(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内で異なる２種類の金属を電極間に間挿し、該容器を密閉して内部の空気を抜き、容器内の圧力が所定値以下になったときに空気を抜くのを止め、電極間に電圧を印加して２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成することを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
密閉可能で異なる２種類の金属が収納される容器と、該容器内の空気を抜く排気手段と、容器外に配設されて容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、容器内で２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する溶接手段と、排気手段によって容器内の空気を抜き始めてから所定時間経過後に圧力測定手段による圧力測定を開始させ、この圧力測定手段によって測定される容器内の気圧が所定値以下になったら排気手段による排気を停止し溶接手段により２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する制御手段とを備えたことを特徴とする溶接装置。
【請求項３】
容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管に保護バルブを介して圧力測定手段を配設し、制御手段は、容器内の空気を抜き始めた後、容器内の圧力が圧力測定手段の測定可能範囲内に下がる所定時間が経過したときに保護バルブを開いて圧力測定手段による圧力測定を開始させることを特徴とする請求項２記載の溶接装置。
【請求項４】
容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管の容器内に開口する開口部を、該開口部から容器内に流入した空気が直接２種類の金属に触れない方向に向けて成ることを特徴とする請求項２又は３記載の溶接装置。
【請求項５】
容器から鉛直下方に導出されるとともに途中で水平方向に折曲され、容器内と連通する排気管と、排気管を通して容器内の空気を抜く真空ポンプとで排気手段を構成し、排気時に容器内の塵や埃のような不純物を取り出す抜孔を排気管の折曲部分に形成するとともに該抜孔から取り出される不純物を収容する収容器を抜孔に着脱自在に設けて成ることを特徴とする請求項２又は３又は４記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる２種類の金属を溶接する溶接方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、異なる２種類の金属の溶接は大気中で行われるようになっているが、被溶接物の接合部が空気に触れて酸化されるために金属層、拡散層の形成が不安定になり、接合部の強度が弱く且つ不安定になるという問題があった。
そこで、本出願人は、２種類の金属を純水、水又はアルコール等の略絶縁性の液体が満たされた液槽に配置して溶接する溶接方法及び溶接装置を既に提案している（特公平２−５０８３２号方法参照）。この溶接方法及び溶接装置によれば、溶接箇所（被溶接物の接合部など）が酸化される虞がなく、金属層並びに拡散層の形成が安定化できるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように液体内で溶接する従来方法及び装置においては、例えば液体が純水や水の場合であれば被溶接物の錆を防止するために、溶接後に水分を拭き取る必要があり、その拭き取り作業が煩わしいという問題がある。また、液体がアルコールの場合であれば、液槽内のアルコール濃度を一定に保つことが困難であり、メンテナンスが難しいという問題がある。
【０００４】
本発明は上記問題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、異なる２種類の金属の溶接箇所の酸化を防止するとともに、メンテナンスが比較的に容易な溶接方法及びその装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、容器内で異なる２種類の金属を電極間に間挿し、該容器を密閉して内部の空気を抜き、容器内の圧力が所定値以下になったときに空気を抜くのを止め、電極間に電圧を印加して２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成することを特徴とし、真空状態で溶接を行うために溶接箇所の酸化が防止でき、しかも、従来例のように錆防止のために溶接後に純水や水を拭き取る作業が不要となり、メンテナンスが比較的容易になる。また、ほぼ一定の圧力下で溶接を行うため、溶接むらをなくすことができる。
【０００７】
