(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合部に対してカッターを相対的に移動させると共に、前記接合部を検知するセンサによって前記移動の方向において後方のカッターを導き、前記接合部を切削することにより、構造体を製作する方法において、
前記カッターと前記センサとの間において、前記移動方向の前方側から後方に向けて空気を流出させるようになっており、
前記センサと前記カッターとの間の仕切りに沿って、前記移動方向に対して斜め側方後方に前記空気を流出させること、を特徴とする構造体の製作方法。
【請求項２】
請求項１の構造体の製作方法において、
前記仕切りと前記接合部との間から前記空気を流出させること、を特徴とする構造体の製作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造体の製作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
端部に凸部を有する２つの被接合部材を突き合わせ、凸部側から回転工具を挿入して摩擦攪拌接合を行っている。これは２つの部材の間に隙間がある場合等の減肉を補填するためである。接合後、凸部が不要な場合は凸部を切削して除去し、部材の外面を平滑にする。これは特開平０９−３０９１６４号公報（ＥＰ０７９７０４３Ａ２）に示されている。
また、回転工具の半径方向にカッターを設けたものがある。回転工具は大径部とその先端側に設けた小径部とからなる。小径部は接合部内に入り、大径部と小径部との境は被接合部材に接する。カッターは前記境よりも小径部側に突出している。このカッターは摩擦攪拌接合によって生じたバリを切削するものと考えられる。これは特開平１０−７１４７７号公報（ＵＳＰ５７９４８３５、ＥＰ０８１００５５Ａ１）に示されている。
また、回転工具とカッターを分け、カッターにエンドミルを使用するものがある。これは特開平１０−１７５０８９号公報に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
端部に凸部を有する被接合部材を摩擦攪拌接合すると、接合部にバリが発生する。また、凸部が残る。この凸部側を構造物の外面にする場合には、この凸部を切削して除く必要がある。
そこで、回転工具にカッターを付け、接合しながら余分な凸部とバリを切削することが考えられる。
切削によって、切り粉（チップ）が発生する。このチップによって良好な摩擦攪拌接合が困難になる。
【０００４】
この理由について説明する。回転工具の進行方向の前方には光学的に凸部を検知する光学センサを設置している。このセンサは２つ凸部の幅を検出してその中心に回転工具を位置させるものである。また、凸部の高さ位置を検出して、回転工具の挿入量を適正にするものである。
この光学センサの検知範囲にチップが入り、正確な検出ができなくなる。
【０００５】
また、回転工具の前後には、凸部またはその近傍の被接合部材をベッドの押さえるローラを設置している。主として回転工具の後方にはチップが載っているので、後方のローラがチップを押さえる。このため、チップによって被接合部材が傷つくものである。
本発明の目的は、良好な構造体を得る製作方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的は、接合部に対してカッターを相対的に移動させると共に、前記接合部を検知するセンサによって前記移動の方向において後方のカッターを導き、前記接合部を切削することにより、構造体を製作する方法において、前記カッターと前記センサとの間において、前記移動方向の前方側から後方に向けてまたは前記移動方向に対して横方向から空気を流出させるようになっており、前記センサと前記カッターとの間の仕切りに沿って、前記移動方向に対して斜め側方後方に前記空気を流出させること、によって、達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の摩擦攪拌接合装置の側面図である。
全体を符号１ａで示す摩擦攪拌接合装置は、接合される２つの部材２０，３０が載置されるテーブル５を有し、接合ヘッド２００はその前後に配設される第１の押えローラユニット１１０と、第２の押えローラユニット１２０とともにテーブル５に対して矢印Ａ方向に相対移動する。
【０００８】
第１の押えローラユニット１１０は、接合ヘッド２００に対して進行方向の前方に配設され、回転ローラ１１２が部材２０，３０の未接合の凸部２２，３２の上面を押える。
