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技術 摩擦撹拌スポット接合装置

出願人 川崎重工業株式会社住友軽金属工業株式会社OBARAGROUP株式会社
発明者 福原一美熊谷正樹福田敏彦佐藤良夫青木健太
出願日 2007年12月21日 (13年0ヶ月経過) 出願番号 2007-329490
公開日 2009年7月9日 (11年5ヶ月経過) 公開番号 2009-148800
状態 特許登録済
技術分野 圧接、拡散接合 圧接、拡散接合
主要キーワード 保持冶具 取り外し交換 撹拌ユニット 加圧荷重 押圧リング スプライン機構 スポット接合 左右分割
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2009年7月9日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

撹拌関連部材ユニット化し、これを収納する接合装置本体開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品交換が容易な摩擦撹拌スポット接合装置を提供する。

解決手段

撹拌用モ—タ10と加圧用モ—タ7とを備え、撹拌用モ—タと、先端にピン1を有し軸受11で支持され中心にねじ軸9が収納可能な孔12を設けた撹拌軸13と、該撹拌軸と撹拌用モ—タ間の動力伝達機構14とを撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受19を固定し、撹拌ユニットの背面にナット16を固定し、LMガイドのレ—ル21を固定し内部で撹拌ユニットを移動させる接合装置本体6の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面のナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置。

概要

背景

従来,ピンの回転による摩擦熱被接合物軟化撹拌してスポット接合する装置であって、ピンを回転させる撹拌用モ—タと該ピンを直進駆動する加圧用モ—タとを備えた摩擦撹拌スポット接合装置がある(例えば、特許文献1参照。)。

また、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るが、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—タと加圧用モ—タとを備え、前記ショルダ—ピンの軸と撹拌用モ—タ—とを、またセンタ—ピンの軸とセンタ—ピン駆動用モ—タとを、それぞれ動力伝達機構で接続して撹拌関連部材一体化し、前記センタ—ピンへの動力伝達機構の後方でその下部にLMガイド軸受を固定し、一体化した撹拌関連部材の背面にボ—ルナットを固定し、LMガイドのレ—ルを固定し内部に前記一体化した撹拌関連部材を包含させた接合装置本体の後部に前記加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を前記ボ—ルナットに螺合させて一体化した撹拌関連部材を前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置がある(例えば、特許文献2参照。)。

特開2002ー35960号公報
特開2007ー216249号公報

概要

撹拌関連部材をユニット化し、これを収納する接合装置本体に開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品交換が容易な摩擦撹拌スポット接合装置を提供する。撹拌用モ—タ10と加圧用モ—タ7とを備え、撹拌用モ—タと、先端にピン1を有し軸受11で支持され中心にねじ軸9が収納可能な孔12を設けた撹拌軸13と、該撹拌軸と撹拌用モ—タ間の動力伝達機構14とを撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受19を固定し、撹拌ユニットの背面にナット16を固定し、LMガイドのレ—ル21を固定し内部で撹拌ユニットを移動させる接合装置本体6の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面のナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置。

目的

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、撹拌関連部材をユニット化し、これを収納する接合装置本体に開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品の取り外し交換が容易な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。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

ピンの回転による摩擦熱被接合物軟化撹拌してスポット接合する装置であって、撹拌用モ—タと加圧用モ—タとを備え、前記撹拌用モ—タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌用モ—タ間の動力伝達機構と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ—ルナットを固定し、LMガイドのレ—ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体後部上方開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ—ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させ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2

前記動力伝達機構が歯付プ—リと歯付ベルトからなり、歯付プ—リの直下に左右分割型のLMガイド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。

技術分野

0001

本発明は、ピンの回転による摩擦熱被接合物軟化撹拌してスポット接合する装置であって、ピンを回転させる撹拌用モ—タと該ピンを直進駆動する加圧用モ—タとを備え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,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、ピンを回転させる撹拌用モ—タと該ピンを直進駆動する加圧用モ—タとを備えた摩擦撹拌スポット接合装置がある(例えば、特許文献1参照。)。

0003

また、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るが、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—タと加圧用モ—タとを備え、前記ショルダ—ピンの軸と撹拌用モ—タ—とを、またセンタ—ピンの軸とセンタ—ピン駆動用モ—タとを、それぞれ動力伝達機構で接続して撹拌関連部材一体化し、前記センタ—ピンへの動力伝達機構の後方でその下部にLMガイド軸受を固定し、一体化した撹拌関連部材の背面にボ—ルナットを固定し、LMガイドのレ—ルを固定し内部に前記一体化した撹拌関連部材を包含させた接合装置本体の後部に前記加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を前記ボ—ルナットに螺合させて一体化した撹拌関連部材を前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置がある(例えば、特許文献2参照。)。

