JP4524788B2

JP4524788B2 - 摩擦攪拌接合における接合幅修正方法及びその装置

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Publication number: JP4524788B2
Application number: JP2001046417A
Authority: JP
Inventors: 久司堀; 慎也牧田
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2001-02-22
Filing date: 2001-02-22
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: JP2002248581A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、摩擦撹拌接合における接合幅修正方法及びその装置に関するもので、更に詳細には、摩擦攪拌接合において、被接合材を突き合わせて接合したときに生じる接合幅の修正方法と、その方法を実施するための接合幅修正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、金属材の接合やろう付に代わる新しい接合手法として、摩擦攪拌接合がある。この接合法は、被接合材よりも硬い材質のツールを回転させながら被接合材に摺接させた際に、この摺接部分で発生する摩擦熱と圧力によって被接合材の素材が塑性流動化するため、ツールが被加工物中に埋入しながら、被加工物中を移動可能になることを利用したものである。
【０００３】
例えば、図６に示すように、二枚の被接合材である金属板ａ，ｂ同士を突き合わせて接合する場合、ショルダにプローブを装着した摩擦攪拌ツールｃを用い、この摩擦攪拌ツールｃを矢印ｘ方向に高速回転させながらプローブを金属板間に押し付けて埋入させ、その状態で摩擦攪拌ツールｃを接合線ｄに沿って移動させる。
【０００４】
これにより、進行する摩擦攪拌ツールｃの前方側では摩擦熱と圧力とによって金属板ａ，ｂの素材が塑性流動し、攪拌混練されながら摩擦攪拌ツールｃの後方側へ移動すると共に、その後方側では摩擦熱を失った素材が急速に冷却固化されることから、両金属板ａ，ｂは素材が攪拌混練されて完全に一体化した状態の接合部ｅが形成される。
【０００５】
この場合、金属板ａ，ｂの素材は塑性流動する温度が、その融点よりもかなり低く、接合は固相接合の範疇に入るから、接合過程を通して金属板への入熱量は、ＭＩＧ接合などの溶融接合やろう付けに比較すると熱歪みによる変形や割れ等が少ないので、寸法精度の必要な部材の接合に極めて有利となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した摩擦攪拌接合法においても、熱歪みを全く生じさせないのは困難であり、特に、高精度が要求される部材に対しては、十分な要求を満たしていないのが現状である。
【０００７】
すなわち、図６に示すように、二枚の金属板ａ，ｂを接合する場合、同図（ａ）に示すように、接合開始にあたり、摩擦攪拌ツールｃを両金属板ａ，ｂ間の突き合わせ部に挿入するので、両金損板ａ，ｂが互いに矢印Ａ，Ｂのように離反する方向の力が発生し、両金属板ａ，ｂにおいて接合線ｄと直交する接合幅寸法が広がってしまう。
【０００８】
また、摩擦攪拌ツールｃの金属板ａ，ｂ上での通過過程においては、摩擦熱が供給されることによって周囲より温度の高い高温域ｆが発生すると共に、それが図６（ｂ）及び（ｃ）に示すように変位するので、突き合わせ部から部材端に向かって温度傾斜が生じ、金属板ａ，ｂ上で温度が異なる分布状態となる。このため、突き合わせ面で熱膨張が最大となり、両端で突き合わせ面が離反する方向に彎曲変形しようとする力が働く。通常ではこの種の変形を防ぐよう、幅拡張規制用の治具（図示せず）を用い、該治具によって両金属板ａ，ｂを挟み付けているが、それにも拘わらず、図６に示すように、接合始端部と接合終端部とで大きな変形が生じてしまう。
【０００９】
