CN103909341A - 摩擦搅拌接合装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种摩擦搅拌接合装置，其能够检测探头的磨损量或末端位置，从而将摩擦搅拌接合时探头相对于加工对象部件的侵入位置控制在最佳位置，其中，保持器具有比探头的热膨胀率大的热膨胀率且保持探头，随着驱动机构使该保持器向下方移动，检测器自如地检测包括保持器和探头的部件的长度，并且，探头检测机构自如地检测仅为探头的部件的长度即末端长度。

Description

摩擦搅拌接合装置

技术领域

本发明涉及摩擦搅拌接合装置，特别是涉及具有探头检测机构、加工部件检测机构和探头清洁机构的摩擦搅拌接合装置。

背景技术

近年，除了一般的电弧焊等，还提出有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的摩擦搅拌接合装置，即使在机动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而接合的接合部这样的结构。

在所述摩擦搅拌接合装置中，需要使旋转的探头和加工对象部件相对移动来将预定的接合部位正确地接合，因此，高精度地检测所需要的参数并考虑这些检测值来实行摩擦搅拌接合是重要的。

在所述情况下，日本特开2002-283059号公报涉及伺服式点焊枪的轴的基准位置设定和用于此的机器人控制装置，而不涉及摩擦搅拌接合装置，并且公开了这样的内容：该机器人控制装置具有这样的结构，将焊枪的可动侧焊嘴向固定侧焊嘴按压直至推测外部干扰载荷达到设定第1阈值，当达到第1阈值时向使两个焊嘴分离的方向驱动可动侧焊嘴直至达到比第1阈值小的第2阈值，将达到第2阈值时的可动侧焊嘴的轴的位置设定更新存储为基准位置，当焊嘴磨损时，也能够以同样的方法求得基准位置进行更新。

另外，日本特开2007-30017号公报涉及摩擦搅拌点接合方法，且公开了这样的结构：在使旋转夹具移动至由在承载加压力的情况下产生的支承台的挠曲量数据和重合部的厚度数据所决定的临时设定位置后，在临时设定位置解除伺服马达的位置控制，并且，控制伺服马达的扭矩，在从该扭矩控制开始经过一定时间后，测量旋转夹具的移动距离，在根据该获得的移动距离和临时设定位置求取接合操作开始位置后，以所述接合操作开始位置为基准，来实施对重合部的摩擦搅拌点接合操作。

另外，日本特开平5-138361号公报涉及焊炬的喷嘴清扫装置，而不涉及摩擦搅拌接合装置，并且公开了这样的内容：焊炬的喷嘴清扫装置具备前处理装置10和主处理装置20，所述前处理装置10在固定台11的比喷嘴7开口端径稍小的圆周上树立有多根长尺寸线材12和短尺寸线材13，所述长尺寸线材12的末端向内侧弯曲，所述短尺寸线材13的末端形成为向外的钩形，所述主处理装置20在旋转台21的比喷嘴7开口端径稍小的圆周上树立有多根长尺寸刷棒22和短尺寸刷棒23、且在其外侧立起设置有圆筒状钢丝刷24，所述长尺寸刷棒22和短尺寸刷棒23在末端植设有细线材，该焊炬的喷嘴清扫装置将气体喷出口9附近的溅射物和喷嘴7开口端的环状溅射物除去。

可是，根据本发明者的研究，在日本特开2002-283059号公报中，虽然公开了在焊嘴磨损时也能够以同样的方法求取基准位置进行更新的结构，但是对于如何求取在摩擦搅拌接合中使用的探头的尺寸，却没有进行任何启示。

另外，根据本发明者的研究，认为，在日本特开2007-30017号公报中，虽然公开了利用支承台的挠曲量数据和重合部的厚度数据来求取接合操作开始位置的结构，但并不是检测支承台的面位置自身或构成重合部的各部件的上表面位置自身，在其应该检测的值的设定上存在改良的余地。

另外，根据本发明者的研究，在日本特开平5-138361号公报中，虽然公开了能够进行焊炬的喷嘴清扫的结构，但是，关于对旋转自如的探头如何进行清洁，却没有进行任何启示。

因此，可以说，现在的状况是期待一种新结构的摩擦搅拌接合装置，其能够以在执行摩擦搅拌接合上最佳的形态一边根据需要清洁探头，一边检测探头的磨损量或末端位置、和载置夹具的载置面的位置或载置于载置面的加工对象部件的加工对象侧表面的位置等，从而将摩擦搅拌接合时的探头相对于加工对象部件的侵入位置控制在最佳的位置。

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摩擦搅拌接合装置，该摩擦搅拌接合装置能够以在执行摩擦搅拌接合上最佳的形态检测特别是探头的磨损量或末端位置，从而将摩擦搅拌接合时探头相对于加工对象部件的侵入位置控制在最佳位置。

为了实现上述目的，本发明的第1方面的摩擦搅拌接合装置包括：载置部件，所述载置部件用于载置加工对象部件；接合工具，所述接合工具具有探头、保持器、驱动机构以及检测器，所述保持器具有比所述探头的热膨胀率大的热膨胀率且将所述探头保持成装卸自如，所述驱动机构驱动保持有所述探头的所述保持器，使所述探头相对于所述加工对象部件的加工对象侧表面上下移动自如并且相对于所述加工对象部件旋转自如，随着所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器向下方移动，所述检测器自如地检测包括所述保持器和所述探头的部件的长度；移动机构，所述移动机构具有臂，所述臂固定有用于安装所述接合工具的安装夹具，所述移动机构使所述臂移动而自如地相对于所述加工对象部件移动所述接合工具；以及探头检测机构，随着所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器向下方移动，所述探头检测机构自如地检测仅为所述探头的部件的长度、即末端长度。

另外，在所述第1方面的基础上，本发明的第2方面在于，所述探头检测机构具有其位置被固定的块部件和固定在所述块部件侧的位移传感器，在检测所述探头的所述末端长度时，通过所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述块部件对置，然后，通过所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器下降而以所述探头的末端按压所述块部件的上表面侧，并且，所述位移传感器的触头与所述接合工具的抵接部件接触并移动，由此检测所述触头的位移。

另外，在所述第2方面的基础上，本发明的第3方面在于，所述检测器自如地检测通过所述驱动机构使所述保持器和保持于所述保持器的所述探头在上下方向移动的移动量，在通过所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述块部件对置后，基于直至通过所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器下降而以所述探头的末端部按压所述块部件的上表面侧为止的所述移动量，来检测包括所述保持器和所述探头的所述部件的所述长度。

另外，在所述第2或第3方面的基础上，本发明的第4方面在于，所述摩擦搅拌接合装置还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承所述载置部件，仅对所述加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，所述辅助支承机构安装于所述臂，在检测包括所述保持器和所述探头的所述部件的所述长度以及所述探头的所述末端长度时，使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述块部件的所述上表面侧，并且，以所述支承部件支承所述块部件的下表面侧。

另外，在所述第1至第4方面中的任意一个方面的基础上，本发明的第5方面在于，所述摩擦搅拌接合装置还具备用于清洁所述探头的探头清洁机构，所述探头清洁机构具有粗切削部和精研磨部，在清洁所述探头时，所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述粗切削部对置，然后，使所述接合工具下降而将所述探头的末端部收纳于所述粗切削部内，并且使所述接合工具旋转以对所述末端部进行粗切削，接下来，所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述精研磨部对置，然后，使所述接合工具下降而将所述探头的末端部收纳于所述精研磨部内，并且使所述接合工具旋转以对所述末端部进行精加工。

另外，在所述第1至第5方面中的任意一个方面的基础上，本发明的第6方面在于，所述检测器自如地检测通过所述驱动机构使所述保持器和保持于所述保持器的所述探头在上下方向移动的移动量，在所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述载置部件的所述载置面对置后，所述检测器检测直至使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面为止的所述移动量。

