JP2004538156A - 摩擦溶接に用いる摩擦攪拌工具 - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、十分な測定精度をもって溶接領域の温度に基づいて制御することのできる、摩擦溶接に用いる摩擦攪拌工具を提供することにある。
この目的は、本発明によれば、溶接領域６の温度を検出するための温度センサ７による温度測定対象箇所を、擦攪拌工具１のピン部４の内部としたことにより達成される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分に記載した種類の、摩擦溶接に用いる摩擦攪拌工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌溶接法について記載した文献には、例えば国際公開第９５／２６２５４号パンフレットなどがある。同公報には、垂直方向の圧力を作用させつつ、溶接しようとするワークピースの溶接箇所に沿って摩擦攪拌工具を移動させて行くことにより、良好な溶接状態が得られるということが開示されている。摩擦攪拌工具は、その肩部を凹面形に形成し、そのピン部をネジ形に形成したものとすることによって、特に良好な結果が得られる。
【０００３】
摩擦攪拌溶接に関しては、更に、摩擦攪拌している溶接領域の材料の温度を、溶接工程に適した温度にするということが非常に重要である。この温度は、特に、溶接工程の様々なパラメータによって影響を受けるものであり、例えば、摩擦攪拌工具の送り速度、回転速度、それに押付け圧力などに影響される。また、それらに加えて、この温度は、冷却機構にも影響されることが知られている。
【０００４】
また、摩擦攪拌溶接に関しては、摩擦攪拌している溶接領域の材料の温度を測定して、その温度の測定値に応じて溶接工程を制御するということも公知となっている。
【０００５】
この温度を測定するための公知の温度測定方法の１つに、溶接した板材の溶接領域の近傍の温度を測定するという方法がある。しかしながら、溶接した板材は、溶接領域からそれほど離れないうちに急速に温度が低下するため、この温度測定方法では、摩擦攪拌している溶接箇所の材料の温度を十分な精度をもって測定することは不可能である。
【０００６】
溶接領域の温度を検出するための別の公知の温度測定方法に、パイロメータ（放射温度計）を使用するようにした方法がある。しかしながら、この測定方法は、光学的に放射を測定するものであるため、溶接箇所に形成される表面構造によって、その測定精度が損なわれる。
【０００７】
この種のパイロメータは、例えばロール溶接などの圧接法によって溶接した溶接箇所の溶接品質を、オンライン検査するなどの用途に用いられており、これに関して記載した文献には、例えば欧州特許出願公開第１０７５８９２号明細書などがある。
【０００８】
【特許文献１】
国際公開第９５／２６２５４号パンフレット
【特許文献２】
欧州特許出願公開第１０７５８９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、十分な測定精度をもって溶接領域の温度に基づいて制御することのできる、摩擦溶接に用いる摩擦攪拌工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載した構成要件によって達成される。従属請求項は、本発明の更なる特徴を記載したものである。
【００１１】
本発明に係る温度測定方法は、溶接領域の温度を検出するための温度検出機構の測定素子を、摩擦攪拌工具のピン部の内部に配設するようにしたものである。
【００１２】
この温度測定対象箇所は、溶接領域からは、良好な熱伝導性を有するピン部の壁部で隔てられているだけであり、そのため、その温度の測定値と、溶接箇所の実際の温度とが良好に一致する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明して行く。図１は、摩擦攪拌工具１の断面図を示したものである。
【００１４】
ここでは具体的な事例として、互いに端部を突き合わせた２枚の板材２及び３を、摩擦攪拌工具１を用いて溶接する場合について説明する。それらを溶接するには、公知の方法に従って、摩擦攪拌工具を押圧し、回転させ、突合せ部５に沿って前進させながら、摩擦攪拌工具のピン部４を板部２及び３に擦りつけるようにする。冷却後、この溶接領域６には攪拌された材料により、溶接継ぎ目部が形成される。
【００１５】
摩擦攪拌工具１には、温度センサ７を収容するために、先端が閉じた穴部８が形成されており、この穴部８の先端は、ピン部４の中まで貫入している。温度センサ７のリード線は、径方向に延在する孔部９を通って、テレメトリ方式の測定システム１０に接続されており、この測定システム１０は、摩擦攪拌工具１の、グリップ部より下方の外周面に取付けられている。
【００１６】
温度センサ７は、例えば、標準的な感熱素子などで構成することができる。テレメトリ方式の測定システム１０には、その感熱素子に対応した温度信号発生回路と、テレメトリ伝送を行うための送信回路とが収容されている。送信回路は、摩擦攪拌工具の制御ユニットへ向けて、温度の測定値を送信するためのものであり、制御ユニットには、それを受信するための適当な受信回路が装備されている。温度信号発生回路及び送信回路へは測定システム１０に内蔵したバッテリから電力が供給されている。
【００１７】
テレメトリ伝送は、当業者に周知の様々な方法を用いて行うことができる。例えば、マイクロ波を用いる超短波領域、或いは赤外線領域を利用してテレメトリ伝送を行うようにしてもよい。
【００１８】
温度センサ７の別構成例として、先端が閉じた穴部８の中に、感熱素子の替わりにサファイア・ロッドまたは光ファイバを挿入し、そのサファイア・ロッドまたは光ファイバを介して、ピン部の内部において支配的に存在する熱放射を、測定システム１０の中に収容したパイロメータへ伝達し、そこで電子的に処理して発生させた温度の測定値を、超短波を利用した送信回路へ出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】摩擦攪拌工具の断面図である。

Claims (4)

1. 溶接領域の温度の測定値に基づいて制御されるようにした、摩擦溶接に用いる摩擦攪拌工具において、
   前記溶接領域（６）の温度を検出するための温度センサ（７）による温度測定対象箇所を、該摩擦攪拌工具（１）のピン部（４）の内部としたことを特徴とする摩擦攪拌工具。
2. 前記温度センサ（７）が、該摩擦攪拌工具に装備された電源内蔵式のテレメトリ方式の測定システム（１０）に組込まれており、該測定システムは、該摩擦攪拌工具とは別体に設けられた該摩擦攪拌工具の制御ユニットへ、温度の測定値を連続して送信するものであることを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌工具。
3. 前記温度センサ（７）が、感熱素子から成ることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦攪拌工具。
4. 前記温度センサ（７）が、前記ピン部（４）の内部に先端が挿入されたサファイア・ロッド又は前記ピン部の内部に先端が挿入された光ファイバを備えたパイロメータから成ることを特徴とする請求項１又は２記載の摩擦攪拌工具。