JP2003181654A

JP2003181654A - 摩擦撹拌接合装置

Info

Publication number: JP2003181654A
Application number: JP2001380180A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Sato; 広明佐藤; Yasuyuki Fujitani; 泰之藤谷; Hiromasa Kamei; 博正亀井
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-07-02
Anticipated expiration: 2021-12-13
Also published as: JP3735296B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被加工物の板厚変動に対応でき、融合不良の
ない良好な接合が可能となる摩擦撹拌接合装置を提供す
る。【解決手段】被加工物Ｗの接合部をボビンツール５０
で加熱・撹拌し、非溶融のまま接合する摩擦撹拌接合装
置において、ボビンツール５０が被加工物Ｗの表裏両面
にそれぞれ接触して摩擦熱により加熱する表面及び裏面
ショルダー部５１，５２と、駆動源に連結され同一軸線
上でスプライン結合部４３で結合されている内軸４１及
び外軸４２よりなる主軸４０とを備え、外軸４２に表面
ショルダー部５１を連結し、かつ、内軸４１に裏面ショ
ルダー部５２を連結するとともに、表面ショルダー部５
１を表面に押し付けて加圧し、かつ、裏面ショルダー部
５２を裏面に引き付けて加圧するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被接合材料どうし
の突き合わせ面に塑性流動を生じさせて接合一体化する
摩擦撹拌接合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属材の溶接やロウ付けに代わる
新しい接合手段として、摩擦撹拌接合（Ｆｒｉｃｔｉｏ
ｎＳｔｉｒＷｅｌｄｉｎｇ：ＦＳＷ）法が登場して
いる。この摩擦撹拌接合法は、たとえば特表平７−５０
５０９０号公報に開示されているように、金属の被加工
物よりも硬い材質のプローブ（棒状突起物）を回転させ
ながら被加工物に摺接させた際に、この摺接部分で発生
する摩擦熱と圧力とによって被加工物の素材が塑性流動
化するため、該プローブが被加工物中に埋入し、かつ、
この埋入状態のまま被加工物中を移動可能になることを
利用したものである。このような摩擦撹拌接合法は、た
とえばアルミニウム及びアルミニウム合金等の比較的柔
らかい金属の接合法として利用されている。

【０００３】以下、従来の摩擦撹拌接合方法を図面に基
づいて簡単に説明する。なお、図４は摩擦撹拌接合の実
施状態を示す斜視図、図５は摩擦撹拌接合のメカニズム
を示す説明図である。たとえば図４に示すように、被加
工物である金属板１，２の接合面どうしを突き合わせた
接合線３に回転工具４から突出するプローブ５を回転さ
せながら差し込むと、ショルダー部６との摩擦発熱で金
属板１，２の素材が軟化する。このため、プローブ５を
接合線３に位置合わせして接合部に差し込むことがで
き、こうして埋入状態としたプローブ５を固定された金
属材料１，２の接合線３に沿って相対移動させると、プ
ローブ５の周辺には軟化域７（図５参照）が生じる。

【０００４】軟化域７では、プローブ５の前方側で塑性
流動した両金属板１，２の素材が圧力を受けながら撹拌
混練され、プローブ５の後方側へ漸次移行する。この結
果、塑性流動した素材は後方側で摩擦熱を失って急速に
冷却硬化するので、両金属板１，２は素材どうしが混じ
り合って完全に一体化した状態で接合される。なお、プ
ローブ５に回転方向に対する逆ねじ５ａを設けることに
より、図５に矢印で示すような下向きの塑性流動が生じ
るので、表面より低い温度となりがちな裏面側に素材の
ない空間（巣）等の欠陥や融合不良を生じにくくなる。

【０００５】この場合、金属素材が塑性流動する温度は
融点よりもかなり低く、接合は固相接合の範疇に入り、
接合過程を通して金属材への入熱量は溶接やロウ付けに
比較して極めて少なく、かつ凝固収縮に伴う応力の発生
もないから、接合部近傍の熱歪みによる変形や割れを生
じにくいという利点がある。

