(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動可能なプローブと、該プローブの基端側の外周に配置した固定式ショルダーとを備えた摩擦撹拌接合ツールを、ワークの接合線に沿う一方向に該ワークと相対移動させると共に、該ワークの面に近接離反する方向へ移動させるようにしてある摩擦撹拌接合装置において、
上記固定式ショルダーを、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための２つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とし、
且つ、テーブル本体と、該テーブル本体を上下方向に移動させる直動機構とを備えてなるテーブルと、
上記テーブル本体に取り付けられて上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向に自在に移動できるように保持するための横行軸を備えてなり、摩擦撹拌接合の施工時に上記摩擦撹拌接合ツールをワークのすみ肉の接合線に倣って横行できるようにした構成を有すること
を特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項２】
回転駆動可能なプローブと、該プローブの基端側の外周に配置した固定式ショルダーとを備えた摩擦撹拌接合ツールを、ワークの接合線に沿う一方向に該ワークと相対移動させると共に、該ワークの面に近接離反する方向へ移動させるようにしてある摩擦撹拌接合装置において、
上記固定式ショルダーを、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための２つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とし、
且つ、上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向に自在に移動できるように保持するための横行軸を備えて、摩擦撹拌接合の施工時に上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークのすみ肉の接合線に倣って横行できるようにし、
更に、上記摩擦撹拌接合ツールの上記固定式ショルダーが上記ワークに接触していないときに該摩擦撹拌接合ツールの上記横行軸の方向の位置を、接合開始位置に復帰させるための位置復帰手段を備える構成を有すること
を特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項３】
上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に伸縮するばね部材とした請求項２記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項４】
上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に配置したクラッチ付き送りねじ直動機構とした請求項２記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項５】
上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に沿わせて配置した流体圧シリンダとした請求項２記載の摩擦撹拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、すみ肉の摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌接合ツールに装備されたプローブ（棒状突起物、ピン）を、ワークの接合部に回転させながら押し付けてワーク内に没入させて、該ワークの接合部に摩擦熱を発生させて該接合部を軟化させると共に、上記プローブの回転力により、該プローブの周囲にワークの素材の塑性流動領域を形成させて撹拌混合して、複数のワークを一体に接合する手法である。かかる摩擦撹拌接合は、摩擦撹拌接合時に生じる接合反力が小さいアルミ合金材の薄板（１０ｍｍ以下）の接合を中心に利用されてきている。
【０００３】
摩擦撹拌接合に用いる摩擦撹拌接合ツールは、上記ワークの接合部に没入させるためのプローブの基端側に、該プローブよりも大径としてワークの接合部近傍の表面に接触させるためのショルダーを一体に設けた形式のものが主として用いられていた。
【０００４】
上記摩擦撹拌接合ツールを用いる摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合ツールを回転駆動可能に備えた主軸ユニットと、接合対象のワークについて、ワークの接合線に沿う方向となるＸ軸方向と、鉛直方向であるＺ軸方向と、上記Ｘ軸方向に直交する水平方向であるＹ軸方向の相対位置を制御する必要があることから、一般に、３軸門型加工機のような装置構成とされていた。
【０００５】
ところで、上記摩擦撹拌接合装置では、ワークをＸ軸方向に進行させて（ワークと摩擦撹拌接合ツールをＸ軸方向に相対移動させて）摩擦撹拌接合を行う際に、上記ワークの進行方向に対して、該ワークの接合線の位置がＹ軸方向へ位置ずれを生じていたり、該接合線がワークの面内でＸ軸方向から傾きを生じていたりすると、上記摩擦撹拌接合ツールの位置が、ワークの接合線より相対的にずれて、接合不良が生じる。
【０００６】
そのため、上記摩擦撹拌接合装置による摩擦撹拌接合を実施する場合は、ワークの進行方向であるＸ軸方向に対し、該ワークの接合線の位置及び傾きにずれが生じないように、ワークの正確な位置決めを行う必要がある。
【０００７】
しかし、ワークが、たとえば、船舶の内構材（ロンジ）のように、数ｍ〜２０ｍとなるような非常に長い寸法を有する場合は、該ワークの全長に亘り、ワークの進行方向と、接合線の位置や傾きを正確に合わせるのは非常に困難である。
【０００８】
そこで、たとえば、摩擦撹拌接合ツールのＸＹＺ方向位置をサーボモータで制御可能な形式の摩擦撹拌接合装置では、摩擦撹拌接合ツールの進行方向前方のワーク接合線を撮影し、撮影画像中のワーク接合線の基準位置からのずれ量を演算し、該ずれ量に基づいたフィードバック制御により、上記摩擦撹拌接合ツールの位置をワーク接合線に対して倣い制御させるようにすることが従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００９】
ところで、摩擦撹拌接合は、当初、ワークの接合部が平坦な場合に適用されていたが、近年、ワークのすみ肉の接合について摩擦撹拌接合を適用することが提案されてきている（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−１５５０号公報
【特許文献２】特許第４２４０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところが、ワークのすみ肉の接合に摩擦撹拌接合を適用する手法にも、ワークが長い場合は、該ワークの全長に亘り、ワークの進行方向と、接合線の位置や傾きを正確に合わせるのは困難であるという問題が生じるが、特許文献２には、その対策は何ら示されていない。
【００１２】
