(57)【要約】【課題】  作業者が手軽に手で持って作業することができ、携帯性に優れた異種金属の接合機器および異種金属の接合方法を提供する。【解決手段】  異種金属の接合機器１は、先端部にツール５を有する接合部材２をその軸線Ｌ１方向に移動させる第１駆動部材Ｓ１と、接合部材２をその軸線Ｌ１まわりに回転させる第２駆動部材Ｓ２と、接合点で反応させて異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する冷却用圧縮エア噴き出し口３３を有する第３駆動部材Ｓ３とを備え、第１駆動部材Ｓ１、第２駆動部材Ｓ２、及び第３駆動部材Ｓ３は、いずれも圧縮エアを駆動源として構成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部にツールを有する接合部材を、その軸線方向に移動かつ回転させながら、前記ツールの近傍の異種金属の接合しようとする部分に、前記ツールを押し付け、前記ツールと異種金属との間で生ずる摩擦熱で前記ツール周囲の異種金属を加熱、軟化させて異種金属を接合点で反応させて、異種金属をスポット摩擦接合する異種金属の接合器機であって、
前記接合部材をその軸線方向に移動させる第１駆動部材と、前記接合部材をその軸線まわりに回転させる第２駆動部材と、前記接合点で反応した異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する冷却用圧縮エア噴き出し口を有する第３駆動部材とを備え、前記第１駆動部材、前記第２駆動部材、及び前記第３駆動部材は、いずれも圧縮エアを駆動源として構成されていることを特徴とする異種金属の接合器機。
【請求項２】
前記第１駆動部材、前記第２駆動部材、及び前記第３駆動部材は、同一の圧縮エア供給源から圧縮エアが供給される請求項１に記載の異種金属の接合器機。
【請求項３】
前記接合部材の前記ツールの先端と対向する位置に、平坦な受け面を有する受け部材を有し、前記受け面上に異種金属を重ね合わせて配置し、前記接合部材を異種金属に押し付けるときの押圧力を、前記受け部材によって受ける請求項１又は２に記載の異種金属の接合器機。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の異種金属の接合器機は、ハンディタイプのスポット摩擦接合ガンであり、このスポット摩擦接合ガンを、作業者が手で持ってスポット摩擦接合作業を移動可能に行うことを特徴とする異種金属の接合器機。
【請求項５】
先端部にツールを有する接合部材を、その軸線方向に移動かつ回転させながら、前記ツールの近傍の異種金属の接合しようとする部分に、前記ツールを押し付け、前記ツールと異種金属との間で生ずる摩擦熱で前記ツール周囲の異種金属を加熱、軟化させて異種金属を接合点で反応させて、異種金属をスポット摩擦接合する異種金属の接合方法において、
前記接合部材の軸線方向の回転を停止した状態で異種金属が接合点で反応する前に、異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却することを特徴とする異種金属の接合方法。
【請求項６】
前記異種金属の少なくとも一方が着磁性金属である場合において、前記ツールを押し付けた際の前記ツールに生じる反力を前記着磁性金属に着磁する磁石によって受け止めることを特徴とする請求項５に記載の異種金属の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アルミニウムと他の種類の金属からなる異種金属をスポット的に摩擦接合する異種金属の接合器機及び接合方法に関し、さらに詳しくは重ね合わされた複数の金属部材からなる異種金属の接合しようとする部分に、接合部材を移動かつ回転させながらその先端に設けたツールを押し付け、前記ツールと異種金属との間で生ずる摩擦熱でツール周囲の被接合物を加熱、軟化させて異種金属を接合点で反応させて、異種金属をスポット接合する技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の技術は、摩擦攪拌接合方法（ＦＳＷ）として知られているところであり、例えば特許第４５１１５２６号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている摩擦攪拌スポット接合方法は、接合ツールを被接合物に押し付けた状態で接合ツールの回転軸を傾斜させ、接合ツールの被接合物への押し付け部を移動させることを特徴とし、また、スポット接合装置は、軸対称形状をした接合ツールと、前記接合ツールを軸周りに回転させる接合ツール回転装置と、前記接合ツールを回転軸方向に移動させる接合ツール駆動装置と、前記接合ツールの回転軸方向の一点を支点として前記接合ツールの回転軸を傾斜させる接合ツール回転軸変換装置とを備えたことを特徴とするものある。
