(57)【要約】【課題】設置スペースが少なくて済み、コスト的に有利で、作業能率の低下を防止できる溶接装置及び加工方法を提供する。【解決手段】可動ガンアーム５と固定ガンアーム６の電極チップ７,８でワークを挟み込んで接合するスポット溶接手段２と、回転ツール２１をワークに押し付けて接合する摩擦撹拌接合手段３とを共通の基台４に設置し、スポット溶接手段２のガンアーム５,６の開閉と摩擦撹拌接合手段３の回転ツール２１の往復動を共通の駆動源で行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のガンアームの電極チップでワークを挟み込んで接合するスポット溶接手段と、回転ツールをワークに押し付けて接合する摩擦撹拌接合手段とを共通の基台に設置し、スポット溶接手段のガンアームの開閉と摩擦撹拌接合手段の回転ツールの往復動を共通の駆動源で行うことを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
スポット溶接手段と摩擦撹拌接合手段とを共通の基台に設置してなる溶接装置を用い、ワークが搬送される複数の搬送ラインに共通の加工ステーションを設けるとともに、該加工ステーションに上記溶接装置を設置し、上記加工ステーションに到達したワークの材料に応じて、スポット溶接手段または摩擦撹拌接合手段を切り換えて使用することを特徴とする加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポット溶接と摩擦撹拌接合の切換使用が可能な溶接装置及びこの装置を使用した加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の製造ラインにおいては、例えば、鉄製のトランクリッドとアルミニューム製のフロントフードというように異材ワークが混在して搬送される場合がある。鉄製のワークの接合はスポット溶接で行うのが一般的であるが、アルミニューム製のワークについては接合性に優れた摩擦撹拌接合が行われている（特許文献１,２参照）。
【特許文献１】特開平１１−２４５０５１号公報
【特許文献２】特開２００２−６６７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような製造ラインでは、１つの加工ステーションにスポット溶接装置と摩擦撹拌接合装置を別々に設置しなければならないため、大きな設置スペースが必要になるばかりでなく、設備コストが嵩むという問題がある。
【０００４】
ところで、複数の種類のワークをスポット溶接する場合、多関節式可動アームがワークの種類に応じてスポット溶接ガンを持ち替える方法が提案されているが、スポット溶接ガンの持ち替えに時間を要し、その分だけ作業能率が低下するという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、設置スペースが少なくて済み、コスト的に有利で、作業能率の低下を防止できる溶接装置及び加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の本発明は、一対のガンアームの電極チップでワークを挟み込んで接合するスポット溶接手段と、回転ツールをワークに押し付けて接合する摩擦撹拌接合手段とを共通の基台に設置し、スポット溶接手段のガンアームの開閉と摩擦撹拌接合手段の回転ツールの往復動を共通の駆動源で行うことを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、スポット溶接手段と摩擦撹拌接合手段とを共通の基台に設置してあるので、設置スペースが少なくて済むとともに、スポット溶接手段のガンアームの開閉と摩擦撹拌接合手段の回転ツールの往復動を共通の駆動源で行うので、設備コストも安価で済む。
【０００８】
上記課題を解決するための第２の発明は、スポット溶接手段と摩擦撹拌接合手段とを共通の基台に設置してなる溶接装置を用い、ワークが搬送される複数の搬送ラインに共通の加工ステーションを設けるとともに、該加工ステーションに上記溶接装置を設置し、上記加工ステーションに到達したワークの材料に応じて、スポット溶接手段または摩擦撹拌接合手段を切り換えて使用することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設置スペースが少なくて済むとともに、設備コストも安価で済み、作業能率の低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の溶接装置を示す正面図、図２は図１の右側面図である。
【００１１】
この溶接装置１は、スポット溶接手段２と摩擦撹拌接合手段３を共通の基台４に設置してある。スポット溶接手段２は可動ガンアーム５と固定ガンアーム６とを備え、これらガンアーム５,６の先端に電極チップ７,８をそれぞれ設置してある。可動固定両ガンアーム５,６には銅線９,１０を介して基台４側からの給電が行われる。
【００１２】
可動ガンアーム５の基端はボルト１１でブラケット１２とともにリンクロッド１３の一端に固定される一方、ブラケット１２はピン１４でＣ型アーム１５の中間部に枢支結合されている（図２参照）。固定ガンアーム６の基端はボルト１６でＣ型アーム１５の中間部に固定されている。なお、ピン１４の中心と電極チップ７,８の接点Ｐとを結ぶ線Ｌは略水平になっている。
【００１３】
Ｃ型アーム１５の上端には、上方へ延びるブラケット１７が固設されるとともに、このブラケット１７にリニアガイド１８が設置されている。そして、このリニアガイド１８に沿って摩擦撹拌接合手段３が昇降するように構成してある。すなわち、摩擦撹拌接合手段３のハウジング２０は、回転ツール２１を駆動するモータが収容される下部ハウジング２０ａと、下部ハウジング２０ａを昇降させるモータが収容される上部ハウジング２０ｂとからなる。下部ハウジング２０ａはリニアガイド１８に摺動自在に組み付けられるとともに、上部ハウジング２０ｂはＬ型ステー２２を介してブラケット１７に固定されている。
【００１４】
