JP4858024B2 - ろう付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１部品と第２部品をろう材を介して接合するろう付け方法および装置に関する。

従来、第１部品と第２部品を接合する本ろう付けステップ時に、ろう材が確実に第１部品と第２部品間に存在することが視覚的に確認できなかった。これは、仮ろう付けされた第１部品を第２部品近傍の本ろう付け位置へセットし終えたとき、第１部品、第２部品および他のろう付け設備等の存在により、存在すべき仮ろう付けされたろう材が隠れた状態となり、ろう材の目視確認が困難であったためである（図３参照）。

一方、第１部品に仮ろう付けするとき、ろう材が正規位置よりずれて仮接合されることがある。そしてさらに、仮ろう付けされた第１部品を第２部品近傍の本ろう付け位置へ移動させている最中に、ずれて仮接合されたろう材が第２部品の縁部と接触して第１部品から剥離脱落することがある。

この場合、そのまま本ろう付け操作を続行するため、第１部品と第２部品とをろう材を介在させずに金属接合することとなる。しかし、この接合は、第１部品と第２部品との溶け込みが少なく接合強度が低いため不良接合となる。そして、不良品がそのまま出荷ステーションへ搬送されるという問題があった。
これは、第１部品と第２部品を接合する本ろう付けステップ時に、ろう材が確実に第１部品と第２部品間に存在することが確認できないために生じる問題である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、本ろう付け時に、ろう材の有無が視覚的に確認できない場合でも確実にろう材の有無をチェック可能なろう付け方法およびその装置を提供することである。

請求項１に記載の発明によれば、ろう付け装置は、
仮ろう付けステップ（ｓ１）とセットステップ（ｓ２）と本ろう付けステップ（ｓ３〜７）とろう材の有無を判定するステップ（ｓ８、ｓ９）において使用されるろう付け装置であって、
ろう材（３）の一部のみを第１部品（１）に仮接合する仮ろう付けステップ（ｓ１）用電極（１１、１２）と、
仮ろう付けされた前記ろう材を介して前記第１部品（１）と第２部品（２）とを接合する本ろう付けステップ（ｓ３〜７）用の固定電極（１４）および可動電極（１３）と、
前記本ろう付けステップにおいて、前記可動電極（１３）の移動量（Ｄ１）を計測する可動電極移動量計測手段（２１）と、
前記移動量（Ｄ１）とろう材の有無に関する判定値（ｘ０）とを比較してろう材の有無を判定するろう付け判定手段（２２）と、を備え、
前記セットステップ（ｓ２）、前記本ろう付けステップ（ｓ３〜７）及び前記ろう材有無判定ステップ（ｓ８、ｓ９）において、
前記第１部品（１）及び前記第２部品（２）が前記ろう材（３）を介して前記可動電極（１３）及び前記固定電極（１４）により挟持固定され（ｓ２）、
当該挟持固定された位置を基準位置（ｘ１）として記憶し（ｓ３）、
前記可動電極（１３）及び前記固定電極（１４）への通電開始後に前記可動電極（１３）は前記第１部品（１）へ移動を始め（ｓ４）、
所定時間後に通電が終了して前記可動電極（１３）が移動停止し（ｓ５）、
当該移動停止した位置を停止位置（ｘ２）として記憶し（ｓ６）、
前記移動量（Ｄ１）は前記停止位置（ｘ２）と前記基準位置（ｘ１）の変位差として記憶され（ｓ７）、
前記移動量が前記判定値（ｘ０）以上であればろう材が有ると判定される（ｓ８、ｓ９）、
ことを特徴としている。

ろう材は細長い棒状体であるため、仮ろう付け工程において、ろう材の一部は押しつぶされて第１部品に仮接合する。一方、ろう材の他の部分は押しつぶされることなく所定寸法の厚さを保持している。本ろう付け時には、ろう材の他の部分も押しつぶして接合するため、可動電極は大きく移動する。

