JP2023039128A - Guide block and friction stirring and joining method - Google Patents

Guide block and friction stirring and joining method Download PDF

Info

Publication number
JP2023039128A
JP2023039128A JP2021146132A JP2021146132A JP2023039128A JP 2023039128 A JP2023039128 A JP 2023039128A JP 2021146132 A JP2021146132 A JP 2021146132A JP 2021146132 A JP2021146132 A JP 2021146132A JP 2023039128 A JP2023039128 A JP 2023039128A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pair
contact
members
guide
joined
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.)
Pending
Application number
JP2021146132A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
庸介 樋口
Kosuke Higuchi
貴之 野中
Takayuki Nonaka
拓磨 宮本
Takuma Miyamoto
孝一 加藤
Koichi Kato
誠 澤▲崎▼
Makoto Sawazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shibaura Machine Co Ltd
Original Assignee
Shibaura Machine Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shibaura Machine Co Ltd filed Critical Shibaura Machine Co Ltd
Priority to JP2021146132A priority Critical patent/JP2023039128A/en
Publication of JP2023039128A publication Critical patent/JP2023039128A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T30/00Transportation of goods or passengers via railways, e.g. energy recovery or reducing air resistance

Landscapes

  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

To provide a guide block and a friction stirring and joining method which can press a pair of joined members forming an inner corner part even when the surfaces of the joined members are curved surfaces, and can suppress floating and vibration.SOLUTION: A guide block 20 has a guide hole 22 rotatably holding a stirring pin 11, a guide roller 24 arranged on the side of the guide hole 22, and a pair of contact surfaces (a first contact surface 33 and a second contact surface 34) oppositely arranged across the guide hole 22, wherein the guide roller 24 can be rotated to each surface (an end face 7, a surface 8) of a pair of joined members (a cylindrical body 5, a joint 6), and in the pair of contact surfaces, one (a first contact surface 33) can be brought into contact with one (an end face 7 of a cylindrical body 5) of the pair of joined members, and the other (a second contact surface 34) can be brought into contact with the other (a surface 8 of a joint 6) of the pair of joined members.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は内隅部摩擦攪拌接合用のガイドブロックおよび摩擦攪拌接合方法に関する。 The present invention relates to a guide block for inner corner friction stir welding and a friction stir welding method.

内隅部を形成する一対の被接合部材に対して摩擦攪拌接合を行う際に、攪拌ピンに三角柱状のベースブロックを装着した内隅接合用回転ツールが用いられている(特許文献1)。
ベースブロックは、攪拌ピンを回転自在に保持してガイドするとともに、一対の傾斜面が一対の部材の表面に各々当接されることで、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できる。
A rotary tool for inner corner welding, in which a triangular prism-shaped base block is attached to a stir pin, is used when friction stir welding is performed on a pair of members to be welded that form an inner corner (Patent Document 1).
The base block rotatably holds and guides the stirring pin, and the pair of inclined surfaces abuts against the surfaces of the pair of members, respectively, so that the members to be welded can be held down to suppress lifting and vibration.

特開2011-79031号公報JP 2011-79031 A

前述した特許文献1の内隅接合用回転ツールは、ベースブロックに形成される一対の傾斜面が平面とされており、接合すべき一対の部材の表面が平面であれば、各々において互いに面接触することで、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できる。
しかし、接合すべき一対の部材の一方だけでも表面が平面でない場合、線接触あるいは点接触となり、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できないことがある。
In the rotary tool for joining the inner corners of Patent Document 1 described above, the pair of inclined surfaces formed on the base block are flat surfaces, and if the surfaces of the pair of members to be joined are flat surfaces, they are in surface contact with each other. By doing so, it is possible to suppress lifting and vibration by holding down the members to be joined.
However, if only one of the pair of members to be joined has a non-flat surface, line contact or point contact may occur, and lifting and vibration cannot be suppressed by pressing the member to be joined.

例えば、筒体の端部の内側に筒状の継手を接合する場合、外側の筒体の端面は平面であるが、内側の継手の表面は円筒面となる。このような平面と円筒面とで形成される円環形の内隅部に対して摩擦攪拌接合を行う際に、一対の傾斜面がともに平面である内隅接合用回転ツールを用いた場合、平面である傾斜面が円筒面である継手の表面と面接触できず、線接触することになる。その結果、この接触線を中心にベースブロックが回動可能な不安定な状態となり、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できなくなる。 For example, when joining a tubular joint to the inner side of the end of a tubular body, the end face of the outer tubular body is flat, but the surface of the inner joint is a cylindrical surface. When friction stir welding is performed on an annular inner corner formed by such a flat surface and a cylindrical surface, when a rotating tool for inner corner welding in which a pair of inclined surfaces are both flat is used, the flat surface The inclined surface of , cannot come into surface contact with the surface of the joint, which is a cylindrical surface, but comes into line contact. As a result, the base block is in an unstable state in which the base block can be rotated around the contact line, and it becomes impossible to suppress the lifting and vibration by holding down the members to be joined.

本発明の目的は、内隅部を形成する一対の部材の表面が曲面でも被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できるガイドブロックおよび摩擦攪拌接合方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a guide block and a friction stir welding method capable of suppressing lifting and vibration by holding down members to be welded even if the surfaces of a pair of members forming an inner corner are curved surfaces.

本発明のガイドブロックは、一対の被接合部材で形成される内隅部に対して摩擦攪拌接合を行う被接合部材を押さえるガイドブロックであって、前記攪拌ピンを回転自在に保持するガイド孔と、前記ガイド孔の側方に配置されたガイドローラと、前記ガイド孔を挟んで反対側に配置された一対の当接面と、を有し、前記ガイドローラは、一対の前記被接合部材の各々の表面に転動可能であり、一対の前記当接面は、一方が一対の前記被接合部材の一方に当接可能かつ他方が一対の前記被接合部材の他方に当接可能であることを特徴とする。 The guide block of the present invention is a guide block that presses a member to be joined to be friction stir welded against an inner corner formed by a pair of members to be joined, and has a guide hole that rotatably holds the agitation pin. , a guide roller arranged on the side of the guide hole, and a pair of contact surfaces arranged on opposite sides of the guide hole, wherein the guide roller is provided for the pair of members to be joined. It is possible to roll on each surface, and one of the pair of contact surfaces can contact one of the pair of members to be joined, and the other can contact the other of the pair of members to be joined. characterized by

このような本発明では、攪拌ピンをガイド孔に挿通した状態で、攪拌ピンおよびガイドブロックを一対の被接合部材の内隅部に近接させる。そして、ガイド孔を挟んで配置された一対の当接面およびガイドローラを、それぞれ一対の被接合部材の各表面に当接させて被接合部材を押さえつつ、回転する攪拌ピンで一対の被接合部材の交差部分を摩擦攪拌接合する。
このとき、一対の被係合部材に対しては、それぞれ一対の当接面およびガイドローラが離れた2点で当接する。これら2点の当接は、一対の被接合部材の表面が平面でも曲面でも維持することができる。従って、一対の被接合部材の表面がいずれも平面の場合のほか、一方が曲面の場合、あるいは両方とも曲面の場合であっても、ガイド孔の両側の一対の当接面およびガイドローラがそれぞれ一対の被接合部材の各2点に当接することで、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
なお、被接合部材に2点の当接が維持できる曲面の範囲は、ガイドローラと一対の当接面との間隔や各々の寸法形状などに応じて変化する。また、ガイド孔に保持される攪拌ピンの突き出し長さは、被接合部材の表面の曲率に応じて調節することが好ましい。
In the present invention as described above, the agitation pin and the guide block are brought close to the inner corners of the pair of members to be welded while the agitation pin is inserted through the guide hole. Then, a pair of contact surfaces and a guide roller arranged across the guide hole are brought into contact with respective surfaces of the pair of members to be welded to press the members to be welded, and a rotating agitating pin is used to rotate the pair of members to be welded. Friction stir welding is performed at the intersection of the members.
At this time, the pair of contact surfaces and the guide roller contact the pair of engaged members at two points apart from each other. These two points of contact can be maintained regardless of whether the surfaces of the pair of members to be joined are flat or curved. Therefore, even if the surfaces of a pair of members to be joined are both flat, or if one of them is curved or both are curved, the pair of contact surfaces on both sides of the guide hole and the guide roller are By abutting on each two points of the pair of members to be joined, the members to be joined can be pressed to suppress lifting and vibration.
It should be noted that the range of curved surfaces in which two points of contact can be maintained on the member to be welded varies according to the distance between the guide roller and the pair of contact surfaces, the size and shape of each, and the like. Moreover, it is preferable to adjust the projection length of the stirring pin held in the guide hole according to the curvature of the surface of the member to be joined.

