JP2016128177A - 摩擦撹拌接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦撹拌接合ツールの押圧荷重の制御性を向上化させる。
【解決手段】 第１のワークＷ１と第２のワークＷ２との間の角隅部ｃ１，ｃ２には、プローブと固定式ショルダとを備えた摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを配置する。接合装置本体２は、フレーム１０に、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを保持した主軸ユニット７ａ，７ｂを、プローブの回転軸に直交する方向の移動を行わせる軸直交方向移動ユニット１１，１３と、プローブの回転軸に平行な方向の移動を行わせる軸方向移動ユニット１２，１４を介して支持させた構成を備える。摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに作用させる押圧荷重は、軸方向移動ユニット１２，１４の出力のみで制御させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、接合すべきワーク同士の角隅部の接合に用いられる摩擦撹拌接合装置に関するものである。

摩擦撹拌接合装置に用いられる摩擦撹拌接合ツール（摩擦撹拌接合用工具）としては、プローブと一体に回転する回転式ショルダを備えた形式のものと、回転するプローブと非回転の固定式ショルダとを備えた形式のものが知られている。

固定式ショルダを備える摩擦撹拌接合ツールとしては、接合すべきワーク同士の角隅部（内隅部）を摩擦撹拌接合するために、固定式ショルダは角隅部を形成する両ワーク表面に当接する面を備える形状としたものが知られている。

更に、前記のような角隅部接合用の摩擦撹拌接合ツールを用いる摩擦撹拌接合装置としては、水平なワーク（水平部材）と、その上に立設されるワーク（立設部材）との突き合わせによって形成された２つの角隅部を、一対の摩擦撹拌接合ツールを用いて、立設されるワークの両側から摩擦撹拌接合する装置が、従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

この摩擦撹拌接合装置は、各摩擦撹拌接合ツールに押圧荷重を作用させるための押圧機構を備えている。この押圧機構は、上下方向の移動手段と左右方向の移動手段とを備えた構成とされている。又、押圧機構は、摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重のベクトル方向と、撹拌軸であるプローブの軸心方向とを同じ方向とさせるために、上下方向の移動手段と左右方向の移動手段の双方の出力の制御を行うようにしてある。

又、固定式ショルダを備えた摩擦撹拌接合ツールによる角隅部の摩擦撹拌接合を行う際に、溶接フィラーを加えて、接合後の角隅部にＲ（肉盛りによるフィレット）を形成させるようにしたＡｄＳｔｉｒと云われる手法も、従来提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

ところで、回転式ショルダを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールを用いる摩擦撹拌接合では、ワークにおける回転式ショルダが接触する個所に摩擦熱を発生させることができる。

これに対し、固定式ショルダを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールを用いる摩擦撹拌接合では、ワークにおける固定式ショルダが接触する個所では摩擦熱が生じないため、回転するプローブのみでワークに摩擦熱を発生させる必要がある。

そのため、固定式ショルダを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールを使用する場合は、摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重（押圧力）の制御が重要となっている。

特開２０１３−１６６１５９号公報

福田哲夫，角張隆男、「ＴＷＩの最新ＦＳＷプロセス開発状況とパテント情報」、溶接技術、産報出版株式会社、２０１１年６月、５９巻、６号、ｐ．５７−６０

ところで、ワーク同士の角隅部の摩擦撹拌接合を行っているときには、たとえば、各ワークの製作精度の誤差や、各ワークの反り等の形状の誤差等を要因として、角隅部の位置にずれが生じる場合がある。このような角隅部の位置ずれが生じた場合は、角隅部の位置変化に追従するように摩擦撹拌接合ツールの位置を調整することが求められる。

特許文献１に示された摩擦撹拌接合装置では、押圧機構による各摩擦撹拌接合ツールの位置の調整は、上下方向の移動手段と左右方向の移動手段により行う必要がある。しかし、上下方向の移動手段と左右方向の移動手段は、摩擦撹拌接合の施工中、摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重のベクトル方向と、撹拌軸であるプローブの軸心方向とを同じ方向とさせるための出力の制御が行われているものである。

そのため、特許文献１に示された摩擦撹拌接合装置では、各角隅部の位置変化に追従した各摩擦撹拌接合ツールの位置の調整と、角隅部に対する摩擦撹拌接合ツールの押圧荷重のベクトル方向の制御とを同時に行うときに、押圧荷重の制御性を高めることは難しい。

なお、非特許文献１には、摩擦撹拌接合ツールの押圧荷重の制御性を高める考えは示されていない。

そこで、本発明は、固定式ショルダを備えた一対の摩擦撹拌接合ツールを用いてワーク同士の２つの角隅部の摩擦撹拌接合を行う場合に、各摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重の制御性を向上させることができる摩擦撹拌接合装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、第１のワークと、該第１のワークの面に対して交わる角度姿勢で端縁を接して配置される第２のワークとを保持するワーク保持手段と、前記ワーク保持手段に保持された前記第１のワークと前記第２のワークとで形成される角隅部の延びる方向に沿って相対移動する接合装置本体とを備え、前記接合装置本体は、前記角隅部を形成する両ワークに接触させるワーク接触面を備えた固定式ショルダと回転駆動可能なプローブとを備えて前記第２のワークを挟んだ両側の前記角隅部に配置される摩擦撹拌接合ツールと、前記各摩擦撹拌接合ツールの前記各プローブを回転駆動する主軸ユニットと、前記各主軸ユニットを、前記ワークに対する前記接合装置本体の相対移動方向に対して垂直な面内で、前記プローブの回転軸に沿う方向に移動させる軸方向移動ユニットと、前記各主軸ユニットを、前記相対移動方向に対して垂直な面内で、前記プローブの回転軸に直交する方向に移動させる軸直交方向移動ユニットとを備える摩擦撹拌接合装置とする。

前記構成において、前記軸方向移動ユニットは、前記ワークに対する前記接合装置本体の相対移動方向に対して垂直な面内で前記プローブの回転軸に沿う方向に移動する移動テーブルと、前記移動テーブルを移動させる直動機構を備え、前記直動機構は、目標となる位置を指示して移動を行わせる位置決め制御モードと共に、前記摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重に依存した押圧荷重依存制御モード、又は、前記主軸ユニットにおける前記摩擦撹拌接合ツールの前記プローブの回転駆動に要する主軸トルクに依存した主軸トルク依存制御モードの少なくとも一方の制御モードを備えるものとした構成とする。

更に、前記構成において、前記軸直交方向移動ユニットは、前記相対移動方向に対して垂直な面内で前記プローブの回転軸に直交する方向に移動する移動テーブルと、前記移動テーブルに取り付けられた重力補償機構とを備える構成とする。

更に又、前記構成において、前記軸直交方向移動ユニットは、前記移動テーブルを移動させる直動機構を備え、前記直動機構は、目標となる位置を指示して移動を行わせる位置決め制御モードと共に、無制御、又は、前記直動機構と前記移動テーブルとの間に作用する荷重に基づく荷重依存制御モードの少なくとも一方の制御モードを備えるものとした構成とする。

本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、固定式ショルダを備えた一対の摩擦撹拌接合ツールを用いてワーク同士の２つの角隅部に沿う摩擦撹拌接合を行う場合に、各摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重の制御性を向上させることができる。

摩擦撹拌接合装置の第１実施形態を示す概略側面図である。 第１実施形態の概略平面図である。 図１のＡ−Ａ方向矢視図である。 第１実施形態における摩擦撹拌接合ツールの部分を拡大して示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 第１実施形態における接合装置本体を摩擦撹拌接合の進行方向の前方から見た拡大図である。 接合装置本体の軸直交方向移動ユニットを示す一部切断図である。 図６のＣ−Ｃ方向矢視図である。 接合装置本体の軸方向移動ユニットを示す一部切断図である。 図８のＤ−Ｄ方向矢視図である。 第１実施形態におけるワーク保持手段を示す概略平面図である。 ワーク保持手段のワークテーブルを拡大して示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 ワーク保持手段のワーククランプユニットを拡大して示す側面図である。 図１２のＥ−Ｅ方向矢視図である。 第１実施形態における制御系の概要を示すブロック図である。 摩擦撹拌接合装置の第２実施形態を示すもので、摩擦撹拌接合ツールの部分を摩擦撹拌接合進行方向の一側から見た図である。 摩擦撹拌接合装置の第３実施形態を示すもので、（ａ）は摩擦撹拌接合ツールの部分を拡大して示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ方向矢視図である。

本発明の摩擦撹拌接合装置について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、摩擦撹拌接合装置の第１実施形態を示す概略側面図である。図２は図１の概略平面図、図３は図１のＡ−Ａ方向矢視図である。図４は、摩擦撹拌接合ツールの部分を拡大して示すもので、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。図５は接合装置本体を摩擦撹拌接合の進行方向の前方から見た拡大図である。図６は接合装置本体の軸直交方向移動ユニットを示す一部切断図である。図７は図６のＣ−Ｃ方向矢視図である。図８は接合装置本体の軸方向移動ユニットを示す一部切断図である。図９は図８のＤ−Ｄ方向矢視図である。図１０は第１実施形態におけるワーク保持手段を示す概略平面図である。図１１は、ワーク保持手段のワークテーブルを拡大して示すもので、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図である。図１２はワーク保持手段のワーククランプユニットを拡大して示す側面図である。図１３は図１２のＥ−Ｅ方向矢視図である。図１４は第１実施形態における制御系の概要を示すブロック図である。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、図４（ｂ）に示すように、第１のワークＷ１と、第１のワークＷ１の面Ｐ１に対し交差する角度姿勢で端縁が突き合わされた第２のワークＷ２とにより形成される２つの角隅部（内隅部）ｃ１，ｃ２を、摩擦撹拌接合の対象とするものである。本実施形態では、一例として、第１のワークＷ１の面Ｐ１が水平に配置され、第２のワークＷ２が鉛直な姿勢で第１のワークＷ１の面Ｐ１に対して上方から突き合わされている場合について説明する。

