KR102433338B1 - 마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재, 마찰 교반 점 접합 장치, 마찰 교반 점 접합 방법 및 이음새 구조 - Google Patents

마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재, 마찰 교반 점 접합 장치, 마찰 교반 점 접합 방법 및 이음새 구조 Download PDF

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Abstract

마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재는, 복수의 판재의 중첩부의 이면을 지지하는 지지면을 구비하고, 상기 지지면은, 숄더부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 베이스면과, 상기 베이스면보다 상기 중첩부 측으로 돌출되어, 상기 툴의 핀부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 돌출면을 구비한다.

Description

마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재, 마찰 교반 점 접합 장치, 마찰 교반 점 접합 방법 및 이음새 구조
본 발명은 마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재, 마찰 교반 점 접합 장치, 마찰 교반 점 접합 방법 및 이음새 구조에 관한 것이다.
자동차나 항공기나 철도 차량 등의 조립 공정에서, 복수의 판재를 서로 겹쳐 마찰 교반 점 접합(FSJ)에 의해 접합하여 이음새 구조를 제작하는 것이 있다. 예를 들어, 특허문헌에서는, 각각의 판재의 중첩부를 이면(裏面) 측에서 받침 부재에 의해 지지하고, 돌기부(압입핀)을 구비하는 툴(tool)을 각각의 판재의 중첩부에 표면 측에서 회전시키면서 밀어 넣어서, 중첩부를 마찰열로 연화시켜 교반하고, 그 후에 툴을 인발(引拔)하고 냉각하여 판재끼리 접합시킨다.
일본공개특허공보 특개2001-321967호
마찰 교반 점 접합에 의해 형성된 이음새 구조에는, 사용 상황에 따라서 높은 이음새 강도가 요구되는 경우가 있다. 이음새 강도를 높이는 수단으로서, 교반력이 높은 복잡한 형상의 툴이나 대경의 툴을 사용하여 접합 직경을 증가시키는 방법이 알려져 있다. 그러나, 복잡한 형상의 툴을 사용하면, 툴의 마모가 현저해지고, 툴 수명이 저하되는 문제점이 있다. 또한, 대경의 툴을 사용하면, 툴 가압력의 증가에 따라서 장치의 대형화가 필요해지거나, 접합 시간이 길어져 생산 택트 타임(tact time)이 증가해 버리는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 툴 수명의 저하나 접합 공정의 장시간화를 방지하면서도, 마찰 교반 점 접합의 이음새 강도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재는, 복수의 판재의 중첩부에 대하여, 숄더부와 상기 숄더부에서 돌출된 핀부를 구비하는 툴을 회전시키면서 밀어 넣는 마찰 교반 점 접합을 수행하는 마찰 교반 점 접합 장치에 사용되며, 상기 툴과는 반대측으로부터 상기 중첩부의 이면을 지지하는 받침 부재로서, 상기 중첩부의 상기 이면에 맞닿는 지지면을 구비하고, 상기 지지면은, 상기 숄더부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 베이스면과, 상기 베이스면보다 상기 중첩부 측으로 돌출된 상기 핀부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 돌출면을 구비한다.
상기 구성에 따르면, 복수의 판재의 중첩부 중 툴의 핀부와 받침 부재의 돌출면 사이에 끼이는 부분이 얇아지고, 접합 직경이 커지기 때문에, 이음새 강도가 향상된다. 나아가, 툴의 핀부의 돌출 길이를 길게 할 필요가 없고, 툴의 가압력 또는 접합 시간을 증가시키지 않고 완료되기 때문에, 툴의 수명 저하 및 작업 시간의 증가를 방지할 수 있다.
상기 돌출면은, 상기 베이스면의 법선에 대하여 상기 돌출면의 직경 방향 바깥쪽 방향을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가지는 측둘레면을 포함하여도 좋다.
