JPS649914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は導電性の被接合材の接合部を通電加熱
による抵抗発熱と加圧による塑性変形によつて一
体化する加熱圧接機に関する。

〔発明の技術的背景〕

一般に銅と銅あるいは銅とアルミニウム等、導
電性母材同志を接合する方法としては種々のもの
があるが、その接合の原理は接合部をいかに清浄
に保ち、かつ接合する導電性母材の原子同志の配
列に何んらかのエネルギーを加えることによつ
て、高品質の接合部（継手）を幾加に容易に得る
かにある。

そしてこれらの接合方法にはエネルギーの加え
方によつて種々のものがある。すなわち接合部の
材料が固相であるか液相であるかあるいは加圧が
必要か否かによつて融接接合法、圧接接合法およ
びろう接接合法に分けられる。

上記圧接接合法は他の２つの接合法と異なり、
接合しようとする母材自体を加圧あるいは加熱と
加圧によつて一体化しようとする方法であり、そ
の接合部の品質評価に他の２つの接合法による接
合部の非破壊検査技術をそのまま適用することは
難かしい。すなわち、他の融接接合法やろう接接
合法で接合を行なつた場合には接合部に溶融によ
る組織の粗大化や異材があり、ある種の不連続部
ができる。これに対して圧接接合法では加圧ある
いは加圧と加熱の併用によつて接合するため、接
合部は一体化しある種の不連続部も極めて限られ
た面にしか発生しない。このため従来の評価方法
としては破壊試験で確認し、確率的に保証するよ
うにしているのが一般的である。

〔背景技術の問題点〕

上記構成によると、再現性の良い加熱圧接法で
接合した場合にはその接合部が非常に狭く且つ同
種一体化したものであるため、適切な接合条件を
選択し破壊試験で評価・確認しながら同一結果が
ある数得られれば良いものとして確率的に保証す
る以外に品質の保証を判定することは難しかつ
た。しかしながら、今後は高品質の継手部に加熱
圧接法が多く使用されるようになり、従来よりも
グレードの高い品質が要求されるため、一継手毎
に品質を安定させる必要がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは加熱圧接法により
接合した接合部を自動的にかつ容易に保証管理す
ることができ、品質の高い接合部を得ることがで
きる加熱圧接機を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明による加熱圧接機は、クランプに保持さ
れ軸方向に圧接可能に設けられた１対の被接合材
を通電加熱する通電加熱機構と、この通電加熱機
構を制御する通電制御機構と、前記１対の被接合
材の接合部の変形速度を設定する変形速度設定機
構と、上記接合部の変形速度を測定する変形速度
測定機構と、この変形速度測定機構の測定値と上
記変形速度設定機構により設定した設定値とを比
較し測定値が設定値以上となつたとき前記通電制
御機構に信号を出力し通電加熱機構による通電加
熱を停止させる比較機構とを具備した構成であ
る。

すなわち加熱圧接法により被接合材を接合する
場合あらかじめ変形速度設定機構により接合部の
変形速度を設定しておき、加熱圧接した場合の接
合部の実際の変形速度を変形速度測定機構により
測定する。そしてこの測定値と設定値を比較機構
により比較し測定値が設定値に達したら通電加熱
制御機構に信号を出力し通電加熱を停止させる構
成である。

したがつて加熱圧接法により接合する接合部の
品質を自動的にかつ容易に保証管理することがで
き品質の良い接合部を提供することができる。

〔発明の実施例〕

第１図を参照して本発明の第１の実施例を説明
する。第１図は加熱圧接機の概略構成を示す図で
ある。図中符号１および２は導電性の被接合部材
を示す。この被接合部材１，２は共に非鉄金属の
銅により構成されており図示せぬ圧接機構により
図中矢印で示す方向に圧接される構成となつてい
る。上記被接合部材１および２は拘束クランプ３
および４によりそれぞれ保持されている。この拘
束クランプ３および４は通電の電極をも兼た構成
となつている。そしてこの拘束クランプ３および
４には通電制御機構としての通電制御設定器５を
介して通電加熱機構としての通電用電源６が接続
されている。そして上記通電制御設定器５により
前記被接合材１および２の材質、接合面の平衡
度、面荒さ、および断面状態から決定される適正
な電流値を設定する構成である。また図中符号７
は変形速度設定機構としての速度設定器を示す。
この速度設定器７により加熱圧接に必要な接合部
の変形速度E_pを設定する構成である。そして前記
被接合材１および２の接合部近傍には速度測定機
構８が設けられている。この速度測定機構８は接
合部の変位を測定する変位測定器９と、この変位
測定器９の測定値をもとに接合部の変形速度E_sを
算出する速度算出器１０とから構成されている。
そしてこの速度算出器１０により測定された変形
速度E_sと前記速度設定器７により設定された変形
速度E_pは比較機構としての比較器１１により比較
される構成である。そしてこの比較器１１は測定
した変形速度E_sが設定した変形速度E_pに達したと
きに前記通電制御設定器５に信号を出力し通電を
停止させるように構成されている。そしてこのと
きには、前記圧接機構による１次加圧は２次加圧
に切り換る構成である。

