(57)【要約】【課題】ワークに対する傷の発生を抑制しつつ、裏当て部材に対しワークのすべりを検出可能な摩擦攪拌接合装置を提供する。【解決手段】摩擦攪拌接合装置Ｍ１、Ｍ２は、接合ツール１をワークＷの表面に押し付けつつ回転させることにより、接合ツール１とワークＷの接触点に摩擦熱を発生させて該接触点の周囲のワークを軟化させると共に攪拌し、それにより接合ツール１をワークＷに没入させる押し込み動作と、該押し込み動作後、接合ツール１をワークＷの表面方向に移動させるオフセット動作とを行うことでワークＷを線状に接合する。摩擦攪拌接合装置Ｍ１、Ｍ２は、ワークＷを支持する裏当て部材５２に対する、ワークＷの相対移動を検出するすべり検出機構６０を備える。【選択図】図４
2013220432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合ツールをワークの表面に押し付けつつ回転させることにより、前記接合ツールと前記ワークの接触点に摩擦熱を発生させて該接触点の周囲のワークを軟化させると共に攪拌し、それにより前記接合ツールを前記ワークに没入させる押し込み動作と、該押し込み動作後、前記接合ツールを前記ワークの表面方向に移動させるオフセット動作とを行うことで前記ワークを線状に接合する摩擦攪拌接合装置であって、
前記ワークを支持する裏当て部材に対する、前記ワークの相対移動を検出するすべり検出機構を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
接合すべき板状のワークの裏面を支持する裏当て部材と、
前記ワークの表面側に、前記裏当て部材との間に前記ワークを挟むように位置する接合ツールと、
前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部をその回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記ワークの表面の法線方向に沿って変位駆動することで、前記接合ツールを前記ワークの表面の法線方向に沿った方向に移動させて、回転する前記接合ツールの先端を前記ワークの表面に押し付け、摩擦熱で軟化した前記ワークの材料の内部に前記接合ツールの先端を押し込む押し込み動作を行う加圧軸と、
前記ツール保持部を前記ワークの表面方向に沿って移動させるオフセット動作を行うオフセット軸と、を備えた摩擦攪拌接合装置であって、
前記裏当て部材に対する、前記ワークの相対移動を検出するすべり検出機構をさらに備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
前記裏当て部材は、互いに直交する２方向をＸ方向とＹ方向とすると、基端部からＸ方向に延びる胴部を経て曲がり部を介して先端部に至るＬ字形またはＣ字形をなしており、前記基端部と前記胴部と前記先端部とがＸ−Ｙ平面上に位置するように形成されるアームの前記先端部に設けられており、
前記加圧軸は、その軸線方向がＸ方向に設定され、前記アームの基端部に結合された本体部と、該本体部に対してＸ方向にスライドする可動部とを有し、
前記オフセット軸は、その軸線方向がＹ方向に設定され、前記加圧軸の可動部に搭載された本体部と、該本体部に対してＹ方向にスライドする可動部とを有し、
前記回転駆動手段と前記ツール保持部は、前記オフセット軸の可動部に搭載されていることを特徴とする請求項２に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
前記すべり検出機構は、前記裏当て部材に接続していることを特徴とする請求項２又は３に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
前記すべり検出機構は、前記ワークに外周部を接触させる回転体と、前記回転体の角度変動を検出する回転検出機構と、を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
前記すべり検出機構は、前記回転体を前記ワーク側に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
前記回転体には、前記外周部に前記ワークより柔らかい素材からなるすべり止めが設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