このブラケット１７はイコライズ機構２３を介して基台４に設置されている。イコライズ機構２３は、スポット溶接手段２と摩擦撹拌接合手段３を基台４に対して上下方向に移動自在に（フローティング状態で）支持するもので、上下方向に移動自在なリニアガイドと、リニアガイドの可動部を上下方向に付勢する一対のスプリングとで構成されている。
リンクロッド１３の他端はピン２４で別のリンクロッド２５の一端に枢支結合されている。このリンクロッド２５の他端はピン２６で摩擦撹拌接合手段３の下部ハウジング２０ａに枢支結合されている。なお、Ｃ型アーム１５の下端にはワーク支持部材２６を設けてある。
【００１５】
次に、この溶接装置１の動作について説明する。
鉄製のワーク（図示せず）をスポット溶接する場合には、まず、上部ハウジング２０ｂ内のモータ（図示せず）を作動させ、図１の二点差線で示す位置まで下部ハウジング２０ａを降下させて可動ガンアーム５を開いておく。次いで、ワークの下面を固定ガンアーム６に当接し、下部ハウジング２０ａを同図の実線で示す位置まで上昇させて可動ガンアーム５を閉じ、電極チップ７,８でワークを挟み込めばよい。
【００１６】
一方、アルミニューム製のワーク（図示せず）を摩擦撹拌接合する場合には、ワークの下面をワーク支持部材２６に当接し、下部ハウジング２０ａ内のモータを作動させて回転ツール２１を回転する。次いで、回転ツール２１を回転しながら下部ハウジング２０ａを降下させ、回転ツール２１の先端をワークに押し付ければよい。
【００１７】
ところで、スポット溶接手段２のワーク加圧力は３５０ｋｇｆ必要であるのに対し、摩擦撹拌接合手段３のワーク加圧力は６００ｋｇｆ必要である。この溶接装置１では、大きな加圧力を必要とする摩擦撹拌接合手段３をモータで直接駆動し、その出力を調整して摩擦撹拌接合に必要なワーク加圧力を得ている。一方、スポット溶接手段２については、可動ガンアーム５とリンクロッド５のレバー比を考慮し、モータの出力調整によって、スポット溶接に必要なワーク加圧力を得ている。
【００１８】
この溶接装置１によれば、スポット溶接手段２と摩擦撹拌接合手段３を共通の基台４に設置してあるので、設置スペースが少なくて済むとともに、スポット溶接手段２の可動ガンアーム５の開閉と摩擦撹拌接合手段３の回転ツール２１の往復動を共通の駆動源（上部ハウジング２０ｂ内のモータ）で行うので、設備コストも安価で済む。
【００１９】
さらに、ブラケット１７と基台４の間にイコライズ機構２３を介設することによって、スポット溶接手段２と摩擦撹拌接合手段３を基台４に対してフローティング状態で支持してあるので、可動ガンアーム５の電極チップ７または回転ツール２１がワークに当たる衝撃を吸収できるとともに、ワークをセットする際のティーチング誤差によって、ワークが固定ガンアーム６の電極チップ８またはワーク支持部材２６との間で隙間を生じている場合でも、この隙間を吸収して適正な接合を行うことができる。
【００２０】
また、ピン１４の中心と電極チップ７,８の接点Ｐは、両者を結ぶ線Ｌが略水平になるように配置されているので、電極チップ７,８がワークに対して略垂直に当たり、適正な加圧力の確保が可能になる。
【００２１】
次に、この溶接装置１を自動車の製造ラインに設置する場合の態様について説明する。
【００２２】
図３に示すように鉄製のトランクリッド１００とアルミニューム製のフロントフード１０１の搬送ラインが平行に配置されている場合には、両方の搬送ラインの中間に多関節式可動アーム装置１０２を設置し、その可動アーム１０３の先端に溶接装置１を取り付け、可動アーム１０３を旋回させることによって、両方の搬送ライン上のワークに対する加工を行えばよい。
【００２３】
あるいは、図４に示すように鉄製のトランクリッド２００とアルミニューム製のフロントフード２０１の搬送ラインを途中の加工ステーション２０２で合流させるとともに、加工ステーション２０２の両側に多関節式可動アーム装置２０３を設置し、その可動アーム２０４の先端に溶接装置１を取り付けておく。そして、加工ステーション２０２に到達したワークＷの材料に応じてスポット溶接または摩擦撹拌接合を施せばよい。
【００２４】
図５はターンテーブル３００を用いた加工方法を示している。鉄製のトランクリッドを載せた台車３０１と、アルミニューム製のフロントフードを載せた台車３０２とが別々の搬送ライン上を搬送されてくる。これら台車３０１,３０２のワークＷは作業者３０３によってターンテーブル３００上に移載される。ターンテーブル３００の周りには２台の多関節式可動アーム装置３０４を設置し、その可動アーム３０５の先端に溶接装置１を取り付けてある。ターンテーブル３００を回転させてワークＷを多関節式可動アーム装置３０４の作業エリアまで移動させ、ワークＷの材料に応じた溶接を施す。加工の終了したワークＷは、移載装置３０６により材料別に搬送ライン３０７,３０８に移される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の溶接装置を示す正面図。
【図２】図１の右側面図。
【図３】本発明の溶接装置の使用態様を示す説明図。
【図４】図３の変形例を示す図。
【図５】図３の他の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００２６】
１        溶接装置
２        スポット溶接手段
３        摩擦撹拌接合手段
４        基台
５        可動ガンアーム
６        固定ガンアーム
７        電極チップ
８        電極チップ
１３      リンクロッド
１４      ピン
１５      Ｃ型アーム
１７      ブラケット
１８      リニアガイド
２０      ハウジング
２１      回転ツール
２３      イコライザ機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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