JP3398135B2 - スポット接合装置、付加材料、付加材料供給装置およびスポット接合方法 - Google Patents
スポット接合装置、付加材料、付加材料供給装置およびスポット接合方法Info
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- JP3398135B2 JP3398135B2 JP2000326043A JP2000326043A JP3398135B2 JP 3398135 B2 JP3398135 B2 JP 3398135B2 JP 2000326043 A JP2000326043 A JP 2000326043A JP 2000326043 A JP2000326043 A JP 2000326043A JP 3398135 B2 JP3398135 B2 JP 3398135B2
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- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦攪拌接合によ
ってワークをスポット的に接合するスポット接合装置、
およびスポット接合に用いる付加材料、付加材料供給装
置ならびにスポット接合方法に関する。
ってワークをスポット的に接合するスポット接合装置、
およびスポット接合に用いる付加材料、付加材料供給装
置ならびにスポット接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、摩擦攪拌を利用したスポット接
合装置１を示す図である。スポット接合装置１は、先端
にピン３を有する接合ツール２を用い、２枚のワークＷ
１，Ｗ２をスポット的に接合する装置である。図４
（１）に示すように、２枚のワークＷ１，Ｗ２は、裏当
て材４上に配置され、接合ツール２を高速で回転させな
がら下降させ、接合ツール２先端をワークの接合点に押
圧する。すると、回転による摩擦によって押圧部が軟化
し、ピン３が挿入される。さらに回転することによっ
て、挿入されたピンで接合点近傍が攪拌され、塑性流動
を起こす。所定時間攪拌後、接合ツールを上昇させる
と、接合点で２枚のワークが接合され、スポット接合さ
れる。
合装置１を示す図である。スポット接合装置１は、先端
にピン３を有する接合ツール２を用い、２枚のワークＷ
１，Ｗ２をスポット的に接合する装置である。図４
（１）に示すように、２枚のワークＷ１，Ｗ２は、裏当
て材４上に配置され、接合ツール２を高速で回転させな
がら下降させ、接合ツール２先端をワークの接合点に押
圧する。すると、回転による摩擦によって押圧部が軟化
し、ピン３が挿入される。さらに回転することによっ
て、挿入されたピンで接合点近傍が攪拌され、塑性流動
を起こす。所定時間攪拌後、接合ツールを上昇させる
と、接合点で２枚のワークが接合され、スポット接合さ
れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】接合ツール先端は、段
差５を介してピン３が突出しており、また、図４（１）
に示すように、接合点で板間にギャップが形成される場
合があり、また、ワークが湾曲している場合には、必然
的にギャップが形成される。このように、ギャップが形
成される場合には、塑性流動を起こした母材は、ギャッ
プ間にはみ出す。また、接合ツール先端部は、段差５を
介してピン３が突出しているため、ツール先端を押し付
けたとき、ワーク表面に段差５およびピン３が押圧さ
れ、ツール２を引き抜いた後には、ピン３および段差５
の凹所６が必然的に形成される。
差５を介してピン３が突出しており、また、図４（１）
に示すように、接合点で板間にギャップが形成される場
合があり、また、ワークが湾曲している場合には、必然
的にギャップが形成される。このように、ギャップが形
成される場合には、塑性流動を起こした母材は、ギャッ
プ間にはみ出す。また、接合ツール先端部は、段差５を
介してピン３が突出しているため、ツール先端を押し付
けたとき、ワーク表面に段差５およびピン３が押圧さ
れ、ツール２を引き抜いた後には、ピン３および段差５
の凹所６が必然的に形成される。
【０００４】特に、ワーク間にギャップが形成される場
合には、ツール２先端を押圧したときに、ギャップ間に
塑性流動を起こした母材がはみ出し、深い凹所６が形成
されてしまう。これによって、外見品質や継ぎ手強度の
面で問題となる。
合には、ツール２先端を押圧したときに、ギャップ間に
塑性流動を起こした母材がはみ出し、深い凹所６が形成
されてしまう。これによって、外見品質や継ぎ手強度の
面で問題となる。
【０００５】本発明の目的は、スポット接合後に、深い
凹所が形成されることを防ぐことができるスポット接合
装置、スポット接合に用いる付加材料、付加材料供給装
置、およびスポット接合方法を提供することである。
凹所が形成されることを防ぐことができるスポット接合
装置、スポット接合に用いる付加材料、付加材料供給装
