JP6277867B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合装置に関するものである。 The present invention relates to a friction stir welding apparatus used for workpiece friction stir welding.
摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌接合ツールに装備されたプローブ（棒状突起物、ピン）を、ワークの接合部に回転させながら押し付けることにより、該ワークの接合部に発生する摩擦熱で該接合部を軟化させて上記プローブをワーク内に没入させる。次いで、このワーク内に没入させたプローブの回転力により、該プローブの周囲にワークの素材の塑性流動領域を形成させて撹拌混合し、このプローブによるワークの素材の撹拌混合を、ワークの接合部の全長に亘り実施することで、複数のワークを一体に接合する手法である。 In friction stir welding, a probe (rod-like projection, pin) equipped on a friction stir welding tool is pressed against a workpiece joint while rotating it, and the joint is pressed by friction heat generated at the workpiece joint. Soften and immerse the probe into the workpiece. Next, by the rotational force of the probe immersed in the workpiece, a plastic flow region of the workpiece material is formed around the probe and agitated and mixed. This is a technique of joining a plurality of workpieces integrally by carrying out over the entire length.
摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合ツールの１つとしては、所謂ボビンツールと云われる形式のものがある。これは、上記ワークの接合部に没入させるためのプローブの先端側と基端側に、該プローブよりも大径としてワークの接合部近傍の両面にそれぞれ接触させるためのショルダを、一体に回転できるように備えた構成としてある。更に、上記プローブの基端側のショルダは、該ショルダの基端側に、回転駆動装置の主軸（回転駆動軸）を接続できるようにしてある。 One type of friction stir welding tool used for friction stir welding is a so-called bobbin tool. This is because the shoulder for making the diameter larger than that of the probe to contact with both surfaces in the vicinity of the joint of the workpiece can be rotated integrally with the probe for immersing in the joint of the workpiece. It is as a structure provided. Furthermore, the shoulder on the base end side of the probe is configured such that the main shaft (rotation drive shaft) of the rotation drive device can be connected to the base end side of the shoulder.
これにより、上記ボビンツールは、ワークの接合部に対し、該ワークの端縁部の両面に上記各ショルダをそれぞれ接触させた状態で、上記プローブを、該ワークの端面よりワーク板厚の全体に没入させるようにして、該ワークの摩擦撹拌接合を行うことができるものとされている（たとえば、特許文献１参照）。 As a result, the bobbin tool moves the probe from the end surface of the work to the entire work plate thickness in a state where the shoulders are in contact with both sides of the end edge of the work with respect to the work joint. It is supposed that the workpiece can be friction stir welded so as to be immersed (see, for example, Patent Document 1).
ところが、上記従来のボビンツールは、ワークの接合部に沿ってプローブを進行させる際に、該プローブがその進行方向前方のワークの素材より抵抗を受けると、該プローブの基端部と、主軸に接続された基端側のショルダとの段差が形成されている個所の近傍に、応力集中が生じ易い。 However, when the conventional bobbin tool advances the probe along the workpiece joint, if the probe receives resistance from the workpiece material in the forward direction of the probe, the probe is connected to the base end of the probe and the main shaft. Stress concentration is likely to occur in the vicinity of a portion where a step with the shoulder on the connected proximal end side is formed.
そのために、上記ボビンツールでは、上記応力集中が生じるプローブの基端部が、ワークの摩擦撹拌接合作業の途中で折損（破損）する虞があり、万一、このような折損が生じると、交換用のボビンツールのためのコストが嵩むことに加えて、該ボビンツールの交換に要する手間と時間が嵩むため、ワークの摩擦撹拌接合作業の停止時間が多くなってしまう。 For this reason, in the bobbin tool, there is a possibility that the base end of the probe where the stress concentration occurs may break (break) during the work of friction stir welding of the workpiece. In addition to increasing the cost for the bobbin tool for use, the labor and time required for replacement of the bobbin tool increase, so that the time required to stop the friction stir welding work for the workpiece increases.
更には、上記ボビンツールの折損に伴ってワークの摩擦撹拌接合作業が中断される場合は、該摩擦撹拌接合作業を途中から再開することは困難なため、ワークが無駄になるという問題が生じてしまう。 Furthermore, when the friction stir welding operation of the workpiece is interrupted due to the breakage of the bobbin tool, it is difficult to restart the friction stir welding operation from the middle, resulting in a problem that the workpiece is wasted. End up.
なお、上記したようなボビンツールの応力集中に伴う折損を防ぐための対策としては、プローブを太くして断面二次モーメントを増大させることが考えられる。しかし、プローブを太くした場合は、ワークの接合部における該ワークの素材の塑性流動領域が大きくなってしまい、又、プローブをワークの接合部に沿って進行させる際に生じる抵抗が更に高まるという問題が生じてしまう。 As a measure for preventing breakage due to stress concentration of the bobbin tool as described above, it is conceivable to increase the cross-sectional second moment by increasing the probe thickness. However, when the probe is thickened, the plastic flow region of the workpiece material at the workpiece joint becomes large, and the resistance generated when the probe is advanced along the workpiece joint is further increased. Will occur.
