JP2021023954A - Friction stir welding apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、摩擦撹拌接合装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to a friction stir welding device.
摩擦撹拌接合装置は、被接合部材を摩擦撹拌接合によって接合する装置であって、被接合部材の形状に応じて様々な提案がされている。 The friction stir welding device is a device for joining members to be joined by friction stir welding, and various proposals have been made according to the shape of the members to be joined.
たとえば、被接合部材が長尺材である場合には、ステージの大型化に伴うコストアップを避けるために、ローラフィーダを用いる構成が提案されている。また、被接合部材が長尺な中空材である場合には、内側に可動式の裏当て材を挿入することが提案されている。その他、被接合部材がダブルスキンパネルなどの中空部材である場合には、裏当て材の設置を避けるために、ボビン型の接合ツールを用いている。 For example, when the member to be joined is a long material, a configuration using a roller feeder has been proposed in order to avoid an increase in cost due to an increase in the size of the stage. Further, when the member to be joined is a long hollow material, it has been proposed to insert a movable backing material inside. In addition, when the member to be joined is a hollow member such as a double skin panel, a bobbin type joining tool is used in order to avoid the installation of the backing material.
しかしながら、従来の摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合によって被接合部材を効率的に接合することが容易でなく、生産性を十分に向上させることが困難な場合がある。また、装置のコストを低減することが容易でない。 However, in the conventional friction stir welding apparatus, it is not easy to efficiently join the members to be joined by friction stir welding, and it may be difficult to sufficiently improve the productivity. Moreover, it is not easy to reduce the cost of the device.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、摩擦撹拌接合によって被接合部材を効率的に接合して生産性の向上を実現すると共に、装置のコストを低減可能な摩擦撹拌接合装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a friction stir welding apparatus capable of efficiently joining members to be joined by friction stir welding to improve productivity and reduce the cost of the apparatus. Is.
実施形態の摩擦撹拌接合装置は、搬送機構と部材支持機構と接合ツールとを備えており、被接合部材を構成する第１の被接合部品と被接合部材を構成する第２の被接合部品の突合せ部を摩擦撹拌接合によって接合する。搬送機構は、第１の被接合部品と前記第２の被接合部品を前記突合せ部で突合わせて接合方向へ搬送する。部材支持機構は、搬送機構によって搬送される被接合部材を保持し接合方向に導く。接合ツールは、搬送機構によって搬送されると共に部材支持機構によって接合方向に導かれる被接合部材の突合せ部を接合する。接合ツールは、ベアリングに挿入されるベアリング挿入シャフトを有し、部材支持機構と接合ツールとがベアリングを介して連結されている。 The friction stir welding apparatus of the embodiment includes a transport mechanism, a member support mechanism, and a joining tool, and is a first part to be joined that constitutes the member to be joined and a second part to be joined that constitutes the member to be joined. The butt joints are joined by friction stir welding. The transport mechanism abuts the first part to be joined and the second part to be joined at the abutting portion and conveys them in the joining direction. The member support mechanism holds the member to be joined carried by the transfer mechanism and guides it in the joining direction. The joining tool joins the butt portions of the members to be joined, which are conveyed by the transport mechanism and guided in the joining direction by the member support mechanism. The joining tool has a bearing insertion shaft that is inserted into the bearing, and the member support mechanism and the joining tool are connected via the bearing.
本発明によれば、摩擦撹拌接合によって被接合部材を効率的に接合して生産性を向上することができる。 According to the present invention, the members to be joined can be efficiently joined by friction stir welding to improve productivity.
＜第１実施形態＞
［Ａ］構成
第１実施形態に係る摩擦撹拌接合装置２０について図１Ａから図１Ｅを用いて説明する。
<First Embodiment>
[A] Configuration The friction
図１Ａは、上面図であって、摩擦撹拌接合装置２０において被接合部材である被接合部材１０の摩擦撹拌接合が実行される前の状態を示している。図１Ｂは、図１Ａと同様に、上面図であって、摩擦撹拌接合装置２０において被接合部材１０の摩擦撹拌接合が一部実行された状態を示している。図１Ｃは、図１ＢのＸ１−Ｘ１部分の断面図である。図１Ｄは、図１ＢのＸ２−Ｘ２部分の断面図である。図１Ｅは、図１ＢのＹ１−Ｙ１部分の断面図である。各図において、ｘ方向は、第１水平方向であり、ｙ方向は、第１水平方向に直交する第２水平方向であり、ｚ方向は、鉛直方向である。
FIG. 1A is a top view showing a state before friction stir welding of the
［Ａ−１］被接合部材１０
本実施形態の摩擦撹拌接合装置２０の説明に先立って、被接合部材である被接合部材１０について説明する。
[A-1] Member to be joined 10
Prior to the description of the friction
被接合部材１０は、図１Ａから図１Ｅに示すように、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との組み合わせることによって構成されている。被接合部材１０、第１の被接合部品、および第２の被接合部品は、それぞれ、表面側となる第１の面（一方の面）と、裏面側となる第２の面（他方の面）を有する。
As shown in FIGS. 1A to 1E, the
具体的には、第１の被接合部品１１は、直方体形状の面板である。第２の被接合部品１２は、第１の被接合部品１１と同様に、直方体形状の面板である。第１の被接合部品１１および第２の被接合部品１２は、たとえば、押出成形によって、アルミニウムなどの金属材料を成形することで作製されている。そして、被接合部材１０は、第１の被接合部品１１の側面と第２の被接合部品１２の側面とが突合された継手部（突合せ部）Ｔを含む。
Specifically, the first part to be joined 11 is a rectangular parallelepiped face plate. The second part to be joined 12 is a rectangular parallelepiped face plate like the first part to be joined 11. The first part to be joined 11 and the second part to be joined 12 are manufactured by molding a metal material such as aluminum by extrusion molding, for example. The
［Ａ−２］摩擦撹拌接合装置２０
摩擦撹拌接合装置２０の構成について説明する。
[A-2] Friction
The configuration of the friction
摩擦撹拌接合装置２０は、各図に示すように、搬送機構である搬送部３０と部材支持機構であるガイド部４０と接合ツール５０とを有し、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とを含む被接合部材１０において、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との間を連結する継手部（突合せ部）を摩擦撹拌接合によって接合するように構成されている。
As shown in each figure, the friction
［Ａ−２−１］搬送部３０
搬送機構である搬送部３０は、被接合部材１０を構成する第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２の側面同士を、例えば密着するよう加圧することなどにより、突合わせ、摩擦撹拌接合を行う接合方向に沿うように被接合部材１０を搬送ローラ３１で搬送するように構成されている。ここでは、接合方向は、突合せ部である継手部Ｔが直線状に延在する第１水平方向ｘであり、搬送部３０は、被接合部材１０が挿入される入口側（図１Ａおよび図１Ｂでは下側）から被接合部材１０が排出される出口側（図１Ａおよび図１Ｂでは上側）へ向けて搬送を行う。
[A-2-1]
The
搬送部３０において、搬送ローラ３１は、複数であって、被接合部材１０の外面（特に、被接合部材１０、第１の被接合部品１１、または第２の被接合部品１２の裏面側となる第２の面（他方の面）以外の面）に接触することによって被接合部材１０を搬送する。図示を省略しているが、複数の搬送ローラ３１は、支持台（図示省略）に設置されており、モータ（図示省略）によって回転するように構成されている。
In the
本実施形態では、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、接合方向である第１水平方向ｘに対して直交する第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１が対向している搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃを含む。搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１が継手部（突合せ部）Ｔ１を介して対向するように配置されている。搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおいては、搬送ローラ３１の回転中心軸が鉛直方向ｚに沿っている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1A and 1B, the
搬送ローラ対３１ａ（第１搬送ローラ対）は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１が接合ツール５０を介して対向している。すなわち、第１搬送ローラ対である搬送ローラ対３１ａは、接合方向（に沿う方向）において接合ツール５０に対応する位置に設けられる。また、搬送ローラ対３１ａは、例えば接合方向（に沿う方向）に直交する方向に対向するなど、継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）対向するように配置される。ここでは、搬送ローラ対３１ａを構成する一対の搬送ローラ３１の回転中心軸のそれぞれと、接合ツール５０の回転中心軸とが、第２水平方向ｙに沿って並んでいる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
