JPH0677824B2 - アルミニユムのろう接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアルミニウムのろう接装置，特にトーチで加熱
しながらフラツクスを付着させた溶接棒をアルミニウム
またはアルミニウム合金製のワークの溶接箇所に押し当
てて接合作業を行う，ろう接装置に関するものである。

従来の技術 従来は職人が右手で酸素アセチレンバーナーを持ち，左
手で溶接棒を持ち，溶接棒の先端をトーチで加熱し，そ
の焼けている溶接棒の先端を粉末状のフラツクスの中に
差し込んで溶接棒の先端にフラツクスを付着させ，その
フラツクスの付着した溶接棒の先端をろう付け箇所に押
し当てトーチで加熱して，接合作業を行つていたが，溶
接棒の先端にフラツクスが付き過ぎてバラバラと床にこ
ぼれたりワークに付き過ぎてワークを汚して仕上がりを
悪くしたり，フラツクスがよく溶接棒の先端に付着しな
かつたりして作業の安定性の上で障害になつていた。ま
た，加熱された溶接棒がフラツクスを溶かしてボロボロ
の塊を作り作業性を悪くするなどの欠点があつた。

最近になり，自動的に溶接棒のワイヤーを必要なだけ送
り出す機構を備えたのもが開発されたが，溶接棒に定量
のフラツクスを確実に付着させるのが困難であるので，
フラツクスを水で練つて，チユーブに収容して，定量丈
押し出して，予め接合される場所に付着させる方式がと
られている。

この方式によれば，フラツクスはワークととともに比較
的長い時間加熱されるので，その大部分が溶けて流れ落
ちて無駄になるばかりでなく，フラツクスの活性も劣化
するので，必然的に多量のフラツクスを使用することと
なり，接合部分が汚くなるばかりでなく，ろう付け後の
フラツクスの洗浄が大変になる。

発明の目的 本発明は上記の従来法の欠点を除き，極めて能率的，経
済的でしかも，仕上がり品質の優れたアルミニウムのろ
う接装置を提供することを目的とするもので，さらに，
詳しくは，加熱した溶接棒の先端を水中に瞬間的に浸漬
して溶接棒の先端を急冷して脱脂すると同時に少量の水
分を付着させることによつて，極めて少量のしかも一定
量のフラツクスを溶接棒の先端に容易に確実に付着させ
る事を可能にし，これを実施する為の機構を溶接ロボツ
トに組込むことによつて，ろう付け作業の能率を向上さ
せると共に製品仕上がりの極めて良好なろう接装置を提
供することを目的としている。

発明の構成 本発明は，上記の目的を達成するために，コンピユータ
で制御される関節機構によつて溶接棒を保持し，その先
端をトーチバーナーで加熱されているワークに接触させ
てろう付け作業を行うアルミニウムのろう付け装置にお
いて，上記関節機構に保持された溶接棒の先端の軌道上
に，加熱された溶接棒を急冷するための水を収容するた
めの水槽と，粉末状のフラツクスを収容する為の容器
と，ワークを保持するための保持手段とを配置する事を
特徴とするアルミニウムのろう接合装置を提供するもの
である。

即ち，本発明において，溶接棒の先端にフラツクスの粉
末を安定的に付着させるには，まず，溶接棒を溶接棒の
融点以下例えば150〜500℃に加熱する必要がある。

この加熱は，その都度バーナーで加熱しても良いが，連
続的に作業を行つているときには前工程のろう付け時に
溶接棒はトーチによつて加熱されているので特に追加加
熱することなくそのまま使用できる。

この様にして加熱された溶接棒の先端を次のの工程にお
いて水中に循環的に浸漬して急冷すると同時に溶接棒の
先端に少量の水分を付着せしめるのであるが，浸漬する
時間は水の温度にも左右されるが，浸漬後の溶接棒の先
端の温度が10℃以下，好ましくは30℃以下に下がらない
ようにする必要があるので0.3〜3.0秒，特に0.5〜1.0秒
が好ましい。

なお，この浸漬工程に於いて溶接棒の先端は完全に脱脂
されるので，特に従来法におけるががごとき脱脂工程を
設ける必要はない。

次の工程において，水分の付着した溶接棒の先端を粉末
状のフラツクスの中に挿入して溶接棒の先端に極少量の
フラツクスを付着せしめる。付着するフラツクスの量は
0.01〜0.3gの範囲で，通常従来法によつて手作業で行わ
れている場合の付着量の1/5以下である。

