JP2002273578A - 摩擦攪拌接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転子の直進移動時に回転駆動源を移動させ
ず、また押圧時に曲げモーメントが生じない摩擦攪拌接
合装置を提供する。 【解決手段】 摩擦攪拌接合装置の回転押圧機構３２
は、支持フレーム３０に回転駆動源４１および直進駆動
源４０を固定する。回転駆動源４１の回転駆動力は、ス
プライン軸６６を有する回転伝達手段によって、回転子
３１に伝達される。直進駆動源４０からの直進力は、直
進部材４８を有する直進伝達手段４３で伝達される。直
進部材４８は、ねじ軸４９と、これに螺合するナット部
材４７を有し、このナット部材４７を回転させて回転子
３１を直進駆動する。回転伝達手段４２は、スプライン
軸６６によって、回転軸線Ｌ方向の回転子３１の移動を
許容した状態で、回転力を伝達する。回転子保持部材７
０の下端部に形成されたスプライン７６は、強度を向上
し、これによって摩擦接合時のガタつきを防ぐ役目も併
せて果たす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転による摩擦熱
で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、或る提案された摩擦攪拌接合装
置１を示す正面図である。この摩擦攪拌接合装置１で
は、先端にピン２を有する回転子３を高速で回転させな
がらワークに押し付け、ピン２とワークとの接合部を、
回転による摩擦熱で軟化させるとともに、回転によって
攪拌して接合する。つまり、摩擦攪拌接合装置１は、回
転子３を、その軸線まわりに高速で回転させる回転用駆
動源４と、回転子３を、回転軸線にそって直進移動させ
る直進駆動源５とを有する。摩擦攪拌接合装置１は、支
持フレーム６とリニアスライダ７とボールねじ８とを有
し、支持フレーム６が、加工機械本体に保持される。

【０００３】リニアスライダ７は、支持フレーム６に固
定される。直進案内されるリニアスライダ７のガイド部
には、回転自在に支持される回転子３と、回転子３を回
転駆動する回転駆動源４とが取り付けられる。ボールね
じ８は、リニアスライダ７に平行に支持フレーム６に固
定され、ボールねじ８のねじ軸１０に螺着されるナット
部材９がリニアガイド７のスライド部材に連結される。
したがって、ボールねじ８のねじ軸１０を、サーボモー
タなどの直進駆動源５で回転駆動することによって、ナ
ット部材９はねじ軸１０にそって上下に直進移動する。
このナット部材９に取り付けられるスライド部材は、回
転子３および回転駆動源４とともに直進移動する。

【０００４】このような構成によって回転子３を回転さ
せながら直進移動させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記した摩擦攪拌接合
装置１では、回転子３を回転駆動するための回転駆動源
４ごと直進駆動源５でスライドさせて、ワークに押圧し
ていたので、大容量の直進駆動源を必要とし、装置全体
が大掛かりになるといった問題を有する。またこれによ
り、コストアップも招いていた。さらに、このような大
重量の摩擦攪拌接合装置１を装備する加工機械本体の負
荷重量も大きくなってしまう。

【０００６】また、ボールねじ８とリニアスライダ７と
を用いる構造では、直進駆動力を発生するボールねじ８
のねじ軸１０と、押圧したときにワークから負荷を受け
る回転子３の軸線とは、図７で参照符Ｗで示すように距
離Ｗだけ離間している。このように直進駆動軸と負荷軸
とが離間していると、押圧時に曲げモーメントが発生
し、これによってガタが生じやすく、耐久性に問題があ
る。

【０００７】また、直進駆動源５であるサーボモータの
電流値に基づいて回転子の押圧力を検出する場合がある
が、上記したようにガタが生じると、電流値が変動し、
押圧力を正確に検出できなくなるといった問題が生じ
る。

【０００８】また、直進駆動源５は、回転子３とともに
回転駆動源４を直進移動させるので、回転駆動源４の重
量分、直進駆動源５による回転子３の押圧力と、直進駆
動源４の電流値との関係に誤差を与えるといった問題が
ある。