另外，在所述第6方面的基础上，本发明的第7方面在于，所述摩擦搅拌接合装置还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承所述载置部件，仅对所述加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，在所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述载置部件的所述载置面对置后，在对直至使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面为止的所述移动量进行检测时，使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面，并且，以所述支承部件支承所述载置部件的与所述载置面相反的一侧。

另外，在所述第1至第7方面中的任意一个方面的基础上，本发明的第8方面在于，所述摩擦搅拌接合装置还具备：按压部件，其对载置于所述载置部件的所述加工对象部件按压自如；和加工部件检测机构，其具有固定在载置部件侧的位移传感器，在所述按压部件按压所述加工对象部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的位移量。

另外，在所述第8方面的基础上，本发明的第9方面在于，所述加工对象部件具有下方部件和上方部件，在所述按压部件按压载置于所述载置部件上的所述下方部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的所述位移量，在所述按压部件按压载置于所述下方部件上的所述上方部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的所述位移量。

另外，在所述第1至第9方面中的任意一个方面的基础上，本发明的第10方面在于，所述探头检测机构、所述加工部件检测机构、所述探头清洁机构、以及载置于所述载置部件的所述加工对象部件配置在所述接合工具的可动范围内，所述接合工具的可动范围由通过所述移动机构实现的所述臂的移动所限定。

另外，本发明的第11方面为，在所述第1至第10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，保持器具有比探头的热膨胀率大的热膨胀率且保持着探头，随着驱动机构使该保持器向下方移动，检测器自如地检测包括保持器和探头的部件的长度，并且，探头检测机构自如地检测仅为探头的部件的长度、即末端长度，由此，由于包括保持器和探头的部件的长度可以反映保持器的热膨胀和探头的磨损，因此能够正确地对使用摩擦搅拌接合装置进行的摩擦搅拌接合时的探头相对于加工对象部件插入的插入量进行补正，并且，由于探头的末端长度仅反映探头的磨损，因此，在探头的磨损量超过上限的情况下，能够正确地对其进行更换，能够以在执行摩擦搅拌接合上最佳的形态检测特别是探头的磨损量或末端位置，从而将摩擦搅拌接合时探头相对于加工对象部件的侵入位置控制在最佳位置。

另外，根据本发明的第2方面的结构，探头检测机构具有其位置被固定的块部件和固定在块部件侧的位移传感器，在检测探头的末端长度时，通过移动机构使臂移动而使接合工具与块部件对置，然后，通过驱动机构使保持有探头的保持器下降而以探头的末端按压块部件的上表面侧，并且，位移传感器的触头与接合工具的抵接部件接触并移动，以此检测触头的位移，由此，能够通过简单的结构可靠地固定执行检测时的探头的位置，并可靠地检测探头的磨损量或末端位置。

另外，根据本发明的第3方面的结构，检测器自如地检测通过驱动机构使保持器和保持于保持器的探头在上下方向移动的移动量，在通过移动机构使臂移动从而使接合工具与块部件对置后，基于直至通过驱动机构使保持有探头的保持器下降而以探头的末端部按压块部件的上表面侧为止的移动量，来检测包括保持器和探头的部件的长度，由此能够以简单的结构可靠地检测探头的末端位置。

另外，根据本发明的第4方面的结构，还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承载置部件，仅对加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，辅助支承机构安装于臂，在检测包括保持器和探头的部件的长度以及探头的末端长度时，使接合工具下降而以探头的末端部按压块部件的上表面侧，并且以支承部件支承块部件的下表面侧，由此，能够在执行摩擦搅拌接合时使探头和加工对象部件位于更准确的位置，从而能够一边将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离一边进行摩擦搅拌接合，并且，能够一边更加可靠地固定执行检测时的探头的位置一边更加可靠地检测探头的磨损量或末端位置。

另外，根据本发明的第5方面的结构，还具备用于清洁探头的探头清洁机构，探头清洁机构具有粗切削部和精研磨部，在清洁探头时，移动机构使臂移动而使接合工具与粗切削部对置，然后，使接合工具下降而将探头的末端部收纳于粗切削部内，并且使接合工具旋转以对末端部进行粗切削，接下来，移动机构使臂移动而使接合工具与精研磨部对置，然后，使接合工具下降而将探头的末端部收纳于精研磨部内，并且使接合工具旋转以对末端部进行精加工，由此，能够以简单的结构利用探头的自转可靠地清洁探头。

另外，根据本发明的第6方面的结构，检测器自如地检测通过驱动机构使保持器和保持于保持器的探头在上下方向移动的移动量，在移动机构使臂移动而使接合工具与载置部件的载置面对置后，检测直至使接合工具下降而以探头的末端部按压载置部件的载置面为止的移动量，由此，无需设置用于检测载置部件的载置面的附加的传感器，能够以简单的结构可靠地检测载置部件的载置面的面位置。

另外，根据本发明的第7方面的结构，还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承载置部件，仅对加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，在移动机构使臂移动而使接合工具与载置部件的载置面对置后，在对直至使接合工具下降而以探头的末端部按压载置部件的载置面为止的移动量进行检测时，使接合工具下降而以探头的末端部按压载置部件的载置面，并且，以支承部件支承载置部件的与载置面相反的一侧，由此，能够在执行摩擦搅拌接合时使探头和加工对象部件位于更准确的位置，从而能够一边将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离一边进行摩擦搅拌接合，并且，无需设置用于检测载置部件的载置面的附加的传感器，能够以简单的结构更加可靠地检测载置部件的载置面的面位置。

另外，根据本发明的第8方面的结构，还具备加工部件检测机构，该加工部件检测机构具有对载置于载置部件的加工对象部件按压自如的按压部件、和固定于载置部件侧的位移传感器，在按压部件按压加工对象部件的上表面时，位移传感器的触头与按压部件侧接触并移动，由此检测触头的位移量，由此，能够进一步检测载置于载置部件的状态下的加工对象部件的面位置，从而能够将摩擦搅拌接合时的探头相对于加工对象部件的侵入位置可靠地控制在最佳位置。

另外，根据本发明的第9方面的结构，加工对象部件具有下方部件和上方部件，当按压部件按压载置于载置部件上的下方部件的上表面时，位移传感器的触头与按压部件侧接触并移动，由此检测触头的位移量，当按压部件按压载置于下方部件上的上方部件的上表面时，位移传感器的触头与按压部件侧接触并移动，由此检测触头的位移量，由此，能够分别检测载置于载置部件的状态下的加工对象部件的各结构部件的上表面位置，从而能够将摩擦搅拌接合时的探头相对于加工对象部件的侵入位置更加可靠地控制在最佳位置。

另外，根据本发明的第10方面的结构，探头检测机构、加工部件检测机构、探头清洁机构、以及载置于载置部件的加工对象部件配设在由通过移动机构实现的臂的移动所限定的接合工具的可动范围内，由此，能够将摩擦搅拌接合装置整体的结构维持得紧凑，并且，能够在结构部件之间的位置整合性高的形态下一边根据需要清洁探头，一边检测探头的磨损量或末端位置、载置部件的载置面的面位置、以及载置于载置部件的状态下的加工对象部件的面位置。

另外，根据本发明的第11方面的结构，移动机构是工业用机器人，由此，能够以更加通用的结构使探头相对于探头检测机构、探头清洁机构、以及载置于载置部件的加工对象部件正确地移动。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式中的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图；

图2是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的各结构部件的配设范围的示意性的俯视图；

图3是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的探头检测机构的局部放大侧视图；

图4是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的加工部件检测机构的局部放大侧视图，且示出了仅有第1部件载置于载置夹具的状态；

