(57)【要約】  アルミニウム部材（Ｗ１）と亜鉛メッキ鋼部材（Ｗ２）からなる、被接合物（Ｗ）を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置であって、ピン部材（１）と、円筒状に形成され、ピン部材（１）が内部に挿通されており、軸線（Ｘｒ）に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材（２）と、ピン部材（１）を軸線（Ｘｒ）周りに回転させ、ショルダ部材（２）を回転させないように構成されている回転駆動器（５）と、ピン部材（１）及びショルダ部材（２）を軸線（Ｘｒ）に沿って進退移動させる直動駆動器（４）と、を備え、アルミニウム部材（Ｗ１）が、ピン部材（１）と対向するように配置されている、摩擦攪拌接合装置。
2020032141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材からなる、被接合物を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置であって、
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ピン部材と、
円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されており、前記軸線に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材と、
前記ピン部材を前記軸線周りに回転させ、前記ショルダ部材を前記軸線周りに回転させないように構成されている回転駆動器と、
前記ピン部材及び前記ショルダ部材を前記軸線に沿って進退移動させる直動駆動器と、を備え、
前記アルミニウム部材が、前記ピン部材と対向するように配置されている、摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
前記ピン部材の先端部は、前記ショルダ部材の先端部よりも突出するように形成されている、請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
前記ピン部材を回転させ、かつ、前記ショルダ部材を回転させていない状態で、前記ピン部材の先端部が前記被接合物の被接合部を押圧するように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器を制御する（Ａ）と、
前記直動駆動器及び前記回転駆動器を制御して、軟化した前記亜鉛メッキ鋼部材が、軟化した前記アルミニウム部材に突き刺さるように、前記ピン部材の先端部を予め設定されている所定の第１位置に到達させる（Ｂ）と、
前記（Ｂ）の後、前記ピン部材を回転させ、かつ、前記ショルダ部材を回転させていない状態で、前記ピン部材の先端部を前記被接合部から引き抜くように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器を制御する（Ｃ）と、を実行するように構成されている、制御装置をさらに備える、請求項１又は２に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
前記回転駆動器は、モータと前記モータの回転駆動を前記ピン部材に伝達する伝達機構を有し、
前記伝達機構は、前記ショルダ部材に前記モータの回転駆動を伝達しないように構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
前記回転駆動器は、モータと、前記モータの回転駆動を前記ピン部材及び前記ショルダ部材に伝達する伝達機構と、前記ショルダ部材への前記モータの回転駆動の伝達をブロックするブロック機構と、を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材からなる、被接合物を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置の運転方法であって、
前記摩擦攪拌接合装置は、
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ピン部材と、
円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されており、前記軸線に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材と、
前記ピン部材を前記軸線周りに回転させ、前記ショルダ部材を前記軸線周りに回転させないように構成されている回転駆動器と、
前記ピン部材及び前記ショルダ部材を前記軸線に沿って進退移動させる直動駆動器と、を備え、
前記アルミニウム部材が、前記ピン部材と対向するように配置され、
前記ピン部材を回転させ、かつ、前記ショルダ部材を回転させていない状態で、前記ピン部材の先端部が前記被接合物の被接合部を押圧するように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作する（Ａ）と、
前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作して、軟化した前記亜鉛メッキ鋼部材が、軟化した前記アルミニウム部材に突き刺さるように、前記ピン部材の先端部を予め設定されている所定の第１位置に到達させる（Ｂ）と、
前記（Ｂ）の後、前記ピン部材を回転させ、かつ、前記ショルダ部材を回転させていない状態で、前記ピン部材の先端部を前記被接合部から引き抜くように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作する（Ｃ）と、を備える、摩擦攪拌接合装置の運転方法。
【請求項７】
前記ピン部材の先端部は、前記ショルダ部材の先端部よりも突出するように形成されている、請求項６に記載の摩擦攪拌接合装置の運転方法。
