TW202228891A - 旋轉工具、接合裝置以及接合方法 - Google Patents
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Abstract
提供在裝備於加工中心的狀態下進行負載控制之旋轉工具、接合裝置以及接合方法。
旋轉工具(1)，被用於進行被接合構件(2)的摩擦攪拌接合之接合裝置(3)，包括：本體部(10)、攪拌構件(50)以及彈性構件(70)。本體部(10)具有固定部(11)以及旋轉軸(12)，其中固定部(11)係安裝於接合裝置(3)而被固定，旋轉軸(12)傳達來自接合裝置(3)的旋轉力。攪拌構件(50)具有插入被接合構件(2)而對於被接合構件(2)進行摩擦攪拌的攪拌銷(51)，承受來自旋轉軸(12)的旋轉力而可旋轉、並且對於旋轉軸(12)的軸方向可移動地被設置於本體部(10)。彈性構件(70)對於旋轉軸(12)的軸方向將攪拌構件(50)偏壓朝向頂端側。
Description
本發明係關於一種被用於摩擦攪拌接合的旋轉工具、接合裝置以及接合方法。
作為用於進行摩擦攪拌接合的接合裝置，已知為了控制對於被接合構件之旋轉工具的推入量，進行負載控制，與進行位置控制。負載控制主要係，因機器人（機械手臂）被用於接合裝置，位置控制主要係，因加工中心（MC）被用於接合裝置。
作為進行負載控制的接合裝置，例如在專利文獻1中所揭露的。專利文獻1的接合裝置係，為了對應接合條件以適當的制度得到良好的接合品質，控制肩部構件或銷構件朝被接合物的壓入深度。這種接合裝置係，為了控制壓入深度，基於藉由壓入基準點設定部所設定的壓入基準點，來控制銷構件對於肩部構件的相對位置。接合裝置係，為了進行前述控制，包括加壓力檢測部、壓力基準點設定部或是工具驅動控制部等。
[先行技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開2012-196681號公報
[發明所欲解決的問題]
專利文獻1的接合裝置係，由於進行負載控制，所以因構造複雜而高價。因此，在近年來，要求可裝備在僅進行位置控制之相對廉價的加工中心、並且可進行負載控制的旋轉工具。
根據如此之觀點，本發明係，以提供在裝備於加工中心的狀態下進行負載控制之旋轉工具、接合裝置以及接合方法為課題。
[解決問題的手段]
用於解決前述問題的本發明係為一種旋轉工具，被用於進行被接合構件的摩擦攪拌接合之接合裝置，包括：本體部，具有固定部以及旋轉軸，其中前述固定部係安裝於前述接合裝置而被固定，前述旋轉軸傳達來自前述接合裝置的旋轉力；攪拌構件，具有插入前述被接合構件而對於前述被接合構件進行摩擦攪拌的攪拌銷，前述攪拌構件承受來自前述旋轉軸的旋轉力而可旋轉、並且對於前述旋轉軸的軸方向可移動地被設置於前述本體部；以及，彈性構件，對於前述旋轉軸的軸方向將前述攪拌構件偏壓朝向頂端側。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述本體部更具有：保持器，為圓筒狀，被安裝於前述旋轉軸；以及滑動軸，在前述保持器的中心部可朝旋轉軸方向滑動地被收容，同時與前述保持器同步旋轉；前述攪拌構件係，被設置於前述滑動軸的頂端；前述滑動軸係，經由前述彈性構件而被偏壓朝向前述攪拌構件的頂端側。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述彈性構件係，被收容於前述保持器的內部，被配置於前述滑動軸的基端部以及前述保持器的基端側的底部之間。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述彈性構件係，以包圍前述滑動軸的下部的方式而被配置。