专利名称：摩擦搅拌点接合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摩擦搅拌点接合装置，该装置是利用销的旋转产生的摩擦热将被接合物软化、搅拌而接合的装置，其具有推压用马达和搅拌用马达，在臂的一端侧，上述搅拌用马达和一接合工具被配置在同一轴线上，其中该接合工具的顶端具有上述销，后端连接在上述搅拌用马达的输出轴一侧。
背景技术：
现有的摩擦搅拌点接合装置，是利用销的旋转产生的摩擦热将被接合物软化、搅拌而接合的装置，其具有推压用马达和搅拌用马达，在臂的一端侧，上述搅拌用马达和一接合工具被配置在同一轴线上，其中该接合工具的顶端具有上述销，后端连接在上述搅拌用马达的输出轴上(例如，参照专利文献日本专利公开No.2002-126884)。
但是，在上述现有技术中，由于产生推压力的滚珠螺杆的轴心以及直动导引件的中心(在实施例中是升降机构的中心)，与搅拌马达轴的中心之间具有较大的偏心，因此在推压装置的导引部分处，由搅拌力产生与搅拌马达的旋转频率一致的间歇转矩引起的相关振动，并且推压装置的直动滚珠的导引件寿命也缩短，因此必须将直动导引部分的尺寸加大，这样就提高了成本。另外，在由被接合物和夹具等包围的狭窄部位处，推压装置的导引部分发生干扰的可能性较大，这将造成妨碍，使得接合装置很难被移动至狭小的场所。进一步，由于推压力的加压中心与搅拌马达的搅拌轴的旋转中心是偏心的，因此还存在着在使搅拌马达向被接合物推压动作时，在推压力的加压中心部分处产生逆转转矩，对导引件施加过大的负担的问题。
发明内容
本发明是鉴于现有技术中所存在的这些问题而做出的，其目的在于提供一种摩擦搅拌点接合装置，其中产生推压力的滚珠螺杆的轴心与搅拌马达轴的中心一致，因此不会产生由推压力而引起的逆转转矩，并且使装置小型化，可容易地实现接合动作。
为了实现上述目的，根据本发明的摩擦搅拌点接合装置具有推压用马达和搅拌用马达，在臂的一端侧，上述搅拌用马达和一接合工具被配置在同一轴线上，其中该接合工具的顶端具有上述销，后端连接在上述搅拌用马达的输出轴上，其特征在于，在上述搅拌用马达的后端侧固定滚珠螺母，并且在该搅拌用马达的输出轴上形成可从后方容纳滚珠螺杆的孔，将滚珠螺杆配置在该孔内，上述推压用马达的旋转力被传递给上述滚珠螺杆，借助于和该滚珠螺杆螺旋配合的滚珠螺母使上述搅拌用马达前进后退。
另外，该装置的特征还在于，在上述搅拌用马达的输出轴与接合工具之间设置有减速机。
在根据本发明的摩擦搅拌点接合装置中，产生推压力的滚珠螺杆被配置在搅拌用马达的后端侧，推压用马达的旋转力被传递给上述滚珠螺杆，借助于和该滚珠螺杆螺旋配合的滚珠螺母使上述搅拌用马达前进后退，因此推压力的加压中心与搅拌马达的搅拌轴的旋转中心一致，不产生逆转转矩，而且，推压装置不会与被接合物或周围的夹具干扰，可以形成安全且使用容易的摩擦搅拌点接合装置。
另外，在搅拌用马达的输出轴与接合工具之间设置减速机的情况下，在搅拌用马达的转速上升到所需转速以上之后，通过减速机使接合工具的转速下降到预定的转速以下，使得转矩提高到所希望的值，因此可实现马达的小型化。结果，推压装置不会与被接合物或周围的夹具干扰，可以形成更安全的使用容易的摩擦搅拌点接合装置。
图1是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的结构示意图。
图2是表示其接合工具和搅拌用马达以及推压用马达的连接关系的截面示意图。
图3是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的另一实施例的结构示意图。
图4是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的又一实施例的由搅拌用马达及推压用马达构成的传动机构的截面示意图。
图5是其平面示意图。
图6是表示根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的又一实施例中的接合工具和搅拌用马达以及推压用马达的连接关系的截面示意图。
具体实施例方式
本发明的摩擦搅拌点接合装置，其结构为，具有推压用马达和搅拌用马达，在臂的一端侧，上述搅拌用马达和一接合工具被配置在同一轴线上，该接合工具的顶端具有上述销，后端连接在上述搅拌用马达的输出轴上；在该摩擦搅拌点接合装置中，在上述搅拌用马达的后端侧固定滚珠螺母，并且在该搅拌用马达的输出轴上形成可从后方容纳滚珠螺杆的孔，将滚珠螺杆配置在该孔内，上述推压用马达的旋转力被传递给上述滚珠螺杆，借助于和该滚珠螺杆螺旋配合的滚珠螺母使上述搅拌用马达前进后退。
另外，也有在上述搅拌用马达的输出轴与接合工具之间设置减速机的情况。
图1是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的结构示意图，图2是表示接合工具和搅拌用马达以及推压用马达的连接关系的截面示意图。
