(57)【要約】【課題】高品質な摩擦攪拌接合を実現可能とする摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法を提供する。【解決手段】ハウジング３に保持され、複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを摩擦攪拌することで接合するＦＳＷツール１Ａと、ＦＳＷツール１Ａによって接合された複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの被接合部位Ｓを徐冷する徐冷装置１０と、を備える。徐冷装置１０は、被接合部位Ｓと接触せずに加熱する非接触熱源である。非接触熱源は、高周波熱源である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に保持され、複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、
前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の被接合部位を徐冷する徐冷装置と、を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記被接合部位と接触せずに加熱する非接触熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記非接触熱源は、高周波熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記非接触熱源は、光熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合線に沿って移動させるツール移動駆動部と、前記徐冷装置から被接合部位に与える熱量を制御する与熱量制御部と、を備え、
前記徐冷装置は、前記装置本体に固定され、
前記与熱量制御部は、接合終了時、前記摩擦攪拌接合ツールを前記被接合部位から離間したときに前記被接合部位に与える熱量を増加させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合線に沿って移動させるツール移動駆動部と、前記徐冷装置を前記被接合部位に近づく方向及び離れる方向に移動させる徐冷装置軸方向移動駆動部と、前記徐冷装置軸方向移動駆動部を制御する徐冷装置駆動制御部と、を備え、
前記徐冷装置駆動制御部は、接合終了時、前記摩擦攪拌接合ツールを前記被接合部位から離間したときに前記徐冷装置軸方向移動駆動部を制御して前記徐冷装置を前記被接合部位に近づく方向に駆動させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記装置本体は、前記徐冷装置を接合方向に沿って移動させる徐冷装置接合方向移動駆動部を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記装置本体は、前記徐冷装置を接合方向に複数備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項９】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記被接合部材を挟んで前記摩擦攪拌接合ツールとは反対側に設けられていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合方向に駆動させる第１駆動部と、前記徐冷装置を接合方向に駆動させる第２駆動部と、を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記摩擦攪拌接合ツール側に傾けて配置されていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記被接合部位の温度を検出する非接触の温度計測装置を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１３】
複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の被接合部位を徐冷する徐冷装置と、前記被接合部位の接合温度を計測する温度計測装置と、を備えた摩擦攪拌接合装置に接続される摩擦攪拌接合制御装置を備え、
前記摩擦攪拌接合制御装置は、前記被接合部位に設定する目標設定温度を記憶する目標設定温度記憶部と、前記目標設定温度に基づいて前記被接合部位に与える熱量を算出する与熱量算出部と、を備え、
前記与熱量算出部は、前記目標設定温度と前記接合温度との偏差がゼロになるように前記徐冷装置を制御することを特徴とする摩擦攪拌接合制御装置。
【請求項１４】
複数の被接合部材を摩擦攪拌する摩擦攪拌接合ツールによって接合し、接合後に前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の被接合部位を徐冷することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記被接合部位の接合温度を計測し、前記接合温度と、前記被接合部位に設定する目標設定温度との偏差を算出し、前記偏差がゼロになるように徐冷することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合装置（ＦＳＷ［Friction Stir Welding］装置）を用いて被接合部材を摩擦攪拌接合する際には、一般的に、被接合部材に関して最適な接合条件（接合ツールの回転速度及び接合速度）を、接合動作を開始前にＦＳＷ装置に設定する。これまでのＦＳＷ装置では、設定された接合条件を接合開始から接合終了まで保持し、接合する制御を行っている。
【０００３】
例えば、攪拌ツール（接合ツール）に複数の温度計測器を配置して接合温度を取得し、取得した温度を所定の範囲内で管理するように、攪拌ツール（ＦＳＷツール）の回転速度及び／又は接合速度を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８８３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、摩擦攪拌接合時における接合温度を高精度に管理しているものの、接合品質が十分でないことが確認された。
【０００６】
本発明は、高品質な摩擦攪拌接合を実現可能とする摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法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】
本発明は、装置本体に保持され、複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する接合ツールと、前記接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の被接合部位を徐冷する徐冷装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高品質な摩擦攪拌接合を実現可能とする摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の外観斜視図の例を模式的に示した図である。
【図２】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図３】接合ツールが被接合部材に圧入された様子を模式的に示す断面図である。
【図４】異種の材料からなる被接合部材の接合例を示し、（ａ）は突き合わせ接合、（ｂ）は重ね合わせ接合である。
【図５】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。
【図６】第１実施形態に係るＦＳＷ装置における被接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図８】第２実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。
【図９】第３実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１０】第４実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係るＦＳＷ装置における被接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。
【図１２】第５実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１３】第６実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１４】図１３のＹ方向矢視図である。
【図１５】第７実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１６】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図１７】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の演算ブロック図である。
【図１８】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】第９実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置１００Ａの外観斜視図の例を模式的に示した図である。
図１に示すように、ＦＳＷ装置１００Ａは、摩擦攪拌接合ツール（以下、ＦＳＷツールとする）１Ａ、徐冷装置１０などを備えて構成されている。
【００１２】
ＦＳＷツール１Ａは、突起部（プローブともいう）１１を備えた接合ツール１、接合ツール１を保持するツールホルダ２を備えて構成されている。また、ＦＳＷツール１Ａは、ツールホルダ２を回転可能に保持するハウジング３（装置本体）に保持されている。
【００１３】
ここで、ハウジング３は円筒状の容器であり、その内部には、主軸２０を中心に円柱状のツールホルダ２を回転させる主軸モータ６（図３参照）などが収納されている。また、主軸２０は、円柱状のツールホルダ２の中心軸を指す。
【００１４】
接合ツール１及びツールホルダ２を以上のようにして保持したハウジング３は、図示しないマシニングツールや多軸ロボットのアーム４の先端部に取り付けられている。すなわち、接合ツール１は、マシニングツールや多軸ロボットによるアーム４の駆動により、上下方向にも平面方向にも自在に移動可能なように構成されている。
【００１５】
接合ツール１の突起部１１は、後記する主軸２０（図２参照）を中心に沿った細長いピンの形状をしており、しばしば接合ツールピン部と呼ばれる。そして、２つの被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（複数の被接合部材）を接合するときには、ツールホルダ２（図２参照）に保持された接合ツール１は、回転しながら、その突起部１１を被接合部材１０１ａ，１０１ｂの境界である接合線１０２上に圧入させる。このとき、突起部１１は、接合ツール１本体の底面部の突起部１１を除いた部分（ツールショルダ部１２、図２参照）が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接触する位置まで圧入される。
【００１６】
突起部１１が圧入されると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂには、突起部１１及びツールショルダ部１２（図２参照）が被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触しながら回転するときの摩擦熱により温度が上昇し、塑性流動現象が生じる。そして、この塑性流動現象が生じた被接合部材１０１ａ，１０１ｂの構成材料が接合ツール１により攪拌され、混じり合うこととなる。さらに、接合ツール１は、突起部１１が被接合部材１０１ａ，１０１ｂに圧入された状態で接合線１０２に沿って移動するよう制御される。その結果、被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、その境界部が接合される。
【００１７】
徐冷装置１０は、固定部材３０を介してハウジング３（装置本体）に固定されている。固定部材３０は、ハウジング３に対して接合方向Ｄとは反対側に延びる板状の部材で構成されている。また、固定部材３０には、徐冷装置１０が、被接合部材１０１ａ，１０１ｂと対向する面に取り付けられている。
【００１８】
また、徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの被接合部位Ｓ（接合後の部位）を後加熱（後与熱）して、被接合部位Ｓの温度が急激に低下するのを防ぐもの、または焼き入れ状態を防ぐものである。なお、後加熱とは、ＦＳＷツール１Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの被接合部位Ｓと、ほとんど組織構造を変えない範囲の温度で加熱することを意味している。また、ＦＳＷツール１Ａによって接合された接合部位の組織構造を変えない温度で加熱される。
【００１９】
