摩擦攪拌接合裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種摩擦攪拌接合裝置。在相對(duì)于加工對(duì)象部件的加工對(duì)象側(cè)面上下移動(dòng)自如的摩擦攪拌接合裝置中具備移位檢測(cè)裝置，該移位檢測(cè)裝置在摩擦攪拌接合時(shí)檢測(cè)以安裝夾具的變形為起因的接合工具的移位，所述摩擦攪拌接合為，通過(guò)使探頭相對(duì)于加工對(duì)象部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)并按壓侵入，來(lái)對(duì)應(yīng)接合部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件進(jìn)行攪拌，同時(shí)移動(dòng)臂以使接合工具相對(duì)于加工對(duì)象部件移動(dòng)，所述臂固定有用于安裝接合工具的安裝夾具，安裝夾具在摩擦攪拌接合時(shí)比臂更為變形自如，移位檢測(cè)裝置具有移位傳感器和基準(zhǔn)部件，移位傳感器固定于接合工具，基準(zhǔn)部件固定于安裝夾具和臂之間的固定部，用于對(duì)移位傳感器提供其移位檢測(cè)的基準(zhǔn)位置。
【專利說(shuō)明】摩擦攪拌接合裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及摩擦攪拌接合裝置，特別涉及具有移位檢測(cè)裝置的摩擦攪拌接合裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，提出有以下摩擦攪拌接合裝置:在一般的電弧焊接等的基礎(chǔ)上，對(duì)由鋁板等多個(gè)金屬板構(gòu)成的加工對(duì)象部件的預(yù)定的接合部位以高速旋轉(zhuǎn)的探頭進(jìn)行摩擦攪拌，來(lái)使該金屬板彼此接合，即使在汽車等移動(dòng)體的強(qiáng)度部件中，也能夠?qū)崿F(xiàn)具有借助摩擦攪拌接合裝置接合而成的接合部的結(jié)構(gòu)。
[0003]在所述摩擦攪拌接合裝置中，需要使探頭和加工對(duì)象部件相對(duì)移動(dòng)，來(lái)使預(yù)定的接合部位準(zhǔn)確地接合，因此，使探頭和加工對(duì)象部件準(zhǔn)確地相對(duì)移動(dòng)而不會(huì)不必要地相對(duì)偏移是很重要的。
[0004]在這種情況下，日本特開(kāi)平6-87075號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種結(jié)構(gòu)，其與摩擦攪拌接合裝置無(wú)關(guān)，而是關(guān)于傾斜控制焊接方法，借助在焊燈I的左右側(cè)面和前表面具備的距離計(jì)測(cè)傳感器15、16和17來(lái)時(shí)刻對(duì)焊燈I相對(duì)于工件2的距離進(jìn)行計(jì)測(cè)，并根據(jù)該計(jì)測(cè)值進(jìn)行控制，以使焊燈I相對(duì)于工件2的相對(duì)左右角度和前后角能夠分別保持為預(yù)定的角度，并且，借助在焊燈I的頂部具備的焊燈傾斜計(jì)測(cè)傳感器18來(lái)時(shí)刻對(duì)焊燈I的左右的絕對(duì)角度和前后的絕對(duì)角度進(jìn)行計(jì)測(cè)，并根據(jù)該計(jì)測(cè)值從焊燈I的按絕對(duì)角度區(qū)分的焊接條件中選定與焊燈I的絕對(duì)角度相應(yīng)的最恰當(dāng)?shù)暮附訔l件來(lái)進(jìn)行控制。
[0005]此外，日本特開(kāi)2004-136365號(hào)公報(bào)公開(kāi)了一種關(guān)于摩擦攪拌接合裝置20的結(jié)構(gòu)，其具備:工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元24 ;工具移位驅(qū)動(dòng)單元25 ;工具移動(dòng)量檢測(cè)單元40 ;加壓力檢測(cè)單元41 ;撓曲補(bǔ)正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元42 ;接合條件數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元43 ;工具間距離取得單元44 ;撓曲量計(jì)算單元45 ;輸入單元46 ;顯示單元47 ;以及控制單元48。在這里,撓曲補(bǔ)正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元42將摩擦攪拌接合裝置20相對(duì)于接合工具21的加壓力Fl撓曲的撓曲量δ進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化并進(jìn)行存儲(chǔ)，該撓曲量δ通過(guò)實(shí)驗(yàn)預(yù)先求得。此外，撓曲量計(jì)算單元45根據(jù)由加壓力檢測(cè)單元41提供的檢測(cè)結(jié)果，來(lái)從撓曲補(bǔ)正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元42提取撓曲量δ。此夕卜，還公開(kāi)了關(guān)于實(shí)際測(cè)量和保管并求出撓曲量δ的方法。
[0006]但是，根據(jù)本發(fā)明人的研究，在日本特開(kāi)平6-87075號(hào)公報(bào)中，雖然公開(kāi)了以下結(jié)構(gòu):借助在焊燈I的左右側(cè)面和前表面具備的距離計(jì)測(cè)傳感器15、16和17來(lái)時(shí)刻對(duì)焊燈I相對(duì)于工件2的距離進(jìn)行計(jì)測(cè)，并根據(jù)該計(jì)測(cè)值進(jìn)行控制，以使焊燈I相對(duì)于工件2的相對(duì)左右角度和前后角能夠分別保持為預(yù)定的角度，并且，借助在焊燈I的頂部具備的焊燈傾斜計(jì)測(cè)傳感器18來(lái)時(shí)刻對(duì)焊燈I的左右的絕對(duì)角度和前后的絕對(duì)角度進(jìn)行計(jì)測(cè)，并根據(jù)該計(jì)測(cè)值從焊燈I的按絕對(duì)角度區(qū)分的焊接條件中選定與焊燈I的絕對(duì)角度相應(yīng)的最恰當(dāng)?shù)暮附訔l件來(lái)進(jìn)行控制，但是在摩擦攪拌接合裝置中，關(guān)于將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制成預(yù)定的距離這一點(diǎn)并沒(méi)有任何啟示。
[0007]此外，根據(jù)本發(fā)明人的研究，在日本特開(kāi)2004-136365號(hào)公報(bào)中，雖然公開(kāi)了以下結(jié)構(gòu):撓曲補(bǔ)正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元42將預(yù)先根據(jù)實(shí)際測(cè)量值或其補(bǔ)充值而求得的撓曲量δ進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化并進(jìn)行存儲(chǔ)，所述實(shí)際測(cè)量值是對(duì)接合工具21經(jīng)由被接合物22向支承工具30施加多個(gè)不同的加壓力Fl時(shí)的撓曲量δ分別進(jìn)行實(shí)際測(cè)量得到的，工具間距離取得單元44根據(jù)工具移動(dòng)量檢測(cè)單元40的檢測(cè)結(jié)果和撓曲量計(jì)算單元45的提取結(jié)果計(jì)算出工具間距離D3，所述工具移動(dòng)量檢測(cè)單元40用于檢測(cè)工具保持件23在基準(zhǔn)軸線LI方向的移動(dòng)距離，所述撓曲量計(jì)算單元45根據(jù)來(lái)自加壓力檢測(cè)單元41的檢測(cè)結(jié)果從撓曲補(bǔ)正數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元42提取出撓曲量δ，所述加壓力檢測(cè)單元41用于檢測(cè)接合工具21對(duì)被接合物22施加的加壓力Fl，控制單元48根據(jù)這樣計(jì)算出的工具間距離D3來(lái)控制工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)單元24和工具移位驅(qū)動(dòng)單元25，從而調(diào)整接合工具21的加壓力Fl，使接合工具21沒(méi)入到被接合物22直到成為目標(biāo)工具間距離D4的位置，但是，需要將預(yù)先根據(jù)對(duì)撓曲量δ分別實(shí)際測(cè)量得到的實(shí)際測(cè)量值或它們的補(bǔ)充值而求得的撓曲量S進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化并進(jìn)行存儲(chǔ)，其結(jié)構(gòu)較為繁雜。特別地，對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，將最恰當(dāng)?shù)膿锨喀拿看味歼M(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)化并準(zhǔn)備好是近乎不可能的情況，存在改良的余地。
[0008]因此，在現(xiàn)狀中，可以說(shuō)處于以下情況:期待一種新結(jié)構(gòu)的摩擦攪拌接合裝置，其對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度高的形態(tài)來(lái)將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是經(jīng)過(guò)以上研究而完成的，其目的在于提供一種新結(jié)構(gòu)的摩擦攪拌接合裝置，其對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度高的形態(tài)，來(lái)抵消探頭不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離。
[0010]為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的第I技術(shù)方案的摩擦攪拌接合裝置具備:接合工具，其具有探頭，所述探頭能夠相對(duì)于加工對(duì)象部件的加工對(duì)象側(cè)面上下移動(dòng)自如，并相對(duì)于所述加工對(duì)象部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)自如；載置部件，其用于載置所述加工對(duì)象部件；移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有臂，在所述臂固定有用于安裝所述接合工具的安裝夾具，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)所述臂來(lái)使所述接合工具相對(duì)于所述加工對(duì)象部件移動(dòng)自如；以及移位檢測(cè)裝置，其用于在摩擦攪拌接合時(shí)檢測(cè)以所述安裝夾具的變形為起因的所述接合工具的移位，所述摩擦攪拌接合為，通過(guò)使所述探頭相對(duì)于所述加工對(duì)象部件旋轉(zhuǎn)并按壓侵入來(lái)攪拌所述加工對(duì)象部件，同時(shí)移動(dòng)所述臂來(lái)使所述接合工具相對(duì)于所述加工對(duì)象部件移動(dòng)，在所述摩擦攪拌接合時(shí)，所述安裝夾具比所述臂更為變形自如，所述移位檢測(cè)裝置具有:移位傳感器，其固定于所述接合工具；以及基準(zhǔn)部件，其固定于所述安裝夾具和所述臂之間的固定部，用于對(duì)所述移位傳感器提供檢測(cè)所述移位時(shí)的基準(zhǔn)位置。
[0011]此外，本發(fā)明的第2技術(shù)方案為，在所述第I技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述移位傳感器為接觸式的移位傳感器，所述基準(zhǔn)部件具有--第I端部，其固定于所述固定部，所述固定部將所述安裝夾具固定于所述臂；第2端部，其與所述第I端部對(duì)置；以及延伸部，其在所述第I端部和所述第2端部之間以相對(duì)`于所述安裝夾具不受約束的方式延伸，并且，所述移位傳感器的觸頭與所述第2端部接觸自如。[0012]此外，本發(fā)明的第3技術(shù)方案為，在所述第2技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述移位傳感器的所述觸頭的移動(dòng)方向與所述探頭的中心軸線平行，所述移位傳感器和所述基準(zhǔn)部件包括第I組和第2組，在所述第I組和第2組中，所述觸頭和所述第2端部分別配設(shè)成關(guān)于所述探頭的所述中心軸線對(duì)稱。
