JP2000334576A - 前処理を含む接合装置及び接合方法 - Google Patents
前処理を含む接合装置及び接合方法Info
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- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被接合部材の被接合面の前処理と接合とを同
一工程で行うことによって、被接合面の精度を高め、安
定した接合品質をもつ継手得ると共に、製品の製造を低
コストで行うことが可能な前処理を含む接合装置及び接
合方法を提供すること。 【解決手段】 摩擦接合ツールＴの溶接進行方向の前方
側の位置に設けられた平坦化手段５によって、相対向す
る被接合部材Ｐ、Ｐの両方の被接合面４、４を平坦に加
工した後に、密着させて接合することにより、同一装置
（同一工程）で摩擦接合ツールＴの回転による摩擦熱を
利用した接合を行うことができる。
一工程で行うことによって、被接合面の精度を高め、安
定した接合品質をもつ継手得ると共に、製品の製造を低
コストで行うことが可能な前処理を含む接合装置及び接
合方法を提供すること。 【解決手段】 摩擦接合ツールＴの溶接進行方向の前方
側の位置に設けられた平坦化手段５によって、相対向す
る被接合部材Ｐ、Ｐの両方の被接合面４、４を平坦に加
工した後に、密着させて接合することにより、同一装置
（同一工程）で摩擦接合ツールＴの回転による摩擦熱を
利用した接合を行うことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、前処理を含む接
合装置及び接合方法に関するものであって、被接合部材
の被接合面の前処理、すなわち平坦化加工と接合とを同
一工程で行うことが可能な前処理を含む接合装置及び接
合方法に係るものである。
合装置及び接合方法に関するものであって、被接合部材
の被接合面の前処理、すなわち平坦化加工と接合とを同
一工程で行うことが可能な前処理を含む接合装置及び接
合方法に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】摩擦接合ツールの回転による摩擦熱を利
用した摩擦接合方法は、例えば第２７１２８３８号特許
公報にも記載されているように公知である。この摩擦接
合方法は、図２に示すように、ツール本体１の先端部に
それよりも径小なピン２を設け、上記ツール本体１の先
端面における上記ピン２の取付部の周辺をショルダ３と
して構成した摩擦接合ツールＴを用いる。そしてアルミ
ニウム合金等の一対の被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に上記
ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショルダ
３を上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
Ｐ、Ｐと上記摩擦接合ツールＴとを相対移動させる。こ
のとき上記摩擦接合ツールＴは、図２及び図３に示すよ
うに、被接合部材Ｐの表面に垂直な軸芯に対し、その先
端側が接合進行方向の前方へと所定角度αだけ傾斜した
状態に配置し、上記ショルダ３が接合進行方向の後方側
の接合部表面に接触するようにしておく必要がある。そ
して上記摩擦接合ツールＴの回転によって摩擦熱が生じ
るが、この摩擦熱によって上記接合部及びその近傍の変
形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜしめ、被接
合部材Ｐ、Ｐの母材組織を攪拌し、冷却後に母材組織を
一体化させることにより接合を行うのである。
用した摩擦接合方法は、例えば第２７１２８３８号特許
公報にも記載されているように公知である。この摩擦接
合方法は、図２に示すように、ツール本体１の先端部に
それよりも径小なピン２を設け、上記ツール本体１の先
端面における上記ピン２の取付部の周辺をショルダ３と
して構成した摩擦接合ツールＴを用いる。そしてアルミ
ニウム合金等の一対の被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に上記
ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショルダ
３を上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
Ｐ、Ｐと上記摩擦接合ツールＴとを相対移動させる。こ
のとき上記摩擦接合ツールＴは、図２及び図３に示すよ
うに、被接合部材Ｐの表面に垂直な軸芯に対し、その先
端側が接合進行方向の前方へと所定角度αだけ傾斜した
状態に配置し、上記ショルダ３が接合進行方向の後方側
の接合部表面に接触するようにしておく必要がある。そ
して上記摩擦接合ツールＴの回転によって摩擦熱が生じ
るが、この摩擦熱によって上記接合部及びその近傍の変
形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜしめ、被接
合部材Ｐ、Ｐの母材組織を攪拌し、冷却後に母材組織を
一体化させることにより接合を行うのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記摩擦接合方法にお
いて、接合品質の良否を決定する因子の一つとして、被
接合部材Ｐの被接合面の精度（平坦度）が挙げられる。
ここでいう精度すなわち平坦度とは、上記一対の被接合
部材Ｐの被接合面間のギャップが、ゼロから大きくとも
