(57)【要約】【課題】ホイールリム等の円筒体の真円度を向上させる。【解決手段】円筒体Ｗ２は、上方の内周壁面が支持用中子３２上に載置されるとともに、下方の内周壁面が鉛直押圧アーム３０８の長尺部３０４の頭部によって鉛直下方に指向して押圧される。この押圧により、円筒体Ｗ２は、鉛直下方に指向して若干伸張される。その一方で、水平押圧シリンダ７０が前進動作されることに伴い、最終的に、押圧部材８６ａ、８６ｂが円筒体Ｗ２の内周壁面を水平方向に指向して押圧する。以上により、円筒体Ｗ２が鉛直方向又は水平方向に指向して伸張され、その結果、円筒体Ｗ２の断面形状が略真円となる。矢印Ｚ方向に沿う円筒体Ｗ２の周回動作は、コイルスプリング４１２の弾発付勢下に、押圧部材８６ａ、８６ｂに配設された押圧バー４００ａ、４００ｂが円筒体Ｗ２の内周壁面を押圧することで阻止される。【選択図】図１０
2005028448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隅角部に凸部を有する板材の端面同士が当接されることによって形成された円筒体の前記端面同士を摩擦撹拌接合する際に使用される摩擦撹拌接合用装置であって、
基台と、
前記基台に設けられた第１支持手段及び第２支持手段と、
前記第１支持手段及び第２支持手段によって支持される支持体と、
前記支持体上に設置され、前記円筒体の内部に挿入されて該円筒体を支持する支持用中子と、
前記支持用中子上に配設されるとともに、前記円筒体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第１把持部材及び第２把持部材と、
前記支持体に支持されるとともに、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を鉛直下方に押圧する第１押圧手段と、
前記支持体に支持されるとともに、変位手段の作用下に変位して前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する第２押圧手段と、
を有することを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、前記円筒体を外周壁面から押止する押止手段を有することを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の装置において、前記第２押圧手段に、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する水平押圧手段が配設されていることを特徴とする摩擦撹拌接合用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒体の端面同士を容易に摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用タイヤを装着するホイールは、例えば、円盤状に形成されたディスクと、円筒状に形成されたホイールリムとが溶接等によって接合されて製作されている。このようなホイールは、２ピースホイールと呼称される。
【０００３】
このうち、ホイールリムの製造方法としては、特許文献１及び特許文献２に記載されているように、まず、長方形状の板材の端面同士を当接させて円筒体とし、次に、この当接した端面同士を抵抗溶接する、いわゆる突き合わせ抵抗溶接が採用されている。また、特許文献３には、上記と同様にして円筒体を形成した後、ＭＩＧ溶接又はＴＩＧ溶接を施して当接した端面同士を接合することが提案されている。
【０００４】
ところで、前記特許文献１〜３に記載された溶接方法によって当接部位を接合した場合、溶接部近傍の肉により隆起部が形成されてしまう。この隆起部により外観上の品質が劣るホイールリムとなるため、該隆起部を研削する煩雑な仕上げ作業が必要となる。また、このためにホイールリムを効率よく製作することができないという不具合も顕在化している。
【０００５】
そこで、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、従って、仕上げ作業が不要な摩擦撹拌接合を採用することも想起される。しかしながら、摩擦撹拌接合を遂行する場合、接合すべき板状体の端部の当接箇所にプローブを押圧するため、一旦当接されている端面同士が離間して、該当接箇所に隙間が生じることがある。このような事態が生じると、接合強度が低くなり接合不良となる箇所が生じてしまう。
【０００６】
一方、特許文献４には、板材同士を摩擦撹拌接合する場合において、回転子の変位方向に沿って両板材の端面を押圧して端面同士が離間することを阻止する方法が提案されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２０６９５１号公報（段落［０００６］及び図１）
【特許文献２】特開平１０−１２９４０４号公報（段落［０００８］及び図１）
【特許文献３】特開昭６２−１０７８３２号公報（第２頁右下欄第７行〜第１１行）
【特許文献４】特開平１０−１９３１３９号公報（段落［００１１］及び図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記特許文献４に記載された方法は、板材同士を接合する場合には有効であるものの、ホイールリム等のように、湾曲面を有する円筒体を押圧することは不可能であるため、円筒体を製作する場合には採用することができない。
【０００９】
また、ホイールリムのように板状体からなるワークを湾曲させて端面同士を当接させて円筒体とする場合、一方の端部が他方の端部に重畳してしまうことがある。このような状態では、摩擦撹拌接合を遂行することはできない。この不都合を解消するためには、端面同士を僅かに離間させ、換言すれば、円筒体を僅かに拡径した後、端面同士を重畳しないように再度当接させればよい。しかしながら、このような作業を行うことは煩雑であり、また、摩擦撹拌接合による生産効率も低下するという不具合を招く。
【００１０】
さらに、端部同士が重畳することが回避された場合であっても、円筒体の断面が真円形状ではなく、寧ろ楕円形状に形成されることがある。この場合、ホイールリム自体が真円ではなくなるので、製品として供することができなくなる。換言すれば、製造歩留まりが低下する。
【００１１】
さらに、前記ホイールリム用円筒体の断面が水平方向において長尺な楕円形状である場合、図１２に示すように、端面１、２同士が中心に指向して拡開する如く位置ずれした状態で当接することになる。この場合、摩擦撹拌接合を施しても、接合部に欠陥である空洞が残留することが懸念される。
【００１２】
結局、円筒体の端面が十分に当接していないと、摩擦撹拌接合によって短時間に歩留まりよく円筒体を製造することが困難となる。
【００１３】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、真円度に優れた円筒体を容易且つ簡便に得ることが可能であり、このために円筒体を効率よく且つ歩留まりよく製作することを可能とする摩擦撹拌接合用装置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】
【００１４】
前記の目的を達成するために、本発明は、隅角部に凸部を有する板材の端面同士が当接されることによって形成された円筒体の前記端面同士を摩擦撹拌接合する際に使用される摩擦撹拌接合用装置であって、
基台と、
前記基台に設けられた第１支持手段及び第２支持手段と、
