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JP4890633B2 - Current diffusion bonding apparatus and method - Google Patents
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JP4890633B2 - Current diffusion bonding apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、通電拡散接合装置及び方法に関する。   The present invention relates to an electric diffusion bonding apparatus and method.

従来、金属部材を固相温度範囲で加熱して原子の拡散現象により接合を行う通電拡散接合が知られている。通電拡散接合は、難溶接性金属材料からなる同種材又は異種材の接合に好適である。   Conventionally, current diffusion bonding is known in which a metal member is heated in a solid phase temperature range and bonded by an atomic diffusion phenomenon. The electric current diffusion bonding is suitable for the bonding of the same material or different materials made of a hardly weldable metal material.

通電拡散接合では、電極の間に被接合部材が挟まれ、加圧機構により電極を介して接合面に圧力が付与された状態で、電極間にパルス電流を流して被接合部材を加熱させる。そして、被接合部材の溶融温度以下の固相温度範囲で、材料の軟化、変形による接合面の密着と固相拡散現象により接合する。   In energization diffusion bonding, a member to be bonded is sandwiched between electrodes, and a pressure current is applied to the bonding surface via the electrode by a pressurizing mechanism to flow a pulse current between the electrodes to heat the member to be bonded. Then, in the solid phase temperature range below the melting temperature of the member to be joined, the joining is performed by the adhesion of the joining surface due to softening and deformation of the material and the solid phase diffusion phenomenon.

ところで、接合面間に僅かな隙間でも生じると接合不良となるので、加圧機構から大きな圧力を付与されながら被接合部材は加熱される。しかし、母材温度が軟化開始温度を超えると、付与される圧力によって被接合部材に歪み、屈曲、圧縮などの変形が生じる。   By the way, if even a slight gap occurs between the joining surfaces, joining failure occurs, so the member to be joined is heated while applying a large pressure from the pressurizing mechanism. However, when the base material temperature exceeds the softening start temperature, deformation such as distortion, bending, and compression occurs in the bonded member due to the applied pressure.

そこで、特許文献1には、被接合部材に付与される圧力を検出する圧力センサを備え、この圧力センサの検知値に基き、被接合部材の材質及び寸法により決まる値で押圧力をフィードバック制御するパルス通電接合装置が開示されている。具体的には、被接合部材の熱膨張により被接合部材に付与される圧力が増加することを防止するために、通電開始後、圧力センサの検知値が一定になるように、押圧力をフィードバック制御している(特に特許文献1の段落0017参照)。押圧力の制御は、押圧装置のボールねじ装置を駆動する電動モータを制御することにより行われる。   Therefore, Patent Document 1 includes a pressure sensor that detects the pressure applied to the member to be joined, and feedback-controls the pressing force with a value determined by the material and dimensions of the member to be joined based on the detection value of the pressure sensor. A pulse energization bonding apparatus is disclosed. Specifically, in order to prevent the pressure applied to the member to be bonded due to the thermal expansion of the member to be bonded, the pressing force is fed back so that the detected value of the pressure sensor becomes constant after the start of energization. (Refer to paragraph 0017 of Patent Document 1 in particular). The pressing force is controlled by controlling an electric motor that drives the ball screw device of the pressing device.

また、特許文献2には、接合部の温度を検出する温度検出手段と、被接合部材の変位を監視する部材変位監視部とを備え、接合部の温度の時間変化が正である状態において、被接合部材の変位が負であることを検知したとき、被接合部材への加圧力を減少させる通電接合装置が開示されている。加圧は、油圧式、空圧式、機械式など一般的に用いられる機構を用いて行われる(特許文献2の段落0021参照)。   Further, Patent Document 2 includes a temperature detection unit that detects the temperature of the bonded portion, and a member displacement monitoring unit that monitors the displacement of the bonded member, and in a state where the temporal change in the temperature of the bonded portion is positive, An energization joining apparatus is disclosed that reduces the pressure applied to a member to be joined when it is detected that the displacement of the member to be joined is negative. The pressurization is performed using a commonly used mechanism such as a hydraulic type, a pneumatic type, or a mechanical type (see paragraph 0021 of Patent Document 2).

特開2007−253240号公報JP 2007-253240 A 特開2007−175740号公報JP 2007-175740 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されたパルス通電接合装置においては、電動モータにより押圧力を制御するので、圧力センサの検出値に応答して押圧力を変更するまでにタイムラグが発生し、その間に被接合部材が変形するという問題があった。また、上記特許文献2に開示された通電接合装置においては、部材変位監視部が被接合部材の変位が負となったこと、即ち圧縮変形が生じたことを検知した後に、加圧力を減少させるので、被接合部材に圧縮変形が生じることが避けられないという問題があった。   However, in the pulse energization joining apparatus disclosed in Patent Document 1, since the pressing force is controlled by the electric motor, a time lag occurs until the pressing force is changed in response to the detected value of the pressure sensor. There was a problem that the member to be joined was deformed. Moreover, in the energization joining apparatus disclosed in Patent Document 2, the member displacement monitoring unit detects that the displacement of the member to be joined has become negative, that is, compressive deformation, and then reduces the applied pressure. Therefore, there has been a problem that compression deformation is unavoidable in the members to be joined.

特に、被接合部材が薄肉パイプ材などの薄肉部材である場合、瞬間的に変形し、変形の程度も顕著となる。近年、電気自動車の隆盛など環境意識が高まっており、薄肉部材を高精度に接合する要請は高まっているが、変形を数十ミクロンメートル以内に抑える方策は実現されていない。   In particular, when the member to be joined is a thin member such as a thin pipe material, it is deformed instantaneously, and the degree of deformation becomes significant. In recent years, environmental awareness such as the rise of electric vehicles has increased, and there has been an increasing demand for joining thin-walled members with high precision, but no measures have been realized to suppress deformation within several tens of micrometers.

本発明は、以上の点に鑑み、薄肉パイプ材などからなる被接合部材を高精度に接合することが可能な通電拡散接合装置及び方法を提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide an energization diffusion bonding apparatus and method capable of bonding a member to be bonded made of a thin pipe material or the like with high accuracy.

本発明の通電拡散接合装置は、接合面を当接された複数の被接合部材に通電して接合する通電拡散接合装置であって、前記複数の被接合部材を挟持して、前記複数の被接合部材と電気的に導通可能な複数の電極と、前記複数の電極に電流を供給する電源部と、前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位を規制して前記接合面に圧力を付与する第1の加圧部と、前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を、前記複数の電極を介して前記接合面に付与する第2の加圧部と、前記第1又は第2の加圧部の何れにより前記接合面に圧力を付与するかを選択する加圧選択部とを備えることを特徴とする。 Energizing diffusion bonding apparatus of the present invention is a current diffusion bonding apparatus for bonding by energizing the plurality of bonded members, which is in contact with the bonding surface, and sandwich the plurality of bonded members, the plurality of the expansion and bonding member electrically conductible plurality of electrodes, a power supply unit for supplying current to said plurality of electrodes for clamped on the direction of the plurality of bonded members sandwiched plurality of electrodes A first pressurizing unit that regulates displacement in a direction to apply pressure to the joining surface, and a direction of expansion with respect to a direction in which the plurality of members to be joined sandwiched between the plurality of electrodes are sandwiched A second pressurizing unit that applies a pressure based on an elastic force of an elastic member that is elastically deformed in accordance with displacement to the joint surface via the plurality of electrodes, and either the first or second pressurizing unit. A pressure selection unit that selects whether to apply pressure to the joint surface. And features.

本発明の通電拡散接合装置によれば、第1及び第2の加圧部と、これら加圧部の何れかにより接合面に圧力を付与するかを選択する加圧選択部を備える。第1の加圧部は、被接合部材の変位を規制して圧力を付与するので、接合面に大きな圧力を付与することになる。従って、第1の加圧部により、通電開始時など、接合面を密接させる必要がある場合に、接合面に大きな圧力を付与することが可能となる。   According to the energization diffusion bonding apparatus of the present invention, the first and second pressure units and the pressure selection unit that selects whether to apply pressure to the bonding surface by any of these pressure units are provided. Since the first pressurizing unit regulates the displacement of the member to be joined and applies the pressure, it applies a large pressure to the joining surface. Therefore, a large pressure can be applied to the bonding surface when the bonding surface needs to be brought into close contact with the first pressurizing unit, for example, at the start of energization.

一方、第2の加圧部は被接合部材の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を接合面に付与するので、電源部から電極への通電により被接合部材が加熱され熱膨張しても、接合面に付与される圧力は大きく変化しない。従って、被接合部材の温度が軟化開始温度に近付いた後など、接合面に過大な圧力を付与することが好ましくない場合には、第2の加圧部により接合面に比較的小さな圧力を付与することが可能となる。   On the other hand, the second pressurizing unit applies a pressure based on the elastic force of the elastic member elastically deforming according to the displacement of the bonded member to the bonded surface, so that the bonded member is heated by energization from the power supply unit to the electrode. Even if it thermally expands, the pressure applied to the joint surface does not change greatly. Therefore, when it is not preferable to apply an excessive pressure to the bonding surface, such as after the temperature of the member to be bonded approaches the softening start temperature, a relatively small pressure is applied to the bonding surface by the second pressure unit. It becomes possible to do.

弾性部材は被接合部材の熱膨張に応じて弾性変形するが、その変形による弾性力の変化は微小である。そのため、第2の加圧部により接合面に付与される圧力は、被接合部材の熱膨張に拘わらず略一定となるので、上記特許文献1及び2に開示された装置と異なり、過大な圧力が付与されるおそれがない。従って、被接合部材が薄肉パイプ材などからなるものであっても、高精度に接合することが可能となる。   The elastic member is elastically deformed according to the thermal expansion of the member to be joined, but the change in elastic force due to the deformation is minute. Therefore, the pressure applied to the joining surface by the second pressurizing unit is substantially constant regardless of the thermal expansion of the member to be joined. Therefore, unlike the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, an excessive pressure is applied. There is no risk of being granted. Therefore, even if the member to be joined is made of a thin pipe material or the like, it is possible to join with high accuracy.

そして、第1及び第2の加圧部が付与する圧力の特性を考慮して、加圧選択部が何れの加圧部により圧力を付与させるかを選択することにより、被接合部材の状態に適した圧力を接合面に付与することが可能となる。   Then, in consideration of the characteristics of the pressure applied by the first and second pressurizing units, the pressurizing selection unit selects the pressurizing unit to apply the pressure to the state of the member to be joined. It is possible to apply a suitable pressure to the bonding surface.

本発明の通電拡散接合装置は、前記被接合部材の温度を検知する温度センサを備え、前記加圧選択部は、前記温度センサの検知した温度に基き、前記第1又は第2の加圧部の何れかにより前記接合面に圧力を付与する。 The energization diffusion bonding apparatus of the present invention includes a temperature sensor that detects a temperature of the member to be bonded, and the pressurization selection unit is based on the temperature detected by the temperature sensor, and the first or second pressurization unit to grant pressure on the bonding surface by any of.

