JP4444546B2

JP4444546B2 - 摩擦攪拌接合装置

Info

Publication number: JP4444546B2
Application number: JP2002034343A
Authority: JP
Inventors: 幸治土肥
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2002-02-12
Filing date: 2002-02-12
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2002273578A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、或る提案された摩擦攪拌接合装置１を示す正面図である。この摩擦攪拌接合装置１では、先端にピン２を有する回転子３を高速で回転させながらワークに押し付け、ピン２とワークとの接合部を、回転による摩擦熱で軟化させるとともに、回転によって攪拌して接合する。つまり、摩擦攪拌接合装置１は、回転子３を、その軸線まわりに高速で回転させる回転用駆動源４と、回転子３を、回転軸線にそって直進移動させる直進駆動源５とを有する。摩擦攪拌接合装置１は、支持フレーム６とリニアスライダ７とボールねじ８とを有し、支持フレーム６が、加工機械本体に保持される。
【０００３】
リニアスライダ７は、支持フレーム６に固定される。直進案内されるリニアスライダ７のガイド部には、回転自在に支持される回転子３と、回転子３を回転駆動する回転駆動源４とが取り付けられる。ボールねじ８は、リニアスライダ７に平行に支持フレーム６に固定され、ボールねじ８のねじ軸１０に螺着されるナット部材９がリニアガイド７のスライド部材に連結される。したがって、ボールねじ８のねじ軸１０を、サーボモータなどの直進駆動源５で回転駆動することによって、ナット部材９はねじ軸１０にそって上下に直進移動する。このナット部材９に取り付けられるスライド部材は、回転子３および回転駆動源４とともに直進移動する。
【０００４】
このような構成によって回転子３を回転させながら直進移動させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した摩擦攪拌接合装置１では、回転子３を回転駆動するための回転駆動源４ごと直進駆動源５でスライドさせて、ワークに押圧していたので、大容量の直進駆動源を必要とし、装置全体が大掛かりになるといった問題を有する。またこれにより、コストアップも招いていた。さらに、このような大重量の摩擦攪拌接合装置１を装備する加工機械本体の負荷重量も大きくなってしまう。
【０００６】
また、ボールねじ８とリニアスライダ７とを用いる構造では、直進駆動力を発生するボールねじ８のねじ軸１０と、押圧したときにワークから負荷を受ける回転子３の軸線とは、図７で参照符Ｗで示すように距離Ｗだけ離間している。このように直進駆動軸と負荷軸とが離間していると、押圧時に曲げモーメントが発生し、これによってガタが生じやすく、耐久性に問題がある。
【０００７】
また、直進駆動源５であるサーボモータの電流値に基づいて回転子の押圧力を検出する場合があるが、上記したようにガタが生じると、電流値が変動し、押圧力を正確に検出できなくなるといった問題が生じる。
【０００８】
また、直進駆動源５は、回転子３とともに回転駆動源４を直進移動させるので、回転駆動源４の重量分、直進駆動源５による回転子３の押圧力と、直進駆動源４の電流値との関係に誤差を与えるといった問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、回転駆動源を直進駆動源で移動させず、また、押圧時に曲げモーメントが発生しないように構成される摩擦攪拌接合装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置において、
回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータから成る回転駆動源と、
回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータから成る直進駆動源と、
回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、
回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段と、
回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１２】
また本発明は、高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合し、
加工機械本体に装備される摩擦攪拌接合装置において、
回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータから成る回転駆動源と、
回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータから成る直進駆動源と、
回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、
回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段と、
回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備え、
支持部材は、加工機械本体に固定され、
加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１３】
また本発明は、前記回転子の回転駆動力は、回転子の側面に伝達されることを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記回転子の回転駆動力は、回転子の一端部に伝達されることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、回転子を回転させる回転駆動源は、回転子の回転軸線方向への変位を許容した状態で回転力を伝達する回転伝達手段によって回転力を伝達するので、回転駆動源を支持部材に固定した状態で、回転子を回転させながら、直進駆動源で回転子を直進移動させることができる。これによって、直進駆動源は、回転子のみを直進移動させればよく、回転駆動源を移動させる必要がないので、直進駆動源の容量が少なくてすみ、小型化できる。これによって、この摩擦攪拌接合装置を保持する加工機械本体の負担も軽くなる。また、回転駆動源を移動させる必要がないことにより、直進駆動源の電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくくなる。
【００１６】
また、回転駆動源の回転力は、回転子の側面から伝達されてもよく、端部から伝達されてもよい。
【００２２】
また本発明は、（ａ）回転子保持部材７０であって、
回転子の回転子本体３６が挿入される回転子挿入孔７２を有し、回転子を保持する下端部を有し、
前記下端部の外周部に、前記軸線Ｌに平行に延びる複数のスプライン７６が形成される回転子保持部材７０と、
（ｂ）回転支持部材７３であって、
内周側に前記スプライン７６が嵌まる第１スプライン受け７５と、
第１スプライン受け７５を、支持部材に、前記軸線Ｌまわりに回転可能に支持し、支持部材に取り付けられる第１軸受け７４とを有する回転支持部材７３とを含み、
前記回転駆動源は、支持部材に固定的に支持される回転駆動用モータ４１を含み、
前記回転伝達手段は、回転子の回転軸線方向への移動を許容し、回転駆動用モータ４１からの回転駆動力を回転子保持部材７０に伝達し、
前記直進駆動原は、支持部材に固定的に支持される直進駆動用モータ４０を含み、
前記直進伝達手段は、回転子の回転を許容し、直進駆動用モータ４０からの直進駆動力を回転子保持部材７０の上端部に同軸に伝達することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、支持部材は、加工機械本体に固定され、
加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせることを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である摩擦攪拌接合装置２０を示す図である。摩擦攪拌接合装置２０は、加工機械本体２３に装備される。
【００２５】
摩擦攪拌接合装置２０は、支持部材である支持フレーム３０、回転子３１、回転押圧機構３２を有する。支持フレーム３０が加工機械本体２３に固定され、回転押圧機構３２を保持する。回転押圧機構３２は、回転子３１を、その軸線Ｌまわりに高速で回転させるとともに、回転軸線Ｌ方向に直進移動させる。また、回転子３１の先端に対向する受け部３３が、別途設けられる。回転子３１は、先端側が先細りとなり（図２参照）、先端部は回転軸線Ｌと同軸の円柱部３５が形成され、その下端面から回転軸線Ｌに沿ってピン３４が突出して設けられる。
【００２６】
たとえばアルミニウム合金板などの２枚のワークを接合する場合、２枚のワークを重ね、接合部の下部に摩擦攪拌接合装置２０の受け部３３が配置される。次に、回転押圧機構３２で回転子３１を高速で回転させるとともに、回転子３１を前進移動させる。すると、受け部３３と回転子３１との間に２枚のワークが挟持され、回転子３１先端のピン３４がワークの接合部に押圧される。回転しながら押圧されることによって摩擦熱が発生し、接合部近傍が軟化し、ピン３４が挿入される。
【００２７】
ピン３４が回転しながら挿入されることにより、接合部近傍で塑性流動を起こし、ピン３４によって攪拌される。また、ピン３４が挿入され、回転子３１の円柱部３５の下端面（ショルダー部）がワーク表面に押圧されると、この下端面によっても、ワーク表面が攪拌される。このようにして、ピン３４が２枚のワークの接合部を超えるまで挿入され、所定の押圧力で所定時間押圧して攪拌する。加工機械本体２３は、接合時もしくは接合中においては、接合の適用内容に応じて、回転軸線Ｌと直角方向に、任意の長さ分、回転子３１とワークとの相対動作を生じさせる。その後、回転押圧機構３２で回転子３１を、回転軸線Ｌに沿って後退させる。ピン３４が引き抜かれると、攪拌され塑性流動を起こした接合部近傍が冷却して硬化し、接合部で２枚のワークが接合される。
【００２８】
図２は、摩擦攪拌接合装置２０の回転押圧機構３２の構成を示す図である。回転子３１は、回転子本体３６と回転子３１を保持する回転子保持部材７０とからなり、回転押圧機構３２は、回転子３１を回転駆動する回転駆動源であるインダクションモータ４１、回転子３１を直進移動させる直進駆動源であるサーボモータ４０と、インダクションモータ４１からの回転力を回転子保持部材７０に伝達する回転伝達手段４２と、サーボモータ４０の直進駆動力を回転子保持部材７０に伝達する直進伝達手段４３とを有する。
【００２９】
支持フレーム３０は、サーボモータ４０、インダクションモータ４１を固定的に支持し、回転子保持部材７０を回転支持部材７３を介して支持する。回転子保持部材７０は、外周に回転軸線Ｌに平行に延びる複数のスプライン７６を有し、前記回転支持部材７３は、内周側にスプライン７６が嵌まるスプライン受け７５を有し、外周側に軸受け７４を有し、この軸受け７４が支持フレーム３０に取り付けられる。このような構成によって、回転子保持部材７０は、回転軸線Ｌまわりに回転可能で、かつ回転軸線Ｌ方向に移動自在に支持フレーム３０に支持される。
【００３０】
回転子保持部材７０は、円柱状であり、下端部に回転子挿入孔７２が形成され、この回転子挿入孔７２に回転子本体３６が挿入され、回転軸線Ｌまわりの回転、および回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて回転子保持部材７０に保持される。
【００３１】
回転伝達手段４２は、インダクションモータ４１の出力軸６７に固定される第一ベルト車６１、Ｖベルト６２、第二ベルト車６３、スプライン軸６６、スプライン軸６６と第二ベルト車６３とを連結するユニバーサルジョイント６４とから構成される。回転子保持部材７０の上端部には、内スプラインを有するスプライン孔７１が、回転軸線Ｌと同軸に形成され、このスプライン孔７１に前記スプライン軸６４が挿入される。これによって、スプライン軸６４と回転子保持部材７０とは、軸線Ｌ方向に直進移動可能で、かつ軸線Ｌまわりの回転が阻止された状態で連結される。
【００３２】
第二ベルト車６３は、軸受け６５によって軸線Ｌまわりに回転自在に支持フレーム３０に支持され、この第二ベルト車６３から第一ベルト車６1にわたってＶベルト６２が巻き掛けられ、第二ベルト車６３とスプライン軸８１とが、ユニバーサルジョイント６４を介して連結される。このような構成の回転伝達手段４２によって、インダクションモータ４１の回転力が回転子３１に伝達される。
【００３３】
直進伝達手段４３は、サーボモータ４０の出力軸４４に固定される有歯ベルト車４５と、タイミングベルト４６と、ナット部材４７とを有し、この直進伝達手段４３に直線部材４８が連結される。直進部材４８は、前記ナット部材４７が螺合するねじ軸４９と、ねじ軸４９の下端部に固定され、回転子保持部材７０の上端部に連結される連結部材５０とを有する。連結部材５０の下端部は、一対の軸受け８０を介して、回転子保持部材７０が軸線Ｌまわりに回転可能で、かつ連結部材５０と回転子保持部材７０とが回転軸線Ｌ方向へ移動が阻止された状態で連結される。また、連結部材５０下端部の外周部には、回転軸線Ｌに平行な方向に延びる複数の外スプライン８２が設けられ、支持フレーム３０には、前記外スプライン８２が嵌り込むスプライン受け８３が固定される。これによって、連結部材５０は、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止され、かつ回転軸線Ｌ方向へ移動可能に設けられる。
【００３４】
連結部材５０の上端部にはねじ軸４９が固定され、このねじ軸４９は、回転軸線Ｌに同軸に配置される。ねじ軸４９に螺合するナット部材４７は、ボールネジであり、軸受け５２を介して回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持され、軸受け５２は、支持フレーム３０に固定される。このナット部材４７の上端部に有歯ベルト車５１が一体に固定され、この有歯ベルト車５１からサーボモータ４０に取り付けられる有歯ベルト車４５にわたってタイミングベルト４６が巻き掛けられる。
【００３５】
次に、直進伝達手段４３の動作について説明する。サーボモータ４０を回転させると、有歯ベルト車４５、タイミングベルト４６を介してナット部材４７が回転する。ナット部材４７は、支持フレーム３０に対して回転軸線Ｌ方向に固定的に保持されているので、ナット部材４７の回転によってねじ軸４９が前進（下降）する。ねじ軸４９の下端部に固定される連結部材５０は、回転子保持部材７０に対して、回転可能かつ回転軸線Ｌ方向の移動が阻止されて連結されるので、回転子保持部材７０が回転可能な状態で前進する。サーボモータ４０を逆転させると、ナット部材４７の回転方向も逆転し、回転子３１は後退（上昇）する。
【００３６】
回転伝達手段４２は、スプライン軸６４によって、回転軸線Ｌ方向に移動可能で、かつ回転軸線Ｌまわりの回転力を回転子保持部材７０に伝達可能に構成されるので、回転子保持部材７０を前進、後退させながら回転させることができる。
【００３７】
このようにして、インダクションモータ４１で回転子３１を高速で回転させながら、サーボモータ４０によって回転軸線Ｌ方向に前進させ、回転子３１先端をワークに押圧し、サーボモータ４０を逆転させることによって、回転子３１を回転させながら後退させることができる。このとき、回転子に直進力を作用させる直進伝達手段４３の直進部材４８は、ねじ軸４９が回転子３１の回転軸線Ｌと同軸にあるので、前述した従来技術のように、押圧時に曲げモーメントが発生することが防がれる。また、直進駆動源であるサーボモータ４０は、従来技術のように回転子とともに回転駆動源であるインダクションモータ４１を直進移動させる必要がないので、サーボモータ４０のモータ容量が小さくて済み、サーボモータ４０を小型、軽量化できる。
【００３８】
また、摩擦攪拌接合装置２０では、サーボモータ４０の電流値によって、押圧力を検出するが、押圧時に曲げモーメントが発生しないことにより、サーボモータの電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくくなる。
【００３９】
図２に示す直進伝達手段４３では、ナット部材４７を回転軸線Ｌまわりに回転自在に、かつ回転軸線Ｌ方向への移動を阻止して支持フレーム３０に設け、このナット部材４７を回転させることによって、直進部材のねじ軸４９を前進、後退させるように構成したが、これとは逆に構成してもよい。つまり、図３に示すように、ねじ軸９２を軸受け９４によって回転自在に支持し、直進部材として下端部が回転子保持部材７０に連結され、上端部にねじ軸９２に螺合するナット部材９１を有する連結部材９０を設け、ねじ軸９２に有歯ベルト車９３を固定し、タイミングベルト４６を介してねじ軸９２を回転させることによって、ナット部材９１に一体に設けられる連結部材９０を前進、後退させるように構成してもよい。
【００４０】
図４は、本発明の他の実施形態の摩擦攪拌接合装置の回転押圧機構１００の構造を示す図である。図２、図３に示す回転押圧機構３２では、回転駆動力および直進力が、回転子３１の一端部から伝達される構成であるが、本実施形態の回転押圧機構１００では、回転駆動力が回転子３１の一端部から入力され、回転力が回転子３１の側面に伝達される。
【００４１】
つぎに、本実施形態の回転押圧機構１００の構成について詳細に説明する。なお、前述した回転押圧機構３２に対応する構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の直進伝達手段１１０に連結される直進部材１０１は、円筒状であり、回転軸線Ｌに同軸に回転子保持部材７０の上端部を外囲して配置される。この円筒状の直進部材１０１の上下両端部に設けられる軸受け１０２，１０３を介して直進部材１０１と回転子保持部材７０とは、回転軸線Ｌまわりに相対的に回転自在であり、回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて連結される。この直進部材１０１の外周には外ねじが形成され、この外ねじにナット部材１０４が螺合する。
【００４３】
ナット部材１０４は、一対の軸受け１０５，１０６を介して支持フレーム３０に、回転軸線Ｌまわりに回転自在に、かつ回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて支持される。また、ナット部材１０４の外周には歯が形成されて有歯ベルト車として機能する。したがって、サーボモータ４０の有歯ベルト車４５からナット部材１０４にわたってタイミングベルト４６が巻き掛けられることによって、サーボモータ４０の回転駆動力が、直進部材１０１に伝達される。
【００４４】
また、直進部材１０１の外周部には回転軸線Ｌに平行にガイド溝１０７が形成されており、前記ナット部材１０４の上方で、直進部材１０１を外囲する環状の回り止め部材１０８が支持フレーム３０に固定されており、回り止め部材１０８には内側に突出し、直進部材１０１の前記ガイド溝１０７に嵌まり込む回り止め突起１０９が形成される。これによって、直進部材１０１は、回転軸線Ｌ方向には移動可能で、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止される。
【００４５】
また、インダクションモータ４１は、出力軸６７にユニバーサルジョイント６４を介してスプライン軸６４が連結され、このスプライン軸６４と回転子保持部材７０とが、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止され、かつ回転軸線Ｌ方向に移動可能に連結される。
【００４６】
サーボモータ４０を回転駆動させると、有歯ベルト車４５、タイミングベルト４６を介してナット部材１０４が回転軸線Ｌまわりに回転し、このナット部材１０４の回転によって、直進部材１０１を介して回転子保持部材７０および回転子３１が回転軸線Ｌ方向に直進移動する。このようにして、直進駆動源であるサーボモータ４０からの直進力が、直進部材１０７の側面から伝達される。
【００４７】
またインダクションモータ４１からの回転力は、スプライン軸６４によって、回転軸線Ｌ方向に移動可能に伝達され、これによって、回転子３１は、回転軸線Ｌまわりに回転しながら回転軸線Ｌ方向に直進移動することができる。このようにして、回転力は、回転子３１の一端部から伝達される。
【００４８】
本実施形態においても、回転駆動源であるインダクションモータ４１を移動させることが防がれる。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材４８が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲げモーメントが作用するといったことが防がれる。
【００４９】
図５は、本発明のさらに他の実施形態の摩擦攪拌接合装置の回転押圧機構１２０の構成を示す図である。この回転押圧機構１２０では、インダクションモータ４１からの回転力が回転子３１の側面から伝達され、サーボモータ４０からの直進力が、回転子３１の上端部から伝達される。なお、図１〜図４に示される構成と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
この回転押圧機構１２０では、図２で説明した回転押圧機構３２と同様の直進伝達手段４３を有する。ただし、本実施形態の回転伝達手段１２１は、回転子保持部材７０の側面から回転力が伝達されるので、直進伝達手段４３の連結部材５０は、回転伝達手段のタイミングベルト６２を避ける必要がないので、連結部材５０の構成を小さくすることができる。
【００５１】
回転子保持部材７０の外周には複数のスプライン１２２が、回転軸線Ｌに平行に形成される。回転力伝達手段１２１は、インダクションモータ４１の出力軸に固定されるＶベルト車６１、Ｖベルト６２、スプライン受け１２３を有する。スプライン受け１２３は、環状であり、回転子保持部材７０の前記スプライン１２２に嵌まり込み、スプライン受け１２３と回転子保持部材７０とは、回転軸線Ｌまわりの回転が阻止され、かつ回転軸線Ｌ方向へ移動可能に連結される。このスプライン受け１２３は、上下一対の軸受け１２４，１２５によって、回転軸線Ｌまわりに回転自在に、かつ回転軸線Ｌ方向への移動が阻止されて支持フレーム３０に支持される。また、スプライン受け１２３の外周部は、ベルト車として機能し、この外周部にはＶベルト６２が巻き掛けられる。
【００５２】
このような構成によって、インダクションモータ４１の回転力が、Ｖベルト車６１、Ｖベルト６２を介してスプライン受け１２３、回転子保持部材７０および回転子３１を回転軸線Ｌまわりに回転駆動する。また、回転子保持部材７０は、直進移動可能に支持されているので、直進伝達手段４３からの直進力によって回転しながら直進移動することができる。
【００５３】
本実施形態においても、回転駆動源であるインダクションモータ４１を移動させることが防がれる。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材４８が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲げモーメントが作用するといったことが防がれる。
【００５４】
また、本実施形態の直進伝達手段４３を、図３で説明した構成と同様に、直進部材にナット部材を固定し、ねじ軸側を回転させるように構成してもよい。
【００５５】
図６は、本発明のさらに他の実施形態の摩擦攪拌接合装置の回転押圧機構１３０の構成を示す図である。この回転押圧機構１３０では、直進力および回転力が回転子３１の側面から伝達される。つまり、図４で説明した直進伝達手段１１０と、図５で説明した回転伝達手段１２１を有する。なお、図１〜図５に示される構成と同様の構成には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態においても、回転駆動源であるインダクションモータ４１を移動させることが防がれる。また回転子３１に直進力を作用させる直進部材１０１が、回転軸線Ｌと同軸に配置されるので、押圧時に曲げモーメントが作用するといったことが防がれる。
【００５７】
また、上述した各実施形態では回転駆動源としてインダクションモータを用いるように構成したが、本発明はこれに限らず、回転駆動源をサーボモータとしてもよい。このとき、回転伝達手段は、Ｖベルトでなく、タイミングベルトを用いる。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転子を回転させる回転駆動源は、回転子の回転軸線方向への変位を許容した状態で回転力を伝達する回転伝達手段によって回転力を伝達するので、回転駆動源を支持部材に固定した状態で、回転子を回転させながら、直進駆動源で回転子を直進移動させることができる。これによって、直進駆動源は、回転子のみを直進移動させればよく、回転駆動源を移動させる必要がないので、直進駆動源の容量が少なくてすみ、小型化できる。これによって、この摩擦攪拌接合装置を保持する加工機械本体の負担も軽くなる。また、回転駆動源を移動させる必要がないことにより、直進駆動源の電流値と押圧力との関係に、誤差が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の摩擦攪拌接合装置を摩擦攪拌接合装置２０に適用した実施の一形態を示す図である。
【図２】摩擦攪拌接合装置２０の回転押圧機構３２の構造を示す図である。
【図３】直線伝達機構４３の他の形態を示す図である。
【図４】本発明の他の実施形態の回転押圧機構１００の構造を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態の回転押圧機構１２０の構造を示す図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態の回転押圧機構１３０の構造を示す図である。
【図７】従来の摩擦攪拌接合装置１を示す図である。
【符号の説明】
２３加工機械本体
２０摩擦攪拌接合装置
３０支持フレーム
３１回転子
３２，１００，１２０，１３０回転押圧機構
３４ピン
４０サーボモータ
４１インダクションモータ
４２回転伝達手段
４３直進伝達手段

Claims

高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合する摩擦攪拌接合装置において、
回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータから成る回転駆動源と、
回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータから成る直進駆動源と、
回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、
回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段と、
回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
高速回転する回転子を回転軸線方向に移動させ、先端部を被接合物に押圧し、前記先端部の回転による摩擦熱によって前記被接合物の接触部を軟化させ、攪拌して被接合物を接合し、
加工機械本体に装備される摩擦攪拌接合装置において、
回転子を回転軸線まわりに高速回転させるサーボモータから成る回転駆動源と、
回転子を回転軸線方向に直進移動させるサーボモータから成る直進駆動源と、
回転駆動源および直進駆動源をそれぞれ支持し、回転子を回転軸線方向に移動可能に支持する支持部材と、
回転子の回転軸線方向への移動を許容し、かつ回転駆動源からの回転駆動力を回転子に伝達する回転伝達手段と、
回転子の回転を許容し、かつ直進駆動源からの直進駆動力を回転子に同軸に伝達する直進伝達手段とを備え、
支持部材は、加工機械本体に固定され、
加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
前記回転子の回転駆動力は、回転子の側面に伝達されることを特徴とする請求項１または２記載の摩擦攪拌接合装置。
前記回転子の回転駆動力は、回転子の一端部に伝達されることを特徴とする請求項１または２記載の摩擦攪拌接合装置。
（ａ）回転子保持部材７０であって、
回転子の回転子本体３６が挿入される回転子挿入孔７２を有し、回転子を保持する下端部を有し、
前記下端部の外周部に、前記軸線Ｌに平行に延びる複数のスプライン７６が形成される回転子保持部材７０と、
（ｂ）回転支持部材７３であって、
内周側に前記スプライン７６が嵌まる第１スプライン受け７５と、
第１スプライン受け７５を、支持部材に、前記軸線Ｌまわりに回転可能に支持し、支持部材に取り付けられる第１軸受け７４とを有する回転支持部材７３とを含み、
前記回転駆動源は、支持部材に固定的に支持される回転駆動用モータ４１を含み、
前記回転伝達手段は、回転子の回転軸線方向への移動を許容し、回転駆動用モータ４１からの回転駆動力を回転子保持部材７０に伝達し、
前記直進駆動源は、支持部材に固定的に支持される直進駆動用モータ４０を含み、
前記直進伝達手段は、回転子の回転を許容し、直進駆動用モータ４０からの直進駆動力を回転子保持部材７０の上端部に同軸に伝達することを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
支持部材は、加工機械本体に固定され、
加工機械本体は、前記回転軸線と直角方向に、任意の長さ分、回転子と被接合物との相対動作を生じさせることを特徴とする請求項５記載の摩擦撹拌接合装置。