JP2005034863A - 摩擦攪拌接合方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩擦攪拌接合作業の能率アップを図り、材料費の無駄を防ぐこと。
【解決手段】ワーク５の摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面６を形成し、クランプ８の当接面１４をワーク５の傾斜面６と略同じ角度に形成し、傾斜した当接面１４を傾斜面６に当ててクランプ８でワーク５を押圧保持し、摩擦攪拌接合を行う。従って、小さい力で強固な保持力が得られ、クランプ８とワーク５との接触長さＨを短くすることができる。従って、ワーク周縁部の真近に配設された溝２に対しても従来のようにクランプの位置を変更することなく、また、摩擦攪拌装置のツール保持装置などと干渉することなく、接合作業を継続できる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は摩擦攪拌接合方法及び摩擦攪拌接合装置に関し、特に、複数の部材が重なってなるワーク（被加工材）を押圧保持するためのクランプ装置、及び、ワークをその接合部において表面形状に沿って均一な押圧力で保持する押圧治具、並びに、これらのクランプ装置及び押圧治具を用いた摩擦攪拌接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、燃料電池システム、圧縮空気ユニット及び流体制御装置等において、配管や配線等を内部に組み込み、組立及び輸送が容易なユニットに一体化した、ロジックプレート（二次元集積配管）が多用されている。二次元集積配管は、複数のプレートに、流体の流路や配線のルートとなる溝及び連通孔を加工し、一体化（接合）したものであり、その接合方法として、摩擦攪拌接合が用いられている。
【０００３】
摩擦攪拌接合方法は、特許第２７９２２３３号公報により公知の技術であり、ワークの材質よりも硬い材質のツールをワークの接合部に挿入し、このツールを回転させながら移動することにより、ツールとワークとの間に発生する摩擦熱によって接合を行う方法である。詳細には、ツールとワークとの接触部分近傍において摩擦熱によりワークを軟化し且つツールにより軟化部分を攪拌し、更に、ツールの移動に伴って軟化攪拌部分が塑性流動した後に冷却固化することで、ワークを接合する。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７９２２３３号公報
【０００５】
図７〜図９は、摩擦攪拌接合方法を用いたワークの一体化、即ち、接合の一例を示した図である。図７において、ワーク５０は２つのプレート５１、５３が重なってなる被加工材であり、プレート５１には予め流路用の溝５２が形成され、プレート５３には溝５２に連通する連通孔５４が予め加工されている。ワーク５０の接合に際し、まず、プレート５３をプレート５１上に重ねて、摩擦攪拌接合装置の図示しないベッドにセットする。その後、プレート５３に対し、溝５２の幅方向中心から適当な距離ｆだけ離れた適当な位置例えば図８に示す摩擦攪拌接合開始点５５において、摩擦攪拌接合装置のツール５６の先端を挿入し、次いで、ツール５６を矢印５７で示すワーク方向に押圧しながら例えば矢印５８の方向に回転させ、溝５２の幅方向中心からの距離ｆを保ちながら、溝５２に沿って例えば図８に示す矢印５９の方向にツール５６を移動する。このツール５６の移動に伴って、図７〜図９において交差斜線で示すように接合部６０が形成され、ワーク５０（プレート５１とプレート５３）が接合される。
【０００６】
以上説明したように、摩擦攪拌接合方法はツール５６とワーク５０（プレート５１及びプレート５３）との間に発生する摩擦熱によりワーク５０を接合する方法であるから、ツール５６を押圧回転しながら移動するために大きな力が必要であり、これに対抗してプレート５１及びプレート５３をベッド上に固定し保持するために、強力なクランプ装置が必要である。
【０００７】
もし、クランプ装置の保持力が不十分な場合には、２つのプレート５１とプレート５３とが相互にずれたり、上側のプレート５３が浮き上がったりして、接合不良が発生する。
【０００８】
図１０〜図１２は、従来のクランプ装置６１を示した図である。図１０〜図１２において、クランプ装置６１は、ワーク５０の周縁部を摩擦攪拌接合装置のベッド６２上に固定するように、ベッド６２の上面に加工した案内溝６３に沿って移動可能な受座６４と、Ｌ字形状のクランプ６５と、クランプ６５を貫通してその上面に出る受座６４のねじ６４ａに結合するナット６６から構成されている。案内溝６３の上側開口は受座６４が抜け出ないように溝内部よりも狭くなっており、受座６４は案内溝６３にその端部開口から挿入される。受座６４がベッド６２の案内溝６３に沿って移動可能であるから、クランプ６５も案内溝６３に沿って移動可能である。ねじ６４ａの先端とナット６６はクランプ６５の上面に位置する。
【０００９】
ワーク５０をベッド６２に保持する際、まず、ワーク５０を構成するプレート５１及びプレート５３をベッド６２上に重ねて載置する。なお、下側のプレート５１には、適当な断面積を有する溝５２が加工されており、上側のプレート５３の所定の位置には、溝５２に連通する連通孔５４が設けられている。そして、クランプ６５を案内溝６３に沿って適当な位置に配置し、ナット６６を締めることで、ワーク５０の周縁部をベッド６２に押圧して保持する。このとき、クランプ６５の上部はワーク５０よりも上に出ている。更に、必要に応じ、クランプ６５と上側のプレート５３との間に押え金６７を介在させてワーク５０を固定することにより、プレート５３の浮き上がりを防止し、ワーク５０をより強固に固定することも行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のクランプ装置６１においては、ワーク５０の周縁部にクランプのために大きなスペースを必要とし、ワーク５０の端部近くを摩擦攪拌接合しようとする場合、ワーク５０の上に位置するクランプ６５の上部や押え金６７が邪魔になり、接合作業ができなくなる場合が生じる。例えば、図１０に示すように、プレート５３の×印を付した摩擦攪拌接合部６０のうち、一部の位置６８では、クランプ６５の下になるため、接合作業を連続して行うことができない。このようなときは、一時接合作業を中断して、クランプ６５を別の位置にセット仕直す必要があるため、作業能率を著しく低下させていた。
【００１１】
クランプ６５のセット仕直しをなくし、接合作業の能率向上を優先させようとすると、ワーク５０の板取りを予め大きくして、周縁部を広く確保する方法があるが、製品が大きくなるとともに材料費に無駄が生じていた。更に、場合によっては、接合後に所定の寸法に加工する必要が生じるために、更にコスト損となる。
【００１２】
本発明は、上記のような不具合をなくし、摩擦攪拌接合作業の能率アップを図り、材料費の無駄を防ぐことである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
第１発明は、上記課題を解決する摩擦攪拌接合方法であり、複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプを用い、前記当接面を前記傾斜面に当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００１４】
第２発明は、上記課題を解決する別の摩擦攪拌接合方法であり、複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に備え、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００１５】
第３発明は、上記課題を解決する更に別の摩擦攪拌接合方法であり、複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプと、ツールの周囲に備えた前記ワーク上を回動自在な押付手段とを用い、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００１６】
第４発明は、第３発明において、前記ツールと前記押付手段とのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入深さを調整することを特徴とする摩擦攪拌接合方法である。
【００１７】
第５発明は、上記課題を解決する摩擦攪拌接合装置であり、複数の部材が重なってなるワークをベッドに押圧保持するクランプ装置を具備し、前記クランプ装置で押圧保持されたワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記クランプ装置を構成するクランプの前記ワークとの当接面が傾斜していることを特徴とする。
【００１８】
第６発明は、第５発明において、前記クランプは前記ワークの摩擦攪拌接合を行う面に沿った方向に前後移動可能であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１９】
第７発明は、第５発明において、前記ベッドに設けた案内溝と、前記案内溝に沿って移動可能に前記案内溝に配置した受座と、前記受座のねじ穴に結合する穴付ボルトと、前記クランプに貫通して設けた前記穴付ボルト用の取付穴と、前記取付穴に設けた前記穴付ボルトの頭部用座ぐり穴とを具備することを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２０】
第８発明は、第７発明において、前記座ぐり穴は前記穴付ボルトの頭部が沈み込む深さであることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２１】
第９発明は、上記課題を解決する別の摩擦攪拌接合装置であり、複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備したことを特徴とする。
【００２２】
第１０発明は、第９発明において、前記押付手段が複数個の回転体を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２３】
第１１発明は、第１０発明において、前記ツールの周囲に設けた複数個のシリンダと、前記複数個のシリンダに接続した１組の流体圧源とを具備し、前記押付手段の回転体を前記複数個のシリンダで押圧することを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２４】
第１２発明は、第９発明において、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備したことを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２５】
第１３発明は、第１２発明において、前記調整手段がねじ機構であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００２６】
