摩擦搅拌接合装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种摩擦搅拌接合装置。在相对于加工对象部件的加工对象侧面上下移动自如的摩擦搅拌接合装置中具备移位检测装置，该移位检测装置在摩擦搅拌接合时检测以安装夹具的变形为起因的接合工具的移位，所述摩擦搅拌接合为，通过使探头相对于加工对象部件相对旋转并按压侵入，来对应接合部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件进行搅拌，同时移动臂以使接合工具相对于加工对象部件移动，所述臂固定有用于安装接合工具的安装夹具，安装夹具在摩擦搅拌接合时比臂更为变形自如，移位检测装置具有移位传感器和基准部件，移位传感器固定于接合工具，基准部件固定于安装夹具和臂之间的固定部，用于对移位传感器提供其移位检测的基准位置。
【专利说明】摩擦搅拌接合装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及摩擦搅拌接合装置，特别涉及具有移位检测装置的摩擦搅拌接合装置。
【背景技术】
[0002]近年来，提出有以下摩擦搅拌接合装置:在一般的电弧焊接等的基础上，对由铝板等多个金属板构成的加工对象部件的预定的接合部位以高速旋转的探头进行摩擦搅拌，来使该金属板彼此接合，即使在汽车等移动体的强度部件中，也能够实现具有借助摩擦搅拌接合装置接合而成的接合部的结构。
[0003]在所述摩擦搅拌接合装置中，需要使探头和加工对象部件相对移动，来使预定的接合部位准确地接合，因此，使探头和加工对象部件准确地相对移动而不会不必要地相对偏移是很重要的。
[0004]在这种情况下，日本特开平6-87075号公报公开了一种结构，其与摩擦搅拌接合装置无关，而是关于倾斜控制焊接方法，借助在焊灯I的左右侧面和前表面具备的距离计测传感器15、16和17来时刻对焊灯I相对于工件2的距离进行计测，并根据该计测值进行控制，以使焊灯I相对于工件2的相对左右角度和前后角能够分别保持为预定的角度，并且，借助在焊灯I的顶部具备的焊灯倾斜计测传感器18来时刻对焊灯I的左右的绝对角度和前后的绝对角度进行计测，并根据该计测值从焊灯I的按绝对角度区分的焊接条件中选定与焊灯I的绝对角度相应的最恰当的焊接条件来进行控制。
[0005]此外，日本特开2004-136365号公报公开了一种关于摩擦搅拌接合装置20的结构，其具备:工具旋转驱动单元24 ;工具移位驱动单元25 ;工具移动量检测单元40 ;加压力检测单元41 ;挠曲补正数据存储单元42 ;接合条件数据存储单元43 ;工具间距离取得单元44 ;挠曲量计算单元45 ;输入单元46 ;显示单元47 ;以及控制单元48。在这里,挠曲补正数据存储单元42将摩擦搅拌接合装置20相对于接合工具21的加压力Fl挠曲的挠曲量δ进行数据库化并进行存储，该挠曲量δ通过实验预先求得。此外，挠曲量计算单元45根据由加压力检测单元41提供的检测结果，来从挠曲补正数据存储单元42提取挠曲量δ。此夕卜，还公开了关于实际测量和保管并求出挠曲量δ的方法。
[0006]但是，根据本发明人的研究，在日本特开平6-87075号公报中，虽然公开了以下结构:借助在焊灯I的左右侧面和前表面具备的距离计测传感器15、16和17来时刻对焊灯I相对于工件2的距离进行计测，并根据该计测值进行控制，以使焊灯I相对于工件2的相对左右角度和前后角能够分别保持为预定的角度，并且，借助在焊灯I的顶部具备的焊灯倾斜计测传感器18来时刻对焊灯I的左右的绝对角度和前后的绝对角度进行计测，并根据该计测值从焊灯I的按绝对角度区分的焊接条件中选定与焊灯I的绝对角度相应的最恰当的焊接条件来进行控制，但是在摩擦搅拌接合装置中，关于将探头和加工对象部件之间的距离控制成预定的距离这一点并没有任何启示。
[0007]此外，根据本发明人的研究，在日本特开2004-136365号公报中，虽然公开了以下结构:挠曲补正数据存储单元42将预先根据实际测量值或其补充值而求得的挠曲量δ进行数据库化并进行存储，所述实际测量值是对接合工具21经由被接合物22向支承工具30施加多个不同的加压力Fl时的挠曲量δ分别进行实际测量得到的，工具间距离取得单元44根据工具移动量检测单元40的检测结果和挠曲量计算单元45的提取结果计算出工具间距离D3，所述工具移动量检测单元40用于检测工具保持件23在基准轴线LI方向的移动距离，所述挠曲量计算单元45根据来自加压力检测单元41的检测结果从挠曲补正数据存储单元42提取出挠曲量δ，所述加压力检测单元41用于检测接合工具21对被接合物22施加的加压力Fl，控制单元48根据这样计算出的工具间距离D3来控制工具旋转驱动单元24和工具移位驱动单元25，从而调整接合工具21的加压力Fl，使接合工具21没入到被接合物22直到成为目标工具间距离D4的位置，但是，需要将预先根据对挠曲量δ分别实际测量得到的实际测量值或它们的补充值而求得的挠曲量S进行数据库化并进行存储，其结构较为繁杂。特别地，对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，将最恰当的挠曲量δ每次都进行数据库化并准备好是近乎不可能的情况，存在改良的余地。
[0008]因此，在现状中，可以说处于以下情况:期待一种新结构的摩擦搅拌接合装置，其对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以简便的结构且应用的自由度高的形态来将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离。
【发明内容】
[0009]本发明是经过以上研究而完成的，其目的在于提供一种新结构的摩擦搅拌接合装置，其对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以简便的结构且应用的自由度高的形态，来抵消探头不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离。
[0010]为了达到以上目的，本发明的第I技术方案的摩擦搅拌接合装置具备:接合工具，其具有探头，所述探头能够相对于加工对象部件的加工对象侧面上下移动自如，并相对于所述加工对象部件相对旋转自如；载置部件，其用于载置所述加工对象部件；移动机构，其具有臂，在所述臂固定有用于安装所述接合工具的安装夹具，所述移动机构移动所述臂来使所述接合工具相对于所述加工对象部件移动自如；以及移位检测装置，其用于在摩擦搅拌接合时检测以所述安装夹具的变形为起因的所述接合工具的移位，所述摩擦搅拌接合为，通过使所述探头相对于所述加工对象部件旋转并按压侵入来搅拌所述加工对象部件，同时移动所述臂来使所述接合工具相对于所述加工对象部件移动，在所述摩擦搅拌接合时，所述安装夹具比所述臂更为变形自如，所述移位检测装置具有:移位传感器，其固定于所述接合工具；以及基准部件，其固定于所述安装夹具和所述臂之间的固定部，用于对所述移位传感器提供检测所述移位时的基准位置。
[0011]此外，本发明的第2技术方案为，在所述第I技术方案的基础上，所述移位传感器为接触式的移位传感器，所述基准部件具有--第I端部，其固定于所述固定部，所述固定部将所述安装夹具固定于所述臂；第2端部，其与所述第I端部对置；以及延伸部，其在所述第I端部和所述第2端部之间以相对`于所述安装夹具不受约束的方式延伸，并且，所述移位传感器的触头与所述第2端部接触自如。[0012]此外，本发明的第3技术方案为，在所述第2技术方案的基础上，所述移位传感器的所述触头的移动方向与所述探头的中心轴线平行，所述移位传感器和所述基准部件包括第I组和第2组，在所述第I组和第2组中，所述触头和所述第2端部分别配设成关于所述探头的所述中心轴线对称。
[0013]此外，本发明的第4技术方案为，在所述第3技术方案的基础上，所述摩擦搅拌接合装置还具有连结部件，所述连结部件用于将所述第I组的所述基准部件的所述延伸部和所述第2组的所述基准部件的所述延伸部之间连结起来。
[0014]此外,本发明的第5技术方案为,在所述第I?第4技术方案中的任一技术方案的基础上，所述安装夹具在所述接合工具和所述固定部之间还具备加强部件。
[0015]此外，本发明的第6技术方案为，在所述第5技术方案的基础上，所述加强部件具有朝向所述固定部扩张的扩张部。
[0016]此外,本发明的第7技术方案为,在所述第I?第6技术方案中的任一技术方案的基础上，所述移动机构为工业用机器人。
[0017]此外,本发明的第8技术方案为,在所述第I?第7技术方案中的任一技术方案的基础上，所述摩擦搅拌接合装置还具有辅助支承机构，所述辅助支承机构借助辅助支承部件来支承所述载置部件，并且仅对所述加工对象部件的上下方向的位置进行辅助性支承，所述辅助支承机构安装于所述安装部件。
[0018]此外，本发明的第9技术方案为，在所述第8技术方案的基础上，所述摩擦搅拌接合装置还具有引导部件，所述弓I导部件用于引导所述辅助支承部件。
[0019]此外，本发明的第10技术方案为，在所述第8或第9技术方案的基础上，所述安装夹具具备:第I安装部，其用于连接所述接合工具和所述固定部；以及第2安装部，其用于连接所述辅助支承机构和所述固定部，所述臂移动所述安装夹具时的所述第I安装部的惯性重量比所述臂移动所述安装夹具时的所述第2安装部的惯性重量小。
[0020]此外,本发明的第11技术方案为，在所述第8?第10技术方案中的任一技术方案的基础上，所述安装夹具为金属制成的一体形成件，所述第I安装部和所述第2安装部具有凹部，所述凹部通过使各纵壁面以留下它们的周缘部的形态凹陷设置而形成，所述第2安装部的周端部具有圆弧状的形状。
[0021]根据本发明的第I技术方案的结构，具备移位检测装置，其用于在摩擦搅拌接合时检测以安装夹具的变形为起因的接合工具的移位，所述摩擦搅拌接合为，通过使探头相对于加工对象部件相对旋转并按压侵入来对加工对象部件进行搅拌，同时移动臂以使接合工具相对于加工对象部件移动，安装夹具在摩擦搅拌接合时比臂更为变形自如，移位检测装置具有移位传感器和基准部件，移位传感器固定于接合工具，基准部件固定于安装夹具和臂之间的固定部，用于对移位传感器提供其移位检测的基准位置，由此，对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以简便的结构且应用的自由度高的形态来抵消探头不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离。
[0022]此外，根据本发明的第2技术方案的结构，移位传感器为接触式的移位传感器，基准部件具有:第I端部，其固定于固定部，该固定部将安装夹具固定于臂；第2端部，其与第I端部对置；以及延伸部，其在第I端部和第2端部之间以相对于安装夹具不受约束的方式延伸，并且,移位传感器的触头与第2端部接触自如，由此，对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以更为简便的结构且应用的自由度更高的形态来更加可靠地抵消探头不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离。
[0023]此外，根据本发明的第3技术方案的结构，移位传感器的触头的移动方向与探头的中心轴线平行，因此触头在摩擦搅拌接合时与基准部件抵接并在上下方向移动，其结果是，能够精度良好地检测以安装夹具的变形为起因的探头在上下方向的移位，并且移位传感器和基准部件包括第I组和第2组，在该第I组和第2组中，触头和第2端部关于探头的中心轴线对称配设，因此，能够在与探头接近的两处移位检测位置，以更容易进行运算处理的形态获得所述探头在上下方向的移位。
[0024]此外，根据本发明的第4技术方案的结构，还具有连结部件，其用于将第I组的基准部件的延伸部和第2组的基准部件的延伸部之间连结起来，由此，能够增加基准部件彼此的连结强度，提高基准部件整体的强度和刚性，能够更为准确地获得移位传感器的位置基准。
[0025]此外，根据本发明的第5技术方案的结构，安装夹具在接合工具和固定部之间还具备加强部件，由此能够降低在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生的应力。
[0026]此外，根据本发明的第6技术方案的结构，加强部件具有朝向固定部扩张的扩张部，由此能够更为可靠地降低在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生的应力。
[0027]此外，根据本发明的第7技术方案的结构，移动机构为工业用机器人，由此能够以更为通用的结构来实现能够将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离的摩擦搅拌接合装置。
[0028]此外，根据本发明的第8技术方案的结构，还具备辅助支承机构，其借助辅助支承部件来支承载置部件，并且为了仅对加工对象部件的上下方向的位置进行辅助支承而安装于臂，由此，能够使探头和加工对象部件位于更为准确的位置，能够可靠地将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离并进行摩擦搅拌接合。
[0029]此外，根据本发明的第9技术方案的结构，还具有用于引导辅助支承部件的引导部件，由此，能够使探头和加工对象部件位于更为准确的位置，能够更为可靠地将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离并进行摩擦搅拌接合。
[0030]此外，根据本发明的第10技术方案的结构，安装夹具具有连接接合工具和固定部的第I安装部、以及连接辅助支承机构和固定部的第2安装部，在臂移动安装夹具时的第I安装部的惯性重量设定为比臂移动安装夹具时的第2安装部的惯性重量小，由此，在臂移动安装夹具从而使接合工具以接近加工对象部件的方式向接合方向移动时，能够以使辅助支承机构侧的姿势稳定的状态提高接合工具侧的回头性，能够提高臂对安装有接合工具和辅助支承机构的安装夹具的操作性。
[0031]此外，根据本发明的第11技术方案的结构，安装夹具为金属制成的一体形成件，第I安装部和第2安装部具有通过使各纵壁面以留下它们的周缘部的形态凹陷设置而形成的凹部，并且第2安装部的周端部具有圆弧状的形状，由此，能够实现安装夹具的轻量化，并能够抑制在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生不必要的应力。【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是示出本发明的第I实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。
[0033]图2是本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图。
[0034]图3是本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大主视图。
[0035]图4是示出本发明的实施方式的变形例的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。
[0036]图5是本变形例的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图。
[0037]图6是示出本发明的实施方式的另一个变形例的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。
[0038]图7A为本变形例的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图，图7B为图7A的沿A-A线的剖视图。
[0039]图8是示出本发明的第2实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。
[0040]图9A为本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图，图9B为图9A的沿A’-A’线的剖视图。
[0041]图1OA是仅示出图8的安装夹具、驱动机构和辅助支承机构的放大图，图1OB是沿z轴的负方向观察图1OA的俯视图，此外，图1OC是沿z轴的正方向观察图1OA的仰视图。
[0042]图1lA是沿X轴的正方向观察图1OA的主视图，图1lB为沿x轴的负方向观察图1OA的后视图。
[0043]图12A为图1OA的沿B-B线的剖视图，图12B为图1OA的沿C-C线的剖视图，图12C为图1OA的沿D-D线的剖视图，此外，图12D为图1OA的沿E-E线的剖视图。此外，在图12D中，为了方便，一并示出了图1OA的沿F-F线的截面和沿G-G线的截面。
[0044]标号说明
[0045]W:加工对象部件；
[0046]Wl:第 I 部件；
[0047]W2:第 2 部件；
