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JP7612499B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents
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JP7612499B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents

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JP7612499B2 JP2021073257A JP2021073257A JP7612499B2 JP 7612499 B2 JP7612499 B2 JP 7612499B2 JP 2021073257 A JP2021073257 A JP 2021073257A JP 2021073257 A JP2021073257 A JP 2021073257A JP 7612499 B2 JP7612499 B2 JP 7612499B2
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Description

本発明は、上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体と、上部回転体を貫いた回転主軸と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体と、前記回転主軸に形成された撹拌部とを備えた回転工具を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材の接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、接合部に沿って進行することにより、加熱しながら撹拌させて接合部を順次接合する摩擦攪拌接合装置に関するものである。 The present invention relates to a friction stir welding device that has a rotating tool equipped with an upper rotating body whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body formed integrally with a rotating main shaft that passes through the upper rotating body and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring part formed on the rotating main shaft, and that sandwiches the joint of the workpieces whose joint end faces are butted together between the upper rotating body and the lower rotating body, and proceeds along the joint, heating and stirring the joint to sequentially join the joint.

従来、鉄道車両の側構体を製造する装置として、押出成形によりアルミ合金製の長尺部材同士の接合端を突き合わせて、突き合わせ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置が広く利用されている。
本出願人は、特許文献1に示すように、上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体と、上部回転体を貫いた回転主軸と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体と、前記回転主軸に形成された撹拌部とを備えた回転工具を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材の接合部を上部回転体と下部回転体とで挟み込み、接合部に沿って進行することにより、加熱しながら撹拌させて接合部を順次接合する摩擦攪拌接合装置を実用化している。
摩擦攪拌接合装置により接合された接合部は、アーク溶接と比較して平面度が高いため、グラインダで表面を軽く切削するだけで綺麗な表面が得られる利点がある。
Friction stir welding machines have been widely used as machines for manufacturing side structures of railway cars, in which the joint ends of long aluminum alloy members are butted together by extrusion molding and the butted portions are friction stir welded.
As disclosed in Patent Document 1, the applicant has put into practical use a friction stir welding device which has a rotating tool including an upper rotating body whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body which is formed integrally with a rotating main shaft which penetrates the upper rotating body and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring portion formed on the rotating main shaft, in which the joint of the workpieces whose welding end faces are butted together is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and which proceeds along the joint, thereby heating and stirring the joint to sequentially join the joint.
The joints made by friction stir welding have a higher degree of flatness than those made by arc welding, and have the advantage that a clean surface can be obtained simply by lightly cutting the surface with a grinder.

通常の摩擦攪拌接合装置について説明する。図11に示すように、一対のアルミ板102を接合するときに、平面度を必要とする面が回転ツールの裏側の面にある場合には、当て板104によりアルミ板102の接合部の裏側をしっかりと支持しておく必要がある。上部回転体100、及びのその先端に付設された回転工具101が高速回転することにより、アルミ板102の接合部の温度を550℃程度まで加熱する。鉄道車両構体に用いるアルミ合金の融点は600~650℃であるが、アルミは550℃程度の温度に加熱されると流動性を有する状態の流動アルミ103となり、強い力で攪拌されると流動する。 A typical friction stir welding device will be described. As shown in FIG. 11, when joining a pair of aluminum plates 102, if the surface that requires flatness is on the back side of the rotating tool, it is necessary to firmly support the back side of the joint of the aluminum plates 102 with a backing plate 104. The upper rotating body 100 and the rotating tool 101 attached to its tip rotate at high speed, heating the joint of the aluminum plates 102 to about 550°C. The melting point of the aluminum alloy used in railway car bodies is 600 to 650°C, but when aluminum is heated to a temperature of about 550°C, it becomes fluid aluminum 103, which has fluidity and flows when stirred with strong force.

上部回転体100と回転工具101は、一対のアルミ板102の突き合わせられている接合部を加熱しながら攪拌させて一対のアルミ板102の双方のアルミを攪拌する。加熱され攪拌されている流動アルミ103は、矢印Xで示す進行方向に発生している。上部回転体100と回転工具101が通過したアルミ材105は攪拌されることはなく、順次冷却されることにより、一対のアルミ板102は、接合される。
加熱され攪拌された流動アルミ103は、アルミ板102の裏面では、当て板104により当接されているため、上部回転体100から受ける荷重を確実に受けることができる。
The upper rotating body 100 and the rotating tool 101 heat and stir the joint where the pair of aluminum plates 102 are butted together, stirring the aluminum of both of the pair of aluminum plates 102. Fluid aluminum 103 that is heated and stirred is generated in the traveling direction indicated by the arrow X. The aluminum material 105 that the upper rotating body 100 and the rotating tool 101 have passed through is not stirred, but is gradually cooled, thereby joining the pair of aluminum plates 102.
The heated and stirred fluid aluminum 103 is in contact with the backing plate 104 on the rear surface of the aluminum plate 102 , so that the load applied from the upper rotating body 100 can be reliably received.

次に、特許文献1の技術の利点について説明する。図11では、鉄道車両構体を構成するアルミ板材として広く使用されている2枚の平板がリブで接続されているダブルスキンの表板を摩擦攪拌接合しようとする場合に、当て板104を表板の裏に装着するのが困難であり、リブの構造等に大きな制約を受け、実用化するときに余分なコストを必要とする問題があった。
図12に示すように、回転工具101をアルミ板102の裏側を貫通する位置まで延設して、下部回転体106を固設する。下部回転体106には、スラスト軸受108を介して、アルミ板102の裏面に当接するスライド板107が取り付けられている。
スライド板107は、回転工具101により加熱され攪拌された流動アルミ103が、アルミ板102の裏側に漏れ出るのを防止し、アルミ板102の裏面の平面度の高い接合面を形成する。
特許文献1の技術によれば、当て板104を必要としないため、摩擦攪拌接合装置の全体のコストを低減することができる。
Next, the advantages of the technology of Patent Document 1 will be described. In Fig. 11, when friction stir welding is performed on the top plate of a double skin in which two flat plates connected by ribs are used widely as aluminum plate material that constitutes railway car bodies, it is difficult to attach a backing plate 104 to the back of the top plate, and there are significant restrictions on the structure of the ribs, etc., and there is a problem that extra costs are required when putting it into practical use.
12, the rotating tool 101 is extended to a position where it penetrates the back side of the aluminum plate 102, and a lower rotating body 106 is fixed to the rotating tool 101. A slide plate 107 that comes into contact with the back side of the aluminum plate 102 is attached to the lower rotating body 106 via a thrust bearing 108.
The slide plate 107 prevents the fluid aluminum 103 heated and stirred by the rotary tool 101 from leaking out to the back side of the aluminum plate 102, and forms a highly flat joining surface on the back side of the aluminum plate 102.
According to the technique of Patent Document 1, the backing plate 104 is not required, and therefore the overall cost of the friction stir welding apparatus can be reduced.

一方、摩擦攪拌接合において、攪拌軸を進行方向に対して所定角度傾けた状態で移動させる方法が特許文献2に開示されている。すなわち、特許文献2の段落(0007)には、
「金属材の表面側のみから回転ツールのプローブを接合部に挿入する摩擦攪拌接合では、回転ツールの移動方向の側に回転ツールのプローブの先端が傾くように回転ツールを金属材の表面の法線に対して傾斜させることにより、良好な接合を得ることが行われる。」と記載されている。
特許文献2では、一方、特許文献1(特許文献2の記載では、特開2003-181654号公報を指すが、ここでは、特許第5204928号公報を指す。)に記載されているような「ボビンツールを用いる技術では、プローブで連結された上下一対のショルダー部を回転させる。この状態では上下片方のショルダー部を回転ツールの移動方向の側に傾けると、もう片方のショルダー部は回転ツールの移動方向とは反対方向の側に傾いてしまう。このため、ボビンツールを金属材に対していずれかの方向に傾斜させることができず、ボビンツールを金属材の表面の法線に対して垂直にすることが必要となる。そのため、ボビンツールを用いる摩擦攪拌接合では、良好な接合部を得るための接合条件の範囲が狭い欠点がある。」と指摘している。
On the other hand, in friction stir welding, a method of moving the stir shaft in a state inclined at a predetermined angle with respect to the advancing direction is disclosed in Patent Document 2. That is, paragraph (0007) of Patent Document 2 states:
It states that "In friction stir welding, in which the probe of the rotating tool is inserted into the joint only from the surface side of the metal material, a good joint is obtained by tilting the rotating tool with respect to the normal to the surface of the metal material so that the tip of the probe of the rotating tool is tilted toward the side in the direction of movement of the rotating tool."
On the other hand, Patent Document 2 points out that, as described in Patent Document 1 (the description in Patent Document 2 refers to JP 2003-181654 A, but here it refers to Japanese Patent No. 5204928 A), "In the technology using a bobbin tool, a pair of upper and lower shoulder portions connected by a probe are rotated. In this state, when one of the upper and lower shoulder portions is tilted in the direction of movement of the rotating tool, the other shoulder portion will tilt in the opposite direction to the direction of movement of the rotating tool. For this reason, the bobbin tool cannot be tilted in either direction relative to the metal material, and it is necessary to make the bobbin tool perpendicular to the normal to the surface of the metal material. For this reason, friction stir welding using a bobbin tool has the disadvantage that the range of welding conditions for obtaining a good weld is narrow."

上記欠点を解決するために、特許文献2の図3(この段落では、部品番号は、特許文献2のものを使用している。)に示されているように、攪拌軸(16)の下端に回転する裏側ツール(14)を設けて、裏側ツール(14)のある面と反対側の面に、攪拌軸(16)とは別体で構成される回転しない表側プレート(12)を、攪拌軸(16)と同期させながら移動することが開示されている。この表側プレート(12)により、平面度の高い接合面を得ることができる。 In order to solve the above-mentioned problems, as shown in FIG. 3 of Patent Document 2 (part numbers from Patent Document 2 are used in this paragraph), it is disclosed that a rotating back tool (14) is provided at the lower end of the stirring shaft (16), and a non-rotating front plate (12) that is separate from the stirring shaft (16) is moved in sync with the stirring shaft (16) on the side opposite to the side where the back tool (14) is located. This front plate (12) makes it possible to obtain a joining surface with high flatness.

特許第5204928号公報Patent No. 5204928 特開2014-61542号公報JP 2014-61542 A

特許文献1の技術に、回転工具を被接合板の鉛直面に対して傾斜角を設けようとした場合には、特許文献2で指摘されている問題が発生する。特許文献2の技術によれば、一応その欠点を克服することは可能である。
しかしながら、特許文献2の摩擦攪拌接合装置には、次のような問題があった。
(1)特許文献2の図3に示されるような回転ツールと別体で構成される表側プレートを攪拌軸と同期させながら移動するためには、表側プレートを駆動するための駆動手段を別に設けなければならず、装置が複雑化すると共に、装置のコストが高くなる問題があった。
(2)また、裏側ツール(下部回転体)の一部が被接合部内に侵入し、回転工具により550℃程度に加熱され軟化しているアルミと接触するため、接合部の表面を荒らすため平面度が悪化し、後処理に余分の加工を必要とする問題があった。
(3)表面プレートが軟化前の部材表面と擦れるため、部材表面を擦ることで、接合部欠陥を生じ、回転工具破損の恐れの問題があった。
In the case where an inclination angle of the rotary tool is set to the vertical surface of the workpieces in the technique of Patent Document 1, the problem pointed out in Patent Document 2 occurs. According to the technique of Patent Document 2, it is possible to overcome the drawback to some extent.
However, the friction stir welding apparatus of Patent Document 2 has the following problems.
(1) In order to move a front plate configured separately from the rotating tool as shown in FIG. 3 of Patent Document 2 in synchronization with the stirring shaft, a separate driving means for driving the front plate must be provided. This makes the device complicated and increases the cost of the device.
(2) In addition, part of the back tool (lower rotating body) penetrates into the welded area and comes into contact with the aluminum that has been softened by being heated to about 550°C by the rotating tool. This roughens the surface of the welded area, worsening its flatness and requiring additional processing in post-processing.
(3) The surface plate rubs against the surface of the component before it is softened, which may cause defects in the joint and damage to the rotating tool.

本発明は、上部回転体及び下部回転体を用いた摩擦攪拌接合装置に対して、回転工具と別体である表側プレートを用いることなく、回転工具に傾斜角を付与することのできる摩擦攪拌接合装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a friction stir welding device that uses an upper rotating body and a lower rotating body and that can impart an inclination angle to the rotating tool without using a front plate that is separate from the rotating tool.

上記課題を解決するために、本発明の摩擦攪拌接合装置は、次の構成を有している。
(1) 上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体と、前記上部回転体を貫いた回転主軸と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体と、前記回転主軸に形成された撹拌部とを備えた回転工具を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材の接合部を前記上部回転体と前記下部回転体とで挟み込み、前記接合部に沿って前記攪拌部が進行することにより、加熱しながら撹拌させて前記接合部を順次接合する装置であって、前記回転工具は、前記上部回転体及び前記下部回転体の一方又は双方の向かい合う端部にスラスト軸受を介してスライド板が取り付けられたものである摩擦撹拌接合装置において、前記スライド板の前記被接合部材と当接する面に、スライド板傾斜面が形成されていること、を特徴とする。
(2)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記回転主軸が鉛直線に対して、主軸傾斜角度だけ傾斜していること、前記スライド板傾斜面のスライド板傾斜角度が、前記主軸傾斜角度より大きい角度であること、を特徴とする。
ここで、前記主軸傾斜角度が1.5度以上3度以下であること、が好ましい。
In order to solve the above problems, the friction stir welding apparatus of the present invention has the following configuration.
(1) A friction stir welding apparatus having a rotating tool including an upper rotating body whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body formed integrally with a rotating main shaft penetrating the upper rotating body and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring portion formed on the rotating main shaft, in which a joint of members to be joined whose joining end faces are butted together is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring portion proceeds along the joint, thereby heating and stirring the joint, thereby sequentially joining the joint, wherein the rotating tool is a friction stir welding apparatus in which a slide plate is attached via a thrust bearing to the opposing ends of one or both of the upper rotating body and the lower rotating body, and a slide plate inclined surface is formed on the surface of the slide plate that comes into contact with the members to be joined.
(2) In the friction stir welding apparatus described in (1), the rotating spindle is inclined at a spindle inclination angle with respect to a vertical line, and a slide plate inclination angle of the slide plate inclination surface is an angle larger than the spindle inclination angle.
Here, it is preferable that the inclination angle of the main shaft is 1.5 degrees or more and 3 degrees or less.

(3)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記下部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向と反対方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とする。
(4)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とする。
(3) In the friction stir welding apparatus described in (2), the slide plate is attached to the lower rotating body via the thrust bearing, and the spindle inclination angle is formed so as to be inclined in a direction opposite to the traveling direction of the rotating spindle.
(4) In the friction stir welding apparatus described in (2), the slide plate is attached to the upper rotating body via the thrust bearing, and the spindle inclination angle is formed so as to be inclined in the traveling direction of the rotating spindle.

(5)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体及び前記下部回転体の双方の向かい合う面に取り付けられていること、を特徴とする。
(6)(1)乃至(5)に記載するいずれか1つの摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体又は前記下部回転体と伴廻りすることを防止するための回転防止手段を有すること、前記回転防止手段により、前記スライド板の最大厚みを有する部位が、前記回転主軸の前記進行方向の先端に対して、反対の位置にあること、を特徴とする。
(5) The friction stir welding apparatus according to (1), characterized in that the slide plate is attached to the opposing surfaces of both the upper rotating body and the lower rotating body.
(6) Any one of the friction stir welding apparatuses described in (1) to (5) is characterized in that it has a rotation prevention means for preventing the slide plate from rotating together with the upper rotating body or the lower rotating body, and the rotation prevention means causes the part of the slide plate having the maximum thickness to be located opposite to the tip of the rotating main shaft in the traveling direction.

上記構成を有する摩擦攪拌接合装置は、次のような作用・効果を奏する。
(1) 上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体と、前記上部回転体を貫いた回転主軸と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体と、前記回転主軸に形成された撹拌部とを備えた回転工具を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材の接合部を前記上部回転体と前記下部回転体とで挟み込み、前記接合部に沿って前記攪拌部が進行することにより、加熱しながら撹拌させて前記接合部を順次接合する装置であって、前記回転工具は、前記上部回転体及び前記下部回転体の一方又は双方の向かい合う端部にスラスト軸受を介してスライド板が取り付けられたものである摩擦撹拌接合装置において、前記スライド板の前記被接合部材と当接する面に、スライド板傾斜面が形成されていること、を特徴とするので、例えば、スライド傾斜面の傾斜角度を回転工具の傾斜角度と同じにすれば、スライド傾斜面が被接合部材の表面とほぼ平行な状態となるため、スライド板の一部が被接合部に侵入することが少なく、接合後の接合面を、バリ等の無い平滑な状態にすることができる。
The friction stir welding apparatus having the above configuration provides the following functions and effects.
(1) A friction stir welding device having an upper rotating body whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body formed integrally with a rotating main shaft penetrating the upper rotating body and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring part formed on the rotating main shaft, in which a joint between members to be joined whose joining end faces are butted against each other is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring part proceeds along the joint, thereby heating and stirring the joint, and the rotating tool is a friction stir welding device in which a slide plate is attached via a thrust bearing to the opposing ends of one or both of the upper rotating body and the lower rotating body, and a slide plate inclined surface is formed on the surface of the slide plate that abuts against the members to be joined. Therefore, for example, if the inclination angle of the slide inclined surface is set to the same as the inclination angle of the rotating tool, the slide inclined surface will be approximately parallel to the surfaces of the members to be joined, so that a part of the slide plate is unlikely to penetrate into the joint, and the joint surface after joining can be made smooth and free of burrs.

(2)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記回転主軸が鉛直線に対して、主軸傾斜角度だけ傾斜していること、前記スライド板傾斜面のスライド板傾斜角度が、前記主軸傾斜角度のより大きい角度であること、より好ましくは、前記主軸傾斜角度が1.5度以上3度以下であること、を特徴とするので、
前記スライド板傾斜面のスライド板傾斜角度が、前記主軸傾斜角度と同じ角度の場合には、スライド板傾斜面が被接合部材の表面とほぼ平行な状態となる。しかし、スライド板の進行方向の先端部が加熱される前の被接合部材と接触する恐れがあり、これにより、回転工具に大きな負荷が掛かり、回転工具が破損する恐れがある。
(2) In the friction stir welding apparatus described in (1), the rotating spindle is inclined by a spindle inclination angle with respect to a vertical line, and the slide plate inclination angle of the slide plate inclined surface is an angle larger than the spindle inclination angle, and more preferably, the spindle inclination angle is 1.5 degrees or more and 3 degrees or less.
When the inclination angle of the inclined surface of the slide plate is the same as the inclination angle of the spindle, the inclined surface of the slide plate is almost parallel to the surfaces of the workpieces. However, there is a risk that the tip of the slide plate in the moving direction may come into contact with the workpieces before they are heated, which may cause a large load to be applied to the rotary tool, resulting in damage to the rotary tool.

前記スライド板傾斜面のスライド板傾斜角度が、前記主軸傾斜角度のより大きい角度としておけば、スライド板傾斜面の進行方向後端部であるスライド板の厚くなっている部分が被接合部材に接した状態のときに、スライド板傾斜面の先端部と被接合部材との間には常に隙間が形成されているため、スライド板傾斜面の先端部が被接合部材と接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面の進行方向後端部であるスライド板の厚くなっている部分が、最終仕上げとして、被接合部材に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
If the slide plate inclination angle of the slide plate inclined surface is set to an angle larger than the main shaft inclination angle, when the thicker part of the slide plate, which is the rear end of the slide plate inclined surface in the traveling direction, is in contact with the workpiece, a gap is always formed between the tip of the slide plate inclined surface and the workpiece, so there is no risk of the tip of the slide plate inclined surface coming into contact with the workpiece.
In addition, the thicker portion of the slide plate, which is the rear end of the inclined surface of the slide plate in the direction of travel, is always in contact with the workpieces as a final finish, so that a joining surface with high flatness can be obtained.

(3)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記下部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向と反対方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とするので、スライド板傾斜面の進行方向後端部が被接合部材に接した状態のときに、スライド板傾斜面の先端部と被接合部材との間には常に隙間が形成されているため、スライド板傾斜面の先端部が被接合部材と接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面の進行方向後端部であるスライド板の厚くなっている部分が、最終仕上げとして、被接合部材に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
(3) In the friction stir welding apparatus described in (2), the slide plate is attached to the lower rotating body via the thrust bearing, and the spindle inclination angle is formed so as to incline in the opposite direction to the traveling direction of the rotating spindle. Therefore, when the rear end of the inclined surface of the slide plate in the traveling direction is in contact with the workpieces, a gap is always formed between the tip end of the inclined surface of the slide plate and the workpieces, so there is no risk of the tip end of the inclined surface of the slide plate coming into contact with the workpieces.
In addition, the thicker portion of the slide plate, which is the rear end of the inclined surface of the slide plate in the direction of travel, is always in contact with the workpieces as a final finish, so that a joining surface with high flatness can be obtained.

(4)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とするので、スライド板傾斜面の進行方向後端部が被接合部材に接した状態のときに、スライド板傾斜面の先端部と被接合部材との間には常に隙間が形成されているため、スライド板傾斜面の先端部が被接合部材と接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面の進行方向後端部が、最終仕上げとして、被接合部材に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
(4) In the friction stir welding apparatus described in (2), the slide plate is attached to the upper rotating body via the thrust bearing, and the spindle inclination angle is formed so as to incline in the traveling direction of the rotating spindle. Therefore, when the rear end of the inclined surface of the slide plate in the traveling direction is in contact with the workpieces, a gap is always formed between the tip end of the inclined surface of the slide plate and the workpieces, so there is no risk of the tip end of the inclined surface of the slide plate coming into contact with the workpieces.
Furthermore, since the rear end of the inclined surface of the slide plate in the traveling direction is always in contact with the workpieces as a final finish, a joining surface with high flatness can be obtained.

(5)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体及び前記下部回転体の双方の向かい合う面に取り付けられていること、を特徴とするので、接合部に対する加熱しての攪拌は回転工具のみにより行われるが、被接合部材の両面を、双方の向かい合う面に取り付けられている一対のスライド板傾斜面の進行方向後端部により、仕上げ加工できるため、接合面の両面において平面度の高い接合面を得ることができる。 (5) In the friction stir welding device described in (1), the slide plate is attached to the opposing surfaces of both the upper rotating body and the lower rotating body. Therefore, the heating and stirring of the joint is performed only by the rotary tool, but both sides of the workpieces to be joined can be finished by the rear ends in the traveling direction of the pair of inclined surfaces of the slide plate attached to both opposing surfaces, so that a joint surface with high flatness can be obtained on both sides of the joint surface.

(6)(1)乃至(5)に記載するいずれか1つの摩擦攪拌接合装置において、前記スライド板が、前記上部回転体又は前記下部回転体と伴廻りすることを防止するための回転防止手段であるガイド部とガイド溝を有すること、ガイド部とガイド溝により、スライド板の進行方向後端部である厚くなっている部分が、回転主軸の進行方向Xの先端に対して、反対の位置にあること、を特徴とするので、
スライド板傾斜面が被接合部材の表面とほぼ平行な状態となるため、スライド板が被接合部材に侵入することが少なく、接合後の接合面を、バリ等の無い平滑な状態にすることができる。
特に、スライド板はフリーな状態にあるため、回転工具により550℃程度に加熱され軟化しているアルミが攪拌されたときに、流動アルミと接触しているスライド板が供廻りする恐れがある。本発明では、回転防止部材が供廻りを防止しているため、常に、前記スライド板の厚くなっている部分が、前記回転主軸の前記進行方向に向かった位置と反対の位置にある状態を保持することができる。
(6) Any one of the friction stir welding apparatuses described in (1) to (5) is characterized in that the slide plate has a guide portion and a guide groove which are rotation prevention means for preventing the slide plate from rotating together with the upper rotating body or the lower rotating body, and the thickened portion which is the rear end of the slide plate in the traveling direction due to the guide portion and the guide groove is located in an opposite position to the tip of the rotating main shaft in the traveling direction X.
Since the inclined surface of the slide plate is approximately parallel to the surfaces of the workpieces, the slide plate is unlikely to penetrate into the workpieces, and the joining surfaces after joining can be made smooth and free of burrs.
In particular, because the slide plate is in a free state, there is a risk that the slide plate in contact with the fluid aluminum may rotate together when the aluminum, which has been softened by being heated to about 550°C by the rotating tool, is stirred. In the present invention, because the anti-rotation member prevents this from happening, the thickened portion of the slide plate can always be maintained in a position opposite to the direction of travel of the rotating main shaft.

本発明の第1実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。1 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a fifth embodiment of the present invention. 図1の進行方向と反対側から見た摩擦攪拌接合装置11の中央断面図である。2 is a central cross-sectional view of the friction stir welding apparatus 11 as viewed from the opposite side to the traveling direction in FIG. 1 . 図6のAA断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 6 . 本発明の第6実施の形態の摩擦攪拌接合装置11の主要部の断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view of a main part of a friction stir welding apparatus 11 according to a sixth embodiment of the present invention. 図8のBB断面図である。BB cross-sectional view of FIG. 8. 図8の被接合部材19の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the workpieces 19 in FIG. 8 . 従来の摩擦攪拌接合装置100の主要部の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a conventional friction stir welding apparatus 100. 従来の別の摩擦攪拌接合装置100の主要部の断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view of a main part of another conventional friction stir welding apparatus 100.

本発明の摩擦攪拌接合装置11の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図1に、摩擦攪拌接合装置の主要部を断面図で示す。
図1に示すように、略円筒形状の上部回転体12の中心孔に、上部回転軸13が固定されている。上部回転軸13は、上部回転体12と同じ速度で回転している。上部回転軸13の上部回転体12から突出して被接合部材19を貫通し、被接合部材19と当接して攪拌する部位が回転工具14であり、被接合部材19から下側の部位が下部回転軸15である。上部回転軸13、回転工具14、及び下部回転軸15は、一体の回転主軸10を構成している。
An embodiment of a friction stir welding apparatus 11 according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Fig. 1 shows a cross-sectional view of a main part of the friction stir welding apparatus.
As shown in Fig. 1, an upper rotating shaft 13 is fixed to a central hole of a substantially cylindrical upper rotating body 12. The upper rotating shaft 13 rotates at the same speed as the upper rotating body 12. A portion of the upper rotating shaft 13 that protrudes from the upper rotating body 12, penetrates the workpieces 19, and abuts against the workpieces 19 to stir them is the rotating tool 14, and a portion below the workpieces 19 is the lower rotating shaft 15. The upper rotating shaft 13, the rotating tool 14, and the lower rotating shaft 15 form an integrated main rotating shaft 10.

下部回転軸15の先端部には、下部回転体18が固定されている。また、下部回転体18の上面には、スラスト軸受17を介して、スライド板16が下部回転軸15に対して、回転可能に保持されている。スライド板16の中心には中心孔が形成され、下部回転軸15がスライド板16の中心孔を貫通しているが、下部回転軸15の外周面と、スライド板16の中心孔の内周面と間には、隙間が形成されている。
回転主軸10の中心軸Y2は、被接合部材19の上面19aの鉛直軸Y1に対して、回転主軸10の進行方向(矢印Xで示す。)と反対側に向かって主軸傾斜角度θだけ傾斜している。
上部回転体12の下面12aは、被接合部材19の上面19aに対して角度θだけ傾斜している。ここで、下面12aが平面でない場合、例えば、凹状の円弧を形成している場合は、円弧の両端部を結ぶ仮想線が角度θだけ傾斜している。
A lower rotating body 18 is fixed to the tip of the lower rotating shaft 15. A slide plate 16 is rotatably held on the upper surface of the lower rotating body 18 via a thrust bearing 17 relative to the lower rotating shaft 15. A central hole is formed in the center of the slide plate 16, and the lower rotating shaft 15 passes through the central hole of the slide plate 16, but a gap is formed between the outer circumferential surface of the lower rotating shaft 15 and the inner circumferential surface of the central hole of the slide plate 16.
The central axis Y2 of the rotating spindle 10 is inclined by a spindle inclination angle θ with respect to a vertical axis Y1 of the upper surface 19a of the workpiece 19 in the direction opposite to the traveling direction of the rotating spindle 10 (indicated by arrow X).
The lower surface 12a of the upper rotating body 12 is inclined at an angle θ with respect to the upper surface 19a of the workpiece 19. If the lower surface 12a is not flat, for example, if it forms a concave arc, then an imaginary line connecting both ends of the arc is inclined at the angle θ.

次に、被接合部材19の下面19b側に位置する部材について説明する。
下部回転体18の上面及び下面は、上部回転体12の下面12aと平行に形成されている。ここで、下面12aが平面でない場合、例えば、凹状の円弧を形成している場合は、円弧の両端部を結ぶ仮想線と平行に形成されている。また、スライド板16の下面も、上部回転体12の下面12aと平行に形成されている。
スライド板16の上面は、スライド板16の下面に対して、スライド板傾斜角度αだけ傾斜して、スライド板傾斜面16aを形成している。本実施の形態では、α=θ=3度としているので、スライド板傾斜面16aは、被接合部材19の下面19bと全面で当接した状態となっている。主軸傾斜角度θは、1.5度以上3度以下であれば良い。この場合に、α=θとする。
Next, the members located on the lower surface 19b side of the workpiece 19 will be described.
The upper and lower surfaces of the lower rotating body 18 are formed parallel to the lower surface 12a of the upper rotating body 12. If the lower surface 12a is not flat, for example if it forms a concave arc, the upper and lower surfaces are formed parallel to an imaginary line connecting both ends of the arc. The lower surface of the slide plate 16 is also formed parallel to the lower surface 12a of the upper rotating body 12.
The upper surface of the slide plate 16 is inclined by a slide plate inclination angle α with respect to the lower surface of the slide plate 16 to form a slide plate inclined surface 16a. In this embodiment, α = θ = 3 degrees, so that the slide plate inclined surface 16a is in contact with the lower surface 19b of the workpiece 19 over the entire surface. The spindle inclination angle θ may be 1.5 degrees or more and 3 degrees or less. In this case, α = θ.

本発明では、スライド板16の厚くなっている部分16bが、回転工具14の進行方向Xと反対方向の位置に保持されている。この点を詳細に説明する。
スライド板16には、被接合部材19に当接するスライド板傾斜面16aが被接合部材19から受ける回転力により、回転する力が付加されている。
すなわち、スライド板傾斜面16aが当接している被接合部材19のアルミ材は、回転工具14及び上部回転体12の下面12aの回転による摩擦熱により550度程度まで加熱され、流動しやすい状態の流動アルミ20となっており、回転工具14の外周面により攪拌され回転方向に流動している。
回転流動する流動アルミ20により、スライド板傾斜面16aは、回転力を受け、その回転力はスライド板16に直接伝わっている。
In the present invention, the thickened portion 16b of the slide plate 16 is held at a position opposite to the moving direction X of the rotary tool 14. This point will be described in detail.
A rotational force is applied to the slide plate 16 by a rotational force received from the workpieces 19 on the slide plate inclined surface 16 a abutting against the workpieces 19 .
In other words, the aluminum material of the workpiece 19 with which the slide plate inclined surface 16a is in contact is heated to about 550 degrees by frictional heat generated by the rotation of the rotating tool 14 and the lower surface 12a of the upper rotating body 12, and becomes fluid aluminum 20 which is in a state where it easily flows, and is stirred by the outer circumferential surface of the rotating tool 14 and flows in the direction of rotation.
The sliding plate inclined surface 16 a receives a rotational force from the rotating and flowing fluid aluminum 20 , and the rotational force is directly transmitted to the sliding plate 16 .

しかし、スライド板16は、回転工具14が進行する接合直線と平行に設置されたガイド部材に、常に当接されているため、スライド板16は、常に図1に示すように、スライド板16の厚くなっている部分16bが、回転工具14の進行方向Xと反対の位置に保持されている。その詳細を説明する。
図6に、図1の進行方向と反対側から見た摩擦攪拌接合装置11の中央断面図を示し、図7に図6のAA断面図を示す。摩擦攪拌接合装置11は、図6においては、紙面の表面側から裏面側に進行としており、図7においては、矢印Xで示す方向に進行している。
図6では、図1で記載を省略していたガイド本体30に形成されたガイド溝31が形成されている。また、図7に示すように、スライド板16は円筒状の両側面に平面状のガイド部16dが形成されている。一対のガイド部16dの幅長さは、ガイド溝31の溝の幅長さより少し短く設定されている。
また、スライド板16の上面には、図6に示すように、両側に切欠き部16cが形成されている。これは、スライド板16の上面左右端部が、被接合部材19の下面19bと接触するのを防止するためである。
また、図6、図7に示すように、回転主軸10(上部回転軸13)の中心軸線L2の下部回転体18の下面での位置は、ガイド溝31の中心線L1と少しずれて設定されている。
However, since the slide plate 16 is always in contact with a guide member that is installed parallel to the welding line along which the rotary tool 14 advances, the thickened portion 16b of the slide plate 16 is always held in a position opposite to the advancing direction X of the rotary tool 14, as shown in Fig. 1. The details will be described below.
Fig. 6 shows a central cross-sectional view of the friction stir welding apparatus 11 as viewed from the opposite side to the traveling direction in Fig. 1, and Fig. 7 shows a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 6. The friction stir welding apparatus 11 travels from the front side to the back side of the paper in Fig. 6, and travels in the direction indicated by arrow X in Fig. 7.
6, guide grooves 31 are formed in guide body 30, which was omitted in FIG. 1. In addition, as shown in FIG. 7, planar guide portions 16d are formed on both cylindrical side surfaces of slide plate 16. The width of the pair of guide portions 16d is set to be slightly shorter than the width of guide groove 31.
6, notches 16c are formed on both sides of the upper surface of the slide plate 16. This is to prevent the left and right ends of the upper surface of the slide plate 16 from contacting the lower surface 19b of the workpiece 19.
As shown in FIGS. 6 and 7, the position of the central axis L2 of the main shaft 10 (upper rotating shaft 13) on the lower surface of the lower rotating body 18 is set to be slightly offset from the center line L1 of the guide groove 31.

図7に示すように、スライド板16のガイド部16dは、接触位置16eの1点でガイド溝31の内側面に接触している。回転主軸10は、図7に矢印Yで示す方向に回転されており、スライド板16は、流動アルミ20と供廻りするため、Y方向に回転力を受けている。これをガイド溝31の内側面が受けることにより、スライド板16は、回転せずに進行方向Xへ進行する。
回転主軸10(上部回転軸13)の中心軸線L2の下部回転体18の下面での位置は、ガイド溝31の中心線L1と少しずらすことにより、スライド板16のガイド部16dの接触位置16eが安定して接触するため、進行方向X側のガイド部16dがガイド溝31の内側面に接触する場合と比較して、下部回転体18に与える反力を低減することができる。
As shown in Figure 7, the guide portion 16d of the slide plate 16 contacts the inner surface of the guide groove 31 at one contact point 16e. The rotating main shaft 10 rotates in the direction indicated by the arrow Y in Figure 7, and the slide plate 16 rotates together with the fluid aluminum 20, so it receives a rotational force in the Y direction. As this force is received by the inner surface of the guide groove 31, the slide plate 16 advances in the traveling direction X without rotating.
By slightly shifting the position of the central axis L2 of the rotating main shaft 10 (upper rotating shaft 13) on the underside of the lower rotating body 18 from the center line L1 of the guide groove 31, the contact position 16e of the guide portion 16d of the slide plate 16 is in stable contact, and therefore the reaction force applied to the lower rotating body 18 can be reduced compared to the case where the guide portion 16d on the traveling direction X side contacts the inner surface of the guide groove 31.

次に、上記構成を有する摩擦攪拌接合装置11の作用について説明する。スライド板16は、回転主軸10を介して、被接合部材19に当接する方向に、図示しない下部アクチュエータにより引き上げられており、スライド板傾斜面16aは、被接合部材19の下面19bに対して強い押圧力で当接されている。
回転工具14が、主軸傾斜角度θを有することにより、上部回転体12の下面の進行方向での被接合部材19との当接面、及び回転工具14の外周面がアルミ材と摩擦することにより発生する熱でアルミ材が550℃程度まで加熱され、流動可能な流動アルミ20の状態となっている。図1に示すように、流動アルミ20は、回転工具14の周囲、及び上部回転体12の下面12aが当接する部位に流動アルミ20aが形成されている。回転しないスライド板16が当接している被接合部材19は、摩擦熱による加熱がないため、回転工具14の周囲のみに流動アルミ20bが形成されている。
Next, a description will be given of the operation of the friction stir welding apparatus 11 having the above configuration. The slide plate 16 is raised by a lower actuator (not shown) via the rotating main shaft 10 in a direction in which it abuts against the workpieces 19, and the inclined surface 16a of the slide plate is abutted against the lower surface 19b of the workpieces 19 with a strong pressing force.
Since the rotating tool 14 has a spindle inclination angle θ, the aluminum material is heated to about 550° C. by heat generated by friction between the aluminum material and the contact surface of the lower surface of the upper rotating body 12 with the workpiece 19 in the traveling direction and the outer circumferential surface of the rotating tool 14, and the aluminum material becomes in a flowable state as fluid aluminum 20. As shown in Fig. 1, fluid aluminum 20a is formed around the rotating tool 14 and at the portion where the lower surface 12a of the upper rotating body 12 contacts. Since the workpiece 19 with which the non-rotating slide plate 16 is in contact is not heated by frictional heat, fluid aluminum 20b is formed only around the rotating tool 14.

鉄道車両構体に用いるアルミ合金の溶融温度は600~650℃程度なので、アルミ材は溶融状態にはならないが、流動性は高くなり、上部回転体12の下面12a、及び回転工具14の外周が流動アルミ20に与える摩擦力により流動アルミ20は回転流動する。このとき主軸傾斜角度θがない場合には、流動アルミ20の回転流動は、被接合部材19の板厚方向では発生し難い。
しかし、前進角度θ(図1では時計回り方向にθが形成されている。)がある場合には、上部回転体12の下面12a、及び回転工具14の外周が流動アルミ20に対して被接合部材19の板厚方向に力を与えるため、流動アルミ20は、回転方向に流動すると同時に被接合部材19の板厚方向にも流動する。これにより、一対の被接合部材19の両接合部内でのアルミ材の攪拌が促進されるため、強固な接合部を形成することができる。
The melting temperature of the aluminum alloy used in railway car bodies is about 600 to 650°C, so the aluminum material does not enter a molten state, but its fluidity becomes high, and the fluid aluminum 20 rotates and flows due to the frictional force applied to the fluid aluminum 20 by the lower surface 12a of the upper rotating body 12 and the outer periphery of the rotating tool 14. If there is no spindle inclination angle θ at this time, the rotational flow of the fluid aluminum 20 is unlikely to occur in the plate thickness direction of the workpieces 19.
However, when there is a forward angle θ (θ is formed in the clockwise direction in FIG. 1), the lower surface 12a of the upper rotating body 12 and the outer periphery of the rotating tool 14 apply a force to the fluid aluminum 20 in the thickness direction of the workpieces 19, so that the fluid aluminum 20 flows in the rotational direction and also in the thickness direction of the workpieces 19. This promotes stirring of the aluminum material in both joints of the pair of workpieces 19, making it possible to form strong joints.

次に、仕上げ面である被接合部材19の下面19bでの表面仕上げについて説明する。
回転工具14は前進角度θを有しているため、回転工具14に垂直に付設された下部回転体18の上面・下面は、被接合部材19の下面19bに対してスライド板傾斜角度αを有している。
しかし、本発明では、スライド板傾斜面16aが、スライド板16の下面にて対してα(図1では、反時計回り方向にαが形成されている。)だけスライド板傾斜角度αが形成されているため、スライド板傾斜面16aが、被接合部材19の下面19bに全面で当接した状態となっている。
Next, the surface finishing of the lower surface 19b of the workpieces 19 to be joined, which is the finished surface, will be described.
Since the rotating tool 14 has a forward movement angle θ, the upper and lower surfaces of the lower rotating body 18 attached perpendicularly to the rotating tool 14 have a slide plate inclination angle α with respect to the lower surface 19 b of the workpiece 19 .
However, in the present invention, the slide plate inclined surface 16a is formed with a slide plate inclination angle α of α (in Figure 1, α is formed in the counterclockwise direction) relative to the underside of the slide plate 16, so that the slide plate inclined surface 16a is in contact with the underside 19b of the workpiece 19 over its entire surface.

このため、流動アルミ20aが、回転方向に流動すると同時に被接合部材19の板厚方向にも流動され、一対の被接合部材19の両接合部内でのアルミ材の攪拌が激しく行われても、スライド板傾斜面16aが外に出ようとする流動アルミ20aを確実に押さえつけるため、スライド板16が通過した後における被接合部材19の下面19bを高い平面度に仕上げることができる。
ここで、θとして1.5度、2度、2.5度を採用した場合であっても、α=θとしていれば、スライド板傾斜面16aは、常に被接合部材19の下面19bに当接している。これにより、スライド板16が通過した後における接合面を高い平面度に維持することができる。
As a result, the fluid aluminum 20a flows in the rotational direction and also in the thickness direction of the joined members 19. Even if the aluminum material is vigorously stirred within both joints of the pair of joined members 19, the slide plate inclined surface 16a reliably holds down the fluid aluminum 20a that tries to move outward, so that the underside 19b of the joined members 19 after the slide plate 16 has passed can be finished to a high degree of flatness.
Here, even if θ is set to 1.5 degrees, 2 degrees, or 2.5 degrees, as long as α=θ, the slide plate inclined surface 16a always abuts against the lower surface 19b of the workpiece 19. This makes it possible to maintain a high degree of flatness of the joining surface after the slide plate 16 has passed.

次に、本発明の第2実施の形態について図2に基づいて説明する。第2実施の形態は、一部を除いて第1実施の形態と同じ構成及び作用なので、同じ部材には同一の符号を付し、相違する点のみを詳細に説明し、重複内容は説明を割愛する。
スライド板傾斜角度αが、θを超える角度となっている点である。すなわち、α>θとしている点である。
図2に示すように、α>θとすることにより、スライド板傾斜面16aの進行方向先端において、隙間Zが形成される。
実際の被接合部材19は、うねり等を有しており高い平面度が維持されていない場合が多い。そのような場合に、α=θとしていると、スライド板傾斜面16aが被接合部材19の下面19bに密着している状態で、スライド板傾斜面16aが被接合部材19の下面19bを擦ることがある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 2. Since the second embodiment has the same configuration and function as the first embodiment, except for some parts, the same members are given the same reference numerals, and only the differences are described in detail, omitting the description of the overlapping contents.
This is the point where the slide plate inclination angle α exceeds θ, i.e., α>θ.
As shown in FIG. 2, by making α>θ, a gap Z is formed at the leading end of the slide plate inclined surface 16a in the moving direction.
In actual joined members 19, there are many cases where a high degree of flatness is not maintained due to undulations, etc. In such a case, if α=θ, the sliding plate inclined surface 16a may rub against the lower surface 19b of the joined member 19 while the sliding plate inclined surface 16a is in close contact with the lower surface 19b of the joined member 19.

被接合部材19の上面19aでは、上部回転体12の下面12aにより、流動アルミ20が形成されている。しかし、被接合部材19の下面19bは、回転工具14に近い部分のみに流動アルミ20が形成されていて、スライド板傾斜面16aの進行方向の先端部が当接する被接合部材19の下面19bは、未だ加熱が弱く流動アルミ20が形成されていない。流動アルミ20が形成されていない部分を、スライド板傾斜面16aの先端部が擦ると傷の発生、バリが発生し、これらを原因として接合部表面に欠陥の発生が懸念される。
第2実施の形態では、α>θとして、スライド板傾斜面16aと被接合部材19の下面19bとの間に隙間Zを形成しているので、被接合部材19の平面度が悪くても、スライド板傾斜面16aの先端部が被接合部材19の下面19bを擦ることがなく、傷の発生、バリの発生を防止することができる。
また、スライド板傾斜面16aの先端部が被接合部材19を擦ると、スライド板16の厚くなっている部分16bの接触圧力が下がり、接合面の平面度が悪化したり、欠陥が発生する恐れがあるが、これらも防止できる。
On the upper surface 19a of the workpieces 19, fluid aluminum 20 is formed by the lower surface 12a of the upper rotating body 12. However, on the lower surface 19b of the workpieces 19, fluid aluminum 20 is formed only in the portion close to the rotating tool 14, and the lower surface 19b of the workpieces 19 where the tip of the slide plate inclined surface 16a in the traveling direction abuts is not yet heated sufficiently and fluid aluminum 20 has not yet been formed. If the tip of the slide plate inclined surface 16a rubs against the portion where fluid aluminum 20 is not formed, scratches and burrs will be generated, which may cause defects on the surface of the joint.
In the second embodiment, α>θ, and a gap Z is formed between the slide plate inclined surface 16a and the underside 19b of the joined member 19. Therefore, even if the flatness of the joined member 19 is poor, the tip of the slide plate inclined surface 16a will not rub against the underside 19b of the joined member 19, thereby preventing the occurrence of scratches and burrs.
In addition, when the tip of the inclined surface 16a of the slide plate rubs against the workpiece 19, the contact pressure of the thickened portion 16b of the slide plate 16 decreases, which may deteriorate the flatness of the joining surface or cause defects, but these can also be prevented.

次に、本発明の第3実施の形態について図3に基づいて説明する。第3実施の形態は、一部を除いて第1実施の形態と同じ構成及び作用なので、同じ部材には同一の符号を付し、相違する点のみを詳細に説明し、重複内容は説明を割愛する。
図3に示すように、スライド板22が、上部回転体12の下面にスラスト軸受17を介して保持されている。本実施の形態では、仕上げ面が、被接合部材19の上面19aとなる。
下部回転体21は、下部回転軸15に固定され、下部回転体21の上面21aは、被接合部材19の下面19cに当接している。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 3. Since the third embodiment has the same configuration and function as the first embodiment, except for some parts, the same members are given the same reference numerals, and only the differences are described in detail, omitting the description of the overlapping contents.
3, the slide plate 22 is held on the lower surface of the upper rotating body 12 via a thrust bearing 17. In this embodiment, the finished surface becomes the upper surface 19a of the workpiece 19.
The lower rotating body 21 is fixed to the lower rotating shaft 15 , and an upper surface 21 a of the lower rotating body 21 abuts against a lower surface 19 c of the workpiece 19 .

回転主軸10の中心軸Y2は、被接合部材19の上面19aの鉛直線Y1に対して、回転主軸10の進行方向(矢印Xで示す。)に向かって主軸傾斜角度θだけ傾斜している。図3では、Y2は、Y1に対して反時計回りに傾斜している。
下部回転体21の上面21aは、被接合部材19の下面19cに対して角度θだけ傾斜している。
スライド板22は、回転工具14が進行する接合直線と平行に設置されたガイド部材に、常に当接されているため、スライド板22は、常に図3に示すように、スライド板22の厚くなっている部分22bが、回転工具14の進行方向Xと反対の位置に保持されている。
The central axis Y2 of the rotating spindle 10 is inclined by a spindle inclination angle θ toward the traveling direction (indicated by arrow X) of the rotating spindle 10 with respect to a vertical line Y1 of the upper surface 19a of the workpiece 19. In Fig. 3, Y2 is inclined counterclockwise with respect to Y1.
An upper surface 21 a of the lower rotating body 21 is inclined at an angle θ with respect to a lower surface 19 c of the workpiece 19 .
Since the slide plate 22 is always in contact with a guide member that is installed parallel to the joining line along which the rotary tool 14 advances, the slide plate 22 is always held in a position such that the thickened portion 22b of the slide plate 22 is opposite to the advancing direction X of the rotary tool 14, as shown in FIG. 3.

本実施の形態では、スライド板傾斜面22aが、スライド板22の上面に対してα(図3では、反時計回り方向にαが形成されている。)だけスライド板傾斜角度αが形成されているため、スライド板傾斜面22aが、被接合部材19の上面19aに全面で当接した状態となっている。
このため、流動アルミ20aが、回転方向に流動すると同時に被接合部材19の板厚方向にも流動され、一対の被接合部材19の両接合部内でのアルミ材の攪拌が激しく行われても、スライド板傾斜面22aが外に出ようとする流動アルミ20aを確実に押さえつけるため、スライド板22が通過した後における被接合部材19の上面19aを高い平面度に仕上げることができる。
In this embodiment, the slide plate inclined surface 22a is formed with a slide plate inclination angle α of α (in Figure 3, α is formed in the counterclockwise direction) relative to the upper surface of the slide plate 22, so that the slide plate inclined surface 22a is in contact with the upper surface 19a of the workpiece 19 over its entire surface.
As a result, the fluid aluminum 20a flows in the rotational direction and also in the thickness direction of the joined members 19. Even if the aluminum material is vigorously stirred within both joints of the pair of joined members 19, the slide plate inclined surface 22a securely holds down the fluid aluminum 20a that tends to move outward, so that the upper surface 19a of the joined members 19 after the slide plate 22 has passed can be finished to a high degree of flatness.

次に、本発明の第4実施の形態について図4に基づいて説明する。第4実施の形態は、一部を除いて第1及び第2実施の形態と同じ構成及び作用なので、同じ部材には同一の符号を付し、相違する点のみを詳細に説明し、重複内容は説明を割愛する。
スライド板傾斜角度αが、θを超える角度となっている点である。すなわち、α>θとしている点である。
図4に示すように、α>θとすることにより、スライド板傾斜面22aの進行方向先端において、隙間Zが形成される。
以下、作用及び効果は、第2実施の形態と同じなので詳細な説明を割愛する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 4. Since the fourth embodiment has the same configuration and function as the first and second embodiments, except for some parts, the same members are given the same reference numerals, and only the differences are described in detail, omitting the description of the overlapping contents.
This is the point where the slide plate inclination angle α exceeds θ, i.e., α>θ.
As shown in FIG. 4, by making α>θ, a gap Z is formed at the leading end of the slide plate inclined surface 22a in the moving direction.
Hereinafter, the operations and effects are the same as those of the second embodiment, so detailed explanations will be omitted.

次に、本発明の第5実施の形態について図5に基づいて説明する。第5実施の形態は、一部を除いて第2及び第4実施の形態の組み合わせとなる構成及び作用なので、同じ部材には同一の符号を付し、相違する点のみを詳細に説明し、重複内容は説明を割愛する。
回転主軸10の中心軸Y3は、被接合部材19の上面19aの鉛直線Y1と一致している。すなわち、主軸傾斜角度θ=0度である。
スライド板22の下面には、スライド板傾斜面22aが形成され、スライド板16の上面には、スライド板傾斜面16aが形成されている。各々の傾斜面の角度は、αであるが、α>θ=0であるので、αの角度は、0度より大きければ良い。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 5. Since the fifth embodiment has a configuration and function that is a combination of the second and fourth embodiments with some exceptions, the same members are given the same reference numerals, and only the differences are described in detail, with overlapping contents omitted.
The central axis Y3 of the rotating spindle 10 coincides with the vertical line Y1 of the upper surface 19a of the workpiece 19. In other words, the spindle inclination angle θ=0 degree.
A slide plate inclined surface 22a is formed on the lower surface of the slide plate 22, and a slide plate inclined surface 16a is formed on the upper surface of the slide plate 16. The angle of each inclined surface is α, but since α>θ=0, the angle α needs only to be greater than 0 degrees.

そして、被接合部材19の上面側にスライド板22の厚みの大きな部分が接触し、下面側にスライド板16の厚みの大きな部分が接触している。上面側では、被接合部材19の上面19aとスライド板22の先端部との間に隙間Zが形成され、被接合部材19の下面とスライド板16の先端部との間に隙間Zが形成されている。
第5実施の形態では、回転工具14のみが、摩擦熱を発生し、流動アルミ20の攪拌を行う。
以下、作用及び効果は、第2及び第4実施の形態と同じなので詳細な説明を割愛する。
The thicker portion of the slide plate 22 contacts the upper surface side of the joined member 19, and the thicker portion of the slide plate 16 contacts the lower surface side. On the upper surface side, a gap Z is formed between the upper surface 19a of the joined member 19 and the tip of the slide plate 22, and a gap Z is formed between the lower surface of the joined member 19 and the tip of the slide plate 16.
In the fifth embodiment, only the rotating tool 14 generates frictional heat and stirs the fluid aluminum 20 .
Hereinafter, the operations and effects are the same as those of the second and fourth embodiments, so detailed explanations will be omitted.

次に、本発明の第6実施の形態について図8、図9、図10に基づいて説明する。図9は、図8のBB断面図である。第6実施の形態は、一部を除いて第1実施の形態と同様の構成及び作用なので、同じ部材には同一の符号を付し、相違する点のみを詳細に説明し、重複内容は説明を割愛する。
図1のスライド板傾斜面16aの回転主軸10の進行方向側に凹み16fを設けるとともに、被接合部材19の接合部に凹み16fに嵌合する凸状突起19dを設け、凹み16fと突起19dを嵌合した状態で接合を行っている。
この場合、スライド板傾斜面16aに設ける凹み16fの幅は回転工具14の径よりも狭くする。このようにすればガイド部16dを設けることなく供廻りを防止できるためスライド板16全体を小型にすることができる。さらに凸状突起19dを構成する材料が回転工具14を通過した後はスライド板16の後縁部であるスライド板16の厚くなっている部分16bが接しているので平面となるが、被接合板19の端面の突き合せ部に隙間が生じた場合には、凸状突起19dを構成する材料が充填(フィラー)材となり隙間を補充する効果が得られ接合欠陥を防止することができる。(隙間がない場合は被接合部材19の上面19aよりバリとして排出される)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 8, 9, and 10. Figure 9 is a cross-sectional view taken along line B-B of Figure 8. Since the sixth embodiment has the same configuration and function as the first embodiment, with some exceptions, the same members are given the same reference numerals, and only the differences will be described in detail, with redundant descriptions omitted.
A recess 16f is provided on the sliding plate inclined surface 16a in Figure 1 in the direction of travel of the rotating main shaft 10, and a convex protrusion 19d that fits into the recess 16f is provided at the joining portion of the joined workpiece 19, and joining is performed with the recess 16f and the protrusion 19d fitted together.
In this case, the width of the recess 16f provided in the inclined surface 16a of the slide plate is made narrower than the diameter of the rotary tool 14. In this way, rotation can be prevented without providing a guide portion 16d, and the entire slide plate 16 can be made smaller. Furthermore, after the material constituting the convex projection 19d passes through the rotary tool 14, the thicker portion 16b of the slide plate 16, which is the rear edge of the slide plate 16, is in contact with the tool, resulting in a flat surface, but if a gap occurs at the butted portion of the end faces of the plates 19 to be joined, the material constituting the convex projection 19d acts as a filler material, filling in the gap and preventing joining defects. (If there is no gap, it is expelled as burrs from the top surface 19a of the members 19 to be joined.)

以上詳細に説明したように、本発明に係る摩擦攪拌接合装置11によれば、(1)上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体12と、上部回転体12を貫いた回転主軸10と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体18と、回転主軸10に形成された撹拌部とを備えた回転工具14を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材19の接合部を上部回転体12と下部回転体18とで挟み込み、接合部に沿って攪拌部が進行することにより、加熱しながら撹拌させて接合部を順次接合する装置であって、回転工具14は、上部回転体12及び下部回転体18の一方又は双方の向かい合う端部にスラスト軸受17を介してスライド板16(22)が取り付けられたものである摩擦撹拌接合装置において、スライド板16(22)の被接合部材19と当接する面に、スライド板傾斜面16a(22a)が形成されていること、を特徴とするので、例えば、スライド板傾斜面16a(22a)の傾斜角度αを回転工具14の傾斜角度θと同じにすれば、スライド板傾斜面16a(22a)が被接合部材19の表面とほぼ平行な状態となるため、スライド板16(22)の一部が被接合部に侵入することが少なく、接合後の接合面を、バリ等の無い平滑な状態にすることができる。 As described above in detail, the friction stir welding apparatus 11 according to the present invention has a rotating tool 14 that includes an upper rotating body 12 whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body 18 that is formed integrally with the rotating main shaft 10 that passes through the upper rotating body 12 and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring portion formed on the rotating main shaft 10, and the upper rotating body 12 and the lower rotating body 18 sandwich the joint of the workpieces 19 whose joint end faces are butted against each other, and the stirring portion proceeds along the joint, thereby heating and stirring the joint, thereby sequentially joining the joint. The rotating tool 14 includes the upper rotating body 12 and the lower rotating body 18. In a friction stir welding device in which a slide plate 16 (22) is attached to one or both opposing ends of a body 18 via a thrust bearing 17, a slide plate inclined surface 16a (22a) is formed on the surface of the slide plate 16 (22) that contacts the workpiece 19. For example, if the inclination angle α of the slide plate inclined surface 16a (22a) is set to the same as the inclination angle θ of the rotary tool 14, the slide plate inclined surface 16a (22a) will be approximately parallel to the surface of the workpiece 19, so that a portion of the slide plate 16 (22) is unlikely to penetrate into the workpiece, and the joining surface after joining can be made smooth and free of burrs.

(2)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置11において、回転主軸10の中心線Y2が鉛直線Y1に対して、主軸傾斜角度θだけ傾斜していること、スライド板傾斜面16a(22a)のスライド板傾斜角度αが、主軸傾斜角度θより大きい角度であること、を特徴とする。さらに、好ましくは、主軸傾斜角度θが1.5度以上3度以下であること、特徴とする。
スライド板傾斜面16a(22a)のスライド板傾斜角度αが、主軸傾斜角度θと同じ角度の場合には、スライド板傾斜面16a(22a)が被接合部材19の上面19aとほぼ平行な状態となる。しかし、スライド板16(22)の進行方向の先端部が加熱される前の被接合部材19と接触する恐れがあり、これにより、回転工具14に大きな負荷が掛かり、回転工具14が破損する恐れがある。
(2) In the friction stir welding apparatus 11 described in (1), the center line Y2 of the rotating spindle 10 is inclined by the spindle inclination angle θ with respect to the vertical line Y1, and the slide plate inclination angle α of the slide plate inclined surface 16a (22a) is an angle larger than the spindle inclination angle θ. Furthermore, it is preferably characterized in that the spindle inclination angle θ is 1.5 degrees or more and 3 degrees or less.
When the slide plate inclination angle α of the slide plate inclined surface 16a (22a) is the same as the spindle inclination angle θ, the slide plate inclined surface 16a (22a) is approximately parallel to the upper surface 19a of the workpiece 19. However, there is a risk that the tip of the slide plate 16 (22) in the traveling direction will come into contact with the workpiece 19 before it is heated, which will apply a large load to the rotating tool 14 and may damage the rotating tool 14.

スライド板傾斜面16a(22a)のスライド板傾斜角度αが、主軸傾斜角度θより大きい角度としておけば、スライド板傾斜面16a(22a)の進行方向後端部であるスライド板16の厚くなっている部分16b(22b)が被接合部材19に接した状態のときに、スライド板傾斜面16a(22a)の先端部と被接合部材19との間には常に隙間Zが形成されているため、スライド板傾斜面16a(22a)の先端部が被接合部材19の接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面16a(22a)の進行方向後端部であるスライド板16の厚くなっている部分16b(22b)が、最終仕上げとして、被接合部材19に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
If the slide plate inclination angle α of the slide plate inclined surface 16a (22a) is set to an angle greater than the main shaft inclination angle θ, when the thickened portion 16b (22b) of the slide plate 16, which is the rear end portion of the slide plate inclined surface 16a (22a) in the traveling direction, is in contact with the workpiece 19, a gap Z is always formed between the tip end of the slide plate inclined surface 16a (22a) and the workpiece 19, so there is no risk of the tip end of the slide plate inclined surface 16a (22a) coming into contact with the workpiece 19.
In addition, the thickened portion 16b (22b) of the slide plate 16, which is the rear end portion in the traveling direction of the slide plate inclined surface 16a (22a), is always in contact with the workpiece 19 as a final finishing step, so that a joining surface with high flatness can be obtained.

(3)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置11において、スライド板16が、下部回転体18にスラスト軸受17を介して取り付けられていること、主軸傾斜角度θが、回転主軸10の進行方向と反対方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とするので、スライド板傾斜面16aの進行方向後端部16bが被接合部材19に接した状態のときに、スライド板傾斜面16aの先端部と被接合部材19との間には常に隙間Zが形成されているため、スライド板傾斜面16aの先端部が被接合部板19と接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面16aの進行方向後端部であるスライド板16の厚くなっている部分16bが、最終仕上げとして、被接合部材19に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
(3) In the friction stir welding apparatus 11 described in (2), the slide plate 16 is attached to the lower rotating body 18 via the thrust bearing 17, and the spindle inclination angle θ is formed so as to incline in the opposite direction to the traveling direction of the rotating spindle 10. Therefore, when the rear end 16b of the slide plate inclined surface 16a in the traveling direction is in contact with the workpiece 19, a gap Z is always formed between the tip end of the slide plate inclined surface 16a and the workpiece 19, so there is no risk of the tip end of the slide plate inclined surface 16a coming into contact with the workpiece plate 19.
In addition, the thickened portion 16b of the slide plate 16, which is the rear end portion in the traveling direction of the slide plate inclined surface 16a, is always in contact with the workpieces 19 as a final finish, so that a joining surface with high flatness can be obtained.

(4)(2)に記載する摩擦攪拌接合装置11において、スライド板22が、上部回転体12にスラスト軸受17を介して取り付けられていること、主軸傾斜角度θが、回転主軸10の進行方向に傾斜するように形成されていること、を特徴とするので、スライド板傾斜面22aの進行方向後端部22bが被接合部材19に接した状態のときに、スライド板傾斜面22aの先端部と被接合部材19との間には常に隙間Zが形成されているため、スライド板傾斜面22aの先端部が被接合部材19と接触する恐れがない。
また、スライド板傾斜面22aの進行方向後端部22bが、最終仕上げとして、被接合部材19に常に接しているため、平面度の高い接合面を得ることができる。
(4) In the friction stir welding apparatus 11 described in (2), the slide plate 22 is attached to the upper rotating body 12 via the thrust bearing 17, and the spindle inclination angle θ is formed so as to incline in the traveling direction of the rotating spindle 10. Therefore, when the rear end 22b of the slide plate inclined surface 22a in the traveling direction is in contact with the workpieces 19, a gap Z is always formed between the tip end of the slide plate inclined surface 22a and the workpieces 19, so there is no risk of the tip end of the slide plate inclined surface 22a coming into contact with the workpieces 19.
Furthermore, since the rear end 22b of the sliding plate inclined surface 22a in the traveling direction is always in contact with the workpieces 19 as a final finish, a joining surface with high flatness can be obtained.

(5)(1)に記載する摩擦攪拌接合装置11において、スライド板16、22が、上部回転体12及び下部回転体18の双方の向かい合う面に取り付けられていること、を特徴とするので、接合部に対する加熱しての攪拌は回転工具14のみにより行われるが、被接合部材19の両面を、双方の向かい合う面に取り付けられている一対のスライド板傾斜面16a、22aの進行方向後端部により、仕上げ加工できるため、被接合面の両面において平面度の高い接合面を得ることができる。 (5) The friction stir welding apparatus 11 described in (1) is characterized in that the slide plates 16, 22 are attached to the opposing surfaces of both the upper rotating body 12 and the lower rotating body 18. Therefore, the heating and stirring of the joint is performed only by the rotating tool 14, but both sides of the workpieces 19 can be finished by the rear ends in the traveling direction of a pair of slide plate inclined surfaces 16a, 22a attached to both opposing surfaces, so that a joint surface with high flatness can be obtained on both sides of the workpieces to be joined.

(6)(1)乃至(5)に記載するいずれか1つの摩擦攪拌接合装置11において、スライド板16、22が、上部回転体12又は下部回転体18と伴廻りすることを防止するための回転防止手段であるガイド部16dとガイド溝31を有すること、ガイド部16dとガイド溝31により、スライド板16、22の進行方向後端部である厚くなっている部分16b、22bが、回転主軸10の進行方向Xの先端に対して、反対の位置にあること、を特徴とする。スライド傾斜面16a(22a)が被接合部材19の上面19aとほぼ平行な状態となるため、スライド板19、22が被接合部に侵入することが少なく、接合後の接合面を、バリ等の無い平滑な状態にすることができる。
特に、スライド板16、22はフリーな状態にあるため、回転工具14により550度程度に加熱され軟化しているアルミが攪拌されたときに、流動アルミ20と接触しているスライド板16、22が供廻りする恐れがある。本発明では、ガイド部16dとガイド溝31が供廻りを防止しているため、常に、スライド板16、22の厚くなっている部分16b、22bが、回転主軸10の進行方向Xに向かった位置と反対の位置にある状態を保持することができる。
(6) Any one of the friction stir welding apparatuses 11 described in (1) to (5) is characterized in that the slide plates 16, 22 have a guide portion 16d and a guide groove 31 which are rotation prevention means for preventing the slide plates 16, 22 from rotating together with the upper rotating body 12 or the lower rotating body 18, and that the thickened portions 16b, 22b at the rear ends in the traveling direction of the slide plates 16, 22 are located in the opposite position to the tip end in the traveling direction X of the rotating main shaft 10 due to the guide portion 16d and the guide groove 31. Since the slide inclined surface 16a (22a) is substantially parallel to the upper surface 19a of the workpiece 19, the slide plates 19, 22 rarely intrude into the workpiece, and the joining surface after joining can be made smooth without burrs or the like.
In particular, because the slide plates 16, 22 are in a free state, there is a risk that the slide plates 16, 22 in contact with the fluid aluminum 20 may rotate together when the aluminum, which has been heated to about 550 degrees and softened by the rotating tool 14, is stirred. In the present invention, the guide portion 16d and the guide groove 31 prevent this from happening, so that the thickened portions 16b, 22b of the slide plates 16, 22 can always be maintained in a position opposite to the direction of travel X of the rotating spindle 10.

なお、本実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な改良、変形が可能である。
例えば、本実施の形態例では、スライド板16の接触位置16eをガイド溝31に直接当接させているが、ガイド溝31の幅を広くして、スライド板16の当接部に転がり軸受を取り付けても良い。それにより、ガイド溝31が摩耗することなく、摺動抵抗が大きくなることを防止できる。
また、ガイド本体30及びガイド溝31は、被接合部材19と一体で構成しても良い。
It should be noted that the present embodiment is merely an example and does not limit the present invention in any way. Naturally, the present invention can be modified and changed in various ways without departing from the scope of the present invention.
For example, in this embodiment, the contact position 16e of the slide plate 16 is directly in contact with the guide groove 31, but the width of the guide groove 31 may be increased and a rolling bearing may be attached to the contact portion of the slide plate 16. This prevents the guide groove 31 from wearing out and prevents the sliding resistance from increasing.
Furthermore, the guide body 30 and the guide groove 31 may be integrally formed with the workpiece 19 .

10 回転主軸
11 摩擦攪拌接合装置
12 上部回転体
13 上部回転軸
14 回転工具
15 下部回転軸
16、22 スライド板
16a、22a スライド板傾斜面
17 スラスト軸受
18、21 下部回転体
19 被接合部材
20 流動アルミ
10 Rotating main shaft 11 Friction stir welding device 12 Upper rotating body 13 Upper rotating shaft 14 Rotating tool 15 Lower rotating shaft 16, 22 Slide plate 16a, 22a Slide plate inclined surface 17 Thrust bearing
18, 21 Lower rotating body 19 Workpiece 20 Fluid aluminum

Claims (5)

上部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な上部回転体と、前記上部回転体を貫いた回転主軸と一体に形成され、下部用アクチュエータによって軸方向の位置調整が可能な下部回転体と、前記回転主軸に形成された撹拌部とを備えた回転工具を有し、接合端面同士を突き合わせた被接合部材の接合部を前記上部回転体と前記下部回転体とで挟み込み、前記接合部に沿って前記攪拌部が進行することにより、加熱しながら撹拌させて前記接合部を順次接合する装置であって、前記回転工具は、前記上部回転体及び前記下部回転体の一方又は双方の向かい合う端部にスラスト軸受を介してスライド板が取り付けられたものである摩擦撹拌接合装置において、
前記スライド板の前記被接合部材と当接する面に、スライド板傾斜面が形成されていること、
前記スライド板が、前記上部回転体又は前記下部回転体と伴廻りすることを防止するための回転防止手段を有すること、
前記回転防止手段により、前記スライド板の最大厚みを有する部位が、前記回転主軸の前記進行方向の先端に対して、反対の位置にあること、
を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
A friction stir welding apparatus having a rotating tool including an upper rotating body whose axial position can be adjusted by an upper actuator, a lower rotating body formed integrally with a rotating main shaft penetrating the upper rotating body and whose axial position can be adjusted by a lower actuator, and a stirring portion formed on the rotating main shaft, wherein a joint between members to be joined whose joining end faces are butted against each other is sandwiched between the upper rotating body and the lower rotating body, and the stirring portion proceeds along the joint, thereby heating and stirring the joint, thereby sequentially joining the joint, wherein the rotating tool has slide plates attached via thrust bearings to the opposing ends of one or both of the upper rotating body and the lower rotating body,
A slide plate inclined surface is formed on the surface of the slide plate that comes into contact with the workpiece;
a rotation prevention means for preventing the slide plate from rotating together with the upper rotating body or the lower rotating body;
the rotation prevention means causes a portion of the slide plate having a maximum thickness to be located opposite to a tip end of the main rotating shaft in the advancing direction;
A friction stir welding apparatus characterized by:
請求項1に記載する摩擦攪拌接合装置において、
前記回転主軸が鉛直線に対して、主軸傾斜角度だけ傾斜していること、
前記スライド板傾斜面のスライド板傾斜角度が、前記主軸傾斜角度より大きい角度であること、
を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
2. The friction stir welding apparatus according to claim 1,
The rotational axis is inclined at a main axis inclination angle with respect to a vertical line.
a slide plate inclination angle of the slide plate inclined surface is greater than the main shaft inclination angle;
A friction stir welding apparatus characterized by:
請求項2に記載する摩擦攪拌接合装置において、
前記スライド板が、前記下部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、
前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向と反対方向に傾斜するように形成されていること、
を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
3. The friction stir welding apparatus according to claim 2,
the slide plate is attached to the lower rotating body via the thrust bearing;
The spindle inclination angle is formed so as to be inclined in a direction opposite to the direction of travel of the rotation spindle.
A friction stir welding apparatus characterized by:
請求項2に記載する摩擦攪拌接合装置において、
前記スライド板が、前記上部回転体に前記スラスト軸受を介して取り付けられていること、
前記主軸傾斜角度が、前記回転主軸の進行方向に傾斜するように形成されていること、
を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
3. The friction stir welding apparatus according to claim 2,
the slide plate is attached to the upper rotating body via the thrust bearing;
The spindle inclination angle is formed so as to be inclined in the direction of travel of the rotation spindle.
A friction stir welding apparatus characterized by:
請求項1に記載する摩擦攪拌接合装置において、
前記スライド板が、前記上部回転体及び前記下部回転体の双方の向かい合う面に取り付けられていること、
を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
2. The friction stir welding apparatus according to claim 1,
The slide plate is attached to the opposing surfaces of both the upper rotating body and the lower rotating body;
A friction stir welding apparatus characterized by:
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