CN116568447A - 旋转工具、接合装置以及接合方法 - Google Patents

Abstract

提供能以安装于加工中心的状态进行负载控制的旋转工具、接合装置和接合方法。一种旋转工具(1),用于进行被接合构件(2)的摩擦搅拌接合的接合装置(3)中，其特征是，包括：主体部(10)，其具有安装并固定于接合装置(3)的固定部(11)和传递来自接合装置(3)的旋转力的转轴(12)；搅拌构件(50)，其具有插入到被接合构件(2)并进行相对于被接合构件(2)的摩擦搅拌的搅拌销(51)，并设置成能承受来自转轴(12)的旋转力而旋转，并且能相对于转轴(12)的轴向移动地设置于主体部(10)；以及弹性构件(70)，其相对于转轴(12)的轴向将搅拌构件(50)向前端侧施力。

Description

旋转工具、接合装置以及接合方法

技术领域

本发明涉及一种用于摩擦搅拌接合的旋转工具、接合装置和接合方法。

背景技术

作为用于进行摩擦搅拌接合的接合装置，已知为了控制旋转工具压入到被接合构件的压入量而进行负载控制的装置和进行位置控制的装置。负载控制主要在由机器人(机械臂)实现的接合装置中使用，位置控制主要在由加工中心(MC)实现的接合装置中使用。

作为进行负载控制的接合装置，例如存在专利文献1所公开的装置。专利文献1的接合装置是为了根据接合条件以适当的制度获得良好的接合品质，而对将轴肩构件或销构件向被接合物压入的压入深度进行控制的装置。上述接合装置为了进行压入深度的控制，基于由压入基准点设定部设定的压入基准点对销构件相对于轴肩构件的相对位置进行控制。为了进行所述控制，接合装置包括加压力检测部、压力基准点设定部、工具驱动控制部等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012-196681号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1的接合装置为了进行负载控制而使结构复杂且价格高昂。因此，近年来要求一种能够安装于仅能进行位置控制的相对廉价的加工中心且能进行负载控制的旋转工具。

从上述观点出发，本发明的技术问题在于提供一种能在安装于加工中心的状态下进行负载控制的旋转工具、接合装置和接合方法。

解决技术问题所采用的技术方案

用于解决所述技术问题的本发明是一种旋转工具，用于进行被接合构件的摩擦搅拌接合的接合装置中，其特征是，包括：主体部，所述主体部具有固定部和转轴，所述固定部安装并固定于所述接合装置，所述转轴传递来自所述接合装置的旋转力；搅拌构件，所述搅拌构件具有插入到所述被接合构件并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌的搅拌销，设置成能承受来自所述转轴的旋转力而旋转，并且能相对于所述转轴的轴向移动地设置于所述主体部；以及弹性构件，所述弹性构件相对于所述转轴的轴向将所述搅拌构件向前端侧施力。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述主体部还具有：圆筒状的保持架，所述保持架安装于所述转轴；以及滑动轴，所述滑动轴能沿着转轴方向滑动地收容于所述保持架的中心部，并且与所述保持架同步地旋转，所述搅拌构件设置于所述滑动轴的前端，所述滑动轴经由所述弹性构件向所述搅拌构件的前端侧施力。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述弹性构件收容于所述保持架的内部，并配置于所述滑动轴的基端部与所述保持架的基端侧的底部之间。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述弹性构件配置成将所述滑动轴的下部包围。

在本发明的旋转工具中，优选的是，在所述保持架和所述滑动轴中的任一方沿着所述转轴的轴向形成有长条的槽状的键槽，在所述保持架和所述滑动轴中的另一方形成有键，所述键沿着与所述转轴的轴向交叉的方向设置并且嵌入到所述键槽，随着所述滑动轴向转轴的轴向的移动，所述键在所述键槽的内部沿着所述转轴的轴向移动，随着所述保持架的旋转，所述键与所述键槽在周向上抵接，由此，所述保持架与所述滑动轴同步地旋转。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述弹性构件是通过从固体弹簧、流体弹簧、磁力和电磁力中选出的至少一个赋予弹性力的弹性构件。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述搅拌构件还具有轴肩，所述轴肩连结于所述滑动轴，呈柱状或锥台状，并且具有平面状或研钵状的下端面，所述下端面与所述被接合构件抵接，所述搅拌销从所述轴肩的所述下端面下垂。

