JP2003126969A - 摩擦攪拌接合装置 - Google Patents
摩擦攪拌接合装置Info
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
- Resistance Welding (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 大型化することなく、加圧力を安定して伝達
できる摩擦攪拌接合装置を提供する。 【解決手段】 回転子２２には、回転軸２６が固定さ
れ、回転軸２６を外囲して中空の加圧軸２７が設けられ
る。回転軸２６は、回転軸線Ｌ方向への移動を許容し
て、回転用モータ２５によって回転軸線Ｌまわりに回転
駆動される。加圧軸２７は本体フレーム２９に回転自在
に軸支され、外周には外ねじが形成され、ナット部材５
３が螺合する。回転子２２は、ヘッダ４０によって回転
自在に保持され、このヘッダ４０とナット部材５３とが
ブラケット７０によって連結される。したがって、加圧
軸２７を直進用モータ２４で軸線Ｌまわりに回転させる
と、ナット部材５３、ブラケット７０、ヘッダ４０を介
して回転子２２が直進移動し、ワークを加圧することが
できる。
できる摩擦攪拌接合装置を提供する。 【解決手段】 回転子２２には、回転軸２６が固定さ
れ、回転軸２６を外囲して中空の加圧軸２７が設けられ
る。回転軸２６は、回転軸線Ｌ方向への移動を許容し
て、回転用モータ２５によって回転軸線Ｌまわりに回転
駆動される。加圧軸２７は本体フレーム２９に回転自在
に軸支され、外周には外ねじが形成され、ナット部材５
３が螺合する。回転子２２は、ヘッダ４０によって回転
自在に保持され、このヘッダ４０とナット部材５３とが
ブラケット７０によって連結される。したがって、加圧
軸２７を直進用モータ２４で軸線Ｌまわりに回転させる
と、ナット部材５３、ブラケット７０、ヘッダ４０を介
して回転子２２が直進移動し、ワークを加圧することが
できる。
Description
【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。
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】自動車のアルミボディの接合法には、ア
ルミ用スポット溶接、リベット接合などがあるが、ロボ
ット機上の配管、ユーティリティが複雑であり、また大
騒音、火花の発生など作業環境が悪いといった問題を有
する。このような問題に鑑み、摩擦攪拌接合を用いたス
ポット接合装置が提案されている。
ルミ用スポット溶接、リベット接合などがあるが、ロボ
ット機上の配管、ユーティリティが複雑であり、また大
騒音、火花の発生など作業環境が悪いといった問題を有
する。このような問題に鑑み、摩擦攪拌接合を用いたス
ポット接合装置が提案されている。
【０００３】図７は、従来の摩擦攪拌接合装置であるス
ポット接合ガン１の構造を示す図である。このスポット
接合ガン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。
ポット接合ガン１の構造を示す図である。このスポット
接合ガン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。
【０００４】スポット接合ガン１では、回転子３を、そ
の軸線Ｌまわりに高速で回転させる回転駆動源４と、回
転子３を、回転軸線Ｌに沿って直進移動させる直進駆動
源５とを有する。回転子３は、回転駆動源４によって軸
線Ｌまわりに回転する回転軸７の下端部に固定される。
この回転子３は、ヘッダ１０に回転自在に保持される。
また、回転軸７を外囲して加圧軸６が設けられる。加圧
軸６の下端部に前記ヘッダ１０が固定される。
の軸線Ｌまわりに高速で回転させる回転駆動源４と、回
転子３を、回転軸線Ｌに沿って直進移動させる直進駆動
源５とを有する。回転子３は、回転駆動源４によって軸
線Ｌまわりに回転する回転軸７の下端部に固定される。
この回転子３は、ヘッダ１０に回転自在に保持される。
また、回転軸７を外囲して加圧軸６が設けられる。加圧
軸６の下端部に前記ヘッダ１０が固定される。
【０００５】加圧軸６には外周に外ねじが形成され、ナ
ット部材１１が螺合する。これらはボールネジによって
実現される。このナット部材１１が、前記直進駆動源５
によって回転すると、加圧軸６が回転軸線Ｌに沿って昇
降する。加圧軸６の下端部には、ヘッダ１０を介して回
転子３が回転自在に保持されている。したがって、回転
駆動源４で回転軸７を回転させることによって、回転子
３を高速で回転させながら直進移動させることができ
る。
ット部材１１が螺合する。これらはボールネジによって
実現される。このナット部材１１が、前記直進駆動源５
によって回転すると、加圧軸６が回転軸線Ｌに沿って昇
降する。加圧軸６の下端部には、ヘッダ１０を介して回
転子３が回転自在に保持されている。したがって、回転
駆動源４で回転軸７を回転させることによって、回転子
