JP6964311B2 - 摩擦攪拌接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、手動操作により被接合材の接合作業を行えるようにした摩擦攪拌接合装置に関する。

摩擦攪拌接合は、被接合材の接合部に回転ツールを押し付けた際に発生する摩擦熱により接合部を軟化させるとともに回転力により攪拌させることにより被接合材を接合する技術である（特許文献１など）。従来、摩擦撹拌接合装置では、回転ツールを被接合材に対して相対的に移動させる等の動作は、ＮＣプログラムを用いた自動制御により行われている。

特表平９−５０８０７３号公報 特開２０１５−１８２１３３号公報 特開２００１−２８７０５４号公報

摩擦攪拌接合を上手く行うためには、回転ツールの回転数や被接合材への挿入位置等の他に回転ツールの移動速度や移動位置等といった接合条件の設定が極めて重要である。従来の摩擦攪拌接合装置では、これら接合条件を設定したＮＣプログラムを用いて接合動作を全自動で行っている。このような装置は、量産品の製造には適しているが、１個又は数個程度の少量品を接合する場合は、製品毎にＮＣプログラムを作成する作業が非常に煩雑となるという問題が生じる。そのため、少量品に対しては、生産性が悪く、生産コストも高く付く。また、予め設定したＮＣプログラムでは、装置への被接合材のセット状態や材料ロット等の変動に対して柔軟に適応できず、接合作業を合理的に行えなかった。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、ＮＣプログラムに従った自動制御によらずに主な接合動作を簡単な手動操作にて行えるようにし、少量品の接合作業でも容易に対応できる摩擦攪拌接合装置を提供することを目的とする。

なお、特許文献２（特開２０１５−１８２１３３号公報）には、ツールの進行方向を手動で制御することが開示されているが、手動操作の手段、その方法等を具体的に示したものではない。特許文献３（特開２００１−２８７０５４号公報）にも、手動ハンドルでツールを移動させることが開示されているが、直線方向の移動のみであり、色々な接合形状に対応して移動方向を自由に変更できるようなものではない。

本発明に係る摩擦攪拌接合装置は、
回転ツールを被接合材に押し付けて回転ツール又は被接合材を相対的に移動させて被接合材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置において、
回転ツール又は被接合材を移動させるための駆動手段と、
手動操作で傾動され、回転ツール又は被接合材の移動を手動操作するためのハンドルレバーと、
ハンドルレバーの倒れた方向と傾斜角度に基づく操作量に応じてハンドルレバーの手動操作と連動して回転ツール又は被接合材を移動させるように駆動手段を動作制御する制御手段とを備えるものである。

これにより、回転ツール又は被接合材を移動させたい方向へハンドルレバーを倒し、移動速度はハンドルレバーの倒す角度（水平側に倒すにつれて速度が速くなる。）によって増減することができる。このようなハンドルレバーを倒すだけの簡単な手動操作により、作業者の意志に従って摩擦攪拌接合の作業を行うことができる。従って、回転ツール又は被接合材を移動させるためのＮＣプログラムの作成や設定という煩雑な作業が不要となる。特に、少量品の接合作業にあっては、ＮＣプログラム無しに接合作業を直ちに且つ簡単に行えるので、生産性を向上することができ、生産コストも低くすることができる。
また、作業者の意志に従って接合作業が行えるから、被接合材のセット状態等の変動を確認しながら適切に接合作業を行うことができ、また、色々な接合形状等にも柔軟に対応して接合作業を行うことができる。よって、装置の汎用性が一段と高くなる。

以上のように、本発明に係る摩擦攪拌接合装置によれば、ＮＣプログラムに従った自動制御によらずに主な接合動作を簡単な手動操作により行うことができ、少量品の接合作業でも容易に対応することができる。

実施形態の摩擦攪拌接合装置を示す上面図である。 実施形態の摩擦攪拌接合装置を示す正面図である。 実施形態の摩擦攪拌節後装置を示す側面図である。 接合捜査の手動操作例（例１）を示す模式図である。 接合捜査の手動操作例（例２）を示す模式図である。 回転ツールの進行方向前方に予熱機構を設けた例を示す上面図である。 回転ツールの進行方向前方にポインタを表示させる例を示す上面図である。

