溶接装置
【課題】作業工程を削減して作業時間および作業の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２ｃ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２ｃ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に対して相対移動可能であるとともに、突起部２ｃを当接部ＰＴに貫入させる接合工程において生じるバリを切除可能に形成されたバリ除去部材３を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【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２ｃ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２ｃ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に対して相対移動可能であるとともに、突起部２ｃを当接部ＰＴに貫入させる接合工程において生じるバリを切除可能に形成されたバリ除去部材３を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【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、それが鋭利なバリとなって接合部に沿って残存する。
【０００３】
このようなバリは、その後の作業に悪影響を与えるため、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。
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】
【０００５】
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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【０００６】
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、前記バリ除去部材が、前記回転部材と一体的に回転可能に前記回転部材の外周に装着され、かつ、前記回転部材との一体回転時に、前記バリを切削可能な切削刃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３に記載の発明は、請求項１に記載の溶接装置において、前記バリ除去部材が、前記回転部材と相対回転可能に前記回転部材の外周に装着されているとともに、前記バリ除去部材が前記回転部材に連れ回り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が設けられ、かつ、前記バリ除去部材が、前記当接部に沿って相対移動するのに伴って前記バリを切削可能な切削刃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４に記載の発明は、請求項３に記載の溶接装置において、前記接合対象の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、前記バリ除去部材が、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、前記金属部材の底面に当接して前記回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されていることを特徴とする溶接装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
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、接合部に沿ってバリが生じるが、このバリは、回転部材と共に移動機構による金属部材との相対移動方向に移動するバリ除去部材により金属部材から取り除かれる。
このように、本発明では、回転部材と共にバリ除去部材が金属部材と相対移動して、生じたばかりのバリが取り除かれるため、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、バリが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、高い切除性能を得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、回転部材と共にバリ除去部材が回転し、このバリ除去部材に設けられた切削刃がバリを切除する。
このようにバリ除去部材の回転が、回転部材と一体的に成されるため、バリ除去部材の専用の回転動力が不要であり、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、バリ除去部材が、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て形成されたバリが、その生成直後に切除され、バリ除去部材を回転部材とは独立して設けた場合と比較して、より容易に切除することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、バリ除去部材が回転部材と共に金属部材と相対移動する際に、ストッパ部により回転部材との回転が規制されて、金属部材に対して一定の姿勢を保って当接部に沿って移動する。そして、このバリ除去部材に設けられた切削刃が、バリを切除する。また、バリ除去部材は、回転部材に装着されて回転部材と共に金属部材に対して相対移動するため、回転部材を移動させる移動装置の動力によりバリ除去部材を移動させることができ、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、バリ除去部材が、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て形成されたバリが、その生成直後に切除され、バリ除去部材を回転部材とは独立して設けた場合と比較して、より容易に切除することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、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、バリ除去部材が、筒状の金属部材の外周に当接する円弧面を備えているとともに、金属部材の底面に当接されてバリ除去部材が回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されている構成としたため、回転部材の外周に装着されたバリ除去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、バリ除去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、バリ除去部材の回転が、バリ除去部材と一体に形成されたストッパ部により規制され、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】
