JP4281510B2 - Vacuum container manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体素子の製造工程などにおいて使用される真空容器の製造方法に関する。 The present invention, for example a method of manufacturing a vacuum container to be used in such a semiconductor device manufacturing process.
半導体の製造工程では、内部空間が高真空で且つ高清浄である真空容器が用いられている。係る真空容器は、例えばアルミニウムまたはその合金からなり且つ各部位の厚みが数10mmである。このような真空容器を少ない素材および加工コストで製造するために、以下のような提案が成されている。
即ち、アルミニウムまたはその合金からなり且つ断面ほぼチャンネル形またはL字形の一対の部材を用意し、これらの突き合わせ面に設けた開先に沿って回転するツールを摺動させて摩擦攪拌接合する、真空チャンバの製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、上記同様の断面ほぼチャンネル形の一対の部材を用意し、これらの開先を突き合わせて形成した角筒の内側に回転するツールを摺動させて摩擦攪拌接合する、真空チャンバの製造方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。
In a semiconductor manufacturing process, a vacuum container whose internal space is highly vacuum and highly clean is used. Such a vacuum vessel is made of, for example, aluminum or an alloy thereof, and each part has a thickness of several tens of millimeters. In order to manufacture such a vacuum vessel with less material and processing cost, the following proposals have been made.
That is, a pair of members made of aluminum or an alloy thereof and having a substantially channel-shaped or L-shaped cross section is prepared, and friction stir welding is performed by sliding a tool that rotates along a groove provided on these butting surfaces. A method for manufacturing a chamber has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
There is also a method for manufacturing a vacuum chamber in which a pair of members having a substantially channel shape in cross section similar to the above are prepared, and a tool that rotates inside the square tube formed by abutting these grooves is slid and friction stir welding is performed. It has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、前記の各製造方法では、アルミニウム合金からなる断面ほぼチャンネル形またはL字形の一対の部材を用いるため、切削加工や押出成形などによって加工コストが高くなると共に、且つこれらを摩擦攪拌接合するために特殊な拘束治具が必要となる、という問題があった。しかも、前記角筒の内側に回転するツールを挿入し且つ開先に沿って摺動させる方法では、係るツールを支持する旋盤やフライス盤などが角筒の内側に入らない場合は、製造不能であった。 However, in each of the above manufacturing methods, a pair of substantially channel-shaped or L-shaped members made of an aluminum alloy are used, so that the processing cost increases due to cutting or extrusion molding, and the friction stir welding is performed. However, there is a problem that a special restraining jig is required. Moreover, in the method of inserting a rotating tool inside the rectangular tube and sliding along the groove, it is impossible to manufacture if a lathe or milling machine that supports the tool does not enter the rectangular tube. It was.
本発明は、以上において説明した背景技術の問題点を解決し、内部空間を容易に高真空や高清浄にし得る真空容器を低コストで且つ確実に提供できる製造方法を提供する、ことを課題とする。 The present invention is to solve the problems of the background art described in the above, to provide a production method capable of providing a vacuum vessel that give the inner space to facilitate a high vacuum and highly clean and securely at low cost, that Let it be an issue.
本発明は、上記課題を解決するため、4つのコーナー部材とこれらの間に配置する4つの側壁板とから真空容器を形成すると共に、互いに隣接するこれらの部材および側壁板の接合部を本真空容器の内外双方または外側からの摩擦攪拌接合により形成する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明による真空容器の製造方法(請求項1)は、互いに対向する一対の側壁板の両端に、4つのコーナー部材を本真空容器の内外方向から摩擦攪拌接合によって、ほぼ対称に施して内外一対以上の接合部により個別に接合する第1接合工程と、上記一対の側壁板の両端に接合された4つのコーナー部材間に、異なる一対の側壁板を本真空容器の外側から施す摩擦攪拌接合により形成する内外2段以上の接合部により個別に接合する第2接合工程と、を含む真空容器の製造方法であって、上記第1接合工程において、内外一対以上の接合部の先端同士は、互いに重複しており、上記第2接合工程において、異なる一対の側壁板とコーナー部材との間に形成される前記内外2段以上の接合部は、側壁板とコーナー部材との突き合わせ面に沿って摩擦攪拌接合された内側接合部と、前記突き合わせ面の外側に対称に設けた単数または複数の凹部に挿入した挿入板と、係る凹部の深さよりも長い攪拌ピンを有するFSWツールによって上記挿入板のほぼ全面に摩擦攪拌接合を施して形成した中間接合部および外側接合部の少なくとも一方と、からなる、ことを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention forms a vacuum vessel from four corner members and four side wall plates arranged between them, and this joint and the side wall plate adjoining each other are subjected to this vacuum. It is formed with the idea that it is formed by friction stir welding from both inside and outside of the container or from the outside.
That is, in the method for manufacturing a vacuum vessel according to the present invention (Claim 1) , four corner members are applied almost symmetrically by friction stir welding from the inside and outside of the vacuum vessel to both ends of a pair of side wall plates facing each other. Friction stirring for applying a different pair of side wall plates from the outside of the vacuum vessel between the first joining step for individually joining the inner and outer paired joints and the four corner members joined to both ends of the pair of side wall plates. And a second joining step for individually joining the inner and outer two or more joints formed by joining, in the first joining step, in the first joining step, the tip ends of the pair of inner and outer joints are In the second joining step, the inner and outer two or more joints formed between a pair of different side wall plates and the corner member are formed on the butting surface of the side wall plate and the corner member. The above-mentioned insertion is performed by an FSW tool having an inner joint portion friction-stir welded, an insertion plate inserted into one or a plurality of concave portions provided symmetrically outside the butting surfaces, and a stirring pin longer than the depth of the concave portion. It is characterized by comprising at least one of an intermediate joint portion and an outer joint portion formed by performing friction stir welding on almost the entire surface of the plate .
これによれば、4隅のコーナー部材と、これらの間に配置され且つ接合される一対の側壁板および異なる一対の側壁板とによって、筒形の箱体である真空容器を容易に形成できる。このため、例えばアルミニウム合金材を切削加工や押出成形により、容易にコーナー部材として活用でき、且つ各辺の側壁板を例えばアルミニウム合金などの圧延板によって形成できるため、低コストで製造が可能となる。
しかも、一対の側壁板とこれらの両端に位置するコーナー部材とを、摩擦攪拌接合による内外一対などの接合部により、異なる一対の側壁板とこれらの両端に位置するコーナー部材とを、FSWツールやこれを回転させる加工設備が組立途中の箱体の内側に挿入できなくても、その外側から施した摩擦攪拌接合による内外2段以上の接合部により、内外方向の厚み全体が固相状態の緻密な金属組織により接続できる。
According to this , the vacuum container which is a cylindrical box can be easily formed by the corner members of the four corners, the pair of side wall plates arranged and joined between them, and the pair of different side wall plates . For this reason, for example, an aluminum alloy material can be easily used as a corner member by cutting or extrusion, and the side wall plate of each side can be formed of a rolled plate such as an aluminum alloy, so that it can be manufactured at low cost. .
In addition, the pair of side wall plates and the corner members positioned at both ends thereof are connected to a pair of different side wall plates and the corner members positioned at both ends by a joint portion such as an inner / outer pair by friction stir welding. Even if the processing equipment to rotate this cannot be inserted inside the box during assembly, the entire thickness in the inner and outer directions is dense due to the inner and outer joints by friction stir welding performed from the outside. It can be connected by a simple metal structure .
更に、前記箱体の外側から回転するFSWツールを、コーナー部材と異なる側壁板との間の内側に位置する突き合わせ面付近に押し込んで、予め摩擦攪拌接合を施した1段目の内側接合部を形成し、次いで、形成された内側接合部を底面に有する凹部にこれとほぼ同じ断面の挿入板を挿入し、係る挿入板のほぼ全面において摩擦攪拌接合を施して、中間接合部、またはこれと外側接合部とが形成される。
従って、厚みが数10mmに達する複数の接合部を有し且つ内部空間を高真空や高清浄に確実にでき、且つ低コストの真空容器を確実に提供することができる。
Further, the FSW tool that rotates from the outside of the box is pushed near the butting surface located inside the corner member and the different side wall plate, and the first-stage inner joint portion that has been subjected to friction stir welding in advance is provided. And then inserting an insertion plate having substantially the same cross-section into a recess having the formed inner joint portion on the bottom surface, and performing friction stir welding on substantially the entire surface of the insert plate, and the intermediate joint portion or this An outer joint is formed .
Therefore, it is possible to reliably provide a low-cost vacuum container having a plurality of joints having a thickness of several tens of millimeters, ensuring that the internal space is highly vacuumed and highly clean .
尚、前記一対の側壁と異なる一対の側壁とは、互いに位置が異なることのみを示す相対的な呼称である。前記コーナー部材や側壁板の素材には、アルミニウムやその合金に限らず、チタンやその合金、銅やその合金、あるいはステンレス鋼なども含まれる。
また、前記コーナー部材には、上記金属素材の角形材を切削加工したものや、押出加工、引き抜き加工、熱間または冷間鍛造したものなどが用いられる。
The pair of side walls different from the pair of side walls is a relative designation indicating only that the positions are different from each other. The material of the corner member or the side wall plate is not limited to aluminum or its alloy, but also includes titanium, its alloy, copper, its alloy, or stainless steel.
Further, as the corner member, a material obtained by cutting the rectangular metal material, an extrusion process, a drawing process, a hot or cold forged object, or the like is used.
更に、前記内外一対以上の接合部とは、内側と外側とから互いに部分的に重複する一対の接合部のほか、内側または外側の少なくとも一方が内外2段以上の接合部である形態、例えば内外2対ずつの接合部や、内側または外側の一方が内外2段またはそれ以上の接合部で且つ他方が1段の接合部である形態も含まれる。 Further, the pair of inner and outer joints are a pair of joints partially overlapping each other from the inner side and the outer side, and at least one of the inner side and the outer side is a joint portion having two or more steps inside and outside, Also included are two pairs of joints, or a form in which one of the inside or outside is a joint of two or more stages inside and outside and the other is a joint of one stage.
また、前記真空容器において、前記異なる一対の側壁板の少なくとも一方は、前記コーナー部材間の両端に接合される一対の端部板、または内側に開口部を有する枠形板である。このうち、一対の端部板を用いる形態によれば、平行にした対向する一対のコーナー部材における長手方向の両端にそれぞれ接合された上記端部板の間に、真空容器の内部空間に連通する開口部が形成されている。
更に、上記枠形板を用いる形態によれば、一対のコーナー部材の間に接合された係る枠形板の開口部が、真空容器の内部空間に連通する。従って、真空下などで加工または処理すべき半導体素子などの出し入れに用いる開口部を有し且つ安価な真空容器とすることが可能となる。
Further, in the vacuum chamber, said at least one different pair of side wall plates, a pair of end plates to be joined at both ends between said corner member, or Ru frame-shaped plates der having an opening on the inside. Of this, according to the embodiment using a pair of end plates, respectively joined said end plates in the longitudinal direction of both ends of the pair of corner member opposed to the parallel opening communicating with the internal space of the vacuum chamber The part is formed.
Furthermore , according to the form using the frame-shaped plate, the opening portion of the frame-shaped plate joined between the pair of corner members communicates with the internal space of the vacuum vessel. Therefore, that Do can be a inexpensive vacuum container having an opening to be used for loading and unloading of a semiconductor device to be processed or treated with a vacuum.
また、本発明には、前記第1接合工程において、内側の接合部の形成に先立って、前記側壁板とコーナー部材との突き合わせ面の一部に摩擦攪拌接合方法による仮接合を部分的に行って、上記側壁板とコーナー部材とを位置決めする、真空容器の製造方法も(請求項2)含まれる。
尚、上記部分的な仮接合は、細径で短い攪拌ピンを有するFSWツールによって行なわれる。また、上記突き合わせ面の一部とは、該突き合わせ面における厚み方向の一部、および長手方向の一部の少なくとも一方である。
Further, in the present invention, in the first joining step, prior to the formation of the inner joint part, temporary joining is partially performed by a friction stir welding method on a part of the abutting surface between the side wall plate and the corner member. In addition, a manufacturing method of a vacuum vessel for positioning the side wall plate and the corner member is also included (claim 2) .
The partial temporary joining is performed by an FSW tool having a small diameter and a short stirring pin. The part of the butting surface is at least one of a part in the thickness direction and a part in the longitudinal direction of the butting surface .
更に、本発明には、前記一対の側壁板、異なる一対の側壁板、およびこれらの間に摩擦攪拌接合された4つのコーナー部材からなる筒形の箱体を形成した後に、係る箱体の両端に位置する開口部に一対の蓋板を、本真空容器の外側から摩擦攪拌接合による内外2段以上の接合部により個別に接合する第3接合工程を有する、真空容器の製造方法(請求項3)も含まれる。
これによれば、筒形の箱体の両端に位置する開口部に、一対の蓋板が外側から摩擦攪拌接合による内外2段以上の接合部により個別に接合される。このため、内部空間を高真空や高清浄状態に容易に保てる真空容器を安価に提供できる。
Furthermore, in the present invention, after forming the cylindrical box body composed of the pair of side wall plates, the different pair of side wall plates, and the four corner members frictionally joined between them, both ends of the box body are formed. the third has a bonding step, the vacuum container manufacturing method of joining individual pair of cover plates to the opening position, the two or more stages of the joint and out by friction stir welding from the outside of the vacuum container (claim 3 ) Is also included.
According to this, a pair of cover plates are individually joined to the opening portions located at both ends of the cylindrical box body from the outside by the joint portions of two or more steps inside and outside by friction stir welding. For this reason, the vacuum container which can maintain an internal space in a high vacuum and a highly clean state easily can be provided at low cost.
加えて、本発明には、前記異なる一対の側壁板の少なくとも一方は、前記コーナー部材間の両端に接合される一対の端部板、または内側に開口部を有する枠形板である、真空容器の製造方法(請求項4)も含まれる。
これによれば、真空下などで加工または処理すべき半導体素子などの出し入れに用いる開口部を有する安価な真空容器を確実に提供することが可能となる。
In addition, in the present invention, at least one of the different pair of side wall plates is a pair of end plates joined to both ends between the corner members, or a frame-shaped plate having an opening on the inside. The manufacturing method (Claim 4 ) is also included.
According to this, it is possible to reliably provide an inexpensive vacuum container having an opening used for taking in and out a semiconductor element or the like to be processed or processed under vacuum.