【０００６】また、上述した摩擦撹拌接合方法において
は、接合時に摩擦熱を発生させるため回転工具４を金属
板１，２へ押し付ける必要があり、従って、その反力に
対処するため裏当て金８が使用されている。この裏当て
金８は、接合する金属板１，２の裏面に密着させて設置
するものであり、回転工具４側から作用するたとえば８
０００〜１８０００Ｎ程度、あるいはそれ以上となる大
きな加圧力の反力を受ける。

【０００７】また、図６に示したボビンツールと呼ばれ
る回転工具４Ａには、接合する金属板１，２の表裏両面
を挟持するようにして一定の間隔を設けた一対のショル
ダー部６ａ，６ｂが設けられている。この場合、上下一
対のショルダー部６ａ，６ｂ間にプローブ５が設けられ
ているので、接合部の両面において摩擦発熱させること
ができ、裏面側の融合不良が生じにくい。

【０００８】図７は、上述した摩擦撹拌接合方法により
被加工物を接合する摩擦撹拌接合装置の構成例を示す平
面図である。図７において、図中の符号１０は摩擦撹拌
接合装置、１１は摺動本体部、１２は主軸（回転軸）、
１３は駆動ベルト、１４は主軸回転モータ、１５はボー
ルネジ、１６は主軸移動モータである。

【０００９】この摩擦撹拌接合装置１０では、主軸１２
の先端部に回転工具４が取り付けられている。主軸１２
は摺動本体部１１に回転可能に支持され、駆動ベルト１
３を介して主軸回転モータ１４から駆動力を得て回転す
る。摺動本体部１１は、主軸回転モータ１４と共に図示
省略の基部に支持されている。この摺動本体部１１は、
主軸移動モータ１６に連結されて回動するボールネジ１
５によって基部と共に矢印１７方向にスライドし、回転
工具４のショルダー部６を金属板１，２の表面へ所定の
加圧力で押し付けるようになっている。なお、図７に示
した摩擦撹拌接合装置１０は、回転軸１２が水平方向に
配置されているが、回転軸１２を鉛直方向に配置した装
置もある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術によれば、回転工具４が一軸で駆動されるため、
板厚変動に対応できないという問題があった。すなわ
ち、回転工具４が主軸１２で回転駆動され、これらを主
軸駆動モータ１６及びボールネジ１５によって金属板
１，２の表面へ押し付ける構成のため、金属板１，２の
裏面に裏当て金８を必要とする。このため、金属板１，
２に板厚変動があると加圧力を一定に保つのは困難とな
り、ショルダー部６の摩擦による加熱や軟化域７の塑性
流動が不十分となって融合不良を生じやすい。そして、
裏当て金を必要とすることから、内部に大きな裏当て金
を入れて摩擦撹拌接合するような容器等の円周接合には
適用できないという問題もある。

【００１１】また、図６に示したようなボビンツール４
Ａを使用しても、上下のショルダー部６ａ，６ｂが軸方
向に固定されて一定間隔となるため、板厚変動には対応
できなかった。このような問題を解決するため、ショル
ダー部６ａ，６ｂ間の間隔を可変とする軸長さ可変式の
ボビンツールが切望される。しかしながら、上述した一
軸駆動の構成では、上下のショルダー部が軸方向に相対
移動可能であり、かつ、両ショルダー間における回転駆
動力の伝達も必要となる軸長さ可変式のボビンツールに
は対応できなかった。

