CN103659396A - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

一种加工装置，能够连续地对多个加工部件自如地进行自动更换，该加工装置的更换装置具备把持装置和保持装置，把持装置具有：位置固定的单一的第1支承部件；第1把持部，其设于第1支承部件，在将加工部件从保持器卸下时能够自如地把持保持器使其不向释放方向旋转；以及第2把持部，其与第1把持部分离地设于第1支承部件，在将加工部件安装于保持器时能够自如地把持保持器使其不向约束方向旋转，保持装置具有：可动的单一的第2支承部件；多个第1保持部，它们设于第2支承部件，且分别能够自如地贮存从保持器卸下的加工部件；以及多个第2保持部，它们从多个第1保持部分离地设于第2支承部件，且分别能够自如地贮存要安装于保持器的加工部件。

Description

加工装置
背景技术
本发明涉及加工装置，特别是涉及具有能够对加工部件自如地进行自动更换的更换装置的加工装置。
技术领域
近年来，除了一般的电弧焊等，还提出有这样的摩擦搅拌接合装置：通过高速旋转的探头对由铝板等多个金属板构成的加工对象部件中的预定的接合部位进行摩擦搅拌，以使该金属板彼此接合，即使在汽车等移动体的强度部件中，也可以实现具有通过摩擦搅拌接合装置接合的接合部这样的结构。
在该摩擦搅拌接合装置中，由于需要使探头和加工对象部件相对移动来使预定的接合部位正确地接合，因此，在加工对象部件的材料附着于探头而产生污垢或探头发生磨损这样的情况下，希望实现能够简便地更换探头的结构。另外，在具有探头这样的加工部件的其他加工装置中，这种情况也相同。
在这样的情况下，日本特开2006-116644号公报涉及一种自动孔加工装置，并公开了这样的结构：在主轴1的末端部设有弹簧筒夹3的结构中，自动进行弹簧筒夹3的内径的扩张和收缩，从而可以无人地进行旋转工具8的更换。
另外，日本特开2007-7781号公报涉及一种自动工具更换装置，并公开了这样的结构：具备设置成能够从工具收纳装置31进退至工具更换位置P2的工具夹紧单元41和工具释放单元51，从而能够对具有工具夹紧机构24的主轴进行工具更换。
可是，根据本发明者的研究，在日本特开2006-116644号公报中，由于具有这样的结构：在使设于工具用库4的多个保持切口18中的任意一处保持切口18前进至弹簧筒夹3的正下方位置、并使主轴头2下降的状态下，使在工具用库4的上表面设置的卡定突部25和在弹簧筒夹3的外筒6的下端部外周面形成的卡定凹部17卡合，从而阻止该外筒6旋转，在该状态下，通过使主轴1旋转来使弹簧筒夹3的内径扩张和收缩，因此，需要使在工具用库4的上表面设置的卡定突部25和在弹簧筒夹3的外筒6的下端部外周面形成的卡定凹部17正确地对准位置而卡合，其结构烦杂。另外，需要针对工具用库4的多个保持切口18中的每个保持切口18设置卡定突部25，其结构更加烦杂，总之，具有改进的余地。
另外，根据本发明者的研究，在日本特开2007-7781号公报中，在工具释放动作时，需要使工具释放单元51前进至工具更换位置P2，并使主轴头21（主轴23）朝向工具释放单元51移动而将其工具夹紧机构24保持在工具释放机构51的工具松开机构52内，通过工具松开机构52使工具夹紧机构24松开。另一方面，在工具夹紧动作时，需要在将指定工具T从工具收纳装置31保持于工具夹紧单元41的工具紧固机构42内后，使工具夹紧单元41前进至工具更换位置P2，并且使主轴头21（主轴23）朝向工具夹紧单元41移动而将其工具夹紧机构24保持在工具夹紧单元41的工具紧固机构42内，通过工具紧固机构42紧固工具夹紧机构24。即，在这样的结构中，可动部件多，并且它们分别要求较高的位置对准精度，其结构烦杂，存在改进的余地。
因此，从现状来看，期待这样的加工装置：以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，具有能够连续地对多个加工部件自如地进行自动更换的更换装置。
发明内容
本发明是经过以上的研究而完成的，其目的在于提供一种加工装置，以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，具有能够连续地对多个加工部件自如地进行自动更换的更换装置。
