(57)【要約】【課題】被接合物の板隙による接合不良を防止する摩擦撹拌接合装置を提供する。【解決手段】接合ツール２１が着脱自在に装着されるツール保持具４２と、ツール保持具４２を基準軸線Ｌ１まわりに回転駆動するツール回転駆動手段４３と、ツール保持具４２を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動するツール変位駆動手段４４と、基準軸線Ｌ１方向に予め定める値の加圧力を被接合物２２に与える押圧機構とを含む。被接合物２２に加圧力を与えることによって、被接合部材２２ａ，２２ｂを変形または変位させて被接合部材２２ｚ，２２ｂを互いに当接させることができる。被接合物２２の板隙Ｄ１を解消した状態で接合ツール２１を駆動して摩擦撹拌接合を行なうことで、被接合物２２の板隙Ｄ１に起因する接合不良を防止することができる。【選択図】      図１
2004167511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被接合部材が重ね合わされて設けられる被接合物を、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める基準軸線まわりに回転自在に設けられ、接合ツールが着脱自在に装着されるツール保持具と、
ツール保持具を基準軸線まわりに回転駆動するツール回転駆動手段と、
ツール保持具を基準軸線に沿って変位駆動するツール変位駆動手段と、
基準軸線方向に予め定める値の加圧力を被接合物に与える押圧機構とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項２】
前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
裏当て部材を基準軸線に沿って変位駆動させる裏当て部材変位駆動手段と、
裏当て部材が基準軸線方向に被接合物に与える加圧力を検出する加圧力検出手段とを備え、
検出される加圧力に基づいて、裏当て部材駆動手段が、裏当て部材を被接合物に押し付けることによって、被接合物に予め定める加圧力を与えることを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項３】
前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
予め定める位置に設けられる基部と、
裏当て部材を基準軸線に沿って変位駆動させる裏当て部材変位駆動手段と、
裏当て部材を保持する保持部と、
基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結し、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向にばね力を保持部に与える連結部とを備え、
裏当て部材駆動手段が裏当て部材を被接合物に当接させ、保持部を介して連結部から与えられるばね力によって、被接合物に予め定める加圧力を与えることを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項４】
前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
裏当て部材と協働して被接合物を挟持する挟持部材とを備えることを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌接合装置。
【請求項５】
複数の被接合部材が重ね合わされて設けられる被接合物を、接合ツールと裏当て部材とによって挟持した状態で、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合方法であって、
接合ツールとは異なる部材によって、被接合物を押圧して各被接合部材を接触させる押圧工程と、
接合ツールを回転させながら被接合物に没入させて、被接合物を軟化させて流動させる摩擦撹拌工程とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の被接合部材が当接されて設けられる被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合装置および摩擦撹拌接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の被接合部材３ａ，３ｂを接合する従来の技術として、抵抗スポット溶接がある。図１２は、抵抗スポット溶接の動作を説明するための図である。図１２において、図１２（１）〜図１２（３）の順に動作が行なわれる。図１２（１）に示すように、抵抗スポット溶接では、まず被接合部材３ａ，３ｂが重ね合されて設けられる被接合物３の両側に、２つの電極端子１，２を互いに対向させてそれぞれ配置する。次に図１２（２）に示すように、２つの電極端子１，２を互いに近接させ、各電極端子１，２によって被接合物３を協働して挟持する。次に図１２（３）に示すように、電極端子１，２の間に電流を流し、被接合物３を通電する。
【０００３】
被接合物３は、電流が流れることによって発熱する。これによって重なり合う互いの被接合部材３ａ，３ｂが溶融して、各被接合部材３ａ，３ｂが接合される。電極端子１，２は、２つの被接合部材３ａ，３ｂが当接した状態で通電するように制御される。
【０００４】
また複数の被接合部材３ａ，３ｂを接合する他の従来の技術として、摩擦撹拌接合がある。図１３は、従来の技術の摩擦撹拌接合の動作を説明するための図である。図１３において、図１３（１）〜図１３（３）の順に動作が行なわれる。図１３（１）に示すように、従来の摩擦撹拌接合では、まず被接合物３ａ，３ｂが重ね合されて設けられる被接合物３の一方側に接合ツール４を配置し、被接合物３の他方側であって、接合ツール４に対向する位置に裏当て部材５を配置する。次に図１３（２）に示すように、接合ツール４を回転させ、接合ツール４および裏当て部材５を互いに近接させる。図１３（３）に示すように、接合ツール４を回転させながら被接合物３に挿入することによって、摩擦熱によって各被接合部材３ａ，３ｂを非溶融の状態で部分的に軟化して、各被接合部材３ａ，３ｂの流動化した部分を撹拌して各被接合部材３ａ，３ｂを接合する（たとえば特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
摩擦撹拌接合は、抵抗スポット溶接に比べて、溶融電流、冷却水および供給空気が不必要であり、設備費用が安価となる。また各被接合部材３ａ，３ｂを接合するために必要とするエネルギ消費量が少ない。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２７１２８３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１４９８３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
重ね合わされる各被接合部材３ａ，３ｂがプレス成形で形成される場合など、被接合部材３ａ，３ｂの寸法精度が低い場合には、被接合部材３として保持された状態で、各被接合部材３ａ，３ｂの間に隙間となる板隙Ｄ１が形成される場合がある。また被接合物の保持状態が適切でない場合においても、被接合物３に板隙Ｄ１が形成される場合がある。
