(57)【要約】【課題】  加圧衝撃力をシリンダで吸収しまた加圧力の変化に対応させ、またエアシリンダを用いて撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにして、接合ツ―ルのトラブル発生に対処させる摩擦撹拌スポット接合方法及び装置を提供しようとする。【解決手段】加圧モ―タ５で撹拌ピン１７をワ―クに加圧し撹拌モ―タ４で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法及び装置において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストン１３により加圧側室と開放側室に区画したシリンダ１０を設け、加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧する加圧時にエアシリンダの加圧側室に給気しておき、加圧モ―タの回転による加圧力をエアシリンダの加圧側の空気を介して撹拌ピン側に伝えるようにし、またエアシリンダの開放側に空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧する加圧時に前記エアシリンダの加圧側エア室に給気しておき、加圧モ―タの回転による加圧力をエアシリンダの加圧側の圧縮空気を介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合方法。
【請求項２】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側室と開放側室に区画したシリンダを設け、前記加圧側室に加圧用スプリングを付勢配置し、加圧モ―タの回転による加圧力をシリンダの加圧側の前記スプリングを介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合方法。
【請求項３】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タと撹拌モ―タの駆動による撹拌ピンの作動によってワ―クの接合点を一体化接合した後、エアシリンダの開放側エア室に圧縮空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合方法。
【請求項４】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合装置において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タの回転による加圧力をエアシリンダの加圧側の圧縮空気を介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合装置。
【請求項５】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合装置において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側室と開放側室に区画したシリンダを設け、前記加圧側室に加圧用スプリングを付勢配置し、加圧モ―タの回転による加圧力をシリンダの加圧側の前記スプリングを介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合装置。
【請求項６】
加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合装置において、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設けると共に両エア室にそれぞれ給排気口を設け、エアシリンダの開放側エア室に圧縮空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにしたことを特徴とする摩擦撹拌スポット接合装置。
【請求項７】
前記シリンダとピストンとの間に回り止めを施し且つ撹拌モ―タを直動ガイドに接続したことを特徴とする請求項４又は請求項５又は請求項６記載の摩擦撹拌スポット接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧し撹拌モ―タの回転で撹拌ピンを回転させてワ―クを接合する摩擦撹拌スポット接合方法及び装置において、撹拌ピンを有する接合ツ―ルが加圧モ―タからの加圧力をそのまま受けてワ―クに対して加圧行程及び開放行程の移動を行うようになっている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２９４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記従来の技術では、加圧行程時にまず撹拌ピンがワ―クの表面に当接する際に加圧モ―タからの加圧力はそのまま撹拌ピンに伝達されているため、前記当接による反力が大きな加圧衝撃となり、これが加圧モ―タ側に伝えられモ―タに取り付けられているエンコ―ダ等の位置検出器や他の器物の破損につながり、また、撹拌接合中におけるワ―クの温度変化による及びワ―クの重ね部の隙間の程度による加圧力抵抗の変化に対応する処置が施されていないことから加圧力にばらつきが発生して所望のワ―クの接合ができないおそれがある。
【０００５】
また、ワ―クの接合後に加圧モ―タによって撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにしているため、接合ツ―ルの溶着等のトラブルが発生したような場合にワ―クから撹拌ピンを引き抜くことができないようなこともある。
【０００６】
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、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にシリンダを設けて加圧モ―タからの加圧力をシリンダを介して撹拌ピン側に伝えるようにして、加圧時の加圧衝撃力を吸収しまた撹拌接合中の加圧力の変化に対応させて高品質の接合が得られるような摩擦撹拌スポット接合方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００７】