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述保持器以及前述滑動軸的任一個，被形成朝前述旋轉軸的軸方向之長條溝狀的鍵槽，另一個，被形成設置在與前述旋轉軸的軸方向交叉的方向、並嵌入前述鍵槽的鍵；伴隨著朝前述滑動軸的旋轉軸的軸方向之移動，前述鍵使前述鍵槽的內部沿著前述旋轉軸的軸方向移動；伴隨著前述保持器的旋轉，藉由前述鍵與前述鍵槽在周方向抵接，前述保持器以及前述滑動軸係同步旋轉。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述彈性構件係，為藉由從固體彈簧、流體彈簧、磁力、以及電磁力被選出之至少一種賦予彈性力的彈性構件。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述攪拌構件更具有肩部，前述肩部係連結前述滑動軸，呈現柱狀或平截頭體狀，同時具有平面狀或缽狀的下端面，前述下端面係抵接前述被接合構件；前述攪拌銷係，從前述肩部的前述下端面下垂。
在本發明的旋轉工具中，較佳為，前述攪拌構件更具有連結部，前述連結部係連結前述滑動軸，呈現柱狀或平截頭體狀；前述攪拌銷係，從前述連結部的下端面下垂。
第二個本發明係，一種包括如請求項1至8中任一項所述的旋轉工具的接合裝置。這種接合裝置係，包括：動力裝置，輸出傳達至前述旋轉工具的前述旋轉軸之前述旋轉力；以及位置控制裝置，保持前述旋轉工具的前述固定部、而進行前述旋轉工具的位置控制。於是，藉由前述位置控制裝置使前述旋轉工具以對於前述被接合構件位於既定的高度位置的方式移動，將前述攪拌銷插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
在本發明的接合裝置中，較佳為，前述旋轉工具係如請求項7所述的旋轉工具；將前述攪拌銷、以及與前述攪拌銷一同旋轉之前述肩部，插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
在本發明的接合裝置中，較佳為，前述旋轉工具係如請求項8所述的旋轉工具；前述在對於前述被接合構件使前述連結部遠離的狀態下，僅將旋轉之前述攪拌銷插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
第三個本發明係，為一種接合方法，包括：將如請求項1至8中任一項所述的旋轉工具，以對於前述被接合構件位於既定的高度位置的方式移動，將前述攪拌銷插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
在本發明的接合方法中，較佳為，前述旋轉工具係如請求項7所述的旋轉工具；將前述攪拌銷、以及與前述攪拌銷一同旋轉之前述肩部，插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
在本發明的接合方法中，較佳為，前述旋轉工具係如請求項8所述的旋轉工具；在對於前述被接合構件使前述連結部遠離的狀態下，僅將旋轉之前述攪拌銷插入前述被接合構件，對於前述被接合構件進行摩擦攪拌接合。
[發明的功效]
依據有關本發明之旋轉工具、接合裝置以及接合方法，可利用彈性構件進行負載控制。
以下，針對本發明的實施例，適當地一邊參照圖式一邊進行說明。本發明係不僅限定於以下的實施例。又，本實施例中之構成要素係，可適當地將一部分或全部組合。此外，圖式係，用於概念性地說明本發明，所表現的各構成要素的尺寸或比例有著與實際之物相異的情況。
[1.旋轉工具]
首先，說明有關第一實施例(以下，稱為「本實施例」)的旋轉工具的構成。如第1圖以及第2圖所示，有關本實施例的旋轉工具1係，被用於進行被接合構件2(參照第6圖)的摩擦攪拌接合之接合裝置3，一邊旋轉一邊被插入被接合構件2的對接部。這種旋轉工具1係，包括本體部10、攪拌構件50、以及彈性構件70。
＜本體部＞
