JP3820393B2 - 円筒体製造用治具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ホイールリム等の円筒体を容易かつ簡便に、しかも、効率よく製造することが可能な円筒体の製造方法およびその治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が走行するために必要なタイヤはホイールに嵌着されている。このホイールは、例えば、円盤状に形成された車両用ホイールディスクと、円筒状に形成された車両用ホイールリム（以下、これらを単にホイールディスク、ホイールリムともいう）とが溶接等にて接合されることによって製造されている。このようなホイールは２ピースホイールと指称されており、近年では、自動車に軽量化が希求されていることから、ホイールディスクおよびホイールリムの双方とも、アルミニウムを素材として製作されることが主流になりつつある。
【０００３】
このうち、ホイールリムの製造方法としては、特許文献１および特許文献２に記載されているように、まず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒形状体とし、次に、当接箇所を抵抗溶接する、いわゆる突き合わせ抵抗溶接が例示される。また、特許文献３には、上記と同様にして円筒形状体を形成した後、ＭＩＧ溶接またはＴＩＧ溶接を施して当接箇所を接合することが提案されている。
【０００４】
ところで、特許文献１〜３に記載された溶接法によって当接箇所を接合した場合、溶接部近傍の肉が隆起することによって隆起部が形成されてしまう。この隆起部が存在する状態では、外観上の品質が劣る製品となるため、隆起部を研削する煩雑な仕上げ作業が必要となる。また、このためにホイールリムを効率よく製作することができないという不具合も顕在化している。
【０００５】
そこで、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、したがって、仕上げ作業が不要な摩擦撹拌接合を採用することも想起される。しかしながら、摩擦撹拌接合を遂行する場合、接合すべき当接箇所にプローブを押圧するため、当接させた端面同士が離間して、該当接箇所に隙間が生じることがある。このような事態が生じると、接合強度が低くなり、接合不良となる箇所が生じてしまう。
【０００６】
このような不具合を回避するべく、特許文献４には、板材同士を摩擦撹拌接合する場合において、回転子の変位方向に沿って両板材の端面を押圧することによって板材同士が離間することを阻止することが提案されている。しかしながら、この方法は、板材同士を接合する場合には有効であるものの、ホイールリム等のように、円筒体を製作する場合には採用することができない。
【０００７】
結局、摩擦撹拌接合にて円筒体を製造する方法は未だに確立されていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２０６９５１号公報（段落［０００６］および図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２９２０４号公報（段落［０００８］および図１）
【特許文献３】
特開昭６２−１０７８３２号公報（第２頁右下欄第７行〜第１１行）
【特許文献４】
特開平１０−１９３１３９号公報（段落［００１１］および図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、摩擦撹拌接合にて外観上の品質に優れる円筒体を容易かつ簡便に得ることが可能であり、このために円筒体を効率よく製作することが可能な円筒体の製造方法およびその治具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、隅角部に接合方向に沿って突出した凸部を有する板材の端面同士を当接させて突出部を有する円筒形状体とし、該当接箇所を接合して円筒体とする際に使用される円筒体製造用治具であって、
基台と、
前記基台に立設された第１柱状部材および第２柱状部材と、
突出部を有する前記円筒形状体の内部に挿入されるとともに、摩擦撹拌接合を施す際に前記第１柱状部材および第２柱状部材に橋架される支持部材と、
前記支持部材に支持されるとともに、突出部を有する前記円筒形状体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第１把持部材および第２把持部材と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすることにより、円筒形状体が有する突出部を把持固定することができる。したがって、摩擦撹拌接合が遂行される間、該円筒形状体が開くことを確実に阻止することができる。すなわち、本発明に係る円筒体製造用治具において円筒体を作製するに際しては、まず、凸部を有する板材が湾曲された際に前記凸部同士が当接することによって突出部が設けられる。換言すれば、突出部を有する円筒形状体が形成される。そして、次に、この突出部が把持固定された状態で摩擦撹拌接合が遂行される。
【００１２】
摩擦撹拌接合が進行する間、突出部が把持固定されているので、円筒形状体の端面同士（当接箇所）が離間すること、換言すれば、円筒形状体が開くことが阻止される。このため、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができる。
【００１３】
そして、摩擦撹拌接合においては、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能である。このため、隆起部を平滑にする仕上げ作業が不要となるので、外観が良好な円筒体を効率よく製作することができる。
【００１４】
なお、摩擦撹拌接合を施す際に突出部を有する円筒形状体を外周壁面側から押圧することが好ましい。これにより、円筒形状体が開いて板状に戻ることが一層確実に阻止される。
【００１５】
いずれの場合においても、円筒形状体を水平方向に対して傾斜させて摩擦撹拌接合を施すことが好ましい。この場合、円筒形状体と、該円筒形状体を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具との接触面積が小さくなるので、摩擦撹拌接合用工具への負荷を小さくすることができるからである。
【００１６】
このようにして製作される円筒体の好適な例としては、ホイールディスクと接合されて車両用のホイールを構成するホイールリムを挙げることができる。
【００１９】
ここで、円筒体製造用治具は、第１柱状部材が回転軸を有し、前記支持部材の一端部は、前記回転軸に固定された回転盤に連結され、かつ前記回転盤を回転動作させる回転動作機構を具備するものであることが好ましい。この場合、回転動作機構の作用下に回転盤を連結させることに伴い、支持部材を回動動作させることができる。このため、突出部が第１把持部材および第２把持部材に把持された円筒形状体を、摩擦撹拌接合を遂行する箇所にまで容易に移動させることができる。
【００２０】
