JP5086845B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents

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Description

本発明は、摩擦攪拌接合装置に関する。   The present invention relates to a friction stir welding apparatus.

金属要素である金属部材同士を接合する装置として、摩擦攪拌接合(FSW=Friction Stir Welding)装置が知られている。摩擦攪拌接合は、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで、金属部材同士を固相接合させるものである。なお、回転ツールは、円柱状を呈するショルダ部の下端面に攪拌ピン(プローブ)を突設してなるものが一般的である。   A friction stir welding (FSW = Friction Stir Welding) device is known as a device for joining metal members that are metal elements. Friction stir welding is a process of rotating a rotating tool along the abutting portion between metal members, and plastically flowing the metal at the abutting portion by frictional heat between the rotating tool and the metal member, so that the metal members are solid-phased. It is what is joined. In general, the rotating tool is formed by protruding a stirring pin (probe) on the lower end surface of a cylindrical shoulder portion.

ところで、摩擦攪拌接合は、前記のように回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させる接合方法であるため、接合時には、回転ツールの移動による金属部材のずれ等で接合欠陥が生じないように、金属部材同士を突き合わせた状態で強固に固定する必要がある。   By the way, the friction stir welding is a joining method in which the rotating tool is rotated and moved along the abutting portion between the metal members as described above. Therefore, it is necessary to firmly fix the metal members in a state of abutting each other.

そこで、従来、クランプ等の治具を利用して、金属部材同士を突き合わせた状態にして支持台に締着することが行われている。
また、回転ツールの前進方向前方において、金属部材同士の突合部を上面から押さえつけるように構成された加圧ローラを備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
Therefore, conventionally, using a jig such as a clamp, the metal members are brought into contact with each other and fastened to the support base.
Moreover, what is provided with the pressure roller comprised so that the abutting part of metal members may be pressed down from the upper surface ahead of the advancing direction of a rotary tool is disclosed (for example, refer patent document 1).

この特許文献1に記載された摩擦攪拌接合装置によれば、加圧ローラにて金属部材同士の突合面を上方から直接押さえることができ、突合部における浮き上がりを防止することができる。
特許第3327327号公報
According to the friction stir welding apparatus described in Patent Document 1, the abutting surfaces of the metal members can be directly pressed from above by the pressure roller, and the lifting at the abutting portion can be prevented.
Japanese Patent No. 3327327

前記した加圧ローラを用いた摩擦攪拌接合装置において、突合部における浮き上がりを好適に防止するためには、回転ツールの近傍位置で突合部の上面を加圧ローラで押さえるようにすることが好ましい。
ところで、一般的に、摩擦攪拌接合装置を用いて製品を生産する場合、使用される回転ツールとしては、接合用の回転ツールとバリ取り用の回転ツールと、の少なくとも2本の回転ツールが使用される。このため、製品の生産時には、これらの回転ツールを付け替える交換作業が必要になってくる。回転ツールは、通常、装置側の主軸ユニットに対して着脱可能に設けられており、回転ツールの交換時には、主軸ユニットに対してこれを着脱することが行われている。
In the friction stir welding apparatus using the pressure roller described above, it is preferable to press the upper surface of the abutting portion with the pressure roller at a position in the vicinity of the rotating tool in order to suitably prevent lifting at the abutting portion.
By the way, in general, when a product is produced using a friction stir welding apparatus, at least two rotary tools, a rotary tool for bonding and a rotary tool for deburring, are used as rotary tools. Is done. For this reason, at the time of production of the product, it is necessary to replace the rotating tool. Normally, the rotary tool is detachably attached to the main spindle unit on the apparatus side, and when the rotary tool is replaced, the rotary tool is attached to and detached from the main spindle unit.

しかしながら、このような回転ツールの交換作業には次のような問題があった。すなわち、前記のように回転ツールに加圧ローラを近づけて配置した状態では、回転ツールの交換時に、回転ツールが加圧ローラに干渉する等、加圧ローラが交換の邪魔になってしまう。このため、回転ツールに加圧ローラを近づけて配置することには制約があった。また、回転ツールの交換を考慮して、回転ツールに加圧ローラをできるだけ近づけて配置するようにした場合には、交換作業時に、回転ツールと加圧ローラとの干渉を避けつつ回転ローラの着脱作業を慎重に進める必要があるため、回転ツールの交換作業が煩雑になるという問題があった。   However, such a rotating tool replacement operation has the following problems. That is, in the state where the pressure roller is disposed close to the rotary tool as described above, the pressure roller interferes with the replacement, for example, when the rotary tool is replaced, the rotary tool interferes with the pressure roller. For this reason, there is a limitation in arranging the pressure roller close to the rotary tool. If the pressure roller is arranged as close as possible to the rotary tool in consideration of replacement of the rotary tool, the rotary roller can be attached and detached while avoiding interference between the rotary tool and the pressure roller during replacement work. Since it is necessary to proceed with the work carefully, there is a problem that the exchange work of the rotating tool becomes complicated.

このような観点から、本発明は、突合部を好適に押さえることができ、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことが可能であるとともに、回転ツールの交換作業を容易に行うことができる摩擦攪拌接合装置を提供することを課題とする。   From such a viewpoint, the present invention can suitably hold the abutting portion, can perform friction stir welding between high-quality metal members, and can easily perform the replacement work of the rotary tool. It is an object of the present invention to provide a friction stir welding apparatus that can be used.

このような課題を解決する本発明に係る摩擦攪拌接合装置は、金属要素同士の突合部に沿って回転ツールを移動させることで、前記金属要素同士を接合する摩擦攪拌接合装置であって、前記回転ツールを着脱可能に支持するとともに前記金属要素に対して昇降可能に構成された主軸ユニットと、前記主軸ユニットに吊設されたアーム、およびこのアームの下端部に設けられたローラ部材を含み、前記回転ツールの移動方向前方において前記突合部の上面を前記ローラ部材で押圧可能な押圧手段と、を備え、前記押圧手段は、前記突合部の上面を押圧し得る押圧姿勢と、少なくとも前記ローラ部材が前記回転ツールから離間する退避姿勢と、の間で姿勢変更可能に構成されており、前記アームは、前記主軸ユニットに取り付けられる上アームと、この上アームの下部に回動可能に支持された下アームとを含んで構成され、前記上アームに対して前記下アームが回動することで、前記押圧姿勢または前記退避姿勢となり、前記退避姿勢において、前記下アームは、前記回転ツールに前記ローラ部材が近づく方向に鉛直軸から傾斜しており、前記アームは、その自重により前記押圧姿勢から前記退避姿勢へ前記下アームが回動されて姿勢変更することを特徴とする。 The friction stir welding apparatus according to the present invention that solves such a problem is a friction stir welding apparatus that joins the metal elements by moving a rotating tool along the abutting portion between the metal elements, A spindle unit configured to removably support the rotating tool and configured to be movable up and down with respect to the metal element, an arm suspended from the spindle unit, and a roller member provided at a lower end of the arm; Pressing means capable of pressing the upper surface of the abutting portion with the roller member in front of the moving direction of the rotary tool, and the pressing means can press the upper surface of the abutting portion, and at least the roller member There a retracted position away from the rotary tool, which is the posture capable of changing between the said arms, an upper arm attached to the spindle unit A lower arm supported rotatably at a lower portion of the upper arm, and the lower arm rotates with respect to the upper arm to be in the pressing posture or the retracted posture, and the retracted posture. The lower arm is inclined from the vertical axis in a direction in which the roller member approaches the rotating tool, and the arm is rotated by the lower arm from the pressing posture to the retracted posture by its own weight. It is characterized by changing .

この摩擦攪拌接合装置によれば、押圧手段を押圧姿勢にすることによって、突合部の上面をローラ部材で押圧しつつ摩擦攪拌接合を行うことができる。   According to this friction stir welding apparatus, by setting the pressing means to the pressing posture, the friction stir welding can be performed while pressing the upper surface of the abutting portion with the roller member.

また、回転ツールの交換時には、押圧手段を退避姿勢にして、ローラ部材が回転ツールから離間するようにすることで、回転ツールの周りに交換のための空間を形成することができ、これによって、回転ツールの着脱をローラ部材等に干渉することなく好適に行うことができる。したがって、回転ツールの交換が行い易くなる。   In addition, when replacing the rotary tool, the space for replacement can be formed around the rotary tool by placing the pressing means in the retracted position so that the roller member is separated from the rotary tool. The rotation tool can be suitably attached and detached without interfering with the roller member or the like. Therefore, it becomes easy to replace the rotating tool.