图5是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的加工部件检测机构的局部放大侧视图，且示出了第1部件和第2部件双方都被载置于载置夹具的状态；

图6是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的接合工具的探头按压载置夹具的状态的局部放大侧视图；并且

图7是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的探头清洁机构的局部放大侧视图。

具体实施方式

以下，适当参照附图，对本发明的实施方式中的摩擦搅拌接合装置详细地进行说明。并且，在图中，x轴、y轴以及z轴构成3轴直角坐标系。另外，设x轴和y轴所构成的平面是与水平面平行的平面，z轴的正方向是上方向。

首先，参照图1至图7对本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的结构详细地进行说明。

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是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的各结构部件的配设范围的示意性的俯视图。图3是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的探头检测机构的局部放大侧视图。图4是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的加工部件检测机构的局部放大侧视图，且示出了仅有第1部件载置于载置夹具的状态。图5是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的加工部件检测机构的局部放大侧视图，且示出了第1部件和第2部件双方都被载置于载置夹具的状态。图6是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的接合工具的探头按压载置夹具的状态的局部放大侧视图。另外，图7是示出本实施方式中的摩擦搅拌接合装置的探头清洁机构的局部放大侧视图。

如图1至图7所示，摩擦搅拌接合装置1具备：载置台10，其为了载置加工对象部件W而固定设置于地板F；加工部件检测机构20，其固定设置于载置台10；接合工具30，其在载置台10的上方与载置台10对置地配置自如；辅助支承机构40，其以在载置台10的下方与载置台10的下表面抵接的方式配置自如；机器人50，其通过安装夹具52来保持接合工具30和辅助支承机构40，并且该机器人50固定设置于地板F；探头检测机构60，其固定设置于地板F；以及探头清洁机构80，其固定设置于地板F。

所述摩擦搅拌接合装置1的相应的各种结构部件接受从控制器C送出的控制信号而被适当地控制，并且以对加工对象部件W进行摩擦搅拌接合的方式进行动作。另外，在控制器C内置有均省略了图示的运算处理装置及存储器等，在存储器中存储有用于执行摩擦搅拌接合的控制程序、所述控制程序所需要的各种数据和关于预定的加工方向的数据等。

在此，如图2所示，载置于载置台10的加工对象部件W、配置成相对于该加工对象部件W进退自如的加工部件检测机构20、固定设置于地板F的探头检测机构60、以及固定设置于地板F的探头清洁机构80被配置于可动范围L，所述可动范围L表示通过机器人50的臂54移动而被限定的接合工具30的探头32和抵接部件36能够位于的界限范围。

详细来说，载置台10具有：载置夹具12，其固定设置于该载置台10的载置部10a上且自如地载置加工对象部件W；和省略图示的保持部件，其配设在载置夹具12上且将加工对象部件W固定成装卸自如，所述载置夹具12是载置部件，其上表面是载置面。加工对象部件W是典型的铝材等金属制的板状部件，其第1部件W1和第2部件W2在上下方向并排放置并具有相互重合的部分，利用应沿着预定的加工方向移动的接合工具30，将第1部件W1和第2部件W2重合的部分的预定部位以预定的接合线接合。利用保持部件对加工对象部件W的一部分进行保持，由此，载置夹具12上的加工对象部件W的位置得以正确地维持。并且，作为驱动保持部件的驱动源，可以列举出马达或气缸等。当然，也可以通过手动来驱动保持部件。另外，所述保持部件的功能也可以由加工部件检测机构20的按压部件22a兼具。

典型的是，在载置夹具12的周围设有多个加工部件检测机构20，在此，为了便于说明，仅对一个进行说明。特别是如图4和图5所示，所述加工部件检测机构20具备：按压部件22a，其自如地按压在载置夹具12上载置的加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的各自的上表面；马达22b，其固定于载置台10的载置部10a侧，施加使按压部件22a在上方位置和下方位置之间移动自如的驱动力；抵接部件24，其固定设置于按压部件22a；以及位移传感器25，其与抵接部件24抵接自如。作为驱动按压部件22a的驱动源，除了马达外，还可以列举出气缸等。

按压部件22a是具有充分的强度和刚性的典型的铁材等金属制的厚板状部件。所述按压部件22a被轴支承且安装于轴22c，所述轴22c连接所述按压部件22a和马达22b之间，并且，所述按压部件22a安装于具有充分的强度和刚性的典型的铁材等金属制的支承部件22e。马达22b固定于基体22d的下表面，所述基体22d固定设置在载置台10的载置部10a上。支承部件22e具备轴支承按压部件22a的转动轴22f和轴支承于基体22d的转动轴22g，支承部件22e将按压部件22a支承成在上方位置和下方位置之间移动自如。另外，在基体22d设有保护部22h，所述保护部22h具有一对保护部件22h1、22h2，所述一对保护部件22h1、22h2都从基体22d分别向设有抵接部件24的一侧（例如，如果抵接部件24设在按压部件22a的y轴的负方向侧，则向y轴的负方向侧）突出设置。

另外，位移传感器25是典型的接触式的位移检测传感器，其具备：通过固定部件26a固定设置于基体22d的传感器主体26；与传感器主体26连接的触头28a；以及供触头28a贯穿插入且覆盖触头28a的端部以外部分的波纹管28b。所述触头28a被省略图示的螺旋弹簧等施力部件施加相对于传感器主体26被向上方施力的作用力，所述触头28a安装于传感器主体26。在触头28a的上端与抵接部件24的下端抵接的状态下，位移传感器25检测所述触头28a一边克服作用力被抵接部件24压入传感器主体26内一边向下方移动时的位移量，并将下述检测信号送出至控制器C：所述检测信号是自如地检测当按压部件22a以预定载荷按压加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的各自的上表面时的该第1部件W1和第2部件W2的上表面位置所得到的信号。并且，在摩擦搅拌接合时，所述上表面是探头32的进入侧的表面。

即，在所述加工部件检测机构20中，在加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2被载置于载置夹具12上时、或者只有加工对象部件W的第2部件W2被载置于载置夹具12上时，驱动马达22b使轴22c在上下方向移动，由此，按压部件22a绕在支承部件22e形成的转动轴22f、22g转动，与此相对应，按压部件22a在图1所示的上方位置和图4及图5所示的下方位置之间移动，从而相对于第1部件W1和第2部件W2进退自如。在此，当按压部件22a处于图4和图5所示的下方位置且以预定载荷按压第1部件W1或第2部件W2的上表面时，抵接部件24的下端与触头28a的上端抵接，触头28a一边克服作用力被压入传感器主体26内一边向下方移动，位移传感器25检测其位移量，并将自如地检测加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的上表面位置所得到的检测信号送出至控制器C。

在此，为了利用位移传感器25并根据触头28a的位移量分别检测加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的上表面位置，例如，位移传感器25检测提供给位移传感器25的第1部件W1和第2部件W2各自的预定的基准位置与触头28a的移动后的位置之差，并将该检测信号送出至控制器C，控制器C只要参照预先存储于其存储器的表形式或计算式等数据计算出与该差相对应的各自的上表面位置即可。另外，此时，抵接部件24通过在一对保护部件22h1、22h2之间经过的轨道，并且被这一对保护部件22h1、22h2保护以避免与其他的部件的不必要的接触。并且，一对保护部件22h1、22h2也可以构成为，在抵接部件24的轨道由于某种情况而发生了偏移的情况下，抵接部件24与一对保护部件22h1、22h2的对应的部分抵接，从而能够在它们之间被引导。

