JP5022502B2 - Friction stir welding apparatus - Google Patents

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本発明は、摩擦撹拌接合によって被接合物を、たとえばスポット接合などする摩擦撹拌接合装置に関する。 The present invention, an object to be welded by friction stir welding, for example relates to a friction stir welding apparatus such as a spot joining.

図9は、先行技術の摩擦撹拌接合装置1の一部の断面図である。 Figure 9 is a partial sectional view of a friction stir welding apparatus 1 of the prior art. 回転子2は、被接合物3,4に向けて突出した直円柱状のピン5と、このピン5の基端部が一体的に設けられる先端部6とを有し、先端部6のピン5に臨む図9の下方の端面はショルダ部7を形成する。 The rotor 2 includes a straight cylindrical pin 5 projecting toward to the article 3 and 4, the proximal end of the pin 5 and a distal portion 6 which is integrally provided, the pin of the distal end portion 6 the end face of the lower part of FIG. 9 facing the 5 forms a shoulder portion 7. 図9の上方で、回転子2はその軸線まわりに回転駆動されながら、被接合物3,4に直進移動し、ピン5の下端面が被接合物3の表面に接触し、回転子2がさらに図9の下方に変位されて被接合物3,4を押圧するように加圧し、さらに先端部6のショルダ部7が被接合物3に接触してピン5とともに加圧し、こうしてピン5およびショルダ部7が被接合物3,4に入り込んでゆく。 Above in FIG. 9, the rotor 2 while being rotated around its axis, moves linearly to the article 3 and 4, the lower end surface of the pin 5 comes into contact with the surface of the object to be bonded 3, the rotor 2 pressurized to further press the object to be bonded 3 and 4 are displaced downward in FIG. 9, further shoulder portion 7 is pressed together with the pin 5 into contact with the object to be bonded 3 of the distal end portion 6, thus pin 5 and shoulder portion 7 Yuku enters to the article 3 and 4. 回転子2と被接合物3,4との摩擦熱によって、被接合物3,4が部分的に軟化され、その軟化部分が撹拌されて、被接合物3,4が接合される。 By frictional heat between the rotor 2 and the object to be bonded 3 and 4, an object to be bonded 3 and 4 are partially softened, the softened portion is agitated, an object to be bonded 3 and 4 are joined.

図10は、図9に示される先行技術の回転子2を用いて摩擦撹拌接合された被接合物3,4の拡大断面図である。 Figure 10 is an enlarged sectional view of the object to be bonded 3, 4 friction stir welding using a rotor 2 of the prior art shown in FIG. 被接合物3,4は、たとえばアルミニウム板などである。 Object to be bonded 3 and 4 are, for example, an aluminum plate, etc.. この先行技術では、ピン5とショルダ部7を有する先端部6とが一体的に回転しながら被接合物3,4を押圧するので、図10に示される被接合物3へのショルダ部7の食い込みが大きく、その結果、被接合物3,4の接合領域8,9における被接合物3の接合部分11,12の厚みΔd1が小さい。 In this prior art, since the distal end portion 6 having a pin 5 and a shoulder portion 7 to press the objects to be bonded 3,4 while rotating integrally, the shoulder portion 7 of the object to be bonded 3 shown in FIG. 10 large bite. As a result, the thickness Δd1 of the joint portion 11, 12 of the object to be bonded 3 in the junction region 8, 9 of the object to be bonded 3 and 4 is small. したがって被接合物3,4の図10における左右方向の剪断強度が小さいという問題がある。 Therefore there is a problem that the shear strength in the lateral direction in FIG. 10 of the object to be bonded 3 and 4 is small. この接合部分11,12の厚みΔd1を大きくしようとすれば、ショルダ部7の被接合物3への食い込み量がわずかとなり、これによって被接合物3の板厚方向(図10の上下方向)の材料の撹拌が不充分となり、このことによって接合強度が低下する。 If an attempt increasing the thickness Δd1 of the joint portions 11 and 12, the amount of bite into the object to be bonded 3 of the shoulder portion 7 becomes To slightly, whereby in the thickness direction of the object to be bonded 3 (vertical direction in FIG. 10) agitation of the material is insufficient, the bonding strength decreases by this. また接合部分11,12の厚みΔd1を適切な厚みに設定するには、被接合物3,4の厚みの違いに応じて、各種の寸法形状を有する回転子2を準備しなければならない。 Also setting the thickness Δd1 of the joint portion 11, 12 to a suitable thickness, depending on the difference in the thickness of the object to be bonded 3 and 4, it must be prepared rotor 2 having various dimensions. そうすると回転子2の交換作業が必要であり作業性が悪く、生産性が劣る。 Then the replacement of the rotor 2 is required workability is poor, poor productivity.

ショルダ部7が被接合部3に深く入り込むことによって、その先端部6の外周には、バリと呼ぶことができる隆起部13が形成され、その隆起部13の材料が接合のために使われておらず、このことによっても強度が低下することになるとともに、接合品質が劣る。 By shoulder portion 7 enters deeper into the joined portion 3, the outer periphery of the distal end portion 6, the raised portion 13 which may be referred to as burrs are formed, the material of the raised portion 13 is used for joining Orazu, the strength this also is lowered, welding quality is poor.

回転子2は、回転駆動されている状態で、被接合物3,4に接触して押圧するので、回転子が横ぶれして、ピン5およびショルダ部7の被接合物3,4における接合位置の精度が低いという問題がある。 The rotor 2 is in a state of being rotated, so pressed in contact with the object to be bonded 3 and 4, the rotor and shake lateral junction at the object to be bonded 3, 4 of the pin 5 and the shoulder portion 7 position accuracy is low.

また被接合物に、高速回転したピン5が最初に接触するので、重合わされた被接合物3,4が十分に密着していない状態、すなわちギャップがある状態で摩擦撹拌動作が行われるおそれがある。 Further to the article, the pin 5 which rotates at high speed first contacts, fear state object to be bonded 3, 4 together heavy is not sufficiently close contact, i.e. friction stir operation in the presence of a gap is performed is there. ギャップがある状態の2つの被接合物3,4に摩擦撹拌動作が行われると、被接合物3の接合部分が少なくなり、接合される被接合物3,4の剪断強度が低下してしまう。 When friction stir operation on two objects to be bonded 3 and 4 in a state where there is a gap takes place, the joint portion of the object to be bonded 3 decreases, the shear strength of the object to be bonded 3 and 4 is lowered to be joined .

本発明の目的は、剪断強度などの接合強度を向上することができるとともに、各種の厚みを有する被接合物にかかわらず共通の摩擦撹拌接合治具を用いることができ、接合品質を向上することができるようにした摩擦撹拌接合装置および摩擦撹拌接合治具を提供することである。 An object of the present invention, it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength, regardless of the object to be bonded having various thickness can be used in common friction stir welding jig, to improve the bonding quality to provide a friction stir welding apparatus and a friction stir welding tool was to allow.

