(57)【要約】【課題】作業工程を削減して作業時間および作業手間を省くことのできる溶接装置を提供すること。【解決手段】先端に突起部２ｃを備えた回転部材２と、この回転部材２を回転させる回転機構と、金属部材Ｐ１，Ｐ２どうしを当接させた当接部ＰＴに突起部を貫入させるとともに、当接部ＰＴに沿って移動させるよう回転部材２と金属部材Ｐ１，Ｐ２とを相対移動させる移動機構と、を備え、突起部を当接部ＰＴに貫入させることで生じる摩擦により金属部材Ｐ１，Ｐ２を軟化させて一体化させる摩擦攪拌溶接を実行可能な溶接装置であって、回転部材２と共に金属部材Ｐ１，Ｐ２に対して相対移動が可能であり、かつ、突起部２ｃを当接部ＰＴに貫入させる接合工程において金属部材Ｐ１，Ｐ２から膨出される一部の軟化金属である膨出軟化金属に対し、その膨出を制限した凸条を成形する凸条成形溝３３を有したバリ成形部材３を備えていることを特徴とする溶接装置とした。【選択図】図１
2009190040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に突起部を備えた回転部材と、
この回転部材を回転させる回転機構と、
金属部材どうしを当接させた当接部に前記突起部を貫入させるとともに、前記当接部に沿って移動させるよう前記回転部材と前記金属部材とを相対移動させる移動機構と、
を備え、前記突起部を回転させながら前記当接部に貫入させることで生じる摩擦により前記金属部材どうしを一体化させる摩擦攪拌溶接を実行可能な溶接装置であって、
前記回転部材と共に前記金属部材に対して前記相対移動が可能であり、かつ、前記突起部を前記当接部に貫入させる接合工程において前記金属部材から膨出される一部の軟化金属である膨出軟化金属に対し、その膨出を制限した凸条を成形する凸条成形部を有したバリ成形部材を備えていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記凸条成形部が、前記金属部材に当接可能に前記バリ成形部材に形成された底面において前記膨出軟化金属が膨出される位置に、前記相対移動方向に沿って溝状に形成された凸条成形溝を備えていることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【請求項３】
前記凸条成形溝が、前記相対移動の上流側から下流側に向けて徐々に狭まる断面形状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶接装置。
【請求項４】
前記凸条成形溝において前記膨出軟化金属が前記金属部材から離れる方向に移動するのを一定位置で制限する位置に外周面が配置され、前記相対移動方向に略直交する方向を向いた回転軸を中心に回動可能に支持された成形ローラを備えていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の溶接装置。
【請求項５】
前記金属部材に当接可能に前記バリ成形部材に形成された底面が前記金属部材に当接されるよう前記バリ成形部材を前記金属部材に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記バリ成形部材が、前記回転部材と相対回転可能にこの回転部材の外周に装着され、かつ、前記バリ成形部材が前記回転部材の回転に伴って回転するのを規制して前記金属部材に対する姿勢を一定に保つストッパ部を備えていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記金属部材が有底筒状を成すとともに、前記当接部が筒状の外周に沿う円弧状を成しており、
前記バリ成形部材が、前記有底筒状の前記金属部材の外周に沿う円弧面を備えているとともに、前記金属部材の端面に当接して前記バリ成形部材の姿勢を一定に保持可能に、前記円弧面から一体に突出して形成された前記ストッパ部を備えていることを特徴とする請求項６に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌溶接により金属板の溶接を行う溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の金属部材の接合部に、回転部材の突起を回転させながら貫入させ、これにより摩擦熱を発生させて、金属板を軟化させるとともに、塑性流動させて金属部材どうしを一体化させる摩擦攪拌溶接と呼ばれる接合方法が知られている。
しかし、この摩擦攪拌溶接では、軟化した金属が回転部材により攪拌される際に、回転部材の回転および移動に伴って軟化した金属の一部が押し出され、それがバリとなって接合部に沿って残存する。
【０００３】
そこで、金属部材の接合後に、このバリを除去する処理を実行することが、例えば、特許文献１などにより知られている。
【特許文献１】特開２００５−１０９２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来技術では、溶接工程とバリ除去工程との２工程が必要で、溶接作業に時間ならびに手間を要していた。