本體部10係，例如為被固定於加工中心等的接合裝置3的部分，包括固定部11以及旋轉軸12。固定部11係，為被安裝於接合裝置3而固定的部位，呈現圓筒形狀。固定部11係為卡持機構，藉由與設置於接合裝置3之成為一對的卡持機構合作，可將固定部11裝卸自如地固定在接合裝置。作為卡持機構係，例如設置在固定部11的槽，與設置在接合裝置3、嵌合於固定部11側的槽而被夾住的爪之類的係被舉出。在與固定部11之被安裝於接合裝置3之側的另一端側(第1圖中的下側)，旋轉軸12係連接而被設置。旋轉軸12係呈現圓柱形狀。旋轉軸12係，為將來自接合裝置3的旋轉力傳達至攪拌構件50的部位，經由固定部11與接合裝置3的旋轉軸(未圖示)連接。
如第3圖至第5圖所示，本體部10係，更包括保持器21、滑動軸31。
＜保持器＞
保持器21係，為被安裝於旋轉軸12、與旋轉軸12同步旋轉、支撐滑動軸31以及攪拌構件50的部位。保持器21係，在基端部(接合裝置3側的端部：第1圖中的上端部)具有底部24、呈現有底圓筒形狀，內部的中空部係，成為滑動軸31被插入的收納凹部22。收納凹部22係，呈現圓柱形狀，朝向旋轉軸12的軸方向的頂端側側(第1圖中的下端部)開口。在保持器21的圓筒主體部係，形成有鍵槽23。鍵槽23係，沿旋轉軸12的軸方向(第1圖中的上下方向)形成為長條的長圓形，從保持器21的外周面貫穿到內周面。尚且，鍵槽23係，不貫穿圓筒主體部亦可，在圓筒主體部的內周面形成槽狀亦可。鍵槽23係，在圓筒主體部的圓周方向上以180°間隔配置，彼此相向而形成在兩個地方。尚且，鍵槽23的個數係，不限定於兩個，一個亦可，三個以上亦可。
＜滑動軸＞
滑動軸31係，在旋轉軸方向(第1圖中的上下方向)可滑動地被收納於保持器21的收納凹部22，且為與保持器21同步旋轉(一同旋轉)的部位。滑動軸31係，呈現圓柱形狀，具有可收納於收納凹部22的外徑。在滑動軸31的外周面係，設置朝外側突出的鍵32。鍵32係，被固定在相當於鍵槽23的位置，被插入鍵槽23。鍵32係，在旋轉軸方向呈現較長的長圓形狀，包括與鍵槽23同等的寬度尺寸，並且包括比鍵槽23的長邊方向尺寸更短的長度尺寸。也就是，鍵32係，嵌合於鍵槽23的寬度方向並且可移動於長邊方向。尚且，鍵32的形狀係，不限於長圓形狀，只要包括與鍵槽23同等的寬度尺寸的話，為圓形或橢圓形、長橢圓、長方形等其他形狀亦可。在滑動軸31的頂端部(遠離接合裝置3之側的端部：第1圖中的下端部)係，一體地設置有攪拌構件50。因此，攪拌構件50係藉由被彈性構件70朝頂端側偏壓，被偏壓朝滑動軸31的頂端側(遠離接合裝置3之側：第1圖中的下側)。
＜攪拌構件＞
攪拌構件50係，設置為承受來自本體部10的旋轉力而可旋轉，並且對於旋轉軸12的軸方向可移動地設置於本體部10的部位。攪拌構件50係，包括攪拌銷51以及肩部61。攪拌構件50係，例如藉由工具鋼構成。在本實施例中，攪拌銷51與肩部61被形成為一體，成為傳統型的攪拌構件50。攪拌構件50係，與滑動軸31被形成為一體。因此，攪拌構件50係，與滑動軸31同步旋轉，並且藉由滑動軸31的滑動移動，朝旋轉軸12的軸方向移動。
攪拌銷51係，為旋轉且插入被接合構件而對於被接合構件進行摩擦攪拌的部位。攪拌銷51的頂端部52(第1圖中的下端部)係，朝向頂端而逐漸變細。攪拌銷的頂端部52的頂端係，為與軸方向正交的平坦面狀。在攪拌銷51的基端部，肩部61被形成為一體。
肩部61係，在下端面抵接被接合構件的狀態下推壓被接合構件的部位。肩部61係，形成為從攪拌銷51的基端部擴大直徑的圓柱狀，包括平面狀且環狀的頂端面(下端面)。也就是，攪拌銷51的頂端52係從肩部61的頂端面朝向頂端側突出。換言之，攪拌銷51係從肩部61的下端面下垂。肩部61的形狀係，並不限定於圓柱狀，為平截頭體狀亦可。又，肩部61的下端面係，為平面狀亦可，為缽狀亦可。此外，肩部61的下端面係，具有凹凸構造亦可。肩部61的基端部係，與滑動軸31被連結為一定。肩部61係，具有比滑動軸31更大的徑長，在肩部61與滑動軸31的連接部(肩部61之滑動軸31側的基端部)，形成俯視觀之為環狀的段部。