搬送ローラ対３１ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第１水平方向ｘにおいて搬送ローラ対３１ａよりも入口側（図１Ａおよび図１Ｂでは下側）に位置している。ここでは、搬送ローラ対３１ｂを構成する一対の搬送ローラ３１の回転中心軸のそれぞれが第２水平方向ｙに沿って並んでいる。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
搬送ローラ対３１ｃ（第２搬送ローラ対）は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、第１水平方向ｘにおいて搬送ローラ対３１ｂよりも入口側（図１Ａおよび図１Ｂでは下側）に位置している。つまり、搬送ローラ対３１ｃは、３つの搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃのうち最も入口側に位置している。また、搬送ローラ対３１ｃを構成する一対の搬送ローラ３１の回転中心軸のそれぞれが、第２水平方向ｙに沿って並んでいる。搬送ローラ対３１ｃは、例えば接合方向（に沿う方向）に直交する方向に対向するなど、継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）対向するように配置される。
The
搬送ローラ対３１ａを構成する２つの搬送ローラ３１の外周の間の第２水平方向ｙにおける距離（外周間距離）と、搬送ローラ対３１ｂを構成する２つの搬送ローラ３１の外周の間の第２水平方向ｙにおける距離（外周間距離）は同じである。これに対して、搬送ローラ対３１ｃを構成する２つの搬送ローラ３１の外周間距離は、搬送ローラ対３１ａ，３１ｂを構成するそれぞれ２つの搬送ローラ３１の外周間距離よりも大きい。図１Ａおよび図１Ｂに示す例では、搬送ローラ対３１ａを構成する搬送ローラ３１の外径と、搬送ローラ対３１ｂを構成する搬送ローラ３１の外径との両者が同じであるのに対して、搬送ローラ対３１ｃを構成する搬送ローラ３１の外径は、搬送ローラ対３１ａ，３１ｂを構成する搬送ローラ３１の外径よりも小さく構成されている。また、搬送ローラ対３１ａを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｂを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｃを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸とのそれぞれが、第１水平方向ｘに沿って並ぶように構成されている。
The distance in the second horizontal direction y (distance between outer circumferences) between the outer circumferences of the two
このため、第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間の最短距離Ｈ３１ｙは、搬送ローラ対３１ａと搬送ローラ対３１ｂとが互いに同じであるのに対して、搬送ローラ対３１ｃでは、搬送ローラ対３１ａおよび搬送ローラ対３１ｂよりも長い。つまり、搬送ローラ対３１ｃにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ａおよび搬送ローラ対３１ｂのそれぞれにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間よりも広い。
Therefore, the shortest distance H31y of the space interposed between the pair of
図１Ａおよび図１Ｂでは図示の都合で省略しているが、搬送部３０は、上記の他に、図１Ｃ、図１Ｄ、および、図１Ｅに示すように、第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１が対向している搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを有する。搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆにおいては、上記した他の搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃの場合と異なり、搬送ローラ３１の回転中心軸が第２水平方向ｙに沿っている。搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆは、ぞれぞれ、被接合部材１０、第１の被接合部品１１、または第２の被接合部品１２の表面側となる第１の面（一方の面）側に設けられ、第１の面（一方の面）に各搬送ローラ３１が接触可能に構成される。搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆのそれぞれを構成する一対の搬送ローラ３１は、継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）接合方向（に沿う方向）に直交する方向に離間するように配置される。本実施形態においては、各一対の搬送ローラ３１が、いずれも、接合方向（に沿う方向）に直交する方向に継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）対向して配置されている。
Although omitted in FIGS. 1A and 1B for convenience of illustration, in addition to the above, the
図１Ｅに示すように、搬送ローラ対３１ｄは、第１水平方向ｘにおいて最も出口側（図１Ｅでは右側）に位置している。搬送ローラ対３１ｅは、第１水平方向ｘにおいて搬送ローラ対３１ｄよりも入口側に位置している。搬送ローラ対３１ｆは、第１水平方向ｘにおいて搬送ローラ対３１ｅよりも入口側に位置している。つまり、搬送ローラ対３１ｆは、３つの搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆのうち最も入口側に位置している。
As shown in FIG. 1E, the
図１Ｅに示すように、搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１の外径と、搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の外径との両者は、同じである。これに対して、搬送ローラ対３１ｆを構成する搬送ローラ３１の外径は、搬送ローラ対３１ｄおよび搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の外径よりも小さい。また、搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｆを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸とのそれぞれが、第１水平方向ｘに沿って並ぶように構成されている。
As shown in FIG. 1E, both the outer diameter of the
［Ａ−２−２］ガイド部４０
部材支持機構であるガイド部４０は、ガイド本体４１と保持ローラ４２とを含み、搬送部３０によって搬送される被接合部材１０を保持ローラ４２によって保持（支持）して接合方向に導くように構成されている。本実施形態では、ガイド部４０は、図１Ｅに示すように、被接合部材１０において搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆが位置する第１の面に対して反対側に位置する第２の面側に位置している。すなわち、ガイド部４０は、被接合部材１０、第１の被接合部品１１、または第２の被接合部品１２の裏面側となる第２の面側に位置する。
[A-2-2]
The
［Ａ−２−２−１］ガイド本体４１
ガイド部４０において、ガイド本体４１は、第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２とを有し、第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２とがガイド部内部空間ＳＰ４を介して第２水平方向ｙに並ぶように設置されている。第１ガイド本体部４１１および第２ガイド本体部４１２は、たとえば、ブロック体で構成されており、図示を省略しているが、第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２との間は、たとえば、棒状のフレーム材（図示省略）を用いて連結されている。第１ガイド本体部４１１および第２ガイド本体部４１２は、軽量化のために、複数の棒状のフレーム材を用いて組み立てられた組立体であってもよい。
[A-2-2-1]
In the
本実施形態では、ガイド本体４１は、被接合部材１０の入口側の断面が台形構造であり、被接合部材１０の出口側の断面が矩形構造である。具体的には、ガイド本体４１のうち台形構造の部分は、第１水平方向ｘにおいて入口側から出口側へ向かって、鉛直方向ｚの幅Ｈ４１ｚ（図１Ｅ参照）が広くなっている。ガイド本体４１のうち矩形構造の部分は、第１水平方向ｘにおいて入口側から出口側へ向かって、鉛直方向ｚの幅Ｈ４１ｚ（図１Ｅ参照）が同じである。
In the present embodiment, the guide
［Ａ−２−２−２］保持ローラ４２
ガイド部４０において、保持ローラ４２は、複数であって、被接合部材１０の内面に接触することによって被接合部材１０を接合方向に導くように構成されている。複数の保持ローラ４２は、ガイド本体４１に回転自在に設置されている。このように、保持ローラ４２は、被接合部材１０、第１の被接合部品、または第２の被接合部品の裏面側となる第２の面（他方の面）に接触可能に構成される。
[A-2-2-2] Holding
In the
図１Ａおよび図１Ｂでは図示の都合で省略しているが、ガイド部４０は、図１Ｃ、図１Ｄ、および、図１Ｅに示すように、第２水平方向ｙにおいて一対の保持ローラ４２が対向している保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈを含む。保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈは、ぞれぞれ、被接合部材１０、第１の被接合部品、または第２の被接合部品の裏面側となる第２の面側に位置するように設けられ、第２の面に各保持ローラ４２が接触可能に構成される。保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈをそれぞれ構成する一対の保持ローラ４２は、継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）接合方向（に沿う方向）に直交する方向に離間するように配置される。本実施形態においては、各一対の保持ローラ４２が、いずれも、接合方向（に沿う方向）に直交する方向に継手部（突合せ部）Ｔを介して（挟んで）対向して配置されている。
Although omitted in FIGS. 1A and 1B for convenience of illustration, in the
図１Ｅに示すように、保持ローラ対４２ｅは、第１水平方向ｘにおいて最も出口側に位置している。保持ローラ対４２ｆは、第１水平方向ｘにおいて保持ローラ対４２ｅよりも入口側に位置している。保持ローラ対４２ｇは、第１水平方向ｘにおいて保持ローラ対４２ｆよりも入口側に位置している。保持ローラ対４２ｈは、第１水平方向ｘにおいて保持ローラ対４２ｇよりも入口側に位置している。つまり、保持ローラ対４２ｈは、４つの保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈのうち最も入口側に位置している。
As shown in FIG. 1E, the holding
図１Ｃに示すように、保持ローラ対４２ｅ（第１保持ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが第１の被接合部品１１の下面側と第２の被接合部品１２の下面側とのそれぞれに位置すると共に、一対の保持ローラ４２が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。
As shown in FIG. 1C, in the holding
図１Ｄに示すように、保持ローラ対４２ｆは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが、第１の被接合部品１１の下面側と第２の被接合部品１２の下面側とのそれぞれに位置するように配置されている。
As shown in FIG. 1D, in the holding
図１Ｅから判るように、保持ローラ対４２ｇおよび保持ローラ対４２ｈ（第２保持ローラ対）も、保持ローラ対４２ｅと保持ローラ対４２ｆと同様に配置されている。
As can be seen from FIG. 1E, the holding
図１Ｅに示すように、保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈにおいては、保持ローラ４２の外径が同じである。保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈにおいては、保持ローラ４２の回転中心軸が第２水平方向ｙに沿っている。搬送ローラ対３１ｄと保持ローラ対４２ｅとの間に介在する空間、および、搬送ローラ対３１ｅと保持ローラ対４２ｆとの間に介在する空間は、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが互いに同じである。搬送ローラ対３１ｆと保持ローラ対４２ｇとの間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ｅと保持ローラ対４２ｆとの間に介在する空間よりも、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが大きい。同様に、搬送ローラ対３１ｆと保持ローラ対４２ｈの間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ｅと保持ローラ対４２ｆとの間に介在する空間よりも、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが大きく、広い。
As shown in FIG. 1E, the outer diameters of the holding
［Ａ−２−３］接合ツール５０