【０００８】
上述する抵抗スポット溶接をするためのスポット溶接装置は、２つの電極端子１，２によって被接合物３を挟持した状態で通電する。すなわち重ね合わされる被接合物３に板隙Ｄ１が形成される場合であっても、被接合物３を挟持して板隙Ｄ１が解消された状態で接合される。したがって抵抗スポット溶接では、被接合物３の板隙Ｄ１に起因する接合不良が少ない。しかし抵抗スポット溶接は、摩擦撹拌接合に比べて設備費用が増加し、エネルギ消費量が大きいという問題がある。
【０００９】
また上述する摩擦撹拌接合をするための摩擦撹拌接合装置では、被接合物３に板隙Ｄ１が形成される場合には、板隙Ｄ１が解消されない状態で接合ツール４が被接合物３に当接する。この場合、接合品質が低下するという問題がある。
【００１０】
図１４は、板隙Ｄ１が形成される状態で接合された被接合物３を示す図である。接合ツール４が所定時間没入しても、接合ツール４が被接合物３に没入する没入量が設定量に達することがない場合がある。これによって各被接合物が流動化して撹拌される撹拌領域が少なくなり、接合強度が低下する。
【００１１】
さらに裏当て部材５が被接合物３に当接しない状態で接合ツール４が先行して被接合物３に没入すると、接合ツール４側の被接合部材３ａが先に研削されてしまい、被接合物３の貫通孔発生および強度不足などの接合品質低下の要因となる。
【００１２】
従来の摩擦撹拌接合装置は、予め定める挟持位置に配置される被接合物３に接合ツール４および裏当て部材５が同時に当接するように制御されている。また被接合部材３ａ，３ｂの板隙Ｄ１を解消する機構について何ら具備されていない。したがって従来の技術の摩擦撹拌接合装置および方法では、保持される被接合物３に形成される板隙Ｄ１に起因する接合不良を防ぐことができないという問題がある。
【００１３】
したがって本発明の目的は、被接合物の板隙に起因する接合不良を防止する摩擦撹拌接合装置および摩擦撹拌接合方法を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の被接合部材が重ね合わされて設けられる被接合物を、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める基準軸線まわりに回転自在に設けられ、接合ツールが着脱自在に装着されるツール保持具と、
ツール保持具を基準軸線まわりに回転駆動するツール回転駆動手段と、
ツール保持具を基準軸線に沿って変位駆動するツール変位駆動手段と、
基準軸線方向に予め定める値の加圧力を被接合物に与える押圧機構とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。
【００１５】
本発明に従えば、重ね合わされる各被接合部材の隙間となる板隙が形成される場合であっても、被接合物に加圧力を与えることによって、被接合部材を変形または変位させて被接合部材を互いに当接させることができる。これによって被接合物の板隙を解消することができる。被接合物の板隙を解消した状態で接合ツールを駆動して摩擦撹拌接合を行なうことで、被接合物の板隙に起因する接合不良を防止することができる。
【００１６】
また本発明は、前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
裏当て部材を基準軸線に沿って変位駆動させる裏当て部材変位駆動手段と、
裏当て部材が基準軸線方向に被接合物に与える加圧力を検出する加圧力検出手段とを備え、
検出される加圧力に基づいて、裏当て部材駆動手段が、裏当て部材を被接合物に押し付けることによって、被接合物に予め定める加圧力を与えることを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、裏当て部材変位駆動手段によって、裏当て部材を被接合物に押し付け、予め定める加圧力を与える。予め定める加圧力を与えることによって、被接合物の板隙を確実に解消することができる。また裏当て部材が被接合物に当接した状態で、接合ツールを被接合物に接触させることによって、接合ツールと裏当て部材とによって被接合物を確実に挟持することができる。
【００１８】
たとえば予め定める加圧力は、裏当て部材側の被接合部材が変位または変形して、接合ツール側の被接合部材に当接する加圧力であって、被接合部材全体が著しく変形する加圧力より小さく設定される。
【００１９】
また本発明は、前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
予め定める位置に設けられる基部と、
裏当て部材を基準軸線に沿って変位駆動させる裏当て部材変位駆動手段と、
裏当て部材を保持する保持部と、
基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結し、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向にばね力を保持部に与える連結部とを備え、
裏当て部材駆動手段が裏当て部材を被接合物に当接させ、保持部を介して連結部から与えられるばね力によって、被接合物に予め定める加圧力を与えることを特徴とする。
【００２０】
本発明に従えば、裏当て部材を保持する保持部は、連結部によって、基準位置に復帰する方向のばね力が与えられる。裏当て部材駆動手段が、接合ツールを被接合物に当接させた状態で保持部を基準位置から移動させることによって、裏当て部材は、保持部を介して連結部からばね力が与えられ、被接合物を押し付ける。裏当て部材が被接合物を押し付けることによって、被接合物に予め定める加圧力を与える。これによって被接合物の板隙を解消することができる。
【００２１】
またばね力によって加圧力が与えられることによって、被接合物の位置ずれがある場合であっても、被接合物に確実に加圧力を与えることができ、確実に被接合物の板隙を解消することができる。また裏当て部材が被接合物に接触するときの衝撃を低減することができる。
【００２２】
また本発明は、前記押圧機構は、
基準軸線に対してツール保持具に並ぶ位置に設けられる裏当て部材と、
裏当て部材と協働して被接合物を挟持する挟持部材とを備えることを特徴とする。
【００２３】
本発明に従えば、裏当て部材に臨む被接合物の部分を、挟持部材と裏当て部材とによって挟持することができる。被接合物のうち、裏当て部材に臨む部分は、被接合部材の接合すべき接合領域を含む。したがって裏当て部材に臨む部分を挟持することによって、各被接合部材の接合領域での板隙を解消することができ、より確実に接合不良を防止することができる。
【００２４】
また被接合物の両側から挟持することによって、流動化した被接合物が被接合物の両側に隆起すること、および流動化した被接合物が飛び散ることを防止することができる。さらに接合時においても挟持状態を保つことができ、より確実に接合不良を防止することができる。
【００２５】
また本発明は、複数の被接合部材が重ね合わされて設けられる被接合物を、接合ツールと裏当て部材とによって挟持した状態で、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合方法であって、
