JP2022018992A - Production apparatus for brazing structure, production method therefor, controller, control method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ろう付構造体の製造装置及びろう付構造体の製造方法に関する。また、本開示は、当該ろう付構造体の製造装置の動作を制御する制御装置、制御方法、及びプログラムに関する。 The present disclosure relates to an apparatus for manufacturing a brazed structure and a method for manufacturing the brazed structure. The present disclosure also relates to a control device, a control method, and a program for controlling the operation of the manufacturing device of the brazed structure.
金属の接合工程において、加熱し融解させた合金(ろう)によって被接合材同士を接合する、ろう付が広く用いられている。なお、本開示では、被接合材同士がろう付によって接合されて作製される構造体のことを、ろう付構造体とも記載する。また、本開示において、「接合部位」とは、被接合材同士がろう付によって接合される部位のことを意味し、2つの被接合材の互いに接合される部位近傍、及びろう材を含む。従って、「接合部位を加熱する」等の記載は、2つの被接合材の互いに接合される部位近傍、ろう材、又はそれら両方を加熱等することを意味する。 In the metal joining process, brazing is widely used in which the materials to be joined are joined to each other by a heated and melted alloy (wax). In this disclosure, a structure produced by joining materials to be joined by brazing is also referred to as a brazed structure. Further, in the present disclosure, the "joining portion" means a portion where the materials to be joined are joined by brazing, and includes the vicinity of the portion where the two materials to be joined are joined to each other and the brazing material. Therefore, the description such as "heating the jointed portion" means heating the vicinity of the portion where the two materials to be joined are joined to each other, the brazing material, or both of them.
ろう付における加熱方法としては、様々な方法が知られている。例えば、特許文献1には、火炎トーチを用いて加熱を行うろう付構造体の製造装置(以下、ろう付装置とも記載する)が開示されている。また、例えば、特許文献2には、レーザを用いて加熱を行うろう付装置が開示されている。
Various methods are known as heating methods for brazing. For example,
ここで、ろう付の加熱工程においては、被接合材が融解しないよう、ろう材だけを融解させる必要がある。一方で、良好な接合を実現するためには、溶けたろう材の被接合材表面での伸展性(ぬれ性)を向上させる必要があり、そのためには融解しない範囲で被接合材も加熱する必要がある。つまり、ろう付の加熱工程においては、被接合材についてはその温度が当該被接合材の融点未満であり、かつ良好なぬれ性が確保されるように、ろう材についてはその温度が当該ろう材の融点以上となるように、両者を加熱する必要があり、接合部位に対する高精度な入熱制御が求められる。 Here, in the brazing heating step, it is necessary to melt only the brazing material so that the material to be joined does not melt. On the other hand, in order to achieve good bonding, it is necessary to improve the extensibility (wetting property) of the melted brazing material on the surface of the material to be bonded, and for that purpose, it is necessary to heat the material to be bonded as long as it does not melt. There is. That is, in the brazing heating step, the temperature of the brazed material is lower than the melting point of the material to be joined and the temperature of the brazed material is such that good wettability is ensured. It is necessary to heat both of them so that the temperature is equal to or higher than the melting point of the above, and high-precision heat input control to the joint portion is required.
この点について、上記特許文献1に例示されるような火炎トーチを用いる方法では、火炎によって直接接合部位が加熱されることとなるため、上記のように被接合材及びろう材の温度をそれぞれ望ましい温度に加熱するような、細やかな入熱制御が困難である。これに対して、上記特許文献2に例示されるようなレーザを用いる方法であれば、高精度な入熱制御が可能となる。しかしながら、レーザを用いる方法では、レーザの照射位置における局所的な入熱となるため、被接合材を広範囲に加熱することが難しく、ぬれ性を十分に向上させることができないことが懸念される。
Regarding this point, in the method using the flame torch as exemplified in
本開示は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、接合部位に対する高精度な入熱制御を実現することが可能な、ろう付構造体の製造装置及びろう付構造体の製造方法を提供することを目的とする。また、本開示は、当該ろう付構造体の製造装置の動作を制御する制御装置、制御方法、及びプログラムを提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above problems, and provides an apparatus for manufacturing a brazed structure and a method for manufacturing a brazed structure capable of realizing highly accurate heat input control for a joint portion. The purpose is to do. It is also an object of the present disclosure to provide a control device, a control method, and a program for controlling the operation of the manufacturing device of the brazed structure.
上記目的を達成するために、本開示によれば、ろう付を行い、被接合材同士がろう付によって接合されたろう付構造体を製造するろう付構造体の製造装置であって、火炎を放射することにより、被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱する火炎トーチ装置と、レーザを照射することにより、接合部位を加熱するレーザ装置と、火炎トーチ装置及びレーザ装置の動作を制御する制御装置と、を備える、ろう付構造体の製造装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to the present disclosure, it is a brazing structure manufacturing apparatus for brazing and manufacturing a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing, and emits a flame. A flame torch device that heats the joint site, which is the site where the materials to be joined are joined by brazing, a laser device that heats the joint site by irradiating the laser, a flame torch device, and a laser device. A device for manufacturing a brazed structure is provided, which comprises a control device for controlling the operation of the brazed structure.
また、上記目的を達成するために、本開示によれば、ろう付を行い、被接合材同士がろう付によって接合されたろう付構造体を製造するろう付構造体の製造方法であって、火炎トーチ装置によって火炎を放射することにより、被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱するステップと、レーザ装置によってレーザを照射することにより、接合部位を加熱するステップと、を含む、ろう付構造体の製造方法が提供される。 Further, in order to achieve the above object, according to the present disclosure, it is a method for manufacturing a brazed structure in which brazing is performed and brazed structures in which the materials to be joined are joined by brazing, and the flame is manufactured. A step of heating the joint part, which is a part where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame with a torch device, and a step of heating the joint part by irradiating a laser with a laser device. A method for manufacturing a brazed structure including the above is provided.
また、上記目的を達成するために、本開示によれば、火炎を放射することにより被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱する火炎トーチ装置と、レーザを照射することにより接合部位を加熱するレーザ装置と、を備え、被接合材同士がろう付によって接合されたろう付構造体を製造するろう付構造体の製造装置の制御装置であって、接合部位の温度情報を取得する温度情報取得部と、温度情報取得部によって取得された温度情報に基づいて、接合部位における被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、レーザ装置の制御量を決定する温度制御部と、温度制御部によって決定された火炎トーチ装置の制御量に基づいて、接合部位における被接合材を加熱するように火炎トーチ装置の動作を制御する火炎トーチ制御部と、温度制御部によって決定されたレーザ装置の制御量に基づいて、接合部位におけるろう材を加熱するようにレーザ装置の動作を制御するレーザ制御部と、を有する、制御装置が提供される。 Further, in order to achieve the above object, according to the present disclosure, a flame torch device that heats a joining portion, which is a portion where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame, and a laser are irradiated. It is a control device of a brazing structure manufacturing device that manufactures a brazing structure in which the materials to be joined are joined by brazing, and is provided with a laser device that heats the joining site. Based on the temperature information acquired by the temperature information acquisition unit and the temperature information acquisition unit, the temperature of the material to be bonded at the joint site is within the target temperature range of the material to be bonded, which is the target temperature range for the material to be bonded. The control amount of the laser device is determined so that the temperature of the brazing material at the joint is within the target temperature range of the brazing material, which is the target temperature range for the brazing material. A temperature control unit that controls the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint site based on the control amount of the flame torch device determined by the temperature control unit. A control device comprising a laser control unit that controls the operation of the laser device so as to heat the brazing filler metal at the joint portion based on the control amount of the laser device determined by the temperature control unit is provided.
また、上記目的を達成するために、本開示によれば、火炎を放射することにより被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱する火炎トーチ装置と、レーザを照射することにより接合部位を加熱するレーザ装置と、を備え、被接合材同士がろう付によって接合されたろう付構造体を製造するろう付構造体の製造装置の制御方法であって、接合部位の温度情報を取得するステップと、取得された温度情報に基づいて、接合部位における被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、レーザ装置の制御量を決定するステップと、決定された火炎トーチ装置の制御量に基づいて、接合部位における被接合材を加熱するように火炎トーチ装置の動作を制御するステップと、決定されたレーザ装置の制御量に基づいて、接合部位におけるろう材を加熱するようにレーザ装置の動作を制御するステップと、を含む、制御方法が提供される。 Further, in order to achieve the above object, according to the present disclosure, a flame torch device that heats a joining portion, which is a portion where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame, and a laser are irradiated. It is a control method of a brazing structure manufacturing apparatus for manufacturing a brazing structure in which the materials to be joined are joined by brazing, and is provided with a laser device for heating the joining portion. A flame torch device that keeps the temperature of the material to be joined at the joint site within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range for the material to be joined, based on the step of acquiring the laser and the acquired temperature information. The step is to determine the control amount of the laser device so that the temperature of the brazing material at the joint site is within the target temperature range of the brazing material, which is the target temperature range for the brazing material. A step of controlling the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint site based on the control amount of the flame torch device, and a brazing material at the joint site based on the determined control amount of the laser device. A control method is provided that comprises controlling the operation of the laser device to heat the laser device.
また、上記目的を達成するために、本開示によれば、コンピュータを、火炎を放射することにより被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱する火炎トーチ装置と、レーザを照射することにより接合部位を加熱するレーザ装置と、を備え、被接合材同士がろう付によって接合されたろう付構造体を製造するろう付構造体の製造装置の制御装置として機能させるためのプログラムであって、当該コンピュータに、接合部位の温度情報を取得する機能と、取得された温度情報に基づいて、接合部位における被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、レーザ装置の制御量を決定する機能と、決定された火炎トーチ装置の制御量に基づいて、接合部位における被接合材を加熱するように火炎トーチ装置の動作を制御する機能と、決定されたレーザ装置の制御量に基づいて、接合部位におけるろう材を加熱するようにレーザ装置の動作を制御する機能と、を実現させるためのプログラムが提供される。 Further, in order to achieve the above object, according to the present disclosure, a computer is equipped with a flame torch device and a laser that heat a joining portion, which is a portion where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame. A program for producing a waxed structure in which the materials to be joined are bonded by brazing, and a laser device for heating the bonded portion by irradiating the laser device. Therefore, the computer has a function of acquiring temperature information of the bonded portion, and the temperature of the material to be bonded at the bonded portion is the target temperature range for the material to be bonded based on the acquired temperature information. Determine the control amount of the flame torch device so that it falls within the target temperature range of the material, and the temperature of the brazing material at the joint site falls within the target temperature range of the brazing material, which is the target temperature range for the brazing material. The function of determining the control amount of the laser device and the function of controlling the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint site based on the determined control amount of the flame torch device, and the determined laser. A program for realizing a function of controlling the operation of the laser device so as to heat the brazing material at the joint site based on the control amount of the device is provided.