上記特許文献１に示された摩擦撹拌接合の倣い制御の手法は、ワークの接合線の位置を画像解析で検出する必要があるため、カメラや画像解析装置が必要であり、コストが嵩むという問題がある。又、該手法は、ワークの接合線の位置を検出する個所と、摩擦撹拌接合ツールにより摩擦撹拌接合を実施している個所が一致していないため、倣い制御の精度を高めることが難しく、誤動作の可能性もある。
【００１３】
そこで、本発明は、ワークのすみ肉の摩擦撹拌接合を行う際に、摩擦撹拌接合ツールとワークとの相対移動方向に対して、該ワークの接合線の位置及び水平面内での傾きにずれが生じていても、該ワークの接合線に沿う位置でのすみ肉の摩擦撹拌接合を、容易に且つ確実に実施す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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、回転駆動可能なプローブと、該プローブの基端側の外周に配置した固定式ショルダーとを備えた摩擦撹拌接合ツールを、ワークの接合線に沿う一方向に該ワークと相対移動させると共に、該ワークの面に近接離反する方向へ移動させるようにしてある摩擦撹拌接合装置において、上記固定式ショルダーを、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための２つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とし、且つ、テーブル本体と、該テーブル本体を上下方向に移動させる直動機構とを備えてなるテーブルと、上記テーブル本体に取り付けられて上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向に自在に移動できるように保持するための横行軸を備えてなり、摩擦撹拌接合の施工時に上記摩擦撹拌接合ツールをワークのすみ肉の接合線に倣って横行できるようにした構成を有する摩擦撹拌接合装置とする。
【００１５】
又、回転駆動可能なプローブと、該プローブの基端側の外周に配置した固定式ショルダーとを備えた摩擦撹拌接合ツールを、ワークの接合線に沿う一方向に該ワークと相対移動させると共に、該ワークの面に近接離反する方向へ移動させるようにしてある摩擦撹拌接合装置において、上記固定式ショルダーを、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための２つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とし、且つ、上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向に自在に移動できるように保持するための横行軸を備えて、摩擦撹拌接合の施工時に上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークのすみ肉の接合線に倣って横行できるようにし、更に、上記摩擦撹拌接合ツールの上記固定式ショルダーが上記ワークに接触していないときに該摩擦撹拌接合ツールの上記横行軸の方向の位置を、接合開始位置に復帰させるための位置復帰手段を備えるようにした構成とする。
【００１６】
更に、上記構成において、上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に伸縮するばね部材とした構成とする。
【００１７】
同様に、上記構成において、上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に配置したクラッチ付き送りねじ直動機構とした構成とする。
【００１８】
更に同様に、上記構成において、上記位置復帰手段を、上記横行軸と平行な方向に沿わせて配置した流体圧シリンダとした構成とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。 
（１）回転駆動可能なプローブと、該プローブの基端側の外周に配置した固定式ショルダーとを備えた摩擦撹拌接合ツールを、ワークの接合線に沿う一方向に該ワークと相対移動させると共に、該ワークの面に近接離反する方向へ移動させるようにしてある摩擦撹拌接合装置において、上記固定式ショルダーを、すみ肉接合対象のワークの接合線を挟んだ傾斜面にそれぞれ接触させるための２つのワーク接触面による下端部を備えてなる構成とし、且つ、テーブル本体と、該テーブル本体を上下方向に移動させる直動機構とを備えてなるテーブルと、上記テーブル本体に取り付けられて上記摩擦撹拌接合ツールを上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向に自在に移動できるように保持するための横行軸を備えてなり、摩擦撹拌接合の施工時に上記摩擦撹拌接合ツールをワークのすみ肉の接合線に倣って横行できるようにした構成としてあるので、ワークの接合線の位置でのすみ肉の摩擦撹拌接合を行うことができる。 
（２）更に、摩擦撹拌接合を実施する際に、ワークの接合線の位置が、ワークと摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に直角な水平方向にずれていたり、上記接合線がワークと摩擦撹拌接合ツールの相対移動方向に対して傾くずれを生じている場合であっても、固定式ショルダーのワーク接触面が、すみ肉の接合対象であるワークの面に倣うことで、上記ワークと上記摩擦撹拌接合ツールの位置関係が、常に同一となるように矯正させることができる。このため、上記固定式ショルダーは、下端部の２つのワーク接触面が合わさる頂点が、上記ワークの接合線の位置に常に一致するように配置されるため、プローブによりワークの接合線に倣った摩擦撹拌接合を確実に実施することができる。 
（３）しかも、上記プローブは、該プローブにより摩擦撹拌接合を実施している接合部の外周に近接している上記固定式ショルダーにより位置決めが行われるため、上記ワークの接合線に追従した摩擦撹拌接合を非常に高い精度で行うことができる。 
（４）したがって、上記ワークの精密な位置決めを行わなくても、該ワークの接合線の位置での摩擦撹拌接合を良好に実施することができる。 
（５）これにより、上記ワークが長尺の場合にも、該ワークの位置決めを簡単なものとすることができて、該ワークの摩擦撹拌接合を容易に実施することができる。 
（６）更に、摩擦撹拌接合の施工条件が安定するため、摩擦撹拌接合により製造する製品の品質の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の摩擦撹拌接合装置の実施の一形態を示す概略正面図である。
【図２】図１の摩擦撹拌接合装置の切断概略側面図である。
【図３】図１の摩擦撹拌接合装置の摩擦撹拌接合ツールを拡大して示すもので、（ａ）は切断正面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】本発明の実施の他の形態を示す概略正面図である。
【図５】本発明の実施の更に他の形態を示す概略正面図である。
【図６】本発明の実施の更に他の形態を示す概略正面図である。
【図７】本発明の実施の更に他の形態を示す概略正面図である。
【図８】本発明の実施の更に他の形態として、ワークの保持に用いる治具の別の例を示す概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００２２】