また、前記シリンダをエアシリンダとし、該エアシリンダを用いて撹拌ピンをワ―クから大きな力で引き抜くようにすることで、接合ツ―ルの溶着等のトラブル発生に対処させ得る優れた摩擦撹拌スポット接合方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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方法は、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タの回転で撹拌ピンをワ―クに加圧する加圧時に前記エアシリンダの加圧側エア室に給気しておき、加圧モ―タの回転による加圧力をエアシリンダの加圧側の圧縮空気を介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする、ものである。
【０００９】
また、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側室と開放側室に区画したシリンダを設け、前記加圧側室に加圧用スプリングを付勢配置し、加圧モ―タの回転による加圧力をシリンダの加圧側の前記スプリングを介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする、ものである。
【００１０】
また、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タと撹拌モ―タの駆動による撹拌ピンの作動によってワ―クの接合点を一体化接合した後、エアシリンダの開放側エア室に圧縮空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにしたことを特徴とする、ものである。
【００１１】
そして、本発明における摩擦撹拌スポット接合装置は、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タの回転による加圧力をエアシリンダの加圧側の圧縮空気を介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする、ものである。
【００１２】
また、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側室と開放側室に区画したシリンダを設け、前記加圧側室に加圧用スプリングを付勢配置し、加圧モ―タの回転による加圧力をシリンダの加圧側の前記スプリングを介して撹拌ピン側に伝えるようにしたことを特徴とする、ものである。
【００１３】
また、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設けると共に両エア室にそれぞれ給排気口を設け、エアシリンダの開放側エア室に圧縮空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにしたことを特徴とする、ものである。
【００１４】
また、前記シリンダとピストンとの間に回り止めを施し且つ撹拌モ―タを直動ガイドに接続したことを特徴とする、ものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法及び装置では、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にシリンダを設けて加圧モ―タからの加圧力をシリンダを介して撹拌ピン側に伝えるようにしたので、加圧時の加圧衝撃力がシリンダにより吸収され、また撹拌接合中の加圧力の変化にシリンダが対応して加圧応答性を高め且つ加圧力のばらつき幅を小さくして高品質の接合が得られるような摩擦撹拌スポット接合方法及び装置となる。
【００１６】
また、加圧モ―タと撹拌モ―タとの間にピストンにより加圧側エア室と開放側エア室に区画したエアシリンダを設け、加圧モ―タと撹拌モ―タの駆動による撹拌ピンの作動によってワ―クの接合点を一体化接合した後、エアシリンダの開放側エア室に圧縮空気を給気して撹拌ピンをワ―クから引き抜くようにした場合には、上記の効果に加えて接合ツ―ルの溶着等のトラブル発生時でも大きな力で撹拌ピンをワ―クから引き抜くことが可能であってさらに優れた摩擦撹拌スポット接合方法及び装置となる。
【００１７】
また、シリンダとピストンとの間に回り止めを施し且つ撹拌モ―タを直動ガイドに接続した場合には、撹拌モ―タの移動軌跡が正確になされて確実な動作を行う摩擦撹拌スポット接合装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法及び装置を実施するのに適したＣ型の摩擦撹拌スポット接合ガンの概略側面構成図、図２は図１のＡ―Ａ断面構成図、図３は動力伝達部も詳細構成図である。
【００１９】
図１ないし図３において、１はロボットの手首（図示せず）に接続されるガンブラケットであり、該ガンブラケット１の基部には直動ガイド２を備えた伝動ボックス３が固定されている。そして、該伝動ボックス３内には撹拌モ―タ４が前後進できるように配置されている。
【００２０】
５は加圧モ―タであり、該加圧モ―タ５の出力軸６にはボ―ルねじ軸７が接続され、該ボ―ルねじ軸７に形成されたボ―ルねじ８にはボ―ルナット９が螺合されている。また、前記ボ―ルナット９の外周にはエアシリンダ１０が固定されている。
【００２１】
そして前記撹拌モ―タ４の後端部に固定されたブラケット１１から後方に延びる筒状部材１２にはピストン１３が形成されている。また該ピストン１３は前記エアシリンダ１０内に配置されて前後面に加圧側及び開放側エア室１４，１５を画成している。
【００２２】
前記撹拌モ―タ４の出力軸１６には、先端に撹拌ピン１７を有する接合ツ―ル１８が取り付けられており、また該出力軸１６はその軸線方向に中空孔１９を備え、該孔１９内に前記ボ―ルねじ軸７が延びている。
【００２３】
以上のような構成からなる摩擦撹拌スポット接合ガンにおいて、ロボット（図示せず）により摩擦撹拌スポット接合ガンがワ―クに対して所望のスポット接合点の近傍まで導かれると、加圧モ―タ５及び撹拌モ―タ４がそれぞれ駆動される。
【００２４】
前記加圧モ―タ５の駆動によるボ―ルねじ８の回転は、ボ―ルナット９の前進となり該ボ―ルナット９に加圧力を生じさせ、この加圧力はエアシリンダ１０内の加圧側エア室１４に予め給気されている圧縮空気を介してピストン１３に伝達され、該ピストン１３と一体化された撹拌モ―タ４を前記伝動ボックス３に対して前進移動させ、該撹拌モ―タ４の移動によって撹拌ピン１７は加圧方向に前進する。
【００２５】
また、撹拌モ―タ４の駆動によって該撹拌モ―タ４の出力軸１６の回転は接合ツ―ル１８の撹拌ピン１７を回転させる。
【００２６】
そして、撹拌ピン１７の前進と回転運動は、重ね合わせのワ―クのスポット接合点の少なくとも重ね面まで撹拌ピン１７の先端を押し込んだ状態とすることにより、撹拌ピン１７の周囲のワ―ク部を融解させることになり、これによってワ―クはスポット接合される。