为了实现上述目的，本发明的第1方面的加工装置具备：加工工具，该加工工具具有：驱动机构；加工部件，其利用所述驱动机构的驱动力，相对于加工对象部件上下移动自如，并且相对于所述加工对象部件旋转自如；以及保持器，其经由约束部将所述加工部件保持成装卸自如；移动机构，其具有用于安装所述加工工具的臂，通过使所述臂移动而使所述加工工具相对于所述加工对象部件移动自如；以及更换装置，其对所述加工部件更换自如，其中，所述更换装置具备把持装置和保持装置，所述把持装置具有：单一的第1支承部件，其位置被固定；第1把持部，其设于所述第1支承部件，在将所述加工部件从所述保持器卸下时，该第1把持部能够自如地把持所述保持器使其不向释放方向旋转；以及第2把持部，其与所述第1把持部分离地设于所述第1支承部件，在将所述加工部件安装于所述保持器时，该第2把持部能够自如地把持所述保持器使其不向约束方向旋转，所述保持装置具有：可动的单一的第2支承部件；多个第1保持部，它们设于所述第2支承部件，且分别能够自如地贮存从所述保持器卸下的所述加工部件；以及多个第2保持部，它们从所述多个第1保持部分离地设于所述第2支承部件，且分别能够自如地贮存要安装于所述保持器的所述加工部件，在相对于所述保持器装卸所述加工部件来更换所述加工部件时，通过使所述保持装置的所述第2支承部件移动，由此，所述把持装置的所述第1支承部件以横穿所述多个第1保持部中的对应的第1保持部和所述多个第2保持部中的对应的第2保持部双方的方式延伸设置，所述多个第1保持部中的所述对应的第1保持部配置于所述第1把持部的铅垂下方，并且，所述多个第2保持部中的所述对应的第2保持部配置于所述第2把持部的铅垂下方。
另外，本发明的第2方面为，在所述第1方面的基础上，所述把持装置的所述第1把持部和所述第2把持部以及载置于载置部件的所述加工对象部件配设在所述加工工具的可动范围内，所述加工工具的可动范围由所述移动机构的所述臂的移动来规定。
另外，本发明的第3方面为，在所述第1或第2方面的基础上，所述加工装置为摩擦搅拌接合装置，所述约束方向为所述摩擦搅拌接合装置在摩擦搅拌接合时的旋转方向。
另外，本发明的第4方面为，在所述第1至第3中的任意一个方面的基础上，所述保持装置的所述第2支承部件为绕其中心轴线旋转自如的圆板状，所述多个第1保持部以形成第1列的方式配设在第1圆周上，并且，所述多个第2保持部以形成第2列的方式配设在第2圆周上，在相对于所述保持器装卸所述加工部件来更换所述加工部件时，在所述第1列位于所述第1把持部的铅垂下方且所述第2列位于所述第2把持部的铅垂下方的状态下，使所述第2支承部件旋转，由此，所述多个第1保持部分别依次进给到所述第1把持部的铅垂下方的位置，并且，所述多个第2保持部分别依次进给到所述第2把持部的铅垂下方的位置。
另外，本发明的第5方面为，在所述第4方面的基础上，连结所述第1把持部和所述第2把持部的直线以不通过所述第2支承部件的中心轴线的方式偏移。
另外，本发明的第6方面为，在所述第1至第5中的任意一个方面的基础上，所述第1把持部和所述第2把持部对应于各个棘轮机构的动作来把持所述保持器。
另外，本发明的第7方面为，在所述第1至第6中的任意一个方面的基础上，所述把持装置被弹性支承。
另外，本发明的第8方面为，在所述第1至第7中的任意一个方面的基础上，所述加工装置还具备推压装置，所述推压装置对从所述保持器释放时的所述加工部件和安装于所述保持器时的加工部件中的至少一方进行推压。
另外，本发明的第9方面为，在所述第1至第8中的任意一个方面的基础上，所述移动机构为工业机器人。
根据本发明的第1方面的结构，加工装置的更换装置具备把持装置和保持装置，把持装置具有：单一的第1支承部件，其位置被固定；第1把持部，其设于第1支承部件，在将加工部件从保持器卸下时，该第1把持部能够自如地把持保持器使其不向释放方向旋转；以及第2把持部，其与第1把持部分离地设于第1支承部件，在将加工部件安装于保持器时，该第2把持部能够自如地把持保持器使其不向约束方向旋转，保持装置具有：可动的单一的第2支承部件；多个第1保持部，它们设于第2支承部件，且分别能够自如地贮存从保持器卸下的加工部件；以及多个第2保持部，它们从多个第1保持部分离地设于第2支承部件，且分别能够自如地贮存要安装于保持器