在本发明的旋转工具中，优选的是，所述搅拌构件还具有连结部，所述连结部连结于所述滑动轴，并且呈柱状或锥台状，所述搅拌销从所述连结部的下端面下垂。

第二发明是一种包括技术方案1至8中任一个旋转工具的接合装置。所述接合装置包括：动力部件，所述动力部件输出传递至所述旋转工具的所述转轴的旋转力；以及位置控制部件，所述位置控制部件对所述旋转工具的所述固定部进行保持并进行所述旋转工具的位置控制。此外，通过所述位置控制部件使所述旋转工具移动至相对于所述被接合构件为规定的高度位置，将所述搅拌销插入到所述被接合构件，从而进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

在本发明的接合装置中，优选的是，所述旋转工具是技术方案7所记载的旋转工具，将所述搅拌销和与所述搅拌销一起旋转的所述轴肩插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

在本发明的接合装置中，优选的是，所述旋转工具是技术方案8所记载的旋转工具，在使所述连结部相对于所述被接合构件分开的状态下，仅将旋转的所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

第三发明是一种接合方法，其特征是，使技术方案1至8中任一个的旋转工具移动至相对于所述被接合构件为规定的高度位置，将所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

在本发明的接合方法中，优选的是，所述旋转工具是技术方案7所记载的旋转工具，将所述搅拌销和与所述搅拌销一起旋转的所述轴肩插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

在本发明的接合方法中，优选的是，所述旋转工具是技术方案8所记载的旋转工具，在使所述连结部相对于所述被接合构件分开的状态下，仅将旋转的所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

发明效果

根据本发明的旋转工具、接合装置和接合方法，能进行利用了弹性构件的负载控制。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的旋转工具的局部截面侧视图。

图2是示出实施方式的旋转工具的纵剖视图。

图3是示出实施方式的旋转工具的平剖视图。

图4是示出实施方式的旋转工具的立体图。

图5是示出实施方式的旋转工具的分解立体图。

图6是示出实施方式的旋转工具的摩擦搅拌接合时的状态的剖视图。

图7是示出实施方式的旋转工具的第一变形例的局部剖断立体图。

图8是示出实施方式的旋转工具的第一变形例的纵剖视图。

图9是示出实施方式的旋转工具的第二实施方式的立体图。

具体实施方式

适当地参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明并不仅局限于以下的实施方式。此外，能将实施方式中的构成要素的一部分或者全部适当地组合。另外，附图是用于概念性地说明本发明的图，其还存在所表示的各构成要素的尺寸或者它们间的比例与实际情况不同的情况。

[1.旋转工具]

首先，对第一实施方式(后面称为“本实施方式”)的旋转工具的结构进行说明。如图1和图2所示，本实施方式的旋转工具1用于进行被接合构件2(参照图6)的摩擦搅拌接合的接合装置3中，其一边旋转一边被插入被接合构件2的对接部中。所述旋转工具1包括主体部10、搅拌构件50和弹性构件70。

＜主体部＞

主体部10例如是固定于加工中心等的接合装置3的部分，其包括固定部11和转轴12。固定部11是安装并固定于接合装置3的部位，其呈圆筒状。固定部11是卡持机构，通过与设置于接合装置3的成对的卡持机构协同，能将固定部11相对于接合装置能够装拆地固定。作为卡持机构，例如列举设置于固定部11的槽和设置于接合装置3并与固定部11一侧的槽嵌合来进行夹持的爪。转轴12连结并设置在固定部11的与安装于接合装置3的一侧相反的另一端侧(图1中的下侧)。转轴12呈圆柱状。转轴12是将来自接合装置3的旋转力传递至搅拌构件50的部位，其经由固定部11连结于接合装置3的转轴(未图示)。

