摩擦搅拌接合装置

1.一种摩擦搅拌接合装置，包括具有肩部及探针的工具，利用前述探针来将工件彼此摩擦搅拌接合，所述肩部从头部的前端向轴长方向突出并绕轴线旋转驱动，所述探针从前述肩部的前端向前述轴长方向突出并与前述肩部一起绕前述轴线旋转，
所述摩擦搅拌接合装置的特征是，包括：
定位部，独立于前述工具的旋转而设置于比前述肩部更靠径向外侧且在前述轴长方向上与前述肩部重叠的位置，与前述工具一起在前述轴长方向及径向上位移；及，板，具有插通孔，用于在利用前述探针来将前述工件彼此摩擦搅拌接合时，供前述工具及前述定位部插入。
2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置，其特征是，前述定位部是套筒，所述套筒从前述头部的前端面的比前述工具更靠径向外侧的位置起，与前述工具之间空开间隔地向前述轴长方向突出。
3.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置，其特征是，包括轴承，所述轴承具有安装于前述肩部的内圈、及隔着滚子以能够绕前述轴线相对旋转的方式安装于前述内圈的外圈，
前述外圈为前述定位部。
4.根据权利要求2所述的摩擦搅拌接合装置，其特征是，前述肩部的一方比前述套筒更向前述轴长方向突出，
且，从前述套筒的前端起的前述工具的前述轴长方向上的突出长度比前述板的前述轴长方向上的厚度更小。
5.根据权利要求2或4所述的摩擦搅拌接合装置，其特征是，前述套筒在前端部具有朝向前端侧缩径的锥面，并且，在比前述锥面更靠基端侧，具有比前述锥面更平缓地朝向前端侧缩径并与前述锥面连续的锥形形状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其特征是，包括具有多个关节的多关节臂，前述头部搭载于前述多关节臂的前端部。

摩擦搅拌接合装置\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种将铝材等工件彼此摩擦搅拌接合的装置。\n背景技术\n[0002] 摩擦搅拌接合装置在大多数情况下具有被旋转驱动的工具，并利用工具来将工件彼此摩擦搅拌接合。\n[0003] 专利文献1：日本特开2004‑337891号公报\n实用新型内容\n[0004] 当在摩擦搅拌接合中使工具抵接于工件时、或使工具从工件脱离时，有可能因工具的旋转及摩擦搅拌接合装置的刚性不足，而造成在工具上产生径向的摆动，从而无法进行恰当的接合。对此，一些装置会在进行该抵接或脱离时，每次都暂时停止工具的旋转，来解决工具的摆动。\n[0005] 然而，在这种情况下，虽然可以解决工具的摆动，但每次都需要暂时停止工具的旋转，因此劳动和工时增多。\n[0006] 本实用新型是鉴于上述情况而完成，目的在于抑制劳动和工时，并抑制工具在径向上的摆动。\n[0007] 本实用新型的发明人发现，如果将定位部设置于比工具更靠径向外侧，所述定位部与工具一起在轴长方向及径向上位移且允许相对于工具旋转，并且，在将工具及定位部插通于板的插通孔的状态下，利用工具进行摩擦搅拌接合，就可以解决上述问题，从而完成本实用新型。本实用新型是以下(1)～(6)的摩擦搅拌接合装置。\n[0008] (1)一种摩擦搅拌接合装置，包括具有肩部及探针的工具，利用前述探针来将工件彼此摩擦搅拌接合，所述肩部从头部的前端向轴长方向突出并绕轴线旋转驱动，所述探针从前述肩部的前端向前述轴长方向突出并与前述肩部一起绕前述轴线旋转，所述摩擦搅拌接合装置，包括：\n[0009] 定位部，独立于前述工具的旋转而设置于比前述肩部更靠径向外侧且在前述轴长方向上与前述肩部重叠的位置，与前述工具一起在前述轴长方向及径向上位移；及，[0010] 板，具有插通孔，用于在利用前述探针来将前述工件彼此摩擦搅拌接合时，供前述工具及前述定位部插入。