JP2014030833A

JP2014030833A - 摩擦攪拌接合装置

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Publication number: JP2014030833A
Application number: JP2012171702A
Authority: JP
Inventors: Tomoya Saito; 朋哉齋藤
Original assignee: F Tech Inc
Current assignee: F Tech Inc
Priority date: 2012-08-02
Filing date: 2012-08-02
Publication date: 2014-02-20
Anticipated expiration: 2032-08-02
Also published as: CN103567627B; EP2692473A3; US20140034706A1; US9358634B2; JP5984561B2; EP2692473A2; EP2692473B1; CN103567627A

Abstract

【課題】簡便で適用の拡張性が高く、接合ツールの不要な偏位を排しながら加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合し得る摩擦攪拌接合装置を提供する。
【解決手段】加工対象部材Ｗの加工対象側面Ｗｓに対して上下移動自在であり、加工対象部材に対して相対回転自在であるプローブ３２、及びプローブの外周面の一部を覆ってプローブに対して相対回転自在な介装部材３４を有する接合ツール３０と、加工対象部材を載置する載置部材１０と、接合ツールが装着されたアーム５４を有して、アームを移動して接合ツールを加工対象部材に対して移動自在な移動機構５０と、アームを移動して接合ツールを加工対象部材に対して移動する際に介装部材が当接することにより、接合ツールの移動方向を所定の加工方向に一致させるように補正自在な補正部材２２を有して、載置部材に固定された補正機構２０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、摩擦攪拌接合装置に関し、特に、加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合し得る摩擦攪拌接合装置に関するものである。

近年、アルミニウム板等の複数の金属板から成る加工対象部品における所定の接合部位を高速で回転するプローブで摩擦攪拌して、その金属板同士を接合する摩擦攪拌接合装置が提案されてきており、自動車等の移動体の強度部品においても、摩擦攪拌接合装置で接合された接合部を有する構成が実現されるようになってきている。

かかる摩擦攪拌接合装置では、プローブと加工対象部品とを相対移動して、所定の接合部位を正確に接合する必要があるから、プローブと加工対象部品とが不要に相対偏位することなく正確に相対移動されることが重要である。

かかる状況下で、特許文献１は、ガイド部２１、２２を有する摩擦攪拌固定子２０の孔部２０Ａに、摩擦攪拌プローブ１１が露出するように摩擦攪拌回転子１０を嵌合させた摩擦攪拌接合ツールを開示する。詳しくは、一対の被接合部材Ｓ１、Ｓ１を摩擦攪拌接合する際に、冶具を用いて固定した一対の被接合部材Ｓ１、Ｓ１に対して摩擦攪拌固定子２０のガイド部２１、２２を接触させた状態で、摩擦攪拌プローブ１１を一対の被接合部材Ｓ１、Ｓ１の当接部に圧入して攪拌しながら摩擦攪拌接合ツールを移動して、かかる当接部を接合して接合部材Ｓ３を得るという構成を開示する。

特開２０１１−２０６７８６号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１においては、摩擦攪拌接合ツールと被接合部材とを正確に相対移動することを企図したものではあるが、摩擦攪拌接合ツールが、ガイド部を有する摩擦攪拌固定子を備える必要があるため、摩擦攪拌接合ツールの構成自体が煩雑である。

また、かかる構成においては、接合すべき部位の形状が変わると、対応して摩擦攪拌固定子のガイド部の形状を変更する必要があるため、接合部位の種々の形状に応じて簡便に摩擦攪拌接合をするための構成が実現されているともいい難い。

また、かかる構成においては、摩擦攪拌プローブの一部が、摩擦攪拌固定子のガイド部の裏面に接触して回転するため、かかる接触部に潤滑性膜や硬質合金層を付与する必要があり、摩擦攪拌接合ツールの構成自体が煩雑である。

また、かかる構成は、一対の板状部材の当接部を摩擦攪拌接合して隅肉部を形成する場合に限定的に適用できるもので、その他の構成の接合部位を摩擦攪拌接合することが可能な拡張性の高い構成を何等教示するものではない。

従って、現状では、簡便で適用の拡張性が高く、加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合し得る新規な構成の摩擦攪拌接合装置が待望された状況にあるといえる。