請求項２の発明は、上記目的を達成するために、密閉可能で異なる２種類の金属が収納される容器と、該容器内の空気を抜く排気手段と、容器外に配設されて容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、容器内で２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する溶接手段と、排気手段によって容器内の空気を抜き始めてから所定時間経過後に圧力測定手段による圧力測定を開始させ、この圧力測定手段によって測定される容器内の気圧が所定値以下になったら排気手段による排気を停止し溶接手段により２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する制御手段とを備えたことを特徴とし、真空状態で溶接を行うために溶接箇所の酸化が防止できるとともに、従来例のように錆防止のために溶接後に純水や水を拭き取る作業が不要でメンテナンスが比較的容易になる。また、容器外の圧力測定手段で容器内の圧力を測定するため、圧力測定手段が容器内の圧力に及ぼす影響を小さくでき、また容器内の圧力は少なくとも圧力測定手段の測定値よりも大きくないから、容器内の圧力が常に所定値以下の状態で溶接を行うことができ、溶接箇所の酸化を確実に防止することができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管に保護バルブを介して圧力測定手段を配設し、制御手段は、容器内の空気を抜き始めた後、容器内の圧力が圧力測定手段の測定可能範囲内に下がる所定時間が経過したときに保護バルブを開いて圧力測定手段による圧力測定を開始させることを特徴とし、圧力測定手段に過大な圧力が印加されて破壊してしまうのを防止することができる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２又は３の発明において、容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管の容器内に開口する開口部を、該開口部から容器内に流入した空気が直接２種類の金属に触れない方向に向けて成ることを特徴とし、容器内に流入される空気が溶接後の金属に直接触れ難くすることができ、これによって溶接箇所の酸化を極力防止することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２又は３又は４の発明において、容器から鉛直下方に導出されるとともに途中で水平方向に折曲され、容器内と連通する排気管と、排気管を通して容器内の空気を抜く真空ポンプとで排気手段を構成し、排気時に容器内の塵や埃のような不純物を取り出す抜孔を排気管の折曲部分に形成するとともに該抜孔から取り出される不純物を収容する収容器を抜孔に着脱自在に設けて成ることを特徴とし、収容器を取り外して不純物の排出を行うことができ、排出作業が簡素化できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図７を参照して本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態では、図６及び図７に示すようにＡｇ−ＣｄＯから成る接点材１０ａの接合面の全面を合わせ材であるＡｇ層１０ｂで被覆したクラッド金属から成る接点部材１０を銅から成る台座１１に溶接する場合について説明するが、溶接の対象となる異なる２種類の金属（接点部材１０と台座１１）は、この組み合わせに限定されるものではなく、他の金属であっても本発明の技術思想を適用することが可能である。
【００１２】
図１に示すように、溶接装置は、内部に一対の電極４ａ，５ａが配設された容器１を備えている。この容器１は、図２に示すように円形のボディ２と、ボディ２に開閉自在に被着される略円筒形のカバー３とで構成される。ボディ２の略中央を貫通するように円柱状の下電極台５が設けられ、この下電極台５の上面に角柱状の下電極５ａが立設されている。また、カバー３の略中央を貫通するように円柱状の上電極台４が設けられ、この上電極台４の下面に角柱状の上電極４ａが立設されている。そして、図３に示すように、溶接すべき部材（部品）である異なる２種類の金属（接点部材１０と台座１１）がそれぞれ上電極４ａと下電極５ａとに接触するように上下に重ねて配置される。
【００１３】
一方、上電極４ａ及び下電極５ａは溶接コントロール部１２に接続されており、この溶接コントロール部１２が交流電源ＡＣからの電源供給を受けて上電極４ａ及び下電極５ａに通電する。従って、溶接コントロール部１２にて出力を制御することにより、接点部材１０と台座１１との間に通電される電流値及び通電時間が制御され、適切な溶接が行われるのである。
【００１４】
ところで、ボディ２の外底面からは円筒形の排気管６と空気流入管７とが下電極台５を挟んで対向する位置から各々鉛直下方に垂設されている。排気管６の開口部はボディ２の内底面と面一に形成されている。それに対して空気流入管７はボディ２の内底面よりも鉛直上方に突出させてあり、その突出部分の下電極台５とほぼ反対側の周面に開口部７ａが形成されている。さらに、ボディ２の周縁近傍に略円形の溝２ａが形成されており、この溝２ａの内部に環状のＯリング８が収納されている。而して、ボディ２にカバー３を被着して容器１を閉じたときにカバー３の周壁下面がボディ２の溝２ａに重なってＯリング８を圧縮変形させることにより、ボディ２とカバー３の隙間がＯリング８で塞がれて容器１が密閉されるのである。ここで、カバー３は図示しない駆動機構によって鉛直方向に移動自在となっており、後述する制御部２０からの制御信号に応じて上記駆動機構が動作し、容器１の開閉を制御部２０から遠隔制御できるようになっている。なお、上記駆動機構については油圧等を用いた従来周知の技術によって実現可能であるので、図示並びに詳細な説明は省略する。