[0013]此外，本發(fā)明的第4技術(shù)方案為，在所述第3技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述摩擦攪拌接合裝置還具有連結(jié)部件，所述連結(jié)部件用于將所述第I組的所述基準(zhǔn)部件的所述延伸部和所述第2組的所述基準(zhǔn)部件的所述延伸部之間連結(jié)起來(lái)。
[0014]此外,本發(fā)明的第5技術(shù)方案為,在所述第I?第4技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述安裝夾具在所述接合工具和所述固定部之間還具備加強(qiáng)部件。
[0015]此外，本發(fā)明的第6技術(shù)方案為，在所述第5技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述加強(qiáng)部件具有朝向所述固定部擴(kuò)張的擴(kuò)張部。
[0016]此外,本發(fā)明的第7技術(shù)方案為,在所述第I?第6技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為工業(yè)用機(jī)器人。
[0017]此外,本發(fā)明的第8技術(shù)方案為,在所述第I?第7技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述摩擦攪拌接合裝置還具有輔助支承機(jī)構(gòu)，所述輔助支承機(jī)構(gòu)借助輔助支承部件來(lái)支承所述載置部件，并且僅對(duì)所述加工對(duì)象部件的上下方向的位置進(jìn)行輔助性支承，所述輔助支承機(jī)構(gòu)安裝于所述安裝部件。
[0018]此外，本發(fā)明的第9技術(shù)方案為，在所述第8技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述摩擦攪拌接合裝置還具有引導(dǎo)部件，所述弓I導(dǎo)部件用于引導(dǎo)所述輔助支承部件。
[0019]此外，本發(fā)明的第10技術(shù)方案為，在所述第8或第9技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述安裝夾具具備:第I安裝部，其用于連接所述接合工具和所述固定部；以及第2安裝部，其用于連接所述輔助支承機(jī)構(gòu)和所述固定部，所述臂移動(dòng)所述安裝夾具時(shí)的所述第I安裝部的慣性重量比所述臂移動(dòng)所述安裝夾具時(shí)的所述第2安裝部的慣性重量小。
[0020]此外,本發(fā)明的第11技術(shù)方案為，在所述第8?第10技術(shù)方案中的任一技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述安裝夾具為金屬制成的一體形成件，所述第I安裝部和所述第2安裝部具有凹部，所述凹部通過(guò)使各縱壁面以留下它們的周緣部的形態(tài)凹陷設(shè)置而形成，所述第2安裝部的周端部具有圓弧狀的形狀。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的第I技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，具備移位檢測(cè)裝置，其用于在摩擦攪拌接合時(shí)檢測(cè)以安裝夾具的變形為起因的接合工具的移位，所述摩擦攪拌接合為，通過(guò)使探頭相對(duì)于加工對(duì)象部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)并按壓侵入來(lái)對(duì)加工對(duì)象部件進(jìn)行攪拌，同時(shí)移動(dòng)臂以使接合工具相對(duì)于加工對(duì)象部件移動(dòng)，安裝夾具在摩擦攪拌接合時(shí)比臂更為變形自如，移位檢測(cè)裝置具有移位傳感器和基準(zhǔn)部件，移位傳感器固定于接合工具，基準(zhǔn)部件固定于安裝夾具和臂之間的固定部，用于對(duì)移位傳感器提供其移位檢測(cè)的基準(zhǔn)位置，由此，對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度高的形態(tài)來(lái)抵消探頭不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離。
[0022]此外，根據(jù)本發(fā)明的第2技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，移位傳感器為接觸式的移位傳感器，基準(zhǔn)部件具有:第I端部，其固定于固定部，該固定部將安裝夾具固定于臂；第2端部，其與第I端部對(duì)置；以及延伸部，其在第I端部和第2端部之間以相對(duì)于安裝夾具不受約束的方式延伸，并且,移位傳感器的觸頭與第2端部接觸自如，由此，對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以更為簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度更高的形態(tài)來(lái)更加可靠地抵消探頭不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離可靠地控制為預(yù)定的距離。
[0023]此外，根據(jù)本發(fā)明的第3技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，移位傳感器的觸頭的移動(dòng)方向與探頭的中心軸線平行，因此觸頭在摩擦攪拌接合時(shí)與基準(zhǔn)部件抵接并在上下方向移動(dòng)，其結(jié)果是，能夠精度良好地檢測(cè)以安裝夾具的變形為起因的探頭在上下方向的移位，并且移位傳感器和基準(zhǔn)部件包括第I組和第2組，在該第I組和第2組中，觸頭和第2端部關(guān)于探頭的中心軸線對(duì)稱配設(shè)，因此，能夠在與探頭接近的兩處移位檢測(cè)位置，以更容易進(jìn)行運(yùn)算處理的形態(tài)獲得所述探頭在上下方向的移位。
[0024]此外，根據(jù)本發(fā)明的第4技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，還具有連結(jié)部件，其用于將第I組的基準(zhǔn)部件的延伸部和第2組的基準(zhǔn)部件的延伸部之間連結(jié)起來(lái)，由此，能夠增加基準(zhǔn)部件彼此的連結(jié)強(qiáng)度，提高基準(zhǔn)部件整體的強(qiáng)度和剛性，能夠更為準(zhǔn)確地獲得移位傳感器的位置基準(zhǔn)。
[0025]此外，根據(jù)本發(fā)明的第5技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，安裝夾具在接合工具和固定部之間還具備加強(qiáng)部件，由此能夠降低在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0026]此外，根據(jù)本發(fā)明的第6技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)部件具有朝向固定部擴(kuò)張的擴(kuò)張部，由此能夠更為可靠地降低在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0027]此外，根據(jù)本發(fā)明的第7技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)為工業(yè)用機(jī)器人，由此能夠以更為通用的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)能夠?qū)⑻筋^和加工對(duì)象部件之間的距離可靠地控制為預(yù)定的距離的摩擦攪拌接合裝置。
[0028]此外，根據(jù)本發(fā)明的第8技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，還具備輔助支承機(jī)構(gòu)，其借助輔助支承部件來(lái)支承載置部件，并且為了僅對(duì)加工對(duì)象部件的上下方向的位置進(jìn)行輔助支承而安裝于臂，由此，能夠使探頭和加工對(duì)象部件位于更為準(zhǔn)確的位置，能夠可靠地將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離并進(jìn)行摩擦攪拌接合。
[0029]此外，根據(jù)本發(fā)明的第9技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，還具有用于引導(dǎo)輔助支承部件的引導(dǎo)部件，由此，能夠使探頭和加工對(duì)象部件位于更為準(zhǔn)確的位置，能夠更為可靠地將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離并進(jìn)行摩擦攪拌接合。
[0030]此外，根據(jù)本發(fā)明的第10技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，安裝夾具具有連接接合工具和固定部的第I安裝部、以及連接輔助支承機(jī)構(gòu)和固定部的第2安裝部，在臂移動(dòng)安裝夾具時(shí)的第I安裝部的慣性重量設(shè)定為比臂移動(dòng)安裝夾具時(shí)的第2安裝部的慣性重量小，由此，在臂移動(dòng)安裝夾具從而使接合工具以接近加工對(duì)象部件的方式向接合方向移動(dòng)時(shí)，能夠以使輔助支承機(jī)構(gòu)側(cè)的姿勢(shì)穩(wěn)定的狀態(tài)提高接合工具側(cè)的回頭性，能夠提高臂對(duì)安裝有接合工具和輔助支承機(jī)構(gòu)的安裝夾具的操作性。
[0031]此外，根據(jù)本發(fā)明的第11技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)，安裝夾具為金屬制成的一體形成件，第I安裝部和第2安裝部具有通過(guò)使各縱壁面以留下它們的周緣部的形態(tài)凹陷設(shè)置而形成的凹部，并且第2安裝部的周端部具有圓弧狀的形狀，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝夾具的輕量化，并能夠抑制在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生不必要的應(yīng)力。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0033]圖2是本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖。
[0034]圖3是本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大主視圖。
[0035]圖4是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的變形例的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0036]圖5是本變形例的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖。
[0037]圖6是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0038]圖7A為本變形例的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖，圖7B為圖7A的沿A-A線的剖視圖。
[0039]圖8是示出本發(fā)明的第2實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
[0040]圖9A為本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖，圖9B為圖9A的沿A’-A’線的剖視圖。