本発明は、以上の検討を経てなされたもので、簡便で適用の拡張性が高く、接合ツールの不要な偏位を排しながら加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合し得る摩擦攪拌接合装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成すべく、本発明の第１の局面における摩擦撹拌接合装置は、加工対象部材の加工対象側面に対して上下移動自在であり、前記加工対象部材に対して相対回転自在であるプローブ、及び前記プローブの外周面の一部を覆って前記プローブに対して相対回転自在な介装部材を有する接合ツールと、前記加工対象部材を載置する載置部材と、前記接合ツールが装着されたアームを有して、前記アームを移動して前記接合ツールを前記加工対象部材に対して移動自在な移動機構と、前記アームを移動して前記接合ツールを前記加工対象部材に対して移動する際に前記介装部材が当接することにより、前記接合ツールの移動方向を所定の加工方向に一致させるように補正自在な補正部材を有して、前記載置部材に固定された補正機構と、を備える。

また、本発明は、かかる第１の局面に加え、前記補正部材は、前記所定の加工方向に平行な当接面を有すると共に、前記加工対象側面に対する前記プローブの回転方向に対応して、前記加工対象側面上で前記所定の加工方向に対して所定の側に配置され、前記介装部材は、ベアリングであり、前記ベアリングが前記当接面に当接することにより前記接合ツールの移動方向が補正されることを第２の局面とする。ここで、前記補正部材が、加工対象側面に対する前記プローブの回転方向に対応して、前記加工対象側面上で前記所定の加工方向に対して所定の側に配置されるとは、前記補正部材が、前記プローブの回転方向が前記加工対象側面に向かって右回りであるときは、前記加工対象側面上で前記所定の加工方向に対して左側に配置され、前記プローブの前記回転方向が前記加工対象側面に向かって左回りであるときは、前記加工対象側面上で前記所定の加工方向に対して右側に配置されることを意味する。

また、本発明は、かかる第１又は第２の局面に加え、前記補正部材は、前記加工対象部材に対して進退自在であることを第３の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第３のいずれかの局面に加え、前記移動機構は、産業用ロボットであることを第４の局面とする。

また、本発明は、かかる第１から第４のいずれかの局面に加え、更に、前記載置部材を支持部材で支持して、前記加工対象部材の上下方向の位置のみを補助的に支持する補助支持機構を備え、前記補助支持機構は前記アームに装着されることを第５の局面とする。

本発明の第１の局面における構成によれば、移動機構のアームを移動して、載置部材に固定された加工対象部材に対して接合ツールを移動する際に、プローブの外周面の一部を覆ってプローブに対して相対回転自在な介装部材が、載置部材に固定された補正機構の補正部材に当接して、接合ツールの移動方向を所定の加工方向に一致するように補正されることになるため、簡便で適用の拡張性が高い構成で、接合ツールの不要な偏位を排しながら加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合することができる。

また、本発明の第２の局面における構成によれば、補正部材が、所定の加工方向と平行な当接面を有すると共に、加工対象側面に対するプローブの回転方向に対応して、加工対象側面上で所定の加工方向に対して所定の側に配置され、介装部材が、ベアリングであり、ベアリングが当接面に当接することにより接合ツールの移動方向が補正されるため、よ
り簡便で適用の拡張性が高い構成で、接合ツールの不要な偏位を排しながら加工対象部材を所定の加工方向に沿ってより正確に接合することができる。

また、本発明の第３の局面における構成によれば、補正部材が、加工対象部材に対して進退自在であることにより、移動機構のアームを移動して加工対象部材に対して接合ツールを移動する際には、介装部材と補正部材とをより適確に当接することができると共に、加工対象部材を載置部材上に載置したり、プローブを加工対象部材に下降させる際には、載置されている加工対象部材や下降しているプローブに不要に干渉することを回避できるため、より簡便な構成で、加工対象部材を所定の加工方向に沿ってより正確に接合することができる。

また、本発明の第４の局面における構成によれば、移動機構が、産業用ロボットであることにより、より汎用的な構成で、加工対象部材を所定の加工方向に沿ってより正確に接合し得る摩擦攪拌接合装置を実現することができる。

