JP2019171466A - Tool for friction stir welding and friction stir welding device - Google Patents
Tool for friction stir welding and friction stir welding device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019171466A JP2019171466A JP2018229548A JP2018229548A JP2019171466A JP 2019171466 A JP2019171466 A JP 2019171466A JP 2018229548 A JP2018229548 A JP 2018229548A JP 2018229548 A JP2018229548 A JP 2018229548A JP 2019171466 A JP2019171466 A JP 2019171466A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- housing
- friction stir
- stir welding
- hole
- accommodation hole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、摩擦攪拌接合用工具及びこれを適用した摩擦攪拌接合装置に関する。 The present invention relates to a friction stir welding tool and a friction stir welding apparatus to which the tool is applied.
別体で構成されたピンとショルダとからなる回転工具を回転ヘッドに取り付けて、ピンをショルダに対し相対的に回転させつつワーク内に挿入し、ワークと回転工具との摩擦熱によりワークを加熱して塑性流動を生じさせて接合する、いわゆる摩擦攪拌接合技術が知られている。こうした摩擦攪拌接合によれば、ワークを溶融させることなく接合することにより、ワークへの過剰な入熱が低減できるため、ワークの材質の低下や接合後の変形が抑制できる。 A rotating tool consisting of a pin and a shoulder, which are configured separately, is attached to the rotating head, inserted into the workpiece while rotating the pin relative to the shoulder, and the workpiece is heated by frictional heat between the workpiece and the rotating tool. A so-called friction stir welding technique is known in which joining is performed by generating plastic flow. According to such friction stir welding, by joining the workpieces without melting them, excessive heat input to the workpieces can be reduced, so that deterioration of the workpiece material and deformation after joining can be suppressed.
このような摩擦攪拌接合技術の1つとして、例えば特許文献1及び特許文献2に開示された摩擦攪拌接合装置が知られている。このような接合装置は、2つの部材の突合せ部に対する連続的な接合や、重ね合わせ部に対する点接合(スポット接合)等に適用されている。
As one of such friction stir welding techniques, for example, a friction stir welding apparatus disclosed in
特許文献1及び特許文献2に開示された接合装置では、ピンとショルダ部材との間に入り込んだ材料カスとピンとの間で摩擦熱が発生し、ピンが過剰に熱せられて強度が低下したり、あるいは最終的にピンの破損を招く等、工具寿命の低下の一因となる。
In the joining apparatus disclosed in
本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、ピンとショルダとを別体に構成した場合に、ピンとショルダとの間の隙間からワークの一部が侵入した場合であっても、ピンの強度低下や破損等を抑制できる摩擦攪拌接合用工具及びこれを用いた摩擦攪拌接合装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the situation as described above, and its purpose is that when the pin and the shoulder are configured separately, a part of the workpiece has entered from the gap between the pin and the shoulder. Even if it is a case, it is providing the tool for friction stir welding which can suppress the intensity | strength fall of a pin, a breakage, etc., and a friction stir welding apparatus using the same.
本発明の第一の側面によれば、摩擦攪拌接合用工具は、回転軸を有する攪拌ピンと、第一の面を有するハウジングと、を備え、前記ハウジングは、前記攪拌ピンを相対的に前記回転軸周りで回転可能に収容し、前記第一の面に開口する収容穴を含み、前記攪拌ピンは、前記回転軸に沿った一端に、前記収容穴に収容された状態で前記第一の面から突出し、ワークに対して挿入される攪拌部を含み、前記ハウジングには、前記収容穴と前記ハウジングの外部と連通する排出穴が形成されており、前記収容穴は、前記回転軸に沿って互いに接続された第一の収容穴と第二の収容穴を含み、前記第一の収容穴は、前記第一の面に開口し、前記第二の収容穴は、前記第一の収容穴より穴径が大きく、前記排出穴は、前記第一の収容穴と前記第二の収容穴との境界を含む位置に形成されていることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, the friction stir welding tool includes a stirring pin having a rotation shaft and a housing having a first surface, and the housing relatively rotates the stirring pin. The first surface includes an accommodation hole that is rotatably accommodated about an axis and opens in the first surface, and the stirring pin is accommodated in the accommodation hole at one end along the rotation axis. The housing includes a stirring portion that is inserted into the workpiece, and the housing is formed with a discharge hole that communicates with the housing hole and the outside of the housing, and the housing hole extends along the rotation axis. The first receiving hole includes a first receiving hole and a second receiving hole that are connected to each other, the first receiving hole opens in the first surface, and the second receiving hole is formed from the first receiving hole. The hole diameter is large, and the discharge hole has the first accommodation hole and the second accommodation hole. Characterized in that it is formed at a position including the boundary between.
また、本発明の第二の側面によれば、摩擦攪拌接合装置は、回転主軸を含む主軸台と、主軸台に取り付けられる上記の摩擦攪拌接合用工具と、ワークを保持する加工テーブルと、主軸台及び加工テーブルの相対的な動きを制御する数値制御装置と、を備えることを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, a friction stir welding apparatus includes a headstock including a rotation main shaft, the friction stir welding tool attached to the head stock, a processing table for holding a workpiece, and a main shaft. And a numerical controller for controlling relative movement of the table and the processing table.
かかる発明によれば、摩擦攪拌接合用工具のハウジングにおいて、攪拌ピンを収容する収容穴とハウジングの外部とを連通する排出穴を備えることにより、攪拌ピンとハウジングの収容穴との隙間から侵入したワークを上記排出穴から排出できるため、攪拌ピンの強度低下や破損等を抑制できる。 According to this invention, in the housing of the friction stir welding tool, by providing the accommodation hole that accommodates the agitation pin and the discharge hole that communicates the outside of the housing, the workpiece that has entered from the clearance between the agitation pin and the accommodation hole of the housing Can be discharged from the discharge hole, so that a reduction in strength or breakage of the stirring pin can be suppressed.
摩擦攪拌接合技術の1つとして、ピンとショルダとが別体で構成された摩擦攪拌接合用工具を回転ヘッドに取り付け、ショルダをワークに接触させた状態で、ピンをショルダに対して回転させつつワークの内部に挿入して摩擦攪拌接合する接合装置が知られている(例えば特許文献1参照)。このような接合装置は、接合に必要な摩擦発熱をピンの回転のみで充足し得るという利点があり、2つの部材の突合せ部に対する連続的な接合や、重ね合わせ部に対する点接合(スポット接合)等に適用されている。 As one of the friction stir welding techniques, a friction stir welding tool in which a pin and a shoulder are configured separately is attached to a rotary head, and the workpiece is rotated while the pin is rotated with respect to the shoulder while the shoulder is in contact with the workpiece. There is known a joining apparatus that is inserted into the inside of the machine and performs friction stir welding (see, for example, Patent Document 1). Such a joining apparatus has an advantage that the frictional heat generation necessary for joining can be satisfied only by rotation of the pin, and continuous joining to the butt portion of two members or point joining (spot joining) to the overlapping portion. Etc.
このような接合装置では、摩擦攪拌接合用工具がピンとショルダを含むハウジングとが別体で構成されているため、ピンとハウジングとの間には所定のクリアランス(間隙)が存在することは、構造上避けられない。このため、摩擦攪拌接合時に塑性流動したワークの材料の一部が、上記クリアランスを通って工具の内部に侵入することとなる。 In such a joining apparatus, since the friction stir welding tool is configured separately from the pin and the housing including the shoulder, there is a predetermined clearance (gap) between the pin and the housing. Inevitable. For this reason, a part of the material of the workpiece plastically flowed during the friction stir welding enters the inside of the tool through the clearance.
このような場合、接合後にワークが冷えると、工具の内部に侵入したワークの一部も冷えて固まるため、ピンとハウジングとの間でワークが凝着してしまい、工具の繰り返しの使用が困難となることがあった。また、侵入したワークは外部に排出されず工具の内部に留まるため、一定のワークが侵入した後は塑性流動したワークの一部は、ショルダとワークの間から漏れ出し、ワークの上面に固着して、接合部表面の品質を低下させる。 In such a case, if the workpiece cools after joining, part of the workpiece that has entered the tool will also cool and solidify, causing the workpiece to adhere between the pin and the housing, making it difficult to use the tool repeatedly. There was. In addition, since the invaded workpiece remains inside the tool without being discharged to the outside, after a certain workpiece has entered, a part of the plastic flowed workpiece leaks from between the shoulder and the workpiece and adheres to the upper surface of the workpiece. Reducing the quality of the joint surface.