したがって、接合線ｄの接合始端部と接合終端部では金属板ａ，ｂ間の拘束力が少ないので、幅拡張規制用の治具を用いているにも拘わらず、変形してしまい、不良品になるという問題があった。
【００１０】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被接合材を接合したとき、両接合材間の接合幅寸法が許容範囲より大きくなっても、その接合幅寸法を確実に修正することができる摩擦攪拌接合における接合幅修正方法及びその装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、互いに突き合わせた被接合材の接合線に沿い、被接合材と摩擦攪拌ツールとを相対的に移動して、摩擦攪拌ツールにより被接合材を接合する摩擦攪拌接合において、上記摩擦攪拌ツールを上記被接合材上の接合線に沿い接合始端部から接合終端部まで連続移動して接合を行った後、上記両被接合材の接合終端部において、上記両被接合材の接合幅寸法が許容範囲を超える位置が存在する場合、両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて、再度、上記摩擦攪拌ツールにより摩擦攪拌処理を繰り返し、膨張した接合幅寸法を縮小させて許容範囲に修正するようにする、ことを特徴とする。
【００１２】
これにより、摩擦攪拌接合によって両接合材の接合終端部において、接合幅寸法が許容範囲を超える位置が存在する場合、両被接合材の接合幅寸法を超えた位置の手前の位置から再び摩擦攪拌処理を行うことにより、両被接合材の接合幅寸法を縮小させることができ、幅寸法を修正できるので、高精度が要求される被接合材が不良品になるのを防止することができ、摩擦攪拌接合としての信頼性の向上を図ることができると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、互いに突き合わせた被接合材の接合線に沿い摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置において、上記被接合材の接合部を接合する摩擦攪拌ツールと、上記摩擦攪拌ツールを回転駆動させる駆動機構と、上記摩擦攪拌ツールと両被接合材とを相対的に移動させる移動機構と、接合時、上記両被接合材の接合方向と直交する接合幅寸法を検出する検出手段と、上記検出手段からの検出信号に基づいて上記駆動機構及び移動機構を制御する制御部とを具備し、上記制御部は、上記両被接合材の接合終端部において、上記両被接合材に接合幅寸法が許容範囲を超えた位置が存在したとき、その両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて上記摩擦攪拌ツールにより再摩擦攪拌処理させることを特徴とする。
【００１４】
このように構成することにより、回転駆動される摩擦撹拌ツールと、接合状態の両被接合材とを相対的に移動させて両被接合材の接合部を摩擦撹拌接合すると共に、検出手段によって両被接合材の接合幅寸法を検出することができる。そして、検出手段からの検出信号が制御手段に伝達され、両被接合材の接合終端部において、接合幅寸法が許容範囲を超えた位置が存在したとき、制御手段からの制御信号が駆動機構及び移動機構に伝達されて、両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて摩擦撹拌ツールにより再摩擦攪拌処理することで、この再摩擦攪拌処理により接合幅を縮小させることができ、幅寸法を修正することができる。したがって、高精度が要求される被接合材が不良品になるのを防止することができ、摩擦攪拌接合としての信頼性の向上を図ることができると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。また、両被接合材の幅寸法の変形を検出手段によって検出しながら接合することができ、検出手段からの検出信号に基づいて駆動機構及び移動機構を制御するので、接合作業と修正作業を連続的に行うことができると共に、装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る修正方法の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る接合幅修正装置の第一実施形態を示す概略構成図である。