また、本発明の第５の局面における構成によれば、更に、載置部材を支持部材で支持して、加工対象部材の上下方向の位置のみを補助的に支持すべくアームに装着される補助支持機構を備えることにより、プローブと加工対象部材とより正確に位置させることができ、加工対象部材を所定の加工方向に沿ってより正確に接合することができる。

本発明の実施形態における摩擦攪拌接合装置の全体構成を示す側面図である。本実施形態における摩擦攪拌接合装置の部分拡大側面図である。本実施形態における摩擦攪拌接合装置の部分拡大斜視図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における摩擦攪拌接合装置につき詳細に説明する。なお、図中、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、３軸直交座標系を成す。また、ｘ軸及びｙ軸が成す平面は、水平面に平行な平面であり、ｚ軸の正方向は、上方向であるとする。

図１は、本実施形態における摩擦攪拌接合装置の全体構成を示す側面図である。図２は、本実施形態における摩擦攪拌接合装置の部分拡大側面図である。また、図３は、本実施形態における摩擦攪拌接合装置の部分拡大斜視図である。

図１から図３に示すように、摩擦攪拌接合装置１は、加工対象部材Ｗを載置すべく床Ｆに固設された載置台１０と、載置台１０上に配設された補正機構２０と、載置台１０の上方で載置台１０に対向して配置自在な接合ツール３０と、載置台１０の下方で載置台１０の下面に当接するように配置自在な補助支持機構４０と、接合ツール３０及び補助支持機構４０を支持して床Ｆに固設されたロボット５０と、を備える。

詳しくは、載置台１０は、加工対象部材Ｗをその載置部１０ａ上に載置する載置治具１２と、載置治具１２上に配設されて加工対象部材Ｗを装脱自在に固定するストッパ１４と、備える載置部材である。加工対象部材Ｗは、典型的には第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２が上下方向に並置されて互いに重なり合った部分を有するアルミ材等の金属製の板状部材であり、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２の重なり合った部分の所定の部位が、所定の加工方向Ｄに沿って移動されるべき接合ツール３０により所定の接合線Ｌでもって接合されるものである。載置治具１２上における加工対象部材Ｗの位置は、ストッパ１４で加工対象部材Ｗの一部を保持することにより、正確に維持される。なお、ストッパ１４を駆動する駆動源としては、モータやエアシリンダ等が挙げられる。もちろん、ストッパ１４は、手動で駆動されてもかまわない。

補正機構２０は、補正部材２２と、載置台１０の載置部１０ａ上に固設されて補正部材２２を上方位置及び下方位置間で移動自在な駆動機構２４と、を備える。補正部材２２は、充分な強度及び剛性を有する典型的には鉄材等の金属製のブロック部材であり、その１つの外面として当接面２２ａを有する。かかる当接面２２ａは、詳細には後述する接合ツール３０のベアリング３４が当接すべき面であり、所定の加工方向Ｄに平行、つまり結果的に得られるべき所定の接合線Ｌに平行な面形状を有し、所定の接合線Ｌが直線ならば平面であり、所定の接合線Ｌが曲線ならば曲面である。駆動機構２４は、補正部材２２を装着して固定する装着部材２４ａと、装着部材２４ａに動力的に連絡するモータ２４ｂと、装着部材２４ａ及びモータ２４ｂ間を連結するシャフト２４ｃと、載置台１０の載置部１０ａ上に固設された基体２４ｄと、基体２４ｄから上方に立設された支持板２４ｅと、を備える。

かかる補正機構２０においては、モータ２４ｂが駆動されてシャフト２４ｃが上下方向に移動することにより、補正部材２２を装着した装着部材２４ａが支持板２４ｅに画成された回動軸２４ｆの周りに回動し、これに対応して、補正部材２２は、図１に示す上方位置と図２及び図３に示す下方位置との間で移動して加工対象部材Ｗに対して進退自在である。なお、シャフト２４ｃを移動させる動力源は、モータ２４ｂに限定されるものではなく、エアシリンダ等を動力源として用いてもかまわない。

