JP2005028448A - Device for friction stir joining - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the roundness of a cylindrical body such as a wheel rim. <P>SOLUTION: In a cylindrical body W2, the inner circumferential wall face in the upper part is mounted on a core 32 for support, and further, the inner circumferential wall face in the lower part is pressed to the vertical lower direction by the head of the long-length part 304 of a vertical pressing arm 308. By the pressing, the cylindrical body W2 is slightly stretched to the vertical lower direction. On the other hand, in accordance with the forward movement of a horizontal pressing cylinder 70, finally, pressing members 86a and 86b press the inner circumferential wall face of the cylindrical body W2 to the horizontal direction. In this way, the cylindrical body W2 is stretched to the vertical direction or the horizontal direction. As a result, the cross-sectional shape of the cylindrical body W2 is made to be of almost complete roundness. The revolving operation of the cylindrical body W2 along the arrow Z direction is stopped owing to pressing on the inner circumferential wall face of the cylindrical body W2 by pressing bars 400a and 400b arranged at the pressing members 86a and 86b under the repulsive energization of a coil spring 412. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、円筒体の端面同士を容易に摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用装置に関する。   The present invention relates to a friction stir welding apparatus for easily performing friction stir welding between end surfaces of cylindrical bodies.

自動車用タイヤを装着するホイールは、例えば、円盤状に形成されたディスクと、円筒状に形成されたホイールリムとが溶接等によって接合されて製作されている。このようなホイールは、2ピースホイールと呼称される。   A wheel on which an automobile tire is mounted is manufactured by, for example, joining a disk formed in a disk shape and a wheel rim formed in a cylindrical shape by welding or the like. Such a wheel is called a two-piece wheel.

このうち、ホイールリムの製造方法としては、特許文献1及び特許文献2に記載されているように、まず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒体とし、次に、この当接した端面同士を抵抗溶接する、いわゆる突き合わせ抵抗溶接が採用されている。また、特許文献3には、上記と同様にして円筒体を形成した後、MIG溶接又はTIG溶接を施して当接した端面同士を接合することが提案されている。   Among these, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, as a method for manufacturing a wheel rim, first, end surfaces of rectangular plate materials are brought into contact with each other to form a cylindrical body, and then this contact is made. So-called butt resistance welding is employed in which the end faces are subjected to resistance welding. Patent Document 3 proposes that after forming a cylindrical body in the same manner as described above, MIG welding or TIG welding is performed to join the contacted end faces.

ところで、前記特許文献1〜3に記載された溶接方法によって当接部位を接合した場合、溶接部近傍の肉により隆起部が形成されてしまう。この隆起部により外観上の品質が劣るホイールリムとなるため、該隆起部を研削する煩雑な仕上げ作業が必要となる。また、このためにホイールリムを効率よく製作することができないという不具合も顕在化している。   By the way, when a contact part is joined by the welding method described in the said patent documents 1-3, a protruding part will be formed with the meat | flour near a welding part. Since the raised portion becomes a wheel rim having poor quality in appearance, a complicated finishing operation for grinding the raised portion is required. In addition, for this reason, the problem that the wheel rim cannot be manufactured efficiently has become apparent.

そこで、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、従って、仕上げ作業が不要な摩擦撹拌接合を採用することも想起される。しかしながら、摩擦撹拌接合を遂行する場合、接合すべき板状体の端部の当接箇所にプローブを押圧するため、一旦当接されている端面同士が離間して、該当接箇所に隙間が生じることがある。このような事態が生じると、接合強度が低くなり接合不良となる箇所が生じてしまう。   Therefore, it is possible to join the contact portions without forming a raised portion, and it is also conceived to employ friction stir welding that does not require finishing work. However, when performing friction stir welding, the probe is pressed against the contact portion of the end of the plate-like body to be joined, so that the contacted end surfaces are separated from each other, and a gap is generated at the contact point. Sometimes. When such a situation occurs, the joint strength is lowered, and a part that causes a joint failure occurs.

一方、特許文献4には、板材同士を摩擦撹拌接合する場合において、回転子の変位方向に沿って両板材の端面を押圧して端面同士が離間することを阻止する方法が提案されている。   On the other hand, Patent Document 4 proposes a method for preventing the end surfaces from being separated by pressing the end surfaces of both plate members along the displacement direction of the rotor when the plate members are subjected to friction stir welding.

特開平9−206951号公報(段落[0006]及び図1)JP-A-9-206951 (paragraph [0006] and FIG. 1) 特開平10−129404号公報(段落[0008]及び図1)JP-A-10-129404 (paragraph [0008] and FIG. 1) 特開昭62−107832号公報(第2頁右下欄第7行〜第11行)Japanese Patent Laid-Open No. 62-107832 (lower right column on page 2, lines 7 to 11) 特開平10−193139号公報(段落[0011]及び図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-193139 (paragraph [0011] and FIG. 1)

しかしながら、前記特許文献4に記載された方法は、板材同士を接合する場合には有効であるものの、ホイールリム等のように、湾曲面を有する円筒体を押圧することは不可能であるため、円筒体を製作する場合には採用することができない。   However, although the method described in Patent Document 4 is effective when joining plate members together, it is impossible to press a cylindrical body having a curved surface, such as a wheel rim. It cannot be adopted when manufacturing a cylindrical body.

また、ホイールリムのように板状体からなるワークを湾曲させて端面同士を当接させて円筒体とする場合、一方の端部が他方の端部に重畳してしまうことがある。このような状態では、摩擦撹拌接合を遂行することはできない。この不都合を解消するためには、端面同士を僅かに離間させ、換言すれば、円筒体を僅かに拡径した後、端面同士を重畳しないように再度当接させればよい。しかしながら、このような作業を行うことは煩雑であり、また、摩擦撹拌接合による生産効率も低下するという不具合を招く。   In addition, when a workpiece made of a plate-like body is curved like a wheel rim and end surfaces are brought into contact with each other to form a cylindrical body, one end portion may be superimposed on the other end portion. In such a state, the friction stir welding cannot be performed. In order to eliminate this inconvenience, the end faces may be slightly separated from each other. In other words, after the diameter of the cylindrical body is slightly increased, the end faces may be brought into contact again so as not to overlap each other. However, performing such an operation is complicated and causes a problem that the production efficiency by friction stir welding decreases.

さらに、端部同士が重畳することが回避された場合であっても、円筒体の断面が真円形状ではなく、寧ろ楕円形状に形成されることがある。この場合、ホイールリム自体が真円ではなくなるので、製品として供することができなくなる。換言すれば、製造歩留まりが低下する。   Furthermore, even if it is a case where it is avoided that edge parts overlap, the cross section of a cylindrical body may be formed in an elliptical shape rather than a perfect circle shape. In this case, since the wheel rim itself is not a perfect circle, it cannot be used as a product. In other words, the manufacturing yield decreases.

さらに、前記ホイールリム用円筒体の断面が水平方向において長尺な楕円形状である場合、図12に示すように、端面1、2同士が中心に指向して拡開する如く位置ずれした状態で当接することになる。この場合、摩擦撹拌接合を施しても、接合部に欠陥である空洞が残留することが懸念される。   Furthermore, when the cross-section of the wheel rim cylinder is an ellipse that is long in the horizontal direction, as shown in FIG. 12, the end faces 1 and 2 are positioned so as to expand toward the center. It will abut. In this case, even if friction stir welding is performed, there is a concern that a defective cavity may remain in the joint.

結局、円筒体の端面が十分に当接していないと、摩擦撹拌接合によって短時間に歩留まりよく円筒体を製造することが困難となる。   Eventually, if the end surfaces of the cylindrical body are not sufficiently in contact with each other, it is difficult to manufacture the cylindrical body with high yield in a short time by friction stir welding.

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、真円度に優れた円筒体を容易且つ簡便に得ることが可能であり、このために円筒体を効率よく且つ歩留まりよく製作することを可能とする摩擦撹拌接合用装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to easily and easily obtain a cylindrical body having excellent roundness. For this purpose, the cylindrical body is manufactured efficiently and with a high yield. An object of the present invention is to provide an apparatus for friction stir welding that enables the above.

前記の目的を達成するために、本発明は、隅角部に凸部を有する板材の端面同士が当接されることによって形成された円筒体の前記端面同士を摩擦撹拌接合する際に使用される摩擦撹拌接合用装置であって、
基台と、
前記基台に設けられた第1支持手段及び第2支持手段と、
前記第1支持手段及び第2支持手段によって支持される支持体と、
前記支持体上に設置され、前記円筒体の内部に挿入されて該円筒体を支持する支持用中子と、
前記支持用中子上に配設されるとともに、前記円筒体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第1把持部材及び第2把持部材と、
前記支持体に支持されるとともに、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を鉛直下方に押圧する第1押圧手段と、
前記支持体に支持されるとともに、変位手段の作用下に変位して前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する第2押圧手段と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is used when the end surfaces of a cylindrical body formed by contacting end surfaces of plate members having convex portions at corners are friction stir welded. A friction stir welding apparatus comprising:
The base,
First support means and second support means provided on the base;
A support supported by the first support means and the second support means;
A support core installed on the support and inserted into the cylindrical body to support the cylindrical body;
Projections that are arranged on the support core and that extend along the joining direction as the projections abut at both ends of the abutting portion of the cylindrical body. A first gripping member and a second gripping member that respectively grip
A first pressing means that is supported by the support body and presses the inner peripheral wall surface of the cylindrical body vertically downward under the action of the elastic biasing means;
A second pressing means that is supported by the support and is displaced under the action of a displacement means to press the inner peripheral wall surface of the cylindrical body in a horizontal direction;
It is characterized by having.

すなわち、本発明においては、円筒体の内周壁面を鉛直下方及び水平方向に指向して個別に押圧する。この際、該円筒体が鉛直方向及び水平方向に伸張するので、該円筒体が水平方向及び鉛直方向に長尺となることが回避される。これにより円筒体の真円度が向上するので、該円筒体の製造歩留まりを向上させることができる。   That is, in the present invention, the inner peripheral wall surface of the cylindrical body is directed downward and horizontally and pressed individually. At this time, since the cylindrical body extends in the vertical direction and the horizontal direction, it is avoided that the cylindrical body is elongated in the horizontal direction and the vertical direction. Thereby, the roundness of the cylindrical body is improved, so that the manufacturing yield of the cylindrical body can be improved.

しかも、この場合、端面同士の鉛直方向に沿う位置ずれも解消される。換言すれば、端面同士が鉛直方向においても良好に当接する。従って、接合部に空洞が生じることを回避することができるので、製品品質を向上させることもできる。   In addition, in this case, the positional deviation along the vertical direction between the end faces is also eliminated. In other words, the end faces are in good contact with each other even in the vertical direction. Therefore, it is possible to avoid the formation of a cavity in the joint portion, so that the product quality can be improved.

なお、摩擦撹拌接合用装置は、円筒体を外周壁面から押止する押止手段を有するものであることが好ましい。円筒体の突出部を把持するのみならず外壁面から押圧することによって、円筒体が開くことを確実に阻止することができるようになるからである。   In addition, it is preferable that the apparatus for friction stir welding has a holding means which holds a cylindrical body from an outer peripheral wall surface. This is because the cylindrical body can be reliably prevented from opening by not only gripping the protruding portion of the cylindrical body but also pressing from the outer wall surface.

さらに、前記第2押圧手段に、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する水平押圧手段が配設されていることが好ましい。この水平押圧手段で円筒体が押止されることによって、円筒体が支持用中子上でその円周方向に沿って変位すること、換言すれば、周回動作することを回避することができる。その結果、円筒体における当接箇所を摩擦撹拌接合のプローブの下方に確実に位置させることができるので、当接箇所を確実に摩擦撹拌接合することができる。   Furthermore, it is preferable that a horizontal pressing means for pressing the inner peripheral wall surface of the cylindrical body in the horizontal direction under the action of the bullet urging means is disposed on the second pressing means. When the cylindrical body is stopped by the horizontal pressing means, it is possible to avoid the cylindrical body from being displaced along the circumferential direction on the supporting core, in other words, from rotating. As a result, the contact location on the cylindrical body can be reliably positioned below the friction stir welding probe, so that the contact location can be reliably friction stir welded.

