(57)【要約】【課題】被接合物の孔に水が存在したとしても、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができる、摩擦攪拌点接合装置を提供することを目的とする。【解決手段】  第１ツール１０と、第１ツール１０を軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器７と、第１ツール１０を軸線周りに回転させる第１回転駆動器８と、第１直動駆動器７及び第１回転駆動器８を制御して、第１ツール１０の先端部が被接合物Ｗを押圧しながら、第１ツール１０を軸線周りに回転させて、被接合物Ｗを接合させる（Ａ）と、（Ａ）の後、第１ツール１０により押しのけられ、孔４０周辺部に配置されている第１部分４１により、及び／又は被接合物Ｗとは異なる部材である第１部材により、孔４０における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を実行するように構成されている、制御装置３０と、を備える、摩擦攪拌点接合装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種類以上の板状部材で構成されている被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されている第１ツールと、
前記第１ツールを前記軸線周りに回転させる第１回転駆動器と、
前記第１ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器と、
制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器を制御して、前記第１ツールの先端部が前記被接合物を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、前記被接合物に孔を形成しながら、当該被接合物を接合させる（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記第１ツールにより押しのけられ、前記孔周辺部に配置されている部分である第１部分により、及び／又は前記被接合物とは異なる部材である第１部材により、前記孔における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を実行するように構成されている、摩擦攪拌点接合装置。
【請求項２】
円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成され、その先端部が、前記第１ツールにより形成された前記孔の開口面積よりも大きい面積を有する、第２ツールと、
前記第２ツールを前記軸線周りに回転させる第２回転駆動器と、
前記第２ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第２直動駆動器と、をさらに備え、
前記制御装置は、前記（Ｂ）において、前記第２直動駆動器及び前記第２回転駆動器を制御して、前記第２ツールの先端部が前記第１部分を押圧しながら、前記第２ツールを前記軸線周りに回転させて、軟化させた前記第１部分により、前記孔における境界部分を被覆するように構成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記（Ｂ）において、前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器を制御して、前記第１ツールの先端部が前記第１部分を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、軟化させた前記第１部分により、前記孔における境界部分を被覆するように構成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合装置。
【請求項４】
熱源装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記（Ｂ）において、前記熱源装置により、前記第１部分を溶融させて、前記孔における境界部分を被覆するように構成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合装置。
【請求項５】
アーク溶接装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記（Ｂ）において、前記第１部材である溶加材を前記孔及び／又は前記第１部分に配置し、前記アーク溶接装置にアーク溶接を実行させて、前記溶加材により、前記孔における境界部分を被覆するように構成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合装置。
【請求項６】
ロボットアームをさらに備え、
前記制御装置は、前記（Ｂ）において、前記ロボットアームにより、前記第１部材である接着剤及び／又はシール材を前記孔に配置させて、当該孔における境界部分を被覆するように構成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合装置。
【請求項７】
少なくとも２種類以上の板状部材で構成されている被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置の運転方法であって、
前記摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されている第１ツールと、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させる第１回転駆動器と、前記第１ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器と、を備え、
前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器が動作して、前記第１ツールの先端部が前記被接合物を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、前記被接合物に孔を形成しながら、前記被接合物を接合させる（Ａ）と、