0004

特開2002ー35960号公報
特開2007ー216249号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、上記従来の技術の前者においては、ピンを回転させる撹拌用モ—タが加圧用モ—タと同様に接合装置本体側に固定されており、加圧用モ—タによってピンを直進駆動した場合に撹拌用モ—タとピンとの間に位置関係位相差が生じることから、撹拌用モ—タからピンへの回転運動を伝達するのにスプライン機構を採用している。このスプライン機構ため、ピンの直進ストロ—クはスプライン溝の長さに制限されると共にこのスプライン機構の分,装置全体が大型化するおそれがある。

0006

そして従来の技術の後者においては、撹拌関連部材を一体化して接合装置本体側に固定された加圧用モ—タに対してピンと撹拌用モ—タを接合装置本体内で同時に移動させる構成を採用したため、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は前者のような課題は一応解決されるようになったが、一体化した撹拌関連部材が接合装置本体にすっぽりと包含されているため、撹拌関連部材の組み付けメンテナンス時には撹拌関連部材の取り出し及び組み付けが困難であると共に、撹拌用モ—タ一やその動力伝達機構を単独では取り外すことや交換することができない、また、LMガイドの軸受が動力伝達機構の後方でその下部に固定されているため、該ガイドの軸受に加圧荷重の多くの負担が掛かりピン側振動しやすくなる、等の問題がある。

0007

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、撹拌関連部材をユニット化し、これを収納する接合装置本体に開放口を形成して、シンプルな構成で軽量で汎用性がありユニットの移動が確実であり部品取り外し交換が容易な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

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装置は、撹拌用モ—タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌用モ—タ間の動力伝達機構と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ—ルナットを固定し、LMガイドのレ—ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ—ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにしたことを特徴とする、ものである。

0009

また、前記動力伝達機構が歯付プ—リと歯付ベルトからなり、歯付プ—リの直下に左右分割型のLMガイドを配置したことを特徴とする、ものである。

発明の効果

0010

請求項1に記載の摩擦撹拌スポット接合装置では、撹拌用モ—タと、先端に前記ピンを有し軸受で支持され中心に後方からねじ軸が収納可能な孔を設けた撹拌軸と、該撹拌軸と撹拌モ—タ間の動力伝達機構とを撹拌ユニットとしたので、撹拌ユニットとしての簡単な構成で汎用性があり、また撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受を固定し、撹拌ユニットの背面にボ—ルナットを固定し、LMガイドのレ—ルを固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ—ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにしたので、LMガイドの軸受への負担は少なくなりピン側の振動が抑制され、撹拌ユニットの部品の取り外し交換が容易で、しかも全体として軽量な摩擦撹拌スポット接合装置となる。

0011

また、請求項2に記載の摩擦撹拌スポット接合装置では、上記の効果に加えて、前記動力伝達機構が歯付プ—リと歯付ベルトからなり、歯付プ—リの直下に左右分割型のLMガイドを配置したので、撹拌用モ—タから撹拌軸への動力の伝達が確実となると共にLMガイドを歯付プ—リの直下により近付けて配置することができて、撹拌トルクによるLMガイドに対する転倒トルクの発生がなくかつ撹拌軸中心から本体底面までの距離を最小に抑えることができて装置の嵩高が抑制される。

発明を実施するための最良の形態

0012

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、請求項1に記載の発明は、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、撹拌用モ—タ10と加圧用モ—タ7とを備え、前記撹拌用モ—タ10と、先端に前記ピン1を有し軸受11で支持され中心に後方からねじ軸9が収納可能な孔12を設けた撹拌軸13と、該撹拌軸13と撹拌用モ—タ10間の動力伝達機構14と、を撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受19を固定し、撹拌ユニットの背面にボ—ルナット16を固定し、LMガイドのレ—ル21を固定し内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体の後部上方を開放し、接合装置本体の後端部に加圧用モ—タを固定し、該加圧用モ—タに連結されたねじ軸を撹拌ユニットの背面の前記ボ—ルナットに螺合させて撹拌ユニットを前後進させるようにした摩擦撹拌スポット接合装置、である。

0013

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、動力伝達機構14が歯付プ—リ15と歯付ベルトからなり、歯付プ—リ15の直下に左右分割型のLMガイド19,19を配置した摩擦撹拌スポット接合装置、である。

0014

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。

0015

ロボット手首2にブラケット3を介して取付けられた固定ア—ム4の先端部には被接合物を保持する保持冶具5が配置されており、該固定ア—ム4の後端部には接合装置本体6が取付けられており、該接合装置本体6の後端部には加圧用モ—タ7が固着されており、該加圧用モ—タ7の出力軸8には加圧用ねじ軸9が固着されている。