本開示によれば、ろう付時に、火炎トーチ装置及びレーザ装置の両方によって接合部位が加熱される。ここで、火炎トーチ装置には、火炎により広範囲を加熱可能であるという特徴がある。一方、レーザ装置には、局所的な加熱を行うことができ、高精度な入熱制御を容易に行うことができるという特徴がある。本開示によれば、このように互いに異なる特徴を有する加熱方法を両方用いることにより、それぞれの特徴を活かして、接合部位に対する高精度な入熱制御を実現することが可能になる。 According to the present disclosure, the junction is heated by both the flame torch device and the laser device during brazing. Here, the flame torch device is characterized in that a wide range can be heated by the flame. On the other hand, the laser device is characterized in that it can perform local heating and can easily perform highly accurate heat input control. According to the present disclosure, by using both heating methods having different characteristics as described above, it is possible to realize highly accurate heat input control for the joint portion by utilizing the respective characteristics.
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本開示は以下の記述に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。なお、図面において、装置の構成や部材の形状を示す図は、あくまで装置及び部材の概略的な構成及び形状を示すものである。各図面において図示される各部材の相対的な大きさ、及び相対的な位置は、必ずしも実際の部材間における大小関係及び位置関係を正確に表現するものではない。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present disclosure is not limited to the following description, and may be appropriately modified without departing from the gist of the present disclosure. Further, in the present specification and the drawings, components having substantially the same function are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted. In addition, in the drawing, the figure which shows the structure of a device and the shape of a member shows only the schematic structure and shape of a device and a member. The relative size and relative position of each member shown in each drawing do not necessarily accurately represent the magnitude relationship and the positional relationship between the actual members.
また、以下に説明する各実施の形態では、一例として、被接合材がアルミニウム(純アルミニウム又はアルミニウム合金)の配管である場合について説明する。また、当該被接合材に対応して、ろう材として、Al-Si系の合金が用いられる場合について説明する。ただし、本開示はかかる例に限定されず、被接合材の材料は、例えば銅、鉄鋼、又はそれらの合金等、一般的にろう付で接合され得る各種の公知の材料であってよい。また、ろう材としては、被接合材の材質に適した材質のものが適宜用いられる。例えば、被接合材が銅又はその合金である場合には、ろう材としてはりん銅ろう又は銀ろうが好適に用いられる。あるいは、例えば、被接合材が鉄鋼又はその合金である場合には、ろう材としては、銀ろう又は銅ろうが好適に用いられる。 Further, in each embodiment described below, a case where the material to be joined is a pipe made of aluminum (pure aluminum or an aluminum alloy) will be described as an example. Further, a case where an Al—Si based alloy is used as the brazing material corresponding to the material to be joined will be described. However, the present disclosure is not limited to such examples, and the material of the material to be joined may be various known materials that can be generally brazed, such as copper, steel, or alloys thereof. Further, as the brazing material, a material suitable for the material of the material to be joined is appropriately used. For example, when the material to be joined is copper or an alloy thereof, phosphor bronze brazing or silver brazing is preferably used as the brazing filler metal. Alternatively, for example, when the material to be joined is steel or an alloy thereof, silver brazing or copper brazing is preferably used as the brazing material.
実施の形態1.
(ろう付構造体の製造装置(ろう付装置)の構成)
図1を参照して、本開示の実施の形態1に係るろう付装置の構成について説明する。図1は、本開示の実施の形態1に係るろう付装置の概略構成を示す図である。
(Structure of brazed structure manufacturing equipment (brazing equipment))
The configuration of the brazing device according to the first embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a brazing device according to the first embodiment of the present disclosure.
図1を参照すると、実施の形態1に係るろう付装置1は、ワーク支持台110と、火炎トーチ装置120と、レーザ装置130と、カメラ140と、制御装置150と、を備える。
Referring to FIG. 1, the
ワーク支持台110は、ろう付を行う際に被接合材(ワーク)を支持する。図1では、一例として、ろう付装置1を用いて、アルミニウムの配管101、103をろう付によって接合している様子を示している。図2に、接合される前の、配管101、103の接合部位近傍の様子を示す。図示する例では、一方の配管101の接合部位側の端部の内径が、他方の配管103の接合部位側の端部の外径よりも僅かに大きく形成されている。配管101の当該端部に、配管103の当該端部が嵌め込まれた状態で、配管101と配管103との接触部位に融解したろう材が流し込まれることにより、両者が接合されることになる。
The
図1に示す構成例では、ワーク支持台110は、一方の配管101を下側から支持する下側ワーク支持部111と、他方の配管103を上側から支持する上側ワーク支持部113と、を有している。ただし、ワーク支持台110の構成はかかる例に限定されない。ワーク支持台110は、ろう付する被接合材の形状に応じて、ろう付時に当該被接合材を固定支持できるように、適宜構成されてよい。
In the configuration example shown in FIG. 1, the work support table 110 has a lower work support portion 111 that supports one
火炎トーチ装置120は、制御装置150からの制御により、火炎を放射することで接合部位を加熱する。図示する例では、ろう付装置1には、2台の火炎トーチ装置120が設けられている。
The
火炎トーチ装置120は、火炎を放射する火炎トーチ121と、火炎トーチ装置120を駆動させる火炎トーチ駆動装置123と、を有する。火炎トーチ駆動装置123は、火炎ガス及び空気の供給を制御する弁、及び当該弁等の火炎トーチ装置120を動作させるために必要な各種の機構を駆動させる駆動回路等から構成される。火炎トーチ駆動装置123は、制御装置150からの指示により、所望のタイミング及び強度で火炎トーチ121から火炎が放射されるように、弁等の機構を駆動させる。
The
また、火炎トーチ121は、図示しない支持部材によって、その位置及び姿勢を変更可能に、すなわち火炎の放射位置及び放射方向を変更可能に支持される。火炎トーチ駆動装置123は、当該支持部材を駆動させ、火炎トーチ121の位置及び姿勢を変更する機能も有する。
Further, the
火炎トーチ装置120に用いる火炎ガスの種類は限定されない。例えば、当該火炎ガスとしては、アセチレン、プロパン、又は天然ガスを使用することができる。
The type of flame gas used in the
レーザ装置130は、制御装置150からの制御により、レーザを照射することで接合部位を加熱する。レーザ装置130は、レーザを発するレーザヘッド131と、レーザ装置130を駆動させるレーザ駆動装置133と、を有する。レーザ駆動装置133は、レーザ発振器、及び当該レーザ発振器等のレーザ装置130を動作させるために必要な各種の機構を駆動させる駆動回路等から構成される。レーザ駆動装置133は、制御装置150からの指示により、所望のタイミング及び強度でレーザヘッド131からレーザが照射されるように、レーザ発振器等の機構を駆動させる。
The
また、レーザヘッド131は、図示しない支持部材によって、その位置及び姿勢を変更可能に、すなわちレーザの照射位置及び照射方向を変更可能に支持される。レーザ駆動装置133は、当該支持部材を駆動させ、レーザヘッド131の位置及び姿勢を変更する機能も有する。
Further, the
レーザ装置130としては、例えばCO2レーザ又は固体レーザ等、各種の公知の種類のレーザ装置を用いることができる。図示する例では、レーザ装置130はファイバーレーザであり、レーザ駆動装置133のレーザ発振器から発せられたレーザが、光ファイバー135によってレーザヘッド131に導かれている。このように、光ファイバー135でレーザを伝送することができ、レーザの照射位置及び照射方向を比較的容易に変更可能であるため、レーザ装置130としてはファイバーレーザを用いることが好適である。
As the
図3に、図1における接合部位近傍の拡大図を示す。図3に示すように、本実施の形態では、火炎トーチ装置120は、主に接合部位における被接合材(図示する例であれば配管101)に火炎を放射するように設置される。また、レーザ装置130は、主に接合部位におけるろう材105にレーザを照射するように設置される。なお、火炎トーチ装置120によって火炎を放射する対象は配管101でなくてもよく、配管103であってもよい。また、火炎トーチ装置120は、配管101、103の両方に対して火炎を放射してもよい。火炎トーチ装置120は、被接合材においてぬれ性が確保され得るように、当該被接合材を加熱できるように設置されればよく、その具体的に火炎を放射する部位は適宜設定されてよい。
FIG. 3 shows an enlarged view of the vicinity of the joint portion in FIG. As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
図1に戻り、ろう付装置1の構成についての説明を続ける。カメラ140は、接合部位、火炎トーチ121、及びレーザヘッド131を少なくとも撮影可能に設置される。カメラ140によって撮影された画像のデータは、制御装置150に送信される。後述するように、制御装置150では、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報が取得される。また、制御装置150では、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位の温度情報が取得される。このように、カメラ140は、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置を検出する位置検出装置、並びに接合部位の温度を検出する温度検出装置としての機能を有する。
Returning to FIG. 1, the description of the configuration of the
なお、図1では、図面が煩雑になることを避けるために1台のカメラ140のみを図示しているが、火炎トーチ121、及びレーザヘッド131をそれぞれ異なる角度から撮影可能なように、複数台のカメラ140が設置され得る。異なる角度から撮影された画像に基づいて、上述した位置の検出処理、及び温度の検出処理が行われることにより、その検出の精度を向上させることができる。
In FIG. 1, only one
制御装置150は、ろう付装置1の動作を制御する。具体的には、制御装置150は、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位の温度情報、並びに、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報を取得する。そして、制御装置150は、取得したこれらの情報に基づいて、接合部位がろう付に適した所望の温度になるように、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作を制御する。所望の温度とは、被接合材については、当該被接合材の融点未満であり、かつ良好なぬれ性が得られる温度である。また、ろう材については、当該ろう材の融点以上の温度である。
The
図4を参照して、制御装置150の機能についてより詳細に説明する。図4は、図1に示す制御装置150の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図4では、制御装置150との情報のやり取りを示すため、図1に示すカメラ140、火炎トーチ駆動装置123、及びレーザ駆動装置133を併せて図示している。
The function of the
図4を参照すると、制御装置150は、その機能として、位置情報取得部151と、温度情報取得部152と、終了判定部153と、温度制御部154と、火炎トーチ制御部155と、レーザ制御部156と、を有する。
Referring to FIG. 4, the
