JPH03216285A - 常温接合用チャンバー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は汎用性に優れた常温接合用チャンバー装置に関
するものである。

［従来の技術］ 摩擦接合法は、接合材料同志を突合わせて相対回転運動
を行わせ、その接合面に発生する摩擦熱を利用して接合
する方法である。

第４図は摩擦接合装置の一例を示すもので、電動機ａに
よって回転するはずみ車ｂに取付けられ、一方の接合材
料Ｃをクランプして回転する回転チャックｄと、該回転
チャックｄと同一軸線上に配置されており他方の接合材
料ｅを前記接合材料Ｃに対向してクランブし、案内部材
ｒに沿って前記回転チャックｄに対して近接・離反可能
に設けられた固定チャック９と、該固定チャック９を移
動させて接合材料Ｃ，θの圧接を行う油圧シリンダ等か
らなる押圧装置ｈとを備えている。

一方の接合材料Ｃを取付けた回転チャックｄを一定回転
速度で回転させた状態で、他方の接合材料ｅを取付けた
固定チャッククを押圧装置ｈによって前進させることに
より、接合材料Ｃ，Ｃの接合面同志を圧接すると、摩擦
部は赤熱して軟化状態となり回転エネルギーが熱発生に
よって消耗することになって、急速に回転運動が減速し
、自然停止して圧接が完了する。父上記において、摩擦
部が適温になったときにブレキをかけて回転を停止させ
る方法も採用されている。

上記回転停止後の押付け圧力はそのままアブセット圧力
として維持させたり、更にこれを増大してアブセットを
行うことが一般的に行われている。

上記摩擦接合時、接合面には接合を妨害する酸化物、薄
いガス吸着膜、汚れ等があるため、これらを摩擦中に分
解或いは大きな加圧力によって第５図に示すようにバリ
ｉとして接合部から外部に押し出させて、活性化を図る
ことにより高い接合強度を得るようにしており、通常従
来方式における摩擦部の温度はその材料の融点直下まで
上昇している。

しかし、上記従来方式においては、接合面を活性化させ
て強固な接合を得るために、強力な押付力によって接合
部に充分なバリｌが形成されるようにしているために、
接合材料Ｃ，Ｃの塑性変形が著しく、しかも堅牢な装置
と大きな駆動力を必要とする問題を有していた。

又、上記したように強力な押圧力によって接合面の活性
化を行うようにしても、摩擦部の赤熱により接合部の変
質、強度低下を生じ、そのために接合できる材料の範囲
も狭められてしまう等の問題を有していた。

このために、近年、接合材料同志を真空、又は不活性ガ
ス雰囲気等の中で接合面に摩擦力を加えることにより、
小さな摩擦力での接合を可能にしたり、又不活性ガス雰
囲気の中で両接合材料に通電し接合面間で放電させて接
合面を活性化させることにより、極めて小さな摩擦力で
の接合を可能にする常温接合法が研究されている。

［発明か解決しようとする課題］ しかし、上記真空或いは不活性ガス雰囲気内で接合する
場合、該雰囲気を保持するための構成が大型化したり、
或いは接合できる材料の形状に制約を受ける等の問題を
有していた。

本発明は、真空、又は不活性ガスの雰囲気を小さな構成
にて達成し、且つ種々の接合のための装置への適用を可
能にし、更に接合を行う材料の形状に制約を受けない汎
用性に優れた常温接合装置を提供することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ 本発明は真空発生装置又は不活性ガス導入装置に接続可
能な接続口を有した気密チャンバーと、該気密チャンバ
ーに設けた開閉蓋と、前記気密チャンバーの対向する壁
に対応して形成した挿通孔と、該両挿通孔の夫々に局部
シール装置を介して挿通され且つその外側端部に連結部
を合すると共に内側端部に着脱チャックを有してなる材
料支持軸とを備えたことを特徴とする常温接合用チャン
バー装置にかかるものである。

［作　　　用］ 気密チャンバー内に対向配置された着脱チャックに対し
、開閉蓋を外すことにより接合材料を取付け、続いて開
閉蓋を閉め、更に気密チャンバー内を真空、又は不活性
ガス雰囲気に保持させた後、接合材料に摩擦力を加える
、或いは接合面を活性化してから摩擦力を加える等によ
って接合を行う。

上記において、着脱チャックに対する接合材料の着脱を
気密チャンバー内にて行うようにしているので、着脱チ
ャックにて固定できる接合材料であれば形状に関係なく
容易に取付けて接合を行うことができる。

気密チャンバーが着脱チャック部を包囲する形状である
ため、容量が小さく、真空又は不活性ガス雰囲気に保持
させるための操作が容易である。

又、小型であり、且つ材料支持軸の外側端部に連続部を
脊しているので、運搬により接合のための種々の装置に
容易に適用できる。

［実　施　例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図は本発明の一実施例であり、回転駆動装置２に備
えた駆動軸３と、抑圧装置４に備えた抑圧軸５との間に
、本発明の常温接合用チャンバー装置１を備えた場合を
示している。