また、徐冷装置１０は、誘導コイル１０ａが渦巻き状に形成された高周波熱源（非接触熱源）によって構成されている。また、徐冷装置１０では、高周波電流発生装置（不図示）から高周波電流を誘導コイルに供給すると、磁力線が被接合部位Ｓを横切るように発生し、この被接合部位Ｓ内部に渦電流が発生する。この渦電流がジュール熱に変換されることで被接合部位Ｓが発熱して加熱される。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係るＦＳＷ装置１００Ａの概略ブロック構成の例を示した図である。なお、図２には、接合ツール１、ツールホルダ２及びハウジング３の模式的な縦断面構造が併せて示されるとともに、これらに付随する装置や部材が示されている。
【００２１】
ハウジング３は、円筒状の容器であり、その内部には、円柱状のツールホルダ２がベアリング３１を介して、その円柱の中心軸（主軸２０）を中心に回転可能に保持されている。このとき、ツールホルダ２は、ハウジング３側に取り付けられた主軸モータ６により回転駆動される。また、ツールホルダ２の下方先端部には、接合ツール１が取り付けられており、接合ツール１は、ツールホルダ２とともに主軸モータ６により回転駆動される。
【００２２】
接合ツール１は、ツールホルダ２と同軸の円柱形状をしており、その底面部にはツールホルダ２と同軸の細長略円柱状（ピン状）の突起部１１が設けられている。また、接合ツール１の底面部のうち突起部１１が設けられている以外の部分は、ツールショルダ部１２と呼ばれている。このうち突起部１１は、ツールショルダ部１２が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接する位置まで圧入される。従って、ツールショルダ部１２は、突起部１１の圧入を停止させる役割を果たす。また、このとき、ツールショルダ部１２は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面を押圧するとともに、その表面上を回転、摺動する。そして、ツールショルダ部１２の回転、摺動の摩擦熱により、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ内のツールショルダ部１２及び突起部１１の近傍部分は熱せられ、塑性流動現象が現れる。
【００２３】
制御装置５Ａは、図示しない演算処理装置と記憶装置とを備えた一般的なコンピュータによって構成され、主軸モータ６の回転速度、ツール移動駆動装置７（ツール移動駆動部）の移動速度及び徐冷装置１０から被接合部位Ｓに出力される熱量が制御される。なお、ここでいうツール移動駆動装置７は、図１においてハウジング３が取り付けられたアーム４を有するマシニングセンタタイプＦＳＷ装置や多軸ロボットタイプＦＳＷ装置に相当する。
【００２４】
また、制御装置５Ａは、被接合部位Ｓが接合後の温度と同等の温度となるように徐冷装置１０を制御する与熱量制御部５ａを有している。
【００２５】
また、制御装置５Ａの記憶装置には、以下に示すＦＳＷ制御データが記憶されている。すなわち、ＦＳＷ制御データは、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料及び板厚に対応付けられた接合温度、主軸モータ回転速度、ツール移動速度などにより構成される。また、主軸モータ回転速度には、初期値、定常値＃１、定常値＃２が設定され、ツール移動速度には、定常値＃１、定常値＃２が設定される。
【００２６】
主軸モータ回転速度の初期値は、接合ツール１の突起部１１を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに圧入するときの主軸モータ６の回転速度の初期値である。また、主軸モータ回転速度の定常値＃１、定常値＃２及びツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２は、接合実施中の主軸モータ６の回転速度及び接合ツール１の移動速度を設定したデータである。主軸モータ回転速度の初期値、定常値＃１、定常値＃２、ツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２などの値は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料や板厚などに応じて、実験的またはシミュレーションなどにより予め適切な値が求められたものであるとする。
【００２７】
図３は、接合ツールの突起部が被接合部材に圧入された様子を模式的に示した縦断面図である。
図３に示すように、２つの同種の被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（例えば、２つのアルミニウム合金板）を突き合わせ接合する場合には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、裏当て部材１１０上に配置され、その境界部に接合ツール１の突起部１１が回転しながら圧入される。
【００２８】
このとき、突起部１１は、その先端部が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの裏面側にほとんど到達するとともに、ツールショルダ部１２が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接する深さまで圧入される。従って、接合ツール１は、通常、接合対象の板厚や材質に応じて、その突起部１１の径、長さ、形状などが定められる。なお、裏当て部材１１０は、高い耐熱性を有するとともにツール軸方向荷重に耐えられる硬度を有している。
【００２９】
図４は、異種の材料からなる被接合部材の接合例を示し、（ａ）は突き合わせ接合、（ｂ）は重ね合わせ接合である。
図４（ａ）に示すように、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄを突き合わせ接合する場合には、接合ツール１の突起部１１は、外周部が両者の境界に接し、その全体が低温で軟化する材料からなる被接合部材１０１ｃ側に含まれる位置に圧入される。例えば、被接合部材１０１ｃの材料がアルミニウム系合金で、被接合部材１０１ｄが鉄系合金である場合には、アルミニウム系合金である被接合部材１０１ｃ側に含まれる位置に圧入される。
【００３０】
なお、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄの接合の場合、低温で軟化する被接合部材１０１ｃ（例えば、アルミニウム系合金）側には、塑性流動現象が生じるが、被接合部材１０１ｄ（例えば、鉄系合金）側には、必ずしも塑性流動現象が生じるとは限らない。しかし、このような場合には、主として、被接合部材１０１ｃ側の金属原子が被接合部材１０１ｄ側に拡散し、両者の境界部に共晶が形成されることにより、両者が接合される。
【００３１】
また、図４（ｂ）に示すように、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄを重ね合わせ接合する場合には、接合ツール１の突起部１１は、低温で軟化する材料の被接合部材１０１ｃ側から、その先端が被接合部材１０１ｄに接する位置まで圧入される。
【００３２】
また、図４（ｂ）において、被接合部材１０１ｃ，１０１ｄは、同種の材料であってもよい。ただし、この場合には、接合ツール１の突起部１１は、両者の境界を越えて、下側の被接合部材１０１ｄの中まで圧入されるようにするのがよい。そうすることにより、両者の境界部には摩擦攪拌領域が形成されるので、強固に接合される。
【００３３】
図５は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。なお、図５において、左側に示す図は、接合開始時、二点鎖線で示す図は、接合終了時、右側に示す図は、加熱終了時を示している。また、ＦＳＷ装置を簡略化して図示し、図５の右側から左側に向けて接合方向Ｄに延びる実線は、接合線１０２を意味している。
【００３４】
図５の左図に示すように、ＦＳＷ装置１００Ａは、ハウジング３（装置本体）に固定部材３０を介して固定された徐冷装置１０を備えている。この実施形態での徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａの上下動に連動して上下動するものである。
【００３５】
また、ＦＳＷ装置１００Ａは、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１（主軸２０）と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）とが距離Ｅの長さ離間している。本実施形態における距離Ｅは、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０との間に必ず形成される物理的な距離である。
【００３６】
図５の左図に示す接合開始時には、徐冷装置１０による加熱が開始される。なお、このとき、徐冷装置１０は、熱量Ｑ１を出力して、斜線で示す範囲Ｒ１を加熱するように構成されている。つまり、接合開始から接合終了までに形成される被接合部位Ｓ（図１参照）は、どの位置においても範囲Ｒ１で加熱（徐冷）される。
【００３７】
そして、接合開始位置から、接合方向Ｄに沿ってＦＳＷツール１Ａを移動しながら摩擦攪拌接合を継続し、ＦＳＷツール１Ａを図５において二点鎖線で示す接合終了位置まで移動させる。この接合終了位置において、ＦＳＷツール１Ａと被接合部材１０１ａ，１０１ｂとが離間するように、ＦＳＷ装置１００Ａを鉛直方向の上方へ移動させる。ただし、徐冷装置１０はＦＳＷツール１Ａよりも接合方向Ｄの後側に位置しているので、接合終了位置においては、徐冷装置１０が接合終了位置まで到達していない。このため、徐冷装置１０が接合終了位置まで移動するように、ＦＳＷ装置１００Ａを接合方向Ｄにさらに移動させる必要がある。
【００３８】
ＦＳＷツール１Ａの上下動作に連動して徐冷装置１０が上下動作するＦＳＷ装置１００Ａでは、接合終了時にＦＳＷ装置１００Ａを上方に移動させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（被接合部位Ｓ）と徐冷装置１０との距離が変動する。このとき、接合開始から接合終了までに被接合部位Ｓに与えていた熱量Ｑ１をそのまま与えていたのでは熱量が不足する。そこで、接合終了から加熱終了（徐冷終了）までの距離αの間は、被接合部位Ｓを加熱する熱量Ｑ１を増やして熱量Ｑ２とする。なお、熱量Ｑ２は、熱量Ｑ１で被接合部位Ｓに与えていた熱容量と同じ熱容量となる熱量である。換言すると、熱量Ｑ２は、被接合部位Ｓを熱量Ｑ１で加熱して得られた温度と同じ温度となる熱量である。
【００３９】
そして、接合終了から加熱終了までは、熱量Ｑ１から熱量Ｑ２に増加するように制御装置５Ａによって徐冷装置１０が制御され、徐冷装置１０の位置が接合終了位置に到達するまで（距離α）加熱を継続する。
【００４０】
このように、ＦＳＷ装置１００Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂでは、接合後の被接合部位Ｓが徐冷装置１０によって加熱されることで、被接合部位Ｓの冷却が開始される時点を遅らせることができる。
【００４１】
図６は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置における被接合部位の温度と接合後の経過時間との関係である。なお、図６の実線は本実施形態、図６の破線は比較例である。なお、図６の比較例は、本実施形態のような徐冷装置１０を設けずに、接合後直ちに自然冷却が行われたものである。
ところで、徐冷装置１０を設けない場合には、図６の破線で示すように、接合後に被接合部位Ｓの自然冷却が直ちに開始され、被接合部位Ｓが急速に冷却される。例えば、比較例では、被接合部材１０１ａ，１０１ｂとして高張力鋼板同士を接合した場合、接合後に割れなどが発生する。
【００４２】
これに対して、図６に示す徐冷装置１０を備えた第１実施形態では、接合後の被接合部位Ｓを徐冷装置１０で直ちに徐冷（後加熱）することで、自然冷却の開始点を時間Ｔｍ分遅らせることができる。このように、接合が完了してからの経過した時間Ｔｍは、被接合部位Ｓの温度が接合後と同様の温度に維持される。時間Ｔｍ経過後、被接合部位Ｓの温度は、自然冷却によって開始点Ｐから降下する。このように、徐冷装置１０によって、自然冷却の開始点Ｐを遅らせることで、例えば、被接合部材１０１ａ，１０１ｂとして高張力鋼板同士を接合した場合であっても、接合後に割れなどが発生することがなく、高品質な被接合部位Ｓを得ることができる。
【００４３】
ところで、高張力鋼板は、溶接すると、溶接した部分の張力が損なわれてしまうことが知られているため、溶接を適用することができない。これに対して、摩擦攪拌接合では、接合したとしても張力が損なわれることがない。しかし、高張力鋼板の接合方法として、摩擦攪拌接合を適用して、接合開始から接合終了までの温度を適切に管理しながら接合すると、接合後に接合部位に割れが発生することが確認された。そこで、本実施形態では、徐冷装置１０を備えたＦＳＷ装置１００Ａを高張力鋼板の接合に適用することにより、接合後において割れなどの不具合が発生しない高品質な摩擦攪拌接合を実現できることが確認された。
【００４４】
また、本実施形態に適用される被接合部材１０１ａ，１０１ｂとしては、高張力鋼板同士の組み合わせに限定されるものではなく、アルミニウム系合金と鉄との組み合わせなどの各種の組み合わせを適用できる。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態のＦＳＷ装置１００Ａでは、ハウジング３に保持され、複数の被接合部材１０１ａ、１０１ｂを摩擦攪拌することで接合するＦＳＷツール１Ａと、ＦＳＷツール１Ａによって接合された複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの被接合部位Ｓを徐冷する徐冷装置１０と、を備える。これにより、被接合部位Ｓの自然冷却の開始点Ｐを遅らせることができるので（図６参照）、徐冷（後加熱）しない場合に比べて高品質な被接合部位Ｓを得ることができる。このように、徐冷装置１０によって被接合部位Ｓを後加熱して自然冷却の開始を遅らせることで、高品質な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００４６】