圧選択部は、温度センサが検知した温度が予め設定された温度、例えば被接合部材の軟化開始温度より所定温度だけ低い温度などを超えたとき、第1の加圧部から第2の加圧部に切替えて接合面に圧力を付与させることが可能となる。そのため、被接合部材が変形することなく、良好に接合することができる。 Pressure selection unit, when the temperature sensor has exceeded the temperature preset temperature, for example, and a predetermined temperature by a temperature lower than the softening start temperature of the workpieces detected, the second pressure from the first pressure portion It becomes possible to apply pressure to the joint surface by switching to the pressure part. Therefore, it can join favorably, without a to-be-joined member changing.

尚、加圧選択部は、電極通電開始から予め設定された時間を経過したときに、第1の加圧部から第2の加圧部に切替えを行うものなど、温度以外の条件、又は温度以外の条件を含めた条件に基き第1の加圧部から第2の加圧部に切替えるものであってもよい。更に、加圧選択部は、被接合部材の変位量が予め設定された量を超えたときなどに、第2の加圧部から第1の加圧部に切替えることを含むものであってもよい。   The pressurization selection unit is a condition other than temperature, such as a switchover from the first pressurization unit to the second pressurization unit when a preset time has elapsed since the start of electrode energization, or a temperature The first pressure unit may be switched to the second pressure unit based on conditions including other conditions. Furthermore, the pressurization selection unit may include switching from the second pressurization unit to the first pressurization unit when the displacement amount of the bonded member exceeds a preset amount. Good.

また、本発明の通電拡散接合装置において、前記第1の加圧部は、前記電極が固定された部材の位置を規制して前記接合面に圧力を付与し、前記第2の加圧部は、前記部材に前記弾性部材の弾性力を付与して前記接合面に圧力を付与することが好ましい。   In the energization diffusion bonding apparatus of the present invention, the first pressurizing unit applies a pressure to the bonding surface by regulating a position of a member to which the electrode is fixed, and the second pressurizing unit includes: It is preferable to apply an elastic force of the elastic member to the member to apply pressure to the joint surface.

この場合、第1及び第2の加圧部を簡易にコンパクト化して構成することが可能となる。   In this case, the first and second pressure units can be simply made compact and configured.

本発明の通電拡散接合方法は、接合面を当接された複数の被接合部材に通電して接合する通電拡散接合方法であって、前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位を規制し、前記接合面に圧力を付与して、前記複数の被接合部材と電気的に導通可能な複数の電極間に前記被接合部材を挟持し、前記複数の電極に電流を供給し、前記複数の被接合部材の接合面近傍の温度が予め設定した温度を超えたとき、前記複数の被接合部材の変位規制を解除するとともに、前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を、前記複数の電極を介して前記接合面に付与することを特徴とする。 An energization diffusion bonding method of the present invention is an energization diffusion bonding method of energizing and bonding a plurality of members to be bonded that are in contact with bonding surfaces, and is expanded in a direction in which the plurality of members to be bonded are sandwiched. regulating the direction of displacement of, by applying pressure to the joining surface, the workpieces sandwiched between the plurality of bonded members and the electrically conductive manner a plurality of electrodes, a current to the plurality of electrodes And when the temperature in the vicinity of the joining surfaces of the plurality of members to be joined exceeds a preset temperature, the displacement restriction of the plurality of members to be joined is released, and the plurality of members sandwiched between the plurality of electrodes A pressure based on an elastic force of an elastic member that is elastically deformed according to a displacement in a direction in which the member to be bonded is sandwiched is applied to the bonding surface via the plurality of electrodes. To do.

本発明の通電拡散接合方法によれば、被接合部材の温度が予め設定した温度を超えるまでは、被接合部材の変位を規制することにより、接合面に圧力を付与する。そのため、接合面に大きな圧力を付与して、接合面を密接させることができる。   According to the energization diffusion bonding method of the present invention, pressure is applied to the bonding surfaces by regulating the displacement of the members to be bonded until the temperature of the members to be bonded exceeds a preset temperature. For this reason, it is possible to apply a large pressure to the bonding surface to bring the bonding surface into close contact.

そして、被接合部材の温度が予め設定した温度を超えたとき、被接合部材の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を接合面に付与する。弾性部材は被接合部材の熱膨張に応じて弾性変形するが、その変形による弾性力の変化は微小であり、接合面に付与される圧力は、被接合部材の熱膨張に拘わらず略一定となるので、上記特許文献1及び2に開示された方法と異なり、過大な圧力が付与されるおそれがない。従って、被接合部材が薄肉パイプ材などからなるものであっても、高精度に接合することが可能となる。   And when the temperature of a to-be-joined member exceeds preset temperature, the pressure based on the elastic force of the elastic member which elastically deforms according to the displacement of a to-be-joined member is provided to a joining surface. The elastic member is elastically deformed according to the thermal expansion of the member to be joined, but the change in elastic force due to the deformation is minute, and the pressure applied to the joining surface is substantially constant regardless of the thermal expansion of the member to be joined. Therefore, unlike the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is no possibility that an excessive pressure is applied. Therefore, even if the member to be joined is made of a thin pipe material or the like, it is possible to join with high accuracy.

本発明の第1実施形態に係る通電拡散接合装置の正面図。1 is a front view of an electric diffusion bonding apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1の押圧ユニット周囲を示す拡大図。The enlarged view which shows the press unit periphery of FIG. 通電拡散接合のブロック図。FIG. 3 is a block diagram of energization diffusion bonding. 本発明の第1実施形態に係る通電拡散接合方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the electricity-diffusion joining method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 通電拡散接合方法における接合部の温度と圧力との時間変化を示すグラフ。The graph which shows the time change of the temperature and the pressure of a junction part in an electricity diffusion bonding method. 本発明の第2実施形態に係る通電拡散接合装置の側面図。The side view of the electricity diffusion bonding apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る通電拡散接合装置の電極ユニット周囲を示す拡大正面図。The enlarged front view which shows the electrode unit periphery of the electricity supply diffusion bonding apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る通電拡散接合方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the electricity-diffusion joining method which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明の第1実施形態である通電拡散接合装置1について説明する。   Hereinafter, the electric current diffusion bonding apparatus 1 which is 1st Embodiment of this invention is demonstrated.

図1から図3を参照して、通電拡散接合装置1は、複数、ここでは2個の被接合部材M,Mを当接させた状態で当接部を接合する。通電拡散接合装置1は、電極ユニット10、電源ユニット20、加圧ユニット30、真空化ユニット40及び制御ユニット50を備えている。これらユニット10〜50は架台60に搭載されている。   With reference to FIG. 1 to FIG. 3, the current diffusion bonding apparatus 1 joins the contact portions in a state where a plurality, in this case, two members to be joined M, M are in contact. The energization diffusion bonding apparatus 1 includes an electrode unit 10, a power supply unit 20, a pressure unit 30, a vacuum unit 40, and a control unit 50. These units 10 to 50 are mounted on the gantry 60.

被接合部材Mは、通電可能であれば、その材質や形状等は特に限定されない。被接後部材Mの材質として、例えば、ステンレス鋼などの鉄鋼材料、 銅、アルミニウム、亜鉛などの単体非鉄金属、アルミニウム、 ニッケル、クロム、チタン、銅等を含む各種合金などの金属材料のほか、高温導電性を有するセラミック、 半導体、 単結晶材などの非金属材料が挙げられる。被接合部材M,Mは、同じ材質のものであっても、異なる材質のものであってもよい。   The material and shape of the member to be joined M are not particularly limited as long as energization is possible. As the material of the contacted member M, for example, steel materials such as stainless steel, simple non-ferrous metals such as copper, aluminum and zinc, metal materials such as various alloys including aluminum, nickel, chromium, titanium and copper, Examples include non-metallic materials such as ceramics, semiconductors, and single crystal materials having high-temperature conductivity. The members to be joined M and M may be made of the same material or different materials.

被接合部材Mの形状として、例えば、パイプ状、バルク状、厚板状、薄板状が挙げられ、溝加工、穴開け加工など任意の加工が施されていてもよい。接合面Sは、平坦であることが好ましいが、隙間が形成されなければ曲面、例えば同じ曲率の曲面であってもよい。また、接合面Sは、鏡面であることが好ましいが、粗面であってもよい。尚、3個以上の被接合部材を直列に配置して各被接合部材を接合するものであってもよい。更に、被接合部材の位置決めのために位置決めピンなどを用いてもよい。   Examples of the shape of the member to be bonded M include a pipe shape, a bulk shape, a thick plate shape, and a thin plate shape, and any processing such as grooving or drilling may be performed. The joining surface S is preferably flat, but may be a curved surface, for example, a curved surface having the same curvature, as long as no gap is formed. The joining surface S is preferably a mirror surface, but may be a rough surface. Note that three or more members to be joined may be arranged in series to join the members to be joined. Further, a positioning pin or the like may be used for positioning the member to be joined.

電極ユニット10は、上下一対の電極11,12から構成されている。上電極11は、ここでは、銅、モリブデン、タングステンなどからなる円柱形状の上通電電極11aと、上通電電極11aの下部に固定された抵抗体11bとからなり、上通電電極11aの上部が絶縁体13を介して架台60の天板61に固定されている。   The electrode unit 10 includes a pair of upper and lower electrodes 11 and 12. Here, the upper electrode 11 includes a cylindrical upper energizing electrode 11a made of copper, molybdenum, tungsten or the like, and a resistor 11b fixed to the lower portion of the upper energizing electrode 11a, and the upper portion of the upper energizing electrode 11a is insulated. It is fixed to the top plate 61 of the gantry 60 via the body 13.

下電極12は、ここでは、銅、モリブデン、タングステンなどからなる円柱形状の下通電電極12aと、下通電電極12aの上部に固定された抵抗体12bとからなり、下通電電極12aの下部が絶縁体14を介して後述する可動テーブル31に固定されている。   Here, the lower electrode 12 includes a cylindrical lower energizing electrode 12a made of copper, molybdenum, tungsten, or the like, and a resistor 12b fixed to the upper portion of the lower energizing electrode 12a. The lower portion of the lower energizing electrode 12a is insulated. It is fixed to a movable table 31 described later via the body 14.

抵抗体11b,12bは、通電により発熱する材質からなり、例えば炭素複合材、炭化ケイ素、ステンレスからなる。   The resistors 11b and 12b are made of a material that generates heat when energized, and are made of, for example, a carbon composite material, silicon carbide, or stainless steel.

上下電極11,12は、その軸線が同一線上となるように配置されており、その間に被接合部材M,Mが挟持される。そして、上下通電電極11a,12aは、それぞれ図示しないケーブルを介して電源ユニット20に接続されており、通電可能に構成されている。被接合部材M,Mを抵抗体11b,12bで挟んだ状態で上下通電電極11a,12aに通電することにより、接合面Sを直接加熱すると共に被接合材全体M,Mを均一に加熱することができ、同一工程での連続的な接合が可能となる。   The upper and lower electrodes 11 and 12 are arranged so that the axes thereof are on the same line, and the members to be joined M and M are sandwiched therebetween. The upper and lower energization electrodes 11a and 12a are connected to the power supply unit 20 via cables (not shown), respectively, and are configured to be energized. By energizing the upper and lower energizing electrodes 11a and 12a with the members to be joined M and M sandwiched between the resistors 11b and 12b, the joining surface S is directly heated and the whole materials to be joined M and M are uniformly heated. Thus, continuous joining in the same process becomes possible.