図１乃至図３（ａ）（ｂ）は本発明の摩擦撹拌接合装置の実施の一形態を示すもので、３軸門型の主軸位置決め機構を備える形式の場合の例を示すものである。
【００２３】
ここで、先ず、上記３軸門型の主軸位置決め機構について説明する。
【００２４】
上記３軸門型の主軸位置決め機構は、図１及び図２に符号１で示すもので、水平な架台２上に、すみ肉（内すみ）の接合対象となるワーク３ａと３ｂを載置して該ワーク３ａと３ｂ同士の接合線４（図３（ａ）（ｂ）参照）の延びる方向に沿って移動させるためのＸ軸テーブル５を備える。
【００２５】
更に、上記主軸位置決め機構１は、上記Ｘ軸テーブル５を跨ぐ門型フレーム６を備え、該門型フレーム６に、主軸ユニット７の鉛直方向（Ｚ軸方向）の位置制御用のＺ軸テーブル８が取り付けられている。該Ｚ軸テーブル８には、主軸ユニット７を上記Ｘ軸テーブル５の移動方向（以下、Ｘ軸方向と云う）に直角な水平方向（以下、Ｙ軸方向と云う）に自在に移動できるように保持するための横行軸としてのＹ軸テーブル９が取り付けられている。なお、上記自在に移動とは、駆動源によらない受動的な移動のことを云うものとする。該Ｙ軸テーブル９には、摩擦撹拌接合ツール１０を回転駆動可能に装備した主軸ユニット７が、上記Ｘ軸テーブル５の上方に配置された状態で取り付けられた構成としてある。
【００２６】
上記Ｘ軸テーブル５は、上記Ｘ軸方向に延びるように上記架台２上に設けたガイドレール１１と、水平な平板状として上記ガイドレール１１にガイドブロック１２を介してスライド自在に取り付けたＸ軸テーブル本体１３と、該Ｘ軸テーブル本体１３を上記ガイドレール１１の長手方向に移動させるためのＸ軸方向の直動機構としてのボールねじ直動機構１４とから構成されている。
【００２７】
上記ボールねじ直動機構１４は、サーボモータ１５と、その出力側に取り付けた減速機１６と、該減速機１６の出力側に連結したねじ軸１７と、該ねじ軸１７に取り付けたナット部材１８とを備えた構成とされている。
【００２８】
更に、上記ボールねじ直動機構１４は、上記架台２上における上記Ｘ軸テーブル本体１３との間となる個所に、上記ねじ軸１７が上記ガイドレール１１と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材１８が、上記Ｘ軸テーブル本体１３に、ブラケット１９を介して取り付けられている。
【００２９】
これにより、上記Ｘ軸テーブル５は、上記ボールねじ直動機構１４のサーボモータ１５による上記減速機１６を介したねじ軸１７の回転駆動により、上記ナット部材１８と一緒に上記Ｘ軸テーブル本体１３を、上記Ｘ軸方向に移動させることができるようにしてある。この際、上記Ｘ軸テーブル５では、上記サーボモータ１５の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材１８やＸ軸テーブル本体１３の位置の検出信号を基に、後述するように上記Ｘ軸テーブル本体１３の上側に載置して保持させるワーク３ａ，３ｂの位置や移動速度を制御できるようにしてある。
【００３０】
上記Ｚ軸テーブル８は、上記門型フレーム６に設置した鉛直方向（Ｚ軸方向）のガイドレール２０と、上記Ｘ軸方向に垂直な鉛直面に沿う平板状として上記ガイドレール２０にガイドブロック２１を介してスライド自在に取り付けたＺ軸テーブル本体２２と、該Ｚ軸テーブル本体２２を上記ガイドレール２０の長手方向に移動させるためのＺ軸方向の直動機構としてのボールねじ直動機構２３とから構成されている。
【００３１】
上記ボールねじ直動機構２３は、サーボモータ２４と、その出力側に取り付けた減速機２５と、該減速機２５の出力側に連結したねじ軸２６と、該ねじ軸２６に取り付けたナット部材２７とを備えた構成とされている。
【００３２】
更に、上記ボールねじ直動機構２３は、上記門型フレーム６の上記Ｚ軸テーブル８の設置側の面における上記Ｚ軸テーブル本体２２との間となる個所に、上記ねじ軸２６が上記ガイドレール２０と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材２７が、上記Ｚ軸テーブル本体２２に、ブラケット２８を介して取り付けられている。
【００３３】
これにより、上記Ｚ軸テーブル８は、上記ボールねじ直動機構２３のサーボモータ２４による上記減速機２５を介したねじ軸２６の回転駆動により、上記ナット部材２７と一緒に上記Ｚ軸テーブル本体２２を、鉛直方向としてのＺ軸方向に移動させることができるようにしてある。この際、上記Ｚ軸テーブル８では、上記サーボモータ２４の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材２７やＺ軸テーブル本体２２の位置の検出信号を基に、後述するように上記Ｚ軸テーブル本体２２にＹ軸テーブル９を介して保持される主軸ユニット７を上下方向へ移動させて、摩擦撹拌接合ツール１０のＺ軸方向の位置（上下方向位置）を制御できるようにしてある。
【００３４】
上記Ｙ軸テーブル９は、上記Ｘ軸方向に垂直な鉛直面に沿う平板状としたＹ軸テーブル本体３１を、上記Ｚ軸テーブル本体２２に設置したＹ軸方向のガイドレール２９に、ガイドブロック３０を介してスライド自在に取り付けた構成としてある。
【００３５】
これにより、上記Ｙ軸テーブル９は、上記Ｙ軸テーブル本体３１を、上記ガイドレール２９に沿わせてＹ軸方向に自在に移動させることができるようにしてある。
【００３６】
本発明の摩擦撹拌接合装置は、更に、上記Ｘ軸テーブル本体１３の上側に、すみ肉の接合対象となるワーク３ａと３ｂを保持するための治具３２を備える。該治具３２は、図３（ａ）に示すように、上記ワーク３ａと３ｂが、接合線４を挟んで傾斜した配置となるように支持して、該ワーク３ａと３ｂを、すみ肉の接合部が上方に開放されたＶ字状となる姿勢で保持するためのものである。
【００３７】
上記治具３２は、たとえば、Ｘ軸テーブル本体１３の上側に設置するための支持ブロック３２ａを備える。該支持ブロック３２ａは、接合対象となるワーク３ａと３ｂの接合線４の長さ寸法に対応する寸法でＸ軸方向に沿って延びる形状としてある。
【００３８】
上記支持ブロック３２ａの上面側には、Ｘ軸方向と直交する幅方向（Ｙ軸方向）の中央部に、Ｖ字状の溝３２ｂが、該支持ブロック３２ａの長手方向（Ｘ軸方向）の全長に亘り設けられている。
【００３９】
更に、上記支持ブロック３２ａは、上記Ｖ字状の溝３２ｂにおける各斜面の上端部に、Ｘ軸方向に所定の配列で、個別の押さえ部材３２ｃを、ボルト３２ｄを介して取り外し可能に取り付けることができるようにした構成としてある。
【００４０】
上記治具３２は、上記Ｖ字状の溝３２ｂの各斜面に沿わせて上記ワーク３ａと３ｂを配置することにより、該Ｖ字状の溝３２ｂの下端部で、該ワーク３ａと３ｂの角継手によるすみ肉の接合部を突き合わせて配置できるようにしてある。更に、この状態で、上記治具３２の溝３２ｂの上端部には、上記ワーク３ａと３ｂを個別に押さえるための各押さえ部材３２ｃを、上記支持ブロック３２ａにボルト３２ｄにより固定する。これにより、上記治具３２は、上記ワーク３ａと３ｂによるすみ肉の接合部の位置を、Ｘ軸方向の全長に亘って保持できるようにしてある。なお、図３（ｂ）では、図示する便宜上、上記治具３２の記載を省略してある。
【００４１】
上記治具３２によるワーク３ａと３ｂの保持は、摩擦撹拌接合に際して、該ワーク３ａと３ｂの接合部に、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０を、プローブ３３を没入させるような大きな力で押し付けても、上記ワーク３ａと３ｂがずれないように保持できるようにしてあるものとする。
【００４２】
なお、図３（ａ）では、ワーク３ａと３ｂのすみ肉の接合部が角継手の場合を例示したが、すみ肉の接合部は、Ｔ字継手や重ね継手や十字継手であってもよい。これらの場合は、接合線４を挟んで配置されるワーク３ａと３ｂの表面側が共に傾斜面となるように該ワーク３ａと３ｂをそれぞれ配置するときの姿勢に応じて、該ワーク３ａと３ｂを保持するための上記治具３２の形状を適宜変更するようにすればよい。
【００４３】
この際、図３（ａ）に示すように、上記治具３２は、すみ肉の接合対象となるワーク３ａと３ｂを、接合線４を挟んで配置される該ワーク３ａと３ｂの表面側が共に鉛直方向に対し等しい傾斜角度となる姿勢で保持できるようにすることが好ましい。しかし、上記ワーク３ａと３ｂをすみ肉接合する継手の形状や配置によっては、上記治具３２は、接合線４を挟んで配置されるワーク３ａと３ｂの表面側が鉛直方向に対して互いに異なる傾斜角度となるように保持するようにしたものとしてもよいことは勿論である。
【００４４】
上記主軸ユニット７には、下端部に、図３（ａ）（ｂ）に示すように、回転駆動可能なプローブ３３と、固定式（不回転）のショルダー３４とを備えた摩擦撹拌接合ツール１０が装備されている。
【００４５】
上記プローブ３３は、軸心方向が上下方向となるように配置されて、その上端には、回転駆動軸（プローブ軸）３５が一体に接続されている。該回転駆動軸３５は、上記主軸ユニット７に備えた図示しない回転駆動装置に接続されて、プローブ３３に回転駆動力を伝えるようにしてある。
【００４６】
上記固定式ショルダー３４は、下端部が、２つのワーク接触面３６ａと３６ｂとからなるＶ字形状としてＸ軸方向に沿って延びる形状としてある。上記ワーク接触面３６ａと３６ｂは、上記Ｘ軸テーブル５上の治具３２に保持されたワーク３ａと３ｂの表面側に接触するような傾斜角度となるようにしてある。
【００４７】
更に、上記固定式ショルダー３４には、長手方向（Ｘ軸方向）の中間部に、プローブ挿通孔３７が、上下方向に貫通して設けられた構成としてある。該プローブ挿通孔３７は、プローブ３３を挿通する部分と回転駆動軸３５を挿通する部分を有し、プローブ３３を挿通する部分の下端側の開口の中心位置が、上記固定式ショルダー３４の下端部の２つのワーク接触面３６ａと３６ｂが合わさるＶ字形状の頂点に対応するように設けられている。
これにより、上記プローブ挿通孔３７の回転駆動軸３５の挿通部に、上記回転駆動軸３５を挿通配置させて、上記プローブ３３がプローブ挿通孔３７より下方に突出するように配置させた状態として、固定式ショルダー３４の上端側を、上記主軸ユニット７の下端部に、回転を阻止した状態で保持させることにより、該固定式ショルダー３４が、主軸ユニット７の下端に保持されるようにしてある。
【００４８】
したがって、上記主軸ユニット７は、上記摩擦撹拌接合ツール１０における固定式ショルダー３４の各ワーク接触面３６ａと３６ｂを、上記Ｘ軸テーブル５上に上記治具３２を介して保持されたワーク３ａと３ｂの接合線４を挟んで配置される面にそれぞれ押し当てるようにして接触させることができるようにしてある。これにより、上記摩擦撹拌接合ツール１０は、上記固定式ショルダー３４の下端部のＶ字形状の頂点を、ワーク３ａと３ｂの間の接合線４の位置に合わせて配置することができ、よって、該固定式ショルダー３４のプローブ挿通孔３７より下方に突出する上記プローブ３３も、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置に配置させることができるようにしてある。
【００４９】
以上の構成としてある本発明の摩擦撹拌接合装置を使用する場合は、先ず、図１、図２及び図３（ａ）に示すように、Ｘ軸テーブル５上に、ワーク３ａと３ｂを、治具３２を介して保持させる。この際、上記ワーク３ａと３ｂは、摩擦撹拌接合の実施時に上記Ｘ軸テーブル５により進行させる方向（以下、接合時ワーク進行方向と云う）の先端部については、接合線４のＹ軸方向に関する位置を、予め設定してある接合開始位置に位置合わせした状態で配置させることが望ましい。
【００５０】
次に、主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０は、上記主軸位置決め機構１におけるＺ軸テーブル８とＹ軸テーブル９により、上記Ｘ軸テーブル５上に保持されたワーク３ａと３ｂの位置に応じて配置させる。
【００５１】
この際、上記ワーク３ａと３ｂは、接合時ワーク進行方向の先端部のＸ軸方向の位置が、上記固定式ショルダー３４における該ワーク３ａ，３ｂに近接する側の端部と重なる位置となるまで、上記Ｘ軸テーブル５により移動させておく。
【００５２】
この状態で、上記摩擦撹拌接合ツール１０は、上記Ｙ軸テーブル９のＹ軸テーブル本体３１を主軸ユニット７と共に手動でＹ軸方向に移動させる操作により、上記固定式ショルダー３４の上記ワーク３ａ，３ｂに近接する側の端部となる長手方向一端寄り部分が、上記ワーク３ａと３ｂのワーク進行方向先端部のほぼ真上に位置するように配置させる。この際、上記固定式ショルダー３４は、下端部のＶ字形状の頂点が、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４を挟んだ面（傾斜面）のいずれかの個所の真上に配置されていればよい。
【００５３】
次いで、上記摩擦撹拌接合ツール１０は、上記Ｚ軸テーブル８の動作により下降させて、上記固定式ショルダー３４の長手方向一端寄り部分を、上記ワーク３ａと３ｂのワーク進行方向先端部の上側に、上方より押し付けるようにして配置させる。これにより、上記摩擦撹拌接合ツール１０は、上記固定式ショルダー３４の長手方向一端寄り部分におけるワーク接触面３６ａと３６ｂが、対応するワーク３ａと３ｂの面に倣うようにＹ軸方向位置が調整された後、上記各ワーク接触面３６ａと３６ｂの双方が、上記ワーク３ａと３ｂのワーク進行方向先端部における該各ワーク３ａと３ｂの面に共に押し当てられた状態で配置されるようになる。なお、上記固定式ショルダー３４の上記ワーク３ａと３ｂの面に倣うＹ軸方向位置の調整は、該固定式ショルダー３４を備えた上記主軸ユニット７が、Ｙ軸テーブル本体３１と共にガイドレール２９に沿って受動的に移動することで行われる。
【００５４】
以上により、上記固定式ショルダー３４は、長手方向一端寄り部分における下端部のＶ字形状の頂点が、上記ワーク３ａと３ｂの間の接合線４の位置に一致するように配置される。よって、上記摩擦撹拌接合ツール１０では、上記固定式ショルダー３４のプローブ挿通孔３７より下方に突出させたプローブ３３が、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４の接合時ワーク進行方向の先端近傍に配置されるようになる。
【００５５】
上記のようにして摩擦撹拌接合ツール１０を上記所定の位置に配置させた後は、上記本発明の摩擦撹拌接合装置は、上記主軸ユニット７により上記摩擦撹拌接合ツール１０のプローブ３３を回転駆動させた状態としてから、上記Ｘ軸テーブル５の動作を開始させて、上記ワーク３ａと３ｂを、接合時ワーク進行方向への移動を開始させる。