【０００９】本発明の目的は、回転駆動源を直進駆動源
で移動させず、また、押圧時に曲げモーメントが発生し
ないように構成される摩擦攪拌接合装置を提供すること
である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転する
回転子を回転軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に
押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物の接触部
の摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦
攪拌接合装置において、回転子を回転軸線まわりに高速
回転させる回転駆動源と、回転子を回転軸線方向に直進
移動させる直進駆動源と、回転駆動源および直進駆動源
を固定的に支持し、回転子を回転軸線方向に移動可能に
支持する支持部材と、回転子の回転軸線方向への移動を
許容し、かつ回転駆動源の回転を回転子に伝達する回転
伝達手段と、回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源か
らの直進駆動力を回転子に伝達する直進伝達手段とを備
えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。

【００１１】また本発明は、高速回転する回転子を回転
軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記
先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触
部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接
合装置において、回転子を回転軸線まわりに高速回転さ
せるサーボモータから成る回転駆動源と、回転子を回転
軸線方向に直進移動させるサーボモータから成る直進駆
動源と、回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持
し、回転子を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部
材と、回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回
転駆動源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達
手段と、回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの
直進駆動力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを
備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。

【００１２】また本発明は、高速回転する回転子を回転
軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記
先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触
部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合し、加工機械本
体に装備される摩擦攪拌接合装置において、回転子を回
転軸線まわりに高速回転させるサーボモータから成る回
転駆動源と、回転子を回転軸線方向に直進移動させるサ
ーボモータから成る直進駆動源と、回転駆動源および直
進駆動源をそれぞれ支持し、回転子を回転軸線方向に移
動可能に支持する支持部材と、回転子の回転軸線方向へ
の移動を許容し、かつ回転駆動源からの回転駆動力を回
転子に伝達する回転伝達手段と、回転子の回転を許容
し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転子に同軸に
伝達する直進伝達手段とを備え、支持部材は、加工機械
本体に固定され、加工機械本体は、前記回転軸線と直角
方向に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作
を生じさせることを特徴とする摩擦攪拌接合装置であ
る。

【００１３】また本発明は、前記回転子の回転駆動力
は、回転子の側面に伝達されることを特徴とする。

【００１４】また本発明は、前記回転子の回転駆動力
は、回転子の一端部に伝達されることを特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、回転子を回転させる回転
駆動源は、回転子の回転軸線方向への変位を許容した状
態で回転力を伝達する回転伝達手段によって回転力を伝
達するので、回転駆動源を支持部材に固定した状態で、
回転子を回転させながら、直進駆動源で回転子を直進移
動させることができる。これによって、直進駆動源は、
回転子のみを直進移動させればよく、回転駆動源を移動
させる必要がないので、直進駆動源の容量が少なくてす
み、小型化できる。これによって、この摩擦攪拌接合装
置を保持する加工機械本体の負担も軽くなる。また、回
転駆動源を移動させる必要がないことにより、直進駆動
源の電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくくな
る。

【００１６】また、回転駆動源の回転力は、回転子の側
面から伝達されてもよく、端部から伝達されてもよい。

【００１７】また本発明は、高速回転する回転子を回転
軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転
により前記先端部と前記被接合物の接触部の摩擦熱で軟
化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置
において、回転子を回転軸線まわりに高速回転させる回
転駆動源と、回転子を回転軸線方向に直進移動させる直
進駆動源と、回転駆動源および直進駆動源を支持し、回
転子を回転軸線方向に変位可能に支持する支持部材と、
回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動
源の回転を回転子に伝達する回転伝達手段と、回転子の
回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転
子に伝達する直進伝達手段とを備え、直進移動して回転
子に直進力を作用させる直進伝達手段の直進部材は、回
転子の回転軸線と同軸に配置されることを特徴とする摩
擦攪拌接合装置である。

【００１８】また本発明は、直進伝達手段の直進部材
は、回転子の側面に直進力を作用させることを特徴とす
る。

【００１９】また本発明は、直進伝達手段の直進部材
は、回転子の一端部に直進力を作用させることを特徴と
する。

【００２０】本発明に従えば、直進移動し、回転子に直
進力を作用させる直進伝達手段の直進部材を回転子と同
軸に配置したので、被接合物を押圧するとき、装置に曲
げモーメントが生じず、これによってガタが生じるとい
ったことが防がれる。また、これによって直進駆動源の
電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくくなる。

