JPH10137929A

JPH10137929A - ろう付け方法、および、ろう付け装置

Info

Publication number: JPH10137929A
Application number: JP8300170A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Matsuoka; 康博松岡; Shunichi Kawabe; 俊一川邊; Masato Uno; 正人宇野; Nobuo Inagaki; 信夫稲垣
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】ろう材不足、ろうだれ、加熱の偏向によるろう
付け不良が抑止される、ろう付け方法、および、ろう付
け装置を提供する。【解決手段】被接合部品２ａ、２ｂのそれぞれを加熱す
る加熱装置３と、被接合部品間にろう材を供給するノズ
ル４と、ろう付けされた被接合部品の画像を画像データ
として出力するビジョンカメラ１ａ、１ｂと、ビジョン
カメラ１ａ、１ｂから出力された画像データをもとに、
被接合部品２ａ、２ｂに形成されたろう材部の形状を認
識する、位置認識部１１およびろう材抽出部９と、認識
されたろう材部の形状から、被接合部品に対してろう材
が不足しているか否かを判定するろう不足判定部１０
と、被接合部品２ａ、２ｂに対してろう材が不足してい
ると判定された場合に、ろう材の供給を再開する制御部
６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被接合部品をろう
付けにより接合するに好適な方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビジョンカメラを用いてろう付けを制御
する従来の技術としては、たとえば、特開平6-126438号
公報や特開平6-285625号公報に開示されているものがあ
る。

【０００３】特開平6-126438号公報では、近赤外線領域
の一部を透過するフィルタを付けたビジョンカメラを用
いて、加熱した被接合金属から放射される電磁波を検出
し、この検出結果を用いて被接合金属の最高温度を算出
し、最高温度が所定の温度に達した場合に、ろう付け完
了とする装置が開示されている。

【０００４】一方、特開平6-285625号公報に記載の発明
では、ビジョンカメラを用いて、加熱した被接合金属と
溶けたろうから放射される電磁波を検出し、ろうと被接
合金属の放射率が異なることを利用してろうが溶けたこ
とを検知し、ろう付けを完了するものである。

【０００５】また、特開平7-88639号公報には、赤外線
領域検出用カメラで撮影した画像データをもとに、ろう
材の溶融部分を抽出する手段が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、通常のろう付け
作業では、接合部品の間にできる隙間の容量等をもと
に、ろう材の供給量を決めるが、ろう付け製品を大量生
産する過程においては、ろう材が隙間から流れ出たり、
また、隙間の容量が設計値通りになっていない接合部品
をろう付けしなければならないこともある。ろう材が隙
間から流出したり、隙間の容量が大きい部品を接合しな
ければならない場合、接合部品に対してろう材が不足
し、ろう付けの信頼性が低下する。また、ろう材が隙間
から流出する、いわゆる、ろうだれは、ろう材供給量に
対して、接合部品の隙間の容量が小さすぎる場合はもち
ろんのこと、接合部品の温度が低すぎる場合等にも発生
する。

【０００７】しかしながら、従来の技術においては、こ
のようなろう材の過不足による信頼性の低下という問題
についてまで考えが及んでいない。

【０００８】このような問題点に鑑み、本発明の目的
は、ろう付けの信頼性をより向上させることが可能なろ
う付け方法および装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のろう付け装置の一態様によれば、被接合部品のそれぞ
れを加熱して、被接合部品間にろう材を供給するろう付
け装置において、ろう付けされた被接合部品の画像を画
像データとして出力する撮影手段と、前記撮影手段から
出力された画像データをもとに、前記被接合部品に形成
されたろう材部の形状を認識する認識手段と、認識され
たろう材部の形状から、前記被接合部品に対してろう材
が不足しているか否かを判定するろう不足判定手段と、
前記被接合部品に対してろう材が不足していると判定さ
れた場合に、前記ろう材の供給を再開する制御手段と、
を備えたことを特徴とするろう付け装置が提供される。

【００１０】上記目的を達成するためのろう付け装置の
その他の態様によれば、被接合部品のそれぞれを加熱装
置で加熱して、被接合部品間にろう材を供給するろう付
け装置において、前記加熱装置の位置を調整する位置決
め手段と、ろう付けされた被接合部品の画像を画像デー
タとして出力する撮影手段と、前記撮影手段から出力さ
れた画像データをもとに、前記被接合部品に形成された
ろう材部の形状に基づくろう材部情報を生成するろう材
部情報生成手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ろ
う材部情報に基づいて、前記被接合部品に対する加熱の
偏りが減ずる方向に、前記加熱装置を移動させることを
特徴とするろう付け装置が提供される。