しかも，付着したフラツクスは溶接棒の先端を下向けに
しても脱落することがないのでろう付け作業を迅速にし
かも確実に行うことができる。

次の工程において，先端にフラツクスの付着した溶接棒
をトーチバーナーで加熱されているワークの接合箇所に
接触せしめれば瞬間的に溶接棒はフラツクスと同時に溶
けて流れてろう付けが行われる。

以上の各工程に従つて溶接棒の先端を水槽，フラツクス
容器，ワークの接合箇所に順次案内し，所定時間その状
態を維持させる案内機構として，コンピユーターで制御
された関節機構のついた溶接ロボツトが使用される。

実施例 次に，水平方向と垂直方向の伸縮機能並びに垂直軸に対
する旋回機能を有する，いわゆる，円筒座標系ロボツト
を用いた溶接棒の保持誘導装置と回転式のワークの加熱
装置とを組合せて所定のろう付け作業を行わせるアルミ
ニウムのろう接装置の実施例を図面について説明する。

第１図は溶接棒の誘導装置を示すもので，１は溶接ロボ
ツトを示し，溶接ロボツト１は，旋回アーム２を旋回さ
せる為の旋回機能３と，旋回アーム２を上下動させる上
下動機能４を備えている。また，旋回アーム２の先端に
は垂直アーム５を回転させる第２関節６が設けられてい
る。そして，垂直アーム５の先端には水平アーム７を水
平方向に回転させる第１関節８（第２図）が付設されて
いる。また，水平アーム７にはコイル状に巻回した溶接
棒10を保持しそれを定量ずつ送り出す溶接棒保持装置９
が設けられている。更に，この溶接ロボツト１には上記
溶接棒保持装置９に保持された溶接棒10の先端を（１）
溶接棒の急冷工程，（２）溶接棒の先端にフラツクスを
付着させる工程，（３）ろう付け工程の３つのポジシヨ
ンの間を予め定められたタイムスケジユールに従つて移
動させ，所定時間その状態を維持させる，コンピユータ
による自動制御装置20が付設されている。

旋回アーム２の上下動機能４は機台21中に収容されてい
る。機台21には旋回機能３を収容するボツクス22の下に
固定された垂直支柱23が摺動自在に緩挿されている。

垂直支柱23の下にはエアダンパー装置24のシリンダ25に
摺動自在に緩挿されたピストンロツド26と，周囲に螺旋
状の溝を刻設したスクリユーロツド27が固定されてい
る。

スクリユーロツド27は２枚の支持板28,29の間に挿置さ
れた歯車30の内面に刻設された内歯31と螺合している。
また，歯車31はサーボモーター32の回転軸33に固定され
た歯車34と噛合つている。従つて，サーボモーター32を
回転すると歯車29を介して歯車30が回転させられる。歯
車30が回転すると歯車30の内面に設けた内歯31が回転し
てスクリユーロツド27の螺旋状の溝と係合して垂直支柱
23を上下動させることができる。この際エアダンバー装
置21は垂直支柱23の上下動の振動と衝撃を吸収する働き
をする。

旋回機能３はボツクス22内に収容されていて，支持板36
上に軸支されていている回転軸37と，その回転軸37に固
定された歯車41と，その歯車41と噛合う歯車40と，その
歯車41に固定された回転軸38を回転させるサーボモータ
ー39より構成されている。歯車41の上端は旋回アームの
基部42の下端に固定されているので，サーボモーター39
を正逆回転させることにより旋回アームを水平方向に正
逆回転させることができる。

旋回アーム２の先端に設けた貫通穴35には垂直アーム５
に突設された支持腕43に固定した回転軸44が回転自在に
緩挿されて第２関節６が構成されている。また，この回
転軸44にはプーリー45が固定されている。一方基部42の
上に取付けられたサーボモーター47の回転軸48にはプー
リー46が固定されていて，このプーリー46と前記プーリ
ー45との間にはベルト43が架張されている。従つて，モ
ーター47を正逆回転すると支持腕43に懸垂された垂直ア
ーム５が水平方向に正逆回動することになる。

