JP5987398B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、ワークの摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合装置に関するものである。 The present invention relates to a friction stir welding apparatus used for workpiece friction stir welding.
摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌接合ツールに装備されたプローブ(棒状突起物、ピン)を、ワークの接合部に回転させながら押し付けてワーク内に没入させて、該ワークの接合部に摩擦熱を発生させて該接合部を軟化させると共に、上記プローブの回転力により、該プローブの周囲にワークの素材の塑性流動領域を形成させて撹拌混合して、複数のワークを一体に接合する手法である。 In friction stir welding, the probe (rod-like protrusion, pin) equipped on the friction stir welding tool is pressed against the workpiece joint while rotating and immersed in the workpiece, and friction heat is generated at the workpiece joint. In this method, the joint is softened and a plastic flow region of the workpiece material is formed around the probe by the rotational force of the probe, and agitated and mixed to integrally join a plurality of workpieces.
摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合ツールは、上記ワークの接合部に没入させるためのプローブの基端側に、該プローブよりも大径としてワークの接合部近傍の表面に接触させるためのショルダーを一体に設けた形式のものが主として用いられていた。 The friction stir welding tool used for friction stir welding is integrated with a shoulder for contacting the surface of the workpiece in the vicinity of the workpiece with a larger diameter than the probe on the proximal end side of the probe for immersing the workpiece in the joint. The type provided in was mainly used.
又、上記のような摩擦撹拌接合ツールの他の形式としては、プローブとショルダーを別体として、該ショルダーを、プローブの外周に軸心方向に移動可能(進退自在)に配置すると共に、該ショルダーとプローブを、該ショルダーをプローブの先端方向へ付勢する圧縮コイルばねの如き弾性体を介して連結した構成としたものが従来提案されている。かかる構成を備えた摩擦撹拌接合ツールによれば、接合終了時には、上記プローブと一緒に回転するショルダーをワークの表面に接触させた状態で、上記プローブを軸心方向に徐々に退出させて、該プローブの接合部への挿入深さを徐々に減少させるようにすることで、ワークの接合終端部に、凹部や孔を残存させないようにすることができるとされている(たとえば、特許文献1参照)。 As another type of the friction stir welding tool as described above, the probe and the shoulder are separated, and the shoulder is arranged on the outer periphery of the probe so as to be movable in the axial direction (movable forward and backward). In the related art, the probe and the probe are connected via an elastic body such as a compression coil spring that urges the shoulder toward the tip of the probe. According to the friction stir welding tool having such a configuration, at the end of joining, the probe is gradually withdrawn in the axial direction in a state where the shoulder rotating together with the probe is in contact with the surface of the workpiece, By gradually decreasing the insertion depth of the probe into the joint, it is possible to prevent a recess or a hole from remaining at the joint end of the workpiece (see, for example, Patent Document 1). ).
更に、プローブと、該プローブよりも大径のショルダーを備えた摩擦撹拌接合ツールにおいて、ショルダーを、ワークに対して回転しない固定式(不回転)のショルダーとする考えが従来提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 Further, in a friction stir welding tool having a probe and a shoulder having a diameter larger than that of the probe, there has been conventionally proposed an idea that the shoulder is a fixed (non-rotating) shoulder that does not rotate with respect to the workpiece (for example, , See Patent Document 2).
ところで、摩擦撹拌接合は、当初、ワークの接合部が平坦な場合に適用されていたが、近年、ワークのすみ肉の接合について摩擦撹拌接合を適用することが提案されてきている(たとえば、特許文献3参照)。 By the way, although friction stir welding was originally applied when the joint part of a workpiece | work was flat, applying friction stir welding about the joining of the fillet of a workpiece | work has been proposed in recent years (for example, patent) Reference 3).
ところが、特許文献2に示された固定式のショルダーを備えてなる形式の摩擦撹拌接合ツールは、上記プローブと固定式のショルダーが一緒に上下動するようにしてあると共に、上記プローブのワークに対する押し付けに伴って、上記固定式のショルダーがワークに対して押し付けられるようにしてある。
However, in the friction stir welding tool of the type having a fixed shoulder shown in
又、上記特許文献3に示されたワークのすみ肉の接合に摩擦撹拌接合を適用する手法は、プローブ(プローブ本体)と、該プローブの基端側の外周に配置した固定式(不回転)のショルダー(押さえブロック)とからなる摩擦撹拌接合ツールを用いるようにしてあり、この特許文献3に示された摩擦撹拌接合ツールにおいても、上記特許文献2に示されたものと同様に、上記プローブと固定式のショルダーが一緒に上下動するようにしてあると共に、上記プローブのワークに対する押し付けに伴って、上記ショルダーがワークに対して押し付けられる構成となっている。
Further, the technique of applying friction stir welding to the joining of the fillet of the workpiece shown in
そのために、上記特許文献2、3に示されたような従来の固定式のショルダーを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールでは、以下のような問題が生じる。
Therefore, in the friction stir welding tool of the type having a conventional fixed shoulder as shown in
すなわち、上記プローブをワークに没入させるのは、ワークの接合部で軟化させたワークの素材を撹拌するためであり、一方、上記固定式のショルダーをワークの表面に押し付けるのは、上記ワークの接合部でプローブによって撹拌される軟化したワークの素材が外にはみ出さないように該ワークの面を押して成形するためである。したがって、上記プローブをワークに対して押し付けることと、上記固定式のショルダーをワークに対して押し付けることでは、目的が全く異なり、それぞれの目的に応じた適正な押し圧は相違する。
しかし、上記特許文献2、3に示されたものでは、上記プローブの押し圧と、上記固定式のショルダーの押し圧の双方を共に適正に設定することは困難である。
That is, the probe is immersed in the workpiece in order to stir the material of the workpiece softened at the workpiece joint, while the fixed shoulder is pressed against the surface of the workpiece. This is because the surface of the workpiece is pressed and molded so that the material of the softened workpiece stirred by the probe does not protrude outside. Therefore, the purpose is completely different between pressing the probe against the workpiece and pressing the fixed shoulder against the workpiece, and the appropriate pressing pressure according to each purpose is different.