[0041]圖1OA是僅示出圖8的安裝夾具、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助支承機(jī)構(gòu)的放大圖，圖1OB是沿z軸的負(fù)方向觀察圖1OA的俯視圖，此外，圖1OC是沿z軸的正方向觀察圖1OA的仰視圖。
[0042]圖1lA是沿X軸的正方向觀察圖1OA的主視圖，圖1lB為沿x軸的負(fù)方向觀察圖1OA的后視圖。
[0043]圖12A為圖1OA的沿B-B線的剖視圖，圖12B為圖1OA的沿C-C線的剖視圖，圖12C為圖1OA的沿D-D線的剖視圖，此外，圖12D為圖1OA的沿E-E線的剖視圖。此外，在圖12D中，為了方便，一并示出了圖1OA的沿F-F線的截面和沿G-G線的截面。
[0044]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0045]W:加工對(duì)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:摩擦攪拌接合裝置；
[0051]10:載置臺(tái)；
[0052]IOa:載置部；
[0053]12:載置夾具；
[0054]14:止擋件；
[0055]20:移位檢測(cè)裝置；
[0056]22:移位傳感器；
[0057]24:傳感器主體；
[0058]24a:固定部件；
[0059]26:可動(dòng)部；
[0060]26a:觸頭；
[0061]26b:波紋管；[0062]28:基準(zhǔn)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:連結(jié)部件；
[0068]30:接合工具；
[0069]32:探頭；
[0070]34:支架；
[0071]38:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0072]38a:殼體；
[0073]40:輔助支承機(jī)構(gòu)；
[0074]42:輔助支承部件；
[0075]44:支架；
[0076]50:機(jī)器人；
[0077]52、152:安裝夾具；
[0078]52a、152a:上方安裝部；
[0079]52b、152b:下方安裝部；
[0080]52c、152c:固定部；
[0081]152d、152f:縱壁面；
[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:機(jī)器人主體；
[0091]60:引導(dǎo)部件；
[0092]60a:第I傾斜面；
[0093]60b:第2傾斜面；
[0094]60c:谷線；
[0095]62:引導(dǎo)槽；
[0096]70、170:加強(qiáng)部件；
[0097]70a、170a:主體部；
[0098]70b、170b:擴(kuò)張部。
【具體實(shí)施方式】[0099]以下，適當(dāng)參照附圖，對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外,在圖中，X軸、y軸和z軸構(gòu)成3軸正交坐標(biāo)系。此外，X軸和y軸所構(gòu)成的平面為與水平面平行的平面，z軸的正方向?yàn)樯戏较颉?br> [0100](第I實(shí)施方式)
[0101]首先，參照?qǐng)D1到圖7，對(duì)本發(fā)明的第I實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0102]圖1是示出本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖2是本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖。此外，圖3是本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大主視圖。
[0103]如圖1至圖3所示，摩擦攪拌接合裝置I具備:載置臺(tái)10，其固定設(shè)置于用于載置加工對(duì)象部件W的地面F ;移位檢測(cè)裝置20，其在載置臺(tái)10的上方以與載置臺(tái)10對(duì)置的方式自由配置；接合工具30，其安裝有移位檢測(cè)裝置20，該接合工具30在載置臺(tái)10的上方以與載置臺(tái)10對(duì)置的方式自由配置；輔助支承機(jī)構(gòu)40，其在載置臺(tái)10的下方以與載置臺(tái)10的下表面抵接的方式自由配置；以及機(jī)器人50，其借助安裝夾具52來(lái)保持接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40，該機(jī)器人50固定設(shè)置于地面F。在這里，在摩擦攪拌接合時(shí)，安裝夾具52變形，此時(shí)，安裝于安裝夾具52的接合工具30移位。
[0104]詳細(xì)地說(shuō)，載置臺(tái)10是具備以下部分的載置部件:載置夾具12，其將加工對(duì)象部件W載置在載置臺(tái)10的載置部IOa上；以及止擋件14，其配置在載置夾具12上，用于將加工對(duì)象部件W以裝卸自如的方式固定。關(guān)于加工對(duì)象部件W，典型的是，第I部件Wl和第2部件W2為鋁材等金屬制成的板狀部件，它們?cè)谏舷路较虿⒘蟹胖貌⒕哂邢嗷ブ睾系牟糠?，第I部件Wl和第2部件W2的重合的部分的預(yù)定部位通過(guò)應(yīng)沿著預(yù)定的加工方向移動(dòng)的接合工具30以預(yù)定的接合線接合。通過(guò)借助止擋件14來(lái)保持加工對(duì)象部件W的一部分，從而準(zhǔn)確地維持加工對(duì)象部件W在載置夾具12上的位置。此外，作為用于驅(qū)動(dòng)止擋件14的驅(qū)動(dòng)源，列舉出電動(dòng)機(jī)或氣缸等。當(dāng)然，止擋件14也可以由手動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
[0105]移位檢測(cè)裝置20典型為接觸式的移位檢測(cè)裝置，其具備:一對(duì)移位傳感器22 ;以及一對(duì)典型為金屬制成的基準(zhǔn)部件28，它們與移位檢測(cè)時(shí)的移位傳感器22分別對(duì)應(yīng)，用于提供基準(zhǔn)位置。各移位傳感器22具備傳感器主體24和可動(dòng)部26，可動(dòng)部26具備:觸頭26a，其與傳感器主體24連接；以及波紋管26b，其供觸頭26a貫穿插入，從而覆蓋觸頭26a的端部以外的部分。所述觸頭26a以被省略了圖示的螺旋彈簧等施力部件施加相對(duì)于傳感器主體24向下方作用的作用力的方式安裝于傳感器主體24。各移位傳感器22在它們的觸頭26a的下端部與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)部件28的上表面抵接的狀態(tài)下，根據(jù)所述觸頭26a借助基準(zhǔn)部件28而克服作用力被壓入到傳感器主體24內(nèi)并向上方移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量、或所述觸頭26a想要遠(yuǎn)離基準(zhǔn)部件28而被作用力從傳感器主體24推回并向下方移動(dòng)時(shí)的移動(dòng)量，對(duì)以安裝夾具52的變形為起因的接合工具30的探頭32的移位進(jìn)行自由檢測(cè)。
[0106]接合工具30具備:探頭32，其典型為沿上下方向延伸的鐵材等金屬制成的圓柱部件，其繞與z軸平行的中心軸線Z旋轉(zhuǎn)自如，并上下移動(dòng)自如；支架34，其用于保持探頭32 ；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38，其用于使保持于支架34的探頭32上下移動(dòng)，并使探頭32繞中心軸線Z旋轉(zhuǎn)。此外，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38在其殼體38a內(nèi)，內(nèi)置有均省略了圖示的電動(dòng)機(jī)和軸等。此外，探頭32的中心軸線Z的方向?yàn)椋谀Σ翑嚢杞雍蠒r(shí)探頭32旋轉(zhuǎn)而對(duì)加工對(duì)象部件W進(jìn)行按壓的按壓方向。
[0107]在這里，殼體38a還作為支承各種構(gòu)成部件并固定于安裝夾具52的框架部件發(fā)揮功能，作為其構(gòu)造的一個(gè)例子，其具有中空長(zhǎng)方體狀的形狀。移位傳感器22分別經(jīng)由固定部件24a在傳感器主體24的部分固定于所述殼體38a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面和y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面。由于所述兩縱壁面位于關(guān)于探頭32的中心軸線Z對(duì)稱的位置，因此一對(duì)移位傳感器22、具體為它們的觸頭26a被配設(shè)于關(guān)于探頭32的中心軸線Z相互軸對(duì)稱的位置，并且從I軸方向觀察，各觸頭26a沿著與探頭32的中心軸線Z —致的移動(dòng)軸線在上下方向移動(dòng)自如。由此，移位檢測(cè)裝置20能夠精度良好地對(duì)以安裝夾具52的變形為起因的探頭32的移位進(jìn)行自由檢測(cè)。
[0108]在所述接合工具30，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38使用于保持探頭32的支架34移動(dòng)到下方的情況下，探頭32的下部壓入到加工對(duì)象部件W，并在加工對(duì)象部件W中，自如到達(dá)貫穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的位置。此外，為了方便，將加工對(duì)象部件W的第I部件Wl的上表面稱為加工對(duì)象側(cè)面Ws。
[0109]輔助支承機(jī)構(gòu)40具備:輔助支承部件42，其在載置夾具12的相反側(cè)與載置部IOa的下表面抵接，典型為鐵材等金屬制成的球部件；以及支架44，其將輔助支承部件42保持為旋轉(zhuǎn)自如且使該輔助支承部件42的中心位置不動(dòng)。在所述輔助支承機(jī)構(gòu)40中，在輔助支承部件42隔著加工對(duì)象部件W與探頭32的下端部對(duì)置的狀態(tài)下，輔助支承部件42在其上部的一點(diǎn)與載置臺(tái)10的載置部IOa的下表面抵接，并輔助性地自由支承載置臺(tái)10。
[0110]機(jī)器人50是使接合工具30和固定在載置臺(tái)10的載置夾具12上的加工對(duì)象部件W相對(duì)移動(dòng)自如的移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其典型為工業(yè)用機(jī)器人。具體地說(shuō)，機(jī)器人50具備:安裝夾具52，其典型為鋼材的切削加工件，且具有上方安裝部52a和下方安裝部52b，所述上方安裝部52a和下方安裝部52b側(cè)視呈雙叉形狀，由金屬制成，且用于對(duì)應(yīng)地安裝接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40 ;臂54，其安裝有安裝夾具52，典型為具有多關(guān)節(jié)的機(jī)械手；以及機(jī)器人主體56，其內(nèi)置有均省略了圖示的運(yùn)算處理裝置、存儲(chǔ)器和用于使臂54移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
[0111]在安裝夾具52的上方安裝部52a安裝并固定有接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的殼體38a，另一方面，在安裝夾具52的下方安裝部52b安裝并固定有輔助支承機(jī)構(gòu)40的支架44。在臂54的一端的支承部54a通過(guò)緊固等固定并安裝有安裝夾具52的上方安裝部52a和下方安裝部52b之間的結(jié)合部處的固定部52c，在臂54的另一端連接有機(jī)器人主體56。通過(guò)機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作使臂54移動(dòng)，對(duì)應(yīng)地，在維持接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40之間的相對(duì)位置關(guān)系的狀態(tài)下，以上下左右等多自由度使接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40移動(dòng)自如。在這里，當(dāng)機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使臂54移動(dòng)、從而將安裝于安裝夾具52的上方安裝部52a的接合工具30的探頭32按壓于加工對(duì)象部件W的摩擦攪拌接合時(shí)，安裝夾具52、特別是用于連接接合工具30和臂54的上方安裝部52a的剛性設(shè)定為比臂54的剛性低。由此，在這樣的情況下，僅有所述上方安裝部52a的部分成為在摩擦攪拌接合時(shí)變形的變形部。換言之，若以這種方式設(shè)置在摩擦攪拌接合時(shí)變形的特定的變形部，則在摩擦攪拌接合時(shí)，實(shí)際上僅考慮該變形部的變形來(lái)檢測(cè)探頭32的移位即可。