상기 구성에 따르면, 중첩부의 이면에 형성된 오목부는, 경사진 법선을 가지는 측둘레면(예를 들어, 테이퍼면, 만곡면 등)을 포함한 형상이 되기 때문에, 마찰 교반에 의한 소성 유동 영역이, 중첩부의 이면으로부터 판재끼리의 경계면을 향해 서서히 확경하도록 경사지기 쉽다. 따라서, 마찰 교반에 의한 소성 유동 영역이 판재끼리의 경계 부근에서 집중적으로 대경화되어, 접합 직경을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
상기 돌출면은, 상기 핀부의 선단면과 평행한 선단면을 포함하여도 좋다.
상기 구성에 따르면, 중첩부 중 툴의 핀부와 받침 부재의 돌출면의 선단면에 끼이는 부분이 균일하게 슬림화되어, 마찰 교반에 의한 마찰 에너지의 직경 방향 바깥쪽 방향으로의 확산이 촉진되므로, 접합 직경을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 마찰 교반 점 접합 장치는, 상기한 받침 부재와, 상기 복수의 판재의 상기 중첩부와 상기 툴을 서로 상대 변위시키는 변위 구동기와, 상기 툴을 회전시키는 회전 구동기와, 상기 중첩부에 상기 툴을 회전시킨 상태에서 밀어 넣어 마찰 교반 점 접합을 수행하도록 상기 변위 구동기 및 상기 회전 구동기를 제어하는 컨트롤러를 구비하고, 상기 컨트롤러는, 상기 중첩부를 상기 숄더부와 상기 베이스면 사이 및 상기 핀부와 상기 돌출면 사이에 끼우고, 상기 돌출면에 의해 상기 중첩부의 상기 이면에 오목부를 형성하도록 상기 변위 구동기를 제어한다.
본 발명의 일 측면에 따른 마찰 교반 점 접합 방법은, 복수의 판재의 중첩부에 대하여, 숄더부와 상기 숄더부에서 돌출된 핀부를 구비하는 툴을 회전시키면서 밀어 넣는 마찰 교반 점 접합 방법으로서, 베이스면과 상기 베이스면보다 상기 중첩부 측으로 돌출된 돌출면를 포함하는 지지면을 구비하는 받침 부재의 상기 지지면에 의해, 상기 툴의 반대측으로부터 상기 중첩부의 이면을 지지하는 공정과, 상기 중첩부에 툴을 회전시킨 상태에서 밀어 넣어서, 상기 중첩부를 상기 숄더부와 상기 베이스 표면 사이 및 상기 핀부와 상기 돌출면 사이에 끼우고, 상기 돌출면에 의해 상기 중첩부의 상기 이면에 소성 유동 영역보다 소경의 오목부를 형성하도록 마찰 교반 점 접합하는 공정을 구비한다.
상기 오목부는, 상기 판재의 경계면의 법선에 대해 상기 오목부의 직경 방향의 바깥쪽 방향을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가지는 측둘레면을 포함하여도 좋다.
상기 오목부는, 상기 중첩부에서 상기 핀부에 의해 형성된 구덩이부의 저면과 평행한 저면을 포함하여도 좋다.
본 발명의 일 측면에 따른 이음새 구조는, 복수의 판재를 서로 겹쳐서 마찰 교반 점 접합하여 이루어지는 이음새 구조로서, 상기 복수의 판재의 중첩부에 형성된 마찰 교반 점 접합부를 구비하고, 상기 마찰 교반 점 접합부는, 일방 면 측에서 상기 복수의 판재에 걸쳐 형성되고, 접합 직경보다 소경인 구덩이부와, 타방 면 측에서 상기 복수의 판재 중 상기 타방 면 측의 판재에 상기 구덩이부에 대항하여 형성되고, 접합 직경보다 소경인 오목부를 구비한다.
본 발명에 따르면, 툴 수명의 저하나 접합 공정의 장시간화를 방지하면서도, 마찰 교반 점 접합의 이음새 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 마찰 교반 점 접합 장치의 구성도이다.
도 2(A)는 도 1에 도시된 받침 부재의 사시도, 도 2(B)는 도 2(A)에 도시하는 받침 부재의 측면도이다.
