JP2005111535A

JP2005111535A - 摩擦撹拌接合ガン

Info

Publication number: JP2005111535A
Application number: JP2003350240A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Sato; 良夫佐藤
Original assignee: Obara Corp
Current assignee: Obara Corp
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-04-28

Abstract

【課題】加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作する可動ア―ムを、先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状とすることで、ア―ム間の懐を広くし且つ回転ピンの周囲の余分な機械要素を排除して小型で使用し易い機動性のある摩擦撹拌接合ガンを提供する。
【解決手段】回転ピン８を加圧させるモ―タ３をガン本体１側に備えた摩擦撹拌接合ガンにおいて、ガン本体内に配置した加圧駆動機構５と、前記ガン本体側から延出する固定ア―ム４と、該固定ア―ムと対向して配置され前記加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作し前記固定ア―ムに対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タ７を配置したストレ―ト形状の可動ア―ム６と、前記撹拌用モ―タに接続した回転ピンとを備えている摩擦撹拌接合ガン。
【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，撹拌して接合する装置であって、回転ピンを加圧させるモ―タをガン本体側に備えた摩擦撹拌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、回転ピンを加圧させるモ―タをガン本体側に備え可動ア―ムの先端に撹拌用モ―タを配置した摩擦撹拌接合ガンがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２ー１２００７６号公報

ところで、上記従来の技術においては、加圧駆動機構である押圧付加装置の作動に基づいてガン本体と平行に動作し固定ア―ムに対して接近，離間する可動ア―ムであるブラケットがコ字状に形成され、このコ字状の可動ア―ムの上辺で撹拌用モ―タを保持し下辺で回転ピンを軸受けしているため、可動ア―ム自体が上下に大きくなるとともにモ―タ及び回転ピン側も上下に長く延び、しかも回転ピンのまわりには複雑な押さえ具等を配置していることから可動ア―ムの先端側も大きくなり、結果的に可動ア―ムの先端側が大型化されて、これが周囲の治具と干渉するもととなると共にア―ム懐内に被接合物を格納する余裕が減少して接合能力を低下させるものである。

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、可動ア―ムを、先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状とすることで、ア―ム間の懐を広くし且つ回転ピンの周囲の余分な機械要素を排除して小型で使用し易い機動性のある摩擦撹拌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、本発明における摩擦撹拌接合ガンは、ガン本体内に配置した加圧駆動機構と、前記ガン本体側から延出する固定ア―ムと、該固定ア―ムと対向して配置され前記加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作し前記固定ア―ムに対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状の可動ア―ムと、前記撹拌用モ―タに接続した回転ピンとを備えていることを特徴とする、ものである。

また、前記撹拌用モ―タが中空モ―タで構成され、前記回転ピンを、モ―タの出力軸内を貫通させたネジ軸の締め上げによって出力軸に固定したことを特徴とする、ものである。

また、前記加圧駆動機構がボ―ルネジとボ―ルナットと直動軸受とを備えていることを特徴とする、ものである。

また、前記加圧駆動機構がリニアモ―タで構成され、該リニアモ―タの可動子側のテ―ブルに可動ア―ムが接続されたことを特徴とする、ものである。

本発明に係る摩擦撹拌接合ガンでは、固定ア―ムと対向して配置され加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作し前記固定ア―ムに対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状の可動ア―ムと、前記撹拌用モ―タに接続した回転ピンとを備えているので、ア―ム間の懐を広くし且つ回転ピンの周囲の余分な機械要素を排除して被接合物や周囲の治具と干渉することがなく小型で使用し易い機動性のある摩擦撹拌接合ガンとなる。

また、前記撹拌用モ―タが中空モ―タで構成され、前記回転ピンを、モ―タ軸内を貫通させたネジ軸の締め上げによってモ―タの出力軸に固定した場合には、モ―タと回転ピンの総合長さを比較的に短くすることができ、しかも回転ピンの周囲が小さく構成され、該回転ピンの取り付け，取り外しも容易にできる摩擦撹拌接合ガンとなる。