なお、説明の便宜上、角隅部ｃ１，ｃ２の延びる方向である摩擦撹拌接合の進行方向をｘ軸方向、ｘ軸方向に垂直な平面内で第１のワークＷ１の面Ｐ１に平行な方向をｙ軸方向、ｘ軸方向及びｙ軸方向の双方に直交する方向をｚ軸方向とする３次元直交座標系を設定して、方向や姿勢の説明を行う。本実施形態では、第１のワークＷ１の面Ｐ１に沿うｘｙ平面が水平面となるので、ｚ軸方向が鉛直方向となり、第２のワークＷ２は鉛直面であるｘｚ平面に沿って配置されている。

本明細書では、ｘｙ平面は、ｘ軸方向とｙ軸方向に沿う平面を示し、ｘｚ平面は、ｘ軸方向とｚ軸方向に沿う平面を示し、ｙｚ平面は、ｙ軸方向とｚ軸方向に沿う平面を示すものであって、位置が特定された平面を意味するものではない。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、図１乃至図３に示すように、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２とを前記のように突き合わせた状態で保持するワーク保持手段１と、接合装置本体２とを備え、更に、ワーク保持手段１に保持された各ワークＷ１，Ｗ２と、接合装置本体２が、ｘ軸方向に沿って相対移動可能な構成とされている。

接合装置本体２は、図４（ａ）（ｂ）に示すように、２つの角隅部ｃ１，ｃ２のうち、第２のワークＷ２の一方の側面Ｐ２ａ側の角隅部ｃ１の接合に用いる第１の摩擦撹拌接合ツール３ａと、他方の側面Ｐ２ｂ側の角隅部ｃ２の接合に用いる第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂとを備えている。

第１の摩擦撹拌接合ツール３ａは、回転駆動可能なプローブ４ａと、プローブ４ａの基端側の外周に配置された固定式ショルダ５ａとを備えた構成とされている。プローブ４ａは、軸心方向がｙｚ平面内で角隅部ｃ１の角度の二等分線に平行となる角度姿勢に配置されていることが好ましい。本実施形態では、角隅部ｃ１が直角であるため、プローブ４ａの軸心方向は、ｙｚ平面内で第２のワークＷ２に沿うｚ軸方向（鉛直方向）から一方の側面Ｐ２ａ側へ４５度傾斜させた斜め下向きの角度姿勢に配置されている。固定式ショルダ５ａは、プローブ４ａの先端寄りに配置される端部が、角隅部ｃ１を形成させる第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の側面Ｐ２ａとに接触させる２つのワーク接触面６ａを備えた山形（Ｖ字形状）とされている。

第１の摩擦撹拌接合ツール３ａは、図５に示すように、プローブ４ａの回転駆動手段８ａを備えた第１の主軸ユニット７ａの先端側に取り付けられた状態で使用される。

第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、回転駆動可能なプローブ４ｂと、プローブ４ｂの基端側の外周に配置された固定式ショルダ５ｂとを備えた構成とされている。プローブ４ｂは、軸心方向がｙｚ平面内で角隅部ｃ２の角度の二等分線に平行となる角度姿勢に配置されていることが好ましい。本実施形態では、角隅部ｃ２が直角であるため、プローブ４ｂの軸心方向は、ｙｚ平面内で第２のワークＷ２に沿うｚ軸方向（鉛直方向）から他方の側面Ｐ２ｂ側へ４５度傾斜させた斜め下向きの角度姿勢に配置されている。固定式ショルダ５ｂは、プローブ４ｂの先端寄りに配置される端部が、角隅部ｃ２を形成させる第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の側面Ｐ２ｂとに接触させる２つのワーク接触面６ｂを備えた山形（Ｖ字形状）とされている。

第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、図５に示すように、プローブ４ｂの回転駆動手段８ｂを備えた第２の主軸ユニット７ｂの先端側に取り付けられた状態で使用される。

本実施形態では、図４（ａ）に示したように、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａと第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、固定式ショルダ５ａ，５ｂ同士、及び、プローブ４ａ，４ｂ同士が第２のワークＷ２を挟んでｘ軸方向の同位置に配置されている。

又、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａと第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、図４（ｂ）に示すように、第２のワークＷ２の両面側で角隅部ｃ１と角隅部ｃ２の摩擦撹拌接合を同時に行うときに、各角隅部ｃ１，ｃ２に没入させるプローブ４ａ，４ｂ同士、更には、各プローブ４ａ，４ｂによる各角隅部ｃ１，ｃ２の撹拌領域ｓ１，ｓ２同士に干渉が生じる虞がないように、プローブ４ａ，４ｂの固定式ショルダ５ａ，５ｂからの突出量が設定されている。

これにより、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２は、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂによる各角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合が、各プローブ４ａ，４ｂによる撹拌領域ｓ１，ｓ２同士が互いに干渉しない部分撹拌接合として行われる。このため、接合後の第１のワークＷ１と第２のワークＷ２では、撹拌領域ｓ１，ｓ２での撹拌によって接合された部分同士の間に、互いの当接面が一部残っている。

又、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの前記配置によれば、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａに対し角隅部ｃ１に向けた押圧荷重を作用させる位置と、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂに対し角隅部ｃ２に向けた押圧荷重を作用させる位置が、ｘ軸方向の同じ位置、すなわち、第２のワークＷ２を間に挟んで同一のｙｚ平面内に位置している。このため、各押圧荷重に起因して各ワークＷ１，Ｗ２や、後述するワーク保持手段１のワークテーブル５９にｘｙ平面内で回転モーメントが生じることはない。

接合装置本体２は、図１、図２に示すように、ｙ軸方向に沿ってワーク保持手段１を跨ぐように配置された門形のフレーム１０を備えている。フレーム１０のｙ軸方向の一端側には、図２、図３、図５に示すように、第１の主軸ユニット７ａが、第１の軸直交方向移動ユニット１１及び第１の軸方向移動ユニット１２を介して取り付けられている。フレーム１０のｙ軸方向の他端側には、第２の主軸ユニット７ｂが、第２の軸直交方向移動ユニット１３及び第２の軸方向移動ユニット１４を介して取り付けられている。

第１の軸直交方向移動ユニット１１は、図５、図６、図７に示すもので、第１の主軸ユニット７ａを、ｙｚ平面内でプローブ４ａ（図４参照）の軸心方向に沿う方向（以下、ｐ軸方向と云う）に対して直交する方向（以下、ｑ軸方向と云う）に移動させるものである。

そのため、第１の軸直交方向移動ユニット１１は、フレーム１０に取り付けられたベースプレート１５と、ｑ軸方向に延びるようにベースプレート１５に設けられたガイドレール１６と、ガイドレール１６にガイドブロック１７を介してスライド自在に取り付けられた移動テーブル１８と、移動テーブル１８をガイドレール１６の長手方向に沿って移動させるｑ軸方向の直動機構としてのボールねじ機構１９とを備えた構成とされている。

ボールねじ機構１９は、サーボモータ２０と、その出力側に連結されたねじ軸２１と、ねじ軸２１に取り付けられたナット部材２２とを備えた構成とされている。

更に、ボールねじ機構１９は、ベースプレート１５の表面に、ねじ軸２１がガイドレール１６と平行に延びる姿勢で設置され、ナット部材２２が、ロードセル２３と取付部材２４を介して移動テーブル１８に取り付けられている。

以上の構成としてある第１の軸直交方向移動ユニット１１は、サーボモータ２０の駆動力によりねじ軸２１を回転駆動することにより、移動テーブル１８を、ナット部材２２と一緒に、ガイドレール１６に沿わせてｑ軸方向に移動させることができるようになっている。

又、第１の軸直交方向移動ユニット１１は、サーボモータ２０による駆動力を停止した状態では、移動テーブル１８がガイドレール１６に沿って無制御で移動できるようになっている。

更に、第１の軸直交方向移動ユニット１１には、移動テーブル１８の自重及び移動テーブル１８に作用する重量のガイドレール１６に沿う方向の成分を支持する機械的な重力補償機構（自重補償機構、重量補償機構とも称する）として、たとえば、ｑ軸方向に沿って配置されたガススプリング２５が備えられている。

ガススプリング２５は、一端側がベースプレート１５側の固定個所に取り付けられ、他端側が移動テーブル１８に取り付けられている。移動テーブル１８に作用する重量とは、ナット部材２２、ロードセル２３、取付部材２４、第１の軸方向移動ユニット１２及び第１の主軸ユニット７ａの重量である。