도 3(A) 내지 도 3(C)는 도 1에 도시된 마찰 교반 점 접합 장치에 의한 접합 순서를 설명하는 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 마찰 교반 점 접합 장치(받침 부재: 돌출면)에 의해 접합된 이음새 구조의 이음새 강도와, 종래의 마찰 교반 점 접합 장치(받침 부재: 평면)에 의해 접합된 이음새 구조의 이음새 강도를 대비하는 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 돌출면을 구비하는 받침 부재의 선단 직경과 이음새 강도의 관계를 보여주는 실험 결과의 그래프이다.
도 6는 돌출면을 구비하는 받침 부재의 테이퍼 각과 이음새 강도의 관계를 보여주는 실험 결과의 그래프이다.
이하에서, 도면을 참조하여 실시예를 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 마찰 교반 점 접합 장치(1)의 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 워크(work)(W)는 서로 중첩된 한 쌍의 판재(W1, W2)이고, 예를 들어, 강재(鋼材)로 되어 있다. 마찰 교반 점 접합 장치(1)는, 한 쌍의 판재(W1, W2)의 중첩부(Wa)를 점 접합한다. 마찰 교반 점 접합 장치(1)는, 기체(基體)(2)와, 기체(2)에 장착된 가동체(3)와, 가동체(3)로부터 워크(W)를 향해 돌출된 툴 유지체(4)를 구비한다. 가동체(3)는, 툴 유지체(4)의 축선을 따라 슬라이드 변위 가능하게 기체(2)에 장착된다. 툴 유지체(4)는, 그 축선 둘레로 회전 가능하게 구성되고, 툴 유지체(4)의 선단부에는, 툴(11)이 착탈 가능하게 장착된다.
툴(11)은, 워크(W)에 대향하는 평탄한 환상(環狀)면을 구비하는 숄더부(11a)와, 숄더부(11a)의 내경 측에 연속하여 숄더부(11a)의 중심으로부터 워크(W)를 향해 돌출된 원통형의 핀부(11b)를 구비한다(도 3(A) 참조). 여기서, 핀부(11b)의 측둘레면은, 약간 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상으로 되어 있다. 기체(2)에는, 대략 L 자형으로 만곡한 만곡 프레임(5)이 고정된다. 만곡 프레임(5)은, 그 선단부가 툴(11)에 대향하는 위치까지 연장된다. 만곡 프레임(5)의 선단부에는, 툴(11)과의 반대측에서 워크(W)의 중첩부(Wa)의 이면을 지지하는 받침 부재(6)가 설치된다.
기체(2)에는, 툴 유지체(4)의 축선 방향으로 가동체(3)를 슬라이드 변위시키는 직동 구동기(7)가 설치된다. 직동 구동기(7)는, 가동체(3)를 슬라이드 변위시킴으로써 툴(11)을 워크(W)에 대해 진퇴 변위시킨다. 가동체(3)에는, 툴 유지체(4)를 그 축선 둘레로 회전시키는 회전 구동기(8)가 설치된다. 회전 구동기(8)는, 툴 유지체(4)를 회전시킴으로써 툴(11)을 회전시킨다. 기체(2)에는, 다관절 로봇(9)이 장착된다. 다관절 로봇(9)은, 기체(2)를 변위시킴으로써 워크(W)에 대해 툴(11)을 원하는 위치로 변위시킨다. 즉, 직동 구동기(7) 및 다관절 로봇(9)이, 워크(W)와 툴(11)을 서로 상대 변위시키는 변위 구동기(10)의 역할을 한다.