本発明のガイドブロックにおいて、前記ガイドローラが、球状であることが好ましい。
このような本発明では、ガイドローラが球状であるため、一対の被接合部材の挟み角つまり内隅部を形成する一対の表面がなす角度が異なっても被接合部材の各々に対する当接を維持することができ、適切に被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
なお、球状のガイドローラとしては、全体が完全な球体であるものに限らず、転動軸が通る部分が平坦に切り欠かれた形状など、一対の被接合部材に転動する領域が球面であればよい。
In the guide block of the present invention, it is preferable that the guide roller is spherical.
In this aspect of the invention, since the guide rollers are spherical, even if the angle between the pair of members to be joined, that is, the angle formed by the pair of surfaces forming the inner corners of the pair of members to be joined, is different, the contact with each of the members to be joined is maintained. It is possible to appropriately hold down the members to be joined, thereby suppressing lifting and vibration.
The spherical guide roller is not limited to a complete sphere as a whole. I wish I had.

本発明のガイドブロックにおいて、前記ガイドローラは、転動軸線方向が短い偏平な球状であることが好ましい。
このような本発明では、ガイドローラが偏平で最外周半径が大きくなることで、一対の被接合部材の挟み角が小さい内隅部でも導入することができ、適用範囲を拡張できる。
In the guide block of the present invention, it is preferable that the guide roller has a flat spherical shape with a short rolling axis direction.
In the present invention, since the guide rollers are flat and the radius of the outermost circumference is large, the inner corners of the pair of members to be joined can be introduced even at a small pinching angle, and the range of application can be expanded.

本発明のガイドブロックにおいて、前記ガイドローラが、互いの底面側が接合された一対の円錐形状であることが好ましい。
このような本発明では、一対の円錐形状の母線のなす角度と一対の被接合部材の挟み角とを一致させておけば、ガイドローラに形成される一対の円錐面がそれぞれ被接合部材の一方および他方に点ではなく線で接触し、適切に被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できる。
すなわち、ガイドローラが球状である場合、ガイドブロックは被接合部材の各々に対し、ガイドローラの中心を通る線分を軸として回動する余地がある。これに対し、一対の円錐形状であれば、このような回動の余地はなく、非接触部材に対するガイドブロックの向きは一意に決まる。ただし、ガイドローラの円錐形状に応じて適用できる被接合部材の挟み角が限定されることになる。
In the guide block of the present invention, it is preferable that the guide rollers have a pair of conical shapes joined together at their bottom sides.
According to the present invention, if the angle formed by the generatrices of the pair of conical shapes and the angle between the pair of members to be welded are made to coincide, the pair of conical surfaces formed on the guide rollers will form one side of the members to be welded. and the other by a line rather than a point, and can appropriately hold down the member to be joined to suppress lifting and vibration.
That is, when the guide rollers are spherical, the guide block has room to rotate about the line segment passing through the center of the guide roller with respect to each member to be joined. On the other hand, with a pair of conical shapes, there is no room for such rotation, and the orientation of the guide block with respect to the non-contact member is uniquely determined. However, the angle between the members to be joined that can be applied is limited according to the conical shape of the guide roller.

本発明のガイドブロックにおいて、前記ガイドローラが、円筒状であることが好ましい。
このような本発明では、円筒状のガイドローラの両端縁でそれぞれ一対の被接合部材に転動することができる。そして、ガイドローラが円筒状であることで、製造がきわめて容易になる。
なお、円筒状のガイドローラにおいては、一対の被接合部材に転動する両端縁を、それぞれ円錐面または球面状に面取りすることが好ましい。
In the guide block of the present invention, it is preferable that the guide roller is cylindrical.
In this aspect of the invention, both edges of the cylindrical guide roller can roll on the pair of members to be welded. Further, since the guide roller is cylindrical, manufacturing becomes extremely easy.
In addition, in the cylindrical guide roller, it is preferable to chamfer both end edges that roll on the pair of members to be joined into a conical surface or a spherical surface.

本発明のガイドブロックにおいて、前記ガイドローラが、並列配置された一対の円盤状部材であり、一方の前記円盤状部材が前記被接合部材の一方に当接可能かつ他方の前記円盤状部材が前記被接合部材の他方に当接可能であることが好ましい。
このような本発明では、一対の円盤状部材のうち、一方の被接合部材に当接するものと他方の被接合部材に当接するものとが分かれている。このため、ガイドブロックと一対の被接合部材とのなす姿勢などによって各々の当接部位での線速度が相違しても、各側の被接合部材と円盤状部材とが確実に転動し、滑りの発生を防止できる。
さらに、一対の円盤状部材でガイドローラを形成するため、材料を削減しつつ、製造を容易にできる。
ガイドローラとして用いる一対の円盤状部材は、一対を同じ回転軸で支持することができる。一対の円盤状部材の間には、各々の位置を維持するためのカラーを配置することができる。回転軸に対する傾きを防止するために、一対の円盤状部材の回転軸に挿通される部位は、回転軸の長手方向に所定の長さ(円盤状部材としては厚み)をもたせることができる。被接合部材に対する転動を適切にするために、円盤状部材の周縁の断面形状を円弧状にすることができる。
In the guide block of the present invention, the guide rollers are a pair of disk-shaped members arranged in parallel, one of the disk-shaped members being capable of coming into contact with one of the members to be joined, and the other of the disk-shaped members being the It is preferable to be able to abut on the other of the members to be joined.
In the present invention as described above, among the pair of disk-shaped members, one that abuts on one member to be joined and one that abuts on the other member to be joined are separated. Therefore, even if the linear velocities at the respective contacting portions are different depending on the attitude of the guide block and the pair of members to be joined, the members to be joined and the disk-like member on each side can roll reliably, Slipping can be prevented.
Furthermore, since the guide roller is formed by a pair of disk-shaped members, manufacturing can be facilitated while reducing materials.
A pair of disk-shaped members used as guide rollers can be supported by the same rotating shaft. A collar can be arranged between the pair of disk-shaped members to maintain their respective positions. In order to prevent tilting with respect to the rotating shaft, the portion of the pair of disk-shaped members inserted into the rotating shaft can have a predetermined length (thickness as a disk-shaped member) in the longitudinal direction of the rotating shaft. In order to properly roll against the members to be joined, the peripheral edge of the disk-shaped member may have an arcuate cross-sectional shape.

本発明のガイドブロックにおいて、一対の前記当接面は互いに所定の交差角度で交差する第1当接面および第2当接面であり、前記ガイド孔は前記第1当接面と前記第2当接面との交差部分の境界線またはその延長線上に配置されていることが好ましい。
第1当接面と第2当接面との交差角度としては、第1当接面および第2当接面の各々に直交する仮想平面において、第1当接面および第2当接面がなす角度とすることができる。または、第1当接面と第2当接面とが接合される接合線に直交する仮想平面において、第1当接面および第2当接面がなす角度としてもよい。
このような本発明では、ガイド孔に挿通された攪拌ピンを、第1当接面と第2当接面との交差部分つまり一対の被接合部材の交差部分に向けて保持することができ、摩擦攪拌接合に適切な状態で攪拌ピンをガイドしつつ、一対の被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
In the guide block of the present invention, the pair of contact surfaces are a first contact surface and a second contact surface that intersect with each other at a predetermined crossing angle, and the guide hole is formed in the first contact surface and the second contact surface. It is preferably arranged on the boundary line of the intersection with the contact surface or its extension line.
As for the angle of intersection between the first contact surface and the second contact surface, the first contact surface and the second contact surface are at It can be an angle to make. Alternatively, it may be an angle formed by the first contact surface and the second contact surface on a virtual plane perpendicular to the joining line where the first contact surface and the second contact surface are joined.
In this aspect of the invention, the stirring pin inserted through the guide hole can be held toward the intersection of the first contact surface and the second contact surface, that is, the intersection of the pair of members to be welded, While guiding the stir pin in a state suitable for friction stir welding, the pair of members to be welded can be pressed to suppress lifting and vibration.