第１の軸方向移動ユニット１２は、図５、図８、図９に示すもので、第１の主軸ユニット７ａを、ｐ軸方向に移動させるものである。

そのため、第１の軸方向移動ユニット１２は、第１の軸直交方向移動ユニット１１の移動テーブル１８に取り付けられたベースプレート２６と、ｐ軸方向に延びるようにベースプレート２６に設けられたガイドレール２７と、ガイドレール２７にガイドブロック２８を介してスライド自在に取り付けられた移動テーブル２９と、移動テーブル２９をガイドレール２７の長手方向に沿って移動させるｐ軸方向の直動機構としてのボールねじ機構３０とを備えた構成とされている。

ボールねじ機構３０は、サーボモータ３１と、その出力側に接続された減速機３２と、減速機３２の出力側に連結されたねじ軸３３と、ねじ軸３３に取り付けられたナット部材３４とを備えた構成とされている。

更に、ボールねじ機構３０は、ベースプレート２６の表面に、ねじ軸３３がガイドレール２７と平行に延びる姿勢で設置され、ナット部材３４が、ロードセル３５と取付部材３６を介して移動テーブル２９に取り付けられている。

以上の構成としてある第１の軸方向移動ユニット１２は、サーボモータ３１の駆動力により減速機３２を介してねじ軸３３を回転駆動することにより、移動テーブル２９を、ナット部材３４と一緒に、ガイドレール２７に沿わせてｐ軸方向に移動させることができるようになっている。

移動テーブル２９には、図５に示すように、第１の主軸ユニット７ａが取り付けられている。

第２の軸直交方向移動ユニット１３は、図５、図６に示すもので、第２の主軸ユニット７ｂを、ｙｚ平面内でプローブ４ｂ（図４参照）の軸心方向に沿う方向（以下、ｒ軸方向と云う）に対して直交する方向（以下、ｓ軸方向と云う）に移動させるものである。

そのため、第２の軸直交方向移動ユニット１３は、フレーム１０に取り付けられたベースプレート３７と、ｓ軸方向に延びるようにベースプレート３７に設けられたガイドレール３８と、ガイドレール３８にガイドブロック３９を介してスライド自在に取り付けられた移動テーブル４０と、移動テーブル４０をガイドレール３８の長手方向に沿って移動させるｓ軸方向の直動機構としてのボールねじ機構４１とを備えた構成とされている。

ボールねじ機構４１は、サーボモータ４２と、その出力側に連結されたねじ軸４３と、ねじ軸４３に取り付けられたナット部材４４とを備えた構成とされている。

更に、ボールねじ機構４１は、ベースプレート３７の表面に、ねじ軸４３がガイドレール３８と平行に延びる姿勢で設置され、ナット部材４４が、ロードセル４５と取付部材４６を介して移動テーブル４０に取り付けられている。

以上の構成としてある第２の軸直交方向移動ユニット１３は、サーボモータ４２の駆動力によりねじ軸４３を回転駆動することにより、移動テーブル４０を、ナット部材４４と一緒に、ガイドレール３８に沿わせてｓ軸方向に移動させることができるようになっている。

又、第２の軸直交方向移動ユニット１３は、サーボモータ４２による駆動力を停止した状態では、移動テーブル４０がガイドレール３８に沿って無制御で移動できるようになっている。

更に、第２の軸直交方向移動ユニット１３には、移動テーブル４０の自重及び移動テーブル４０に作用する重量のガイドレール３８に沿う方向の成分を支持する機械的な重力補償機構として、たとえば、ｓ軸方向に沿って配置されたガススプリング４７が備えられている。

ガススプリング４７は、一端側がベースプレート３７側の固定個所に取り付けられ、他端側が移動テーブル４０に取り付けられている。移動テーブル４０に作用する重量とは、ナット部材４４、ロードセル４５、取付部材４６、第２の軸方向移動ユニット１４及び第２の主軸ユニット７ｂの重量である。

第２の軸方向移動ユニット１４は、図５、図８に示すもので、第２の主軸ユニット７ｂを、ｒ軸方向に移動させるものである。

そのため、第２の軸方向移動ユニット１４は、第２の軸直交方向移動ユニット１３の移動テーブル４０に取り付けられたベースプレート４８と、ｒ軸方向に延びるようにベースプレート４８に設けられたガイドレール４９と、ガイドレール４９にガイドブロック５０を介してスライド自在に取り付けられた移動テーブル５１と、移動テーブル５１をガイドレール４９の長手方向に沿って移動させるｒ軸方向の直動機構としてのボールねじ機構５２とを備えた構成とされている。

ボールねじ機構５２は、サーボモータ５３と、その出力側に接続された減速機５４と、減速機５４の出力側に連結されたねじ軸５５と、ねじ軸５５に取り付けられたナット部材５６とを備えた構成とされている。

更に、ボールねじ機構５２は、ベースプレート４８の表面に、ねじ軸５５がガイドレール４９と平行に延びる姿勢で設置され、ナット部材５６が、ロードセル５７と取付部材５８を介して移動テーブル５１に取り付けられている。

以上の構成としてある第２の軸方向移動ユニット１４は、サーボモータ５３の駆動力により減速機５４を介してねじ軸５５を回転駆動することにより、移動テーブル５１を、ナット部材５６と一緒に、ガイドレール４９に沿わせてｒ軸方向に移動させることができるようになっている。

移動テーブル５１には、図５に示すように、第２の主軸ユニット７ｂが取り付けられている。

接合装置本体２では、第１の主軸ユニット７ａに取り付けられている第１の摩擦撹拌接合ツール３ａは、ｑ軸方向に関する位置の調整と力の制御が、第１の軸直交方向移動ユニット１１によって行われる。又、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａは、ｐ軸方向に関する位置の調整と力の制御が第１の軸方向移動ユニット１２によって行われる。

同様に、第２の主軸ユニット７ｂに取り付けられている第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、ｓ軸方向に関する位置の調整と力の制御が第２の軸直交方向移動ユニット１３によって行われる。又、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂは、ｒ軸方向に沿う方向に関する位置の調整と力の制御が第２の軸方向移動ユニット１４によって行われる。

したがって、接合装置本体２では、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａの角隅部ｃ１に対する押圧荷重はｐ軸方向に作用させるものであるため、その制御は、ロードセル３５の検出結果を基に、第１の軸方向移動ユニット１２の出力のみの制御で実施することができる。一方、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのｑ軸方向の位置の調整は、押圧荷重の制御に関与することなく第１の軸直交方向移動ユニット１１により実施することができる。

同様に、接合装置本体２では、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂの角隅部ｃ２に対する押圧荷重はｒ軸方向に作用させるものであるため、その制御は、ロードセル５７の検出結果を基に、第２の軸方向移動ユニット１４の出力のみの制御で実施することができる。一方、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのｓ軸方向の位置の調整は、押圧荷重の制御に関与することなく第２の軸直交方向移動ユニット１３により実施することができる。

ワーク保持手段１は、図１乃至図３、図５に示すように、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２を配置して保持するワークテーブル５９と、架台９におけるフレーム１０の内側個所を通してワークテーブル５９をｘ軸方向にガイドするガイド手段６０と、ワークテーブル５９をｘ軸方向に沿って移動させる駆動手段６１とを備えた構成とされている。

更に、ワーク保持手段１には、接合装置本体２による摩擦撹拌接合が実施される個所の付近で、ワークテーブル５９と共に移動する第１のワークＷ１と第２のワークＷ２同士の相対位置を保持するためのワーククランプユニット６２が備えられている。

ワークテーブル５９は、図１１（ａ）（ｂ）に示すように、ｘ軸方向に第１のワークＷ１及び第２のワークＷ２よりも長い寸法を備えている。

ワークテーブル５９の表面には、図５、図１１（ａ）に示すように、第１のワークＷ１を配置する領域６３のｙ軸方向の一側に、第１のワークＷ１のｙ軸方向の一端部を突き当てるための段差部６４が設けられている。領域６３のｙ軸方向の他側には、ｙ軸方向クランプ６５とｚ軸方向クランプ６６が、ｘ軸方向に沿って或る間隔で交互に配列して設けられている。

ｙ軸方向クランプ６５は、第１のワークＷ１を、ｙ軸方向に沿って段差部６４との間に挟んで固定するためのものである。ｚ軸方向クランプ６６は、第１のワークＷ１のｙ軸方向の他端縁部を、ｚ軸方向に沿ってワークテーブル５９の表面との間に挟んで固定するものである。

ワークテーブル５９のｘ軸方向の両端側の表面には、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２のｘ軸方向の両端部を突き当ててｘ軸方向の変位を防止するための端部押さえ部材６７ａ，６７ｂが設けられている。

各端部押さえ部材６７ａ，６７ｂは、たとえば、第１のワークＷ１と同様の厚み寸法を備えた横板部６８に、第２のワークＷ２と同様の厚み寸法を備えた縦板部６９が、第１のワークＷ１に対する第２のワークＷ２の突き合わせ角度と同様の角度で突き合わされて一体化された構成とされている。本実施形態では、各端部押さえ部材６７ａ，６７ｂは、横板部６８に縦板部６９が垂直な配置で突き合わされて一体化された逆Ｔ字形の構造となっている。

