JP3261433B2 - 接合装置及び接合方法 - Google Patents
接合装置及び接合方法Info
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- JP3261433B2 JP3261433B2 JP14440799A JP14440799A JP3261433B2 JP 3261433 B2 JP3261433 B2 JP 3261433B2 JP 14440799 A JP14440799 A JP 14440799A JP 14440799 A JP14440799 A JP 14440799A JP 3261433 B2 JP3261433 B2 JP 3261433B2
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- joining
- friction welding
- welding tool
- pressing force
- tool
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は接合装置及び接合
方法に関するものであって、特に摩擦接合ツールの回転
による摩擦熱を利用した接合装置と接合方法とに係るも
のである。
方法に関するものであって、特に摩擦接合ツールの回転
による摩擦熱を利用した接合装置と接合方法とに係るも
のである。
【０００２】
【従来の技術】摩擦接合ツールの回転による摩擦熱を利
用した接合方法は、例えば第２７１２８３８号特許公報
にも記載されているように公知である。この接合方法
は、図２及び図３に示すように、ツール本体１の先端部
にそれよりも径小なピン２を設け、上記ツール本体１の
先端面における上記ピン２の取付部の周辺をショルダ３
として構成した摩擦接合ツールＴを用いる。そしてアル
ミニウム合金等の一対の被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に上
記ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショル
ダ３を上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
Ｐ、Ｐと上記摩擦接合ツールＴとを相対移動させる。こ
のとき上記摩擦接合ツールＴは、図３に示すように、被
接合部材Ｐの表面に垂直な軸芯に対し、その先端側が接
合進行方向の前方へと所定角度αだけ傾斜した状態に配
置し、上記ショルダ３が接合進行方向の後方側の接合部
表面に接触するようにしておく必要がある。そして上記
摩擦接合ツールＴの回転によって摩擦熱が生じるが、こ
の摩擦熱によって上記接合部及びその近傍の変形抵抗を
減少させると共に、塑性流動を生ぜしめ、被接合部材
Ｐ、Ｐの母材組織を攪拌し、冷却後に母材組織を一体化
させることにより接合を行うのである。
用した接合方法は、例えば第２７１２８３８号特許公報
にも記載されているように公知である。この接合方法
は、図２及び図３に示すように、ツール本体１の先端部
にそれよりも径小なピン２を設け、上記ツール本体１の
先端面における上記ピン２の取付部の周辺をショルダ３
として構成した摩擦接合ツールＴを用いる。そしてアル
ミニウム合金等の一対の被接合部材Ｐ、Ｐの接合部に上
記ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショル
ダ３を上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
Ｐ、Ｐと上記摩擦接合ツールＴとを相対移動させる。こ
のとき上記摩擦接合ツールＴは、図３に示すように、被
接合部材Ｐの表面に垂直な軸芯に対し、その先端側が接
合進行方向の前方へと所定角度αだけ傾斜した状態に配
置し、上記ショルダ３が接合進行方向の後方側の接合部
表面に接触するようにしておく必要がある。そして上記
摩擦接合ツールＴの回転によって摩擦熱が生じるが、こ
の摩擦熱によって上記接合部及びその近傍の変形抵抗を
減少させると共に、塑性流動を生ぜしめ、被接合部材
Ｐ、Ｐの母材組織を攪拌し、冷却後に母材組織を一体化
させることにより接合を行うのである。
【０００３】ところで被接合部材Ｐが図４（ａ）に示す
ような中空部材である場合、作業能率の向上と接合によ
る変形の抑制とを目的として、中空部材の表裏両面から
接合を行う方法が採用される。このことは、被接合部材
Ｐが図４（ｂ）に示すような厚板部材である場合でも同
様である。
ような中空部材である場合、作業能率の向上と接合によ
る変形の抑制とを目的として、中空部材の表裏両面から
接合を行う方法が採用される。このことは、被接合部材
Ｐが図４（ｂ）に示すような厚板部材である場合でも同
様である。
【０００４】上記のような表裏両面の同時接合を行うた
めの接合装置の一例を図５に示している。同図におい
て、３０、３０は接合ヘッドを示しているが、この接合
ヘッド３０、３０は、水平方向に延びる被接合部材Ｐの
上下に相対向して配置されている。これらは同一構造の
ものであるので、いま便宜上、上側の接合ヘッド３０に
ついて説明する。この接合ヘッド３０は、摩擦接合ツー
ルＴと、この摩擦接合ツールＴを回転駆動するモータ３
１とより成るもので、支持フレーム３２を介して、接合
ヘッド支持架台３３に支持されている。接合ヘッド支持
架台３３は上下方向に延びるものであって、その側部に
調整スライド３４を有し、この調整スライド３４に上記
支持フレーム３２が上下方向位置を調整可能に取付けら
れている。一方、上記被接合部材Ｐは、その上下両側か
ら、適数個の支持ローラ３５・３５によって、その上下
方向には拘束された状態で、図中右方向には移動可能に
支持されている。上記接合装置によれば、上下一対の摩
擦接合ツールＴの上下方向位置及び溶接線に対する位置
を設定し、摩擦接合ツールＴを回転駆動すると共に、被
接合部材Ｐを図中右方向に移動させることで、図４
（ａ）（ｂ）に示した中空部材や厚板部材を上下両面か
ら同時に接合することが可能である。
めの接合装置の一例を図５に示している。同図におい
て、３０、３０は接合ヘッドを示しているが、この接合
ヘッド３０、３０は、水平方向に延びる被接合部材Ｐの
上下に相対向して配置されている。これらは同一構造の
ものであるので、いま便宜上、上側の接合ヘッド３０に
ついて説明する。この接合ヘッド３０は、摩擦接合ツー
ルＴと、この摩擦接合ツールＴを回転駆動するモータ３
１とより成るもので、支持フレーム３２を介して、接合
ヘッド支持架台３３に支持されている。接合ヘッド支持
架台３３は上下方向に延びるものであって、その側部に
調整スライド３４を有し、この調整スライド３４に上記
支持フレーム３２が上下方向位置を調整可能に取付けら
れている。一方、上記被接合部材Ｐは、その上下両側か
ら、適数個の支持ローラ３５・３５によって、その上下
方向には拘束された状態で、図中右方向には移動可能に
支持されている。上記接合装置によれば、上下一対の摩
擦接合ツールＴの上下方向位置及び溶接線に対する位置
を設定し、摩擦接合ツールＴを回転駆動すると共に、被
接合部材Ｐを図中右方向に移動させることで、図４
（ａ）（ｂ）に示した中空部材や厚板部材を上下両面か
ら同時に接合することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記接合方法におい
て、接合品質の良否を決定する因子の一つとして被接合
部材Ｐと摩擦接合ツールＴの位置関係がある。この位置
関係とは、図３に示すように、摩擦接合ツールＴのピ
ン２の先端と被接合部材Ｐの裏面との間隔L1、及び摩
擦接合ツールＴのショルダ３と被接合部材Ｐの表面との
位置関係L2である。これらはいずれも０．１ｍｍ単位の
精度で制御する必要があり、もしこれら位置関係が所定
の精度を超えてしまうと目的とする接合品質は得られな
いことになる。
て、接合品質の良否を決定する因子の一つとして被接合
部材Ｐと摩擦接合ツールＴの位置関係がある。この位置
関係とは、図３に示すように、摩擦接合ツールＴのピ
ン２の先端と被接合部材Ｐの裏面との間隔L1、及び摩
擦接合ツールＴのショルダ３と被接合部材Ｐの表面との
位置関係L2である。これらはいずれも０．１ｍｍ単位の
精度で制御する必要があり、もしこれら位置関係が所定
の精度を超えてしまうと目的とする接合品質は得られな
いことになる。
【０００６】ところが被接合部材Ｐの寸法精度には、実
際問題としてバラツキがあり、例えば被接合部材Ｐにウ
ネリ等の変形が存する場合、図６（ａ）に示しているよ
うに、被接合部材Ｐの表面側では摩擦接合ツールＴの押
込み量が不足する一方、裏面側では押込み量が多過ぎる
ことになる。そして上記押込み量が不足すると、十分な
攪拌が行えず、接合が不十分となって接合欠陥を生じ、
また逆に押込み量が多過ぎると、軟化した母材が押し出
されて接合部表面に窪みを生じる。このような不具合
は、被接合部材Ｐの厚み方向の寸法に変動がある場合や
局部的な変形の存する場合にも上記と略同様に生じる。
また被接合部材Ｐの厚さ方向の寸法が所定値よりも小さ
い場合には、上下摩擦接合ツールＴ、Ｔと被接合部材Ｐ
との間に遊びを生じ、被接合部材Ｐが両摩擦接合ツール
Ｔ、Ｔの間で遊動し、被接合部材Ｐの不安定な動きを生
じる危険性もある。
際問題としてバラツキがあり、例えば被接合部材Ｐにウ
ネリ等の変形が存する場合、図６（ａ）に示しているよ
うに、被接合部材Ｐの表面側では摩擦接合ツールＴの押
込み量が不足する一方、裏面側では押込み量が多過ぎる
ことになる。そして上記押込み量が不足すると、十分な
攪拌が行えず、接合が不十分となって接合欠陥を生じ、
また逆に押込み量が多過ぎると、軟化した母材が押し出
されて接合部表面に窪みを生じる。このような不具合
は、被接合部材Ｐの厚み方向の寸法に変動がある場合や
局部的な変形の存する場合にも上記と略同様に生じる。
また被接合部材Ｐの厚さ方向の寸法が所定値よりも小さ
い場合には、上下摩擦接合ツールＴ、Ｔと被接合部材Ｐ
との間に遊びを生じ、被接合部材Ｐが両摩擦接合ツール
Ｔ、Ｔの間で遊動し、被接合部材Ｐの不安定な動きを生
じる危険性もある。
【０００７】この発明は上記した従来の欠点を解決する
ためになされたものであって、その目的は、上記のよう
な両面からの接合を、高品質に、かつ高能率に行うこと
が可能な接合装置と接合方法とを提供することにある。
ためになされたものであって、その目的は、上記のよう
な両面からの接合を、高品質に、かつ高能率に行うこと
が可能な接合装置と接合方法とを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の接合装
置は、回転駆動される摩擦接合ツールを、被接合部材の
一方面側と他方面側に相対向してそれぞれ配置し、上記
各摩擦接合ツールを上記被接合部材に対して略一定の押
圧力でもって押し付ける押圧手段を設けた接合装置にお
いて、上記一方面側の摩擦接合ツールによる他方面側へ
の押圧力を支持する支持ローラを設け、上記一方面側の
摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力を、上記他方
面側の摩擦接合ツールによる一方面側への押圧力よりも
大きくしたことを特徴としている。
置は、回転駆動される摩擦接合ツールを、被接合部材の
一方面側と他方面側に相対向してそれぞれ配置し、上記
各摩擦接合ツールを上記被接合部材に対して略一定の押
圧力でもって押し付ける押圧手段を設けた接合装置にお
いて、上記一方面側の摩擦接合ツールによる他方面側へ
の押圧力を支持する支持ローラを設け、上記一方面側の
摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力を、上記他方
面側の摩擦接合ツールによる一方面側への押圧力よりも
大きくしたことを特徴としている。
【０００９】また請求項３の接合方法は、回転駆動され
る摩擦接合ツールを、被接合部材の一方面側と他方面側
に相対向して配置し、上記各摩擦接合ツールを上記被接
合部材に対して略一定の押圧力でもって押し付けて成る
接合方法において、上記一方面側の摩擦接合ツールによ
る他方面側への押圧力を支持する支持ローラを設け、上
記一方面側の摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力
を、上記他方面側の摩擦接合ツールによる一方面側への
押圧力よりも大きくしたことを特徴としている。
る摩擦接合ツールを、被接合部材の一方面側と他方面側
に相対向して配置し、上記各摩擦接合ツールを上記被接
合部材に対して略一定の押圧力でもって押し付けて成る
接合方法において、上記一方面側の摩擦接合ツールによ
る他方面側への押圧力を支持する支持ローラを設け、上
記一方面側の摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力
を、上記他方面側の摩擦接合ツールによる一方面側への
押圧力よりも大きくしたことを特徴としている。
【００１０】上記における接合は、ツール本体の先端部
にそれよりも径小なピンを設け、上記ツール本体の先端
面における上記ピン取付部の周辺にショルダを設けるこ
とにより摩擦接合ツールを構成し、被接合部材の接合部
に上記ピンを回転させながら挿入すると共に、上記ショ
ルダを上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
と上記摩擦接合ツールとを相対移動させ、上記摩擦接合
ツールの回転による摩擦熱によって上記接合部及びその
近傍の変形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜし
めることにより接合を行うことを意味する。
にそれよりも径小なピンを設け、上記ツール本体の先端
面における上記ピン取付部の周辺にショルダを設けるこ
とにより摩擦接合ツールを構成し、被接合部材の接合部
に上記ピンを回転させながら挿入すると共に、上記ショ
ルダを上記接合部表面に接触させながら上記被接合部材
と上記摩擦接合ツールとを相対移動させ、上記摩擦接合
ツールの回転による摩擦熱によって上記接合部及びその
近傍の変形抵抗を減少させると共に、塑性流動を生ぜし
めることにより接合を行うことを意味する。
【００１１】上記請求項１の接合装置及び請求項３の接
合方法によれば、摩擦接合ツールの押圧力が略一定にな
るような状態で接合が行われる。本発明においては、被
接合部材と摩擦接合ツールとの位置関係（上記）が
一定であれば、摩擦接合ツールが被接合部材から受ける
反力は略一定となることを知見し、このような見地から
摩擦接合ツールを、被接合部材に対してその両面側か
ら、押圧力が略一定になるように押圧、接触させるよう
にしているのである。この結果、被接合部材の製作誤差
による平面度不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部
的な変形が存在しても、被接合部材と摩擦接合ツールと
の位置関係は略一定に保たれ、良好な接合を行うことが
可能となる。しかも従来のような摩擦接合ツールの動作
プログラムの作成のための各種計測等の余分な作業が不
要であるので、高能率に接合作業を行うことが可能であ
る。さらに、上記被接合部材は、両摩擦接合ツールの押
圧力の差でもって、支持ローラに押付けられた状態とな
り、この状態のままで相対移動する。従って、簡素な構
成でもって、被接合部材と摩擦接合ツールとの相対位置
を安定に維持でき、そのため安定した接合作業を行うこ
とが可能となる。
合方法によれば、摩擦接合ツールの押圧力が略一定にな
るような状態で接合が行われる。本発明においては、被
接合部材と摩擦接合ツールとの位置関係（上記）が
一定であれば、摩擦接合ツールが被接合部材から受ける
反力は略一定となることを知見し、このような見地から
摩擦接合ツールを、被接合部材に対してその両面側か
ら、押圧力が略一定になるように押圧、接触させるよう
にしているのである。この結果、被接合部材の製作誤差
による平面度不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部
的な変形が存在しても、被接合部材と摩擦接合ツールと
の位置関係は略一定に保たれ、良好な接合を行うことが
可能となる。しかも従来のような摩擦接合ツールの動作
プログラムの作成のための各種計測等の余分な作業が不
要であるので、高能率に接合作業を行うことが可能であ
る。さらに、上記被接合部材は、両摩擦接合ツールの押
圧力の差でもって、支持ローラに押付けられた状態とな
り、この状態のままで相対移動する。従って、簡素な構
成でもって、被接合部材と摩擦接合ツールとの相対位置
を安定に維持でき、そのため安定した接合作業を行うこ
とが可能となる。
【００１２】また請求項２の接合装置は、上記請求項１
の装置において、上記押圧手段は、エアシリンダ等と、
このエアシリンダ等に供給する圧力を制御する２次圧一
定形の減圧弁とから成ることを特徴としている。
の装置において、上記押圧手段は、エアシリンダ等と、
このエアシリンダ等に供給する圧力を制御する２次圧一
定形の減圧弁とから成ることを特徴としている。
【００１３】上記請求項２の接合装置によれば、簡素な
構成でもって摩擦接合ツールの押圧力を一定に保持でき
る。
構成でもって摩擦接合ツールの押圧力を一定に保持でき
る。
【００１４】
【発明の実施の形態】次にこの発明の接合装置と接合方
法との具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ
詳細に説明する。
法との具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ
詳細に説明する。
【００１５】図１には接合装置の具体例を示している。
まず同図において、１０、１０は一対の接合ヘッドを示
しているが、この接合ヘッド１０、１０は、水平方向に
延びる被接合部材Ｐの上下に相対向して配置されてい
る。これらに関連する機構は略同一構造のものであるの
で、いま便宜上、上側の接合ヘッド１０に関して説明す
る。この接合ヘッド１０は、上記した通りの摩擦接合ツ
ールＴと、この摩擦接合ツールＴを回転駆動するモータ
１１とより成るものであって、両者はスライドフレーム
１２に支持されている。一方、１３は接合ヘッド支持架
台であり、この接合ヘッド支持架台１３は上下方向に延
びるものであって、その側部にボールネジ１４を有し、
このボールネジ１４に支持フレーム１５が上下方向位置
を調整可能に取付けられている。そして上記支持フレー
ム１５に設けたスライド機構１６に上記スライドフレー
ム１２が、上下方向にスライド自在に支持されている。
上記支持フレーム１５には、下向きにエアシリンダ１７
が取付けられており、そのロッド１８が上記スライドフ
レーム１２に接続されている。なお上記エアシリンダ１
７には、エア供給源１９からエアが供給され、またその
エア圧は、２次圧一定形減圧弁のような圧力調整手段２
０によって制御されるようなっている。
まず同図において、１０、１０は一対の接合ヘッドを示
しているが、この接合ヘッド１０、１０は、水平方向に
延びる被接合部材Ｐの上下に相対向して配置されてい
る。これらに関連する機構は略同一構造のものであるの
で、いま便宜上、上側の接合ヘッド１０に関して説明す
る。この接合ヘッド１０は、上記した通りの摩擦接合ツ
ールＴと、この摩擦接合ツールＴを回転駆動するモータ
１１とより成るものであって、両者はスライドフレーム
１２に支持されている。一方、１３は接合ヘッド支持架
台であり、この接合ヘッド支持架台１３は上下方向に延
びるものであって、その側部にボールネジ１４を有し、
このボールネジ１４に支持フレーム１５が上下方向位置
を調整可能に取付けられている。そして上記支持フレー
ム１５に設けたスライド機構１６に上記スライドフレー
ム１２が、上下方向にスライド自在に支持されている。
上記支持フレーム１５には、下向きにエアシリンダ１７
が取付けられており、そのロッド１８が上記スライドフ
レーム１２に接続されている。なお上記エアシリンダ１
７には、エア供給源１９からエアが供給され、またその
エア圧は、２次圧一定形減圧弁のような圧力調整手段２
０によって制御されるようなっている。
【００１６】一方、上記被接合部材Ｐは、その下側か
ら、適数個の支持ローラ２１・２１によって、支持され
ており、図示しない駆動源によって、図中右方向に移動
可能となっている。
ら、適数個の支持ローラ２１・２１によって、支持され
ており、図示しない駆動源によって、図中右方向に移動
可能となっている。
【００１７】上記接合装置においては、各摩擦接合ツー
ルＴは、各エアシリンダ１７によって、被接合部材Ｐに
対して、略一定の押圧力で押付けられる。またこのとき
上側の摩擦接合ツールＴからの下向き押圧力が、下側の
摩擦接合ツールＴからの上向き押圧力よりも、２０％程
度大きくなるように、上記エアシリンダ１７に供給され
るエア圧Ｐ１、Ｐ２をＰ１＞Ｐ２としている。そうすれ
ば、上記被接合部材Ｐは、上記支持ローラ２１・２１に
対して、上記押圧力の差に略等しい押圧力でもって押付
けられることになる。
ルＴは、各エアシリンダ１７によって、被接合部材Ｐに
対して、略一定の押圧力で押付けられる。またこのとき
上側の摩擦接合ツールＴからの下向き押圧力が、下側の
摩擦接合ツールＴからの上向き押圧力よりも、２０％程
度大きくなるように、上記エアシリンダ１７に供給され
るエア圧Ｐ１、Ｐ２をＰ１＞Ｐ２としている。そうすれ
ば、上記被接合部材Ｐは、上記支持ローラ２１・２１に
対して、上記押圧力の差に略等しい押圧力でもって押付
けられることになる。
【００１８】上記接合装置及び接合方法によれば、図１
に示すように、アルミニウム合金等の中空部材より成る
被接合部材Ｐの接合部に対して、その表裏両側から、上
記ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショル
ダ３を上記接合部表面に接触させながら上記摩擦接合ツ
ールＴを相対移動させることにより、摩擦熱を利用した
接合を行う。このとき各摩擦接合ツールＴは上記エアシ
リンダ１７によって略一定の押圧力でもって被接合部材
Ｐの表面に押圧、接触している。このように摩擦接合ツ
ールＴが略一定の押圧力でもって被接合部材Ｐの表面に
押圧、接触していることによって良好な接合品質を得る
ことが可能となるが、その理由は次の通りである。すな
わち良好な接合品質を得るためには、摩擦接合ツールＴ
のピン２の先端と被接合部材Ｐの裏面との間隔L1や、摩
擦接合ツールＴのショルダ３と被接合部材Ｐの表面との
位置関係L2（図３）を正確に保持する必要があるが、被
接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの位置関係が一定であ
れば、摩擦接合ツールＴが被接合部材Ｐから受ける反力
は一定となるのであり、そのため逆に、摩擦接合ツール
Ｔを押圧力が略一定になるように上記被接合部材Ｐに対
して押圧、接触させれば、上記位置関係を略一定に保持
でき、これにより良好な接合品質が得られることになる
のである。この結果、被接合部材Ｐの製作誤差による平
面度不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部的な変形
が存在しても、被接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの位
置関係は略一定に保たれ、良好な接合を行うことが可能
となる。
に示すように、アルミニウム合金等の中空部材より成る
被接合部材Ｐの接合部に対して、その表裏両側から、上
記ピン２を回転させながら挿入すると共に、上記ショル
ダ３を上記接合部表面に接触させながら上記摩擦接合ツ
ールＴを相対移動させることにより、摩擦熱を利用した
接合を行う。このとき各摩擦接合ツールＴは上記エアシ
リンダ１７によって略一定の押圧力でもって被接合部材
Ｐの表面に押圧、接触している。このように摩擦接合ツ
ールＴが略一定の押圧力でもって被接合部材Ｐの表面に
押圧、接触していることによって良好な接合品質を得る
ことが可能となるが、その理由は次の通りである。すな
わち良好な接合品質を得るためには、摩擦接合ツールＴ
のピン２の先端と被接合部材Ｐの裏面との間隔L1や、摩
擦接合ツールＴのショルダ３と被接合部材Ｐの表面との
位置関係L2（図３）を正確に保持する必要があるが、被
接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの位置関係が一定であ
れば、摩擦接合ツールＴが被接合部材Ｐから受ける反力
は一定となるのであり、そのため逆に、摩擦接合ツール
Ｔを押圧力が略一定になるように上記被接合部材Ｐに対
して押圧、接触させれば、上記位置関係を略一定に保持
でき、これにより良好な接合品質が得られることになる
のである。この結果、被接合部材Ｐの製作誤差による平
面度不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部的な変形
が存在しても、被接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの位
置関係は略一定に保たれ、良好な接合を行うことが可能
となる。
【００１９】図６（ｂ）には、その状態を示している
が、同図のように被接合部材Ｐにウネリ等の変形が存す
る場合、従来は図６（ａ）に示すように、表面側では不
十分な接合による接合欠陥が、また裏面側には接合部表
面に窪みを生じていたが、実施形態の接合装置及び接合
方法によれば、各摩擦接合ツールＴは、被接合部材Ｐの
変形に追従した動作をなし、これにより表裏面共に良好
な接合品質を得ることが可能となる。しかも従来のよう
な摩擦接合ツールＴの動作プログラムの作成のための各
種計測等の余分な作業が不要であるので、高能率に接合
作業を行うことが可能である。
が、同図のように被接合部材Ｐにウネリ等の変形が存す
る場合、従来は図６（ａ）に示すように、表面側では不
十分な接合による接合欠陥が、また裏面側には接合部表
面に窪みを生じていたが、実施形態の接合装置及び接合
方法によれば、各摩擦接合ツールＴは、被接合部材Ｐの
変形に追従した動作をなし、これにより表裏面共に良好
な接合品質を得ることが可能となる。しかも従来のよう
な摩擦接合ツールＴの動作プログラムの作成のための各
種計測等の余分な作業が不要であるので、高能率に接合
作業を行うことが可能である。
【００２０】また上記においてはエアシリンダ１７を用
いて各摩擦接合ツールＴを被接合部材Ｐに押付け、また
この押付力を２次圧一定形の減圧弁２０でもって略一定
になるように制御しているので、フィードバック制御を
行うような場合に比較して、その構成を簡素にできる。
しかもエアシリンダ１７はその押圧力の変動が滑らかで
あって、油圧シリンダのように急激な変動を生じるもの
ではないので、接合作業には好適である。なお上記にお
いて、大幅なエア圧の変動が予想されるような場合に
は、上記減圧弁２０の前位にさらに別の２次圧一定形減
圧弁を介設しておくのが好ましい。
いて各摩擦接合ツールＴを被接合部材Ｐに押付け、また
この押付力を２次圧一定形の減圧弁２０でもって略一定
になるように制御しているので、フィードバック制御を
行うような場合に比較して、その構成を簡素にできる。
しかもエアシリンダ１７はその押圧力の変動が滑らかで
あって、油圧シリンダのように急激な変動を生じるもの
ではないので、接合作業には好適である。なお上記にお
いて、大幅なエア圧の変動が予想されるような場合に
は、上記減圧弁２０の前位にさらに別の２次圧一定形減
圧弁を介設しておくのが好ましい。
【００２１】さらにこの接合装置及び接合方法において
は、上記したように、上側の摩擦接合ツールＴからの下
向き押圧力が、下側の摩擦接合ツールＴからの上向き押
圧力よりも大きくなるように設定することにより、被接
合部材Ｐが、両摩擦接合ツールＴ、Ｔの押圧力の差に略
等しい押圧力でもって、各支持ローラ２１・２１に対し
て押付けられるよう構成しているので、従来（図５）の
ように、その上下両側から支持ローラでもって被接合部
材Ｐを支持する必要はない。そのため装置構成を簡素化
できるし、また被接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの相
対位置を安定に維持でき、そのため安定した接合作業を
行うことが可能となる。
は、上記したように、上側の摩擦接合ツールＴからの下
向き押圧力が、下側の摩擦接合ツールＴからの上向き押
圧力よりも大きくなるように設定することにより、被接
合部材Ｐが、両摩擦接合ツールＴ、Ｔの押圧力の差に略
等しい押圧力でもって、各支持ローラ２１・２１に対し
て押付けられるよう構成しているので、従来（図５）の
ように、その上下両側から支持ローラでもって被接合部
材Ｐを支持する必要はない。そのため装置構成を簡素化
できるし、また被接合部材Ｐと摩擦接合ツールＴとの相
対位置を安定に維持でき、そのため安定した接合作業を
行うことが可能となる。
【００２２】上記実施形態においては、押圧手段として
エアシリンダ１７を、また押圧力制御手段として２次圧
一定形の減圧弁２０を例示しているが、油圧シリンダの
ようなものでもよく、この他にもバネ、あるいはスクリ
ュー等を用いた電気（油圧）サーボ機構のようなものも
使用可能である。また押圧手段として電気（油圧）サー
ボ機構を用いる場合には、押圧力を検出する押圧力検出
手段を設け、検出された押圧力を基準値に略等しくなる
ように制御するのが好ましい。
エアシリンダ１７を、また押圧力制御手段として２次圧
一定形の減圧弁２０を例示しているが、油圧シリンダの
ようなものでもよく、この他にもバネ、あるいはスクリ
ュー等を用いた電気（油圧）サーボ機構のようなものも
使用可能である。また押圧手段として電気（油圧）サー
ボ機構を用いる場合には、押圧力を検出する押圧力検出
手段を設け、検出された押圧力を基準値に略等しくなる
ように制御するのが好ましい。
【００２３】
【発明の効果】上記請求項１の接合装置及び請求項３の
接合方法によれば、被接合部材の製作誤差による平面度
不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部的な変形が存
在しても、被接合部材と摩擦接合ツールとの位置関係は
略一定に保たれ、良好な接合を行うことが可能となる。
しかも従来のような摩擦接合ツールの動作プログラムの
作成のための各種計測等の余分な作業が不要であるの
で、高能率に接合作業を行うことが可能である。さら
に、簡素な構成でもって、被接合部材と摩擦接合ツール
との相対位置を安定に維持でき、そのため安定した接合
作業を行うことが可能となる。
接合方法によれば、被接合部材の製作誤差による平面度
不良、板厚方向の寸法変動、あるいは局部的な変形が存
在しても、被接合部材と摩擦接合ツールとの位置関係は
略一定に保たれ、良好な接合を行うことが可能となる。
しかも従来のような摩擦接合ツールの動作プログラムの
作成のための各種計測等の余分な作業が不要であるの
で、高能率に接合作業を行うことが可能である。さら
に、簡素な構成でもって、被接合部材と摩擦接合ツール
との相対位置を安定に維持でき、そのため安定した接合
作業を行うことが可能となる。
【００２４】また請求項２の接合装置によれば、上記装
置を簡素に構成可能であると共に、良好な接合作業が行
える。
置を簡素に構成可能であると共に、良好な接合作業が行
える。
【図１】この発明の接合装置及び接合方法の実施形態の
全体の概略構成を示す説明図である。
全体の概略構成を示す説明図である。
【図２】従来の接合方法を説明するための説明図であ
る。
る。
【図３】従来の接合方法を説明するための説明図であ
る。
る。
【図４】この発明の接合装置と接合方法の実施形態を適
用する被接合部材の例を示す説明図である。
用する被接合部材の例を示す説明図である。
【図５】従来の接合装置の全体の構造を示す説明図であ
る。
る。
【図６】この発明の接合装置及び接合方法の実施形態と
従来例との接合状態を対比して示す説明図で、（ａ）は
従来例、（ｂ）は実施形態のものを示している。
従来例との接合状態を対比して示す説明図で、（ａ）は
従来例、（ｂ）は実施形態のものを示している。
１ ツール本体 ２ ピン ３ ショルダ １７ エアシリンダ（押圧手段） Ｔ 摩擦接合ツール Ｐ 被接合部材
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−309164（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−249552（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−226758（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−320127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12
Claims (3)
- 【請求項１】 回転駆動される摩擦接合ツールを、被接
合部材の一方面側と他方面側に相対向してそれぞれ配置
し、上記各摩擦接合ツールを上記被接合部材に対して略
一定の押圧力でもって押し付ける押圧手段を設けた接合
装置において、上記一方面側の摩擦接合ツールによる他
方面側への押圧力を支持する支持ローラを設け、上記一
方面側の摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力を、
上記他方面側の摩擦接合ツールによる一方面側への押圧
力よりも大きくしたことを特徴とする接合装置。 - 【請求項２】 上記押圧手段は、エアシリンダ等と、こ
のエアシリンダ等に供給する圧力を制御する２次圧一定
形の減圧弁とから成ることを特徴とする請求項１の接合
装置。 - 【請求項３】 回転駆動される摩擦接合ツールを、被接
合部材の一方面側と他方面側に相対向して配置し、上記
各摩擦接合ツールを上記被接合部材に対して略一定の押
圧力でもって押し付けて成る接合方法において、上記一
方面側の摩擦接合ツールによる他方面側への押圧力を支
持する支持ローラを設け、上記一方面側の摩擦接合ツー
ルによる他方面側への押圧力を、上記他方面側の摩擦接
合ツールによる一方面側への押圧力よりも大きくしたこ
とを特徴とする接合方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP14440799A JP3261433B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 接合装置及び接合方法 |
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|---|---|---|---|
| JP14440799A JP3261433B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 接合装置及び接合方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000334577A JP2000334577A (ja) | 2000-12-05 |
| JP3261433B2 true JP3261433B2 (ja) | 2002-03-04 |
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| JP14440799A Expired - Fee Related JP3261433B2 (ja) | 1999-05-25 | 1999-05-25 | 接合装置及び接合方法 |
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| WO2017169992A1 (ja) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 構造用鋼の摩擦撹拌接合方法及び装置 |
| WO2017169991A1 (ja) | 2016-03-31 | 2017-10-05 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 構造用鋼の摩擦撹拌接合方法及び装置 |
| WO2019026864A1 (ja) | 2017-08-01 | 2019-02-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属板の両面摩擦撹拌接合方法および両面摩擦撹拌接合装置 |
| WO2019054400A1 (ja) | 2017-09-13 | 2019-03-21 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 金属板の両面摩擦撹拌接合方法および両面摩擦撹拌接合装置 |
| KR20190039985A (ko) | 2016-10-11 | 2019-04-16 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 마찰 교반 접합 방법 및 장치 |
| WO2019182020A1 (ja) | 2018-03-20 | 2019-09-26 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 両面摩擦撹拌接合用回転ツール、両面摩擦撹拌接合装置、及び両面摩擦撹拌接合方法 |
| WO2021060176A1 (ja) | 2019-09-25 | 2021-04-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 両面摩擦攪拌接合方法、冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造方法、両面摩擦攪拌接合装置、並びに冷延鋼帯及びめっき鋼帯の製造設備 |
| WO2023037786A1 (ja) | 2021-09-13 | 2023-03-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の接合継手および摩擦撹拌接合方法、ならびに、電磁鋼帯の製造方法 |
| WO2023037785A1 (ja) | 2021-09-13 | 2023-03-16 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の摩擦撹拌接合方法、および、電磁鋼帯の製造方法 |
| WO2023100419A1 (ja) | 2021-11-30 | 2023-06-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の摩擦撹拌接合方法、電磁鋼帯の製造方法、摩擦撹拌接合装置および電磁鋼帯の製造装置 |
| WO2024042774A1 (ja) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の摩擦撹拌接合方法、電磁鋼帯の製造方法、摩擦撹拌接合装置および電磁鋼帯の製造装置 |
| WO2024042773A1 (ja) | 2022-08-23 | 2024-02-29 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の摩擦撹拌接合方法、電磁鋼帯の製造方法、摩擦撹拌接合装置および電磁鋼帯の製造装置 |
| WO2024157513A1 (ja) | 2023-01-25 | 2024-08-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | テーラードブランク材、ならびに、テーラードブランク材の製造方法および製造設備 |
| WO2024219083A1 (ja) | 2023-04-18 | 2024-10-24 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 両面摩擦撹拌接合用の回転ツール |
| KR20250020626A (ko) | 2022-08-23 | 2025-02-11 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 전자 강대의 마찰 교반 접합 방법, 전자 강대의 제조 방법, 마찰 교반 접합 장치 및 전자 강대의 제조 장치 |
| KR20250020625A (ko) | 2022-08-23 | 2025-02-11 | 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 | 전자 강대의 마찰 교반 접합 방법, 전자 강대의 제조 방법, 마찰 교반 접합 장치 및 전자 강대의 제조 장치 |
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| JP4838388B2 (ja) * | 2009-11-18 | 2011-12-14 | 三菱日立製鉄機械株式会社 | 両面摩擦攪拌接合方法および装置並びに両面摩擦攪拌接合用ツールセット |
| CN103052463B (zh) * | 2010-09-03 | 2015-08-05 | 三菱日立制铁机械株式会社 | 在对接部存在间隙的金属板的双面摩擦搅拌接合方法 |
| WO2012029176A1 (ja) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | 三菱日立製鉄機械株式会社 | 摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法 |
| JP5016142B1 (ja) * | 2011-01-26 | 2012-09-05 | 三菱日立製鉄機械株式会社 | 摩擦攪拌接合用回転ツールおよび摩擦攪拌接合方法 |
| CN103501953B (zh) * | 2011-04-28 | 2016-01-20 | 普锐特冶金技术日本有限公司 | 摩擦搅拌接合方法及装置、工具组 |
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| CN118265589A (zh) | 2021-11-30 | 2024-06-28 | 杰富意钢铁株式会社 | 电磁钢带的摩擦搅拌接合方法以及电磁钢带的制造方法 |
| WO2023100420A1 (ja) | 2021-11-30 | 2023-06-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 電磁鋼帯の摩擦撹拌接合方法、および、電磁鋼帯の製造方法 |
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-
1999
- 1999-05-25 JP JP14440799A patent/JP3261433B2/ja not_active Expired - Fee Related
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