本発明のガイドブロックにおいて、前記第1当接面は円筒面であり、前記第2当接面は平面であることが好ましい。
このような本発明では、例えば、筒体の端部の内側に筒状の継手を接合する際に、外側の筒体の端面と第2当接面とが互いに平面どうしで密接し、内側の継手の表面と第1当接面とが互いに円筒面どうしで密接できる。これにより、ガイドブロックは、外側の筒体の端面および内側の継手の表面に安定的に保持され、一対の被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
In the guide block of the present invention, it is preferable that the first contact surface is a cylindrical surface and the second contact surface is a flat surface.
In the present invention, for example, when a tubular joint is joined to the inner side of the end portion of the tubular body, the end surface of the outer tubular body and the second abutment surface are in close contact with each other with flat surfaces. The surface of the joint and the first contact surface can be brought into close contact with each other with cylindrical surfaces. As a result, the guide block is stably held on the end surface of the outer cylindrical body and the surface of the inner joint, and presses the pair of joined members to suppress lifting and vibration.

本発明のガイドブロックにおいて、前記第1当接面および前記第2当接面が、ともに円錐面であることが好ましい。
このような本発明では、例えば、外周縁に斜めに面取り加工された傾斜面を有する筒体の端部どうしを接合する場合、各々の傾斜面は、円錐面状の第1当接面および第2当接面と互いに密接することができる。これにより、ガイドブロックは、一対の筒体の傾斜面に安定的に保持され、一対の被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
In the guide block of the present invention, it is preferable that both the first contact surface and the second contact surface are conical surfaces.
In the present invention, for example, when joining the ends of a cylindrical body having inclined surfaces chamfered obliquely on the outer peripheral edge, the respective inclined surfaces are conical first contact surfaces and first contact surfaces. The two abutment surfaces can be in close contact with each other. Accordingly, the guide block is stably held on the inclined surfaces of the pair of cylinders, and can suppress the pair of members to be joined to prevent them from rising and vibrating.

本発明の摩擦攪拌接合方法は、一対の被接合部材で形成される内隅部に対して摩擦攪拌接合を行う際に、攪拌ピンを回転自在に保持するガイド孔と、前記ガイド孔の側方に配置されたガイドローラと、前記ガイド孔を挟んで反対側に配置された一対の当接面と、を有するガイドブロックを用い、前記ガイドローラを一対の前記被接合部材の各々の表面に転動させるとともに、一対の前記当接面のうち一方を一対の前記被接合部材の一方に当接させかつ他方を一対の前記被接合部材の他方に当接させることを特徴とする。
このような本発明の摩擦攪拌接合方法によれば、前述した本発明のガイドブロックについて述べた通りの作用効果が得られる。
The friction stir welding method of the present invention comprises a guide hole for rotatably holding an agitation pin when performing friction stir welding on an inner corner formed by a pair of members to be welded; and a pair of abutment surfaces arranged on opposite sides of the guide hole, and the guide roller is rolled onto the surface of each of the pair of members to be joined. One of the pair of contact surfaces is brought into contact with one of the pair of members to be joined, and the other is brought into contact with the other of the pair of members to be joined.
According to such a friction stir welding method of the present invention, the effects as described for the guide block of the present invention can be obtained.

本発明によれば、内隅部を形成する一対の部材の表面が曲面でも被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できるガイドブロックおよび摩擦攪拌接合方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the guide block and friction stir welding method which can hold|suppress a to-be-joined member and can suppress a floating and vibration are provided even if the surface of a pair of member which forms an inner corner is a curved surface.

本発明の第1実施形態の摩擦攪拌接合を示す斜視図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view which shows the friction stir welding of 1st Embodiment of this invention. 前記第1実施形態のガイドブロックの正面図。The front view of the guide block of the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態のガイドブロックの平面図。The top view of the guide block of the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態のガイドブロックのローラ側の側面図。The side view of the roller side of the guide block of the said 1st Embodiment. 前記第1実施形態のガイドブロックの当接面側の側面図。The side view of the contact surface side of the guide block of the said 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態の摩擦攪拌接合を示す斜視図。The perspective view which shows the friction stir welding of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態のガイドブロックの側面図。The side view of the guide block of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態のガイドブロックの側面図。The side view of the guide block of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態のガイドブロックの側面図。The side view of the guide block of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態のガイドブロックの側面図。The side view of the guide block of 6th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
〔第1実施形態〕
図1から図4には、本発明の第1実施形態が示されている。
図1において、本実施形態では、工作機械1の主軸2に装着された内隅接合用回転ツール10を用いて、ワーク3の内隅部4に対して摩擦攪拌接合を行う。
接合されるワーク3は、筒体5とその端部の内側に接合される筒状の継手6とで構成され、筒体5の端面7は平面であるが、継手6の表面8は円筒面である。
本実施形態では、表面8が円筒面である継手6が本発明における一方の被接合部材であり、端面7が平面である筒体5が本発明における他方の被接合部材に該当する。内隅部4は、端面7と表面8との間に形成され、その挟み角つまり端面7と表面8とがなす角度は90度である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of the invention.
In FIG. 1, in this embodiment, friction stir welding is performed on an inner corner portion 4 of a workpiece 3 using an inner corner welding rotary tool 10 mounted on a spindle 2 of a machine tool 1 .
The workpiece 3 to be joined is composed of a cylindrical body 5 and a cylindrical joint 6 joined to the inside of the end portion thereof. is.
In this embodiment, the joint 6 having the cylindrical surface 8 corresponds to one member to be joined in the present invention, and the cylinder 5 having the flat end surface 7 corresponds to the other member to be joined in the present invention. The inner corner 4 is formed between the end face 7 and the surface 8, and the included angle, that is, the angle formed by the end face 7 and the surface 8 is 90 degrees.

図2、図3、図4、図5において、内隅接合用回転ツール10は、摩擦攪拌接合用の攪拌ピン11にガイドブロック20を装着して構成される。
ガイドブロック20は、金属材料の切削などで形成された板状の基部21を有する。
基部21の中央部には、攪拌ピン11を回転自在に保持するガイド孔22が形成されている。
ガイド孔22は、内側に図示しない軸受を有し、攪拌ピン11を回転自在に保持可能である。ガイド孔22の軸受にはスラスト軸受が含まれ、攪拌ピン11は図中上方から中心軸線22Cに沿ってガイド孔22に挿入され、図2、図4、図5の状態で進出を規制され、ガイドブロック20から所定量だけ突出した状態で回転自在に維持される。
2, 3, 4, and 5, the rotary tool 10 for welding inner corners is configured by mounting a guide block 20 on a stirring pin 11 for friction stir welding.
The guide block 20 has a plate-like base portion 21 formed by cutting a metal material or the like.
A guide hole 22 for rotatably holding the stirring pin 11 is formed in the central portion of the base portion 21 .
The guide hole 22 has a bearing (not shown) inside and can rotatably hold the stirring pin 11 . A thrust bearing is included in the bearing of the guide hole 22, and the stirring pin 11 is inserted into the guide hole 22 along the center axis 22C from above in the drawing, and is restricted from advancing in the states shown in FIGS. It is rotatably maintained in a state of protruding from the guide block 20 by a predetermined amount.

基部21の一方の端部には、底面側に延びる一対の支持部23が形成され、一対の支持部23の間には軸部材25を介して球状のガイドローラ24が支持されている。
一対のガイドローラ24は、表面全体が球面とされているが、支持部23に臨む部分は平面とされている。図2および図4に示すように、ガイドローラ24は、球面部分の点28で継手6の表面8(被接合部材の一方)と当接するとともに、点27で筒体5の端面7(被接合部材の他方)と当接する。
A pair of support portions 23 extending toward the bottom surface is formed at one end of the base portion 21 , and a spherical guide roller 24 is supported between the pair of support portions 23 via a shaft member 25 .
The entire surface of the pair of guide rollers 24 is spherical, but the portion facing the support portion 23 is flat. As shown in FIGS. 2 and 4, the guide roller 24 contacts the surface 8 (one of the members to be joined) of the joint 6 at a point 28 of the spherical portion, and the end surface 7 (a member to be joined) of the cylindrical body 5 at a point 27. the other side of the member).