位置情報取得部151、温度情報取得部152、及び終了判定部153には、カメラ140から、当該カメラ140によって撮影された接合部位、火炎トーチ121、及びレーザヘッド131を少なくとも含む画像のデータが送信される。
Image data including at least the joint portion, the
位置情報取得部151は、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報を取得する。ここで、当該位置情報には、接合部位と火炎トーチ121及びレーザヘッド131それぞれとの距離についての情報、並びに、接合部位に対する火炎トーチ121の姿勢(すなわち、炎の放射角度)及び接合部位に対するレーザヘッド131の姿勢(すなわち、レーザの照射角度)についての情報が、少なくとも含まれる。
The position
位置情報取得部151が画像から位置情報を取得する方法としては、各種の公知の方法が用いられてよい。例えば、位置情報取得部151は、互いに異なる角度から撮影された複数の画像に基づいて、空間上に適宜設定した3次元座標系における、接合部位、火炎トーチ121、及びレーザヘッド131の座標をそれぞれ算出し、当該座標に基づいて位置情報を取得する。
As a method for the position
位置情報取得部151は、取得した位置情報を、温度制御部154に出力する。
The position
温度情報取得部152は、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位の温度情報を取得する。温度情報取得部152は、少なくとも、接合部位における被接合材及びろう材の温度情報をそれぞれ取得する。
The temperature
温度情報取得部152が画像から温度情報を取得する方法としては、各種の公知の方法が用いられてよい。例えば、温度情報取得部152は、画像における接合部位の輝度に基づいて温度情報を取得する。この場合、温度情報取得部152は、被接合材については、接合部位において、火炎が直接当たっていない箇所の温度情報を取得することが好ましい。火炎が当たっている箇所については、火炎の揺らぎによりその輝度を精度よく検出することが難しく、温度情報の精度も低くなってしまう恐れがあるからである。また、温度情報取得部152は、ろう材については、レーザ照射位置の温度情報を取得することが好ましい。レーザ照射位置であれば、バンドパスフィルタ等でレーザ光をカットする処理を行うことで、ろう材の溶融池の輝度から温度情報を精度よく取得することができるためである。
As a method for the temperature
温度情報取得部152は、取得した温度情報を、温度制御部154に出力する。
The temperature
終了判定部153は、カメラ140によって撮影された接合部位の画像に基づいて、ろう付の終了を判定する。例えば、終了判定部153は、各種の公知の画像認識技術を用いて、当該画像からろう材の溶融池の位置及び形状を抽出することで、溶けたろう材が被接合材同士の接触部位の全体に渡って伸展しているか否かを検出する。そして、終了判定部153は、溶けたろう材が被接合材同士の接触部位の全体に渡って伸展していることを検出した場合には、ろう付が終了したと判定する。一方、終了判定部153は、溶けたろう材が被接合材同士の接触部位の全体に渡って伸展していないことを検出した場合には、ろう付が終了していないと判定する。なお、終了判定部153が判定処理を行うタイミングについては、図5及び図6を参照して後述する。
The
終了判定部153は、判定結果についての情報を火炎トーチ制御部155及びレーザ制御部156に出力する。
The
温度制御部154は、位置情報取得部151によって取得された位置情報、及び温度情報取得部152によって取得された温度情報に基づいて、接合部位がろう付に適した所望の温度になるような、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の制御量を決定する。具体的には、被接合材及びろう材のそれぞれについて、上述した所望の温度が実現されるような目標温度範囲が設定されており、温度制御部154は、被接合材及びろう材の温度が各々に対して設定された目標温度範囲に収まるような、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の制御量を決定する。ここで、火炎トーチ装置120の制御量には、火炎の出力、並びに接合部位に対する火炎トーチ121の位置及び姿勢の制御量が含まれる。また、レーザ装置130の制御量には、レーザの出力、並びに接合部位に対するレーザヘッド131の位置及び姿勢の制御量が含まれる。
The
より具体的には、本実施の形態では、上述したように、火炎トーチ装置120によって主に被接合材を加熱し、レーザ装置130によって主にろう材を加熱する。従って、火炎トーチ装置120については、温度制御部154は、位置情報取得部151によって取得された接合部位の被接合材に対する火炎トーチ121の位置情報、及び温度情報取得部152によって取得された接合部位における被接合材の温度情報に基づいて、被接合材の温度が、被接合材について設定された目標温度範囲(以下、被接合材目標温度範囲とも記載する)に収まるような、火炎の出力、並びに接合部位の被接合材に対する火炎トーチ121の位置及び姿勢の制御量を決定する。例えば、接合部位における被接合材について被接合材目標温度範囲よりも温度が低い部位があれば、温度制御部154は、当該部位をより加熱するように、火炎の出力、並びに接合部位の被接合材に対する火炎トーチ121の位置及び姿勢の制御量を決定する。一方、接合部位における被接合材について被接合材目標温度範囲よりも温度が高い部位があれば、温度制御部154は、当該部位の加熱を控えるように、火炎の出力、並びに接合部位の被接合材に対する火炎トーチ121の位置及び姿勢の制御量を決定する。
More specifically, in the present embodiment, as described above, the
ここで、被接合材目標温度範囲は、被接合材の材質に応じて適宜設定される。被接合材目標温度範囲の上限は、被接合材の融点と略等しい温度に設定される。また、被接合材目標温度範囲の下限は、良好なぬれ性が得られる温度に設定される。被接合材がアルミニウムの配管101、103である場合であれば、被接合材目標温度範囲は、例えば500℃~550℃である。なお、温度制御部154は、被接合材を所望の温度にするための具体的な制御量を、例えば過去の実績値等に基づいて適宜決定することができる。
Here, the target temperature range of the material to be joined is appropriately set according to the material of the material to be joined. The upper limit of the target temperature range of the material to be joined is set to a temperature substantially equal to the melting point of the material to be joined. Further, the lower limit of the target temperature range of the material to be joined is set to a temperature at which good wettability can be obtained. When the material to be joined is
一方、レーザ装置130については、温度制御部154は、位置情報取得部151によって取得されたろう材に対するレーザヘッド131の位置情報、及び温度情報取得部152によって取得されたろう材の温度情報に基づいて、ろう材の温度が、ろう材について設定された目標温度範囲(以下、ろう材目標温度範囲とも記載する)に収まるような、レーザの出力、並びに接合部位に対するレーザヘッド131の位置及び姿勢の制御量を決定する。例えば、ろう材についてろう材目標温度範囲よりも温度が低い部位があれば、温度制御部154は、当該部位をより加熱するように、レーザの出力、並びに接合部位のろう材に対するレーザヘッド131の位置及び姿勢の制御量を決定する。一方、ろう材についてろう材目標温度範囲よりも温度が高い部位があれば、温度制御部154は、当該部位の加熱を控えるように、レーザの出力、並びに接合部位のろう材に対するレーザヘッド131の位置及び姿勢の制御量を決定する。
On the other hand, regarding the
ここで、ろう材目標温度範囲は、ろう材の材質に応じて適宜設定される。ろう材目標温度範囲の下限は、ろう材の融点と略等しい温度に設定される。また、ろう材目標温度範囲の上限は、安全を考慮して、ろう材が過剰に加熱されないような温度に設定される。被接合材がアルミニウムの配管101、103である場合であれば、ろう材としては、例えばAl-Si系の合金が好適に用いられる。Al-Si系の合金からなるろう材が用いられる場合であれば、ろう材目標温度範囲は、例えば580℃~630℃である。なお、温度制御部154は、ろう材を所望の温度にするための具体的な制御量を、例えば過去の実績値等に基づいて適宜決定することができる。
Here, the brazing filler metal target temperature range is appropriately set according to the brazing filler metal material. The lower limit of the brazing filler metal target temperature range is set to a temperature substantially equal to the melting point of the brazing filler metal. Further, the upper limit of the brazing filler metal target temperature range is set to a temperature at which the brazing filler metal is not excessively heated in consideration of safety. When the material to be joined is
温度制御部154は、決定した火炎トーチ装置120の制御量に関する情報を、火炎トーチ制御部155に出力する。また、温度制御部154は、レーザ装置130の制御量に関する情報を、レーザ制御部156に出力する。
The
火炎トーチ制御部155は、温度制御部154によって決定された火炎トーチ装置120の制御量に基づいて、火炎トーチ装置120を動作させる。具体的には、火炎トーチ制御部155は、火炎トーチ装置120の火炎トーチ駆動装置123に当該制御量に基づく制御信号を送信することにより、当該火炎トーチ装置120を当該制御量に応じて動作させる。これにより、接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まるように(すなわち、被接合材の温度が当該被接合材の融点未満であり、かつ良好なぬれ性が得られる温度になるように)、火炎の出力、並びに火炎トーチ121の位置及び姿勢が制御される。
The flame
また、火炎トーチ制御部155は、火炎トーチ装置120がろう付を行っていない状態である待機状態になるように、当該火炎トーチ装置120の動作を制御する。具体的には、ろう付を開始する前、及び終了判定部153からろう付を終了すべき旨の判定結果を取得した場合に、火炎トーチ制御部155は、待機状態になるように火炎トーチ装置120の動作を制御する。例えば、待機状態では、火炎トーチ制御部155は、火炎トーチ121がワーク支持台110から十分に離れた待機位置に待機姿勢で位置し、かつ火炎を放射しないように(すなわち、火炎トーチ装置120の出力がゼロとなるように)、火炎トーチ装置120を動作させる。
Further, the flame
更に、火炎トーチ制御部155は、火炎トーチ装置120が加熱を開始する初期状態になるように、当該火炎トーチ装置120の動作を制御する。具体的には、火炎トーチ制御部155は、初期状態において、火炎トーチ121が初期位置で初期姿勢を取り、かつ火炎トーチ装置120が初期出力で火炎を放射するように、当該火炎トーチ装置120を動作させる。初期位置、初期姿勢、及び初期出力は、例えば、ろう付の加工条件(例えば、被接合材の形状及び材質、並びにろう材の形状及び材質等)に応じて適宜設定される。
Further, the flame
なお、待機状態及び初期状態において、火炎トーチ制御部155が具体的に火炎トーチ装置120をどのように制御するか(すなわち、待機状態及び初期状態における火炎トーチ装置120の制御量)は、ユーザによって適宜設定されてよい。
It should be noted that how the flame
レーザ制御部156は、温度制御部154によって算出されたレーザ装置130の制御量に基づいて、当該レーザ装置130を動作させる。具体的には、レーザ制御部156は、レーザ装置130のレーザ駆動装置133に当該制御量に基づく制御信号を送信することにより、当該レーザ装置130を当該制御量に応じて動作させる。これにより、接合部位におけるろう材の温度がろう材目標温度範囲内に収まるように(すなわち、ろう材の温度が当該ろう材の融点以上になるように)、レーザの出力、並びにレーザヘッド131の位置及び姿勢が制御される。
The
また、レーザ制御部156は、レーザ装置130がろう付を行っていない状態である待機状態になるように、当該レーザ装置130の動作を制御する。具体的には、ろう付を開始する前、及び終了判定部153からろう付を終了すべき旨の判定結果を取得した場合に、レーザ制御部156は、待機状態になるようにレーザ装置130の動作を制御する。例えば、待機状態では、レーザ制御部156は、レーザヘッド131がワーク支持台110から十分に離れた待機位置に待機姿勢で位置し、かつレーザを照射しないように(すなわち、レーザ装置130の出力がゼロとなるように)、レーザ装置130を動作させる。
Further, the
更に、レーザ制御部156は、レーザ装置130が加熱を開始する初期状態になるように、レーザ装置130の動作を制御する。具体的には、レーザ制御部156は、初期状態において、レーザヘッド131が初期位置で初期姿勢を取り、かつレーザ装置130が初期出力でレーザを照射するように、当該レーザ装置130を動作させる。初期位置、初期姿勢、及び初期出力は、例えば、ろう付の加工条件(例えば、被接合材の形状及び材質、並びにろう材の形状及び材質等)に応じて適宜設定される。
Further, the
なお、待機状態及び初期状態において、レーザ制御部156が具体的にレーザ装置130をどのように制御するか(すなわち、待機状態及び初期状態におけるレーザ装置130の制御量)は、ユーザによって適宜設定されてよい。
It should be noted that how the
以上、実施の形態1に係るろう付装置1の構成について説明した。
The configuration of the
(ろう付装置の制御方法)
次に、図5及び図6を参照して、ろう付装置1を用いたろう付構造体の製造方法について説明する。図5及び図6は、実施の形態1に係るろう付構造体の製造方法の処理手順を示すフロー図である。なお、図5及び図6に示す一連の処理は、図4を参照して説明した制御装置150が実行する処理に対応している。すなわち、図5及び図6に示す一連の処理は、制御装置150によるろう付装置1の制御方法に対応している。制御装置150を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより、図5及び図6に示す一連の処理が実行される。各処理の詳細については、図4を参照して既に説明しているため、ここでは詳細な説明を省略する。
(Control method of brazing device)
Next, a method of manufacturing a brazed structure using the
