JP2007216287A - Ｆｓｗの接合ツ―ルの清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ショルダ―ピンとセンタ―ピンとの間およびクランプピンと接合ツ―ルとの間に付着した粉塵を機械的に排除し易くして、撹拌接合時におけるセンタ―ピンおよびクランプピンの動作が正確に行わされ得るようにしたＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法を提供する。
【解決手段】センタ―ピン駆動用モ―タにより、ショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１の突出ストロ―クｃおよびショルダ―ピン内へのセンタ―ピンの没入ストロ―クｄを被接合物の接合動作時に比して大きくし、接合ツ―ルを回転させながら、センタ―ピンが突出時にセンタ―ピンの表面を、センタ―ピンがショルダ―ピンに没入時にショルダ―ピンの孔内面とクランプピン８の孔内面を、さらにクランプピンを駆動部本体側へ移動させた時にショルダ―ピンの表面を、それぞれ清掃するようにしたＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法。
【選択図】 図３

Description

本発明は、クランプピンを有し、センタ―ピンとショルダ―ピンとからなる接合ツ―ルの回転による摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌してスポット接合するＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法に関するものである。

従来，センタ―ピンとショルダ―ピンとからなる接合ツ―ルの回転による摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌してスポット接合するＦＳＷであって、センタ―ピンがショルダ―ピン内に挿通されてショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの先端が出没するようになされ、撹拌用モ―タにより接合ツ―ルが回転するＦＳＷにおいて、接合ツ―ルである回転子とセンタ―ピンの上端部を固定したホルダとの間にばねを介在させ、このばねの力によりショルダ―ピンの先端からセンタ―ピンが出没するようになされたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、接合ツ―ルの外周に駆動部本体側からスプリングによって付勢されたクランプピンを配置して被接合物に対してＦＳＷを確実に位置付けするものもある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２ー１７８１６８号公報 特開２００３ー１５４４７５号公報

ところで、上記従来の技術を寄せ集めてＦＳＷを構成した場合に、ショルダ―ピンの先端からセンタ―ピンが出没する際に、センタ―ピンはショルダ―ピンの中心軸線に穿設した孔内を摺動するものであるが、このセンタ―ピンの摺動部に撹拌接合時に発生する粉塵が侵入して、センタ―ピンの動作が不良となる虞があると共に、クランプピンがクランプのために接合ツ―ルの外周を摺動するものであるが、この摺動部にも撹拌接合時に発生する粉塵が侵入して、クランプピンの動作が不良となる虞がある。

本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ショルダ―ピンとセンタ―ピンとの間およびクランプピンと接合ツ―ルとの間に付着した粉塵を機械的に排除し易くして、撹拌接合時におけるセンタ―ピンおよびクランプピンの動作が正確に行わされ得るようにしたＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明におけるＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法は、ショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの出没を制御するセンタ―ピン駆動用モ―タを適用し、該センタ―ピン駆動用モ―タにより、ショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの突出ストロ―クおよびショルダ―ピン内へのセンタ―ピンの没入ストロ―クを被接合物の接合動作時に比していずれも大きくし、接合ツ―ルを回転させながら、センタ―ピンが突出時にセンタ―ピンの表面を、センタ―ピンがショルダ―ピンに没入時にショルダ―ピンの孔内面とクランプピンの孔内面を、さらにクランプピンをスプリングの付勢力に抗して駆動部本体側へ移動させた時にショルダ―ピンの表面を、それぞれ清掃するようにしたことを特徴とする、ものである。

本発明に係るＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法では、センタ―ピン駆動用モ―タにより、ショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの突出ストロ―クおよびショルダ―ピン内へのセンタ―ピンの没入ストロ―クを被接合物の接合動作時に比していずれも大きくし、接合ツ―ルを回転させながら、センタ―ピンが突出時にセンタ―ピンの表面を、センタ―ピンがショルダ―ピンに没入時にショルダ―ピンの孔内面とクランプピンの孔内面を清掃するようにしたので、センタ―ピン駆動用モ―タによる通常よりもストロ―クの大きいセンタ―ピンの移動によって粉塵が付着しているセンタ―ピンの外周表面やショルダ―ピンの孔内面は充分に露呈されて刷毛等により容易に清掃され、さらにクランプピンの強制移動により粉塵が付着しているショルダ―ピンの外周表面は充分に露呈されて刷毛等により容易に清掃され、またその際に接合ツ―ルが回転状態に維持されていることから、センタ―ピンの表面やショルダ―ピンの孔内面および外周表面が均等に清掃される清掃方法である。

ショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１の出没を制御するセンタ―ピン駆動用モ―タ５を適用し、該センタ―ピン駆動用モ―タ５により、ショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１の突出ストロ―クｃおよびショルダ―ピン２内へのセンタ―ピン１の没入ストロ―クｄを被接合物の接合動作時に比していずれも大きくし、接合ツ―ルを回転させながら、センタ―ピン１が突出時にセンタ―ピン１の表面を、センタ―ピン１がショルダ―ピン２に没入時にショルダ―ピン２の孔２６内面とクランプピン８の孔８３内面を、さらにクランプピン８をスプリング８２の付勢力に抗して駆動部本体７側へ移動させた時にショルダ―ピン２の表面を、それぞれ清掃するようにしたＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法である。

図１は本発明を実施するのに適したＦＳＷの要部の概略断面図であり、図２は接合作業時における接合ツ―ルとクランプピンの状態説明図、図３は清掃時における接合ツ―ルとクランプピンの状態説明図である。

ＦＳＷでは、接合すべき被接合物の接合点にセンタ―ピン１を挿入し、該センタ―ピン１の回転による摩擦熱で被接合物の一部を軟化，撹拌して接合するものであり、その接合装置は概略図１に示すような構成を有している。

ロボットの手首にブラケット（図示せず）を介して取付けられた接合装置本体６には加圧用モ―タ４が固着されており、該加圧用モ―タ４の出力軸４１には加圧用ねじ軸４２が固着されている。そして前記接合装置本体６内にはセンタ―ピン駆動用モ―タ５，撹拌用モ―タ３，センタ―ピン１およびショルダ―ピン２の駆動部本体７が内蔵され、また前記ショルダ―ピン２の外周にはクランプピン８が配置され、さらに前記接合装置本体６の外側前部には固定ア―ム（図示せず）が取り付けられている。なお、上記センタ―ピン１とショルダ―ピン２とで接合ツ―ルが構成されている。

前記駆動部本体７には前記センタ―ピン駆動用モ―タ５および撹拌用モ―タ３がブラケット７２，７３を介して固着されていると共に該駆動部本体７は加圧用ねじ軸４１のねじと螺合するボ―ルナット７１によりセンタ―ピン軸１１やショルダ―ピン軸２１およびクランプピン８を伴って前後進するようになっており、この駆動部本体７は前記接合装置本体６に配置された直動軸受６２によってガイドされるものである。

前記センタ―ピン軸１１は、その先端側に形成されたセンタ―ピン螺着部１３にセンタ―ピン１を螺着するようになされ、該センタ―ピン軸１１の螺着部１３の後方はボ―ルスプライン１４を介してショルダ―ピン軸２１に接続され、後部の中空部１２内には前記加圧用ねじ軸４１の先端側が挿通され、該後部の外周にはねじ１５が螺装されている。

前記センタ―ピン軸１１の後部のねじ１５に螺合するボ―ルネジナット１６にはプ―リ１７が固着されており、ブラケット７２によって駆動部本体７に固着された前記センタ―ピン駆動用モ―タ５からの回転力が伝動ベルト５１，プ―リ１７を介してボ―ルネジナット１６に伝達されるようになっている。そして、このボ―ルネジナット１６の回転によってセンタ―ピン軸１１がショルダ―ピン軸２１に対して前後進する。

前記ショルダ―ピン軸２１は、その先端側に形成されたショルダ―ピン固着部２２にショルダ―ピン２をくさび止めするようになされ、該ショルダ―ピン軸２１の中空部の前半部内には前記ボ―ルスプライン１４がキ―止めされ、中空部の後半部内にはセンタ―ピン軸１１の軸受２３が配置され、該後半部の外周にはプ―リ２４が固着されている。