【０００５】
本発明は、上述のような従来の問題に着目して成されたもので、作業工程を削減して作業時間および作業手間を省くことのできる溶接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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、先端に突起部を備えた回転部材と、この回転部材を回転させる回転機構と、金属部材どうしを当接させた当接部に前記突起部を貫入させるとともに、前記当接部に沿って移動させるよう前記回転部材と前記金属部材とを相対移動させる移動機構と、を備え、前記突起部を回転させながら前記当接部に貫入させることで生じる摩擦により前記金属部材どうしを一体化させる摩擦攪拌溶接を実行可能な溶接装置であって、前記回転部材と共に前記金属部材に対して前記相対移動が可能であり、かつ、前記突起部を前記当接部に貫入させる接合工程において前記金属部材から膨出される一部の軟化金属である膨出軟化金属に対し、その膨出を制限した凸条を成形する凸条成形部を有したバリ成形部材を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の溶接装置において、前記凸条成形部が、前記金属部材に当接可能に前記バリ成形部材に形成された底面において前記膨出軟化金属が膨出される位置に、前記相対移動方向に沿って溝状に形成された凸条成形溝を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の溶接装置において、前記凸条成形溝が、前記相対移動の上流側から下流側に向けて徐々に狭まる断面形状に形成されていることを特徴とする溶接装置とした。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の溶接装置において、前記凸条成形溝において前記膨出軟化金属が前記金属部材から離れる方向に移動するのを一定位置で制限する位置に外周面が配置され、前記相対移動方向に略直交する方向を向いた回転軸を中心に回動可能に支持された成形ローラを備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の溶接装置において、前記金属部材に当接可能に前記バリ成形部材に形成された底面が前記金属部材に当接されるよう前記バリ成形部材を前記金属部材に向けて付勢する付勢部材が設けられていることを特徴とする溶接装置とした。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の溶接装置において、前記バリ成形部材が、前記回転部材と相対回転可能にこの回転部材の外周に装着され、かつ、前記バリ成形部材が前記回転部材の回転に伴って回転するのを規制して前記金属部材に対する姿勢を一定に保つストッパ部を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の溶接装置において、前記金属部材が有底筒状を成すとともに、前記当接部が筒状の外周に沿う円弧状を成しており、前記バリ成形部材が、前記有底筒状の前記金属部材の外周に沿う円弧面を備えているとともに、前記金属部材の端面に当接して前記バリ成形部材の姿勢を一定に保持可能に、前記円弧面から一体に突出して形成された前記ストッパ部を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の溶接装置では、回転部材を回転させながら、回転部材の突起を金属部材の接合部に貫入させ、これにより摩擦熱を発生させて、金属部材を軟化させるとともに、塑性流動させて金属部材どうしを一体化させて接合する。
このとき、突起部を接合部に貫入させて移動させるのに伴って、軟化した金属の一部が押し出され、本明細書では、これを膨出軟化金属と称する。
この膨出軟化金属は、回転部材と共に金属部材に対して相対移動するバリ成形部材の凸条成形部により膨出を制限した凸条が成形される。このように膨出を制限した成形を行うことにより、この膨出軟化金属は、従来のような鋭利な形状を有したバリとならない。
このように、本発明では、バリ成形部材が回転部材と共に金属部材と相対移動して、膨出軟化金属が、鋭利な形状を有することのない凸条として成形され、バリとして残ることがない。したがって、別途、バリ取り作業を行う必要が無く、バリ取り工程分の作業時間および作業手間を省くことができる。また、膨出軟化金属が軟化性を有している間に、即座に成形することができ、別工程でバリの成形を行うのと比較して、容易に高い表面品質で成形することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明では、膨出軟化金属がバリ成形部材の底面に形成された凸条成形溝に押し出され、この凸条成形溝により凸条が成形される。