各端部押さえ部材６７ａ，６７ｂは、横板部６８及び縦板部６９が共にｘ軸方向に沿う姿勢で、横板部６８が、ワークテーブル５９の表面に取り付けられている。

各縦板部６９には、第２のワークＷ２のｘ軸方向の端縁をｙ軸方向の両側から挟んで保持するための保持具７０が設けられている。

なお、摩擦撹拌接合の実施時にワークテーブル５９を進行させる方向の前端側、すなわち、各角隅部ｃ１，ｃ２における摩擦撹拌接合の始端側（図１１では右側）に配置されている一方の端部押さえ部材６７ａは、ワークテーブル５９に対する取り付け位置をｘ軸方向に変更可能としてあることが好ましい。このようにすれば、摩擦撹拌接合の対象となる第１のワークＷ１及び第２のワークＷ２のｘ軸方向の寸法が変化する場合は、一方の端部押さえ部材６７ａのワークテーブル５９に対する取り付け位置を変更することにより、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２の両端部を、端部押さえ部材６７ａ，６７ｂに突き当てて配置させることができる。そのため、ワークテーブル５９は、ｘ軸方向の寸法が異なる第１のワークＷ１及び第２のワークＷ２の摩擦撹拌接合を行う場合に、共通のものを使用することができる。

ワークテーブル５９の裏面におけるｙ軸方向の両端側には、ｘ軸方向に延びるラック７１が全長に亘り設けられている。

架台９には、図１０に二点鎖線で示すように、ｙ軸方向の中央部に、ワークテーブル５９をｘ軸方向に移動させるためのテーブル移動経路７２が設定されている。

ガイド手段６０は、テーブル移動経路７２に沿って配置されたボトムガイドローラ７３と、サイドガイドローラ７４と、トップガイドローラ７５とを備えた構成とされている。

ボトムガイドローラ７３は、図３に示すように、テーブル移動経路７２（図１０参照）に沿ってｘ軸方向に移動するワークテーブル５９の裏面を、各ラック７１と干渉しない位置で受けるためのものである。ボトムガイドローラ７３は、図１０に示すように、架台９の表面におけるテーブル移動経路７２に沿う領域の内側に、ｘ軸方向及びｙ軸方向に、たとえば千鳥配置で多数設けられている。更に、ボトムガイドローラ７３は、ｘ軸方向における第１の主軸ユニット７ａ及び第２の主軸ユニット７ｂが配置されている個所では、その他の部分よりも配列密度が大となっていることが好ましい。これは、ワークテーブル５９に保持された第１のワークＷ１と第２のワークＷ２の各角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合を行う際に、各角隅部ｃ１，ｃ２に各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂ（図４（ａ）（ｂ）参照）が押圧される荷重のｚ軸方向の成分を、より多くのボトムガイドローラ７３で受けるためである。

サイドガイドローラ７４は、図２、図３に示すように、テーブル移動経路７２（図１０参照）に沿ってｘ軸方向に移動するワークテーブル５９のｙ軸方向の両側面を受けるためのものである。サイドガイドローラ７４は、図１０に示すように、テーブル移動経路７２のｙ軸方向の両側位置に、ｘ軸方向に或る間隔で配列して設けられている。

トップガイドローラ７５は、図２、図３に示すように、テーブル移動経路７２（図１０参照）に沿ってｘ軸方向に移動するワークテーブル５９の表面のｙ軸方向の両端縁部に当接させるためのものである。トップガイドローラ７５は、図１０に示すように、テーブル移動経路７２のｙ軸方向の両側位置であって、且つｘ軸方向における第１の主軸ユニット７ａ及び第２の主軸ユニット７ｂが配置されている個所（図２参照）を挟んだ両側位置に、ｘ軸方向に或る間隔を隔てた２つずつの組として設けられている。このようにトップガイドローラ７５を２つずつの組で設けるのは、ワークテーブル５９のｚ軸方向への傾きをより確実に防止するためである。なお、トップガイドローラ７５は、２つずつの組以外の配置で設けてもよいことは勿論である。

これにより、ガイド手段６０では、各ボトムガイドローラ７３、各サイドガイドローラ７４、各トップガイドローラ７５により、ワークテーブル５９のｚ軸方向、及び、ｙ軸方向への変位を拘束しつつ、ワークテーブル５９のｘ軸方向への移動をガイドすることができる。

なお、ガイド手段６０では、テーブル移動経路７２のｙ軸方向の一側に設けられたサイドガイドローラ７４とトップガイドローラ７５は位置固定されたものとする一方、テーブル移動経路７２のｙ軸方向の他側に設けられたサイドガイドローラ７４とトップガイドローラ７５は、そのｙ軸方向の設置位置を調整できるようにしてあるものとする。これは、各サイドガイドローラ７４と各トップガイドローラ７５とを、実際に使用するワークテーブル５９の寸法に合わせて配置するためである。

駆動手段６１は、図１乃至図３、図１０に示すように、架台９におけるテーブル移動経路７２（図１０参照）の下方となる個所に、ワークテーブル５９の各ラック７１と噛合可能な一対のピニオンギア７６を備えている。各ピニオンギア７６は、図１に示すように、ｘ軸方向における第１の主軸ユニット７ａ及び第２の主軸ユニット７ｂが配置されている個所の近傍に配置されていることが好ましい。これは、ワークテーブル５９に対し、摩擦撹拌接合が行われる個所の近傍で、ｘ軸方向の駆動力を付与できるようにするためである。

各ピニオンギア７６は、軸受７７により支持されたｙ軸方向の回転軸７８により連結されている（図１０参照）。回転軸７８の一端側は、架台９の内部に設けられた減速機７９の出力側に連結され、減速機７９には、サーボモータ等の駆動モータ８０が接続されている。

以上の構成としてある駆動手段６１では、駆動モータ８０により減速機７９を介してピニオンギア７６を回転駆動させると、ワークテーブル５９が、ピニオンギア７６に噛合したラック７１と一体に、テーブル移動経路７２に沿ってガイド手段６０によってガイドされながらｘ軸方向に移動する。更に、駆動モータ８０の正転と逆転の切り替えることにより、ワークテーブル５９をｘ軸方向に往復動させることができるようになっている。

ワーククランプユニット６２は、図１２、図１３に示すもので、図１、図２に示した第１の主軸ユニット７ａ及び第２の主軸ユニット７ｂに対してフレーム１０とは逆側となるｘ軸方向の他端側に配置されたフレーム８１を備えている。

フレーム８１は、図１３に示すように、ｙ軸方向に沿ってテーブル移動経路７２を跨ぐように配置された門形部８２を備え、図１２に示すように、門形部８２のｘ軸方向の一端面側には、突出部８３が設けられている。この突出部８３は、図２に示すように、第１の主軸ユニット７ａと第２の主軸ユニット７ｂとの間に形成される空間に挿入して配置可能な形状とされている。

フレーム８１は、門形部８２のｙ軸方向の両端側が、架台９のｙ軸方向の両端寄りとなる個所にｘ軸方向に沿って設けられた一対のガイドレール８４に、ガイドブロック８５を介してスライド可能に支持されている。これにより、フレーム８１は、ガイドレール８４に沿って、図２に実線で示したように突出部８３が第１の主軸ユニット７ａと第２の主軸ユニット７ｂとの間の空間に挿入された状態となる配置と、図２に二点鎖線で示すように突出部８３が第１の主軸ユニット７ａ及び第２の主軸ユニット７ｂから離れた状態になる配置との間で移動可能となっている。

更に、図示しないが、フレーム８１と架台９との間には、フレーム８１を図２に実線で示した配置で解除可能に位置固定するためのフレーム固定手段が備えられている。

門形部８２の内側には、図１２、図１３に示すように、ｚ軸方向の二個所に、第２のワークＷ２の両側面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ（図４（ａ）（ｂ）参照）に接触させるためにｙ軸方向に沿って対向配置された一対のサイドクランプローラ８６ａ，８６ｂと、一対のサイドクランプローラ８６ｃ，８６ｄが備えられている。

一対のサイドクランプローラ８６ａ，８６ｂと、一対のサイドクランプローラ８６ｃ，８６ｄでは、たとえば、ｙ軸方向の一側に配置されている各サイドクランプローラ８６ａ，８６ｃは、門形部８２に位置固定されている。一方、ｙ軸方向の他側に配置されている各サイドクランプローラ８６ｂ，８６ｄは、ｙ軸方向に沿って配置された押圧手段としての油圧シリンダ８７を介して門形部８２に取り付けられている。これにより、一対のサイドクランプローラ８６ａ，８６ｂと、一対のサイドクランプローラ８６ｃ，８６ｄでは、第２のワークＷ２が間に配置された状態で油圧シリンダ８７を伸長作動させることにより、第２のワークＷ２の両側面Ｐ２ａ，Ｐ２ｂに対して、サイドクランプローラ８６ａ，８６ｃと、サイドクランプローラ８６ｂ，８６ｄとが両側から押し付けられる。このため、第２のワークＷ２は、ｙ軸方向の位置が保持される。

更に、門形部８２の内側には、架台９から離反する端部側に、第２のワークＷ２における第１のワークＷ１側とは逆側の端部に押し当てるためのトップクランプローラ８８ａが備えられている。トップクランプローラ８８ａは、ｘｙ平面内で第２のワークＷ２の面に沿う方向、すなわち、本実施形態ではｚ軸方向に沿って配置された押圧手段としての油圧シリンダ８９を介して門形部８２に取り付けられている。これにより、トップクランプローラ８８ａは、第２のワークＷ２の端部に接するように配置された状態で油圧シリンダ８９を伸長作動させることにより、第２のワークＷ２を、その面に沿う方向の力で第１のワークＷ１に対して押し付ける。この第２のワークＷ２から受ける押し付け力により、第１のワークＷ１は、ワークテーブル５９に押し付けられる。このため、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２は、ｚ軸方向の位置が保持される。

