JP6796042B2 - 複動式摩擦攪拌点接合用保持治具および保持治具セット、並びに、複動式摩擦攪拌点接合装置および複動式摩擦攪拌点接合方法 - Google Patents
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Description
[摩擦攪拌点接合装置]
まず、本開示に係る摩擦攪拌点接合装置の要部構成について、図1を参照して具体的に説明する。図1に模式的に示すように、本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置10Aは、要部構成として、回転工具であるピン部材11およびショルダ部材12と、保持治具であるクランプ部材13と、クランプ部材13に付勢力を与えるスプリング14と、回転工具を駆動する工具駆動部15と、被接合物60を支持する裏当て部材16と、を備えている。
次に、本開示に係る摩擦攪拌点接合方法の代表的な構成について、前述した摩擦攪拌点接合装置10Aを用いた場合を例に挙げて、図3(A)〜(D)、図4および図5(A),(B)を参照して具体的に説明する。なお、図3(A)〜(D)においては、回転工具の進退移動を説明する便宜上、回転工具の当接面11a,12aおよびクランプ部材13の押圧面13aには符号を付していない。
前記実施の形態1では、接合部63Aの肉厚部位は、被接合物60の表面60a側に厚さを増加させる構成であったが、さらに被接合物60の裏面60b側に厚さを増加させてもよい。
まず、本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置の要部構成について、図6を参照して具体的に説明する。図6に模式的に示すように、本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置10Bは、前記実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置10Aと同様に、要部構成として、ピン部材11およびショルダ部材12(回転工具)と、クランプ部材13(保持治具)およびスプリング14と、工具駆動部15と、裏当て部材16(保持治具)と、を備えている。ただし、本実施の形態2に係る裏当て部材16には、図6に示すように、支持面凹部16bが設けられている。
次に、本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合方法の代表的な構成について、前述した摩擦攪拌点接合装置10Bを用いた場合を例に挙げて、図7(A)〜(E)、図8(A)〜,(E)および図9(A),(B)を参照して具体的に説明する。なお、図7(A)〜(E)または図8(A)〜(E)においては、前記実施の形態1で参照した図3(A)〜(D)と同様に、回転工具の進退移動を説明する便宜上、回転工具の当接面11a,12aおよびクランプ部材13の押圧面13aには符号を付していない。
なお、本実施の形態2では、付加材料64または65は、回転工具により被接合物60を攪拌する前に供給しているが、これに限定されず、被接合物60を接合してから付加材料64または65を供給してもよい。例えば、前記実施の形態1において、接合部63Aを形成した後(例えば図4上段図参照)に、凹部60dを埋め戻すために表面60aに付加材料65を供給し、再び回転工具により接合してもよい。同様に、例えば、被接合物60に接合部63Aを形成してから裏面60bに付加材料64を供給し、再び回転工具により接合してもよい。
11 ピン部材(回転工具)
11a ピン当接面
12 ショルダ部材(回転工具)
12a ショルダ当接面
13 クランプ部材(保持治具)
13a 押圧面
13b 傾斜面
14 スプリング
15 工具駆動部
16 裏当て部材(保持治具)
16a 支持面
16b 支持面凹部
60 被接合物
60a 表面
60b 裏面
60c 攪拌部
60d 凹部
60e 攪拌部境界
61 表側被接合物
62 裏側被接合物
63A〜63C 接合部
64,65 付加材料
71 従来接合部
72 比較接合部
S0 隙間領域(ショルダ部材とクランプ部材との間)
S1 円環形凹状領域
S2 円形凹状領域
S3 隙間領域(ショルダ部材と支持面凹部との間)
Claims (11)
- 回転工具によって被接合物を部分的に攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置に用いられる、前記被接合物を保持するための保持治具であって、
前記摩擦攪拌点接合装置は、前記回転工具としては、軸線周りに回転し、かつ、当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円柱状のピン部材と、
当該ピン部材の外側を囲うように位置し、当該ピン部材と同一の軸線周りに回転するとともに当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円筒状のショルダ部材と、