【０００４】
そして、特許文献１の接合方法は、接合ツールを接合線に沿って連続的に移動することをしないので、接合ツールを連続的に移動する通常のＦＳＷ施工方法に比べて裏当て部材の押し付けが容易であり、曲面形状をした被接合物の接合に適し、また、従来のスポット接合に比べて、金属結合される領域を広くすることができ、接合強度を高めることができるという作用効果が期待されるものである。
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１の接合装置は、接合ツールの回転や接合ヘッドの移動をそれぞれモータ駆動で行うものであるため、接合装置を所定の場所に設置して作業を行う場合はよいが、作業者が手で持って作業するにはモータが相当の重量があるため困難であり、携帯には不向きであるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５１１５２６号公報（ＷＯ２００５／０８９９９８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこでこの発明は、前記従来の問題を解決し、作業者が手軽に手で持って作業することができ、携帯性に優れた異種金属の接合機器及び異種金属の接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、先端部にツールを有する接合部材を、その軸線方向に移動かつ回転させながら、前記ツールの近傍の異種金属の接合しようとする部分に、前記ツールを押し付け、前記ツールと異種金属との間で生ずる摩擦熱でツール周囲の異種金属を加熱、軟化させて異種金属を接合点で反応させて、異種金属をスポット接合する装置であって、前記接合部材をその軸線方向に移動させる第１駆動部材と、前記接合部材をその軸線まわりに回転させる第２駆動部材と、前記接合点で反応した異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する冷却用圧縮エア噴き出し口を有する第３駆動部材とを備え、前記第１駆動部材、前記第２駆動部材、及び前記第３駆動部材は、いずれも圧縮エアを駆動源として構成されていることにある。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記第１駆動部材、前記第２駆動部材、及び前記第３駆動部材は、同一の圧縮エア供給源から圧縮エアが供給されることにある。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記接合部材のツールの先端と対向する位置に、平坦な受け面を有する受け部材を有し、前記受け面上に異種金属を重ね合わせて配置し、接合部材を異種金属に押し付けるときの押圧力を、前記受け部材によって受ける異種金属の接合機器としたことにある。
【００１１】
請求項４に記載の異種金属の接合方法は、請求項１ないし４のいずれかに記載の異種金属の接合機器が、ハンディタイプのスポット摩擦接合ガンであり、このスポット摩擦接合ガンを、作業者が手で持ってスポット摩擦接合作業を移動可能に行うことにある。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、先端部にツールを有する接合部材を、その軸線方向に移動かつ回転させながら、前記ツールの近傍の異種金属の接合しようとする部分に、前記ツールを押し付け、前記ツールと異種金属との間で生ずる摩擦熱で前記ツール周囲の異種金属を加熱、軟化させて異種金属を接合点で反応させて、異種金属をスポット摩擦接合する異種金属の接合方法において、前記接合部材の軸線方向の回転を停止した状態で異種金属が接合点で反応する前に、異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する異種金属の接合方法としたところにある。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記異種金属の少なくとも一方が着磁性金属である場合において、前記ツールを押し付けた際の前記ツールに生じる反力を前記着磁性金属に着磁する磁石によって受け止めること異種金属の接合方法としたことにある。
【発明の効果】
【００１４】
この発明は、請求項１に記載の発明によれば、前記接合部材をその軸線方向に移動させる第１駆動部材と、前記接合部材をその軸線まわりに回転させる第２駆動部材と、前記接合点で一体化した異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する冷却用圧縮エア噴き出し口を有する第３駆動部材とを備え、前記第１駆動部材、第２駆動部材、及び第３駆動部材は、いずれも圧縮エアを駆動源として構成されているので、従来のように接合部材を駆動するためのモータを搭載する必要がなく、装置全体を軽量化することができる。これにより、装置の携帯性が格段に向上するばかりでなく、作業者の作業効率及び装置のメンテナンス性も向上する。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、第１駆動部材、第２駆動部材、及び第３駆動部材は、同一の圧縮エア供給源から圧縮エアが供給されるので、同一のエア供給源から各駆動部材にエアを供給でき、装置全体をより軽量化することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、接合部材のツールの先端と対向する位置に、平坦な受け面を有する受け部材を有し、前記受け面上に異種金属を重ね合わせて配置し、接合部材を異種金属に押し付けるときの押圧力を、前記受け部材によって受けるので、接合部材を異種金属に押し付けるときの押圧力を受け部材によって確実に受けることができ、かつ異種金属の受け面に接する側も平坦な面に仕上げることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれかに記載の異種金属接合機器は、ハンディタイプのスポット摩擦接合ガンであり、このスポット摩擦接合ガンを、作業者が手で持ってスポット摩擦接合作業を移動可能に行うことができるので、作業者はより効率よくスポット接合作業を行うことができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、接合部材の軸線方向の回転を停止した状態で異種金属が接合点で反応する前に、異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する異種金属の接合方法としたので、その結果、接合部に生成される金属間化合物の成長を抑えて強度低下を防止でき、且つ、作業時間も短縮できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明によれば、マグネットが異種金属に磁着されるので接合部材のツールが押し付けた際の反力をその磁気力によって受け止めることが出来、異種金属の裏側に受け面をあてがう必要がなくなり、作業能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明に係わる異種金属の接合機器の一実施の形態を示す全体正面図である。
【図２】同上の平面図である。
【図３】同上の左側面図である。
【図４】同上のスピンドルユニットの横断面図である。
【図５】同上の回転駆動用ロータのＡ−Ａ’線断面図である。
【図６】同上の第１駆動部材、第２駆動部材、及び第３駆動部材とこれらを駆動するための圧縮エア供給源との関係を示す図である。
【図７】この発明の異種金属の接合方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
図１〜４において、１はこの発明の一実施の形態である異種金属の接合機器である。異種金属の接合機器１は、たとえば２枚のアルミニウム合金板などのワークを重ね継手で接合する場合に用いられ、接合部材２と、フレーム３と、受け部材４とを含んで構成されている。
【００２３】
接合部材２は、ツール５及びスピンドル６で構成される。ツール５は、スピンドル６の先端側に設けられ、スピンドル６は、駆動軸となるスピンドル軸７に固定されている。スピンドル軸７は、ボールベアリング８を介してスピンドル軸受９に収容されている。スピンドル軸受９は、後述するスピンドルユニット２０の先端部に収容されている。ツール５、スピンドル６及びスピンドル軸７は、すべて同軸となるように設けられる。このときの軸線をＬ１とする。
【００２４】
フレーム３は、略Ｌ字状に形成された鋼質性の部材であり、その先端部に受け部材４が固定されている。受け部材４は、ツール５に対向して配置される円盤状の部材であって、ツール５の軸線Ｌ１と同軸となるように配置されている。この受け部材４のツール５の先端を向いた面は平坦な面に形成され、スポット摩擦接合するとき、異種金属を支持し、ツール５の押圧力を受ける受け面４’として機能する。
【００２５】
また、異種金属の接合機器１は、接合部材２（ツール５及びスピンドル６）をその軸線Ｌ１方向に沿って移動させる第１駆動部材Ｓ１と、接合部材２をその軸線Ｌ１まわりに回転させる第２駆動部材Ｓ２と、接合部材２を駆動して一体化した異種金属に圧縮エアを吹き付けて冷却する第３駆動部材Ｓ３と、を備えている。これらの各駆動部材Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、いずれも同一の圧縮エア供給源（図６参照）から供給される圧縮エアで駆動可能に構成されている。以下、各駆動部材の構成について詳しく説明する。
【００２６】
（第１駆動部材Ｓ１）
第１駆動部材Ｓ１は、主にアーム部１０、エアシリンダ１３、及びピストン１６により構成される。アーム部１０は、２つのアーム（短アーム１１、長アーム１２）で構成され、これらのアームが連結して正面視略Ｌ字状に形成されている。短アーム１１は、端部１１ａが支点Ａでスピンドル軸受９の側部に固定され、端部１１ａと反対側の端部１１ｂが支点Ｂで長アーム１２の端部１２ａと連結されている。長アーム１２は、機器１の前後方向（図１のＸ１−Ｘ２方向）に延在して設けられ、短アーム１１と連結される端部１２ａと反対側の端部１２ｂがエアシリンダ１３の下部に配されている。短アーム１１と長アーム１２とは、支点Ｂを中心として一体的に回動可能となっている。また、アーム部１０には図示しないバネなどの付勢部材が設けられており、長アーム１２の端部１２ａには矢印Ｙ１方向への付勢力が常時作用している。
【００２７】
エアシリンダ１３には、前記圧縮エア供給源が接続される接続管部１４が固定されており、この接続管部１４にはツール前進用エア開閉バルブ１５が設けられている。ツール前進用エア開閉バルブ１５は、圧縮エア供給源からエアシリンダ１３への圧縮エアの供給をコントロールするためのバルブであり、このバルブ１５を開くことにより圧縮エア供給源からエアシリンダ１３に圧縮エアが供給される。また、エアシリンダ１３は、下端にピストン１６が固定されており、圧縮エア供給源から圧縮エアの供給を受けると、空気圧の作用で図１に示す矢印Ｙ２方向に下降してピストン１６を押し下げる。
【００２８】
押し下げられたピストン１６は、長アーム１２の端部１２ｂに当接し、そのまま端部１２ｂをＹ２方向へ押し下げる。そうすると、アーム部１０は、てこの原理により支点Ａを中心として揺動し、短アーム１１の端部１１ａに軸線Ｌ１方向に沿ったＸ１方向への応力が作用する。このＸ１方向への応力により、端部１１ａがスピンドル軸受９とともにＸ１方向へ移動（前進）し、これに伴い、スピンドル軸７、スピンドル６及びツール５が一体的にＸ１方向へ移動（前進）する。
【００２９】
一方、ツール前進用エア開閉バルブ１５を閉じてエアシリンダ１３に対する圧縮エアの供給を停止すると、エアシリンダ１３及びピストン１６が上昇してピストン１６が長アーム１２の端部１２ｂから離間する。すると、端部１２ｂは、前記付勢部材によって作用するＹ１方向の付勢力によってＹ１方向へ引き付けられる。これにより、アーム部１０は支点Ａを中心として揺動し、短アーム１１の端部１１ａに前述のＹ１方向とは反対向きのＹ２方向の応力が作用する。この応力により、端部１１ａがスピンドル軸受９とともにＸ２方向へ移動（後退）し、これに伴い、スピンドル軸７、スピンドル６及びツール５が一体的にＸ２方向へ移動（後退）する。このようにして、接合部材２の軸線Ｌ１方向への移動が実現される。
【００３０】
（第２駆動部材Ｓ２）
第２駆動部材Ｓ２は、主に回転伝達用スプライン１７、回転駆動用ロータ１８、及びロータ回転用ベーン１９により構成され、これらはスピンドルユニット２０内に設けられている。スピンドルユニット２０は、ユニット全体を覆う外筒２１を備えた略円柱状の部材であり、異種金属の接合機器１の下部に設けられている。
【００３１】
スピンドルユニット２０は、図４にその断面を示すように、先端にスピンドル軸受９が収容され、このスピンドル軸受９にスピンドル軸７が保持されている。スピンドル軸７は、その軸後端がボス２２に固定されており、ボス２２の凹部内に回転伝達用スプライン１７が設けられている。回転伝達用スプライン１７は、駆動軸２３を介して回転駆動用ロータ１８に連結されている。駆動軸２３の前後端外周には、ボールベアリング２４が介装されている。
【００３２】
図５は、図４に示す回転駆動用ロータ１８のＡ−Ａ’線断面図である。回転駆動用ロータ１８は、外筒２１に対して偏心して設けられ、回転駆動用ロータ１８の外周と外筒２１の内周との間に所定大きさの空隙Ｕ１、Ｕ２が形成されている。また、回転駆動用ロータ１８は、周方向に長孔２５が複数（ここでは５つ）形成されており、この長孔２５にロータ回転用ベーン１９が嵌め込まれている。ロータ回転用ベーン１９は、回転駆動用ロータ１８の中心から放射方向に沿って長孔２５内を進退可能となっている。
【００３３】
スピンドルユニット２０の回転駆動用ロータ１８より後端側には、エア導入部２６及びエア供給路２７が設けられている。エア導入部２６は、軸線Ｌ１に沿って前端部２６ａ、中間部２６ｂ、後端部２６ｃに区分けされており、前端部２６ａにはエア供給路２７ａが、中間部２６ｂにはエア供給路２７ｂが、後端部２６ｃにはエア供給路２７ｃがそれぞれ形成されている。このうち、前端部２６ａのエア供給路２７ａは、前述した回転駆動用ロータ１８と外筒２１との間の空隙Ｕ１に連通している。また、後端部２６ｃのエア供給路２７ｃは、前記圧縮エア供給源が接続される接続管部２８に連通している。
【００３４】
エア供給路２７ｂが形成されている中間部２６ｂは、エア導入スイッチ２９の操作に応じて外筒２１内を軸線Ｌ１と交叉する方向（図１のＹ１−Ｙ２方向）にスライド可能に構成されている。エア導入スイッチ２９は、スピンドル回転操作レバー３０とともに外筒２１の外側に設けられ、レバー３０の操作に伴って外筒２１内に進入し、中間部２６ｂに作用する。
【００３５】
具体的には、作業者がレバー３０を操作しない平常時には、中間部２６ｂのエア供給路２７ｂがその前後のエア供給路２７ａ、２７ｃと連通しないように中間部２６の位置が規制されている。したがって、圧縮エア供給源から供給されるエアは中間部２６ｂにおいて遮断され、空隙Ｕ１内に導入されることはない。一方、作業者がレバー３０を握ると、エア導入スイッチ２９が中間部２６ｂに作用し、中間部２６ｂをＹ１方向にスライドさせる。そうすると、中間部２６ｂのエア供給路２７ｂは、その前後のエア供給路２７ａ、２７ｃと連通するようになる。これにより、エア供給源から供給された圧縮エアが、エア供給路２７ｃ、２７ｂ、２７ａを経て空隙Ｕ１内に導入される。
【００３６】
空隙Ｕ１内に圧縮エアが導入されると、その圧力で回転駆動用ロータ１８が軸線Ｌ１を中心として図５の矢印方向に回転し、さらにその回転による遠心力でロータ回転用ベーン１９が長孔２５から外方へ突出する。ロータ回転用ベーン１９は、先端を外筒２１の内周面に当接させて摺動しつつ、ベーン表面で圧縮エアの圧力を受け、回転駆動用ロータ１８の回転力を増幅させる。回転駆動用ロータ１８の回転力は、回転伝達用スプライン１７及びボス２２を介してスピンドル軸７に伝達され、この回転力がさらにスピンドル６及びツール５に伝達される。こうして、スピンドル６及びツール５の軸線Ｌ１まわりの回転駆動が実現される。
（第３駆動部材Ｓ３）
第３駆動部材Ｓ３は、先端部にノズル３２を備えた冷却用エア送出管３１で構成されている。冷却用エア送出管３１は、異種金属の接合機器１の側部に設けられる管状の部材であり、ノズル３２の先端は冷却用エア噴き出し口３３となっている。冷却用エア噴き出し口３３は、受け部材４の受け面４’に臨むようにして設けられ、この噴き出し口３３からスポット摩擦接合された異種金属を冷却するための圧縮エアが送出される。
【００３７】
冷却用エア送出管３１の途中には、冷却用エア開閉バルブ３４が設けられ、この管３１の後端は、冷却用エアの供給源となる前記エア供給源が接続される接続管部３５と連通している。冷却用エア開閉バルブ３４は、エア供給源からの冷却用エアの供給をコントロールするためのバルブであり、このバルブ３４を開くとエア供給源から管３１内に圧縮エアが供給され、噴き出し口３３から異種金属に噴射される。こうして、スポット摩擦接合された異種金属の冷却が行われる。
【００３８】
異種金属の冷却は、ツール５の回転による摩擦で高熱となった異種金属の温度を低下させるとともに、異種金属の接合をより強固にするために行われる。異種金属は、ツール５の回転による摩擦熱で例えば４００℃程度まで熱せられるが、この熱を冷却しないと金属間化合物が成長して強度低下をもたらし、所望の接合強度が得られないことがある。異種金属の接合機器１では、冷却用エア送出管３１を備えることにより、異種金属を接合後直ちに冷却することができ、接合部分の広がりを抑制して異種金属の接合をより強固にすることができる。
【００３９】
図６は、第１駆動部材Ｓ１、第２駆動部材Ｓ２、及び第３駆動部材Ｓ３とこれらの各駆動部材を駆動する圧縮エア供給源との関係を示す図である。異種金属の接合機器１では、図６に示すように、接合部材２（ツール５及びスピンドル６）を軸線Ｌ１方向に移動させる第１駆動部材Ｓ１と、接合部材２を軸線Ｌ１まわりに回転させる第２駆動部材Ｓ２と、異種金属を冷却するエアを供給する第３駆動部材Ｓ３とを、同一のエア供給源で駆動することができる。これにより、きわめて軽量な圧縮エアという同一の駆動源を用いて、接合部材２の前進及び回転駆動と被接合物の冷却とを実現することができ、従来のようにモータを用いて駆動する場合よりも装置全体を軽量化することができる。したがって、作業者は装置を手に持って作業を行うことができるようになり、装置の携帯性が格段に向上するばかりでなく、作業者の作業効率及び装置のメンテナンス性も向上する。
【００４０】
なお、受け部材４を設けるのに代えて、異種金属Ｗ1、Ｗ2のいずれかが着磁金属である場合には、接合部材を有しているアーム部１０側に磁石を設けて、着磁性金属に着磁させることによって、押し付け時に生じるツール５の反力をこの磁石の磁力でもって受けるようにしても良い、この場合には、受け部材４を異種金属Ｗの上方を超えて裏側へ当てる手間が省ける利点がある。
【００４１】
図７は、異種金属のスポット接合方法について説明する図である。図７では、異種金属の接合機器１の構成のうち説明に特に必要な構成のみを模式的に表している。
【００４２】
まず、図７（ａ）に示すように、異種金属ＷのワークＷ１として鉄板を、ワークＷ２としてアルミニウム板を用い、これらの２枚の異種の金属板を摩擦接合する場合を例示して説明する。この場合において、異種金属Ｗは、例えば自動車のボデイを構成する金属板材のように、静止物に固定されて不動の状態にあるが、摩擦接合する近辺には受け部材４を固定しているフレーム３が回り込めるような端縁が存在しているものとする。
【００４３】
図７（ｂ）に示すように、ポンチ４０等の工具を用いて、アルミニウム板Ｗ２の表面にスポット摩擦接合する接合点の目印となる切り欠き４１を形成する。そして、図７（ｃ）に示すように、切り欠き４１を軸線Ｌ１上に合わせつつ、ツール前進用エア開閉バルブ１５を開いてエアシリンダ１３に圧縮エアを所定量供給し、ツール５を前進させてアルミニウム板Ｗ２に形成している切り欠き４１に入れる。
【００４４】
この状態で、更にツール５が前進すると、図７（ｄ）に示すように、異種金属Ｗが受け部材４の受け面４’に当接する。さらにツール前進用エア開閉バルブ１５を開いてツール５を図１のＸ１方向へ前進させ、ツール５をアルミニウム板Ｗ２側から受け面４’方向へ押し付けながら、スピンドル回転操作レバー３０を握ってエア導入スイッチ２９をオンする。こうして、圧縮エアを空隙Ｕ１（図５参照）に導入し、回転駆動用ロータ１８を回転させることでスピンドル６及びツール５を軸線Ｌ１まわりに回転させる。
【００４５】
すると、回転するツール５とアルミニウム板Ｗ２との摩擦によって、アルミニウム板Ｗ２が加熱されて軟化し、切り欠き４１から板内にツール５が挿入される。このようにして、摩擦熱で加熱、軟化したアルミニウム板Ｗ２にツール５が挿入された状態でツール５を高速回転させることによって塑性流動が誘起され、接合点Ｐ近傍が攪拌される。
【００４６】
そして、所定の接合時間（例えば１〜１０秒程度）にわたって攪拌したら、図７（ｅ）に示すように、スピンドル回転操作レバー３０を放してエア導入スイッチ２９をオフし、第２駆動部材の駆動を停止してスピンドル６及びツール５の回転を停止させる。このとき、ツール前進用エア開閉バルブ１５は開いたままにして第１駆動部材の駆動は継続し、ツール５をアルミニウム板Ｗ２に押し付け続ける。
【００４７】
そして、図７（ｆ）に示すように、冷却用エア開閉バルブ３４を開き、ノズル３２先端の冷却用エア噴き出し口３３から鉄板Ｗ１及びアルミニウム板Ｗ２に圧縮エアを噴き掛ける。すると、塑性流動し生成した金属間化合物の成長が止まり、接合点Ｐで鉄板Ｗ１とアルミニウム板Ｗ２が摩擦接合する。なお、摩擦接合をより強固にするため、冷却の際も第１駆動部材を駆動させてツール５をアルミニウム板Ｗ２へ押し付け続けておくとよい。
【００４８】
鉄板Ｗ１及びアルミニウム板Ｗ２を十分に冷却したら、再度スピンドル回転操作レバー３０を握り、図７（ｇ）に示すように、第２駆動部材を駆動させ回転させながらツール前進用エア開閉バルブ１５を閉じ、第１駆動部材の駆動を停止してツール５をアルミニウム板Ｗ２から離間させる。こうして、図７（ｈ）に示すように、鉄板Ｗ１及びアルミニウム板Ｗ２のスポット摩擦接合が完了する。
【００４９】
以上のように、本発明の異種金属の接合機器及び接合方法によれば、接合部材２をその軸線Ｌ１方向へ移動させる第１駆動部材Ｓ１と、接合部材２を軸線Ｌ１まわりに回転させる第２駆動部材Ｓ２と、異種金属を冷却するための圧縮エアを供給する第３駆動部材Ｓ３とが、同一のエア供給源でしかも別途場所の離れた処に置かれる駆動源を用いて駆動可能となっているため、きわめて軽量な空気（圧縮エア）の配管だけの重量しか作業者の負担にならない状態で、ツール５の前進及び回転駆動と異種金属の冷却とを実現することができる。これにより、従来のようなモータを搭載した装置に比して装置全体を軽量化することができ、携帯性に優れた異種金属の接合機器１を提供することができる。
【００５０】
また、本発明の異種金属の接合機器１は、冷却エア送出管３１からなる第３駆動部材Ｓ３を備えるので、異種金属を接合後直ちに冷却することができる。これにより、金属間化合物の成長を止めて接合強度の低下を抑制し、異種金属をより強固に接合することができる。
【００５１】
また、本発明の異種金属の接合機器１は、圧縮エアを駆動源としてきわめて軽量なため、ハンディタイプのスポット摩擦接合ガンとして用いることもできる。この場合、例えばバランサによってガンを移動可能に支持し、作業者がガンを持ってスポット摩擦接合作業を行うようにしてもよい。これにより、作業者はより効率よくスポット摩擦接合作業を行うことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１  異種金属の接合機器
２  接合部材
３  フレーム
４  受け部材
４’受け面
５  ツール
６  スピンドル
７  スピンドル軸
９  スピンドル軸受
１０  アーム部
１３  エアシリンダ
１５  ツール前進用エア開閉バルブ
１６  ピストン
１８  回転駆動用ロータ
１９  ロータ回転用ベーン
２０  スピンドルユニット
２９  エア導入スイッチ
３０  スピンドル回転操作レバー
３１  冷却用エア送出管
３３  冷却用エア噴き出し口
３４  冷却用エア開閉バルブ
Ｓ１  第１駆動部材
Ｓ２  第２駆動部材
Ｓ３  第３駆動部材
Ｗ    異種金属
Ｐ    接合点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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