的加工部件，在相对于保持器装卸加工部件来更换加工部件时，通过使保持装置的第2支承部件移动，由此，把持装置的第1支承部件以横穿多个第1保持部中的对应的第1保持部和多个第2保持部中的对应的第2保持部双方的方式延伸设置，多个第1保持部中的对应的第1保持部配置于第1把持部的铅垂下方，并且，多个第2保持部中的对应的第2保持部配置于第2把持部的铅垂下方，因此，使安装于保持器的加工部件、第1把持部、多个第1保持部中的对应的第1保持部以该顺序朝向铅垂下方排列，并且，在通过第1把持部将安装有加工部件的保持器把持成无法旋转的状态下，使约束部向释放方向旋转，由此将加工部件从保持器释放并贮存于多个第1保持部中的对应的第1保持部，然后，在不使把持装置的支承部件移动的情况下，使没有安装加工部件的保持器、第2把持部、多个第2保持部中的对应的第2保持部以该顺序朝向铅垂下方排列，并且，利用第2把持部将没有安装加工部件的保持器把持成无法旋转，在使保持于多个第2保持部中的对应的第2保持部的加工部件与约束部连接的状态下，使约束部向与释放方向相反的约束方向旋转，由此能够将加工部件安装于保持器，从而能够以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，连续地自动更换多个加工部件。
另外，根据本发明的第2方面的结构，把持装置的第1把持部和第2把持部以及载置于载置部件的加工对象部件配设在加工工具的可动范围内，加工工具的可动范围由移动机构的臂的移动来规定，由此，能够将加工装置整体的结构维持得紧凑，并且，对于需要更换的加工部件，以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，能够迅速地自动更换加工部件。
另外，根据本发明的第3方面的结构，加工装置为摩擦搅拌接合装置，约束方向为摩擦搅拌接合装置在摩擦搅拌接合时的旋转方向，由此，即使是以高推压力且高转速使用加工部件的摩擦搅拌接合装置，也能够实现在摩擦搅拌接合时不会发生加工部件的脱落等情况的高可靠性，同时，能够以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，连续地自动更换多个加工部件。
另外，根据本发明的第4方面的结构，保持装置的第2支承部件为绕其中心轴线旋转自如的圆板状，多个第1保持部以形成第1列的方式配设在第1圆周上，并且，多个第2保持部以形成第2列的方式配设在第2圆周上，在相对于保持器装卸加工部件来更换加工部件时，在第1列位于第1把持部的铅垂下方且第2列位于第2把持部的铅垂下方的状态下，使第2支承部件旋转，由此，多个第1保持部分别依次进给到第1把持部的铅垂下方的位置，并且，多个第2保持部分别依次进给到第2把持部的铅垂下方的位置，因此，能够使更换装置的结构紧凑地集中，同时，能够以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，连续地自动更换多个加工部件。
另外，根据本发明的第5方面的结构，连结所述第1把持部和所述第2把持部的直线以不通过所述第2支承部件的中心轴线的方式偏移，由此，能够分别增加多个第1保持孔和多个第2保持孔的配设个数，从而能够增加连续更换的加工部件的个数。
另外，根据本发明的第6方面的结构，第1把持部和第2把持部对应于各个棘轮机构的动作来把持保持器，由此，能够以简单的结构可靠地把持保持器，并且能够以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，连续地自动更换多个加工部件。
另外，根据本发明的第7方面的结构，把持装置被弹性支承，由此，能够吸收保持器与第1把持部及第2把持部之间的位置公差，同时，能够减少对它们产生无用的冲击而发生位置偏移等。
另外，根据本发明的第8方面的结构，所述加工装置还具备推压装置，所述推压装置对从保持器释放时的加工部件和安装于保持器时的加工部件中的至少一方进行推压，由此，所述推压部件对从保持器释放时的加工部件进行推压，从而能够促进加工部件从保持器的分离，另外，所述推压部件对安装于保持器时的加工部件进行推压，从而能够促进加工部件向保持器内的约束部的插入。