置、およびスポット接合方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明
は、先端部に、段差を介して突出するピンを有する接合
ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点に押圧し、
回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌することによ
って、重ねられた被接合物を接合点でスポット的に接合
するスポット接合装置において、接合ツールのピンが挿
入可能な貫通孔を有する板状の付加材料片を、被接合物
の接合点に配置し、接合ツールを回転させながら前記貫
通孔にピンを挿入することによって、接合点で付加材料
片を被接合物に一体化させて接合することを特徴とする
スポット接合装置である。
は、先端部に、段差を介して突出するピンを有する接合
ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点に押圧し、
回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌することによ
って、重ねられた被接合物を接合点でスポット的に接合
するスポット接合装置において、接合ツールのピンが挿
入可能な貫通孔を有する板状の付加材料片を、被接合物
の接合点に配置し、接合ツールを回転させながら前記貫
通孔にピンを挿入することによって、接合点で付加材料
片を被接合物に一体化させて接合することを特徴とする
スポット接合装置である。
【０００７】本発明に従えば、スポット接合時に、付加
材料片を被接合物上に配置し、この付加材料の貫通孔に
接合ツールのピンを挿入してツールを被接合物に押し付
けて接合する。ピンが被接合物に挿入されると、付加材
料片もツールとともに高速回転し、これによる摩擦熱
で、被接合物とともに付加材料片が軟化し、塑性流動す
る母材と一体となる。このようにして、付加材料片が母
材と一体となり、接合点に付加されることによって、接
合ツールを引き抜いた後に深い凹みが生じることが防が
れる。被接合物間にギャップが形成され、このギャップ
に母材がはみ出すような場合であっても、材料が付加さ
れることで、凹み量を減少させることができる。
材料片を被接合物上に配置し、この付加材料の貫通孔に
接合ツールのピンを挿入してツールを被接合物に押し付
けて接合する。ピンが被接合物に挿入されると、付加材
料片もツールとともに高速回転し、これによる摩擦熱
で、被接合物とともに付加材料片が軟化し、塑性流動す
る母材と一体となる。このようにして、付加材料片が母
材と一体となり、接合点に付加されることによって、接
合ツールを引き抜いた後に深い凹みが生じることが防が
れる。被接合物間にギャップが形成され、このギャップ
に母材がはみ出すような場合であっても、材料が付加さ
れることで、凹み量を減少させることができる。
【０００８】また、被接合物片は中央に貫通孔を有し、
この貫通孔にピンを挿入して接合するので、接合中に付
加材料片が移動したり、回転によって飛ばされたりする
といったことが防がれる。
この貫通孔にピンを挿入して接合するので、接合中に付
加材料片が移動したり、回転によって飛ばされたりする
といったことが防がれる。
【０００９】請求項２記載の本発明は、先端部に、段差
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合に
用いられ、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有す
る板状の付加材料片が複数個、一列に連なって構成され
る付加材料であって、被接合物の接合点に、最先端の付
加材料片が配置され、接合ツールを回転させながら前記
貫通孔にピンを挿入することによって、最先端の付加材
料片が分断され、接合点で被接合物に一体化されること
を特徴とする付加材料である。
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合に
用いられ、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有す
る板状の付加材料片が複数個、一列に連なって構成され
る付加材料であって、被接合物の接合点に、最先端の付
加材料片が配置され、接合ツールを回転させながら前記
貫通孔にピンを挿入することによって、最先端の付加材
料片が分断され、接合点で被接合物に一体化されること
を特徴とする付加材料である。
【００１０】請求項３記載の本発明は、先端部に、段差
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合に
用いられる付加材料片を供給する付加材料供給装置であ
って、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有する板
状の付加材料片が複数個、一列に連なって構成される付
加材料と、前記付加材料を接合点に送り出す供給手段と
