(57)【要約】      （修正有）【課題】  接合部材の非接合面の平滑度や並行度が不充分であったとしても、片圧を有効に抑止し、しかも接合時における熱膨張を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできるパルス通電接合装置を提供する。【解決手段】  カーボン製凹状部材１１と、前記凹状部材１１の凹状部１１１に順次収容されているカーボンシート積層物１２と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、接合部材と同一の素材からなる金属部材１３と、通電性耐熱断熱材１４と、からなるパルス通電接合装置用弾性吸収具１とで構成し、接合部材２（２Ａと２Ｂ）と電極３（３Ａと３Ｂ）との間に、カーボン盤４（４Ａと４Ｂ）を介して、前記パルス通電接合装置用弾性吸収具１（１Ａと１Ｂ）を上下に対称に、或いは上下のいずれか一方のみに設置したことを特徴とするパルス通電接合装置とする。【選択図】  図９
2007044721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなるパルス通電接合装置用弾性吸収具。
【請求項２】
通電可能な接合部材にパルス電流を供給する上下１対の電極と、前記電極を介して接合部材を加圧する加圧手段と、を具備したパルス通電接合装置において、前記接合部材のうち上側の接合部材と、前記電極のうち上側の電極との間に、前記上側の接合部材と接するように設けた上側のカーボン盤を介して、前記上側のカーボン盤側から順に、上向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる上側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の上面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されており、且つ、前記接合部材のうち下側の接合部材と、前記電極のうち下側の電極との間に、前記下側の接合部材と接するように設けた下側のカーボン盤を介して、前記上側の弾性吸収具と対称の配置となるように、前記下側のカーボン盤側から順に、下向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる下側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の下面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されているか、或いは、前記上側の弾性吸収具と下側の弾性吸収具のいずれか一方のみが配置されていることを特徴とするパルス通電接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス通電接合時の熱膨張と片圧を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできる、パルス通電接合装置用の弾性吸収具と、該弾性吸収具を備えたパルス通電接合装置とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
様々な部材を接合するために、パルス通電による接合方法が行われており、各種パルス通電による接合方法や装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
そのようなパルス通電接合装置によれば、接合強度に優れた接合が可能であるが、近時、より一層精度が高く、接合強度に優れた接合装置が要求されている。
【０００３】
精度の高い接合を行うためには、接合部材全体として平滑度や並行度が高いことが要求され、接合部材の各接合面について平滑度や並行度が高いだけでなく、接合部材の非接合面についても平滑度や並行度が高いことが要求される。特に接合部材について並行度が不充分であると、片圧が発生したりして、精度の高い接合を行うことができない。
【０００４】
接合部材の接合面について高度な平滑化処理や並行化処理を行うことは精度の高い接合を行うためにある程度致し方ないとしても、そのような接合部材全体について、特に接合部材の非接合面について高度な平滑化処理や並行化処理を行うことは手間がかかるばかりでなく、コストもかかり、実用的でなく、改善が要望されていた。
【０００５】
また、接合面の接合強度を上げるために、接合面を加圧することが行われているが、接合時の昇温で接合部材が熱膨張して、加圧力が自然と高くなる現象が生ずる。
このため、初期の加圧力を高くし過ぎてしまうと、接合部材につぶれが生じてしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、初期の加圧力を下げ過ぎると、熱膨張は抑えられるものの、逆に接合部材と電極との間に僅かながらも間隙が生じ（この現象は、接合部材について平滑度や並行度が低い場合に顕著となる）、このため異常発熱が生じて接合部材が溶けてしまうというおそれがある。
それ故、改善が要望されていた。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−５９２７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点を解消し、接合部材の非接合面の平滑度や並行度が不充分であったとしても、片圧を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできる、パルス通電接合装置用弾性吸収具と、該弾性吸収具を備えたパルス通電接合装置とを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、接合時における熱膨張を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできる、パルス通電接合装置用弾性吸収具と、該弾性吸収具を備えたパルス通電接合装置とを提供することを目的とするものである。
【０００９】
そこで本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた。