【００１１】上記目的を達成するためのろう付け装置の
さらに別の態様によれば、被接合部品のそれぞれを加熱
して、被接合部品間にろう材を供給するろう付け装置に
おいて、ろう付けされた被接合部品の画像を画像データ
として出力する撮影手段と、前記撮影手段から出力され
た画像データをもとに、前記被接合部品に形成されたろ
う材部の形状を認識する認識手段と、認識されたろう材
部の形状から、前記被接合部品にろうだれが発生してい
るか否かを判定するろうだれ判定手段と、前記被接合部
品にろうだれが発生していると判定された場合に、ろう
だれの発生を示す情報を外部に出力する出力手段と、を
備えたことを特徴とするろう付け装置が提供される。

【００１２】上記目的を達成するためのろう付け方法の
一態様によれば、被接合部品のそれぞれを加熱して、被
接合部品間にろう材を供給するろう付け方法において、
ろう付けされた被接合部品をビジョンカメラで撮影して
画像データを生成し、前記画像データをもとに、前記被
接合部品に形成されたろう材部の形状を認識し、認識し
たろう材部の形状から、前記被接合部品にろう不足が発
生しているか否かを判定し、前記被接合部品にろう不足
が発生していると判定した場合に、前記ろう材の供給を
再開することを特徴とするろう付け方法が提供される。

【００１３】上記目的を達成するためのろう付け方法の
その他の態様によれば、被接合部品のそれぞれを加熱装
置で加熱して、被接合部品間にろう材を供給するろう付
け方法において、ろう付けされた被接合部品をビジョン
カメラで撮影して画像データを生成し、前記画像データ
をもとに、前記被接合部品に形成されたろう材部の面積
および／または重心を計算し、その計算結果に応じて、
前記被接合部品に対する前記加熱装置の位置を調整する
ことを特徴とするろう付け方法が提供される。

【００１４】上記目的を達成するためのろう付け方法の
さらに別の態様によれば、被接合部品のそれぞれを加熱
して、被接合部品間にろう材を供給するろう付け方法に
おいて、ろう付けされた被接合部品をビジョンカメラで
撮影して画像データを生成し、前記画像データをもと
に、前記被接合部品に形成されたろう材部の形状を認識
し、認識したろう材部の形状から、前記被接合部品にろ
うだれが発生しているか否かを判定し、前記被接合部品
にろうだれが発生していると判定した場合に、ろうだれ
が発生したことを示す情報を外部に出力することを特徴
とするろう付け方法が提供される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は、本発明に係るろう付け装置の第１
の実施形態を示したブロック図である。このろう付け装
置は、接合対象２を加熱する加熱装置３と、接合対象２
の接合部に向けてろう材５を送り出す供給ノズル４と、
接合対象２がろう付けされる様子を撮影する撮影手段
（ビジョンカメラ１ａ、１ｂ）と、装置本体１００とを
備える。加熱装置３は、接合対象２の周囲に配置された
コイル部に高周波電流を流して磁界を発生させ、接合対
象内にうず電流を生じさせて発熱させる、いわゆる高周
波誘導加熱装置である。ろう付け方法としては、このよ
うな高周波ろう付けのほか、トーチろう付け、電気抵抗
ろう付けなどを採用しても構わない。ビジョンカメラ１
ａ、１ｂは、接合対象２を介して対向するように配置さ
れており、接合対象２を２方向から撮影する。ろう材５
は、ワイヤ状の部材で、ここでは図示省略したリールに
巻かれた状態で蓄えられている。ろう材５の種類は、接
合対象２の材質等に応じて決定する。本実施形態では、
接合対象２に銅を、ろう材５にりん銅ろうを用いてい
る。接合対象２の構造は、図２に示されている。本実施
形態では、接合対象２として、熱交換器に用いられる配
管を採用した。同図において、銅製のパイプ２ａは、一
端が拡管された銅製のパイプ２ｂに挿入されており、こ
れらの被接合部品をろう付けによる接合する。

【００１７】装置本体１００は、ビジョンカメラ１ａ、
１ｂのそれぞれで撮影した接合対象２（パイプ２ａ、２
ｂ）の画像を記憶する画像記憶装置７と、画像記憶装置
７に記憶されたカメラ画像から、接合対象２の位置を認
識する位置認識部１１と、位置認識部１１の認識結果を
記憶する座標値メモリ８と、画像記憶装置７に記憶され
たカメラ画像から、接合対象２に形成されたろう材部を
抽出し、その抽出結果を画像記憶装置７に格納するろう
材抽出部９と、ろう材部を抽出する際に用いるしきい値
を記憶するしきい値メモリ１２と、画像記憶装置７に格
納されたろう材抽出部９の抽出結果と、座標置メモリ８
に記憶されている位置認識部１１の認識結果に基づい
て、パイプ２ａとパイプ２ｂとの嵌合部におけるろう材
の浸透量が不足しているか否かを判定するろう不足判定
部１０と、加熱装置３の加熱開始／停止と、ろう材の供
給／停止を制御し、そして特に、ろう不足判定部１０で
ろう材が不足していると判定された場合は、ろう材５の
供給を再開する制御部６とを備える。位置認識部１１お
よび材抽出部９は、特許請求の範囲でいう認識手段に相
当するものである。なお、図１に示されている、ろうだ
れ判定部１３と、ろうだれ表示器１４については、本発
明の第３の実施形態で使用する。