このような事象を解消するために、プローブ(ピン)とショルダ部材とを別体に構成したいわゆる複動式回転工具を用いた摩擦攪拌点接合装置(例えば特許文献2参照)において、ショルダ部材の側壁に複数の排出孔を形成するとともに、プローブ外周にも複数の突起物を形成し、摩擦攪拌点接合時にプローブとショルダ部材との間に侵入した材料カスを上記突起物で細かく分断した後、排出孔から排出するようにした改良がなされている。これにより、点接合においては、工具の内部に侵入した材料カスを効率的に外部に排出して、プローブとショルダ部材との凝着を回避することが可能となる。 In order to eliminate such a phenomenon, in a friction stir spot welding apparatus using a so-called double-acting rotary tool in which a probe (pin) and a shoulder member are separately formed (see, for example, Patent Document 2), A plurality of discharge holes are formed on the side wall, a plurality of protrusions are also formed on the outer periphery of the probe, and the material residue that has entered between the probe and the shoulder member at the time of friction stir spot bonding is finely divided by the protrusions, An improvement has been made to discharge from the discharge hole. As a result, in the point joining, it is possible to efficiently discharge the material residue that has entered the inside of the tool to the outside and avoid adhesion between the probe and the shoulder member.
しかしながら、2つのワークの突合せ部に沿って連続的に接合を行う摩擦攪拌接合装置の場合には、接合の最初から最後まで、すなわちピンの先端が突合せ部に押し込まれてから抜き取られるまでの間に、ピンとショルダとの隙間から連続的にワークの一部がハウジングの内部に侵入することなるため、ハウジングの内部には多量のワークの一部が滞留してしまうことになる。このとき、工具を構成するピンは、連続的に摩擦攪拌接合を行っている間に常に回転しているため、ハウジングの内部に滞留したワークの一部がピンと接触する場合、回転するピンとワークの一部との間で摩擦熱が発生し、ピンが過剰に熱せられて強度が低下したり、あるいは最終的にピンの破損を招く等、工具寿命の低下の一因となる。 However, in the case of a friction stir welding apparatus that continuously welds along the butt part of two workpieces, from the beginning to the end of joining, that is, from the time when the tip of the pin is pushed into the butt part until it is pulled out. In addition, since a part of the workpiece continuously enters the inside of the housing from the gap between the pin and the shoulder, a part of a large amount of the workpiece stays inside the housing. At this time, since the pins constituting the tool are always rotating during continuous friction stir welding, when a part of the work staying in the housing comes into contact with the pins, the rotating pin and the work Friction heat is generated between the part and the pin is heated excessively, resulting in a decrease in strength, or eventually causing a breakage of the pin.
一方、上記の摩擦攪拌点接合装置では、プローブとショルダ部材との間に入り込んだ材料カスを外部に排出することが可能であるが、点接合は基本的にワークの接合部表面に沿う工具の移動がなく、また接合の1箇所あたりの接合時間はごく短時間であるため、1回ごとに工具内に侵入する材料カスの量はそれほど多くならない。このため、摩擦攪拌店接合装置においては、侵入した材料カスをプローブに形成された突起物で分断することで、少量の小片として外部に排出することができる。 On the other hand, in the above-mentioned friction stir spot welding device, it is possible to discharge the material residue that has entered between the probe and the shoulder member to the outside, but the spot welding is basically performed by the tool along the joint surface of the workpiece. Since there is no movement, and the joining time per one part of the joining is very short, the amount of material waste that penetrates into the tool each time does not increase so much. For this reason, in the friction stir shop joining apparatus, the invaded material residue is divided by the projections formed on the probe, so that it can be discharged to the outside as a small piece.
しかしながら、上記のような排出孔を形成した工具は、プローブとショルダ部材との間に敢えて材料カスを滞留させる空間を形成して、当該空間内においてプローブに形成した突起物で材料カスを細かく分断するように構成されているため、仮にこのような工具を用いて連続的な摩擦攪拌接合を行ったとしても、連続的に侵入する材料カスとプローブとが接触して摩擦熱を発生することに変わりはなく、その摩擦熱のためにプローブの強度低下や破損等による工具寿命の低下は避けられないという問題を内在していた。 However, a tool having a discharge hole as described above forms a space in which the material residue is intentionally retained between the probe and the shoulder member, and the material residue is finely divided by the projection formed on the probe in the space. Therefore, even if continuous friction stir welding is performed using such a tool, the material residue that continuously enters and the probe come into contact with each other to generate frictional heat. There is no change, and due to the frictional heat, there is an inevitable problem that the tool life is unavoidable due to a decrease in the strength or breakage of the probe.
そこで、実施形態における摩擦攪拌接合用工具は、ハウジングに、攪拌ピンを収容する収容穴とハウジングの外部とを連通する排出穴を備える。このような排出穴を備えることにより、侵入した材料カスを連続的に排出できるため、プローブの強度低下や破損等を抑制し、工具寿命の低下を避けることができる。なお、発明者によって認識された事項の記述は、実施形態における摩擦攪拌接合用工具についての理解を深めるために参考として記載されたものであり、公知技術を示すものではない。 In view of this, the friction stir welding tool in the embodiment includes a housing provided with a receiving hole that houses the stirring pin and a discharge hole that communicates the outside of the housing. By providing such a discharge hole, the invading material residue can be continuously discharged, so that a decrease in strength or breakage of the probe can be suppressed, and a decrease in tool life can be avoided. In addition, the description of the matter recognized by the inventor is described as a reference in order to deepen the understanding of the friction stir welding tool in the embodiment, and does not indicate a known technique.
