JP3441067B2 - ろう付装置 - Google Patents
ろう付装置Info
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- JP3441067B2 JP3441067B2 JP2000235467A JP2000235467A JP3441067B2 JP 3441067 B2 JP3441067 B2 JP 3441067B2 JP 2000235467 A JP2000235467 A JP 2000235467A JP 2000235467 A JP2000235467 A JP 2000235467A JP 3441067 B2 JP3441067 B2 JP 3441067B2
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- brazing
- heating
- temperature
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K3/00—Tools, devices, or special appurtenances for soldering, e.g. brazing, or unsoldering, not specially adapted for particular methods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K1/00—Soldering, e.g. brazing, or unsoldering
- B23K1/20—Preliminary treatment of work or areas to be soldered, e.g. in respect of a galvanic coating
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
Description
し、特にろう付の品質に影響を与える温度要因を制御し
得るろう付装置に関するものである。
すものであって、加熱、ろう差しステーションの側面図
であり、図9は図8の自動ろう付装置の平面図である。
これらの図を参照して、自動ろう付装置は、被接合部材
をクランプして正確に位置決めするためのろう付治具ユ
ニットAと、予熱バーナユニットBと、加熱ろう差しユ
ニットCと、ろう材ワイヤ、燃焼ガスの供給ユニットD
とからなる。
テーブル36を間欠駆動する駆動モータ38と、駆動モ
ータ38の駆動軸に接続されインデックステーブル36
を正確に位置決めするインデックスギヤ37とが、ろう
付装置固定テーブル51下部に固着されている。治具テ
ーブルの中心のインデックステーブル36の上方には、
軸外周をOリングシールして回転可能とするシールリン
グ35を介して空気管73が接続され、治具クランプ等
の駆動源に圧縮空気を供給する。
71と被接合部材72とを同時に同軸心でクランプする
治具75が配置されている。予熱バーナユニットBに
は、予熱用バーナ39がインデックステーブル36の中
心方向に向かって前後に移動できるように配置されてい
る。加熱ろう差しユニットCにおいては、ろう付装置固
定テーブル51上に固定した駆動シリンダ48とろう付
ユニットフレーム47とが連結され、ろう付ユニットフ
レーム47はインデックステーブル36の中心方向に向
かって前後に移動できるようにガイドレール76上に配
置されている。
36側の側壁部には、バーナ42として先端が2双のガ
スノズル43がガス管77に接続されている。ガスノズ
ル43の先端には、複数対の加熱用トーチ69が各々対
向して取付けられている。更に、ろう付ユニットフレー
ム47には、ノズル駆動シリンダ45が固定金具59に
傾斜調整可能に連結され、ろう材供給ノズル44の先端
方向は加熱用トーチ69による加熱片の中心点に照準を
合わせて固定されている。
ては、ノズル駆動シリンダ(ろう材ワイヤシリンダ)4
5の駆動によりろう材供給ノズル44が前進して接合部
材71、被接合部材72のろう差し部分に接近し、ろう
材ワイヤリール58a,58bの各々からワイヤ供給モ
ータ52によってろう材ワイヤは所定量だけ繰り出され
る。燃焼ガスは、可燃性ガスと支燃性ガス(酸素)の各
々を一定比率で混合させたものとして供給される。