前記回転体は、前記接合ツールを前記ワークに没入するツール没入領域を前記接合ツール側から前記裏当て部材側に投影した領域以外の領域に設けられていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合ツールをワークの表面に押し付けつつ回転させることにより、接合ツールとワークの接触点に摩擦熱を発生させて該接触点の周囲のワークを軟化させ、軟化したワークの内部に接合ツールの先端を入り込ませてワークを接合する摩擦攪拌接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、接合ツールをワークに押し付けつつ回転させることにより、接合ツールとワークの接触点に摩擦熱を発生させて接触点の周囲の材料を軟化させると共に攪拌し、それにより接合ツールをワークに没入させ、没入後、接合ツールをスイングさせることでワークを線状に接合する摩擦攪拌接合装置が記載されている。
【０００３】
この摩擦攪拌接合装置３００は、図１０に示すように、Ｌ字形のアーム３０１の基端部３０１ａに接合ヘッド３０２が固定されており、接合ヘッド３０２が下降して接合ツール３０３が、アーム３０１の先端部３０１ｂ側に保持されたワーク３０４に所定の深さまで押し込まれたときに、接合ヘッド３０２がスイング軸３０５を支点にして矢印３０６の方向にスイングするように構成されている。
【０００４】
また、摩擦攪拌接合装置３００には、ワーク押さえ３１０とばね３１１とが設けられており、ワーク３０４にワーク押さえ３１０が接触後、更に接合ヘッド３０２が下降しても、ワーク押さえ３１０はばねの伸縮によりワーク３０４に弾性接触した状態を保持する。これにより、ワーク押さえ３１０はワーク３０４を傷付けることなく、所定の力でワーク３０４を押さえることが記載されている。
【０００５】
一方、特許文献２に記載の摩擦攪拌接合装置４００では、図１１に示すように、裏当て部材４５２として溝を設けた回転部材を用いており、回転部材を回転駆動することでワーク４０４を移動させ、接合ツール４０２でワーク４０４を線状に接合することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４５１１５２６号公報
【特許文献２】特許４６２８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に示された摩擦攪拌接合装置３００では、ワーク押さえ３１０を設けているため装置の重量及び体積が増加してしまう。また、積み重ねられた上側ワークの上面の形状が、曲面などの複雑な構造を有する場合、ワーク押さえ３１０の形状を変える必要がある。
【０００８】
また、特許文献２に記載の摩擦攪拌接合装置４００では、上記したように裏当て部材４５２としての回転部材に溝を設けることでワーク４０４と回転部材の接触面との摩擦力を向上させている。しかしながら、裏当て部材４５２が鋼材等で構成されている場合、アルミニウムなどの柔らかいワーク４０４を接合すると、接合ツール４０２をワーク４０４に没入するツール没入領域を接合ツール４０２側から裏当て部材４５２側に投影した領域では、接合ツール４０２より受ける加圧力によって、積み重ねられた下側ワークの裏面が溝に圧入され、傷のような跡が残ることが懸念される。
【０００９】
また、裏当て部材４５２がワーク４０４より柔らかい部材（ゴム等）の場合、接合ツール４０２より受ける加圧力により溝が変形し、傷のような跡は残らない可能性もあるが、変形が伴うためワーク４０４に接合ツール４０２を没入させる量の調整が困難になる。
【００１０】
そのため、裏当て部材は、平面且つ硬く剛性が高い素材を用いるのが望ましいが、裏当て部材に対してワークがすべると所望の接合強度が得られないおそれがあり、そのようなワークを即座に把握することが望まれる。
【００１１】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、裏当て部材に対しワークのすべりを検出可能な摩擦攪拌接合装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前述した目的は、以下の態様により達成される。
（１）接合ツールをワークの表面に押し付けつつ回転させることにより、前記接合ツールと前記ワークの接触点に摩擦熱を発生させて該接触点の周囲のワークを軟化させると共に攪拌し、それにより前記接合ツールを前記ワークに没入させる押し込み動作と、該押し込み動作後、前記接合ツールを前記ワークの表面方向に移動させるオフセット動作とを行うことで前記ワークを線状に接合する摩擦攪拌接合装置であって、