[0048]C:控制器；
[0049]F:地面；
[0050]1、1'、1''、2:摩擦搅拌接合装置；
[0051]10:载置台；
[0052]IOa:载置部；
[0053]12:载置夹具；
[0054]14:止挡件；
[0055]20:移位检测装置；
[0056]22:移位传感器；
[0057]24:传感器主体；
[0058]24a:固定部件；
[0059]26:可动部；
[0060]26a:触头；
[0061]26b:波纹管；[0062]28:基准部件；
[0063]28a:第 I 端部；
[0064]28b:第 2 端部；
[0065]28c:延伸部；
[0066]28d:承受部件；
[0067]28e:连结部件；
[0068]30:接合工具；
[0069]32:探头；
[0070]34:支架；
[0071]38:驱动机构；
[0072]38a:壳体；
[0073]40:辅助支承机构；
[0074]42:辅助支承部件；
[0075]44:支架；
[0076]50:机器人；
[0077]52、152:安装夹具；
[0078]52a、152a:上方安装部；
[0079]52b、152b:下方安装部；
[0080]52c、152c:固定部；
[0081]152d、152f:纵壁面；
[0082]152e:上方凹部；
[0083]152g:第I下方凹部；
[0084]152h:第2下方凹部；
[0085]1521:第3下方凹部；
[0086]152j:第 I 肋;
[0087]152k:第 2 肋;
[0088]54:臂；
[0089]54a、154a:支承部；
[0090]56:机器人主体；
[0091]60:引导部件；
[0092]60a:第I倾斜面；
[0093]60b:第2倾斜面；
[0094]60c:谷线；
[0095]62:引导槽；
[0096]70、170:加强部件；
[0097]70a、170a:主体部；
[0098]70b、170b:扩张部。
【具体实施方式】[0099]以下，适当参照附图，对本发明的各实施方式的摩擦搅拌接合装置进行详细说明。此外,在图中，X轴、y轴和z轴构成3轴正交坐标系。此外，X轴和y轴所构成的平面为与水平面平行的平面，z轴的正方向为上方向。
[0100](第I实施方式)
[0101]首先，参照图1到图7，对本发明的第I实施方式的摩擦搅拌接合装置进行详细说明。
[0102]图1是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。图2是本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图。此外，图3是本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大主视图。
[0103]如图1至图3所示，摩擦搅拌接合装置I具备:载置台10，其固定设置于用于载置加工对象部件W的地面F ;移位检测装置20，其在载置台10的上方以与载置台10对置的方式自由配置；接合工具30，其安装有移位检测装置20，该接合工具30在载置台10的上方以与载置台10对置的方式自由配置；辅助支承机构40，其在载置台10的下方以与载置台10的下表面抵接的方式自由配置；以及机器人50，其借助安装夹具52来保持接合工具30和辅助支承机构40，该机器人50固定设置于地面F。在这里，在摩擦搅拌接合时，安装夹具52变形，此时，安装于安装夹具52的接合工具30移位。
[0104]详细地说，载置台10是具备以下部分的载置部件:载置夹具12，其将加工对象部件W载置在载置台10的载置部IOa上；以及止挡件14，其配置在载置夹具12上，用于将加工对象部件W以装卸自如的方式固定。关于加工对象部件W，典型的是，第I部件Wl和第2部件W2为铝材等金属制成的板状部件，它们在上下方向并列放置并具有相互重合的部分，第I部件Wl和第2部件W2的重合的部分的预定部位通过应沿着预定的加工方向移动的接合工具30以预定的接合线接合。通过借助止挡件14来保持加工对象部件W的一部分，从而准确地维持加工对象部件W在载置夹具12上的位置。此外，作为用于驱动止挡件14的驱动源，列举出电动机或气缸等。当然，止挡件14也可以由手动驱动。
[0105]移位检测装置20典型为接触式的移位检测装置，其具备:一对移位传感器22 ;以及一对典型为金属制成的基准部件28，它们与移位检测时的移位传感器22分别对应，用于提供基准位置。各移位传感器22具备传感器主体24和可动部26，可动部26具备:触头26a，其与传感器主体24连接；以及波纹管26b，其供触头26a贯穿插入，从而覆盖触头26a的端部以外的部分。所述触头26a以被省略了图示的螺旋弹簧等施力部件施加相对于传感器主体24向下方作用的作用力的方式安装于传感器主体24。各移位传感器22在它们的触头26a的下端部与对应的基准部件28的上表面抵接的状态下，根据所述触头26a借助基准部件28而克服作用力被压入到传感器主体24内并向上方移动时的移动量、或所述触头26a想要远离基准部件28而被作用力从传感器主体24推回并向下方移动时的移动量，对以安装夹具52的变形为起因的接合工具30的探头32的移位进行自由检测。
[0106]接合工具30具备:探头32，其典型为沿上下方向延伸的铁材等金属制成的圆柱部件，其绕与z轴平行的中心轴线Z旋转自如，并上下移动自如；支架34，其用于保持探头32 ；以及驱动机构38，其用于使保持于支架34的探头32上下移动，并使探头32绕中心轴线Z旋转。此外，驱动机构38在其壳体38a内，内置有均省略了图示的电动机和轴等。此外，探头32的中心轴线Z的方向为，在摩擦搅拌接合时探头32旋转而对加工对象部件W进行按压的按压方向。
[0107]在这里，壳体38a还作为支承各种构成部件并固定于安装夹具52的框架部件发挥功能，作为其构造的一个例子，其具有中空长方体状的形状。移位传感器22分别经由固定部件24a在传感器主体24的部分固定于所述壳体38a的y轴的正方向侧的纵壁面和y轴的负方向侧的纵壁面。由于所述两纵壁面位于关于探头32的中心轴线Z对称的位置，因此一对移位传感器22、具体为它们的触头26a被配设于关于探头32的中心轴线Z相互轴对称的位置，并且从I轴方向观察，各触头26a沿着与探头32的中心轴线Z —致的移动轴线在上下方向移动自如。由此，移位检测装置20能够精度良好地对以安装夹具52的变形为起因的探头32的移位进行自由检测。
[0108]在所述接合工具30，在驱动机构38使用于保持探头32的支架34移动到下方的情况下，探头32的下部压入到加工对象部件W，并在加工对象部件W中，自如到达贯穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的位置。此外，为了方便，将加工对象部件W的第I部件Wl的上表面称为加工对象侧面Ws。
[0109]辅助支承机构40具备:辅助支承部件42，其在载置夹具12的相反侧与载置部IOa的下表面抵接，典型为铁材等金属制成的球部件；以及支架44，其将辅助支承部件42保持为旋转自如且使该辅助支承部件42的中心位置不动。在所述辅助支承机构40中，在辅助支承部件42隔着加工对象部件W与探头32的下端部对置的状态下，辅助支承部件42在其上部的一点与载置台10的载置部IOa的下表面抵接，并辅助性地自由支承载置台10。
[0110]机器人50是使接合工具30和固定在载置台10的载置夹具12上的加工对象部件W相对移动自如的移动机构，其典型为工业用机器人。具体地说，机器人50具备:安装夹具52，其典型为钢材的切削加工件，且具有上方安装部52a和下方安装部52b，所述上方安装部52a和下方安装部52b侧视呈双叉形状，由金属制成，且用于对应地安装接合工具30和辅助支承机构40 ;臂54，其安装有安装夹具52，典型为具有多关节的机械手；以及机器人主体56，其内置有均省略了图示的运算处理装置、存储器和用于使臂54移动的驱动机构等。