作について簡単に説明する。
接合部材72が組み入れられて治具75に保持される
と、インデックステーブル36が図9においては時計方
向回りに90°回転し、予熱バーナユニットBのステー
ジに向かう。すると、予熱用バーナ39が前進して、そ
の先端を接合部材71及び被接合部材72の周辺に位置
させ、予熱を行う。予熱が終了すると予熱用バーナ39
は後退し、インデックステーブル36はさらに時計方向
回りに90°回転し、予熱された接合部材71及び被接
部材72は、加熱ろう差しユニットCのステージに向か
う。すると、所定のタイミングで、ガスノズル43が送
出され、接合部材71及び被接合部材72の接合部分を
「強炎」状態で加熱を開始する。
43の加熱の開始に若干遅れて送出される。更にその後
の所定のタイミングでろう材供給ノズル44からワイヤ
状のろう材ワイヤ46が接合部材71及び被接合部材7
2の接合部に向かって供給され、ろう付が行われる。そ
の後ガスノズル43からの火炎は「強炎」から「弱炎」
状態に変わり、所定時間接合部を加熱した後「弱炎」状
態の終了に伴ってバーナ42は後退してろう付が完了す
る。なお、ろう材供給ノズル44は、ガスノズル43の
火炎が「強炎」から「弱炎」状態への切替前後に後退す
る。
ル36はさらに90°回転し、ろう付製品として接合部
材71及び被接合部材72が取り出される。以上のよう
に一組のろう付部材は、インデックステーブル36の9
0°の回転ごとに組入れ、予熱、ろう付、取り出しのス
テージに移り、ろう付が行われるが、実際には、複数組
のろう付部材がインデックステーブル36の90°の回
転タイミングごとに組入られ、順次並行的にステージで
ろう付処理がされているものである。
う付装置では、投入される被ろう付部材の温度や雰囲気
温度等が常に一定であればあまり問題がないが、これが
例えば季節の変化、一日における運転の開始時、運転
中、運転の中断からの再開時等によって変動すると、ろ
う付不良が生じやすい。すなわち、これらの条件が変化
すると、予熱量及び加熱量を一定とした場合ろう付に際
しての被ろう付部材の温度上昇がばらつくことになり、
ろう付の品質が不安定となる。
して被ろう付部材に合わせて加熱したとしても、その加
熱量の根拠となる正確な情報がないため、やはり被ろう
付部材の温度上昇を一定とすることは困難である。
に対して経験的に加熱量の制御が確立されても、異なっ
た被ろう付部材が投入されると上昇温度が変わるため、
ろう付の品質が低下してしまう。
めになされたもので、投入される被ろう付部材の温度条
件等にろう付品質が影響されないろう付装置及びろう付
方法を提供することを目的とする。
めに、請求項1記載の発明は、ろう付装置であって、被
ろう付部材の温度を検出する検出手段と、被ろう付部材
を加熱する加熱手段と、被ろう付部材を検出時の温度に
基づいて所定温度まで上昇させるのに必要な加熱量を算
出する算出手段を有し、検出された温度に基づいて必要
な加熱量を算出し、算出された加熱量に基づいて、加熱
された被ろう付部材を所定温度となるように加熱手段を
制御する制御手段と、所定温度となった被ろう付部材を
ろう付するろう付手段とを備えたものである。
熱の前の被ろう付部材の温度に基づいて適切な加熱量が
算出され、この加熱量によって加熱手段が制御される。
明の構成において、被ろう付部材を予熱する予熱手段を
更に備え、検出手段は予熱された被ろう付部材の温度を
検出し、加熱手段は予熱された被ろう付部材を加熱する
ものである。
度の検出及び加熱の前に予熱される。
明の構成において、算出手段は、テスト運転時において
複数の同一形状、同一材質の被ろう付部材を準備し、予
熱手段によって各々異なった温度に予熱してこれを検出
手段にて検出し、予熱された温度から加熱手段による加
熱によって所定温度になるまでに要する加熱時間を各々
測定し、検出された各々の温度と、これに対応する加熱
時間の各々とによって規定される変換データを取得し、
変換データに基づいて通常運転時に検出された被ろう付
部材の温度から加熱量を算出するものである。
材と同一のものによって変換手段が規定される。
明の構成において、変換手段は近似式又は変換テーブル
を含むものである。
算出される。
明は、加熱前の被ろう付部材の温度に基づいて適切な加
熱量が算出され、この加熱量によって加熱手段が制御さ