【００２１】また直進力は、回転子の側面に作用させて
もよく、また一端部に作用させてもよい。

【００２２】また本発明は、（ａ）支持部材３０と、
（ｂ）回転子保持部材７０であって、回転子３１の回転
子本体３６が挿入される回転子挿入孔７２を有し、回転
子３１を保持する下端部を有し、前記下端部の外周部
に、前記軸線Ｌに平行に延びる複数のスプライン７６が
形成される回転子保持部材７０と、（ｃ）回転支持部材
７３であって、内周側に前記スプライン７６が嵌まる第
１スプライン受け７５と、第１スプライン受け７５を、
支持部材３０に、前記軸線Ｌまわりに回転可能に支持す
る第１軸受け７４とを有する回転支持部材７３とを含
み、前記回転駆動源は、支持部材３０に固定的に支持さ
れる回転駆動用モータ４１を含み、前記回転伝達手段
は、回転子の回転軸線方向への移動を許容し、回転駆動
用モータ４１からの回転駆動力を回転子保持部材７０に
伝達し、前記直角伝達手段は、回転子の回転を許容し、
直進駆動用モータ４０からの直進駆動力を回転子保持部
材７０の上端部に同軸に伝達することを特徴とする摩擦
撹拌接合装置である。

【００２３】また本発明は、支持部材は、加工機械本体
に固定され、加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向
に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作を生
じさせることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る摩擦攪拌接合装置２０を示す図である。摩擦攪拌接合
装置２０は、加工機械本体２３に装備される。

【００２５】摩擦攪拌接合装置２０は、支持部材である
支持フレーム３０、回転子３１、回転押圧機構３２を有
する。支持フレーム３０が加工機械本体２３に固定さ
れ、回転押圧機構３２を保持する。回転押圧機構３２
は、回転子３１を、その軸線Ｌまわりに高速で回転させ
るとともに、回転軸線Ｌ方向に直進移動させる。また、
回転子３１の先端に対向する受け部３３が、別途設けら
れる。回転子３１は、先端側が先細りとなり（図２参
照）、先端部は回転軸線Ｌと同軸の円柱部３５が形成さ
れ、その下端面から回転軸線Ｌに沿ってピン３４が突出
して設けられる。

【００２６】たとえばアルミニウム合金板などの２枚の
ワークを接合する場合、２枚のワークを重ね、接合部の
下部に摩擦攪拌接合装置２０の受け部３３が配置され
る。次に、回転押圧機構３２で回転子３１を高速で回転
させるとともに、回転子３１を前進移動させる。する
と、受け部３３と回転子３１との間に２枚のワークが挟
持され、回転子３１先端のピン３４がワークの接合部に
押圧される。回転しながら押圧されることによって摩擦
熱が発生し、接合部近傍が軟化し、ピン３４が挿入され
る。

【００２７】ピン３４が回転しながら挿入されることに
より、接合部近傍で塑性流動を起こし、ピン３４によっ
て攪拌される。また、ピン３４が挿入され、回転子３１
の円柱部３５の下端面（ショルダー部）がワーク表面に
押圧されると、この下端面によっても、ワーク表面が攪
拌される。このようにして、ピン３４が２枚のワークの
接合部を超えるまで挿入され、所定の押圧力で所定時間
押圧して攪拌する。加工機械本体２３は、接合時もしく
は接合中においては、接合の適用内容に応じて、回転軸
線Ｌと直角方向に、任意の長さ分、回転子３１とワーク
との相対動作を生じさせる。その後、回転押圧機構３２
で回転子３１を、回転軸線Ｌに沿って後退させる。ピン
３４が引き抜かれると、攪拌され塑性流動を起こした接
合部近傍が冷却して硬化し、接合部で２枚のワークが接
合される。

【００２８】図２は、摩擦攪拌接合装置２０の回転押圧
機構３２の構成を示す図である。回転子３１は、回転子
本体３６と回転子３１を保持する回転子保持部材７０と
からなり、回転押圧機構３２は、回転子３１を回転駆動
する回転駆動源であるインダクションモータ４１、回転
子３１を直進移動させる直進駆動源であるサーボモータ
４０と、インダクションモータ４１からの回転力を回転
子保持部材７０に伝達する回転伝達手段４２と、サーボ
モータ４０の直進駆動力を回転子保持部材７０に伝達す
る直進伝達手段４３とを有する。