另外，根据本发明的第9方面的结构，移动机构为工业用机器人，由此，能够以更加通用的结构且以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，连续地自动更换多个加工部件。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。
图2是本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的俯视图。
图3是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的配设范围的示意性的俯视图。
图4A至图4C是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的动作的工序图。
图5A至图5C是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的动作的工序图，示出了图4A至图4C所示的工序的后续的工序。
标号说明
C控制器；F地板；W加工对象部件；1摩擦搅拌接合装置；10更换装置；12把持装置；14支承腿；16支承板；16a把持孔；16b把持孔；16c棘轮机构；16d旋转部件；16e卡定部件；16f棘轮机构；16g旋转部件；16h卡定部件；18弹性部件；20保持装置；22轴部件；24支承板；24a保持孔；24b保持孔；26推压装置；26a推压部件；26b推压部件；30接合工具；32探头；32a约束部；34保持器；38驱动机构；38a壳体；40载置台；50机器人；52安装夹具；54臂；56机器人主体。
具体实施方式
以下，适当参照附图，关于本发明的实施方式的加工装置，以摩擦搅拌接合装置为例详细地进行说明。并且，在图中，x轴、y轴以及z轴构成3轴直角坐标系。另外，x轴和y轴构成的平面是与水平面平行的平面，z轴的方向是铅垂方向，z轴的正方向是铅垂上方向。另外，本发明的加工装置除了应用在本实施方式中说明的摩擦搅拌接合装置外，也可以自由应用在具有用于进行切削、穿孔、研磨等机械加工的旋转自如的加工部件的加工装置。
图1是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。图2是本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的俯视图。另外，图3是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的配设范围的示意性的俯视图。
如图1至图3所示，摩擦搅拌接合装置1具备：更换装置10，其固定设置于地板F；接合工具30，其在更换装置10的上方与更换装置10对置地自由配置；以及机器人50，其通过安装夹具52保持接合工具30，且固定设置于地板F。
详细来说，更换装置10具备把持装置12和保持装置20，把持装置12配设于保持装置20的上方。
把持装置12具备：支承腿14，其固定设置于地板F；和支承板16，其固定设置于支承腿14上。在支承板16设有分别贯穿其上下面的把持孔16a、16b。在此，对把持孔16a配设有棘轮机构16c，并且对把持孔16b配设有棘轮机构16f。并且，支承板16典型地是钢材等金属制的支承板，但只要具有必要的足够的强度刚性，并不限定为板状，也可以是其他的形状。
具体来说，棘轮机构16c具备：旋转部件16d，其在沿z轴的负方向观察的x-y平面上仅绕顺时针方向（以下，称作顺时针方向）旋转自如，且以把持孔16a作为其内周孔；和卡定部件16e，其将旋转部件16d卡定自如。即，在旋转部件16d欲绕顺时针方向旋转的情况下，卡定部件16e不对包括把持孔16a的旋转部件16d进行卡定而允许其旋转，另一方面，在旋转部件16d在沿z轴的负方向观察的x-y平面上欲绕逆时针方向（以下，称作逆时针方向）旋转的情况下，卡定部件16e对包括把持孔16a的旋转部件16d进行卡定，由此禁止其旋转。
另外，棘轮机构16f具备：旋转部件16g，其仅绕逆时针方向旋转自如，且以把持孔16b作为其内周孔；和卡定部件16h，其将旋转部件16g卡定自如。即，在旋转部件16g欲绕逆时针方向旋转的情况下，卡定部件16h不对包括把持孔16b的旋转部件16g进行卡定而是允许其旋转，另一方面，在旋转部件16g欲绕顺时针方向旋转的情况下，卡定部件16h对包括把持孔16b的旋转部件16g进行卡定，由此禁止其旋转。