また、押圧手段を退避姿勢にすることによって、回転ツールの周りに交換のための空間を形成することができるので、この空間に、回転ツールを自動で交換することが可能な装置、例えば、回転ツールの自動交換装置に設けられた支持部材をローラ部材に干渉させることなく進入させることができるようになり、回転ツールを自動で交換することができる。これにより、手動で回転ツールを交換するときに比べて交換時間の短縮を図ることができ、製品の生産効率が向上されて製造コストを低減することができる。
また、アームは、主軸ユニットに取り付けられる上アームと、この上アームの下部に回動可能に支持された下アームとを含んで構成され、上アームに対して下アームが回動することで、押圧姿勢または退避姿勢となり、退避姿勢において、下アームは、回転ツールにローラ部材が近づく方向に鉛直軸から傾斜しているので、アームを回動可能に設けるという簡単な構成によって押圧手段の姿勢変更を容易に実現することができる。
また、退避姿勢において、下アームは、回転ツールにローラ部材が近づく方向に鉛直軸から傾斜しているので、退避姿勢から押圧姿勢への姿勢変更をスムーズに行うことができる。
つまり、前記したように、主軸ユニットが下降する過程において金属要素にローラ部材が当接すると、下アームは、傾斜した状態からさらに傾斜して回転ツールに近づく方向に回動することとなり、主軸ユニットの下降に伴う押圧手段の姿勢変更をスムーズかつ容易に行うことができる。
また、アームは、自重により押圧姿勢から退避姿勢へ下アームが回動されて姿勢変更するので、姿勢変更のための特別な機構等を別途設けることなく、アームの自重を利用したシンプルな構成で、押圧姿勢から退避姿勢への姿勢変更が可能となる。
また、前記したように、主軸ユニットが下降する過程において、自重により、金属要素にローラ部材を良好に当接させつつ回転ツールに向けてローラ部材を移動させることができるようになり、退避姿勢から押圧姿勢への姿勢変更をスムーズに行うことができるようになる。
また、主軸ユニットが上昇する過程において、自重により、金属要素にローラ部材を良好に当接させつつ摩擦攪拌部側から移動方向前方側へローラ部材を移動させることができるようになり、押圧姿勢から退避姿勢への姿勢変更をスムーズに行うことができる。
Moreover, since a space for replacement can be formed around the rotating tool by setting the pressing means to the retracted posture, a device that can automatically replace the rotating tool in this space, for example, a rotating tool The support member provided in the automatic tool changer can be made to enter without interfering with the roller member, and the rotary tool can be changed automatically. As a result, the replacement time can be shortened compared to when the rotating tool is manually replaced, and the production efficiency of the product can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
The arm includes an upper arm attached to the spindle unit and a lower arm supported rotatably at a lower portion of the upper arm, and the lower arm rotates with respect to the upper arm. In the retracted position, the lower arm is inclined from the vertical axis in the direction in which the roller member approaches the rotary tool, so that the posture of the pressing means can be changed with a simple configuration in which the arm is rotatably provided. Can be easily realized.
Further, in the retracted posture, the lower arm is inclined from the vertical axis in the direction in which the roller member approaches the rotary tool, so that the posture can be smoothly changed from the retracted posture to the pressed posture.
That is, as described above, when the roller member comes into contact with the metal element in the process of lowering the spindle unit, the lower arm is further tilted from the tilted state and rotated in a direction approaching the rotary tool. It is possible to smoothly and easily change the posture of the pressing means accompanying the lowering.
In addition, since the arm changes its posture by rotating the lower arm from the pressed posture to the retracted posture due to its own weight, it has a simple configuration using the weight of the arm without providing a special mechanism for changing the posture. The posture can be changed from the pressed posture to the retracted posture.
Further, as described above, in the process in which the spindle unit is lowered, the roller member can be moved toward the rotating tool while the roller member is in good contact with the metal element due to its own weight, so that the retraction posture can be removed. The posture change to the pressing posture can be performed smoothly.
Further, in the process in which the spindle unit is raised, the roller member can be moved from the friction stirrer side to the front side in the moving direction while the roller member is in good contact with the metal element by its own weight. The posture change to the retracted posture can be performed smoothly.

前記押圧手段は、前記主軸ユニットが所定の上昇位置にあるときに前記退避姿勢となるとともに、前記主軸ユニットが所定の下降位置にあるときに前記押圧姿勢となる構成とするのがよい。   The pressing means may be configured to be in the retracted posture when the spindle unit is in a predetermined raised position, and to be in the pressed posture when the spindle unit is in a predetermined lowered position.

この摩擦攪拌接合装置によれば、主軸ユニットを所定の上昇位置に上昇させることによって押圧手段が退避姿勢となり、回転ツールの周りに交換のための空間を形成することができる。これにより、回転ツールの交換を容易に行うことができる。また、主軸ユニットを所定の下降位置に下降させることによって押圧手段が押圧姿勢となり、ローラ部材による突合部の上面の押圧が可能となる。これによって、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   According to this friction stir welding apparatus, the pressing unit is in the retracted posture by raising the spindle unit to a predetermined raised position, and a space for replacement can be formed around the rotary tool. Thereby, replacement | exchange of a rotary tool can be performed easily. Further, by lowering the spindle unit to a predetermined lowered position, the pressing means becomes a pressing posture, and the upper surface of the abutting portion can be pressed by the roller member. Thereby, friction stir welding of high-quality metal members can be performed.

また、前記押圧手段は、前記主軸ユニットが前記上昇位置から前記下降位置に下降する過程で、前記ローラ部材が前記金属要素に当接しつつ前記回転ツールに向けて移動することで前記退避姿勢から前記押圧姿勢に姿勢変更し、前記主軸ユニットが前記下降位置から前記上昇位置に上昇する過程で、前記ローラ部材が前記金属要素に当接しつつ前記回転ツールから離間するように移動することで前記押圧姿勢から前記退避姿勢に姿勢変更する構成とするのがよい。   Further, the pressing means moves from the retracted position by moving the roller member toward the rotating tool while being in contact with the metal element in a process in which the spindle unit is lowered from the raised position to the lowered position. The pressing posture is changed by changing the posture to the pressing posture and moving the roller member so as to be separated from the rotating tool while being in contact with the metal element in the process in which the spindle unit is raised from the lowered position to the raised position. It is preferable to change the posture to the retracted posture.

この摩擦攪拌接合装置によれば、主軸ユニットの昇降動作に連動させて押圧手段の姿勢変更を行うことができ、主軸ユニットの昇降動作によって姿勢が自動的に変更される摩擦攪拌接合装置が得られる。   According to this friction stir welding apparatus, the posture of the pressing means can be changed in conjunction with the lifting and lowering operation of the spindle unit, and a friction stirring and welding apparatus in which the posture is automatically changed by the lifting and lowering operation of the spindle unit is obtained. .

また、前記押圧手段は、前記押圧姿勢を保持しつつ前記回転ツールの移動に伴って前記突合部に沿って移動するように構成することで、回転ツールの移動に連動したローラ部材の移動が可能となり、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことが可能となる。   In addition, the pressing means is configured to move along the abutting portion with the movement of the rotating tool while maintaining the pressing posture, so that the roller member can be moved in conjunction with the movement of the rotating tool. Thus, high-quality metal members can be subjected to friction stir welding.

前記上アームと前記下アームとの間には、前記下アームが前記退避姿勢から前記押圧姿勢を越えて必要以上に回動することを規制する第1のストッパが設けられている構成とするのがよい。   Between the upper arm and the lower arm, there is provided a first stopper that restricts the lower arm from rotating beyond the retraction posture beyond the pressing posture more than necessary. Is good.

この摩擦攪拌接合装置によれば、押圧姿勢が好適に保持されるようになり、例えば、回転ツールの近傍位置で突合部の上面をローラ部材で押圧しつつ摩擦攪拌接合を行うことができる。したがって、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   According to this friction stir welding apparatus, the pressing posture is suitably maintained. For example, the friction stir welding can be performed while pressing the upper surface of the abutting portion with the roller member in the vicinity of the rotary tool. Therefore, high-quality metal members can be subjected to friction stir welding.

前記上アームと前記下アームとの間には、前記下アームが前記押圧姿勢から前記退避姿勢を越えて必要以上に回動することを規制する第2のストッパが設けられている構成とするのがよい。   Between the upper arm and the lower arm, there is provided a second stopper that restricts the lower arm from rotating beyond the pressing posture beyond the retracted posture more than necessary. Is good.

この摩擦攪拌接合装置によれば、退避姿勢が好適に保持されるようになり、回転ツールの周りに交換のための空間が好適に形成される。これにより、回転ツールの着脱をローラ部材等に干渉することなく好適に行うことができる。   According to this friction stir welding apparatus, the retracted posture is suitably maintained, and a space for replacement is suitably formed around the rotary tool. Thereby, attachment / detachment of the rotary tool can be suitably performed without interfering with the roller member or the like.

また、第2のストッパが設けられることによって、下アームは、回転ツールにローラ部材が近づく方向に鉛直軸から傾斜して保持されるようになり、退避姿勢から押圧姿勢への姿勢変更をより一層確実に、しかもスムーズに行うことができるようになる。   Further, by providing the second stopper, the lower arm is held inclined from the vertical axis in the direction in which the roller member approaches the rotary tool, and the posture change from the retracted posture to the pressing posture is further increased. It is possible to carry out surely and smoothly.

前記ローラ部材の近傍部位には、エアーノズルが設けられており、前記エアーノズルは、前記ローラ部材の進行方向前方における前記突合部に向けて空気を吐出する構成とするのがよい。   An air nozzle is provided in the vicinity of the roller member, and the air nozzle preferably discharges air toward the abutting portion in the forward direction of the roller member.

この摩擦攪拌接合装置によれば、ローラ部材の進行方向前方における突合部に、仮に、塵埃や切粉が存在していてもこれらをエアーノズルから吐出される空気によって吹き飛ばすことができ、ローラ部材が切粉等を踏むのを好適に防止することができる。したがって、高品質な金属要素同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   According to this friction stir welding apparatus, even if dust or chips exist at the abutting portion in the forward direction of the roller member, these can be blown away by the air discharged from the air nozzle, and the roller member It is possible to suitably prevent stepping on chips and the like. Therefore, friction stir welding of high quality metal elements can be performed.

また、前記ローラ部材は、そのローラ幅が前記摩擦攪拌部のショルダ部の径よりも小さくされている構成とするのがよい。
この摩擦攪拌接合装置によれば、摩擦攪拌接合時に突合部の上面に形成され易いバリの間隔よりも、ローラ幅を狭くすることができ、摩擦攪拌接合後のバリ取り時にローラ部材がバリを踏むのを好適に防止することができる。したがって、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。
The roller member may have a roller width that is smaller than a diameter of a shoulder portion of the friction stirrer.
According to this friction stir welding apparatus, the roller width can be made narrower than the burr interval that is likely to be formed on the upper surface of the abutting portion during friction stir welding, and the roller member steps on the burr when deburring after friction stir welding. Can be suitably prevented. Therefore, high-quality metal members can be subjected to friction stir welding.

本発明によれば、突合部の上面を好適に押さえることができ、高品質な金属部材同士の摩擦攪拌接合を行うことが可能であるとともに、回転ツールの交換作業を容易に行うことができる摩擦攪拌接合装置が得られる。   According to the present invention, the upper surface of the abutting portion can be suitably pressed, the friction stir welding of high-quality metal members can be performed, and the rotating tool can be replaced easily. A stir welding apparatus is obtained.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態においては、接合される金属要素として平板状の金属部材を例示するが、本発明に係る摩擦攪拌接合装置により摩擦攪拌接合される金属部材がこれに限定される趣旨ではない。以下の説明において、「前後」は、図1において図示した方向を基準としている。
参照する図面において、図1は本発明の一実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の要部を示した図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same element and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the following embodiments, a flat metal member is exemplified as the metal element to be joined, but the metal member to be friction stir welded by the friction stir welding apparatus according to the present invention is not limited to this. . In the following description, “front and rear” is based on the direction shown in FIG.
In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a view showing a main part of a friction stir welding apparatus according to an embodiment of the present invention, (a) is a front view, and (b) is a side view.