以下において、本発明の実施に際して最良の形態を説明する。
図1は、本発明により製造される真空容器1の概略斜視図、図2は、その平面図を示す。
真空容器1は、図1,2に示すように、互いに対向する一対の側壁板2a,2bと、これらの両端に接合される4つのコーナー部材3a〜3dと、係るコーナー部材3a,3b間またはコーナー部材3c,3d間で且つ上記一対の側壁板2a,2bが位置しない2つの側面に個別に接合される一対の端部板4a,4bおよび奥壁板6(異なる一対の側壁板)と、を備えている。
図1,2に示すように、上記コーナー部材3a,3bと端部板4a,4bとの間には、これらに囲まれた長方形の開口部5が位置している。また、側壁板2a,2b、コーナー部材3a〜3d、端部板4a,4bおよび奥壁板6に囲まれた内側には、ほぼ直方体を呈する内部空間9が位置している。
The best mode for carrying out the present invention will be described below.
FIG. 1 is a schematic perspective view of a vacuum vessel 1 manufactured according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view thereof.
As shown in FIGS. 1 and 2, the vacuum container 1 includes a pair of
As shown in FIGS. 1 and 2, a
前記一対の側壁板2a,2b、端部板4a,4b、および奥壁板6は、例えばAl−Mg系アルミニウム合金(例えばJIS:A5052)からなる板厚が約60mmの圧延板からなる。また、コーナー部材3a〜3dは、上記同様のアルミニウム合金からなる断面ほぼ正方形の角形材を切削加工したもので、内側にアール面Rを有し、その両端(一対の長辺)を隣接する側壁板2a,2bなどの板厚と同じ厚みとしてある。
図1,2に示すように、上記一対の側壁板2a,2bとこれらの両端のコーナー部材3a〜3dとは、本容器1の内外方向からほぼ対称に施した摩擦攪拌接合による内外一対の接合部w1,w2によって接合されている。また、上記端部板4a,4bおよび奥壁板6とこれらの両端のコーナー部材3a〜3dとは、本容器1の外側から施した摩擦攪拌接合による内外3段の接合部w3〜w5によってそれぞれ接合されている。尚、後述するように、真空容器1の上下端(両端)に開口する開口部7a,7bに対し、一対の端板を上記3段の接合部w3〜w5と同様にして個別に接合することで、上記開口部7a,7bを閉塞しても良い。
The pair of
As shown in FIGS. 1 and 2, the pair of
以上のような真空容器1によれば、4隅のコーナー部材3a〜3d、これらの間に配置され且つ接合される一対の側壁板2a,2b、端部板4a,4b、および奥壁板6によって、筒形の箱体である真空容器1が形成されている。このため、アルミニウム合金材を切削加工や押出成形により、容易にコーナー部材3a〜3dとして活用でき、各辺の側壁板2a,2bなどをアルミニウム合金の圧延板によって形成できるため、低コスト化が可能となる。
しかも、一対の側壁板2a,2bとこれらの両端に位置するコーナー部材3a〜3dとは、摩擦攪拌接合による内外一対の接合部w1,w2によって、端部板4a,4bや奥壁板6とこれらの両端に位置するコーナー部材3a〜3dとは、外側から施した摩擦攪拌接合による内外3段の接合部w3〜w5によって、内外方向の厚み全体において固相状態の緻密な金属組織により接続されている。
従って、内外方向の厚みが約60mmに達する複数の接合部w1,w2、w3〜w5を有し且つ内部空間9を高真空や高清浄に確実にでき、且つ低コストの真空容器1とすることができる。
According to the vacuum container 1 as described above, the
Moreover, the pair of
Accordingly, the vacuum container 1 has a plurality of joints w1, w2, w3 to w5 whose inner and outer thicknesses reach about 60 mm, and the
以下において、本発明による前記真空容器1の製造方法について説明する。
図3〜図8は、本発明の製造方法における第1接合工程を示す。
図3は、側壁板2a(2b)の両端(長辺)に、コーナー部材3a(3c),3b(3d)を接合する第1接合工程を示す。図3に示すように、側壁板2aとコーナー部材3a,3bとは、予め突き合わせ面pで当接して拘束されている。
図3中の一点鎖線部分Xを拡大した図4で例示するように、側壁板2aとコーナー部材3aとの突き合わせ面p付近の上方に、FSWツール10を用意する。係るFSWツール10は、例えば工具鋼からなり、図4に示すように、円柱形の回転体12と、係る回転体12の上向きにやや湾曲して凹む底面14の中心部付近から垂下する円柱形の攪拌ピン16と、を備えている。この攪拌ピン16の周面には、図示しないネジ山およびネジ谷のような軸方向や径方向に沿った凹凸部などが刻設され、その先端面18にも複数の微細な凹凸を刻設しても良い。
Below, the manufacturing method of the said vacuum vessel 1 by this invention is demonstrated .
3-8 shows the 1st joining process in the manufacturing method of this invention .