【００１６】
上記接合幅修正装置は、図１に示すように、被接合材であるワーク１，２を互いに突き合わせ、その突き合わせた箇所を摩擦攪拌ツール１０によって接合したとき、双方のワーク１，２の接合幅寸法が許容範囲を超えると、その公差を超えた接合箇所を再び摩擦攪拌ツールによって再接合すなわち再摩擦攪拌処理することにより、不良個所の接合位置を収縮させ、接合幅寸法を許容範囲に収まるようにしたものである。
【００１７】
この実施形態で取り扱うワーク１，２は、例えば、アルミニウム製押出形材であって、長さ２０００ｍｍ・板幅２５０ｍｍ・厚み１０ｍｍからなる長尺状の板体にて形成されている。このワーク１，２は、接合に際し、二枚の板体がその短手方向の一端を互いに突き合わせた状態で幅拡張規制用の治具３にセットされる。治具３は、図１に示すように、ワーク１，２をセットする凹溝部３ａを具備しており、その凹溝部３ａに長尺状のワーク１，２を二枚並列に並べることにより、短手方向の一端を互いに突き合わせた状態に保持するようになっている。
【００１８】
そして、上記接合幅修正装置は、図１に示すように、接合される被接合材であるワーク１，２の接合部を接合する摩擦撹拌ツール１０（以下にツール１０という）と、このツール１０の駆動部１３と、ワーク１，２の接合幅を検出する測定センサ１４と測定部１５とからなる検出手段２０と、制御部１６とで主に構成されている。
【００１９】
ツール１０は、図２に示すように、円柱状のショルダ１２と、そのショルダの底面に突設されたねじ軸状のプローブ１３とを有し、接合時、ショルダ１２及びプローブが高速回転しながら両ワーク１，２間の接合線に押し付けられると、プローブ３によって両ワーク１，２の当接部が摩擦熱で軟化されると共に攪拌され、しかも軟化攪拌されたワーク１，２の材料が移動方向の後方に押し詰めることにより接合できるようになっている。なお、ツール１０は接合時、接合方向に対し約３°程度の微小な角度θ°で後傾するように保持される。
【００２０】
駆動部１３は、詳細に図示していないが、アクチュエータからなる駆動源と、その駆動源の駆動力をツール１０のショルダ１２に回転力として伝達する動力伝達部とからなる駆動機構であるツール駆動部１３ａを具備し、接合時、ツール１０を所望の回転数で回転させるようになっている。また、駆動部１３は、接合時、ツール１０を両ワーク１，２間に押し付けながら接合線に沿って移動させる移動機構である移動部１３ｂを具備している。これら上記ツール駆動部１３ａ，上記移動部１３ｂを有する駆動部１３は、後述する制御部１６によって制御される。
【００２１】
測定センサ１４は、接合時、両ワーク１，２の接合線と直交する接合幅寸法を検出するためのものであって、例えば治具３の両側に長手方向に沿い所定間隔をもって多数設置されたダイヤルゲージで構成されている。したがて、各測定センサ１４からの検出により、ワーク１，２の接合幅寸法をワーク長手方向に沿って逐次検出できるようになっている。測定部１５は、各測定センサ１４からの検出信号に基づいて、両ワーク１，２の接合幅寸法を演算し、その結果を制御部１６に出力するように構成されている。
【００２２】
制御部１６は、図１に示すように、中央演算処理装置１６ａ（以下にＣＰＵ１６ａという）と、接合に必要なデータが予め格納されたデータベース１６ｂ等を有している。この場合、データベース１６ｂには、ＣＰＵ１６ａが制御するのに必要なプログラムデータが格納（記憶）されると共に、接合すべき条件データや両ワーク１，２の仕様寸法のデータ、つまり接合幅の基準寸法等が格納（記憶）されている。
【００２３】
この制御部１６は、接合時、駆動部１３を介してツール１０を回転駆動及び移動することにより、接合を実行させる一方、測定部１５からの測定（検出）信号を監視する。そして、測定部１５から接合幅寸法の検出信号が入力されると、その接合幅寸法が所定の許容範囲の寸法にあるか、あるいはそれより大きいかを判定し、その判定結果、接合幅寸法が許容範囲より大きい場合には、駆動部１３に指令し、接合幅寸法の大きい箇所において再摩擦攪拌処理を実行させるようになっている。つまり、制御部１６は、接合によって接合幅寸法が許容範囲を超えた位置が存在する場合、その位置を再摩擦攪拌処理するための制御信号を駆動部１３に伝達するように構成されている。
【００２４】
次に、上記接合幅修正装置を用いた接合幅の修正方法について説明する。まず、接合に際し予め、図１に示すように、二枚のワーク１，２が幅拡張規制用の治具３の凹溝部３ａ内に収容され、互いに短手方向の一端が突き合わせた状態でセットされる。また、ツール１０が治具３内の二枚のワーク１，２間の接合線上に角度θ°で後傾した状態でセットされる。そして、この状態で、接合幅修正装置を稼動すると、ツール１０が高速で回転しながら接合を開始する。
【００２５】
この場合、ツール１０は、ショルダ１１及びプローブ１２が高速回転すると共に、プローブ１２が両ワーク１，２に押し付けられ、プローブの押し付け力と回転力とで両ワーク１，２に摩擦熱が発生し、その摩擦熱により両ワークの当接部が軟化されると共に攪拌され、軟化した素材が移動方向に押し詰められることにより、接合される。このような摩擦攪拌接合は、ツール１０が両ワーク１，２間の接合線に沿って移動することにより、両ワーク１，２の一端部である接合始端部から、他端部である接合終端部まで実行される（図６参照）。
【００２６】
また、上記接合時、測定センサ１４が両ワーク１，２でツール１０によって接合されている箇所の接合幅寸法を検出し、その検出信号が測定部１５に入力されると、測定部１５は検出信号に基づいて接合幅寸法を求め、求めたデータが制御部１６に逐次出力される。制御部１６は、測定部１５からの入力信号に基づき、ワーク１，２上の接合された位置の幅寸法が許容囲内にあるのか否か判定しながら、接合を継続させる。
【００２７】
このようにして、ツール１０がワーク１，２の接合始端部から接合終端部まで移動することにより、両ワーク１，２上で接合が一旦終了する。次いで、制御部１６は、測定部１５からの測定結果に基づき、接合幅寸法が所定の許容範囲より大きい箇所があるかないかを判定する。その結果、接合変形によって膨張し、両ワーク１，２間に接合幅寸法が許容範囲を超えた位置が存在する場合、制御部１６は、再び摩擦攪拌処理を実行させることとなる。
【００２８】
この場合、接合により、例えば図５に実線Ｘにて示すように、接合始端部と接合終端部との接合幅寸法がその間の幅寸法より大きくなっていて、しかも接合始端部の幅寸法が許容範囲内にあると共に、接合終端部の幅寸法だけが許容範囲を超えた状態にある場合、制御部１６からの制御信号によって駆動部１３（具体的には、ツール駆動部１３ａ、ツール移動部１３ｂ）及び計測部１５を再び駆動することにより、許容範囲を超えた幅寸法の若干手前の部位にツール１０を移動して位置決めし、両ワーク１，２上の接合終端部側で再び摩擦攪拌処理及び計測を実行させる。この際、ツール１０の接合方向は、両ワーク１，２の中央部側から終端部側に向かう方向である。
【００２９】
このようにして、両ワーク１，２の接合終端部で摩擦攪拌処理を再び実行すると、その接合終端部では両ワーク１，２の前回の接合箇所が変形し、膨張していた部分が収縮するので、最初、許容範囲を超えた幅寸法の箇所は、今度は許容範囲内に入れることができ、接合幅寸法を修正することができる。
【００３０】
上記接合幅修正装置によれば、ワーク１，２の幅寸法の変形を検出手段２０の測定センサ１４によって検出しながら接合することができ、検出手段２０の測定部１５から入力信号（検出信号）に基づいて駆動部１３（具体的には、ツール駆動部１３ａ、ツール移動部１３ｂ）を制御することができる。したがって、接合作業と修正作業を連続的に行うことができるので、装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００３１】
図４及び図５は接合幅修正装置の別の実施形態を示す概略側面図及び概略平面図である。
【００３２】