また、第１実施形態では、徐冷装置１０が被接合部位Ｓと接触せずに加熱する非接触熱源を適用することが好ましい。ところで、接触式熱源にすると被接合部位Ｓとの間で摩擦が生じるので摩擦によって接合品質が低下するおそれがある。これに対して、非接触熱源にすることで、被接合部位Ｓとの摩擦が生じなくなるので、接合品質が低下するのを抑えることができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、非接触熱源として高周波熱源を使用することが好ましい。これにより、非接触且つ簡単な構成で被接合部位Ｓを接合直後の温度またはそれに近い温度（組織構造を変えない温度）で維持でき、接合品質のさらなる向上が図れる。
【００４８】
なお、非接触熱源としては、レーザ光などの光熱源でもその他でもよい。このような光熱源の場合でも、高周波熱源と同様にして被接合部位Ｓを後加熱することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、ＦＳＷツール１Ａを接合線１０２に沿って移動させるツール移動駆動装置７と、徐冷装置１０から被接合部位Ｓに与える熱量を制御する制御装置５Ａ（与熱量制御部５ａ）と、を備える（図２参照）。また、徐冷装置１０はハウジング３に固定されており、制御装置５Ａは、接合終了時にＦＳＷツール１Ａを被接合部位Ｓから離間したときに被接合部位Ｓに与える熱量を増加させる。これにより、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０とが接合方向Ｄに物理的に離間して構成されている場合において、ＦＳＷツール１Ａによって接合された領域をすべて徐冷することができる。また、可動部を少なくできるので、ＦＳＷ装置１００Ａの構成を簡略化できるとともに製品としての信頼性を向上できる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付して重複した説明を省略する（以降の他実施形態についても同様）。
図７に示すように、第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂは、徐冷装置１０を上下方向（ＦＳＷツール１Ａの軸方向）に移動可能にする徐冷部軸方向移動駆動装置８（徐冷装置軸方向移動駆動部）を備えている。
【００５１】
徐冷部軸方向移動駆動装置８は、ハウジング３と固定部材３０との間に設けられ、ハウジング３に対して固定部材３０を上下動させることにより、固定部材３０に固定された徐冷装置１０が上下動するように構成されている。また、徐冷部軸方向移動駆動装置８は、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構と電動機とを備えた公知の方法によって、電動機の回転動力を、徐冷装置１０の直線動力に変換できるようにして構成することができる。
【００５２】
また、徐冷部軸方向移動駆動装置８は、制御装置５Ｂと電気的に接続され、接合終了時にＦＳＷツール１Ａが被接合部位Ｓから離間する方向に移動したときに、接合終了前における被接合部位Ｓと徐冷装置１０の距離と同じになるように、徐冷装置１０を被接合部位Ｓに近づく方向に移動制御する。
【００５３】
制御装置５Ｂは、徐冷装置１０を上下動させる徐冷部軸方向移動駆動装置８を制御する徐冷部駆動制御部５ｂ（徐冷装置駆動制御部）を有している。これにより、第２実施形態では、第１実施形態のように、徐冷装置１０から出力される熱量を変動させる制御は不要になる。
【００５４】
図８は、第２実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。なお、図８の左図は、接合開始時、図８の二点鎖線で示す図は、接合終了時、図８の右図は、加熱終了時を示している。
図８の左図に示すように、第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂは、ハウジング３（装置本体）に取り付けられた固定部材３０が徐冷部軸方向移動駆動装置８を介して上下動することで、徐冷装置１０がＦＳＷツール１Ａに対して上下動するものである。
【００５５】
図８の接合開始時には、徐冷装置１０による加熱が開始される。なお、図８の接合開始時において、徐冷装置１０は、熱量Ｑ１によって、斜線で示す範囲Ｒ１を加熱する。
【００５６】
そして、図８の接合開始位置から、接合方向Ｄに沿ってＦＳＷツール１Ａを移動しながら摩擦攪拌接合を継続し、さらにＦＳＷツール１Ａを図８の二点鎖線で示す接合終了位置まで移動させる。図８の接合終了位置において、ＦＳＷツール１Ａを被接合部材１０１ａ，１０１ｂから離間するように、ＦＳＷ装置１００Ｂを鉛直方向の上方へ移動させる。ただし、図８の接合終了位置では、徐冷装置１０が接合終了位置まで到達していないので、さらにＦＳＷ装置１００Ｂを接合方向Ｄに移動させる必要がある。
【００５７】
ところで、徐冷装置１０をハウジング３に対して上下させる徐冷部軸方向移動駆動装置８が備えられたＦＳＷ装置１００Ｂでは、接合終了時にＦＳＷ装置１００Ｂを上方に移動させると、被接合部位Ｓと徐冷装置１０との距離が変動する。そこで、接合終了時から加熱終了までの距離αの間は、徐冷部軸方向移動駆動装置８によって徐冷装置１０を下降させ、接合終了前における被接合部位Ｓと徐冷装置１０の距離と同じにする。つまり、接合終了時にＦＳＷツール１ＡをＸｃｍ上げた場合には、徐冷装置１０をＸｃｍ下げる。これにより、接合開始位置から接合終了位置＋距離αとなるまで、被接合部位Ｓを加熱する熱量Ｑ１を同じにできる。これにより、徐冷装置１０による熱量制御が不要になり、制御装置５Ｂによる制御を簡略化できる。
【００５８】
このようにして、ＦＳＷ装置１００Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂでは、接合後の被接合部位Ｓが徐冷装置１０によって加熱されることで、被接合部位Ｓの冷却が開始される時点を遅らせることができる。
【００５９】
第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂでは、ＦＳＷツール１Ａを接合線１０２に沿って移動させるツール移動駆動装置７と、徐冷装置１０を被接合部位Ｓに近づく方向及び離れる方向に移動させる徐冷部軸方向移動駆動装置８と、徐冷部軸方向移動駆動装置８を制御する徐冷部駆動制御部５ｂと、を備えている。また、徐冷部駆動制御部５ｂは、接合終了時、ＦＳＷツール１Ａを被接合部位Ｓから離間したときに徐冷部軸方向移動駆動装置８によって徐冷装置１０を被接合部位Ｓに近づく方向に駆動させる。これによれば、徐冷装置１０の位置を機械的に変動させるだけであるので、徐冷装置１０の熱量を変動させる場合と比較して制御装置５Ｂの制御が容易になる。なお、その他の第１実施形態と同様の構成については、同様の効果を奏するものとする。
【００６０】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図９に示すように、第３実施形態のＦＳＷ装置１００Ｃは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９（徐冷装置接合方向移動駆動部）を備えている。この徐冷部接合方向移動駆動装置９は、固定部材３２に設けられ、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１（主軸２０）と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）との距離Ｅを変更することができる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。徐冷部接合方向移動駆動装置９は、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構と電動機とを備えた公知の方法によって、電動機の回転動力を、徐冷装置１０の直線動力に変換できるようにして構成されている。
【００６１】
制御装置５Ｃは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９を制御する徐冷部接合方向駆動制御部５ｃを有している。
【００６２】
第３実施形態のＦＳＷ装置１００Ｃは、ハウジング３が徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９を備えるものである。これによれば、突起部１１（プローブ）の移動速度に応じて徐冷装置１０の接合方向Ｄの位置を変更することができるので、各種の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの組み合わせに応じて適宜変更することができる。
【００６３】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１０に示すように、第４実施形態のＦＳＷ装置１００Ｄは、第３実施形態の変形例であり、徐冷装置１０，１０を接合方向に複数備えたものである。なお、徐冷装置１０の個数は、２個に限定されるものではなく、３個以上であってもよい。
【００６４】
制御装置５Ｄは、徐冷装置１０，１０を制御する与熱量制御部５ｄを備えている。この与熱量制御部５ｄは、被接合部位Ｓの温度が接合直後の温度と同等の温度を維持するように徐冷装置１０，１０を制御する。
【００６５】
このように、ＦＳＷ装置１００Ｄでは、複数の徐冷装置１０，１０によって、それぞれが熱量Ｑ１で被接合部位Ｓを加熱することができる。この場合、被接合部位Ｓを、斜線で示す範囲Ｒ２で加熱できる。つまり、第４実施形態では、被接合部位Ｓを第１実施形態よりも長く（２倍の時間）後加熱することができる。
【００６６】
図１１は、第４実施形態に係るＦＳＷ装置における被接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。なお、図１１における実線は第４実施形態、破線は第１実施形態、一点鎖線は比較例である。図１１の破線と一点鎖線は、図６の実線と破線と同様である。
図１１の実線で示すように、複数の徐冷装置１０，１０を備えた第４実施形態では、被接合部位Ｓを徐冷装置１０，１０で徐冷（後加熱）することで、自然冷却の開始点を第１実施形態（破線）よりもさらに遅らせることができる（時間Ｔｍ１参照）。被接合部位Ｓの温度は、自然冷却の開始点Ｐ１から降下していく。このように、複数の徐冷装置１０，１０によって、自然冷却の開始点Ｐ１を遅らせることで、高品質な被接合部位Ｓを得ることができる。
【００６７】
第４実施形態のＦＳＷ装置１００Ｄは、徐冷装置１０，１０を接合方向Ｄに複数備えるものである。これによれば、被接合部位Ｓの後加熱時間を延ばすことができ、高品質な摩擦攪拌接合を実現することが可能になる。
【００６８】
なお、ＦＳＷ装置１００Ｄの徐冷装置１０，１０を、第３実施形態のように、接合方向Ｄに移動できるように、それぞれの徐冷装置１０に、徐冷部接合方向移動駆動装置を追加してもよい。また、徐冷装置１０，１０のいずれか一方を移動可能に構成してもよく、双方を移動可能に構成してもよい。
【００６９】
（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１２に示すように、第５実施形態のＦＳＷ装置１００Ｅは、第１実施形態の徐冷装置１０に替えて、大型の徐冷装置１０Ｅを備えたものである。この徐冷装置１０Ｅは、例えば、高周波熱源で構成され、第１実施形態よりも、大径で巻き線も多い誘導コイルによって構成されている。
【００７０】
制御装置５Ｅは、徐冷装置１０Ｅを制御する与熱量制御部５ｅを備えている。この与熱量制御部５ｅは、被接合部位Ｓを熱量Ｑ３で加熱することで、被接合部位Ｓの温度が接合直後の温度と同等の温度となるように徐冷装置１０を制御する。
【００７１】
なお、第５実施形態では、第１実施形態と同様にＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０Ｅとが一緒に上下動するものでは、接合終了後の距離α（図５参照）において、与熱量制御部５ｅによって熱量を増加させてもよい。また、第５実施形態では、第２実施形態と同様にＦＳＷツール１Ａに対して徐冷装置１０が可動するものでは、接合終了後の距離α（図８参照）において、徐冷装置１０ＥをＦＳＷツール１Ａの軸方向に移動可能にする徐冷部軸方向移動駆動装置を適用してもよい。
【００７２】
第５実施形態のＦＳＷ装置１００Ｅは、第４実施形態と同様に、被接合部位Ｓの後加熱時間を延ばすことができ（図１１の実線参照）、高品質な摩擦攪拌接合を実現することが可能になる。
【００７３】
（第６実施形態）
図１３は、第６実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図、図１４は、図１３のＹ方向矢視図である。
図１３に示すように、第６実施形態のＦＳＷ装置１００Ｆは、徐冷装置１０が被接合部材１０１ａ，１０１ｂを挟んでＦＳＷツール１Ａとは反対側に設けられたものである。また、ＦＳＷ装置１００Ｆは、接合線方向から見たときに略Ｃ字状に形成されたＣ型フレーム３３（固定部材）を備えている。
【００７４】