このように、膨出軟化金属による凸条を、バリ成形部材の底面に形成した凸条成形溝により成形するようにしたため、安価な手段で成形が可能であり、コスト的に有利である。
【００１５】
請求項３に記載の発明では、バリ成形部材と金属部材とが相対移動するのに伴い、膨出軟化金属は、凸条成形溝において、断面積が大きくなっている側から断面積が小さくなっている側に移動し、形状が徐々に整えられ、最終的に、最も断面性が小さくなっている形状の凸条が成形される。
このように、凸条成形溝の断面積の変化により徐々に形状が整えられるため、凸条の形状品質が安定する。
【００１６】
請求項４に記載の発明では、凸条の頂面が成形ローラにより成形され、凸条の側面が凸条成形溝により成形される。
このように、成形ローラにより凸条の頂面を成形するため、凸条の頂面を押さえ付けて頂面を均一な形状に形成しやすく、凸条の成形性に優れる。
【００１７】
請求項５に記載の発明では、付勢部材の付勢力でバリ成形部材が金属部材に当接する方向に付勢されているため、成形時に膨出軟化金属を成形部で押さえ付ける力を安定化させることができ、凸条の成形性に優れる。
【００１８】
請求項６に記載の発明では、バリ成形部材が回転部材の外周に装着されているとともに、ストッパ部によりバリ成形部材の回転が規制されるため、バリ成形部材は、回転部材と一体的に金属部材に対して相対移動し、かつ、バリ成形部材は金属部材に対して一定の姿勢に保たれる。
したがって、バリ成形部材を金属部材に対して相対移動させるのに、バリ成形部材の専用の移動機構が不要であり、構造を簡略化して、装置の小型化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
加えて、バリ成形部材が、回転部材に装着されているため、回転部材の突起部により押し出された膨出軟化金属を、その押出直後の軟化状態で即座に成形でき、バリ成形部材を回転部材とは独立して設けた場合と比較して、より容易であるとともに、成形品質に優れた成形が可能となる。
【００１９】
請求項７に記載の発明では、バリ成形部材が円弧面を備えており、筒状の金属部材に沿って移動させることができる。
したがって、有底筒状の金属部材の溶接を行う新規な溶接装置を提供することができる。
加えて、回転部材の外周に装着されたバリ成形部材に回転部材の回転力が伝達された場合に、金属部材の外周面と円弧面との当接、ならびに金属部材の底面とストッパ部との当接により、バリ成形部材が金属部材に対して回転するのが規制される。
このように、バリ成形部材の回転が、バリ成形部材の形状に基づいて規制され、安価で単純な構成で、回り止めを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この実施の形態の溶接装置は、先端に突起部（２ｃ）を備えた回転部材（２）と、この回転部材（２）を回転させる回転機構と、金属部材（Ｐ１，Ｐ２）どうしを当接させた当接部（ＰＴ）に前記突起部（２ｃ）を貫入させるとともに、前記当接部（ＰＴ）に沿って移動させるよう前記回転部材（２）と前記金属部材（Ｐ１，Ｐ２）とを相対移動させる移動機構と、を備え、前記突起部（２ｃ）を回転させながら前記当接部（ＰＴ）に貫入させることで生じる摩擦により前記金属部材（Ｐ１，Ｐ２）どうしを一体化させる摩擦攪拌溶接を実行可能な溶接装置であって、前記回転部材（２）と共に前記金属部材（Ｐ１，Ｐ２）に対して前記相対移動が可能であり、かつ、前記突起部（２ｃ）を前記当接部（ＰＴ）に貫入させる接合工程において前記金属部材（Ｐ１，Ｐ２）から膨出される一部の軟化金属である膨出軟化金属（ＢＲ）に対し、その膨出を制限した凸条（ＴＬ）をする成形する凸条成形部（３３）を有したバリ成形部材（３）を備えていることを特徴とする溶接装置である。
【実施例１】
【００２１】
以下に、図１〜図６に基づいて、この発明の最良の実施の形態の実施例１の溶接装置Ａについて説明する。
まず、構成を説明する。
この実施例１の溶接装置Ａは、図１に示す例えばアルミなどの金属で形成された２枚の板状の金属部材Ｐ１，Ｐ２を接合させるのに用いるもので、装置本体１と回転部材２とバリ成形部材３とを備えている。
【００２２】
装置本体１は、詳細な図示は省略するが、回転部材２を支持する駆動部１ａと、金属部材Ｐ１，Ｐ２を支持する支持部１ｂと、を備えている。
駆動部１ａは、内部に、回転部材２を、回転中心軸２ａ（図3参照）を中心に回転させる回転駆動機構と、回転部材２を、回転中心軸２ａに沿う方向である軸方向（図において上下方向）に移動させる進退駆動機構と、を備えている。
【００２３】
支持部１ｂには、金属部材Ｐ１，Ｐ２を、図示のように、その端面どうしを突き合わせて当接した状態で保持する図示を省略した保持機構を備えている。
【００２４】