上記第一実施形態では、ツール１０が駆動部１３のツール移動部１３ｂによって両ワーク１，２上を移動する例を示したが、この実施形態においては、両ワーク１，２を移動機構である搬送機構１７によって移動するように構成したものである。
【００３３】
この場合、搬送機構１７は、図３及び図４に示すように、ツール１０の下方の同一水平面上に適宜間隔をおいて配列される複数個のローラ１７ａを具備している。これら各ローラ１７ａは、接合時、制御部１６からの指令で図示しない駆動源からの動力を受けて回転することにより、治具３によって保持された両ワーク１，２を水平方向（図中、左方向）に移動するように図示しない基体に軸周りに回転可能に軸支されている。
【００３４】
このような各ローラ１７ａによって形成されるワーク移動経路上には、レーザセンサにて形成された測定センサ１４Ａが設置されている。
この測定センサ１４Ａは、ワーク移動経路上において、ツール１０の下流側であってかつ両ワーク１，２の両側に互いに対向して設置された二個一対からなっており、レーザ光を対応するワーク１，２の端面に照射して反射させると共に、その反射したレーザ光を受光することにより、両接合幅寸法を検出するようになっている。そして、測定センサ１４Ａが反射レーザ光を受光すると、その受光信号が制御部１６Ａに出力され、制御部１６Ａがその信号に基づいて接合幅寸法を演算して求めるようになっている。つまり、本例の制御部１６Ａは、測定センサ１４Ａからの検出信号に基づいて接合幅寸法を求める機能をも具備している。なお、図３では、説明の便宜上、両ワーク１，２を互いに突き合わせる拡張幅規制用の治具３を省略してある。
【００３５】
この実施形態では、接合時、制御部１６Ａの指令によりツール駆動部１３ａを介してツール１０が駆動される一方、測定センサ１４Ａ及び複数個のローラ１７ａを有する搬送機構１７が駆動されると、両ワーク１，２の接合すべき位置がツール１０及び測定センサ１４Ａを次第に通過することにより、ツール１０によって接合されると共に、接合された位置が測定センサ１４Ａの検出により接合幅寸法が測定されることとなる。
【００３６】
そして、接合が一旦終了した後、両ワーク１，２の接合幅寸法に許容範囲を超えた箇所が存在していると、制御部１６Ａからの指令で、その許容範囲を超えた接合幅寸法の箇所に再び摩擦攪拌接合を実行し、接合幅寸法を縮小させて修正することができるようになっている。したがって、この実施形態によれば、基本的には上記第一実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
なお、上記実施形態では、両ワーク１，２上の接合終端部側のみに再摩擦攪拌処理を施して接合幅寸法を修正する場合について説明したが、両ワーク１，２上の接合始端部側においても上記と同様の方法で再摩擦攪拌処理を施して接合幅寸法を修正することができる。このように、両ワーク１，２上の接合始端部側に再摩擦攪拌処理を施すことにより、接合開始時にツール１０のプローブ１３が両ワーク１，２の接合部に埋入されて生じる痕跡をワーク１，２の端部に生じさせることができると共に、接合幅の変形を修正することができる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、接合時、ツール１０を両ワーク１，２上で移動させる例、あるいはツール１０を固定させたままで、両ワーク１，２を移動させる例をそれぞれ示したが、ツール１０とワーク１，２の双方を移動させて相対的に移動させるようにしてもよい。また、ワーク１，２である被接合材として、アルミニウム製の押出形材によって形成されたアルミニウムを用いた例を示したが、他の金属板を摩擦攪拌接合しても、同様の作用効果を得ることができることは勿論である。
【００３９】
【実施例】
次に、この発明に係る摩擦攪拌接合における接合幅修正方法の試験を行った結果について、図５を参照して説明する。
【００４０】
ワーク１，２の寸法：
長さ２０００ｍｍ、幅２５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ
ツール１０の寸法：
ツール径（ショルダ径）２２ｍｍ、