徐冷装置１０は、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂとが突き合わされた接合線１０２から鉛直方向下方に離間した位置に配置されている。これにより、徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａによって接合される側とは反対側から徐冷される（加熱される）。
【００７５】
図１４に示すように、ＦＳＷ装置１００Ｆは、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）とが距離Ｅ１の長さ離間している。
【００７６】
第６実施形態では、徐冷装置１０がＦＳＷツール１Ａとは被接合部材１０１ａ，１０１ｂを挟んで反対側に設けられている。これにより、距離Ｅ１を短く設定することができ、ＦＳＷツール１Ａによる接合後速やかに徐冷（後加熱）を開始することができ、接合後から徐冷（後加熱）が開始されるまでのタイムラグを短く設定できる。
【００７７】
（第７実施形態）
図１５は、第７実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１５に示すように、第７実施形態のＦＳＷ装置１００Ｇは、ＦＳＷツール１Ａを接合方向Ｄに移動させるツール移動駆動装置７Ａ（第１駆動部）を備えている。また、ＦＳＷ装置１００Ｇは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａ（第２駆動部）を備えている。これにより、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０は、接合方向Ｄに沿って独立して動作するようになっている。
【００７８】
制御装置５Ｇは、ツール移動駆動装置７Ａを制御するツール駆動制御部５ｆと、徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａを制御する徐冷部駆動制御部５ｇと、を有している。
【００７９】
第７実施形態では、ＦＳＷツール１Ａを接合方向Ｄに駆動させるツール移動駆動装置７Ａと、徐冷装置１０を接合方向Ｄに駆動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａと、を備える。これによれば、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０とを独立して駆動させることができ、より高精度な制御が可能になる。例えば、ＦＳＷツール１Ａの移動速度Ｖ１より徐冷装置１０の移動速度Ｖ２を遅くして、被接合部位Ｓに与える熱量を増加させるようにしてもよい。これにより、被接合部位Ｓを、接合時の温度に近い温度に維持し易くなる。
【００８０】
（第８実施形態）
図１６は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
図１６に示すように、第８実施形態のＦＳＷ装置１００Ｈは、第１実施形態のＦＳＷ装置１００Ａに、被接合部位Ｓの温度（接合温度）を計測する温度計測装置１４を追加したものである。温度計測装置１４は、測定対象物の温度に非接触で計測するものであり、いわゆるサーモグラフィによって構成することができる。
【００８１】
温度計測装置１４は、徐冷装置１０を固定する固定部材３０に固定されている。また、温度計測装置１４は、徐冷装置１０の近傍で徐冷装置１０とＦＳＷツール１Ａとの間に位置している。これにより、温度計測装置１４によって、被接合部位Ｓの温度、または被接合部位Ｓの近傍（徐冷装置１０によって加熱される前）の温度が計測される。
【００８２】
制御装置５Ｈ（摩擦攪拌接合制御装置）は、被接合部位Ｓに設定する目標設定温度（接合が終わった後の部位を何度に保持しようかという保持目標温度）を記憶する目標設定温度記憶部５ｈと、目標設定温度に基づいて被接合部位Ｓに与える熱量を算出する与熱量算出部５ｉと、を備えている。
【００８３】
目標設定温度記憶部５ｈには、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの種類及び厚み、ＦＳＷツール１Ａの移動速度（進行速度）、突起部１１と徐冷装置１０との距離（ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１と徐冷装置１０の端部１０ｂとの距離）が関係付けられて決定された目標設定温度がデータベース化されて記憶されている。この目標設定温度記憶部５ｈから、被接合部材１０１ａ，１０１ｂにおける摩擦攪拌接合に適合した目標設定温度が選択される。目標設定温度は、事前の試験などによって決められる。
【００８４】
図１７は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の演算ブロック図である。
図１７に示すように、与熱量算出部５ｉでは、目標設定温度が入力され、入力された目標設定温度になるように、徐冷装置１０を制御する。そして、温度計測装置１４によって計測された被接合部位Ｓの温度（接合温度）を、与熱量算出部５ｉに入力する。そして、与熱量算出部５ｉでは、目標設定温度と接合温度とを比較して、偏差がゼロになる熱量が徐冷装置１０から出力されるように、徐冷装置１０を制御する。このようにして、温度計測装置１４の温度によるフィードバック制御を実行する。
【００８５】
図１８は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の動作を示すフローチャートである。
図１８に示すように、ステップＳ１０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷ装置１００Ｈによる摩擦攪拌接合が開始されたか否かを判定する。接合が開始されたとは、接合ツール１が回転を開始し、接合ツール１が接合可能な温度まで上昇して、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが接合線１０２に沿って、接合が開始されたときを意味している。
【００８６】
ステップＳ１０において、制御装置５Ｈは、接合が開始されていないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０の処理を繰り返し、接合が開始されたと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０の処理に進む。
【００８７】
ステップＳ２０において、制御装置５Ｈは、徐冷装置１０による徐冷（後加熱、後与熱）を開始する。すなわち、制御装置５Ｈは、目標設定温度に基づいて、徐冷装置１０から被接合部位Ｓに与えられる熱量を制御する。
【００８８】
ステップＳ３０において、制御装置５Ｈは、温度計測装置１４によって被接合部位Ｓの接合温度Ｔを取得する。
【００８９】
ステップＳ４０において、制御装置５Ｈは、被接合部位Ｓに与える与熱量を算出する。制御装置５Ｈの与熱量算出部５ｉは、ステップＳ３０で取得された接合温度Ｔと、決定された目標設定温度とを比較して、偏差がゼロ（目標設定温度）になるように徐冷装置１０を制御する。これにより、被接合部位Ｓが徐冷（加熱）される。つまり、加熱は、接合完了時の被接合部位Ｓの組織構造を変えない範囲で行われる。
【００９０】
ステップＳ５０において、制御装置５Ｈは、接合が終了したか否かを判定する。接合が終了したか否かは、ＦＳＷ装置１００Ｈが予め設定された距離移動したか否かで判定される。ステップＳ５０において、制御装置５Ｈは、接合が終了していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、接合が終了したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０の処理に進む。
【００９１】
ステップＳ６０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷツール１Ａが接合終了点から所定距離α移動したか否かを判定する。ＦＳＷツール１Ａが所定距離α移動したか否かは、例えば、移動速度から算出した経過時間に基づいて判定できる。ステップＳ６０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷツール１Ａが接合終了点から所定距離α移動していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、処理距離α移動したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７０の処理に進む。
【００９２】
ステップＳ７０において、制御装置５Ｈは、徐冷装置１０への電力の供給を停止して、徐冷を終了する。
【００９３】
このように、第８実施形態は、複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを摩擦攪拌することで接合するＦＳＷツール１Ａと、ＦＳＷツール１Ａによって接合された複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの被接合部位Ｓを徐冷する徐冷装置１０と、被接合部位Ｓの接合温度Ｔを計測する温度計測装置１４と、を備えたＦＳＷ装置１００Ｈに接続される制御装置５Ｈを備える。この制御装置５Ｈは、被接合部位Ｓに設定する目標設定温度を記憶する目標設定温度記憶部５ｈと、目標設定温度に基づいて被接合部位Ｓに与える熱量を算出する与熱量算出部５ｉと、を備える。与熱量算出部５ｉは、目標設定温度と接合温度Ｔとの偏差がゼロになるように徐冷装置１０を制御する。このように、温度計測装置１４によって被接合部位Ｓの接合温度Ｔを検出することで、被接合部位Ｓの温度管理を高精度に行うことができ、被接合部位Ｓの組織変化が発生するのを防止できる。その結果、高精度な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００９４】
（第９実施形態）
図１９は、第９実施形態に係るＦＳＷ装置を概略図である。
図１９に示すように、第９実施形態のＦＳＷ装置１００Ｉは、徐冷装置１０を鉛直方向に対してＦＳＷツール１Ａ側に傾けて配置したものである。徐冷装置１０は、高周波熱源やレーザ光を用いた光熱源などによって構成されている。
【００９５】
これにより、被接合部位Ｓの徐冷開始位置（加熱開始位置）Ｐ２を、第１実施形態の場合と比べてＦＳＷツール１Ａに近づけることができ、ＦＳＷツール１Ａによる接合後の徐冷開始までのタイムラグを短くすることができる。よって、被接合部位Ｓの組織変化を抑えることができ、高品質な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００９６】
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の実施形態に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【００９７】
例えば、前記した実施形態では、徐冷装置１０を固定部材３０を介してハウジング３に取り付けた場合を例に挙げて説明したが、徐冷装置１０をハウジング３に直接に固定するようにしてもよい。
【００９８】
また、前記した実施形態では、ＦＳＷ装置１００Ａ〜１００Ｉを動作させ、被接合部材１０１ａ、１０１ｂを固定とした場合を例に挙げて説明したが、ＦＳＷ装置１００Ａ〜１００Ｉを固定とし、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを動作させる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１Ａ    ＦＳＷツール（摩擦攪拌接合ツール）
１      接合ツール
２      ツールホルダ
３      ハウジング（装置本体）
４      アーム
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ  制御装置
５ａ    与熱量制御部
５ｂ    徐冷部駆動制御部（徐冷装置駆動制御部）
５ｈ    目標設定温度記憶部
５ｉ    与熱量算出部
６      主軸モータ
７      ツール移動駆動装置（ツール移動駆動部）
７Ａ    ツール移動駆動装置（第１駆動部）
７Ｂ    第２ツール移動駆動装置
８      徐冷部軸方向移動駆動装置（徐冷装置軸方向移動駆動部）
９      徐冷部接合方向移動駆動装置（徐冷装置接合方向移動駆動部）
９Ａ    徐冷部接合方向移動駆動装置（第２駆動部）
１０，１０Ｅ  徐冷装置
１０ａ  誘導コイル１０ａ
１０ｂ  端部
１１    突起部
１２    ツールショルダ部
１４    温度計測装置
２０    主軸
３０，３２  固定部材
３３    Ｃ型フレーム
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ  ＦＳＷ装置（摩擦攪拌接合装置）
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ  被接合部材
Ｄ      接合方向
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  熱量
Ｒ１，Ｒ２  範囲（加熱範囲）
Ｓ      被接合部位
【図１】
2018167292.tif 000003
【図２】
2018167292.tif 000004
【図３】
2018167292.tif 000005
【図４】
2018167292.tif 000006
【図５】
2018167292.tif 000007
【図６】
2018167292.tif 000008
【図７】
2018167292.tif 000009