\n[0011] 根据前述(1)的实用新型，借由在利用探针来将工件彼此摩擦搅拌接合时，将与工具一起在径向上位移的定位部插入插通孔，可以将工具在径向上的摆动幅度限制在定位部的外周面与插通孔的内周面的间隙的范围内。而且，此时，借由定位部可以防止旋转的肩部的外周面与插通孔的内周面的接触，从而保护肩部。\n[0012] 而且，在使探针的前端抵接于工件时、或使探针的前端从工件脱离时，不需要每次都停止工具的旋转等，所以与每次都停止的情况相比，可以抑制劳动和工时。以上，根据前述(1)的实用新型，可以抑制劳动和工时，并抑制工具在径向上的摆动。\n[0013] (2)根据前述(1)所述的摩擦搅拌接合装置，其中，前述定位部是套筒，所述套筒从前述头部的前端面的比前述工具更靠径向外侧的位置起，与前述工具之间空开间隔地向前述轴长方向突出。\n[0014] 根据前述(2)的形态，借由套筒，可以防止旋转的肩部的外周面与插通孔的内周面的接触，并抑制工具在径向上的摆动。\n[0015] (3)根据前述(1)所述的摩擦搅拌接合装置，其中，包括轴承，所述轴承具有安装于前述肩部的内圈、及隔着滚子以能够绕前述轴线相对旋转的方式安装于前述内圈的外圈，[0016] 前述外圈为前述定位部。\n[0017] 根据前述(3)的形态，借由轴承，可以防止旋转的肩部的外周面与插通孔的内周面的接触，并抑制工具在径向上的摆动。\n[0018] (4)根据前述(2)所述的摩擦搅拌接合装置，其中，前述肩部的一方比前述套筒更向前述轴长方向突出，\n[0019] 且，从前述套筒的前端起的前述工具的前述轴长方向上的突出长度比前述板的前述轴长方向上的厚度更小。\n[0020] 根据前述(4)的实用新型，由于肩部的一方比套筒更向轴长方向突出，因此肩部的前端的一方比套筒的前端更接近工件。因此，即使因摩擦搅拌而产生毛刺，毛刺也会被肩部按压，从而抑制毛刺干涉套筒，或者毛刺侵入肩部与套筒之间而使工具的旋转变得不稳定的情况。而且，由于从套筒的前端起的工具的突出长度的一方比板的厚度更小，因此在工具的前端抵接于工件之前，套筒的前端便被插入插通孔内。因此，从工具与工件的抵接起到脱离止，都是利用套筒来保护工具，且利用肩部来按压毛刺，而能够抑制工具在径向上的摆动。\n[0021] (5)根据前述(2)或(4)所述的摩擦搅拌接合装置，其中，前述套筒在前端部具有朝向前端侧缩径的锥面，并且，在比前述锥面更靠基端侧，具有比前述锥面更平缓地朝向前端侧缩径并与前述锥面连续的锥形形状。\n[0022] 根据前述(5)的实用新型，可以获得以下效果。在工具及套筒相对于插通孔发生位置偏移时、或套筒在径向上发生了热膨胀时等，套筒有可能干涉插通孔的周边部。在这种情况下，可以利用锥面及比其更靠基端侧的锥形形状，阶段性地分散减弱该干涉带来的冲击。\n由此，可以提高引导功能，而缓和将套筒插入插通孔时的精度要求，以及抑制工具的损伤和摆动，而提高工件彼此的接合品质。\n[0023] (6)根据前述(1)至(4)中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，包括具有多个关节的多关节臂，前述头部搭载于前述多关节臂的前端部。\n[0024] 根据前述(6)的实用新型，由于工具隔着头部而搭载于多关节臂的前端部，因此与工具搭载于单关节臂的前端部或无关节的移动体的情况相比，工具容易在径向上摆动。