JP4467895B2

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Publication number: JP4467895B2
Application number: JP2003036008A
Authority: JP
Inventors: 慶訓加藤; 広明佐藤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004243375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空材を突合せ、あるいは重ね合せ、ボビンツールを用いて摩擦攪拌接合により接合し中空パネルを生産する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の技術に係る中空材を突合せて摩擦攪拌接合している状況を説明する図である。図７は、従来の技術に係るプローブ型工具を用いて中空材を摩擦攪拌接合する事例を示す図である。図８は、中空材の面板を重ね合せて摩擦攪拌接合する図である。図９は中空パネルで構成された車両の断面図である。図１０は、中空材と補強材の摩擦攪拌接合の説明図である。図１１は、摩擦攪拌接合する面板の始端部に対しボビンツールを側面から押し込んでいく摩擦攪拌接合方法を説明する図である。図１２は、摩擦攪拌接合の作業状況を説明する図である。図１３は、下ショルダが取り外し可能な構造のボビンツールの説明図である。
【０００３】
摩擦攪拌接合に用いる接合工具としては、プローブを用いる工具（以下「プローブ型工具」と記す）とボビンを用いる工具（以下「ボビンツール」と記す）があることが開示されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
図７に示すように、プローブ型工具４を用いて中空材１，２を摩擦攪拌接合する場合、プローブ型工具４を挿入した面板１ａ，２ａの裏側には、プローブ型工具４による面板１ａ，２ａへの加圧力を支えるための形状保持材５を設ける工夫がなされている（例えば特許文献２参照。）。しかしながら、車両構体のような長尺で、且つパネル厚さも比較的薄い（厚さ１０〜１２０ｍｍ程度）上下面板を有する中空材では、上下面板の間に高い剛性を必要とする形状保持材５を設置するのは、スペース的制約にもとづく困難さ、摩擦攪拌接合後に形状保持材を抜き出す作業の困難さ等の問題があり、余分な加工が必要となる。
【０００５】
その解決方法の１つとして、図６に示す、上ショルダ３ａと下ショルダ３ｂとの間に摩擦攪拌接合する面板１ａ、２ａを挟んで、面板の表裏両面を同時に加圧することにより、面板への加圧力を相殺できる形状保持材を使用しないボビンツールによる摩擦攪拌接合が考案されている（例えば特許文献３参照。）。なお、ボビンツールには回転駆動するための図示しない回転駆動装置が備えられているが、その回転駆動装置に近いショルダを上ショルダ、遠いショルダを下ショルダと称す。
【０００６】
このボビンツールにより、中空材同士、あるいは中空材とその補強材等を、突合せ、あるいは重ね合せ摩擦攪拌接合する従来のやり方を以下に説明する。尚、“中空材の接合”とは、前述のように、単なる中空材同士の突合せ、あるいは重ね合せ接合の他に、接合面に対向する側に他の部材が空間を隔てて存在する部材の突合せ、あるいは重ね合せ接合、又は、前記部材に補強材等の他の部材を突合せ、あるいは重ね合せ接合することを含む。
【０００７】
図６では、２つの中空材１、２の端部が突合され上面板１ａ、２ａがボビンツール３により摩擦攪拌接合されている。反対側の下面板１ｂ、２ｂの摩擦攪拌接合は、通常は、上面の摩擦攪拌接合が終わった後、上下を反転して、同様に行われる。このように、中空材の場合は、ボビンツールを使用することがある。
【０００８】
上記は突合せ接合の例であるが、ボビンツール３による摩擦攪拌接合は図８に示すような重ね合せ接合に対しても用いることができる。図８は、中空材７、８の面板７ａ、８ａを重ね合せて摩擦攪拌接合する例を示している。
【０００９】
図９において、車両は、通常、屋根構体１０、側構体１１および床構体１２をそれぞれ摩擦攪拌接合して形成される。各構体は主に中空材で構成されるが、床構体１２のように大きな荷重のかかるものは適宜の補強材１３で補強される。
【００１０】
図１０（ａ）において、中空材１４の面板１４ａは平坦であり、平坦な面板１４ａにハット型材１３のフランジ部１３ａを重ね、両者をボビンツール３で摩擦攪拌接合する。
【００１１】
図１０（ｂ）の中空材１５では、ハット型材のフランジ１３ａの端部に接する位置に、面板１５ａに突起部１５ｂが突出して設けられており、ハット型材１３の位置決めを正確に行えるようにしている。そして、面板の突起部１５ｂとハット型材１３のフランジ１３ａの端部との突合せ線に沿ってボビンツール３を移動させることにより、突合せ接合と重ね合せ接合を同時に行う形態の摩擦攪拌接合をするものである。
【００１２】
図１０（ｃ）の中空材１６では、面板１６ａに、ハット型材１３が取り付く凹部１６ｂを設けて位置決めを正確にできるようにしている。面板の凹部１６ｂの側面とハット型材１３のフランジ１３ａの端部との突合せ線に沿ってボビンツール３を移動させることにより、突合せ接合と重ね合せ接合を同時に行う形態の摩擦攪拌接合をするのは図１０（ｂ）と同じである。
【００１３】
突合せ接合にしろ、重ね合せ接合にしろ、ボビンツール３により摩擦攪拌接合を開始するとき、図１１（ａ）に示すように、摩擦攪拌接合する面板の始端部Ｓに対しボビンツール３を側面から押し込んでいくような従来のやり方には、摩擦攪拌接合不良を起こすことがあるという問題がある。
【００１４】
図１１及び図１２おいて、矢印Ｒはボビンツールの回転方向を、矢印Ｄはボビンツールの進行方向を示す。図１２おいて、正常な摩擦攪拌接合では、ピン３ｂの進行側でピン３ｂに押しつけられている側の材料が摩擦熱で軟化し、ピン３ｂの回転に導かれて、ピン３ｂの後に一点鎖線の矢印２０のように回り込み、そこで急速に固化し接合ビードＢが形成される。即ちピン３ｂの後には固化したビードＢがあり、面板はショルダ３ａで塞がれているから、ピン３ｂの後は閉鎖された空間が形成されている。そしてこの閉鎖空間にピン３ｂの前方で軟化した材料が回り込み、そこで固化してビードが形成されるという過程が連続して行われることにより、ピン３ｂが進行しながら連続的に欠陥のない摩擦攪拌接合ができる。
【００１５】
ところが図１１（ａ）のようにボビンツール３を始端部Ｓから押し込み、図１１（ｂ）のようにピン３ｂが端部を通過した辺りまで進んだとしても、ピン３ｂの後側は開放されているから、ピン３ｂの後に回り込んだ材料は一点鎖線の矢印２１のようにピン３ｂの背後に流出してしまい、ピン３ｂの後が回り込んだ材料で埋まらないという現象が生ずる。一旦このような現象が起こってしまうと、あと、ピン３ｂを押し込み続けても、いつまでもピン３ｂの後は埋まることなく、長い接合欠陥が生じてしまうことになる。
【００１６】
また、摩擦攪拌接合する面板に下ショルダの直径に相当する孔を切削し、ボビンツールを挿入して摩擦攪拌接合を行う方法、及び孔を切削する代わりにエンドタブを用いる方法が開示されている（例えば特許文献４参照。）。孔を切削する場合も、孔の大きさは下ショルダの直径相当であり、ピンよりかなり大きく、上記の問題が起きる場合があることは同じである。
【００１７】
次に、接合工具として、図１３に示すような、下ショルダが取り外し可能な構造のボビンツールを説明する。
【００１８】
図１３（ａ）のボビンツール３０は、本体３１が、上ショルダ３１ａ、ピン３１ｂ、角軸３１ｃ、ねじ部３１ｄから構成されている。そして、取り外し可能な下ショルダ３２が角軸３１ｃ部にはめられ、ねじ部３１ｄにねじ込まれたダブルナット３３で固定するようになっている。
【００１９】
図１３（ｂ）のボビンツール３５は、本体３６の上ショルダ部３６ａの下面にねじ穴が設けられている。一方、取り外し可能な下ショルダ３７はピン３７ａと一体に形成されており、ピン３７ａの先端のねじ部３７ｂを、上ショルダ３６ａのねじ穴にねじ込むことにより組立てるようになっている。ボビンツールは従来組み立てられた後、摩擦攪拌接合する板等に装着され使用されている。
【００２０】
上記のボビンツール３０、３５は上下ショルダの距離が固定であった。しかし、車両等に使用する中空パネルを構成する中空材あるいはその補強材等はかなりの長尺であり、長さ方向に厚みの変動がある場合がある。これをショルダ間隔一定のボビンツールで摩擦攪拌接合すると、厚みの薄いところではショルダによる摩擦力が小さく、熱の発生量が不足したり、逆に厚みの厚いところでは、熱が発生し過ぎて過剰に軟化したりしてしまう等、均質で良好な摩擦攪拌接合できないことが起きる。
【００２１】
【特許文献１】
特表平７−５０５０９０号公報（図１乃至３）
【特許文献２】
特開平１０−５２７７２号公報（段落番号［００１６］及び図１乃至７）
【特許文献３】
特開平１１−３４７７５３号公報（図１）
【特許文献４】
特開平１０−７１４７７号公報（段落番号［００１９］、［００２０］及び図２）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、ボビンツールを始端部又は下ショルダの径のような大きい孔から押し込むと、ピンが始端部又は孔縁を通過した辺りまで進んだとしても、ピンの後側は開放されているから、ピンの後に回り込んだ材料はピンの背後に流出してしまい、ピンの後が回り込んだ材料で埋まらないという現象が生ずることがある。
【００２３】
また、車両等の構体を構成する中空パネルを生産する場合、中空パネルを構成する中空材の上下の面板の間隔は１０〜１２０ｍｍと狭く、この間で、取り外したショルダを、ピン穴を通して中空材にセットするには、作業スペースが狭く、作業能率が著しく低下する、若しくは、スペース的に不可能な場合も起きる。エンドタブを利用する場合には中空材の始端部にエンドタブを固定または溶接するという作業が必要となる。
【００２４】
本発明はこのような事情に鑑み、中空材の上下面板の間隔の狭い中空材の摩擦攪拌接合を行なう場合にあっても、その始端部でボビンツールのセット作業を容易に行えるようにする。また、エンドタブを備える等の固定または溶接作業の省力化を行うことを課題とする。
【００２５】
また、ボビンツールの上下ショルダの間隔が固定であることにより発生する、厚みの薄いところではショルダによる摩擦力が小さく、熱の発生量が不足したり、逆に厚みの厚いところでは、熱が発生し過ぎて過剰に軟化したりしてしまう等、の不具合を解消することを課題とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えるとともに、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２７】
上面板と下面板とを有する中空材において、上面板を相互に突合せた上突合部にエンドタブを備え、ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有するエンドタブに分割されているボビンツールを組立てるため、孔の下方に下ショルダが取付可能な空間を設ける。下面板の始端部に張り出しがあると、ボビンツールの組立て時に張り出しと下ショルダが接触するという支障がある。エンドタブは冶具等で固定されれば良いが、溶接で上突合部に接合されることが強度上好ましい。
【００２８】
上記課題を解決するために、請求項２に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて上エンドタブとし、前記上エンドタブの孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記上突合部の摩擦攪拌接合を行い、前記上エンドタブを切断するとともに接合された複数の前記中空材を反転させ、前記中空材の反転により上方となった下突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて下エンドタブとし、上方に位置した前記下エンドタブの前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記下突合部の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００２９】
上面板と下面板とを有する中空材のうち、上面板を相互に突合せた上突合部に上エンドタブを備え、ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する上エンドタブに分割されているボビンツールを組立て、中空材の上突合部を摩擦攪拌接合により接合する。次に、接合された中空材を上下反転し、上面になった下面板の摩擦攪拌接合を行う。その場合、既に上面板の始端部に上エンドタブが備えられているので、下面板の同じ始端部に下エンドタブを備えても、下面板の下エンドタブの下方にはボビンツールを組立てできる空間が存在しなくなる。下面板の下エンドタブの孔の下方に下ショルダが取付可能な空間を設けるため、上面板の上突合部の始端部に備えた上エンドタブを切除し、下面板の下突合部の始端部に下エンドタブを備え、ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する下エンドタブに分割されているボビンツールを組立て、中空材の下突合部を摩擦攪拌接合により接合する。
