(57)【要約】【課題】ショルダ―ピンの先端からピンを出没させるためにセンタ―ピン駆動用モ―タを使用し、撹拌用モ―タおよびセンタ―ピン駆動用モ―タを接合駆動側に固定し、簡単，確実にセンタ―ピンを出没させ得る摩擦撹拌スポット接合装置を提供する。【解決手段】センタ―ピン軸１１及びショルダ―ピン軸２１にそれぞれ中空部１２，２２を形成し、センタ―ピン軸の中空部に加圧用ねじ軸４１の先端側を、ショルダ―ピン軸の中空部にセンタ―ピン軸の先端側をそれぞれ挿通させ、加圧用ねじ軸を駆動軸芯にしその外周にセンタ―ピン軸を、センタ―ピン軸の外周にショルダ―ピン軸を、それぞれ位置させ、センタ―ピンを単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タ５と前記センタ―ピン軸、及び前記ショルダ―ピン軸を回転させる撹拌用モ―タ３とショルダ―ピン軸を、それぞれ伝動ベルト５１，３１で連結した摩擦撹拌スポット接合装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センタ―ピンとショルダ―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、センタ―ピンが内挿されたショルダ―ピンを回転させる撹拌用モ―タと該ショルダ―ピンを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、前記ショルダ―ピンの先端からセンタ―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、センタ―ピン軸及びショルダ―ピン軸にそれぞれ中空部を形成し、センタ―ピン軸の中空部に加圧用ねじ軸の先端側を、ショルダ―ピン軸の中空部にセンタ―ピン軸の先端側をそれぞれ挿通させ、加圧用ねじ軸を駆動軸芯にしその外周にセンタ―ピン軸を、センタ―ピン軸の外周にショルダ―ピン軸を、それぞれ位置させ、センタ―ピンを単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タと前記センタ―ピン軸、及び前記ショルダ―ピン軸を回転させる撹拌用モ―タとショルダ―ピン軸を、それぞれ伝動ベルトで連結したことを特徴とする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、センタ―ピンとショルダ―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、センタ―ピンが内挿されたショルダ―ピンを回転させる撹拌用モ―タと該ショルダ―ピンを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、前記ショルダ―ピンの先端からセンタ―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。
【背景技術】
【０００２】
従来，センタ―ピンとショルダ―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、センタ―ピンが内挿されたショルダ―ピンを回転させる撹拌用モ―タと該ショルダ―ピンを直進駆動する加圧用モ―タとを備え、前記ショルダ―ピンの先端からセンタ―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、ショルダ―ピンからのセンタ―ピンの出没が一定に規制され、そのセンタ―ピンの進退をショルダ―ピンの回転方向を逆転させることにより実行させ、ショルダ―ピンとセンタ―ピンの駆動制御が接合装置本体に固定された撹拌用モ―タ及び加圧用モ―タからの出力伝達によって行われるようになされているものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特許第３５０５５０８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、上記従来の技術においては、センタ―ピンの出没が一定に規制されているため、センタ―ピンの加圧力とショルダ―ピンの加圧力を個別に調整できないことから接合部材の種類と板厚によって相違するセンタ―ピンの接合条件に対応できず、またセンタ―ピンの前進時と後退時でショルダ―ピンの回転方向を逆転させるため、ショルダ―ピンの回転がいったん停止することから折角上昇した被接合部材の温度が低下してしまい接合条件が出し難く、さらに撹拌用モ―タおよび加圧用モ―タが接合装置本体に固定されているため、ショルダ―ピンとセンタ―ピンの駆動制御にスプライン機構を介する必要があり、その分各モ―タ出力の伝達経路が複雑になる、という問題がある。
【０００５】