さらに、第１把持部材または第２把持部材の少なくともいずれか一方が、把持部材変位機構の作用下に突出部に対して接近または離間する方向に変位可能であることが好ましい。これにより、第１把持部材または第２把持部材を変位させるという簡便な操作を行うことによって円筒形状体を容易に把持固定することができる。
【００２１】
そして、円筒形状体を外周壁面から押圧するとともに、該円筒形状体の当接箇所を接合する摩擦撹拌接合用工具を挿入するための間隙が設けられた外周側押圧部材を有することが好ましい。この外周側押圧部材にて円筒形状体を外周壁面から押圧することにより、該円筒形状体が開くことを一層確実に阻止することができる。このため、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができる。
【００２２】
この場合、外周側押圧部材を円筒形状体に対して接近または離間する方向に変位させる外周側押圧部材変位機構を有することが好ましい。この外周側押圧部材変位機構の作用下に外周側押圧部材を容易に変位させることができるので、外周側押圧部材を取り付けないし取り外すという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００２３】
さらにまた、支持部材は、水平方向に対して傾斜した状態で第１柱状部材および第２柱状部材に橋架されることが好ましい。
【００２４】
支持部材が傾斜して橋架されることに伴い、該支持部材に設置された第１把持部材と第２把持部材とに把持された円筒形状体も傾斜する。このため、該円筒形状体と、該円筒形状体を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具との接触面積は、円筒形状体が水平に支持された場合に比して小さくなる。したがって、この場合、摩擦撹拌接合用工具への負荷を、該摩擦撹拌接合用工具を水平に移動させる場合に比して小さくすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る円筒体の製造方法につき、それを実施する際に使用される円筒体製造用治具との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを製作する場合を例として説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、ホイールリムを製作するためのワークＷ１は、略長方形状の板材であり、アルミニウムからなる。該ワークＷ１における四方の隅角部には、図１における矢印Ａ方向に指向して突出した第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄが設けられている。後述するように、この矢印Ａに沿う方向は接合方向である。換言すれば、第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄは、接合方向に沿って突出形成されている。
【００２７】
本実施の形態に係る製造方法においては、ワークＷ１を図１の矢印Ｂ方向に沿って湾曲させ、最終的に、図２に示すように、該ワークＷ１の端面同士を当接させることによって、矢印Ａ方向に延在する第１突出部１２、第２突出部１４を有する円筒形状体Ｗ２を形成する。なお、第１突出部１２は、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が互いに当接することによって形成され、一方、第２突出部１４は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの端面同士が互いに当接することによって形成される。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るホイールリム製造用治具の構成につき説明する。
【００２９】
本実施の形態に係るホイールリム製造用治具（以下、単に治具ともいう）の概略全体斜視図を図３に示すとともに、正面図を図４に示す。これら図３および図４から諒解されるように、治具２０は、基台２２と、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６と、支持部材２８と、第１把持部材３０および第２把持部材３２と、突出部を有する２本の角柱状棒部材（外周側押圧部材）３４ａ、３４ｂとを有する。なお、図３においては、支持部材２８が回動動作して第２柱状部材２６から離脱した状態を示し、図４においては、支持部材２８が第１柱状部材２４から第２柱状部材２６に亘って橋架された状態を示している。
【００３０】
図４に示すように、基台２２に立設された第１柱状部材２４は、底盤３６と、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄと、天井盤４０と、これら底盤３６、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄおよび天井盤４０に囲繞された回転軸４２とを有する。この回転軸４２と底盤３６との間には、複数個のベアリング４４が介装されている。また、天井盤４０には貫通孔が設けられており、前記回転軸４２の先端部は、この貫通孔を通って天井盤４０の上方に突出している。なお、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄの断面は、略Ｌ字状である（図３参照）。
【００３１】
天井盤４０の上方に突出した回転軸４２の先端部には、略ディスク状の回転盤４６が天井盤４０から所定間隔で離間した状態で連結されている（図３および図４参照）。後述するように、この回転盤４６が回転軸４２と同期して回転動作することに追従して、前記支持部材２８が回動動作する。
【００３２】
Ｌ字状柱部材３８ａ、３８ｃの各側面および天井盤４０には屈曲した支持盤４８が連結されており（図３参照）、該支持盤４８には、ブラケット５０、５０が固定されている。このブラケット５０、５０には、シリンダ５２が回動自在に軸支されている。
【００３３】
シリンダ５２を構成するロッド５４の先端部にはブラケット５６が固定されており、該ブラケット５６には、屈曲形成された連結用アーム部材５８が連結されている。この連結用アーム部材５８は、前記回転盤４６に連結されている。その一方で、回転盤４６には、図４において、第２柱状部材２６に向かうにつれて上端面が約３°の角度で上昇する傾斜台座６０と支持部材２８とが積層された状態で、前記回転軸４２の上方で連結されている。すなわち、傾斜台座６０は回転盤４６と支持部材２８の間に介装されており、このため、支持部材２８も傾斜した状態で回転軸４２に連結されている。
【００３４】
支持部材２８において、その長手方向に直交する幅方向の中央部は、両端部から湾曲して膨出している（図３参照）。円筒形状体Ｗ２の内周壁は、この湾曲に沿って載置される。
【００３５】
支持部材２８において、傾斜台座６０に積層された側の端部には、シリンダ支持盤６２が固定されている。このシリンダ支持盤６２には、シリンダ６４が連結固定されている。
【００３６】
該シリンダ６４を構成するロッド６６は、シリンダ支持盤６２に設けられた貫通孔に通され、かつ該ロッド６６の先端には、押圧板６８が設置されている。
【００３７】