【００１３】
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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材（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】
【００１４】
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。
【００１５】
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とバリ除去部材３とを備えている。
【００１６】
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２参照）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に移動させる進退駆動機構と、を備えている。
【００１７】
支持部１ｂには、金属部材Ｐ１，Ｐ２を、図示のように、その端部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。
【００１８】
さらに、装置本体１は、図示のように金属部材Ｐ１，Ｐ２の端部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。
【００１９】
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２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。
なお、本実施例１では、回転部材２は、図３に示すように、突起部２ｃを備えるとともに支持用凹部２ｄを形成する小径部２１ａを備えた先端部材２１と、この先端部材２１の小径部２１ａが挿し込まれて固定される挿入穴２２ａを備えた本体２２と、の２部材から形成されている。
さらに、先端部材２１には、小径部２１ａよりも大径となった先端大径部２１ｂの外周の３箇所に、係合溝２１ｃが軸方向に沿って形成されている。
【００２０】
バリ除去部材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。
このバリ除去部材３は、略円環状の支持体３１を備えている。この支持体３１は、有底筒状の部材の底部に穴３１ａが空けられ、その穴３１ａの周囲にフランジ３１ｂが形成されている。
【００２１】
さらに、支持体３１の外周に、３枚の切削刃３２，３２，３２が外径方向に突出され、一方、支持体３１の内周に、３枚の切削刃３２，３２，３２と径方向に重なる位置に、係合突起３３，３３，３３が内径方向に突出されている（図４参照）。
【００２２】
そして、支持体３１は、係合突起３３を回転部材２の先端部材２１の係合溝２１ｃに差込み、かつ、フランジ３１ｂを支持用凹部２ｄの外周に配置して、回転部材２の外周に装着されている。
したがって、バリ除去部材３は、回転部材２に対して、軸方向へ相対スライド可能である一方、周方向には相対移動不可能な状態で装着されている。
【００２３】
さらに、バリ除去部材３と回転部材２との間には、バリ除去部材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、バリ除去部材３のフランジ３１ｂ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。
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。
【００２４】
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の端部どうしを図示のように当接させた当接部ＰＴに対し、回転機構により回転される回転部材２を、進退駆動機構により軸方向に移動させて、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、さらに、スライド機構を駆動させて、この当接部ＰＴに沿って水平方向へ相対移動させる。
【００２５】
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。
このとき、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、軟化した金属の一部が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側に、図示のようなバリＢＲが生じる。しかし、このバリＢＲは、生じた直後には、回転部材２と一体的に回転しながら回転部材２と共に移動するバリ除去部材３の切削刃３２により切除される。
【００２６】
図６は上述の接合作業を行った後の金属部材Ｐ１，Ｐ２の状態を示すものであり、図において点線で示す当接部ＰＴは、上述の作用により一体化されている。
また、回転部材２の下端面２ｂが相対移動した箇所に沿って、下端面２ｂを押し当てた高さに応じて、金属部材Ｐ１，Ｐ２の表面ＰＨから寸法Ｌ１だけ下がった位置に、下端面２ｂの直径に応じた幅Ｗ１の接合面ＰＳが形成されている。さらに、その接合面ＰＳの両側には、切削刃３２の高さに応じて、表面ＰＨから寸法Ｌ２だけ下がった位置に、切削刃３２の回転円弧の直径に応じた幅Ｗ２の切削面ＳＳが形成される。
なお、この切削刃３２による切削高さは、付勢部材４のスプリング４３による付勢力に基づいて、接合作業する金属部材Ｐ１，Ｐ２の硬度のバランスなどにより適宜設定することができる。
このように、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、バリ除去部材３により生じたばかりのバリＢＲが取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００２７】
さらに、本実施例１では、バリ除去部材３を回転部材２の外周に装着して、回転部材２と一体的に回転する構成としたため、バリ除去部材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、バリ除去部材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。
【００２８】
（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】
【００２９】