以下に、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
実施形態の摩擦攪拌接合装置１は、接合動作の一部を手動により行えるようにしたものである。図１〜図３に示すように、摩擦攪拌接合装置１の主な構成として、被接合材２を摩擦攪拌接合する回転ツール３と、被接合材２を配置するワークセットベース４と、ワークセットベース４の移動を手動操作するためのハンドルレバー５と、ハンドルレバー５の手動操作と連動してワークセットベース４を移動させるように動作制御する制御部（不図示）とを備えている。なお、本実施形態では、手動による接合動作は、回転ツール３を定位置に保持して被接合材２側を移動させるものとするが、被接合材２を定位置に保持して回転ツール３側を移動させるものでもよい。また、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１では、２枚の被接合材２の端部同士を突き合わせた突き合わせ部分２１の摩擦攪拌接合を行うものとするが、２枚の被接合材２の各端部を重ね合わせた重ね合わせ部分の摩擦攪拌接合を行うこともできる。被接合材２としては、アルミニウム、鉄等の金属板が用いられる他に、プラスチック板等を用いることができる。なお、本明細書において、ＸＹθ、前後左右の方向、位置の関係は、図１に示している。

回転ツール３は、被接合材２の表裏面にそれぞれ当接される上部ショルダ部３１と下部ショルダ部３２とを備えるボビン型ツールが使用される。上部ショルダ部３１は、円柱状に形成され、被接合材２表面と接触する当接面の中央部には被接合材２中に侵入するプローブ３３が形成され、このプローブ３３には撹拌軸３４が一体に形成されている。下部ショルダ部３２は、円筒状に形成され、中央部の貫通孔３５には被接合材２裏面と接触する当接面側から上部ショルダ部３１の撹拌軸３４が挿通され、外周面にはフランジ３６が張り出し形成されている。上部ショルダ部３１の撹拌軸３４と下部ショルダ部３２のフランジ３６とには、それぞれ別個のスピンドル（不図示）が接続され、各スピンドルの回転駆動により上部ショルダ部３１と下部ショルダ部３２とを独立して回転させることができる。従って、このボビン型ツールでは、上部ショルダ部３１と下部ショルダ部３２とを同方向に回転させたり逆方向に回転させたりすることができる。回転ツール３やスピンドルは、保持機構に設けられている。従って、この保持機構を停止させておくことで回転ツール３を所定位置に保持させることができ、また、保持機構に駆動装置を設けて移動させることもできる。なお、ボビン型ツールは、上記構成に限らず、上部ショルダ部３１と下部ショルダ部３２とを撹拌軸３４に一体に形成したもの等、様々な構成のものを使用することができる。また、回転ツール３として、ボビン型ツールに限らず、被接合材２の表面側にのみ当接される円柱状のショルダ部を有するツールを使用することもできる。回転ツール３の素材は、公知の種々の金属材、超硬合金、セラミックス材等を用いることができ、例えば、機械的特性や加工性等を考慮すると、ＳＫＤ等の工具鋼を用いることが好ましい。

ワークセットベース４は、円板状に形成され、被接合材２の接合作業空間となる中央孔４１が設けられている。このワークセットベース４の左右位置（図１中のＸ軸方向の両端側の位置）において、中央孔４１に張り出すようにワークセット部６が左右一対に設けられている。

ワークセット部６は、被接合材２を載置する載置台６１と、載置台６１上に間隔をあけてボルトＢ１で保持されて載置台６１上の被接合材２を固定する固定爪部６２と、載置台６１上にボルトＢ２で固定されて被接合材２の厚さに応じて固定爪部６２の高さ位置を調節する高さ調節部材６３とを有する。ワークセット部６は、載置台６１をワークセットベース４にボルトＢ２で固定して取り付けられている。左右のワークセット部６に固定爪部６２により保持された各被接合材２は、ワークセットベース４の中央孔４１上に接合端部を突き合わせて配置される。高さ調節部材６３は、一つのブロック体や複数枚の板材の積層体等で構成することができる。高さ調節部材６３を積層体で構成する場合は、板材の積層枚数により高さを簡単に調節できる。載置台６１と固定爪部６２との対向面、すなわち、被接合材２の挟持面には、被接合材２から熱が伝わらないように断熱材６４，６５が設けられている。この断熱材６４，６５としては、硬質の樹脂やセラミック等のように断熱性を有し且つ被接合材２を安定して固定できる硬い素材を用いることが好ましい。