【００３０】
上記課題を解決するために、請求項３に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記中空材の一方の始端部の上突合部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて上エンドタブとし、前記中空材の他方の始端部の下突合部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて下エンドタブとし、前記上エンドタブの孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記上突合部の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下エンドタブの前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記下突合部の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００３１】
上面板と下面板とを有する中空材において、上面板を相互に突合せた上突合部に上エンドタブを備え、ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する上エンドタブに分割されているボビンツールを組立て、中空材の上突合部を摩擦攪拌接合により接合する。次に、接合された中空材を上下反転し、上面になった下面板の摩擦攪拌接合を行う。その場合、既に上面板の始端部に上エンドタブが備えられているので、下面板の同じ始端部の下突合部に下エンドタブを備えても、下面板の下エンドタブの下方にはボビンツールを組立てできる空間が存在しなくなる。しかしながら、上面板の上エンドタブが供えられた端部に対し、他方の端部の下面板の下突合部に下エンドタブを備えると、下面板の下エンドタブの孔の下方に下ショルダが取付可能な空間を設けることができる。こうしてピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する下エンドタブに分割されているボビンツールを組立て、中空材の下突合部を摩擦攪拌接合により接合できる。
【００３２】
また、請求項１乃至３に記載のボビンツールはエンドタブに組込まれるが、ボビンツールを組込んだエンドタブを突合部の始端部に備えても、突合部の始端部に備えたエンドタブにボビンツールを組込んでも、本発明の技術的範囲であることは言うまでもない。また、孔の上方の上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合してボビンツールを形成するが、エンドタブが突合部の始端部に備えられていない場合は上下の別はない。上下の別なくボビンツールがエンドタブに組込まれて突合部に組込まれても、本発明の技術的範囲であることは言うまでもない。
【００３３】
請求項１乃至３に記載の生産方法によれば、摩擦攪拌接合時にピンの後に回り込んだ材料がピンの背後に流出してしまい、ピンの後が回り込んだ材料で埋まらないという現象を抑止することができる。また、中空パネルを構成する中空材の上下の面板の間隔が狭く、ボビンツールを中空材にセットするには困難を要するか、作業スペースが少ない場合でも、摩擦攪拌接合を容易におこなうことができる。
【００３４】
上記課題を解決するために、請求項４に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成されるボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な下開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行い、且つ、摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする。
【００３５】
上記方法によれば、ボビンツールを用いて中空材を摩擦攪拌接合で接合する場合に、中空材の上面板を相互に突合せて、上面板の上突合部の端部にボビンツールのピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設け、孔の下方の下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが貫通可能な下開口部を設けることにより、孔の下側に下ショルダが取付できるスペースができるので、孔の上方に上ショルダを設置し、上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合して上突合部に前記ボビンツールを容易に組立てることができる。また、エンドタブを用いないので、エンドタブを備える等の余分な作業が発生しない。中空材の上面板を突合せず、上面板の重ね合せを行って構成しても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【００３６】
上記課題を解決するために、請求項５に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成されるボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な下開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の上面板の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下突合部の他方の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記上面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な上開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の下面板の摩擦攪拌接合を行い、且つ、摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする。
【００３７】
上記方法によれば、ボビンツールを用いて中空材を摩擦攪拌接合で接合する場合に、中空材の上面板を相互に突合せて、上面板の上突合部の端部にボビンツールのピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設け、孔の下方の下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な下開口部を設けることにより、孔の下側に下ショルダが下面板を貫通できるスペースができるので、孔の上方に上ショルダを設置し、上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合して前記ボビンツールを容易に組立て、上面板を摩擦攪拌接合により接合する。
【００３８】
次に、接合された中空材を上下反転し、上面になった下面板の摩擦攪拌接合を行う。この場合、上面板の孔が設けられた端部に対し、他方の端部の下面板の下突合部にピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設け、その孔の下部の下になった上面の上突合部に前記下ショルダが取付可能な上開口部を設けることにより、下面板の孔の下方に下ショルダが上下移動可能な空間を設けることができる。こうして孔に分割されているボビンツールを組立て、中空材の下突合部を摩擦攪拌接合により接合できる。また、エンドタブを用いないので、エンドタブを備える等の余分な作業が発生しない。中空材の上下面板を突合せず、重ね合せを行って構成しても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。さらに、上開口部及び下開口部は必要に応じて設ければ良く、摩擦攪拌接合を行う前であれば何時設けても本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【００３９】
上記課題を解決するために、請求項６に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ピンの径より大なる上開口部を設けるとともに、前記上開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記上突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記上突合部の端部の前記上開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００４０】
上記方法によれば、ボビンツールを用いて中空材を摩擦攪拌接合で接合する場合に、中空材の上面板を相互に突合せて、上面板の上突合部の端部に、ピンの径より大なる上開口部を設け、上開口部に嵌合しボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する嵌合板を上突合部より離して備えることにより、孔の下側にスペースができるので、孔の上方に上ショルダを設置し、上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合して前記ボビンツールを容易に組立てることができる。このボビンツールが組み立てられた嵌合板を上開口部に嵌合すると、ボビンツールを回転させても嵌合板が移動しないので、中空材の上面板の上突合部の摩擦攪拌接合を行うことができる。また、エンドタブを用いず溶接しないので、エンドタブを備える等の余分な作業が発生しない。中空材の上面板を突合せず、重ね合せを行って構成しても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。上開口部の大きさは下ショルダの径より大なる方がボビンツールの組立てに都合が良く、好ましい。
【００４１】
上記課題を解決するために、請求項７に記載の本発明の中空パネルの生産方法は、上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ピンの径より大なる上開口部を設けるとともに、前記上開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記上突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記上突合部の端部の前記上開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下突合部の他方の端部に前記ピンの径より大なる下開口部を設けるとともに、前記下開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記下突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記下突合部の端部の前記下開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする。
【００４２】
上記方法によれば、ボビンツールを用いて中空材を摩擦攪拌接合で接合する場合に、中空材の上面板を相互に突合せて、上面板の上突合部の端部に、ピンの径より大なる上開口部を設け、上開口部に嵌合しボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する嵌合板を上突合部より離して備えることにより、孔の下側にスペースができるので、孔の上方に上ショルダを設置し、上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合して前記ボビンツールを容易に組立てることができる。このボビンツールが組み立てられた嵌合板を上開口部に嵌合すると、ボビンツールを回転させても嵌合板が移動しないので、中空材の上面板の上突合部の摩擦攪拌接合を行うことができる。
【００４３】
次に、接合された中空材を上下反転し、上面になった下面板の摩擦攪拌接合を行う。その場合、下面板の下突合部の端部に、ピンの径より大なる下開口部を設け、下開口部に嵌合しボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する嵌合板を下突合部より離して備え、孔の下側にスペースができるので、孔の上方に上ショルダを設置し、上ショルダに下方よりピンを介して下ショルダを結合して前記ボビンツールを容易に組み立てることができる。このボビンツールが組み立てられた嵌合板を下開口部に嵌合すると、ボビンツールを回転させても嵌合板が移動しないので、中空材の下面板の下突合部の摩擦攪拌接合を行うことができる。また、エンドタブを用いず溶接しないので、エンドタブを備える等の余分な作業が発生しない。中空材の上下面板を突合せず、重ね合せを行って構成しても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【００４４】
上記課題を解決するために、請求項８に記載の本発明は、請求項１乃至７に記載の中空パネルの生産方法において、摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする。
【００４５】