接合ツール５０は、搬送部３０によって搬送されると共にガイド部４０によって接合方向に導かれる被接合部材１０について、摩擦撹拌接合で接合するために設けられている。ここでは、接合ツール５０は、ボビン型ツール部５１を含み、ボビン型ツール部５１を用いて被接合部材１０の継手部Ｔ（図１Ｂ参照）を摩擦撹拌接合で接合するように構成されている。また、接合ツール５０は、ベアリング５４を介して、ガイド部４０に連結されている。なお、ベアリング５４とガイド部４０の連結は、ばねやダンパなどの図示しない振動抑制機構を介して行っても構わない。この場合、ガイド部４０とベアリング５４との間に振動抑制機構が配置される。
[A-2-3] Joining
The joining
図示を省略しているが、接合ツール５０は、支持台（図示省略）に回転自在に支持されている。接合ツール５０は、第１水平方向ｘおよび第２水平方向ｙに移動せずに、支持された位置において、モータ（図示省略）によって回転するように構成されている。
Although not shown, the joining
［Ａ−２−３−１］ボビン型ツール部５１
接合ツール５０において、ボビン型ツール部５１は、図１Ｅに示すように、一対のショルダ部５１１，５１２とピン部５１３とを備える。ボビン型ツール部５１において、一対のショルダ部５１１，５１２は、円柱形状であって、両者の外径が同じである。ピン部５１３は、一対のショルダ部５１１，５１２よりも外径が小さい円柱形状であって、一対のショルダ部５１１，５１２の間に介在している。一対のショルダ部５１１，５１２およびピン部５１３のそれぞれは、回転中心軸が鉛直方向ｚに沿っていると共に、鉛直方向ｚにおいて同軸に並ぶように設けられている。
[A-2-3-1] Bobbin
In the joining
［Ａ−２−３−３］ベアリング挿入シャフト５３
上記の他に、本実施形態の接合ツール５０は、ベアリング挿入シャフト５３を有し、ベアリング挿入シャフト５３がベアリング５４に挿入されている。
[A-2-3-3]
In addition to the above, the joining
ベアリング挿入シャフト５３は、円柱形状であって、鉛直方向ｚにおいてボビン型ツール部５１と同軸に並ぶように設けられている。ここでは、ベアリング挿入シャフト５３は、ボビン型ツール部５１の一対のショルダ部５１１，５１２よりも、外径が小さくなるように構成されている。
The bearing
［Ａ−２−３−４］ベアリング５４
ベアリング５４は、リング形状であって、ボビン型ツール部５１の一対のショルダ部５１１，５１２よりも、外径が大きくなるように構成されている。
[A-2-3-4]
The
図示を省略しているが、ベアリング５４は、ガイド部４０のガイド本体４１に設けられたベアリング支持部（図示省略）に支持されている。ここでは、ガイド本体４１において第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２との間に介在しているガイド部内部空間ＳＰ４において、ベアリング５４が支持されている。ベアリング５４は、接合ツール５０の回転中心軸が鉛直方向ｚに沿うように、接合ツール５０を回転自在に支持している。
Although not shown, the
［Ｂ］動作
上記の摩擦撹拌接合装置２０を用いて被接合部材１０について摩擦撹拌接合を実行する手順に関して説明する。
[B] Operation A procedure for performing friction stir welding of the
まず、図１Ａに示すように、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との組み合わせた被接合部材１０を摩擦撹拌接合装置２０の入口側に準備する。ここでは、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とが継手部Ｔにおいて突合された状態になるように、被接合部材１０を摩擦撹拌接合装置２０の入口側に準備する。
First, as shown in FIG. 1A, a
つぎに、図１Ｂ、図１Ｃ、図１Ｄ、および、図１Ｅに示すように、接合方向である第１水平方向ｘに沿って摩擦撹拌接合装置２０の搬送部３０が被接合部材１０を入口側から出口側へ向けて搬送する。ここでは、搬送部３０において搬送ローラ３１を回転させることによって、被接合部材１０の搬送が実行される。このとき、ガイド部４０の保持ローラ４２によって被接合部材１０が接合方向である第１水平方向ｘに導かれて搬送される。
Next, as shown in FIGS. 1B, 1C, 1D, and 1E, the
具体的には、被接合部材１０は、図１Ｂに示すように、第２水平方向ｙでは、搬送ローラ対３１ｃを構成する一対の搬送ローラ３１の間、搬送ローラ対３１ｂを構成する一対の搬送ローラ３１の間、および、搬送ローラ対３１ａを構成する一対の搬送ローラ３１の間を順次搬送される。また、図１Ｅに示すように、鉛直方向ｚでは、被接合部材１０は、搬送ローラ対３１ｆと保持ローラ対４２ｇ，４２ｈとの間、搬送ローラ対３１ｅと保持ローラ対４２ｆとの間、および、搬送ローラ対３１ｄと保持ローラ対４２ｅとの間を順次搬送される。
Specifically, as shown in FIG. 1B, the
被接合部材１０の搬送が実行される際には、接合ツール５０を回転させる。これにより、搬送された被接合部材１０は、図１Ｂから図１Ｅに示すように、ボビン型ツール部５１によって継手部Ｔが摩擦撹拌接合で接合される。具体的には、ボビン型ツール部５１の回転による摩擦熱によって、継手部Ｔでは、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とが流動状態になり撹拌され、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とが接合される。図示を省略しているが、図１Ｂでは、継手部Ｔのうちボビン型ツール部５１よりも上側に位置する部分が接合された状態になっている。
When the transfer of the
接合ツール５０において摩擦撹拌接合によって発生した熱は、ガイド本体４１に設けられているガイド部内部空間ＳＰ４を介して外部へ放出される。このため、本実施形態では、接合ツール５０の温度が高くなることを効果的に抑制可能である。
The heat generated by friction stir welding in the joining
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の摩擦撹拌接合装置２０では、搬送部３０によって搬送されると共にガイド部４０によって接合方向に導かれる被接合部材１０の継手部Ｔについて、接合ツール５０がボビン型ツール部５１を用いて摩擦撹拌接合で接合する。接合ツール５０は、ベアリング５４に挿入されるベアリング挿入シャフト５３を有し、ガイド部４０と接合ツール５０とがベアリング５４を介して連結されている（図１Ｃ参照）。このため、本実施形態では、搬送部３０によって搬送された被接合部材１０を接合ツール５０で接合するので、被接合部材１０全体を支持するステージが不要であるため、装置のコストを低減することができる。更に、本実施形態では、部材支持機構であるガイド部４０と接合ツール５０とがベアリング５４を介して連結されているので、継手部Ｔにおいて正確に接合を実施可能である。その結果、本実施形態では、摩擦撹拌接合によって被接合部材１０を効率的に接合することが可能であって、生産性を十分に向上させることができる。
[C] Summary As described above, in the friction
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ａ（第１搬送ローラ対）は、一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて接合ツール５０を介して対向している。これと共に、搬送ローラ対３１ａは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて継手部Ｔを介して対向するように配置されている（図１Ｃ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０において第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とが継手部Ｔにおいて密着した状態で接合が行われる。その結果、本実施形態では、接合部の欠陥を抑制し被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｃ（第２搬送ローラ対）は、接合方向において搬送ローラ対３１ａ（第１搬送ローラ対）よりも入口側に配置されており、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて継手部Ｔを介して対向している。搬送ローラ対３１ｃにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ａにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間よりも広い（図１Ａ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０が歪んで被接合部材１０が直線状に延在していない場合であっても、搬送部３０の入口に被接合部材１０を容易に挿入することができる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｄ（第３搬送ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１のそれぞれが第１の被接合部品１１の上面側と、第２の被接合部品１２の上面側とのそれぞれに位置している。これと共に、搬送ローラ対３１ｄは、一対の搬送ローラ３１が接合ツール５０を介して挟むように配置されている（図１Ｃ参照）。そして、本実施形態のガイド部４０において、保持ローラ対４２ｅ（第１保持ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが第１の被接合部品１１の下面側と第２の被接合部品１２の下面側とのそれぞれに位置する。これと共に、保持ローラ対４２ｅは、一対の保持ローラ４２が接合ツール５０を介して挟むように配置されている（図１Ｃ参照）。このため、本実施形態では、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とそれぞれが、鉛直方向ｚにおいて搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１と保持ローラ対４２ｅを構成する保持ローラ４２との間に挟まれた状態で、摩擦撹拌接合が行われる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０の変形を抑制でき、的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｆ（第４搬送ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１のそれぞれが第１の被接合部品１１の一方面側と、第２の被接合部品１２の一方面側とのそれぞれに位置している。これと共に、搬送ローラ対３１ｆは、一対の搬送ローラ３１が接合方向において搬送ローラ対３１ｄよりも入口側に配置されている。そして、本実施形態のガイド部４０において、保持ローラ対４２ｈ（第２保持ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが第１の被接合部品１１の下面側と第２の被接合部品１２の下面側とのそれぞれに位置する。これと共に、保持ローラ対４２ｈは、一対の保持ローラ４２が接合方向において保持ローラ対４２ｅよりも入口側に配置されている。搬送ローラ対３１ｆと保持ローラ対４２ｈとの間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ｄと保持ローラ対４２ｅとの間に介在する空間よりも広い（図１Ｅ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０が歪んでおり、被接合部材１０が正確な直線状に延在していない部分を含む場合であっても、搬送部３０の入口に被接合部材１０を容易に挿入することができる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
［Ｄ］変形例
上記実施形態の変形例２−３に係る摩擦撹拌接合装置２０について図２を用いて説明する。図２では、ガイド部４０においてガイド本体４１に保持ローラ４２が設置された部分を模式的に示している。保持ローラ４２は、ローラ本体４２１とローラシャフト４２２とを含む。
[D] Modification Example The friction
図２に示すように、本変形例のガイド部４０においては、ガイド本体４１と保持ローラ４２との間に付勢部材４３が介在している。本変形例では、付勢部材４３は、保持ローラ４２を構成するローラシャフト４２２とガイド本体４１との間に配置されている。図２では図示を省略しているが、付勢部材４３は、保持ローラ４２を被接合部材１０の側に付勢している（図３Ｂ等を参照）。
As shown in FIG. 2, in the
また、図示を省略しているが、搬送部３０においても、保持ローラ４２の場合と同様に、搬送ローラ３１が被接合部材１０の側に付勢されている。
Further, although not shown, in the
このため、本変形例では、搬送ローラ３１および保持ローラ４２が被接合部材１０に密着するので、被接合部材１０を接合方向に的確に搬送することができる。
Therefore, in this modification, since the
なお、上記の実施形態では、接合方向が第１水平方向ｘに沿った場合に用いる摩擦撹拌接合装置２０について説明したが、これに限らない。たとえば、接合方向が鉛直方向ｚに沿った場合に対応するように、摩擦撹拌接合装置２０の構成を適宜変更してもよい。
In the above embodiment, the friction
＜第２実施形態＞
［Ａ］構成
第２実施形態に係る摩擦撹拌接合装置２０について図３Ａから図３Ｅを用いて説明する。
<Second Embodiment>
[A] Configuration The friction
図３Ａは、上面図であって、摩擦撹拌接合装置２０において被接合部材である被接合部材１０の摩擦撹拌接合が実行される前の状態を示している。図３Ｂは、図３Ａと同様に、上面図であって、摩擦撹拌接合装置２０において被接合部材１０の摩擦撹拌接合が一部実行された状態を示している。図３Ｃは、図３ＢのＸ１−Ｘ１部分の断面図である。図３Ｄは、図３ＢのＸ２−Ｘ２部分の断面図である。図３Ｅは、図３ＢのＹ１−Ｙ１部分の断面図である。