因此，可以更有效地发挥定位部的效果，以抑制工具在径向上的摆动。\n[0025] 如上所述，根据本实用新型，可以抑制劳动和工时，并抑制工具在径向上的摆动。\n附图说明\n[0026] 图1是绘示第一实施方式的摩擦搅拌接合装置的正面剖视图。\n[0027] 图2是将图1的一部分放大的图。\n[0028] 图3是绘示摩擦搅拌接合时的正面剖视图。\n[0029] 图4是绘示第二实施方式的摩擦搅拌接合装置的正面剖视图。\n[0030] 图5是绘示第三实施方式的摩擦搅拌接合装置的正面剖视图。\n[0031] 附图标记：\n[0032] 板10；插通孔12；头部21；套筒(定位部)22；锥面22a；锥形形状22b；轴承23；外圈(定位部)231；内圈232；滚子233；工具25；探针25a；肩部25b；多关节臂30；摩擦搅拌接合装置50。\n具体实施方式\n[0033] 以下，针对本实用新型的实施方式，参照图式来进行说明。但是，本实用新型毫不限定于以下的实施方式，可以在不脱离本实用新型的主旨的范围内适当变更来实施。\n[0034] 第一实施方式：\n[0035] 图1是绘示本实施方式的摩擦搅拌接合装置50的正面剖视图。摩擦搅拌接合装置\n50是用于将工件W1,W2彼此摩擦搅拌点接合(Friction Stir Spot Welding,FSSW)的装置，具有机器人、工具(tool)25、套筒(sleeve)22、承载台 40及板10。\n[0036] 机器人包括具有多个关节31～33的多关节臂30，在多关节臂30的前端部安装有头部21，在头部21安装有工具25及套筒22。多关节臂30借由使头部移动，而使工具25及套筒22在上下方向及水平方向上移动。\n[0037] 工具25具有肩部25b及探针25a。肩部25b从头部21的下端面(前端面) 向下方(轴长方向)突出，借由马达等驱动装置(省略图示)绕上下线(绕轴线)旋转驱动。探针25a是用于将工件W1,W2彼此摩擦搅拌点接合的部位，从肩部25b的下端面向下方突出，与肩部25b一起旋转。\n[0038] 套筒22从头部21的下端面的比工具25更靠径向外侧的位置起，与工具 25之间空开间隔地向下方突出。即，套筒22，设置于比肩部25b靠径向外侧且在上下方向上与肩部25b重叠的位置，与肩部25b一起在轴线方向(上下方向)及径向(水平方向)上位移，允许肩部\n25b绕轴线(绕上下线)的相对转动。该套筒22构成定位部。套筒22的材质例如既可以是树脂，也可以是铁材或铝合金等金属。\n[0039] 承载台40是用于载置工件W1,W2的台。板10是用于从上方将工件 W1,W2按压固定于承载台40的部件，在水平方向上延伸。板10在每个对于工件W1,W2进行摩擦搅拌点接合的部位，具有在上下方向上贯通的插通孔12。插通孔12是在利用探针25a将工件W1,W2彼此摩擦搅拌点接合时，供肩部 25b及套筒22插入的孔。具体而言，在本实施方式中，插通孔12是俯视时内周比套筒22的外周稍大的圆形的孔。\n[0040] 图2是将图1的一部分放大的图。与套筒22相比，肩部25b的一方更向下方突出规定长度L3。即，与套肩部25b的下端相比，套筒22的下端的一方相应地位于规定长度L3的上方。\n由此，在由于探针25a的摩擦搅拌而产生毛刺时，毛刺容易在到达套筒22之前被肩部25b按压。\n[0041] 从套筒22的下端起的工具25的下方突出长度L2，比板的上下方向的厚度L1(即插通孔12的贯通方向的长度)小。