れるので、被ろう付部材に対して所定温度までの加熱が
正確になり、ろう付品質を向上させる。
明の効果に加えて、予熱が行なわれるので所定温度にな
るまでの加熱時間が短縮化される。
明の効果に加えて、実際の被ろう付部材と同一のものに
よって変換手段が取得されるので、通常運転時において
も被ろう付部材を所定温度まで正確に加熱することが可
能となる。従って、加熱前の被ろう付部材の温度にばら
つきがあっても、ろう付の品質を低下させることはな
い。
明の効果に加えて、効率的に加熱量が算出されるので、
ろう付装置の自動化に寄与することが可能となる。
態によるろう付装置の構成を示すブロック図である。
53を中心として構成され、制御部53によってその各
種動作が制御されるろう付動作部54と、ろう付対象物
の温度を測定するための温度センサ30と、加熱によっ
てろう付対象物が所定温度状態となった時点のタイミン
グ入力するための入力部55と、入力部55によって入
力されたタイミングを表示するための表示部56と、入
力部55による入力タイミングの時間経過を測定するた
めの基準となるクロック60と、温度センサ30による
測定データや入力部55によって入力された各種データ
等を保存するための記憶部57とからなる。
CPUを中心として構成されており、ろう付動作部54
は、従来例で示した図8及び図9のろう付装置が対応す
る。尚、図2及び図3の本実施の形態によるろう付装置
に示しているように、ろう付対象となる被ろう付部材た
る接合部材71及び被接合部材72の温度を測定する温
度センサ30が取付けられている。温度センサ30の具
体例としては放射温度計、接触温度計等があげられる。
入力部55はこの実施の形態においては遠隔操作スイッ
チが対応するものである。このスイッチの操作のタイミ
ングについては後述する。
よる表示画面が相当し、入力部55による入力タイミン
グが各被ろう付部材毎に順次確認できるような表示が行
なわれる。記憶部57は、例えばDRAM、磁気ディス
ク、ハードディスク等でよいが、データの書き換え及び
保持が容易なものが好ましい。
自動ろう付装置の概要を示すものであって、加熱、ろう
差しステーションの側面図であり、図3は図2の自動ろ
う付装置の平面図である。
図9の図に対応するものであるが、この実施の形態にお
いては、加熱ろう差しユニットCにおいて被ろう付部材
たる接合部材71及び被接合部材72の温度を測定する
ための温度センサ30が取付けられている。他の構造部
分については従来例で示したものと同一であるためここ
での説明は繰り返さない。
ろう付装置を用いて制御データの収集のためのテスト運
転について説明する。
たフローチャートである。
する。
75にクランプされると、インデックステーブル36が
予熱バーナユニットBの位置まで回転して停止する。こ
のテーブルの回転停止確認信号入力があると、ステップ
S10において予熱タイマが設定される。予熱タイマは
後述するようにテスト運転時における同一形状及び同一
材質の被ろう付部材の各々に対して複数の時間を設定す
ることが可能となっている。
が開始されるとともに予熱が開始される。予熱タイマが
完了すると予熱が終了する(S12)。これによって予
熱工程が完了する(S13)。この状態で被ろう付部材
は温度が上昇するが、この温度上昇は予熱タイマーの設
定時間が異なることによって異なった温度上昇となって
いる。
るワーク71,72は、インデックステーブル36が回
転することによって加熱ろう差しユニットC側に移動す
る。このテーブル開転の停止を確認する信号が入力され
ると加熱工程に入り、まずステップS20において予熱
によって温度上昇したワークの温度が測定される。この
測定された温度はワーク毎に記憶部57に記憶されるこ
とになる。
対して前進の指令が与えられ、且つバーナは「強炎」状
態に設定される(S21)。加熱バーナの前進が終了す
ると、ろう材ワイヤの供給を行なうためのワイヤシリン
ダを待機させるためのタイマのカウントが開始される
(S22)。
による加熱によって被ろう付部材の表面が変化してきて
ろう付に適した温度になったと使用者に判断されると、
ワイヤシリンダの供給の開始を指示するためのスイッチ
操作が入力部55を介して行なわれる。これによってワ
イヤシリンダの供給タイミングを規定するタイマがタイ
ムアップする。すなわち、この時点でのタイマによるカ