【請求項８】
前記回転駆動器は、モータと前記モータの回転駆動を前記ピン部材に伝達する伝達機構を有し、
前記伝達機構は、前記ショルダ部材に前記モータの回転駆動を伝達しないように構成されている、請求項６又は７に記載の摩擦攪拌接合装置の運転方法。
【請求項９】
前記回転駆動器は、モータと、前記モータの回転駆動を前記ピン部材及び前記ショルダ部材に伝達する伝達機構と、前記ショルダ部材への前記モータの回転駆動の伝達をブロックするブロック機構と、を有する、請求項６又は７に記載の摩擦攪拌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、摩擦攪拌接合装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウム材と亜鉛メッキ鋼板とを接合する摩擦点接合装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されている摩擦点接合装置では、回転ツールの温度を測定するためのツール温度測定器と、アルミニウム材と亜鉛メッキ鋼板の接合部の温度を測定するための材料温度測定器と、を備え、フィードバック装置が、ツール温度測定器と材料温度測定器の温度情報に基づき、回転ツールを回転させるサーボモータにフィードバック制御をかけている。【０００３】
具体的には、特許文献１に開示されている摩擦点接合装置では、ツールの先端の距離をアルミニウム材側に０．１〜０．３ｍｍの範囲に維持し、かつ、アルミニウム材と亜鉛メッキ鋼板の接合部の温度を３２０〜３５０℃の範囲にすることで接合部を新生面とし、接合部にＦｅとＡｌの金属間化合物を生成しながら摩擦点接合を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１２４００２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に開示されている摩擦点接合装置では、２つの温度測定器を備える必要があり、装置の製造コストが増加する。また、特許文献１に開示されている摩擦点接合装置では、温度測定器からの温度情報に基づいて、フィードバック制御を行う必要があり、かつ、ツールの先端の位置を所定の範囲に維持しなければいけないため、制御プログラムが複雑となり、未だ改善の余地があった。【０００６】
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、簡易な構成で、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材を高い強度で接合することができ得る、摩擦攪拌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】
【０００７】
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接合装置は、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材からなる、被接合物を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置であって、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ピン部材と、円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されており、前記軸線に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材と、前記ピン部材を前記軸線周りに回転させ、前記ショルダ部材を前記軸線周りに回転させないように構成されている回転駆動器と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を前記軸線に沿って進退移動させる直動駆動器と、を備え、前記アルミニウム部材が、前記ピン部材と対向するように配置されている。【０００８】
これにより、ショルダ部材からアルミニウム部材を介して、亜鉛メッキ鋼部材への入熱量を低減することができ、亜鉛の溶融を抑制することができる。このため、溶融した亜鉛が、アルミニウム部材に侵入することを抑制することができるので、亜鉛とアルミニウムが反応して、液化割れが発生することを抑制することができる。したがって、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材を高い強度で接合することができ得る。【０００９】
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置の運転方法は、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材からなる、被接合物を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置の運転方法であって、前記摩擦攪拌接合装置は、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ピン部材と、円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されており、前記軸線に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材と、前記ピン部材を前記軸線周りに回転させ、前記ショルダ部材を前記軸線周りに回転させないように構成されている回転駆動器と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を前記軸線に沿って進退移動させる直動駆動器と、を備え、前記アルミニウム部材が、前記ピン部材と対向するように配置され、前記ピン部材を回転させ、かつ、前記ショルダ部材を回転させていない状態で、前記ピン部材の先端部が前記被接合物の被接合部を押圧するように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作する（Ａ）と、前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作して、軟化した前記亜鉛メッキ鋼部材が、軟化した前記アルミニウム部材に突き刺さるように、前記ピン部材の先端部を予め設定されている所定の第１位置に到達させる（Ｂ）と、前記（Ｂ）の後、前記ピン部材を回転させた状態で、前記ピン部材の先端部を前記被接合部から引き抜くように、前記直動駆動器及び前記回転駆動器が動作する（Ｃ）と、を備える。【００１０】