図1(a)(b)に示すように、本実施形態の摩擦攪拌接合装置は、金属部材W同士の突合部TWに沿って回転ツール20を移動させる(図1(b)参照)ことで、金属部材W同士を摩擦攪拌接合するものであり、回転ツール20を着脱可能に支持するとともに金属部材Wに対して昇降可能に設けられた主軸ユニット10を含んで構成される。ここで、図1(b)に示した回転ツール20は、摩擦攪拌接合時に使用される接合用の回転ツールである。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the friction stir welding apparatus of the present embodiment moves the rotary tool 20 along the abutting portion TW between the metal members W (see FIG. 1B). The metal member W is friction stir welded, and includes a spindle unit 10 that supports the rotary tool 20 so as to be detachable and can be moved up and down with respect to the metal member W. Here, the rotating tool 20 shown in FIG. 1B is a rotating tool for joining used at the time of friction stir welding.

主軸ユニット10は、図示しない工場の床等に設置される摩擦攪拌接合装置の支持設備に設けられ、図示しない支持台の上に固定支持される金属部材Wの突合部TWに沿ってスライド移動可能、および金属部材Wに対して昇降移動可能に設けられている。また、主軸ユニット10は、その下部に、回転ツール20を保持するためのホルダ部11が設けられており、その内部に回転ツール20を回転させるための図示しない回転駆動部が設けられている。
ホルダ部11は、図示しない回転駆動部の駆動軸に固定されて回転可能に設けられており、その内部には、円錐台形状の内周面12を有して、回転ツール20が着脱可能に嵌まり込んで保持されるチャック機構(詳細不図示)が設けられている。なお、回転ツール20は、チャック機構に保持された状態で、その軸線O2が予め設定された所定の軸線に一致するように配置される。
The spindle unit 10 is provided in a support facility of a friction stir welding apparatus installed on a factory floor (not shown), and is slidable along a butt portion TW of a metal member W fixedly supported on a support base (not shown). , And the metal member W can be moved up and down. Further, the spindle unit 10 is provided with a holder portion 11 for holding the rotary tool 20 at a lower portion thereof, and a rotation driving portion (not shown) for rotating the rotary tool 20 is provided therein.
The holder part 11 is fixed to a drive shaft of a rotation drive part (not shown) and is rotatably provided. The holder part 11 has an inner peripheral surface 12 having a truncated cone shape so that the rotary tool 20 can be attached and detached. A chuck mechanism (not shown in detail) that is fitted and held is provided. The rotary tool 20 is arranged so that its axis O2 coincides with a predetermined axis set in advance while being held by the chuck mechanism.

回転ツール20は、ホルダ部11の内周面12に対応する形状とされた円錐台形状の嵌合部21と、この嵌合部21の下部に設けられた把持部22と、この把持部22の下部に形成された大径部23と、この大径部23の下端部に形成されたツールとしての摩擦攪拌部24と、を備えてなる。   The rotary tool 20 includes a frustoconical fitting portion 21 having a shape corresponding to the inner peripheral surface 12 of the holder portion 11, a gripping portion 22 provided below the fitting portion 21, and the gripping portion 22. The large diameter part 23 formed in the lower part of this, and the friction stirring part 24 as a tool formed in the lower end part of this large diameter part 23 are provided.

嵌合部21は、前記したように円錐台形状とされており、ホルダ部11の内周面12に当接して図示しないチャック機構により着脱可能に保持されるようになっている。
把持部22は、嵌合部21と大径部23との間において径方向外側へ膨出形成されており、その軸線方向中央部には周方向全周に延びる凹状の周溝22aが形成されている。この周溝22aには、後記する自動交換装置50の支持部材51(図7(a)(b)参照)が係合可能となっている。
大径部23は、嵌合部21の基端側(把持部22に近い側)と略同様の大きさの外径を備えて構成されており、前記したようにその下端部に小径の摩擦攪拌部24が形成されている。本実施形態では、図1(b)に示すように、大径部23の下端部に小径の摩擦攪拌部24が形成されていることから、大径部23の下方領域には、摩擦攪拌部24に近づけて後記するローラ部材32が進入した状態に配置可能となっている。
The fitting portion 21 has a truncated cone shape as described above, and comes into contact with the inner peripheral surface 12 of the holder portion 11 and is detachably held by a chuck mechanism (not shown).
The gripping part 22 is formed to bulge outward in the radial direction between the fitting part 21 and the large-diameter part 23, and a concave circumferential groove 22a extending in the entire circumferential direction is formed at the central part in the axial direction. ing. A support member 51 (see FIGS. 7A and 7B) of an automatic changer 50, which will be described later, can be engaged with the circumferential groove 22a.
The large-diameter portion 23 is configured to have an outer diameter that is substantially the same size as the proximal end side (side closer to the gripping portion 22) of the fitting portion 21, and, as described above, a small-diameter friction at the lower end portion. A stirring unit 24 is formed. In the present embodiment, as shown in FIG. 1 (b), the friction stirrer 24 having a small diameter is formed at the lower end of the large diameter part 23. The roller member 32 to be described later can be arranged in the state where the roller member 32 described later approaches.

このような回転ツール20は、把持部22が最大外径となっており、ホルダ部11に対する回転ツール20の着脱時には、ホルダ部11の下方に回転ツール20を無理なく引き抜くことができるように、後記する押圧手段30が退避姿勢S2(図2、図3(b)、図4(a)参照)とされた状態において、ホルダ部11の下方には、少なくともこの把持部22の外径に対応する大きさの空間部Kが形成されるように構成されている。   In such a rotary tool 20, the grip portion 22 has a maximum outer diameter, and when the rotary tool 20 is attached to or detached from the holder portion 11, the rotary tool 20 can be pulled out under the holder portion 11 without difficulty. In a state where the pressing means 30 to be described later is in the retracted posture S2 (see FIGS. 2, 3B, and 4A), the holder unit 11 has at least an outer diameter corresponding to the grip portion 22 below. A space portion K having a size to be formed is formed.

摩擦攪拌部24は、工具鋼など金属部材Wよりも硬質の金属製部材からなり、円柱状を呈するショルダ部24aと、このショルダ部24aの下端面に突設された攪拌ピン(プローブ)24bとを備えて構成されている。ショルダ部24aの下端面は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状等に成形されている。攪拌ピン24bは、ショルダ部24aの下端面の中央から垂下しており、本実施形態では、例えば、先細りの円錐台状に成形されている。また、攪拌ピン24bの周面には、螺旋状に刻設された攪拌翼が形成されている。   The friction stirrer 24 is made of a metal member harder than the metal member W, such as tool steel, and has a columnar shoulder portion 24a, and a stirring pin (probe) 24b protruding from the lower end surface of the shoulder portion 24a. It is configured with. The lower end surface of the shoulder portion 24a is a part that plays a role of pressing the plastic fluidized metal to prevent scattering to the surroundings, and in this embodiment, it is formed in a concave shape or the like. The stirring pin 24b is suspended from the center of the lower end surface of the shoulder portion 24a. In the present embodiment, the stirring pin 24b is formed in a tapered truncated cone shape, for example. A stirring blade engraved in a spiral shape is formed on the peripheral surface of the stirring pin 24b.

なお、回転ツール20の移動速度(送り速度)は、攪拌ピン24bの寸法・形状、摩擦攪拌される金属部材W等の材質や肉厚等に応じて設定される。回転ツール20を移動させると、その攪拌ピン24bの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、攪拌ピン24bから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。   The moving speed (feeding speed) of the rotary tool 20 is set according to the size and shape of the stirring pin 24b, the material of the metal member W or the like that is frictionally stirred, the thickness, and the like. When the rotary tool 20 is moved, the metal around the stirring pin 24b is sequentially plastically fluidized, and at the position away from the stirring pin 24b, the plastic fluidized metal is hardened again.

次に、本実施形態の摩擦攪拌接合装置の特徴的構成である押圧手段30について説明する。押圧手段30は、図1(a)に示すように、主軸ユニット10の正面10aに設けられている。
この押圧手段30は、主軸ユニット10に吊設されたアーム31、およびこのアーム31の下端部に回転可能に軸支されたローラ部材32を含んで構成され、回転ツール20の移動方向前方において突合部TWの上面をローラ部材32で押圧可能に構成されている。
そして、押圧手段30は、前記した摩擦攪拌部24の近傍位置における、回転ツール20の着脱時に干渉する空間部K(領域)にローラ部材32が進入して、突合部TWの上面を押圧する押圧姿勢(図1(b)に示す姿勢、以下同じ)と、摩擦攪拌部24(回転ツール20)から離間する位置(空間部Kから外れる外側位置)にローラ部材32が退避して、主軸ユニット10に対する回転ツール20の着脱を可能にする退避姿勢S2(図2に二点鎖線で示す姿勢、以下同じ)と、の間で姿勢変更可能に構成されている。
Next, the pressing means 30 that is a characteristic configuration of the friction stir welding apparatus of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1A, the pressing means 30 is provided on the front surface 10 a of the spindle unit 10.
The pressing means 30 includes an arm 31 suspended from the spindle unit 10 and a roller member 32 rotatably supported at the lower end portion of the arm 31, and abuts on the front side in the moving direction of the rotary tool 20. The upper surface of the part TW is configured to be pressed by the roller member 32.
The pressing means 30 is a pressing that presses the upper surface of the abutting portion TW when the roller member 32 enters the space K (region) that interferes when the rotary tool 20 is attached / detached in the vicinity of the friction stirrer 24 described above. The roller member 32 is retracted to the posture (the posture shown in FIG. 1B, the same applies hereinafter) and the position away from the friction stirrer 24 (rotary tool 20) (outside position disengaged from the space K), and the spindle unit 10 The posture can be changed between a retracted posture S2 (a posture indicated by a two-dot chain line in FIG. 2, the same applies hereinafter) that enables the rotary tool 20 to be attached and detached.