を有し、前記供給手段は、接合作業ごとに、最先端の付
加材料片を被接合物の接合点上に供給することによっ
て、回転しながらピンを貫通孔に挿入する接合ツールで
最先端の付加材料片を分断させ、付加材料片を被接合物
に一体化させることを特徴とする付加材料供給装置であ
る。
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合に
用いられる付加材料片を供給する付加材料供給装置であ
って、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有する板
状の付加材料片が複数個、一列に連なって構成される付
加材料と、前記付加材料を接合点に送り出す供給手段と
を有し、前記供給手段は、接合作業ごとに、最先端の付
加材料片を被接合物の接合点上に供給することによっ
て、回転しながらピンを貫通孔に挿入する接合ツールで
最先端の付加材料片を分断させ、付加材料片を被接合物
に一体化させることを特徴とする付加材料供給装置であ
る。
【００１１】本発明の付加材料は、上述した付加材料片
が一列に連なっており、接合作業ごとに、付加材料供給
装置から付加材料片が連なった状態で供給され、最先端
の付加材料片が接合点上に配置される。そして、接合ツ
ール先端のピンが付加材料片の貫通孔に挿入され、最先
端の付加材料片がツールとともに回転し、残りの付加材
料から分断され、この分断された接合片のみが母材と一
体となる。このようにして、付加材料供給装置によっ
て、付加材料を寸送りし、接合点ごとに最先端の付加材
料片が接合点に配置されるように供給することによっ
て、施工能率を低下させることなく、連続して付加材料
片を供給することができる。
が一列に連なっており、接合作業ごとに、付加材料供給
装置から付加材料片が連なった状態で供給され、最先端
の付加材料片が接合点上に配置される。そして、接合ツ
ール先端のピンが付加材料片の貫通孔に挿入され、最先
端の付加材料片がツールとともに回転し、残りの付加材
料から分断され、この分断された接合片のみが母材と一
体となる。このようにして、付加材料供給装置によっ
て、付加材料を寸送りし、接合点ごとに最先端の付加材
料片が接合点に配置されるように供給することによっ
て、施工能率を低下させることなく、連続して付加材料
片を供給することができる。
【００１２】付加材料片は、一列に連なって供給される
ので、順に送り出すだけでよく、簡単な構造で供給する
ことができる。また、付加材料の交換作業も容易であ
る。
ので、順に送り出すだけでよく、簡単な構造で供給する
ことができる。また、付加材料の交換作業も容易であ
る。
【００１３】請求項４記載の本発明は、先端部に、段差
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合方
法において、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有
する板状の付加材料片を、被接合物の接合点に配置し、
接合ツールを回転させながら前記貫通孔にピンを挿入す
ることによって、接合点で付加材料片を被接合物に一体
化させて接合することを特徴とするスポット接合方法で
ある。
を介して突出するピンを有する接合ツールを回転させ、
ピンを被接合物の接合点に押圧し、回転による摩擦熱で
被接合物を軟化、攪拌することによって、重ねられた被
接合物を接合点でスポット的に接合するスポット接合方
法において、接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有
する板状の付加材料片を、被接合物の接合点に配置し、
接合ツールを回転させながら前記貫通孔にピンを挿入す
ることによって、接合点で付加材料片を被接合物に一体
化させて接合することを特徴とするスポット接合方法で
ある。
【００１４】本発明に従えば、接合時に付加材料片を供
給し、接合部における材料不足が補われるので、ツール
を引き抜いた後の凹みが減少する。
給し、接合部における材料不足が補われるので、ツール
を引き抜いた後の凹みが減少する。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の一形態で
あるスポット接合装置１０の構造を示す斜視図である。
スポット接合装置１０は、たとえば６軸垂直多間接型ロ
ボットの手首１９に取り付けられ、自動車のボディなど
のスポット接合に用いるスポットガンとして用いられ
る。
あるスポット接合装置１０の構造を示す斜視図である。
スポット接合装置１０は、たとえば６軸垂直多間接型ロ
ボットの手首１９に取り付けられ、自動車のボディなど
のスポット接合に用いるスポットガンとして用いられ
る。
【００１６】スポット接合装置１０は、ロボットアーム
の手首１９に取り付けられるガンアーム１６、接合ヘッ
ド１３、昇降機構１５、付加材料供給装置２０とを有す
る。ガンアーム１６は略コ字状であり、先端部上部に昇
降機構１５を介して接合ヘッド１３が設けられる。接合