尚、上下通電電極11a,12aは、それぞれ図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて、冷却可能に構成されている。   The upper and lower energization electrodes 11a and 12a are configured to be cooled by circulating a cooling fluid such as pure water or tap water by a cooling mechanism (not shown).

電源ユニット20は、ここでは、インバータ制御パルス電源である。この電源ユニット20は、整流回路、ダイオードやサイリスタを有するインバータを備えており、発生させるパルスのパルス波形、パルス幅、パルス間隔、電流、電圧等のパルス特性調整要素が制御ユニット50により変更可能に構成されている。電源ユニット20として、市販のインバータ電源の量産品を用いることができる。   Here, the power supply unit 20 is an inverter control pulse power supply. This power supply unit 20 includes a rectifier circuit, an inverter having a diode and a thyristor, and a pulse characteristic adjusting element such as a pulse waveform, a pulse width, a pulse interval, a current, and a voltage to be generated can be changed by the control unit 50. It is configured. As the power supply unit 20, a mass-produced product of a commercially available inverter power supply can be used.

加圧ユニット30は、下通電電極12aが固定された可動テーブル31と、可動テーブル31に圧力を伝達するための加圧プレート32と、加圧プレート32を駆動させるための駆動源33と、駆動源33の駆動力を伝達し、加圧プレート32を上下動させるボールねじ機構34と、加圧プレート32から可動テーブル31に伝達される圧力を調整する加圧調整体35とから構成されている。   The pressure unit 30 includes a movable table 31 to which the lower energization electrode 12a is fixed, a pressure plate 32 for transmitting pressure to the movable table 31, a drive source 33 for driving the pressure plate 32, and a drive. A ball screw mechanism 34 that transmits the driving force of the source 33 and moves the pressure plate 32 up and down, and a pressure adjustment body 35 that adjusts the pressure transmitted from the pressure plate 32 to the movable table 31 are configured. .

可動テーブル31は、その四隅部に軸受(ブッシュ)31aが設けられ、これら軸受31aを介して架台60の上板62と下板63との間を垂直に連結する4本のガイドロッド64に対して上下方向摺動可能に構成されている。尚、可動テーブル31は、本発明の部材に相当する。   The movable table 31 is provided with bearings (bushings) 31a at the four corners thereof, and the four guide rods 64 that vertically connect the upper plate 62 and the lower plate 63 of the gantry 60 via these bearings 31a. It is configured to be slidable in the vertical direction. The movable table 31 corresponds to a member of the present invention.

加圧プレート32は、その四隅部に軸受(ブッシュ)32aが設けられ、これら軸受32aを介して4本のガイドロッド64に対して上下方向摺動可能に構成されている。加圧プレート32は、加圧調整体35を介して可動テーブル31の下方に位置している。   The pressure plate 32 is provided with bearings (bushes) 32a at the four corners thereof, and is configured to be slidable in the vertical direction with respect to the four guide rods 64 via the bearings 32a. The pressure plate 32 is located below the movable table 31 via the pressure adjustment body 35.

駆動源33は、ここでは減速機付きのサーボモータである。サーボモータ33は、エンコーダ33aが付設されており、図示しない公知の固定手段により架台60の下部に固定されている。   Here, the drive source 33 is a servo motor with a speed reducer. The servo motor 33 is provided with an encoder 33a, and is fixed to the lower portion of the gantry 60 by known fixing means (not shown).

ボールねじ機構34は、上下方向に延び外周面にねじ溝が形成されたねじ軸34aと、加圧プレート32の下部に固定され、内周面にねじ溝が形成されたナット34bと、これらのねじ溝間に収容された複数のボール34cとから構成されている。ねじ軸34aは、サーボモータ33の回転軸に減速機を介して接続されている。サーボモータ33が回転駆動することにより、ねじ軸34aが回転して、ナット34b、ひいては加圧プレート32がねじ軸34aに対して相対的に上下移動する。   The ball screw mechanism 34 includes a screw shaft 34a extending in the vertical direction and having a thread groove formed on the outer peripheral surface, a nut 34b fixed to the lower portion of the pressure plate 32 and having a thread groove formed on the inner peripheral surface, It is comprised from the some ball | bowl 34c accommodated between the thread grooves. The screw shaft 34a is connected to the rotation shaft of the servo motor 33 via a speed reducer. When the servo motor 33 is driven to rotate, the screw shaft 34a rotates, and the nut 34b and consequently the pressure plate 32 move up and down relatively with respect to the screw shaft 34a.

加圧調整体35は、加圧プレート32の上部中央に形成された凸部に嵌合する嵌合凹部を有する基台35aと、基台35aに形成されたねじ穴にねじ部が螺合して基台35aに固定されるスプリングロッド35bと、基台35aの上面とスプリングロッド35bの上部鍔部の下面との間に所定距離を上下方向に摺動自在に、スプリングロッド35bの軸部に貫挿されたスプリングブロック35cと、基台35aの上面とスプリングブロック35cの上部鍔部の下面との間に圧縮介装されて配置され、スプリングブロック35cの下部本体を外挿するスプリング35dとから構成されている。   The pressure adjusting body 35 includes a base 35 a having a fitting recess that fits into a convex portion formed at the upper center of the pressure plate 32, and a screw portion screwed into a screw hole formed in the base 35 a. The spring rod 35b is fixed to the base 35a, and the shaft of the spring rod 35b is slidable vertically by a predetermined distance between the upper surface of the base 35a and the lower surface of the upper flange of the spring rod 35b. A spring block 35c inserted therethrough, and a spring 35d that is interposed between the upper surface of the base 35a and the lower surface of the upper flange portion of the spring block 35c, and that extrapolates the lower body of the spring block 35c. It is configured.

スプリング35dは、本発明の弾性部材に相当し、ここではコイルスプリングであるが、他の形式のスプリングであってもよい。上下電極11,12、ボールねじ機構34及び加圧調整体35の軸線は同一線上に位置するように構成されている。尚、基台35a、スプリングロッド35b及びスプリングブロック35cは、金属などの硬質材料から形成されている。   The spring 35d corresponds to the elastic member of the present invention and is a coil spring here, but may be another type of spring. The axis lines of the upper and lower electrodes 11 and 12, the ball screw mechanism 34, and the pressure adjusting body 35 are configured to be located on the same line. The base 35a, the spring rod 35b, and the spring block 35c are made of a hard material such as metal.

スプリングブロック35cの上面には、金属などの硬質材料からなる介在ブロック36が当接しており、この介在ブロック36は圧力センサ37を介して可動テーブル31の下面に固定されている。圧力センサ37は、例えば、上下方向の圧力を測定する一軸のロードセルであるが、多軸の圧力センサを用いてもよい。圧力センサ37により、接合面Sに付与される圧力を間接的に検知することができる。   An interposition block 36 made of a hard material such as metal is in contact with the upper surface of the spring block 35 c, and the interposition block 36 is fixed to the lower surface of the movable table 31 via a pressure sensor 37. The pressure sensor 37 is, for example, a uniaxial load cell that measures the pressure in the vertical direction, but a multiaxial pressure sensor may be used. The pressure sensor 37 can indirectly detect the pressure applied to the joint surface S.

尚、加圧調整体35は被接合部材M,Mに応じて交換されるものであり、図示しないが、加圧調整体35の有無を検知するセンサを設けることが好ましい。   Note that the pressure adjusting body 35 is replaced according to the members to be joined M and M, and although not shown, it is preferable to provide a sensor for detecting the presence or absence of the pressure adjusting body 35.

サーボモータ33の回転駆動力がボールねじ機構34で上下方向の駆動力に変換され、加圧プレート32が上昇する。このとき、スプリング35dのばね全長がスプリングブロック35cの下部本体の全長Lに圧縮されるまで加圧プレート32が上昇した状態では、可動テーブル31には、基台35a、スプリングブロック35c、介在ブロック36を介して、加圧プレート32の加圧力が減少することなく伝達される。   The rotational driving force of the servo motor 33 is converted into a vertical driving force by the ball screw mechanism 34, and the pressure plate 32 is raised. At this time, in the state where the pressure plate 32 is raised until the total length of the spring 35d is compressed to the total length L of the lower body of the spring block 35c, the movable table 31 includes a base 35a, a spring block 35c, and an interposition block 36. The pressure applied to the pressure plate 32 is transmitted without decreasing.

そして、サーボモータ33の駆動を停止させると、その後、加圧プレート32、ひいては可動テーブル31の位置が維持される。このとき、加圧ユニット30は、被接合部材M,Mの変位を規制して接合面Sに圧力を付与しており、本発明の第1の加圧部として機能する。尚、第1の加圧部として機能する加圧ユニット30が付与する圧力は、被接合部材Mに応じて異なるが、例えば5000N乃至10000Nである。   Then, when the drive of the servo motor 33 is stopped, the position of the pressure plate 32 and consequently the movable table 31 is maintained. At this time, the pressurizing unit 30 regulates the displacement of the members to be joined M and M to apply pressure to the joining surface S, and functions as the first pressurizing unit of the present invention. In addition, although the pressure which the pressurization unit 30 which functions as a 1st pressurization part gives differs according to the to-be-joined member M, it is 5000N thru | or 10000N, for example.

一方、スプリング35dのばね全長がスプリングブロック35cの下部本体の全長Lより長い状態では、可動テーブル31には、スプリングブロック35c、介在ブロック36を介して、スプリング35dの付勢力(弾性力)と同じ圧力が付与される。このとき、加圧ユニット30は、スプリング35dの付勢力に基く圧力を接合面Sに付与しており、本発明の第2の加圧部として機能する。尚、第2の加圧部として機能する加圧ユニット30が付与する圧力は、被接合部材Mに応じて異なるが、例えば数十N乃至数百Nである。   On the other hand, when the total length of the spring 35d is longer than the total length L of the lower main body of the spring block 35c, the movable table 31 has the same urging force (elastic force) as the spring 35d via the spring block 35c and the interposition block 36. Pressure is applied. At this time, the pressure unit 30 applies a pressure based on the urging force of the spring 35d to the joint surface S, and functions as the second pressure unit of the present invention. In addition, although the pressure which the pressurization unit 30 which functions as a 2nd pressurization part provides differs according to the to-be-joined member M, it is several dozen N thru | or several hundred N, for example.

尚、可動テーブル31の位置を検知する位置センサ38が架台60の支柱65に設置されている。位置センサ38は、例えば、磁気式のリニアスケール(リニアエンコーダ)であり、可動テーブル31の上下方向の位置を検知する。   A position sensor 38 that detects the position of the movable table 31 is installed on the column 65 of the gantry 60. The position sensor 38 is, for example, a magnetic linear scale (linear encoder), and detects the vertical position of the movable table 31.

また各ガイドロッド64には、可動テーブル31の所定位置を超えた下降を規制するために、可動テーブル31と加圧プレート32との間にストッパ66が固定されている。ここでは、軸受31aがストッパ66と当接することにより、可動テーブル31の下降が規制されている。加圧プレート32と下降させるとき共に下降する可動テーブル31の下降を規制することにより、加圧調整体35の交換が可能となる。   In addition, a stopper 66 is fixed to each guide rod 64 between the movable table 31 and the pressure plate 32 in order to restrict the lowering of the movable table 31 beyond a predetermined position. Here, the lowering of the movable table 31 is restricted by the bearing 31 a coming into contact with the stopper 66. By restricting the lowering of the movable table 31 that is lowered when the pressure plate 32 is lowered, the pressure adjusting body 35 can be replaced.