FIG. 3A is a top view showing a state before friction stir welding of the
本実施形態は、図３Ａから図３Ｅに示すように、被接合部材である被接合部材１０の構成が第１実施形態の場合（図１Ａから図１Ｅを参照）と異なっていると共に、被接合部材１０の構成に対応して摩擦撹拌接合装置２０の構成が第１実施形態の場合と異なっている。本実施形態は、これらの点、および、これらに関連する点を除き、上記実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記実施形態と重複する個所については、適宜、記載を省略する。
In this embodiment, as shown in FIGS. 3A to 3E, the configuration of the
［Ａ−１］被接合部材１０
本実施形態の摩擦撹拌接合装置２０の説明に先立って、被接合部材である被接合部材１０について説明する。
[A-1] Member to be joined 10
Prior to the description of the friction
被接合部材１０は、図３Ａから図３Ｅに示すように、第１実施形態の場合と同様に、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との組み合わせることによって構成されている。しかしながら、第１の被接合部品１１および第２の被接合部品１２の形状が第１実施形態の場合と異なる。
As shown in FIGS. 3A to 3E, the
具体的には、第１の被接合部品１１は、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、断面がコの字形状であって、第１フランジ１１１と第２フランジ１１２とが第１ウェブ１１３を介して対面している。ここでは、第１フランジ１１１および第２フランジ１１２はそれぞれが直方体形状の面板であり、互いが平行になるように対面している。そして、第１ウェブ１１３は、第１フランジ１１１および第２フランジ１１２の一端において、第１フランジ１１１および第２フランジ１１２に対して直交するように設けられている。
Specifically, as shown in FIGS. 3C and 3D, the first part to be joined 11 has a U-shaped cross section, and the
第２の被接合部品１２は、第１の被接合部品１１と同様に断面がコの字形状であって、第３フランジ１２１と第４フランジ１２２とが第２ウェブ１２３を介して対面している。ここでは、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２はそれぞれが直方体形状の面板であり、互いが平行になるように対面している。そして、第２ウェブ１２３は、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２の一端において、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２に対して直交するように設けられている。
The second part to be joined 12 has a U-shaped cross section like the
そして、被接合部材１０は、図３Ｄに示すように、第１フランジ１１１と第３フランジ１２１との間を連結する第１の継手部（突合せ部）Ｔ１と、第２フランジ１１２と第４フランジ１２２との間を連結する第２の継手部（突合せ部）Ｔ２とを含む。具体的には、第１の継手部Ｔ１では、第１の被接合部品１１を構成する第１フランジ１１１の他端と第２の被接合部品１２を構成する第３フランジ１２１の他端とが突合されて連結されている。第２の継手部Ｔ２では、第１の被接合部品１１を構成する第２フランジ１１２の他端と第２の被接合部品１２を構成する第４フランジ１２２の他端とが突合されて連結されている。第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２は、被接合部材１０の長手方向に沿っており、互いが中空部ＳＰ１を介して対面している。これと共に、被接合部材１０は、第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３とが中空部ＳＰ１を介して対面している。被接合部材１０、第１フランジ１１１、第２フランジ１１２、第３フランジ１２１、第４フランジ１２２、第１ウェブ１１３および第２ウェブ１２３は、それぞれ、外周面を構成し表面側となる第１の面と、内周面を構成し中空部ＳＰ１に隣接する裏面側となる第２の面を有する。図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、本実施形態において、第１フランジ１１１、第２フランジ１１２、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２の第１の面および第２の面の法線方向は、それぞれ鉛直方向ｚに沿っている。
Then, as shown in FIG. 3D, the
［Ａ−２］摩擦撹拌接合装置２０
摩擦撹拌接合装置２０の構成について説明する。
[A-2] Friction
The configuration of the friction
摩擦撹拌接合装置２０は、各図に示すように、搬送部３０とガイド部４０と接合ツール５０とを有し、本実施形態では、被接合部材１０において第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との間を連結する第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２を摩擦撹拌接合によって接合するように各部が構成されている。
As shown in each figure, the friction
［Ａ−２−１］搬送部３０
搬送部３０は、被接合部材１０を支持すると共に、摩擦撹拌接合を行う接合方向に沿うように被接合部材１０を搬送ローラ３１で搬送するように構成されている。本実施形態では、接合方向は、被接合部材１０において第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２が直線状に延在する第１水平方向ｘであり、搬送部３０は、被接合部材１０が挿入される入口側（図３Ａおよび図３Ｂでは下側）から被接合部材１０が排出される出口側（図３Ａおよび図３Ｂでは上側）へ向けて搬送を行う。
[A-2-1]
The
本実施形態の搬送部３０では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、第１実施形態の場合と同様に、第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１が対向して並ぶ搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃを含む。搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃは、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１が第１の継手部Ｔ１または第２の継手部Ｔ２を介して対向するように配置されている。搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃにおいては、搬送ローラ３１の回転中心軸が鉛直方向ｚに沿っている。
In the
図３Ｃに示すように、搬送ローラ対３１ａは、第１実施形態の場合と異なり、２組であって、２組の搬送ローラ対３１ａが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。具体的には、２組の搬送ローラ対３１ａのうち、一方は、被接合部材１０が搬送された際に第１フランジ１１１と第３フランジ１２１とを挟むように配置されている。そして、他方の搬送ローラ対３１ａは、被接合部材１０が搬送された際に第２フランジ１１２と第４フランジ１２２とを挟むように配置されている。
As shown in FIG. 3C, unlike the case of the first embodiment, the transport roller pairs 31a are two sets, and the two sets of transport roller pairs 31a are installed so as to be arranged in the vertical direction z. Specifically, one of the two sets of
図３Ｄに示すように、搬送ローラ対３１ｂも、２組であって、２組の搬送ローラ対３１ｂが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。具体的には、２組の搬送ローラ対３１ｂのうち、一方は、被接合部材１０が搬送された際に第１フランジ１１１と第３フランジ１２１とを挟むように配置されている。そして、他方は、被接合部材１０が搬送された際に第２フランジ１１２と第４フランジ１２２とを挟むように配置されている。
As shown in FIG. 3D, there are also two sets of transport roller pairs 31b, and the two sets of transport roller pairs 31b are installed so as to line up in the vertical direction z. Specifically, one of the two sets of transport roller pairs 31b is arranged so as to sandwich the
図示を省略しているが、搬送ローラ対３１ｃも２組であって、搬送ローラ対３１ａおよび搬送ローラ対３１ｂと同様に鉛直方向ｚに配置されている。
Although not shown, there are also two sets of transport roller pairs 31c, which are arranged in the vertical direction z like the
図３Ａおよび図３Ｂでは図示の都合で省略しているが、搬送部３０は、上記の他に、図３Ｃ、図３Ｄ、および、図３Ｅに示すように、第１実施形態の場合と同様に、第２水平方向ｙにおいて一対の搬送ローラ３１が対向している搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを有する。搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆにおいては、搬送ローラ３１の回転中心軸が第２水平方向ｙに沿っている。
Although omitted in FIGS. 3A and 3B for convenience of illustration, the
図３Ｃに示すように、搬送ローラ対３１ｄ（第３搬送ローラ対）は、第１実施形態の場合と異なり、２組であって、搬送ローラ対３１ｄが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。２組の搬送ローラ対３１ｄは、被接合部材１０が搬送された際に、第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３とのそれぞれを挟むように、鉛直方向ｚに並んでいる。ここで、２組の搬送ローラ対３１ｄのうち、鉛直方向ｚにおいて上方に位置する搬送ローラ対３１ｄは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１のそれぞれが、第１フランジ１１１の上面側と第３フランジ１２１の上面側とのそれぞれに位置すると共に、一対の搬送ローラ３１が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。これに対して、２組の搬送ローラ対３１ｄのうち、鉛直方向ｚにおいて下方に位置する搬送ローラ対３１ｄは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１のそれぞれが、第２フランジ１１２の下面側と第４フランジ１２１の下面側とのそれぞれに位置すると共に、一対の搬送ローラ３１が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。
As shown in FIG. 3C, unlike the case of the first embodiment, the
図３Ｄに示すように、搬送ローラ対３１ｅも、２組であって、２組の搬送ローラ対３１ｅが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。２組の搬送ローラ対３１ｅは、搬送ローラ対３１ｄと同様に、被接合部材１０が搬送された際に、第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３とのそれぞれを挟むように、鉛直方向ｚに並んでいる。ここで、２組の搬送ローラ対３１ｅのうち、鉛直方向ｚにおいて上方に位置する搬送ローラ対３１ｅは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１のそれぞれが、第１フランジ１１１の上面側と第３フランジ１２１の上面側とのそれぞれに位置している。これに対して、２組の搬送ローラ対３１ｅのうち、鉛直方向ｚにおいて下方に位置する搬送ローラ対３１ｅは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１のそれぞれが、第２フランジ１１２の下面側と第４フランジ１２１の下面側とのそれぞれに位置している。
As shown in FIG. 3D, there are also two sets of
図３Ｅから判るように、搬送ローラ対３１ｆ（第４搬送ローラ対）も２組であって、搬送ローラ対３１ｄおよび搬送ローラ対３１ｅと同様に、２組が鉛直方向ｚに並ぶように配置されている。
As can be seen from FIG. 3E, the