第１４発明は上記課題を解決する更に別の摩擦攪拌接合装置であり、複数の部材が重なってなるワークをベッドに押圧保持するクランプ装置を具備し、前記クランプ装置で押圧保持されたワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記クランプ装置を構成するクランプの前記ワークとの当接面が傾斜していること、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備すること、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備することを特徴とする。
【００２７】
第１５発明は、第６発明から第８発明いずれかの摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２８】
第１６発明は、第９発明から第１３発明いずれかの摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２９】
第１７発明は、第１２発明または第１３発明の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入る深さを調整することを特徴とする。
【００３０】
第１８発明は、第１４発明の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付け、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入る深さを調整して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
［第１実施例］
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施例に係る摩擦攪拌接合方法及び装置を説明する。図１は摩擦攪拌接合装置、特にそのクランプ装置の平面図を示し、図２は図１中のＩＩ−ＩＩ視図、図３は図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ 断面図を示している。
【００３３】
図１、図２においては、２つのプレート１とプレート３とでワーク５が構成されて、ワーク５は図示しない摩擦攪拌接合装置のベッド６２上にセットされ、ワーク５の周縁部が複数本のクランプ装置７でベッド６２に固定された状態を示している。下側のプレート１には適当な幅と深さの溝２が適当な長さと方向に加工されており、上側のプレート３には、下側のプレート１の溝２に対応して適当な位置に連通孔４が設けられている。
【００３４】
図３に示すように、ワーク５の摩擦攪拌接合を行う側の周辺の側面に、傾斜面６が形成されている。言い換えれば、上側のプレート３の周縁部が下側のプレート１に接する面に向かって適当な角度で面取りされ、これによって傾斜面６が設けられている。
【００３５】
クランプ装置７は、ワーク５の周縁部をベッド６２上に固定するように、Ｌ字形状のクランプ８と、ベッド６２の案内溝９に沿って移動可能に設けられた取付金具（受座）１０と、クランプ８をベッド６２に固定するためのボルト１１からなっている。案内溝９はベッド６２の上面に加工されている。ボルト１１には穴付ボルトを用いている。
【００３６】
クランプ８には穴付ボルト１１を通すための取付穴１２が貫通して加工されており、取付穴１２の上面には、穴付ボルト１１が取付穴１２に通されて取り付けられたときに穴付ボルト１１の頭部がクランプ８の表面上に突出しないように、座ぐり穴１３が加工されている。つまり、座ぐり穴１３は穴付ボルト１１の頭部が沈み込む深さである。
【００３７】
そして、クランプ８においては、ワーク５の周縁部（上側のプレート３の周縁部）の傾斜面６に当接する当接面１４が、傾斜面６と均等に接するように、傾斜面６と略同じ所定の角度を保って形成されている。
【００３８】
案内溝９の上側開口は受座１０が抜け出ないように溝内部よりも狭くなっており、受座１０は案内溝９にその端部開口から挿入される。受座１０がベッド６２の案内溝９に沿って移動可能であることから、クランプ８も案内溝９に沿って移動可能である。また、受座１０は案内溝９の幅方向にも移動可能にされており、従って、クランプ８も案内溝９の幅方向にも移動可能である。
【００３９】
従って、クランプ８はワーク５の摩擦攪拌接合を行う面に沿った方向に前後移動可能になっている。
【００４０】
クランプ装置７の組立ては、ワーク５の周縁部に適当に複数組のクランプ装置７を配置することで行われる。詳しくは、クランプ８の傾斜した当接面１４をワーク５の傾斜面６に当てて、クランプ８の取付穴１２に穴付ボルト１１を通してベッド６２の案内溝９を介して受座１０に締付け、固定する。このとき、クランプ８の上面が上側のプレート３の上面よりも上に出ないように、前後方向に調整して取り付ける。
【００４１】
クランプ装置７をワーク５の周縁部に適当に複数個配設することにより、図３に示すように、ワーク５のクランプを、傾斜面６を略同一の傾斜した当接面１４を持つクランプ８で押圧して固定するようになっており、小さい力で強固な保持力が得られる。従って、クランプ８と上側のプレート３との接触長さＨを極く短くすることができるとともに、クランプ８の上面高さがプレート３の上面よりも突出しないように取り付けることができる。また、穴付ボルト１１の頭部は座ぐり穴１３内に隠れ、クランプ８の上面に突出することがない。