突出部８３には、一対のサイドクランプローラ８６ｅ，８６ｆ及び油圧シリンダ８７と、トップクランプローラ８８ｂ及び油圧シリンダ８９が設けられている。一対のサイドクランプローラ８６ｅ，８６ｆ及び油圧シリンダ８７は、一対のサイドクランプローラ８６ａ，８６ｂ及び油圧シリンダ８７と同様の構成とされている。又、トップクランプローラ８８ｂ及び油圧シリンダ８９は、トップクランプローラ８８ａ及び油圧シリンダ８９と同様の構成とされている。一対のサイドクランプローラ８６ｅ，８６ｆとトップクランプローラ８８ｂは、突出部８３が図２に示すように第１の主軸ユニット７ａと第２の主軸ユニット７ｂとの間の空間に挿入された配置となるときに、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂ（図３参照）の上方に配置されることが好ましい。

なお、各サイドクランプローラ８６ａ〜８６ｆと各トップクランプローラ８８ａ，８８ｂは、ｘ軸方向に並べて配置された２連のローラ本体を備えた構成としてあることが好ましい。これは、第２のワークＷ２のｘ軸方向に沿う角度姿勢からｙ軸方向やｚ軸方向へのずれをより確実に防止させるためである。

以上の構成としてあるワーククランプユニット６２は、各ワークＷ１，Ｗ２の角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合を行うときには、フレーム８１を、図２に実線で示したように配置させる。この状態で、ワーククランプユニット６２では、摩擦撹拌接合が行われている個所の付近で、摩擦撹拌接合に供される第２のワークＷ２の位置のｙ軸方向への変位を防止することができると共に、第１のワークＷ１及び第２のワークＷ２の位置のｚ軸方向への変位を防止することができる。

ところで、各主軸ユニット７ａ，７ｂが支持されているフレーム１０は、摩擦撹拌接合を行うときに、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに作用させる押圧荷重の反力の影響を受ける。これに対し、ワーククランプユニット６２は、フレーム１０とは別体のフレーム８１を備えているため、ワーククランプユニット６２による各ワークＷ１，Ｗ２の位置の保持が、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに作用させる押圧荷重の反力の影響を受けることはない。

又、ワーククランプユニット６２は、摩擦撹拌接合を実施していないときには、フレーム固定手段（図示せず）による位置固定を解除して、図２に二点鎖線で示したように接合装置本体２から離れた位置に配置させることができる。この状態では、突出部８３が露出されるため、サイドクランプローラ８６ｅ，８６ｆやトップクランプローラ８８ｂに対して作業者が容易に近づいて点検や保守作業を行うことができる。又、この状態では、第１の主軸ユニット７ａと第１の摩擦撹拌接合ツール３ａ、及び、第２の主軸ユニット７ｂと第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂの近傍にはワーククランプユニット６２が存在しなくなるため、これらの機器に作業者が容易に近づいて点検や保守作業を行うことができる。

更に、本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、ワーク保持手段１の補助を行うものとして、図１、図２に示すように、ワークテーブル５９の架台９からはみ出す部分を支持するテーブル支持台９０を備えている。

テーブル支持台９０は、架台９の外側にテーブル移動経路７２（図１０参照）の延長線上に配置して用いるものである。テーブル支持台９０は、上端側に、ワークテーブル５９の裏面をラック７１と干渉しない位置で受けるためのボトムガイドローラ９１と、ワークテーブル５９のｙ軸方向の両側面を受けるためのサイドガイドローラ９２とを備えた構成とされている。

更に、テーブル支持台９０は、使用状況に応じた設置と撤去とを容易にするために、底部に走行輪９３と昇降式の支持脚９４とを備えた構成とされている。

支持脚９４は、走行輪９３の下端よりも下方に突出するように下降させた状態と、走行輪９３の下端よりも上方に上昇させた状態に配置できるものとしてある。

支持脚９４の昇降手段は、たとえば、支持脚９４にねじが切られた支柱９５を備え、テーブル支持台９０にはナット部材９６を備えた構成として、ナット部材９６に対して支柱９５を回転させることで、支持脚９４をテーブル支持台９０を基準として相対的に昇降させるようにすればよい。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置には、更に、図１４に示すように、制御装置９７を有する制御系が備えられている。

制御装置９７は、第１の主軸ユニット７ａ、第２の主軸ユニット７ｂ、第１の軸直交方向移動ユニット１１、第１の軸方向移動ユニット１２、第２の軸直交方向移動ユニット１３、第２の軸方向移動ユニット１４、及び、駆動手段６１の制御を行う機能を備えている。

制御装置９７は、第１の主軸ユニット７ａについては、回転駆動手段８ａに対して第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのプローブ４ａの回転速度（回転数）に関する制御指令を与える機能を備えている。又、制御装置９７は、回転駆動手段８ａからは、プローブ４ａの回転速度の検出結果と、プローブ４ａの回転駆動に要している主軸トルクの検出結果が入力されるようになっている。

制御装置９７は、第２の主軸ユニット７ｂについては、回転駆動手段８ｂに対して第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのプローブ４ｂの回転速度（回転数）に関する制御指令を与える機能を備えている。又、制御装置９７は、回転駆動手段８ｂからは、プローブ４ｂの回転速度の検出結果と、プローブ４ｂの回転駆動に要している主軸トルクの検出結果が入力されるようになっている。

更に、制御装置９７は、両方の主軸ユニット７ａ，７ｂについて、各回転駆動手段８ａ，８ｂの回転位相を検出する機能と、必要に応じて各回転駆動手段８ａ，８ｂに回転位相を同期させた運転を行わせる機能とを備えている。

制御装置９７は、第１の軸直交方向移動ユニット１１については、サーボモータ２０に移動テーブル１８の移動を行わせる指令を与える機能と、サーボモータ２０の図示しないエンコーダより入力される信号を基に、移動テーブル１８の位置検出を行う機能とを備えている。又、制御装置９７には、ロードセル２３の検出結果が入力されるようになっている。

制御装置９７は、第１の軸方向移動ユニット１２については、サーボモータ３１に移動テーブル２９の移動を行わせる指令を与える機能と、サーボモータ３１の図示しないエンコーダより入力される信号を基に、移動テーブル２９の位置検出を行う機能とを備えている。又、制御装置９７は、ロードセル３５の検出結果が入力されると、その検出結果を基に、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａに付与している押圧荷重を検出する機能を備えている。

制御装置９７は、第２の軸直交方向移動ユニット１３については、サーボモータ４２に移動テーブル４０の移動を行わせる指令を与える機能と、サーボモータ４２の図示しないエンコーダより入力される信号を基に、移動テーブル４０の位置検出を行う機能とを備えている。又、制御装置９７は、ロードセル４５の検出結果が入力されるようになっている。

制御装置９７は、第２の軸方向移動ユニット１４については、サーボモータ５３に移動テーブル５１の移動を行わせる指令を与える機能と、サーボモータ５３の図示しないエンコーダより入力される信号を基に、移動テーブル５１の位置検出を行う機能とを備えている。又、制御装置９７は、ロードセル５７の検出結果が入力されると、その検出結果を基に、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂに付与している押圧荷重を検出する機能を備えている。

更に、制御装置９７は、各軸直交方向移動ユニット１１，１３に対する制御モードとして、目標となる位置を指示して移動テーブル１８，４０の移動を行わせる一般的な数値制御による位置決め制御モードと、以下の２つの制御モードとを備えている。

制御モードの１つ目は、ロードセル２３，４５の検出結果に基づく荷重依存制御モードである。これは、移動テーブル１８，４０を任意の位置に位置決めし、その位置決め時点でロードセル２３，４５により検出されている荷重を目標値として設定する。その後、ロードセル２３，４５により検出される荷重が目標値から増減すると、荷重を目標値に戻す方向となるように移動テーブル１８，４０を移動させるようにする。

制御モードの２つ目は、無制御である。これは、サーボモータ２０，４２の制御を切ると共に、その駆動力を切るモードである。このため、制御モードを無制御とした場合は、各軸直交方向移動ユニット１１，１３では、各移動テーブル１８，４０が、作用する外力に応じて自由に移動するようになる。

制御装置９７は、各軸方向移動ユニット１２，１４に対する制御モードとして、目標となる位置を指示して移動テーブル２９，５１の移動を行わせる一般的な数値制御による位置決め制御モードと、以下の２つの制御モードとを備えている。

制御モードの１つ目は、ロードセル３５，５７の検出結果に基づく押圧荷重依存制御モードである。これは、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの押圧荷重の目標値を予め設定しておき、ロードセル３５，５７の検出結果を基に得られる摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの押圧荷重の現在値が目標値に一致するように、摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに付与する荷重を増減させるようにしてある。

制御モードの２つ目は、各主軸ユニット７ａ，７ｂの主軸トルク依存制御モードである。これは、各主軸ユニット７ａ，７ｂの主軸トルクの目標値を予め設定しておき、各主軸ユニット７ａ，７ｂより入力される主軸トルクの検出値が目標値よりも低い場合は、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに付与する押圧荷重を増加させ、主軸トルクの検出値が目標値よりも高い場合は、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに付与する押圧荷重を減少させる制御を行うようにしてある。