前記第１支持手段及び第２支持手段によって支持される支持体と、
前記支持体上に設置され、前記円筒体の内部に挿入されて該円筒体を支持する支持用中子と、
前記支持用中子上に配設されるとともに、前記円筒体における当接箇所の両端部に、前記凸部同士が当接することに伴って形成されて接合方向に沿って延在する各突出部をそれぞれ把持する第１把持部材及び第２把持部材と、
前記支持体に支持されるとともに、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を鉛直下方に押圧する第１押圧手段と、
前記支持体に支持されるとともに、変位手段の作用下に変位して前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する第２押圧手段と、
を有することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明においては、円筒体の内周壁面を鉛直下方及び水平方向に指向して個別に押圧する。この際、該円筒体が鉛直方向及び水平方向に伸張するので、該円筒体が水平方向及び鉛直方向に長尺となることが回避される。これにより円筒体の真円度が向上するので、該円筒体の製造歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
しかも、この場合、端面同士の鉛直方向に沿う位置ずれも解消される。換言すれば、端面同士が鉛直方向においても良好に当接する。従って、接合部に空洞が生じることを回避することができるので、製品品質を向上させることもできる。
【００１７】
なお、摩擦撹拌接合用装置は、円筒体を外周壁面から押止する押止手段を有するものであることが好ましい。円筒体の突出部を把持するのみならず外壁面から押圧することによって、円筒体が開くことを確実に阻止することができるようになるからである。
【００１８】
さらに、前記第２押圧手段に、弾発付勢手段の作用下に前記円筒体の内周壁面を水平方向に押圧する水平押圧手段が配設されていることが好ましい。この水平押圧手段で円筒体が押止されることによって、円筒体が支持用中子上でその円周方向に沿って変位すること、換言すれば、周回動作することを回避することができる。その結果、円筒体における当接箇所を摩擦撹拌接合のプローブの下方に確実に位置させることができるので、当接箇所を確実に摩擦撹拌接合することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、円筒体（ワーク）の内周壁面を鉛直方向及び水平方向に指向して押圧するようにしている。このため、該円筒体に対して摩擦撹拌接合を施す際、円筒体の断面が水平方向又は鉛直方向に長尺な楕円形状となることを回避することができ、その結果、真円度の高い円筒体を得ることができ、製造歩留まりも向上する。その上、端面同士が鉛直方向においても良好に当接するので、接合部に空洞が生じることを回避することもでき、結局、高品質の製品を得ることができる。
【００２０】
しかも、この場合、前記の押圧によって円筒体の当接した端面同士が一旦僅かに離間するので、該円筒体の端部同士が接合の際重畳することが回避される。このため、摩擦撹拌接合を効率よく遂行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る摩擦撹拌接合用装置につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを製作する場合を例として説明する。
【００２２】
図１に示すように、ホイールリムを製作するためのワークＷ１は、略長方形状の板材であり、アルミニウムからなる。該ワークＷ１の四方の隅角部には、図１における矢印Ａ方向に指向して突出した第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄが設けられている。後述するように、この矢印Ａに沿う方向は接合方向である。換言すれば、第１凸部１０ａ〜第４凸部１０ｄは、接合方向に沿って突出形成されている。
【００２３】
このワークＷ１を図１の矢印Ｂ方向に沿って湾曲させ、最終的に、図２に示すように、該ワークＷ１の端面同士を当接させることによって、矢印Ａ方向に延在する第１突出部１２、第２突出部１４を有する円筒体Ｗ２を形成する。なお、第１突出部１２は、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が互いに当接することによって形成され、一方、第２突出部１４は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの端面同士が互いに当接することによって形成される。
【００２４】
なお、図３に示すように、この時点では、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士、又は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄ同士が重畳していてもよい。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置の構成につき説明する。
【００２６】
本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置２０の要部概略斜視図を図４に示すとともに、図４のＶ−Ｖ線矢視断面図を図５に示す。これら図４及び図５から諒解されるように、摩擦撹拌接合用装置２０は、底面が若干傾斜した基台２２（図５参照）と、第１支持手段としての柱状部材２４と、第２支持手段としての第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８と、これら柱状部材２４、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８に支持されるとともに後述する各種の手段を保持する支持体３０と、該支持体３０の上端面に載置・連結された支持用中子３２とを有する。
【００２７】
ここで、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８は、プランジャを油圧によって滑らかにロックする手段を有するサポートである。
【００２８】
図５に示すように、基台２２上に立設された柱状部材２４は、底盤３４と立柱盤３６とが略Ｌ字状に組み合わされ、さらに、立柱盤３６が支持盤３８で支持されてなる。そして、立柱盤３６には、ストッパ部材４０が連結固定されている。
【００２９】
その一方で、図４〜図６に示すように、基台２２にはレール４２が敷設されている。前記第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び前記第２支持ナチュラルロックシリンダ２８は、このレール４２に沿って移動可能である。
【００３０】
すなわち、レール４２には係合用ブラケット４４の係合溝が係合しており（図４参照）、且つ該係合用ブラケット４４上には、位置決め用ブラケット４６が連結固定されている。そして、この位置決め用ブラケット４６の一側面には、変位用シリンダ４８を構成するピストンロッド５０の頭部の抜け止めがなされた収容ブラケット５２が位置決め固定されている。第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８は、前記位置決め用ブラケット４６に連結固定されており、従って、変位用シリンダ４８のピストンロッド５０が前進・後退動作することに追従して、レール４２に案内されて変位する。