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、ショルダ―ピンの先端からピンを出没させるためにセンタ―ピン駆動用モ―タを使用し、撹拌用モ―タおよびセンタ―ピン駆動用モ―タを接合駆動側に固定し、簡単，確実にセンタ―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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、センタ―ピン軸及びショルダ―ピン軸にそれぞれ中空部を形成し、センタ―ピン軸の中空部に加圧用ねじ軸の先端側を、ショルダ―ピン軸の中空部にセンタ―ピン軸の先端側をそれぞれ挿通させ、加圧用ねじ軸を駆動軸芯にしその外周にセンタ―ピン軸を、センタ―ピン軸の外周にショルダ―ピン軸を、それぞれ位置させ、センタ―ピンを単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タと前記センタ―ピン軸、及び前記ショルダ―ピン軸を回転させる撹拌用モ―タとショルダ―ピン軸をそれぞれ伝動ベルトで連結したことを特徴とする、ものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る摩擦撹拌スポット接合装置では、センタ―ピンを単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タとセンタ―ピン軸、及びショルダ―ピン軸を回転させる撹拌用モ―タとショルダ―ピン軸をそれぞれ伝動ベルトで連結したので、センタ―ピンの加圧力とショルダ―ピンの加圧力を個別に調整できて接合部材の種類と板厚によって相違するセンタ―ピンの接合条件に対応でき、またセンタ―ピンの前進時と後退時でショルダ―ピンの回転方向を逆転させる必要がないので、被接合部材の温度の低下が防止され接合条件が出し易く、さらに撹拌用モ―タおよびセンタ―ピン駆動用モ―タからの出力の伝達が複雑なスプライン機構を介する必要がなく単純な伝動ベルトで実行され得るので装置が簡略される。また、加圧用ねじ軸の先端側を関係部品を中空にして駆動軸心上に配置したので直動のストロ―クを十分に大きくすることができると共に駆動装置全体をコンパクトに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。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１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構成図であり、この接合装置は、センタ―ピン１とショルダ―ピン２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、センタ―ピン１が内挿されたショルダ―ピン２を回転させる撹拌用モ―タ３と該ショルダ―ピン２を直進駆動する加圧用モ―タ４とを備え、前記ショルダ―ピン２の先端からセンタ―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、センタ―ピン軸１１及びショルダ―ピン軸２１にそれぞれ中空部１２，２２を形成し、センタ―ピン軸１１の中空部１２に加圧用ねじ軸４１の先端側を、ショルダ―ピン軸２１の中空部２２にセンタ―ピン軸１１の先端側をそれぞれ挿通させ、加圧用ねじ軸４１を駆動軸芯にしその外周にセンタ―ピン軸１１を、センタ―ピン軸１１の外周にショルダ―ピン軸２１を、それぞれ位置させ、センタ―ピン１１を単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タ５と前記センタ―ピン軸１１、及び前記ショルダ―ピン軸２１を回転させる撹拌用モ―タ３とショルダ―ピン軸２１を、それぞれ伝動ベルト５１，３１で連結した摩擦撹拌スポット接合装置、である。
【実施例１】
【０００９】
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）の接合点にセンタ―ピン１を挿入し、該センタ―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。
【００１０】
ロボットの手首６にブラケット７１を介して取付けられた接合装置本体７には前記加圧用モ―タ４が固着されており、該加圧用モ―タ４の出力軸４２には前記加圧用ねじ軸４１が固着されている。そして前記接合装置本体７内にはセンタ―ピン駆動用モ―タ５，撹拌用モ―タ３，センタ―ピン１及びショルダ―ピン２の駆動部本体８が内蔵され、また、接合装置本体７の外側前部には固定ア―ム９が取り付けられており、該固定ア―ム９の先端部には被接合物を保持する保持冶具９１が配置されている。
【００１１】
前記駆動部本体８には前記センタ―ピン駆動用モ―タ５及び撹拌用モ―タ３がブラケット８２，８３を介して固着されていると共に該駆動部本体８は加圧用ねじ軸４１のねじと螺合するボ―ルナット８１によりセンタ―ピン軸１１及びショルダ―ピン軸２１を伴って前後進するようになっており、この駆動部本体８は前記接合装置本体７に配置された直動軸受７２によってガイドされるものである。
【００１２】
前記センタ―ピン軸１１は、その先端側に形成されたセンタ―ピン螺着部１３にセンタ―ピン１を螺着するようになされ、該センタ―ピン軸１１の螺着部１３の後方はボ―ルスプライン１４を介してショルダ―ピン軸２１に接続され、後部の中空部１２内には前記加圧用ねじ軸４１の先端側が挿通され、該後部の外周にはねじ１５が螺装されている。
【００１３】
前記センタ―ピン軸１１の後部のねじ１５に螺合するボ―ルネジナット１６にはプ―リ１７が固着されており、ブラケット８２によって駆動部本体８に固着された前記センタ―ピン駆動用モ―タ５からの回転力が伝動ベルト５１，プ―リ１７を介してボ―ルネジナット１６に伝達されるようになっている。
【００１４】
前記ショルダ―ピン軸２１は、その先端側に形成されたショルダ―ピン固着部２３にショルダ―ピン２をくさび止めするようになされ、該ショルダ―ピン軸２１の中空部の前半部内には前記ボ―ルスプライン１４がキ―止めされ、中空部の後半部内にはセンタ―ピン軸１１の軸受２４が配置され、該後半部の外周にはプ―リ２５が固着されている。
