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WO2021060086A1 - 複動式摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法 - Google Patents

複動式摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法 Download PDF

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WO2021060086A1
WO2021060086A1 PCT/JP2020/034973 JP2020034973W WO2021060086A1 WO 2021060086 A1 WO2021060086 A1 WO 2021060086A1 JP 2020034973 W JP2020034973 W JP 2020034973W WO 2021060086 A1 WO2021060086 A1 WO 2021060086A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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friction stir
peripheral surface
oil agent
stir welding
shoulder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2020/034973
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将弘 三宅
脩平 吉川
友祐 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Motors Ltd
Original Assignee
Kawasaki Heavy Industries Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Heavy Industries Ltd, Kawasaki Jukogyo KK filed Critical Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority to US17/762,733 priority Critical patent/US11911841B2/en
Priority to DE112020004603.6T priority patent/DE112020004603T5/de
Priority to KR1020227012213A priority patent/KR20220062374A/ko
Priority to CN202080066122.4A priority patent/CN114423562A/zh
Publication of WO2021060086A1 publication Critical patent/WO2021060086A1/ja
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    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/26—Auxiliary equipment

Definitions

  • the present invention relates to an operation method of a double-acting friction stir welding device and a double-acting friction stir welding device.
  • a double-acting rotary tool for friction stir welding is known in which a material that has entered a gap between a probe and a shoulder member is discharged to the outside so as not to adhere to the gap (for example, Patent Document). 1).
  • the double-acting rotary tool for friction stir welding disclosed in Patent Document 1 is composed of a stepped portion between the tip portion and the base portion of the probe as a means for preventing / eliminating adhesion. Then, after the friction stir welding operation, the probe is projected relative to the shoulder member to discharge the invading member to the outside.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and as compared with the conventional double-acting friction stir welding device, the outer peripheral surface of the pin member (probe), the inner peripheral surface of the shoulder member, and the outer peripheral surface of the shoulder member. , And a double-acting friction stir welding device and a double-acting friction stir welder capable of suppressing adhesion of a material derived from an object to be bonded to at least one peripheral surface of the inner peripheral surface of the clamp member. It is an object of the present invention to provide a method of operating a point joining device.
  • the double-acting friction stir welding device has a pin member formed in a columnar shape and a shoulder in which the pin member is formed in a cylindrical shape and inserted into the inside.
  • Each of the pin member and the shoulder member is provided with an advance / retreat drive that moves the pin member and the shoulder member forward and backward along the axis, and the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the outer peripheral surface of the shoulder member.
  • An oil agent is arranged on at least one peripheral surface of the inner peripheral surface of the clamp member.
  • an oil film is formed on at least one peripheral surface of the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the inner peripheral surface of the clamp member.
  • the operation method of the friction stir point joining device is the operation method of the double-acting friction stir point joining device, in which the double-acting friction stir point joining device is a pin formed in a cylindrical shape.
  • the double-acting friction stir point joining device is a pin formed in a cylindrical shape.
  • the pin member includes a rotary drive that rotates the pin member around an axis that coincides with the axis of the pin member, and an advance / retreat drive that moves the pin member and the shoulder member forward and backward along the axis, respectively.
  • (A) is executed to supply the oil agent to at least one peripheral surface of the outer peripheral surface of the shoulder member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the inner peripheral surface of the clamp member.
  • an oil film is formed on at least one peripheral surface of the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the inner peripheral surface of the clamp member.
  • the material derived from the object to be bonded is adhered to the peripheral surface as compared with the conventional friction stir point joining device. It can be suppressed.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a friction stir welding device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of a main part of the friction stir welding device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged schematic view of a main part of the friction stir welding device shown in FIG.
  • FIG. 4 is an enlarged schematic view of a main part of the friction stir welding device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing a control configuration of the friction stir welding device shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a friction stir welding device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged schematic view of a main part of the friction stir welding device shown in FIG.
  • FIG. 3
  • FIG. 8 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic view showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of the operation of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • FIG. 13 is a graph showing a change in the current value of the motor constituting the pin drive with respect to the number of hit points.
  • the double-acting friction stir welding device has a pin member formed in a columnar shape, a shoulder member formed in a cylindrical shape, and the pin member inserted therein, and a cylindrical shape.
  • a clamp member formed in the above and with the shoulder member inserted therein, a rotary driver that rotates the pin member and the shoulder member around an axis corresponding to the axis of the pin member, and the pin member and the pin member.
  • Each of the shoulder members is provided with an advance / retreat drive that moves the shoulder members forward and backward along the axis, and the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the inside of the clamp member.
  • An oil agent is arranged on at least one of the peripheral surfaces.
  • the oil agent may be composed of a liquid or semi-solid oil agent.
  • the double-acting friction stir welding device is formed into a cylindrical pin member and a cylindrical pin member. Rotation that rotates the shoulder member inserted inside, the clamp member formed in a cylindrical shape and the shoulder member inserted inside, and the pin member and the shoulder member around an axis that coincides with the axis of the pin member.
  • a driver and an advancing / retreating drive for moving the pin member and the shoulder member along the axis, respectively, are provided, and the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the clamp member (A) of supplying the oil agent to at least one peripheral surface of the inner peripheral surface is executed.
  • the oil agent may be supplied manually by the operator, or may be executed by the oil agent supply mechanism as described later.
  • the oil agent may be supplied to the peripheral surface by the oil agent supply mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a schematic configuration of a friction stir welding device according to the first embodiment.
  • 2 to 4 are schematic views of the main parts of the friction stir welding device shown in FIG. 1 in an enlarged manner.
  • the vertical direction in the figure is represented as the vertical direction in the friction stir welding device.
  • the friction stir welding device 50 includes a pin member 11, a shoulder member 12, a tool fixing device 52, an advancing / retreating drive 53, a clamp member 13, and a backing support portion 55. It includes a backing member 56 and a rotary drive 57.
  • the pin member 11, the shoulder member 12, the tool fixture 52, the advancing / retreating drive 53, the clamp member 13, and the rotary drive 57 are located at the upper end of the backing support portion 55 composed of a C-type gun (C-type frame). It is provided. Further, a backing member 56 is provided at the lower end of the backing support portion 55. The pin member 11, the shoulder member 12, the clamp member 13, and the backing member 56 are attached to the backing support portion 55 at positions facing each other. The object to be joined 60 is arranged between the pin member 11, the shoulder member 12, the clamp member 13, and the backing member 56.
  • the object to be joined 60 has two plate-shaped first members 61 and second members 62.
  • the first member 61 and the second member 62 may be made of a metal material (for example, aluminum, steel, etc.) or a fiber reinforced plastic (for example, carbon fiber reinforced plastic).
  • the object to be joined 60 is composed of the plate-shaped first member 61 and the plate-shaped second member 62, but the method is not limited to this, and the object to be joined is not limited to this.
  • the shape of the 60 is arbitrary, and may be, for example, a rectangular parallelepiped shape or an arc shape. Further, the object to be joined 60 may have three or more members.
  • the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 are fixed to the tool fixture 52 composed of the rotary tool fixture 521 and the clamp fixture 522. Specifically, the pin member 11 and the shoulder member 12 are fixed to the rotary tool fixture 521, and the clamp member 13 is fixed to the clamp fixture 522 via the clamp drive 41.
  • the rotary tool fixture 521 is supported by the clamp fixture 522 via the rotary drive 57.
  • the clamp drive 41 is composed of a spring.
  • the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 are driven forward and backward in the vertical direction by the advance / retreat drive 53 composed of the pin drive 531 and the shoulder drive 532.
  • the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 may be referred to as a tool.
  • the pin member 11 is formed in a columnar shape and is supported by a rotary tool fixture 521, although not shown in detail in FIG. Further, the pin member 11 is rotated by the rotation drive 57 around the axis Xr (rotation axis) corresponding to the axis of the pin member 11, and by the pin drive 531 in the arrow P1 direction, that is, the axis Xr direction (FIG. 1). In the vertical direction), it is configured to be able to move forward and backward.
  • the pin drive 531 may have a configuration in which a pressing force is applied to the pin member 11, and for example, a mechanism using gas pressure, oil pressure, a servomotor, or the like can be preferably used.
  • the shoulder member 12 is formed in a cylindrical shape having a hollow shape, and is supported by the rotary tool fixture 521.
  • a pin member 11 is inserted in the hollow of the shoulder member 12.
  • the shoulder member 12 is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the pin member 11.
  • the shoulder member 12 is configured to be rotated around the same axis Xr as the pin member 11 by the rotation drive 57, and can be moved forward and backward along the arrow P2 direction, that is, the axis Xr direction by the shoulder drive 532.
  • the shoulder drive 532 may be configured to apply a pressing force to the shoulder member 12, and for example, a mechanism using a gas pressure, a hydraulic pressure, a servomotor, or the like can be preferably used.
