专利名称：摩擦搅拌接合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为了将工件摩擦搅拌接合而使用的摩擦搅拌接合装置。
本申请基于2010年11月4日在日本提出申请的特愿2010 — 247811号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术：
在摩擦搅拌接合中，通过将设在摩擦搅拌接合用工具的前端部上的探针(棒状突起物)一边旋转一边推压在工件的接合部上并没入到工件内，使工件的接合部产生摩擦热，使工件软化，并通过上述摩擦搅拌接合用工具的旋转力，使接合部周边塑性流动而搅拌混合，将多个工件一体地接合。摩擦搅拌接合目前以在接合时产生的接合反作用力较小的铝材薄板(厚度10_以下)的接合为中心利用。
作为在摩擦搅拌接合中使用的以往的摩擦搅拌接合装置，提出了下述装置:具备设置在载置工件的平台的两侧的导轨、跨越上述平台而移动自如地设置在上述导轨上的门型架、在平台的宽度方向上移动自如地悬臂支承在门型架上的基台、在上下方向上移动自如地悬臂支承在基台上的接合装置主体、和能够旋转地安装在接合装置主体的下端部上的摩擦搅拌接合用工具(例如参照专利文献I)。
此外，作为以往的摩擦搅拌接合装置的另一例，提出了下述装置:将接合装置主体搭载在具备车轮和使车轮旋转驱动的车轮旋转机构、能够自行的车体上，所述接合装置主体具备摩擦搅拌接合用工具、旋转驱动摩擦搅拌接合用工具的旋转驱动机构、和使上述摩擦搅拌接合用工具在上下方向上移动的变位驱动机构(例如参照专利文献2)。
专利文献1:日本特开2004 - 195549号公报 专利文献2:日本特开2005 — 186084号公报。发明内容
但是，在上述专利文献I所记载那样的、具有悬臂支承接合装置主体的构造的摩擦搅拌接合装置中，在摩擦搅拌接合时产生的接合反作用力较大的情况下，在例如厚板(例如在铝材中是18_以上)彼此的接合等时接合反作用力超过约It的情况下等，不能承受该较大的接合反作用力，不能正常地进行工件的摩擦搅拌接合。此外，由于是门型架跨越工件的构造，所以能够进行摩擦搅拌接合的工件的尺寸(宽度尺寸)受门型架的大小限制，在工件尺寸较大的情况下必须将装置大型化。
此外，在上述专利文献2所记载那样的、能够使用车轮自行的摩擦搅拌接合装置中，在摩擦搅拌接合时产生的接合反作用力较大的情况下，通过该接合反作用力，行进方向摇摆，不能正常地进行工件的摩擦搅拌接合。另外，在上述专利文献2中，还提出了下述构造:在摩擦搅拌接合装置的一侧设置沿着工件间的接合线延伸的导引部件，并且在摩擦搅拌接合装置中设置导引机构，所述导引机构具备夹持导引部件的一对辊和旋转自如地支承辊的固定部，沿着导引部件使摩擦搅拌接合装置移动，但通过设在上述摩擦搅拌接合装置中的一对辊不能承受在摩擦搅拌接合时产生的较大的接合反作用力。由此，在此情况下也不能正常地进行工件的摩擦搅拌接合。
所以，本发明的目的是提供一种即使工件的尺寸较大、此外即使摩擦搅拌接合时的接合反作用力较大、也能够不使装置大型化而正常地进行工件的摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置。
为了解决上述课题，有关本发明的摩擦搅拌接合装置，具备:构架，比将工件接合的接合线的长度长；一对工件固定平台，设置在该构架的上表面上，以形成沿着上述工件间的接合线延伸的间隙；接合装置主体，具备位于上述间隙的下方、从上述间隙向上方突出的摩擦搅拌接合用工具、在上端部安装该摩擦搅拌接合用工具的主轴、和使该主轴转动的主轴旋转驱动装置；线性导引机构，将该接合装置主体沿着上述间隙移动自如地支承；移动装置，使上述接合装置主体沿着上述间隙移动。
此外，优选的是，上述线性导引机构具备设置在接合装置主体上的辊循环式的线性导引块、和对应于该线性导引块而设置在构架上的、沿着上述间隙延伸的线性导轨。
在此情况下，线性导引机构优选的是具备平行于构架而设置的多条线性导轨。此夕卜，优选的是，线性导引机构每I条线性导轨经由多个上述线性导引块支承着接合装置主体。
进而，优选的是，使上述摩擦搅拌接合用工具为筒管工具，在摩擦搅拌接合用工具与主轴之间设置支承上述摩擦搅拌接合用工具的弹性体。
进而，优选的是，在上述接合装置主体的主轴的外周侧设有用来形成油冷室的壳体，在该壳体上，经由轴承能够旋转地支承主轴，使润滑油循环到轴承和上述油冷室。
此外，优选的是，在上述接合装置主体上，设置能够变更将摩擦搅拌接合用工具的外周侧冷却的气体的喷出方向的冷却用喷嘴。
在本发明的摩擦搅拌接合装置中，在比将工件接合的接合线的长度长的构架的上表面上，设置有一对工件固定平台，以在工件固定平台彼此之间形成沿着上述工件间的接合线延伸的间隙。此外，在上述构架的上述间隙的下方，经由线性导引机构沿着上述间隙移动自如地设有接合装置主体，所述接合装置主体具备从间隙向上方突出的摩擦搅拌接合用工具、在上端部安装摩擦搅拌接合用工具的主轴、和使主轴转动的主轴旋转驱动装置；进而，设有使上述接合装置主体沿着间隙移动的移动装置。通过该结构，在摩擦搅拌接合时产生的接合反作用力较大的情况下，例如在厚板(例如在铝材中是18mm以上)彼此的摩擦搅拌接合等时，即使是接合反作用力超过It的情况等，也能够充分承受该较大的接合反作用力。由此，能够正常地进行工件的摩擦搅拌接合。此外，由于将载置在构架上的工件固定平台上的工件通过接合装置主体摩擦搅拌接合，所述接合装置主体位于形成在工件固定平台彼此之间的间隙的下方，所以即使工件的宽度尺寸比工件固定平台的宽度尺寸大，也能够进行工件的摩擦搅拌接合。
图1是表示本发明的摩擦搅拌接合装置的一实施方式的概略俯视图。
图2是图1的概略主视图。
图3是表示接合装置主体的向基座的设置状态的概略俯视图。
图4是沿着图3的A — A方向的概略剖视图。
图5是沿着图4的B — B方向的概略剖视图。
图6是图5的X部的放大图。
具体实施方式
以下，参照
用来实施本发明的方式。
图1至图6表示本发明的一实施方式。在该摩擦搅拌接合装置中，通过在在摩擦搅拌接合中使摩擦搅拌接合用工具5移动的方向(以下，定义为前后方向)上延伸的基座板Ic上隔开一定的间隔设置沿着基座板Ic的长度方向平行配设的左右一对框架Ib和lb，构成构架I。此外，在各框架Ib和Ib的各上端面上，分别设置有在上表面上载置有工件2a、2b的一对工件固定平台3a和3b。各工件固定平台3a和3b的上表面都保持为水平，并且在固定平台3a与3b之间，形成有在前后方向上以缝隙状延伸的、具有规定间隔的间隙4。并且，在间隙4的下方，形成有由基座板lc、左右的框架Ib和左右的工件固定平台3a、3b包围的空间部la。
在空间部Ia中，收存有接合装置主体8，所述接合装置主体8具备呈筒管状的摩擦搅拌接合用工具5、在上端部具备摩擦搅拌接合用工具5的沿垂直方向延伸的主轴6、和经由主轴6使摩擦搅拌接合用工具5旋转的主轴旋转驱动装置7。此外，在分别设在基座板Ic的左右(基座板Ic的宽度方向)两侧部上的线性导轨27上，卡合着分别设在接合装置主体8的左右两侧面上的线性导引块26。并且，通过由线性导引块26和线性导轨27构成的线性导引机构9，接合装置主体8在使摩擦搅拌接合用工具5从间隙4向上方突出的状态下能够在作为基座板Ic的长度方向的前后方向上移动。
进而,在空间部Ia中设有移动装置10。该移动装置10由设置在基座板Ic的前后方向上的一端侧的上表面上的循环式绞车29、设置在循环式绞车29的鼓筒29a的下方的绳轮30、设置在基座板Ic的前后方向上的另一端侧的上表面上的绳轮块28、和卷绕在循环式绞车29的鼓筒29a上、卷挂在绳轮30和绳轮块28上的作为索状物的金属绳索31构成。并且，将金属绳索31的两端连结在接合装置主体8的前后两端部上，通过由循环式绞车29的旋转经由金属绳索31使接合装置主体8在前后方向上移动，摩擦搅拌接合用工具5沿着上述工件固定平台3a、3b间的缝隙状的间隙4移动。
详细地讲，载置安装在构成构架I的左右的各框架Ib的上端上的左右一对工件固定平台3a、3b平行地设置，以使形成在它们之间的间隙4的宽度在与基座板Ic的长度方向正交的宽度方向上为一定。此外，设定左右的工件固定平台3a、3b的间隔(间隙4的宽度)，以使从下方插通在间隙4中的摩擦搅拌接合用工具5能够在间隙4内向前后方向无障碍地移动。
在工件固定平台3a、3b的上表面上，分别载置有要接合的工件2a和2b。在此情况下，两工件2a和2b在使它们的接合侧端面在间隙4的上方接近那样的位置，固定在工件固定平台3a、3b上。
此外，接合装置主体8在沿构架I的长度方向延伸的矩形状的底面板8a上，形成有方筒形状的盒体，所述方筒形状的盒体隔开规定间隔上下地立设左右的各侧壁8b、8b、将各侧壁8b、8b的下端固定到底面板8a上、再将为与底面板8a的长度大致相同的长度、并且宽度比底面板8a窄的顶棚壁8c水平地安装在左右的侧壁8b、8b的上端部内侧。该接合装置主体8具有能够收存到空间部Ia内的大小。此外，如图3所示，在顶棚壁8c上，在前后两个部位形成有规定的大小的开口部8d和Se。
在盒体内，具备沿上下方向延伸的主轴6、设在主轴6的上端与筒管工具5的轴部5b的下端之间的接合用工具支承机构13(参照图6)、用来在主轴6的外周侧形成油冷室15的大致圆筒形状的壳体16、用来将主轴6的上端部和下端部旋转自如地支承在壳体16上的的轴承23、24、用来喷出将筒管工具5的外周侧冷却的气体的冷却用喷嘴17、和AC伺服马达等主轴旋转驱动装置7。
此外，在主轴6的上端上，同轴地安装着大致圆筒状的工具架12。该工具架12将作为摩擦搅拌接合用工具使用的台肩间隔固定式的筒管工具5的轴部5b同轴地收容，经由滑动键11向筒管工具5传递动力。
进而，主轴6的下端部和主轴旋转驱动装置7的朝下的输出轴7a从设在盒体的底面板8a上的开口部向下方突出。此外，在盒体的底面板8a的下方设有主轴旋转驱动机构14。主轴旋转驱动机构14在安装在主轴旋转驱动装置7的输出轴7a上的V型带轮20与安装在主轴6的下端部上的V型带轮21之间卷挂着V型带22，通过主轴旋转驱动装置7的驱动，使主轴6旋转驱动。
进而，主轴6及壳体16的上端部从下方嵌入在盒体的顶棚壁Sc的开口部8d中，支承在主轴6的上端部上的工具架12及摩擦搅拌接合用工具5经由该开口部8d突出到顶棚壁8c的上方。此外，主轴旋转驱动装置7的上端部嵌入在顶棚壁Sc的开口部Se中。
通过这些结构，接合装置主体8经由分别设在其左右两侧的侧壁Sb的上端部和下端部上的辊循环式的线性导引机构9，在间隙4的长度方向(前后方向)上移动自如。此外，通过使从间隙4突出到工件固定平台3a、3b的上方的筒管工具5的探针5a位于固定在工件固定平台3a、3b上的、图中用双点划线表示的工件2a、2b间，能够实施工件2a、2b的摩擦搅拌接合。
这里，更详细地说明筒管工具5与主轴6的接合部位的构造。