在图1中，1是与机器人的手腕2连接的焊枪托架，在该焊枪托架1的基部设置有传动箱3，在该传动箱3的一侧配置有推压用马达4，在另一侧伸出C字形的固定臂5。
另外，在上述传动箱3内配置有搅拌用马达6，在该搅拌用马达6上连接着顶端具有销7的接合工具8。
在上述固定臂5的顶端，与上述销7相对地安装了衬垫材料9，在该衬垫材料9上配备有被接合物W1、W2。
10是固定在搅拌用马达6的后端侧的滚珠螺母，在固定该滚珠螺母10的支架11的一侧，设有LM导引件12。另外，在上述传动箱3内，导轨13非常接近搅拌用马达6地被设置在该搅拌用马达6的轴线方向上。另外，上述LM导引件12可沿着导轨13移动，该LM导引件12的支架11被固定在搅拌用马达6的后端侧。
在图2中，在上述推压用马达4的旋转轴14上，滚珠螺杆轴15通过螺母16而被固定，在该滚珠螺杆轴15的顶端侧形成滚珠螺杆17，该滚珠螺杆17从推压用马达4被导入到传动箱3内，并延伸到在搅拌用马达6的输出轴18上从后方所形成的孔19内，其中途与固定在搅拌用马达6的后端侧的滚珠螺母10螺旋配合。
上述接合工具8通过卡盘20而被夹住、并被连接至搅拌用马达6的输出轴18的顶端侧。
进一步，21是径向轴承(アンギユラベアリング)，用于承受由销7对被接合物W1、W2的一部分推压、搅拌时产生的反作用力，22是搅拌用马达6的输出轴18的轴承，23是推压用马达4的旋转轴14的轴承。另外，24是用于检测搅拌用马达6的转速的传感器，在上述搅拌用马达6是变频马达的情况下，则不需要该传感器24。
在如上所述结构的摩擦搅拌点接合装置中，在通过机器人使接合枪接近被接合物W1、W2、固定臂5顶端的衬垫材料9与被接合物W1、W2相接触的状态下，推压用马达4和搅拌用马达6被驱动。
在滚珠螺杆轴15借助于上述推压用马达4的驱动而旋转，而滚珠螺杆17由该螺杆轴15的旋转而旋转时，与该滚珠螺杆17螺旋配合的滚珠螺母10就前进后退。该滚珠螺母10的前进后退，通过固定它的搅拌用马达6的LM导引件12而变为直动地前进后退，而就该搅拌用马达6与顶端具有销7的接合工具8组合在一起而言，它们作为加压杆，使得从传动箱3伸出的伸缩量变化。
另外，与推压用马达4一起被驱动的搅拌用马达6，如前所述，由于在其输出轴18的顶端侧，连接着顶端具有销7的接合工具8，因此接合工具8通过与搅拌用马达6在同一轴线上旋转的销7，对被接合物W1、W2进行摩擦、搅拌动作。
这样，在根据本发明的摩擦搅拌点接合装置中，由于滚珠螺杆17一直延伸到设置在搅拌用马达6的输出轴18上的孔19内，因此产生推压力的滚珠螺杆17的轴心与搅拌用马达6的轴中心一致，防止了由推压力引起的逆转转矩的产生。另外，产生推压力的装置紧凑地被容纳，装置整体小型化，形成了可以容易地进行接合动作的接合装置。进一步，通过在传动箱3内设置非常接近搅拌用马达6的LM导引件12，而使装置更加紧凑，并且LM导引件12与搅拌用马达6的偏心量减小，可以将由间歇转矩引起的振动抑制为较低。
图3是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的另一实施例的结构示意图，在该实施例中，与上述实施例1不同之处在于，在固定臂5的顶端设有第2搅拌用马达31，在该第2搅拌用马达31上连接了顶端具有销32的第2接合工具33，其余结构与第1实施例实质上相同，因此在图中，对相同的部件标以相同标记，其说明从略。
在该接合装置中，可以在被接合物W1、W2的背面侧，通过第2搅拌用马达31借助销32，从被接合物W1、W2的背面侧进行接合，该摩擦搅拌点接合装置在被接合物W1、W2的总厚度较厚的情况下特别有效。
图4是根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的又一实施例的由搅拌用马达和推压用马达构成的传动机构的截面示意图，图5表示的是其平面示意图，在该实施例中，与前述实施例的不同之处在于，推压用马达4和搅拌用马达6并排设置，其余结构与前述实施例实质上相同，因此图中对相同的部件标以相同标记，其说明从略。
在图4、图5中，设在传动箱3内的搅拌用马达6与推压用马达4并排设置，在上述传动箱3的后端侧与推压用马达4的旋转轴14一侧之间，配置有传动盒41。
而且，在传动盒41内，在搅拌用马达6的后端侧，设有支撑滚珠螺杆轴42的轴承43，另外在滚珠螺杆轴42的轴端，安装有皮带轮44。
另外，在传动盒41内，在推压用马达4的旋转轴14上安装有皮带轮45，在该皮带轮45与前述皮带轮44之间，架设有带齿的皮带46。