３を高速で回転させながら直進移動させることができ
る。
【０００６】これらの機構が本体フレーム１４に取り付
けられる。本体フレーム１４にはガンアーム１２が固定
される。ガンアーム１２は、下部が屈曲し、先端部に回
転子３に対向する受け部１３を有する。したがって，接
合時には、回転子３を回転させながら下降させること
で、受け部１３と回転子３とでワークを挟み、加圧力を
加えてスポット接合する。
けられる。本体フレーム１４にはガンアーム１２が固定
される。ガンアーム１２は、下部が屈曲し、先端部に回
転子３に対向する受け部１３を有する。したがって，接
合時には、回転子３を回転させながら下降させること
で、受け部１３と回転子３とでワークを挟み、加圧力を
加えてスポット接合する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】回転軸を外囲する加圧
軸６は、ナット部材１１を介して本体フレーム１４に支
持されている。ヘッダ１０を上限位置まで引き上げてい
る場合には、ヘッダ１０の直ぐ上の部分が本体フレーム
１４に支持されているので、軸は安定して支持されてい
るが、加圧軸６を下降させると、加圧軸６を支持する位
置とヘッダ１０との間の距離が大きくなり、高速回転す
る回転子３を安定に支持することが困難となる。また、
接合時には、支持部と回転子との距離が大きくなった状
態でワークを加圧することになるが、加圧力は中空の加
圧軸６のみによって伝達されるので、細い加圧軸では安
定して加圧力を伝達することが困難となる。
軸６は、ナット部材１１を介して本体フレーム１４に支
持されている。ヘッダ１０を上限位置まで引き上げてい
る場合には、ヘッダ１０の直ぐ上の部分が本体フレーム
１４に支持されているので、軸は安定して支持されてい
るが、加圧軸６を下降させると、加圧軸６を支持する位
置とヘッダ１０との間の距離が大きくなり、高速回転す
る回転子３を安定に支持することが困難となる。また、
接合時には、支持部と回転子との距離が大きくなった状
態でワークを加圧することになるが、加圧力は中空の加
圧軸６のみによって伝達されるので、細い加圧軸では安
定して加圧力を伝達することが困難となる。
【０００８】したがって、高速回転する回転子を安定し
て下降させ、確実に加圧するためには、加圧軸６の径を
大きくする必要がある。しかしながら、加圧軸６の径を
大きくすると、それに付随して、ボールネジやプーリな
ども大きくせねばならず、装置全体の構成が大きくなる
といった問題を有する。
て下降させ、確実に加圧するためには、加圧軸６の径を
大きくする必要がある。しかしながら、加圧軸６の径を
大きくすると、それに付随して、ボールネジやプーリな
ども大きくせねばならず、装置全体の構成が大きくなる
といった問題を有する。
【０００９】本発明の目的は、装置全体の構成を大きく
することなく、安定して加圧することができる摩擦攪拌
接合装置を提供することである。
することなく、安定して加圧することができる摩擦攪拌
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】請求項１記載の本発明
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
被接合物と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、先端に前記
回転子が固定され、回転軸線に沿って延びる回転軸と、
回転軸を回転駆動させる回転駆動源と、回転子を回転自
在に保持する回転保持手段と、回転子を回転軸線方向に
直進移動させる直進駆動源と、剛性を有する材料からな
り、前記直進駆動源によって回転軸線に沿って直進移動
し、先端部が、前記回転保持手段に連結されるブラケッ
トとを有することを特徴とする摩擦攪拌接合装置であ
る。
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
被接合物と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、先端に前記
回転子が固定され、回転軸線に沿って延びる回転軸と、
回転軸を回転駆動させる回転駆動源と、回転子を回転自
在に保持する回転保持手段と、回転子を回転軸線方向に
直進移動させる直進駆動源と、剛性を有する材料からな
り、前記直進駆動源によって回転軸線に沿って直進移動
し、先端部が、前記回転保持手段に連結されるブラケッ
トとを有することを特徴とする摩擦攪拌接合装置であ
る。
【００１１】本発明に従えば、回転軸先端には回転子が
固定され、回転駆動源で回転軸を回転させることで回転
子を高速回転させることができる。回転子には、回転保
持手段を介してブラケットが連結され、このブラケット
を直進駆動源で直進移動させることによって回転子は、
回転軸線方向に直進移動する。
固定され、回転駆動源で回転軸を回転させることで回転
子を高速回転させることができる。回転子には、回転保
持手段を介してブラケットが連結され、このブラケット