[0111]在安装夹具52的上方安装部52a安装并固定有接合工具30的驱动机构38的壳体38a，另一方面，在安装夹具52的下方安装部52b安装并固定有辅助支承机构40的支架44。在臂54的一端的支承部54a通过紧固等固定并安装有安装夹具52的上方安装部52a和下方安装部52b之间的结合部处的固定部52c，在臂54的另一端连接有机器人主体56。通过机器人主体56的驱动机构的动作使臂54移动，对应地，在维持接合工具30和辅助支承机构40之间的相对位置关系的状态下，以上下左右等多自由度使接合工具30和辅助支承机构40移动自如。在这里，当机器人主体56的驱动机构使臂54移动、从而将安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32按压于加工对象部件W的摩擦搅拌接合时，安装夹具52、特别是用于连接接合工具30和臂54的上方安装部52a的刚性设定为比臂54的刚性低。由此，在这样的情况下，仅有所述上方安装部52a的部分成为在摩擦搅拌接合时变形的变形部。换言之，若以这种方式设置在摩擦搅拌接合时变形的特定的变形部，则在摩擦搅拌接合时，实际上仅考虑该变形部的变形来检测探头32的移位即可。
[0112]在这里，在安装夹具52的固定部52c的y轴的正方向侧的纵壁面(与x_z平面平行的面)和y轴的负方向侧的纵壁面(与χ-ζ平面平行的面)，分别通过紧固等固定有基准部件28的第I端部28a。在借助摩擦搅拌接合装置I进行摩擦搅拌接合时，所述安装夹具52的以固定部52c固定的部分的刚性被评价为与臂54的刚性相等。各基准部件28还具有:第2端部28b，其与第I端部28a对置；以及延伸部28c，其在第I端部28a和第2端部28b之间延伸并将它们连结起来，基准部件28对应地配设在壳体38a和安装夹具52双方的y轴的正方向侧和I轴的负方向侧。详细地说，在设置于I轴的正方向侧的基准部件28中，在固定设置于第2端部28b上的承受部件28d的上表面，自如地抵接有设置于y轴的正方向侧的移位传感器22的触头26a的下端部，延伸部28c以离开安装夹具52的y轴的正方向侧的纵壁面而不受其约束的状态延伸。同样地，在设置于y轴的负方向侧的基准部件28中，在固定设置于第2端部28b上的承受部件28d的上表面，自如地抵接有设置于y轴的负方向侧的移位传感器22的触头26a的下端部，延伸部28c以离开安装夹具52的y轴的负方向侧的纵壁面而不受其约束的状态延伸。即，均设置于I轴的正方向侧的移位传感器22和基准部件28、以及均设置于y轴的负方向侧的移位传感器22和基准部件28各自对应地成为组，移位检测装置20对2个位置的移位进行自由检测。此外，当各基准部件28的延伸部28c之间通过具有充分的刚性和强度的、典型为金属制成的连接部件28e连结时，基准部件28彼此之间的连结强度增加，基准部件28整体的强度和刚性提高，因此是优选的。
[0113]所述摩擦搅拌接合装置I对应的各种构成要件接受从控制器C送出的控制信号而被恰当控制，并以对加工对象部件W进行摩擦搅拌接合的方式进行动作。具体地说，控制器C进行以下控制:使接合工具30相对于加工对象部件W下降，使探头32压入于加工对象部件W并旋转，由此借助探头32在加工对象部件W产生摩擦热并进行搅拌，并且，对各移位传感器22的触头26a与对应的基准部件28抵接并移动的移动量进行检测，同时借助机器人50的臂54使探头32和加工对象部件W相对移动，从而对加工对象部件W沿着预定的接合线进行摩擦搅拌接合。在这里，在y轴方向观察，各触头26a沿着与探头32的中心轴线Z 一致的移动轴线在上下方向移动自如，因此，所述触头26a在摩擦搅拌接合时与基准部件28抵接并沿上下方向移动，其结果是，能够精度良好地检测出以安装夹具52的变形、特别是上方安装部52a的变形为起因的探头32在上下方向的移位，并且各触头26a和对应的承受部件28d配置在关于探头32的中心轴线Z相互轴对称的位置，因此，能够在与探头32接近的两处移位检测位置，以更容易进行运算处理的形态获得所述探头32在上下方向的移位。此外，控制器C内置有均省略了图示的运算处理装置和存储器等，在存储器存储有用于执行摩擦搅拌接合的控制程序和关于预定的加工方向的数据等。
[0114]接着，对于使用以上结构的摩擦搅拌接合装置I对加工对象部件W进行摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合方法，在以下详细地进行说明。
[0115]首先，作为在开始摩擦搅拌接合方法的一系列的工序之前的准备，在机器人50中，在安装夹具52的上方安装部52a安装并固定接合工具30，并且在安装夹具52的下方安装部52b安装并固定辅助支承机构40。
[0116]同时，另一方面，在将应实施摩擦搅拌接合的加工对象部件W载置于载置台10的载置夹具12上之后，借助止挡件14来保持加工对象部件W的一部分，从而将加工对象部件W定位并固定。
[0117]接着，开始以下那样的摩擦搅拌接合方法的一系列的工序。在所述一系列的工序中，控制器C使用存储在其存储器中的控制程序和数据，并根据该控制程序进行自动控制。
[0118]首先，在控制器C的控制下，如图1所示，机器人主体56的驱动机构使臂54沿上下左右等恰当移动，使安装于安装夹具52的上方安装部52a的接合工具30的探头32配置为在加工对象部件W的上方的预定位置与加工对象部件W对置，并且使安装于安装夹具52的下方安装部52b的辅助支承机构40的辅助支承部件42以隔着加工对象部件W与探头32的下部对置的方式，在该辅助支承部件42的上部的一点与载置台10的载置部IOa的下表面抵接。此时，在相对于探头32的y轴的正方向侧和y轴的负方向侧，分别将移位传感器22的触头26a以与基准部件28对置的方式配置在基准部件28的上方的预定位置。
[0119]接着，在像这样实现了探头32、两个移位传感器22以及辅助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，如图2和图3所示，接合工具30的驱动机构38使用于保持探头32的支架34向下方移动，从而使探头32下降，使探头32的下部在加工对象部件W中到达贯穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的预定位置。所述探头32贯穿第I部件Wl而相对于第2部件W2侵入的侵入深度在执行摩擦熔融接合时实际上被维持为恒定。此时，在I轴的正方向侧和I轴的负方向侧，移位传感器22的触头26a的下端部分别与基准部件28的承受部件28d的上表面抵接，并以预定量的程度压入到传感器主体24内。此外，在此时，根据需要，接合工具30的驱动机构38也可以经由支架34使探头32旋转。
[0120]接着，在像这样探头32的下部到达预定位置，移位传感器22的触头26a的下端部与对应的基准部件28的承受部件28d的上表面抵接并以预定量的程度压入到传感器主体24内后，在控制器C的控制下，在接合工具30的驱动机构38使探头32继续旋转的状态下，机器人主体56的驱动机构使臂54移动，从而使探头32和辅助支承部件42以维持它们相对于加工对象部件W的位置对应关系的状态向作为预定的加工方向的移动方向移动。其结果是，第I部件Wl和第2部件W2与探头32的下部的移动轨迹对应地被摩擦搅拌接合。同时，辅助支承部件42在以隔着加工对象部件W与探头32的下部对置的方式在辅助支承部件42的上部的一点与载置台10的载置部IOa的下表面抵接的状态下在支架44内旋转，并向预定的加工方向的方向移动。
[0121]此时，探头32以按压加工对象部件W并贯穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的状态旋转并向预定的加工方向的方向移动，因此对探头32向与加工对象部件W的加工对象侧面Ws垂直向上的方向施加有加工反力。在这里，在摩擦搅拌接合时，即使加工对象部件W为弯曲部件，机器人主体56的驱动机构仍移动臂54，使探头32对加工对象侧面Ws垂直地进行按压，但在图2和图3中，为了方便，将加工对象部件W以平板部件示出，加工反力为上方向。其结果是，经由保持探头32的接合工具30，对固定设置有接合工具30的安装夹具52也施加了加工反力，在安装夹具52的上方安装部52a发生弹性变形，相应地，在固定并安装于上方安装部52a的接合工具30的探头32产生上下方向的位置的误差。在这里，在I轴的正方向侧和I轴的负方向侧分别固定设置于接合工具30的驱动机构38的壳体38a的移位传感器22伴随着以这种方式变形的安装夹具52而移动。因此，与和加工反力随时间的变化对应的上方安装部52a的变形随时间的变化相对应，所述各移位传感器22的触头26a相对于固定设置于安装夹具52的固定部52c的基准部件28的相对位置变化。