基部21の他方の端部、つまりガイド孔22を挟んでガイドローラ24と反対側には、底面側に当接ブロック31が配置されている。当接ブロック31は、基部21を貫通するボルト32で固定されている。
なお、当接ブロック31は、ボルト32で基部21に固定されるものに限らず、他の固定手段で固定されてもよく、あるいは基部21と一体に形成されるものでもよい。
A contact block 31 is arranged on the bottom side of the other end of the base portion 21 , that is, on the side opposite to the guide roller 24 across the guide hole 22 . The contact block 31 is fixed with a bolt 32 passing through the base 21 .
The abutment block 31 is not limited to being fixed to the base portion 21 with the bolts 32 , and may be fixed by other fixing means, or may be formed integrally with the base portion 21 .

図2、図3および図5に示すように、当接ブロック31には、ボルト32と反対側に一対の当接面としての第1当接面33および第2当接面34が形成されている。
第1当接面33は、当接ブロック31の図5中下側の側縁の一方を図中下側の面に対して45度の傾斜で、かつ円筒面状に切り欠いて形成されている。第1当接面33の円筒面は、継手6の表面8と密接可能な曲率とされている。
第2当接面34は、当接ブロック31の図中下側の側縁の他方を図中下側の面に対して45度の傾斜で平面状に切り欠いて形成されている。第2当接面34は、第1当接面33に対して90度をなしており、第1当接面33が継手6の表面8と密接した状態で、筒体5の端面7に密着可能である。
As shown in FIGS. 2, 3 and 5, the contact block 31 is formed with a first contact surface 33 and a second contact surface 34 as a pair of contact surfaces on the side opposite to the bolt 32. there is
The first contact surface 33 is formed by notching one of the lower side edges of the contact block 31 in FIG. there is The cylindrical surface of the first contact surface 33 has a curvature that enables close contact with the surface 8 of the joint 6 .
The second contact surface 34 is formed by notching the other side edge of the contact block 31 on the lower side in the figure into a plane at an angle of 45 degrees with respect to the lower side in the figure. The second contact surface 34 forms an angle of 90 degrees with the first contact surface 33 , and is in close contact with the end surface 7 of the cylindrical body 5 while the first contact surface 33 is in close contact with the surface 8 of the joint 6 . It is possible.

継手6が円筒状であれば、その表面8の母線は継手6の中心軸と平行である。筒体5の端面7は、通常筒体5の中心軸線に直交する平面とされる。継手6の表面8と筒体5の端面7とのなす角度は通常90度である。このため、第2当接面34と第1当接面33とのなす角度も90度とされている。このような角度設定により、第1当接面33が継手6の表面8と密接した状態で、筒体5の端面7に密着可能である。
当接ブロック31と第1当接面33および第2当接面34とのなす角度は、継手6の表面8および筒体5の端面7に対してなす角度が均等になるように、それぞれ45度ずつの合計90度とされている。これらは、例えば40度と50度の配分としてもよく、後述するガイド孔22の中心軸線22Cの角度、つまり継手6の表面8および筒体5の端面7に対する攪拌ピン11の角度を考慮して変更することができる。
If the joint 6 is cylindrical, the generatrix of its surface 8 is parallel to the central axis of the joint 6 . The end face 7 of the cylinder 5 is normally a plane perpendicular to the central axis of the cylinder 5 . The angle between the surface 8 of the joint 6 and the end face 7 of the cylinder 5 is usually 90 degrees. Therefore, the angle formed by the second contact surface 34 and the first contact surface 33 is also 90 degrees. By setting the angle in this manner, the first contact surface 33 can be brought into close contact with the end surface 7 of the tubular body 5 while being in close contact with the surface 8 of the joint 6 .
The angles formed between the contact block 31 and the first contact surface 33 and the second contact surface 34 are 45 so that the angles formed with respect to the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the tubular body 5 are equal. A total of 90 degrees is set for each degree. For example, these may be distributed between 40 degrees and 50 degrees, considering the angle of the central axis 22C of the guide hole 22, which will be described later, that is, the angle of the stirring pin 11 with respect to the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the cylindrical body 5. can be changed.

第2当接面34と第1当接面33とのなす角度は、継手6の表面8と筒体5の端面7とのなす角度が90度でない場合、その角度に合わせて変更することができる。このような場合、当接ブロック31と第1当接面33および第2当接面34とのなす角度も、適宜変更することができる。例えば、継手6の表面8および筒体5の端面7に対してなす角度が80度である場合、それぞれ40度ずつの合計80度としてもよい。 If the angle formed by the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the cylindrical body 5 is not 90 degrees, the angle formed by the second contact surface 34 and the first contact surface 33 can be changed according to the angle. can. In such a case, the angles formed by the contact block 31 and the first contact surface 33 and the second contact surface 34 can also be changed as appropriate. For example, when the angle formed with the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the cylindrical body 5 is 80 degrees, the total angle may be 80 degrees by 40 degrees each.

図3および図5に示すように、第1当接面33と第2当接面34との交差部分の境界線は、その延長線上にガイド孔22の中心軸線22Cおよびガイドローラ24の中心が通るように配置されている。ガイド孔22の中心軸線22Cは、第1当接面33および第2当接面34に対する角度がそれぞれ45度となっている。 As shown in FIGS. 3 and 5, the boundary line of the intersection between the first contact surface 33 and the second contact surface 34 extends from the central axis 22C of the guide hole 22 and the center of the guide roller 24. arranged to pass. The central axis 22C of the guide hole 22 forms an angle of 45 degrees with respect to the first contact surface 33 and the second contact surface 34, respectively.

このような本実施形態では、次のような手順で摩擦攪拌接合を行う。
先ず、攪拌ピン11をガイド孔22に挿通して内隅接合用回転ツール10とした状態で主軸2に装着し、工作機械1を作動させて攪拌ピン11およびガイドブロック20をワーク3の内隅部4、つまり筒体5の端面7と継手6の表面8とで挟まれた継ぎ目部分に近接させる。
次に、主軸2を回転させて攪拌ピン11を回転させつつ、ガイドブロック20のガイドローラ24および当接ブロック31をそれぞれ表面8および端面7に当接させ、ガイド孔22に保持された攪拌ピン11を表面8および端面7との継ぎ目部分に押し付けることで筒体5と継手6との摩擦攪拌接合が開始される。
続いて、攪拌ピン11で筒体5と継手6とを摩擦攪拌しつつ、攪拌ピン11を表面8および端面7との継ぎ目に沿って移動させることで、表面8および端面7との継ぎ目は順次摩擦攪拌接合されてゆく。
この際、ガイドローラ24および当接ブロック31が攪拌ピン11の両側で表面8および端面7に転動し、ガイドブロック20ないし攪拌ピン11の向きが安定化され、さらに被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制する。
一方、当接ブロック31においては、第1当接面33および第2当接面34がそれぞれ表面8および端面7に密接された状態で移動することで、ガイド孔22に保持された攪拌ピン11は表面8および端面7との継ぎ目に対して常に一定の深さおよび角度に維持され、さらに被接合部材(継手6の表面8および筒体5の端面7)を押さえて浮き上がりや振動を抑制する。
このように、本実施形態においては、ガイドブロック20の一端側のガイドローラ24により、攪拌ピン11の表面8および端面7に対する角度が多少変動しても表面8および端面7を確実に押さえ付けることができるとともに、ガイドブロック20の他端側の当接ブロック31により、攪拌ピン11が表面8および端面7との継ぎ目に対して常に一定の深さおよび角度に維持でき、安定した摩擦攪拌接合を行うことができる。
In this embodiment, friction stir welding is performed in the following procedure.
First, the stirring pin 11 is inserted into the guide hole 22 to form the inner corner welding rotary tool 10 , which is attached to the spindle 2 , and the machine tool 1 is operated to move the stirring pin 11 and the guide block 20 to the inner corner of the workpiece 3 . It is brought close to the part 4 , that is, the joint portion sandwiched between the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6 .
Next, while rotating the main shaft 2 to rotate the stirring pin 11, the guide roller 24 and the contact block 31 of the guide block 20 are brought into contact with the surface 8 and the end surface 7, respectively, and the stirring pin held in the guide hole 22 is rotated. Friction stir welding between the cylindrical body 5 and the joint 6 is started by pressing the joint 11 against the joint portion between the surface 8 and the end face 7 .
Subsequently, while the cylindrical body 5 and the joint 6 are friction-stirred by the stirring pin 11, the stirring pin 11 is moved along the seam between the surface 8 and the end face 7, so that the seam between the surface 8 and the end face 7 is sequentially moved. Friction stir welding is performed.
At this time, the guide roller 24 and the contact block 31 roll on the surface 8 and the end face 7 on both sides of the agitating pin 11, thereby stabilizing the direction of the guide block 20 or the agitating pin 11, pressing the member to be welded and lifting it up. and vibration.
On the other hand, in the abutment block 31, the first abutment surface 33 and the second abutment surface 34 move in close contact with the surface 8 and the end surface 7, respectively, so that the agitation pin 11 held in the guide hole 22 is moved. is always maintained at a constant depth and angle with respect to the seam of the surface 8 and the end face 7, and also suppresses the members to be joined (the surface 8 of the joint 6 and the end face 7 of the cylindrical body 5) to suppress lifting and vibration. .
Thus, in this embodiment, the guide roller 24 on one end side of the guide block 20 reliably presses the surface 8 and the end surface 7 even if the angle of the stirring pin 11 with respect to the surface 8 and the end surface 7 varies slightly. In addition, the abutment block 31 on the other end side of the guide block 20 allows the stir pin 11 to always maintain a constant depth and angle with respect to the joint between the surface 8 and the end surface 7, thereby performing stable friction stir welding. It can be carried out.

このような本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
本実施形態では、攪拌ピン11が挿通されたガイド孔22の両側一対のガイドローラ24を、それぞれ一対の被接合部材(筒体5および継手6)の各表面(端面7および表面8)に転動させることで、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制し、回転する攪拌ピン11で一対の被接合部材の交差部分を摩擦攪拌接合することができる。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
In this embodiment, a pair of guide rollers 24 on both sides of the guide hole 22 through which the agitating pin 11 is inserted is rolled on each surface (end surface 7 and surface 8) of the pair of members to be welded (cylindrical body 5 and joint 6). By moving the member to be welded, the members to be welded are pressed to suppress the floating and vibration, and the rotating stir pin 11 can friction stir weld the intersection of the pair of members to be welded.

このとき、一対の被係合部材に対しては、それぞれガイドローラ24および当接ブロック31がガイド孔22を挟んで反対側の2箇所で当接する。
このうち、ガイドローラ24の当接(図2に示す2つの点27および2つの点28)は、一対の被接合部材の表面が平面でも曲面でも維持することができる。従って、内隅部4が平面である筒体5の端面7と円筒面である継手6の表面8で構成される場合でも、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制することができる。
At this time, the guide roller 24 and the contact block 31 contact the pair of engaged members at two locations on the opposite sides of the guide hole 22 .
Of these, the contact of the guide rollers 24 (two points 27 and two points 28 shown in FIG. 2) can be maintained whether the surfaces of the pair of members to be joined are flat or curved. Therefore, even when the inner corner portion 4 is composed of the flat end surface 7 of the cylindrical body 5 and the cylindrical surface 8 of the joint 6, it is possible to suppress lifting and vibration by pressing the members to be joined.

一方、当接ブロック31においては、第1当接面33および第2当接面34がそれぞれ表面8および端面7に密接された状態で移動することで、ガイド孔22に保持された攪拌ピン11は表面8および端面7との継ぎ目に対して常に一定の深さおよび角度に維持され、さらに被接合部材(継手6の表面8および筒体5の端面7)を押さえて浮き上がりや振動を抑制し、安定した摩擦攪拌接合が行われる。
つまり、本実施形態では、一対の被接合部材(継手6)の一方の表面(表面8)が曲面(円筒面)であっても、この曲面に対して第1当接面33が密接して面接触することで、当接ブロック31で被接合部材(継手6の表面8および筒体5の端面7)を押さえて安定させることができる。
On the other hand, in the abutment block 31, the first abutment surface 33 and the second abutment surface 34 move in close contact with the surface 8 and the end surface 7, respectively, so that the agitation pin 11 held in the guide hole 22 is moved. is always maintained at a constant depth and angle with respect to the seam between the surface 8 and the end surface 7, and also suppresses the members to be joined (the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the cylindrical body 5) to suppress lifting and vibration. , stable friction stir welding is performed.
That is, in the present embodiment, even if one surface (surface 8) of the pair of members to be joined (joint 6) is a curved surface (cylindrical surface), the first contact surface 33 is in close contact with this curved surface. The contact block 31 presses and stabilizes the members to be joined (the surface 8 of the joint 6 and the end surface 7 of the cylindrical body 5) by the surface contact.

本実施形態では、第1当接面33と第2当接面34とは互いに90度(45度+45度)で交差しており、ガイド孔22は第1当接面33と第2当接面34との交差部分の境界線の延長線上を貫通する配置とされている。
このため、ガイド孔22に挿通された攪拌ピン11を、第1当接面33と第2当接面34との交差部分の境界線の延長線に沿った一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)の交差部分に向けて保持することができる。
In this embodiment, the first contact surface 33 and the second contact surface 34 intersect each other at 90 degrees (45 degrees + 45 degrees), and the guide hole 22 is located between the first contact surface 33 and the second contact surface 33 . It is arranged to penetrate on the extended line of the boundary line of the intersection with the surface 34 .
For this reason, the agitation pin 11 inserted through the guide hole 22 is positioned along the extension of the boundary line of the intersection between the first contact surface 33 and the second contact surface 34 and the pair of members to be welded (cylindrical body 5). can be held towards the intersection of the end face 7 of the joint 6 and the surface 8) of the joint 6.

このように、本実施形態のガイドブロック20は、一対の被接合部材の表面の平面および曲面である場合のほか、いずれも平面の場合、あるいは両方とも曲面の場合であっても、ガイド孔22の両側のガイドローラ24および当接ブロック31が一対の被接合部材の各々に当接でき、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できる。 As described above, the guide block 20 of this embodiment can be used not only when the surfaces of a pair of members to be joined are flat and curved, but also when both are flat or when both are curved. The guide rollers 24 and contact blocks 31 on both sides can contact each of the pair of members to be joined, and can hold the members to be joined to suppress lifting and vibration.

〔第2実施形態〕
図6には、本発明の第2実施形態が示されている。
前述した第1実施形態では、摩擦攪拌接合する一対の被接合部材がワーク3の筒体5および継手6であり、筒体5の端面7が平面であり、継手6の表面8が円筒面であった。
これに対し、本実施形態では、図6に示すように、接合されるワーク3Aが同径の筒体5A,6Aであり、各々の端縁は斜め45度で面取り加工されて円錐面状の傾斜面7A,8Aとされ、これらの傾斜面7A,8Aにより内隅部4Aが形成されている。
[Second embodiment]
FIG. 6 shows a second embodiment of the invention.
In the first embodiment described above, the pair of members to be joined to be friction stir welded is the cylindrical body 5 of the workpiece 3 and the joint 6, the end surface 7 of the cylindrical body 5 is flat, and the surface 8 of the joint 6 is cylindrical. there were.
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the workpieces 3A to be joined are cylindrical bodies 5A and 6A having the same diameter, and the edges of each are chamfered at an angle of 45 degrees to form a conical surface. Slanted surfaces 7A and 8A are formed, and the inner corner portion 4A is formed by these inclined surfaces 7A and 8A.

このような内隅部4Aに摩擦攪拌接合を行うために、本実施形態では、前述した第1実施形態と同じ内隅接合用回転ツール10を用いる。
第1実施形態で説明した通り(図2~図5参照)、内隅接合用回転ツール10のガイドブロック20は、一方の端部に球状のガイドローラ24を有し、他方の端部に一対の当接面(第1当接面33および第2当接面34)を有する当接ブロック31を有する。ただし、本実施形態では、第1当接面33および第2当接面34がともに傾斜面7A,8Aに対応した円錐面状に形成されている。
In order to perform friction stir welding on such an inner corner portion 4A, in this embodiment, the same rotary tool 10 for inner corner welding as in the first embodiment described above is used.
As described in the first embodiment (see FIGS. 2 to 5), the guide block 20 of the rotary tool 10 for joining inner corners has a spherical guide roller 24 at one end and a pair of guide rollers 24 at the other end. contact surface (first contact surface 33 and second contact surface 34). However, in this embodiment, both the first contact surface 33 and the second contact surface 34 are formed in a conical surface shape corresponding to the inclined surfaces 7A and 8A.