図３Ｅに示すように、搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１の外径と、搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の外径との両者は、同じである。これに対して、搬送ローラ対３１ｆを構成する搬送ローラ３１の外径は、搬送ローラ対３１ｄおよび搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の外径よりも小さい。また、搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｅを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸と、搬送ローラ対３１ｆを構成する搬送ローラ３１の回転中心軸とのそれぞれが、第１水平方向ｘに沿って並ぶように構成されている。
As shown in FIG. 3E, both the outer diameter of the
このため、鉛直方向ｚにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間の最短距離Ｈ３１ｚは、搬送ローラ対３１ｄと搬送ローラ対３１ｅとが互いに同じであるのに対して、搬送ローラ対３１ｆでは、搬送ローラ対３１ｄおよび搬送ローラ対３１ｅよりも長い。
Therefore, the shortest distance H31z of the space interposed between the pair of
［Ａ−２−２］ガイド部４０
ガイド部４０は、ガイド本体４１と保持ローラ４２とを含み、搬送部３０によって搬送される被接合部材１０を、保持ローラ４２によって接合方向に導くように構成されている。本実施形態では、ガイド部４０は、第１実施形態の場合と異なり、被接合部材１０の中空部ＳＰ１に挿入される。
[A-2-2]
The
［Ａ−２−２−１］ガイド本体４１
ガイド部４０において、ガイド本体４１は、第１実施形態の場合と同様に、第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２とがガイド部内部空間ＳＰ４を介して第２水平方向ｙに並ぶように設置されている。
[A-2-2-1]
In the
また、ガイド本体４１は、被接合部材１０の入口側の断面が台形構造であり、被接合部材１０の出口側の断面が矩形構造である。具体的には、ガイド本体４１のうち台形構造の部分は、第１水平方向ｘにおいて入口側から出口側へ向かって、第２水平方向ｙの幅Ｈ４１ｙ（図３Ａ参照）および鉛直方向ｚの幅Ｈ４１ｚ（図３Ｅ参照）が広くなっている。ガイド本体４１のうち矩形構造の部分は、第１水平方向ｘにおいて入口側から出口側へ向かって、第２水平方向ｙの幅Ｈ４１ｙ（図３Ａ参照）および鉛直方向ｚの幅Ｈ４１ｚ（図３Ｅ参照）が同じである。
Further, the guide
［Ａ−２−２−２］保持ローラ４２
ガイド部４０において、保持ローラ４２は、第１実施形態の場合と同様に、複数であって、被接合部材１０の内面に接触することによって被接合部材１０を接合方向に導くように、ガイド本体４１に回転自在に設置されている。
[A-2-2-2] Holding
In the
本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガイド部４０は、第１実施形態の場合と異なり、第２水平方向ｙにおいて一対の保持ローラ４２が対向している保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを含む。保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいては、保持ローラ４２の回転中心軸が鉛直方向ｚに沿っている。また、保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいては、被接合部材１０が搬送された際に一対の保持ローラ４２が第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２を介して対向するように配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, unlike the case of the first embodiment, the
保持ローラ対４２ａ（第３保持ローラ対）は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガイド本体４１のうち矩形構造の部分に設けられている。保持ローラ対４２ａは、第１水平方向ｘ（接合方向）における一対の保持ローラ４２が接合ツール５０に対応する位置において対向している。ここでは、保持ローラ対４２ａを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸のそれぞれと、接合ツール５０の回転中心軸とが、第２水平方向ｙに沿って並んでおり、接合方向に直交する方向である第２水平方向ｙに対向している。
The holding
保持ローラ対４２ｂは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガイド本体４１のうち矩形構造の部分に設けられており、第１水平方向ｘにおいて保持ローラ対４２ａよりも入口側に位置している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the holding
保持ローラ対４２ｃは、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガイド本体４１のうちの台形構造の部分に設けられており、第１水平方向ｘにおいて保持ローラ対４２ｂよりも入口側に位置している。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the holding
保持ローラ対４２ｄ（第４保持ローラ対）は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ガイド本体４１のうちの台形構造の部分に設けられており、第１水平方向ｘ（接合方向）において保持ローラ対４２ｃよりも入口側に位置して対向している。つまり、保持ローラ対４２ｄは、４つの保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄのうち最も入口側に位置している。ここでは、保持ローラ対４２ｄを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸のそれぞれは、接合方向に直交する方向である第２水平方向ｙに対向して（すなわち、第２水平方向ｙに沿って並んで）いる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the holding
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、保持ローラ対４２ａと保持ローラ対４２ｂと保持ローラ対４２ｃと保持ローラ対４２ｄとにおいては、保持ローラ４２の外径が同じである。保持ローラ対４２ａを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸の間隔、および、保持ローラ対４２ｂを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸の間隔は、同じである。これに対して、保持ローラ対４２ｃを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸の間隔は、保持ローラ対４２ａおよび保持ローラ対４２ｂよりも狭い。そして、保持ローラ対４２ｄを構成する一対の保持ローラ４２の回転中心軸の間隔は、保持ローラ対４２ｃよりも狭い。
As shown in FIGS. 3A and 3B, the outer diameters of the holding
このため、図３Ａに示すように、第２水平方向ｙにおいて一対の保持ローラ４２の間に介在する空間の最短距離Ｈ４２ｙは、保持ローラ対４２ａと保持ローラ対４２ｂとが互いに同じであるのに対して、保持ローラ対４２ｃでは、保持ローラ対４２ａおよび保持ローラ対４２ｂよりも短く、保持ローラ対４２ｄでは、保持ローラ対４２ｃよりも短い。つまり、保持ローラ対４２ｄにおいて一対の保持ローラ対４２ｃの間に介在する空間は、他の保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃのそれぞれにおいて一対の保持ローラ対４２ｃの間に介在する空間よりも狭い。
Therefore, as shown in FIG. 3A, the shortest distance H42y of the space interposed between the pair of holding
図３Ｃに示すように、保持ローラ対４２ａは、２組であって、２組の保持ローラ対４２ａが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。具体的には、２組の保持ローラ対４２ａは、被接合部材１０が搬送された際に第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３との間に介在するように配置されている。
As shown in FIG. 3C, there are two sets of holding
図３Ｄに示すように、保持ローラ対４２ｂも、２組であって、２組の保持ローラ対４２ｂが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。具体的には、２組の保持ローラ対４２ｂは、保持ローラ対４２ａの場合と同様に、被接合部材１０が搬送された際に第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３との間に介在するように配置されている。
As shown in FIG. 3D, there are also two sets of holding
図示を省略しているが、保持ローラ対４２ｃおよび保持ローラ対４２ｄのそれぞれも２組であって、保持ローラ対４２ａおよび保持ローラ対４２ｂと同様に鉛直方向ｚに配置されている。
Although not shown, each of the holding
図３Ａおよび図３Ｂでは図示の都合で省略しているが、ガイド部４０は、上記の他に、図３Ｃ、図３Ｄ、および、図３Ｅに示すように、第２水平方向ｙにおいて一対の保持ローラ４２が並んでいる保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈを含む。
Although omitted in FIGS. 3A and 3B for convenience of illustration, in addition to the above, the
図３Ｃに示すように、保持ローラ対４２ｅ（第１保持ローラ対）は、第１実施形態の場合と異なり、２組であって、２組の保持ローラ対４２ｅが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。ここで、２組の保持ローラ対４２ｅのうち、鉛直方向ｚにおいて上方に位置する保持ローラ対４２ｅは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが、第１フランジ１１１の下面側と第３フランジ１２１の下面側とのそれぞれに位置すると共に、一対の保持ローラ４２が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。これに対して、２組の保持ローラ対４２ｅのうち鉛直方向ｚにおいて下方に位置する保持ローラ対４２ｅは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが、第２フランジ１１２の上面側と第４フランジ１２１の上面側とのそれぞれに位置すると共に、一対の保持ローラ４２が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。
As shown in FIG. 3C, there are two sets of holding
図３Ｄに示すように、保持ローラ対４２ｆも、２組であって、２組の保持ローラ対４２ｆが鉛直方向ｚに並ぶように設置されている。ここで、２組の保持ローラ対４２ｆのうち、鉛直方向ｚにおいて上方に位置する保持ローラ対４２ｆは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが、第１フランジ１１１の下面側と第３フランジ１２１の下面側とのそれぞれに位置するように配置されている。これに対して、２組の保持ローラ対４２ｆのうち、鉛直方向ｚにおいて下方に位置する保持ローラ対４２ｆは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが、第２フランジ１１２の上面側と第４フランジ１２１の上面側とのそれぞれに位置するように配置されている。
As shown in FIG. 3D, there are also two sets of holding
図３Ｅから判るように、保持ローラ対４２ｇおよび保持ローラ対４２ｈ（第２保持ローラ対）のそれぞれも２組であって、保持ローラ対４２ｅと保持ローラ対４２ｆと同様に、２組が鉛直方向ｚに並ぶように配置されている。
As can be seen from FIG. 3E, each of the holding
図３Ｅに示すように、保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈにおいては、保持ローラ４２の回転中心軸が第２水平方向ｙに沿っている。保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈにおいては、保持ローラ４２の外径が同じである。鉛直方向ｚにおいて一対の保持ローラ４２の間に介在する空間の最短距離Ｈ４２ｚは、保持ローラ対４２ｅと保持ローラ対４２ｆとが互いに同じであるのに対して、保持ローラ対４２ｇでは、保持ローラ対４２ｅおよび保持ローラ対４２ｆよりも短く、保持ローラ対４２ｈでは、保持ローラ対４２ｇよりも短い。
As shown in FIG. 3E, in the holding
このため、図３Ｅから判るように、２組の搬送ローラ対３１ｄのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｅのそれぞれとの間に介在する空間、および、２組の搬送ローラ対３１ｅのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｆのそれぞれとの間に介在する空間は、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが同じである。２組の搬送ローラ対３１ｆのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｇのそれぞれとの間に介在する空間は、２組の搬送ローラ対３１ｅのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｆのそれぞれとの間に介在する空間よりも、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが大きい。同様に、２組の搬送ローラ対３１ｆのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｈのそれぞれとの間に介在する空間は、２組の搬送ローラ対３１ｅのそれぞれと２組の保持ローラ対４２ｆのそれぞれとの間に介在する空間よりも、鉛直方向ｚにおける最短距離Ｈ３０ｚが大きく、広い。
