JP4362418B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents

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JP4362418B2 JP2004192750A JP2004192750A JP4362418B2 JP 4362418 B2 JP4362418 B2 JP 4362418B2 JP 2004192750 A JP2004192750 A JP 2004192750A JP 2004192750 A JP2004192750 A JP 2004192750A JP 4362418 B2 JP4362418 B2 JP 4362418B2
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Description

本発明は、複数個の部材が積層されて形成された積層部を接合するための摩擦撹拌接合装置に関する。   The present invention relates to a friction stir welding apparatus for joining laminated portions formed by laminating a plurality of members.

部材同士を積層させ、その積層部を接合する方法としては、スポット溶接が一般的であるが、近年、摩擦撹拌接合によって接合することが提案されている。そのように一部分を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものが挙げられる。   As a method of laminating members and joining the laminated portions, spot welding is common, but in recent years, joining by friction stir welding has been proposed. As such a friction stir welding apparatus that performs friction stir welding of a part, for example, the one described in Patent Document 1 can be cited.

図5に概略を示すこの種の摩擦撹拌接合装置1は、摩擦撹拌接合用工具2を回転動作させる回転動作用モータ(図示せず)と、該摩擦撹拌接合用工具2を図5における上下方向に直進的に変位させる変位モータ(図示せず)とを有する。なお、回転動作用モータはケーシング3内に収容されており、変位モータはサブケーシング4内に収容されている。すなわち、摩擦撹拌接合装置1においては、摩擦撹拌接合用工具2及び回転動作用モータが同一軸線上に配置されている。   This type of friction stir welding apparatus 1 schematically shown in FIG. 5 includes a rotation operation motor (not shown) for rotating the friction stir welding tool 2 and the friction stir welding tool 2 in the vertical direction in FIG. And a displacement motor (not shown) for linearly displacing. The rotation motor is accommodated in the casing 3, and the displacement motor is accommodated in the sub casing 4. That is, in the friction stir welding apparatus 1, the friction stir welding tool 2 and the rotation operation motor are arranged on the same axis.

この摩擦撹拌接合装置1で摩擦撹拌接合を行うに際しては、下方に配置された受部5に積層部6を載置し、回転動作する摩擦撹拌接合用工具2を前記変位モータの作用下に積層部6に指向して下降動作させ、最終的に該摩擦撹拌接合用工具のプローブを積層部6に埋没させる。この埋没に伴って、積層部6の肉が撹拌される。換言すれば、肉が塑性流動される。   When performing friction stir welding with the friction stir welding apparatus 1, the laminated portion 6 is placed on the receiving portion 5 disposed below, and the friction stir welding tool 2 that rotates is laminated under the action of the displacement motor. The probe 6 of the friction stir welding tool is finally buried in the laminated portion 6 while moving downward toward the portion 6. Along with this burying, the meat of the laminated portion 6 is agitated. In other words, the meat is plastically flowed.

特許第3429475号公報Japanese Patent No. 3429475

上記したように、特許文献1に記載された技術では、摩擦撹拌接合用工具2を、回転動作用モータで回転動作させた後、変位モータで積層部6に埋没させることによって摩擦撹拌接合を行うようにしている。この場合、回転作動用モータと変位モータの2個のモータが必要となるので、装置全体が大型化してしまう。このため、湾曲部や屈曲部を有する部材等、形状が複雑なワークを摩擦撹拌接合しようとする場合、装置がワークに干渉する確率が高くなる。このような事態が生じると、ワークを摩擦撹拌接合用工具の直下に配置することが困難となり、結局、摩擦撹拌接合自体が困難となる。   As described above, in the technique described in Patent Document 1, the friction stir welding is performed by rotating the friction stir welding tool 2 with the rotation motor and then burying it in the laminated portion 6 with the displacement motor. I am doing so. In this case, since the two motors of the rotation operation motor and the displacement motor are necessary, the entire apparatus is increased in size. For this reason, when trying to friction stir weld a workpiece having a complicated shape such as a member having a curved portion or a bent portion, the probability that the apparatus interferes with the workpiece increases. When such a situation occurs, it becomes difficult to dispose the work directly under the friction stir welding tool, and eventually the friction stir welding itself becomes difficult.