【００３１】
なお、変位用シリンダ４８は、基台２２に連結された略Ｌ字状のＬ型支持盤５４によって支持されている。そして、変位用シリンダ４８の対向位置には停止盤５６が設けられており、位置決め用ブラケット４６が所定の位置まで到達した場合、該停止盤５６によって位置決め用ブラケット４６、ひいては第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８のそれ以上の変位が抑止される。
【００３２】
また、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８の各支持用ロッド５８、６０は、支持体３０に接近又は離間する方向に指向して上昇・下降動作する。
【００３３】
図５に示すように、支持体３０には、その長手方向に沿って第１挿入用穴部６２及び第２挿入用穴部６４が設けられている。このうち、第１挿入用穴部６２には、該第１挿入用穴部６２よりも幅広で且つ端部が閉塞したカム挿入部６６が連通している。また、支持体３０の底部には、その一部が切り欠かれることによって、該カム挿入部６６に連通する凹部６８が形成されている。なお、凹部６８の幅は、カム挿入部６６に比して大きく設定されている。
【００３４】
また、支持体３０の一端部には、円筒体Ｗ２を内周壁面側から水平方向に押圧するための第１押圧手段を構成する水平押圧シリンダ７０が連結固定されており、該水平押圧シリンダ７０のピストンロッド７２は、図７に示すカム７４とともに前記第１挿入用穴部６２に挿入されている。なお、ピストンロッド７２と支持体３０との間には、図示しないブッシュが介装されている。
【００３５】
このピストンロッド７２の頭部は、図７に示すように、連結用環状部材７６を介してカム７４に連結されている。後述するように、ピストンロッド７２が前進・後退動作することに伴って、カム７４の作用下に小ロッド７８ａ〜７８ｃがピストンロッド７２の前進・後退方向と直交する方向に前進・後退動作する。
【００３６】
カム７４の上端面には、カム７４の長手方向に対して所定の角度で傾斜した係合溝８０ａ〜８０ｃが設けられている。一方、小ロッド７８ａ〜７８ｃの各底面には突起部８２ａ〜８２ｃがそれぞれ設けられており、これら突起部８２ａ〜８２ｃは、係合溝８０ａ〜８０ｃに摺動自在に係合されている（図５参照）。
【００３７】
なお、カム７４は、前記凹部６８に挿入された保持部材８４が支持体３０に連結されることによって該支持体３０に保持されている。
【００３８】
図５に示すように、この保持部材８４には、平板状ブラケット３００が連結固定されている。この平板状ブラケット３００には鉛直下方に延在するステー３０２が固定されており、該ステー３０２には、頭部が湾曲した長尺部３０４と、該長尺部３０４から屈曲して水平方向に延在する短尺部３０６とを有する鉛直押圧アーム３０８（第２押圧手段）の屈曲部が軸止されている。すなわち、鉛直押圧アーム３０８は、ステー３０２に軸止された屈曲部を支点として回動自在に保持されている。そして、この鉛直押圧アーム３０８における長尺部３０４の頭部は、円筒体Ｗ２の内周壁面に当接している。
【００３９】
また、保持部材８４において、鉛直押圧アーム３０８の屈曲部から水平方向に延在する柱状突起部３１０と対向する位置には、Ｌ字状ステー３１２が設置されている。これら柱状突起部３１０とＬ字状ステー３１２には貫通孔がそれぞれ設けられており、両貫通孔には、コイルスプリング３１４のフック部が係止されている。該コイルスプリング３１４は、その収縮力によって柱状突起部３１０を鉛直上方に指向して常時引っ張っている。この引っ張りにより、鉛直押圧アーム３０８が屈曲部を支点として円筒体Ｗ２の内周壁面に指向する方向に常時弾発付勢され、その結果、鉛直押圧アーム３０８における長尺部３０４の頭部が円筒体Ｗ２の内周壁面を鉛直下方に指向して押圧するに至る。
【００４０】
なお、鉛直押圧アーム３０８の回動動作は、ストッパねじ３１６で短尺部３０６が押止されることによって制限される。これにより、鉛直押圧アーム３０８が円筒体Ｗ２の内周壁面を過大な力で押圧することが回避される。
【００４１】
小ロッド７８ａ、７８ｃには、バー状の押圧部材８６ａが橋架されている（図７参照）。一方、小ロッド７８ｂには、押圧部材８６ａに対応する形状の押圧部材８６ｂが支持されている。なお、押圧部材８６ａ、８６ｂは、図示しないボルトを介して小ロッド７８ａ〜７８ｃに連結されており、その側面は、円筒体Ｗ２の内周壁面に合わせて湾曲形成されている。
【００４２】
そして、押圧部材８６ａの一端部に設けられた切欠部３９８には、水平押圧部材としての押圧バー４００ａが軸４０２を介して回動自在に連結されている。
【００４３】
すなわち、押圧バー４００ａは、連結部４０４と、該連結部４０４の隅角部から突出した長尺部４０６とを有し、前記軸４０２は、連結部４０４に設けられた貫通孔を通って押圧部材８６ａの切欠部３９８における底面に位置決め固定されている。また、該底面において、連結部４０４と長尺部４０６との境界部近傍には、規制ピン４０８が位置決め固定されている。
【００４４】
さらに、切欠部３９８には係止ピン４１０が位置決め固定されており、該係止ピン４１０には、コイルスプリング４１２の一端部が係止されている。このコイルスプリング４１２の他端部は、連結部４０４の隅角部に設けられた係止穴４１４に係止されており、従って、押圧バー４００ａは、コイルスプリング４１２が圧縮することに伴って、その弾発付勢下に円筒体Ｗ２の内周壁面側に指向して軸４０２を中心に回動動作する。
【００４５】
押圧部材８６ａの一端部に配設された押圧バー４００ｂも前記押圧バー４００ａと同様に構成されており、従って、押圧バー４００ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４６】
一方の第２挿入用穴部６４は、支持体３０の長手方向に沿って該支持体３０を貫通するように設けられている（図５参照）。この第２挿入用穴部６４には、支持体３０の図５における右端面に連結固定された整列シリンダ８８のユニバーサルジョイントを含むピストンロッド９０が挿入されている。
【００４７】
該ピストンロッド９０の頭部には、長尺なフローティングロッド９２の一端部が連結されている。また、このフローティングロッド９２の他端部は、第２挿入用穴部６４から突出している。
【００４８】
ここで、図８に示すように、支持体３０の一端部においては、第２挿入用穴部６４の両側部に、第１ロッド挿入用小孔部９４、第２ロッド挿入用小孔部９６が設けられている。そして、これら第１ロッド挿入用小孔部９４及び第２ロッド挿入用小孔部９６には、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００がそれぞれ挿入されている。
【００４９】
支持体３０と第１大ロッド９８、第２大ロッド１００との間には図示しないベアリングが介装されており、該ベアリングは、第１ロッド挿入用小孔部９４、第２ロッド挿入用小孔部９６に嵌合された第１キャップ部材１０２、第２キャップ部材１０４によって封止されている。
【００５０】
フローティングロッド９２の頭部端面には、連結部材１０６が当接している。この連結部材１０６には第１貫通孔１０８、第２貫通孔１１０及び第３貫通孔１１２が設けられており、中央に設けられた第２貫通孔１１０に通されたボルト１１４は、フローティングロッド９２の頭部に螺合されている。
【００５１】
また、第１貫通孔１０８、第３貫通孔１１２には第１大ロッド９８、第２大ロッド１００が通されており、これによりフローティングロッド９２と第１大ロッド９８、第２大ロッド１００とが連結部材１０６を介して互いに連結されている。なお、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００の第１貫通孔１０８、第３貫通孔１１２からの抜け止めは環状ストッパ１１６によってなされ、一方、フローティングロッド９２の第２貫通孔１１０からの抜け止めは、該フローティングロッド９２の頭部端面及びボルト１１４によってなされている。
【００５２】
連結部材１０６の第１貫通孔１０８、第３貫通孔１１２から突出して延在する第１大ロッド９８、第２大ロッド１００には、図５における縦方向の寸法が連結部材１０６に比して若干小さい載置用連結部材１１８が橋架されている。すなわち、図８に示すように、この載置用連結部材１１８には、第４貫通孔１２０及び第５貫通孔１２２が設けられており、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００は、これら第４貫通孔１２０、第５貫通孔１２２にそれぞれ通されている。なお、載置用連結部材１１８と第１大ロッド９８、第２大ロッド１００との間にも図示しないベアリングが介装されており、該ベアリングは、第４貫通孔１２０、第５貫通孔１２２に嵌合された第３キャップ部材１２４、第４キャップ部材１２６によって封止されている。
【００５３】
第１大ロッド９８、第２大ロッド１００は、載置用連結部材１１８の第４貫通孔１２０、第５貫通孔１２２から突出してさらに延在している。そして、各先端部には、コイルスプリング１２８ａ、１２８ｂを収容したケーシング１３０ａ、１３０ｂがそれぞれ設置されている。
【００５４】
ケーシング１３０ａ、１３０ｂは、それぞれ、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００の側周壁に嵌合されて一端部が開口した円筒体状ボディ１３２ａ、１３２ｂと、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００の頭部にボルト１３４ａ、１３４ｂを介して連結されて一端部が開口した円筒体状カバー部材１３６ａ、１３６ｂとを有し、該円筒体状カバー部材１３６ａ、１３６ｂの側周壁は、円筒体状ボディ１３２ａ、１３２ｂの側周壁を囲繞している。前記コイルスプリング１２８ａ、１２８ｂの各端部は、円筒体状ボディ１３２ａ、１３２ｂの底面及び円筒体状カバー部材１３６ａ、１３６ｂの天井面にそれぞれ着座している。
【００５５】
連結部材１０６の上端面には、第１把持部材１３８が連結固定されている（図５参照）。図９に示すように、この第１把持部材１３８には、第２突出部１４の形状に対応する形状の凹部１４０が設けられている。また、載置用連結部材１１８の上端面には、略コ字状型の整列用押圧部材１４２が設置されている（図５及び図９参照）。この整列用押圧部材１４２は、第１把持部材１３８を囲繞するように配設されており、その先端部は、第１把持部材１３８の先端部よりも突出している。このため、円筒体Ｗ２がセットされた際、第１把持部材１３８の先端部よりも整列用押圧部材１４２の先端部の方が先に円筒体Ｗ２に当接する。
【００５６】
後述するように、これら第１把持部材１３８、整列用押圧部材１４２は、ピストンロッド９０（図５参照）が付勢されることに伴い、フローティングロッド９２、第１大ロッド９８及び第２大ロッド１００を介して変位する。
【００５７】
支持体３０の図５における右端部、すなわち、整列シリンダ８８及び水平押圧シリンダ７０が連結固定された側の端部には、図５のＸ−Ｘ線矢視断面図である図１０に示すように、冷却水を流通させるための４個のチューブ１４４ａ〜１４４ｄが管継手１４５を介してそれぞれ接続されている。一方、支持体３０の内部には、冷却水を導入するための冷却水入口通路１４６、冷却水を排出するための冷却水出口通路１４８が設けられている。なお、支持体３０の内部にはエア通路１５０も設けられており、該エア通路１５０には、管継手１４５を介して圧縮エア用チューブ（ともに図示せず）が接続されている。
【００５８】
支持体３０の上端面に位置決め固定された前記支持用中子３２は、第１中子部材１５２と第２中子部材１５４とからなる。円筒体Ｗ２の内周壁面は、このうちの第１中子部材１５２の湾曲上面に当接し、これにより該円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置２０に支持される。
【００５９】
支持体３０の上端面に載置・連結された第２中子部材１５４の上端部には、傾斜して突出した凸部が設けられている。この凸部には、支持体３０の長手方向に沿って挿入溝１５６が形成されている。
【００６０】
また、第２中子部材１５４における挿入溝１５６の両側部には、第１通路１５８、第２通路１６０が設けられている（図１０参照）。これら第１通路１５８、第２通路１６０は、第２中子部材１５４の図５における右端部から左端部に指向して延在する上部通路１６２と、この上部通路１６２の下方に設けられて第２中子部材１５４の図５における左端部で該上部通路１６２と連通する下部通路１６４とを有する。なお、下部通路１６４は、第２中子部材１５４の図５における左端部から右端部に指向して延在する。
【００６１】
第１通路１５８及び第２通路１６０を構成する各上部通路１６２は冷却水入口通路１４６に連通しており、その一方で、各下部通路１６４は冷却水出口通路１４８に連通している。すなわち、第１通路１５８及び第２通路１６０には、冷却水が流通される。
【００６２】
第２中子部材１５４の上端面には、図５及び図９における右端部近傍に、前記挿入溝１５６を挟んで対向する位置に４本のピン１６６が立設されている。これらピン１６６のうち内側の２本は、第２把持部材１６８の湾曲凹部１７０に進入する。
【００６３】
第１中子部材１５２は、第２中子部材１５４に設けられた挿入溝１５６に挿入・位置決め固定されている。この第１中子部材１５２におけるピン１６６の近傍には、第２中子部材１５４の内部に設けられた前記エア通路１５０に連通するエア噴出口１７４が設けられている。
【００６４】
このように、湾曲上面を有する第１中子部材１５２と、内部に冷却水が流通する第１通路１５８及び第２通路１６０を有する第２中子部材１５４とを別個の部材とすることにより、第１中子部材１５２及び第２中子部材１５４を各々容易に製作することができる。
【００６５】
ここで、エア噴出口１７４から噴出された圧縮エアの圧力は、図示しない第１圧力センサによって常時モニタリングされる。その一方で、円筒体Ｗ２の第１凸部１０ａ及び第３凸部１０ｃの近傍における圧縮エアの圧力も、図示しない第２圧力センサによってモニタリングされる。後述するように、第２圧力センサ及び第１圧力センサによってモニタリングされた圧縮エアの圧力が比較されることにより、第１凸部１０ａ及び第３凸部１０ｃが離間した状態にあるか又は当接した状態にあるかが判定される。
【００６６】
図５及び図９に示すように、支持体３０の上端面右端部には、固定盤１７６を介して把持シリンダ１７８が設置されている。この把持シリンダ１７８は、ピストンロッド１８０と、２本のガイド部材１８１ａ、１８１ｂとを有し（図９参照）、このうちのピストンロッド１８０には、押圧盤１８２が橋架されている。前記第２把持部材１６８は、この押圧盤１８２に連結されている。
【００６７】
上記したように、第２把持部材１６８の先端部には、ピン１６６に対応する位置に湾曲凹部１７０が形成されている。また、この第２把持部材１６８には、第１突出部１２の形状に対応する形状の凹部１８４が設けられている。
【００６８】
また、図９における支持体３０の上端面右端部には、第２中子部材１５４を間に挟んで対向する位置に、第１整列盤１８６、第２整列盤１８８が位置決め固定されている。
【００６９】
この摩擦撹拌接合用装置２０は、以上の手段の他、図４及び図６に示すように、円筒体Ｗ２を押止するための第１押止手段１９０ａ、第２押止手段１９０ｂを有する。このうち、第１押止手段１９０ａは、基台２２に立設された支持盤１９２と、該支持盤１９２の平面部位上端面に載置・固定された上下動シリンダ１９４と、該上下動シリンダ１９４のピストンロッド１９６、及び支持盤１９２における柱状部位の上端部にリンク１９８、２００を介して連結されたアーム部材２０２と、該アーム部材２０２の先端部に設置された押止部材２０４とを備える。この押止部材２０４の長手方向の寸法は、円筒体Ｗ２の長手方向の寸法と略同等である（図４参照）。
【００７０】
残余の第２押止手段１９０ｂは第１押止手段１９０ａと同一構成であり、従って、第１押止手段１９０ａと同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
第１押止手段１９０ａ及び第２押止手段１９０ｂの各押止部材２０４が円筒体Ｗ２を押止した際には、両押止部材２０４の間に間隙２１０が形成される。この間隙２１０には、円筒体Ｗ２の端面同士が当接した箇所を接合するための摩擦撹拌接合用工具２５０が挿入される。
【００７２】
なお、この摩擦撹拌接合用工具２５０は、図示しない摩擦撹拌接合装置のスピンドルに固定された回転体２５２（図４参照）と、該回転体２５２の先端部に設けられたプローブ２５４とを有する。なお、前記スピンドルは、スピンドルカバー２５６内に収容されている。
【００７３】
このスピンドルカバー２５６の一側面にはステー２５８が設置されており、このステー２５８には、ロータリアクチュエータ２６０が支持固定されている。また、ステー２５８の凹部には、図示しない通路が内部に設けられた箱型の継手２６２が挿入されており、この継手２６２には、回転体２５２に向けて噴出される冷却用の圧縮エアを送気するためのエア導入チューブ２６４と、冷却用エア噴出管２６６とが接続されている。
【００７４】
本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置２０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００７５】
この摩擦撹拌接合用装置２０は、図示しない摩擦撹拌接合装置に設置されて使用される。まず、摩擦撹拌接合作業に先立ち、チューブ１４４ｂ、１４４ｄを介して冷却水が供給される。
【００７６】
供給された冷却水は、支持体３０に設けられた冷却水入口通路１４６（図１０参照）を経由して、第２中子部材１５４に設けられた第１通路１５８、第２通路１６０を構成する各上部通路１６２に導入される。冷却水は、さらに、第２中子部材１５４の図５における右端部から左端部に指向して流通した後、該左端部にて各下部通路１６４に移動し、該下部通路１６４に沿って第２中子部材１５４の図５における左端部から右端部に指向して流通する。
【００７７】
各下部通路１６４を流通した冷却水は、支持体３０に設けられた冷却水出口通路１４８（図１０参照）を経由した後、チューブ１４４ａ、１４４ｃを介して摩擦撹拌接合用装置２０の外部へと排出される。
【００７８】
また、図示しない前記圧縮エア用チューブを介して圧縮エアを供給する。この圧縮エアは、支持体３０及び第２中子部材１５４の内部のエア通路１７２を通過して、第１中子部材１５２に設けられたエア噴出口１７４から排出される。
【００７９】
上記のようにして冷却水及び圧縮エアを第２中子部材１５４の内部に流通させるようにした後、第１突出部１２及び第２突出部１４が形成された円筒体Ｗ２（図２参照）の内部に、第１突出部１２を先頭にして支持用中子３２（図４及び図５参照）を通す。そして、該円筒体Ｗ２を支持用中子３２に載置し、該支持用中子３２を構成する第１中子部材１５２の湾曲上面に円筒体Ｗ２の内周壁を当接させる。
【００８０】
この場合、支持用中子３２の長手方向は、摩擦撹拌接合用工具２５０の変位方向と平行である。従って、円筒体Ｗ２を摩擦撹拌接合用工具２５０の変位方向に沿ってセットすることができる。このため、円筒体Ｗ２を支持用中子３２にセットした後に摩擦撹拌接合用工具２５０の変位方向に整合させるための位置合わせ等を行う必要がないので、摩擦撹拌接合作業を迅速に行うことができる。
【００８１】
そして、円筒体Ｗ２を支持用中子３２に沿って変位させ、該円筒体Ｗ２の一端面の下方をストッパ部材４０に当接させるとともに、該一端面の上方を第１整列盤１８６及び第２整列盤１８８に当接させる。
【００８２】
円筒体Ｗ２を変位させる際、鉛直押圧アーム３０８は、コイルスプリング３１４が伸張することに伴って屈曲部を支点として回動動作する。従って、鉛直押圧アーム３０８が円筒体Ｗ２の内周壁面を押止することはない。換言すれば、鉛直押圧アーム３０８を設けることによって円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置２０にセットできなくなることはない。
【００８３】
円筒体Ｗ２の変位が終了すると、コイルスプリング３１４が収縮することに伴って、鉛直押圧アーム３０８が屈曲部を支点として回動動作する。これにより、鉛直押圧アーム３０８が元の位置に戻る。
【００８４】
次に、変位用シリンダ４８を付勢して、ピストンロッド５０を前進動作させる。これに追従して位置決め用ブラケット４６が押圧されることに伴い、係合用ブラケット４４、ひいては第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８がレール４２に案内されて変位する。
【００８５】
このようにして係合用ブラケット４４が図６に破線で示す位置から実線で示す位置まで変位した場合、位置決め用ブラケット４６が停止盤５６に当接する。これにより第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８のそれ以上の変位が抑止され、支持体３０の下方における所定の箇所に位置決めされる。
【００８６】
なお、この変位の際、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８の各支持用ロッド５８、６０は下死点に位置しているので、該支持用ロッド５８、６０が支持体３０に当接することはない。このように、第２支持手段を第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８とすることにより、支持用ロッド５８、６０が支持体３０に当接することを回避することができる。
【００８７】
次に、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８を付勢し、各支持用ロッド５８、６０を支持体３０に指向して前進動作させる。すなわち、各支持用ロッド５８、６０は、図６における上方に指向して変位し、下方から支持体３０を支持する。これにより、支持体３０、ひいては円筒体Ｗ２が、柱状部材２４、第１支持ナチュラルロックシリンダ２６及び第２支持ナチュラルロックシリンダ２８によって両端部から支持される。
【００８８】
次に、第１押止手段１９０ａ、第２押止手段１９０ｂ（図４参照）の各上下動シリンダ１９４を付勢して、ピストンロッド１９６を上昇動作させる。これに伴い、アーム部材２０２がリンク１９８、２００との結合箇所を支点として円筒体Ｗ２に指向して傾動動作し、最終的に、押止部材２０４が円筒体Ｗ２の外周壁面に当接する（図４、図６及び図１０参照）。
【００８９】
その後、ピストンロッド１９６の圧が低減され、その結果、押止部材２０４が円筒体Ｗ２の外周壁部面に小さな押圧力で載置された状態となる。最終的に、押止部材２０４の押止力に比してコイルスプリング３１４の弾発付勢力が大きくなる。
【００９０】
以上により、円筒体Ｗ２は、上方の内周壁面が支持用中子３２上に載置されるとともに、下方の内周壁面が鉛直押圧アーム３０８の長尺部３０４の頭部によって押圧されるようになる。上記したように、該円筒体Ｗ２の外周壁面上に載置された押止部材２０４の押止力に比してコイルスプリング３１４の弾発付勢力が大きいため、円筒体Ｗ２は鉛直下方に指向して若干伸張される。これにより、円筒体Ｗ２の断面が水平方向に長尺な楕円形状となることを回避することができる。また、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士、又は、第２凸部１０ｂと第４凸部同士が重畳している場合、前記の伸張に伴ってその重畳状態が若干解消される。
【００９１】
次に、水平押圧シリンダ７０（図５参照）を付勢して、ピストンロッド７２を前進動作させる。この前進動作に伴って、該ピストンロッド７２の頭部に連結されたカム７４（図７参照）が前進動作する。
【００９２】
カム７４が前進動作すると、該カム７４の上端面の係合溝８０ａ〜８０ｃが変位することに伴い、該係合溝８０ａ〜８０ｃに係合した突起部８２ａ〜８２ｃが押圧される。これにより該突起部８２ａ〜８２ｃが係合溝８０ａ〜８０ｃ内に案内されながら摺動することに追従して、図７に破線で示すように、小ロッド７８ａ〜７８ｃが、カム７４の前進動作方向と直交する方向に前進動作する。最終的に、小ロッド７８ａ、７８ｃと、小ロッド７８ｂの各先端部に連結された押圧部材８６ａ、８６ｂが円筒体Ｗ２の内周壁面を水平方向に指向して押圧する。この際、押圧バー４００ａ、４００ｂの各長尺部４０６が円筒体Ｗ２の内周壁面によって押圧され、押圧部材８６ａ、８６ｂ側に指向して回動動作する。この際、各コイルスプリング４１２が伸張する。
【００９３】
この押圧によって、円筒体Ｗ２が僅かに拡径する。換言すれば、当接した端面同士が僅かに離間する。円筒体Ｗ２の第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士、又は、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄ同士が重畳している場合、この離間によって重畳状態が解消される。また、円筒体Ｗ２が水平方向に伸張するので、円筒体Ｗ２の断面が鉛直方向に長尺な楕円形状となることを回避することもできる。
【００９４】
重畳状態を解消した後、ピストンロッド７２を後退動作させることによって押圧部材８６ａ、８６ｂを後退動作させれば、円筒体Ｗ２が縮径し、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄ同士が重畳することなく当接して、第１突出部１２、第２突出部１４が形成される。これに伴い、円筒体Ｗ２の直径が大きくなる。換言すれば、円筒体Ｗ２が拡径される。
【００９５】
このように、本実施の形態においては、円筒体Ｗ２の内周壁面を鉛直方向及び水平方向に指向して押圧するようにしている。これにより、円筒体Ｗ２の断面が水平方向又は鉛直方向に長尺な楕円形状となることが回避されるので、結局、真円度の高いホイールリムを得ることができる。
【００９６】
第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が離間しているか否かは、エア噴出口１７４から噴出される圧縮エアにて確認することができる。端面同士が当接して間隙が存在しない場合、圧縮エアは、第１突出部１２に遮断されて上昇しない。このため、第１突出部１２の近傍で前記第２圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力は、エア噴出口１７４の近傍で前記第１圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力に比して大きくなる。
【００９７】
これに対し、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が離間して間隙が存在する場合、圧縮エアは、該間隙を通過して上昇する。この場合、前記第２圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力は、前記第１圧力センサによってモニタリングされる圧縮エアの圧力と略同等となる。
【００９８】
このようにして第１圧力センサ及び第２圧力センサでモニタリングされる圧縮エアの圧力を比較することにより、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの端面同士が離間しているか又は当接しているかを確実に検知することができる。端面同士が離間して間隙が存在する場合、ピストンロッド７２をさらに後退動作させればよい。
【００９９】
ここで、押圧部材８６ａ、８６ｂが後退動作しても、円筒体Ｗ２が上記したように拡径されているので、押圧バー４００ａ、４００ｂの各長尺部４０６が円筒体Ｗ２の内周壁面に当接した状態が保持される。すなわち、円筒体Ｗ２の内周壁は、各コイルスプリング４１２の弾発付勢により、押圧バー４００ａ、４００ｂの各長尺部４０６によって水平方向に指向して押圧される。このように、円筒体Ｗ２が内周壁側から水平方向に押圧されることにより、該円筒体Ｗ２がその円周方向、すなわち、図６及び図１０に示す矢印Ｚ方向に指向して周回動作することが阻止される。
【０１００】
なお、この作業が終了した時点では、図１１に示すように、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの先端部同士、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの先端部同士が接合方向に沿って位置ずれを起こしていてもよい。また、円筒体Ｗ２における第１突出部１２側の端面が第１整列盤１８６、第２整列盤１８８から離間していてもよい。
【０１０１】
次に、整列シリンダ８８を付勢して、ピストンロッド９０を介してフローティングロッド９２を図５における右方に指向して後退動作させる。これに伴って後退動作する第１大ロッド９８（図８参照）、第２大ロッド１００に追従して、連結部材１０６及び載置用連結部材１１８、ひいては第１把持部材１３８及び整列用押圧部材１４２が図５における右方に変位する。
【０１０２】
上記したように、第１把持部材１３８の先端部よりも整列用押圧部材１４２の先端部の方が円筒体Ｗ２に近接する。このため、円筒体Ｗ２の端面には、整列用押圧部材１４２の先端部がまず当接する。
【０１０３】
円筒体Ｗ２の端面は、整列用押圧部材１４２に押圧されることにより、第１整列盤１８６、第２整列盤１８８に指向して変位する。そして、例えば、第１凸部１０ａが第３凸部１０ｃに先行して変位する場合、第１凸部１０ａが設けられている側の端面が第１整列盤１８６に当接することによって変位が停止する。この状態で、整列用押圧部材１４２の変位がさらに続行されると、最終的に、第３凸部１０ｃが設けられている側の端面が第２整列盤１８８に当接する。これにより第３凸部１０ｃが設けられている側の端面の変位が停止して、円筒体Ｗ２の両端面が整列する。換言すれば、円筒体Ｗ２の両端面が面一となる。勿論、この整列に伴って整列用押圧部材１４２の変位も停止する。
【０１０４】
ピストンロッド９０及びフローティングロッド９２（ともに図８参照）の後退動作は、さらに続行される。この際、整列用押圧部材１４２が円筒体Ｗ２の端面に押止されているので、載置用連結部材１１８及び整列用押圧部材１４２が変位することはない。
【０１０５】
一方、第１大ロッド９８、第２大ロッド１００は、ボルト１３４ａ、１３４ｂ及び円筒体状カバー部材１３６ａ、１３６ｂを介して、ケーシング１３０に収容されたコイルスプリング１２８ａ、１２８ｂを押圧・収縮させる。この収縮分が第１大ロッド９８及び第２大ロッド１００のさらなるストロークとなり、結局、連結部材１０６、ひいては第１把持部材１３８のさらなる変位量となる。
【０１０６】
このようにして第１把持部材１３８が変位した結果、凹部１４０に第２突出部１４が嵌合する。上記したような重畳解除作業及び端面位置合わせ作業が施されているので、凹部１４０に嵌合した第２突出部１４において、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄとが重畳していることはなく、また、これら第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの先端部同士が位置ずれしていることもない。
【０１０７】
次に、把持シリンダ１７８を付勢して、ピストンロッド１８０を介して押圧盤１８２及び第２把持部材１６８を図５及び図９における左方に変位させる。最終的に、図９に示すように、第２把持部材１６８の湾曲凹部１７０にピン１６６が進入するとともに、凹部１８４に第１突出部１２が嵌合する。勿論、第１突出部１２においても、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士が重畳していることはなく、また、これら第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃの先端部同士が位置ずれしていることもない。
【０１０８】
以上のように第１突出部１２及び第２突出部１４が第２把持部材１６８及び第１把持部材１３８の各凹部１４０、１８４にそれぞれ嵌合することに伴って、円筒体Ｗ２が第１把持部材１３８及び第２把持部材１６８に把持される。
【０１０９】
次に、ピストンロッド１９６に圧を再度加え、押止部材２０４で円筒体Ｗ２の外周壁面を押圧する。これにより、円筒体Ｗ２は、押止部材２０４にて外周壁面側から押圧され、且つ支持用中子３２にて内周壁面側から押圧されるに至る。換言すれば、円筒体Ｗ２は、支持用中子３２及び押止部材２０４に挟持され、このために該円筒体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることが確実に阻止される。
【０１１０】
この状態で、摩擦撹拌接合用工具２５０にて、円筒体Ｗ２における直線状の当接端面が摩擦撹拌接合される。
【０１１１】
なお、摩擦撹拌接合に先立ち、回転体２５２に指向して冷却用の圧縮エアが噴出される。具体的には、ロータリアクチュエータ２６０の作用下に継手２６２が図４における仮想線に示す位置から回動動作し、その結果、冷却用エア噴出管２６６の湾曲した先端部が回転体２５２に対向する。この状態で、図示しない圧縮エア源から圧縮エアが供給され、該圧縮エアは、エア導入チューブ２６４、継手２６２及び冷却用エア噴出管２６６を介して回転体２５２に指向して噴出される。
【０１１２】
次に、摩擦撹拌接合用工具２５０を押止部材２０４同士の間隙２１０に挿入して回転体２５２を回転付勢した後、プローブ２５４を第１突出部１２の任意の位置に摺接させる。この摺接に伴って摩擦熱が発生し、第１突出部１２におけるプローブ２５４の当接箇所が軟化することにより該プローブ２５４の先端部が第１突出部１２に埋没する。
【０１１３】
次に、回転体２５２の回転付勢を続行した状態で、摩擦撹拌接合用工具２５０を第２突出部１４に指向して移動させる。この際、軟化した円筒体Ｗ２における当接箇所の肉は、プローブ２５４にて撹拌されることに伴って塑性流動し、該プローブ２５４が移動した後に冷却固化することに伴って固相接合する。この現象が逐次的に繰り返されることにより、円筒体Ｗ２の当接箇所が一体的に固相接合されるに至る。
【０１１４】
なお、基台２２の底部が傾斜しているため、円筒体Ｗ２も、水平方向に対して傾斜している。このため、摩擦撹拌接合用工具２５０が移動する際、該円筒体Ｗ２とプローブ２５４との接触面積は、該円筒体Ｗ２が水平に支持されている場合に比して小さくなる。このため、プローブ２５４に対する負荷を小さくすることができる。
【０１１５】
また、摩擦撹拌接合用工具２５０が移動する際、該摩擦撹拌接合用工具２５０は、図示しない摩擦撹拌接合装置の作用下に、円筒体Ｗ２の傾斜に合わせて徐々に下降動作する。すなわち、プローブ２５４が円筒体Ｗ２から離脱することはない。
【０１１６】
この場合、上記したように、円筒体Ｗ２に第１突出部１２及び第２突出部１４を設け、これら第１突出部１２及び第２突出部１４を第１把持部材１３８及び第２把持部材１６８により把持し、さらに、該円筒体Ｗ２を支持用中子３２及び押止部材２０４で挟持するようにしている。このため、円筒体Ｗ２が開いて板材形状に戻ることを確実に阻止することができ、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【０１１７】
また、第１突出部１２においては、第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ同士の重畳も接合方向に沿う位置ずれもない。勿論、第２突出部１４においても、第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄ同士の重畳も接合方向に沿う位置ずれもない。さらに、円筒体Ｗ２の真円度が高いので、端面同士は、鉛直方向においても全体にわたって位置ずれを起こすことなく当接している。このため、上記の摩擦撹拌接合作業を行うことにより、所定の直径及び長さを有するホイールリムを確実に、しかも、効率よく製作することができる。すなわち、寸法精度が極めて良好なホイールリムを得ることができる。
【０１１８】
しかも、摩擦撹拌接合によれば、隆起部を形成することなく当接箇所を接合することが可能であり、従って、仕上げ作業が不要となる。このため、外観が良好なホイールリムを効率よく製作することができる。
【０１１９】
その上、端面同士の鉛直方向に沿う位置ずれがほとんどない。従って、接合部に空洞が生じることを回避することもできる。
【０１２０】
さらにまた、押圧バー４００ａ、４００ｂの各長尺部４０６で円筒体Ｗ２を内周壁側から押圧することによって円筒体Ｗ２が周回動作することを阻止しているので、摩擦撹拌接合用工具２５０のプローブ２５４が当接箇所に確実に埋没される。このため、当接した端面同士が良好に撹拌され、結局、未接合部が生じることを回避することができる。
【０１２１】
以上のようにして摩擦撹拌接合作業が遂行される間、円筒体Ｗ２にプローブ２５４が摺接することに伴って、該円筒体Ｗ２に摩擦熱及び加工熱が発生する。これらの熱は、支持用中子３２に伝達される。
【０１２２】
ここで、支持用中子３２を構成する第２中子部材１５４の内部には、上記したように冷却水が流通されている。このため、第１中子部材１５２を介して第２中子部材１５４に伝達された熱は、冷却水によって速やかに除去される。これにより、支持用中子３２が所定の温度、例えば、５０℃を上回ることのないように制御される。このため、円筒体Ｗ２の温度が上昇することも抑制されるので、摩擦撹拌接合の最中に該円筒体Ｗ２にバリが発生することを回避することもできる。
【０１２３】
また、摩擦撹拌接合を行うプローブ２５４も、冷却用エア噴出管２６６から噴出された圧縮エアによって冷却されている。これにより、回転体２５２が特に円筒体Ｗ２の外周壁面に指向して熱膨張を起こすことを回避することができる。このため、プローブ２５４の埋没量が略一定となるので、寸法精度が良好な製品を、バリを発生させることなく連続して得ることができる。
【０１２４】
円筒体Ｗ２の摩擦撹拌接合が終了した後、上下動シリンダ１９４を付勢してピストンロッド１９６を下降動作させることで押止部材２０４を円筒体Ｗ２から離間させる。さらに、把持シリンダ１７８のピストンロッド１８０を図５における右方に後退動作させる一方で、整列シリンダ８８のピストンロッド９０を図５における左方に前進動作させる。これにより、第１突出部１２が第２把持部材１６８から離間するとともに、第２突出部１４が第１把持部材１３８から離間する。結局、第１突出部１２及び第２突出部１４を有する円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置２０から解放される。
【０１２５】
円筒体Ｗ２を支持用中子３２から離脱させた後、最後に、第１突出部１２及び第２突出部１４を切断除去すれば、寸法精度が極めて良好なホイールリムが得られるに至る。
【０１２６】
このように、水平押圧シリンダ７０で第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ、及び第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの重畳を解消し、且つ整列シリンダ８８で第１凸部１０ａと第３凸部１０ｃ、及び第２凸部１０ｂと第４凸部１０ｄの位置合わせを行うことにより、寸法精度が極めて良好なホイールリムを簡便に、しかも、効率よく製作することができる。
【０１２７】
この切断除去作業を遂行する一方で、次なる円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置２０にセットされる。この円筒体Ｗ２の内周壁面は、支持用中子３２を構成する第１中子部材１５２の湾曲上面に当接する。
【０１２８】
上記したように、第２中子部材１５４の内部には冷却水が流通されており、従って、支持用中子３２の温度が上昇することが著しく抑制されている。このため、次に摩擦撹拌接合される円筒体Ｗ２が摩擦撹拌接合用装置２０にセットされた際、支持用中子３２から円筒体Ｗ２に熱が伝達されて該円筒体Ｗ２の温度が上昇することを回避することができる。これにより、次なる円筒体Ｗ２の金属組織が変化することを回避することができるので、連続的に製作されるホイールリムにおける強度等の機械的諸特性にバラツキが生じることを回避することができる。
【０１２９】
このように、円筒体Ｗ２の内周壁面に当接する支持用中子３２の内部に冷却水を流通することにより、品質に差異がないホイールリムを連続して製作することが著しく容易となる。
【０１３０】
なお、本実施の形態においては、円筒体としてホイールリムを例示して説明したが、特にこれに限定されるものではない。
【０１３１】
また、冷却媒体は冷却水に限定されるものではなく、オイル等を使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】各隅角部に凸部を有するホイールリム用のワークの概略全体斜視図である。
【図２】図１のワークを湾曲させるとともに凸部同士を当接させることによって形成された突出部を有する円筒体の概略全体斜視図である。
【図３】図２の円筒体の突出部を形成する端部同士が重畳した状態を示す要部拡大説明図である。
【図４】本実施の形態に係る摩擦撹拌接合用装置の要部概略斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図６】図４の摩擦撹拌接合用装置の正面図である。
【図７】円筒体の内周壁を押圧するための水平押圧シリンダ、カム及び小ロッドを示す平面図である。
【図８】円筒体の突出部を把持するとともに該円筒体の端面を位置合わせするための整列シリンダ及び大ロッドを示す平面図である。
【図９】図４の摩擦撹拌接合用装置の平面図である。
【図１０】図５のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図１１】図２の円筒体の突出部を形成する端面同士が接合方向に沿って位置ずれを起こした状態を示す要部拡大説明図である。
【図１２】円筒体の端面同士が鉛直方向に沿って位置ずれを起こした状態を示す要部拡大説明図である。
【符号の説明】
【０１３３】
１０ａ〜１０ｄ…凸部              １２、１４…突出部
２０…摩擦撹拌接合用装置          ２２…基台
２４…柱状部材
２６、２８…支持ナチュラルロックシリンダ
３０…支持体                      ３２…支持用中子
４０…ストッパ部材                ４２…レール
４８…変位用シリンダ              ５０…ピストンロッド
５８、６０…支持用ロッド          ６２、６４…挿入用穴部
６６…カム挿入部                  ７０…水平押圧シリンダ
７２…ピストンロッド              ７４…カム
７８ａ〜７８ｃ…小ロッド          ８０ａ〜８０ｃ…係合溝
８２ａ〜８２ｃ…突起部            ８６ａ、８６ｂ…押圧部材
８８…整列シリンダ                ９０…ピストンロッド
９２…フローティングロッド        ９８、１００…大ロッド
１０６…連結部材                  １１８…載置用連結部材
１２８ａ、１２８ｂ、３１４、４１２…コイルスプリング
１３８、１６８…把持部材          １４０、１８４…凹部
１４２…整列用押圧部材            １４６…冷却水入口通路
１４８…冷却水出口通路            １５０、１７２…エア通路
１５２、１５４…中子部材          １５６…挿入溝
１５８、１６０、１６２、１６４…通路
１７４…エア噴出口                １７８…把持シリンダ
１８０…ピストンロッド            １８２…押圧盤
１８６、１８８…整列盤            １９０ａ、１９０ｂ…押止手段
１９４…上下動シリンダ            １９６…ピストンロッド
２０４…押止部材                  ２１０…間隙
２５０…摩擦撹拌接合用工具        ２５２…回転体
２５４…プローブ                  ３０８…鉛直押圧アーム
４００ａ、４００ｂ…押圧バー      ４０６…長尺部
Ｗ１…ワーク                      Ｗ２…円筒体
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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