吸附垫、摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合系统的制作方法

专利名称：吸附垫、摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行摩擦搅拌并接合多个被接合物的摩擦搅拌接合 装置、用于摩擦搅拌接合装置的吸附垫以及摩擦搅拌接合系统。
背景技术：
作为接合多个被接合物的方法，具有由接合工具进行摩擦搅拌接 合的摩擦搅拌接合装置。
图17是it式地显示工作台移动式摩擦搅拌接合装置1的立体图。 该摩擦搅拌接合装置1包括接合工具2、载置被接合物3的工作台4 以及使工作台4沿一个方向移动的移动台5。工作台4以及载置在该 工作台4上的被接合物3沿图17中由箭头6表示的行走方向移动。 接合工具2能够沿接近或远离工作台4的方向位移， 一边旋转一边净皮 按压在被接合物3上，随着祐:接合物3向行走方向的移动而沿着纟皮接 合物3的接合部位依次进行摩擦搅拌接合。
图18是才莫式地显示龙门式摩擦搅拌接合装置7的立体图。该摩 擦搅拌接合装置7包括接合工具8、载置^L接合物9的工作台10、支 撑接合工具8的支撑体11以及沿接合方向引导支撑体11并沿接合方 向延伸的引导轨道12。龙门式摩擦搅拌接合装置7与上述工作台移动 式摩擦搅拌接合装置1不同，工作台10以及^L接合物3被不移动地 固定，支撑体11以及被该支撑体11支撑的接合工具8沿图18中由 箭头13表示的行走方向移动。接合工具8能够沿接近或远离工作台4 的方向位移， 一边旋转一边被按压在被接合物3上，通过沿行走方向 移动而沿着:f皮接合物3的接合部位依次进行摩擦搅拌接合。
在工作台移动式摩擦搅拌接合装置1中，有必要将一皮接合物3移动接合部位的长度,接合部位的至少2倍的长度的移动台5成为必要。 在接合例如20m的纟支接合物3的工作台移动式摩擦搅拌接合装置1 中，移动台5的长度成为40m以上，存在着装置大型化且设置空间变 大的问题。另外，同样地，在龙门式摩擦搅拌4妄合装置7中，由于有 必要使接合工具2移动接合部位的长度，至少与接合部位相同的长度 的引导轨道12成为必要，因而存在着装置大型化且设置空间变大的 问题。
图19是才莫式地显示作为现有技术的以装置的小型化为目的的自 行式摩擦搅拌接合装置20的立体图。自行式摩擦搅拌接合装置15包 括接合工具16和搭载该接合工具16并能够行走的车体17。车体17 还具备4个车轮18。自行式摩擦搅拌接合装置15通过使车轮18旋转 而沿由图19的箭头21表示的行走方向在载置于工作台19上的坤皮接 合物20的表面上自行。自行式摩擦搅拌接合装置15通过一边使接合 工具16按压在纟皮接合物20上并旋转， 一边沿行走方向行走，从而沿 着被接合物3的接合部位依次进行摩擦搅拌接合。该自行式摩擦搅拌 接合装置15的大小不像上述工作台移动式摩擰t搅拌接合装置1以及 龙门式摩擦搅拌接合装置7那样依赖于被接合物3的大小，能够实现 装置的小型化(例如参照专利文献1或2)
专利文献1:日本特开2005-186084号/>氺艮
专利文献2:日本特开2007-876号公报

发明内容
图20是用于说明在进行摩擦搅拌接合时接合工具16所受到的反 力的图。接合工具16设置成基准轴线L相对于与^皮接合物20的表面 垂直的上下方向Z,以与纟皮接合物20接触的一侧的端部为支点，沿远 离行走方向的朝向倾斜倾斜角度6。如果接合工具16 —边在从与^皮接 合物20抵接的端部相反的一侧的端部看时绕着基准轴线L顺时针旋 转，一边^支按压在被接合物20上并沿由箭头21表示的行走方向移动，则从基准轴线L的延伸方向的被接合物20离开的朝向的反力(以下称 为工具轴线方向反力Fl)、与行走方向的行走朝向相反的朝向的反力 (以下称为接合方向反力F2)以及因接合工具16旋转而产生的垂直于
横方向反力F3)作用于接合工具16。在图20中，为了容易理解，用箭 头表示接合工具16旋转的工具旋转方向r。
接合工具16设置成基准轴线L以与^皮接合物20接触的一侧的端
部为支点，沿远离行走方向的朝向倾斜倾斜角度e的理由如下。因为
在以与祐:接合物20接触的一侧的端部为支点的相对于行走方向的前 方侧接合部和后方侧接合部中，在后方侧接合部中，被接合物20被 进行摩擦搅拌，处于流动化状态且处于柔软的状态，前方侧接合部处 于更硬的状态。
另外，相对于行走朝向向左作用的横方向反力F3起作用的理由 为，因为前方侧接合部处于更硬的状态，接合工具16沿顺时针方向 旋转，接合工具16受到横方向反力F3。
如果提高摩擦搅拌接合的接合速度，则上述各反力变大，车轮18 因工具轴线方向反力Fl而从^皮接合物20脱离或因4黄方向反力F3而 弯曲行进，存在着变得无法进行预期的行走的问题。为了解决这些问 题，考虑了在自行式摩擦搅拌接合装置15上搭载重物或设置吸附垫 来吸附在^皮接合物20上，消除上述反力的方法。然而，如果搭载重 物，则装置的重量增加，因而运用性降低。另外，如果用吸附垫吸附 被接合物20，则接合方向反力F2增加，存在着妨碍装置的行走的问 题。
因此，本发明的目的在于，提供一种轻型且能够以小的力行走的 摩擦搅拌接合装置、用于该摩擦搅拌接合装置的吸附垫以及摩擦搅拌 接合系统。
本发明申请的吸附垫，在一边以行走体来行走一边通过接合工具 对多个被接合物进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置中具备，在与
8被吸附物抵接的状态下，为了保持接合工具和^皮接合物的接触状态， 使吸引力起作用，其中，
能够切换与上述被吸附物抵接的吸附状态和解除与上述被吸附 物的抵接的非吸附状态。
另外，上述吸附垫包括
环状的密闭体，包围吸引空间的周围，并具有气密性和弹性；以
及
滑行体，设在上述密闭体的靠近被吸附物的表面上，由相对于被 吸附物的摩擦系数小于上述密闭体的相对于被吸附物的摩擦系数的 材料形成。
另外，还包括突起部，该突起部在上述吸引空间内向被吸附物延 伸，具有比上述密闭体高的刚性，并且由相对于被吸附物的摩擦系数 小于上述密闭体的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成。
另外，本发明申请的摩擦搅拌接合装置是通过接合工具对多个被 接合物进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置，包括-.
上述吸附垫；
工具保持部，以绕着预定的基准轴线旋转自如的方式设置，保持 接合工具；
旋转驱动装置，绕着基准轴线旋转驱动工具保持部； 位移驱动装置，沿着基准轴线位移驱动工具保持部；以及 行走体，搭载工具保持部、旋转驱动装置以及位移驱动装置，并 能够行走。
另外，设置多个上述吸附垫，
上述多个吸附垫，由位于上述行走体的前方部并具有大的吸附力 的主吸附垫和比上述主吸附垫更位于后方并具有小的吸附力的1个以 上的辅助吸附垫构成，
能够调节上述1个以上的辅助吸附垫的个数和配设的位置。 另外，还包括切换上述吸附垫的吸附状态和非吸附状态的切换装置。
另外，本发明申请的摩擦搅拌接合系统，包括上述摩擦搅拌接 合装置；以及
沿着接合部位设置且刚性高于被接合物的刚性的引导轨道，其
中，
上述吸附垫吸附在上述引导轨道上。
另外，上述引导轨道具有随着行走而旋转的上述摩擦搅拌接合装 置的车轮抵接且上述吸附垫吸附的表面，对上述表面实施用于减小相 对于吸附垫的摩擦系数的预定的处理。
另外，本发明申请的摩審y觉拌接合装置，包括
引导轨道，沿着接合有多个被接合物的接合部位设在被接合物的 表面上，具有与被接合物的表面平行地延伸的平行延伸部；以及
摩擦搅拌接合装置，具有导向体， 一边使导向体抵接在平行延伸 部的与上述祐j妄合物相对的面上并以行走体来4亍走， 一边通过接合工 具对多个被接合物进行摩擦搅拌接合。
另外，上述引导轨道还具有垂直延伸部，该垂直延伸部具有与上 述4皮接合物的表面垂直的引导面，
上述摩擦搅拌接合装置还包括与上述引导面抵接的第2导向体。
另外，上述吸附垫能够通过电磁力而吸附在上述^L吸附物上，
上述吸附垫具有被供给电流且能够吸附在上述被吸附物上的电 磁石。
另外，具有用于相对于上述被吸附物隔开间隙而保持上述电磁石 的多个突起部。
另外，上述突起部的前端具有球形状。
于滑动的滑膜部。
另外，本发明申请的摩擦搅拌接合系统，包括 上述摩擦搅拌接合装置；以及沿着接合部位设置且刚性高于被接合物的被吸附的部分的引导
轨道，其中，
上述^L吸附物位于上述引导轨道上。
依照本发明，吸附垫包括密闭体和滑行体。滑行体由相对于净皮吸 附物的摩擦系数小于密闭体的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形 成，在吸附垫与被吸附物抵接的状态下，与被吸附物抵接。与未设置 滑行体的普通吸附垫相比，这种吸附垫变得易于在被吸附物的表面上 滑动，上述的接合方向反力变小。在具备这种本发明的吸附垫的摩擦 搅拌接合装置中，与未设置滑行体的普通吸附垫相比，即使提高摩擦 搅拌接合的接合速度，妨碍行走的接合方向反力也变小，因而能够以 小的驱动力行走，能够提高摩擦搅拌接合的接合速度。另外，通过具 备吸附垫，能够不在摩擦搅拌接合装置上设置重物就防止车轮因工具 轴线方向反力而从被接合物脱离，能够谋求装置的轻型化。
另夕卜，依照本发明，设有在吸引空间内向被吸附物延伸的突起部。 该突起部具有比上述密闭体高的刚性，因而即使在吸附垫吸附在例如 薄且刚性低的^皮接合物上的情况下，也能够通过该突起部与^皮接合物
抵接而防止祐:接合物弯曲。假如被接合物弯曲，则在摩擦搅拌接合后， 被接合物有时候变形，另外，有时候在吸附垫和祐匸接合物之间产生间 隙，吸引空间的压力升高，吸附力降低，但是，通过防止被接合物的 弯曲，能够防止因净皮接合物的弯曲而产生的上述缺陷。另外，由于突 起部的与被吸附物相接的面由相对于被吸附物的摩擦系数小于密闭 体的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成，因而即使突起部与被吸 附物抵接，也能够尽可能地抑制与摩擦搅拌装置的行走朝向相反的一 侧的朝向的反力增加。
还依照本发明，通过用旋转驱动装置和位移驱动装置一边旋转工 具保持部一边向被接合物按压，使接合工具一边旋转一边被按压在#皮
接合物上。通过车体在该状态下行走，能够依次接合被接合物。由于 该摩擦搅拌接合装置具备上述吸附垫，因而能够以小的驱动力进行预期的行走，谋求装置的轻型化。
还依照本发明，由于具备多个吸附垫，并能够通过切换装置来选 择地切换各吸附垫的吸附状态和非吸附状态，因而能够调整吸附力。
还依照本发明，吸附垫吸附在引导轨道上。引导轨道沿着接合部 位设置，刚性比被接合物的被吸附的部分高，即使吸附垫吸附，也难 以变形。通过吸附垫吸附在这种引导轨道上，能够防止在摩擦搅拌接 合中^皮接合物变形。
还依照本发明，由于对车轮和吸附垫抵接的引导轨道的表面实施 用于减小相对于吸附垫的摩擦系数的预定的处理，因而能够减小当摩 擦搅拌接合装置行走时在吸附垫上产生的与行走朝向相反的朝向的 反力。另外，由于摩擦搅拌接合装置在车轮未与被接合物抵接的情况 下行走，因而能够防止在摩擦搅拌接合中对被接合物造成损伤。
还依照本发明，沿着接合部位设有引导轨道。该引导轨道具有与 被接合物的表面平行地延伸的平行延伸部。 一边使设在摩擦搅拌接合 装置上的导向体抵接在平行延伸部的与上述被接合物相对的面上，一 边使摩擦搅拌接合装置行走。因此，即使提高摩擦搅拌接合的接合速 度，也能够消除与接合工具按压^皮接合物的力相对的反力，防止了摩 擦搅拌接合装置的车轮脱离，能够进行预期的行走，能够通过接合工 具以高的接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌，接合各^皮接合物。
还依照本发明，引导轨道具有垂直延伸部，该垂直延伸部具有与 上述净支接合物的表面垂直的引导面。 一边使第2导向体与引导面4氐接， 一边使摩擦搅拌装置行走。因此，能够消除因接合工具旋转而产生的 上述横方向反力，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也防止了摩擦 搅拌装置弯曲行进，能够进行预期的行走，能够通过接合工具以高的 接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌，接合各纟支接合物。
另外，由于吸附垫能够通过电磁力而吸附在^^皮吸附物上，因而能 够用电磁力来控制吸附垫的对于被吸附物的吸附力，与依赖于机械的 摩擦力的情况相比，能够稳定地供给吸附垫的行走中的吸附力，并且，能够稳定地将其维持于一定值。
另外，由于通过切换装置电气地控制吸附垫，因而能够迅速地切
换ON/OFF 。
另外，由于吸附垫的电磁石相对于被吸附物而维持在非接触的状 态，因而与机械地接触的情况相比，能够减小行走阻抗。结果，能够 提高摩擦搅拌接合的接合速度。
另外，由于吸附力依赖于电磁力，因而能够不需要在真空吸附的 情况下所需要的橡胶和海绵等的消耗材料的更换。


图1是模式地显示本发明的一个实施例的接合装置31的侧视图。
图2是显示接合装置31的行走状态的立体图。
图3是显示以U字型开放行走体42的行走方向前方XI侧的接合 装置15的侧视图。
图4是以U字型开放行走体42的行走方向前方X1侧的接合装置 15的仰视图。
图5是显示吸附装置43的工作的模式图。
图6是吸附垫46的仰视图。
图7是乂人图6的剖面线VI-VI看时的吸附垫46的截面图。 图8是/人图6的剖面线vin-vin看时的吸附垫46的截面图。 图9^L从图6的剖面线IV-IV看时的吸附垫46的截面图。 图10是显示本发明的另 一实施例的接合装置59的截面图。 图11是显示本发明的又一实施例的接合装置71的截面图。 图12是显示本发明的另一实施例的具有吸附力源自电磁力的吸