Therefore, as can be seen from FIG. 3E, a space interposed between each of the two sets of transport rollers vs. 31d and each of the two sets of holding rollers vs. 42e, and each of the two sets of transport rollers vs. 31e and 2 The space interposed between each of the holding rollers vs. 42f of the set has the same shortest distance H30z in the vertical direction z. The space between each of the two sets of
［Ａ−２−３］接合ツール５０
接合ツール５０は、搬送部３０によって搬送されると共にガイド部４０によって接合方向に導かれる被接合部材１０について、摩擦撹拌接合で接合するために設けられている。ここでは、接合ツール５０は、第１実施形態の場合と異なり、第１ボビン型ツール部５１ａおよび第２ボビン型ツール部５１ｂを含み、第１ボビン型ツール部５１ａを用いて第１の継手部Ｔ１（図３Ｃ，図３Ｄ参照）を摩擦撹拌接合で接合すると共に、第２ボビン型ツール部５１ｂを用いて第２の継手部Ｔ２（図３Ｃ，図３Ｄ参照）を摩擦撹拌接合で接合するように構成されている。また、接合ツール５０は、第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂを介して、ガイド部４０に連結されている。
[A-2-3] Joining
The joining
［Ａ−２−３−１］第１ボビン型ツール部５１ａ
接合ツール５０において、第１ボビン型ツール部５１ａは、一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａと第１ピン部５１３ａとを備える。第１ボビン型ツール部５１ａにおいて、一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａは、円柱形状であって、両者の外径が同じである。第１ピン部５１３ａは、一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａよりも外径が小さい円柱形状であって、一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａの間に介在している。一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａおよび第１ピン部５１３ａのそれぞれは、回転中心軸が鉛直方向ｚに沿っていると共に、鉛直方向ｚにおいて同軸に並ぶように設けられている。
[A-2-3-1] First bobbin
In the joining
［Ａ−２−３−２］第２ボビン型ツール部５１ｂ
接合ツール５０において、第２ボビン型ツール部５１ｂは、一対の第２ショルダ部５１１ｂ，５１２ｂと第２ピン部５１３ｂとを備える。第２ボビン型ツール部５１ｂにおいて、一対の第２ショルダ部５１１ｂ，５１２ｂおよび第２ピン部５１３ｂのそれぞれは、第１ボビン型ツール部５１ａを構成する一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａおよび第１ピン部５１３ａのそれぞれと同様に設けられている。
[A-2-3-2] Second bobbin
In the joining
［Ａ−２−３−３］ベアリング挿入シャフト５３
上記の他に、本実施形態の接合ツール５０は、ベアリング挿入シャフト５３を有し、ベアリング挿入シャフト５３が、第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂに挿入されている。
[A-2-3-3]
In addition to the above, the joining
本実施形態では、ベアリング挿入シャフト５３は、第１ボビン型ツール部５１ａと第２ボビン型ツール部５１ｂとの間を連結している。ベアリング挿入シャフト５３は、円柱形状であって、鉛直方向ｚにおいて第１ボビン型ツール部５１ａと第２ボビン型ツール部５１ｂとの間に介在しており、鉛直方向ｚにおいて第１ボビン型ツール部５１ａおよび第２ボビン型ツール部５１ｂと同軸に並ぶように設けられている。ここでは、ベアリング挿入シャフト５３は、第１ボビン型ツール部５１ａの一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａおよび第２ボビン型ツール部５１ｂの一対の第２ショルダ部５１１ｂ，５１２ｂよりも、外径が小さくなるように構成されている。
In the present embodiment, the bearing
［Ａ−２−３−４］第１のベアリング５４ａ、第２のベアリング５４ｂ
第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂは、リング形状であって、第１ボビン型ツール部５１ａの一対の第１ショルダ部５１１ａ，５１２ａ、および、第２ボビン型ツール部５１ｂの一対の第２ショルダ部５１１ｂ，５１２ｂよりも、外径が大きくなるように構成されている。
[A-2-3-4]
The
図示を省略しているが、第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂは、第１実施形態の場合と同様に、ガイド部４０のガイド本体４１に設けられたベアリング支持部（図示省略）に支持されている。ここでは、ガイド本体４１において第１ガイド本体部４１１と第２ガイド本体部４１２との間に介在しているガイド部内部空間ＳＰ４において、第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂが支持されている。第１のベアリング５４ａおよび第２のベアリング５４ｂは、接合ツール５０の回転中心軸が鉛直方向ｚに沿うように、接合ツール５０を回転自在に支持している。
Although not shown, the
［Ｂ］動作
上記の摩擦撹拌接合装置２０を用いて被接合部材１０について摩擦撹拌接合を実行する手順に関して説明する。
[B] Operation A procedure for performing friction stir welding of the
まず、図３Ａに示すように、第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２との組み合わせた被接合部材１０を摩擦撹拌接合装置２０の入口側に準備する。本実施形態では、図３Ｃに示すように、第１フランジ１１１と第２フランジ１１２とが鉛直方向ｚにおいて対面し、第３フランジ１２１と第４フランジ１２２とが鉛直方向ｚにおいて対面すると共に、第１ウェブ１１３と第２ウェブ１２３とが第２水平方向ｙにおいて対面した状態になるように、被接合部材１０を摩擦撹拌接合装置２０の入口側に準備する。
First, as shown in FIG. 3A, a
つぎに、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、および、図３Ｅに示すように、被接合部材１０の中空部ＳＰ１にガイド部４０を挿入した状態で、接合方向である第１水平方向ｘに沿って摩擦撹拌接合装置２０の搬送部３０が被接合部材１０を入口側から出口側へ向けて搬送する。ここでは、搬送部３０において搬送ローラ３１を回転させることによって、被接合部材１０の搬送が実行される。このとき、ガイド部４０の保持ローラ４２によって被接合部材１０が接合方向である第１水平方向ｘに導かれて搬送される。
Next, as shown in FIGS. 3B, 3C, 3D, and 3E, the
具体的には、被接合部材１０は、図３Ｂに示すように、第２水平方向ｙでは、搬送ローラ対３１ｃを構成する一対の搬送ローラ３１の間、搬送ローラ対３１ｂを構成する一対の搬送ローラ３１の間、および、搬送ローラ対３１ａを構成する一対の搬送ローラ３１の間を順次搬送される。このとき、第２水平方向ｙにおいては、第１ウェブ１１３および第２ウェブ１２３は、搬送ローラ対３１ａ，３１ｂ，３１ｃを構成する搬送ローラ３１と保持ローラ対４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを構成する保持ローラ４２との間において搬送される。
Specifically, as shown in FIG. 3B, the
また、図３Ｅに示すように、鉛直方向ｚでは、被接合部材１０は、搬送ローラ対３１ｆを構成する一対の搬送ローラ３１の間、搬送ローラ対３１ｅを構成する一対の搬送ローラ３１の間、および、搬送ローラ対３１ｄを構成する一対の搬送ローラ３１の間を順次搬送される。このとき、鉛直方向ｚにおいては、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２は、搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを構成する搬送ローラ３１と保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈを構成する保持ローラ４２との間において搬送される。第１フランジ１１１および第２フランジ１１２は、図３Ｅでは図示されていないが、図３Ｃおよび図３Ｄから判るように、第３フランジ１２１および第４フランジ１２２と同様に、鉛直方向ｚでは、搬送ローラ対３１ｄ，３１ｅ，３１ｆを構成する搬送ローラ３１と保持ローラ対４２ｅ，４２ｆ，４２ｇ，４２ｈを構成する保持ローラ４２との間において搬送される。
Further, as shown in FIG. 3E, in the vertical direction z, the
被接合部材１０の搬送が実行される際には、接合ツール５０を回転させる。これにより、ガイド部４０が挿入された状態で搬送部３０によって搬送された被接合部材１０は、図３Ｃおよび図３Ｄに示すように、第１ボビン型ツール部５１ａによって第１の継手部Ｔ１が摩擦撹拌接合で接合されると共に、第２ボビン型ツール部５１ｂによって第２の継手部Ｔ２が摩擦撹拌接合で接合される。
When the transfer of the
具体的には、第１ボビン型ツール部５１ａの回転による摩擦熱によって、第１の継手部Ｔ１では、第１フランジ１１１と第３フランジ１２１とが流動状態になり撹拌され、第１フランジ１１１と第３フランジ１２１とが接合される。図３Ｂでは図示されていないが、第２の継手部Ｔ２（図３Ｄ参照）では、上記同様に、第２ボビン型ツール部５１ｂの回転による摩擦熱によって、第２フランジ１１２と第４フランジ１２２とが流動状態になり撹拌され、第２フランジ１１２と第４フランジ１２２とが接合される。
Specifically, due to the frictional heat generated by the rotation of the first bobbin
接合ツール５０において摩擦撹拌接合によって発生した熱は、第１実施形態の場合と同様に、ガイド本体４１に設けられているガイド部内部空間ＳＰ４を介して外部へ放出される。このため、本実施形態においても、接合ツール５０の温度が高くなることを効果的に抑制可能である。
The heat generated by friction stir welding in the joining
［Ｃ］まとめ
以上のように、本実施形態の摩擦撹拌接合装置２０では、搬送部３０によって搬送されると共にガイド部４０によって接合方向に導かれる被接合部材１０の第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２について、接合ツール５０が第１ボビン型ツール部５１ａおよび第２ボビン型ツール部５１ｂを用いて摩擦撹拌接合で接合する。接合ツール５０は、ベアリング５４ａ，５４ｂに挿入されるベアリング挿入シャフト５３を有し、ガイド部４０と接合ツール５０とがベアリング５４ａ，５４ｂを介して連結されている（図３Ｃ参照）。このため、本実施形態では、搬送部３０によって搬送された被接合部材１０を接合ツール５０で接合するので、被接合部材１０全体を支持するステージが不要であるため、装置のコストを低減することができる。更に、本実施形態では、ガイド部４０と接合ツール５０とがベアリング５４ａ，５４ｂを介して連結されているので、第１の継手部Ｔ１および第２の継手部Ｔ２について正確に接合を実施可能である。その結果、本実施形態では、摩擦撹拌接合によって被接合部材１０を効率的に接合することが可能であって、生産性を十分に向上させることができる。
[C] Summary As described above, in the friction