本発明によれば、円筒体(ワーク)の内周壁面を鉛直方向及び水平方向に指向して押圧するようにしている。このため、該円筒体に対して摩擦撹拌接合を施す際、円筒体の断面が水平方向又は鉛直方向に長尺な楕円形状となることを回避することができ、その結果、真円度の高い円筒体を得ることができ、製造歩留まりも向上する。その上、端面同士が鉛直方向においても良好に当接するので、接合部に空洞が生じることを回避することもでき、結局、高品質の製品を得ることができる。   According to the present invention, the inner peripheral wall surface of the cylindrical body (workpiece) is directed and pressed in the vertical direction and the horizontal direction. For this reason, when performing friction stir welding on the cylindrical body, it can be avoided that the cross section of the cylindrical body becomes an elliptical shape elongated in the horizontal direction or the vertical direction, and as a result, the roundness is high. A cylindrical body can be obtained and the manufacturing yield is also improved. In addition, since the end faces are in good contact with each other even in the vertical direction, it is possible to avoid the formation of a cavity in the joint portion, and it is possible to obtain a high-quality product.

しかも、この場合、前記の押圧によって円筒体の当接した端面同士が一旦僅かに離間するので、該円筒体の端部同士が接合の際重畳することが回避される。このため、摩擦撹拌接合を効率よく遂行することができる。   In addition, in this case, the end surfaces with which the cylindrical bodies are in contact with each other are once slightly separated by the above-described pressing, so that the ends of the cylindrical bodies are prevented from being overlapped at the time of joining. For this reason, friction stir welding can be performed efficiently.

以下、本発明に係る摩擦撹拌接合用装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを製作する場合を例として説明する。   Preferred embodiments of the friction stir welding apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present embodiment, a case where a wheel rim is manufactured as a cylindrical body will be described as an example.

図1に示すように、ホイールリムを製作するためのワークW1は、略長方形状の板材であり、アルミニウムからなる。該ワークW1の四方の隅角部には、図1における矢印A方向に指向して突出した第1凸部10a〜第4凸部10dが設けられている。後述するように、この矢印Aに沿う方向は接合方向である。換言すれば、第1凸部10a〜第4凸部10dは、接合方向に沿って突出形成されている。   As shown in FIG. 1, a work W1 for manufacturing a wheel rim is a substantially rectangular plate material and is made of aluminum. 1st convex part 10a-4th convex part 10d which protruded toward the arrow A direction in FIG. 1 are provided in the four corners of this workpiece | work W1. As will be described later, the direction along the arrow A is the joining direction. In other words, the first convex portion 10a to the fourth convex portion 10d are formed to protrude along the joining direction.

このワークW1を図1の矢印B方向に沿って湾曲させ、最終的に、図2に示すように、該ワークW1の端面同士を当接させることによって、矢印A方向に延在する第1突出部12、第2突出部14を有する円筒体W2を形成する。なお、第1突出部12は、第1凸部10aと第3凸部10cの端面同士が互いに当接することによって形成され、一方、第2突出部14は、第2凸部10bと第4凸部10dの端面同士が互いに当接することによって形成される。   The workpiece W1 is bent along the arrow B direction in FIG. 1, and finally, as shown in FIG. 2, the first protrusions extending in the arrow A direction are brought into contact with each other by bringing the end faces of the workpiece W1 into contact with each other. A cylindrical body W2 having the portion 12 and the second projecting portion 14 is formed. In addition, the 1st protrusion part 12 is formed when the end surfaces of the 1st convex part 10a and the 3rd convex part 10c mutually contact | abut, while the 2nd protrusion part 14 is the 2nd convex part 10b and the 4th convex part. The end surfaces of the portion 10d are formed by abutting each other.

なお、図3に示すように、この時点では、第1凸部10aと第3凸部10c同士、又は、第2凸部10bと第4凸部10d同士が重畳していてもよい。   As shown in FIG. 3, at this time, the first convex portion 10a and the third convex portion 10c, or the second convex portion 10b and the fourth convex portion 10d may overlap each other.

次に、本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置の構成につき説明する。   Next, the configuration of the friction stir welding apparatus according to the present embodiment will be described.

本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置20の要部概略斜視図を図4に示すとともに、図4のV−V線矢視断面図を図5に示す。これら図4及び図5から諒解されるように、摩擦撹拌接合用装置20は、底面が若干傾斜した基台22(図5参照)と、第1支持手段としての柱状部材24と、第2支持手段としての第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28と、これら柱状部材24、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28に支持されるとともに後述する各種の手段を保持する支持体30と、該支持体30の上端面に載置・連結された支持用中子32とを有する。   4 is a schematic perspective view of a main part of the friction stir welding apparatus 20 according to the present embodiment, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. As understood from FIGS. 4 and 5, the friction stir welding apparatus 20 includes a base 22 (see FIG. 5) having a slightly inclined bottom surface, a columnar member 24 as a first support means, and a second support. The first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 as means, and various means to be described later while being supported by the columnar member 24, the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28. And a support core 32 placed on and coupled to the upper end surface of the support 30.

ここで、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28は、プランジャを油圧によって滑らかにロックする手段を有するサポートである。   Here, the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are supports having means for smoothly locking the plunger by hydraulic pressure.

図5に示すように、基台22上に立設された柱状部材24は、底盤34と立柱盤36とが略L字状に組み合わされ、さらに、立柱盤36が支持盤38で支持されてなる。そして、立柱盤36には、ストッパ部材40が連結固定されている。   As shown in FIG. 5, the columnar member 24 erected on the base 22 includes a bottom plate 34 and a vertical column plate 36 combined in a substantially L shape, and the vertical column plate 36 is supported by a support plate 38. Become. A stopper member 40 is connected and fixed to the upright column 36.

その一方で、図4〜図6に示すように、基台22にはレール42が敷設されている。前記第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び前記第2支持ナチュラルロックシリンダ28は、このレール42に沿って移動可能である。   On the other hand, as shown in FIGS. 4 to 6, a rail 42 is laid on the base 22. The first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are movable along the rail 42.

すなわち、レール42には係合用ブラケット44の係合溝が係合しており(図4参照)、且つ該係合用ブラケット44上には、位置決め用ブラケット46が連結固定されている。そして、この位置決め用ブラケット46の一側面には、変位用シリンダ48を構成するピストンロッド50の頭部の抜け止めがなされた収容ブラケット52が位置決め固定されている。第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28は、前記位置決め用ブラケット46に連結固定されており、従って、変位用シリンダ48のピストンロッド50が前進・後退動作することに追従して、レール42に案内されて変位する。   That is, the engaging groove of the engaging bracket 44 is engaged with the rail 42 (see FIG. 4), and the positioning bracket 46 is connected and fixed on the engaging bracket 44. On one side surface of the positioning bracket 46, an accommodation bracket 52 in which the head of the piston rod 50 constituting the displacement cylinder 48 is prevented from being positioned is fixed. The first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are connected and fixed to the positioning bracket 46, and accordingly, the piston rod 50 of the displacement cylinder 48 follows the forward / backward movement. Then, it is displaced by being guided by the rail 42.

なお、変位用シリンダ48は、基台22に連結された略L字状のL型支持盤54によって支持されている。そして、変位用シリンダ48の対向位置には停止盤56が設けられており、位置決め用ブラケット46が所定の位置まで到達した場合、該停止盤56によって位置決め用ブラケット46、ひいては第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28のそれ以上の変位が抑止される。   The displacement cylinder 48 is supported by a substantially L-shaped support board 54 connected to the base 22. A stop plate 56 is provided at a position opposite to the displacement cylinder 48. When the positioning bracket 46 reaches a predetermined position, the stop bracket 56 causes the positioning bracket 46, and thus the first support natural lock cylinder. Further displacement of the 26 and the second support natural lock cylinder 28 is suppressed.

また、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28の各支持用ロッド58、60は、支持体30に接近又は離間する方向に指向して上昇・下降動作する。   Further, the support rods 58 and 60 of the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are moved up and down in a direction approaching or separating from the support 30.

図5に示すように、支持体30には、その長手方向に沿って第1挿入用穴部62及び第2挿入用穴部64が設けられている。このうち、第1挿入用穴部62には、該第1挿入用穴部62よりも幅広で且つ端部が閉塞したカム挿入部66が連通している。また、支持体30の底部には、その一部が切り欠かれることによって、該カム挿入部66に連通する凹部68が形成されている。なお、凹部68の幅は、カム挿入部66に比して大きく設定されている。   As shown in FIG. 5, the support 30 is provided with a first insertion hole 62 and a second insertion hole 64 along the longitudinal direction thereof. Among these, the first insertion hole 62 communicates with a cam insertion portion 66 which is wider than the first insertion hole 62 and whose end is closed. In addition, a recess 68 that communicates with the cam insertion portion 66 is formed in the bottom portion of the support 30 by cutting out a part of the support 30. Note that the width of the recess 68 is set larger than that of the cam insertion portion 66.

また、支持体30の一端部には、円筒体W2を内周壁面側から水平方向に押圧するための第1押圧手段を構成する水平押圧シリンダ70が連結固定されており、該水平押圧シリンダ70のピストンロッド72は、図7に示すカム74とともに前記第1挿入用穴部62に挿入されている。なお、ピストンロッド72と支持体30との間には、図示しないブッシュが介装されている。   Further, a horizontal pressing cylinder 70 constituting a first pressing means for pressing the cylindrical body W <b> 2 in the horizontal direction from the inner peripheral wall surface side is connected and fixed to one end portion of the support body 30. The piston rod 72 is inserted into the first insertion hole 62 together with the cam 74 shown in FIG. A bush (not shown) is interposed between the piston rod 72 and the support 30.

このピストンロッド72の頭部は、図7に示すように、連結用環状部材76を介してカム74に連結されている。後述するように、ピストンロッド72が前進・後退動作することに伴って、カム74の作用下に小ロッド78a〜78cがピストンロッド72の前進・後退方向と直交する方向に前進・後退動作する。   As shown in FIG. 7, the head of the piston rod 72 is connected to a cam 74 via a connecting annular member 76. As will be described later, as the piston rod 72 moves forward / backward, the small rods 78a to 78c move forward / backward in the direction orthogonal to the forward / backward direction of the piston rod 72 under the action of the cam 74.

カム74の上端面には、カム74の長手方向に対して所定の角度で傾斜した係合溝80a〜80cが設けられている。一方、小ロッド78a〜78cの各底面には突起部82a〜82cがそれぞれ設けられており、これら突起部82a〜82cは、係合溝80a〜80cに摺動自在に係合されている(図5参照)。   Engagement grooves 80 a to 80 c that are inclined at a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the cam 74 are provided on the upper end surface of the cam 74. On the other hand, projections 82a to 82c are provided on the bottom surfaces of the small rods 78a to 78c, respectively, and these projections 82a to 82c are slidably engaged with the engagement grooves 80a to 80c (see FIG. 5).

なお、カム74は、前記凹部68に挿入された保持部材84が支持体30に連結されることによって該支持体30に保持されている。   The cam 74 is held on the support 30 by connecting the holding member 84 inserted into the recess 68 to the support 30.