<実施例1>
図1は、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具を適用した摩擦攪拌接合装置の概要を示す部分断面図である。図1に示すように、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100を適用した摩擦攪拌接合装置1は、本体部10と、ワーク搬送部20と、制御部30と、を備える。
<Example 1>
1 is a partial cross-sectional view showing an outline of a friction stir welding apparatus to which a friction stir welding tool according to a first embodiment of the present invention is applied. As shown in FIG. 1, the friction
摩擦攪拌接合装置1の本体部10は、主軸台12と、主軸台送り装置18とにより、構成される。主軸台12は、主軸フレーム14と、主軸フレーム14に対して相対的に回転するよう内包された回転主軸16と、を備える。主軸送り装置18は、主軸台12をXYZの3軸方向に移動させる。主軸フレーム14の下端には、後述する摩擦攪拌接合用工具100のハウジング110が据え付けられる。
The
一方、回転主軸16には、同じく摩擦攪拌接合用工具100の攪拌ピン120が連結される。これにより、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100において、ハウジング110に対して攪拌ピン120が相対的に回転する。
On the other hand, a stirring
ワーク搬送部20は、ワークWを載置して支持する加工テーブル22と、当該加工テーブル22をXY方向に移動させる加工テーブル送り装置24と、により構成される。加工テーブル22は、その上面に、接合されるワークWを固定支持する例えばクランプ等の支持機構(図示せず)を備えており、加工テーブル送り装置24の駆動により摩擦攪拌接合用工具100に対してワークWを相対的に移動させる。
The
制御部30は、例えば、主軸台12や加工テーブル22等を含む摩擦攪拌接合装置1全体の動きを制御する数値制御装置32と、数値制御装置32が実行する加工制御における加工条件等をオペレータが入力するためのインターフェース34と、各種加工プログラムや加工条件等のデータ36aを記憶するメモリ36と、を備えている。数値制御装置32は、本体部10の主軸台12に内蔵される回転駆動部12aに摩擦攪拌接合用工具100の回転を制御する回転指令信号を出力する回転制御部32aと、主軸台送り装置18に内蔵される送り軸駆動部18aに主軸台12の移動を制御する送り指令信号を出力する送り軸制御部32bと、を有する。これにより、主軸台12及び加工テーブル22の相対的な動きや、接合中における摩擦攪拌接合用工具100の回転数、ワークWへの工具挿入深さ等が制御される。
For example, the
本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100は、主軸フレーム14の下端に取り付けられるハウジング110と、回転主軸16に取り付けられる攪拌ピン120と、を含む。ハウジング110は、上端に主軸フレーム14に据え付けられる据付部116が形成され、下端にワークWに対して非回転の状態で接触する第一の面(ショルダ面)114aを有するハウジング本体112により構成されている。一方、攪拌ピン120は、回転主軸16に取り付けられるピンホルダ122と、当該ピンホルダ122に着脱自在に取り付けられるピン本体124とで構成され、回転軸Cに沿って延伸している。
The friction
図2A乃至図2Cは、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具の要部における具体的な特徴を示す断面図であって、図2Aは使用時の工具先端の概要を示し、図2Bはハウジングの先端近傍の概要を示し、図2Cはハウジングに収容される攪拌ピンの概要を示している。図2Aに示すように、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100は、ハウジング110の内側において、主軸フレーム14に取り付けられる上端側から第一の面114aが形成された下端側にわたって収容穴SHが形成されている。
2A to 2C are cross-sectional views showing specific features of the main part of the friction stir welding tool according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A shows an outline of the tool tip in use, and FIG. Shows an outline of the vicinity of the tip of the housing, and FIG. 2C shows an outline of the stirring pin accommodated in the housing. As shown in FIG. 2A, the friction
この収容穴SHは、攪拌ピン120をハウジング110に対して回転軸C周りで相対的に回転可能に収容し、第一の面114aに開口する。さらに、攪拌ピン120は、回転軸Cに沿った一端に、収容穴SHに収容された状態で第一の面114aから突出し、ワークに対して挿入される攪拌部124aを含む。また、ハウジング110には、収容穴SHとハウジング110の外部とを連通する排出穴118が形成されている。
The accommodation hole SH accommodates the stirring
図2Bに示すように、ハウジング110は、ハウジング本体112の下端にワークWの上面と接触する第一の面114aが形成されている。また、ハウジング本体112の収容穴SHは、互いに接続された第一の収容穴H1と、第二の収容穴H2と、を含む。第一の収容穴H1は、第二の収容穴H2に対して第一の面114a側に位置し、第一の面114aに開口する。第二の収容穴H2は、第一の収容穴H1に対して回転主軸16側に位置する。
As shown in FIG. 2B, the
ここで、第一の面114aは、ワークWに対してハウジング110の投影面積より小さい面積で接触するのが好ましい。このため、ハウジング本体112の下端には、その一例として、外径が縮小した縮径部113が形成されており、さらにその下部から先端に向けて先細となる突出部114が形成され、その端部に位置する第一の面114aが、摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面として機能する。
Here, it is preferable that the
また、突出部114には第二の収容穴H2と接続する第一の収容穴H1が形成されており、攪拌ピン120のピン本体124の一部が収容される。ここで、一例として、第一の収容穴H1及び第二の収容穴H2は、後述する攪拌ピン120のピン本体124の外径より穴径が大きくなるように設定され、第二の収容穴H2は、第一の収容穴H1よりも穴径が大きくなるように設定されている。
Further, the protruding
一方、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100の特徴として、ハウジング本体112には、収容穴SHからハウジング本体112の外部とを連通する排出穴118が形成されている。ここで、排出穴118は、第一の収容穴H1と第二の収容穴H2との境界Bを含む位置に形成されるのが好ましい。また、排出穴118は、ドリル加工やミーリング加工で内側に貫通する穴を追加的に加工することで形成されてもよい。
On the other hand, as a feature of the friction
図2Cに示すように、攪拌ピン120は、一端に攪拌部124aを有するピン本体124と、ピンホルダ122と、を別体に構成し、ピン本体124が攪拌部124aに対して回転軸Cに沿った反対側でピンホルダ122に取り付けられた状態で構成され、図2Aに示すように、ハウジング本体112の収容穴SHに回転自在に収容される。ピン本体124は、回転軸C周りに回転しつつその一端の攪拌部124aがワークWに押し込まれた状態でワークWと相対的に移動することにより、摩擦攪拌接合を行う。このとき、ハウジング110はワークWに対して非回転で接触し、攪拌ピン120はハウジング110に対して回転する構造となるため、第一の収容穴H1の内面とピン本体124の外面との間には、所定の間隔の間隙(クリアランス)Gが形成される。
As shown in FIG. 2C, the
図3は、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具を用いて2枚の金属板の突合せ部を摩擦攪拌接合したときの概要を示す断面図である。図3に示すように、加工テーブル22上に固定支持された2枚の金属板からなるワークW1、W2の端面どうしを突合せて摩擦攪拌接合する場合、摩擦攪拌接合用工具100の攪拌ピン120を、回転軸C周りに例えば図示上の回転方向Rに示す方向に回転させつつ、ピン本体124の攪拌部124aを上記した2枚のワークW1、W2の突合せ部に、ハウジング本体112の第一の面114aが接触するまで押し込む。この状態を維持しつつ図示上紙面に対して直交する方向、すなわちワークW1、W2の突合せ部の表面に沿って工具あるいはワークを相対的に移動させると、移動後の突合せ部に摩擦攪拌接合された接合部Jが形成される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an outline when the abutting portions of two metal plates are friction stir welded using the friction stir welding tool according to Example 1 of the present invention. As shown in FIG. 3, when the friction stir welding is performed by abutting the end surfaces of the workpieces W <b> 1 and W <b> 2 made of two metal plates fixedly supported on the processing table 22, the stirring
このとき、ワークW1、W2の突合せ部の上面にハウジング本体112の第一の面114aがショルダ面として接触するとともに、突合せ部にはピン本体124の攪拌部124aが挿入される。このため、摩擦攪拌接合の際に摩擦熱で軟化した材料のうち、上記ハウジング本体112のワークW1、W2に沈み込んだ部分や攪拌部124aの突合せ部に挿入された部分の体積に対応する余剰金属Mが、突合せ部の上面側に塑性流動しようとする。ここで、一般的なピンとショルダとが一体である接合用工具を用いた場合は、上記余剰金属Mはショルダの外側に溢れ出て接合部表面の「バリ」となる。
At this time, the
これに対して、ピンとショルダとが別体で構成された本発明のような摩擦攪拌接合用工具100では、余剰金属Mの一部は上記の場合と同様に「バリ」となることもあるが、その多くは図2Aに示した第一の収容穴H1とピン本体124との間隙Gを通って、ハウジング本体112の内部に形成された収容穴SHの第二の収容穴H2内に侵入する。この間隙Gを通る余剰金属Mの侵入量は、接合条件により決定されるピン本体124の形状に対して、異なる第一の収容穴H1の穴径を有するハウジングを用いることにより調整される。
On the other hand, in the friction
ここで、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100においては、ハウジング本体112の収容穴SHにおける第二の収容穴H2と外部とを連通する排出穴118を形成することにより、上述のとおり第二の収容穴H2に侵入してくる余剰金属Mを、ハウジング本体112の外部に排出するように構成する。これにより、連続的な摩擦攪拌接合の接合中に、摩擦攪拌接合用工具100のハウジング110の収容穴SHの内部に定常的にワークW1、W2の一部である余剰金属Mが侵入したとしても、収容穴SH(特に第二の収容穴H2)にこれらの余剰金属Mが滞留することがないため、攪拌ピン120のピン本体124と余剰金属Mとの間での摩擦発熱を抑制することができる。
Here, in the friction
さらに、第一の収容穴H1の穴径より第二の収容穴H2の穴径を大きく設定しておくことで、収容穴SHに侵入した余剰金属Mは、収容穴SHの穴径の拡大による回転軸Cから離れる方向に向かう流れと、接合中の攪拌ピン120の回転動作で生じる遠心力により、外部に排出されやすくなる。ここで、排出穴118を第一の収容穴H1と第二の収容穴H2との境界Bを含む位置に形成することで、余剰金属Mが第二の収容穴H2及び排出穴118で滞留することなく、ハウジング本体112の外部へ連続的かつ円滑に排出される。