本発明は、摩擦撹拌接合治具であって、 The present invention relates to a friction stir welding tool,
被接合物を押圧する端部を有し、軸線に沿って延びる挿通孔が形成される治具本体と、 A jig body having an end for pressing the object to be bonded, the insertion hole extending along the axis line is formed,
挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部とを含む摩擦撹拌接合治具と、 Inserted into the insertion hole, and the axially mounted for displacement, friction stir welding tool comprising a shank having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
治具本体の前記端部を被接合物に加圧する治具本体用加圧手段と、 And pressurizing means for the jig body for pressing the object to be bonded to said end portion of the jig body,
軸部の前記端部を被接合物に加圧する軸部用加圧手段と、 And pressurizing means for the shaft portion pressurizing the end portion of the shaft portion to the article,
軸部を回転駆動する軸部用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the shaft portion for rotating the shaft portion,
治具本体に設けられ、押圧される被接合物を加熱する加熱手段と、 Provided the jig body, and heating means for heating the pressed the article to be welded,
治具本体用加圧手段と軸部用加圧手段と軸部用回転駆動手段と加熱手段とを個別的に制御する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。 A friction stir welding apparatus which comprises a control means for controlling the pressurizing means and the shaft portion rotating driving means for the pressurizing means and the shaft portion jig main body and the heating means individually.

また本発明は、制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部を被接合物に加圧した状態で、加熱手段によって被接合物を加熱し、 The present invention, the control means, in a pressurized state the end of the jig body to the article by pressure means for the jig body, heating the objects to be bonded by the heating means,
治具本体の前記加圧状態で、軸部用加圧手段によって軸部の前記端部を被接合物に加圧しつつ、軸部用回転駆動手段によって軸部を回転駆動することを特徴とする。 In the pressurized state of the jig body, while pressing the end portion of the shaft portion to the article by pressure means for the shaft portion, characterized by rotating the shaft portion by the shaft portion for rotation driving means .

また本発明は、被接合物を押圧する端部を有し、軸線と同軸の挿通孔が形成される治具本体と、 The present invention comprises a jig body having an end for pressing the object to be joined, coaxial with the axis of the insertion hole is formed,
挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部と、 Is inserted into the insertion hole, is provided displaceably in the axial direction, a shaft portion having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
治具本体に内蔵され、押圧される被接合物を加熱する加熱手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合治具である。 Is incorporated in the jig body is friction stir welding tool, characterized in that it comprises a heating means for heating the objects to be bonded is pressed.

本発明に従えば、摩擦撹拌接合治具の治具本体は、回転することなく、被接合物を押圧して加圧する。 According to the present invention, the jig body of the friction stir welding jig, without rotating, pressurized to press the object to be bonded. この加熱手段によって加熱された被接合物は軟化し、その治具本体を挿通する軸部が軟化部分を撹拌し、接合が行われる。 Object to be bonded heated by the heating means to soften the shaft portion inserted through the jig body stirred softening portions, bonding is performed. したがって治具本体の被接合物への食い込みが生じることはなく、これによって被接合物の剪断強度などの接合強度を向上することができ、また接合に必要な軟化部分の範囲にわたって軸部の加圧、回転駆動によって、その材料の撹拌が促進され、このことによっても接合強度が向上され、さらに各種の板厚を有する被接合物に共通に摩擦撹拌接合治具を用いることができ、作業性が良好であり、さらに前述の先行技術に関連して述べた隆起部が生じることはなく、このことによってもまた、接合強度の向上を図るとともに接合品質を向上することができる。 Therefore never biting into the objects to be bonded of the jig main body occurs, thereby it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength of the welded article, also pressurizing of the shaft portion over a range of softening parts necessary for joining pressure, the drive rotates, the agitation of the material is promoted, this also improves bonding strength by, it may be used to further friction stir welding jig in common to the article having a thickness of various workability it is good, yet the prior art never related to that ridge mentioned occurring in the foregoing, also by this, it is possible to improve the joint quality with improved bonding strength.

加熱手段は、治具本体に設けられ、たとえば治具本体に内蔵されてもよい。 Heating means provided on the jig main body, for example may be incorporated in the jig body. 加熱手段は、たとえば電気ヒータであってもよく、または被接合物を誘導加熱する誘導加熱コイルであってもよく、その誘導加熱コイルに、交流電源から交流電力が与えられる。 Heating means may be, for example, the induction heating coil for induction heating a may be an electric heater, or an object to be bonded, to the induction heating coil, AC power supplied from an AC power source.

本発明に従えば、被接合物を、治具本体の端部で加圧することによって、被接合物を加熱手段によって加熱し、この加圧状態で、軸部を加圧、回転駆動する。 According to the present invention, the object to be bonded, by pressurizing the end portion of the jig main body is heated by the heating means to be welded, in this pressurized state, the shaft pressing, is driven to rotate. これによって高精度の接合位置で、大きな接合強度の接合状態を達成することができる。 Thus the joining position precision can be achieved joined state of a large bonding strength.

また本発明は、スポット接合を行うための装置であることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a device for performing spot joining.
また本発明は、スポット接合を行うための治具であることを特徴とする。 The present invention is characterized in that a jig for performing spot joining.

本発明に従えば、上述の装置または治具によってスポット接合を行うことによって、接合部分の接合強度を向上することができ、良好な接合品質を得ることができる。 According to the present invention, by performing spot joining by the above-described device or the jig, it is possible to improve the bonding strength of the joint portion, it is possible to obtain good bonding quality.

以上のように本発明によれば、治具本体を回転させずに加熱手段によって被接合物を軟化させる場合、治具本体の被接合物への食い込みが生じることはなく、これによって被接合物の剪断強度などの接合強度を向上することができ、また接合に必要な軟化部分の範囲にわたって軸部の加圧、回転駆動によって、その材料の撹拌が促進され、このことによっても接合強度が向上され、さらに各種の板厚を有する被接合物に共通に摩擦撹拌接合治具を用いることができる。 According to the present invention as described above, when softening the objects to be bonded by the heating means without rotating the jig body, never biting into the objects to be bonded of the jig main body occurs, thereby an object to be bonded the bonding strength, such as shear strength can be improved, also the pressure of the shaft portion over a range of softening portions necessary for bonding, the drive rotates, the agitation of the material is promoted, also improve the bonding strength by this is, it is possible to use a friction stir welding tool in common to the article further having a plate thickness of various.

また本発明によれば、スポット接合を行うことによって、接合部分の接合強度を向上することができ、良好な接合品質を得ることができる。 According to the present invention, by performing spot joining, it is possible to improve the bonding strength of the joint portion, it is possible to obtain good bonding quality.