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、バリ除去部材２０３が回転部材２とは一体的に回転することなく、回転部材２と共に、水平方向に移動するようにした例である。
【００３０】
すなわち、実施例２では、回転部材２の下端に図７に示すように、正面から見て略Ｌ字状の外形を有したバリ除去部材２０３が装着されている。
このバリ除去部材２０３は、図８に示すように、回転部材２を貫通させて収容する収容穴２０３ａが形成されているとともに、接合時の回転部材２の水平移動方向ＳＬとは反対側の側面２０３ｂの下端部に切削刃２０３ｃが一体に形成され、かつ、この切削刃２０３ｃの上に、切削したバリＢＲを吐出する吐出口２０３ｄが開口されている。
【００３１】
また、バリ除去部材２０３は、金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接されて、バリ除去部材２０３が回転部材２と一体に回転するのを防止するストッパ部２０３ｅが下方に突出して一体に形成されている。
【００３２】
さらに、バリ除去部材２０３の収容穴２０３ａの開口２０３ｆの外周には、支持用凹部２ｄに装着した際に、先端大径部２１ｂと軸方向に係合する係合フランジ２０３ｇが形成されている。
【００３３】
また、本実施例２では、バリ除去部材２０３を回転部材２と一体的に回転させないことから、係合フランジ２０３ｇと回転部材２の先端大径部２１ｂとの間には、両者の相対回転を円滑に行う軸受部材２０１が介在されているとともに、付勢部材４の下側支持部材４２と係合フランジ２０３ｇとの間にも、両者の相対回転を円滑に行う軸受部材２０２が介在されている。
【００３４】
次に、実施例３の作用を説明する。
金属部材Ｐ１，Ｐ２を接合する際には、実施例１と同様に、回転部材２を回転させながら、その下端の突起部２ｃを、金属部材Ｐ１，Ｐ２の端部どうしを当接させた当接部ＰＴに、貫入させるとともに、この当接部ＰＴに沿って移動させる。
【００３５】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと当接部ＰＴ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。
【００３６】
なお、このとき、バリ除去部材２０３のストッパ部２０３ｅを、図７に示すように、金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接させたときに、突起部２ｃが当接部ＰＴに配置されるように寸法が設定されている。
また、バリ除去部材２０３は、ストッパ部２０３ｅが金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接されていることで、回転部材２に連れ回るのが規制される。
【００３７】
したがって、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、軟化した金属の一部が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側にバリＢＲが生じるが、このバリＢＲは、回転部材２の移動方向の直後に配置されたバリ除去部材２０３の切削刃２０３ｃにより切除され、かつ、吐出口２０３ｄからバリ除去部材２０３の外部へ導き出される。
【００３８】
よって、実施例２にあっても、接合作業を行った後には、生じた直後のバリがバリ除去部材２０３により取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００３９】
さらに、本実施例２では、バリ除去部材２０３を回転部材２の外周に装着して、回転部材２と一体的に移動する構成としたため、バリ除去部材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、バリ除去部材２０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構を設けたものと比較して、構成の簡略化が可能であり、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。
【実施例３】
【００４０】
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、実施例２の変形例であり、金属部材として、円筒状の第１金属部材Ｐ３１と第２金属部材Ｐ３２とを接合するのに用いる例である。
【００４１】
これら金属部材Ｐ３１，Ｐ３２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、金属製円筒状の第１金属部材Ｐ３１の両端に、有底筒状の第２金属部材Ｐ３２，Ｐ３２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Ｐ３１の一端に、第２金属部材Ｐ３２を接合するのに用いるものとして説明する。
【００４２】
実施例３の溶接装置Ｃは、この円周状の当接部ＰＴ２を接合させるものであり、実施例１で示した回転部材２の下端部外周に、バリ除去部材３０３が装着されている。
また、実施例３では、回転部材２を両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の当接部ＰＴ２に沿って相対移動させるのにあたり、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２を図において矢印ＳＬ２で示す方向に回転させる回転機構を備えているものとする。
【００４３】
バリ除去部材３０３は、実施例２と同様の収容穴２０３ａ、開口２０３ｆ、係合フランジ２０３ｇ（図９，図１０では図示を省略）を備えた本体３０３ａと、この本体３０３ａの側部から下方へ突出したストッパ部３０３ｅと、を備えている。
【００４４】
そして、本体３０３ａの下端面３０３ｂは、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の外周面に沿う円弧面形状に形成され、かつ、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の回転方向（矢印ＳＬ２方向）の端部に、実施例２で示したものと同様の切削刃３０３ｃおよび吐出口３０３ｄを備えている。
また、ストッパ部３０３ｅは、その側面を第２金属部材Ｐ３２の底面Ｐ３２１に当接させた際に、回転部材２の突起部２ｃ（図示省略）が当接部ＰＴ２の上に配置されるように形成されている。
【００４５】
なお、バリ除去部材３０３と回転部材２との間には、実施例２と同様に軸受部材２０２を介在させて付勢部材４が設けられているとともに、バリ除去部材３０３の係合フランジと回転部材２との間にも、軸受部材２０１が介在されているものとする。
【００４６】
次に、実施例３の作用を説明する。