常温接合用チャンバー装置１は、内部に所要の空間６を
形成する気密チャンバー７を有しており、該気密チャン
バー７の対向する左右の壁には挿通孔８．９が対応して
形成されており、方の挿通孔８には、気密チャンパー７
に向えた局部シール装置１０を介して内外側に延びる一
方の回転側材料支持軸１１か挿通してあり、該材料支持
軸ｌ１の内側端には着脱チャック１２が備えてあると共
に、外側端には前記駆動軸３に対して連結・切離し可能
な連結部ｌ３が一体に備えてある。又、前記材料支持軸
ＩＩの外側外周部には該材料支持軸ｌ１を固定部材ｌ４
に支持させるための軸受１５か備えられている。

又、前記他方の挿通孔９には、気密チャンバ７の外側に
設けられた伸縮装置ｌ６をも貫通する他方の抑圧側材料
支持軸１７が設けられており、該材料支持軸１７の内側
端には着脱チャックｌ８が伺えてあると共に、外側端に
は前記抑圧軸５に対して連結・切離し可能な連結部１９
か一体に備えてある。

又材料支持軸ｌ７の外側外周部には、該材料支持軸ｌ７
を固定部材ｌ４に支持させるための軸受２６か備えられ
ている。

前記伸縮装置１６は、前記気密チャンパー７の挿通孔９
外側面を気密に包囲するように固定した固定端板２０と
、該固定端板２０に一端を固定されたべローズ２ｌと、
該ベローズ２ｌの他端に固定された移動端板２２と、前
記移動端板２２の回転を防止する回り止め板２３とを脊
しており、且つ前記移動端板２２の材料支持軸ｌ７の挿
通孔２４外側には局部ンール装置２５が設けられている
。

前記気密チャンバー７は支持台２７上に支持されるよう
になっており、その外周の所要位置には、接続口２８が
設けられていて、該接続口２８に導管２９を介して真空
発生装置又は不活性ガス導入装置３０が接続されるよう
になっている。

又、気密チャンパー７の上側にはシール材３ｌにより気
密が保持可能な開閉蓋３２が設けてある。

図中３３は不活性ガス雰囲気を形成する場合の空気抜き
穴、第２図中３４は気密チャンパー７外部から接合材料
３５．３８の位置合わせや接合状態などを監視するだめ
ののぞき窓である。

又、第１図の装置においては、前記回転側及び抑圧側の
材料支持軸１１．１７に電源３７を接続して、前記着脱
チャック１２．１８に支持した接合材料３５．３６間で
放電を行えるようにしている。

前記局部シール装置１０．２５は、第３図に局部シール
装置ｌＯを例にとって示す如く、挿通孔８の外側に、半
径方向内側が開口する環状の凹状空間３８を形成するよ
うにした支持金具３９かシールリング４０を介して固定
されており、前記凹状空間３８内に環状のシール体４ｌ
か挿入されている。

シール体４ｌは、内側シール板４２と外側シール板４３
とを形成するように断而略Ｃ字状を脊した環状のシール
材４４を備えており、該シール材４４は、所要の弾性変
形能と高い耐摩耗性を有する合成樹脂材にて構成されて
いる。

上記シール材４４のＣ字状内部には高い弾撥力を存した
環状のコイルバネ４５か挿入されている。

上記構成において、シール体４ｌの内径は、シールを行
う接合材料３５等の外径よりゎずがに小さい径となって
おり、従って接合材料３５をシール体４ｌの内側に合わ
せて押し込むと、内側シール板４２が拡張されてその分
コイルバネ４５が第４図に示すように押し潰された形状
となって、内側シール板４２が接合材料３５に、又外側
シール板４３が支持金具３９に強く圧接されることによ
り高いシール性が確保されるようになっている。

本発明の常温接合用チャンバー装置ｌを使用する際は、
材料支持軸１１を連結部１３を介して回転駆動装置２の
駆動軸３に連結すると共に、材料支持軸ｌ７を連結部ｌ
９を介して押圧装置４の押圧軸５に連結し、且っ気密チ
ャンハー７を支持台２７により支持すると共に、軸受１
５，２６を固定部材ｌ４上に支持する。

更に、接続口２８に導管２９を介して真空発生装置又は
不活性ガス導入装置３ｏを接続する。

又、開閉蓋３２を外してそこから接合材料３５．３６を
挿入して着脱チャック１２．１８に夫々装着する。

上記状態において、真空発生装置又は不活性ガス導入装
置３０を作動して気密チャンパー７内の空間６を真空、
又は不活性ガス雰囲気もしくはｌｏｐｐａ以下の酸素を
含む不活性の雰囲気に保持する。このとき、気密チャン
パー７内を不活性ガス雰囲気とする場合は空気抜き穴３
３を開けて空気を出しながら不活性ガスによる置換を行
つＯ 続いて、回転駆動装置２により接合材料３５を回転させ
ながら抑圧装置４にて接合材料３６を押付けると、真空
又は不活性ガス雰囲気により接合面の活性化が良好に行
われて、小さな摩擦力にて良好な接合か行われる。