上記課題を解決するために、請求項９に記載の本発明は、請求項８に記載の中空パネルの生産方法において、摩擦攪拌接合時に、前記油圧シリンダで、ボビンツールの前記上ショルダ又は前記下ショルダの少なくとも一方を前記上面板または前記下面板に押しつける押付力を一定に保持することにより前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする。
【００４６】
請求項８または９に記載の方法によれば、ボビンツールの上下ショルダの距離が固定であることにより発生する、厚みの薄いところではショルダによる摩擦力が小さく、熱の発生量が不足したり、逆に厚みの厚いところでは、熱が発生し過ぎて過剰に軟化したりしてしまう等、の不具合を解消することができる。
【００４７】
請求項１乃至９に記載の本発明に使用されるボビンツールは上ショルダと下ショルダとが分離でき、組立て可能な構造のものを使用する。エンドタブまたは上下突合部または嵌合板に設けられた孔の径は、ピン径よりも大きく開けられ、孔の径は下ショルダより小さい。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に従って詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の接合部の端部にピン穴を設け、下面板の接合部の端部を切欠いた図を示す。図２は、本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の接合部を切欠き、その切欠きと嵌め合う嵌合板にピン穴を設けた図を示す。図３は、本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の重ね合せ部を切欠き、その切欠きと嵌め合う嵌合板にピン穴を設けた図である。図４は、本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合する上下面板の始端部に孔を設けたエンドタブを接合した図である。図５は、上下ショルダ間隔が可変で、且つショルダの加圧力を所定の大きさに制御できる加圧力制御式ボビンツールの構造図である。
【００４９】
（本発明の第１の実施の形態）
図１において、中空材１，２の摩擦攪拌接合する側の上面板１ａ、２ａが突合された上突合部９の端部である始端部Ｓの近傍にピン穴４０が設けてある。上下反対側の下面板１ｂ、２ｂには、前記ピン穴４０に対応する位置に下ショルダ３７より大きな適宜の範囲の切欠７０が設けてある。ピン穴４０の上に上ショルダ３６ａを配置し、ピン穴４０に下ショルダ３７のピン３７ａを通し、ボビンツール３５を螺子でセットするとき、穴４０の下方は切欠７０が切り欠かれているから、セットの邪魔をするものはなくなっている。
【００５０】
ピン穴４０にセットされたボビンツール３５の回転移動により、中空材１，２は上突合部９に沿って摩擦攪拌接合される。ピン穴４０の径はピン３７ａの径より大きく、下ショルダの径より小さいが、できるだけピン３７ａに近い方が好ましい。切欠７０は下ショルダの取付けが可能な範囲で小さいほど好ましい。
【００５１】
また、下面板１ｂ、２ｂの摩擦攪拌接合のために中空材を上下反転させた場合に、下になる上面板の１ａ、２ａの他方の端部の始端部Ｓ’に切欠７５を行なっている。また、下面板１ｂ、２ｂが突合された下突合部９’の端部である始端部Ｓ’の近傍にピン穴４０’が設けてある。これは、上面板１ａ、２ａの上接合部９が摩擦攪拌接合された後、中空材を上下反転させ、上になった下面板１ｂ、２ｂの下接合部９’のピン穴４０’にボビンツール３５をセットして、上接合部９と同様に摩擦攪拌接合できるように構成したものである。
【００５２】
（本発明の第２の実施の形態）
図２において、摩擦攪拌接合する面板１ａ、２ａの始端部Ｓに予め角形の切欠７５を設ける。そして、この切欠７５にちょうど嵌め合う、面板１ａ、２ａと同じ厚さ、同じ材質の嵌合板７６を準備し、この切欠７５より離れた作業しやすい場所で、この嵌合板７６に設けたピン穴４０上方に上ショルダ３６ａを配置し、ピン穴４０に下ショルダ３７のピンを通し、ボビンツール３５を螺子でセットする。そして、摩擦攪拌接合を施工するときに、この切欠７５に、嵌合板７６をはめ込む。嵌合板７６は切欠７５の平行部で回転を阻止されるから、ボビンツール３５を回転移動しても嵌合板７６が回転することはなく、摩擦攪拌接合することができる。嵌合板７６は一枚板で、適宜の場所でボビンツール３５をセットできるから、スペース的に邪魔されることはない。
【００５３】
図２おいては、切欠７５は図１のピン穴４０の代わりに設けられたが、本発明の第１の実施の形態と同様、図１のピン穴４０’の位置に図示しない切欠７０を設け、上面板１ａ、２ａの上接合部９が摩擦攪拌接合された後、中空材を上下反転させ、上になった下面板１ｂ、２ｂの下接合部９’を、上接合部９と同様に摩擦攪拌接合できるように構成することも本発明の技術的範囲である。
【００５４】
上記は突合せ接合の場合であったが、重ね合せ接合の場合でも全く同様の方法を適用できる。図３は重ね合せ接合の始端部Ｓに切欠８２を設け、これにボビンツールをセットした嵌合板８３を嵌め合う方法を示すが、図２と異なるのは、嵌合板８３の厚さが、面板７ａと面板８ａの和（即ち、Ｔ１＋Ｔ２）になっている点である。なお、上記の重ね合せ接合は、図８の最も典型的な例で説明したが、図１０に示す種々の重ね合せ接合形態に適用できる。
【００５５】
（本発明の第３の実施の形態）
図４において、中空材１，２の摩擦攪拌接合する側の上面板１ａ、２ａが突合された上突合部９の端部である始端部にピン穴４０を有するエンドタブが設けてある。ピン穴４０の下方には板等の張り出しは存在しない。ピン穴４０の上に上ショルダ３６ａを配置し、ピン穴４０に下ショルダ３７のピン３７ａを通し、ボビンツール３５を螺子でセットするとき、穴４０の下方は板等の張り出しが存在しないから、セットの邪魔をするものはなくなっている。
【００５６】
ピン穴４０にセットされたボビンツール３５の回転移動により、中空材１，２は上突合部９に沿って摩擦攪拌接合される。ピン穴４０の径はピン３７ａの径より大きく、下ショルダの径より小さいが、できるだけピン３７ａに近い方が好ましい。
【００５７】
また、下面板１ｂ、２ｂの摩擦攪拌接合のために中空材を上下反転させた場合に、下になる上面板の１ａ、２ａの他方の端部の始端部Ｓ’にピン穴４０’を有するエンドタブ７２’が設けられている。これは、上面板１ａ、２ａの上接合部９が摩擦攪拌接合された後、中空材を上下反転させ、上になった下面板１ｂ、２ｂの下接合部９’のピン穴４０’にボビンツール３５をセットして、上接合部９と同様に摩擦攪拌接合できるように構成したものである。エンドタブは面板に冶具で固定されても良く、また、溶接されても良い。
【００５８】
また、上下の同じ始端部Ｓにエンドタブを備える場合、上接合部の上エンドタブを先に備えて上接合部を摩擦攪拌接合を行った後、上エンドタブを切除すると共に中空材を反転させ、しかる後に下接合部に下エンドタブを備えて下接合部を摩擦攪拌接合することができる。
【００５９】
ボビンツールは符号３５（図１３−（ｂ）に示す形態）で記載しているが、ボビンツール３０（図１３−（ａ）に示す形態）であっても本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。
【００６０】
（本発明の第４の実施の形態）
本発明の第１乃至３の実施の形態で説明した摩擦攪拌接合時において、中空材の接合部の板厚が変化する場合、前記ボビンツール３０、３５の上下ショルダの間隔が固定されており、厚みの薄いところではショルダによる摩擦力が小さく、熱の発生量が不足したり、逆に厚みの厚いところでは、熱が発生し過ぎて過剰に軟化したりしてしまう等、の不具合が発生する。この不具合を解消するために使用するボビンツールを、図５に、本発明の第４の実施の形態として示す。
【００６１】
図５において、回転主軸５１にシリンダ５２がシャンク５２ａで取り付けられている。シリンダ５２の内部は円筒状の空洞となっており、ここにガイド筒５３がはまり、ボルト５４でシリンダ５２に固定されている。シリンダ５２の内部にはピストン５５が摺動可能にはめ込まれており、ピストンロッド５５ａは前記ガイド筒５３の穴に、軸方向に摺動可能にはまっている。ガイド筒５３とピストンロッド５５ａとの間には滑りキー５６があり、ガイド筒５３の回転がピストンロッド５５ａに、従ってピストン５５に伝達される。
【００６２】
ガイド筒５３には上ショルダ５７がボルト５８で取り付けられている。ピストンロッド５５ａの先はピン５５ｂになっており、ピン５５ｂはガイド筒５３および上ショルダ５７を貫通して外部に突き出している。外部に突き出したピン５５ｂの先には角軸５５ｃが設けられており、更にその先にねじ部５５ｄが設けられている。角軸５５ｃには下ショルダ５９がはまり、ダブルナット６０により固定される。
【００６３】
シリンダ５２の外側にはベアリング６２に支持された外筒６１が設けられており、図示しない機械本体に固定されている。外筒６１には油圧配管６３が接続され、図示しない油圧源から所定の圧力の圧油が供給される。供給された圧油は油穴６１ａ、油溝６１ｂを経て、シリンダ５２の油穴５２ｂからシリンダ５２の内部に導入され、この圧油によりピストン５５は上方に押し上げられる。従って、ピストン５５と一体となった下ショルダ５９が上ショルダ５７との間に面板を加圧する加圧力が働くようになる。圧油の圧力を一定に制御することにより、この加圧力を一定値に制御し、下ショルダ５９を板厚に応じて上下移動させることができる。なお、シリンダ５２に設けられた空気穴５２ｃは、ピストン５５の上部空間の空気を排出したり、逆に流入させたりするための穴である。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、上下面板等にピンが貫通できピンの径より大きく下ショルダの径より小さい径で開けられた小さなピン穴を設けたので、前述の従来の技術に於ける摩擦攪拌接合時にピンの後に回り込んだ材料がピンの背後に流出してしまい、ピンの後が回り込んだ材料で埋まらないという現象を抑止することができる。
【００６５】
また、上下面板の間隔の狭い中空材の摩擦攪拌接合を行なう場合にあっても、その始端部でボビンツールのセット作業を容易に行うことができる。
【００６６】
エンドタブを使用しない場合は、さらに、エンドタブの設置作業等の省力化ができる。
【００６７】
また、摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、上面板または下面板の板厚に応じてボビンツールの上ショルダと下ショルダとの間隔を制御するようにした場合は、前述の従来の技術に於けるボビンツールの上下ショルダの距離が固定であることにより摩擦攪拌接合時に発生する、面板の厚みの薄いところではショルダによる摩擦力が小さく、熱の発生量が不足したり、逆に厚みの厚いところでは、熱が発生し過ぎて過剰に軟化したりしてしまう等、の不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の接合部の端部にピン穴を設け、下面板の接合部の端部を切欠いた斜視図。
【図２】本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の接合部を切欠き、その切欠きと嵌め合う嵌合板にピン穴を設けた斜視図。
【図３】本発明の実施の形態に係る中空材の上面板の重ね合せ部を切欠き、その切欠きと嵌め合う嵌合板にピン穴を設けた斜視図。
【図４】本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合する上下面板の始端部に孔を設けたエンドタブを接合した斜視図。
【図５】上下ショルダ間隔が可変で、且つショルダの加圧力を所定の大きさに制御できる加圧力制御式ボビンツールの構造図。
【図６】従来の技術に係る中空材を突合せて摩擦攪拌接合している状況を説明する図。
【図７】従来の技術に係るプローブ型工具を用いて中空材を摩擦攪拌接合する事例を示す図。
【図８】従来の技術に係る中空材の面板を重ね合せて摩擦攪拌接合する図。
【図９】従来の技術に係る中空パネルで構成された車両の断面図。
【図１０】従来の技術に係る中空材と補強材の摩擦攪拌接合の説明図。
【図１１】従来の技術に係る摩擦攪拌接合する面板の始端部に対しボビンツールを側面から押し込んでいく摩擦攪拌接合方法の説明図。
【図１２】従来の技術に係る摩擦攪拌接合の作業状況の説明図。
【図１３】従来の技術に係る下ショルダが取り外し可能な構造のボビンツールの説明図。
【符号の説明】
１，２…中空材
１ａ、１ｂ…上面板
２ａ、２ｂ…下面板
９…上突合部
９’…下突合部
３６…ボビンツール
３６ａ…上ショルダ
３７…下ショルダ
３７ａ…ピン
４０…ピン穴
７０…切欠
７２…上エンドタブ
７２’…下エンドタブ
７５…切欠
７６…嵌合板
７２…上エンドタブ
７２’…下エンドタブ
７５…切欠
７６…嵌合板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a method of producing a hollow panel by butt-joining or superposing hollow materials and joining them by friction stir welding using a bobbin tool.