また、前記加圧駆動機構がボ―ルネジとボ―ルナットと直動軸受とを備えている場合には、加圧駆動機構がガン本体内に納まり、よりコンパクトな摩擦撹拌接合ガンとなる。

また、前記加圧駆動機構がリニアモ―タで構成され、該リニアモ―タの可動子側のテ―ブルに可動ア―ムが接続された場合には、可動ア―ムの動作がスム―スになってスピ―ド化が望める摩擦撹拌接合ガンとなる。

摩擦撹拌接合ガンを「回転ピンを加圧させるモ―タをガン本体側に備えたものにおいて、ガン本体内に配置した加圧駆動機構と、前記ガン本体側から延出する固定ア―ムと、該固定ア―ムと対向して配置され前記加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作し前記固定ア―ムに対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状の可動ア―ムと、前記撹拌用モ―タに接続した回転ピンとを備えている」構成としている。

そして、前記撹拌用モ―タとしては中空モ―タが使用されたり、前記加圧駆動機構が、ボ―ルネジとボ―ルナットと直動軸受、もしくはリニアモ―タを備えている場合がある。

図１は本発明に係る摩擦撹拌接合装置の要部正面説明図、図２はその平面図、図３は撹拌用モ―タの概略断面図である。

図において、１はロボットの手首（図示せず）に接続されるガン本体であり、該ガン本体１の基部には伝動ボックス２が備えられ、該伝動ボックス２の一側には加圧駆動モ―タ３が配置され他側には固定ア―ム４が延出されている。

そして、ガン本体１の内部には、加圧駆動機構５が配置されており、該加圧駆動機構５には前記固定ア―ム４と対向した可動ア―ム６の一側が接続されている。

７は回転ピン８を回転させる撹拌用モ―タであり、該撹拌用モ―タ７は前記可動ア―ム６の他側に配置されており、可動ア―ム６と共にストレ―ト形状をなしている。

そして、前記回転ピン８の先端は、摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌して接合するのに適した撹拌機能を備えた形状となっている。

以上のような構成からなる摩擦撹拌接合装置において、加圧駆動モ―タ３を駆動することにより加圧駆動機構５によって可動ア―ム６が、ガン本体１に沿って平行に移動し固定ア―ム４に対して接近・離間し、可動ア―ム６の先端に設けた回転ピン８は上下動作を行う。この回転ピン８の下動作によりその先端が被接合物（図示せず）に当接した時点で、撹拌用モ―タ７を駆動すると、回転ピン８の先端により被接合物の一部を撹拌しながら被接合物内に侵入し、被接合物内との摩擦による摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌して被接合物を接合することになる。

このように、本発明に係る摩擦撹拌接合ガンは、固定ア―ム４と対向して配置され加圧駆動機構５の作動に基づいてガン本体１と平行に動作し前記固定ア―ム４に対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タ７を配置したストレ―ト形状の可動ア―ム６と、前記撹拌用モ―タ７に接続した回転ピン８とを備えているので、ア―ム４，６間の懐を広くし且つ回転ピン８の周囲の余分な機械要素を排除して被接合物や周囲の治具と干渉することがなく小型で使用し易い機動性のある摩擦撹拌接合ガンとなる。

そして、撹拌用モ―タ７として図３に概略断面図で示すような中空モ―タを使用すると、モ―タ７と回転ピン８の総合長さを比較的に短くすることができ、しかも回転ピン８の周囲が小さく構成され、該回転ピン８の取り付け，取り外しも容易にできる摩擦撹拌接合ガンとなる。

この中空モ―タからなる撹拌用モ―タ７は、ステ―タコイル１１とマグネット１２と中空の出力軸１３とを備えており、出力軸１３はアンギュラベアリング１４とボ―ルベアリング１５によて軸受けされ、該出力軸１３内には回転ピン８の締め上げネジ１６を有するねじ軸１７が配置されている。

前記ねじ軸１７の一端側にはナット１８が前記ねじ１６に螺合しており、該ナット１８によって前記出力軸１３とねじ軸１７とが接続され、またねじ軸１７の他端側は前記回転ピン８にねじ接続されている。

また、前記出力軸１３の先端側と回転ピン８の後端側はそれぞれテ―パ面１９，２０とされており、前記ナット１８をまわしてねじ軸１７を締め上げると、前記両テ―パ面１９，２０が合致して、出力軸１３と回転ピン８は接続され、またナット１８を逆にまわしてねじ軸１７を引き下げると、前記両テ―パ面１９，２０が離間して、出力軸１３と回転ピン８の接続は解かれる。なお、２１はモ―タ取付用後方フランジ、２２は位置検出器である。

このように、中空モ―タ７の出力軸１３と回転ピン８が接続されることから、モ―タ７と回転ピン８の総合長さを比較的に短くすることができ、しかも回転ピン８の周囲が小さく構成され、さらに回転ピン８の取り付け，取り外しも容易にできる摩擦撹拌接合ガンとなる。

そして、加圧駆動機構５が図１，図２で示すようなボ―ルネジとボ―ルナットと直動軸受とを備えているものを使用すると、加圧駆動機構５がガン本体１内に納まり、よりコンパクトな摩擦撹拌接合ガンとなる。

この加圧駆動機構５は、ガン本体１の基部側に配置された軸受３０に軸支されたボ―ルネジ３１と，該ボ―ルネジ３１と螺合するボ―ルナット３２と，該ボ―ルナット３２が下端部に固着され上端が可動ア―ム６の一端側に固着された加圧ロッド３３と、該加圧ロッド３３をガイドする直動軸受３４とを備えており、ボ―ルネジ３１は加圧駆動モ―タ３からプ―リ３５，ベルト３６，プ―リ３７を介して回転力が付与され、加圧ロッド３３は直動軸受３４によって上下方向に昇降して、可動ア―ム６を固定ア―ム４に対して接近・離間し、可動ア―ム６の先端に設けた回転ピン８は上下動作を行う。なお、３８は直動軸受３４用のレ―ルである。

そして、加圧駆動機構５が図４，図５で示すようなリニアモ―タ４０で構成されている場合には、可動ア―ムの動作がスム―スになってスピ―ド化が望める摩擦撹拌接合ガンとなる。

このリニアモ―タ４０は、ガン本体１を構成する断面コ字状のフレ―ム内に固定された固定子４１に配置されたマグネット４２と前記フレ―ムにガイドされるテ―ブル４３に固定された可動子４４とからなり、前記テ―ブル４３に可動ア―ム６が接続されている。

この場合、マグネット４２を励磁することにより可動子４４はガン本体１に沿って上下に移動可能となる。

したがって、図４に示す状態でマグネット４２を励磁することにより可動子４４は下降し、これに伴って回転ピン８が下降して加圧動作を行う。回転ピン８を上昇させて開放状態とするには前記マグネット４２の励磁方向を逆にするとよい。

図１は本発明に係る摩擦撹拌接合装置の要部正面説明図である。図２はその平面図である。図３は本発明に係る摩擦撹拌接合装置に適用される撹拌用モ―タの概略断面図である。図４は本発明に係る摩擦撹拌接合装置の他の実施例の要部正面説明図である。図５はその平面図である。

符号の説明

１ガン本体
３加圧用モ―タ
４固定ア―ム
５加圧駆動機構
６可動ア―ム
７撹拌用モ―タ
８回転ピン
１３モ―タ出力軸
１７ねじ軸
１８ナット
３１ボ―ルネジ
３２ボ―ルナット
３４直動軸受
４０リニアモ―タ
４３テ―ブル
４４可動子

Claims

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、回転ピンを加圧させるモ―タをガン本体側に備えた摩擦撹拌接合ガンにおいて、ガン本体内に配置した加圧駆動機構と、前記ガン本体側から延出する固定ア―ムと、該固定ア―ムと対向して配置され前記加圧駆動機構の作動に基づいてガン本体と平行に動作し前記固定ア―ムに対して接近，離間し先端に撹拌用モ―タを配置したストレ―ト形状の可動ア―ムと、前記撹拌用モ―タに接続した回転ピンとを備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合ガン。
前記撹拌用モ―タが中空モ―タで構成され、前記回転ピンを、モ―タの出力軸内を貫通させたネジ軸の締め上げによって出力軸に固定したことを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合ガン。
前記加圧駆動機構がボ―ルネジとボ―ルナットと直動軸受とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摩擦撹拌接合ガン。
前記加圧駆動機構がリニアモ―タで構成され、該リニアモ―タの可動子側のテ―ブルに可動ア―ムが接続されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の摩擦撹拌接合ガン。