ピン径（プローブ径）｛根元１１ｍｍ、先端７ｍｍの截頭円錐形｝、
ピン長さ（プローブ長さ）１１ｍｍ
上記寸法のワーク１，２を突き合わせ、上記寸法のツール１０を傾け角度３°にした状態で、ツール１０の回転数９００ｒｐｍ、接合速度５００ｍｍ／分の条件で接合を行ったところ、図５に示すように、接合始点では、プローブ１２をワーク１，２に埋入するために幅寸法が多少大きくなったが、その後、測定位置５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍの範囲では幅寸法は、実線Ｘで示すように、緩やかに大きくなり、測定位置が終端から約２５０ｍｍ手前の位置から急激に大きくなり、幅寸法の許容範囲を超えてしまった。
【００４１】
そこで、以下の条件で、幅寸法が許容範囲を超える手前の位置、例えば終端から３００ｍｍの位置から再摩擦攪拌処理を施したところ、破線Ｙに示すような曲線で幅寸法が減少（縮小）された。
【００４２】
上記試験を具体的に説明すると、ツール１０の回転数、処理（接合）速度を変えて摩擦攪拌処理の始点（終端から３００ｍｍ手前の位置）から５０ｍｍ、１５０ｍｍ、２５０ｍｍの測定位置の幅寸法の減少量を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。
【００４３】
【表１】

【００４４】
上記試験の結果、接合時と同一条件、すなわち回転数９００ｒｐｍ、処理速度０．５ｍ／分の実施例１においては、処理始点から５０ｍｍの地点では０．１５ｍｍ減少し、１５０ｍｍの地点では０．３ｍｍ減少し、２５０ｍｍの地点では０．３ｍｍ減少していることが判った。また、実施例２〜４においては、ツール１０の回転数を７００ｒｐｍとし、処理速度を実施例１と同様の０．５ｍ／分としたり、それより若干遅い速度（０．３１５ｍ／分、０．２ｍ／分）に変えた結果、実施例２においては、処理始点から５０ｍｍの地点では０．１ｍｍ減少し、１５０ｍｍ、２５０ｍｍの地点では共に０．２ｍｍ減少していることが判った。また、実施例３においては、処理始点から５０ｍｍの地点では０．２ｍｍ減少し、１５０ｍｍ、２５０ｍｍの地点では共に０．４ｍｍ減少し、また、実施例４においては、処理始点から５０ｍｍの地点では０．３ｍｍ減少し、１５０ｍｍ、２５０ｍｍの地点では共に０．６ｍｍ減少していることが判った。
【００４５】
上記試験結果から理解できるように、摩擦攪拌接合によって両ワーク１，２の接合幅寸法が許容範囲より大きかった場合、その大きい箇所で再び摩擦攪拌処理を行うことにより、両ワーク１，２の接合幅寸法を減少（縮小）させることができ、幅寸法を修正することができる。
【００４６】
したがって、高精度が要求される被接合材が不良品になるのを防止することができ、摩擦攪拌接合としての信頼性を高めることができるばかりでなく、製品歩留まりを向上させることができる。
【００４７】
しかも、再摩擦攪拌処理により、ツール１０がワーク１，２上の中央から端部側方向に移動して摩擦攪拌処理するので、接合痕を可及的に少なくすることができ、また、ツール１０のプローブ１３の埋入した痕跡等をワーク１，２の端部に生じさせることができる。
【００４８】
なお、図４においては、ツール１０の接合条件を種々変更した例を示したが、これに限定されるものではなく、ツール１０の大きさや被接合材としての材質が異なることによっても、接合幅の減少寸法が異なるものであるから、ツール１０や被接合材の種類などに応じて接合条件等を適宜選定することが望ましい。
【００４９】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明は上記のように構成されているので、以下の優れた効果が得られる。
【００５０】
（１）請求項１記載の発明によれば、摩擦攪拌接合によって両接合材の接合終端部において、接合幅寸法が許容範囲を超える位置が存在する場合、両被接合材の接合幅寸法を超えた位置の手前の位置から再び摩擦攪拌処理を行うことにより、両被接合材の接合幅寸法を縮小させることができ、幅寸法を修正できるので、高精度が要求される被接合材が不良品になるのを防止することができ、摩擦攪拌接合としての信頼性の向上を図ることができると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。
【００５１】
（２）請求項２記載の発明によれば、摩擦撹拌ツールと両被接合材とを相対的に移動させて摩擦撹拌接合する際、検出手段によって両被接合材の接合幅寸法を検出し、検出手段からの検出信号に基づいて駆動機構及び移動機構を制御して、両被接合材の接合終端部において、両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて摩擦撹拌ツールにより再摩擦攪拌処理することで、この再摩擦攪拌処理により接合幅を縮小させることができ、幅寸法を修正することができる。したがって、高精度が要求される被接合材が不良品になるのを防止することができ、摩擦攪拌接合としての信頼性の向上を図ることができると共に、製品歩留まりの向上を図ることができる。また、両被接合材の幅寸法の変形を検出手段によって検出しながら接合することができ、検出手段からの検出信号に基づいて駆動機構及び移動機構を制御するので、接合作業と修正作業を連続的に行うことができると共に、装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る摩擦攪拌接合における接合幅修正装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】上記接合幅修正装置における摩擦攪拌ツールの接合状態を示す断面図である。
【図３】この発明に係る接合幅修正装置の別の実施形態を示す概略側面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】被接合材が接合されたときの接合幅寸法の変化を示すと共に、再摩擦攪拌処理されたときの接合幅の修正結果を示すグラフである。
【図６】摩擦攪拌接合時における摩擦攪拌ツールの接合軌跡及び被接合材における温度の変化状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１，２ワーク（被接合材）
３幅拡張規制用の治具
１０摩擦攪拌ツール
１１ショルダ
１２プローブ
１３駆動部
１３ａツール駆動部（駆動機構）
１３ｂツール移動部（移動機構）
１４，１４Ａ測定センサ（検出手段）
１５測定部（検出手段）
１６，１６Ａ制御部
１７搬送機構（移動機構）

Claims

互いに突き合わせた被接合材の接合線に沿い、被接合材と摩擦攪拌ツールとを相対的に移動して、摩擦攪拌ツールにより被接合材を接合する摩擦攪拌接合において、
上記摩擦攪拌ツールを上記被接合材上の接合線に沿い接合始端部から接合終端部まで連続移動して接合を行った後、
上記両被接合材の接合終端部において、両被接合材の接合幅寸法が許容範囲を超える位置が存在する場合、両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて、再度、上記摩擦攪拌ツールにより摩擦攪拌処理を繰り返し、膨張した接合幅寸法を縮小させて許容範囲に修正するようにする、ことを特徴とする摩擦攪拌接合における接合幅修正方法。
互いに突き合わせた被接合材の接合線に沿い摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置において、
上記被接合材の接合部を接合する摩擦攪拌ツールと、
上記摩擦攪拌ツールを回転駆動させる駆動機構と、
上記摩擦攪拌ツールと両被接合材とを相対的に移動させる移動機構と、
接合時、上記両被接合材の接合方向と直交する接合幅寸法を検出する検出手段と、
上記検出手段からの検出信号に基づいて上記駆動機構及び移動機構を制御する制御部とを具備し、
上記制御部は、上記両被接合材の接合終端部において、両被接合材に接合幅寸法が許容範囲を超えた位置が存在したとき、その両被接合材の接合幅寸法の許容範囲を超えた位置の手前の位置から接合幅寸法の許容範囲を超えた位置にて上記摩擦攪拌ツールにより再摩擦攪拌処理させることを特徴とする摩擦攪拌接合における接合幅修正装置。