Furthermore, by setting the hole diameter of the second housing hole H2 larger than the hole diameter of the first housing hole H1, the surplus metal M that has entered the housing hole SH is caused by the expansion of the hole diameter of the housing hole SH. Due to the flow away from the rotation axis C and the centrifugal force generated by the rotating operation of the stirring
また、余剰金属Mは、排出穴118を通る間に徐々に冷却され固化された状態でバリとして外部に排出されるため、ワークMに固着して接合部表面の品質を低くすることがない。さらに、より連続的かつ円滑に余剰金属Mを排出するために、排出穴118は、ワークWの一部である塑性流動した余剰金属Mが攪拌ピン120の回転により生じる流れに沿って収容穴SHからハウジング110の外部に排出されるように形成してもよい。
Further, the surplus metal M is discharged to the outside as burrs in a state of being gradually cooled and solidified while passing through the
ハウジング本体112において、例えば第一の面114aや第一の収容穴H1の内面、あるいは収容穴SHにおける第二の収容穴H2の内面、ピン本体124等に、ワークWを構成する材料との親和性が低い素材からなる被膜(図示せず)を形成しておくとよい。これにより、余剰金属Mのハウジング110や攪拌ピン120との凝着が低減される。
In the housing
また、図3に示すように、例えばハウジング110を取り付ける主軸台12の主軸フレーム14等に、ハウジング110の収容穴SHにガス流Fを供給するガス流供給機構(図示せず)をさらに備えるように構成してもよい。これにより、接合中のハウジング110と攪拌ピン120が冷却されるとともに、収容穴SHに侵入する余剰金属Mも冷却して外部への排出が促進される。
Further, as shown in FIG. 3, for example, a gas flow supply mechanism (not shown) that supplies a gas flow F to the accommodation hole SH of the
かかる構成により、本発明の実施例1による摩擦攪拌接合用工具100は、第一の面114aを含むハウジング本体112の第一の収容穴H1から、ハウジング本体に対して回転するピン本体124を突出させてワークWに挿入する別体型の工具において、ハウジング本体112に収容穴SHと外部とを連通する排出穴118を設けたことにより、第一の収容穴H1とピン本体124との間隙GからワークWの一部である余剰金属Mが侵入した場合であっても、効率良く外部に排出することができる。これにより、ハウジング110内部に形成された収容穴SHにおいてピン本体124と余剰金属Mとが過剰に摩擦発熱することもないため、結果としてピン本体124の強度低下や破損等を抑制することができる。
With this configuration, the friction
また、攪拌ピン120は、ピン本体124と、ピンホルダ122とを別体に構成しているため、摩擦攪拌接合中に常にワークWと接触する攪拌部124aを有するピン本体124のみを消耗品として交換することで、攪拌ピン120自体の破損を抑制できる。さらに、ピン本体124のみを消耗品として交換可能なため、摩擦攪拌接合用工具としてのランニングコストを低減できる。
In addition, since the
<実施例2>
次に、図4及び図5を用いて、本発明の実施例2による摩擦攪拌接合用工具の概要を説明する。なお、以下の説明において、実施例2による摩擦攪拌接合用工具を適用した摩擦攪拌接合装置は、着脱式のショルダを含む摩擦攪拌接合用工具以外の構成は実施例1のものと共通であるため、ここでの再度の説明は省略する。
<Example 2>
Next, the outline of the friction stir welding tool according to Example 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In the following description, the configuration of the friction stir welding apparatus to which the friction stir welding tool according to the second embodiment is applied is the same as that of the first embodiment except for the friction stir welding tool including the detachable shoulder. The re-explanation here is omitted.
図4A及び図4Bは、本発明の実施例2による摩擦攪拌接合用工具の要部における具体的な特徴を示す断面図であって、図4Aは使用時の工具先端の概要を示し、図4Bはハウジング本体とショルダとの取付構造の概要を示している。図4Aに示すように、本発明の実施例2による摩擦攪拌接合用工具200は、図1に示した主軸フレーム14に据え付けられるハウジング210と、回転主軸16に連結される攪拌ピン220と、により構成される。そして、ハウジング210は、ハウジング本体212と、ハウジング本体212の下端に着脱自在に取り付けられるショルダ230と、を別体として構成されており、ハウジング本体212にショルダ230を取り付けた状態で、その内側には収容穴SHが形成され、攪拌ピン220が回転自在に収容される。また、攪拌ピン220は、着脱自在に取り付けられるピン本体224を含み、回転軸Cに沿って延伸している。
4A and 4B are cross-sectional views showing specific features of the main part of the friction stir welding tool according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A shows an outline of the tool tip in use, and FIG. Shows the outline of the mounting structure of the housing body and the shoulder. As shown in FIG. 4A, the friction
図4Bに示すように、ハウジング210のハウジング本体212には、その下端が開放するとともに、後述するショルダ230を保持する保持部217が形成されている。ハウジング本体212の保持部217は、ショルダ230の被保持面232aを保持する保持面217aと、ショルダ230の上端に形成された位置決め面232bが当接する当接面217bと、を含み、保持面217aは、その一例として、例えば雌ネジが形成される。
As shown in FIG. 4B, the housing
一方、ショルダ230は、ハウジング本体212の当接面217bと当接する位置決め面232bが形成された取付部232と、取付部232から高さ方向に連続する縮径部233と、縮径部233からさらに先端に向けて先細となる突出部234と、が一体に形成されている。そして、突出部234の端部に位置する第一の面234aが、摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面として機能する。
On the other hand, the
取付部232の外形は、上述したハウジング本体212の保持面217aと対応する形状の取付構造となっており、その一例として、取付部232の被保持面232aは、例えば雄ネジが形成される。また、ショルダ230の内部には、ハウジング210の収容穴SHの一部を構成する第二の収容穴H2が形成されている。
The outer shape of the
また、突出部234には第二の収容穴H2と接続し、第一の面234aに開口する第一の収容穴H1が形成されており、攪拌ピン220のピン本体224の一部が収容される。ここで、実施例1の場合と同様に、第一の収容穴H1及び第二の収容穴H2は、ピン本体224の外径より穴径が大きく設定されており、第二の収容穴H2は、第一の収容穴H1よりも穴径が大きくなるように設定されている。
Further, the projecting
本発明の実施例2による摩擦攪拌接合用工具200において、ショルダ230には、収容穴SHとショルダ230の外部とを連通する排出穴238が形成されている。ここで、排出穴238は、実施例1の場合と同様に、第一の収容穴H1と第二の収容穴H2との境界Bを少なくとも含む位置に形成されるのが好ましい。
In the friction
図5A乃至図5Cは、図4Bに示したショルダの具体的な構成を説明するための図であって、図5Aは側面図、図5Bは下面図、図5Cは上面図をそれぞれ示している。図5Aに示すように、ショルダ230は、上述した取付部232と縮径部233と突出部234とが一体に形成されており、突出部234の下端面が第一の面234aとなる。また、取付部232の被保持面232aには、雄ネジが形成されるとともに、取付部232の上端には、ハウジング本体212の当接面217bと当接する位置決め面232bが形成されている。
5A to 5C are diagrams for explaining a specific configuration of the shoulder shown in FIG. 4B, in which FIG. 5A shows a side view, FIG. 5B shows a bottom view, and FIG. 5C shows a top view. . As shown in FIG. 5A, in the
図5B及び図5Cに示すように、ショルダ230には、その一部を切り欠く態様で、収容穴SHとショルダ230の外部とを連通する排出穴238が形成されている。このとき、排出穴238は、ワークWの一部である塑性流動した余剰金属Mが攪拌ピン220の回転により生じる流れに沿って第二の収容穴H2からショルダ230の外部に排出されるように形成してもよい。
As shown in FIGS. 5B and 5C, the
その一例として、ショルダ230は、攪拌ピン220の回転方向Rにおいて排出穴238の内周面238aと前記第二の収容穴H2の内周面H2aとが接続する接続位置P1を含み、排出穴238は、接続位置P1における第二の収容穴H2の内周の接線方向T1を包含するように形成されている。これにより、接合中のピン本体224の回転によって、余剰金属Mを連続的かつ円滑に外部へ排出することができる。
As an example, the
また、図5Bに示すように、縮径部233の外面は、その一例として、角柱(図5Bの場合は六角柱)の形状となっている。これにより、ショルダ230の取付部232をハウジング本体212の保持部217にネジ込む際に掴みやすくなる。
Further, as shown in FIG. 5B, the outer surface of the reduced
かかる構成により、本発明の実施例2による摩擦攪拌接合用工具200は、実施例1で得られた効果に加えて、ハウジング210をハウジング本体212の先端にショルダ230を着脱自在に取り付ける構造としたため、例えば、摩擦攪拌接合中に常にワークWと接触する第一の面234aが摩耗等により損傷した場合に、ショルダ230のみを消耗品として交換可能なため、摩擦攪拌接合用工具としてのランニングコストを低減できる。また、ハウジング210全体を交換する必要がないため、工具交換の手間を省くことも可能となる。さらに、接合条件により決定されるピン本体224の形状に対して、異なる第一の収容穴H1の穴径を有するハウジングを用いることで、余剰金属Mの収容穴SHへの侵入量を調整できる。
With this configuration, the friction
<実施例3>
次に、図6を用いて、本発明の実施例3による摩擦攪拌接合用工具の概要を説明する。なお、以下の説明において、実施例3による摩擦攪拌接合用工具を適用した摩擦攪拌接合装置は、着脱式のショルダを含む摩擦攪拌接合用工具以外の構成は実施例1のものと共通であるため、ここでの再度の説明は省略する。
<Example 3>
Next, the outline of the friction stir welding tool according to Example 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the configuration of the friction stir welding apparatus to which the friction stir welding tool according to the third embodiment is applied is the same as that of the first embodiment except for the friction stir welding tool including the detachable shoulder. The re-explanation here is omitted.