FIG. 3 shows a first joining step for joining the
As illustrated in FIG. 4 in which the one-dot chain line portion X in FIG. 3 is enlarged, the
図4中の矢印で示すように、図示しない旋盤などのヘッドに装着され且つ高速回転するFSWツール10の攪拌ピン16を、突き合わせ面p付近に押し込むと共に、当該突き合わせ面pに沿って移動させる。
この際、FSWツール10の回転数は、300〜1000rpm、送り速度は、0.05〜500mm/分であり、当該FSWツール10の軸方向に加える押し込み力は、10kN〜30kN程度である。
すると、図5の垂直断面図に示すように、攪拌ピン16の先端面18は、突き合わせ面pにおける厚み方向の中間付近に達しつつ図示で左側に移動する。
As indicated by the arrows in FIG. 4, the stirring
At this time, the rotation speed of the
Then, as shown in the vertical cross-sectional view of FIG. 5, the
その結果、図5,6に示すように、側壁板2aとコーナー部材3aとの突き合わせ面pのほぼ上半部に沿って、両者の金属材料が攪拌ピン16との摩擦熱により加熱され、半固相状態で塑性化し且つ流動化(物質移動)して、摩擦攪拌された内側の接合部w1が形成される。
尚、例えば突き合わせ面pの厚みが60mmの場合、回転体12の直径は30mm、攪拌ピン16は長さ30mm×直径16〜20mmである。また、図4,5に示すように、FSWツール10は、移動方向と反対側に約2〜3度の前進角θを付けて傾斜した状態で用いるが、係る前進角θを省略し垂直にしても良い。
更に、内側の接合部w1の形成に先だって、側壁板2aとコーナー部材3aとの突き合わせ面pの一部(厚み方向と長手方向の少なくとも一方)に細径で且つ短い攪拌ピンを有するFSWツールを用いる仮接合を部分的に行って、側壁板2aとコーナー部材3aと位置決めしても良い。
As a result, as shown in FIGS. 5 and 6, both metal materials are heated by frictional heat with the agitating
For example, when the thickness of the butting surface p is 60 mm, the rotating
Further, prior to the formation of the inner joint portion w1, an FSW tool having a small diameter and a short stirring pin on a part (at least one of the thickness direction and the longitudinal direction) of the abutting surface p of the
また、側壁板2a(2b)とコーナー部材3b(3c),(3d)とを以上と同様に摩擦攪拌接合して、これらの間に内側の接合部w1を形成する。
次に、図7に示すように、側壁板2aとコーナー部材3aとの突き合わせ面pの下方から、前記FSWツール10を用いて前記同様の摩擦攪拌接合を施すことにより、突き合わせ面pのほぼ下半部に沿って外側の接合部w2を形成する。係る接合部w2の先端は、内側の接合部w1の先端と重複している。即ち、側壁板2aとコーナー部材3aとは、内外一対の接合部w1,w2を介して接合される。尚、上記摩擦攪拌接合は、側壁板2aとコーナー部材3aを、図7で上下逆の姿勢にし、上方から前記FSWツール10を用いて行うと、作業が容易となる。
以上のような第1接合工程によって、図8に示すように、側壁板2a(2b)の両端に、コーナー部材3a(3c),3b(3d)を接合したユニットu1(u2)が形成される。
Further, the
Next, as shown in FIG. 7, from the lower side of the abutting surface p between the
By the first joining process as described above, as shown in FIG. 8, the unit u1 (u2) in which the
図9〜図17は、前記真空容器1の製造方法における第2接合工程を示す。
図9に示すように、第1接合工程で形成されたユニットu1,u2のコーナー部材3a,3b間に端部板4a,(4b)を、ユニットu1,u2のコーナー部材3c,3d間に奥壁板6を、それぞれ配置する。尚、端部板4a,(4b)は、コーナー部材3a,3bの長手方向における両端間に個別に配置される。
図9中の一点鎖線部分Yを拡大した図10で例示するように、奥壁板6とコーナー部材3dとの間には、予め切削加工によってそれらの外側に対称に内外2段の凹部h1,h2が設けられ、それらの内側寄りに奥壁板6とコーナー部材3dとの突き合わせ面qが位置している。尚、凹部h1,h2の深さと突き合わせ面qの厚みは、ほぼ同等に設定されている。
従って、図10に示すように、ユニットu2と奥壁板6とは、前者のコーナー部材3dと奥壁板6との突き合わせ面qを形成した状態で、図示しないテーブル上などにおいて拘束される。尚、ユニットu2のコーナー部材3cと端部板4a,(4b)との間も、外側に凹部h1,h2が形成され、且つ突き合わせ面qを形成した状態で拘束される。
FIGS. 9-17 shows the 2nd joining process in the manufacturing method of the said vacuum vessel 1. FIG.