この押圧板６８には、前記第１把持部材３０が連結固定されている。すなわち、第１把持部材３０は、シリンダ６４のロッド６６が前進または後退動作することに追従して、支持部材２８上で前進または後退動作する。なお、第１把持部材３０には、第１突出部１２の形状に対応する形状の凹部７０が設けられている。
【００３８】
支持部材２８の上端面において、第１把持部材３０から所定間隔で離間した位置には、前記第２把持部材３２が連結されている。換言すれば、該第２把持部材３２は、支持部材２８上に位置決め固定されている。そして、第２把持部材３２には、第２突出部１４の形状に対応する形状の凹部７２が設けられている。
【００３９】
ここで、第１把持部材３０および第２把持部材３２の各下端部は、支持部材２８の上端面に設けられた湾曲形状に対応するように湾曲形成されている。このため、第１把持部材３０および第２把持部材３２が支持部材２８の幅方向に変位することはない。
【００４０】
第２柱状部材２６は、第１柱状部材２４から所定間隔で離間して基台２２上に立設され（図３および図４参照）、かつ第１柱状部材２４に比して高く設定されている。この第２柱状部材２６において、第１柱状部材２４と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
第２柱状部材２６の天井盤４０上には、傾斜部を有する台座７４が設けられており、かつ該天井盤４０の一端面には、支持部材２８の回動動作を停止させるためのストッパ部材７６が固定されている。
【００４２】
そして、第１柱状部材２４を構成するＬ字状柱部材３８ｄには、屈曲した先端部を有する第１軸用係止部材７８が連結固定されている。一方、図４および図５に示すように、第２柱状部材２６を構成するＬ字状柱部材３８ｃにも、第２軸用係止部材８０が連結固定されている。この第２軸用係止部材８０は、第１軸用係止部材７８と同様の形状を有する。
【００４３】
図４に示すように、基台２２上には、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６の他、ブラケット８２を有する架台８３が設置されている。前記ブラケット８２には、軸部材８４を介してシリンダ８６が軸支されている。
【００４４】
シリンダ８６を構成するロッド８８の先端部にはブラケット８９が設けられており（図３および図５参照）、該ブラケット８９には、棒部材９０を介して第１アーム部材９２および第２アーム部材９４が連結されている（図３参照）。すなわち、第１アーム部材９２、ブラケット８９および第２アーム部材９４の端部には貫通孔がそれぞれ設けられており、前記棒部材９０は、これらの貫通孔に通されている。
【００４５】
第１アーム部材９２および第２アーム部材９４において、長手方向中央部よりやや支持部材２８に近接する位置にも貫通孔が設けられている。この貫通孔と、前記第１軸用係止部材７８および前記第２軸用係止部材８０に設けられた貫通孔とには連結棒９６が通されており（図５参照）、これにより第１アーム部材９２と前記第１軸用係止部材７８、および第２アーム部材９４と第２軸用係止部材８０とが互いに連結されている。なお、第１軸用係止部材７８は第１アーム部材９２の側面に、第２軸用係止部材８０は第２アーム部材９４の側面にそれぞれ当接している。
【００４６】
第１アーム部材９２および第２アーム部材９４の各先端部は、それぞれ、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６の上方まで延在している。そして、第１アーム部材９２の先端部から第２アーム部材９４の先端部にかけて、前記角柱状棒部材３４ａ、３４ｂが所定間隔で互いに離間して橋架されている。なお、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂの各両端部には突出部が延在しており、該突出部は、第１アーム部材９２および第２アーム部材９４上に載置されるとともにこれら第１アーム部材９２および第２アーム部材９４に連結支持されている。
【００４７】
後述するように、これら角柱状棒部材３４ａ、３４ｂは、円筒形状体Ｗ２（図２および図５参照）を外周壁面側から押圧する外周側押圧部材として機能する。また、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂ同士の間の間隙９８（図３および図５参照）には、円筒形状体Ｗ２の端面同士が当接した箇所を接合するための摩擦撹拌接合用工具１００が挿入される。
【００４８】
なお、この摩擦撹拌接合用工具１００は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された回転体１０２（図３参照）と、該回転体１０２の先端部に設けられたプローブ１０４とを有する。
【００４９】
本実施の形態に係るホイールリムの製造方法は、上記のように構成された治具２０を使用して、以下のようにして遂行される。
【００５０】
まず、第１突出部１２および第２突出部１４が形成された円筒形状体Ｗ２（図２参照）を、第１突出部１２を先頭にして支持部材２８に挿入する。その後、第２突出部１４を第２把持部材３２の凹部７２に嵌合する。
【００５１】
次に、シリンダ６４を付勢し、ロッド６６を前進動作させる。これに追従して第１把持部材３０が押圧板６８により押圧され、その結果、図５に示すように、該第１把持部材３０が矢印Ｃ方向に前進動作して、凹部７０に第１突出部１２が嵌合する。以上の嵌合動作に伴って円筒形状体Ｗ２が第１把持部材３０および第２把持部材３２に把持され、該円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることが阻止される。
【００５２】
この状態で、シリンダ５２を付勢してロッド５４を前進動作させる。この際、シリンダ５２は、ブラケット５０、５０に軸支された箇所を支点として回動動作し、これに伴って連結用アーム部材５８が前進動作するとともに回転盤４６が回転動作する。これにより、傾斜台座６０および支持部材２８が回転盤４６に連結された箇所を支点として回動動作して、支持部材２８が最終的にストッパ部材７６に当接するとともに、図６に示すように、第１柱状部材２４から第２柱状部材２６に亘って橋架される。この際、支持部材２８は、水平方向に対して傾斜した状態となる（図４参照）。
【００５３】
次に、シリンダ８６を付勢してロッド８８を上昇動作させる。これに伴い、該ブラケット８９に棒部材９０を介して連結された第１アーム部材９２および第２アーム部材９４が、連結棒９６を介して第１軸用係止部材７８および第２軸用係止部材８０にそれぞれ連結された箇所を支点として下降動作する。その結果、図７に示すように、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂが円筒形状体Ｗ２の外周壁面に当接する。すなわち、円筒形状体Ｗ２は、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂにて外周壁面側から押圧され、かつ支持部材２８にて内周壁面側から押圧される。換言すれば、円筒形状体Ｗ２は、支持部材２８および角柱状棒部材３４ａ、３４ｂに挟持され、このために該円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることが確実に阻止される。
