(57)【要約】【課題】金属部材への液状ろう材の被覆と余剰な液状ろう材の除去とを効率よく行う。【解決手段】エアチャック部３１により金属部材１を搬入し、支持バー２３にセットする。エアチャック部３１を退避位置に移動させた後、支持バー２３を下降させて金属部材１をろう材槽１２の液状ろう材１１に浸漬させる。エアナイフ部４２及びエアノズル部４３を支持バー２３の上方に移動させる。振動板５２を介して液状ろう材１１と金属部材１に超音波振動を作用させて、金属部材１に液状ろう材を被覆する。支持バー２３を上昇させて金属部材１をエアブロー位置まで移動させ、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３からエアを噴射させて余剰なろう材及び酸化物を除去する。エアナイフ部４２及びエアノズル部４３を退避位置に移動させた後、エアチャック部３１により金属部材１を把持して支持バー２３から搬出する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状ろう材を収容するろう材槽と、前記ろう材槽内において上下動可能に設けられ、金属部材を支持する支持手段と、前記支持手段の上方に設けられ、前記液状ろう材が被覆された前記金属部材にエアを吹き付けるエアブロー手段とを備えるろう材被覆装置により金属部材にろう材を被覆する方法であって、
前記支持手段を下降させ、前記金属部材を前記ろう材槽内の液状ろう材に浸漬させて当該金属部材の表面にろう材を被覆する工程と、
前記支持手段を前記エアブロー手段まで上昇させ、当該エアブロー手段から金属部材にエアを吹き付ける工程とを備えることを特徴とする金属部材のろう材被覆方法。
【請求項２】
前記金属部材は環状のエンジン用バルブシート部材であり、前記エアブロー手段は、当該バルブシート部材の内周部にエアを吹き付ける内周エアブロー手段と、当該バルブシート部材の外周部にエアを吹き付ける外周エアブロー手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の金属部材のろう材被覆方法。
【請求項３】
前記ろう材槽内の液状ろう材と当該液状ろう材に浸漬された金属部材とに超音波振動を作用させる振動付与手段を更に備え、この超音波振動により前記液状ろう材を前記金属部材に被覆することを特徴とする請求項１又は２に記載の金属部材のろう材被覆方法。
【請求項４】
前記金属部材を前記液状ろう材に浸漬させる前に、前記エアブロー手段により前記金属部材が浸漬される位置付近のろう材液面にエアを吹き付けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の金属部材のろう材被覆方法。
【請求項５】
液状ろう材を収容するろう材槽と、
前記ろう材槽内において金属部材を支持し、前記金属部材を前記ろう材槽内の液状ろう材に浸漬させて当該金属部材の表面にろう材を被覆する下降位置と、当該下降位置から上昇させた上昇位置とに移動可能な支持手段と、
前記支持手段の上方に設けられ、前記液状ろう材が被覆された前記金属部材にエアを吹き付けるエアブロー手段とを具備することを特徴とする金属部材のろう材被覆装置。
【請求項６】
前記金属部材は環状のエンジン用バルブシート部材であり、前記エアブロー手段は、当該バルブシート部材の内周部にエアを吹き付ける内周エアブロー手段と、当該バルブシート部材の外周部にエアを吹き付ける外周エアブロー手段とを有することを特徴とする請求項５に記載の金属部材のろう材被覆装置。
【請求項７】
前記ろう材槽内の液状ろう材と当該液状ろう材に浸漬された金属部材とに超音波振動を作用させ、この超音波振動により前記液状ろう材を前記金属部材に被覆する振動付与手段を更に備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の金属部材のろう材被覆装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車用エンジンにおけるシリンダヘッドの吸排気ポート部に接合される環状バルブシート部材に接合強度を高めるためにろう材を被覆する金属部材のろう材被覆方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車用エンジンの吸排気ポート部に環状バルブシート部材を接合する際に、このバルブシート部材の接合面にろう材を被覆して電気抵抗溶接などを用いて接合する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、バルブシート部材を液状ろう材に浸漬してその接合面にろう材を被覆するに際して、バルブシート部材を液状ろう材の液面まで浸漬させ、液状ろう材がバルブシート部材の接合面にのみ接触するように配置する方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１３３７７号公報（図３）