そのための構成として、アーム31は、図2に示すように、上アーム31Aと下アーム31Bとからなり、上アーム31Aに対して下アーム31Bが回動可能(回転ツール20に近づく位置と回転ツール20から離間する位置との間で、突合部TWに沿って回動可能)に設けられている。つまり、下アーム31Bを、その回動範囲の上限R1に位置させた状態(図2に実線で図示した状態)が押圧姿勢S1であり、また、下アーム31Bを、その回動範囲の下限R2に位置させた状態(図2に二点鎖線で図示した状態)が退避姿勢S2である。   As shown in FIG. 2, the arm 31 includes an upper arm 31A and a lower arm 31B, and the lower arm 31B can be rotated with respect to the upper arm 31A (a position closer to the rotary tool 20 and a rotary tool). And a position spaced from the position 20, which can be rotated along the abutting portion TW). That is, the state in which the lower arm 31B is positioned at the upper limit R1 of the rotation range (the state illustrated by the solid line in FIG. 2) is the pressing posture S1, and the lower arm 31B is moved to the lower limit R2 of the rotation range. The state (the state shown by the two-dot chain line in FIG. 2) positioned at is the retracted posture S2.

上アーム31Aは、図1(a)に示すように、主軸ユニット10の正面10aに、4本のボルト33aで固定された取付ベース33に囲われて左右方向に位置決めされる状態に配置されている、また上アーム31Aは、上下方向に形成された2つの長孔31aにそれぞれ挿通されたボルト33bで、上下方向に位置決めされる状態に配置される。
本実施形態では、このように上アーム31Aが主軸ユニット10の正面10aに固定された状態で、ローラ部材32の幅方向の中心を通る軸線O1と、回転ツール20の回転軸O2とが正面視(図1(a)参照)で一致するように位置合わせされている。
なお、上アーム31Aの上方には、取付ベース33に取り付けられるかたちで、上アーム31Aの高さ位置を調節する位置決め用ボルト33cが設けられている。
As shown in FIG. 1A, the upper arm 31A is disposed on the front surface 10a of the spindle unit 10 so as to be positioned in the left-right direction by being surrounded by a mounting base 33 fixed by four bolts 33a. Further, the upper arm 31A is arranged in a state of being positioned in the vertical direction by bolts 33b respectively inserted into the two long holes 31a formed in the vertical direction.
In this embodiment, with the upper arm 31A fixed to the front surface 10a of the main spindle unit 10 in this way, the axis O1 passing through the center in the width direction of the roller member 32 and the rotation axis O2 of the rotary tool 20 are viewed from the front. (See FIG. 1 (a)).
A positioning bolt 33c for adjusting the height position of the upper arm 31A is provided above the upper arm 31A so as to be attached to the attachment base 33.

下アーム31Bは、図2に示すように、水平軸である支軸36Eを介して上アーム31Aに回動可能に設けられており、その下端部にローラ部材32が設けられている。そして、上アーム31Aと下アーム31Bとの連結部36には、前記した押圧姿勢S1または退避姿勢S2をアーム31が保持するための第1のストッパ36a,第2のストッパ36cが設けられている。   As shown in FIG. 2, the lower arm 31B is rotatably provided to the upper arm 31A via a support shaft 36E that is a horizontal axis, and a roller member 32 is provided at the lower end thereof. The connecting portion 36 between the upper arm 31A and the lower arm 31B is provided with a first stopper 36a and a second stopper 36c for the arm 31 to hold the pressing posture S1 or the retracting posture S2. .

ここで、第1のストッパ36aは、押圧姿勢S1を保持するために設けられたものであり、また、第2のストッパ36cは、退避姿勢S2を保持するために設けられたものである。
第1のストッパ36aは、図3(a)に示すように、上アーム31Aの下部から後部側に向けて膨出する膨出部36Aの下面をもって設けられており、この例では、連結部36の支軸36Eを通る水平面と平行になっている。また、下アーム31Bには、この第1のストッパ36aに当接する当接部36bが設けられており、この当接部36bは、下アーム31Bの上部から後部側に向けて下り傾斜状に突出する突出部36Bの傾斜面をもって設けられている。そして、第1のストッパ36aに当接部36bが当接すると、下アーム31Bが押圧姿勢S1に保持され、下アーム31Bが退避姿勢S2から押圧姿勢S1(図2、図3(a)、図4(c))となる位置を越えて必要以上に回動することが規制される(図3(a)参照)。
Here, the first stopper 36a is provided to hold the pressing posture S1, and the second stopper 36c is provided to hold the retracting posture S2.
As shown in FIG. 3A, the first stopper 36a is provided with a lower surface of a bulging portion 36A that bulges from the lower portion of the upper arm 31A toward the rear side. In this example, the coupling portion 36 is provided. Is parallel to a horizontal plane passing through the spindle 36E. The lower arm 31B is provided with an abutting portion 36b that abuts against the first stopper 36a. The abutting portion 36b protrudes downward from the upper portion of the lower arm 31B toward the rear side. Provided with an inclined surface of the protruding portion 36B. When the contact portion 36b comes into contact with the first stopper 36a, the lower arm 31B is held in the pressing posture S1, and the lower arm 31B is pressed from the retracted posture S2 to the pressing posture S1 (FIGS. 2, 3A, and 5C). 4 (c)) is restricted from rotating more than necessary beyond the position (see FIG. 3A).

ここで、ローラ部材32は、押圧姿勢S1とされたときに、空間部Kに位置するように設定されることが好ましく、さらに、図1(b)に示すように、大径部32の下方領域における摩擦攪拌部24の周りに位置するように設定されることがより好ましい。
具体的に、ローラ部材32の押圧位置(押圧姿勢S1とされたときの摩擦攪拌部24の中心軸(回転ツール20の軸線O2)からの距離)は、ローラ部材32の半径、摩擦攪拌部24の半径、および金属部材Wの傾き等を考慮して設定される所定の隙間、を合算した値で設定することができる。例えば、ローラ部材32の押圧位置は、摩擦攪拌部24の中心軸から30mm〜40mmの範囲となる距離に設定されることが好ましい。
Here, it is preferable that the roller member 32 is set so as to be positioned in the space portion K when the pressing posture S1 is set. Further, as illustrated in FIG. More preferably, it is set so as to be located around the friction stirrer 24 in the region.
Specifically, the pressing position of the roller member 32 (the distance from the center axis of the friction stirrer 24 (the axis O2 of the rotary tool 20) when the pressing posture S1 is set) is the radius of the roller member 32 and the friction stirrer 24. And a predetermined gap set in consideration of the inclination of the metal member W, etc., can be set as a total value. For example, the pressing position of the roller member 32 is preferably set to a distance that is in the range of 30 mm to 40 mm from the central axis of the friction stirrer 24.

第2のストッパ36cは、図3(b)に示すように、上アーム31Aの下部に上り傾斜状に切り欠いて形成された切欠部36Cの下面をもって設けられている。そして、下アーム31Bには、この第2のストッパ36cに当接する当接部36dが、下アーム31Bの上部に形成された段部36Dの上面(段差面)に設けられている。このような第2のストッパ36cに当接部36dが当接すると、下アーム31Bが退避姿勢S2(図2、図3(b)、図4(a)参照)に保持され、下アーム31Bが押圧姿勢S1から退避姿勢S2を越えて必要以上に回動することが規制される。   As shown in FIG. 3 (b), the second stopper 36c is provided with a lower surface of a notch portion 36C formed by notching an upward slope at the lower portion of the upper arm 31A. In the lower arm 31B, a contact portion 36d that contacts the second stopper 36c is provided on the upper surface (step surface) of a step portion 36D formed on the upper portion of the lower arm 31B. When the contact portion 36d contacts the second stopper 36c, the lower arm 31B is held in the retracted posture S2 (see FIGS. 2, 3B, and 4A), and the lower arm 31B is Unnecessary rotation from the pressing posture S1 beyond the retracting posture S2 is restricted.

本実施形態では、このような第2のストッパ36cに当接部36dが当接することによって、下アーム31Bが、退避姿勢S2において、回転ツール20にローラ部材32が近づく方向に鉛直軸から傾斜して保持されるように構成されている(図4(a)参照)。
ここで、上アーム31A,下アーム31Bは、硬質の金属部材からなり、少なくとも下アーム31Bは、金属部材による相当の自重を有して形成され、その自重によって、連結部36を中心として押圧姿勢S1から退避姿勢S2に姿勢変更可能に回動されるようになっている。つまり、主軸ユニット10が上昇されて、金属部材Wからローラ部材32が離れた状態では、アーム31が、下アーム31Bの自重によって下限R2に位置され(図4(a)参照)、第2のストッパ36aに当接された状態(退避姿勢S2)が保持されるようになっている。
In the present embodiment, when the contact portion 36d contacts the second stopper 36c, the lower arm 31B is inclined from the vertical axis in the direction in which the roller member 32 approaches the rotary tool 20 in the retracted posture S2. (See FIG. 4A).
Here, the upper arm 31A and the lower arm 31B are made of a hard metal member, and at least the lower arm 31B is formed to have a considerable weight due to the metal member, and by its own weight, a pressing posture with the connecting portion 36 as a center. It is rotated from S1 to a retracted posture S2 so that the posture can be changed. That is, when the spindle unit 10 is raised and the roller member 32 is separated from the metal member W, the arm 31 is positioned at the lower limit R2 by the weight of the lower arm 31B (see FIG. 4A), and the second The state of being in contact with the stopper 36a (retracting posture S2) is held.