垂直アーム５の内部には，回転軸54に固定された歯車53
と，噛合いサーボモーター49の回転軸51に固定された歯
車52よりなる第１関節８が収容されている。なお,50は
歯車52および53の回転軸51および54を支持する支持板で
ある。又，回転軸54の下端は水平アーム７に固着されて
いるので，サーボモータ49を正逆回転すれば水平アーム
７も水平方向に正逆回転することになる。

水平アーム７上には溶接棒保持装置９が設けられてい
る。此の溶接棒保持装置９は誘導パイプ56内に収容され
た溶接棒10をギヤボツクス57内に設けた一対の回転ロー
ル55,55で定量送出すので，移転ロール55は図示されな
いステツプモータで回転される。

一方，ワークステーシヨン11上には溶接棒10を急冷する
ための水を収容する水槽12と，粉末状フラツクス16を収
容するための容器13と，アルミニウム製品のワーク17を
保持するための保持手段14が所定位置に設けられてい
る。

なお，ワークの脱着，加熱，ろう接，冷却を自動的に行
う場合にはワーウの保持手段14は水槽12および，フラツ
クス容器13のあるワークステイシヨン11とは別の回転テ
ーブル61（第３図）上に設け，ワークのろう付け工程に
おける位置と，溶接棒10のろう付け工程における位置が
一致するように位置決めをすればよい。

次ぎに，ワークの加熱，ろう付け，冷却を自動化する回
転式のワークの加熱装置を第３図について説明する。

図中62は機台を示し，この機台上に回転軸63を中心にし
て回転する回転テーブル61が設けられている。回転テー
ブル61上にはワーク保持手段14が等間隔に８こ設けられ
ている。また回転テーブル61の周囲には第１予熱バーナ
ー64,第２予熱バーナー65,第３予熱バーナー66,ろう付
け用の本バーナー67が等間隔に配置されている。

また,68,69,70,71,はそれぞれ各バーナーを保持しバー
ナーの位置および角度を調整する事ができるバーナーの
支持装置を示すもので,68は第１予熱バーナー64の支持
装置,69は第２予熱バーナー65の支持装置70は第３予熱
バーナー66の支持装置,71は本バーナーの支持装置であ
る。各バーナーはプロパンガスと圧縮空気の混合ガスを
燃料とするバーナーで，その点火，温度の調整，消火な
どはすべてコンピユーターによる制御装置73によつて，
溶接ロボツト１の運動に同期して制御される。

第４図は本発明のろう接装置の平面図を示すもので，ワ
ークステーシヨン11の略中心に溶接ロボツト１が位置
し，垂直アーム５を介して旋回アーム２に取付けられた
水平アーム７の先端には溶接棒10が突出している。そし
て，溶接棒の先端の軌跡上に水槽12,フラツクス容器13
が位置している。一方，回転式ワーク加熱装置60の回転
テーブル61上には８つのワーク保持装置14が取付けられ
ている。また，各ワーク保持装置の位置に付けられた符
号Ａ〜Ｈは作業工程のポジシヨンを表すもので,Aはワー
クの取付け位置,Bは第１予熱位置,Cは第２予熱位置,Dは
第３予熱位置,Eはろう付け位置,Fは空冷位置,Gはワーク
の取り外し位置,Hは予備を示す。尚ワーク脱着を自動的
に行わせることも可能であるが，この実施例では人手に
よつて行なう例が記載されている。

次に，この装置の作動を主として，第４〜５図について
説明する。

第４図において,A位置でワーク17はワーク保持装置14に
取り付けられ,B位置において第１予熱バーナー64によつ
て70℃に予熱される。更に，ワーク17はＣ位置において
予熱予熱バーナー65によつて150℃に予熱され,D位置に
おいて予熱バーナー66で350℃に予熱される。Ｅ位置に
おいて本バーナー67でワーク17を585℃まで昇温させて
溶接棒10のろう材接触させてろう付けを行う。そのため
には，溶接ロボツト１は前回のろう付け工程で加熱され
依然として350℃位の温度を保つている溶接棒10の先端
をＰ位置にある水槽12の水の中に瞬間的に浸漬して急冷
させる。これによつて溶接棒の先端が脱脂されるととも
にそこに極少量の水（0.02g位）が付着する。次に水の
付着した溶接棒の先端をＱ位置にあるフラツクス容器13
の中にある粉末状のフラツクスに接触させる。これによ
り極少量のフラツクス（0.02〜0.04g）が溶接棒の先端
に付着する。このフラツクスの付着した溶接棒10の先端
をＲ位置に静止させてから，溶接棒保持装置９を駆動さ
せてワークの接合箇所18にめがけて所定長の溶接棒を送
り出して一気にろう付けを行う。その為にはＥ位置のワ
ーク17とＲ位置の溶接棒10の位置とそのタイミングが一
致するよう予め溶接ロボツト１の制御装置20とワークの
加熱装置60の為の制御装置73とを同期させておく必要が
ある。