【００５４】
この状態で、摩擦撹拌接合用工具１００にて円筒形状体Ｗ２の直線状の端部接合部位が摩擦撹拌接合される。
【００５５】
具体的には、摩擦撹拌接合用工具１００を間隙９８（図３参照）に挿入して回転体１０２を回転付勢した後、プローブ１０４を第１突出部１２の任意の位置に摺接させる。この摺接に伴って摩擦熱が発生し、第１突出部１２におけるプローブ１０４の当接箇所が軟化することにより該プローブ１０４の先端部が第１突出部１２に埋没する。
【００５６】
次に、回転体１０２の回転付勢を続行した状態で、摩擦撹拌接合用工具１００を第２突出部１４（図６参照）に指向して移動させる。この際、軟化した円筒形状体Ｗ２における当接箇所の肉は、プローブ１０４にて撹拌されることに伴って塑性流動し、該プローブ１０４が移動した後に冷却固化することに伴って固相接合する。この現象が逐次的に繰り返されることにより、円筒形状体Ｗ２の当接箇所が一体的に固相接合されるに至る。
【００５７】
この移動の際、円筒形状体Ｗ２が水平方向に対して傾斜しているので、該円筒形状体Ｗ２とプローブ１０４との接触面積は、該円筒形状体Ｗ２が水平に支持されている場合に比して小さくなる。このため、プローブ１０４に対する負荷を小さくすることができる。
【００５８】
なお、摩擦撹拌接合用工具１００が移動する際、該摩擦撹拌接合用工具１００は、図示しない摩擦撹拌接合装置の作用下に、円筒形状体Ｗ２の傾斜に合わせて徐々に下降動作する。すなわち、プローブ１０４が円筒形状体Ｗ２から離脱することはない。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、円筒形状体Ｗ２に第１突出部１２および第２突出部１４を設け、これら第１突出部１２および第２突出部１４を第１把持部材３０および第２把持部材３２により把持し、さらに、該円筒形状体Ｗ２を支持部材２８および角柱状棒部材３４ａ、３４ｂで挟持するようにしている。このため、円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることを確実に阻止することができ、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００６０】
そして、摩擦撹拌接合によれば、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、したがって、仕上げ作業が不要となる。このため、外観が良好なホイールリムを効率よく製作することができる。
【００６１】
以上のようにして、ホイールリムの予備成形体である円筒体を摩擦撹拌接合によって製作した後、シリンダ８６を付勢してロッド８８を下降動作させることで角柱状棒部材３４ａ、３４ｂを円筒体から離間させる。さらに、シリンダ５２を付勢してロッド５４を後退動作させることで支持部材２８を回動動作させ、次いで、シリンダ６４を付勢してロッド６６を後退動作させることで第２把持部材３２を第２突出部１４から離間させる。これにより、第１突出部１２および第２突出部１４を有する円筒体が治具２０から解放される。
【００６２】
前記円筒体を支持部材２８から離脱させた後、最後に、第１突出部１２および第２突出部１４を切断除去すれば、円筒体からなるホイールリムが得られるに至る。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを例示して説明したが、特にこれに限定されるものではない。
【００６４】
また、上記した実施の形態では、シリンダ６４の作用下に第２把持部材３２を前進・後退動作させるようにしているが、シリンダ６４を採用する必要は特になく、例えば、第２把持部材３２を支持部材２８に位置決め固定する一方で、第１把持部材３０を支持部材２８に対して着脱自在とするようにしてもよい。この場合、第２把持部材３２の凹部７２を第２突出部１４に嵌合し、次に、第１突出部１２を第１把持部材３０の凹部７０に嵌合した後、ボルト等によって該第１把持部材３０を支持部材２８に位置決め固定すればよい。
【００６５】
勿論、第２把持部材３２と同様に、第１把持部材３０もシリンダの作用下に前進・後退動作させるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、板材における各隅角部に凸部を設け、該板材を湾曲させて凸部同士を当接させることにより円筒形状体とした上で、該円筒形状体の突出部を把持固定するようにしている。このため、円筒形状体の端面同士（当接箇所）が離間することを阻止することができるので、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】各隅角部に凸部を有するホイールリム用のワークの概略全体斜視図である。
【図２】図１のワークを湾曲させるとともに凸部同士を当接させることによって形成された突出部を有する円筒形状体の概略全体斜視図である。
【図３】本実施の形態に係るホイールリム製造用治具の概略全体斜視図である。
【図４】図３のホイールリム製造用治具の正面図である。
【図５】図３のホイールリム製造用治具を構成する第１把持部材および第２把持部材で図２の円筒形状体の突出部を把持した状態を示す平面図である。
【図６】支持部材を回動動作させて第１柱状部材から第２柱状部材に橋架し、第１柱状部材と第２柱状部材との間に円筒形状体を配置した状態を示す平面図である。
【図７】角柱状棒部材によって円筒形状体を外周壁面側から押圧する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｄ…凸部 １２、１４…突出部
２０…ホイールリム製造用治具 ２４、２６…柱状部材
２８…支持部材 ３０、３２…把持部材
３４ａ、３４ｂ…角柱状棒部材 ４２…回転軸
４６…回転盤 ５２、６４、８６…シリンダ
５４、６６、８８…ロッド ５８…連結用アーム部材
７０、７２…凹部 ９２、９４…アーム部材
９８…間隙 １００…摩擦撹拌接合用工具
１０２…回転体 １０４…プローブ
Ｗ１…ワーク Ｗ２…円筒形状体
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用ホイールリム等の円筒体を容易かつ簡便に、しかも、効率よく製造することが可能な円筒体の製造方法およびその治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車が走行するために必要なタイヤはホイールに嵌着されている。このホイールは、例えば、円盤状に形成された車両用ホイールディスクと、円筒状に形成された車両用ホイールリム（以下、これらを単にホイールディスク、ホイールリムともいう）とが溶接等にて接合されることによって製造されている。このようなホイールは２ピースホイールと指称されており、近年では、自動車に軽量化が希求されていることから、ホイールディスクおよびホイールリムの双方とも、アルミニウムを素材として製作されることが主流になりつつある。
【０００３】