図6A及び図6Bは、本発明の実施例3による摩擦攪拌接合用工具の要部における具体的な特徴を示す断面図であって、図6Aは使用時の工具先端の概要を示し、図6Bはハウジング本体とショルダとの取付構造の概要を示している。図6Aに示すように、本発明の実施例3による摩擦攪拌接合用工具300は、図1に示した主軸フレーム14に据え付けられるハウジング310と、回転主軸16に連結される攪拌ピン320と、により構成される。そして、ハウジング310は、ハウジング本体312と、ハウジング本体312の下端に着脱自在に取り付けられるショルダ330と、を別体として構成されており、ハウジング本体312にショルダ330を取り付けた状態で、その内側には収容穴SHが形成され、攪拌ピン320が回転自在に収容される。
6A and 6B are cross-sectional views showing specific features of the main part of the friction stir welding tool according to the third embodiment of the present invention. FIG. 6A shows an outline of the tool tip in use, and FIG. Shows the outline of the mounting structure of the housing body and the shoulder. As shown in FIG. 6A, the friction
図6Bに示すように、ハウジング310のハウジング本体312には、その下端が開放するとともに、後述するショルダ330を保持する保持部317が形成されている。ハウジング本体312の保持部317は、ショルダ330の被保持面332aを保持する保持面317aと、ショルダ330の回転軸C方向の位置を決める上方位置決め面332bが当接する上方当接面317bと、ショルダ330の回転軸Cの半径方向の位置を決める側方位置決め面332cが当接する側方当接面317cと、を含み、保持面317aは、その一例として、例えば雌ネジが形成される。
As shown in FIG. 6B, the housing
一方、ショルダ330は、被保持面332a、上方位置決め面332b、側方位置決め面332cが形成された取付部332と、取付部332から高さ方向に連続する縮径部333と、縮径部333からさらに先端に向けて先細となる突出部334と、が一体に形成されている。そして、突出部334の端部に位置する第一の面334aが、摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面として機能する。
On the other hand, the
また、ショルダ330の内部には、ハウジング310の収容穴SHの一部を構成する第二の収容穴H2が形成されており、突出部334には、第二の収容穴H2と外部とを接続する第一の収容穴H1が形成されている。ここで、実施例1の場合と同様に、第一の収容穴H1及び第二の収容穴H2のは、ピン本体324の外径より穴径が大きく設定されており、第二の収容穴H2は、第一の収容穴H1よりも穴径が大きくなるように設定されている。
In addition, a second accommodation hole H2 constituting a part of the accommodation hole SH of the
取付部332の外形は、上述したハウジング本体312の保持部317と対応する形状の取付構造となっており、その一例として、取付部332の被保持面332aは、例えば雄ネジが形成される。また、取付部332の上端に形成された上方位置決め面332bは、ハウジング本体312の上方当接面317bと当接し、ショルダ330の回転軸C方向の位置を決める。さらに、取付部332上部の側面に形成された側方位置決め面332cは、ハウジング本体312の側方当接面317cと当接し、ショルダ330の回転軸Cの半径方向の位置を決める。
The outer shape of the mounting
本発明の実施例3による摩擦攪拌接合用工具300において、ショルダ330には、収容穴SHとショルダ330の外部とを連通する排出穴338が形成されている。ここで、排出穴338は、実施例2の場合と同様に、第二の収容穴H2と第一の収容穴H1との境界Bを少なくとも含む位置に形成されるのが好ましい。また、排出穴338は、ワークの一部である塑性流動した余剰金属が、攪拌ピン320の回転により生じる流れに沿って第二の収容穴H2からショルダ330の外部に排出されるように形成してもよい。
In the friction
かかる構成により、本発明の実施例3による摩擦攪拌接合用工具300は、ショルダ330が、ハウジング本体312の上方当接面317bと当接する上方位置決め面332b及びハウジング本体312の側方当接面317cと当接する側方位置決め面332cを有する。このため、実施例1及び2で得られた効果に加えて、ハウジング本体312の側方当接面317cと当接する側方位置決め面332cをはめあい構造にすることで、ショルダ330をハウジング本体312に取り付ける際に、ショルダ330をハウジング本体312に対して回転軸Cの方向及び回転軸Cの半径方向において正確に位置決めし、ショルダ330を交換した場合であっても、交換前後で容易に略同一の接合品質を保つことができる。
With this configuration, in the friction
<実施例4>
次に、図7を用いて、本発明の実施例4による摩擦攪拌接合用工具の概要を説明する。なお、以下の説明において、実施例4による摩擦攪拌接合用工具を適用した摩擦攪拌接合装置は、着脱式のショルダを含む摩擦攪拌接合用工具以外の構成は実施例1のものと共通であるため、ここでの再度の説明は省略する。
<Example 4>
Next, the outline of the friction stir welding tool according to Example 4 of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the configuration of the friction stir welding apparatus to which the friction stir welding tool according to the fourth embodiment is applied is the same as that of the first embodiment except for the friction stir welding tool including the detachable shoulder. The re-explanation here is omitted.