【００１５】
前記プ―リ２５には、ブラケット８３によって駆動部本体８に固着された前記撹拌用モ―タ３からの回転力が伝動ベルト３１を介して伝達され、この回転によりショルダ―ピン２及びセンタ―ピン１は共に回転するようになっている。
【００１６】
そして、センタ―ピン軸１１の中空部１２に加圧用ねじ軸４１の先端側が、ショルダ―ピン軸２１の中空部２２にセンタ―ピン軸１１の先端側がそれぞれ挿通されて、加圧用ねじ軸４１を駆動軸芯にしその外周にセンタ―ピン軸１１が、センタ―ピン軸１１の外周にショルダ―ピン軸２１が、それぞれ位置されるようになっている。
【００１７】
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６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。
【００１８】
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によるボ―ルナット８１の前進により、駆動部本体８は撹拌用モ―タ３及びセンタ―ピン駆動用モ―タ５を伴って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によりショルダ―ピン２及びセンタ―ピン１は共に回転する。この時，センタ―ピン１の先端はショルダ―ピン２のショルダ部２６より突出した状態となっている。
【００１９】
加圧用モ―タ４によりショルダ―ピン２のショルダ部２６が被接合物の表面に当接した時点では、センタ―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の前進を停止するが、センタ―ピン１の回転により該センタ―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、ショルダ―ピン２のショルダ部２６は溶融状態にある被接合物の表面を加圧する状態にある。
【００２０】
そして、上記の接合動作が行われると、センタ―ピン駆動用モ―タ５が駆動されて、センタ―ピン１は被接合物の接合点から引き抜かれてショルダ―ピン２のショルダ部２６と同一レベル或はそれより更にショルダ―ピン２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、回転するショルダ―ピン２のショルダ部２６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。
【００２１】
なお、ショルダ―ピン２のショルダ部２６に対するセンタ―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センタ―ピン駆動用モ―タ５を駆動させることにより任意に調節できるものであり、またショルダ部２６に対するセンタ―ピン１の出没量及び加圧力は任意に調節が可能であり、また、該モ―タ５の駆動は接合点の溶解物の状況に応じて必要時に動作させることが可能である。
【００２２】
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、センタ―ピン１を単独で進退させるセンタ―ピン駆動用モ―タ５とセンタ―ピン軸１１、及びショルダ―ピン軸２１を回転させる撹拌用モ―タ３とショルダ―ピン軸２１を、それぞれ伝動ベルト５１，３１で連結したので、センタ―ピン１の加圧力とショルダ―ピン２の加圧力を個別に調整できて接合部材の種類と板厚によって相違するセンタ―ピン１の接合条件に対応でき、またセンタ―ピン１の前進時と後退時でショルダ―ピン２の回転方向を逆転させる必要がないので、被接合部材の温度の低下が防止され接合条件が出し易く、さらに撹拌用モ―タ３及びセンタ―ピン駆動用モ―タ５からの出力の伝達が複雑なスプライン機構を介する必要がなく単純な伝動ベルト３１，５１で実行され得るので装置が簡略される。また、加圧用ねじ軸４１の先端側を関係部品を中空１２，２２にして駆動軸芯上に配置したので直動のストロ―クを十分に大きくすることができると共に駆動装置全体をコンパクトにまとめることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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図である。
【図２】図２は図１のＡ―Ａ矢視概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１                        センタ―ピン
２                        ショルダ―ピン
３                        撹拌用モ―タ
４                        加圧用モ―タ
５                        センタ―ピン駆動用モ―タ
１１                      センタ―ピン軸
１２                      センタ―ピン軸の中空部
２１                      ショルダ―ピン軸
２２                      ショルダ―ピン軸の中空部
３１，５１                伝動ベルト
４１                      加圧用ねじ軸
【図１】
2007216249.tif 000003
【図２】
2007216249.tif 000004