また、このように構成された装置を、例えば、多関節ロボットに把持させて使用する場合、該装置の重量が大きいので、多関節ロボットの把持手段に加わる負荷が大きくなってしまう。   In addition, when the apparatus configured as described above is used while being held by an articulated robot, for example, the weight of the apparatus is large, so that a load applied to the holding means of the articulated robot becomes large.

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、装置が大型化することを回避することができ、しかも、多関節ロボットの把持手段への負荷も小さい摩擦撹拌接合装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can provide a friction stir welding apparatus that can avoid an increase in the size of the apparatus and that has a low load on the gripping means of an articulated robot. With the goal.

前記の目的を達成するために、本発明は、複数個の部材が積層されることによって形成された積層部を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合装置であって、
前記積層部を支持するためのアーム部材と、
前記積層部を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合用工具と、
1台のモータからなり、前記摩擦撹拌接合用工具を前記積層部に対して離間又は接近する方向に変位させる変位手段と前記摩擦撹拌接合用工具を回転動作させる回転手段とを兼ねる変位回転手段と、
前記変位回転手段を囲繞して前記アーム部材の一端部に連結されたケーシングと、
前記変位回転手段と前記摩擦撹拌接合用工具とを連結するロッドと、
前記アーム部材の他端部に配設されて前記積層部を載置する載置部材と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is a friction stir welding apparatus for friction stir welding a laminated portion formed by laminating a plurality of members,
An arm member for supporting the laminated portion;
A friction stir welding tool for friction stir welding the laminated portion;
Displacement rotating means comprising a single motor and serving as both a displacement means for displacing the friction stir welding tool in a direction away from or approaching the laminated portion and a rotating means for rotating the friction stir welding tool When,
A casing surrounding the displacement rotating means and connected to one end of the arm member;
A rod connecting the displacement rotating means and the friction stir welding tool;
A mounting member disposed on the other end of the arm member and mounting the stacked portion;
It is characterized by having.

本発明においては、摩擦撹拌接合用工具を変位させる変位手段が、該摩擦撹拌接合用工具を回転動作させる回転手段を兼ね、変位回転手段として構成されている。このため、装置構成を簡素化することができ、結局、摩擦撹拌接合装置の小型化を図ることができる。   In the present invention, the displacement means for displacing the friction stir welding tool also serves as a rotation means for rotating the friction stir welding tool, and is configured as a displacement rotation means. For this reason, an apparatus structure can be simplified and the size reduction of a friction stir welding apparatus can be achieved after all.

しかも、摩擦撹拌接合装置の重量も小さくなるので、多関節ロボットに把持させて使用する場合であっても、該把持手段に加わる負荷が低減される。   Moreover, since the weight of the friction stir welding apparatus is reduced, the load applied to the gripping means is reduced even when the articulated robot is gripped and used.

本発明によれば、摩擦撹拌接合用工具を変位させる変位手段が、該摩擦撹拌接合用工具を回転動作させる回転手段を兼ねる。このため、摩擦撹拌接合装置の構成が簡素化され、その結果、該摩擦撹拌接合装置の小型化及び軽量化を図ることが可能となる。従って、該装置とワークとが干渉することを回避することができるとともに、多関節ロボットの把持手段等に加わる負荷を低減することができる。   According to the present invention, the displacement means for displacing the friction stir welding tool also serves as the rotating means for rotating the friction stir welding tool. For this reason, the configuration of the friction stir welding apparatus is simplified, and as a result, the friction stir welding apparatus can be reduced in size and weight. Therefore, it is possible to avoid interference between the apparatus and the workpiece, and it is possible to reduce the load applied to the gripping means or the like of the articulated robot.