As shown in FIG. 9, the
As illustrated in FIG. 10 in which the one-dot chain line portion Y in FIG. 9 is enlarged, between the
Therefore, as shown in FIG. 10, the unit u2 and the
次に、コーナー部材3dと奥壁板6との突き合わせ面qに沿って、外側から前記FSWツール10を用いて前記同様の摩擦攪拌接合を施す。この際、突き合わせ面qの下側(内部空間側)には、図示しない上記ツール10の押し込み力を受ける治具がセットされる。
その結果、図11に示すように、突き合わせ面qに沿って内側接合部w3が形成される。尚、係る接合部w3の形成に先だって、コーナー部材3dと奥壁板6との突き合わせ面pの一部(厚み方向と長手方向)に細径で且つ短い攪拌ピンを有するFSWツールを用いる仮接合を行って、コーナー部材3dと奥壁板6とを位置決めしても良い。
次いで、図12に示すように、底面に接合部w3の表面が位置する内方の凹部h1内に、これとほぼ同じ断面を有し前記同様のアルミニウム合金からなる挿入板20を挿入して拘束する。尚、接合部w3の表面は、予め平坦に研磨される。
Next, the friction stir welding similar to the above is performed using the
As a result, as shown in FIG. 11, the inner joint portion w3 is formed along the abutting surface q. Prior to the formation of the joint w3, provisional joining using an FSW tool having a small diameter and a short stirring pin on a part (thickness direction and longitudinal direction) of the abutting surface p of the
Next, as shown in FIG. 12, an
係る状態で、図12で挿入板20の左辺と凹部h1の左側を形成する奥壁板6との突き合わせ面r付近に、高速回転するFSWツール10の攪拌ピン16を押し込み、且つ突き合わせ面rに沿って移動させる。この際、FSWツール10の回転体12は、外方の凹部h2により、その回転および移動が阻止されることはない。尚、例えば突き合わせ面rの厚みが20mmの場合、回転体12の直径は27mmで、攪拌ピン16は、長さ22mm×直径12〜16mmである。
その結果、図13に示すように、挿入板20の左辺と奥壁板6との突き合わせ面rに沿って、凹部h1の深さと同等の中間接合部w4が形成される。係る中間接合部w4の先端(底部)は、凹部h1の底面よりもやや深い位置となる。
In this state, the stirring
As a result, as shown in FIG. 13, an intermediate joint w <b> 4 equivalent to the depth of the recess h <b> 1 is formed along the abutting surface r between the left side of the
図13で手前側に移動したFSWツール10は、突き合わせ面rの前端付近でUターンし、挿入板20の右側に移動した後、当該挿入板20の長手方向に沿い且つ図13の奥側に沿って移動する。係る移動により挿入板20の後端付近に達したFSWツール10は、Uターンして挿入板20の更に右側に移動した後、当該挿入板20の長手方向に沿い且つ図13の手前側に沿って移動する。係る直線移動とUターンとを交互に所定回数繰り返して平面視でジグザグ移動を、挿入板20のほぼ全面にわたって行う。
その結果、図14に示すように、挿入板20のほぼ全面に沿って4条の中間接合部w4が形成される。このうち、図14で右側の接合部w4は、挿入板20の右辺とコーナー部材3dとの突き合わせ面rに沿って形成される。この際、4条の中間接合部w4は、その側面で互いに重複すると共に、中央寄りの2条の中間接合部w4は、内側接合部w3と部分的に重複するように形成される。更に、凹部h2の底面に露出する接合部w4の表面は、平坦に研磨される。尚、前記挿入板20は、その殆んどが4条の中間接合部w4となる。
The
As a result, as shown in FIG. 14, four intermediate joints w <b> 4 are formed along substantially the entire surface of the
次に、図15に示すように、底面に4条の中間接合部w4の表面を有する外方の凹部h2内に、これとほぼ同じ断面を有し前記同様のアルミニウム合金からなる挿入板22を挿入して拘束する。
係る状態で、図15で挿入板22の左辺と凹部h2の左側を形成する奥壁板6との突き合わせ面s付近に、高速回転するFSWツール10の攪拌ピン16を押し込み、且つ突き合わせ面rに沿って移動させる。
更に、図16に示すように、係るFSWツール10に対して、挿入板22の前端および後端付近でのUターンと挿入板22の長手方向に沿った直線移動とを行う。係る直線移動とUターンとを交互に所定回数繰り返すジグザグ移動を行う。
Next, as shown in FIG. 15, an
In this state, the stirring
Further, as shown in FIG. 16, U-turns near the front end and the rear end of the
その結果、図17に示すように、挿入板22のほぼ全面にわたって7条の外側接合部w5が形成される。このうち、図17で右端の接合部w5は、挿入板22の右辺とコーナー部材3dとの突き合わせ面sに沿って形成される。この際、7条の外側接合部w5も、その側面で互いに重複すると共に、中央寄りの5条の外側接合部w5は、中間接合部w4と部分的に重複ように形成される。各接合部w5の表面は、平坦に研磨されて奥壁板6やコーナー部材3dの外側面と面一にされる。これにより、ユニットu2のコーナー部材3dと奥壁板6とは、外側から順次形成された内外3段の接合部w3,w4,w5を介して接合される。尚、挿入板22は、その殆んどが7条の内側接合部w5となる。
