(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具をワーク表面に当接させ該工具の軸線回りに回転させ移動させることで、前記ワークに対して摩擦攪拌接合を施す摩擦攪拌接合装置であって、
供給される気体を該気体よりも高温の熱風と前記気体よりも低温の冷風とに分離して噴出する熱風冷風分離部を備え、
前記熱風と前記冷風との少なくとも一方が前記ワークの表面に供給されることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
前記熱風が前記ワークの表面における前記工具の進行方向前方側に供給され、
前記冷風が前記ワークの表面における前記工具の進行方向後方側に供給されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
前記熱風冷風分離部は、
一端に前記熱風を噴出可能な熱風噴出口が設けられた管部と、
前記管部の他端側に接続され、外部から供給される前記気体を渦状に回転させて前記管部内の一端側に向かって送り込むとともに、他端に前記冷風を噴出可能な冷風噴出口が設けられた渦流発生部と、
前記渦流発生部内に供給される前記気体の圧力を調整可能な圧力調整弁と、
前記熱風噴出口から噴出される前記熱風の流量を調整可能な流量調整弁とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
前記工具の軸線回りの回転トルクを検出するトルク検出部と、
該トルク検出部によって検出される前記回転トルクの値に基づいて、前記圧力調整弁及び前記流量調整弁の少なくとも一方を制御する第一制御装置とをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
前記ワークから前記工具に作用する前記軸線方向の工具反力を検出する反力検出部と、
該反力検出部によって検出される前記工具反力の値に基づいて、前記圧力調整弁及び前記流量調整弁の少なくとも一方を制御する第二制御装置とをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の摩擦攪拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの部材からなるワークを接合する方法の一つとして摩擦攪拌接合が知れられている。摩擦攪拌接合とは、ワークの接合箇所に、工具のショルダ面と呼ばれる面で所定の加圧力で加圧した状態で該工具を回転させることにより、ワーク表面に摩擦熱を生じさせ、この摩擦熱によってワークを軟化させて接合させるものである。
【０００３】
このような摩擦攪拌接合として、例えば特許文献１には、摩擦による過剰な熱を除去して良好な接合を行うべく、工具に対して液体又は空気等の冷却材を噴霧する手法が開示されている。
また、例えば特許文献２には、ワークにおける工具進行方向前方側を予備加熱することで高融点のワークを円滑に摩擦攪拌すると同時に、ワークにおける工具進行方向後方側を冷却し過剰な熱を除去することで熱的な欠陥を回避する手法が開示されている。この手法では、ワークを冷却するためにドライアイス、エタノール、低温空気等の冷媒を用いることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−５２７７０号公報
【特許文献２】特開２００４−１４８３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１、２に記載の技術では、工具進行方向後方側を冷却するために、冷却材や冷媒を別途準備する必要がある他、これら冷却材等を噴霧するための噴出手段を設ける必要があり、設置コストが増大してしまうという問題がある。
さらに、特許文献２に記載の技術では、ワークを冷却する手段に加えて、該ワークを予備加熱するための加熱手段が別途必要になるため、さらに設置コストが増大してしまい、経済上好ましくない。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、低コストかつ容易にワークの加熱あるいは冷却を行うことができる摩擦攪拌接合装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る摩擦攪拌接合装置は、工具をワーク表面に当接させ該工具の軸線回りに回転させ移動させることで、前記ワークに対して摩擦攪拌接合を施す摩擦攪拌接合装置であって、供給される気体を該気体よりも高温の熱風と前記気体よりも低温の冷風とに分離して噴出する熱風冷風分離部を備え、前記熱風と前記冷風との少なくとも一方が前記ワークの表面に供給されることを特徴とする。
【０００８】
このような特徴の摩擦攪拌接合装置によれば、供給される気体を熱風冷風分離部によって熱風と冷風とに分離することができる。よって、これら熱風又は冷風をワークの表面に供給することで、ワークの加熱や冷却を容易に行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置においては、前記温風が前記ワークの表面における前記工具の進行方向前方側に供給され、前記冷風が前記ワークの表面における前記工具の進行方向後方側に供給されることが好ましい。
【００１０】
これによって、それぞれ独立した加熱手段や冷風手段を別途設けなくとも、単一の熱風冷風分離部を介して同時に生成される熱風及び冷風によって、低コストかつ容易にワークの予備加熱や加工後の余剰な熱の除去を行うことが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明に係る摩擦攪拌接合装置において、前記熱風冷風分離部は、一端に前記熱風を噴出可能な熱風噴出口が設けられた管部と、前記管部の他端側に接続され、外部から供給される前記気体を渦状に回転させて前記管部内の一端側に向かって送り込むとともに、他端に前記冷風を噴出可能な冷風噴出口が設けられた渦流発生部と、前記渦流発生部内に供給される前記気体の圧力を調整可能な圧力調整弁と、前記熱風噴出口から噴出される前記熱風の流量を調整可能な流量調整弁とを有することが好ましい。
【００１２】
これによって、供給される気体から熱風冷風分離部によって熱風及び冷風を確実に生成することができる。即ち、熱風冷風分離部の渦流発生部に供給された気体は、該渦流発生部内で渦状に回転して第一回転渦流となり、管部に送り込まれる。この第一回転渦流は、管部内において第二回転渦流として遠心力によって管部の内周面に押さえ付けながら該管部の一端側に進行する。そして、この第二回転渦流のうち流量調整弁によって熱風排出口から外部に排出されない空気流は、進行方向を反転して第二回転渦流の内側の低圧な領域に入り込んで他端側に向かって進行する。そして、この内側の空気流は外側の第二回転渦流から回転するように力を受けることにより渦状に回転し、これによって第三回転渦流が生成される。この際、外側の第二回転渦流と内側の第三回転渦流との間で熱交換が行われることで第三回転渦流から第二回転渦流に熱が移動する。これによって、第二回転渦流のうち流量調整弁を通過する空気流が、熱風として熱風噴出口から噴出されるとともに、第三回転渦流が冷風として冷風噴出口から噴出される。このようにして熱風冷風分離部は、供給された気体を熱風及び冷風に分離してそれぞれ噴出する。