[0112]在這里，在安裝夾具52的固定部52c的y軸的正方向側(cè)的縱壁面(與x_z平面平行的面)和y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與χ-ζ平面平行的面)，分別通過(guò)緊固等固定有基準(zhǔn)部件28的第I端部28a。在借助摩擦攪拌接合裝置I進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，所述安裝夾具52的以固定部52c固定的部分的剛性被評(píng)價(jià)為與臂54的剛性相等。各基準(zhǔn)部件28還具有:第2端部28b，其與第I端部28a對(duì)置；以及延伸部28c，其在第I端部28a和第2端部28b之間延伸并將它們連結(jié)起來(lái)，基準(zhǔn)部件28對(duì)應(yīng)地配設(shè)在殼體38a和安裝夾具52雙方的y軸的正方向側(cè)和I軸的負(fù)方向側(cè)。詳細(xì)地說(shuō)，在設(shè)置于I軸的正方向側(cè)的基準(zhǔn)部件28中，在固定設(shè)置于第2端部28b上的承受部件28d的上表面，自如地抵接有設(shè)置于y軸的正方向側(cè)的移位傳感器22的觸頭26a的下端部，延伸部28c以離開(kāi)安裝夾具52的y軸的正方向側(cè)的縱壁面而不受其約束的狀態(tài)延伸。同樣地，在設(shè)置于y軸的負(fù)方向側(cè)的基準(zhǔn)部件28中，在固定設(shè)置于第2端部28b上的承受部件28d的上表面，自如地抵接有設(shè)置于y軸的負(fù)方向側(cè)的移位傳感器22的觸頭26a的下端部，延伸部28c以離開(kāi)安裝夾具52的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面而不受其約束的狀態(tài)延伸。即，均設(shè)置于I軸的正方向側(cè)的移位傳感器22和基準(zhǔn)部件28、以及均設(shè)置于y軸的負(fù)方向側(cè)的移位傳感器22和基準(zhǔn)部件28各自對(duì)應(yīng)地成為組，移位檢測(cè)裝置20對(duì)2個(gè)位置的移位進(jìn)行自由檢測(cè)。此外，當(dāng)各基準(zhǔn)部件28的延伸部28c之間通過(guò)具有充分的剛性和強(qiáng)度的、典型為金屬制成的連接部件28e連結(jié)時(shí)，基準(zhǔn)部件28彼此之間的連結(jié)強(qiáng)度增加，基準(zhǔn)部件28整體的強(qiáng)度和剛性提高，因此是優(yōu)選的。
[0113]所述摩擦攪拌接合裝置I對(duì)應(yīng)的各種構(gòu)成要件接受從控制器C送出的控制信號(hào)而被恰當(dāng)控制，并以對(duì)加工對(duì)象部件W進(jìn)行摩擦攪拌接合的方式進(jìn)行動(dòng)作。具體地說(shuō)，控制器C進(jìn)行以下控制:使接合工具30相對(duì)于加工對(duì)象部件W下降，使探頭32壓入于加工對(duì)象部件W并旋轉(zhuǎn)，由此借助探頭32在加工對(duì)象部件W產(chǎn)生摩擦熱并進(jìn)行攪拌，并且，對(duì)各移位傳感器22的觸頭26a與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)部件28抵接并移動(dòng)的移動(dòng)量進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)借助機(jī)器人50的臂54使探頭32和加工對(duì)象部件W相對(duì)移動(dòng)，從而對(duì)加工對(duì)象部件W沿著預(yù)定的接合線進(jìn)行摩擦攪拌接合。在這里，在y軸方向觀察，各觸頭26a沿著與探頭32的中心軸線Z 一致的移動(dòng)軸線在上下方向移動(dòng)自如，因此，所述觸頭26a在摩擦攪拌接合時(shí)與基準(zhǔn)部件28抵接并沿上下方向移動(dòng)，其結(jié)果是，能夠精度良好地檢測(cè)出以安裝夾具52的變形、特別是上方安裝部52a的變形為起因的探頭32在上下方向的移位，并且各觸頭26a和對(duì)應(yīng)的承受部件28d配置在關(guān)于探頭32的中心軸線Z相互軸對(duì)稱的位置，因此，能夠在與探頭32接近的兩處移位檢測(cè)位置，以更容易進(jìn)行運(yùn)算處理的形態(tài)獲得所述探頭32在上下方向的移位。此外，控制器C內(nèi)置有均省略了圖示的運(yùn)算處理裝置和存儲(chǔ)器等，在存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有用于執(zhí)行摩擦攪拌接合的控制程序和關(guān)于預(yù)定的加工方向的數(shù)據(jù)等。
[0114]接著，對(duì)于使用以上結(jié)構(gòu)的摩擦攪拌接合裝置I對(duì)加工對(duì)象部件W進(jìn)行摩擦攪拌接合的摩擦攪拌接合方法，在以下詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。
[0115]首先，作為在開(kāi)始摩擦攪拌接合方法的一系列的工序之前的準(zhǔn)備，在機(jī)器人50中，在安裝夾具52的上方安裝部52a安裝并固定接合工具30，并且在安裝夾具52的下方安裝部52b安裝并固定輔助支承機(jī)構(gòu)40。
[0116]同時(shí)，另一方面，在將應(yīng)實(shí)施摩擦攪拌接合的加工對(duì)象部件W載置于載置臺(tái)10的載置夾具12上之后，借助止擋件14來(lái)保持加工對(duì)象部件W的一部分，從而將加工對(duì)象部件W定位并固定。
[0117]接著，開(kāi)始以下那樣的摩擦攪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使用存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器中的控制程序和數(shù)據(jù)，并根據(jù)該控制程序進(jìn)行自動(dòng)控制。
[0118]首先，在控制器C的控制下，如圖1所示，機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使臂54沿上下左右等恰當(dāng)移動(dòng)，使安裝于安裝夾具52的上方安裝部52a的接合工具30的探頭32配置為在加工對(duì)象部件W的上方的預(yù)定位置與加工對(duì)象部件W對(duì)置，并且使安裝于安裝夾具52的下方安裝部52b的輔助支承機(jī)構(gòu)40的輔助支承部件42以隔著加工對(duì)象部件W與探頭32的下部對(duì)置的方式，在該輔助支承部件42的上部的一點(diǎn)與載置臺(tái)10的載置部IOa的下表面抵接。此時(shí)，在相對(duì)于探頭32的y軸的正方向側(cè)和y軸的負(fù)方向側(cè)，分別將移位傳感器22的觸頭26a以與基準(zhǔn)部件28對(duì)置的方式配置在基準(zhǔn)部件28的上方的預(yù)定位置。
[0119]接著，在像這樣實(shí)現(xiàn)了探頭32、兩個(gè)移位傳感器22以及輔助支承部件42的各自的位置后，在控制器C的控制下，如圖2和圖3所示，接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38使用于保持探頭32的支架34向下方移動(dòng)，從而使探頭32下降，使探頭32的下部在加工對(duì)象部件W中到達(dá)貫穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的預(yù)定位置。所述探頭32貫穿第I部件Wl而相對(duì)于第2部件W2侵入的侵入深度在執(zhí)行摩擦熔融接合時(shí)實(shí)際上被維持為恒定。此時(shí)，在I軸的正方向側(cè)和I軸的負(fù)方向側(cè)，移位傳感器22的觸頭26a的下端部分別與基準(zhǔn)部件28的承受部件28d的上表面抵接，并以預(yù)定量的程度壓入到傳感器主體24內(nèi)。此外，在此時(shí)，根據(jù)需要，接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38也可以經(jīng)由支架34使探頭32旋轉(zhuǎn)。
[0120]接著，在像這樣探頭32的下部到達(dá)預(yù)定位置，移位傳感器22的觸頭26a的下端部與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)部件28的承受部件28d的上表面抵接并以預(yù)定量的程度壓入到傳感器主體24內(nèi)后，在控制器C的控制下，在接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38使探頭32繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)下，機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使臂54移動(dòng)，從而使探頭32和輔助支承部件42以維持它們相對(duì)于加工對(duì)象部件W的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系的狀態(tài)向作為預(yù)定的加工方向的移動(dòng)方向移動(dòng)。其結(jié)果是，第I部件Wl和第2部件W2與探頭32的下部的移動(dòng)軌跡對(duì)應(yīng)地被摩擦攪拌接合。同時(shí)，輔助支承部件42在以隔著加工對(duì)象部件W與探頭32的下部對(duì)置的方式在輔助支承部件42的上部的一點(diǎn)與載置臺(tái)10的載置部IOa的下表面抵接的狀態(tài)下在支架44內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并向預(yù)定的加工方向的方向移動(dòng)。
[0121]此時(shí)，探頭32以按壓加工對(duì)象部件W并貫穿第I部件Wl而侵入到第2部件W2的狀態(tài)旋轉(zhuǎn)并向預(yù)定的加工方向的方向移動(dòng)，因此對(duì)探頭32向與加工對(duì)象部件W的加工對(duì)象側(cè)面Ws垂直向上的方向施加有加工反力。在這里，在摩擦攪拌接合時(shí)，即使加工對(duì)象部件W為彎曲部件，機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)仍移動(dòng)臂54，使探頭32對(duì)加工對(duì)象側(cè)面Ws垂直地進(jìn)行按壓，但在圖2和圖3中，為了方便，將加工對(duì)象部件W以平板部件示出，加工反力為上方向。其結(jié)果是，經(jīng)由保持探頭32的接合工具30，對(duì)固定設(shè)置有接合工具30的安裝夾具52也施加了加工反力，在安裝夾具52的上方安裝部52a發(fā)生彈性變形，相應(yīng)地，在固定并安裝于上方安裝部52a的接合工具30的探頭32產(chǎn)生上下方向的位置的誤差。在這里，在I軸的正方向側(cè)和I軸的負(fù)方向側(cè)分別固定設(shè)置于接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的殼體38a的移位傳感器22伴隨著以這種方式變形的安裝夾具52而移動(dòng)。因此，與和加工反力隨時(shí)間的變化對(duì)應(yīng)的上方安裝部52a的變形隨時(shí)間的變化相對(duì)應(yīng)，所述各移位傳感器22的觸頭26a相對(duì)于固定設(shè)置于安裝夾具52的固定部52c的基準(zhǔn)部件28的相對(duì)位置變化。