接合工具30具备：探头32，其是典型的沿上下方向延伸的耐热合金等金属制的圆柱部件，其绕与z轴平行的中心轴线Z旋转自如，并且上下移动自如；保持器34，其具有比探头32的热膨胀率大的热膨胀率，并将探头32保持成装卸自如；抵接部件36，其以相对于探头32相对旋转自如的方式保持于保持器34，且比探头32直径大；以及驱动机构38，其使保持于保持器34的探头32上下移动，并且使所述探头32绕中心轴线Z旋转。另外，驱动机构38在其壳体38a内内置有均省略了图示的作为驱动力源的马达和连结该马达与保持器34的轴等。另外，探头32的中心轴线Z的方向是在摩擦搅拌接合时使探头32旋转并按压加工对象部件W的按压方向。并且，抵接部件36相对于探头32相对旋转自如，但在上下方向（探头32的中心轴线Z的方向）上并不相对移动。另外，所述抵接部件36典型地具有轴承部件36a和垫圈36b，所述轴承部件36a嵌装于探头32且绕中心轴线Z旋转自如，所述垫圈36b固定设置于所述轴承部件36a的下部以防止轴承部件36a脱落，详细情况在后面叙述的位移传感器70的触头74a的上端部能够与垫圈36b的下表面抵接。另外，在利用摩擦搅拌接合装置1进行摩擦搅拌接合时，在探头32产生的热膨胀量是能够评价为实质上没有发生的程度的可以无视的水平。

在此，壳体38a还作为一边支承各种结构部件一边固定于安装夹具52的框架部件发挥功能，作为其结构的一个例子，使其具有中空长方体状的形状。所述接合工具30中，在驱动机构38使保持探头32和抵接部件36的保持器34向下方移动的情况下，探头32的下部被压入加工对象部件W，在加工对象部件W中贯穿第1部件W1而自如地到达侵入第2部件W2的位置，并且，特别如图3和图6所示，也以预定载荷分别自如地按压详细情况在后面叙述的探头检测机构60的块部件68的上表面侧和载置夹具12的上表面（载置面）。所述预定载荷被设定为比探头32对加工对象部件W进行摩擦搅拌加工时的加工时载荷小的值。载置夹具12由与接合工具30的探头32同等或比其硬的金属等材料构成。并且，为了方便，将加工对象部件W的第1部件W1的上表面称作加工对象侧表面Ws。

另外，在壳体38a，作为对通过驱动机构38使探头32在上下方向移动的移动量进行检测的检测器，典型地固定设置有包含旋转编码器的检测器D。检测器D对连结马达和保持器34的轴等旋转的圈数进行计数，并基于该圈数自如地检测保持器34在上下方向移动的距离、即保持于保持器34的探头32在上下方向的移动量。

具体来说，当相对于探头检测机构60的块部件68侧通过驱动机构38使保持于保持器34的探头32从预定的基准位置向下方移动、从而通过探头32的下端以预定载荷按压块部件68的上表面侧时，检测器D根据探头32和保持着该探头32的保持器34从预定的基准位置下降而移动的移动量，自如地检测包括保持器34和探头32的部件的长度、典型地来说是将保持器34的上下端之间的长度和探头32的从保持器34的下端至探头32的下端为止的长度相加所得到的长度。检测器D在检测包括所述保持器34和探头32的部件的长度后，将该检测信号送出至控制器C。在此，对于这样的包括保持器34和探头32的部件的长度，能够反映出由于摩擦搅拌接合时产生的热量而主要使保持器34发生热膨胀的长度、和探头32在摩擦搅拌接合时所磨损的磨损长度，从而所述长度会变长与保持器34发生热膨胀的长度相当的量，并且变短与探头32所磨损的长度相当的量。另外，探头32的下端即探头32的末端的末端面只要能够对块部件68以恒定的状态进行按压，并不限定于平面，可以是曲面，也可以是具有凹凸等的面。

另外，当相对于载置夹具12的上表面通过驱动机构38使保持于保持器34的探头32从预定的基准位置向下方移动、从而通过探头32的下端以预定载荷按压载置夹具12的上表面时，检测器D检测探头32和保持该探头32的保持器34从预定的基准位置下降而移动的移动量，并将根据该移动量自如地检测载置夹具12的上表面位置而得到的检测信号送出至控制器C。在此，为了利用检测器D并根据探头32和保持该探头32的保持器34的移动量来检测载置夹具12的上表面位置，控制器C只要参照预先存储于该存储器的表形式或计算式等数据来计算出与该移动量对应的载置夹具12的上表面位置即可。并且，载置夹具12的上表面位置也可以是由检测器D自身利用所述移动量同样地计算出。

辅助支承机构40具备：辅助支承部件42，其在载置夹具12的相反侧与载置部10a的下表面抵接，且其为典型的铁材等金属制的球部件；和保持器44，其在使辅助支承部件42的中心位置不动的同时将该辅助支承部件42保持成旋转自如。在所述辅助支承机构40中，在辅助支承部件42夹着加工对象部件W与探头32的下端对置的状态下，辅助支承部件42在其上部的一个点与载置台10的载置部10a的下表面抵接，同时辅助性地将载置台10支承自如。

机器人50是使接合工具30和固定在载置台10的载置夹具12上的加工对象部件W相对移动自如的移动机构，是典型的工业用机器人。具体来说，机器人50具备：作为典型的钢材切削加工件的安装夹具52，其是在侧视观察时呈双叉形状的金属制的安装夹具，并具有用于对应地安装接合工具30及辅助支承机构40的上方安装部52a和下方安装部52b；臂54，其为典型的具有多关节的机械手，用于安装安装夹具52；以及机器人主体56，其内置有均省略了图示的用于移动臂54的驱动机构、运算处理装置以及存储器等。

在安装夹具52的上方安装部52a安装并固定有接合工具30的驱动机构38的壳体38a，另一方面，在安装夹具52的下方安装部52b安装并固定有辅助支承机构40的保持器44。在臂54的一端的支承部54a，通过紧固等固定并安装有安装夹具52的上方安装部52a和下方安装部52b之间的结合部，在臂54的另一端连接有机器人主体56。机器人主体56的驱动机构进行动作，由此使得臂54移动，对应地，在维持接合工具30与辅助支承机构40之间的相对位置关系的状态下，能够以上下左右等多个自由度自如移动接合工具30及辅助支承机构40。

特别是如图3所示，探头检测机构60具备：固定设置于地板F的基座62；立起设置于基座62的支柱64；固定设置于支柱64的支承部66；固定设置于支承部66的块部件68；以及安装于块部件68的典型的一个位移传感器70，基座62、支柱64、支承部66和块部件68都具有充分的强度和刚性。

在块部件68的上表面固定设置有承载部件68a，所述承载部件68a由与接合工具30的探头32同等或比其硬的金属等材料构成。探头32的下端与所述承载部件68a抵接而按压自如，另一方面，辅助支承机构40的辅助支承部件42与块部件68的下表面抵接而按压自如。

另外，与位移传感器25相同，位移传感器70是典型的接触式的位移检测传感器，其具备：通过固定部件72a固定设置于块部件68的传感器主体72；与传感器主体72连接的触头74a；以及供触头74a贯穿插入且覆盖触头74a的端部以外部分的波纹管74b。所述触头74a被省略图示的螺旋弹簧等施力部件施加相对于传感器主体72被向上方施力的作用力，所述触头74a安装于传感器主体72。在触头74a的上端与抵接部件36的下表面、典型的是垫圈36b的下表面抵接的状态下，位移传感器70根据所述触头74a一边克服作用力被抵接部件36压入传感器主体72内一边向下方移动时的位置，自如地检测下述情况下的探头32的末端长度：探头32的下端与承载部件68a的上表面抵接并以预定载荷按压承载部件68a的上表面，并且，辅助支承部件42与块部件68的下表面抵接并以预定载荷按压块部件68的下表面。并且，辅助支承部件42与块部件68的下表面抵接并对其进行按压的预定载荷是探头32的下端按压承载部件68a的上表面的预定载荷的反力，所述预定载荷被设定为比探头32对加工对象部件W进行摩擦搅拌加工时的加工时载荷小的值。