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ａ（第１搬送ローラ対）は、一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて接合ツール５０を介して対向している。これと共に、搬送ローラ対３１ａは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれを介して対向するように配置されている（図３Ｃ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０において第１の被接合部品１１と第２の被接合部品１２とが第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれにおいて密着した状態で接合が行われる。また、本実施形態のガイド部４０において保持ローラ対４２ａ（第３保持ローラ対）は、一対の保持ローラ４２が第２水平方向ｙにおいて接合ツール５０を介して対向している。これと共に、保持ローラ対４２ａは、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２が第２水平方向ｙにおいて第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれを介して対向するように配置されている（図３Ｃ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０が接合方向に導かれた状態で接合が行われる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｃ（第２搬送ローラ対）は、接合方向において搬送ローラ対３１ａ（第１搬送ローラ対）よりも入口側に配置されており、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１が第２水平方向ｙにおいて第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれを介して対向している。搬送ローラ対３１ｃにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ａにおいて一対の搬送ローラ３１の間に介在する空間よりも広い（図３Ａ参照）。また、本実施形態のガイド部４０において、保持ローラ対４２ｄ（第４保持ローラ対）は、接合方向において保持ローラ対４２ａ（第３保持ローラ対）よりも入口側に配置されており、被接合部材１０が搬送された際に一対の保持ローラ４２が第２水平方向ｙにおいて第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれを介して対向している。保持ローラ対４２ｄにおいて一対の保持ローラ４２の間に介在する空間は、保持ローラ対４２ａにおいて一対の保持ローラ４２の間に介在する空間よりも狭い（図３Ａ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０が歪んで被接合部材１０が正確な直線状に延在していない場合であっても、搬送部３０の入口に被接合部材１０を容易に挿入することができる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｄ（第３搬送ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１のそれぞれが第１の被接合部品１１を構成する第１フランジ１１１または第２フランジ１１２の一方面側と、第２の被接合部品１２を構成する第３フランジ１２１または第４フランジ１２２の一方面側とのそれぞれに位置している。これと共に、搬送ローラ対３１ｄは、一対の搬送ローラ３１が接合ツール５０を介して挟むように配置されている。そして、本実施形態のガイド部４０において、保持ローラ対４２ｅ（第１保持ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが第１の被接合部品１１を構成する第１フランジ１１１または第２フランジ１１２の他方面側と第２の被接合部品１２を構成する第３フランジ１２１または第４フランジ１２２の他方面側とのそれぞれに位置する。これと共に、保持ローラ対４２ｅは、一対の保持ローラ４２が接合ツール５０を介して挟むように配置されている（図３Ｃ参照）。このため、本実施形態では、鉛直方向ｚにおいて、第１フランジ１１１と第２フランジ１１２と第３フランジ１２１と第４フランジ１２２とそれぞれが、搬送ローラ対３１ｄを構成する搬送ローラ３１と保持ローラ対４２ｅを構成する保持ローラ４２との間に挟まれた状態で、摩擦撹拌接合が行われる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の搬送部３０において、搬送ローラ対３１ｆ（第４搬送ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に一対の搬送ローラ３１のそれぞれが第１の被接合部品１１を構成する第１フランジ１１１または第２フランジ１１２の一方面側と、第２の被接合部品１２を構成する第３フランジ１２１または第４フランジ１２２の一方面側とのそれぞれに位置している。これと共に、搬送ローラ対３１ｆは、一対の搬送ローラ３１が接合方向において搬送ローラ対３１ｄよりも入口側に配置されている。そして、本実施形態のガイド部４０において、保持ローラ対４２ｈ（第２保持ローラ対）は、被接合部材１０が搬送された際に、一対の保持ローラ４２のそれぞれが第１の被接合部品１１を構成する第１フランジ１１１または第２フランジ１１２の他方面側と第２の被接合部品１２を構成する第３フランジ１２１または第４フランジ１２２の他方面側とのそれぞれに位置する。これと共に、保持ローラ対４２ｈは、一対の保持ローラ４２が接合方向において保持ローラ対４２ｅよりも入口側に配置されている。搬送ローラ対３１ｆと保持ローラ対４２ｈとの間に介在する空間は、搬送ローラ対３１ｄと保持ローラ対４２ｅとの間に介在する空間よりも広い（図３Ｅ参照）。このため、本実施形態では、被接合部材１０が歪んでおり、被接合部材１０が正確な直線状に延在していない部分を含む場合であっても、搬送部３０の入口に被接合部材１０を容易に挿入することができる。その結果、本実施形態では、被接合部材１０を的確に接合することができる。
In the
本実施形態の接合ツール５０においては、第１ボビン型ツール部５１ａと第２ボビン型ツール部５１ｂとの間がベアリング挿入シャフト５３によって連結されている。このため、本実施形態では、第１ボビン型ツール部５１ａと第２ボビン型ツール部５１ｂとが同時に回転するので、第１の継手部Ｔ１と第２の継手部Ｔ２とのそれぞれについて同時に接合を行うことができる。
In the joining
［Ｄ］変形例
［Ｄ−１］変形例２−１
図４Ａは、第２実施形態の変形例２−１に係る摩擦撹拌接合装置２０を模式的に示す図である。
上記実施形態の変形例２−１に係る摩擦撹拌接合装置２０について図４Ａを用いて説明する。図４Ａでは、図３Ｃと同様な部分の断面を示している。
[D] Modification Example [D-1] Modification Example 2-1
FIG. 4A is a diagram schematically showing the friction
The friction
図４Ａに示すように、本変形例では、接合ツール５０は、ベアリング挿入シャフト５３（図３Ｃ参照）として、第１のベアリング挿入シャフト５３ａと第２のベアリング挿入シャフト５３ｂとを含む。第１のベアリング挿入シャフト５３ａは、第１ボビン型ツール部５１ａに接続されており、第２のベアリング挿入シャフト５３ｂは、第２ボビン型ツール部５１ｂに接続されている。そして、第１のベアリング挿入シャフト５３ａが第１のベアリング５４ａに挿入されており、第２のベアリング挿入シャフト５３ｂが第２のベアリング５４ｂに挿入されている。本変形例においても、上記実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
As shown in FIG. 4A, in this modification, the joining
［Ｄ−２］変形例２−２
図４Ｂは、第２実施形態の変形例２−２に係る摩擦撹拌接合装置２０を模式的に示す図である。
上記実施形態の変形例２−２に係る摩擦撹拌接合装置２０について図４Ｂを用いて説明する。図４Ｂでは、図３Ｃと同様な部分の断面を示している。
[D-2] Modification 2-2
FIG. 4B is a diagram schematically showing the friction
The friction
図４Ｂに示すように、本変形例では、接合ツール５０は、第１実施形態の場合と同様に、ボビン型ツール部５１が１つである。本変形例においても、上記実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。
As shown in FIG. 4B, in the present modification, the joining
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
<Others>
Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１０…被接合部材、１１…第１の被接合部品、１２…第２の被接合部品、２０…摩擦撹拌接合装置、３０…搬送部、３１…搬送ローラ、３１ａ…搬送ローラ対（第１搬送ローラ対）、３１ｂ…搬送ローラ対、３１ｃ…搬送ローラ対（第２搬送ローラ対）、３１ｄ…搬送ローラ対（第３搬送ローラ対）、３１ｅ…搬送ローラ対、３１ｆ…搬送ローラ対（第４搬送ローラ対）、４０…ガイド部、４１…ガイド本体、４２…保持ローラ、４２ａ…保持ローラ対（第３保持ローラ対）、４２ｂ…保持ローラ対、４２ｃ…保持ローラ対、４２ｄ…保持ローラ対（第４保持ローラ対）、４２ｅ…保持ローラ対（第１保持ローラ対）、４２ｆ…保持ローラ対、４２ｇ…保持ローラ対、４２ｈ…保持ローラ対（第２保持ローラ対）、４３…付勢部材、５０…接合ツール、５１…ボビン型ツール部、５１ａ…第１ボビン型ツール部、５１ｂ…第２ボビン型ツール部、５３…ベアリング挿入シャフト、５３ａ…第１のベアリング挿入シャフト、５３ｂ…第２のベアリング挿入シャフト、５４…ベアリング、５４ａ…第１のベアリング、５４ｂ…第２のベアリング、１１１…第１フランジ、１１２…第２フランジ、１１３…第１ウェブ、１２１…第３フランジ、１２２…第４フランジ、１２３…第２ウェブ、４１１…第１ガイド本体部、４１２…第２ガイド本体部、４２１…ローラ本体、４２２…ローラシャフト、５１１…ショルダ部、５１２…ショルダ部、５１１ａ…第１ショルダ部、５１２ａ…第１ショルダ部、５１１ｂ…第２ショルダ部、５１２ｂ…第２ショルダ部、５１３…ピン部、５１３ａ…第１ピン部、５１３ｂ…第２ピン部、ＳＰ１…中空部、ＳＰ４…ガイド部内部空間、Ｔ…継手部、Ｔ１…第１の継手部、Ｔ２…第２の継手部 10 ... Member to be joined, 11 ... First part to be joined, 12 ... Second part to be joined, 20 ... Friction stirring joining device, 30 ... Transfer section, 31 ... Transfer roller, 31a ... Transfer roller pair (first transfer) Roller pair), 31b ... Transfer roller pair, 31c ... Transfer roller pair (2nd transfer roller pair), 31d ... Transfer roller pair (3rd transfer roller pair), 31e ... Transfer roller pair, 31f ... Transfer roller pair (4th) Conveying roller pair), 40 ... guide unit, 41 ... guide body, 42 ... holding roller, 42a ... holding roller pair (third holding roller pair), 42b ... holding roller pair, 42c ... holding roller pair, 42d ... holding roller pair (4th holding roller pair), 42e ... Holding roller pair (1st holding roller pair), 42f ... Holding roller pair, 42g ... Holding roller pair, 42h ... Holding roller pair (2nd holding roller pair), 43 ... Member, 50 ... Joining tool, 51 ... Bobbin type tool part, 51a ... First bobbin type tool part, 51b ... Second bobbin type tool part, 53 ... Bearing insertion shaft, 53a ... First bearing insertion shaft, 53b ... First 2 bearing insertion shaft, 54 ... bearing, 54a ... first bearing, 54b ... second bearing, 111 ... first flange, 112 ... second flange, 113 ... first web, 121 ... third flange, 122 ... 4th flange, 123 ... 2nd web, 411 ... 1st guide main body, 412 ... 2nd guide main body, 421 ... roller body, 422 ... roller shaft, 511 ... shoulder part, 512 ... shoulder part, 511a ... 1st Bearing part, 512a ... 1st shoulder part, 511b ... 2nd shoulder part, 512b ... 2nd shoulder part, 513 ... Pin part, 513a ... 1st pin part, 513b ... 2nd pin part, SP1 ... Hollow part, SP4 ... Guide part internal space, T ... joint part, T1 ... first joint part, T2 ... second joint part
Claims (13)
前記第１の被接合部品と前記第２の被接合部品を前記突合せ部で突合わせて接合方向へ搬送する搬送機構と、
前記搬送機構によって搬送される前記被接合部材を保持し前記接合方向に導く部材支持機構と、
前記搬送機構によって搬送されると共に前記部材支持機構によって前記接合方向に導かれる前記被接合部材の前記突合せ部を接合する接合ツールと
を備え、
前記接合ツールは、ベアリングに挿入されるベアリング挿入シャフトを有し、
前記部材支持機構と前記接合ツールとが前記ベアリングを介して連結されている、
摩擦撹拌接合装置。 A friction stir welding device for joining a butt portion of a first part to be joined and a second part to be joined that constitutes the member to be joined.