このうち、ホイールリムの製造方法としては、特許文献１および特許文献２に記載されているように、まず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒形状体とし、次に、当接箇所を抵抗溶接する、いわゆる突き合わせ抵抗溶接が例示される。また、特許文献３には、上記と同様にして円筒形状体を形成した後、ＭＩＧ溶接またはＴＩＧ溶接を施して当接箇所を接合することが提案されている。
【０００４】
ところで、特許文献１〜３に記載された溶接法によって当接箇所を接合した場合、溶接部近傍の肉が隆起することによって隆起部が形成されてしまう。この隆起部が存在する状態では、外観上の品質が劣る製品となるため、隆起部を研削する煩雑な仕上げ作業が必要となる。また、このためにホイールリムを効率よく製作することができないという不具合も顕在化している。
【０００５】
そこで、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、したがって、仕上げ作業が不要な摩擦撹拌接合を採用することも想起される。しかしながら、摩擦撹拌接合を遂行する場合、接合すべき当接箇所にプローブを押圧するため、当接させた端面同士が離間して、該当接箇所に隙間が生じることがある。このような事態が生じると、接合強度が低くなり、接合不良となる箇所が生じてしまう。
【０００６】
このような不具合を回避するべく、特許文献４には、板材同士を摩擦撹拌接合する場合において、回転子の変位方向に沿って両板材の端面を押圧することによって板材同士が離間することを阻止することが提案されている。しかしながら、この方法は、板材同士を接合する場合には有効であるものの、ホイールリム等のように、円筒体を製作する場合には採用することができない。
【０００７】
結局、摩擦撹拌接合にて円筒体を製造する方法は未だに確立されていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２０６９５１号公報（段落［０００６］および図１）
【特許文献２】
特開平１０−１２９２０４号公報（段落［０００８］および図１）
【特許文献３】
特開昭６２−１０７８３２号公報（第２頁右下欄第７行〜第１１行）
【特許文献４】
特開平１０−１９３１３９号公報（段落［００１１］および図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、摩擦撹拌接合にて外観上の品質に優れる円筒体を容易かつ簡便に得ることが可能であり、このために円筒体を効率よく製作することが可能な円筒体の製造方法およびその治具を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、隅角部に接合方向に沿って突出した凸部を有する板材の端面同士を当接させて突出部を有する円筒形状体とし、該当接箇所を接合して円筒体とする際に使用される円筒体製造用治具であって、
基台と、
前記基台に立設された第１柱状部材および第２柱状部材と、
突出部を有する前記円筒形状体の内部に挿入されるとともに、摩擦撹拌接合を施す際に前記第１柱状部材および第２柱状部材に橋架される支持部材と、
前記支持部材に支持されるとともに、突出部を有する前記円筒形状体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第１把持部材および第２把持部材と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすることにより、円筒形状体が有する突出部を把持固定することができる。したがって、摩擦撹拌接合が遂行される間、該円筒形状体が開くことを確実に阻止することができる。すなわち、本発明に係る円筒体製造用治具において円筒体を作製するに際しては、まず、凸部を有する板材が湾曲された際に前記凸部同士が当接することによって突出部が設けられる。換言すれば、突出部を有する円筒形状体が形成される。そして、次に、この突出部が把持固定された状態で摩擦撹拌接合が遂行される。
【００１２】
摩擦撹拌接合が進行する間、突出部が把持固定されているので、円筒形状体の端面同士（当接箇所）が離間すること、換言すれば、円筒形状体が開くことが阻止される。このため、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができる。
【００１３】
そして、摩擦撹拌接合においては、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能である。このため、隆起部を平滑にする仕上げ作業が不要となるので、外観が良好な円筒体を効率よく製作することができる。
【００１４】
なお、摩擦撹拌接合を施す際に突出部を有する円筒形状体を外周壁面側から押圧することが好ましい。これにより、円筒形状体が開いて板状に戻ることが一層確実に阻止される。
【００１５】
いずれの場合においても、円筒形状体を水平方向に対して傾斜させて摩擦撹拌接合を施すことが好ましい。この場合、円筒形状体と、該円筒形状体を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具との接触面積が小さくなるので、摩擦撹拌接合用工具への負荷を小さくすることができるからである。
【００１６】
このようにして製作される円筒体の好適な例としては、ホイールディスクと接合されて車両用のホイールを構成するホイールリムを挙げることができる。
【００１９】
ここで、円筒体製造用治具は、第１柱状部材が回転軸を有し、前記支持部材の一端部は、前記回転軸に固定された回転盤に連結され、かつ前記回転盤を回転動作させる回転動作機構を具備するものであることが好ましい。この場合、回転動作機構の作用下に回転盤を連結させることに伴い、支持部材を回動動作させることができる。このため、突出部が第１把持部材および第２把持部材に把持された円筒形状体を、摩擦撹拌接合を遂行する箇所にまで容易に移動させることができる。
【００２０】
さらに、第１把持部材または第２把持部材の少なくともいずれか一方が、把持部材変位機構の作用下に突出部に対して接近または離間する方向に変位可能であることが好ましい。これにより、第１把持部材または第２把持部材を変位させるという簡便な操作を行うことによって円筒形状体を容易に把持固定することができる。
【００２１】
そして、円筒形状体を外周壁面から押圧するとともに、該円筒形状体の当接箇所を接合する摩擦撹拌接合用工具を挿入するための間隙が設けられた外周側押圧部材を有することが好ましい。この外周側押圧部材にて円筒形状体を外周壁面から押圧することにより、該円筒形状体が開くことを一層確実に阻止することができる。このため、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができる。
【００２２】
この場合、外周側押圧部材を円筒形状体に対して接近または離間する方向に変位させる外周側押圧部材変位機構を有することが好ましい。この外周側押圧部材変位機構の作用下に外周側押圧部材を容易に変位させることができるので、外周側押圧部材を取り付けないし取り外すという煩雑な作業を行う必要がなくなる。
【００２３】