【図８】
2018167292.tif 000010
【図９】
2018167292.tif 000011
【図１０】
2018167292.tif 000012
【図１１】
2018167292.tif 000013
【図１２】
2018167292.tif 000014
【図１３】
2018167292.tif 000015
【図１４】
2018167292.tif 000016
【図１５】
2018167292.tif 000017
【図１６】
2018167292.tif 000018
【図１７】
2018167292.tif 000019
【図１８】
2018167292.tif 000020
【図１９】
2018167292.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月28日(2017.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置本体に保持され、複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、
前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の接合部位を徐冷する徐冷装置と、を備え、
前記装置本体は、前記徐冷装置を接合方向に沿って移動させる徐冷装置接合方向移動駆動部を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
装置本体に保持され、複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、
前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の接合部位を徐冷する徐冷装置と、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合方向に駆動させる第１駆動部と、
前記徐冷装置を接合方向に駆動させる第２駆動部と、を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記接合部位と接触せずに加熱する非接触熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
請求項３に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記非接触熱源は、高周波熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
請求項３に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記非接触熱源は、光熱源であることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合線に沿って移動させるツール移動駆動部と、前記徐冷装置から前記接合部位に与える熱量を制御する与熱量制御部と、を備え、
前記与熱量制御部は、接合終了時、前記摩擦攪拌接合ツールを前記接合部位から離間したときに前記接合部位に与える熱量を増加させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記摩擦攪拌接合ツールを接合線に沿って移動させるツール移動駆動部と、前記徐冷装置を前記接合部位に近づく方向及び離れる方向に移動させる徐冷装置軸方向移動駆動部と、前記徐冷装置軸方向移動駆動部を制御する徐冷装置駆動制御部と、を備え、
前記徐冷装置駆動制御部は、接合終了時、前記摩擦攪拌接合ツールを前記接合部位から離間したときに前記徐冷装置軸方向移動駆動部を制御して前記徐冷装置を前記接合部位に近づく方向に駆動させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記装置本体は、前記徐冷装置を接合方向に複数備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記被接合部材を挟んで前記摩擦攪拌接合ツールとは反対側に設けられていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１０】
請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記徐冷装置は、前記摩擦攪拌接合ツール側に傾けて配置されていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１１】
請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置において、
前記接合部位の温度を検出する非接触の温度計測装置を備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項１２】
装置本体に保持されるとともに複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の接合部位を徐冷する徐冷装置と、前記装置本体に設けられるとともに前記徐冷装置を接合方向に沿って移動させる徐冷装置接合方向移動駆動部と、前記接合部位の接合温度を計測する温度計測装置と、を備えた摩擦攪拌接合装置に接続される摩擦攪拌接合制御装置であって、
前記摩擦攪拌接合制御装置は、前記接合部位に設定する目標設定温度を記憶する目標設定温度記憶部と、前記目標設定温度に基づいて前記接合部位に与える熱量を算出する与熱量算出部と、を備え、
前記与熱量算出部は、前記目標設定温度と前記接合温度との偏差がゼロになるように前記徐冷装置を制御することを特徴とする摩擦攪拌接合制御装置。
【請求項１３】
装置本体に保持されるとともに複数の被接合部材を摩擦攪拌する摩擦攪拌接合ツールによって接合し、接合後に前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の接合部位を、前記装置本体に対して接合方向に沿って移動するように設けられた徐冷装置によって徐冷することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の摩擦攪拌接合方法において、
前記接合部位の接合温度を計測し、前記接合温度と、前記接合部位に設定する目標設定温度との偏差を算出し、前記偏差がゼロになるように徐冷することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合装置（ＦＳＷ［Friction Stir Welding］装置）を用いて被接合部材を摩擦攪拌接合する際には、一般的に、被接合部材に関して最適な接合条件（接合ツールの回転速度及び接合速度）を、接合動作を開始前にＦＳＷ装置に設定する。これまでのＦＳＷ装置では、設定された接合条件を接合開始から接合終了まで保持し、接合する制御を行っている。
【０００３】
例えば、攪拌ツール（接合ツール）に複数の温度計測器を配置して接合温度を取得し、取得した温度を所定の範囲内で管理するように、攪拌ツール（ＦＳＷツール）の回転速度及び／又は接合速度を制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５８８３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、摩擦攪拌接合時における接合温度を高精度に管理しているものの、接合品質が十分でないことが確認された。
【０００６】
本発明は、高品質な摩擦攪拌接合を実現可能とする摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法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】
本発明は、装置本体に保持され、複数の被接合部材を摩擦攪拌することで接合する摩擦攪拌接合ツールと、前記摩擦攪拌接合ツールによって接合された前記複数の被接合部材の接合部位を徐冷する徐冷装置と、を備え、前記装置本体は、前記徐冷装置を接合方向に沿って移動させる徐冷装置接合方向移動駆動部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、高品質な摩擦攪拌接合を実現可能とする摩擦攪拌接合装置及び摩擦攪拌接合制御装置並びに摩擦攪拌接合方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の外観斜視図の例を模式的に示した図である。
【図２】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図３】接合ツールが被接合部材に圧入された様子を模式的に示す断面図である。
【図４】異種の材料からなる被接合部材の接合例を示し、（ａ）は突き合わせ接合、（ｂ）は重ね合わせ接合である。
【図５】第１実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。
【図６】第１実施形態に係るＦＳＷ装置における接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。
【図７】第２実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図８】第２実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。
【図９】第３実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１０】第４実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１１】第４実施形態に係るＦＳＷ装置における接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。
【図１２】第５実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１３】第６実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１４】図１３のＹ方向矢視図である。
【図１５】第７実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【図１６】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
【図１７】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の演算ブロック図である。
【図１８】第８実施形態に係るＦＳＷ装置の動作を示すフローチャートである。
【図１９】第９実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図面において、共通する構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置１００Ａの外観斜視図の例を模式的に示した図である。
図１に示すように、ＦＳＷ装置１００Ａは、摩擦攪拌接合ツール（以下、ＦＳＷツールとする）１Ａ、徐冷装置１０などを備えて構成されている。
【００１２】
ＦＳＷツール１Ａは、突起部（プローブともいう）１１を備えた接合ツール１、接合ツール１を保持するツールホルダ２を備えて構成されている。また、ＦＳＷツール１Ａは、ツールホルダ２を回転可能に保持するハウジング３（装置本体）に保持されている。
【００１３】
ここで、ハウジング３は円筒状の容器であり、その内部には、主軸２０を中心に円柱状のツールホルダ２を回転させる主軸モータ６（図３参照）などが収納されている。また、主軸２０は、円柱状のツールホルダ２の中心軸を指す。
【００１４】
接合ツール１及びツールホルダ２を以上のようにして保持したハウジング３は、図示しないマシニングツールや多軸ロボットのアーム４の先端部に取り付けられている。すなわち、接合ツール１は、マシニングツールや多軸ロボットによるアーム４の駆動により、上下方向にも平面方向にも自在に移動可能なように構成されている。
【００１５】
接合ツール１の突起部１１は、後記する主軸２０（図２参照）を中心に沿った細長いピンの形状をしており、しばしば接合ツールピン部と呼ばれる。そして、２つの被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（複数の被接合部材）を接合するときには、ツールホルダ２（図２参照）に保持された接合ツール１は、回転しながら、その突起部１１を被接合部材１０１ａ，１０１ｂの境界である接合線１０２上に圧入させる。このとき、突起部１１は、接合ツール１本体の底面部の突起部１１を除いた部分（ツールショルダ部１２、図２参照）が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接触する位置まで圧入される。
【００１６】
突起部１１が圧入されると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂには、突起部１１及びツールショルダ部１２（図２参照）が被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触しながら回転するときの摩擦熱により温度が上昇し、塑性流動現象が生じる。そして、この塑性流動現象が生じた被接合部材１０１ａ，１０１ｂの構成材料が接合ツール１により攪拌され、混じり合うこととなる。さらに、接合ツール１は、突起部１１が被接合部材１０１ａ，１０１ｂに圧入された状態で接合線１０２に沿って移動するよう制御される。その結果、被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、その境界部が接合される。