制御装置９７は、駆動手段６１については、駆動モータ８０にワークテーブル５９の移動を行わせる指令を与える機能と、駆動モータ８０の図示しないエンコーダより入力される信号を基に、ワークテーブル５９の位置検出を行う機能とを備えている。

次に、本実施形態の摩擦撹拌接合装置を用いて行う摩擦撹拌接合について説明する。

摩擦撹拌接合の開始前に、作業者が、ワークテーブル５９に、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２を保持させる。この作業は、ワークテーブル５９をｘ軸方向に接合装置本体２及びワーククランプユニット６２と干渉しない位置に移動させた状態で行うようにすればよい。この際、テーブル支持台９０を適宜使用してもよい。

次に、ワーククランプユニット６２は、図１、図２に示すように、接合装置本体２に近接配置させて位置を固定する。しかる後、各サイドクランプローラ８６ａ〜８６ｆ及び各トップクランプローラ８８ａ，８８ｂは、ワークテーブル５９に保持されたワークＷ１，Ｗ２に合わせて位置を調整して、第２のワークＷ２のｙ軸方向及びｚ軸方向への変位の防止と、第１のワークＷ１のｚ軸方向への変位の防止とを行わせる。

ワークテーブル５９は、駆動手段６１により、各ワークＷ１，Ｗ２同士の角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合の始端側が各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂと同じｙｚ平面内に配置されるまで移動させる。

次いで、接合装置本体２では、制御装置９７による各軸直交方向移動ユニット１１，１３と各軸方向移動ユニット１２，１４の位置決め制御モードによる制御を行って、摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂのプローブ４ａ，４ｂが各角隅部ｃ１，ｃ２に近接して配置されるように各主軸ユニット７ａ，７ｂの位置調整を行わせる。

この状態で、接合装置本体２では、各主軸ユニット７ａ，７ｂにて回転駆動手段８ａ，８ｂを起動してプローブ４ａ，４ｂの回転駆動を開始させる。その後、接合装置本体２では、各軸方向移動ユニット１２，１４を位置決め制御モードで制御して、各主軸ユニット７ａ，７ｂをプローブ４ａ，４ｂの軸心方向（ｐ軸方向、ｒ軸方向）に移動させて、回転する各プローブ４ａ，４ｂを各角隅部ｃ１，ｃ２に没入させる。更に、固定式ショルダ５ａのワーク接触面６ａは、第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の一方の側面Ｐ２ａに接触させ、固定式ショルダ５ｂのワーク接触面６ｂは、第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の他方の側面Ｐ２ｂに接触させる。

これにより、第２のワークＷ２を挟んだ対称位置の各角隅部ｃ１，ｃ２には、没入された各プローブ４ａ，４ｂによる撹拌領域ｓ１，ｓ２が、互いに干渉しない状態で形成される。

次いで、駆動手段６１では、ワークテーブル５９の移動を開始させる。これにより、各角隅部ｃ１，ｃ２に対し、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂが相対的に移動するため、各角隅部ｃ１，ｃ２に沿った摩擦撹拌接合が同時に開始される。

このようにして摩擦撹拌接合が開始されると、制御装置９７では、各軸方向移動ユニット１２，１４の制御モードが、押圧荷重依存制御モード、又は、主軸トルク依存制御モードに切り替えられる。

これにより、押圧荷重依存制御モードでは、第１の軸方向移動ユニット１２により、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａの角隅部ｃ１に対する押圧荷重が目標値に一致するように、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのｐ軸方向の位置が調整される。同様に、第２の軸方向移動ユニット１４により、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂの角隅部ｃ２に対する押圧荷重が目標値に一致するように、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのｒ軸方向の位置が調整される。

一方、主軸トルク依存制御モードでは、第１の軸方向移動ユニット１２により、第１の主軸ユニット７ａにおける主軸トルクが一定になるように、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのｐ軸方向の位置が調整される。同様に、第２の軸方向移動ユニット１４により、第２の主軸ユニット７ｂにおける主軸トルクが一定になるように、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのｒ軸方向の位置が調整される。

又、制御装置９７では、摩擦撹拌接合の開始に伴い、各軸直交方向移動ユニット１１，１３については、制御モードが、荷重依存制御モード又は無制御に切り替えられる。

荷重依存制御モードでは、摩擦撹拌接合の開始時点で各ロードセル２３，４５により検出されている荷重が目標値として設定される。この状態で、たとえば、各ワークＷ１，Ｗ２の製作精度の誤差や反り等の形状の誤差等を要因として各角隅部ｃ１，ｃ２にｙ軸方向の位置ずれが生じると、その位置ずれの方向と、位置ずれ量のｑ軸方向とｓ軸方向の成分量に応じて各角隅部ｃ１，ｃ２に対する固定式ショルダ５ａ，５ｂの接し方が変化するため、各ロードセル２３，４５により検出される荷重が目標値から増減する。この場合、制御装置９７により、各軸直交方向移動ユニット１１，１３では、荷重を目標値に戻す方向となるように、各主軸ユニット７ａ，７ｂを支持している各移動テーブル１８，４０の位置の調整が行われる。

この各移動テーブル１８，４０の位置が調整されるときにも、各軸方向移動ユニット１２，１４では、前述した押圧荷重依存制御モード、又は、主軸トルク依存制御モードによる摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの位置調整は継続して行われる。

したがって、接合装置本体２では、各軸方向移動ユニット１２，１４の制御モードが、押圧荷重依存制御モード、又は、主軸トルク依存制御モードのいずれの場合であっても、摩擦撹拌接合を行うときに、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを、各角隅部ｃ１，ｃ２の位置ずれに追従して移動させることができる。

一方、各軸直交方向移動ユニット１１，１３が無制御に切り替えられた場合は、各移動テーブル１８，４０の自重と、そこに取り付けられている機器の重量については、各ガススプリング２５，４７による重力補償が行われているため、各主軸ユニット７ａ，７ｂ並びに各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの移動には、重力の抵抗をほとんど受けなくなる。

したがって、この場合は、各角隅部ｃ１，ｃ２に位置ずれが生じたときには、各軸方向移動ユニット１２，１４の制御モードが、押圧荷重依存制御モード、又は、主軸トルク依存制御モードのいずれの場合であっても、各固定式ショルダ５ａ，５ｂが第１のワークＷ１の面Ｐ１に沿って滑ることで、各角隅部ｃ１，ｃ２の位置ずれに追従するようになる。

このため、各角隅部ｃ１，ｃ２に沿う摩擦撹拌接合が行われるときには、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの位置が、各角隅部ｃ１，ｃ２に倣って制御される。

以上のようにして、摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂによる摩擦撹拌接合が各角隅部ｃ１，ｃ２の終端側の予め設定されている個所まで進行すると、制御装置９７は、駆動手段６１によるワークテーブル５９の移動を停止させる。

次いで、制御装置９７は、各軸直交方向移動ユニット１１，１３と各軸方向移動ユニット１２，１４の位置決め制御モードによる制御を再開して、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを各角隅部ｃ１，ｃ２より離反する方向に移動させて、各プローブ４ａ，４ｂを各角隅部ｃ１，ｃ２より抜き出し、次に、各主軸ユニット７ａ，７ｂによる各プローブ４ａ，４ｂの回転駆動を停止させる。

その後、ワーククランプユニット６２では、各ワークＷ１，Ｗ２の保持を解除させ、次いで、ワークテーブル５９は、接合装置本体２及びワーククランプユニット６２と干渉しない位置まで移動させてから、各ワークＷ１，Ｗ２の接合体を取り出すようにする。

このように、本実施形態の摩擦撹拌接合装置によれば、固定式ショルダ５ａ，５ｂを備えた一対の摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを用いて各ワークＷ１，Ｗ２間の各角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合を行う場合に、摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに対して角隅部ｃ１，ｃ２に向く方向に作用させる押圧荷重は、各軸方向移動ユニット１２，１４により制御できて、各軸直交方向移動ユニット１１，１３の出力との合成は必要としない。このため、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに作用させる押圧荷重の制御性を向上させることができる。

又、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、摩擦撹拌接合を行うときに、各軸直交方向移動ユニット１１，１３を荷重依存制御モード又は無制御とすることにより、各軸方向移動ユニット１２，１４による押圧荷重依存制御モードや主軸トルク依存制御モードを実行するときに、各角隅部ｃ１，ｃ２に対する各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの倣い制御を行うことができる。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの各固定式ショルダ５ａ，５ｂを各角隅部ｃ１，ｃ２に直接配置させることができる。

そのため、たとえば、回転式ショルダを備えた形式の摩擦撹拌接合ツールを用いて角隅部の摩擦撹拌接合を行うときには、角隅部に三角断面の部材を配置するか、あるいは、一方のワークに、角隅部に三角断面で張り出す部分を設けるというような事前処理が必要とされるが、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、これらの事前処理は不要である。

更に、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂは、固定式ショルダ５ａ，５ｂからのプローブ４ａ，４ｂの突出量が、部分撹拌接合を行うように設定されている。

このため、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、従来、角隅部の摩擦撹拌接合として一般的に行われている、各角隅部に配置されるプローブによる撹拌領域同士が相互に干渉する全撹拌接合を行う場合に比して、各プローブ４ａ，４ｂの角隅部ｃ１，ｃ２への挿入量を低減させることができる。