마찰 교반 점 접합 장치(1)는, 직동 구동기(7), 회전 구동기(8) 및 다관절 로봇(9)을 제어하는 컨트롤러(12)를 구비한다. 컨트롤러(12)는, 1 개의 제어 유닛에 기능이 집약된 것이라도 좋고, 복수의 제어 유닛에 기능이 분산된 구성이라도 좋다. 컨트롤러(12)는, 프로세서, 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리 및 I/O 인터페이스 등을 구비한다. 컨트롤러(12)는, 도시하지 않은 입력 장치(예를 들어, 컴퓨터 또는 티칭 펜던트 등)에서 I/O 인터페이스를 통해 입력된 지령에 응답하여, 비휘발성 메모리에 저장된 제어 프로그램에 기초하여 프로세서가 휘발성 메모리를 사용하여 연산하고, I/O 인터페이스를 통해 회전 구동기(8) 및 변위 구동기(10)와 통신한다. 마찰 교반 점 접합 장치(1)는, 컨트롤러(12)에 회전 구동기(8) 및 변위 구동기(10)를 제어하여, 한 쌍의 판재(W1, W2)의 중첩부(Wa)에 툴(11)을 회전시킨 상태로 밀어 넣고, 중첩부(Wa) 중 마찰열로 연화된 부분을 교반하여 소성 유동시켜서, 마찰 교반 점 접합한다.
도 2(A)는 도 1에 도시된 받침 부재(6)의 사시도이고, 도 2(B)는 도 2(A)에 도시된 받침 부재(6)의 측면도이다. 도 2(A)(B)에 도시된 바와 같이, 받침 부재(6)는, 워크(W)의 중첩부(Wa)의 이면에 맞닿는 지지면(20)을 구비한다. 지지면(20)은, 워크(W)에 대향하여 평탄한 환상면을 구비하는 베이스면(21)과, 베이스면(21)의 내경 측에 연속하여 베이스면(21)의 중심에서 워크(W)의 중첩부(Wa) 측을 향해 돌출하는 돌출면(22)을 구비한다. 베이스면(21)은, 툴(11)의 숄더부(11a)(도 3(A))에 마주한다. 돌출면(22)은, 툴(11)의 핀부(11b)(도 3(A))에 마주한다. 즉, 돌출면(22)은, 툴(11)의 숄더부(11a)보다 소경이다. 돌출면(22)은, 예를 들어, 활면(滑面)이다.
받침 부재(6)의 돌출면(22)의 높이(돌출량)은, 툴(11)의 핀부(11b)의 높이(돌출량)보다 작다. 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 높이는, 받침 부재(6)가 맞닿는 판재(W2)의 두께보다 작다. 돌출면(22)은 사다리꼴형의 종단면을 가진다. 돌출면(22)의 측둘레면(22a)은, 베이스면(21)의 법선에 대해 돌출면(22)의 반경 방향 외측을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가진다. 본 실시예에 따르면, 돌출면(22)의 측둘레면(22a)은, 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상의 원뿔 형상을 가진다. 즉, 측둘레면(22a)은, 베이스면(21)에 대해 테이퍼 각(θ)을 가지고 경사져 있다. 돌출면(22)의 선단면(22b)은 평탄면이다. 선단면(22b)은, 소정의 선단 직경(D1)을 가지는 원 형상이다. 선단면(22b)은, 워크(W)의 중첩부(Wa)의 이면과 평행이고, 툴(11)의 핀부(11b)의 선단면과 평행이다.
도 3(A) 내지 도 3(C)는 도 1에 도시된 마찰 교반 점 접합 장치(1)에 의한 접합 순서를 설명하는 단면도이다. 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 마찰 교반 점 접합의 개시 시에는, 한 쌍의 판재(W1, W2)의 중첩부(Wa)의 이면에 받침 부재(6)의 지지면(20)의 돌출면(22)을 맞닿게 한다. 그 때, 받침 부재(6)의 지지면(20)의 베이스면(21)은 중첩부(Wa)에서 이격되어 있다. 그리고, 컨트롤러(12)는, 툴(11)을 회전시키도록 회전 구동기(8)를 제어한다. 그 상태에서, 컨트롤러(12)는, 평면에서 볼 때(중첩부(Wa)의 법선 방향에서 볼 때), 툴(11)의 핀부(11b)의 중심이 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 중심에 일치하는 위치에서 핀부(11b)가 중첩부(Wa)에 밀어 넣어지도록 직동 구동기(7)를 제어한다.