【００１２】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、板厚変動に対応でき、融合不良のない良好な接合
が可能となる摩擦撹拌接合装置の提供を目的としてい
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を採用した。請求項１に記載の
摩擦撹拌接合装置は、被加工物の接合部を回転工具で加
熱・撹拌し、非溶融のまま接合する摩擦撹拌接合装置に
おいて、前記回転工具が前記被加工物の表裏両面にそれ
ぞれ接触して摩擦熱により加熱する第１及び第２のショ
ルダー部と、駆動源に連結され同一軸線上でスプライン
結合されている内軸及び外軸よりなる回転軸とを備え、
前記外軸に前記第１のショルダー部を連結し、かつ、前
記内軸に前記第２のショルダー部を連結するとともに、
前記第１のショルダー部を表面に押し付けて加圧し、か
つ、前記第２のショルダー部を裏面に引き付けて加圧す
るように構成したことを特徴とするものである。

【００１４】このような摩擦撹拌接合装置によれば、外
軸に第１のショルダー部を連結し、かつ、内軸に第２の
ショルダー部を連結するとともに、第１のショルダー部
を表面に押し付けて加圧し、かつ、第２のショルダー部
を裏面に引き付けて加圧するように構成したので、軸長
さ可変式の回転工具に対応可能となり、第１及び第２の
ショルダー部によって両面から一定圧力で加圧すること
ができるようになって裏当て金が不要となる。

【００１５】請求項１記載の摩擦撹拌接合装置において
は、前記内軸及び前記外軸に各々荷重検出手段を設けて
フィードバック制御を行うことが好ましく、これによ
り、板厚変動があってもより確実に対応して加圧力を一
定に保つことができる。

【００１６】また、上述した摩擦撹拌接合装置において
は、前記回転工具に流体噴出口を設けたものが好まし
く、これにより、接合部周辺に不活性ガスを噴射して雰
囲気を制御したり、あるいは、噴射したエアーによる冷
却を行うことが可能になる。

【００１７】また、上述した摩擦撹拌接合装置において
は、前記回転軸が、前記回転工具またはプラグ溶接工具
のいずれか一方を選択して取付可能であるものが好まし
く、これにより、摩擦撹拌接合後に生じる終端部の穴を
プラグ溶接によって埋めることができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る摩擦撹拌接合
装置の一実施形態を図１ないし図３に基づいて説明す
る。図１は摩擦撹拌接合装置の全体構成例を示す正面図
であり、図中の符号２０は摩擦撹拌接合装置、２１はベ
ース、２２は押圧用モータ、２３は第１ガイドレール、
２４は第１スライド基部、２５は引付用モータ、２６は
第２ガイドレール、２７は第２スライド基部、２８は主
軸回転（工具駆動用）モータ、２９は駆動ベルト、３０
は摺動本体部、４０は主軸（回転軸）、５０はボビンツ
ール（回転工具）、Ｗは被加工物である。

【００１９】ベース２１は、摩擦撹拌接合装置２０の構
成要素を支持して床面等に固定設置する部材である。ベ
ース２１の上面には、後述する主軸４０の方向に延びる
第１ガイドレール２３が設置されている。この第１ガイ
ドレール２３には第１スライド基部２４のスライダー２
４ａが係合され、押圧用モータ２２を駆動源として、第
１スライド基部２４がベース２１に対し図中に矢印で示
した主軸方向へ摺動可能に支持されている。第１スライ
ド基部２４の摺動は、押圧用モータ２２の駆動軸と連結
され、第１スライド基部に設けられている図示省略のボ
ールネジ機構の回転駆動によって行われる。このボール
ネジ機構には、荷重検出手段として図示省略のロードセ
ルが設けられている。なお、押圧用モータ２２は、ベー
ス２１上に固定設置されている。

【００２０】第１スライド基部２４の上面には、第１ガ
イドレール２３と同方向に延びる第２ガイドレール２６
及び後述する摺動本体部３０が設置されている。このう
ち、第２ガイドレール２６には第２スライド基部２７の
スライダー２７ａが係合されており、引付用モータ２５
を駆動源として第２スライド基部２７が第１スライド基
部２４に対し主軸方向へ摺動可能に支持されている。第
２スライド基部２７の摺動は、引付用モータ２５の駆動
軸と連結され、第２スライド基部に設けられている図示
省略のボールネジ機構の回転駆動によって行われる。こ
のボールネジ機構には、荷重検出手段として図示省略の
ロードセルが設けられている。なお、引付用モータ２５
は、第１スライド基部２４上に固定設置されている。