＜彈性構件＞
彈性構件70係，為對於旋轉軸12的軸方向將包括攪拌銷51以及肩部61之攪拌構件50偏壓朝向頂端側的部位。彈性構件70係，例如以螺旋彈簧構成。彈性構件70係，被收容於保持器21的內部，裝備在滑動軸31的基端部與保持器21的基端側的底部24之間。彈性構件70係，對於自攪拌構件50側承受的力，可將攪拌構件50偏壓朝向頂端側。
彈性構件70的彈性係，在對於由鋁、銅、鎂及其合金中所構成的群組中所選出的至少一種材料構成的被接合構件2，將攪拌銷51以既定的推入負載插入的情況下，在藉由彈性構件70之攪拌銷51的全部可動範圍(在鍵槽23內的鍵32的可動長度)內之既定的範圍內，使攪拌銷51位移而插入被接合構件2的方式被設定。例如，在彈性構件70為線圈彈簧的情況下，並且在施加於彈性構件70的負載以100公斤至5噸插入的情況下，對於彈性構件70的自由長度，以彈性構件70的撓曲量為0~30%的範圍變形的狀態中、攪拌銷51以及肩部61插入被接合構件2的方式設定。藉此，在對於被接合構件2在一定的高度將攪拌銷51推入的情況下，即使在被接合構件2的高度改變的情況下，藉由配合被接合構件2的改變而彈性構件70變形，使攪拌銷51的插入量容易保持為一定。
尚且，彈性構件70係，不限定於螺旋彈簧，為板簧、碟形彈簧等金屬彈簧，或橡膠、高分子樹脂、海綿狀樹脂等高分子彈性體(elastomer)亦可。此外，彈性構件70係，為使用大氣壓、氣體壓或液壓的流體彈簧，或是使用磁力或電磁力的磁性彈簧亦可。
彈性構件70係，考慮到接合條件，以滿足攪拌銷51插入至既定深度為止的變形量與彈性係數之間的關係的方式設定亦可。又，彈性構件70係，考慮到接合條件，以滿足肩部61係接觸被接合構件2的表面、稍微插入的變形量與彈性係數之間的關係的方式設定亦可。做為影響彈性構件70的設定的接合條件係，例如可舉出，被接合構件2的材質或接合部的形狀此類之接合構件的條件，或是攪拌銷51的插入深度、肩部61的接觸狀態、旋轉工具1的形狀、旋轉速度、移動速度此類之接合態樣。
[2.接合裝置]
接著，對包括上述構成的旋轉工具1的接合裝置3之構成進行說明。這種接合裝置3係，包括輸出傳遞至旋轉工具1的旋轉軸12的旋轉力的動力裝置(未圖示)，以及保持旋轉工具1的固定部11而進行旋轉工具的位置控制的位置控制裝置(未圖示)。接合裝置3係，例如藉由進行位置控制的加工中心構成，位置控制裝置係，藉由中央處理器等構成，基於預先輸入的位置資訊，使動力裝置動作而使旋轉工具1移動。動力裝置係，使旋轉工具1在XYZ之三軸方向上移動。
[3.接合方法]
接下來，參照第6圖說明有關本發明的接合方法。在這種接合方法中，將本實施例的旋轉工具1，以對於被接合構件2位於預先設定之既定的高度位置的方式移動，將攪拌銷51與肩部61以既定深度插入被接合構件2，對於被接合構件2進行摩擦攪拌接合。
在插入攪拌銷51時，將旋轉工具1朝向被接合構件2在插入方向逐漸接近，首先攪拌銷51的頂端接觸被接合構件2。當旋轉工具1進一步靠近被接合構件2時，藉由彈性構件70承受壓縮，將攪拌構件50偏壓朝向被接合構件2之彈性構件70所造成的彈性力一邊變強，攪拌銷51一邊被插入被接合構件2。當旋轉工具1進一步靠近被接合構件2時，肩部61接觸被接合構件2。藉由彈性構件70承受壓縮，將攪拌構件50偏壓朝向被接合構件2之彈性構件70所造成的彈性力一邊變強，肩部61一邊推抵被接合構件2。此時，在彈性構件70未完全變形、彈性構件70的變形所造成的餘力還殘留的狀態下，以攪拌銷51插入被接合構件2、並且可將肩部61稍微插入被接合構件2的方式設定彈性構件70。