図5に示すように、この保持部材84には、平板状ブラケット300が連結固定されている。この平板状ブラケット300には鉛直下方に延在するステー302が固定されており、該ステー302には、頭部が湾曲した長尺部304と、該長尺部304から屈曲して水平方向に延在する短尺部306とを有する鉛直押圧アーム308(第2押圧手段)の屈曲部が軸止されている。すなわち、鉛直押圧アーム308は、ステー302に軸止された屈曲部を支点として回動自在に保持されている。そして、この鉛直押圧アーム308における長尺部304の頭部は、円筒体W2の内周壁面に当接している。   As shown in FIG. 5, the flat bracket 300 is connected and fixed to the holding member 84. The flat bracket 300 is fixed with a stay 302 extending vertically downward. The stay 302 has a long portion 304 with a curved head and a bent portion from the long portion 304 in the horizontal direction. A bent portion of a vertical pressing arm 308 (second pressing means) having an extended short portion 306 is fixed. That is, the vertical pressing arm 308 is rotatably held with a bent portion pivoted on the stay 302 as a fulcrum. The head of the long portion 304 in the vertical pressing arm 308 is in contact with the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2.

また、保持部材84において、鉛直押圧アーム308の屈曲部から水平方向に延在する柱状突起部310と対向する位置には、L字状ステー312が設置されている。これら柱状突起部310とL字状ステー312には貫通孔がそれぞれ設けられており、両貫通孔には、コイルスプリング314のフック部が係止されている。該コイルスプリング314は、その収縮力によって柱状突起部310を鉛直上方に指向して常時引っ張っている。この引っ張りにより、鉛直押圧アーム308が屈曲部を支点として円筒体W2の内周壁面に指向する方向に常時弾発付勢され、その結果、鉛直押圧アーム308における長尺部304の頭部が円筒体W2の内周壁面を鉛直下方に指向して押圧するに至る。   In the holding member 84, an L-shaped stay 312 is installed at a position facing the columnar protrusion 310 extending in the horizontal direction from the bent portion of the vertical pressing arm 308. Each of the columnar protrusion 310 and the L-shaped stay 312 is provided with a through hole, and a hook portion of a coil spring 314 is engaged with both the through holes. The coil spring 314 always pulls the columnar protrusion 310 vertically upward by its contraction force. By this pulling, the vertical pressing arm 308 is always elastically biased in a direction directed to the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 with the bent portion serving as a fulcrum. As a result, the head of the long portion 304 in the vertical pressing arm 308 is cylindrical The inner peripheral wall surface of the body W2 is directed vertically downward and pressed.

なお、鉛直押圧アーム308の回動動作は、ストッパねじ316で短尺部306が押止されることによって制限される。これにより、鉛直押圧アーム308が円筒体W2の内周壁面を過大な力で押圧することが回避される。   Note that the rotation operation of the vertical pressing arm 308 is limited by the short portion 306 being pressed by the stopper screw 316. This prevents the vertical pressing arm 308 from pressing the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 with an excessive force.

小ロッド78a、78cには、バー状の押圧部材86aが橋架されている(図7参照)。一方、小ロッド78bには、押圧部材86aに対応する形状の押圧部材86bが支持されている。なお、押圧部材86a、86bは、図示しないボルトを介して小ロッド78a〜78cに連結されており、その側面は、円筒体W2の内周壁面に合わせて湾曲形成されている。   A bar-shaped pressing member 86a is bridged between the small rods 78a and 78c (see FIG. 7). On the other hand, a pressing member 86b having a shape corresponding to the pressing member 86a is supported by the small rod 78b. The pressing members 86a and 86b are connected to the small rods 78a to 78c via bolts (not shown), and the side surfaces thereof are curved to match the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2.

そして、押圧部材86aの一端部に設けられた切欠部398には、水平押圧部材としての押圧バー400aが軸402を介して回動自在に連結されている。   A pressing bar 400 a as a horizontal pressing member is rotatably connected to a notch 398 provided at one end of the pressing member 86 a via a shaft 402.

すなわち、押圧バー400aは、連結部404と、該連結部404の隅角部から突出した長尺部406とを有し、前記軸402は、連結部404に設けられた貫通孔を通って押圧部材86aの切欠部398における底面に位置決め固定されている。また、該底面において、連結部404と長尺部406との境界部近傍には、規制ピン408が位置決め固定されている。   That is, the pressing bar 400 a includes a connecting portion 404 and a long portion 406 protruding from the corner portion of the connecting portion 404, and the shaft 402 is pressed through a through hole provided in the connecting portion 404. The member 86a is positioned and fixed to the bottom surface of the notch 398. In addition, on the bottom surface, a regulating pin 408 is positioned and fixed near the boundary between the connecting portion 404 and the long portion 406.

さらに、切欠部398には係止ピン410が位置決め固定されており、該係止ピン410には、コイルスプリング412の一端部が係止されている。このコイルスプリング412の他端部は、連結部404の隅角部に設けられた係止穴414に係止されており、従って、押圧バー400aは、コイルスプリング412が圧縮することに伴って、その弾発付勢下に円筒体W2の内周壁面側に指向して軸402を中心に回動動作する。   Further, a locking pin 410 is positioned and fixed to the notch 398, and one end of a coil spring 412 is locked to the locking pin 410. The other end portion of the coil spring 412 is locked in a locking hole 414 provided in a corner portion of the connecting portion 404. Therefore, the pressing bar 400a is compressed as the coil spring 412 is compressed. Under the bullet urging force, it turns around the shaft 402 toward the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2.

押圧部材86aの一端部に配設された押圧バー400bも前記押圧バー400aと同様に構成されており、従って、押圧バー400aと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The pressing bar 400b disposed at one end of the pressing member 86a is also configured in the same manner as the pressing bar 400a. Accordingly, the same reference numerals are given to the same components as the pressing bar 400a, and the detailed description thereof will be omitted. Description is omitted.

一方の第2挿入用穴部64は、支持体30の長手方向に沿って該支持体30を貫通するように設けられている(図5参照)。この第2挿入用穴部64には、支持体30の図5における右端面に連結固定された整列シリンダ88のユニバーサルジョイントを含むピストンロッド90が挿入されている。   One second insertion hole 64 is provided so as to penetrate the support 30 along the longitudinal direction of the support 30 (see FIG. 5). A piston rod 90 including a universal joint of an alignment cylinder 88 connected and fixed to the right end surface of the support 30 in FIG. 5 is inserted into the second insertion hole 64.

該ピストンロッド90の頭部には、長尺なフローティングロッド92の一端部が連結されている。また、このフローティングロッド92の他端部は、第2挿入用穴部64から突出している。   One end of a long floating rod 92 is connected to the head of the piston rod 90. The other end of the floating rod 92 protrudes from the second insertion hole 64.

ここで、図8に示すように、支持体30の一端部においては、第2挿入用穴部64の両側部に、第1ロッド挿入用小孔部94、第2ロッド挿入用小孔部96が設けられている。そして、これら第1ロッド挿入用小孔部94及び第2ロッド挿入用小孔部96には、第1大ロッド98、第2大ロッド100がそれぞれ挿入されている。   Here, as shown in FIG. 8, at one end portion of the support 30, a first rod insertion small hole portion 94 and a second rod insertion small hole portion 96 are formed on both sides of the second insertion hole portion 64. Is provided. The first large rod 98 and the second large rod 100 are inserted into the first rod insertion small hole portion 94 and the second rod insertion small hole portion 96, respectively.

支持体30と第1大ロッド98、第2大ロッド100との間には図示しないベアリングが介装されており、該ベアリングは、第1ロッド挿入用小孔部94、第2ロッド挿入用小孔部96に嵌合された第1キャップ部材102、第2キャップ部材104によって封止されている。   A bearing (not shown) is interposed between the support body 30, the first large rod 98, and the second large rod 100, and the bearing includes a first rod insertion small hole portion 94, a second rod insertion small size. The first cap member 102 and the second cap member 104 fitted in the hole 96 are sealed.

フローティングロッド92の頭部端面には、連結部材106が当接している。この連結部材106には第1貫通孔108、第2貫通孔110及び第3貫通孔112が設けられており、中央に設けられた第2貫通孔110に通されたボルト114は、フローティングロッド92の頭部に螺合されている。   The connecting member 106 is in contact with the head end surface of the floating rod 92. The connecting member 106 is provided with a first through hole 108, a second through hole 110, and a third through hole 112, and a bolt 114 passed through the second through hole 110 provided in the center is connected to a floating rod 92. Screwed into the head.

また、第1貫通孔108、第3貫通孔112には第1大ロッド98、第2大ロッド100が通されており、これによりフローティングロッド92と第1大ロッド98、第2大ロッド100とが連結部材106を介して互いに連結されている。なお、第1大ロッド98、第2大ロッド100の第1貫通孔108、第3貫通孔112からの抜け止めは環状ストッパ116によってなされ、一方、フローティングロッド92の第2貫通孔110からの抜け止めは、該フローティングロッド92の頭部端面及びボルト114によってなされている。   Further, the first large rod 98 and the second large rod 100 are passed through the first through hole 108 and the third through hole 112, whereby the floating rod 92, the first large rod 98, and the second large rod 100 are connected. Are connected to each other via a connecting member 106. The first large rod 98 and the second large rod 100 are prevented from being removed from the first through hole 108 and the third through hole 112 by the annular stopper 116, while the floating rod 92 is prevented from coming out from the second through hole 110. The stop is made by the head end surface of the floating rod 92 and the bolt 114.

連結部材106の第1貫通孔108、第3貫通孔112から突出して延在する第1大ロッド98、第2大ロッド100には、図5における縦方向の寸法が連結部材106に比して若干小さい載置用連結部材118が橋架されている。すなわち、図8に示すように、この載置用連結部材118には、第4貫通孔120及び第5貫通孔122が設けられており、第1大ロッド98、第2大ロッド100は、これら第4貫通孔120、第5貫通孔122にそれぞれ通されている。なお、載置用連結部材118と第1大ロッド98、第2大ロッド100との間にも図示しないベアリングが介装されており、該ベアリングは、第4貫通孔120、第5貫通孔122に嵌合された第3キャップ部材124、第4キャップ部材126によって封止されている。   The first large rod 98 and the second large rod 100 projecting from the first through hole 108 and the third through hole 112 of the connecting member 106 have a vertical dimension in FIG. A slightly small mounting connecting member 118 is bridged. That is, as shown in FIG. 8, the mounting connecting member 118 is provided with a fourth through hole 120 and a fifth through hole 122. The first large rod 98 and the second large rod 100 are The fourth through hole 120 and the fifth through hole 122 are respectively passed through. A bearing (not shown) is also interposed between the mounting connecting member 118 and the first large rod 98 and the second large rod 100, and the bearings include the fourth through hole 120 and the fifth through hole 122. It is sealed by the third cap member 124 and the fourth cap member 126 fitted to each other.

第1大ロッド98、第2大ロッド100は、載置用連結部材118の第4貫通孔120、第5貫通孔122から突出してさらに延在している。そして、各先端部には、コイルスプリング128a、128bを収容したケーシング130a、130bがそれぞれ設置されている。   The first large rod 98 and the second large rod 100 protrude from the fourth through hole 120 and the fifth through hole 122 of the mounting connecting member 118 and further extend. In addition, casings 130a and 130b accommodating coil springs 128a and 128b are installed at the respective front end portions.

ケーシング130a、130bは、それぞれ、第1大ロッド98、第2大ロッド100の側周壁に嵌合されて一端部が開口した円筒体状ボディ132a、132bと、第1大ロッド98、第2大ロッド100の頭部にボルト134a、134bを介して連結されて一端部が開口した円筒体状カバー部材136a、136bとを有し、該円筒体状カバー部材136a、136bの側周壁は、円筒体状ボディ132a、132bの側周壁を囲繞している。前記コイルスプリング128a、128bの各端部は、円筒体状ボディ132a、132bの底面及び円筒体状カバー部材136a、136bの天井面にそれぞれ着座している。   The casings 130a and 130b are respectively cylindrical bodies 132a and 132b that are fitted to the side peripheral walls of the first large rod 98 and the second large rod 100 and opened at one end, and the first large rod 98 and the second large rod. A cylindrical cover member 136a, 136b connected to the head of the rod 100 via bolts 134a, 134b and having one end opened, and the side peripheral walls of the cylindrical cover members 136a, 136b are cylindrical The surrounding walls of the shaped bodies 132a and 132b are surrounded. The ends of the coil springs 128a and 128b are respectively seated on the bottom surfaces of the cylindrical bodies 132a and 132b and the ceiling surfaces of the cylindrical cover members 136a and 136b.