이에 따라서, 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 툴(11)의 회전력 및 가압력에 의해, 워크(W)의 중첩부(Wa)가 마찰열에 의해 연화하고, 그 연화 부분이 교반되어 소성 유동한다. 마찰 교반 점 접합 중에는, 중첩부(Wa)의 소성 유동 영역(F)에서, 툴(11)의 핀부(11b)와 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 사이에 끼이는 외둘레 부분(Fa)과, 툴(11)의 숄더부(11a)와 받침 부재(6)의 베이스면(21)의 사이에 끼 이는 외둘레 부분(Fb)이 생긴다. 즉, 받침 부재(6)의 돌출면(22)이 중첩부(Wa)의 이면에 소성 유동 영역(F)보다 소경의 오목부를 형성하도록 소성 유동 영역(F)으로 밀어 넣어져서, 받침 부재(6)의 베이스면(21)이 중첩부(Wa)의 이면에 접촉한다.
이 때, 중첩부(Wa)의 소성 유동 영역(F) 중 툴(11)의 핀부(11b)와 받침 부재(6)의 돌출면(22) 사이에 끼이는 중앙 부분(Fa)이 얇아지고, 소성 유동 영역(F)의 직경이 증가한다. 나아가, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 측둘레면(22a)이 테이퍼 면이기 때문에, 마찰 교반에 의한 소성 유동 영역(F)이 중첩부(Wa)의 이면으로부터 판재(W1, W2)끼리의 경계면을 향해 서서히 확경하도록 경사지기 쉽다. 따라서, 마찰 교반에 의한 소성 유동 영역(F)이 판재(W1, W2)끼리의 경계 부근에서 집중적으로 대경화된다. 또한, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단면이 평탄면이고, 소성 유동 영역(F) 중 툴(11)의 핀부(11b)와 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단면에 끼이는 중앙 부분(Fa)이 균일하게 슬림화되므로, 마찰 교반에 의한 마찰 에너지의 직경 방향 외측으로의 확산이 촉진된다.
다음으로, 도 3(C)에 도시된 바와 같이, 컨트롤러(12)가 툴(11)을 중첩부(Wa)로부터 인발하도록 직동 구동기(7)를 제어한다. 그리하여, 중첩부(Wa)의 소성 유동 영역(F)이 냉각되어 경화되고, 마찰 교반 점 접합부(30)가 형성된 이음새 구조(W')가 완성된다. 구체적으로는, 이음새 구조(W')의 마찰 교반 점 접합부(30)에는, 일방 면 측에서 각각의 판재(W1, W2)에 걸쳐 형성되고, 접합 직경(D2)보다 소경인 구덩이부(30a)와, 타방 면 측에서 각각의 판재(W1, W2) 중 타방 면 측의 판재에 구덩이부(30a)에 대향하여 형성되고, 접합 직경(D2)보다 소경인 오목부(30b)가 형성된다. 오목부(30b)는 각각의 판재(W1, W2)의 경계면의 법선에 대해 오목부(30b)의 직경 방향 바깥쪽 방향을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가지는 측둘레면(30ba)(테이퍼 형상의 측둘레면)과, 구덩이부(30a)의 저면(30aa)과 평핸한 저면(30bb)을 구비한다. 여기서, 접합 직경(D2)은, 각각의 판재(W1, W2)의 경계면 상에서 판재(W1, W2)끼리의 접합 영역의 직경이다.