本実施の形態では、ろう付装置1によって図5及び図6に示す一連の処理が実行されるに先立ち、例えば作業者の人手により、ワーク支持台110に配管101、103が設置される。また、配管101、103の接合部位には、例えば作業者の人手により、ろう材が設置される。ろう材の形態は限定されず、例えば、ワイヤ、ペースト、箔、クラッド材等であり得る。ただし、作業者の作業性を考慮すると、当該ろう材としては、ワイヤをリング形状に加工したリングろうや、ペーストを用いることが適当である。更に、着工前において、火炎トーチ121及びレーザヘッド131は、待機状態にあるものとする。
In the present embodiment, prior to the execution of the series of processes shown in FIGS. 5 and 6 by the
この状態で、ろう付装置1によるろう付が開始されると、まず、火炎トーチ121が初期位置で初期姿勢となるように、火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS101)。そして、初期出力で火炎を放射するように火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS103)。ステップS101及びステップS103に示す処理は、図4を参照して説明した、火炎トーチ制御部155によって、初期状態となるように火炎トーチ装置120の動作が制御される処理に対応している。ここで、初期状態においては、火炎トーチ121は、接合部位における被接合材に火炎を放射するように、その位置及び姿勢が制御される。このように、本実施の形態では、レーザ装置130によるろう材の加熱処理が行われる前に、火炎トーチ装置120による被接合材の加熱処理が行われる。これは、ろう材を加熱する前に被接合材を予熱することで、ぬれ性を向上させるためである。
When brazing by the
次に、位置情報及び温度情報が取得される(ステップS105)。ステップS105では、被接合部に対する火炎トーチ121の位置情報、及び被接合材の温度情報が少なくとも取得される。ステップS105に示す処理は、図4を参照して説明した、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、位置情報取得部151及び温度情報取得部152によって位置情報及び温度情報がそれぞれ取得される処理に対応している。
Next, the position information and the temperature information are acquired (step S105). In step S105, at least the position information of the
次に、接合部位の温度が目標温度範囲内に収まるように(具体的には、接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まるように)、火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS107)。ステップS107に示す処理は、図4を参照して説明した、火炎トーチ制御部155が、温度制御部154によって決定された制御量に基づいて火炎トーチ装置120を動作させる処理に対応している。
Next, the operation of the
ステップS107に示す処理によって接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まるように加熱処理が行われると、次に、レーザヘッド131が初期位置で初期姿勢となるように、レーザ装置130の動作が制御される(ステップS109)。そして、初期出力でレーザを照射するようにレーザ装置130の動作が制御される(ステップS111)。なお、ステップS109及びステップS111に示す処理は、図4を参照して説明した、レーザ制御部156によって、初期状態となるようにレーザ装置130の動作が制御される処理に対応している。ここで、初期状態においては、レーザヘッド131は、接合部位におけるろう材にレーザを照射するように、その位置及び姿勢が制御される。このように、レーザ装置130によってろう材を加熱することにより、ろう材に対する局所的な入熱制御を高精度に行うことができる。レーザの照射により、ろう材がレーザの入熱によって融解し、液相となる。この際、火炎によって被接合材の温度が上がっており、ぬれ性が確保されているため、融解したろう材が被接合材同士の隙間に円滑に流れ込むこととなる。このように、火炎によって被接合材を予熱し、その後、レーザによってろう材を加熱することにより、良好なろう付が実現される。
When the heat treatment is performed so that the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined by the treatment shown in step S107, then the
次に、位置情報及び温度情報が取得される(ステップS113)。ステップS113では、被接合部に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報、並びに被接合材及びろう材の温度情報が少なくとも取得される。ステップS113に示す処理は、図4を参照して説明した、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、位置情報取得部151及び温度情報取得部152によって位置情報及び温度情報がそれぞれ取得される処理に対応している。
Next, the position information and the temperature information are acquired (step S113). In step S113, at least the position information of the
次に、接合部位の温度が目標温度範囲内に収まるように(具体的には、接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まり、かつ接合部位におけるろう材の温度がろう材目標温度範囲内に収まるように)、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御される(ステップS115)。ステップS115に示す処理は、図4を参照して説明した、レーザ制御部156が、温度制御部154によって決定された制御量に基づいてレーザ装置130を動作させる処理に対応している。
Next, so that the temperature of the joint portion is within the target temperature range (specifically, the temperature of the material to be joined at the joint portion is within the target temperature range of the material to be joined, and the temperature of the brazing material at the joint portion is within the target temperature range. The operation of the
ステップS115で接合部位の温度が目標温度範囲内に収まるように火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御されると、次に、ろう付が終了したか否かが判定される(ステップS117)。ステップS117に示す処理は、図4を参照して説明した、終了判定部153によってろう付の終了が判定される処理に対応している。
When the operations of the
ステップS117でろう付が終了していないと判定された場合(すなわち、ステップS117でNoと判定された場合)には、ステップS113に戻り、ステップS113~ステップS117に示す処理が繰り返し実行される。 If it is determined in step S117 that the brazing has not been completed (that is, if it is determined to be No in step S117), the process returns to step S113, and the processes shown in steps S113 to S117 are repeatedly executed.
一方、ステップS117でろう付が終了したと判定された場合(すなわち、ステップS117でYesと判定された場合)には、待機状態になるように火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御され(ステップS119)、一連の処理が終了する。ステップS119に示す処理は、図4を参照して説明した、火炎トーチ制御部155によって、待機状態となるように火炎トーチ装置120の動作が制御されるとともに、レーザ制御部156によって、待機状態となるようにレーザ装置130の動作が制御される処理に対応している。
On the other hand, when it is determined in step S117 that the brazing is completed (that is, when it is determined to be Yes in step S117), the operations of the
以上、図5及び図6を参照して、実施の形態1に係るろう付構造体の製造方法(ろう付装置1の制御方法)について説明した。 The method for manufacturing the brazed structure (control method for the brazing device 1) according to the first embodiment has been described above with reference to FIGS. 5 and 6.
以上、本開示の実施の形態1に係るろう付装置1の構成、及び当該ろう付装置1を用いたろう付構造体の製造方法について説明した。以上説明したように、本実施の形態によれば、ろう付時に、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の両方によって接合部位が加熱される。また、その際、カメラ140によって撮影された画像に基づいて、接合部位が所望の温度になるように、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御される。すなわち、ろう付装置1において、制御装置150は、カメラ140によって撮影された画像に基づいて接合部位を自動認識し、当該接合部位が所望の温度に加熱されるように、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作を自動的にフィードバック制御する機能を有している。
The configuration of the
ここで、ろう付では、被接合材を融解させず、ろう材だけを融解させて被接合材同士を接合する必要がある。ただし、ろう材だけを局所的に加熱するのでは不十分であり、ぬれ性を確保するために被接合材も加熱する必要がある。しかし、一般的に被接合材とろう材との融点は近いため、ろう材だけが融解するように両者を加熱するためには、高精度な入熱制御が必要となる。つまり、ろう付の加熱工程においては、被接合材についてはその温度が当該被接合材の融点未満であり、かつ良好なぬれ性が確保されるように、ろう材についてはその温度が当該ろう材の融点以上となるように、両者を高精度に加熱することが求められる。 Here, in brazing, it is necessary to melt only the brazing material and join the materials to be joined together without melting the material to be joined. However, it is not enough to locally heat only the brazing material, and it is necessary to heat the material to be joined in order to secure the wettability. However, since the melting points of the material to be bonded and the brazing material are generally close to each other, high-precision heat input control is required to heat both materials so that only the brazing material melts. That is, in the brazing heating step, the temperature of the brazed material is lower than the melting point of the material to be joined and the temperature of the brazed material is such that good wettability is ensured. It is required to heat both of them with high accuracy so as to be equal to or higher than the melting point of.
一方、ろう付における加熱方法としては、例えば火炎トーチを用いる方法や、レーザを用いる方法が従来知られている(上述した特許文献1、2を参照)。例えば、火炎トーチを用いる方法では、火炎により広範囲を加熱可能である。また、火炎トーチ装置は設備が簡易なため、導入コストが低いというメリットもある。しかしながら、火炎トーチを用いる方法では、加熱時の入熱量の制御が難しく、ろう材が融解する温度まで加熱しようとすると、入熱過多で被接合材も融解させてしまう恐れがある。
On the other hand, as a heating method in brazing, for example, a method using a flame torch and a method using a laser are conventionally known (see
一方、レーザを用いる方法では、局所的な加熱を行うことができ、高精度な入熱制御を容易に行うことができる。しかしながら、レーザを用いる方法では、局所的な加熱であるがゆえに被接合材を広範囲に十分に加熱することが難しく、ろう材のぬれが起こりにくいという短所が存在する。 On the other hand, in the method using a laser, local heating can be performed, and high-precision heat input control can be easily performed. However, the method using a laser has a disadvantage that it is difficult to sufficiently heat the material to be joined over a wide range due to local heating, and the brazing material is less likely to get wet.
このように、火炎トーチのみ又はレーザのみを用いる場合には、上述したような被接合材及びろう材の両方に対する望ましい入熱制御を実現することは困難であると考えられる。 As described above, when only the flame torch or only the laser is used, it is considered difficult to realize desirable heat input control for both the bonded material and the brazing material as described above.