１ｍｍ程度以下に管理されているものをいい、もしこの
基準から外れた場合、接合後に継手内部に空洞状の欠陥
を生じることがある。そしてこのような空洞状の欠陥
は、接合時に、被接合部材Ｐの端面同士を押し付ける方
式の部材拘束用治具等を用いたとしても、解消すること
は困難であるとされている。このため、上記摩擦接合方
法において十分な接合品質をもつ継手を得るためには、
平坦度の高い被接合面をもつ被接合部材Ｐを用いること
が必要である。
いて、接合品質の良否を決定する因子の一つとして、被
接合部材Ｐの被接合面の精度（平坦度）が挙げられる。
ここでいう精度すなわち平坦度とは、上記一対の被接合
部材Ｐの被接合面間のギャップが、ゼロから大きくとも
１ｍｍ程度以下に管理されているものをいい、もしこの
基準から外れた場合、接合後に継手内部に空洞状の欠陥
を生じることがある。そしてこのような空洞状の欠陥
は、接合時に、被接合部材Ｐの端面同士を押し付ける方
式の部材拘束用治具等を用いたとしても、解消すること
は困難であるとされている。このため、上記摩擦接合方
法において十分な接合品質をもつ継手を得るためには、
平坦度の高い被接合面をもつ被接合部材Ｐを用いること
が必要である。
【０００４】ここで従来から、摩擦接合方法における突
合せ継手には、例えばＩ形に押出し加工された被接合面
をもつ被接合部材Ｐがよく用いられているが、上記被接
合部材Ｐに大型あるいは長尺部材を用いた場合は、特に
上記被接合面の精度（被接合面間のギャップがゼロから
大きくとも１ｍｍ程度以下）を確保することは難しくな
る。そして実際に、図４に示すように、被接合部材Ｐの
被接合面のコーナ部に、過大な面取り（図４（ａ）参
照）、肩ダレ（図４（ｂ）参照）が生じていたり、被接
合面自体の平面度不良（凹凸や傷等がある）のために板
厚方向で不均一なギャップが生じているもの（図４
（ｃ）参照）、あるいは被接合部材Ｐの表面と被接合面
の直角性の悪いもの（図４（ｄ）参照）等、平面度及び
直線度共に上記の基準を外れる場合があるという問題が
生じている。
合せ継手には、例えばＩ形に押出し加工された被接合面
をもつ被接合部材Ｐがよく用いられているが、上記被接
合部材Ｐに大型あるいは長尺部材を用いた場合は、特に
上記被接合面の精度（被接合面間のギャップがゼロから
大きくとも１ｍｍ程度以下）を確保することは難しくな
る。そして実際に、図４に示すように、被接合部材Ｐの
被接合面のコーナ部に、過大な面取り（図４（ａ）参
照）、肩ダレ（図４（ｂ）参照）が生じていたり、被接
合面自体の平面度不良（凹凸や傷等がある）のために板
厚方向で不均一なギャップが生じているもの（図４
（ｃ）参照）、あるいは被接合部材Ｐの表面と被接合面
の直角性の悪いもの（図４（ｄ）参照）等、平面度及び
直線度共に上記の基準を外れる場合があるという問題が
生じている。
【０００５】そこで被接合部材Ｐの各製造過程で機械加
工等を用いて被接合面の精度を向上することが考えられ
るが、これらの部材形状及び寸法不良等の是正をその製
造過程で過度に要求することは、部材価格の上昇を招
き、この結果、製品の製造コストを上昇させる原因にな
る。
工等を用いて被接合面の精度を向上することが考えられ
るが、これらの部材形状及び寸法不良等の是正をその製
造過程で過度に要求することは、部材価格の上昇を招
き、この結果、製品の製造コストを上昇させる原因にな
る。
【０００６】また、もし仮に上記被接合部材Ｐの各製造
過程で機械加工等を用いた別途の前加工を行って、被接
合面の精度を高めたとしても、上記被接合部材Ｐの保管
あるいは運搬時に不用意に他の部材に接触して傷つけた
り、接合工程前に被接合面に異物が付着するおそれがあ
る等の問題が残る。
過程で機械加工等を用いた別途の前加工を行って、被接
合面の精度を高めたとしても、上記被接合部材Ｐの保管
あるいは運搬時に不用意に他の部材に接触して傷つけた
り、接合工程前に被接合面に異物が付着するおそれがあ
る等の問題が残る。
【０００７】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであって、その目的は、被接合部材の被
接合面の前処理と接合とを同一工程で行うことによっ
て、被接合面の精度を高め、安定した接合品質をもつ継
手を得ると共に、製品の製造を低コストで行うことが可
能な前処理を含む接合装置及び接合方法を提供すること
にある。
になされたものであって、その目的は、被接合部材の被
接合面の前処理と接合とを同一工程で行うことによっ
て、被接合面の精度を高め、安定した接合品質をもつ継
手を得ると共に、製品の製造を低コストで行うことが可
能な前処理を含む接合装置及び接合方法を提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の前処理
を含む接合装置は、回転駆動される摩擦接合ツールの溶
接進行方向の前方側の位置において、被接合部材におけ
る被接合面を平坦に加工する平坦化手段と、平坦化され
た被接合面が上記摩擦接合ツールの位置に達するまでの
間に両被接合面を密着させる押付け手段とを設けたこと
を特徴としている。
を含む接合装置は、回転駆動される摩擦接合ツールの溶
接進行方向の前方側の位置において、被接合部材におけ
る被接合面を平坦に加工する平坦化手段と、平坦化され
た被接合面が上記摩擦接合ツールの位置に達するまでの
間に両被接合面を密着させる押付け手段とを設けたこと
を特徴としている。
【０００９】また請求項４の前処理を含む接合方法は、
回転駆動される摩擦接合ツールの溶接進行方向の前方側
の位置において、被接合部材における被接合面を平坦に