以上の構成によるとまず通電制御設定器５によ
り被接合材１および２の接合部に適切な電流値を
設定する。そして通電用電源６による通電を開始
し同時に圧接機構による１次加圧を開始する。こ
れによつて被接合材１および２の接合部は加熱圧
接される。そしてその際変位測定器９により接合
部の変位を測定しこの測定値をもとに速度算出器
１０により接合部の変形速度E_sを算出し比較器１
１に入力する。比較器１１はこの変形速度E_sと速
度設定器７によりあらかじめ設定された変形速度
E_pとを比較し変形速度E_sが設定された変形速度E_p
に達した時、前記通電制御設定器５に通電を停止
させる信号を出力する。この信号により通電は停
止する。そのとき同時に圧接機構による２次加圧
が開始され接合面の材料を外周方向にフローアウ
トさせる。そして所定時間（例えば0.1秒以下）
経過後２次加圧が停止され加熱圧接が終了する。

次に以上の加熱圧接工程を第２図および第３図
に示すタイムチヤート図を参照して示す。第２図
は従来の加熱圧接法による場合を示し第３図は本
実施例の場合をそれぞれ示す。そして第２図中Ａ
は位置セツト、Ｂは加圧、Ｃは通電を示し、また
第３図中B′は加圧、C′は通電をそれぞれ示す。従
来は被接合材の塑性変形量により１次加圧、通
電、２次加圧を制御していた。すなわち接合プロ
セスは被接合材の塑性変形量（位置）により制御
されまず１次加圧変形位置を設定する。そして、
通電による加熱および１次加圧により上記被接合
材が変形して上記あらかじめ設定された１次加圧
変形位置に達すると通電が停止し、２次加圧が開
始される。そして、所定時間経過後２次加圧が停
止して加熱圧接工程が終了する。これに対して本
実施例では、速度設定器７により被接合材１およ
び２の接合部の変形速度E_pをあらかじめ設定して
おき、速度測定器９により測定された実際の変形
速度E_sを測定し、この変形速度E_sが上記変形速度
E_pに達したとき通電および１次加圧から２次加圧
への切換を行なつているので、接合面のばらつき
による位置ずれ等接合部の位置ずれを悪化させる
要因を除くことができる。そして、第３図に示す
ように通電C′によつて加圧B′が制御される構成と
なつているために接合面の状態で位置的にあるい
は時間的にずれが生ずることがあるが、接合部の
品質としては安定したものを得ることができる。
そして、従来のように破壊試験で評価、確認しな
がら同一結果がある数得られれば良いものとし、
確率的に品質を保証していた場合と違つて品質を
保証しうる変形速度をあらかじめ設定しておき、
それによつて同一の品質を保証することができ品
質の高い接合部を確実に提供することができる。

次に第４図を参照して第２の実施例を説明す
る。すなわち速度測定機構８は変位測定器１２と
この変位測定器１２の測定値をもとに接合部の変
形速度E_sを算出する速度算出器１３とから構成さ
れている。上記変位測定器１２は差動トランスを
用いた変位計であり移動距離l₀からl₁まで求める
測定器である。

以上の構成によると変位測定器１２により接合
部の変形移動する距離ｌを求める。そして速度算
出器１３により∫dl／dtなる演算を行ない変形速度 E_sを求める。以後前記第１の実施例と同様であ
る。

第２，５図を参照して第３の実施例を説明す
る。すなわち速度測定機構８は変位測定器１４と
この変位測定器１４の測定値をもとに変形速度E_s
を算出する速度算出器１５とから構成されてい
る。上記変位測定器１４は拘束クランプ４の移動
量を測定するように構成されており、この移動量
をもとに上記速度算出器１５により変形速度E_sを
求める構成である。以後前記第１および第２の実
施例と同様である。