在此，在把持装置12中，优选在支承腿14与支承板16之间配设弹性部件18，在这种情况下，支承板16相对于支承腿14被弹性支承。该弹性部件18可以由橡胶部件构成，也可以由弹簧部件和阻尼部件构成。
保持装置20具备：轴部件22，其固定设置于地板F；和圆板状的支承板24，其借助于省略了图示的马达等的驱动以绕与z轴平行的中心轴线Z2旋转自如的方式轴支承在轴部件22上。在支承板24设有分别贯穿其上下面的多个保持孔24a、24b。并且，支承板24典型地是铁等金属制的支承板，但只要具有必要的足够的强度刚性，并不限定为板状，也可以是其他的形状。
具体来说，多个保持孔24a在支承板24的外周侧，在与支承板24的外周平行的圆周上等间隔地配设成一列，多个保持孔24a的列配置在把持孔16a的铅垂正下方。当支承板24绕中心轴线Z2旋转时，多个保持孔24a分别以依次位于把持装置12的把持孔16a的铅垂正下方的方式进给。
另外，多个保持孔24b在支承板24的内周侧，在与支承板24的外周平行的圆周上等间隔地配设成一列，多个保持孔24b的列配置在把持孔16b的铅垂正下方。当支承板24绕中心轴线Z2旋转时，多个保持孔24b分别以依次位于把持装置12的把持孔16b的铅垂正下方的方式进给。
在此，把持装置12的支承板16横穿多个保持孔24a所形成的列和多个保持孔24b所形成的列，在这些列的铅垂上方延伸设置。
另外，连结把持孔16a的中心和把持孔16b的中心的直线优选以不通过支承板24的中心轴线Z2的方式从其径向偏移设置。这是因为，在连结把持孔16a的中心和把持孔16b的中心的直线通过支承板24的中心轴线Z2的情况下，把持孔16a和把持孔16b沿支承板24的径向排列，因此需要使保持孔24a、保持孔24b彼此也沿支承板24的径向排列，但是，如果将连结把持孔16a的中心和把持孔16b的中心的直线以不通过支承板24的中心轴线Z2的方式从其径向偏移设置，则无需使保持孔24a、保持孔24b彼此沿支承板24的径向排列，从而能够在两个保持孔24a之间配置一个保持孔24b等，将多个保持孔24a所形成的列和多个保持孔24b所形成的列在支承板24的径向上接近设置，从而将多个保持孔24a和多个保持孔24b都集中设置于支承板24的外周端侧，其结果是，能够分别增加多个保持孔24a和多个保持孔24b的配设个数，从而能够增加连续更换的探头32的个数。
另外，从使保持装置20的结构紧凑这一简便化的角度出发，优选使支承板24的形状为圆板状。但是，并不限于圆板状，例如，也可以为矩形板状。在支承板24为矩形板的情况下，多个保持孔24a和多个保持孔24b形成为互相平行的一列且分别等间隔地配设。在这样的情况下，支承板24借助于马达等的驱动沿与水平面平行的移动方向移动，多个保持孔24a分别以依次位于把持装置12的把持孔16a的铅垂正下方的方式进给，并且多个保持孔24b分别以依次位于把持装置12的把持孔16b的铅垂正下方的方式进给。
另外，多个保持孔24a、24b分别以贯穿孔的形态进行图示，但当然也可以是下端封闭的凹状的有底孔。在此，在探头32设有省略了图示的凸缘，如果设置成将所述凸缘卡定于多个保持孔24a、24b各自的上端周缘部，则即使多个保持孔24a、24b分别为贯穿孔，也能够可靠地保持探头32。
另外，优选的是，更换装置10还具备推压装置26。推压装置26固定设置于把持装置12的支承腿14等，相对于地板F被固定，且具备分别进退自如的推压部件26a、26b。对于推压部件26a、26b，不一定需要具备双方，可以仅具备任意一方。
作为加工工具的接合工具30具备：作为加工部件的探头32，其典型的是在上下方向上延伸的铁件等金属制的圆柱部件，绕与z轴平行的中心轴线Z1旋转自如且上下移动自如；保持器34，其用于保持探头32；以及驱动机构38，其使保持于保持器34的探头32上下移动，并使探头32绕中心轴线Z1旋转。
探头32经由与驱动机构38的驱动力结合的约束部32a安装于保持器34。在进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置1的通常的动作时，探头32与保持器34和约束部32a一起上下移动自如并旋转自如，另一方面，在更换探头32时，探头32经由约束部32a相对于保持器34相对旋转自如。