さらに、装置本体１は、図示のように金属部材Ｐ１，Ｐ２の端面どうしを突き合わせて両者が一直線上に当接した当接部ＰＴに沿って、回転部材２を水平方向へ移動させるスライド機構（図示省略）を備えている。このスライド機構は、回転部材２と金属部材Ｐ１，Ｐ２とを相対的に水平方向にスライドさせればよいため、駆動部１ａと支持部１ｂとのいずれか一方、あるいは両方に設けられていればよく、本実施例１では、支持部１ｂに金属部材Ｐ１，Ｐ２を水平方向へ移動させるスライド機構が設けられているものとする。
【００２５】
回転部材２は、円柱状に形成されており、その下端面２ｂに、回転中心軸２ａ上に配置されて下方に向けて略円錐状に突出された突起部２ｃを備えている。
回転部材２の下部には、図３に示すように、内径方向に縮径させて外周面を凹ませた支持用凹部２ｄが形成されている。
【００２６】
なお、本実施例１では、回転部材２は、先端部材２１と本体２２とを備えている。
先端部材２１は、回転部材２の先端を形成する部材であり、前述した突起部２ｃを備えた円柱状の大径部２１ａと、この大径部２１ａよりも小径の円柱状であり、支持用凹部２ｄを形成する小径部２１ｂと、を備えている。さらに、大径部２１ａの先端、すなわち、下端には、図４に示すように、大径部２１ａの一般部よりもさらに僅かに大径の先端大径部２１ｃが形成されている。
本体２２は、大径部２１ａと略同径の円柱状を成しており、その下端面に、図示は省略するが小径部２１ｂの先端を挿入して固定する固定穴が形成されている。
【００２７】
バリ成形部材３は、支持用凹部２ｄの位置で、回転部材２の外周に装着されている。
このバリ成形部材３は、図１に示すように、金属部材Ｐ１，Ｐ２の表面ＰＨに沿うことが可能な略矩形で平面状の底面３１ａを備えた本体３１と、この本体３１の一端から下方へ矩形状に突出したストッパ部３２と、を備えている。
【００２８】
また、本体３１には、図２および図３に示すように、回転部材２の先端部を収容する円形の収容穴３１ｂが形成され、かつ、この収容穴３１ｂの上端部には、回転部材２の支持用凹部２ｄの部分が挿通される円形の開口３１ｃと、この開口３１ｃと収容穴３１ｂとの径差に基づいて形成され、大径部２１ａと軸方向で係合する係合フランジ３１ｄと、が形成されている。
したがって、バリ成形部材３は、回転部材２の外周に、支持用凹部２ｄの範囲内で軸方向へ相対スライド可能であるとともに、周方向に相対回転可能な状態で装着されている。
また、ストッパ部３２は、その側面３２ａを金属部材Ｐ１の端面Ｐ１１に当接させた際に、回転部材２の突起部２ｃが当接部ＰＴの上方に配置される寸法に形成されている。
【００２９】
さらに、バリ成形部材３の本体３１の底面３１ａには、収容穴３１ｂにおいて矢印ＳＬ方向の相対移動方向に直交する方向の両端部に、収容穴３１ｂの下端の外周縁部に連続して、一対の凸条成形溝３３，３３が形成されている。
これらの凸条成形溝３３，３３は、金属部材Ｐ１，Ｐ２の接合時に、当接部ＰＴから押し出される膨出軟化金属ＢＲを、その膨出を制限して鋭利ではない外表面を有した略半円断面形状の凸条ＴＬを成形するものである。
そして、これらの凸条成形溝３３，３３は、成形時にバリ成形部材３が金属部材Ｐ１，Ｐ２に対して相対移動する方向（矢印ＳＬ方向）に延在され、かつ、相対移動方向側の端部に開口された溝入口３３ａから、その反対側の端部に開口された溝出口３３ｂに向けて、徐々に断面積が小さくなる形状に形成されている。この溝出口３３ｂの形状が、後述する膨出軟化金属ＢＲを成形した凸条ＴＬの断面形状となる。そして、これらの凸条成形溝３３の一部に、収容穴３１ｂの下端部が開口されており、図４に示すように、回転部材２の先端大径部２１ｃが、凸条成形溝３３に臨んで配置されている。
【００３０】
また、バリ成形部材３と回転部材２との間には、バリ成形部材３を下方にスライド付勢させる付勢部材４が介在されている。
この付勢部材４は、支持用凹部２ｄの外周に装着され、バリ成形部材３の係合フランジ３１ｄと回転部材２の本体２２の下端部との間に介在されており、上側支持部材４１と下側支持部材４２との間に複数のスプリング４３を介在させて形成されている。
【００３１】
両支持部材４１，４２は、円環状に形成され、複数のスプリング４３の周方向位置を一定に保っており、図示は省略するが、各スプリング４３の内側に挿通された支持軸で連結されているものとする。
さらに、付勢部材４の下側支持部材４２とバリ成形部材３との間に、両者の相対回転を許容する上側軸受５１が介在されている。また、バリ成形部材３と回転部材２の大径部２１ａとの間に、両者の相対回転を許容する下側軸受５２が介在されている。
【００３２】
次に、実施例１の作用を説明する。
図１に示す金属部材Ｐ１，Ｐ２を接合する際には、両金属部材Ｐ１，Ｐ２の端面どうしを図示のように当接させる。
【００３３】
次に、バリ成形部材３のストッパ部３２の側面３２ａを、金属部材Ｐ１の端面Ｐ１１に当接させ、かつ、回転部材２を回転させる。
さらに、この回転部材２を下降させて、その下端の突起部２ｃを、図５に示すように、金属部材Ｐ１，Ｐ２の当接部ＰＴに貫入させ、この貫入状態で、スライド機構を駆動させて、回転部材２を、当接部ＰＴに沿って矢印ＳＬで示す水平方向へ相対移動させる。