図1は、本発明の参考例の接合動作を示す断面図である。 Figure 1 is a sectional view showing a connecting operation of the exemplary embodiment of the present invention. 上下に重ねられた複数たとえば2つの被接合物21,22は、本発明に従う摩擦撹拌接合治具23を備える摩擦撹拌装置によって接合される。 More for example, two objects to be bonded 21 and 22 stacked vertically are joined by friction stirring device comprising a friction stir welding tool 23 according to the present invention. この治具23は、治具本体24と、治具本体24を挿通する軸部25とを含む。 The jig 23 includes a jig body 24, a shaft portion 25 for inserting the jig body 24. 治具本体24は、直円筒状であり、その軸線26と同軸に挿通孔27が形成される。 Jig body 24 is a straight cylindrical, through hole 27 is formed in the axial 26 coaxially. 軸部25は、この挿通孔27を、軸線26と同軸に配置される。 Shaft portion 25, the insertion hole 27 is disposed to the axis 26 and coaxial. 軸部25は、直円柱状である。 Shaft portion 25 is a straight cylindrical shape. 治具本体24の端部31の端面32は、軸線26に垂直である。 The end face 32 of the end portion 31 of the jig body 24 is perpendicular to the axis 26. 軸部25の端部33の端面34も、軸線26に垂直である。 The end face 34 of the end portion 33 of the shaft portion 25 is also perpendicular to the axis 26. 軸部25は、治具本体24に没入および突出可能に形成される。 Shaft portion 25 is retracted and can project formed jig body 24. なお軸部25は、被接合物21,22を加圧および回転摩擦熱を与えることができる形状であればよく、直円柱状以外の形状、たとえば先端に進むにつれて縮経する円錐形状であってもよい。 Note shank 25 is a conical shape Chijimikei as long shape capable of providing a pressure and rotary frictional heat the object to be bonded 21 and 22, shapes other than straight cylindrical, for example the process proceeds to the tip it may be.

図2は、図1に示される摩擦撹拌接合治具23を用いる摩擦撹拌接合装置35の簡略化した断面図である。 Figure 2 is a simplified cross-sectional view of a friction stir welding apparatus 35 using a friction stir welding tool 23 shown in FIG. 被接合物21,22は、定盤36上に乗載されて固定される。 Object to be bonded 21 and 22 are fixed by nono on platen 36. この状態に固定的に設けられる装置本体37には、治具本体24の端部31を被接合物21,22に加圧する治具本体用加圧手段41と、治具本体24を、その軸線26まわりに回転駆動する治具本体用回転駆動手段42と、軸部25の端部33を被接合物21,22に加圧する軸部用加圧手段43と、軸部25をその軸線26まわりに回転駆動する軸部用回転駆動手段44とを含む。 The fixedly apparatus main body 37 provided in this state, the jig body for pressurizing means 41 for the end 31 pressed to the article 21 and 22 of the jig body 24, the jig body 24, the axis a jig body rotating drive means 42 for rotating around 26, a shaft portion for pressing means 43 for the end 33 pressed to the article 21 and 22 of the shaft portion 25, the axis 26 around the shaft 25 and a rotary driving means 44 for the shank for rotating the. これらの各手段41〜44は、たとえばサーボモータを含んで構成される。 Each of these means 41 to 44 includes, for example, servo motor. 検出手段46は、治具23による被接合物21,22の接合状態を検出する。 Detection means 46 detects the bonding state of the objects to be bonded 21 and 22 by the jig 23. 検出手段26は、たとえば光学式センサまたはテレビカメラなどによって実現されてもよい。 Detection means 26, for example, it may be realized by such as an optical sensor or a television camera. 図2に示す摩擦撹拌接合装置35は、本発明の例示に過ぎず、多関接ロボットたとえば6軸多関接ロボットの手首に摩擦撹拌接合装置を装着してもよい。 Friction stir welding apparatus 35 shown in FIG. 2 are merely exemplary of the present invention, the friction stir welding apparatus to the wrist of a multi-function contact robot example six-axis multi-function contact robot may be mounted.

図3は、図2に示される摩擦撹拌接合装置35の電気的構成を示すブロック図である。 Figure 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the friction stir welding apparatus 35 shown in FIG. マイクロコンピュータなどによって実現される処理回路47は検出手段46の出力に応答し、前述の各手段41〜44の動作を制御する。 Processing circuit 47 implemented by a microcomputer is responsive to the output of the detection means 46, controls the operation of each unit 41 to 44 described above. 検出手段46は、各手段41〜44にそれぞれ含まれているモータの負荷電流を検出して接合状態を検出する構成を有してもよい。 Detection means 46 may have a structure for detecting the bonding state by detecting the load current of the motor that are included respectively in each unit 41 to 44.

図4は図1(1)〜図1(5)に示される摩擦撹拌接合装置35の動作を説明するためのタイミングチャートであり、図5は図3に示される処理回路47の動作を説明するためのフローチャートである。 Figure 4 is a timing chart for explaining the operation of the friction stir welding apparatus 35 shown in FIG. 1 (1) to 1 (5), FIG. 5 illustrates the operation of the processing circuit 47 shown in FIG. 3 it is a flow chart for. 処理回路47は、摩擦撹拌接合装置35の表1に示される動作モードを順次的に達成する。 Processing circuit 47, sequentially to achieve the operation mode shown in Table 1 of the friction stir welding apparatus 35.

摩擦撹拌接合治具23の治具本体24は、治具本体用加圧手段41によって、図4(A)に示されるように下降および上昇移動され、治具本体用回転駆動手段42によって図4(C)に示されるように回転駆動される。 Jig body 24 of the friction stir welding tool 23, the jig body for pressurizing means 41, is lowered and moved upward as shown in FIG. 4 (A), FIG. 4 by the rotation means 42 for the jig body It is rotationally driven as shown in (C). 治具本体を加圧手段41によって治具本体24に作用する加圧力は、図4(E)に示される。 Pressure acting on the jig body 24 to the jig body by the pressing means 41 is shown in FIG. 4 (E).

軸部25は、軸部用加圧手段43によって図4(B)に示されるように下降および上昇移動され、軸部用回転駆動手段44によって図4(D)に示されるように回転駆動される。 Shaft portion 25 is lowered and moved upward as shown in FIG. 4 (B) by the shaft portion for pressing means 43 is rotated driven as shown in FIG. 4 (D) by the shaft portion for rotation driving means 44 that. この軸部25に作用する加圧力は、図4(F)に示される。 Pressure acting on the shaft portion 25 is shown in FIG. 4 (F).

処理回路47は、図5のステップa1では、摩擦撹拌治具23は、第1動作モードに移行した状態であり、図1(1)に示されるように、前述の各手段41〜44が停止している。 Processing circuit 47, in step a1 in FIG. 5, the friction stir tool 23 is in a state of being shifted to the first operation mode, as shown in FIG. 1 (1), each unit 41 to 44 stops the aforementioned doing. 処理回路47は、外部から摩擦撹拌接合命令が与えられると、摩擦撹拌治具23を接合位置上方に配置し、ステップa2に進む。 Processing circuit 47, when the FSW instruction is given from the outside, to place the friction stir tool 23 to the joining position above, the process proceeds to step a2.

ステップa2では、時刻t1以降、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第2動作モードに移行させ、治具本体用加圧手段41によって、治具本体24を下降させる。 In step a2, after time t1, the processing circuit 47, the friction stir tool 23 is shifted to the second operation mode, the jig body for pressurizing means 41, it lowers the jig body 24. 次に、時刻t1から時刻t2に達すると、摩擦撹拌治具23を第3動作モードに移行させ、軸部用加圧手段43によって、軸部25を下降させる。 Then, when the time t1 is reached at time t2, the friction stir tool 23 is shifted to the third operating mode, the shaft part pressing means 43 lowers the shaft portion 25.