を直進駆動源で直進移動させることによって回転子は、
回転軸線方向に直進移動する。
【００１２】従来技術では、回転子を下降させると、軸
を支持する部分と回転子との距離が大きくなっていた
が、本発明では、回転子を回転支持する回転支持手段を
ブラケットによって直進移動させて加圧するので、装置
全体の構成を大きくすることなく、安定して下降、加圧
することができる。
を支持する部分と回転子との距離が大きくなっていた
が、本発明では、回転子を回転支持する回転支持手段を
ブラケットによって直進移動させて加圧するので、装置
全体の構成を大きくすることなく、安定して下降、加圧
することができる。
【００１３】請求項２記載の本発明は、外周に外ねじが
形成される中空の軸であり、前記回転用軸が挿通し、直
進駆動源によって回転軸線まわりに回転する加圧軸と、
前記加圧軸に螺合し、加圧軸の回転によって回転軸線に
沿って直進移動するナット部材とを有し、前記ブラケッ
トは、基端部が前記ナット部材に固定されることを特徴
とする。
形成される中空の軸であり、前記回転用軸が挿通し、直
進駆動源によって回転軸線まわりに回転する加圧軸と、
前記加圧軸に螺合し、加圧軸の回転によって回転軸線に
沿って直進移動するナット部材とを有し、前記ブラケッ
トは、基端部が前記ナット部材に固定されることを特徴
とする。
【００１４】本発明に従えば、直進駆動は、ねじとナッ
トからなる簡単な構造で確実に直進移動させて加圧する
ことができる。
トからなる簡単な構造で確実に直進移動させて加圧する
ことができる。
【００１５】請求項３記載の本発明は、前記ブラケット
は、軸直角断面が、回転軸線を外囲するような形状であ
ることを特徴とする。
は、軸直角断面が、回転軸線を外囲するような形状であ
ることを特徴とする。
【００１６】本発明に従えば、ブラケットは軸直角断面
が回転軸線を外囲するような形状、たとえばＣ字状また
はコ字状であるので、剛性を高くでき、回転軸線方向の
大きな加圧力を確実に伝達することができる。
が回転軸線を外囲するような形状、たとえばＣ字状また
はコ字状であるので、剛性を高くでき、回転軸線方向の
大きな加圧力を確実に伝達することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の摩擦攪拌接合装
置の実施の一形態であるスポット接合ガン２０の構造を
示す断面図であり、図２はスポット接合ガン２０の正面
図である。スポット接合ガン２０は、たとえば６軸多関
節型ロボットの手首に装備され、自動車のアルミボディ
など、アルミニウム合金製のワークを摩擦攪拌方式でス
ポット接合する場合に用いられる。
置の実施の一形態であるスポット接合ガン２０の構造を
示す断面図であり、図２はスポット接合ガン２０の正面
図である。スポット接合ガン２０は、たとえば６軸多関
節型ロボットの手首に装備され、自動車のアルミボディ
など、アルミニウム合金製のワークを摩擦攪拌方式でス
ポット接合する場合に用いられる。
【００１８】スポット接合ガン２０は、回転子２２、ロ
ボットの手首に取り付けられ、回転子２２を加圧支持す
る本体フレーム２９、本体フレーム２９に取り付けられ
るガンアーム２１、回転子２２を直進移動させる直進駆
動源である直進用モータ２４、および回転子２２を回転
させる回転駆動源である回転用モータ２５を有する。
ボットの手首に取り付けられ、回転子２２を加圧支持す
る本体フレーム２９、本体フレーム２９に取り付けられ
るガンアーム２１、回転子２２を直進移動させる直進駆
動源である直進用モータ２４、および回転子２２を回転
させる回転駆動源である回転用モータ２５を有する。
【００１９】回転子２２は、円錐台状であり、先端部を
下方にし、中心軸線を回転軸線Ｌとして回転可能に本体
フレーム２９に支持される。また、回転子２２の先端部
には円柱状のショルダー部５１が形成され、このショル
ダー部５１の下端面には、回転軸線Ｌを軸心とする円柱
状のピン５２が下方に突出する。また、回転子２２は、
回転軸線Ｌに沿って昇降することができる。
下方にし、中心軸線を回転軸線Ｌとして回転可能に本体
フレーム２９に支持される。また、回転子２２の先端部
には円柱状のショルダー部５１が形成され、このショル
ダー部５１の下端面には、回転軸線Ｌを軸心とする円柱
状のピン５２が下方に突出する。また、回転子２２は、
回転軸線Ｌに沿って昇降することができる。
【００２０】本体フレーム２９には、上部にサーボモー
タによって実現される直進用モータ２４および回転用モ
ータ２５が固定される。本体フレームに固定されるガン
アーム２１は、Ｌ字状に屈曲し、先端部に受け部２３が
固定される。受ける２３は、円柱状であり、回転軸線Ｌ
を軸心とし、上端面が回転子２２先端に臨んで配置され
る。
タによって実現される直進用モータ２４および回転用モ
ータ２５が固定される。本体フレームに固定されるガン
アーム２１は、Ｌ字状に屈曲し、先端部に受け部２３が
固定される。受ける２３は、円柱状であり、回転軸線Ｌ
を軸心とし、上端面が回転子２２先端に臨んで配置され
る。