以下、本発明に係る摩擦撹拌接合装置につき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。   Preferred embodiments of the friction stir welding apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

本実施の形態に係る摩擦撹拌接合装置の概略全体縦断面図を図1に示す。この摩擦撹拌接合装置10は、図示しない多関節ロボットのアーム11の先端に連結されることによって位置決め固定されるとともに屈曲したアーム部材12と、摩擦撹拌接合用工具14と、この摩擦撹拌接合用工具14を図1における上下方向に変位させるとともに回転動作させる変位回転手段としての変位回転モータ16と、該変位回転モータ16を収容したケーシング18と、変位回転モータ16と前記摩擦撹拌接合用工具14とを連結するロッド20と、該アーム部材12の他端部に配設された載置部材22とを有する。   A schematic overall longitudinal sectional view of the friction stir welding apparatus according to the present embodiment is shown in FIG. This friction stir welding apparatus 10 is positioned and fixed by being connected to the tip of an arm 11 of an articulated robot (not shown), bent arm member 12, friction stir welding tool 14, and this friction stir welding tool As shown in FIG. 1, a displacement rotation motor 16 serving as a displacement rotation means for rotating and moving in the vertical direction in FIG. 1, a casing 18 housing the displacement rotation motor 16, the displacement rotation motor 16, and the friction stir welding tool 14 And a mounting member 22 disposed at the other end of the arm member 12.

アーム部材12は、図1の右方に向かうにつれて幅が徐々に大きくなる長尺部26と、該長尺部26から略垂直に立ち上がった立ち上がり部28と、該立ち上がり部28から図1の左方に若干屈曲して延在する支持部30とを有し、前記ケーシング18は、支持部30の先端に固定された連結支持フレーム32に連結されている。   The arm member 12 has a long portion 26 that gradually increases in width toward the right in FIG. 1, a rising portion 28 that rises substantially vertically from the long portion 26, and a left portion in FIG. 1 from the rising portion 28. The casing 18 is connected to a connection support frame 32 fixed to the front end of the support portion 30.

長尺部26の図1における左端部には、図2に示すように、第1ワークW1と第2ワークW2とを積層して形成された積層部34を載置するための載置部材22が位置決め固定されている。そして、この載置部材22の上端面略中央部には、中空円筒体形状の凹部38が設けられている。   As shown in FIG. 2, a mounting member 22 for mounting a stacked portion 34 formed by stacking a first work W1 and a second work W2 is placed on the left end of the long portion 26 in FIG. Is fixed. A hollow cylindrical body-shaped concave portion 38 is provided in the substantially central portion of the upper end surface of the mounting member 22.

連結支持フレーム32を介してアーム部材12の支持部30に連結された摩擦撹拌接合用工具14は、図2に示すように、回転体40と、該回転体40の先端に設けられてねじ部42を有するプローブ44とを具備し、このうち、回転体40はロッド20に連結されている。また、プローブ44としては、その直径が凹部38の開口径に比して小さいものが選定される。   As shown in FIG. 2, the friction stir welding tool 14 connected to the support portion 30 of the arm member 12 through the connection support frame 32 is provided with a rotating body 40 and a screw portion provided at the tip of the rotating body 40. The rotating body 40 is connected to the rod 20. As the probe 44, a probe whose diameter is smaller than the opening diameter of the recess 38 is selected.

摩擦撹拌接合用工具14の周囲には、その下端面で積層部34を押圧する押圧部材48が配置されている。換言すれば、摩擦撹拌接合用工具14は、押圧部材48によって囲繞されている。勿論、押圧部材48の下端面には貫通孔50が設けられており、摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44は、この貫通孔50から突出する。   Around the friction stir welding tool 14, a pressing member 48 that presses the laminated portion 34 at its lower end surface is disposed. In other words, the friction stir welding tool 14 is surrounded by the pressing member 48. Of course, a through hole 50 is provided in the lower end surface of the pressing member 48, and the probe 44 of the friction stir welding tool 14 protrudes from the through hole 50.