両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２を接合させる際には、実施例１と同様に、回転部材２を回転させながら、その下端の突起部２ｃを、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の端部どうしを当接させた当接部ＰＴ２に、貫入させるとともに、この当接部ＰＴ２に沿って移動させる。
【００４７】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の当接部ＰＴ２とに摩擦熱が発生し、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２が軟化されるとともに塑性流動し、金属部材Ｐ３１，Ｐ３２どうしが一体化して接合される。
【００４８】
なお、このとき、バリ除去部材３０３は、ストッパ部３０３ｅが第２金属部材Ｐ３２の底面Ｐ３２１に当接されていることで、回転部材２に連れ回るのが規制される。
【００４９】
したがって、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が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側にバリＢＲが生じるが、このバリＢＲは、図１０に示すように、回転部材２の直後に配置されたバリ除去部材３０３の切削刃３０３ｃにより切除され、かつ、吐出口３０３ｄからバリ除去部材３０３の外部へ導き出される。
【００５０】
よって、実施例３にあっても、溶接作業を行った後には、バリ除去部材３０３により生じたばかりのバリＢＲが取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００５１】
さらに、本実施例３にあっても、バリ除去部材３０３を回転部材２の外周に装着したため、バリ除去部材３０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構を設けたものと比較して、構成の簡略化が可能であり、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。
【００５２】
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。
【００５３】
例えば、実施例１〜３では、バリ除去部材３，２０３，３０３を回転部材２の外周に装着したものを示したが、バリ除去部材の設置位置は、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く、バリ除去部材を、回転部材の外周に装着せずに、回転部材と並列に設けた構造としてもよい。特に、バリ除去部材が、実施例２および実施例３で示したように、金属部材に対してスライドすることで切削するものの場合、回転駆動力を与える必要がないため、並列に設けてバリを切削させるのが容易である。
【００５４】
また、実施例２，３のように、バリ除去部材２０３，３０３が回転部材２と一体的に回転しないようにした例では、バリ除去部材２０３，３０３に金属部材Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３１，Ｐ３２の端面Ｐ２１および底面Ｐ３２１に当接させて、バリ除去部材２０３，３０３の回転を規制させるものを示したが、バリ除去部材の回転部材に対する連れ回りを規制する手段は、これらに限定されるものではない。例えば、装置本体１の駆動部１ａからバリ除去部材の回転を規制する、例えば、ロッド状などの剛体を延ばして、バリ除去部材と係合させた構造としてもよい。
【００５５】
また、実施例１〜３では、バリ除去部材３，２０３，３０３を当接部ＰＴ，ＰＴ２に沿って移動させるのにあたり、回転部材２を当接部ＰＴ，ＰＴ２に沿って移動させる移動機構によりバリ除去部材３，２０３，３０３を相対移動させるようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、バリ除去部材を移動させる専用の移動機構を別途設けるようにしてもよい。
【００５６】
また、実施例１では、切削刃３２を３枚設けた例を示したが、その数は、これに限定されず、１以上有していればよい。
【００５７】
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、このようにバリ除去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】
【００５８】
【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の回転部材２の先端部周辺構造を示す断面図である。
【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分解斜視図である。
【図４】実施例１の溶接装置Ａに用いたバリ除去部材３の要部を示す斜視図である。
【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の回転部材２の先端周辺構造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の作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 回転部材
２ｃ 突起部
３ バリ除去部材
３２ 切削刃
２０３ バリ除去部材
２０３ｃ切削刃
３０３ バリ除去部材
３０３ｂ下端面（円弧面）
３０３ｃ切削刃
３０３ｅストッパ部
ＢＲ バリ
Ｐ１ 金属部材
Ｐ２ 金属部材
Ｐ３１ 金属部材
Ｐ３２ 金属部材
Ｐ３２１底面
ＰＴ 当接部
ＰＴ２ 当接部
【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、それが鋭利なバリとなって接合部に沿って残存する。
【０００３】
このようなバリは、その後の作業に悪影響を与えるため、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。
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】
【０００５】
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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材を備えていることを特徴とする溶接装置とした。
【０００６】