また、ワークセットベース４には、サーボモータ等の駆動装置（不図示）が設けられている。駆動装置は、ワークセットベース４をＸ軸方向へ移動させるＸ軸駆動部と、ワークセットベース４をＹ軸方向へ移動させるＹ軸駆動部とを有する。Ｘ軸駆動部とＹ軸駆動部とは、ガイド部（不図示）を介してワークセットベース４に取り付けられている。このガイド部は、ワークセットベース４をＸ軸方向とＹ軸方向への移動を案内するＸＹ案内機構と、ワークセットベース４をＸＹ平面におけるθ回転（時計回りや反時計回りの回転）を案内する回転案内機構とを有する。

ハンドルレバー５は、ジョイスティックレバー等で構成され、被接合材２の移動を手動操作するための操縦桿となるものである。このハンドルレバー５は、横長板状の操作台５１における左右端部にそれぞれ立設されて、左右一対に有している。ハンドルレバー５と操作台５１とがこの摩擦攪拌接合装置１における手動操作の操作部５０となる。操作台５１は、ワークセットベース４の前側端部上面に取り付けられている。

ハンドルレバー５は、未操作時では操作台５１に対して垂直状態に立設されるように付勢手段（不図示）により付勢支持されており、作業者の手動操作によりこの垂直状態から十文字のＸＹ各方向となる４方向に傾動させることができる。すなわち、ハンドルレバー５は、垂直状態から、２枚の被接合材２が対向する方向であるＸ軸方向（左右方向）か、２枚の被接合材２の対向方向と直交する方向であるＹ軸方向（前後方向）のいずれかの方向へと倒すようにして傾けることができる。傾けた状態のハンドルレバー５から手を離すと、ハンドルレバー５は、付勢手段の付勢力によりニユートラル位置である垂直状態へと起立するように復帰移動する。

また、操作台５１の中央部の下面には、ハンドル負荷センサ５２が設けられている。ハンドル負荷センサ５２は、操作部５０とワークセットベース４との間に設けられ、ハンドルレバー５の傾動に基づいた負荷の方向と大きさを検知する。すなわち、ハンドル負荷センサ５２は、ハンドルレバー５を手動操作すると、ハンドルレバー５の傾動に対応する負荷の方向と大きさを検知して、この検知した値を手動操作によるハンドルレバー５の操作量として制御部に出力する。例えば、ハンドルレバー５をＸ軸方向へ所定角度に倒すと、ハンドル負荷センサ５２は、ハンドルレバー５を倒したＸ軸方向に、ハンドルレバー５を倒した角度に対応した大きさの負荷を検知する。また、ハンドルレバー５をＹ軸方向へ所定角度に倒すと、ハンドル負荷センサ５２は、ハンドルレバー５を倒したＹ軸方向に、ハンドルレバー５を倒した角度に対応した大きさの負荷を検知する。

ここで、ハンドル負荷センサ５２が検知する負荷の大きさは、ハンドルレバー５を垂直位置から水平側へ倒した傾斜角度が大きくなるに従って大きい負荷値として検知される。また、左右のハンドルレバー５をともにＸ又はＹの同じ軸方向側へ倒した場合、ハンドル負荷センサ５２は、各ハンドルレバー５を倒した軸方向に、各ハンドルレバー５を倒した角度に対応した負荷の大きさの合計値として検知する。例えば、左右のハンドルレバー５をともにＸ軸方向側へ倒した場合、ハンドル負荷センサ５２が検知する所定量の負荷は、ハンドルレバー５をＸ軸方向プラス側（例えば、右側）へ倒した場合はプラスの負荷値、Ｘ軸方向マイナス側（例えば、左側）に倒した場合はマイナスの負荷値として合算した負荷の大きさが検知される。両ハンドルレバー５をＹ軸方向側へ倒した場合もＹ軸方向のプラス側（例えば、後側）、マイナス側（例えば、前側）として同様に検知される。一方、左右のハンドルレバー５をそれぞれ異なるＸ又はＹの軸方向側へ倒した場合、ハンドル負荷センサ５２は、ハンドルレバー５毎にそれぞれの負荷の方向と大きさを検知する。例えば、一方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ倒し、他方のハンドルレバー５をＹ軸方向へ倒した場合、ハンドル負荷センサ５２が検知する所定量の負荷は、一方のハンドルレバー５を倒したＸ軸方向にその倒した角度に対応した大きさの負荷と、他方のハンドルレバー５を倒したＹ軸方向にその倒した角度に対応した大きさの負荷とがそれぞれ検知される。