押圧部材48の先端部の直径は、必要以上に広範囲に積層部34を押圧して上側の第2ワークW2に設けられた湾曲部Rや屈曲部等を平坦にすることを回避するべく、中腹部に比して小さく設定されている。すなわち、押圧部材48には、小径部52と大径部54とが設けられている。   The diameter of the tip portion of the pressing member 48 is set so that the curved portion R and the bent portion provided on the upper second workpiece W2 are flattened by pressing the stacked portion 34 over a wider range than necessary. It is set smaller than the abdomen. That is, the pressing member 48 is provided with a small diameter portion 52 and a large diameter portion 54.

大径部54の上端部には、該上端部が直径外方向に指向して屈曲されることによって環状段部56が設けられている。この環状段部56は、コイルスプリング58を収容するスプリングカバー60の下端部に設けられた環状堰止部62によって堰止され、これにより、押圧部材48のスプリングカバー60からの抜け止めがなされている。   An annular stepped portion 56 is provided at the upper end portion of the large-diameter portion 54 by bending the upper end portion toward the outer diameter direction. The annular step portion 56 is blocked by an annular blocking portion 62 provided at the lower end portion of the spring cover 60 that accommodates the coil spring 58, thereby preventing the pressing member 48 from coming off from the spring cover 60. Yes.

回転体40の上部は、回転体カバー64に収容されている。この回転体カバー64の上端部には、該回転体カバー64の長手方向(鉛直方向)から水平方向に指向して屈曲形成された環状連結代66が設けられており、該環状連結代66は、図示しないボルトによってスプリングカバー60の側周壁に連結固定されている。   The upper part of the rotating body 40 is accommodated in the rotating body cover 64. At the upper end portion of the rotating body cover 64, an annular coupling allowance 66 formed by bending from the longitudinal direction (vertical direction) of the rotating body cover 64 toward the horizontal direction is provided. These are connected and fixed to the side peripheral wall of the spring cover 60 by bolts (not shown).

回転体カバー64と回転体40の上部との間にはベアリング68が介装されており、このベアリング68が存在することによって、回転体カバー64やスプリングカバー60が回転動作することが防止される。なお、図2中、参照符号70は、ブッシュを示す。   A bearing 68 is interposed between the rotator cover 64 and the upper part of the rotator 40, and the presence of the bearing 68 prevents the rotator cover 64 and the spring cover 60 from rotating. . In FIG. 2, reference numeral 70 indicates a bush.

前記コイルスプリング58の下端部は押圧部材48における環状段部56の上端面に着座し、一方、上端部は回転体カバー64における環状連結代66の下端面に着座している。従って、押圧部材48は、コイルスプリング58によってアーム部材12側に指向して弾発付勢されている。なお、上記したように、押圧部材48の環状段部56がスプリングカバー60の環状堰止部62で堰止されることによって、押圧部材48のスプリングカバー60からの抜け止めがなされている。   The lower end portion of the coil spring 58 is seated on the upper end surface of the annular step portion 56 of the pressing member 48, while the upper end portion is seated on the lower end surface of the annular coupling allowance 66 of the rotating body cover 64. Accordingly, the pressing member 48 is elastically biased toward the arm member 12 by the coil spring 58. As described above, the annular step portion 56 of the pressing member 48 is blocked by the annular blocking portion 62 of the spring cover 60, thereby preventing the pressing member 48 from coming off from the spring cover 60.

回転体40は、前記ロッド20に連結されている。後述するように、変位回転モータ16の作用下にロッド20が回転動作することに伴って、摩擦撹拌接合用工具14が回転動作する。   The rotating body 40 is connected to the rod 20. As will be described later, the friction stir welding tool 14 rotates as the rod 20 rotates under the action of the displacement rotation motor 16.

中空円柱体であるロッド20は、先ず、変位回転モータ16に連結されている。このため、変位回転モータ16が回転付勢されることに伴って回転動作する。   The rod 20, which is a hollow cylinder, is first connected to the displacement rotation motor 16. Therefore, the displacement rotation motor 16 rotates as the rotation is urged.