第１の押えローラユニット１１０は、エアノズル１１４を有し、接合部のゴミ等の異物を除去する。また、ローラ１１２の転動面から異物を除去する。エアノズル１１４のエアジエットの噴出方向は、移動方向Ａの前方である。または、移動方向に対して側方である。
【０００９】
第２の押えローラユニット１２０は、接合ヘッド２００の進行方向の後方に配設され、回転ローラ１２２が接合ビード５０の上面を押える。第２の押えローラユニット１２０もエアノズル１２４を有し、接合時に発生したチップ等を除去する。これによってローラ１１２の転動面から異物を除去する。エアノズル１１４のエアジエットの噴出方向は、移動方向Ａの前方である。または、移動方向に対して側方である。
【００１０】
図２は、本発明の摩擦攪拌接合装置のヘッドを示す側面図、図３は平面図である。
全体を符号１ａで示す本発明の摩擦攪拌接合装置の接合ヘッド２００は、テーブル５に対して矢印Ａ方向に相対移動すると共に、進行方向に直交する方向Ｂおよび高さ方向Ｃに移動制御される。
【００１１】
ベッド５上には、接合対象である第１の部材２０と第２の部材３０が接合端面４０を接して又は近接して取り付けられている。第１の部材２０は接合用の凸部２２を有し、第２の部材３０も接合用の凸部３２を有する。
ヘッド２００は、回転工具１０とセンサ２１０を備える。回転工具１０は、矢印Ｒ方向に回転しつつ矢印Ａ方向に移動し、部材の接合部に摩擦攪拌接合を施し、接合ビート５０を形成する。
回転工具１０は、バリ取りカッター１２を有し、摩擦攪拌接合時に発生するバリ等を切断する。
【００１２】
ヘッド２００に装備されるセンサ２１０は、箱形のハウジングを有し、カバー２３０により囲われる。カバー２３０は、センサ２１０の一方の側面と回転工具１０に対向する前面を覆う。
ヘッド２００のハウジングの回転工具１０とは反対側の位置には、エアノズル２４０が取り付けられる。
【００１３】
センサ２１０は、光ビーム２１２を部材２０，３０の上面に投射して、部材２０，３０の凸部２２，３２の縁部２４，３４の位置を光学的に検知する。
このセンサ２１０の情報に基づいて、ヘッド２００は矢印Ｂ方向に移動制御され、回転工具１０の中心は、両縁部２４，３４の中心に沿って案内される。または、センサ２１０は接合端面４０の周囲を検出して、前記移動制御を行う。
また、センサ２１０は凸部２２，３２の頂の高さ位置を検知する。これによって加工ヘッド２００は、矢印Ｃ方向に移動制御され、回転工具１０の挿入量を所定にする。
【００１４】
回転工具１０は、バリ取りカッター１２を有し、摩擦攪拌接合を施す際に発生するバリを切断してチップ６０にかえる。また、凸部２２、３２の頂側を切削し、チップ６０にかえる。工具１０の回転の遠心力によって、チップ６０は周囲に飛散する。
【００１５】
カバー２３０の前面板２３２は、ヘッド２００の進行方向Ａと平行した側面板２３１に対して鈍角の折曲角αで折り曲げられて、センサ２１０のハウジングの前面を覆う。前面板２３２は移動方向Ａに対して傾斜している。
エアノズル２４０からエアジエットＪが前面板２３２近傍の側面板２３１に向けて噴出される。エアノズル２４０の噴出口の高さ位置は凸部３２の近くである。
【００１６】
カバー２３０の側面板２３１に突き当たったエアジェットＪは、前面板２３２に沿って、矢印Ｆ方向に偏流されてチップ６０をカバー２３０の開放された側方へ吹き飛ばす。これにより、カバー２３０内に入ったチップ６０を排出できる。移動方向の側方には側面板がなく開放しているので、カバー内に入ったチップ６０を容易に排出できる。また、前面板２３２は傾斜しているので、チップ６０の排出は容易である。
【００１７】
また、前面板２３２の下端と凸部２２、３２等との間Ｇから回転工具１０側に流出する。これにより、チップ６０がカバー２３０内に侵入するのを防止する。また、エアノズル２４０からのエアジエットは凸部２２、３２上のゴミ等の異物を排除する。
エアジェットＪを噴射するエアノズル２４０は、センサ２１０の横方向に設けてもよい。
【００１８】
図４は、回転工具１０の回転中心軸Ｃ1と接合部材の凸部２２，３２との関係を示す。
回転工具１０の先端部には小径部１４が設けられている。回転工具１０の大径部の外周部にはバリ取りカッター１２が形成される。カッター１２の刃は円周上に１つないし２つである。
【００１９】
図４は、回転工具１０の回転中心軸Ｃ1が接合部材の凸部２２，３２に対して９０度の角度で配設されている状態を示す。