在工具架12的内周面上，如图6所示，上下地设有连通到工具架12的上端的需要长度的键槽12a。此外，在位于筒管工具5的基端侧(下侧)的轴部5b的外周面上，上下地设有比工具架12的键槽12a短的长度的键槽5c，在该键槽5c内固定着滑动键11。并且，通过将筒管工具5的轴部5b收容到工具架12的内部以使键槽12a与滑动键11嵌合，能够把将工件2a、2b摩擦搅拌接合时的主轴6的旋转力经由工具架12及滑动键11向筒管工具5传递。此外，由于滑动键11的长度比键槽12a短，所以筒管工具5能够在工具架12的内侧上下地滑动。
此外，在主轴6的上端的中心部，设有向下方延伸的规定深度的弹簧支承用支柱固定孔6a。在固定孔6a的底部,与固定孔6a同轴地固定着朝向上方延伸的圆柱状的弹簧支承用支柱18。弹簧支承用支柱18的上端从固定孔6a的上端向上方突出，在弹簧支承用支柱18的周围，以同心状设置有用来支承筒管工具5的作为弹性体的弹簧19。此外，在筒管工具5的轴部5b的下端面的中心部，设有将弹簧支承用支柱18的上端部插入的弹簧支承用支柱插入孔5d。在插入孔5d中插入弹簧支承用支柱18的上端部，并且将筒管工具5的轴部5b的下端面抵接在弹簧19的上端上，结果，在主轴6的上端与筒管工具5的轴部5b的下端之间，在上下方向上形成间隙。并且，通过上述结构，构成将筒管工具5 —边通过弹簧19吸收其自重一边从下方支承的接合用工具支承机构13。通过接合用工具支承机构13，即使在工件2a、2b在上下方向(板厚方向)上变形的情况下，也能够追随于该变形，使作为摩擦搅拌接合用工具的筒管工具5在摩擦搅拌接合时从比工件2a、2b靠下方平顺地升降动作。
此外，如图3及图5所示，在壳体16的上端部设有使润滑油流入的润滑油入口16a，在壳体16的下端部设有将润滑油排出的润滑油排出口 16b。此外，在壳体16内与主轴6之间，作为油冷室15而形成有设置圆锥滚子轴承那样的轴承23、和其他种类的轴承24的空间。并且，将设置在基座板Ic上的润滑油箱25内的润滑油通过未图示的油泵那样的润滑油循环装置压送，通过使润滑油从设在壳体16上端部的润滑油入口 16a起、以主轴6上端部的轴承23、主轴6外周侧的油冷室15、主轴6下端部的轴承24的顺序流通，进行各轴承23、24的润滑和主轴6的冷却。该润滑油经由设在壳体16下端部的润滑油排出口 16b被向润滑油箱25送回，再次被用于上述润滑和冷却。此外，如图3及图4所示，在接合装置主体8的上部，设置有用来将筒管工具5冷却的多个冷却用喷嘴17 (在图中，在工具架12的前后设置有合计3台冷却用喷嘴17)。这些冷却用喷嘴17具备在基端部连结未图示的气体供给源的规定的长度的波纹部17a、和设在波纹部17a的前端侧的气体喷出部17b，通过使波纹部17a弯曲，在将气体喷出部17b朝向筒管工具5的外周侧、即工具架12的外周侧的任意的位置的状态下，将来自气体供给源的气体、例如空气喷出，将筒管工具5冷却。
线性导引机构9如图3及图5所示，分别设在接合装置主体8的两侧部与构架I的左右的框架Ib之间的上端部和下端部，能够在前后方向上移动地支承着接合装置主体8。该线性导引机构9具备设在接合装置主体8的侧部的辊循环式的线性导引块26、和在构架I的框架Ib的与各线性导引块26对应的位置上遍及框架Ib的长度方向的全长前后设置的高刚性型的线性导轨27。在本实施方式的情况下，在接合装置主体8的两侧部的上端部和下端部的前端侧和后端侧，设有具有图示那样的截面形状的合计8个线性导引块26。此夕卜，在构架I的框架Ib的上端部和下端部的与各线性导引块26对应的位置上，设置有单侧两条、共计4条具有图示那样的截面形状的线性导轨27。进而，在各个线性导轨27上，分别前后配置有两个线性导引块26。
如图5所示，在线性导轨27的上表面和下表面上，形成有大致V字形状的槽27a。此外，在线性导引块26上，设有向槽27a嵌合的突出部26a，在线性导引块26的突出部26a的斜面上，分别可绕垂直于接合装置主体8的移动方向(线性导轨27的延伸设置方向)的轴旋转地设有抵接在上述大致V字形状的槽27a的斜面上的多个作为滚动体的未图示的圆柱状的滚子。
通过具备上述结构的线性导引块26，能够使构架I经由接合装置主体8的两侧的线性导引块26承受在摩擦搅拌接合时在基座I的宽度方向上产生的较大的接合反作用力。
移动装置10通过使接合装置主体8在构架I的内部沿着线性导轨27移动，使主轴6水平移动。该移动装置10如上述那样，由通过设置在构架I的基座板Ic的长度方向一端侧的上表面上的AC伺服马达那样的驱动装置驱动的循环式绞车29、设置在基座板Ic的长度方向的另一端侧的上表面上的、上下2段地配设有绳轮28a的绳轮块28、设置在循环式绞车29的鼓筒29a的下方的绳轮30、和卷绕在循环式绞车29的鼓筒29a上的金属绳索31构成。
卷绕在循环式绞车29的鼓筒29a上的金属绳索31的一端如图3及图4所示，连结在沿上下方向旋转自如地安装在接合装置主体8的移动方向的一端侧的顶棚壁8c的上表面上的、作为连结件的眼板8f上。此外，卷绕在循环式绞车29的鼓筒29a上的金属绳索31的另一端如图2所示，卷绕在绳轮30后，以从绳轮块28的下侧的绳轮28a向上侧的28a的顺序卷挂，再如图3及图4所示，连结到沿上下方向转动自如地安装在接合装置主体8的移动方向另一端侧的顶棚壁8c上表面上的、作为连结件的眼板Sg上。由此，金属绳索31以所谓环状卷挂在绳轮块28与循环式绞车29之间。
如果使循环式绞车29的鼓筒29a向一方向旋转，在图2中使金属绳索31向逆时针方向移动，则接合装置主体8的主轴6在图1中向循环式绞车29侧移动。相反，如果使循环式绞车29的鼓筒29a向与上述相反方向旋转,在图2中使金属绳索向顺时针方向移动，则接合装置主体8的主轴6在图1中向绳轮块28侧移动。并且，使筒管工具5的探针5a位于固定在工件固定平台3a、3b上的工件2a、2b间，在此状态下，通过由主轴旋转驱动装置7的驱动使主轴6旋转、使作为摩擦搅拌接合用工具的筒管工具5旋转，能够将工件2a、2b的接合部从下方摩擦搅拌接合。
另外，图中32是设在接合装置主体8的移动路径的两端部的接合装置主体越程防止用的阻尼器，33是安装在工具架12的上端部上的、筒管工具5的脱落防止用的盖。
在使用具有上述结构的本发明的摩擦搅拌接合装置，例如进行厚板(18mm以上)的铝材的摩擦搅拌接合的情况下，首先，使接合装置主体8如图1、图2所示，成为移动到作为构架I内的长度方向一端的绳轮块28侧的端部的状态并待机。接着，在构架I的左右的工件固定平台3a和3b上分别载置工件2a和2b，使工件2a与2b的接合线分别使用没有图示的定位夹具对齐于间隙4的中心。如果载置在各工件固定平台3a、3b的上表面上的工件2a、2b的接合线与间隙4的中心一致，则将各工件2a和2b通过未图示的工件固定夹具固定到工件固定平台3a和3b上。然后，将遍及工件2a、2b的全长的长度的未图示的槽形钢那样的飞散防止用夹具设置到工件2a、2b上以将上述接合线覆盖，防止因筒管工具5的损伤带来的飞散。此时，在工件2a、2b比构架I的工件固定平台3a、3b的上表面在宽度方向上大幅露出那样较大的情况下，在构架I的宽度方向两侧设置支承工件2a、2b的未图示的工件支承台，使这些工件支承台支承工件2a、2b中的从构架I露出的部分，并进行通过未图示的工件固定夹具的固定。
如上述那样，如果将工件2a、2b固定到工件固定平台3a、3b上，则接着驱动构成移动装置10的循环式绞车29，经由金属绳索31牵引接合装置主体8，使筒管工具5与主轴6一起从图1所示的位置向循环式绞车29侧移动。在此情况下，在使主轴6移动到工件2a、2b的接合开始位置跟前后，使主轴6以微速移动，直到从间隙4之间朝上突出的筒管工具5的探针5a钩挂在(抵接在)工件2a、2b的端面上，在筒管工具5的探针5a钩挂在工件2a、2b的端面上的阶段中通过主轴旋转驱动装置7使主轴6旋转。此外，连动于主轴6的旋转，开始通过未图示的润滑油循环装置进行的向主轴6外周侧的各轴承23、24及油冷室15的润滑油的循环、和从冷却用喷嘴17的气体、例如空气的喷出。此时，优选的是在作为工件2a、2b的接合开始位置的工件2a、2b的接合侧的一端(绳轮块28侧的端部)设置缺口，以使筒管工具5的探针5a容易钩挂在工件2a、2b上。
接着，在通过主轴旋转驱动装置7使主轴6旋转起经过需要时间后，通过循环式绞车29的驱动，再开始经由金属绳索31使接合装置主体8向循环式绞车29侧牵引的移动，从工件2a、2b间的接合线的一端到作为接合结束位置的工件接合线的另一端(循环式绞车29侧的端部)，进行工件2a、2b的摩擦搅拌接合。
接着，确认工件2a、2b的接合完成到了接合结束位置，使接合装置主体8的主轴6的移动停止。然后，使主轴6的旋转停止，在确认工件2a、2b周边的温度下降后，将各工件2a、2b的通过未图示的工件固定夹具的固定解除，进行接合的工件2a、2b的回收，结束摩擦搅拌接合。
这样，在本发明的摩擦搅拌接合装置中，在中空构造的构架I上设置有用来载置作为摩擦搅拌接合的对象的工件2a、2b的两个I组的工件固定平台3a、3b，以在工件固定平台3a、3b彼此之间形成沿着工件2a、2b间的接合线延伸的间隙4。此外，在间隙4的下方的空间部Ia中，经由设在接合装置主体8的左右两侧的上端部和下端部上的辊循环式的线性导引机构9在间隙4的长度方向上移动自如地安装着接合装置主体8，所述接合装置主体8具备使探针5a从间隙4向上方突出的作为摩擦搅拌接合用工具的筒管工具5、在上端部上安装筒管工具5的主轴6、和使主轴6转动的主轴旋转驱动装置7。因此，在摩擦搅拌接合时产生的接合反作用力较大的情况下，例如在以高速进行的薄板(例如在铝材中不到18mm)彼此的摩擦搅拌接合、或厚板(例如在铝材中是18_以上)彼此的摩擦搅拌接合时，即使是接合反作用力超过It的情况等，也能够将该较大的接合反作用力充分地承受。由此，能够正常地进行工件2a、2b的摩擦搅拌接合。
此外，由于使经由形成在工件固定平台3a、3b彼此之间的间隙4从下方朝上突出的筒管工具5旋转而将载置在构架I上的工件固定平台3a、3b上的工件2a、2b摩擦搅拌接合，所以即使工件2a、2b的宽度尺寸比工件固定平台3a、3b的宽度尺寸大，也能够进行工件2a,2b的摩擦搅拌接合。此时,也不需要对应于工件2a、2b的大小(宽度尺寸)而将摩擦搅拌装置大型化，所以能够实现摩擦搅拌装置的小型化。
此外，由于在作为摩擦搅拌接合用工具的筒管工具5的下端与主轴6上端之间设置有作为弹性体的弹簧19，所以能够在使弹簧19支承筒管工具5的自重的状态下使筒管工具5上下运动。因此，即使工件2a、2b在上下方向(板厚方向)上变形，也能够追随于该变形而使筒管工具5平顺地升降动作。
进而，由于在摩擦接合装置主体8上经由轴承23、24设有用来在主轴6的外周侧形成油冷室15的壳体16，使润滑油循环到各轴承23、24和油冷室15，所以能够通过润滑油进行各轴承23、24的润滑和主轴6的冷却。
进而，由于在接合装置主体8上设置有冷却用喷嘴17，所述冷却用喷嘴17具备在基端部上连结未图示的气体供给源的波纹部17a、和设在波纹部17a的前端侧的气体喷出部17b、能够变更将筒管工具5的外周侧冷却的气体的喷出方向，所以在将气体喷出部17b朝向筒管工具5的外周侧、即工具架12的外周侧的任意的位置的状态下，使来自气体供给源的气体、例如空气喷出，能够将筒管工具5有效地冷却。
此外，由于作为摩擦搅拌接合用工具而使用筒管工具5，所以能够将用来使摩擦搅拌接合用工具上下运动而对工件2a、2b施加推压力的变位驱动机构的设置省略。由此，能够实现摩擦搅拌接合装置的构造的简洁化、紧凑化。
进而，移动装置10由于如上述那样具备受AC伺服马达那样的驱动装置驱动的循环式绞车29、和卷绕在循环式绞车的鼓筒29a上、将两端连结在接合装置主体8的移动方向两端部上的作为索状物的金属绳索31，所以能够进行接合装置主体8的长距离输送(例如，IOm以上的输送)。由此，即使工件2a、2b的长度例如是IOm以上，也能够进行摩擦搅拌接合。此外，由于作为使接合装置主体8移动的驱动机构而使用循环式绞车29，所以与使用齿条小齿轮机构使接合装置主体8移动的情况相比，不需要铺设齿条，在维护的方面较有利。进而，在使用循环式绞车29的情况下，与使用进给丝杠驱动或齿条小齿轮机构使接合装置主体8移动的情况相比，在成本方面也较有利。
另外，在上述实施方式中，对使线性导引机构9为辊循环式的情况进行了说明，但只要能承受在厚板等的摩擦搅拌接合时产生的较大的反作用力，也可以是其他类型的线性导引机构。此外，在上述实施方式中，在接合装置主体8的两侧部的上端部和下端部的前端侧和后端侧设置合计8个线性导引块26，在构架I的框架Ib的上端部和下端部的与各线性导引块26对应的位置上设置单侧各两条合计4条线性导轨27，但对于接合装置主体8的线性导引块26的设置位置及个数、以及线性导轨27的条数只要能承受上述较大的反作用力就可以，没有特别限定。进而，在上述实施方式中，在各个线性导轨27上分别前后配置两个线性导引块26，但对于I条线性导轨27配置的线性导引块26的个数也只要能承受上述较大的反作用力就可以，没有特别限定。
但是，在上述实施方式的构造中，为了得到能够承受较大的反作用力的作为本申请的目的的效果，线性导引机构9优选的是具备平行于构架I而设置的多条线性导轨27、每I条线性导轨27经由多个线性导引块26支承接合装置主体8。
此外，在上述实施方式中，说明了在主轴旋转驱动装置7中采用AC伺服马达的情况，但只要转速、转矩特性等的条件匹配，也可以采用变频调速马达等，从主轴旋转驱动装置7向主轴6的旋转传递也可以是通过V型带轮以外的齿轮或链的旋转传递。
进而，在使接合装置主体8移动的移动装置10中采用循环式绞车29的情况下，如上述那样是有利的，但本发明并不仅限定于使用循环式绞车29的情况，只要能够使接合装置主体8在间隙4的长度方向上移动，也包括通过链驱动或进给丝杠驱动移动、通过齿条小齿轮机构移动。或者，也可以代替齿条而将链前后铺设固定，使连结着接合装置主体8的小齿轮嵌合在该链上，通过该小齿轮的旋转使接合装置主体8移动。
进而，在上述实施方式中，说明了在摩擦搅拌接合用工具中采用筒管工具5的情况，但本发明并不限定于此，也可以与以往的摩擦搅拌接合装置同样，设置将摩擦搅拌接合用工具向工件2a、2b推压的机构，将仅具有一个台肩的摩擦搅拌接合用工具安装到主轴6的上端部上。此外，在上述实施方式中，表示了设有吸收摩擦搅拌接合用工具5的自重的弹簧19的情况，但在工具自重不重的情况下，也可以将吸收工具的自重的弹簧19省略。此外，当然除此以外可以在不脱离本发明的主旨的范围内加以各种变更。
产业上的可利用性 根据本发明的摩擦搅拌接合装置，即使工件的尺寸及接合反作用力较大，也能够进行摩擦搅拌接合。
附图标记说明 I构架，2a、2b工件，3a、3b工件固定平台，4间隙，5筒管工具(摩擦搅拌接合用工具)，6主轴，7主轴旋转驱动装置，8接合装置主体，9线性导引机构，10移动装置，15油冷室，16壳体，17冷却用喷嘴，19弹簧(弹性体)，23、24轴承，26线性导引块，27线性导轨，29循环式绞车，31金属绳索(索状物)。
权利要求
1.一种摩擦搅拌接合装置，其特征在于，具备: 构架，比将工件接合的接合线的长度长； 一对工件固定平台，设置在该构架的上表面上，以形成沿着上述工件间的接合线延伸的间隙； 接合装置主体，具备位于上述间隙的下方、从上述间隙向上方突出的摩擦搅拌接合用工具、在上端部安装该摩擦搅拌接合用工具的主轴、和使该主轴转动的主轴旋转驱动装置； 线性导引机构，将该接合装置主体沿着上述间隙移动自如地支承； 移动装置，使上述接合装置主体沿着上述间隙移动。
2.如权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 上述线性导引机构具备设置在上述接合装置主体上的辊循环式的线性导引块、和对应于该线性导引块而设置在上述构架上的、沿着上述间隙延伸的线性导轨。
3.如权利要求2所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 上述线性导引机构具备平行于上述构架而设置的多条上述线性导轨。
4.如权利要求2或3所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 上述线性导引机构每I条上述线性导轨经由多个上述线性导引块支承着上述接合装置主体。
5.如权利要求1 4中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 使上述摩擦搅拌接合用工具为筒管工具，在上述摩擦搅拌接合用工具与主轴之间设置有支承上述摩擦搅拌接合用工具的弹性体。
6.如权利要求1 5中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 在接合装置主体的主轴的外周侧设有用来形成油冷室的壳体，在该壳体上，经由轴承能够旋转地支承上述主轴，使润滑油循环到轴承和上述油冷室。
7.如权利要求1 6中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 在接合装置主体上，设置有能够变更将摩擦搅拌接合用工具的外周侧冷却的气体的喷出方向的冷却用喷嘴。
8.如权利要求1 7中任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其特征在于， 移动装置具备循环式绞车、和卷绕在循环式绞车上、将两端连结在接合装置主体的移动方向两端部上的索状物，通过上述循环式绞车的驱动，使接合装置主体移动。
全文摘要
在该摩擦搅拌接合装置中，在构架(1)上设置工件固定平台(3a、3b)。此外，在构架(1)上，经由设在接合装置主体(8)的两侧的线性导引机构(9)在间隙(4)的长度方向上移动自如地设置接合装置主体(8)，所述接合装置主体(8)具备使探针(5a)从间隙(4)向上方突出的筒管工具(5)、在上端部安装筒管工具(5)的主轴(6)、和使主轴(6)转动的主轴驱动装置(7)。进而，设置使接合装置主体(8)在间隙(4)的长度方向上移动的移动装置(10)。根据该摩擦搅拌接合装置，由于使接合装置主体(8)经由两侧的线性导引机构(9)支承在构架(1)上，所以能够充分承受较大的接合反作用力。此外，由于将工件(2a、2b)从下方接合，所以工件尺寸不受装置的大小限制。
文档编号B23K20/12GK103167927SQ20118005203
公开日2013年6月19日 申请日期2011年11月4日 优先权日2010年11月4日
发明者斋藤浩, 大岩直贵, 坂元理绘, 金山维史, 山中聪 申请人:株式会社 Ihi