前記（Ａ）の後、前記第１ツールにより押しのけられ、前記孔周辺部に配置されている部分である第１部分により、及び／又は前記被接合物とは異なる部材である第１部材により、前記孔における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を備える、摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【請求項８】
前記摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成され、その先端部が、前記第１ツールにより形成された前記孔の開口面積よりも大きい面積を有する、第２ツールと、前記第２ツールを前記軸線周りに回転させる第２回転駆動器と、前記第２ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第２直動駆動器と、をさらに備え、
前記（Ｂ）において、前記第２直動駆動器及び前記第２回転駆動器が動作して、前記第２ツールの先端部が前記第１部分を押圧しながら、前記第２ツールを前記軸線周りに回転させて、軟化させた前記第１部分により前記孔における境界部分を被覆する、請求項７に記載の摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【請求項９】
前記（Ｂ）において、前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器が動作して、前記第１ツールの先端部が前記第１部分を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、軟化させた前記第１部分により、前記孔における境界部分を被覆する、請求項７に記載の摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【請求項１０】
前記摩擦攪拌点接合装置は、熱源装置をさらに備え、
前記（Ｂ）において、前記熱源装置が、前記第１部分を溶融させて、前記孔における境界部分を被覆する、請求項７に記載の摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【請求項１１】
前記摩擦攪拌点接合装置は、アーク溶接装置をさらに備え、
前記（Ｂ）において、前記第１部材である溶加材を前記孔及び／又は前記第１部分に配置し、前記アーク溶接装置がアーク溶接を実行して、前記溶加材により前記孔における境界部分を被覆する、請求項７に記載の摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【請求項１２】
前記摩擦攪拌点接合装置は、ロボットアームをさらに備え、
前記（Ｂ）において、前記ロボットアームが、前記第１部材である接着剤及び／又はシール材を前記孔に配置して、当該孔における境界部分を被覆する、請求項７に記載の摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌点接合装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１金属板と当該第１金属板よりも融点の高い材質の第２金属板とを重ね合わせて両者を、摩擦熱を利用して接合する異種金属板の接合方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている接合方法では、湾曲面を有するピンを備え、第１金属板及び第２金属板の軟化過程で上記ピンの湾曲面に沿って押しのけられた各々の軟化金属部分が一体に連続し、且つ、両軟化金属部分の境界では上記第２金属板の軟化金属部分が上記第１金属板の軟化金属部分に覆い被さってアンカー構造となり、第１金属板と第２金属板とが接合される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８５４４５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示されている接合方法では、ピンによって、接合部分に孔が形成され、当該孔には、水がたまりやすい。接合部分に水が存在すると、イオン化傾向の大きい方の金属が腐食するおそれがあるという課題があった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、異なる材料で構成されている複数の部材を摩擦攪拌点接合方法により接合を行っても、良好な耐食性を実現し得る、摩擦攪拌点接合装置及びその運転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】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために、本発明に係る摩擦攪拌点接合装置は、少なくとも２種類以上の板状部材で構成されている被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されている第１ツールと、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させる第１回転駆動器と、前記第１ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器を制御して、前記第１ツールの先端部が前記被接合物を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、前記被接合物に孔を形成しながら、当該被接合物を接合させる（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記第１ツールにより押しのけられ、前記孔周辺部に配置されている部分である第１部分により、及び／又は前記被接合物とは異なる部材である第１部材により、前記孔における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を実行するように構成されている。
【０００７】