[0122]详细地说，在安装夹具52的上方安装部52a以这种方式变形时，对于在y轴的正方向侧和I轴的负方向侧分别固定设置于接合工具30的驱动机构38的壳体38a的移位传感器22的触头26a，在它们的下端部与对应的基准部件28的承受部件28d的上表面抵接的状态下，根据各移位传感器22与对应的基准部件28之间的相对位置的变化，各触头26a被对应的承受部件28d按压，从而克服作用力被压入到传感器主体24内并向上方移动，或者各触头26a被作用力从传感器主体24推回并以按压对应的承受部件28d的方式向下方移动。在这里，各移位传感器22根据此时的各触头26a的移动量，分别检测出安装夹具52的上方安装部52a的变形，具体为检测出具有中心轴线Z的探头32在上下方向的移位量所对应的检测值，所述中心轴线Z沿y轴的方向观察与各触头26a的移动轴线同轴。
[0123]由此，控制器C根据与各移位传感器22这样检测出的探头32在上下方向的移位量对应的检测值，来控制接合工具30的驱动机构38，以对探头32赋予与所述移位量相抵那样的移位量。其结果是，驱动机构38使探头32沿上下方向移动，从而抵消移位传感器22检测出的探头32在上下方向的移位量，即，若探头32向上方移位了则使其向下方移动，或者若探头32向下方移位了则使其向上方移动，从而调整其位置并将探头32按压向加工对象部件W，由此，探头32贯穿第I部件Wl而相对于第2部件W2侵入的侵入深度在执行摩擦熔融接合时实际上维持为恒定。进而，在控制器C的控制下，机器人主体56的驱动机构使臂54继续移动，以使探头32和辅助支承部件42向作为预定的加工方向的移动方向移动。在这里，关于各移位传感器22检测出的探头32在上下方向的移位量，单纯地将这些移位量平均化，来计算出应该赋予探头32的上下方向的移位量的方式较为简便。但是，根据加工对象部件W的形状和加工方向的复杂程度等，也可以使用以各移位传感器22检测出的探头32的上下方向的移位量为参数的预定的计算式，来计算出应该赋予探头32的上下方向的移位量。当所述摩擦搅拌接合继续时，探头32的下部的移动轨迹与预定的接合线一致，对应地，在第I部件Wl和第2部件W2中，获得沿着预定的接合线摩擦搅拌接合得到的接合部位。
[0124]接着，在这样伴随着臂54的移动，使探头32等移动到作为需要进行摩擦搅拌接合的部位的终点的预定位置后，在控制器C的控制下，接合工具30的驱动机构38以维持探头32的旋转的状态使探头32向上方移动而从加工对象部件W拉出，并在探头32上升到其上方位置后使其停止移动。然后，机器人主体56的驱动机构使臂54移动，使探头32和辅助支承部件42在从加工对象部件W的上下区域退出后停止其移动。
[0125]最后，卸下止挡件14来释放加工对象部件W，将加工对象部件W从载置台10取下，则获得预定的部位经过了摩擦搅拌接合的加工品。
[0126]此外，在以上的本实施方式的结构中，以加工对象部件W固定于载置台10、且接合工具30和辅助支承机构40安装于机器人50的臂54而可动的结构例进行了说明，但原理上只要加工对象部件W与接合工具30和辅助支承机构40相对可动即可，因此，与之相反，也可以采用以下结构例:加工对象部件W安装于机器人50的臂54而可动，且接合工具30和辅助支承机构40固定于载置台10。但是，在该情况下，移位检测装置20检测出加工对象部件W侧的安装夹具的移位。
[0127]具体地说，在将载置并固定有应实施摩擦搅拌接合的加工对象部件W的载置夹具12安装于机器人50的臂54的安装夹具后，将安装并固定于载置台10的接合工具30的探头32压入到加工对象部件W并进行搅拌，并且在固定有加工对象部件W的载置夹具12的下表面与安装并固定于载置台10的辅助支承机构40的辅助支承部件42抵接的状态下，借助臂54使固定有加工对象部件W的载置夹具12移动，并对加工对象部件W实施摩擦搅拌接合即可。此时，在载置夹具12固定设置移位检测装置20，且在臂54的安装夹具的固定部固定设置基准部件，由此，能够将以摩擦搅拌接合时的臂54的安装夹具的变形为起因的探头32和加工对象部件W之间的相对的上下方向的移位量抵消并进行摩擦搅拌接合，这一点是同样的。
[0128]此外，在以上的本实施方式的结构中，若以维持探头32和辅助支承部件42相对于加工对象部件W的位置对应关系的状态进行摩擦搅拌接合，则加工对象部件W不仅可以为平面状，也可以为曲面状。在加工对象部件W具有曲面形状的情况下，移位检测装置20及接合工具30与辅助支承机构40隔着加工对象部件W在与该曲面垂直的方向对置，接合工具30的探头32相对于加工对象部件W按压侵入的按压侵入方向和移位传感器22的触头26a的移动方向为与加工对象部件W的曲面垂直的方向即可。此外，加工方向当然不仅可以为直线状，也可以为曲线状。
[0129]此外，在以上实施方式的结构中，若想使结构简单化，则移位传感器22也可以仅设置有一个，若想进一步提高其检测精度，则也可以将三个以上的移位传感器22配设为，使它们的触头26a配设在关于探头32的中心轴线Z相互轴对称的位置。
[0130]此外，在以上的本实施方式的结构中，固定有基准部件28的固定部52c当然也可以设定于臂54自身。此外，安装夹具52也可以不仅仅由单一部件构成，也可以由多个部件构成。此外，也可以为，省略基准部件28的承受部件28d，将移位传感器22的触头26a的下端部构成为与基准部件28的第2端部28b的上表面直接抵接。
[0131]此外，在以上的本实施方式的结构中，以应用了辅助支承机构40的结构例进行了说明，但在需要的加工精度相对较低等情况下，也可以省略辅助支承机构40。
[0132]此外，在以上的本实施方式的结构中，以辅助支承机构40的辅助支承部件42为球部件进行了说明，但也可以应用其它旋转等的可动部件，在难以发生摩擦等的情况下也可以使用固定部件。
[0133]根据以上的本实施方式的结构，具备移位检测装置，其用于在摩擦搅拌接合时检测以安装夹具的变形为起因的接合工具的移位，所述摩擦搅拌接合为，通过使探头相对于加工对象部件相对旋转并按压侵入来对加工对象部件进行搅拌，同时移动臂以使接合工具相对于加工对象部件移动，安装夹具在摩擦搅拌接合时比臂更为变形自如，移位检测装置具有移位传感器和基准部件，移位传感器固定于接合工具，基准部件固定于安装夹具和臂之间的固定部，用于对移位传感器提供其移位检测的基准位置，由此，对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以简便的结构且应用的自由度高的形态来抵消探头不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离。
[0134]此外，根据本实施方式的结构，移位传感器为接触式的移位传感器，基准部件具有:第I端部，其固定于固定部，该固定部将安装夹具固定于臂；第2端部，其与第I端部对置；以及延伸部，其在第I端部和第2端部之间以相对于安装夹具不受约束的方式延伸，并且，移位传感器的触头与第2端部接触自如，由此,对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以更为简便的结构且应用的自由度更高的形态来更加可靠地抵消探头不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离。
[0135]此外，根据本实施方式的结构，移位传感器的触头的移动方向与探头的中心轴线平行，因此触头在摩擦搅拌接合时与基准部件抵接并在上下方向移动，其结果是，能够精度良好地检测以安装夹具的变形为起因的探头在上下方向的移位，并且移位传感器和基准部件包括第I组和第2组，在该第I组和第2组中，触头和第2端部关于探头的中心轴线对称配设，因此，能够在与探头接近的两处移位检测位置，以更容易进行运算处理的形态获得所述探头在上下方向的移位。
[0136]此外，根据本实施方式的结构，还具有连结部件，其用于将第I组的基准部件的延伸部和第2组的基准部件的延伸部之间连结起来，由此，能够增加基准部件彼此的连结强度，提高基准部件整体的强度和刚性，能够更为准确地获得移位传感器的位置基准。
[0137]此外，根据本实施方式的结构，移动机构为工业用机器人，由此能够以更为通用的结构来实现能够将探头和加工对象部件之间的距离可靠地控制为预定的距离的摩擦搅拌接合装置。
[0138]此外，根据本实施方式的结构，还具备辅助支承机构，其借助辅助支承部件来支承载置部件，并且为了仅对加工对象部件的上下方向的位置进行辅助支承而安装于臂，由此，能够使探头和加工对象部件位于更为准确的位置，能够可靠地将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离并进行摩擦搅拌接合。
[0139]接着，进一步参照图4和图5，对本实施方式的变形例的摩擦搅拌接合装置进行详细说明。