また、これとは反対に、主軸ユニット10が上昇位置から下降位置に下降される過程で、金属部材Wにローラ部材32が当接すると、下アーム31Bは、金属部材Wに当接しつつ上限R1へ向けて回動(旋回)し、これに連動して、ローラ部材32が回転ツール20に向けて移動するようになっている。つまり、アーム31が退避姿勢S2から押圧姿勢S1に姿勢変更することとなる。
このように、本実施形態では、主軸ユニット10の昇降動に伴って、押圧姿勢S1と退避姿勢S2との間でアーム31の姿勢変更が自動的に行われるようになっている。
なお、主軸ユニット10が下降位置から上昇位置に上昇する過程においては、ローラ部材32が金属部材Wに当接しつつ下アーム31Bが下限R1へ向けて回動(旋回)し、これに連動して、ローラ部材32が回転ツール20から離間するようになっている。つまり、アーム31が押圧姿勢S1から退避姿勢S2に姿勢変更することとなる。
On the contrary, when the roller member 32 comes into contact with the metal member W in the process in which the main spindle unit 10 is lowered from the raised position to the lowered position, the lower arm 31B is in contact with the metal member W and the upper limit R1. The roller member 32 is moved toward the rotary tool 20 in conjunction with the rotation (turning). That is, the posture of the arm 31 is changed from the retracted posture S2 to the pressing posture S1.
As described above, in this embodiment, as the spindle unit 10 moves up and down, the posture of the arm 31 is automatically changed between the pressing posture S1 and the retracting posture S2.
In the process in which the spindle unit 10 is raised from the lowered position to the raised position, the lower arm 31B rotates (turns) toward the lower limit R1 while the roller member 32 is in contact with the metal member W, and in conjunction with this, The roller member 32 is separated from the rotary tool 20. That is, the posture of the arm 31 is changed from the pressing posture S1 to the retracting posture S2.

ここで、ローラ部材32は、図3(c)に示すように、突合部TWの上面を所定の押圧力をもって押圧するように構成されている。つまり、主軸ユニット10が所定の下降位置に下降されて、アーム31が押圧姿勢S1に保持された状態で、ローラ部材32がが、突合部TWの上面を所定の押圧力をもって押圧し、突合部TWを裏座金Zに向けて位置ずれ不能に押し付けるようになっている。なお、ローラ部材32の押圧力は、取付ベース33の位置決め用ボルト33c(図1(a)(b)参照)により調整することができる。また、ローラ部材32は、そのローラ幅Lが回転ツール20のショルダ部の径よりも小さくされたものを用いてもよい。   Here, the roller member 32 is configured to press the upper surface of the abutting portion TW with a predetermined pressing force, as shown in FIG. That is, the roller unit 32 presses the upper surface of the abutting portion TW with a predetermined pressing force in a state where the spindle unit 10 is lowered to the predetermined lowering position and the arm 31 is held in the pressing posture S1, and the abutting portion The TW is pressed against the back washer Z so as not to be misaligned. The pressing force of the roller member 32 can be adjusted by positioning bolts 33c (see FIGS. 1A and 1B) of the mounting base 33. In addition, the roller member 32 may have a roller width L that is smaller than the diameter of the shoulder portion of the rotary tool 20.

また、アーム31には、下アーム31Bのローラ部材32の近傍部位に、エアーノズル37が設けられており、このエアーノズル37は、ローラ部材32の進行方向前方における突合部TWに向けて空気を吐出するように構成されている。なお、エアーノズル37には、エアーチューブ37aを通じて図示しない供給源からエアーが供給されるようになっており、エアーチューブ37aは、アーム31の側方に沿わせて配索されている。なお、エアーチューブ37aは、アーム31の内側に沿わせて配索してもよい。   The arm 31 is provided with an air nozzle 37 in the vicinity of the roller member 32 of the lower arm 31B. The air nozzle 37 discharges air toward the abutting portion TW in the forward direction of the roller member 32 in the traveling direction. It is comprised so that it may discharge. The air nozzle 37 is supplied with air from a supply source (not shown) through the air tube 37 a, and the air tube 37 a is routed along the side of the arm 31. The air tube 37a may be routed along the inside of the arm 31.

次に、本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置に係る摩擦攪拌接合時の作用について説明する。
図4(a)に示すように、主軸ユニット10が上昇位置にある状態では、ローラ部材32が金属部材Wの上方に位置して金属部材Wに非当接状態となっているので、アーム31の下アーム31Bは、自重により他方の下限R2(図2参照)に位置して、押圧手段30が、退避姿勢S2となる。
Next, the effect | action at the time of the friction stir welding which concerns on the friction stir welding apparatus which concerns on this embodiment is demonstrated.
As shown in FIG. 4A, in the state where the spindle unit 10 is in the raised position, the roller member 32 is positioned above the metal member W and is not in contact with the metal member W. The lower arm 31B is positioned at the other lower limit R2 (see FIG. 2) by its own weight, and the pressing means 30 assumes the retracted posture S2.

このような上昇位置から、摩擦攪拌接合を行うために、主軸ユニット10を下降位置へ向けて下降させると、図4(b)に示すように、ローラ部材32が金属部材Wの上面、すなわち、突合部TWの上面に当接し、下アーム31Bは、金属部材Wに当接しつつ上限R1へ向けて回動(旋回)する。そして、これに連動して、ローラ部材32が回転ツール20に向けて移動する。   When the spindle unit 10 is lowered toward the lowered position in order to perform friction stir welding from such an elevated position, as shown in FIG. 4B, the roller member 32 is positioned on the upper surface of the metal member W, that is, The lower arm 31B abuts on the upper surface of the abutting portion TW and rotates (turns) toward the upper limit R1 while abutting on the metal member W. In conjunction with this, the roller member 32 moves toward the rotary tool 20.

この状態からさらに主軸ユニット10が下降位置(摩擦攪拌接合を行う位置)に向けて下降すると、下アーム31Bが、金属部材Wに当接しつつ上限R1へ向けてさらに回動(旋回)し、回転ツール20の摩擦攪拌部24にローラ部材32が近づけられる。   When the spindle unit 10 further descends from this state toward the lowered position (position where friction stir welding is performed), the lower arm 31B further rotates (turns) toward the upper limit R1 while contacting the metal member W, and rotates. The roller member 32 is brought close to the friction stirrer 24 of the tool 20.

そして、図4(c)に示すように、主軸ユニット10が下降位置に下降して停止された状態で、回転ツール20の摩擦攪拌部24の攪拌ピン24bが突合部TWの接合開始位置に挿入(圧入)され、摩擦攪拌接合が開始される。このとき、主軸ユニット10が下降位置に下降して停止された状態において、押圧手段30は押圧姿勢S1に保持された状態となり、ローラ部材32が、摩擦攪拌部24に一番近づいた状態(近傍位置)に配置されることとなる。これによって、ローラ部材32が摩擦攪拌部24の近傍位置において突合部TWの上面を好適に押圧した状態で摩擦攪拌部24による摩擦攪拌接合が行われる。   Then, as shown in FIG. 4C, the stirring pin 24b of the friction stirrer 24 of the rotary tool 20 is inserted into the joining start position of the abutting part TW with the main spindle unit 10 lowered to the lowered position and stopped. (Press-fit) and friction stir welding is started. At this time, in a state where the spindle unit 10 is lowered to the lowered position and stopped, the pressing means 30 is held in the pressing posture S1, and the roller member 32 is closest to the friction stirrer 24 (the vicinity). Position). Thus, the friction stir welding by the friction stirrer 24 is performed in a state where the roller member 32 suitably presses the upper surface of the abutting part TW at a position near the friction stirrer 24.

なお、金属部材Wは、回転ツール20の進行方向(前方向)に向けて下り傾斜状に配置された例を示したが、これに限られることはなく、略水平状態にして配置してもよい。   In addition, although the metal member W showed the example arrange | positioned in the downward inclination shape toward the advancing direction (front direction) of the rotary tool 20, it is not restricted to this, Even if arrange | positioned in a substantially horizontal state Good.

次に、回転ツール20を手動により交換する際の手順について説明する。
はじめに、図5(a)に示すように、主軸ユニット10を上昇位置に上昇させて、押圧手段30を退避姿勢S2に保持する。押圧手段30が退避姿勢S2に保持された状態では、摩擦攪拌部24の近傍位置(前記した空間部K)から離間する位置にローラ部材32が退避して、回転ツール20の下方領域の外側へ下アーム31Bやローラ部材32が移動される状態となるので、主軸ユニット10の下方には空いたスペースが形成されるようになり、図5(b)に示すように、回転ツール20を交換する際には、回転ツール20を主軸ユニット10から取り外して、そのまま下方へ引き抜くことができる。
Next, a procedure for manually exchanging the rotary tool 20 will be described.
First, as shown in FIG. 5A, the spindle unit 10 is raised to the raised position, and the pressing means 30 is held in the retracted posture S2. In a state where the pressing means 30 is held in the retracted posture S2, the roller member 32 is retracted to a position away from the position near the friction stirrer 24 (the space K described above), and outside the lower region of the rotary tool 20. Since the lower arm 31B and the roller member 32 are moved, an empty space is formed below the spindle unit 10, and the rotary tool 20 is replaced as shown in FIG. In this case, the rotary tool 20 can be removed from the spindle unit 10 and pulled down as it is.

その後、主軸ユニット10の下方の空いたスペースを利用して、図5(c)に示すように、例えば、バリ取り用の回転ツール20’を下方から主軸ユニット10に挿入して装着する。これによって、図5(d)に示すように、接合用の回転ツール20からバリ取り用の回転ツール20’に交換することができる。
以上のような一連の手順による交換は、押圧手段30を退避姿勢S2に保持した状態で行うことができるので、アーム31の下アーム31Bやローラ部材32が回転ツール20等の着脱時に干渉して障害物となることがない。したがって、交換作業をスムーズかつ円滑に行うことができるようになる。
Then, using the empty space below the spindle unit 10, as shown in FIG. 5C, for example, a deburring rotary tool 20 ′ is inserted into the spindle unit 10 from below and attached. As a result, as shown in FIG. 5D, the joining rotary tool 20 can be replaced with a deburring rotary tool 20 ′.
Since the replacement by the series of procedures as described above can be performed with the pressing means 30 held in the retracted posture S2, the lower arm 31B of the arm 31 and the roller member 32 interfere with each other when the rotary tool 20 or the like is attached or detached. There will be no obstacles. Accordingly, the replacement work can be performed smoothly and smoothly.