【００３４】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと当接部ＰＴの金属部材Ｐ１，Ｐ２とに摩擦熱が発生し、金属部材Ｐ１，Ｐ２が軟化されるとともに塑性流動し、金属部材Ｐ１，Ｐ２どうしが一体化して接合される。
【００３５】
また、回転部材２を矢印ＳＬ方向に移動させるのに伴い、バリ成形部材３も、回転部材２と共に当接部ＰＴに沿って移動するが、このバリ成形部材３のストッパ部３２の側面３２ａが、金属部材Ｐ１の端面Ｐ１１に当接していることで、バリ成形部材３は、摺動摩擦により回転部材２に連れ回ることなく、一定の方向を向いたまま当接部ＰＴに沿って水平移動する。
【００３６】
上述の接合作業により、突起部２ｃを当接部ＰＴに貫入させて移動させるのに伴って、回転部材２の移動軌跡の両側に、図５に示すように、通常バリとなる軟化金属の一部である膨出軟化金属ＢＲが、大径部２１ａの外側に押し出される。
【００３７】
ところが、本実施例１では、大径部２１ａを収容する収容穴３１ｂが、先端大径部２１ｃの位置で、凸条成形溝３３，３３に連通されていることから、膨出軟化金属ＢＲが、凸条成形溝３３に流入し、かつ、凸条成形溝３３，３３に沿って溝出口３３ｂ，３３ｂに向かって相対移動する。
そして、この凸条成形溝３３，３３は、溝出口３３ｂに向かうにつれて断面積が小さくなっており、かつ、バリ成形部材３は、付勢部材４により金属部材Ｐ１，Ｐ２に圧接されているため、膨出軟化金属ＢＲは、凸条成形溝３３，３３の形状の一対の凸条ＴＬ，ＴＬが、すなわち、本実施例１では、図６に示すようなアーチ断面形状の凸条ＴＬが成形される。
【００３８】
以上説明してきたように、実施例１の溶接装置Ａにあっては、上述の接合作業を行った後には、バリ成形部材３により、通常はバリとなる膨出軟化金属ＢＲが、鋭利でないアーチ断面形状の凸条ＴＬとして成形される。この凸条ＴＬは、鋭利なバリのようにその後の作業の邪魔にならないことから、その除去作業が不要となり、バリ取り工程分の作業時間および作業手間を省くことができる。
また、凸条ＴＬは、膨出軟化金属ＢＲが軟化性を有している間に成形されるため、別工程で成形するのと比較して、簡単で高表面品質に成形することが可能である。
【００３９】
さらに、本実施例１では、凸条ＴＬを、バリ成形部材３の底面３１ａを凹状に加工した凸条成形溝３３により形成するようにしたため、構成が単純であり、低コスト化を図ることができる。
しかも、本実施例１では、凸条成形溝３３を、溝入口３３ａから溝出口３３ｂに向けて徐々に断面積を狭める形状に形成したため、膨出軟化金属ＢＲの膨出量が場所により異なっていても、安定して均一な断面形状に形成され、凸条ＴＬの形状品質を安定させることができる。
【００４０】
加えて、バリ成形部材３を下方に付勢する付勢部材４を設けたため、凸条ＴＬを成形する際にバリ成形部材３が膨出軟化金属ＢＲを押圧する力を一定化でき、凸条ＴＬの頂面が均一な凸条ＴＬを成形することができ、凸条ＴＬの成形性能に優れる。
【００４１】
さらに、本実施例１では、バリ成形部材３を回転部材２の外周に装着したため、バリ成形部材３を回転部材２と共に移動させるのにあたり、回転部材２と金属部材Ｐ１，Ｐ２とを相対移動させるスライド機構の駆動力を用いることができる。よって、バリ成形部材３を回転部材２と独立して移動させる移動機構および、回転部材２と独立して回転させる回転機構を設けたものと比較して、構成を簡略化して、装置の小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる。
【００４２】
しかも、バリ成形部材３には、本体３１から下方に突出したストッパ部３２を設け、このストッパ部３２の側面３２ａを金属部材Ｐ１の端面Ｐ１１に当接させることにより、バリ成形部材３が、回転部材２に連れ回ることなく一定の向きを保持できるようにした。したがって、上述のように、バリ成形部材３を回転部材２の外周に装着して、安価にバリ成形部材の移動を可能としながらも、本体３１に一体にストッパ部３２を形成した安価な手段によりバリ成形部材３の姿勢保持を行うことができる。
【００４３】
また、付勢部材４とバリ成形部材３との間、およびバリ成形部材３と回転部材２との間に、それぞれ、上側軸受５１および下側軸受５２を設けたため、回転部材２の回転力がバリ成形部材３に伝達されるのを防止して、バリ成形部材３の姿勢安定性を高めることができる。
【００４４】
（他の実施例）
以下に、他の実施例について説明するが、これら他の実施例は、実施例１および他の実施例の変形例であるため、その相違点についてのみ説明し、共通する構成については共通する符号を付けることで説明を省略し、また、作用効果についても、共通するものは説明を省略する。
【実施例２】
【００４５】
図７および図８に基づいて、実施例２の溶接装置Ｂについて説明する。
この実施例２の溶接装置Ｂは、金属部材として、円筒状の第１金属部材Ｐ２１と第２金属部材Ｐ２２とを接合するのに用いた例である。