連結部材106の上端面には、第1把持部材138が連結固定されている(図5参照)。図9に示すように、この第1把持部材138には、第2突出部14の形状に対応する形状の凹部140が設けられている。また、載置用連結部材118の上端面には、略コ字状型の整列用押圧部材142が設置されている(図5及び図9参照)。この整列用押圧部材142は、第1把持部材138を囲繞するように配設されており、その先端部は、第1把持部材138の先端部よりも突出している。このため、円筒体W2がセットされた際、第1把持部材138の先端部よりも整列用押圧部材142の先端部の方が先に円筒体W2に当接する。   A first gripping member 138 is connected and fixed to the upper end surface of the connecting member 106 (see FIG. 5). As shown in FIG. 9, the first grip member 138 is provided with a recess 140 having a shape corresponding to the shape of the second protrusion 14. Further, a substantially U-shaped alignment pressing member 142 is installed on the upper end surface of the mounting connecting member 118 (see FIGS. 5 and 9). The alignment pressing member 142 is disposed so as to surround the first gripping member 138, and the distal end portion thereof protrudes beyond the distal end portion of the first gripping member 138. For this reason, when the cylindrical body W2 is set, the distal end portion of the alignment pressing member 142 comes into contact with the cylindrical body W2 earlier than the distal end portion of the first gripping member 138.

後述するように、これら第1把持部材138、整列用押圧部材142は、ピストンロッド90(図5参照)が付勢されることに伴い、フローティングロッド92、第1大ロッド98及び第2大ロッド100を介して変位する。   As will be described later, the first gripping member 138 and the alignment pressing member 142 are provided with the floating rod 92, the first large rod 98, and the second large rod as the piston rod 90 (see FIG. 5) is biased. Displace through 100.

支持体30の図5における右端部、すなわち、整列シリンダ88及び水平押圧シリンダ70が連結固定された側の端部には、図5のX−X線矢視断面図である図10に示すように、冷却水を流通させるための4個のチューブ144a〜144dが管継手145を介してそれぞれ接続されている。一方、支持体30の内部には、冷却水を導入するための冷却水入口通路146、冷却水を排出するための冷却水出口通路148が設けられている。なお、支持体30の内部にはエア通路150も設けられており、該エア通路150には、管継手145を介して圧縮エア用チューブ(ともに図示せず)が接続されている。   As shown in FIG. 10, which is a cross-sectional view taken along the line XX in FIG. 5, the right end of the support 30 in FIG. In addition, four tubes 144 a to 144 d for circulating cooling water are connected to each other via a pipe joint 145. On the other hand, a cooling water inlet passage 146 for introducing cooling water and a cooling water outlet passage 148 for discharging cooling water are provided inside the support 30. An air passage 150 is also provided inside the support 30, and a compressed air tube (both not shown) is connected to the air passage 150 via a pipe joint 145.

支持体30の上端面に位置決め固定された前記支持用中子32は、第1中子部材152と第2中子部材154とからなる。円筒体W2の内周壁面は、このうちの第1中子部材152の湾曲上面に当接し、これにより該円筒体W2が摩擦撹拌接合用装置20に支持される。   The support core 32 positioned and fixed to the upper end surface of the support 30 includes a first core member 152 and a second core member 154. The inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 is in contact with the curved upper surface of the first core member 152, and thereby the cylindrical body W2 is supported by the friction stir welding apparatus 20.

支持体30の上端面に載置・連結された第2中子部材154の上端部には、傾斜して突出した凸部が設けられている。この凸部には、支持体30の長手方向に沿って挿入溝156が形成されている。   On the upper end portion of the second core member 154 placed and connected to the upper end surface of the support body 30, a convex portion that protrudes in an inclined manner is provided. An insertion groove 156 is formed in the convex portion along the longitudinal direction of the support 30.

また、第2中子部材154における挿入溝156の両側部には、第1通路158、第2通路160が設けられている(図10参照)。これら第1通路158、第2通路160は、第2中子部材154の図5における右端部から左端部に指向して延在する上部通路162と、この上部通路162の下方に設けられて第2中子部材154の図5における左端部で該上部通路162と連通する下部通路164とを有する。なお、下部通路164は、第2中子部材154の図5における左端部から右端部に指向して延在する。   A first passage 158 and a second passage 160 are provided on both sides of the insertion groove 156 in the second core member 154 (see FIG. 10). The first passage 158 and the second passage 160 are provided in an upper passage 162 extending from the right end portion to the left end portion in FIG. 5 of the second core member 154, and provided below the upper passage 162. 5 has a lower passage 164 communicating with the upper passage 162 at the left end portion in FIG. The lower passage 164 extends from the left end portion of the second core member 154 in FIG. 5 toward the right end portion.

第1通路158及び第2通路160を構成する各上部通路162は冷却水入口通路146に連通しており、その一方で、各下部通路164は冷却水出口通路148に連通している。すなわち、第1通路158及び第2通路160には、冷却水が流通される。   Each upper passage 162 constituting the first passage 158 and the second passage 160 communicates with the cooling water inlet passage 146, while each lower passage 164 communicates with the cooling water outlet passage 148. That is, the cooling water is circulated through the first passage 158 and the second passage 160.

第2中子部材154の上端面には、図5及び図9における右端部近傍に、前記挿入溝156を挟んで対向する位置に4本のピン166が立設されている。これらピン166のうち内側の2本は、第2把持部材168の湾曲凹部170に進入する。   Four pins 166 are erected on the upper end surface of the second core member 154 in the vicinity of the right end in FIGS. 5 and 9 at positions facing each other with the insertion groove 156 interposed therebetween. Two of these pins 166 enter the curved concave portion 170 of the second gripping member 168.

第1中子部材152は、第2中子部材154に設けられた挿入溝156に挿入・位置決め固定されている。この第1中子部材152におけるピン166の近傍には、第2中子部材154の内部に設けられた前記エア通路150に連通するエア噴出口174が設けられている。   The first core member 152 is inserted and positioned and fixed in an insertion groove 156 provided in the second core member 154. In the vicinity of the pin 166 in the first core member 152, an air outlet 174 communicating with the air passage 150 provided in the second core member 154 is provided.

このように、湾曲上面を有する第1中子部材152と、内部に冷却水が流通する第1通路158及び第2通路160を有する第2中子部材154とを別個の部材とすることにより、第1中子部材152及び第2中子部材154を各々容易に製作することができる。   Thus, by making the 1st core member 152 which has a curved upper surface, and the 2nd core member 154 which has the 1st passage 158 and the 2nd passage 160 in which cooling water circulates in the inside as a separate member, Each of the first core member 152 and the second core member 154 can be easily manufactured.

ここで、エア噴出口174から噴出された圧縮エアの圧力は、図示しない第1圧力センサによって常時モニタリングされる。その一方で、円筒体W2の第1凸部10a及び第3凸部10cの近傍における圧縮エアの圧力も、図示しない第2圧力センサによってモニタリングされる。後述するように、第2圧力センサ及び第1圧力センサによってモニタリングされた圧縮エアの圧力が比較されることにより、第1凸部10a及び第3凸部10cが離間した状態にあるか又は当接した状態にあるかが判定される。   Here, the pressure of the compressed air ejected from the air ejection port 174 is constantly monitored by a first pressure sensor (not shown). On the other hand, the pressure of the compressed air in the vicinity of the first convex portion 10a and the third convex portion 10c of the cylindrical body W2 is also monitored by a second pressure sensor (not shown). As will be described later, the pressures of the compressed air monitored by the second pressure sensor and the first pressure sensor are compared, so that the first convex portion 10a and the third convex portion 10c are in a separated state or in contact with each other. It is determined whether it is in the state.

図5及び図9に示すように、支持体30の上端面右端部には、固定盤176を介して把持シリンダ178が設置されている。この把持シリンダ178は、ピストンロッド180と、2本のガイド部材181a、181bとを有し(図9参照)、このうちのピストンロッド180には、押圧盤182が橋架されている。前記第2把持部材168は、この押圧盤182に連結されている。   As shown in FIGS. 5 and 9, a gripping cylinder 178 is installed on the right end portion of the upper end surface of the support 30 via a fixed platen 176. The gripping cylinder 178 includes a piston rod 180 and two guide members 181a and 181b (see FIG. 9), and a pressure plate 182 is bridged by the piston rod 180. The second gripping member 168 is connected to the pressing plate 182.

上記したように、第2把持部材168の先端部には、ピン166に対応する位置に湾曲凹部170が形成されている。また、この第2把持部材168には、第1突出部12の形状に対応する形状の凹部184が設けられている。   As described above, the curved recess 170 is formed at the tip of the second gripping member 168 at a position corresponding to the pin 166. The second gripping member 168 is provided with a recess 184 having a shape corresponding to the shape of the first protrusion 12.

また、図9における支持体30の上端面右端部には、第2中子部材154を間に挟んで対向する位置に、第1整列盤186、第2整列盤188が位置決め固定されている。   In addition, a first alignment plate 186 and a second alignment plate 188 are positioned and fixed to the right end portion of the upper end surface of the support 30 in FIG. 9 at positions facing each other with the second core member 154 interposed therebetween.

この摩擦撹拌接合用装置20は、以上の手段の他、図4及び図6に示すように、円筒体W2を押止するための第1押止手段190a、第2押止手段190bを有する。このうち、第1押止手段190aは、基台22に立設された支持盤192と、該支持盤192の平面部位上端面に載置・固定された上下動シリンダ194と、該上下動シリンダ194のピストンロッド196、及び支持盤192における柱状部位の上端部にリンク198、200を介して連結されたアーム部材202と、該アーム部材202の先端部に設置された押止部材204とを備える。この押止部材204の長手方向の寸法は、円筒体W2の長手方向の寸法と略同等である(図4参照)。   In addition to the above means, the friction stir welding apparatus 20 includes first and second holding means 190a and 190b for holding the cylindrical body W2, as shown in FIGS. Among these, the first pressing means 190 a includes a support plate 192 erected on the base 22, a vertical motion cylinder 194 placed and fixed on the upper end surface of the planar portion of the support plate 192, and the vertical motion cylinder 194 includes a piston rod 196, an arm member 202 connected to the upper end portion of the columnar portion of the support plate 192 via links 198, 200, and a pressing member 204 installed at the distal end portion of the arm member 202. . The longitudinal dimension of the retaining member 204 is substantially the same as the longitudinal dimension of the cylindrical body W2 (see FIG. 4).

残余の第2押止手段190bは第1押止手段190aと同一構成であり、従って、第1押止手段190aと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。   The remaining second pressing means 190b has the same configuration as that of the first pressing means 190a. Therefore, the same components as those of the first pressing means 190a are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.

第1押止手段190a及び第2押止手段190bの各押止部材204が円筒体W2を押止した際には、両押止部材204の間に間隙210が形成される。この間隙210には、円筒体W2の端面同士が当接した箇所を接合するための摩擦撹拌接合用工具250が挿入される。   When the pressing members 204 of the first pressing means 190a and the second pressing means 190b hold the cylindrical body W2, a gap 210 is formed between the both pressing members 204. A friction stir welding tool 250 for joining the portions where the end faces of the cylindrical body W2 are in contact with each other is inserted into the gap 210.

なお、この摩擦撹拌接合用工具250は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された回転体252(図4参照)と、該回転体252の先端部に設けられたプローブ254とを有する。なお、前記スピンドルは、スピンドルカバー256内に収容されている。   The friction stir welding tool 250 includes a rotating body 252 (see FIG. 4) fixed to a spindle of a friction stir welding apparatus (not shown), and a probe 254 provided at the tip of the rotating body 252. The spindle is accommodated in a spindle cover 256.