如图3所示，在所述探头检测机构60中，当探头32的下端与承载部件68a的上表面抵接并以预定载荷按压承载部件68a的上表面、且辅助支承部件42与块部件68的下表面抵接并以预定载荷按压块部件68的下表面时，抵接部件36的下表面与触头74a的上端抵接，触头74a一边克服作用力被压入传感器主体72内一边向下方移动，根据其移动的距离，位移传感器70自如地检测从探头32的预定的基准面即抵接部件36的下表面至探头32的体现末端位置的下表面为止的长度、即探头32的末端长度。并且，关于探头32的基准面，只要能够与触头74a的上端抵接，可以置换为凸部或凹部等其他形状的基准部。另外，如前所述，探头32的末端的末端面并不限于平面，可以是曲面，也可以是具有凹凸等的面，探头32的末端长度成为从抵接部件36的下表面至所述曲面或凹凸等的最末端部的长度。

检测器D如果检测出所述探头32的末端长度，则将该检测信号送出至控制器C。在此，由于探头32没有因摩擦搅拌接合时产生的热量而实质性地发生热膨胀，因此，对于这样的探头32的末端长度，能够仅反映出探头32相对于其新品时在摩擦搅拌接合时所磨损的磨损量，从而探头32的末端长度变短了与探头32所磨损的长度相当的量。即，如果所述探头32的磨损量超过预定的界限值，则需要将探头32更换为新品。

详细来说，由于探头32在最初使用的新品的情况下没有发生磨损，因此，所述探头32的末端长度反映了探头32的尺寸的误差，由于探头32在已使用品的情况下发生了磨损，因此，除了探头32的新品时的尺寸误差外，所述探头32的末端长度还反映了其磨损量。控制器C进行从所述探头32的新品时的末端长度减去其在是已使用品的情况下的末端长度的运算，由此得到所述探头32的磨损量。只要利用控制器C进行下述控制即可：通过检测器D分别检测探头32的新品时的末端长度和是已使用品的情况下的末端长度并存储于存储器。优选的是，在控制器C判断出磨损量超过了预定的界限值的情况下，控制器C使省略图示的显示器亮灯等，促使操作者注意。

特别是如图7所示，探头清洁机构80具备：在探头检测机构60的基座62立起设置的支柱84；固定设置于支柱84的支承部86；以及均固定设置于支承部86的粗切削部88a和精研磨部88b，支柱84和支承部86都具有充分的强度和刚性。关于粗切削部88a，当在接合工具30的探头32旋转的状态下将所述探头32的下部收纳于其内部时，能够利用固定设置在其内部的切削刃将附着在探头32的下部的加工屑切削掉。另外，关于精研磨部88b，当在接合工具30的探头32旋转的状态下使所述探头32的下部与其抵接时，能够利用固定设置在其整个表面的精加工刷部件对粗加工后的探头32的下部进行研磨从而进行精加工，以使其能够应用于摩擦搅拌加工。

另外，特别如图7所示，探头清洁机构80以共用的方式利用探头检测机构60的基座62，且与探头检测机构60相邻地设置。因此，在对使用后的探头32进行清洁后，将该进行了清洁的探头32安装至保持器34，能够直接检测其末端长度，并且能够检测包括保持器34和探头32的部件的长度。

在此，控制器C进行这样的控制：在经机器人50的机器人主体56使臂54移动从而使接合工具30位于在载置夹具12上载置的加工对象部件W的上方后，相对于所述加工对象部件W使接合工具30下降，将探头32压入加工对象部件W并使其旋转，由此，通过探头32一边使加工对象部件W产生摩擦热一边进行搅拌，并且通过臂54使探头32和加工对象部件W相对移动，沿预定的接合线对加工对象部件W进行摩擦搅拌接合。同时，控制器C分别执行这样的控制：使探头检测机构60检测探头32的末端长度；使探头32按压探头检测机构60的块部件68的上表面侧来检测包括保持器34和探头32的部件的长度；使探头32按压载置夹具12的上表面来检测其上表面位置；使加工部件检测机构20检测加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的各自的上表面位置；以及在探头清洁机构80清洁探头32。

接下来，在下面详细地说明在使用以上结构的摩擦搅拌接合装置1对加工对象部件W执行摩擦搅拌接合时通过摩擦搅拌接合装置1实施的各种动作。

首先，在开始摩擦搅拌接合的本次的一系列工序之前，作为其准备，在控制器C的控制下，机器人主体56的驱动机构使臂54向上下左右等适当移动，将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置成与固定设置于探头检测机构60的块部件68的上表面的承载部件68a在其上方对置。此时，在安装夹具52的下方安装部52b安装的辅助支承机构40的辅助支承部件42配置成夹着块部件68抵接于块部件68的下表面。

在像这样实现了探头32和辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，如图3所示，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向下方移动从而使得探头32下降，在使探头32的下端抵接于承载部件68a的上表面后进一步以预定载荷对其进行按压。此时，辅助支承部件42的上部的一个点在抵接于块部件68的下表面后以预定载荷对其进行按压。

在此，抵接部件36的下表面即垫圈36b的下表面与触头74a的上端抵接，位移传感器70的触头74a一边克服作用力被压入传感器主体72内一边向下方移动，位移传感器70根据触头74a位移量即其移动的距离，检测从探头32的基准面即抵接部件36的下表面至探头32的下端（末端）的下表面（末端面）为止的长度、即探头32的末端长度，并将该检测信号送出至控制器C。在探头32为新品的情况下，所述探头32的末端长度反映出探头32的尺寸的误差，在探头32为已使用品的情况下，所述探头32的末端长度除了反映出探头32的新品时的尺寸误差外还反映出其磨损量，控制器C在任何情况下都将所述检测值保存于存储器。然后，控制器C读出所述检测值，进行从探头32的新品时的末端长度减去其是已使用品的情况下的末端长度的运算，由此计算出探头32的磨损量。在控制器C判断出磨损量超过了预定的界限值的情况下，控制器C使显示器亮灯。在控制器C使显示器亮灯的情况下，操作者将探头32更换为新品。但是，在本次的摩擦搅拌接合中使用的探头32为新品的情况下，由于没有必要，因此不进行探头32的磨损量的计算处理。

同时，此时，检测器D根据探头32和保持该探头32的保持器34从预定的基准位置下降而移动的移动量，检测包括保持器34和探头32的部件的长度、典型地来说是将保持器34的从保持器34的下端向上方的至少一部分的长度和探头32的从保持器34的下端至探头32的下端为止的长度相加所得到的长度，并将该检测信号送出至控制器C。在此，对于这样的包括保持器34和探头32的部件的长度，能够反映出由于摩擦搅拌接合时产生的热量而主要使保持器34发生热膨胀的长度、和探头32在摩擦搅拌接合时所磨损的磨损长度，从而所述长度会变长与保持器34发生热膨胀的长度相当的量，并且变短与探头32所磨损的长度相当的量，控制器C在任何情况下都将所述检测值保存于存储器。

即，在本次摩擦搅拌接合与前一次的摩擦搅拌接合隔开间隔从而使探头32和保持器34的温度下降至常温的情况下，如果探头32为新品，则包括保持器34和探头32的部件的长度成为仅包含探头32的尺寸误差的基准长度，如果探头32是已使用品，则包括保持器34和探头32的部件的长度成为在探头32的尺寸误差中包含有探头32的磨损量的长度。由此，在这种情况下，如果探头32是已使用品，则保持于保持器34的探头32的下端（末端）的位置比其新品时的基准位置向上方偏移了与其磨损量相当的量，因此，需要对保持于保持器34的探头32的下端的位置以向下方偏移探头32的磨损量的方式进行补正，从而使探头32的下端的位置位于基准位置，因此，控制器C读出所述检测值，并计算出补正量，所述补正量用于补正探头32的下端的位置以使其向下方偏移探头32的磨损量从而位于基准位置。但是，在本次的摩擦搅拌接合中使用的探头32为新品的情况下，由于没有必要，因此不进行探头32的下端的位置的补正量的计算处理。