また、以上説明した事情から、火炎トーチのみ又はレーザのみを用いる場合には、ろう付装置を自動化することが困難になるという課題も存在する。具体的には、ろう付装置を自動化する場合には、接合部位の温度を検出し、その検出結果に基づいて望ましい温度になるように火炎トーチ装置又はレーザ装置の動作を制御するような、温度フィードバック制御の機構が必要となる。しかしながら、火炎トーチを用いる場合には、火炎の揺らぎ等の影響により、加熱中の接合部位の温度を高精度に検出することが困難である。従って、火炎トーチのみを用いた場合には、元来細やかな入熱制御が困難であるにもかかわらず、その温度フィードバック制御を高精度に行うことも困難であるため、ろう付装置の自動化は難しいと考えられる。そのため、火炎トーチを用いる場合には、現状、作業者が火炎トーチと被接合材との距離や、加熱時間等を、目視や経験によって調整してろう付しているのが実情である。また、レーザのみを用いる場合には、温度フィードバック制御を高精度に行うことは可能であるが、上述のようにレーザでは広範囲を加熱することが困難であるため、被接合材のぬれ性を十分に確保することが難しい。従って、自動化したとしても、例えば継手におけるろう付のような、広範囲に渡ってぬれ性を確保する必要がある場合には、その適用は困難である。 Further, due to the circumstances described above, there is also a problem that it becomes difficult to automate the brazing device when only the flame torch or only the laser is used. Specifically, when automating the brazing device, a temperature that detects the temperature of the joint site and controls the operation of the flame torch device or the laser device so as to reach a desired temperature based on the detection result. A feedback control mechanism is required. However, when a flame torch is used, it is difficult to detect the temperature of the joint portion during heating with high accuracy due to the influence of the fluctuation of the flame and the like. Therefore, when only the flame torch is used, although it is originally difficult to finely control the heat input, it is also difficult to perform the temperature feedback control with high accuracy. Therefore, the automation of the brazing device is not possible. It seems difficult. Therefore, when using a flame torch, the actual situation is that the worker adjusts the distance between the flame torch and the material to be joined, the heating time, etc. by visual inspection or experience to braze. Further, when only a laser is used, it is possible to perform temperature feedback control with high accuracy, but as described above, it is difficult to heat a wide range with a laser, so that the wettability of the material to be joined is sufficient. It is difficult to secure it. Therefore, even if it is automated, it is difficult to apply it when it is necessary to secure a wide range of wettability such as brazing in a joint.
これに対して、本実施の形態では、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の両方を用いることにより、広範囲に加熱が必要な部位については火炎トーチ装置120を用いて加熱し、局所的に高精度に加熱が必要な部位についてはレーザ装置130を用いて加熱することが可能となる。従って、被接合材及びろう材のそれぞれが望ましい温度になるような高精度な入熱制御を行うことができ、ろう付による被接合材同士の接合をより効率的に、かつより確実に行うことが可能になる。
On the other hand, in the present embodiment, by using both the
より具体的には、本実施の形態では、火炎トーチ装置120によって接合部位における被接合材を加熱し、レーザ装置130によって接合部位におけるろう材を加熱する。これにより、火炎トーチ装置120によって被接合材を広範囲に加熱し、そのぬれ性を確保しつつ、レーザ装置130によって局所的にろう材を加熱し、融解させることができる。この際、火炎トーチ装置120では、ろう材を加熱する必要がないため、ろう材の融点、すなわち、被接合材の融点近傍まで当該被接合材を加熱する必要がなくなる。従って、火炎による入熱は、ぬれ性を確保できる比較的小さな熱量でよくなるため、緻密な温度制御が不要になる。このように、本実施の形態によれば、火炎トーチ装置120によってぬれ性が確保されるように被接合材を加熱し、レーザ装置130によって融解させるようにろう材を加熱する、といったように役割を分担することにより、被接合材及びろう材の両方に対する望ましい入熱制御を実現することが可能になる。
More specifically, in the present embodiment, the
また、かかる役割分担により、ろう付装置1では、ろう付の自動化が実現される。具体的には、かかる役割分担によれば、火炎トーチ装置120については高精度な入熱制御が求められず、かつ被接合材が融解する恐れがなくなり、また、レーザ装置130についてはレーザによって広範囲を加熱することが求められないこととなる。従って、上述した、ろう付装置の自動化を困難としていた火炎トーチ装置120の短所及びレーザ装置130の短所が表出しないような様態で加熱処理を行うことができる。よって、ろう付装置1の自動化も実現することができる。
Further, by such division of roles, the
また、火炎トーチ装置120によれば、被接合材の広範囲を効率的に加熱することができる。そして、レーザ装置130によれば、レーザの高いエネルギー密度によって短時間でろう材を融解させることができる。つまり、短時間で、被接合材の広範囲に渡ってぬれ性を確保しつつ、ろう材を融解させることができるため、より効率的にろう付を完了させ、ろう付構造体を製造することができる。
Further, according to the
なお、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130による接合部位の加熱においては、図5及び図6を参照して説明したように、先に火炎トーチ装置120により被接合材を加熱し、次いでレーザ装置130によってろう材を加熱することが好ましい。このように、火炎トーチ装置120によって被接合材を予熱することにより、レーザ装置130によってろう材を融解させた際に、溶けたろう材がより確実に接合箇所に伸展する(すなわち、ぬれ性が確保される)こととなる。
In the heating of the joint portion by the
なお、レーザと組み合わせる比較的広範囲を加熱可能な加熱方法としては、火炎トーチ以外にも高周波加熱も考えられる。しかし、高周波加熱の場合には、被接合材の形状ごとにコイルを作製する必要があり、多様な被接合材への適用が困難である。従って、レーザと組み合わせる加熱方法としては、本実施の形態のように火炎トーチを用いることが好適である。 As a heating method capable of heating a relatively wide range in combination with a laser, high frequency heating can be considered in addition to the flame torch. However, in the case of high frequency heating, it is necessary to manufacture a coil for each shape of the material to be joined, and it is difficult to apply it to various materials to be joined. Therefore, as a heating method combined with a laser, it is preferable to use a flame torch as in the present embodiment.
実施の形態2.
本開示の実施の形態2に係るろう付装置、及び当該ろう付装置を用いたろう付構造体の製造方法について説明する。なお、実施の形態2に係るろう付装置は、実施の形態1に係るろう付装置1に対して、後述するろう材供給装置が追加されたものに対応する。また、実施の形態2に係るろう付構造体の製造方法は、実施の形態1に係るろう付構造体の製造方法に対して、当該ろう材供給装置の制御に関する処理が追加されたものに対応する。つまり、実施の形態1では、加熱処理が開始される前に予め接合部位にろう材が設置されていたが、実施の形態2では、当該ろう材供給装置により、接合部位に対する加熱処理が行われている最中に接合部位に順次ろう材が供給される。実施の形態2において、かかる相違点以外の事項は実施の形態1とほぼ同様であるため、以下の実施の形態2についての説明では、実施の形態1と重複する事項についてはその詳細な説明を省略し、実施の形態1と相違する事項について主に説明する。
The brazing device according to the second embodiment of the present disclosure and a method for manufacturing a brazing structure using the brazing device will be described. The brazing device according to the second embodiment corresponds to the
(ろう付構造体の製造装置(ろう付装置)の構成)
図7を参照して、本開示の実施の形態2に係るろう付装置の構成について説明する。図7は、本開示の実施の形態2に係るろう付装置の概略構成を示す図である。
(Structure of brazed structure manufacturing equipment (brazing equipment))
The configuration of the brazing device according to the second embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a brazing device according to the second embodiment of the present disclosure.
図7を参照すると、実施の形態2に係るろう付装置2は、ワーク支持台110と、火炎トーチ装置120と、レーザ装置130と、カメラ240と、制御装置250と、ろう材供給装置260と、を備える。なお、ワーク支持台110、火炎トーチ装置120、及びレーザ装置130の構成及び機能は、実施の形態1におけるこれらの装置の構成及び機能と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
Referring to FIG. 7, the
ろう材供給装置260は、制御装置250からの制御により、ろう付の最中に接合部位に対してろう材を供給する。ろう材供給装置260は、ワイヤ状のろう材205を連続的に送出する送出機構を有するろう材供給ヘッド261と、当該送出機構を含むろう材供給装置260を構成する各種の機構を駆動させるろう材供給駆動装置263と、を有する。ろう材供給駆動装置263は、当該各種の機構を駆動させる駆動回路等から構成され、制御装置250からの指示により、所望のタイミング及び速度でろう材205を供給するように、ろう材供給装置260を動作させる。
The brazing
また、ろう材供給ヘッド261は、図示しない支持部材によって、その位置及び姿勢を変更可能に支持される。ろう材供給駆動装置263は、当該支持部材を駆動させ、ろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢を変更する機能も有する。
Further, the
なお、図示する構成例では、ろう材供給装置260はワイヤ状のろう材205を供給するように構成されているが、本実施の形態はかかる例に限定されない。ろう付に用いられるろう材の形態は任意に決定されてよく、ろう材供給装置260は、当該形態のろう材を供給可能なように適宜構成されてよい。ただし、ワイヤ状のろう材については、その送出が容易であり、また、ワイヤの先端を接合部位に突き当てるようにして、必要な量のろう材を精度よく送給することが可能である。従って、ろう材としては、当該構成例のようにワイヤ状のろう材205を用いることが好適である。
In the illustrated configuration example, the brazing filler
カメラ240は、接合部位、火炎トーチ121、レーザヘッド131、及びろう材供給ヘッド261を少なくとも撮影可能に設置される。カメラ240によって撮影された画像のデータは、制御装置250に送信される。制御装置250では、実施の形態1に係る制御装置150と同様に、カメラ240によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報、並びに接合部位の温度情報が取得される。更に、制御装置250では、カメラ240によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対するろう材供給ヘッド261の位置情報が取得される。このように、カメラ240は、接合部位に対する火炎トーチ121、レーザヘッド131、及びろう材供給ヘッド261の位置を検出する位置検出装置、並びに接合部位の温度を検出する温度検出装置としての機能を有する。
The
制御装置250は、ろう付装置2の動作を制御する。制御装置250は、実施の形態1に係る制御装置150と同様の機能に加えて、ろう材供給装置260の動作を制御する機能を有する。
The