【００１８】つぎに、このろう付け装置の概略動作を図
３のフローチャートを中心に説明する。

【００１９】まず、ビジョンカメラ１ａで撮影した画像
（カメラ画像）を装置本体１００内に取り込み（ステッ
プ１（Ｓ１））、これを画像記憶装置７に格納する（Ｓ
２）。位置認識部１１は、画像記憶装置７に格納された
カメラ画像に基づいてパイプ２ａ、２ｂの位置を検出す
る（Ｓ３）。

【００２０】続いて、制御部６は、加熱装置３の出力を
オンにし、加熱を開始する（Ｓ４）。加熱は、パイプ２
ａ、２ｂがろう付けに適した温度になるまで継続する
（Ｓ５）。予熱温度は、このように加熱時間で制御して
もよいが、パイプ２ａ、２ｂの温度を熱電対等により実
際に計測して制御しても構わない。予熱が完了したら、
ろう材５の供給を開始する（Ｓ６）。ろう材５を所定量
供給したら（Ｓ７、Ｓ８）、パイプ２ａ、２ｂの嵌合部
にろう材が十分に浸透するよう、所定時間待機し（Ｓ
９）、その後、加熱装置３による加熱を停止する（Ｓ１
０）。

【００２１】次に、ろう付けされたパイプ２ａ、２ｂを
ビジョンカメラ１ａ、１ｂで撮影し、これらのカメラ画
像を装置本体１００内に取り込んで（Ｓ１１）、画像記
憶装置７に格納する（Ｓ１２）。ろう材抽出部９は、画
像記憶装置７に格納された、これらのカメラ画像を順次
読み出し、読み出したカメラ画像の中から、ろう材部を
抽出する（Ｓ１３）。ろう不足判定部１０は、ろう材で
形成されたフィレット（図２の５ａ）の形状から、ろう
材が不足しているか否かを判定する。ろう材が不足して
いる場合、制御部６は、加熱装置３の出力をオンにし、
加熱を再開する（Ｓ１５）。加熱は、先程と同様、パイ
プ２ａ、２ｂがろう付けに適した温度になるまで継続す
る（Ｓ１６）。予熱が完了したら、ろう材５の供給を開
始する（Ｓ１７）。ろう材５を所定量供給したら（Ｓ１
８、Ｓ１９）、パイプ２ａ、２ｂの嵌合部にろう材が十
分に浸透するよう、所定時間待機し（Ｓ２０）、その
後、加熱装置３による加熱を停止する（Ｓ１０）。

【００２２】このように、本ろう付け装置によれば、ろ
う材不足が解消されるまで、ろう材が自動的に供給され
る。なお、Ｓ１４にて、ろう材が不足してない（すなわ
ち、ろう材が十分に足りている）と判定された場合は、
ろう付け作業を終了し、つぎの接合対象がセットされる
まで待機する。

【００２３】以上が、ろう付け装置の概略動作である
が、その詳細は以下の通りである。

【００２４】Ｓ１〜Ｓ３の処理の詳細は、図４に示され
ている。

【００２５】同図に示すように、ビジョンカメラ１ａか
ら出力された信号はＡ／Ｄ変換され、そのデジタル信号
が、カメラ画像として、カメラ画像記憶部７ａに格納さ
れる。つぎに、位置認識部１１は、カメラ画像記憶部７
ａに格納されているカメラ画像に含まれている、接合対
象２の代表部分（本実施形態では、接合対象２を横から
観察した場合に台形に見えるパイプ２ｂの上端部１６）
と、パターン登録部７ｃに予め登録されている複数の形
状パターン（パイプ２ｂの上端部１６とほぼ同じ大きさ
を有するものであるが、各辺の長さが少しずつ異なる複
数の台形パターン）とのパターンマッチングを行う。同
一に設計したとしても、拡管の度合いが他とは異なるパ
イプも中には存在するため、このように複数に形状パタ
ーンを用意しておくことが好ましい。パターン登録部７
ｃに登録されている台形パターン１６’は、それぞれ、
予め定められた座標系上に描かれており、台形パターン
１６’と、接合対象２の台形部１６とのパターンマッチ
ングを行うことで、カメラ画像のある部分に対して所定
の座標系を設定することができる。カメラ画像のどの部
分に座標系が設定されたかを示す設定情報は、座標値メ
モリ８に格納される。なお、座標値メモリ８には、あら
かじめ、台形部１６’の上辺のＺ座標（Ｚｍ）、台形部
１６’の上辺の両端のＸ座標（Ｘ₀、Ｘ₃）、および、挿
入されるべきパイプ２ａの外径を示すＸ座標（Ｘ₁、
Ｘ₂）も格納されている。