如图3至图5所示，主体部10还包括保持架21和滑动轴31。

＜保持架＞

保持架21是安装于转轴12，与转轴12同步地旋转并对滑动轴31和搅拌构件50进行支承的部位。保持架21呈在基端部(接合装置3一侧端部：图1中的上端部)具有底部24的有底圆筒状，内部的中空部为供滑动轴31插入的收纳凹部22。收纳凹部22呈圆柱状，其在转轴12的轴向的前端侧(图1中的下端部)开口。在保持架21的圆筒主体部形成有键槽23。键槽23沿着转轴12的轴向(图1中的上下方向)形成为长条的长圆形，其从保持架21的外周面贯穿至内周面。另外，键槽23也可以不贯穿圆筒主体部，还可以在圆筒主体部的内周面形成为槽状。键槽23在圆筒主体部的圆周方向上以180°的间隔配置，且互为对置地形成于两处。另外，键槽23的个数并不局限于2，也可以是1，还可以是3以上。

＜滑动轴＞

滑动轴31是能够沿着转轴方向(图1中的上下方向)滑动地收纳于保持架21的收纳凹部22，并且与保持架21同步地旋转(一同旋转)的部位。滑动轴31呈圆柱状，其具有能收纳于收纳凹部22的外径。在滑动轴31的外周面设置有向外侧突出的键32。键32固定于与键槽23相当的位置，并插入到键槽23。键32呈在转轴方向上较长的长圆形，其包括与键槽23同等的宽度尺寸，并且包括比键槽23的长边方向尺寸更短的长度尺寸。也就是说，键32能在键槽23的宽度方向上嵌合并且能沿着长边方向移动。另外，键32的形状并不局限于长圆形，只要包括与键槽23同等的宽度尺寸，则也可以是圆形、椭圆形、长椭圆、长方形等其他形状。在滑动轴31的前端部(远离接合装置3的一侧的端部：图1中的下端部)一体地设置有搅拌构件50。因此，搅拌构件50通过被弹性构件70向前端侧被施力，以向滑动轴31的前端侧(远离接合装置3的一侧：图1中的下侧)被施力。

＜搅拌构件＞

搅拌构件50设置成承受来自主体部10的旋转力而旋转，并且能相对于转轴12的轴向移动地设置于主体部10的部位。搅拌构件50包括搅拌销51和轴肩61。搅拌构件50例如由工具钢构成。在本实施方式中，搅拌销51和轴肩61形成为一体，从而形成常规的搅拌构件50。搅拌构件50与滑动轴31形成为一体。由此，搅拌构件50与滑动轴31同步地旋转，并且通过滑动轴31的滑动移动沿着转轴12的轴向移动。

搅拌销51是一边旋转一边被插入到被接合构件，以进行相对于被接合构件的摩擦搅拌的部位。搅拌销51的前端部52(图1中的下端部)随着朝向前端而变成前端细。搅拌销的前端部52的前端变成与轴向正交的平坦面状。在搅拌销51的基端部一体形成有轴肩61。

轴肩61是在下端面与被接合构件抵接的状态下按压被接合构件的部位。轴肩61形成为直径从搅拌销51的基端部扩大的圆柱状，包括平面状且环状的前端面(下端面)。也就是说，搅拌销51的前端部52从轴肩61的前端面向前端侧突出。换言之，搅拌销51从轴肩61的下端面下垂。轴肩61的形状并不局限于圆柱状，也可以是锥台状。此外，轴肩61的下端面既可以是平面状，也可以是研钵状。另外，轴肩61的下端面也可以具有凹凸结构。轴肩61的基端部恒定地连结于滑动轴31。轴肩61的直径比滑动轴31的直径大，在轴肩61与滑动轴31的连结部(轴肩61的滑动轴31一侧的基端部)形成有俯视观察时呈环状的台阶部。

