JP4218888B2 - C型摩擦撹拌スポット接合ガン - Google Patents

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Description

本発明は、ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化,撹拌して接合する装置であって、C型ア―ムの一端側に、撹拌用モ―タと先端に前記ピンを有し後端が前記撹拌用モ―タの出力軸側に接続された接合ツ―ルとを同一軸線上に配置したC型摩擦撹拌スポット接合ガン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,撹拌して接合する装置であって、C型ア―ムの一端側に、撹拌用モ―タと先端に前記ピンを有し後端が前記撹拌用モ―タの出力軸側に接続された接合ツ―ルとを同一軸線上に配置したC型摩擦撹拌スポット接合ガンがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2002ー126884号公報
ところで、上記従来の技術においては、押圧力を発生させるボ―ルねじ軸心および直動ガイド中心(実施例で昇降機構の中心)と撹拌モ―タ軸中心が大きく偏心しているため、押圧装置のガイド部に撹拌力により撹拌モ―タの回転周波数に一致した間欠トルクがかかり振動が発生するとともに押圧装置の直動ボ―ルのガイドの寿命を短くするので、直動ガイド部をサイズアップする必要があり、コストアップになる。また、被接合物や治具などで囲まれた狭い部位に押圧装置のガイド部が干渉する可能性が大きくあり、これが邪魔になって接合ガンの狭い箇所への移動が困難となる。さらに、押圧力の加圧中心と撹拌モ―タの撹拌軸の回転中心が偏心しているので撹拌モ―タを被接合物へ押圧作動させる際に押圧力の加圧中心部に転倒トルクが発生しガイドに過分の負担が掛かる等の問題がある。
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、押圧力を発生させるボ―ルねじ軸心と撹拌モ―タ軸中心を一致させることで押圧力による転倒トルクの発生をなくして装置の小型化を図り、接合動作が容易にできるC型摩擦撹拌スポット接合ガン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C型摩擦撹拌スポット接合ガンは、C型ア―ムの一端側に、撹拌用モ―タと先端にピンを有し後端が前記撹拌用モ―タの出力軸側に接続された接合ツ―ルとを同一軸線上に配置したC型摩擦撹拌スポット接合ガンにおいて、ロボットの手首につながる伝動ボックス内に設けられたLMガイドのガイドレ―ルで、LMガイドが後端側に固定された撹拌用モ―タがガイドされ、該撹拌用モ―タの後端側にボ―ルナットを固定すると共に、該撹拌用モ―タの出力軸に後方からボ―ルねじが格納される穴を形成して該穴にボ―ルねじを配置しボ―ルねじの軸心と撹拌用モ―タ軸中心を一致させ、押圧用モ―タの回転力を前記ボ―ルねじに伝達し、該ボ―ルねじと螺合するボ―ルナットにより前記撹拌用モ―タ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。
本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンでは、撹拌用モ―タの後端側に押圧力を発生させるボ―ルねじを配置し、押圧用モ―タの回転力を前記ボ―ルねじに伝達し、該ボ―ルねじと螺合するボ―ルナットにより前記撹拌用モ―タを前後進させるようにしたので、押圧力の加圧中心と撹拌モ―タの撹拌軸の回転中心が一致して転倒トルクの発生がなく、しかも押圧装置が被接合物や周囲の治具と干渉することがない安全で使用し易いC型摩擦撹拌スポット接合ガンとなる。
C型摩擦撹拌スポット接合ガンを「C型ア―ムの一端側に、撹拌用モ―タと先端に前記ピンを有し後端が前記撹拌用モ―タの出力軸側に接続された接合ツ―ルとを同一軸線上に配置したC型摩擦撹拌スポット接合ガンにおいて、ロボットの手首につながる伝動ボックス内に設けられたLMガイドのガイドレ―ルで、LMガイドが後端側に固定された撹拌用モ―タがガイドされ、該撹拌用モ―タの後端側にボ―ルナットを固定すると共に、該撹拌用モ―タの出力軸に後方からボ―ルねじが格納される穴を形成して該穴にボ―ルねじを配置しボ―ルねじの軸心と撹拌用モ―タ軸中心を一致させ、押圧用モ―タの回転力を前記ボ―ルねじに伝達し、該ボ―ルねじと螺合するボ―ルナットにより前記撹拌用モ―タを前後進させるようにした」構成としている。
図1は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの概略構成図、図2は接合ツ―ルと撹拌用モ―タと押圧用モ―タの接続関係を示す概略断面図である。
図1において、1はロボットの手首2に接続されるガンブラケットであり、該ガンブラケット1の基部には伝動ボックス3が備えられ、該伝動ボックス3の一側には押圧用モ―タ4が配置され他側にはC型の固定ア―ム5が延出されている。
そして、前記伝動ボックス3内には撹拌用モ―タ6が配置され、該撹拌用モ―タ6には先端にピン7を有する接合ツ―ル8が接続されている。
前記固定ア―ム5の先端には、前記ピン7と対向して裏当て材9が取り付けられ、該裏当て材9に被接合物W1,W2が配備されるようになっている。
10は撹拌用モ―タ6の後端側に固定されたボ―ルナットであり、該ボ―ルナット10を保持するブラケット11の一側にはLMガイド12が設けられている。また前記伝動ボックス3内にはガイドレ―ル13が撹拌用モ―タ6にきわめて接近して該撹拌用モ―タ6の軸線方向に設けられている。そして、前記LMガイド12はガイドレ―ル13に沿って移動可能となっており、該LMガイド12のブラケット11は撹拌用モ―タ6の後端側に固定されている。
図2において、前記押圧用モ―タ4の回転軸14にはボ―ルねじ軸15がナット16によって固定されており、該ボ―ルねじ軸15の先端側にはボ―ルねじ17が形成され、該ボ―ルねじ17は押圧用モ―タ4から前記伝動ボックス3内に導かれ、撹拌用モ―タ6の出力軸18に後方から形成された穴19内まで延びており、その途中で撹拌用モ―タ6の後端側に固定されたボ―ルナット10と螺合している。
前記接合ツ―ル8は撹拌用モ―タ6の出力軸18の先端側にチャック20によって挟持,接続されている。
なお、21はピン7により被接合物W1,W2の一部を押圧,撹拌時の反力を負担するためのアンギュラベアリングであり、22は撹拌用モ―タ6の出力軸18の軸受,23は押圧用モ―タ4の回転軸14の軸受である。また、24は撹拌用モ―タ6の回転数検出用センサ―であり、このセンサ―24は前記撹拌用モ―タ6がインバ―タモ―タの場合には不要なものである。
以上のような構成からなるC型摩擦撹拌スポット接合ガンにおいて、ロボットにより接合ガンを被接合物W1,W2に近付け、固定ア―ム5の先端の裏当て材9を被接合物W1,W2に当接させた状態で、押圧用モ―タ4と撹拌用モ―タ6とを駆動させる。
前記押圧用モ―タ4の駆動により、ボ―ルねじ軸15が回転し、該ボ―ルねじ軸15の回転によりボ―ルねじ17が回転すると、該ボ―ルねじ17と螺合しているボ―ルナット10が前後進しようとする。該ボ―ルナット10の前後進はこれを固定した撹拌用モ―タ6のLMガイド12による直動の前後進となり、該撹拌用モ―タ6は、先端にピン7を有する接合ツ―ル8を同伴していることからいわば加圧ロッドとして伝動ボックス3からの出没量を変化させる。
そして、押圧用モ―タ4と共に駆動される撹拌用モ―タ6は前述の如く、その出力軸18の先端側に、先端にピン7を有する接合ツ―ル8が接続されているので、接合ツ―ル8は撹拌用モ―タ6と同一軸線上で回転してピン7により被接合物W1,W2に対して摩擦,撹拌動作を行う。
このように、本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンでは、ボ―ルねじ17は撹拌用モ―タ6の出力軸18に設けた穴19内まで延びているので、押圧力を発生させるボ―ルねじ17の軸心と撹拌用モ―タ6軸中心が一致して押圧力による転倒トルクの発生を防止する。また、押圧力を発生させる装置がコンパクトに納まって装置全体が小型化され、接合動作が容易にできる接合ガンとなる。なお、伝動ボックス3内で前記撹拌用モ―タ6にきわめて接近してLMガイド12を設けることにより、装置がよりコンパクトになると共にLMガイド12と撹拌用モ―タ6の偏心量を少なくして、間欠トルクによる振動も低く抑えることができる。
図3は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの他の実施例の概略構成図であり、この実施例では、固定ア―ム5の先端に第2の撹拌用モ―タ31を設け、該第2の撹拌用モ―タ31に先端にピン32を有する第2の接合ツ―ル33を接続させた点で前記実施例1と相違し、その余の構成は実施例1と実質的に同一であるので図面には同一部材に同一符号を付してその説明を省略する。
この接合ガンでは、被接合物W1,W2の裏面側にも第2の撹拌用モ―タ31によるピン32によって被接合物W1,W2の裏面側からの接合も可能となり、被接合物W1,W2の総合厚さが厚い場合等に特に有効なC型摩擦撹拌スポット接合ガンとなる。
図4は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの更に他の実施例の撹拌用モ―タ6および押圧用モ―タ4の概略断面図、図5はその概略平面図を示すものであり、この実施例では押圧用モ―タ4と撹拌用モ―タ6とを並列に配置した点でこれまでに実施例と相違し、その余の構成は実質的に同一であるので図面には同一部材に同一符号を付してその説明を省略する。
図4,図5において、伝動ボックス3内に設けた撹拌用モ―タ6と、押圧用モ―タ4とは並列に配置されており、前記伝動ボックス3の後端側と押圧用モ―タ4の回転軸14側間には伝動ケ―ス41が配置されている。
そして、前記伝動ケ―ス41内で撹拌用モ―タ6の後端側にはボ―ルねじ軸42を支持する軸受43が設けられ、またボ―ルねじ軸42の軸端にはプ―リ44が取り付けられている。
また、伝動ケ―ス41内で押圧用モ―タ4の回転軸14にはプ―リ45が取り付けられ、該プ―リ45と前記プ―リ44との間には歯付きベルト46が張設されている。
したがって、押圧用モ―タ4の駆動により、その回転軸14からの回転力はプ―リ45,歯付きベルト46,プ―リ44を介してボ―ルねじ軸42を回転させ、該ボ―ルねじ軸42の回転によりボ―ルねじ17が回転すると、該ボ―ルねじ17と螺合しているボ―ルナット10が前後進し、該ボ―ルナット10の前後進はこれを固定した撹拌用モ―タ6の前後進となり、該撹拌用モ―タ6は、先端にピン7を有する接合ツ―ル8を同伴して伝動ボックス3からの出没量を変化させる。
そして、撹拌用モ―タ6の駆動は前述の如く、接合ツ―ル8を回転させピン7により被接合物W1,W2に対して摩擦,撹拌動作を行うものである。
図1は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの概略構成図である。 図2はその接合ツ―ルと撹拌用モ―タと押圧用モ―タの接続関係を示す概略断面図である。 図3は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの他の実施例の概略構成図である。 図4は本発明に係るC型摩擦撹拌スポット接合ガンの更に他の実施例の撹拌用モ―タおよび押圧用モ―タの概略断面図である。 図5はその概略平面図である。
符号の説明
4 押圧用モ―タ
5 ア―ム
6 撹拌用モ―タ
7 ピン
8 接合ツ―ル
10 ボ―ルナット
17 ボ―ルねじ
18 撹拌用モ―タの出力軸
19 穴
51 減速機
W1,W2 被接合物

Claims (1)

  1. ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化,撹拌して接合する装置であって、C型ア―ムの一端側に、撹拌用モ―タと先端に前記ピンを有し後端が前記撹拌用モ―タの出力軸側に接続された接合ツ―ルとを同一軸線上に配置したC型摩擦撹拌スポット接合ガンにおいて、ロボットの手首につながる伝動ボックス内に設けられたLMガイドのガイドレ―ルで、LMガイドが後端側に固定された撹拌用モ―タがガイドされ、該撹拌用モ―タの後端側にボ―ルナットを固定すると共に、該撹拌用モ―タの出力軸に後方からボ―ルねじが格納される穴を形成して該穴にボ―ルねじを配置しボ―ルねじの軸心と撹拌用モ―タ軸中心を一致させ、押圧用モ―タの回転力を前記ボ―ルねじに伝達し、該ボ―ルねじと螺合するボ―ルナットにより前記撹拌用モ―タを前後進させるようにしたことを特徴とするC型摩擦撹拌スポット接合ガン。
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