接合ツールとは異なる部材によって、被接合物を押圧して各被接合部材を接触させる押圧工程と、
接合ツールを回転させながら被接合物に没入させて、被接合物を軟化させて流動させる摩擦撹拌工程とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合方法である。
【００２６】
本発明に従えば、押圧工程によって、接合ツールと異なる部材によって被接合物を押圧することによって、被接合物の板隙を解消することができる。次に摩擦撹拌接合工程が行われることによって、板隙を解消した状態で接合ツールを被接合物に没入させることができる。これによって板隙による接合不良を解消することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合装置保持装置３００を示すブロック図である。摩擦撹拌接合装置３００は、摩擦撹拌接合にあたって、複数の重ね合わされる被接合部材２２ａ，２２ｂを接合する。摩擦撹拌接合は、たとえばアルミ合金製の薄厚および中厚製品の製造に用いられ、たとえばプレス成形される自動車ボディの接合に用いられる。
【００２８】
摩擦撹拌接合は、複数の被接合部材２２ａ，２２ｂが互いに重ね合されて設けられる被接合物２２の各被接合部材２２ａ，２２ｂを非溶融状態で接合する。なお本発明において被接合部材２２ａ，２２ｂが重ね合わされる状態は、複数の被接合部材２２ａ，２２ｂの間の隙間となる板隙が形成される場合も含む。
【００２９】
摩擦撹拌接合装置３００は、円筒状の接合ツール２１を予め定める基準軸線Ｌ１まわりに回転させるとともに接合ツール２１を基準軸線Ｌ１に沿って変位移動させる。予め定める位置に保持される被接合物２２に、回転する接合ツール２１を押し付けて、接合ツール２１と被接合物２２とに摩擦熱を生じさせる。これによって被接合物２２を軟化させ、接合ツール２１を被接合物２２内に没入させる。接合ツール２１は、少なくとも各被接合部材２２ａ，２２ｂが互いに対向する対向部分１９ａ，１９ｂを含む領域である撹拌領域に没入するまで変位駆動される。
【００３０】
被接合物２２に没入した接合ツール２１によって、被接合部材２２ａ，２２ｂを流動化して撹拌し、各被接合部材２２ａ，２２ｂが混ざり合う接合領域を形成する。次に接合ツール２１を被接合物２２から離脱させることによって、流動する接合領域が冷却されて固体化し、各被接合部材２２ａ，２２ｂを接合することができる。
【００３１】
なお本発明において、接合ツール２１に対して被接合物２２の反対側に裏当て部材２３が配置される。裏当て部材２３は、被接合物２２を接合ツール２１の反対側から支持する。また裏当て部材２３と接合ツール２１とによって被接合物２２を挟持した状態で、接合ツール２１が被接合物２２に没入する。
【００３２】
摩擦撹拌接合装置３００は、接合ツール２１を着脱自在に装着するツール保持具４２と、ツール保持具４２を予め定める基準軸線Ｌ１まわりに回転駆動するツール回転駆動手段４３と、接合ツール２１を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動するツール変位駆動手段４４と、ツール保持具４２に対向する位置に設けられ、ツール保持具４２と反対側から被接合物２２を支持するための支持ツール２３を有する裏当て支持手段３４５と、ロボットアーム３９に連結される基台４６とを含んで構成される。
【００３３】
ツール保持具４２は、ツール回転駆動手段４３によって基準軸線Ｌ１まわりに回転するとともにツール変位駆動手段４４によって基準軸線Ｌ１に沿って移動する。ツール保持具４２に装着される接合ツール２１は、ツール保持具４２とともに基準軸線Ｌ１まわりに回転するとともに基準軸線Ｌ１に沿って移動する。
【００３４】
裏当て支持手段４５は、略Ｌ字状に形成される。裏当て支持手段４５は、基準軸線Ｌ１に略平行に延びる第１形成部分３４７と、第１形成部分４３７の基準軸線方向一端部３４７ａに屈曲して連なる第２形成部分３４８とを有する。
【００３５】
第１形成部分３４７の基準軸線方向他端部３４７ｂは、基台４６に固定される。第２形成部分３４８は、第１形成部分３４７の基準軸線方向一端部３４７ａから基準軸線Ｌ１に向かって延びて、裏当て部材２３が設けられる。裏当て部材２３は、第２形成部分３４８からツール保持具４２に向かって基準軸線Ｌ１に沿って突出する。裏当て部材２３は、基準軸線Ｌ１に同軸な円柱状に形成され、ツール保持具４２に装着される接合ツール２１と同軸に配置される。
【００３６】
基台４６には、ツール保持具４２を支持する部分と、裏当て部材支持手段４７の基準軸線方向他端部４７ｂとが固定される。また基台４６は、ロボットアーム３９の先端部３９ａに連結される。基台４６とロボットアーム３９とが連結されることによって、摩擦撹拌接合装置３００は、保持される被接合物２２に近接および離反する方向に変位移動することができる。
【００３７】
ツール変位駆動手段４４がツール保持具４２を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動することによって、裏当て部材２３とツール保持具４２との間の間隔は調整可能に構成される。また摩擦撹拌接合装置３００は、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４を制御する制御手段３４９を有し、制御手段３４９によってツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４が制御される。
【００３８】
裏当て支持手段３４５のうち、裏当て部材２３を保持する部分が保持部３０２となる。また裏当て支持手段３４５のうち、基台４６と一体に固定される部分が基部３０１となる。また裏当て支持手段３４５のうち、基部３０１と保持部３０２とを連結する部分が連結部３０３となる。
【００３９】
連結部３０３は、保持部３０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部３０１に対して保持部３０２が変位可能に基部３０１と保持部３０２とを連結する。具体的には連結部３０３は、保持部３０２に外力が与えられた場合に伸縮する伸縮機構を有する。
【００４０】
連結部３０３は、自然状態における基準位置から保持部３０２が基部３０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部３０２に与えるばね力発生部分３０８と、阻止解除可能に基部３０１に対する保持部３０２の変位を阻止するロック部分３０９とをさらに有する。基準位置は、重力以外の外力が与えられない自然状態での保持部３０２の位置である。
【００４１】
図２は、連結部３０３付近を拡大して示す断面図である。連結部３０３は、基部３０１と一体に設けられる固定部分３０４と、保持部３０２と一体に設けられる可動部分３０５とが設けられる。可動部分３０５と固定部分３０４とは、互いに嵌合する嵌合体がそれぞれ設けられる。それぞれの嵌合体によって、可動部分３０５および固定部分３０４は、基準軸線Ｌ１に平行な第３方向Ｃに相対的に変位可能であって、第３方向Ｃに交差する方向に変位することが阻止される。これによって可動部分３０５に一体に固定される保持部３０２は、固定部分３０４に一体に固定される基部３０１に対して、第３方向Ｃに変位可能に構成される。