図7A及び図7Bは、本発明の実施例4による摩擦攪拌接合用工具の要部における具体的な特徴を示す断面図であって、図7Aは使用時の工具先端の概要を示し、図7Bはハウジング本体とショルダとの取付構造の概要を示している。図7Aに示すように、本発明の実施例4による摩擦攪拌接合用工具400は、図1に示した主軸フレーム14に装着されるハウジング410と、回転主軸16に連結される攪拌ピン420と、により構成される。
7A and 7B are cross-sectional views showing specific features of the main part of the friction stir welding tool according to Example 4 of the present invention. FIG. 7A shows an outline of the tool tip in use, and FIG. Shows the outline of the mounting structure of the housing body and the shoulder. As shown in FIG. 7A, a friction
ハウジング410は、実施例2及び3と同様に、ハウジング本体412と、ハウジング本体412の下端に着脱自在に取り付けられるショルダ430と、を別体として構成されており、ハウジング本体412にショルダ430を取り付けた状態で、その内側には収容穴SHが形成され、攪拌ピン420が回転自在に収容される。また、図7Bに示すように、ハウジング410のハウジング本体412には、実施例3と同様に、その下端が開放するとともに、その内面にショルダ430を保持する保持部417が形成されている。
As in the second and third embodiments, the
一方、ショルダ430は、実施例3と同様に、ハウジング本体412に取り付けられる取付部432と、取付部432から高さ方向に連続する縮径部433と、縮径部433からさらに先端に向けて先細となる突出部434と、が一体に形成されており、突出部434の端部に位置する第一の面434aが摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面として機能する。また、ショルダ430の内部には、ハウジング410の収容穴SHの一部を構成する第二の収容穴H2が形成されており、突出部434には、第二の収容穴H2と接続し、第一の面434aに開口する第一の収容穴H1が形成されている。
On the other hand, as in the third embodiment, the
ここで、実施例1の場合と同様に、その一例として、第一の収容穴H1及び第二の収容穴H2は、ピン本体424の外径より穴径が大きく設定されており、第二の収容穴H2は、第一の収容穴H1よりも穴径が大きくなるように設定されている。また、実施例4による摩擦攪拌接合用工具400において、収容穴SHの一部を構成する第二の収容穴H2の下端部には、第一の収容穴H1との境界Bに向けて滑らかに縮径する曲面433aが形成されており、収容穴SHに余剰金属Mが侵入したとしても第二の収容穴H2の下部に澱むことがない。
Here, as in the case of the first embodiment, as an example, the first accommodation hole H1 and the second accommodation hole H2 have a hole diameter larger than the outer diameter of the
本発明の実施例4による摩擦攪拌接合用工具400においても、ショルダ430には、収容穴SHとショルダ430の外部とを連通する排出穴438が形成されている。ここで、排出穴438は、実施例3の場合と同様に、第一の収容穴H1と第二の収容穴H2との境界Bを少なくとも含む位置に形成されるのが好ましい。また、排出穴438は、ワークの一部である塑性流動した余剰金属Mが、攪拌ピン420の回転により生じる流れに沿って第二の収容穴H2からショルダ430の外部に排出されるように形成してもよい。
Also in the friction
かかる構成により、本発明の実施例4による摩擦攪拌接合用工具400は、実施例1乃至3で得られた効果に加えて、ショルダ430の収容穴SHの一部を構成する第二の収容穴H2の下端に、第一の収容穴H1との境界Bに向けて滑らかに縮径する曲面433aが形成されてため、ピン本体424と第一の収容穴H1との間隙Gを通って内部に侵入した余剰金属Mが第二の収容穴H2の下部に滞留することを抑制できる。
With this configuration, the friction
<実施例5>
図8は、本発明の実施例5による摩擦攪拌接合用工具の使用時における工具先端の概要を示す断面図である。なお、以下の説明において、実施例5による摩擦攪拌接合用工具を適用した摩擦攪拌接合装置は、着脱式のショルダを含む摩擦攪拌接合用工具以外の構成は実施例1のものと共通であるため、ここでの再度の説明は省略する。
<Example 5>
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an outline of the tool tip when the friction stir welding tool according to the fifth embodiment of the present invention is used. In the following description, the configuration of the friction stir welding apparatus to which the friction stir welding tool according to the fifth embodiment is applied is the same as that of the first embodiment except for the friction stir welding tool including the detachable shoulder. The re-explanation here is omitted.
図8に示すように、本発明の実施例5による摩擦攪拌接合用工具500は、図1に示した主軸フレーム14に据え付けられるハウジング510と、回転主軸16に連結される攪拌ピン520と、により構成される。そして、ハウジング510は、実施例2及び3と同様に、ハウジング本体512と、ハウジング本体512の下端に着脱自在に取り付けられるショルダ530と、を別体として構成されており、ハウジング本体512にショルダ530を取り付けた状態で、その内側には収容穴SHが形成され、攪拌ピン520が回転自在に収容される。
As shown in FIG. 8, the friction
また、本発明の実施例5による摩擦攪拌接合用工具500においては、ショルダ530の内部に下部に向かって縮径する略テーパ状の第二の収容穴H2が形成されている。ショルダ530には、第二の収容穴H2とショルダ530の外部とを連通する排出穴538が形成されている。ここで、通常の摩擦攪拌接合用工具は、第一の面534aが常にワークWと接触する構造のため、当該第一の面534aを含むショルダ530は鋼等の金属材料で形成される。このとき、ショルダ530の外面及び内面の加工はそれぞれ旋削加工等の機械加工で行われることが多くなるが、図8に示した変形例によるショルダ530では、大きくテーパ状の内面を形成するように旋削加工できる。
In the friction
かかる構成により、本発明の実施例5による摩擦攪拌接合用工具500は、実施例1乃至4で得られた効果に加えて、排出穴538が略テーパ状の第二の収容穴H2からショルダ530の外部に連通していることにより、第二の収容穴H2に侵入した余剰金属(図3の符号M参照)が、第二の収容穴H2の下部に滞留することを抑制できる。また、ショルダ530の形状を機械加工に適したものとしたことにより、機械加工の工数を低減できるとともに、ショルダ530自体の軽量化を図ることもできる。
With this configuration, in the friction
<実施例6>
次に、図9を用いて、本発明の実施例6による摩擦攪拌接合用工具の概要を説明する。なお、以下の説明においては、実施例1乃至5で示した摩擦攪拌接合用工具と構成上で異なる点についてのみ説明を行うものとし、その他の共通する構成については実施例2と同一の符号を用いて説明して図示を省略する。
<Example 6>
Next, the outline of the friction stir welding tool according to Example 6 of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, only the difference in configuration from the friction stir welding tool shown in the first to fifth embodiments will be described, and the same reference numerals as those in the second embodiment are used for other common configurations. The description will be made and the illustration will be omitted.
図9A乃至図9Cは、本発明の実施例6による摩擦攪拌接合用工具に適用されるショルダの具体的な構成を説明するための図であって、図9Aは側面図、図9Bは下面図、図9Cは上面図をそれぞれ示している。図9Aに示すように、実施例6におけるショルダ630は、実施例3の場合と同様に、取付部632と縮径部633と突出部634が一体に形成されており、突出部634の端部に位置する第一の面634aが摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面として機能する。また、取付部632の被保持面632aは、雄ネジが形成されるとともに、上端部632の上端には、ハウジング本体212の当接面217bと当接する位置決め面632bが形成されている。
9A to 9C are views for explaining a specific configuration of a shoulder applied to a friction stir welding tool according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 9A is a side view, and FIG. 9B is a bottom view. FIG. 9C shows a top view, respectively. As shown in FIG. 9A, in the
図9B及び図9Cに示すように、ショルダ630には、その一部を切り欠く態様で、第二の収容穴H2とショルダ630の外部とを連通する2つの排出穴638、639が形成されている。このとき、排出穴638、639は、ワークWの一部である塑性流動した余剰金属(図3の符号M参照)が攪拌ピン220の回転により生じる流れに沿って収容穴SHからショルダ630の外部に排出されるように形成してもよい。
As shown in FIGS. 9B and 9C, the
このような排出穴の一例として、実施例2の場合と同様に、ショルダ630は、攪拌ピンの回転方向Rにおいて排出穴638の内周面638aと第二の収容穴H2の内周面H2aとが接続する接続位置P1を含む。このとき、排出穴638は、接続位置P1における第二の収容穴H2の内周の接線方向T1を包含するように形成されている。
As an example of such a discharge hole, as in the case of the second embodiment, the
また、ショルダ630は、攪拌ピンの回転方向Rにおいて排出穴639の内周面639aと第二の収容穴H2の内周面H2aとが接続する接続位置P2を含む。このとき、排出穴639は、接続位置P2における第二の収容穴H2の内周の接線方向T2を包含するように形成されている。これにより、接合中の攪拌ピンの回転によって、余剰金属を2つの排出穴638、639から連続的かつ円滑に外部へ排出することができる。
Further, the
また、2つの排出穴638、639は、第二の収容穴H2の円周方向において互いに対向する位置、すなわち互いに等間隔となるように配置されるのが好ましい。これにより、切り欠かれるショルダ630全体の剛性のバランスを取れるとともに、余剰金属の排出が効率良く実行される。
The two
かかる構成により、本発明の実施例6による摩擦攪拌接合用工具は、実施例1乃至5で得られた効果に加えて、ショルダ630に複数の排出穴638、639を形成したため、余剰金属の排出効率をさらに高めることができる。そして、その結果として、攪拌ピンと余剰金属との過剰な摩擦発熱をさらに抑制し、攪拌ピンの強度低下や破損等を抑制することができる。
With this configuration, the friction stir welding tool according to the sixth embodiment of the present invention has the discharge holes 638 and 639 formed in the
以上、本発明による代表的な実施例及びこれに伴う変形例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。 As mentioned above, although the typical Example by this invention and the modification accompanying this were described, this invention is not necessarily limited to this, A person skilled in the art can change suitably. That is, those skilled in the art will be able to find various alternative embodiments and modifications without departing from the scope of the appended claims.