【００１７】
徐冷装置１０は、固定部材３０を介してハウジング３（装置本体）に固定されている。固定部材３０は、ハウジング３に対して接合方向Ｄとは反対側に延びる板状の部材で構成されている。また、固定部材３０には、徐冷装置１０が、被接合部材１０１ａ，１０１ｂと対向する面に取り付けられている。
【００１８】
また、徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合部位Ｓ（接合後の部位）を後加熱（後与熱）して、接合部位Ｓの温度が急激に低下するのを防ぐもの、または焼き入れ状態を防ぐものである。なお、後加熱とは、ＦＳＷツール１Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合部位Ｓと、ほとんど組織構造を変えない範囲の温度で加熱することを意味している。また、ＦＳＷツール１Ａによって接合された接合部位の組織構造を変えない温度で加熱される。
【００１９】
また、徐冷装置１０は、誘導コイル１０ａが渦巻き状に形成された高周波熱源（非接触熱源）によって構成されている。また、徐冷装置１０では、高周波電流発生装置（不図示）から高周波電流を誘導コイルに供給すると、磁力線が接合部位Ｓを横切るように発生し、この接合部位Ｓ内部に渦電流が発生する。この渦電流がジュール熱に変換されることで接合部位Ｓが発熱して加熱される。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態に係るＦＳＷ装置１００Ａの概略ブロック構成の例を示した図である。なお、図２には、接合ツール１、ツールホルダ２及びハウジング３の模式的な縦断面構造が併せて示されるとともに、これらに付随する装置や部材が示されている。
【００２１】
ハウジング３は、円筒状の容器であり、その内部には、円柱状のツールホルダ２がベアリング３１を介して、その円柱の中心軸（主軸２０）を中心に回転可能に保持されている。このとき、ツールホルダ２は、ハウジング３側に取り付けられた主軸モータ６により回転駆動される。また、ツールホルダ２の下方先端部には、接合ツール１が取り付けられており、接合ツール１は、ツールホルダ２とともに主軸モータ６により回転駆動される。
【００２２】
接合ツール１は、ツールホルダ２と同軸の円柱形状をしており、その底面部にはツールホルダ２と同軸の細長略円柱状（ピン状）の突起部１１が設けられている。また、接合ツール１の底面部のうち突起部１１が設けられている以外の部分は、ツールショルダ部１２と呼ばれている。このうち突起部１１は、ツールショルダ部１２が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接する位置まで圧入される。従って、ツールショルダ部１２は、突起部１１の圧入を停止させる役割を果たす。また、このとき、ツールショルダ部１２は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面を押圧するとともに、その表面上を回転、摺動する。そして、ツールショルダ部１２の回転、摺動の摩擦熱により、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ内のツールショルダ部１２及び突起部１１の近傍部分は熱せられ、塑性流動現象が現れる。
【００２３】
制御装置５Ａは、図示しない演算処理装置と記憶装置とを備えた一般的なコンピュータによって構成され、主軸モータ６の回転速度、ツール移動駆動装置７（ツール移動駆動部）の移動速度及び徐冷装置１０から接合部位Ｓに出力される熱量が制御される。なお、ここでいうツール移動駆動装置７は、図１においてハウジング３が取り付けられたアーム４を有するマシニングセンタタイプＦＳＷ装置や多軸ロボットタイプＦＳＷ装置に相当する。
【００２４】
また、制御装置５Ａは、接合部位Ｓが接合後の温度と同等の温度となるように徐冷装置１０を制御する与熱量制御部５ａを有している。
【００２５】
また、制御装置５Ａの記憶装置には、以下に示すＦＳＷ制御データが記憶されている。すなわち、ＦＳＷ制御データは、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料及び板厚に対応付けられた接合温度、主軸モータ回転速度、ツール移動速度などにより構成される。また、主軸モータ回転速度には、初期値、定常値＃１、定常値＃２が設定され、ツール移動速度には、定常値＃１、定常値＃２が設定される。
【００２６】
主軸モータ回転速度の初期値は、接合ツール１の突起部１１を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに圧入するときの主軸モータ６の回転速度の初期値である。また、主軸モータ回転速度の定常値＃１、定常値＃２及びツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２は、接合実施中の主軸モータ６の回転速度及び接合ツール１の移動速度を設定したデータである。主軸モータ回転速度の初期値、定常値＃１、定常値＃２、ツール移動速度の定常値＃１、定常値＃２などの値は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料や板厚などに応じて、実験的またはシミュレーションなどにより予め適切な値が求められたものであるとする。
【００２７】
図３は、接合ツールの突起部が被接合部材に圧入された様子を模式的に示した縦断面図である。
図３に示すように、２つの同種の被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（例えば、２つのアルミニウム合金板）を突き合わせ接合する場合には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、裏当て部材１１０上に配置され、その境界部に接合ツール１の突起部１１が回転しながら圧入される。
【００２８】
このとき、突起部１１は、その先端部が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの裏面側にほとんど到達するとともに、ツールショルダ部１２が被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面に接する深さまで圧入される。従って、接合ツール１は、通常、接合対象の板厚や材質に応じて、その突起部１１の径、長さ、形状などが定められる。なお、裏当て部材１１０は、高い耐熱性を有するとともにツール軸方向荷重に耐えられる硬度を有している。
【００２９】
図４は、異種の材料からなる被接合部材の接合例を示し、（ａ）は突き合わせ接合、（ｂ）は重ね合わせ接合である。
図４（ａ）に示すように、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄを突き合わせ接合する場合には、接合ツール１の突起部１１は、外周部が両者の境界に接し、その全体が低温で軟化する材料からなる被接合部材１０１ｃ側に含まれる位置に圧入される。例えば、被接合部材１０１ｃの材料がアルミニウム系合金で、被接合部材１０１ｄが鉄系合金である場合には、アルミニウム系合金である被接合部材１０１ｃ側に含まれる位置に圧入される。
【００３０】
なお、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄの接合の場合、低温で軟化する被接合部材１０１ｃ（例えば、アルミニウム系合金）側には、塑性流動現象が生じるが、被接合部材１０１ｄ（例えば、鉄系合金）側には、必ずしも塑性流動現象が生じるとは限らない。しかし、このような場合には、主として、被接合部材１０１ｃ側の金属原子が被接合部材１０１ｄ側に拡散し、両者の境界部に共晶が形成されることにより、両者が接合される。
【００３１】
また、図４（ｂ）に示すように、異種の材料からなる被接合部材１０１ｃ，１０１ｄを重ね合わせ接合する場合には、接合ツール１の突起部１１は、低温で軟化する材料の被接合部材１０１ｃ側から、その先端が被接合部材１０１ｄに接する位置まで圧入される。
【００３２】
また、図４（ｂ）において、被接合部材１０１ｃ，１０１ｄは、同種の材料であってもよい。ただし、この場合には、接合ツール１の突起部１１は、両者の境界を越えて、下側の被接合部材１０１ｄの中まで圧入されるようにするのがよい。そうすることにより、両者の境界部には摩擦攪拌領域が形成されるので、強固に接合される。
【００３３】
図５は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。なお、図５において、左側に示す図は、接合開始時、二点鎖線で示す図は、接合終了時、右側に示す図は、加熱終了時を示している。また、ＦＳＷ装置を簡略化して図示し、図５の右側から左側に向けて接合方向Ｄに延びる実線は、接合線１０２を意味している。
【００３４】
図５の左図に示すように、ＦＳＷ装置１００Ａは、ハウジング３（装置本体）に固定部材３０を介して固定された徐冷装置１０を備えている。この実施形態での徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａの上下動に連動して上下動するものである。
【００３５】
また、ＦＳＷ装置１００Ａは、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１（主軸２０）と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）とが距離Ｅの長さ離間している。本実施形態における距離Ｅは、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０との間に必ず形成される物理的な距離である。
【００３６】
図５の左図に示す接合開始時には、徐冷装置１０による加熱が開始される。なお、このとき、徐冷装置１０は、熱量Ｑ１を出力して、斜線で示す範囲Ｒ１を加熱するように構成されている。つまり、接合開始から接合終了までに形成される接合部位Ｓ（図１参照）は、どの位置においても範囲Ｒ１で加熱（徐冷）される。
【００３７】
そして、接合開始位置から、接合方向Ｄに沿ってＦＳＷツール１Ａを移動しながら摩擦攪拌接合を継続し、ＦＳＷツール１Ａを図５において二点鎖線で示す接合終了位置まで移動させる。この接合終了位置において、ＦＳＷツール１Ａと被接合部材１０１ａ，１０１ｂとが離間するように、ＦＳＷ装置１００Ａを鉛直方向の上方へ移動させる。ただし、徐冷装置１０はＦＳＷツール１Ａよりも接合方向Ｄの後側に位置しているので、接合終了位置においては、徐冷装置１０が接合終了位置まで到達していない。このため、徐冷装置１０が接合終了位置まで移動するように、ＦＳＷ装置１００Ａを接合方向Ｄにさらに移動させる必要がある。
【００３８】
ＦＳＷツール１Ａの上下動作に連動して徐冷装置１０が上下動作するＦＳＷ装置１００Ａでは、接合終了時にＦＳＷ装置１００Ａを上方に移動させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ（接合部位Ｓ）と徐冷装置１０との距離が変動する。このとき、接合開始から接合終了までに接合部位Ｓに与えていた熱量Ｑ１をそのまま与えていたのでは熱量が不足する。そこで、接合終了から加熱終了（徐冷終了）までの距離αの間は、接合部位Ｓを加熱する熱量Ｑ１を増やして熱量Ｑ２とする。なお、熱量Ｑ２は、熱量Ｑ１で接合部位Ｓに与えていた熱容量と同じ熱容量となる熱量である。換言すると、熱量Ｑ２は、接合部位Ｓを熱量Ｑ１で加熱して得られた温度と同じ温度となる熱量である。
【００３９】
そして、接合終了から加熱終了までは、熱量Ｑ１から熱量Ｑ２に増加するように制御装置５Ａによって徐冷装置１０が制御され、徐冷装置１０の位置が接合終了位置に到達するまで（距離α）加熱を継続する。
【００４０】
このように、ＦＳＷ装置１００Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂでは、接合後の接合部位Ｓが徐冷装置１０によって加熱されることで、接合部位Ｓの冷却が開始される時点を遅らせることができる。
【００４１】
図６は、第１実施形態に係るＦＳＷ装置における接合部位の温度と接合後の経過時間との関係である。なお、図６の実線は本実施形態、図６の破線は比較例である。なお、図６の比較例は、本実施形態のような徐冷装置１０を設けずに、接合後直ちに自然冷却が行われたものである。
ところで、徐冷装置１０を設けない場合には、図６の破線で示すように、接合後に接合部位Ｓの自然冷却が直ちに開始され、接合部位Ｓが急速に冷却される。例えば、比較例では、被接合部材１０１ａ，１０１ｂとして高張力鋼板同士を接合した場合、接合後に割れなどが発生する。
【００４２】
これに対して、図６に示す徐冷装置１０を備えた第１実施形態では、接合後の接合部位Ｓを徐冷装置１０で直ちに徐冷（後加熱）することで、自然冷却の開始点を時間Ｔｍ分遅らせることができる。このように、接合が完了してからの経過した時間Ｔｍは、接合部位Ｓの温度が接合後と同様の温度に維持される。時間Ｔｍ経過後、接合部位Ｓの温度は、自然冷却によって開始点Ｐから降下する。このように、徐冷装置１０によって、自然冷却の開始点Ｐを遅らせることで、例えば、被接合部材１０１ａ，１０１ｂとして高張力鋼板同士を接合した場合であっても、接合後に割れなどが発生することがなく、高品質な接合部位Ｓを得ることができる。
【００４３】