However, in the ones disclosed in
更に、上記特許文献2、3に示された摩擦撹拌接合ツールは、プローブと、上記固定式のショルダーとの高さ方向(プローブの軸心方向)の位置関係が不変であるため、ワークの摩擦撹拌接合の施工に必要な力(押し圧)と位置とのバランスをとる必要があり、施工裕度が小さくなってしまう。
Further, in the friction stir welding tool shown in
しかも、ワークの厚みの全体に亘って良好な摩擦撹拌接合を実施するためには、該ワークの厚みに応じて、該ワークに対して没入させるプローブの没入量(摩擦撹拌高さ)を変化させる必要がある。しかし、特許文献2、3に示された摩擦撹拌接合ツールは、上記したように、プローブと固定式のショルダーとの高さ方向の位置関係が不変であるため、1つの摩擦撹拌接合ツールで、プローブのワークに対する没入量を増減させる場合は、固定式のショルダーのワークに対する押し圧の大幅な増減を伴うようになる。そのため、厚みの異なるワークの摩擦撹拌接合を行うためには、それぞれのワークの厚みに応じた別の摩擦撹拌接合ツールを用意する必要が生じてしまう。
And in order to implement favorable friction stir welding over the whole thickness of the workpiece, the amount of immersion of the probe (friction stirring height) to be immersed in the workpiece is changed according to the thickness of the workpiece. There is a need. However, in the friction stir welding tool shown in
なお、特許文献1に示されたものは、ワークの接合終端部に凹部や孔を残存させないようにするという目的を達成するために、摩擦撹拌接合ツールのプローブをワークより引き抜くときには、ショルダー(回転子)は回転させたままワークの表面に接触させた状態を維持することが必要とされる。したがって、上記特許文献1に示されたものは、上記ショルダーは回転式とすることが必須であるため、固定式のショルダーを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールに適用できるものではなく、よって、上記したような従来の固定式のショルダーを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールで生じる問題の解決手段が何ら示唆されるものではない。
In addition, what is shown in
そこで、本発明は、プローブと固定式のショルダーを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールを用いてワークの摩擦撹拌接合を行う際に、該摩擦撹拌接合ツールにおけるプローブの押し圧及び位置と、固定式のショルダーの押し圧及び位置とをそれぞれ適正に設定することができて、プローブの没入によるワーク内部の撹拌と、固定式のショルダーによるワークの面の成形とを効率よく且つ良好に行うことができる摩擦撹拌接合装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention provides a pressing force and position of a probe in the friction stir welding tool when a workpiece is friction stir welded using a friction stir welding tool of the type having a probe and a fixed shoulder, and a fixed type. The pressure and position of the shoulder can be set appropriately, and stirring inside the workpiece by immersing the probe and molding of the surface of the workpiece by the fixed shoulder can be performed efficiently and satisfactorily. An object of the present invention is to provide a friction stir welding apparatus.
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に対応して、主軸ユニットの回転駆動軸の先端部に基端側を接続したプローブと、上記プローブ及び回転駆動軸を挿通させるためのプローブ挿通孔を備えて上記プローブの基端側及び上記回転駆動軸の先端側の外周に配置した固定式ショルダーとからなる摩擦撹拌接合ツールと、上記固定式ショルダーを、上記プローブ挿通孔より上記プローブが突出している状態で、上記プローブの軸心方向に沿う方向に移動可能に支持するためのガイド手段と、上記固定式ショルダーを、上記プローブの基端側から先端側となる向きに付勢するための弾性部材と、を備えてなる構成を有する摩擦撹拌接合装置とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention, corresponding to claim 1, is a probe having a proximal end connected to the distal end portion of the rotational drive shaft of the main spindle unit, and for inserting the probe and the rotational drive shaft. A friction stir welding tool comprising a fixed shoulder provided with a probe insertion hole and arranged on the outer periphery of the proximal end side of the probe and the distal end side of the rotary drive shaft, and the fixed shoulder from the probe insertion hole to the probe The guide means for supporting the probe movably in a direction along the axial center direction of the probe and the fixed shoulder are urged in a direction from the proximal end side to the distal end side of the probe. And a friction stir welding apparatus having a configuration including the elastic member.
又、上記構成において、上記弾性部材は、上記プローブの上記固定式ショルダーのプローブ挿通孔からの突出量が、該プローブのワークの接合部に対する所定の没入量と対応する寸法、又は、該プローブを所定の押し圧でワークの接合部へ押し付ける際に該プローブが接合部へ没入すると想定される没入量と対応する寸法になるときに、該弾性部材の復元力が、上記固定式ショルダーのワークに対する押し圧に一致するように、該弾性部材のばね定数を設定するようにした構成とする。 In the above arrangement, the elastic member, the protruding amount from the probe insertion hole of the fixing shoulder of the probe, the corresponding dimensions as the predetermined immersion amount to the bonding portion of the work of the probe, or the probe when it made to the corresponding dimensions as the immersion amount envisaged with the probe immersed to a joint when pressing the joint portion of the workpiece at a predetermined pressing force, restoring force of the elastic member, relative to the fixed shoulder of the workpiece The spring constant of the elastic member is set so as to match the pressing pressure.
更に、上記各構成において、上記固定式ショルダーは、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための2つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とする。 Furthermore, in each said structure, the said fixed shoulder is set as the structure provided with the lower end part by two workpiece | work contact surfaces for making it each contact with the inclined surface which pinched | interposed the joining line of the workpiece | work of fillet joining object.
同様に、上記各構成において、上記固定式ショルダーは、下端部を平面形状とした構成とする。 Similarly, in each of the above- described configurations, the fixed shoulder has a configuration in which the lower end portion has a planar shape.
本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
(1)主軸ユニットの回転駆動軸の先端部に基端側を接続したプローブと、上記プローブ及び回転駆動軸を挿通させるためのプローブ挿通孔を備えて上記プローブの基端側及び上記回転駆動軸の先端側の外周に配置した固定式ショルダーとからなる摩擦撹拌接合ツールと、上記固定式ショルダーを、上記プローブ挿通孔より上記プローブが突出している状態で、上記プローブの軸心方向に沿う方向に移動可能に支持するためのガイド手段と、上記固定式ショルダーを、上記プローブの基端側から先端側となる向きに付勢するための弾性部材と、を備えてなる構成としてあるので、ワークの接合線に沿う位置での摩擦撹拌接合を行うことができる。
(2)又、ワークの摩擦撹拌接合を実施する際には、プローブの位置、又は、押し圧のみに集中して施工管理を行うことができるようになるため、再現性が高く、安定した品質の摩擦撹拌接合の施工を実現することができる。
(3)したがって、摩擦撹拌接合の施工条件の安定に伴い、摩擦撹拌接合により製造する製品の品質の向上化を図ることが可能になる。
(4)摩擦撹拌接合ツールは、上記弾性部材の変形により、固定式ショルダーより突出させるプローブの突出量を変化させることができると共に、このプローブの突出量を変化させる際に、上記固定式ショルダーのワークに対する押し圧が大幅に変化することを防止できる。
(5)よって、摩擦撹拌接合ツールを交換することなく、様々な厚み、様々な素材のワークの摩擦撹拌接合に容易に適用することができる。
According to the friction stir welding apparatus of the present invention, the following excellent effects are exhibited.