また、ロッド20は、ケーシング18の内部でねじ用ナット72が回転動作することに伴って下降・上昇動作する。すなわち、ねじ73にはねじ用ナット72のねじ部74が通されており、該ねじ用ナット72の連結代76がロッド20の上端部に連結されている。このため、ねじ用ナット72が回転動作してねじ73に案内されながら下降・上昇動作することによって、該ねじ用ナット72の連結代76に連結されたロッド20が下降・上昇動作する。   Further, the rod 20 moves down and up as the screw nut 72 rotates inside the casing 18. That is, a screw portion 74 of a screw nut 72 is passed through the screw 73, and a connection allowance 76 of the screw nut 72 is connected to the upper end portion of the rod 20. For this reason, the screw nut 72 rotates and moves down and up while being guided by the screw 73, so that the rod 20 connected to the connecting margin 76 of the screw nut 72 moves down and up.

また、ロッド20とケーシング14との間には、ベアリング80、ロータリブッシュ82及びベアリング84が介装されている。   A bearing 80, a rotary bush 82 and a bearing 84 are interposed between the rod 20 and the casing 14.

ねじ73は、その上端部がケーシング14に連結固定されている。このため、ねじ73が回転動作することはない。   The upper end of the screw 73 is connected and fixed to the casing 14. For this reason, the screw 73 does not rotate.

本実施の形態に係る摩擦撹拌接合装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。   The friction stir welding apparatus 10 according to the present embodiment is basically configured as described above. Next, the function and effect will be described.

多関節ロボットは、第1ワークW1と第2ワークW2とが積層された積層部34まで摩擦撹拌接合装置10を移動させ、該積層部34を、載置部材22と摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44との間に配置させる。なお、この場合、第1ワークW1及び第2ワークW2としては、JIS記号の数字が5000番台であるいわゆる5000系のアルミニウムからなるものが選定される。   The articulated robot moves the friction stir welding apparatus 10 to the laminated portion 34 where the first workpiece W1 and the second workpiece W2 are laminated, and the laminated portion 34 is moved between the mounting member 22 and the friction stir welding tool 14. It arrange | positions between the probes 44. In this case, as the first workpiece W1 and the second workpiece W2, those made of so-called 5000 series aluminum whose JIS symbol number is in the 5000 range are selected.

次に、変位回転モータ16が回転付勢され、これによりねじ用ナット72が回転動作する。この回転動作に伴ってねじ用ナット72がねじ73に案内されながら下降動作し、その結果、該ねじ用ナット72に連結されたロッド20が下降動作する。これに追従して、摩擦撹拌接合用工具14が下降動作し、結局、該摩擦撹拌接合用工具14がアーム部材12の長尺部26、ひいては、載置部材22上に載置された積層部34に指向して接近する。最終的に、積層部34は、図2及び図3に示すように、載置部材22と押圧部材48とで挟持され、この際に載置部材22の凹部38を覆う。   Next, the displacement rotation motor 16 is urged to rotate, whereby the screw nut 72 rotates. Along with this rotation operation, the screw nut 72 moves downward while being guided by the screw 73, and as a result, the rod 20 connected to the screw nut 72 moves downward. Following this, the friction stir welding tool 14 descends, and eventually the friction stir welding tool 14 is placed on the long portion 26 of the arm member 12 and thus on the mounting member 22. Approach toward 34. Finally, as shown in FIGS. 2 and 3, the stacked portion 34 is sandwiched between the mounting member 22 and the pressing member 48, and covers the concave portion 38 of the mounting member 22 at this time.