【００４２】
可動部分３０５が固定部分３０４から遠ざかることによって連結部分３０３は伸張し、可動部分３０５が固定部分３０４に近づくことによって連結部分３０３は縮退する。たとえば可動部分３０５の嵌合部分としてレールガイド３０６が設けられ、固定部分３０４の嵌合部分としてレール３０７が設けられる。レール３０７がレールガイド３０６によって案内されることによって、固定部分３０４に対して可動部分３０５が変位可能となる。
【００４３】
さらに可動部分３０５と固定部分３０４とは、ばね力発生部分３０８によって連結される。ばね力発生部分３０８は、たとえばエアダンパによって実現される。エアダンパは、その伸縮方向一端部３０８ａが可動部分３０５に固定され、伸縮方向他端部３０８ｂが固定部分３０４に固定される。
【００４４】
ばね力発生部分３０８は、基準位置から移動した位置にある保持部３０２に、基準位置に復帰する力を与える。基準位置は、保持部３０２に重力以外の外力が与えられない自然状態での保持部３０２の位置である。
【００４５】
可動部分３０５に一体に固定される保持部３０２が、保持部３０２の基準位置である保持部基準位置から変位したとき、ばね力発生部分３０８から可動部分３０５を介して、保持部基準位置に復帰するばね力が与えられる。すなわち保持部３０２が外力によって保持部基準位置から第３方向一方Ｃ１に変位した場合、ばね力発生部分３０８は、保持部３０２を基準位置に復帰する第３方向他方Ｃ２に向かう力を与える。
【００４６】
またロック部分３０９は、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を阻止するために、可動部分３０５を固定部分３０４に係止する。ロック部分３０９は、固定部分３０４に設けられ、可動部分３０５を押圧する係止片３１０と係止片３１０を変位させる係止片変位駆動手段３１２とを有する。係止片変位駆動手段３１２によって、係止片３１０を可動部分３０５に押圧し、係止変３１０と可動部分３０５との摩擦抵抗力によって、可動部分３０５が固定部分３０４から変位することを阻止する。
【００４７】
具体的には、ロック部分３０９は、螺退および螺進可能に固定部分３０４に螺着する係止片３１０と、係止片３１０に螺着するナット部材３１１と、ナット部材３１１を回転させるナット回転モータ３１３と、係止片３１０がレールガイド３０６を挿通するための長孔３１４が形成される長孔部３１５とを含んで構成される。長孔３１４は、可動部分３０５が変位する変位距離以上の長さで第３方向Ｃに延びる。
【００４８】
係止片３１０は、固定部分３０４を挿通するとともに、レールガイド３０６の長孔３１４を挿通する挿通部３１６と、挿通部３１６の一端部に連なり、固定部分３０４と反対側のレールガイドの一表面３１８に当接し、長孔３１４に対して係止片３１０が抜け止めされる形状に形成される当接部３１７とを含む。挿通部３１６は、外ねじが形成され、内ねじが形成される固定部分３０４の内ねじ部に螺着する。ナット部材３１１は、挿通部３１６の他端部に螺着する。
【００４９】
ナット部材３１１をナット回転モータ３１３によって回転させることによって、ナット部材３１１に螺着する係止片３１０を固定部分３０４に対して、螺進および螺退することができる。係止片３１０を螺退して、その当接部３１７をレールガイドの一表面３１８に押圧することによって、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を阻止することができる。また係止片３１０を螺進して、その当接部３１７をレールガイドの一表面３１８から離反させることによって、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を許容することができる。当接部３１７とガイドレールの位置表面３１８との少なくともいずれか一方は互いの摩擦力が高くなるような高摩擦力部となる凹凸が形成されてもよい。
【００５０】
図３は、本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合設備４０を示す側面図である。本発明の摩擦撹拌接合設備４０は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００と、被接合物２２を保持する保持装置２０と、摩擦撹拌接合装置３００を保持装置２０に保持される被接合物２２に近接および離反する方向に変位駆動する接合装置駆動装置であるロボットアーム３９とを含む。
【００５１】
ロボットアーム３９は、複数のアームがアクチュエータによって駆動される多関節型ロボットである。各アームを駆動するアクチュエータは、ロボットアーム３９の制御手段２９によって制御される。またロボットアーム３９は、ティーチングによって操作者から予め移動する位置である教示位置が教示される。教示位置は、ロボットアーム３９の制御手段２９に記憶される。
【００５２】
摩擦撹拌接合装置３００およびロボットアーム３９は、それぞれの制御手段２９，３４９によって各手段を制御する。また各制御手段２９，３４９は、ロボットアーム３９および摩擦撹拌接合装置４０と共通して設けられる１つの制御手段４９であってもよい。
【００５３】
図４は、摩擦撹拌接合装置３００の動作を説明するための図であり、図４（１）〜図４（４）の順に動作が進む。摩擦撹拌接合装置３００は、ロボットアーム３９によって予め定める教示位置に変位駆動される。摩擦撹拌接合装置３００およびロボットアーム３９は、１つの制御手段３４９によって制御される。この制御手段３４９は、ロボットアーム３９および摩擦撹拌接合装置３００のいずれが有してもよい。
【００５４】
制御手段３４９は、接合開始前の状態である初期状態において、ロック部分３０９を制御し、ロック状態を解除して、基部３０１に対する保持部３０２の変位を許容する。また被接合物２２の厚み寸法よりも接合ツール２１と裏当て部材２３との間の間隔が大きくなるように接合ツール変位駆動手段４４を制御する。
【００５５】
次に、被接合物２２の第１方向両側Ａ１，Ａ２に接合ツール２１と裏当て部材２３とが配置されるように、ロボットアーム３９を予め定める第１教示位置Ｐ２に移動させる。第１方向Ａは、被接合物２２に対して接合ツール２１が没入および離脱する方向であって、本実施の形態では被接合物２２の厚み方向である。図４（１）に示すように、第１教示位置Ｐ２にロボットアーム３９が移動した場合には、被接合物２２の第１方向一方側Ａ１に裏当て部材２３が配置され、第１方向他方側Ａ２に接合ツール２１が配置される。
【００５６】
次に、制御手段２４９は、ロボットアーム３９を第２挟持位置Ｑ２に移動させる。第２挟持位置Ｑ２は、第１教示位置Ｐ２よりも第１方向他方側Ａ２に配置される。
【００５７】
摩擦撹拌接合装置３００は、ロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に達する前に、図４（２）に示すように、裏当て部材２３が被接合物２２の第１方向一方側Ａ１の面に当接する。すなわち摩擦撹拌接合装置３００が、摩擦撹拌接合が行なわれる位置に変位駆動されるまでの移動中に、裏当て部材２３が被接合物２２に当接される。