これにより、被接合物の孔に水が存在したとしても、当該孔の接合部分（孔の境界部分）を第１部分及び／又は第１部材により被覆するので、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明に係る摩擦攪拌点接合装置の運転方法は、少なくとも２種類以上の板状部材で構成されている被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置の運転方法であって、前記摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されている第１ツールと、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させる第１回転駆動器と、前記第１ツールを前記軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器と、を備え、前記第１直動駆動器及び前記第１回転駆動器が動作して、前記第１ツールの先端部が前記被接合物を押圧しながら、前記第１ツールを前記軸線周りに回転させて、前記被接合物に孔を形成しながら、前記被接合物を接合させる（Ａ）と、前記（Ａ）の後、前記第１ツールにより押しのけられ、前記孔周辺部に配置されている部分である第１部分により、及び／又は前記被接合物とは異なる部材である第１部材により、前記孔における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を備える。
【０００９】
これにより、被接合物の孔に水が存在したとしても、当該孔の接合部分（孔の境界部分）を第１部分及び／又は第１部材により被覆するので、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができる。
【００１０】
本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る摩擦攪拌点接合装置及びその運転方法によれば、被接合物の孔に水が存在したとしても、第１部分及び／又は第１部材により孔の境界部分が被覆されているので、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の要部を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の要部を示す模式図である。
【図５】図５は、本実施の形態における変形例１の摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【図７】図７は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【図９】図９は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す摩擦攪拌点接合装置のロボットアームの概略構成を示す模式図である。
【図１２】図１２は、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
【００１４】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置は、少なくとも２種類以上の板状部材で構成されている被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されている第１ツールと、第１ツールを軸線周りに回転させる第１回転駆動器と、第１ツールを軸線に沿って進退移動させる第１直動駆動器と、制御装置と、を備え、制御装置は、第１直動駆動器及び第１回転駆動器を制御して、第１ツールの先端部が被接合物を押圧しながら、第１ツールを軸線周りに回転させて、被接合物に孔を形成しながら、当該被接合物を接合させる（Ａ）と、（Ａ）の後、第１ツールにより押しのけられ、孔周辺部に配置されている部分である第１部分により、及び／又は被接合物とは異なる部材である第１部材により、孔における境界部分を被覆する（Ｂ）と、を実行するように構成されている。
【００１５】
また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置では、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成され、その先端部が、第１ツールにより形成された孔の開口面積よりも大きい面積を有する、第２ツールと、第２ツールを軸線周りに回転させる第２回転駆動器と、第２ツールを軸線に沿って進退移動させる第２直動駆動器と、をさらに備え、制御装置は、（Ｂ）において、第２直動駆動器及び第２回転駆動器を制御して、第２ツールの先端部が第１部分を押圧しながら、第２ツールを軸線周りに回転させて、軟化させた第１部分により、孔における境界部分を被覆するように構成されていてもよい。
【００１６】
以下、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図１〜図４を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
［摩擦攪拌点接合装置の構成］
図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１は、第１ツール１０、基体２、可動体３、ツール保持体４、第１直動駆動器７、第１回転駆動器８、及び制御装置３０を備えていて、被接合物Ｗの点接合部Ｗａを摩擦熱で軟化させて、攪拌して塑性流動させ、摩擦撹拌点接合を行うように構成されている。
【００１９】
基体２は、ロボットアーム９の先端部に着脱可能に取り付けられている。基体２には、可動体３が、ツール保持体４の軸線Ｘ方向に移動可能に取り付けられている。可動体３の先端部には、ツール保持体４が設けられている。
【００２０】
ツール保持体４は、その軸線Ｘ周りに回転可能であり、かつ、可動体３と一体となって、軸線Ｘの方向に移動可能に構成されている。ツール保持体４の先端部には、第１ツール１０又は第２ツール２０が着脱可能に設けられている。なお、第１ツール１０と第２ツール２０の着脱（交換）は、作業者が実行してもよく、ロボットアーム９とは異なるロボットアームが実行してもよい。
【００２１】
第１ツール１０、及び第２ツール２０は、摩擦攪拌接合の分野で公知の構成を用いることができる。また、第２ツール２０は、第１ツール１０により、被接合物Ｗに形成された孔（図２参照）の開口面積よりも大きい面積を有するように構成されている。具体的には、第２ツール２０は、その先端部が、第１ツール１０の先端部の面積（軸線Ｘに対する垂直な方向の断面積）よりも大きくなるように構成されている。
【００２２】
また、基体２の内部には、第１直動駆動器７が配置されている。第１直動駆動器７は、可動体３（第１ツール１０又は第２ツール２０）を軸線Ｘ方向に直動させるように構成されている。すなわち、本実施の形態１においては、第１直動駆動器７は、第２直動駆動器を兼ねるように構成されている。第１直動駆動器７としては、例えば、電動モータ（サーボモータ）を用いてもよい。