これにより、ショルダ部材からアルミニウム部材を介して、亜鉛メッキ鋼部材への入熱量を低減することができ、亜鉛の溶融を抑制することができる。このため、溶融した亜鉛が、アルミニウム部材に侵入することを抑制することができるので、亜鉛とアルミニウムが反応して、液化割れが発生することを抑制することができる。したがって、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材を高い強度で接合することができ得る。【００１１】
また、軟化した亜鉛メッキ鋼部材が、軟化したアルミニウム部材に突き刺さることにより、アンカー効果が得られ、被接合物の引張強度を向上させることができる。【００１２】
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】
【００１３】
本発明に係る摩擦攪拌接合装置及びその運転方法によれば、簡易な構成で、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材を高い強度で接合することができ得る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌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２に係る摩擦攪拌接合装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置は、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材からなる、被接合物を摩擦熱で軟化させることにより接合する摩擦攪拌接合装置であって、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ピン部材と、円筒状に形成され、ピン部材が内部に挿通されており、軸線に沿った方向への進退移動が可能なように構成されているショルダ部材と、ピン部材を軸線周りに回転させ、ショルダ部材を軸線周りに回転させないように構成されている回転駆動器と、ピン部材及びショルダ部材を軸線に沿って進退移動させる直動駆動器と、を備え、アルミニウム部材が、ピン部材と対向するように配置されている。
【００１７】
また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置では、ピン部材の先端部は、ショルダ部材の先端部よりも突出するように形成されていてもよい。
【００１８】
また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置では、ピン部材を回転させ、かつ、ショルダ部材を回転させていない状態で、ピン部材の先端部が被接合物の被接合部を押圧するように、直動駆動器及び回転駆動器を制御する（Ａ）と、直動駆動器及び回転駆動器を制御して、軟化した亜鉛メッキ鋼部材が、軟化したアルミニウム部材に突き刺さるように、ピン部材の先端部を予め設定されている所定の第１位置に到達させる（Ｂ）と、（Ｂ）の後、ピン部材を回転させた状態で、ピン部材の先端部を被接合部から引き抜くように、直動駆動器及び回転駆動器を制御する（Ｃ）と、を実行するように構成されている、制御装置をさらに備えていてもよい。
【００１９】
さらに、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置では、回転駆動器は、モータとモータの回転駆動をピン部材に伝達する伝達機構を有し、伝達機構は、ショルダ部材にモータの回転駆動を伝達しないように構成されていてもよい。
【００２０】
以下、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置の一例について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
［摩擦攪拌接合装置の構成］
図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００は、ピン部材１、ショルダ部材２、工具固定器３、直動駆動器４、回転駆動器５、裏当て支持部材６、裏当て部材７、ロボット８、及び制御装置１１０を備えていて、被接合物Ｗの被接合部Ｗａを摩擦熱で軟化させて、接合するように構成されている。
【００２３】
被接合物Ｗは、本実施の形態１においては、板状のアルミニウム部材Ｗ１と板状の亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２で構成されている。なお、本実施の形態１においては、被接合物Ｗを板状のアルミニウム部材Ｗ１と板状の亜鉛メッキ鋼部材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、被接合物Ｗ（アルミニウム部材Ｗ１及び亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２）の形状は任意であり、例えば、直方体状であってもよく、円弧状に形成されていてもよい。
【００２４】