処理回路47は、時刻t2から時刻t3に達すると、摩擦撹拌治具を第4動作モードに移行させ、軸部用回転駆動手段44によって、軸部25を回転駆動させる。 Processing circuit 47, when the time t2 is reached at time t3, the friction stir tool is shifted to the fourth operation mode, the shaft portion rotating driving means 44, rotates the shaft portion 25. 治具本体24および軸部25が下降し、治具本体24の端面32が被接合物21に接触したことが検出されると、ステップa3に進む。 Jig body 24 and the shaft portion 25 is lowered, the end face 32 of the jig body 24 is detected to have contacted to the article 21, the process proceeds to step a3.

ステップa3では、図1(2)に示されるように、治具本体24の端面32が被接合物21に接触する。 In step a3, as shown in FIG. 1 (2), the end surface 32 of the jig body 24 contacts to the article 21. 時刻t3から時刻t4に達すると、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第5動作モードに移行させ、治具本体用加圧手段41によって、治具本体24を被接合物21に予備加圧力P1で予備加圧する。 When time t3 is reached to the time t4, the processing circuit 47, the friction stir tool 23 is shifted to the fifth operation mode, the jig body for pressurizing means 41, pre-pressurizing the jig body 24 to the article 21 pressure reserve under a pressure P1. 予備加圧を行うことによって、被接合物21,22間の隙間が解消され、被接合物21,22が密着する。 By performing the preliminary pressurization, and eliminates the gap between the object to be bonded 21 and 22, objects to be bonded 21 and 22 are in close contact. 被接合物21,22が密着すると、ステップa4に進む。 When objects to be bonded 21 and 22 are in close contact, the process proceeds to step a4.

ステップa4では、時刻t4から時刻t5に達すると、軸部25が被接合物21に接触し、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第6動作モードに移行させる。 In step a4, the time t4 is reached at time t5, the shaft portion 25 contacts to the article 21, processing circuit 47 shifts the friction stir tool 23 to the sixth operation mode. 第6動作モードでは、軸部用加圧手段43によって、軸部25を被接合物21に加圧力P2で回転加圧する。 In the sixth operating mode, the shaft part pressing means 43, pressure rotating pressure to the shaft portion 25 to the article 21 by pressure P2. これによって図1(3)に示されるように、軸部25と被接合物21とによって摩擦熱が生じ、軸部25付近の被接合物21が軟化し、軸部25が被接合物21に食い込む。 Thus, as shown in FIG. 1 (3), the frictional heat is generated between the shaft portion 25 by the object to be bonded 21 to soften the bonding material 21 in the vicinity of the shaft portion 25, the shaft portion 25 to the article 21 bites.

時刻t5から時刻t6に達すると、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第7動作モードに移行させる。 When the time t5 reaches the time t6, processing circuit 47 shifts the friction stir tool 23 with a seventh operation mode. 第7動作モードでは、治具本体用加圧手段41によって、治具本体24を予備加圧力P1より大きい加圧力P3で加圧する。 In the seventh mode of operation, the jig body for pressurizing means 41 pressurizes the jig body 24 in the preliminary pressure P1 greater than pressure P3. これによって図1(4)に示されるように、治具本体24と被接合物21とによって摩擦熱が生じ、治具本体24付近の被接合物21が軟化し、治具本体24が被接合物に食い込み、被接合物21,22が部分的に摩擦撹拌状態となる。 Thus, as shown in FIG. 1 (4), the frictional heat is generated between the jig body 24 by the object to be bonded 21, the jig body 24 to be welded 21 is softened in the vicinity of, the jig body 24 to be joined bites into the object, an object to be bonded 21 and 22 is partially friction stir state.

このとき、治具本体24と軸部25とは、各回転駆動手段42,43によって回転駆動され、各加圧手段41,43によって、被接合物21,22を加圧する。 At this time, the jig body 24 and the shaft portion 25, is driven to rotate by the rotation driving means 42 and 43, by the pressing means 41 and 43, pressurize the object to be bonded 21 and 22. 治具本体24および軸部25は、それぞれ摩擦撹拌接合が最適に行われる回転速度および加圧力に設定される。 Jig body 24 and the shaft portion 25, friction stir welding, respectively, are set to the rotation speed and the pressure is optimally performed.

軸部25は、被接合物21,22の軟化部分を撹拌するのに十分な加圧力および回転速度に設定され、治具本体24は、被接合物を軟化するとともに、軟化部分の撹拌が小さい加圧力および回転速度に設定される。 Shaft portion 25 is set to a sufficient pressure and speed to stir the softened portion of the article to be welded 21 and 22, the jig body 24 is adapted to soften the object to be joined, a small stirring softened portion It is set to pressure and rotation speed.

たとえば治具本体24の治具本体用回転駆動手段42による回転速度V1に比べて、軸部25の軸部用回転駆動手段44による回転速度V2は、高い値に設定される。 For example in comparison with the rotational speed V1 by the jig body for rotary drive means 42 of the jig body 24, the rotational speed V2 by the shaft portion rotating drive means 44 of the shaft portion 25, is set to a high value. すなわちV1<V2に設定される。 That is set to V1 <V2. また治具本体24と軸部25とが各加圧手段41,43によって加圧され、治具本体24の治具本体用加圧手段41による加圧力P3に比べて、軸部25の軸部用加圧手段43による加圧力P2は大きい値に設定される。 Also the jig body 24 and the shaft portion 25 is pressurized by the pressurizing means 41 and 43, as compared to the pressure P3 by the jig body for pressurizing means 41 of the jig body 24, the shaft portion of the shaft portion 25 pressure P2 by use pressurizing means 43 is set to a large value. すなわちP3<P2に設定される。 That is set to P3 <P2.

摩擦撹拌状態で予め定められた摩擦撹拌時間Wが経過するとステップa5に進む。 When predetermined friction stir time W friction stir state elapses proceeds to step a5.
ステップa5では、摩擦撹拌時間Wが経過し時刻t6から時刻t7に達すると、2つの被接合物21,22が軟化撹拌されて接合部分が形成され、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第8動作モードに移行させる。 In step a5, the friction stir time W reaches the time t7 from the time t6 has elapsed, the joint portion of two objects to be bonded 21 and 22 is agitated softened is formed, the processing circuit 47, the friction stir tool 23 shifting to an eighth mode of operation. 第8動作モードでは、各加圧手段41,43によって治具本体24および軸部25が回転状態を保ったまま上昇される。 In the eighth operation mode, the jig body 24 and the shaft portion 25 is increased while keeping the rotation state by the pressing means 41 and 43.

時刻t7から時刻t8に達すると、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第9動作モードに移行させる。 If from time t7 reaches time t8, the processing circuit 47 shifts the friction stir tool 23 to the ninth mode of operation. 第9動作モードでは、治具本体用回転駆動手段42によって治具本体24の回転を停止する。 In the ninth operation mode, to stop the rotation of the jig body 24 by the rotation drive means 42 for the jig body.

時刻t8から時刻t9に達すると、処理回路47は、摩擦撹拌治具23を第10動作モードに移行させる。 If from time t8 reaches time t9, the processing circuit 47 shifts the friction stir tool 23 to the 10 operating mode. 第10動作モードでは、各転駆動手段42,44によって治具本体25および軸部25の回転を停止し、ステップa6に進む。 In the tenth mode of operation, it stops the rotation of the jig body 25 and the shaft portion 25 by the rotation driving means 42 and 44, the process proceeds to step a6. ステップa6では、図1(5)に示されるように、摩擦撹拌治具23が被接合物の接合位置より上方の位置に配置され一連の動作を終了する。 At step a6, as shown in FIG. 1 (5), the friction stir tool 23 is terminated arranged a series of operations to a position above the bonding position of the object to be bonded.