[0140]图4是示出本变形例的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。此外，图5是本变形例的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图。
[0141]在本变形例的摩擦搅拌接合装置I'中，相对于以上说明的本实施方式的结构，以在其设置有辅助支承机构40的结构为前提，进一步设置有用于引导辅助支承部件42的引导部件60这一点为区别点，其余结构相同。由此，在本变形例中，着眼于所述区别点进行说明，对相同的结构标注相同的标号并恰当简化或省略说明。
[0142]具体地说，在本变形例的摩擦搅拌接合装置I'中，如图4和图5所示，引导部件60固定设置于载置台10的载置部IOa的下表面，并具有引导槽62，引导槽62用于收纳并引导辅助支承机构40的辅助支承部件42。详细地说，引导部件60的引导槽62划定为向下方敞开的凹形状，并且该引导槽62配设为相对于摩擦搅拌接合装置I'的摩擦搅拌接合的加工方向、即相对于作为结果而获得的接合线向下方离开，并与其对置且平行延伸。在使用摩擦搅拌接合装置I'进行摩擦搅拌接合时，辅助支承部件42在收纳于引导槽62的状态下，相对于摩擦搅拌接合的加工方向向下方离开，并与其对置且平行移动，从而呈相对于作为结果而获得的接合线向下方离开并与其对置且平行的轨迹。
[0143]例如，在辅助支承部件42使用球部件的情况下，引导槽62由均以谷线60c开端的第I倾斜面60a和第2倾斜面60b构成为三角槽。在这里，所述谷线60c设定为相对于摩擦搅拌接合装置I'的摩擦搅拌接合的加工方向、即相对于作为结果而获得的接合线向下方离开并与其对置且平行，具有由以这样的谷线60c开端的第I倾斜面60a和第2倾斜面60b构成的引导槽62的引导部件60也相对于接合线向下方离开并与其对置且平行。在所述情况下，作为球部件的辅助支承部件42与第I倾斜面60a和第2倾斜面60b均接触。
[0144]此外，在以上的本变形例的结构中，引导部件60的引导槽62也可以由截面形状为曲面状的斜面构成。此外，在使用球部件以外的可动部件或仅使用固定部件作为辅助支承机构40的辅助支承部件42的情况下，引导部件60的引导槽62具有呈现出将所述可动部件或固定部件以与球部件相同的方式进行收纳并引导的功能的形状即可。
[0145]此外，根据本变形例的结构，还具有用于引导辅助支承部件的引导部件，由此，能够使探头和加工对象部件位于更为准确的位置，能够更为可靠地将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离并进行摩擦搅拌接合。
[0146]接着，进一步参照图6和图7，对本实施方式的另一个变形例的摩擦搅拌接合装置进行详细说明。
[0147]图6是示出本变形例的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。此外，图7A为本变形例的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图，图7B为图7A的沿A-A线的剖视图。
[0148]在本变形例的摩擦搅拌接合装置I''中，相对于以上说明的本实施方式的结构，臂54的一端的支承部54a的位置发生变化，并进一步设置有突出设置成肋状的加强部件70这一点为区别点，其余结构相同。由此，在本变形例中，着眼于所述区别点进行说明，对相同的结构标注相同的标号并恰当简化或省略说明。
[0149]具体地说，如图6和图7所示，在本变形例的摩擦搅拌接合装置I''中，臂54的一端的支承部54a相对于安装夹具52的y轴的负方向侧的纵壁面，通过紧固等固定设置于上方安装部52a和下方安装部52b之间的结合部处的固定部52c。
[0150]此外，加强部件70在接合工具30和固定部52c之间，以从安装夹具52的上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面(与x_z平面平行的面)向y轴的负方向侧突出设置的方式固定设置于该纵壁 面，加强部件70具有主体部70a和从主体部70a向下方延伸的扩张部 70b ο
[0151]详细地说，加强部件70的主体部70a从上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面向y轴的负方向侧突出设置，并且具有在上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面上下跨越弯折线P (典型为与χ-ζ平面垂直地延伸)这样的上下方向的长度，所述弯折线P是上方安装部52a的形状以朝向接合工具30伸出的方式向X轴的负方向侧弯折变化而形成的，并且加强部件70的主体部70a从上方安装部52a的x轴的负方向侧的周缘部向x轴方向的正方向侧延伸。
[0152]此外，加强部件70的扩张部70b从上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面向y轴的负方向侧突出设置，并以侵入到固定部52c的方式从主体部70a向下方延伸。
[0153]在这里，在使用将臂54的一端的支承部54a固定设置于安装夹具52的上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面的摩擦搅拌接合装置i-'进行摩擦搅拌接合时，在上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面，从弯折线P的附近的区域到固定部52c的上方区域的部分的应力为最大，因此，通过设置加强部件70的主体部70a，增加了所述部分的截面积，缓和了应力集中。此外，通过设置加强部件70的扩张部70b，使弯折线P的附近区域与作为高刚性部的固定部52c相连，还抑制了其变形，缓和了应力集中。
[0154]此外，由于加强部件70必须采用在侧视时与基准部件28交叉的形状，因此，加强部件70的主体部70a和扩张部70b重叠地通过延伸部28c和上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面之间的空间，所述延伸部28c通过增加基准部件28的第I端部28a的y轴方向的厚度而从上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面离开，从而不会使基准部件28不必要地迂回并且不会与基准部件28发生不必要的干涉。[0155]此外，从取得安装夹具52的强度和刚性平衡的观点来看，所述加强部件70也可以与上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面(与x_z平面平行的面)的加强部件相同地，以与其成对而成为共计两个的方式在上方安装部52a的7轴的正方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)固定设置成从该上方安装部52a的y轴的正方向侧的纵壁面向y轴的正方向侧突出设置，由于其结构相同而省略详细的说明。
[0156]此外，在以上的本变形例的结构中，在使用摩擦搅拌接合装置1''进行摩擦搅拌接合时产生的、从弯折线P的附近的区域到固定部52c的上方区域的部分的应力不过大的情况下，也可以在加强部件70仅设置主体部70a而省略扩张部70b。
[0157]此外，在以上的本变形例的结构中，也可以为，将加强部件70的一部分抬起，使基准部件28从加强部件70与安装夹具152的纵壁面之间的空间通过。
[0158]此外，在以上本变形例的结构中，若使加强部件70构成为从安装夹具52独立出的分体部件，则能够自由度较高地降低在使用摩擦搅拌接合装置1''进行摩擦搅拌接合时产生的应力，但在能够准确地预先预测其应力较大的区域的情况下，也可以将加强部件70设置为与安装夹具52 —体的一体形成件。
[0159]此外，在以上本变形例的结构中，臂54的一端的支承部54a相对于安装夹具52的上方安装部52a的y轴的负方向侧的纵壁面固定设置在上方安装部52a和下方安装部52b之间的结合部的固定部52c，但也可以与实施方式一样，将其固定设置在上方安装部52a的X轴的正方向侧的端部。在所述情况下，也优选为:在上方安装部52a的7轴的正负两方向侧的两纵壁面设置有加强部件70，从而缓和在所述两纵壁面产生的应力。
[0160]此外，在以上的本变形例的结构中，即使上方安装部52a朝向接合工具30伸出的长度变短，接合工具30与弯折线P接触，也能够应用同样的加强部件70。此外，即使在上方安装部52a为无法明确确认弯折线P的曲面形状的情况下，也能够在接合工具30和固定部52c之间的应力较大的区域应用同样的加强部件70。
[0161]此外，根据本变形例的结构，安装夹具在接合工具和固定部之间还具备加强部件，由此能够降低在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生的应力。
[0162]此外，根据本变形例的结构，加强部件具有朝向固定部扩张的扩张部，由此能够更为可靠地降低在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生的应力。
[0163](第2实施方式)
[0164]接着，进一步参照图8到图12，对本发明的第2实施方式的摩擦搅拌接合装置进行详细说明。
[0165]图8是示出本实施方式的摩擦搅拌接合装置的整体结构的侧视图。图9A为本实施方式的摩擦搅拌接合装置的局部放大侧视图，图9B为图9A的沿A’-A’线的剖视图。图1OA是仅示出图8的安装夹具、驱动机构和辅助支承机构的放大图，图1OB是沿z轴的负方向观察图1OA的俯视图，此外，图1OC是沿z轴的正方向观察图1OA的仰视图。图1lA是沿X轴的正方向观察图1OA的主视图，图1lB为沿X轴的负方向观察图1OA的后视图。图12A为图1OA的沿B-B线的剖视图，图12B为图1OA的沿C-C线的剖视图，图12C为图1OA的沿D-D线的剖视图，此外，图12D为图1OA的沿E-E线的剖视图。此外，在图12D中，为了方便，一并示出了图1OA的沿F-F线的截面和沿G-G线的截面。
[0166]在本实施方式的摩擦搅拌接合装置2中，相对于包括以上说明的各变形例的第I实施方式的结构，以设置有辅助支承机构40的结构为前提，安装夹具152的细节结构和设置有加强部件170的情况下的其细节结构发生了变化这一点为主要的区别点，其余结构相同。由此，在本实施方式中，着眼于所述区别点进行说明，对相同的结构标注相同的标号并恰当简化或省略说明。
[0167]具体地说，在本实施方式的摩擦搅拌接合装置2中，如图8至图12所示，相对于第I实施方式的安装夹具52，作为钢材的切削加工件等由金属制成的一体形成件的安装夹具152具备:上方安装部152a，其更为小型化；以及下方安装部152b，其具有更为顺畅地变化的外观形状。此外，臂54的支承安装夹具152的一端的支承部154a相对于安装夹具152的y轴的负方向侧的纵壁面，通过紧固等固定设置于上方安装部152a和下方安装部152b之间的结合部处的固定部152c。
[0168]在这里，在维持仅上方安装部152a的部分成为在摩擦搅拌接合时变形的变形部的力学特性的状态下，在臂54移动安装夹具152时，上方安装部152a的惯性重量设定为比下方安装部152b的惯性重量小。这是为了将加工对象部件W的背侧稳定支承在安装于下方安装部152b的辅助支承机构40，并提高使安装于上方安装部152a的接合工具30的探头32相对于加工对象部件W迅速且可靠地移动这样的安装夹具152的操作性。
[0169]详细地说，在安装夹具152，若以比固定部152c靠上方的部位为上方安装部152a，比固定部152c靠下方的部位为下方安装部152b，则本实施方式的固定部152c相对于第I实施方式的固定部52c位于更上方，并且，臂54的支承部154a在相对于第I实施方式的另一个变形例的支承部54a移动到更上方的状态下与安装夹具152的固定部152c连接并固定。
[0170]并且，上方安装部152a的从支承部154a起的上下方向的长度比下方安装部152b的从支承部154a起的上下方向的长度短，且上方安装部152a的作为与驱动机构38的壳体38a配合的配合面的前端比下方安装部152b的作为与辅助支承机构40的支架44配合的配合面的前端更靠X轴的正方向侧，上方安装部152a的从支承部154a起的X轴方向的长度设定为比下方安装部152b的从支承部154a起的X轴方向的长度更短。此外，上方安装部152a和下方安装部152b双方的y轴方向的宽度相同，它们的材质也相同。此外，上方安装部152a的y轴的正方向侧的纵壁面(与x_z平面平行的面)152d、固定部152c的y轴的正方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)、以及下方安装部152b的y轴的正方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)152f成为一个平面，上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)152d、固定部152c的y轴的负方向侧的纵壁面(与x_z平面平行的面)、以及下方安装部152b的y轴的负方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)152f成为一个平面。但是，在维持仅上方安装部152a的部分成为在摩擦搅拌接合时变形的变形部的力学特性的状态下，在臂54移动安装夹具152时，上方安装部152a的惯性重量设定为比下方安装部152b的惯性重量小的条件内，这些方面可以恰当地自由设定。
[0171]此外，优选为:在上方安装部152a的y轴的正方向侧的纵壁面152d和y轴的负方向侧的纵壁面152d设置有上方凹部152e，上方凹部152e以使这些纵壁面152d的周缘部作为壁面部残留的形态，分别通过切削使这些纵壁面152d凹陷设置而形成，从而在不会不必要地降低上方安装部152a的强度和刚性的范围内实现其轻量化。
[0172]并且，优选为:在下方安装部152b的y轴的正方向侧的纵壁面152f和y轴的负方向侧的纵壁面152f，从上方向下方依次设置有第I下方凹部152g、第2下方凹部152h和第3下方凹部152i，它们以使这些纵壁面152f的周缘部作为壁面部残留的形态，分别通过切削使这些纵壁面152f凹陷设置而形成，从而在不会不必要地降低下方安装部152b的强度和刚性的范围内实现其轻量化。
[0173]在这里，优选为，以不会不必要地降低下方安装部152b的强度和刚性的方式，在下方安装部152b的y轴的正方向侧的第I下方凹部152g和第2下方凹部152h之间设置有第I肋152 j，该第I肋152 j具有与y轴的正方向侧的纵壁面152f成同一个面的高度，并且在下方安装部152b的y轴的负方向侧的第I下方凹部152g和第2下方凹部152h之间设置有第I肋152j，该第I肋152j具有与y轴的负方向侧的纵壁面152f成同一个面的高度。此外，同样地，优选为，在下方安装部152b的y轴的正方向侧的第2下方凹部152h和第3下方凹部152i之间设置有第2肋152k，该第2肋152k具有与y轴的正方向侧的纵壁面152f成同一个面的高度，并且在下方安装部152b的y轴的负方向侧的第2下方凹部152h和第3下方凹部152i之间设置有第2肋152k，该第2肋152k具有与y轴的负方向侧的纵壁面152f成同一个面的高度。
[0174]此外,优选为,下方安装部152b的X轴的正方向侧的周端部具有单一圆弧状的形状，并且，下方安装部152b的X轴的负方向侧的周端部具有平滑的形状，该平滑的形状是交叉的两个直线部以不呈现不必要的角部的方式通过圆弧部连接而得到的，由此，减少了在下方安装部152b产生不必要的应力集中的情况。在所述情况下，优选为，以不会不必要地破坏下方安装部152b的强度平衡的方式，使第I肋152 j和第2肋152k沿着对下方安装部152b的X轴的正方向侧的周端部赋予的单一圆弧状的形状的径向延伸。此外，也可以为，下方安装部152b的X轴的负方向侧的周端部具有单一圆弧状的形状，从而更为可靠地减少在下方安装部152b产生不必要的应力集中的情况。
[0175]此外，优选为，以与第I实施方式的另一个变形例中说明的加强部件70相同的目的，从上方安装部152a到固定部152c设置加强部件170。
[0176]所述加强部件170在接合工具30和固定部152c之间以从安装夹具152的y轴的负方向侧的纵壁面(与x-z平面平行的面)向y轴的负方向侧突出设置的方式固定设置于该安装夹具152的y轴的负方向侧的纵壁面，加强部件170具有主体部170a和从主体部170a向下方延伸的扩张部170b。
[0177]详细地说，加强部件170的主体部170a从上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d向y轴的负方向侧突出设置，并且具有在上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d上下跨越作为高应力部的上方安装部152a的前下端Q (与χ-z平面垂直地延伸)这样的上下方向的长度，并且加强部件170的主体部170a从上方安装部152a的x轴的负方向侧的周缘部向X轴方向的正方向侧延伸，从而缓和上方安装部152a的应力。
[0178]此外，加强部件170的扩张部170b从上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d向y轴的负方向侧突出设置，并以侵入到作为高刚性部的固定部152c的方式从主体部170a向下方延伸，从而缓和上方安装部152a的应力。
[0179]并且，优选为，为了轻量化，使加强部件170向X轴方向的正方向侧延伸，同时使其从上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d突出的突出高度逐渐降低，并且，使其向下方延伸，同时使其从上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d或固定部152c的I轴的负方向侧的纵壁面(与X-Z平面平行的面)突出的突出高度逐渐降低。
[0180]此外，对于加强部件170，加强部件170的主体部170a和扩张部170b重叠地通过从上方安装部152a的Y轴的负方向侧的纵壁面152d离开的延伸部28c和所述纵壁面152d之间的空间，从而不会干涉基准部件28。
[0181]此外，所述加强部件170也可以与安装夹具152的上方安装部152a的y轴的负方向侧的纵壁面152d的加强部件相同地，以与其成对而成为共计两个的方式在上方安装部152a的y轴的正方向侧的纵壁面152d固定设置成从该上方安装部152a的y轴的正方向侧的纵壁面152d向y轴的正方向侧突出设置，由于其结构相同而省略详细的说明。
[0182]此外，在以上的本实施方式的结构中，在上方安装部152a的应力不过大的情况下，也可以在加强部件170仅设置主体部170a并省略扩张部170b。
[0183]此外，在以上的本实施方式的结构中，也可以将加强部件170的一部分抬起，使基准部件28从加强部件170与纵壁面152d之间的空间通过。
[0184]此外，在以上的本实施方式的结构中，也可以将加强部件170设置为与安装夹具152 —体的一体形成件。
[0185]此外，在以上的本实施方式的结构中，当然也可以应用于臂54的一端的支承部154a固定设置于上方安装部152a的x轴的正方向侧的端部的结构。
[0186]此外，在以上的本实施方式的结构中，当然可以应用辅助支承机构40。
[0187]此外，根据本实施方式的结构，安装夹具具有连接接合工具和固定部的第I安装部、以及连接辅助支承机构和固定部的第2安装部，在臂移动安装夹具时的第I安装部的惯性重量设定为比臂移动安装夹具时的第2安装部的惯性重量小，由此，在臂移动安装夹具从而使接合工具以接近加工对象部件的方式向接合方向移动时，能够以使辅助支承机构侧的姿势稳定的状态提高接合工具侧的回头性，能够提高臂对安装有接合工具和辅助支承机构的安装夹具的操作性。
[0188]此外，根据本实施方式的结构，安装夹具为金属制成的一体形成件，第I安装部和第2安装部具有通过使各纵壁面以留下它们的周缘部的形态凹陷设置而形成的凹部，并且第2安装部的周端部具有圆弧状的形状，由此，能够实现安装夹具的轻量化，并能够抑制在摩擦搅拌接合时在安装夹具产生不必要的应力。
[0189]此外，本发明的部件的形状、配置、个数等并不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离发明主旨的范围内进行恰当变更，例如将其构成要件恰当置换成起同等作用效果的构成要件等。
[0190]以上，在本发明中能够提供一种摩擦搅拌接合装置，其对于应进行摩擦搅拌接合的部位的形状各有不同的多种多样的加工对象部件，能够以简便的结构和应用的自由度较高的形态，来抵消探头的不必要的移位，并将探头和加工对象部件之间的距离控制为预定的距离，因此，由于其能够广泛普遍应用的性质，期待能够将其广泛应用于汽车等移动体的强度部件的接合领域。
【权利要求】
1.一种摩擦搅拌接合装置，其具备: 接合工具，其具有探头，所述探头能够相对于加工对象部件的加工对象侧面上下移动自如，并相对于所述加工对象部件旋转自如； 载置部件，其用于载置所述加工对象部件； 移动机构，其具有臂，在所述臂固定有用于安装所述接合工具的安装夹具，所述移动机构移动所述臂来使所述接合工具相对于所述加工对象部件移动自如；以及 移位检测装置，其用于在摩擦搅拌接合时检测以所述安装夹具的变形为起因的所述接合工具的移位，所述摩擦搅拌接合为，通过使所述探头相对于所述加工对象部件旋转并按压侵入来搅拌所述加工对象部件，同时移动所述臂来使所述接合工具相对于所述加工对象部件移动， 在所述摩擦搅拌接合时，所述安装夹具比所述臂更为变形自如， 所述移位检测装置具有:移位传感器，其固定于所述接合工具；以及基准部件，其固定于所述安装夹具和所述臂之间的固定部，用于对所述移位传感器提供检测所述移位时的基准位置。
2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述移位传感器为接触式的移位传感器，所述基准部件具有:第I端部，其固定于所述固定部；第2端部，其与所述第I端部对置；以及延伸部，其在所述第I端部和所述第2端部之间以相对于所述安装夹具不受约束的方式延伸，并且，所述移位传感器的触头与所述第2端部接触自如。
3.根据权利要求2所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述移位传感器的所述触头的移动方向与所述探头的中心轴线平行，所述移位传感器和所述基准部件包括第I组和第2组，在所述第I组和第2组中，所述触头和所述第2端部分别配设成关于所述探头的所述中心轴线对称。`
4.根据权利要求3所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述摩擦搅拌接合装置还具有连结部件，所述连结部件用于将所述第I组的所述基准部件的所述延伸部和所述第2组的所述基准部件的所述延伸部之间连结起来。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述安装夹具在所述接合工具和所述固定部之间还具备加强部件。
6.根据权利要求5所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述加强部件具有朝向所述固定部扩张的扩张部。
7.根据权利要求1~4中的任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述移动机构为工业用机器人。
8.根据权利要求1~4中的任一项所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述摩擦搅拌接合装置还具有辅助支承机构，所述辅助支承机构借助辅助支承部件来支承所述载置部件，并且仅对所述加工对象部件的上下方向的位置进行辅助性支承，所述辅助支承机构安装于所述安装部件。
9.根据权利要求8所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述摩擦搅拌接合装置还具有引导部件，所述引导部件用于引导所述辅助支承部件。
10.根据权利要求8所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述安装夹具具备:第I安装部，其用于连接所述接合工具和所述固定部；以及第2安装部，其用于连接所述辅助支承机构和所述固定部，所述臂移动所述安装夹具时的所述第I安装部的惯性重量比所述臂移动所述安装夹具时的所述第2安装部的惯性重量小。
11.根据权利要求8所述的摩擦搅拌接合装置，其中，所述安装夹具为金属制成的一体形成件，所述第I安装部和所述第2安装部具有凹部，所述凹部通过使各纵壁面以留下它们的周缘部的形态凹陷设置而形 成，所述第2安装部的周端部具有圆弧状的形状。
【文档编号】B23K20/26GK103658966SQ201310391989
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月2日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】庄子幸夫, 小林努, 佐山满 申请人:株式会社 F.泰克, 本田技研工业株式会社