図8を参照して、制御装置250の機能についてより詳細に説明する。図8は、図7に示す制御装置250の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、図8では、制御装置250との情報のやり取りを示すため、図7に示すカメラ240、火炎トーチ駆動装置123、レーザ駆動装置133、及びろう材供給駆動装置263を併せて図示している。
The function of the
図8を参照すると、制御装置250は、その機能として、位置情報取得部251と、温度情報取得部152と、終了判定部153と、温度制御部154と、火炎トーチ制御部155と、レーザ制御部156と、ろう材供給制御部257と、を有する。なお、温度情報取得部152、終了判定部153、温度制御部154、火炎トーチ制御部155、及びレーザ制御部156の機能は、実施の形態1におけるこれらの機能と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。ただし、本実施の形態では、終了判定部153は、火炎トーチ制御部155及びレーザ制御部156に加えて、ろう材供給制御部257にも、ろう付が終了したか否かの判定結果についての情報を出力する。
Referring to FIG. 8, the
位置情報取得部251は、実施の形態1の位置情報取得部151と同様に、カメラ240によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報を取得する。更に、位置情報取得部251は、カメラ240によって撮影された画像に基づいて、接合部位に対するろう材供給ヘッド261の位置情報を取得する。当該位置情報には、接合部位とろう材供給ヘッド261との距離についての情報、及び、接合部位に対するろう材供給ヘッド261の姿勢についての情報が、少なくとも含まれる。なお、位置情報取得部251が画像から位置情報を取得する方法としては、実施の形態1と同様に、各種の公知の方法が用いられてよい。
Similar to the position
位置情報取得部251は、実施の形態1で説明したように、取得した接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置情報を、温度制御部154に出力する。また、位置情報取得部251は、取得した接合部位に対するろう材供給ヘッド261の位置情報を、ろう材供給制御部257に出力する。
As described in the first embodiment, the position
ろう材供給制御部257は、ろう材供給装置260の動作を制御する。具体的には、ろう材供給制御部257は、位置情報取得部251から取得したろう材供給ヘッド261の位置情報に基づいて、接合部位にワイヤ状のろう材205の先端が位置するように、当該ろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢を制御する。また、ろう材供給制御部257は、レーザ装置130によって接合部位にレーザが照射されている最中に、ろう材205を連続供給するように(すなわち、ろう材供給ヘッド261からワイヤ状のろう材205が順次送出されるように)、ろう材供給装置260の動作を制御する。ろう材205を供給する量は、ろう付を行う対象範囲の面積等に応じて、適宜設定されてよい。また、ろう材供給制御部257は、終了判定部153から、ろう付が終了した旨の判定結果についての情報が入力された場合には、ろう材205の供給を停止するように、ろう材供給装置260の動作を制御する。
The brazing filler metal
なお、本実施の形態では、ろう材供給制御部257とレーザ制御部156とが連携し、接合部位におけるレーザの照射位置に、供給されるワイヤ状のろう材205の先端が位置するように、レーザ装置130及びろう材供給装置260の動作が連携制御されてもよい。かかる連携制御を行うことにより、新たに供給されたろう材205を順次レーザで加熱することができるため、効率的にろう材205を加熱することが可能となる。
In this embodiment, the brazing filler metal
以上、実施の形態2に係るろう付装置2の構成について説明した。以上説明したように、実施の形態2では、制御装置250によって、カメラ240によって撮影された画像に基づいて接合部位を自動認識し、ろう付の最中に当該接合部位にろう材205を自動供給するようにろう材供給装置260の動作が制御される。
The configuration of the
(ろう付装置の制御方法)
次に、図9及び図10を参照して、ろう付装置2を用いたろう付構造体の製造方法について説明する。図9及び図10は、実施の形態2に係るろう付構造体の製造方法の処理手順を示すフロー図である。なお、図9及び図10に示す一連の処理は、図8を参照して説明した制御装置250が実行する処理に対応している。すなわち、図9及び図10に示す一連の処理は、制御装置250によるろう付装置2の制御方法に対応している。制御装置250を構成するプロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより、図9及び図10に示す一連の処理が実行される。各処理の詳細については、図8を参照して既に説明しているため、ここでは詳細な説明を省略する。
(Control method of brazing device)
Next, a method of manufacturing a brazed structure using the
本実施の形態では、ろう付装置2によって図9及び図10に示す一連の処理が実行されるに先立ち、例えば作業者の人手により、ワーク支持台110に配管101、103が設置される。また、着工前において、火炎トーチ121及びレーザヘッド131は、待機状態にあるものとする。
In the present embodiment, prior to the execution of the series of processes shown in FIGS. 9 and 10 by the
この状態で、ろう付装置2によるろう付が開始されると、まず、火炎トーチ121が初期位置で初期姿勢となるように、火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS201)。次に、初期出力で火炎を放射するように火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS203)。次に、位置情報及び温度情報が取得される(ステップS205)。次に、接合部位の温度が目標温度範囲内に収まるように(具体的には、接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まるように)、火炎トーチ装置120の動作が制御される(ステップS207)。そして、ステップS207に示す処理によって接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まるように加熱処理が行われると、次に、レーザヘッド131が初期位置で初期姿勢となるように、レーザ装置130の動作が制御される(ステップS209)。以上のステップS201~ステップS209に示す処理は、図5及び図6を参照して説明した、実施の形態1におけるろう付構造体の製造方法のステップS101~ステップS109に示す処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
When brazing by the
本実施の形態では、次に、接合部位にろう材205の先端が位置するように、ろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢が制御される(ステップS210)。ステップS210に示す処理は、図8を参照して説明した、ろう材供給制御部257によってろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢が制御される処理に対応している。なお、図9では、便宜的に、ステップS210に示す処理が、ステップS209に示す処理の後に行われるように記載されているが、これらの処理は同時に行われてよい。つまり、レーザヘッド131の位置及び姿勢の制御と同期して、ろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢が制御されてよい。
In the present embodiment, the position and posture of the brazing filler
次に、初期出力でレーザを照射するようにレーザ装置130の動作が制御される(ステップS211)。当該処理は、図5及び図6を参照して説明した、実施の形態1におけるろう付構造体の製造方法のステップS111に示す処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
Next, the operation of the
次に、ろう材205を連続供給するように、ろう材供給装置260の動作が制御される(ステップS212)。ステップS212に示す処理は、図8を参照して説明した、ろう材供給制御部257によって、ろう材205を連続供給するようにろう材供給装置260の動作が制御される処理に対応している。なお、図9では、便宜的に、ステップS212に示す処理が、ステップS111に示す処理の後に行われるように記載されているが、これらの処理は同時に行われてよい。つまり、レーザヘッド131によってレーザを照射する制御と同期して、ろう材供給ヘッド261によってろう材205を連続供給する制御がなされてよい。
Next, the operation of the brazing filler
次に、位置情報及び温度情報が取得され(ステップS213)、接合部位の温度が目標温度範囲内に収まるように(具体的には、接合部位における被接合材の温度が被接合材目標温度範囲内に収まり、かつ接合部位におけるろう材205の温度がろう材目標温度範囲内に収まるように)、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御される(ステップS215)。更に、ろう付が終了したか否かが判定される(ステップS217)。ステップS217でろう付が終了していないと判定された場合(すなわち、ステップS217でNoと判定された場合)には、ステップS213に戻り、ステップS213~ステップS217に示す処理が繰り返し実行される。一方、ステップS217でろう付が終了したと判定された場合(すなわち、ステップS217でYesと判定された場合)には、待機状態になるように火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作が制御される(ステップS219)。以上のステップS213~ステップS219に示す処理は、図5及び図6を参照して説明した、実施の形態1におけるろう付構造体の製造方法のステップS113~ステップS119に示す処理と同様であるため、詳細な説明を省略する。
Next, the position information and the temperature information are acquired (step S213) so that the temperature of the joint portion is within the target temperature range (specifically, the temperature of the material to be joined at the joint portion is the target temperature range of the material to be joined). The operation of the
次に、ろう材205の供給を停止するようにろう材供給装置260の動作が制御される(ステップS220)。ステップS220に示す処理は、図8を参照して説明した、ろう材供給制御部257によって、ろう材205の供給を停止するようにろう材供給装置260の動作が制御される処理に対応している。なお、図9では、便宜的に、ステップS220に示す処理が、ステップS219に示す処理の後に行われるように記載されているが、これらの処理は同時に行われてよい。つまり、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130を待機状態とする制御と同期して、ろう材供給装置260におけるろう材205の供給を停止する制御がなされてよい。
Next, the operation of the brazing filler
以上、図9及び図10を参照して、実施の形態2に係るろう付構造体の製造方法(ろう付装置2の制御方法)について説明した。 The method for manufacturing the brazed structure (control method for the brazing device 2) according to the second embodiment has been described above with reference to FIGS. 9 and 10.
以上説明したように、本実施の形態によれば、実施の形態1に係るろう付装置1に対してろう材供給装置260が更に設けられた構成を有する、ろう付装置2が提供される。ろう材供給装置260が設けられることによって、カメラ240によって撮影された画像に基づいて接合部位を自動認識し、ろう付の最中に当該接合部位にろう材205を自動供給することができるため、着工前にろう材を設置する作業が不要となる。このように、本実施の形態によれば、実施の形態1と同様の効果に加え、更に効率的にろう付を行うことが可能になるとの効果を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the
(変形例等)
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施の形態について詳細に説明したが、本開示に係る技術はかかる例に限定されない。本開示の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変形例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、本開示に係る技術は、以上説明した実施の形態以外にも、以下のような形態を取り得る。
(Modification example, etc.)
Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the techniques according to the present disclosure are not limited to these examples. It is clear that anyone with ordinary knowledge in the field of technology to which this disclosure belongs can come up with various variants within the scope of the technical ideas described in the claims. Is, of course, understood to belong to the technical scope of the present disclosure. For example, the technique according to the present disclosure may take the following forms in addition to the embodiments described above.