【００２１】つぎに、図３を参照して摩擦攪拌接合方法
について説明する。たとえば２ｍｍ厚程度の２枚のアル
ミニウム合金製のワークＷ１，Ｗ２をスポット接合する
場合、重畳配置されるワークの接合点の下に、前記受け
部材２３が配置されるように、ロボットでスポット接合
ガン２０の位置決めを行なう。つぎに、回転用モータ２
５で回転子２２を高速回転（たとえば２５００〜３００
０ｒｐｍ）させ、直進用モータ２４で回転子２２を下降
させるとともに、ロボットでガン２０を上昇させ、回転
子先端のピン５２と受け部材２３とが同時に接触するよ
うに制御する。ピン５２がワークの接合点に接触する
と、回転による摩擦熱でワークが軟化し、回転しながら
ピン５２が挿入され、母材が攪拌され、塑性流動が誘起
される。さらに加圧すると、ショルダー部５１がワーク
表面に押圧され、このショルダー部５１の回転によっ
て、さらに塑性流動が誘起される。このようにして、重
畳配置される２枚のワークが、接合点において塑性流動
して一体となる。
について説明する。たとえば２ｍｍ厚程度の２枚のアル
ミニウム合金製のワークＷ１，Ｗ２をスポット接合する
場合、重畳配置されるワークの接合点の下に、前記受け
部材２３が配置されるように、ロボットでスポット接合
ガン２０の位置決めを行なう。つぎに、回転用モータ２
５で回転子２２を高速回転（たとえば２５００〜３００
０ｒｐｍ）させ、直進用モータ２４で回転子２２を下降
させるとともに、ロボットでガン２０を上昇させ、回転
子先端のピン５２と受け部材２３とが同時に接触するよ
うに制御する。ピン５２がワークの接合点に接触する
と、回転による摩擦熱でワークが軟化し、回転しながら
ピン５２が挿入され、母材が攪拌され、塑性流動が誘起
される。さらに加圧すると、ショルダー部５１がワーク
表面に押圧され、このショルダー部５１の回転によっ
て、さらに塑性流動が誘起される。このようにして、重
畳配置される２枚のワークが、接合点において塑性流動
して一体となる。
【００２２】また回転子先端は、ショルダー部５１の下
端面が中央が凹み、この中央からピン５２が突出する。
つまり、ショルダー部５１の下端部は外周が下方に突出
している。したがって、加圧時に、この外周がワーク表
面に押圧され、効果的に攪拌することができる。
端面が中央が凹み、この中央からピン５２が突出する。
つまり、ショルダー部５１の下端部は外周が下方に突出
している。したがって、加圧時に、この外周がワーク表
面に押圧され、効果的に攪拌することができる。
【００２３】こうして、所定の加圧力（たとえば数１０
０ｋｇ／ｃｍ2）で所定時間加圧したのち、直進用モー
タ２４を逆転させて回転子２２を上昇させる。回転子２
２が上昇してピン５２が引き抜かれると、接合点が自然
冷却されて硬化する。このようにして、ワークは接合点
で、先端突起の微小な痕跡を残して溶着結合される。ロ
ボットは、引き続き次の接合点までスポット接合ガン２
０を移動させ、順次スポット接合を行なう。
０ｋｇ／ｃｍ2）で所定時間加圧したのち、直進用モー
タ２４を逆転させて回転子２２を上昇させる。回転子２
２が上昇してピン５２が引き抜かれると、接合点が自然
冷却されて硬化する。このようにして、ワークは接合点
で、先端突起の微小な痕跡を残して溶着結合される。ロ
ボットは、引き続き次の接合点までスポット接合ガン２
０を移動させ、順次スポット接合を行なう。
【００２４】つぎに、再び図１，２を参照してスポット
接合ガン２０の構造についてさらに詳細に説明する。
接合ガン２０の構造についてさらに詳細に説明する。
【００２５】回転子２２には回転軸２６が結合される。
回転軸２６は、回転軸線Ｌに沿って上方に延びるスプラ
インシャフトであり、プーリ４８が取り付けられる。プ
ーリ４８は、回転軸線Ｌ方向への回転軸２６の移動を許
容し、回転軸線Ｌまわりの回転を阻止して、回転軸２６
に回転力を伝達する。このプーリ４８は、軸受け５０に
よって本体フレーム２９に、軸線Ｌまわりに回転自在に
軸支される。
回転軸２６は、回転軸線Ｌに沿って上方に延びるスプラ
インシャフトであり、プーリ４８が取り付けられる。プ
ーリ４８は、回転軸線Ｌ方向への回転軸２６の移動を許
容し、回転軸線Ｌまわりの回転を阻止して、回転軸２６
に回転力を伝達する。このプーリ４８は、軸受け５０に
よって本体フレーム２９に、軸線Ｌまわりに回転自在に
軸支される。
【００２６】本体フレーム２９に下向きに固定される回
転用モータ２５の出力軸にもプーリ４６が固定され、こ
のプーリ４６から前記プーリ４８にわたってベルト４７
が巻きかけられ、回転用モータ２５を回転することによ
って、回転軸線Ｌ方向へ移動可能に回転子２２を回転駆
動するように構成される。
転用モータ２５の出力軸にもプーリ４６が固定され、こ
のプーリ４６から前記プーリ４８にわたってベルト４７
が巻きかけられ、回転用モータ２５を回転することによ
って、回転軸線Ｌ方向へ移動可能に回転子２２を回転駆
動するように構成される。
【００２７】回転軸２６を外囲して、回転子２２を直進
移動させて加圧力を与える中空の加圧軸２７が設けられ