ここで、熱風冷風分離部では、渦流発生部に外部から供給される気体の圧力が小さいほど、熱風と冷風との温度差が拡大する。したがって、圧力調整弁を調整することで、熱風と冷風との温度差を容易に調節することができる。  
さらに、熱風冷風分離部では、冷風噴出口から噴出される冷風の流量が大きいほど、熱風と冷風との温度差が拡大する。したがって、流量調整弁により熱風噴出口から噴出される熱風の流量を調整すれば同時に冷風噴出口から噴出される冷風の流量も調整することができるため、当該流量調整弁を調整することで熱風と冷風との温度差を容易に調節することができる。
【００１３】
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置は、前記工具の軸線回りの回転トルクを検出するトルク検出部と、該トルク検出部によって検出される前記回転トルクの値に基づいて、前記圧力調整弁及び前記流量調整弁の少なくとも一方を制御する第一制御装置とをさらに備えることが好ましい。
【００１４】
これにより、工具の回転トルクに応じて圧力調整弁又は流量調整弁を制御することで、ワークに吹きかけられる熱風及び冷風の温度を調整することができる。
例えば高温強度の高いワークの場合、回転トルクが規定値よりも大きい際にワークの表面に供給される熱風の温度が上昇するように圧力調整弁又は流量調整弁を制御する。これによって、ワークの接合部を軟化させて回転トルクを減少させることができるため、接合状態を均一にすることができる。
また、例えば高温強度の低いワークの場合、回転トルクが規定値よりも小さい際にワークの表面に供給される冷風の温度が低下するように圧力調整弁又は流量調整弁を制御する。これによって、ワークの接合部が軟化し過ぎることを防止することができ、攪拌過剰による欠陥を回避することが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明に係る摩擦攪拌接合装置は、前記ワークから前記工具に作用する前記軸線方向の工具反力を検出する反力検出部と、該反力検出部によって検出される前記工具反力の値に基づいて、前記圧力調整弁及び前記流量調整弁の少なくとも一方を制御する第二制御装置とをさらに備えることが好ましい。
【００１６】
工具反力に応じて圧力調整弁又は流量調整弁を制御することで、ワークに吹きかけられる熱風及び冷風の温度を調整することができる。
即ち、例えば高温強度が高いワークの場合、工具反力が規定値よりも大きい際にワークの表面に供給される熱風の温度が上昇するように圧力調整弁又は流量調整弁を制御する。これによって、ワークの接合部を軟化させて工具反力を減少させることができ、接合状態を均一にすることができる。
また、例えば高温強度の低いワークの場合、工具反力が規定値よりも小さい際にワークの表面に供給される冷風の温度が低下するように圧力調整弁又は流量調整弁を制御する。これによって、ワークの接合部が軟化し過ぎることを防止することができ、攪拌過剰による欠陥を回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の摩擦攪拌接合装置によれば、供給される気体から単一の熱風冷風分離部を介して熱風及び冷風を同時に生成することができるため、低コストかつ容易にワークの加熱あるいは冷却を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係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】ボルテックスチューブ（熱風冷風分離部）の縦断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合装置のトルク検出部、第一制御装置、圧力制御弁及び流量調整弁のブロック図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る摩擦攪拌接合装置のトルク検出部及び第一制御装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の反力検出部、第二制御装置、圧力制御弁及び流量調整弁のブロック図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の反力検出部及び第二制御装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第四実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の全体構成を示す側面図である。
【図８】本発明の第五実施形態に係る摩擦攪拌接合装置のトルク検出部及び第一制御装置の動作の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第六実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の反力検出部、第二制御装置、圧力制御弁及び流量調整弁のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係るについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、ワークＷを摩擦攪拌接合により接合する装置である。以下では、板状をなす一対の部材からなるワークＷの接合端面同士を、摩擦攪拌接合装置１００によって接合する例について説明する。
【００２０】
この摩擦攪拌接合装置１００は、図示しない加工機の主軸に取り付けられており、本体部１０と、該本体部１０によって支持された工具保持部２０と、該工具保持部２０に一体に保持された工具３０と、熱風Ｈ及び冷風Ｃを噴出可能なボルテックスチューブ（熱風冷風分離部）４０とを備えている。
【００２１】
本体部１０は、ワークＷの表面側において該ワークＷと間隔をあけて配置されており、ワークＷの延在方向（水平方向）に直交する軸線Ｏ１を中心とした円筒形状をなしている。この本体部１０は、加工機の主軸の移動に伴って軸線Ｏ１方向（上下方向）及びワークＷの表面に沿った方向（水平方向）に任意に移動可能とされている。
【００２２】
なお、加工機の主軸は、例えばＸ軸モータ、Ｙ軸モータ（それぞれ図示省略）の駆動によって水平方向、即ち、ＸＹ方向に移動可能とされるとともに、Ｚ軸モータ（図示省略）によって上下方向に移動可能とされている。摩擦攪拌接合を行う際には、Ｘ軸モータ又はＹ軸モータが駆動することで、本体部１０がワークＷの表面、即ち、水平面に沿った所定の進行方向Ｄに移動する。
【００２３】