その結果、本発明者は、カーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなるパルス通電接合装置用弾性吸収具を用いることにより、パルス通電接合時の熱膨張と片圧を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことができることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に係る本発明は、カーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなるパルス通電接合装置用弾性吸収具を提供するものである。
請求項２に係る本発明は、通電可能な接合部材にパルス電流を供給する上下１対の電極と、前記電極を介して接合部材を加圧する加圧手段と、を具備したパルス通電接合装置において、前記接合部材のうち上側の接合部材と、前記電極のうち上側の電極との間に、前記上側の接合部材と接するように設けた上側のカーボン盤を介して、前記上側のカーボン盤側から順に、上向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる上側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の上面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されており、且つ、前記接合部材のうち下側の接合部材と、前記電極のうち下側の電極との間に、前記下側の接合部材と接するように設けた下側のカーボン盤を介して、前記上側の弾性吸収具と対称の配置となるように、前記下側のカーボン盤側から順に、下向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる下側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の下面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されているか、或いは、前記上側の弾性吸収具と下側の弾性吸収具のいずれか一方のみが配置されていることを特徴とするパルス通電接合装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１、２に係る本発明によれば、接合部材の非接合面の平滑度や並行度が不充分であったとしても、片圧を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできるパルス通電接合装置用弾性吸収具とパルス通電接合装置が提供される。
また、請求項１、２に係る本発明によれば、接合時における熱膨張を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできるパルス通電接合装置用弾性吸収具とパルス通電接合装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
請求項１に係る本発明は、カーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなるパルス通電接合装置用弾性吸収具である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具の一態様を示す説明図である。
図１において、符号１はパルス通電接合装置用弾性吸収具を示している。
このパルス通電接合装置用弾性吸収具１は、カーボン製凹状部材１１と、前記凹状部材１１の凹状部１１１に順次収容されているカーボンシート積層物１２と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、接合部材と同一の素材からなる金属部材１３と、通電性耐熱断熱材１４と、からなるものである。
【００１３】
ここでカーボンシート積層物１２は、カーボン製のシート状物、例えば平板状のシート状物を積層したものであればよいが、特に図２，３，４に示すような波板状のシート状物を積層してなるもの、或いは図５，６，７に示すような交互台形状のシート状物を積層してなるものが好ましく、これらを互い違いに（交叉するように）積層してなるものがより好ましい。
図２は、波板状のシート状物を積層してなるカーボンシート積層物１２を示す平面図であり、図３はそのＡ−Ａ線断面図、図４はそのＢ−Ｂ線断面図である。
また、図５は、交互台形状のシート状物を積層してなるカーボンシート積層物１２を示す平面図であり、図６はそのＡ−Ａ線断面図、図７はそのＢ−Ｂ線断面図である。
【００１４】
カーボンシート積層物１２を構成するカーボン製のシート状物１枚の厚さは、通常、０．１〜１．０ｍｍであり、これを合計３層乃至６層程度積層してカーボンシート積層物１２とする。
なお、カーボンシート積層物１２を構成するカーボン製の各シート状物の間（隙間）には、発熱材としてカーボンチップ又はカーボンファイバーを入れておくことが好ましい。これらカーボンチップ、カーボンファイバーは、パルス電流で発熱する。
【００１５】
次に、金属部材１３は、接合部材と同一の素材からなるものであるが、カーボン製凹状部材１１やカーボンシート積層物１２などが周囲に存在しこれらがパルス通電により発熱することから、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する。その結果、カーボンシート積層物１２内に溶融した金属部材１３が浸透することになる。
従って、このパルス通電接合装置用弾性吸収具１が水平に設置されていない場合であっても、金属部材１３の溶融〜浸透により、その傾きを吸収し、この金属部材１３の上に配置されている通電性耐熱断熱材１４の水平をとることができる。その結果、接合部材にかかる片圧を有効に抑止することができ、極めて高精度な接合を行うことができる。
また、このため、接合時における熱膨張をある意味で吸収することができ、接合時における熱膨張を有効に抑止することができ、極めて高精度な接合を行うことができる。
【００１６】
金属部材１３としては、カーボン製凹状部材１１内に丁度入る面積のものであればよい。但し、その厚さは、前記カーボンシート積層物１２の上に置いた状態でも、カーボン製凹状部材１１の上部よりは上に出ない程度の厚さである。
