JP4416634B2 - 摩擦撹拌スポット接合用ツ―ルピンの目詰り防止装置 - Google Patents

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本発明は、ツ―ル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、ツ―ルピンを有する接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、接合ツ―ルの先端からツ―ルピンが出没するようになされ摩擦撹拌スポット接合装置におけるツ―ルピンの目詰り防止装置に関するものである。
従来，ツ―ル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、ツ―ルピンを有する接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、接合ツ―ルの先端からツ―ルピンが出没するようになされ摩擦撹拌スポット接合装置において、接合ツ―ルである回転子とツ―ル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接合ツ―ルの先端からツ―ル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。）。
特開２００２ー１７８１６８号公報
ところで、上記従来の技術において、接合ツ―ルの先端ショルダ部からツ―ルピンの先端が出没する際に、ツ―ルピンは接合ツ―ルの中心軸線に穿設した孔内を摺動するものであるが、このツ―ルピンの摺動部に撹拌接合時に発生する粉塵が侵入して、ツ―ルピンの作動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、接合ツ―ルとツ―ルピンとの間に圧縮空気を噴流させて撹拌接合時に発生する粉塵の侵入を防止してツ―ルピンの正確な作動ができるようにした摩擦撹拌スポット接合用ツ―ルピンの目詰り防止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用ツ―ルピンの目詰り防止装置は、ツ―ルピンの外周に接合ツ―ルの軸線方向に圧縮空気の噴流通路を形成して接合ツ―ルとツ―ルピン間に侵入する粉塵を排除するようにしたことを特徴とする、ものである。
本発明に係る摩擦撹拌スポット接合用ツ―ルピンの目詰り防止装置では、ツ―ルピンの外周に接合ツ―ルの軸線方向に圧縮空気の噴流通路を形成して接合ツ―ルとツ―ルピン間に侵入する粉塵を排除するようにしたので、接合ツ―ルとツ―ルピンとの間に詰った粉塵も噴流通路を通過する圧縮空気により外部に排出されて、接合ツ―ルからのピンの出没が確実，容易にでき、ツ―ルピンの作動が不良となることがない摩擦撹拌スポット接合用ツ―ルピンの目詰り防止装置となる。
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要部の概略断面図であり、図２は前記摩擦撹拌スポット接合装置の全体の概略構成図である。
摩擦撹拌スポット接合装置では、接合すべき被接合物Ｗの接合点にツ―ルピン１を挿入し、該ツ―ルピン１の回転による摩擦熱で被接合物Ｗ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図２に示すような構成を有している。
ロボットの手首またはスタンドに設けられた駆動ユニット本体２には加圧用モ―タ３が固着されており、該加圧用モ―タ３の出力軸に接続された加圧部材４によりツ―ルピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ６が同時に前後進され、これによって撹拌用モ―タ６に取り付けられた接合ツ―ル７とツ―ルピン１は同時に前後進される。
また、ツ―ルピン１は、前記ツ―ルピン抜き用モ―タ５の出力軸に接続されたピン抜き用ロッド８に接続されており、該ピン抜き用ロッド８の前後進によりツ―ルピン１は接合ツ―ル７に対して摺動しながら前後進する。
図１において、ツ―ルピン１の先端面９は接合ツ―ル７の先端のショルダ部１０に対して出没自在に配置され、該ツ―ルピン１は接合ツ―ル７の中心軸線方向に穿設した孔１１内を前後進するようになされている。また該ツ―ルピン１の後端側はピン保持部材１２に螺着されている。
前記ピン保持部材１２の後端側は例えばベアリング装置（図示せず）を介して前記ピン抜き用ロッド８に接続されている。
１３は撹拌用モ―タ６の出力軸１４と前記ピン保持部材１２との間に配置された接合ツ―ルホルダであり、この接合ツ―ルホルダ１３はコレット１５を介して接合ツ―ル７の後半の拡径部１６を一体的に保持するものである。そして、１７は前記コレット１５を締め付けるナットであり、このナット１７をねじ込むことにより接合ツ―ルホルダ１３と接合ツ―ル７とは確実に一体化されるものである。
また、接合ツ―ルホルダ１３と前記ピン保持部材１２との間にはすべりキ―１８が配置されており、このすべりキ―１８によりピン保持部材１２は撹拌用モ―タ６の出力軸１４からの回転力によって回転すると共に前記ピン抜き用ロッド８によって前後進の動作を行うことが可能となる。
前記接合ツ―ル７は前半の細径部１９と前記後半の拡径部１６とで構成され、この接合ツ―ル７の前端面には前述の如くショルダ部１０が形成され、細径部１９の中心軸線方向には前記孔１１が形成され、この孔１１内に前記ツ―ルピン１が挿通されており、前記拡径部１６は後端が開放した中空室２０を有しており、この中空室２０内にツ―ルピン１の後部とピン保持部材１２の前部が収納されていてツ―ルピン１がピン保持部材１２に螺着されている。
以上のような摩擦撹拌スポット接合装置において、撹拌用モ―タ６と加圧用モ―タ３とが駆動され、加圧用モ―タ３によりツ―ルピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ３は同時に被接合物Ｗの接合点に向けて前進すると共に、撹拌用モ―タ６により接合ツ―ル７とツ―ルピン１は共に回転する。この時，ツ―ルピン１の先端は接合ツ―ル７のショルダ部１０より突出した状態となっている。
加圧用モ―タ３により接合ツ―ル７のショルダ部１０が被接合物Ｗの表面に当接した時点では、ツ―ルピン１は、被接合物Ｗ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３の前進を停止するが、接合ツ―ル７のショルダ部１０及びツ―ルピン１の回転により該ショルダ部１０及びツ―ルピン１は、被接合物Ｗ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Ｗ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、ツ―ルピン抜き用モ―タ５が駆動されて、ツ―ルピン１は被接合物Ｗの接合点から引き抜かれて接合ツ―ル７のショルダ部１０と同一レベル或はそれより更に孔１１内に引き抜かれる。この間も撹拌用モ―タ６は駆動されているので、回転する接合ツ―ル７のショルダ部１０は被接合物Ｗの接合点の表面を平らにするように動作する。
なお、接合ツ―ル７のショルダ部１０に対するツ―ルピン１の出没は、加圧用モ―タ３や撹拌用モ―タ６の駆動とは関係なく独自にツ―ルピン抜き用モ―タ５を駆動させることにより任意にできるものであるから、接合点の溶解物の状況に応じて必要時に作動させるとよい。
ところで、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６の前壁２１にリング状の圧縮空気供給台２２が取り付けられ、この圧縮空気供給台２２に設けた圧縮空気供給口２３からの圧縮空気供給導管２４は接合ツ―ルホルダ１３及び溜り部２５を経てピン保持部材１２の中心部に至り、次いでピン保持部材１２の軸線方向からツ―ルピン１の後部軸線方向に延び、更にツ―ルピン１の径方向に延びて前記接合ツ―ル７の中空室２０に至るように形成されている。
また、前述の如く、接合ツ―ル７の細径部１９の中心軸線方向に孔１１が形成され、この孔１１内にツ―ルピン１が挿通されているので、接合ツ―ル７とツ―ルピン１の間隙を利用し、ツ―ルピン１の外周にリング状で接合ツ―ル７の軸線方向に圧縮空気の噴流通路２６を形成する。
したがって、圧縮空気供給口２３から圧縮空気を供給すると、供給された圧縮空気は圧縮空気供給導管２４により接合ツ―ル７の中空室２０に至り、この中空室２０からツ―ルピン１の外周でリング状で接合ツ―ル７の軸線方向に延びる圧縮空気の噴流通路２６を経て接合ツ―ル７の先端から外部に噴流される。
ところで、摩擦撹拌スポット接合装置において被接合物Ｗの接合中に溶融した溶融物と共の粉塵が発生するが、この粉塵は接合ツ―ル７とツ―ルピン１との間に侵入しようとする。しかしながら、接合ツ―ル７とツ―ルピン１との間には圧縮空気が流れているので、ツ―ルピン１の外周に侵入しようとする粉塵は防止され、また仮にツ―ルピン１の外周に粉塵が付着していてもその粉塵は圧縮空気の噴流ににより強制的に外部に吹き飛ばされてツ―ルピン１の外周を奇麗にすることから、接合ツ―ル７に対するツ―ルピン１の出没時のツ―ルピン１の動きは確実で容易に可能となる。
なお、実施例では、接合ツ―ル７に対するツ―ルピン１の出没にツ―ルピン抜き用モ―タ５を用いたが、この出没には例えば弾性体とエアシリンダによるような普通に知られている機械的な手段を採用してもよく、また、圧縮空気の供給は孔１１の根元側に至るまでは如何なる経路を経てもよい。
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要部の概略断面図である。 図２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全体の概略構成図である。
符号の説明
１ ツ―ルピン
３ 加圧用モ―タ
６ 撹拌用モ―タ
７ 接合ツ―ル
２６ 噴流通路
Ｗ 被接合物

Claims (1)

  1. ツ―ル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、ツ―ルピンを有する接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、接合ツ―ルの先端からツ―ルピンが出没するようになされた摩擦撹拌スポット接合装置において、ツ―ルピンの外周に接合ツ―ルの軸線方向に圧縮空気の噴流通路を形成して接合ツ―ルとツ―ルピン間に侵入する粉塵を排除するようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合用ツ―ルピンの目詰り防止装置。
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