【００２６】Ｓ４〜Ｓ１０では、実際のろう付け作業が
行われる。適正温度下において、供給されたろう材５
は、毛細管現象によりパイプ２ａ、２ｂの隙間に吸い込
まれ、隙間が満たされた後、その余分量でフィレット５
ａを形成する。図２（ａ）には、パイプ２ａ、２ｂの嵌
合部の隙間が正常である場合のフィレット５ａの様子が
示されている。

【００２７】一方、ろう付け製品を大量生産する過程に
おいては、図２（ｂ）に示すような、通常より大きく拡
管されて隙間の容積が増えているパイプが混在している
こともあり、このようなパイプを通常のパイプと同様に
ろう付けした場合、ろう材５が不足して、ボイド１５ａ
やすき間１５ｂ等が発生する。

【００２８】Ｓ１１〜Ｓ１３の処理の詳細は、図５に示
されている。

【００２９】ここでは、ろう付けされたパイプ２ａ、２
ｂを、ビジョンカメラ１ａ、１ｂの双方で撮影する。ビ
ジョンカメラ１ａから出力された信号は、Ａ／Ｄ変換さ
れたのち、カメラ画像としてカメラ画像記憶部７ａに格
納される。また、ビジョンカメラ１ｂから出力された信
号は、Ａ／Ｄ変換されたのち、カメラ画像としてカメラ
画像記憶部７ｂに格納される。ろう材抽出部９は、ま
ず、カメラ画像記憶部７ａに格納されているカメラ画像
の各画素の輝度値と、しきい値メモリ１２に予め格納さ
れているしきい値とを比較し、しきい値以上の輝度値を
持つ画素が白、その他の画素が黒に設定された２値化画
像を生成する。この２値化画像は、ろう材画像として、
ろう材画像記憶部７ｄに格納する。つぎに、ろう材抽出
部９は、カメラ画像記憶部７ｂに格納されているカメラ
画像から、ろう材画像を生成し、これをろう材画像記憶
部７ｅに格納する。

【００３０】一般に、ろう付けに使用するろう材は、接
合する部品よりも融点が低くなければならず、また、接
合する部品に対するぬれ性も良くなければならないが、
これらの条件を満足させるため、作業者は、通常、特定
の微少成分をろう材に混ぜたり、接合する部品と全く違
う材質のろう材を使用する。ろう材に微少成分を混ぜた
場合、微少成分の燃焼等の理由により、接合する部品と
ろう材とは、同一温度下であっても、その放射強度につ
いては互いに異なることになる。また、接合する部品と
ろう材とが材質的に異なっていれば、部材の放射率自体
が異なることとなるため、前述と同様、同一温度下であ
っても、接合する部品とろう材とは放射強度が相違する
ことになる。本実施形態では、パイプ２ａが銅、ろう材
５がりん銅ろうであり、ろう付けを行う際、同一温度下
であっても、パイプ２ａよりも溶融したりん銅ろうの方
が放射強度が高くなる。この放射強度の違いは、画像上
では、輝度の差となって現れ、ろう材抽出部９は、各画
素の輝度差を用いて、カメラ画像の中からろう材部を抽
出しているのである。なお、接合する部品が銅で、ろう
材が銀ろうであるときは、各部材の色調自体が異なるの
で、色調の違いで接合する部品とろう材を認識するよう
にしてもよい。

【００３１】つぎに、Ｓ１４の処理の詳細を説明する。

【００３２】ここでは、ろう材のフィレット形状によ
り、ろう材が不足しているか否かが判定されるが、フィ
レット形状の認識は、図６に示すように、Ｘ₀〜Ｘ₁、Ｘ
₁〜Ｘ₂、Ｘ₂〜Ｘ₃の３つ領域のそれぞれについて、パイ
プ２ｂの上面（Ｚｍ）を基準としたフィレット５ａの高
さを計測することにより行う。Ｘ₀、Ｘ₁、Ｘ₂、Ｘ₃、Ｚ
ｍのそれぞれの値は、前述したように、あらかじめ座標
値メモリ８に格納されており、それを使用する。

【００３３】Ｓ１４の詳細フローを図８に示す。

【００３４】Ｓ１４０では、ビジョンカメラ１ａで撮影
したカメラ画像をもとに生成したろう材画像を処理対象
として選択する。Ｓ１４１〜Ｓ１４４では、まず、Ｘ₁
〜Ｘ₂に関する処理が行われる。ここでは、Ｘ₁からＸ₂
の間に存在する座標（Ｘｎ，Ｚｍ）を小さい方から順次
選択し、座標選択を行った、それぞれの時点において、
座標（Ｘｎ，Ｚｍ）からＺ座標の正方向に向けてフィレ
ット５ａ以外の領域を探索する。領域端を検出したら、
この領域端のＺｍに対する高さ（以下、座標（Ｘｎ，Ｚ
ｍ）のフィレット高さＨ（ｎ）と呼ぶ）を算出する。図
７では、一例として、座標（Ｘ₁＋１，Ｚｍ）のフィレ
ット高さＨ_(X1+1)が図示されている。算出したフィレッ
ト高さＨ（ｎ）は、それぞれ、予め定めたしきい値Ｈｔ
ｈと比較する。Ｘ₁〜Ｘ₂の間に、しきい値Ｈｔｈ以下と
なるフィレット高さＨ（ｎ）が一つでも存在する場合
は、Ｓ１５以降のろう材供給処理が行われる。例えば、
図６に示すような、ろう切れ欠陥５ｂについては、ここ
で発見され、その後、ろう材供給が行われることとな
る。