＜弹性构件＞

弹性构件70是相对于转轴12的轴向将包括搅拌销51和轴肩61的搅拌构件50向前端侧施力的部位。弹性构件70例如由螺旋弹簧构成。弹性构件收容于保持架21的内部，并安装于滑动轴31的基端部与保持架21的基端侧的底部24之间。弹性构件70能相对于从搅拌构件50一侧承受的力将搅拌构件50向前端侧施力。

弹性构件70的弹性设定为，在将搅拌销51以规定的压入负载插入到从由铝、铜、镁及他们的合金构成的组中选出的至少一种材料制成的被接合构件2的情况下，在由弹性构件70实现的搅拌销51的全可动范围(键32在键槽23内的可动长度)内，使搅拌销51在规定的范围内进行位移而被插入到被接合构件2。例如，在弹性构件70是螺旋弹簧且施加于弹性构件70的负载以100kg～5t插入的情况下，弹性构件70的弹性设定为，在弹性构件70的挠曲量相对于弹性构件70的自由长度在0～30％的范围内变形的状态下，搅拌销51和轴肩61被插入到被接合构件2。由此，在将搅拌销50相对于被接合构件2以恒定的高度压入的情况下，即使在被接合构件2的高度发生变化的情况下，通过使弹性构件70与被接合构件的变化相应地变形，能容易地将搅拌销51的插入量保持恒定。

另外，弹性构件70并不局限于螺旋弹簧，也可以是板簧、盘簧等金属弹簧，或是橡胶、高分子树脂、海绵状树脂等高分子弹性体(弹性体)。另外，弹性构件70也可以是使用了大气压、气体压力或液压的流体弹簧，或是使用了磁力或电磁力的磁性弹簧。

考虑到接合条件，弹性构件70只要设定为满足搅拌销51插入到规定的深度的变形量与弹性模量之间的关系即可。此外，考虑到接合条件，弹性构件70只要设定为满足轴肩61与被接合构件2的表面接触并稍稍插入的变形量与弹性模量之间的关系即可。作为对弹性构件70的设定产生影响的接合条件，例如列举被接合构件2的材质、接合部的形状之类的接合构件的条件，或者搅拌销51的插入深度、轴肩61的接触状态、旋转工具1的形状、转速、移动速度之类的接合形态。

[2.接合装置]

接着，对包括所述结构的旋转工具1的接合装置3的结构进行说明。所述接合装置3包括：动力部件(未图示)，所述动力部件输出传递至旋转工具1的转轴12的旋转力；以及位置控制部件(未图示)，所述位置控制部件对旋转工具1的固定部11进行保持并进行旋转工具的位置控制。接合装置3例如由进行位置控制的加工中心构成，位置控制装置由CPU等构成，并基于预先输入的位置信息使动力部件工作并使旋转工具1移动。动力部件使旋转工具1沿着XYZ这三个轴向移动。

[3.接合方法]

接着，参照图6对本发明的接合方法进行说明。在所述接合方法中，使本实施方式的旋转工具1移动至相对于被接合构件2为预先设定的规定的高度位置，将搅拌销51和轴肩61以规定深度插入到被接合构件2，从而进行相对于被接合构件2的摩擦搅拌接合。

在插入搅拌销50时，随着使旋转工具1沿着插入方向向被接合构件2靠近，首先是搅拌销51的前端与被接合构件2接触。当使旋转工具1进一步靠近被接合构件2时，由于弹性构件70承受压缩，因此，由向被接合构件2对搅拌构件50施力的弹性构件70产生的弹性力增大，同时搅拌销51被插入到被接合构件2。当使旋转工具1进一步靠近被接合构件2时，轴肩61与被接合构件2接触。由于弹性构件70承受压缩，因此，由向被接合构件2对搅拌构件50施力的弹性构件70产生的弹性力进一步增大，同时轴肩61被压靠于被接合构件2。此时，弹性构件70设定成：在弹性构件70并未完全变形而保留有由弹性构件70的变形产生的余力的状态下，搅拌销51被插入到被接合构件2，并且能将轴肩61稍稍插入到被接合构件2。