0016

そして前記接合装置本体6内には、前記ピン1を回転させる撹拌用モ—タ10と、先端にピン1を有し軸受11で支持され中心に後方からねじ軸9が収納可能な孔12を設けた撹拌軸13と、該撹拌軸13と撹拌用モ—タ10間の例えばベルトとプ—リとからなる動力伝達機構14とが、ユニットとして接合装置本体6に内蔵されている。

0017

前記撹拌軸13の後部には前記動力伝達機構14のベルト用のプ—リ15が固着されていると共に前記孔12の開口部には該孔12と同心にボ—ルナット16が固着され、また該撹拌軸13の軸受11の外輪を保持する駆動部本体17の後端部には上方に延びて前記撹拌用モ—タ10を支持する支持部材18が固着されている。また前記駆動部本体17の下部直下にはLMガイドの軸受19が固着されている。

0018

前記接合装置本体6の底板20には、前記LMガイドの軸受19の移動をガイドするレ—ル21がLMガイドの軸受19の移動ストロ—ク以上にわたって設けられ、また該接合装置本体6の上面及び両側面は、前記撹拌ユニットの撹拌用モ—タ10が外部に露出するように開放されている。このように接合装置本体6が開放されることにより撹拌ユニットの撹拌用モ—タ10や動力伝達機構14が容易に取り出されようになる。

0019

22は軸受11の外輪の前部を押さえ押圧リングであり、23はねじ軸9の後部に配置されて該ねじ軸9を軸支する軸受であり、24は加圧用モ—タ7の出力軸8とねじ軸9とを接続するカップリングである。

0020

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2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。

0021

そこで、撹拌用モ—タ10と加圧用モ—タ7とが駆動され、加圧用モ—タ7によるボ—ルナット16の前進により、駆動部本体17は撹拌用モ—タ10を伴ってLMガイドにガイドされ被接合物の接合点に向けて前進すると共に、撹拌用モ—タ10によりピン1は撹拌軸13とともに回転する。

0022

加圧用モ—タ7によりピン1は、被接合物の表面を通過して被接合物内に挿入され、被接合物の接合点において回転状態となる。この時点で加圧用モ—タ7の駆動を停止しピン1の前進を停止するが、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。

0023

そして、上記の接合動作が行われると、加圧用モ—タ7の回転を逆転させる。この加圧用モ—タ7の回転の逆転により、ピン1はなお回転を継続して被接合物の撹拌を行いながら被接合物の接合点から引き抜かれる。

0024

この加圧用モ—タ7の回転の逆転駆動により、駆動部本体17は撹拌用モ—タ10を伴ってLMガイドにガイドされ被接合物の接合点側から後退して接合作業前の状態に戻る。

0025

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10が駆動部本体17とともに移動するものであることから、撹拌用モ—タ10から撹拌軸13への動力伝達に何らの障害がないことは勿論のこと、撹拌用モ—タ10と、先端に前記ピン1を有し軸受11で支持され中心に後方からねじ軸9が収納可能な孔12を設けた撹拌軸13と、該撹拌軸13と撹拌モ—タ10間の動力伝達機構14とを撹拌ユニットとし、該撹拌ユニットの下部直下にLMガイドの軸受19を固定したので、撹拌ユニットとしての簡単な構成で汎用性があり、また撹拌ユニットはLMガイドにより確実にガイドされながら移動でき、さらに内部で前記撹拌ユニットを移動させる接合装置本体6の後部上方を開放したので、撹拌ユニットの部品の取り外し交換が容易で、しかも全体として軽量なものである。

0026

上記実施例1における動力伝達機構14を歯付プ—リ15と歯付ベルトからなるように構成し、この歯付プ—リ15の直下に左右分割型のLMガイドの軸受19,19を配置するようにしたものである。

0027

したがって、撹拌用モ—タ10から撹拌軸13への動力の伝達が確実となると共にLMガイドを歯付プ—リ15の直下により近付けて配置することができて、撹拌トルクによるLMガイドに対する転倒トルクの発生がなくかつ撹拌軸13中心から本体底面20までの距離を最小に抑えることができるものである。

図面の簡単な説明

0028

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1のA—A矢視概略図である。
図3図1のB—B矢視概略図である。

符号の説明

0029

1ピン
6接合装置本体
7加圧用モ—タ
9 ねじ軸
10撹拌用モ—タ
11軸受
12 孔
13撹拌軸
14動力伝達機構
15歯付プ—リ
16 ボ—ルナット
19LMガイドの軸受
21 LMガイドのレ—ル

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