摩擦撹拌治具は、ステップa3で治具本体24によって被接合物を予備加圧することによって、被接合物21,22間の隙間を解消した状態で摩擦撹拌動作を行う。 Friction stir jig, by applying pre-pressure to the object to be bonded by the jig body 24 at step a3, performing friction stir operation while eliminating the gap between objects to be bonded 21 and 22. これによって接合不良を生じることなく良好な摩擦撹拌接合を行うことができる。 This without causing defective bonding makes it possible to perform good friction stir welding. また治具本体24と、軸部25との回転速度および加圧力を個別に制御することができるので、治具本体24には、被接合物21,22を軟化させるのに適した回転速度および加圧力に設定し、軸部25には、被接合物21,22の軟化部分を撹拌させるのに適した回転速度および加圧力に設定することができる。 Also the jig body 24, since the rotational speed and pressure of the shaft portion 25 can be controlled individually, the jig body 24, the rotational speed and is suitable to soften the objects to be bonded 21 and 22 set pressure, the shaft section 25 can be set to the rotation speed and pressure suitable to stir the softened portion of the article to be welded 21 and 22. これによって接合部分の領域を広範囲に形成することができ、接合強度を向上させることができる。 This can be extensively formed a region of the joint portion, it is possible to improve the bonding strength. また治具本体24と軸部25との回転方向は互いに同一方向であっても、逆方向であってもよく、さらに接合中に回転方向が反転してもよい。 Further, even the direction of rotation is the same direction of the jig body 24 and the shaft portion 25 may be in the opposite direction may be further direction of rotation reversed during bonding. 治具本体24および軸部25の回転方向は、摩擦撹拌接合が良好に行われる回転方向にそれぞれ個々に設定することができる。 Direction of rotation of the jig body 24 and shank 25 may be friction stir welding is set individually each direction of rotation performed well.

またたとえば治具本体24の前記端部が被接合物21,22を押圧して入り込む変位量ΔL1を、軸部用加圧手段43によって軸部25の前記端部55が被接合物を押圧して入り込む変位量ΔL2未満となる値すなわちΔL1<ΔL2となるように、治具本体24と軸部25との回転速度および加圧力を調整することによって、治具本体24が被接合物21に入り込む量を小さくして、剪断強度などの接合強度を向上することができるとともに、前述の先行技術に関連して述べた隆起部の発生を、抑制することができ、接合品質を向上することができる。 The displacement amount ΔL1, for example, the end portion of the jig body 24 enters presses the object to be bonded 21 and 22, the end portion 55 of the shaft portion 25 presses the object to be bonded by the pressurizing unit 43 for the shaft portion the displacement amount less than [Delta] L2 entering Te value or such that .DELTA.L1 <[Delta] L2, by adjusting the rotational speed and the pressure of the jig body 24 and the shaft portion 25, the jig body 24 enters to the article 21 by reducing the amount, it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength, the occurrence of the raised portion described in connection with the aforementioned prior art, can be suppressed, it is possible to improve the bonding quality . たとえば治具本体24の変位量ΔL1は、最初に治具本体24が接触する被接合物21の厚みの被接合物21の厚みの10%以下に設定される。 For example the amount of displacement of the jig body 24 .DELTA.L1 is initially set to 10% or less of the thickness of the objects to be bonded 21 of the thickness of the object to be bonded 21 to the jig body 24 is in contact. 被接合物の疲労強度は、前記変位量ΔL1が大きくなるにつれて低下するため、変位量ΔL1は、必要とされる被接合物の強度に応じて、必要最小限の変位量が適宜設定される。 Fatigue strength of the object to be bonded, in order to decrease as the displacement amount ΔL1 increases, the displacement amount ΔL1, depending on the strength of the object to be bonded is required, the amount of displacement of the required minimum is set appropriately.

図6は、被接合物21,22の隙間を解消した状態で摩擦撹拌接合された被接合物21,22の拡大断面図である。 Figure 6 is an enlarged sectional view of the object to be bonded 21 and 22 friction stir welding while eliminating a gap to be welded 21 and 22. 被接合物21,22は、比較的広い接合領域48,49にわたって接合されており、それらの接合部分51,52の厚みΔd2は、充分に厚く、しかも隆起部53は、ごくわずかとなる。 Joining target 21, 22 are joined over a relatively large bonding area 48, 49, the thickness Δd2 of their junction 51 and 52 is sufficiently thick, yet ridge 53 becomes To negligible. 本発明にしたがう摩擦撹拌接合でも被接合物21,22の隙間を解消した状態で接合することができる。 They may be joined in a friction stir welding according to the present invention while eliminating the clearance of the conjugate 21 and 22. したがって図6と同様な接合状態を得ることができ、被接合物21,22を広い接合領域48,49にわたって接合して、摩擦撹拌接合強度を充分に大きくすることができる。 Therefore it is possible to obtain the same bonding state as FIG. 6, by joining a wide bonding area 48, 49 of the article to be welded 21 and 22, the friction stir bonding strength can be sufficiently increased.

上述の参考例では、第4〜第6動作モードにおいて、治具本体24は回転せずに停止した状態であるが、本発明の実施の一形態として第4〜第6動作モードにおいて、治具本体24は治具本体用回転駆動手段42によって低速度V3で回転駆動されたままであってもよい。 In the above reference example, in the fourth to sixth operating mode, the jig body 24 is in a state of stopping without rotating, in the fourth to sixth operation mode as one embodiment of the present invention, the jig body 24 may remain rotationally driven at a low speed V3 by rotary drive means 42 for the jig body. この低い回転速度V3は、軸部25の加圧回転の時刻t2以降における前述の速度V1未満である(V3<V1)。 The low rotational speed V3 is above than the speed V1 in the pressure rotating after time t2 of the shaft portion 25 (V3 <V1). このような実施の形態においてもまた、治具本体24は、前述の低い回転速度V3で被接合物21,22に接触し、加圧するので、高い精度で、正確な位置に接合を行うことができる。 Also in this embodiment, the jig body 24 is in contact to the article 21 and 22 with a low above the rotational speed V3, so pressurized, with high accuracy, it is possible to perform joining in the correct position it can.

図7は、本発明の実施の他の形態の一部の断面図である。 Figure 7 is a partial sectional view of another embodiment of the present invention. この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。 This embodiment is similar to the embodiment described above, and corresponding parts are denoted by the same reference numerals. 注目すべきはこの実施の形態では、摩擦撹拌接合治具23の治具本体24の下部31に、加熱手段55が内蔵される。 Notably in this embodiment, the bottom 31 of the jig body 24 of the friction stir welding tool 23, the heating means 55 is incorporated. 加熱手段55は、たとえば電気ヒータであってもよく、あるいはまた交流電源から電力が供給される誘導加熱コイルであってもよい。 Heating means 55 may be, for example, the induction heating coil may be an electric heater or alternatively the power from the AC power supply, is supplied. 図7に示される実施の形態では、治具本体24を昇降移動して加圧する治具本体用加圧手段41が設けられるが、治具本体用回転駆動手段40には設けられず、この治具本体24は回転しない。 In the embodiment shown in FIG. 7, the jig body for pressurizing means 41 for pressurizing by lifting moves the jig body 24 is provided, not provided in the jig body rotational drive unit 40, the jig tool body 24 does not rotate. 軸部25は、軸部用加圧手段43によって昇降移動、加圧し、また軸部用回転駆動手段44によって回転駆動される。 Shaft portion 25, the lifting movement by the shaft portion for pressing means 43 is pressurized, and is rotated by the shaft portion for rotation driving means 44. 加熱手段55は、被接合物21,22を、軟化することができる温度に加熱し、この軟化部分を、軸部25の加圧、回転駆動によって、撹拌する。 Heating means 55, the object to be bonded 21 and 22, heated to a temperature capable of softening, the softened portion, the pressure of the shaft portion 25, the rotated and stirred.