前記ワークを支持する裏当て部材に対する、前記ワークの相対移動を検出するすべり検出機構を備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
（２）接合すべき板状のワークの裏面を支持する裏当て部材と、
前記ワークの表面側に、前記裏当て部材との間に前記ワークを挟むように位置する接合ツールと、
前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部をその回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記ワークの表面の法線方向に沿って変位駆動することで、前記接合ツールを前記ワークの表面の法線方向に沿った方向に移動させて、回転する前記接合ツールの先端を前記ワークの表面に押し付け、摩擦熱で軟化した前記ワークの材料の内部に前記接合ツールの先端を押し込む押し込み動作を行う加圧軸と、
前記ツール保持部を前記ワークの表面方向に沿って移動させるオフセット動作を行うオフセット軸と、を備えた摩擦攪拌接合装置であって、
前記裏当て部材に対する、前記ワークの相対移動を検出するすべり検出機構をさらに備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
（３）前記裏当て部材は、互いに直交する２方向をＸ方向とＹ方向とすると、基端部からＸ方向に延びる胴部を経て曲がり部を介して先端部に至るＬ字形またはＣ字形をなしており、前記基端部と前記胴部と前記先端部とがＸ−Ｙ平面上に位置するように形成されるアームの前記先端部に設けられており、
前記加圧軸は、その軸線方向がＸ方向に設定され、前記アームの基端部に結合された本体部と、該本体部に対してＸ方向にスライドする可動部とを有し、
前記オフセット軸は、その軸線方向がＹ方向に設定され、前記加圧軸の可動部に搭載された本体部と、該本体部に対してＹ方向にスライドする可動部とを有し、
前記回転駆動手段と前記ツール保持部は、前記オフセット軸の可動部に搭載されていることを特徴とする（２）に記載の摩擦攪拌接合装置。
（４）前記すべり検出機構は、前記裏当て部材に接続していることを特徴とする（２）又は（３）に記載の摩擦攪拌接合装置。
（５）前記すべり検出機構は、前記ワークに外周部を接触させる回転体と、前記回転体の角度変動を検出する回転検出機構と、を備えることを特徴とする（２）〜（４）のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
（６）前記すべり検出機構は、前記回転体を前記ワーク側に付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする（５）に記載の摩擦攪拌接合装置。
（７）前記回転体には、前記外周部に前記ワークより柔らかい素材からなるすべり止めが設けられていることを特徴とする（５）又は（６）に記載の摩擦攪拌接合装置。
（８）前記回転体は、前記接合ツールを前記ワークに没入するツール没入領域を前記接合ツール側から前記裏当て部材側に投影した領域以外の領域に設けられていることを特徴とする（５）〜（７）のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
【発明の効果】
【００１３】
上記（１）及び（２）に記載の発明によれば、例えすべりが発生した場合であってもすべり検出機構により裏当て部材に対するワークの相対移動を検出することで、すべりの発生を検出することができる。これにより、すべりに起因して所望の接合強度が得られない不良品の発生及びすべりに起因して接合位置のずれた不良品を即座に把握することができる。
【００１４】
上記（３）に記載の発明によれば、先端部でワークを支持するＣ字形またはＬ字形のアームの胴部がＸ方向に延びていて、アームの基端部と胴部と先端部とがＸ−Ｙ平面上に位置するように形成され、加圧軸の軸線方向がＸ方向に設定されると共に、オフセット軸の軸線方向が、アームの剛性の比較的高いＹ方向に設定されているので、オフセット動作中のアームの先端部の変位を小さく抑えることができ、アームが撓み変形することによるワークの移動量を小さく抑えることができる。従って、ワークの移動量を小さく抑えることによって、ワーク上における接合ツールの移動量とオフセット移動量との誤差を小さくすることができ、精度の良い接合が可能となる。また、オフセット軸は、接合ツールをワークの表面方向に直線移動させるので、スイングと違い、比較的長い距離オフセット動作が可能であり、接合深さも安定するため接合強度を確保することができる。