(1) A probe having a proximal end connected to the distal end portion of the rotation drive shaft of the spindle unit, and a probe insertion hole for allowing the probe and the rotation drive shaft to pass therethrough, and a proximal end side of the probe and the rotation drive shaft A friction stir welding tool composed of a fixed shoulder disposed on the outer periphery of the distal end of the probe , and the fixed shoulder in a direction along the axial direction of the probe with the probe protruding from the probe insertion hole. a guide means for movably supporting, the fixing shoulder, and an elastic member for urging in a direction to be the front end side from the base end side of the probe, since the provided comprising configure, work Friction stir welding can be performed at a position along the joining line.
(2) In addition, when performing friction stir welding of workpieces, construction management can be performed by concentrating only on the position of the probe or the pressing force, so the reproducibility is high and the quality is stable. The construction of friction stir welding can be realized.
(3) Accordingly, it is possible to improve the quality of products manufactured by friction stir welding as the construction conditions for friction stir welding are stabilized.
(4) The friction stir welding tool can change the protruding amount of the probe protruding from the fixed shoulder by deformation of the elastic member, and when changing the protruding amount of the probe, It is possible to prevent the pressing pressure against the workpiece from changing significantly.
(5) Therefore, it can be easily applied to friction stir welding of workpieces of various thicknesses and various materials without replacing the friction stir welding tool.
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1乃至図3(a)(b)は、本発明の摩擦撹拌接合装置の実施の一形態として、ワークのすみ肉の摩擦撹拌接合に適用する場合の例を示すものである。 FIG. 1 thru | or FIG. 3 (a) (b) shows the example in the case of applying to the friction stir welding of the fillet of a workpiece | work as one Embodiment of the friction stir welding apparatus of this invention.
すなわち、本発明の摩擦撹拌接合装置は、図3(a)(b)に示すように、回転駆動可能なプローブ2と、該プローブ2の外周に配置して該プローブ2に対して軸心方向に相対移動できるようにした固定式(不回転)のショルダー3と、該固定式ショルダー3を上記プローブ2の基端側から先端側となる向きに付勢するための弾性部材としてのばね部材4を有してなる摩擦撹拌接合ツール1を備える。
That is, the friction stir welding apparatus according to the present invention includes, as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), a
更に、本発明の摩擦撹拌接合装置は、図1及び図2に示すように、上記摩擦撹拌接合ツール1を装着して上記プローブ2の回転駆動を行わせるための主軸ユニット5を備えると共に、該主軸ユニット5を、すみ肉の摩擦撹拌接合の接合対象となるワーク6aと6bの接合線7(図3(a)参照)に沿わせて移動させるための主軸位置決め機構として、たとえば、3軸門型の主軸位置決め機構8を備えた構成としてある。
Furthermore, as shown in FIGS. 1 and 2, the friction stir welding apparatus according to the present invention includes a
上記主軸位置決め機構8は、水平な架台9上に、上記ワーク6aと6bを載置して該ワーク6aと6b同士の接合線7の延びる方向に沿って移動させるためのX軸テーブル10を備える。
The
更に、上記主軸位置決め機構8は、上記X軸テーブル10を跨ぐ門型フレーム11を備え、該門型フレーム11に、上記主軸ユニット5の鉛直方向(Z軸方向)の位置制御用のZ軸テーブル12が取り付けられている。該Z軸テーブル12には、上記主軸ユニット5を上記X軸テーブル10の移動方向(以下、X軸方向と云う)に直角な水平方向(以下、Y軸方向と云う)についての位置制御用のY軸テーブル13が取り付けられている。該Y軸テーブル13には、上記主軸ユニット5が、上記X軸テーブル10の上方に配置された状態で取り付けられた構成としてある。
Further, the
以下、詳述する。 Details will be described below.
上記X軸テーブル10は、上記X軸方向に延びるように上記架台9上に設けたガイドレール14と、水平な平板状として上記ガイドレール14にガイドブロック15を介してスライド自在に取り付けたX軸テーブル本体16と、該X軸テーブル本体16を上記ガイドレール14に沿い移動させるX軸方向の直動機構としてのボールねじ直動機構17とから構成されている。
The X-axis table 10 includes a
上記ボールねじ直動機構17は、サーボモータ18と、その出力側に取り付けた減速機19と、該減速機19の出力側に連結したねじ軸20と、該ねじ軸20に螺合させたナット部材21とを備えた構成とされている。
The ball screw
更に、上記ボールねじ直動機構17は、上記架台9上に、上記ねじ軸20が上記ガイドレール14と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材21が、上記X軸テーブル本体16に、ブラケット22を介して取り付けられている。
Further, the ball screw