【００５６】
これにより、上記回転駆動されたプローブ３３が、上記ワーク３ａと３ｂの接合時ワーク進行方向の先端面より接合線４の位置へ没入されるようになるため、上記ワーク３ａと３ｂの摩擦撹拌接合が開始される。その後、本発明の摩擦撹拌接合装置は、上記Ｘ軸テーブル５の動作による上記ワーク３ａと３ｂの接合時ワーク進行方向への移動を継続させることで、該ワーク３ａと３ｂの上記接合線４に沿う摩擦撹拌接合が進行するようになる。
【００５７】
上記のようにして摩擦撹拌接合ツール１０によるワーク３ａと３ｂの摩擦撹拌接合を実施している或る時点で、その後に摩擦撹拌接合を行うべき上記ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置が、上記或る時点でプローブ３３による摩擦撹拌接合を実施している接合部に対してＹ軸方向の一方又は他方に（図１及び図３（ａ）の左方向又は右方向）にずれている場合は、摩擦撹拌接合の進行に伴って、上記摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４における上記接合線４がずれた側と逆側のワーク接触面３６ｂ又は３６ａが、対応するワーク３ｂ又は３ａの面に強く押し付けられてＹ軸方向の接触圧力が増加する。一方、上記固定式ショルダー３４における上記接合線４の位置がずれた側に位置するワーク接触面３６ａ又は３６ｂは、対応するワーク３ａ又は３ｂの面に対する接触圧力が低下するようになる。
【００５８】
この際、本発明の摩擦撹拌接合装置では、上記摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４が取り付けられている上記主軸ユニット７が、Ｙ軸テーブル９によりＹ軸方向に自在に移動できるようにしてあるために、上記固定式ショルダー３４の位置は、Ｙ軸方向に沿って接触圧力が増加したワーク３ｂ又は３ａの面より離反し、且つ接触圧力が減少したワーク３ａ又は３ｂの面に近接する方向へ自動的に変位させられる。これにより、上記固定式ショルダー３４は、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４を挟んだ面に対する位置関係が変わらないため、該固定式ショルダー３４の下端部のＶ字形状の頂点の位置は、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置に倣って常に矯正されるようになる。
【００５９】
したがって、上記摩擦撹拌接合ツール１０は、上記固定式ショルダー３４のプローブ挿通孔３７より下方へ突出する上記プローブ３３の位置が、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４に常に追従するようになることから、該ワーク３ａと３ｂの接合線４の全長に亘り、該接合線４に倣ったすみ肉の摩擦撹拌接合が行われるようになる。
【００６０】
このように、本発明の摩擦撹拌接合装置によれば、ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置でのすみ肉の摩擦撹拌接合を行うことができる。
【００６１】
又、上記本発明の摩擦撹拌接合装置は、摩擦撹拌接合を実施する際に、ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置が、水平面内で接合時ワーク進行方向であるＸ軸方向に対して直角なＹ軸方向にずれていたり、上記接合線４がＸ軸方向に対して傾くずれが生じている場合であっても、そのずれ量に応じて、上記ワーク３ａと３ｂに対する上記固定式ショルダー３４の位置関係が矯正される。このため、上記固定式ショルダー３４は、下端部のＶ字形状の頂点が、常に上記ワーク３ａと３ｂの間の接合線４の位置に一致するように配置されることから、該固定式ショルダー３４のプローブ挿通孔３７の下方に突出するプローブ３３により、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４に倣った摩擦撹拌接合を確実に実施することができる。
【００６２】
しかも、上記プローブ３３は、該プローブ３３により摩擦撹拌接合を実施している接合部の外周に近接している上記固定式ショルダー３４によって上述したような位置決めが行われる。このため、本発明の摩擦撹拌接合装置は、上記ワーク３ａと３ｂの接合線４を非常に高い精度で追従した摩擦撹拌接合を行うことができる。
【００６３】
したがって、本発明の摩擦撹拌接合装置では、ワーク３ａと３ｂの精密な位置決めを行わなくても、該ワーク３ａと３ｂの接合線４の位置での摩擦撹拌接合を良好に実施することができる。このため、上記ワーク３ａと３ｂが長尺の場合にも、該ワーク３ａと３ｂの位置決めを簡単なものとすることができて、摩擦撹拌接合を容易に実施することができる。
【００６４】
更に、摩擦撹拌接合の施工条件が安定するため、摩擦撹拌接合により製造する製品の品質の向上化を図ることが可能になる。
【００６５】
次に、図４は本発明の実施の他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態の変形例を示すものである。
【００６６】
すなわち、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置は、図４に示すように、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したと同様の構成において、主軸ユニット７における摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を調整するための位置調整手段３８を備えた構成としたものである。
【００６７】
上記位置調整手段３８は、たとえば、図４に示すように、Ｚ軸テーブル本体２２におけるＹ軸テーブル９取付側の面に、該Ｙ軸テーブル９のガイドレール２９と平行な方向に延びるように設置したラック３９と、該ラック３９に噛合するピニオン４０と、上記Ｙ軸テーブル９のＹ軸テーブル本体３１の対応する個所に回転自在に保持させた上記ピニオン４０のピニオン軸４１と、該ピニオン軸４１に取り付けたハンドル４２とからなる構成としてある。
【００６８】
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００６９】
本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によれば、上記ハンドル４２を回す操作により、上記ピニオン４０を上記Ｚ軸テーブル本体２２に取り付けられたラック３９に対してＹ軸方向に移動させることができ、よって、該ピニオン４０と一緒に、上記Ｙ軸テーブル９のＹ軸テーブル本体３１及び上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０のＹ軸方向に関する位置を、容易に且つ精度よく調整することができる。
【００７０】
したがって、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によれば、摩擦撹拌接合の開始前に、主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０のＹ軸方向の位置を、Ｘ軸テーブル５上に保持されたワーク３ａと３ｂの位置に応じて移動させる操作を容易に実施させることができる。
【００７１】
このため、ワーク３ａと３ｂの接合線４に沿うすみ肉の摩擦撹拌接合の作業効率の向上化を図ることができる。
【００７２】
次いで、図５は本発明の実施の更に他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態の応用例を示すものである。
【００７３】
すなわち、本実施の摩擦撹拌接合装置は、図５に示すように、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したと同様の構成において、主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４がワーク３ａ，３ｂと接触していないときに、該固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を、Ｘ軸テーブル５上に保持させるワーク３ａと３ｂの接合時ワーク進行方向の先端部における接合線４の位置として予め設定される接合開始位置に戻すための位置復帰手段４３を備えた構成としたものである。
【００７４】
上記位置復帰手段４３は、たとえば、図５に示すように、Ｙ軸テーブル９のＹ軸テーブル本体３１と、Ｚ軸テーブル本体２２におけるＹ軸テーブル９取付側の面との間に、ばね部材４４を介装した構成としてある。
【００７５】
図５では、上記Ｙ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の両側端縁部における上下に間隔を隔てた２個所ずつに、Ｙ軸方向に沿わせて配置した個別のばね部材４４の片側の端部をそれぞれ接続してある。更に、該各ばね部材４４は、所定量伸長変形させた状態で、該各ばね部材４４の残る端部を、上記Ｚ軸テーブル本体２２の対応する個所に接続した構成としてある。
【００７６】
なお、上記各ばね部材４４は、上記Ｙ軸テーブル本体３１に取り付けられている主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４が、Ｙ軸方向の外力を受けていないときには、該固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を、上記接合開始位置に配置させることができ、一方、上記固定式ショルダー３４がＸ軸テーブル５上に保持されたワーク３ａと３ｂに接触している場合は、該固定式ショルダー３４のワーク３ａと３ｂの接合線４に追従した移動を阻害しないように、バネ定数及び初期状態の伸び量（変形量）が設定してあるものとする。
【００７７】
なお、上記においては、ばね部材４４が引張りばねであると共に、４つのばね部材４４を用いる構成について説明し、又、図５では、上記ばね部材４４をコイルばねとして示したが、上記固定式ショルダー３４がＹ軸方向の外力を受けていないときには、該固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を、上記接合開始位置に配置させることができ、一方、上記固定式ショルダー３４がＸ軸テーブル５上に保持されたワーク３ａと３ｂに接触している場合は、該固定式ショルダー３４のワーク３ａと３ｂの接合線４に追従した移動を阻害しないようにしてあれば、ばね部材４４は圧縮ばねであってもよい。又、ばね部材４４の数や配置は適宜変更してもよい。更に、ばね部材４４としては、コイルばね以外の任意の形式のばね部材４４を採用してもよいことは勿論である。
【００７８】
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００７９】
本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によれば、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
更に、本実施の形態の摩擦撹拌接合装置では、ワーク３ａと３ｂの接合線４に沿うすみ肉の摩擦撹拌接合を終了した時点で、該ワーク３ａと３ｂの接合線４に生じていたＹ軸方向の位置のずれや、Ｘ軸方向からの傾きのずれに応じて、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の位置が接合開始位置よりＹ軸方向にずれた位置に配置されている場合であっても、上記摩擦撹拌接合の終了したワーク３ａと３ｂをＸ軸テーブル５上より回収し、次いで、該Ｘ軸テーブル５上に新たなワーク３ａと３ｂを保持させる作業を行う間に、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の位置を、接合開始位置に自動的に復帰させることができる。
【００８１】
したがって、上記新たなワーク３ａと３ｂに対する摩擦撹拌接合を開始するときには、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０のＹ軸方向の位置合わせの手間を省略することができる。よって、本実施の形態では、ワーク３ａと３ｂの摩擦撹拌接合を繰り返して実施するときに、上記摩擦撹拌接合ツール１０の位置合わせ作業に要する手間と時間を削減することができる。
【００８２】
図６は本発明の実施の更に他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態の別の応用例を示すものである。
【００８３】
すなわち、本実施の摩擦撹拌接合装置は、図６に示すように、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したと同様の構成において、主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４がワーク３ａ，３ｂと接触していないときに、該固定式ショルダー３４に、そのＹ軸方向の位置を、Ｘ軸テーブル５上に保持させるワーク３ａと３ｂの接合時ワーク進行方向の先端部における接合線４の位置として予め設定される接合開始位置に応じた位置に戻すための位置復帰手段として、クラッチ付き送りねじ直動機構としてのクラッチ付きボールねじ直動機構４５を備えた構成としたものである。
【００８４】
上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５は、サーボモータ４６と、その出力側に取り付けた減速機４７と、該減速機４７に入力側を接続したクラッチ４８と、該クラッチ４８の出力側に連結したねじ軸４９と、該ねじ軸４９に取り付けたナット部材５０とを備えた構成とされている。
【００８５】
更に、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５は、Ｚ軸テーブル本体２２のＹ軸テーブル９設置側の面におけるＹ軸テーブル本体３１との間となる個所に、上記ねじ軸４９がＹ軸テーブル９のガイドレール２９と平行に延びるようにした姿勢で設置されており、且つ上記ナット部材５０が、上記Ｙ軸テーブル本体３１に、ブラケット５１を介して取り付けられている。
【００８６】