【００２７】
ところで、前記加圧動作時に撹拌ピン１７がワ―クの表面に当接した時点において、撹拌ピン１７によるワ―クへの加圧衝撃力はその反力が撹拌モ―タ４側に伝達されようとするが、前記エアシリンダ１０の加圧側エア室１４にはピストン１３を押圧付勢するように圧縮空気が予め給気されているため、前記反力はピストン１３を介して該給気によって吸収されることになり、前記加圧衝撃力は駆動部に影響を与えない。
【００２８】
また撹拌接合中のワ―ク溶解部分の温度変化やワ―ク重ね部の隙間等による溶解部分から撹拌ピン１７に及ぼされる反力の変化も前記エアシリンダ１０によって解消されることから、撹拌ピン１７による加圧応答性が高められしかも該撹拌ピン１７による加圧力のばらつき幅も小さくなって、高品質の接合が得られるのである。
【００２９】
図４は、ボ―ルナット９から撹拌モ―タ４までの動力伝達機構が先の実施例と相違する他の実施例であり、その余の構成は先の実施例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。
【００３０】
図４において、撹拌モ―タ４の後端部に固定されたブラケット１１にはエアシリンダ１０が一体的に組み込まれており、またエアシリンダ１０内のピストン１３はボ―ルナット９側に固着されている。そして、ピストン１３で区画された加圧側エア室１４がピストン１３の前方に，開放側エア室１５がピストン１３の後方に形成されるようになる。
【００３１】
この実施例の場合、加圧モ―タ５の駆動によるボ―ルねじ８の回転は、ボ―ルナット９の前進となり該ボ―ルナット９に加圧力を生じさせ、この加圧力はエアシリンダ１０内のピストン１３から加圧側エア室１４に予め給気されているエアを介してシリンダ１０に伝達され、該シリンダ１０と一体化された撹拌モ―タ４を前記伝動ボックス３に対して前進移動させ、該撹拌モ―タ４の移動によって撹拌ピン１７は加圧方向に前進する。
【００３２】
そして、撹拌ピン１７によるワ―クへの加圧衝撃力はエアシリンダ１０の加圧側エア室１４の予め給気されている給気によって吸収されることになり、前記加圧衝撃力は駆動部に影響を与えなく、また撹拌接合中の溶解部分から撹拌ピン１７に及ぼされる反力の変化も前記シリンダ１０によって解消されることから、撹拌ピン１７による加圧応答性が高められしかも該撹拌ピン１７による加圧力のばらつき幅も小さくなって、高品質の接合が得られるのである。
【００３３】
次に，これらの実施例とシリンダ１０内の構成のみが相違する更に他の実施例を図５によって説明する。そして、この実施例の場合もその余の構成はこれまでの実施例と実質的に同一であるので説明に必要な要部のみを図示することにする。
【００３４】
図５において、シリンダ１０内はピストン１３によって加圧側室１４と開放側室１５に区画されている。そして、加圧側室１４にはシリンダ１０とピストン１３との間に比較的に小さいバネ係数の加圧用スプリング３０が張設され、該スプリング３０でピストン１３を加圧方向に付勢している。
【００３５】
この加圧側室１４は先の実施例における圧縮空気を予め給気している加圧側エア室１４に対応するものであり、加圧用スプリング３０は予め給気された圧縮空気と実質的に同じ作動をするものである。
【００３６】
図１ないし図３，又は図４に示す実施例に戻り、前述のように加圧モ―タ５と撹拌モ―タ４の駆動による撹拌ピン１７を作動させ、ワ―クの接合点まで撹拌ピン１７を押し込み、この時点で加圧モ―タ５の駆動を停止させてワ―クの接合動作を行う。
【００３７】
そして、撹拌ピン１７によってワ―クの接合点を一体化接合した後、エアシリンダ１０の開放側エア室１５に圧縮空気を給気すると共に加圧側エア室１４の空気を抜くことにより、撹拌ピン１７はワ―クの接合点から大きな力で急速に引き抜かれる。なお，２０は書くエア室１４，１５への圧縮空気の給排気口である。
【００３８】
ところで、摩擦撹拌による接合時には撹拌ピン１７がワ―クの一部を融解させることにより接合動作を行うのであるが、この融解されたものが接合ツ―ル１８の撹拌ピン１７等に溶着するようなトラブルが発生することがある。この場合に加圧モ―タ５を駆動して撹拌ピン１７をワ―クから引き抜くことは引き抜き力及び引き抜きタイミングの点から容易なことではない。
【００３９】
ところが、これをエアシリンダ１０を利用して大きな力で急速に引き抜くことにより、前記撹拌ピン１７の溶着等のトラブル発生に充分に対処させ得るものとなる。
【００４０】
また、シリンダ１０とピストン１３との間にはピストン１３の回り止め用ピン４０が設けられ、更に伝動ボックス３内には、撹拌モ―タ４に接続された直動ガイド２が配置され、該直動ガイド２は伝動ボックス３内に固定されたレ―ル４１に沿って移動するようにするとよい。
【００４１】
このように、シリンダ１０とピストン１３との間に回り止め４０を施し且つ撹拌モ―タ４を直動ガイド２に接続した場合には、撹拌モ―タの移動軌跡が正確になされて確実な動作を行う摩擦撹拌スポット接合装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法及び装置を実施するのに適したガンの概略構成図である。
【図２】図２はそのＡ―Ａ拡大断面図である。
【図３】図３は駆動部の拡大断面構成図である。
【図４】図４は他の実施例の駆動部の拡大断面構成図である。
【図５】図５はシリンダ部の更に他の実施例の拡大断面構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
２                        直動ガイド
４                        撹拌モ―タ
５                        加圧モ―タ
１０                      エアシリンダ（シリンダ）
１３                      ピストン
１４                      加圧側エア室（加圧側室）
１５                      開放側エア室（開放側室）
１７                      撹拌ピン
１８                      接合ツ―ル
２０                      給排気口
３０                      加圧用スプリング
４０                      回り止め用ピン
【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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