【００４６】
これら金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の接合は、例えば、空調装置のリキッドタンクの製造過程で用いられる。すなわち、両端が塞がれた円筒状のリキッドタンクを製造するのにあたり、例えば、厚さ５〜６ｍｍ程度の金属製円筒状の第１金属部材Ｐ２１の両端に、同様の板厚の有底筒状の第２金属部材Ｐ２２，Ｐ２２を接合させて形成することができる。そこで、本実施例３では、この円筒状の第１金属部材Ｐ２１の一端に、第２金属部材Ｐ２２を接合するのに用いた場合を例示して説明する。
【００４７】
実施例２の溶接装置Ｂは、この円周状の当接部ＰＴ２を接合させるものであり、図７に示すように、実施例１で示した回転部材２の下端部外周に、バリ成形部材２０３が装着されている。
また、実施例２では、回転部材２を両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の当接部ＰＴ２に沿って相対移動させるのにあたり、回転部材２およびバリ成形部材２０３に対して、両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２を、図において矢印ＳＬ２で示す方向に相対回転させる回転機構を備えているものとする。
【００４８】
バリ成形部材２０３は、詳細な図示は省略するが、実施例１と同様に回転部材２の大径部２１ａを収容する収容穴を備えた本体２３１と、この本体２３１の側部から下方へ突出したストッパ部２３２と、を備えている。
【００４９】
そして、本体２３１の底面２３１ａは、両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の外周面に沿う円弧面形状に形成されている。
【００５０】
この底面２３１ａにおいて、実施例１と同様に収容穴の相対回動方向に直交する方向の両端部に、実施例１と同様の凸条成形溝２３３，２３３が形成されている。また、この凸条成形溝２３３は、実施例１と同様に、溝入口２３３ａから溝出口２３３ｂに向けて徐々に断面積が小さくなる形状に形成されており、図８に示す溝入口２３３ａにおける金属部材Ｐ２１，Ｐ２２との間隔Ｌ１は、溝出口２３３ｂにおける金属部材Ｐ２１，Ｐ２２との間隔Ｌ２よりも大きな寸法と成っている。
【００５１】
次に、実施例２の作用を説明する。
両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２を接合させる際には、バリ成形部材２０３のストッパ部２３２を、金属部材Ｐ２２の端面Ｐ２２２に当接させた上で、回転部材２を回転させる。
次に、突起部２ｃを当接部ＰＴ２に貫入させるとともに、バリ成形部材２０３の底面２３１ａを金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の表面ＰＨに当接させ、その状態で、回転部材２およびバリ成形部材３０３を当接部ＰＴ２に沿って移動させる。
【００５２】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の当接部ＰＴ２とに摩擦熱が発生し、両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２が軟化されるとともに塑性流動し、金属部材Ｐ２１，Ｐ２２どうしが一体化して接合される。
なお、このように、円筒状の金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の接合を行うのにあたり、摩擦攪拌溶接により接合した場合、レーザ溶接や電子ビーム溶接を行うのと比較して、設備が簡便で済むため、製造コストを低く抑えることができる。
【００５３】
上述の摩擦攪拌溶接を行う際に、本実施例２では、バリ成形部材２０３を、ストッパ部２３２の側面２３２ａを第２金属部材Ｐ２２の端面Ｐ２２２に当接させることにより、バリ成形部材２０３が両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２に対して回転されるのが規制されて、高速回転する回転部材２に連れ回るのが規制される。
【００５４】
また、上述の接合作業により、突起部２ｃを当接部ＰＴ２に貫入させて移動させるのに伴って、軟化した金属の一部である膨出軟化金属ＢＲが、実施例１と同様に、回転部材２の移動軌跡の両側に押し出され、バリ成形部材２０３の凸条成形溝２３３，２３３に入り込み、実施例２にあっても、溶接作業を行った後には、バリ成形部材２０３の凸条成形溝２３３，２３３により、金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の表面ＰＨに断面アーチ状の２本の凸条ＴＬ，ＴＬが形成される。
【００５５】
したがって、別途、バリ取り作業を行う必要が無く、バリ取り工程分の時間および手間を省くことができる。