図7に示される実施の形態では、前述のように治具本体24が回転されず、停止されたままであるので、その端部31の端面32が被接合物21に食い込むことはなく、被接合物21,22に入り込まない。 In the embodiment shown in FIG. 7 is not rotated jig body 24 as described above, since it is remains stopped, not the end surface 32 of the end portions 31 bite into the article to be welded 21, the bonded not enter into the thing 21 and 22. したがって前述の先行技術に関連して述べたように、被接合物21の接合領域における厚みが減少することはなく、剪断強度などの接合強度が高く達成される。 Thus, as mentioned in connection with the aforementioned prior art, never thickness at the joint area of ​​the objects to be bonded 21 is reduced, the bonding strength, such as shear strength is achieved higher.

図8は、本発明の摩擦撹拌接合装置35が、ロボット57の手首58に装着された状態を示す簡略化した側面図である。 8, the friction stir welding apparatus 35 of the present invention is a simplified side view showing a state of being attached to a wrist 58 of the robot 57. ロボット57は、複数軸を有し、予め教示した教示内容を、メモリから読出し、再生動作を行い、スポット接合を自動的に行うことができ、さらにまた摩擦撹拌接合装置35を予め定める接合線に沿って移動して接合動作を行うこともできる。 Robot 57 has a plurality of axes, the previously taught the teachings, read from the memory, perform the reproduction operation, it is possible to automatically perform spot joining, to still joining line defining the friction stir welding apparatus 35 in advance along can be performed joining operation moves. また上述した記載において、治具本体24および軸部25が上昇および下降するとしたが、押圧方向に変位すればよく、水平方向に並ぶ2つの被接合物を接合してもよく、それ以外の方向でも接合可能である。 In the above description, although the jig body 24 and the shaft portion 25 has a rising and falling, may be displaced in the pressing direction, it may be joined two objects to be bonded arranged in the horizontal direction, other directions But it is possible junction.

本発明は、以下の実施の形態が可能である。 The present invention may be the following embodiment.
(1)摩擦撹拌接合治具であって、 (1) A friction stir welding tool,
被接合物を押圧する端部を有し、軸線と同軸の挿通孔が形成される治具本体と、 A jig body having an end for pressing the object to be joined, coaxial with the axis of the insertion hole is formed,
挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部とを含む摩擦撹拌接合治具と、 Inserted into the insertion hole, and the axially mounted for displacement, friction stir welding tool comprising a shank having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
治具本体の前記端部を被接合物に加圧する治具本体用加圧手段と、 And pressurizing means for the jig body for pressing the object to be bonded to said end portion of the jig body,
治具本体を回転駆動する治具本体用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the jig body for rotating the jig body,
軸部の前記端部を被接合物に加圧する軸部用加圧手段と、 And pressurizing means for the shaft portion pressurizing the end portion of the shaft portion to the article,
軸部を回転駆動する軸部用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the shaft portion for rotating the shaft portion,
治具本体用加圧手段と治具本体用回転駆動手段と軸部用加圧手段と軸部用回転駆動手段とを個別的に制御する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 Friction stir welding apparatus comprising a control means for controlling the pressurizing means and the shaft portion rotating drive means for rotating the drive means and the shaft part pressing means and the jig body jig body individually .

(2)被接合物を押圧する端部を有し、軸線と同軸の挿通孔が形成される治具本体と、 (2) it has an end portion which presses the object to be bonded, and the jig main body insertion hole coaxial with the axis is formed,
挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合治具。 Is inserted into the insertion hole, the axially mounted for displacement, friction stir welding tool, which comprises a shaft portion having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body.

(3)制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部を被接合物に加圧した状態で、治具本体用回転駆動手段によって治具本体の回転駆動を開始し、 (3) control means, said end of the jig body by the pressure means for the jig body in a pressurized state to the article, initiate a rotation of the jig body by a rotary drive means for the jig body ,
治具本体の前記加圧状態で、軸部用加圧手段によって軸部の前記端部を被接合物に加圧しつつ、軸部用回転駆動手段によって軸部を回転駆動することを特徴とする。 In the pressurized state of the jig body, while pressing the end portion of the shaft portion to the article by pressure means for the shaft portion, characterized by rotating the shaft portion by the shaft portion for rotation driving means .

(4)制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部を被接合物に加圧しつつ、治具本体用回転駆動手段によって治具本体を回転駆動し、 (4) control means, while pressing the end portion of the jig body to the article by pressure means for the jig body, the jig main body is driven to rotate by rotation driving means for the jig body,
治具本体の前記加圧状態で、軸部用加圧手段によって軸部の前記端部を被接合物に加圧しつつ、軸部用回転駆動手段によって軸部を回転駆動し、 In the pressurized state of the jig body, while pressing the end portion of the shaft portion to the article by pressure means for the shaft portion, and rotates the shaft portion by the shaft portion for rotation driving means,
治具本体用回転駆動手段の回転速度は、軸部の加圧回転以前では、その後よりも、低速度であることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 Rotational speed of the rotary drive means for the jig body, in previous pressure rotation of the shaft portion, than then the friction stir welding apparatus which is a low speed.

摩擦撹拌接合治具の治具本体は、回転が停止している状態で、または治具本体が低い回転速度で回転駆動されている状態で、治具本体によって被接合物を押圧して加圧し、こうして治具本体が停止し、または低回転速度で回転している状態で、軸部を加圧しつつ回転駆動する。 Jig body of the friction stir joining jig in a state rotation is stopped or jig body in a state in which is rotated at a low rotational speed, and pressing the object to be bonded under pressure by the jig body thus jig body is stopped or in a state rotating at a low rotational speed, for rotating while pressing the shaft portion. したがって治具本体によって被接合物が加圧されており、接合位置、特にスポット接合時の接合位置を高精度で設定することができる。 Thus has been pressed objects to be bonded are pressurized by the jig body, the joining position, in particular can be set joining position during the spot bonding with high precision. また重なり合う2つの被接合物を接合する場合には、被接合物を軸部よりも大きい面積を有する治具本体で押圧することによって、被接合物間のギャップを広範囲にわたって解消することができ、確実な接合を行うことができる。 In the case of joining the two objects to be bonded to overlapping, by pressing with the jig body having a larger area than the shaft portion of the objects to be bonded can be eliminated over a wide range the gap between the objects to be bonded, it is possible to perform reliable bonding.

