JP2002239754A - 摩擦攪拌接合方法及びその装置 - Google Patents
摩擦攪拌接合方法及びその装置Info
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- JP2002239754A JP2002239754A JP2001038258A JP2001038258A JP2002239754A JP 2002239754 A JP2002239754 A JP 2002239754A JP 2001038258 A JP2001038258 A JP 2001038258A JP 2001038258 A JP2001038258 A JP 2001038258A JP 2002239754 A JP2002239754 A JP 2002239754A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】接合ツールの被加工物への押付け挿入深さを検
出することの出来る摩擦攪拌接合方法及びその装置を提
供する。 【解決手段】本発明は、被加工物１，２より硬い材質の
接合ツール４を被加工物１，２の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して、被加工物１，２を摩擦攪拌接合する接
合方法において、接合ツール４と被加工物１，２との間
に電圧をかけて、接合ツール４と被加工物１，２との距
離を近づけていき両者が接触したときに電流が流れるよ
うにして、その電流を検出することにより接合ツール４
と被加工物１，２との接触位置を判定、又は接合の良否
を判定することにより達成される。
出することの出来る摩擦攪拌接合方法及びその装置を提
供する。 【解決手段】本発明は、被加工物１，２より硬い材質の
接合ツール４を被加工物１，２の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して、被加工物１，２を摩擦攪拌接合する接
合方法において、接合ツール４と被加工物１，２との間
に電圧をかけて、接合ツール４と被加工物１，２との距
離を近づけていき両者が接触したときに電流が流れるよ
うにして、その電流を検出することにより接合ツール４
と被加工物１，２との接触位置を判定、又は接合の良否
を判定することにより達成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
材等の接合に用いられる新規な摩擦攪拌接合方法及びそ
の装置に関する。
材等の接合に用いられる新規な摩擦攪拌接合方法及びそ
の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来一般に採用されているこの種の摩擦
攪拌接合装置は、被加工物より実質的に硬い材質で、大
径のショルダの先端に小径のピンを備えた接合ツールを
二つの被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入して
移動させ、すなわち接合方向に沿って移動させて接合部
を塑性流動させ固相接合するものである。
攪拌接合装置は、被加工物より実質的に硬い材質で、大
径のショルダの先端に小径のピンを備えた接合ツールを
二つの被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入して
移動させ、すなわち接合方向に沿って移動させて接合部
を塑性流動させ固相接合するものである。
【０００３】このような摩擦攪拌接合は、通常、アルミ
ニウム合金材の被加工物の突合せ部や重ね部の結合に適
用されている。この種の摩擦攪拌接合方法に関連するも
のとしては、例えば特許第２７１２８３８ 号、特表平
９−５０８０７３号などが挙げられる。
ニウム合金材の被加工物の突合せ部や重ね部の結合に適
用されている。この種の摩擦攪拌接合方法に関連するも
のとしては、例えば特許第２７１２８３８ 号、特表平
９−５０８０７３号などが挙げられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の技術で
は、摩擦撹拌接合を量産品に適用する場合には、接合が
良好に行われたかどうかの判定をする方法が述べられて
いないことである。接合部の品質を判定する方法として
は、接合部そのものを検査する方法があるが、量産品の
場合にはすべての接合部を詳細に検査することが困難で
ある。そのため、接合因子に関する情報をモニタリング
して、品質を判定することが要求される。
は、摩擦撹拌接合を量産品に適用する場合には、接合が
良好に行われたかどうかの判定をする方法が述べられて
いないことである。接合部の品質を判定する方法として
は、接合部そのものを検査する方法があるが、量産品の
場合にはすべての接合部を詳細に検査することが困難で
ある。そのため、接合因子に関する情報をモニタリング
して、品質を判定することが要求される。
【０００５】接合因子として、接合ツールの回転数、接
合ツールの移動速度、接合ツールの挿入深さがある。だ
たし、接合ツールの回転数、接合ツールの移動速度は直
接測定することが可能である。しかし、量産品の場合に
は被加工物の寸法公差の変動があるため、接合ツールの
挿入深さは寸法公差により変動する。
合ツールの移動速度、接合ツールの挿入深さがある。だ
たし、接合ツールの回転数、接合ツールの移動速度は直
接測定することが可能である。しかし、量産品の場合に
は被加工物の寸法公差の変動があるため、接合ツールの
挿入深さは寸法公差により変動する。
【０００６】摩擦撹拌接合の場合には接合ツールを被加
工物に押付け挿入したまま、接合ツールを接合線に沿っ
て移動するが、この押付け挿入深さが適切でないと接合
不良になる。すなわち、押付け挿入深さが浅いと欠陥が
発生する。一方、押付け挿入深さが深すぎると、接合部
は被加工物の表面より凹みが生じる。このため、接合ツ
ールの被加工物への押付け挿入深さが適切に行われたか
どうかの判定が重要になる。特に、薄肉部材の接合にお
いては、この押付け挿入深さの適正な制御が重要であ
る。
工物に押付け挿入したまま、接合ツールを接合線に沿っ
て移動するが、この押付け挿入深さが適切でないと接合
不良になる。すなわち、押付け挿入深さが浅いと欠陥が
発生する。一方、押付け挿入深さが深すぎると、接合部
は被加工物の表面より凹みが生じる。このため、接合ツ
ールの被加工物への押付け挿入深さが適切に行われたか
どうかの判定が重要になる。特に、薄肉部材の接合にお
いては、この押付け挿入深さの適正な制御が重要であ
る。
【０００７】本発明の目的は、接合ツールの被加工物へ
の押付け挿入深さを検出することの出来る摩擦撹拌接合
方法及びその装置を提供することにある。
の押付け挿入深さを検出することの出来る摩擦撹拌接合
方法及びその装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、被加工物より
硬い接合ツールを前記被加工物の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合方
法において、前記接合ツールと前記被加工物との接触の
有無又はその位置を検出することを特徴とする。
硬い接合ツールを前記被加工物の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合方
法において、前記接合ツールと前記被加工物との接触の
有無又はその位置を検出することを特徴とする。
【０００９】具体的には、被加工物より硬い材質にて形
成された接合ツールを被加工物の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して接合方向に相対移動させることにより、
被加工物を接合する摩擦攪拌接合方法において、接合ツ
ールと被加工物との間に電圧をかけて、接合ツールと被
加工物との距離を近づけていき両者が接触したときに電
流が流れるようにして、その電流を検出することにより
接合ツールと被加工物との接触の有無又はその位置を判
定するものである。
成された接合ツールを被加工物の接合部に回転させなが
ら押圧挿入して接合方向に相対移動させることにより、
被加工物を接合する摩擦攪拌接合方法において、接合ツ
ールと被加工物との間に電圧をかけて、接合ツールと被
加工物との距離を近づけていき両者が接触したときに電
流が流れるようにして、その電流を検出することにより
接合ツールと被加工物との接触の有無又はその位置を判
定するものである。
【００１０】本発明は、被加工物より硬い材質の接合ツ
ールをスピンドル軸を介して回転させながら前記被加工
物の接合部に押圧挿入して前記被加工物を接合する摩擦
攪拌接合方法において、前記被加工物を絶縁物の上に配
置し、前記被加工物とモータスピンドルとの間に電圧を
掛けて、前記接合ツールと前記被加工物との接触によっ
て流れる電流を検出することにより前記接合ツールと前
記被加工物との接触の有無又はその位置を判定すること
を特徴とする。
ールをスピンドル軸を介して回転させながら前記被加工
物の接合部に押圧挿入して前記被加工物を接合する摩擦
攪拌接合方法において、前記被加工物を絶縁物の上に配
置し、前記被加工物とモータスピンドルとの間に電圧を
掛けて、前記接合ツールと前記被加工物との接触によっ
て流れる電流を検出することにより前記接合ツールと前
記被加工物との接触の有無又はその位置を判定すること
を特徴とする。
【００１１】又、前述の摩擦攪拌接合方法において、前
記接合ツールと前記被加工物との間に電圧を掛けて、前
記接合ツールと前記被加工物との接触によって流れる電
流を検出することにより前記接合ツールと前記被加工物
との接触の有無又はその位置を判定すると共に、前記接
触の有無又は接触位置に基づいて前記接合ツールの前記
被加工物への挿入深さを判定することを特徴とする。
記接合ツールと前記被加工物との間に電圧を掛けて、前
記接合ツールと前記被加工物との接触によって流れる電
流を検出することにより前記接合ツールと前記被加工物
との接触の有無又はその位置を判定すると共に、前記接
触の有無又は接触位置に基づいて前記接合ツールの前記
被加工物への挿入深さを判定することを特徴とする。
【００１２】本発明は、前述の摩擦攪拌接合方法におい
て、前記被加工物は絶縁物の上に配置され、前記被加工
物とモータスピンドルとの間の通電検出により、前述の
被加工物への挿入深さの良否を判定することが出来る。
更に、前記被加工物とモータスピンドルとの間の電気抵
抗値を検出することにより、前述と同様に接合の良否を
判定するモニタリングを行うことが出来る。そして、そ
の電気抵抗値を所定の値にするように、前記被加工物と
前記モータスピンドルとの間の印加電圧を制御すること
によって量産品の接合においてより信頼性の高い接合が
得られる。
て、前記被加工物は絶縁物の上に配置され、前記被加工
物とモータスピンドルとの間の通電検出により、前述の
被加工物への挿入深さの良否を判定することが出来る。
更に、前記被加工物とモータスピンドルとの間の電気抵
抗値を検出することにより、前述と同様に接合の良否を
判定するモニタリングを行うことが出来る。そして、そ
の電気抵抗値を所定の値にするように、前記被加工物と
前記モータスピンドルとの間の印加電圧を制御すること
によって量産品の接合においてより信頼性の高い接合が
得られる。
【００１３】本発明は、被加工物より硬い材質の接合ツ
ールを前記被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入
して前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合装置におい
て、前記接合ツールと前記被加工物との接触の有無又は
接触位置を検出する検出手段を有すること、又前記接合
ツールと前記被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前
記接合ツールと前記被加工物との間の電気的変化を検出
する検出手段とを有すること、又前記接合ツールと前記
被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接合ツール
と前記被加工物との間の電気的変化を検出する検出手段
と、該検出手段によって得られた値に基づいて前記接合
ツールと前記被加工物との距離又は接触位置を判定する
判定手段とを有すること、又前記接合ツールと前記被加
工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接合ツールと前
記被加工物との接触によって流れる電流を検出する検出
手段と、該検出手段によって検出された値に基づいて前
記接合ツールと前記被加工物との接触の有無又は接触位
置を判定すると共に、前記接触の有無又は接触位置に基
づいて前記接合ツールの前記被加工物への挿入深さを判
定する挿入深さ判定手段とを有することを特徴とする。
ールを前記被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入
して前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合装置におい
て、前記接合ツールと前記被加工物との接触の有無又は
接触位置を検出する検出手段を有すること、又前記接合
ツールと前記被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前
記接合ツールと前記被加工物との間の電気的変化を検出
する検出手段とを有すること、又前記接合ツールと前記
被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接合ツール
と前記被加工物との間の電気的変化を検出する検出手段
と、該検出手段によって得られた値に基づいて前記接合
ツールと前記被加工物との距離又は接触位置を判定する
判定手段とを有すること、又前記接合ツールと前記被加
工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接合ツールと前
記被加工物との接触によって流れる電流を検出する検出
手段と、該検出手段によって検出された値に基づいて前
記接合ツールと前記被加工物との接触の有無又は接触位
置を判定すると共に、前記接触の有無又は接触位置に基
づいて前記接合ツールの前記被加工物への挿入深さを判
定する挿入深さ判定手段とを有することを特徴とする。
【００１４】本発明は、被加工物より硬い材質から成る
接合ツールをスピンドル軸を介して回転させながら前記
被加工物の接合部に押圧挿入すると共に接合方向に相対
移動させることにより、前記被加工物を接合する摩擦攪
拌接合装置において、前記スピンドル軸はベアリングを
介してスピンドルカバーによって被われていること、又
前記接合ツールと前記被加工物との間に電圧を掛ける電
源と、前記接合ツールと前記被加工物との間の電気的変
化、特に接触によって流れる電流を検出する検出手段と
を有し、前記電源は前記スピンドル軸をベアリングを介
して覆うスピンドルカバーに接続されていることを特徴
とする。
接合ツールをスピンドル軸を介して回転させながら前記
被加工物の接合部に押圧挿入すると共に接合方向に相対
移動させることにより、前記被加工物を接合する摩擦攪
拌接合装置において、前記スピンドル軸はベアリングを
介してスピンドルカバーによって被われていること、又
前記接合ツールと前記被加工物との間に電圧を掛ける電
源と、前記接合ツールと前記被加工物との間の電気的変
化、特に接触によって流れる電流を検出する検出手段と
を有し、前記電源は前記スピンドル軸をベアリングを介
して覆うスピンドルカバーに接続されていることを特徴
とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】（実施例１）図１は摩擦撹拌接合
におけるモニタリング装置の断面図を示す。被加工物は
容器１と蓋２の突合せ接合である。容器１および蓋２は
アルミニウム合金のＪＩＳ規格Ａ３００３であり、容器
の板厚は０.３mmであり、蓋２の厚さは０.８mmである。
容器１の両端から加圧して、蓋２が容器１の中に落ちな
いようにしている。また、容器１は絶縁シート１５を介
して、加工デーブル３に載せられている。なお、加工デ
ーブルは工具鋼(ＳＫ３)であり、絶縁板１５は板厚０.
２mm の塩化ビニールである。また、接合装置である
が、接合ツール４がコレットチャック７に固定され、こ
れをスピンドル軸９に連結している。なお、接合ツール
４は大径のショルダ６と小径のピン５で構成されてい
る。一方、このスピンドル軸９をベアリング１０で保持
することにより、スピンドル軸９を介して接合ツール４
を回転させて両者を接合する。また、スピンドル軸９は
絶縁コネクタ１１を介して、モータ１２に連結されてい
る。また、スピンドルカバー８と平板１との間には直流
安定化電源１３により電圧を印加して、被加工物と接合
ツール４との接触によってその通電電流を電流計１４に
より検出している。直流安定化電源１３はスピンドル軸
９にベアリングを介して接続されたスピンドルカバー８
に接続されている。電流計１４は被加工物の容器１の接
合時の変形を押さえる拘束治具１６に接続されている。
におけるモニタリング装置の断面図を示す。被加工物は
容器１と蓋２の突合せ接合である。容器１および蓋２は
アルミニウム合金のＪＩＳ規格Ａ３００３であり、容器
の板厚は０.３mmであり、蓋２の厚さは０.８mmである。
容器１の両端から加圧して、蓋２が容器１の中に落ちな
いようにしている。また、容器１は絶縁シート１５を介
して、加工デーブル３に載せられている。なお、加工デ
ーブルは工具鋼(ＳＫ３)であり、絶縁板１５は板厚０.
２mm の塩化ビニールである。また、接合装置である
が、接合ツール４がコレットチャック７に固定され、こ
れをスピンドル軸９に連結している。なお、接合ツール
４は大径のショルダ６と小径のピン５で構成されてい
る。一方、このスピンドル軸９をベアリング１０で保持
することにより、スピンドル軸９を介して接合ツール４
を回転させて両者を接合する。また、スピンドル軸９は
絶縁コネクタ１１を介して、モータ１２に連結されてい
る。また、スピンドルカバー８と平板１との間には直流
安定化電源１３により電圧を印加して、被加工物と接合
ツール４との接触によってその通電電流を電流計１４に
より検出している。直流安定化電源１３はスピンドル軸
９にベアリングを介して接続されたスピンドルカバー８
に接続されている。電流計１４は被加工物の容器１の接
合時の変形を押さえる拘束治具１６に接続されている。
【００１６】接合方法は次の通りである。モータ１２に
より絶縁コネクタ１１とスピンドル軸９を介して接合ツ
ール４を回転させる。回転数は６０,０００rpmである。
接合ツール４を回転させた状態で平板１の突合せ面に押
付け挿入する。その後、接合ツール４を回転させたま
ま、接合方法に移動することにより接合する。
より絶縁コネクタ１１とスピンドル軸９を介して接合ツ
ール４を回転させる。回転数は６０,０００rpmである。
接合ツール４を回転させた状態で平板１の突合せ面に押
付け挿入する。その後、接合ツール４を回転させたま
ま、接合方法に移動することにより接合する。
【００１７】図２に接合中の斜視図を示す。容器１の周
囲より拘束治具１６により拘束して、容器１と蓋２を拘
束している。接合は、容器１と蓋２の突合せ面に沿って
接合ツール４を回転しながら移動することにより接合す
る。
囲より拘束治具１６により拘束して、容器１と蓋２を拘
束している。接合は、容器１と蓋２の突合せ面に沿って
接合ツール４を回転しながら移動することにより接合す
る。
【００１８】図３に接合後の断面図を示す。接合には容
器１と蓋２の突合せ面に塑性流動部１７が形成され接合
される。この様に非常に薄い板厚を摩擦撹拌接合する場
合には接合ツール４も相対的に小さくする必要がある。
本実施例では接合ツール４のショルダ６の径はφ０.４m
mであり、ピン５はφ０.１５mmで長さが０.１５mmであ
る。ピン５の長さが短い接合ツール２１で摩擦撹拌接合
を行う場合には、接合ツール２１を接合部に押付け挿入
するが、この押付け挿入深さを適切に行われたかどうか
が接合部の品質に大きく影響する。押付け挿入深さは一
般にはピン５の長さに相当する長さよりいくらか長い深
さを挿入する。押込み挿入深さが浅いと欠陥が発生す
る。
器１と蓋２の突合せ面に塑性流動部１７が形成され接合
される。この様に非常に薄い板厚を摩擦撹拌接合する場
合には接合ツール４も相対的に小さくする必要がある。
本実施例では接合ツール４のショルダ６の径はφ０.４m
mであり、ピン５はφ０.１５mmで長さが０.１５mmであ
る。ピン５の長さが短い接合ツール２１で摩擦撹拌接合
を行う場合には、接合ツール２１を接合部に押付け挿入
するが、この押付け挿入深さを適切に行われたかどうか
が接合部の品質に大きく影響する。押付け挿入深さは一
般にはピン５の長さに相当する長さよりいくらか長い深
さを挿入する。押込み挿入深さが浅いと欠陥が発生す
る。
【００１９】一方、押付け挿入深さが所定の深さより深
すぎると、接合部には図４に示したように凹みが生じ
る。ここでは、ピン５の先端が容器１もしくは蓋２とが
接触する位置を０mmとしてピン５の長さに相当する０.
１５mm より押付け挿入深さを深くすると、０.１５mm
を超過した押付け挿入深さに相当する距離のへこみが接
合部に生じる。例えば、押付け挿入深さを０.１０mm に
すると、ショルダ６が挿入されず接合部には欠陥が生じ
る。一方、０.３０mm 押込み挿入したら、０.１５mm の
深さの凹みが生じることになる。
すぎると、接合部には図４に示したように凹みが生じ
る。ここでは、ピン５の先端が容器１もしくは蓋２とが
接触する位置を０mmとしてピン５の長さに相当する０.
１５mm より押付け挿入深さを深くすると、０.１５mm
を超過した押付け挿入深さに相当する距離のへこみが接
合部に生じる。例えば、押付け挿入深さを０.１０mm に
すると、ショルダ６が挿入されず接合部には欠陥が生じ
る。一方、０.３０mm 押込み挿入したら、０.１５mm の
深さの凹みが生じることになる。
【００２０】図５に押込み挿入深さのモニタリングの例
を示す。これは、接合ツール４を５mm／ｓの一定速度で
押込み挿入したときの検出電流を示したものである。印
加電圧は１００Ｖである。また、押付け挿入深さの設定
値は０mmが基準設定値であり、それよりマイナス側が未
挿入、プラス側が挿入していることを表している。設定
では、押付け挿入深さが０.１５mm まで挿入するように
機械的に設定している。
を示す。これは、接合ツール４を５mm／ｓの一定速度で
押込み挿入したときの検出電流を示したものである。印
加電圧は１００Ｖである。また、押付け挿入深さの設定
値は０mmが基準設定値であり、それよりマイナス側が未
挿入、プラス側が挿入していることを表している。設定
では、押付け挿入深さが０.１５mm まで挿入するように
機械的に設定している。
【００２１】まず例の場合を説明する。接合ツール４
をしだいに近づけていくと、非接触状態では電流計には
電流は流れないが、押付け挿入深さの基準設定値の０mm
で電流値が１０Ａ流れて、その後挿入深さを深くしても
電流値は変化しない。したがって、接合ツール４の押付
け挿入深さは所定通り行われたことになる。
をしだいに近づけていくと、非接触状態では電流計には
電流は流れないが、押付け挿入深さの基準設定値の０mm
で電流値が１０Ａ流れて、その後挿入深さを深くしても
電流値は変化しない。したがって、接合ツール４の押付
け挿入深さは所定通り行われたことになる。
【００２２】次に例について説明する。接合ツール４
を接合物にしだいに押付けていくと、押付け挿入深さの
設定値−０.２mm で電流値が１０Ａに上昇する。すなわ
ち、容器１もしくは蓋２は基準設定値より０.２mm 高く
なっていることを示している。従って、設定値０.１５m
m まで挿入すると接合ツール４の押付け挿入深さは実際
には０.３５mm になる。ピン５の長さが０.１５mmなの
で、接合部は０.２０mmへこむことになる。
を接合物にしだいに押付けていくと、押付け挿入深さの
設定値−０.２mm で電流値が１０Ａに上昇する。すなわ
ち、容器１もしくは蓋２は基準設定値より０.２mm 高く
なっていることを示している。従って、設定値０.１５m
m まで挿入すると接合ツール４の押付け挿入深さは実際
には０.３５mm になる。ピン５の長さが０.１５mmなの
で、接合部は０.２０mmへこむことになる。
【００２３】次に例について説明する。押付け挿入深
さが設定値０.１mm で電流が流れている。したがって、
容器１もしくは蓋２は基準設定値よりも０.１mm 低い位
置にあることを示している。したがって、設定値０.１
５mm まで挿入するように設定しているため、実際の挿
入深さは０.０５mm となる。これは、ピン５の長さより
短いため、接合不良を生じることになる。
さが設定値０.１mm で電流が流れている。したがって、
容器１もしくは蓋２は基準設定値よりも０.１mm 低い位
置にあることを示している。したがって、設定値０.１
５mm まで挿入するように設定しているため、実際の挿
入深さは０.０５mm となる。これは、ピン５の長さより
短いため、接合不良を生じることになる。
【００２４】したがって、欠陥の発生の無い、かつ、接
合部のへこみが０.１mm 以下の接合部を良好と判定する
と、例は良好であるが、例と例は不良と判定され
ることになる。すなわち、押付け深さの挿入位置が−
０.１０〜０の間で電流が検出されれば、接合は良好で
あり、それ以外は不良と判定されることになる。このよ
うにして、接合部の品質を電気的にモニタリングするこ
とにより接合部の品質を管理することができる。また、
印加電圧は１００Ｖと高い値であるが、１０Ａの電流が
流れているので、1000Ｗの発熱をしていることになる。
この発熱は主として接合ツール４で発熱しており、接合
部の温度を上げるのに寄与している。これは、ショルダ
６の径が０.４mmと小さいため、摩擦熱が小さく、接合
部の温度をより高温にするためである。
合部のへこみが０.１mm 以下の接合部を良好と判定する
と、例は良好であるが、例と例は不良と判定され
ることになる。すなわち、押付け深さの挿入位置が−
０.１０〜０の間で電流が検出されれば、接合は良好で
あり、それ以外は不良と判定されることになる。このよ
うにして、接合部の品質を電気的にモニタリングするこ
とにより接合部の品質を管理することができる。また、
印加電圧は１００Ｖと高い値であるが、１０Ａの電流が
流れているので、1000Ｗの発熱をしていることになる。
この発熱は主として接合ツール４で発熱しており、接合
部の温度を上げるのに寄与している。これは、ショルダ
６の径が０.４mmと小さいため、摩擦熱が小さく、接合
部の温度をより高温にするためである。
【００２５】また、図１において電流計１４と直流安定
化電源１３の印加電圧から、抵抗を算出することができ
る。この抵抗値は接合ツール４の温度が上昇すると大き
くなり、接合ツール４の温度が低下すると小さくなる。
そこで、あらかじめ接合ツール４の温度と抵抗値との相
関を測定する。接合ツール４の温度は接合が良好に行わ
れた場合４５０〜５００℃であるが、それ以外を接合不
良と判定する。また、接合温度４５０℃以下の場合には
印加電圧を１００Ｖから１５０Ｖに増加させて、接合ツ
ール４の抵抗発熱量を増加させて、接合温度を上昇させ
て、接合不良を防止することもできる。
化電源１３の印加電圧から、抵抗を算出することができ
る。この抵抗値は接合ツール４の温度が上昇すると大き
くなり、接合ツール４の温度が低下すると小さくなる。
そこで、あらかじめ接合ツール４の温度と抵抗値との相
関を測定する。接合ツール４の温度は接合が良好に行わ
れた場合４５０〜５００℃であるが、それ以外を接合不
良と判定する。また、接合温度４５０℃以下の場合には
印加電圧を１００Ｖから１５０Ｖに増加させて、接合ツ
ール４の抵抗発熱量を増加させて、接合温度を上昇させ
て、接合不良を防止することもできる。
【００２６】本実施例によれば、摩擦撹拌接合において
被加工物と接合ツール４との間の接触の有無又は接触位
置を検出することにより、それを基準として接合ツール
４を設定通りの挿入深さに出来、その接合深さを所定の
値に設定することが出来るので、設定通りの深さの接合
が出来、その結果接合部の良否及び品質をモニタリング
しながら接合することが出来るので、量産品での接合を
良好に実施することが出来る。
被加工物と接合ツール４との間の接触の有無又は接触位
置を検出することにより、それを基準として接合ツール
４を設定通りの挿入深さに出来、その接合深さを所定の
値に設定することが出来るので、設定通りの深さの接合
が出来、その結果接合部の良否及び品質をモニタリング
しながら接合することが出来るので、量産品での接合を
良好に実施することが出来る。
【００２７】（実施例２）図６は摩擦撹拌接合における
接合ツールの位置決め方法を示した断面図を示す。基本
的な構造は図１と同じであるが、違う点は電流計の替り
にランプ１８を配置して、印加電圧を５Ｖに低くした点
である。これにより、接合ツール４を接合物にしだいに
近づけていき、ランプ１８が点灯した位置を基準点とし
て、接合ツール４を予め設定された０.１６mm の深さに
押付け挿入する。これにより、ショルダ６が確実に接合
部に挿入され、かつ接合部のへこみを最小限に抑えると
共に、接合ツール４の適正な深さに挿入され、設定通り
の深さの接合部を得ることができる。
接合ツールの位置決め方法を示した断面図を示す。基本
的な構造は図１と同じであるが、違う点は電流計の替り
にランプ１８を配置して、印加電圧を５Ｖに低くした点
である。これにより、接合ツール４を接合物にしだいに
近づけていき、ランプ１８が点灯した位置を基準点とし
て、接合ツール４を予め設定された０.１６mm の深さに
押付け挿入する。これにより、ショルダ６が確実に接合
部に挿入され、かつ接合部のへこみを最小限に抑えると
共に、接合ツール４の適正な深さに挿入され、設定通り
の深さの接合部を得ることができる。
【００２８】本実施例においても前述と同様に摩擦撹拌
接合において接合部の良否及び品質をモニタリングしな
がら接合することが出来るので、量産品での接合を良好
に実施することが出来る。
接合において接合部の良否及び品質をモニタリングしな
がら接合することが出来るので、量産品での接合を良好
に実施することが出来る。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、摩擦撹拌接合において
被加工物と接合ツール４との間の接触の有無又は接触位
置を検出することにより、それを基準として接合深さを
所定の値に設定することが出来るので、設定通りの深さ
の接合が出来、その結果接合部の良否及び品質をモニタ
リングしながら接合することが出来るので、量産品での
接合を良好に実施することが出来る。
被加工物と接合ツール４との間の接触の有無又は接触位
置を検出することにより、それを基準として接合深さを
所定の値に設定することが出来るので、設定通りの深さ
の接合が出来、その結果接合部の良否及び品質をモニタ
リングしながら接合することが出来るので、量産品での
接合を良好に実施することが出来る。
【図１】 本発明の一実施例を示す摩擦撹拌接合装置の
断面図。
断面図。
【図２】 図１の接合中の斜視図。
【図３】 被加工物の接合後の接合部の断面図。
【図４】 被加工物の接合部に生じた凹みの例を示す断
面図。
面図。
【図５】 接合ツールの押付け挿入深さの設定値と検出
した電流値の例を示す図。
した電流値の例を示す図。
【図６】 本発明の一実施例を示す摩擦撹拌接合装置の
断面図。
断面図。
１…容器、２…蓋、３…加工テーブル、４…接合ツー
ル、５…ピン、６…ショルダ、７…コレットチャック、
８…スピンドルカバー、９…スピンドル軸、１０…ベア
リング、１１…絶縁コネクタ、１２…モータ、１３…直
流安定化電源、１４…電流計、１５…絶縁板、１６…拘
束治具、１７…塑性流動部。
ル、５…ピン、６…ショルダ、７…コレットチャック、
８…スピンドルカバー、９…スピンドル軸、１０…ベア
リング、１１…絶縁コネクタ、１２…モータ、１３…直
流安定化電源、１４…電流計、１５…絶縁板、１６…拘
束治具、１７…塑性流動部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟生 征夫 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小田倉 富夫 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立 設備エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 池田 真澄 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立 設備エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E067 AA05 BG00 CA04 DC00
Claims (10)
- 【請求項１】被加工物より硬い材質の接合ツールを前記
被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入して前記被
加工物を接合する摩擦攪拌接合方法において、前記接合
ツールと前記被加工物との接触の有無又は接触位置を検
出することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。 - 【請求項２】被加工物より硬い材質の接合ツールを前記
被加工物の接合部に回転させながら押圧挿入して前記被
加工物を接合する摩擦攪拌接合方法において、前記接合
ツールと前記被加工物との間に電圧を掛けて、前記接合
ツールと前記被加工物との接触によって流れる電流を検
出することにより前記接合ツールと前記被加工物との接
触の有無又は接触位置を検出することを特徴とする摩擦
攪拌接合方法。 - 【請求項３】被加工物より硬い材質の接合ツールをスピ
ンドル軸を介して回転させながら前記被加工物の接合部
に押圧挿入して前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合方
法において、前記被加工物を絶縁物の上に配置し、前記
被加工物とモータスピンドルとの間に電圧を掛けて、前
記接合ツールと前記被加工物との接触によって流れる電
流を検出することにより前記接合ツールと前記被加工物
との接触の有無又は接触位置を検出することを特徴とす
る摩擦攪拌接合方法。 - 【請求項４】被加工物より硬い接合ツールを前記被加工
物の接合部に回転させながら押圧挿入して、前記被加工
物を接合する摩擦攪拌接合方法において、前記接合ツー
ルと前記被加工物との間に電圧を掛けて、前記接合ツー
ルと前記被加工物との接触によって流れる電流を検出す
ることにより前記接合ツールと前記被加工物との接触の
有無又は接触位置を検出すると共に、前記接触の有無又
は接触位置に基づいて前記接合ツールの前記被加工物へ
の挿入深さを設定することを特徴とする摩擦攪拌接合方
法。 - 【請求項５】被加工物より硬い接合ツールを前記被加工
物の接合部に回転させながら押圧挿入して前記被加工物
を接合する摩擦攪拌接合装置において、前記接合ツール
と前記被加工物との接触の有無又は接触位置を検出する
検出手段を有することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項６】被加工物より硬い接合ツールを前記被加工
物の接合部に回転させながら押圧挿入して、前記被加工
物を接合する摩擦攪拌接合装置において、前記接合ツー
ルと前記被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接
合ツールと前記被加工物との間の電気的変化を検出する
検出手段とを有することを特徴とする摩擦攪拌接合装
置。 - 【請求項７】被加工物より硬い接合ツールを前記被加工
物の接合部に回転させながら押圧挿入して、前記被加工
物を摩擦攪拌接合する接合装置において、前記接合ツー
ルと前記被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接
合ツールと前記被加工物との間の電気的変化を検出する
検出手段と、該検出手段によって得られた値に基づいて
前記接合ツールと前記被加工物との距離又は接触位置を
検出する検出手段とを有することを特徴とする摩擦攪拌
接合装置。 - 【請求項８】被加工物より硬い接合ツールを前記被加工
物の接合部に回転させながら押圧挿入して、前記被加工
物を接合する摩擦攪拌接合装置において、前記接合ツー
ルと前記被加工物との間に電圧を掛ける電源と、前記接
合ツールと前記被加工物との間の電気的変化を検出する
検出手段と、該検出手段によって検出された値に基づい
て前記接合ツールと前記被加工物との接触の有無又は接
触位置を検出すると共に、前記接触の有無又は接触位置
に基づいて前記接合ツールの前記被加工物への挿入深さ
を設定する挿入深さ設定手段とを有することを特徴とす
る摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項９】被加工物より硬い材質の接合ツールをスピ
ンドル軸を介して回転させながら前記被加工物の接合部
に押圧挿入すると共に接合方向に相対移動させることに
より、前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合装置におい
て、前記スピンドル軸はベアリングを介してスピンドル
カバーによって被われていることを特徴とする摩擦攪拌
接合装置。 - 【請求項１０】被加工物より硬い材質の接合ツールをス
ピンドル軸を介して回転させながら前記被加工物の接合
部に押圧挿入すると共に接合方向に相対移動させること
により、前記被加工物を接合する摩擦攪拌接合装置にお
いて、前記接合ツールと前記被加工物との間に電圧を掛
ける電源と、前記接合ツールと前記被加工物との間の電
気的変化を検出する検出手段とを有し、前記電源は前記
スピンドル軸をベアリングを介して覆うスピンドルカバ
ーに接続されていることを特徴とする摩擦攪拌接合装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001038258A JP2002239754A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 摩擦攪拌接合方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001038258A JP2002239754A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 摩擦攪拌接合方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002239754A true JP2002239754A (ja) | 2002-08-28 |
Family
ID=18901268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001038258A Pending JP2002239754A (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 摩擦攪拌接合方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002239754A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6708867B2 (en) * | 2000-10-27 | 2004-03-23 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method |
| EP1430986A1 (en) * | 2002-12-20 | 2004-06-23 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method for reducing the friction force |
| JP2008135757A (ja) * | 2005-04-21 | 2008-06-12 | Nippon Light Metal Co Ltd | 液冷ジャケット |
| JP2011011239A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Nippon Light Metal Co Ltd | 蓋接合方法 |
| JP2011083805A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 摩擦攪拌接合装置、及び摩擦攪拌接合方法 |
| CN101372067B (zh) * | 2007-08-22 | 2012-06-20 | 大韩烧结金属株式会社 | 异种材料的摩擦接合方法 |
| JP6081014B1 (ja) * | 2016-09-29 | 2017-02-15 | 株式会社ブレイド | 摩擦撹拌接合の良否判定方法 |
| US10994367B2 (en) | 2016-08-10 | 2021-05-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Friction stir welding equipment |
-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001038258A patent/JP2002239754A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6708867B2 (en) * | 2000-10-27 | 2004-03-23 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method |
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| US6866181B2 (en) | 2002-12-20 | 2005-03-15 | Hitachi, Ltd. | Friction stir welding method |
| JP2008135757A (ja) * | 2005-04-21 | 2008-06-12 | Nippon Light Metal Co Ltd | 液冷ジャケット |
| JP4687706B2 (ja) * | 2005-04-21 | 2011-05-25 | 日本軽金属株式会社 | 液冷ジャケット |
| CN101372067B (zh) * | 2007-08-22 | 2012-06-20 | 大韩烧结金属株式会社 | 异种材料的摩擦接合方法 |
| JP2011011239A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Nippon Light Metal Co Ltd | 蓋接合方法 |
| JP2011083805A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-04-28 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 摩擦攪拌接合装置、及び摩擦攪拌接合方法 |
| US10994367B2 (en) | 2016-08-10 | 2021-05-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Friction stir welding equipment |
| JP6081014B1 (ja) * | 2016-09-29 | 2017-02-15 | 株式会社ブレイド | 摩擦撹拌接合の良否判定方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20060214 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20060613 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |