JP3868695B2 - Manufacturing method of structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造体の製作方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
端部に凸部を有する2つの被接合部材を突き合わせ、凸部側から回転工具を挿入して摩擦攪拌接合を行っている。これは2つの部材の間に隙間がある場合等の減肉を補填するためである。接合後、凸部が不要な場合は凸部を切削して除去し、部材の外面を平滑にする。これは特開平09−309164号公報(EP0797043A2)に示されている。
また、回転工具の半径方向にカッターを設けたものがある。回転工具は大径部とその先端側に設けた小径部とからなる。小径部は接合部内に入り、大径部と小径部との境は被接合部材に接する。カッターは前記境よりも小径部側に突出している。このカッターは摩擦攪拌接合によって生じたバリを切削するものと考えられる。これは特開平10−71477号公報(USP5794835、EP0810055A1)に示されている。
また、回転工具とカッターを分け、カッターにエンドミルを使用するものがある。これは特開平10−175089号公報に示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
端部に凸部を有する被接合部材を摩擦攪拌接合すると、接合部にバリが発生する。また、凸部が残る。この凸部側を構造物の外面にする場合には、この凸部を切削して除く必要がある。
そこで、回転工具にカッターを付け、接合しながら余分な凸部とバリを切削することが考えられる。
切削によって、切り粉(チップ)が発生する。このチップによって良好な摩擦攪拌接合が困難になる。
【0004】
この理由について説明する。回転工具の進行方向の前方には光学的に凸部を検知する光学センサを設置している。このセンサは2つ凸部の幅を検出してその中心に回転工具を位置させるものである。また、凸部の高さ位置を検出して、回転工具の挿入量を適正にするものである。
この光学センサの検知範囲にチップが入り、正確な検出ができなくなる。
【0005】
また、回転工具の前後には、凸部またはその近傍の被接合部材をベッドの押さえるローラを設置している。主として回転工具の後方にはチップが載っているので、後方のローラがチップを押さえる。このため、チップによって被接合部材が傷つくものである。
本発明の目的は、良好な構造体を得る製作方法を提供する。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述した目的は、接合部に対してカッターを相対的に移動させると共に、前記接合部を検知するセンサによって前記移動の方向において後方のカッターを導き、前記接合部を切削することにより、構造体を製作する方法において、前記カッターと前記センサとの間において、前記移動方向の前方側から後方に向けてまたは前記移動方向に対して横方向から空気を流出させるようになっており、前記センサと前記カッターとの間の仕切りに沿って、前記移動方向に対して斜め側方後方に前記空気を流出させること、によって、達成できる。
【0007】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の摩擦攪拌接合装置の側面図である。
全体を符号1aで示す摩擦攪拌接合装置は、接合される2つの部材20,30が載置されるテーブル5を有し、接合ヘッド200はその前後に配設される第1の押えローラユニット110と、第2の押えローラユニット120とともにテーブル5に対して矢印A方向に相対移動する。
【0008】
第1の押えローラユニット110は、接合ヘッド200に対して進行方向の前方に配設され、回転ローラ112が部材20,30の未接合の凸部22,32の上面を押える。
第1の押えローラユニット110は、エアノズル114を有し、接合部のゴミ等の異物を除去する。また、ローラ112の転動面から異物を除去する。エアノズル114のエアジエットの噴出方向は、移動方向Aの前方である。または、移動方向に対して側方である。
【0009】
第2の押えローラユニット120は、接合ヘッド200の進行方向の後方に配設され、回転ローラ122が接合ビード50の上面を押える。第2の押えローラユニット120もエアノズル124を有し、接合時に発生したチップ等を除去する。これによってローラ112の転動面から異物を除去する。エアノズル114のエアジエットの噴出方向は、移動方向Aの前方である。または、移動方向に対して側方である。
【0010】
図2は、本発明の摩擦攪拌接合装置のヘッドを示す側面図、図3は平面図である。
全体を符号1aで示す本発明の摩擦攪拌接合装置の接合ヘッド200は、テーブル5に対して矢印A方向に相対移動すると共に、進行方向に直交する方向Bおよび高さ方向Cに移動制御される。
【0011】
ベッド5上には、接合対象である第1の部材20と第2の部材30が接合端面40を接して又は近接して取り付けられている。第1の部材20は接合用の凸部22を有し、第2の部材30も接合用の凸部32を有する。
ヘッド200は、回転工具10とセンサ210を備える。回転工具10は、矢印R方向に回転しつつ矢印A方向に移動し、部材の接合部に摩擦攪拌接合を施し、接合ビート50を形成する。
回転工具10は、バリ取りカッター12を有し、摩擦攪拌接合時に発生するバリ等を切断する。
【0012】
ヘッド200に装備されるセンサ210は、箱形のハウジングを有し、カバー230により囲われる。カバー230は、センサ210の一方の側面と回転工具10に対向する前面を覆う。
ヘッド200のハウジングの回転工具10とは反対側の位置には、エアノズル240が取り付けられる。
【0013】
センサ210は、光ビーム212を部材20,30の上面に投射して、部材20,30の凸部22,32の縁部24,34の位置を光学的に検知する。
このセンサ210の情報に基づいて、ヘッド200は矢印B方向に移動制御され、回転工具10の中心は、両縁部24,34の中心に沿って案内される。または、センサ210は接合端面40の周囲を検出して、前記移動制御を行う。
また、センサ210は凸部22,32の頂の高さ位置を検知する。これによって加工ヘッド200は、矢印C方向に移動制御され、回転工具10の挿入量を所定にする。
【0014】
回転工具10は、バリ取りカッター12を有し、摩擦攪拌接合を施す際に発生するバリを切断してチップ60にかえる。また、凸部22、32の頂側を切削し、チップ60にかえる。工具10の回転の遠心力によって、チップ60は周囲に飛散する。
【0015】
カバー230の前面板232は、ヘッド200の進行方向Aと平行した側面板231に対して鈍角の折曲角αで折り曲げられて、センサ210のハウジングの前面を覆う。前面板232は移動方向Aに対して傾斜している。
エアノズル240からエアジエットJが前面板232近傍の側面板231に向けて噴出される。エアノズル240の噴出口の高さ位置は凸部32の近くである。
【0016】
カバー230の側面板231に突き当たったエアジェットJは、前面板232に沿って、矢印F方向に偏流されてチップ60をカバー230の開放された側方へ吹き飛ばす。これにより、カバー230内に入ったチップ60を排出できる。移動方向の側方には側面板がなく開放しているので、カバー内に入ったチップ60を容易に排出できる。また、前面板232は傾斜しているので、チップ60の排出は容易である。
【0017】
また、前面板232の下端と凸部22、32等との間Gから回転工具10側に流出する。これにより、チップ60がカバー230内に侵入するのを防止する。また、エアノズル240からのエアジエットは凸部22、32上のゴミ等の異物を排除する。
エアジェットJを噴射するエアノズル240は、センサ210の横方向に設けてもよい。
【0018】
図4は、回転工具10の回転中心軸C1と接合部材の凸部22,32との関係を示す。
回転工具10の先端部には小径部14が設けられている。回転工具10の大径部の外周部にはバリ取りカッター12が形成される。カッター12の刃は円周上に1つないし2つである。
【0019】
図4は、回転工具10の回転中心軸C1が接合部材の凸部22,32に対して90度の角度で配設されている状態を示す。
実際の接合に際しては、図5に示すように部材の表面に対する垂線C1に対して、回転工具10の回転中心軸C2を角度βだけ傾けて接合する。
この角度βは、接合条件により異なるが、3度程度に選択される。
【0020】
図6は、回転工具の大径部の先端と、バリ取りカッター12の位置関係を示す。 (A)はカッター12の下端が大径部の先端に対して高さ寸法H1だけ、大径部先端から段差を設けて配設された状態を示す。(B)は、カッター12の下端が大径部先端より高さ寸法H2だけ突出している状態を示す。
カッターの下端を大径部の先端に対して同一の高さに設定することを含めて、バリ取りカッターの配設位置を設定することができる。
【0021】
図7は、接合ビード部の状態を示す。
(A)に示すように、回転工具10の大径部の外径寸法D1は、接合部材20,30の凸部22,32の幅寸法L1よりも小さい。そして、バリ取りカッター12の回転半径D2は、22,32の幅寸法L1の半分よりも大きく設定される。(B)に示すように、摩擦攪拌接合装置により接合ビード50が形成されると、バリ52が発生する。このままの状態では、接合ビード50の表面50aは、部材20,30の表面から高さ寸法T1の位置となる。
(C)は、バリを含めてカッター12により、表面を削り、高さ寸法T2の位置に平坦面50bが形成されたことを示す。この切削によってチップ60が発生する。
さらに、(D)に示すように、この表面を手動工具等で除去して、部材20,30と同一の平面50cを得ることができる。前記ステップ(D)において、バリをとる際にカッター12によって高さT2に切削しているので、手動工具等による切削量を少なくできる。
【0022】
エアジエットは異物やチップ60を除く力があればよい。エアジエットは凸部22、32と光ビーム212との間を通過するようにすることができる。また、移動方向Aに対して横方向から空気を流出させることができる。
【0023】
図8は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置1bの接合ヘッド300は、回転工具10を有するが、この回転工具10はバリ取りカッターを備えない。
回転工具10の進行方向後方にエンドミル等の切削工具310を備えて接合ビードに発生したバリを除去する。
他の構成は図1の装置と同様である。
【0024】
図9は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置1cの接合ヘッド400は、溶接トーチ410を有し、溶接ビードW1を形成する。溶接トーチ410の後部に配設した切削工具420により、溶接ビードW1の表面を平坦面に切削する。
他の構成は図1の装置と同様である。
【0025】
図10は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置1dのヘッド500は、切削工具510を有し、部材20,30の凸部22,32や接合ビードの上面に必要な加工を施す。
他の構成は図1の装置と同様である。
【0026】
本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
【0027】
【発明の効果】
本発明は以上のように、エアーを流出させてチップ等の異物を排除するので、容易に異物の影響を防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の摩擦攪拌接合装置の側面図。
【図2】図1の要部の側面図。
【図3】図2の平面図。
【図4】回転工具と接合部材の関係を示す説明図。
【図5】回転工具と接合部材の関係を示す説明図。
【図6】回転工具の構成を示す説明図。
【図7】接合部の説明図。
【図8】本発明の他の実施例を示す側面図。
【図9】本発明の他の実施例を示す側面図。
【図10】本発明の他の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
1a 摩擦攪拌接合装置
5 テーブル
10 回転工具
12 バリ取りカッター
20,30 接合対象部材
40 接合端部
50 接合ビート
60 チップ
200 ヘッド
210 センサ
230 カバー
240 エアノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to the manufacture how the structure.
[0002]
[Prior art]
Two to-be-joined members having convex portions at the ends are abutted, and a rotary tool is inserted from the convex portion side to perform friction stir welding. This is to compensate for the thinning when there is a gap between the two members. After joining, when the convex portion is unnecessary, the convex portion is cut and removed to smooth the outer surface of the member. This is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-309164 (EP0797043A2).
Moreover, there exists what provided the cutter in the radial direction of the rotary tool. The rotary tool includes a large-diameter portion and a small-diameter portion provided on the tip side. The small diameter portion enters the joint portion, and the boundary between the large diameter portion and the small diameter portion is in contact with the member to be joined. The cutter protrudes to the small diameter part side from the border. This cutter is considered to cut burrs generated by friction stir welding. This is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 10-71477 (US Pat. No. 5,794,835, EP08110055A1).
Moreover, there exists a thing which uses an end mill for a cutter, dividing a rotary tool and a cutter. This is shown in JP-A-10-175089.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When a member to be joined having a convex portion at the end is friction stir welded, burrs are generated at the joint. Moreover, a convex part remains. When this convex part side is used as the outer surface of the structure, it is necessary to cut and remove the convex part.
Therefore, it is conceivable to attach a cutter to the rotary tool and cut off the excess protrusions and burrs while joining.
Cutting generates chips (chips). This tip makes it difficult to achieve good friction stir welding.
[0004]
The reason for this will be described. An optical sensor that optically detects the convex portion is installed in front of the rotating tool in the traveling direction. This sensor detects the width of the two convex portions and positions the rotary tool at the center thereof. Moreover, the height position of a convex part is detected and the insertion amount of a rotary tool is made appropriate.
A chip enters the detection range of the optical sensor, and accurate detection cannot be performed.
[0005]
In addition, before and after the rotary tool, a roller for pressing the convex portion or a member to be joined in the vicinity thereof is installed. Since the tip is mainly placed behind the rotary tool, the rear roller presses the tip. For this reason, the member to be joined is damaged by the chip.
An object of the present invention provides a fabrication how to obtain a good structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above-described object is to move the cutter relative to the joint, guide the rear cutter in the direction of movement by a sensor that detects the joint, and cut the joint. In the manufacturing method, between the cutter and the sensor, air is allowed to flow out from the front side in the moving direction toward the rear or from the lateral direction with respect to the moving direction, and the sensor and the sensor This can be achieved by causing the air to flow out obliquely rearward with respect to the moving direction along the partition between the cutter and the cutter.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a side view of the friction stir welding apparatus of the present invention.
The friction stir welding apparatus denoted as a whole by reference numeral 1a has a table 5 on which two
[0008]
The first pressing
The first
[0009]
The second
[0010]
FIG. 2 is a side view showing the head of the friction stir welding apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a plan view.
The joining
[0011]
On the
The
The
[0012]
The
An
[0013]
The
Based on the information of the
The
[0014]
The
[0015]
The
The air jet J is ejected from the
[0016]
The air jet J that hits the
[0017]
Further, the gas flows out from G between the lower end of the
The
[0018]
FIG. 4 shows the relationship between the rotation center axis C1 of the
A
[0019]
FIG. 4 shows a state where the rotation center axis C1 of the
In actual joining, as shown in FIG. 5, the rotation center axis C2 of the
This angle β varies depending on the joining conditions, but is selected to be about 3 degrees.
[0020]
FIG. 6 shows the positional relationship between the tip of the large diameter portion of the rotary tool and the
The arrangement position of the deburring cutter can be set including setting the lower end of the cutter to the same height with respect to the tip of the large diameter portion.
[0021]
FIG. 7 shows the state of the bonded bead portion.
As shown in (A), the outer diameter dimension D1 of the large diameter portion of the
(C) shows that the surface including the burrs was cut by the
Furthermore, as shown in (D), this surface can be removed with a manual tool or the like, and the
[0022]
The air jet only needs to have a power to remove foreign matter and the
[0023]
FIG. 8 shows another embodiment of the present invention.
The joining
A
The other structure is the same as that of the apparatus of FIG.
[0024]
FIG. 9 shows another embodiment of the present invention.
The joining
The other structure is the same as that of the apparatus of FIG.
[0025]
FIG. 10 shows another embodiment of the present invention.
The
The other structure is the same as that of the apparatus of FIG.
[0026]
The technical scope of the present invention is not limited to the language described in each claim of the claims or the language described in the means for solving the problem, and is also within a range easily replaced by those skilled in the art. It extends.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, air is allowed to flow out to eliminate foreign matters such as chips, so that the influence of foreign matters can be easily prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a friction stir welding apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a side view of the main part of FIG.
FIG. 3 is a plan view of FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotary tool and a joining member.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a rotary tool and a joining member.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of a rotary tool.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a joint portion.
FIG. 8 is a side view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a side view showing another embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a side view showing another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Friction
Claims (2)
前記カッターと前記センサとの間において、前記移動方向の前方側から後方に向けて空気を流出させるようになっており、
前記センサと前記カッターとの間の仕切りに沿って、前記移動方向に対して斜め側方後方に前記空気を流出させること、を特徴とする構造体の製作方法。In a method of manufacturing a structure by moving a cutter relative to a joint, guiding a rear cutter in the direction of movement by a sensor that detects the joint, and cutting the joint.
In between said cutter sensor, and adapted to discharge the air toward the rear from the front side of the movement direction,
A structure manufacturing method, characterized in that the air is caused to flow obliquely rearward rearward with respect to the moving direction along a partition between the sensor and the cutter.
前記仕切りと前記接合部との間から前記空気を流出させること、を特徴とする構造体の製作方法。In the manufacturing method of the structure of Claim 1,
A method for producing a structure, wherein the air flows out from between the partition and the joint .
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