これにより、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、各プローブ４ａ，４ｂを各角隅部ｃ１，ｃ２に没入させた状態で移動させるときに、各プローブ４ａ，４ｂが受ける反力を、全撹拌接合を行う場合にプローブが受ける反力に比して小さくすることができる。そのため、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、全撹拌接合を行う場合に比して、摩擦撹拌接合の施工速度の高速化を図ることができると共に、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂの長寿命化を図ることができる。

更に、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、個々のプローブ４ａ，４ｂで発生させる摩擦熱によって各ワークＷ１，Ｗ２における各プローブ４ａ，４ｂの没入個所の周辺に局所的に入熱される熱量は、全撹拌接合を行う場合に比して軽減される。そのため、ワークＷ１，Ｗ２の熱によるひずみや変形については、その発生を抑制することができる。

又、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、各角隅部ｃ１，ｃ２について、第２のワークＷ２の両面側から摩擦撹拌接合の同時施工を行うようにしてあるために、各ワークＷ１，Ｗ２は、ｘ軸方向の一つの位置で各プローブ４ａ，４ｂで発生させる摩擦熱による加熱が行われる。そのため、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、角隅部ｃ１と角隅部ｃ２をｘ軸方向の異なる位置に配置されたプローブで発生させる摩擦熱により加熱する場合に比して、各ワークＷ１，Ｗ２の加熱をより効率よく行うことができる。したがって、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、角隅部ｃ１と角隅部ｃ２との摩擦撹拌接合について、高入熱による摩擦撹拌接合の安定化を図ることができる。

更に、前記のように各ワークＷ１，Ｗ２の加熱の効率が向上することに伴い、各プローブ４ａ，４ｂにより撹拌される撹拌領域ｓ１，ｓ２は軟化しやすくなるので、このことによっても、本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合の施工速度の高速化を図ることができる。又、各プローブ４ａ，４ｂを回転駆動させる際の抵抗が軽減されるので、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂは、長寿命化を図ることができる。

更に、角隅部ｃ１と角隅部ｃ２をｘ軸方向の異なる位置に配置されたプローブで発生させる摩擦熱により加熱する場合は、角隅部ｃ１と角隅部ｃ２のいずれか一方が先行して加熱され、他方が後から加熱されることになるため、入熱の条件が均等にならない場合が生じるが、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、各角隅部ｃ１，ｃ２に対する入熱の均等化を図ることができる。

［第２実施形態］
図１５は、摩擦撹拌接合装置の第２実施形態を示すもので、摩擦撹拌接合ツールの部分をｘ軸方向の片側から見た拡大図である。

なお、図１５において、図４（ａ）（ｂ）に示したものと同一のものには同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、第１のワークＷ１と、その面Ｐ１に対して９０度以外の角度姿勢で端縁が突き合わされた第２のワークＷ２とにより形成される２つの角隅部（内隅部）ｃ１，ｃ２を、摩擦撹拌接合の対象とするものである。本実施形態では、一例として、第１のワークＷ１の面Ｐ１が水平面となるｘｙ平面に沿って配置され、第２のワークＷ２が鉛直面となるｘｚ平面からｙ軸方向の片側へ或る角度傾いた角度姿勢で第１のワークＷ１の面Ｐ１に対して上方から突き合わされている場合について説明する。したがって、一方の角隅部ｃ１は鈍角になっており、他方の角隅部ｃ２は鋭角になっている。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、第１実施形態と同様な構成において、角隅部ｃ１に配置される第１の摩擦撹拌接合ツール３ａの固定式ショルダ５ａが、第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の側面Ｐ２ａとにより形成された鈍角の山形の端部を備えた構成とされている。

第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのプローブ４ａは、軸心方向がｙｚ平面内で角隅部ｃ１の角度の二等分線に平行となる角度姿勢に配置されている。

又、角隅部ｃ２に配置される第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂの固定式ショルダ５ｂは、第１のワークＷ１の面Ｐ１と第２のワークＷ２の側面Ｐ２ｂとにより形成された鋭角の山形の端部を備えた構成とされている。

第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのプローブ４ｂは、軸心方向がｙｚ平面内で角隅部ｃ２の角度の二等分線に平行となる角度姿勢に配置されている。

したがって、本実施形態では、ｙｚ平面内でプローブ４ａの軸心方向に沿う方向であるｐ軸方向と、それに対し直交する方向であるｑ軸方向、及び、ｙｚ平面内でプローブ４ｂの軸心方向に沿う方向であるｒ軸方向と、それに対し直交する方向であるｓ軸方向は、それぞれ図１５に示した如き角度配置となる。

このため、本実施形態の摩擦撹拌接合装置では、図示してないが、図５乃至図９に示した接合装置本体２と同様の構成において、第１の主軸ユニット７ａは、図１５のｐ軸方向に沿う角度姿勢に配置し、第２の主軸ユニット７ｂは、図１５のｒ軸方向に追う角度姿勢に配置すればよい。

更に、第１の軸直交方向移動ユニット１１は、第１の主軸ユニット７ａの図１５に示したｑ軸方向の移動を実施可能な角度配置とし、第１の軸方向移動ユニット１２は、第１の主軸ユニット７ａの図１５に示したｐ軸方向の移動を実施可能な角度配置とさせればよい。

又、第２の軸直交方向移動ユニット１３は、第２の主軸ユニット７ｂの図１５に示したｓ軸方向の移動を実施可能な角度配置とし、第２の軸方向移動ユニット１４は、第２の主軸ユニット７ｂの図１５に示したｒ軸方向の移動を実施可能な角度配置とさせればよい。

ワーク保持手段１は、図１１（ａ）（ｂ）に示したワークテーブル５９の端部押さえ部材６７ａ，６７ｂを、縦板部６９が第２のワークＷ２に沿うよう傾斜された構成を有するものとすればよい。

更に、ワーククランプユニット６２は、図１２、図１３に示したと同様の構成において、サイドクランプローラ８６ａ〜８６ｆを、第２のワークＷ２を挟んで対称となる位置に備え、トップクランプローラ８８ａ，８８ｂを第２のワークＷ２の面に沿わせて傾斜配置させた構成とすればよい。

その他の構成は第１実施形態と同様とすればよい。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置によれば、第１実施形態と同様に使用することにより、第１のワークＷ１と、９０度以外の角度姿勢で突き合わされた第２のワークＷ２との間の２つの角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合を行うことができて、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

［第３実施形態］
図１６（ａ）（ｂ）は、摩擦撹拌接合装置の第３実施形態を示すもので、図１６（ａ）は摩擦撹拌接合ツールの部分を拡大して示す平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＦ−Ｆ方向矢視図である。

なお、図１６（ａ）（ｂ）において、図４（ａ）（ｂ）に示したものと同一ものには同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置は、第１実施形態と同様の構成において、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａと第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂ同士のｘ軸方向の位置を揃えて配置した構成に代えて、図１６（ａ）に示すように、第１の摩擦撹拌接合ツール３ａのプローブ４ａと、第２の摩擦撹拌接合ツール３ｂのプローブ４ｂとを、ｘ軸方向の位置をずらして配置したものである。

又、図１６（ｂ）に示すように、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂは、それぞれのプローブ４ａ，４ｂの固定式ショルダ５ａ，５ｂからの突出量が、角隅部ｃ１，ｃ２に没入させる各プローブ４ａ，４ｂによる撹拌領域ｓ１，ｓ２同士が相互に干渉する配置となるように、すなわち、各ワークＷ１，Ｗ２の全撹拌接合を行うことができるように設定されている。

この場合は、図５乃至図９に示した接合装置本体２において、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂが取り付けられた各主軸ユニット７ａ，７ｂのｘ軸方向の位置を互いにずらした構成とすればよい。

この構成は、図示してないが、たとえば、プローブ４ａのフレーム１０（図５参照）からの距離を、プローブ４ｂのフレーム１０からの距離よりも大とする場合は、図５乃至図９に示した接合装置本体２と同様の構成において、第１の軸直交方向移動ユニット１１のｘ軸方向の厚み寸法を第２の軸直交方向移動ユニット１３に比して大とするか、又は、第１の軸方向移動ユニット１２のｘ軸方向の厚み寸法を第２の軸方向移動ユニット１４に比して大とすることにより実現することができる。

あるいは、前述の構成は、フレーム１０に対する第１の軸直交方向移動ユニット１１の取り付け個所、第１の軸直交方向移動ユニット１１に対する第１の軸方向移動ユニット１２の取り付け個所、又は、第１の軸方向移動ユニット１２に対する第１の主軸ユニット７ａの取り付け個所のいずれかに、ｘ軸方向に所望の厚み寸法を有するシムプレートを介装しても実現することができる。

更に、前述の構成は、フレーム１０自体が、第１の軸直交方向移動ユニット１１の取り付け個所と、第２の軸直交方向移動ユニット１３の取り付け個所にｘ軸方向の段差を備えた構成によっても実現することができる。

その他の構成は第１実施形態と同様とすればよい。

本実施形態の摩擦撹拌接合装置によれば、第１実施形態と同様に使用することにより、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２との間の２つの角隅部ｃ１，ｃ２の摩擦撹拌接合を行うことができる。

又、第１実施形態と同様に、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂに作用させる押圧荷重の制御性を向上させること等の効果を得ることができる。

なお、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂは、各プローブ４ａ，４ｂの軸心方向が、それぞれ接合対象となる角隅部ｃ１，ｃ２の角度の二等分線の方向に必ずしも一致していなくてもよい。