加工し、次いで平坦化された被接合面が上記摩擦接合ツ
ールの位置に達するまでの間に両被接合面を密着させる
ことを特徴としている。
回転駆動される摩擦接合ツールの溶接進行方向の前方側
の位置において、被接合部材における被接合面を平坦に
加工し、次いで平坦化された被接合面が上記摩擦接合ツ
ールの位置に達するまでの間に両被接合面を密着させる
ことを特徴としている。
【００１０】上記における接合は、ツール本体の先端部
にそれよりも径小なピンを設け、上記ツール本体の先端
面における上記ピン取付部の周辺にショルダを設けるこ
とにより摩擦接合ツールを構成し、被接合部材の接合部
に上記ピンを回転させながら挿入すると共に、上記ショ
ルダを上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
と上記摩擦接合ツールとを相対移動させ、上記摩擦接合
ツールの回転による摩擦熱によって上記接合部及びその
近傍の変形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜし
めることにより接合を行うことを意味する。
にそれよりも径小なピンを設け、上記ツール本体の先端
面における上記ピン取付部の周辺にショルダを設けるこ
とにより摩擦接合ツールを構成し、被接合部材の接合部
に上記ピンを回転させながら挿入すると共に、上記ショ
ルダを上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
と上記摩擦接合ツールとを相対移動させ、上記摩擦接合
ツールの回転による摩擦熱によって上記接合部及びその
近傍の変形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜし
めることにより接合を行うことを意味する。
【００１１】上記請求項１の前処理を含む接合装置及び
請求項４の前処理を含む接合方法によれば、摩擦接合ツ
ールの溶接進行方向の前方側の位置に設けられた平坦化
手段によって、相対向する被接合部材の両方の被接合面
を平坦に加工した後に、同一装置（同一工程）で摩擦接
合ツールの回転による摩擦熱を利用した接合を行うこと
ができる。この結果、被接合部材の被接合面の精度を高
め、安定した接合品質をもつ継手を得ることができると
共に、被接合部材の製造過程において、上記被接合面の
精度を上げるための別途の前加工をしなくてもよいた
め、製品の製造を低コストで行うことができる。
請求項４の前処理を含む接合方法によれば、摩擦接合ツ
ールの溶接進行方向の前方側の位置に設けられた平坦化
手段によって、相対向する被接合部材の両方の被接合面
を平坦に加工した後に、同一装置（同一工程）で摩擦接
合ツールの回転による摩擦熱を利用した接合を行うこと
ができる。この結果、被接合部材の被接合面の精度を高
め、安定した接合品質をもつ継手を得ることができると
共に、被接合部材の製造過程において、上記被接合面の
精度を上げるための別途の前加工をしなくてもよいた
め、製品の製造を低コストで行うことができる。
【００１２】また請求項２の前処理を含む接合方法及び
装置は、上記平坦化手段は、回転砥石、鋸刃等を用いた
研削又は切削加工手段であることを特徴としている。
装置は、上記平坦化手段は、回転砥石、鋸刃等を用いた
研削又は切削加工手段であることを特徴としている。
【００１３】さらに請求項３の前処理を含む接合方法及
び装置は、上記平坦化手段は、転動ローラ等を用いた塑
性加工手段であることを特徴としている。
び装置は、上記平坦化手段は、転動ローラ等を用いた塑
性加工手段であることを特徴としている。
【００１４】上記請求項２及び請求項３の前処理を含む
接合方法及び装置によれば、上記平坦化手段に、回転砥
石、鋸刃等の切削・研削加工手段、及び転動ローラ等の
塑性加工手段を用いることによって、被接合部材の材質
や形状、及び継手構造等に応じた平坦化加工を選択する
ことができる。
接合方法及び装置によれば、上記平坦化手段に、回転砥
石、鋸刃等の切削・研削加工手段、及び転動ローラ等の
塑性加工手段を用いることによって、被接合部材の材質
や形状、及び継手構造等に応じた平坦化加工を選択する
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】次にこの発明の前処理を含む接合
装置及び接合方法の具体的な実施の形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。
装置及び接合方法の具体的な実施の形態について、図面
を参照しつつ詳細に説明する。
【００１６】図１に前処理を含む接合装置の模式図を示
す。図においてＴは、前述した通りの摩擦接合ツール、
Ｐ、Ｐは一対の被接合部材で、それぞれの被接合面４、
４同士が向き合うようにして密着されると共に、その長
手方向が溶接進行方向に一致するように配置されてい
る。また、上記摩擦接合ツールＴの溶接進行方向の前方
側には、平坦化手段５である円盤状の回転砥石５ａが設
けられている。この回転砥石５ａは、上記一対の被接合
部材Ｐ、Ｐの間に配置されたもので、上記回転砥石５ａ
によって、相対向する両方の被接合面４、４を平坦に加
工する。さらに上記被接合部材Ｐ、Ｐを挟むようにして
溶接進行方向の左右両側には、３対（合計６個）のロー
ラが設けられている。これらローラの内、上記回転砥石
５ａの側方の位置に設けられている左右一対（合計２
個）の加工時押さえローラ７、７は、上記平坦化加工中
に上記回転砥石５ａに対し、その両側の被接合面４、４
を密着させるために設けられたもので、被接合面４、４