接合ツール３０は、典型的には上下方向に延在する鉄材等の金属製の円柱部材であって、ｚ軸と平行な中心軸Ｚの周りに回転自在であると共に、上下方向に移動自在であるプローブ３２と、プローブ３２の外周面の上部を囲ってその周囲に配設されると共に、中心軸Ｚと同軸でプローブ３２の周りでプローブ３２と相対的に従動回転自在であって、プローブ３２から受ける回転力を当接面２２ａに伝達せずに当接面２２ａに接触自在な介装部材であるベアリング３４と、プローブ３２及びベアリング３４を保持するホルダ３６と、ホルダ３６に保持されたプローブ３２及びベアリング３４を上下移動させると共に、プローブ３２を中心軸Ｚの周りに回転させる駆動機構３８と、を備える。ベアリング３４は、典型的には転がり軸受けであり、いずれも図示を省略する内輪と外輪との間に複数のボール又は複数のローラを回動自在に保持させた構成を有し、内輪はプローブ３２の外周面の上部に嵌装されると共に外輪は補正部材２２の当接面２２ａに当接自在である。ここで、複数のボール又は複数のローラが、内輪及び外輪の一方に確実に回動自在に保持可能な場合は、その他方は省略可能である。もちろん、ベアリング３４としては、すべり軸受け、磁気軸受け及び流体軸受けといった種々の軸受け構成が適用自在である。また、駆動機構３８は、その筐体３８ａ内に、いずれも図示を省略するモータやシャフト等を内蔵する。

かかる接合ツール３０においては、駆動機構３８がプローブ３２及びベアリング３４を保持するホルダ３６を下方に移動させた場合には、プローブ３２の下部は、加工対象部材Ｗに圧入されていき、加工対象部材Ｗにおいて、第１部材Ｗ１を貫通して第２部材Ｗ２に侵入する位置まで到達自在である。また、かかる場合には、ベアリング３４の外周面、つまりその外輪、又は外輪が省略される場合にはその複数のボール又は複数のローラは、プローブ３２が駆動機構３８により回転されていたとしても、その回転からは切り離された状態で当接面２２ａに当接自在である。なお、加工対象部材Ｗの第１部材Ｗ１における上面を、便宜上、加工対象側面Ｗｓと呼ぶことがある。

ここで、補正部材２２は、プローブ３２の回転方向Ｒが加工対象側面Ｗｓに向かって右回りであるときは、加工対象側面Ｗｓ上で所定の加工方向Ｄに対して左側に配置され、プローブ３２の回転方向Ｒが加工対象側面Ｗｓに向かって左回りであるときは、加工対象側面Ｗｓ上で所定の加工方向Ｄに対して右側に配置される。なお、図中では、補正部材２２が加工対象側面Ｗｓ上で所定の加工方向Ｄに対して左側に配置された例を示している。

補助支持機構４０は、載置治具１２とは反対側で載置台１０の載置部１０ａの下面に当接する典型的には鉄材等の金属製のボールである支持部材４２と、支持部材４２をその中心位置を不動にしながら回転自在に保持するホルダ４４と、を備える。かかる補助支持機構４０においては、支持部材４２が加工対象部材Ｗを挟んでプローブ３２の下端部と対向した状態で、支持部材４２が、その上部の１点において載置台１０の載置部１０ａの下面に当接しながら載置台１０を補助的に支持自在である。

ロボット５０は、接合ツール３０と、載置台１０の載置治具１２上に固定された加工対象部材Ｗと、を相対移動自在な移動機構であり、典型的には産業用ロボットである。具体的には、ロボット５０は、側面視で２股形状を呈し接合ツール３０及び補助支持機構４０を対応して装着する上方装着部５２ａ及び下方装着部５２ｂを有する装着治具５２と、装着治具５２を装着して典型的には多関節を有するマニピュレータであるアーム５４と、いずれも図示は省略するがアーム５４を移動する駆動機構、演算処理装置及びメモリ等を内蔵するロボット本体５６と、を備える。装着治具５２の上方装着部５２ａには、接合ツール３０の駆動機構３８の筐体３８ａが装着されて固定される一方で、装着治具５２の下方装着部５２ｂには、補助支持機構４０のホルダ４４が装着されて固定される。アーム５４の一端には、装着治具５２における上方装着部５２ａ及び下方装着部５２ｂの結合部が装着され、アーム５４の他端には、ロボット本体５６が連絡する。ロボット本体５６の駆動機構が動作することによりアーム５４が移動し、対応して、接合ツール３０と補助支持機構４０との相対的な位置的関係を維持したままで、上下左右等の多自由度でもって接合ツール３０及び補助支持機構４０を移動自在である。また、加工対象部材Ｗに摩擦撹拌接合を施す際には、アーム５４は、接合ツール３０及び補助支持機構４０を所定の加工方向Ｄに沿って移動させようとする。