ウント時間が記憶部57に記憶される。そしてワイヤシ
リンダが前進して送出される。
材ワイヤが供給される。この時点でワイヤの供給時間を
規定するタイマが開始する(S24)。次にワイヤの供
給時間を規定するタイマがタイムアップすると、ワイヤ
シリンダが後退を開始する。そして加熱バーナに対して
は「強炎」から「弱炎」にその火炎を変化させるととも
に、加熱バーナに対して元の位置への復帰が指令される
(S25)。
状態に変化し、これによって加熱工程が終了する(S2
6)。
く処理をテスト運転時においては複数の同一形状、同一
材質の被ろう付部材に対して行なう。これによって被ろ
う付部材を加熱前の温度に基づいて所定温度まで上昇さ
せるのに必要な加熱量を算出するための算出手段に含ま
れる変換データを取得することができる。
フである。
縦軸には温度がとられている。例えばテスト運転時にお
いて最初の被ろう付部材に対しては、実質的な予熱工程
による予熱が行なわれず温度がt1の状態で加熱工程に
入ったものとする。この場合、ろう付に適した温度がt
とする。被ろう付部材の温度を観察してこの温度状態と
なったと判断すると、ワイヤシリンダ供給開始スイッチ
を操作する。そしてワイヤシリンダ待ちタイマのカウン
ト開始からこのスイッチの操作までに要した時間をA1
とすると、図に示すようにこの被ろう付部材はポイント
P1の位置に該当することになる。
が行なわれ加熱工程における加熱の開始の前の温度がt
2であり、スイッチの操作までに要した時間をA2とす
るとこの被ろう付部材はポイントP2に該当することに
なる。同様にして三番目の被ろう付部材のポイントをP
3、第四番目の被ろう付部材のポイントをP4、第五番
目の被ろう付部材のポイントをP5とすると、これらの
各点と最終的なろう付に適した温度を示す位置Zとを結
ぶ曲線を変換データとして取得することができる。この
ようにして取得された曲線は、その被ろう付部材と同一
形状及び同一材質のものすべてに対して適用可能な加熱
量算出手段の変換データとなる。そして、取得した曲線
から近似式を求めたり、あるいは変換テーブル等を求め
てこれらを記憶部57に記憶させる。
付部材に対してもこのような変換データを各々求めて記
憶させておけばよい。又、夏と冬等の季節の相違によっ
て雰囲気温度が大きく変わり、同一加熱量による加熱バ
ーナによって加熱してもその温度上昇が異なる場合に
は、それぞれの雰囲気温度の条件に応じて同様の変換デ
ータを取得するようにしておけば、より木目細かな加熱
制御が可能となる。
ろう付け装置の予熱工程及びろう付け加熱工程における
各動作の1サイクルタイムにおけるタイムチャートを示
した図である。
う材ワイヤシリンダの送出待ちの基点をT1とし、ろう
材ワイヤシリンダの送出時点をT2とすると、図4にお
いてステップS23においてスイッチ操作されたタイミ
ングはT2となる。又、ワイヤシリンダ待ちタイマの開
始時点はT1となることから、ステップS23において
記憶されたタイマのカウント時間は図6においてTの時
間に対応したものとなる。尚、ろう材ワイヤシリンダの
送出が開始されると、ろう材ワイヤの供給のタイミング
T3までに要する時間Sは装置によって一定の時間が設
定されている。従って時間Tを規定することによって、
加熱バーナが強炎状態になってからろう材ワイヤが供給
されるまでの時間が実質的に定まることになる。
に基づいて制御される通常運転の流れを示したフローチ
ャートである。
プS30で予熱が開始され、ステップS31において予
熱が終了して予熱工程が完了する(S32)。この予熱
工程においては特に制御は不要であり、装置の雰囲気温
度等に係らず一定の加熱量の予熱用バーナ39で一定時
間予熱しておけばよい。
ある程度温度が上昇した被ろう付部材の温度が温度セン
サ30によって測定される。このときの温度をxとする
と、図5に示すようにこの被ろう付部材のポイントは曲
線20と温度xとの交点Pの位置となる。このポイント
Pが定まると、ろう付に適した温度tに達するまでに要
する時間Xがこの曲線20から算出されることになる。
これによってワイヤシリンダの送出待ち時間Tが設定さ
れる(S40)。
に対して前進の指令が与えられ火炎は「強炎」に設定さ
れる。そしてステップS42においてバーナが先端まで
移動するとワイヤシリンダ供給の待ちタイマが開始され