そこで、本発明は、プローブ自体の径の増大化を図ることなく、摩擦撹拌接合ツールにおけるプローブ基端部分での応力集中を低減させることができて、該摩擦撹拌接合ツールの寿命を向上させることができると共に、ワークの摩擦撹拌接合作業が中断される虞を抑制できる摩擦撹拌接合装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention can reduce the stress concentration at the probe proximal end portion in the friction stir welding tool without increasing the diameter of the probe itself, and improve the life of the friction stir welding tool. It is intended to provide a friction stir welding apparatus capable of suppressing the risk of interruption of the work of friction stir welding of workpieces.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、ワークの接合線に沿って延びるスリット状開口又は溝を有するワーク固定定盤と、摩擦撹拌接合ツールを取り付ける主軸を回転駆動可能に備えて上記スリット状開口又は溝の長手方向に沿って移動可能な接合装置本体とを備え、上記摩擦撹拌接合ツールは、上記ワーク固定定盤に固定したワークの接合線に対し板厚方向に貫通させて配置させるプローブと、該プローブの先端側に設けて上記ワークの接合線を含む一方の面に接触させるためのショルダと、上記プローブの基端側に一体に設けて上記ワークのショルダ非接触面側に突出させて配置させるプローブ軸と、該プローブ軸の基端側に設けた拡径部と、該拡径部の基端側を上記主軸に取り付ける主軸取付部とを備えてなる構成とし、更に、上記ワークのショルダ非接触面に、上記接合線の両側位置を該接合線の全長に亘り押さえるための一対のショルダ非接触面押さえ手段を、該各ショルダ非接触面押さえ手段と上記摩擦撹拌接合ツールのプローブ軸との隙間が、上記プローブとショルダとの径寸法の差よりも小さくなる配置として接触させてなる構成を有する摩擦撹拌接合装置とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention, corresponding to claim 1, rotates a work fixing platen having a slit-like opening or groove extending along a work joining line and a main shaft to which a friction stir welding tool is attached. The friction stir welding tool includes a plate thickness with respect to a workpiece joining line fixed to the workpiece fixing surface plate. A probe penetrating in the direction, a shoulder provided on the distal end side of the probe and contacting one surface including the joint line of the workpiece, and a probe provided integrally on the proximal end side of the probe A probe shaft arranged to protrude to the shoulder non-contact surface side, a diameter-enlarged portion provided on the proximal end side of the probe shaft, and a spindle attachment portion for attaching the proximal end side of the enlarged-diameter portion to the main shaft. Structure And a pair of shoulder non-contact surface pressing means for pressing the positions of both sides of the joint line over the entire length of the joint line on the shoulder non-contact surface of the workpiece, A friction stir welding apparatus having a configuration in which a gap between the friction stir welding tool and the probe shaft is brought into contact with the probe and the shoulder so as to be smaller than the difference in diameter is provided.
又、請求項２に対応して、上記請求項１の構成において、ワーク固定定盤は、スリット状開口を備えてなる構成として、該スリット状開口にプローブ軸を配置した摩擦撹拌接合ツールのプローブが、上記ワーク固定定盤に固定したワークの接合線の位置を板厚方向に貫通すると共に、ショルダが、上記ワークのワーク固定定盤に接する面とは反対側の面に接触するようにし、更に、上記ワーク固定定盤のスリット状開口の長手方向に沿う両内側壁部に、ショルダ非接触面押さえ手段を、該スリット状開口の内側へ突出させて備えるようにした構成とする。
Corresponding to claim 2, in the configuration of
更に、請求項３に対応して、上記請求項２の構成において、ワーク固定定盤のスリット状開口のショルダ非接触面押さえ手段は、ワーク固定定盤とは別体として、該スリット状開口の長手方向に沿う両内側壁部に、取り外し可能に取り付けるようにした構成とする。
Further, corresponding to
又、請求項４に対応して、上記請求項１の構成において、ワーク固定定盤は、溝を備えてなる構成とし、摩擦撹拌接合ツールは、プローブが、上記ワーク固定定盤に固定したワークの接合線の位置を板厚方向に貫通すると共に、上記溝の内側に配置したショルダが、上記ワークのワーク固定定盤に接する側の面に接触するようにし、更に、上記ワークのワーク固定定盤に接する面とは反対側のショルダ非接触面における接合線の両側位置に、該接合線に沿って延びる一対のショルダ非接触面押さえ手段を配置して位置固定するようにした構成とする。
Corresponding to claim 4, in the configuration of
更に、請求項５に対応して、上記請求項１から請求項４のいずれか一項の構成において、ショルダ非接触面押さえ手段は、摩擦撹拌接合ツールのプローブ軸に沿って延びる端面における該ショルダ非接触面押さえ部材のワークに接する面とは逆の面側を、摩擦撹拌接合ツールの拡径部の断面形状に対応する形状に切り欠いた断面形状を備えるようにした構成とする。
Further, corresponding to
更に又、請求項６に対応して、上記請求項１から請求項５のいずれか一項の構成において、接合装置本体に、一対のショルダ非接触面押さえ手段同士の間で、摩擦撹拌接合ツールのプローブ軸の移動方向の両側近傍位置でワークのショルダ非接触面に接触させるための移動式ショルダ非接触面押さえ部材を備えるようにした構成とする。
Furthermore, corresponding to
本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）摩擦撹拌接合ツールは、プローブをワークの接合線に沿って進行させるときに、該プローブがワークの素材より抵抗を受けても、該プローブからプローブ軸、拡径部を経て主軸取付部までの部分を段差のない構成としてあることで、応力集中を抑制できる。又、上記主軸取付部は、上記プローブに比して太いため、該プローブよりも断面二次モーメントを大きくすることができる。したがって、上記摩擦撹拌接合ツールは、摩擦撹拌接合の作業中に折損する虞を抑制できる。
（２）このため、上記摩擦撹拌接合ツールは、寿命の延長化を図ることができて、摩擦撹拌接合ツールが折損した場合に要する摩擦撹拌接合ツール交換のためのコストの削減化と手間、時間の低減化を図ることができる。
（３）又、摩擦撹拌接合ツールの折損の虞がないことから、該折損に伴いワークの摩擦撹拌接合作業が中断することがなく、該摩擦撹拌接合作業の中断に起因して生じるワークの無駄を未然に防止することができる。
（４）しかも、上記摩擦撹拌接合ツールは、折損を防ぐためにプローブを太くする必要は特にないため、該プローブをワークの接合部に沿って進行させる際に生じる抵抗が高まるという問題が生じる虞はない。
According to the friction stir welding apparatus of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) The friction stir welding tool allows the main shaft mounting portion to pass through the probe shaft and the diameter-expanded portion from the probe even when the probe receives resistance from the workpiece material when the probe is advanced along the workpiece joining line. The stress concentration can be suppressed by having the configuration up to the above-described part without a step. Further, since the main shaft mounting portion is thicker than the probe, the cross-sectional secondary moment can be made larger than that of the probe. Therefore, the friction stir welding tool can suppress the possibility of breakage during the friction stir welding operation.
(2) For this reason, the friction stir welding tool can extend the life, and cost reduction, labor, and time for replacement of the friction stir welding tool required when the friction stir welding tool breaks down. Can be reduced.
(3) Since there is no risk of breakage of the friction stir welding tool, the work of friction stir welding of the work is not interrupted due to the breakage, and the work wasted due to the interruption of the friction stir welding work. Can be prevented in advance.