かかる摩擦攪拌接合装置１の該当する各種構成要素は、コントローラＣから送出される制御信号を受けて適宜制御され、加工対象部材Ｗに摩擦攪拌接合を為すように動作するものである。具体的には、コントローラＣは、加工対象部材Ｗに対して接合ツール３０を下降させてプローブ３２を加工対象部材Ｗに圧入させると共に、ベアリング３４を補正部材２２に当接させながらプローブ３２を回転させることにより、プローブ３２で加工対象部材Ｗに摩擦熱を発生させながら加工対象部材Ｗを撹拌すると共に、ベアリング３４を補正部材２２に従動的に当接させた状態でロボット５０のアーム５４でプローブ３２と加工対象部材Ｗとを相対移動して、加工対象部材Ｗを所定の接合線Ｌに沿って接合する制御を行う。なお、コントローラＣは、いずれも図示を省略する演算処理装置やメモリ等を内蔵し、メモリには、摩擦撹拌接合を実行するための制御プログラムや所定の加工方向Ｄに関するデータ等が記憶される。

ついで、以上の構成の摩擦攪拌接合装置１を用いて、加工対象部材Ｗに対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合方法につき、以下詳細に説明する。

まず、摩擦攪拌接合方法の一連の工程を開始する前にその準備として、ロボット５０においては、装着治具５２の上方装着部５２ａに接合ツール３０を装着して固定し、かつ装着治具５２の下方装着部５２ｂに補助支持機構４０を装着して固定する。

これと共に、一方で、摩擦攪拌接合を施すべき加工対象部材Ｗを載置台１０の載置治具１２上に載置した後、ストッパ１４で加工対象部材Ｗの一部を保持して加工対象部材Ｗを位置決めして固定する。

次に、以下のような摩擦攪拌接合方法の一連の工程が開始される。かかる一連の工程は、コントローラＣがそのメモリ中に格納された制御プログラムやデータを用いながらその
制御プログラムに従って自動制御するものである。

まず、コントローラＣの制御の下で、図１に示すように、ロボット本体５６の駆動機構がアーム５４を上下左右等に適宜移動させて、装着治具５２の上方装着部５２ａに装着された接合ツール３０のプローブ３２を、加工対象部材Ｗの上方の第１の所定位置で、加工対象部材Ｗに対向するように配置すると共に、装着治具５２の下方装着部５２ｂに装着された補助支持機構４０の支持部材４２を、加工対象部材Ｗを挟んでプローブ３２の下部と対向するようにその支持部材４２の上部の１点において載置台１０の載置部１０ａの下面に当接させる。そして、このようなプローブ３２及び支持部材４２の各々の位置が実現されたならば、ロボット本体５６の駆動機構は動作を停止して、アーム５４の位置を一旦固定する。

次に、このようにアーム５４の位置を一旦固定したならば、コントローラＣの制御の下で、図２に示すように、補正機構２０のモータ２４ｂがシャフト２４ｃを上方向に移動させて装着部材２４ａを回動軸２４ｆの周りに回動させ、これに対応して、補正部材２２を回動させて下方位置に移動させる。ここで、補正部材２２の下面２２ｂが加工対象部材Ｗの第１部材Ｗ１の上面に当接したならば、モータ２４ｂが停止されてシャフト２４ｃの移動が停止され、補正部材２２は、その下面２２ｂが第１部材Ｗ１の上面に当接した状態に維持される。なお、このように補正部材２２の下面２２ｂを加工対象部材Ｗの第１部材Ｗ１の上面に当接させる工程は、予め、ストッパ１４で加工対象部材Ｗを把持して位置決めし固定する工程と同じタイミングで行っておいてもかまわない。

次に、このように補正部材２２を回動させて下方位置に移動させたならば、コントローラＣの制御の下で、図２に示すように、接合ツール３０の駆動機構３８がプローブ３２及びベアリング３４を保持するホルダ３６を下方に移動させてプローブ３２を下降させ、プローブ３２の下部を、加工対象部材Ｗにおいて第１部材Ｗ１を貫通して第２部材Ｗ２に侵入する第２の所定位置まで到達させる。この際、ベアリング３４の外周面は、補正部材２２の当接面２２ａに当接されている。なお、この際、必要に応じて、接合ツール３０の駆動機構３８は、ホルダ３６を介してプローブ３２を回転させていてもよい。

次に、このようにプローブ３２の下部が第２の所定位置に到達したならば、コントローラＣの制御の下で、図３に示すように、接合ツール３０の駆動機構３８がプローブ３２を継続的に回転させた状態で、ロボット本体５６の駆動機構が、プローブ３２及び支持部材４２がこれらの位置的な対応関係を維持した状態でｙ軸の負方向に向いた所定の加工方向Ｄである移動方向に移動されるように、アーム５４を移動させる。つまり、この際には、プローブ３２は、その下部を加工対象部材Ｗにおける第１部材Ｗ１を貫通して第２部材Ｗ２に侵入した状態で、その中心軸Ｚについてｚ軸の負方向に見た場合の右回りの回転方向Ｒで回転しながら、加工方向Ｄの方向に移動されている。その結果、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２とは、プローブ３２の下部の移動した軌跡に対応して、摩擦攪拌接合されていく。併せて、支持部材４２は、加工対象部材Ｗを挟んでプローブ３２の下部と対向するように支持部材４２の上部の１点において載置台１０の載置部１０ａの下面に当接した状態でホルダ４４内で回転しながら、所定の加工方向Ｄの方向に移動されている。

ここで、プローブ３２は、それが第１部材Ｗ１を貫通して第２部材Ｗ２に侵入した状態で右回りの回転方向Ｒに回転していることに起因して、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２から回転反力Ｄ’を受けてｘ軸の正方向に偏位し所定の加工方向Ｄから逸脱しようとする。しかし、ベアリング３４の外周面が補正部材２２の当接面２２ａに当接されているため、プローブ３２は、不要に偏位することはない。更に、当接面２２ａは、所定の加工方向Ｄに平行、つまり所定の接合線Ｌに平行な面形状を有するものであるため、当接面２２ａにベアリング３４が当接しながらプローブ３２が加工方向Ｄの方向に移動されると、そのプ
ローブ３２の下部の移動した軌跡は所定の接合線Ｌに一致することになり、対応して、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２においては、所定の接合線Ｌに沿って摩擦攪拌接合された接合部位を得られることになる。

次に、このようにアーム５４の移動に伴ってプローブ３２等を摩擦攪拌接合が必要な部位の終点である第３の所定位置まで移動させ終えると、コントローラＣの制御の下で、接合ツール３０の駆動機構３８が、プローブ３２の回転を維持したままでプローブ３２を上方に移動させて加工対象部材Ｗから引き抜き、その上方位置まで上昇させた後にその移動を停止させる。そして、ロボット本体５６の駆動機構が、アーム５４を移動させて、プローブ３２及び支持部材４２を、加工対象部材Ｗの上下領域から退出させた後にその移動を停止させる。

次に、このようにプローブ３２及び支持部材４２を退出させ終わると、コントローラＣの制御の下で、補正機構２０のモータ２４ｂがシャフト２４ｃを下方向に移動させて装着部材２４ａを回動軸２４ｆの周りに回動させ、これに対応して、補正部材２２を回動させて上方位置に移動させて、それを加工対象部材Ｗの上方領域から退出させた後にその移動を停止させる。

最後に、ストッパ１４を外して加工対象部材Ｗを解放し、加工対象部材Ｗを載置台１０から取り外せば、所定の部位が摩擦攪拌接合された加工品が得られる。

なお、以上の構成においては、加工対象部材Ｗが載置台１０に固定され、かつ接合ツール３０及び補助支持機構４０がロボット５０のアーム５４に装着されて可動である構成例で説明したが、原理的には、加工対象部材Ｗと接合ツール３０及び補助支持機構４０とが相対的に可動であれば足りるため、これとは逆に、加工対象部材Ｗがロボット５０のアーム５４に装着されて可動であり、かつ接合ツール３０及び補助支持機構４０が載置台１０に固定された構成例も採用可能である。但し、かかる場合には、典型的にはベアリングである介装部材を、加工対象部材Ｗを載置すべき載置治具１２等に設けることになる。