【００１５】
また、上記（４）に記載の発明によれば、裏当て部材に対するワークの相対移動を容易に検出することができる。
【００１６】
また、上記（５）に記載の発明によれば、回転体の回転を検出することで裏当て部材に対するワークの相対移動を容易に検出することができる。
【００１７】
また、上記（６）に記載の発明によれば、接合ツールの没入量に影響を与えずに回転体とワークとを接触させることができる。
【００１８】
また、上記（７）に記載の発明によれば、傷の発生を抑制しながら回転体に対しワークがすべることを抑制することができる。
【００１９】
また、上記（８）に記載の発明によれば、回転体を収容する窓部にワークが圧入されることを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態の摩擦攪拌接合装置の側面図である。
【図２】図１のＩＩの矢印方向から見た矢視図である。
【図３】同摩擦攪拌接合装置の加圧軸を構成するボールねじ一体型直動案内ユニットの断面図である。
【図４】すべり検出機構を説明する図であり、（ａ）は裏当て部材の内部を側方から見た側面図であり、（ｂ）は裏当て部材を上方から見た平面図である。
【図５】接合ツール投影領域を説明する図である。
【図６】回転体とワークとの接触時と非接触時における回転体の位置を示す図である。
【図７】（ａ）すべり検出機構の第１変形例を示す図であり、（ｂ）はすべり検出機構の第２変形例を示す図であり、（ｃ）はすべり検出機構の第３変形例を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の摩擦攪拌接合装置の側面図である。
【図９】図８のＩＸの矢印方向から見た矢視図である。
【図１０】特許文献１に記載の摩擦攪拌接合装置を示す斜視図である。
【図１１】特許文献２に記載の摩擦攪拌接合装置の一部を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の各実施形態の摩擦攪拌接合装置について図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の摩擦攪拌接合装置の側面図、図２は図１のＩＩの矢印方向から見た矢視図、図３は同摩擦攪拌接合装置の加圧軸を構成するボールねじ一体型直動案内ユニットの断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示すように、本実施形態の摩擦攪拌接合装置Ｍ１は、摩擦攪拌接合のための接合ツール１をワークＷ（図４、５参照）に接近／離間させる加圧軸２と、接合ツール１を加圧軸２と略直交する方向に直線移動させるオフセット軸３と、接合ツール１をその中心軸線Ｑまわりに回転させる旋回軸４と、Ｃ字形のアーム５０（以下、Ｃ字形アーム５０と呼ぶ。）と、を備えている。
【００２３】
Ｃ字形アーム５０は、互いに直交する２方向をＸ方向とＹ方向とすると、基端部５０ａからＸ方向に延びる胴部５０ｂを経て曲がり部を介して先端部５０ｃに至るＣ字形をなしており、基端部５０ａと胴部５０ｂと先端部５０ｃとがＸ−Ｙ平面上に位置するように形成され、先端部５０ｃの内側に裏当て部材５２が設けられている。図中、符号５１は、加圧力検出手段である。
【００２４】
加圧軸２は、互いに直交するＸ軸（Ｘ方向に相当）とＹ軸（Ｙ方向に相当）のうちのＸ軸として設定され、オフセット軸３はＹ軸として設定されている。即ち、加圧軸２の軸線方向がＸ方向に設定され、オフセット軸３の軸線方向がＹ方向に設定されている。
【００２５】
この場合の加圧軸２は、Ｃ字形アーム５０の基端部５０ａに結合された案内レール１３と、該案内レール１３に沿ってＸ方向にスライドするスライダ１４とを有している。また、オフセット軸３は、加圧軸２のスライダ１４に搭載された案内レール１１３と、該案内レール１１３に沿ってＹ方向にスライドするスライダ１１４とを有している。また、旋回軸４は、オフセット軸３のスライダ１１４に搭載された旋回軸ブラケット４８と、Ｃ字形アーム５０の裏当て部材５２に保持されたワークＷに先端が対向するように接合ツール１を保持したスピンドル３０とを有している。
【００２６】
ここで、加圧軸２には、ボールねじ一体型直動案内ユニット１０が用いられている。このボールねじ一体型直動案内ユニット１０は、図３に示すように、直動案内軸受１１とボールねじ１２の組み合わせて構成されている。直動案内軸受１１は、断面が略Ｕ字状に形成された案内レール１３と、案内レール１３のＵ字状の凹部内に配置されたスライダ１４と、案内レール１３とスライダ１４の間に配置された複数の転動体１５と、を備えている。案内レール１３は、スライダ１４と対向配置される各袖部１３Ａの内側面に転動面１６Ａを有し、スライダ１４は、案内レール１３の転動面１６Ａに対向配置される転動面１６Ｂを有しており、案内レール１３の転動面１６Ａとスライダ１４の転動面１６Ｂとの間に転動体（図ではコロ）１５が介在され、それにより、スライダ１４と案内レール１３とが相対的に直線移動可能とされている。
【００２７】
この場合、案内レール１３の転動面１６Ａとスライダ１４の転動面１６Ｂとの間には、転動体１５の移動する転動通路１６が、左右それぞれ上下に二列、即ち全体で二対四列形成されている。スライダ１４には、転動体１５の戻し通路１６Ｄと、戻し通路１６Ｄと転動通路１６とを連通する方向転換路（不図示）とが形成され、転動体１５が、転動通路１６と方向転換路と戻し通路１６Ｄとから構成される無限循環路を循環するようになっている。
【００２８】
また、ボールねじ１２は、案内レール１３と平行に形成されたボールねじナット１７と、ボールねじナット１７を貫通するボールねじ軸１８と、ボールねじナット１７の螺旋溝とボールねじ軸１８の螺旋溝との間に配置された複数のボール１９と、を備えている。そして、ボールねじ一体型直動案内ユニット１０は、ボールねじ１２の要素であるボールねじナット１７を直動案内軸受１１の要素であるスライダ１４に直接形成することにより、ボールねじ１２と直動案内軸受１１とを一体に備えた機構部品として構成されている。
【００２９】
また、オフセット軸３には、直動案内軸受１１０Ａとボールねじ１１０Ｂを組み合わせたものが用いられている。直動案内軸受１１０Ａは、間に空所を隔てて互いに平行に配された２本のレール部１１３Ａ、１１３Ａを有する案内レール１１３と、案内レール１１３の各レール部１１３Ａ、１１３Ａに案内されてスライドする２つのスライド部１１４Ａ、１１４Ａを有するスライダ１１４と、各レール部１１３Ａ、１１３Ａとスライド部１１４Ａ、１１４Ａとの間に配置された不図示の複数の転動体とを備えており、案内レール１１３の端部が、加圧軸２を構成するボールねじ一体型直動案内ユニット１０のスライダ１４に結合されることで、案内レール１１３の２本のレール部１１３Ａ、１１３ＡがＹ方向に平行に延びている。これら２本のレール部１１３Ａ、１１３Ａは、後述する旋回軸モータ４４の両側に配されており、旋回軸モータ４４は２本のレール部１１３Ａ、１１３Ａの間の空所に収容されている。
【００３０】
また、ボールねじ１１０Ｂは、案内レール１１３の側方に配置されており、案内レール１１３のレール部１１３Ａ、１１３Ａと平行に形成されたボールねじナット（不図示）と、ボールねじナットを貫通するボールねじ軸１１８と、ボールねじナットの螺旋溝とボールねじ軸１１８の螺旋溝との間に配置された複数のボール（不図示）とを備えている。そして、ボールねじ軸１１８を回転させることにより、スライダ１１４を案内レール１１３のガイドによりＹ方向に直線移動できるようになっている。
【００３１】
また、加圧軸２のスライダ１４及びオフセット軸３のスライダ１１４は、それぞれ加圧軸２のボールねじ１２及びオフセット軸３のボールねじ１１０Ｂによって駆動され、加圧軸２のボールねじ１２及びオフセット軸３のボールねじ１１０Ｂは、それぞれベルト４１Ａ、４１Ｂを介して加圧軸モータ４２及びオフセット軸モータ４３によって駆動される。
【００３２】
オフセット軸３を構成する直動案内軸受１１０Ａのスライダ１１４には、旋回軸ブラケット４８を介して、接合ツール１を回転自在に装着したスピンドル３０が固定されている。接合ツール１は、旋回軸４を構成するスピンドル３０によってツールホルダ３５を介して回転自在に保持され、円柱状のツール基部１ａと、ツール基部下端面のショルダ部１ｂから下方に突出するツール基部１ａより小さい外径のツールピン１ｃとを備えて構成されている。スピンドル３０は、複数の軸受３１と、軸受３１を収容するスピンドルハウジング３２と、軸受３１によって回転自在に保持されたスピンドルシャフト３３とによって構成され、スピンドルシャフト３３の接合ツール１側には、接合ツール１を着脱可能に保持するツールホルダ３５が設けられている。スピンドルシャフト３３は、カップリングを介して旋回軸モータ４４によって駆動される。