さらにまた、支持部材は、水平方向に対して傾斜した状態で第１柱状部材および第２柱状部材に橋架されることが好ましい。
【００２４】
支持部材が傾斜して橋架されることに伴い、該支持部材に設置された第１把持部材と第２把持部材とに把持された円筒形状体も傾斜する。このため、該円筒形状体と、該円筒形状体を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具との接触面積は、円筒形状体が水平に支持された場合に比して小さくなる。したがって、この場合、摩擦撹拌接合用工具への負荷を、該摩擦撹拌接合用工具を水平に移動させる場合に比して小さくすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る円筒体の製造方法につき、それを実施する際に使用される円筒体製造用治具との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを製作する場合を例として説明する。
【００２６】
まず、図１に示すように、ホイールリムを製作するためのワークＷ１は、略長方形状の板材であり、アルミニウムからなる。該ワークＷ１における四方の隅角部には、図１における矢印Ａ方向に指向して突出した第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄが設けられている。後述するように、この矢印Ａに沿う方向は接合方向である。換言すれば、第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄは、接合方向に沿って突出形成されている。
【００２７】
本実施の形態に係る製造方法においては、ワークＷ１を図１の矢印Ｂ方向に沿って湾曲させ、最終的に、図２に示すように、該ワークＷ１の端面同士を当接させることによって、矢印Ａ方向に延在する第１突出部１２、第２突出部１４を有する円筒形状体Ｗ２を形成する。なお、第１突出部１２は、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が互いに当接することによって形成され、一方、第２突出部１４は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの端面同士が互いに当接することによって形成される。
【００２８】
次に、本実施の形態に係るホイールリム製造用治具の構成につき説明する。
【００２９】
本実施の形態に係るホイールリム製造用治具（以下、単に治具ともいう）の概略全体斜視図を図３に示すとともに、正面図を図４に示す。これら図３および図４から諒解されるように、治具２０は、基台２２と、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６と、支持部材２８と、第１把持部材３０および第２把持部材３２と、突出部を有する２本の角柱状棒部材（外周側押圧部材）３４ａ、３４ｂとを有する。なお、図３においては、支持部材２８が回動動作して第２柱状部材２６から離脱した状態を示し、図４においては、支持部材２８が第１柱状部材２４から第２柱状部材２６に亘って橋架された状態を示している。
【００３０】
図４に示すように、基台２２に立設された第１柱状部材２４は、底盤３６と、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄと、天井盤４０と、これら底盤３６、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄおよび天井盤４０に囲繞された回転軸４２とを有する。この回転軸４２と底盤３６との間には、複数個のベアリング４４が介装されている。また、天井盤４０には貫通孔が設けられており、前記回転軸４２の先端部は、この貫通孔を通って天井盤４０の上方に突出している。なお、Ｌ字状柱部材３８ａ〜３８ｄの断面は、略Ｌ字状である（図３参照）。
【００３１】
天井盤４０の上方に突出した回転軸４２の先端部には、略ディスク状の回転盤４６が天井盤４０から所定間隔で離間した状態で連結されている（図３および図４参照）。後述するように、この回転盤４６が回転軸４２と同期して回転動作することに追従して、前記支持部材２８が回動動作する。
【００３２】
Ｌ字状柱部材３８ａ、３８ｃの各側面および天井盤４０には屈曲した支持盤４８が連結されており（図３参照）、該支持盤４８には、ブラケット５０、５０が固定されている。このブラケット５０、５０には、シリンダ５２が回動自在に軸支されている。
【００３３】
シリンダ５２を構成するロッド５４の先端部にはブラケット５６が固定されており、該ブラケット５６には、屈曲形成された連結用アーム部材５８が連結されている。この連結用アーム部材５８は、前記回転盤４６に連結されている。その一方で、回転盤４６には、図４において、第２柱状部材２６に向かうにつれて上端面が約３°の角度で上昇する傾斜台座６０と支持部材２８とが積層された状態で、前記回転軸４２の上方で連結されている。すなわち、傾斜台座６０は回転盤４６と支持部材２８の間に介装されており、このため、支持部材２８も傾斜した状態で回転軸４２に連結されている。
【００３４】
支持部材２８において、その長手方向に直交する幅方向の中央部は、両端部から湾曲して膨出している（図３参照）。円筒形状体Ｗ２の内周壁は、この湾曲に沿って載置される。
【００３５】
支持部材２８において、傾斜台座６０に積層された側の端部には、シリンダ支持盤６２が固定されている。このシリンダ支持盤６２には、シリンダ６４が連結固定されている。
【００３６】
該シリンダ６４を構成するロッド６６は、シリンダ支持盤６２に設けられた貫通孔に通され、かつ該ロッド６６の先端には、押圧板６８が設置されている。
【００３７】
この押圧板６８には、前記第１把持部材３０が連結固定されている。すなわち、第１把持部材３０は、シリンダ６４のロッド６６が前進または後退動作することに追従して、支持部材２８上で前進または後退動作する。なお、第１把持部材３０には、第１突出部１２の形状に対応する形状の凹部７０が設けられている。
【００３８】
支持部材２８の上端面において、第１把持部材３０から所定間隔で離間した位置には、前記第２把持部材３２が連結されている。換言すれば、該第２把持部材３２は、支持部材２８上に位置決め固定されている。そして、第２把持部材３２には、第２突出部１４の形状に対応する形状の凹部７２が設けられている。
【００３９】
ここで、第１把持部材３０および第２把持部材３２の各下端部は、支持部材２８の上端面に設けられた湾曲形状に対応するように湾曲形成されている。このため、第１把持部材３０および第２把持部材３２が支持部材２８の幅方向に変位することはない。
【００４０】
第２柱状部材２６は、第１柱状部材２４から所定間隔で離間して基台２２上に立設され（図３および図４参照）、かつ第１柱状部材２４に比して高く設定されている。この第２柱状部材２６において、第１柱状部材２４と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
第２柱状部材２６の天井盤４０上には、傾斜部を有する台座７４が設けられており、かつ該天井盤４０の一端面には、支持部材２８の回動動作を停止させるためのストッパ部材７６が固定されている。