【００１５】
図１に示すように、排気管６の鉛直方向に沿った鉛直部６ａの途中には、制御部２０によって開閉制御される排気バルブ１３が設けてある。また、排気管６は鉛直部６ａの下部で水平方向に折曲されており、この水平部６ｂの先端に真空ポンプ１４が設けてある。この真空ポンプ１４は制御部２０によって動作制御され、排気管６を通して容器１内の空気を抜いて減圧し、容器１内を真空状態にするものである。なお、真空ポンプ１４による排気時に容器１内の塵や埃のような不純物を排気管６の外に取り出すため、排気管６の折曲部分の下面（鉛直部６ａの下面）に抜孔（図示せず）が形成され、この抜孔を通して重力によって排気管６の外に落ちる不純物を収容する収容器１５が抜孔に着脱自在に取り付けてある。このため、収容器１５を取り外して不純物の排出を行うことができ、排出作業が簡素化できるという利点がある。
【００１６】
一方、空気流入管７の途中には、制御部２０によって開閉制御される大気開放バルブ１６が設けてある。また、この大気開放バルブ１６が設けてある位置よりも容器１側の空気流入管７の途中には分岐管１７が設けてあり、分岐管１７の先端に容器１内の圧力を測定するための圧力測定器１８が接続されている。この圧力測定器１８は所望の圧力を測定可能なものであればよく、本実施形態ではピラニ真空計や熱電対真空計等の熱伝導真空計を用いている。なお、分岐管１７の途中には、圧力測定器１８に測定範囲外の高い圧力が印加されて破壊するのを防止するため、制御部２０によって開閉制御される保護バルブ１９が設けてある。
【００１７】
また、制御部２０は、例えばプログラマブルコントローラのように予め設定された手順（プログラム）に従ってシーケンス制御を行うものである。
次に上記溶接装置の動作を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。まず、溶接を開始するに当たって制御部２０が各部を初期状態に設定する。つまり、大気開放バルブ１６を開き、保護バルブ１９及び排気バルブ１３を閉じるとともに真空ポンプ１４を動作させる。そして、初期状態に設定されたら、制御部２０がカバー３を移動させて容器１を開き、自動的あるいは人手を介して容器１内に部品（溶接すべき金属である接点部材１０と台座１１）を投入し、且つ上電極４ａと下電極５ａの間に接点部材１０と台座１１を重ねて配置させる。
【００１８】
それから、制御部２０は大気開放バルブ１６を閉じるとともに排気バルブ１３を開いて容器１内の空気を真空ポンプ１４により抜いて、容器１内を減圧する。ここで、容器１内の圧力（気圧）は、最初ほぼ大気圧に等しく１〔ａｔｍ〕程度であるから、この状態から空気流入管７及び分岐管１７を通して圧力測定器１８で容器１内の圧力を測定しようとすると、圧力測定器１８の測定可能範囲よりもはるかに高い圧力が印加されて圧力測定器１８を破壊してしまう虞がある。そこで、容器１内の圧力が圧力測定器１８の測定可能範囲内に下がるまで保護バルブ１９を閉じておくことにより、圧力測定器１８が破壊されるのを防止しているのである。
【００１９】
そして、容器１内の圧力が圧力測定器１８で測定可能な範囲まで下がる所定時間が経過したら、制御部２０は保護バルブ１９を開いて圧力測定器１８で測定される容器１内の圧力ａを確認し、その圧力ａが所定の基準値（例えば、７６０分の１気圧≒１〔Ｔｏｒｒ〕）に達するまで真空ポンプ１４を動作させる。圧力ａが上記基準値に達したら、制御部２０は保護バルブ１９を再度閉じるとともに、排気バルブ１３を閉じて容器１内の空気を抜くのを止めてから、溶接コントローラ部１２に対して溶接プロセスを実施させる制御信号を送る。溶接コントローラ部１２では上電極４ａと下電極５ａの間に所定時間だけ通電し、溶接すべき２種類の金属である接点部材１０と台座１１とを溶接する。なお、図６及び図７に示すように、接点部材１０と台座１１との接合部には共晶物（Ａｇ７２％、Ｃｕ２８％）のフィレット２１が形成される。
【００２０】
而して、上記溶接プロセスは真空状態（本実施形態では容器１内の圧力が約１〔Ｔｏｒｒ〕の状態）で行われるため、溶接箇所（接合部など）の酸化を防止して溶接強度を強くすることができ、しかも、従来例のように錆防止のために溶接後に純水や水を拭き取る作業が不要となり、メンテナンスが比較的容易になるという利点がある。また、容器１内の圧力が基準値（約１〔Ｔｏｒｒ〕）になったら排気を止めてほぼ一定の圧力下で溶接を行うため、溶接むらをなくすことができるという利点がある。しかも、容器１内の圧力を容器１外の圧力測定器１８で測定しているので、圧力測定器１８が容器１内の圧力に及ぼす影響を小さくでき、また容器１内の圧力は少なくとも圧力測定器１８の測定値よりも大きくないから、容器１内の圧力が常に基準値ａ以下の状態で溶接を行うことができ、溶接箇所の酸化を確実に防止することができるという利点がある。