このような本実施形態では、一方の端部のガイドローラ24で傾斜面7A,8Aにそれぞれ当接するとともに、他方の端部の当接ブロック31が傾斜面7A,8Aに対して、それぞれ対応した円錐面状の第1当接面33および第2当接面34で当接することができ、一対の被接合部材(筒体5A,6A)の表面(傾斜面7A,8A)がともに曲面であっても、それぞれ確実に押さえることができ、浮き上がりや振動を抑制して安定させることができる。 In this embodiment, the guide rollers 24 at one end contact the inclined surfaces 7A and 8A, respectively, and the contact blocks 31 at the other end correspond to the inclined surfaces 7A and 8A, respectively. Contact can be made on the conical first contact surface 33 and the second contact surface 34, and the surfaces (inclined surfaces 7A and 8A) of the pair of members to be joined (cylindrical bodies 5A and 6A) are both curved surfaces. However, each of them can be reliably held down, and floating and vibration can be suppressed and stabilized.

〔第3実施形態〕
図7には、本発明の第3実施形態が示されている。
前述した第1実施形態では、ガイドブロック20の一方の端部に球状のガイドローラ24を設け、摩擦攪拌接合する一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動させていた。
これに対し、本実施形態のガイドブロック20Aでは、図7に示すように、ガイドローラ24Aが、転動軸線方向(軸部材25の軸線方向)に短い偏平な球状とされている。
このような本実施形態では、ガイドローラ24Aが偏平で最外周半径が大きくなることで、一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)の挟み角が小さい内隅部4(図1参照)であっても、その内側までガイドローラ24Aを導入することができ、内隅接合用回転ツール10としての適用範囲を拡張できる。
[Third embodiment]
FIG. 7 shows a third embodiment of the invention.
In the first embodiment described above, a spherical guide roller 24 is provided at one end of the guide block 20, and a pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) to be friction stir welded is provided. I was moving
On the other hand, in the guide block 20A of this embodiment, as shown in FIG. 7, the guide roller 24A has a flat spherical shape that is short in the rolling axis direction (the axial direction of the shaft member 25).
In this embodiment, since the guide roller 24A is flat and has a large outermost radius, the inner corner portion where the angle between the pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) is small. 4 (see FIG. 1), the guide roller 24A can be introduced to the inside thereof, and the application range of the rotating tool 10 for joining inner corners can be expanded.

〔第4実施形態〕
図8には、本発明の第4実施形態が示されている。
前述した第1実施形態では、ガイドブロック20の一方の端部に球状のガイドローラ24を設け、摩擦攪拌接合する一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動させていた。
これに対し、本実施形態のガイドブロック20Bでは、図8に示すように、ガイドローラ24Bが、互いの底面側が接合された一対の円錐形状とされている。すなわち、ガイドローラ24Bは、転動軸線方向(軸部材25の軸線方向)の一方の側に円錐面241が形成され、他方の側に逆向きの円錐面242が形成され、その間の外周面は円筒面243とされている。
ここで、円錐面241および円錐面242は、それぞれ母線の角度が転動軸線に対して45度とされ、互いの母線どうしは90度とされている。第1実施形態で説明した通り、円錐面241および円錐面242が転動する一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)は、端面7と表面8との挟み角が90度とされており、円錐面241および円錐面242の角度は一対の被接合部材の挟み角に応じて設定されている。
[Fourth embodiment]
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the invention.
In the first embodiment described above, a spherical guide roller 24 is provided at one end of the guide block 20, and a pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) to be friction stir welded is provided. I was moving
On the other hand, in the guide block 20B of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the guide rollers 24B are formed in a pair of conical shapes joined to each other at the bottom sides. That is, the guide roller 24B has a conical surface 241 formed on one side in the direction of the rolling axis (the axial direction of the shaft member 25) and a conical surface 242 oppositely directed on the other side. A cylindrical surface 243 is formed.
Here, the conical surface 241 and the conical surface 242 each have a generatrix angle of 45 degrees with respect to the rolling axis, and a mutual generatrix angle of 90 degrees. As described in the first embodiment, the pair of members to be welded (the end surface 7 of the cylinder 5 and the surface 8 of the joint 6) on which the conical surfaces 241 and 242 roll is formed by the included angle between the end surface 7 and the surface 8. is set to 90 degrees, and the angles of the conical surfaces 241 and 242 are set according to the angle between the pair of members to be joined.

このような本実施形態では、ガイドローラ24Bにおいて、一対の円錐形状(円錐面241,242)の母線のなす角度と一対の被接合部材の挟み角(筒体5の端面7および継手6の表面8のなす角度)とを一致させたので、一対の円錐面241,242がそれぞれ被接合部材の一方(継手6の表面8)および他方(筒体5の端面7)に対し、点ではなく線27B,28Bで接触し、ガイドブロック20Bを安定保持するとともに、被接合部材を押さえて浮き上がりや振動を抑制できる。
すなわち、第1実施形態のように、一対のガイドローラ24が球状である場合、ガイドブロック20は被接合部材の各々(筒体5および継手6)に対し、ガイドローラ24の中心どうしを結ぶ線分を軸として回動する余地がある。これに対し、本実施形態の円錐面241,242のように一対の円錐形状であれば、このような回動の余地はなく、非接触部材に対するガイドブロック20Bの向きは一意に決まり、攪拌ピン11のガイドを一層安定した状態で適切に行うことができる。
In this embodiment, in the guide roller 24B, the angle formed by the generatrices of the pair of conical shapes (conical surfaces 241 and 242) and the angle between the pair of members to be joined (the end face 7 of the cylindrical body 5 and the surface of the joint 6 8), the pair of conical surfaces 241 and 242 correspond to one (the surface 8 of the joint 6) and the other (the end surface 7 of the tubular body 5) of the members to be joined, respectively, as a line rather than a point. By making contact at 27B and 28B, it is possible to stably hold the guide block 20B and hold down the members to be joined to suppress lifting and vibration.
That is, when the pair of guide rollers 24 are spherical as in the first embodiment, the guide block 20 is attached to each of the members to be joined (cylindrical body 5 and joint 6) by a line connecting the centers of the guide rollers 24. There is room to rotate around the minute. On the other hand, if the conical surfaces 241 and 242 of this embodiment are a pair of conical shapes, there is no room for such rotation, and the direction of the guide block 20B with respect to the non-contact member is uniquely determined, and the agitation pin 11 can be properly guided in a more stable state.

〔第5実施形態〕
図9には、本発明の第5実施形態が示されている。
前述した第1実施形態では、ガイドブロック20の一方の端部に球状のガイドローラ24を設け、摩擦攪拌接合する一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動させていた。
これに対し、本実施形態のガイドブロック20Cでは、図9に示すように、ガイドローラ24Cが、円筒状とされている。
このような本実施形態では、円筒状のガイドローラ24Cの両端縁の点27,28でそれぞれ一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動することができる。そして、ガイドローラが円筒状であることで、製造がきわめて容易になる。
なお、円筒状のガイドローラ24Cにおいては、一対の被接合部材に転動する両端縁を、それぞれ円錐面または球面状に面取りすることが好ましい。
[Fifth embodiment]
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the invention.
In the first embodiment described above, a spherical guide roller 24 is provided at one end of the guide block 20, and a pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) to be friction stir welded is provided. I was moving
On the other hand, in the guide block 20C of this embodiment, as shown in FIG. 9, the guide roller 24C is cylindrical.
In this embodiment, the cylindrical guide roller 24C can roll on the pair of members to be joined (the end face 7 of the cylinder 5 and the surface 8 of the joint 6) at points 27 and 28 on both ends of the guide roller 24C. . Further, since the guide roller is cylindrical, manufacturing becomes extremely easy.
In addition, in the cylindrical guide roller 24C, it is preferable that both end edges that roll on the pair of members to be joined are chamfered into a conical surface or a spherical surface.