【００１７】
この金属部材１３は、断面が概ね長方形状をなしたものであるが、必要に応じて下面の角及び／又は上面の角をカットしたものを用いることができる。図８では、下面の角をカットしたものを示している。図中、符号６はカット部を示している。
カットする量の大小で、金属部材１３の体積の削減を任意に行うことができる。
即ち、金属部材１３の角をカットして体積の削減を行っておくことにより、パルス通電により発熱し、パルス通電時に接合温度よりも高くなって金属部材１３が溶融したときに、その分だけ溶融液面を下げることができ、従って、その後、固化したときの面も下げることができる。
【００１８】
さらに、通電性耐熱断熱材１４は、通電性と耐熱性を兼ね備えた断熱材であり、通常は繊維状の電導性セラミックス（例えば、炭化ケイ素）が用いられる。
【００１９】
請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具１は、上記の如きカーボンシート積層物１２と、金属部材１３と、通電性耐熱断熱材１４と、が、カーボン製凹状部材１１の凹状部１１１に順次収容されているものである。
ここでカーボン製凹状部材１１は、略直方体状のカーボン製部材の上面に、凹状部１１１を設けたものである。
なお、図示したように、カーボンシート積層物１２と、金属部材１３とを積み重ねた高さは、当該凹状部１１１の上面まで達しないものであるが、その上に通電性耐熱断熱材１４を積み重ねたときには、その最上面が当該凹状部１１１の上面より突出すようになっている。
請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具１は、以上の如きものである。
【００２０】
次に、請求項２に係る本発明は、パルス通電接合装置に関し、通電可能な接合部材にパルス電流を供給する上下１対の電極と、前記電極を介して接合部材を加圧する加圧手段と、を具備したパルス通電接合装置において、前記接合部材のうち上側の接合部材と、前記電極のうち上側の電極との間に、前記上側の接合部材と接するように設けた上側のカーボン盤を介して、前記上側のカーボン盤側から順に、上向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる上側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の上面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されており、且つ、前記接合部材のうち下側の接合部材と、前記電極のうち下側の電極との間に、前記下側の接合部材と接するように設けた下側のカーボン盤を介して、前記上側の弾性吸収具と対称の配置となるように、前記下側のカーボン盤側から順に、下向きに設けたカーボン製凹状部材と、前記凹状部材の凹状部に順次収容されているカーボンシート積層物と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材と、通電性耐熱断熱材と、からなる下側の弾性吸収具が、前記通電性耐熱断熱材の下面を前記凹状部材よりも突出させるように、配置されているか、或いは、前記上側の弾性吸収具と下側の弾性吸収具のいずれか一方のみが配置されていることを特徴とするものである。
弾性吸収具は上側のみに設けてもよいし、下側のみに設けてもよいし、或いは上下両方に設けてもよい。
【００２１】
この請求項２に係る本発明について、図面により詳細に説明する。図９は、請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置の一態様を示す説明図であって、請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具１（１Ａと１Ｂ）を上下に対称に設置したパルス通電接合装置を示したものである。
請求項２に係る本発明は、通電可能な接合部材２（２Ａと２Ｂ）にパルス電流を供給する上下１対の電極３（３Ａと３Ｂ）と、前記電極３（３Ａと３Ｂ）を介して接合部材２（２Ａと２Ｂ）を加圧する加圧手段５と、を具備したパルス通電接合装置に関するものである。
なお、図９では、加圧手段５は下側に１箇所設けたものを示したが、上下２箇所に設けたものとすることもできる。加圧手段５としては、例えば、エアーシリンダーや油圧シリンダーを用いることができる。
ここで電極３（３Ａと３Ｂ）や加圧手段５としては、パルス通電接合装置において一般に使用されているものを用いることができる。
【００２２】
請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置は、このような通電可能な接合部材２（２Ａと２Ｂ）にパルス電流を供給する上下１対の電極３（３Ａと３Ｂ）と、前記電極３（３Ａと３Ｂ）を介して接合部材２（２Ａと２Ｂ）を加圧する加圧手段５と、を具備したパルス通電接合装置において、接合部材２（２Ａと２Ｂ）と電極３（３Ａと３Ｂ）との間に、カーボン盤４（４Ａと４Ｂ）を介して、このような請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具１（１Ａと１Ｂ）を上下に対称に、或いは上下のいずれか一方のみに設置したことを特徴とするパルス通電接合装置に関するものである。
【００２３】
まずパルス通電接合装置の上側について述べると、前記接合部材２のうち上側の接合部材２Ａと、前記電極３のうち上側の電極３Ａとの間に、前記上側の接合部材２Ａと接するように設けた上側のカーボン盤４Ａを介して、前記上側のカーボン盤４Ａ側から順に、上向きに設けたカーボン製凹状部材１１と、前記凹状部材１１の凹状部１１１に順次収容されているカーボンシート積層物１２と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材１３と、通電性耐熱断熱材１４と、からなる上側の弾性吸収具１が、前記通電性耐熱断熱材１４の上面を前記凹状部材１１よりも突出させるように、配置されている。
【００２４】
カーボン盤４（４Ａと４Ｂ）としては、電極に一般に使用されているものを用いることができる。上側のカーボン盤４Ａと下側のカーボン盤４Ｂとは同様のものである。