【００４２】
そして、第１柱状部材２４を構成するＬ字状柱部材３８ｄには、屈曲した先端部を有する第１軸用係止部材７８が連結固定されている。一方、図４および図５に示すように、第２柱状部材２６を構成するＬ字状柱部材３８ｃにも、第２軸用係止部材８０が連結固定されている。この第２軸用係止部材８０は、第１軸用係止部材７８と同様の形状を有する。
【００４３】
図４に示すように、基台２２上には、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６の他、ブラケット８２を有する架台８３が設置されている。前記ブラケット８２には、軸部材８４を介してシリンダ８６が軸支されている。
【００４４】
シリンダ８６を構成するロッド８８の先端部にはブラケット８９が設けられており（図３および図５参照）、該ブラケット８９には、棒部材９０を介して第１アーム部材９２および第２アーム部材９４が連結されている（図３参照）。すなわち、第１アーム部材９２、ブラケット８９および第２アーム部材９４の端部には貫通孔がそれぞれ設けられており、前記棒部材９０は、これらの貫通孔に通されている。
【００４５】
第１アーム部材９２および第２アーム部材９４において、長手方向中央部よりやや支持部材２８に近接する位置にも貫通孔が設けられている。この貫通孔と、前記第１軸用係止部材７８および前記第２軸用係止部材８０に設けられた貫通孔とには連結棒９６が通されており（図５参照）、これにより第１アーム部材９２と前記第１軸用係止部材７８、および第２アーム部材９４と第２軸用係止部材８０とが互いに連結されている。なお、第１軸用係止部材７８は第１アーム部材９２の側面に、第２軸用係止部材８０は第２アーム部材９４の側面にそれぞれ当接している。
【００４６】
第１アーム部材９２および第２アーム部材９４の各先端部は、それぞれ、第１柱状部材２４および第２柱状部材２６の上方まで延在している。そして、第１アーム部材９２の先端部から第２アーム部材９４の先端部にかけて、前記角柱状棒部材３４ａ、３４ｂが所定間隔で互いに離間して橋架されている。なお、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂの各両端部には突出部が延在しており、該突出部は、第１アーム部材９２および第２アーム部材９４上に載置されるとともにこれら第１アーム部材９２および第２アーム部材９４に連結支持されている。
【００４７】
後述するように、これら角柱状棒部材３４ａ、３４ｂは、円筒形状体Ｗ２（図２および図５参照）を外周壁面側から押圧する外周側押圧部材として機能する。また、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂ同士の間の間隙９８（図３および図５参照）には、円筒形状体Ｗ２の端面同士が当接した箇所を接合するための摩擦撹拌接合用工具１００が挿入される。
【００４８】
なお、この摩擦撹拌接合用工具１００は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された回転体１０２（図３参照）と、該回転体１０２の先端部に設けられたプローブ１０４とを有する。
【００４９】
本実施の形態に係るホイールリムの製造方法は、上記のように構成された治具２０を使用して、以下のようにして遂行される。
【００５０】
まず、第１突出部１２および第２突出部１４が形成された円筒形状体Ｗ２（図２参照）を、第１突出部１２を先頭にして支持部材２８に挿入する。その後、第２突出部１４を第２把持部材３２の凹部７２に嵌合する。
【００５１】
次に、シリンダ６４を付勢し、ロッド６６を前進動作させる。これに追従して第１把持部材３０が押圧板６８により押圧され、その結果、図５に示すように、該第１把持部材３０が矢印Ｃ方向に前進動作して、凹部７０に第１突出部１２が嵌合する。以上の嵌合動作に伴って円筒形状体Ｗ２が第１把持部材３０および第２把持部材３２に把持され、該円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることが阻止される。
【００５２】
この状態で、シリンダ５２を付勢してロッド５４を前進動作させる。この際、シリンダ５２は、ブラケット５０、５０に軸支された箇所を支点として回動動作し、これに伴って連結用アーム部材５８が前進動作するとともに回転盤４６が回転動作する。これにより、傾斜台座６０および支持部材２８が回転盤４６に連結された箇所を支点として回動動作して、支持部材２８が最終的にストッパ部材７６に当接するとともに、図６に示すように、第１柱状部材２４から第２柱状部材２６に亘って橋架される。この際、支持部材２８は、水平方向に対して傾斜した状態となる（図４参照）。
【００５３】
次に、シリンダ８６を付勢してロッド８８を上昇動作させる。これに伴い、該ブラケット８９に棒部材９０を介して連結された第１アーム部材９２および第２アーム部材９４が、連結棒９６を介して第１軸用係止部材７８および第２軸用係止部材８０にそれぞれ連結された箇所を支点として下降動作する。その結果、図７に示すように、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂが円筒形状体Ｗ２の外周壁面に当接する。すなわち、円筒形状体Ｗ２は、角柱状棒部材３４ａ、３４ｂにて外周壁面側から押圧され、かつ支持部材２８にて内周壁面側から押圧される。換言すれば、円筒形状体Ｗ２は、支持部材２８および角柱状棒部材３４ａ、３４ｂに挟持され、このために該円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることが確実に阻止される。
【００５４】
この状態で、摩擦撹拌接合用工具１００にて円筒形状体Ｗ２の直線状の端部接合部位が摩擦撹拌接合される。
【００５５】
具体的には、摩擦撹拌接合用工具１００を間隙９８（図３参照）に挿入して回転体１０２を回転付勢した後、プローブ１０４を第１突出部１２の任意の位置に摺接させる。この摺接に伴って摩擦熱が発生し、第１突出部１２におけるプローブ１０４の当接箇所が軟化することにより該プローブ１０４の先端部が第１突出部１２に埋没する。
【００５６】
次に、回転体１０２の回転付勢を続行した状態で、摩擦撹拌接合用工具１００を第２突出部１４（図６参照）に指向して移動させる。この際、軟化した円筒形状体Ｗ２における当接箇所の肉は、プローブ１０４にて撹拌されることに伴って塑性流動し、該プローブ１０４が移動した後に冷却固化することに伴って固相接合する。この現象が逐次的に繰り返されることにより、円筒形状体Ｗ２の当接箇所が一体的に固相接合されるに至る。
【００５７】
この移動の際、円筒形状体Ｗ２が水平方向に対して傾斜しているので、該円筒形状体Ｗ２とプローブ１０４との接触面積は、該円筒形状体Ｗ２が水平に支持されている場合に比して小さくなる。このため、プローブ１０４に対する負荷を小さくすることができる。
【００５８】
なお、摩擦撹拌接合用工具１００が移動する際、該摩擦撹拌接合用工具１００は、図示しない摩擦撹拌接合装置の作用下に、円筒形状体Ｗ２の傾斜に合わせて徐々に下降動作する。すなわち、プローブ１０４が円筒形状体Ｗ２から離脱することはない。