これにより、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５は、上記クラッチ４８を繋いだ状態で上記サーボモータ４６を動作させると、上記減速機４７を介したねじ軸４９の回転駆動により、上記ナット部材５０と一緒に上記Ｙ軸テーブル本体３１を、Ｙ軸方向に移動させることができるようにしてある。この際、上記Ｙ軸テーブル９では、上記サーボモータ４６の回転量の検出信号、もしくは、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記ナット部材５０やＹ軸テーブル本体３１の位置の検出信号を基に、上記Ｙ軸テーブル本体３１に保持されている主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０のＹ軸方向の位置を制御できるようにしてある。したがって、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５は、摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を制御して、該固定式ショルダー３４がＹ軸方向のいずれの位置に配置されていても、接合開始位置に復帰させることができるようにしてある。
【００８７】
一方、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５は、上記クラッチ４８を切ることにより、上記Ｙ軸テーブル本体３１に対する制御力を解除できるようにしてある。よって、この場合は、上記摩擦撹拌接合ツール１０を備えた主軸ユニット７が、Ｙ軸テーブル本体３１と一緒にＹ軸方向に自在に移動できるようにしてある。
【００８８】
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００８９】
以上の構成としてある本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によれば、摩擦撹拌接合の開始前や、ワーク３ａと３ｂの接合線４に沿うすみ肉の摩擦撹拌接合が終了した後は、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５のクラッチ４８を繋いだ状態で、該クラッチ付きボールねじ直動機構４５を動作させることにより、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４についてＹ軸方向の位置を制御して、該固定式ショルダー３４を、接合開始位置に自動で復帰させることが可能になる。このため、ワーク３ａと３ｂに対する摩擦撹拌接合を新たに開始するときには、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の接合開始位置へのＹ軸方向の位置合わせを自動化することが可能になるため、該位置合わせ作業の手間と時間を大幅に削減することができる。
【００９０】
一方、摩擦撹拌接合の実施時には、上記クラッチ付きボールねじ直動機構４５のクラッチ４８を切っておくことにより、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様に、ワーク３ａと３ｂの摩擦撹拌接合を行うことができて、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９１】
図７は本発明の実施の更に他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態の更に別の応用例を示すものである。
【００９２】
すなわち、本実施の摩擦撹拌接合装置は、図７に示すように、図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したと同様の構成において、主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４がワーク３ａ，３ｂと接触していないときに、該固定式ショルダー３４に、そのＹ軸方向の位置を、Ｘ軸テーブル５上に保持させるワーク３ａと３ｂの接合時ワーク進行方向の先端部における接合線４の位置として予め設定される接合開始位置に応じた位置に戻すための位置復帰手段として、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ５２を備えた構成としたものである。
【００９３】
上記エアシリンダ５２は、たとえば、図７に示すように、Ｚ軸テーブル本体２２のＹ軸テーブル９設置側の面におけるＹ軸方向に間隔を隔てた２個所に、一対のエアシリンダ５２が設置してある。更に、該各エアシリンダ５２は、作動ロッド５３の先端側を、それぞれＹ軸テーブル９のＹ軸テーブル本体３１におけるＹ軸方向の両端部に接続した構成としてある。
【００９４】
なお、上記各エアシリンダ５２は、いずれか一方のエアシリンダ５２の伸長動作と、他方の収縮動作を同期して行わせることにより、上記Ｙ軸テーブル本体３１を、Ｙ軸方向に移動させることができるようにしてある。この際、上記Ｙ軸テーブル９では、リニアゲージや変位センサ等の図示しない位置検出手段による上記Ｙ軸テーブル本体３１の位置の検出信号を基に、上記Ｙ軸テーブル本体３１に保持されている主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０のＹ軸方向の位置を制御できるようにしてある。したがって、上記各エアシリンダ５２は、摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４のＹ軸方向の位置を制御して、該固定式ショルダー３４がＹ軸方向のいずれの位置に配置されていても、接合開始位置に復帰させることができるようにしてある。
【００９５】
一方、上記各エアシリンダ５２は、該各エアシリンダ５２の圧力室を大気に開放することにより、上記Ｙ軸テーブル本体３１に対する制御力を解除できるようにしてある。よって、この場合は、上記摩擦撹拌接合ツール１０を備えた主軸ユニット７が、Ｙ軸テーブル本体３１と一緒にＹ軸方向に自在に移動できるようにしてある。
【００９６】
更に、上記各エアシリンダ５２は、図示しないエアバランス回路に接続して、上記固定式ショルダー３４が接合開始位置に配置された状態のときに、上記図示しないエアバランス回路により、上記Ｙ軸テーブル本体３１に接続されている一対のエアシリンダ５２を、エアバランサーとして機能させるようにしてもよい。
【００９７】
かかる構成によれば、上記Ｙ軸テーブル９のガイドレール２９に水平方向からの傾きが生じている場合であっても、上記エアバランサーとして機能させる上記一対のエアシリンダ５２により、上記Ｙ軸テーブル本体３１及び主軸ユニット７が自重の影響により上記ガイドレールに沿って下方へ移動しようとする動きを防止した状態で、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４を、ワーク３ａと３ｂの接合線４のＹ軸方向のずれに応じて変位させることができるようになる。
【００９８】
その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００９９】