【００３５】Ｓ１４５では、Ｘ₀〜Ｘ₁に関する処理が行
われる。ここでは、座標（（Ｘ₀＋Ｘ₁）／２、Ｚｍ）の
フィレット高さＨ（ｎ）が、しきい値Ｈｔｈの１／３の
値と比較され、フィレット高さＨ（ｎ）が、この値以下
であるならば、Ｓ１５以降のろう材供給処理が行われ
る。

【００３６】Ｓ１４６では、Ｘ₁〜Ｘ₂に関する処理が行
われる。ここでは、座標（（Ｘ₁＋Ｘ₂）／２、Ｚｍ）の
フィレット高さＨ（ｎ）が、しきい値Ｈｔｈの１／３の
値と比較され、フィレット高さＨ（ｎ）が、この値以下
であるならば、Ｓ１５以降のろう材供給処理が行われ
る。例えば、図６に示すような、ろう切れ欠陥５ｃにつ
いては、ここで発見され、その後、ろう材供給が行われ
ることとなる。

【００３７】なお、しきい値Ｈｔｈや、しきい値Ｈｔｈ
の１／３という値については、目的とするフィレットの
特定部分の外形曲線（図７の５０ａと５０ｂとを結ぶ曲
線）に合わせて随時設定する。フィレットの外形曲線を
決定付ける主な要因としては、ろう材のぬれ性が挙げら
れるが、このぬれ性自体も、母材やろう材の種類、表面
粗さ、洗浄具合により様々に変化する。

【００３８】ビジョンカメラ１ａのろう材画像に関する
処理が終了したら、つぎに、ビジョンカメラ１ｂのろう
材画像を処理対象として選択する（Ｓ１４７、Ｓ１４
８）。

【００３９】このように本実施形態によれば、接合部品
の全周に渡ってフィレット形状が監視され、ろう材が不
足している場合は、ろう材が自動的に供給される。

【００４０】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。

【００４１】図９は、第２の実施形態のろう付け装置の
ブロック図である。

【００４２】本実施形態では、第１の実施形態で用い
た、ろう不足判定１０および制御部６に代えて、加熱偏
向検出部２０、移動機構４０、および、制御部３０を備
えている。これら以外の構成は、第１の実施形態とほぼ
同様であるため、説明は省略する。加熱偏向検出部２０
は、特許請求の範囲でいう、ろう材部情報生成手段に、
移動機構４０、および、制御部３０は、位置決め手段に
相当する。加熱偏向検出部２０は、ビジョンカメラ１
ａ、１ｂのカメラ画像をもとに、接合対象２に対して位
置的に偏った加熱が行われていないかを監視する。偏っ
た加熱が行われている場合、制御部３０は、移動機構３
０を通じて、接合対象２に対する加熱装置３の相対位置
を調整して、加熱に最適な位置決めを実施する。

【００４３】図１１に、第２の実施形態の動作フローを
示す。

【００４４】まず、ビジョンカメラ１ａで撮影した画像
（カメラ画像）を装置本体１００内に取り込み（ステッ
プ３０（Ｓ３０））、これを画像記憶装置７に格納する
（Ｓ３１）。位置認識部１１は、画像記憶装置７に格納
されたカメラ画像に基づいてパイプ２ａ、２ｂの位置を
検出する（Ｓ３２）。

【００４５】続いて、制御部３０は、加熱装置３の出力
をオンにし、加熱を開始する（Ｓ３３）。加熱は、パイ
プ２ａ、２ｂがろう付けに適した温度になるまで継続す
る（Ｓ３４）。予熱が完了したら、ろう材５の供給を開
始する（Ｓ３５）。ろう材５を所定量供給したら（Ｓ３
６、Ｓ３７）、パイプ２ａ、２ｂの嵌合部にろう材が十
分に浸透するよう、所定時間待機し（Ｓ４７）、その
後、加熱を停止する（Ｓ４８）。そして、本実施形態で
は、この間、ビジョンカメラ１ａ、１ｂのカメラ画像か
ら、ろう材がどのようにぬれ広がっているかを検出し、
その結果に応じて、接合対象２に対する加熱装置３の相
対位置を調整する。

