JP2012170966A - 摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】摩擦攪拌接合装置1は、ワークWが配置されるワーク配置部2と、ワーク配置部2に配置されるワークWの表面W4側に設けられた本体部3と、本体部3に、ワーク配置部2に配置されるワークWに対して近接離間する方向であるワーク対向方向Zに進退可能に設けられ、工具100を保持する工具保持部4と、工具保持部4に取り付けられた工具100の第一ショルダ面とワーク対向方向Zに所定の相対位置関係となるようにして設けられ、ワーク配置部2に配置されたワークWの表面W4上で、工具保持部4を支持する支持体5とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、ワークの表面に当接する第一ショルダ面、及び前記ワークの裏面に当接する第二ショルダ面を有する工具を用いて、前記ワークに対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合装置であって、前記ワークが配置されるワーク配置部と、該ワーク配置部に配置される前記ワークの前記表面側に設けられた本体部と、該本体部に、前記ワーク配置部に配置される前記ワークに対して近接離間する方向であるワーク対向方向に進退可能に設けられ、前記工具を保持する工具保持部と、該工具保持部に取り付けられた前記工具の前記第一ショルダ面と前記ワーク対向方向に所定の相対位置関係となるようにして設けられ、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの前記表面上で、前記工具保持部を支持する支持体とを備えることを特徴としている。
図1に示すように、本実施形態の摩擦攪拌接合装置1は、第一部材W1及び第二部材W2からなるワークWにおいて、第一部材W1と第二部材W2との接合箇所W3を摩擦攪拌接合により接合する装置である。摩擦攪拌接合装置1は、ワークWが配置されるワーク配置部2と、ワーク配置部2に配置されるワークWの表面W4側となる上方に設けられた本体部3と、該本体部3に設けられて、工具であるボビンツール100を保持する工具保持部4と、ワークWの表面W4上で工具保持部4を支持する支持体5と、支持体5に、ワーク配置部2に配置されるワークWに向かって、予め設定された荷重を与える荷重付与手段6とを備える。
図1に示すように、摩擦攪拌接合を行う場合には、第一ショルダ部101の第一ショルダ面101aと、第二ショルダ部102の第二ショルダ面102aとの間にワークWを配置する。また、ワークWの表面W4上に支持体5のローラ51を配置させる。この状態で、補助力付与部60で所定の大きさで上向きの補助力P2が作用していることにより、支持体5には荷重Pが作用し、当該荷重Pが支持体5からワークWに作用することによって、支持体5にはワークWから荷重P相当の反力が作用している。そして、モータ43を駆動させて工具保持部4全体を回転させるとともに、加圧手段44によって第二ショルダ部102に上向きの加圧力を作用させる。これにより、ワークWは、第二ショルダ面102aから裏面W5に加圧力を受けるとともに、第一ショルダ面101aから表面W4にも上記加圧力相当の加圧力を同様に受けることになる。このため、第一ショルダ面101a及び第二ショルダ面102aと、ワークWの表面W4及び裏面W5との間には摩擦熱が生じて軟化し、軟化部を軸部103で攪拌することで、摩擦攪拌接合が行われる。
例えば、図7に示すように、ローラ51の下端51aに対して、第一ショルダ面101aがワークWに近い位置に位置していたとしても良い。この場合には、第一ショルダ面101aがローラ51の下端51aよりもワークWに近接した距離分だけ、接合部に凹部が形成されることとなる。例えば、接合部において所定の深さで凹部を形成する必要がある場合などには、このような位置関係としても良い。また、図8に示すように、ローラ51の下端51aに対して、第一ショルダ面101aがワークWに遠い位置に位置していたとしても良い。この場合には、第一ショルダ面101aがローラ51の下端51aよりもワークWに離間した距離分だけ、接合部に凸部が形成されることとなる。例えば、接合部において所定の高さで凸部を形成する必要がある場合などには、このような位置関係としても良い。
2 ワーク配置部
3 本体部
4 工具保持部
5 支持体
51a 下端(当接部)
6 荷重付与手段
44 加圧手段
60 補助力付与部
100 ボビンツール(工具)
101 第一ショルダ部
101a 第一ショルダ面
102 第二ショルダ部
102a 第二ショルダ面
103 軸部
W ワーク
W4 表面
W5 裏面
X 走査方向
Y 走査方向に直交する方向
Z 上下方向(ワーク対向方向)