工具保持部２０は、軸線Ｏ１を中心とする円柱状をなしており、本体部１０の内側に挿入されるようにして該本体部１０と同軸に配置されている。この工具保持部２０は、その下方側（軸線Ｏ１方向一方側）の部分が本体部１０よりもさらに下方に向かって突出している。また、工具保持部２０は、本体部１０に対して軸線Ｏ１回りに相対回転可能とされており、加工機の主軸の回転に伴って当該工具保持部２０が軸線Ｏ１回りに回転駆動されるようになっている。即ち、本実施形態では、本体部１０は回転不能に固定されており、工具保持部２０のみが軸線Ｏ１回りに回転する構成とされている。
なお、加工機の主軸は、回転用モータ（図示省略）によって回転駆動可能とされており、この回転用モータによる主軸の回転に伴って工具保持部２０が軸線Ｏ１回りに回転する。
【００２４】
工具３０は、軸線Ｏ１を中心として形成されて互いに一体をなすショルダ部３１及び軸部３３から構成されている。
ショルダ部３１は、軸線Ｏ１を中心とした円柱状をなしており、上方側（軸線Ｏ１方向他方側）の端部が工具保持部２０の下端に一体に固定されている。また、該ショルダ部３１の下端面は、ワークＷの表面側に配置されて該表面を押圧するショルダ面３２とされている。
軸部３３は、外形がショルダよりも小さく形成されるとともにショルダ面３２の中央から下方に向かって突出する円柱状をなしている。
【００２５】
次にボルテックスチューブ４０について図１及び図２を参照して説明する。
このボルテックスチューブ４０は、チューブ本体４１、圧力調整弁５０、流量調整弁５１、熱風用ホース５２（図２において図示省略）及び冷風用ホース５３（図２において図示省略）を有している。
チューブ本体４１は、中心線Ｏ２に沿って形成された部材であって、一端側（図１及び図２における左側）の部分が、管部４２とされるとともに他端側（図１及び図２における右側）の部分が渦流発生部４５とされている。
【００２６】
管部４２は、中心線Ｏ２方向に所定の寸法で延在する円管状をなしており、その一端側には熱風Ｈを噴出可能な熱風噴出口４４が設けられている。本実施形態では、管部４２の一端側に該管部４２よりも内径が一段縮径するとともに外径が一段拡径する第一円筒部４３が一体に設けられており、該第一円筒部４３の一端側の開口が熱風噴出口４４とされている。
【００２７】
渦流発生部４５は、管部４２の他端側において該管部４２から内周面及び外周面が一段拡径するように形成された円筒状をなしている。この渦流発生部４５の他端側には冷風Ｃを噴出可能な冷風噴出口４７が設けられている。本実施形態においては、渦流発生部４５の他端側に中心線Ｏ２に沿ってさらに他端側に向かって延びて渦流発生部４５の内外を外部と連通される第二円筒部４６が形成されており、該第二円筒部４６の他端側の開口が冷風噴出口４７とされている。なお、第二円筒部４６の外径は渦流発生部４５よりも小さく形成されており、また、該第二円筒部４６の内径は渦流発生部４５及び管部４２の内径よりも小さく形成されている。
【００２８】
この渦流発生部４５には、内外を径方向に連通する気体供給口４８が形成されている。この気体供給口４８は、渦流発生部４５の内周面の接線方向と一致あるいは平行する方向に開口している。
【００２９】
圧力調整弁５０は、その一端が接続管５４を介して渦流発生部４５の気体供給口４８に接続されている。また、この圧力調整弁５０の他端は、図示しない圧縮空気源から絶えず圧縮空気（気体）Ｆ０が供給される気体供給管５５に接続されている。このような圧縮空気源からの圧縮空気Ｆ０は、気体供給管５５、圧力調整弁５０及び接続管５４を介して気体供給口４８から渦流発生部４５の内部に供給されるようになっている。そして、圧力調整弁５０は、このように渦流発生部４５の内部に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力を任意に調整可能なように構成されている。この圧力調整弁５０は、電気的に制御されることで圧縮空気Ｆ０の圧力を調整できるものであってもよいし、手動により圧縮空気Ｆ０の圧力を調整できるものであってもよい。
【００３０】
なお、圧縮空気源からの圧縮空気Ｆ０としては、例えば工場等の施設で常用される工場エアー等を用いることができる。また、本実施形態の気体供給管５５は本体部１０の内部を経由して圧力調整弁５０に接続されている。
【００３１】
流量調整弁５１は、管部４２の一端側、即ち、第一円筒部４３の内部に設けられており、該第一円筒部４３内を流通する空気流の流量を任意に調整することができるように構成されている。この流量調整弁５１は、電気的に制御されることで空気流の流量を調整できるものであってもよいし、手動により空気流の流量を調整できるものであってもよい。
【００３２】
図１に示すように、熱風用ホース５２及び冷風用ホース５３は、任意の形状を保持した状態で延在する管状をなす部材である。熱風用ホース５２は、その基端がチューブ本体４１の熱風噴出口４４に接続されており、冷風用ホース５３は、その基端がチューブ本体４１の冷風噴出口４７に接続されている。
【００３３】
このようなボルテックスチューブ４０は、例えば図示しない支持手段によって本体部１０に固定されており、チューブ本体４１の中心線Ｏ２を摩擦攪拌接合装置１００の進行方向Ｄに一致させた状態でワークＷの上方に該ワークＷと間隔をあけて配置されている。また、チューブ本体４１の熱風噴出口４４は進行方向Ｄ前方側に向けられており、冷風噴出口４７は進行方向Ｄ後方側に向けられている。そして、熱風用ホース５２はその先端をワークＷの表面における工具３０の進行方向Ｄ前方側の箇所に向けられており、冷風用ホース５３はその先端をワークＷの表面における工具３０の進行方向Ｄ後方側の箇所に向けられている
【００３４】
次に、この実施形態の作用について説明する。
摩擦攪拌接合を行う場合には、Ｚ軸モータの制御により主軸、工具保持部２０及び工具３０の上下方向に移動させることで、該工具３０のショルダ面３２をワークＷの表面に当接させる。これによって、工具３０のショルダ面３２からワークＷの表面に対して加圧力を付与した状態となる。なお、ワークＷから工具３０に対して上方向に付与される工具反力にかかわらず工具３０のショルダ面３２が常にワークＷの表面に当接するように、Ｚ軸モータの駆動はフィードバック制御されている。
【００３５】
そして、この状態で回転用モータを駆動させて主軸、工具保持部２０及び工具３０を軸線Ｏ１回りに回転させるとともに、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータの少なくとも一方を駆動させて摩擦攪拌接合装置１００を所定の進行方向Ｄに移動させる。すると、図１に示すように、ショルダ面３２とワークＷの表面との間には摩擦熱が生じて軟化し、この軟化部を軸部３３で攪拌することで摩擦攪拌接合が行われる。
【００３６】
このような摩擦攪拌接合が行われている際には、図２に示すように、ボルテックスチューブ４０に供給される圧縮空気Ｆ０が該ボルテックスチューブ４０によって熱風Ｈと冷風Ｃとに分離されてワークＷの表面に供給される。
【００３７】
即ち、気体供給管５５、圧力調整弁５０及び接続管５４を通過して気体供給口４８から渦流発生部４５内に導入される圧縮空気Ｆ０は、気体供給口４８が渦流発生部４５の内周面の接線方向と一致あるいは平行する方向に開口していることから、渦流発生部４５内において内周面に沿って周方向に渦状に流通する。このように圧縮空気Ｆ０が周方向に流通することにより、渦流発生部４５内には、中心線Ｏ２を中心に回転する第一回転渦流Ｆ１が生成される。