これにより、上記X軸テーブル10は、上記ボールねじ直動機構17のサーボモータ18による上記減速機19を介したねじ軸20の回転駆動により、上記ナット部材21と一緒に上記X軸テーブル本体16を、上記X軸方向に移動させることができるようにしてある。この際、上記X軸テーブル10では、上記サーボモータ18の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材21やX軸テーブル本体16の位置の検出信号を基に、後述するように上記X軸テーブル本体16の上側に載置して保持させるワーク6a,6bの位置や移動速度を制御できるようにしてある。
Thus, the X-axis table 10 is rotated together with the
上記X軸テーブル本体16の上側には、上記すみ肉の接合対象となるワーク6aと6bを保持するための治具23が設置されている。該治具23は、図3(a)に示すように、上記ワーク6aと6bが、接合線7を挟んで傾斜した配置となるように支持して、該ワーク6aと6bを、すみ肉の接合部が上方に開放されたV字状となる姿勢で保持するためのものである。
On the upper side of the
上記治具23は、たとえば、X軸テーブル本体16の上側に設置するための支持ブロック23aを備える。該支持ブロック23aは、接合対象となるワーク6aと6bの接合線7の長さ寸法に対応する寸法でX軸方向に沿って延びる形状としてある。
The
上記支持ブロック23aの上面側には、X軸方向と直交する幅方向(Y軸方向)の中央部に、V字状の溝23bが、該支持ブロック23aの長手方向(X軸方向)の全長に亘り設けられている。
On the upper surface side of the
更に、上記支持ブロック23aは、上記V字状の溝23bにおける各斜面の上端部に、X軸方向の所定の配列で、個別の押さえ部材23cを、ボルト23dを介して取り外し可能に取り付けることができるようにした構成としてある。
Further, the
上記治具23は、上記V字状の溝23bの各斜面に沿わせて上記ワーク6aと6bを配置することにより、該V字状の溝23bの下端部で、該ワーク6aと6bの角継手によるすみ肉の接合部を突き合わせて配置できるようにしてある。更に、この状態で、上記治具23の溝23bの上端部には、上記ワーク6aと6bを個別に押さえるための各押さえ部材23cを、上記支持ブロック23aにボルト23dにより固定する。これにより、上記治具23は、上記ワーク6aと6bによるすみ肉の接合部の位置を、X軸方向の全長に亘って保持できるようにしてある。なお、図3(b)では、図示する便宜上、上記治具23の記載を省略してある。
The
上記治具23は、摩擦撹拌接合に際して、ワーク6aと6bの接合部に、上記摩擦撹拌接合ツール1を、プローブ2を没入させるような大きな力で押し付けても、上記ワーク6aと6bがずれないように保持できるようにしてあるものとする。
In the friction stir welding, the
なお、図3(a)では、ワーク6aと6bのすみ肉の接合部が角継手の場合を例示したが、すみ肉の接合部は、T字継手や重ね継手や十字継手であってもよい。これらの場合は、接合線7を挟んで配置されるワーク6aと6bの表面側が共に傾斜面となるように該ワーク6aと6bをそれぞれ配置するときの姿勢に応じて、該ワーク6aと6bを保持するための上記治具23の形状を適宜変更するようにすればよい。
3A illustrates the case where the joint portion of the fillets of the
この際、図3(a)に示すように、上記治具23は、すみ肉の接合対象となるワーク6aと6bを、接合線7を挟んで配置される該ワーク6aと6bの表面側が共に鉛直方向に対し等しい傾斜角度の傾斜面となる姿勢で保持できるようにすることが好ましい。しかし、上記ワーク6aと6bをすみ肉接合する継手の形状や配置によっては、上記治具23は、接合線7を挟んで配置されるワーク6aと6bの表面側が鉛直方向に対して互いに異なる傾斜角度となるように保持するようにしたものとしてもよいことは勿論である。
At this time, as shown in FIG. 3 (a), the
上記Z軸テーブル12は、上記門型フレーム11に設置した鉛直方向(Z軸方向)のガイドレール24と、上記X軸方向に垂直な鉛直面に沿う平板状として上記ガイドレール24にガイドブロック25を介してスライド自在に取り付けたZ軸テーブル本体26と、該Z軸テーブル本体26を上記ガイドレール24に沿い移動させるZ軸方向の直動機構としてのボールねじ直動機構27とから構成されている。
The Z-axis table 12 includes a
上記ボールねじ直動機構27は、サーボモータ28と、その出力側に取り付けた減速機29と、該減速機29の出力側に連結したねじ軸30と、該ねじ軸30に螺合させたナット部材31とを備えた構成とされている。
The ball screw
更に、上記ボールねじ直動機構27は、上記門型フレーム11の上記Z軸テーブル12の設置側の面に、上記ねじ軸30が上記ガイドレール24と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材31が、上記Z軸テーブル本体26に、ブラケット32を介して取り付けられている。
Further, the ball screw
これにより、上記Z軸テーブル12は、上記ボールねじ直動機構27のサーボモータ28による上記減速機29を介したねじ軸30の回転駆動により、上記ナット部材31と一緒に上記Z軸テーブル本体26を、Z軸方向に移動、すなわち、昇降動作させることができるようにしてある。この際、上記Z軸テーブル12では、上記サーボモータ28の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材31やZ軸テーブル本体26の位置の検出信号を基に、上記Z軸テーブル本体26にY軸テーブル13を介して保持される上記主軸ユニット5を上下方向へ移動させて、該主軸ユニット5の先端(下端)に取り付けてある上記摩擦撹拌接合ツール1のプローブ2のZ軸方向の位置(上下方向位置)を制御できるようにしてある。
As a result, the Z-axis table 12 is rotated together with the
更に、上記Z軸テーブル12では、上記ボールねじ直動機構27におけるナット部材31と、Z軸テーブル本体26に固定されているブラケット32との間に、ロードセル等の図示しない荷重計測手段が介装して備えてある。これにより、該Z軸テーブル12は、上記プローブ2をワーク6aと6bの接合部に押し付けるときに、上記図示しない荷重計測手段によって計測される上記プローブ2のワーク6aと6bの接合部に対する押し圧の反力の計測信号を基に、上記サーボモータ28の動作を制御して、該プローブ2のワーク6aと6bの接合部に対する押し圧を制御できるようにしてある。
Further, in the Z-axis table 12, load measuring means (not shown) such as a load cell is interposed between the
上記Y軸テーブル13は、上記Z軸テーブル本体26に設置したY軸方向のガイドレール33と、上記X軸方向に垂直な鉛直面に沿う平板状として上記ガイドレール33にガイドブロック34を介してスライド自在に取り付けたY軸テーブル本体35と、該Y軸テーブル本体35を上記ガイドレール33に沿い移動させるY軸方向の直動機構としてのボールねじ直動機構36とから構成されている。
The Y-axis table 13 has a
上記ボールねじ直動機構36は、サーボモータ37と、その出力側に取り付けた減速機38と、該減速機38の出力側に連結したねじ軸39と、該ねじ軸39に螺合させたナット部材40とを備えた構成とされている。
The ball screw
更に、上記ボールねじ直動機構36は、上記Z軸テーブル本体26におけるY軸テーブル13の設置側の面に、上記ねじ軸39が上記ガイドレール33と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材40が、上記Y軸テーブル本体35に、ブラケット41を介して取り付けられている。
Further, the ball screw
これにより、上記Y軸テーブル13は、上記ボールねじ直動機構36のサーボモータ37による上記減速機38を介したねじ軸39の回転駆動により、上記ナット部材40と一緒に上記Y軸テーブル本体35を、Y軸方向、すなわち、上記X軸テーブル10によるワーク6aと6bの移動方向に直角な水平方向に移動させることができるようにしてある。
この際、上記Y軸テーブル13では、上記サーボモータ37の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材40やY軸テーブル本体35の位置の検出信号を基に、Y軸テーブル本体35に保持させた主軸ユニット5をY軸方向へ移動させて、該主軸ユニット5の下端に取り付けられている上記摩擦撹拌接合ツール1のプローブ2のY軸方向の位置を制御できるようにしてある。
Thereby, the Y-axis table 13 is rotated together with the
At this time, the Y-axis table 13 detects the position of the
上記Y軸テーブル本体35には、前記したように、プローブ2用の回転駆動装置(図示せず)を備えた主軸ユニット5が取り付けられている。
As described above, the
上記主軸ユニット5は、下端側に下向きに突出する回転駆動軸(プローブ軸)42が設けてある。
The
上記回転駆動軸42は、図3(a)に示すように、上記摩擦撹拌接合ツール1のプローブ2よりも大径としてあり、該回転駆動軸42の下端寄りに、上部側よりも径の細い、たとえば、上記プローブ2と同径となる小径部42aを設けることで、該小径部42aの上端の外周に、下方に臨む段差面を備えた段差部43が形成してある。該回転駆動軸42の上記小径部42aの下端には、上記プローブ2の上端側が一体に接続されている。
As shown in FIG. 3A, the
ここで、図3(a)(b)を用いて、上記プローブ2と、固定式ショルダー3を備えた摩擦撹拌接合ツール1の構成の詳細について説明する。
Here, the details of the configuration of the friction
上記プローブ2は、軸心方向が上下方向となるように配置されていて、その上端に、上記したように、主軸ユニット5の回転駆動軸42の下端が一体に接続されている。これにより、上記主軸ユニット5の回転駆動装置より上記回転駆動軸42を介して伝えられる回転駆動力により、上記プローブ2を回転駆動できるようにしてある。
The
上記固定式ショルダー3は、下端部が、2つのワーク接触面44aと44bとからなるV字形状としてX軸方向に沿って延びる形状としてある。上記ワーク接触面44aと44bは、上記X軸テーブル10上の治具23に保持されたワーク6aと6bの表面側の傾斜面に接触するような傾斜角度となるようにしてある。
The fixed
更に、上記固定式ショルダー3には、長手方向(X軸方向)の中間部に、プローブ挿通孔45が、上下方向に貫通して設けられた構成としてある。
Furthermore, the fixed
上記プローブ挿通孔45は、プローブ2の外径に対応する径として該プローブ2を挿通させるための下端寄り部分と、上記回転駆動軸42の小径部42aよりも上側の太い径を備えた部分の外径に対応する径として該回転駆動軸42を挿通させるための上端寄り部分とを備えて、該下端寄り部分と上端寄り部分との間に、上方に臨む段差面を備えた段差部46が形成されるようにしてある。
The
上記プローブ挿通孔45におけるプローブ2を挿通させる部分の下端側の開口は、その中心位置が、上記固定式ショルダー3の下端部の2つのワーク接触面44aと44bが合わさるV字形状の頂点に対応するように設けられている。
The opening on the lower end side of the
これにより、上記固定式ショルダー3は、上記プローブ挿通孔45の上端寄り部分と下端寄り部分の内側に、上記回転駆動軸42及びプローブ2をそれぞれ挿通配置させることにより、該プローブ2がプローブ挿通孔45より下方に突出するように配置させることができるようにしてある。
As a result, the fixed
更に、上記回転駆動軸42の段差部43と、上記固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45に設けてある段差部46との間には、上記回転駆動軸42の小径部42aの外周に配置したベアリングとしてのスラストベアリング47と、上記ばね部材4としてのコイルばね4(説明の便宜上、上記ばね部材4と同じ符号が付してある)が、上下に重ねた状態で介装されるように取り付けられている。これにより、上記コイルばね4には、上記スラストベアリング47によって上記回転駆動軸42の回転駆動力の伝達が遮断された状態で、該回転駆動軸42より軸心方向の力(押し圧)のみが伝えられるようにしてある。
Further, between the stepped
上記コイルばね4は、上記プローブ2を上記固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45より下方へ突出させて配置させるときに、上記回転駆動軸42の段差部43側に設けてある上記スラストベアリング47と、上記プローブ挿通孔45の段差部46との間で圧縮変形されるように、該コイルばね4の無負荷状態での全長(自然長)が設定してあるものとする。
The
又、上記コイルばね4は、上記プローブ2を上記固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45より下方へ突出させるときの突出量が、ワーク6aと6b同士の良好な摩擦撹拌接合を行うために必要とされる該プローブ2の接合部への没入量と対応する寸法になるとき、又は、上記突出量が、プローブ2を良好な摩擦撹拌接合を行うために必要とされる所定の押し圧でワーク6aと6b同士の接合部へ押し付ける際に該プローブ2が接合部へ没入すると想定される没入量と対応する寸法になるときに、上記圧縮変形状態となる該コイルばね4の復元力が、良好な摩擦撹拌接合を行うために必要とされる固定式ショルダー3のワーク6a,6bに対する押し圧に一致するように、該コイルばね4のばね定数が設定してあるものとする。これにより、本発明の摩擦撹拌接合装置では、上記プローブ2のワーク6aと6bの接合部に対する没入量又は押し圧を調整することに伴って、上記固定式ショルダー3が上記ワーク6aと6bの接合部に対して適正な押し圧で押し付けられるようにしてある。更に、上記固定式ショルダー3の押し圧は、上記コイルばね4の圧縮変形状態からの復元力により付与されるようにしてあるため、上記ワーク6aと6bの接合部の表面位置の変化に伴って該圧縮変形状態のコイルばね4が伸長方向や更なる圧縮方向に多少変形させられても、該固定式ショルダー3の押し圧が大幅な変化することを防止できるようにしてある。
Further, the
上記固定式ショルダー3の上端部には、外周側へ突出するようにフランジ部48が設けてあり、該フランジ部48における周方向所定間隔の複数個所に、上下方向に貫通するようにガイド孔49が穿設されている。
A
更に、上記主軸ユニット5のケーシング50の下端部における上記固定式ショルダー3の各ガイド孔49と対応する個所には、上記回転駆動軸42の軸心方向と平行な配置で下向きに突出するガイド手段としてのガイドピン51が設けてある。該各ガイドピン51の外径は、上記固定式ショルダー3の各ガイド孔49の径寸法よりもわずかに小さくなるように設定してある。
Further, guide means that protrudes downward at a position corresponding to each
上記各ガイドピン51は、上記固定式ショルダー3の対応するガイド孔49にそれぞれ上側から挿通配置させた状態で、該各ガイドピン51の下端部に、上記各ガイド孔49よりも大径の脱落防止部材52が取り付けられている。
Each
これにより、上記固定式ショルダー3は、上記各ガイド孔49がそれぞれ対応するガイドピン51の長手方向にガイドされることで、該固定式ショルダー3の移動方向が、上記回転駆動軸42及び上記プローブ2の軸心方向に沿う方向のみとなるようにしてある。
As a result, the fixed
又、上記固定式ショルダー3は、ワーク6a,6bに接していない状態のときには、上記各ガイドピン51の下端部の脱落防止部材52に、上記各ガイド孔49の周縁部が係止されることにより、上記回転駆動軸42及びプローブ2の外側から下方へ脱落することが防止された状態で支持されるようにしてある。
When the fixed
上記構成としてある摩擦撹拌接合ツール1は、上記固定式ショルダー3の各ワーク接触面44aと44bを、上記X軸テーブル10上に治具23を介して保持されたワーク6aと6bの接合線7を挟んで配置される面にそれぞれ押し当てるようにして接触させることができるようにしてある。これにより、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記固定式ショルダー3の下端部のV字形状の頂点を、ワーク6aと6bの間の接合線7の位置に合わせて配置することができるようにしてあり、この状態の該固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45より下方に突出させる上記プローブ2についても、上記ワーク6aと6bの接合線7の位置に配置させることができるようにしてある。