制御部は、ハンドル負荷センサ５２が検知した負荷の軸方向と大きさに対応して駆動装置へ駆動指令信号を出力することにより駆動装置を駆動させてワークセットベース４が移動するように動作制御する。これにより、作業者によるハンドルレバー５の手動操作と対応して、ワークセットベース４上のワークセット部６に保持する被接合材２が移動することとなる。従って、ハンドルレバー５の手動操作により、被接合材２をＸ軸方向（左右方向）へ移動させる場合は、左右のハンドルレバー５の両方ともＸ軸方向へ傾けるか、あるいは一方のハンドルレバー５はニュートラルの垂直位置のままとし他方のハンドルレバー５だけをＸ軸方向へ傾ける。これにて駆動装置のＸ軸駆動部が駆動してワークセットベース４がＸ軸方向へ移動することにより、被接合材２がＸ軸方向へ移動する。被接合材２をＹ軸方向（前後方向）へ移動させる場合は、左右のハンドルレバー５の両方ともＹ軸方向へ傾けるか、あるいは一方のハンドルレバー５はニュートラルの垂直位置のままとし他方のハンドルレバー５だけをＹ軸方向へ傾ける。これにて駆動装置のＹ軸駆動部が駆動してワークセットベース４がＹ軸方向へ移動することにより、被接合材２がＹ軸方向へ移動する。また、被接合材２をＸＹ平面でθ回転させる場合は、右のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾け、左のハンドルレバー５をＹ軸方向へ傾ける等のように、左右のハンドルレバー５をそれぞれ異なる軸方向へ傾ける。これにて各ハンドルレバー５それぞれの軸方向への傾きに対応して、Ｘ軸駆動部とＹ軸駆動部とがともに駆動してワークセットベース４がθ回転することにより、被接合材２がθ回転する。ワークセットベース４の移動速度、すなわち、被接合材２の移動速度は、ハンドルレバー５の傾斜角度（ハンドル負荷センサ５２が検知する負荷の大きさ）によって調節される。

上述のとおり、作業者のハンドルレバー５の手動操作により被接合材２の移動速度が決まるが、接合時に回転ツール３と被接合材２との接触に伴う負荷は、ハンドルレバー５を介して作業者に伝わることはない。そのため、被接合材２の軟化の程度等の接合状況によっては回転ツール３への負荷が過大となった場合に回転ツール３を破損させてしまうおそれがある。

そこで、その対策として、本実施形態では、各ワークセット部６の下面にワーク負荷センサ６６が設けられている。ワーク負荷センサ６６は、ワークセット部６とワークセットベース４との間に設けられ、被接合材２にかかる負荷の大きさを検知する。すなわち、ワーク負荷センサ６６は、手動操作による接合作業中において回転ツール３と被接合材２とが接触して移動するときに被接合材２が受ける負荷の大きさを検知して、この検知した値を制御部に出力する。制御部は、このワーク負荷センサ６６が検知する負荷が大きくなるにつれて手動操作による被接合材２の移動速度を遅くするように設定する。

このように、ワーク負荷センサ６６によって被接合材２の接合状況を監視し、接合状況に応じて作業者のハンドルレバー５の操作に基づく移動速度が調節される。すなわち、被接合材２にかかる負荷が大きくなるにつれて移動速度を遅くするように設定される。従って、回転ツール３に大きな負荷がかかって回転ツール３を破損させたり接合不良を生じさせたりすることを未然に防ぐことができる。また、被接合材２の移動速度について作業者の判断を軽減することができ、手動操作を簡易に行なうことができる。