【００２１】
そして、溶接が完了すれば、制御部２０は大気開放バルブ１６を開いて空気流入管７を通して容器１内に空気を流入し、容器１内の圧力を元の大気圧程度に戻した後、カバー３を移動させて容器１を開き、溶接された部品（接点部材１０と台座１１）を取り出すのである。ここで、既に説明したように、空気流入管７の開口部７ａが、ボディ２の内底面よりも鉛直上方に突出した突出部分の下電極台５と反対側の周面に形成されているので、図５に示すように容器１内に流入される空気が、溶接後で未だ冷えていない接点部材１０や台座１１に直接触れ難くすることができ、これによって溶接箇所の酸化を極力防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、容器内で異なる２種類の金属を電極間に間挿し、該容器を密閉して内部の空気を抜き、容器内の圧力が所定値以下になったときに空気を抜くのを止め、電極間に電圧を印加して２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成するので、真空状態で溶接を行うために溶接箇所の酸化が防止でき、しかも、従来例のように錆防止のために溶接後に純水や水を拭き取る作業が不要となり、メンテナンスが比較的容易になるという効果がある。また、ほぼ一定の圧力下で溶接を行うため、溶接むらをなくすことができる。
【００２４】
請求項２の発明は、密閉可能で異なる２種類の金属が収納される容器と、該容器内の空気を抜く排気手段と、容器外に配設されて容器内の圧力を測定する圧力測定手段と、容器内で２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する溶接手段と、排気手段によって容器内の空気を抜き始めてから所定時間経過後に圧力測定手段による圧力測定を開始させ、この圧力測定手段によって測定される容器内の圧力が所定値以下になったら排気手段による排気を停止し溶接手段により２種類の金属の接合部に共晶物のフィレットを形成する制御手段とを備えたので、真空状態で溶接を行うために溶接箇所の酸化が防止できるとともに、従来例のように錆防止のために溶接後に純水や水を拭き取る作業が不要でメンテナンスが比較的容易になるという効果がある。また、容器外の圧力測定手段で容器内の圧力を測定するため、圧力測定手段が容器内の圧力に及ぼす影響を小さくでき、また容器内の圧力は少なくとも圧力測定手段の測定値よりも大きくないから、容器内の圧力が常に所定値以下の状態で溶接を行うことができ、溶接箇所の酸化を確実に防止することができるという効果がある。
【００２５】
請求項３の発明は、容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管に保護バルブを介して圧力測定手段を配設し、制御手段は、容器内の空気を抜き始めた後、容器内の圧力が圧力測定手段の測定可能範囲内に下がる所定時間が経過したときに保護バルブを開いて圧力測定手段による圧力測定を開始させるので、圧力測定手段に過大な圧力が印加されて破壊してしまうのを防止することができるという効果がある。
【００２６】
請求項４の発明は、容器内に外部の空気を流入する空気流入管を設け、この空気流入管の容器内に開口する開口部を、該開口部から容器内に流入した空気が直接２種類の金属に触れない方向に向けて成るので、容器内に流入される空気が溶接後の金属に直接触れ難くすることができ、これによって溶接箇所の酸化を極力防止することができるという効果がある。
【００２７】
請求項５の発明は、容器から鉛直下方に導出されるとともに途中で水平方向に折曲され、容器内と連通する排気管と、排気管を通して容器内の空気を抜く真空ポンプとで排気手段を構成し、排気時に容器内の塵や埃のような不純物を取り出す抜孔を排気管の折曲部分に形成するとともに該抜孔から取り出される不純物を収容する収容器を抜孔に着脱自在に設けて成るので、収容器を取り外して不純物の排出を行うことができ、排出作業が簡素化できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上の要部を示す断面斜視図である。
【図３】同上の要部を示す側面図である。
【図４】同上の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】同上の要部を示す側面断面図である。
【図６】同上における溶接後の金属を示す斜視図である。
【図７】同上における溶接後の金属を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１  容器
４ａ  上電極
５ａ  下電極
６  排気管
７  空気流入管
１０  接点部材
１１  台座
１２  溶接コントロール部
１４  真空ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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