ヘッド１３は、接合ツール１１および回転用モータ１２
を有する。接合ツール１１は、柱状であり、先端に段差
２６を介してピン１８が、接合ツール１１の軸線に沿っ
て突出する。回転用モータ１２は、このツールの軸線を
回転軸線Ｌとして接合ツール１１を高速で回転駆動させ
る。昇降機構１５は、サーボモータなどの昇降用モータ
１４を有し、このモータ１４によって、接合ヘッド１３
を、前記回転軸線Ｌに沿って昇降させる。
の手首１９に取り付けられるガンアーム１６、接合ヘッ
ド１３、昇降機構１５、付加材料供給装置２０とを有す
る。ガンアーム１６は略コ字状であり、先端部上部に昇
降機構１５を介して接合ヘッド１３が設けられる。接合
ヘッド１３は、接合ツール１１および回転用モータ１２
を有する。接合ツール１１は、柱状であり、先端に段差
２６を介してピン１８が、接合ツール１１の軸線に沿っ
て突出する。回転用モータ１２は、このツールの軸線を
回転軸線Ｌとして接合ツール１１を高速で回転駆動させ
る。昇降機構１５は、サーボモータなどの昇降用モータ
１４を有し、このモータ１４によって、接合ヘッド１３
を、前記回転軸線Ｌに沿って昇降させる。
【００１７】ガンアーム１６の先端下部には、接合ツー
ル１１の下端に臨んで裏当て材１７が配置される。アル
ミニウム合金板などの２枚のワークは、この裏当て材１
７上に重ねて配置され、接合ツール１１が押圧されるこ
とによって、スポットで重ね継ぎ手される。
ル１１の下端に臨んで裏当て材１７が配置される。アル
ミニウム合金板などの２枚のワークは、この裏当て材１
７上に重ねて配置され、接合ツール１１が押圧されるこ
とによって、スポットで重ね継ぎ手される。
【００１８】また、付加材料供給装置２０は、ガンアー
ム１６に取り付けられ、接合時に付加材料２１を供給す
る。
ム１６に取り付けられ、接合時に付加材料２１を供給す
る。
【００１９】図２は、付加材料２１を示す斜視図であ
り、この図では、３種類の付加材料２１Ａ，２１Ｂ，２
１Ｃを示す。付加材料２１は、複数の付加材料片２４が
一列に連なったものであり、接合時に１つの付加材料片
２４が、被接合物であるワークと一体となる材料であ
り、本実施形態では被接合物であるワークと同じ材料で
あるものとする。
り、この図では、３種類の付加材料２１Ａ，２１Ｂ，２
１Ｃを示す。付加材料２１は、複数の付加材料片２４が
一列に連なったものであり、接合時に１つの付加材料片
２４が、被接合物であるワークと一体となる材料であ
り、本実施形態では被接合物であるワークと同じ材料で
あるものとする。
【００２０】付加材料２１Ａは、帯状の金属板に一定の
間隔で貫通孔２５が形成され、貫通孔２５間に切り欠き
３５が形成され、この切り欠き３５間が１つの付加材料
片２４となる。つまり、付加材料２１Ａの付加材料片２
４は略正方形となる。切り欠き３５は、帯状の金属板の
幅方向両側から切り欠かれており、隣接する付加材料片
は、幅方向中央側で連なる。また、貫通孔２５は、付加
材料片２４の中央に形成され、接合ツール１１のピン１
８とほぼ同じ直径を有し、ピン１８が挿入可能となる。
間隔で貫通孔２５が形成され、貫通孔２５間に切り欠き
３５が形成され、この切り欠き３５間が１つの付加材料
片２４となる。つまり、付加材料２１Ａの付加材料片２
４は略正方形となる。切り欠き３５は、帯状の金属板の
幅方向両側から切り欠かれており、隣接する付加材料片
は、幅方向中央側で連なる。また、貫通孔２５は、付加
材料片２４の中央に形成され、接合ツール１１のピン１
８とほぼ同じ直径を有し、ピン１８が挿入可能となる。
【００２１】付加材料２１Ｂは、付加材料２１Ａとほぼ
同様の形状であり、切り欠き３５に代えて、切り込み３
０が形成される。切り込み３０は、帯状の金属板の幅方
向の中央部で幅方向に延びて形成され、隣接する付加材
料片２４は、幅方向両端部のみで連なる。
同様の形状であり、切り欠き３５に代えて、切り込み３
０が形成される。切り込み３０は、帯状の金属板の幅方
向の中央部で幅方向に延びて形成され、隣接する付加材
料片２４は、幅方向両端部のみで連なる。
【００２２】付加材料２１Ｃは、円形状の付加材料片２
４が一列に連なった形状であり、円形部の中央にそれぞ
れ貫通孔２５が形成され、各円形部が付加材料片２４と
なる。つまり、付加材料２１Ｃの付加材料片２４は、円
形である。
４が一列に連なった形状であり、円形部の中央にそれぞ
れ貫通孔２５が形成され、各円形部が付加材料片２４と
なる。つまり、付加材料２１Ｃの付加材料片２４は、円
形である。
【００２３】このように、付加材料２１は、帯状の金属
を加工し、一列の付加材料片２４が連なるように形成さ
れ、各付加材料片２４には貫通孔２５が形成され、隣接
する付加材料片２４の間の断面積が小さくなるように加
工される。
を加工し、一列の付加材料片２４が連なるように形成さ
れ、各付加材料片２４には貫通孔２５が形成され、隣接
する付加材料片２４の間の断面積が小さくなるように加
工される。
【００２４】付加材料供給装置２０は、付加材料２１
と、帯状の付加材料２１を巻回する付加材料リール２２