このように、押圧手段30を退避姿勢S2に保持した状態で回転ツール20を交換することができるので、次に図6を用いて説明するような回転ツール20の自動交換装置(ツールチェンジャー)50を用いて、回転ツール20を自動で交換するように構成することも可能である。
ここで、自動交換装置50は、図6各図に示すように、回転ツール20,20’等の各種ツールを、主軸ユニット10に対して着脱して交換するための装置であり、各種ツールを支持する複数の支持部材51が回転移動可能に設けられている。
また、主軸ユニット10は、このような自動交換装置50側へ移動可能に、かつ、昇降可能に構成されている。
Thus, since the rotary tool 20 can be exchanged while the pressing means 30 is held in the retracted posture S2, an automatic changer (tool changer) 50 for the rotary tool 20 as described below with reference to FIG. It is also possible to configure so that the rotary tool 20 is automatically replaced by using.
Here, as shown in FIGS. 6A and 6B, the automatic changer 50 is a device for attaching and detaching various tools such as the rotary tools 20 and 20 ′ to and from the spindle unit 10, and the various tools. A plurality of support members 51 to be supported are rotatably provided.
Further, the spindle unit 10 is configured to be movable to such an automatic changer 50 and to be movable up and down.

はじめに、自動交換装置50に対応する所定位置に主軸ユニット10を上昇させ、その後、図6(a)に示すように、主軸ユニット10を自動交換装置50側へ水平移動させる。ここで、所定位置に主軸ユニット10が上昇した状態で、押圧手段30が退避姿勢S2となるように設定されており、また、自動交換装置50の支持部材51に対応する高さに、主軸ユニット10に保持された回転ツール20の把持部22が位置するように予め位置合わせが行われている。   First, the spindle unit 10 is raised to a predetermined position corresponding to the automatic changer 50, and then the spindle unit 10 is horizontally moved to the automatic changer 50 side as shown in FIG. Here, the spindle unit 10 is set so as to be in the retracted posture S2 in a state where the spindle unit 10 is raised to a predetermined position, and the spindle unit is set to a height corresponding to the support member 51 of the automatic changer 50. Positioning is performed in advance so that the gripping portion 22 of the rotary tool 20 held by 10 is positioned.

したがって、主軸ユニット10が自動交換装置50側へ水平移動されると、回転ツール20の把持部22に自動交換装置50の支持部材51が係合し、支持部材51に回転ツール20が支持される状態となる。   Therefore, when the spindle unit 10 is horizontally moved to the automatic changer 50 side, the support member 51 of the automatic changer 50 is engaged with the grip portion 22 of the rotary tool 20, and the rotary tool 20 is supported by the support member 51. It becomes a state.

次に、主軸ユニット10の図示しないチャック機構が解除され、図6(b)に示すように、主軸ユニット10が上昇移動される。そうすると、主軸ユニット10から回転ツール20が取り外され、これが支持部材51に受け渡されて支持される。その後、主軸ユニット10が自動交換装置50から離れる側に水平移動され、自動交換装置50の回転動作に干渉しない位置に主軸ユニット10が退避する。   Next, a chuck mechanism (not shown) of the spindle unit 10 is released, and the spindle unit 10 is moved upward as shown in FIG. Then, the rotary tool 20 is removed from the main spindle unit 10, and is transferred to and supported by the support member 51. Thereafter, the spindle unit 10 is moved horizontally to the side away from the automatic exchange device 50, and the spindle unit 10 is retracted to a position where it does not interfere with the rotation operation of the automatic exchange device 50.

そして、図6(c)に示すように、自動交換装置50が所定量回転され、取り外された回転ツール20が回転方向下流側に移動されるとともに、回転方向上流側から次に装着する回転ツール20’が交換時の所定位置(主軸ユニット10が待機する側)に移動される。   Then, as shown in FIG. 6C, the automatic changer 50 is rotated by a predetermined amount, and the removed rotary tool 20 is moved to the downstream side in the rotational direction, and the rotary tool to be mounted next from the upstream side in the rotational direction. 20 'is moved to a predetermined position at the time of replacement (side on which the spindle unit 10 stands by).

その後、図6(d)に示すように、主軸ユニット10が上昇した状態を維持しつつ、自動交換装置50側へ水平移動され、その後、回転ツール20’を保持する位置まで下降移動される。この状態で図示しないチャック機構が作動され、主軸ユニット10に回転ツール20’が装着される。
回転ツール20’の装着後、主軸ユニット10は、自動交換装置50から離れる側へ再び水平移動され、これによって、自動交換装置50の支持部材51と回転ツール20’との係合が解除されて、主軸ユニット10に交換後の回転ツール20’が保持されることとなる。
その後、主軸ユニット10がバリ取り加工時の所定位置に移動されて、回転ツール20’による所望のバリ取り加工が行われる。
Thereafter, as shown in FIG. 6D, the spindle unit 10 is moved horizontally to the automatic changer 50 side while maintaining the raised state, and then moved downward to a position where the rotary tool 20 ′ is held. In this state, a chuck mechanism (not shown) is operated, and the rotary tool 20 ′ is mounted on the spindle unit 10.
After the rotary tool 20 ′ is mounted, the spindle unit 10 is horizontally moved again to the side away from the automatic changer 50, whereby the engagement between the support member 51 of the automatic changer 50 and the rotary tool 20 ′ is released. The rotating tool 20 ′ after replacement is held on the spindle unit 10.
Thereafter, the spindle unit 10 is moved to a predetermined position during the deburring process, and a desired deburring process is performed by the rotary tool 20 ′.

以上のように、自動交換装置50を用いることによって、回転ツール20から回転ツール20’へツールを自動で交換することが可能となる。   As described above, by using the automatic changer 50, the tool can be automatically changed from the rotary tool 20 to the rotary tool 20 '.

なお、図7(a)(b)に示すように、主軸ユニット10には、油配管Hが取り付けられており、この油配管Hは、回転ツール20を着脱する側において当該回転ツール20の着脱に非干渉となる部位にて主軸ユニット10に連結されている。この例では、自動交換装置50の支持部材51に対しても油配管Hが非干渉となるように、支持部材51側へ油配管Hが突出しないように配設されている。   As shown in FIGS. 7A and 7B, an oil pipe H is attached to the spindle unit 10, and this oil pipe H is attached to and detached from the rotary tool 20 on the side where the rotary tool 20 is attached and detached. Are connected to the spindle unit 10 at a portion where no interference occurs. In this example, the oil pipe H is disposed so as not to protrude toward the support member 51 so that the oil pipe H does not interfere with the support member 51 of the automatic changer 50.

また、自動交換装置50の支持部材51は、装置の固定側へ2本の固定ボルト52で固定されるようになっているが、この例では、固定ボルト52が締め付けられた状態で、固定ボルト52の頭部が支持部材51に形成された孔内に埋設されるようになっている。
これによって、固定ボルト52が主軸ユニット10に干渉することを好適に回避することができる。
Further, the support member 51 of the automatic changer 50 is fixed to the fixing side of the apparatus with two fixing bolts 52. In this example, the fixing bolt 52 is tightened and the fixing bolt 52 is tightened. The head 52 is embedded in a hole formed in the support member 51.
Thereby, it is possible to suitably avoid the fixing bolt 52 from interfering with the spindle unit 10.

以上説明した本実施形態の摩擦攪拌接合装置によれば、押圧手段30は、摩擦攪拌部24の近傍位置における、回転ツール20の着脱時に干渉する領域(空間部K)にローラ部材32が進入して、突合部TWの上面を押圧し得る押圧姿勢S1と、回転ツール20から離間して干渉する領域の外側にローラ部材32が退避し、主軸ユニット10に対する回転ツール20の着脱を可能にする退避姿勢S2と、の間で姿勢変更可能に構成されているので、例えば、接合用の回転ツール20を用いて摩擦攪拌接合を行う場合には、押圧手段30を押圧姿勢S1にして、摩擦攪拌部24の近傍位置にローラ部材32を配置させることができ、これにより、摩擦攪拌部24の近傍位置において、突合部TWの上面をローラ部材32で押圧することができる。したがって、高品質な金属部材W同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   According to the friction stir welding apparatus of the present embodiment described above, the pressing member 30 is configured such that the roller member 32 enters the region (space K) that interferes when the rotary tool 20 is attached / detached in the vicinity of the friction stirrer 24. Thus, the pressing posture S1 that can press the upper surface of the abutting portion TW, and the retreat enabling the detachment of the rotary tool 20 to and from the spindle unit 10 by retreating the roller member 32 outside the area that is separated from the rotary tool 20 and interferes. Since the posture can be changed between the posture S2 and, for example, when the friction stir welding is performed using the rotating tool 20 for joining, the pressing means 30 is set to the pressing posture S1, and the friction stirrer The roller member 32 can be disposed in the vicinity of 24, whereby the upper surface of the abutting portion TW can be pressed by the roller member 32 in the vicinity of the friction stirrer 24.Therefore, friction stir welding between the high-quality metal members W can be performed.

また、回転ツール20の交換時には、押圧手段30を退避姿勢S2にして、干渉する領域の外側にローラ部材32を退避させることにより、回転ツール20の下方には、空間部Kを含む交換のための広い空間が形成されるようになり、これによって、回転ツール20の着脱をローラ部材32等に干渉することなく好適に行うことができる。したがって、回転ツール20の交換が行い易い。   Further, when the rotary tool 20 is replaced, the pressing means 30 is set in the retracted posture S2, and the roller member 32 is retracted outside the interfering area, so that the space tool K is included below the rotary tool 20 for replacement. Thus, the rotation tool 20 can be suitably attached and detached without interfering with the roller member 32 and the like. Therefore, it is easy to replace the rotary tool 20.

また、押圧手段30を退避姿勢S2にすることによって、回転ツール20の下方には交換のための広い空間が形成されるようになるので、この空間に、回転ツール20を自動で交換することが可能な自動交換装置50の支持部材51をローラ部材32に干渉させることなく進入させることができるようになり、回転ツール20を自動で交換することができる。これにより、手動で回転ツール20を交換するときに比べて交換時間の短縮を図ることができ、製品の生産効率が向上されて製造コストを低減することができる。   In addition, by setting the pressing means 30 to the retracted position S2, a wide space for replacement is formed below the rotary tool 20, so that the rotary tool 20 can be automatically replaced in this space. The support member 51 of the possible automatic changer 50 can be entered without interfering with the roller member 32, and the rotary tool 20 can be changed automatically. Thereby, compared with the case where the rotary tool 20 is replaced | exchanged manually, shortening of replacement | exchange time can be aimed at, the production efficiency of a product can be improved, and manufacturing cost can be reduced.

