JP6004513B2 - 摩擦撹拌接合装置 - Google Patents
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Description
の突合せ部を、加圧ローラーで押さえつける装置が記載されている。このような加圧ロー
ラーを用いれば、突合せ部が固定され、接合後の開先部分に段差を生じないようにするこ
とができる。
せ部を形成し、摩擦撹拌接合工具である加工ツールを前記長尺板状部材の上面側から前記
突合せ部に回転させながら押しつけ、前記加工ツールを前記突合せ部に対して相対移動さ
せて前記長尺板状部材同士を接合する摩擦撹拌装置であって、前記加工ツールと、前記加
工ツールの移動方向前方に配されて前記長尺板状部材の前記突合せ部を上面側から加圧す
る加圧ローラーと、当該加圧ローラーの移動方向前方に配された補助ローラーと、前記長
尺板状部材の長手方向両端にあって突き合わされた前記長尺板状部材を上面側から一括し
て押さえつける押え治具と、当該押え治具近傍に配された乗り上げ治具とを備え、前記加
工ツールと前記加圧ローラーと前記補助ローラーとが、前記突合せ部に対して一体的に相
対移動し、前記加工ツールが前記押え治具に接近した際、前記補助ローラーが前記乗り上
げ治具上に乗り上がり、前記加圧ローラーが前記押え治具に接触しないようにして前記押
え治具の上方を移動することを特徴としている。
記加圧ローラーの加圧方向に一体的に移動可能であるのが好ましく、前記加圧ローラーと
前記補助ローラーとが、共通の支持部により支持されているのが好ましい。
ら見たときの概略構成図を示す。装置1は、複数の長尺板状部材3が突合せ部3aを形成
するよう側面同士を突き合わせて並べられるステージ2と、長尺板状部材3の長手方向両
端部を上面側から一括して押さえつける押え治具4と、押え治具4に隣接して配される乗
り上げ治具5と、突合せ部3a上を移動する摩擦撹拌加工機6に取付けられ、回転しなが
ら突合せ部3aに押し付けられる加工ツール6aと、加工ツール6aの移動方向前方に配
されて突合せ部3aを加圧する加圧ローラー7aと、加圧ローラー7aの移動方向前方に
配される補助ローラー7bとを、基本的な構成要素としている。そして、加工ツール6a
と加圧ローラー7a、補助ローラー7bが突合せ部3a上を一体的に移動することで、接
合部3bが突合せ部3aに形成され、長尺板状部材3同士が接合部3bを介して摩擦撹拌
接合される。なお、図1では、摩擦撹拌加工機6の支持加圧機構、加圧ローラー7aおよ
び補助ローラー7bの支持機構については、図示を省略している。
、乗り上げ治具5は、補助ローラー7bが乗り上がった際の衝撃に耐えるように設計する
必要がある。従って、乗り上げ治具5は、セラミックスや工具鋼など、硬度が高い材料を
加工して作成するか、あるいは、ゴム等の弾性材料を表面に貼り付け、補助ローラー7b
が乗り上がった際に受ける衝撃が小さくなるような構造にするのが好ましい。
、ローラーユニット7が取り付けられている。ローラーユニット7は、摩擦撹拌加工機6
から取り外し可能であり、従来の摩擦撹拌加工機に取付けることもできる。
してシリンダー7dに支持され、そのシリンダー7dは、ガイド7eを介して摩擦撹拌加
工機6に取付けられている。従って、加圧ローラー7aは、シリンダー7dが支持部7c
を押し下げる力により、突合せ部3aを上方から加圧することができる。加圧ローラー7
aは、約1000〜10000Nの荷重で突合せ部3aを加圧するのが好ましく、荷重に
耐え得る材料、例えば、工具鋼などで製作するのが好ましい。そして、加圧ローラー7a
は、突合せ部3aとの接触面積を小さくした方が単位接触面積当たりの荷重が高くなり、
突合せ部をより強固に固定することができる。従って、加圧ローラー7aは、走行が不安
定にならない程度に、幅を狭くするのが好ましい。
にくい構造にするのが好ましく、幅を広くするのが好ましい。上述のように、加圧ローラ
ー7aは幅が狭いほうが好ましいことを踏まえると、補助ローラー7bは加圧ローラー7
aよりも相対的に幅が広いほうが好ましいものである。さらに、補助ローラー7bは、複
数に分割されたローラーにして、実質的に加圧ローラー7aよりも幅を広くしてもよい。
さらに、補助ローラー7bの外周にゴム等の弾性材料を貼り付け、乗り上げ治具5に乗り
上がった際に受ける衝撃が小さくなるような構造にしてもよい。
れるので、接合後の長尺板状部材3が下方に湾曲しにくくなり、接合による長手方向の反
りを小さくすることができる。また、長尺板状部材3を多数並べて接合する場合、並べ方
向についても材料が収縮して反りが発生しやすくなるが、長尺板状部材3を上方に湾曲さ
せると、長尺板状部材3は並べた方向にも湾曲しにくくなり、長尺板状部材3を多数並べ
て接合しても、並べた方向の反りも小さくすることができる。
部3a上を移動して、長尺板状部材3の長手方向端部に接近しつつある状態を示したもの
である。加圧ローラー7aは、加工ツール6aの移動方向前方の突合せ部3aを上方から
加圧し、加工ツール6aは、回転しながら突合せ部3aに押し付けられ、接合部3bを形
成する。この状態において、補助ローラー7bは、長尺板状部材3の上面および押え治具