In the friction
更に、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記固定式ショルダー3をワーク6aと6bに接触させると共に、上記プローブ2をワーク6aと6bの接合部に所定の没入量で没入させると、上記コイルばね4の復元力により、該固定式ショルダー3が、上記良好な摩擦撹拌接合を行うために必要とされる所定の押し圧で、上記ワーク6aと6bの面に対して押し付けられるようにしてある。
Furthermore, when the fixed
以上の構成としてある本発明の摩擦撹拌接合装置を使用する場合は、先ず、図1、図2及び図3(a)に示すように、X軸テーブル10上に、ワーク6aと6bを、治具23を介して保持させる。
When using the friction stir welding apparatus of the present invention having the above-described configuration, first, as shown in FIGS. 1, 2 and 3A,
次に、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記主軸位置決め機構8におけるZ軸テーブル12とY軸テーブル13により、上記X軸テーブル10上に保持されたワーク6aと6bの位置に応じたZ軸方向位置及びY軸方向位置に配置させる。
Next, the friction
この際、上記主軸位置決め機構8では、位置決め制御により、上記摩擦撹拌接合ツール1のプローブ2が、上記ワーク6aと6bの接合線7における摩擦撹拌接合開始側となる一端側の近傍位置に配置させる。これにより、上記固定式ショルダー3は、2つのワーク接触面44aと44bの双方が上記ワーク6aと6bの対応する面に接触して、該固定式ショルダー3の下端部のV字形状の頂点が、上記ワーク6aと6bの接合線7の一端部の上側に接するように配置される。更に、この状態で、上記固定式ショルダー3は、上記コイルばね4の圧縮変形状態からの復元力により、上記ワーク6aと6bの良好な摩擦撹拌接合を行うために必要とされる所定の押し圧で、ワーク6aと6bに対して押し付けられるようになる。
At this time, in the
次に、上記Z軸テーブル12は、上記プローブ2についての位置制御又は押し圧制御のうちの所望する制御モードに設定する。
Next, the Z-axis table 12 is set to a desired control mode of position control or pressure control for the
その後、本発明の摩擦撹拌接合装置では、上記主軸ユニット5により摩擦撹拌接合ツール1のプローブ2の回転を開始させてから、上記X軸テーブル10の動作を開始させて、該X軸テーブル10上のワーク6aと6bを、X軸方向に沿って上記摩擦撹拌接合ツール1の側へ移動させるようにする。
Thereafter, in the friction stir welding apparatus according to the present invention, the rotation of the
これにより、上記回転駆動されたプローブ2が、上記ワーク6aと6bの接合線7の位置へ没入されるようになるため、上記ワーク6aと6bの摩擦撹拌接合が開始され、その後、上記X軸テーブル10の動作による上記ワーク6aと6bのX軸方向に沿う移動を継続させることで、該ワーク6aと6bの上記接合線7に沿う摩擦撹拌接合が進行するようになる。
As a result, the rotationally driven
この際、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記Z軸テーブル12によりプローブ2の位置制御を行っている状態では、ワーク6aと6bの接合部に対して、上記プローブ2の先端位置を、該接合部で軟化させる該ワーク6aと6bの素材を撹拌するのに適正な没入量まで没入させることができる。又、上記摩擦撹拌接合を進行させるときに、上記ワーク6aと6bの表面高さ位置に多少の変動が生じていても、上記固定式ショルダー3の高さ位置は、上記コイルばね4の変形により該ワーク6aと6bの表面に倣うように自動的に調整される。しかも、上記コイルばね4は、当初の圧縮変形状態から伸縮側又は圧縮側に多少の変形が生じても、その復元力に大幅な変化は生じない。このため、上記固定式ショルダー3の上記ワーク6aと6bに対する押し圧は、過剰や過小になることなく、ほぼ一定に保持されるようになる。したがって、上記プローブ2による摩擦撹拌接合が行われる上記ワーク6aと6bの接合部では、上記固定式ショルダー3が、該接合部でプローブ2により撹拌される軟化したワーク6aと6bの素材が該ワーク6aと6bの表面より外にはみ出さないように成形するのに適正な押し圧で押し付けられるようになる。
At this time, in the state where the position of the
一方、上記Z軸テーブル12によりプローブ2の押し圧制御を行う場合は、上記摩擦撹拌接合ツール1における上記コイルばね4のばね定数は既知であり、上記プローブ2をワーク6aと6bの接合部に対して没入させる際の上記固定式ショルダー3の変位による上記コイルばね4の圧縮変形量も概ね予想できるため、該コイルばね4の復元力により固定式ショルダー3を上記ワーク6aと6bの接合部に対して押し付けるときの反力も想定可能である。よって、上記Z軸テーブル12では、所望するプローブ2の押し圧に上記想定される反力を相殺するための力を加味した荷重を、上記プローブ2に付与することで、該プローブ2の上記ワーク6aと6bに対する押し圧を所望の値にコントロールすることができるようになる。
On the other hand, when the pressing force of the
上記プローブ2の適正な押し圧制御により摩擦撹拌接合を進行させるときに、上記ワーク6aと6bの表面高さ位置に多少の変動が生じている場合は、該プローブ2の押し圧を一定に保持するために、Z軸テーブル12により該プローブ2の高さ位置を変化させることがあるが、この場合でも、上記固定式ショルダー3の高さ位置は、上記コイルばね4の変形により該ワーク6aと6bの表面に倣うように自動的に調整される。よって、この場合にも、上記固定式ショルダー3の上記ワーク6aと6bに対する押し圧は、上記したプローブ2の位置制御の場合と同様に、ほぼ一定に保持されるようになるため、摩擦撹拌接合が行われる上記ワーク6aと6bの接合部では、上記固定式ショルダー3が、上記適正な押し圧で押し付けられるようになる。
When the friction stir welding is advanced by appropriate pressing pressure control of the
更に、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記固定式ショルダー3のワーク接触面44aと44bのいずれか一方が、ワーク6aと6bの対応する面に片当りする場合には、上記コイルばね4の変形により該固定式ショルダー3の位置が自動的に調整されるようになるため、上記プローブ2の位置が保持できなくなったり、該プローブ2のワーク6aと6bに対する押し圧が変化したりする虞を解消することができる。
Further, in the friction
したがって、上記摩擦撹拌接合ツール1により施工するワーク6aと6bの摩擦撹拌接合は、施工状態を安定化させることができる。
Therefore, the friction stir welding of the
上記ワーク6aと6bの接合線7の全長に亘る摩擦撹拌接合を施工させた後は、上記Z軸テーブル12及びY軸テーブル13を共に位置制御モードに設定して、上記摩擦撹拌接合ツール1を、上記主軸ユニット5と共に、摩擦撹拌接合されたワーク6aと6bと干渉しない位置まで退避させると共に、上記プローブ2の回転駆動を停止させて、該ワーク6aと6bのはね出し等を行うようにすればよい。
After the friction stir welding is performed over the entire length of the joining