附垫的接合装置91的截面图。
图13是显示本发明的另一实施例的具有吸附力源自电磁力的吸
附垫的接合装置93的截面图。
图14是吸附力源自电磁力的吸附垫的侧视图(a)和仰视图(b)。
13的吸附垫的侧视图(a)和 仰视图(b)。
图16是显示吸附力源自电磁力的吸附垫的内部和切换装置的说 明图。
图17是模式地显示工作台移动式摩擦搅拌接合装置1的立体图。 图18是模式地显示龙门式摩擦搅拌接合装置7的立体图。 图19是冲莫式地显示作为现有技术的以装置的小型化为目的的自 行式摩擦搅拌接合装置15的立体图。
图20是用于说明进行摩擦搅拌接合时接合工具16受到的反力的图。
具体实施例方式
图1是才莫式地显示本发明的一个实施例的摩擦搅拌接合装置(以 下，简称为接合装置31)的侧视图。图2是显示接合装置31的行走状 态的立体图。
接合装置31接合将2个被接合物32、 33对接的被接合物34。在 4皮接合物34上，在将2个纟皮接合物32、 33对接的接合部位上形成有 接缝部分35。接合装置31使接合工具36沿着接缝部分35移动，连 续地接合各^皮接合物32、 33。接缝部分35在表面上形成有作为各3皮 接合物32、 33的边界线的接合线39。接合线39在本实施例中以直线 状延伸。
接合装置31安装有圆筒状的接合工具36，使用接合工具36进行 摩擦搅拌接合。接合工具36具有形成为大致圆筒形状的主体部37以 及/人主体部37向轴线方向一侧突出并形成为尖细状的销部38。通过 接合工具36 —边旋转一边^皮按压在;f皮4妻合物34上并没入^皮接合物34 中，使得^皮接合物34因接合工具36的摩擦热而部分地流动化，流动 化的部分被进行固相搅拌。将被接合物34中的流动化的部分相互混 合，然后，通过流动化的部分凝固而接合各被接合物32、 33。被接合物32、 33例如由铝合金制成。
接合装置31构成为包括以绕着预定的基准轴线L旋转自如的 方式设置并保持接合工具的工具保持部41(在后述的图10中显示)，绕 着基准轴线L旋转驱动工具保持部41的旋转驱动装置，沿着基准轴 线L位移驱动工具保持部41的位移驱动装置，^搭载工具保持部41、 旋转驱动装置和位移驱动装置并能够行走的行走体42以及吸附装置 43。此外，为了容易理解，在图2中未示出吸附装置43。
工具保持部41以能够装卸的方式保持接合工具36。安装在工具 保持部41上的接合工具36以其轴线与接合装置31的基准轴线L同 轴的方式配置。工具保持部41搭载在行走体42上，以能够相对于行 走体42绕着基准轴线L旋转并能够沿基准轴线L的延伸方向位移的 方式设置。在本实施例中，将沿着基准轴线L延伸的方向记栽为基准 轴线方向A,将接合装置31沿着接合线39行走的方向记载为行走方 向X，将与被接合物34的表面垂直的方向记载为上下方向Z。另外， 将与行走方向X和上下方向Z垂直的方向记载为交叉方向Y。
旋转驱动装置具备产生用于使工具保持部41绕着基准轴线L旋 转的动力的旋转动力产生源和将由旋转动力产生源产生的旋转力传 送至工具保持部41的旋转传送部。旋转动力产生源由诸如感应电动 机或伺服电动机的电动机实现。旋转传送部由包括多个齿轮和以能够 旋转的方式支撑齿轮的齿轮箱的齿轮传送机构实现。旋转传送部降低 伺服电动机的输出轴的旋转速度，向工具保持部41施加旋转力。此 外，旋转传送部可以是除齿轮传送机构以外的机构，例如带式传送机 构。另外，旋转传送部也可以是仅连结电动机的输出轴和工具保持部 41的联轴器。
位移驱动装置具备产生用于使工具保持部41沿基准轴线方向A 位移的动力的位移动力产生源，沿基准轴线方向A位移驱动工具保持 部41。位移驱动力产生源由例如压力缸实现，在本实施例中，由双动 式气缸实现。本实施例中的行走体42形成为长方体箱状，^搭载工具保持部41 、 旋转驱动装置以及位移驱动装置。在行走体42的上下方向一侧(以下， 简称为下方Z2)的底部，形成有沿上下方向Z贯通的贯通孔。因此， 工具保持部41以能够从行走体42沿基准轴线方向A突出的方式配 置。
行走体42具有^皮旋转自如地支撑的2对(4个)车轮44和分别连结 各对车轮44的2根车轴45。
行走体42不限于长方体箱状，作为另 一 实施例，行走方向前方(以 下，筒称为前方X1)侧或行走方向后方(以下，筒称为后方X2)侧可以 形成为开放的U字型，以能够从该开放部分沿基准轴线方向A突出的 方式配置工具保持部41。此外，在这种情况下，在未开^:的一侧具有 1根车轴45和1对车轮44，而在开放的一侧左右1对车轮44分别具 有车轴45。
图3是显示以U字型开^:行走体42的行走方向前方XI侧的接合 装置15的侧视图，图4是以U字型开放行走体42的行走方向前方 XI侧的接合装置15的仰视图。此外，为了容易理解，在图4中省略 了接合工具36以及工具保持部41等。
接合装置31还具备行走装置。行走装置包括设在行走体42上的 车轮旋转用电动机和将车轮旋转用电动机的旋转传送至车轮44的旋 转传送装置。旋转传送装置在本实施例中由带式机构实现。具体而言， 带缠绕在车轮旋转用电动机的输出轴和车轴45上，通过车轮旋转用 电动机的输出轴旋转而使车轮44旋转。此外，车轮旋转用电动机可 以通过旋转传送装置而旋转驱动全部车轮，进行所谓的四轮驱动，可 以由液压电动机实现。通过如此地在行走体42上搭载行走装置，使 得行走体42能够自行。
图5是显示吸附装置43的工作的模式图。图6是吸附垫46的仰 视图。图7是/人图6的剖面线VII-VII看时的吸附垫46的截面图。吸 附装置43构成为包括在与被吸附物抵接的状态下使得用于保持接合工具和祐:接合物34的接触状态的吸引力起作用的1个或多个吸附
垫46、吸引充满于吸引空间55中的空气以导入吸引力的吸引源47、 切换吸附垫46的吸附状态和非吸附状态的1个或多个切换装置48以 及经由切换装置48而连接各吸附垫46和吸引源47的导管49。
本实施例中的吸附装置43具备8个吸附垫46。 8个吸附垫46中 一半的吸附垫46在连结配置于交叉方向一侧Yl的2个车轮44的直 线上或沿着该直线配置，分别配置在前方XI的车轮44的前方XI以 及2个车轮44之间。此外，在接合工具不是位于行走体42的前方部 而是位于中央部的情况下，优选吸附垫46也配置在后方X2的车轮 44的后方X2。 8个吸附垫46中剩余一半的吸附垫46在连结配置于 交叉方向另一侧Y2的2个车轮44的直线上或沿着该直线配置，分别 配置在前方XI的车轮44的前方XI 、 2个车轮44之间以及后方X2 的车轮44的后方X2。
在图4中，在左右各4个的共计8个的吸附垫46中，位于行走 体42的前方部的左右一对的大的吸附垫46为用于使用于保持接合工 具和被接合物34的接触状态的吸引力起作用的主吸附垫46。与此相 对的是，配设在2个车轮44之间的6个吸附垫46起到用于调整主吸 附垫46的吸附状态的辅助作用。通过调整辅助吸附垫46的个数或配 设的位置，能够维持根据纟皮接合物34的种类的适当的吸附状态。例 如，通过^f又保留在图4中排成一列的3个辅助吸附垫46中的后部的2 个，能够偏重于行走体42的后方部，使辅助吸附力生成。
各吸附垫46构成为包括与行走体42的下方Z2连结并与,皮吸 附物相对的板状的相对部51、在靠近被吸附物的端部从相对部51的 厚度方向一侧的表面部突出并环绕相对部51的表面部一周的环状的 垫部52、设在垫部52的靠近被吸附物的表面上的滑行体53以及从相 对部51的厚度方向一侧的表面部突出的1个或多个变形防止用突起 部56。在本实施例中，被接合物34相当于被吸附物，吸附垫46吸附 在坤皮接合物34上。本实施例中的相对部51形成为大致四边形状，厚度方向一侧的
表面与被吸附物相对。在该相对部51上，在被垫部52包围的区域， 沿厚度方向贯通的吸气孔58形成在中央。垫部52相当于具有可挠性、 弹性以及气密性的密闭体，形成为沿着相对部51的四边延伸并环绕 一周的框状，包围吸引空间55的周围。垫部52的上下方向另一侧(以 下，简称为上方Zl)的端部嵌入相对部51中并紧贴保持。垫部52由 将天然橡胶、氯丁二烯橡胶、乙烯丙烯橡胶、丁腈橡胶以及硅橡胶等 的橡胶素材发泡后的材料形成。
滑行体53由相对于被吸附物的摩擦系数小于垫部52的相对于被 吸附物的摩擦系数的材料形成。本实施例中的滑行体53形成为沿着 垫部52的靠近一皮吸附物的表面环绕一周的框状。滑行体53由氟树脂 实现。在氟树脂中，滑动性优异即低摩擦系数、耐热性优异、例如磨 耗系数为0.09-0.21程度的低磨耗、具有疏水性的四氟乙烯(PTFE)、 四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚(PFA)以及四氟乙烯(FEP)等适合用于滑 行体53,而且，也可以使用聚三氟氯乙烯(PCTFE)和四氟乙烯.乙烯共 聚物(ETFE)等。
图6的剖面线VIII-VIII看时的吸附垫46的截面图。图 8(1)显示非吸附状态的吸附垫46,图8(2)显示吸附状态的吸附垫46。 滑行体53由4个薄板状体54a、 54b、 54c、 54d以框状构成。从下方 Z2看时，前方X1侧的薄板状体54a形成为前方XI的端部从垫部52 的端部仅向前方XI侧仅稍稍突出，后方X2的端部/人垫部52的端部 向前方XI侧退避。前方XI侧的薄板状体54a优选形成为前方XI侧 的端部越为前方X1，越向上方Z1倾斜。后方X2的薄一反状体54c形 成为与前方X1的薄板状体54a相同，形成为前方X1的端部/人垫部 52的端部向前方XI侧i"又稍稍突出，后方X2的端部/人垫部52的端部 向前侧XI侧退避。
图9是从图6的剖面线IV-IV看时的吸附垫46的截面图。图9(1) 显示非吸附状态的吸附垫46，图9(2)显示吸附状态的吸附垫46。交叉方向一侧Yl的薄板状体54b形成为交叉方向Y的宽度比垫部52的交 叉方向Y的宽度窄，从下方Z2看时，交叉方向Y的两端部形成为比 垫部52更退避至内侧。换言之，从下方Z2看时，垫部52形成为/人 交叉方向一侧Yl的薄板状体54b向交叉方向Y的两侧突出。交叉方 向另一侧Y2的薄板状体54d以与交叉方向一侧Yl的薄板状体54b 相同的方式形成。
变形防止用突起部56形成为在吸引空间55内向被吸附物延伸， 从相对部51向含有滑行体53的与^皮吸附物4氐4妄的面的々i想的一平面 57延伸至下方Z2,以与该假想的一平面57相同的方式延伸或者比假 想的一平面57稍稍更延伸至上方Zl。变形防止用突起部56的上方 Zl的端部嵌入相对部51而被固定。该变形防止用突起部56具有比垫 部52高的刚性，并且由被吸附物侧的端部的相对于被吸附物的摩擦 系数小于垫部52的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成。并且， 本实施例中的变形防止用突起部56的被吸附物侧的端部形成为尖细 状，具体而言，形成为半球状。在本实施例中，设有4根变形防止用 突起部56,各变形防止用突起部56分别配置在将前方XI和后方X2 的薄板状体54a、 54c之间三等分的位置以及将交叉方向一侧Yl和另 一侧Y2的薄板状体54b、 54e之间三等分的位置。变形防止用突起部 56通过例如将不锈钢和淬火钢等的耐磨耗性优异的材料形成为珎_状 或辊状而实现。另外，通过在各种钢铁材料、铝合金等的金属材料或 FRP等的非金属材料的具有高的刚性的材料的被吸附材料侧的端部上 安装与安装在密闭体上的滑行体53相同的材料而实现。
吸引源47通过由导管49形成的管路(以下简称为管路)从吸气孔 58吸引充满于由^皮吸附物、相对部51、垫部52以及滑行体53包围 的吸引空间55中的空气，使吸引空间55内的压力相比于大气压而减 压。因此，相对部51由大气压按压在被吸附物上，将行走体42按压 在被吸附物上。所以，行走体42在接合工具36没入时，能够防止相 对于被接合物34的脱离。吸引源47由液压旋转泵、液压扩散泵以及
19涡轮分子泵等真空泵实现。如图8(2)和9(2)所示，如果相对部51被按 压在^L吸附物上，则垫部52以被压缩的方式变形，滑行体53埋入垫 部52中，垫部52的一部分与被吸附物抵接。因此，垫部52和被吸 附物的相接的部分环绕吸引空间55—周，能够提高气密性。
切换装置48设在吸引源47和相对部51之间，切换是否由管路 连接吸引源47和吸气孔58之间。在本实施例中，吸附状态为切换装 置48通过管路来连接吸引源47和吸气孔58，吸引充满于吸引空间 55中的空气并使吸附垫46吸附在被吸附物上的状态，非吸附状态为 切换装置48阻止吸引源47和吸气孔58的连接，停止充满于吸引空 间55中的空气的吸引且不使吸附垫46吸附在^^皮吸附物上的状态。切 换装置48例如由电^兹阀实现。
本实施例中的吸附装置43具备与吸附垫46的数量(8个)相同的数 量的8个切换装置48，各切换装置48分别设在吸引源47和各吸附垫 46之间，分别个别地切换各吸附垫46的吸附状态和非吸附状态。此 外，在另一实施例中，可以仅在应当切换吸附状态和非吸附状态的吸 附垫46和吸引源47之间设置切换装置48，另外，也可以使导管49 从切换装置48分支，连通于各个吸附垫46，以一个切换装置48同时 切换多个吸附垫46的吸附状态和非吸附状态。
说明使用本实施例的接合装置31对被接合物32、 33进行摩擦搅 拌接合的顺序。接合装置31还具备控制装置。该控制装置读出并执 行存储在存储部中的运算程序，根据预定的摩擦搅拌接合顺序而发出 指令，控制旋转驱动装置、位移驱动装置、行走装置以及吸附装置43。 以下的接合装置31的工作是基于控制装置的指令而进行的。控制装 置例如由具备CPU(中央处理单元)、ROM(只读存储器)和RAM(随机 访问存储器)等的存储部的微型计算机实现。
作业者将^皮4妻合物32、 33静置在作业场所的地面或平台上，通 过定位焊或约束夹具等以间隙或错口为容许值以下的方式预先进行 对接。接着，作业者使接合装置31对位于接合开始点。接着，接合
20装置31开始接合工作。
首先，吸附装置43工作，各吸附垫46转变为吸附状态，吸附在 ^L接合物34上。接着，旋转驱动装置工作，接合工具36与工具保持 部41一起旋转。接着，位移驱动装置工作，接合工具36—边与工具 保持部41 一起旋转， 一边沿着基准轴线L向被接合物34移动。接合 工具36的轴线Ll在含有接合线39且与交叉方向Y垂直的假想平面 内，随着从工具保持部41向着接合工具36的前端而向前方X1倾斜。 例如，基准轴线L和上下方向Z之间的倾斜角度e^皮设定为1 5度。 在接合工具36旋转的同时，销部38以倾斜角度0与被接合物34抵 接，还没入被接合物34中。通过接合工具36以倾斜角度e没入，能