(4) Moreover, since the friction stir welding tool does not need to thicken the probe in order to prevent breakage, there is a possibility that a problem that resistance generated when the probe is advanced along the workpiece joint increases. Absent.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１乃至図３（ａ）（ｂ）は、本発明の摩擦撹拌接合装置の実施の一形態を示すものである。 FIG. 1 thru | or FIG. 3 (a) (b) shows one Embodiment of the friction stir welding apparatus of this invention.
すなわち、本発明の摩擦撹拌接合装置は、図１、図２に符号１で示すもので、接合対象となるワーク２ａと２ｂを載置して固定するための定盤として、ワーク固定定盤４ａ，４ｂを備える。該ワーク固定定盤４ａ，４ｂには、ワーク２ａと２ｂの接合線３に沿って延びるスリット状開口５が設けてある。
That is, the friction stir welding apparatus of the present invention is indicated by
上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂは、上記スリット状開口５の下方位置に該スリット状開口５の全長に亘る空間部８を備えた或る高さ寸法の架構７を介して、ベースプレート６上に設置されている。
The workpiece
上記架構７の空間部８には、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５と上記ワーク２ａと２ｂの接合線３に配置させる摩擦撹拌接合ツール９を取り付けるための上向きの主軸１１と、該主軸１１を回転駆動するための回転駆動機構１２とを備えた接合装置本体１０が、上記スリット状開口５の長手方向に沿って移動可能に設けてある。
In the
上記接合装置本体１０の移動は、上記スリット状開口５と平行に延びるように配置して上記架構７又はベースプレート６に設置したリニアガイド等のガイド機構１３によりガイドさせるようにしてある。図２では、上記ガイド機構１３を上記架構７に設けた場合が示してある。
The movement of the joining apparatus
更に、上記接合装置本体１０には、該接合装置本体１０を上記スリット状開口５の長手方向に移動させるための移動装置１４が取り付けられている。
Furthermore, a moving
上記移動装置１４は、たとえば、上記ベースプレート６の一端側（図１、図２では右側）の上面に設置したエンドレスウインチ１５と、該エンドレスウインチ１５のドラム１６の下方位置に設置したシーブ１７と、上記ベースプレート６の他端側（図１、図２では左側）の上面に設置したシーブブロック１８とを備えた構成としてある。
The moving
更に、上記エンドレスウインチ１５のドラム１６から引き出された２本のワイヤロープ１９ａ，１９ｂのうちの一方のワイヤロープ１９ａの端部は、上記接合装置本体１０の一端部に連結されている。且つ他方のワイヤロープ１９ｂは、上記シーブ１７とシーブブロック１８に順に巻き掛けられてから、該ワイヤロープ１９ｂの端部が、上記接合装置本体１０の他端部に連結された構成としてある。
Furthermore, the end of one of the two
これにより、上記移動装置１４は、上記エンドレスウインチ１５のドラム１６を、図１に矢印で示すように図上時計回り方向に回転駆動させて、該ドラム１６に上記一方のワイヤロープ１９ａを巻き取ると同時に、上記他方のワイヤロープ１９ｂを繰り出すことにより、上記接合装置本体１０を、上記スリット状開口５の一方の端部側から他方の端部側（図１、図２では左側から右側）へ連続的に移動させることができるようにしてある。
As a result, the moving
又、上記エンドレスウインチ１５のドラム１６を、上記とは逆の方向（図１における反時計回り方向）に回転駆動させる場合は、該ドラム１６に上記他方のワイヤロープ１９ｂが巻き取られると同時に、上記一方のワイヤロープ１９ａが繰り出されるようになるため、上記接合装置本体１０を、上記スリット状開口５の他方の端部側から一方の端部側（図１、図２では右側から左側）へ連続的に移動させることができるようにしてある。
When the
上記摩擦撹拌接合ツール９は、図３（ａ）（ｂ）に詳細を示すように、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５の上方位置で上記ワーク２ａ，２ｂの接合線３に対し板厚方向に貫通させて配置させるためのプローブ２０を備える。該プローブ２０の先端側には、上記ワーク２ａ，２ｂの上記接合線３を含む一方の面としての上面に接触させるためのショルダ２１を備える。且つ、上記プローブ２０の基端側には、プローブ軸２２を一体に備えて、該プローブ軸２２を上記スリット状開口５に配置するようにしてある。なお、該プローブ軸２２は、上記プローブ２０と同一の径を備えるようにして、該プローブ２０とプローブ軸２２との接続部分に、断面積の変化に起因する応力集中が生じないようにしてある。
As shown in detail in FIGS. 3A and 3B, the friction
更に、上記プローブ軸２２の基端側には、基端側へ行くにしたがって徐々に径寸法が大きくなる拡径部２３と、該拡径部２３の基端側を上記接合装置本体１０の主軸１１に取り付ける主軸取付部２４とを備えてなる構成としてある。
Further, on the proximal end side of the
上記拡径部２３は、上記プローブ軸２２と接続した端部となる先端部（軸心方向一端部）の外面が、上記プローブ軸２２の外面に滑らかに連続するアールを備えた構成としてある。又、該拡径部２３の軸心方向中間部の外形は、図３（ａ）（ｂ）に示すような円錐台形状、又は、図３（ａ）に二点鎖線で示す如く、軸心側に湾曲するアールを備えた形状のいずれであってもよい。
The
更に、上記拡径部２３は、上記主軸取付部２４と接続した端部となる基端部（軸心方向他端部）の外面が、上記主軸取付部２４の外面に滑らかに連続するようにしてあることが望ましい。
Further, the
上記主軸取付部２４は、上述した接合装置本体１０の主軸１１の先端部に対して、同軸心配置で取り付けることができるようにしてあるものとする。この主軸１１の先端部に対する上記主軸取付部２４の取り付けにより、上記摩擦撹拌接合ツール９は、上記主軸１１に対して回転方向及び軸心方向の相対的なずれが防止されるようにしてある。これにより、上記接合装置本体１０では、主軸１１の回転駆動により、該主軸１１に取り付けた上記摩擦撹拌接合ツール９を一体に回転駆動することできるようにしてある。
It is assumed that the main