【００３８】
このような第一回転渦流Ｆ１は、遠心力によって渦流発生部４５の内周面に押し付けられるように流通するため、外部からの後続する圧縮空気Ｆ０の供給に伴って、順次管部４２内へと送り込まれていく。即ち、第一回転渦流Ｆ１は、渦流発生部４５内に連通する管部４２及び第二円筒部４６のうち、内径が大きい管部４２内に送り込まれていく。
【００３９】
渦流発生部４５内にて発生した第一回転渦流Ｆ１は、管部４２内に送り込まれた後、該管部４２内にて第二回転渦流Ｆ２として遠心力によって管部４２の内周面に押さえ付けながら一端側に進行していく。そして、この第二回転渦流Ｆ２を構成する一部の空気流は、第一円筒部４３内の流量調整弁５１にて反転されて、管部４２内の第二回転渦流Ｆ２の内側の低圧な領域に入り込んで他端側に向かって進行する。
【００４０】
この際、第二回転渦流Ｆ２の内側の空気流は、該第二回転渦流Ｆ２との粘性によって回転するように力を受ける。これによって当該空気流は第二回転渦流Ｆ２と同方向に回転し、第三回転渦流Ｆ３として第二回転渦流Ｆ２の内側を他端側に向かって進行する。この際、外側に位置する第二回転渦流Ｆ２と内側に位置する第三回転渦流Ｆ３との間で、互いの境界領域にて熱交換が行われ、即ち、第三回転渦流Ｆ３から第二回転渦流Ｆ２へと熱が移動する。
【００４１】
これによって、第二回転渦流Ｆ２は温度が上昇し、該第二回転渦流Ｆ２のうち流量調整弁５１を通過した一部の空気流が、圧縮空気Ｆ０よりも高温の熱風Ｈとして熱風噴出口４４から噴出される。
また、第三回転渦流Ｆ３は温度が低下し、第二回転渦流Ｆ２及び第一回転渦流Ｆ１の内側、第二円筒部４６内を通過した後、圧縮空気Ｆ０よりも低温の冷風Ｃとして冷風噴出口４７から噴出される。
【００４２】
熱風噴出口４４から噴出される熱風Ｈは、熱風用ホース５２内を通過した後、ワークＷの表面における工具３０の進行方向Ｄ前方側に供給される。この熱風Ｈによって、摩擦攪拌される前のワークＷを予備加熱される。これによって、高融点のワークＷの円滑な摩擦攪拌を行うことができる。
また、冷風噴出口４７から噴出される冷風Ｃは、冷風用ホース５３内を通過した後、ワークＷの表面における工具３０の進行方向Ｄ後方側に供給される。この冷風Ｃによって、摩擦攪拌接合後のワークＷが冷却される。これによって、加工後のワークＷの余剰な熱を除去することで、熱的な欠陥を回避することができる。
【００４３】
なお、ボルテックスチューブ４０においては、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差は、圧力調整弁５０及び流量調整弁５１の調整することで容易に調節することができる。
即ち、ボルテックスチューブ４０では、渦流発生部４５に外部から供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が小さいほど、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が縮小する。一方、ボルテックスチューブ４０では、渦流発生部４５に外部から供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が大きいほど、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が拡大する。
したがって、圧力調整弁５０によって圧縮空気Ｆ０の圧力を調整することで、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差を容易に調節することができる。  
【００４４】
さらに、ボルテックスチューブ４０では、冷風噴出口４７から噴出される冷風Ｃの流量が大きいほど、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が拡大する。一方、ボルテックスチューブ４０では、冷風噴出口４７から噴出される冷風Ｃの流量が小さいほど、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が縮小する。
したがって、流量調整弁５１により熱風噴出口４４から噴出される熱風Ｈの流量を調整すれば同時に冷風噴出口４７から噴出される冷風Ｃの流量も調整されるため、当該流量調整弁５１を調整することで熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差を容易に調節することができる。
【００４５】
以上のように、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１００によれば、供給される圧縮空気Ｆ０をボルテックスチューブ４０によって熱風Ｈと冷風Ｃとに分離することができるため、これら熱風Ｈ又は冷風ＣをワークＷの表面に供給することで、ワークＷの加熱や冷却を容易に行うことができる。
また、それぞれ独立した加熱手段や冷却手段を別途設けなくとも、単一のボルテックスチューブ４０を介して熱風Ｈ及び冷風Ｃを同時に生成することができるため、低コストかつ容易にワークＷの予備加熱や加工後の余剰な熱の除去を行うことができる。
【００４６】
また、本実施形態では、圧縮空気Ｆ０として工場エアを利用しているため、別途冷媒や電力が不要なため、低コストを実現することができる。さらに、工場エアを直接的にワークＷに吹き付ける場合に比べて、ワークＷを効率的に冷却することができる。そして、冷媒としての液体を用いることはないため、摩擦攪拌接合後に脱水作業を行う必要がなく、作業の効率化を図ることができる。
【００４７】
次に第二実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。第二実施形態において第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
第二実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、特にワークＷの高温強度が高い場合に有効なものであり、第一実施形態の構成要素に加えて、図３に示すように、トルク検出部６０及び第一制御装置６１を備えている。
【００４８】
トルク検出部６０は、工具３０の軸線Ｏ１回りの回転トルクを検出する役割を有している。本実施形態においてはトルク検出部６０として、工具３０が接続された主軸を駆動させる回転用モータの電圧値を測定する電圧測定器を採用している。即ち、工具３０の回転数が一定となるように駆動制御する場合、回転用モータの電圧値は該回転用モータの回転トルク（工具３０の回転トルク）に比例する。したがって、トルク検出部６０としての電圧測定器が検出する電圧値を換算することによって工具３０の回転トルクを取得することができる。
【００４９】
第一制御装置６１は、トルク検出部６０と接続されたトルク比較部６２と、該トルク比較部６２に接続された圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４とを備えている。