【００３３】
また、この摩擦攪拌接合装置Ｍ１では、接合ツール１の中心軸線Ｑが加圧軸２の軸線（Ｘ軸）に対して所定の角度だけ傾斜している。傾斜の方向は、オフセット動作において、接合ツール１をオフセット（進行）させる矢印ＹＡ方向である。このように接合ツール１を傾斜させることにより、オフセット動作時の接合ツール１の進行方向に対して、接合ツール１のショルダ部１ｂをワークＷに対して向い角を持って接触させることができるようになる。それにより、流動化したワークＷの材料が、接合ツール１のショルダ部１ｂに対してクサビ状に流れ込む作用が発生し、加圧軸２を大きく移動することなく、ワークＷへの加圧力を保持することができるようになる。
【００３４】
このように構成された摩擦攪拌接合装置Ｍ１は、接合ツール１と裏当て部材５２の間にワークＷを挟むことで、ワークＷに対して接合ツール１により加圧力を作用させることができるようになっており、接合ツール１をワークＷに押し付けつつ回転させることにより、接合ツール１とワークＷの接触点に摩擦熱を発生させて当該接触点の周囲の材料を軟化させると共に攪拌し、それにより接合ツール１をワークＷに没入させる押し込み動作と、押し込み動作の後、接合ツール１をワークＷの表面方向（ＹＡ方向）に移動させるオフセット動作とを行うことで、積層されたワークＷを線状に接合する。
【００３５】
この摩擦攪拌接合装置Ｍ１における押し込み動作及びオフセット動作は、ワークＷと裏当て部材５２の素材同士の静止摩擦係数により、すべりが発生しないとされる接合パラメータ（ツール没入方向の加圧力、オフセット軸速度等）の範囲内にて行われる。
【００３６】
しかしながら、この場合においても、ワークＷの成型等に用いる潤滑油、防錆油等の脱脂が不完全な場合、洗浄剤の乾燥が不十分等の理由でワークＷと裏当て部材５２間に液体が浸入した場合、及び摩擦攪拌接合装置Ｍ１やワークＷに異常な振動が加わった場合等では、すべり発生の確率が上昇することが懸念されるが、後述するすべり検出機構６０により裏当て部材５２に対するワークＷの相対移動、即ちすべりを検出することができる。
【００３７】
すべり検出機構６０は、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、回転体６１と、回転体６１の角度変動を検出する回転検出機構６４と、を備えて裏当て部材５２に接続されており、回転体６１の回転角又は角度変動を検出することで裏当て部材５２に対するワークＷの相対移動、即ちすべりを検出するものである。
【００３８】
これら回転体６１と回転検出機構６４は、円柱状の裏当て部材５２の内部に設けられており、回転体６１を回転自在に支持する軸６３が、裏当て部材５２の中心Ｏを通って裏当て部材５２に形成された一対のガイド穴５２ｂに支持されている。一対のガイド穴５２ｂは、縦長形状を有しており軸６３の上下移動（Ｘ方向）を許容する。
【００３９】
軸６３に回転自在に支持される回転体６１は、中心Ｏから等距離に２つ設けられており、図５に示す、接合ツール１をワークＷに没入するツール没入領域を接合ツール１側から裏当て部材５２側に投影した領域（以下、接合ツール投影領域Ｒと呼ぶ。）以外の領域に設けられている。裏当て部材５２の上面５２ａには、回転体６１を収容する窓部５２ｃが設けられている。このように、回転体６１を接合ツール投影領域Ｒ以外の領域に設けることで、回転体６１を収容する窓部５２ｃにワークＷが圧入されることを回避することができる。
【００４０】
回転体６１の回転方向は、接合ツール１をオフセット（進行）させる矢印ＹＡ方向となっており、すべりが発生する可能性の高いオフセット動作時におけるすべりを確実に検出できるようになっている。
【００４１】
また、裏当て部材５２の内部には、回転体６１の下方にばね部材６５が配置されており、回転体６１がばね部材６５により常時、下方から上方にワークＷ側に向かって付勢されている。従って、回転体６１は、ワークＷが裏当て部材５２に設置されていない状態では、図６の実線で示すように、外周部６２が裏当て部材５２の上面５２ａよりも突出している。また、ワークＷが裏当て部材５２に設置された状態では、図６の破線で示すように、ばね部材６５が収縮して、外周部６２が裏当て部材５２の上面５２ａと面一となってワークＷに接触する。このようにばね部材６５を設けることにより、接合ツール１の没入量に影響を与えずに回転体６１とワークＷとを接触させることができる。