このスピンドルカバー256の一側面にはステー258が設置されており、このステー258には、ロータリアクチュエータ260が支持固定されている。また、ステー258の凹部には、図示しない通路が内部に設けられた箱型の継手262が挿入されており、この継手262には、回転体252に向けて噴出される冷却用の圧縮エアを送気するためのエア導入チューブ264と、冷却用エア噴出管266とが接続されている。   A stay 258 is installed on one side surface of the spindle cover 256, and a rotary actuator 260 is supported and fixed to the stay 258. In addition, a box-shaped joint 262 having a passage (not shown) provided therein is inserted into the recess of the stay 258, and compressed air for cooling that is jetted toward the rotating body 252 is inserted into the joint 262. An air introduction tube 264 for supplying air and a cooling air jet tube 266 are connected.

本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置20は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。   The friction stir welding apparatus 20 according to the present embodiment is basically configured as described above. Next, the function and effect will be described.

この摩擦撹拌接合用装置20は、図示しない摩擦撹拌接合装置に設置されて使用される。まず、摩擦撹拌接合作業に先立ち、チューブ144b、144dを介して冷却水が供給される。   The friction stir welding apparatus 20 is installed and used in a friction stir welding apparatus (not shown). First, prior to the friction stir welding operation, cooling water is supplied through the tubes 144b and 144d.

供給された冷却水は、支持体30に設けられた冷却水入口通路146(図10参照)を経由して、第2中子部材154に設けられた第1通路158、第2通路160を構成する各上部通路162に導入される。冷却水は、さらに、第2中子部材154の図5における右端部から左端部に指向して流通した後、該左端部にて各下部通路164に移動し、該下部通路164に沿って第2中子部材154の図5における左端部から右端部に指向して流通する。   The supplied cooling water constitutes a first passage 158 and a second passage 160 provided in the second core member 154 via a cooling water inlet passage 146 (see FIG. 10) provided in the support 30. Are introduced into each upper passage 162. The cooling water further circulates from the right end portion to the left end portion in FIG. 5 of the second core member 154 and then moves to each lower passage 164 at the left end portion. The two core members 154 circulate from the left end to the right end in FIG.

各下部通路164を流通した冷却水は、支持体30に設けられた冷却水出口通路148(図10参照)を経由した後、チューブ144a、144cを介して摩擦撹拌接合用装置20の外部へと排出される。   The cooling water flowing through each lower passage 164 passes through the cooling water outlet passage 148 (see FIG. 10) provided in the support 30 and then goes out of the friction stir welding apparatus 20 through the tubes 144a and 144c. Discharged.

また、図示しない前記圧縮エア用チューブを介して圧縮エアを供給する。この圧縮エアは、支持体30及び第2中子部材154の内部のエア通路172を通過して、第1中子部材152に設けられたエア噴出口174から排出される。   Further, compressed air is supplied through the compressed air tube (not shown). The compressed air passes through the air passage 172 inside the support 30 and the second core member 154 and is discharged from an air jet outlet 174 provided in the first core member 152.

上記のようにして冷却水及び圧縮エアを第2中子部材154の内部に流通させるようにした後、第1突出部12及び第2突出部14が形成された円筒体W2(図2参照)の内部に、第1突出部12を先頭にして支持用中子32(図4及び図5参照)を通す。そして、該円筒体W2を支持用中子32に載置し、該支持用中子32を構成する第1中子部材152の湾曲上面に円筒体W2の内周壁を当接させる。   After the cooling water and the compressed air are circulated in the second core member 154 as described above, the cylindrical body W2 in which the first protrusion 12 and the second protrusion 14 are formed (see FIG. 2). The support core 32 (see FIG. 4 and FIG. 5) is passed through the inside with the first projecting portion 12 at the top. Then, the cylindrical body W2 is placed on the supporting core 32, and the inner peripheral wall of the cylindrical body W2 is brought into contact with the curved upper surface of the first core member 152 constituting the supporting core 32.

この場合、支持用中子32の長手方向は、摩擦撹拌接合用工具250の変位方向と平行である。従って、円筒体W2を摩擦撹拌接合用工具250の変位方向に沿ってセットすることができる。このため、円筒体W2を支持用中子32にセットした後に摩擦撹拌接合用工具250の変位方向に整合させるための位置合わせ等を行う必要がないので、摩擦撹拌接合作業を迅速に行うことができる。   In this case, the longitudinal direction of the support core 32 is parallel to the displacement direction of the friction stir welding tool 250. Therefore, the cylindrical body W2 can be set along the displacement direction of the friction stir welding tool 250. For this reason, it is not necessary to perform alignment or the like for aligning in the displacement direction of the friction stir welding tool 250 after the cylindrical body W2 is set on the support core 32, so that the friction stir welding operation can be performed quickly. it can.

そして、円筒体W2を支持用中子32に沿って変位させ、該円筒体W2の一端面の下方をストッパ部材40に当接させるとともに、該一端面の上方を第1整列盤186及び第2整列盤188に当接させる。   Then, the cylindrical body W2 is displaced along the supporting core 32, the lower end of the one end surface of the cylindrical body W2 is brought into contact with the stopper member 40, and the first alignment plate 186 and the second upper end are disposed above the one end surface. It abuts on the alignment board 188.

円筒体W2を変位させる際、鉛直押圧アーム308は、コイルスプリング314が伸張することに伴って屈曲部を支点として回動動作する。従って、鉛直押圧アーム308が円筒体W2の内周壁面を押止することはない。換言すれば、鉛直押圧アーム308を設けることによって円筒体W2が摩擦撹拌接合用装置20にセットできなくなることはない。   When the cylindrical body W2 is displaced, the vertical pressing arm 308 rotates about the bent portion as the coil spring 314 extends. Therefore, the vertical pressing arm 308 does not hold the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2. In other words, the provision of the vertical pressing arm 308 does not prevent the cylindrical body W2 from being set in the friction stir welding apparatus 20.

円筒体W2の変位が終了すると、コイルスプリング314が収縮することに伴って、鉛直押圧アーム308が屈曲部を支点として回動動作する。これにより、鉛直押圧アーム308が元の位置に戻る。   When the displacement of the cylindrical body W2 is completed, the vertical pressing arm 308 rotates about the bent portion as the coil spring 314 contracts. As a result, the vertical pressing arm 308 returns to the original position.

次に、変位用シリンダ48を付勢して、ピストンロッド50を前進動作させる。これに追従して位置決め用ブラケット46が押圧されることに伴い、係合用ブラケット44、ひいては第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28がレール42に案内されて変位する。   Next, the displacement cylinder 48 is urged to move the piston rod 50 forward. Following this, as the positioning bracket 46 is pressed, the engaging bracket 44, and thus the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are guided by the rail 42 and displaced.

このようにして係合用ブラケット44が図6に破線で示す位置から実線で示す位置まで変位した場合、位置決め用ブラケット46が停止盤56に当接する。これにより第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28のそれ以上の変位が抑止され、支持体30の下方における所定の箇所に位置決めされる。   In this way, when the engaging bracket 44 is displaced from the position indicated by the broken line in FIG. 6 to the position indicated by the solid line, the positioning bracket 46 contacts the stop board 56. Thereby, the further displacement of the 1st support natural lock cylinder 26 and the 2nd support natural lock cylinder 28 is suppressed, and it positions in the predetermined location under the support body 30. FIG.

なお、この変位の際、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28の各支持用ロッド58、60は下死点に位置しているので、該支持用ロッド58、60が支持体30に当接することはない。このように、第2支持手段を第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28とすることにより、支持用ロッド58、60が支持体30に当接することを回避することができる。   During this displacement, the support rods 58 and 60 of the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are located at the bottom dead center, so that the support rods 58 and 60 are supported. There is no contact with the body 30. Thus, by using the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 as the second support means, it is possible to avoid the support rods 58 and 60 from coming into contact with the support 30.

次に、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28を付勢し、各支持用ロッド58、60を支持体30に指向して前進動作させる。すなわち、各支持用ロッド58、60は、図6における上方に指向して変位し、下方から支持体30を支持する。これにより、支持体30、ひいては円筒体W2が、柱状部材24、第1支持ナチュラルロックシリンダ26及び第2支持ナチュラルロックシリンダ28によって両端部から支持される。   Next, the first support natural lock cylinder 26 and the second support natural lock cylinder 28 are energized, and the support rods 58 and 60 are moved forward toward the support 30. That is, the support rods 58 and 60 are displaced upward in FIG. 6 and support the support 30 from below. Thereby, the support body 30 and by extension the cylindrical body W2 are supported from both ends by the columnar member 24, the first support natural lock cylinder 26, and the second support natural lock cylinder 28.

次に、第1押止手段190a、第2押止手段190b(図4参照)の各上下動シリンダ194を付勢して、ピストンロッド196を上昇動作させる。これに伴い、アーム部材202がリンク198、200との結合箇所を支点として円筒体W2に指向して傾動動作し、最終的に、押止部材204が円筒体W2の外周壁面に当接する(図4、図6及び図10参照)。   Next, the vertical movement cylinders 194 of the first pressing means 190a and the second pressing means 190b (see FIG. 4) are urged to raise the piston rod 196. Along with this, the arm member 202 tilts toward the cylindrical body W2 with the connection point with the links 198 and 200 as a fulcrum, and finally the pressing member 204 comes into contact with the outer peripheral wall surface of the cylindrical body W2 (FIG. 4, see FIG. 6 and FIG.

その後、ピストンロッド196の圧が低減され、その結果、押止部材204が円筒体W2の外周壁部面に小さな押圧力で載置された状態となる。最終的に、押止部材204の押止力に比してコイルスプリング314の弾発付勢力が大きくなる。   Thereafter, the pressure of the piston rod 196 is reduced, and as a result, the pressing member 204 is placed on the outer peripheral wall surface of the cylindrical body W2 with a small pressing force. Eventually, the elastic biasing force of the coil spring 314 becomes larger than the pressing force of the pressing member 204.

以上により、円筒体W2は、上方の内周壁面が支持用中子32上に載置されるとともに、下方の内周壁面が鉛直押圧アーム308の長尺部304の頭部によって押圧されるようになる。上記したように、該円筒体W2の外周壁面上に載置された押止部材204の押止力に比してコイルスプリング314の弾発付勢力が大きいため、円筒体W2は鉛直下方に指向して若干伸張される。これにより、円筒体W2の断面が水平方向に長尺な楕円形状となることを回避することができる。また、第1凸部10aと第3凸部10c同士、又は、第2凸部10bと第4凸部同士が重畳している場合、前記の伸張に伴ってその重畳状態が若干解消される。   As described above, in the cylindrical body W2, the upper inner peripheral wall surface is placed on the supporting core 32, and the lower inner peripheral wall surface is pressed by the head of the long portion 304 of the vertical pressing arm 308. become. As described above, since the elastic urging force of the coil spring 314 is larger than the pressing force of the pressing member 204 placed on the outer peripheral wall surface of the cylindrical body W2, the cylindrical body W2 is directed vertically downward. And stretched slightly. Thereby, it can avoid that the cross section of the cylindrical body W2 becomes an ellipse shape long in a horizontal direction. Moreover, when the 1st convex part 10a and the 3rd convex part 10c, or the 2nd convex part 10b and the 4th convex part have overlapped, the superimposition state is a little canceled with the said expansion | extension.

次に、水平押圧シリンダ70(図5参照)を付勢して、ピストンロッド72を前進動作させる。この前進動作に伴って、該ピストンロッド72の頭部に連結されたカム74(図7参照)が前進動作する。   Next, the horizontal pressing cylinder 70 (see FIG. 5) is urged to move the piston rod 72 forward. With this forward movement, the cam 74 (see FIG. 7) connected to the head of the piston rod 72 moves forward.