ところで、高張力鋼板は、溶接すると、溶接した部分の張力が損なわれてしまうことが知られているため、溶接を適用することができない。これに対して、摩擦攪拌接合では、接合したとしても張力が損なわれることがない。しかし、高張力鋼板の接合方法として、摩擦攪拌接合を適用して、接合開始から接合終了までの温度を適切に管理しながら接合すると、接合後に接合部位に割れが発生することが確認された。そこで、本実施形態では、徐冷装置１０を備えたＦＳＷ装置１００Ａを高張力鋼板の接合に適用することにより、接合後において割れなどの不具合が発生しない高品質な摩擦攪拌接合を実現できることが確認された。
【００４４】
また、本実施形態に適用される被接合部材１０１ａ，１０１ｂとしては、高張力鋼板同士の組み合わせに限定されるものではなく、アルミニウム系合金と鉄との組み合わせなどの各種の組み合わせを適用できる。
【００４５】
以上説明したように、第１実施形態のＦＳＷ装置１００Ａでは、ハウジング３に保持され、複数の被接合部材１０１ａ、１０１ｂを摩擦攪拌することで接合するＦＳＷツール１Ａと、ＦＳＷツール１Ａによって接合された複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合部位Ｓを徐冷する徐冷装置１０と、を備える。これにより、接合部位Ｓの自然冷却の開始点Ｐを遅らせることができるので（図６参照）、徐冷（後加熱）しない場合に比べて高品質な接合部位Ｓを得ることができる。このように、徐冷装置１０によって接合部位Ｓを後加熱して自然冷却の開始を遅らせることで、高品質な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００４６】
また、第１実施形態では、徐冷装置１０が接合部位Ｓと接触せずに加熱する非接触熱源を適用することが好ましい。ところで、接触式熱源にすると接合部位Ｓとの間で摩擦が生じるので摩擦によって接合品質が低下するおそれがある。これに対して、非接触熱源にすることで、接合部位Ｓとの摩擦が生じなくなるので、接合品質が低下するのを抑えることができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、非接触熱源として高周波熱源を使用することが好ましい。これにより、非接触且つ簡単な構成で接合部位Ｓを接合直後の温度またはそれに近い温度（組織構造を変えない温度）で維持でき、接合品質のさらなる向上が図れる。
【００４８】
なお、非接触熱源としては、レーザ光などの光熱源でもその他でもよい。このような光熱源の場合でも、高周波熱源と同様にして接合部位Ｓを後加熱することができる。
【００４９】
また、第１実施形態では、ＦＳＷツール１Ａを接合線１０２に沿って移動させるツール移動駆動装置７と、徐冷装置１０から接合部位Ｓに与える熱量を制御する制御装置５Ａ（与熱量制御部５ａ）と、を備える（図２参照）。また、徐冷装置１０はハウジング３に固定されており、制御装置５Ａは、接合終了時にＦＳＷツール１Ａを接合部位Ｓから離間したときに接合部位Ｓに与える熱量を増加させる。これにより、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０とが接合方向Ｄに物理的に離間して構成されている場合において、ＦＳＷツール１Ａによって接合された領域をすべて徐冷することができる。また、可動部を少なくできるので、ＦＳＷ装置１００Ａの構成を簡略化できるとともに製品としての信頼性を向上できる。
【００５０】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。なお、第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、第１実施形態と同様の符号を付して重複した説明を省略する（以降の他実施形態についても同様）。
図７に示すように、第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂは、徐冷装置１０を上下方向（ＦＳＷツール１Ａの軸方向）に移動可能にする徐冷部軸方向移動駆動装置８（徐冷装置軸方向移動駆動部）を備えている。
【００５１】
徐冷部軸方向移動駆動装置８は、ハウジング３と固定部材３０との間に設けられ、ハウジング３に対して固定部材３０を上下動させることにより、固定部材３０に固定された徐冷装置１０が上下動するように構成されている。また、徐冷部軸方向移動駆動装置８は、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構と電動機とを備えた公知の方法によって、電動機の回転動力を、徐冷装置１０の直線動力に変換できるようにして構成することができる。
【００５２】
また、徐冷部軸方向移動駆動装置８は、制御装置５Ｂと電気的に接続され、接合終了時にＦＳＷツール１Ａが接合部位Ｓから離間する方向に移動したときに、接合終了前における接合部位Ｓと徐冷装置１０の距離と同じになるように、徐冷装置１０を接合部位Ｓに近づく方向に移動制御する。
【００５３】
制御装置５Ｂは、徐冷装置１０を上下動させる徐冷部軸方向移動駆動装置８を制御する徐冷部駆動制御部５ｂ（徐冷装置駆動制御部）を有している。これにより、第２実施形態では、第１実施形態のように、徐冷装置１０から出力される熱量を変動させる制御は不要になる。
【００５４】
図８は、第２実施形態に係るＦＳＷ装置の動作説明図である。なお、図８の左図は、接合開始時、図８の二点鎖線で示す図は、接合終了時、図８の右図は、加熱終了時を示している。
図８の左図に示すように、第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂは、ハウジング３（装置本体）に取り付けられた固定部材３０が徐冷部軸方向移動駆動装置８を介して上下動することで、徐冷装置１０がＦＳＷツール１Ａに対して上下動するものである。
【００５５】
図８の接合開始時には、徐冷装置１０による加熱が開始される。なお、図８の接合開始時において、徐冷装置１０は、熱量Ｑ１によって、斜線で示す範囲Ｒ１を加熱する。
【００５６】
そして、図８の接合開始位置から、接合方向Ｄに沿ってＦＳＷツール１Ａを移動しながら摩擦攪拌接合を継続し、さらにＦＳＷツール１Ａを図８の二点鎖線で示す接合終了位置まで移動させる。図８の接合終了位置において、ＦＳＷツール１Ａを被接合部材１０１ａ，１０１ｂから離間するように、ＦＳＷ装置１００Ｂを鉛直方向の上方へ移動させる。ただし、図８の接合終了位置では、徐冷装置１０が接合終了位置まで到達していないので、さらにＦＳＷ装置１００Ｂを接合方向Ｄに移動させる必要がある。
【００５７】
ところで、徐冷装置１０をハウジング３に対して上下させる徐冷部軸方向移動駆動装置８が備えられたＦＳＷ装置１００Ｂでは、接合終了時にＦＳＷ装置１００Ｂを上方に移動させると、接合部位Ｓと徐冷装置１０との距離が変動する。そこで、接合終了時から加熱終了までの距離αの間は、徐冷部軸方向移動駆動装置８によって徐冷装置１０を下降させ、接合終了前における接合部位Ｓと徐冷装置１０の距離と同じにする。つまり、接合終了時にＦＳＷツール１ＡをＸｃｍ上げた場合には、徐冷装置１０をＸｃｍ下げる。これにより、接合開始位置から接合終了位置＋距離αとなるまで、接合部位Ｓを加熱する熱量Ｑ１を同じにできる。これにより、徐冷装置１０による熱量制御が不要になり、制御装置５Ｂによる制御を簡略化できる。
【００５８】
このようにして、ＦＳＷ装置１００Ａによって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂでは、接合後の接合部位Ｓが徐冷装置１０によって加熱されることで、接合部位Ｓの冷却が開始される時点を遅らせることができる。
【００５９】
第２実施形態のＦＳＷ装置１００Ｂでは、ＦＳＷツール１Ａを接合線１０２に沿って移動させるツール移動駆動装置７と、徐冷装置１０を接合部位Ｓに近づく方向及び離れる方向に移動させる徐冷部軸方向移動駆動装置８と、徐冷部軸方向移動駆動装置８を制御する徐冷部駆動制御部５ｂと、を備えている。また、徐冷部駆動制御部５ｂは、接合終了時、ＦＳＷツール１Ａを接合部位Ｓから離間したときに徐冷部軸方向移動駆動装置８によって徐冷装置１０を接合部位Ｓに近づく方向に駆動させる。これによれば、徐冷装置１０の位置を機械的に変動させるだけであるので、徐冷装置１０の熱量を変動させる場合と比較して制御装置５Ｂの制御が容易になる。なお、その他の第１実施形態と同様の構成については、同様の効果を奏するものとする。
【００６０】
（第３実施形態）
図９は、第３実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図９に示すように、第３実施形態のＦＳＷ装置１００Ｃは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９（徐冷装置接合方向移動駆動部）を備えている。この徐冷部接合方向移動駆動装置９は、固定部材３２に設けられ、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１（主軸２０）と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）との距離Ｅを変更することができる。その他の構成は、第１実施形態と同様である。徐冷部接合方向移動駆動装置９は、例えば、ラック・アンド・ピニオン機構と電動機とを備えた公知の方法によって、電動機の回転動力を、徐冷装置１０の直線動力に変換できるようにして構成されている。
【００６１】
制御装置５Ｃは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９を制御する徐冷部接合方向駆動制御部５ｃを有している。
【００６２】
第３実施形態のＦＳＷ装置１００Ｃは、ハウジング３が徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９を備えるものである。これによれば、突起部１１（プローブ）の移動速度に応じて徐冷装置１０の接合方向Ｄの位置を変更することができるので、各種の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの組み合わせに応じて適宜変更することができる。
【００６３】
（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１０に示すように、第４実施形態のＦＳＷ装置１００Ｄは、第３実施形態の変形例であり、徐冷装置１０，１０を接合方向に複数備えたものである。なお、徐冷装置１０の個数は、２個に限定されるものではなく、３個以上であってもよい。
【００６４】
制御装置５Ｄは、徐冷装置１０，１０を制御する与熱量制御部５ｄを備えている。この与熱量制御部５ｄは、接合部位Ｓの温度が接合直後の温度と同等の温度を維持するように徐冷装置１０，１０を制御する。
【００６５】
このように、ＦＳＷ装置１００Ｄでは、複数の徐冷装置１０，１０によって、それぞれが熱量Ｑ１で接合部位Ｓを加熱することができる。この場合、接合部位Ｓを、斜線で示す範囲Ｒ２で加熱できる。つまり、第４実施形態では、接合部位Ｓを第１実施形態よりも長く（２倍の時間）後加熱することができる。
【００６６】
図１１は、第４実施形態に係るＦＳＷ装置における接合部位の温度と接合後の経過時間との関係を示すグラフである。なお、図１１における実線は第４実施形態、破線は第１実施形態、一点鎖線は比較例である。図１１の破線と一点鎖線は、図６の実線と破線と同様である。
図１１の実線で示すように、複数の徐冷装置１０，１０を備えた第４実施形態では、接合部位Ｓを徐冷装置１０，１０で徐冷（後加熱）することで、自然冷却の開始点を第１実施形態（破線）よりもさらに遅らせることができる（時間Ｔｍ１参照）。接合部位Ｓの温度は、自然冷却の開始点Ｐ１から降下していく。このように、複数の徐冷装置１０，１０によって、自然冷却の開始点Ｐ１を遅らせることで、高品質な接合部位Ｓを得ることができる。
【００６７】
第４実施形態のＦＳＷ装置１００Ｄは、徐冷装置１０，１０を接合方向Ｄに複数備えるものである。これによれば、接合部位Ｓの後加熱時間を延ばすことができ、高品質な摩擦攪拌接合を実現することが可能になる。
【００６８】
なお、ＦＳＷ装置１００Ｄの徐冷装置１０，１０を、第３実施形態のように、接合方向Ｄに移動できるように、それぞれの徐冷装置１０に、徐冷部接合方向移動駆動装置を追加してもよい。また、徐冷装置１０，１０のいずれか一方を移動可能に構成してもよく、双方を移動可能に構成してもよい。
【００６９】
（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１２に示すように、第５実施形態のＦＳＷ装置１００Ｅは、第１実施形態の徐冷装置１０に替えて、大型の徐冷装置１０Ｅを備えたものである。この徐冷装置１０Ｅは、例えば、高周波熱源で構成され、第１実施形態よりも、大径で巻き線も多い誘導コイルによって構成されている。
【００７０】
制御装置５Ｅは、徐冷装置１０Ｅを制御する与熱量制御部５ｅを備えている。この与熱量制御部５ｅは、接合部位Ｓを熱量Ｑ３で加熱することで、接合部位Ｓの温度が接合直後の温度と同等の温度となるように徐冷装置１０を制御する。
【００７１】
なお、第５実施形態では、第１実施形態と同様にＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０Ｅとが一緒に上下動するものでは、接合終了後の距離α（図５参照）において、与熱量制御部５ｅによって熱量を増加させてもよい。また、第５実施形態では、第２実施形態と同様にＦＳＷツール１Ａに対して徐冷装置１０が可動するものでは、接合終了後の距離α（図８参照）において、徐冷装置１０ＥをＦＳＷツール１Ａの軸方向に移動可能にする徐冷部軸方向移動駆動装置を適用してもよい。