一方、本ろう付け工程において、ろう材が剥離脱落により存在しないときは、第１部品と第２部品との接合が、金属溶融接合となるため、可動電極は大きく移動しない。すなわち、ろう材が介在する正規のろう付け接合の場合には可動電極移動量が大きく、ろう材が介在しない変則的な金属接合の場合は可動電極移動量が小さい。この可動電極移動量が有意差を持つため、可動電極移動量を計測することにより、本ろう付け時のろう材の存在の有無を把握することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ろう付け装置は、仮ろう付けステップ用電極のろう材当接用端面の略中央に凹部が形成されていることを特徴としている。この凹部の形成により、ろう材の一部のみを第１部品に仮接合することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るろう付け方法のフローチャートである。図２は、仮ろう付けステップにおけるろう付け装置の全体図である。図３は、本ろう付けステップにおけるろう付け装置の全体図である。図４は、本発明に係る仮ろう付けされた第１部品の拡大図である。図５は、従来例の仮ろう付けされた第１部品の拡大図である。

初めに、本発明の実施形態のろう付け装置を、図２および図３を参照しながら説明する。なお、本実施形態は、オルタネータ用スリップリングに関するろう付け装置である。
図２において、１は第１部品である銅線であり、２は第２部品である円筒形状をした銅パイプ体、３は銀を材料としたろう材、１１は仮ろう付けステップで使用する負電極、１２は仮ろう付けステップで使用する正電極、１３は本ろう付けステップで使用する負電極（可動電極）、１４は本ろう付けステップで使用する正電極、１５は正電極１４を所定位置に保持するための保持具、２１は負電極１３の位置を計測する位置計測器、２２は負電極１３の移動量に基づいてろう付けの良否を判定するろう付け判定手段、２３は本ろう付けステップで使用する正電極１４と負電極１３とを接続する電極用電源である。図３において、１６は、本ろう付け後に銅線１を切断するカッタである。図３において図２と同一付番は同一部品を表示するものである。

なお、本発明のろう付け装置により最終製造される製品は、第２部品２（銅パイプ体）に第１部品１（銅線）をろう材３を介在させてろう付けした構成品である。上記装置の各要素の機能は、理解を容易にするため、以下のろう付け方法の記述において説明する。

次に、本発明の実施形態のろう付け方法を、図１、図２および図３を参照しながら説明する。まず、仮ろう付けステップｓ１を説明する。
最初に銅線１が下方へ引出される。すると、ろう材３を挟持したろう材供給具（図示せず）が銅線１の側面へろう材３をセットする。その後、負電極１１および正電極１２は、それぞれ矢印方向に移動して、銅線１およびセットされたろう材３を挟持加圧しながら通電される。この通電により、二つの電極１１、１２の間で電気抵抗による熱が発生してろう材３が溶融し銅線１に仮接合する。これが、仮ろう付けステップである。

従来の仮ろう付けは、図５に示すように、ろう材３の全長にわたって負電極１１Ａ、正電極１２によりろう材３を銅線１と共に挟持加圧しながらその間で電気抵抗による発熱を利用して、ろう材３を溶融させて銅線１に仮接合していた。このとき、元々のろう材の厚さｔ０は約０.３ｍｍであるが、仮接合後のろう材の厚さｔ１は約０.１ｍｍとなる。

この方法による仮ろう付けは、ろう材３の全長にわたって接合するため接合強度は良好である。しかし、仮接合後のろう材の厚さｔ１は、ろう材３の全長にわたって約０.１ｍｍとなる。本ろう付け時の接合（以下、「本接合」と言う）後のろう材厚さｔ２は約０.０５ｍｍであり、銅線１と銅パイプ体２のつぶれ量約０．１ｍｍと合せて本ろう付け時の電極移動量（Ｄ１とする）は、０．１５ｍｍとなる。

一方、仮ろう付けされたろう材が銅線１から剥離脱落した場合、本ろう付け時には結果的に銅線１と銅パイプ体２を、ろう材無しで金属接合させることとなるが、このとき、電極移動量（Ｄ０とする）は約０.１ｍｍ（金属溶融による沈み込み量）である。

ところで、本願発明者は、第１部品と第２部品を接合する本ろう付けステップ時に、ろう材が確実に第１部品と第２部品間に存在することを確認する手段として、電極移動量を計測することを想到した。しかし、上述のように、電極移動量Ｄ０（ろう材不存在時）とＤ１（ろう材存在時）とは、各々、約０.１ｍｍと約０.１５ｍｍであり、寸法的有意差を把握するには困難な程の小さい値であるとともに、製造ばらつきの範囲内でもある。