を有するものであり、
前記保持治具が、前記ショルダ部材の外側を囲うように位置する円筒状であり、その先端の円環状の押圧面により前記被接合物を表面から押圧するクランプ部材であるとともに、
当該クランプ部材は、前記押圧面の内側の縁部に隣接し、当該押圧面から見て奥側に向かって当該クランプ部材の内径が小さくなるように傾斜する傾斜面を有することを特徴とする、
複動式摩擦攪拌点接合用保持治具。 - 前記傾斜面は、平面または曲面の少なくともいずれかで構成されていることを特徴とする、
請求項1に記載の複動式摩擦攪拌点接合用保持治具。 - 前記摩擦攪拌点接合装置に用いられる、前記被接合物を保持するための保持治具セットであって、
請求項1に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置用保持治具と、
前記回転工具の進出方向側に位置し、前記被接合物の表面を前記回転工具に向けた状態で、当該被接合物の裏面を支持面により支持する裏当て部材と、
を含み、
前記裏当て部材の前記支持面には、その周縁部が、前記支持面から深さ方向に向かって直径が小さくなるように傾斜する傾斜面となっている円形状の凹部が形成されていることを特徴とする、
ことを特徴とする、複動式摩擦攪拌点接合用保持治具セット。 - 前記傾斜面は、平面または曲面の少なくともいずれかで構成されていることを特徴とする、
請求項3に記載の複動式摩擦攪拌点接合用保持治具セット。 - 請求項1または2に記載の摩擦攪拌点接合用保持治具、もしくは、請求項3または4に記載の摩擦攪拌点接合用保持治具セットを備えることを特徴する、
複動式摩擦攪拌点接合装置。 - 保持治具によって保持された被接合物を回転工具によって部分的に攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記回転工具として、
軸線周りに回転し、かつ、当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円柱状のピン部材と、
当該ピン部材の外側を囲うように位置し、当該ピン部材と同一の軸線周りに回転するとともに当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円筒状のショルダ部材と、
をそれぞれ進退移動可能な状態で用い、
前記保持治具として、前記ショルダ部材の外側を囲うように位置する円筒状であり、その先端の円環状の押圧面により前記被接合物を表面から押圧するクランプ部材を用い、
当該クランプ部材は、前記押圧面の内側の縁部に隣接し、当該押圧面から見て奥側に向かって当該クランプ部材の内径が小さくなるように傾斜する傾斜面を有しており、
前記ショルダ部材の当接面を前記クランプ部材の前記傾斜面の上縁に合わせることにより、少なくとも当該傾斜面および当該当接面によって凹状領域を形成し、当該凹状領域に前記被接合物を構成する材料を充填することを特徴とする、
複動式摩擦攪拌点接合方法。 - 前記ショルダ部材の進退移動により前記凹状領域を形成するとともに、
前記回転工具により前記被接合物を部分的に攪拌することにより生じる前記材料の攪拌部に対して、前記ピン部材を圧入することにより、
当該攪拌部の材料を前記凹状領域に充填することを特徴とする、
請求項6に記載の複動式摩擦攪拌点接合方法。 - 前記被接合物における攪拌予定となる部位、または、前記被接合物に形成された接合部に対して、当該被接合物を構成する材料に攪拌混合することが可能な付加材料を供給し、
前記ピン部材および前記ショルダ部材の少なくとも一方により前記付加材料とともに前記被接合物を攪拌した後に前記凹状領域を形成し、当該凹状領域に前記材料を充填することを特徴とする、
請求項6または7に記載の複動式摩擦攪拌点接合方法。 - 前記保持治具として、さらに、前記回転工具の進出方向側に位置し、前記被接合物の表面を前記回転工具に向けた状態で、当該被接合物の裏面を支持面により支持する裏当て部材を用い、
前記裏当て部材の前記支持面には、その周縁部が、前記支持面から深さ方向に向かって直径が小さくなるように傾斜する傾斜面となっている円形状の凹部が形成されており、
前記材料を、前記凹状領域とともに前記凹部にも充填することを特徴とする、
請求項8に記載の複動式摩擦攪拌点接合方法。 - 前記付加材料は、前記被接合物の表面または裏面の少なくともいずれかに当接するように供給されることを特徴とする、
請求項8または9に記載の複動式摩擦攪拌点接合方法。 - 前記クランプ部材に設けられる前記傾斜面、および、前記裏当て部材の前記支持面に設けられる傾斜面の少なくとも一方は、平面または曲面の少なくともいずれかで構成されていることを特徴とする、
請求項9または10に記載の複動式摩擦攪拌点接合方法。
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