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、前記バリ除去部材が、前記回転部材と一体的に回転可能に前記回転部材の外周に装着され、かつ、前記回転部材との一体回転時に、前記バリを切削可能な切削刃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３に記載の発明は、請求項１に記載の溶接装置において、前記バリ除去部材が、前記回転部材と相対回転可能に前記回転部材の外周に装着されているとともに、前記バリ除去部材が前記回転部材に連れ回り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が設けられ、かつ、前記バリ除去部材が、前記当接部に沿って相対移動するのに伴って前記バリを切削可能な切削刃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４に記載の発明は、請求項３に記載の溶接装置において、前記接合対象の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、前記バリ除去部材が、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、前記金属部材の底面に当接して前記回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されていることを特徴とする溶接装置とした。
【発明の効果】
【０００９】
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、接合部に沿ってバリが生じるが、このバリは、回転部材と共に移動機構による金属部材との相対移動方向に移動するバリ除去部材により金属部材から取り除かれる。
このように、本発明では、回転部材と共にバリ除去部材が金属部材と相対移動して、生じたばかりのバリが取り除かれるため、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、バリが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、高い切除性能を得ることができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、回転部材と共にバリ除去部材が回転し、このバリ除去部材に設けられた切削刃がバリを切除する。
このようにバリ除去部材の回転が、回転部材と一体的に成されるため、バリ除去部材の専用の回転動力が不要であり、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、バリ除去部材が、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て形成されたバリが、その生成直後に切除され、バリ除去部材を回転部材とは独立して設けた場合と比較して、より容易に切除することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明では、バリ除去部材が回転部材と共に金属部材と相対移動する際に、ストッパ部により回転部材との回転が規制されて、金属部材に対して一定の姿勢を保って当接部に沿って移動する。そして、このバリ除去部材に設けられた切削刃が、バリを切除する。また、バリ除去部材は、回転部材に装着されて回転部材と共に金属部材に対して相対移動するため、回転部材を移動させる移動装置の動力によりバリ除去部材を移動させることができ、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、バリ除去部材が、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て形成されたバリが、その生成直後に切除され、バリ除去部材を回転部材とは独立して設けた場合と比較して、より容易に切除することができる。
【００１２】
請求項４に記載の発明では、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、バリ除去部材が、筒状の金属部材の外周に当接する円弧面を備えているとともに、金属部材の底面に当接されてバリ除去部材が回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されている構成としたため、回転部材の外周に装着されたバリ除去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、バリ除去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、バリ除去部材の回転が、バリ除去部材と一体に形成されたストッパ部により規制され、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】
【００１３】
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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材（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】
【００１４】
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。
【００１５】
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とバリ除去部材３とを備えている。
【００１６】
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２参照）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に移動させる進退駆動機構と、を備えている。
【００１７】
支持部１ｂには、金属部材Ｐ１，Ｐ２を、図示のように、その端部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。
【００１８】
さらに、装置本体１は、図示のように金属部材Ｐ１，Ｐ２の端部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。
【００１９】
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２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。
なお、本実施例１では、回転部材２は、図３に示すように、突起部２ｃを備えるとともに支持用凹部２ｄを形成する小径部２１ａを備えた先端部材２１と、この先端部材２１の小径部２１ａが挿し込まれて固定される挿入穴２２ａを備えた本体２２と、の２部材から形成されている。
さらに、先端部材２１には、小径部２１ａよりも大径となった先端大径部２１ｂの外周の３箇所に、係合溝２１ｃが軸方向に沿って形成されている。
【００２０】
バリ除去部材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。