また、凸条ＴＬ２は、膨出軟化金属ＢＲが軟化性を有している間に成形されるため、別工程で成形するのと比較して、簡単で高表面品質に成形することが可能である。
【００５６】
また、詳細は省略するが、実施例１と同様に、以下に列挙する効果を得ることができる。
凸条成形溝２３３を、溝入口２３３ａから溝出口２３３ｂに向けて徐々に断面積を狭める形状に形成したことにより、凸条ＴＬ２の形状品質を安定させることができる効果。
【００５７】
バリ成形部材２０３を下方に付勢する付勢部材４を設けたことにより、凸条ＴＬ２の成形性能に優れる効果。
【００５８】
バリ成形部材２０３を回転部材２の外周に装着したことにより、バリ成形部材２０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構および、回転部材２と独立して回転させる回転機構を設けたものと比較して、構成を簡略化して、装置の小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる効果。
バリ成形部材２０３に、本体２３１から下方に突出したストッパ部２３２を設け、安価にバリ成形部材の移動を可能としながらも、安価な手段によりバリ成形部材２０３の姿勢保持を行うことができる効果。
上側軸受５１および下側軸受５２を設けたことにより、バリ成形部材２０３の姿勢安定性を高めることができる効果。
【実施例３】
【００５９】
図９および図１０に基づいて、実施例３の溶接装置Ｃについて説明する。
この実施例３の溶接装置Ｃは、膨出軟化金属ＢＲの成形を、凸条成形溝３３３と成形ローラ３４０とを用いて凸条ＴＬ３を形成するようにした例である。
【００６０】
すなわち、実施例２に示したのと同様の本体２３１とストッパ部２３２とを有したバリ成形部材３０３は、実施例２と同様の一対の凸条成形溝３３３を備えているが、この凸条成形溝３３３は、凸条ＴＬ３の幅を成形する機能を有している。
【００６１】
また、凸条成形溝３３３の上面には、一対の成形ローラ３４０，３４０が、回転軸３４１を中心に回転可能にバリ成形部材３０３に支持されている。
なお、成形ローラ３４０の外周面には、膨出軟化金属ＢＲと金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の回転方向で係合する横溝が形成されており、この外周面が、接合時に本体２３１の底面２３１ａを金属部材Ｐ２１，Ｐ２２に当接させた際に、この金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の表面ＰＨから僅かに離れた高さであって、膨出軟化金属ＢＲと当接可能な高さに配置されている。
【００６２】
この実施例３では、実施例２と同様に、バリ成形部材３０３のストッパ部２３２を、金属部材Ｐ２２の端面Ｐ２２２に当接させた上で、回転部材２を回転させ、次に、突起部２ｃを当接部ＰＴ２に貫入させるとともに、バリ成形部材３０３の底面２３１ａを金属部材Ｐ２１，Ｐ２２の表面ＰＨに当接させ、その状態で、回転部材２およびバリ成形部材３０３を当接部ＰＴ２に沿って移動させて、両金属部材Ｐ２１，Ｐ２２を接合させる。
【００６３】
このとき、膨出軟化金属ＢＲが、回転部材２の両側の凸条成形溝３３３に押し出され、凸条成形溝３３３に沿って相対移動して、成形ローラ３４０の位置に達すると、その上端部分が成形ローラ３４０の外周面により上から押さえ付けられて成形され、この外周面の高さを有するとともに、凸条成形溝３３３の両側面で側面を形成された凸条ＴＬ３が形成される。なお、凸条ＴＬ３の頂面には、成形ローラ３４０の外周面に形成された横溝によりギザギザ状の横溝が成形される。
【００６４】
この実施例３にあっても、膨出軟化金属ＢＲが、鋭利なバリとならずに、成形ローラ３４０と凸条成形溝３３３とで膨出を制限された凸条ＴＬ３が形成されるため、バリ取り作業が不要である。
【００６５】
また、実施例１と同様に、以下に列挙する効果を得ることができる。
凸条ＴＬ３が、膨出軟化金属ＢＲが軟化性を有している間に成形されるため、別工程で成形するのと比較して、簡単で高表面品質に成形することが可能な効果。
凸条成形溝２３３を、溝入口２３３ａから溝出口２３３ｂに向けて徐々に断面積を狭める形状に形成したことにより、凸条ＴＬ２の形状品質を安定させることができる効果。
【００６６】
バリ成形部材２０３を下方に付勢する付勢部材４を設けたことにより、凸条ＴＬ２の成形性能に優れる効果。
【００６７】
バリ成形部材２０３を回転部材２の外周に装着したことにより、バリ成形部材２０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構および、回転部材２と独立して回転させる回転機構を設けたものと比較して、構成を簡略化して、装置の小型化を図ることができるとともに、製造コストの低減を図ることができる効果。
バリ成形部材２０３に、本体２３１から下方に突出したストッパ部２３２を設け、安価にバリ成形部材の移動を可能としながらも、安価な手段によりバリ成形部材２０３の姿勢保持を行うことができる効果。