【００４６】つぎに、Ｓ３８〜Ｓ４６について説明す
る。

【００４７】ここでは、まず、ろう付けされたパイプ２
ａ、２ｂをビジョンカメラ１ａ、１ｂで撮影し、これら
のカメラ画像を装置本体１００内に取り込んで（Ｓ３
８、Ｓ３８’）、画像記憶装置７に格納する（Ｓ３９、
Ｓ３９’）。

【００４８】ろう材抽出部９は、画像記憶装置７に格納
された、これらのカメラ画像を順次読み出し、読み出し
たカメラ画像の中から、ろう材部を抽出し、ろう材画像
として画像記憶装置７に格納する（Ｓ４０、Ｓ４
０’）。

【００４９】つぎに、加熱偏向検出部２０は、画像記憶
装置７に格納された各ろう材画像をもとに、ろう材の面
積Ｓ１、Ｓ２を算出し（Ｓ４１、Ｓ４１’）、これらの
差Ｃｙを求める。このＣｙを求めることで、ろう材５が
Ｙ方向（図９参照）においてどのようにぬれ広がってい
るのかを把握することができる。図１２（ａ）は、ビジ
ョンカメラ１ａで撮影したカメラ画像の一例を示した図
であり、図１２（ｂ）は、ビジョンカメラ１ｂで撮影し
たカメラ画像の一例を示した図である。この場合、前者
のろう材面積Ｓ１よりも後者のろう材面積Ｓ２のほうが
大きいため、ろう材は、Ｙ軸の負の方向に偏った状態で
ぬれ広がっていると判断することができる。

【００５０】ここで、ろう材のぬれ広がりと加熱の偏り
との関係について、図１０を用いて説明する。

【００５１】図１０（ａ）において、表面粗さと洗浄度
が均一な平板６０は、ろう付け適正温度まで加熱された
状態にあり、また、その温度勾配は、図面左から右に向
かうにつれて、温度がしだいに高くなるようになってい
る。平板３０がこのような状態にあるとき、平板３０上
で溶融状態にあるろう材６０ａは、温度が低いほうから
高い方、すなわち、図面左から右に移動する。このよう
な性質は、図１０（ｂ）に示すパイプの側面７０のよう
な曲面上でも変わることはなく、その温度勾配にしたが
って、溶融ろう材７０ａは移動する。

【００５２】つまり、ろう材が接合対象に対してどのよ
うにぬれ広がっていくのかを検出できれば、接合対象各
部の温度の高低、ひいては、接合対象各部の温度の高低
を左右する加熱の偏りを知ることができるのである。

【００５３】つぎに、加熱偏向検出部２０は、面積が大
きい方のろう材を選択し（Ｓ４３）、選択したろう材の
重心（Ｘ_G1またはＸ_G2）を計算する（Ｓ４４、Ｓ４
４’）。外乱の影響を受にくい安定した検出を行うた
め、重心Ｘ_GXは、ろう材５のぬれ広がり面積の大きい方
の画像から求めるのが望ましい。重心Ｘ_GXを計算した
ら、この重心Ｘ_GXとＸｍとの差分を算出する。Ｘｍは、
接合対象のＸ方向の中心位置で、前述した通り、あらか
じめ座標メモリ８に格納されている。例えば、図１２
（ｂ）では、ろう材５の重心Ｘ_G1が、中心位置Ｘｍより
もＸ軸の正方向側にあるので、Ｘ軸の正方向の加熱量が
多いと判断することができる。

【００５４】制御部３０は、Ｓ４２、Ｓ４５で求めた差
分Ｃｘ、Ｃｙに定数（−α）、（−β）を乗じることで
制御信号を生成し、該信号を移動機構４０に与え、加熱
装置３の位置をフィードバック制御する。これにより、
加熱装置３を、加熱の偏向が修正される方向に移動させ
ることができる。高周波誘導加熱やガストーチ加熱をは
じめ、通常の加熱方法においては、加熱の偏向は、加熱
装置と接合部品２の相対位置に起因するものであるた
め、このような加熱装置３の位置制御は、その適用範囲
が非常に広いものと言える。

【００５５】以上述べたように本発明の第２の実施形態
によれば、加熱の偏向が自動的に修正されるため、信頼
性の高いろう付けが可能となる。

【００５６】つぎに、本発明の第３の実施形態について
説明する。

【００５７】第３の実施形態は、第１の実施形態に、ろ
うだれ検出部１３と、ろうだれ表示器１４を加えた形態
となっている。

【００５８】第３の実施形態の動作フローは、図３に示
した第１実施形態の動作フローとほぼ同様であるが、ス
テップ１２のろう不足判定とともに、ろうだれ検出部１
３による、ろうだれ判定が行なわれる点で相違する。