〔第6実施形態〕
図10には、本発明の第5実施形態が示されている。
前述した第1実施形態では、ガイドブロック20の一方の端部に球状のガイドローラ24を設け、摩擦攪拌接合する一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動させていた。
これに対し、本実施形態のガイドブロック20Dでは、図10に示すように、第1実施形態のガイドローラ24に代えて2個一対の円盤状のガイドローラ24Dが設置されている。
[Sixth embodiment]
FIG. 10 shows a fifth embodiment of the invention.
In the first embodiment described above, a spherical guide roller 24 is provided at one end of the guide block 20, and a pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) to be friction stir welded is provided. I was moving
On the other hand, in the guide block 20D of the present embodiment, as shown in FIG. 10, a pair of disk-shaped guide rollers 24D are installed in place of the guide rollers 24 of the first embodiment.

2個のガイドローラ24Dは、それぞれ円盤状の部材の周面を丸めて形成され、外周部の断面は円弧状ないし半円形とされている。2個のガイドローラ24Dは、同じ軸部材25に挿通され、その軸線方向を中心に回転自在に支持されている。
ガイドローラ24Dは、軸部材25に対して傾きを生じないように、軸部材25が貫通される部分の厚みを確保されている。軸部材25の中間部にはカラー25Dが挿通され、同じ軸部材25に支持された2個のガイドローラ24Dはカラー25Dにより互いの間隔を一定に保持されている。2個のガイドローラ24Dと支持部23の内側面との間には、軸部材25に挿通された図示しないワッシャを装着してもよい。
Each of the two guide rollers 24D is formed by rounding the peripheral surface of a disk-shaped member, and the cross section of the peripheral portion is arcuate or semicircular. The two guide rollers 24D are inserted through the same shaft member 25 and supported so as to be rotatable around the axial direction.
The thickness of the portion through which the shaft member 25 penetrates is ensured so that the guide roller 24D does not tilt with respect to the shaft member 25 . A collar 25D is inserted through the middle portion of the shaft member 25, and two guide rollers 24D supported by the same shaft member 25 are kept at a constant distance from each other by the collar 25D. A washer (not shown) inserted through the shaft member 25 may be mounted between the two guide rollers 24</b>D and the inner surface of the support portion 23 .

これらにより、本実施形態のガイドブロック20Dでは、ガイド孔22を挟んだ両側の支持部23の内側に、2個のガイドローラ24Dが互いにカラー25D分の間隔を空けて並列配置される。そして、これらの円盤状のガイドローラ24Dの外周でそれぞれ一対の被接合部材(筒体5の端面7および継手6の表面8)に転動することができる。
このような本実施形態では、同じ軸部材25に支持された一対のガイドローラ24Dの一方および他方が、それぞれ一方の被接合部材(筒体5の端面7)および他方の被接合部材(継手6の表面8)に個々に当接する。このため、ガイドブロック20Dと一対の被接合部材とのなす姿勢などによって各々の当接部位での線速度が相違しても、各側の被接合部材と各々に当接するガイドローラ24Dとが確実に転動し、滑りの発生を防止できる。
さらに、一対の円盤状部材でガイドローラ24Dを形成するため、材料を削減しつつ、製造を容易にできる。また、2個のガイドローラ24Dを同じ軸部材25で支持し、カラー25Dで間隔を保持するため、各部品を簡素化でき、この点でも製造を容易にできる。
As a result, in the guide block 20D of this embodiment, two guide rollers 24D are arranged in parallel inside the support portions 23 on both sides of the guide hole 22 with an interval corresponding to the collar 25D. Then, they can roll on the pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5 and the surface 8 of the joint 6) on the outer periphery of these disk-shaped guide rollers 24D.
In this embodiment, one and the other of the pair of guide rollers 24D supported by the same shaft member 25 are connected to one member to be joined (the end surface 7 of the cylindrical body 5) and the other member to be joined (the joint 6), respectively. abuts individually against the surface 8) of the . Therefore, even if the linear velocities at the respective contacting portions are different depending on the attitudes of the guide block 20D and the pair of members to be joined, the members to be joined on each side and the guide rollers 24D in contact with the respective members are reliably aligned. It rolls smoothly and prevents the occurrence of slippage.
Furthermore, since the guide roller 24D is formed by a pair of disk-shaped members, the manufacturing can be facilitated while reducing the material. In addition, since the two guide rollers 24D are supported by the same shaft member 25 and the gap is maintained by the collar 25D, each component can be simplified, which also facilitates manufacturing.

〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、基部21と支持部23とを一体に形成するとしたが、基部21と支持部23とを別体で形成し、ボルトなどで接合してもよい。
前記実施形態において、基部21の厚みを増すことにより、ガイド孔22に挿通された攪拌ピン11の位置精度、つまり攪拌ピン11の中心軸とガイド孔22の中心軸線22Cとのずれや傾きを低減できる。
前記実施形態において、一対の被接合部材(筒体5の端面7と継手6の表面8あるいは筒体5A,6Aの傾斜面7A,8A)に2点の当接が維持できる曲面の範囲は、ガイドローラ24~24Cの間隔や寸法形状などに応じて変化する。また、ガイド孔22に保持される攪拌ピン11の突き出し長さは、被接合部材の表面の曲率に応じて調節することが好ましい。
[Other embodiments]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes modifications within the scope of achieving the object of the present invention.
Although the base portion 21 and the support portion 23 are integrally formed in the above embodiment, the base portion 21 and the support portion 23 may be formed separately and joined with bolts or the like.
In the above-described embodiment, by increasing the thickness of the base portion 21, the positional accuracy of the stirring pin 11 inserted through the guide hole 22, that is, the deviation and inclination between the central axis of the stirring pin 11 and the central axis 22C of the guide hole 22 is reduced. can.
In the above-described embodiment, the range of curved surfaces in which two points of contact can be maintained between the pair of members to be joined (the end surface 7 of the cylinder 5 and the surface 8 of the joint 6 or the inclined surfaces 7A and 8A of the cylinders 5A and 6A) is It changes according to the interval, size and shape of the guide rollers 24 to 24C. Moreover, it is preferable to adjust the protrusion length of the stirring pin 11 held in the guide hole 22 according to the curvature of the surface of the member to be joined.

前記実施形態では、第1当接面33および第2当接面34が、それぞれ連続した曲面(円筒面あるいは円錐面)あるいは平面とされていたが、第1当接面33および第2当接面34の表面は連続面に限らない。
例えば、第1当接面33または第2当接面34に多数の凹凸が形成され、各凸部の先端が同じ仮想的な円筒面、円錐面に沿った曲面または平面となっていてもよく、各凸部の先端面が被接合部材の表面に同時に密接することで、当接ブロック31で被接合部材の表面を押さえて安定させることができればよい。
In the above-described embodiment, the first contact surface 33 and the second contact surface 34 are each a continuous curved surface (cylindrical surface or conical surface) or a flat surface. The surface of surface 34 is not limited to a continuous surface.
For example, a number of irregularities may be formed on the first contact surface 33 or the second contact surface 34, and the tip of each protrusion may be the same virtual cylindrical surface, a curved surface along a conical surface, or a flat surface. It is only necessary that the contact block 31 presses the surface of the member to be joined and stabilizes the surface of the member to be joined by bringing the tip surfaces of the projections into close contact with the surface of the member to be joined at the same time.

前記各実施形態において、基部21、支持部23、あるいは当接ブロック31には、内部に摩擦攪拌接合に伴う熱を発散させるための冷媒通路が設けられていてもよい。
前記各実施形態において、ガイド孔22には、攪拌ピン11に接する軸受または支持部材などが、着脱自在な分割構造とされ、適宜交換可能とされていてもよい。
In each of the above-described embodiments, the base portion 21, the support portion 23, or the contact block 31 may be provided therein with a coolant passage for dissipating heat associated with friction stir welding.
In each of the above-described embodiments, the guide hole 22 may have a detachable split structure for bearings or support members that come into contact with the stirring pin 11, and may be replaced as appropriate.

本発明は内隅部摩擦攪拌接合用のガイドブロックおよび摩擦攪拌接合方法として利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a guide block for inner corner friction stir welding and a friction stir welding method.