  • the pin member 11 and the shoulder member 12 are both supported by the same rotary tool fixture 521, and both are integrally rotated around the axis Xr by the rotary drive 57. Further, the pin member 11 and the shoulder member 12 are configured to be movable back and forth along the axis Xr direction by the pin drive 531 and the shoulder drive 532, respectively.
  • the pin member 11 can move forward and backward independently, and the pin member 11 and the shoulder member 12 can move forward and backward as the shoulder member 12 moves forward and backward.
  • Each may be configured to be able to move forward and backward independently.
  • the clamp member 13 is formed in a cylindrical shape having a hollow shape, and is provided so that its axis coincides with the axis Xr.
  • a shoulder member 12 is inserted in the hollow of the clamp member 13.
  • the cylindrical shoulder member 12 is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the pin member 11, and the cylindrical clamp member 13 is arranged so as to surround the outer peripheral surface of the shoulder member 12.
  • the clamp member 13, the shoulder member 12, and the pin member 11 each have a coaxial core-shaped nested structure.
  • the clamp member 13 is configured to press the object to be joined 60 from one surface (surface). As described above, the clamp member 13 is supported by the clamp fixture 522 via the clamp drive 41 in the first embodiment.
  • the clamp drive 41 is configured to urge the clamp member 13 toward the backing member 56 side.
  • the clamp member 13 (including the clamp drive 41 and the clamp fixture 522) is configured to be able to advance and retreat in the arrow P3 direction (the same direction as the arrow P1 and the arrow P2) by the shoulder drive 532.
  • the clamp drive 41 is composed of a spring in the first embodiment, the clamp drive 41 is not limited to this.
  • the clamp drive 41 may be configured to give a bias or a pressing force to the clamp member 13, and for example, a mechanism using a gas pressure, a hydraulic pressure, a servomotor, or the like can be preferably used.
  • the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 are provided with a tip surface 11a, a tip surface 12a, and a tip surface 13a, respectively. Further, the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 are moved back and forth by the advancing / retreating drive 53, so that the tip surface 11a, the tip surface 12a, and the tip surface 13a are each the surface of the object to be joined 60 (the tip surface 13a). It comes into contact with the object to be joined) and presses the object 60 to be joined.
  • the outer peripheral surface 11c of the pin member 11, the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12, and the outer peripheral surface of the shoulder member 12 The oil agent 70 is arranged (applied) on at least one peripheral surface of the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13 and 12c.
  • the oil agent 70 is arranged on both peripheral surfaces of the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12, but one of them. It suffices if the oil agent 70 is arranged on the peripheral surface of the above.
  • the oil agent 70 is arranged on both peripheral surfaces of the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12 and the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13, but any of them. It suffices that the oil agent 70 is arranged on one of the peripheral surfaces.
  • the tip portion 11d of the pin member 11, the tip portion 12d of the shoulder member 12, and the tip portion 12d may be arranged on the peripheral surface of at least one of the tip portions 13d of the clamp member 13.
  • the oil agent 70 is at least one of the base end portion 11e of the pin member 11, the base end portion 12e of the shoulder member 12, and the base end portion 13e of the clamp member 13 from the viewpoint of supplying the oil agent 70 to the peripheral surface of the tip end portion of the tool. It may be arranged on the peripheral surface of one base end portion.
  • the tip of the tool may be from the tip surface to a portion of 1/2 or less of the length in the Xr direction of the axis of the tool.
  • the base end portion of the tool may be a portion from the base end surface of the tool to a portion of 1/2 or less of the length in the Xr direction of the axis of the tool.
  • the oil agent 70 has the tip surface 11a of the pin member 11, the tip surface 12a of the shoulder member 12, and the tip surface of the clamp member 13 from the viewpoint of suppressing the adhesion of the material derived from the object to be joined 60 to the tip surface of the tool. It may be arranged on any of the tip surfaces of 13a. In particular, when the oil agent 70 is arranged on the tip surface 11a of the pin member 11 and the tip surface 12a of the shoulder member 12, adhesion of the material derived from the object to be joined 60 is suppressed, so that the surface of the joint is further smoothed. can do.
  • the oil agent 70 is arranged on any one of the tip surface 11a of the pin member 11, the tip surface 12a of the shoulder member 12, and the tip surface 13a of the clamp member 13, the oil agent 70 is applied to the circumference of the tool.
  • a form that is not arranged on the surface may be adopted.
  • the oil agent 70 may be composed of a liquid or semi-solid (grease) oil agent. Further, the oil agent 70 may be composed of an oil agent having heat resistance for high temperature. As the oil agent 70, for example, High Temp Oil G (trade name), Sumiko SN-B Grease (trade name), or Mori Paste S (trade name) may be used.
  • the oil agent 70 may be arranged (applied) on the peripheral surface of the tool by an operator. Further, the oil agent 70 may be arranged (applied) on the peripheral surface of the tool by the robot holding a cloth impregnated with the oil agent, a brush to which the oil agent is attached, or the like. Further, the oil agent 70 is arranged (applied) on the peripheral surface of the tool by fixing a brush, a cotton swab, or the like to which the oil agent 70 is attached to the base and operating the robot holding the friction stir welding point joining device 50. ) May be done.
  • oil agent 70 may be arranged (applied) on the peripheral surface of the tool before performing the friction stir welding point joining operation, and / or placed on the peripheral surface of the tool after performing the friction stir welding point joining operation. It may be (coated).
  • the backing member 56 is configured to be supported by a flat surface (supporting surface 56a) so as to abut the back surface of the flat plate-shaped object to be joined 60.
  • the structure of the backing member 56 is not particularly limited as long as it can appropriately support the object to be joined 60 so that friction stir welding can be performed.
  • the backing member 56 may be configured so that, for example, a backing member 56 having a plurality of types of shapes is separately prepared and can be removed from the backing support portion 55 and replaced depending on the type of the object to be joined 60. Good.
  • the specific configurations of the pin member 11, the shoulder member 12, the tool fixing device 52, the advancing / retreating drive 53, the clamp member 13, the backing support portion 55, and the rotary drive 57 in the first embodiment are described above.
  • the configuration is not limited to this, and a configuration widely known in the field of friction stir welding can be preferably used.
  • the pin drive 531 and the shoulder drive 532 may be composed of a motor, a gear mechanism, or the like known in the field of friction stir welding.
  • the backing support portion 55 is composed of a C-type gun, but the present invention is not limited to this.
  • the backing support portion 55 supports the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13 so as to be movable back and forth, and the backing member 56 is placed at a position facing the pin member 11, the shoulder member 12, and the clamp member 13. It may be configured in any way as long as it can be supported.
  • the friction stir point joining device 50 adopts a form arranged in a friction stir point joining robot device (not shown).
  • the backing support portion 55 is attached to the tip of the arm of the robot device. Therefore, the backing support portion 55 can also be considered to be included in the friction stir welding robot device.
  • the specific configuration of the friction stir point joining robot device including the backing support portion 55 and the arm is not particularly limited, and a configuration known in the field of friction stir welding such as an articulated robot can be preferably used. ..
  • the friction stir welding point joining device 50 (including the backing support portion 55) is not limited to the case where it is applied to a friction stir welding point joining robot device, for example, an NC machine tool, a large C frame, and the like. It can also be suitably applied to known processing equipment such as an auto riveter.
  • the friction stir point joining device 50 may adopt a form in which the object to be joined 60 is hand-held as long as the friction stir point joining can be stably performed on the object to be joined 60.
  • a form in which the robot is used as the positioner of the object to be joined 60 may be adopted.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing a control configuration of the friction stir welding device shown in FIG.
  • the friction stir welding point joining device 50 includes a controller 51, a storage device 31, an input device 32, and a position detector 33.
  • the controller 51 is configured to control each member (each device) constituting the friction stir welding point joining device 50. Specifically, the controller 51 reads out and executes software such as a basic program stored in the storage device, thereby forming a pin drive 531 and a shoulder drive 532, and a rotary drive. 57 and, are controlled.
  • the controller 51 may be composed of a single controller 51 for centralized control, or may be composed of a plurality of controllers 51 for distributed control in cooperation with each other. Further, the controller 51 may be composed of a microcomputer, an MPU, a PLC (Programmable Logic Controller), a logic circuit, or the like.
  • the storage device 31 stores a basic program and various data in a readable manner, and the storage device 31 is composed of a known memory, a storage device such as a hard disk, or the like.
  • the storage device 31 does not have to be a single device, and may be configured as a plurality of storage devices (for example, a random access memory and a hard disk drive).
  • the controller 51 and the like are composed of a microcomputer, at least a part of the storage device 31 may be configured as an internal memory of the microcomputer or may be configured as an independent memory.
  • the storage device 31 may store data so that the data can be read from other than the controller 51, or the data may be written from the controller 51 or the like. Not to mention.