る。この加圧軸２７は、上下両端部が、それぞれ軸受け
３１，３２によって回転軸線Ｌまわりに回転自在に軸支
され、内部に挿通する回転軸２６は、加圧軸２６の下端
部から下方に突出し、その先端に回転子２２が取り付け
られる。
移動させて加圧力を与える中空の加圧軸２７が設けられ
る。この加圧軸２７は、上下両端部が、それぞれ軸受け
３１，３２によって回転軸線Ｌまわりに回転自在に軸支
され、内部に挿通する回転軸２６は、加圧軸２６の下端
部から下方に突出し、その先端に回転子２２が取り付け
られる。
【００２８】図４のスポット接合ガン２０の平面図に示
すように、加圧軸２７の上端部にはプーリ６０が固定さ
れる。回転用モータ２５の上で上向きにガンアーム２１
に固定される直進用モータ２４の出力軸にもプーリ６１
が固定され、このプーリ６１から加圧軸２７に固定され
るプーリ６０にわたってベルト６２が巻きかけられ、直
進用モータ２４を回転駆動させることによって、加圧軸
２７を回転軸線Ｌまわりに回転させることができる。
すように、加圧軸２７の上端部にはプーリ６０が固定さ
れる。回転用モータ２５の上で上向きにガンアーム２１
に固定される直進用モータ２４の出力軸にもプーリ６１
が固定され、このプーリ６１から加圧軸２７に固定され
るプーリ６０にわたってベルト６２が巻きかけられ、直
進用モータ２４を回転駆動させることによって、加圧軸
２７を回転軸線Ｌまわりに回転させることができる。
【００２９】加圧軸２７の外周には外ねじが形成され、
ナット部材５３が螺合する。ナット部材５３は、加圧軸
２７を上下両端部で軸支する軸受け３１，３２の間に配
置される。この加圧軸２７およびナット部材５３はボー
ルネジによって実現される。ガンアーム２１には、加圧
軸２７に対向し、回転軸線Ｌに平行にリニアガイド５５
が固定され、前記ナット部材５３は、リニアガイド５５
によって回転軸線Ｌに沿って直線状に案内支持される。
ナット部材５３が螺合する。ナット部材５３は、加圧軸
２７を上下両端部で軸支する軸受け３１，３２の間に配
置される。この加圧軸２７およびナット部材５３はボー
ルネジによって実現される。ガンアーム２１には、加圧
軸２７に対向し、回転軸線Ｌに平行にリニアガイド５５
が固定され、前記ナット部材５３は、リニアガイド５５
によって回転軸線Ｌに沿って直線状に案内支持される。
【００３０】回転子２２には、回転子２２を回転保持す
る回転保持手段であるヘッダ４０が取り付けられる。ヘ
ッダ４０は、軸受け６５，６６を介して回転子を回転軸
線Ｌまわりに回転自在に保持する。そして、このヘッダ
４０と前記ナット部材５３とがブラケット７０によって
連結される。
る回転保持手段であるヘッダ４０が取り付けられる。ヘ
ッダ４０は、軸受け６５，６６を介して回転子を回転軸
線Ｌまわりに回転自在に保持する。そして、このヘッダ
４０と前記ナット部材５３とがブラケット７０によって
連結される。
【００３１】図５は、図２の切断面栓Ａ−Ａから見た断
面図である。この図から分かるように、ブラケット７０
は回転軸線Ｌに沿って延び、回転軸線Ｌを外囲する略Ｃ
字状の断面形状を有する。この回転軸線Ｌに沿って、上
から順にナット部材５３、加圧軸２７およびヘッダ４０
が配置される。ブラケットは高剛性材料からなり、軸線
Ｌを中心とする断面Ｃ字状であるので、ナット部材５３
からの加圧力を確実にヘッダ４０に伝達することができ
る。このように、直進用モータ２６の加圧力は、ブラケ
ット７０を介して回転子を保持するヘッダ４０に直接伝
達される。
面図である。この図から分かるように、ブラケット７０
は回転軸線Ｌに沿って延び、回転軸線Ｌを外囲する略Ｃ
字状の断面形状を有する。この回転軸線Ｌに沿って、上
から順にナット部材５３、加圧軸２７およびヘッダ４０
が配置される。ブラケットは高剛性材料からなり、軸線
Ｌを中心とする断面Ｃ字状であるので、ナット部材５３
からの加圧力を確実にヘッダ４０に伝達することができ
る。このように、直進用モータ２６の加圧力は、ブラケ
ット７０を介して回転子を保持するヘッダ４０に直接伝
達される。
【００３２】前述したように、従来技術では、回転子に
与える加圧力は、ヘッダに連結される加圧軸から与えら
れていた。つまり、加圧力は中空の軸のみから伝達され
ており、加圧軸自体は、本体フレームに軸受けによって
支持されるのみであった。したがって、回転子が上限位
置にあり、加圧軸を支持する軸受けと回転子との距離が
近い場合には、回転子を安定して保持することができる
が、回転子を下降させ、回転子と、加圧軸を支える軸受
けとの距離が大きくなると、回転子を安定して支えるこ
とが困難になる。さらに、この状態で中空の加圧軸によ
って加圧力を加えるためには、加圧軸の径を十分に大き
くせねばならず、これによって装置全体を大型化する必
要があった。
与える加圧力は、ヘッダに連結される加圧軸から与えら
れていた。つまり、加圧力は中空の軸のみから伝達され
ており、加圧軸自体は、本体フレームに軸受けによって
支持されるのみであった。したがって、回転子が上限位