【発明が解決しようとする課題】
ところが、液状ろう材の液面には酸化物などの浮遊膜が形成されるため、金属部材に被覆されたろう材に酸化物が付着し、金属部材の接合強度の低下などの原因となる。また、金属部材に被覆されるろう材が余剰であった場合にも除去する必要がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、その目的は、金属部材への液状ろう材の被覆と余剰な液状ろう材や酸化物の除去を効率よく行うことができる金属部材のろう材被覆方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決し、目的を達成するために、本発明の金属部材のろう材被覆方法は、液状ろう材を収容するろう材槽と、前記ろう材槽内において上下動可能に設けられ、金属部材を支持する支持手段と、前記支持手段の上方に設けられ、前記液状ろう材が被覆された前記金属部材にエアを吹き付けるエアブロー手段とを備えるろう材被覆装置により金属部材にろう材を被覆する方法であって、前記支持手段を下降させ、前記金属部材を前記ろう材槽内の液状ろう材に浸漬させて当該金属部材の表面にろう材を被覆する工程と、前記支持手段を前記エアブロー手段まで上昇させ、当該エアブロー手段から金属部材にエアを吹き付ける工程とを備える。
【０００７】
また、本発明の金属部材のろう材被覆装置は、液状ろう材を収容するろう材槽と、前記ろう材槽内において金属部材を支持し、前記金属部材を前記ろう材槽内の液状ろう材に浸漬させて当該金属部材の表面にろう材を被覆する下降位置と、当該下降位置から上昇させた上昇位置とに移動可能な支持手段と、前記支持手段の上方に設けられ、前記液状ろう材が被覆された前記金属部材にエアを吹き付けるエアブロー手段とを具備する。
【０００８】
好ましくは、上記方法及び装置において、前記金属部材は環状のエンジン用バルブシート部材であり、前記エアブロー手段は、当該バルブシート部材の内周部にエアを吹き付ける内周エアブロー手段と、当該バルブシート部材の外周部にエアを吹き付ける外周エアブロー手段とを有する。
【０００９】
好ましくは、上記方法及び装置において、前記ろう材槽内の液状ろう材と当該液状ろう材に浸漬された金属部材とに超音波振動を作用させる振動付与手段を更に備え、この超音波振動により前記液状ろう材を前記金属部材に被覆する。
【００１０】
好ましくは、上記方法において、前記金属部材を前記液状ろう材に浸漬させる前に、前記エアブロー手段により前記金属部材が浸漬される位置付近のろう材液面にエアを吹き付ける。
【００１１】
【発明の効果】
以上説明のように、請求項１及び５の発明によれば、金属部材をろう材槽内の液状ろう材に浸漬させて当該金属部材の表面にろう材を被覆し、エアブロー手段から金属部材にエアを吹き付けることで、金属部材への液状ろう材の被覆と余剰な液状ろう材や酸化物の除去を効率よく行うことができる。
【００１２】
請求項２及び６の発明によれば、金属部材は環状のエンジン用バルブシート部材であり、エアブロー手段は、当該バルブシート部材の内周部にエアを吹き付ける内周エアブロー手段と、バルブシート部材の外周部にエアを吹き付ける外周エアブロー手段とを有することで、バルブシート部材の必要な部位にだけろう材を被覆することができる。
【００１３】
請求項３及び７の発明によれば、ろう材槽内の液状ろう材と当該液状ろう材に浸漬された金属部材とに超音波振動を作用させる振動付与手段を更に備え、この超音波振動により液状ろう材を金属部材に被覆することで、ろう材の被覆を確実に行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明によれば、金属部材を液状ろう材に浸漬させる前に、エアブロー手段により金属部材が浸漬される位置付近のろう材液面にエアを吹き付けることで、予め液状ろう材液面の酸化膜を除去した状態でろう材を被覆することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