上側軸受５１および下側軸受５２を設けたことにより、バリ成形部材２０３の姿勢安定性を高めることができる効果。
【００６８】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１〜３を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１〜３に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００６９】
実施例１〜３では、バリ成形部材の凸条成形溝の形状として、アーチ状の断面形状のものを示したが、その形状は、実施例１〜３で示した形状に限定されるものではない。例えば、図１１に示すバリ成形部材４０３の凸条成形溝４３３のように、角を落とした略長方形断面形状に形成してもよい。この凸条成形溝４３３により成形される凸条ＴＬ１２は、図１２に示すような形状となる。あるいは、図１３に示すバリ成形部材５０３の凸条成形溝５３３のように、略半円断面形状に形成してもよい。この凸条成形溝５３３により成形された凸条ＴＬ１４は、図１４に示すような形状となる。
【００７０】
また、実施例１〜３では、バリ成形部材３，２０３，３０３を、回転部材２の外周に装着したものを示したが、バリ成形部材の設置位置は、回転部材の外周に装着したものに限定されるものではない。例えば、バリ成形部材を、回転部材の外周に装着せずに、回転部材と並列に、その相対移動方向の後方に設けた構造としてもよい。
【００７１】
また、実施例１〜３では、付勢部材４において、付勢力をコイル状の複数のスプリング４３により発生させた例を示しているが、このようにバリ成形部材に付勢力を与える手段としては、コイル状の複数のスプリングを用いるほかにも、ゴムなどの弾性部材や流体バネを用いてもよいし、また、このように複数のスプリング４３を用いることなく、支持用凹部２ｄの外周に、１つのスプリングや弾性部材を巻き付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の最良の実施の形態の実施例１の溶接装置Ａの全体を示す斜視図である。
【図２】実施例１の溶接装置Ａのバリ成形部材３を示す斜視図である。
【図３】実施例１の溶接装置Ａの回転部材２の先端部周辺構造を示す断面図である。
【図４】実施例１の溶接装置Ａの回転部材２の先端部周辺構造を示す拡大断面図である。
【図５】実施例１の溶接装置Ａの作用を説明するための断面図である。
【図６】実施例１の溶接装置Ａにより接合した金属部材Ｐ１，Ｐ２を示す斜視図である。
【図７】実施例２の溶接装置Ｂの主要部を示す斜視図である。
【図８】実施例２の溶接装置Ｂの主要部を示す断面図である。
【図９】実施例３の溶接装置Ｃの主要部を示す斜視図である。
【図１０】実施例３の溶接装置Ｃの主要部を示す断面図である。
【図１１】溶接装置の他の実施例の要部を示す断面図である。
【図１２】他の実施例により接合した金属部材Ｐ１，Ｐ２を示す斜視図である。
【図１３】溶接装置の他の実施例の要部を示す断面図である。
【図１４】他の実施例により接合した金属部材Ｐ１，Ｐ２を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７３】
２     回転部材
２ｃ   突起部
３     バリ成形部材
４     付勢部材
３１ａ 底面
３２   ストッパ部
３２ａ 側面
３３   凸条成形溝（凸条成形部）
２０３ バリ成形部材
２３１ａ底面
２３２ ストッパ部
２３３ 凸条成形溝
３０３ バリ成形部材
３３３ 凸条成形溝
３４０ 成形ローラ
４０３ バリ成形部材
４３３ 凸条成形溝
５０３ バリ成形部材
５３３ 凸条成形溝
Ａ     溶接装置
Ｂ     溶接装置
Ｃ     溶接装置
ＢＲ   膨出軟化金属
Ｐ１   金属部材
Ｐ２   金属部材
Ｐ１１ 端面
Ｐ２１ 金属部材
Ｐ２２ 金属部材
Ｐ２２２端面
ＰＨ   表面
ＰＴ   当接部
ＰＴ２ 当接部
ＴＬ   凸条
ＴＬ２ 凸条
ＴＬ３ 凸条
ＴＬ１２凸条
ＴＬ１４凸条
【図１】
2009190040.tif 000003
【図２】
2009190040.tif 000004
【図３】
2009190040.tif 000005
【図４】
2009190040.tif 000006
【図５】
2009190040.tif 000007
【図６】
2009190040.tif 000008
【図７】
2009190040.tif 000009
【図８】
2009190040.tif 000010
【図９】
2009190040.tif 000011
【図１０】
2009190040.tif 000012
【図１１】
2009190040.tif 000013
【図１２】
2009190040.tif 000014
【図１３】
2009190040.tif 000015
【図１４】
2009190040.tif 000016