また、本発明は、ワークの表面に当接する第一ショルダ面、及び前記ワークの裏面に当接する第二ショルダ面を有する工具を用いて、前記ワークに対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合方法であって、ワーク配置部に配置された前記ワークの表面に対して、工具を保持する工具保持部を、前記ワークに対して近接離間する方向であるワーク対向方向に進退可能としつつ、前記ワーク対向方向に前記工具の前記第一ショルダ面と所定の相対位置関係となるようにした支持体によって前記ワークの前記表面上で支持された状態として、前記工具によって摩擦攪拌接合を行うことを特徴としている。
また、上記の摩擦攪拌接合方法において、前記支持体から前記ワークに向かって、予め設定された荷重を与えた状態で前記工具によって摩擦攪拌接合を行うことを特徴としている。
また、上記の摩擦攪拌接合方法において、前記ワークの上方に前記工具保持部を配置して前記ワーク対向方向として上下方向に前記工具を進退可能に支持した状態で、前記工具保持部と該工具保持部に取り付けられた前記工具の重量よりも小さい所定の大きさの上向きの補助力を与えることで、荷重として、該工具保持部と該工具保持部に取り付けられた前記工具の重量から、前記補助力を減じた荷重を前記支持体から前記ワークに向かって与えることを特徴としている。
また、上記の摩擦攪拌接合方法において、前記支持体を、前記工具保持部に保持された前記工具に対して、該工具の走査方向に直交する方向に配置することを特徴としている。
また、上記の摩擦攪拌接合方法において、前記支持体を、前記ワークの前記表面に当接する当接部が、前記工具保持部に保持された前記工具の前記第一ショルダ面と、前記ワークの前記表面に沿う同一面内となるようにして前記ワークの表面上に支持された状態とすることを特徴としている。
Claims (6)
- ワークの表面に当接する第一ショルダ面、及び前記ワークの裏面に当接する第二ショルダ面を有する工具を用いて、前記ワークに対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合装置であって、
前記ワークが配置されるワーク配置部と、
該ワーク配置部に配置される前記ワークの前記表面側に設けられた本体部と、
該本体部に、前記ワーク配置部に配置される前記ワークに対して近接離間する方向であるワーク対向方向に進退可能に設けられ、前記工具を保持する工具保持部と、
該工具保持部に取り付けられた前記工具の前記第一ショルダ面と前記ワーク対向方向に所定の相対位置関係となるようにして設けられ、前記ワーク配置部に配置された前記ワークの前記表面上で、前記工具保持部を支持する支持体とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記支持体に、前記ワーク配置部に配置される前記ワークに向かって、予め設定された荷重を与える荷重付与手段を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 請求項2に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記本体部が、前記ワーク配置部に配置される前記ワークの上方に配置され、前記ワーク対向方向として上下方向に前記工具保持部を進退可能に支持しており、
前記荷重付与手段は、前記本体部に取り付けられ、前記工具保持部に対して、該工具保持部と該工具保持部に取り付けられた前記工具の重量よりも小さい所定の大きさの上向きの補助力を与える補助力付与部を有し、前記荷重として、該工具保持部と該工具保持部に取り付けられた前記工具の重量から前記補助力を減じた荷重を与えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記支持体は、前記工具保持部に保持された前記工具に対して、該工具の走査方向に直交する方向に配置されていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記支持体は、前記ワークの前記表面に当接する当接部が、前記工具保持部に保持された前記工具の前記第一ショルダ面と、前記ワークの前記表面に沿う同一面内となるように設けられていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記工具が、前記第一ショルダ面を具備する第一ショルダ部と、前記第一ショルダ面から進退可能に突出する軸部と、該軸部の先端に取り付けられ前記第二ショルダ面を具備する第二ショルダ部とを有し、
前記工具保持部は、前記軸部に前記ワーク対向方向に力を与えて、前記第二ショルダ面によって前記ワークの前記裏面を加圧させる加圧手段を有することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
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