ロッド20の下降動作がさらに続行されると、積層部34によって押圧部材48が押圧される。これによりコイルスプリング58(図2参照)が収縮されて押圧部材48が上昇動作し、その結果、摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44が押圧部材48の貫通孔50に到達する。   When the lowering operation of the rod 20 is further continued, the pressing member 48 is pressed by the stacked portion 34. As a result, the coil spring 58 (see FIG. 2) is contracted and the pressing member 48 moves upward. As a result, the probe 44 of the friction stir welding tool 14 reaches the through hole 50 of the pressing member 48.

この状態で、変位回転モータ16の回転付勢がさらに続行されると、摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44が押圧部材48の貫通孔50から突出して、積層部34に埋没する。   In this state, when the rotation urging of the displacement rotary motor 16 is further continued, the probe 44 of the friction stir welding tool 14 protrudes from the through hole 50 of the pressing member 48 and is buried in the stacked portion 34.

回転動作する摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44が積層部34の上端面に摺接することにより、該積層部34に摩擦熱が発生する。このため、積層部34におけるプローブ44の当接箇所及びその近傍が軟化し、図3及び図4に示すように、プローブ44が積層部34にさらに埋没する。その結果、積層部34の肉が凹部38に流入する。上記したように、凹部38の水平断面の直径がプローブ44の直径に比して大きいため、この流入は容易に進行する。   When the probe 44 of the friction stir welding tool 14 that rotates is brought into sliding contact with the upper end surface of the laminated portion 34, frictional heat is generated in the laminated portion 34. For this reason, the contact part of the probe 44 in the laminated part 34 and its vicinity soften, and the probe 44 is further buried in the laminated part 34 as shown in FIGS. As a result, the meat of the laminated portion 34 flows into the recess 38. As described above, since the diameter of the horizontal section of the recess 38 is larger than the diameter of the probe 44, this inflow easily proceeds.

このように、本実施の形態においては、変位回転モータ16を回転付勢することによって摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44を積層部34に埋没させるようにしている。これにより、摩擦撹拌接合用工具14の移動及び積層部34の接合という一連の工程を1個の変位回転モータ16で行うことができる。   Thus, in the present embodiment, the probe 44 of the friction stir welding tool 14 is buried in the laminated portion 34 by energizing the displacement rotary motor 16 in rotation. Thereby, a series of steps of moving the friction stir welding tool 14 and joining the laminated portion 34 can be performed by one displacement rotary motor 16.

このため、摩擦撹拌接合装置10の構成を、従来技術に係る装置に比して簡素化することができる。これにより、摩擦撹拌接合装置10を小型化することができる。しかも、摩擦撹拌接合装置10が軽量化するので、前記多関節ロボットに加わる負荷を低減することもできる。   For this reason, the structure of the friction stir welding apparatus 10 can be simplified compared with the apparatus which concerns on a prior art. Thereby, the friction stir welding apparatus 10 can be reduced in size. Moreover, since the friction stir welding apparatus 10 is reduced in weight, the load applied to the articulated robot can be reduced.

軟化した積層部34の肉は、プローブ44によって撹拌(塑性流動)される。この際、上記したように、積層部34において、プローブ44が埋没した分の肉が凹部38に塑性流動するので、肉がプローブ44の埋没箇所から隆起することがない。従って、バリが形成されることがない。このように、載置部材22に凹部38を設けることにより、バリを形成することなく積層部34を摩擦撹拌接合することができる。このため、積層部34の肉厚が小さくなることがないので、該積層部34の接合強度が大きくなる。   The softened meat of the laminated portion 34 is agitated (plastic flow) by the probe 44. At this time, as described above, in the laminated portion 34, the portion of the meat embedded in the probe 44 plastically flows into the concave portion 38, so that the meat does not rise from the portion where the probe 44 is buried. Therefore, no burr is formed. Thus, by providing the recess 38 in the mounting member 22, the laminated portion 34 can be friction stir welded without forming burrs. For this reason, since the thickness of the laminated portion 34 is not reduced, the bonding strength of the laminated portion 34 is increased.