なお、上記例では、ワークセットベース４と駆動装置との間に設けるガイド部として、ＸＹ案内機構と、回転案内機構とを備える構成とし、ワークセットベース４をＸＹ軸方向とθ回転の移動を可能とするが、ＸＹ案内機構だけ有する構成とし、ワークセットベース４をＸＹ軸方向とＸＹ軸間の斜め方向の移動を可能としたものでもよい。すなわち、左右のハンドルレバー５を異なる軸方向へ傾けると、ワークセットベース４は、そのままの姿勢を保って、Ｘ軸方向成分とＹ軸方向成分とを合成した斜め方向へと移動する。また、ハンドルレバー５を１本だけ設けてワークセットベース４をＸＹ軸方向のみ移動可能とする構成でもよい。

次に、接合作業の手動操作例を説明する。
以下の例では、接合作業として、２枚の被接合材２を突き合わせた突き合わせ部分２１が「く」の字状に折れ曲がった接合線に沿って摩擦攪拌接合する場合とする。この場合、回転ツール３は、昇降可能ではあるが、前後左右には移動せず所定位置に固定されており、ハンドルレバー５の手動操作で被接合材２を取り付けたワークセットベース４を移動させる場合とする。また、ワークセットベース４の移動は、ＸＹ軸方向の移動及びθ回転が可能な場合（例１）、ＸＹ軸方向の移動及び斜め方向の移動が可能な場合（例２）をそれぞれ説明する。すなわち、ワークセットベース４と駆動装置との間に介在するガイド部として、例１の場合は、ＸＹ軸案内機構と回転案内機構とを備え、例２の場合は、ＸＹ案内機構だけ備えるものである。

（例１）
図４を参照して、まず、被接合材２において、「く」の字の接合線における回転ツール３に近い方に配置された一方の直線部分２１ａがＹ軸方向にまっすぐ向くように、一方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾けるとともに他方のハンドルレバー５をＹ軸方向へ傾けて、ワークセットベース４を反時計方向へθ回転させる（図４（ａ）（ｂ））。
「く」の字の接合線の一方の直線部分２１ａがＹ軸方向にまっすぐ向いて、この一方の直線部分２１ａの端末が回転ツール３と対向する位置まで、両方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾けて、ワークセットベース４をＸ軸方向へ移動させる（図４（ｂ））。
そして、両方のハンドルレバー５をＹ軸方向のプラス側（装置の後側）へ傾けて、ワークセットベース４をＹ軸方向へ移動させて、回転ツール３により被接合材２における「く」の字の接合線の一方の直線部分２１ａを摩擦攪拌接合する（図４（ｃ）（ｄ））。
続いて、被接合材２における「く」の字の接合線の他方の直線部分２１ｂがＹ軸方向にまっすぐ向くように、他方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾けるとともに一方のハンドルレバー５をＹ軸方向へ傾けて、ワークセットベース４を時計方向へθ回転させる（図４（ｅ））。
そして、両方のハンドルレバー５をＹ軸方向のプラス側へ傾けて、ワークセットベース４をＹ軸方向へ移動させて、回転ツール３により被接合材２における「く」の字の接合線の他方の直線部分２１ｂも摩擦攪拌接合する（図４（ｆ））。以上にて接合作業が完了する。

（例２）
図５を参照して、まず、被接合材２において、「く」の字の接合線における回転ツール３に近い方に配置された一方の直線部分２１ａの末端が回転ツール３と対向する位置まで、両方のハンドルレバー５をＸ軸方向とＹ軸方向との同一方向側へ傾けて、ワークセットベース４をＸ軸方向とＹ軸方向とに移動させる（図５（ａ）（ｂ））。
そして、回転ツール３に沿って、被接合材２における「く」の字の接合線の一方の直線部分２１ａが移動するように、一方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾けるとともに他方のハンドルレバー５をＹ軸方向へ傾けて、ワークセットベース４を斜め方向へ移動させて、回転ツール３により被接合材２における「く」の字の接合線の一方の直線部分２１ａを摩擦攪拌接合する（図５（ｃ））。
続いて、回転ツール３に沿って、被接合材２における「く」の字の接合線の他方の直線部分２１ｂが移動するように、他方のハンドルレバー５をＸ軸方向へ傾けるとともに一方のハンドルレバー５をＹ軸方向へ傾けて、ワークセットベース４を斜め方向へ移動させて、回転ツール３により被接合材２における「く」の字の接合線の他方の直線部分２１ｂを摩擦攪拌接合する（図５（ｄ））。以上にて接合作業が完了する。