【００２３】
可動体３の内部には、第１回転駆動器８が配置されている。第１回転駆動器８は、ツール保持体４、第１ツール１０又は第２ツール２０を軸線Ｘ周りに回転させるように構成されている。すなわち、本実施の形態１においては、第１回転駆動器８は、第２回転駆動器を兼ねるように構成されている。第１回転駆動器８としては、例えば、電動モータ（サーボモータ）を用いてもよい。
【００２４】
さらに、基体２には、略Ｃ字状（略Ｌ字状）に形成されている湾曲フレーム５が固定されている。湾曲フレーム５は、その先端部が、第１ツール１０に対して、対向するように形成されている。また、湾曲フレーム５の先端部には、支持台６が設けられている。支持台６は、被接合物Ｗを支持するように構成されている。すなわち、本実施の形態１においては、基体２、可動体３、ツール保持体４、湾曲フレーム５、及び支持台６は、Ｃ型ガン（Ｃ型フレーム）で構成されている。
【００２５】
被接合物Ｗは、本実施の形態１においては、板状部材Ｗ１、Ｗ２で構成されている。板状部材Ｗ１は、金属材料（例えば、アルミニウム）、又は繊維強化プラスチック（例えば、炭素繊維強化プラスチック）を用いてもよく、板状部材Ｗ２は、板状部材Ｗ１とは異なる金属材料（例えば、鋼）を用いてもよい。
【００２６】
なお、本実施の形態１においては、被接合物Ｗは、２種類の板状部材Ｗ１、Ｗ２で構成されている形態を採用したが、これに限定されず、３種類以上の板状部材で構成されていてもよい。
【００２７】
制御装置３０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算部と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部と、を備えている（図示せず）。記憶部には、基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部は、記憶部に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、第１直動駆動器７、第１回転駆動器８、及びロボットアーム９の各種動作を制御する。
【００２８】
なお、制御装置３０は、集中制御する単独の制御装置３０によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御装置３０によって構成されていてもよい。また、制御装置３０は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
【００２９】
なお、本実施の形態１においては、第１直動駆動器７が第２直動駆動器を兼ねて、第１回転駆動器８が第２回転駆動器を兼ねる形態、すなわち、１台のＣ型ガンで構成されている形態を採用したが、これに限定されない。
【００３０】
例えば、第１直動駆動器７及び第１回転駆動器８を備えるＣ型ガンとは異なるＣ型ガンが、第２直動駆動器、第２回転駆動器、及び第２ツール２０を備える形態を採用してもよい。この場合、１台のロボットアーム９が２台のＣ型ガンを切り替えて把持する形態を採用してもよく、２台のロボットアーム９が、それぞれ、Ｃ型ガンを把持する形態を採用してもよい。
【００３１】
［摩擦攪拌点接合装置の動作（摩擦攪拌点接合装置の運転方法）］
次に、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１の運転方法について、図１〜図４を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置３０の演算部が、記憶部に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。
【００３２】
図２は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。図３及び図４は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の要部を示す模式図であり、図３は、第１ツールにより、摩擦攪拌点接合を実行した状態を示し、図４は、第２ツールにより、被接合物に形成された孔を第１部分により被覆した状態を示す。
【００３３】
まず、作業者が支持台６の上面に被接合物Ｗを載置する。ついで、作業者が入力器（図示せず）を操作して、制御装置３０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【００３４】
すると、図２に示すように、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗの点接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ１０１）。このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。なお、所定の回転数及び所定の押圧力は、予め実験等により、適宜設定することができる。
【００３５】
これにより、被接合物Ｗは、第１ツール１０の先端部により、板状部材Ｗ１、Ｗ２の点接合部Ｗａが軟化されて、塑性流動が生じる。また、板状部材Ｗ２の軟化部分である第２部分４２が、板状部材Ｗ１の軟化部分である第１部分４１に入り込み、アンカー構造が形成される。
【００３６】
そして、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第１の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させる。
【００３７】
これにより、図３に示すように、被接合物Ｗの点接合部Ｗａには、第１ツール１０の先端部により、孔４０が形成される。また、第１ツール１０の先端部により押しのけられた第１部分４１は、板状部材Ｗ１の孔４０の開口部に移動する。
【００３８】
次に、制御装置３０は、ロボットアーム９とは異なるロボットアームにより、ツール保持体４に保持されている第１ツール１０を第２ツール２０に交換させる。なお、第１ツール１０から第２ツール２０への交換は、作業者が行ってもよい。
【００３９】
また、本実施の形態１においては、ツール保持体４に保持されている第１ツール１０を第２ツール２０に交換させる形態を採用したが、これに限定されない。第１直動駆動器７及び第１回転駆動器８を備えるＣ型ガンとは異なるＣ型ガンが、第２直動駆動器、第２回転駆動器、及び第２ツール２０を備える形態を採用してもよい。この場合、１台のロボットアーム９が２台のＣ型ガンを切り替えて把持する形態を採用してもよく、２台のロボットアーム９が、それぞれ、Ｃ型ガンを把持する形態を採用してもよい。