[0002]
[Prior art]
  FIG. 6 is a diagram for explaining a situation where friction stir welding is performed by abutting hollow materials according to a conventional technique. FIG. 7 is a diagram illustrating an example of friction stir welding of a hollow material using a probe-type tool according to a conventional technique. FIG. 8 is a diagram showing friction stir welding by superposing face plates of hollow materials. FIG. 9 is a cross-sectional view of a vehicle constituted by a hollow panel. FIG. 10 is an explanatory diagram of friction stir welding of a hollow material and a reinforcing material. FIG. 11 is a diagram for explaining a friction stir welding method in which a bobbin tool is pushed from the side surface with respect to a starting end portion of a face plate to be friction stir welded. FIG. 12 is a diagram for explaining the work status of friction stir welding. FIG. 13 is an explanatory diagram of a bobbin tool having a structure in which the lower shoulder is removable.
[0003]
  As joining tools used for friction stir welding, it is disclosed that there are a tool using a probe (hereinafter referred to as “probe type tool”) and a tool using a bobbin (hereinafter referred to as “bobbin tool”) (for example, Patent Documents). 1).
[0004]
  As shown in FIG. 7, when thehollow materials 1 and 2 are friction stir welded using theprobe type tool 4, theface plates 1 a and 2 a with theprobe type tool 4 are placed on the back side of theface plates 1 a and 2 a into which theprobe type tool 4 is inserted. There has been devised to provide a shape-retainingmaterial 5 for supporting the pressure applied to 2a (see, for example, Patent Document 2). However, in the case of a hollow material having an upper and lower surface plate that is long and has a relatively thin panel thickness (about 10 to 120 mm), such as a vehicle structure, ashape retaining material 5 that requires high rigidity is installed between the upper and lower surface plates. However, there are problems such as difficulty due to space restrictions and difficulty in extracting the shape-retaining material after friction stir welding, and extra processing is required.
[0005]
  As one of the solutions, theface plate 1a, 2a to be friction stir welded is sandwiched between the upper shoulder 3a and thelower shoulder 3b as shown in FIG. Friction stir welding using a bobbin tool that does not use a shape-holding material that can cancel the applied pressure has been devised (see, for example, Patent Document 3). Although the bobbin tool is provided with a rotation drive device (not shown) for rotationally driving, a shoulder close to the rotation drive device is referred to as an upper shoulder and a far shoulder is referred to as a lower shoulder.
[0006]
  A conventional method for butt-joining or superposing friction stir welding of hollow materials, or a hollow material and its reinforcing material, etc. with this bobbin tool will be described below. In addition, as mentioned above, “joining of hollow materials” refers to a member in which other members exist on the side facing the joining surface with a space apart from simple joining of the hollow materials or overlapping joining. Butt or lap joint, or butt or lap joint with another member such as a reinforcing material.
[0007]
  In FIG. 6, the end portions of the twohollow materials 1 and 2 are abutted and theupper surface plates 1 a and 2 a are friction stir welded by thebobbin tool 3. The friction stir welding of thelower side plates 1b and 2b on the opposite side is usually performed in the same manner by inverting the top and bottom after the friction stir welding on the upper surface is finished. Thus, in the case of a hollow material, a bobbin tool may be used.
[0008]
  Although the above is an example of butt welding, the friction stir welding by thebobbin tool 3 can also be used for lap welding as shown in FIG. FIG. 8 shows an example in which theface plates 7a and 8a of thehollow members 7 and 8 are overlapped and joined by friction stir welding.
[0009]
  In FIG. 9, a vehicle is usually formed by friction stir welding aroof structure 10, aside structure 11, and afloor structure 12, respectively. Each structure is mainly composed of a hollow material, but a structure that is subjected to a large load such as thefloor structure 12 is reinforced by an appropriate reinforcingmaterial 13.
[0010]
  In FIG. 10A, theface plate 14 a of the hollow member 14 is flat, and theflange portion 13 a of the hat-shaped member 13 is overlapped on theflat face plate 14 a, and both are friction stir welded by thebobbin tool 3.
[0011]
  In thehollow material 15 in FIG. 10B, aprotrusion 15b is provided on theface plate 15a so as to protrude at a position in contact with the end of theflange 13a of the hat mold so that thehat mold 13 can be accurately positioned. Yes. Then, by moving thebobbin tool 3 along the butt line between theprojection 15b of the face plate and the end of theflange 13a of thehat mold member 13, friction stir welding is performed in which butt joining and lap joining are performed simultaneously. It is.
[0012]
  In thehollow member 16 in FIG. 10C, theface plate 16a is provided with arecess 16b to which thehat mold member 13 is attached so that the positioning can be performed accurately. Friction stir welding in the form of simultaneously performing butt joining and lap joining by moving thebobbin tool 3 along the butt line between the side surface of theconcave portion 16b of the face plate and the end of theflange 13a of thehat mold 13 This is the same as FIG.
[0013]
  Whether the butt joint or the lap joint is used, when the friction stir welding is started by thebobbin tool 3, as shown in FIG. 11 (a), thebobbin tool 3 is viewed from the side with respect to the starting end S of the face plate to be friction stir welded. The conventional method of pushing in has a problem that a friction stir welding failure may occur.
[0014]
  11 and 12, an arrow R indicates the rotation direction of the bobbin tool, and an arrow D indicates the direction of travel of the bobbin tool. In FIG. 12, in normal friction stir welding, the material on the side of thepin 3b that is pressed against thepin 3b is softened by frictional heat and guided to the rotation of thepin 3b. , As shown by thearrow 20, where it solidifies rapidly and a bonded bead B is formed. That is, there is a solidified bead B after thepin 3b, and the face plate is closed with the shoulder 3a, so that a closed space is formed after thepin 3b. Then, the material softened in front of thepin 3b goes into this closed space and solidifies to form a bead there, so that the friction stir without defects is continuously performed while thepin 3b is moving. Can be joined.
[0015]
  However, even if thebobbin tool 3 is pushed in from the starting end S as shown in FIG. 11A and thepin 3b passes through the end as shown in FIG. 11B, the rear side of thepin 3b is opened. Therefore, the material that wraps around after thepin 3b flows out behind thepin 3b as indicated by the one-dotchain line arrow 21, and the phenomenon that the material behind thepin 3b is not buried is generated. Once such a phenomenon occurs, even if thepin 3b is continuously pushed in, thepin 3b will not be filled indefinitely, resulting in a long bonding defect.
[0016]
  Further, a method of cutting a hole corresponding to the diameter of the lower shoulder on a face plate to be friction stir welded, inserting a bobbin tool to perform friction stir welding, and a method of using an end tab instead of cutting the hole are disclosed ( For example, refer toPatent Document 4.) In the case of cutting a hole, the size of the hole is equivalent to the diameter of the lower shoulder, which is considerably larger than the pin, and the above problem may occur.
[0017]
  Next, a bobbin tool having a structure in which the lower shoulder is removable as shown in FIG. 13 will be described as a joining tool.
[0018]
  As for thebobbin tool 30 of Fig.13 (a), themain body 31 is comprised from theupper shoulder 31a, thepin 31b, thesquare shaft 31c, and thethread part 31d. A removablelower shoulder 32 is fitted to thesquare shaft 31c and fixed with adouble nut 33 screwed into the threadedportion 31d.
[0019]
  Thebobbin tool 35 in FIG. 13B is provided with a screw hole on the lower surface of theupper shoulder portion 36a of themain body 36. On the other hand, the removablelower shoulder 37 is formed integrally with thepin 37a, and is assembled by screwing the screw portion 37b at the tip of thepin 37a into the screw hole of theupper shoulder 36a. The bobbin tool is conventionally mounted and used on a plate or the like to be friction stir welded after being assembled.
[0020]
  Thebobbin tools 30 and 35 have a fixed distance between the upper and lower shoulders. However, the hollow material constituting the hollow panel used in a vehicle or the like or the reinforcing material thereof is quite long, and the thickness may vary in the length direction. When friction stir welding is performed using a bobbin tool with a constant shoulder interval, the frictional force generated by the shoulder is small in areas where the thickness is small, and the amount of heat generated is insufficient. It is difficult to achieve uniform and good friction stir welding, such as softening.