【００５８】
保持装置２０に保持される被接合物２２は、被接合物２２の形状誤差、保持不良などによってその第１方向一方Ａ１側の表面位置が変化する。表面位置が変化したとしても、裏当て部材２３が被接合物２２の表面に当接するように第２挟持位置Ｑ２は設定される。
【００５９】
たとえば表面位置Ｒ１のずれ幅は２〜３ｍｍ程度であって、ロボットアーム３９は、正常な状態で保持される被接合物２２に裏当て部材２３が当接した位置から、第１方向一方に１０ｍｍ移動した位置に設定される。
【００６０】
ロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に移動することによって、摩擦撹拌接合装置３００は、裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態からさらに第１方向他方側Ａ２に変位駆動される。このとき被接合物２２に当接する裏当て部材２３は、外力として被接合物２２から反力Ｆ１が与えられる。これによって連結部分３０３が伸張し、基部３０１に対して保持部３０２が変位する。すなわち裏当て部材２３を保持する保持部３０２と被接合物２２との位置関係が変化しない状態で、残余の部分である基部３０１が第１方向他方側Ａ２に移動する。さらに保持部３０２を介して裏当て部材２３は、連結部３０３からばね力が与えられる。ばね力によって、裏当て部材２３が被接合物２２を加圧する。
【００６１】
図４（３）に示すようにロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動すると被接合部材２２ａ，２２ｂは裏当て部材２３によって加圧され、互いに当接する。すなわち被接合物２２の板隙Ｄ１が解消される。
【００６２】
またロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に移動すると、制御手段３４９がツール回転駆動手段４３、ツール変位駆動手段４４およびロック部分３０９の制御動作を開始する。図５は、摩擦撹拌接合装置位置決め完了後の制御手段３４９の動作を示すフローチャートである。
【００６３】
制御手段３４９は、ステップａ０でロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動したことを確認すると、ステップａ１に進み、動作を開始する。ステップａ１では、基部３０１に対する保持部３０２の変位を阻止するようにロック部分３０９を制御し、基部３０１と保持部３０２との変位が阻止されるとステップａ２に進む。
【００６４】
ステップａ２では、接合が開始され、予め定める回転速度で接合ツール２１を回転させるとともに接合ツール２１を第１方向一方側Ａ１に向かって変位させる。接合開始から予め定める接合時間が経過するとステップａ３に進む。ステップａ２では、図４（４）に示すように、接合ツール２１は、回転しながら被接合物２２に埋没し、摩擦熱によって被接合物２２を部分的に軟化して、流動化する領域を撹拌して被接合物２２の各被接合部材２２ａ，２２ｂを混ぜ合わせる。
【００６５】
ステップａ３では、制御手段３４９は、接合ツール２１を第１方向他方側Ａ２に向かって変位させ、被接合物２２から離脱させる。接合ツール２１が被接合物２２から離脱することによって流動する領域を冷却して固体化し、各被接合部材２２ａ，２２ｂを接合する。制御手段３４９は、接合ツール２１が被接合物２２から離脱するとその回転を停止し、接合ツール２１を初期位置まで移動させ、ステップａ４に進む。
【００６６】
ステップａ４では、制御手段３４９がロック部分３０９を制御し、保持部３０１の基部３０２に対する変位のロックを解除し、ステップａ５に進み、制御手段の動作を終了する。
【００６７】
ロボットアーム３９は、第２教示位置Ｑ２から第１方向一方に変位して第１教示位置Ｐ２に移動し、裏当て部材２３と被接合物２２との当接状態を解除して裏当て部材から離反する。
【００６８】
このような制御手段３４９の動作は、予め教示されており、ロボットアーム３９、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４は、教示される動作に応じて順次駆動する。たとえばロボットが移動する第１挟持位置Ｐ２および第２挟持位置Ｑ２は、予め操作者がティーチングによって制御手段４９に挟持する。
【００６９】
上述する動作は、ロボットアーム３９の制御と、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とを１つの制御手段３４９によって制御する形態を例示したが、ロボットアーム３９の制御とツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とをそれぞれの制御手段で個別に制御してもよい。
【００７０】
以上のように本発明の摩擦撹拌接合装置３００によれば、連結部３０３から与えられるばね力によって、裏当て部材２３が被接合物２２を加圧するので、被接合部材を変形または変位させて被接合部材を互いに当接させることができる。これによって被接合物の板隙を解消することができる。被接合物の板隙を解消した状態で接合ツールを駆動して摩擦撹拌接合を行なうことで、被接合物の板隙に起因する接合不良を防止することができる。またエアダンパが基準軸線Ｌ１に沿う方向にしか移動しない場合には、ガイドレールおよびレールを必要としなくても変位方向を規制することができる。これによって構造を単純化することができる。またエアダンパは、保持部３０２を基準位置に復帰する方向に働く力を、エアダンパに供給する空気量を調整することによって容易に変更することができる。これによって被接合部材２２ａ，２２ｂの重ね合わせ状態、被接合物の寸法などに応じて、適切な加圧力を与えるように設定することができる。
【００７１】
また裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態で、基部３０１を固相撹拌するための位置まで移動させることができる。これによって被接合物２２の位置とロボットアーム３９の第２挟持位置とがずれている場合であっても、裏当て部材２３よりも先に接合ツール２１が被接合物２２に当接することをなくすことができ、接合不良を解消して接合品質を均一化することができる。
【００７２】
またロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動した状態で、基部３０１と保持部３０２との変位を阻止することによって、接合ツール２１によって加圧される被接合物２２を裏当て部材２３によって確実に支持することができ、さらに確実に接合不良を防止することができる。
【００７３】
また第２挟持位置Ｑ２の教示精度が低い場合であっても、裏当て部材２３を被接合物２２に当接させた状態で、接合ツール２１を被接合物２２に接合させることができる。これによって第２挟持位置を正確に挟持位置を設定する必要がなく、挟持位置を設定するために作業時間を短縮することができる。
【００７４】