例えば、実施例1乃至6における摩擦撹拌接合用工具および摩擦撹拌接合装置について、部材の連続的な接合における使用を例示したが、これらの点接合への使用を排除するものではない。 For example, although the friction stir welding tool and the friction stir welding apparatus in Examples 1 to 6 have been exemplified for use in continuous joining of members, the use for point joining is not excluded.
例えば、実施例1乃至6においてハウジングに形成した排出穴を例示したが、ハウジングに、排出穴から排出された余剰金属がワーク上面に落下しないようにこれらの余剰金属を受ける構造をさらに設けてもよい。また、実施例1乃至6において摩擦攪拌接合を行う際にワークと接触するショルダ面(第一の面)を例示したが、当該ショルダ面は平坦な形状だけでなく、凹形状もしくは凸形状であってもよく、ショルダ面上に十字溝やらせん溝等が形成されていてもよい。 For example, although the discharge holes formed in the housing in the first to sixth embodiments are illustrated, the housing may be further provided with a structure for receiving the surplus metal so that the surplus metal discharged from the discharge hole does not fall on the work upper surface. Good. In addition, although the shoulder surface (first surface) that comes into contact with the workpiece when performing friction stir welding in Examples 1 to 6 is illustrated, the shoulder surface has not only a flat shape but also a concave shape or a convex shape. Alternatively, a cross groove, a spiral groove, or the like may be formed on the shoulder surface.
なお、上記実施例2乃至5において、ハウジングとショルダとがネジ結合される場合を例示したが、例えば磁力や真空圧による吸着構造や、爪部等によるチャッキング構造等の他の取付構造を適用してもよい。 In the second to fifth embodiments, the case where the housing and the shoulder are screwed is illustrated. However, for example, other attachment structures such as a suction structure using a magnetic force or a vacuum pressure or a chucking structure using a claw or the like are applied. May be.
上記実施例6において、複数設ける排出穴として2つの穴が形成された場合を例示したが、ショルダの全体の剛性と余剰金属の排出効率とを考慮して、3つ以上の排出穴を形成するように構成してもよい。さらに、実施例6では、実施例2乃至5で示した着脱自在のショルダに複数の排出穴を形成した場合を例示したが、このような複数の排出穴を実施例1で示したハウジング本体に形成するように構成してもよい。 In the sixth embodiment, the case where two holes are formed as a plurality of discharge holes is illustrated. However, in consideration of the overall rigidity of the shoulder and the discharge efficiency of surplus metal, three or more discharge holes are formed. You may comprise as follows. Further, in the sixth embodiment, the case where a plurality of discharge holes are formed in the detachable shoulder shown in the second to fifth embodiments is exemplified. However, such a plurality of discharge holes are formed in the housing body shown in the first embodiment. You may comprise so that it may form.
1 摩擦攪拌接合装置
10 本体部
12 主軸台
14 主軸フレーム
16 回転主軸
18 主軸台送り装置
20 ワーク搬送部
22 加工テーブル
24 加工テーブル送り装置
30 制御部
32 数値制御装置
34 インターフェース
36 メモリ
100、200、300、400、500 摩擦攪拌接合用工具
110、210、310、410、510 ハウジング
112、212、312、412、512 ハウジング本体
113 縮径部
114 突出部
114a 第一の面
118、238、338、438、538、638、639 排出穴
120、220、320、420、520 攪拌ピン
122、222 ピンホルダ
124、224、324、424、524 ピン本体
124a、224a 攪拌部
217、317、417 保持部
230、330、430、530、630 ショルダ
232、332、432、632 取付部
233、333、433、633 縮径部
234、334、434、534 突出部
234a、334a、434a、534a、634a 第一の面
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記ハウジングは、前記攪拌ピンを相対的に前記回転軸周りで回転可能に収容し、前記第一の面に開口する収容穴を含み、
前記攪拌ピンは、前記回転軸に沿った一端に、前記収容穴に収容された状態で前記第一の面から突出し、ワークに対して挿入される攪拌部を含み、
前記ハウジングには、前記収容穴と前記ハウジングの外部と連通する排出穴が形成されており、
前記収容穴は、前記回転軸に沿って互いに接続された第一の収容穴と第二の収容穴を含み、
前記第一の収容穴は、前記第一の面に開口し、
前記第二の収容穴は、前記第一の収容穴より穴径が大きく、
前記排出穴は、前記第一の収容穴と前記第二の収容穴との境界を含む位置に形成されている
ことを特徴とする摩擦攪拌接合用工具。 A stirring pin having a rotating shaft, and a housing having a first surface;
The housing contains the agitating pin so as to be relatively rotatable around the rotation axis, and includes a receiving hole opened in the first surface,
The stirring pin includes, at one end along the rotating shaft, a stirring portion that protrudes from the first surface in a state of being accommodated in the accommodation hole and is inserted into the workpiece,
The housing is formed with a discharge hole communicating with the housing hole and the outside of the housing,
The accommodation hole includes a first accommodation hole and a second accommodation hole connected to each other along the rotation axis,
The first accommodation hole opens in the first surface;
The second receiving hole has a larger hole diameter than the first receiving hole,
The drainage hole is formed at a position including a boundary between the first accommodation hole and the second accommodation hole.
前記ショルダは、前記ハウジング本体に取り付けられる取付部を含み、
前記前記ハウジング本体は、前記取付部を保持する保持部を含む
ことを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合用工具。 The housing comprises a shoulder having the first surface and the discharge hole, and a housing main body separately.
The shoulder includes an attachment portion attached to the housing body,
The friction stir welding tool according to claim 1, wherein the housing body includes a holding portion for holding the attachment portion.
前記保持部は、前記位置決め面に当接する当接面を含む
ことを特徴とする請求項2に記載の摩擦攪拌接合用工具。 The attachment portion includes a positioning surface that identifies a position when the shoulder is attached to the housing body,
The friction stir welding tool according to claim 2, wherein the holding portion includes a contact surface that contacts the positioning surface.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合用工具。 The discharge hole is formed so that the work that has entered the inside of the housing is discharged from the housing hole to the outside of the housing along a flow generated by rotation of the stirring pin. Item 4. The friction stir welding tool according to any one of Items 1 to 3.
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合用工具。 5. The friction stir welding according to claim 1, wherein two or more of the discharge holes are formed and are arranged so that positions where the discharge holes are connected to the accommodation holes are equally spaced from each other. Tools.
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合用工具。 6. The friction stirrer according to claim 1, wherein at least an inner surface of the first accommodation hole is coated with a coating having low affinity with the workpiece. Joining tool.
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合用工具。 The friction stir welding tool according to any one of claims 1 to 6, wherein the first surface of the housing constitutes a shoulder surface in contact with the workpiece.
前記ピン本体は、前記攪拌部に対して前記回転軸に沿った反対側で、前記ピンホルダに取り付けられる
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合用工具。 The stirring pin comprises a pin body having the stirring unit and a pin holder separately,
The friction stir welding tool according to any one of claims 1 to 7, wherein the pin body is attached to the pin holder on the opposite side of the agitating portion along the rotation axis.
前記摩擦攪拌接合用工具は、回転軸を有する攪拌ピンと、第一の面を有するハウジングと、を備え、
前記ハウジングは、前記攪拌ピンを相対的に前記回転軸周りで回転可能に収容し、前記第一の面に開口する収容穴を含み、
前記攪拌ピンは、前記回転軸に沿った一端に、前記収容穴に収容された状態で前記第一の面から突出し、前記ワークに対して挿入される攪拌部を含み、
前記ハウジングには、前記収容穴から前記ハウジングの外部と連通する排出穴が形成されており、
前記摩擦攪拌接合用工具の前記収容穴は、互いに接続された第一の収容穴と第二の収容穴を含み、
前記第一の収容穴は、前記第一の面に開口し、前記第二の収容穴より穴径が小さく、
前記排出穴は、前記第一の収容穴と前記第二の収容穴との境界を含む位置から形成されている
ことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 A spindle stock including a rotary spindle, a friction stir welding tool attached to the spindle stock, a machining table for holding a workpiece, and a numerical control device for controlling the relative movement of the spindle stock and the machining table. A friction stir welding apparatus comprising:
The friction stir welding tool includes a stirring pin having a rotating shaft and a housing having a first surface,
The housing contains the agitating pin so as to be relatively rotatable around the rotation axis, and includes a receiving hole opened in the first surface,
The stirring pin includes, at one end along the rotating shaft, a stirring portion that protrudes from the first surface in a state of being accommodated in the accommodation hole and is inserted into the workpiece,
The housing is formed with a discharge hole communicating with the outside of the housing from the accommodation hole,
The accommodation hole of the friction stir welding tool includes a first accommodation hole and a second accommodation hole connected to each other,
The first accommodation hole opens in the first surface and has a smaller hole diameter than the second accommodation hole,
The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the discharge hole is formed from a position including a boundary between the first accommodation hole and the second accommodation hole.