由此，在探针25a的下端抵接于上侧的工件即第一工件W1之前，套筒22的下端便被插入插通孔12内。\n[0042] 接下来，针对利用以上所示的摩擦搅拌接合装置50进行的摩擦搅拌点接合进行说明。在进行摩擦搅拌点接合时，在承载台40上设置工件W1,W2，进而在其上设置板10，且，在工具25旋转的状态下，机器人借由多关节臂30 使头部21移动至插通孔12的正上方后向下方移动。由此，如该图2所示，工具25及套筒22被配置于插通孔12的内周面的内侧。\n[0043] 其后，机器人借由使头部21进一步向下方移动，而使探针25a的前端抵接于第一工件W1的上表面。此时，有时会由于工具25的旋转的变化、或探针25a与第一工件W1之间的接触压力的变化，使工具25在径向(水平方向) 上摆动的情况。在这种情况下，借由套筒22的外周面来抵接于插通孔12的内周面，使工具25在径向上的摆动得到抑制。即，工具25在径向上的摆动被限制在套筒22的外周面与插通孔12的内周面的间隙的范围内。\n[0044] 其后，机器人借由使头部21进一步向下方移动，如图3所示，将探针25a 往第一工件W1插过去，将第一工件W1摩擦搅拌点接合于位于其下方的第二工件W2。由此，形成跨越第一工件W1与第二工件W2之间的接合部J。\n[0045] 其后，机器人借由使工具25及套筒22向上方移动，将探针25a从第一工件W1中拔出去，使探针25a的前端从第一工件W1的上表面脱离。此时，也有时会由于工具25的旋转的变化、或探针25a与第一工件W1之间的接触压力的变化，使工具25在径向上摆动的情况。在这种情况下，也借由套筒22 的外周面来抵接于与插通孔12的内周面，使工具25在径向上的摆动得到抑制。\n[0046] 此外，在以上的从工具25相对于工件W1,W2的抵接到脱离的一系列作业期间，工具\n25保持旋转，不会停止旋转或重新开始旋转。\n[0047] 在每个摩擦搅拌点接合的部位反复进行以上一系列作业。即，针对每个插通孔12反复进行。此外，以上的摩擦搅拌点接合既可以借由1个工具25及多关节臂30等逐部位依次进行，也可以借由多个工具25及多关节臂30等多个部位同时进行。\n[0048] 以下总结本实施方式的效果。根据本实施方式，借由在利用探针25a来将工件W1,W2彼此摩擦搅拌点接合时，将与工具25一起在径向(水平方向) 上移动的套筒22插入插通孔12，可以将工具25在径向上的摆动幅度限制在套筒22的外周面与插通孔12的内周面的间隙的范围内。而且，此时，借由套筒22可以防止旋转的肩部25b的外周面与插通孔12的内周面的接触，从而保护肩部25b。\n[0049] 而且，在使探针25a的下端抵接于第一工件W1时、或使探针25a的下端从第一工件W1脱离时，不需要每次都暂时停止工具25的旋转等，所以与每次都停止的情况相比，可以抑制劳动和工时。\n[0050] 另外，如图2所示，由于肩部25b的一方比套筒22更向下方突出，因此肩部25b的下端的一方比套筒22的下端更接近工件W1,W2。因此，即使由于摩擦搅拌而产生毛刺，毛刺也会被肩部25b按压。进而，在毛刺的一部分伸出至肩部25b的外侧时，由于套筒22的下端的一方比肩部25b的下端更靠上方，所以该伸出的毛刺也难以到达套筒22。由于以上内容，抑制了毛刺干涉套筒 22，或者毛刺侵入肩部25b与套筒22之间而使工具25的旋转变得不稳定的情况。而且，由于从套筒22的下端起的工具25的下方突出长度L2比板10的上下方向的厚度L1小，因此在探针25a的下端抵接于第一工件W1之前，套筒22的下端便被插入插通孔12内。