置にあり、加圧軸を支持する軸受けと回転子との距離が
近い場合には、回転子を安定して保持することができる
が、回転子を下降させ、回転子と、加圧軸を支える軸受
けとの距離が大きくなると、回転子を安定して支えるこ
とが困難になる。さらに、この状態で中空の加圧軸によ
って加圧力を加えるためには、加圧軸の径を十分に大き
くせねばならず、これによって装置全体を大型化する必
要があった。
【００３３】これに対し、本発明では、加圧軸自体は移
動せず、加圧軸で加圧力を伝達する構造となっていな
い。直進移動するのは、加圧軸２７の回転によって移動
するナット部材５３である。そして、このナット部材５
３の移動がブラケット７０を介してヘッダ４０に伝達さ
れる。つまり、加圧力は剛性を有する断面Ｃ字状のブラ
ケット７０によって伝達されるので、これによって大き
な力を伝達でき、加圧軸２７の径を大きくする必要がな
く、装置全体をコンパクトに構成することができる。
動せず、加圧軸で加圧力を伝達する構造となっていな
い。直進移動するのは、加圧軸２７の回転によって移動
するナット部材５３である。そして、このナット部材５
３の移動がブラケット７０を介してヘッダ４０に伝達さ
れる。つまり、加圧力は剛性を有する断面Ｃ字状のブラ
ケット７０によって伝達されるので、これによって大き
な力を伝達でき、加圧軸２７の径を大きくする必要がな
く、装置全体をコンパクトに構成することができる。
【００３４】つぎに、図６を参照して、ヘッダ４０と回
転子２２との連結状態について説明する。
転子２２との連結状態について説明する。
【００３５】ヘッダ４０は、回転子２２を着脱可能に保
持する保持部８０と、保持部８０を回転自在に軸支する
外枠８１とから構成される。保持部８０の下端部には、
コレットチャック７１が設けられ、回転子２２の上部
は、円柱状の連結軸７２が一体に形成される。コレット
チャック７１は、連結軸７２が挿入され、複数に分割さ
れた締結部材７３と、この締結部材７３に装着されるナ
ット７４とを有する。保持部８０に回転子２２を固定す
るには、回転子２２の連結軸７２を締結部材７３に挿入
し、ナット７４を締める。すると、各締結部材７３が連
結軸７２を締め付けられ、保持部８０に回転子２２が固
定される。回転子２２を取り外すときは、ナット７１を
緩めて取り外す。このように回転子２２は容易に着脱す
ることができるので、メンテナンス、交換が容易であ
る。
持する保持部８０と、保持部８０を回転自在に軸支する
外枠８１とから構成される。保持部８０の下端部には、
コレットチャック７１が設けられ、回転子２２の上部
は、円柱状の連結軸７２が一体に形成される。コレット
チャック７１は、連結軸７２が挿入され、複数に分割さ
れた締結部材７３と、この締結部材７３に装着されるナ
ット７４とを有する。保持部８０に回転子２２を固定す
るには、回転子２２の連結軸７２を締結部材７３に挿入
し、ナット７４を締める。すると、各締結部材７３が連
結軸７２を締め付けられ、保持部８０に回転子２２が固
定される。回転子２２を取り外すときは、ナット７１を
緩めて取り外す。このように回転子２２は容易に着脱す
ることができるので、メンテナンス、交換が容易であ
る。
【００３６】保持部８０は、一対の軸受け６５，６６に
よって回転軸線Ｌまわりに回転自在に外枠８１に軸支さ
れる。このヘッダ４０の外枠８１と前記ブラケット７０
とが、ボルト８２によって固定される。
よって回転軸線Ｌまわりに回転自在に外枠８１に軸支さ
れる。このヘッダ４０の外枠８１と前記ブラケット７０
とが、ボルト８２によって固定される。
【００３７】上述した本実施形態ではワークはアルミニ
ウム合金としたが、本発明はこれに限らず、他の金属製
ワーク、または合成樹脂製のワークであってもよい
ウム合金としたが、本発明はこれに限らず、他の金属製
ワーク、または合成樹脂製のワークであってもよい
【００３８】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、摩擦攪拌
接合装置の回転子を回転支持する回転支持手段をブラケ
ットによって直進移動させるので、装置全体の構成を大
きくすることなく、大きな加圧力を安定して伝達するこ
とができる。
接合装置の回転子を回転支持する回転支持手段をブラケ
ットによって直進移動させるので、装置全体の構成を大
きくすることなく、大きな加圧力を安定して伝達するこ
とができる。
【００３９】また本発明によれば、ねじ軸とナットとか
らなる簡単な構造で確実に直進移動させることができ
る。
らなる簡単な構造で確実に直進移動させることができ
る。
【００４０】また本発明によれば、ブラケットは回転軸
線を外囲するような形状であるので、剛性を高くでき、
大きな加圧力を確実に伝達することができる。
線を外囲するような形状であるので、剛性を高くでき、
大きな加圧力を確実に伝達することができる。
【００４１】また、摩擦攪拌接合装置は、従来のスポッ
ト溶接にくらべてユーティリティを簡素化でき、ロボッ
ト機上配管も同様に簡素化できる。また、低騒音で火花