  • the input device 32 enables the controller 51 to input various parameters related to the control of friction stir welding, other data, and the like, and is a known input device such as a keyboard, a touch panel, and a button switch group. It is configured.
  • at least data such as joining conditions of the object to be joined 60, for example, the thickness and material of the object to be joined 60 can be input by the input device 32.
  • the position detector 33 is configured to detect the position information of the tip end portion (tip surface 12a) of the shoulder member 12 and output the detected position information to the controller 51.
  • the position detector 33 for example, an LVDT, an encoder, or the like may be used.
  • the outer peripheral surface 11c of the pin member 11, the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12, the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12, and the clamp member An oil agent 70 is arranged (coated) on at least one peripheral surface of the inner peripheral surface 13b of 13.
  • the movement (advance / retreat direction and / or rotation direction) of the tool is not suppressed by the lubricating action of the oil agent 70, so that the invasion (adhesion) of the material derived from the object 60 can be suppressed in the gap between the tools. it can.
  • the oil film is formed on the peripheral surface of the tool, it is possible to suppress the invasion (adhesion) of the material derived from the object 60 into the gap between the tools. Further, since the oil film is formed on the peripheral surface of the tool, it is possible to suppress the adhesion of the material derived from the object 60 to the peripheral surface of the tool.
  • the number of times the friction stir point joining operation is continuously executed can be increased as compared with the conventional friction stir point joining device.
  • the friction stir welding device according to the second embodiment is the friction stir welding device according to the first embodiment of the outer peripheral surface of the pin member, the inner peripheral surface of the shoulder member, the outer peripheral surface of the shoulder member, and the clamp member.
  • a recess is formed on at least one peripheral surface of the inner peripheral surface.
  • FIG. 6 to 8 are schematic views showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the second embodiment.
  • the friction stir point joining device 50 according to the second embodiment has the same basic configuration as the friction stir point joining device 50 according to the first embodiment, but the pin member 11 The difference is that at least one of the outer peripheral surface 11c, the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12, the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12, and the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13 is formed with a recess.
  • the recess 80a is formed on the outer peripheral surface 11c of the pin member 11, and the recess 80b is formed on the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12. ing. Further, in the friction stir welding device 50 shown in FIGS. 7 and 8, a recess 80c is formed on the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12, and a recess 80d is formed on the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13. In the following, when the recesses 80a to 80d are not distinguished, the recesses 80 may be referred to.
  • the recess 80 may be formed at the base end of the tool from the viewpoint of supplying the oil 70 to the peripheral surface of the tip of the tool. Further, the recess 80 may have any shape as long as it can hold (store) the oil agent 70.
  • the recess 80 may be formed of a recess, for example, the recess 80a and the recess 80c, or may be formed of a groove, for example, the recess 80b and the recess 80d.
  • the groove may be formed so as to extend along the axis Xr, may be formed so as to extend diagonally with respect to the axis Xr, and may be a circle. It may be formed in an arc (ring) shape along the circumference, or may be formed in a spiral shape.
  • recesses 80 are formed on both peripheral surfaces of the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12, but one of them is formed. It suffices if the concave portion 80 is formed on the peripheral surface of the above.
  • recesses 80 are formed on both peripheral surfaces of the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12 and the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13. It suffices that the recess 80 is formed on one of the peripheral surfaces.
  • the recess 80 may have one recess formed on any peripheral surface thereof, or may have a plurality of recesses formed therein.
  • a recess 80 is formed on the peripheral surface of the tool, and the oil agent 70 is held in the recess 80. Therefore, since the oil agent 70 can be supplied to the peripheral surface of the tip end portion of the tool, the number of times that the friction stir welding operation is continuously executed can be further increased.
  • the friction stir point joining device according to the third embodiment further includes an oil agent supply mechanism configured to supply the oil agent to the peripheral surface in the friction stir point joining device according to the first or second embodiment.
  • the friction stir point joining device further includes a controller, and the controller is an oil agent supply mechanism when the friction stir point joining operation becomes a predetermined first number or more set in advance. May be configured to supply the oil agent to the peripheral surface.
  • FIG. 9 to 11 are schematic views showing a schematic configuration of a main part of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • the friction stir point joining device 50 according to the third embodiment has the same basic configuration as the friction stir point joining device 50 according to the first embodiment, but has an oil supply mechanism. The difference is that it further includes 100.
  • the oil agent supply mechanism 100 may have any embodiment as long as the oil agent 70 can be supplied to the friction stir welding device 50.
  • the container for storing the oil agent 70 and the oil agent 70 in the container are sent out. It may be composed of a pump (piston).
  • the oil agent supply mechanism 100 sets the friction stir welding point joining device 50 in a state where the container for storing the oil agent 70 and the tip end portion of the pin member 11 and / or the shoulder member 12 are projected from the tip end portion of the clamp member 13. It may be composed of a robot that holds the pin member 11 and / or inserts the tip of the shoulder member 12 into the container. The robot may remove the pin member 11 and / or the shoulder member 12 from the friction stir welding device 50 and hold it.
  • the oil agent supply mechanism 100 may be composed of a brush, a cotton swab, or the like to which the oil agent 70 is attached.
  • the robot holds the friction stir welding point joining device 50 with the tip of the pin member 11 and / or the shoulder member 12 protruding from the tip of the clamp member 13, and the pin member 11 and / or the shoulder.
  • the oil agent 70 may be supplied to the peripheral surface of the tool by bringing the tip end portion of the member 12 into contact with a brush or the like.
  • the oil agent supply mechanism 100 may be configured to arrange the oil agent 70 on the upper surface (the surface that comes into contact with the tool) of the object to be joined 60.
  • the friction stir welding point joining device 50 joins the portion of the object to be joined 60 where the oil agent 70 is arranged by friction stir welding point joining, so that the oil agent 70 is supplied to the peripheral surface of the tool.
  • the oil agent 70 adhering to the tip surface of the tool may be removed by having the operator or the robot hold the cloth or the like.
  • a through hole 90a is provided on the peripheral surface of the base end portion 12e of the shoulder member 12.
  • the through hole 90a is connected to the oil agent supply mechanism 100 via the flow path 91a.
  • the oil agent 70 can be supplied from the oil agent supply mechanism 100 to the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and / or the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12 via the through hole 90a.
  • the flow path 91a is composed of appropriate pipes or the like, and does not need to be always arranged in the friction stir welding point joining device 50.
  • the flow path 91a may be configured to connect the oil agent supply mechanism 100 and the through hole 90a when the oil agent 70 is supplied from the oil agent supply mechanism 100.
  • a through hole 90b is provided on the peripheral surface of the clamp member 13.
  • the through hole 90b is connected to the oil agent supply mechanism 100 via the flow path 91b.
  • the oil agent 70 can be supplied from the oil agent supply mechanism 100 to the outer peripheral surface 12c of the shoulder member 12 and / or the inner peripheral surface 13b of the clamp member 13 via the through hole 90b.
  • the flow path 91b is composed of appropriate piping or the like, and does not need to be always arranged in the friction stir welding point joining device 50.
  • the flow path 91b may be configured to connect the oil agent supply mechanism 100 and the through hole 90b when the oil agent 70 is supplied from the oil agent supply mechanism 100.
  • the through hole 90a and the through hole 90b are arranged so as not to overlap each other when viewed from the horizontal direction, but the present invention is not limited to this, and the through hole 90a and the through hole 90b may be arranged so as to overlap each other.
  • FIG. 12 is a flowchart showing an example of the operation of the friction stir welding device according to the third embodiment.
  • the controller 51 determines whether or not the operator operates the input device 32 to input an execution command for the friction stir welding operation of the object to be joined 60 (step S101).
  • step S101 determines that the execution command for the friction stir welding operation has not been input (No in step S101), for example, the process of step S101 is executed again after 50 msec.
  • step S102 determines that the execution command for the friction stir welding operation has been input (Yes in step S101).
  • step S102 the controller 51 causes the friction stir point joining device 50 to execute the friction stir point joining operation of the object 60 to be joined. Since the friction stir point joining operation by the friction stir point joining device 50 is executed in the same manner as the known friction stir point joining operation, detailed description thereof will be omitted.
  • the controller 51 stores the number N of friction stir welding operation in the storage device 31 (step S103). Specifically, for example, the controller 51 acquires the number of times N k stored in the storage device 31. Then, the controller 51, the friction stir spot joining operation for each run once (joining one location of the joint portion), by summing a dose count the number N k, the number N k + As 1 , it may be stored in the storage device 31.
  • the controller 51 determines whether or not the number of times N stored in step S03 is equal to or greater than a predetermined first number of times set in advance (step S104).
  • the first number of times can be set in advance by an experiment or the like.
  • the first number of times may be 100 times or 150 times when the liquid oil agent 70 is used, for example, from the viewpoint of maintaining a state in which an oil film is formed on the peripheral surface of the tool. It may be 200 times.
  • the first number of times may be 1000 times, for example, 1500 times when the semi-solid oil agent 70 is used from the viewpoint of maintaining a state in which an oil film is formed on the peripheral surface of the tool. It may be 2000 times.
  • step S104 When the controller 51 determines that the number of times N stored in step S103 is less than the first number (No in step S104), the controller 51 ends this program, and for example, after 50 msec, the process of step S101 is performed again. To execute. On the other hand, when the controller 51 determines that the number of times N stored in step S103 is equal to or greater than the first number of times (Yes in step S104), the controller 51 executes the process of step S105.
  • step S105 the controller 51 supplies the oil agent 70 from the oil agent supply mechanism 100 to the friction stir welding point joining device 50.
  • the controller 51 resets the number of times N k + 1 stored in the storage device 31 (sets the number of times N k + 1 to 0; step S106), and ends the program.
  • the oil agent 70 is supplied from the oil agent supply mechanism 100 to the friction stir welding device 50.
  • the oil agent 70 is supplied from the oil agent supply mechanism 100 to the friction stir welding device 50.
  • it is not limited to this.
  • the controller 51 may adopt a form in which the oil agent 70 is supplied from the oil agent supply mechanism 100 to the friction stir point joining device 50 after performing the maintenance work of the friction stir point joining device 50. Further, the controller 51 applies the oil agent 70 before the friction stir point joining operation is executed by the friction stir point joining device 50 (after it is determined in step S101 that the execution command of the friction stir point joining operation is input).
  • a mode may be adopted in which the oil agent supply mechanism 100 supplies the friction stir welding device 50 to the friction stir welding device 50.
  • the configuration of the friction stir point joining device 50 according to the first embodiment is adopted, but the configuration of the friction stir point joining device 50 according to the second embodiment is adopted. May be adopted.
  • Test Example 1 In Test Example 1, a friction stir welding point joining device 50 (see FIG. 2) in which an oil agent 70 is arranged on the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12 is used to attach the object to be joined 60. It was joined continuously.
  • the oil agent 70 is applied to the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12. It was applied. Further, in the following, the number of times the object to be joined 60 is joined may be referred to as the number of hit points.
  • Test Example 2 In Test Example 2, a friction stir welding device 50 (see FIG. 2) in which an oil agent 70 is arranged on the outer peripheral surface 11c of the pin member 11 and the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12 is used as in Test Example 1. The objects to be joined 60 were joined in succession. Sumiko High Temp Oil G (trade name) was used as the oil agent 70, and the oil agent 70 was supplied every 112 RBIs. The operator executed the supply of the oil agent 70 by bringing the cotton swab to which the oil agent 70 was attached into contact with the inner peripheral surface 12b of the shoulder member 12.
  • FIG. 13 is a graph showing the change in the current value of the motor constituting the pin drive with respect to the number of hit points.
  • the horizontal axis of FIG. 13 indicates the number of hit points, which is the number of times the jointed portion of the object to be joined 60 is joined by the friction stir welding point joining device 50.
  • the vertical axis of FIG. 13 shows the maximum current value (hereinafter, referred to as the pin axis maximum current value) when the tip of the pin portion 11 is regressed with respect to the tip of the shoulder member 12 at each hitting point of the motor. ..
  • the rhombus indicates the maximum pin-axis current value at each striking point when continuously joined using the friction stirring point joining device 50 of the comparative example
  • the triangle is a triangle (dashed line).
  • the maximum current value of the pin axis at each striking point when continuously joined using the friction stirring point joining device 50 of Test Example 1 is shown, and the quadrangle (solid line) is the friction stirring point joining device 50 of Test Example 2. Is used to indicate the maximum pin-axis current value at each striking point when continuously joined.
  • the maximum pin-axis current value can maintain a low current value of about 3 amperes even if it exceeds 2000 dots. It was shown that it can be done. Further, when the friction stir welding device 50 of Test Example 2 is used for continuous joining, the maximum pin-axis current value can maintain a low current value of about 3 amperes even if it exceeds 8000 RBIs. It was shown that it can be done.
  • the number of times of continuously executing the friction stir welding point joining operation is further increased by supplying the oil agent 70 to the peripheral surface of the tool every predetermined number of hit points (first number of times). It was shown that it can be done. Therefore, it was suggested that the number of times the friction stir welding operation is continuously executed can be further increased by maintaining the state in which the oil agent 70 is arranged on the peripheral surface of the tool.
  • the maximum pin-axis current value was about 0.1 to 0.3 amperes until 2000 RBIs were exceeded, whereas when it exceeded 2000 RBIs, it rapidly increased to 0.6 to 1 amperes. Is increasing. Therefore, the inventors consider that the sharp increase in the maximum pin-axis current value can be suppressed by cleaning the tool (removing the material adhering to the tool) when the number of hit points exceeds 2000. ing.
  • the operation method of the friction stir point joining device and the double-acting friction stir point joining device of the present invention suppresses the adhesion of the material derived from the object to be joined to the peripheral surface of the tool as compared with the conventional friction stir point joining device. It is useful because it can be done.

Landscapes

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Abstract

本発明の複動式摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成されているピン部材（１１）と、円筒状に形成され、ピン部材（１１）が内部に挿通されているショルダ部材（１２）と、ピン部材（１１）及びショルダ部材（１２）を、ピン部材（１１）の軸心に一致する軸線（Ｘｒ）周りに回転させる回転駆動器（５７）と、ピン部材（１１）及びショルダ部材（１２）を、それぞれ軸線（Ｘｒ）に沿って進退移動させる進退駆動器（５３）と、を備え、ピン部材（１１）の外周面（１１ｃ）、ショルダ部材（１２）の内周面（１２ｂ）、ショルダ部材（１２）の外周面（１２ｃ）、及びクランプ部材（１３）の内周面（１３ｂ）のうち、少なくとも１つの周面には、油剤（７０）が配置されている。

Description

複動式摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法
　本発明は、複動式摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法に関する。
　プローブとショルダ部材との間の隙間に侵入した材料を外部に排出して、それらの隙間に凝着しないようにした摩擦攪拌点接合用複動式回転工具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１に開示されている摩擦攪拌点接合用複動式回転工具では、凝着防止／解消手段として、プローブの先端部と基部との段差部分にて構成している。そして、摩擦攪拌点接合操作の後において、プローブをショルダ部材に対して、相対的に突き出すことにより、侵入部材を外部に排出している。
特開２００７－２９９７９号公報
　しかしながら、上記特許文献１に開示されている摩擦攪拌点接合用複動式回転工具であっても、段差部分の外周面と、ショルダ部材の内周面と、の間に隙間が形成される。このため、当該隙間まで材料が侵入した場合には、上記段差部分で侵入した材料を外部に排出することはできない。また、上記段差部分では、プローブの外周面及び／又はショルダ部材の内周面の表面に凝着した材料を排出することは困難である。
　本発明は、上記従来の課題を解決するもので、従来の複動式摩擦攪拌点接合装置に比して、ピン部材（プローブ）の外周面、ショルダ部材の内周面、ショルダ部材の外周面、及びクランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に対して、被接合物由来の材料の凝着を抑制することができる、複動式摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明に係る複動式摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成されているピン部材と、円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、円筒状に形成され、前記ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、前記ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、油剤が配置されている。
　これにより、ピン部材の外周面、ショルダ部材の内周面、ショルダ部材の外周面、及びクランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に油膜が形成されるので、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、周面に被接合物由来の材料の凝着を抑制することができる。
　また、本発明に係る摩擦攪拌点接合装置の運転方法は、複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法であって、前記複動式摩擦攪拌点接合装置が、円柱状に形成されているピン部材と、円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、円筒状に形成され、前記ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、前記ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に、油剤を供給する（Ａ）が実行される。
　これにより、ピン部材の外周面、ショルダ部材の内周面、ショルダ部材の外周面、及びクランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に油膜が形成されるので、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、周面に被接合物由来の材料の凝着を抑制することができる。
　本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施形態の詳細な説明から明らかにされる。
　本発明に係る摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法によれば、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、周面に被接合物由来の材料の凝着を抑制することができる。
図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置における要部を拡大した模式図である。 図３は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置における要部を拡大した模式図である。 図４は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置における要部を拡大した模式図である。 図５は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置の制御構成を模式的に示すブロック図である。 図６は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図７は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図８は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図９は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図１０は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図１１は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。 図１２は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１３は、打点数に対するピン駆動器を構成するモータの電流値の変化を示すグラフである。
　以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、全ての図面において、本発明を説明するために必要となる構成要素を抜粋して図示しており、その他の構成要素については図示を省略している場合がある。さらに、本発明は以下の実施の形態に限定されない。
　（実施の形態１）
　本実施の形態１に係る複動式摩擦攪拌点接合装置は、円柱状に形成されているピン部材と、円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、円筒状に形成され、前記ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、前記ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、油剤が配置されている。
　また、本実施の形態１に係る複動式摩擦攪拌点接合装置では、油剤は、液体状又は半固体状の油剤で構成されていてもよい。
　本実施の形態１に係る複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法は、複動式摩擦攪拌点接合装置が、円柱状に形成されているピン部材と、円筒状に形成され、ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、円筒状に形成され、ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、ピン部材及びショルダ部材を、ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、ピン部材及びショルダ部材を、それぞれ軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、ピン部材の外周面、ショルダ部材の内周面、ショルダ部材の外周面、及びクランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に、油剤を供給する（Ａ）が実行される。
　この場合、油剤の供給は、作業者が手作業で実行してもよく、後述するように、油剤供給機構により実行されてもよい。
　また、本実施の形態１に係る複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法では、（Ａ）では、摩擦攪拌点接合動作を実行する前、及び／又は摩擦攪拌点接合動作を実行した後に、油剤供給機構により、油剤が周面に供給されてもよい。
　以下、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　［摩擦攪拌点接合装置の構成］
　図１は、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。図２～図４は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置における要部を拡大した模式図である。なお、図１においては、図における上下方向を摩擦攪拌点接合装置における上下方向として表している。
　図１に示すように、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０は、ピン部材１１、ショルダ部材１２、工具固定器５２、進退駆動器５３、クランプ部材１３、裏当て支持部５５、裏当て部材５６、及び回転駆動器５７を備えている。
　ピン部材１１、ショルダ部材１２、工具固定器５２、進退駆動器５３、クランプ部材１３、及び回転駆動器５７は、Ｃ型ガン（Ｃ型フレーム）で構成される裏当て支持部５５の上端部に設けられている。また、裏当て支持部５５の下端部には、裏当て部材５６が設けられている。ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３と、裏当て部材５６と、は互いに対向する位置で裏当て支持部５５に取り付けられている。なお、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３と、裏当て部材５６と、の間には、被接合物６０が配置される。
　被接合物６０は、２枚の板状の第１部材６１及び第２部材６２を有する。第１部材６１及び第２部材６２としては、金属材料（例えば、アルミニウム、鋼等）、又は繊維強化プラスチック（例えば、炭素繊維強化プラスチック）で構成されていてもよい。
　なお、本実施の形態１においては、被接合物６０を板状の第１部材６１と板状の第２部材６２で構成されている形態を採用したが、これに限定されず、被接合物６０（第１部材６１及び第２部材６２）の形状は任意であり、例えば、直方体状であってもよく、円弧状に形成されていてもよい。また、被接合物６０は、３つ以上の部材を有していてもよい。
　ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３は、回転工具固定器５２１及びクランプ固定器５２２から構成される工具固定器５２に固定されている。具体的には、ピン部材１１及びショルダ部材１２は、回転工具固定器５２１に固定されていて、クランプ部材１３は、クランプ駆動器４１を介して、クランプ固定器５２２に固定されている。そして、回転工具固定器５２１は、回転駆動器５７を介して、クランプ固定器５２２に支持されている。なお、クランプ駆動器４１は、スプリングにより構成されている。
　また、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３は、ピン駆動器５３１及びショルダ駆動器５３２から構成される進退駆動器５３によって、上下方向に進退駆動される。なお、以下においては、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３のうち、少なくとも１つの部材について、ツールと称する場合がある。
　ピン部材１１は、円柱状に形成されていて、図１には、詳細に図示されないが、回転工具固定器５２１により支持されている。また、ピン部材１１は、回転駆動器５７により、ピン部材１１の軸心に一致する軸線Ｘｒ（回転軸）周りに回転し、ピン駆動器５３１により、矢印Ｐ１方向、すなわち軸線Ｘｒ方向（図１では上下方向）に沿って、進退移動可能に構成されている。ピン駆動器５３１は、ピン部材１１に加圧力を与える構成であればよく、例えば、ガス圧、油圧、サーボモータ等を用いた機構を好適に用いることができる。
　ショルダ部材１２は、中空を有する円筒状に形成されていて、回転工具固定器５２１により支持されている。ショルダ部材１２の中空内には、ピン部材１１が内挿されている。換言すると、ショルダ部材１２は、ピン部材１１の外周面を囲むように配置されている。
　また、ショルダ部材１２は、回転駆動器５７により、ピン部材１１と同一の軸線Ｘｒ周りに回転し、ショルダ駆動器５３２により、矢印Ｐ２方向、すなわち軸線Ｘｒ方向に沿って進退移動可能に構成されている。ショルダ駆動器５３２は、ショルダ部材１２に加圧力を与える構成であればよく、例えば、ガス圧、油圧、サーボモータ等を用いた機構を好適に用いることができる。
　ピン部材１１及びショルダ部材１２は、本実施の形態では、いずれも同一の回転工具固定器５２１によって支持され、いずれも回転駆動器５７により軸線Ｘｒ周りに一体的に回転する。さらに、ピン部材１１及びショルダ部材１２は、ピン駆動器５３１及びショルダ駆動器５３２により、それぞれ軸線Ｘｒ方向に沿って進退移動可能に構成されている。
　なお、本実施の形態１においては、ピン部材１１は単独で進退移動可能であるとともに、ショルダ部材１２の進退移動に伴っても進退移動可能となっているが、ピン部材１１及びショルダ部材１２がそれぞれ独立して進退移動可能に構成されてもよい。
　クランプ部材１３は、ショルダ部材１２と同様に、中空を有する円筒状に形成されていて、その軸心が軸線Ｘｒと一致するように設けられている。クランプ部材１３の中空内には、ショルダ部材１２が内挿されている。
　すなわち、ピン部材１１の外周面を囲むように、円筒状のショルダ部材１２が配置されていて、ショルダ部材１２の外周面を囲むように円筒状のクランプ部材１３が配置されている。換言すれば、クランプ部材１３、ショルダ部材１２及びピン部材１１が、それぞれ同軸心状の入れ子構造となっている。
　また、クランプ部材１３は、被接合物６０を一方の面（表面）から押圧するように構成されている。クランプ部材１３は、上述したように、本実施の形態１においては、クランプ駆動器４１を介してクランプ固定器５２２に支持されている。クランプ駆動器４１は、クランプ部材１３を裏当て部材５６側に付勢するように構成されている。そして、クランプ部材１３（クランプ駆動器４１及びクランプ固定器５２２を含む）は、ショルダ駆動器５３２によって、矢印Ｐ３方向（矢印Ｐ１及び矢印Ｐ２と同方向）に進退可能に構成されている。
　なお、クランプ駆動器４１は、本実施の形態１においては、スプリングで構成したが、これに限定されるものではない。クランプ駆動器４１は、クランプ部材１３に付勢を与えたり加圧力を与えたりする構成であればよく、例えば、ガス圧、油圧、サーボモータ等を用いた機構も好適に用いることができる。
　ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３は、それぞれ先端面１１ａ、先端面１２ａ、及び先端面１３ａを備えている。また、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３は、進退駆動器５３により進退移動することで、先端面１１ａ、先端面１２ａ、及び先端面１３ａは、それぞれ、被接合物６０の表面（被接合物６０の被接合部）に当接し、被接合物６０を押圧する。
　また、図２～図４に示すように、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、ピン部材１１の外周面１１ｃ、ショルダ部材１２の内周面１２ｂ、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ、及びクランプ部材１３の内周面１３ｂのうち、少なくとも１つの周面には、油剤７０が配置（塗布）されている。
　なお、図２及び図４に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂの両周面に油剤７０が配置されているが、いずれか一方の周面に油剤７０が配置されていればよい。同様に、図３及び図４に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ及びクランプ部材１３の内周面１３ｂの両周面に油剤７０が配置されているが、いずれか一方の周面に油剤７０が配置されていればよい。
　また、油剤７０は、被接合物６０由来の材料の凝着が起こりやすい、ツールの先端部の周面に配置する観点から、ピン部材１１の先端部１１ｄ、ショルダ部材１２の先端部１２ｄ、及びクランプ部材１３の先端部１３ｄのうち、少なくとも１つの先端部の周面に配置されていてもよい。
　また、油剤７０は、ツールの先端部の周面に供給する観点から、ピン部材１１の基端部１１ｅ、ショルダ部材１２の基端部１２ｅ、及びクランプ部材１３の基端部１３ｅのうち、少なくとも１つの基端部の周面に配置されていてもよい。
　ここで、ツールの先端部は、先端面からツールの軸線Ｘｒ方向の長さの１／２以下の部分までであってもよい。また、ツールの基端部は、ツールの基端面からツールの軸線Ｘｒ方向の長さの１／２以下の部分までであってもよい。
　さらに、油剤７０は、ツールの先端面に被接合物６０由来の材料の凝着を抑制する観点から、ピン部材１１の先端面１１ａ、ショルダ部材１２の先端面１２ａ、及びクランプ部材１３の先端面１３ａのいずれかの先端面に配置されていてもよい。特に、ピン部材１１の先端面１１ａ及びショルダ部材１２の先端面１２ａに油剤７０が配置されていると、被接合物６０由来の材料の凝着が抑制されるため、接合部表面をより平滑化することができる。
　なお、油剤７０が、ピン部材１１の先端面１１ａ、ショルダ部材１２の先端面１２ａ、及びクランプ部材１３の先端面１３ａのいずれかの先端面に配置されている場合、油剤７０が、ツールの周面に配置されていない形態を採用してもよい。
　油剤７０は、液体状又は半固体（グリース）状の油剤で構成されていてもよい。また、油剤７０は、高温用耐熱性を有する油剤で構成されていてもよい。油剤７０としては、例えば、ハイテンプオイルＧ（商品名）、スミコーＳＮ－Ｂグリース（商品名）、又はモリペーストＳ（商品名）を使用してもよい。
　なお、油剤７０は、作業者により、ツールの周面に配置（塗布）されてもよい。また、油剤７０は、油剤を染み込ませた布、又は油剤を付着させたブラシ等をロボットに保持させて、当該ロボットにより、ツールの周面に配置（塗布）されてもよい。さらに、油剤７０は、油剤７０を付着させたブラシ、綿棒等を基台に固定させて、摩擦攪拌点接合装置５０を保持しているロボットを動作させることにより、ツールの周面に配置（塗布）されてもよい。
　また、油剤７０は、摩擦攪拌点接合動作を実行する前に、ツールの周面に配置（塗布）されてもよく、及び／又は摩擦攪拌点接合動作を実行した後に、ツールの周面に配置（塗布）されてもよい。
　裏当て部材５６は、本実施の形態１においては、平板状の被接合物６０の裏面を当接するように平坦な面（支持面５６ａ）により、支持するように構成されている。裏当て部材５６は、摩擦攪拌点接合を実施できるように被接合物６０を適切に支持することができるものであれば、その構成は特に限定されない。裏当て部材５６は、例えば、複数の種類の形状を有する裏当て部材５６が別途準備され、被接合物６０の種類に応じて、裏当て支持部５５から外して交換できるように構成されてもよい。
　なお、本実施の形態１におけるピン部材１１、ショルダ部材１２、工具固定器５２、進退駆動器５３、クランプ部材１３、裏当て支持部５５、及び回転駆動器５７の具体的な構成は、前述した構成に限定されず、広く摩擦攪拌接合の分野で公知の構成を好適に用いることができる。例えば、ピン駆動器５３１及びショルダ駆動器５３２は、摩擦攪拌接合の分野で公知のモータ及びギア機構等で構成されていてもよい。
　また、裏当て支持部５５は、本実施の形態１においては、Ｃ型ガンで構成されているが、これに限定されない。裏当て支持部５５は、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３を進退移動可能に支持するとともに、ピン部材１１、ショルダ部材１２、及びクランプ部材１３に対向する位置に裏当て部材５６を支持することができれば、どのように構成されていてもよい。
　さらに、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０は、摩擦攪拌点接合用ロボット装置（図示せず）に配設される形態を採用している。具体的には、裏当て支持部５５が、ロボット装置のアームの先端に取り付けられている。このため、裏当て支持部５５も摩擦攪拌点接合用ロボット装置に含まれるとみなすことができる。裏当て支持部５５及びアームを含めて、摩擦攪拌点接合用ロボット装置の具体的な構成は特に限定されず、多関節ロボット等、摩擦攪拌接合の分野で公知の構成を好適に用いることができる。
　なお、摩擦攪拌点接合装置５０（裏当て支持部５５を含む）は、摩擦攪拌点接合用ロボット装置に適用される場合に限定されるものではなく、例えば、ＮＣ工作機械、大型のＣフレーム、及びオートリベッター等の公知の加工用機器にも好適に適用することができる。
　また、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０は、二対以上のロボットが、摩擦攪拌点接合装置５０における裏当て部材５６以外の部分と、裏当て部材５６と、を正対させるように構成されていてもよい。さらに、摩擦攪拌点接合装置５０は、被接合物６０に対して安定して摩擦攪拌点接合を行うことが可能であれば、被接合物６０を手持ち型にする形態を採用してもよく、ロボットを被接合物６０のポジショナーとして用いる形態を採用してもよい。
　［摩擦攪拌点接合装置の制御構成］
　次に、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０の制御構成について、図５を参照して具体的に説明する。
　図５は、図１に示す摩擦攪拌点接合装置の制御構成を模式的に示すブロック図である。
　図５に示すように、摩擦攪拌点接合装置５０は、制御器５１、記憶器３１、入力器３２、及び位置検出器３３を備えている。
　制御器５１は、摩擦攪拌点接合装置５０を構成する各部材（各機器）を制御するように構成されている。具体的には、制御器５１は、記憶器に記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、進退駆動器５３を構成するピン駆動器５３１及びショルダ駆動器５３２と、回転駆動器５７と、を制御する。
　これにより、ピン部材１１及びショルダ部材１２の進出移動又は後退移動の切り替え、進退移動時のピン部材１１及びショルダ部材１２における、先端位置の制御、移動速度、及び移動方向等を制御することができる。また、ピン部材１１、ショルダ部材１２及びクランプ部材１３の被接合物６０を押圧する押圧力を制御することができる。さらに、ピン部材１１及びショルダ部材１２の回転数を制御することができる。
　なお、制御器５１は、集中制御する単独の制御器５１によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御器５１によって構成されていてもよい。また、制御器５１は、マイクロコンピュータで構成されていてもよく、ＭＰＵ、ＰＬＣ(Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ)、論理回路等によって構成されていてもよい。
　記憶器３１は、基本プログラム、各種データを読み出し可能に記憶するものであり、記憶器３１としては、公知のメモリ、ハードディスク等の記憶装置等で構成される。記憶器３１は、単一である必要はなく、複数の記憶装置（例えば、ランダムアクセスメモリ及びハードディスクドライブ）として構成されてもよい。制御器５１等がマイクロコンピュータで構成されている場合には、記憶器３１の少なくとも一部がマイクロコンピュータの内部メモリとして構成されてもよいし、独立したメモリとして構成されてもよい。
　なお、記憶器３１には、データが記憶され、制御器５１以外からデータの読み出しが可能となっていてもよいし、制御器５１等からデータの書き込みが可能になっていてもよいことはいうまでもない。
　入力器３２は、制御器５１に対して、摩擦攪拌点接合の制御に関する各種パラメータ、あるいはその他のデータ等を入力可能とするものであり、キーボード、タッチパネル、ボタンスイッチ群等の公知の入力装置で構成されている。本実施の形態１では、少なくとも、被接合物６０の接合条件、例えば、被接合物６０の厚み、材質等のデータが入力器３２により入力可能となっている。
　位置検出器３３は、ショルダ部材１２の先端部（先端面１２ａ）の位置情報を検出して、検出した位置情報を制御器５１に出力するように構成されている。位置検出器３３としては、例えば、ＬＶＤＴ、エンコーダー等を用いてもよい。
　このように構成された、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、ピン部材１１の外周面１１ｃ、ショルダ部材１２の内周面１２ｂ、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ、及びクランプ部材１３の内周面１３ｂのうち、少なくとも１つの周面には、油剤７０が配置（塗布）されている。
　これにより、油剤７０の潤滑作用によって、ツールの移動（進退方向及び／又は回転方向）が抑制されないために、ツール間の隙間に被接合物６０由来の材料の侵入（付着）を抑制することができる。また、ツールの周面に油膜が形成されるため、ツール間の隙間に被接合物６０由来の材料の侵入（付着）を抑制することができる。さらに、ツールの周面に油膜が形成されるため、ツールの周面に被接合物６０由来の材料の凝着を抑制することができる。
　したがって、本実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、摩擦攪拌点接合動作を連続して実行する回数を増加させることができる。
　（実施の形態２）
　本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置において、ピン部材の外周面、ショルダ部材の内周面、ショルダ部材の外周面、及びクランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、凹部が形成されている。
　以下、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図６～図８を参照しながら詳細に説明する。
　［摩擦攪拌点接合装置の構成］
　図６～図８は、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。
　図６～図８に示すように、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置５０は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０と基本的構成は同じであるが、ピン部材１１の外周面１１ｃ、ショルダ部材１２の内周面１２ｂ、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ、及びクランプ部材１３の内周面１３ｂのうち、少なくとも１つの周面に凹部が形成されている点が異なる。
　具体的には、図６及び図８に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ピン部材１１の外周面１１ｃに凹部８０ａが形成されていて、ショルダ部材１２の内周面１２ｂに凹部８０ｂが形成されている。また、図７及び図８に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ショルダ部材１２の外周面１２ｃに凹部８０ｃが形成されていて、クランプ部材１３の内周面１３ｂに凹部８０ｄが形成されている。なお、以下においては、凹部８０ａ～８０ｄを区別しない場合には、凹部８０と称する場合がある。
　凹部８０は、ツールの先端部の周面に油剤７０を供給する観点から、ツールの基端部に形成されていてもよい。また、凹部８０は、油剤７０を保持（貯留）することができれば、どのような形状であってもよい。凹部８０は、例えば、凹部８０ａ及び凹部８０ｃのように、窪みで構成されていてもよく、例えば、凹部８０ｂ及び凹部８０ｄのように、溝で構成されていてもよい。
　凹部８０が溝で構成されている場合、当該溝は、軸線Ｘｒに沿って延びるように形成されていてもよく、軸線Ｘｒに対して、斜め方向に延びるように形成されていてもよく、円周に沿うように円弧（円環）状に形成されていてもよく、らせん状に形成されていてもよい。
　なお、図６及び図８に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂの両周面に凹部８０が形成されているが、いずれか一方の周面に凹部８０が形成されていればよい。同様に、図７及び図８に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ及びクランプ部材１３の内周面１３ｂの両周面に凹部８０が形成されているが、いずれか一方の周面に凹部８０が形成されていればよい。また、凹部８０は、いずれかの周面に１つの凹部が形成されていてもよく、複数の凹部が形成されていてもよい。
　このように構成された、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置５０であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０と同様の作用効果を奏する。
　また、本実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、ツールの周面に凹部８０が形成されていて、当該凹部８０には、油剤７０が保持されている。このため、ツールの先端部の周面に油剤７０を供給することができるため、摩擦攪拌点接合動作を連続して実行する回数をより増加させることができ得る。
　（実施の形態３）
　本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態１又は２に係る摩擦攪拌点接合装置において、油剤を周面に供給するように構成されている、油剤供給機構をさらに備える。
　また、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置では、制御器をさらに備え、制御器は、摩擦攪拌点接合動作が、予め設定されている所定の第１回数以上になると、油剤供給機構により、油剤を周面に供給するように構成されていてもよい。
　以下、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の一例について、図９～図１１を参照しながら詳細に説明する。
　［摩擦攪拌点接合装置の構成］
　図９～図１１は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の要部の概略構成を示す模式図である。
　図９～図１１に示すように、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置５０は、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０と基本的構成は同じであるが、油剤供給機構１００をさらに備える点が異なる。
　油剤供給機構１００は、油剤７０を摩擦攪拌点接合装置５０に供給することができれば、どのような態様であってもよく、例えば、油剤７０を貯留する容器と、容器内の油剤７０を送出するポンプ（ピストン）で構成されていてもよい。
　また、油剤供給機構１００は、油剤７０を貯留する容器と、ピン部材１１及び／又はショルダ部材１２の先端部をクランプ部材１３の先端部よりも突出させた状態で、摩擦攪拌点接合装置５０を保持し、容器内にピン部材１１及び／又はショルダ部材１２の先端部を侵入させるロボットで構成されていてもよい。なお、当該ロボットは、ピン部材１１及び／又はショルダ部材１２を摩擦攪拌点接合装置５０から取り外して、保持してもよい。
　また、油剤供給機構１００は、油剤７０を付着させたブラシ、綿棒等で構成されていてもよい。この場合、ロボットが、ピン部材１１及び／又はショルダ部材１２の先端部をクランプ部材１３の先端部よりも突出させた状態で、摩擦攪拌点接合装置５０を保持し、ピン部材１１及び／又はショルダ部材１２の先端部をブラシ等に当接させることで、ツールの周面に油剤７０を供給させてもよい。
　さらに、油剤供給機構１００は、被接合物６０の上面（ツールと当接する面）に油剤７０を配置するように構成されていてもよい。この場合、摩擦攪拌点接合装置５０が、当該被接合物６０の油剤７０が配置されている部分を摩擦攪拌点接合することにより、ツールの周面に油剤７０が供給されることになる。
　なお、作業者又はロボットに布等を保持させて、ツールの先端面に付着した油剤７０を除去してもよい。
　図９及び図１１に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、ショルダ部材１２の基端部１２ｅの周面に貫通孔９０ａが設けられている。貫通孔９０ａは、流路９１ａを介して、油剤供給機構１００に接続されている。これにより、油剤供給機構１００から、貫通孔９０ａを介して、ピン部材１１の外周面１１ｃ、及び／又はショルダ部材１２の内周面１２ｂに油剤７０を供給することができる。
　なお、流路９１ａは、適宜な配管等で構成されていて、摩擦攪拌点接合装置５０に常に配置されている必要はない。流路９１ａは、油剤供給機構１００から油剤７０を供給するときに、油剤供給機構１００と貫通孔９０ａを接続するように構成されていてもよい。
　また、図１０及び図１１に示す摩擦攪拌点接合装置５０では、クランプ部材１３の周面に貫通孔９０ｂが設けられている。貫通孔９０ｂは、流路９１ｂを介して、油剤供給機構１００に接続されている。これにより、油剤供給機構１００から、貫通孔９０ｂを介して、ショルダ部材１２の外周面１２ｃ、及び／又はクランプ部材１３の内周面１３ｂに油剤７０を供給することができる。
　なお、流路９１ｂは、適宜な配管等で構成されていて、摩擦攪拌点接合装置５０に常に配置されている必要はない。流路９１ｂは、油剤供給機構１００から油剤７０を供給するときに、油剤供給機構１００と貫通孔９０ｂを接続するように構成されていてもよい。
　また、図１１において、貫通孔９０ａと貫通孔９０ｂは、水平方向から見て、重ならないように配置されているが、これに限定されず、重なるように配置されていてもよい。
　［摩擦攪拌点接合装置の動作及び作用効果］
　次に、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置５０の動作について、図１２を参照して具体的に説明する。なお、以下の動作については、制御器５１が、記憶器３１に格納されているプログラムを読み出すことにより実行される。
　図１２は、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
　図１２に示すように、制御器５１は、作業者が入力器３２を操作して、被接合物６０の摩擦攪拌点接合動作の実行指令が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。
　制御器５１は、摩擦攪拌点接合動作の実行指令が入力されていないと判定した場合（ステップＳ１０１でＮｏ）には、例えば、５０ｍｓｅｃ後に再び、ステップＳ１０１の処理を実行する。一方、制御器５１は、摩擦攪拌点接合動作の実行指令が入力されたと判定した場合（ステップＳ１０１でＹｅｓ）には、ステップＳ１０２の処理を実行する。
　ステップＳ１０２では、制御器５１は、摩擦攪拌点接合装置５０に被接合物６０の摩擦攪拌点接合動作を実行させる。なお、摩擦攪拌点接合装置５０による摩擦攪拌点接合動作は、公知の摩擦攪拌点接合動作と同様に実行されるので、その詳細な説明は省略する。
　次に、制御器５１は、記憶器３１に摩擦攪拌点接合動作の回数Ｎを記憶させる（ステップＳ１０３）。具体的には、例えば、制御器５１は、記憶器３１に記憶されている回数Ｎｋを取得する。ついで、制御器５１は、摩擦攪拌点接合動作を１回実行する（１か所の被接合部を接合する）毎に、回数Ｎｋに１回分の回数を和算させて、回数Ｎｋ+1として、記憶器３１に記憶させてもよい。
　次に、制御器５１は、ステップＳ０３で記憶させた回数Ｎが、予め設定されている所定の第１回数以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、第１回数は、予め実験等により設定することができる。第１回数は、例えば、ツールの周面に油膜を形成させている状態を維持する観点から、液状の油剤７０を用いた場合には、１００回であってもよく、１５０回であってもよく、２００回であってもよい。また、第１回数は、例えば、ツールの周面に油膜を形成させている状態を維持する観点から、半固体状の油剤７０を用いた場合には、１０００回であってもよく、１５００回であってもよく、２０００回であってもよい。
　制御器５１は、ステップＳ１０３で記憶させた回数Ｎが、第１回数未満であると判定した場合（ステップＳ１０４でＮｏ）には、本プログラムを終了し、例えば、５０ｍｓｅｃ後に再び、ステップＳ１０１の処理を実行する。一方、制御器５１は、ステップＳ１０３で記憶させた回数Ｎが、第１回数以上であると判定した場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）には、ステップＳ１０５の処理を実行する。