以上の構成としてある摩擦撹拌接合ツール９は、上記プローブ２０の基端部から、その基端側に位置しているプローブ軸２２と拡径部２３を経て主軸取付部２４に至るまでの外面が滑らかに連続するものとなる。これにより、該摩擦撹拌接合ツール９は、上記接合装置本体１０により回転駆動させた状態で、上記プローブ２０を、ワーク２ａと２ｂの接合線３（接合部）に沿って進行させて該ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合を実施する際に、該プローブ２０がその進行方向前方のワーク２ａと２ｂの素材より抵抗を受けるとしても、該プローブ２０の基端部、プローブ軸２２及び拡径部２３のいずれにも応力集中が生じることを抑制できるようにしてある。又、この際、上記主軸取付部２４の上記主軸１１に対する取り付け個所では、外形に段差が生じているが、上記主軸取付部２４は、上記プローブ２０よりも太くなっていて、該プローブ２０に比して断面二次モーメントが大きくなっているため、たとえ、上記段差の部分に応力集中が生じたとしても、折損が生じる虞を抑制できるようにしてある。
The friction
更に、図３（ｂ）に示すように、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５の両内側壁部には、上記ワーク２ａと２ｂにおける上記摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１を接触させる面（以下、ショルダ接触面と云う）Ｆとは逆側の面（図３（ｂ）では下面、以下、ショルダ非接触面と云う）Ｂに接触させるためのショルダ非接触面押さえ手段としてのショルダ非接触面押さえ部２５がそれぞれ一体に設けてある。該ショルダ非接触面押さえ部２５は、その表面（上面）が、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂの表面と面一となるようにしてある。更に、該ショルダ非接触面押さえ部２５は、上記スリット状開口５に配置する上記摩擦撹拌接合ツール９のプローブ軸２２との隙間が、上記プローブ２０とショルダ２１との径寸法の差よりも小さくなる位置まで、該スリット状開口５の内側へ突出するようにしてある。これにより、上記ショルダ非接触面押さえ部２５は、ワーク２ａと２ｂのショルダ非接触面Ｂに、上記プローブ軸２２に近接する位置まで接触するようになる。このため、上記ショルダ非接触面押さえ部２５は、後述するようにワーク２ａ，２ｂの摩擦撹拌接合を行う際に、プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が上記ショルダ非接触面Ｂ側にはみ出すことを押さえることができるようにしてある。
Further, as shown in FIG. 3B, the
上記ショルダ非接触面押さえ部２５は、上記プローブ軸２２に沿って延びる端面における上記ワーク２ａ，２ｂに接する側とは逆側、すなわち、上下方向に延びる端面の下端側が、上記摩擦撹拌接合ツール９の拡径部２３と干渉しないよう、該拡径部２３の断面形状に対応する形状に切り欠いた断面形状を備えるようにしてある。この構成によれば、上記摩擦撹拌接合ツール９におけるプローブ２０と拡径部２３との間に設けるプローブ軸２２の軸心方向寸法をできるだけ小さく設定して、該プローブ軸２２の軸心方向に直交する方向の撓みに対する剛性を高めるのに有利な構成とすることができる。
The shoulder non-contact
なお、上記のようにショルダ非接触面押さえ部２５の端面の下端側を切り欠く場合、その切欠き量は、該ショルダ非接触面押さえ部２５の端面近傍に、摩擦撹拌接合を行う際にプローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ非接触面Ｂ側にバリとしてはみ出すのを押さえるために必要とされる剛性が保持されるように設定してあるものとする。
When the lower end side of the end surface of the shoulder non-contact
図１及び図２における符号２６は、上記接合装置本体１０のスリット状開口５に沿う方向の移動可能範囲の両端位置に対応させてベースプレート６上に設けたストッパである。
以上の構成としてある本発明の摩擦撹拌接合装置１を使用してワーク２ａ，２ｂの摩擦撹拌接合を行う場合は、予め、移動装置１４により、接合装置本体１０を、上記スリット状開口５の一方の端部側に寄せて配置させておく。この状態で、ワーク固定定盤４ａ，４ｂの上には、接合対象となるワーク２ａと２ｂを載置して、互いの端部同士を突き合わせることで形成させる該ワーク２ａと２ｂの接合線３を、スリット状開口５の上に配置させた状態で、該各ワーク２ａと２ｂを、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂに、図示しない固定手段を用いて固定する。
When the friction stir welding of the
又、上記接合装置本体１０の主軸１１には、摩擦撹拌接合ツール９の主軸取付部２４を取り付けておく。この際、上記摩擦撹拌接合ツール９は、ワーク固定定盤４ａと４ｂのスリット状開口５より上方に突出するプローブ２０の先端側のショルダ２１の基端面と、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂの表面（上面）との間隔が、上記ワーク２ａ，２ｂの板厚寸法と等しくなるようにした状態で、上記主軸１１に固定するようにする。又、この際、上記ショルダ２１の基端面と、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂの表面との間隔が、上記ワーク２ａ，２ｂの板厚寸法よりもやや小さくなるように設定してもよい。このように設定した場合は、該摩擦撹拌接合ツール９を、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂ上に固定されたワーク２ａ，２ｂの接合線３の部分の端面に側方より接近させて、上記ショルダ２１とワーク固定定盤４ａ，４ｂの間にワーク２ａ，２ｂの接合線３の部分を強制的に挟むようにすることで、該接合線３の部分の表面に、上記ショルダ２１を押し付けることができるようになる。
A main
次に、上記接合装置本体１０では、主軸１１を回転駆動して、上記摩擦撹拌接合ツール９を回転駆動させる。
Next, in the joining
次いで、移動装置１４では、上記スリット状開口５の一方の端部側に寄せて配置してある上記接合装置本体１０のスリット状開口５の他方の端部側への移動を開始させる。
Next, in the moving
以上により、本発明の摩擦撹拌接合装置１では、上記回転駆動状態の摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１が、上記ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分の上面（ショルダ接触面Ｆ）に押し付けられる。更に、該ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分には、回転駆動状態のプローブ２０が、端面より押し付けられて、ワーク板厚の全体に亘り没入されるようになる。このため、上記プローブ２０の周囲には、ワーク２ａ，２ｂの素材の塑性流動領域が形成されて撹拌混合が行われるようになる。
As described above, in the friction
その後、上記接合装置本体１０の移動に伴う摩擦撹拌接合ツール９の移動が継続して行われることにより、上記ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分では、該接合線３に沿って上記プローブ２０が進行することに伴って、互いの素材の撹拌混合が行われて上記ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合が進行するようになる。
Thereafter, the friction