前記プ―リ２４には、ブラケット７３によって駆動部本体７に固着された前記撹拌用モ―タ３からの回転力が伝動ベルト３１を介して伝達され、この回転によりショルダ―ピン２およびセンタ―ピン１は共に回転するようになっている。

前記クランプピン８は、そのホルダ―８１と前記駆動部本体７間に配置されたスプリング８２によって突出方向に付勢されている。

以上のような構成を備えたＦＳＷでは、先ずロボットにより該ＦＳＷの全体が被接合物の所望の接合点に対向するような位置に移動される。

そこで、撹拌用モ―タ３と加圧用モ―タ４とが駆動され、加圧用モ―タ４によるボ―ルナット７１の前進により、駆動部本体７は撹拌用モ―タ３およびセンタ―ピン駆動用モ―タ５を伴って被接合物の接合点に向けて前進すると共に、撹拌用モ―タ３によりショルダ―ピン２およびセンタ―ピン１は共に回転する。この時，センタ―ピン１の先端およびクランプピン８の先端はショルダ―ピン２のショルダ部２５より突出した状態（図２でａ参照）となっている。

加圧用モ―タ４によりショルダ―ピン２のショルダ部２５が被接合物の表面に当接した時点では、クランプピン８の先端はショルダ―ピン２のショルダ部２５と同位に押し込まれて被接合物をクランプし、センタ―ピン１は、被接合物内に挿入されており接合点において回転状態にあり、この時点で加圧用モ―タ４による駆動部本体７の前進を停止するが、センタ―ピン１の回転により該センタ―ピン１は、被接合物と摩擦して被接合物の一部を溶解させこれを撹拌しており、この溶解物が被接合物の接合を行うものとなる。そして、ショルダ―ピン２のショルダ部２５は溶融状態にある被接合物の表面を加圧する状態にある。

そして、上記の接合動作が行われると、センタ―ピン駆動用モ―タ５が駆動されて、センタ―ピン１は被接合物の接合点から引き抜かれてショルダ―ピン２のショルダ部２５と同一レベル或はそれより更にショルダ―ピン２内に引き抜かれる（図２でｂ参照）。この間も撹拌用モ―タ３は駆動されているので、回転するショルダ―ピン２のショルダ部２５は被接合物の接合点の表面を平らにするように動作する。

なお、ショルダ―ピン２のショルダ部２５に対するセンタ―ピン１の出没は、加圧用モ―タ４や撹拌用モ―タ３の駆動とは関係なく独自にセンタ―ピン駆動用モ―タ５を駆動させることにより任意に調節できるものであり、またショルダ部２５に対するセンタ―ピン１の出没量および加圧力は任意に調節が可能であり、また、該モ―タ５の駆動は接合点の溶解物の状況に応じて必要時に動作させることが可能である。

ところで、上記のようなセンタ―ピン１がショルダ―ピン２内に挿通されてショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１の先端が出没するようになされ、撹拌用モ―タ３により接合ツ―ルが回転されるＦＳＷにおいては、ショルダ―ピン２の先端からセンタ―ピン１が出没する際に、センタ―ピン１はショルダ―ピン２の中心軸線に穿設した孔２６内を摺動するものであるが、このセンタ―ピン１の摺動部に撹拌接合時に発生する粉塵が侵入して、センタ―ピン１の動作が不良となる虞がある。

また、クランプピン８の先端は、ショルダ―ピン２のショルダ部２５が被接合物の表面に当接する時点まではセンタ―ピンと同様にショルダ部２５より略ａだけ突出しており、ショルダ部２５が被接合物の表面に当接した時点ではクランプピン８の先端はショルダ部２５と同位に押し込まれて被接合物をクランプし、ショルダ部２５が被接合物の表面から離間すると再度ａだけ突出するものであって、クランプピン８の孔８３はショルダ―ピン２の外周表面を摺動するものであるが、この摺動部にも撹拌接合時に発生する粉塵が侵入して、クランプピン８の動作が不良となる虞もある。