[0021]
[Patent Document 1]
  JP-T-7-505090 (FIGS. 1 to 3)
[Patent Document 2]
  JP-A-10-52772 (paragraph number [0016] and FIGS. 1 to 7)
[Patent Document 3]
  Japanese Patent Laid-Open No. 11-347753 (FIG. 1)
[Patent Document 4]
  JP-A-10-71477 (paragraph numbers [0019], [0020] and FIG. 2)
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
  As described above, when the bobbin tool is pushed through a large hole such as the diameter of the starting end or the lower shoulder, the rear side of the pin is opened even if the pin has advanced to the vicinity of the end of the starting end or hole. Therefore, the material that wraps around after the pin flows out to the back of the pin, and a phenomenon may occur in which the material that wraps around after the pin is not buried.
[0023]
  Moreover, when producing a hollow panel constituting a structure of a vehicle or the like, the distance between the upper and lower face plates of the hollow material constituting the hollow panel is as narrow as 10 to 120 mm, and the removed shoulder is made into a hollow material through a pin hole. When setting, the work space is narrow, the work efficiency is remarkably lowered, or the space is impossible. When the end tab is used, an operation of fixing or welding the end tab to the start end portion of the hollow material is required.
[0024]
  In view of such circumstances, the present invention makes it possible to easily perform the bobbin tool setting operation at the start end portion even when the friction stir welding is performed on the hollow material having a narrow space between the upper and lower surfaces of the hollow material. Moreover, it makes it a subject to perform labor saving of fixation or welding work, such as providing an end tab.
[0025]
  In addition, when the distance between the upper and lower shoulders of the bobbin tool is fixed, the frictional force due to the shoulder is small when the thickness is thin, and the amount of heat generated is insufficient, or conversely, heat is generated when the thickness is thick. It is an object to solve problems such as excessively softening too much.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the method for producing a hollow panel of the present invention according toclaim 1 comprises an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder.Vertical separation typeIn a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool, a plurality of the upper surface plates are butted together to form an upper butt portion, The bobbin tool has a monolithic end tab at the start end of the abutting portion and having a hole that can be penetrated by a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder. Install the upper shoulder, and connect the lower shoulder to the upper shoulder via the pin from belowBy sandwiching the end tab of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the hollow material.
[0027]
  In a hollow material having an upper surface plate and a lower surface plate, an end tab is provided at the upper abutting portion where the upper surface plates are butted together,A pin can be penetrated and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder.In order to assemble the bobbin tool divided into end tabs, a space in which the lower shoulder can be attached is provided below the hole. If there is an overhang at the starting end of the bottom plate, there is a problem that the overhang and the lower shoulder come into contact with each other when the bobbin tool is assembled. The end tab may be fixed with a jig or the like, but it is preferable in terms of strength to be joined to the upper butt portion by welding.
[0028]
  In order to solve the above-mentioned problem, the method for producing a hollow panel according to the present invention described inclaim 2 is composed of an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder.Vertical separation typeIn a hollow panel production method in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool, a plurality of the upper surface plates are butted together to form an upper butt portion, The lower plate is abutted against each other to form a lower abutting portion, and the pin of the bobbin tool can pass through the starting end of the upper abutting portion, and is opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder. The upper end tab is provided with an end tab of a monolithic structure having a hole, the upper shoulder is installed above the hole of the upper end tab, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below.By sandwiching the end tab of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,Forming the bobbin tool, rotating the bobbin tool to perform friction stir welding of the upper abutting portion, cutting the upper end tab and reversing the plurality of joined hollow materials, reversing the hollow material A lower end of the lower abutting portion provided at the start end of the bobbin tool having a monolithic end tab that has a hole that can be penetrated by the bobbin tool and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder; As an end tab, the upper shoulder is installed above the hole of the lower end tab located above, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below.By sandwiching the end tab of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the lower abutting portion.
[0029]
  Of the hollow material having an upper surface plate and a lower surface plate, an upper end tab is provided at the upper abutting portion where the upper surface plates are butted together,A pin can be penetrated and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder.A bobbin tool divided into upper end tabs is assembled, and the upper butt portion of the hollow material is joined by friction stir welding. Next, the joined hollow material is turned upside down, and the friction stir welding of the lower surface plate on the upper surface is performed. In that case, since the upper end tab is already provided at the starting end of the upper surface plate, there is a space where the bobbin tool can be assembled below the lower end tab of the lower surface plate even if the lower end tab is provided at the same starting end portion of the lower surface plate. No longer. In order to provide a space in which the lower shoulder can be mounted below the hole in the lower end tab of the lower surface plate, the upper end tab provided at the starting end of the upper abutting portion of the upper surface plate is cut off, and the lower end tab is lowered to the starting end of the lower abutting portion With end tabs,A pin can be penetrated and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder.Bottom end tabInThe divided bobbin tool is assembled, and the lower butting portion of the hollow material is joined by friction stir welding.
[0030]
  In order to solve the above-mentioned problem, a method for producing a hollow panel according to a third aspect of the present invention includes an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder.Vertical separation typeIn a hollow panel production method in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool, a plurality of the upper surface plates are butted together to form an upper butt portion, The bottom plate is abutted against each other to form a lower abutting portion, and the pin of the bobbin tool can pass through the upper abutting portion of one start end of the hollow material and is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder. An upper end tab having an integrally structured end tab having a hole opened in a diameter is formed, and the lower shoulder of the hollow material can penetrate the pin of the bobbin tool into the lower abutting portion of the other start end of the hollow member. A lower end tab having a monolithic end tab having a hole opened with a diameter smaller than the diameter of the upper end tab, the upper shoulder is installed above the hole of the upper end tab, and the upper shoulder from below Coupling said lower shoulder via serial pinBy sandwiching the end tab of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, the bobbin tool is rotated and moved to perform friction stir welding of the upper abutting portion, the plurality of joined hollow materials are reversed, and the hole of the lower end tab positioned above by reversal The upper shoulder is installed above the upper shoulder, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below.By sandwiching the end tab of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the lower abutting portion.
[0031]
  In a hollow material having an upper surface plate and a lower surface plate, an upper end tab is provided at an upper abutting portion where the upper surface plates are butted together,A pin can be penetrated and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder.A bobbin tool divided into upper end tabs is assembled, and the upper butt portion of the hollow material is joined by friction stir welding. Next, the joined hollow material is turned upside down, and the friction stir welding of the lower surface plate on the upper surface is performed. In that case, since the upper end tab is already provided at the start end of the upper surface plate, even if the lower end tab is provided at the lower end of the same start end of the lower surface plate, the bobbin tool is assembled below the lower end tab of the lower surface plate. There is no space available. However, if the lower end tab is provided at the lower end of the lower surface plate of the lower surface plate with respect to the end provided with the upper end tab of the upper surface plate, the lower shoulder can be attached below the hole of the lower end tab of the lower surface plate. A space can be provided. ThusA pin can be penetrated and has a hole that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder.A bobbin tool divided into lower end tabs can be assembled, and the lower butted portion of the hollow material can be joined by friction stir welding.
[0032]
  Moreover, although the bobbin tool ofClaims 1 thru | or 3 is assembled in an end tab, even if it provides the end tab which incorporated the bobbin tool in the start end part of a butting part, a bobbin tool is provided in the end tab provided in the start end part of a butting part. Needless to say, even if it is incorporated, it is within the technical scope of the present invention. The bobbin tool is formed by connecting the lower shoulder to the upper shoulder above the hole from below via a pin. However, when the end tab is not provided at the starting end of the abutting portion, there is no difference between the upper and lower sides. It goes without saying that it is within the technical scope of the present invention whether the bobbin tool is assembled into the end tab and assembled into the abutting portion regardless of the upper and lower sides.
[0033]
  According to the production method according toclaims 1 to 3, the phenomenon that the material that wraps around the pin at the time of friction stir welding flows out behind the pin and is not filled with the material that wraps around the pin is suppressed. can do. In addition, the space between the upper and lower face plates of the hollow material constituting the hollow panel is narrow, and it is difficult to set the bobbin tool on the hollow material, or friction stir welding can be easily performed even when the work space is small. .
[0034]
  In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a hollow panel according to a fourth aspect of the present invention includes a plurality of top and bottom plates using a bobbin tool composed of an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder. In a method for producing a hollow panel in which hollow materials are joined by friction stir welding, a plurality of the upper surface plates are abutted against each other to form an upper abutting portion, and the pin of the bobbin tool can pass through an end of the upper abutting portion. A hole opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder is provided, and a lower opening portion to which the lower shoulder of the bobbin tool can be attached is provided in the lower surface plate below the hole, The upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below to form the bobbin tool, and the bobbin tool is rotated to move the middle Line friction stir welding of timberAnd at the time of friction stir welding, the hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled to be constant allows the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate. ControlIt is characterized by that.
[0035]
  According to the above method, when a hollow material is joined by friction stir welding using a bobbin tool, the upper surface plates of the hollow material are butted against each other, and the pin of the bobbin tool is attached to the end of the upper abutting portion of the upper surface plate.Can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulderBy providing a hole and providing a lower opening through which the lower shoulder of the bobbin tool can pass through the lower surface plate below the hole, a space for mounting the lower shoulder is created below the hole. The shoulder can be installed, and the lower shoulder can be coupled to the upper shoulder via a pin from below to easily assemble the bobbin tool at the upper abutting portion. Also, since no end tab is used, no extra work such as providing an end tab occurs. Needless to say, even if the upper plate is overlapped without butting the upper plate of the hollow material, it belongs to the technical scope of the present invention.
[0036]
  In order to solve the above-mentioned problem, a method for producing a hollow panel according to a fifth aspect of the present invention includes a plurality of top and bottom plates using a bobbin tool composed of an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder. In a hollow panel production method for joining hollow materials by friction stir welding, a plurality of the upper surface plates are butted together to constitute an upper butt portion, and a plurality of the lower surface plates are butted together to constitute a lower butt portion, Provided at the end of the upper abutting portion is a hole that can penetrate the pin of the bobbin tool and has a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder. A bobbin tool is provided with a lower opening to which the lower shoulder can be attached, the upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below. And rotating and moving the bobbin tool to perform friction stir welding of the top plate of the hollow material, invert the plurality of joined hollow materials, and the other of the lower butted portions positioned above by reversal The end of the bobbin tool is provided with a hole that can penetrate the pin of the bobbin tool and has a diameter that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder, and the lower surface of the bobbin tool is formed on the upper plate below the hole. An upper opening to which a shoulder can be attached is provided; the upper shoulder is installed above the hole; and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder from below through the pin to form the bobbin tool; Friction stir welding of the bottom plate of the hollow material is performed by rotating the tool.And at the time of friction stir welding, the hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled to be constant allows the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate. ControlIt is characterized by that.