この際、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ接触面Ｆでは、接合線３の部分に上記ショルダ２１が常に押し付けられるように配置されているため、上記プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ接触面Ｆ側にバリとして出る虞はない。
At this time, the shoulder contact surface F of the
一方、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ非接触面Ｂには、上記スリット状開口５の両内側壁部に設けてあるショルダ非接触面押さえ部２５が、上記接合線３の両側で、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ接触面Ｆに押し付けられている上記ショルダ２１の基端面に対峙する位置までプローブ軸２２に近接した配置で押し当てられているため、上記プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ非接触面Ｂ側にバリとして出ることは抑えられる。
On the other hand, on the shoulder non-contact surface B of the
したがって、本発明の摩擦撹拌接合装置１によれば、上記のようにして、回転駆動されたプローブ２０を、ワーク２ａと２ｂの接合線３の全長に亘り進行させることにより、該ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合を良好に実施することができる。
Therefore, according to the friction
この際、上記摩擦撹拌接合ツール９は、上記プローブ２０の基端部、プローブ軸２２及び拡径部２３に応力集中が生じることを抑制でき、又、上記主軸取付部２４は、上記プローブ２０に比して断面二次モーメントが大きくしてあるため、摩擦撹拌接合の作業中における折損が生じる虞を抑制できる。
At this time, the friction
よって、本発明の摩擦撹拌接合装置１によれば、上記摩擦撹拌接合ツール９の寿命の延長化を図ることができるため、摩擦撹拌接合ツール９が折損した場合に要する摩擦撹拌接合ツール９交換のためのコストの削減化と手間、時間の低減化を図ることができる。又、摩擦撹拌接合ツール９の折損に伴ってワーク２ａ，２ｂの摩擦撹拌接合作業が中断される虞を抑制することができて、該摩擦撹拌接合作業の中断に起因して生じるワークの無駄を未然に防止することができる。
Therefore, according to the friction
しかも、上記摩擦撹拌接合ツール９は、折損を防ぐためにプローブ２０を太くする必要は特にないため、該プローブ２０をワーク２ａと２ｂの接合部に沿って進行させる際に生じる抵抗が高まるという問題が生じる虞はない。
Moreover, the friction
次に、図４は、本発明の実施の他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態の応用例を示すものである。 Next, FIG. 4 shows an application example of the embodiment of FIGS. 1 to 3A and 3B as another embodiment of the present invention.
すなわち、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１は、図１乃至図３（ａ）（ｂ）と同様の構成において、ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５に備えるショルダ非接触面押さえ部２５を、該ワーク固定定盤４ａ，４ｂとの一体物とする構成に代えて、ショルダ非接触面押さえ部２５ａを、ワーク固定定盤４ａ，４ｂとは別体の部材として備える。
That is, the friction
一方、上記スリット状開口５の長手方向に沿う両内側壁部には、図３（ｂ）に示した如き該両内側壁部の断面形状を、上記ショルダ非接触面押さえ部２５ａの断面形状に対応する分、切り欠いた形状の取付座２７を設ける。
On the other hand, on both inner wall portions along the longitudinal direction of the slit-shaped
更に、上記スリット状開口５の両内側壁部における上記各取付座２７に、上記別体の部材としてあるショルダ非接触面押さえ部２５ａを、固定手段としてのボルト２８を用いて取り外し可能に固定した構成としてある。
Further, a shoulder non-contact
なお、図４に示した上記ショルダ非接触面押さえ部２５ａの断面形状、及び、それに対応するスリット状開口５の両内側壁部に設ける取付座２７の形状は、一例であって、適宜変更してもよいことは勿論である。
The cross-sectional shape of the shoulder non-contact
又、上記ショルダ非接触面押さえ部２５ａを対応する取付座２７に固定することができ、且つ後述するようにショルダ非接触面押さえ部２５ａを交換時に取り外すことができるようにしてあれば、ボルト２８以外のいかなる固定手段を採用してもよいことは勿論である。
If the shoulder non-contact
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 3A and 3B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１によっても、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示した摩擦撹拌接合装置１と同様に使用することで、同様の効果を得ることができることに加えて、ショルダ非接触面押さえ部２５ａの熱による損傷を回避することが可能になる。
In addition to the fact that the friction
すなわち、ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合を実施するときには、上記ショルダ非接触面押さえ部２５ａは、上記プローブ２０の周囲に形成されるワーク２ａ，２ｂの素材の塑性流動領域に接するようになるため、該ワーク２ａと２ｂの接合部分より熱を受けるようになる。
That is, when the friction stir welding of the
これに対し、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１では、上記ショルダ非接触面押さえ部２５ａは、定期的、あるいは、メンテナンスの必要に応じて順次新たなものに交換することができる。このため、該ショルダ非接触面押さえ部２５ａに、上記摩擦撹拌接合時にワーク２ａと２ｂの接合部より受ける熱に起因する損傷が生じたり、蓄積する虞を回避することができる。
On the other hand, in the friction
次いで、図５（ａ）（ｂ）は本発明の実施の更に他の形態として、図１乃至図３の実施の形態の別の応用例を示すものである。 Next, FIGS. 5A and 5B show another application example of the embodiment of FIGS. 1 to 3 as still another embodiment of the present invention.