例えば、上述した実施の形態1、2では、まず火炎トーチ装置120によって接合部位における被接合材を加熱し、次いでレーザ装置130によって接合部位におけるろう材を加熱するように、これらの装置の動作が制御されていたが、本開示はかかる例に限定されない。本開示では、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の特徴を考慮して、広範囲を加熱する必要がある部位については火炎トーチ装置120によって加熱し、局所的に高精度な入熱が必要な部位についてはレーザ装置130によって加熱するように、これらの装置の動作が制御されればよく、それぞれの装置で加熱する具体的な部位、及びそれぞれの装置による具体的な加熱のタイミングは、適宜設定されてよい。火炎トーチ装置120及びレーザ装置130それぞれの特徴を活かして接合部位を加熱することにより、接合部位に対する高精度な入熱制御が可能となる。
For example, in the above-described first and second embodiments, the operation of these devices is such that the
また、上述した実施の形態1、2では、制御装置150、250の終了判定部153は、カメラ140、240によって撮影された接合部位の画像に基づいてろう付の終了を判定していたが、本開示はかかる例に限定されない。終了判定部153がろう付の終了を判定する方法としては、他の方法が用いられてもよい。例えば、終了判定部153は、ろう材に対する加熱が開始されてから所定の時間が経過した場合に、ろう付が終了したと判定してもよい。当該所定の時間は、ろう付の加工条件、及び接合部位への入熱量等に応じて、適宜設定されてよい。具体的には、例えば、同様のろう付の加工条件において、同様の加熱能力で接合部位を加熱した場合には、ろう付に要する時間もほぼ同様であると考えられる。従って、ろう付の加工条件、接合部位への入熱量、及びろう付に要する時間を関連付けて記憶しておき、これらの過去の実績に基づいて、上記所定の時間が設定されてよい。
Further, in the above-described first and second embodiments, the
また、上述した実施の形態1、2では、ろう付装置1、2において、2台の火炎トーチ装置120が設けられていたが、本開示はかかる例に限定されない。ろう付装置1、2に設けられる火炎トーチ装置120の台数は、接合部位を所望の温度に加熱できるように適宜決定されてよい。例えば、十分な加熱能力が得られるのであれば、火炎トーチ装置120は1台であってもよい。ただし、複数の方向からより広範囲を加熱することができるため、より効率的に接合部位を加熱するために、火炎トーチ装置120は複数設けられることが好ましい。
Further, in the above-described first and second embodiments, the
また、上述した実施の形態1、2において、火炎トーチ制御部155は、火炎トーチ装置120によって接合部位を加熱する際に、火炎トーチ121を揺動させるようにその動作を制御してもよい。かかる制御を行うことにより、接合部位における局所的な温度の過剰な上昇を抑制することができ、接合部位の温度をより確実に所望の温度に制御することが可能となる。
Further, in the above-described first and second embodiments, the flame
また、上述した実施の形態1、2では、ろう付装置1、2に設けられるカメラ140、240が位置検出装置及び温度検出装置として機能していたが、位置検出装置及び温度検出装置は、カメラ140、240以外の装置によって実現されてもよい。この際、カメラ140、240のように、1台の装置が位置検出装置及び温度検出装置を兼ねてもよいし、位置検出装置及び温度検出装置がそれぞれ別の装置として設けられてもよい。例えば、位置検出装置としては、接合部位と火炎トーチ121、レーザヘッド131、及びろう材供給ヘッド261との距離を測定する測距センサや、火炎トーチ121、レーザヘッド131、及びろう材供給ヘッド261の姿勢を検出するジャイロセンサ等が用いられてよい。また、温度検出装置としては、熱電対や各種の非接触式の温度計が用いられてよい。ただし、火炎やレーザによって加熱されている部位の温度を検出する必要があるため、温度検出装置としては、非接触式の温度計が用いられることが好ましい。
Further, in the above-described first and second embodiments, the
また、上述した実施の形態1、2では、火炎トーチ121及びレーザヘッド131の位置及び姿勢について、加熱を開始する際の初期状態(初期位置及び初期姿勢)が予め設定されていたが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、ろう付装置1、2に、作業者の指示を入力する入力装置が設けられていてよく、当該入力装置を介した作業者からの指示により、火炎トーチ121及びレーザヘッド131の初期位置及び初期姿勢が設定されてもよい。かかる入力装置は、例えば、表示装置と入力装置が一体的に構成されたタッチパネルであってよい。入力装置がタッチパネルである場合、例えばその表示画面に接合部位の画像が映し出され、作業者は、当該表示画面上で、画像内の接合部位に対する火炎トーチ121及びレーザヘッド131の初期位置及び初期姿勢を設定することができる。かかる様態によれば、作業者が、視覚的に接合部位と火炎トーチ121及びレーザヘッド131との位置関係を確認しながら、その初期位置及び初期姿勢を設定することができるため、より適切に初期状態を設定することが可能となる。
Further, in the above-described first and second embodiments, the initial state (initial position and initial posture) at the time of starting heating is preset for the positions and postures of the
また、上述した実施の形態1、2では、制御装置150、250は、カメラ140、240によって撮影された画像に基づいて接合部位を自動認識し、当該接合部位が所望の温度に加熱されるように、火炎トーチ装置120及びレーザ装置130の動作を自動的に制御する機能を有していた。また、実施の形態2では、制御装置250は、上記機能に加えて、カメラ240によって撮影された画像に基づいて接合部位を自動認識し、当該接合部位に対してろう材を供給するように、ろう材供給装置260の動作を自動的に制御する機能を有していた。ただし、本開示はかかる例に限定されない。本開示では、火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260の動作の一部又は全てが、作業者による指示入力に従って制御されてもよい。例えば、ろう付装置1、2に、作業者の指示を入力する入力装置が設けられていてよく、当該入力装置を介した作業者からの指示に基づいて、火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260の動作の一部又は全てが制御されてもよい。例えば、当該入力装置が上述したタッチパネルである場合であれば、作業者は、接合部位が映し出された表示画面上で、火炎トーチ121、レーザヘッド131、及びろう材供給ヘッド261の位置及び姿勢についての指示を適宜入力してもよい。ただし、より効率的にろう付を行うためには、上述した実施の形態1、2のように、火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260の動作の制御を自動化することが好ましい。
Further, in the above-described first and second embodiments, the
また、上述した実施の形態1、2に係るろう付装置1、2は、ろう付雰囲気を制御するためのシールドガスを供給するシールドガス供給装置を更に備えてもよい。当該シールドガスとしては、例えば窒素やアルゴン等の不活性ガスが用いられる。当該シールドガス供給装置の動作は、制御装置150、250によって制御される。具体的には、制御装置150、250からの制御により、シールドガスを供給するタイミングやシールドガスの流量が制御されてよい。例えば、シールドガス供給装置は、制御装置150、250からの制御により、レーザ装置130によってろう材にレーザが照射されるタイミングで、ろう材が融解する箇所、すなわちレーザの照射位置を覆うようにシールドガスを供給する。これにより、融解したろう材が酸化することが抑制され、より良好にろう付を行うことが可能になる。なお、大気中でろう材がそれ程酸化されず、良好なろう付が可能である場合であれば、シールドガス供給装置は設けられなくてもよい。
Further, the
また、上述した実施の形態1、2に係るろう付装置1、2では、ワーク支持台110への被接合材の設置は作業者の人出で行われていたが、本開示はかかる例に限定されない。例えば、ろう付装置1、2に、ワーク支持台110への被接合材の設置を自動的に行う機構(以下、被接合材自動設置機構とも記載する。)が設けられてもよい。当該被接合材自動設置機構は、例えば、ワーク支持台110を移動させる機構であってよい。この場合、例えば、ワーク支持台110は、制御装置150、250によって、ろう付装置1、2の近くに設けられている被接合材置き場まで移動し、被接合材を把持し、作業場所まで戻ってくる、という一連の動作を行うように制御される。あるいは、当該被接合材自動設置機構は、例えば、上記被接合材置き場から被接合材を運搬し、ワーク支持台110に設置するロボットアームであってよい。この場合、当該ロボットアームの制御は、ろう付装置1、2の制御装置150、250によって行われてもよいし、ろう付装置1、2とは独立した他の制御装置によって行われてもよい。
Further, in the
なお、被接合材自動設置機構は、ワーク支持台110を構成する、被接合材をそれぞれ固定支持する一対のワーク支持部(上述した実施の形態1、2であれば、下側ワーク支持部111、及び上側ワーク支持部113)の両方に設けられてもよいし、これらのうちの一方のみに設けられてもよい。例えば、ある基材となる被接合材に対して、複数の他の被接合材を順次ろう付で接合していくような場合であれば、当該基材となる被接合材を一対のワーク支持部の一方によって常に固定支持した状態で、複数の他の被接合材を順次一対のワーク支持部の他方によって支持して、ろう付を行っていくこととなる。このような場合であれば、ワーク支持台110を構成する一対のワーク支持部のうち、当該他の被接合材を支持する方だけに、被接合材自動設置機構が設けられてよい。
The automatic installation mechanism for the material to be joined is a pair of work support portions for fixing and supporting the material to be joined, which constitute the work support base 110 (in the above-described first and second embodiments, the lower work support portion 111). , And the upper work support portion 113), or may be provided on only one of them. For example, in the case where a plurality of other materials to be joined are sequentially brazed to a material to be joined as a base material, the material to be joined as the base material is supported by a pair of workpieces. Brazing is performed by sequentially supporting a plurality of other materials to be joined by the other of the pair of work support portions while being fixedly supported by one of the portions. In such a case, the automatic installation mechanism of the material to be joined may be provided only on the one of the pair of work support portions constituting the
また、上述した実施の形態1、2では説明を省いたが、ろう付時には、適宜フラックスが供給されてもよい。フラックスの供給方法は限定されず、各種の方法が用いられてよい。例えばフラックスを予めろう材の中に入れておく、又はフラックスを予め被接合材又はろう材に塗布する、といった方法が用いられてよい。フラックスの種類は、被接合材及びろう材に適したものが適宜使用される。 Further, although the description is omitted in the above-described first and second embodiments, flux may be appropriately supplied at the time of brazing. The method of supplying the flux is not limited, and various methods may be used. For example, a method may be used in which the flux is placed in the brazing material in advance, or the flux is applied to the bonded material or the brazing material in advance. As the type of flux, one suitable for the material to be joined and the brazing material is appropriately used.
また、実施の形態1、2に係る制御装置150、250は、例えばCPU(Central Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサ、並びに各種の情報を格納するメモリ等の記憶素子が搭載された制御基板であり得る。記憶素子には、例えばプロセッサが実行するプログラム、及びプロセッサがプログラムを実行した結果得られた情報等が格納される。プロセッサが所定のプログラムに従って演算処理を実行することにより、以上説明した制御装置150、250の各機能が実現される。ただし、制御装置150、250の具体的な装置構成は上記のものに限定されず、以上説明した各機能が実現されるものであれば、任意の構成であってよい。例えば、制御装置150、250は、1つの装置でなくてもよく、複数の装置によって構成されてもよい。この場合、図4及び図8にそれぞれ示す制御装置150、250の各機能が複数の装置に分散して実装され、互いに通信可能に接続されたこれらの装置が協働して動作することにより、制御装置150、250の機能が実現され得る。
Further, the
また、図4及び図8にそれぞれ示す制御装置150、250の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、PC等の処理装置に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信してもよい。
Further, it is possible to create a computer program for realizing each function of the
また、ろう付装置1、2全体として以上説明した実施の形態1、2に係る各種の機能が実現されればよく、ろう付装置1、2の具体的な構成は適宜変更されてよい。例えば、上述した実施の形態1、2では、火炎トーチ制御部155、レーザ制御部156、及びろう材供給制御部257を制御装置150、250の機能として説明したが、これらが、制御装置150、250ではなく、火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260にそれぞれ実装されてもよい。この場合、制御装置150、250は、決定した制御量等の動作の指示に係る信号を、火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260にそれぞれ送信する。火炎トーチ装置120、レーザ装置130、及びろう材供給装置260では、火炎トーチ制御部155、レーザ制御部156、及びろう材供給制御部257によって当該指示に基づく動作の制御がそれぞれ行われる。
Further, it is sufficient that various functions according to the first and second embodiments described above are realized as the
また、本開示に係る技術が適用される製品は、限定されない。本開示に係る技術は、その製造工程にろう付が用いられている各種の製品に適用可能である。例えば、本開示に係る技術は、空調機の製造工程において、アルミニウムの熱交換器における配管のろう付に好適に適用され得る。 In addition, the products to which the technology according to the present disclosure is applied are not limited. The technique according to the present disclosure can be applied to various products in which brazing is used in the manufacturing process. For example, the technique according to the present disclosure may be suitably applied to brazing of pipes in an aluminum heat exchanger in the manufacturing process of an air conditioner.