【００４０】
ついで、制御装置３０は、第２回転駆動器（ここでは、第１回転駆動器８）を駆動させて、ツール保持体４及び第２ツール２０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第２直動駆動器（ここでは、第１直動駆動器７）を駆動させて、第２ツール２０を被接合物Ｗにおける孔４０の開口部近傍の第１部分４１に当接させる（ステップＳ１０２）（図４参照）。
【００４１】
このとき、制御装置３０は、第２ツール２０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。
【００４２】
なお、制御装置３０は、ステップＳ１０２における第２ツール２０の回転数が、ステップＳ１０１における第１ツール１０の回転数と同じ回転数、又はステップＳ１０１における第１ツール１０の回転数よりも大きくなるように、第１回転駆動器８を制御してもよい。また、制御装置３０は、ステップＳ１０２における第２ツール２０の押圧力が、ステップＳ１０１における第１ツール１０の押圧力と同じになるように、又はステップＳ１０１における第１ツール１０の押圧力よりも小さくなるように、第１直動駆動器７を制御してもよい。ステップＳ１０２における第２ツール２０の回転数及び押圧力は、実験等により、適宜設定することができる。
【００４３】
これにより、第１部分４１の隆起している部分が、第２ツール２０により、再度、軟化されて、孔４０内に向かって流動し、当該孔４０における境界部分４０ａを被覆する（孔４０の表面を第１部分４１により被覆する）。ここで、孔４０における境界部分４０ａは、孔４０の表面における第１部分４１と第２部分４２との境界部分をいう。
【００４４】
次に、制御装置３０は、第２ツール２０の先端が、予め設定されている所定の第２の深さにまで到達すると、第２ツール２０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させ、本プログラムを終了する。
【００４５】
このように構成された、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１では、被接合物Ｗに対して、摩擦攪拌点接合を実行することにより、板状部材Ｗ２の軟化部分である第２部分４２が、板状部材Ｗ１の軟化部分である第１部分４１に入り込み、引張せん断に対する強度が高くなり、相対的に剥離強度も高くなるといったアンカー効果が得られる。
【００４６】
また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１では、被接合物Ｗに形成される孔４０の境界部分４０ａを第１部分４１の隆起している部分により被覆する（孔４０の表面を第１部分４１により被覆する）ことにより、板状部材Ｗ１、Ｗ２のうち、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができる。
【００４７】
なお、第１部分４１の隆起している部分により、孔４０を埋めると、孔４０への水の浸入を抑制することができる。このため、板状部材Ｗ１、Ｗ２のうち、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食をより抑制することができる。
【００４８】
［変形例１］
次に、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の変形例について、説明する。
【００４９】
本実施の形態１における変形例１の摩擦攪拌点接合装置は、制御装置が、（Ｂ）において、第１直動駆動器及び第１回転駆動器を制御して、第１ツールの先端部が第１部分を押圧しながら、第１ツールを軸線周りに回転させて、軟化させた第１部分により、孔における境界部分を被覆するように構成されている。
【００５０】
以下、本変形例１の摩擦攪拌点接合装置の一例について、図５を参照しながら詳細に説明する。なお、本変形例１の摩擦攪拌点接合装置の構成は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置と基本的構成は同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
図５は、本実施の形態における変形例１の摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５２】
まず、作業者が支持台６の上面に被接合物Ｗを載置する。ついで、作業者が入力器（図示せず）を操作して、制御装置３０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【００５３】
すると、図５に示すように、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗの点接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ１０１）。このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。なお、所定の回転数及び所定の押圧力は、予め実験等により、適宜設定することができる。
【００５４】
そして、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第１の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させる。
【００５５】
次に、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗにおける孔４０の開口部近傍の第１部分４１に当接させる（ステップＳ１０２Ａ）。
【００５６】
このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。また、制御装置３０は、第１ツール１０の先端部が、孔４０の開口部に沿って、円環状又は円弧状に移動するように、ロボットアーム９を制御してもよい。さらに、制御装置３０は、第１ツール１０の先端部が、孔４０における開口部の径方向に沿って移動するように、ロボットアーム９を制御してもよい。
【００５７】