【００２９】支持フレーム３０は、サーボモータ４０、
インダクションモータ４１を固定的に支持し、回転子保
持部材７０を回転支持部材７３を介して支持する。回転
子保持部材７０は、外周に回転軸線Ｌに平行に延びる複
数のスプライン７６を有し、前記回転支持部材７３は、
内周側にスプライン７６が嵌まるスプライン受け７５を
有し、外周側に軸受け７４を有し、この軸受け７４が支
持フレーム３０に取り付けられる。このような構成によ
って、回転子保持部材７０は、回転軸線Ｌまわりに回転
可能で、かつ回転軸線Ｌ方向に移動自在に支持フレーム
３０に支持される。

【００３０】回転子保持部材７０は、円柱状であり、下
端部に回転子挿入孔７２が形成され、この回転子挿入孔
７２に回転子本体３６が挿入され、回転軸線Ｌまわりの
回転、および回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて回転
子保持部材７０に保持される。

【００３１】回転伝達手段４２は、インダクションモー
タ４１の出力軸６７に固定される第一ベルト車６１、Ｖ
ベルト６２、第二ベルト車６３、スプライン軸６６、ス
プライン軸６６と第二ベルト車６３とを連結するユニバ
ーサルジョイント６４とから構成される。回転子保持部
材７０の上端部には、内スプラインを有するスプライン
孔７１が、回転軸線Ｌと同軸に形成され、このスプライ
ン孔７１に前記スプライン軸６４が挿入される。これに
よって、スプライン軸６４と回転子保持部材７０とは、
軸線Ｌ方向に直進移動可能で、かつ軸線Ｌまわりの回転
が阻止された状態で連結される。

【００３２】第二ベルト車６３は、軸受け６５によって
軸線Ｌまわりに回転自在に支持フレーム３０に支持さ
れ、この第二ベルト車６３から第一ベルト車６1にわた
ってＶベルト６２が巻き掛けられ、第二ベルト車６３と
スプライン軸８１とが、ユニバーサルジョイント６４を
介して連結される。このような構成の回転伝達手段４２
によって、インダクションモータ４１の回転力が回転子
３１に伝達される。

【００３３】直進伝達手段４３は、サーボモータ４０の
出力軸４４に固定される有歯ベルト車４５と、タイミン
グベルト４６と、ナット部材４７とを有し、この直進伝
達手段４３に直線部材４８が連結される。直進部材４８
は、前記ナット部材４７が螺合するねじ軸４９と、ねじ
軸４９の下端部に固定され、回転子保持部材７０の上端
部に連結される連結部材５０とを有する。連結部材５０
の下端部は、一対の軸受け８０を介して、回転子保持部
材７０が軸線Ｌまわりに回転可能で、かつ連結部材５０
と回転子保持部材７０とが回転軸線Ｌ方向へ移動が阻止
された状態で連結される。また、連結部材５０下端部の
外周部には、回転軸線Ｌに平行な方向に延びる複数の外
スプライン８２が設けられ、支持フレーム３０には、前
記外スプライン８２が嵌り込むスプライン受け８３が固
定される。これによって、連結部材５０は、回転軸線Ｌ
まわりの回転が阻止され、かつ回転軸線Ｌ方向へ移動可
能に設けられる。

【００３４】連結部材５０の上端部にはねじ軸４９が固
定され、このねじ軸４９は、回転軸線Ｌに同軸に配置さ
れる。ねじ軸４９に螺合するナット部材４７は、ボール
ネジであり、軸受け５２を介して回転軸線Ｌまわりに回
転自在に支持され、軸受け５２は、支持フレーム３０に
固定される。このナット部材４７の上端部に有歯ベルト
車５１が一体に固定され、この有歯ベルト車５１からサ
ーボモータ４０に取り付けられる有歯ベルト車４５にわ
たってタイミングベルト４６が巻き掛けられる。