ピン部材１、ショルダ部材２、工具固定器３、直動駆動器４、及び回転駆動器５は、Ｃ型ガン（Ｃ型フレーム）で構成される裏当て支持部材６の上部に設けられている。また、裏当て支持部材６の下部には、裏当て部材７が設けられている。ピン部材１及びショルダ部材２と、裏当て部材７と、は互いに対向する位置で裏当て支持部材６に取り付けられている。裏当て支持部材６は、ロボット８の先端に取り付けられている。ロボット８としては、水平多関節型・垂直多関節型などのロボットを採用することができる。
【００２５】
なお、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００は、ロボット８に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、ＮＣ工作機械、大型のＣフレーム、及びオートリベッター等の公知の加工用機器に適用してもよい。
【００２６】
また、本実施の形態１においては、裏当て支持部材６が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。裏当て支持部材６は、ピン部材１及びショルダ部材２を進退移動可能に支持するとともに、ピン部材１及びショルダ部材２に対向する位置に裏当て部材７を支持することができれば、どのように構成されていてもよい。
【００２７】
裏当て部材７は、平板状に形成されていて、被接合物Ｗを支持するように構成されている。なお、裏当て部材７は、摩擦攪拌接合を実施できるように、被接合物Ｗを適切に支持することができるものであれば、その構成は特に限定されない。裏当て部材７は、例えば、複数の様々な形状を有する裏当て部材が別途準備され、被接合物Ｗの形状に応じて、交換できるように構成されていてもよい。
【００２８】
ピン部材１及びショルダ部材２は、工具固定器３により支持されており、直動駆動器４によって、上下方向に進退駆動されるように構成されている。直動駆動器４としては、例えば、電動モータ（サーボモータ）とボールネジ又はリニアガイド等を用いてもよく、エアシリンダ等を用いてもよい。
【００２９】
また、ピン部材１は、略円柱形に形成されていて、回転駆動器５により、ピン部材１の軸線Ｘｒ回りに回転可能に構成されている。回転駆動器５は、モータ５１とモータ５１の回転駆動をピン部材１に伝達する伝達機構５２を有している。モータ５１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。また、伝達機構５２は、ショルダ部材２にモータ５１の回転駆動を伝達しないように構成されている。伝達機構５２としては、公知の歯車等による回転伝達機構を用いてもよい。
【００３０】
なお、本実施の形態１においては、図１に示すように、伝達機構５２は、機械的に、ピン部材１のみにモータ５１からの回転駆動を伝達し、ショルダ部材２には、モータ５１からの回転駆動を伝達しないように構成されている形態を採用したが、これに限定されない。伝達機構５２は、電気的に、ピン部材１のみにモータ５１からの回転駆動を伝達し、ショルダ部材２には、モータ５１からの回転駆動を伝達しないように構成されている形態を採用してもよい。
【００３１】
ここで、「電気的に」とは、伝達機構５２に電力（電流）が供給されないことにより、伝達機構５２が、ショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達しない態様であってもよい。また、制御装置１１０からショルダ部材２への作動を禁止する電気信号（制御信号）が伝達機構５２出力されることにより、伝達機構５２が、ショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達しない態様であってもよい。
【００３２】
ショルダ部材２は、中空を有する略円筒状に形成されていて、ショルダ部材２の中空内には、ピン部材１が内挿されている。また、本実施の形態１においては、ピン部材１の先端部１ａが、ショルダ部材２の先端部２ａよりも突出するように、ピン部材１及びショルダ部材２が配置されている。さらに、上述したように、ショルダ部材２は、回転駆動器５により、軸線Ｘｒ回りに回転しないように構成されている。
【００３３】
なお、本実施の形態１においては、ピン部材１及びショルダ部材２が、直動駆動器４により、進退移動可能に構成されている形態を採用したが、これに限定されない。ピン部材１及びショルダ部材２が、それぞれ独立して、進退移動可能に構成されている形態を採用してもよい。
【００３４】
制御装置１１０は、マイクロプロセッサ、ＣＰＵ等の演算処理器と、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶器と、を備えている（図示せず）。記憶器には、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。演算処理器は、記憶器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、直動駆動器４、回転駆動器５、及びロボット８の各種動作を制御する。
【００３５】
なお、制御装置１１０は、集中制御する単独の制御装置１１０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１１０によって構成されていてもよい。また、制御装置１１０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。
【００３６】
［摩擦攪拌接合装置の動作（摩擦攪拌接合装置の運転方法）］
次に、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００の運転方法について、図１〜図３を参照しながら説明する。なお、以下の動作は、制御装置１１０の演算処理器が、記憶器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。
【００３７】