控制装置使位移驱动装置工作，使得接合工具36的销部38没入 被接合物34预定的长度和深度。在对电动机的旋转速度进行反馈控 制的情况下，由于在电动机中流动的电流根据4妄合工具36向^皮4妻合 物34施加的转矩而变化，因而如果电流超出预定的阈值，则判断销 部38没入预定的长度和深度。另外，也可以计算从发出没入指令起 的时间，并基于该时间来判定销部38是否没入预定的长度和深度。
接着，必要时，将接合工具36的旋转速度变更为预定的行走用 旋转速度。例如在各^皮接合物32、 33为厚板的情况下，优选为没入 时的设定旋转速度高于行走用旋转速度。因此，能够缩短接合工具36 没入被接合物34中的时间。
如果从停止接合工具36的位移起经过预定的时间，被接合物34 部分地充分流动化，则随后由行走装置使车轮44旋转。因此，如图2 所示，接合工具36在没入的状态下一边旋转一边在沿着接合线39的 行走方向X上移动，连续地接合各纟皮接合物32、 33。
如果行走体42从开始行走起，移动预先设定的设定行走距离， 则行走装置停止车轮44的旋转驱动，行走体42停止。在车轮旋转用 电动机中设有编码器的情况下，从编码器取得车轮44的角度位置，基于该角度位置判定行走距离。另外，关于行走装置停止车轮44的 旋转驱动的位置，也可以在行走体42的前方XI的端部上设置行走体 停止开关，在使行走体停止的位置预先配置用于使该行走体停止开关 开动的部件。行走体停止开关84例如由接触式开关或非接触的无触 点开关实现。
如果行走体42停止，则位移驱动装置工作，工具保持部41以及 接合工具36沿着基准轴线L沿远离^皮接合物34的朝向位移，从^皮接 合物34退出。接着，旋转驱动装置停止旋转驱动，完成摩擦搅拌接 合的顺序。
在将旋转的接合工具36没入被接合物34中的状态下，行走体42 沿着一皮接合物34的接合线39行走，4妄合被接合物32、 33,构成接合 体。
依照以上所说明的本实施例的接合装置31,吸附垫46包括垫部 52和滑行体53。滑行体53由相对于被吸附物的摩擦系数小于垫部52 的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成，在吸附垫46与被吸附物 抵接的状态下，与一皮吸附物抵接。在这种吸附垫46上，与未设置滑 行体53的普通吸附垫相比，变得易于在被吸附物的表面上滑动，当 接合工具36向前方XI移动时，向后方X2承受的接合方向反力变小。 所以，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，妨碍行走的接合方向反力 也变小，因而能够以小的驱动力行走，能够提高摩擦搅拌接合的接合 速度。另外，由于具备吸附垫46，因而不在接合装置31上设置重物 就防止车轮44因基准轴线方向A的反力而/人净皮冲妄合物34脱离，并且， 能够防止弯曲行进，能够进行预期的行走，谋求装置的轻型化。
尤其是，滑行体53的前方XI侧和后方X2侧的薄板状体54a、 54c的前方XI侧的端部比垫部52更向前方XI突出，因而即使在吸 附状态下，滑行体53也变得易于滑动，接合方向反力变小。另外， 由于未在垫部52的靠近被吸附物的表面的整个面上设置滑行体53, 因而在吸附状态中，垫部52和被吸附物的相接的部分环绕吸引空间55—周，能够提高气密性。
另外，依照本实施例的接合装置31,在吸引空间55中，设有从 吸附垫向含有滑行体53的与^皮吸附物抵接的面的假想的一个平面57 延伸的变形防止用突起部56。由于该变形防止用突起部56具有比垫 部52高的刚性，因而即使在吸附垫46吸附在例如薄且刚性低的一皮接 合物上的情况下，也能够通过该变形防止用突起部56与^皮接合物34 抵接而防止^皮接合物34弯曲。，i如^皮接合物34弯曲，则在摩擦搅拌 结合后，被接合物34有时侯变形，另外，有时候在吸附垫46和纟皮接 合物34之间产生间隙，吸引空间55的压力升高，吸附力降低，但是， 通过防止^皮接合物34的弯曲，能够防止因^L接合物34的弯曲而产生 的上述缺陷。另外，由于变形防止用突起部56的与-皮吸附物相4妄的 面由相对于被吸附物的摩擦系数小于垫部52的相对于被吸附物的摩 擦系数的材料形成，因而即使变形防止用突起部56与被吸附物抵接， 也能够尽可能地抑制与接合装置31的行走朝向相反的一侧的朝向的 反力增力口。
在本实施例的吸附垫46中，虽然在相对部51的中央部设置吸气 孔58，但只要在垫部52的内侧，就可以设在任何位置。在相对部51 的中央未设置吸气孔58的情况下，也可以在相对部51的中央部i殳置 变形防止用突起部56。并且，也可以在变形防止用突起部56的前端 部配置与滑行体53相同的材料的部件，降低与被吸附物的摩擦系数， 减小向后方X2承受的反力。
图10是显示本发明的另一实施例的接合装置59的截面图。由于 本实施例的接合装置59与上述实施例的接合装置31几乎相同，因而 标注相同的符号并省略重复的说明。
沿着接合部位设有刚性高于被接合物34的被吸附的部分的引导 轨道61。在本实施例中，2根引导轨道61以分别沿交叉方向一侧Yl 和另一侧Y2而距离接合线39等间隔的方式设在被接合物34的表面 上。在本实施例中，引导轨道61由H形钢实现，以净皮H形刚的两壁夹着且位于中央部的腹板62与被接合物34大致平行的方式设置。由 接合装置59和引导轨道61实现本发明的一个实施例的摩擦搅拌接合 系统。
接合装置59以各车轮44与腹板62的表面(以下称为行走面62a) 抵接的方式配置。即，接合装置59通过车轮44在行走面62a上旋转 而行走。各吸附垫46与引导轨道61的行走面62a4jy妄，吸附在该行 走面62a上。即，在本实施例中，被吸附物相当于引导轨道61。各吸 附垫46安装在L字状的臂体85的下端，该臂体85安装在行走体42 的框架上。
引导轨道61固定在例如载置有^皮接合物34的平台63上。引导 轨道61配置成分别从^皮接合物34的行走方向X的两端部突出，例如 通过用螺栓固定或焊接山形钢而固定在平台63上。
引导轨道61固定在例如载置有4皮接合物34的平台63上。引导 轨道61配置成分别从^皮接合物34的行走方向X的两端部突出，例如 通过用螺栓固定或焊接山形钢而固定在平台63上。
对行走面62a实施用于减小相对于吸附垫46的摩擦系数的预定的 处理。例如，在腹板62的表面上涂覆由相对于吸附垫46的摩擦系数 小的材料制成的涂料，或者研磨腹板62的表面部，减小表面粗糙度。 作为涂覆在腹板62的表面上的涂料，例如有氟树脂涂料、硅树脂涂 料、氨基曱酸乙酯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料以及环氧树脂涂料等。 将以上处理进行至车轮44旋转时不在行走面62a上产生滑动的程度。
本实施例的接合装置59还具备第2导向体73。第2导向体73构 成为包括第2轴81,在行走体42的下方Z2的端部上靠近交叉方向 另一侧Y2的端部而固定且^皮安装，从行走体42向下方Z2延伸；以 及圆筒形状的第2辊82，以能够旋转的方式被轴支在该第2轴81上。 第2辊82与第2轴81共轴线，绕着沿该上下方向Z延伸的轴线旋转。 在摩擦搅拌接合中，在使第2辊82从交叉方向一侧Yl侧与交叉方向 另 一侧Y2的引导轨道61的2个凸缘76中的交叉方向一侧Yl侧的凸缘76抵接的状态下，接合装置71沿行走方向X行走。交叉方向另一 侧Y2的引导轨道61的2个凸缘76中的交叉方向一侧Yl侧的凸缘 76相当于具有与-皮接合物34的表面垂直的引导面的垂直延伸部，该 凸缘76的交叉方向一侧Yl的表面相当于引导面。
由于本实施例的摩擦搅拌接合顺序和上述实施例的摩擦搅拌接 合顺序仅由于车轮44抵接的面和吸附垫46吸附的面不同，因而省略 重复的说明。
依照以上所说明的本实施例的接合装置59，吸附垫46吸附在引 导轨道61上。引导轨道61的刚性比被接合物34的被吸附的部分高， 即使吸附垫46吸附也难以变形。通过吸附垫46吸附在这种引导轨道 61上，能够防止在摩擦搅拌接合中祐j妄合物34变形。
还依照本实施例的接合装置59，由于对引导轨道61的表面(行走 面62a)实施用于减小相对于吸附垫46的摩擦系数的预定的处理，因 而能够减小接合装置59行走时在吸附垫46上产生的与行走朝向相反 的朝向的反力。另外，由于接合装置59在车轮44未与^皮接合物34 抵接的情况下行走，因而能够防止在摩擦搅拌接合中对^皮接合物34 造成损伤。
还依照本实施例的接合装置59, —边使第2导向体73与引导轨 道61抵接， 一边使接合装置59行走。因此，能够消除因接合工具36 旋转而产生的横方向反力F3，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也 防止了摩擦搅拌装置弯曲行进，能够进行预期的行走，能够通过接合 工具36以高的接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌并接合被接合物 34。
在本实施例中，虽然引导轨道61为H形钢，但只要是吸附垫46 能够吸附且车轮44能够行走的形状，就可以为任何形状，例如也可 以为四方柱形状。另外，接合装置59也可以不具备第2导向体73。
图11是显示本发明的又一实施例的接合装置71的截面图。本实 施例的接合装置71由这样的构成形成在上述实施例的接合装置59上还具备第1导向体72和与上述实施例相同的构成的第2导向体73, 并且除去吸附装置43。由于本实施例的接合装置71的构成和上述实 施例的4妄合装置59的构成几乎相同，因而对对应的构成标注相同的 符号，并省略重复的说明。由本实施例的接合装置71和引导轨道74 实现本发明的另一实施例的摩擦搅拌接合系统。此外，除了第l导向 体72和第2导向体73之外，接合装置71也可以具备上述实施例的 吸附装置43。另外，也能够省去第1导向体72而具备第2导向体73 和吸附装置43。
本实施例中的引导轨道74具有与^皮接合物32、 33的表面平行地 延伸的平ff延伸部75。本实施例中的引导轨道74构成为包括与上述 实施例的引导轨道61相同的H形钢和从该H形钢的凸缘76沿交叉方 向Y延伸的平行延伸部75。该平行延伸部75形成在H形钢的行走方 向X的两端部之间。设在交叉方向一侧Yl的引导轨道74的平行延伸 部75形成为从2个凸缘76中的交叉方向一侧Yl的凸缘76的上方 Zl的端部向交叉方向一侧Yl延伸。另外，设在交叉方向另一侧Y2 的引导轨道74的平行延伸部75形成为从2个凸缘76中的交叉方向 另一侧Y2的凸缘的上方Zl的端部向交叉方向另一侧Y2延伸。
伸部75更远离车轮44的朝向突出。第1导向体72构成为包括下 方延伸部77，分别从车轴45的两端部比平行延伸部75更延伸至下方 Z2;第1轴78,沿交叉方向Y贯通下方延伸部77的下方Z2，固定并 -故支撑在下方延伸部77上，沿交叉方向Y向引导轨道74延伸；以及 圆筒状的第1辊79，以能够旋转的方式被轴支在该第1轴78上。第 l辊79与第l轴78共轴线，绕着沿该交叉方向Y延伸的轴线旋转。 在摩擦搅拌接合中，在使第1辊79与下方延伸部77抵接的状态下， 接合装置71沿行走方向X行走。
由于本实施例的摩擦搅拌接合顺序和上述实施例的摩擦搅拌接 合顺序的不同之处仅在于，吸附垫46不吸附在被吸附物上，接合装置71在第1导向体72和第2导向体73与引导轨道74抵接的状态下 行走，因而省略重复的说明。
依照以上所说明的本实施例的接合装置71， 一边使第1导向体 72抵接在平行延伸部75的与被接合物34相对的面上， 一边使接合装 置71行走。因此，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也能够消除 与接合工具36按压^皮接合物34的力相对的反力Fl，防止车轮44脱 离，能够进行预期的行走，能够通过接合工具36以高的接合速度对 预期的部位进行摩擦搅拌并接合各浮皮接合物。
还依照本实施例的接合装置71， 一边使第2导向体73与引导轨 道74抵接， 一边使接合装置71行走。因此，能够消除因接合工具36 旋转而产生的横方向反力F3,即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也 防止了摩擦搅拌装置弯曲前进，能够进行预期的行走，能够通过接合 工具36以高的接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌并接合被接合物 34。
在本发明的另一实施例的接合装置中，也可以使球状的旋转体与 由凸缘76和平行延伸部75形成的L字状的角部4氐接，以代替笫1辊 79以及笫2辊82。由于接合装置在球状的旋转体与凸缘76和平行延 伸部75这两者抵接的同时行走，因而能够消除工具轴线方向反力Fl 和4黄方向反力F3。
并且，在本发明的另一实施例的接合装置中，也可以配置引导轨 道，该引导轨道具有从与祐_接合物34垂直的面向交叉方向一侧Yl或 另一侧Y2倾斜的倾斜面，在绕着从上下方向Z倾斜与该倾斜面的倾 斜角度相同的角度的轴线旋转的辊与倾斜面抵接的状态下，使接合装 置行走。即使是这种辊，也能够消除工具轴线方向反力Fl以及横方 向反力F3。
接着，参照图12至图16，说明本发明的又一实施例。 在上述实施例中，虽然对通过吸引源47吸引空气并使吸引力产 生的吸附垫46以及使用吸附垫46的摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接
27合系统进行了说明，但是在本实施例中，对通过电磁石使吸引力产生
的吸附垫95以及使用吸附垫95的摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合 系统进行"^兌明。
图12是显示本实施例的接合装置91的截面图。如果除去相对于 吸附垫46由吸引源47驱动，吸附垫95用电;兹石驱动，那么，本实 施例的接合装置91与图10所示的上述实施例的接合装置59几乎相 同，因而标注相同的符号并进行说明。
沿着接合部位设有刚性高于被接合物34的被吸附的部分的引导 轨道61。在本实施例中，2根引导轨道61以分别沿交叉方向一侧Yl 和另一侧Y2而距离接合线39等间隔的方式设在被接合物34的表面 上。在本实施例中，引导轨道61由能够用电磁石吸附的H形钢实现， 以被H形钢的两壁夹着且位于中央部的腹板62与祐j妄合物34大致平 行的方式设置。由接合装置91和引导轨道61实现本发明的一个实施 例的摩擦搅拌接合系统。
接合装置91以各车轮44与作为腹板62的表面的行走面62a抵接 的方式配置。即，接合装置91通过车轮44在行走面62a上旋转而行 走。另外，关于各吸附垫95，在图4所示的示例中，配置在前方的垫 46与配置在车轮44和车轮44之间的垫46并未沿着将排列在行走方 向X上的各车轮44连结的共同的直线配置，但在具备引导轨道61的 本实施例中，所有吸附垫95沿着将排列在行走方向X上的各车轮44 连结的直线配置。而且，各吸附垫95与引导轨道61的行走面62a抵 接，吸附在该行走面62a上。即，在本实施例中，^皮吸附物相当于引 导轨道61。各吸附垫95安装在L字状的臂体85的下端，该臂体85 安装在行走体42的框架上。
引导轨道61固定在例如载置有-皮接合物34的平台63上。引导 轨道61配置成分别从^^接合物34的行走方向X的两端部突出，例如 通过用铆钉固定或焊接山形钢而固定在平台63上。
吸附垫95作为电磁石而被驱动，如图16所示，经由切换装置99而与电源100连4妄。
如图14所示，吸附垫95具有框体95a和配设在框体95a的内部 的筒状线圏95b。电流流过线圏95b中而在吸附垫95上构成电^f兹石。 线圏95b以其轴线与行走面62a垂直的方式缠绕，线圈95b产生的磁 力线与行走面62a交叉。在吸附垫95的下面形成有电;兹石面95c,吸 附垫95由电磁力吸附在引导轨道61的行走面62a上。
由切换装置99切换从电源100向线圈95b供给的电流的ON/OFF。 另外，切换装置99能够控制从电源100向线圈95b供给的电流量， 能够调节对于作为被吸附物的引导轨道61的吸附力。
如图14所示，在框体95a的四角的下部埋入有突起部97。突起 部97例如具有半球状，其球面与行走面62a抵接，并减小突起部97 和行走面62a的接触摩擦阻抗。通过突起部97与行走面62a抵接，在 吸附垫95的电磁石面95c和行走面62a之间形成有小的间隙，电磁石 面95c被维持在不与行走面62a接触的状态。
如图15所示，也可以在框体95a的四角的下部埋入突起部98, 以代替突起部97。突起部98具有棱柱状，在其下侧表面上贴有由低 摩擦系数的材料制成且用于使吸附垫95相对于行走面62a易于滑动的 膜状的滑膜部98a。作为滑膜部98a,能够使用例如聚四氟乙烯等、氟 树脂涂料、硅树脂涂料、氨基曱酸乙酯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料或 者以及环氧树脂涂料等。
此外，在上述的"^兌明中，虽然示出了在吸附垫95上构成电^f兹石 并由电磁石能够吸附的钢材构成引导轨道61的示例，但也能够在引 导轨道上配设线圈并供给电流，形成电磁石，能够用引导轨道的电磁 石的磁力将吸附垫吸附在引导轨道上。
本实施例的接合装置91还具备第2导向体73。第2导向体73构 成为包括第2轴81,在行走体42的下方Z2的端部上靠近交叉方向 另 一侧Y2的端部而固定且4皮安装，从行走体42向下方Z2延伸；以 及圆筒形状的第2辊82，以能够旋转的方式被轴支在该第2轴81上。第2辊82与第2轴81共轴线，绕着沿该上下方向Z延伸的轴线旋转。 在摩擦搅拌接合中，在使第2辊82从交叉方向一侧Yl侧与交叉方向 另 一侧Y2的引导轨道61的2个凸缘76中的交叉方向 一侧Yl侧的凸 缘76抵接的状态下，接合装置71沿行走方向X行走。交叉方向另一 侧Y2的引导轨道61的2个凸缘76中的交叉方向一侧Yl侧的凸缘 76相当于具有与被接合物34的表面垂直的引导面的垂直延伸部，该 凸缘76的交叉方向一侧Yl的表面相当于引导面。
依照以上所说明的本实施例的接合装置91,吸附垫95通过电磁 力而吸附在引导轨道61上。引导轨道61的刚性比净皮冲妄合物34的刚 性高，即使吸附垫95吸附也难以变形。通过吸附垫95吸附在这种引 导轨道61上，能够防止在摩擦搅拌接合中^皮4妄合物34变形。
另外，能够用电磁力控制吸附垫95的对于引导轨道61的吸附力， 与依赖于机械的摩擦力的情况相比，能够稳定地供给吸附垫95的行 走中的吸附力，并且，能够将其稳定地维持在一定值。
另外，由于通过切换装置99电气地控制吸附垫95,因而能够迅 速地切换ON/OFF。
另外，由于将电》兹石面95c相对于行走面62a而维持在非^接触的 状态，因而与机械地接触的情况相比，能够减小行走阻力。
另外，由于吸附力依赖于电磁力，因而能够不需要吸附垫95上 的在真空吸附的情况下所需要的橡胶和海绵等消耗材料的更换。
还依照本实施例的接合装置91,通过对引导轨道61的表面(行走 面62a)实施用于减小吸附垫95的相对于突起部97或突起部98的摩 擦系数的预定的处理，能够减小当接合装置91行走时在吸附垫91上 产生的与行走朝向相反的朝向的反力。另外，由于接合装置95在车 轮44不与祐:接合物34 4氐接的情况下行走，因而能够防止在摩擦搅拌 接合中对^皮4妄合物34造成损伤。
还依照本实施例的接合装置91, 一边使第2导向体73与引导轨 道61抵接， 一边使接合装置91行走。因此，能够消除因接合工具36旋转而产生的横方向反力F3，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也
防止了摩擦搅拌装置弯曲前进，能够进行预期的行走，能够通过接合
工具36以高的接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌并接合被接合物 34。
在本实施例中，虽然引导轨道61为H形钢，但只要是吸附垫95 能够通过电磁力吸附且车轮44能够行走的形状，就可以为任何形状， 例如也可以为四方柱形状。另外，接合装置91也可以不具备第2导 向体73。
图13是显示使用电磁力的本发明的又一实施例的接合装置79的 截面图。由于本实施例的接合装置93的构成与上述实施例的接合装 置93的构成几乎相同，因而对对应的构成标注相同的符号，并省略 重复的说明。由本实施例的接合装置93和引导轨道74实现本发明的 另 一实施例的摩擦搅拌接合系统。
本实施例中的引导轨道74具有与^皮接合物32、 33的表面平行地 延伸的平行延伸部75。本实施例中的引导轨道74构成为包括与上述 实施例的引导轨道61相同的H形钢和从该H形钢的凸缘76沿交叉方 向Y延伸的平行延伸部75。该平行延伸部75形成在H形钢的行走方 向X的两端部之间。设在交叉方向一侧Yl的引导轨道74的平行延伸 部75形成为/人2个凸缘76中的交叉方向一侧Yl的凸缘76的上方 Zl的端部沿交叉方向一侧Yl延伸。另外，设在交叉方向另一侧Y2 的引导轨道74的平行延伸部75形成为从2个凸缘76中的交叉方向 另一侧Y2的凸缘的上方Zl的端部沿交叉方向另一侧Y2延伸。
伸部75更远离车轮44的朝向突出。第1导向体72构成为包括下 方延伸部77,分别/人车轴45的两端部比平行延伸部75更延伸至下方 Z2;第1轴78，沿交叉方向Y贯通下方延伸部77的下方Z2，固定并 被支撑在下方延伸部77上，沿交叉方向Y向引导轨道74延伸；以及 圓筒状的第1辊79，以能够旋转的方式被轴支在该第1轴78上。第
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l辊79与第l轴78共轴线，绕着沿该交叉方向Y延伸的轴线旋转。 在摩擦搅拌接合中，在使第1辊79与下方延伸部77抵接的状态下， 接合装置93沿行走方向X行走。
依照以上所说明的本实施例的接合装置71， 一边使第1导向体 72抵接在平行延伸部75的与^皮接合物34相对的面上， 一边使接合装 置71行走。因此，即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也能够消除 与接合工具36按压被接合物34的力相对的反力Fl，防止车轮44脱 离，能够进行预期的行走，能够通过接合工具36以高的接合速度对 预期的部位进行摩擦搅拌并接合各,皮接合物。
还依照本实施例的接合装置71， 一边使第2导向体73与引导轨 道74抵接， 一边使接合装置71行走。因此，能够消除因接合工具36 旋转而产生的横方向反力F3,即使提高摩擦搅拌接合的接合速度，也 防止了摩搭t搅拌装置弯曲前进，能够进行预期的行走，能够通过接合 工具36以高的接合速度对预期的部位进行摩擦搅拌并接合被接合物 34。
在本发明的另一实施例的接合装置中，也可以使3求状的旋转体与 由凸缘76和平行延伸部75形成的L字状的角部4氐接，以代替第l辊 79以及第2辊82。由于接合装置在球状的旋转体与凸缘76和平行延 伸部75这两者抵接的同时行走，因而能够消除工具轴线方向反力Fl 和才黄方向反力F3。
并且，在本发明的另一实施例的接合装置中，也可以配置引导轨 道，该引导轨道具有从与被接合物34垂直的面向交叉方向一侧Yl或 另 一侧Y2倾斜的倾斜面，在绕着/人上下方向Z倾斜与该倾斜面的倾 斜角度相同的角度的轴线旋转的辊与倾斜面抵接的状态下，使接合装 置行走。即使是这种辊，也能够消除工具轴线方向反力Fl以及横方 向反力F3。
权利要求
1.一种吸附垫，在一边以行走体来行走一边通过接合工具对多个被接合物进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置中具备，在与被吸附物抵接的状态下，为了保持接合工具和被接合物的接触状态，使吸引力起作用，其中，能够切换与所述被吸附物抵接的吸附状态和解除与所述被吸附物的抵接的非吸附状态。
2. 根据权利要求1所述的吸附垫，其特征在于，所述吸附垫包括环状的密闭体，包围吸引空间的周围，并具有气密性和弹性；以及滑行体，设在所述密闭体的靠近被吸附物的表面上，由相对于^皮 吸附物的摩擦系数小于所述密闭体的相对于被吸附物的摩擦系数的 材料形成。
3. 根据权利要求1或2所述的吸附垫，其特征在于，还包括突 起部，所述突起部在所述吸引空间内向被吸附物延伸，具有比所述密 闭体高的刚性，并且由相对于^支吸附物的摩擦系数小于所述密闭体的 相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成。
4. 一种通过接合工具对多个被接合物进行摩擦搅拌接合的摩擦 搅拌接合装置，包括根据权利要求1、 2或3的任一项所述的吸附垫； 工具保持部，以绕着预定的基准轴线旋转自如的方式设置，保持 接合工具；旋转驱动装置，绕着基准轴线旋转驱动工具保持部； 位移驱动装置，沿着基准轴线位移驱动工具保持部；以及 行走体，搭载工具保持部、旋转驱动装置以及位移驱动装置，并 能够行走。
5. 根据权利要求4所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于，设置多个所述吸附垫，所述多个吸附垫，由位于所述行走体的前方部并具有大的吸附力 的主吸附垫和比所述主吸附垫更位于后方并具有小的吸附力的1个以 上的辅助吸附垫构成，能够调节所述1个以上的辅助吸附垫的个数和配设的位置。
6. 根据权利要求4所述的摩搭t搅拌接合装置，其特征在于，还 包括切换所述吸附垫的吸附状态和非吸附状态的切换装置。
7. —种摩擦搅拌接合系统，包括 根据权利要求4所述的摩擦搅拌接合装置；以及沿着接合部位设置且刚性高于被接合物的被吸附的部分的引导 轨道，其中，所述吸附垫吸附在所述引导轨道上。
8. 根据权利要求7所述的摩擦搅拌接合系统，其特征在于，所 述引导轨道具有随着行走而旋转的所述摩擦搅拌接合装置的车轮抵 接且所述吸附垫吸附的表面，对所述表面实施用于减小相对于吸附垫 的摩擦系数的预定的处理。
9. 一种摩擦搅拌接合系统，包括S1导轨道，沿着接合有多个被接合物的接合部位设在被接合物的 表面上，具有与被接合物的表面平行地延伸的平行延伸部；以及摩擦搅拌接合装置，具有导向体， 一边使导向体抵接在平行延伸 部的与所述被接合物相对的面上并以行走体来行走， 一边通过才妻合工 具对多个被接合物进行摩擦搅拌接合。
10. 根据权利要求7或9所述的摩擦搅拌接合系统，其特征在于， 所述引导轨道还具有垂直延伸部，该垂直延伸部具有与所述纟皮4妄合物 的表面垂直的引导面，所述摩擦搅拌接合装置还包括与所述引导面抵接的第2导向体。
11. 根据权利要求1所述的吸附垫，其特征在于，所述吸附垫能够通过电磁力而吸附在所述净皮吸附物上，所述吸附垫具有被供给电流且能够吸附在所述^皮吸附物上的电 磁石。
12. 根据权利要求11所述的吸附垫，其特征在于，具有用于相 对于所述^皮吸附物隔开间隙而保持所述电磁石的多个突起部。
13. 根据权利要求12所述的吸附垫，其特征在于，所述突起部 的前端具有^^形状。
14. 根据权利要求12所述的吸附垫，其特征在于，在所述突起 部的前端形成有用于使相对于所述被吸附物易于滑动的滑膜部。
15. —种通过接合工具对多个被接合物进行摩擦搅拌接合的摩擦 搅拌接合装置，包括根据权利要求11所述的吸附垫；工具保持部，以绕着预定的基准轴线旋转自如的方式设置，保持 接合工具；旋转驱动装置，绕着基准轴线旋转驱动工具保持部； 位移驱动装置，沿着基准轴线位移驱动工具保持部；以及 行走体，搭载工具保持部、旋转驱动装置以及位移驱动装置，并 能够行走。
16. 根据权利要求15所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 还包括切换所述吸附垫的吸附状态和非吸附状态的切换装置。
17. —种摩擦搅拌接合系统，包括 根据权利要求15所述的摩擦搅拌接合装置；以及沿着接合部位设置且刚性高于被接合物的被吸附的部分的引导轨道，其中，所述^f皮吸附物位于所述引导轨道上。
18. 根据权利要求17所述的摩擦搅拌接合系统，其特征在于， 随着行走而旋转的所述摩擦搅拌接合装置的车轮抵接所述引导轨道。
19. 根据权利要求17所述的摩擦搅拌接合系统，其特征在于，所述引导轨道还具有垂直延伸部，该垂直延伸部具有与所述被接合物 的表面垂直的引导面，所述摩擦搅拌接合装置还包括与所述引导面抵接的第2导向体。
全文摘要
本发明提供一种轻型且能够以小的力行走的摩擦搅拌接合装置、用于该摩擦搅拌接合装置的吸附垫以及摩擦搅拌接合系统。吸附垫(46)构成为包括板状的相对部(51)，与被吸附物相对；环状的垫部(52)，在靠近被吸附物的端部从相对部(51)的厚度方向一侧的表面部突出，环绕相对部(51)的表面部一周；滑行体(53)，设在垫部(52)的靠近被吸附物的表面上；以及1个或多个变形防止用突起部(56)，从相对部(51)的厚度方向一侧的表面部突出。滑行体(53)由相对于被吸附物的摩擦系数小于垫部(52)的相对于被吸附物的摩擦系数的材料形成。
文档编号B23K20/12GK101622093SQ20088000633
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月6日 优先权日2007年3月30日
发明者藤本光生, 西田英人 申请人:川崎重工业株式会社