また摩擦撹拌接合装置３００を支持するロボットアーム３９が、移動時の慣性力によって第２挟持位置Ｑ２で急停止できない場合であっても、被接合物２２を移動させることができるので、被接合物が損傷することがない。またロボットアームの移動速度を向上させることができ、作業時間を短縮することができる。
【００７５】
また摩擦撹拌接合における接合条件、たとえば接合ツール２１の回転速度、加圧力および接合時間などを被接合物２２の板隙の有無にかかわらず変更する必要がなく、接合ツール２１の制御が容易である。また摩擦撹拌接合装置３００およびロボットアーム３９は、複雑な制御を行う必要なく、従来の制御法および装置を用いることができるので安価に接合不良を防止することができる。
【００７６】
また挟持位置Ｑ１に移動された被接合物２２に与えられる最大ばね力は、被接合部材２２ａ，２２ｂの接合に影響を与えないばね力に設定されることが好ましい。たとえば裏当て部材２３側の被接合部材２２ｂを変形または変位する加圧力であって、さらに被接合物全体が大きく変形しない加圧力に設定される。たとえば約１ｍｍの厚みの２枚のアルミ合金が重ね合わされる場合、最大ばね力は、１０Ｎ以上でかつ５０以下に設定される。５０Ｎを超える力が被接合物に与えられると、被接合物全体が変形してしまい、１０Ｎ未満の力が被接合物に与えられると、被接合物が変位または変形せず板隙を解消することができない。
【００７７】
以上のような摩擦撹拌接合装置３００は、本発明の実施の一形態であって、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば基準位置Ｐ１に復帰する力を与えることができるならば、エアダンパを用いなくてもよい。たとえばコイルばねを用いてもよい。なおばね力発生部分３０８は、上述するようにエアダンパ、コイルばね以外の構成であってもよい。たとえば油圧、磁力および真空吸着などに変更することが可能である。また保持部３０２と基部３０１との間にスポンジやウレタンなどの可撓性および弾発性を有する材料を挟んで、基準位置Ｐ１に復帰する力を与えてもよい。
【００７８】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌装置４００の動作を説明するための図であり、図６（１）〜図６（４）の順に動作が進む。摩擦撹拌接合装置４００は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００に対して、裏当て支持手段４４５の構成が異なり、他の構成については同様である。裏当て支持手段４４５は、ロボットアーム３９に連結される基台４６に一体に設けられる基部４０１と、裏当て部材２３およびツール保持具４２を保持する保持部４０２と、基部４０１と保持部４０２とを連結する連結部４０３とを含む。保持部４０２は、略Ｃ字状に形成され、周方向一端部に裏当て部材２３が設けられ、周方向他端部にツール保持具４２が設けられる。
【００７９】
連結部４０３は、保持部４０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部４０１に対して保持部４０２が変位可能に基部４０１と保持部４０２とを連結する。連結部４０３は、自然状態における基準位置から保持部４０２が基部４０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部４０２に与えるばね力発生部分と、阻止解除可能に基部４０１に対する保持部４０２の変位を阻止するロック部分とをさらに有する。連結部４０３の構成については、図２に示す構成と同様であるので、説明を省略する。このように保持部４０２がツール保持具を保持する場合も図１と同様に被接合物２２の板隙に起因する接合不良を解消することができる。
【００８０】
摩擦撹拌接合装置４００は、接合開始前の状態である初期状態において、制御手段によって、ロック部分を制御し、基部４０１に対する保持部４０２の変位を許容し、かつ被接合物２２の厚み寸法よりも接合ツール２１と裏当て部材２３との間の間隔が大きくなるように制御される。
【００８１】
まず、制御手段によって、被接合物２２の第１方向両側Ａ１，Ａ２に接合ツール２１と裏当て部材２３とが配置されるように、ロボットアーム３９が第１教示位置Ｐ２に変位駆動される。図６（１）に示すように、第１教示位置Ｐ２では、被接合物２２の第１方向一方側Ａ１に裏当て部材２３が配置され、第１方向他方側Ａ２に接合ツール２１が配置される。
【００８２】
次に制御手段が、ロボットアーム３９を第１方向他方側Ａ２に変位駆動し、第２挟持位置Ｑ２に移動させる。摩擦撹拌接合装置４００は、第２挟持位置Ｑ２に達する前に、図６（２）に示すように、裏当て部材２３が被接合物２２の第１方向一方側Ａ１の面に当接する。
【００８３】
摩擦撹拌接合装置４００は、ロボットアーム３９によって裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態からさらに第１方向他方側Ａ２に変位駆動される。このとき被接合物２２に当接する裏当て部材２３は、外力として被接合物２２から反力Ｆ１が与えられる。これによって連結部分４０３が伸張し、基部４０１に対して保持部４０２が変位する。
【００８４】
図６（３）に示すようにロボットアーム３９の先端部が第２教示位置Ｑ２に移動すると制御手段が摩擦撹拌接合動作を開始する。摩擦撹拌接合装置４００の摩擦撹拌接合動作は、図５に示す摩擦撹拌接合装置３００の動作と同一である。制御手段によって、接合ツール２１を被接合物２２に没入させて、被接合物２２を固相撹拌する。接合開始から所定時間経過すると接合ツール２１を被接合物２２から離脱させ、接合ツール２１を初期位置に戻し、接合動作が完了する。
【００８５】
接合動作が完了すると、ロボットアーム３９は、第２教示位置Ｑ２から第１方向一方に変位して第１教示位置Ｐ２に移動し、裏当て部材２３と被接合物２２との当接状態を解除して裏当て部材から離反する。上述するほかの構成については、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様であって、説明を省略する。また摩擦撹拌接合装置４００は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様の効果を得ることができる。さらに摩擦撹拌接合装置４００は、ロボットアーム３９との連結される部分の構成を変えるだけでよいので、従来の摩擦撹拌接合装置を流用することができ、安価に実現することができる。
【００８６】
図７は、本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌接合装置５００を示す側面図であり、図８は、摩擦撹拌接合装置５００を示す断面図である。摩擦撹拌接合装置５００は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００に対して、裏当て支持手段５４５の構成が異なり、他の構成については同様である。同様の構成については説明を省略する。
【００８７】
裏当て支持手段５４５は、ロボットアーム３９に一体に設けられる基部５０１と、裏当て部材２３およびツール保持具４２を保持する保持部５０２と、基部５０１と保持部５０２とを連結する連結部５０３とを含む。保持部５０２は、基台４６に連結される。