在藉由旋轉工具1進行接合當中，攪拌銷51與肩部61係藉由彈性構件70被偏壓朝向頂端側。如第6圖中的左側所示，被接合構件2的高度對於設定值沒有誤差的情況係，攪拌銷51的頂端部52藉由所希望的深度插入被接合構件2。肩部61係，在對於被接合構件2接觸的狀態下，可稍微插入被接合構件2。
接著，如第6圖中的中央部所示，針對在進行摩擦攪拌接合時、被接合構件2的高度因誤差比設定值稍微更高的情況進行說明。在此，假設，在彈性構件70不存在下直接將攪拌銷51推入被接合構件2的情況下，相較於被接合構件2的高度對於設定值沒有誤差的情況，攪拌銷51以及肩部61的插入量僅變大了被接合構件2高出的高度的份量。相對於此，在藉由本實施例的旋轉工具1進行接合的情況下，藉由被接合構件2的高度變高、使攪拌構件50承受來自被接合構件2的向上的反作用力而被上推，並且彈性構件70係藉由此上推而被壓縮，使攪拌構件50承受來自彈性構件70的向下的彈性力而被向下推。在伴隨著如此之被接合構件2的高度變化之向上的反作用力和向下的彈性力平衡的位置，攪拌構件50的位置被變更。此時的攪拌銷51以及肩部61的插入量係，以相較於對於被接合構件2的高度的設定值沒有誤差之情況下的插入量為相同程度的方式，設定彈性構件70。假設，若彈性構件70的彈性力太弱的話，則伴隨被接合構件2的高度變化之向上的反作用力這一方係變大，插入量係變小。另一方面，若彈性構件70的彈性力太強的話，則伴隨被接合構件2的高度變化之向下的彈性力這一方係變大，插入量係變大。也就是說，即使在被接合構件2的高度變動而變高的情況下，在旋轉工具1，以攪拌銷51藉由配合被接合構件2的設定值的高度而設定之所希望的深度被插入被接合構件2、肩部61被稍微插入被接合構件2的方式，設定彈性構件70。
此外，當被接合構件2的高度比設定值更低時，如第6圖中的右側所示，彈性構件70伸長，攪拌構件50下降。如此，即使在被接合構件2的高度變動變低的情況下，在旋轉工具1，也能夠以攪拌銷51藉由配合被接合構件2的設定值的高度而設定之所希望的深度被插入被接合構件2、肩部61被稍微插入被接合構件2的方式，設定彈性構件70。
如上所述，在旋轉工具1中，藉由彈性構件70的作用，攪拌銷51以及肩部61對於被接合構件2以一定深度插入，所以塑性化區域形成在一定的深度。因此，可獲得穩定的接合品質。
[4.作用/功效]
依據有關本實施例的旋轉工具1、接合裝置3以及接合方法，被設置為對於旋轉軸12的軸方向可移動的攪拌構件50係，在藉由被彈性構件70偏壓朝向頂端側、將攪拌銷51的頂端部52插入被接合構件2的時候，對應彈性構件70的彈性，攪拌銷51被插入至既定的深度為止。藉由考慮接合構件或接合態樣如此之接合條件而設定彈性構件70，可使攪拌銷51插入到所希望的深度。也就是，旋轉工具1係，可使用彈性構件70進行模擬的負載控制。
在將沒有彈性構件的旋轉工具裝備在僅進行位置控制、例如加工中心等接合裝置上時，旋轉工具1的支撐高度基於加工中心的設定值成為一定，攪拌構件50的插入位置成為大致一定。相對於此，若使用本實施例的旋轉工具1的話，即使加工中心造成之旋轉工具1的支撐高度為一定，對應被接合構件2的高度，彈性構件70適當地伸縮，攪拌構件50係朝軸方向移動。如此，藉由利用彈性構件70的彈性，控制攪拌銷51朝被接合構件2的插入深度之負載控制係成為可能。
本體部10係，更包括圓筒狀的保持器21以及滑動軸31，滑動軸31在保持器21的中心部可朝旋轉軸方向滑動地被收容，並且與保持器21同步旋轉，攪拌構件50係，設置於滑動軸31的頂端。藉此，來自本體部10的旋轉力傳達至攪拌構件50，且攪拌構件50可滑動於旋轉軸方向。
彈性構件70係，被收容於保持器21的內部，被配置於滑動軸31的基端部與保持器21的基端側的底部24之間。藉此，可容易設置彈性構件70，並且攪拌銷51的負載控制的精度係可提高。