【００２１】第２スライド基部２７の上面には、主軸回
転モータ２８及び駆動ベルト２９等によって構成される
主軸４０の駆動機構が設置されている。主軸４０は軸受
３１及び摺動本体部３０によって回転可能に支持され、
その一端にはボビンツール５０が取り付けられ、他端は
駆動ベルト２９を介して主軸回転モータ２８と連結され
ている。この結果、床面等に固定されたベース２１に対
し、第１スライド基部２４及び第２スライド基部２７が
それぞれ独立して、主軸４０と平行な軸方向に摺動可能
な構成となっている。

【００２２】図２は、主軸４０の先端に取り付けられた
ボビンツール５０及び摺動本体部３０の内部構造を示す
要部断面図である。なお、図中の符号４０は主軸、４１
は内軸、４２は外軸、４３はスプライン結合部、５０は
ボビンツール、５１は表面ショルダー部（第１のショル
ダー部）、５２は裏面ショルダー部（第２のショルダー
部）、５３は連結ピンである。

【００２３】主軸４０は、駆動ベルト２９を介して主軸
回転モータ２８に連結されている内軸４１と、該内軸４
１とスプライン結合されている外軸４２とを具備して構
成される。外軸４２は中空軸であり、その内部に挿入さ
れた内軸４１との間は、スプライン結合部４３で連結さ
れている。内軸４１と外軸４２との連結構造としてスプ
ライン結合部４３を採用したことにより、内軸４１及び
外軸４２間は、軸方向の相対移動が可能で、かつ、回転
力の伝達も可能となっている。また、主軸４０は、前述
した軸受３１に加えて、摺動本体部３０の内部に設置さ
れた軸受３２によっても支持されている。この軸受３２
は外軸４２の外周を回転可能に支持し、軸受３１は内軸
４１の外周を回転可能に支持しており、結果的には、ス
プライン結合された主軸４０全体が回転可能となってい
る。

【００２４】スプライン結合部４３は、内軸４１及び外
軸４２が軸方向に所定の範囲内で相対移動しても回転力
の伝達に必要な強度を保つことができるようになってい
る。図示の例では、内軸４１側のスプライン４３ａが外
軸４２側のスプライン４３ｂより軸方向に長く設定さ
れ、短い外軸側のスプライン４３ｂが軸方向の全長にわ
たって常に内軸４１側のスプライン４３ａと係合するよ
うになっている。

【００２５】ボビンツール５０は、表面ショルダー部５
１を有する外軸連結部５０Ａと、裏面ショルダー部５２
を有する内軸連結部５０Ｂとを具備して構成される。こ
のボビンツール５０は、主軸４０に対して交換取付可能
な回転工具である。外軸連結部５０Ａは、一体に回転す
るよう外軸４２の端部に螺合して取り付けられている。
外軸連結部５０Ａの軸方向先端面、すなわち被加工物Ｗ
と対向する先端面には表面ショルダー部５１が形成され
ている。また、外軸連結部５０Ａには中空部５４が形成
されており、該中空部５４には内軸４１の一端が挿入さ
れている。なお、中空部５４内では、内軸４１が外軸連
結部５０Ａと係合することはない。

【００２６】また、外軸連結部５０Ａは、中空部５４の
内部と外部とを連通状態にする連通孔５５を備えてい
る。この該連通孔５５は、図示省略の供給源から中空部
５４に供給されるエアーや不活性ガス等の流体を被加工
物Ｗの摩擦撹拌接合部周辺に向けて噴出する流体噴出口
となる。なお、通常エアーは冷却を目的として使用さ
れ、アルゴンガス等の不活性ガスは酸化防止等を目的と
する雰囲気の制御に使用される。