実際の接合に際しては、図５に示すように部材の表面に対する垂線Ｃ1に対して、回転工具１０の回転中心軸Ｃ2を角度βだけ傾けて接合する。
この角度βは、接合条件により異なるが、３度程度に選択される。
【００２０】
図６は、回転工具の大径部の先端と、バリ取りカッター１２の位置関係を示す。  （Ａ）はカッター１２の下端が大径部の先端に対して高さ寸法Ｈ1だけ、大径部先端から段差を設けて配設された状態を示す。（Ｂ）は、カッター１２の下端が大径部先端より高さ寸法Ｈ2だけ突出している状態を示す。
カッターの下端を大径部の先端に対して同一の高さに設定することを含めて、バリ取りカッターの配設位置を設定することができる。
【００２１】
図７は、接合ビード部の状態を示す。
（Ａ）に示すように、回転工具１０の大径部の外径寸法Ｄ1は、接合部材２０，３０の凸部２２，３２の幅寸法Ｌ1よりも小さい。そして、バリ取りカッター１２の回転半径Ｄ2は、２２，３２の幅寸法Ｌ1の半分よりも大きく設定される。（Ｂ）に示すように、摩擦攪拌接合装置により接合ビード５０が形成されると、バリ５２が発生する。このままの状態では、接合ビード５０の表面５０ａは、部材２０，３０の表面から高さ寸法Ｔ1の位置となる。
（Ｃ）は、バリを含めてカッター１２により、表面を削り、高さ寸法Ｔ2の位置に平坦面５０ｂが形成されたことを示す。この切削によってチップ６０が発生する。
さらに、（Ｄ）に示すように、この表面を手動工具等で除去して、部材２０，３０と同一の平面５０ｃを得ることができる。前記ステップ（Ｄ）において、バリをとる際にカッター１２によって高さＴ２に切削しているので、手動工具等による切削量を少なくできる。
【００２２】
エアジエットは異物やチップ６０を除く力があればよい。エアジエットは凸部２２、３２と光ビーム２１２との間を通過するようにすることができる。また、移動方向Ａに対して横方向から空気を流出させることができる。
【００２３】
図８は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置１ｂの接合ヘッド３００は、回転工具１０を有するが、この回転工具１０はバリ取りカッターを備えない。
回転工具１０の進行方向後方にエンドミル等の切削工具３１０を備えて接合ビードに発生したバリを除去する。
他の構成は図１の装置と同様である。
【００２４】
図９は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置１ｃの接合ヘッド４００は、溶接トーチ４１０を有し、溶接ビードＷ1を形成する。溶接トーチ４１０の後部に配設した切削工具４２０により、溶接ビードＷ1の表面を平坦面に切削する。
他の構成は図１の装置と同様である。
【００２５】
図１０は、本発明の他の実施例を示す。
本実施例の摩擦攪拌接合装置１ｄのヘッド５００は、切削工具５１０を有し、部材２０，３０の凸部２２，３２や接合ビードの上面に必要な加工を施す。
他の構成は図１の装置と同様である。
【００２６】
本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項に記載の文言あるいは課題を解決するための手段の項に記載の文言に限定されず、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように、エアーを流出させてチップ等の異物を排除するので、容易に異物の影響を防止できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摩擦攪拌接合装置の側面図。
【図２】図１の要部の側面図。
【図３】図２の平面図。
【図４】回転工具と接合部材の関係を示す説明図。
【図５】回転工具と接合部材の関係を示す説明図。
【図６】回転工具の構成を示す説明図。
【図７】接合部の説明図。
【図８】本発明の他の実施例を示す側面図。
【図９】本発明の他の実施例を示す側面図。
【図１０】本発明の他の実施例を示す側面図。
【符号の説明】
１ａ  摩擦攪拌接合装置
５  テーブル
１０  回転工具
１２  バリ取りカッター
２０，３０  接合対象部材
４０  接合端部
５０  接合ビート
６０  チップ
２００  ヘッド
２１０  センサ
２３０  カバー
２４０  エアノズル
【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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