As a result, as shown in FIG. 17, seven outer joint portions w <b> 5 are formed over almost the entire surface of the
また、ユニットu2のコーナー部材3bと端部板4a,4bとの間の突き合わせ面qに沿って、1条の内側接合部w1が形成され、その外側に形成された凹部h1,h2に挿入された挿入板20,22のほぼ全面に沿って、4条の中間接合部w4および7条の外側接合部w5が同様に形成される。
更に、ユニットu1のコーナー部材3a,3cと端部板4a,4bまたは奥壁板6との間の突き合わせ面qなどに沿って、上記同様の内外3段の接合部w3,w4,w5が同様に形成される。
その結果、図18に示すように、対向する一対の側壁2a,2bとコーナー部材3a〜3dとが内外一対の接合部w1,w2を介して接合され、係るコーナー部材3a,3b間の両端(上下端)に端部板4a,4bが外側から形成された内外3段の接合部w3,w4,w5を介して接合され、更に、上記コーナー部材3c,3d間に奥壁板6が同様の接合部w3,w4,w5を介して接合される。
Further, a single inner joint w1 is formed along the abutting surface q between the
Further, along the abutting surface q between the
As a result, as shown in FIG. 18, the pair of opposing
これによって、内側にほぼ直方体の内部空間9を有し、且つ端部板4a,4bとコーナー部材3a,3bとの間に長方形の開口部5を有する前記図1,2に示した真空容器1を得ることができる。
更に、図19に示すように、側壁板2a,2b、端部板4a,4b、コーナー部材3a〜3d、および奥壁板6の上・下端の開口部7a(7b)を、これとほぼ相似形で前記同様のアルミニウム合金からなる蓋板24により閉塞する第3接合工程を施しても良い。
Thus, the vacuum container 1 shown in FIGS. 1 and 2 has a substantially rectangular parallelepiped
Further, as shown in FIG. 19, the
即ち、予め4隅をアール形にした蓋板24の4辺と対向する上記側壁板2a,2bなどの端部に、図19の右側に示すように、前記同様の突き合わせ面q、凹部h1,h2を予め形成しておく。次いで、FSWツール10を前記同様に用い且つ凹部h1,h2に挿入板20,22を挿入して、図19の左側に示すように、真空容器1の外側から内側接合部w3、4条の中間接合部w5、および7条の外側接合部w5を前記同様に形成する。
この結果、上・下端の開口部7a,7bは、蓋板24によって閉塞されると共に、内部空間9は、前記開口部5を通じてのみ外部と連通状態となる。
That is, as shown on the right side of FIG. 19, the end face of the
As a result, the upper and
以上のような本発明の真空容器1の製造方法によれば、厚肉の圧延板からなる側壁板2a,2b、端部板4a,4b、および奥壁板6と、比較的少ない切削加工などにより形成できるコーナー部材3a〜3dとによって、容易に且つ低コストで製造できる。しかも、上記各構成部材同士の間を、本真空容器1の内外双方からの摩擦攪拌接合による内外一対の接合部w1,w2や、本真空容器1の外側から順次施した摩擦攪拌接合による内外3段の接合部w3〜w5によって、容易且つ緻密に接合できる。従って、内部空間9を高真空や高清浄状態に容易に保てる真空容器1を確実に提供することができる。
尚、開口部5は、図示しない気密ドアにより開閉可能にして閉塞される。
According to the manufacturing method of the vacuum vessel 1 of the present invention as described above, the
The
図20は、本発明により製造可能な異なる形態の真空容器1aの概略を示す斜視図である。
真空容器1aは、図20に示すように、対向する一対の側壁2a,2bとコーナー部材3a〜3dとが内外一対の接合部w1,w2を介して前記同様に接合され、上記コーナー部材3c,3d間に奥壁板6が前記同様の接合部w3,w4,w5を介して前記同様に接合されている。
上記コーナー部材3a,3b間には、図20に示すように、正面視が長方形で且つ内側に長方形の開口部28を予め形成した枠形板26が、前記同様で上下に長い内外3段の接合部w3,w4,w5を介して前記同様に接合される。この枠形板26を用いることにより、摩擦攪拌接合の工数(第2接合工程)はやや増えるが、その前に行う拘束作業などが容易となる。また、開口部28の寸法精度も高いため、内部空間9の密閉性も一層高められる。
FIG. 20 is a perspective view showing an outline of different types of vacuum vessels 1a that can be manufactured according to the present invention .
As shown in FIG. 20, in the vacuum vessel 1a, a pair of opposing
Between the
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記製造方法において、奥壁板6とコーナー部材3c,3dとを第1接合工程により、先に内外一対の接合部w1,w2などを介して接合し、端部板4a,4bまたは枠形板26とコーナー部材3a,3bとも、内外一対の接合部w1,w2などを介して接合してユニットu1,u2を形成しても良い。この場合、側壁板2a,2bとコーナー部材3a〜3dとの間は、第2接合工程により、外側から順次形成される内外3段の接合部w3,w4,w5などを介して接合される。即ち、本発明において、前記一対の側壁と異なる一対の側壁とは、互いに位置が異なることのみを指し示す相対的な呼称である。
The present invention is not limited to the embodiments described above.