なども発生せず、環境に優しい接合法である。
ト溶接にくらべてユーティリティを簡素化でき、ロボッ
ト機上配管も同様に簡素化できる。また、低騒音で火花
なども発生せず、環境に優しい接合法である。
【図１】本発明の摩擦攪拌接合装置の実施の一形態であ
るスポット接合ガン２０の構造を示す断面図である。
るスポット接合ガン２０の構造を示す断面図である。
【図２】スポット接合ガン２０の正面図である。
【図３】スポット接合方法を説明する図である。
【図４】スポット接合ガン２０の平面図である。
【図５】ブラケット７０の軸直角断面を示す図である。
【図６】ヘッダ４０近傍を示す断面図である。
【図７】従来の摩擦攪拌接合装置であるスポット接合ガ
ン１の構造を示す図である。
ン１の構造を示す図である。
２０ スポット接合ガン
２１ ガンアーム
２９ 本体フレーム
２２ 回転子
２４ 直進用モータ
２５ 回転用モータ
２６ 回転軸
２７ 加圧軸
４０ ヘッダ
５３ ナット部材
７０ ブラケット
Claims (3)
- 【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と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、 先端に前記回転子が固定され、回転軸線に沿って延びる
回転軸と、 回転軸を回転駆動させる回転駆動源と、 回転子を回転自在に保持する回転保持手段と、 回転子を回転軸線方向に直進移動させる直進駆動源と、 剛性を有する材料からなり、前記直進駆動源によって回
転軸線に沿って直進移動し、先端部が、前記回転保持手
段に連結されるブラケットとを有することを特徴とする
摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項２】 外周に外ねじが形成される中空の軸であ
り、前記回転用軸が挿通し、直進駆動源によって回転軸
線まわりに回転する加圧軸と、 前記加圧軸に螺合し、加圧軸の回転によって回転軸線に
沿って直進移動するナット部材とを有し、 前記ブラケットは、基端部が前記ナット部材に固定され
ることを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項３】 前記ブラケットは、軸直角断面が、回転
軸線を外囲するような形状であることを特徴とする請求
項１または２記載の摩擦攪拌接合装置。
Priority Applications (7)
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|---|---|---|---|
| JP2001319479A JP3538406B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 摩擦攪拌接合装置 |
| DE60233813T DE60233813D1 (de) | 2001-10-17 | 2002-10-17 | Reibrührschweissvorrichtung und roboter mit dieser vorrichtung |
| US10/250,637 US7370784B2 (en) | 2001-10-17 | 2002-10-17 | Friction stir welding apparatus and robot employing the apparatus |
| AT02801584T ATE443592T1 (de) | 2001-10-17 | 2002-10-17 | Reibrührschweissvorrichtung und roboter mit dieser vorrichtung |
| PCT/JP2002/010770 WO2003033198A1 (fr) | 2001-10-17 | 2002-10-17 | Dispositif de soudage par friction et robot equipe de ce dispositif |
| EP02801584A EP1437193B1 (en) | 2001-10-17 | 2002-10-17 | Frictional stir welding apparatus and robot with such an apparatus |