真空化ユニット40は、少なくとも被接合部材M,Mの接合面Sを含む部分を真空雰囲気にする。これにより、接合面Sに酸化被膜が発生することが抑制され、接合が容易且つ強固となる。真空化ユニット40は、ここでは、被接合部材M,M全体を取り囲むチャンバ41と、チャンバ41内を真空化させる真空化装置42と、チャンバ41内の真空状態を破壊する真空破壊装置43とから構成されている。   The evacuation unit 40 makes at least a portion including the joining surface S of the members to be joined M and M into a vacuum atmosphere. Thereby, generation | occurrence | production of an oxide film on the joint surface S is suppressed, and joining becomes easy and strong. Here, the vacuum unit 40 includes a chamber 41 that surrounds the entire members M and M, a vacuum device 42 that evacuates the chamber 41, and a vacuum breaker 43 that breaks the vacuum state in the chamber 41. It is configured.

真空化装置42は、例えば、チャンバ41内の気体を図示しない給排気管を介して排出する真空ポンプである。真空破壊装置43は、例えば、給排気管を介してチャンバ41内に気体を供給する気体供給ポンプである。真空破壊装置43は、、チャンバ41内に外気を導入させるために、給排気管に設けたバルブなどであってもよい。   The vacuum device 42 is, for example, a vacuum pump that discharges the gas in the chamber 41 via a supply / exhaust pipe (not shown). The vacuum breaker 43 is, for example, a gas supply pump that supplies gas into the chamber 41 via a supply / exhaust pipe. The vacuum breaker 43 may be a valve or the like provided in the supply / exhaust pipe in order to introduce outside air into the chamber 41.

チャンバ41内の真空度(圧力)を検知するピラニー式などの真空センサ44が設置されている。また、チャンバ41の側面のぞき窓の外部に、チャンバ41内に配置された被接合部材M,Mの接合面S近傍の温度を検知するための温度センサ45が設置されている。温度センサ45は、ここでは、赤外線放射温度計などの非接触式のものである。尚、温度センサ45は、被接合部材の接合面S近傍に接触させて温度を測定する熱電対等の接触式センサで代用してもよく、非接触式のものと接触式のものを併用してもよい。   A Pirani type vacuum sensor 44 for detecting the degree of vacuum (pressure) in the chamber 41 is installed. Further, a temperature sensor 45 for detecting the temperature in the vicinity of the joining surface S of the members to be joined M and M arranged in the chamber 41 is installed outside the side window of the chamber 41. Here, the temperature sensor 45 is a non-contact type sensor such as an infrared radiation thermometer. The temperature sensor 45 may be replaced with a contact type sensor such as a thermocouple for measuring the temperature by contacting the vicinity of the joining surface S of the member to be joined. A non-contact type sensor and a contact type sensor may be used in combination. Also good.

また、図示しないが、チャンバ41の正面側には、被接合部材M,Mを出し入れするための扉が設けられている。尚、真空化ユニット40の代わりに、チャンバ41内を窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気化させるものを用いてもよい。   Moreover, although not shown in figure, the door for taking in / out the to-be-joined members M and M is provided in the front side of the chamber 41. As shown in FIG. Instead of the evacuation unit 40, a chamber 41 may be used to make an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon.

制御ユニット50は、CPU、ROM、RAM、I/O等から構成されており、操作部51及び表示部52が電気的に接続されている。操作部51は、ここでは、起動スイッチ、スタートスイッチ等の各種の操作スイッチ、タッチパネル等からなる入力盤などから構成されている。操作部51から入力された情報は、制御ユニット50に送信される。   The control unit 50 includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O, and the like, and an operation unit 51 and a display unit 52 are electrically connected. Here, the operation unit 51 includes various operation switches such as a start switch and a start switch, an input panel including a touch panel, and the like. Information input from the operation unit 51 is transmitted to the control unit 50.

また、制御ユニット50には、エンコーダ33a、圧力センサ37、位置センサ38、真空センサ44及び温度センサ45から検知信号が入力される。制御ユニット50は、これら検知信号、操作部51から入力された情報及びその記憶部に格納された設定圧力P1、第1設定温度T1、第2設定温度T2などの制御情報に基き、電源ユニット20、サーボモータ33、真空化装置42及び真空破壊装置43に制御信号を出力する。尚、制御部50は、本発明の加圧選択部に相当する。   In addition, detection signals are input to the control unit 50 from the encoder 33a, the pressure sensor 37, the position sensor 38, the vacuum sensor 44, and the temperature sensor 45. Based on these detection signals, information input from the operation unit 51, and control information such as the set pressure P1, the first set temperature T1, and the second set temperature T2 stored in the storage unit, the control unit 50 Then, control signals are output to the servo motor 33, the vacuum device 42 and the vacuum breaker 43. The control unit 50 corresponds to a pressure selection unit of the present invention.

温度センサ45は、検知温度が目標温度を超えたとき、電源をオフさせるオフ信号を電源ユニット20に直接出力する。また、温度センサ45は、検知温度が目標温度より低くなったとき、電源をオンさせるオン信号を電源ユニット20に直接出力する。このように、制御ユニット50を介することなく温度センサ45から電源ユニット20に信号を直接出力するので、被接合部材M,Mの接合面S近傍の温度を目標温度に素早く復帰させることが可能となる。従って、被接合部材M,Mの接合面S近傍の温度が目標温度に常に維持されることになる。   When the detected temperature exceeds the target temperature, the temperature sensor 45 directly outputs an off signal for turning off the power to the power supply unit 20. Further, the temperature sensor 45 directly outputs an ON signal for turning on the power supply to the power supply unit 20 when the detected temperature becomes lower than the target temperature. Thus, since the signal is directly output from the temperature sensor 45 to the power supply unit 20 without using the control unit 50, the temperature in the vicinity of the joining surface S of the members to be joined M and M can be quickly returned to the target temperature. Become. Therefore, the temperature in the vicinity of the joining surface S of the members to be joined M and M is always maintained at the target temperature.

また、制御ユニット50には、表示部52が電気的に接続されている。表示部52は、ここでは、デジタル表示パネル、ランプなどから構成されている。表示部52は、制御ユニット50への入力、又は制御ユニット50での演算結果に基く情報を制御ユニット50から受信し、その情報を表示する。   In addition, a display unit 52 is electrically connected to the control unit 50. Here, the display unit 52 includes a digital display panel, a lamp, and the like. The display unit 52 receives information from the control unit 50 based on an input to the control unit 50 or a calculation result in the control unit 50, and displays the information.

次に、上述した通電拡散接合装置1を用いて、本発明の第1実施形態に係る通電拡散接合方法を実施する際の処理について図4及び図5を参照して説明する。尚、以下のS4〜S12の処理は、制御ユニット50により実行される。   Next, processing when the current diffusion bonding method according to the first embodiment of the present invention is performed using the above-described current diffusion bonding apparatus 1 will be described with reference to FIGS. In addition, the following processes of S4 to S12 are executed by the control unit 50.

先ず、作業者は、被接合部材M,Mに適した加圧調整体35を設置する(S1)。そして、作業者は、上下電極11,12の間に被接合部材M,Mを設置する(S2)。尚、このとき、位置決めピンなどによって被接合部材M,Mの挟持を補助してもよい。そして、作業者は、チャンバ41の扉(不図示)を閉める。   First, an operator installs the pressure adjusting body 35 suitable for the members to be joined M and M (S1). And an operator installs the to-be-joined members M and M between the upper and lower electrodes 11 and 12 (S2). At this time, clamping of the members to be joined M, M may be assisted by a positioning pin or the like. Then, the operator closes the door (not shown) of the chamber 41.

作業者により操作部51のスタートスイッチがONされると(S3:YES)、サーボモータ33を駆動させ、スプリング35dのばね全長をスプリングブロック35cの下部本体の全長Lまで圧縮させ、圧力センサ37が検知する圧力Pが所定の設定圧力P1を超えるまで(S5:YES)、加圧プレート32、ひいては可動テーブル31を上昇させる(S4)。これにより、可動テーブル31を介して被接合部材M,Mに所定の大きな圧力が付与され、接合面Sが密接する。尚、エンコーダ33aからの検知信号を参照して、サーボモータ33をフィードバック制御する。   When the start switch of the operation unit 51 is turned on by the operator (S3: YES), the servo motor 33 is driven to compress the total length of the spring 35d to the total length L of the lower body of the spring block 35c, and the pressure sensor 37 is Until the pressure P to be detected exceeds a predetermined set pressure P1 (S5: YES), the pressurizing plate 32 and eventually the movable table 31 are raised (S4). As a result, a predetermined large pressure is applied to the members to be joined M, M via the movable table 31, and the joining surface S is brought into close contact. The servo motor 33 is feedback-controlled with reference to the detection signal from the encoder 33a.

次に、真空化装置42を始動させる。真空センサ44が検知するチャンバ41内の真空度が所定値になると、真空化装置42を停止させる。これにより、チャンバ41内が真空化される(S6)。   Next, the vacuuming device 42 is started. When the degree of vacuum in the chamber 41 detected by the vacuum sensor 44 reaches a predetermined value, the vacuuming device 42 is stopped. Thereby, the inside of the chamber 41 is evacuated (S6).

被接合部材M,Mに所定の圧力を付与させた状態を保ちながら、電源ユニット50を始動させて上下電極11,12を通電する(S7)。これにより、被接合部材M,Mが加熱されて温度が上昇し、熱膨張する。   While maintaining a state in which a predetermined pressure is applied to the members to be joined M, M, the power supply unit 50 is started to energize the upper and lower electrodes 11, 12 (S7). Thereby, the to-be-joined members M and M are heated, temperature rises, and it expands thermally.

その後、温度センサ45が検知する温度Tが、被接合部材M,Mの軟化開始温度Tsより所定温度低い第1設定温度T1を超えたとき(S8:YES)、サーボモータ33を駆動させ、スプリング35dのばね全長がスプリングブロック35cの下部本体の全長Lを超えるまで伸長するように、加圧プレート32を所定の微小距離だけ下降させる(S9)。ただし、スプリングブロック35cの上面が介在ブロック36に当接した状態は維持させる。   After that, when the temperature T detected by the temperature sensor 45 exceeds the first set temperature T1 lower than the softening start temperature Ts of the members to be joined M and M (S8: YES), the servo motor 33 is driven and the spring The pressure plate 32 is lowered by a predetermined minute distance so that the total length of the spring 35d extends until it exceeds the total length L of the lower body of the spring block 35c (S9). However, the state where the upper surface of the spring block 35c is in contact with the interposition block 36 is maintained.

これにより、可動テーブル31にスプリング35dの付勢力が付与され、この付勢力により接合面Sが密接した状態は維持される。しかし、スプリング35dの付勢力は小さいので、被接合部材M,Mの温度が軟化開始温度Tsに更に近付いても、被接合部材M,Mの母材に歪み、屈曲、圧縮などの変形が生じない。   As a result, the urging force of the spring 35d is applied to the movable table 31, and the joint surface S is maintained in close contact by the urging force. However, since the biasing force of the spring 35d is small, even if the temperature of the members to be joined M and M further approaches the softening start temperature Ts, the base material of the members to be joined M and M is deformed, bent, or compressed. Absent.