また、主軸ユニット10を所定の上昇位置に上昇させることによって押圧手段30が退避姿勢S2となり、主軸ユニット10を所定の下降位置に下降させることによって押圧手段30が押圧姿勢S1となるので、主軸ユニット10を昇降させるという動作に連動させて、押圧手段30の姿勢変更を容易にしかも自動的に行うことができる。したがって、姿勢変更のための機構が簡略化され、構成が簡単になる。このことは、重量の低減やコストの低減に寄与する。   Further, since the pressing unit 30 is in the retracted posture S2 by raising the spindle unit 10 to the predetermined raised position, and the pressing unit 30 is in the pressing posture S1 by lowering the spindle unit 10 to the predetermined lowered position, the spindle unit The posture of the pressing means 30 can be changed easily and automatically in conjunction with the operation of raising and lowering 10. Accordingly, the mechanism for changing the posture is simplified and the configuration is simplified. This contributes to weight reduction and cost reduction.

また、アーム31を回動可能に設けるという簡単な構成によって押圧手段30の姿勢変更を容易に実現することができ、しかも、上限R1,下限R2に下アーム31Bを回動させることで、押圧手段30を押圧姿勢S1または退避姿勢S2とすることができるので、姿勢変更が容易であるという利点が得られる。   Further, the posture of the pressing means 30 can be easily changed by a simple configuration in which the arm 31 is rotatably provided, and the pressing means can be rotated by rotating the lower arm 31B to the upper limit R1 and the lower limit R2. Since 30 can be set to the pressing posture S1 or the retracting posture S2, an advantage that the posture can be easily changed is obtained.

また、下アーム31Bは、自重により回動して、アーム31が押圧姿勢S1から退避姿勢S2へ姿勢変更するので、姿勢変更のための特別な機構等を別途設けることなく、下アーム31Bの自重を利用したシンプルな構成で、押圧姿勢S1から退避姿勢S2への姿勢変更が可能となる。   Further, since the lower arm 31B rotates by its own weight and the arm 31 changes its posture from the pressing posture S1 to the retracted posture S2, the lower arm 31B has its own weight without providing a special mechanism for changing the posture. It is possible to change the posture from the pressing posture S1 to the retracting posture S2 with a simple configuration using the.

また、主軸ユニット10が下降する過程において、自重により、金属部材Wにローラ部材32が当接しつつ移動方向前方側(下限R2)から上限R1へ下アーム31Bを移動させることができ、退避姿勢S2から押圧姿勢S1への姿勢変更をスムーズに行うことができる。
また、主軸ユニット10が上昇する過程において、自重により、金属部材Wにローラ部材32が当接しつつ上限R1から下限R2へ下アーム31Bを移動させることができるようになり、押圧姿勢S1から退避姿勢S2への姿勢変更をスムーズに行うことができる。
Further, in the process of lowering the spindle unit 10, the lower arm 31B can be moved from the front side in the movement direction (lower limit R2) to the upper limit R1 while the roller member 32 is in contact with the metal member W due to its own weight, and the retracted posture S2 The posture can be smoothly changed from the pressure posture to the pressing posture S1.
Further, in the process in which the spindle unit 10 is raised, the lower arm 31B can be moved from the upper limit R1 to the lower limit R2 while the roller member 32 is in contact with the metal member W by its own weight, and the retracted attitude from the pressing attitude S1. The posture change to S2 can be performed smoothly.

また、退避姿勢S2において、下アーム31Bは、回転ツール20にローラ部材32が近づく方向に鉛直軸から傾斜しているので、退避姿勢S2から押圧姿勢S1への姿勢変更をスムーズに行うことができる。
つまり、主軸ユニット10が下降する過程において金属要素Wにローラ部材32が当接すると、下アーム31Bは、傾斜した状態からさらに傾斜して回転ツール20に近づく方向に回動することとなり、主軸ユニット10の下降に伴う押圧手段30の姿勢変更をスムーズかつ容易に行うことができる。
Further, in the retracted posture S2, the lower arm 31B is inclined from the vertical axis in the direction in which the roller member 32 approaches the rotary tool 20, so that the posture change from the retracted posture S2 to the pressing posture S1 can be performed smoothly. .
That is, when the roller member 32 comes into contact with the metal element W in the process of lowering the spindle unit 10, the lower arm 31 </ b> B further tilts from the tilted state and rotates in a direction approaching the rotary tool 20. The posture of the pressing means 30 can be changed smoothly and easily along with the lowering of the pressure 10.

第1,第2のストッパ36a,36cによって、押圧姿勢S1または退避姿勢S2に好適に保持することができるので、高品質な金属部材W同士の摩擦攪拌接合を行うことができるとともに、回転ツール20の交換を容易に、しかも確実に行うことができる。   Since the first and second stoppers 36a and 36c can be suitably held in the pressing posture S1 or the retracting posture S2, high-quality metal members W can be friction-stir joined and the rotary tool 20 can be used. Can be exchanged easily and reliably.

また、主軸ユニット10に取り付けられる油配管Hが、主軸ユニット10における回転ツール20を着脱する側において回転ツール20の着脱に非干渉となる部位にて連結されているので、回転ツール20の着脱に際してこれが邪魔にならず、回転ツール20の交換作業に支障を来たすことがない。また、油配管Hは、回転ツール20を着脱する側に連結されているので、自動交換装置50が設置される側に、油配管Hが突出配置されるの等の不具合を回避することができ、自動交換装置50に対応して自動で回転ツール20を交換可能にした摩擦攪拌接合装置が得られる。   In addition, since the oil pipe H attached to the spindle unit 10 is connected at a portion that does not interfere with the attachment / detachment of the rotary tool 20 on the side of the spindle unit 10 where the rotary tool 20 is attached / detached, This does not get in the way and does not hinder the replacement work of the rotary tool 20. Further, since the oil pipe H is connected to the side on which the rotary tool 20 is attached / detached, problems such as the oil pipe H protruding and arranged on the side where the automatic changer 50 is installed can be avoided. Thus, a friction stir welding apparatus in which the rotary tool 20 can be automatically replaced corresponding to the automatic exchange apparatus 50 is obtained.

また、ローラ部材32の近傍部位にエアーノズル37が設けられているので、ローラ部材32の進行方向前方における突合部TWに、仮に、塵埃や切粉が存在していてもこれらをエアーノズル37から吐出される空気によって吹き飛ばすことができ、ローラ部材32が切粉等を踏むのを好適に防止することができる。したがって、高品質な金属部材W同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   Further, since the air nozzle 37 is provided in the vicinity of the roller member 32, even if dust or chips exist at the abutting portion TW in the forward direction of the roller member 32, these are removed from the air nozzle 37. It can be blown away by the discharged air, and the roller member 32 can be suitably prevented from stepping on chips and the like. Therefore, friction stir welding between the high-quality metal members W can be performed.

また、ローラ部材32は、そのローラ幅Lが摩擦攪拌部24のショルダ部24aの径よりも小さくされている場合には、摩擦攪拌接合時に突合部TWの上面に形成され易いバリの間隔よりも、ローラ幅Lが狭くなるので、バリ取り時にローラ部材32がバリを踏むのを好適に防止することができる。したがって、高品質な金属部材W同士の摩擦攪拌接合を行うことができる。   Further, when the roller width L of the roller member 32 is smaller than the diameter of the shoulder portion 24a of the friction stirrer 24, the roller member 32 is larger than the burr interval that is easily formed on the upper surface of the abutting part TW at the time of friction stir welding. Since the roller width L becomes narrow, it is possible to suitably prevent the roller member 32 from stepping on the burr at the time of deburring. Therefore, friction stir welding between the high-quality metal members W can be performed.

なお、図8(a)に示すように、断面中空形状とされた押出形材からなる金属部材W1同士の接合においても、突合部TWの上面における摩擦攪拌部24(不図示)の近傍位置をローラ部材32で好適に押圧することができる。したがって、このような金属部材W1同士の接合においても、高品質の摩擦攪拌接合を実現することができる。
また、図8(b)に示すような押出形材からなる金属部材W2同士の接合においても、突合部TWの上面における摩擦攪拌部24(不図示)の近傍位置をローラ部材32で好適に押圧することができる。したがって、このような金属部材W2同士の接合においても、高品質の摩擦攪拌接合を実現することができる。なお、この例では、突合部TWの下部に裏座金Zを介して冷却ユニット60が配置されている。冷却ユニット60は、ケーシング61とこのケーシング61内に収容された熱伝導部62と、この熱伝導部62の内部に配索された冷却配管63とを備えて構成され、冷却配管63内を通過する冷媒の作用によって熱伝導部62が冷却されることで、裏座金Zが冷却されるように構成されている。
Note that, as shown in FIG. 8A, also in the joining of the metal members W1 made of extruded sections having a hollow cross section, the position near the friction stirrer 24 (not shown) on the upper surface of the abutting part TW is set. The roller member 32 can be suitably pressed. Therefore, high-quality friction stir welding can be realized also in the joining of the metal members W1.
Further, also in the joining of the metal members W2 made of extruded shapes as shown in FIG. 8B, the position near the friction stirrer 24 (not shown) on the upper surface of the abutting part TW is suitably pressed by the roller member 32. can do. Therefore, high-quality friction stir welding can be realized also in the joining of such metal members W2. In this example, the cooling unit 60 is disposed below the abutting portion TW via the back washer Z. The cooling unit 60 includes a casing 61, a heat conducting part 62 accommodated in the casing 61, and a cooling pipe 63 routed inside the heat conducting part 62, and passes through the cooling pipe 63. The back washer Z is cooled by cooling the heat conducting portion 62 by the action of the refrigerant.