1、2 ろう付装置(ろう付構造体の製造装置)、101、103 配管(被接合材)、105、205 ろう材、110 ワーク支持台、111 下側ワーク支持部、113 上側ワーク支持部、120 火炎トーチ装置、121 火炎トーチ、123 火炎トーチ駆動装置、130 レーザ装置、131 レーザヘッド、133 レーザ駆動装置、135 光ファイバー、140、240 カメラ、150、250 制御装置、151、251 位置情報取得部、152 温度情報取得部、153 終了判定部、154 温度制御部、155 火炎トーチ制御部、156 レーザ制御部、257 ろう材供給制御部、260 ろう材供給装置、261 ろう材供給ヘッド、263 ろう材供給駆動装置。 1, 2 brazing device (manufacturing device for brazing structure), 101, 103 piping (bonded material), 105, 205 brazing material, 110 work support base, 111 lower work support part, 113 upper work support part, 120 flame torch device, 121 flame torch, 123 flame torch drive device, 130 laser device, 131 laser head, 133 laser drive device, 135 optical fiber, 140, 240 camera, 150, 250 control device, 151, 251 position information acquisition unit, 152 Temperature information acquisition unit, 153 End determination unit, 154 Temperature control unit, 155 Flame torch control unit, 156 Laser control unit, 257 Wax material supply control unit, 260 Wax material supply device, 261 Bracket supply head, 263 Wax material supply Drive device.
Claims (13)
火炎を放射することにより、前記被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱する火炎トーチ装置と、
レーザを照射することにより、前記接合部位を加熱するレーザ装置と、
前記火炎トーチ装置及び前記レーザ装置の動作を制御する制御装置と、
を備える、ろう付構造体の製造装置。 It is a brazing structure manufacturing device that performs brazing and manufactures a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing.
A flame torch device that heats the joining part, which is the part where the materials to be joined are joined by brazing, by radiating a flame.
A laser device that heats the joint site by irradiating it with a laser,
A control device that controls the operation of the flame torch device and the laser device, and
A device for manufacturing brazed structures.
前記制御装置は、前記接合部位におけるろう材にレーザを照射するように前記レーザ装置の動作を制御する、
請求項1に記載のろう付構造体の製造装置。 The control device controls the operation of the flame torch device so as to radiate a flame to the material to be joined at the joint portion.
The control device controls the operation of the laser device so as to irradiate the brazing material at the joint portion with a laser.
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to claim 1.
前記制御装置は、前記温度検出装置による検出結果に基づいて前記接合部位の温度情報を取得し、当該温度情報に基づいて、前記接合部位における前記被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるように、前記火炎トーチ装置の動作を制御するとともに、前記接合部位における前記ろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるように、前記レーザ装置の動作を制御する、
請求項2に記載のろう付構造体の製造装置。 Further equipped with a temperature detection device for detecting the temperature of the joint portion,
The control device acquires the temperature information of the joint portion based on the detection result by the temperature detection device, and the temperature of the joint material at the joint portion is the target for the joint material based on the temperature information. The operation of the flame torch device is controlled so as to be within the target temperature range of the material to be joined, which is the temperature range, and the temperature of the brazing material at the joint portion is the target temperature range of the brazing material. Controlling the operation of the laser device so that it falls within the temperature range,
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to claim 2.
前記ろう材目標温度範囲の下限は、前記ろう材の融点である、
請求項3に記載のろう付構造体の製造装置。 The upper limit of the target temperature range of the material to be joined is the melting point of the material to be joined.
The lower limit of the brazing filler metal target temperature range is the melting point of the brazing filler metal.
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to claim 3.
請求項2~4のいずれか1項に記載のろう付構造体の製造装置。 In the control device, the flame torch device heats the material to be joined so that the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range for the material to be joined. After that, the laser device is started to irradiate the brazing filler metal at the joint portion with the laser.
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to any one of claims 2 to 4.
前記制御装置は、前記レーザ装置の出力、並びに、前記レーザ装置においてレーザを照射するレーザヘッドの位置及び姿勢の少なくともいずれかを制御する、
請求項1~5のいずれか1項に記載のろう付構造体の製造装置。 The control device controls the output of the flame torch device and at least one of the positions and attitudes of the flame torch that radiates the flame in the flame torch device.
The control device controls at least one of the output of the laser device and the position and orientation of the laser head that irradiates the laser in the laser device.
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のいずれか1項に記載のろう付構造体の製造装置。 A brazing filler metal supply device for continuously supplying the brazing filler metal to the joint portion is further provided.
The apparatus for manufacturing a brazed structure according to any one of claims 1 to 6.
火炎トーチ装置によって火炎を放射することにより、前記被接合材同士がろう付によって接合される部位である接合部位を加熱するステップと、
レーザ装置によってレーザを照射することにより、前記接合部位を加熱するステップと、
を含む、ろう付構造体の製造方法。 It is a method of manufacturing a brazed structure that brazes and manufactures a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing.
A step of heating a joining portion, which is a portion where the materials to be joined are joined by brazing, by radiating a flame with a flame torch device.
A step of heating the joint portion by irradiating a laser with a laser device,
A method for manufacturing a brazed structure, including.
前記レーザ装置は、前記接合部位におけるろう材にレーザを照射する、
請求項8に記載のろう付構造体の製造方法。 The flame torch device radiates a flame to the material to be joined at the joint site, and the flame torch device emits a flame.
The laser device irradiates the brazing material at the joint site with a laser.
The method for manufacturing a brazed structure according to claim 8.
請求項9に記載のろう付構造体の製造方法。 After the flame torch device heats the material to be joined so that the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range for the material to be joined. The laser device initiates laser irradiation of the brazing filler metal at the junction.
The method for manufacturing a brazed structure according to claim 9.
前記接合部位の温度情報を取得する温度情報取得部と、
前記温度情報取得部によって取得された前記温度情報に基づいて、前記接合部位における前記被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、前記火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、前記接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、前記レーザ装置の制御量を決定する温度制御部と、
前記温度制御部によって決定された前記火炎トーチ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記被接合材を加熱するように前記火炎トーチ装置の動作を制御する火炎トーチ制御部と、
前記温度制御部によって決定された前記レーザ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記ろう材を加熱するように前記レーザ装置の動作を制御するレーザ制御部と、
を有する、制御装置。 A flame torch device that heats a joint portion that is a portion where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame, and a laser device that heats the joint portion by irradiating a laser are provided. It is a control device of a brazed structure manufacturing device that manufactures a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing.
A temperature information acquisition unit that acquires temperature information of the joint portion,
Based on the temperature information acquired by the temperature information acquisition unit, the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range for the material to be joined. The control amount of the flame torch device is determined, and the control amount of the laser device is determined so that the temperature of the brazing material at the joint portion falls within the brazing material target temperature range which is the target temperature range for the brazing material. Temperature control unit and
A flame torch control unit that controls the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint portion based on the control amount of the flame torch device determined by the temperature control unit.
A laser control unit that controls the operation of the laser device so as to heat the brazing material at the joint portion based on the control amount of the laser device determined by the temperature control unit.
Has a control device.
前記接合部位の温度情報を取得するステップと、
取得された前記温度情報に基づいて、前記接合部位における前記被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、前記火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、前記接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、前記レーザ装置の制御量を決定するステップと、
決定された前記火炎トーチ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記被接合材を加熱するように前記火炎トーチ装置の動作を制御するステップと、
決定された前記レーザ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記ろう材を加熱するように前記レーザ装置の動作を制御するステップと、
を含む、制御方法。 A flame torch device that heats a joint portion that is a portion where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame, and a laser device that heats the joint portion by irradiating a laser are provided. It is a control method of a brazed structure manufacturing apparatus for manufacturing a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing.
The step of acquiring the temperature information of the joint site and
Control of the flame torch device so that the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range of the material to be joined, based on the acquired temperature information. A step of determining the amount and a step of determining the controlled amount of the laser device so that the temperature of the brazing filler metal at the joint portion falls within the brazing filler metal target temperature range which is the target temperature range for the brazing filler metal.
A step of controlling the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint site based on the determined controlled amount of the flame torch device.
A step of controlling the operation of the laser device so as to heat the brazing filler metal at the joint site based on the determined control amount of the laser device.
Control methods, including.
前記コンピュータに、
前記接合部位の温度情報を取得する機能と、
取得された前記温度情報に基づいて、前記接合部位における前記被接合材の温度が当該被接合材についての目標温度範囲である被接合材目標温度範囲内に収まるような、前記火炎トーチ装置の制御量を決定するとともに、前記接合部位におけるろう材の温度が当該ろう材についての目標温度範囲であるろう材目標温度範囲内に収まるような、前記レーザ装置の制御量を決定する機能と、
決定された前記火炎トーチ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記被接合材を加熱するように前記火炎トーチ装置の動作を制御する機能と、
決定された前記レーザ装置の前記制御量に基づいて、前記接合部位における前記ろう材を加熱するように前記レーザ装置の動作を制御する機能と、
を実現させるためのプログラム。 A computer is equipped with a flame torch device that heats a joining site, which is a site where the materials to be joined are joined by brazing by radiating a flame, and a laser device that heats the joining site by irradiating a laser. It is a program for functioning as a control device of a brazed structure manufacturing apparatus for manufacturing a brazed structure in which the materials to be joined are joined by brazing.
To the computer
The function to acquire the temperature information of the joint site and
Control of the flame torch device so that the temperature of the material to be joined at the joint portion falls within the target temperature range of the material to be joined, which is the target temperature range of the material to be joined, based on the acquired temperature information. A function of determining the amount and a function of determining the controlled amount of the laser device so that the temperature of the brazing filler metal at the joint portion falls within the brazing filler metal target temperature range which is the target temperature range for the brazing filler metal.
A function of controlling the operation of the flame torch device so as to heat the material to be joined at the joint site based on the determined controlled amount of the flame torch device.
A function of controlling the operation of the laser device so as to heat the brazing material at the joint site based on the determined control amount of the laser device.
A program to realize.
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JP2020122487A JP2022018992A (en) | 2020-07-17 | 2020-07-17 | Production apparatus for brazing structure, production method therefor, controller, control method and program |
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WO2023182386A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | ダイキン工業株式会社 | Brazing system, brazing method, and program |
WO2024062917A1 (en) * | 2022-09-22 | 2024-03-28 | 三菱電機株式会社 | Automatic brazing device and automatic brazing method |
-
2020
- 2020-07-17 JP JP2020122487A patent/JP2022018992A/en active Pending
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WO2023182386A1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-09-28 | ダイキン工業株式会社 | Brazing system, brazing method, and program |
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