| US12/051,702 US7575145B2 (en) | 2001-10-17 | 2008-03-19 | Friction stir welding apparatus and robot employing the apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001319479A JP3538406B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 摩擦攪拌接合装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003126969A true JP2003126969A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3538406B2 JP3538406B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=19137027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001319479A Expired - Lifetime JP3538406B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 摩擦攪拌接合装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1437193B1 (ja) |
| JP (1) | JP3538406B2 (ja) |
| AT (1) | ATE443592T1 (ja) |
| DE (1) | DE60233813D1 (ja) |
| WO (1) | WO2003033198A1 (ja) |
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| JP2005219094A (ja) * | 2004-02-05 | 2005-08-18 | Honda Motor Co Ltd | 摩擦撹拌接合方法及びその治具 |
| JP2006212657A (ja) * | 2005-02-02 | 2006-08-17 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 摩擦撹拌接合装置用接合ツール |
| JP2007216249A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 摩擦撹拌スポット接合装置 |
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| JP3538419B2 (ja) * | 2002-08-20 | 2004-06-14 | 川崎重工業株式会社 | 摩擦撹拌接合装置 |
| JP3956832B2 (ja) * | 2002-10-28 | 2007-08-08 | マツダ株式会社 | 摩擦撹拌接合装置 |
| US20050092809A1 (en) * | 2003-10-29 | 2005-05-05 | Mazda Motor Corporation | Friction agitation welding apparatus |
| JP4314985B2 (ja) * | 2003-12-05 | 2009-08-19 | マツダ株式会社 | 金属部材のスポット接合方法 |
| US7624907B2 (en) * | 2007-06-15 | 2009-12-01 | Cyril Bath Company | Linear friction welding apparatus and method |
| JP5081609B2 (ja) * | 2007-12-21 | 2012-11-28 | 川崎重工業株式会社 | 摩擦撹拌スポット接合装置 |
| JP5287866B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2013-09-11 | 富士電機機器制御株式会社 | 電気接触子の製造方法及び電気接触子の製造装置 |
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| AT14153U1 (de) * | 2013-04-10 | 2015-05-15 | Stirtec Gmbh | Punktschweißzange |
| WO2017210504A1 (en) * | 2016-06-03 | 2017-12-07 | University Of South Carolina | Welding head and method for use with polymeric components |
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2001
- 2001-10-17 JP JP2001319479A patent/JP3538406B2/ja not_active Expired - Lifetime
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2002
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2008
- 2008-03-19 US US12/051,702 patent/US7575145B2/en not_active Expired - Lifetime
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