[0122]詳細(xì)地說(shuō)，在安裝夾具52的上方安裝部52a以這種方式變形時(shí)，對(duì)于在y軸的正方向側(cè)和I軸的負(fù)方向側(cè)分別固定設(shè)置于接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的殼體38a的移位傳感器22的觸頭26a，在它們的下端部與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)部件28的承受部件28d的上表面抵接的狀態(tài)下，根據(jù)各移位傳感器22與對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)部件28之間的相對(duì)位置的變化，各觸頭26a被對(duì)應(yīng)的承受部件28d按壓，從而克服作用力被壓入到傳感器主體24內(nèi)并向上方移動(dòng)，或者各觸頭26a被作用力從傳感器主體24推回并以按壓對(duì)應(yīng)的承受部件28d的方式向下方移動(dòng)。在這里，各移位傳感器22根據(jù)此時(shí)的各觸頭26a的移動(dòng)量，分別檢測(cè)出安裝夾具52的上方安裝部52a的變形，具體為檢測(cè)出具有中心軸線Z的探頭32在上下方向的移位量所對(duì)應(yīng)的檢測(cè)值，所述中心軸線Z沿y軸的方向觀察與各觸頭26a的移動(dòng)軸線同軸。
[0123]由此，控制器C根據(jù)與各移位傳感器22這樣檢測(cè)出的探頭32在上下方向的移位量對(duì)應(yīng)的檢測(cè)值，來(lái)控制接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38，以對(duì)探頭32賦予與所述移位量相抵那樣的移位量。其結(jié)果是，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38使探頭32沿上下方向移動(dòng)，從而抵消移位傳感器22檢測(cè)出的探頭32在上下方向的移位量，即，若探頭32向上方移位了則使其向下方移動(dòng)，或者若探頭32向下方移位了則使其向上方移動(dòng)，從而調(diào)整其位置并將探頭32按壓向加工對(duì)象部件W，由此，探頭32貫穿第I部件Wl而相對(duì)于第2部件W2侵入的侵入深度在執(zhí)行摩擦熔融接合時(shí)實(shí)際上維持為恒定。進(jìn)而，在控制器C的控制下，機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使臂54繼續(xù)移動(dòng)，以使探頭32和輔助支承部件42向作為預(yù)定的加工方向的移動(dòng)方向移動(dòng)。在這里，關(guān)于各移位傳感器22檢測(cè)出的探頭32在上下方向的移位量，單純地將這些移位量平均化，來(lái)計(jì)算出應(yīng)該賦予探頭32的上下方向的移位量的方式較為簡(jiǎn)便。但是，根據(jù)加工對(duì)象部件W的形狀和加工方向的復(fù)雜程度等，也可以使用以各移位傳感器22檢測(cè)出的探頭32的上下方向的移位量為參數(shù)的預(yù)定的計(jì)算式，來(lái)計(jì)算出應(yīng)該賦予探頭32的上下方向的移位量。當(dāng)所述摩擦攪拌接合繼續(xù)時(shí)，探頭32的下部的移動(dòng)軌跡與預(yù)定的接合線一致，對(duì)應(yīng)地，在第I部件Wl和第2部件W2中，獲得沿著預(yù)定的接合線摩擦攪拌接合得到的接合部位。
[0124]接著，在這樣伴隨著臂54的移動(dòng)，使探頭32等移動(dòng)到作為需要進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的終點(diǎn)的預(yù)定位置后，在控制器C的控制下，接合工具30的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38以維持探頭32的旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)使探頭32向上方移動(dòng)而從加工對(duì)象部件W拉出，并在探頭32上升到其上方位置后使其停止移動(dòng)。然后，機(jī)器人主體56的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使臂54移動(dòng)，使探頭32和輔助支承部件42在從加工對(duì)象部件W的上下區(qū)域退出后停止其移動(dòng)。
[0125]最后，卸下止擋件14來(lái)釋放加工對(duì)象部件W，將加工對(duì)象部件W從載置臺(tái)10取下，則獲得預(yù)定的部位經(jīng)過(guò)了摩擦攪拌接合的加工品。
[0126]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，以加工對(duì)象部件W固定于載置臺(tái)10、且接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40安裝于機(jī)器人50的臂54而可動(dòng)的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行了說(shuō)明，但原理上只要加工對(duì)象部件W與接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40相對(duì)可動(dòng)即可，因此，與之相反，也可以采用以下結(jié)構(gòu)例:加工對(duì)象部件W安裝于機(jī)器人50的臂54而可動(dòng)，且接合工具30和輔助支承機(jī)構(gòu)40固定于載置臺(tái)10。但是，在該情況下，移位檢測(cè)裝置20檢測(cè)出加工對(duì)象部件W側(cè)的安裝夾具的移位。
[0127]具體地說(shuō)，在將載置并固定有應(yīng)實(shí)施摩擦攪拌接合的加工對(duì)象部件W的載置夾具12安裝于機(jī)器人50的臂54的安裝夾具后，將安裝并固定于載置臺(tái)10的接合工具30的探頭32壓入到加工對(duì)象部件W并進(jìn)行攪拌，并且在固定有加工對(duì)象部件W的載置夾具12的下表面與安裝并固定于載置臺(tái)10的輔助支承機(jī)構(gòu)40的輔助支承部件42抵接的狀態(tài)下，借助臂54使固定有加工對(duì)象部件W的載置夾具12移動(dòng)，并對(duì)加工對(duì)象部件W實(shí)施摩擦攪拌接合即可。此時(shí)，在載置夾具12固定設(shè)置移位檢測(cè)裝置20，且在臂54的安裝夾具的固定部固定設(shè)置基準(zhǔn)部件，由此，能夠?qū)⒁阅Σ翑嚢杞雍蠒r(shí)的臂54的安裝夾具的變形為起因的探頭32和加工對(duì)象部件W之間的相對(duì)的上下方向的移位量抵消并進(jìn)行摩擦攪拌接合，這一點(diǎn)是同樣的。
[0128]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，若以維持探頭32和輔助支承部件42相對(duì)于加工對(duì)象部件W的位置對(duì)應(yīng)關(guān)系的狀態(tài)進(jìn)行摩擦攪拌接合，則加工對(duì)象部件W不僅可以為平面狀，也可以為曲面狀。在加工對(duì)象部件W具有曲面形狀的情況下，移位檢測(cè)裝置20及接合工具30與輔助支承機(jī)構(gòu)40隔著加工對(duì)象部件W在與該曲面垂直的方向?qū)χ茫雍瞎ぞ?0的探頭32相對(duì)于加工對(duì)象部件W按壓侵入的按壓侵入方向和移位傳感器22的觸頭26a的移動(dòng)方向?yàn)榕c加工對(duì)象部件W的曲面垂直的方向即可。此外，加工方向當(dāng)然不僅可以為直線狀，也可以為曲線狀。
[0129]此外，在以上實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，若想使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，則移位傳感器22也可以僅設(shè)置有一個(gè)，若想進(jìn)一步提高其檢測(cè)精度，則也可以將三個(gè)以上的移位傳感器22配設(shè)為，使它們的觸頭26a配設(shè)在關(guān)于探頭32的中心軸線Z相互軸對(duì)稱的位置。
[0130]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，固定有基準(zhǔn)部件28的固定部52c當(dāng)然也可以設(shè)定于臂54自身。此外，安裝夾具52也可以不僅僅由單一部件構(gòu)成，也可以由多個(gè)部件構(gòu)成。此外，也可以為，省略基準(zhǔn)部件28的承受部件28d，將移位傳感器22的觸頭26a的下端部構(gòu)成為與基準(zhǔn)部件28的第2端部28b的上表面直接抵接。
[0131]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，以應(yīng)用了輔助支承機(jī)構(gòu)40的結(jié)構(gòu)例進(jìn)行了說(shuō)明，但在需要的加工精度相對(duì)較低等情況下，也可以省略輔助支承機(jī)構(gòu)40。
[0132]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，以輔助支承機(jī)構(gòu)40的輔助支承部件42為球部件進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以應(yīng)用其它旋轉(zhuǎn)等的可動(dòng)部件，在難以發(fā)生摩擦等的情況下也可以使用固定部件。
[0133]根據(jù)以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，具備移位檢測(cè)裝置，其用于在摩擦攪拌接合時(shí)檢測(cè)以安裝夾具的變形為起因的接合工具的移位，所述摩擦攪拌接合為，通過(guò)使探頭相對(duì)于加工對(duì)象部件相對(duì)旋轉(zhuǎn)并按壓侵入來(lái)對(duì)加工對(duì)象部件進(jìn)行攪拌，同時(shí)移動(dòng)臂以使接合工具相對(duì)于加工對(duì)象部件移動(dòng)，安裝夾具在摩擦攪拌接合時(shí)比臂更為變形自如，移位檢測(cè)裝置具有移位傳感器和基準(zhǔn)部件，移位傳感器固定于接合工具，基準(zhǔn)部件固定于安裝夾具和臂之間的固定部，用于對(duì)移位傳感器提供其移位檢測(cè)的基準(zhǔn)位置，由此，對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度高的形態(tài)來(lái)抵消探頭不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離。
[0134]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，移位傳感器為接觸式的移位傳感器，基準(zhǔn)部件具有:第I端部，其固定于固定部，該固定部將安裝夾具固定于臂；第2端部，其與第I端部對(duì)置；以及延伸部，其在第I端部和第2端部之間以相對(duì)于安裝夾具不受約束的方式延伸，并且，移位傳感器的觸頭與第2端部接觸自如，由此,對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以更為簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)且應(yīng)用的自由度更高的形態(tài)來(lái)更加可靠地抵消探頭不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離可靠地控制為預(yù)定的距離。
[0135]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，移位傳感器的觸頭的移動(dòng)方向與探頭的中心軸線平行，因此觸頭在摩擦攪拌接合時(shí)與基準(zhǔn)部件抵接并在上下方向移動(dòng)，其結(jié)果是，能夠精度良好地檢測(cè)以安裝夾具的變形為起因的探頭在上下方向的移位，并且移位傳感器和基準(zhǔn)部件包括第I組和第2組，在該第I組和第2組中，觸頭和第2端部關(guān)于探頭的中心軸線對(duì)稱配設(shè)，因此，能夠在與探頭接近的兩處移位檢測(cè)位置，以更容易進(jìn)行運(yùn)算處理的形態(tài)獲得所述探頭在上下方向的移位。
[0136]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，還具有連結(jié)部件，其用于將第I組的基準(zhǔn)部件的延伸部和第2組的基準(zhǔn)部件的延伸部之間連結(jié)起來(lái)，由此，能夠增加基準(zhǔn)部件彼此的連結(jié)強(qiáng)度，提高基準(zhǔn)部件整體的強(qiáng)度和剛性，能夠更為準(zhǔn)確地獲得移位傳感器的位置基準(zhǔn)。
[0137]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，移動(dòng)機(jī)構(gòu)為工業(yè)用機(jī)器人，由此能夠以更為通用的結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)能夠?qū)⑻筋^和加工對(duì)象部件之間的距離可靠地控制為預(yù)定的距離的摩擦攪拌接合裝置。
[0138]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，還具備輔助支承機(jī)構(gòu)，其借助輔助支承部件來(lái)支承載置部件，并且為了僅對(duì)加工對(duì)象部件的上下方向的位置進(jìn)行輔助支承而安裝于臂，由此，能夠使探頭和加工對(duì)象部件位于更為準(zhǔn)確的位置，能夠可靠地將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離并進(jìn)行摩擦攪拌接合。
[0139]接著，進(jìn)一步參照?qǐng)D4和圖5，對(duì)本實(shí)施方式的變形例的摩擦攪拌接合裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0140]圖4是示出本變形例的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。此外，圖5是本變形例的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖。
[0141]在本變形例的摩擦攪拌接合裝置I'中，相對(duì)于以上說(shuō)明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，以在其設(shè)置有輔助支承機(jī)構(gòu)40的結(jié)構(gòu)為前提，進(jìn)一步設(shè)置有用于引導(dǎo)輔助支承部件42的引導(dǎo)部件60這一點(diǎn)為區(qū)別點(diǎn)，其余結(jié)構(gòu)相同。由此，在本變形例中，著眼于所述區(qū)別點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并恰當(dāng)簡(jiǎn)化或省略說(shuō)明。
[0142]具體地說(shuō)，在本變形例的摩擦攪拌接合裝置I'中，如圖4和圖5所示，引導(dǎo)部件60固定設(shè)置于載置臺(tái)10的載置部IOa的下表面，并具有引導(dǎo)槽62，引導(dǎo)槽62用于收納并引導(dǎo)輔助支承機(jī)構(gòu)40的輔助支承部件42。詳細(xì)地說(shuō)，引導(dǎo)部件60的引導(dǎo)槽62劃定為向下方敞開(kāi)的凹形狀，并且該引導(dǎo)槽62配設(shè)為相對(duì)于摩擦攪拌接合裝置I'的摩擦攪拌接合的加工方向、即相對(duì)于作為結(jié)果而獲得的接合線向下方離開(kāi)，并與其對(duì)置且平行延伸。在使用摩擦攪拌接合裝置I'進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，輔助支承部件42在收納于引導(dǎo)槽62的狀態(tài)下，相對(duì)于摩擦攪拌接合的加工方向向下方離開(kāi)，并與其對(duì)置且平行移動(dòng)，從而呈相對(duì)于作為結(jié)果而獲得的接合線向下方離開(kāi)并與其對(duì)置且平行的軌跡。
[0143]例如，在輔助支承部件42使用球部件的情況下，引導(dǎo)槽62由均以谷線60c開(kāi)端的第I傾斜面60a和第2傾斜面60b構(gòu)成為三角槽。在這里，所述谷線60c設(shè)定為相對(duì)于摩擦攪拌接合裝置I'的摩擦攪拌接合的加工方向、即相對(duì)于作為結(jié)果而獲得的接合線向下方離開(kāi)并與其對(duì)置且平行，具有由以這樣的谷線60c開(kāi)端的第I傾斜面60a和第2傾斜面60b構(gòu)成的引導(dǎo)槽62的引導(dǎo)部件60也相對(duì)于接合線向下方離開(kāi)并與其對(duì)置且平行。在所述情況下，作為球部件的輔助支承部件42與第I傾斜面60a和第2傾斜面60b均接觸。
[0144]此外，在以上的本變形例的結(jié)構(gòu)中，引導(dǎo)部件60的引導(dǎo)槽62也可以由截面形狀為曲面狀的斜面構(gòu)成。此外，在使用球部件以外的可動(dòng)部件或僅使用固定部件作為輔助支承機(jī)構(gòu)40的輔助支承部件42的情況下，引導(dǎo)部件60的引導(dǎo)槽62具有呈現(xiàn)出將所述可動(dòng)部件或固定部件以與球部件相同的方式進(jìn)行收納并引導(dǎo)的功能的形狀即可。
[0145]此外，根據(jù)本變形例的結(jié)構(gòu)，還具有用于引導(dǎo)輔助支承部件的引導(dǎo)部件，由此，能夠使探頭和加工對(duì)象部件位于更為準(zhǔn)確的位置，能夠更為可靠地將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離并進(jìn)行摩擦攪拌接合。
[0146]接著，進(jìn)一步參照?qǐng)D6和圖7，對(duì)本實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的摩擦攪拌接合裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0147]圖6是示出本變形例的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。此外，圖7A為本變形例的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖，圖7B為圖7A的沿A-A線的剖視圖。
[0148]在本變形例的摩擦攪拌接合裝置I''中，相對(duì)于以上說(shuō)明的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，臂54的一端的支承部54a的位置發(fā)生變化，并進(jìn)一步設(shè)置有突出設(shè)置成肋狀的加強(qiáng)部件70這一點(diǎn)為區(qū)別點(diǎn)，其余結(jié)構(gòu)相同。由此，在本變形例中，著眼于所述區(qū)別點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并恰當(dāng)簡(jiǎn)化或省略說(shuō)明。
[0149]具體地說(shuō)，如圖6和圖7所示，在本變形例的摩擦攪拌接合裝置I''中，臂54的一端的支承部54a相對(duì)于安裝夾具52的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面，通過(guò)緊固等固定設(shè)置于上方安裝部52a和下方安裝部52b之間的結(jié)合部處的固定部52c。
[0150]此外，加強(qiáng)部件70在接合工具30和固定部52c之間，以從安裝夾具52的上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x_z平面平行的面)向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置的方式固定設(shè)置于該縱壁 面，加強(qiáng)部件70具有主體部70a和從主體部70a向下方延伸的擴(kuò)張部 70b ο
[0151]詳細(xì)地說(shuō)，加強(qiáng)部件70的主體部70a從上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置，并且具有在上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面上下跨越彎折線P (典型為與χ-ζ平面垂直地延伸)這樣的上下方向的長(zhǎng)度，所述彎折線P是上方安裝部52a的形狀以朝向接合工具30伸出的方式向X軸的負(fù)方向側(cè)彎折變化而形成的，并且加強(qiáng)部件70的主體部70a從上方安裝部52a的x軸的負(fù)方向側(cè)的周緣部向x軸方向的正方向側(cè)延伸。
[0152]此外，加強(qiáng)部件70的擴(kuò)張部70b從上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置，并以侵入到固定部52c的方式從主體部70a向下方延伸。
[0153]在這里，在使用將臂54的一端的支承部54a固定設(shè)置于安裝夾具52的上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面的摩擦攪拌接合裝置i-'進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，在上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面，從彎折線P的附近的區(qū)域到固定部52c的上方區(qū)域的部分的應(yīng)力為最大，因此，通過(guò)設(shè)置加強(qiáng)部件70的主體部70a，增加了所述部分的截面積，緩和了應(yīng)力集中。此外，通過(guò)設(shè)置加強(qiáng)部件70的擴(kuò)張部70b，使彎折線P的附近區(qū)域與作為高剛性部的固定部52c相連，還抑制了其變形，緩和了應(yīng)力集中。
[0154]此外，由于加強(qiáng)部件70必須采用在側(cè)視時(shí)與基準(zhǔn)部件28交叉的形狀，因此，加強(qiáng)部件70的主體部70a和擴(kuò)張部70b重疊地通過(guò)延伸部28c和上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面之間的空間，所述延伸部28c通過(guò)增加基準(zhǔn)部件28的第I端部28a的y軸方向的厚度而從上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面離開(kāi)，從而不會(huì)使基準(zhǔn)部件28不必要地迂回并且不會(huì)與基準(zhǔn)部件28發(fā)生不必要的干涉。[0155]此外，從取得安裝夾具52的強(qiáng)度和剛性平衡的觀點(diǎn)來(lái)看，所述加強(qiáng)部件70也可以與上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x_z平面平行的面)的加強(qiáng)部件相同地，以與其成對(duì)而成為共計(jì)兩個(gè)的方式在上方安裝部52a的7軸的正方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)固定設(shè)置成從該上方安裝部52a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面向y軸的正方向側(cè)突出設(shè)置，由于其結(jié)構(gòu)相同而省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0156]此外，在以上的本變形例的結(jié)構(gòu)中，在使用摩擦攪拌接合裝置1''進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)產(chǎn)生的、從彎折線P的附近的區(qū)域到固定部52c的上方區(qū)域的部分的應(yīng)力不過(guò)大的情況下，也可以在加強(qiáng)部件70僅設(shè)置主體部70a而省略擴(kuò)張部70b。
[0157]此外，在以上的本變形例的結(jié)構(gòu)中，也可以為，將加強(qiáng)部件70的一部分抬起，使基準(zhǔn)部件28從加強(qiáng)部件70與安裝夾具152的縱壁面之間的空間通過(guò)。
[0158]此外，在以上本變形例的結(jié)構(gòu)中，若使加強(qiáng)部件70構(gòu)成為從安裝夾具52獨(dú)立出的分體部件，則能夠自由度較高地降低在使用摩擦攪拌接合裝置1''進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，但在能夠準(zhǔn)確地預(yù)先預(yù)測(cè)其應(yīng)力較大的區(qū)域的情況下，也可以將加強(qiáng)部件70設(shè)置為與安裝夾具52 —體的一體形成件。
[0159]此外，在以上本變形例的結(jié)構(gòu)中，臂54的一端的支承部54a相對(duì)于安裝夾具52的上方安裝部52a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面固定設(shè)置在上方安裝部52a和下方安裝部52b之間的結(jié)合部的固定部52c，但也可以與實(shí)施方式一樣，將其固定設(shè)置在上方安裝部52a的X軸的正方向側(cè)的端部。在所述情況下，也優(yōu)選為:在上方安裝部52a的7軸的正負(fù)兩方向側(cè)的兩縱壁面設(shè)置有加強(qiáng)部件70，從而緩和在所述兩縱壁面產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0160]此外，在以上的本變形例的結(jié)構(gòu)中，即使上方安裝部52a朝向接合工具30伸出的長(zhǎng)度變短，接合工具30與彎折線P接觸，也能夠應(yīng)用同樣的加強(qiáng)部件70。此外，即使在上方安裝部52a為無(wú)法明確確認(rèn)彎折線P的曲面形狀的情況下，也能夠在接合工具30和固定部52c之間的應(yīng)力較大的區(qū)域應(yīng)用同樣的加強(qiáng)部件70。
[0161]此外，根據(jù)本變形例的結(jié)構(gòu)，安裝夾具在接合工具和固定部之間還具備加強(qiáng)部件，由此能夠降低在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0162]此外，根據(jù)本變形例的結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)部件具有朝向固定部擴(kuò)張的擴(kuò)張部，由此能夠更為可靠地降低在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0163](第2實(shí)施方式)
[0164]接著，進(jìn)一步參照?qǐng)D8到圖12，對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0165]圖8是示出本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。圖9A為本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的局部放大側(cè)視圖，圖9B為圖9A的沿A’-A’線的剖視圖。圖1OA是僅示出圖8的安裝夾具、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助支承機(jī)構(gòu)的放大圖，圖1OB是沿z軸的負(fù)方向觀察圖1OA的俯視圖，此外，圖1OC是沿z軸的正方向觀察圖1OA的仰視圖。圖1lA是沿X軸的正方向觀察圖1OA的主視圖，圖1lB為沿X軸的負(fù)方向觀察圖1OA的后視圖。圖12A為圖1OA的沿B-B線的剖視圖，圖12B為圖1OA的沿C-C線的剖視圖，圖12C為圖1OA的沿D-D線的剖視圖，此外，圖12D為圖1OA的沿E-E線的剖視圖。此外，在圖12D中，為了方便，一并示出了圖1OA的沿F-F線的截面和沿G-G線的截面。
[0166]在本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置2中，相對(duì)于包括以上說(shuō)明的各變形例的第I實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，以設(shè)置有輔助支承機(jī)構(gòu)40的結(jié)構(gòu)為前提，安裝夾具152的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)和設(shè)置有加強(qiáng)部件170的情況下的其細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化這一點(diǎn)為主要的區(qū)別點(diǎn)，其余結(jié)構(gòu)相同。由此，在本實(shí)施方式中，著眼于所述區(qū)別點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)并恰當(dāng)簡(jiǎn)化或省略說(shuō)明。
[0167]具體地說(shuō)，在本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置2中，如圖8至圖12所示，相對(duì)于第I實(shí)施方式的安裝夾具52，作為鋼材的切削加工件等由金屬制成的一體形成件的安裝夾具152具備:上方安裝部152a，其更為小型化；以及下方安裝部152b，其具有更為順暢地變化的外觀形狀。此外，臂54的支承安裝夾具152的一端的支承部154a相對(duì)于安裝夾具152的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面，通過(guò)緊固等固定設(shè)置于上方安裝部152a和下方安裝部152b之間的結(jié)合部處的固定部152c。
[0168]在這里，在維持僅上方安裝部152a的部分成為在摩擦攪拌接合時(shí)變形的變形部的力學(xué)特性的狀態(tài)下，在臂54移動(dòng)安裝夾具152時(shí)，上方安裝部152a的慣性重量設(shè)定為比下方安裝部152b的慣性重量小。這是為了將加工對(duì)象部件W的背側(cè)穩(wěn)定支承在安裝于下方安裝部152b的輔助支承機(jī)構(gòu)40，并提高使安裝于上方安裝部152a的接合工具30的探頭32相對(duì)于加工對(duì)象部件W迅速且可靠地移動(dòng)這樣的安裝夾具152的操作性。
[0169]詳細(xì)地說(shuō)，在安裝夾具152，若以比固定部152c靠上方的部位為上方安裝部152a，比固定部152c靠下方的部位為下方安裝部152b，則本實(shí)施方式的固定部152c相對(duì)于第I實(shí)施方式的固定部52c位于更上方，并且，臂54的支承部154a在相對(duì)于第I實(shí)施方式的另一個(gè)變形例的支承部54a移動(dòng)到更上方的狀態(tài)下與安裝夾具152的固定部152c連接并固定。
[0170]并且，上方安裝部152a的從支承部154a起的上下方向的長(zhǎng)度比下方安裝部152b的從支承部154a起的上下方向的長(zhǎng)度短，且上方安裝部152a的作為與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)38的殼體38a配合的配合面的前端比下方安裝部152b的作為與輔助支承機(jī)構(gòu)40的支架44配合的配合面的前端更靠X軸的正方向側(cè)，上方安裝部152a的從支承部154a起的X軸方向的長(zhǎng)度設(shè)定為比下方安裝部152b的從支承部154a起的X軸方向的長(zhǎng)度更短。此外，上方安裝部152a和下方安裝部152b雙方的y軸方向的寬度相同，它們的材質(zhì)也相同。此外，上方安裝部152a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面(與x_z平面平行的面)152d、固定部152c的y軸的正方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)、以及下方安裝部152b的y軸的正方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)152f成為一個(gè)平面，上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)152d、固定部152c的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x_z平面平行的面)、以及下方安裝部152b的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)152f成為一個(gè)平面。但是，在維持僅上方安裝部152a的部分成為在摩擦攪拌接合時(shí)變形的變形部的力學(xué)特性的狀態(tài)下，在臂54移動(dòng)安裝夾具152時(shí)，上方安裝部152a的慣性重量設(shè)定為比下方安裝部152b的慣性重量小的條件內(nèi)，這些方面可以恰當(dāng)?shù)刈杂稍O(shè)定。
[0171]此外，優(yōu)選為:在上方安裝部152a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面152d和y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d設(shè)置有上方凹部152e，上方凹部152e以使這些縱壁面152d的周緣部作為壁面部殘留的形態(tài)，分別通過(guò)切削使這些縱壁面152d凹陷設(shè)置而形成，從而在不會(huì)不必要地降低上方安裝部152a的強(qiáng)度和剛性的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)其輕量化。
[0172]并且，優(yōu)選為:在下方安裝部152b的y軸的正方向側(cè)的縱壁面152f和y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152f，從上方向下方依次設(shè)置有第I下方凹部152g、第2下方凹部152h和第3下方凹部152i，它們以使這些縱壁面152f的周緣部作為壁面部殘留的形態(tài)，分別通過(guò)切削使這些縱壁面152f凹陷設(shè)置而形成，從而在不會(huì)不必要地降低下方安裝部152b的強(qiáng)度和剛性的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)其輕量化。
[0173]在這里，優(yōu)選為，以不會(huì)不必要地降低下方安裝部152b的強(qiáng)度和剛性的方式，在下方安裝部152b的y軸的正方向側(cè)的第I下方凹部152g和第2下方凹部152h之間設(shè)置有第I肋152 j，該第I肋152 j具有與y軸的正方向側(cè)的縱壁面152f成同一個(gè)面的高度，并且在下方安裝部152b的y軸的負(fù)方向側(cè)的第I下方凹部152g和第2下方凹部152h之間設(shè)置有第I肋152j，該第I肋152j具有與y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152f成同一個(gè)面的高度。此外，同樣地，優(yōu)選為，在下方安裝部152b的y軸的正方向側(cè)的第2下方凹部152h和第3下方凹部152i之間設(shè)置有第2肋152k，該第2肋152k具有與y軸的正方向側(cè)的縱壁面152f成同一個(gè)面的高度，并且在下方安裝部152b的y軸的負(fù)方向側(cè)的第2下方凹部152h和第3下方凹部152i之間設(shè)置有第2肋152k，該第2肋152k具有與y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152f成同一個(gè)面的高度。
[0174]此外,優(yōu)選為,下方安裝部152b的X軸的正方向側(cè)的周端部具有單一圓弧狀的形狀，并且，下方安裝部152b的X軸的負(fù)方向側(cè)的周端部具有平滑的形狀，該平滑的形狀是交叉的兩個(gè)直線部以不呈現(xiàn)不必要的角部的方式通過(guò)圓弧部連接而得到的，由此，減少了在下方安裝部152b產(chǎn)生不必要的應(yīng)力集中的情況。在所述情況下，優(yōu)選為，以不會(huì)不必要地破壞下方安裝部152b的強(qiáng)度平衡的方式，使第I肋152 j和第2肋152k沿著對(duì)下方安裝部152b的X軸的正方向側(cè)的周端部賦予的單一圓弧狀的形狀的徑向延伸。此外，也可以為，下方安裝部152b的X軸的負(fù)方向側(cè)的周端部具有單一圓弧狀的形狀，從而更為可靠地減少在下方安裝部152b產(chǎn)生不必要的應(yīng)力集中的情況。
[0175]此外，優(yōu)選為，以與第I實(shí)施方式的另一個(gè)變形例中說(shuō)明的加強(qiáng)部件70相同的目的，從上方安裝部152a到固定部152c設(shè)置加強(qiáng)部件170。
[0176]所述加強(qiáng)部件170在接合工具30和固定部152c之間以從安裝夾具152的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與x-z平面平行的面)向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置的方式固定設(shè)置于該安裝夾具152的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面，加強(qiáng)部件170具有主體部170a和從主體部170a向下方延伸的擴(kuò)張部170b。
[0177]詳細(xì)地說(shuō)，加強(qiáng)部件170的主體部170a從上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置，并且具有在上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d上下跨越作為高應(yīng)力部的上方安裝部152a的前下端Q (與χ-z平面垂直地延伸)這樣的上下方向的長(zhǎng)度，并且加強(qiáng)部件170的主體部170a從上方安裝部152a的x軸的負(fù)方向側(cè)的周緣部向X軸方向的正方向側(cè)延伸，從而緩和上方安裝部152a的應(yīng)力。
[0178]此外，加強(qiáng)部件170的擴(kuò)張部170b從上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d向y軸的負(fù)方向側(cè)突出設(shè)置，并以侵入到作為高剛性部的固定部152c的方式從主體部170a向下方延伸，從而緩和上方安裝部152a的應(yīng)力。
[0179]并且，優(yōu)選為，為了輕量化，使加強(qiáng)部件170向X軸方向的正方向側(cè)延伸，同時(shí)使其從上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d突出的突出高度逐漸降低，并且，使其向下方延伸，同時(shí)使其從上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d或固定部152c的I軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面(與X-Z平面平行的面)突出的突出高度逐漸降低。
[0180]此外，對(duì)于加強(qiáng)部件170，加強(qiáng)部件170的主體部170a和擴(kuò)張部170b重疊地通過(guò)從上方安裝部152a的Y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d離開(kāi)的延伸部28c和所述縱壁面152d之間的空間，從而不會(huì)干涉基準(zhǔn)部件28。
[0181]此外，所述加強(qiáng)部件170也可以與安裝夾具152的上方安裝部152a的y軸的負(fù)方向側(cè)的縱壁面152d的加強(qiáng)部件相同地，以與其成對(duì)而成為共計(jì)兩個(gè)的方式在上方安裝部152a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面152d固定設(shè)置成從該上方安裝部152a的y軸的正方向側(cè)的縱壁面152d向y軸的正方向側(cè)突出設(shè)置，由于其結(jié)構(gòu)相同而省略詳細(xì)的說(shuō)明。
[0182]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，在上方安裝部152a的應(yīng)力不過(guò)大的情況下，也可以在加強(qiáng)部件170僅設(shè)置主體部170a并省略擴(kuò)張部170b。
[0183]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，也可以將加強(qiáng)部件170的一部分抬起，使基準(zhǔn)部件28從加強(qiáng)部件170與縱壁面152d之間的空間通過(guò)。
[0184]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，也可以將加強(qiáng)部件170設(shè)置為與安裝夾具152 —體的一體形成件。
[0185]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)然也可以應(yīng)用于臂54的一端的支承部154a固定設(shè)置于上方安裝部152a的x軸的正方向側(cè)的端部的結(jié)構(gòu)。
[0186]此外，在以上的本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)然可以應(yīng)用輔助支承機(jī)構(gòu)40。
[0187]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，安裝夾具具有連接接合工具和固定部的第I安裝部、以及連接輔助支承機(jī)構(gòu)和固定部的第2安裝部，在臂移動(dòng)安裝夾具時(shí)的第I安裝部的慣性重量設(shè)定為比臂移動(dòng)安裝夾具時(shí)的第2安裝部的慣性重量小，由此，在臂移動(dòng)安裝夾具從而使接合工具以接近加工對(duì)象部件的方式向接合方向移動(dòng)時(shí)，能夠以使輔助支承機(jī)構(gòu)側(cè)的姿勢(shì)穩(wěn)定的狀態(tài)提高接合工具側(cè)的回頭性，能夠提高臂對(duì)安裝有接合工具和輔助支承機(jī)構(gòu)的安裝夾具的操作性。
[0188]此外，根據(jù)本實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)，安裝夾具為金屬制成的一體形成件，第I安裝部和第2安裝部具有通過(guò)使各縱壁面以留下它們的周緣部的形態(tài)凹陷設(shè)置而形成的凹部，并且第2安裝部的周端部具有圓弧狀的形狀，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝夾具的輕量化，并能夠抑制在摩擦攪拌接合時(shí)在安裝夾具產(chǎn)生不必要的應(yīng)力。
[0189]此外，本發(fā)明的部件的形狀、配置、個(gè)數(shù)等并不限定于上述實(shí)施方式，當(dāng)然能夠在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)進(jìn)行恰當(dāng)變更，例如將其構(gòu)成要件恰當(dāng)置換成起同等作用效果的構(gòu)成要件等。
[0190]以上，在本發(fā)明中能夠提供一種摩擦攪拌接合裝置，其對(duì)于應(yīng)進(jìn)行摩擦攪拌接合的部位的形狀各有不同的多種多樣的加工對(duì)象部件，能夠以簡(jiǎn)便的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的自由度較高的形態(tài)，來(lái)抵消探頭的不必要的移位，并將探頭和加工對(duì)象部件之間的距離控制為預(yù)定的距離，因此，由于其能夠廣泛普遍應(yīng)用的性質(zhì)，期待能夠?qū)⑵鋸V泛應(yīng)用于汽車等移動(dòng)體的強(qiáng)度部件的接合領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種摩擦攪拌接合裝置，其具備: 接合工具，其具有探頭，所述探頭能夠相對(duì)于加工對(duì)象部件的加工對(duì)象側(cè)面上下移動(dòng)自如，并相對(duì)于所述加工對(duì)象部件旋轉(zhuǎn)自如； 載置部件，其用于載置所述加工對(duì)象部件； 移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其具有臂，在所述臂固定有用于安裝所述接合工具的安裝夾具，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)所述臂來(lái)使所述接合工具相對(duì)于所述加工對(duì)象部件移動(dòng)自如；以及 移位檢測(cè)裝置，其用于在摩擦攪拌接合時(shí)檢測(cè)以所述安裝夾具的變形為起因的所述接合工具的移位，所述摩擦攪拌接合為，通過(guò)使所述探頭相對(duì)于所述加工對(duì)象部件旋轉(zhuǎn)并按壓侵入來(lái)攪拌所述加工對(duì)象部件，同時(shí)移動(dòng)所述臂來(lái)使所述接合工具相對(duì)于所述加工對(duì)象部件移動(dòng)， 在所述摩擦攪拌接合時(shí)，所述安裝夾具比所述臂更為變形自如， 所述移位檢測(cè)裝置具有:移位傳感器，其固定于所述接合工具；以及基準(zhǔn)部件，其固定于所述安裝夾具和所述臂之間的固定部，用于對(duì)所述移位傳感器提供檢測(cè)所述移位時(shí)的基準(zhǔn)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述移位傳感器為接觸式的移位傳感器，所述基準(zhǔn)部件具有:第I端部，其固定于所述固定部；第2端部，其與所述第I端部對(duì)置；以及延伸部，其在所述第I端部和所述第2端部之間以相對(duì)于所述安裝夾具不受約束的方式延伸，并且，所述移位傳感器的觸頭與所述第2端部接觸自如。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述移位傳感器的所述觸頭的移動(dòng)方向與所述探頭的中心軸線平行，所述移位傳感器和所述基準(zhǔn)部件包括第I組和第2組，在所述第I組和第2組中，所述觸頭和所述第2端部分別配設(shè)成關(guān)于所述探頭的所述中心軸線對(duì)稱。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述摩擦攪拌接合裝置還具有連結(jié)部件，所述連結(jié)部件用于將所述第I組的所述基準(zhǔn)部件的所述延伸部和所述第2組的所述基準(zhǔn)部件的所述延伸部之間連結(jié)起來(lái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述安裝夾具在所述接合工具和所述固定部之間還具備加強(qiáng)部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述加強(qiáng)部件具有朝向所述固定部擴(kuò)張的擴(kuò)張部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述移動(dòng)機(jī)構(gòu)為工業(yè)用機(jī)器人。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~4中的任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述摩擦攪拌接合裝置還具有輔助支承機(jī)構(gòu)，所述輔助支承機(jī)構(gòu)借助輔助支承部件來(lái)支承所述載置部件，并且僅對(duì)所述加工對(duì)象部件的上下方向的位置進(jìn)行輔助性支承，所述輔助支承機(jī)構(gòu)安裝于所述安裝部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述摩擦攪拌接合裝置還具有引導(dǎo)部件，所述引導(dǎo)部件用于引導(dǎo)所述輔助支承部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述安裝夾具具備:第I安裝部，其用于連接所述接合工具和所述固定部；以及第2安裝部，其用于連接所述輔助支承機(jī)構(gòu)和所述固定部，所述臂移動(dòng)所述安裝夾具時(shí)的所述第I安裝部的慣性重量比所述臂移動(dòng)所述安裝夾具時(shí)的所述第2安裝部的慣性重量小。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的摩擦攪拌接合裝置，其中，所述安裝夾具為金屬制成的一體形成件，所述第I安裝部和所述第2安裝部具有凹部，所述凹部通過(guò)使各縱壁面以留下它們的周緣部的形態(tài)凹陷設(shè)置而形 成，所述第2安裝部的周端部具有圓弧狀的形狀。
【文檔編號(hào)】B23K20/26GK103658966SQ201310391989
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月4日
【發(fā)明者】莊子幸夫, 小林努, 佐山滿 申請(qǐng)人:株式會(huì)社　F.泰克, 本田技研工業(yè)株式會(huì)社