【００３５】次に、直進伝達手段４３の動作について説
明する。サーボモータ４０を回転させると、有歯ベルト
車４５、タイミングベルト４６を介してナット部材４７
が回転する。ナット部材４７は、支持フレーム３０に対
して回転軸線Ｌ方向に固定的に保持されているので、ナ
ット部材４７の回転によってねじ軸４９が前進（下降）
する。ねじ軸４９の下端部に固定される連結部材５０
は、回転子保持部材７０に対して、回転可能かつ回転軸
線Ｌ方向の移動が阻止されて連結されるので、回転子保
持部材７０が回転可能な状態で前進する。サーボモータ
４０を逆転させると、ナット部材４７の回転方向も逆転
し、回転子３１は後退（上昇）する。

【００３６】回転伝達手段４２は、スプライン軸６４に
よって、回転軸線Ｌ方向に移動可能で、かつ回転軸線Ｌ
まわりの回転力を回転子保持部材７０に伝達可能に構成
されるので、回転子保持部材７０を前進、後退させなが
ら回転させることができる。

【００３７】このようにして、インダクションモータ４
１で回転子３１を高速で回転させながら、サーボモータ
４０によって回転軸線Ｌ方向に前進させ、回転子３１先
端をワークに押圧し、サーボモータ４０を逆転させるこ
とによって、回転子３１を回転させながら後退させるこ
とができる。このとき、回転子に直進力を作用させる直
進伝達手段４３の直進部材４８は、ねじ軸４９が回転子
３１の回転軸線Ｌと同軸にあるので、前述した従来技術
のように、押圧時に曲げモーメントが発生することが防
がれる。また、直進駆動源であるサーボモータ４０は、
従来技術のように回転子とともに回転駆動源であるイン
ダクションモータ４１を直進移動させる必要がないの
で、サーボモータ４０のモータ容量が小さくて済み、サ
ーボモータ４０を小型、軽量化できる。

【００３８】また、摩擦攪拌接合装置２０では、サーボ
モータ４０の電流値によって、押圧力を検出するが、押
圧時に曲げモーメントが発生しないことにより、サーボ
モータの電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくく
なる。

【００３９】図２に示す直進伝達手段４３では、ナット
部材４７を回転軸線Ｌまわりに回転自在に、かつ回転軸
線Ｌ方向への移動を阻止して支持フレーム３０に設け、
このナット部材４７を回転させることによって、直進部
材のねじ軸４９を前進、後退させるように構成したが、
これとは逆に構成してもよい。つまり、図３に示すよう
に、ねじ軸９２を軸受け９４によって回転自在に支持
し、直進部材として下端部が回転子保持部材７０に連結
され、上端部にねじ軸９２に螺合するナット部材９１を
有する連結部材９０を設け、ねじ軸９２に有歯ベルト車
９３を固定し、タイミングベルト４６を介してねじ軸９
２を回転させることによって、ナット部材９１に一体に
設けられる連結部材９０を前進、後退させるように構成
してもよい。

【００４０】図４は、本発明の他の実施形態の摩擦攪拌
接合装置の回転押圧機構１００の構造を示す図である。
図２、図３に示す回転押圧機構３２では、回転駆動力お
よび直進力が、回転子３１の一端部から伝達される構成
であるが、本実施形態の回転押圧機構１００では、回転
駆動力が回転子３１の一端部から入力され、回転力が回
転子３１の側面に伝達される。

【００４１】つぎに、本実施形態の回転押圧機構１００
の構成について詳細に説明する。なお、前述した回転押
圧機構３２に対応する構成には同一の参照符号を付し、
説明を省略する。

【００４２】本実施形態の直進伝達手段１１０に連結さ
れる直進部材１０１は、円筒状であり、回転軸線Ｌに同
軸に回転子保持部材７０の上端部を外囲して配置され
る。この円筒状の直進部材１０１の上下両端部に設けら
れる軸受け１０２，１０３を介して直進部材１０１と回
転子保持部材７０とは、回転軸線Ｌまわりに相対的に回
転自在であり、回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて連
結される。この直進部材１０１の外周には外ねじが形成
され、この外ねじにナット部材１０４が螺合する。

【００４３】ナット部材１０４は、一対の軸受け１０
５，１０６を介して支持フレーム３０に、回転軸線Ｌま
わりに回転自在に、かつ回転軸線Ｌ方向への移動が阻止
されて支持される。また、ナット部材１０４の外周には
歯が形成されて有歯ベルト車として機能する。したがっ
て、サーボモータ４０の有歯ベルト車４５からナット部
材１０４にわたってタイミングベルト４６が巻き掛けら
れることによって、サーボモータ４０の回転駆動力が、
直進部材１０１に伝達される。