トルク比較部６２は、トルク検出部６０が検出した工具３０の回転トルクの値、即ち、測定トルクＴ１が入力される。そして、トルク比較部６２は、予め定められた基準トルクＴ０と測定トルクＴ１とを比較して、これら基準トルクＴ０及び測定トルクＴ１の大小に応じて圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４にそれぞれ指令を出力する。
【００５０】
なお、本実施形態では、基準トルクＴ０の値は、電圧値に換算されてトルク比較部６２に記憶されている。そして、トルク比較部６２では、基準トルクＴ０に対応する電圧値とトルク検出部６０から入力される測定トルクＴ１に対応する電圧値とを比較することで、基準トルクＴ０及び測定トルクＴ１の大小の比較を行う。
【００５１】
圧力調整弁制御部６３は、トルク比較部６２から出力される指令が入力され、該指令に応じて圧力調整弁５０に対して制御指令を出力する。この制御指令によって圧力調整弁５０が制御され、その結果、チューブ本体４１内に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が制御される。
【００５２】
流量調整弁５１は、トルク比較部６２から出力される指令が入力され、該指令に基づいて流量調整弁５１に対して制御指令を出力する。この制御指令によって流量調整弁５１が制御され、その熱風Ｈとしてチューブ本体４１外部に噴出される熱風Ｈの流量、及び、該流量調整弁５１によって反転されてチューブ本体４１外部に噴出される冷風Ｃの流量が制御される。
【００５３】
次に、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１００のボルテックスチューブ４０及び第一制御装置６１の動作について図４に示すフローチャートに沿って説明する。
工具３０が回転されて摩擦攪拌接合装置１００によるワークＷの摩擦攪拌接合が開始すると、主軸を回転させる回転用モータの回転トルクをトルク検出部６０が検出する（Ｓ１）。
【００５４】
次いで、トルク検出部６０から回転トルクの測定値、即ち、測定トルクＴ１がトルク比較部６２に入力されると、該トルク比較部６２では、測定トルクＴ１の値と予め設定された規定値である基準トルクＴ０の値とを比較する（Ｓ２）。上述したように、本実施形態においては、測定トルクＴ１及び基準トルクＴ０がともに電圧値に換算された状態で比較が行われる。
【００５５】
トルク比較部６２が、測定トルクＴ１の方が基準トルクＴ０よりも大きいと判断した場合、トルク検出部６０は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに熱風温度上昇指令を出力する。
この熱風温度上昇指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、熱風Ｈの温度が上昇するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。即ち、圧力調整弁制御部６３は、チューブ本体４１内に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が上昇するように圧力制御弁を制御する。これによって、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が拡大するため、結果として熱風Ｈの温度が上昇する。一方、流量調整弁５１はチューブ本体４１の外部に排出される熱風Ｈの流量が小さくなるように流量調整弁５１を制御する。これによって、冷風Ｃの流量が大きくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が拡大し、熱風Ｈの温度が上昇する（Ｓ３）。
【００５６】
トルク比較部６２が、測定トルクＴ１及び基準トルクＴ０の値が一致すると判断した場合、トルク比較部６２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに現状維持指令を出力する。
この現状維持指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力することはなく、これら圧力調整弁５０及び流量調整弁５１は現状に維持される（Ｓ４）。
【００５７】
トルク比較部６２が、測定トルクＴ１の方が基準トルクＴ０よりも小さいと判断した場合、トルク検出部６０は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに熱風温度低下指令を出力する。
この熱風温度低下指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、熱風Ｈの温度が低下するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。即ち、圧力調整弁制御部６３は、チューブ本体４１内に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が低下するように圧力制御弁を制御する。これによって、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が縮小されるため、結果として熱風Ｈの温度が低下する。一方、流量調整弁５１はチューブ本体４１の外部に排出される熱風Ｈの流量が大きくなるように流量調整弁５１を制御する。これによって、冷風Ｃの流量が小さくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が縮小し、熱風Ｈの温度が低下する（Ｓ５）。
【００５８】
その後、摩擦攪拌接合が終了した場合には、ボルテックスチューブ４０及び第一制御装置６１の動作も終了する（Ｓ６：Ｙｅｓ）。一方、摩擦攪拌接合が終了していない場合、即ち、摩擦攪拌接合が継続する場合には（Ｓ６：Ｎｏ）、再びトルク検出部６０による回転トルクの検出が行われ（Ｓ１）、上述した手順が繰り返される。
【００５９】
このような第二実施形態の摩擦攪拌接合装置１００によれば、ワークＷの高温強度が高い場合であっても均一な接合状態を得ることができる。
即ち、工具３０の回転トルクが大きい場合には、工具３０の進行方向Ｄの前方側に供給する熱風Ｈの温度が上昇されることにより、工具３０の進行方向Ｄ前方側のワークＷをより軟化させることができる。これにより、工具３０にかかる負荷を低減させることで回転トルクを減少させることが可能となる。一方、工具３０の回転トルクが小さい場合には、工具３０の進行方向Ｄの前方側に供給する熱風Ｈの温度が低下することにより、工具３０の進行方向Ｄ前方側のワークＷの過剰な軟化を回避することができる。これによって、工具３０にかかる負荷を増加させることで回転トルクを上昇させることが可能となる。
したがって、工具３０の回転トルクのばらつきを抑えて均一化を図ることができるため、ワークＷの均一な接合状態を得ることができる。
【００６０】
次に第三実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。第三実施形態において第二実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
第三実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、特にワークＷの高温強度が高い場合に有効なものであり、第二実施形態のトルク検出部６０及び第一制御装置６１に代えて、図５に示すように、反力検出部７０及び第二制御装置７１を備えている。
【００６１】
反力検出部７０は、ワークＷから工具３０に作用する軸線Ｏ１方向の工具反力、即ち、工具３０に対して上方向に向かって作用する工具反力を検出する役割を有している。本実施形態においては反力検出部７０として、工具３０が接続された主軸を上下方向に駆動させるＺ軸モータの電流値を測定する電流測定器を採用している。
【００６２】
即ち、例えば、ワークＷから工具３０に対して工具反力が作用した際には、当該工具反力によって工具３０は上方に変位しようとする。ここで、上述したようにＺ軸モータは、工具３０のショルダ面３２を常にワークＷの表面に当接させるようにフィードバック制御されている。したがって、工具反力により工具３０が上方に変位しようとする際には、Ｚ軸モータは該工具３０を当初の位置、即ち、ショルダ面３２がワークＷの表面に当接する位置に復帰させようと駆動する。このＺ軸モータの駆動は、該Ｚ軸モータに通電させる電流値の制御によって行われ、工具反力が大きいほどこの電流値も大きくなる。即ち、Ｚ軸モータの電流値は、該工具反力に比例する。したがって、反力検出部７０としての電流測定器が検出した電流値を換算することによって工具３０の工具反力を取得することができる。なお、反力検出部７０としての電流測定器が検出する電流値は、所定の時間中に変動する電流の平均値であってもよい。
【００６３】
第二制御装置７１は、反力検出部７０と接続された反力比較部７２と、該反力比較部７２に接続された圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４とを備えている。
反力比較部７２は、反力検出部７０が検出した工具反力、即ち、測定反力Ｎ１が入力される。そして、反力比較部７２は、予め定められた基準反力Ｎ０と測定反力Ｎ１とを比較して、これら基準反力Ｎ０及び測定反力Ｎ１の大小に応じて圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４にそれぞれ指令を出力する。
【００６４】
なお、本実施形態では、基準反力Ｎ０の値は、電流値に換算されて反力比較部７２に記憶されている。そして、反力比較部７２では、基準反力Ｎ０に対応する電流値と、反力検出部７０としての電流測定器から入力される測定反力Ｎ１に対応する電流値とを比較することで、基準反力Ｎ０及び測定反力Ｎ１の大小の比較を行う。
【００６５】
圧力調整弁制御部６３は、反力比較部７２から出力される指令が入力され、該指令に応じて圧力調整弁５０に対して制御指令を出力する。この制御指令によって圧力調整弁５０が制御され、その結果、チューブ本体４１内に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が制御される。
【００６６】
流量調整弁５１は、反力比較部７２から出力される指令が入力され、該指令に基づいて流量調整弁５１に対して制御指令を出力する。この制御指令によって流量調整弁５１が制御され、その熱風Ｈとしてチューブ本体４１外部に噴出される熱風Ｈの流量、及び、該流量調整弁５１によって反転されてチューブ本体４１外部に噴出される冷風Ｃの流量が制御される。
【００６７】
次に、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１００のボルテックスチューブ４０及び第二制御装置７１の動作について図６に示すフローチャートに沿って説明する。
工具３０が回転されて摩擦攪拌接合装置１００によるワークＷの摩擦攪拌接合が開始すると、主軸を上下方向に駆動させるＺ軸モータの電流値が反力検出部７０によって検出される（Ｓ１１）。
次いで、反力検出部７０から測定反力Ｎ１の値が反力比較部７２に入力されると、該反力比較部７２では、測定反力Ｎ１の値と予め設定された基準反力Ｎ０との値を比較する。上述したように、本実施形態においては、測定反力Ｎ１及び基準反力Ｎ０をともに電流値に換算した状態で比較を行う。
【００６８】
反力比較部７２が、測定反力Ｎ１の方が基準反力Ｎ０よりも大きいと判断した場合、反力比較部７２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに熱風温度上昇指令を出力する。
この熱風温度上昇指令が入力された際、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、熱風Ｈの温度が上昇するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。これによって、第二実施形態同様、冷風Ｃの流量が大きくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が拡大し、熱風Ｈの温度が上昇する（Ｓ１３）。
【００６９】
反力比較部７２が、測定反力Ｎ１及び基準反力Ｎ０の値が一致すると判断した場合、反力比較部７２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに現状維持指令を出力し、これによって第二実施形態同様、圧力調整弁５０及び流量調整弁５１は現状に維持される（Ｓ１４）。
【００７０】
反力比較部７２が、測定反力Ｎ１の方が基準反力Ｎ０よりも小さいと判断した場合、反力比較部７２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに熱風温度低下指令を出力する。
この熱風温度低下指令が入力された際、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、熱風Ｈの温度が低下するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。これによって、第二実施形態同様、冷風Ｃの流量が小さくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が縮小し、熱風Ｈの温度が低下する（Ｓ１５）。
【００７１】
その後、摩擦攪拌接合が終了した場合には、ボルテックスチューブ４０及び第一制御装置６１の動作も終了する（Ｓ１６：Ｙｅｓ）。一方、摩擦攪拌接合が終了していない場合、即ち、摩擦攪拌接合が継続する場合には（Ｓ１６：Ｎｏ）、再び反力検出部７０による工具反力の検出が行われ（Ｓ１１）、上述した手順が繰り返される。
【００７２】
このような第三実施形態の摩擦攪拌接合装置１００によれば、ワークＷの高温強度が高い場合であっても均一な接合状態を得ることができる。
即ち、工具反力が大きい場合には、工具３０の進行方向Ｄの前方側に供給する熱風Ｈの温度が上昇されることにより、工具３０の進行方向Ｄ前方側のワークＷをより軟化させることができる。これにより、ワークＷの剛性が低下する結果、工具反力を減少させることができる。一方、工具反力が小さい場合には、工具３０の進行方向Ｄの前方側に供給する熱風Ｈの温度が低下することにより、工具３０の進行方向Ｄ前方側のワークＷの過剰な軟化を回避することができる。これによって、ワークＷの剛性が回復する結果、工具反力を上昇させることができる。
したがって、工具反力のばらつきを抑えて均一化を図ることができるため、ワークＷの均一な接合状態を得ることができる。
【００７３】
次に第四実施形態について、図７を参照して説明する。第四実施形態において第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
第四実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、ボルテックスチューブ４０の配置方法について第一実施形態とは相違する。
【００７４】
即ち、第四実施形態のボルテックスチューブ４０は、チューブ本体４１の中心線Ｏ２を上下方向にさせた状態で、ワークＷの上方に該ワークＷと間隔をあけて配置されている。また、チューブ本体４１の熱風噴出口４４は上方に向けられており、冷風噴出口４７は下方に向けられている。また、第一実施形態とは異なり熱風用ホース５２は設けておらず、冷風用ホース５３はその先端をワークＷの表面における工具３０による摩擦攪拌箇所、即ち、接合部に向けられている。
【００７５】
このような摩擦攪拌接合装置１００で摩擦攪拌接合を行う際には、ボルテックスチューブ４０の熱風噴出口４４から噴出される熱風Ｈが上方へと向かって大気に放出される一方、冷風噴出口４７から噴出される冷風Ｃは冷風用ホース５３を介してワークＷの表面における摩擦攪拌箇所に供給される。これによって、摩擦攪拌接合箇所の過剰な熱を除去することができるため、良好な接合を行うことが可能となる。
【００７６】
また、第一実施形態同様、圧縮空気Ｆ０として工場エアを利用した場合には、別途冷媒や電力が不要なため、低コストを実現することができる他、ワークＷを効率的に冷却することができる。そして、摩擦攪拌接合後に脱水作業を行う必要がなく、作業の効率化を図ることができる。
【００７７】
次に第五実施形態について説明する。第五実施形態において第四実施形態及びその他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第五実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、特にワークＷの高温強度が低い場合に有効なものであり、第四実施形態の構成要素に加えて、図３に示すものと同様のトルク検出部６０及び第一制御装置６１を備えている。
【００７８】
ここで、ボルテックスチューブ４０及び第一制御装置６１の動作について図８に示すフローチャートに沿って説明する。
工具３０が回転されて摩擦攪拌接合装置１００によるワークＷの摩擦攪拌接合が開始すると、主軸を回転させる回転用モータの回転トルクをトルク検出部６０が検出する（Ｓ２１）。
次いで、トルク検出部６０から回転トルクの測定値がトルク比較部６２に入力されると、該トルク比較部６２では、測定した回転トルク（測定トルクＴ１）の値と予め設定された基準トルクＴ０との値を比較する（Ｓ２２）。
【００７９】
トルク比較部６２が、測定トルクＴ１の値が基準トルクＴ０より小さいと判断した場合、トルク比較部６２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに冷風温度低下指令を出力する。
この冷風温度低下指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、冷風Ｃの温度が低下するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。即ち、圧力調整弁制御部６３は、チューブ本体４１内に供給される圧縮空気Ｆ０の圧力が上昇するように圧力制御弁を制御する。これによって、熱風Ｈと冷風Ｃとの温度差が拡大されるため、結果として冷風Ｃの温度が低下する。一方、流量調整弁５１はチューブ本体４１の外部に排出される熱風Ｈの流量が大きくなるように流量調整弁５１を制御する。これによって、冷風Ｃの流量が小さくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が縮小し、冷風Ｃの温度が低下する（Ｓ２３）。
【００８０】
トルク比較部６２が、測定トルクＴ１の値が基準トルクＴ０の値以上であると判断した場合、トルク比較部６２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに現状維持指令を出力する。
この現状維持指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力することはなく、これら圧力調整弁５０及び流量調整弁５１は既存の状態に維持される（Ｓ２４）。
【００８１】
その後、摩擦攪拌接合が終了した場合には、ボルテックスチューブ４０及び第一制御装置６１の動作も終了する（Ｓ２５：Ｙｅｓ）。一方、摩擦攪拌接合が終了していない場合、即ち、摩擦攪拌接合が継続する場合には（Ｓ２５：Ｎｏ）、再びトルク検出部６０による回転トルクの検出が行われ（Ｓ２１）、上述した手順が繰り返される。
【００８２】
このような第二実施形態の摩擦攪拌接合装置１００によれば、ワークＷの高温強度が低い場合であっても接合部が軟化し過ぎることを防止でき、接合部における攪拌過剰による欠陥の発生を回避できる。
即ち、工具３０の回転トルクが小さ過ぎる場合には軸部３３による接合部の攪拌が過剰に行われるが、本実施形態ではこの場合に摩擦攪拌箇所に供給される冷風Ｃの温度が低下するため、摩擦熱によるワークＷの接合部の過剰な軟化が回避される。
【００８３】
次に第六実施形態について説明する。第六実施形態において第四実施形態及びその他の実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第六実施形態の摩擦攪拌接合装置１００は、特にワークＷの高温強度が低い場合に有効なものであり、第四実施形態の構成要素に加えて、図５に示すものと同様の反力検出部７０及び第二制御装置７１を備えている。
【００８４】
ここで、ボルテックスチューブ４０及び第二制御装置７１の動作について図９に示すフローチャートに沿って説明する。
工具３０が回転されて摩擦攪拌接合装置１００によるワークＷの摩擦攪拌接合が開始すると、主軸を上下方向に駆動させるＺ軸モータの電流値を反力検出部７０が検出する（Ｓ３１）。
次いで、反力検出部７０から上記電流値が反力比較部７２に入力されると、該反力比較部７２では、測定反力Ｎ１の値と予め設定された基準反力Ｎ０との値を比較する。
【００８５】
反力比較部７２が、測定反力Ｎ１の値が基準反力Ｎ０より小さいと判断した場合、反力比較部７２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに冷風温度低下指令を出力する。