【００５９】
このように、本実施の形態においては、円筒形状体Ｗ２に第１突出部１２および第２突出部１４を設け、これら第１突出部１２および第２突出部１４を第１把持部材３０および第２把持部材３２により把持し、さらに、該円筒形状体Ｗ２を支持部材２８および角柱状棒部材３４ａ、３４ｂで挟持するようにしている。このため、円筒形状体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることを確実に阻止することができ、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００６０】
そして、摩擦撹拌接合によれば、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、したがって、仕上げ作業が不要となる。このため、外観が良好なホイールリムを効率よく製作することができる。
【００６１】
以上のようにして、ホイールリムの予備成形体である円筒体を摩擦撹拌接合によって製作した後、シリンダ８６を付勢してロッド８８を下降動作させることで角柱状棒部材３４ａ、３４ｂを円筒体から離間させる。さらに、シリンダ５２を付勢してロッド５４を後退動作させることで支持部材２８を回動動作させ、次いで、シリンダ６４を付勢してロッド６６を後退動作させることで第２把持部材３２を第２突出部１４から離間させる。これにより、第１突出部１２および第２突出部１４を有する円筒体が治具２０から解放される。
【００６２】
前記円筒体を支持部材２８から離脱させた後、最後に、第１突出部１２および第２突出部１４を切断除去すれば、円筒体からなるホイールリムが得られるに至る。
【００６３】
なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを例示して説明したが、特にこれに限定されるものではない。
【００６４】
また、上記した実施の形態では、シリンダ６４の作用下に第２把持部材３２を前進・後退動作させるようにしているが、シリンダ６４を採用する必要は特になく、例えば、第２把持部材３２を支持部材２８に位置決め固定する一方で、第１把持部材３０を支持部材２８に対して着脱自在とするようにしてもよい。この場合、第２把持部材３２の凹部７２を第２突出部１４に嵌合し、次に、第１突出部１２を第１把持部材３０の凹部７０に嵌合した後、ボルト等によって該第１把持部材３０を支持部材２８に位置決め固定すればよい。
【００６５】
勿論、第２把持部材３２と同様に、第１把持部材３０もシリンダの作用下に前進・後退動作させるようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、板材における各隅角部に凸部を設け、該板材を湾曲させて凸部同士を当接させることにより円筒形状体とした上で、該円筒形状体の突出部を把持固定するようにしている。このため、円筒形状体の端面同士（当接箇所）が離間することを阻止することができるので、摩擦撹拌接合を容易かつ確実に遂行することができるという効果が達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】各隅角部に凸部を有するホイールリム用のワークの概略全体斜視図である。
【図２】図１のワークを湾曲させるとともに凸部同士を当接させることによって形成された突出部を有する円筒形状体の概略全体斜視図である。
【図３】本実施の形態に係るホイールリム製造用治具の概略全体斜視図である。
【図４】図３のホイールリム製造用治具の正面図である。
【図５】図３のホイールリム製造用治具を構成する第１把持部材および第２把持部材で図２の円筒形状体の突出部を把持した状態を示す平面図である。
【図６】支持部材を回動動作させて第１柱状部材から第２柱状部材に橋架し、第１柱状部材と第２柱状部材との間に円筒形状体を配置した状態を示す平面図である。
【図７】角柱状棒部材によって円筒形状体を外周壁面側から押圧する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｄ…凸部 １２、１４…突出部
２０…ホイールリム製造用治具 ２４、２６…柱状部材
２８…支持部材 ３０、３２…把持部材
３４ａ、３４ｂ…角柱状棒部材 ４２…回転軸
４６…回転盤 ５２、６４、８６…シリンダ
５４、６６、８８…ロッド ５８…連結用アーム部材
７０、７２…凹部 ９２、９４…アーム部材
９８…間隙 １００…摩擦撹拌接合用工具
１０２…回転体 １０４…プローブ
Ｗ１…ワーク Ｗ２…円筒形状体
Claims (6)
- 隅角部に接合方向に沿って突出した凸部を有する板材の端面同士を当接させて突出部を有する円筒形状体とし、該当接箇所を接合して円筒体とする際に使用される円筒体製造用治具であって、
基台と、
前記基台に立設された第１柱状部材および第２柱状部材と、
突出部を有する前記円筒形状体の内部に挿入されるとともに、摩擦撹拌接合を施す際に前記第１柱状部材および第２柱状部材に橋架される支持部材と、
前記支持部材に支持されるとともに、突出部を有する前記円筒形状体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第１把持部材および第２把持部材と、
を有することを特徴とする円筒体製造用治具。 - 請求項１記載の円筒体製造用治具において、前記第１柱状部材が回転軸を有し、前記支持部材の一端部は、前記回転軸に固定された回転盤に連結され、
かつ前記回転盤を回転動作させる回転動作機構を具備することを特徴とする円筒体製造用治具。 - 請求項１または２記載の円筒体製造用治具において、前記第１把持部材または前記第２把持部材の少なくともいずれか一方が把持部材変位機構の可動部に連結され、前記把持部材変位機構が付勢されて前記可動部が可動することに伴って該可動部に連結された前記第１把持部材または前記第２把持部材が前記突出部に対して接近または離間する方向に変位することを特徴とする円筒体製造用治具。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の円筒体製造用治具において、前記円筒形状体を外周壁面から押圧するとともに、前記円筒形状体の当接箇所を接合する摩擦撹拌接合用工具を挿入するための間隙が設けられた外周側押圧部材を有することを特徴とする円筒体製造用治具。
- 請求項４記載の円筒体製造用治具において、前記外周側押圧部材を前記円筒形状体に対して接近または離間する方向に変位させる外周側押圧部材変位機構を有することを特徴とする円筒体製造用治具。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の円筒体製造用治具において、前記支持部材は、水平方向に対して傾斜した状態で前記第１柱状部材および前記第２柱状部材に橋架され、摩擦撹拌接合を施す摩擦撹拌接合用工具は、前記支持部材の水平方向に対する傾斜角度に応じて上昇または下降することを特徴とする円筒体製造用治具。
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