在由旋转工具1实现的接合中，搅拌销51和轴肩61被第一弹性构件70向前端侧施力。如图6中的左侧所示，在被接合构件2的高度相对于设定值没有误差的情况下，搅拌销51的前端部52以期望的深度插入到被接合构件2。轴肩61在与被接合构件2接触的状态下稍稍插入到被接合构件2。

接着，如图6中的中央部所示，对在进行摩擦搅拌接合的期间内被接合构件2的高度因误差比设定值稍高的情况进行说明。在此，假设不存在弹性构件70而是直接将搅拌销51压入到被接合构件2的情况下，与被接合构件2的高度相对于设定值没有误差的情况相比，搅拌销51和轴肩61的插入量增大了与被接合构件2的高度增高相当的量。与此相对的是，在通过本实施方式的旋转工具1进行接合的情况下，通过被接合构件2的高度增高以使搅拌构件50承受来自被接合构件2的向上的反作用力而被上推，并且弹性构件70因所述上推而被压缩，使搅拌构件50承受来自弹性构件70的向下的弹性力而被下推。在这种随着被接合构件2的高度的变化的向上的反作用与向下的弹性力平衡的位置，搅拌构件50的位置发生改变。弹性构件70被设定成使此时的搅拌销51和轴肩61的插入量与被接合构件2的高度相对于设定值没有误差的情况下的插入量相比为相同程度。假设若弹性构件70的弹性力太弱，则随着被接合构件2的高度的变化的向上的反作用力这一方变大，使得插入量变小。另一方面，若弹性构件70的弹性力太强，则随着被接合构件2的高度的变化的向下的弹性力这一方变大，使得插入量变大。也就是说，弹性构件70被设定成：即使在被接合构件2的高度发生变动而变高的情况下，在旋转工具1中，使搅拌销51与被接合构件2的设定值的高度相应地以设定的期望的深度插入到被接合构件2，轴肩61被稍稍插入到被接合构件2。

另外，当被接合构件2的高度比设定值低时，如图6中的右侧所示，弹性构件70伸长，搅拌销50下降。这样，弹性构件70被设定成：即使在被接合构件2的高度发生变动而变低的情况下，在旋转工具1中，搅拌销51与被接合构件2的设定值的高度相应地以设定的期望的深度被插入到被接合构件2，轴肩61被稍稍插入到被接合构件2。

如上所述，在旋转工具1中，通过弹性构件70的作用使搅拌销51和轴肩61相对于被接合构件2以恒定的深度插入，因此，塑性化区域形成为恒定的深度。因此，能获得稳定的接合品质。

[4.作用和效果]

根据本实施方式的旋转工具1、接合装置3和接合方法，设置成能相对于转轴12的轴向移动的搅拌构件50被弹性构件70向前端侧施力，由此，在将搅拌销51的前端部52插入到被接合构件2时，根据弹性构件70的弹性，使搅拌销51被插入到规定的深度。通过考虑接合构件或接合形态之类的接合条件来设定弹性构件70，能将搅拌销51插入到期望的深度。也就是说，旋转工具1能进行使用了弹性构件70的模拟负载控制。

在将没有弹性构件的旋转工具安装于仅进行位置控制的、例如加工中心等的接合装置的情况下，旋转工具1的支承高度基于加工中心的设定值变成恒定，使得搅拌销50的插入位置大致恒定。与此相对的是，若使用本实施方式的旋转工具1，则即使由加工中心实现的旋转工具1的支承高度恒定，根据被接合构件2的高度的变动，弹性构件70适当地伸缩，使得搅拌构件50沿着轴向移动。这样，通过利用弹性构件70的弹性，能够实现能对搅拌销51向被接合构件2插入的插入深度进行控制的负载控制。