【００８８】
連結部５０３は、保持部５０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部５０１に対して保持部５０２が変位可能に基部５０１と保持部５０２とを連結する。連結部５０３は、自然状態における基準位置から保持部５０２が基部５０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部５０２に与えるばね力発生部分５０８と、阻止解除可能に基部５０１に対する保持部５０２の変位を阻止するロック部分５０９とをさらに有する。
【００８９】
連結部５０３は、外力が保持部５０２に与えられたときに、基部５０１に対して保持部５０２を角変位可能に構成される。連結部５０３は、基部５０１と一体に設けられる固定部分５０４と、保持部５０２と一体に設けられる可動部分５０５とが設けられる。可動部分５０５と固定部分５０４とは、互いに嵌合する嵌合部分がそれぞれ設けられる。可動部分５０５は、固定部分５０４に対して基準軸線Ｌ１に垂直な方向と平行に延びる回転軸線Ｌ２まわりに角変位可能であって、その他の方向に変位することが阻止される。これによって保持部５０２は、基部５０１に対して、回転軸線Ｌ２まわりに角変位可能に構成される。裏当て部材２３が被接合物２２に当接して変位する変位量は小さいので、このような回転機構であっても、被接合物２２の位置ずれを解消することができる。
【００９０】
ばね力発生部分５０８は、たとえばコイルばねによって実現される。コイルばねは、その伸縮方向一端部が可動部分５０５に固定され、伸縮方向他端部が固定部分５０４に固定される。ばね力発生部分５０８は、摩擦撹拌接合前であって、保持部５０２が被接合物２２を保持した状態である自然状態から、可動部分５０５に外力が与えられ可動部分５０５が回転軸線まわりに角変位したとき、可動部分５０５の基準位置である可動部分基準位置に復帰するばね力を可動部分５０５に与える。いいかえると可動部分５０５に一体に固定される保持部５０２が、保持部５０２の基準位置である保持部基準位置から変位したとき、ばね力発生部分５０８から可動部分５０５を介して、保持部基準位置に復帰するばね力が与えられる。すなわち保持部５０２が外力によって保持部基準位置から回転軸線Ｌ１まわりの一方に角変位した場合、ばね力発生部分５０８は、保持部５０２を基準位置に復帰する回転軸線Ｌ１まわりの他方に向かう力を与える。
【００９１】
またロック部分５０９は、可動部分５０５の固定部分５０４に対する角変位を阻止するために、可動部分５０５を固定部分５０４に係止する。ロック部分５０９は、可動部分５０２に設けられ、可動部分５０５を押圧する係止片５１０と係止片５１０を固定部分５０４に当接および当接解除可能に変位させる係止片変位駆動手段５１２とを有する。
【００９２】
係止片変位駆動手段５１２によって、係止片５１０を固定部分５０４に押圧し、係止変３１０と固定部分５０４との摩擦抵抗力によって、可動部分５０５が固定部分５０４から変位することを阻止する。ロック部分３０９の構成は、図２に示すロック部分３０９と同様であり、詳細な説明は書略する。以上のように基部５０１に対して保持部５０２が回転変位する構成であっても、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
図９は、本発明のさらに他の実施の形態の摩擦撹拌接合装置６００を示す側面図である。摩擦撹拌接合装置６００は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００とほぼ同様の構成を示し、同様の構成については、説明を省略し同一の参照符号を付す。図９に示す摩擦撹拌接合装置６００は、図１に示す摩擦撹拌装置３００に対して、連結部の伸縮機構がない。また摩擦撹拌接合装置６００は、裏当て部材２３が基準軸線Ｌ１方向に被接合物に与える加圧力を検出する加圧力検出手段６０１と、裏当て部材２３を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動させる裏当て部材変位駆動手段とをさらに有する。裏当て部材変位駆動手段はたとえばロボットアーム６０２である。すなわち摩擦撹拌接合装置６００の制御手段６０３は、ツール回転変位手段４３およびツール変位駆動手段４４を制御するとともに、加圧力検出手段６０１によって検出される加圧力に基づいて、裏当て部材片駆動手段を制御する。
【００９４】
制御手段６０３は、ロボットアーム駆動時に、加圧力検出手段６０１からの加圧力を与えられる。制御手段６０３は、与えられる加圧力変化から被接合物２２に裏当て部材２３が当接したことを判断すると、ロボットアーム６０２の駆動を制御して予め定める加圧力を被接合物に与える。これによって被接合物の板隙が解消される。この状態で摩擦撹拌接合を開始することによって、接合品質を向上することができる。
【００９５】
またロボットアーム６０２を制御するので、被接合物を加圧する加圧力を変更することが容易である。これによって被接合部材２２ａ，２２ｂの重ね合わせ状態、被接合物の寸法などに応じて、適切な加圧力を与えるように設定することができる。加圧力検出手段は、たとえば圧力センサによって実現される。またロボットアームを駆動するモータのフィードバック電流に基づいて裏当て部材２２の加圧力を検出してもよい。
【００９６】
図１０は、本発明のさらに他の実施の形態の摩擦撹拌接合装置７００を示す側面図である。摩擦撹拌接合装置７００は、図１に示す摩擦撹拌接合装置３００とほぼ同様の構成を示し、同様の構成については、説明を省略し同一の参照符号を付す。図１０に示す摩擦撹拌接合装置７００は、図１に示す摩擦撹拌装置３００に対して、連結部の伸縮機構がない。また摩擦撹拌接合装置７００は、裏当て部材２３と協働して被接合物２２を挟持する挟持部材７０３と、挟持部材７０３を駆動する挟持部材駆動手段７０１とをさらに有する。摩擦撹拌接合装置７００の制御手段７０２は、ツール回転変位手段４３およびツール変位駆動手段４４を制御するとともに、挟持部材駆動手段７０１を制御する。
【００９７】
図１１は、挟持部材７０３付近を拡大して示す摩擦撹拌接合装置７００の斜視図である。挟持部材７０３は、厚み方向端面がＵ字状に形成される板状に形成され、厚み方向に挿通する切り欠き７０４を有する。すなわち周方向一方側の第１部分７０３ａと周方向他方側であって第１部分７０３ａと略平行に延びる第２部分７０３ｂと、第１部分７０３ａと第２部分７０３ｂとに連なり、第１部分７０３ａおよび第２部分７０３ｂに対して略直交する第３部分７０３ｃとが形成される。
【００９８】
挟持部材７０３は、長手方向一端部７０５で第１形成部分３４７に裏当て部材２３に近接および離反する方向に変位可能に設けられる。本実施の形態では、挟持部材７０３の長手方向一端部７０５まわりに角変位可能に設けられる。
【００９９】
裏当て部材２３に近接する位置に変位した挟持部材７０３は、切欠き７０４が基準軸線Ｌ１と同軸に形成される。すなわち基準軸線Ｌ１まわりに第１、第２および第３部分７０３ａ，７０３ｂ，７０３ｃに配置可能に形成される。また挟持部材駆動手段７０１は、挟持部材７０３を長手方向一端部７０５まわりに回転する回転手段であって、たとえばモータによって実現される。
