JP2009148800A - 摩擦撹拌スポット接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌関連部材をユニット化し、これを収納する接合装置本体に開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品の交換が容易な摩擦撹拌スポット接合装置を提供する。
【解決手段】撹拌用モ―タ１０と加圧用モ―タ７とを備え、撹拌用モ―タと、先端にピン１を有し軸受１１で支持され中心にねじ軸９が収納可能な孔１２を設けた撹拌軸１３と、該撹拌軸と撹拌用モ―タ間の動力伝達機構１４とを撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受１９を固定し、撹拌ユニットの背面にナット１６を固定し、ＬＭガイドのレ―ル２１を固定し内部で撹拌ユニットを移動させる接合装置本体６の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面のナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ピン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装置であって、ピンを回転させる撹拌用モ―タと該ピンを直進駆動する加圧用モ―タとを備えた摩擦撹拌スポット接合装置に関するものである。

従来，ピン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装置であって、ピンを回転させる撹拌用モ―タと該ピンを直進駆動する加圧用モ―タとを備えた摩擦撹拌スポット接合装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、センタ―ピンとショルダ―ピン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装置であるが、センタ―ピンが内挿されたショルダ―ピンを回転させる撹拌用モ―タとセンタ―ピンを単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タと加圧用モ―タとを備え、前記ショルダ―ピンの軸と撹拌用モ―タ―とを、またセンタ―ピンの軸とセンタ―ピン駆動用モ―タとを、それぞれ動力伝達機構で接続して撹拌関連部材を一体化し、前記センタ―ピンへの動力伝達機構の後方でその下部にＬＭガイドの軸受を固定し、一体化した撹拌関連部材の背面にボ―ルナットを固定し、ＬＭガイドのレ―ルを固定し内部に前記一体化した撹拌関連部材を包含させた接合装置本体の後部に前記加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を前記ボ―ルナットに螺合させて一体化した撹拌関連部材を前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置がある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２ー３５９６０号公報 特開２００７ー２１６２４９号公報

ところで、上記従来の技術の前者においては、ピンを回転させる撹拌用モ―タが加圧用モ―タと同様に接合装置本体側に固定されており、加圧用モ―タによってピンを直進駆動した場合に撹拌用モ―タとピンとの間に位置関係で位相差が生じることから、撹拌用モ―タからピンへの回転運動を伝達するのにスプライン機構を採用している。このスプライン機構ため、ピンの直進ストロ―クはスプライン溝の長さに制限されると共にこのスプライン機構の分，装置全体が大型化するおそれがある。

そして従来の技術の後者においては、撹拌関連部材を一体化して接合装置本体側に固定された加圧用モ―タに対してピンと撹拌用モ―タを接合装置本体内で同時に移動させる構成を採用したため、センタ―ピンとショルダ―ピン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装置では前者のような課題は一応解決されるようになったが、一体化した撹拌関連部材が接合装置本体にすっぽりと包含されているため、撹拌関連部材の組み付けメンテナンス時には撹拌関連部材の取り出し及び組み付けが困難であると共に、撹拌用モ―タ一やその動力伝達機構を単独では取り外すことや交換することができない、また、ＬＭガイドの軸受が動力伝達機構の後方でその下部に固定されているため、該ガイドの軸受に加圧荷重の多くの負担が掛かりピン側が振動しやすくなる、等の問題がある。

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、撹拌関連部材をユニット化し、これを収納する接合装置本体に開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品の取り外し交換が容易な摩擦撹拌スポット接合装置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、本発明における摩擦撹拌スポット接合装置は、撹拌用モ―タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌用モ―タ間の動力伝達機構と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ―ルナットを固定し、ＬＭガイドのレ―ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ―ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにしたことを特徴とする、ものである。

また、前記動力伝達機構が歯付プ―リと歯付ベルトからなり、歯付プ―リの直下に左右分割型のＬＭガイドを配置したことを特徴とする、ものである。

請求項１に記載の摩擦撹拌スポット接合装置では、撹拌用モ―タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌モ―タ間の動力伝達機構とを撹拌ユニットとしたので、撹拌ユニットとしての簡単な構成で汎用性があり、また撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ―ルナットを固定し、ＬＭガイドのレ―ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ―ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにしたので、ＬＭガイドの軸受への負担は少なくなりピン側の振動が抑制され、撹拌ユニットの部品の取り外し交換が容易で、しかも全体として軽量な摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、請求項２に記載の摩擦撹拌スポット接合装置では、上記の効果に加えて、前記動力伝達機構が歯付プ―リと歯付ベルトからなり、歯付プ―リの直下に左右分割型のＬＭガイドを配置したので、撹拌用モ―タから撹拌軸への動力の伝達が確実となると共にＬＭガイドを歯付プ―リの直下により近付けて配置することができて、撹拌トルクによるＬＭガイドに対する転倒トルクの発生がなくかつ撹拌軸中心から本体底面までの距離を最小に抑えることができて装置の嵩高が抑制される。

図１は本発明を実施するのに適した摩擦撹拌スポット接合装置の概略構成図であり、請求項１に記載の発明は、ピン１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装置であって、撹拌用モ―タ１０と加圧用モ―タ７とを備え、前記撹拌用モ―タ１０と、先端に前記ピン１を有し軸受１１で支持され中心に後方からねじ軸９が収納可能な孔１２を設けた撹拌軸１３と、該撹拌軸１３と撹拌用モ―タ１０間の動力伝達機構１４と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受１９を固定し、撹拌ユニットの背面にボ―ルナット１６を固定し、ＬＭガイドのレ―ル２１を固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ―ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置、である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、動力伝達機構１４が歯付プ―リ１５と歯付ベルトからなり、歯付プ―リ１５の直下に左右分割型のＬＭガイド１９，１９を配置した摩擦撹拌スポット接合装置、である。

摩擦撹拌スポット接合装置では、接合すべき被接合物（図示せず）の接合点にピン１を挿入し、該ピン１の回転による摩擦熱で被接合物の一部を軟化，撹拌してスポット接合するものであり、その接合装置は概略次のような構成を有している。

ロボットの手首２にブラケット３を介して取付けられた固定ア―ム４の先端部には被接合物を保持する保持冶具５が配置されており、該固定ア―ム４の後端部には接合装置本体６が取付けられており、該接合装置本体６の後端部には加圧用モ―タ７が固着されており、該加圧用モ―タ７の出力軸８には加圧用ねじ軸９が固着されている。

そして前記接合装置本体６内には、前記ピン１を回転させる撹拌用モ―タ１０と、先端にピン１を有し軸受１１で支持され中心に後方からねじ軸９が収納可能な孔１２を設けた撹拌軸１３と、該撹拌軸１３と撹拌用モ―タ１０間の例えばベルトとプ―リとからなる動力伝達機構１４とが、ユニットとして接合装置本体６に内蔵されている。

前記撹拌軸１３の後部には前記動力伝達機構１４のベルト用のプ―リ１５が固着されていると共に前記孔１２の開口部には該孔１２と同心にボ―ルナット１６が固着され、また該撹拌軸１３の軸受１１の外輪を保持する駆動部本体１７の後端部には上方に延びて前記撹拌用モ―タ１０を支持する支持部材１８が固着されている。また前記駆動部本体１７の下部直下にはＬＭガイドの軸受１９が固着されている。

前記接合装置本体６の底板２０には、前記ＬＭガイドの軸受１９の移動をガイドするレ―ル２１がＬＭガイドの軸受１９の移動ストロ―ク以上にわたって設けられ、また該接合装置本体６の上面及び両側面は、前記撹拌ユニットの撹拌用モ―タ１０が外部に露出するように開放されている。このように接合装置本体６が開放されることにより撹拌ユニットの撹拌用モ―タ１０や動力伝達機構１４が容易に取り出されようになる。