そして、温度センサ45が検知する温度Tが第1設定温度T1より所定温度高い第2設定温度T2を超えたとき(S10:YES)、温度センサ45が検知する温度Tが第2設定温度T2に維持される状態を所定時間継続する(S11)。尚、これは、温度センサ45が、オフ信号又はオン信号を電源ユニット20に直接出力することによって行われる。この間、被接合部材M,Mは、熱膨張により収縮し圧力Pは徐々に減少する。そして、被接合部材M,Mの接合面Sが強固に接合される。   When the temperature T detected by the temperature sensor 45 exceeds the second set temperature T2 that is a predetermined temperature higher than the first set temperature T1 (S10: YES), the temperature T detected by the temperature sensor 45 becomes the second set temperature T2. The maintained state is continued for a predetermined time (S11). This is performed by the temperature sensor 45 directly outputting an off signal or an on signal to the power supply unit 20. During this time, the members to be joined M and M contract due to thermal expansion, and the pressure P gradually decreases. And the joining surface S of the to-be-joined members M and M is joined firmly.

尚、位置センサ38からの検知値を監視して、この状態が開始したときから、可動テーブル31が上下方向にそれぞれ予め設定された範囲を超えて移動したか否かを検知する。可動テーブル31が設定範囲を超えて移動したことを検知した場合、異常発生を表示部52に表示させる。   Note that the detection value from the position sensor 38 is monitored, and it is detected whether or not the movable table 31 has moved beyond a preset range in the vertical direction from the start of this state. When it is detected that the movable table 31 has moved beyond the set range, the occurrence of abnormality is displayed on the display unit 52.

また、圧力センサ37からの検知値を監視して、圧力センサ37が検出した圧力Pが上限、下限がそれぞれ予め設定された範囲を超えたか否かを検知する。圧力センサ37が検出した圧力が、上限を超えた場合、サーボモータ33を駆動させて加圧プレート32を下降させる。一方、下限を超えた場合、サーボモータ33を駆動させて加圧プレート32を上昇させる。圧力センサ37が設定範囲を超えた圧力Pを検知した場合、異常発生を表示部52に表示させる。   Further, the detection value from the pressure sensor 37 is monitored to detect whether or not the pressure P detected by the pressure sensor 37 exceeds an upper limit and a lower limit, respectively. When the pressure detected by the pressure sensor 37 exceeds the upper limit, the servo motor 33 is driven to lower the pressure plate 32. On the other hand, when the lower limit is exceeded, the servo motor 33 is driven to raise the pressure plate 32. When the pressure sensor 37 detects the pressure P exceeding the set range, the abnormality occurrence is displayed on the display unit 52.

ただし、これらの処理は、異常発生時の緊急避難処理であり、位置センサ38が検知する可動テーブル31の移動量及び圧力センサ37が検知する圧力Pは、正常処理時は設定された範囲内に収まる。   However, these processes are emergency evacuation processes when an abnormality occurs, and the amount of movement of the movable table 31 detected by the position sensor 38 and the pressure P detected by the pressure sensor 37 are within a set range during normal processing. It will fit.

その後、電源ユニット20を停止し、真空破壊装置43を始動させてチャンバ41内の真空状態を解除し、サーボモータ33を駆動させて加圧プレート32、ひいては可動テーブル31を下降させる(S12)。そして、作業者がチャンバ41内から接合部材を取り出す(S13)。   Thereafter, the power supply unit 20 is stopped, the vacuum breaker 43 is started to release the vacuum state in the chamber 41, and the servo motor 33 is driven to lower the pressure plate 32 and eventually the movable table 31 (S12). Then, the operator takes out the joining member from the chamber 41 (S13).

以上説明したように、温度センサ45が検知する温度Tが第1設定温度T1を超えるまでは(S8:NO)、加圧ユニット30は加圧プレート32により被接合部材M,Mの変位を規制して接合面Sに大きな圧力を付与するので、接合面Sを密接させることができる。   As described above, until the temperature T detected by the temperature sensor 45 exceeds the first set temperature T1 (S8: NO), the pressurizing unit 30 regulates the displacement of the joined members M and M by the pressurizing plate 32. Since a large pressure is applied to the joining surface S, the joining surface S can be brought into close contact.

そして、温度センサ45が検知する温度Tが第1設定温度T1を超えた後は(S8:YES)、被接合部材M,Mの変位に応じて弾性変形するスプリング35dの弾性力に基く圧力を接合面Sに付与するので、被接合部材M,Mが熱膨張しても、接合面Sに付与する圧力は大きく変化しない。   Then, after the temperature T detected by the temperature sensor 45 exceeds the first set temperature T1 (S8: YES), the pressure based on the elastic force of the spring 35d that is elastically deformed according to the displacement of the members to be joined M, M is applied. Since it gives to joining surface S, even if to-be-joined member M and M thermally expand, the pressure given to joining surface S does not change a lot.

スプリング35dは被接合部材M,Mの熱膨張に応じて弾性変形するが、その変形による弾性力の変化は微小である。そのため、接合面Sに付与される圧力は被接合部材M,Mの熱膨張に拘わらず略一定となり、上記特許文献1及び2に開示された装置と異なり、過大な圧力が付与されるおそれがない。従って、被接合部材M,Mが薄肉パイプ材などからなるものであっても、高精度に接合することが可能となる。   The spring 35d is elastically deformed in accordance with the thermal expansion of the members to be joined M and M, but the change in elastic force due to the deformation is minute. Therefore, the pressure applied to the joining surface S is substantially constant regardless of the thermal expansion of the members to be joined M, M, and unlike the devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, there is a possibility that an excessive pressure is applied. Absent. Therefore, even if the members to be joined M, M are made of a thin pipe material or the like, it is possible to join with high accuracy.

従来、薄肉パイプ材などからなる薄肉部材は、電子ビームやろう付けによって接合されており、高度の技能が必要であり、且つ高コストであった。通電拡散接合装置1を用いて、薄肉パイプ材などからなる薄肉部材の接合を自動的に、且つ低コストで行うことが可能となる。   Conventionally, a thin member made of a thin-walled pipe material or the like has been joined by an electron beam or brazing, which requires a high degree of skill and is expensive. Using the electric diffusion bonding apparatus 1, it becomes possible to automatically join a thin member made of a thin pipe material or the like at a low cost.

以下、本発明の第2実施形態である通電拡散接合装置101について説明する。   Hereinafter, the current diffusion bonding apparatus 101 according to the second embodiment of the present invention will be described.

図6を参照して、通電拡散接合装置101は、多数の被接合部材Mを直列状に連接させて、長尺部材を形成するものである。通電拡散接合装置101は、上述した通電拡散接合装置1と類似するので、同一又は対応する部材には同一の符号を付し、異なる箇所についてのみ説明する。   With reference to FIG. 6, the current diffusion bonding apparatus 101 connects a large number of members to be bonded M in series to form a long member. Since the electric diffusion bonding apparatus 101 is similar to the electric diffusion bonding apparatus 1 described above, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.

通電拡散接合装置101は、被接合部材Mを挟持して通電させる電極ユニット110を備えている。被接合部材Mは、ここでは、円筒状部材である。   The energization diffusion bonding apparatus 101 includes an electrode unit 110 that sandwiches a member to be bonded M and energizes the member. Here, the member to be joined M is a cylindrical member.

電極ユニット110は、3つの電極111,112,113を備えている。上下に対向する電極111,112は、ここでは、それぞれ銅、モリブデン、タングステンなどからなる円柱形状の通電電極111a,112aと、通電電極111a,112aの対向する側部に固定された抵抗体111b,112bとからなる。   The electrode unit 110 includes three electrodes 111, 112, and 113. Here, the vertically opposed electrodes 111 and 112 are, respectively, cylindrical current-carrying electrodes 111a and 112a made of copper, molybdenum, tungsten, and the like, and resistors 111b and 111b fixed to opposite sides of the current-carrying electrodes 111a and 112a. 112b.

上側の通電電極111aの上端部は絶縁体114を介して上下方向に摺動可能なエアシリンダ115のピストンに固定されている。下側の通電電極112aの下端部は絶縁体116を介して受台117に固定されている。   An upper end portion of the upper energizing electrode 111a is fixed to a piston of an air cylinder 115 slidable in the vertical direction via an insulator 114. The lower end portion of the lower energizing electrode 112a is fixed to the cradle 117 via an insulator 116.

電極113は、ここでは、銅、モリブデン、タングステンなどからなる円柱形状の通電電極113aと、通電電極113aの一側端部に固定された抵抗体113bとからなり、通電電極113aの他側端部が絶縁体118を介して後述する可動プレート131に固定されている。   Here, the electrode 113 includes a cylindrical energizing electrode 113a made of copper, molybdenum, tungsten, or the like, and a resistor 113b fixed to one end of the energizing electrode 113a, and the other end of the energizing electrode 113a. Is fixed to a movable plate 131 to be described later via an insulator 118.

電極111,112は、その軸線が同一線上となるように配置されており、エアシリンダ115により電極111を押し下げることにより、電極111,112の間に被接合部材Mが上下に挟持される。そして、電極113は、その軸線が被接合部材Mの軸線と同一線上となるように配置されており、被接合部材Mの接合面Sと反対側の面が接する。   The electrodes 111 and 112 are arranged so that the axes thereof are on the same line, and when the electrode 111 is pushed down by the air cylinder 115, the member M to be bonded is sandwiched between the electrodes 111 and 112. The electrode 113 is arranged such that its axis is on the same line as the axis of the member to be joined M, and the surface opposite to the joint surface S of the member to be joined M is in contact.

これらにより、被接合部材Mは、その軸線が水平に電極111,112,113により挟持される。尚、被接合部材Mを支持する受治具119も備えられている。   As a result, the member M is sandwiched between the electrodes 111, 112, and 113 with the axis thereof horizontally. A receiving jig 119 for supporting the member to be joined M is also provided.

そして、通電電極111a,112a,113aは、それぞれ図示しないケーブルを介して電源ユニット20に接続されており、通電可能に構成されている。被接合部材Mを抵抗体111b,112b,113bで挟んだ状態で通電電極111a,112a,113aに通電することにより、接合面S近傍を加熱すると共に被接合材全体Mを均一に加熱することができ、同一工程での連続的な接合が可能となる。   The energization electrodes 111a, 112a, and 113a are connected to the power supply unit 20 via cables (not shown), respectively, and are configured to be energized. By energizing the energizing electrodes 111a, 112a, and 113a with the member to be bonded M sandwiched between the resistors 111b, 112b, and 113b, the vicinity of the bonding surface S can be heated and the entire material to be bonded M can be uniformly heated. This enables continuous joining in the same process.

通電拡散接合装置101は、接合後の被接合部材Mを冷却する冷却ユニット120を備えている。冷却ユニット120は、被接合部材Mの上下にそれぞれ当接し、図示しない冷却機構により純水や水道水などの冷却流体が循環されて冷却可能に構成された冷却体121,122を備えている。   The current diffusion bonding apparatus 101 includes a cooling unit 120 that cools the bonded members M after bonding. The cooling unit 120 includes cooling bodies 121 and 122 that are in contact with the upper and lower sides of the member to be joined M and configured to be cooled by circulating a cooling fluid such as pure water or tap water by a cooling mechanism (not shown).