主体部10还具有：圆筒状的保持架21；以及滑动轴31，所述滑动轴31能沿着转轴方向滑动地收容于保持架21的中心部，并且与保持架21同步地旋转，搅拌构件50设置于滑动轴31的前端。由此，能将来自主体部10的旋转力传递至搅拌构件50，并且能使搅拌构件50沿着转轴方向滑动。

弹性构件70收容于保持架21的内部，并配置于滑动轴31的基端部与保持架21的基端侧的底部24之间。由此，能容易地设置弹性构件70，并且能提高搅拌销51的负载控制的精度。

此外，在保持架21形成有键槽23，在滑动轴31形成有键32。由此，滑动轴31和搅拌构件50随着转轴和保持架21的旋转而同步地旋转，并且在稳定的状态下容许向轴向的移动。因此，搅拌构件50的动作更加稳定。

弹性构件70是通过从固体弹簧、流体弹簧、磁力和电磁力中选出的至少一个赋予弹性力的弹性构件。根据上述结构，能容易对弹性构件70的弹性进行调节。

搅拌构件50具有轴肩61，所述轴肩61连结于滑动轴31，呈柱状或锥台状，并且具有平面状或研钵状的下端面，下端面与被接合构件2抵接。另外，搅拌销51从轴肩61的下端面下垂。根据上述结构，通过利用弹性构件70的弹性，能对搅拌销51和轴肩61向被接合构件2插入的插入深度进行控制。此外，轴肩61将被接合构件2的表面按压，因此，摩擦搅拌后的表面处理变好。

接合装置3包括旋转工具1、动力部件和位置控制部件。此外，通过位置控制部件使旋转工具1移动至相对于被接合构件2为规定的高度位置，将搅拌销5插入到被接合构件2并进行摩擦搅拌接合。根据上述接合装置3，通过利用弹性构件70的弹性，能一边进行控制搅拌销51向被接合构件2插入的插入深度的负载控制，一边进行摩擦搅拌接合。

接合装置3中，旋转工具1是包括搅拌销51和轴肩61的常规型的旋转工具1，接合装置3将搅拌销51和与搅拌销51一起旋转的轴肩61插入到被接合构件2，从而进行相对于被接合构件2的摩擦搅拌接合。由此，轴肩61将被接合构件2按压，因此，摩擦搅拌接合后的表面处理变好。

在本接合方法中，使旋转工具1移动至相对于被接合构件2为规定的高度位置，将搅拌销51插入到被接合构件2并进行相对于被接合构件2的摩擦搅拌接合。根据本接合方法，通过利用弹性构件70的弹性，能一边进行控制搅拌销51向被接合构件2插入的插入深度的负载控制，一边进行摩擦搅拌接合。

本接合方法中，旋转工具1是包括搅拌销51和轴肩61的常规型的旋转工具1，本接合方法是将搅拌销51和与搅拌销51一起旋转的轴肩61插入到被接合构件2并进行摩擦搅拌接合的方法。由此，轴肩61将被接合构件2的表面按压，因此，摩擦搅拌接合后的表面处理变好。

[6.第一变形例]

接着，参照图7和图8对第一变形例的旋转工具进行说明。如图7和图8所示，变形例的旋转工具在保持架21的内部设置有滑动部件80。滑动部件80设置于保持架21的内周面。滑动部件80由形成于保持架21的内周面的轴承槽81和在轴承槽81内滑动的多个滚珠82、82…构成。轴承槽18形成为在侧视观察时呈在轴向上较长的长圆形。轴承槽81的深度比滚珠82的直径小。滚珠82在轴承槽81的内部配设有多个。滚珠82的一部分与滑动槽31的外周面滑动接触，并且其他部分与轴承槽81的内表面滑动接触。另外，关于其他结构，由于与前述实施方式相同，因此，标注相同的标记并省略说明。根据上述结构的旋转工具，能使滑动轴31相对于保持架21沿着轴向顺畅地移动。

[7.第二实施方式]