このバリ除去部材３は、略円環状の支持体３１を備えている。この支持体３１は、有底筒状の部材の底部に穴３１ａが空けられ、その穴３１ａの周囲にフランジ３１ｂが形成されている。
【００２１】
さらに、支持体３１の外周に、３枚の切削刃３２，３２，３２が外径方向に突出され、一方、支持体３１の内周に、３枚の切削刃３２，３２，３２と径方向に重なる位置に、係合突起３３，３３，３３が内径方向に突出されている（図４参照）。
【００２２】
そして、支持体３１は、係合突起３３を回転部材２の先端部材２１の係合溝２１ｃに差込み、かつ、フランジ３１ｂを支持用凹部２ｄの外周に配置して、回転部材２の外周に装着されている。
したがって、バリ除去部材３は、回転部材２に対して、軸方向へ相対スライド可能である一方、周方向には相対移動不可能な状態で装着されている。
【００２３】
さらに、バリ除去部材３と回転部材２との間には、バリ除去部材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、バリ除去部材３のフランジ３１ｂ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。
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。
【００２４】
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の端部どうしを図示のように当接させた当接部ＰＴに対し、回転機構により回転される回転部材２を、進退駆動機構により軸方向に移動させて、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、さらに、スライド機構を駆動させて、この当接部ＰＴに沿って水平方向へ相対移動させる。
【００２５】
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。
このとき、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、軟化した金属の一部が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側に、図示のようなバリＢＲが生じる。しかし、このバリＢＲは、生じた直後には、回転部材２と一体的に回転しながら回転部材２と共に移動するバリ除去部材３の切削刃３２により切除される。
【００２６】
図６は上述の接合作業を行った後の金属部材Ｐ１，Ｐ２の状態を示すものであり、図において点線で示す当接部ＰＴは、上述の作用により一体化されている。
また、回転部材２の下端面２ｂが相対移動した箇所に沿って、下端面２ｂを押し当てた高さに応じて、金属部材Ｐ１，Ｐ２の表面ＰＨから寸法Ｌ１だけ下がった位置に、下端面２ｂの直径に応じた幅Ｗ１の接合面ＰＳが形成されている。さらに、その接合面ＰＳの両側には、切削刃３２の高さに応じて、表面ＰＨから寸法Ｌ２だけ下がった位置に、切削刃３２の回転円弧の直径に応じた幅Ｗ２の切削面ＳＳが形成される。
なお、この切削刃３２による切削高さは、付勢部材４のスプリング４３による付勢力に基づいて、接合作業する金属部材Ｐ１，Ｐ２の硬度のバランスなどにより適宜設定することができる。
このように、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、バリ除去部材３により生じたばかりのバリＢＲが取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００２７】
さらに、本実施例１では、バリ除去部材３を回転部材２の外周に装着して、回転部材２と一体的に回転する構成としたため、バリ除去部材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、バリ除去部材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。
【００２８】
（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】
【００２９】
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、バリ除去部材２０３が回転部材２とは一体的に回転することなく、回転部材２と共に、水平方向に移動するようにした例である。
【００３０】
すなわち、実施例２では、回転部材２の下端に図７に示すように、正面から見て略Ｌ字状の外形を有したバリ除去部材２０３が装着されている。
このバリ除去部材２０３は、図８に示すように、回転部材２を貫通させて収容する収容穴２０３ａが形成されているとともに、接合時の回転部材２の水平移動方向ＳＬとは反対側の側面２０３ｂの下端部に切削刃２０３ｃが一体に形成され、かつ、この切削刃２０３ｃの上に、切削したバリＢＲを吐出する吐出口２０３ｄが開口されている。
【００３１】
また、バリ除去部材２０３は、金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接されて、バリ除去部材２０３が回転部材２と一体に回転するのを防止するストッパ部２０３ｅが下方に突出して一体に形成されている。
【００３２】
さらに、バリ除去部材２０３の収容穴２０３ａの開口２０３ｆの外周には、支持用凹部２ｄに装着した際に、先端大径部２１ｂと軸方向に係合する係合フランジ２０３ｇが形成されている。
【００３３】
また、本実施例２では、バリ除去部材２０３を回転部材２と一体的に回転させないことから、係合フランジ２０３ｇと回転部材２の先端大径部２１ｂとの間には、両者の相対回転を円滑に行う軸受部材２０１が介在されているとともに、付勢部材４の下側支持部材４２と係合フランジ２０３ｇとの間にも、両者の相対回転を円滑に行う軸受部材２０２が介在されている。
【００３４】
次に、実施例３の作用を説明する。
金属部材Ｐ１，Ｐ２を接合する際には、実施例１と同様に、回転部材２を回転させながら、その下端の突起部２ｃを、金属部材Ｐ１，Ｐ２の端部どうしを当接させた当接部ＰＴに、貫入させるとともに、この当接部ＰＴに沿って移動させる。
【００３５】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと当接部ＰＴ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。
【００３６】
なお、このとき、バリ除去部材２０３のストッパ部２０３ｅを、図７に示すように、金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接させたときに、突起部２ｃが当接部ＰＴに配置されるように寸法が設定されている。