(5)制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部が被接合物を押圧して入り込む変位量ΔL1を、小さい値となるように制御することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 (5) control means, friction and controlling such that the end portion of the jig body by the pressure means for the jig body is a displacement amount ΔL1 enter by pressing the object to be bonded, a small value stir welding apparatus.

(6)本発明は、摩擦撹拌接合治具であって、 (6) The present invention relates to a friction stir welding tool,
被接合物を押圧する端部を有し、軸線と同軸の挿通孔が形成される治具本体と、 A jig body having an end for pressing the object to be joined, coaxial with the axis of the insertion hole is formed,
挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部とを含む摩擦撹拌接合治具と、 Inserted into the insertion hole, and the axially mounted for displacement, friction stir welding tool comprising a shank having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
治具本体の前記端部を被接合物に加圧する治具本体用加圧手段と、 And pressurizing means for the jig body for pressing the object to be bonded to said end portion of the jig body,
治具本体を回転駆動する治具本体用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the jig body for rotating the jig body,
軸部の前記端部を被接合物に加圧する軸部用加圧手段と、 And pressurizing means for the shaft portion pressurizing the end portion of the shaft portion to the article,
軸部を回転駆動する軸部用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the shaft portion for rotating the shaft portion,
治具本体用加圧手段と治具本体用回転駆動手段と軸部用加圧手段と軸部用回転駆動手段とを個別的に制御する制御手段とを含み、 And pressurizing means and the shaft portion rotating drive means for rotating the drive means and the shaft part pressing means and the jig body jig body and a control means for controlling individually,
制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部を被接合物に加圧しつつ、治具本体用回転駆動手段によって治具本体を回転駆動し、 Control means, while pressing the end portion of the jig body to the article by pressure means for the jig body, the jig main body is driven to rotate by rotation driving means for the jig body,
治具本体の前記加圧状態で、軸部用加圧手段によって軸部の前記端部を被接合物に加圧しつつ、軸部用回転駆動手段によって軸部を回転駆動し、 In the pressurized state of the jig body, while pressing the end portion of the shaft portion to the article by pressure means for the shaft portion, and rotates the shaft portion by the shaft portion for rotation driving means,
治具本体用回転駆動手段の回転速度は、軸部の加圧回転以前では、その後よりも、低速度であることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 Rotational speed of the rotary drive means for the jig body, in previous pressure rotation of the shaft portion, than then the friction stir welding apparatus which is a low speed.

摩擦撹拌接合治具は、治具本体と、その治具本体の挿通孔を同軸に挿通する軸部とを含み、治具本体と軸部とが、治具本体用の加圧および回転駆動の各手段によって動作し、軸部が、その軸部用の加圧および回転駆動の各手段によって動作する。 Friction stir welding jig, and the jig main body, and a shaft portion inserted through the insertion hole of the jig main body coaxially, and the jig body and shank, of the pressure and rotation of the jig body operated by each of the means, the shaft portion is operated by pressure and rotation driving each means for the shaft portion. したがって治具本体と軸部とを、加圧と回転駆動とを個別的に制御することができる。 Therefore the jig body and the shaft portion, and a rotationally driven pressure can be controlled individually. したがって母材である被接合物への食い込み量を、治具本体と軸部とに関して個別的に設定することができ、したがって剪断強度などの接合強度の向上を図ることができるとともに、各種の厚みを有する被接合物に共通な摩擦撹拌接合治具を用いることができ、作業性が良好であり、さらに前述の図10に関連して述べた隆起部13の発生を抑制し、その隆起部の材料分、接合強度の向上を図ることができる。 Thus the amount of biting into the object to be bonded is a base material, can be set individually with respect to the jig main body and the shank, thus it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength, various thicknesses of It can be used in common friction stir welding jig to the article having the workability is good, further suppressing the occurrence of the raised portion 13 as described in connection with FIG. 10 described above, the ridges material content, it is possible to improve the bonding strength. なお治具本体と軸部との回転方向は、同一方向でも逆方向でもよい。 Note the direction of rotation of the jig main body and the shaft portion may be in the opposite direction in the same direction.

治具本体と軸部とを加圧と回転駆動とを個別に動作することによって、母材である被接合物への食い込み量を、治具本体と軸部とに関して個別的に設定することができ、したがって剪断強度などの接合強度の向上を図ることができるとともに、各種の厚みを有する被接合物に共通な摩擦撹拌接合治具を用いることができ、作業性が良好であり、さらに前述の図10に関連して述べた隆起部13の発生を抑制し、その隆起部の材料分、接合強度の向上を図ることができる。 By operating individually the jig body and the shaft portion between the pressure and rotated, the bite amount of the objects to be bonded is a base material, be set individually with respect to the jig body and the shaft portion can, therefore it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength, can be used in common friction stir welding jig to the article having various thicknesses, have good workability, further the above-mentioned in connection with Figure 10 to suppress the occurrence of the raised portion 13 as described, the material content of the ridges, it is possible to improve the bonding strength.

摩擦撹拌接合治具の治具本体は、治具本体が低い回転速度V3で回転駆動されている状態で、治具本体によって被接合物を押圧して加圧し、こうして治具本体が低回転速度で回転している状態で、軸部を加圧しつつ回転駆動する。 Jig body of the friction stir joining jig in a state in which the jig main body is rotated at a low rotational speed V3, pressurized to press the objects to be bonded by the jig main body, thus the jig body low rotational speed in in a rotating state, for rotating while pressing the shaft portion. したがって治具本体によって被接合物が加圧されており、接合位置、特にスポット接合時の接合位置を高精度で設定することができる。 Thus has been pressed objects to be bonded are pressurized by the jig body, the joining position, in particular can be set joining position during the spot bonding with high precision. また重なり合う2つの被接合物を接合する場合には、被接合物を軸部よりも大きい面積を有する治具本体で押圧することによって、被接合物間のギャップを広範囲にわたって解消することができ、確実な接合を行うことができる。 In the case of joining the two objects to be bonded to overlapping, by pressing with the jig body having a larger area than the shaft portion of the objects to be bonded can be eliminated over a wide range the gap between the objects to be bonded, it is possible to perform reliable bonding.

摩擦撹拌接合治具の治具本体が低い回転速度V3で回転駆動されている状態で、治具本体によって被接合物を押圧するので、スポット接合の接合位置を高精度で設定することができる。 In a state where the jig body of the friction stir welding tool is rotated at a low rotational speed V3, so to press the objects to be bonded by the jig main body, it is possible to set the bonding position of the spot bonding with high precision. また被接合物間のギャップを解消することができ、確実な接合を行うことができる。 Also it is possible to eliminate the gap between the objects to be bonded, it is possible to perform reliable bonding.

(7)制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部が被接合物を加圧して入り込む変位量ΔL1が、 (7) control means, displacement ΔL1 that said end of the jig body enters pressurizes the objects to be bonded by the pressurizing means for the jig body,
軸部用加圧手段によって軸部の前記端部が被接合物を押圧して入り込む変位量ΔL2よりも小さい値となるように制御することを特徴とする。 It said end portion of the shaft portion by pressing means for the shaft portion and the controller controls such that a value smaller than the displacement amount ΔL2 enter by pressing the object to be bonded.