【０１００】
被接合物２２の両側に接合ツール２１および裏当て部材２３がそれぞれ配置された場合、制御手段７０２が挟持部材駆動手段７０１を制御し、挟持部材７０３を、被接合物２２の裏当て部材２３と反対側の面に当接させる。これによって裏当て部材２３と挟持部材７０３とによって被接合物２２を挟持することができる。さらに挟持部材駆動手段７０１が挟持部材７０３を角変位することによって、被接合物２２を両側から加圧することができる。これによって被接合物に形成される板隙を解消することができる。
【０１０１】
また挟持部材７０３は、基準軸線Ｌ１まわりに配置され、基準軸線Ｌ１上には、切欠き７０４が形成される。これによって接合ツール２１が被接合物に没入する時に挟持部材７０３が接合ツール２１の没入を阻害することがない。さらに接合ツールが没入中においても、被接合物２２を挟持することができるので、より確実に接合不良を防止することができる。また接合ツール２１側であって、接合ツールのまわりの被接合部材２２ａを押圧することができるので、摩擦撹拌接合時に流動化した被接合物が接合ツール側に隆起すること、流動化した被接合物が飛び散ることを防止することができる。
【０１０２】
以上のような本発明の実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更して適用してもよい。基準軸線Ｌ１は、鉛直方向に交差する方向に延びてもよい。これによってロボットアーム３９によって変位駆動される摩擦撹拌接合装置は、鉛直方向に交差する方向に重なる被接合部材２２ａ，２２ｂを互いに接合することができる。
【０１０３】
また本発明は、スポット接合に用いられるとしたが、被接合物２２に埋没した状態で、基準軸線Ｌ１に対して交差する方向に連続的に移動する連続摩擦撹拌接合であってもよい。また被接合物２２を構成する複数の被接合部材２２ａ，２２ｂの枚数は、２枚に限定されない。また重ね合わせのほか複数の被接合物２２ａ，２２ｂが突き合された状態で接合されてもよい。また複数の被接合部材２２ａ，２２ｂは、アルミ合金に限定されず、接合ツール２１よりも軟質であり、摩擦熱によって流動化する材料であればよい。各被接合部材２２ａ，２２ｂが異なる材質から成ってもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、重ね合わされる各被接合部材の隙間となる板隙が形成される場合であっても、押圧機構によって被接合物に加圧力を与えることによって、被接合部材を変形または変位させて被接合部材を互いに当接させることができる。これによって被接合物の板隙を解消することができる。被接合物の板隙を解消した状態で接合ツールを駆動して摩擦撹拌接合を行なうことで、被接合物の板隙に起因する接合不良を防止することができる。
【０１０５】
請求項２記載の本発明によれば、裏当て部材変位駆動手段によって、裏当て部材を被接合物に押し付け、予め定める加圧力を与える。予め定める加圧力を与えることによって、被接合物の板隙を確実に解消することができる。また裏当て部材が被接合物に当接した状態で、接合ツールを被接合物に接触させることによって、接合ツールと裏当て部材とによって被接合物を確実に挟持することができる。
【０１０６】
請求項３記載の本発明によれば、裏当て部材は、保持部を介して連結部からばね力が与えられ、被接合物を押し付ける。裏当て部材が被接合物を押し付けることによって、被接合物に予め定める加圧力を与える。ばね力によって加圧力が与えられることによって、被接合物の位置ずれがある場合であっても、被接合物に確実に加圧力を与えることができ、確実に被接合物の板隙を解消することができる。また裏当て部材が被接合物に接触するときの衝撃を低減することができる。
【０１０７】
請求項４記載の本発明によれば、裏当て部材に臨む被接合物の部分を、挟持部材と裏当て部材とによって挟持することができる。被接合物のうち裏当て部材に臨む部分は、被接合部材の接合すべき接合領域を含む。したがって裏当て部材に臨む部分を挟持することによって、各被接合部材の接合領域での板隙を解消することができ、より確実に接合不良を防止することができる。
【０１０８】
また被接合物の両側から挟持することによって、流動化した被接合物が被接合物の両側に隆起すること、および流動化した被接合物が飛び散ることを防止することができる。さらに接合時においても挟持状態を保つことができ、より確実に接合不良を防止することができる。
【０１０９】
請求項５記載の本発明によれば、押圧工程によって、接合ツールと異なる部材によって被接合物を押圧することによって、被接合物の板隙を解消することができる。次に摩擦撹拌接合工程が行われることによって、板隙を解消した状態で接合ツールを被接合物に没入させることができる。これによって板隙による接合不良を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合装置保持装置３００を示すブロック図である。
【図２】連結部３０３付近を拡大して示す断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合設備４０を示す側面図である。
【図４】摩擦撹拌接合装置３００の動作を説明するための図である。
【図５】摩擦撹拌接合装置位置決め完了後の制御手段３４９の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌装置４００の動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌接合装置５００を示す側面図である。
【図８】摩擦撹拌接合装置５００を示す断面図である。
【図９】本発明のさらに他の実施の形態の摩擦撹拌接合装置６００を示す側面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態の摩擦撹拌接合装置７００を示す側面図である。
【図１１】挟持部材７０３付近を拡大して示す摩擦撹拌接合装置７００の斜視図である。
【図１２】抵抗スポット溶接の動作を説明するための図である。
【図１３】従来の技術の摩擦撹拌接合の動作を説明するための図である。
【図１４】板隙Ｄ１が形成される状態で接合された被接合物３を示す図である。
【符号の説明】
３００，４００，５００，６００，７００  摩擦撹拌接合装置
２１  接合ツール
２２  被接合物
２２ａ，２２ｂ  被接合部材
２３  裏当て部材
４３  ツール回転駆動手段
４４  ツール変位駆動手段
４６  基台
３９  ロボットアーム
４０  接合設備
４２  ツール保持具
４３  ツール回転駆動手段
４４  ツール変位駆動手段
３４５  裏当て支持手段
３４９  制御手段
３０８，４０８，５０８  ばね力発生部分
３０９，４０９，５０９  ロック部分
Ｌ１  基準軸線
Ｌ２  回転軸線
Ａ  第１方向
Ｃ  第３方向
Ｐ１  基準位置
Ｑ１  接合位置
Ｐ２  第１教示位置
Ｑ２  第２挟持位置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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