また、バリ除去部材２０３は、ストッパ部２０３ｅが金属部材Ｐ２の端面Ｐ２１に当接されていることで、回転部材２に連れ回るのが規制される。
【００３７】
したがって、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、軟化した金属の一部が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側にバリＢＲが生じるが、このバリＢＲは、回転部材２の移動方向の直後に配置されたバリ除去部材２０３の切削刃２０３ｃにより切除され、かつ、吐出口２０３ｄからバリ除去部材２０３の外部へ導き出される。
【００３８】
よって、実施例２にあっても、接合作業を行った後には、生じた直後のバリがバリ除去部材２０３により取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００３９】
さらに、本実施例２では、バリ除去部材２０３を回転部材２の外周に装着して、回転部材２と一体的に移動する構成としたため、バリ除去部材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、バリ除去部材２０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構を設けたものと比較して、構成の簡略化が可能であり、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。
【実施例３】
【００４０】
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、実施例２の変形例であり、金属部材として、円筒状の第１金属部材Ｐ３１と第２金属部材Ｐ３２とを接合するのに用いる例である。
【００４１】
これら金属部材Ｐ３１，Ｐ３２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、金属製円筒状の第１金属部材Ｐ３１の両端に、有底筒状の第２金属部材Ｐ３２，Ｐ３２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Ｐ３１の一端に、第２金属部材Ｐ３２を接合するのに用いるものとして説明する。
【００４２】
実施例３の溶接装置Ｃは、この円周状の当接部ＰＴ２を接合させるものであり、実施例１で示した回転部材２の下端部外周に、バリ除去部材３０３が装着されている。
また、実施例３では、回転部材２を両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の当接部ＰＴ２に沿って相対移動させるのにあたり、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２を図において矢印ＳＬ２で示す方向に回転させる回転機構を備えているものとする。
【００４３】
バリ除去部材３０３は、実施例２と同様の収容穴２０３ａ、開口２０３ｆ、係合フランジ２０３ｇ（図９，図１０では図示を省略）を備えた本体３０３ａと、この本体３０３ａの側部から下方へ突出したストッパ部３０３ｅと、を備えている。
【００４４】
そして、本体３０３ａの下端面３０３ｂは、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の外周面に沿う円弧面形状に形成され、かつ、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の回転方向（矢印ＳＬ２方向）の端部に、実施例２で示したものと同様の切削刃３０３ｃおよび吐出口３０３ｄを備えている。
また、ストッパ部３０３ｅは、その側面を第２金属部材Ｐ３２の底面Ｐ３２１に当接させた際に、回転部材２の突起部２ｃ（図示省略）が当接部ＰＴ２の上に配置されるように形成されている。
【００４５】
なお、バリ除去部材３０３と回転部材２との間には、実施例２と同様に軸受部材２０２を介在させて付勢部材４が設けられているとともに、バリ除去部材３０３の係合フランジと回転部材２との間にも、軸受部材２０１が介在されているものとする。
【００４６】
次に、実施例３の作用を説明する。
両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２を接合させる際には、実施例１と同様に、回転部材２を回転させながら、その下端の突起部２ｃを、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の端部どうしを当接させた当接部ＰＴ２に、貫入させるとともに、この当接部ＰＴ２に沿って移動させる。
【００４７】
これにより、回転部材２の突起部２ｃと両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２の当接部ＰＴ２とに摩擦熱が発生し、両金属部材Ｐ３１，Ｐ３２が軟化されるとともに塑性流動し、金属部材Ｐ３１，Ｐ３２どうしが一体化して接合される。
【００４８】
なお、このとき、バリ除去部材３０３は、ストッパ部３０３ｅが第２金属部材Ｐ３２の底面Ｐ３２１に当接されていることで、回転部材２に連れ回るのが規制される。
【００４９】
したがって、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が押し出され、回転部材２の移動軌跡の両側にバリＢＲが生じるが、このバリＢＲは、図１０に示すように、回転部材２の直後に配置されたバリ除去部材３０３の切削刃３０３ｃにより切除され、かつ、吐出口３０３ｄからバリ除去部材３０３の外部へ導き出される。
【００５０】
よって、実施例３にあっても、溶接作業を行った後には、バリ除去部材３０３により生じたばかりのバリＢＲが取り除かれるため、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、バリＢＲが軟化性を有している間に、即座に取り除くことができ、別工程でバリ取りを行うのと比較して、表面品質に優れた高い切除性能を得ることができる。
【００５１】
さらに、本実施例３にあっても、バリ除去部材３０３を回転部材２の外周に装着したため、バリ除去部材３０３を回転部材２と独立して移動させる移動機構を設けたものと比較して、構成の簡略化が可能であり、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。
【００５２】
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。
【００５３】
例えば、実施例１〜３では、バリ除去部材３，２０３，３０３を回転部材２の外周に装着したものを示したが、バリ除去部材の設置位置は、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く、バリ除去部材を、回転部材の外周に装着せずに、回転部材と並列に設けた構造としてもよい。特に、バリ除去部材が、実施例２および実施例３で示したように、金属部材に対してスライドすることで切削するものの場合、回転駆動力を与える必要がないため、並列に設けてバリを切削させるのが容易である。