弾性吸収具１については、請求項１に係る本発明において説明したとおりである。
【００２５】
次に、パルス通電接合装置の下側について述べると、前記接合部材２のうち下側の接合部材２Ｂと、前記電極３のうち下側の電極３Ｂとの間に、前記下側の接合部材２Ｂと接するように設けた下側のカーボン盤４Ｂを介して、必要に応じて、前記上側の弾性吸収具１と対称の配置となるように、前記下側のカーボン盤側４Ｂから順に、下向きに設けたカーボン製凹状部材１１と、前記凹状部材１１の凹状部１１１に順次収容されているカーボンシート積層物１２と、パルス通電時に接合温度よりも高くなって溶融する、前記接合部材と同一の素材からなる金属部材１２と、通電性耐熱断熱材１４と、からなる下側の弾性吸収具１が、前記通電性耐熱断熱材１４の下面を前記凹状部材１１よりも突出させるように、配置されているものである。
【００２６】
なお、図示してはいないが、請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置は、通常、当該装置内を真空としうる真空室に収容されている。そのような真空室は、真空雰囲気だけでなく、必要に応じて窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気とすることもできるようにされている。
また、やはり図示してはいないが、請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置は、前記電極３（３Ａ、３Ｂ）にパルス電流を通電するパルス電流発生機を備えている。
なお、このような本発明のパルス通電接合装置は、真空室内に１台だけでなく、複数、例えば３乃至５台収容することもできる。これにより接合効率を著しく向上させることができる。
【００２７】
請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置は、以上の如きものである。
このような請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置を用いて、パルス通電接合を行うことができる。
【００２８】
請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置を用いて、パルス通電接合を行うことのできる接合部材２（２Ａ、２Ｂ）としては、通電可能なものであれば特に制限されない。
請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置によれば、仮に接合部材２（２Ａ、２Ｂ）の非接合面の平滑度や並行度が不充分であったとしても、片圧を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことができる。
なお、接合部材２（２Ａ、２Ｂ）として、極めて高精度の寸法加工が施されたものを用いた場合には、極めて高精度の接合を行うことが可能となる。
従って、可能であれば、接合部材の表面には公知の洗浄処理や各種清浄化処理を施しておくとよいし、さらに鏡面乃至平滑化処理を施しておくと一層よい。
ここで本発明において接合部材として用いられる各種金属の融点は、概ね次のとおりである。但し、これら金属に限定する趣旨ではない。タングステン（Ｗ）：3422℃、モリブデン（Ｍｏ）：2623℃、バナジウム（Ｖ）：1910℃、チタン（Ｔｉ）：1670℃、鉄（Ｆｅ）：1538℃、ニッケル（Ｎｉ）：1455℃、マンガン（Ｍｎ）：1246℃、銅（Ｃｕ）：1084℃、アルミニウム（Ａｌ）：660℃、ステンレス鋼（SUS304）：1400℃、構造用鋼（SCM435）：1400〜1500℃
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、接合部材の非接合面の平滑度や並行度が不充分であったとしても、片圧を有効に抑止し、しかも接合時における熱膨張を有効に抑止し、精度の高い接合を行うことのできるパルス通電接合装置用弾性吸収具とパルス通電接合装置が提供される。
さらに、本発明によれば、電流密度が向上しているため、熱効率に優れたパルス通電接合装置用弾性吸収具とパルス通電接合装置が提供される。
従って、本発明は、パルス通電による接合に有効に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】請求項１に係る本発明のパルス通電接合装置用弾性吸収具の一態様を示す説明図である。
【図２】カーボンシート積層物の一態様を示す図であって、波板状のシート状物を積層してなるカーボンシート積層物を示す平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】カーボンシート積層物の一態様を示す図であって、交互台形状のシート状物を積層してなるカーボンシート積層物を示す平面図である。
【図６】図５のＡ−Ａ線断面図である。
【図７】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】金属部材１３の一態様を示す説明図である。
【図９】請求項２に係る本発明のパルス通電接合装置の一態様を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  パルス通電接合装置用弾性吸収具
１１  カーボン製凹状部材
１２  カーボンシート積層物
１３  金属部材
１４  通電性耐熱断熱材
１１１  凹状部
１（１Ａと１Ｂ）  パルス通電接合装置用弾性吸収具
２（２Ａと２Ｂ）  接合部材
３（３Ａと３Ｂ）  電極
４（４Ａと４Ｂ）  カーボン盤
５  加圧手段
６  カット部
【図１】
2007044721.tif 000003
【図２】
2007044721.tif 000004
【図３】
2007044721.tif 000005
【図４】
2007044721.tif 000006
【図５】
2007044721.tif 000007
【図６】
2007044721.tif 000008
【図７】
2007044721.tif 000009
【図８】
2007044721.tif 000010
【図９】
2007044721.tif 000011