【００２７】内軸連結部５０Ｂは、内軸４１の先端部に
連結ピン５３を介して取り付けられている。内軸連結部
５０Ｂには、被加工物Ｗと対向する先端面に裏面側ショ
ルダー部５２が形成されている。連結ピン５３は、一端
に六角形のボルト頭部５３ａが設けられ、他端は内軸４
１に螺合するようになっている。また、連結ピン５３に
はプローブ部５３ｂが設けられている。このプローブ部
５３ｂは、被加工物Ｗの接合部に埋入されて素材を塑性
流動化させる部分であり、被加工物Ｗの板厚より軸方向
に長い領域に形成されている。なお、プローブ部５３ｂ
を含む連結ピン５３は、被加工物Ｗの金属より固い材質
である。

【００２８】一方、内軸連結部５０Ｂの他端には、ボル
ト頭部５３ａと係合するようにして六角穴が形成されて
いる。連結ピン５３は六角穴から挿入され、内軸連結部
５０Ｂ、被加工物Ｗ、ピン貫通孔５６及び中空部５４を
貫通し、内軸４１の先端に螺合される。この結果、連結
ピン５３のボルト頭部５３ａは六角穴に収納され、内軸
４１の回転は螺合部を介して連結ピン５３に伝達され、
さらに、連結ピン５３のボルト頭部５３ａから六角穴を
介して内部連結部５０Ｂに伝達される。なお、内軸連結
部５０Ｂの回転速度は、内軸４１と外軸４２とがスプラ
イン結合しているため、外軸連結部５０Ａと同一にな
る。

【００２９】以下では、上述した構成の摩擦撹拌接合装
置２０について、その作用効果を説明する。主軸４０に
取り付けられたボビンツール５０は、表面ショルダー部
５１と裏面ショルダー部５２との間に被加工物Ｗを挟持
し、主軸回転モータ２８を駆動源として回転する。この
時、押圧用モータ２２を駆動させて第１スライド基部２
４を被加工物Ｗの方向（図２に白抜矢印５７で表示）へ
適量移動させれば、表面ショルダー部５１から被加工物
Ｗの表面に所望の加圧力が作用する。この加圧力は、前
述したボールネジ機構に設けられているロードセルの検
出値に基づいて、一定となるようフィードバック制御す
る。

【００３０】また、引付用モータ２５を駆動させて第２
スライド基部２５を被加工物Ｗと反対側の方向（図２に
矢印５８で表示）へ適量移動させれば、裏面ショルダー
部５２から被加工物Ｗの裏面に所望の加圧力が作用す
る。この加圧力は、上述した表面側ショルダー部５１と
同様に、前述したボールネジ機構に設けられているロー
ドセルの検出値に基づいて、一定となるようフィードバ
ック制御する。

【００３１】この結果、表面ショルダー部５１及び裏面
ショルダー部５２間の被加工物Ｗは表裏両面から所定の
加圧力を受けてほぼ均一に加熱され、主軸４０と同一回
転数で回転する連結ピン５３のプローブ部５３ｂが接合
部に形成される軟化域の素材を塑性流動化させて摩擦撹
拌接合する。なお、被加工物Ｗは、図示省略の送り装置
によって支持され、接合線に沿って所望の方向へ移動さ
れる。

【００３２】さて、上述した摩擦撹拌接合中において、
被加工物Ｗに板厚変動が生じると、両ショルダー部５
１，５２との間隔が変化するため加圧力が変動する。し
かし、上述した摩擦撹拌接合装置２０は、被加工物Ｗの
表面を押し付けて加圧する表面ショルダー部５１と、被
加工物Ｗの裏面に引き付けて加圧する裏面ショルダー部
５２とが、軸方向において互いに独立して移動可能なた
め、板厚変動に追従して加圧力を一定に保つことができ
る。