次に第６図を参照して第４の実施例を説明す
る。すなわち前記第３の実施例において拘束クラ
ンプ４の移動量を測定したのに対して圧接機構の
加圧シリンダ（図示せず）の移動量を変位測定器
１６により測定し、この移動量をもとに速度算出
器１７により変形速度E_sを算出する構成である。
以後前記第１ないし第３の実施例と同様である。

次に第７図を参照して第５の実施例を説明す
る。すなわち光センサ１８により被接合材料の変
形移動量を測定し、その測定値を速度算出器１９
に入力して変形速度E_sを算出する構成である。以
後の操作は前記第１ないし第４の実施例と同様で
ある。以上第２ないし第５の実施例においても第
１の実施例と同様の効果を奏することができ品質
の高い接合部を自動的にかつ容易に得ることがで
きる。また被接合材としては銅に限つたことでは
なく銅と鉄、銅とオーステナイト系ステンレス
鋼、銅とセラミツク等鉄系、非鉄系および混合材
料を適宜組合せた場合にも適用できることはいう
までもない。

なお第１の実施例と同一部分には同一符号を付
して示し、同一構成部分についてはその説明を省
略した。

〔発明の効果〕

本発明による加熱圧接機は、クランプに保持さ
れ軸方向に圧接可能に設けられた１対の被接合材
を通電加熱する通電加熱機構と、この通電加熱機
構を制御する通電制御機構と、前記１対の被接合
材の接合部の変形速度を設定する変形速度設定機
構と、上記接合部の変形速度を測定する変形速度
測定機構と、この変形速度測定機構の測定値と上
記変形速度設定機構により設定した設定値とを比
較し、測定値が設定値以上となつたとき、前記通
電制御機構に信号を出力し通電加熱機構による通
電加熱を停止させる比較機構とを具備した構成で
ある。

すなわち加熱圧接法により被接合材を接合する
場合、あらかじめ変形速度設定機構により接合部
の変形速度を設定しておき、加熱圧接した場合の
接合部の実際の変形速度を変形速度測定機構によ
り測定する。そしてこの測定値と設定値を比較機
構により比較し、測定値が設定値に達したら通電
加熱制御機構に信号を出力し、通電加熱を停止さ
せる構成である。

したがつて、加熱圧接法により接合する接合部
の品質を自動的にかつ容易に保証管理することが
でき品質の良い接合部を提供することができる等
その効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す加熱圧接
機の概略構成図、第２図および第３図は従来と本
実施例の場合とを比較する為のタイムチヤート
図、第４図は第２の実施例を示す加熱圧接機の概
略構成図、第５図は第３の実施例を示す同上図、
第６図は第４の実施例を示す同上図、第７図は第
５の実施例を示す同上図である。 １，２…被接合材、３，４…拘束クランプ、５
…通電制御設定器（通電制御機構）、６…通電用
電源（通電加熱機構）、７…速度設定器（速度設
定機構）、８…速度測定機構、９…変位測定器、
１０…速度算出器、１１…比較器（比較機構）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ クランプに保持され軸方向に圧接可能に設け
   られた１対の被接合材を通電加熱する通電加熱機
   構と、この通電加熱機構を制御する通電制御機構
   と、前記１対の被接合材の接合部の変形速度を設
   定する変形速度設定機構と、上記接合部の変形速
   度を測定する変形速度測定機構と、この変形速度
   測定機構の測定値と上記変形速度設定機構により
   設定した設定値とを比較し測定値が設定値以上と
   なつたとき前記通電制御機構に信号を出力し通電
   加熱機構による通電加熱を停止させる比較機構と
   を具備したことを特徴とする加熱圧接機。 ２ 上記速度測定機構は接合部の変位を測定する
   変位測定器と、この変位測定器の測定値をもとに
   変形速度を算出する速度算出器とから構成された
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加
   熱圧接機。 ３ 前記速度測定機構は、差動トランスを用いた
   変位計として構成され接合部の変位を測定する変
   位測定器と、この変位測定器の測定値をもとに変
   形速度を算出する速度算出器とから構成されたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱
   圧接機。 ４ 前記速度測定機構は接合部の変位を測定する
   光センサとこの光センサの測定値をもとに変形速
   度を算出する速度算出器とから構成されたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱圧接
   機。