即，在进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置1的通常的动作时，保持器34和约束部32a不相对旋转，驱动机构38的驱动力经由约束部32a传递至探头32。另外，摩擦搅拌接合时的探头32的旋转方向为顺时针方向。另一方面，在更换探头32时，保持器34和约束部32a相对旋转，根据该相对旋转的旋转方向，探头32相对于约束部32a紧固或松开，从而相对于保持器34安装或卸下。典型的是，这样的约束部32a具有弹簧筒夹等的夹紧结构。另外，在驱动机构38的壳体38a内内置有均省略了图示的马达和轴等。
另外，把持装置12的把持孔16a的直径设定成相对于保持器34的直径具有预定的过盈量，在将保持器34插入把持孔16a时，将保持器34把持成不会相对于把持孔16a滑动。
因此，在将安装有探头32的状态的保持器34插入把持孔16a时，在欲通过使所述保持器34绕顺时针方向旋转来使旋转部件16d绕顺时针方向旋转的情况下，由于卡定部件16e不将旋转部件16d卡定，因此，作为旋转部件16d的内周孔的把持孔16a没有被卡定而允许其旋转，因此保持器34与探头32和约束部32a一起绕顺时针方向旋转自如。另一方面，在欲通过使安装有探头32的状态的保持器34绕逆时针方向旋转来使旋转部件16d绕逆时针方向旋转的情况下，由于卡定部件16e将旋转部件16d卡定，因此，作为旋转部件16d的内周孔的把持孔16a被卡定而禁止其旋转，因此保持器34无法与探头32和约束部32a一起绕逆时针方向旋转，其结果是，在保持器34与探头32及约束部32a之间产生相对旋转，探头32一边与约束部32a沿径向旋转，一边松缓与约束部32a之间的约束状态。
另外，在将未安装探头32的状态的保持器34插入把持孔16b时，在欲通过使所述保持器34绕逆时针方向旋转来使旋转部件16g绕逆时针方向旋转的情况下，由于卡定部件16h不将旋转部件16g卡定，因此，作为旋转部件16g的内周孔的把持孔16b不会被卡定而允许其旋转，因此保持器34绕逆时针方向旋转自如。另一方面，在欲通过使未安装探头32的状态的保持器34绕顺时针方向旋转来使旋转部件16g绕顺时针方向旋转的情况下，由于卡定部件16h将旋转部件16g卡定，因此，作为旋转部件16g的内周孔的把持孔16b被卡定而禁止其旋转，因此保持器34无法绕顺时针方向旋转，其结果是，在保持器34与约束部32a之间产生相对旋转，从而对收纳于约束部32a而与其连接的探头32收紧与约束部32a之间的约束状态。
另外，在更换探头32时，通过使保持装置20的支承板24绕中心轴线Z2旋转，由此，使得把持装置12的支承板16以横穿多个保持孔24a中的对应的保持孔和多个保持孔24b中的对应的保持孔的方式在这些保持孔的铅垂上方延伸设置，其结果是，多个保持孔24a中的对应的保持孔位于把持孔16a的铅垂正下方，多个保持孔24b中的对应的保持孔位于把持孔16b的铅垂正下方。
机器人50是使接合工具30移动自如的移动机构，典型的是工业用机器人。具体来说，机器人50具备：安装夹具52，其用于安装接合工具30；作为操纵装置的臂54，其用于安装安装夹具52，典型地具有多关节；以及机器人主体56，虽然均省略了图示，但在所述机器人主体中内置有使臂54移动的驱动机构、运算处理装置以及存储器等。接合工具30的驱动机构38的壳体38a安装并固定于安装夹具52。
在此，如图3所示，把持装置12的把持孔16a、16b和载置于载置台40的加工对象部件W配置于可动范围L，所述可动范围L表示通过使机器人50的臂54移动而规定的接合工具30的探头32和保持器34能够到达的界限范围。
属于这样的摩擦搅拌接合装置1的各种构成要素接收从控制器C送出的控制信号而被适当地进行控制并进行动作，从而一边适当地自动更换探头32，一边对加工对象部件W进行摩擦搅拌接合。并且，在控制器C内置有均省略了图示的运算处理装置和存储器等，在存储器中存储有用于执行探头32的更换和摩擦搅拌接合的控制程序和与预定的加工方向相关的数据等。
接下来，在以上结构的摩擦搅拌接合装置1中，对于进行探头32的自动更换的更换动作，进一步还参照图4及图5在下面详细地进行说明。