図２は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌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は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置の要部を示す模式図であり、摩擦攪拌接合を実行した状態を示す。
【００３８】
まず、作業者が裏当て部材７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１１０に被接合物Ｗの接合実行を入力する。
【００３９】
すると、図２に示すように、制御装置１１０は、回転駆動器５を駆動させて、ピン部材１を所定の回転数（例えば、５００〜３０００ｒｐｍ）で回転させる（ステップＳ１０１）。ついで、制御装置１１０は、ピン部材１を回転させ、かつ、ショルダ部材２を回転していない状態で、直動駆動器４を駆動させて、ピン部材１及びショルダ部材２を進行させて、ピン部材１の先端を被接合物Ｗの被接合部Ｗａに当接させる（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、制御装置１１０は、ピン部材１の先端部が予め設定されている所定の第１位置まで移動するように、直動駆動器４を駆動させる（ステップＳ１０３）。このとき、制御装置１１０は、ピン部材１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、直動駆動器４を制御する。
【００４１】
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。また、ピン部材１の先端の位置情報は、図示されない位置検出器により検出されて、制御装置１１０に出力される。
【００４２】
ここで、第１位置とは、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２のアルミニウム部材Ｗ１と当接する面を０％とし、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２の裏当て部材７と当接する面を１００％とした場合に、０％より大きく、かつ、１００％未満の間で任意に設定される位置をいう。なお、接合強度を向上させる観点から、第１位置は、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２の裏当て部材７と当接する面に近い方がよく、２５％以上であってもよく、５０％以上であってもよく、７５％以上であってもよく、８０％以上であってもよく、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。
【００４３】
これにより、ピン部材１が、被接合物Ｗの被接合部Ｗａに当接し、ピン部材１の先端部と被接合部Ｗａとの摩擦により、摩擦熱が発生し、被接合物Ｗの被接合部Ｗａが軟化されて、塑性流動が生じる。
【００４４】
そして、図３に示すように、ピン部材１の先端部が、被接合部Ｗａの内部に圧入されることにより、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２の軟化部分である第２軟化部分４２が、アルミニウム部材Ｗ１の軟化部分である第１軟化部分４１に入り込む（突き刺さる）。
【００４５】
このとき、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００では、ショルダ部材２が回転していないため、ピン部材１及びショルダ部材２が回転するように構成されている、従来の摩擦攪拌接合装置に比して、アルミニウム部材Ｗ１への入熱量が低減される。これにより、アルミニウム部材Ｗ１から亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２への入熱量を低減することができ、亜鉛の溶融を抑制することができる。
【００４６】
このため、溶融した亜鉛が、アルミニウム部材Ｗ１に侵入することを抑制することができるので、亜鉛とアルミニウムが反応して、液化割れが発生することを抑制することができる。したがって、アルミニウム部材Ｗ１と亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２を高い強度で接合することができ得る。
【００４７】
なお、本明細書においては、第１軟化部分４１に入り込んだ第２軟化部分４２をアンカー部分と称する。
【００４８】
次に、制御装置１１０は、図示されない位置検知器が検知した、ピン部材１の先端部の位置情報を基に、ピン部材１の先端部が、第１位置まで到達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。制御装置１１０は、ピン部材１の先端部が、第１位置まで到達していないと判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）には、ピン部材１の先端部が、第１位置まで到達するまで、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０４の各処理を実行する。一方、制御装置１１０は、ピン部材１の先端部が、第１位置まで到達していると判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、ステップＳ１０５の処理を実行する。
【００４９】
ステップＳ１０５では、制御装置１１０は、ピン部材１を回転させ、かつ、ショルダ部材２を回転させていない状態で、ピン部材１の先端部を被接合部Ｗａから引き抜く（ピン部材１及びショルダ部材２の先端部が被接合物Ｗの表面から離間する）ように、直動駆動器４を駆動させる。そして、制御装置１１０は、ピン部材１の先端部が被接合部Ｗａから引き抜かれると、ピン部材１の回転を停止するように、回転駆動器５を停止させて、本プログラムを終了する。なお、複数の被接合部Ｗａを接合する場合には、制御装置１１０は、ピン部材１の回転を停止させずに、次の被接合部Ｗａの接合を開始するように構成されていてもよい。
【００５０】
このように構成された、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００では、被接合物Ｗに対して、摩擦攪拌接合を実行することにより、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２の第２軟化部分４２が、アルミニウム部材Ｗ１の第１軟化部分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。
【００５１】
また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００では、ショルダ部材２が回転しないように構成されている。これにより、ショルダ部材２から、アルミニウム部材Ｗ１を介して、亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２への入熱量を低減することができ、亜鉛の溶融を抑制することができる。
【００５２】
このため、溶融した亜鉛が、アルミニウム部材Ｗ１に侵入することを抑制することができるので、亜鉛とアルミニウムが反応して、液化割れが発生することを抑制することができる。したがって、アルミニウム部材Ｗ１と亜鉛メッキ鋼部材Ｗ２を高い強度で接合することができ得る。
【００５３】
（実施の形態２）
本実施の形態２に係る摩擦攪拌接合装置は、実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置において、回転駆動器が、モータと、モータの回転駆動をピン部材及びショルダ部材に伝達する伝達機構と、ショルダ部材へのモータの回転駆動の伝達をブロックするブロック機構と、を有する。
【００５４】
以下、本実施の形態２に係る摩擦攪拌接合装置の一例について、図４を参照しながら詳細に説明する。
【００５５】
［摩擦攪拌接合装置の構成］
図４は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌接合装置の概略構成を示す模式図である。
【００５６】
図４に示すように、本実施の形態２に係る摩擦攪拌接合装置１００は、実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００と基本的構成は同じであるが、回転駆動器５の構成が異なる。
【００５７】
具体的には、回転駆動器５は、モータ５１と、モータ５１の回転駆動をピン部材１及びショルダ部材２に伝達する伝達機構５２と、ショルダ部材２へのモータ５１の回転駆動の伝達をブロックするブロック機構５３と、を有する。伝達機構５２は、モータ５１の回転駆動をピン部材１に伝達する第１伝達機構５２ａと、モータ５１の回転駆動をショルダ部材２に伝達する第２伝達機構第２伝達機構５２ｂと、を有する。
【００５８】
ブロック機構５３は、機械的又は電気的に、ピン部材１のみにモータ５１からの回転駆動を伝達し、ショルダ部材２には、モータ５１からの回転駆動を伝達しないように構成されていてもよい。
【００５９】
ここで、「機械的に」とは、例えば、ブロック機構５３が、歯車等のかみ合いを解除させることにより、ショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達されない態様であってもよい。また、例えば、ブロック機構５３が、歯車等の回転を停止させることにより、ショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達されない態様であってもよい。
【００６０】
また、「電気的に」とは、例えば、ブロック機構５３が、伝達機構５２に電力（電流）を供給しないことにより、伝達機構５２からショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達されない態様であってもよい。また、例えば、制御装置１１０から伝達機構５２のショルダ部材２への作動を禁止する電気信号（制御信号）が伝達機構５２に出力されることにより、ショルダ部材２にモータ５１からの回転駆動が伝達されない態様であってもよい。この場合、制御装置１１０がブロック機構５３の機能を有することになる。
【００６１】
このように構成された、本実施の形態２に係る摩擦攪拌接合装置１００であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌接合装置１００と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
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】
【００６３】
本発明の摩擦攪拌接合装置及びその運転方法は、簡易な構成で、アルミニウム部材と亜鉛メッキ鋼部材を高い強度で接合することができ得るため、有用である。
【符号の説明】
【００６４】
１  ピン部材
２  ショルダ部材
２ａ  先端部
３  工具固定器
４  直動駆動器
５  回転駆動器
６  支持部材
７  裏当て部材
８  ロボット
４１  第１軟化部分
４２  第２軟化部分
５１  モータ
５２ａ  第１伝達機構
５２ｂ  第２伝達機構
５２  伝達機構
５３  ブロック機構
１００  摩擦攪拌接合装置
１１０  制御装置
Ｘｒ  軸線
Ｗ  被接合物
Ｗａ  被接合部
Ｗ１  アルミニウム部材
Ｗ２  亜鉛メッキ鋼部材
【図１】
2020032141.tif 000003
【図２】
2020032141.tif 000004
【図３】
2020032141.tif 000005
【図４】
2020032141.tif 000006
【国際調査報告】
2020032141.tif 000007
2020032141.tif 000008
2020032141.tif 000009
2020032141.tif 000010