因此，由于推压用马达4的驱动，来自其旋转轴14的旋转力借助于皮带轮45、带齿皮带46和皮带轮44使滚珠螺杆轴42旋转，当通过该滚珠螺杆轴42的旋转使得滚珠螺杆17旋转时，与该滚珠螺杆17螺旋配合的滚珠螺母10前进后退，该滚珠螺母10的前进后退形成固定它的搅拌用马达6的前进后退，该搅拌用马达6与顶端具有销7的接合工具8一起，使得伸出传动箱3的伸缩量变化。而且，搅拌用马达6的驱动如前所述，通过使接合工具8旋转的销7，对被接合物W1、W2进行摩擦、搅拌动作。
图6是表示在根据本发明的摩擦搅拌点接合装置的又一实施例中的接合工具和搅拌用马达以及推压用马达的连接关系的截面示意图，在该实施例中，与前述实施例的不同之处在于，在搅拌用马达6的输出轴18与接合工具8之间设置减速机51，其余结构与前述实施例相同，因此图中对相同的部件标以相同标记，其说明从略。
在图6中，在搅拌用马达6的输出轴18的顶端侧连接有减速机51的输入部分52，该减速机51的输出部分53通过径向轴承的轴54，与顶端具有销7的接合工具8连接。
摩擦搅拌点接合中的搅拌用马达6，由于并未使用因转速上升而容易产生共振的零件(例如滚珠螺杆)，所以，不存在由于机械零件而产生的对转速的限制。另外，由于搅拌用马达6安装在摩擦搅拌点接合装置的顶端部，所以避免与被接合物或夹具的干扰也是一个重要的课题。因此必须使马达的外径较细，但是这样一来，容易使得马达输出转矩变小。为此，在将马达6的外径做细的情况下，将马达转速提高到利用销7进行搅拌时所必需的转速(1000rpm～2000rpm)的5～10倍的程度，来自马达6的输出轴18的转速通过减速机51(例如谐波传动器)使得转矩被提高到最适合于摩擦搅拌接合的转矩，而转速下降到所必需的转速时，即使安装在摩擦搅拌点接合装置的顶端部，与被接合物或周围夹具的干扰也可以减少，可以形成更加安全的容易使用的摩擦搅拌接合装置。
权利要求
1.一种摩擦搅拌点接合装置，其利用销(7)旋转产生的摩擦热将被接合物(W1、W2)软化、搅拌而接合，其具有推压用马达(4)和搅拌用马达(6)，在臂(5)的一端侧，上述搅拌用马达(6)和一接合工具(8)被配置在同一轴线上，该接合工具(8)的顶端具有销(7)，后端连接在上述搅拌用马达(6)的输出轴(18)上；其特征在于，在所述搅拌用马达(6)的后端侧固定滚珠螺母(10)，并且在该搅拌用马达(6)的输出轴(18)上形成可从后方容纳滚珠螺杆(17)的孔(19)，并且滚珠螺杆(17)被配置在该孔(19)内，所述推压用马达(4)的旋转力被传递给所述滚珠螺杆(17)，借助于和该滚珠螺杆(17)螺旋配合的滚珠螺母(10)使上述搅拌用马达(6)前进后退。
2.如权利要求1所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述推压用马达(4)和所述搅拌用马达(6)串联连接。
3.如权利要求2所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，在所述臂(5)的顶端还包括第二搅拌用马达(31)。
4.如权利要求1所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述推压用马达(4)和所述搅拌用马达(6)并排连接。
5.如权利要求4所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，在所述臂(5)的顶端还包括第二搅拌用马达(31)。
6.如权利要求1所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，在所述搅拌用马达的输出轴(18)与接合工具(8)之间，设置减速机(51)。
7.如权利要求2所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，在所述搅拌用马达的输出轴(18)与接合工具(8)之间，设置减速机(51)。
8.如权利要求4所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，在所述搅拌用马达的输出轴(18)与接合工具(8)之间，设置减速机(51)。
全文摘要
本发明提供了一种摩擦搅拌点接合装置，其通过使产生推压力的滚珠螺杆轴心与搅拌马达轴中心一致，而不会产生由推压力引起的逆转转矩，可实现装置的小型化，并能使接合动作容易。在该摩擦搅拌点接合装置中，在上述搅拌用马达(6)的后端侧固定滚珠螺母(10)，并且在该搅拌用马达(6)的输出轴(18)上，形成可从后方容纳滚珠螺杆(17)的孔(19)，滚珠螺杆(17)被配置在该孔(19)内，推压用马达(4)的旋转力被传递给上述滚珠螺杆(17)，借助于和该滚珠螺杆(17)螺旋配合的滚珠螺母(10)使上述搅拌用马达(6)前进后退。
文档编号B23Q5/22GK1647884SQ20051000479
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月26日 优先权日2004年1月26日
发明者佐藤良夫 申请人:小原株式会社