以上の構成としてある本実施の形態の摩擦撹拌接合装置によれば、摩擦撹拌接合の開始前や、ワーク３ａと３ｂの接合線４に沿うすみ肉の摩擦撹拌接合が終了した後は、上記各エアシリンダ５２の同期した伸縮動作により、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４についてＹ軸方向の位置を制御して、該固定式ショルダー３４を、接合開始位置に自動で復帰させることが可能になる。このため、ワーク３ａと３ｂに対する摩擦撹拌接合を新たに開始するときには、上記主軸ユニット７の摩擦撹拌接合ツール１０の接合開始位置へのＹ軸方向の位置合わせを自動化することが可能になるため、該位置合わせ作業の手間と時間を大幅に削減することができる。
【０１００】
一方、摩擦撹拌接合の実施時には、上記各エアシリンダ５２を、前述したようにそれぞれの圧力室を大気に開放させるか、又は、該各エアシリンダ５２をエアバランサーとして機能させることにより、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様に、ワーク３ａと３ｂの摩擦撹拌接合を行うことができて、図１乃至図３（ａ）（ｂ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、上記摩擦撹拌接合ツール１０とワーク３ａ，３ｂの相対移動方向に直交する水平方向について、上記摩擦撹拌接合ツール１０を自在に移動させることができるようにする横行軸としての機能を備えていれば、Ｙ軸テーブル９のガイドレール２９やガイドブロック３０の数や配置、形状、サイズは適宜変更してもよい。
【０１０２】
図６の実施の形態では、位置復帰手段として、クラッチ付きボールねじ直動機構４５を備えた構成を示したが、ねじ軸の回転駆動によりＹ軸テーブル本体３１に取り付けてあるナット部材を該ねじ軸の軸心方向に移動させることができ、且つ制御力を解除可能とするためのクラッチを備えていれば、台形ねじ等、ボールねじ以外のいかなる形式の送りねじを備えたクラッチ付き送りねじ直動機構を、上記位置復帰手段に採用した構成としてもよい。
【０１０３】
図７の実施の形態では、位置復帰手段としてのエアシリンダ５２を、Ｚ軸テーブル本体２２に対向配置で設置して、Ｙ軸テーブル本体３１におけるＹ軸方向の両端部にそれぞれ接続した一対のエアシリンダ５２とした構成を示したが、主軸ユニット７を保持させてあるＹ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の位置を制御できるようしてあれば、Ｙ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の片側のみにエアシリンダ５２を接続した構成としてもよく、又、上記Ｙ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の片側あるいは各端部に、複数のエアシリンダ５２を接続した構成としてもよい。又、上記エアシリンダ５２は、Ｙ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の位置を制御できるようしてあれば、図示した以外の任意の配置としてもよい。
【０１０４】
図７の実施の形態における位置復帰手段は、Ｙ軸テーブル本体３１のＹ軸方向の位置を制御でき、且つ必要に応じて制御力を解除可能としてあれば、エアシリンダ５２以外のいかなる流体圧シリンダを採用してもよい。
【０１０５】
図６、図７の各実施の形態では、位置復帰手段として、クラッチ付きボールねじ直動機構４５と、エアシリンダ５２をそれぞれ例示したが、摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４がワーク３ａ，３ｂに接触していない状態のときには、上記摩擦撹拌接合ツール１０を備えた主軸ユニット７に対して、上記摩擦撹拌接合ツール１０とワーク３ａ，３ｂの相対移動方向に直交する水平方向の制御力を作用させることができ、一方、固定式ショルダー３４がワーク３ａ，３ｂに接触しているときには、上記制御力を解除できる機能を備えていれば、いかなる装置構成の位置復帰手段を採用してもよい。
【０１０６】
上記各実施の形態では、本発明の摩擦撹拌接合装置が、主軸ユニット７の位置決め機構として、３軸門型の主軸位置決め機構１を備えるものとして示したが、主軸ユニット７をワーク３ａ，３ｂに対してＸＹＺの３軸方向に相対変位させることができ、且つ上記主軸ユニット７をワーク３ａと３ｂの接合線４の全長に亘って相対移動させることができるようにしてあれば、図示した以外のいかなる形式の主軸ユニット７の位置決め機構を採用してもよい。
【０１０７】
Ｚ軸テーブル８は、Ｚ軸テーブル本体２２を上下方向（Ｚ軸方向）へ移動させるための直動機構として、ボールねじ直動機構２３を備えた構成を示したが、上記Ｚ軸テーブル本体２２の昇降動作を実施でき、且つ摩擦撹拌接合の実施時に、摩擦撹拌接合ツール１０のプローブ３３をワーク３ａ，３ｂの接合部に没入させるために該プローブ３３に対して作用させる下向きの大きな押し付け力の反力を受けることができるようにしてあれば、台形ねじによる直動機構等、ボールねじ直動機構２３以外のいかなる形式の直動機構を採用した構成としてもよい。
【０１０８】
Ｘ軸テーブル５は、Ｘ軸テーブル本体１３を移動させるための直動機構として、ボールねじ直動機構１４を備えた構成を示したが、摩擦撹拌接合の実施時に、摩擦撹拌接合ツール１０のプローブ３３をワーク３ａ，３ｂの接合部に没入させるために該プローブ３３に対して下向きの大きな押し付け力を作用させている状態で、上記摩擦撹拌接合ツール１０とワーク３ａ，３ｂとを、上記ワーク３ａ，３ｂの接合線４に沿う方向へ相対移動させることができるようにしてあれば、台形ねじによる直動機構や、リニアモータによる直動機構等、ボールねじ直動機構１４以外のいかなる形式の直動機構を採用した構成としてもよい。
【０１０９】
Ｘ軸テーブル５上に設けてワーク３ａと３ｂを保持するための治具３２は、支持ブロック３２ａのＶ字状の溝３２ｂの各斜面に沿って配置されたワーク３ａと３ｂを、変位を防止して保持できるようにしてあれば、たとえば、図８に示すように、上記Ｖ字状の溝３２ｂの各斜面に沿って配置させたワーク３ａと３ｂの該各斜面の上端側に位置する端面に、押さえ部材３２ｃを押し付けるよう配置した状態で、該押さえ部材３２ｃを、ボルト３２ｄを介して支持ブロック３２ａに固定させる構成としてもよい。更には、ワーク３ａと３ｂの支持ブロック３２ａへの固定は、Ｘ軸方向の所定間隔個所を、図３（ａ）に示した形式の固定手法と、図８に示した形式の固定手法を交互に用いて実施させるようにしてもよく、その他、図示した以外のいかなる形式の固定手法を採用してもよい。
【０１１０】
摩擦撹拌接合ツール１０の固定式ショルダー３４は、下端部が２つのワーク接触面３６ａと３６ｂとからなるＶ字形状としてあれば、上部側の形状はいかなる形状であってもよい。
【０１１１】
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。
【符号の説明】
【０１１２】
３ａ，３ｂ  ワーク
４  接合線
９  Ｙ軸テーブル（横行軸）
１０  摩擦撹拌接合ツール
３３  プローブ
３４  固定式ショルダー
３６ａ，３６ｂ  ワーク接触面
４３  位置復帰手段
４４  ばね部材
４５  クラッチ付きボールねじ直動機構（クラッチ付き送りねじ直動機構）
５２  エアシリンダ（流体圧シリンダ）
【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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