JP4774256B2 - 摩擦攪拌接合のバリ取り装置 - Google Patents
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Description
摩擦攪拌接合は、図9に示すように、被接合部材同士が接合されるところ(この例では、被接合部材W1,W2同士の突合せ部位)に摩擦攪拌接合ツール100のピン部101を挿入し、その軸部102のショルダー部102aで加圧しつつ当該摩擦攪拌接合ツール100を同図の矢印方向に回転させ、このような摩擦攪拌接合ツール100を突合せ部位に沿って同図の矢印方向に移動させることにより行われる。ところが、摩擦攪拌接合に際しては、摩擦攪拌接合ツール100によって塑性流動した被接合部材の一部が、図10に示すように、ビード(被接合部材同士が接合されたところ)103の両端部に沿って所謂バリ104aとして或いは段差104bとなって出現する。このようなバリ104a等の発生を阻止することは極めて困難であり、また、このようなバリ104a等は、製品の外観を損ね、腐食の発生や応力集中による疲労破壊を誘発するなどの弊害をもたらす。このため、サンダーやサンドペーパー等の研磨器具を用いてバリ104a等を取り除く作業が行われ、かかる作業は、摩擦攪拌接合加工後に被接合部材W1,W2をクランプ治具から取り外して行われる。しかるに、クランプ治具から取り外して上記作業を行うと、作業工数を要し生産性が害されるため、これの対策としてクランプ治具から取り外さずに上記作業が行えるようにしたものがある(特許文献1)。
この特許文献1のものは、図11に示すように、摩擦攪拌接合装置200及び非破壊検査装置300を備え、摩擦攪拌接合装置200には、摩擦攪拌接合加工のための回転工具201が取り付けられ、この回転工具201の大径部202の下端外周に複数の刃203が設置されており、この刃203によって摩擦攪拌接合加工に際して発生するバリを切削する。一方、非破壊検査装置300には回転ブラシ(図示せず)が設置されており、この回転ブラシによって上記刃203による切削で生じた小さなバリを切削するものである。尚、204a,204bは、被接合部材である。
本実施の形態に係る摩擦攪拌接合のバリ取り装置1は、摩擦攪拌接合加工時において被接合部材のビード部に生ずるバリや段差を摩擦攪拌接合加工を行いながら除去する装置で、摩擦攪拌接合ツールの、被接合部材に挿入されるピン部が突設された軸部外周に取り付けられるものであり、図3に示すように、摩擦攪拌接合ツール2の軸部3外周に螺刻された、本実施の形態では細目ネジ3aに螺合するバリ取りブラシ5と、当該細目ネジ3aに螺合してバリ取りブラシ5を軸部3に固定する固定ナット6とで構成されている。
ところで、バリ取りブラシ5や固定ナット6が、例えば図3のようにして取り付けられる摩擦攪拌接合ツール2は、図1に示すように、径大で短尺な円柱部21とこの円柱部21の両端部からそれぞれ延出した当該円柱部21より径小で長尺の円柱部22a,22bとからなる主軸、及びこの主軸の円柱部22aの一方端部に突設される、当該円柱部22aより径小の軸部3で構成されている。この軸部3の外周には、上記主軸の円柱部22aに連接する一方端部とは反対側の他方端部近傍位置までのところに細目ネジ3aが螺刻される一方、この軸部3の他方端部には、テーパ面を有するショルダー部3bが形成され、更に、この軸部3の他方端部の端面中央にはピン部4が形成されている。
一方、ブラシ52は、複数の素線を所定の長さに切断して束ねたものである。素線はその線径が0.1〜0.3mmの太さのものが好ましく、また、その材質はスチールやステンレス、チタンなどの金属が好ましい。このような素線が束ねられたブラシ52を円筒状部材51の挿通孔51aに固定する仕方は、ブラシ52を二つに折り曲げ、折り曲げたところに長めの針金(図示せず)を通しておき、当該針金を引くとともにブラシ52を円筒状部材51の挿通孔51aに押し込む。他の挿通孔51aに対しても同様に上述の針金を通したブラシ52を押し込み、最後に当該針金を引っ張ってブラシ52の折り曲げたところが挿通孔51aの上端部に出たところで、更に張力を加えて当該針金の端部同士を結合する。尚、上述した素線の、円筒状部材51の挿通孔51aから突出する長さ=L、円筒状部材51の外径=Dとすると、かかる突出長Lは、L/D<1/2を満たすように設定されることが好ましい。
本バリ取り装置1のバリ取りブラシ5は、図3に示すように、バリ取りブラシ5が摩擦攪拌接合ツール2の軸部3の適宜位置に固定ナット6で固定される。このとき、本バリ取り装置1は、摩擦攪拌接合加工に際して摩擦攪拌接合ツール2が後方に所定傾斜角Aをなして傾斜し移動するようにしているため、当然のことながら所定傾斜角Aに等しく傾斜する態様となっている。
そして、図4(A)に示すような突き合わせ接合加工の場合には、被接合部材W1,W2同士の突合せ部位に、バリ取りブラシ5が取り付けられた摩擦攪拌接合ツール2のピン部4を挿入し、そのショルダー部3bで加圧しつつ当該摩擦攪拌接合ツール2を同図の矢印方向に回転させ、このような摩擦攪拌接合ツール2を突合せ部位に沿って同図の矢印方向に移動させる。この接合加工に際してビード7の両端部に沿って発生するバリや段差は、バリ取りブラシ5が押し付けられ被接合部材に対して弾性変形した状態で密着しつつ回転するに伴って削除され、例えば図5に示すような接合加工後の仕上げ面が得られる(斜線部は、バリや段差が削除されたところ)。このように、摩擦攪拌接合加工に際して発生するバリは摩擦攪拌接合加工と同時に削除されるので、バリ取りに要する作業工数を低減し生産性向上を図ることができる。ところで、本バリ取り装置1においては、バリ取りブラシ5の、軸部3における上述した微調整が可能となっているので、かかる微調整をすることにより母材である被接合部材W1,W2の切削量を抑え、被接合部材W1,W2の板厚の減少を最小限にすることができる。本実施の形態では、円筒状部材51の雌ネジ51bに細目ネジを用いているので、バリ取りブラシ5の取付位置の微調整が0.01mm単位で可能となる。
2 摩擦攪拌接合ツール
3 軸部
3a 細目ネジ
5,8 バリ取りブラシ
6 固定ナット
7 ビード
W1,W2 被接合部材
Claims (2)
- 摩擦攪拌接合時において被接合部材のビード部に生ずるバリを当該接合加工を行いながらブラシで除去するバリ取り装置であって、摩擦攪拌接合ツールにおいて被接合部材に挿入されるピン部が突設された軸部の外周に螺刻されたネジに螺合するバリ取りブラシと、当該ネジに螺合して前記バリ取りブラシを前記軸部に固定する固定ナットとを備え、
前記固定ナットは前記バリ取りブラシに対して前記被接合部材と反対側から当接するとともに前記軸部のネジに螺合して前記バリ取りブラシを締付け固定することを特徴とする摩擦攪拌接合のバリ取り装置。 - 前記バリ取りブラシは、複数の素線を束ねたブラシの複数個が円周に沿って配列されてなることを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合のバリ取り装置。
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