冷却体121,122は、同一線上に配置されており、エアシリンダ123により上方の冷却体121を押し下げることにより、受台124に支持された下方の冷却体122との間に被接合部材Mが上下に挟持される。このように、冷却ユニット120は、接合後の被接合部材Mを支持する機能も有する。   The cooling bodies 121 and 122 are arranged on the same line, and when the upper cooling body 121 is pushed down by the air cylinder 123, the member to be joined M is placed between the lower cooling body 122 supported by the cradle 124. It is sandwiched up and down. Thus, the cooling unit 120 also has a function of supporting the joined member M after joining.

通電拡散接合装置101は、被接合部材Mの接合面Sに圧力Pを付与する加圧ユニット130を備えている。加圧ユニット130は、通電電極113aが固定された可動プレート131と、可動プレート131に圧力を伝達するための加圧プレート132と、加圧プレート132を駆動させるための駆動源133と、駆動源133の駆動力を伝達し、加圧プレート132を図6の左右方向に動作させるボールねじ機構134と、加圧プレート132から可動プレート131に伝達される圧力を調整する加圧調整体135とから構成されている。   The energization diffusion bonding apparatus 101 includes a pressure unit 130 that applies a pressure P to the bonding surface S of the member M to be bonded. The pressure unit 130 includes a movable plate 131 to which the energization electrode 113a is fixed, a pressure plate 132 for transmitting pressure to the movable plate 131, a drive source 133 for driving the pressure plate 132, and a drive source. The ball screw mechanism 134 that transmits the driving force 133 and moves the pressure plate 132 in the left-right direction in FIG. 6 and the pressure adjustment body 135 that adjusts the pressure transmitted from the pressure plate 132 to the movable plate 131. It is configured.

可動プレート131は、土台102に固定された直線運動ガイド136に対して左右方向摺動可能に構成されている。尚、可動プレート131は、本発明の部材に相当する。   The movable plate 131 is configured to be slidable in the left-right direction with respect to the linear motion guide 136 fixed to the base 102. The movable plate 131 corresponds to a member of the present invention.

加圧プレート132は、直線運動ガイド136に対して左右方向摺動可能に構成されている。加圧プレート132は、加圧調整体135を介して可動プレート131の電極ユニット110と反対側に位置している。   The pressure plate 132 is configured to be slidable in the left-right direction with respect to the linear motion guide 136. The pressure plate 132 is located on the opposite side of the movable plate 131 from the electrode unit 110 with the pressure adjustment body 135 interposed therebetween.

駆動源133は、ここでは減速機付きのサーボモータである。サーボモータ133は、エンコーダが付設されており、図示しない公知の固定手段により土台102に固定されている。   Here, the drive source 133 is a servo motor with a speed reducer. The servo motor 133 is provided with an encoder, and is fixed to the base 102 by known fixing means (not shown).

ボールねじ機構134は、上述したボールねじ機構34とは、加圧プレート132を左右方向に移動させるように変更させた以外は同様であるので、説明は省略する。加圧調整体135も、上述した加圧調整体35と同様であるので、説明は省略する。尚、図示しないが、可動テーブル131の位置を検知する位置センサが設けられている。   Since the ball screw mechanism 134 is the same as the above-described ball screw mechanism 34 except that the pressure plate 132 is changed to move in the left-right direction, the description thereof is omitted. The pressure adjustment body 135 is also the same as the pressure adjustment body 35 described above, and a description thereof will be omitted. Although not shown, a position sensor for detecting the position of the movable table 131 is provided.

通電拡散接合装置101は、少なくとも被接合部材Mの接合面Sを含む部分を真空雰囲気にする真空化ユニット140を備えている。真空化ユニット140は、接合すべき接合面Sを有する2つの被接合部材M全体を取り囲むチャンバ141を備えている。尚、真空化ユニット140は、図示しないが、上述した真空化ユニット40と同様に、真空化装置42、真空破壊装置43、真空センサ44及び温度センサ45も備えている。   The current diffusion bonding apparatus 101 includes a vacuum unit 140 that places at least a portion including the bonding surface S of the member to be bonded M in a vacuum atmosphere. The vacuum unit 140 includes a chamber 141 that surrounds the entire two members to be bonded M having the bonding surfaces S to be bonded. Although not shown, the vacuuming unit 140 also includes a vacuuming device 42, a vacuum breaker 43, a vacuum sensor 44, and a temperature sensor 45, similar to the vacuuming unit 40 described above.

チャンバ141は、ここでは、電極111,113及び冷却体121が摺動可能なように、これらと密着する穴が形成されている。チャンバ141は、電極112、冷却体122及びこれらの受台117,124、並びに受治具119を内包している。   Here, the chamber 141 is formed with a hole in close contact with the electrodes 111 and 113 and the cooling body 121 so that the electrodes can slide. The chamber 141 contains the electrode 112, the cooling body 122, the cradles 117 and 124, and the receiving jig 119.

更に、真空化ユニット140は、接合後の被接合部材Mを支持するための支持部142を備えている。支持部142は、硬質材からなる円筒状部材142aと、この円筒状部材142aの内周面と被接合部材Mの外周面との間に位置するドーナツ状の弾性部材142bとを備えている。   Further, the vacuum unit 140 includes a support portion 142 for supporting the joined member M after joining. The support part 142 includes a cylindrical member 142a made of a hard material, and a donut-shaped elastic member 142b located between the inner peripheral surface of the cylindrical member 142a and the outer peripheral surface of the member M to be joined.

この弾性部材142bは、図示しないエアポンプにより内部にエアを注入することが可能であり、これにより、弾性部材142bを円筒状部材142aと被接合部材Mとに密着させ、真空漏れを防止することが可能となる。更に、支持部142は、チャンバ141から離れた部位にも適宜設けられている。   The elastic member 142b can inject air into the inside by an air pump (not shown), thereby bringing the elastic member 142b into close contact with the cylindrical member 142a and the member to be joined M, thereby preventing vacuum leakage. It becomes possible. Further, the support part 142 is also provided as appropriate in a part away from the chamber 141.

尚、チャンバ141内を真空化したときに、接合した被接合部材Mの端部から真空漏れする場合には、図示しないが、その端部に円筒状の弾性部材を配置させればよい。この弾性部材に、図示しないエアポンプにより内部にエアを注入することにより、弾性部材と被接合部材Mの内周面を密着させることが可能となる。   In addition, when the inside of the chamber 141 is evacuated, if a vacuum leaks from the end of the joined member M to be joined, a cylindrical elastic member may be disposed at the end, although not shown. By injecting air into the elastic member with an air pump (not shown), the elastic member and the inner peripheral surface of the member to be joined M can be brought into close contact with each other.

更に、通電拡散接合装置101は、図示しないが、上述した通電拡散接合装置1と同様に、制御ユニット50、操作部51及び表示部52も備えている。   Furthermore, although not shown, the current diffusion bonding apparatus 101 includes a control unit 50, an operation unit 51, and a display unit 52 as in the case of the current diffusion bonding apparatus 1 described above.

上述した通電拡散接合装置101を用いて、本発明の実施形態に係る通電拡散接合方法を実施する際の処理は、図3を参照して説明した方法と同様であるので、その説明は省略する。   Since the process at the time of carrying out the current diffusion bonding method according to the embodiment of the present invention using the current diffusion bonding apparatus 101 described above is the same as the method described with reference to FIG. 3, the description thereof is omitted. .

これにより、通電拡散接合装置101は、上述した通電拡散接合装置1と同様の利点を有する。更に、通電拡散接合装置101を用いることにより、多数の被接合部材Mを直列状に連接させて、長尺部材を容易に連続的に形成することが容易となる。   Thereby, the current diffusion bonding apparatus 101 has the same advantages as the current diffusion bonding apparatus 1 described above. Furthermore, by using the electric current diffusion bonding apparatus 101, it becomes easy to connect a large number of members to be bonded M in series and easily form a long member continuously.

以下、本発明の第3実施形態である通電拡散接合装置201について説明する。   Hereinafter, the electric diffusion bonding apparatus 201 which is 3rd Embodiment of this invention is demonstrated.

図7を参照して、通電拡散接合装置201は、多数組の被接合部材M,Mを並列状に同時的に接合することが可能なものである。通電拡散接合装置201は、上述した通電拡散接合装置1と類似するので、下部は図示を省略し、同一又は対応する部材には同一の符号を付し、異なる箇所についてのみ説明する。   Referring to FIG. 7, the current diffusion bonding apparatus 201 is capable of simultaneously bonding a large number of sets of members to be bonded M and M in parallel. Since the electric diffusion bonding apparatus 201 is similar to the electric diffusion bonding apparatus 1 described above, the lower part is not shown, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and only different portions will be described.

通電拡散接合装置201は、上下一対の電極11,12を複数組有する電極ユニット210を備えている。各電極11,12の間に被接合部材M,Mが挟持され通電される。   The current diffusion bonding apparatus 201 includes an electrode unit 210 having a plurality of pairs of upper and lower electrodes 11 and 12. The members to be joined M and M are sandwiched between the electrodes 11 and 12 and are energized.

上電極11を構成する上通電電極11aの上部が、それぞれ絶縁体13を介して加圧調整体231に固定されている。下電極12を構成する下通電電極12aの下部が、それぞれ絶縁体14を介して加圧調整体232に固定されている。   The upper part of the upper energizing electrode 11a constituting the upper electrode 11 is fixed to the pressure adjusting body 231 via the insulator 13 respectively. Lower portions of the lower energizing electrodes 12a constituting the lower electrode 12 are fixed to the pressure adjusting body 232 via the insulators 14, respectively.

上下電極11,12は、その軸線が同一線上となるように配置されており、その間に被接合部材M,Mが挟持される。被接合部材M,Mを抵抗体11b,12bで挟んだ状態で上下通電電極11a,12aに通電することにより、接合面Sを直接加熱すると共に被接合材全体M,Mを均一に加熱することができ、同一工程での連続的な接合が可能となる。   The upper and lower electrodes 11 and 12 are arranged so that the axes thereof are on the same line, and the members to be joined M and M are sandwiched therebetween. By energizing the upper and lower energizing electrodes 11a and 12a with the members to be joined M and M sandwiched between the resistors 11b and 12b, the joining surface S is directly heated and the whole materials to be joined M and M are uniformly heated. Thus, continuous joining in the same process becomes possible.

通電拡散接合装置201は、被接合部材M,Mの接合面Sに圧力Pを付与する加圧ユニット230を備えている。加圧ユニット230は、複数の加圧調整体231と、複数の加圧調整体232と、各加圧調整体231の上部が固定された第1加圧プレート233と、各加圧調整体232の下部が固定された第2加圧プレート234と、第2加圧プレート234を駆動させるためのサーボモータ33(図1参照)と、サーボモータ33の駆動力を伝達し、第2加圧プレート234を上下動させるボールねじ機構34とから構成されている。   The current diffusion bonding apparatus 201 includes a pressure unit 230 that applies pressure P to the bonding surface S of the members to be bonded M and M. The pressure unit 230 includes a plurality of pressure adjusting bodies 231, a plurality of pressure adjusting bodies 232, a first pressure plate 233 to which the upper portion of each pressure adjusting body 231 is fixed, and each pressure adjusting body 232. The second pressure plate 234 to which the lower portion of the plate is fixed, the servo motor 33 (see FIG. 1) for driving the second pressure plate 234, the driving force of the servo motor 33 is transmitted, and the second pressure plate The ball screw mechanism 34 moves the 234 up and down.