【００５９】図１４は、ろうだれ判定に関するフローが
示されている。

【００６０】Ｓ２４０では、ビジョンカメラ１ａで撮影
したカメラ画像をもとに生成したろう材画像を処理対象
として選択する。Ｓ２４１〜Ｓ２４４では、Ｘ₅〜Ｘ₆に
関する判定処理が行われる。Ｘ₅、Ｘ₆のそれぞれの値
は、パイプ２ｂの外径を表すもので、これらは、座標メ
モリ８にあらかじめ格納されている。そして、Ｘ₅から
Ｘ₆の間に存在する座標（Ｘｎ，Ｚｍ）を小さい方から
順次選択し、座標選択を行った各時点において、座標
（Ｘｎ，Ｚｍ）からＺ座標の負方向に向けてろう材５以
外の領域を探索する。領域端を検出したら、この領域端
とＺｍとの距離（以下、座標（Ｘｎ，Ｚｍ）のろうだれ
長さＬ（ｎ）と呼ぶ）を算出する。算出したろうだれ長
さＬ（ｎ）は、それぞれ、予め定めたしきい値Ｌｔｈと
比較する。Ｘ₅〜Ｘ₆の間に、しきい値Ｈｔｈ以下となる
ろうだれ長さＬ（ｎ）が一つでも存在する場合は、ろう
だれ表示器を点灯させる（Ｓ２４５）。ビジョンカメラ
１ａのろう材画像に関する処理が終了したら、つぎに、
ビジョンカメラ１ｂのろう材画像を処理対象として選択
する（Ｓ２４６、Ｓ２４７）。

【００６１】このように本実施形態によれば、ろうだれ
検出も可能となり、信頼性の高いろう付けが可能とな
る。なお、ろうだれは、ろう材供給時の接合部品の温度
が低すぎる場合、ろう材の供給量が大すぎた場合、ろう
材の供給速度が速すぎた場合に等に発生するものなの
で、ろうだれの発生を検出できれば、これらの問題の早
期解決にも役立つこととなる。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ろ
う不足、ろうだれ、加熱の偏向によるろう付け不良が抑
止され、信頼性の高いろう付けが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示したブロック図。