すなわち、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１は、図１乃至図３（ａ）（ｂ）と同様の構成において、接合装置本体１０に、ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５に備えたショルダ非接触面押さえ部２５同士の間で、摩擦撹拌接合ツール９のプローブ軸２２の移動方向の両側近傍位置に配置して該プローブ軸２２と一緒に移動させる一対の移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９を更に備えるようにしたものである。
That is, the friction
上記各移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９は、上記ショルダ非接触面押さえ部２５同士の間隔よりもやや小さい厚み寸法で、上記摩擦撹拌接合ツール９の軸心方向と平行に延びる板状としてある。更に、上記各移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９の基端部は、上記接合装置本体１０における主軸１１付近の非回転部分Ｓに設置してある。
Each of the movable shoulder non-contact
上記移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９の先端面は、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂの表面（上面）と面一になるようにしてある。更に、上記移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９は、先端部を上記主軸１１側に屈曲させてあり、該屈曲端部と、上記主軸１１に取り付けられる摩擦撹拌接合ツール９のプローブ軸２２との隙間が、摩擦撹拌接合ツール９におけるプローブ２０とショルダ２１との径寸法の差よりも小さくなるようにしてある。
The front end surface of the movable shoulder non-contact
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 3A and 3B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
以上の構成としてある本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１は、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示した摩擦撹拌接合装置１と同様に使用することができる。これにより、接合装置本体１０の主軸１１により回転駆動させる摩擦撹拌接合ツール９のプローブ２０により、ワーク２ａと２ｂの接合線３に沿う位置での摩擦撹拌接合を実施することができる。したがって、図１乃至図３に示した摩擦撹拌接合装置１と同様の効果を得ることができる。
The friction
更に、上記ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合の際、上記ワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５のショルダ非接触面押さえ部２５同士の間では、プローブ軸２２の移動方向の両側で、ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分のショルダ非接触面Ｂに対して、上記各移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９が押しつけられるようになる。しかも、該移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９は、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ接触面Ｆに押し付けられている上記摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１の基端面に対峙する位置までプローブ軸２２に近接した状態で、ショルダ非接触面Ｂに押し付けられる。
Further, during the friction stir welding of the
よって、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１では、上記プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ非接触面Ｂ側にバリとして出ることを、より確実に抑えることができるようになる。
Therefore, in the friction
上記各実施の形態の摩擦撹拌接合装置１は、いずれも、上記摩擦撹拌接合ツール９を、ショルダ２１が設けてある先端側を上向きとした姿勢で使用する形式として説明したが、本発明は、図６（ａ）（ｂ）に一例を示すように、該摩擦撹拌接合ツール９を、ショルダ２１側（先端側）を下に向けた姿勢で用いる形式の摩擦撹拌接合装置としてもよい。
The friction
すなわち、図６（ａ）（ｂ）は本発明の実施の更に他の形態を示すものである。 That is, FIGS. 6A and 6B show still another embodiment of the present invention.
本実施の形態の摩擦撹拌接合装置は、図６（ａ）（ｂ）に符号１Ａで示すもので、接合対象となるワーク２ａと２ｂを載置して固定するためのワーク固定定盤３０を備える。該ワーク固定定盤３０には、ワーク固定面としての上面に、ワーク２ａと２ｂの接合線３に沿って延びる溝３１が設けてある。該溝３１は、図６（ｂ）に示すように、その内側の空間の断面形状が、上記摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１の軸心位置での断面形状よりもやや大きくなるようにしてある。
The friction stir welding apparatus according to the present embodiment is indicated by
上記ワーク固定定盤３０の上方には、上記ワーク固定定盤３０の溝３１と上記ワーク２ａと２ｂの接合線３に配置させる摩擦撹拌接合ツール９を取り付けるための下向きの主軸１１ａと、該主軸１１ａを回転駆動するための図示しない回転駆動機構とを備えた接合装置本体１０ａが、上記溝３１の長手方向に沿って移動可能に設けてある。
Above the workpiece fixing
上記接合装置本体１０ａを移動させるための移動手段は、たとえば、上記ワーク固定定盤３０の上記溝３１と平行な辺の外側に、該溝３１と平行に延びるガイドレール（図示せず）をそれぞれ設置し、該各ガイドレール上に、上記ワーク固定定盤３０を跨ぐ門型フレームを移動可能（走行可能）に取り付けて、該門型フレームにおける上記溝３１の上方となる位置に、上記接合装置本体１０ａを取り付けるようにした構成とすればよい。
The moving means for moving the joining apparatus
本実施の形態で用いる摩擦撹拌接合ツール９は、図３（ａ）（ｂ）に示したと同様の摩擦撹拌接合ツール９を、上下に反転させて、ショルダが設けてある先端側を下に向けた姿勢で用いるようにするものである。該摩擦撹拌接合ツール９は、上端側に配置される主軸取付部２４を、上記接合装置本体１０ａに装備してある下向きの主軸１１ａに取り付けるようにしてある。これにより、上記主軸１１ａに取り付けられた状態の摩擦撹拌接合ツール９は、ショルダ２１が上記ワーク固定定盤３０の溝３１に挿入され、且つ該ショルダ２１の基端面が、上記ワーク固定定盤３０の表面と面一に配置されるようにしてある。したがって、この状態で、上記摩擦撹拌接合ツール９は、上記ショルダ２１の基端側に設けてあるプローブ２０が、上記ワーク固定定盤３０に載置して固定されるワーク２ａと２ｂの板厚に対応する上下方向位置に配置されるようにしてある。同時に、該ワーク固定定盤３０上の各ワーク２ａと２ｂは、その下面が、上記溝３１に配置してある摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１が下方から押し付けられるショルダ接触面Ｆとなるようにしてある。
The friction
なお、上記摩擦撹拌接合ツール９を上記ワーク固定定盤３０に対して上記した如き所定の上下方向位置に容易に配置できるようにするためには、たとえば、上記門型フレームを、上記ワーク固定定盤３０の一端部よりも外側となる位置まで移動できるようにした構成、上記門型フレームに、上記接合装置本体１０ａを、上下方向位置を調整可能に取り付けた構成、上記接合装置本体１０ａに、上記主軸１１ａごと上記摩擦撹拌接合ツール９の上下方向位置を調整する機構を備えた構成とすることが望ましい。これらの構成を備えた場合は、上記接合装置本体１０ａの下向きの主軸１１ａに上記摩擦撹拌接合ツール９の主軸取付部２４を取り付けるときには、該摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１を、ワーク固定定盤３０の溝３１から抜き出させた状態で取付作業を実施することが可能になる。
In order to allow the friction
該摩擦撹拌接合ツール９におけるその他の構成は、図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
Other configurations of the friction
更に、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１Ａは、上記ワーク固定定盤３０に載置して固定されるワーク２ａと２ｂの上側に、該各ワーク２ａと２ｂのショルダ非接触面Ｂとなる上面における接合線３の両側位置を該接合線３の全長に亘って押さえるための細長い板状の一対のショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂを配置する。
Further, the friction