なお、制御装置３０は、ステップＳ１０２Ａにおける第１ツール１０の回転数が、ステップＳ１０１における第１ツール１０の回転数と同じ回転数、又はステップＳ１０１における第１ツール１０の回転数よりも大きくなるように、第１回転駆動器８を制御してもよい。また、制御装置３０は、ステップＳ１０２Ａにおける第１ツール１０の押圧力が、ステップＳ１０１における第１ツール１０の押圧力と同じになるように、又はステップＳ１０１における第１ツール１０の押圧力よりも小さくなるように、第１直動駆動器７を制御してもよい。ステップＳ１０２Ａにおける第１ツール１０の回転数及び押圧力は、実験等により、適宜設定することができる。
【００５８】
これにより、第１部分４１の隆起している部分が、第１ツール１０により、再度、軟化されて、孔４０内に向かって流動し、当該孔４０における境界部分４０ａを被覆する（孔４０の表面を第１部分４１により被覆する）。
【００５９】
次に、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第２の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させ、本プログラムを終了する。
【００６０】
このように構成された、本変形例１の摩擦攪拌点接合装置１であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と同様の作用効果を奏する。
【００６１】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置において、熱源装置をさらに備え、制御装置は、（Ｂ）において、熱源装置により、孔周辺部に配置されている被接合物の軟化部分を溶融させて、孔における境界部分を被覆するように構成されている。
【００６２】
以下、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図６及び図７を参照しながら詳細に説明する。
【００６３】
［摩擦攪拌点接合装置の構成］
図６は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００６４】
図６に示すように、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置１は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と基本的構成は同じであるが、熱源装置６０をさらに備える点が異なる。熱源装置６０は、被接合物Ｗの孔４０周辺部に配置されている第１部分４１を溶融させるように構成されている。熱源装置６０としては、例えば、レーザー照射装置であってもよく、アーク溶接装置であってもよい。
【００６５】
［摩擦攪拌点接合装置の動作（摩擦攪拌点接合装置の運転方法）］
次に、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置１の運転方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置３０の演算部が、記憶部に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。
【００６６】
図７は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００６７】
まず、作業者が支持台６の上面に被接合物Ｗを載置する。ついで、作業者が入力器（図示せず）を操作して、制御装置３０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【００６８】
すると、図７に示すように、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗの点接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ２０１）。このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。なお、所定の回転数及び所定の押圧力は、予め実験等により、適宜設定することができる。
【００６９】
そして、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第１の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させる。
【００７０】
次に、制御装置３０は、熱源装置６０を作動させて、被接合物Ｗの孔４０周辺部に配置されている第１部分４１を溶融させる（ステップＳ２０２）。これにより、第１部分４１の隆起している部分が、溶融されて、孔４０内に向かって流動し、当該孔４０における境界部分４０ａを被覆する（孔４０の表面を第１部分４１により被覆する）。
【００７１】
ついで、制御装置３０は、予め設定されている所定の時間が経過すると、熱源装置６０を停止させて、本プログラムを終了する。なお、所定の時間は、予め実験等により、設定することができる。
【００７２】
このように構成された、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置１であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と同様の作用効果を奏する。
【００７３】
（実施の形態３）
本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置は、アーク溶接装置をさらに備え、制御装置は、（Ｂ）において、第１部材である溶加材を孔及び／又は孔の周辺部分に配置し、アーク溶接装置にアーク溶接を実行させて、溶加材により、孔における境界部分を被覆するように構成されている。
【００７４】
以下、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図７及び図８を参照しながら詳細に説明する。
【００７５】
［摩擦攪拌点接合装置の構成］
図８は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００７６】