に向かって垂直な方向へ押圧するように構成されてい
る。また上記以外、すなわち加工後の位置から摩擦接合
ツールＴの位置に達するまでの間の位置において、被接
合部材Ｐ、Ｐの左右両側に設けられた２対（合計４個）
の押付けローラ６・６（押付け手段）は、上記加工によ
って生じた回転砥石５ａの幅に相当する被接合面４、４
間のギャップを徐々に狭めていって、接合直前までに被
接合面４、４同士を密着させるために設けられたもので
ある。この実施形態の場合、上記摩擦接合ツールＴ、回
転砥石５ａ、加工時押さえローラ７、７及び押付けロー
ラ６・６は接合装置本体に設置されており、装置を定置
し、被接合部材Ｐ、Ｐが接合に伴って移動走行するよう
に構成してある。
す。図においてＴは、前述した通りの摩擦接合ツール、
Ｐ、Ｐは一対の被接合部材で、それぞれの被接合面４、
４同士が向き合うようにして密着されると共に、その長
手方向が溶接進行方向に一致するように配置されてい
る。また、上記摩擦接合ツールＴの溶接進行方向の前方
側には、平坦化手段５である円盤状の回転砥石５ａが設
けられている。この回転砥石５ａは、上記一対の被接合
部材Ｐ、Ｐの間に配置されたもので、上記回転砥石５ａ
によって、相対向する両方の被接合面４、４を平坦に加
工する。さらに上記被接合部材Ｐ、Ｐを挟むようにして
溶接進行方向の左右両側には、３対（合計６個）のロー
ラが設けられている。これらローラの内、上記回転砥石
５ａの側方の位置に設けられている左右一対（合計２
個）の加工時押さえローラ７、７は、上記平坦化加工中
に上記回転砥石５ａに対し、その両側の被接合面４、４
を密着させるために設けられたもので、被接合面４、４
に向かって垂直な方向へ押圧するように構成されてい
る。また上記以外、すなわち加工後の位置から摩擦接合
ツールＴの位置に達するまでの間の位置において、被接
合部材Ｐ、Ｐの左右両側に設けられた２対（合計４個）
の押付けローラ６・６（押付け手段）は、上記加工によ
って生じた回転砥石５ａの幅に相当する被接合面４、４
間のギャップを徐々に狭めていって、接合直前までに被
接合面４、４同士を密着させるために設けられたもので
ある。この実施形態の場合、上記摩擦接合ツールＴ、回
転砥石５ａ、加工時押さえローラ７、７及び押付けロー
ラ６・６は接合装置本体に設置されており、装置を定置
し、被接合部材Ｐ、Ｐが接合に伴って移動走行するよう
に構成してある。
【００１７】次に上記前処理を含む接合装置及び接合方
法の作動状態について説明する。図１に示すように、移
動走行する一対の被接合部材Ｐ、Ｐは、まず円盤状の回
転砥石５ａによって、両被接合面４、４を同時に研削さ
れ、Ｉ形に平坦化加工される（図４（ｅ）参照）。この
時、上記加工中の被接合面４、４は、上記回転砥石５ａ
に対し一対の加工時押さえローラ７、７によって、被接
合面４、４に向かって垂直な方向へ押圧され、常に密着
されている。上記加工によって生じた回転砥石５ａの幅
に相当する被接合面４、４間のギャップは、次に押付け
ローラ６・６によって、上記と同様に被接合部材Ｐ、Ｐ
の左右両側から押圧されることによって、接合直前まで
に密着される（図４（ｆ）参照）。そしてその後、密着
された被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に、上記摩擦接合ツー
ルＴのピン２を回転させながら挿入すると共に、上記摩
擦接合ツールＴのショルダ３を上記接合部表面に接触さ
せながら上記被接合部材Ｐ、Ｐを移動させることによっ
て、摩擦接合ツールＴの回転による摩擦熱を利用した接
合を行うのである。
法の作動状態について説明する。図１に示すように、移
動走行する一対の被接合部材Ｐ、Ｐは、まず円盤状の回
転砥石５ａによって、両被接合面４、４を同時に研削さ
れ、Ｉ形に平坦化加工される（図４（ｅ）参照）。この
時、上記加工中の被接合面４、４は、上記回転砥石５ａ
に対し一対の加工時押さえローラ７、７によって、被接
合面４、４に向かって垂直な方向へ押圧され、常に密着
されている。上記加工によって生じた回転砥石５ａの幅
に相当する被接合面４、４間のギャップは、次に押付け
ローラ６・６によって、上記と同様に被接合部材Ｐ、Ｐ
の左右両側から押圧されることによって、接合直前まで
に密着される（図４（ｆ）参照）。そしてその後、密着
された被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に、上記摩擦接合ツー
ルＴのピン２を回転させながら挿入すると共に、上記摩
擦接合ツールＴのショルダ３を上記接合部表面に接触さ
せながら上記被接合部材Ｐ、Ｐを移動させることによっ
て、摩擦接合ツールＴの回転による摩擦熱を利用した接
合を行うのである。
【００１８】上記のように被接合部材Ｐの被接合面４の
直線度や平面度が不良である場合でも、接合する直前に
同一装置で回転砥石５ａによる平坦化加工を行うことが
できるため、被接合部材Ｐ、Ｐ同士は精度よく密着し、
安定した接合品質をもつ継手を得ることができる。また
被接合部材Ｐの製造過程において、上記被接合面４の精
度を上げるための別途の前加工を必要としないため、製
品の製造を低コストで行うことができる。さらに幅が狭
い回転砥石５ａを用いれば、加工後にできる被接合面
４、４間にできるギャップも狭くなるため、押付けロー
ラ６・６によって密着させる距離を短くすることがで
き、装置全体の小型化を図ることができる。
直線度や平面度が不良である場合でも、接合する直前に
同一装置で回転砥石５ａによる平坦化加工を行うことが
できるため、被接合部材Ｐ、Ｐ同士は精度よく密着し、