【００４２】
回転体６１の外周部６２には、ワークＷより柔らかい素材からなる例えばゴム等からなるすべり止め（不図示）が設けられており、接触状態におけるワークＷとのすべりが防止されている。
【００４３】
回転検出機構６４は、例えば、ポテンショメーター、ロータリーエンコーダー等から構成されており、回転体６１の回転角又は角度変動を検出する。なお、裏当て部材５２に対し、回転体６１と軸６３とを一体回転可能に構成して、回転検出機構６４が軸６３の回転角又は角度変動を検出するように構成してもよい。
【００４４】
このようにすべり検出機構６０が設けられた摩擦攪拌接合装置Ｍ１においては、例えばオフセット動作中にワークＷが裏当て部材５２に対し相対移動、即ちすべりが発生すると、回転体６１がワークＷの移動に伴って回転する。回転体６１が回転すると、回転検出機構６４がその回転を検出しすべりの発生を検出することができる。従って、例えすべりが発生したとしても、すべりに起因して所望の接合強度が得られない不良品の発生及びすべりに起因して接合位置のずれた不良品を即座に把握することができる。
【００４５】
すべり検出機構は、上記実施形態のすべり検出機構６０に限定されず以下の変形例のように構成してもよい。
【００４６】
図７（ａ）は第１変形例のすべり検出機構６０Ａを示すものである。
すべり検出機構６０Ａでは、２つの回転体６１が、裏当て部材５２の外部に位置するように、裏当て部材５２の中心Ｏを通る軸６３に回転自在に支持されている。
【００４７】
図７（ｂ）は第２変形例のすべり検出機構６０Ｂを示すものである。
すべり検出機構６０Ｂでは、軸６３が裏当て部材５２から延びる２本の腕部６６に支持されており、１つの回転体６１が２本の腕部６６の間に回転自在に支持されている。
【００４８】
図７（ｃ）は第３変形例のすべり検出機構６０Ｃを示すものである。
すべり検出機構６０Ｃでは、軸６３が裏当て部材５２から延びる１本の腕部６６に支持されており、２つの回転体６１が１本の腕部６６を挟むように腕部６６の両側に回転自在に支持されている。
【００４９】
これらのすべり検出機構６０Ａ〜６０Ｃにおいても、すべり検出機構６０と同様にすべりの発生を検出することができ、例えすべりが発生したとしても、すべりに起因して所望の接合強度が得られない不良品及びすべりに起因して接合位置のずれた不良品の発生を即座に把握することができる。
【００５０】
次に本発明の第２実施形態の摩擦攪拌接合装置について図面に基づいて説明する。
＜第２実施形態＞
図８は第２実施形態の摩擦攪拌接合装置の側面図、図９は図８のＩＸの矢印方向から見た矢視図である。なお、第２実施形態の摩擦攪拌接合装置Ｍ２は、オフセット軸３の構成とオフセット動作時の接合ツール１の進行方向が異なる以外、第１実施形態の摩擦攪拌接合装置Ｍ１と同一又は同等の構成を有する。従って、第１実施形態の摩擦攪拌接合装置Ｍ１と同一又は同等の構成については同一又は同等の符号を付してその説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態の摩擦攪拌接合装置Ｍ２では、加圧軸２が、互いに直交するＸ軸（Ｘ方向に相当）とＹ軸（Ｙ方向に相当）うちのＸ軸として設定され、オフセット軸３はこれらＸ軸とＹ軸に直交するＺ軸（Ｚ方向に相当）として設定されている。即ち、加圧軸２の軸線方向がＸ方向に設定され、オフセット軸３の軸線方向がＺ方向に設定されている。これら加圧軸２とオフセット軸３は、２軸駆動ユニット５の互いに直交する２軸をなしている。
【００５２】
２軸駆動ユニット５は、第１のボールねじ一体型直動案内ユニット１０Ａと第２のボールねじ一体型直動案内ユニット１０Ｂとを、両者の軸線方向を互いに直交する関係に設定して組み合わせることで構成されている。
【００５３】
加圧軸２を構成する第１のボールねじ一体型直動案内ユニット１０Ａ及びオフセット軸３を構成する第２のボールねじ一体型直動案内ユニット１０Ｂは、それぞれ、例えば図３に示すように、直動案内軸受１１とボールねじ１２の組み合わせで構成されている。なお、第１及び第２のボールねじ一体型直動案内ユニット１０Ａ、１０Ｂの構成は、第１実施形態のボールねじ一体型直動案内ユニット１０と同様なので説明は省略する。