そこで、本願発明者は、新しい仮ろう付け方法として、図４に示すような方法を発明した。すなわち、負電極１１の端面を当接部１１ａと凹部１１ｂに形成する。凹部１１ｂは端面の略中央部に形成される。そして、ろう材３の一部３ａのみを、負電極１１の当接部１１ａで挟持加圧しながら溶融させる。一方、ろう材３の他の部分３ｂは、相手側の負電極１１の端面が凹部１１ｂとなっているため負電極１１の端面は当接せず、溶融しない。（なお、正電極１２は、従来と同じものを使用し、従来と同様な方法で挟持加圧する。）これにより、ろう材の一部３ａの仮ろう付け後の厚さｔ１は、例えば約０.１ｍｍとなり、ろう材３の他の部分３ｂの厚さｔ０は元々の厚さの例えば約０.３ｍｍのままである。なお、仮ろう付けされるろう材の箇所３ａは、ろう材３の端部に限定されるものではない。
以上のように、仮ろう付けステップｓ１において、ろう材３の一部３ａは押しつぶされて第１部品１に仮接合（図４斜線部）する。一方、ろう材３の他の部分３ｂは押しつぶされることなく所定寸法の厚さを保持して第１部品１に仮接合しない。すなわち、仮ろう付けステップｓ１においては、ろう材３の第１部品１と対向する面の一部のみが第１部品１と仮接合され（図４斜線部）、ろう材３の第１部品１と対向する面の他の部分は、第１部品１と仮接合されない。

上記の新しい方法により仮ろう付けされた銅線１を本ろう付けするとき、本ろう付け後のろう材３の厚さが例えば約０.０５ｍｍとなるので、負電極１１の電極移動量Ｄ１は、銅線１と銅パイプ体２のつぶれ量約０．１ｍｍと合せて約０．３５ｍｍであり電極移動量Ｄ０の約０.１ｍｍと比較して十分な有意差を持つ大きな数値となる。この電極移動量Ｄ１が有意差を持つように十分大きな値をとることが可能となることにより、電極移動量Ｄ１の計測値に基づいて、本ろう付け時にろう材が正常に第１部品に接合された状態のままであるか否かを判定することが可能となる。

次に、図１および図３に示すように、仮ろう付けされた銅線１を銅パイプ体２近傍の所定位置１４ａ（図２参照）にセットするステップｓ２（以下、「銅線セットステップ」と言う）へ移行する。仮ろう付けステップが完了した後、仮ろう付けされた銅線１は、案内装置（図示せず）により下方へ移動され固定電極１４内に形成された銅線受け部１４ａにその銅線１の先端部がセットされる。

さらに、図１および図３を参照しながら、本ろう付けステップ（ｓ３〜７）を説明する。上記銅線セットステップｓ２が完了すると、可動電極１３が、シリンダ（図示せず）により右方向へ移動させられ、銅パイプ体２に当接する。さらに、銅パイプ体２は、可動電極１３に押されて、仮ろう付けされた銅線１に当接し、銅線１はそのまま固定電極１４の当接部１４ｂ（図２参照）に押し付けられて固定される。このとき、銅線１および銅パイプ体２が、ろう材３を介して可動電極１３および固定電極１４により、挟持固定される。この状態において、可動電極１３にはシリンダから右方向の一定の押圧力が掛かっており、これにより、ろう材３は固定電極１４側へ押し付けられた状態となっている。

可動電極１３の位置計測器２１は、上記のごとく、銅線１および銅パイプ体２が挟持固定された位置を基準位置ｘ１としてこれを記憶する（ｓ３）。基準位置計測後、制御器（図示せず）は、電極電源２３に対して指令信号を送り、電極１３、１４に対して通電を開始させる。