另一方面，在本次摩擦搅拌接合与前一次的摩擦搅拌接合没有隔开间隔从而使得探头32和保持器34的温度为高温的情况下，如果探头32是新品，则包括保持器34和探头32的部件的长度成为在探头32的尺寸误差中包含有探头32以外的保持器34等的热膨胀量的基准长度，如果探头32是已使用品，则包括保持器34和探头32的部件的长度成为在探头32的尺寸误差中包含有探头32以外的保持器34等的热膨胀量和探头32的磨损量的长度。由此，在这种情况下，如果探头32是已使用品，则保持于保持器34的探头32的下端（末端）的位置比其新品时的初始位置偏移由其磨损量和探头32以外的保持器34等的热膨胀量相加所得到的量，因此，需要对保持于保持器34的探头32的下端的位置以抵消该偏移量的方式进行补正，从而使探头32的下端的位置位于基准位置，因此，控制器C读出所述检测值，并计算出补正量，所述补正量用于补正探头32的下端的位置，以便抵消该偏移量从而使其位于基准位置。但是，即使在本次摩擦搅拌接合中使用的探头32是新品的情况下，当本次摩擦搅拌接合与前一次摩擦搅拌接合没有隔开间隔从而使得探头32和保持器34的温度为高温时，由于存在必要性，因此进行对探头32的下端的位置的补正量的计算处理。

接下来，在控制器C的控制下，机器人主体56的驱动机构使臂54向上下左右等适当移动，将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置成在载置夹具12的上方的预定位置与载置夹具12对置。此时，在安装夹具52的下方安装部52b安装的辅助支承机构40的辅助支承部件42配置成夹着载置台10的载置部10a和安装于其上的载置夹具12与载置部10a的下表面抵接。

在像这样实现了探头32和辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，如图6所示，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向下方移动从而使得探头32下降，在使探头32的下端抵接于载置夹具12的上表面后进一步以预定载荷对其进行按压。此时，辅助支承部件42的上部的一个点在抵接于载置部10a的下表面后以预定载荷对其进行按压。

在此，在探头32的下端要以预定载荷按压载置夹具12的上表面时，驱动机构38使保持器34下降，因此探头32向下方移动，检测器D检测探头32和保持该探头32的保持器34从预定的基准位置下降而移动的移动量，并将该检测信号送出至控制器C。在此，控制器C参照预先存储于该存储器的数据，计算出与该检测信号所表示的移动量相对应的载置夹具12的上表面位置。在载置夹具12为最初使用的新品的情况下，所述载置夹具12的上表面位置反映载置夹具12的尺寸和安装的误差，在载置夹具12为已使用品的情况下，所述载置夹具12的上表面位置还反映加工对象部件W的涂料的附着等的程度，因此，在所述载置夹具12的上表面位置的误差或涂料的附着等比基准大的情况下，控制器C在探头32的下端的位置的补正量中加入所述载置夹具12的上表面位置，重新计算探头32的下端的位置的补正量。

接下来，在仅将加工对象部件W的第2部件W2载置于载置台10的载置夹具12上后，在控制器C的控制下，如图4所示，驱动加工部件检测机构20的马达22b，使按压部件22a一边进入第2部件W2的上方区域一边向下方移动，在使按压部件22a的下表面抵接于第2部件W2的上表面后，进一步以预定载荷对其进行按压。

在此，抵接部件24的下端与触头28a的上端抵接，触头28a一边克服作用力被压入传感器主体26内一边向下方移动，检测触头28a移动的距离，具体来说，检测与第2部件W2的上表面位置相关的预定的基准位置和触头28a移动后的位置之差、即触头28a的位移量，并将该检测信号送出至控制器C。控制器C参照预先存储于该存储器的表形式或计算式等数据，计算出与该检测信号所表示的触头28a的位移量相对应的第2部件W2的上表面位置。在此，所述第2部件W2的上表面位置反映了其板厚尺寸和安装的误差，因此，在所述第2部件W2的上表面位置的误差大于基准的情况下，控制器C在探头32的下端的位置的补正量中加入所述第2部件W2的上表面位置，重新计算探头32的下端的位置的补正量。

接下来，暂时在控制器C的控制下驱动马达22b，使按压部件22a向上方移动并从第2部件W2的上方区域退出，将第1部件W1也载置于在载置台10的载置夹具12上载置的加工对象部件W的第2部件W2上，然后，再次在控制器C的控制下如图5所示驱动马达22b，使按压部件22a一边进入第1部件W1的上方区域一边向下方移动，在使按压部件22a的下表面抵接于第1部件W1的上表面后，进一步以预定载荷对其进行按压。

在此，抵接部件24的下端与触头28a的上端抵接，触头28a一边克服作用力被压入传感器主体26内一边向下方移动，检测触头28a移动的距离，具体来说，检测与第1部件W1的上表面位置相关的预定的基准位置和触头28a移动后的位置之差、即触头28a的位移量，并将该检测信号送出至控制器C。控制器C参照预先存储于该存储器的表形式或计算式等数据，计算出与该检测信号所表示的触头28a的位移量相对应的第1部件W1的上表面位置。在此，所述第1部件W1的上表面位置不仅反映第2部件W2的板厚尺寸和安装的误差，还反映第1部件W1的板厚尺寸和安装的误差，因此，在所述第1部件W1的上表面位置的误差大于基准的情况下，控制器C在探头32的下端的位置的补正量中加入所述第1部件W1的上表面位置，重新计算探头32的下端的位置的补正量。

接下来，如图1所示，在控制器C的控制下，机器人主体56的驱动机构使臂54向上下左右等适当移动，将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置成在加工对象部件W的上方的预定位置与加工对象部件W对置，并且，使安装于安装夹具52的下方安装部52b的辅助支承机构40的辅助支承部件42以夹着加工对象部件W与探头32的下部对置的方式在该辅助支承部件42的上部的一个点处与载置台10的载置部10a的下表面抵接。此时，利用保持部件对加工对象部件W的一部分进行保持，由此，加工对象部件W的位置得以正确地维持。

接下来，在像这样实现了探头32和辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向下方移动从而使得探头32下降，并使探头32的下部在加工对象部件W中贯穿第1部件W1而到达侵入第2部件W2的预定位置。此时，所述探头32贯穿第1部件W1而侵入第2部件W2的侵入深度通过控制器C进行下述这样的补正来设定：以考虑了通过以上的工序检测出的探头32的末端长度、载置夹具12的上表面位置、第2部件W2的上表面位置以及第1部件W1的上表面位置而计算出的补正量，对预先设定的标准侵入深度进行增减，所述探头32贯穿第1部件W1而侵入第2部件W2的侵入深度在执行摩擦熔融接合时实质上被维持为固定。并且，此时，根据需要，接合工具30的驱动机构38也可以经保持器34使探头32旋转。

接下来，在像这样使探头32的下部到达预定位置后，在控制器C的控制下，在接合工具30的驱动机构38使探头32持续旋转的状态下，机器人主体56的驱动机构使臂54移动，以使探头32和辅助支承部件42在维持着它们相对于加工对象部件W的位置对应关系的状态下沿作为预定加工方向的移动方向移动。其结果是，第1部件W1和第2部件W2与探头32的下部的移动轨迹相对应地被摩擦搅拌接合。同时，辅助支承部件42一边以下述状态在保持器44内旋转一边向预定的加工方向的方向移动，所述状态是辅助支承部件42以夹着加工对象部件W与探头32的下部对置的方式在辅助支承部件42的上部的一个点处与载置台10的载置部10a的下表面抵接的状态。