图4是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的动作的工序图。另外，图5是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置中的更换装置的动作的工序图，示出了图4所示的工序的后续的工序。
首先，在重复执行了预定次数的摩擦搅拌接合工序而在探头32上产生磨损或污垢的情况下，如图4A所示，通过使机器人50的臂54移动，使接合工具30的探头32和安装着所述探头32的保持器34位于把持装置12的把持孔16a的铅垂上方。此时，通过使保持装置20的支承板24旋转，由此，使什么也没有保持的空的保持孔24a位于该把持孔16a的铅垂下方，同时使保持有新的探头32的保持孔24b位于把持孔16b的铅垂下方。
接下来，如图4B所示，通过驱动接合工具30的驱动机构38，由此使探头32和安装有该探头32的保持器34向铅垂下方下降，在探头32通过把持孔16a后使保持器34进入把持孔16a，利用把持孔16a把持保持器34。在该状态下，如果从驱动机构38经约束部32a对探头32施加提供逆时针方向的旋转的驱动力，则由于保持器34被把持孔16a把持而被禁止旋转，因此约束部32a一边绕逆时针方向旋转，一边使探头32相对于约束部32a的约束状态松缓。然后，当该约束状态完全松缓时，在探头32上没有结合来自驱动机构38的驱动力，然后，探头32由于其自重从保持器34离开而向铅垂下方落下。
此时，如果使推压装置26的推压部件26a朝向探头32前进并对其进行推压，则探头32容易从保持器34脱落。
接下来，如图4C所示，探头32由于其自重向铅垂下方落下，被保持装置20的空的保持孔24a捕捉并保持。并且，通过驱动接合工具30的驱动机构38，将分离了该探头32后的保持器34从把持孔16a拔出并向上方提起。此时，如果使约束部32a在暂时绕顺时针方向旋转后绕逆时针方向旋转以对保持器34施加冲击力，则保持器34易于从把持孔16a拔出。
接下来，如图5A所示，通过使机器人50的臂54移动，由此使分离了探头32后的保持器34位于把持装置12的把持孔16b的铅垂上方。此时，保持有新的探头32的保持孔24b位于该把持孔16b的铅垂下方。
接下来，如图5B所示，通过驱动接合工具30的驱动机构38，由此使分离了探头32的状态下的保持器34向铅垂下方下降，使该保持器34进入把持孔16b而利用把持孔16b进行把持，并且，将保持于保持孔24b的探头32收纳于该保持器34的内部，并使该探头32与约束部32a连接，成为能够与来自驱动机构38的驱动力结合自如的状态。在该状态下，如果经由约束部32a对该探头32施加提供顺时针方向的旋转的驱动力，则由于保持器34被把持孔16b把持而被禁止旋转，因此约束部32a一边绕顺时针方向旋转一边收紧探头32相对于约束部32a的约束状态。然后，在该约束状态完全形成后切断来自驱动机构38的驱动力，从而经由约束部32a使探头32完全安装于保持器34。
此时，如果使推压装置26的推压部件26b朝向探头32行进并对其进行推压，则易于使探头32可靠地与约束部32a连接。
接下来，如图5C所示，通过驱动接合工具30的驱动机构38，由此将安装有该探头32的保持器34向上方提起，为接下来的摩擦搅拌接合做准备。此时，如果使约束部32a在暂时绕逆时针方向旋转后绕顺时针方向旋转以对保持器34施加冲击力，则保持器34易于从把持孔16b拔出。
然后，在进一步重复执行了预定次数的摩擦搅拌接合工序而在探头32上产生磨损或污垢的情况下，通过旋转保持装置20的支承板24，由此使什么也没有保持的空的保持孔24a位于所述把持孔16a的铅垂下方，并使保持有新的探头32的保持孔24b位于把持孔16b的铅垂下方，反复执行以上的探头32的更换工序。
并且，在本发明中，部件的形状、配置、个数等并不限定于前述的实施方式，当然能够将其结构要素适当地置换成能够起到同等的作用效果的结构要素等，当然能够在不脱离发明主旨的范围内适当地进行变更。
如上所述，在本发明中，由于能够提供这样的加工装置：以削减了部件数量的简单的结构，并且在构成部件间的位置整合性高的形态下，具有能够连续地对多个加工部件自如地进行自动更换的更换装置，因此，从其通用普遍性出发可以期待能够广泛地应用于汽车等移动体的强度部件的摩擦搅拌接合等的机械加工领域。