カム74が前進動作すると、該カム74の上端面の係合溝80a〜80cが変位することに伴い、該係合溝80a〜80cに係合した突起部82a〜82cが押圧される。これにより該突起部82a〜82cが係合溝80a〜80c内に案内されながら摺動することに追従して、図7に破線で示すように、小ロッド78a〜78cが、カム74の前進動作方向と直交する方向に前進動作する。最終的に、小ロッド78a、78cと、小ロッド78bの各先端部に連結された押圧部材86a、86bが円筒体W2の内周壁面を水平方向に指向して押圧する。この際、押圧バー400a、400bの各長尺部406が円筒体W2の内周壁面によって押圧され、押圧部材86a、86b側に指向して回動動作する。この際、各コイルスプリング412が伸張する。   When the cam 74 moves forward, the protrusions 82a to 82c engaged with the engagement grooves 80a to 80c are pressed as the engagement grooves 80a to 80c on the upper end surface of the cam 74 are displaced. As a result, the small rods 78a to 78c are moved forward by the cam 74 as shown by broken lines in FIG. 7 following the sliding of the protrusions 82a to 82c while being guided into the engaging grooves 80a to 80c. It moves forward in a direction perpendicular to the direction. Finally, the small rods 78a and 78c and the pressing members 86a and 86b connected to the tip portions of the small rod 78b press the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 in the horizontal direction. At this time, the long portions 406 of the pressing bars 400a and 400b are pressed by the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2, and rotate toward the pressing members 86a and 86b. At this time, each coil spring 412 extends.

この押圧によって、円筒体W2が僅かに拡径する。換言すれば、当接した端面同士が僅かに離間する。円筒体W2の第1凸部10aと第3凸部10c同士、又は、第2凸部10bと第4凸部10d同士が重畳している場合、この離間によって重畳状態が解消される。また、円筒体W2が水平方向に伸張するので、円筒体W2の断面が鉛直方向に長尺な楕円形状となることを回避することもできる。   By this pressing, the cylindrical body W2 is slightly expanded in diameter. In other words, the contacted end surfaces are slightly separated from each other. When the first protrusions 10a and the third protrusions 10c of the cylindrical body W2 or the second protrusions 10b and the fourth protrusions 10d overlap each other, the overlapping state is canceled by this separation. Further, since the cylindrical body W2 extends in the horizontal direction, it can be avoided that the cross section of the cylindrical body W2 has an elliptical shape elongated in the vertical direction.

重畳状態を解消した後、ピストンロッド72を後退動作させることによって押圧部材86a、86bを後退動作させれば、円筒体W2が縮径し、第1凸部10aと第3凸部10c同士、第2凸部10bと第4凸部10d同士が重畳することなく当接して、第1突出部12、第2突出部14が形成される。これに伴い、円筒体W2の直径が大きくなる。換言すれば、円筒体W2が拡径される。   If the pressing members 86a and 86b are moved backward by moving the piston rod 72 backward after the overlapped state is eliminated, the cylindrical body W2 is reduced in diameter, and the first convex portion 10a and the third convex portion 10c are The 2nd convex part 10b and the 4th convex part 10d contact | abut without overlapping, and the 1st protrusion part 12 and the 2nd protrusion part 14 are formed. Along with this, the diameter of the cylindrical body W2 increases. In other words, the diameter of the cylindrical body W2 is increased.

このように、本実施の形態においては、円筒体W2の内周壁面を鉛直方向及び水平方向に指向して押圧するようにしている。これにより、円筒体W2の断面が水平方向又は鉛直方向に長尺な楕円形状となることが回避されるので、結局、真円度の高いホイールリムを得ることができる。   Thus, in the present embodiment, the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 is directed and pressed in the vertical direction and the horizontal direction. Thereby, since it is avoided that the cross section of the cylindrical body W2 becomes an elliptical shape that is long in the horizontal direction or the vertical direction, a wheel rim with high roundness can be obtained after all.

第1凸部10aと第3凸部10cの端面同士が離間しているか否かは、エア噴出口174から噴出される圧縮エアにて確認することができる。端面同士が当接して間隙が存在しない場合、圧縮エアは、第1突出部12に遮断されて上昇しない。このため、第1突出部12の近傍で前記第2圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力は、エア噴出口174の近傍で前記第1圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力に比して大きくなる。   Whether or not the end surfaces of the first convex portion 10a and the third convex portion 10c are separated can be confirmed by compressed air ejected from the air ejection port 174. When the end surfaces are in contact with each other and there is no gap, the compressed air is blocked by the first protrusion 12 and does not rise. For this reason, the pressure of the compressed air monitored by the second pressure sensor in the vicinity of the first protrusion 12 is compared with the pressure of the compressed air monitored by the first pressure sensor in the vicinity of the air outlet 174. growing.

これに対し、第1凸部10aと第3凸部10cの端面同士が離間して間隙が存在する場合、圧縮エアは、該間隙を通過して上昇する。この場合、前記第2圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力は、前記第1圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力と略同等となる。   On the other hand, when the end surfaces of the first convex portion 10a and the third convex portion 10c are separated from each other and there is a gap, the compressed air rises through the gap. In this case, the pressure of the compressed air monitored by the second pressure sensor is substantially equal to the pressure of the compressed air monitored by the first pressure sensor.

このようにして第1圧力センサ及び第2圧力センサでモニタリングされる圧縮エアの圧力を比較することにより、第1凸部10aと第3凸部10cの端面同士が離間しているか又は当接しているかを確実に検知することができる。端面同士が離間して間隙が存在する場合、ピストンロッド72をさらに後退動作させればよい。   In this way, by comparing the pressures of the compressed air monitored by the first pressure sensor and the second pressure sensor, the end surfaces of the first convex portion 10a and the third convex portion 10c are separated from or in contact with each other. It can be reliably detected. When the end surfaces are separated from each other and there is a gap, the piston rod 72 may be further retracted.

ここで、押圧部材86a、86bが後退動作しても、円筒体W2が上記したように拡径されているので、押圧バー400a、400bの各長尺部406が円筒体W2の内周壁面に当接した状態が保持される。すなわち、円筒体W2の内周壁は、各コイルスプリング412の弾発付勢により、押圧バー400a、400bの各長尺部406によって水平方向に指向して押圧される。このように、円筒体W2が内周壁側から水平方向に押圧されることにより、該円筒体W2がその円周方向、すなわち、図6及び図10に示す矢印Z方向に指向して周回動作することが阻止される。   Here, even if the pressing members 86a and 86b are retracted, the cylindrical body W2 is expanded in diameter as described above, so that the long portions 406 of the pressing bars 400a and 400b are formed on the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2. The contact state is maintained. That is, the inner peripheral wall of the cylindrical body W2 is pressed in the horizontal direction by the long portions 406 of the pressing bars 400a and 400b by the elastic urging force of the coil springs 412. In this way, when the cylindrical body W2 is pressed in the horizontal direction from the inner peripheral wall side, the cylindrical body W2 orbits in the circumferential direction, that is, in the direction of the arrow Z shown in FIGS. That is blocked.

なお、この作業が終了した時点では、図11に示すように、第1凸部10aと第3凸部10cの先端部同士、第2凸部10bと第4凸部10dの先端部同士が接合方向に沿って位置ずれを起こしていてもよい。また、円筒体W2における第1突出部12側の端面が第1整列盤186、第2整列盤188から離間していてもよい。   At the end of this operation, as shown in FIG. 11, the tip portions of the first convex portion 10a and the third convex portion 10c, and the tip portions of the second convex portion 10b and the fourth convex portion 10d are joined together. A positional deviation may occur along the direction. Further, the end surface of the cylindrical body W2 on the first projecting portion 12 side may be separated from the first alignment plate 186 and the second alignment plate 188.

次に、整列シリンダ88を付勢して、ピストンロッド90を介してフローティングロッド92を図5における右方に指向して後退動作させる。これに伴って後退動作する第1大ロッド98(図8参照)、第2大ロッド100に追従して、連結部材106及び載置用連結部材118、ひいては第1把持部材138及び整列用押圧部材142が図5における右方に変位する。   Next, the alignment cylinder 88 is energized, and the floating rod 92 is moved backward through the piston rod 90 toward the right in FIG. Accordingly, the first large rod 98 (see FIG. 8) and the second large rod 100, which move backward, follow the connection member 106 and the mounting connection member 118, and thus the first holding member 138 and the alignment pressing member. 142 is displaced to the right in FIG.

上記したように、第1把持部材138の先端部よりも整列用押圧部材142の先端部の方が円筒体W2に近接する。このため、円筒体W2の端面には、整列用押圧部材142の先端部がまず当接する。   As described above, the tip of the alignment pressing member 142 is closer to the cylindrical body W2 than the tip of the first gripping member 138. For this reason, the tip of the alignment pressing member 142 first comes into contact with the end surface of the cylindrical body W2.

円筒体W2の端面は、整列用押圧部材142に押圧されることにより、第1整列盤186、第2整列盤188に指向して変位する。そして、例えば、第1凸部10aが第3凸部10cに先行して変位する場合、第1凸部10aが設けられている側の端面が第1整列盤186に当接することによって変位が停止する。この状態で、整列用押圧部材142の変位がさらに続行されると、最終的に、第3凸部10cが設けられている側の端面が第2整列盤188に当接する。これにより第3凸部10cが設けられている側の端面の変位が停止して、円筒体W2の両端面が整列する。換言すれば、円筒体W2の両端面が面一となる。勿論、この整列に伴って整列用押圧部材142の変位も停止する。   The end surface of the cylindrical body W2 is displaced toward the first alignment plate 186 and the second alignment plate 188 by being pressed by the alignment pressing member 142. For example, when the first convex portion 10a is displaced prior to the third convex portion 10c, the displacement is stopped when the end surface on the side where the first convex portion 10a is provided contacts the first alignment board 186. To do. If the displacement of the alignment pressing member 142 is further continued in this state, the end surface on the side where the third convex portion 10 c is provided finally comes into contact with the second alignment plate 188. Thereby, the displacement of the end surface on the side where the third convex portion 10c is provided stops, and both end surfaces of the cylindrical body W2 are aligned. In other words, both end surfaces of the cylindrical body W2 are flush with each other. Of course, along with this alignment, the displacement of the alignment pressing member 142 also stops.

ピストンロッド90及びフローティングロッド92(ともに図8参照)の後退動作は、さらに続行される。この際、整列用押圧部材142が円筒体W2の端面に押止されているので、載置用連結部材118及び整列用押圧部材142が変位することはない。   The backward movement of the piston rod 90 and the floating rod 92 (both see FIG. 8) is further continued. At this time, since the alignment pressing member 142 is held against the end surface of the cylindrical body W2, the placement connecting member 118 and the alignment pressing member 142 are not displaced.

一方、第1大ロッド98、第2大ロッド100は、ボルト134a、134b及び円筒体状カバー部材136a、136bを介して、ケーシング130に収容されたコイルスプリング128a、128bを押圧・収縮させる。この収縮分が第1大ロッド98及び第2大ロッド100のさらなるストロークとなり、結局、連結部材106、ひいては第1把持部材138のさらなる変位量となる。   On the other hand, the first large rod 98 and the second large rod 100 press and contract the coil springs 128a and 128b accommodated in the casing 130 via the bolts 134a and 134b and the cylindrical cover members 136a and 136b. This contraction becomes a further stroke of the first large rod 98 and the second large rod 100, and eventually a further displacement amount of the connecting member 106, and hence the first gripping member 138.

このようにして第1把持部材138が変位した結果、凹部140に第2突出部14が嵌合する。上記したような重畳解除作業及び端面位置合わせ作業が施されているので、凹部140に嵌合した第2突出部14において、第2凸部10bと第4凸部10dとが重畳していることはなく、また、これら第2凸部10bと第4凸部10dの先端部同士が位置ずれしていることもない。   As a result of the displacement of the first gripping member 138 in this way, the second protrusion 14 is fitted into the recess 140. Since the superposition cancellation work and the end face alignment work as described above are performed, the second convex part 10b and the fourth convex part 10d are superposed on the second projecting part 14 fitted in the concave part 140. In addition, the tip portions of the second convex portion 10b and the fourth convex portion 10d are not misaligned.

次に、把持シリンダ178を付勢して、ピストンロッド180を介して押圧盤182及び第2把持部材168を図5及び図9における左方に変位させる。最終的に、図9に示すように、第2把持部材168の湾曲凹部170にピン166が進入するとともに、凹部184に第1突出部12が嵌合する。勿論、第1突出部12においても、第1凸部10aと第3凸部10c同士が重畳していることはなく、また、これら第1凸部10aと第3凸部10cの先端部同士が位置ずれしていることもない。   Next, the gripping cylinder 178 is energized to displace the pressing plate 182 and the second gripping member 168 to the left in FIGS. 5 and 9 via the piston rod 180. Finally, as shown in FIG. 9, the pin 166 enters the curved recess 170 of the second gripping member 168, and the first protrusion 12 is fitted into the recess 184. Of course, also in the 1st protrusion part 12, the 1st convex part 10a and the 3rd convex part 10c do not overlap, and the front-end | tip parts of these 1st convex part 10a and the 3rd convex part 10c are mutually. There is no misalignment.

以上のように第1突出部12及び第2突出部14が第2把持部材168及び第1把持部材138の各凹部140、184にそれぞれ嵌合することに伴って、円筒体W2が第1把持部材138及び第2把持部材168に把持される。   As described above, the first protrusion 12 and the second protrusion 14 are fitted in the recesses 140 and 184 of the second gripping member 168 and the first gripping member 138, respectively. It is gripped by the member 138 and the second gripping member 168.

次に、ピストンロッド196に圧を再度加え、押止部材204で円筒体W2の外周壁面を押圧する。これにより、円筒体W2は、押止部材204にて外周壁面側から押圧され、且つ支持用中子32にて内周壁面側から押圧されるに至る。換言すれば、円筒体W2は、支持用中子32及び押止部材204に挟持され、このために該円筒体W2が開いて板材形状に戻ることが確実に阻止される。   Next, pressure is again applied to the piston rod 196, and the outer peripheral wall surface of the cylindrical body W2 is pressed by the holding member 204. Thereby, the cylindrical body W2 is pressed from the outer peripheral wall surface side by the pressing member 204 and is pressed from the inner peripheral wall surface side by the supporting core 32. In other words, the cylindrical body W2 is sandwiched between the supporting core 32 and the pressing member 204, and this prevents the cylindrical body W2 from being opened and returning to the plate shape.

この状態で、摩擦撹拌接合用工具250にて、円筒体W2における直線状の当接端面が摩擦撹拌接合される。   In this state, with the friction stir welding tool 250, the linear contact end face of the cylindrical body W2 is friction stir welded.

なお、摩擦撹拌接合に先立ち、回転体252に指向して冷却用の圧縮エアが噴出される。具体的には、ロータリアクチュエータ260の作用下に継手262が図4における仮想線に示す位置から回動動作し、その結果、冷却用エア噴出管266の湾曲した先端部が回転体252に対向する。この状態で、図示しない圧縮エア源から圧縮エアが供給され、該圧縮エアは、エア導入チューブ264、継手262及び冷却用エア噴出管266を介して回転体252に指向して噴出される。   Prior to friction stir welding, compressed air for cooling is jetted toward the rotating body 252. Specifically, the joint 262 rotates from the position indicated by the phantom line in FIG. 4 under the action of the rotary actuator 260, and as a result, the curved tip of the cooling air ejection pipe 266 faces the rotating body 252. . In this state, compressed air is supplied from a compressed air source (not shown), and the compressed air is ejected toward the rotating body 252 via the air introduction tube 264, the joint 262, and the cooling air ejection pipe 266.

次に、摩擦撹拌接合用工具250を押止部材204同士の間隙210に挿入して回転体252を回転付勢した後、プローブ254を第1突出部12の任意の位置に摺接させる。この摺接に伴って摩擦熱が発生し、第1突出部12におけるプローブ254の当接箇所が軟化することにより該プローブ254の先端部が第1突出部12に埋没する。   Next, after the friction stir welding tool 250 is inserted into the gap 210 between the holding members 204 and the rotating body 252 is urged to rotate, the probe 254 is brought into sliding contact with an arbitrary position of the first projecting portion 12. As the sliding contact occurs, frictional heat is generated, and the contact portion of the probe 254 in the first protrusion 12 is softened, so that the tip of the probe 254 is buried in the first protrusion 12.

次に、回転体252の回転付勢を続行した状態で、摩擦撹拌接合用工具250を第2突出部14に指向して移動させる。この際、軟化した円筒体W2における当接箇所の肉は、プローブ254にて撹拌されることに伴って塑性流動し、該プローブ254が移動した後に冷却固化することに伴って固相接合する。この現象が逐次的に繰り返されることにより、円筒体W2の当接箇所が一体的に固相接合されるに至る。   Next, the friction stir welding tool 250 is moved toward the second protrusion 14 in a state where the rotation urging of the rotating body 252 is continued. At this time, the flesh of the abutted portion of the softened cylindrical body W2 plastically flows as it is stirred by the probe 254, and solid-phase bonding occurs as the probe 254 moves and cools and solidifies. By repeating this phenomenon sequentially, the contact portion of the cylindrical body W2 is integrally solid-phase bonded.

なお、基台22の底部が傾斜しているため、円筒体W2も、水平方向に対して傾斜している。このため、摩擦撹拌接合用工具250が移動する際、該円筒体W2とプローブ254との接触面積は、該円筒体W2が水平に支持されている場合に比して小さくなる。このため、プローブ254に対する負荷を小さくすることができる。   Since the bottom of the base 22 is inclined, the cylindrical body W2 is also inclined with respect to the horizontal direction. For this reason, when the friction stir welding tool 250 moves, the contact area between the cylindrical body W2 and the probe 254 becomes smaller than when the cylindrical body W2 is supported horizontally. For this reason, the load on the probe 254 can be reduced.

また、摩擦撹拌接合用工具250が移動する際、該摩擦撹拌接合用工具250は、図示しない摩擦撹拌接合装置の作用下に、円筒体W2の傾斜に合わせて徐々に下降動作する。すなわち、プローブ254が円筒体W2から離脱することはない。   Further, when the friction stir welding tool 250 moves, the friction stir welding tool 250 gradually moves downward in accordance with the inclination of the cylindrical body W2 under the action of a friction stir welding apparatus (not shown). That is, the probe 254 never leaves the cylindrical body W2.

この場合、上記したように、円筒体W2に第1突出部12及び第2突出部14を設け、これら第1突出部12及び第2突出部14を第1把持部材138及び第2把持部材168により把持し、さらに、該円筒体W2を支持用中子32及び押止部材204で挟持するようにしている。このため、円筒体W2が開いて板材形状に戻ることを確実に阻止することができ、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。   In this case, as described above, the first protrusion 12 and the second protrusion 14 are provided on the cylindrical body W2, and the first protrusion 12 and the second protrusion 14 are provided as the first grip member 138 and the second grip member 168, respectively. Further, the cylindrical body W2 is sandwiched between the supporting core 32 and the pressing member 204. For this reason, it can prevent reliably that cylindrical body W2 opens and returns to plate-like shape, and can perform friction stir welding easily.

また、第1突出部12においては、第1凸部10aと第3凸部10c同士の重畳も接合方向に沿う位置ずれもない。勿論、第2突出部14においても、第2凸部10bと第4凸部10d同士の重畳も接合方向に沿う位置ずれもない。さらに、円筒体W2の真円度が高いので、端面同士は、鉛直方向においても全体にわたって位置ずれを起こすことなく当接している。このため、上記の摩擦撹拌接合作業を行うことにより、所定の直径及び長さを有するホイールリムを確実に、しかも、効率よく製作することができる。すなわち、寸法精度が極めて良好なホイールリムを得ることができる。   Moreover, in the 1st protrusion part 12, neither the 1st convex part 10a and the 3rd convex part 10c overlap, nor the position shift | offset | difference along a joining direction. Of course, also in the 2nd protrusion part 14, there is neither the superposition of the 2nd convex part 10b and the 4th convex part 10d, nor the position shift along a joining direction. Furthermore, since the roundness of the cylindrical body W2 is high, the end faces are in contact with each other without causing any positional deviation in the vertical direction. For this reason, by performing the above-described friction stir welding operation, a wheel rim having a predetermined diameter and length can be reliably and efficiently manufactured. That is, a wheel rim with extremely good dimensional accuracy can be obtained.

しかも、摩擦撹拌接合によれば、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、従って、仕上げ作業が不要となる。このため、外観が良好なホイールリムを効率よく製作することができる。   In addition, according to the friction stir welding, it is possible to join the contact points without forming a raised portion, and thus no finishing work is required. For this reason, a wheel rim having a good appearance can be efficiently manufactured.

その上、端面同士の鉛直方向に沿う位置ずれがほとんどない。従って、接合部に空洞が生じることを回避することもできる。   In addition, there is almost no positional deviation along the vertical direction between the end faces. Therefore, it is possible to avoid the formation of a cavity in the joint.

さらにまた、押圧バー400a、400bの各長尺部406で円筒体W2を内周壁側から押圧することによって円筒体W2が周回動作することを阻止しているので、摩擦撹拌接合用工具250のプローブ254が当接箇所に確実に埋没される。このため、当接した端面同士が良好に撹拌され、結局、未接合部が生じることを回避することができる。   Furthermore, since the cylindrical body W2 is prevented from rotating by pressing the cylindrical body W2 from the inner peripheral wall side with the long portions 406 of the pressing bars 400a, 400b, the probe of the friction stir welding tool 250 254 is securely buried in the contact portion. For this reason, it can avoid that the contacted end surfaces are stirred well and an unjoined part arises after all.

以上のようにして摩擦撹拌接合作業が遂行される間、円筒体W2にプローブ254が摺接することに伴って、該円筒体W2に摩擦熱及び加工熱が発生する。これらの熱は、支持用中子32に伝達される。   While the friction stir welding operation is performed as described above, frictional heat and machining heat are generated in the cylindrical body W2 as the probe 254 comes into sliding contact with the cylindrical body W2. These heats are transmitted to the support core 32.

ここで、支持用中子32を構成する第2中子部材154の内部には、上記したように冷却水が流通されている。このため、第1中子部材152を介して第2中子部材154に伝達された熱は、冷却水によって速やかに除去される。これにより、支持用中子32が所定の温度、例えば、50℃を上回ることのないように制御される。このため、円筒体W2の温度が上昇することも抑制されるので、摩擦撹拌接合の最中に該円筒体W2にバリが発生することを回避することもできる。   Here, the cooling water is circulated in the second core member 154 constituting the support core 32 as described above. For this reason, the heat transmitted to the second core member 154 via the first core member 152 is quickly removed by the cooling water. Thus, the supporting core 32 is controlled so as not to exceed a predetermined temperature, for example, 50 ° C. For this reason, since it is suppressed that the temperature of the cylindrical body W2 rises, it can also avoid that a burr | flash generate | occur | produces in this cylindrical body W2 during the friction stir welding.

また、摩擦撹拌接合を行うプローブ254も、冷却用エア噴出管266から噴出された圧縮エアによって冷却されている。これにより、回転体252が特に円筒体W2の外周壁面に指向して熱膨張を起こすことを回避することができる。このため、プローブ254の埋没量が略一定となるので、寸法精度が良好な製品を、バリを発生させることなく連続して得ることができる。   Further, the probe 254 that performs friction stir welding is also cooled by the compressed air ejected from the cooling air ejection pipe 266. Thereby, it can avoid that the rotary body 252 raises a thermal expansion especially toward the outer peripheral wall surface of the cylindrical body W2. For this reason, since the burying amount of the probe 254 becomes substantially constant, a product with good dimensional accuracy can be obtained continuously without generating burrs.

円筒体W2の摩擦撹拌接合が終了した後、上下動シリンダ194を付勢してピストンロッド196を下降動作させることで押止部材204を円筒体W2から離間させる。さらに、把持シリンダ178のピストンロッド180を図5における右方に後退動作させる一方で、整列シリンダ88のピストンロッド90を図5における左方に前進動作させる。これにより、第1突出部12が第2把持部材168から離間するとともに、第2突出部14が第1把持部材138から離間する。結局、第1突出部12及び第2突出部14を有する円筒体W2が摩擦撹拌接合用装置20から解放される。   After the friction stir welding of the cylindrical body W2 is completed, the vertical movement cylinder 194 is energized to lower the piston rod 196, thereby separating the holding member 204 from the cylindrical body W2. Further, the piston rod 180 of the gripping cylinder 178 is retracted to the right in FIG. 5, while the piston rod 90 of the alignment cylinder 88 is advanced to the left in FIG. As a result, the first protrusion 12 is separated from the second gripping member 168 and the second protrusion 14 is separated from the first gripping member 138. Eventually, the cylindrical body W2 having the first protrusion 12 and the second protrusion 14 is released from the friction stir welding apparatus 20.

円筒体W2を支持用中子32から離脱させた後、最後に、第1突出部12及び第2突出部14を切断除去すれば、寸法精度が極めて良好なホイールリムが得られるに至る。   If the first protrusion 12 and the second protrusion 14 are finally cut and removed after the cylindrical body W2 is detached from the support core 32, a wheel rim with extremely good dimensional accuracy can be obtained.

このように、水平押圧シリンダ70で第1凸部10aと第3凸部10c、及び第2凸部10bと第4凸部10dの重畳を解消し、且つ整列シリンダ88で第1凸部10aと第3凸部10c、及び第2凸部10bと第4凸部10dの位置合わせを行うことにより、寸法精度が極めて良好なホイールリムを簡便に、しかも、効率よく製作することができる。   In this way, the horizontal pressing cylinder 70 eliminates the overlap of the first and third convex portions 10a and 10c, and the second and fourth convex portions 10b and 10d, and the alignment cylinder 88 and the first convex portion 10a. By aligning the third convex portion 10c and the second convex portion 10b and the fourth convex portion 10d, it is possible to easily and efficiently manufacture a wheel rim with extremely good dimensional accuracy.

この切断除去作業を遂行する一方で、次なる円筒体W2が摩擦撹拌接合用装置20にセットされる。この円筒体W2の内周壁面は、支持用中子32を構成する第1中子部材152の湾曲上面に当接する。   While performing this cutting and removing operation, the next cylindrical body W2 is set in the friction stir welding apparatus 20. The inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2 is in contact with the curved upper surface of the first core member 152 constituting the support core 32.

上記したように、第2中子部材154の内部には冷却水が流通されており、従って、支持用中子32の温度が上昇することが著しく抑制されている。このため、次に摩擦撹拌接合される円筒体W2が摩擦撹拌接合用装置20にセットされた際、支持用中子32から円筒体W2に熱が伝達されて該円筒体W2の温度が上昇することを回避することができる。これにより、次なる円筒体W2の金属組織が変化することを回避することができるので、連続的に製作されるホイールリムにおける強度等の機械的諸特性にバラツキが生じることを回避することができる。   As described above, the cooling water is circulated inside the second core member 154, and therefore, the temperature of the support core 32 is remarkably suppressed. For this reason, when the cylindrical body W2 to be subjected to friction stir welding next is set in the friction stir welding apparatus 20, heat is transmitted from the supporting core 32 to the cylindrical body W2, and the temperature of the cylindrical body W2 rises. You can avoid that. Thereby, since it can avoid that the metal structure of the following cylindrical body W2 changes, it can avoid that variation in mechanical characteristics, such as intensity | strength in the wheel rim manufactured continuously, arises. .

このように、円筒体W2の内周壁面に当接する支持用中子32の内部に冷却水を流通することにより、品質に差異がないホイールリムを連続して製作することが著しく容易となる。   Thus, by circulating the cooling water inside the supporting core 32 that is in contact with the inner peripheral wall surface of the cylindrical body W2, it is extremely easy to continuously manufacture a wheel rim having no difference in quality.

なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを例示して説明したが、特にこれに限定されるものではない。   In the present embodiment, the wheel rim is illustrated as an example of the cylindrical body. However, the present invention is not particularly limited to this.

また、冷却媒体は冷却水に限定されるものではなく、オイル等を使用するようにしてもよい。   The cooling medium is not limited to cooling water, and oil or the like may be used.

各隅角部に凸部を有するホイールリム用のワークの概略全体斜視図である。It is a general | schematic whole perspective view of the workpiece | work for wheel rims which has a convex part in each corner part. 図1のワークを湾曲させるとともに凸部同士を当接させることによって形成された突出部を有する円筒体の概略全体斜視図である。It is a schematic whole perspective view of the cylindrical body which has the protrusion part formed by making the workpiece | work of FIG. 1 bend and making convex parts contact | abut. 図2の円筒体の突出部を形成する端部同士が重畳した状態を示す要部拡大説明図である。It is a principal part expansion explanatory drawing which shows the state which the edge parts which form the protrusion part of the cylindrical body of FIG. 2 overlap. 本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置の要部概略斜視図である。It is a principal part schematic perspective view of the apparatus for friction stir welding which concerns on this Embodiment. 図4のV−V線矢視断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 4. 図4の摩擦撹拌接合用装置の正面図である。It is a front view of the apparatus for friction stir welding of FIG. 円筒体の内周壁を押圧するための水平押圧シリンダ、カム及び小ロッドを示す平面図である。It is a top view which shows the horizontal press cylinder, a cam, and a small rod for pressing the inner peripheral wall of a cylindrical body. 円筒体の突出部を把持するとともに該円筒体の端面を位置合わせするための整列シリンダ及び大ロッドを示す平面図である。It is a top view which shows the alignment cylinder and large rod for holding the protrusion part of a cylindrical body, and aligning the end surface of this cylindrical body. 図4の摩擦撹拌接合用装置の平面図である。It is a top view of the apparatus for friction stir welding of FIG. 図5のX−X線矢視断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG. 5. 図2の円筒体の突出部を形成する端面同士が接合方向に沿って位置ずれを起こした状態を示す要部拡大説明図である。It is a principal part expansion explanatory drawing which shows the state which raise | generates position shift along the joining direction between the end surfaces which form the protrusion part of the cylindrical body of FIG. 円筒体の端面同士が鉛直方向に沿って位置ずれを起こした状態を示す要部拡大説明図である。It is principal part expansion explanatory drawing which shows the state which produced the position shift between the end surfaces of a cylindrical body along the perpendicular direction.

符号の説明Explanation of symbols

10a〜10d…凸部 12、14…突出部
20…摩擦撹拌接合用装置 22…基台
24…柱状部材
26、28…支持ナチュラルロックシリンダ
30…支持体 32…支持用中子
40…ストッパ部材 42…レール
48…変位用シリンダ 50…ピストンロッド
58、60…支持用ロッド 62、64…挿入用穴部
66…カム挿入部 70…水平押圧シリンダ
72…ピストンロッド 74…カム
78a〜78c…小ロッド 80a〜80c…係合溝
82a〜82c…突起部 86a、86b…押圧部材
88…整列シリンダ 90…ピストンロッド
92…フローティングロッド 98、100…大ロッド
106…連結部材 118…載置用連結部材
128a、128b、314、412…コイルスプリング
138、168…把持部材 140、184…凹部
142…整列用押圧部材 146…冷却水入口通路
148…冷却水出口通路 150、172…エア通路
152、154…中子部材 156…挿入溝
158、160、162、164…通路
174…エア噴出口 178…把持シリンダ
180…ピストンロッド 182…押圧盤
186、188…整列盤 190a、190b…押止手段
194…上下動シリンダ 196…ピストンロッド
204…押止部材 210…間隙
250…摩擦撹拌接合用工具 252…回転体
254…プローブ 308…鉛直押圧アーム
400a、400b…押圧バー 406…長尺部
W1…ワーク W2…円筒体

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10a-10d ... Convex part 12, 14 ... Protrusion part 20 ... Friction stir welding apparatus 22 ... Base 24 ... Columnar member 26, 28 ... Supporting natural lock cylinder 30 ... Supporting body 32 ... Supporting core 40 ... Stopper member 42 ... Rail 48 ... Displacement cylinder 50 ... Piston rod 58, 60 ... Support rod 62, 64 ... Insertion hole 66 ... Cam insertion part 70 ... Horizontal pressing cylinder 72 ... Piston rod 74 ... Cams 78a to 78c ... Small rod 80a -80c ... engaging grooves 82a-82c ... projections 86a, 86b ... pressing member 88 ... alignment cylinder 90 ... piston rod 92 ... floating rod 98, 100 ... large rod 106 ... connecting member 118 ... mounting connecting members 128a, 128b 314, 412 ... Coil springs 138, 168 ... Holding members 140, 184 ... Recess 142 Alignment pressing member 146 ... cooling water inlet passage 148 ... cooling water outlet passage 150, 172 ... air passages 152, 154 ... core member 156 ... insertion grooves 158, 160, 162, 164 ... passage 174 ... air jet outlet 178 ... gripping Cylinder 180 ... Piston rod 182 ... Pressing plate 186,188 ... Alignment plate 190a, 190b ... Pressing means 194 ... Vertical moving cylinder 196 ... Piston rod 204 ... Pressing member 210 ... Gap 250 ... Friction stir welding tool 252 ... Rotating body 254 ... Probe 308 ... Vertical pressing arms 400a and 400b ... Pressing bar 406 ... Long portion W1 ... Work W2 ... Cylindrical body

Claims (3)

隅角部に凸部を有する板材の端面同士が当接されることによって形成された円筒体の前記端面同士を摩擦撹拌接合する際に使用される摩擦撹拌接合用装置であって、
基台と、
前記基台に設けられた第1支持手段及び第2支持手段と、
前記第1支持手段及び第2支持手段によって支持される支持体と、
前記支持体上に設置され、前記円筒体の内部に挿入されて該円筒体を支持する支持用中子と、
前記支持用中子上に配設されるとともに、前記円筒体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第1把持部材及び第2把持部材と、
前記支持体に支持されるとともに、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を鉛直下方に押圧する第1押圧手段と、
前記支持体に支持されるとともに、変位手段の作用下に変位して前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する第2押圧手段と、
を有することを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。
A friction stir welding apparatus used for friction stir welding of the end surfaces of a cylindrical body formed by contacting end surfaces of plate members having convex portions at corners,
The base,
First support means and second support means provided on the base;
A support supported by the first support means and the second support means;
A support core installed on the support and inserted into the cylindrical body to support the cylindrical body;
Projections that are arranged on the support core and that extend along the joining direction as the projections abut at both ends of the abutting portion of the cylindrical body. A first gripping member and a second gripping member that respectively grip
A first pressing means that is supported by the support body and presses the inner peripheral wall surface of the cylindrical body vertically downward under the action of the elastic biasing means;
A second pressing means that is supported by the support and is displaced under the action of a displacement means to press the inner peripheral wall surface of the cylindrical body in a horizontal direction;
The apparatus for friction stir welding characterized by having.
請求項1記載の装置において、前記円筒体を外周壁面から押止する押止手段を有することを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。   2. The friction stir welding apparatus according to claim 1, further comprising a pressing means for pressing the cylindrical body from an outer peripheral wall surface. 請求項1又は2記載の装置において、前記第2押圧手段に、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する水平押圧手段が配設されていることを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。

3. The apparatus according to claim 1, wherein the second pressing means is provided with a horizontal pressing means for pressing the inner peripheral wall surface of the cylindrical body in a horizontal direction under the action of the elastic biasing means. Friction stir welding apparatus characterized.

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