又，鍵槽23形成在保持器21，鍵32形成在滑動軸31。藉此，滑動軸31以及攪拌構件50係，伴隨著旋轉軸以及保持器21的旋轉而同步旋轉，容許使朝軸方向的移動穩定之狀態。因此，攪拌構件50的動作變得更加穩定。
彈性構件70係，較佳為藉由從固體彈簧、流體彈簧、磁力、以及電磁力被選出之至少一種賦予彈性力的彈性構件。依據這樣的構成，容易調整彈性構件70的彈性。
攪拌構件50係包括肩部61，肩部61係連結滑動軸31，呈現柱狀或平截頭體狀，同時具有平面狀或缽狀的下端面，下端面係抵接被接合構件2。此外，攪拌銷51係，從肩部61的下端面垂下。依據如此之構成，藉由利用彈性構件70的彈性，可控制攪拌銷51以及肩部61朝被接合構件2的插入深度。又，由於肩部61按住被接合構件2的表面，所以摩擦接合攪拌後的表面處理變的良好。
接合裝置3係，包括旋轉工具1、動力裝置以及位置控制裝置。於是，藉由位置控制裝置使旋轉工具1以對於被接合構件2位於既定的高度位置的方式移動，將攪拌銷51插入被接合構件2而進行摩擦攪拌接合。依據如此之接合裝置3，藉由利用彈性構件70的彈性，可一邊進行控制攪拌銷51朝被接合構件2的插入深度的負載控制，一邊進行摩擦攪拌接合。
旋轉工具1為包括攪拌銷51以及肩部61之傳統型的旋轉工具1，接合裝置3係將攪拌銷51、以及與攪拌銷51一同旋轉的肩部61插入被接合構件2，對於被接合構件2進行摩擦攪拌接合。藉此，由於肩部61按住被接合構件2的表面，摩擦攪拌接合後的表面處理變的良好。
本接合方法係，將旋轉工具1，以對於被接合構件2位於既定的高度位置的方式移動，將攪拌銷51插入被接合構件2，對於被接合構件2進行摩擦攪拌接合。依據本接合方法，藉由利用彈性構件70的彈性，可一邊進行控制攪拌銷51朝被接合構件2的插入深度的負載控制，一邊進行摩擦攪拌接合。
本接合方法係，旋轉工具1為包括攪拌銷51以及肩部61之傳統型的旋轉工具1，將攪拌銷51、以及與攪拌銷51一同旋轉的肩部61插入被接合構件2，進行摩擦攪拌接合之方法。藉此，由於肩部61按住被接合構件2的表面，摩擦攪拌接合後的表面處理變的良好
[6.第一變形例]
接著，一邊參照第7圖以及第8圖，一邊針對有關第一變形例的旋轉工具進行說明。如第7圖以及第8圖所示，有關變形例的旋轉工具係，在保持器21的內部設置滑動裝置80。滑動裝置80係，設置於保持器21的內周面。滑動裝置80係，藉由形成於保持器21的內周面之軸承溝81、以及滑動於軸承溝81內之複數個球82、82…而構成。軸承溝81係，從側面觀之在軸方向形成長的長圓形。軸承溝81的深度係，比球82的直徑更小。球82係，在軸承溝81的內部配設複數個。球82的一部分係與滑動軸31的外周面滑動接觸，並且其他的部分與軸承溝81的內面滑動接觸。尚且，針對其他的構造係，與前述實施例相同，所以標上相同的元件符號而省略說明。依據如此構成之旋轉工具，可使滑動軸31對於保持器21朝軸方向平滑的移動。
[7.第二實施例]
接著，一邊參照第9圖，一邊針對有關第二實施例的旋轉工具1a進行說明。在第一實施例中，攪拌構件50係為包括攪拌銷51以及肩部61的傳統型，但並不限定於此。第二實施例的攪拌構件係，如第9圖所示，為沒有肩部的無肩型。
無肩型的攪拌構件50a係，包括與滑動軸31連結之圓柱狀的連結部31a、以及與連結部31a的頂端部連結為一體之攪拌銷51。連結部31a的徑長係，與滑動軸31的徑長以及攪拌銷51的基端部的徑長同等，連結部31a與攪拌銷51的外周部係連續。攪拌銷51係，從連結部31a的頂端面(下端面)朝頂端側突出(下垂)。尚且，連結部31a係，並不限定於圓柱狀，為朝向頂端側而逐漸縮小徑長的圓錐平台狀亦可。在這種情況下，可使連結部31a的頂端部的徑長與攪拌銷51的基端部的徑長相同，且連結部31a的傾斜面與攪拌銷51的傾斜面的傾斜角度為同一。尚且，由於其他的構成係與前述實施例相同，所以標上相同的元件符號而省略說明。