治具本体の端部が被接合物に入り込む変位量ΔL1は、軸部の端部が被接合物に入り込む変位量ΔL2とは独立して、治具本体用および軸部用の各加圧手段によって制御することができ、したがって治具本体の変位量ΔL1を小さくすることによって、剪断強度などの接合強度を向上することができるとともに、前述の先行技術に関連して述べた隆起部の発生を、抑制することができ、接合品質を向上することができる。 Displacement ΔL1 the end of the jig main body enters to the article is, independently of the displacement ΔL2 the end of the shaft portion enters to the article, the pressure means for jig body and the shaft portion can be controlled by, by reducing the displacement amount ΔL1 of the jig body Therefore, it is possible to improve the bonding strength, such as shear strength, the occurrence of the raised portion described in connection with the aforementioned prior art , it can be suppressed, it is possible to improve the bonding quality.

こうして治具本体の回転による摩擦熱によって被接合物を軟化させる場合、治具本体の端部が被接合物に入り込む変位量ΔL1を、小さくすることによって、接合される被接合物の剪断強度などの接合強度を向上することができるとともに、前記隆起部の発生を抑制することができ、接合品質を向上することができる。 Thus when softening the object to be joined by frictional heat generated by rotation of the jig body, the displacement amount ΔL1 the end of the jig main body enters to the article, by reducing, such as shear strength of the welded article to be bonded it is possible to improve the bonding strength of, it is possible to suppress the occurrence of the raised portion, it is possible to improve the bonding quality.

本発明の参考例の接合動作を示す断面図である。 It is a sectional view showing a connecting operation of the exemplary embodiment of the present invention. 図1に示される摩擦撹拌接合治具23を用いる摩擦撹拌接合装置35の簡略化した断面図である。 Simplification of the friction stir welding apparatus 35 using a friction stir welding tool 23 shown in FIG. 1 was a cross-sectional view. 図2に示される摩擦撹拌接合装置35の電気的構成を示すブロック図である。 Is a block diagram showing an electrical configuration of the friction stir welding apparatus 35 shown in FIG. 図1(1)〜図1(5)に示される摩擦撹拌接合装置35の動作を説明するためのタイミングチャートである。 Is a timing chart for explaining the operation of the friction stir welding apparatus 35 shown in FIG. 1 (1) to 1 (5). 図3に示される処理回路47の動作を説明するためのフローチャートである。 Is a flow chart for explaining the operation of the processing circuit 47 shown in FIG. 被接合物21,22の隙間を解消した状態で摩擦撹拌接合された被接合物21,22の拡大断面図である。 It is friction stir welding while eliminating a gap to be welded 21 and 22 is an enlarged sectional view of the object to be bonded 21 and 22. 本発明の実施の一形態の一部の断面図である。 Sectional view of a portion of an embodiment of the present invention. 本発明の摩擦撹拌接合装置35が、ロボット57の手首58に装着された状態を示す簡略化した側面図である。 Friction stir welding apparatus 35 of the present invention is a simplified side view showing a state of being attached to a wrist 58 of the robot 57. 先行技術の摩擦撹拌接合装置1の一部の断面図である。 Is a partial sectional view of a friction stir welding apparatus 1 of the prior art. 図9に示される先行技術の回転子2を用いて摩擦撹拌接合された被接合物3,4の拡大断面図である。 Are friction stir welded using a rotor 2 of the prior art shown in FIG. 9 is an enlarged sectional view of the object to be bonded 3 and 4.

21,22 被接合物 23 摩擦撹拌接合治具 24 治具本体 25 軸部 26 軸線 27 挿通孔 31,33 端部 32,34 端面 35 摩擦撹拌接合装置 41 治具本体用加圧手段 42 治具本体用回転駆動手段 43 軸部用加圧手段 44 軸部用回転駆動手段 55 加熱手段 21 and 22 the article 23 FSW tool 24 jig main body 25 the shaft portion 26 the axis 27 through holes 31, 33 ends 32, 34 end surface 35 the friction stir welding apparatus 41 jig pressing means 42 jig body for body use rotary drive means 43 shaft part pressing means 44 shaft part rotation driving means 55 heating means

Claims (5)

  1. 摩擦撹拌接合治具であって、 A friction stir welding tool,
    被接合物を押圧する端部を有し、軸線に沿って延びる挿通孔が形成される治具本体と、 A jig body having an end for pressing the object to be bonded, the insertion hole extending along the axis line is formed,
    挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部とを含む摩擦撹拌接合治具と、 Inserted into the insertion hole, and the axially mounted for displacement, friction stir welding tool comprising a shank having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
    治具本体の前記端部を被接合物に加圧する治具本体用加圧手段と、 And pressurizing means for the jig body for pressing the object to be bonded to said end portion of the jig body,
    軸部の前記端部を被接合物に加圧する軸部用加圧手段と、 And pressurizing means for the shaft portion pressurizing the end portion of the shaft portion to the article,
    軸部を回転駆動する軸部用回転駆動手段と、 A rotary drive means for the shaft portion for rotating the shaft portion,
    治具本体に設けられ、押圧される被接合物を加熱する加熱手段と、 Provided the jig body, and heating means for heating the pressed the article to be welded,
    治具本体用加圧手段と軸部用加圧手段と軸部用回転駆動手段と加熱手段とを個別的に制御する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 Friction stir welding apparatus which comprises a control means for controlling the pressurizing means and the shaft portion rotating driving means for the pressurizing means and the shaft portion jig main body and the heating means individually.
  2. 制御手段は、治具本体用加圧手段によって治具本体の前記端部を被接合物に加圧した状態で、加熱手段によって被接合物を加熱し、 Control means, in a pressurized state the end of the jig body to the article by pressure means for the jig body, heating the objects to be bonded by the heating means,
    治具本体の前記加圧状態で、軸部用加圧手段によって軸部の前記端部を被接合物に加圧しつつ、軸部用回転駆動手段によって軸部を回転駆動することを特徴とする請求項1記載の摩擦撹拌接合装置。 In the pressurized state of the jig body, while pressing the end portion of the shaft portion to the article by pressure means for the shaft portion, characterized by rotating the shaft portion by the shaft portion for rotation driving means friction stir welding apparatus according to claim 1.
  3. スポット接合を行うための装置であることを特徴とする請求項または2記載の摩擦攪拌接合装置。 Friction stir welding apparatus according to claim or 2, wherein it is a device for performing spot joining.
  4. 被接合物を押圧する端部を有し、軸線と同軸の挿通孔が形成される治具本体と、 A jig body having an end for pressing the object to be joined, coaxial with the axis of the insertion hole is formed,
    挿通孔に挿通され、前記軸線方向に変位自在に設けられ、治具本体の前記端部から突出可能な端部を有する軸部と、 Is inserted into the insertion hole, is provided displaceably in the axial direction, a shaft portion having an end portion to be projectable from the end portion of the jig body,
    治具本体に内蔵され、押圧される被接合物を加熱する加熱手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合治具。 Is incorporated in the jig body, the friction stir welding tool, characterized in that it comprises a heating means for heating the objects to be bonded is pressed.
  5. スポット接合を行うための治具であることを特徴とする請求項4記載の摩擦攪拌接合治具。 Friction stir welding jig according to claim 4 which is a jig for performing spot joining.
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