上記各ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂは、それぞれの内側端部と、上記溝３１に合わせてショルダ２１を配置する上記摩擦撹拌接合ツール９のプローブ軸２２との隙間が、上記プローブ２０とショルダ２１との径寸法の差よりも小さくなる位置まで、接合線３に寄せて配置するようにしてある。更に、上記のような配置とした各ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂは、上記ワーク固定定盤３０に対して図示しない固定手段を介して位置固定するようにしてある。これにより、上記ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂは、ワーク２ａと２ｂのショルダ非接触面Ｂにおける上記プローブ軸２２に近接する位置まで接触することから、後述するようにワーク２ａ，２ｂの摩擦撹拌接合を行う際に、プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が、上記ショルダ非接触面Ｂ側にはみ出てくるのを押さえることができるようにしてある。
Each of the shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b has a gap between the inner end portion thereof and the
上記ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂは、上記プローブ軸２２に沿って延びる端面における上記ワーク２ａ，２ｂが配置される面とは逆側、すなわち、上下方向に延びる端面の上端側が、上記摩擦撹拌接合ツール９の拡径部２３と干渉しないように、該拡径部２３の断面形状に対応する形状に切り欠いた断面形状を備えるようにしてある。これにより、上記摩擦撹拌接合ツール９におけるプローブ２０と拡径部２３との間に設けるプローブ軸２２の軸心方向寸法をできるだけ小さく設定して、該プローブ軸２２の軸心方向に直交する方向の撓みに対する剛性を高めるのに有利な構成とすることができるようにしてある。
The shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b are arranged such that the end surface extending along the
なお、上記のようにショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂの端面の上端側を切り欠く場合、その切欠き量は、該ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂの端面近傍に、摩擦撹拌接合を行う際にプローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ非接触面Ｂ側にバリとしてはみ出てくるのを押さえるために必要とされる剛性は保持されるように設定してあるものとする。
When the upper end sides of the end surfaces of the shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b are notched as described above, the notch amount is determined by friction stir welding near the end surfaces of the shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b. Stiffness required to suppress the material of the
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 3A and 3B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
以上の構成としてある本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１Ａを使用して、ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合作業を行う場合は、予め、上記図示しない門型フレームに取り付けてある接合装置本体１０ａを、該門型フレームの移動に伴って、ワーク固定定盤３０の一方の端部側に寄せて配置させておく。この状態で、上記ワーク固定定盤３０の上には、接合対象となるワーク２ａと２ｂを載置して、互いの端部同士を突き合わせることで形成させる該ワーク２ａと２ｂの接合線３を、溝３１の上に配置させた状態で、該各ワーク２ａと２ｂを、上記ワーク固定定盤３０に、図示しない固定手段を用いて固定する。
When the friction
更に、上記各ワーク２ａと２ｂの上側に、上記ショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂを、上記所定の配置で載置して、上記ワーク固定定盤３０に、図示しない固定手段を介して固定する。
Furthermore, the shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b are placed in the predetermined arrangement on the upper side of the
又、予め、上記接合装置本体１０ａの主軸１１ａには、摩擦撹拌接合ツール９の主軸取付部２４を取り付けて、該摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１を、上記ワーク固定定盤３０の溝３１に配置させるようにしておく。
In addition, the main
次に、上記接合装置本体１０ａでは、主軸１１ａを回転駆動して、上記摩擦撹拌接合ツール９を回転駆動させる。
Next, in the said joining apparatus
次いで、上記門型フレームの移動に伴い、上記ワーク固定定盤３０の一方の端部側に寄せて配置しておいた上記接合装置本体１０ａを、該ワーク固定定盤３０の他方の端部側への移動を開始させる。
Next, as the portal frame moves, the joining apparatus
以上により、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１Ａでは、上記回転駆動状態の摩擦撹拌接合ツール９のショルダ２１が、上記溝３１の内側から上記ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分の下面（ショルダ接触面Ｆ）に押し付けられる。更に、該ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分には、回転駆動状態のプローブ２０が、端面より押し付けられて、ワーク板厚の全体に亘り没入されるようになる。このため、上記プローブ２０の周囲には、ワーク２ａ，２ｂの素材の塑性流動領域が形成されて撹拌混合が行われるようになる。
As described above, in the friction
その後、上記接合装置本体１０ａの移動に伴う摩擦撹拌接合ツール９の移動が継続して行われることにより、上記ワーク２ａと２ｂの接合線３の部分では、該接合線３に沿って上記プローブ２０が進行することに伴って、互いの素材の撹拌混合が行われて上記ワーク２ａと２ｂの摩擦撹拌接合が進行するようになる。
Thereafter, the friction
この際、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ接触面Ｆでは、上記溝３１の内側に配置してあるショルダ２１が接合線３の部分に常に押し付けられるように配置されるため、上記プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ接触面Ｆ側にバリとして出る虞はない。
At this time, on the shoulder contact surface F of the
一方、上記ワーク２ａと２ｂの上面（ショルダ非接触面Ｂ）には、上記ショルダ非接触面押さえ手段３２ａ，３２ｂが、上記接合線３の両側で、上記ワーク２ａと２ｂのショルダ接触面Ｆに押し付けられている上記ショルダ２１の基端面に対峙する位置までプローブ軸２２に近接して押し当てられている。このため、上記プローブ２０の周囲に形成される塑性流動領域のワーク２ａ，２ｂの素材が該ワーク２ａ，２ｂのショルダ非接触面Ｂ側にバリとして出ることは抑えられる。
On the other hand, on the upper surfaces (shoulder non-contact surface B) of the
したがって、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置１Ａによれば、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
Therefore, according to the friction
なお、図６（ａ）（ｂ）の実施の形態の摩擦撹拌接合装置１Ａでは、図６（ａ）に一点鎖線で示すように、接合装置本体１０ａにおける非回転部分Ｓに、図５（ａ）（ｂ）に示した移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９と同様に、固定式のショルダ非接触面押さえ手段３２ａと３２ｂ同士の間で、ワーク２ａと２ｂのショルダ非接触面Ｂを押さえるための移動式ショルダ非接触面押さえ部材２９を備えてなる構成としてもよい。
In the friction
かかる構成とすれば、図５（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 With this configuration, it is possible to obtain the same effect as the embodiment of FIGS. 5 (a) and 5 (b).