しかも、この場合、図4に示すように、押圧部材48の下端面で積層部34を広範囲にわたって押圧しているので、第1ワークW1と第2ワークW2との間の間隙が圧潰される。すなわち、第1ワークW1と第2ワークW2との間に間隙が形成されないので、回転動作する摩擦撹拌接合用工具14の回転体40の角部が上側の第2ワークW2に摺接し難い。これにより、第2ワークW2に孔が形成されることを回避することができる。   In addition, in this case, as shown in FIG. 4, since the laminated portion 34 is pressed over a wide range by the lower end surface of the pressing member 48, the gap between the first workpiece W1 and the second workpiece W2 is crushed. That is, since no gap is formed between the first workpiece W1 and the second workpiece W2, the corner portion of the rotating body 40 of the friction stir welding tool 14 that rotates is unlikely to be in sliding contact with the upper second workpiece W2. Thereby, it can avoid that a hole is formed in the 2nd workpiece | work W2.

このようにして摩擦撹拌接合が営まれると同時に、プローブ44の埋没に伴って、第2ワークW2における第1ワークW1に臨む面に突出部102が形成されるとともに、第1ワークW1における第2ワークW2に臨む面に陥没部100が形成され、該陥没部100に前記突出部102が嵌合する。なお、陥没部100の下端部は、肉の塑性流動が行われない非撹拌部(塑性変形部)である。すなわち、塑性変形によって凹部38に対応する形状に成形された陥没部100に突出部102が嵌合され、これによりいわゆるかしめ状態が設けられる。このように第1ワークW1と第2ワークW2とでかしめ状態が形成されることによっても、積層部34の接合強度が向上する。   In this way, the friction stir welding is performed, and at the same time, as the probe 44 is buried, the protruding portion 102 is formed on the surface of the second workpiece W2 facing the first workpiece W1, and the second workpiece W1 is second. A depression 100 is formed on the surface facing the workpiece W2, and the protrusion 102 is fitted into the depression 100. In addition, the lower end part of the depression part 100 is a non-stirring part (plastic deformation part) where plastic flow of meat is not performed. That is, the protruding portion 102 is fitted into the depressed portion 100 formed into a shape corresponding to the concave portion 38 by plastic deformation, thereby providing a so-called caulking state. Thus, the joining strength of the laminated portion 34 is also improved by forming the caulking state between the first work W1 and the second work W2.

撹拌を開始してプローブ44が埋没した後、変位回転モータ16を滅勢することによってプローブ44の回転動作を停止し、これにより肉の塑性流動を停止させる。次に、変位回転モータ16を上記とは逆方向に回転付勢して、ねじ用ナット72を逆回転動作させる。これによりねじ用ナット72、ひいてはロッド20が上昇動作することに追従して、摩擦撹拌接合用工具14のプローブ44が積層部34から離脱する。また、積層部34から離間した押圧部材48がコイルスプリング58によってアーム部材12側に弾発付勢され、元の位置に復帰する。   After the agitation is started and the probe 44 is buried, the displacement rotation motor 16 is de-energized to stop the rotation of the probe 44, thereby stopping the plastic flow of the meat. Next, the displacement rotation motor 16 is urged to rotate in the direction opposite to the above, and the screw nut 72 is rotated in the reverse direction. As a result, the probe 44 of the friction stir welding tool 14 is detached from the laminated portion 34 following the upward movement of the screw nut 72 and, consequently, the rod 20. Further, the pressing member 48 separated from the laminated portion 34 is elastically biased toward the arm member 12 by the coil spring 58 and returns to the original position.

この間に積層部34の肉が冷却固化され、第1ワークW1と第2ワークW2とが一体的に固相接合されるに至る。このようにして接合された積層部34における第1ワークW1側には、凹部38に流入した肉が冷却固化することに伴って突出形成された円柱体形状の凸部が存在する。すなわち、この場合、該凸部の外径は、凹部38の直径と略同一となる。   During this time, the meat of the laminated portion 34 is cooled and solidified, and the first workpiece W1 and the second workpiece W2 are integrally solid-phase bonded. On the side of the first workpiece W1 in the laminated portion 34 thus joined, there is a cylindrical convex portion that is formed to protrude as the meat flowing into the concave portion 38 is cooled and solidified. That is, in this case, the outer diameter of the convex portion is substantially the same as the diameter of the concave portion 38.