A transport mechanism that abuts the first part to be joined and the second part to be joined at the butt portion and conveys them in the joining direction.
A member support mechanism that holds the member to be joined and guides it in the joining direction, which is conveyed by the transfer mechanism.
It is provided with a joining tool for joining the butt portion of the member to be joined, which is conveyed by the transfer mechanism and guided in the joining direction by the member support mechanism.
The joining tool has a bearing insertion shaft that is inserted into the bearing.
The member support mechanism and the joining tool are connected via the bearing.
Friction stir welding equipment.
前記接合方向において前記接合ツールに対応する位置に設けられ、前記突合せ部を介して対向する一対の前記搬送ローラを備える第１搬送ローラ対
を有する、
請求項１に記載の摩擦撹拌接合装置。 The transport mechanism
It has a first transport roller pair provided at a position corresponding to the joining tool in the joining direction and including a pair of the transport rollers facing each other via the butt portion.
The friction stir welding apparatus according to claim 1.
を有し、
前記第２搬送ローラ対において一対の搬送ローラの間に介在する空間は、前記第１搬送ローラ対において一対の搬送ローラの間に介在する空間よりも広い、
請求項２に記載の摩擦撹拌接合装置。 The transport mechanism has a second transport roller pair provided on the inlet side of the first transport roller pair in the joining direction and having a pair of the transport rollers facing each other via the butt portion.
The space between the pair of transport rollers in the second transport roller pair is wider than the space between the pair of transport rollers in the first transport roller pair.
The friction stir welding apparatus according to claim 2.
前記被接合部材の一方の面側にそれぞれ位置し、前記接合方向と直交する方向に前記突合せ部を挟んで離間して配置された一対の前記搬送ローラを備える第３搬送ローラ対
を有し、
前記部材支持機構は、
前記被接合部材の他方の面側にそれぞれ位置し、前記接合方向と直交する方向に前記突合せ部を挟んで離間して配置された一対の前記保持ローラを備える第１保持ローラ対
を有する、
請求項２または３に記載の摩擦撹拌接合装置。 The transport mechanism
It has a third transport roller pair that is located on one surface side of the member to be joined and includes a pair of the transport rollers that are arranged apart from each other with the butted portion in a direction orthogonal to the joining direction.
The member support mechanism
It has a first holding roller pair that is located on the other surface side of the member to be joined and includes a pair of holding rollers that are arranged apart from each other with the butted portion in a direction orthogonal to the joining direction.
The friction stir welding apparatus according to claim 2 or 3.
前記被接合部材の一方の面側の前記第３搬送ローラ対よりも前記接合方向の入口側にそれぞれ位置し、前記接合方向と直交する方向に前記突合せ部を挟んで離間して配置された一対の前記搬送ローラを備える第４搬送ローラ対
を有し、
前記部材支持機構は、
前記被接合部材の他方の面側の前記第１保持ローラ対よりも前記接合方向の入口側にそれぞれ位置し、前記接合方向と直交する方向に前記突合せ部を挟んで離間して配置された一対の前記保持ローラを備える第２保持ローラ対
を有し、
前記第４搬送ローラ対と前記第２保持ローラ対との間に介在する空間は、前記第３搬送ローラ対と前記第１保持ローラ対との間に介在する空間よりも広い、
請求項４に記載の摩擦撹拌接合装置。 The transport mechanism
A pair located on the inlet side in the joining direction with respect to the third transport roller pair on one surface side of the member to be joined, and arranged apart from each other with the butt portion in the direction orthogonal to the joining direction. Has a fourth transport roller pair comprising the transport roller of
The member support mechanism
A pair located on the inlet side in the joining direction with respect to the first holding roller pair on the other surface side of the member to be joined, and arranged apart from each other with the butt portion in the direction orthogonal to the joining direction. Has a second holding roller pair with said holding roller
The space interposed between the fourth transfer roller pair and the second holding roller pair is wider than the space interposed between the third transfer roller pair and the first holding roller pair.
The friction stir welding apparatus according to claim 4.
前記第２の被接合部品は、面板である、
請求項１から５のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。 The first part to be joined is a face plate.
The second part to be joined is a face plate.
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記第２の被接合部品は、第３フランジと第４フランジとが第２ウェブを介して対面しており、
前記突合せ部は、前記第１フランジと前記第３フランジを突合せた第１の突合せ部、および、前記第２フランジと前記第４フランジとを突合せた第２の突合せ部を有し、前記第１の突合せ部と前記第２の突合せ部とが対面しており、
前記部材支持機構は、前記第１の被接合部品と第２の被接合部品の間に挿入されるように構成されており、
前記接合ツールは、前記第１の突合せ部を接合する第１の接合ツールおよび前記第２の突合せ部を接合する第２の接合ツールを有し、
を有し、
前記部材支持機構が前記第１の被接合部品と前記第１の被接合部品の間に挿入される、
請求項１から５のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。 In the first part to be joined, the first flange and the second flange face each other via the first web.
In the second part to be joined, the third flange and the fourth flange face each other via the second web.
The butt portion has a first butt portion in which the first flange and the third flange are butted, and a second butt portion in which the second flange and the fourth flange are butted, and the first The butt portion of the above and the second butt portion are facing each other.
The member support mechanism is configured to be inserted between the first part to be joined and the second part to be joined.
The joining tool has a first joining tool for joining the first butt portion and a second joining tool for joining the second butt portion.
Have,
The member support mechanism is inserted between the first part to be joined and the first part to be joined.
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 5.
前記第１の接合ツールと前記第２の接合ツールが前記ベアリング挿入シャフトによって連結されている、
請求項７に記載の摩擦撹拌接合装置。 The joining tool
The first joining tool and the second joining tool are connected by the bearing insertion shaft.
The friction stir welding apparatus according to claim 7.
前記ベアリング挿入シャフトは第１のベアリング挿入シャフトおよび第２のベアリング挿入シャフトを有し、
前記ベアリングは第１のベアリングと第２のベアリングとを有し、
前記第１のベアリング挿入シャフトが前記第１のベアリングに挿入され、前記第２のベアリング挿入シャフトが前記第２のベアリングに挿入されている、
請求項７に記載の摩擦撹拌接合装置。 The joining tool
The bearing insertion shaft has a first bearing insertion shaft and a second bearing insertion shaft.
The bearing has a first bearing and a second bearing.
The first bearing insertion shaft is inserted into the first bearing, and the second bearing insertion shaft is inserted into the second bearing.
The friction stir welding apparatus according to claim 7.
一対の前記保持ローラが前記接合方向における前記接合ツールに対応する位置に配置されている第３保持ローラ対
を有する、
請求項７から９のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。 The member support mechanism has
The pair of holding rollers have a third holding roller pair that is arranged at a position corresponding to the joining tool in the joining direction.
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 7 to 9.
前記接合方向において前記第３保持ローラ対よりも入口側に配置されている一対の前記保持ローラを有する第４保持ローラ対
を有し、
前記第４保持ローラ対において一対の保持ローラの間に介在する空間は、前記第３保持ローラ対のそれぞれにおいて一対の保持ローラの間に介在する空間よりも狭い、
請求項１０に記載の摩擦撹拌接合装置。 The member support mechanism
It has a fourth holding roller pair having a pair of the holding rollers arranged on the inlet side of the third holding roller pair in the joining direction.
The space between the pair of holding rollers in the fourth holding roller pair is narrower than the space between the pair of holding rollers in each of the third holding roller pairs.
The friction stir welding apparatus according to claim 10.
前記部材支持機構の前記保持ローラは、前記被接合部材の側に付勢されている、
請求項１から１１のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。 The transport roller of the transport mechanism is urged to the side of the member to be joined.
The holding roller of the member support mechanism is urged toward the member to be joined.
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 11.
請求項１から１２のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。 A vibration suppression mechanism arranged between the member support mechanism and the bearing is provided.
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 12.
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| JP2019142503A JP7143261B2 (en) | 2019-08-01 | 2019-08-01 | Friction stir welding equipment |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6986651B1 (en) * | 2021-07-30 | 2021-12-22 | 株式会社日立パワーソリューションズ | Friction stir welding device, friction stir welding method |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11226756A (en) * | 1998-02-09 | 1999-08-24 | Nippon Light Metal Co Ltd | Production method of cylinder with use of friction agitation joining and production device to be used for its method |
| JPH11320127A (en) * | 1998-05-07 | 1999-11-24 | Showa Alum Corp | Method and device for friction agitation joining |
| JP2004188488A (en) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Apparatus for producing joined structural body with friction-stirring |
-
2019
- 2019-08-01 JP JP2019142503A patent/JP7143261B2/en active Active
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