２２は軸受１１の外輪の前部を押さえる押圧リングであり、２３はねじ軸９の後部に配置されて該ねじ軸９を軸支する軸受であり、２４は加圧用モ―タ７の出力軸８とねじ軸９とを接続するカップリングである。

以上のような構成を備えた摩擦撹拌スポット接合ガンでは、先ずロボット２により該摩擦撹拌スポット接合装置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１０と加圧用モ―タ７とが駆動され、加圧用モ―タ７によるボ―ルナット１６の前進により、駆動部本体１７は撹拌用モ―タ１０を伴ってＬＭガイドにガイドされ被接合物の接合点に向けて前進すると共に、撹拌用モ―タ１０によりピン１は撹拌軸１３とともに回転する。

加圧用モ―タ７によりピン１は、被接合物の表面を通過して被接合物内に挿入され、被接合物の接合点において回転状態となる。この時点で加圧用モ―タ７の駆動を停止しピン１の前進を停止するが、ピン１の回転により該ピン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スポット接合を行うものとなる。

そして、上記の接合動作が行われると、加圧用モ―タ７の回転を逆転させる。この加圧用モ―タ７の回転の逆転により、ピン１はなお回転を継続して被接合物の撹拌を行いながら被接合物の接合点から引き抜かれる。

この加圧用モ―タ７の回転の逆転駆動により、駆動部本体１７は撹拌用モ―タ１０を伴ってＬＭガイドにガイドされ被接合物の接合点側から後退して接合作業前の状態に戻る。

以上のように、本発明に係る摩擦撹拌スポット接合装置では、撹拌用モ―タ１０が駆動部本体１７とともに移動するものであることから、撹拌用モ―タ１０から撹拌軸１３への動力伝達に何らの障害がないことは勿論のこと、撹拌用モ―タ１０と、先端に前記ピン１を有し軸受１１で支持され中心に後方からねじ軸９が収納可能な孔１２を設けた撹拌軸１３と、該撹拌軸１３と撹拌モ―タ１０間の動力伝達機構１４とを撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受１９を固定したので、撹拌ユニットとしての簡単な構成で汎用性があり、また撹拌ユニットはＬＭガイドにより確実にガイドされながら移動でき、さらに内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体６の後部上方を開放したので、撹拌ユニットの部品の取り外し交換が容易で、しかも全体として軽量なものである。

上記実施例１における動力伝達機構１４を歯付プ―リ１５と歯付ベルトからなるように構成し、この歯付プ―リ１５の直下に左右分割型のＬＭガイドの軸受１９，１９を配置するようにしたものである。

したがって、撹拌用モ―タ１０から撹拌軸１３への動力の伝達が確実となると共にＬＭガイドを歯付プ―リ１５の直下により近付けて配置することができて、撹拌トルクによるＬＭガイドに対する転倒トルクの発生がなくかつ撹拌軸１３中心から本体底面２０までの距離を最小に抑えることができるものである。

図１は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合装置の概略構成図である。 図２は図１のＡ―Ａ矢視概略図である。 図３は図１のＢ―Ｂ矢視概略図である。

符号の説明

１ ピン
６ 接合装置本体
７ 加圧用モ―タ
９ ねじ軸
１０ 撹拌用モ―タ
１１ 軸受
１２ 孔
１３ 撹拌軸
１４ 動力伝達機構
１５ 歯付プ―リ
１６ ボ―ルナット
１９ ＬＭガイドの軸受
２１ ＬＭガイドのレ―ル

Claims (2)

1. ピン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装置であって、撹拌用モ―タと加圧用モ―タとを備え、前記撹拌用モ―タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌用モ―タ間の動力伝達機構と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にＬＭガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ―ルナットを固定し、ＬＭガイドのレ―ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ―タを固定し、該加圧用モ―タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ―ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合装置。
2. 前記動力伝達機構が歯付プ―リと歯付ベルトからなり、歯付プ―リの直下に左右分割型のＬＭガイドを配置したことを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌スポット接合装置。