JP4628218B2 - 摩擦撹拌スポット接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化，撹拌してスポット接合する装置であって、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，撹拌してスポット接合する装置であって、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、接合ツ―ルである回転子と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は、接合ツ―ルの先端からピンを出没させるためにばねを動作させるのであるが、そのばねの動作を行わせるための機構が極めて複雑であるとともにその動作タイミングが限定され，しかもばねの力では確実に接合ツ―ルの先端からピンを出没させ難い、という問題がある。

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、接合ツ―ルの先端からピンを出没させるためにピン抜き用モ―タを使用し、該ピン抜き用モ―タの駆動によって簡単，確実にピンを出没させ得る摩擦撹拌スポット接合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装置は、接合ツ―ルの先端からピンを出没させるピン抜き用モ―タを撹拌用モ―タの後方に同一軸線上に一体化して配置し、加圧用モ―タをピン抜き用モ―タと並列に配置し、該加圧用モ―タにより動作される加圧用ねじ軸を前記ピン抜き用モ―タと同一軸線上に配置したことを特徴とする、ものである。

また、前記一体化したピン抜き用モ―タと撹拌用モ―タを収納する駆動ユニット本体に直動軸受レ―ルを配置し、該直動軸受レ―ルに、ピン抜き用モ―タに固定された直動軸受本体を係装させたことを特徴とする、ものである。

また、前記撹拌用モ―タの出力軸側とピン保持部材との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素を配置したことを特徴とする、ものである。

また、前記ピン抜き用モ―タの出力軸を中空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装置では、撹拌用モ―タの後方に同一軸線上にピン抜き用モ―タを一体化して配置し、加圧用モ―タをピン抜き用モ―タと並列に配置したので、接合ツ―ルからのピンの出没が確実，容易にいづれのタイミングでも任意にでき、その動作を行わせるための機構が従来例に比して極めて簡略されるとともにピン抜き用モ―タを備え乍ら接合装置の全長を短くまとめた摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、前記一体化したピン抜き用モ―タと撹拌用モ―タを収納する駆動ユニット本体に直動軸受レ―ルを配置し、該直動軸受レ―ルに、ピン抜き用モ―タに固定された直動軸受本体を係装させた場合には、ピン抜き用モ―タと撹拌用モ―タとが同伴状態で正確に移動できる摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、前記撹拌用モ―タの出力軸側とピン保持部材との間にスプラインキ―やすべりキ―等の回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素を配置した場合には、撹拌用モ―タからピンへの回転力が確実に伝達され得ると共にピンはピン抜き用モ―タによりその軸線方向に任意に正確に接合ツ―ルに対して移動できる摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、前記ピン抜き用モ―タの出力軸を中空にした場合には、該ピン抜き用モ―タの出力軸の中空部に加圧用モ―タの動力伝達機構の一部が挿入可能となり、接合装置の全長をさらに短くすることが可能な摩擦撹拌スポット接合装置となる。

図１，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概略断面図と概略平面図であり、この接合装置は、ピン１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、ピン１を有する接合ツ―ル２を回転させる撹拌用モ―タ３と接合ツ―ル２を直進駆動する加圧用モ―タ４とを備え、接合ツ―ル２の先端からピン１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、接合ツ―ル２の先端からピン１を出没させるピン抜き用モ―タ５を前記撹拌用モ―タ３の後方に同一軸線上に一体化して配置し、前記加圧用モ―タ４をピン抜き用モ―タ５と並列に配置したもの、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（図示せず）の接合点にピン１を挿入し、該ピン１の回転による摩擦熱で被接合物の一部を軟化，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次のような構成を有している。

ロボットの手首（図示せず）に取付けられた駆動ユニット本体６には加圧用モ―タ４及びその伝動ボックス７が固着されており、加圧用モ―タ４の出力軸８からの回転力は前記伝動ボックス７内でプ―リ９，伝動ベルト１０，プ―リ１１を介して加圧用ねじ軸１２に伝達されるようになっている。そして１３は、その一端側に前記ねじ軸１２のねじと螺合するナット１４を備え、他端側はピン抜き用モ―タ５の後壁１５に固着された加圧部材である。

そして、前記加圧用モ―タ４は前記ピン抜き用モ―タ５と並列に配置され、該加圧用モ―タ４により動作される加圧用ねじ軸１２は前記ピン抜き用モ―タ５と同一軸線上に配置されている。なお、１６は前記ねじ軸１２の軸受である。

前記ピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ３とは、ピン抜き用モ―タ５の前側フランジ１７によって接続され、ピン抜き用モ―タ５は撹拌用モ―タ３の後方に同一軸線上に一体化されている。

撹拌用モ―タ３の出力軸１８の先端部には接合ツ―ル２が取付られており、該接合ツ―ル２の中心軸線上の孔１９にはピン１が挿通されていて、該ピン１の先端はピン抜き用モ―タ５の駆動により接合ツ―ル２の先端のショルダ部２０から出没するようになっている。

ピン抜き用モ―タ５の出力軸２１にはナット２２が固着されており、該ナット２２と螺合するねじ軸２３の先端にはベアリングケ―ス２４が接続され、また、このねじ軸２３は、撹拌用モ―タ３の後壁２５に固着された回り止め部材２６とのスプラインキ―接合２７により回転できないようになっている。

前記ベアリングケ―ス２４は、撹拌用モ―タ３の中空状の出力軸１８内に配置され、該ベアリングケ―ス２４内には前記ピン１を保持するピン保持部材２８がスプラインキ―２９を介して出力軸１８と共に回転自在に配置されている。そして、該ピン保持部材２８の先端側にはピン１の後端側がねじ込まれて固着されている。

以上のような構成を備えた摩擦撹拌スポット接合ガンでは、先ずロボットにより該摩擦撹拌スポット接合装置の全体が被接合物の所望の接合点に対向するような位置に移動される。

そこで、撹拌用モ―タ３と加圧用モ―タ４とが駆動され、加圧用モ―タ４によるねじ軸１２の回転によりピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ３は同時に被接合物の接合点に向けて前進すると共に、撹拌用モ―タ３により接合ツ―ル２とピン１は共に回転する。この時，ピン１の先端は接合ツ―ル２のショルダ部２０より突出した状態となっている。

加圧用モ―タ４により接合ツ―ル２のショルダ部２０が被接合物の表面に当接した時点では、ピン１は、被接合物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４の駆動を停止するが、撹拌用モ―タ３によるピン１の回転により該ピン１は、被接合物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、ピン抜き用モ―タ５が駆動されて、ピン１は被接合物の接合点から引き抜かれて接合ツ―ル２のショルダ部２０と同一レベル或はそれより更に孔１９内に引き抜かれる。この間も撹拌用モ―タ３は駆動されているので、回転する接合ツ―ル２のショルダ部２０は被接合物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２のショルダ部２０に対するピン１の出没は、加圧用モ―タ４や撹拌用モ―タ３の駆動とは関係なく独自にピン抜き用モ―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。

以上のように、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３の後方に同一軸線上にピン抜き用モ―タ５を一体化して配置し、加圧用モ―タ４をピン抜き用モ―タ５と並列に配置したので、接合ツ―ル２からのピン１の出没が確実，容易にいづれのタイミングでも任意にでき、その動作を行わせるための機構が従来例に比して極めて簡略され、しかもピン抜き用モ―タ５を備え乍ら接合装置の全長を短くまとめることができる摩擦撹拌スポット接合装置となる。

そして、実施例１のような接合装置において、駆動ユニット本体６内に直動軸受レ―ル３０を配置し、該直動軸受レ―ル３０にピン抜き用モ―タ５に固定された直動軸受本体３１を係装させるようにする。

このように、一体化したピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ３を収納する駆動ユニット本体６に直動軸受レ―ル３０を配置し、該直動軸受レ―ル３０に、ピン抜き用モ―タ５に固定された直動軸受本体３１を係装させた場合には、ピン抜き用モ―タ５と撹拌用モ―タ３とが同伴状態で正確に移動できる摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、実施例１のような接合装置において、撹拌用モ―タ３の出力軸１８とピン保持部材２８との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素である例えばスプラインキ―２９を施すようにするか、図３に示すように撹拌用モ―タ３の出力軸１８と接合ツ―ル２との間に接合ツ―ル２のホルダ４０を配置し、該ホルダ４０とピン保持部材２８との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素である例えばすべりキ―２９を施すようにする。

なお、図３において、撹拌用モ―タ３の出力軸１８には接合ツ―ル２のホルダ４０がコレット４１によってはめられており、該ホルダ４０とピン保持部材２９との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素である例えばすべりキ―２９が配置されている。そして、その余の構成部品は図１のものと実質的に同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。

このように、撹拌用モ―タ３の出力軸１８側とピン保持部材２９との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素を配置した場合には、撹拌用モ―タ３からピン１への回転力が確実に伝達され得ると共にピン１はピン抜き用モ―タ５によりその軸線方向に任意に正確に接合ツ―ル２に対して移動できる摩擦撹拌スポット接合装置となる。

また、実施例１のような接合装置において、ピン抜き用モ―タ５の出力軸２１を中空にし、この中空部３２に、加圧用モ―タ４の動力伝達機構に一部であるねじ軸１２の先端側を挿入可能にする。

このように、ピン抜き用モ―タ５の出力軸２１を中空にした場合には、該ピン抜き用モ―タ５の出力軸２１の中空部３２に加圧用モ―タ４の動力伝達機構の一部であるねじ軸１２の先端側が挿入可能となり、接合装置の全長を短くすることが可能な摩擦撹拌スポット接合装置となる。なお、接合ツ―ル２のストロ―クが比較的に大きい場合には、さらにピン抜き用モ―タ５からのねじ軸２３も中空軸とし、この軸２３内にも前記加圧用モ―タ４からのねじ軸１２の先端側が位置され得るように該ねじ軸１２を細長くするとよい。

図１は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合装置の概略構成断面図である。 図２はその概略構成平面図である。 図３は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合装置の他の実施例の要部概略構成図である。

符号の説明

１ ピン
２ 接合ツ―ル
３ 撹拌用モ―タ
４ 加圧用モ―タ
５ ピン抜き用モ―タ
６ 駆動ユニット本体
８ 加圧用モ―タの出力軸
１２ 加圧用モ―タからのねじ軸
１７ ピン抜き用モ―タの前側フランジ
１８ 撹拌用モ―タの出力軸
２１ ピン抜き用モ―タの出力軸
２８ ピン保持部材
２９ すべり機械要素
３０ 直動軸受レ―ル
３１ 直動軸受本体
３２ 中空部

Claims (4)

1. 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、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、接合ツ―ルの先端からピンを出没させるピン抜き用モ―タを前記撹拌用モ―タの後方に同一軸線上に一体化して配置し、前記加圧用モ―タをピン抜き用モ―タと並列に配置し、該加圧用モ―タにより動作される加圧用ねじ軸を前記ピン抜き用モ―タと同一軸線上に配置したことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合装置。
2. 前記一体化したピン抜き用モ―タと撹拌用モ―タを収納する駆動ユニット本体に直動軸受レ―ルを配置し、該直動軸受レ―ルに、ピン抜き用モ―タに固定された直動軸受本体を係装させたことを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌スポット接合装置。
3. 前記撹拌用モ―タの出力軸側とピン保持部材との間に回転力の伝達と軸方向の相対移動を可能にする機械要素を配置したことを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌スポット接合装置。
4. 前記ピン抜き用モ―タの出力軸を中空にしたことを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌スポット接合装置。
   

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