【００４４】また、直進部材１０１の外周部には回転軸
線Ｌに平行にガイド溝１０７が形成されており、前記ナ
ット部材１０４の上方で、直進部材１０１を外囲する環
状の回り止め部材１０８が支持フレーム３０に固定され
ており、回り止め部材１０８には内側に突出し、直進部
材１０１の前記ガイド溝１０７に嵌まり込む回り止め突
起１０９が形成される。これによって、直進部材１０１
は、回転軸線Ｌ方向には移動可能で、回転軸線Ｌまわり
の回転が阻止される。

【００４５】また、インダクションモータ４１は、出力
軸６７にユニバーサルジョイント６４を介してスプライ
ン軸６４が連結され、このスプライン軸６４と回転子保
持部材７０とが、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止され、
かつ回転軸線Ｌ方向に移動可能に連結される。

【００４６】サーボモータ４０を回転駆動させると、有
歯ベルト車４５、タイミングベルト４６を介してナット
部材１０４が回転軸線Ｌまわりに回転し、このナット部
材１０４の回転によって、直進部材１０１を介して回転
子保持部材７０および回転子３１が回転軸線Ｌ方向に直
進移動する。このようにして、直進駆動源であるサーボ
モータ４０からの直進力が、直進部材１０７の側面から
伝達される。

【００４７】またインダクションモータ４１からの回転
力は、スプライン軸６４によって、回転軸線Ｌ方向に移
動可能に伝達され、これによって、回転子３１は、回転
軸線Ｌまわりに回転しながら回転軸線Ｌ方向に直進移動
することができる。このようにして、回転力は、回転子
３１の一端部から伝達される。

【００４８】本実施形態においても、回転駆動源である
インダクションモータ４１を移動させることが防がれ
る。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材４８
が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲げ
モーメントが作用するといったことが防がれる。

【００４９】図５は、本発明のさらに他の実施形態の摩
擦攪拌接合装置の回転押圧機構１２０の構成を示す図で
ある。この回転押圧機構１２０では、インダクションモ
ータ４１からの回転力が回転子３１の側面から伝達さ
れ、サーボモータ４０からの直進力が、回転子３１の上
端部から伝達される。なお、図１〜図４に示される構成
と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略す
る。

【００５０】この回転押圧機構１２０では、図２で説明
した回転押圧機構３２と同様の直進伝達手段４３を有す
る。ただし、本実施形態の回転伝達手段１２１は、回転
子保持部材７０の側面から回転力が伝達されるので、直
進伝達手段４３の連結部材５０は、回転伝達手段のタイ
ミングベルト６２を避ける必要がないので、連結部材５
０の構成を小さくすることができる。

【００５１】回転子保持部材７０の外周には複数のスプ
ライン１２２が、回転軸線Ｌに平行に形成される。回転
力伝達手段１２１は、インダクションモータ４１の出力
軸に固定されるＶベルト車６１、Ｖベルト６２、スプラ
イン受け１２３を有する。スプライン受け１２３は、環
状であり、回転子保持部材７０の前記スプライン１２２
に嵌まり込み、スプライン受け１２３と回転子保持部材
７０とは、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止され、かつ回
転軸線Ｌ方向へ移動可能に連結される。このスプライン
受け１２３は、上下一対の軸受け１２４，１２５によっ
て、回転軸線Ｌまわりに回転自在に、かつ回転軸線Ｌ方
向への移動が阻止されて支持フレーム３０に支持され
る。また、スプライン受け１２３の外周部は、ベルト車
として機能し、この外周部にはＶベルト６２が巻き掛け
られる。

【００５２】このような構成によって、インダクション
モータ４１の回転力が、Ｖベルト車６１、Ｖベルト６２
を介してスプライン受け１２３、回転子保持部材７０お
よび回転子３１を回転軸線Ｌまわりに回転駆動する。ま
た、回転子保持部材７０は、直進移動可能に支持されて
いるので、直進伝達手段４３からの直進力によって回転
しながら直進移動することができる。

【００５３】本実施形態においても、回転駆動源である
インダクションモータ４１を移動させることが防がれ
る。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材４８
が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲げ
モーメントが作用するといったことが防がれる。

【００５４】また、本実施形態の直進伝達手段４３を、
図３で説明した構成と同様に、直進部材にナット部材を
固定し、ねじ軸側を回転させるように構成してもよい。

【００５５】図６は、本発明のさらに他の実施形態の摩
擦攪拌接合装置の回転押圧機構１３０の構成を示す図で
ある。この回転押圧機構１３０では、直進力および回転
力が回転子３１の側面から伝達される。つまり、図４で
説明した直進伝達手段１１０と、図５で説明した回転伝
達手段１２１を有する。なお、図１〜図５に示される構
成と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。

【００５６】本実施形態においても、回転駆動源である
インダクションモータ４１を移動させることが防がれ
る。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材１０
１が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲
げモーメントが作用するといったことが防がれる。

【００５７】また、上述した各実施形態では回転駆動源
としてインダクションモータを用いるように構成した
が、本発明はこれに限らず、回転駆動源をサーボモータ
としてもよい。このとき、回転伝達手段は、Ｖベルトで
なく、タイミングベルトを用いる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転子を
回転させる回転駆動源は、回転子の回転軸線方向への変
位を許容した状態で回転力を伝達する回転伝達手段によ
って回転力を伝達するので、回転駆動源を支持部材に固
定した状態で、回転子を回転させながら、直進駆動源で
回転子を直進移動させることができる。これによって、
直進駆動源は、回転子のみを直進移動させればよく、回
転駆動源を移動させる必要がないので、直進駆動源の容
量が少なくてすみ、小型化できる。これによって、この
摩擦攪拌接合装置を保持する加工機械本体の負担も軽く
なる。また、回転駆動源を移動させる必要がないことに
より、直進駆動源の電流値と押圧力との関係に、誤差が
生じにくくなる。

【００５９】回転駆動源の回転力は、回転子の側面から
伝達されてもよく、一端部から伝達されてもよい。

【００６０】また、本発明によれば、直進移動し、回転
子に直進力を作用させる直進伝達手段の直進部材を回転
子と同軸に配置したので、被接合物を押圧するとき、装
置に曲げモーメントが生じず、これによってガタが生じ
るといったことが防がれる。

【００６１】この直進力は、回転子の側面に伝達させて
もよく、また一端部に伝達させてもよい。

【００６２】回転子保持部材７０には、その下端部の外
周部に複数のスプライン７６が形成されるので、強度が
向上され、回転子３１の軸線が回転子保持部材７０の軸
線に一致したままの状態に保たれ、回転子３１が振動な
どするおそれはなく、摩擦接合を正確に行うことができ
るとともに、このスプライン７６によって回転子保持部
材７０の強度が向上されるので、回転子保持部材７０の
ねじれ変形が抑制され、しかも全長を短くすることがで
きる。またこのスプライン７６による回転子保持部材７
０の強度の向上によって、回転子保持部材７０の上端部
に直進駆動力が与えられて、回転子保持部材７０が回転
支持部材７３から被接合物に向けて図２、図４、図５お
よび図６の下方に大きく突出しても、回転子保持部材７
０の軸線が、摩擦接合の動作中、振動することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摩擦攪拌接合装置を摩擦攪拌接合装置
２０に適用した実施の一形態を示す図である。