For example, in the manufacturing method, the
また、前記第2接合工程で形成される中間接合部w4は少なくとも2条以上、外側接合部w5は少なくとも4条以上であれば良い。
更に、前記コーナー部材3a〜3dの内側のアール面Rは、真空容器1の製造後に切削加工により形成しても良い。あるいは、係るアール面Rに替えて、傾斜した面取りや階段形状部が内側面に位置していても良い。
また、前記FSWツール10の攪拌ピン16は、回転体12側の基端寄りほど太径で且つ先端寄りほど細径としたテーパを有するほぼ円錐形であっても良い。
尚、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することも可能である。
Moreover, the intermediate | middle junction part w4 formed at a said 2nd joining process should just be at least 2 or more at least, and the outer side junction part w5 should be at least 4 or more.
Furthermore, the rounded surface R inside the
Further, the
The present invention can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
1,1a……真空容器
2a,2b…側壁板
3a〜3d…コーナー部材
4a,4b…端部板(異なる側壁)
6……………奥壁板(異なる側壁)
7a,7b…開口部
10…………FSWツール
20,22…挿入板
24…………蓋板
26…………枠形板(異なる側壁)
28…………枠形板の開口部
w1,w2…内外一対の接合部
w3…………内側接合部
w4…………中間接合部
w5…………外側接合部
q……………突き合わせ面
h1,h2…凹部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1a ...
6 …………… Back wall board (different side walls)
7a, 7b ... opening
10 …………
28 ............ Opening part of frame-shaped plate w1, w2 ... Pair of inner and outer joints w3 ………… Inner joint part w4 ………… Intermediate joint part w5 ………… Outer joint part q …………… Butting surface h1, h2 ... concave
Claims (4)
上記一対の側壁板の両端に接合された4つのコーナー部材間に、異なる一対の側壁板を本真空容器の外側から施す摩擦攪拌接合により形成する内外2段以上の接合部により個別に接合する第2接合工程と、を含む真空容器の製造方法であって、
上記第1接合工程において、内外一対以上の接合部の先端同士は、互いに重複しており、
上記第2接合工程において、異なる一対の側壁板とコーナー部材との間に形成される前記内外2段以上の接合部は、側壁板とコーナー部材との突き合わせ面に沿って摩擦攪拌接合された内側接合部と、上記突き合わせ面の外側に対称に設けた単数または複数の凹部に挿入した挿入板と、係る凹部の深さよりも長い攪拌ピンを有するFSWツールによって上記挿入板のほぼ全面に摩擦攪拌接合を施して形成した中間接合部および外側接合部の少なくとも一方と、からなる、
ことを特徴とする真空容器の製造方法。 A first joining step in which four corner members are substantially symmetrically applied to both ends of a pair of side wall plates facing each other by friction stir welding from the inside and outside of the vacuum vessel, and individually joined by a pair of inner and outer joints;
A second pair of inner and outer joints formed by friction stir welding in which a different pair of side wall plates are applied from the outside of the vacuum vessel between the four corner members joined to both ends of the pair of side wall plates. A method of manufacturing a vacuum vessel including two joining steps,
In the first joining step, the tip ends of the pair of inner and outer joints overlap each other,
In the second joining step, the inner and outer two or more joint portions formed between a pair of different side wall plates and the corner member are friction stir welded along the abutting surfaces of the side wall plates and the corner member. Friction stir welding to almost the entire surface of the insertion plate by an FSW tool having a joining portion, an insertion plate inserted symmetrically on one or more recesses provided outside the butting surface, and an agitation pin longer than the depth of the recess Consisting of at least one of an intermediate joint and an outer joint formed by applying
A manufacturing method of a vacuum vessel characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の真空容器の製造方法。 In the first joining step, prior to the formation of the inner joining portion, temporary joining is partially performed by a friction stir welding method on a part of the abutting surface between the sidewall plate and the corner member, and the sidewall plate and the corner are joined. Positioning the member,
The manufacturing method of the vacuum container of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の真空容器の製造方法。 After forming the cylindrical box body composed of the pair of side wall plates, the different pair of side wall plates, and the four corner members frictionally joined between them, a pair is formed at the openings located at both ends of the box body. A third joining step in which the end plates are individually joined from the outside of the vacuum vessel by joints of two or more stages inside and outside by friction stir welding .
The manufacturing method of the vacuum vessel of Claim 1 or 2 characterized by the above-mentioned .
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の真空容器の製造方法。 At least one of the different pair of side wall plates is a pair of end plates joined to both ends between the corner members, or a frame-shaped plate having an opening on the inside .
The manufacturing method of the vacuum vessel as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
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