電極１３、１４への通電が開始されると、ろう材３の電気抵抗による発熱によりろう材３は溶融が始まる。ろう材の溶融が始まると同時に、可動電極１３はシリンダからの押圧力により右方向へ移動を始める（ｓ４）。所定時間（例えば０.５秒）後に通電が終了すると、ろう材３は溶融状態から固体状態へ変化するため、可動電極１３の右方向への移動は停止する（ｓ５）。位置計測器は、この位置を停止位置ｘ２としてこれを記憶する（ｓ６）。位置計測器は、Ｄ１＝ｘ２−ｘ１を電極移動量としてこれを記憶する（ｓ７）。通電が終了すると、銅線１はカッタ１６により切断される。

電極移動量Ｄ１に係る、ろう材の有無に関する判定値ｘ０を、例えば０.２ｍｍとする（ｓ８）。すなわち、電極移動量Ｄ１がこの判定値ｘ０以上であればろう材が銅線１上に有ると判定し（ｓ９）、ｘ０未満であればろう材は銅線１から剥離脱落して存在しないと判定する（ｓ１０）。この判定は、ろう付け判定手段２２で行われる。ろう材が剥離脱落していると判定された銅線１と銅パイプ体２の結合体は、不良品として廃棄される。ろう材が存在していると判定された銅線１と銅パイプ体２の結合体は、合格品として、出荷ステーションへと搬送される。
なお、本発明において、仮ろう付けされるろう材の箇所は、ろう材の端部に限定されるものではない。

以上のようにして、本ろう付け時に、ろう材の有無が視覚的に確認できない場合でも確実にろう材の有無をチェック可能なろう付け方法およびその装置を提供することが可能となる。

本発明に係るろう付け方法のフローチャートである。 仮ろう付けステップにおけるろう付け装置の全体図である。 本ろう付けステップにおけるろう付け装置の全体図である。 本発明に係る仮ろう付けされた第１部品の拡大図である。 従来例の仮ろう付けされた第１部品の拡大図である。

符号の説明

ｓ１ 仮ろう付けステップ
ｓ２ 銅線セットステップ
ｓ３〜７ 本ろう付けステップ

Claims (2)

1. 仮ろう付けステップ（ｓ１）とセットステップ（ｓ２）と本ろう付けステップ（ｓ３〜７）とろう材の有無を判定するステップ（ｓ８、ｓ９）において使用されるろう付け装置であって、
   ろう材（３）の一部のみを第１部品（１）に仮接合する仮ろう付けステップ（ｓ１）用電極（１１、１２）と、
   仮ろう付けされた前記ろう材を介して前記第１部品（１）と第２部品（２）とを接合する本ろう付けステップ（ｓ３〜７）用の固定電極（１４）および可動電極（１３）と、
   前記本ろう付けステップにおいて、前記可動電極（１３）の移動量（Ｄ１）を計測する可動電極移動量計測手段（２１）と、
   前記移動量（Ｄ１）とろう材の有無に関する判定値（ｘ０）とを比較してろう材の有無を判定するろう付け判定手段（２２）と、を備え、
   前記セットステップ（ｓ２）、前記本ろう付けステップ（ｓ３〜７）及び前記ろう材有無判定ステップ（ｓ８、ｓ９）において、
   前記第１部品（１）及び前記第２部品（２）が前記ろう材（３）を介して前記可動電極（１３）及び前記固定電極（１４）により挟持固定され（ｓ２）、
   当該挟持固定された位置を基準位置（ｘ１）として記憶し（ｓ３）、
   前記可動電極（１３）及び前記固定電極（１４）への通電開始後に前記可動電極（１３）は前記第１部品（１）へ移動を始め（ｓ４）、
   所定時間後に通電が終了して前記可動電極（１３）が移動停止し（ｓ５）、
   当該移動停止した位置を停止位置（ｘ２）として記憶し（ｓ６）、
   前記移動量（Ｄ１）は前記停止位置（ｘ２）と前記基準位置（ｘ１）の変位差として記憶され（ｓ７）、
   前記移動量が前記判定値（ｘ０）以上であればろう材が有ると判定される（ｓ８、ｓ９）、ことを特徴とするろう付け装置。
2. 前記仮ろう付けステップ用電極（１１）のろう材当接用端面の略中央に凹部（１１ｂ）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のろう付け装置。

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