【００４２】
従って、ワーク５の周縁部の真近に配設された溝２に対しても、従来のようにクランプの位置を変更することなく、また、摩擦攪拌装置の図示しないツール保持装置などと干渉することなく、接合作業を継続することができる。
【００４３】
なお、図１〜図３ではワーク５の４辺に傾斜面６を加工し、この４辺にクランプ装置７を配置した場合を示しているが、ワーク５の大きさや板厚によっては、傾斜面６を加工するワーク５の辺数や、クランプ装置７を配置するワーク５の辺数を適宜減少しても良い。
【００４４】
上述したように、クランプ装置７を用いる結果、接合作業の効率アップになるとともに、ワーク５の周縁部まで溝２や連通孔４を配置した摩擦攪拌接合によるロジックプレート（２次元集積配管）を設計することが可能となり、コンパクトな製品が実現でき、材料費の無駄を省くことができる。例えば、図３に示すように、摩擦攪拌接合部１５の位置がワーク５の端部付近になる設計・製作が可能となる。
【００４５】
［第２実施例］
次に、図４〜図６を参照して、本発明の第２実施例に係る摩擦攪拌接合方法及び装置を説明する。図４は摩擦攪拌接合装置、特にその押付手段（押付治具）の一部断面図を示し、図５は図４中のＩＶ−ＩＶ断面図、図６は図４中のＶ−Ｖ断面図を示している。
【００４６】
押付治具１６はワーク５上を回動自在であって、ツール１７の周囲に備えられており、ワーク５特に上側のプレート３をベッド６２に押し付けるものである。本例の押付治具１６は主として複数個のボール（回転体）１８を含み、ツール１７の周囲に設けた複数個のシリンダ１９と、複数個のシリンダ１９に接続した図示しない１組の流体圧源とにより、ボール１８をシリンダ１９でワーク５に押圧する。また、本例の押付治具１６は、押付治具１６とツール１７とのツール軸方向に沿う間隔、言い換えれば、下側のプレート１へのツール１７の挿入長さを調整する間隔調整手段として、ねじ式の調整フランジ２０を具備している。
【００４７】
以下、本例の押付治具１６を詳細に説明する。
【００４８】
図４において、ツール１７は、同図４の上方において図示しない摩擦攪拌接合装置の回転駆動装置に連結されており、所定の駆動力と押圧力をもってこの回転駆動装置により回転する。摩擦攪拌接合装置にはツール１７と同心円上にボス２１が固定されており、ツール１７とボス２１は、図示しない摩擦攪拌接合装置の制御装置の指令に基づいてワーク５上を一体的に縦横に移動可能になっている。
【００４９】
図５に示すように、ボス２１の下端部円周上には等分に複数個のめねじ２２が設けてあり、ボルト２３によってアタッチメント２４がボス２１に取り付けられている。
【００５０】
アタッチメント２４の下部内側にはめねじ２５が加工してあり、これに調整フランジ２０の上部のおねじ２６が噛み合っており、調整フランジ２０を左右方向に回転させることにより、調整フランジ２０の上下方向の高さが調整できるように取り付けられている。調整後は、ロックナット２７を締め付けて高さを固定するようになっている。
【００５１】
調整フランジ２０の下端には，取付フランジ２８が円周上に設けられた複数個のボルト２９によって固定されている。
【００５２】
図６に示すように、取付フランジ２８の下端には空気等の流体圧取入口３０が設けてあり、これに連通してツール１７と同心円の流路３１が加工されている。流路３１から下方に向かって、等分に複数個の連通孔３２が設けててある。
【００５３】
各々の連通孔３２は、取付フランジ２８に固定されたシリンダフランジ３３に連通しており、シリンダフランジ３３には各々シリンダ１９が組み込まれている。シリンダ１９はカバー３４によって保持されており、流体圧により所定の範囲内で伸縮可能に設定してある。つまり、複数のシリンダ１９が１組の流体圧源に接続され、そして、シリンダ１９の先端にはワーク５との接触回転自在にボール１８が取り付けられている。
【００５４】
ボール１８は、ベッド６２上に載置されたワーク５の上側のプレート３に接触しており、シリンダ１９に供給する流体圧を調整することにより、ワーク５に対してボール１８を介して適当な押圧力を保って押圧しながら、ワーク５上を縦横に移動可能になっている。
【００５５】
以上説明したように、押付治具１６はツール１７の周囲のワーク５上を均等に押圧しており、ツール１７とボス２１は、その相対的位置を変えることなく、図示しない摩擦攪拌接合装置の制御装置の指令に基づき、溝２に沿ってワーク５上を縦横自在に移動する。
【００５６】
図４において、ツール１７先端の挿入深さは、通常、上側のプレート３の板厚に加えて下側のプレート１内に１〜２ｍｍ挿入された状態が良いとされている。従って、プレート３の板厚が変更になったり、ワーク５の材質及び作業条件の変更等でツール１７の挿入深さの調整が必要な場合には、まず、ロックナット２７を緩め、次いで、調整フランジ２０を右方向または左方向に回転させてカバー３４の底面とプレート３との間の隙間を適当に調整した後、ロックナット２７を締めて、調整フランジ２５を固定する。
【００５７】
つまり、調整フランジ２１を回転させることにより、押付治具１６とツール１７とのツール軸方向の間隔、言い換えれば、ワーク５に対するツール５の挿入深さを調整することができる。
【００５８】
しかる後、図示しない摩擦攪拌接合装置のコンピュータ制御装置により、溝２の幅方向中心とツール１７のセンター間距離ｆを一定に保って、溝２に沿って移動しながら摩擦攪拌接合を行う。
【００５９】