各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂは、各プローブ４ａ，４ｂの軸心方向が、摩擦撹拌接合の進行方向（ｘ軸方向）に傾斜していてもよい。

各固定式ショルダ５ａ，５ｂは、接合対象の角隅部ｃ１，ｃ２の両側の各ワークＷ１，Ｗ２の面に接触させるワーク接触面６ａ，６ｂが山形となっていれば、その他の部分は図示した以外の形状としてもよい。

第１の軸直交方向移動ユニット１１は、主軸ユニット７ａのｑ軸方向の移動を行わせることができる構成としてあれば、図示した以外の構成としてあってもよい。たとえば、移動テーブル１８を移動させる直動機構としては、ラックアンドピニオン方式や、アクチュエータ等、ボールねじ機構１９以外の直動機構を使用してもよい。又、直動機構の配置、ガイドレール１６の数や配置、ガイドブロック１７の数や配置、ベースプレート１５や移動テーブル１８の形状、ガススプリング２５の配置等については、自在に変更してもよい。

第１の軸方向移動ユニット１２は、主軸ユニット７ａのｐ軸方向の移動を行わせることができる構成としてあれば、図示した以外の構成としてあってもよい。たとえば、移動テーブル２９を移動させる直動機構としては、ラックアンドピニオン方式や、アクチュエータ等、ボールねじ機構３０以外の直動機構を使用してもよい。又、直動機構の配置、ガイドレール２７の数や配置、ガイドブロック２８の数や配置、ベースプレート２６や移動テーブル２９の形状等については、自在に変更してもよい。

第２の軸直交方向移動ユニット１３は、主軸ユニット７ｂのｓ軸方向の移動を行わせることができる構成としてあれば、前記第１の軸直交方向移動ユニット１１と同様に、図示した以外の構成としてあってもよい。

第２の軸方向移動ユニット１４は、主軸ユニット７ｂのｒ軸方向の移動を行わせることができる構成としてあれば、前記第１の軸方向移動ユニット１２と同様に、図示した以外の構成としてあってもよい。

軸直交方向移動ユニット１１の重力補償機構は、移動テーブル１８自体及び移動テーブル１８と一緒に移動する機器の重量のｑ軸方向の成分を支持する力を発生するものであれば、定荷重ばねやその他のばね、シリンダ、カウンターウェイト等、ガススプリング２５以外の任意の形式の重力補償機構を採用してもよい。

同様に、軸直交方向移動ユニット１３の重力補償機構は、移動テーブル４０自体及び移動テーブル４０と一緒に移動する機器の重量のｓ軸方向の成分を支持する力を発生するものであれば、定荷重ばねやその他のばね、シリンダ、カウンターウェイト等、ガススプリング４７以外の任意の形式の重力補償機構を採用してもよい。

接合装置本体２は、第１の主軸ユニット７ａを、フレーム１０に取り付けられた第１の軸方向移動ユニット１２と、第１の軸方向移動ユニット１２に取り付けられた第１の軸直交方向移動ユニット１１を介して保持し、第２の主軸ユニット７ｂを、フレーム１０に取り付けられた第２の軸方向移動ユニット１４と、第２の軸方向移動ユニット１４に取り付けられた第２の軸直交方向移動ユニット１３を介して保持した構成としてもよい。

駆動手段６１は、ワークテーブル５９をｘ軸方向に沿って移動させることができる構成としてあれば、図示した以外の構成としてあってもよい。たとえば、駆動手段６１は、架台９側にラックを備え、ワークテーブル５９側に回転駆動可能なピニオンギアを備えた構成、あるいは、ボールねじ機構やアクチュエータを用いるようにしてもよい。

制御装置９７は、各軸直交方向移動ユニット１１，１３の制御モードとして、位置決め制御モードのほかに、荷重依存制御モードと無制御のいずれか一方のみを備えるものとしてもよい。制御装置９７は、各軸直交方向移動ユニット１１，１３の制御モードとして、更に別の制御モードを備えるようにしてもよい。

制御装置９７が、各軸直交方向移動ユニット１１，１３について無制御の制御モードを備えない場合は、重力補償機構は省略してもよい。

制御装置９７は、各軸方向移動ユニット１２，１４に対する制御モードとして、位置決め制御モードのほかに、押圧荷重依存制御モードと主軸トルク依存制御モードのいずれか一方のみを備えるものとしてもよい。制御装置９７は、各軸方向移動ユニット１２，１４の制御モードとして、更に別の制御モードを備えるようにしてもよい。

第１のワークＷ１の面Ｐ１を配置するｘｙ平面は水平面でなく、傾斜していてもよい。この場合は、前述した装置構成の説明に用いた３次元直交座標系を、ｘｙ平面を基準に角度を変更すればよい。

摩擦撹拌接合を行うときに、非特許文献１に示されたＡｄＳｔｉｒと云われる手法を適用してもよい。

この場合は、各摩擦撹拌接合ツール３ａ，３ｂを、図４（ａ）（ｂ）又は図１５に示したと同様の構成において、各固定式ショルダ５ａ，５ｂのワーク接触面６ａ，６ｂにより形成されている山形の頂部に、摩擦撹拌接合進行方向の前側では溶接フィラーを挿入するための切欠部を備え、摩擦撹拌接合進行方向の後側では接合後の角隅部ｃ１，ｃ２に形成を所望するフィレットに応じた形状の切欠部を備えた構成とすればよい。

本発明の摩擦撹拌接合装置は、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２を保持するワークテーブル５９を固定し、接合装置本体２に移動手段を備えて、各角隅部ｃ１，ｃ２の延びる方向に接合装置本体２を移動させる形式としてもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ ワーク保持手段、２ 接合装置本体、３ａ 第１の摩擦撹拌接合ツール（摩擦撹拌接合ツール）、３ｂ 第２の摩擦撹拌接合ツール（摩擦撹拌接合ツール）、４ａ，４ｂ プローブ、５ａ，５ｂ 固定式ショルダ、６ａ，６ｂ ワーク接触面、７ａ，７ｂ 主軸ユニット、１１ 第１の軸直交方向移動ユニット、１２ 第１の軸方向移動ユニット、１３ 第２の軸直交方向移動ユニット、１４ 第２の軸方向移動ユニット、１８ 移動テーブル、１９ ボールねじ機構（直動機構）、２５ ガススプリング（重力補償機構）、２９ 移動テーブル、３０ ボールねじ機構（直動機構）、４０ 移動テーブル、４１ ボールねじ機構（直動機構）、４７ ガススプリング（重力補償機構）、５１ 移動テーブル、５２ ボールねじ機構（直動機構）、Ｗ１ 第１のワーク、Ｗ２ 第２のワーク、ｃ１，ｃ２ 角隅部

Claims (4)

1. 第１のワークと、該第１のワークの面に対して交わる角度姿勢で端縁を接して配置される第２のワークとを保持するワーク保持手段と、
   前記ワーク保持手段に保持された前記第１のワークと前記第２のワークとで形成される角隅部の延びる方向に沿って相対移動する接合装置本体とを備え、
   前記接合装置本体は、
   前記角隅部を形成する両ワークに接触させるワーク接触面を備えた固定式ショルダと回転駆動可能なプローブとを備えて前記第２のワークを挟んだ両側の前記角隅部に配置される摩擦撹拌接合ツールと、
   前記各摩擦撹拌接合ツールの前記各プローブを回転駆動する主軸ユニットと、
   前記各主軸ユニットを、前記ワークに対する前記接合装置本体の相対移動方向に対して垂直な面内で、前記プローブの回転軸に沿う方向に移動させる軸方向移動ユニットと、
   前記各主軸ユニットを、前記相対移動方向に対して垂直な面内で、前記プローブの回転軸に直交する方向に移動させる軸直交方向移動ユニットとを備えること
   を特徴とする摩擦撹拌接合装置。
2. 前記軸方向移動ユニットは、
   前記ワークに対する前記接合装置本体の相対移動方向に対して垂直な面内で前記プローブの回転軸に沿う方向に移動する移動テーブルと、
   前記移動テーブルを移動させる直動機構とを備え、
   前記直動機構は、目標となる位置を指示して移動を行わせる位置決め制御モードと共に、
   前記摩擦撹拌接合ツールに作用させる押圧荷重に依存した押圧荷重依存制御モード、又は、前記主軸ユニットにおける前記摩擦撹拌接合ツールの前記プローブの回転駆動に要する主軸トルクに依存した主軸トルク依存制御モードの少なくとも一方の制御モードを備えるものとしたこと
   を特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
3. 前記軸直交方向移動ユニットは、
   前記相対移動方向に対して垂直な面内で前記プローブの回転軸に直交する方向に移動する移動テーブルと、
   前記移動テーブルに取り付けられた重力補償機構とを備えること
   を特徴とする請求項１又は２記載の摩擦撹拌接合装置。
4. 前記軸直交方向移動ユニットは、
   前記移動テーブルを移動させる直動機構を備え、
   前記直動機構は、目標となる位置を指示して移動を行わせる位置決め制御モードと共に、
   無制御、又は、前記直動機構と前記移動テーブルとの間に作用する荷重に基づく荷重依存制御モードの少なくとも一方の制御モードを備えるものとしたこと
   を特徴とする請求項３記載の摩擦撹拌接合装置。

Images