尚、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で下記実施形態を修正又は変形したものに適用可能である。
【００１７】
［金属部材のろう材被覆装置］
図１は、本発明に係る実施形態の金属部材のろう材被覆装置（以下、被覆装置という）を模式的に示す図である。
【００１８】
図１において、被覆装置１０は、液状ろう材１１が収容されるろう材槽１２と、このろう材槽１２内に上下動可能に設けられ、金属部材１を支持する支持部２１と、この支持部２１の上方であってろう材槽１２内の液状ろう材１１の液面１１ａより上方に設けられたエアチャック部３１及びエアブロー部４１とを備える。
【００１９】
更に、被覆装置１０は、ろう材槽１２内の液状ろう材１１とこの液状ろう材１１に浸漬された金属部材１とに超音波振動を作用させ、この超音波振動により液状ろう材１１を金属部材１に被覆する振動付与部５１を備える。
【００２０】
上記金属部材１は、例えば、自動車用エンジンにおけるシリンダヘッドの吸排気ポート部に接合される環状のバルブシート部材である。シリンダヘッドはアルミニウム合金などの軽合金材料からなり、バルブシート部材は鉄系材料からなる焼結材である。
【００２１】
上記シリンダヘッドにバルブシート部材を接合するに際しては、バルブシート部材の内周面を電気抵抗溶接装置の電極部で把持し、その把持状態のままバルブシート部材をシリンダヘッドの吸排気用ポート部に当接させる。そして、電極部を介して所定の通電動作と加圧動作とを行うことにより、バルブシート部材の接合面とシリンダヘッドとの間に素材の塑性流動が起こり、これにより、バルブシート部材がシリンダヘッドに埋め込まれ、当該両金属部材が冶金学的に接合される。そして、接合後の仕上げ工程においては、バルブシート部材の内周面及びシリンダヘッドの塑性流動部位が所定の仕上げ形状に切削加工される。
【００２２】
支持部２１は、ろう材槽１２内において上下動可能とされた支持ベース２２と、この支持ベース２２から略垂直上方に立設された支持バー２３とを備え、この支持バー２３の上端部からやや下方付近に金属部材１の中空内周部が係合される。
【００２３】
エアチャック部３１は、不図示の供給部から金属部材１を搬入して支持バー２３に係合させるべく３次元方向に移動可能に構成される。
【００２４】
エアブロー部４１は、金属部材１が支持された支持バー２３の上方に移動可能に設けられたエアナイフ（外周エアブロー）部４２とエアノズル（内周エアブロー）部４３とを有する。
【００２５】
本実施形態のように金属部材１が環状のバルブシート部材の場合、後述するようにエアナイフ部４２はバルブシート部材の外周部にエアを吹き付ける機能を有し、エアノズル部４３はバルブシート部材の内周部にエアを吹き付ける機能を有する。
【００２６】
振動付与部５１は、金属部材１が支持バー２３に支持された状態で支持バー２３に係合すると共に、液状ろう材１１に浸漬された金属部材１の下面部に当接して金属部材１と液状ろう材１１に超音波振動を伝達する振動板５２と、ろう材槽１２の外部に延びる振動板５２に接続されて超音波振動を作用させる超音波発振機５３とを備える。
【００２７】
尚、上記ろう材槽１２は紙面の法線方向に延びる立体形状とされ、このろう材槽１２内部の支持ベース２２に複数の支持バー２３が設けられている。また、エアブロー部４１は支持バー２３ごとに配されるように共通のブラケットなどにより支持され、振動板５２は各支持バー２３に対応した複数の係合孔が形成された板状とされ、複数の金属部材１をまとめて被覆処理できるように構成されている。
【００２８】
図２は、本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるろう材槽、支持部、エアナイフ部、及びエアチャック部の詳細な構造を示す側断面図である。
【００２９】
図２において、基台２上におけるろう材槽１２の側方には略垂直上方に立設すると共にその上端部でろう材槽１２側の上方に水平に曲折した支柱３が設けられている。
【００３０】
上記支柱３の垂直部分にはエアシリンダ２６が設けられ、このエアシリンダ２６の可動アーム２７が支持ベース２２に接続されることにより、支持バー２３が上下動可能に構成されている。支持バー２３は、支持ベース２２から上方に略同一径で立設された垂直部２４と、この垂直部２４から先端部に向けてテーパ状に縮径するテーパ部２５とを有し、このテーパ部２５のテーパ面２５ａに金属部材１の内周部が係合される。
【００３１】