前記ショルダは、前記ハウジング本体に取り付けられる取付部を含み、
前記前記ハウジング本体は、前記取付部を保持する保持部を含む
ことを特徴とする請求項9に記載の摩擦攪拌接合装置。 The housing of the friction stir welding tool comprises a shoulder having the first surface and the discharge hole, and a housing body, which are separated from each other.
The shoulder includes an attachment portion attached to the housing body,
The friction stir welding apparatus according to claim 9, wherein the housing body includes a holding portion that holds the attachment portion.
前記ピン本体は、前記攪拌部に対して前記回転軸に沿った反対側で、前記ピンホルダに取り付けられる
ことを特徴とする請求項9又は10に記載の摩擦攪拌接合装置。 The stirrer pin of the friction stir welding tool comprises a pin body having the stirrer and a pin holder separately.
11. The friction stir welding apparatus according to claim 9, wherein the pin main body is attached to the pin holder on the opposite side of the stirring portion along the rotation axis.
ことを特徴とする請求項9乃至11のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合装置。 The friction stir welding apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein the first surface of the housing of the friction stir welding tool constitutes a shoulder surface in contact with the workpiece.
ことを特徴とする請求項9乃至12のいずれか1つに記載の摩擦攪拌接合装置。
The friction stir welding apparatus according to any one of claims 9 to 12, wherein the headstock further includes a gas flow supply mechanism that supplies a gas flow into the housing.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018229548A JP6887412B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Friction stir welding tool and friction stir welding device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018229548A JP6887412B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Friction stir welding tool and friction stir welding device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018536300A Division JP6512727B1 (en) | 2018-03-26 | 2018-03-26 | Friction stir welding tool and friction stir welding apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019171466A true JP2019171466A (en) | 2019-10-10 |
JP6887412B2 JP6887412B2 (en) | 2021-06-16 |
Family
ID=68166156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018229548A Active JP6887412B2 (en) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | Friction stir welding tool and friction stir welding device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6887412B2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112122768A (en) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 | Static shaft shoulder friction stir welding tool, welding device and welding system |
JP7411507B2 (en) | 2020-06-04 | 2024-01-11 | 本田技研工業株式会社 | Friction stir welding equipment |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61120445U (en) * | 1985-01-17 | 1986-07-29 | ||
JPS6316910A (en) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Fuji Heavy Ind Ltd | Discharge device for chips and harmful gas from boring tool |
US5632579A (en) * | 1994-07-13 | 1997-05-27 | Thermwood Corporation | Particulate removal device and system for router machines and the like |
JP2006167729A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Obara Corp | Clogging preventive device of tool pin for friction stir spot welding |
JP2008036659A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Friction stir welding method |
JP2009066721A (en) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Hitachi Koki Co Ltd | Power tool |
JP2009297826A (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | Apparatus for collecting chip of drilling tool |
US20150102087A1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-04-16 | Grenzebach Maschinenbau Gmbh | Method and device for improving the quality of the weld seam in friction stir welding |
JP2018001178A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 株式会社Ihi | Tool for friction stirring and friction stirring bonding device having tool for friction stirring |
-
2018
- 2018-12-07 JP JP2018229548A patent/JP6887412B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61120445U (en) * | 1985-01-17 | 1986-07-29 | ||
JPS6316910A (en) * | 1986-07-07 | 1988-01-23 | Fuji Heavy Ind Ltd | Discharge device for chips and harmful gas from boring tool |
US5632579A (en) * | 1994-07-13 | 1997-05-27 | Thermwood Corporation | Particulate removal device and system for router machines and the like |
JP2006167729A (en) * | 2004-12-13 | 2006-06-29 | Obara Corp | Clogging preventive device of tool pin for friction stir spot welding |
JP2008036659A (en) * | 2006-08-03 | 2008-02-21 | Sumitomo Light Metal Ind Ltd | Friction stir welding method |
JP2009066721A (en) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Hitachi Koki Co Ltd | Power tool |
JP2009297826A (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-24 | Sumitomo Electric Hardmetal Corp | Apparatus for collecting chip of drilling tool |
US20150102087A1 (en) * | 2012-05-31 | 2015-04-16 | Grenzebach Maschinenbau Gmbh | Method and device for improving the quality of the weld seam in friction stir welding |
JP2018001178A (en) * | 2016-06-28 | 2018-01-11 | 株式会社Ihi | Tool for friction stirring and friction stirring bonding device having tool for friction stirring |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7411507B2 (en) | 2020-06-04 | 2024-01-11 | 本田技研工業株式会社 | Friction stir welding equipment |
CN112122768A (en) * | 2020-09-23 | 2020-12-25 | 昆山哈工万洲焊接研究院有限公司 | Static shaft shoulder friction stir welding tool, welding device and welding system |
CN112122768B (en) * | 2020-09-23 | 2024-03-15 | 苏州万智新能源科技有限公司 | Static shoulder friction stir welding tool, welding device and welding system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6887412B2 (en) | 2021-06-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019186658A1 (en) | Tool for friction stir welding and device for friction stir welding | |
KR100481782B1 (en) | Friction stir welding method | |
JP5548530B2 (en) | Tools and machine tools | |
US20060006157A1 (en) | Method and apparatus for repairing or building up surfaces on a workpiece while the workpiece is mounted on a machine tool | |
JP2019171466A (en) | Tool for friction stir welding and friction stir welding device | |
US10099314B2 (en) | Tool holder and machine tool | |
US20200108481A1 (en) | Attachment for machining apparatus | |
JP6099291B1 (en) | Friction stir welding tool and machine tool | |
JP2003094263A (en) | Composite machining device and friction stir welding method | |
JP5086845B2 (en) | Friction stir welding equipment | |
JP3954547B2 (en) | Friction stir welding method and friction stir welding | |
JP2001287134A (en) | Wet cutting method and device | |
KR20130085682A (en) | A pallet clamping device of machining center | |
US20200171610A1 (en) | Tool unit | |
JP5455187B2 (en) | Counterbore tool for machining center | |
JP2006102868A (en) | Cutting machine | |
KR102466656B1 (en) | adapter for gun dril | |
CN212945608U (en) | Undercarriage part lug hole machining tool | |
CN204748112U (en) | A mould that is used for two holders of partly riveting of ball bearing to process | |
JP6776480B1 (en) | Stirring pins, friction stir welding tools, and machine tools | |
KR100677823B1 (en) | Master spindle | |
JP2017140649A (en) | Joining method | |
JP5085189B2 (en) | Drilling tool and drilling method | |
JPH01228695A (en) | Laser beam machining method | |
JP2008254130A (en) | Hole saw and its manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190927 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20191114 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20200512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200702 |
|
C60 | Trial request (containing other claim documents, opposition documents) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60 Effective date: 20200702 |
|
C11 | Written invitation by the commissioner to file amendments |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C11 Effective date: 20200714 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20200821 |
|
C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21 Effective date: 20200825 |
|
A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20201023 |
|
C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C211 Effective date: 20201110 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20201117 |
|
C13 | Notice of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C13 Effective date: 20210105 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210225 |
|
C302 | Record of communication |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C302 Effective date: 20210225 |
|
C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C22 Effective date: 20210226 |
|
C23 | Notice of termination of proceedings |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C23 Effective date: 20210402 |
|
C03 | Trial/appeal decision taken |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C03 Effective date: 20210511 |
|
C30A | Notification sent |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C3012 Effective date: 20210511 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210518 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6887412 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |