專利名稱：摩擦攪拌接合裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種摩擦攪拌接合裝置，特別是涉及通過將旋轉的接合工具抵接在被接合部件上而產(chǎn)生塑性流動來進行接合的摩擦攪拌接合裝置及其方法。
背景技術：
摩擦攪拌接合裝置近年來一直在鐵道車輛、船舶、航空器、橋梁等眾多領域中使用。作為現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置的代表有下述的裝置，該裝置一邊使接合工具旋轉一邊將其推壓在被接合部件的一個面上，因此在該接合部位產(chǎn)生塑性流動，通過塑性流動而混合的材料固化，將兩部件接合在一起(專利文獻1)。作為實現(xiàn)接合工具的推壓力的手段，在專利文獻1中使用了推壓式氣缸。圖8表示了這種類型的摩擦攪拌接合裝置的大致結構，該裝置100具有接合頭 103，該接合頭103經(jīng)由線性導向件102而在上下方向上直線運動自如地安裝在裝置主體的頭支撐部101上。在接合頭103上旋轉自如地安裝有作業(yè)時與被接合部件P的上表面抵接的接合工具104，該接合工具104被設在接合頭103上的工具旋轉驅動馬達105驅動而旋轉。在頭支撐部101上固定地設有頭驅動用的氣缸106，在該氣缸106的活塞桿106A 上安裝有接合頭103。壓縮空氣從壓縮空氣源120經(jīng)由加壓側配管109向氣缸106的加壓室107供給。另一方面，在氣缸106的背壓室108上連接有背壓側配管121。在加壓側配管109的中途設有壓力控制閥122以及電磁閥123。在電磁閥123上也連接有背壓側配管121，通過對電磁閥123進行切換，能夠將氣缸106的背壓室108向大氣開放。壓力控制閥122以及電磁閥123由控制裝置124控制。但是，在圖8所示的現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置100中，由于是從被接合部件P的一個面推壓接合工具104的方式，所以如圖9所示，需要在被接合部件P的背面?zhèn)扰渲脡|板 125，從其背面一側支撐被接合部件P。因此，在能夠采用這種裝置進行接合的部件的形狀(接頭形狀等)上有很多制約， 限定了其適用對象。而且，由于固定被接合部件P的底板需要高的剛性，固定夾具也變大， 所以存在裝置昂貴，其處理也必定不容易的問題。為了應對上述的問題，開發(fā)了不需要墊板或大的固定夾具的雙軸肩工具(bobbin tool)方式的摩擦攪拌接合裝置(專利文獻2)。如圖10以及圖11所示，該雙軸肩工具方式的摩擦攪拌接合裝置200具備接合工具201，該接合工具201由夾著被接合部件P的正反兩面地以固定間隔配置的上下一對旋轉體201A、201B，和設在上下的旋轉體201A、201B之間的攪拌軸201C構成。在使用該雙軸肩工具方式的裝置接合被接合部件P彼此的對接部之際，一邊使接合工具201旋轉一邊使接合工具201沿著被接合部件P彼此的對接線L移動。于是，在被接合部件P的正反兩面以及對接面上產(chǎn)生摩擦熱，從而產(chǎn)生塑性流動。在接合工具201通過后，因塑性流動而相互混合的兩被接合部件P的對接部固化，從而兩被接合部件P相互接
合在一起。根據(jù)該固定雙軸肩工具方式的摩擦攪拌接合裝置200，由于不需要墊板而裝置的結構簡單化，而且接合對象的部件的制約條件放松。而且具有通過在被接合部件P的正反兩面產(chǎn)生塑性流動而能夠可靠地防止被接合部件P的背面?zhèn)鹊慕雍喜涣嫉膬?yōu)點。上述的雙軸肩工具方式的裝置是使用將接合工具的上下的旋轉體的間隔固定的固定式雙軸肩工具，使該固定式雙軸肩工具沿著被接合部件的對接線移動的裝置，但不具備在接合之際使雙軸肩工具的上下方向的位置追隨于被接合部件的表面(上表面/下表面) 的功能。即，固定式雙軸肩工具進行的接合是通過基于預先告知的路線的位置控制動作進行的。因此，即使在起因于被接合部件的尺寸誤差或安裝誤差等而部件表面的上下方向的位置局部變化(波動)的情況下，也不能夠與其變化相對應地調節(jié)雙軸肩工具的上下位置。其結果，存在該部位產(chǎn)生接合不良，或者在接合強度上產(chǎn)生差異的問題。為了應對該問題，開發(fā)了使用能夠使上下的旋轉體的間隔變更的自適應方式的雙軸肩工具的摩擦攪拌接合裝置(專利文獻3、4 )。在這種裝置中，上側旋轉體(上側凸肩)和下側旋轉體(下側凸肩)之間的夾持力由液壓力控制方式控制，并且能夠使上側旋轉體和下側旋轉體分別追隨于被接合部件的表面 (上表面/下表面)。但是，在使用了該自適應方式的雙軸肩工具的裝置中，接合頭的軸結構為上下的旋轉體(凸肩)的推壓軸2軸以及工具旋轉軸1軸的合計3軸，存在結構復雜且昂貴的問題。因此，在雙軸肩工具式的摩擦攪拌接合裝置中，要求即使在使用固定式雙軸肩工具且起因于被接合部件的尺寸誤差或安裝誤差等而雙軸肩工具與被接合部件上下方向的位置關系變化的情況下，也能夠適當?shù)嘏c這種變化相對應。而且，也存在因被接合部件的種類(形狀、材質等)而在上述的雙軸肩工具方式的摩擦攪拌接合裝置中不能夠適當接合的情況。即使在這種情況下，如果是圖8以及圖9所示那樣的將接合工具104僅推壓在被接合部件P的單面上的單面推壓式的摩擦攪拌接合裝置100，也會沒有障礙地進行接合。因此，在一臺摩擦攪拌接合裝置中，希望通過適當更換接合工具，區(qū)分使用現(xiàn)有的單面推壓方式的接合與雙軸肩工具方式的接合。但是，在現(xiàn)有的單面推壓方式的摩擦攪拌接合裝置中，由于為了確保接合工具的推壓力而使用了氣缸，所以僅簡單地將接合工具更換成雙軸肩工具式的接合工具，將該接合工具保持在所希望的高度位置上是困難或者是不可能的。相反，在固定雙軸肩工具方式的摩擦攪拌接合裝置中，由于不具備產(chǎn)生單面推壓方式的摩擦攪拌接合裝置中的氣缸那樣大的推壓力的手段，所以僅通過簡單地將固定雙軸肩工具式的接合工具更換成單面推壓式的接合工具并不能夠實現(xiàn)合適的接合條件。進而，在上述使用現(xiàn)有的單面推壓式的接合工具的摩擦攪拌接合裝置中，即使要接合例如塑料材料那樣由比較柔軟的材料構成的部件或厚度較薄的部件，要實現(xiàn)適于那樣的接合條件(接合工具)的推壓力也是困難或者不可能的。在上述現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置中，由于構成為通過推壓式的氣缸將接合工具向被接合部件推壓，所以外加在被接合部件上的推壓力為氣缸的加壓力和包含接合工具的接合頭的自重產(chǎn)生的朝下的力的合力。因此，即使假設將氣缸斷開而使其加壓力為零，在被接合部件上也至少外加有接合頭的自重產(chǎn)生的推壓力，不能夠實現(xiàn)適于軟質材料的部件或薄部件的接合的充分小的推壓力。專利文獻1 日本專利第2361431號公報， 專利文獻2 日本專利第271觀38號公報，
專利文獻3 特開2008-149331號公報專利文獻4 日本專利第417M84號公報。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述的事情而提出的，其目的在于提供一種能夠相對于材質或形狀等不同的各種被接合部件實施良好的摩擦攪拌接合的摩擦攪拌接合裝置及其方法。為了解決上述問題，本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置的特征在于，具備接合頭，包含與被接合部件抵接的接合工具和驅動上述接合工具旋轉的旋轉驅動單元；頭驅動單元，驅動上述接合頭位移，包含流體壓力缸，上述接合頭安裝在該流體壓力缸的活塞桿上；第1加壓單元，向上述流體壓力缸的第1隔室供給加壓流體；第2加壓單元，向上述流體壓力缸的第2隔室供給加壓流體；以及控制裝置，控制由上述第1加壓單元和上述第2加壓單元同時向上述第1隔室和上述第2隔室供給的各加壓流體的壓力。優(yōu)選地是，上述接合工具是具有相互以固定間隔配置的一對旋轉體，和設在上述一對旋轉體之間的攪拌軸的固定式雙軸肩工具。優(yōu)選地是，上述接合工具僅與上述被接合部件的單面抵接。優(yōu)選地是，上述控制裝置將各壓力控制成通過從上述第1加壓單元供給的上述加壓流體的壓力和從上述第2加壓單元供給的上述加壓流體的壓力的差壓支撐上述接合頭的重量的至少一部分。優(yōu)選地是，上述第1加壓單元以及上述第2加壓單元具備共用的加壓流體源。優(yōu)選地是，還具備使上述接合工具追隨于上述被接合部件的表面形狀位移的工具位置補償機構，上述工具位置補償機構包含與上述被接合部件的表面抵接的抵接部件，和相對于上述接合頭彈性地支撐上述抵接部件的彈性支撐單元。優(yōu)選地是，上述彈性支撐單元包含壓縮彈簧或者流體壓力缸。優(yōu)選地是，還具備朝向遠離上述被接合部件的方向對上述接合頭施力，將上述接合頭保持在規(guī)定位置的頭保持機構。優(yōu)選地是，上述頭保持機構具有包含與上述接合頭抵接的活塞桿的流體壓力缸。優(yōu)選地是，上述控制裝置還具有從同時向上述第1隔室以及上述第2隔室供給上述各加壓流體的控制模式切換到僅向上述第1隔室以及上述第2隔室中的某一個供給上述加壓流體的追加的控制模式的功能。優(yōu)選地是，上述追加的控制模式是將構成為僅與上述被接合部件的單面抵接的上述接合工具相對于上述被接合部件推壓的模式。優(yōu)選地是，上述追加的控制模式是由上述加壓流體的壓力支撐上述接合頭的重量的至少一部分的模式。為了解決上述問題，本發(fā)明的摩擦攪拌接合方法通過將旋轉的接合工具抵接在被接合部件上產(chǎn)生塑性流動而進行接合，其特征在于，包括壓力控制工序，控制向流體壓力缸的第1隔室和第2隔室同時供給的各加壓流體的壓力，在該流體壓力缸的活塞桿上安裝有包含上述接合工具的接合頭；以及工具移送工序，一邊通過上述壓力控制工序控制上述各加壓流體的壓力，一邊使上述接合工具沿著上述被接合部件的接合線移動。優(yōu)選地是，使用固定式雙軸肩工具作為上述接合工具，該固定式雙軸肩工具具有相互以固定間隔配置的一對旋轉體，和設在上述一對旋轉體之間的攪拌軸。優(yōu)選地是，使用構成為僅與上述被接合部件的單面抵接的接合工具作為上述接合工具。優(yōu)選地是，通過向上述流體壓力缸的上述第1隔室供給的上述加壓流體的壓力和向上述流體壓力缸的上述第2隔室供給的上述加壓流體的壓力的差壓支撐上述接合頭的重量的至少一部分。優(yōu)選地是，在上述工具移送工序中，使上述接合工具追隨于上述被接合部件的表面形狀位移。優(yōu)選地是，在接合作業(yè)開始時，預先朝向遠離上述被接合部件的方向對上述接合頭施力，將上述接合頭保持在規(guī)定位置。優(yōu)選地是，在接合環(huán)境穩(wěn)定后，解除上述接合頭向上述規(guī)定位置的保持。根據(jù)本發(fā)明，由于能夠向活塞桿上安裝有接合工具的流體壓力缸雙方的隔室同時供給加壓流體，并且能夠控制向兩隔室供給的各加壓流體的壓力，所以能夠相對于材質或形狀等不同的各種被接合部件實施良好的摩擦攪拌接合。


圖1是表示本發(fā)明一實施方式的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖2是圖1所示的實施方式的一變形例，是表示具備單面推壓式的接合工具的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖3是圖1所示的實施方式的其它變形例，是表示具備具有壓縮彈簧的工具位置補償機構的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖4是圖1所示的實施方式的其它變形例，是表示具備具有氣缸的工具位置補償機構的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖5是圖1所示的實施方式的其它變形例，是表示在被接合部件的下表面一側具備工具位置補償機構的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖6是圖1所示的實施方式的其它變形例，是表示具備頭保持機構的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖7是圖1所示的實施方式的其它變形例，是表示具備工具位置補償機構以及頭保持機構的摩擦攪拌接合裝置的大致結構的附圖8是作為現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置的一例而表示單面推壓式的裝置的大致結構的附圖9是用于說明圖8所示的現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置進行的接合動作的附圖；圖10是用于說明作為現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置的其它例子的具備固定式雙軸肩工具的裝置進行的接合動作的附圖11是放大表示圖10所示的現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置的接合工具、即固定式雙軸肩工具的附圖。
具體實施例方式以下，參照附圖對作為本發(fā)明的一實施方式的摩擦攪拌接合裝置及其方法進行說明。如圖1所示，本實施方式的摩擦攪拌接合裝置10具有接合頭13，該接合頭13經(jīng)由線性導向件12上下方向直線運動自如地安裝在裝置主體的頭支撐部11上。在接合頭13 上旋轉自如地安裝有在接合作業(yè)時與被接合部件P抵接的接合工具14，該接合工具14由設在接合頭13上的工具旋轉驅動馬達(旋轉驅動單元)15驅動而旋轉。在頭支撐部11上固定地設有頭驅動用的氣缸(頭驅動單元)16，在該氣缸16的活塞桿16A上安裝有接合頭13。另外，也可以取代氣缸16而設置液壓缸等其它的流體壓力缸。壓縮空氣從壓縮空氣源(加壓流體源)20經(jīng)由第1配管19向氣缸16的第1隔室 17供給。另一方面，壓縮空氣從相同的壓縮空氣源20經(jīng)由第2配管21向氣缸16的第2隔室18供給。由第1配管19以及壓縮空氣源20構成對第1隔室17進行加壓的第1加壓單元，由第2配管21以及壓縮空氣源20構成對第2隔室18進行加壓的第2加壓單元。在第1配管19的中途設有第1壓力控制閥22，在第2配管21的中途設有第2壓力控制閥23。第1壓力控制閥22以及第2壓力控制閥23的壓力設定值由控制裝置M調離
iF. ο本實施方式中的接合工具14為固定式雙軸肩工具，具有在接合作業(yè)時與被接合部件P的上下兩面接觸地以規(guī)定間隔分開配置的上側旋轉體14A和下側旋轉體14B，以及設在上下的旋轉體14A、14B之間且插入被接合部件P彼此的對接部的攪拌軸14C。上下的旋轉體14A、14B彼此的間隔是考慮了被接合部件P的厚度而固定地設定的，并設定成上側的旋轉體14A與被接合部件P的上表面接觸，同時下側的旋轉體14B與被接合部件P的下表面接觸。在使用本實施方式的摩擦攪拌接合裝置10接合被接合部件P彼此的對接部之際， 一邊通過工具旋轉驅動馬達15使接合工具14旋轉，一邊用上下的旋轉體14A以及14B夾著被接合部件P，使接合工具14的攪拌軸14C沿著對接線移動(參照圖10)。在這種情況下， 既可以使摩擦攪拌接合裝置10的頭支撐部11相對于被接合部件P移動，也可以相反地將頭支撐部11固定，而使被接合部件P—側移動。只要是使接合工具14與被接合部件P相對移動即可。此時，通過控制裝置M調節(jié)第1壓力控制閥22以及第2壓力控制閥23的各壓力設定值，控制頭驅動用的氣缸16的第1隔室17以及第2隔室18的各壓力，維持接合工具 14的上側的旋轉體14A相對于被接合部件P的上表面稍稍推壓的狀態(tài)。S卩，在將第1隔室17的壓力形成的向下的力設為Fl，將第2隔室18的壓力形成的向上的力設為F2，將接合頭13的自重形成的向下的力設為W的情況下，第1隔室17以及第2隔室18的各壓力調節(jié)成F1+W稍稍超過F2。在這種情況下，當將相對于被接合部件P的上表面的來自接合工具14的上側旋轉體14A的推壓力設為Fp時，F(xiàn)l+W-F2=Fp>0。而且，也可以與其相反，維持接合工具14的下側的旋轉體14B相對于被接合部件 P的下表面稍稍推壓的狀態(tài)，在這種情況下，第1隔室17以及第2隔室18的各壓力調節(jié)成 F2稍稍超過F1+W。即，當將相對于被接合部件P的下表面的來自接合工具14的下側旋轉體14B的推壓力設為Fp時，F(xiàn)2-Fl-W=Fp>0。如上所述，雖然在接合作業(yè)中使接合工具14沿著被接合部件P的對接線移動，但由于此時被接合部件P的尺寸誤差或安裝誤差等，存在被接合部件P表面的上下方向的位置局部變化(波動)的情況。這樣，當例如被接合部件P的上表面局部向上方隆起時，在該隆起部分作用有上推接合工具14的上側的旋轉體14A的力。在此，在現(xiàn)有的摩擦攪拌接合裝置中，也不具備即使在相對于固定式雙軸肩工具作用有從接合部件P朝向上方的上推力的情況下，固定式雙軸肩工具也與其相對應地向上方位移的功能。因此，存在被接合部件P的該隆起部位產(chǎn)生接合不良，或者在接合強度上形成差異的問題。相對于此，在本實施方式中，由于對頭驅動用的氣缸16的第1隔室17以及第2隔室18的雙方供給壓縮空氣進行加壓，所以能夠在上下方向上彈性地支撐接合頭14。因此， 在起因于被接合部件P的板厚變動等而相對于接合頭14作用有向上(或者向下)的力的情況下，接合頭14與該力相對應地向上方(或者下方)位移(即氣缸16像氣腔那樣發(fā)揮作用)。 這樣一來，在被接合部件P的該隆起部位(或者凹陷部位)也維持與其它部位大致同樣的接合條件，能夠防止接合不良或接合差異的產(chǎn)生。而且，根據(jù)本實施方式的摩擦攪拌接合裝置，由于通過由控制裝置M對頭驅動用的氣缸16的第1隔室17以及第2隔室18的各壓力進行調節(jié)，能夠如上所述相對于被接合部件P的上表面(或者下表面)稍稍推壓接合工具14的上側的旋轉體14A (或者下側的旋轉體14B)，所以使用固定式雙軸肩工具，能夠實現(xiàn)更良好的接合狀態(tài)。而且，在本實施方式的摩擦攪拌接合裝置10中，如圖2所示，也能夠將固定雙軸肩式的接合工具14更換成單面推壓式的接合工具14’進行接合作業(yè)。在這種情況下，由控制裝置M控制第1壓力控制閥22以及第2壓力控制閥23，設定成F1+W遠大于F2，以獲得所希望的Fp。優(yōu)選地是，控制裝置M還具有從同時向第1隔室17以及第2隔室18供給各壓縮空氣的控制模式切換到僅向第1隔室17供給壓縮空氣的追加的控制模式的功能，在切換成該追加的控制模式，向第1隔室17供給來自壓縮空氣源20的壓縮空氣的同時，將第2隔室18向大氣開放。此時，也可以將來自壓縮空氣源20 的壓縮空氣不減壓地直接向第1隔室17供給。而且，在接合塑料材料那樣由軟質材料構成的被接合部件或厚度較薄的接合部件之際，可以將第2隔室18的壓力設定成大于第1隔室17的壓力(F2>F1)，通過該差壓所產(chǎn)生的向上的力(F2-F1)支撐接合頭13的重量(W)的一部分。在這種情況下，可以相對于控制裝置對預先附加從同時向第1隔室17以及第2隔室18供給各壓縮空氣的控制模式切換到僅向第2隔室18供給壓縮空氣的追加的控制模式的功能，在切換到該追加的控制模式，向第2隔室18供給來自壓縮空氣源20的壓縮空氣，支撐接合頭13的重量的一部分的同時，將第1隔室17向大氣開放。另外，能夠一邊利用該追加的控制模式僅向第2隔室18供給壓縮空氣，一邊進行圖1所示的固定式雙軸肩工具的接合。如上所述，在圖1所示的實施方式中，接合工具14能夠追隨于被接合部件P的表面(上表面/下表面)上下方向的位移而上下位移，但為了強化該接合工具14的追隨功能， 也可以如圖3所示追加工具供給補償機構25。該工具位置補償機構25具備在接合作業(yè)時與被接合部件P的上表面抵接而轉動的輥部件(抵接部件》6，和包含相對于接合頭13彈性地支撐該輥部件沈的壓縮彈簧(彈性支撐單元)27的輥支撐部件觀。輥部件沈配置在接合方向上比接合工具14靠前方側。另外，輥部件沈的配置除了在接合方向前方之外也可以在側方或后方，或者將這些配置組合。在該工具位置補償機構25上作用有通過壓縮彈簧27的彈性力上推接合頭13的力Fr。在此，當將相對于被接合部件P的上表面的來自接合工具14的上側旋轉體14A的推壓力設為 Fp 時，F(xiàn)p = Fl+W-F2-Fr。在Fp = 0的情況下，F(xiàn)r = F1+W-F2，各值設定成該Fr為零或者為規(guī)定的正值。這樣，在被接合部件P因板厚變動等而向上方變形的情況下，在該變形部位輥部件沈被上推，壓縮彈簧27暫時收縮。當壓縮彈簧27收縮時，其上推力Fr增大，因而接合頭13被上推。相反，在被接合部件P向下方位移的情況下，壓縮彈簧27伸長，其上推力Fr 減小，接合頭13下降。這樣，在被接合部件P向上方(或者下方)變形的情況下，由于接合頭13追隨于該變形地向上方(或者下方)位移，所以能夠防止該部位(隆起部或者凹陷部)的接合不良或接合差異的產(chǎn)生。作為工具位置補償機構25的變形例，也能夠如圖4所示取代壓縮彈簧27而設置氣缸四。另外，還可以取代氣缸而使用液壓缸等其它的流體壓力缸。壓縮空氣從壓縮空氣源20經(jīng)由第3配管30向氣缸四供給。在第3配管30的中途設有壓力控制閥31，其壓力設定值由控制裝置M控制。在圖4所示的例子中，在輥部件沈被工具位置補償機構25的氣缸四推壓在被接合部件P的上表面上，被接合部件P的上表面上下方向局部變形的情況下，與圖3所示的例子同樣，接合頭13追隨于該變形地上下位移。而且，在圖3以及圖4所示的例子中，使輥部件沈抵接在被接合部件P的上表面上，但也可以使輥部件沈抵接在被接合部件P的下表面上。圖5是作為圖3所示的例子的變形例而使輥部件26抵接在被接合部件P的下表面上。在圖5所示的例子中，輥支撐部件觀經(jīng)由軸承機構32安裝在接合部件14的下側旋轉體14B上，輥部件沈與下側旋轉體14B的旋轉動作獨立地配置在接合方向前方。另外， 輥部件沈的配置除了接合方向前方之外也可以是側方或后方，或者將這些配置組合。
在圖5的例子中，由于壓縮彈簧27的反作用力Fr向下作用，所以Fp = Fl+W-F2+Fr。在此，在Fp = 0的情況下，F(xiàn)r = F2-W-F1，各值設定成該Fr為零或者為規(guī)定的正值。 以下，圖6表示了圖1所示的實施方式的變形例。
在使用具備由固定式雙軸肩工具構成的接合工具14的摩擦攪拌接合裝置，對被接合部件P彼此的對接部進行接合的情況下，在接合作業(yè)的初期階段，會產(chǎn)生被接合部件P 變形且接合工具14下沉的現(xiàn)象。該現(xiàn)象被認為是在接合作業(yè)的初期階段接合環(huán)境(被接合部件P的攪拌狀態(tài)或溫度等)尚未穩(wěn)定，接合工具產(chǎn)生的摩擦熱局部供給，被接合部件P過度軟化，不能夠承受來自接合工具14的推壓力Fp而變形的緣故。因此，在圖6所示的例子中，設置了用于在接合作業(yè)開始時將接合頭13保持在規(guī)定的高度的頭保持機構33。該頭保持機構33具有設在頭支撐部11上的頭保持用的氣缸 34，該氣缸34的活塞桿34A的前端部與接合頭13抵接。來自壓縮空氣源20的壓縮空氣經(jīng)由第4配管35向氣缸34供給。在第4配管35 的中途設有電磁閥36，電磁閥36由控制裝置M操作而切換。在使用圖6所示的摩擦攪拌接合裝置對被接合部件P的對接部進行接合之際，在接合作業(yè)開始時，由控制裝置M操作電磁閥36，不對來自壓縮空氣源20的壓縮空氣進行減壓而直接向氣缸34供給，使氣缸34的活塞桿34A伸長，由其前端部支撐接合頭13。這樣，在接合作業(yè)進行了某種程度而接合環(huán)境已穩(wěn)定的時刻，由控制裝置M操作電磁閥36，停止壓縮空氣向氣缸34的供給，使活塞桿34A收縮。這樣一來，成為與不具備頭保持機構的摩擦攪拌接合裝置(圖1)同樣的狀態(tài)，能夠無障礙地實施以后的接合作業(yè)。另外，作為圖6所示的例子的變形例，也可以追加圖3至圖5所示的工具位置補償機構。圖7表示了追加了圖4所示的工具位置補償機構的例子。根據(jù)圖7所示的例子，能夠獲得頭保持機構進行的接合作業(yè)初期階段的作用效果，和在其后的接合作業(yè)階段工具位置補償機構的作用效果。以上，對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行了說明，但上述實施方式能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)適當變更。
權利要求
1.一種摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，具備接合頭，包含與被接合部件抵接的接合工具和驅動上述接合工具旋轉的旋轉驅動單元；頭驅動單元，驅動上述接合頭位移，包含流體壓力缸，上述接合頭安裝在該流體壓力缸的活塞桿上；第1加壓單元，向上述流體壓力缸的第1隔室供給加壓流體； 第2加壓單元，向上述流體壓力缸的第2隔室供給加壓流體；控制裝置，控制由上述第1加壓單元和上述第2加壓單元同時向上述第1隔室和上述第2隔室供給的各加壓流體的壓力。
2.如權利要求1所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述接合工具是具有相互以固定間隔配置的一對旋轉體，和設在上述一對旋轉體之間的攪拌軸的固定式雙軸肩工具。
3.如權利要求1所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述接合工具僅與上述被接合部件的單面抵接。
4.如權利要求1至3中任一項所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述控制裝置將各壓力控制成通過從上述第1加壓單元供給的上述加壓流體的壓力和從上述第2加壓單元供給的上述加壓流體的壓力的差壓支撐上述接合頭的重量的至少一部分。
5.如權利要求1至4中任一項所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述第1加壓單元以及上述第2加壓單元具備共用的加壓流體源。
6.如權利要求1至5中任一項所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備使上述接合工具追隨于上述被接合部件的表面形狀位移的工具位置補償機構，上述工具位置補償機構包含與上述被接合部件的表面抵接的抵接部件，和相對于上述接合頭彈性地支撐上述抵接部件的彈性支撐單元。
7.如權利要求6所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述彈性支撐單元包含壓縮彈簧或者流體壓力缸。
8.如權利要求1至7中任一項所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備朝向遠離上述被接合部件的方向對上述接合頭施力，將上述接合頭保持在規(guī)定位置的頭保持機構。
9.如權利要求8所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述頭保持機構具有包含與上述接合頭抵接的活塞桿的流體壓力缸。
10.如權利要求1至9中任一項所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述控制裝置還具有從同時向上述第1隔室以及上述第2隔室供給上述各加壓流體的控制模式切換到僅向上述第1隔室以及上述第2隔室中的某一個供給上述加壓流體的追加的控制模式的功能。
11.如權利要求10所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述追加的控制模式是將構成為僅與上述被接合部件的單面抵接的上述接合工具相對于上述被接合部件推壓的模式。
12.如權利要求10所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，上述追加的控制模式是由上述加壓流體的壓力支撐上述接合頭的重量的至少一部分的模式。
13.—種摩擦攪拌接合方法，通過將旋轉的接合工具抵接在被接合部件上產(chǎn)生塑性流動而進行接合，其特征在于，包括壓力控制工序，控制向流體壓力缸的第1隔室和第2隔室同時供給的各加壓流體的壓力，在該流體壓力缸的活塞桿上安裝有包含上述接合工具的接合頭；工具移送工序，一邊通過上述壓力控制工序控制上述各加壓流體的壓力，一邊使上述接合工具沿著上述被接合部件的接合線移動。
14.如權利要求13所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，使用固定式雙軸肩工具作為上述接合工具，該固定式雙軸肩工具具有相互以固定間隔配置的一對旋轉體，和設在上述一對旋轉體之間的攪拌軸。
15.如權利要求13所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，使用構成為僅與上述被接合部件的單面抵接的接合工具作為上述接合工具。
16.如權利要求13至15中任一項所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，通過向上述流體壓力缸的上述第1隔室供給的上述加壓流體的壓力和向上述流體壓力缸的上述第2隔室供給的上述加壓流體的壓力的差壓支撐上述接合頭的重量的至少一部分。
17.如權利要求13至16中任一項所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，在上述工具移送工序中，使上述接合工具追隨于上述被接合部件的表面形狀位移。
18.如權利要求13至17中任一項所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，在接合作業(yè)開始時，預先朝向遠離上述被接合部件的方向對上述接合頭施力，將上述接合頭保持在規(guī)定位置。
19.如權利要求18所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于，在接合環(huán)境穩(wěn)定后，解除上述接合頭向上述規(guī)定位置的保持。
全文摘要
本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置具備接合頭(13)，包含與被接合部件(P)抵接的接合工具(14)和驅動接合工具(14)旋轉的旋轉驅動單元(15)；頭驅動單元(16)，驅動接合頭(13)位移，包含流體壓力缸(16)，接合頭(13)安裝在該流體壓力缸(16)的活塞桿(16A)上；第1加壓單元(19、20)，向流體壓力缸(16)的第1隔室(17)供給加壓流體；第2加壓單元(21、20)，向流體壓力缸(16)的第2隔室(18)供給加壓流體；控制裝置(22、23、24)，控制由第1加壓單元(19、20)和第2加壓單元(21、20)供給的各加壓流體的壓力。
文檔編號B23K20/12GK102355977SQ201080012318
公開日2012年2月15日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權日2009年3月16日
發(fā)明者岡田豪生, 神岡光浩, 藤本光生, 西田英人 申請人:川崎重工業(yè)株式會社