加圧調整体231,232は、共に上述した加圧調整体35と同様に構成されている。ただし、加圧調整体231のスプリング231aの弾性係数は、加圧調整体232のスプリング232aの弾性係数よりも小さくなっている。加圧調整体231を用いることにより、各接合部材M,Mを均等に加圧することが可能となる。   The pressure adjusting bodies 231 and 232 are both configured in the same manner as the pressure adjusting body 35 described above. However, the elastic coefficient of the spring 231 a of the pressure adjusting body 231 is smaller than the elastic coefficient of the spring 232 a of the pressure adjusting body 232. By using the pressure adjusting body 231, it is possible to pressurize the bonding members M and M evenly.

第1加圧プレート233は、架台60に固定されており、ここでは、架台60の天板として構成されている。   The first pressure plate 233 is fixed to the gantry 60 and is configured as a top plate of the gantry 60 here.

第2加圧プレート234は、その四隅部に軸受(ブッシュ)234aが設けられ、これら軸受234aを介して4本のガイドロッド64に対して上下方向摺動可能に構成されている。   The second pressure plate 234 is provided with bearings (bushings) 234a at the four corners thereof, and is configured to be slidable in the vertical direction with respect to the four guide rods 64 via the bearings 234a.

サーボモータ33及びボールねじ機構34は、上述した駆動源モータ33及びボールねじ機構34と同様であるので、説明は省略する。サーボモータ33が回転駆動することにより、ねじ軸34aが回転して、第2加圧プレート234がねじ軸34aに対して相対的に上下移動する。   The servo motor 33 and the ball screw mechanism 34 are the same as the drive source motor 33 and the ball screw mechanism 34 described above, and thus the description thereof is omitted. When the servo motor 33 is driven to rotate, the screw shaft 34a rotates, and the second pressure plate 234 moves up and down relatively with respect to the screw shaft 34a.

通電拡散接合装置201は、少なくとも全ての被接合部材Mの接合面Sを含む部分を真空雰囲気にする真空化ユニット240を備えている。真空化ユニット240は、接合すべき接合面Sを有する複数組の被接合部材M,M全体を取り囲むチャンバ241を備えている。尚、真空化ユニット240は、図示しないが、上述した真空化ユニット40と同様に、真空化装置42、真空破壊装置43、真空センサ44及び温度センサ45も備えている。   The energization diffusion bonding apparatus 201 includes a evacuation unit 240 that puts at least a portion including the bonding surfaces S of all the members to be bonded M into a vacuum atmosphere. The vacuum unit 240 includes a chamber 241 that surrounds a plurality of sets of members to be joined M and M each having a joining surface S to be joined. Although not shown, the vacuuming unit 240 includes a vacuuming device 42, a vacuum breaker 43, a vacuum sensor 44, and a temperature sensor 45 as in the vacuuming unit 40 described above.

チャンバ241は、全ての上下電極対11,12、加圧調整体231,232、第1加圧プレート233及び第2加圧プレート234を内包している。   The chamber 241 includes all the upper and lower electrode pairs 11 and 12, the pressure adjusting bodies 231 and 232, the first pressure plate 233 and the second pressure plate 234.

更に、通電拡散接合装置201は、図示しないが、上述した通電拡散接合装置1と同様に、制御ユニット50、操作部51及び表示部52も備えている。   Further, although not shown, the current diffusion bonding apparatus 201 includes a control unit 50, an operation unit 51, and a display unit 52 as in the case of the current diffusion bonding apparatus 1 described above.

上述した通電拡散接合装置201を用いて、本発明の実施形態に係る通電拡散接合方法を実施する際の処理を、図8を参照して説明する。   With reference to FIG. 8, a description will be given of processing when the current diffusion bonding method according to the embodiment of the present invention is performed using the current diffusion bonding apparatus 201 described above.

先ず、作業者は、被接合部材M,Mに適した加圧調整体231,232を設置する(S1)。そして、作業者は、上下電極11,12の間に被接合部材M,Mを設置する(S2)。尚、このとき、位置決めピンなどによって被接合部材M,Mの挟持を補助してもよい。そして、作業者は、チャンバ241の扉(不図示)を閉める。   First, the worker installs pressure adjusting bodies 231 and 232 suitable for the members to be joined M and M (S1). And an operator installs the to-be-joined members M and M between the upper and lower electrodes 11 and 12 (S2). At this time, clamping of the members to be joined M, M may be assisted by a positioning pin or the like. Then, the operator closes the door (not shown) of the chamber 241.

作業者により操作部51のスタートスイッチがONされると(S3:YES)、サーボモータ33を駆動させ、加圧調整体231,232の各スプリング231a,232aのばね全長をスプリングブロックの下部本体の全長まで圧縮させ、圧力センサ37が検知する圧力Pが所定の設定圧力P1を超えるまで(S5:YES)、第2加圧プレート234を上昇させる(S4)。これにより、第1加圧プレート231と第2加圧プレート234を介して被接合部材M,Mに所定の大きな圧力が付与され、接合面Sが密接する。   When the start switch of the operation unit 51 is turned on by the operator (S3: YES), the servo motor 33 is driven, and the total length of the springs 231a and 232a of the pressure adjusting bodies 231 and 232 is set to the lower body of the spring block. The second pressure plate 234 is raised until the entire length is compressed and the pressure P detected by the pressure sensor 37 exceeds a predetermined set pressure P1 (S5: YES) (S4). Thereby, a predetermined large pressure is applied to the members to be joined M and M via the first pressure plate 231 and the second pressure plate 234, and the joining surface S is brought into close contact.

次に、真空化装置42を始動させる。真空センサ44が検知するチャンバ41内の真空度が所定値以下になると、真空化装置42を停止させる。これにより、チャンバ41内が真空化される(S6)。   Next, the vacuuming device 42 is started. When the degree of vacuum in the chamber 41 detected by the vacuum sensor 44 becomes a predetermined value or less, the vacuuming device 42 is stopped. Thereby, the inside of the chamber 41 is evacuated (S6).

被接合部材M,Mに所定の圧力を付与させた状態を保ちながら、電源ユニット50を始動させて上下電極11,12を通電する(S7)。これにより、被接合部材M,Mが加熱されて温度が上昇し、熱膨張する。   While maintaining a state in which a predetermined pressure is applied to the members to be joined M, M, the power supply unit 50 is started to energize the upper and lower electrodes 11, 12 (S7). Thereby, the to-be-joined members M and M are heated, temperature rises, and it expands thermally.

その後、温度センサ45が検知する温度Tが、被接合部材M,Mの軟化開始温度Tsより所定温度低い第1設定温度T1を超えたとき(S8:YES)、サーボモータ33を駆動させ、加圧調整体231のスプリング231aのばね全長がスプリングブロックの下部本体の全長を超えるまで伸長するように、第2加圧プレート234を所定の微小距離だけ下降させる(S9)。ただし、スプリングブロックの上面が介在ブロックに当接した状態は維持させる。これにより、スプリング231aの付勢力により接合面Sが密接した状態は維持される。しかし、スプリング231aの付勢力は小さいので、被接合部材M,Mの温度が軟化開始温度Tsに更に近付いても、被接合部材M,Mの母材に歪み、屈曲、圧縮などの変形が生じない。   Thereafter, when the temperature T detected by the temperature sensor 45 exceeds the first set temperature T1 lower than the softening start temperature Ts of the members to be joined M and M (S8: YES), the servo motor 33 is driven to The second pressure plate 234 is lowered by a predetermined minute distance so that the spring total length of the spring 231a of the pressure adjusting body 231 extends beyond the total length of the lower body of the spring block (S9). However, the state where the upper surface of the spring block is in contact with the intervening block is maintained. Thereby, the state where the joint surface S is in close contact by the urging force of the spring 231a is maintained. However, since the urging force of the spring 231a is small, even if the temperature of the members to be joined M, M approaches the softening start temperature Ts, the base material of the members to be joined M, M is deformed, bent, compressed, etc. Absent.

そして、各被接合部材M,Mを挟持する上下通電電極11a,12aに通電させる電流を増加させることにより、温度センサ45が検知する当該被接合部材M,Mの接合面S近傍の温度Tが第1設定温度T1より所定温度高い第2設定温度T2を超えたとき(S10:YES)、温度センサ45が検知する温度Tが第2設定温度T2に維持される状態を所定時間継続する(S11)。尚、これは、温度センサ45が、オフ信号又はオン信号を電源ユニット20に直接出力することによって行われる。この間、被接合部材M,Mは、熱膨張により収縮し圧力Pは徐々に減少する。そして、被接合部材M,Mの接合面Sが強固に接合される。   And the temperature T in the vicinity of the joining surface S of the to-be-joined members M and M detected by the temperature sensor 45 is increased by increasing the current to be passed through the upper and lower energizing electrodes 11a and 12a sandwiching the to-be-joined members M and M. When the second set temperature T2 higher than the first set temperature T1 by a predetermined temperature is exceeded (S10: YES), the temperature T detected by the temperature sensor 45 is maintained at the second set temperature T2 for a predetermined time (S11). ). This is performed by the temperature sensor 45 directly outputting an off signal or an on signal to the power supply unit 20. During this time, the members to be joined M and M contract due to thermal expansion, and the pressure P gradually decreases. And the joining surface S of the to-be-joined members M and M is joined firmly.

そして、これを繰り返して、全ての被接合部材M,Mの接合面Sを順次接合する。尚、位置センサ38又は圧力センサ37が異常値を検知した場合、異常発生を表示部52に表示させる。   And this is repeated and the joining surface S of all the to-be-joined members M and M is joined sequentially. When the position sensor 38 or the pressure sensor 37 detects an abnormal value, the occurrence of abnormality is displayed on the display unit 52.

その後、電源ユニット20を停止し、真空破壊装置43を始動させてチャンバ241内の真空状態を解除し、サーボモータ33を駆動させて第2加圧プレート234を下降させる(S12)。そして、作業者がチャンバ241内から接合部材を取り出す(S13)。   Thereafter, the power supply unit 20 is stopped, the vacuum breaker 43 is started, the vacuum state in the chamber 241 is released, the servo motor 33 is driven, and the second pressure plate 234 is lowered (S12). Then, the operator takes out the joining member from the chamber 241 (S13).

これにより、通電拡散接合装置201は、上述した通電拡散接合装置1と同様の利点を有する。更に、通電拡散接合装置201を用いることにより、多数の被接合部材Mを多数組の被接合部材M,Mを並列状に同時的に接合することが容易となる。   Thereby, the electric current diffusion bonding apparatus 201 has the same advantages as the electric current diffusion bonding apparatus 1 described above. Furthermore, by using the energization diffusion bonding apparatus 201, it becomes easy to join a large number of members M to be joined simultaneously in parallel.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、被接合部材Mに対する電極の個数や設置部位などに関して限定されない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this. For example, the number of electrodes with respect to the member to be joined M and the installation site are not limited.