依據有關本實施例的旋轉工具1a，與有關第一實施例的旋轉工具1相同的，藉由利用彈性構件70的彈性，控制攪拌銷51朝被接合構件2的插入深度之負載控制係成為可能。又，依據本實施例之包括無肩型的攪拌構件50a之旋轉工具1a，可降低摩擦攪拌接合時之旋轉工具1a的推壓力。
又，在如此之包括有著無肩型的攪拌構件50a的旋轉工具1a的接合裝置以及接合方法中，藉由位置控制裝置使旋轉工具1a以對於被接合構件位於既定的高度位置的方式移動，在對於被接合構件使連接部分離的狀態下，僅將攪拌銷51插入被接合構件，對於被接合構件進行摩擦攪拌接合。依據如上述之接合裝置以及接合方法，相較於將旋轉工具的肩部推入的情況可使塑性化區域的寬度變小，並且降低旋轉工具1a的推壓力。又，相較於將旋轉工具的肩部推入的情況可降低施加於摩擦攪拌裝置的負載。又，在不施加較大負載於摩擦攪拌接合裝置的狀態下，可接合對接部之較深的位置。
[8.其他]
以上針對本發明的實施例進行說明，但可在不違背本發明的主旨的範圍內適當地變更設計。在前述實施例中，鍵槽23形成在保持器21，鍵32形成在滑動軸31，但並不限定於此。鍵形成在保持器21，且鍵槽形成在滑動軸31亦可。
又，在前述實施例中，彈性構件70係，收容於保持器21的內部，配置在滑動軸31的基端部與保持器21的基端側的底部24之間，但並不限定於此。彈性構件70係，只要配置在將攪拌構件50偏壓朝向頂端側的位置就好。例如，以包圍滑動軸的下部的方式配置亦可。在此情況下，彈性構件70位於滑動軸31與攪拌構件50的中間部附近，並且彈性構件70在滑動軸31的圓周方向上均勻地作用。因此，即使滑動軸31移動，彈性構件70也將攪拌構件50穩定地偏壓朝向頂端側。因此，可容易地設置彈性構件70，並且可提高攪拌構件50的負載控制的精度。又，在第一滑動軸31的上端部，形成有朝向上端部側以柱狀形狀伸長的伸長部，圍繞此滑動軸31的伸長部，並且將彈性構件70裝備在保持器21的基端側的底部24之間亦可。此時，配合保持器21的內徑，使伸長部形成為比滑動軸31更小的徑長亦可。在這種情況下，也可以提高攪拌構件50的負載控制的精度。
1,1a:旋轉工具
2:被接合構件
3:接合裝置
10:本體部
11:固定部
12:旋轉軸
21:保持器
22:收納凹部
23:鍵槽
24:底部
31:滑動軸
31a:連結部
32:鍵
50,50a:攪拌構件
51:攪拌銷
52:頂端部
61:肩部
70:彈性構件
80:滑動裝置
81:軸承溝
82:球
第1圖為表示有關本發明的實施例的旋轉工具的部分剖面側視圖。
第2圖為表示有關實施例的旋轉工具的縱剖面圖。
第3圖為表示有關實施例的旋轉工具的水平剖面圖。
第4圖為表示有關實施例的旋轉工具的立體圖。
第5圖為表示有關實施例的旋轉工具的爆炸立體圖。
第6圖係為表示有關實施例的旋轉工具的摩擦攪拌接合時的狀態的剖面圖。
第7圖係有關實施例的旋轉工具的第一變形例之部分切斷立體圖。
第8圖係有關實施例的旋轉工具的第一變形例之縱剖面圖。
第9圖係有關實施例的旋轉工具的第二實施例之立體圖。
1:旋轉工具
3:接合裝置
10:本體部
11:固定部
12:旋轉軸
21:保持器
22:收納凹部
23:鍵槽
24:底部
31:滑動軸
32:鍵
50:攪拌構件
51:攪拌銷
52:頂端部
61:肩部
70:彈性構件
Claims (14)
- 一種旋轉工具，被用於進行被接合構件的摩擦攪拌接合之接合裝置，包括： 本體部，具有固定部以及旋轉軸，其中該固定部係安裝於該接合裝置而被固定，該旋轉軸傳達來自該接合裝置的旋轉力； 攪拌構件，具有插入該被接合構件而對於該被接合構件進行摩擦攪拌的攪拌銷，該攪拌構件承受來自該旋轉軸的旋轉力而可旋轉、並且對於該旋轉軸的軸方向可移動地被設置於該本體部；以及 彈性構件，對於該旋轉軸的軸方向將該攪拌構件偏壓朝向頂端側。
- 如請求項1所述的旋轉工具，其中，該本體部更具有： 保持器，為圓筒狀，被安裝於該旋轉軸；以及 滑動軸，在該保持器的中心部可朝旋轉軸方向滑動地被收容，同時與該保持器同步旋轉； 該攪拌構件係，被設置於該滑動軸的頂端； 該滑動軸係，經由該彈性構件而被偏壓朝向該攪拌構件的頂端側。
- 如請求項2所述的旋轉工具，其中，該彈性構件係，被收容於該保持器的內部，被配置於該滑動軸的基端部以及該保持器的基端側的底部之間。
- 如請求項2所述的旋轉工具，其中，該彈性構件係，以包圍該滑動軸的下部的方式而被配置。
- 如請求項2所述的旋轉工具，其中， 該保持器以及該滑動軸的任一個，被形成朝該旋轉軸的軸方向之長條溝狀的鍵槽，另一個，被形成設置在與該旋轉軸的軸方向交叉的方向、並嵌入該鍵槽的鍵； 伴隨著朝該滑動軸的旋轉軸的軸方向之移動，該鍵使該鍵槽的內部沿著該旋轉軸的軸方向移動； 伴隨著該保持器的旋轉，藉由該鍵與該鍵槽在周方向抵接，該保持器以及該滑動軸係同步旋轉。
- 如請求項1所述的旋轉工具，其中，該彈性構件係，為藉由從固體彈簧、流體彈簧、磁力、以及電磁力被選出之至少一種賦予彈性力。
- 如請求項2所述的旋轉工具，其中， 該攪拌構件更具有肩部，該肩部係連結該滑動軸，呈現柱狀或平截頭體狀，同時具有平面狀或缽狀的下端面，該下端面係抵接該被接合構件； 該攪拌銷係，從該肩部的該下端面下垂。
- 如請求項2所述的旋轉工具，其中， 該攪拌構件更具有連結部，該連結部係連結該滑動軸，呈現柱狀或平截頭體狀； 該攪拌銷係，從該連結部的下端面下垂。
- 一種接合裝置，包括： 如請求項1至8中任一項所述的旋轉工具； 動力裝置，輸出傳達至該旋轉工具的該旋轉軸之該旋轉力；以及 位置控制裝置，保持該旋轉工具的該固定部、而進行該旋轉工具的位置控制； 藉由該位置控制裝置使該旋轉工具以對於該被接合構件位於既定的高度位置的方式移動，將該攪拌銷插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
- 如請求項9所述的接合裝置，其中， 該旋轉工具係如請求項7所述的旋轉工具； 將該攪拌銷、以及與該攪拌銷一同旋轉之該肩部，插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
- 如請求項9所述的接合裝置，其中， 該旋轉工具係如請求項8所述的旋轉工具； 在對於該被接合構件使該連結部遠離的狀態下，僅將旋轉之該攪拌銷插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
- 一種接合方法，包括： 將如請求項1至8中任一項所述的旋轉工具，以對於該被接合構件位於既定的高度位置的方式移動，將該攪拌銷插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
- 如請求項12所述的接合方法，其中， 該旋轉工具係如請求項7所述的旋轉工具； 將該攪拌銷、以及與該攪拌銷一同旋轉之該肩部，插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
- 如請求項12所述的接合方法，其中， 該旋轉工具係如請求項8所述的旋轉工具； 在對於該被接合構件使該連結部遠離的狀態下，僅將旋轉之該攪拌銷插入該被接合構件，對於該被接合構件進行摩擦攪拌接合。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI846400B (zh) * | 2023-03-24 | 2024-06-21 | 國立中正大學 | 機械手臂使用之摩擦攪拌銲接自適應刀把 |
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