テーパ部２５のテーパ面２５ａは、図３に示すように、支持バー２３の長手軸方向と直交する半径方向の上端部から見た場合に、軸中心から略１２０度の角度をなしてのびる３つの直線Ｌ１と円周Ｌ２との交点付近とを結ぶ直線から外周部分２５ｂを下方に傾斜するように切り欠いて形成されている。
【００３２】
支持バー２３は、テーパ部２５に係合された金属部材１の上端面（非被覆面）と液状ろう材１１の液面１１ａとを略同位置か表面張力が作用する分だけ液面１１ａより下方に位置させて金属部材１を液状ろう材１１に浸漬させる下降位置（浸漬位置）と、液状ろう材１１が被覆された金属部材１の外周部及び内周部にエアナイフ部４２とエアノズル部４３によりエアを吹き付けるための液状ろう材１１の液面１１ａより上方のエアブロー位置と、支持バー２３に係合された金属部材１をエアチャック部３１により把持する、又はエアチャック部３１から支持バー２３に金属部材１を移載するためのエアブロー位置より更に上方の上昇位置（把持、移載位置）の各位置に上下動される。
【００３３】
また、振動板５２は、支持バー２３の上下動に追従するように超音波発振機５３に対して上下動可能に設けられている。
【００３４】
図４にも示すように、上記支柱３の水平部分の端部にはエアシリンダ３２が設けられ、エアチャック部３１は、エアシリンダ３２に接続された可動アーム３３に取り付けられ、可動アーム３３から下方に延びる３本の爪部３４を備え、各爪部３４の下端部には下方に拡径するテーパ部３５と、このテーパ部３５の上端部に設けられたカラー部３６とが設けられている。
【００３５】
エアチャック部３１の３つの爪部３４は、エアシリンダ３２により可動アーム３３を介して垂直方向及び水平方向への移動、並びに軸Ｌ３まわりの回転が可能とされ、テーパ部３５とカラー部３６とで金属部材１の外周縁部を挟み込むように把持する。
【００３６】
図５は、本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるエアナイフ部の断面図である。
【００３７】
図５に示すように、エアナイフ部４２は中空円盤状のベース部４２Ａと，ベース部４２Ａの上端面に取り付けられる中空円盤状のエア噴射部４２Ｂとを有し、エア噴射部４２Ｂは上下に分割された２つの円盤部材４２ａ，４２ｂを重ね合わせてボルトなどにより固定して構成されている。
【００３８】
上下２つの円盤部材４２ａ，４２ｂのうち、上側の円盤部材４２ａには、下方に開口するエア溝４２ｃと、このエア溝４２ｃから内周側に向けて斜め下方に連続するエア通路４２ｄとが全周に亘って形成されており、このエア溝４２ｃの開口側に下側の円盤部材４２ｂを取り付けることにより、このエア溝４２ｃから内周側にエア噴射口４２ｅが全周に亘って形成される。
【００３９】
また、図６に示すように、エア噴射口４２ｅから噴射されるエアは、エア通路４２ｄがエア溝４２ｃから内周側に向けて斜め下方に連続していることにより、金属部材１の外周部１ａにおける下方に縮径したテーパ状の傾斜に沿って斜め下方に噴射される。
【００４０】
振動板５２から付与される超音波振動により金属部材１に液状ろう材１１が被覆された後、金属部材１は支持バー２３をエアブロー位置まで上昇させることにより、金属部材１の外周面１ａがエアナイフ部４２のエア噴射口４２ｅに対向する位置まで移動される。
【００４１】
また、エアノズル部４３はエアナイフ部４２の中空部の中心上方であって、支持バー２３に支持された金属部材１に対して上下方向に対向する位置に配置される。
【００４２】
この状態で、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３に高圧のエアを導入して液状ろう材１１が被覆された金属部材１に向けてエアを噴射することにより、金属部材１の外周面１ａに被覆された余剰なろう材１１や酸化物はエアナイフ部４２のエア噴射口４２ｅから噴射されるエアにより除去され、金属部材１の内周面１ｂに被覆された余剰なろう材１１や酸化物はエアノズル部４３から噴射されるエアにより除去される。
【００４３】
尚、金属部材１の液状ろう材１１への浸漬時において、液状ろう材の表面張力の作用により金属部材１の内周部１ｂには液状ろう材は流れ込みにくいのであるが、わずかに流れ込んだろう材が余剰なものとして被覆されてしまう場合があり、これを除去するためにエアノズル部４３が設けられている。
【００４４】
［金属部材のろう材被覆方法］
次に、上記実施形態の金属部材のろう材被覆装置を用いた金属部材のろう材被覆方法について説明する。
【００４５】
図７は、本実施形態の金属部材のろう材被覆方法を示す工程図である。
【００４６】
先に説明した図１と図７において、ステップＳ１，Ｓ２では、エアチャック部３１により不図示の供給部から金属部材１を搬入し、支持バー２３にセットする。
【００４７】
ステップＳ３，Ｓ４では、エアチャック部３１を退避位置に移動させた後、支持バー２３を下降させて金属部材１をろう材槽１２の液状ろう材１１に浸漬させる。
【００４８】
ステップＳ５では、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３を支持バー２３の上方に移動させる。
【００４９】
ステップＳ６、Ｓ７では、振動板５２を介して液状ろう材１１と金属部材１に超音波振動を作用させて、金属部材１に液状ろう材を被覆する。
【００５０】
ステップＳ８〜Ｓ１０では、支持バー２３を上昇させて金属部材１をエアブロー位置まで移動させ、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３からエアを噴射して余剰なろう材や酸化物を除去する。
【００５１】
ステップＳ１１，Ｓ１２では、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３を退避位置に移動させた後、エアチャック部３１により金属部材１を把持して支持バー２３から搬出する。
【００５２】
尚、上記ステップＳ４にて金属部材１を液状ろう材１１に浸漬する前に、エアノズル部４３により、又はエアチャック部３１にエアを噴射する機能を設けて金属部材１が浸漬される位置付近のろう材液面にエアを吹き付ける工程を付加してもよい。これにより、液状ろう材１１の液面に形成される酸化物などの浮遊膜を除去した状態で金属部材１を液状ろう材１１に浸漬できるため、金属部材１へのろう材１１の被覆と同時に酸化物の付着を防止できる。
【００５３】
上記実施形態によれば、金属部材１を液状ろう材１１に浸漬した後、エアナイフ部４２及びエアノズル部４３により余剰なろう材１１や酸化物を除去できるので、金属部材への液状ろう材の被覆と余剰な液状ろう材や酸化物の除去とに係わる作業効率を高め、且つ必要な部位への液状ろう材の被覆を確実に行うことができる。
【００５４】
尚、図７に示すろう材被覆工程を上記被覆装置を制御するコンピュータにより実行するためのプログラムや当該プログラムコードが格納された記憶媒体を、コンピュータに供給して、当該コンピュータが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して、上記実施形態のろう材被覆工程を実行するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施形態の金属部材のろう材被覆装置を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるろう材槽、支持部、エアナイフ部、及びエアチャック部の詳細な構造を示す側断面図である。
【図３】本実施形態の金属部材のろう材被覆装置における支持バー先端部のテーパ部の形状を示す図である。
【図４】本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるエアチャック部の詳細な構成を示す図である。
【図５】本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるエアナイフ部の断面図である。
【図６】本実施形態の金属部材のろう材被覆装置におけるろう材の被覆からエア噴射による余剰なろう材及び酸化物の除去までの工程を模式的に示す図である。
【図７】本実施形態の金属部材のろう材被覆方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０　ろう材被覆装置
１１　液状ろう材
１２　ろう材槽
２１　支持部
２２　支持ベース
２３　支持バー
３１　エアチャック部
２６，３２　エアシリンダ
２７，３３　可動アーム
３４　爪部
３５　テーパ部
３６　カラー部
４１　エアブロー部
４２　エアナイフ部
４３　エアノズル部
５１　振動付与部
５２　振動板
５３　超音波発振機
【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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