이상에서 설명한 예에 따르면, 각각의 판재(W1, W2)의 중첩부(Wa) 중 툴(11)의 핀부(11b)와 받침 부재(6)의 돌출면(22) 사이에 끼이는 부분이 얇아지고, 접합 직경(D2)이 증가하기 때문에, 이음새 강도가 향상된다. 나아가, 툴(11)의 핀부(11b)의 돌출 길이를 길게 할 필요가 없고, 툴(11)의 가압력 또는 접합 시간을 증가시키지 않고 완료되기 때문에, 툴(11)의 수명 저하나 작업 시간의 증가를 방지할 수 있다. 또한, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 측둘레면(22a)이 테이퍼 형상이기 때문에, 마찰 교반에 의한 소성 유동 영역(F)이, 판재(W1, W2)끼리의 경계 부근에서 집중적으로 대경화되어, 접합 직경(D2)을 효과적으로 증대시킬 수 있다. 또한, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단면(22b)이 평탄하기 때문에, 소성 유동 영역(F)의 중앙 부분(Fa)이 균일하게 슬림화되어, 마찰 에너지의 직경 방향 바깥쪽 방향으로의 확산이 촉진되기 때문에 접합 직경(D2)을 효과적으로 증대시킬 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 마찰 교반 점 접합 장치(1)(받침 부재: 돌출면)에 의해 접합된 이음새 구조의 이음새 강도와, 종래의 마찰 교반 점 접합 장치(받침 부재 : 평면)에 의해 접합된 이음새 구조의 이음새 강도를 대비한 실험 결과를 나타낸 그래프이다. 여기서, 접합 대상의 판재로는, 980MPa 급 강판(1.2 mmt)을 사용하였다. 툴의 핀부의 돌출 길이는 2.4 mm로 하고, 툴의 핀부의 선단 직경은 5mm로 하였다. 실시예의 마찰 교반 점 접합 장치(1)에서는, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단 직경(D1)은 5mm로 하였다. 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 측둘레면(22a)의 테이퍼 각도는 26.6°로 하였다. 종래의 마찰 교반 점 접합 장치는, 받침 부재의 지지면을 평면(돌출면이 아님)으로 한 것이고, 그 밖의 접합 조건은, 실시예의 마찰 교반 점 접합 장치(1)도 종래의 마찰 교반 점 접합 장치도 서로 같다. 도 4에 도시된 바와 같이, 전단 강도 및 박리 강도의 양방에서, 실시예의 마찰 교반 점 접합 장치(1)를 이용하여 접합된 이음새 구조(도 3(C) 참조)가, 종래의 마찰 교반 점 접합 장치를 이용하여 접합된 이음새 구조보다 이음새 강도가 높아지는 것이 확인되었다.
도 5는 돌출면(22)을 구비하는 받침 부재(6)의 선단 직경(D1)과 이음새 강도(전단 강도)와의 관계를 나타내는 실험 결과의 그래프이다. 받침 부재(6)로는, 돌출면(22)의 선단 직경(D1)이 3mm, 5mm, 6mm, 7mm와 9mm의 5종류의 것을 준비하였다. 툴(11)의 핀부(11b)의 선단 직경은 5mm로 일정하게 하였다. 즉, 툴(11)의 핀부(11b)의 선단 직경에 대한 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단 직경(D1)의 비율이 0.6, 1.0, 1.2, 1.4 및 1.8의 5종류이다. 다른 접합 조건은 모두 동일하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 종래의 받침 부재의 지지면이 평면인 경우에는, 이음새 강도(전단 강도)가 12.7kN이었지만, 볼록형의 받침 부재(6)를 사용한 경우에는, 상기 5종류의 어떤 것에서도 종래보다 높은 이음새 강도가 얻어졌다. 즉, [받침 부재의 돌출면의 선단 지름] / [툴의 핀부의 선단 지름]의 비가 0.6 이상 1.8 이하의 경우에 이음새 강도의 향상이 확인되었다.
도 6은 돌출면(22)를 구비하는 받침 부재(6)의 테이퍼 각(θ)과 이음새 강도(전단 강도)와의 관계를 나타내는 실험 결과의 그래프이다. 받침 부재(6)에는, 돌출면(22)의 측둘레면(22a)의 테이퍼 각(θ)이 0.0°, 14.0°, 26.6°, 45.0° 및 68.2°의 5종류의 것들을 준비하였다. 여기서, 테이퍼 각(θ)이 0.0°인 것은 종래의 평탄한 지지면을 가지는 받침 부재(테이퍼 없음)이다. 다른 접합 조건은 모두 동일하다. 도 6에 도시된 바와 같이, 돌출면(22)의 측둘레면(22a)이 테이퍼 형상인 어떠한 받침 부재(6)에서도, 종래에 비해 높은 이음새 강도(전단강도)가 얻어졌다.