図８に示すように、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置１は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と基本的構成は同じであるが、アーク溶接装置７０をさらに備える点が異なる。アーク溶接装置７０は、被接合物Ｗの孔４０及び／又は孔４０周辺部に溶加材を配置して、当該溶加材を溶融させるように構成されている。溶加材としては、例えば、板状部材Ｗ１又は板状部材Ｗ２を構成する材料であってもよい。
【００７７】
［摩擦攪拌点接合装置の動作（摩擦攪拌点接合装置の運転方法）］
次に、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置１の運転方法について、図８及び図９を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置３０の演算部が、記憶部に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。
【００７８】
図９は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００７９】
まず、作業者が支持台６の上面に被接合物Ｗを載置する。ついで、作業者が入力器（図示せず）を操作して、制御装置３０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【００８０】
すると、図９に示すように、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗの点接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ３０１）。このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。なお、所定の回転数及び所定の押圧力は、予め実験等により、適宜設定することができる。
【００８１】
そして、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第１の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させる。
【００８２】
次に、制御装置３０は、ロボットアーム９とは異なるロボットアームにより、被接合物Ｗの孔４０及び／又は孔４０周辺部に溶加材を配置させる（ステップＳ３０２）。ついで、制御装置３０は、アーク溶接装置７０にアーク溶接を実行させる（ステップＳ３０３）。
【００８３】
これにより、被接合物Ｗの孔４０及び／又は孔４０周辺部に配置されている溶加材が溶融して、孔４０における境界部分４０ａを被覆する（孔４０の表面を第１部分４１により被覆する）。
【００８４】
次に、制御装置３０は、予め設定されている所定の時間が経過すると、アーク溶接装置７０を停止させて、本プログラムを終了する。なお、所定の時間は、予め実験等により、設定することができる。
【００８５】
このように構成された、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置１であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と同様の作用効果を奏する。
【００８６】
（実施の形態４）
本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置は、ロボットアームをさらに備え、制御装置は、（Ｂ）において、ロボットアームにより、第１部材である非導電性の接着剤及び／又はシール材を孔に配置させて、当該孔における境界部分を被覆するように構成されている。
【００８７】
以下、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図１０〜図１２を参照しながら詳細に説明する。
【００８８】
［摩擦攪拌点接合装置の構成］
図１０は、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００８９】
図１０に示すように、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置１は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と基本的構成は同じであるが、ロボットアーム９とは異なる、ロボットアーム８０をさらに備える点が異なる。なお、本実施の形態４においては、ロボットアーム９とロボットアーム８０は、それぞれ、異なるロボットアームである形態を採用したが、これに限定されず、ロボットアーム９とロボットアーム８０とが同一のロボットアームである形態を採用してもよい。また、ロボットアーム８０としては、水平多関節型のロボットであってもよく、垂直多関節型のロボットであってもよい。
【００９０】
ここで、図１１を参照しながら、ロボットアーム８０の構成の一例について、説明する。
【００９１】
図１１は、図１０に示す摩擦攪拌点接合装置のロボットアームの概略構成を示す模式図である。
【００９２】
図１１に示すように、ロボットアーム８０は、複数のリンク（ここでは、第１リンク８１ａ〜第６リンク８１ｆ）と、複数の関節（ここでは、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６）と、これらを支持する基台１５と、を有する多関節ロボットアームである。
【００９３】
第１関節ＪＴ１では、基台１５と、第１リンク８１ａの基端部とが、鉛直方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第２関節ＪＴ２では、第１リンク８１ａの先端部と、第２リンク８１ｂの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第３関節ＪＴ３では、第２リンク８１ｂの先端部と、第３リンク８１ｃの基端部とが、水平方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。
【００９４】
また、第４関節ＪＴ４では、第３リンク８１ｃの先端部と、第４リンク８１ｄの基端部とが、第４リンク８１ｄの長手方向に延びる軸回りに回転可能に連結されている。第５関節ＪＴ５では、第４リンク８１ｄの先端部と、第５リンク８１ｅの基端部とが、第４リンク８１ｄの長手方向と直交する軸回りに回転可能に連結されている。第６関節ＪＴ６では、第５リンク８１ｅの先端部と第６リンク８１ｆの基端部とが、捻れ回転可能に連結されている。
【００９５】