接着，参照图9对第二实施方式的旋转工具1a进行说明。在第一实施方式中，搅拌构件50是包括搅拌销51和轴肩61的常规型的，但并不局限于此。第二实施方式的搅拌构件如图9所示是没有轴肩的无轴肩型的搅拌构件。

无轴肩型的搅拌构件50a包括：圆柱状的连结部31a，所述连结部31a连结于滑动轴31；以及搅拌销51，所述搅拌销51一体连结于连结部31a的前端部。连结部31a的直径与滑动轴31的直径和搅拌销51的基端部的直径同等，连结部31a和搅拌销51的外周部连续。搅拌销51从连结部31a的前端面(下端面)向前端侧突出(下垂)。另外，连结部31a并不局限于圆柱状，也可以是直径随着朝向前端侧而缩小的圆锥台状。在上述情况下，能使连结部31a的前端部的直径与搅拌销51的基端部的直径相同，能将连结部31a的倾斜面的倾斜角度与搅拌销51的倾斜面的倾斜角度设为相同。另外，其他结构与前述实施方式相同，因此，标注相同标记并省略说明。

根据本实施方式的旋转工具1a，能与第一实施方式的旋转工具1同样地实现如下的负载控制，即通过利用弹性构件70的弹性，能进行对搅拌销51向被接合构件2插入的插入深度进行控制的负载控制。此外，根据本实施方式的包括无轴肩型的搅拌构件50a的旋转工具1a，能减轻摩擦搅拌接合时的旋转工具1a的按压力。

此外，在包括具有上述那样的无轴肩型的搅拌构件50a的旋转工具1a的接合装置和接合方法中，通过位置控制部件使旋转工具1a移动至相对于被接合构件为规定的高度位置，并在使连结部相对于被接合构件分开的状态下，仅将搅拌销51插入到被接合构件并进行相对于被接合构件的摩擦搅拌接合。根据上述那样的接合装置和接合方法，与将旋转工具的轴肩部压入的情况相比能减小塑性化区域的宽度，并且能减小旋转工具1a的按压力。此外，与将旋转工具的轴肩部压入的情况相比能减轻施加于摩擦搅拌装置的负荷。此外，能在不对摩擦搅拌装置施加较大的负荷的状态下对对接部的较深的位置进行接合。

[8.其他]

以上，对发明的实施方式进行了说明，但能在不违反本发明的宗旨的范围内进行适当设计变更。在前述实施方式中，在保持架21形成有键槽23，在滑动轴31形成有键32，但并不局限于此。也可以在保持架21形成键，在滑动轴31形成键槽。

此外，在前述实施方式中，弹性构件70收纳于保持架21的内部，并配置于滑动轴31的基端部与保持架21的基端侧的底部24之间，但并不局限于此。只要是将搅拌构件50向前端侧施力的位置，则弹性构件70也可以配置于任何地方。例如，也可以配置成将滑动轴的下部包围。在上述情况下，弹性构件70位于滑动轴31与搅拌构件50的中间部附近，并且弹性构件70在滑动轴31的周向上均匀地发挥作用。因此，即使滑动轴31移动，弹性构件70也会向前端侧稳定地对搅拌构件50施力。因此，能容易地设置弹性构件70，并且能提高搅拌构件50的负载控制的精度。此外，也可以在滑动轴31的上端部处形成有向上端部一侧伸长为柱状形状的伸长部，并将所述滑动轴31的伸长部包围，并且将弹性构件70安装于与保持架21的基端侧的底部24之间。此时，也可以与保持架21的内径相应地将伸长部形成为比滑动轴31更小的直径。在上述情况下也能提高搅拌构件50的负载控制的精度。

符号说明

1旋转工具；

2被接合构件；

3接合装置；

10主体部；

11固定部；

12转轴；

21保持架；

23键槽；

31滑动轴；

32键；

50搅拌构件；

51搅拌销；

61轴肩；

70弹性构件。

Claims (14)