4の上方を、押え治具4に接触しないような位置関係で、摩擦撹拌加工機6と一体となっ
て移動する。
り合げ治具5に接触する。この時点において、加圧ローラー7aは、突合せ部3bを上方
から加圧した状態を維持し、加工ツール6aも、突合せ部3aに押し付けられた状態を維
持している。
は、テーパー5aを加圧しながら乗り上げ治具5に乗り上げて上方に移動する。加圧ロー
ラー7aは、補助ローラー7bとともに支持部7cに接続しているので、補助ローラー7
bと共に加工ローラー7aも上方に移動し、押え治具4の上方を押え治具4に接触しない
ようにして移動する。なお、この状態において、補助ローラー7bがテーパー5aに乗り
上がるのと同時に、加圧ローラー7aが上方に移動するので、加工ツール6aが突合せ部
3aを押し付ける力は急激に変化することがない。従って、本装置にトルクフィードバッ
ク制御を適用させても、長尺板状部材3どうしが接合できなくなる問題は発生しない。
6aが、押え治具4の端部に達して接合が完了する。このように、装置1を用いると、未
接合部分3cの長さLは、図6に示す従来技術の装置61の未接合部分63cの長さL’
よりも短くすることができ、長尺板状部材を有効利用することができる。
突き合わせて固定することができ、接合中、加圧ローラーが押え治具を強く加圧すること
がないので、押え治具が加圧により破損することがなく、押え治具の押えが緩むこともな
い。さらに、長尺板状部材の端部において、加工ツールの押し付け力が急激に変わること
がないので、トルクフィードバック制御が付加された摩擦撹拌接合装置にも適用可能であ
り、従来技術で問題となっていた点を解消することができる。
2,52,62,72,82:ステージ
2a:敷板
3,53,63,73,83:長尺板状部材
3a,53a,73a:突合せ部
3b,83b:接合部
3c,63c,83c:未接合部分
4,54,64,74,84:押え治具
74a:切欠き部
5:乗り上げ治具
5a:テーパー
6:摩擦撹拌加工機
6a,56a,66a,76a,86a:加工ツール
7:ローラーユニット
7a,67a,77a,87a:加圧ローラー
7b:補助ローラー
7c:支持部
7d:シリンダー
7e:ガイド
L,L’,L’’:未接合部分
Claims (4)
- 隣り合う長尺板状部材の側面部同士を突き合わせて突合せ部を形成し、摩擦撹拌接合工具である加工ツールを前記長尺板状部材の上面側から前記突合せ部に回転させながら押しつけ、前記加工ツールを前記突合せ部に対して相対移動させて前記長尺板状部材同士を接合する摩擦撹拌接合において、
前記加工ツールと、前記加工ツールの移動方向前方に配されて前記長尺板状部材の前記突合せ部を上面側から加圧する加圧ローラーと、当該加圧ローラーの移動方向前方に配された補助ローラーと、前記長尺板状部材の長手方向両端にあって突き合わされた前記長尺板状部材を上面側から一括して押さえつける押え治具と、当該押え治具近傍に配された乗り上げ治具とを備え、
前記加工ツールと前記加圧ローラー、前記補助ローラーが、前記突合せ部に対して一体的に相対移動し、前記加工ツールが前記押え治具に接近した際、前記補助ローラーが前記乗り上げ治具上に乗り上がり、前記加圧ローラーが前記押え治具に接触しないようにして前記押え治具上を移動することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 前記長尺板状部材を3本以上隣り合わせて接合することが可能な請求項1に記載の摩擦撹拌接合装置。
- 前記加圧ローラーと前記補助ローラーとが、前記加圧ローラーの加圧方向に一体的に移動可能なことを特徴とする請求項1または2に記載の摩擦撹拌接合装置。
- 前記加圧ローラーと前記補助ローラーとが共通の支持部により支持されていることを特徴とする請求項3に記載の摩擦撹拌接合装置。
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2011286663A JP6004513B2 (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 摩擦撹拌接合装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2013132683A JP2013132683A (ja) | 2013-07-08 |
JP6004513B2 true JP6004513B2 (ja) | 2016-10-12 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011286663A Active JP6004513B2 (ja) | 2011-12-27 | 2011-12-27 | 摩擦撹拌接合装置 |
Country Status (1)
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-
2011
- 2011-12-27 JP JP2011286663A patent/JP6004513B2/ja active Active
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