そして、ツール１７の移動に伴い、上側のプレート３の局所的な凹凸に対してもシリンダ１９が伸縮して常に一定の押圧力で押し付け、プレート３の浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができる。
【００６０】
更に、押付治具１６を、第１実施例で説明したクランプ装置７と併用することにより、より強固に、確実にワーク５を保持することができ、確実な接合が可能となるため、接合不良率が大幅に低下する。また、ワーク５の周縁部直近での接合作業が可能となるため、コンパクトな製品が作製可能となり、材料費の無駄もなくなる。クランプ装置７と押付治具１６とを併用する場合、ワーク５の傾斜面６にクランプ８の傾斜した当接面１４を当ててクランプ８でワーク５を押圧保持し、押付治具１６でワーク５を押し付け、調整フランジ２０によりツール１７のワーク５への挿入る深さを調整して、摩擦攪拌接合を行う。
【００６１】
【発明の効果】
第１発明の摩擦攪拌接合方法は、ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプを用い、前記当接面を前記傾斜面に当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができる。従って、ワーク周縁部の真近に配設された溝に対しても、従来のようにクランプの位置を変更することなく、また、摩擦攪拌装置のツール保持装置などと干渉することなく、接合作業を継続することができる。また、クランプをその上面高さがワークの上面よりも突出しないように取り付けることができる。
【００６２】
第２発明の摩擦攪拌接合方法は、ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に備え、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うので、ワークの局所的な凹凸に対してもツールの移動に伴ってワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができる。
【００６３】
第３発明の摩擦攪拌接合方法は、ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプと、ツールの周囲に備えた前記ワーク上を回動自在な押付手段とを用い、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができ、更に、ワークの局所的な凹凸に対してもツールの移動に伴ってワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができる。
【００６４】
第４発明の摩擦攪拌接合方法は、第３発明において、前記ツールと前記押付手段とのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入深さを調整するので、ワークの板厚変更や材質変更及び作業条件の変更に対して、ツール挿入深さを所望の値に設定することができる。
【００６５】
第５発明の摩擦攪拌接合装置は、クランプ装置を構成するクランプのワークとの当接面が傾斜しているので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができる。従って、ワーク周縁部の真近に配設された溝に対しても、従来のようにクランプの位置を変更することなく、また、摩擦攪拌装置のツール保持装置などと干渉することなく、接合作業を継続することができる。また、クランプをその上面高さがワークの上面よりも突出しないように取り付けることができる。
【００６６】
第６発明の摩擦攪拌接合装置は、第５発明において、前記クランプは前記ワークの摩擦攪拌接合を行う面に沿った方向に前後移動可能であるので、クランプとワークとの接触長さを短く調整することができる。
【００６７】
第７発明の摩擦攪拌接合装置は、第５発明において、ベッドに設けた案内溝と、前記案内溝に沿って移動可能に前記案内溝に配置した受座と、前記受座のねじ穴に結合する穴付ボルトと、前記クランプに貫通して設けた前記穴付ボルト用の取付穴と、前記取付穴に設けた前記穴付ボルトの頭部用座ぐり穴とを具備するので、穴付ボルトがクランプの上面より突出する高さを小さくすることができる。
【００６８】
第８発明の摩擦攪拌接合装置は、第７発明において、前記座ぐり穴は前記穴付ボルトの頭部が沈み込む深さであるので、穴付ボルトがクランプの上面より突出することがない。
【００６９】
第９発明の摩擦攪拌接合装置は、ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備するので、ツールの移動に伴い、ワークの局所的な凹凸に対してもワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができる。
【００７０】
第１０発明の摩擦攪拌接合装置は、第９発明において、前記押付手段が複数個の回転体を含むので、押付手段がワーク上を滑らかに回動することができる。
【００７１】
第１１発明の摩擦攪拌接合装置は、第１０発明において、前記ツールの周囲に設けた複数個のシリンダと、前記複数個のシリンダに接続した１組の流体圧源とを具備し、前記押付手段の回転体を前記複数個のシリンダで押圧するので、シリンダの伸縮により常に一定の押圧力でワークを押し付けることができる。
【００７２】