1.一种旋转工具，用于进行被接合构件的摩擦搅拌接合的接合装置中，

其特征在于，包括：

主体部，所述主体部具有固定部和转轴，所述固定部安装并固定于所述接合装置，所述转轴传递来自所述接合装置的旋转力；

搅拌构件，所述搅拌构件具有插入到所述被接合构件并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌的搅拌销，设置成能承受来自所述转轴的旋转力而旋转，并且能相对于所述转轴的轴向移动地设置于所述主体部；以及

弹性构件，所述弹性构件相对于所述转轴的轴向将所述搅拌构件向前端侧施力。

2.如权利要求1所述的旋转工具，其特征在于，

所述主体部还具有：圆筒状的保持架，所述保持架安装于所述转轴；以及滑动轴，所述滑动轴能沿着转轴方向滑动地收容于所述保持架的中心部，并且与所述保持架同步地旋转，

所述搅拌构件设置于所述滑动轴的前端，

所述滑动轴经由所述弹性构件向所述搅拌构件的前端侧施力。

3.如权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，

所述弹性构件收容于所述保持架的内部，并配置于所述滑动轴的基端部与所述保持架的基端侧的底部之间。

4.如权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，

所述弹性构件配置成将所述滑动轴的下部包围。

5.如权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，

在所述保持架和所述滑动轴中的任一方沿着所述转轴的轴向形成有长条的槽状的键槽，在所述保持架和所述滑动轴中的另一方形成有键，所述键沿着与所述转轴的轴向交叉的方向设置并且嵌入到所述键槽，

随着所述滑动轴向转轴的轴向的移动，所述键在所述键槽的内部沿着所述转轴的轴向移动，

随着所述保持架的旋转，所述键与所述键槽在周向上抵接，由此，所述保持架与所述滑动轴同步地旋转。

6.如权利要求1所述的旋转工具，其特征在于，

所述弹性构件是通过从固体弹簧、流体弹簧、磁力和电磁力中选出的至少一个赋予弹性力的弹性构件。

7.如权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，

所述搅拌构件还具有轴肩，所述轴肩连结于所述滑动轴，呈柱状或锥台状，并且具有平面状或研钵状的下端面，所述下端面与所述被接合构件抵接，

所述搅拌销从所述轴肩的所述下端面下垂。

8.如权利要求2所述的旋转工具，其特征在于，

所述搅拌构件还具有连结部，所述连结部连结于所述滑动轴，并且呈柱状或锥台状，

所述搅拌销从所述连结部的下端面下垂。

9.一种接合装置，其特征在于，包括：

权利要求1至8中任一项所述的旋转工具；

动力部件，所述动力部件输出传递至所述旋转工具的所述转轴的旋转力；以及

位置控制部件，所述位置控制部件对所述旋转工具的所述固定部进行保持并进行所述旋转工具的位置控制，

通过所述位置控制部件使所述旋转工具移动至相对于所述被接合构件为规定的高度位置，将所述搅拌销插入到所述被接合构件，从而进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

10.如权利要求9所述的接合装置，其特征在于，

所述旋转工具是权利要求7所述的旋转工具，

将所述搅拌销和与所述搅拌销一起旋转的所述轴肩插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

11.如权利要求9所述的接合装置，其特征在于，

所述旋转工具是权利要求8所述的旋转工具，

在使所述连结部相对于所述被接合构件分开的状态下，仅将旋转的所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

12.一种接合方法，其特征在于，

使权利要求1至8中任一项所述的旋转工具移动至相对于所述被接合构件为规定的高度位置，将所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

13.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，

所述旋转工具是权利要求7所述的旋转工具，

将所述搅拌销和与所述搅拌销一起旋转的所述轴肩插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。

14.如权利要求12所述的接合方法，其特征在于，

所述旋转工具是权利要求8所述的旋转工具，

在使所述连结部相对于所述被接合构件分开的状态下，仅将旋转的所述搅拌销插入到所述被接合构件，并进行相对于所述被接合构件的摩擦搅拌接合。