1…工作機械、2…主軸、3,3A…ワーク、4,4A…内隅部、5,5A…一対の被接合部材の他方である筒体、6…一対の被接合部材の一方である継手、6A…一対の被接合部材の一方である筒体、7…一対の被接合部材の他方の表面である端面、7A…一対の被接合部材の他方の傾斜面、8…一対の被接合部材の一方の表面、8A…一対の被接合部材の一方の表面である傾斜面、10…内隅接合用回転ツール、11…攪拌ピン、20,20A,20B,20C,20D…ガイドブロック、21…基部、22…ガイド孔、22C…中心軸線、23…支持部、24,24A,24B,24C,24D…ガイドローラ、31…当接ブロック、32…ボルト、33…第1当接面、34…第2当接面、241…円錐面、242…円錐面、243…円筒面、25…軸部材、25D…カラー、27,28…一対の被接合部材とガイドローラとが当接する点、27B,28B…一対の被接合部材とガイドローラとが当接する線。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Machine tool 2... Spindle 3, 3A... Work 4, 4A... Inner corner part 5, 5A... Cylindrical body which is the other of a pair of members to be joined 6... One of a pair of members to be joined Joint 6A... Cylindrical body which is one of a pair of members to be joined 7... End surface which is the other surface of a pair of members to be joined 7A... Slanted surface of the other of a pair of members to be joined 8... A pair of members to be joined One surface of member 8A... Inclined surface which is one surface of a pair of members to be joined 10... Rotary tool for inner corner joining 11... Stirring pin 20, 20A, 20B, 20C, 20D... Guide block 21 Base portion 22 Guide hole 22C Central axis line 23 Support portion 24, 24A, 24B, 24C, 24D Guide roller 31 Contact block 32 Bolt 33 First contact surface 34 Second contact surface 241 Conical surface 242 Conical surface 243 Cylindrical surface 25 Shaft member 25D Collar 27, 28 Point where the pair of members to be joined and the guide roller contact 27B , 28B . . . lines where the pair of members to be joined and the guide roller abut.

Claims (10)

一対の被接合部材で形成される内隅部に対して摩擦攪拌接合を行う被接合部材を押さえるガイドブロックであって、
前記攪拌ピンを回転自在に保持するガイド孔と、前記ガイド孔の側方に配置されたガイドローラと、前記ガイド孔を挟んで反対側に配置された一対の当接面と、を有し、
前記ガイドローラは、一対の前記被接合部材の各々の表面に転動可能であり、
一対の前記当接面は、一方が一対の前記被接合部材の一方に当接可能かつ他方が一対の前記被接合部材の他方に当接可能であることを特徴とするガイドブロック。
A guide block that presses a member to be welded to perform friction stir welding on an inner corner formed by a pair of members to be welded,
a guide hole for rotatably holding the stirring pin, a guide roller arranged on the side of the guide hole, and a pair of contact surfaces arranged on opposite sides of the guide hole,
The guide roller is rollable on the surface of each of the pair of members to be joined,
A guide block, wherein one of the pair of contact surfaces can contact one of the pair of members to be joined, and the other can contact the other of the pair of members to be joined.
請求項1に記載したガイドブロックにおいて、
前記ガイドローラが、球状であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 1,
A guide block, wherein the guide roller is spherical.
請求項2に記載したガイドブロックにおいて、
前記ガイドローラは、転動軸線方向が短い偏平な球状であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 2,
The guide block, wherein the guide roller has a flat spherical shape with a short rolling axis direction.
請求項1に記載したガイドブロックにおいて、
前記ガイドローラが、互いの底面側が接合された一対の円錐形状であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 1,
A guide block, wherein the guide rollers are a pair of conical shapes joined to each other at their bottom surfaces.
請求項1に記載したガイドブロックにおいて、
前記ガイドローラが、円筒状であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 1,
A guide block, wherein the guide roller is cylindrical.
請求項1に記載したガイドブロックにおいて、
前記ガイドローラが、並列配置された一対の円盤状部材であり、一方の前記円盤状部材が前記被接合部材の一方に当接可能かつ他方の前記円盤状部材が前記被接合部材の他方に当接可能であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 1,
The guide rollers are a pair of disk-shaped members arranged in parallel, one of the disk-shaped members can contact one of the members to be joined, and the other of the disk-shaped members can contact the other of the members to be joined. A guide block characterized by being connectable.
請求項1から請求項6のいずれか一項に記載したガイドブロックにおいて、
一対の前記当接面は互いに所定の交差角度で交差する第1当接面および第2当接面であり、前記ガイド孔は前記第1当接面と前記第2当接面との交差部分の境界線またはその延長線上に配置されていることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to any one of claims 1 to 6,
The pair of contact surfaces are a first contact surface and a second contact surface that intersect each other at a predetermined intersection angle, and the guide hole is an intersection portion between the first contact surface and the second contact surface. A guide block characterized by being arranged on the boundary line of or its extension line.
請求項7に記載したガイドブロックにおいて、
前記第1当接面は円筒面であり、前記第2当接面は平面であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 7,
The guide block, wherein the first contact surface is a cylindrical surface, and the second contact surface is a flat surface.
請求項7に記載したガイドブロックにおいて、
前記第1当接面および前記第2当接面が、ともに円錐面であることを特徴とするガイドブロック。
In the guide block according to claim 7,
A guide block, wherein both the first contact surface and the second contact surface are conical surfaces.
一対の被接合部材で形成される内隅部に対して摩擦攪拌接合を行う際に、
攪拌ピンを回転自在に保持するガイド孔と、前記ガイド孔の側方に配置されたガイドローラと、前記ガイド孔を挟んで反対側に配置された一対の当接面と、を有するガイドブロックを用い、
前記ガイドローラを一対の前記被接合部材の各々の表面に転動させるとともに、
一対の前記当接面のうち一方を一対の前記被接合部材の一方に当接させかつ他方を一対の前記被接合部材の他方に当接させることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
When friction stir welding is performed on an inner corner formed by a pair of members to be welded,
A guide block having a guide hole for rotatably holding an agitation pin, a guide roller arranged on the side of the guide hole, and a pair of contact surfaces arranged on the opposite sides of the guide hole. using
While rolling the guide rollers on the surfaces of the pair of members to be joined,
A friction stir welding method, wherein one of the pair of contact surfaces is brought into contact with one of the pair of members to be joined, and the other is brought into contact with the other of the pair of members to be joined.
JP2021146132A 2021-09-08 2021-09-08 Guide block and friction stirring and joining method Pending JP2023039128A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021146132A JP2023039128A (en) 2021-09-08 2021-09-08 Guide block and friction stirring and joining method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021146132A JP2023039128A (en) 2021-09-08 2021-09-08 Guide block and friction stirring and joining method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023039128A true JP2023039128A (en) 2023-03-20

Family

ID=85600381

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021146132A Pending JP2023039128A (en) 2021-09-08 2021-09-08 Guide block and friction stirring and joining method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023039128A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101292352B1 (en) Rotating tool for welding inner corner and inner corner welding method using same
EP3711892B1 (en) Joining method
JP2004160642A (en) Inclining and rotating table device
JP2023039128A (en) Guide block and friction stirring and joining method
JPH11333572A (en) Friction-stirr-welding method
JP2023039129A (en) Guide block and friction stirring and joining method
JP5048583B2 (en) Friction stir welding method and friction stir welding apparatus
US20170120373A1 (en) Friction stir welding machine having a rotatable anvil and associated method
JP2000334576A (en) Method and device for joining including pretreatment
JP2001071155A (en) Frictional agitation joined member high in fatigue strength, rotational tool for frictional agitation joining for its manufacture, and frictional agitation joining method
WO2020100358A1 (en) Friction stir welding tool and friction stir welding method
JP4668437B2 (en) Friction stir welding method and friction stir welding apparatus
JP2023039127A (en) Guide block and friction stirring and joining method
JP7315973B2 (en) roller support
JP6809436B2 (en) Joining method and manufacturing method of composite rolled material
US20050067465A1 (en) Method of manufacturing a rotary shaft
JP4175481B2 (en) Equipment for manufacturing bonded structures by friction stir
JPH07205302A (en) Butt-connection of synthetic resin pipes
JP4753634B2 (en) Vanishing roller for crankshaft
WO2020213191A1 (en) Joining method, and method for manufacturing composite rolled material
JPH04118119A (en) Device for flanging of metallic tube
WO2022050267A1 (en) Tapered roller bearing
JPS6342179Y2 (en)
JP2019018230A (en) Backing member and friction agitation joining device using the same
JP5988265B2 (en) Metal material joining method and metal material joining device