【００３３】すなわち、両ショルダー部５１，５２間の
間隔を可変とする軸長さ可変式のボビンツール５０を使
用できるようになる。従って、内軸４１が矢印５８の方
向へ引き付けられると、連結ピン５３は外軸連結部５０
Ａのピン貫通孔５６を軸方向へ自由にスライドでき、か
つ、スプライン結合部４３においては、矢印５８方向に
引き付けられる内軸４１と白抜矢印５７方向へ押し付け
られる外軸４２とが回転力の伝達を維持しながら軸方向
へ自由に相対移動することができるので、被加工物Ｗの
板厚変動に追従して一定の加圧力を維持することができ
る。この時、ロードセルの検出値を用いてフィードバッ
ク制御を行えば、所望の加圧力をより正確に維持するこ
とができる。

【００３４】また、上述した摩擦撹拌接合中において、
連通孔５５から被加工物Ｗの接合部周辺、特に接合完了
部方向へエアーを噴出すれば、接合完了部をより短時間
で冷却することができる。さらに、上述した摩擦撹拌接
合中において、連通孔５５から被加工物Ｗの接合部周辺
に不活性ガスを噴出すれば、接合部における酸化を防止
して良好な接合部を形成することができる。

【００３５】ところで、上述した摩擦撹拌接合において
は、接合完了後に連結ピン５３を被加工物Ｗから引き抜
くことで、接合部の端部に穴が残る。この穴は、周辺の
部材と共に切断除去してもよいが、プラグ溶接等によっ
て穴埋めすることも可能である。そこで、図３に示すよ
うに、主軸４０の先端に取り付けられているボビンツー
ル５０に代えて、プラグ溶接工具６０を取り付ける。

【００３６】このプラグ溶接工具６０は、先端に保持し
たプラグ６１を回転させながら穴６２に押し込み、摩擦
熱により接触面（プラグ６１の外周面と穴の内周面）が
軟化して溶接温度に達した後に回転を停止する。この
時、被加工物Ｗの裏面側では、プラグ６１の押圧を受け
止めるために裏当て金６３が必要となる。なお、この場
合の裏当て金６３は、上述した摩擦撹拌接合の裏当て金
とは異なり、プローブ部５３ｂより若干大きい程度とな
る比較的小さなものでよい。

【００３７】従って、上述した摩擦撹拌接合装置２０の
主軸４０にプラグ溶接工具６０を取り付ければ、図２及
び図３に示した白抜矢印５７方向への押圧をしながら、
プラグ６１を回転させることができる。すなわち、図２
の主軸４０から外軸連結部５０Ａ、内軸連結部５０Ｂ及
び連結ピン５３を取り外し、外軸４２にプラグ溶接工具
６０を螺合させて取り付け可能な構成とすればよい。な
お、プラグ溶接工具６０については、公知のものである
からその詳細な説明は省略する。

【００３８】このように、主軸４０に取り付ける工具と
して、ボビンツール５０またはプラグ溶接工具６０のい
ずれか一方を選択可能とすれば、一台の摩擦撹拌接合装
置２０によって、摩擦撹拌接合及び摩擦撹拌接合後に残
る穴埋めのプラグ溶接の両方の作業を実施することが可
能となる。しかも、主軸４０を共用できるので、摩擦撹
拌接合後にそのまま工具を交換してプラグ溶接を実施す
れば、新たに芯出し等の作業を実施する必要はない。な
お、プラグ溶接を行う場合の主軸回転速度と、摩擦撹拌
接合を行う場合の主軸回転速度では大きな差があるの
で、この回転速度差に対応するため、主軸回転モータ２
８に適当な変速機構を設けておくのが好ましく、さら
に、プラグ溶接では溶接温度に達するとすぐに回転を停
止する必要があるため、選択的に使用可能なブレーキ機
構を設けておくとよい。

【００３９】なお、本発明の構成は上述した実施形態に
限定されるものではなく、たとえば主軸が上下方向に配
置される摩擦撹拌接合装置への適用など、本発明の要旨
を逸脱しない範囲内において適宜変更することができ
る。