安定した接合品質をもつ継手を得ることができる。また
被接合部材Ｐの製造過程において、上記被接合面４の精
度を上げるための別途の前加工を必要としないため、製
品の製造を低コストで行うことができる。さらに幅が狭
い回転砥石５ａを用いれば、加工後にできる被接合面
４、４間にできるギャップも狭くなるため、押付けロー
ラ６・６によって密着させる距離を短くすることがで
き、装置全体の小型化を図ることができる。
【００１９】以上にこの発明の前処理を含む接合装置及
び方法の実施形態について説明したが、この発明は上記
実施の形態に限られるものではなく、種々変更して実施
することが可能である。
び方法の実施形態について説明したが、この発明は上記
実施の形態に限られるものではなく、種々変更して実施
することが可能である。
【００２０】すなわち上記実施の形態では、被接合部材
Ｐの被接合面４を平坦に加工するための平坦化手段５で
ある研削・切削加工手段に、円盤状の回転砥石５ａを用
いたが、この他、図５にそれぞれ示すような、円盤の周
方向に鋸の刃を設けた回転鋸刃５ｂ（図５（ａ）参
照）、あるいは鋸刃が一定方向に走行するように構成さ
れている無限バンドソー５ｃ（図５（ｂ）参照）、及び
上記鋸刃を上下に往復運動させることによって切削する
往復直線鋸刃５ｄ（図５（ｃ）参照）等を用いることが
できる。また、平坦化加工した時に生じたこれら研削・
切削加工手段の幅に相当する被接合面４、４間のギャッ
プを、加工後に押付けローラ６・６によって密着させる
ことを考慮すれば、上記研削・切削加工手段の幅は狭い
ものを用いる方が好ましい。
Ｐの被接合面４を平坦に加工するための平坦化手段５で
ある研削・切削加工手段に、円盤状の回転砥石５ａを用
いたが、この他、図５にそれぞれ示すような、円盤の周
方向に鋸の刃を設けた回転鋸刃５ｂ（図５（ａ）参
照）、あるいは鋸刃が一定方向に走行するように構成さ
れている無限バンドソー５ｃ（図５（ｂ）参照）、及び
上記鋸刃を上下に往復運動させることによって切削する
往復直線鋸刃５ｄ（図５（ｃ）参照）等を用いることが
できる。また、平坦化加工した時に生じたこれら研削・
切削加工手段の幅に相当する被接合面４、４間のギャッ
プを、加工後に押付けローラ６・６によって密着させる
ことを考慮すれば、上記研削・切削加工手段の幅は狭い
ものを用いる方が好ましい。
【００２１】また、上記に示した研削又は切削を行うた
めの研削・切削加工手段の代わりに、転動ローラ５ｅ等
を用いた塑性加工手段によって、被接合部材Ｐの被接合
面４を平坦に加工することも可能である。図５（ｄ）に
上記転動ローラ５ｅを用いて一方の被接合部材Ｐの被接
合面４を塑性加工している時の概略図を示す。ここで、
上記転動ローラ５ｅの幅（円の直径にあたる）は、上記
で述べた研削・切削加工手段の幅よりも広いため、上記
実施形態と同じように被接合面４、４の間に転動ローラ
５ｅを設けると、加工後に生じる被接合面４、４間のギ
ャップも広くなってしまう。この結果、加工後に押付け
ローラ６・６を用いた左右両側からの押圧によって、上
記ギャップを狭めていき接合直前までに密着させるため
には、加工後の位置から摩擦接合ツールＴまでの間に要
する距離が、上記研削・切削加工手段を用いた場合より
も長くなり、装置全体が大きくなる可能性がある。従っ
て、このように比較的幅の広い平坦化手段５を用いる場
合は、予め左右一対の被接合部材Ｐ、Ｐをそれぞれ上下
方向にずらしておき、これら各々の被接合面４、４を、
例えば２個の転動ローラ５ｅを用いて、片面ずつ別々に
塑性加工することも可能である。そしてその後、上下及
び左右方向からの押付け手段６によって両被接合面４、
４を密着させて接合を行うのである。
めの研削・切削加工手段の代わりに、転動ローラ５ｅ等
を用いた塑性加工手段によって、被接合部材Ｐの被接合
面４を平坦に加工することも可能である。図５（ｄ）に
上記転動ローラ５ｅを用いて一方の被接合部材Ｐの被接
合面４を塑性加工している時の概略図を示す。ここで、
上記転動ローラ５ｅの幅（円の直径にあたる）は、上記
で述べた研削・切削加工手段の幅よりも広いため、上記
実施形態と同じように被接合面４、４の間に転動ローラ
５ｅを設けると、加工後に生じる被接合面４、４間のギ
ャップも広くなってしまう。この結果、加工後に押付け
ローラ６・６を用いた左右両側からの押圧によって、上
記ギャップを狭めていき接合直前までに密着させるため
には、加工後の位置から摩擦接合ツールＴまでの間に要
する距離が、上記研削・切削加工手段を用いた場合より
も長くなり、装置全体が大きくなる可能性がある。従っ
て、このように比較的幅の広い平坦化手段５を用いる場
合は、予め左右一対の被接合部材Ｐ、Ｐをそれぞれ上下
方向にずらしておき、これら各々の被接合面４、４を、
例えば２個の転動ローラ５ｅを用いて、片面ずつ別々に
塑性加工することも可能である。そしてその後、上下及
び左右方向からの押付け手段６によって両被接合面４、
４を密着させて接合を行うのである。
【００２２】さらに上記実施形態では、押付け手段とし
て押付けローラ６・６を用いた例を示したが、上記押付
けローラ６・６の代わりに、被接合部材Ｐ、Ｐの溶接進
行方向の左右両側に左右一対のテーパ状のガイドを、押
付け手段６として設けることによって、被接合面４、４
を密着させるようにしてもよい。
て押付けローラ６・６を用いた例を示したが、上記押付
けローラ６・６の代わりに、被接合部材Ｐ、Ｐの溶接進
行方向の左右両側に左右一対のテーパ状のガイドを、押
付け手段６として設けることによって、被接合面４、４
を密着させるようにしてもよい。