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態、図４の実施の形態、図５（ａ）（ｂ）の実施の形態では、スリット状開口５の内側壁部のショルダ非接触面押さえ部２５，２５ａにおける摩擦撹拌接合ツール９のプローブ軸２２に臨む配置となる端面は、該ショルダ非接触面押さえ部２５，２５ａに必要とされる厚み寸法が、上記プローブ軸２２の軸心方向寸法よりも小さい場合は、上下方向に延びる端面のみとして、下端側の切り欠きを省略した構成としてもよい。
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, but the embodiment shown in FIGS. 1 to 3 (a) and 3 (b), the embodiment shown in FIG. 4, and the embodiment shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). In the embodiment, the end surface of the inner surface of the slit-shaped
同様に、図６（ａ）（ｂ）の実施の形態では、ショルダ非接触面押さえ手段３２ａ，３２ｂにおける上記プローブ軸２２に臨む配置となる端面は、該ショルダ非接触面押さえ手段３２ａ，３２ｂに必要とされる厚み寸法が、上記プローブ軸２２の軸心方向寸法よりも小さい場合は、上下方向に延びる端面のみとして、上端側の切り欠きを省略した構成としてもよい。
Similarly, in the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, the end surfaces of the shoulder non-contact surface pressing means 32a and 32b facing the
摩擦撹拌接合ツール９のプローブ２０、ショルダ２１、プローブ軸２２、拡径部２３、主軸取付部２４の径や軸心方向寸法（長さ）は、接合対象とするワーク２ａ，２ｂの厚みや素材、接合装置本体１０，１０ａにおける主軸１１，１１ａの配置や構造等に応じて適宜変更してよい。
The diameter and axial dimension (length) of the
ワーク固定定盤４ａ，４ｂ，３０の平面形状やサイズは、接合対象とするワーク２ａ，２ｂの形状に応じて適宜変更してもよい。
The planar shape and size of the workpiece fixing
図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態、図４の実施の形態、図５（ａ）（ｂ）の実施の形態では、ワーク固定定盤４ａ，４ｂを位置固定できるようにしてあれば、該ワーク固定定盤４ａ，４ｂを支持する架構７や該架構７を設置するベースプレート６（図１参照）の形状や構造は適宜変更してもよい。
In the embodiment of FIGS. 1 to 3 (a) and 3 (b), the embodiment of FIG. 4 and the embodiment of FIGS. 5 (a) and 5 (b), the workpiece fixing
図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態において、接合装置本体１０の移動装置１４は、接合装置本体１０をワーク固定定盤４ａ，４ｂのスリット状開口５に沿って移動させて、該接合装置本体１０の主軸１１に取り付けた摩擦撹拌接合ツール９のプローブ２０を、ワーク２ａ，２ｂに没入させた状態で接合線３に沿って移動させることができるようにしてあれば、該接合装置本体１０自体に走行装置を備えを自走させる形式や、ボールねじ機構等の直動手段を備える形式等、図１、図２に示した形式以外のいかなる形式の移動装置を採用してもよい。
1 to 3 (a) and 3 (b), the moving
図６（ａ）（ｂ）の実施の形態では、ワーク固定定盤３０の上方に配置した接合装置本体１０ａの主軸１１ａと一緒に、摩擦撹拌接合ツール９を、上記ワーク固定定盤３０上に固定したワーク２ａと２ｂの接合線３に沿って移動させることができるようにしてあれば、上記接合装置本体１０ａのガイドや移動手段は、任意の形式のものを採用してよい。
6 (a) and 6 (b), the friction
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
１ 摩擦撹拌接合装置、２ａ，２ｂ ワーク、３ 接合線、４ａ，４ｂ ワーク固定定盤、５ スリット状開口、９ 摩擦撹拌接合ツール、１０ 接合装置本体、１１ 主軸、１２ 回転駆動機構、２０ プローブ、２１ ショルダ、２２ プローブ軸、２３ 拡径部、２４ 主軸取付部、２５，２５ａ ショルダ非接触面押さえ部（ショルダ非接触面押さえ手段）、２９ 移動式ショルダ非接触面押さえ部材、３０ ワーク固定定盤、３１ 溝、３２ａ，３２ｂ ショルダ非接触面押さえ手段
DESCRIPTION OF
Claims (6)
摩擦撹拌接合ツールを取り付ける主軸を回転駆動可能に備えて上記スリット状開口又は溝の長手方向に沿って移動可能な接合装置本体とを備え、
上記摩擦撹拌接合ツールは、上記ワーク固定定盤に固定したワークの接合線に対し板厚方向に貫通させて配置させるプローブと、該プローブの先端側に設けて上記ワークの接合線を含む一方の面に接触させるためのショルダと、上記プローブの基端側に一体に設けて上記ワークのショルダ非接触面側に突出させて配置させるプローブ軸と、該プローブ軸の基端側に設けた拡径部と、該拡径部の基端側を上記主軸に取り付ける主軸取付部とを備えてなる構成とし、
更に、上記ワークのショルダ非接触面に、上記接合線の両側位置を該接合線の全長に亘り押さえるための一対のショルダ非接触面押さえ手段を、該各ショルダ非接触面押さえ手段と上記摩擦撹拌接合ツールのプローブ軸との隙間が、上記プローブとショルダとの径寸法の差よりも小さくなる配置として接触させてなる構成を有すること
を特徴とする摩擦撹拌接合装置。 A workpiece fixing surface plate having slit-like openings or grooves extending along the workpiece joining line;
A main body for attaching a friction stir welding tool, provided so as to be rotationally driven, and provided with a joining apparatus main body movable along the longitudinal direction of the slit-shaped opening or groove,
The friction stir welding tool includes a probe arranged to penetrate in a plate thickness direction with respect to a workpiece joining line fixed to the workpiece fixing surface plate, and one of the probes including the workpiece joining line provided on the tip side of the probe. A shoulder for contacting the surface, a probe shaft that is provided integrally on the proximal end side of the probe and protruded from the shoulder non-contact surface side of the workpiece, and an enlarged diameter provided on the proximal end side of the probe shaft And a main shaft attaching portion for attaching the base end side of the enlarged diameter portion to the main shaft,
Further, a pair of shoulder non-contact surface pressing means for pressing the positions of both sides of the joint line over the entire length of the joint line on the shoulder non-contact surface of the workpiece, the shoulder non-contact surface pressing means and the friction stirrer A friction stir welding apparatus having a configuration in which a gap between a probe tool and a probe shaft is in contact with the probe so as to be smaller than a difference in diameter between the probe and the shoulder.
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| JP2015223617A (en) | 2015-12-14 |
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