\n因此，从探针25a与第一工件W1的抵接起到脱离止，都可以利用套筒22保护工具25，且利用肩部25b按压毛刺，来抑制工具25在径向上的摆动。\n[0051] 另外，如图1所示，由于工具25搭载于多关节臂30的前端部，因此与工具25搭载于单关节臂的前端部或无关节的移动体的情况相比，工具25容易在径向上摆动。因此，可以更有效地发挥抑制工具25在径向上的摆动的套筒22 的效果。\n[0052] 第二实施方式：\n[0053] 接下来对第二实施方式进行说明。关于本实施方式，以第一实施方式为基础，以与其不同的方面为中心进行说明，针对与第一实施方式相同或相似的方面适当省略说明。\n[0054] 图4是绘示本实施方式的摩擦搅拌接合装置50的正面剖视图。套筒22 在下端部(前端部)的外缘部具有朝向下方缩径的锥面22a，并且，在比锥面 22a更上方(基端侧)具有比锥面22a更平缓地朝向下方缩径并与锥面22a连续的锥形形状22b。另外，板10在插通孔12的内周面的上端部具有朝向上方扩径的锥面12a。\n[0055] 根据本实施方式，可以获得以下效果。在工具25及套筒22相对于插通孔 12发生位置偏移时、或套筒22在径向上发生了热膨胀时等，套筒22有可能干涉插通孔12的周边部。在这种情况下，首先，借由套筒22的锥面22a滑接于插通孔12的锥面12a，使套筒22被引导至插通孔12的内部。其后，借由套筒22的锥形形状22b滑接于插通孔12的内周面，使套筒22被进一步引导至插通孔12的内部。由此，可以借由锥面12a,22a及锥形形状22b阶段性地分散减弱因套筒22与插通孔12的周边部的干涉而带来的冲击。由此，可以提高引导功能，而缓和利用多关节臂30将套筒22插入插通孔12时的精度要求，以及抑制工具25的损伤和摆动而提高工件W1,W2彼此的接合质量。\n[0056] 第三实施方式：\n[0057] 接下来对第三实施方式进行说明。关于本实施方式，以第一实施方式为基础，以与其不同的方面为中心进行说明，针对与第一实施方式相同或相似的方面适当省略说明。\n[0058] 图5是绘示本实施方式的摩擦搅拌接合装置50的正面剖视图。摩擦搅拌接合装置\n50具有轴承23来代替第一实施方式中所说的套筒22。轴承23具有内圈232及外圈231。内圈\n232安装于肩部25b的外周部，与肩部25b一起旋转。外圈231，在内圈232的径向外侧，隔着多个滚子233以能够绕轴线(绕上下线)相对旋转的方式安装于内圈232。在本实施方式中，外圈231代替第一实施方式中所说的套筒22而构成定位部。\n[0059] 根据本实施方式，在使探针25a的前端抵接于第一工件W1的上表面时、或在使探针\n25a的前端从第一工件W1的上表面脱离时，工具25在径向上摆动的情况下，外圈231的外周面抵接于插通孔12的内周面。因此，借由轴承23，可以防止旋转的肩部25b的外周面与插通孔12的内周面的接触，并抑制工具25在径向上的摆动。\n[0060] 其他实施方式：\n[0061] 以上示出的实施方式例如可以如下变更来实施。也可以在俯视中，将插通孔12设为水平方向延伸的长孔而不是圆形的孔，并在该长孔的长度方向上进行摩擦搅拌线接合(利用摩擦搅拌接合进行的线接合)，来代替摩擦搅拌点接合。另外，也可以将工件W1,W2彼此沿水平方向排列并对接，并且对该对接的部位进行摩擦搅拌接合，而不是将工件W1,W2彼此重合后进行摩擦搅拌接合。在这种情况下，如果两个工件W1,W2因工具25的压力而分别不同地进行位移，则工具25有可能以与重合时不同的形态摆动，但可以借由套筒22 或轴承23来抑制该摆动。