このように、本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、ワーク6aと6bの接合線7に沿う位置でのすみ肉の摩擦撹拌接合を行うことができる。
Thus, according to the friction stir welding apparatus of the present invention, the friction stir welding of the fillet can be performed at the position along the joining
又、上記本発明の摩擦撹拌接合装置は、ワーク6aと6bの摩擦撹拌接合を実施する際に、上記プローブ2の先端位置、又は、押し圧荷重のみに集中(着目)して施工管理を行うことができるため、再現性が高く、安定した品質の摩擦撹拌接合の施工を実現することができる。
The friction stir welding apparatus of the present invention performs construction management by focusing (focusing on) only the tip position of the
しかも、上記ワーク6aと6bのすみ肉の摩擦撹拌接合では、上記固定式ショルダー3のワーク6aと6bに対する片当りが生じる虞があるが、該片当りが生じたとしても、摩擦撹拌接合の施工状態が影響を受けて悪化することを防止できる。
In addition, in the friction stir welding of the fillets of the
したがって、本発明の摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合の施工条件の安定に伴い、摩擦撹拌接合により製造する製品の品質の向上化を図ることが可能になる。 Therefore, the friction stir welding apparatus of the present invention can improve the quality of products manufactured by friction stir welding as the construction conditions for friction stir welding are stabilized.
又、上記摩擦撹拌接合ツール1は、上記コイルばね4の変形により、上記固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45の下方へ突出させるプローブ2の突出量を変化させることができると共に、このプローブ2の突出量の変化に伴って上記コイルばね4が多少変形しても、該コイルばね4の復元力により上記固定式ショルダー3に付与されるワーク6a,6bに対する押し圧の大幅な変化は防止できる。
Further, the friction
よって、本発明の摩擦撹拌接合装置は、厚み寸法が異なるワーク6aと6bの摩擦撹拌接合を、摩擦撹拌接合ツール1を交換することなく施工することができる。又、摩擦撹拌接合を行うときには、ワーク6aと6bに対するプローブ2の没入量を自在に変更することができる。したがって、本発明の摩擦撹拌接合装置は、様々な厚み、様々な素材のワーク6aと6bの摩擦撹拌接合に容易に適用することができる。
Therefore, the friction stir welding apparatus of the present invention can construct the friction stir welding of the
上記実施の形態では、摩擦撹拌接合ツール1における固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45の段差部46側に設けるコイルばね4と、プローブ2の回転駆動軸42の段差部43との間に介装させるベアリングとしては、スラストベアリング47を例示したが、図4に示すように、上記コイルばね4と、回転駆動軸42の段差部43との間に、ラジアルベアリング53を介装させるようにした構成としてもよい。
In the embodiment described above, the
この場合は、上記ラジアルベアリング53の外輪53aと内輪53bのいずれか一方を上記プローブ2の回転駆動軸42の段差部43側に取り付け、いずれか他方を上記コイルばね4側に取り付けるようにすればよい。図4では、内輪53bを上記回転駆動軸42の段差部43側に取り付け、外輪53aを上記コイルばね4側にリング状の取付部材54を介して取り付けた状態が示してある。
In this case, if one of the outer ring 53a and the
なお、上記ラジアルベアリング53としては、深溝ベアリングやアンギュラベアリング等、いかなる形式のラジアルベアリングを採用してもよい。
As the
かかる構成としてある摩擦撹拌接合ツール1を備えた本発明の摩擦撹拌接合装置によっても、上記したと同様の効果を得ることができる。
The same effect as described above can be obtained also by the friction stir welding apparatus of the present invention provided with the friction
次いで、図5は本発明の実施の更に他の形態として、図1乃至図3(a)(b)と同様の構成における摩擦撹拌接合ツールの別の例を示すものである。 Next, FIG. 5 shows another example of the friction stir welding tool having the same configuration as that of FIGS. 1 to 3A and 3B as still another embodiment of the present invention.
すなわち、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置における摩擦撹拌接合ツールは、図5に符号1Aで示すもので、図3(a)(b)に示した摩擦撹拌接合ツール1と同様の構成において、固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45の段差部46と、プローブ2の回転駆動軸42の各段差部43との間にスラストベアリング47と共にコイルばね4を介装させた構成に代えて、各ガイドピン51の外周における固定式ショルダー3のフランジ部48と、主軸ユニット5のケーシング50の下端部との間に、個別のコイルばね4aを介装させて設ける構成としたものである。
That is, the friction stir welding tool in the friction stir welding apparatus of the present embodiment is indicated by
上記各コイルばね4aの自然長は、図3(a)に示したコイルばね4と同様に設定してあるものとする。
It is assumed that the natural length of each coil spring 4a is set in the same manner as the
又、上記各コイルばね4aのばね定数は、上記プローブ2を上記固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45より下方へ突出させるときに圧縮変形状態とされる上記すべてのコイルばね4aの復元力の和が、図3(a)に示したコイルばね4が同様に圧縮変形されたときの復元力と同等となるように設定してあるものとする。
The spring constant of each coil spring 4a is the sum of the restoring forces of all the coil springs 4a that are compressed and deformed when the
その他の構成は図1乃至図3(a)(b)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。 Other configurations are the same as those shown in FIGS. 1 to 3A and 3B, and the same components are denoted by the same reference numerals.
本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によっても、図1乃至図3(a)(b)に示した摩擦撹拌接合装置と同様に使用することで、同様の効果を得ることができる。 By using the friction stir welding apparatus of the present embodiment as well as the friction stir welding apparatus shown in FIGS. 1 to 3A and 3B, the same effect can be obtained.
更に、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置では、各コイルばね4を、共に回転しない構成部材である固定式ショルダー3と、主軸ユニット5のケーシング50との間に介装していることから、ベアリングを不要にできて、装置の製造やメンテナンスに要するコストの低減化を図ることができる。
Furthermore, in the friction stir welding apparatus of the present embodiment, each
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図1乃至3(a)(b)の実施の形態、及び、図4の実施の形態の摩擦撹拌接合ツール1における固定式ショルダー3のプローブ挿通孔45の段差部46と、プローブ2の回転駆動軸42の段差部43との間にベアリング47又は53と共に介装させるばね部材、並びに、図5の実施の形態の摩擦撹拌接合ツール1Aにおける固定式ショルダー3と、主軸ユニット5のケーシングの下端部との間に介装させるばね部材は、上記固定式ショルダー3をプローブ2の基端側から先端側となる向きに付勢することができるようにしてあれば、皿ばねやその他、コイルばね4,4a以外の任意の形式のばね部材を採用してもよい。更には、上記固定式ショルダー3をプローブ2の基端側から先端側となる向きに付勢することができ、且つ摩擦撹拌接合の実施時に作用する熱に対する耐熱性を備えていれば、上記コイルばね4,4a等のばね部材に代えて、任意の弾性部材を用いるようにしてもよい。この場合、上記任意のばね部材や弾性部材のばね定数は、前記したコイルばね4,4aのばね定数の設定手法と同様にして定めることにより、上記プローブ2のワーク6aと6bの接合部に対する没入量又は押し圧を調整することに伴って、上記固定式ショルダー3の上記接合部に対する押し圧を適正に制御できるという効果、及び、上記ワーク6a,6bの表面の位置が多少変化しても、上記固定式ショルダー3の押し圧の大幅な変化を防止できるという効果を得ることができる。
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, The fixed type in the friction
固定式ショルダー3の移動方向をプローブ2の軸心方向に沿う方向となるようにガイドすることができるようにしてあれば、たとえば、上記主軸ユニット5のケーシング50に、上記プローブ2の軸心方向と平行に延びるリニアガイドを設置し、該リニアガイドの移動体に、上記固定式ショルダー3を、支持アームを介して取り付けた構成のガイド手段を採用する等、主軸ユニット5のケーシング50に設置したガイドピン51と、固定式ショルダー3に設けたガイド孔49とからなる構成以外の任意の形式のガイド手段を採用してもよい。この場合、上記固定式ショルダー3をプローブ2の基端側から先端側となる向きに付勢するための弾性部材は、上記主軸ユニット5のケーシング50と、上記リニアガイドの移動体との間に介装させて設けるようにしてもよい。
If the moving direction of the fixed
X軸テーブル10、Z軸テーブル12、Y軸テーブル13は、各テーブル本体16,26,35をそれぞれ対応する軸方向に移動させることができるようにしてあれば、台形ねじによる直動機構や、ラックとピニオンによる直動機構、更には、油圧シリンダーによる直動機構等、ボールねじ直動機構17,27,36以外のいかなる形式の直動機構を採用してもよい。
As long as the X-axis table 10, the Z-axis table 12, and the Y-axis table 13 can move the
Z軸テーブル12に備える荷重計測手段は、プローブ2のワーク6a,6bに対する押し圧を計測することができるようにしてあれば、設置個所は適宜変更してもよく、又、ロードセル以外の任意の形式の荷重計測手段を採用してもよい。
As long as the load measuring means provided in the Z-axis table 12 can measure the pressing force of the
摩擦撹拌接合ツール1の固定式ショルダー3は、下端部が2つのワーク接触面44aと44bとからなるV字形状として、すみ肉の接合を行うワーク6aと6bの接合線7を挟んだ傾斜面に沿わせて配置できる形状としてあれば、上部側の形状はいかなる形状であってもよい。
The fixed
X軸テーブル10上に設けてワーク6aと6bを保持するための治具23は、支持ブロック23aのV字状の溝23bの各斜面に沿って配置されたワーク6aと6bを、変位を防止して保持できるようにしてあれば、たとえば、図6に示すように、上記V字状の溝23bの各斜面に沿って配置されたワーク6aと6bの該各斜面の上端側に位置する端面に、個別の押さえ部材23cを押し付けるよう配置した状態で、該各押さえ部材23cを、ボルト23dを介して支持ブロック23aに固定させる構成としてもよい。図6におけるその他の構成は図3(a)に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
The
更には、ワーク6aと6bの支持ブロック23aへの固定は、X軸方向の所定間隔個所を、図3(a)に示した形式の固定手法と、図6に示した形式の固定手法を交互に用いて実施させるようにしてもよく、その他、図示した以外のいかなる形式の固定手法を採用してもよい。
Furthermore, the
更に、本発明の摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合ツール1の固定式ショルダー3を、下端部が平面となる形状として、同一平面に配置された2つのワークの突き合わせ端部同士の摩擦撹拌接合に適用してもよい。
Furthermore, the friction stir welding apparatus of the present invention is configured so that the fixed
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。 Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1,1A 摩擦撹拌接合ツール
2 プローブ
3 固定式ショルダー
4,4a コイルばね(弾性部材)
5 主軸ユニット
6a,6b ワーク
7 接合線
42 回転駆動軸
44a,44b ワーク接触面
45 プローブ挿通孔
51 ガイドピン(ガイド手段)
1, 1A Friction
5
Claims (4)
上記固定式ショルダーを、上記プローブ挿通孔より上記プローブが突出している状態で、上記プローブの軸心方向に沿う方向に移動可能に支持するためのガイド手段と、
上記固定式ショルダーを、上記プローブの基端側から先端側となる向きに付勢するための弾性部材と、を備えてなる構成
を有することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 A probe having a proximal end connected to the distal end portion of the rotational drive shaft of the spindle unit, and a probe insertion hole for allowing the probe and the rotational drive shaft to pass therethrough, and a proximal end side of the probe and a distal end side of the rotational drive shaft A friction stir welding tool composed of a fixed shoulder disposed on the outer periphery of
Guide means for supporting the fixed shoulder so as to be movable in a direction along the axial direction of the probe in a state where the probe protrudes from the probe insertion hole ,
A friction stir welding apparatus comprising: an elastic member for urging the fixed shoulder in a direction from the proximal end side to the distal end side of the probe.
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