る。ステップS40で設定された時間Tまでワイヤシリ
ンダ待ちタイマがカウントしタイムアップすると、ワイ
ヤシリンダが前進を開始する(S43)。
ヤが供給され(S44)、ワイヤ供給タイマがタイムア
ップするとワイヤシリンダが後退を開始し、加熱バーナ
には元の位置への復帰の指令が与えられ、且つその火炎
が「弱炎」に設定される(S45)。そしてステップS
46において加熱バーナの元の位置への復帰が完了する
と、火炎は点火状態に変化し加熱工程が終了する。
度が測定され、図5の変換データによってワイヤシリン
ダの送出タイミングが自動的に設定されてこれによって
ろう付は制御される。従ってろう材ワイヤが供給される
タイミングにおいて常に被ろう付部材の温度が所定温度
に達していることになり、ろう付品質を低下させる虞は
ない。しかもこの送出タイミングはろう付けに適した温
度に到達した時点に対応しているため、必要以上の加熱
をすることはなく、ろう付けに要する時間を適切に短縮
することができる。このため、加熱バーナーの不必要な
加熱がないため、加熱バーナーに供給される可燃性ガス
等の無駄な消費を押えることにもなる。
た場合には、その被ろう付部材に対するデータを記憶部
57から読み出すことによって適切なろう付タイミング
が制御されることになる。
曲線20を得るために被ろう付部材を5組用いている
が、必ずしも5組が必要なものではなく曲線を近似式で
規定するのに必要な最低数の組の被ろう付部材を用いて
も良い。これに関連して、更に多くの被ろう付部材を用
いれば、より精度の高い制御が可能となることはいうま
でもない。
提としたろう付装置を対象としているが、加熱の前に被
ろう付部材の温度を測定して、この温度に基づいて加熱
を制御する思想は、予熱工程を有さないろう付装置にあ
っても同様に適用できる。
ーの加熱強さを一定として、加熱時間で制御している
が、これに代えて、加熱強さを又は加熱強さ及び加熱時
間を制御して被ろう付部材を所定温度まで上昇させるよ
うにしても良い。このためには、テスト運転で得られた
変換データから、被ろう付部材を所定温度まで上昇させ
るのに必要な加熱量を算出できるようなデータを演算し
てこれを保存しておくようにすれば良い。
の制御構成を示すブロック図である。
の側面図である。
における、テスト運転時の処理の流れを示したフローチ
ャートである。
ろう付部材を所定温度まで上昇させるのに必要な加熱量
を算出するための変換データを示した図である。
置における予熱工程及びろう付け加熱工程における各動
作の1サイクルタイムにおけるタイムチャートを示した
図である。
における、通常運転時の処理の流れを示したフローチャ
ートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 被ろう付部材の温度を検出する検出手段
と、 前記被ろう付部材を加熱する加熱手段と、被ろう付部材を検出時の温度に基づいて所定温度まで上
昇させるのに必要な加熱量を算出する算出手段を有し、
前記検出された温度に基づいて前記必要な加熱量を算出
し、前記算出された加熱量に基づいて、前 記加熱された
被ろう付部材を前記所定温度となるように前記加熱手段
を制御する制御手段と、 前記所定温度となった被ろう付部材をろう付するろう付
手段とを備えた、ろう付装置。 - 【請求項2】 前記被ろう付部材を予熱する予熱手段を
更に備え、 前記検出手段は前記予熱された前記被ろう付部材の温度
を検出し、前記加熱手段は前記予熱された前記被ろう付
部材を加熱する、請 求項1記載のろう付装置。 - 【請求項3】 前記算出手段は、 テスト運転時において複数の同一形状、同一材質の被ろ
う付部材を準備し、前記予熱手段によって各々異なった
温度に予熱してこれを前記検出手段にて検出し、前記予
熱された温度から前記加熱手段による加熱によって前記
所定温度となるまでに要する加熱時間を各々測定し、前
記検出された各々の温度と、これに対応する前記加熱時
間の各々とによって規定される変換データを取得し、前
記変換データに基づいて通常運転時に検出された被ろう
付部材の温度から前記加熱量を算出する、請求項2記載
のろう付装置。 - 【請求項4】 前記変換手段は、近似式又は変換テーブ
ルを含む、請求項3記載のろう付装置。
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