【００２３】また上記では、被接合面４、４をＩ形に平
坦化加工する場合について述べたが、例えば上記平坦化
手段５の形状や取付け方向を変えたり、平坦化手段５に
転動ローラ５ｅを用いた場合について述べたように、被
接合部材Ｐ、Ｐの配置の仕方を変えることによって、Ｔ
形継手や重ね継手（図６（ａ）、（ｂ）参照）にも適用
することができる。この場合、上記継手の被接合面４、
４は、図６においてのＩ−Ｉ間の面とし、これら両被接
合面４、４を上記実施形態で示したように接合直前に平
坦化加工した後に、密着させ、同一装置で摩擦接合方法
による接合を行う。
坦化加工する場合について述べたが、例えば上記平坦化
手段５の形状や取付け方向を変えたり、平坦化手段５に
転動ローラ５ｅを用いた場合について述べたように、被
接合部材Ｐ、Ｐの配置の仕方を変えることによって、Ｔ
形継手や重ね継手（図６（ａ）、（ｂ）参照）にも適用
することができる。この場合、上記継手の被接合面４、
４は、図６においてのＩ−Ｉ間の面とし、これら両被接
合面４、４を上記実施形態で示したように接合直前に平
坦化加工した後に、密着させ、同一装置で摩擦接合方法
による接合を行う。
【００２４】さらに上記実施形態の場合は、装置を定置
し、一対の被接合部材Ｐ、Ｐが接合に伴って移動走行す
るようにしたが、これとは逆に被接合部材Ｐ、Ｐは固定
し、摩擦接合ツールＴと平坦化手段５、加工時押さえロ
ーラ７、７及び押付けローラ６・６との相対位置を保ち
ながら、装置を移動させて接合することも可能である。
し、一対の被接合部材Ｐ、Ｐが接合に伴って移動走行す
るようにしたが、これとは逆に被接合部材Ｐ、Ｐは固定
し、摩擦接合ツールＴと平坦化手段５、加工時押さえロ
ーラ７、７及び押付けローラ６・６との相対位置を保ち
ながら、装置を移動させて接合することも可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上のように請求項１の前処理を含む接
合装置及び請求項４の前処理を含む接合方法によれば、
摩擦接合ツールの溶接進行方向の前方側の位置に設けら
れた平坦化手段によって、一対の被接合部材の両方の被
接合面を平坦に加工した後に、同一装置（同一工程）で
摩擦接合ツールの回転による摩擦熱を利用した接合を行
うことができる。この結果、被接合部材の被接合面の精
度を高め、安定した接合品質をもつ継手が得られると共
に、被接合部材の製造過程において、上記被接合面の精
度を上げるための別途の前加工を必要としないため、製
品の製造を低コストで行うことができる。
合装置及び請求項４の前処理を含む接合方法によれば、
摩擦接合ツールの溶接進行方向の前方側の位置に設けら
れた平坦化手段によって、一対の被接合部材の両方の被
接合面を平坦に加工した後に、同一装置（同一工程）で
摩擦接合ツールの回転による摩擦熱を利用した接合を行
うことができる。この結果、被接合部材の被接合面の精
度を高め、安定した接合品質をもつ継手が得られると共
に、被接合部材の製造過程において、上記被接合面の精
度を上げるための別途の前加工を必要としないため、製
品の製造を低コストで行うことができる。
【００２６】また上記請求項２及び請求項３の前処理を
含む接合装置及び方法によれば、上記平坦化手段に、回
転砥石、鋸刃等の切削・研削加工手段、及び転動ローラ
等の塑性加工手段を用いることによって、被接合部材の
材質や形状、及び継手構造等に応じた平坦化加工を選択
することができる。
含む接合装置及び方法によれば、上記平坦化手段に、回
転砥石、鋸刃等の切削・研削加工手段、及び転動ローラ
等の塑性加工手段を用いることによって、被接合部材の
材質や形状、及び継手構造等に応じた平坦化加工を選択
することができる。
【図１】本発明の実施形態の前処理を含む接合装置を示
す模式図である。
す模式図である。
【図２】摩擦接合方法を説明するための説明図である。
【図３】摩擦接合方法を説明するための説明図である。
【図４】被接合部材の被接合面を板厚方向から見た断面
図で、（ａ）〜（ｄ）は平坦化加工前の被接合部材の断
面図、（ｅ）、（ｆ）は加工後の被接合部材の断面図で
ある。
図で、（ａ）〜（ｄ）は平坦化加工前の被接合部材の断
面図、（ｅ）、（ｆ）は加工後の被接合部材の断面図で
ある。
【図５】上記実施形態の平坦化手段とその周辺を示す斜
視図で、（ａ）〜（ｃ）は研削・切削加工手段を、
（ｄ）は塑性加工手段を示す。
視図で、（ａ）〜（ｃ）は研削・切削加工手段を、
（ｄ）は塑性加工手段を示す。
【図６】上記実施形態の摩擦接合方法における主な継手
構造を示す概略図で、（ａ）はＴ形継手、（ｂ）は重ね
継手を示す。
構造を示す概略図で、（ａ）はＴ形継手、（ｂ）は重ね
継手を示す。
１ ツール本体 ２ ピン ３ ショルダ ４ 被接合面 ５ 平坦化手段 ５ａ 回転砥石 ５ｂ 回転鋸刃 ５ｃ 無限バンドソー ５ｄ 往復直線鋸刃 ６ 押付けローラ ７ 加工時押さえローラ Ｔ 摩擦接合ツール Ｐ 被接合部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 20/24 Ｂ２３Ｋ 20/24 Ｂ２４Ｂ 7/12 Ｂ２４Ｂ 7/12 (72)発明者 兵江 猛宏 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 Ｆターム(参考） 3C040 AA01 AA12 AA16 HH13 HH14 HH22 3C043 BB11 CC04 4E067 BG02 CA04 EC01
Claims (4)
- 【請求項１】 回転駆動される摩擦接合ツールの溶接進
行方向の前方側の位置において、被接合部材における被
接合面を平坦に加工する平坦化手段と、平坦化された被
接合面が上記摩擦接合ツールの位置に達するまでの間に
両被接合面を密着させる押付け手段とを設けたことを特
徴とする前処理を含む接合装置。 - 【請求項２】 上記平坦化手段は、回転砥石、鋸刃等を
用いた研削又は切削加工手段であることを特徴とする請
求項１の前処理を含む接合装置。 - 【請求項３】 上記平坦化手段は、転動ローラ等を用い
た塑性加工手段であることを特徴とする請求項１の前処
理を含む接合装置。 - 【請求項４】 回転駆動される摩擦接合ツールの溶接進
行方向の前方側の位置において、被接合部材における被
接合面を平坦に加工し、次いで平坦化された被接合面が
上記摩擦接合ツールの位置に達するまでの間に両被接合
面を密着させることを特徴とする前処理を含む接合方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14440699A JP3261432B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 前処理を含む接合装置及び接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14440699A JP3261432B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 前処理を含む接合装置及び接合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000334576A true JP2000334576A (ja) | 2000-12-05 |
| JP3261432B2 JP3261432B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=15361440
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14440699A Expired - Fee Related JP3261432B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 前処理を含む接合装置及び接合方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3261432B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1224998A2 (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-24 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| JP2003154473A (ja) * | 2002-09-11 | 2003-05-27 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合方法および車体の製作方法 |
| JP2004223544A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Showa Denko Kk | 接合継手の製造方法及び摩擦撹拌接合装置 |
| US7093745B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-08-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of and apparatus for friction stir welding |
| US7137545B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-11-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of friction stir welding |
| JP2008006497A (ja) * | 2006-05-17 | 2008-01-17 | Boeing Co:The | ツーリング装置とともに使用される位置決め装置、ならびに、ワークピースに対する製造動作を実行するためのアセンブリおよび方法 |
| FR2976834A1 (fr) * | 2011-06-21 | 2012-12-28 | Eurocopter France | Procede de soudage par friction, et dispositif de soudure |
| CN107150166A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种热源辅助复合式双轴无针动态搅拌摩擦焊接方法 |
| CN107150167A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种夹头供电辅助复合式双轴动态搅拌摩擦焊接方法 |
| CN112008153A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-01 | 浙江灿根智能科技有限公司 | 基于电磁搅拌的铜管牵引装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103223554B (zh) * | 2013-05-06 | 2016-04-13 | 姚雪飞 | 搅拌摩擦焊接装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0313269A (ja) * | 1989-06-12 | 1991-01-22 | Hitachi Plant Eng & Constr Co Ltd | 配管接合方法 |
