際に、前記球体３３を介して受ける反力は、本体部３１を軸心方向に向かって圧縮する方向に働く。
つまり、ろう付け用治具１を用いて、冷却器（ろう付け対象物）５１と絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・とを挟持する際、押圧部３には、曲げ応力やねじれ応力など、特殊な応力が加えられることは少なく、比較的剛性に優れた圧縮応力が加えられることとなり、押圧部３は球体３３を確実に保持することができるのである。

また、本実施例におけるろう付け用治具１は、前記冷却器（ろう付け対象物）５１および前記絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・の挟持方向に沿って前記上板部材（第二加圧部材）２２を移動させ、前記下板部材（第一加圧部材）２１に対して前記上板部材（第二加圧部材）２２を近接させる連結装置（可動手段）２３を備え、前記連結装置（可動手段）２３は、前記下板部材（第一加圧部材）２１に立設され、前記挟持方向における前記上板部材（第二加圧部材）２２側に延出するロッド部材（ガイド部）２４と、前記ロッド部材（ガイド部）２４に備えられる付勢手段２５とを備え、前記上板部材（第二加圧部材）２２は、前記ロッド部材（ガイド部）２４により前記挟持方向へ摺動可能に支持され、前記付勢手段２５は、前記上板部材（第二加圧部材）２２を前記挟持方向に沿って前記下板部材（第一加圧部材）２１側へ付勢することとしている。

このような構成を有することで、本実施例におけるろう付け用治具１においては、ろう付け用治具１と冷却器５１との間における熱による線膨張差によって、たとえ、冷却器５１がろう付け用治具１の膨張量以上に上方（ロッド部材２４の軸心方向であって、上板部材２２が下板部材２１に対して離間する方向）へと膨張したとしても、押圧部３・３・・・によって上板部材２２が突き上げられ、該上板部材２２は、付勢手段２５・２５・・・の付勢力に抗して上方へと移動されることとなる。
よって、冷却器（ろう付け対象物）５１に対する絶縁基板（ろう付け部材）５２・５２・・・のろう付け位置は、押圧部３・３・・・の球体３３・３３・・・によって、確実に保持されるのである。

１ ろう付け用治具
３ 押圧部
２１ 下板部材（第一加圧部材）
２１ａ 上面（載置面）
２２ 上板部材（第二加圧部材）
２２ａ 第一貫通孔
３１ 本体部
３２ ホルダー部
３３ 球体（転動体）
５１ 冷却器（ろう付け対象物）
５２ 絶縁基板（ろう付け部材）

Claims (3)

1. ろう付け対象物にろう付け部材をろう付けする際に、前記ろう付け対象物における前記ろう付け部材のろう付け位置を保持するためのろう付け用治具であって、
   互いに対向して配設され、前記ろう付け対象物と前記ろう付け部材とを重ね合わせた状態で同時に挟持する第一加圧部材と第二加圧部材とを有し、
   前記第一加圧部材の前記第二加圧部材側には、平面状の載置面が設けられ、
   前記第二加圧部材の前記第一加圧部材側には、任意の方向に転動可能な転動体が設けられ、
   前記ろう付け対象物を前記第一加圧部材の載置面上に載置するとともに、前記ろう付け部材を前記ろう付け対象物の前記第二加圧部材側に載置しつつ、前記転動体を前記ろう付け部材に当接させた状態で、第一加圧部材と第二加圧部材とによる前記ろう付け対象物およびろう付け部材の挟持を行う、
   ことを特徴とするろう付け用治具。
2. 前記ろう付け用治具は、前記第二加圧部材に前記転動体を支持させる押圧部を備え、
   前記押圧部は、
   棒状に形成される本体部と、前記本体部の一端部に配設され、前記転動体を転動可能に支持するホルダー部とを有するとともに、
   前記ホルダー部を前記第一加圧部材側に向けた姿勢に配置された状態で、前記第二加圧部材に支持される、
   ことを特徴とする、請求項１に記載のろう付け用治具。
3. 前記ろう付け用治具は、
   前記ろう付け対象物および前記ろう付け部材の挟持方向に沿って前記第二加圧部材を移動させ、前記第一加圧部材に対して前記第二加圧部材を近接させる可動手段を備え、
   前記可動手段は、
   前記第一加圧部材に立設され、前記挟持方向における前記第二加圧部材側に延出するガイド部と、
   前記ガイド部に備えられる付勢手段とを備え、
   前記第二加圧部材は、前記ガイド部により前記挟持方向へ摺動可能に支持され、
   前記付勢手段は、前記第二加圧部材を前記挟持方向に沿って前記第一加圧部材側へ付勢する、
   ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載のろう付け用治具。

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