【図２】接合部品間に充填されたろう材の様子を示した
説明図。

【図３】本発明の第１の実施形態の動作フローを示した
説明図。

【図４】ビジョンカメラで撮影された画像の処理フロー
を概念的に表した説明図（その１）。

【図５】ビジョンカメラで撮影された画像の処理フロー
を概念的に表した説明図（その２）。

【図６】本発明の第１の実施形態で用いる座標値に関す
る説明図。

【図７】図６の接合対象の一部の拡大図。

【図８】本発明の第１の実施形態の動作フローの一部を
詳細に表した図。

【図９】本発明の第２の実施形態を示したブロック図。

【図１０】ろう材のぬれ広がりと部材温度との関係を示
したの説明図。

【図１１】本発明の第２の実施形態の動作フローを示し
た説明図。

【図１２】本発明の第２の実施形態で用いるろう材の重
心に関する説明図。

【図１３】本発明の第３の実施形態で用いる座標値に関
する説明図。

【図１４】本発明の第３の実施形態の動作フローの一部
を詳細に表した図。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…ビジョンカメラ、２、２ａ、２ｂ、７０
…接合する部品、３…加熱装置、４…ろう材供給ノ
ズル、５…ろう材、５ａ…フィレット、５ｂ、５ｃ
…ろう切れ欠陥、５０ａ、５０ｂ…フィレット上の２
点、６、３０…制御部、７…画像記憶装置、７
ａ、７ｂ…カメラ画像記憶部、７ｃ…パターン登録
部、７ｄ、７ｅ…ろう材画像記憶部、８…座標値メモ
リ、９…ろう材抽出部、１０…ろう不足判定部、
１１…位置認識部、１２…しきい値メモリ、１３…
ろうだれ判定部、１４…ろうだれ表示器、１５ａ…
ボイド、１５ｂ…すき間、１６、１６’…台形、
２０…加熱偏向検出部、４０…移動機構、６０…平
板、１００…装置本体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣信夫栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被接合部品のそれぞれを加熱して、被接合
部品間にろう材を供給するろう付け装置において、ろう付けされた被接合部品の画像を画像データとして出
力する撮影手段と、前記撮影手段から出力された画像データをもとに、前記
被接合部品に形成されたろう材部の形状を認識する認識
手段と、認識されたろう材部の形状から、前記被接合部品に対し
てろう材が不足しているか否かを判定するろう不足判定
手段と、前記被接合部品に対してろう材が不足していると判定さ
れた場合に、前記ろう材の供給を再開する制御手段と、
を備えたことを特徴とするろう付け装置。
【請求項２】請求項１において、前記認識手段は、前記画像上における前記被接合部品の位置を基準として
定めた基準線と、前記画像上における前記ろう材部の外
形線の上に定めた複数のポイントとの、各距離に応じて
前記ろう材部の形状を認識することを特徴とするろう付
け装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記撮影手段は、前記被接合部品を互いに異なる方向か
ら撮影する複数台のビジョンカメラを含んで構成され、前記認識手段は、前記各カメラから出力された画像デー
タのそれぞれに対して、前記ろう材部の形状認識を行
い、前記ろう不足判定手段は、認識された各ろう材部の形状
をもとに前記被接合部品に対してろう材が不足している
か否かを判定することを特徴とするろう付け装置。
【請求項４】被接合部品のそれぞれを加熱装置で加熱し
て、被接合部品間にろう材を供給するろう付け装置にお
いて、前記加熱装置の位置を調整する位置決め手段と、ろう付けされた被接合部品の画像を画像データとして出
力する撮影手段と、前記撮影手段から出力された画像データをもとに、前記
被接合部品に形成されたろう材部の形状に基づくろう材
部情報を生成するろう材部情報生成手段とを備え、前記位置決め手段は、前記ろう材部情報に基づいて、前記被接合部品に対する
加熱の偏りが減ずる方向に、前記加熱装置を移動させる
ことを特徴とするろう付け装置。
【請求項５】請求項４において、前記撮影手段は、相互に対向するように配置され、前記被接合部品を２方
向から撮影する２台のビジョンカメラを含んで構成さ
れ、前記ろう材部情報生成手段は、前記各カメラから出力された画像データのそれぞれを用
いて、２方向から撮影されたろう材部の各面積を算出
し、その差分を求め、前記位置決め手段は、前記面積の差分に応じて、前記２台のビジョンカメラの
対向方向とほぼ平行に前記加熱装置を移動させることを
特徴とするろう付け装置。
【請求項６】請求項５において、前記ろう材部情報生成手段は、さらに、前記各カメラから出力された画像データのうち、ろう材
部の面積が大きい方の画像データを用いて、該ろう材部
の重心を算出し、前記位置決め手段は、前記ろう材部の重心に応じて、前記２台のビジョンカメ
ラの前記対向方向とほぼ垂直に前記加熱装置を移動させ
ることを特徴とするろう付け装置。
【請求項７】被接合部品のそれぞれを加熱して、被接合
部品間にろう材を供給するろう付け装置において、ろう付けされた被接合部品の画像を画像データとして出
力する撮影手段と、前記撮影手段から出力された画像データをもとに、前記
被接合部品に形成されたろう材部の形状を認識する認識
手段と、認識されたろう材部の形状から、前記被接合部品にろう
だれが発生しているか否かを判定するろうだれ判定手段
と、前記被接合部品にろうだれが発生していると判定された
場合に、ろうだれの発生を示す情報を外部に出力する出
力手段と、を備えたことを特徴とするろう付け装置。
【請求項８】請求項７において、前記認識手段は、前記画像上における前記被接合部品の位置を基準として
定めた基準線と、前記画像上における前記ろう材部の外
形線の上に定めた複数のポイントとの、各距離に応じて
前記ろう材部の形状を認識することを特徴とするろう付
け装置。
【請求項９】請求項７または８において、前記撮影手段は、前記被接合部品を互いに異なる方向か
ら撮影する複数台のビジョンカメラを含んで構成され、前記認識手段は、前記各カメラから出力された画像デー
タのそれぞれに対して、前記ろう材部の形状認識を行
い、前記ろうだれ判定手段は、認識された各ろう材部の形状
をもとに前記被接合部品にろうだれが発生しているか否
かを判定することを特徴とするろう付け装置。
【請求項１０】被接合部品のそれぞれを加熱して、被接
合部品間にろう材を供給するろう付け方法において、ろう付けされた被接合部品をビジョンカメラで撮影して
画像データを生成し、前記画像データをもとに、前記被接合部品に形成された
ろう材部の形状を認識し、認識したろう材部の形状から、前記被接合部品にろう不
足が発生しているか否かを判定し、前記被接合部品にろう不足が発生していると判定した場
合に、前記ろう材の供給を再開することを特徴とするろ
う付け方法。
【請求項１１】被接合部品のそれぞれを加熱装置で加熱
して、被接合部品間にろう材を供給するろう付け方法に
おいて、ろう付けされた被接合部品をビジョンカメラで撮影して
画像データを生成し、前記画像データをもとに、前記被接合部品に形成された
ろう材部の面積および／または重心を計算し、その計算結果に応じて、前記被接合部品に対する前記加
熱装置の位置を調整することを特徴とするろう付け方
法。
【請求項１２】被接合部品のそれぞれを加熱して、被接
合部品間にろう材を供給するろう付け方法において、ろう付けされた被接合部品をビジョンカメラで撮影して
画像データを生成し、前記画像データをもとに、前記被接合部品に形成された
ろう材部の形状を認識し、認識したろう材部の形状から、前記被接合部品にろうだ
れが発生しているか否かを判定し、前記被接合部品にろうだれが発生していると判定した場
合に、ろうだれが発生したことを示す情報を外部に出力
することを特徴とするろう付け方法。