　ステップＳ１０５では、制御器５１は、油剤７０を油剤供給機構１００から摩擦攪拌点接合装置５０に供給させる。ついで、制御器５１は、記憶器３１に記憶されている回数Ｎｋ+1をリセットさせ（回数Ｎｋ+1を０にさせ；ステップＳ１０６）、本プログラムを終了する。
　このように構成された、本実施の形態３に係るに係る摩擦攪拌点接合装置５０であっても、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０と同様の作用効果を奏する。
　なお、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、制御器５１が、第１回数以上になると、油剤７０を油剤供給機構１００から摩擦攪拌点接合装置５０に供給させる形態を採用したが、これに限定されない。
　例えば、制御器５１は、摩擦攪拌点接合装置５０のメンテナンス作業を実行した後に、油剤７０を油剤供給機構１００から摩擦攪拌点接合装置５０に供給させる形態を採用してもよい。また、制御器５１は、摩擦攪拌点接合装置５０により、摩擦攪拌点接合動作を実行する前（ステップＳ１０１で、摩擦攪拌点接合動作の実行指令が入力されたと判定した後）に、油剤７０を油剤供給機構１００から摩擦攪拌点接合装置５０に供給させる形態を採用してもよい。
　また、本実施の形態３に係る摩擦攪拌点接合装置５０では、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０の構成を採用したが、実施の形態２に係る摩擦攪拌点接合装置５０の構成を採用してもよい。
　［試験例］
　次に、実施の形態１に係る摩擦攪拌点接合装置５０の試験例について説明する。
　（試験例１）
　試験例１では、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂに、油剤７０を配置させた、摩擦攪拌点接合装置５０（図２参照）を用いて、被接合物６０を連続して接合した。
　なお、油剤７０として、モリペーストＳ（商品名）を用い、被接合物６０を連続して接合する前に、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂに、油剤７０を塗布した。また、以下においては、被接合物６０を接合した回数を打点数と称する場合がある。
　（試験例２）
　試験例２では、試験例１と同様に、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂに、油剤７０を配置させた、摩擦攪拌点接合装置５０（図２参照）を用いて、被接合物６０を連続して接合した。油剤７０として、スミコーハイテンプオイルＧ（商品名）を用い、１１２打点毎に、油剤７０を供給した。作業者が、油剤７０を付着させた綿棒をショルダ部材１２の内周面１２ｂに当接させることにより、油剤７０の供給を実行した。
　（比較例）
　比較例では、ツールに油剤７０が配置されていない、従来の摩擦攪拌点接合装置を用いて、被接合物６０を連続して接合した。
（試験結果）
　被接合物６０である、第１部材６１、第２部材６２として、厚み寸法が１．０ｍｍのアルミニウム合金板（Ａ６０６１）を用い、試験例１、試験例２、及び比較例の摩擦攪拌点接合装置５０により、連続して摩擦攪拌点接合を行い、ピン駆動器を構成するモータの電流値を検出した。
　図１３は、打点数に対するピン駆動器を構成するモータの電流値の変化を示すグラフである。図１３の横軸は、摩擦攪拌点接合装置５０により、被接合物６０の被接合部を接合した回数である、打点数を示す。また、図１３の縦軸は、モータの各打点時における、ピン部１１の先端をショルダ部材１２の先端に対して退行させるときの最大電流値（以下、ピン軸最大電流値と称する）を示す。
　さらに、図１３において、菱形（破線）は、比較例の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した時の各打点時におけるピン軸最大電流値を示し、三角形（一点鎖線）は、試験例１の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した時の各打点時におけるピン軸最大電流値を示し、四角形（実線）は、試験例２の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した時の各打点時におけるピン軸最大電流値を示す。
　図１３に示すように、比較例の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した場合には、ピン軸最大電流値が急激に上昇することが示された。これは、ピン部材１１の外周面１１ｃ及び／又はショルダ部材１２の内周面１２ｂに被接合物６０由来の材料が凝着した結果、ピン部材１１を進退移動させるためのトルクが大きくなり、ピン駆動器５３１に流れる電流値が増加したためである。
　一方、試験例１の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した場合には、ピン軸最大電流値は、２０００打点を超えても、３アンペア程度の低い電流値を保つことができることが示された。さらに、試験例２の摩擦攪拌点接合装置５０を用いて、連続して接合した場合には、ピン軸最大電流値は、８０００打点を超えても、３アンペア程度の低い電流値を保つことができることが示された。
　これにより、ピン部材１１の外周面１１ｃ及びショルダ部材１２の内周面１２ｂに、油剤７０を配置させると、これらの周面に被接合物６０由来の材料の凝着が抑制され（図示せず）、その結果、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、摩擦攪拌点接合動作を連続して実行する回数を増加させることができることが示された。
　また、試験例２の結果から、所定の打点数（第１回数）毎に、油剤７０をツールの周面に供給することにより、摩擦攪拌点接合動作を連続して実行する回数をより増加させることができることが示された。このため、ツールの周面に油剤７０が配置されている状態を維持させることにより、摩擦攪拌点接合動作を連続して実行する回数をより増加させることができることが示唆された。
　さらに、試験例２において、２０００打点を超えるまで、ピン軸最大電流値が０．１～０．３アンペア程度だったのに対して、２０００打点を超えると、０．６～１アンペアにまで急激に増加している。このため、発明者らは、２０００打点を超えたところで、ツールの清掃（ツールに凝着した材料の除去）を実行することにより、ピン軸最大電流値の急激な増加を抑制できるものと考察している。
　上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施形態が明らかである。したがって、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の形態を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。
　本発明の摩擦攪拌点接合装置及び複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法は、従来の摩擦攪拌点接合装置に比して、ツールの周面に被接合物由来の材料の凝着を抑制することができるため、有用である。
　１１　ピン部材
　１１ａ　先端面
　１１ｃ　外周面
　１１ｄ　先端部
　１１ｅ　基端部
　１２　ショルダ部材
　１２ａ　先端面
　１２ｂ　内周面
　１２ｃ　外周面
　１２ｄ　先端部
　１２ｅ　基端部
　１３　クランプ部材
　１３ａ　先端面
　１３ｂ　内周面
　１３ｄ　先端部
　１３ｅ　基端部
　３１　記憶器
　３２　入力器
　３３　位置検出器
　４１　クランプ駆動器
　５０　摩擦攪拌点接合装置
　５１　制御器
　５２　工具固定器
　５３　進退駆動器
　５５　支持部
　５６　裏当て部材
　５６ａ　支持面
　５７　回転駆動器
　６０　被接合物
　６１　第１部材
　６２　第２部材
　７０　油剤
　８０　凹部
　８０ａ　凹部
　８０ｂ　凹部
　８０ｃ　凹部
　８０ｄ　凹部
　９０ａ　貫通孔
　９０ｂ　貫通孔
　９１ａ　流路
　９１ｂ　流路
　１００　油剤供給機構
　５２１　回転工具固定器
　５２２　クランプ固定器
　５３１　ピン駆動器
　５３２　ショルダ駆動器
　Ｐ１　矢印
　Ｐ２　矢印
　Ｐ３　矢印
　Ｘｒ　軸線

Claims (11)

  1. 　円柱状に形成されているピン部材と、
    　円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、
    　円筒状に形成され、前記ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、
    　前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、前記ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、
    　前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、
    　前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、油剤が配置されている、複動式摩擦攪拌点接合装置。
  2. 　前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、凹部が形成されている、請求項１に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置。
  3. 　前記油剤は、液体状又は半固体状の油剤で構成されている、請求項１又は２に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置。
  4. 　前記油剤を前記周面に供給するように構成されている、油剤供給機構をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置。
  5. 　制御器をさらに備え、
    　前記制御器は、摩擦攪拌点接合動作が、予め設定されている所定の第１回数以上になると、前記油剤供給機構により、前記油剤を前記周面に供給するように構成されている、請求項４に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置。
  6. 　複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法であって、
    　前記複動式摩擦攪拌点接合装置は、
    　円柱状に形成されているピン部材と、
    　円筒状に形成され、前記ピン部材が内部に挿通されているショルダ部材と、
    　円筒状に形成され、前記ショルダ部材が内部に挿通されているクランプ部材と、
    　前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、前記ピン部材の軸心に一致する軸線周りに回転させる回転駆動器と、
    　前記ピン部材及び前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動させる進退駆動器と、を備え、
    　前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面に、油剤を供給する（Ａ）が実行される、複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
  7. 　前記複動式摩擦攪拌点接合装置は、油剤供給機構をさらに備え、
    　前記（Ａ）では、前記油剤供給機構により、前記油剤が前記周面に供給される、請求項６に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
  8. 　前記（Ａ）では、摩擦攪拌点接合動作が、予め設定されている所定の第１回数以上になると、前記油剤供給機構により、前記油剤が前記周面に供給される、請求項７に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
  9. 　前記（Ａ）では、摩擦攪拌点接合動作を実行する前、及び／又は前記摩擦攪拌点接合動作を実行した後に、前記油剤供給機構により、前記油剤が前記周面に供給される、請求項７又は８に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
  10. 　前記ピン部材の外周面、前記ショルダ部材の内周面、前記ショルダ部材の外周面、及び前記クランプ部材の内周面のうち、少なくとも１つの周面には、凹部が形成されている、請求項６～９のいずれか１項に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
  11. 　前記油剤は、液体状又は半固体状の油剤で構成されている、請求項６～１０のいずれか１項に記載の複動式摩擦攪拌点接合装置の運転方法。
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