【００７２】
第５実施形態のＦＳＷ装置１００Ｅは、第４実施形態と同様に、接合部位Ｓの後加熱時間を延ばすことができ（図１１の実線参照）、高品質な摩擦攪拌接合を実現することが可能になる。
【００７３】
（第６実施形態）
図１３は、第６実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図、図１４は、図１３のＹ方向矢視図である。
図１３に示すように、第６実施形態のＦＳＷ装置１００Ｆは、徐冷装置１０が被接合部材１０１ａ，１０１ｂを挟んでＦＳＷツール１Ａとは反対側に設けられたものである。また、ＦＳＷ装置１００Ｆは、接合線方向から見たときに略Ｃ字状に形成されたＣ型フレーム３３（固定部材）を備えている。
【００７４】
徐冷装置１０は、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂとが突き合わされた接合線１０２から鉛直方向下方に離間した位置に配置されている。これにより、徐冷装置１０は、ＦＳＷツール１Ａによって接合される側とは反対側から徐冷される（加熱される）。
【００７５】
図１４に示すように、ＦＳＷ装置１００Ｆは、ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１と、徐冷装置１０（ＦＳＷツール１Ａ側の端部１０ｂ）とが距離Ｅ１の長さ離間している。
【００７６】
第６実施形態では、徐冷装置１０がＦＳＷツール１Ａとは被接合部材１０１ａ，１０１ｂを挟んで反対側に設けられている。これにより、距離Ｅ１を短く設定することができ、ＦＳＷツール１Ａによる接合後速やかに徐冷（後加熱）を開始することができ、接合後から徐冷（後加熱）が開始されるまでのタイムラグを短く設定できる。
【００７７】
（第７実施形態）
図１５は、第７実施形態に係るＦＳＷ装置の概略構成図である。
図１５に示すように、第７実施形態のＦＳＷ装置１００Ｇは、ＦＳＷツール１Ａを接合方向Ｄに移動させるツール移動駆動装置７Ａ（第１駆動部）を備えている。また、ＦＳＷ装置１００Ｇは、徐冷装置１０を接合方向Ｄに沿って移動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａ（第２駆動部）を備えている。これにより、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０は、接合方向Ｄに沿って独立して動作するようになっている。
【００７８】
制御装置５Ｇは、ツール移動駆動装置７Ａを制御するツール駆動制御部５ｆと、徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａを制御する徐冷部駆動制御部５ｇと、を有している。
【００７９】
第７実施形態では、ＦＳＷツール１Ａを接合方向Ｄに駆動させるツール移動駆動装置７Ａと、徐冷装置１０を接合方向Ｄに駆動させる徐冷部接合方向移動駆動装置９Ａと、を備える。これによれば、ＦＳＷツール１Ａと徐冷装置１０とを独立して駆動させることができ、より高精度な制御が可能になる。例えば、ＦＳＷツール１Ａの移動速度Ｖ１より徐冷装置１０の移動速度Ｖ２を遅くして、接合部位Ｓに与える熱量を増加させるようにしてもよい。これにより、接合部位Ｓを、接合時の温度に近い温度に維持し易くなる。
【００８０】
（第８実施形態）
図１６は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の概略ブロック構成図である。
図１６に示すように、第８実施形態のＦＳＷ装置１００Ｈは、第１実施形態のＦＳＷ装置１００Ａに、接合部位Ｓの温度（接合温度）を計測する温度計測装置１４を追加したものである。温度計測装置１４は、測定対象物の温度に非接触で計測するものであり、いわゆるサーモグラフィによって構成することができる。
【００８１】
温度計測装置１４は、徐冷装置１０を固定する固定部材３０に固定されている。また、温度計測装置１４は、徐冷装置１０の近傍で徐冷装置１０とＦＳＷツール１Ａとの間に位置している。これにより、温度計測装置１４によって、接合部位Ｓの温度、または接合部位Ｓの近傍（徐冷装置１０によって加熱される前）の温度が計測される。
【００８２】
制御装置５Ｈ（摩擦攪拌接合制御装置）は、接合部位Ｓに設定する目標設定温度（接合が終わった後の部位を何度に保持しようかという保持目標温度）を記憶する目標設定温度記憶部５ｈと、目標設定温度に基づいて接合部位Ｓに与える熱量を算出する与熱量算出部５ｉと、を備えている。
【００８３】
目標設定温度記憶部５ｈには、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの種類及び厚み、ＦＳＷツール１Ａの移動速度（進行速度）、突起部１１と徐冷装置１０との距離（ＦＳＷツール１Ａの回転中心Ｏ１と徐冷装置１０の端部１０ｂとの距離）が関係付けられて決定された目標設定温度がデータベース化されて記憶されている。この目標設定温度記憶部５ｈから、被接合部材１０１ａ，１０１ｂにおける摩擦攪拌接合に適合した目標設定温度が選択される。目標設定温度は、事前の試験などによって決められる。
【００８４】
図１７は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の演算ブロック図である。
図１７に示すように、与熱量算出部５ｉでは、目標設定温度が入力され、入力された目標設定温度になるように、徐冷装置１０を制御する。そして、温度計測装置１４によって計測された接合部位Ｓの温度（接合温度）を、与熱量算出部５ｉに入力する。そして、与熱量算出部５ｉでは、目標設定温度と接合温度とを比較して、偏差がゼロになる熱量が徐冷装置１０から出力されるように、徐冷装置１０を制御する。このようにして、温度計測装置１４の温度によるフィードバック制御を実行する。
【００８５】
図１８は、第８実施形態に係るＦＳＷ装置の動作を示すフローチャートである。
図１８に示すように、ステップＳ１０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷ装置１００Ｈによる摩擦攪拌接合が開始されたか否かを判定する。接合が開始されたとは、接合ツール１が回転を開始し、接合ツール１が接合可能な温度まで上昇して、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが接合線１０２に沿って、接合が開始されたときを意味している。
【００８６】
ステップＳ１０において、制御装置５Ｈは、接合が開始されていないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ１０の処理を繰り返し、接合が開始されたと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ２０の処理に進む。
【００８７】
ステップＳ２０において、制御装置５Ｈは、徐冷装置１０による徐冷（後加熱、後与熱）を開始する。すなわち、制御装置５Ｈは、目標設定温度に基づいて、徐冷装置１０から接合部位Ｓに与えられる熱量を制御する。
【００８８】
ステップＳ３０において、制御装置５Ｈは、温度計測装置１４によって接合部位Ｓの接合温度Ｔを取得する。
【００８９】
ステップＳ４０において、制御装置５Ｈは、接合部位Ｓに与える与熱量を算出する。制御装置５Ｈの与熱量算出部５ｉは、ステップＳ３０で取得された接合温度Ｔと、決定された目標設定温度とを比較して、偏差がゼロ（目標設定温度）になるように徐冷装置１０を制御する。これにより、接合部位Ｓが徐冷（加熱）される。つまり、加熱は、接合完了時の接合部位Ｓの組織構造を変えない範囲で行われる。
【００９０】
ステップＳ５０において、制御装置５Ｈは、接合が終了したか否かを判定する。接合が終了したか否かは、ＦＳＷ装置１００Ｈが予め設定された距離移動したか否かで判定される。ステップＳ５０において、制御装置５Ｈは、接合が終了していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、接合が終了したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ６０の処理に進む。
【００９１】
ステップＳ６０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷツール１Ａが接合終了点から所定距離α移動したか否かを判定する。ＦＳＷツール１Ａが所定距離α移動したか否かは、例えば、移動速度から算出した経過時間に基づいて判定できる。ステップＳ６０において、制御装置５Ｈは、ＦＳＷツール１Ａが接合終了点から所定距離α移動していないと判定した場合には（Ｎｏ）、ステップＳ３０に戻り、処理距離α移動したと判定した場合には（Ｙｅｓ）、ステップＳ７０の処理に進む。
【００９２】
ステップＳ７０において、制御装置５Ｈは、徐冷装置１０への電力の供給を停止して、徐冷を終了する。
【００９３】
このように、第８実施形態は、複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを摩擦攪拌することで接合するＦＳＷツール１Ａと、ＦＳＷツール１Ａによって接合された複数の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合部位Ｓを徐冷する徐冷装置１０と、接合部位Ｓの接合温度Ｔを計測する温度計測装置１４と、を備えたＦＳＷ装置１００Ｈに接続される制御装置５Ｈを備える。この制御装置５Ｈは、接合部位Ｓに設定する目標設定温度を記憶する目標設定温度記憶部５ｈと、目標設定温度に基づいて接合部位Ｓに与える熱量を算出する与熱量算出部５ｉと、を備える。与熱量算出部５ｉは、目標設定温度と接合温度Ｔとの偏差がゼロになるように徐冷装置１０を制御する。このように、温度計測装置１４によって接合部位Ｓの接合温度Ｔを検出することで、接合部位Ｓの温度管理を高精度に行うことができ、接合部位Ｓの組織変化が発生するのを防止できる。その結果、高精度な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００９４】
（第９実施形態）
図１９は、第９実施形態に係るＦＳＷ装置を概略図である。
図１９に示すように、第９実施形態のＦＳＷ装置１００Ｉは、徐冷装置１０を鉛直方向に対してＦＳＷツール１Ａ側に傾けて配置したものである。徐冷装置１０は、高周波熱源やレーザ光を用いた光熱源などによって構成されている。
【００９５】
これにより、接合部位Ｓの徐冷開始位置（加熱開始位置）Ｐ２を、第１実施形態の場合と比べてＦＳＷツール１Ａに近づけることができ、ＦＳＷツール１Ａによる接合後の徐冷開始までのタイムラグを短くすることができる。よって、接合部位Ｓの組織変化を抑えることができ、高品質な摩擦攪拌接合を実現できる。
【００９６】
本発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではなく、さらに、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を、他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の実施形態に含まれる構成を追加・削除・置換することも可能である。
【００９７】
例えば、前記した実施形態では、徐冷装置１０を固定部材３０を介してハウジング３に取り付けた場合を例に挙げて説明したが、徐冷装置１０をハウジング３に直接に固定するようにしてもよい。
【００９８】
また、前記した実施形態では、ＦＳＷ装置１００Ａ〜１００Ｉを動作させ、被接合部材１０１ａ、１０１ｂを固定とした場合を例に挙げて説明したが、ＦＳＷ装置１００Ａ〜１００Ｉを固定とし、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを動作させる構成であってもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１Ａ    ＦＳＷツール（摩擦攪拌接合ツール）
１      接合ツール
２      ツールホルダ
３      ハウジング（装置本体）
４      アーム
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ，５Ｆ，５Ｇ，５Ｈ  制御装置
５ａ    与熱量制御部
５ｂ    徐冷部駆動制御部（徐冷装置駆動制御部）
５ｈ    目標設定温度記憶部
５ｉ    与熱量算出部
６      主軸モータ
７      ツール移動駆動装置（ツール移動駆動部）
７Ａ    ツール移動駆動装置（第１駆動部）
７Ｂ    第２ツール移動駆動装置
８      徐冷部軸方向移動駆動装置（徐冷装置軸方向移動駆動部）
９      徐冷部接合方向移動駆動装置（徐冷装置接合方向移動駆動部）
９Ａ    徐冷部接合方向移動駆動装置（第２駆動部）
１０，１０Ｅ  徐冷装置
１０ａ  誘導コイル１０ａ
１０ｂ  端部
１１    突起部
１２    ツールショルダ部
１４    温度計測装置
２０    主軸
３０，３２  固定部材
３３    Ｃ型フレーム
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ，１００Ｇ，１００Ｈ，１００Ｉ  ＦＳＷ装置（摩擦攪拌接合装置）
１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ  被接合部材
Ｄ      接合方向
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３  熱量
Ｒ１，Ｒ２  範囲（加熱範囲）
Ｓ      接合部位