この冷風温度低下指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、冷風Ｃの温度が低下するように圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力する。これによって、第五実施形態同様、冷風Ｃの流量が小さくなる結果、熱風Ｈと冷風Ｃの温度差が縮小し、冷風Ｃの温度が低下する（Ｓ３３）。
【００８６】
反力比較部７２が、測定反力Ｎ１の値が基準反力Ｎ０の値以上であると判断した場合、反力比較部７２は圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４それぞれに現状維持指令を出力する。
この現状維持指令が入力された際には、圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４は、圧力調整弁５０及び流量調整弁５１に指令を出力することはなく、これら圧力調整弁５０及び流量調整弁５１は既存の状態に維持される（Ｓ３４）。
【００８７】
その後、摩擦攪拌接合が終了した場合には、ボルテックスチューブ４０及び第二制御装置７１の動作も終了する（Ｓ３５：Ｙｅｓ）。一方、摩擦攪拌接合が終了していない場合、即ち、摩擦攪拌接合が継続する場合には（Ｓ３５：Ｎｏ）、再び反力検出部７０による工具反力の検出が行われ（Ｓ３１）、上述した手順が繰り返される。
【００８８】
このような第六実施形態の摩擦攪拌接合装置１００によれば、第五実施形態と同様に、ワークＷの高温強度が低い場合であっても接合部が軟化し過ぎることを防止でき、接合部における攪拌過剰による欠陥の発生を回避できる。
即ち、工具反力が小さ過ぎる場合には、ワークＷが軟化に過剰していることから軸部３３による接合部の攪拌が過剰に行われてしまうが、本実施形態ではこの場合に摩擦攪拌箇所に供給される冷風Ｃの温度が低下するため、摩擦熱によるワークＷの接合部の過剰な軟化を回避することができる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。
例えば本実施形態では、工具３０としてショルダ部３１の下端から軸部３３が突出する構成のものについて説明したが、ワークＷを上下から挟み込む一対のショルダ部３１及びこれらショルダ部３１を接続する軸部３３を備えたいわゆるボビン型の工具３０を用いてもよい。
【００９０】
また、第一実施形態の摩擦攪拌接合においては、熱風用ホース５２の先端を工具３０の進行方向Ｄ前方側に斜め下方に向けるとともに、冷風用ホース５３の先端を工具３０の進行方向Ｄ後方側に斜め下方に向けてもよい。これによって、熱風用ホース５２から噴出される熱風Ｈと冷風用ホース５３から噴出される冷風Ｃとが混ざり合ってしまうことを回避することができるため、熱風Ｈによる加熱効果と冷風Ｃによる冷却効果を確実に得ることができる。
【００９１】
さらに、第二、第三、第五及び第六実施形態においては、第一制御装置６１及び第二制御装置７１にそれぞれ圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４の両方が設けられた例について説明したが、これら圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４のうちのいずれか一方が設けられたものであってもよい。この場合には、回転トルク又は工具反力の検出結果に基づいて、圧力調整弁制御部６３又は流量調整弁制御部６４のいずれかが圧力調整弁５０又は流量調整弁５１を制御する。これによっても、実施形態同様、均一な接合状態を得ることができる他、攪拌過剰による欠陥の発生を防止できる。
【００９２】
また、例えばワークＷの表面温度を検出する温度検出部を設け、この温度検出部の検出結果に基づいて圧力調整弁５０、流量調整弁５１を制御する制御装置を別途設けてもよい。
これら温度検出部及び制御装置を第一実施形態に適用した場合、ワークＷの表面における工具３０の進行方向Ｄ前方の温度を温度検出部が測定し、制御装置がこの温度に基づいて圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４の少なくとも一方を制御することで熱風Ｈの温度を調節する。これによって、ワークＷの予備加熱を適切に行うことができる。
また、上記温度検出部及び制御装置を第四実施形態に適用した場合、ワークＷにおける摩擦攪拌箇所の温度を温度検出部が測定し、制御装置がこの温度に基づいて圧力調整弁制御部６３及び流量調整弁制御部６４の少なくとも一方を制御することで冷風Ｃの温度を調節する。これによって、接合箇所の過剰な軟化を回避することができる。
【００９３】
さらに、実施形態では、工具３０の回転トルクを検出するトルク検出部６０として、主軸の回転用モータの電圧値を検出する電圧測定器を採用したが、これに限定されることはなく、工具３０のトルクを検出することができればいかなる手段を用いてもよい。例えば、トルク検出部６０としては、スリップリング式や歪ゲージ式のものなど種々のものを採用することができる。
【００９４】
さらに、実施形態では、工具反力を検出する反力検出部７０として、主軸のＺ軸モータの電流値を検出する電流測定器を採用したが、これに限定されることはなく、工具反力を検出することができればいかなる手段を用いてもよい。例えば、反力検出部７０としては、ロードセル等の荷重測定手段を採用することもできる。
【００９５】
なお、ボルテックスチューブ４０の構成は実施形態に限られることはなく、いわゆる渦動理論に基づいて圧縮空気Ｆ０を熱風Ｈと冷風Ｃとに分離できるならば他の構成であってもよい。
【００９６】
なお、実施形態ではワークＷの接合端面を該接合端面の延在方向にわたって接合する例について説明したが、摩擦攪拌接合装置１００を例えばスポット接合等の局所的な接合に使用してもよい。
【符号の説明】
【００９７】
１０…本体部、２０…工具保持部、３０…工具、３１…ショルダ部、３２…ショルダ面、３３…軸部、４０…ボルテックスチューブ（熱風冷風分離部）、４１…チューブ本体、４２…管部、４３…第一円筒部、４４…熱風噴出口、４５…渦流発生部、４６…第二円筒部、４７…冷風噴出口、４８…気体供給口、５０…圧力調整弁、５１…流量調整弁、５２…熱風用ホース、５３…冷風用ホース、５４…接続管、５５…気体供給管、６０…トルク検出部、６１…第一制御装置、６２…トルク比較部、６３…圧力調整弁制御部、６４…流量調整弁制御部、７０…反力検出部、７１…第二制御装置、７２…反力比較部、１００…摩擦攪拌接合装置、Ｆ０…圧縮空気（気体）、Ｆ１…第一回転渦流、Ｆ２…第二回転渦流、Ｆ３…第三回転渦流、Ｈ…熱風、Ｃ…冷風、Ｄ…進行方向、Ｏ１…軸線、Ｏ２…中心線、Ｗ…ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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