【００５４】
また、実施例２，３のように、バリ除去部材２０３，３０３が回転部材２と一体的に回転しないようにした例では、バリ除去部材２０３，３０３に金属部材Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３１，Ｐ３２の端面Ｐ２１および底面Ｐ３２１に当接させて、バリ除去部材２０３，３０３の回転を規制させるものを示したが、バリ除去部材の回転部材に対する連れ回りを規制する手段は、これらに限定されるものではない。例えば、装置本体１の駆動部１ａからバリ除去部材の回転を規制する、例えば、ロッド状などの剛体を延ばして、バリ除去部材と係合させた構造としてもよい。
【００５５】
また、実施例１〜３では、バリ除去部材３，２０３，３０３を当接部ＰＴ，ＰＴ２に沿って移動させるのにあたり、回転部材２を当接部ＰＴ，ＰＴ２に沿って移動させる移動機構によりバリ除去部材３，２０３，３０３を相対移動させるようにしたものを示したが、これに限定されるものではなく、バリ除去部材を移動させる専用の移動機構を別途設けるようにしてもよい。
【００５６】
また、実施例１では、切削刃３２を３枚設けた例を示したが、その数は、これに限定されず、１以上有していればよい。
【００５７】
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、このようにバリ除去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】
【００５８】
【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の回転部材２の先端部周辺構造を示す断面図である。
【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分解斜視図である。
【図４】実施例１の溶接装置Ａに用いたバリ除去部材３の要部を示す斜視図である。
【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の回転部材２の先端周辺構造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の作用を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
２ 回転部材
２ｃ 突起部
３ バリ除去部材
３２ 切削刃
２０３ バリ除去部材
２０３ｃ切削刃
３０３ バリ除去部材
３０３ｂ下端面（円弧面）
３０３ｃ切削刃
３０３ｅストッパ部
ＢＲ バリ
Ｐ１ 金属部材
Ｐ２ 金属部材
Ｐ３１ 金属部材
Ｐ３２ 金属部材
Ｐ３２１底面
ＰＴ 当接部
ＰＴ２ 当接部
【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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材を備えていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記バリ除去部材が、前記回転部材と一体的に回転可能に前記回転部材の外周に装着され、かつ、前記回転部材との一体回転時に、前記バリを切削可能な切削刃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】
前記バリ除去部材が、前記回転部材と相対回転可能に前記回転部材の外周に装着されているとともに、前記バリ除去部材が前記回転部材に連れ回り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が設けられ、かつ、前記バリ除去部材が、前記当接部に沿って相対移動するのに伴って前記バリを切削可能な切削刃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４】
前記接合対象の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、
前記バリ除去部材が、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、前記金属部材の底面に当接して前記回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【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生じるバリを除去可能に形成されたバリ除去部材を備えていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記バリ除去部材が、前記回転部材と一体的に回転可能に前記回転部材の外周に装着され、かつ、前記回転部材との一体回転時に、前記バリを切削可能な切削刃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】
前記バリ除去部材が、前記回転部材と相対回転可能に前記回転部材の外周に装着されているとともに、前記バリ除去部材が前記回転部材に連れ回り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が設けられ、かつ、前記バリ除去部材が、前記当接部に沿って相対移動するのに伴って前記バリを切削可能な切削刃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４】
前記接合対象の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、
前記バリ除去部材が、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、前記金属部材の底面に当接して前記回転部材に連れ回るのを規制するストッパ部が一体に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１７８７６０（Ｐ２００９−１７８７６０Ａ）
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１６２２（Ｐ２００８−２１６２２）
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月１３日（２００９．８．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【出願人】（０００００４７６５）カルソニックカンセイ株式会社 (3,404)
【Ｆターム（参考）】
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