[0037]
  According to the above method, when a hollow material is joined by friction stir welding using a bobbin tool, the upper surface plates of the hollow material are butted against each other, and the pin of the bobbin tool is attached to the end of the upper abutting portion of the upper surface plate.Can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulderBy providing a hole and providing a lower opening to which the lower shoulder of the bobbin tool can be attached to the lower surface plate below the hole, a space is provided below the hole so that the lower shoulder can penetrate the lower surface plate. An upper shoulder is installed on the upper shoulder, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via a pin from below to easily assemble the bobbin tool, and the upper plate is joined by friction stir welding.
[0038]
  Next, the joined hollow material is turned upside down, and the friction stir welding of the lower surface plate on the upper surface is performed. In this case, with respect to the end of the upper surface plate provided with a hole,The pin can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder.By providing a hole and providing an upper opening to which the lower shoulder can be attached at the upper abutting portion of the upper surface below the lower portion of the hole, a space in which the lower shoulder can move up and down is provided below the hole in the lower surface plate. Can be provided. In this way, the bobbin tool divided into holes can be assembled, and the lower butted portion of the hollow material can be joined by friction stir welding. Also, since the end tab is not used, the end tabTheExtra work such as preparation does not occur. It goes without saying that even if the upper and lower surface plates of the hollow material are not butted and overlapped, they belong to the technical scope of the present invention. Furthermore, the upper opening and the lower opening may be provided as necessary, and it goes without saying that the upper opening and the lower opening belong to the technical scope of the present invention at any time before the friction stir welding is performed.
[0039]
  In order to solve the above-described problem, the hollow panel production method of the present invention according to claim 6 includes an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder.Vertical separation typeIn a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool, the upper abutting portion is constituted by abutting the upper surface plates to each other, and the upper abutting portion An upper opening that is larger than the diameter of the pin is provided at the end of the pin, and the pin can be penetrated while being fitted into the upper opening, and is opened with a diameter that is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder. An integrated fitting plate having a hole is provided apart from the upper abutting portion, the upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below.By sandwiching the fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the upper opening at the end of the upper abutting portion, and the bobbin tool is rotated and moved to friction stir welding of the hollow material It is characterized by performing.
[0040]
  According to the above method, when hollow materials are joined by friction stir welding using a bobbin tool, the top plates of the hollow materials are abutted against each other, and the end of the top butt portion of the top plate is larger than the diameter of the pin. An upper opening is provided, and the pin of the bobbin tool is fitted into the upper opening.Can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulderBy providing a fitting plate with a hole apart from the upper abutting part, a space is created below the hole, so an upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is connected to the upper shoulder via a pin from below. Thus, the bobbin tool can be easily assembled. When the bobbin tool assembled with the fitting plate is fitted into the upper opening, the fitting plate does not move even if the bobbin tool is rotated. Therefore, the friction stir welding of the upper abutting portion of the upper plate of the hollow material can be performed. . Further, since the end tab is not used and welding is not performed, extra work such as provision of the end tab does not occur. It goes without saying that even if the upper plate of the hollow material is not butted and overlapped, it belongs to the technical scope of the present invention. The size of the upper opening is preferably larger than the diameter of the lower shoulder because it is convenient for assembling the bobbin tool.
[0041]
  In order to solve the above-mentioned problem, the method for producing a hollow panel according to the present invention described inclaim 7 includes an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder.Vertical separation typeIn a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool, the upper surface plate is abutted with each other to form an upper abutting portion, and the lower surface plate is A lower abutting portion is formed by abutting each other, and an upper opening larger than the diameter of the pin is provided at an end of the upper abutting portion, and the pin can be penetrated and fitted into the upper opening. A fitting plate having an integral structure having a hole opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder is separated from the upper abutting portion, the upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is disposed below the upper shoulder. Connect the lower shoulder through the pinBy sandwiching the fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the upper opening at the end of the upper abutting portion, and the bobbin tool is rotated and moved to friction stir welding of the hollow material And reversing the plurality of joined hollow materials, and providing a lower opening larger than the diameter of the pin at the other end of the lower abutting portion positioned above by reversal, and in the lower opening A fitting plate having an integrated structure having a hole that is fitted and has a hole that can penetrate the pin and is larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder, is separated from the lower abutting portion, and is provided above the hole. The upper shoulder is installed, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder through the pin from below.By sandwiching the fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder,The bobbin tool is formed, and the fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the lower opening at the end of the lower abutting portion, and the bobbin tool is rotated and moved to friction stir welding of the hollow material It is characterized by performing.
[0042]
  According to the above method, when hollow materials are joined by friction stir welding using a bobbin tool, the top plates of the hollow materials are abutted against each other, and the end of the top butt portion of the top plate is larger than the diameter of the pin. An upper opening is provided, and the pin of the bobbin tool is fitted into the upper opening.Can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulderBy providing a fitting plate with a hole apart from the upper abutting part, a space is created below the hole, so an upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is connected to the upper shoulder via a pin from below. Thus, the bobbin tool can be easily assembled. When the bobbin tool assembled with the fitting plate is fitted into the upper opening, the fitting plate does not move even if the bobbin tool is rotated. Therefore, the friction stir welding of the upper abutting portion of the upper plate of the hollow material can be performed. .
[0043]
  Next, the joined hollow material is turned upside down, and the friction stir welding of the lower surface plate on the upper surface is performed. In that case, a lower opening larger than the diameter of the pin is provided at the end of the lower abutting portion of the lower surface plate, and the pin of the bobbin tool is fitted to the lower opening.Can be penetrated and opened with a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulderA fitting plate having a hole is provided apart from the lower abutting portion, and there is a space below the hole, so an upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via a pin from below. The bobbin tool can be assembled easily. When the fitting plate assembled with this bobbin tool is fitted to the lower opening, the fitting plate does not move even if the bobbin tool is rotated, so that the lower abutting portion of the lower surface plate of the hollow material can be subjected to friction stir welding. . Further, since the end tab is not used and welding is not performed, extra work such as provision of the end tab does not occur. It goes without saying that even if the upper and lower surface plates of the hollow material are not butted and overlapped, they belong to the technical scope of the present invention.
[0044]
  In order to solve the above-mentioned problems, the present invention according to claim 8 is the method for producing a hollow panel according toclaims 1 to 7, in the friction stir welding.By the hydraulic cylinder that controls the pressure of the pressure oil constant,The distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool is controlled according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate.
[0045]
  In order to solve the above-mentioned problem, the present invention according toclaim 9 is the method for producing a hollow panel according to claim 8, in the friction stir welding,The hydraulic cylinder,The distance between the upper shoulder and the lower shoulder is controlled by maintaining a constant pressing force that presses at least one of the upper shoulder or the lower shoulder of the bobbin tool against the upper surface plate or the lower surface plate. .
[0046]
  According to the method according toclaim 8 or 9, when the distance between the upper and lower shoulders of the bobbin tool is fixed, the frictional force by the shoulder is small at a thin thickness, and the amount of heat generated is insufficient. On the other hand, in a thick area, it is possible to solve problems such as excessive heat generation and excessive softening.
[0047]
  The bobbin tool used in the present invention according to any one ofclaims 1 to 9 has a structure in which the upper shoulder and the lower shoulder can be separated and assembled. The diameter of the hole provided in the end tab or upper and lower abutting section or fitting plate should be larger than the pin diameter.AndThe hole diameter is smaller than the lower shoulderYes.
[0048]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a view in which a pin hole is provided at an end portion of a joint portion of a top plate of a hollow material according to an embodiment of the present invention, and an end portion of the joint portion of a bottom plate is cut away. FIG. 2 shows a view in which a joint portion of the upper plate of the hollow material according to the embodiment of the present invention is cut out and a pin hole is provided in the fitting plate fitted with the cutout. FIG. 3 is a view in which the overlapping portion of the top plate of the hollow material according to the embodiment of the present invention is cut out, and a pin hole is provided in the fitting plate that fits into the cutout. FIG. 4 is a diagram in which end tabs provided with holes are joined to the start ends of the upper and lower surface plates to be friction stir welded according to the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a structural diagram of a pressurization-controlled bobbin tool that can vary the upper and lower shoulder intervals and can control the shoulder pressurization force to a predetermined magnitude.
[0049]
(First embodiment of the present invention)
  In FIG. 1, apin hole 40 is provided in the vicinity of a start end portion S that is an end portion of the upper abuttingportion 9 where theupper surface plates 1 a and 2 a on the side where the friction stir welding of thehollow materials 1 and 2 is abutted. Thelower surface plates 1 b and 2 b on the opposite sides are provided withnotches 70 in an appropriate range larger than thelower shoulder 37 at positions corresponding to the pin holes 40. When theupper shoulder 36a is disposed on thepin hole 40, thepin 37a of thelower shoulder 37 is passed through thepin hole 40, and thebobbin tool 35 is set with a screw, thenotch 70 is cut out below thehole 40. , There's nothing going to get in the way of the set.
[0050]
  Thehollow members 1 and 2 are friction stir welded along the upper abuttingportion 9 by the rotational movement of thebobbin tool 35 set in thepin hole 40. The diameter of thepin hole 40 is larger than the diameter of thepin 37a and smaller than the diameter of the lower shoulder, but is preferably as close to thepin 37a as possible. Thecutout 70 is preferably as small as possible so that the lower shoulder can be attached.
[0051]
  Further, when the hollow material is turned upside down for friction stir welding of thelower surface plates 1b and 2b, anotch 75 is formed in the starting end S ′ of the other end portion of thelower surface plate 1a and 2a. . Further, a pin hole 40 'is provided in the vicinity of the start end S' which is the end of the lower abutting portion 9 'where thelower surface plates 1b and 2b are abutted. This is because, after the upperjoint portion 9 of theupper surface plates 1a and 2a is friction stir welded, the hollow material is turned upside down, and the bobbin is placed in the pin hole 40 'of the lower joint portion 9' of thelower surface plates 1b and 2b. Thetool 35 is set so that friction stir welding can be performed in the same manner as the upperjoint portion 9.
[0052]
(Second embodiment of the present invention)
  In FIG. 2, asquare notch 75 is provided in advance at the starting end S of theface plates 1a, 2a to be friction stir welded. Then, afitting plate 76 of the same thickness and the same material as theface plates 1a and 2a that fits in thenotch 75 is prepared, and a pin hole provided in thefitting plate 76 at a place where it is easy to work away from thenotch 75. 40, theupper shoulder 36a is disposed above, the pin of thelower shoulder 37 is passed through thepin hole 40, and thebobbin tool 35 is set with a screw. Then, when the friction stir welding is performed, thefitting plate 76 is fitted into thenotch 75. Since thefitting plate 76 is prevented from rotating at the parallel portion of thenotch 75, thefitting plate 76 does not rotate even if thebobbin tool 35 is rotated, and friction stir welding can be performed. Since thefitting plate 76 is a single plate and thebobbin tool 35 can be set at an appropriate place, it is not disturbed in terms of space.
[0053]
  In FIG. 2, thenotch 75 is provided in place of thepin hole 40 in FIG. 1, but a notch 70 (not shown) is provided at the position of thepin hole 40 ′ in FIG. 1, as in the first embodiment of the present invention. After theupper joints 9 of theupper surface plates 1a and 2a are friction stir welded, the hollow material is turned upside down, and the lower joints 9 'of the lowerlower surface plates 1b and 2b are the same as theupper joints 9 It is also within the technical scope of the present invention to be constructed so that friction stir welding is possible.
[0054]
  The above is the case of butt joining, but the same method can be applied even in the case of lap joining. FIG. 3 shows a method in which anotch 82 is provided at the start end S of the superposition joining, and afitting plate 83 with a bobbin tool set therein is fitted thereto. The difference from FIG. 2 is that the thickness of thefitting plate 83 is the face plate. 7a and theface plate 8a (ie, T1 + T2). In addition, although the above lap joining was demonstrated in the most typical example of FIG. 8, it is applicable to the various lap joining forms shown in FIG.
[0055]
(Third embodiment of the present invention)
  In FIG. 4, the end tab which has thepin hole 40 is provided in the start end part which is the edge part of the upperabutting part 9 with which theupper surface board 1a, 2a of the side which carries out the friction stir welding of thehollow materials 1 and 2 was abutted. There is no overhang of a plate or the like below thepin hole 40. When theupper shoulder 36a is disposed on thepin hole 40, thepin 37a of thelower shoulder 37 is passed through thepin hole 40, and thebobbin tool 35 is set with a screw, there is no overhang of a plate or the like below thehole 40. There is nothing going to get in the way of the set.
[0056]
  Thehollow members 1 and 2 are friction stir welded along the upper abuttingportion 9 by the rotational movement of thebobbin tool 35 set in thepin hole 40. The diameter of thepin hole 40 is larger than the diameter of thepin 37a and smaller than the diameter of the lower shoulder, but is preferably as close to thepin 37a as possible.
[0057]
  In addition, when the hollow material is turned upside down for friction stir welding of thelower surface plates 1b and 2b, a pin hole 40 'is provided at the start end S' of the other end of thelower surface plate 1a and 2a. An end tab 72 'is provided. This is because, after the upperjoint portion 9 of theupper surface plates 1a and 2a is friction stir welded, the hollow material is turned upside down, and the bobbin is placed in the pin hole 40 'of the lower joint portion 9' of thelower surface plates 1b and 2b. Thetool 35 is set so that friction stir welding can be performed in the same manner as the upperjoint portion 9. The end tab may be fixed to the face plate with a jig, or may be welded.
[0058]
  Further, in the case where end tabs are provided at the same upper and lower starting ends S, the upper end tab of the upper joint portion is provided first, and the upper joint portion is subjected to friction stir welding, and then the upper end tab is cut off and the hollow material is inverted. Later, the lower joint can be friction stir welded by providing the lower joint with a lower end tab.
[0059]
  The bobbin tool is described with reference numeral 35 (the form shown in FIG. 13- (b)), but the bobbin tool 30 (the form shown in FIG. 13- (a)) belongs to the technical scope of the present invention. Needless to say.
[0060]
(Fourth embodiment of the present invention)
  In the friction stir welding described in the first to third embodiments of the present invention, when the plate thickness of the joint portion of the hollow material changes, the distance between the upper and lower shoulders of thebobbin tools 30, 35 is fixed, When the thickness is thin, the frictional force generated by the shoulder is small, and the amount of heat generated is insufficient. On the other hand, when the thickness is thick, the heat is excessively softened and excessively softens. . A bobbin tool used for solving this problem is shown in FIG. 5 as a fourth embodiment of the present invention.
[0061]
  In FIG. 5, acylinder 52 is attached to a rotationmain shaft 51 with ashank 52a. The inside of thecylinder 52 is a cylindrical cavity, in which aguide cylinder 53 is fitted and fixed to thecylinder 52 with abolt 54. Apiston 55 is slidably fitted inside thecylinder 52, and the piston rod 55a is fitted in the hole of theguide tube 53 so as to be slidable in the axial direction. There is a slidingkey 56 between theguide cylinder 53 and the piston rod 55a, and the rotation of theguide cylinder 53 is transmitted to the piston rod 55a and thus to thepiston 55.
[0062]
  Anupper shoulder 57 is attached to theguide tube 53 with abolt 58. The tip of the piston rod 55a is apin 55b, and thepin 55b penetrates theguide tube 53 and theupper shoulder 57 and protrudes to the outside. Asquare shaft 55c is provided at the tip of thepin 55b protruding outside, and ascrew portion 55d is provided at the tip. Alower shoulder 59 is fitted to thesquare shaft 55 c and is fixed by adouble nut 60.
[0063]
  Anouter cylinder 61 supported by abearing 62 is provided outside thecylinder 52, and is fixed to a machine body (not shown). Ahydraulic pipe 63 is connected to theouter cylinder 61, and pressure oil having a predetermined pressure is supplied from a hydraulic source (not shown). The supplied pressure oil is introduced into thecylinder 52 from the oil hole 52b of thecylinder 52 through the oil hole 61a and theoil groove 61b, and thepiston 55 is pushed upward by this pressure oil. Accordingly, a pressure is applied between thelower shoulder 59 integrated with thepiston 55 and theupper shoulder 57 to pressurize the face plate. By controlling the pressure oil pressure to be constant, this pressure can be controlled to a constant value, and thelower shoulder 59 can be moved up and down according to the plate thickness. Theair hole 52c provided in thecylinder 52 is a hole for discharging the air in the upper space of thepiston 55 or allowing it to flow in reverse.
[0064]
【The invention's effect】
  As explained above, according to the present invention, the upper and lower surface plates and the likeThe pin can be penetrated and opened with a diameter larger than the pin diameter and smaller than the lower shoulder diameter.A small pin holeBecause it was provided,In the prior art mentioned aboveIt is possible to suppress a phenomenon in which the material that wraps around the pin at the time of friction stir welding flows out behind the pin and is not filled with the material that wraps around the pin.
[0065]
  Moreover, even when performing friction stir welding of hollow materials having a narrow space between the upper and lower surface plates, the bobbin tool can be easily set at the starting end.
[0066]
  In the case where the end tab is not used, it is possible to further save labor such as installation work of the end tab.
[0067]
  Also,When the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool is controlled according to the plate thickness of the upper plate or the lower plate by a hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled at the time of friction stir welding, In conventional technologyWhen the distance between the upper and lower shoulders of the bobbin tool is fixed, the frictional force generated by the shoulder is small when the face plate is thin, and the amount of heat generated is insufficient. In addition, problems such as excessive heat generation and excessive softening can be solved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view in which a pin hole is provided at an end portion of a joint portion of a top plate of a hollow material according to an embodiment of the present invention, and an end portion of the joint portion of a bottom plate is cut away.
FIG. 2 is a perspective view in which a joint portion of an upper plate of a hollow material according to an embodiment of the present invention is cut out and a pin hole is provided in a fitting plate that fits into the cutout.
FIG. 3 is a perspective view in which an overlapping portion of a top plate of a hollow material according to an embodiment of the present invention is cut out and a pin hole is provided in a fitting plate that fits into the cutout.
FIG. 4 is a perspective view in which end tabs provided with holes are joined to the start ends of the upper and lower surface plates to be friction stir welded according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a structural diagram of a pressurization control type bobbin tool having a variable upper and lower shoulder distance and capable of controlling the shoulder pressurization force to a predetermined magnitude.
FIG. 6 is a diagram for explaining a situation where friction stir welding is performed by abutting hollow materials according to a conventional technique.
FIG. 7 is a view showing an example of friction stir welding of a hollow material using a probe-type tool according to a conventional technique.
FIG. 8 is a diagram showing friction stir welding by superposing hollow face plates according to a conventional technique.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a vehicle composed of a hollow panel according to a conventional technique.
FIG. 10 is an explanatory diagram of friction stir welding of a hollow material and a reinforcing material according to a conventional technique.
FIG. 11 is an explanatory view of a friction stir welding method in which a bobbin tool is pushed from the side surface with respect to a starting end portion of a face plate to be friction stir welded according to a conventional technique.
FIG. 12 is an explanatory diagram of the work status of friction stir welding according to a conventional technique.
FIG. 13 is an explanatory view of a bobbin tool having a structure in which a lower shoulder according to a conventional technique can be removed.
[Explanation of symbols]
1, 2, ... Hollow material
1a, 1b ... top plate
2a, 2b ... bottom plate
9 ... Upper part
9 '... Lower part
36 ... Bobbin tool
36a ... Upper shoulder
37 ... Lower shoulder
37a ... pin
40 ... pin hole
70 ... Notch
72 ... Upper end tab
72 '... lower end tab
75 ... Notch
76 ... Mating plate
72 ... Upper end tab
72 '... lower end tab
75 ... Notch
76 ... Mating plate

Claims

Translated fromJapanese

上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えるとともに、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using an upper and lowerseparation type bobbin tool composed of anupper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
A plurality of upper surface plates are abutted against each other to form an upper abutting portion, and the pin of the bobbin tool can pass through the start end portion of the upper abutting portion, and is opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder. The upper shoulder is provided above the hole, and the lower shoulder is coupledto the upper shoulder via the pin from below.A method for producing a hollow panel, wherein the bobbin tool is formed bybeing sandwiched between the upper shoulder and the lower shoulder, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the hollow material.