かかる場合には、摩擦攪拌接合を施すべき加工対象部材Ｗを載置して固定した載置治具１２を、ロボット５０のアーム５４の装着治具に装着した後で、載置台１０に装着されて固定された接合ツール３０のプローブ３２を加工対象部材Ｗに圧入して攪拌すると共に、加工対象部材Ｗを固定した載置治具１２の下面に、載置台１０に装着されて固定された補助支持機４０の支持部材４２を当接した状態で、加工対象部材Ｗを固定した載置治具１２をアーム５４で移動しながら加工対象部材Ｗに摩擦攪拌接合を施せばよい。この際、加工対象部材Ｗを載置すべき載置治具１２等に設けベアリングの外周面が補正部材２２の当接面２２ａに当接することにより、所定の接合線Ｌに沿って摩擦攪拌接合された接合部位が得られることは同様である。

また、以上の構成においては、補助支持機構４０を適用した構成例で説明したが、必要とされる加工精度が相対的に低い場合等では、補助支持機構４０は省略してもかまわない。

また、本発明は、部材の形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明においては、簡便で適用の拡張性が高い構成で、接合ツールの不要な偏位を排しながら加工対象部材を所定の加工方向に沿って正確に接合し得る摩擦攪拌
接合装置を提供することができるものであるため、その汎用普遍的な性格から広範に自動車等の移動体の強度部材の接合分野に適用され得るものと期待される。

Ｗ…加工対象部材
Ｗ１…第１部材
Ｗ２…第２部材
Ｗｓ…加工対象側面
Ｃ…コントローラ
Ｆ…床
Ｄ…加工方向
Ｄ’…反力方向
Ｒ…回転方向
Ｌ…接合線
１…摩擦攪拌接合装置
１０…載置台
１０ａ…載置部
１２…載置治具
１４…ストッパ
２０…補正機構
２２…補正部材
２２ａ…当接面
２２ｂ…下面
２４…駆動機構
２４ａ…装着部材
２４ｂ…モータ
２４ｃ…シャフト
２４ｄ…基体
２４ｅ…支持板
２４ｆ…回動軸
３０…接合ツール
３２…プローブ
３４…ベアリング
３６…ホルダ
３８…駆動機構
３８ａ…筐体
４０…補助支持機構
４２…支持部材
４４…ホルダ
５０…ロボット
５２…装着治具
５２ａ…上方装着部
５２ｂ…下方装着部
５４…アーム
５６…ロボット本体

Claims

加工対象部材の加工対象側面に対して上下移動自在であり、前記加工対象部材に対して相対回転自在であるプローブ、及び前記プローブの外周面の一部を覆って前記プローブに対して相対回転自在な介装部材を有する接合ツールと、
前記加工対象部材を載置する載置部材と、
前記接合ツールが装着されたアームを有して、前記アームを移動して前記接合ツールを前記加工対象部材に対して移動自在な移動機構と、
前記アームを移動して前記接合ツールを前記加工対象部材に対して移動する際に前記介装部材が当接することにより、前記接合ツールの移動方向を所定の加工方向に一致させるように補正自在な補正部材を有して、前記載置部材に固定された補正機構と、
を備える摩擦撹拌接合装置。
前記補正部材は、前記所定の加工方向に平行な当接面を有すると共に、前記加工対象側面に対する前記プローブの回転方向に対応して、前記加工対象側面上で前記所定の加工方向に対して所定の側に配置され、前記介装部材は、ベアリングであり、前記ベアリングが前記当接面に当接することにより前記接合ツールの移動方向が補正される請求項１に記載の摩擦撹拌接合装置。
前記補正部材は、前記加工対象部材に対して進退自在である請求項１又は２に記載の摩擦撹拌接合装置。
前記移動機構は、産業用ロボットである請求項１から３のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。
更に、前記載置部材を支持部材で支持して、前記加工対象部材の上下方向の位置のみを補助的に支持する補助支持機構を備え、前記補助支持機構は前記アームに装着される請求項１から４のいずれかに記載の摩擦撹拌接合装置。