以上のように、実施形態による摩擦攪拌接合装置１によれば、被接合材２を移動させたい方向へハンドルレバー５を倒し、移動速度はハンドルレバー５の倒す角度（水平側に倒すにつれて速度が速くなる。）によって増減することができる。このようなハンドルレバー５を倒すだけの簡単な手動操作により、作業者の意志に従って摩擦攪拌接合の作業を行うことができる。従って、回転ツール３又は被接合材２を移動させるためのＮＣプログラムの作成や設定という煩雑な作業が不要となる。特に、少量品の接合作業にあっては、ＮＣプログラム無しに接合作業を直ちに且つ簡単に行えるので、生産性を向上することができ、生産コストも低くすることができる。また、作業者の意志に従って接合作業が行えるから、被接合材２のセット状態等の変動を確認しながら適切に接合作業を行うことができ、また、色々な接合形状等にも柔軟に対応して接合作業を行うことができる。よって、装置の汎用性が一段と高くなる。

また、ワークセット部６は、載置台６１と固定爪部６２とにおける被接合材２の挟持面に断熱材６４，６５が設けられ、摩擦攪拌接合時の被接合材２から熱が伝わらないように被接合材２を保持する構成としている。これにより、回転ツール３による摩擦熱が被接合材２から逃げないようにすることができ、接合部に対して熱を効率よく蓄熱させることができる。従って、接合品質を向上することができる。また、ワーク負荷センサ６６やハンドル負荷センサ５２への伝熱も阻止されるから、これらセンサ６６，５２の熱影響による動作不良も防止することができる。さらに、ハンドルレバー５への伝熱も阻止されるから、作業者は、ハンドルレバー５が熱くなって不快な思いをすることも防止することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲内で適宜に変更を施すことができる。
例えば、摩擦攪拌接合装置１は、駆動装置における特定の軸方向の移動を不可とする移動制限手段を備えるようにしてもよい。移動制限手段としては、例えば、操作部５０に設けたボタンを作業者が押操作することによりＸ軸駆動部又はＹ軸駆動部を駆動させないように、制御部からＸ軸又はＹ軸の駆動指令信号を出力させないようにしたり、制御部からのＸ軸又はＹ軸の駆動指令信号を断絶したり、Ｘ軸駆動部又はＹ軸駆動部が駆動指令信号を受け付けないようにしたりする等の構成とすることができる。この移動制限手段によれば、例えば、被接合材２のＸ軸方向への移動位置が決まると、移動制限手段によりＸ軸方向への移動を不可とし、Ｙ軸方向への移動のみ可能とする。これにより、被接合材２のＸ軸の位置が固定されるから、被接合材２の移動位置がＸ軸方向へずれることなくＹ軸方向への移動をハンドルレバー５の手動操作により安定して行うことができる。従って、手動操作の際、被接合材２の接合位置に沿って回転ツール３が正しく位置するように被接合材２を移動させることができる。よって、被接合材２の移動が安定することから、手動操作をより簡単に行うことができ、また、接合品質を向上することができる。

また、図６に示すように、摩擦攪拌接合装置１は、被接合材２を予熱するための予熱機構７を回転ツール３の進行方向前方、つまり回転ツール３による接合予定箇所に設けるようにしてもよい。予熱機構７としては、例えば、通電加熱、レーザ照射の加熱、高周波加熱、マイクロアークの加熱、熱風の加熱、摩擦熱の加熱など、様々な加熱機構を使用することができる。予熱機構７は、摩擦攪拌接合装置１に組み込むことが好ましいが、摩擦攪拌接合装置１とは別に設けてもよい。この予熱機構７によって、変形抵抗が十分に低下する程度にまで被接合材２の温度を上昇させることが好ましい。この予熱機構７によれば、被接合材２の接合箇所が予熱で軟化されるので、回転ツール３の進入方向を誘導することができる。従って、手動操作をより簡単に行うことができ、また、接合品質を向上することができる。