なお、上記した実施の形態においては、2個のワークを摩擦撹拌接合する場合を例示して説明したが、積層されるワークの個数は2個に限定されるものではなく、3個以上のワークを積層するようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where two workpieces are friction stir welded is described as an example. However, the number of workpieces to be stacked is not limited to two, but three or more workpieces. You may make it laminate | stack.

また、凹部38の全空間に積層部34の肉が充填される必要は特にない。   Further, it is not particularly necessary to fill the entire space of the concave portion 38 with the meat of the laminated portion 34.

本実施の形態に係る摩擦撹拌接合装置の概略全体縦断面図である。1 is a schematic overall longitudinal sectional view of a friction stir welding apparatus according to the present embodiment. 図1の摩擦撹拌接合装置の要部拡大概略縦断面図である。It is a principal part expansion schematic longitudinal cross-sectional view of the friction stir welding apparatus of FIG. 図1の摩擦撹拌接合装置が閉じて積層部が挟持された状態を示す概略全体縦断面図である。It is a schematic whole longitudinal cross-sectional view which shows the state by which the friction stir welding apparatus of FIG. 1 was closed and the laminated part was clamped. 摩擦撹拌接合用工具が回転して積層部が摩擦撹拌接合される状態を示す要部拡大概略縦断面図である。It is a principal part expansion schematic longitudinal cross-sectional view which shows the state by which the tool for friction stir welding rotates and a laminated part is friction stir welded. 従来技術に係る摩擦撹拌接合装置の概略全体側面図である。装置の要部拡大概略平面図である。It is a schematic whole side view of the friction stir welding apparatus which concerns on a prior art. It is a principal part expansion schematic plan view of an apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

10…摩擦撹拌接合装置 12…アーム部材
14…摩擦撹拌接合用工具 16…変位回転モータ
18…ケーシング 20…ロッド
22…載置部材 34…積層部
38…凹部 44…プローブ
48…押圧部材 58…コイルスプリング
72…ねじ用ナット 73…ねじ
W1、W2…ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Friction stir welding apparatus 12 ... Arm member 14 ... Friction stir welding tool 16 ... Displacement rotation motor 18 ... Casing 20 ... Rod 22 ... Mounting member 34 ... Laminate part 38 ... Recessed part 44 ... Probe 48 ... Pressing member 58 ... Coil Spring 72 ... Screw nut 73 ... Screw W1, W2 ... Workpiece

Claims (1)

複数個の部材が積層されることによって形成された積層部を摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合装置であって、
前記積層部を支持するためのアーム部材と、
前記積層部を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合用工具と、
1台のモータからなり、前記摩擦撹拌接合用工具を前記積層部に対して離間又は接近する方向に変位させる変位手段と前記摩擦撹拌接合用工具を回転動作させる回転手段とを兼ねる変位回転手段と、
前記変位回転手段を収容して前記アーム部材の一端部に連結されたケーシングと、
前記変位回転手段と前記摩擦撹拌接合用工具とを連結するロッドと、
前記アーム部材の他端部に配設されて前記積層部を載置する載置部材と、
を有することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus for friction stir welding a laminated portion formed by laminating a plurality of members,
An arm member for supporting the laminated portion;
A friction stir welding tool for friction stir welding the laminated portion;
Displacement rotating means comprising a single motor and serving as both a displacement means for displacing the friction stir welding tool in a direction away from or approaching the laminated portion and a rotating means for rotating the friction stir welding tool When,
A casing accommodating the displacement rotating means and connected to one end of the arm member;
A rod connecting the displacement rotating means and the friction stir welding tool;
A mounting member disposed on the other end of the arm member and mounting the stacked portion;
A friction stir welding apparatus comprising:
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