【図２】摩擦攪拌接合装置２０の回転押圧機構３２の構
造を示す図である。

【図３】直線伝達機構４３の他の形態を示す図である。

【図４】本発明の他の実施形態の回転押圧機構１００の
構造を示す図である。

【図５】本発明のさらに他の実施形態の回転押圧機構１
２０の構造を示す図である。

【図６】本発明のさらに他の実施形態の回転押圧機構１
３０の構造を示す図である。

【図７】従来の摩擦攪拌接合装置１を示す図である。

【符号の説明】

２３ 加工機械本体 ２０ 摩擦攪拌接合装置 ３０ 支持フレーム ３１ 回転子 ３２，１００，１２０，１３０ 回転押圧機構 ３４ ピン ４０ サーボモータ ４１ インダクションモータ ４２ 回転伝達手段 ４３ 直進伝達手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
   動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前記先
   端部と前記被接合物の接触部の摩擦熱で軟化させ、攪拌
   して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置において、 回転子を回転軸線まわりに高速回転させる回転駆動源
   と、 回転子を回転軸線方向に直進移動させる直進駆動源と、 回転駆動源および直進駆動源を固定的に支持し、回転子
   を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、 回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動
   源の回転を回転子に伝達する回転伝達手段と、 回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動
   力を回転子に伝達する直進伝達手段とを備えることを特
   徴とする摩擦攪拌接合装置。
2. 【請求項２】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
   動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転
   による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化さ
   せ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置にお
   いて、 回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータ
   から成る回転駆動源と、 回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータか
   ら成る直進駆動源と、 回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子
   を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、 回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動
   源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段
   と、 回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動
   力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備えるこ
   とを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
3. 【請求項３】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
   動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転
   による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化さ
   せ、攪拌して被接合物を接合し、 加工機械本体に装備される摩擦攪拌接合装置において、 回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータ
   から成る回転駆動源と、 回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータか
   ら成る直進駆動源と、 回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子
   を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、 回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動
   源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段
   と、 回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動
   力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備え、 支持部材は、加工機械本体に固定され、 加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長
   さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせること
   を特徴とする摩擦攪拌接合装置。
4. 【請求項４】 前記回転子の回転駆動力は、回転子の側
   面に伝達されることを特徴とする請求項１〜３のうちの
   １つに記載の摩擦攪拌接合装置。
5. 【請求項５】 前記回転子の回転駆動力は、回転子の一
   端部に伝達されることを特徴とする請求項１〜３のうち
   の１つに記載の摩擦攪拌接合装置。
6. 【請求項６】 高速回転する回転子を回転軸線方向に移
   動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前記先
   端部と前記被接合物の接触部の摩擦熱で軟化させ、攪拌
   して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置において、 回転子を回転軸線まわりに高速回転させる回転駆動源
   と、 回転子を回転軸線方向に直進移動させる直進駆動源と、 回転駆動源および直進駆動源を支持し、回転子を回転軸
   線方向に変位可能に支持する支持部材と、 回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動
   源の回転を回転子に伝達する回転伝達手段と、 回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動
   力を回転子に伝達する直進伝達手段とを備え、 直進伝達手段に連結され、直進移動して回転子に直進力
   を作用させる直進部材は、回転子の回転軸線と同軸に配
   置されることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
7. 【請求項７】 直進伝達手段に連結される直進部材は、
   回転子の側面に直進力を作用させることを特徴とする請
   求項６記載の摩擦攪拌接合装置。
8. 【請求項８】 直進伝達手段の直進部材は、回転子の一
   端部に直進力を作用させることを特徴とする請求項６記
   載の摩擦攪拌接合装置。
9. 【請求項９】 （ａ）支持部材３０と、 （ｂ）回転子保持部材７０であって、 回転子３１の回転子本体３６が挿入される回転子挿入孔
   ７２を有し、回転子３１を保持する下端部を有し、 前記下端部の外周部に、前記軸線Ｌに平行に延びる複数
   のスプライン７６が形成される回転子保持部材７０と、 （ｃ）回転支持部材７３であって、 内周側に前記スプライン７６が嵌まる第１スプライン受
   け７５と、 第１スプライン受け７５を、支持部材３０に、前記軸線
   Ｌまわりに回転可能に支持する第１軸受け７４とを有す
   る回転支持部材７３とを含み、 前記回転駆動源は、支持部材３０に固定的に支持される
   回転駆動用モータ４１を含み、 前記回転伝達手段は、回転子の回転軸線方向への移動を
   許容し、回転駆動用モータ４１からの回転駆動力を回転
   子保持部材７０に伝達し、 前記直角伝達手段は、回転子の回転を許容し、直進駆動
   用モータ４０からの直進駆動力を回転子保持部材７０の
   上端部に同軸に伝達することを特徴とする摩擦撹拌接合
   装置。
10. 【請求項１０】 支持部材は、加工機械本体に固定さ
    れ、 加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長
    さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせること
    を特徴とする請求項９記載の摩擦撹拌接合装置。