上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて上エンドタブとし、前記上エンドタブの孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記上突合部の摩擦攪拌接合を行い、前記上エンドタブを切断するとともに接合された複数の前記中空材を反転させ、前記中空材の反転により上方となった下突合部の始端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて下エンドタブとし、上方に位置した前記下エンドタブの前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記下突合部の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using an upper and lowerseparation type bobbin tool composed of anupper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
A plurality of the upper surface plates are abutted with each other to form an upper abutting portion, a plurality of the lower surface plates are abutted with each other to form a lower abutting portion, and the pin of the bobbin tool passes through the start end of the upper abutting portion An integrated end tab having a hole opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder is used as an upper end tab, and the upper shoulder is installed above the hole of the upper end tab.By connectingthe lower shoulder to the shoulder from below via the pin, theintegrated end tab is sandwiched between the upper shoulder and the lower shoulder to form the bobbin tool, and the bobbin tool is rotated and moved. The upper abutting portion is friction stir welded, the upper end tab is cut, the plurality of joined hollow materials are reversed, and the hollow material is reversed to move upward. A lower end tab having a monolithic end tab having a hole that can be penetrated by the pin of the bobbin tool and has a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder, The upper shoulder is installed above the hole of the lower end tab located above, and the lower shoulder is coupledto the upper shoulder from the lower side via the pin,whereby the integrated end tab is connected to the upper shoulder and the upper shoulder. A method for producing a hollow panel, wherein the bobbin tool is formed bybeing sandwiched between a lower shoulder, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the lower abutting portion.

上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記中空材の一方の始端部の上突合部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて上エンドタブとし、前記中空材の他方の始端部の下突合部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造のエンドタブを備えて下エンドタブとし、前記上エンドタブの孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記上突合部の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下エンドタブの前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造のエンドタブを前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記下突合部の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using an upper and lowerseparation type bobbin tool composed of anupper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
A plurality of the upper surface plates are abutted against each other to form an upper abutting portion, a plurality of the lower surface plates are abutted to each other to constitute a lower abutting portion, and the bobbin tool is placed on the upper abutting portion of one start end of the hollow material The upper end tab having an integrated end tab having a hole that can be penetrated by the pin and has a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder, and a lower abutting portion of the other start end of the hollow material A lower end tab having a monolithic end tab having a hole that can be penetrated by the pin of the bobbin tool and has a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder, and is located above the hole of the upper end tab. said on shoulder placed,and the upper shoulder of the end tabs of the integrated structure and the lower shoulder by combining the lower shoulder through said pin from below on said shoulder The bobbin tool formedby sandwiching the said bobbin tool by rotating movement performed friction stir welding of the upper abutting portion, by inverting the plurality of the hollow member which is joined, said lower end-tab which is positioned above the inverted The upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupledto the upper shoulder via the pin from below,so that the integrated end tab is sandwiched between the upper shoulder and the lower shoulder. A method for producing a hollow panel, comprising: forming the bobbin tool, and rotating and moving the bobbin tool to perform friction stir welding of the lower abutting portion.

上ショルダとピンと下ショルダとで構成されるボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な下開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行い、且つ、
摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool composed of an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
A plurality of upper surface plates are abutted against each other to form an upper abutting portion, and the end of the upper abutting portion can be penetrated by the pin of the bobbin tool with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and larger than the diameter of the lower shoulder. A lower opening to which the lower shoulder of the bobbin tool can be attached is provided in the lower surface plate below the hole, the upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is provided below the upper shoulder. The lower shoulder is coupled via the pin to form the bobbin tool, the bobbin tool is rotated and moved to perform friction stir welding of the hollow material, and
At the time of friction stir welding, the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool is controlled according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate by a hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled to be constant. A method for producing a hollow panel as a feature.

上ショルダとピンと下ショルダとで構成されるボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
複数の前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、複数の前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記下面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な下開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の上面板の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下突合部の他方の端部に前記ボビンツールの前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を設けるとともに、前記孔の下方の前記上面板に前記ボビンツールの前記下ショルダが取付可能な上開口部を設け、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合して前記ボビンツールを形成し、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の下面板の摩擦攪拌接合を行い、且つ、
摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using a bobbin tool composed of an upper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
A plurality of the upper surface plates are abutted with each other to form an upper abutting portion, a plurality of the lower surface plates are abutted with each other to form a lower abutting portion, and the pin of the bobbin tool passes through the end of the upper abutting portion A hole opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder is provided, and a lower opening to which the lower shoulder of the bobbin tool can be attached is provided on the lower surface plate below the hole, The upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below to form the bobbin tool, and the bobbin tool is rotated to move the upper shoulder. Friction stir welding of the face plate is performed, the plurality of joined hollow materials are reversed, and the pin of the bobbin tool can penetrate the other end portion of the lower abutting portion positioned above by reversal from the diameter of the pin big A hole opened with a diameter smaller than the diameter of the lower shoulder is provided, and an upper opening to which the lower shoulder of the bobbin tool can be attached is provided in the upper surface plate below the hole, and the upper hole is provided above the hole. A shoulder is installed, and the lower shoulder is coupled to the upper shoulder via the pin from below to form the bobbin tool, and the bobbin tool is rotated to perform friction stir welding of the lower plate of the hollow material. ,and,
At the time of friction stir welding, the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool is controlled according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate by a hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled to be constant. A method for producing a hollow panel as a feature.

上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ピンの径より大なる上開口部を設けるとともに、前記上開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記上突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記上突合部の端部の前記上開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using an upper and lowerseparation type bobbin tool composed of anupper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
The upper plate is abutted against each other to form an upper abutting portion, and an upper opening larger than the diameter of the pin is provided at the end of the upper abutting portion, and the pin is penetrated while fitting into the upper opening. A fitting plate having an integral structure having a hole opened with a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder is provided apart from the upper abutting portion, and the upper shoulder is installed above the hole,By connectingthe lower shoulder to the upper shoulder from the lower side via the pin, the bobbin tool is formed bysandwiching the fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder , A method of producing a hollow panel, wherein the fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the upper opening at an end, and the bobbin tool is rotationally moved to perform friction stir welding of the hollow material .

上ショルダとピンと下ショルダとで構成される上下分離型のボビンツールを用いて上面板と下面板とを有する複数の中空材を摩擦攪拌接合で接合する中空パネルの生産方法において、
前記上面板を相互に突合せて上突合部を構成し、前記下面板を相互に突合せて下突合部を構成し、前記上突合部の端部に前記ピンの径より大なる上開口部を設けるとともに、前記上開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記上突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記上突合部の端部の前記上開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行い、接合された複数の前記中空材を反転させ、反転により上方に位置した前記下突合部の他方の端部に前記ピンの径より大なる下開口部を設けるとともに、前記下開口部に嵌合すると共に前記ピンが貫通でき同ピンの径より大きく前記下ショルダの径より小さい径で開けられた孔を有する一体構造の嵌合板を前記下突合部より離して備え、前記孔の上方に前記上ショルダを設置し、前記上ショルダに下方より前記ピンを介して前記下ショルダを結合することにより前記一体構造の嵌合板を前記上ショルダと前記下ショルダとの間に挟み込んで前記ボビンツールを形成し、前記下突合部の端部の前記下開口部に前記ボビンツールが形成された前記嵌合板を嵌合せしめ、前記ボビンツールを回転移動させて前記中空材の摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする中空パネルの生産方法。In a method for producing a hollow panel in which a plurality of hollow materials having an upper surface plate and a lower surface plate are joined by friction stir welding using an upper and lowerseparation type bobbin tool composed of anupper shoulder, a pin, and a lower shoulder,
The upper plate is abutted with each other to form an upper abutting portion, the lower surface plate is abutted with each other to form a lower abutting portion, and an upper opening larger than the diameter of the pin is provided at the end of the upper abutting portion In addition, an integrated fitting plate having a hole that fits into the upper opening and penetrates the pin and has a diameter larger than the diameter of the pin and smaller than the diameter of the lower shoulder is separated from the upper abutting portion. The upper shoulder is installed above the hole, and the lower shoulder is coupledto the upper shoulder via the pin from below, thereby connectingthe fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder. The bobbin tool is formed bybeing sandwiched between, and the fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the upper opening at the end of the upper abutting part, and the bobbin tool is rotated to move the hollow material. Friction stir And reversing the plurality of joined hollow materials, and providing a lower opening larger than the diameter of the pin at the other end of the lower abutting portion positioned above by reversal, and the lower opening And a fitting plate having an integrated structure having a hole that can be penetrated by the pin and that has a diameter larger than the diameter of the lower shoulder and smaller than the diameter of the lower shoulder, and is provided above the hole. The upper shoulder is installed on the upper shoulder, and the lower shoulder is coupledto the upper shoulder from the lower side through the pin, therebysandwiching the fitting plate of the integral structure between the upper shoulder and the lower shoulder. The fitting plate on which the bobbin tool is formed is fitted into the lower opening at the end of the lower abutting portion, and the bobbin tool is rotated to perform friction stir welding of the hollow material. The method of producing hollow panels, characterized in that.

摩擦攪拌接合時に、圧油の圧力を一定に制御した油圧シリンダにより、前記上面板または前記下面板の板厚に応じて前記ボビンツールの前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする請求項１〜３、６および７のいずれか１つに記載の中空パネルの生産方法。At the time of friction stir welding, the distance between the upper shoulder and the lower shoulder of the bobbin tool is controlled according to the plate thickness of the upper surface plate or the lower surface plate by a hydraulic cylinder in which the pressure oil pressure is controlled to be constant. The method for producing a hollow panel according to any one of claims 1 to 3, 6 and 7.

摩擦攪拌接合時に、前記油圧シリンダで、ボビンツールの前記上ショルダ又は前記下ショルダの少なくとも一方の前記上面板または前記下面板に押しつける押付力を一定に保持することにより前記上ショルダと前記下ショルダとの間隔を制御することを特徴とする請求項８に記載の中空パネルの生産方法。At the time of friction stir welding, the upper cylinder and the lower shoulder are held by the hydraulic cylinder by constantly holding a pressing force that presses against the upper or lower plate of at least one of the upper shoulder or the lower shoulder of the bobbin tool. 9. The method for producing a hollow panel according to claim 8, wherein an interval of the hollow panel is controlled.