JPH11226756A - Production method of cylinder with use of friction agitation joining and production device to be used for its method - Google Patents

Production method of cylinder with use of friction agitation joining and production device to be used for its method

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JPH11226756A
JPH11226756A JP10027652A JP2765298A JPH11226756A JP H11226756 A JPH11226756 A JP H11226756A JP 10027652 A JP10027652 A JP 10027652A JP 2765298 A JP2765298 A JP 2765298A JP H11226756 A JPH11226756 A JP H11226756A
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cylinder
friction stir
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joining
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慎也 牧田
Kazuhiro Kuwabara
一浩 桑原
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    • B23K20/1255Tools therefor, e.g. characterised by the shape of the probe

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate or simplify a post-treatment of a joining part by continuously subjecting faces to be joined as butting parts of a cylindrical body to friction agitation joining so as to produce a cylindrical body having various cross sectional shapes at a low cost and to have beautiful finish in comparison to fused welding joining. SOLUTION: Materials 1 to be joined of a prescribed shape are formed to a cylindrical body by butting at a prescribed position, faces 3 to be joined for butting parts of the cylindrical body are successively subjected to friction joining. Here, the faces to butt materials to be joined each other are smooth, in the case materials to be joined are butted at a prescribed position, a state having a large clearance at the faces 3 to be joined is not desirable. Further, the faces 3 to be joined requires at least flatness enough to press a tool 21' for friction-agitation joining, some raggedness and curved face are permissible. Further, a material of the material to be joined is preferably a metal having a low melting point such as aluminum alloy, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦攪拌接合によ
り金属、特にアルミニウム合金を素材とした管乃至筒の
接合方法およびこれに用いる装置に関する。より具体的
には管乃至筒の製造またはその接続に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for joining a pipe or tube made of a metal, particularly an aluminum alloy, by friction stir welding and an apparatus used for the method. More specifically, it relates to the manufacture of tubes or tubes or their connection.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、中空管や筒を製造する手段の一つ
として、押出し(extrusion )成形法があった。しか
し、この手段では、特に口径の大きな中空管を製造する
には装置が大掛かりになって高コストとなるため、経済
的に見合わないという問題があった。
2. Description of the Related Art Heretofore, there has been an extrusion molding method as one of means for producing a hollow tube or tube. However, this method has a problem that it is not economically feasible to manufacture a hollow pipe having a large diameter, because the apparatus becomes large and the cost becomes high.

【0003】また、他の中空管の製造手段として、複数
の押出し成形品を組み合わせて接合するか、板状材を曲
げて筒状体に接合し、これをMIG溶接(Metal Inert
Gas)やTIG溶接(Tungsten Inert Gas)により管の
外側から溶融溶接を行う手段があった。しかし、この手
段では、管を外側から溶接するため製品表面の仕上がり
が奇麗でなかった。さらに、MIG溶接などでは、溶接
部分にボイド(void)などが生じ易く、加えて、高価な
不活性ガスを必要とする。また、管と管を連結させるよ
うに接合する場合も上記と同様の問題が生じている。
As another means for producing a hollow tube, a plurality of extruded products are combined and joined, or a plate-like material is bent and joined to a cylindrical body, which is then subjected to MIG welding (Metal Inert).
Gas) or TIG welding (Tungsten Inert Gas) to perform fusion welding from outside the pipe. However, with this method, the finish of the product surface was not clean because the pipe was welded from the outside. Further, in MIG welding and the like, voids and the like are easily generated in a welded portion, and additionally, an expensive inert gas is required. In addition, the same problem as described above also occurs when the pipes are joined so as to be connected.

【0004】一方、近年アーク溶接に比べて簡単に金属
材同士を接合することができる摩擦攪拌接合(Friction
Stir Welding )が注目されている(特表平9−508
073号参照)。この摩擦攪拌接合は、図11に示すよ
うに、被接合材1および1´の互いの端縁を突き合わせ
た被接合面に沿って、工具鋼からなる回転する工具21
´を押圧しつつ進入させることにより行う。該工具は、
被接合材との接触面が凹んだ形状である円柱体よりなる
表面押え部21bと、その中心から同軸に伸びる摩擦ピ
ン21aからなり、上記突き合わせ面に沿ってやや傾け
た状態で水平(図11(b)において左)方向に移動さ
れ、かつ垂直方向の押圧力が付加される。
[0004] On the other hand, in recent years, friction stir welding (Friction), which can join metal materials more easily than arc welding, has been proposed.
Stir Welding) has been attracting attention (Tokuheihei 9-508)
No. 073). As shown in FIG. 11, the friction stir welding is performed by rotating a tool 21 made of tool steel along a surface to be welded where the edges of the materials 1 and 1 ′ abut each other.
This is performed by pressing 'and making it enter. The tool is
A surface pressing portion 21b formed of a cylindrical body having a concave contact surface with the material to be joined and a friction pin 21a extending coaxially from the center thereof, and are horizontally tilted slightly along the abutting surface (FIG. 11). In (b), it is moved in the left direction, and a vertical pressing force is applied.

【0005】なお、上記摩擦ピン21aの周囲には、図
示しない水平方向に沿ったネジ状の摩擦攪拌翼が形成さ
れている。この摩擦ピン21aの回転に伴って、被接合
面の摩擦ピン近傍の被接合材1および1´は、摩擦熱に
より加熱して可塑化されるとともに、被接合材間におい
て水平および垂直方向に流動化される。ここで、流動化
した被接合材は、上記表面押え部21bにより垂直方向
の流動を抑制されながら摩擦ピンにより充分に攪拌・混
合される。この結果、摩擦ピンが通過し冷却された後
は、被接合材同士が一体となり強固に接合される。な
お、摩擦攪拌接合を行った部分の表面は、表面押え部2
1bにより押さえられていることなどによるため、平坦
で一定の幅を有する接合線となる。したがって、従来の
アーク溶接などの様に盛り上がった溶接ビードがなく、
後加工が不要になったりこれを簡略化することができ
る。また、摩擦ピン21aの長さを板厚と同等ないし若
干短いものとすると、接合作業を行った反対側の面は接
合線の目立たない奇麗な仕上がりとなる。
[0005] Around the friction pin 21a, a screw-shaped friction stirrer blade (not shown) is formed along the horizontal direction. With the rotation of the friction pin 21a, the materials 1 and 1 'near the friction pin on the surface to be welded are plasticized by being heated by frictional heat, and flow in the horizontal and vertical directions between the materials to be welded. Be transformed into Here, the fluidized material to be joined is sufficiently stirred and mixed by the friction pin while the flow in the vertical direction is suppressed by the surface pressing portion 21b. As a result, after the friction pins have passed and been cooled, the materials to be joined are integrated and firmly joined. In addition, the surface of the portion where the friction stir welding was performed is the surface holding portion 2
1b, the joining line is flat and has a constant width. Therefore, there is no raised weld bead like conventional arc welding,
Post-processing is not required or can be simplified. If the length of the friction pin 21a is equal to or slightly shorter than the plate thickness, the surface on the opposite side where the joining operation is performed has a beautiful finish in which the joining line is inconspicuous.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、押出し
成形やMIG溶接・TIG溶接などによる中空管の製造
には上記のような欠点があり、また、摩擦攪拌接合にお
いては、工具を被接合面に大きな力で押し付けるため
に装置に大きな剛性が必要となること、通常の溶融溶
接の場合と異なり、高い突き合わせ精度が要求されるた
め、被接合材が大型・長尺の場合は専用の大型の固定治
具が必要となり、設備費が高くなるばかりでなく、被接
合材を大型固定治具にセットしたり取り外したりするの
に多くの労力や時間が必要となり、作業費も増大するこ
と、などの欠点があった。
However, the production of hollow tubes by extrusion molding, MIG welding, TIG welding or the like has the above-mentioned disadvantages. In friction stir welding, a tool is placed on the surface to be joined. Since large rigidity is required for the equipment to press with a large force, and high butt precision is required unlike ordinary fusion welding, a special large fixing is used when the material to be joined is large or long. Jigs are required, which not only increases equipment costs, but also requires a large amount of labor and time to set and remove the workpiece to and from the large fixing jig, and increases work costs. There were drawbacks.

【0007】本発明は、上記中空管や筒の接合において
摩擦攪拌接合を内面から行うことを思いつき、これによ
り、かかる従来の欠点を克服し、外観が美麗で、任意の
断面形状を持った様々な口径の筒を安価に製造すること
ができる摩擦攪拌接合を利用した筒の製造方法および製
造装置を提供することを目的とする。
The present invention came up with the idea of performing friction stir welding from the inner surface in joining the above-mentioned hollow tubes and cylinders, thereby overcoming such conventional disadvantages, and having a beautiful appearance and an arbitrary cross-sectional shape. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding that can manufacture cylinders of various diameters at low cost.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するためになされたものであり、請求項1記載の摩
擦攪拌接合を利用した筒の製造方法は、所定の形状の被
接合材を所定の位置で突き合わせて筒状体に形成する工
程と、前記筒状体の突き合わせ部分である被接合面を順
次摩擦攪袢接合する工程、よりなる摩擦攪袢接合を利用
した筒の製造方法であって、(イ) 所定の回転数で回
転する摩擦ピンとその根元に表面押え部を有する摩擦攪
袢接合を行う工具を用いることと、(ロ) 前記筒状体
の内面より前記被接合面の摩擦攪袢接合を行うことと、
(ハ) 前記工具に加える押圧の反力を前記筒もしくは
筒状体の他の内面で受けることと、を特徴とする。これ
により、様々な筒を確実に製造できるとともに、工具に
加える押圧の反力を有効に処理することができる。ま
た、筒の外側面に見える接合線はアーク溶接のごときビ
ードとならず奇麗な仕上がりとなる。なお、上記被接合
材としてはアルミニウム合金が適しており(請求項
2)、これによれば、摩擦攪拌接合により様々な筒を提
供することが可能となる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and a method for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 1 is a method for manufacturing a cylinder having a predetermined shape. Manufacturing a cylinder using friction stir welding, comprising: a step of forming materials into a cylindrical body by abutting the members at predetermined positions; and a step of sequentially friction stir joining the surfaces to be joined, which are butted portions of the cylindrical body. (B) using a friction stir welding tool having a friction pin rotating at a predetermined number of revolutions and a surface pressing portion at a root thereof; and (b) performing the welding from the inner surface of the cylindrical body. Performing friction stir welding of the surface,
(C) receiving the reaction force of the pressing applied to the tool on the other inner surface of the cylinder or the tubular body. Thereby, various cylinders can be reliably manufactured, and the reaction force of pressing applied to the tool can be effectively processed. In addition, the joining line visible on the outer surface of the tube does not become a bead as in arc welding and has a beautiful finish. Note that an aluminum alloy is suitable as the material to be joined (claim 2), and according to this, various cylinders can be provided by friction stir welding.

【0009】また、請求項3記載の製造方法の発明は、
請求項1または請求項2記載の摩擦攪拌接合を利用した
筒の製造方法において、(イ) 前記被接合材が目的と
する任意の断面形状の筒状体をその軸線方向に平行に2
つに分割した形状の2本の材料からなるものであって当
該材料を張り合わせることにより任意の断面形状の筒状
体を形成することができるものであることと、(ロ)
前記工具が2個であり、一方の工具に加える押圧の反力
を前記筒もしくは筒状体の反対側の内面においてもう一
方の工具で受けることと、を特徴とする。これにより、
被接合材同士を張り合わせて様々な断面形状の筒を確実
に製造することができる。
Further, the invention of the manufacturing method according to claim 3 is
3. The method for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 1 or 2, wherein (a) the material to be welded is formed by arranging a cylindrical body having a desired cross-sectional shape in a direction parallel to its axis.
(B) a material made of two materials having a shape divided into two, and capable of forming a cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape by laminating the materials;
The number of the tools is two, and the reaction force of the pressing applied to one of the tools is received by the other tool on the inner surface on the opposite side of the cylinder or the cylindrical body. This allows
By joining the materials to be joined together, it is possible to reliably manufacture cylinders having various cross-sectional shapes.

【0010】また、本発明の方法は、請求項1または請
求項2記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造方法にお
いて、被接合材が帯材であって、当該帯材を順次螺旋状
に巻くことによって任意の口径のスパイラル管である筒
状体を形成することができるものであること(請求項
4)、もしくは被接合材が板材であって、当該板材を順
次捲回することによって任意の口径の縫合管である筒状
体を形成することができるものであること(請求項
5)、を特徴とする。これによれば、様々な口径や長さ
をしたスパイラル管や縫合管を確実に提供することがで
きる。
Further, according to the method of the present invention, there is provided a method for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 1 or 2, wherein the material to be welded is a strip, and the strip is sequentially spirally formed. It is possible to form a cylindrical body that is a spiral tube having an arbitrary diameter by winding (claim 4), or the material to be joined is a plate material, and the plate material is sequentially wound so as to be arbitrary. (Claim 5) is characterized in that it can form a tubular body which is a suture tube having a diameter of (5). According to this, spiral tubes and suture tubes having various diameters and lengths can be reliably provided.

【0011】また、請求項6記載のクレーンブーム材
は、被接合材がアルミニウム合金押出し成形によりなる
ことを特徴とする請求項1または請求項3のいずれか1
項記載の摩擦攪袢接合を利用した筒の製造方法により製
造されたものである。これにより製造されたクレーンブ
ームは、軽量かつ堅固なものである。
Further, in the crane boom material according to claim 6, the material to be joined is formed by extrusion of an aluminum alloy.
It is manufactured by the method of manufacturing a cylinder using friction stir welding described in the item. The resulting crane boom is light and solid.

【0012】また、請求項7記載の製造方法の発明は、
所定の口径をした2本の円筒である被接合材の片側の端
面同士を突き合わせて長尺の筒状体に形成する工程と、
前記筒状体の突き合わせ部分である被接合面を順次摩擦
攪袢接合する工程、よりなる摩擦攪袢接合を利用した筒
の製造方法であって、(イ) 前記筒状体の内面より前
記被接合面の摩擦攪袢接合を行うことと、(ロ) 所定
の回転数で回転する摩擦ピンとその根元に表面押え部を
有する摩擦攪袢接合を行う工具を用いることと、(ハ)
前記工具に加える押圧の反力を前記筒もしくは筒状体
の他の内面で受けることと、を特徴とする。これによれ
ば、被接合材である円筒と円筒とを確実に接合すること
ができ、長尺の筒を容易に製造することが可能となる。
また、この場合、2 個の工具を用い、一方の工具に加え
る押圧の反力を筒もしくは筒状体の反対側の内面におい
てもう一方の工具で受ける構成とすれば(請求項8)、
作業速度が上昇するとともに、工具に加える押圧の反力
を無駄無く利用することができる。
Further, the invention of a manufacturing method according to claim 7 is as follows.
Forming a long tubular body by abutting end faces on one side of the material to be joined, which are two cylinders having a predetermined diameter,
A friction stir welding step of sequentially joining surfaces to be joined, which are butted portions of the cylindrical body, comprising: (b) a step of: (C) using a friction stir welding tool having a friction pin rotating at a predetermined rotation speed and a surface pressing portion at the base thereof, and
Receiving the reaction force of the pressing applied to the tool on the other inner surface of the cylinder or the tubular body. According to this, the cylinders to be joined can be securely joined to each other, and a long cylinder can be easily manufactured.
Further, in this case, if two tools are used and the other tool receives the reaction force of the pressing applied to one of the tools on the inner surface on the opposite side of the cylinder or the cylindrical body (claim 8),
As the working speed increases, the reaction force of the pressing applied to the tool can be used without waste.

【0013】また、請求項9の発明は、請求項7または
請求項8記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造方法に
おいて、筒状体の円周方向に形成される前記被接合面を
順次摩擦攪袢接合するに際して、接合を行う始点と終点
とがオーバーラップする閉じた接合線を形成するととも
に、オーバーラップを形成する際、前記工具を順次引き
上げることにより、その接合線を終点に向けて順次浅く
形成すること、を特徴とする。これにより、オーバーラ
ップの部分においては、摩擦ピンによる作業領域の深さ
が徐々に浅くなって行くので、被接合材である円筒と円
筒とを確実に接合でき。しかも、摩擦ピン抜けの痕も無
く接合線が始点から終点まで平坦になるので、後加工を
行わなくとも品質のよい製品を提供することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a cylinder utilizing friction stir welding according to the seventh or eighth aspect, the surfaces to be formed formed in the circumferential direction of the cylindrical body are sequentially arranged. At the time of friction stir welding, while forming a closed joining line where the starting point and the ending point of joining overlap, and forming the overlap, by sequentially pulling up the tool, the joining line is directed toward the end point. It is characterized by being formed shallow sequentially. As a result, in the overlap portion, the depth of the working area formed by the friction pins gradually decreases, so that the cylinders to be joined can be reliably joined to each other. In addition, since the joining line is flat from the start point to the end point without any trace of the friction pin coming off, a high-quality product can be provided without performing post-processing.

【0014】また、請求項10記載の摩擦攪拌接合を利
用した筒の製造装置は、所定の形状の被接合材を所定の
位置で突き合わせて筒状体に形成し、その突き合わせ部
分である被接合面を順次摩擦攪拌接合し筒を製造する摩
擦攪拌接合を利用した筒の製造装置であって、(イ)
前記被接合材を所定の位置で突き合わせて筒状体に形成
したものを固定するための固定脚であって、前記被接合
材との接触部分に転動手段もしくは滑動手段を持ったも
のと、前記固定脚を所定の力で前記被接合材に押し付
けるための手段と、からなる前記被接合材の外側に設置
される固定治具、(ロ)摩擦ピンとその根元に表面押
え部を有する摩擦攪袢接合を行う工具と前記工具を所定
の力で前記被接合面に押し付けるための手段を有する接
合アーム、前記摩擦ピンを所定の回転数で回転させる
ための駆動手段、前記工具に加える押圧の反力を前記
筒状体もしくは筒の他の内面で受ける反力受け部と、
前記被接合材との接触部分に転動手段もしくは滑動手段
を持ち前記工具を前記被接合面に案内するガイド脚、か
らなる前記被接合材の内側に設置される接合装置、
(ハ) 前記被接合材を前記固定治具および前記接合装
置に対して所定の速度で移動させることができる被接合
面の送り手段、からなることを特徴とする。この装置に
よれば、摩擦攪拌接合により様々な形状の表面仕上がり
が奇麗な筒を確実に提供することができるとともに、工
具に加える押圧の反力を有効に処理することができるた
め、接合装置を小型・軽量化することが可能である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a cylinder utilizing friction stir welding, wherein a material to be welded having a predetermined shape is butted at a predetermined position to form a tubular body, and the material to be welded is the butted portion. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding in which surfaces are sequentially friction stir welded to produce a cylinder,
A fixing leg for fixing a material formed into a cylindrical body by abutting the materials to be joined at a predetermined position, and having rolling means or sliding means at a contact portion with the material to be joined, Means for pressing the fixing leg against the material to be joined with a predetermined force, a fixing jig provided outside the material to be joined, (b) a friction pin having a friction pin and a surface pressing portion at its base. A joining arm having a tool for performing welding and a means for pressing the tool against the surface to be joined with a predetermined force, a driving means for rotating the friction pin at a predetermined number of rotations, and a counter-pressure applied to the tool. A reaction force receiving portion for receiving a force on the other inner surface of the cylindrical body or the cylinder,
A joining device installed inside the material to be joined, comprising: a guide leg having rolling means or sliding means at a contact portion with the material to be joined and guiding the tool to the surface to be joined;
(C) The device comprises a means for feeding a surface to be joined which can move the material to be joined at a predetermined speed with respect to the fixing jig and the joining device. According to this apparatus, it is possible to reliably provide a cylinder having a beautiful surface finish of various shapes by friction stir welding, and to effectively process the reaction force of pressing applied to the tool. It is possible to reduce the size and weight.

【0015】また、本発明における製造装置は、請求項
10記載の摩擦攪袢接合を利用した筒の製造装置におい
て、記被接合面の送り手段に代えて、前記接合装置およ
び前記固定治具を、前記被接合材に対して所定の速度で
移動させることができる被接合面の送り手段、を有する
ことを特徴とする(請求項11)。これによれば、作業
スペースを大幅に削減することができる。
Further, according to the manufacturing apparatus of the present invention, in the apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 10, the joining apparatus and the fixing jig are replaced with the means for feeding the surface to be joined. And a means for feeding a surface to be joined which can be moved at a predetermined speed with respect to the material to be joined (claim 11). According to this, the work space can be significantly reduced.

【0016】また、請求項12記載の製造装置は、請求
項10記載の摩擦攪袢接合を利用した筒の製造装置にお
いて、(イ) 前記固定冶具に代えて、前記被接合材を
所定の位置で突き合わせて筒状体に形成したものを前記
被接合材の外側から固定する固定冶具であって、前記筒
状体の長さに応じて設けられたもの、(ロ) 前記被接
合面の送り手段に代えて、前記接合装置のみを、前記被
接合材および前記固定治具に対して所定の速度で移動さ
せることができる被接合面の送り手段、を有することを
特徴とする。これによれば、確実に摩擦攪拌接合を行う
ことができるとともに、接合装置の操作が容易となり装
置も簡単な構造となる。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing apparatus for a cylinder utilizing friction stir welding according to the tenth aspect, wherein (a) the material to be welded is placed at a predetermined position instead of the fixing jig. A fixing jig for fixing a member formed into a cylindrical body by abutting the members from the outside of the material to be joined, provided in accordance with a length of the cylindrical member; In place of the means, there is provided a means for feeding a surface to be bonded, which can move only the bonding device at a predetermined speed with respect to the material to be bonded and the fixing jig. According to this, the friction stir welding can be reliably performed, and the operation of the welding device is facilitated, so that the device has a simple structure.

【0017】また、本発明の製造装置は、請求項10乃
至請求項12のいずれか1項記載の摩擦攪拌接合を利用
した筒の製造装置において、(イ) 前記被接合材が目
的とする任意の断面形状の筒状体をその軸線方向に平行
に2つに分割した形状の2本の材料からなるものであっ
て当該材料を張り合わせることにより任意の断面形状の
筒状体を形成することができるものであること、(ロ)
前記接合装置が2本の前記工具を有し、一方の工具に
加える押圧の反力を筒もしくは筒状体の反対側の内面に
おいてもう一方の工具で受けること、を特徴とする(請
求項13)。この装置によれば、被接合材同士を張り合
わせて様々な断面形状をした筒を確実に提供することが
できる。
Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding as set forth in any one of claims 10 to 12, wherein: A cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape is made of two materials having a shape obtained by dividing a cylindrical body having a cross-sectional shape into two in parallel with the axial direction thereof, and laminating the materials. (B)
The said joining apparatus has two said tools, The reaction force of the press applied to one tool is received by the other tool in the inner surface of the opposite side of a cylinder or a cylindrical body (Claim 13). ). According to this device, it is possible to reliably provide cylinders having various cross-sectional shapes by bonding the materials to be joined together.

【0018】また、本発明の製造装置は、請求項10記
載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置であって、被
接合材が帯材であって当該帯材を順次螺旋状に巻くこと
によって任意の口径のスパイラル管である筒状体を形成
することができるものであること(請求項14)、もし
くは被接合材が板材であって当該板材を順次捲回するこ
とによって任意の口径の縫合管である筒状体を形成する
ことができるものであること(請求項15)、を特徴と
する。この装置によれば、様々な口径や長さをしたスパ
イラル管や縫合管を確実に提供することができる。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a cylinder manufacturing apparatus utilizing friction stir welding, wherein the material to be welded is a band material, and the band material is sequentially spirally wound. (Claim 14), or the material to be joined is a plate material, and the plate material is sequentially wound, thereby forming an arbitrary diameter spiral tube. A tubular body that is a suture tube can be formed (claim 15). According to this device, spiral tubes and suture tubes having various diameters and lengths can be reliably provided.

【0019】また、請求項16記載の摩擦攪拌接合を利
用した筒の製造装置は、所定の口径をした2本の中空管
である被接合材の片側の端面同士を突き合わせて長尺の
筒状体に形成し、その突き合わせ部分である被接合面を
順次摩擦攪袢接合し筒を製造する摩擦攪袢接合を利用し
た筒の製造装置であって、(イ)前記被接合材を所定
の位置で突き合わせて筒状体に形成したものを固定する
ための固定脚であって、前記被接合材との接触部分に転
動手段もしくは滑動手段を持ったものと、前記固定脚
を所定の力で前記被接合材に押し付けるための手段と、
からなる前記被接合材の外側に設置される固定治具、
(ロ)摩擦ピンとその根元に表面押え部を有する摩擦
攪袢接合を行う工具と前記工具を所定の力で前記被接合
面に押し付けるための手段を有する接合アーム、前記
摩擦ピンを所定の回転数で回転させるための駆動手段、
前記工具に加える押圧の反力を前記筒状体もしくは筒
の他の内面で受ける反力受け部と、前記被接合材との
接触部分に転動手段もしくは滑動手段を持ち前記工具を
前記被接合面に案内するガイド脚と、からなる前記被接
合材の内側に設置される接合装置、(ハ) 前記被接合
材を前記固定治具および前記接合装置に対して所定の速
度で回転させることができる被接合面の送り手段、から
なることを特徴とする。この装置によれば、被接合材で
ある円筒と円筒とを確実に接合することができ、長尺の
筒を容易に製造することが可能となる。
According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding, wherein one end face of one end of a material to be welded, which is two hollow pipes having a predetermined diameter, is abutted with each other. An apparatus for producing a cylinder using friction stir welding in which a joint is formed by sequentially friction joining the surfaces to be joined, which are abutting portions, to produce a cylinder. A fixed leg for fixing a cylindrical body formed by abutting at a position, wherein the fixed leg has rolling means or sliding means at a contact portion with the material to be joined, and a fixed force Means for pressing against the material to be joined with
A fixing jig installed outside the material to be joined,
(B) A tool for performing friction stir welding having a friction pin and a surface pressing portion at the root thereof, a joining arm having means for pressing the tool against the surface to be joined with a predetermined force, and rotating the friction pin at a predetermined rotation speed. Driving means for rotating with
A reaction force receiving portion for receiving a reaction force of pressing applied to the tool on the cylindrical body or another inner surface of the cylinder, and a rolling means or a sliding means at a contact portion with the material to be joined, and (C) rotating the workpiece at a predetermined speed with respect to the fixing jig and the bonding apparatus. Means for feeding the surface to be joined. According to this device, the cylinders to be joined can be securely joined to each other, and a long cylinder can be easily manufactured.

【0020】また、本発明の製造装置は、請求項10、
請求項11もしくは請求項13乃至請求項16のいずれ
か1項記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置にお
いて、前記工具に対して前記被接合材を挟んで相対する
位置に設けられ、前記被接合材との接触部分に転動手段
もしくは滑動手段を持った接合部の裏当てを有すること
を特徴とする(請求項17)。これにより、被接合材の
強度が足りない場合でも確実に摩擦攪拌接合により筒を
提供することができる。
Further, the manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that
The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 11 or 13 to 16, wherein the cylinder is provided at a position facing the tool with the material to be welded interposed therebetween, A backing of a joint having a rolling means or a sliding means is provided at a contact portion with the material to be joined (claim 17). Thereby, even when the strength of the material to be welded is insufficient, the cylinder can be reliably provided by friction stir welding.

【0021】また、本発明の製造装置は、請求項17記
載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置において、前
記裏当てが前記工具と共に移動することを特徴とする
(請求項18)。これにより、被接合材の強度が足りな
い場合であっても、様々な長さの筒を確実に提供するこ
とができる。
[0021] In the manufacturing apparatus of the present invention, the backing moves together with the tool in the cylindrical manufacturing apparatus utilizing friction stir welding according to claim 17 (claim 18). Thereby, even if the strength of the material to be joined is insufficient, cylinders of various lengths can be reliably provided.

【0022】また、本発明の装置は、請求項10、請求
項11もしくは請求項13乃至請求項18のいずれか1
項記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置におい
て、前記固定脚、前記接合アーム、前記ガイド脚および
前記裏当てを支持する支持脚の一部または全部が伸縮自
在な手段を有することを特徴とする(請求項19)。こ
の装置によれば、様々な断面形状や口径をした筒を確実
に製造することができる。
Further, the apparatus according to the present invention may be arranged as described in any one of claims 10, 11 and 13 to 18.
In the cylinder manufacturing apparatus using friction stir welding described in the above item, a part or the whole of the fixed leg, the joining arm, the guide leg, and the supporting leg supporting the backing has an expandable / contractible means. (Claim 19). According to this device, cylinders having various cross-sectional shapes and diameters can be reliably manufactured.

【0023】また、請求項20記載の製造装置は、請求
項12または請求項13のいずれか1項記載の摩擦攪拌
接合を利用した筒の製造装置において、前記工具に対し
て前記被接合材を挟んで相対する位置に設置され、前記
筒状体の長さに応じて設けられた固定式の接合部の裏当
てを有することを特徴とする。この装置によれば、筒を
確実に製造することができるとともに、装置のメンテナ
ンスが容易となる。また、裏当てがあることにより肉厚
の薄い材料により筒を製造することが可能となる。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the cylinder manufacturing apparatus utilizing friction stir welding according to any one of the twelfth and thirteenth aspects, the material to be welded is attached to the tool. It has a backing of a fixed joint provided at a position facing and sandwiching the tubular body and provided according to the length of the tubular body. According to this device, the cylinder can be reliably manufactured, and the maintenance of the device is facilitated. In addition, the backing makes it possible to manufacture the cylinder from a thin material.

【0024】最後に、本発明の製造装置は、請求項1
2、請求項13もしくは請求項20のいずれか1項記載
の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置において、前記
接合装置の前記接合アームおよび前記ガイド脚の一部ま
たは全部が伸縮自在な手段を有することを特徴とする
(請求項21)。この装置によれば、様々な断面形状や
口径を持った筒を確実に製造することができる。
Finally, the manufacturing apparatus of the present invention is characterized in that
The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of Claims 13 and 20, wherein a part or all of the joining arm and the guide legs of the joining device are extensible. (Claim 21). According to this device, cylinders having various cross-sectional shapes and diameters can be reliably manufactured.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図面によって本発明の実施の形態
を説明する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0026】◎第1 実施形態 まず、本発明における第1実施形態について説明する。
図1は、この発明に係る第1実施形態における筒の製造
の要部を示す正面図である。図2は、第1実施形態にお
ける摩擦攪拌接合を行う接合装置を示す図である。図3
は、摩擦ピンを回転させるための動力伝達手段を示す図
である。図4は、第1実施形態における第1のバリエー
ションによる筒(張り合わせ管)の製造を示す斜視図で
ある。図5は、第1実施形態における第2のバリエーシ
ョンによる筒(スパイラル管)の製造を示す斜視図であ
る。図6は、第1実施形態における第3のバリエーショ
ンによる筒(縫合管)の製造を示す斜視図である。図7
は、第1実施形態における第4のバリエーションによる
筒の製造装置を示す図でクレーンブームの製造に本発明
を利用した例を示すものである。
First Embodiment First, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a front view showing a main part of the manufacture of a tube according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a welding device that performs friction stir welding in the first embodiment. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a power transmission unit for rotating a friction pin. FIG. 4 is a perspective view showing the production of a tube (laminated tube) according to a first variation in the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view illustrating the manufacture of a tube (spiral tube) according to the second variation of the first embodiment. FIG. 6 is a perspective view illustrating the manufacture of a tube (suture tube) according to a third variation of the first embodiment. FIG.
FIG. 7 is a view showing a tube manufacturing apparatus according to a fourth variation of the first embodiment, showing an example in which the present invention is used for manufacturing a crane boom.

【0027】本発明の第1の実施形態における製造方法
は、所定の形状の被接合材1を所定の位置で突き合わせ
て筒状体に形成する工程と、筒状体の突き合わせ部分で
ある被接合面3を順次摩擦攪拌接合する工程とからな
る。
In the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention, a material 1 to be joined having a predetermined shape is abutted at a predetermined position to form a cylindrical body; And a step of sequentially friction stir welding the surfaces 3.

【0028】 被接合材1を筒状体に形成する工程
は、図1 又は図4のように任意の断面形状をした複数の
材料を張り合わせて筒状体を形成する方法であっても、
図5のように帯材を螺旋状に巻いてスパイラル管を製造
する際に使用する方法であっても、また図6のように板
材を捲回して縫合管を製造する際に使用する方法であっ
ても差し支えない。また、被接合材1の特性は、上記の
ように筒状体を形成することができるものであれば、断
面が半円状、コの字状、U 字状など様々な断面形状の材
料や帯材や板材であっても差し支えない。従って、これ
らの被接合材より製造された筒の断面は、丸、楕円、四
角、六角形などの多角形や、その他様々な断面を有する
ことになる。ここで、被接合材同士を突き合わせる面は
互いに平滑である必要があり、被接合材を所定の位置で
突き合わせた場合に被接合面3に大きな隙間ができるよ
うな状態は好ましくない。また、被接合面3は少なくと
も摩擦攪拌接合を行う工具21´を押し付けることがで
きる程度の平坦さが必要であるが、多少の凹凸や曲面が
あっても差し支えない。また、被接合材1の材質は、ア
ルミニウム合金など様々なものを利用することができる
が、特に、アルミニウム合金など融点のあまり高くない
金属が接合に適している。
The step of forming the material to be joined 1 into a cylindrical body is a method of bonding a plurality of materials having arbitrary cross-sectional shapes as shown in FIG. 1 or FIG. 4 to form a cylindrical body.
The method used when manufacturing a spiral tube by spirally winding a band material as shown in FIG. 5 or the method used when manufacturing a suture tube by winding a plate material as shown in FIG. There is no problem. The material to be joined 1 has various cross-sectional shapes such as a semicircle, a U-shape, and a U-shape as long as it can form a cylindrical body as described above. It can be a strip or a plate. Therefore, the cross section of a cylinder manufactured from these materials to be joined has a polygonal shape such as a circle, an ellipse, a square, a hexagon, and various other cross sections. Here, the surfaces where the materials to be joined abut each other need to be smooth, and it is not preferable that a large gap is formed in the surfaces to be joined 3 when the materials to be joined are abutted at predetermined positions. The surface 3 to be joined needs to be flat enough to press at least the tool 21 'for performing friction stir welding, but there may be some unevenness or a curved surface. Various materials such as an aluminum alloy can be used for the material 1 to be joined. In particular, a metal having a very low melting point, such as an aluminum alloy, is suitable for the joining.

【0029】 次に被接合面3を摩擦攪拌接合する工
程においては、摩擦攪拌接合を行う工具21´は工具鋼
からなる摩擦ピン21aと表面押え部21bからなる。
この表面押え部21bは、被接合材1との接触面が凹ん
だ形状である円柱体よりなっている。この摩擦ピンの周
囲には図示しないが、ネジ状の小さな摩擦攪拌翼が形成
されている。摩擦ピンは500〜15000rpmの回
転速度で回転し、被接合面3に表面押え部21bが接す
るまで押し込まれるとともに、接合ライン2に沿って
0.005〜2m/分の相対速度で移動される。この工
具を押し込む力は被接合材の材質や摩擦ピンの形状など
により異なるが、おおよそ10〜2000kgf である。
この摩擦ピン21aの回転により、摩擦ピン近傍の被接
合材1は摩擦熱により加熱され可塑化し、流動化され
る。このように摩擦熱で流動化した摩擦ピン近傍の被接
合材は、工具21´の表面押え部21bにより表面方向
の流動に対し一定の制限が与えられるため、被接合部の
表面付近から外部に飛散することが阻止されるとともに
被接合材の内部では、材料同士が流動状態で充分に攪拌
・混合される。この結果、摩擦ピンが通過し冷却された
後は、被接合材同士が一体となり強固に接合される。ま
た、摩擦攪拌接合を行った部分の表面は、表面押え部に
より押さえられていることなどによるため、平坦で一定
の幅を有する接合線となる。したがって、従来のアーク
溶接などの様に盛り上がった溶接ビードがない。
Next, in the step of performing friction stir welding of the surfaces 3 to be joined, the tool 21 ′ for performing friction stir welding includes a friction pin 21 a made of tool steel and a surface pressing portion 21 b.
The surface pressing portion 21b is formed of a cylindrical body having a concave surface in contact with the material 1 to be joined. Although not shown, a small screw-shaped friction stirrer blade is formed around the friction pin. The friction pin rotates at a rotation speed of 500 to 15000 rpm, is pushed until the surface pressing portion 21b contacts the surface 3 to be joined, and is moved along the joining line 2 at a relative speed of 0.005 to 2 m / min. The force for pushing the tool varies depending on the material of the material to be joined and the shape of the friction pin, but is about 10 to 2000 kgf.
Due to the rotation of the friction pin 21a, the material 1 to be joined near the friction pin is heated by the frictional heat, plasticized, and fluidized. The material to be welded in the vicinity of the friction pin fluidized by the frictional heat as described above is given a certain restriction on the flow in the surface direction by the surface pressing portion 21b of the tool 21 ', so that the material to be welded from the vicinity of the surface to be welded to the outside Spattering is prevented and the materials are sufficiently stirred and mixed in a fluidized state inside the material to be joined. As a result, after the friction pins have passed and been cooled, the materials to be joined are integrated and firmly joined. Further, the surface of the portion where the friction stir welding has been performed is flat and has a certain width because the surface is pressed by the surface pressing portion. Therefore, there is no raised weld bead unlike conventional arc welding.

【0030】ここで、摩擦攪拌接合は筒状体の内面から
行なうが、このようにすることで表面に接合線や従来の
溶接ビードなどが見えない美麗な筒を製造することがで
きる。なお、上記のとおり工具21´には摩擦ピン21
aを押し込むために大きな押圧が加えられることにな
る。従って、工具に加える押圧の反力をどのように受け
るかが問題となるが、図1、図4、図5および図6に示
すように、筒状体の反対側の面もしくは他の面で受ける
ことにより問題は解消される。
Here, friction stir welding is performed from the inner surface of the cylindrical body. By doing so, it is possible to manufacture a beautiful cylinder in which the joining line or the conventional welding bead is not visible on the surface. As described above, the friction pin 21 is attached to the tool 21 '.
A large pressure will be applied to push a. Therefore, how to receive the reaction force of the pressing applied to the tool is a problem. However, as shown in FIGS. 1, 4, 5 and 6, the opposite surface of the cylindrical body or another surface is used. The problem is solved by receiving it.

【0031】なお、接合工程においては、形成した筒状
体を固定する手段が必要であるが、特に張り合わせた被
接合材1の被接合面3が摩擦ピン21aにより開かない
ようにするため、被接合材を周囲から強く押さえつける
必要がある。
In the joining step, means for fixing the formed tubular body is necessary. In particular, in order to prevent the joining surface 3 of the joined joining material 1 from being opened by the friction pin 21a, the joining member is required. It is necessary to strongly press the joining material from the surroundings.

【0032】また、本発明においては、被接合面3を順
次摩擦攪拌接合して筒を製造して行くが、この順次接合
を行う方法(被接合面の送り手段)としては、工具21
´などを固定しておき、被接合材のみを接合ライン2に
沿って前後に移動させることで、様々な長さを持った筒
を製造することができる。なお、この際、請求項3に記
載したように、被接合材1を固定し工具21´などを接
合ライン2に沿って前後に移動させる構成とすれば、作
業スペースを節約することが可能となる。
In the present invention, a cylinder is manufactured by sequentially friction stir welding the surfaces 3 to be welded, and a method for performing the sequential welding (feeding means of the surfaces to be welded) is a tool 21.
', Etc., are fixed, and only the material to be joined is moved back and forth along the joining line 2, whereby cylinders having various lengths can be manufactured. In this case, as described in the third aspect, if the workpiece 1 is fixed and the tool 21 ′ is moved back and forth along the welding line 2, it is possible to save the working space. Become.

【0033】次に、第1実施形態における筒の製造装置
を説明する。本発明における摩擦攪拌接合を利用した筒
の製造装置は、所定の形状の被接合材を所定の位置で突
き合わせて筒状体に形成する手段と、図4などに示すよ
うに筒状体に形成し突き合わせた被接合材1を所定の位
置で固定する手段である固定治具10と、被接合材1の
内側から摩擦攪拌接合を行う接合装置20と、必要に応
じて被接合面3の裏当て31と、被接合面3を接合装置
に対して所定の速度で移動させることができる被接合部
分の送り手段とからなる。
Next, a tube manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described. The cylinder manufacturing apparatus utilizing friction stir welding according to the present invention includes means for abutting materials to be joined in a predetermined shape at predetermined positions to form a cylindrical body, and forming the material into a cylindrical body as shown in FIG. A fixing jig 10 as a means for fixing the butted workpieces 1 at predetermined positions, a welding apparatus 20 for performing friction stir welding from the inside of the workpieces 1, and the back of the workpiece surface 3 if necessary. It consists of a contact 31 and a means for feeding a portion to be joined which can move the surface 3 to be joined at a predetermined speed with respect to the joining device.

【0034】 被接合材1を筒状体に形成する手段
は、前記のように任意の断面形状をした複数の材料を張
り合わせて筒状体(図4)を形成する手段であっても、
帯材を螺旋状に巻いてスパイラル管(図5)を製造する
際に使用する手段であっても、また板材を捲回して縫合
管(図6)を製造する際に使用する手段であっても差し
支えない。また、被接合材1の材質や断面形状や被接合
材同士を突き合わせる面の特性などは前記のとおりであ
る。
The means for forming the material to be joined 1 into a cylindrical body may be a means for laminating a plurality of materials having an arbitrary cross-sectional shape as described above to form a cylindrical body (FIG. 4).
A means used for manufacturing a spiral tube (FIG. 5) by spirally winding a band material, or a means used for manufacturing a suture tube (FIG. 6) by winding a plate material. No problem. Further, the material and cross-sectional shape of the material 1 to be joined, the characteristics of the surface where the materials to be joined abut each other, and the like are as described above.

【0035】 被接合材1外側に設置され、上記手段
で形成された筒状体を固定する固定治具10は固定脚1
1からなるが、これは形成した筒状体の形を維持し、摩
擦攪拌接合に際して被接合面3が摩擦ピン21aにより
開いてしまうのを防止する役割を果たす。この固定脚1
1は、被接合材との接触面に転動手段や滑動手段11a
を有する。この転動手段などは、車輪、キャタピラ(米
国キャタピラ社の登録商標)、ローラーなど被接合材と
の間の摩擦を低減できるものであれば特定のものに限定
されることはない。これにより様々な長さの被接合材に
対処することが可能となり、長尺の筒を製造する場合で
も固定治具10を取り付けたり取り外したりする労力が
削減できる。また、固定脚11を伸縮自在にすれば、様
々な断面形状や大きさの異なる被接合材に対処すること
ができるようになる。加えて、固定脚11が複数隣接す
る場合は、相互の間隔を調節できるようにしておくと、
さらに、様々な断面形状や口径をもった被接合材に対処
することができる。また、この脚に首を振る機構11c
を設けておけば被接合材1をより均等な力で固定させる
ことができる。この首振り機構にはラチェット機構など
首振り角度を調節できる機構を設けておくと更に均等な
力で被接合材を固定することができる。この固定脚11
は、摩擦攪拌接合を行っている箇所の外側に位置するよ
うにするのがよい。
The fixing jig 10 which is installed outside the material 1 to be joined and fixes the cylindrical body formed by the above-described means includes a fixing leg 1
1, which serves to maintain the shape of the formed cylindrical body and prevent the surface 3 to be joined from being opened by the friction pin 21a during friction stir welding. This fixed leg 1
1 is a rolling means or a sliding means 11a provided on a contact surface with a material to be joined.
Having. The rolling means and the like are not limited to specific ones as long as they can reduce friction between the members to be joined, such as wheels, caterpillars (registered trademark of Caterpillar Corporation, USA), and rollers. This makes it possible to cope with workpieces of various lengths, and can reduce the labor for attaching and detaching the fixing jig 10 even when manufacturing a long tube. Further, if the fixing leg 11 is made expandable and contractable, it is possible to cope with various materials having different cross-sectional shapes and sizes. In addition, when a plurality of fixed legs 11 are adjacent to each other, if the distance between the fixed legs 11 can be adjusted,
Further, it is possible to cope with materials to be joined having various cross-sectional shapes and diameters. Also, a mechanism 11c for swinging the head on this leg
Is provided, the workpiece 1 can be fixed with a more uniform force. If a mechanism such as a ratchet mechanism that can adjust the swing angle is provided in the swing mechanism, the workpieces can be fixed with a more uniform force. This fixed leg 11
Is preferably located outside the portion where the friction stir welding is performed.

【0036】 被接合材1の内側に設置され、筒状体
の内面より摩擦攪拌接合を行う接合装置20の主な構成
は、図2、図5、図6に示すように摩擦攪拌接合を行う
接合アーム21とこれを接合ラインに案内するガイド脚
22ないしガイド脚を兼ねる反力受け部23である。1)
接合アーム21は、表面押え部21b、摩擦ピン21a
からなる工具21´およびこれらを被接合面3に押し付
ける押圧ラム21cよりなる。摩擦ピン21aは高速で
回転し、押圧ラム21cによって表面押え部21bとと
もに被接合面3に強い押圧で押し付けられ、被接合面の
摩擦攪拌接合が行なわれる。工具21´の数は、被接合
面が1つならば1本、被接合面が2つならば2本という
ように、被接合面の数に応じて設けるのが、作業の効率
上好ましい。工具21´を2つ設けた場合は、これらは
互いに反対側の工具の反力受け部を兼ねることになる。
摩擦ピン21aは、少なくとも耐摩耗性を有することが
必要である。摩擦ピンの直径は、被接合材の肉厚や材質
などにより適宜選定する。また、摩擦ピンの長さは、回
転数や接合速度などにより異なるが、被接合材の肉厚と
同じかそれよりもわずかに短いもの(板厚の1%〜10
%程度短い)がよい。このような摩擦ピンを用いると、
製品の外面に痕の残らない平滑で美麗な仕上がりとな
る。なお、摩擦ピンを回転させるための駆動手段として
は、電動モーターが適当であるが、図3(a)はモータ
ー21eとギヤ21fを利用して動力を伝達した例であ
り、動力源が回転シャフト21dと比較的離れた位置に
ある場合に用いるのがよい。また、図3(b)はベルト
21gを利用して動力を伝達した例であり、同図(c)
は平歯車を利用して動力を伝達した例である。なお、動
力伝達手段はこれらの例に限定されるものではない。工
具21´を被接合面3に押し付ける手段としては、バネ
や周知の機械的機構や流体を用いたシリンダーなどのよ
うなものを利用することができる。2)ガイド脚22は、
被接合材の外側に設置される固定治具10とともに工具
21´が被接合面に正しく位置するのを補助する役割を
果たすが、このガイド脚は固定脚と同様に、被接合材と
の接触面に転動手段もしくは滑動手段22aを有する。
これにより被接合面3を円滑に移動させることができ
る。このガイド脚も固定脚と同様に伸縮自在にしておけ
ば様々な口径の被接合材に対処することができる。な
お、図5、6のように接合アーム21とガイド脚を兼ね
た反力受け部23を対向する位置に設置すると、工具2
1´に加わる荷重の反力をガイド脚を兼ねた反力受け部
23で受けられるので、装置の剛性を大きくする必要が
なくなり、接合装置を小型軽量化することが可能とな
る。また、ガイド脚22の数は必要に応じて相当の数を
設けることになる。また、接合アーム21およびガイド
脚22を固定脚11のように伸縮自在にすれば、様々な
断面形状や大きさの異なる被接合材1に対処することが
できるようになる。なお、図示は省略したが、ガイド脚
22を確実に案内するためには、ガイド脚の為の案内レ
ールを筒内に仮設しておく必要があるが、筒の内面形状
や、ガイド脚の転動手段ないし滑動手段の形状が確実な
案内を行える場合は不要であり、さらに、接合装置20
の動きを筒の外部より支持できる場合も不要である。
The main configuration of the welding device 20 installed inside the workpiece 1 and performing friction stir welding from the inner surface of the tubular body performs friction stir welding as shown in FIGS. 2, 5 and 6. A joint arm 21 and a guide leg 22 for guiding the joint arm 21 to a joint line or a reaction force receiving portion 23 also serving as a guide leg. 1)
The joining arm 21 includes a surface holding portion 21b, a friction pin 21a.
And a pressing ram 21c for pressing these against the surface 3 to be joined. The friction pin 21a rotates at a high speed, and is pressed by the pressing ram 21c together with the surface pressing portion 21b against the surface 3 to be joined with strong pressure, so that friction stir welding of the surface to be joined is performed. The number of tools 21 'is preferably provided in accordance with the number of surfaces to be joined, such as one if the surface to be joined is one, and two if there are two surfaces to be joined, from the viewpoint of work efficiency. When two tools 21 'are provided, they also serve as reaction force receiving portions of tools on opposite sides.
The friction pin 21a needs to have at least abrasion resistance. The diameter of the friction pin is appropriately selected depending on the thickness and the material of the material to be joined. The length of the friction pin varies depending on the number of rotations, the joining speed, and the like, but is equal to or slightly shorter than the thickness of the material to be joined (1% to 10% of the plate thickness).
% Is shorter). With such a friction pin,
A smooth and beautiful finish with no traces on the outer surface of the product. An electric motor is suitable as a driving means for rotating the friction pin. FIG. 3A shows an example in which power is transmitted using a motor 21e and a gear 21f, and a power source is a rotary shaft. It is good to use when it is located relatively far from 21d. FIG. 3B shows an example in which power is transmitted using the belt 21g, and FIG.
Is an example in which power is transmitted using a spur gear. Note that the power transmission means is not limited to these examples. As a means for pressing the tool 21 ′ against the surface 3 to be joined, a spring, a well-known mechanical mechanism, a cylinder using a fluid, or the like can be used. 2) The guide legs 22
Together with the fixing jig 10 installed outside the material to be joined, the tool 21 'plays a role in assisting the correct positioning of the tool on the surface to be joined. The surface has rolling means or sliding means 22a.
Thereby, the surface 3 to be joined can be moved smoothly. If this guide leg is made to be able to expand and contract similarly to the fixed leg, it is possible to cope with materials to be joined having various diameters. 5 and 6, when the joint arm 21 and the reaction force receiving portion 23 which also serves as a guide leg are installed at opposing positions, the tool 2
Since the reaction force of the load applied to 1 'can be received by the reaction force receiving portion 23 also serving as a guide leg, it is not necessary to increase the rigidity of the device, and the joining device can be reduced in size and weight. Further, the number of the guide legs 22 is set to a considerable number as necessary. Further, if the joining arm 21 and the guide leg 22 are made extendable and contractable like the fixed leg 11, it is possible to cope with the workpieces 1 having various cross-sectional shapes and different sizes. Although illustration is omitted, in order to guide the guide legs 22 reliably, it is necessary to temporarily provide guide rails for the guide legs in the cylinder. However, the inner surface shape of the cylinder and the rotation of the guide legs are required. This is unnecessary when the shape of the moving means or the sliding means can provide reliable guidance.
It is not necessary if the movement of the cylinder can be supported from outside the cylinder.

【0037】 裏当て31は、被接合材1の強度が大
きい場合は省略することもできるが、被接合材の強度が
足りない場合は必須となる。この裏当ても被接合材との
接触面にキャタピラなどの転動手段など31aを持たせ
ることにより、様々な長さの被接合材に対処することが
できる。また、固定脚11などと同様に裏当ての支持脚
31bを伸縮自在にしておけば、様々な口径の被接合材
に対処することができるようになる。
The backing 31 can be omitted when the strength of the material 1 to be joined is high, but is essential when the strength of the material to be joined is insufficient. This backing can also cope with workpieces of various lengths by providing rolling means 31a such as a caterpillar on the contact surface with the workpiece. Further, if the supporting leg 31b of the backing is made to be able to expand and contract similarly to the fixed leg 11, etc., it becomes possible to cope with materials to be joined having various diameters.

【0038】 本発明の装置は、被接合部の送り手段
を有するが、固定治具10、接合装置20および裏当て
31に対して被接合材1を接合ライン2に沿って前後に
移動させることにより、様々な長さを持った筒状体を製
造することができる。なお、送り手段は、筒状体をその
長手方向に移動させるものであれば、公知の適宜手段を
用いればよいが、前記11a、31a、22aを駆動式
転動手段またはキャタピラとすることにより送り手段を
兼用させてもよい。
The apparatus of the present invention has a means for feeding a portion to be joined, and moves the material 1 to be joined back and forth along the joining line 2 with respect to the fixing jig 10, the joining device 20 and the backing 31. Thereby, cylindrical bodies having various lengths can be manufactured. As the feeding means, any suitable known means may be used as long as the means moves the cylindrical body in the longitudinal direction. The feeding means may be formed by using the driving rolling means or the caterpillars as the 11a, 31a, and 22a. The means may also be used.

【0039】 また、請求項11に記載したように、
被接合材1を固定し固定治具10、接合装置20および
裏当て31を接合ライン2に沿って前後に移動させる構
成とすれば、作業スペースを節約することが可能とな
る。なお、接合治具20を移動もしくは固定する手段2
4としては、ワイヤーやシャフトなどを使って引っ張る
方法などがある。
As described in claim 11,
A work space can be saved by fixing the workpiece 1 and moving the fixing jig 10, the joining device 20, and the backing 31 back and forth along the joining line 2. Means 2 for moving or fixing the joining jig 20
As method 4, there is a method of pulling using a wire or a shaft.

【0040】本実施形態においては、数種類のバリエー
ションによる筒の製造が考えられるが、以下4つのバリ
エーションおよび本実施形態において製造されたクレー
ンブーム材の発明について説明する。
In the present embodiment, the production of a cylinder by several kinds of variations is conceivable. Hereinafter, the invention of the four variations and the crane boom material manufactured in the present embodiment will be described.

【0041】○第1のバリエーション まず、第1のバリエーションを説明するが、これは、第
1 実施形態において、図4のように被接合材1が目的と
する任意の断面形状の筒状体をその軸線方向に平行に2
つに分割した形状を持ったものであり、この2本の被接
合材1同士を張り合わせて、張り合わせ部分を内側から
順次摩擦攪拌接合し、任意の断面形状を持った筒を製造
する摩擦攪拌接合を利用した筒の製造に関するものであ
る。
First Variation First, the first variation will be described.
In one embodiment, as shown in FIG. 4, a material to be joined 1 is formed into a cylindrical body having any desired cross-sectional shape in parallel with its axial direction.
Friction stir welding in which the two workpieces 1 are bonded to each other, and the bonded portions are sequentially friction stir welded from the inside to produce a cylinder having an arbitrary cross-sectional shape. The present invention relates to the manufacture of a cylinder using the same.

【0042】 被接合材1を筒状体に形成する工程
は、任意の断面形状をした2枚の材料(本実施例にあっ
てはアルミニウム合金押出形材)を張り合わせて筒状体
を形成する方法を使用することになる。被接合材1など
の特性は、第1実施形態の基本態様の場合と同じである
が、特に、図1または図4のように2本の被接合材を張
り合わせることにより任意の断面形状を有する筒状体を
形成することができるものであれば、様々な断面形状の
被接合材を用いることができる。但し、少なくとも筒状
体の中に固定治具20が収まる必要がある。
In the step of forming the material 1 to be joined into a tubular body, two tubular materials (in this embodiment, extruded aluminum alloy) having an arbitrary cross-sectional shape are bonded to form a tubular body. Will use the method. The characteristics of the material to be joined 1 and the like are the same as in the case of the basic mode of the first embodiment. In particular, as shown in FIG. 1 or FIG. Materials to be joined having various cross-sectional shapes can be used as long as they can form a cylindrical body having the same. However, it is necessary that at least the fixing jig 20 be accommodated in the cylindrical body.

【0043】 被接合面3を摩擦攪拌接合する工程に
おいては、工具21´は2本使用されるが、その特性は
上記の場合と同様のものでよい。ここで、一方の工具2
1´に加える押圧の反力を他方の工具21´において、
筒状体の他の面で受ける構成とするのがよい。なお、2
つある被接合面3は、面同士が互いに平行であることが
必要である。例えば、形成された筒状体の内面の断面形
状が3角形である場合には、被接合面が互いに平行では
ないため、一方の工具21´にかかる押圧の反力をもう
一方の工具21´のみで受けることはできない。
In the step of performing friction stir welding of the surfaces 3 to be welded, two tools 21 ′ are used, but their characteristics may be the same as those described above. Here, one tool 2
In the other tool 21 ', the reaction force of the pressing applied to 1' is
It is preferable to adopt a configuration in which the cylindrical member is received on another surface. In addition, 2
The surfaces 3 to be joined need to be parallel to each other. For example, when the cross-sectional shape of the inner surface of the formed cylindrical body is triangular, the surfaces to be joined are not parallel to each other, so that the reaction force of pressing on one tool 21 ′ is reduced by the other tool 21 ′. It cannot be received only.

【0044】なお、接合工程においては、形成した筒状
体を固定する手段が必要となるのは、上記第1実施形態
の基本態様の場合と同じである。
In the joining step, means for fixing the formed tubular body is required, as in the case of the basic mode of the first embodiment.

【0045】また、被接合面の送り手段は、上記第1実
施形態の基本態様の場合と同様に張り合わせた被接合材
1のみを移動する方法でもよいし張り合わせた被接合材
1を固定しておき接合装置などを移動させる方法でもよ
い。
The means for feeding the surfaces to be joined may be a method of moving only the joined materials 1 in the same manner as in the basic mode of the first embodiment, or may be a method in which the joined materials 1 are fixed. A method of moving a consolidation device or the like may be used.

【0046】次に、本バリエーションに用いる装置を説
明する。この装置の構成は上記第1実施形態の基本態様
の場合と同様であるが、以下その要点を記述する。
Next, an apparatus used in this variation will be described. The configuration of this device is the same as that of the basic mode of the first embodiment, but the main points will be described below.

【0047】 筒状体に形成する手段は、図4のよう
に被接合材1が目的とする任意の断面形状の筒状体をそ
の軸線方向に平行に2つに分割した形状を持ったもので
あり、この2本の被接合材1同士を張り合わせる手段と
なる。 固定治具10は、筒状体に形成した被接合材1の外
面の周囲から張り合わせた被接合材1を押さえつけ、摩
擦ピン21aにより被接合面3が開くのを防止する役割
を果たす。 接合装置20は、工具21´を2本有する点が特徴
となる。2つの工具21´を図2のように、あい対向す
る位置に設置すれば、一方の工具21´に加わる荷重
(押圧)の反力をもう一方の工具21´で受けることが
でき、接合装置20の剛性を大きくする必要がなくな
り、装置を小型化することが可能となる。 被接合面3の裏当て31は、必要に応じて一対の工
具21´の被接合材1を挟んだ裏側(筒状体の外面)に
設けられる。この裏当ては固定脚11などとともに被接
合材1を固定する役割も果たす。 被接合面3の送り手段は、張り合わせた被接合材1
のみを移動するものでもよいし、張り合わせた被接合材
1を固定し接合装置20などを移動させるものでもよ
い。
The means to be formed into a cylindrical body has a shape obtained by dividing a cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape intended for the material 1 to be joined into two parallel to the axial direction as shown in FIG. This is a means for bonding the two materials 1 to be joined together. The fixing jig 10 plays a role of pressing down the workpiece 1 bonded from the outer surface of the workpiece 1 formed in the cylindrical body and preventing the friction surface 21 from opening the workpiece 3. The joining apparatus 20 is characterized in that it has two tools 21 '. If the two tools 21 'are installed at opposing positions as shown in FIG. 2, the reaction force of the load (pressing) applied to one tool 21' can be received by the other tool 21 ', and the joining device It is not necessary to increase the rigidity of the device 20, and the device can be downsized. The backing 31 of the surface 3 to be joined is provided on the back side (outer surface of the cylindrical body) of the pair of tools 21 ′ as necessary, sandwiching the material 1 to be joined. The backing also plays a role of fixing the workpiece 1 together with the fixing legs 11 and the like. The means for feeding the surface to be bonded 3 is the bonded material 1 to be bonded.
It may be one that moves only, or one that fixes the bonded materials 1 and moves the bonding device 20 or the like.

【0048】○第2のバリエーション 次に、第2のバリエーションを説明するが、これは、第
1実施形態において、図5のように被接合材1である帯
材を順次螺旋状に巻き、その突き合わせ部分である被接
合面3を順次摩擦攪拌接合し、任意の口径のスパイラル
管を製造する摩擦攪拌接合を利用した筒の製造に関する
ものである。
Second Variation Next, a second variation will be described. In the first embodiment, a strip material to be joined 1 is sequentially spirally wound as shown in FIG. The present invention relates to the production of a cylinder using friction stir welding in which the surfaces 3 to be joined, which are butted portions, are sequentially friction stir welded to produce a spiral tube having an arbitrary diameter.

【0049】 被接合材1を筒状体に形成する工程
は、通常のスパイラル管を製造する際に使用する手段で
よい。被接合材1である帯材は、スパイラル管を製造す
ることができるものであれば、その長さ、幅、肉厚など
は問わない。その他、被接合材1などの特性は第1実施
形態の基本態様と同様である。
The step of forming the material to be joined 1 into a cylindrical body may be a means used when manufacturing a usual spiral tube. The band, which is the material 1 to be joined, is not limited in its length, width, thickness, etc., as long as it can produce a spiral tube. Other characteristics of the material to be joined 1 and the like are the same as those in the basic mode of the first embodiment.

【0050】 被接合面3を摩擦攪拌接合する工程に
おいては、被接合面3が1つであるから使用される工具
21´は1本である。これに加える押圧の反力は、接合
アーム21の反対側に位置するガイド脚を兼ねる反力受
け部23で受けるのがよい。なお、図5においては、ガ
イド脚は一本であるが、これを複数本とすれば押圧の反
力を分散して受けることができ、筒状体の形状保持がさ
らに容易となる。
In the step of performing friction stir welding of the surfaces 3 to be joined, only one tool 21 ′ is used since there is only one surface 3 to be joined. It is preferable that the reaction force of the pressing applied thereto is received by a reaction force receiving portion 23 serving also as a guide leg located on the opposite side of the joining arm 21. In FIG. 5, the number of the guide legs is one. However, if the number of the guide legs is plural, the reaction force of pressing can be dispersed and received, and the shape of the cylindrical body can be more easily maintained.

【0051】なお、接合工程においては、形成した筒状
体を固定する手段は、第1のバリエーションとほぼ同じ
であるが、本バリエーションにおいては、筒状体の長さ
方向にも被接合面3が開こうとするので、単純に被接合
材1を押さえつけるのでは不十分である。
In the joining step, the means for fixing the formed cylindrical body is almost the same as that of the first variation. However, in this variation, the surface to be joined 3 is also provided in the longitudinal direction of the cylindrical body. Therefore, simply pressing the workpiece 1 is not sufficient.

【0052】被接合面3の送り手段は、第1のバリエー
ションと異なり被接合材1が螺旋状に捲かれながら進行
して行くため、被接合材1のみが移動する手段を採用す
るのがよい。本例にあっては、ガイド脚兼反力受け部2
3のみでは、接合装置20を接合線に沿って正確に案内
することは困難なため、保持手段24により筒状体の外
部より接合装置20を確実に支持している。
Unlike the first variation, the means for feeding the surface to be joined 3 advances while being spirally wound, so that only the material to be joined 1 is preferably moved. . In this example, the guide leg and reaction force receiving portion 2
Since it is difficult to accurately guide the joining device 20 along the joining line by using only 3, the joining device 20 is reliably supported from the outside of the cylindrical body by the holding means 24.

【0053】次に、本バリエーションに用いる装置を説
明する。この装置の構成は上記第1実施形態の基本態様
の場合と同じであるが、以下その要点を記述する。 筒状体に形成する手段は、図5のように被接合材1
である帯材を順次螺旋状に捲きスパイラル管を製造する
際に使用する方法となる。 固定治具10および接合装置20は、本バリエーシ
ョンにおける製造方法のところで記載した仕様のものと
なる。 裏当て31は、第1のバリエーションと同様に、強
度の弱い被接合材1を接合する場合に必要となり、工具
21´の被接合材1を挟んだ裏側に設けられる。この裏
当て31は、被接合面3が開くのを防止する作用が前記
第1のバリエーションよりも大きい。 被接合部の送り手段は、本バリエーションにおける
製造方法のところで記載したように、スパイラル状に捲
くことにより被接合材1のみが移動するものとなる。 なお、本バリエーションにおいては、固定脚11、
ガイド脚22および裏当て31の支持脚のそれぞれの先
端に位置する車輪などは、筒状体が回転しながら進んで
行くため、斜め方向、即ち、車輪などを接合ライン2に
平行に向けるのがよい。
Next, an apparatus used in this variation will be described. The configuration of this device is the same as that of the basic mode of the first embodiment, but the main points will be described below. Means to be formed in the cylindrical body is, as shown in FIG.
This method is used when spiral bands are sequentially wound in a spiral manner to produce a spiral tube. The fixing jig 10 and the joining device 20 have the specifications described in the manufacturing method in this variation. As in the first variation, the backing 31 is required when joining the material 1 having low strength, and is provided on the back side of the tool 21 ′ with the material 1 sandwiched therebetween. The backing 31 has a greater effect of preventing the joined surface 3 from opening than the first variation. As described in the manufacturing method according to the present variation, only the material 1 to be joined is moved by spirally winding the member to be joined. In this variation, the fixed legs 11,
The wheels and the like located at the respective tips of the guide legs 22 and the support legs of the backing 31 advance while rotating the cylindrical body. Therefore, it is desirable to direct the wheels and the like in an oblique direction, that is, in parallel with the joining line 2. Good.

【0054】○第3のバリエーション 第3のバリエーションを説明するが、これは、第1の実
施形態において、図6のように被接合材1である板材を
順次捲回し、その突き合わせ部分である被接合面3を順
次摩擦攪拌接合し、任意の口径の縫合管を製造する摩擦
攪拌接合を利用した筒の製造に関するものである。
Third Variation A third variation will be described. In the first embodiment, a plate material as a material 1 to be joined is sequentially wound as shown in FIG. The present invention relates to the manufacture of a cylinder using friction stir welding in which welding surfaces 3 are sequentially friction stir welded to produce a suture tube having an arbitrary diameter.

【0055】 被接合材1を筒状体に形成する工程
は、通常の縫合管を製造する際に使用する手段でよい。
被接合材1である板材は、縫合管を製造することができ
るものであれば、その長さ、幅、肉厚などは問わない。
その他、被接合材1などの特性は第1実施形態の基本態
様と同様である。
The step of forming the material to be joined 1 into a tubular body may be a means used when manufacturing a normal suture tube.
The length, width, wall thickness, and the like of the plate material as the material to be joined 1 are not limited as long as a suture tube can be manufactured.
Other characteristics of the material to be joined 1 and the like are the same as those in the basic mode of the first embodiment.

【0056】 被接合面3を摩擦攪拌接合する工程に
おいては、被接合面3が1つであるから使用される工具
21´が1本であるなど、スパイラル管を製造する第2
のバリエーションの工程と同様である。
In the step of performing friction stir welding of the surfaces 3 to be joined, the second surface for manufacturing a spiral pipe is used, for example, since only one tool 21 ′ is used because there is one surface 3 to be joined.
Is the same as the variation process.

【0057】なお、接合工程においては、形成した筒状
体を固定する手段は、第1のバリエーションと同様のも
のでよい。また、被接合面3の送り手段は、第2のバリ
エーションと同様に、被接合材1が巻回されながら進行
して行くため、被接合材1のみが移動する手段を採用す
るのがよい。本例にあっても、ガイド脚兼反力受け部2
3のみでは、接合装置20を接合線に沿って正確に案内
することは困難なため、保持手段24により筒状体の外
部より接合装置20を確実に支持している。
In the joining step, the means for fixing the formed tubular body may be the same as in the first variation. Also, as in the second variation, since the material to be bonded 1 advances while being wound, it is preferable to employ a means for moving only the material to be bonded 1 as the means for feeding the surface to be bonded 3 as in the second variation. Even in this example, the guide leg and reaction force receiving portion 2
Since it is difficult to accurately guide the joining device 20 along the joining line by using only 3, the joining device 20 is reliably supported from the outside of the cylindrical body by the holding means 24.

【0058】次に、本バリエーションに用いる装置を説
明する。この装置の構成は上記第1実施形態の基本態様
の場合と同様であるが、以下その要点を記述する。 筒状体に形成する手段は、図6のように被接合材1
である板材を順次捲回し縫合管を製造する際に使用する
方法となる。 固定治具10および接合装置20の特性は、本バリ
エーションにおける製造方法のところで記載した仕様の
ものとなる。 裏当て31は、強度の弱い縫合管を製造する場合に
必要となるが、被接合面3が開くのを防止する作用も持
つので、裏当てを設ける必要性は第1の実施形態の場合
よりも大きい。 被接合部の送り手段は、本バリエーションにおける
製造方法のところで記載したように、被接合材1を捲回
することにより被接合材のみが移動するものとなる。
Next, an apparatus used in this variation will be described. The configuration of this device is the same as that of the basic mode of the first embodiment, but the main points will be described below. As shown in FIG.
Is used in order to manufacture a suture tube by sequentially winding plate materials. The characteristics of the fixing jig 10 and the joining device 20 are the specifications described in the manufacturing method in this variation. The backing 31 is necessary when manufacturing a suture tube having a low strength. However, since the backing 31 also has an action of preventing the joined surface 3 from opening, the necessity of providing the backing is higher than in the case of the first embodiment. Is also big. As described in the manufacturing method in this variation, only the material to be joined is moved by winding the material to be joined 1 as described in the manufacturing method in this variation.

【0059】○第4のバリエーション 第4のバリエーションを図7により説明するが、本バリ
エーションは、第1の実施形態の製造装置において、固
定治具および必要に応じて裏当てを被接合材1に固定
し、接合装置20のみを移動させる製造装置に関するも
のである。従って、被接合材の特性などは他のバリエー
ションのものと同様である。
Fourth Variation A fourth variation will be described with reference to FIG. 7. In this variation, in the manufacturing apparatus of the first embodiment, a fixing jig and, if necessary, a backing are attached to the workpiece 1. The present invention relates to a manufacturing apparatus that fixes and moves only the joining device 20. Therefore, the characteristics of the materials to be joined are the same as those of the other variations.

【0060】 筒状体に形成する手段は、特に限定さ
れることはないが、第1のバリエーション(張り合わせ
管)に用いるものが適している。 固定治具12は他のバリエーションのものと同じ役
割を果たすが、大きく異なるのは、被接合材1との接触
部分に転動手段などを持たないことで、筒状体の長さに
応じて設けられる固定式のものである。 接合装置20は、他のバリエーションと同様のもの
である。 裏当て32は、被接合材1の強度により必要に応じ
て設けられ、他のバリエーションのものと同じ役割を果
たすが、大きく異なるのは、本バリエーションの固定治
具12と同様に筒状体の長さに応じて設けられる固定式
のものであることである。 被接合面3の送り手段は、接合装置20のみを移動
させるのが適している。接合装置20は、これをワイヤ
ーで引っ張ったり、シャフトを接合装置20に接続し押
したり引いたりすることで動かすのがよい。動かす速度
は前記のとおり0.005〜2m/分である。
The means for forming the cylindrical body is not particularly limited, but the means used for the first variation (laminated tube) is suitable. The fixing jig 12 plays the same role as that of the other variations, except that it has no rolling means at the contact portion with the material 1 to be joined. It is a fixed type provided. The joining device 20 is similar to the other variations. The backing 32 is provided as needed according to the strength of the material 1 to be joined, and plays the same role as that of the other variations, but differs greatly in the same manner as the fixing jig 12 of this variation. It is a fixed type provided according to the length. It is suitable that only the joining device 20 is moved as the means for feeding the surface 3 to be joined. The joining device 20 is preferably moved by pulling it with a wire or by connecting and pushing or pulling a shaft to the joining device 20. The moving speed is 0.005 to 2 m / min as described above.

【0061】〇クレーンブーム材 本クレーンブーム材は、特に請求項1または請求項3 の
いずれか1 項記載の方法により製造されたものであり、
特に、被接合材1は押出しにより成形されたアルミニウ
ム合金であり、この被接合材1を張り合わせて、張り合
わせ部分である被接合面3を順次摩擦攪拌接合すること
により提供される。なお、被接合材1をアルミ合金にす
ることで製品を軽量化することが可能であり、スチール
製などのクレーンブーム材に比べ、クレーンの自重を大
幅に低減することができる。また、製品であるクレーン
ブーム材の断面形状も六角形の他機能上有効な形状を選
定できるのでクレーンブームのアルミ化が可能となる。
(6) Crane boom material The crane boom material is manufactured by the method according to any one of claims 1 and 3,
In particular, the material to be joined 1 is an aluminum alloy formed by extrusion, and is provided by bonding the materials to be joined 1 and sequentially performing friction stir welding on the surfaces 3 to be joined, which are bonded portions. The product can be reduced in weight by using an aluminum alloy for the material 1 to be joined, and the weight of the crane can be significantly reduced as compared with a crane boom material such as steel. Further, since the crane boom material, which is a product, can have a cross-sectional shape other than a hexagon and a functionally effective shape, the crane boom can be made of aluminum.

【0062】◎第2実施形態 次に、本発明における第2実施形態について説明する。
図8は、この発明に係る第2実施形態における筒の製造
(筒と筒の接合)を示す斜視図である。図9は、第2実
施形態におけるオーバーラップ作成の概念図である。図
10は、第2実施形態に使用される工具を示す図であ
る。
Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is a perspective view showing the manufacture (joining of the tubes) of the tubes in the second embodiment according to the present invention. FIG. 9 is a conceptual diagram of the overlap creation in the second embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a tool used in the second embodiment.

【0063】この実施の形態は、図8(a)のように被
接合材1である円筒と円筒の片側の端面同士を突き合わ
せて長尺の筒状体に形成する工程と、前記筒状体の突き
合わせ部分である被接合面3を順次摩擦攪拌接合した筒
の製造に関するものである。
In this embodiment, as shown in FIG. 8 (a), a step of abutting a cylinder as a material 1 to be joined and one end face of the cylinder to form a long tubular body, The present invention relates to the production of a cylinder in which the surfaces 3 to be joined, which are butted portions, are sequentially friction stir welded.

【0064】 被接合材1を筒状体に形成する工程
は、単純に円筒(中空管)と円筒(中空管)とを突き当
てて保持するだけでよく、特定のものに限定されること
はない。ただし、2つの筒状体を突き当てる前に、接合
装置20と保持装置41が一体となった装置40(詳細
後述)を予め片側の筒状体にセットしておく必要があ
る。被接合材1である円筒は、その片側の端面同士を突
き合わせて長尺の筒状体に形成することができるもので
あれば、その長さ、口径、肉厚などは問わない。但し、
両円筒の接合を行う端面同士の形状、特に突き合わせ部
の形状同士が合同であることが望ましい。その他、被接
合材1および被接合面3の特性などは第1実施形態の場
合と同様である。
The step of forming the material 1 to be joined into a cylindrical body may be performed by simply holding the cylinder (hollow tube) against the cylinder (hollow tube), and is limited to a specific one. Never. However, before the two cylindrical bodies are brought into contact with each other, it is necessary to set a device 40 (to be described in detail later) in which the joining device 20 and the holding device 41 are integrated into one cylindrical body in advance. The length, diameter, thickness, etc., of the cylinder as the material to be joined 1 are not limited as long as the end faces on one side thereof can be abutted to each other to form a long cylindrical body. However,
It is desirable that the shapes of the end faces for joining the two cylinders, particularly the shapes of the butted portions, be the same. In addition, the characteristics of the material to be joined 1 and the surface to be joined 3 are the same as those in the first embodiment.

【0065】 被接合面3を摩擦攪拌接合する工程に
おいては、被接合面3(接合ライン2)は1つではある
が、工具21´(接合アーム21)を複数設けてもよ
い。なお、筒と筒とを接合する場合に、接合を行う始点
W1と終点W2とがオーバーラップする閉じた接合線W
を形成することになるが(図9 (a))、接合の終点で
摩擦ピン21aを被接合材1からそのまま引き抜いた場
合、図11(c)に示すように摩擦ピンを引きぬいた後
には逆ハット型をした痕が生じる。したがって、この場
合、製品の筒には痕が残るため、気密面などで好ましく
ない。しかし、この不利益は、オーバーラップOLを形
成する際に摩擦ピン21aを徐々に引き抜き、接合深さ
が順次浅くなるようにすることで対処できる。この引き
抜くタイミングはオーバーラップOLを形成する直前も
しくは形成し始めた直後から開始するのがよい(図9
(c))。なお、第1実施形態でも同様に筒には摩擦ピ
ンを引き抜いた逆ハット型の摩擦ピンの抜け痕5が残る
ことになるが、接合終了後にこの部分を切断すれば製品
の品質に問題が生じることはない。また、これに用いる
工具21´は図10に示すものが適している(詳細後
述)。
In the step of performing friction stir welding of the surfaces 3 to be joined, although the number of the surfaces 3 to be joined (joining line 2) is one, a plurality of tools 21 ′ (joining arms 21) may be provided. In addition, when joining a pipe | tube and a pipe | tube, the closed joining line W in which the starting point W1 and the end point W2 which perform joining overlaps.
(FIG. 9 (a)), but when the friction pin 21a is pulled out of the workpiece 1 at the end point of joining, as shown in FIG. 11 (c), after the friction pin is pulled out, An inverted hat-shaped mark is formed. Therefore, in this case, a mark remains on the product cylinder, which is not preferable in terms of airtightness. However, this disadvantage can be dealt with by gradually pulling out the friction pin 21a when forming the overlap OL so that the joining depth becomes gradually smaller. This pulling-out timing should be started immediately before forming the overlap OL or immediately after forming the overlap OL (FIG. 9).
(C)). In the first embodiment, similarly, a trace 5 of the inverted hat-shaped friction pin from which the friction pin has been pulled out remains in the cylinder, but if this portion is cut after the joining, a problem occurs in the quality of the product. Never. Also, the tool shown in FIG. 10 is suitable for the tool 21 ′ (details will be described later).

【0066】ここで、工具21´に加える押圧の反力
は、第1実施形態と同様に、工具21´が1個の場合に
は接合アーム21の反対方向に位置する一もしくは二以
上のガイド脚で受け、工具21´が2つの場合には一方
の工具21´にかかる押圧を他方の工具21´で受ける
のがよい。工具21´が3以上の場合には工具21´を
いわゆるスター型に配置することでそれぞれにかかる押
圧を分散して受けることができ、強度のそれほどない筒
を製造するのに適している。
Here, similarly to the first embodiment, the reaction force of the pressing applied to the tool 21 ′ is, when one tool 21 ′ is provided, one or two or more guides located in the opposite direction of the joining arm 21. When two tools 21 'are received by the legs, the pressure applied to one tool 21' is preferably received by the other tool 21 '. When the number of tools 21 ′ is three or more, by arranging the tools 21 ′ in a so-called star shape, the pressure applied to each can be dispersed and received, which is suitable for manufacturing a cylinder having a low strength.

【0067】なお、接合する筒状体を固定する手段は、
第1実施形態と異なり筒状体の両端を押さえるものでよ
い。また、被接合面の送り手段は、接合装置20を回転
させるものが適している。
The means for fixing the cylindrical body to be joined is as follows:
Unlike the first embodiment, both ends of the tubular body may be pressed. The means for rotating the joining device 20 is suitable as the means for feeding the joined surface.

【0068】次に、第2実施形態における筒の製造装置
を説明する。この装置の構成は、上記第1実施形態と同
様であるが、以下その要点を記述する。 筒状体に形成する手段は、図8のように本実施形態
における製造方法のところで記載したように円筒と円筒
とを接合する手段となる。 固定治具10は、本実施形態における製造方法のと
ころで記載したように、筒状体の両端面から押し付ける
ことになる。 装置40は、保持装置41と接合装置20よりな
る。保持装置41は、外周に3個以上の空気圧などによ
り伸縮自在の保持脚41aと軸42と接合完了後保持脚
41aを空気圧を抜くことにより保持脚を縮めた後、装
置40を取り出すためのロッド43とより構成されてい
る。接合装置20は自力で軸42を中心に回転するよう
に軸42に取り付けられている。接合装置20には、工
具21´が他の例と同様伸縮自在に固定されている。 なお、摩擦ピン抜けの痕5を目立たなくするために
は、上記オーバーラップOLを形成する際に、接合深さ
が順次浅くなるように摩擦ピン21aを徐々に引き抜く
ことになるが、これは接合アーム21をオーバーラップ
OL形成時に徐々に縮めることでも実現できるが、さら
に良好なオーバーラップOLを形成するには、表面押え
部21bを被接合面3に接触させたままで摩擦ピン21
aのみを抜き出す手段を工具21´に設けるとよい。な
お、これに用いる工具21´は図10に示すものが適し
ている(詳細後述)。 裏当て31は、第1実施態様と同じく被接合材1の
強度が弱い場合に必要とするが、裏当てを設ける場合
は、第1実施態様と異なり筒状体の円周方向に接合装置
20(即ち工具21´)が回転するため、裏当て31も
これに追随した動きをとることになる。
Next, an apparatus for manufacturing a cylinder according to the second embodiment will be described. The configuration of this device is the same as that of the first embodiment, but the main points will be described below. The means for forming the cylindrical body serves as a means for joining the cylinders as described in the manufacturing method in the present embodiment as shown in FIG. The fixing jig 10 is pressed from both end surfaces of the cylindrical body as described in the manufacturing method in the present embodiment. The device 40 includes a holding device 41 and a joining device 20. The holding device 41 is a rod for taking out the device 40 after the holding leg 41a is contracted by releasing the air pressure of the holding leg 41a after the joining of the holding leg 41a and the shaft 42 to the outer periphery with three or more air pressures, etc. 43. The joining device 20 is attached to the shaft 42 so as to rotate about the shaft 42 by itself. A tool 21 ′ is fixed to the joining device 20 so as to be able to expand and contract like the other examples. Incidentally, in order to make the trace 5 of the friction pin omission inconspicuous, when forming the overlap OL, the friction pin 21a is gradually pulled out so as to gradually reduce the joining depth. This can be realized by gradually shrinking the arm 21 at the time of forming the overlap OL. However, in order to form a better overlap OL, the friction pin 21 is kept in contact with the surface pressing portion 21b against the surface 3 to be joined.
Means for extracting only a may be provided in the tool 21 '. The tool shown in FIG. 10 is suitable for the tool 21 '(details will be described later). The backing 31 is necessary when the strength of the material 1 to be joined is low as in the first embodiment. However, when the backing is provided, unlike the first embodiment, the joining device 20 extends in the circumferential direction of the cylindrical body. Since the tool (ie, the tool 21 ') rotates, the backing 31 also follows the movement.

【0069】ここで、接合深さが順次浅くなるオーバー
ラップOL形成に適した工具21´の説明を行う。この
工具21´は、図10(a)に示すように、回転シャフ
ト21dと、これと同軸に直結された摩擦ピン21a
と、この摩擦ピンに嵌合され底面に緩く湾曲して凹む円
筒体である可動式の表面押え部21b´からなる。な
お、上記摩擦ピン21aの周面には、ネジ状の小さな摩
擦攪拌翼21wが複数形成されている。これらの特性
は、以下に述べるように表面押え部が可動式である点を
除き、第1の実施形態で使用する工具21´の特性と同
様である。この工具21´には、摩擦ピン21aの周面
に、その長手方向に沿って一対の凹型の細溝21mが形
成されている。一方、可動式の表面押え部21b´には
細溝21mに対応する位置に一対の凸条21nが突設さ
れている。このため、可動式の表面押え部21b´は摩
擦ピン21aに対して上下方向(回転軸に沿った方向)
にスライド自在の可動式となっている。なお、この可動
式の表面押え部21b´は、回転シャフト21dの細軸
部21d´に巻装されたコイル状のバネ21sにより摩
擦ピン21aの先端方向に向って常に押されることにな
る(図10(a))。
Here, a description will be given of a tool 21 'suitable for forming the overlap OL in which the joining depth is gradually reduced. As shown in FIG. 10 (a), the tool 21 'includes a rotating shaft 21d and a friction pin 21a directly connected coaxially thereto.
And a movable surface pressing portion 21b 'which is a cylindrical body fitted into the friction pin and concavely curved to the bottom. A plurality of small screw-like friction stir blades 21w are formed on the peripheral surface of the friction pin 21a. These characteristics are the same as the characteristics of the tool 21 'used in the first embodiment, except that the surface holding portion is movable as described below. In the tool 21 ', a pair of concave narrow grooves 21m are formed on the peripheral surface of the friction pin 21a along the longitudinal direction. On the other hand, a pair of ridges 21n is provided on the movable surface pressing portion 21b 'at a position corresponding to the narrow groove 21m. For this reason, the movable surface pressing portion 21b 'moves vertically (in the direction along the rotation axis) with respect to the friction pin 21a.
It is slidable and movable. The movable surface pressing portion 21b 'is always pressed toward the distal end of the friction pin 21a by a coil-shaped spring 21s wound around the thin shaft portion 21d' of the rotating shaft 21d (FIG. 10 (a)).

【0070】次に、図9により、この工具21´を用い
た接合深さが順次浅くなるオーバーラップOLの形成を
説明する。まず、工具21´により始点W1から被接合
面3の接合を通常どおり行う。次に、工具21´が接合
線Wの始点W1に到達する直前の位置に来た際に、工具
21´が取り付けてある接合アーム21を徐々に縮めな
がら接合を続ける。やがて摩擦ピン21aは、始点W1
を通過して所要長さLを経た時点で被接合面3から離脱
する。その位置が終点W2となり、かつ始点W1と終点
W2の間に工具21´が2度通過した長さL分のオーバ
ーラップOLが形成される。このオーバーラップOL部
分以外の部分では攪拌部は全体に一定の深さであるのに
対し、オーバーラップOL部分では始点W1から終点W
2に向けて攪拌部が摩擦ピン21aの引き抜き速度に呼
応して、緩くカーブして攪拌部が徐々に浅くなる(図9
(c))。なお、引き上げの開始位置は、始点W1を通
過した後でもよく、この場合でも前記と同様のオーバー
ラップOLを形成することができる。この引き上げの際
に、工具21´の可動式の表面押え部21b´は前記バ
ネ21sの押圧が加わっているため被接合面3上に留ま
っている。この場合、接合アーム21の上昇によりバネ
21sによる押圧力は順次低下することになるが、適切
な特性のバネを用いれば表面押えの押圧を充分維持する
ことができる。これにより、図9(c)のPで示すよう
に摩擦ピン抜けの痕5が目立たないオーバーラップOL
が形成されるとともに、オーバーラップ形成時には流動
化した被接合材1が飛び散ったり、空気の巻き込みがな
く空孔のない良好な接合組織(攪拌部4)となる。
Next, a description will be given of the formation of the overlap OL in which the joining depth is gradually reduced by using the tool 21 'with reference to FIG. First, the joining of the joined surfaces 3 from the starting point W1 is performed as usual by the tool 21 '. Next, when the tool 21 'comes to a position immediately before reaching the start point W1 of the joining line W, joining is continued while gradually shrinking the joining arm 21 to which the tool 21' is attached. Eventually, the friction pin 21a is moved to the starting point W1.
And after the required length L has passed, it is separated from the surface 3 to be joined. The position is the end point W2, and an overlap OL for the length L through which the tool 21 'has passed twice is formed between the start point W1 and the end point W2. In the portion other than the overlap OL portion, the stirring portion has a constant depth as a whole, whereas in the overlap OL portion, the start point W1 to the end point W
In response to the pulling-out speed of the friction pin 21a, the agitating section gradually curves toward 2 and the agitating section gradually becomes shallower (FIG. 9).
(C)). Note that the pulling start position may be after the start point W1 has been passed, and even in this case, the same overlap OL as described above can be formed. During this lifting, the movable surface pressing portion 21b 'of the tool 21' remains on the surface 3 to be joined because the pressing force of the spring 21s is applied. In this case, the pressing force of the spring 21s is sequentially reduced by the rise of the joining arm 21, but if a spring having appropriate characteristics is used, the pressing of the surface presser can be sufficiently maintained. As a result, as shown by P in FIG.
Is formed, and at the time of forming the overlap, the fluidized material 1 to be splattered or a good bonded structure (stirring portion 4) free of air and having no pores.

【0071】[0071]

【発明の効果】押出しと異なり、様々な断面形状を持っ
た筒状体を安価に製造することができる。また、MIG
溶接などの溶融溶接による接合に比べて仕上がりが奇麗
であり、接合箇所の後処理が不要となったりこれを大幅
に簡略化することができる。
According to the present invention, unlike extrusion, cylindrical bodies having various cross-sectional shapes can be manufactured at low cost. Also, MIG
The finish is clean compared to joining by fusion welding such as welding, and post-processing of the joined portion is not required or can be greatly simplified.

【0072】摩擦攪拌接合によるため製品の接合箇所が
奇麗である。特に摩擦ピン21aの寸法を被接合材の肉
厚よりも若干短めにすることにより外面には痕の残らな
い平滑な仕上がりを行うことができる。また、摩擦攪拌
接合はMIG溶接などに比べて処理温度が低く、接合部
の欠陥が少ない。
Because of the friction stir welding, the joints of the products are beautiful. In particular, by making the size of the friction pin 21a slightly smaller than the thickness of the material to be joined, it is possible to perform a smooth finish without leaving any marks on the outer surface. In addition, friction stir welding has a lower processing temperature than MIG welding or the like, and has fewer defects at the joint.

【0073】内面より施工するため、工具に加える押圧
(荷重)の反力は筒の反対側の面で受けることができ、
これにより押圧の反力を有効に生かすことができ接合装
置20を小型軽量化することがで可能となる。これによ
り、複雑な形の筒や口径の小さな筒を製造することが可
能となる。
Since the work is performed from the inner surface, the reaction force of the pressing (load) applied to the tool can be received on the opposite surface of the cylinder,
Thereby, the reaction force of the pressing can be effectively utilized, and the joining device 20 can be reduced in size and weight. Thereby, it becomes possible to manufacture a tube having a complicated shape or a tube having a small diameter.

【0074】本発明の装置による摩擦攪拌接合は、管の
内側から固定治具に被接合材を押し当てるため、固定治
具の寸法調整によって、寸法精度のよい製品を製造する
ことができる。また、被接合材として圧延板を用いれ
ば、押し出しに比べて板厚変動が少ないので寸法精度の
よい製品を容易に製造することができる。
In the friction stir welding by the apparatus of the present invention, since the material to be joined is pressed against the fixing jig from the inside of the tube, a product with high dimensional accuracy can be manufactured by adjusting the dimensions of the fixing jig. Further, when a rolled plate is used as a material to be joined, a product having good dimensional accuracy can be easily manufactured because the thickness variation is small compared to extrusion.

【0075】また、円筒と円筒とを接合する場合には、
接合の始点と終点とがオーバーラップする閉じた接合線
を形成することになるが、このオーバーラップOL形成
時に可動式の表面押え部21b´を被接合面に押さえつ
けたままで摩擦ピン21aのみを徐々に引き抜くことに
より、摩擦ピン抜けの痕の目立たない接合を行うことが
でき、これにより強度面や気密面で優れた製品を提供す
ることができる。
When joining a cylinder to a cylinder,
A closed joint line where the start point and the end point of the joint overlap each other is formed. However, when the overlap OL is formed, only the friction pin 21a is gradually pressed while the movable surface pressing portion 21b 'is pressed against the surface to be joined. By pulling it out, it is possible to perform joining with no noticeable trace of the friction pin coming off, thereby providing a product excellent in strength and airtightness.

【0076】また、本発明により提供されるクレーンブ
ーム材は堅固であり、スチール製のクレーンブーム材に
比べ軽量化することができる。
Further, the crane boom material provided by the present invention is solid and can be reduced in weight as compared with a crane boom material made of steel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明に係る第1実施形態における筒の製
造の要部を示す正面図である。
FIG. 1 is a front view showing a main part of manufacturing a cylinder in a first embodiment according to the present invention.

【図2】 第1実施形態における摩擦攪拌接合を行う接
合装置を示す図である。(a) は側面、(b) は底面を示
す。
FIG. 2 is a diagram illustrating a welding device that performs friction stir welding in the first embodiment. (a) shows the side and (b) shows the bottom.

【図3】 摩擦ピンを回転させるための動力伝達手段を
示す図である。(a) は長尺のドライブシャフトによる動
力伝達を、(b) はベルトにによる動力伝達を、(c) はギ
ヤによる直接直接駆動式を、それぞれ示す。
FIG. 3 is a diagram showing a power transmission unit for rotating a friction pin. (a) shows power transmission by a long drive shaft, (b) shows power transmission by a belt, and (c) shows direct direct drive by gears.

【図4】 第1実施形態における第1のバリエーション
による筒(張り合わせ管)の製造を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing the manufacture of a tube (laminated tube) according to a first variation in the first embodiment.

【図5】 第1実施形態における第2のバリエーション
による筒(スパイラル管)の製造を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the manufacture of a cylinder (spiral tube) according to a second variation in the first embodiment.

【図6】 第1実施形態における第3のバリエーション
による筒(縫合管)の製造を示す斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view showing the manufacture of a tube (suture tube) according to a third variation of the first embodiment.

【図7】 第1実施形態における第4のバリエーション
による筒の製造装置を示す図でクレーンブームの製造に
本発明を利用した例を示すものである。(a)は筒状体
の内部に接合装置が収まった図、(b)は被接合材を筒
状体に形成し固定治具および裏当てを所定の位置に配置
した図である。
FIG. 7 is a view showing a tube manufacturing apparatus according to a fourth variation of the first embodiment, showing an example in which the present invention is used for manufacturing a crane boom. (A) is a diagram in which the joining device is accommodated inside a tubular body, and (b) is a diagram in which a material to be joined is formed in a tubular body and a fixing jig and a backing are arranged at predetermined positions.

【図8】 この発明に係る第2実施形態における筒(筒
と筒の接合)の製造を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing the manufacture of a tube (joint between tubes) in a second embodiment according to the present invention.

【図9】 第2実施形態におけるオーバーラップ作成の
概念図である。(a)は筒の円周方向に形成される接合
線WとオーバーラップOL部分を示し、(b)はオーバ
ーラップOL部分の接合部を上から見た図であり、
(c)はオーバーラップOL部分のC−C面における断
面図である。
FIG. 9 is a conceptual diagram of overlap creation in the second embodiment. (A) shows the joining line W formed in the circumferential direction of the cylinder and the overlap OL portion, (b) is a view of the joining portion of the overlap OL portion viewed from above,
(C) is a cross-sectional view of the overlap OL portion along the CC plane.

【図10】 第2実施形態に使用される工具を示す図で
ある。(a)は正面における断面図であり、(b)はB
−B面における断面図である。
FIG. 10 is a view showing a tool used in the second embodiment. (A) is a cross-sectional view at the front, (b) is B
It is sectional drawing in the -B plane.

【図11】 一般的な摩擦攪拌接合を示す図である。
(a)は摩擦ピンの進行方向に対する断面図であり、
(b)は摩擦ピンによる接合の側断面図であり、(c)
は摩擦ピンの抜け痕を示す断面図である。
FIG. 11 is a view showing general friction stir welding.
(A) is sectional drawing with respect to the advancing direction of a friction pin,
(B) is a sectional side view of the joining by the friction pin, (c)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a trace of a friction pin.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1´;被接合材 2;接合ライン 3;被接合面 4;攪拌部 5;摩擦ピンの抜け痕 10 ;固定治具 11 ;固定脚(伸縮式) 11a;車輪 11a';キャタピラー 11b;押圧ラム 11c;首振り機構 12 ;固定治具(固定式) 20 ;接合装置 21 ;接合アーム 21´;工具 21a;摩擦ピン 21b;表面押え部 21b´;可動式の表面押え部 21c;押圧ラム 21d;回転シャフト 21d´;細軸部 21e;モーター 21f;ギア 21g;ベルト 21m;細溝 21n;凸条 21s;バネ 21w;摩擦攪拌翼 22 ;ガイド脚 22a;車輪 22a';キャタピラー 22b;押圧ラム 23 ;応力受け部 24 ;保持手段(シャフト) 31 ;裏当て(伸縮式) 31a;キャタピラー 31b;裏当ての支持脚 32 ;裏当て(固定式) 40 ;装置 41 ;保持装置 41a;保持脚 42 ;軸 43 ;ロッド W ;接合線 W1 ;始点 W2 ;終点 L ;オーバーラップ部分の長さ OL ;オーバーラップ P ;W2における摩擦ピンの抜け痕 1, 1 '; material to be welded 2; welding line 3; surface to be welded 4; stirrer 5; trace of friction pin 10; fixing jig 11; Pressing ram 11c; Neck swing mechanism 12; Fixing jig (fixed type) 20; Joining device 21; Joining arm 21 '; Tool 21a; Friction pin 21b; Surface holding portion 21b'; Movable surface holding portion 21c; 21d; rotating shaft 21d '; thin shaft portion 21e; motor 21f; gear 21g; belt 21m; narrow groove 21n; ridge 21s; spring 21w; friction stirrer blade 22; guide leg 22a; wheel 22a'; caterpillar 22b; 23; stress receiving portion 24; holding means (shaft) 31; backing (expandable) 31a; caterpillar 31b; support leg 32 for backing; backing (fixed) ) 40; 41; holding device 41a; retention legs 42; shaft 43, the rod W; joint line W1; start W2; end point L; length of the overlap portion OL; missing traces of friction pins in W2; overlap P

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の形状の被接合材を所定の位置で突
き合わせて筒状体に形成する工程と、前記筒状体の突き
合わせ部分である被接合面を順次摩擦攪袢接合する工
程、よりなる摩擦攪袢接合を利用した筒の製造方法であ
って、(イ) 所定の回転数で回転する摩擦ピンとその
根元に表面押え部を有する摩擦攪袢接合を行う工具を用
いることと、(ロ) 前記筒状体の内面より前記被接合
面の摩擦攪袢接合を行うことと、(ハ) 前記工具に加
える押圧の反力を前記筒もしくは筒状体の他の内面で受
けることと、を特徴とする摩擦攪袢接合を利用した筒の
製造方法。
1. A process in which materials to be joined having a predetermined shape are abutted at a predetermined position to form a cylindrical body, and a step in which the surfaces to be welded, which are abutting portions of the cylindrical body, are sequentially friction stir welded. (B) using a friction stir welding tool having a friction pin rotating at a predetermined number of revolutions and a surface holding portion at the base thereof, A) performing friction stir welding of the surface to be welded from the inner surface of the cylindrical body, and (c) receiving a reaction force of pressing applied to the tool on the other inner surface of the cylindrical body or the cylindrical body. A method for producing a cylinder using friction stir welding.
【請求項2】 前記被接合材が、アルミニウム合金であ
ることを特徴とする請求項1記載の摩擦攪拌接合を利用
した筒の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the material to be joined is an aluminum alloy.
【請求項3】 (イ) 前記被接合材が目的とする任意
の断面形状の筒状体をその軸線方向に平行に2つに分割
した形状の2本の材料からなるものであって当該材料を
張り合わせることにより任意の断面形状の筒状体を形成
することができるものであることと、(ロ) 前記工具
が2個であり、一方の工具に加える押圧の反力を前記筒
もしくは筒状体の反対側の内面においてもう一方の工具
で受けることと、を特徴とする請求項1または請求項2
のいずれか1項記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造
方法。
3. The material to be joined is made of two materials having a shape obtained by dividing a cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape intended by the material into two parallel to the axial direction thereof. (B) the number of the tools is two, and the reaction force of pressing applied to one of the tools is the cylinder or the cylinder. And receiving by another tool on the opposite inner surface of the shape.
A method for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of the above items.
【請求項4】 前記被接合材が帯材であって、当該帯材
を順次螺旋状に巻くことによって任意の口径のスパイラ
ル管である筒状体を形成することができるものであるこ
とを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項
記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造方法。
4. The method according to claim 1, wherein the material to be joined is a strip, and a tubular body that is a spiral tube having an arbitrary diameter can be formed by sequentially winding the strip in a spiral shape. A method for producing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 1 and 2.
【請求項5】 前記被接合材が板材であって、当該板材
を順次捲回することによって任意の口径の縫合管である
筒状体を形成することができるものであることを特徴と
する請求項1または請求項2のいずれか1項記載の摩擦
攪拌接合を利用した筒の製造方法。
5. The material to be joined is a plate, and a tubular body that is a suture tube having an arbitrary diameter can be formed by sequentially winding the plate. 3. A method for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 1.
【請求項6】 被接合材がアルミニウム合金押出し成形
によりなることを特徴とする請求項1または請求項3の
いずれか1項記載の摩擦攪袢接合を利用した筒の製造方
法により製造されたクレーンブーム材。
6. The crane manufactured by the method of manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 1, wherein the material to be welded is formed by extrusion of an aluminum alloy. Boom material.
【請求項7】 所定の口径をした2本の円筒である被接
合材の片側の端面同士を突き合わせて長尺の筒状体に形
成する工程と、前記筒状体の突き合わせ部分である被接
合面を順次摩擦攪袢接合する工程、よりなる摩擦攪袢接
合を利用した筒の製造方法であって、(イ) 前記筒状
体の内面より前記被接合面の摩擦攪袢接合を行うこと
と、(ロ) 所定の回転数で回転する摩擦ピンとその根
元に表面押え部を有する摩擦攪袢接合を行う工具を用い
ることと、(ハ) 前記工具に加える押圧の反力を前記
筒もしくは筒状体の他の内面で受けることと、を特徴と
する摩擦攪袢接合を利用した筒の製造方法。
7. A step of abutting one end surfaces of two members having a predetermined diameter, which are two cylinders having a predetermined diameter, to form a long cylindrical body, and a joining part being an abutting portion of the cylindrical body. A friction stir welding step of sequentially joining the surfaces, the method comprising: (a) performing friction stir welding of the surface to be joined from the inner surface of the cylindrical body. (B) using a friction pin which rotates at a predetermined number of revolutions and a tool for performing friction stir welding having a surface pressing portion at the root thereof; and (c) applying a reaction force of pressing applied to the tool to the cylindrical or cylindrical shape. A method for producing a cylinder using friction stir welding, wherein the cylinder is received on another inner surface of the body.
【請求項8】 前記工具が2個であり、一方の工具に加
える押圧の反力を前記筒もしくは筒状体の反対側の内面
においてもう一方の工具で受けることを特徴とする請求
項7記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造方法。
8. The method according to claim 7, wherein the number of the tools is two, and a reaction force of pressing applied to one of the tools is received by the other tool on the inner surface on the opposite side of the cylinder or the cylindrical body. Production method using friction stir welding.
【請求項9】 前記筒状体の円周方向に形成される前記
被接合面を順次摩擦攪袢接合するに際して、 接合を行う始点と終点とがオーバーラップする閉じた接
合線を形成するとともに、前記オーバーラップを形成す
る際、前記工具を順次引き上げることにより、その接合
線を終点に向けて順次浅く形成すること、を特徴とする
請求項7または請求項8のいずれか1項記載の摩擦攪袢
接合を利用した筒の製造方法。
9. When sequentially joining the surfaces to be joined formed in the circumferential direction of the cylindrical body by friction stir welding, a closed joining line is formed in which a starting point and an ending point of joining overlap, and 9. The friction stirrer according to claim 7, wherein when forming the overlap, the tool is sequentially pulled up so that the joining line is formed gradually shallower toward an end point. A method of manufacturing a cylinder using a junk joint.
【請求項10】 所定の形状の被接合材を所定の位置で
突き合わせて筒状体に形成し、その突き合わせ部分であ
る被接合面を順次摩擦攪拌接合し筒を製造する摩擦攪拌
接合を利用した筒の製造装置であって、(イ)前記被
接合材を所定の位置で突き合わせて筒状体に形成したも
のを固定するための固定脚であって、前記被接合材との
接触部分に転動手段もしくは滑動手段を持ったものと、
前記固定脚を所定の力で前記被接合材に押し付けるた
めの手段と、からなる前記被接合材の外側に設置される
固定治具、(ロ)摩擦ピンとその根元に表面押え部を
有する摩擦攪袢接合を行う工具と前記工具を所定の力で
前記被接合面に押し付けるための手段を有する接合アー
ム、前記摩擦ピンを所定の回転数で回転させるための
駆動手段、前記工具に加える押圧の反力を前記筒状体
もしくは筒の他の内面で受ける反力受け部と、前記被
接合材との接触部分に転動手段もしくは滑動手段を持ち
前記工具を前記被接合面に案内するガイド脚、からなる
前記被接合材の内側に設置される接合装置、(ハ) 前
記被接合材を前記固定治具および前記接合装置に対して
所定の速度で移動させることができる被接合面の送り手
段、からなることを特徴とする摩擦攪拌接合を利用した
筒の製造装置。
10. A material to be joined having a predetermined shape is abutted at a predetermined position to form a cylindrical body, and the surfaces to be joined, which are abutted portions, are sequentially friction stir welded, and friction stir welding is used to manufacture a cylinder. (B) a fixing leg for fixing a material formed into a cylindrical body by abutting said materials to be joined at a predetermined position, wherein said fixing leg is provided at a contact portion with said material to be joined; With moving or sliding means,
Means for pressing the fixing leg against the material to be joined with a predetermined force, a fixing jig provided outside the material to be joined, (b) a friction pin having a friction pin and a surface pressing portion at its base. A joining arm having a tool for performing welding and a means for pressing the tool against the surface to be joined with a predetermined force, a driving means for rotating the friction pin at a predetermined number of rotations, and a counter-pressure applied to the tool. A reaction force receiving portion for receiving a force on the other inner surface of the cylindrical body or the cylinder, and a guide leg which has rolling means or sliding means at a contact portion with the material to be joined and guides the tool to the surface to be joined; (C) a means for feeding a surface to be joined which can move the material to be joined at a predetermined speed with respect to the fixing jig and the joining device; Characterized by consisting of A cylinder manufacturing device using friction stir welding.
【請求項11】 請求項10記載の摩擦攪袢接合を利用
した筒の製造装置において、 前記被接合面の送り手段に代えて、前記接合装置および
前記固定治具を、前記被接合材に対して所定の速度で移
動させることができる被接合面の送り手段、を有するこ
とを特徴とする摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置。
11. The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 10, wherein the joining device and the fixing jig are attached to the material to be joined in place of the means for feeding the surface to be joined. An apparatus for feeding a surface to be joined that can be moved at a predetermined speed.
【請求項12】 請求項10記載の摩擦攪袢接合を利用
した筒の製造装置において、所定の形状の被接合材を所
定の位置で突き合わせて筒状体に形成し、その突き合わ
せ部分である被接合面を順次摩擦攪拌接合し筒を製造す
る摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置であって、
(イ) 前記固定冶具に代えて、前記被接合材を所定の
位置で突き合わせて筒状体に形成したものを前記被接合
材の外側から固定する固定冶具であって、前記筒状体の
長さに応じて設けられたもの、(ロ) 前記被接合面の
送り手段に代えて、前記接合装置のみを、前記被接合材
および前記固定治具に対して所定の速度で移動させるこ
とができる被接合面の送り手段、を有することを特徴と
する摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置。
12. The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 10, wherein a material to be joined having a predetermined shape is butt-joined at a predetermined position to form a cylindrical body, and the butt-joining portion is formed. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding in which a joining surface is sequentially friction stir welded to produce a cylinder,
(A) A fixing jig for fixing a material formed into a cylindrical body by abutting the materials to be joined at a predetermined position instead of the fixing jig from the outside of the material to be joined, wherein the length of the cylindrical body is (B) Instead of the means for feeding the surface to be bonded, only the bonding device can be moved at a predetermined speed with respect to the material to be bonded and the fixing jig. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding, comprising: means for feeding a surface to be joined.
【請求項13】 (イ) 前記被接合材が目的とする任
意の断面形状の筒状体をその軸線方向に平行に2つに分
割した形状の2本の材料からなるものであって当該材料
を張り合わせることにより任意の断面形状の筒状体を形
成することができるものであること、(ロ) 前記接合
装置が2本の前記工具を有し、一方の工具に加える押圧
の反力を筒もしくは筒状体の反対側の内面においてもう
一方の工具で受けること、を特徴とする請求項10乃至
請求項12のいずれか1項記載の摩擦攪拌接合を利用し
た筒の製造装置。
13. (a) The material to be joined is made of two materials having a shape obtained by dividing a cylindrical body having an arbitrary cross-sectional shape intended into two in parallel with the axial direction thereof. (B) the joining device has two tools, and the reaction force of pressing applied to one of the tools is The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 10 to 12, wherein the apparatus is received by another tool on the inner surface on the opposite side of the cylinder or the cylindrical body.
【請求項14】 前記被接合材が帯材であって当該帯材
を順次螺旋状に巻くことによって任意の口径のスパイラ
ル管である筒状体を形成することができるものであるこ
とを特徴とする請求項10記載の摩擦攪拌接合を利用し
た筒の製造装置。
14. The method according to claim 1, wherein the material to be joined is a band material, and the band material is formed into a spiral tube having an arbitrary diameter by sequentially winding the band material spirally. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 10.
【請求項15】 前記被接合材が板材であって当該板材
を順次捲回することによって任意の口径の縫合管である
筒状体を形成することができるものであることを特徴と
する請求項10記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造
装置。
15. The method according to claim 1, wherein the material to be joined is a plate material, and a tubular body that is a suture tube having an arbitrary diameter can be formed by sequentially winding the plate material. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 10.
【請求項16】 所定の口径をした2本の中空管である
被接合材の片側の端面同士を突き合わせて長尺の筒状体
に形成し、その突き合わせ部分である被接合面を順次摩
擦攪袢接合し筒を製造する摩擦攪袢接合を利用した筒の
製造装置であって、(イ)前記被接合材を所定の位置
で突き合わせて筒状体に形成したものを固定するための
固定脚であって、前記被接合材との接触部分に転動手段
もしくは滑動手段を持ったものと、前記固定脚を所定
の力で前記被接合材に押し付けるための手段と、からな
る前記被接合材の外側に設置される固定治具、(ロ)
摩擦ピンとその根元に表面押え部を有する摩擦攪袢接合
を行う工具と前記工具を所定の力で前記被接合面に押し
付けるための手段を有する接合アーム、前記摩擦ピン
を所定の回転数で回転させるための駆動手段、前記工
具に加える押圧の反力を前記筒状体もしくは筒の他の内
面で受ける反力受け部と、前記被接合材との接触部分
に転動手段もしくは滑動手段を持ち前記工具を前記被接
合面に案内するガイド脚と、からなる前記被接合材の内
側に設置される接合装置、(ハ) 前記被接合材を前記
固定治具および前記接合装置に対して所定の速度で回転
させることができる被接合面の送り手段、からなること
を特徴とする摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装置。
16. A long tubular body is formed by abutting one end surfaces of two workpieces, which are two hollow tubes having a predetermined diameter, to each other, and sequentially abuts the abutting surfaces, which are the abutting portions, to each other. A cylinder manufacturing apparatus utilizing friction stir welding for producing a cylinder by stirring and joining, (a) fixing for fixing a material formed by joining the materials to be joined at a predetermined position into a cylindrical body A leg having rolling means or sliding means at a contact portion with the material to be joined, and a means for pressing the fixed leg against the material to be joined with a predetermined force. Fixing jig installed outside the material (b)
A tool for performing friction stir welding having a friction pin and a surface pressing portion at the root thereof, a joining arm having means for pressing the tool against the surface to be joined with a predetermined force, and rotating the friction pin at a predetermined rotation speed A driving means for receiving the reaction force of pressing applied to the tool on the cylindrical body or the other inner surface of the cylinder, and a rolling means or a sliding means at a contact portion with the material to be joined, A joining device which is installed inside the material to be joined, comprising: a guide leg for guiding a tool to the surface to be joined; and (c) a predetermined speed with respect to the fixing jig and the joining device. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding, comprising: means for feeding a surface to be welded, which can be rotated by means of a cylinder.
【請求項17】 前記工具に対して前記被接合材を挟ん
で相対する位置に設けられ、前記被接合材との接触部分
に転動手段もしくは滑動手段を持った接合部の裏当てを
有することを特徴とする請求項10、請求項11または
請求項13乃至請求項16のいずれか1項記載の摩擦攪
拌接合を利用した筒の製造装置。
17. A backing of a joint portion provided at a position facing the tool with the material to be joined sandwiched therebetween and having a rolling means or a sliding means at a contact portion with the material to be joined. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 10, 11 or 13 to 16.
【請求項18】 前記裏当てが前記工具と共に移動する
ことを特徴とする請求項17記載の摩擦攪拌接合を利用
した筒の製造装置。
18. The apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to claim 17, wherein the backing moves together with the tool.
【請求項19】 前記固定脚、前記接合アーム、前記ガ
イド脚および前記裏当てを支持する支持脚の一部または
全部が伸縮自在な手段を有することを特徴とする請求項
10、請求項11または請求項13乃至請求項18のい
ずれか1項記載の摩擦攪拌接合を利用した筒の製造装
置。
19. The fixing leg according to claim 10, wherein a part or all of the supporting leg for supporting the fixed leg, the joint arm, the guide leg and the backing has an extensible means. An apparatus for manufacturing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 13 to 18.
【請求項20】 前記工具に対して前記被接合材を挟ん
で相対する位置に設置され、前記筒状体の長さに応じて
設けられた固定式の接合部の裏当てを有することを特徴
とする請求項12または請求項13のいずれか1項記載
の摩擦攪袢接合を利用した筒の製造装置。
20. A backing for a fixed joint provided at a position facing the tool with the material to be joined sandwiched therebetween and provided in accordance with the length of the tubular body. An apparatus for producing a cylinder using friction stir welding according to any one of claims 12 and 13.
【請求項21】 前記接合装置の前記接合アームおよび
前記ガイド脚の一部または全部が伸縮自在な手段を有す
ることを特徴とする請求項12、請求項13または請求
項20のいずれか1項記載の摩擦攪袢接合を利用した筒
の製造装置。
21. The connecting device according to claim 12, wherein a part or all of the joining arm and the guide leg of the joining device have a means that can be extended and contracted. Cylinder manufacturing equipment using friction stir welding.
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