と、付加材料２１を供給する供給手段である寸送りロー
ラ２３とを有する。寸送りローラ２３は、付加材料リー
ル２２から巻き出された付加材料２１を挟持する一対の
ローラを有し、接合作業ごとに、ローラが、付加材料片
一個分だけ回転して付加材料２１を寸送りして供給す
る。
と、帯状の付加材料２１を巻回する付加材料リール２２
と、付加材料２１を供給する供給手段である寸送りロー
ラ２３とを有する。寸送りローラ２３は、付加材料リー
ル２２から巻き出された付加材料２１を挟持する一対の
ローラを有し、接合作業ごとに、ローラが、付加材料片
一個分だけ回転して付加材料２１を寸送りして供給す
る。
【００２５】つぎに、図３および図１を参照してスポッ
ト接合装置１０の接合方法について説明する。接合ツー
ル先端は、段差２６を介してピン１８が突出しており、
さらに詳しく説明すると、ツール先端の円形面の中央か
らピン１８が突出する。このピン１８は、円錐台状であ
り、先端が先細りとなる。
ト接合装置１０の接合方法について説明する。接合ツー
ル先端は、段差２６を介してピン１８が突出しており、
さらに詳しく説明すると、ツール先端の円形面の中央か
らピン１８が突出する。このピン１８は、円錐台状であ
り、先端が先細りとなる。
【００２６】接合作業は、まず重ねて配置される２枚の
ワークＷ１，Ｗ２の所定の接合点の下に、スポット接合
装置１０の裏当て材１７が配置されるように、スポット
接合装置１０をロボットで位置決めする。つぎに、付加
材料供給装置２０の寸送りローラ２３を所定量だけ回転
させ、付加材料片一個分だけ送り出す。すると、ワーク
Ｗ１の接合点の上に、先端の付加材料片２４の貫通孔２
５が配置されて先端の付加材料片２４がワークＷ１上に
供給される。
ワークＷ１，Ｗ２の所定の接合点の下に、スポット接合
装置１０の裏当て材１７が配置されるように、スポット
接合装置１０をロボットで位置決めする。つぎに、付加
材料供給装置２０の寸送りローラ２３を所定量だけ回転
させ、付加材料片一個分だけ送り出す。すると、ワーク
Ｗ１の接合点の上に、先端の付加材料片２４の貫通孔２
５が配置されて先端の付加材料片２４がワークＷ１上に
供給される。
【００２７】つぎに、接合ツール１１をモータ１２で回
転させ、昇降機構１５で、接合ヘッド１３を下降させ
る。図３（１）に示すように、付加材料片２４の貫通孔
２５は、円錐台状のピン１８の先端の外形よりわずかに
大きく、基端部側の外形よりも小さい直径を有する。し
たがって、接合ツール１１が降下すると、ピン１８の先
端が付加材料片２４の貫通孔２５を介してワークＷ１表
面に押圧される。回転するピン１８の摩擦熱によってワ
ークＷ１表面が軟化し、ピン１８が挿入される。昇降機
構１５によって接合ツール１１をさらに押圧し、ピン１
８が挿入されると、ピン１８の途中位置に付加材料片２
４が嵌まり込み、付加材料片２４がピン１８とともに回
転し始める。
転させ、昇降機構１５で、接合ヘッド１３を下降させ
る。図３（１）に示すように、付加材料片２４の貫通孔
２５は、円錐台状のピン１８の先端の外形よりわずかに
大きく、基端部側の外形よりも小さい直径を有する。し
たがって、接合ツール１１が降下すると、ピン１８の先
端が付加材料片２４の貫通孔２５を介してワークＷ１表
面に押圧される。回転するピン１８の摩擦熱によってワ
ークＷ１表面が軟化し、ピン１８が挿入される。昇降機
構１５によって接合ツール１１をさらに押圧し、ピン１
８が挿入されると、ピン１８の途中位置に付加材料片２
４が嵌まり込み、付加材料片２４がピン１８とともに回
転し始める。
【００２８】付加材料２１は、最先端の付加材料片２４
が接合点に供給され、その次の付加材料片２４は寸送り
ローラ２３で挟持される。また、前述したように、隣接
する付加材料片２４間は、断面積が小さくなるように加
工されているので、最先端の付加材料片２４が接合ツー
ル１１によって回転しようとすると、回転によって、そ
の次の付加材料片２４から引きちぎられて分断される。
このようにして、最先端の付加材料のみが接合される。
が接合点に供給され、その次の付加材料片２４は寸送り
ローラ２３で挟持される。また、前述したように、隣接
する付加材料片２４間は、断面積が小さくなるように加
工されているので、最先端の付加材料片２４が接合ツー
ル１１によって回転しようとすると、回転によって、そ
の次の付加材料片２４から引きちぎられて分断される。
このようにして、最先端の付加材料のみが接合される。
【００２９】さらに接合ツール１１を押圧すると、接合
ツール１１の段差２６とワークＷ１表面との間で付加材
料片２４が挟まれて回転することにより、この付加材料
片２４も母材とともに軟化、塑性流動を起こす。このよ
うにして、所定の押圧力で、所定時間接合ツール１１を
回転することによって、塑性流動した母材と付加材料２
４とが一体となる。所定時間回転後、昇降機構１５によ
って接合ツール１１を引き上げると、接合部が硬化し、
接合完了となる。
ツール１１の段差２６とワークＷ１表面との間で付加材
料片２４が挟まれて回転することにより、この付加材料
片２４も母材とともに軟化、塑性流動を起こす。このよ
うにして、所定の押圧力で、所定時間接合ツール１１を
回転することによって、塑性流動した母材と付加材料２
４とが一体となる。所定時間回転後、昇降機構１５によ
って接合ツール１１を引き上げると、接合部が硬化し、
接合完了となる。
【００３０】接合点においてワークＷ１，Ｗ２間にギャ
ップが形成され、図３（２）に示すように、ギャップに
母材がはみ出したとしても、付加材料片２４を母材に一
体化させて材料を補充することによって、ツールを引き
抜いたあとの凹みを小さくすることができる。
ップが形成され、図３（２）に示すように、ギャップに
母材がはみ出したとしても、付加材料片２４を母材に一
体化させて材料を補充することによって、ツールを引き
抜いたあとの凹みを小さくすることができる。
【００３１】接合完了後、ロボットによって次の接合点
にスポット接合装置１０を移動させ、再び前述と同様に
付加材料２１を供給し、接合作業を行なう。このように
して、接合作業ごとに付加材料２１を寸送りで供給する
ことによって、一定量の付加材料を接合部に補充するこ
とができる。このようにして、施工能率を低下させるこ
となく、連続して接合作業を行なうことができる。
にスポット接合装置１０を移動させ、再び前述と同様に
付加材料２１を供給し、接合作業を行なう。このように
して、接合作業ごとに付加材料２１を寸送りで供給する
ことによって、一定量の付加材料を接合部に補充するこ
とができる。このようにして、施工能率を低下させるこ
となく、連続して接合作業を行なうことができる。
【００３２】上述した実施形態では、付加材料は母材
（被接合物）と同じ材料としたが、本発明はこれに限ら
ず、たとえば母材材質より軟質の材料とし、接合部への
一体化を容易にしてもよく、逆に、母材材質よりも硬質
の付加材料とし、これによって接合部の強度を上げた
り、表面の耐磨耗性を上げたりすることができる。
（被接合物）と同じ材料としたが、本発明はこれに限ら
ず、たとえば母材材質より軟質の材料とし、接合部への
一体化を容易にしてもよく、逆に、母材材質よりも硬質
の付加材料とし、これによって接合部の強度を上げた
り、表面の耐磨耗性を上げたりすることができる。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、付加材料
片が供給され、接合部で一体となることによって、接合
ツールを引き抜いた後に深い凹みが生じることが防がれ
る。したがって、被接合物間にギャップが形成され、こ
のギャップに母材がはみ出すような場合であっても、材
料が付加されることで、凹み量を減少させることができ
る。これによって外見品質の低下や継ぎ手強度の低下が
防がれる。
片が供給され、接合部で一体となることによって、接合
ツールを引き抜いた後に深い凹みが生じることが防がれ
る。したがって、被接合物間にギャップが形成され、こ
のギャップに母材がはみ出すような場合であっても、材
料が付加されることで、凹み量を減少させることができ
る。これによって外見品質の低下や継ぎ手強度の低下が
防がれる。
【００３４】また、被接合物片は中央に貫通孔を有し、
この貫通孔にピンを挿入して接合するので、接合中に付
加材料片が移動したり、回転によって飛ばされたりする
といったことが防がれる。
この貫通孔にピンを挿入して接合するので、接合中に付
加材料片が移動したり、回転によって飛ばされたりする
といったことが防がれる。
【００３５】また、本発明によれば、付加材料供給装置
によって、付加材料片が一列に連なる付加材料を寸送り
し、接合点ごとに最先端の付加材料片が接合点に配置さ
れるように供給することによって、施工能率を低下させ
ることなく、連続して付加材料片を供給することができ
る。
によって、付加材料片が一列に連なる付加材料を寸送り
し、接合点ごとに最先端の付加材料片が接合点に配置さ
れるように供給することによって、施工能率を低下させ
ることなく、連続して付加材料片を供給することができ
る。
【００３６】付加材料片は、一列に連なって供給される
ので、順に送り出すだけでよく、簡単な構造で供給する
ことができる。また、付加材料の交換作業も容易であ
る。
ので、順に送り出すだけでよく、簡単な構造で供給する
ことができる。また、付加材料の交換作業も容易であ
る。
【図１】本発明の実施の一形態であるスポット接合装置
１０の構成を示す斜視図である。
１０の構成を示す斜視図である。
【図２】３種類の付加材料２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図３】スポット接合方法を示す図である。
【図４】従来のスポット接合方法を示す図である。
１０ スポット接合装置
１１ 接合ツール
２０ 付加材料供給装置
２１ 付加材料
２４ 付加材料片
２５ 貫通孔
フロントページの続き
(72)発明者 兵江 猛宏
兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番
１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内
(56)参考文献 Ｃ．Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ ｅｔ ａ
ｌ．，Ａ ＰＲＥＬＩＭＩＮＡＲＹ Ｉ
ＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮ ＯＮ ＴＨ
Ｅ ＳＴＡＴＩＣ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥ
Ｓ ＯＦ ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＳＴＩＲ
ＷＥＬＤＳ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｉｎｔｅ
ｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｐｏｓｉｕ
ｍ ｏｎ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ
ｗｅｌｄｉｎｇ，英国，Ｔｈｅ Ｗｅ
ｌｄｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，2000
年６月26日
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 20/12
Claims (4)
- 【請求項１】 先端部に、段差を介して突出するピンを
有する接合ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点
に押圧し、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌す
ることによって、重ねられた被接合物を接合点でスポッ
ト的に接合するスポット接合装置において、 接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有する板状の付
加材料片を、被接合物の接合点に配置し、接合ツールを
回転させながら前記貫通孔にピンを挿入することによっ
て、接合点で付加材料片を被接合物に一体化させて接合
することを特徴とするスポット接合装置。 - 【請求項２】 先端部に、段差を介して突出するピンを
有する接合ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点
に押圧し、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌す
ることによって、重ねられた被接合物を接合点でスポッ
ト的に接合するスポット接合に用いられ、接合ツールの
ピンが挿入可能な貫通孔を有する板状の付加材料片が複
数個、一列に連なって構成される付加材料であって、 被接合物の接合点に、最先端の付加材料片が配置され、
接合ツールを回転させながら前記貫通孔にピンを挿入す
ることによって、最先端の付加材料片が分断され、接合
点で被接合物に一体化されることを特徴とする付加材
料。 - 【請求項３】 先端部に、段差を介して突出するピンを
有する接合ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点
に押圧し、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌す
ることによって、重ねられた被接合物を接合点でスポッ
ト的に接合するスポット接合に用いられる付加材料片を
供給する付加材料供給装置であって、 接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有する板状の付
加材料片が複数個、一列に連なって構成される付加材料
と、 前記付加材料を接合点に送り出す供給手段とを有し、 前記供給手段は、接合作業ごとに、最先端の付加材料片
を被接合物の接合点上に供給することによって、回転し
ながらピンを貫通孔に挿入する接合ツールで最先端の付
加材料片を分断させ、付加材料片を被接合物に一体化さ
せることを特徴とする付加材料供給装置。 - 【請求項４】 先端部に、段差を介して突出するピンを
有する接合ツールを回転させ、ピンを被接合物の接合点
に押圧し、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌す
ることによって、重ねられた被接合物を接合点でスポッ
ト的に接合するスポット接合方法において、 接合ツールのピンが挿入可能な貫通孔を有する板状の付
加材料片を、被接合物の接合点に配置し、接合ツールを
回転させながら前記貫通孔にピンを挿入することによっ
て、接合点で付加材料片を被接合物に一体化させて接合