【００５４】
スピンドル３０と旋回軸モータ４４は、旋回軸ブラケット４８を介して、オフセット軸３の案内レール１３の取り付け面１３ａに固定されている。旋回軸ブラケット４８とオフセット軸３の案内レール１３の側面１３ｂとの間には、傾斜付与部材４９が設けられおり、オフセット軸３と加圧軸２に直交する方向（図９のＹ方向）から見て接合ツール１の中心軸線Ｑが加圧軸２の軸線に対して所定の角度だけ傾斜している。傾斜の方向は、オフセット動作において、接合ツール１をオフセット（進行）させるＺＡ方向である。
【００５５】
このように構成された摩擦攪拌接合装置Ｍ２においても、接合ツール１をワークＷに押し付けつつ回転させることにより、接合ツール１とワークＷの接触点に摩擦熱を発生させて当該接触点の周囲の材料を軟化させると共に攪拌し、それにより接合ツール１をワークＷに没入させる押し込み動作と、押し込み動作の後、接合ツール１をワークＷの表面方向（ＺＡ方向）に移動させるオフセット動作とを行うことで、積層されたワークＷを線状に接合することができる。
【００５６】
そして、この摩擦攪拌接合装置Ｍ２においても、すべり検出機構６０（又は６０Ａ〜６０Ｃのいずれか）を備えることで、例えすべりが発生したとしても、すべりに起因して所望の接合強度が得られない不良品の発生及びすべりに起因して接合位置のずれた不良品を即座に把握することができる。なお、摩擦攪拌接合装置Ｍ２の場合、回転体６１の回転方向は、接合ツール１をオフセット（進行）させる矢印ＺＡ方向となっている。
【００５７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、第１実施形態の加圧軸２、第２実施形態の加圧軸２とオフセット軸３とをボールねじ一体型直動案内ユニットによって構成したが、第１実施形態のオフセット軸３と同様に独立したボールねじ及び直動案内軸受によって構成してもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、各転動体としてコロを使用した場合を説明したが、ボールを使用してもよいし、ある直動案内軸受の転動体はコロにし、別の直動案内軸受の転動体はボールにするといった組み合わせにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、直動案内軸受１１を方向転換路と戻し通路１６Ｄとを備えて転動通路１６に転動体１５を循環させる方式の直動案内軸受としたが、これに限定されず、転動体１５を循環させる機構を備えない非循環方式の直動案内軸受としてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、接合ツール１の中心軸線Ｑを加圧軸２の軸線に対して傾斜させたが、これに限定されず、接合ツール１の中心軸線Ｑを加圧軸２の軸線と平行に設定してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、加圧軸モータ４２及びオフセット軸モータ４３の動力を加圧軸２やオフセット軸３のボールねじ１８に伝達する方式にベルト方式を採用していたが、カップリングやギヤを介して加圧軸モータ４２及びオフセット軸モータ４３によりボールねじ１８を直結駆動してもよい。カップリングを介して直結駆動することで、より高応答な制御が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
Ｍ１、Ｍ２  摩擦攪拌接合装置
１  接合ツール
２  加圧軸
３  オフセット軸
１３  案内レール（本体部）
１４  スライダ（可動部）
３０  スピンドル（回転駆動手段）
３５  ツールホルダ（ツール保持部）
５０  Ｃ字形アーム
５０ａ  基端部
５０ｂ  胴部
５０ｃ  先端部
５２  裏当て部材
６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ  すべり検出機構
６１  回転体
６４  回転検出機構
６５  ばね部材（付勢部材）
１１３  案内レール（本体部）
１１４  スライダ（可動部）
Ｒ  ツール没入領域
【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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