接下来，在像这样随着臂54的移动使探头32移动至需要进行摩擦搅拌接合的部位的终点即预定位置时，在控制器C的控制下，接合工具30的驱动机构38在维持探头32旋转的状态下使探头32向上方移动而将其从加工对象部件W拔出，在使探头32上升至加工对象部件W的上方位置后使探头32停止移动。然后，机器人主体56的驱动机构使臂54移动，在使探头32和辅助支承部件42从加工对象部件W的上下区域退出后，使臂54停止移动。

接下来，在像这样使探头32和辅助支承部件42退出后，在控制器C的控制下，驱动马达22b，使按压部件22a向上方移动并从加工对象部件W的第1部件W1的上方区域退出，然后使按压部件22a停止移动。

接下来，卸下保持部件并释放加工对象部件W，将加工对象部件W从载置台10卸下，则得到预定的部位被摩擦搅拌接合而成的加工品。

进而，在不更换探头32就开始摩擦搅拌接合的下一次的一系列工序的情况下，在利用探头检测机构60检测探头32的末端长度之前进行探头32的清洁。当然，在每次摩擦搅拌接合时都更换探头32的情况下，不需要进行所述工序。

具体来说，在控制器C的控制下，机器人主体56的驱动机构使臂54向上下左右等适当移动，将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置成相对于探头清洁机构80的粗切削部88a在其上方对置。此时，安装于安装夹具52的下方安装部52b的辅助支承机构40的辅助支承部件42无需与支承部86的下表面抵接。

在像这样实现了探头32和辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，如图7所示，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向下方移动，使探头32一边旋转一边下降，将探头32的下部收纳于粗切削部88a的内部以对其进行预定时间程度的粗切削。

接下来，在经过所述预定时间后，在控制器C的控制下，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向上方移动从而将探头32从粗切削部88a上拉，机器人主体56的驱动机构使臂54向上下左右等适当移动，从而将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置成相对于探头清洁机构80的精研磨部88b在其上方对置。此时，安装于安装夹具52的下方安装部52b的辅助支承机构40的辅助支承部件42无需与支承部86的下表面抵接。

在像这样实现了探头32和辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，接合工具30的驱动机构38使保持探头32的保持器34向下方移动，使探头32一边旋转一边下降，将探头32的下部收纳于精研磨部88b的内部以对其进行预定时间程度的精研磨。

然后，在经过所述预定时间后，依次利用探头检测机构60检测探头32的末端长度，使探头32按压探头检测机构60的块部件68的上表面侧来检测包括保持器34和探头32的部件的长度，使探头32按压载置夹具12的上表面并检测其上表面位置，使用加工部件检测机构20并检测加工对象部件W的第1部件W1和第2部件W2的各自的上表面位置，然后，执行摩擦搅拌接合即可。

并且，在以上的本实施方式的结构中，关于使探头32按压载置夹具12的上表面来检测其上表面位置的工序，在可以无视载置夹具12的涂料的附着等的情况下，可以减小所述工序的频率，为了使工序进一步简便化，也可以省略所述工序。

另外，在以上的本实施方式的结构中，以应用了辅助支承机构40的结构例进行了说明，在需要的加工精度相对较低的情况下，也可以省略辅助支承机构40。

另外，在以上的本实施方式的结构中，将辅助支承机构40的辅助支承部件42作为球部件进行了说明，但也能够应用其他的旋转等可动部件，在不容易产生摩擦等的情况下，也可以使用固定部件。

根据以上的本实施方式的结构，保持器34具有比探头32的热膨胀率大的热膨胀率且保持着探头32，随着驱动机构38使该保持器34向下方移动，检测器D自如地检测包括保持器34和探头32的部件的长度，并且，探头检测机构60自如地检测仅为探头32的部件的长度、即末端长度，由此，由于包括保持器34和探头32的部件的长度反映保持器34的热膨胀和探头32的磨损，因此能够正确地对使用摩擦搅拌接合装置1进行的摩擦搅拌接合时的探头32相对于加工对象部件W插入的插入量进行补正，并且，由于探头32的末端长度仅反映探头32的磨损，因此，在探头32的磨损量超过上限的情况下，能够正确地对其进行更换，能够以在执行摩擦搅拌接合上最佳的形态检测特别是探头32的磨损量或末端位置，从而将摩擦搅拌接合时探头相对于加工对象部件W的侵入位置控制在最佳位置。

另外，根据本实施方式的结构，探头检测机构60具有其位置被固定的块部件68和固定在块部件68侧的位移传感器70，在检测探头32的末端长度时，通过移动机构50使臂54移动而使接合工具30与块部件68对置，然后，通过驱动机构38使保持有探头32的保持器34下降而以探头32的末端按压块部件68的上表面侧，并且，位移传感器70的触头74a与接合工具30的抵接部件36接触并移动，从而检测触头74a的位移，由此，能够通过简单的结构可靠地固定执行检测时的探头32的位置，并可靠地检测探头32的磨损量或末端位置。

另外，根据本实施方式的结构，检测器D自如地检测通过驱动机构38使保持器34和保持于保持器34的探头32在上下方向移动的移动量，在通过移动机构50使臂54移动从而使接合工具30与块部件68对置后，基于直至通过驱动机构38使保持有探头32的保持器34下降而以探头32的末端部按压块部件68的上表面侧为止的移动量，来检测包括保持器34和探头32的部件的长度，由此能够以简单的结构可靠地检测探头32的末端位置。

另外，根据本实施方式的结构，还具备辅助支承机构40，所述辅助支承机构40以支承部件42支承载置部件12，仅对加工对象部件W的上下方向的位置辅助性地进行支承，辅助支承机构40安装于臂54，在检测包括保持器34和探头32的部件的长度以及探头32的末端长度时，使接合工具30下降从而以探头32的末端部按压块部件68的上表面侧，并且以支承部件42支承块部件68的下表面侧，由此，能够在执行摩擦搅拌接合时使探头32和加工对象部件W位于更准确的位置，从而能够一边将探头32和加工对象部件W之间的距离可靠地控制为预定的距离一边进行摩擦搅拌接合，并且，能够一边更加可靠地固定执行检测时的探头32的位置一边更加可靠地检测探头32的磨损量或末端位置。

另外，根据本实施方式的结构，还具备用于清洁探头32的探头清洁机构80，探头清洁机构80具有粗切削部88a和精研磨部88b，在清洁探头32时，移动机构50使臂54移动而使接合工具30与粗切削部88a对置，然后，使接合工具30下降而将探头32的末端部收纳于粗切削部88a内，并且使接合工具30旋转以对末端部进行粗切削，接下来，移动机构50使臂54移动而使接合工具30与精研磨部88b对置，然后，使接合工具30下降而将探头32的末端部收纳于精研磨部88b内，并且使接合工具30旋转以对末端部进行精加工，由此，能够以简单的结构利用探头32的自转可靠地清洁探头32。

另外，根据本实施方式的结构，检测器D自如地检测通过驱动机构38使保持器34和保持于保持器34的探头32在上下方向移动的移动量，在移动机构50使臂54移动而使接合工具30与载置部件12的载置面对置后，检测直至使接合工具30下降而以探头32的末端部按压载置部件12的载置面为止的移动量，由此，无需设置用于检测载置部件12的载置面的附加的传感器，能够以简单的结构可靠地检测载置部件12的载置面的面位置。