第１２発明の摩擦攪拌接合装置は、第９発明において、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備するので、ワークの板厚変更や材質変更及び作業条件の変更に対して、ツールのワークへの挿入深さを所望の値に設定することができる。
【００７３】
第１３発明の摩擦攪拌接合装置は、第１２発明において、前記調整手段がねじ機構であるので、簡単な機構で押付手段とツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整することができる。
【００７４】
第１４発明の摩擦攪拌接合装置は、クランプ装置を構成するクランプのワークとの当接面が傾斜し、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備し、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備するので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができ、更に、ワークの局所的な凹凸に対してもツールの移動に伴ってワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができ、更にまた、ワークの板厚変更や材質変更及び作業条件の変更に対して、ツールのワークへの挿入深さを所望の値に設定することができる。
【００７５】
第１５発明は、第６発明から第８発明いずれかの摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができる。
【００７６】
第１６発明は、第９発明から第１３発明いずれかの摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うので、ワークの局所的な凹凸に対してもツールの移動に伴ってワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができる。
【００７７】
第１７発明は、第１２発明または第１３発明の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入る深さを調整するので、ワークの板厚変更や材質変更及び作業条件の変更に対して、ツールのワークへの挿入深さを所望の値に設定することができる。
【００７８】
第１８発明は、第１４発明の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付け、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入る深さを調整して、摩擦攪拌接合を行うので、小さい力で強固な保持力が得られ、また、クランプとワークとの接触長さを極く短くすることができ、更に、ワークの局所的な凹凸に対してもツールの移動に伴ってワークの浮き上がりを防ぎ、接合不良をなくすことができ、更にまた、ワークの板厚変更や材質変更及び作業条件の変更に対して、ツールのワークへの挿入深さを所望の値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るクランプ装置を示す平面図。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ視図。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ 断面図。
【図４】本発明の第２実施例に係る押付治具の一部断面図。
【図５】図４中のＩＶ−ＩＶ断面図。
【図６】図４中のＶ−Ｖ断面図。
【図７】図８のＶＩＩ −ＶＩＩ 断面図。
【図８】摩擦攪拌接合方法を用いた一体化の一例を示す二次元集積配管の平面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図。
【図１０】従来のクランプ装置を用いた摩擦攪拌接合方法による一体化の一例を示す二次元集積配管の平面図。
【図１１】図１０中のＸＩ−ＸＩ視図。
【図１２】図１０中のＸＩＩ −ＸＩＩ 視図。
【符号の説明】
ｆ 溝の幅方向中心とツールのセンター間距離
Ｈ 接触長さ
１ プレート（下側）
２ 溝
３ プレート（上側）
４ 連通孔
５ ワーク
６ ワークの傾斜面
７ クランプ装置
８ クランプ
９ 案内溝
１０ 受座
１１ 穴付ボルト
１２ 取付穴
１３ 座ぐり穴
１４ クランプの傾斜した当接面
１５ 摩擦攪拌接合部位置
１６ 押付治具
１７ ツール
１８ ボール（回転体）
１９ シリンダ
２０ 調整フランジ
２１ ボス
２２ めねじ
２３ ボルト
２４ アタッチメント
２５ めねじ
２６ おねじ
２７ ロックナット
２８ 取付フランジ
２９ ボルト
３０ 流体圧取入口
３１ 流路
３２ 連通孔
３３ シリンダフランジ
３４ カバー
６２ 摩擦攪拌接合装置のベッド

Claims (18)

1. 複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプを用い、前記当接面を前記傾斜面に当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
2. 複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に備え、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
