JP3866731B2 - 構造体の摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
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Description
この特許文献1の図9には中空の押し出し形材の二面の接合を一方の面から行うことが示されている。また、中空形材の変形を防止する継ぎ手が示されている。
一方、凹部39に継ぎ手60を重ね接合することが考えられる。これによれば、凹部39、39の間隔(板33、33の間隔)は継ぎ手60よりも十分に大きくでき、形材31、32の容易に製作できる。
また、摩擦攪拌接合に当たって、位置決めを容易にできるものである。
中空形材10、20は二枚の面板11、12、21、22とトラス状に配置した複数のリブ13、23からなる。二枚の面板11、12(21、22)は実質的に平行である。リブ13、23によるトラスのピッチは同一である。トラスはリブ13、23、面板11、12、21、22の板厚の中心線によって構成される。頂点は面板11、12、21、22側にある。
車体の外面側に位置する面板12、22の端部は車内側の面板11、21の端部よりも隣接する中空形材20、10側に突出している。この突出した面板を12b、22bと呼ぶ。面板12b、22bの端部同士を突き合わせて摩擦攪拌接合している。突き合わせ部の隙間が小さくなるように突き合わせている。面板12b、22bの板厚は他の部分の面板12、22の板厚よりも厚い。
面板12b、22bの端部には車内側(すなわち面板11、21側)に突出する凸部16、26がある。凸部16、26の幅高さは実質的に同一である。
接続材30の両端には上方に突出する凸部35がある。凸部35の上面にはV字状の溝36がある。溝36は凸部35の幅の中心にある。凸部35の幅は回転工具250の大径部252の径よりも大きい。溝36は回転工具250を導くための位置検出用の対象物となる。レーザセンサで溝36を検出し、回転工具250の軸心が溝36に一致するようにしている。溝36の延長線上すなわち回転工具250の軸心上に、2つのリブ13A(23A)と13B(23B)の交点がある。
接続材30と面板11、21との重ね面は、平面で起伏がなく、両者は接触している。接続材30は中空形材10、20と同一材質の押し出し形材である。接続材30の長さは中空形材10、20の長さと同一である。
中空形材のトラスは、面板11、12、21、22側を頂点としたとき、2等辺3角形である。しかし、中空形材10、20の端部のトラスは2等辺3角形ではない。中空形材10、20の端部のトラスを構成するリブ13A、23Aが鉛直線に対して成す角度はθ1である。前記端部のトラスを構成するリブ13A、23Bが鉛直線に対して成す角度はθ2である。θ1<θ2である。
このため、リブ13A(23A)は面板12(22)の途中に接続している。リブ13Aと面板12との接続部と、リブ23Aと面板22との接続部との間には摩擦攪拌接合装置を挿入する空間が生じる。
面板12b、22bの突き合わせ部が載るベッド240の上面は平らである。面板12b、22bの突き合わせ部付近、リブ13A、23Aと面板12b、22bとの交点付近、リブ13B、23Bと面板12、22との交点付近の三者は同一高さのベッド240に載っている。
凸部16、26の上面は回転工具250の大径部252によって凹状になる。凹部の両側には未接合部がある。
摩擦攪拌接合装置の前記センサは溝36を検出して、溝36に沿って回転工具250を移動させる。このため、面板12b、22bの突き合わせ部を接合する際の回転工具250とセンサとの位置関係をそのまま利用できる。その他の回転工具と接合部との関係は前記のとおりである。
回転工具250の軸心は2つのリブ13A、13B(23A、23B)によるトラスの頂点またはその近傍を通る鉛直線上にある。偏芯に対しては、リブ13A、13B(23A、23B)の板厚の増大、リブと面板とを接続する円弧の形状、接続部の厚さ等によって対応する。
これによれば、接続材30の接合は重ね接合であり、突き合わせ接合ではない。このため、二つの中空形材10、20の製作公差、二つの中空形材の配置の間隔の公差により、二つの中空形材10、20の隙間が変わっても接続材30を接合できるものである。特に、多数の中空形材を並べて一度の接合する場合は誤差が大きくなる。この場合、重ね接合であるので、容易に接合できるものである。
また、中空形材の両面の接合を片面側から行うことができる。このため、一方の面を接合した構造体を反転させる必要がない。したがって、安価に、また高精度に製作できるものである。
リブ13A、13B(23A、23B)を支えるベッド240は同一高さにあるので、面板12、22の曲がりも防止できる。
なお、接続材30、リブ13A、23Aの間の面板12b、22b、リブ13A、23Aは実質的にトラスを構成するので、この部分が特に弱いことはない。ただし、板厚は検討すべきである。
リブの傾斜角θ1、θ2を同一にして、2等辺3角形にすることができる。これによればリブ13A、13B(23A、23B)の板厚を同一にできる。また、リブ13A、23Aの板厚を図1の場合よりも薄くできよう。ただし、この2等辺3角形のトラスの大きさを他の個所のトラスの大きさと同一にすれば、接続材30の幅は大きくなる。
2つのリブ13A、13B(23A、23B)による頂点は面板21、31よりも外面側にあってもよい。
また、2つのリブ13A、13B(23A、23B)が成す角度の中間に向けた角度で回転工具250を挿入してもよい。この場合の軸心はトラスの頂点に向ける。
リブ13A、13B(23A、23B)の板厚において、面板11、21側の板厚を面板12、22側よりも厚くする。面板11、21側を厚くするのは、接合時に高温になりやすいからである。
溝36は凸部に変えることができる。
これによれば、凹部39と凸部の29との間の空間は凸部35の材料を補填源として充填される。回転工具250の大径部252によって該部の材料は下方に押されているので、前記空間は埋められる。凸部30の材料が前記空間に移動するとは限らない。
面板31の上面に凹部を設け、接続材30の下面に、前記凹部に入る凸部を設けてもよい。この場合は中空形材20側の接合部の厚さが厚くなる。
位置合わせの手段として、凸部37、凸部28、凹部39、凸部29を説明してきたが、これは中空形材の摩擦攪拌接合のみに使用できるものではなく、部材の重ね接合に使用できるものである。
11、11C、12、11b、12C、21、22、22b 面板
13、13A、13B、13C、23、23A、23B リブ
16、19、26、28、29 凸部
30 接続材
35、37 凸部
39 凹部
201 側構体
202 屋根構体
203 台枠
240 ベッド
250 回転工具
Claims (1)
- 二枚の面板の間を複数のリブで接続しており、一方の面板の端部は他方の面板の端部よりも突出させた2つの中空形材を準備し、該中空形材の外面の前記面板のそれぞれは実質的に平らであり、
前記突出させた面板同士を前記他方の面板側から摩擦攪拌接合によって接合し、
次に、前記突出した一方の面板に実質的に平行な1つの接続板を前記中空形材のそれぞれの前記他方の面板の端部に重ね、該重ねる際に、前記他方の面板に重なる前記接続材の面の幅方向の略中央部に凹部があり、前記他方の面板に設けた凸部を前記凹部に挿入し、
また、該接続板の前記重ね面の反対側の面には反対側に突出する第2の凸部があり、
前記凹部、および凸部の幅は、前記第2の凸部の幅よりも小さく、
前記第2の凸部側から、前記挿入した部分及び前記重ねた部分を摩擦撹拌接合すること、
を特徴とする構造体の摩擦攪拌接合方法。
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