また、図７に示すように、摩擦攪拌接合装置１は、回転ツール３の移動先を示すポインタ８を被接合材２上における回転ツール３の進行方向前方に存在させるようにしてもよい。ポインタ８は、例えば、レーザーポインタ８により点や矢印等の形状に照射したレーザ光の像とすることができ、また、上記予熱機構７がポインタ８となるように構成してもよい。レーザーポインタ等のようなポインタ形成手段は、回転ツール３の保持機構に取り付けて回転ツール３との位置関係を固定させることが好ましいが、摩擦攪拌接合装置１とは別に設けるようにしてもよい。このポインタ８によれば、作業者は、回転ツール３の移動先を一目で確認することができ、これから移動する回転ツール３の位置を直感的に知ることができる。従って、手動操作により回転ツール３が被接合材２の正しい接合位置へ向かうように簡単に移動させることができる。よって、手動操作をより簡単に行うことができ、また、接合品質を向上することができる。

１ 摩擦攪拌接合装置
２ 被接合材
３ 回転ツール
４ ワークセットベース
５ ハンドルレバー
６ ワークセット部
７ 予熱機構
８ ポインタ
２１ 突き合わせ部分
２１ａ 一方の直線部分
２１ｂ 他方の直線部分
３１ 上部ショルダ部
３２ 下部ショルダ部
３３ プローブ
３４ 撹拌軸
３５ 貫通孔
３６ フランジ
４１ 中央孔
５０ 操作部
５１ 操作台
５２ ハンドル負荷センサ
６１ 載置台
６２ 固定爪部
６３ 高さ調節部材
６４，６５ 断熱材
６６ ワーク負荷センサ
Ｂ１ ボルト
Ｂ２ ボルト

Claims (6)

1. 回転ツールを被接合材に押し付けて回転ツール又は被接合材を相対的に移動させて被接合材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合装置において、
   回転ツール又は被接合材を移動させるための駆動手段と、
   手動操作で傾動され、回転ツール又は被接合材の移動を手動操作するためのハンドルレバーと、
   ハンドルレバーの倒れた方向と傾斜角度に基づく操作量に応じてハンドルレバーの手動操作と連動して回転ツール又は被接合材を移動させるように駆動手段を動作制御する制御手段とを備える摩擦攪拌接合装置。
2. 請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
   駆動手段により移動されるワークセットベースと、
   ワークセットベースに設けられ、被接合材を保持するワークセット部と、
   ワークセットベースに設けられ、上記ハンドルレバーを設けた操作部と、
   ワークセットベースとワークセット部との間に設けられ、回転ツールとの接触により被接合材にかかる負荷を検知するワーク負荷センサと、
   ワークセットベースと操作部との間に設けられ、ハンドルレバーの傾動に基づいた負荷の方向と大きさを検知するハンドル負荷センサとを備え、
   上記制御手段は、ハンドル負荷センサで検知する負荷の方向と大きさに応じて上記操作量となる回転ツール又は被接合材の移動方向と移動速度に従って上記駆動手段を動作制御するが、ワーク負荷センサで検知する負荷に対応して上記移動速度を制限する構成とする摩擦攪拌接合装置。
3. 請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
   ワークセット部は、被接合材から熱が伝わらないように断熱材を介在させて被接合材を取り付ける構成とする摩擦攪拌接合装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
   駆動手段は、ＸＹの２軸方向又はＸＹの２軸とθ回転の３軸方向に移動可能とする構成とし、
   また、駆動手段における特定の軸方向の移動を不可とする移動制限手段を備える摩擦攪拌接合装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
   被接合材を予熱するための予熱機構が回転ツールの進行方向前方に設けられている摩擦攪拌接合装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置において、
   回転ツールの移動先を示すポインタが回転ツールの進行方向前方に存在している摩擦攪拌接合装置。

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