また、複数組の被接合部材M,Mを同時的に接合する通電拡散接合装置201では、各組の被接合部材M,Mに対してそれぞれ加圧調整体231,232を備える場合について説明した。しかし、これに限定されず、複数組の被接合部材M,Mに共通する加圧調整体231,232を備えるものであってもよい。   Further, in the energization diffusion bonding apparatus 201 for simultaneously bonding a plurality of sets of members to be bonded M, M, a case in which the pressure adjusting bodies 231 and 232 are provided for each set of members to be bonded M, M has been described. . However, it is not limited to this, You may provide the pressurization adjustment bodies 231 and 232 which are common to several sets of to-be-joined members M and M.

また、通電拡散接合装置1では下電極12を動作させる場合について説明した。しかし、これに限定されず、上電極11を動作させてもよく、上下電極11,12を共に動作させてもよい。   Further, the case where the lower electrode 12 is operated in the energization diffusion bonding apparatus 1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the upper electrode 11 may be operated, or the upper and lower electrodes 11 and 12 may be operated together.

また、通電拡散接合装置1では加圧ユニット30が上下電極11,12を介して接合面Sに圧力を付与する場合について説明した。しかし、これに限定されず、上下電極11,12を介することなく被接合部材M,Mに直接的に可動テーブル31に相当する部材を接触させて接合面Sに圧力を付与してもよい。   Further, in the energization diffusion bonding apparatus 1, the case where the pressure unit 30 applies pressure to the bonding surface S through the upper and lower electrodes 11 and 12 has been described. However, the present invention is not limited to this, and a member corresponding to the movable table 31 may be directly brought into contact with the members to be joined M and M without the upper and lower electrodes 11 and 12 to apply pressure to the joining surface S.

また、通電拡散接合装置1では加圧調整体35を可動テーブル31と加圧プレート32との間に位置させる場合について説明した。しかし、これに限定されず、例えば、加圧調整体を上電極11と天板61との間に位置させ、可動テーブル31と加圧プレート32とを一体化させてもよい。   Further, the case where the pressure adjusting body 35 is positioned between the movable table 31 and the pressure plate 32 in the energization diffusion bonding apparatus 1 has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the pressure adjusting body may be positioned between the upper electrode 11 and the top plate 61 and the movable table 31 and the pressure plate 32 may be integrated.

また、通電拡散接合装置1,101,201では可動テーブル31,131及び第2加圧プレート234をボールねじ機構34,134で往復動作させる場合について説明した。しかし、可動テーブル31,131及び第2加圧プレート234を往復動作させる機構は、これに限定されず、公知の機構を用いればよい。例えば、直線移動ガイド機構を用いてもよい。   In the energization diffusion bonding apparatus 1, 101, 201, the case where the movable tables 31, 131 and the second pressure plate 234 are reciprocated by the ball screw mechanisms 34, 134 has been described. However, the mechanism for reciprocating the movable tables 31 and 131 and the second pressure plate 234 is not limited to this, and a known mechanism may be used. For example, a linear movement guide mechanism may be used.

また、本発明の弾性部材に相当するものがスプリング35d,231a,232aである場合について説明した。しかし、弾性部材は、これに限定されず、ゴム等の弾性材料からなるものや油圧シリンダ、空気シリンダ等を用いた流体クッションなどであってもよく、その形式は、機械式、油圧式、空気圧式等などを含み何ら限定されない。だたし、機械式のスプリングを用いることにより、繰り返し使用時の再現性に優れるという利点がある。   Further, the case where the springs 35d, 231a, and 232a correspond to the elastic members of the present invention has been described. However, the elastic member is not limited to this, and may be a material made of an elastic material such as rubber, a fluid cushion using a hydraulic cylinder, an air cylinder, or the like. It is not limited at all including a formula etc. However, the use of a mechanical spring has the advantage of excellent reproducibility during repeated use.

1,101,201…通電拡散接合装置、 11…上電極(電極)、 12…下電極(電極)、 20…電源ユニット(電源部)、 30,130,230…加圧ユニット(第1の加圧部、第2の加圧部)、 31…可動テーブル(部材)、 32,132…加圧プレート、 33,133…駆動源、サーボモータ、 34,134…ボールねじ機構、 35,135,231,232…加圧調整体、 35d,231a,232a…スプリング(弾性部材)、 45…温度センサ、 50…制御ユニット(加圧選択部)、 111,112,113…電極、 131…可動プレート(部材)、 233…第1加圧プレート、 234…第2加圧プレート、 M…被接合部材、 S…接合面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101,201 ... Current-diffusion joining apparatus 11 ... Upper electrode (electrode), 12 ... Lower electrode (electrode), 20 ... Power supply unit (power supply part) 30, 130, 230 ... Pressurization unit (1st addition unit) Pressure part, second pressure part), 31 ... movable table (member), 32, 132 ... pressure plate, 33, 133 ... drive source, servo motor, 34, 134 ... ball screw mechanism, 35, 135, 231 , 232 ... Pressure adjusting body, 35d, 231a, 232a ... Spring (elastic member), 45 ... Temperature sensor, 50 ... Control unit (pressurization selection unit), 111,112,113 ... Electrode, 131 ... Movable plate (member) , 233 ... 1st pressurizing plate, 234 ... 2nd pressurizing plate, M ... Member to be joined, S ... Joining surface.

Claims (3)

接合面を当接された複数の被接合部材に通電して接合する通電拡散接合装置であって、
前記複数の被接合部材を挟持して、前記複数の被接合部材と電気的に導通可能な複数の電極と、
前記複数の電極に電流を供給する電源部と、
前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位を規制して前記接合面に圧力を付与する第1の加圧部と、
前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を、前記複数の電極を介して前記接合面に付与する第2の加圧部と、
前記第1又は第2の加圧部の何れにより前記接合面に圧力を付与するかを選択する加圧選択部と
前記複数の被接合部材の接合面近傍の温度を検知する温度センサを備え、
前記加圧選択部は、前記温度センサの検知した温度に基き、前記第1又は第2の加圧部の何れかにより前記接合面に圧力を付与するかを選択することを特徴とする通電拡散接合装置。
An energization diffusion bonding apparatus for energizing and bonding a plurality of members to be bonded that are brought into contact with a bonding surface,
A plurality of electrodes sandwiching the plurality of members to be joined and electrically conducting with the plurality of members to be joined;
A power supply for supplying current to the plurality of electrodes;
A first pressurizing unit that regulates displacement in a direction that expands with respect to a direction in which the plurality of members to be bonded sandwiched between the plurality of electrodes and that applies pressure to the joint surface;
The pressure based on the elastic force of the elastic member that elastically deforms in response to the displacement in the direction of expansion with respect to the direction in which the plurality of members to be bonded sandwiched between the plurality of electrodes is sandwiched is interposed via the plurality of electrodes. A second pressure member applied to the joint surface;
A pressure selection unit that selects whether the pressure is applied to the joint surface by the first or second pressure unit ;
A temperature sensor for detecting the temperature in the vicinity of the joining surfaces of the plurality of members to be joined;
The pressurization selection unit selects whether to apply pressure to the joint surface by the first or second pressurization unit based on the temperature detected by the temperature sensor. Joining device.
前記第1の加圧部は、前記電極が固定された部材の位置を規制して前記接合面に圧力を付与し、
前記第2の加圧部は、前記部材に前記弾性部材の弾性力を付与して前記接合面に圧力を付与することを特徴とする請求項1に記載の通電拡散接合装置。
The first pressurizing unit regulates a position of a member to which the electrode is fixed and applies pressure to the joint surface,
The energization diffusion bonding apparatus according to claim 1 , wherein the second pressurizing unit applies an elastic force of the elastic member to the member to apply pressure to the bonding surface.
接合面を当接された複数の被接合部材に通電して接合する通電拡散接合方法であって、
前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位を規制し、前記接合面に圧力を付与して、前記複数の被接合部材と電気的に導通可能な複数の電極間に前記被接合部材を挟持し、
前記複数の電極に電流を供給し、
前記複数の被接合部材の接合面近傍の温度が予め設定した温度を超えたとき、前記複数の被接合部材の変位規制を解除するとともに、前記複数の電極に挟持された前記複数の被接合部材の挟持された方向に対して膨張する方向の変位に応じて弾性変形する弾性部材の弾性力に基く圧力を、前記複数の電極を介して前記接合面に付与することを特徴とする通電拡散接合方法。
It is an energization diffusion bonding method of energizing and bonding a plurality of members to be bonded that are brought into contact with a bonding surface,
Between a plurality of electrodes that are electrically conductive with the plurality of members to be bonded by restricting displacement in a direction of expansion with respect to a direction in which the plurality of members to be bonded are sandwiched and applying pressure to the bonding surface Sandwiching the member to be joined,
Supplying current to the plurality of electrodes;
When the temperature in the vicinity of the bonding surfaces of the plurality of members to be bonded exceeds a preset temperature, the displacement restriction of the plurality of members to be bonded is released, and the plurality of members to be bonded sandwiched between the plurality of electrodes An electric current diffusion bonding characterized in that a pressure based on an elastic force of an elastic member that elastically deforms in response to a displacement in a direction of expansion with respect to a sandwiched direction is applied to the joint surface through the plurality of electrodes. Method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130141197A1 (en) * 2011-06-24 2013-06-06 Nitto Denko Corporation Rare-earth permanent magnet and method for manufacturing rare-earth permanent magnet

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9669488B2 (en) 2011-11-04 2017-06-06 Eco-A Co., Ltd. Current diffusion bonding apparatus and current diffusion bonding method
JP5984109B2 (en) * 2012-02-16 2016-09-06 Eco−A株式会社 Electric heating joining apparatus and method
JP2014188536A (en) * 2013-03-26 2014-10-06 National Institute For Materials Science Diffusion junction method of metal material and diffusion junction device of metal material
JP5983538B2 (en) * 2013-05-30 2016-08-31 株式会社デンソー Joining method and joining apparatus for aluminum member and metal member
JP6288632B2 (en) * 2013-08-02 2018-03-07 国立大学法人群馬大学 Method for joining metal members

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006315040A (en) * 2005-05-13 2006-11-24 Nippon Techno:Kk Current diffusion bonding method and apparatus
JP4890855B2 (en) * 2005-12-28 2012-03-07 株式会社日立製作所 Current-carrying method and apparatus
JP5013727B2 (en) * 2006-03-20 2012-08-29 旭化成ケミカルズ株式会社 Multi-layer reinforced sheet
JP4873544B2 (en) * 2006-05-10 2012-02-08 宮城県 Manufacturing method of joined body
JP2008030097A (en) * 2006-07-30 2008-02-14 High Energy Accelerator Research Organization High pressure diffusion bonding equipment
JP2008290130A (en) * 2007-05-25 2008-12-04 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Zygote
JP2009000712A (en) * 2007-06-21 2009-01-08 Mazda Motor Corp Joining method and joining structure of metal member
JP5263923B2 (en) * 2007-11-29 2013-08-14 国立大学法人 新潟大学 Diffusion bonding method and apparatus
JP5220449B2 (en) * 2008-03-24 2013-06-26 国立大学法人 新潟大学 Method and apparatus for joining metal members
JP2010012492A (en) * 2008-07-03 2010-01-21 Hitachi Ltd Energization welding method and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130141197A1 (en) * 2011-06-24 2013-06-06 Nitto Denko Corporation Rare-earth permanent magnet and method for manufacturing rare-earth permanent magnet

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