3. 複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合方法において、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に傾斜面を形成し、前記傾斜面と略同じ角度に形成した当接面を有するクランプと、ツールの周囲に備えた前記ワーク上を回動自在な押付手段とを用い、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
4. 請求項３において、前記ツールと前記押付手段とのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入深さを調整することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
5. 複数の部材が重なってなるワークをベッドに押圧保持するクランプ装置を具備し、前記クランプ装置で押圧保持されたワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記クランプ装置を構成するクランプの前記ワークとの当接面が傾斜していることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
6. 請求項５において、前記クランプは前記ワークの摩擦攪拌接合を行う面に沿った方向に前後移動可能であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
7. 請求項５において、前記ベッドに設けた案内溝と、前記案内溝に沿って移動可能に前記案内溝に配置した受座と、前記受座のねじ穴に結合する穴付ボルトと、前記クランプに貫通して設けた前記穴付ボルト用の取付穴と、前記取付穴に設けた前記穴付ボルトの頭部用座ぐり穴とを具備することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
8. 請求項７において、前記座ぐり穴は前記穴付ボルトの頭部が沈み込む深さであることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
9. 複数の部材が重なってなるワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備したことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
10. 請求項９において、前記押付手段が複数個の回転体を含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
11. 請求項１０において、前記ツールの周囲に設けた複数個のシリンダと、前記複数個のシリンダに接続した１組の流体圧源とを具備し、前記押付手段の回転体を前記複数個のシリンダで押圧することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
12. 請求項９において、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備したことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
13. 請求項１２において、前記調整手段がねじ機構であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
14. 複数の部材が重なってなるワークをベッドに押圧保持するクランプ装置を具備し、前記クランプ装置で押圧保持されたワークを摩擦攪拌接合によって一体化する摩擦攪拌接合装置において、前記クランプ装置を構成するクランプの前記ワークとの当接面が傾斜していること、前記ワーク上を回動自在な押付手段をツールの周囲に具備すること、前記押付手段と前記ツールとのツール軸方向に沿う間隔を調整する調整手段を具備することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
15. 請求項６から８いずれかに記載の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
16. 請求項９から１３いずれかに記載の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記押付手段で前記ワークを押し付けて、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
17. 請求項１２または１３に記載の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入深さを調整することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
18. 請求項１４に記載の摩擦攪拌接合装置により複数の部材が重なってなるワークを一体化する方法であって、前記ワークの摩擦攪拌接合を行う側の側面に前記クランプの当接面と略同じ角度に傾斜面を形成し、前記傾斜面に前記当接面を当てて前記クランプで前記ワークを押圧保持し、前記押付手段で前記ワークを押し付け、前記調整手段により前記ツールの前記ワークへの挿入深さを調整して、摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。

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