Claims (10)

1.一种加工装置，所述加工装置具备：
加工工具，该加工工具具有：驱动机构；加工部件，其利用所述驱动机构的驱动力，相对于加工对象部件上下移动自如，并且相对于所述加工对象部件旋转自如；以及保持器，其经由约束部将所述加工部件保持成装卸自如；
移动机构，其具有用于安装所述加工工具的臂，通过使所述臂移动而使所述加工工具相对于所述加工对象部件移动自如；以及
更换装置，其对所述加工部件更换自如，
在所述加工装置中，
所述更换装置具备把持装置和保持装置，
所述把持装置具有：单一的第1支承部件，其位置被固定；第1把持部，其设于所述第1支承部件，在将所述加工部件从所述保持器卸下时，该第1把持部能够自如地把持所述保持器使其不向释放方向旋转；以及第2把持部，其与所述第1把持部分离地设于所述第1支承部件，在将所述加工部件安装于所述保持器时，该第2把持部能够自如地把持所述保持器使其不向约束方向旋转，
所述保持装置具有：可动的单一的第2支承部件；多个第1保持部，它们设于所述第2支承部件，且分别能够自如地贮存从所述保持器卸下的所述加工部件；以及多个第2保持部，它们从所述多个第1保持部分离地设于所述第2支承部件，且分别能够自如地贮存要安装于所述保持器的所述加工部件，
在相对于所述保持器装卸所述加工部件来更换所述加工部件时，通过使所述保持装置的所述第2支承部件移动，由此，所述把持装置的所述第1支承部件以横穿所述多个第1保持部中的对应的第1保持部和所述多个第2保持部中的对应的第2保持部双方的方式延伸设置，所述多个第1保持部中的所述对应的第1保持部配置于所述第1把持部的铅垂下方，并且，所述多个第2保持部中的所述对应的第2保持部配置于所述第2把持部的铅垂下方。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其中，
所述把持装置的所述第1把持部和所述第2把持部以及载置于载置部件的所述加工对象部件配设在所述加工工具的可动范围内，所述加工工具的可动范围由所述移动机构的所述臂的移动来规定。
3.根据权利要求1所述的加工装置，其中，
所述加工装置为摩擦搅拌接合装置，所述约束方向为所述摩擦搅拌接合装置在摩擦搅拌接合时的旋转方向。
4.根据权利要求2所述的加工装置，其中，
所述加工装置为摩擦搅拌接合装置，所述约束方向为所述摩擦搅拌接合装置在摩擦搅拌接合时的旋转方向。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工装置，其中，
所述保持装置的所述第2支承部件为绕其中心轴线旋转自如的圆板状，所述多个第1保持部以形成第1列的方式配设在第1圆周上，并且，所述多个第2保持部以形成第2列的方式配设在第2圆周上，在相对于所述保持器装卸所述加工部件来更换所述加工部件时，在所述第1列位于所述第1把持部的铅垂下方且所述第2列位于所述第2把持部的铅垂下方的状态下，使所述第2支承部件旋转，由此，所述多个第1保持部分别依次进给到所述第1把持部的铅垂下方的位置，并且，所述多个第2保持部分别依次进给到所述第2把持部的铅垂下方的位置。
6.根据权利要求5所述的加工装置，其中，
连结所述第1把持部和所述第2把持部的直线以不通过所述第2支承部件的中心轴线的方式偏移。
7.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工装置，其中，
所述第1把持部和所述第2把持部对应于各个棘轮机构的动作来把持所述保持器。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工装置，其中，
所述把持装置被弹性支承。
9.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工装置，其中，
所述加工装置还具备推压装置，所述推压装置对从所述保持器释放时的所述加工部件和安装于所述保持器时的加工部件中的至少一方进行推压。
10.根据权利要求1至4中的任意一项所述的加工装置，其中，
所述移动机构为工业用机器人。
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