另外，根据本实施方式的结构，还具备辅助支承机构40，所述辅助支承机构40以支承部件42支承载置部件12，仅对加工对象部件W的上下方向的位置辅助性地进行支承，在移动机构50使臂54移动而使接合工具30与载置部件12的载置面对置后，在对直至使接合工具30下降而以探头32的末端部按压载置部件12的载置面为止的移动量进行检测时，使接合工具30下降而使探头32的末端部按压载置部件12的载置面，并且，以支承部件42支承载置部件12的与载置面相反的一侧，由此，能够在执行摩擦搅拌接合时使探头32和加工对象部件W位于更准确的位置，从而能够一边将探头32和加工对象部件W之间的距离可靠地控制为预定的距离一边进行摩擦搅拌接合，并且，无需设置用于检测载置部件12的载置面的附加的传感器，能够以简单的结构更加可靠地检测载置部件12的载置面的面位置。

另外，根据本实施方式的结构，还具备加工部件检测机构20，该加工部件检测机构20具有对载置于载置部件12的加工对象部件W按压自如的按压部件22a、和固定于载置部件12侧的位移传感器25，在按压部件22a按压加工对象部件W的上表面时，位移传感器25的触头28a与按压部件22a侧接触并移动，由此检测触头28a的位移量，由此，能够进一步检测载置于载置部件12的状态下的加工对象部件W的面位置，从而能够将摩擦搅拌接合时的探头32相对于加工对象部件W的侵入位置可靠地控制在最佳位置。

另外，根据本实施方式的结构，加工对象部件W具有下方部件W2和上方部件W1，当按压部件22a按压载置于载置部件12上的下方部件W2的上表面时，位移传感器25的触头28a与按压部件22a侧接触并移动，由此检测触头28a的位移量，当按压部件22a按压载置于下方部件W2上的上方部件W1的上表面时，位移传感器25的触头28a与按压部件22a侧接触并移动，由此检测触头28a的位移量，由此，能够分别检测载置于载置部件12的状态下的加工对象部件W的各结构部件W1、W2的上表面位置，从而能够将摩擦搅拌接合时的探头32相对于加工对象部件W的侵入位置更加可靠地控制在最佳位置。

另外，根据本实施方式的结构，探头检测机构60、加工部件检测机构20、探头清洁机构80、以及载置于载置部件12的加工对象部件W配设在由通过移动机构50实现的臂54的移动所限定的接合工具30的可动范围内，由此，能够将摩擦搅拌接合装置1整体的结构维持得紧凑，并且，能够在结构部件之间的位置整合性高的形态下一边根据需要清洁探头32，一边检测探头32的磨损量或末端位置、载置部件12的载置面的面位置、以及载置于载置部件12的状态下的加工对象部件W的面位置。

另外，根据本实施方式的结构，移动机构50是工业用机器人，由此，能够以更加通用的结构使探头32相对于探头检测机构60、探头清洁机构80、以及载置于载置部件12的加工对象部件W正确地移动。

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，当然能够在不脱离发明要点的范围内适当地进行变更，例如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。

如上所述，在本发明中，能够提供一种摩擦搅拌接合装置，该摩擦搅拌接合装置能够以在执行摩擦搅拌接合上最佳的形态检测特别是探头的磨损量或末端位置，从而将摩擦搅拌接合时探头相对于加工对象部件的侵入位置控制在最佳位置，因此，从其通用普遍的特性出发可以期待能够广泛地应用于机动车等移动体的强度部件的摩擦搅拌接合领域。

Claims (11)

1.一种摩擦搅拌接合装置，其中，

所述摩擦搅拌接合装置包括：

载置部件，所述载置部件用于载置加工对象部件；

接合工具，所述接合工具具有探头、保持器、驱动机构以及检测器，所述保持器具有比所述探头的热膨胀率大的热膨胀率且将所述探头保持成装卸自如，所述驱动机构驱动保持有所述探头的所述保持器，使所述探头相对于所述加工对象部件的加工对象侧表面上下移动自如并且相对于所述加工对象部件旋转自如，随着所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器向下方移动，所述检测器自如地检测包括所述保持器和所述探头的部件的长度；

移动机构，所述移动机构具有臂，所述臂固定有用于安装所述接合工具的安装夹具，所述移动机构使所述臂移动而自如地相对于所述加工对象部件移动所述接合工具；以及

探头检测机构，随着所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器向下方移动，所述探头检测机构自如地检测仅为所述探头的部件的长度、即末端长度。

2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述探头检测机构具有其位置被固定的块部件和固定在所述块部件侧的位移传感器，在检测所述探头的所述末端长度时，通过所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述块部件对置，然后，通过所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器下降而以所述探头的末端按压所述块部件的上表面侧，并且，所述位移传感器的触头与所述接合工具的抵接部件接触并移动，由此检测所述触头的位移。

3.根据权利要求2所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述检测器自如地检测通过所述驱动机构使所述保持器和保持于所述保持器的所述探头在上下方向移动的移动量，在通过所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述块部件对置后，基于直至通过所述驱动机构使保持有所述探头的所述保持器下降而以所述探头的末端部按压所述块部件的上表面侧为止的所述移动量，来检测包括所述保持器和所述探头的所述部件的所述长度。

4.根据权利要求2或3所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述摩擦搅拌接合装置还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承所述载置部件，仅对所述加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，

所述辅助支承机构安装于所述臂，在检测包括所述保持器和所述探头的所述部件的所述长度以及所述探头的所述末端长度时，使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述块部件的所述上表面侧，并且，以所述支承部件支承所述块部件的下表面侧。

5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述摩擦搅拌接合装置还具备用于清洁所述探头的探头清洁机构，

所述探头清洁机构具有粗切削部和精研磨部，在清洁所述探头时，所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述粗切削部对置，然后，使所述接合工具下降而将所述探头的末端部收纳于所述粗切削部内，并且使所述接合工具旋转以对所述末端部进行粗切削，接下来，所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述精研磨部对置，然后，使所述接合工具下降而将所述探头的末端部收纳于所述精研磨部内，并且使所述接合工具旋转以对所述末端部进行精加工。

6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述检测器自如地检测通过所述驱动机构使所述保持器和保持于所述保持器的所述探头在上下方向移动的移动量，在所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述载置部件的所述载置面对置后，所述检测器检测直至使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面为止的所述移动量。

7.根据权利要求6所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述摩擦搅拌接合装置还具备辅助支承机构，所述辅助支承机构以支承部件支承所述载置部件，仅对所述加工对象部件的上下方向的位置辅助性地进行支承，

在所述移动机构使所述臂移动而使所述接合工具与所述载置部件的所述载置面对置后，在对直至使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面为止的所述移动量进行检测时，使所述接合工具下降而以所述探头的末端部按压所述载置部件的所述载置面，并且，以所述支承部件支承所述载置部件的与所述载置面相反的一侧。

8.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述摩擦搅拌接合装置还包括：

按压部件，其对载置于所述载置部件的所述加工对象部件按压自如；和

加工部件检测机构，其具有固定在载置部件侧的位移传感器，

在所述按压部件按压所述加工对象部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的位移量。

9.根据权利要求8所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述加工对象部件具有下方部件和上方部件，在所述按压部件按压载置于所述载置部件上的所述下方部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的所述位移量，在所述按压部件按压载置于所述下方部件上的所述上方部件的上表面时，所述位移传感器的触头与所述按压部件侧接触并移动，由此检测所述触头的所述位移量。

10.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述探头检测机构、所述加工部件检测机构、所述探头清洁机构、以及载置于所述载置部件的所述加工对象部件配置在所述接合工具的可动范围内，所述接合工具的可动范围由通过所述移动机构实现的所述臂的移动所限定。

11.根据权利要求1至3中的任意一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，

所述移动机构为工业用机器人。