여기서, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니고, 그 구성을 변경, 추가 또는 삭제할 수 있다. 예를 들어, 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 측둘레면(22a)은, 종단면에서 볼 때 직선 형상으로 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상이 아니고 원호 형상으로 끝으로 갈수록 가늘어지는 형상이라도 좋다. 받침 부재(6)의 돌출면(22)의 선단면(22b)은, 비평탄면이라도 좋고, 예를 들어, 돌출면(22)의 돌출 방향으로 볼록한 원호 면이라도 좋다. 받침 부재(6)의 돌출면(22) 전체가 원호 형상이라도 좋다.
1: 마찰 교반 점 접합 장치
6: 받침 부재 11: 툴
11a: 숄더부 11b: 핀부
20: 지지면 21: 베이스면
22: 돌출면 22a: 측둘레면
22b: 선단면 30: 마찰 교반 점 접합부
30a: 구덩이부 30b: 오목부
D1: 선단 직경 D2: 접합 직경
W: 워크 W1, W2: 판재
Wa: 중첩부 W': 이음새 구조

Claims (8)

  1. 복수의 판재의 중첩부에 대하여, 숄더부와 상기 숄더부로부터 돌출된 핀부를 구비하는 툴을 회전시키면서 밀어 넣는 마찰 교반 점 접합을 수행하는 마찰 교반 점 접합 장치에 사용되며, 상기 툴과는 반대측으로부터 상기 중첩부의 이면을 지지하는 받침 부재로서,
    상기 중첩부의 상기 이면에 맞닿는 지지면을 구비하고,
    상기 지지면은, 상기 숄더부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 평탄한 베이스면과, 상기 베이스면보다 상기 중첩부측으로 돌출하여, 상기 핀부와의 사이에서 상기 중첩부를 끼우는 돌출면을 구비하고,
    상기 돌출면은, 평탄면인 선단면과, 상기 베이스면의 법선에 대하여 상기 돌출면의 직경 방향의 바깥쪽 방향을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가지는 측둘레면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 돌출면은, 상기 핀부의 선단면과 평행한 선단면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 점 접합 장치의 받침 부재.
  4. 제1항에 기재된 받침 부재와,
    상기 복수의 판재의 상기 중첩부와 상기 툴을 서로 상대 변위시키는 변위 구동기와,
    상기 툴을 회전시키는 회전 구동기와,
    상기 중첩부에 상기 툴을 회전시킨 상태에서 밀어 넣어 마찰 교반 점 접합을 수행하도록 상기 변위 구동기 및 상기 회전 구동기를 제어하는 컨트롤러를 구비하고,
    상기 컨트롤러는, 상기 중첩부를 상기 숄더부와 상기 베이스면 사이 및 상기 핀부와 상기 돌출면 사이에 끼우고, 상기 돌출면에 의해 상기 중첩부의 상기 이면에 오목부를 형성하도록 상기 변위 구동기를 제어하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 점 접합 장치.
  5. 복수의 판재의 중첩부에 대하여, 숄더부와 상기 숄더부로부터 돌출된 핀부를 구비하는 툴을 회전시키면서 밀어 넣는 마찰 교반 점 접합 방법으로서,
    베이스면과 상기 베이스면보다 상기 중첩부측으로 돌출된 돌출면으로서, 평탄면인 선단면과, 상기 베이스면의 법선에 대하여 상기 돌출면의 직경 방향의 바깥쪽 방향을 향해 비스듬히 경사진 법선을 가지는 측둘레면을 포함하는 돌출면을 포함하는 지지면을 구비하는 받침 부재의 상기 지지면에 의해, 상기 툴의 반대측으로부터 상기 중첩부의 이면을 지지하는 공정과,
    상기 중첩부에 툴을 회전시킨 상태에서 밀어 넣어서, 상기 중첩부를 상기 숄더부와 상기 베이스면 사이 및 상기 핀부와 상기 돌출면 사이에 끼우고, 상기 돌출면에 의해 상기 중첩부의 상기 이면에 소성 유동 영역보다 직경이 작은 오목부를 형성하도록 마찰 교반 점 접합하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 점 접합 방법.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 중첩부에서 상기 핀부에 의해 형성된 구덩이부의 저면과 평행한 저면을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 점 접합 방법.
  8. 삭제
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