【００４０】

【発明の効果】上述した本発明の摩擦撹拌接合装置によ
れば、以下の効果を奏する。請求項１に記載した本発明
の摩擦撹拌接合装置によれば、外軸に第１のショルダー
部を連結し、かつ、内軸に第２のショルダー部を連結す
るとともに、第１のショルダー部を表面に押し付けて加
圧し、かつ、第２のショルダー部を裏面に引き付けて加
圧するように構成したので、第１及び第２のショルダー
部によって両面から加圧することができるようになり、
軸長さ可変式のボビンツールも使用可能となって、裏当
て金がなくても十分な加熱や軟化域の塑性流動を実現
し、融合不良のない良好な摩擦撹拌接合を実施すること
ができる。このため、容器の円周溶接等、大きな裏当て
金を使用できない場合の摩擦撹拌接合にも十分対応可能
となる。

【００４１】また、内軸及び外軸に各々荷重検出手段を
設けてフィードバック制御を行うことで、被加工物に板
厚変動があっても加圧力を一定に保ち、融合不良のない
良好な摩擦撹拌接合部をより一層確実に形成することが
できる。また、回転工具に流体噴出口を設けることによ
り、接合部周辺に不活性ガスを噴射して雰囲気を制御し
たり、あるいは、噴射したエアーによる冷却を行うこと
が可能になり、融合不良のない良好な摩擦撹拌接合部を
より一層確実に形成することに加えて、酸化による変色
等の防止も可能になる。

【００４２】また、回転工具またはプラグ溶接工具のい
ずれか一方を選択して取付可能としたので、１台の装置
で摩擦撹拌接合後に生じる終端部の穴をプラグ溶接によ
って埋めることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦撹拌接合装置の一実施形態
を示す正面図である。

【図２】図１における主軸及びボビンツールの周辺構
造を示す要部断面図である。

【図３】主軸先端にプラグ溶接工具を取り付けた状態
の構成例を示す図である。

【図４】摩擦撹拌接合の実施状態を示す斜視図であ
る。

【図５】摩擦撹拌接合のメカニズムを示す説明図であ
る。

【図６】従来のボビンツール（回転工具）を示す正面
図である。

【図７】従来の摩擦撹拌接合装置の構成例を示す平面
図である。

【符号の説明】

２０摩擦撹拌接合装置２１ベース２２押圧用モータ２３第１ガイドレール２４第１スライド基部２５引付用モータ２６第２ガイドレール２７第２スライド基部２８主軸回転（工具駆動用）モータ３０摺動本体部４０主軸（回転軸）４１内軸４２外軸４３スプライン結合部５０ボビンツール（回転工具）５０Ａ外軸連結部５０Ｂ内軸連結部５１表面ショルダー部（第１のショルダー部）５２裏面ショルダー部（第２のショルダー部）５３連結ピン５４中空部５５連通孔（流体噴出口）６０プラグ溶接工具６１プラグＷ被加工物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者亀井博正兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番19号高菱エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4E067 CA01 CA04 CA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物の接合部を回転工具で加熱・
撹拌し、非溶融のまま接合する摩擦撹拌接合装置におい
て、前記回転工具が前記被加工物の表裏両面にそれぞれ接触
して摩擦熱により加熱する第１及び第２のショルダー部
と、駆動源に連結され同一軸線上でスプライン結合され
ている内軸及び外軸よりなる回転軸とを備え、前記外軸に前記第１のショルダー部を連結し、かつ、前
記内軸に前記第２のショルダー部を連結するとともに、前記第１のショルダー部を表面に押し付けて加圧し、か
つ、前記第２のショルダー部を裏面に引き付けて加圧す
るように構成したことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項２】前記内軸及び前記外軸に各々荷重検出
手段を設けてフィードバック制御を行うことを特徴とす
る請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項３】前記回転工具に流体噴出口を設けたこ
とを特徴とする請求項１または２記載の摩擦撹拌接合装
置。
【請求項４】前記回転軸が、前記回転工具またはプ
ラグ溶接工具のいずれか一方を選択して取付可能である
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の摩
擦撹拌接合装置。