そこで、ＦＳＷによる撹拌接合終了後に、センタ―ピン１とショルダ―ピン２とからなる接合ツ―ルを撹拌用モ―タ３で回転させながら、先ず，センタ―ピン駆動用モ―タ５を駆動してショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１を突出させてその突出ストロ―クをｃ（ｃ〉ａ）とし、この突出したｃの範囲でセンタ―ピン１の表面に付着している粉塵を刷毛等により清掃する。

上記センタ―ピン１の表面の清掃が終了したら、センタ―ピン駆動用モ―タ５を逆転駆動してショルダ―ピン２に対してセンタ―ピン１を没入させてその没入ストロ―クをｄ（ｄ〉ｂ）とし、この没入したｄの範囲でショルダ―ピン２の孔２６内面に付着している粉塵を刷毛等により清掃すると共にクランプピン８の孔８３内面に付着している粉塵を刷毛等により清掃する。

上記ショルダ―ピン２の孔２６内面およびクランプピン８の孔８３内面の清掃が終了したら、クランプピン８をスプリング８２の付勢力に抗して駆動部本体７側へ移動させ、ショルダ―ピン２の一部表面ｅを露出させ、この露出したショルダ―ピンの表面に付着している粉塵を刷毛等により清掃する。

このようにして、被接合物の接合動作時にセンタ―ピン１が突出したときのショルダ―ピン２内でセンタ―ピン１のｃ‐ａの表面及びセンタ―ピン１が没入したときのショルダ―ピン２内でセンタ―ピン１のｄ‐ｂの範囲のショルダ―ピン２の孔２６の内面とクランプピン８の孔８３内面およびクランプピン８をスプリング８２の付勢力に抗して駆動部本体７側へ移動させたときのｅの範囲のショルダ―ピン２の外周表面も清掃されるので、ＦＳＷによる撹拌接合時におけるセンタ―ピン１の動作およびクランプピン８の動作が正確に行わされ得るようになる。そして、この清掃作業中は接合ツ―ルが回転状態に維持されていることから、センタ―ピン１の表面やショルダ―ピン２の孔２６内面やショルダ―ピン２の外周表面が均等に清掃される。

なお、これまで主としてスポット接合のＦＳＷについて説明をしたが、本発明に係る清掃方法はスポット接合のＦＳＷに限らず突き合わせ接合のＦＳＷにも適用できるものである。

図１は本発明を実施するのに適したＦＳＷの要部の概略断面図である。 図２は接合作業時における接合ツ―ルとクランプピンの状態説明図である。 図３は清掃時における接合ツ―ルとクランプピンの状態説明図である。

符号の説明

１ センタ―ピン
２ ショルダ―ピン
３ 撹拌用モ―タ
５ センタ―ピン駆動用モ―タ
８ クランプピン
２６ ショルダ―ピンの孔
８２ スプリング
８３ クランプピンの孔
ａ，ｃ センタ―ピンの突出ストロ―ク
ｂ，ｄ センタ―ピンの没入ストロ―ク

Claims (1)

1. センタ―ピンとショルダ―ピンとからなる接合ツ―ルの回転による摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌して接合するＦＳＷであって、接合ツ―ルの外周に駆動部本体側からスプリングによって付勢されたクランプピンを配置し、センタ―ピンがショルダ―ピン内に挿通されてショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの先端が出没するようになされ、撹拌用モ―タにより接合ツ―ルが回転するＦＳＷにおいて、ショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの出没を制御するセンタ―ピン駆動用モ―タを適用し、該センタ―ピン駆動用モ―タにより、ショルダ―ピンに対してセンタ―ピンの突出ストロ―クおよびショルダ―ピン内へのセンタ―ピンの没入ストロ―クを被接合物の接合動作時に比していずれも大きくし、接合ツ―ルを回転させながら、センタ―ピンが突出時にセンタ―ピンの表面を、センタ―ピンがショルダ―ピンに没入時にショルダ―ピンの孔内面とクランプピンの孔内面を、さらにクランプピンをスプリングの付勢力に抗して駆動部本体側へ移動させた時にショルダ―ピンの表面を、それぞれ清掃するようにしたことを特徴とするＦＳＷの接合ツ―ルの清掃方法。