上記不活性ガス雰囲気での接合に先立ち、電源３７によ
り材料支持軸ｌ１及びｌ７に通電すると、接合材料３５
．３６間で放電が行われることにより接合面か更に良好
に活性化されるので、より小さな摩擦力にて良好な接合
が可能となる。

前記常温接合用チャンバー装置１によれば、開閉蓋３２
の脱着により着脱チャック１２．　１８への接合材料３
５．３６の着脱を容易に行うことができ、且つ着脱チャ
ック１２．１８にて固定できる材料であればその形状、
大きさに制限されることなく接合を行うことができる。

更に、上記常温接合用チャンバー装置ｌは、連結部１３
．１９を介して種々の接合を行うための装置に適用する
ことができる。

又、前記気密チャンバー７に、ベローズ２ｌを有した伸
縮装置１６を備えるようにしているので、材料支持軸１
７が押付け移動しても、簡単な局部シール装置２５にて
良好なシールを保持させることができる。

又、上記抑圧側の材料支持軸ｌ７も回転させるようにす
ることも容易に可能である。その場合、回り止め板２３
を有しているので、ベローズ２ｌや移動端板がねじれる
ことが防止される。

又、前記接合に先立ち、接合材料３５．３Ｇの接合面を
、真空、又は不活性ガス雰囲気中にて物理的活性化法に
より積極的に活性化させておくことによっても、小さな
摩擦力で強固な接合を容易にしかも安定して得ることが
できる◎第２図は上記物理的活性化法の一例を示すもの
で、前記気密チャンバー７における前記のぞき窓３４と
反対の側面に、加工具収納室４６を突設し、且つ気密チ
ャンパー７内に備えるようにしたやすり、ダイヤモンド
研磨等からなる加工具４７に固定された操作アーム４８
を、前記加工具収納室４６の外側壁に前記と同様の局部
シール装置１０を備えて形成されたアーム挿入口４９に
貫通させるようにしている。

この場合は、回転させた一方の接合材料３５の接合面に
前記加工具４７を押し付けることにより切削を行って活
性而を出させ、又他方の接合材料３Ｇは操作アーム４８
により加工具４７を移動させてその接合面の切削を行う
ようにする。このとき、のぞき窓３４から内部の状況を
見ながら作業を行うことかできる。活性化の作業か終了
したら、加工具４７は接合の邪魔にならないように仮想
線で示す如く加工具収納室４６内に収納させておく。

尚、本発明の常温接合用チャンバー装置は、上述の実施
例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の常温接合用チャンバー装
置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。

（ｉ）　　着脱チャックに対する接合材料の着脱を、開
閉蓋を介して気密チャンバー内にて行えるようにしてい
るので、着脱チャックにて固定できる接合材料であれば
形状、大きさに関係なく容易に着脱チャックに取付けて
真空、又は不活性ガス雰囲気での接合を行うことができ
る。

（ｉ）　　気密チャンバーが着脱チャック部分を包囲す
る形状であるため、容量が小さくでき、真空、又は不活
性ガス雰囲気に保持させるための操作が容易である。

■　小型であり、且つ材料支持軸の外側端部に連結部を
有しているので、運搬により、接合のための種々の装置
に容易に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の切断側面図、第２図は第１
図の■−■方向から見た構成の一例を示す拡大断面図、
第３図は局部シール装置の拡大断面図、第４図は従来の
摩擦接合装置の一例を示す側面図、第５図は従来の摩擦
接合装置により接合された接合部の断面図である。 １は常温接合用チャンバー装置、７は気密チャンバー、
８，９は挿通孔、ＩＯは局部シール装置、１１は材料支
持軸、ｌ２は着脱チャック、ｌ３は連結部、ｌ７は材料
支持軸、ｌ８は着脱チャック、ｌ９は連結部、２５は局
部シール装置、２８は接続口、３０は真空発生装置又は
不活性ガス導入装置、３２は開閉蓋を示す。 第２図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）真空発生装置又は不活性ガス導入装置に接続可能な
   接続口を有した気密チャンバーと、該気密チャンバーに
   設けた開閉蓋と、前記気密チャンバーの対向する壁に対
   応して形成した挿通孔と、該両挿通孔の夫々に局部シー
   ル装置を介して挿通され且つその外側端部に連結部を有
   すると共に内側端部に着脱チャックを有してなる材料支
   持軸とを備えたことを特徴とする常温接合用チャンバー
   装置。