そして、第６リンク８１ｆの先端部には、メカニカルインターフェースが設けられている。このメカニカルインターフェースには、作業内容に対応したエンドエフェクタ８２が着脱可能に装着される。また、第６リンク８１ｆの先端部には、位置検出センサ８４が配設されている。位置検出センサ８４は、孔４０の位置情報を検出して、検出したデータを制御装置３０に出力するように構成されている。位置検出センサ８４としては、例えば、カメラ、光センサ等を用いてもよい。
【００９６】
なお、本実施の形態４においては、エンドエフェクタ８２として、接着剤及び／又はシール材を塗布するためのディスペンサーが設けられている。また、ディスペンサー内には、当該ディスペンサーに接着剤及び／又はシール材を供給するためのカードリッジが設けられている。
【００９７】
接着剤としては、各種の接着剤を用いることができ、例えば、導電性の接着剤を用いてもよく、非導電性の接着剤を用いてもよい。また、シール材としては、各種のシール材を用いることができ、例えば、導電性のシール材であってもよく、非導電性のシール材であってもよい。
【００９８】
また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、各関節が連結する２つの部材を相対的に回転させるアクチュエータの一例としての駆動モータが設けられている（図示せず）。駆動モータは、例えば、制御装置３０によってサーボ制御されるサーボモータであってもよい。また、第１関節ＪＴ１〜第６関節ＪＴ６には、それぞれ、駆動モータの回転位置を検出する回転センサと、駆動モータの回転を制御する電流を検出する電流センサと、が設けられている（それぞれ、図示せず）。回転センサは、例えば、エンコーダであってもよい。
【００９９】
［摩擦攪拌点接合装置の動作（摩擦攪拌点接合装置の運転方法）］
次に、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置１の運転方法について、図１０〜図１２を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置３０の演算部が、記憶部に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。
【０１００】
図１２は、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１０１】
まず、作業者が支持台６の上面に被接合物Ｗを載置する。ついで、作業者が入力器（図示せず）を操作して、制御装置３０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【０１０２】
すると、図１２に示すように、制御装置３０は、第１回転駆動器８を駆動させて、ツール保持体４及び第１ツール１０を所定の回転数（例えば、５０〜６０００ｒｐｍ）で回転させた状態で、第１直動駆動器７を駆動させて、第１ツール１０を被接合物Ｗの点接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ４０１）。このとき、制御装置３０は、第１ツール１０が予め設定された所定の押圧力（例えば、４ｋＮ〜７０ｋＮ）で被接合物Ｗを押圧するように、第１直動駆動器７を制御する。なお、所定の回転数及び所定の押圧力は、予め実験等により、適宜設定することができる。
【０１０３】
そして、制御装置３０は、第１ツール１０の先端が、予め設定されている所定の第１の深さにまで到達すると、第１ツール１０の先端部が、被接合物Ｗから離間するように、第１直動駆動器７を駆動させる。
【０１０４】
次に、制御装置３０は、ロボットアーム８０により、被接合物Ｗの孔４０に接着剤及び／又はシール材を配置させ（ステップＳ４０２）、本プログラムを終了する。これにより、孔４０における境界部分４０ａが、接着剤及び／又はシール材により、被覆される（孔４０の表面が、接着剤及び／又はシール材により、被覆される）。
【０１０５】
このように構成された、本実施の形態４に係る摩擦攪拌点接合装置１であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置１と同様の作用効果を奏する。
【０１０６】
上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の要旨を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の摩擦攪拌点接合装置及びその運転方法は、被接合物の孔に水が存在したとしても、当該孔の境界部分を第１部分又は第１部材により、被覆しているので、イオン化傾向の大きい方の金属の腐食を抑制することができるため、有用である。
【符号の説明】
【０１０８】
１  摩擦攪拌点接合装置
２  基体
３  可動体
４  ツール保持体
５  湾曲フレーム
６  支持台
７  第１直動駆動器
８  第１回転駆動器
９  ロボットアーム
１０  第１ツール
１５  基台
２０  第２ツール
３０  制御装置
４０  孔
４０ａ  境界部分
４１  第１部分
４２  第２部分
６０  熱源装置
７０  アーク溶接装置
８０  ロボットアーム
８１ａ  第１リンク
８１ｂ  第２リンク
８１ｃ  第３リンク
８１ｄ  第４リンク
８１ｅ  第５リンク
８１ｆ  第６リンク
８２  エンドエフェクタ
８４  位置検出センサ
ＪＴ１  第１関節
ＪＴ２  第２関節
ＪＴ３  第３関節
ＪＴ４  第４関節
ＪＴ５  第５関節
ＪＴ６  第６関節
Ｗ  被接合物
Ｗ１  板状部材
Ｗ２  板状部材
Ｗａ  点接合部
【図１】
2019141850.tif 000003
【図２】
2019141850.tif 000004
【図３】
2019141850.tif 000005
【図４】
2019141850.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019141850.tif 000008
【図７】
2019141850.tif 000009
【図８】
2019141850.tif 000010
【図９】
2019141850.tif 000011
【図１０】
2019141850.tif 000012
【図１１】
2019141850.tif 000013
【図１２】
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