することを特徴とするスポット接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326043A JP3398135B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | スポット接合装置、付加材料、付加材料供給装置およびスポット接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000326043A JP3398135B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | スポット接合装置、付加材料、付加材料供給装置およびスポット接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002126884A JP2002126884A (ja) | 2002-05-08 |
| JP3398135B2 true JP3398135B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=18803304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000326043A Expired - Fee Related JP3398135B2 (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | スポット接合装置、付加材料、付加材料供給装置およびスポット接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3398135B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7455212B2 (en) | 2005-11-29 | 2008-11-25 | General Electric Company | Deposition friction stir welding process and assembly |
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|---|---|---|---|---|
| JP4570761B2 (ja) * | 2000-11-16 | 2010-10-27 | 住友軽金属工業株式会社 | 摩擦攪拌接合方法 |
| JP4218888B2 (ja) * | 2004-01-26 | 2009-02-04 | Ｏｂａｒａ株式会社 | Ｃ型摩擦撹拌スポット接合ガン |
| JP4507743B2 (ja) * | 2004-07-27 | 2010-07-21 | マツダ株式会社 | 摩擦接合方法およびその装置 |
| JP4496942B2 (ja) * | 2004-11-30 | 2010-07-07 | マツダ株式会社 | 摩擦点接合方法 |
| JP4538371B2 (ja) * | 2005-05-16 | 2010-09-08 | 本田技研工業株式会社 | 摩擦撹拌接合装置 |
| EP2601004A2 (en) * | 2010-08-02 | 2013-06-12 | Megastir Technologies LLC | System for using high rotary speed for minimizing the load during friction stir welding |
| JP2012218009A (ja) * | 2011-04-05 | 2012-11-12 | Suzuki Motor Corp | 異種金属材料の接合方法及び異種金属材料接合体 |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000326043A patent/JP3398135B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Ｃ．Ｓｃｈｉｌｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ａ ＰＲＥＬＩＭＩＮＡＲＹ ＩＮＶＥＳＴＩＧＡＴＩＯＮ ＯＮ ＴＨＥ ＳＴＡＴＩＣ ＰＲＯＰＥＲＴＩＥＳ ＯＦ ＦＲＩＣＴＩＯＮ ＳＴＩＲ ＷＥＬＤＳ，Ｓｅｃｏｎｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ ｗｅｌｄｉｎｇ，英国，Ｔｈｅ Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０００年６月２６日 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7455212B2 (en) | 2005-11-29 | 2008-11-25 | General Electric Company | Deposition friction stir welding process and assembly |
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