9(a)(b)に参考例を示す。同図に示すように、この参考例では、上アーム31A’の鉛直軸O3を中心としてこの鉛直軸O3周りに下アーム31B’が水平方向に回動するように構成されている。この場合には、図9(b)に示すように、下アーム31B’が折曲部分を含んだ折れ曲がり形状とされており、回転ツール20の側方に下アーム31B’が回動してきて、ローラ部材32が突合部TWを押圧する位置に配置される状態が押圧姿勢S1’であり、図9(a)(b)に二点鎖線で示すように、下アーム31B’が回転ツール20から離間する水平方向に回動して、回転ツール20が着脱可能となる位置に配置される状態が退避姿勢S2’である。
なお、下アーム31B’の水平方向への回動は、手動による直接の操作によって行ってもよいし、図示しない回転駆動機構等を用いて自動的に行ってもよい。また、押圧姿勢S1’および退避姿勢S2’に保持するための手段としては、主軸ユニット10の取付ベース33に、下アーム31B’の軸部31b’に係合して下アーム31B’の水平方向の回動を規制する図示しない係合保持手段を設けること等が挙げられる。
Reference examples are shown in FIGS . As shown in the figure , in this reference example, the lower arm 31B ′ is configured to rotate horizontally around the vertical axis O3 about the vertical axis O3 of the upper arm 31A ′. In this case, as shown in FIG. 9B, the lower arm 31B ′ has a bent shape including a bent portion, and the lower arm 31B ′ rotates to the side of the rotary tool 20, A state in which the roller member 32 is disposed at a position where the roller member 32 is pressed against the abutting portion TW is a pressing posture S1 ′, and the lower arm 31B ′ is moved from the rotary tool 20 as indicated by a two-dot chain line in FIGS. The retreat posture S2 ′ is a state in which the rotary tool 20 is disposed in a position where the rotary tool 20 can be attached / detached by rotating in the separating horizontal direction.
Note that the horizontal rotation of the lower arm 31B ′ may be performed by a direct manual operation, or may be automatically performed using a rotation drive mechanism or the like (not shown). Further, as means for holding the pressing posture S1 ′ and the retracting posture S2 ′, the horizontal direction of the lower arm 31B ′ is engaged with the mounting base 33 of the spindle unit 10 and the shaft portion 31b ′ of the lower arm 31B ′. For example, it is possible to provide an engagement holding means (not shown) that restricts the rotation of the rotation.

本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の要部を示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the principal part of the friction stir welding apparatus which concerns on this embodiment, (a) is a front view, (b) is a side view. 本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置に使用される押圧手段の説明図である。It is explanatory drawing of the press means used for the friction stir welding apparatus which concerns on this embodiment. (a)は押圧手段が押圧姿勢にあるときのアームの連結部分の様子を示す拡大側面図、(b)は押圧手段が退避姿勢にあるときのアームの連結部分の様子を示す拡大側面図、(c)は押圧手段のローラ部材を示す正面図である。(A) is an enlarged side view showing the state of the connecting portion of the arm when the pressing means is in the pressing posture, (b) is an enlarged side view showing the state of the connecting portion of the arm when the pressing means is in the retracted posture, (C) is a front view which shows the roller member of a press means. (a)〜(c)は押圧手段の作用説明図である。(A)-(c) is an effect | action explanatory drawing of a press means. (a)〜(d)は回転ツールを交換する際の手順を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the procedure at the time of replacing | exchanging a rotary tool. (a)〜(d)はツール自動交換装置を用いた回転ツールの交換を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows replacement | exchange of the rotary tool using a tool automatic change apparatus. ツール自動交換装置を用いた回転ツールの交換時における、ホルダとハンドとの関係を示す図であり、(a)は模式側面図、(b)は模式底面図である。It is a figure which shows the relationship between a holder and a hand at the time of replacement | exchange of the rotary tool using a tool automatic change apparatus, (a) is a model side view, (b) is a model bottom view. (a)はホーロー型の形材を摩擦攪拌接合する際の様子を示した模式正面図(一部断面)、(b)は冷却装置による冷却を行いながら摩擦攪拌接合する際の様子を示した模式正面図(一部断面)である。(A) is a schematic front view (partial cross-section) showing the state of friction stir welding of enamel-type profiles, and (b) shows the state of friction stir welding while cooling by a cooling device. It is a model front view (partial cross section). 参考例に係る摩擦攪拌接合装置の要部を示す図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。It is a figure which shows the principal part of the friction stir welding apparatus which concerns on a reference example, (a) is a front view, (b) is a side view.

符号の説明Explanation of symbols

10 主軸ユニット
20 回転ツール
20’ 回転ツール
24 摩擦攪拌部
24a ショルダ部
24b 攪拌ピン
30 押圧手段
31 アーム
31A 上アーム
31B 下アーム
32 ローラ部材
36a 第1のストッパ
36b 当接部
36c 第2のストッパ
36d 当接部
37 エアーノズル
50 自動交換装置
51 支持部材
K 空間部
R1,R2 上限,下限
S1 押圧姿勢
S2 退避姿勢
TW 突合部
W 金属部材
Z 裏座金
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Main shaft unit 20 Rotating tool 20 'Rotating tool 24 Friction stirring part 24a Shoulder part 24b Stirring pin 30 Pressing means 31 Arm 31A Upper arm 31B Lower arm 32 Roller member 36a First stopper 36b Contact part 36c Second stopper 36d Contact 37 Air nozzle 50 Automatic changer 51 Support member K Space R1, R2 Upper and lower limits S1 Pressing posture S2 Retreating posture TW Abutting portion W Metal member Z Back washer

Claims (8)

金属要素同士の突合部に沿って回転ツールを移動させることで、前記金属要素同士を接合する摩擦攪拌接合装置であって、
前記回転ツールを着脱可能に支持するとともに前記金属要素に対して昇降可能に構成された主軸ユニットと、
前記主軸ユニットに吊設されたアーム、およびこのアームの下端部に設けられたローラ部材を含み、前記回転ツールの移動方向前方において前記突合部の上面を前記ローラ部材で押圧可能な押圧手段と、を備え、
前記押圧手段は、
前記突合部の上面を押圧し得る押圧姿勢と、
少なくとも前記ローラ部材が前記回転ツールから離間する退避姿勢と、の間で姿勢変更可能に構成されており、
前記アームは、前記主軸ユニットに取り付けられる上アームと、この上アームの下部に回動可能に支持された下アームとを含んで構成され、前記上アームに対して前記下アームが回動することで、前記押圧姿勢または前記退避姿勢となり、
前記退避姿勢において、前記下アームは、前記回転ツールに前記ローラ部材が近づく方向に鉛直軸から傾斜しており、
前記アームは、その自重により前記押圧姿勢から前記退避姿勢へ前記下アームが回動されて姿勢変更することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
A friction stir welding apparatus that joins the metal elements by moving a rotating tool along the abutting portion between the metal elements,
A spindle unit configured to removably support the rotary tool and to be movable up and down with respect to the metal element;
A pressing means that includes an arm suspended from the spindle unit and a roller member provided at a lower end portion of the arm, and is capable of pressing the upper surface of the abutting portion with the roller member in front of the moving direction of the rotary tool; With
The pressing means is
A pressing posture capable of pressing the upper surface of the abutting portion; and
At least the roller member is configured to be able to change its posture between a retracted posture away from the rotary tool ,
The arm includes an upper arm attached to the spindle unit and a lower arm rotatably supported by a lower portion of the upper arm, and the lower arm rotates with respect to the upper arm. In the pressing posture or the retracting posture,
In the retracted posture, the lower arm is inclined from a vertical axis in a direction in which the roller member approaches the rotating tool ,
The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the arm changes its posture by rotating the lower arm from the pressing posture to the retracted posture by its own weight.
前記押圧手段は、前記主軸ユニットが所定の上昇位置にあるときに前記退避姿勢となるとともに、前記主軸ユニットが所定の下降位置にあるときに前記押圧姿勢となることを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合装置。   2. The pressing device according to claim 1, wherein the pressing unit is in the retracted posture when the spindle unit is in a predetermined raised position, and is in the pressing posture when the spindle unit is in a predetermined lowered position. The friction stir welding apparatus as described. 前記押圧手段は、前記主軸ユニットが前記上昇位置から前記下降位置に下降する過程で、前記ローラ部材が前記金属要素に当接しつつ前記回転ツールに向けて移動することで前記退避姿勢から前記押圧姿勢に姿勢変更し、前記主軸ユニットが前記下降位置から前記上昇位置に上昇する過程で、前記ローラ部材が前記金属要素に当接しつつ前記回転ツールから離間するように移動することで前記押圧姿勢から前記退避姿勢に姿勢変更することを特徴とする請求項2に記載の摩擦攪拌接合装置。   The pressing means moves from the retracted position to the pressing position by moving the roller member toward the rotating tool while being in contact with the metal element in a process in which the spindle unit is lowered from the raised position to the lowered position. In the process of changing the posture to the main shaft unit from the lowered position to the raised position, the roller member moves away from the rotating tool while being in contact with the metal element, thereby moving the pressure member from the pressing posture. The friction stir welding apparatus according to claim 2, wherein the posture is changed to a retracted posture. 前記押圧手段は、前記押圧姿勢を保持しつつ前記回転ツールの移動に伴って前記突合部に沿って移動することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合装置。   4. The friction stirrer according to claim 1, wherein the pressing unit moves along the abutting portion as the rotary tool moves while maintaining the pressing posture. 5. Joining device. 前記上アームと前記下アームとの間には、前記下アームが前記退避姿勢から前記押圧姿勢を越えて必要以上に回動することを規制する第1のストッパが設けられていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合装置。 Between the upper arm and the lower arm, there is provided a first stopper that restricts the lower arm from rotating beyond the retraction posture beyond the pressing posture more than necessary. The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 4 . 前記上アームと前記下アームとの間には、前記下アームが前記押圧姿勢から前記退避姿勢を越えて必要以上に回動することを規制する第2のストッパが設けられていることを特徴とする請求項5に記載の摩擦攪拌接合装置。 Between the upper arm and the lower arm, there is provided a second stopper for restricting the lower arm from rotating beyond the pressing posture beyond the retracted posture more than necessary. The friction stir welding apparatus according to claim 5 . 前記ローラ部材の近傍部位には、エアーノズルが設けられており、前記エアーノズルは、前記ローラ部材の進行方向前方における前記突合部に向けて空気を吐出することを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合装置。 The air nozzle is provided in the site | part vicinity of the said roller member, The said air nozzle discharges air toward the said abutting part in the advancing direction front of the said roller member. The friction stir welding apparatus according to any one of items 6 . 前記ローラ部材は、そのローラ幅が前記摩擦攪拌部のショルダ部の径よりも小さくされていることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の摩擦攪拌接合装置。 The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein a roller width of the roller member is made smaller than a diameter of a shoulder portion of the friction stirrer.
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