| JPH10175089A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Hitachi Ltd | 溶接方法および溶接装置 |
| JPH10193139A (ja) * | 1997-01-17 | 1998-07-28 | Showa Alum Corp | 摩擦撹拌接合法 |
-
1999
- 1999-05-25 JP JP14440699A patent/JP3261432B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP1808258A3 (en) * | 2001-01-17 | 2008-03-05 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| EP1224998A2 (en) * | 2001-01-17 | 2002-07-24 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| US6984455B2 (en) | 2001-01-17 | 2006-01-10 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| EP1808259A3 (en) * | 2001-01-17 | 2008-02-27 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| CN1301175C (zh) * | 2001-01-17 | 2007-02-21 | 株式会社日立制作所 | 摩擦搅拌连接方法和车体的制作方法 |
| EP1224998A3 (en) * | 2001-01-17 | 2004-05-12 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method, and method for manufacturing car body |
| JP4633999B2 (ja) * | 2002-09-11 | 2011-02-16 | 株式会社日立製作所 | 車体の製作方法 |
| JP2003154473A (ja) * | 2002-09-11 | 2003-05-27 | Hitachi Ltd | 摩擦攪拌接合方法および車体の製作方法 |
| US7093745B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-08-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of and apparatus for friction stir welding |
| US7137545B2 (en) | 2003-01-14 | 2006-11-21 | Honda Motor Co., Ltd. | Method of friction stir welding |
| US7441686B2 (en) | 2003-01-14 | 2008-10-28 | Honda Motor Co., Ltd. | Friction stir welding apparatus |
| JP2004223544A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Showa Denko Kk | 接合継手の製造方法及び摩擦撹拌接合装置 |
| JP2008006497A (ja) * | 2006-05-17 | 2008-01-17 | Boeing Co:The | ツーリング装置とともに使用される位置決め装置、ならびに、ワークピースに対する製造動作を実行するためのアセンブリおよび方法 |
| FR2976834A1 (fr) * | 2011-06-21 | 2012-12-28 | Eurocopter France | Procede de soudage par friction, et dispositif de soudure |
| CN107150166A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种热源辅助复合式双轴无针动态搅拌摩擦焊接方法 |
| CN107150167A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-09-12 | 西安交通大学 | 一种夹头供电辅助复合式双轴动态搅拌摩擦焊接方法 |
| CN107150166B (zh) * | 2017-06-21 | 2019-07-02 | 西安交通大学 | 一种热源辅助复合式双轴无针动态搅拌摩擦焊接方法 |
| CN112008153A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-12-01 | 浙江灿根智能科技有限公司 | 基于电磁搅拌的铜管牵引装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3261432B2 (ja) | 2002-03-04 |
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