また、第５図は溶接棒の先端の位置（高さ）と経過時間
の関係を示すタイムテーブルであるが，これに示された
ように，溶接棒の先端はＰ位置でt1（0.5秒）水中に保
持され,Q位置でt2（0.5秒）フラツクス中に保持され，
最後にＲ位置でt3（5.0秒）ろう付け位置に保持され
る。再び第４図に戻つて説明すると,F位置において圧縮
空気を送風パイプ72より送つて強制冷却する。200℃〜3
00℃くらいに冷却されたワークはＧ位置で取り外され，
水中に投入されて洗浄される。この洗浄によつてろう付
けされたワークは急冷されてろう付箇所の組織を改善す
ると同時にフラツクスを排除することができる。本発明
によれば使用するフラツクスの量がきわめて少量であ
り,0.02gであるので，この0.002％の硝酸を添加した水
洗浄だけで通常行はれている後処理を必要としないが，
さらに，安定した製品を得るためには，此の洗浄後充分
エヤーブローして強制乾燥すればよい。

作用効果 本発明の装置によれば，加熱した溶接棒の先端を水中に
瞬間的に浸漬して急冷することにより，溶接棒の先端が
完全に脱脂されるので，前処理としての脱脂工程が不要
となると共に水に濡れるのでフラツクスが安定して付着
しやすくなる。

このようにして，溶接棒の先端に付着させたフラツクス
は少しくらい溶接棒を振っても段落しないほど強固に付
着しているので，溶接棒を溶溶接ロボツトによつて各ポ
ジシヨンに迅速に誘導してもフラツクスが溶接棒から脱
落することが無くろう接作業を自動化する事が可能とな
つた。

この様に，本発明の装置によればろう付け作業が自動化
できるので，作業能率が向上するばかりでなく，フラツ
クスの付着量，ろう材の使用を常に一定にすることが出
来るので，常に均一な仕上がりの製品を得ることが出来
る。

また，フラツクスの使用量が極めて少ないので，ろう付
け箇所の黒化やろう垂れの発生を回避出来ると共に，フ
ラツクスの洗浄工程を簡略化できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のアルミニウムのろう接装置の実施例を示
すもので，第１図は溶接棒保持誘導装置の斜視図，第２
図は第１図の縦断面図，第３図はワーク加熱装置の斜視
図，第４図は全体の平面図，第５図はタイムテーブルを
示す図面である。 図中,1は溶接ロボツト,2は旋回アーム,3は旋回機能,4は
上下動機能,7は水平アーム,9は溶接棒保持装置,10は溶
接棒,12は水槽,13はフラツクス容器,14はワーク保持装
置,17はワーク,20は自動制御装置,60は加熱装置,61は回
転テーブル,67は本バーナー,71は本バーナーの支持装
置,73は加熱装置のための制御装置を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンピユータで制御される関節機構によっ
   て溶接棒を保持し、その先端をトーチ・バーナーで加熱
   されているワークに接触させてろう付け作業を行うアル
   ミニウムのろう付け装置において、上記関節機構に保持
   された溶接棒の先端の軌道上に、加熱された溶接棒を急
   冷するための水を収容するための水槽と、粉末状のフラ
   ツクスを収容するための容器と、ワークを保持するため
   の保持手段とを配置した事を特徴とするアルミニウムの
   ろう接装置。
2. 【請求項２】加熱された溶接棒の先端を水槽の水に接触
   させる時間と、水の付着した溶接棒の先端を粉末状のフ
   ラツクスの中に挿入する時間と、フラツクスの付着した
   溶接棒の先端をワークのろう接箇所に接触させる時間と
   を制御する為の制御機構を設けたことを特徴とする特許
   請求範囲第１項記載のアルミニウムのろう接装置。