專(zhuān)利名稱：摩擦攪拌接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)工件進(jìn)行摩擦攪拌接合的摩擦攪拌接合裝置。
背景技術(shù)：
作為對(duì)由兩個(gè)部件構(gòu)成的工件進(jìn)行接合的方法之一，公知的有摩擦攪拌接合。所謂摩擦攪拌接合是指，在工件的接合部位，通過(guò)在工具的稱為臺(tái)肩面的面以規(guī)定的加壓力加壓的狀態(tài)下使該工具旋轉(zhuǎn)，使工件表面產(chǎn)生摩擦熱，利用該摩擦熱使工件軟化而進(jìn)行接
口 ο作為這種摩擦攪拌接合，例如在專(zhuān)利文獻(xiàn)I中開(kāi)示有，為了去除摩擦產(chǎn)生的過(guò)度熱量而進(jìn)行良好的接合，對(duì)工具以霧狀噴出液體或空氣等冷卻材料的方法。 另外，例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2中開(kāi)示有，通過(guò)預(yù)加熱工件的工具行進(jìn)方向前方側(cè)而對(duì)高融點(diǎn)的工件進(jìn)行順利的摩擦攪拌，同時(shí)通過(guò)冷卻工件的工具行進(jìn)方向后方側(cè)并去除過(guò)度的熱量而避免熱缺陷的方法。該方法中為了冷卻工件，使用干冰、乙醇、低溫空氣等制冷劑?，F(xiàn)有技術(shù)方法專(zhuān)利文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)平10-52770號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2004-148350號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問(wèn)題但是，在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2記載的技術(shù)中為了冷卻工具行進(jìn)方向后方側(cè)，除需要另外準(zhǔn)備冷卻材料及制冷劑外，還需要設(shè)置用于將這些冷卻材料等霧化的噴出裝置，存下設(shè)備成本增大這類(lèi)問(wèn)題。另外，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2記載的技術(shù)中，除了冷卻工件的裝置，還要另外準(zhǔn)備用于對(duì)該工件預(yù)加熱的加熱裝置，所以又增加了設(shè)備成本，經(jīng)濟(jì)性差。本發(fā)明是鑒于上述課題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于，提供低成本且能夠容易地進(jìn)行工件的加熱或冷卻的摩擦攪拌接合裝置。解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下面的方案。即，本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置為通過(guò)使工具與工件表面抵接且繞該工具的軸線旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)，對(duì)所述工件實(shí)施摩擦攪拌接合的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，具備將所供給的氣體分離為比該氣體溫度高的熱風(fēng)和比所述氣體溫度低的冷風(fēng)并噴出的熱風(fēng)冷風(fēng)分離部，將所述熱風(fēng)和所述冷風(fēng)的至少一方被供給到所述工件的表面。根據(jù)這種摩擦攪拌接合裝置，能夠通過(guò)熱風(fēng)冷風(fēng)分離部將所供給的氣體分離為熱風(fēng)和冷風(fēng)。因此，通過(guò)將這些熱風(fēng)或冷風(fēng)向工件的表面供給，可容易進(jìn)行工件的加熱及冷卻。
另外，優(yōu)選在本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置中將所述溫風(fēng)向所述工件的表面的所述工具的行進(jìn)方向前方側(cè)供給，將所述冷風(fēng)向所述工件的表面的所述工具的行進(jìn)方向后方側(cè)供給。由此，即使沒(méi)有另外設(shè)置各自獨(dú)立的加熱裝置及冷風(fēng)裝置，也能夠利用經(jīng)由單一的熱風(fēng)冷風(fēng)分離部同時(shí)生成的熱風(fēng)及冷風(fēng)，低成本且可容易地進(jìn)行工件的預(yù)加熱及去除加工后剩余熱量。另外，優(yōu)選在本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置中所述熱風(fēng)冷風(fēng)分離部具有管部，其一端設(shè)置有可噴出所述熱風(fēng)的熱風(fēng)噴出口 ；渦流發(fā)生部，其與所述管部的另一端側(cè)連接，使從外部供給的所述氣體渦狀旋轉(zhuǎn)并向所述管部?jī)?nèi)的一端側(cè)送入，并且，另一端設(shè)置有可噴出所述冷風(fēng)的冷風(fēng)噴出口 ；壓力調(diào)節(jié)閥，其可調(diào)節(jié)向所述渦流發(fā)生部?jī)?nèi)供給的所述氣體的壓力；流量調(diào)節(jié)閥，其可調(diào)節(jié)從所述熱風(fēng)噴出口噴出的所述熱風(fēng)的流量。
由此，能夠通過(guò)熱風(fēng)冷風(fēng)分離部從所供給的氣體可靠地生成熱風(fēng)及冷風(fēng)。S卩，向熱風(fēng)冷風(fēng)分離部的渦流發(fā)生部供給的氣體在該渦流發(fā)生部?jī)?nèi)渦狀旋轉(zhuǎn)，成為第一旋轉(zhuǎn)渦流并被送入管部。該第一旋轉(zhuǎn)渦流在管部?jī)?nèi)作為第二旋轉(zhuǎn)渦流通過(guò)離心力按壓管部的內(nèi)周面并向該管部的一端側(cè)行進(jìn)。而且，該第二旋轉(zhuǎn)渦流中未通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥從熱風(fēng)排出口向外部排出的空氣流在行進(jìn)方向反轉(zhuǎn)，進(jìn)入第二旋轉(zhuǎn)渦流的內(nèi)側(cè)的低壓區(qū)域，向另一端側(cè)行進(jìn)。而且，該內(nèi)側(cè)的空氣流通過(guò)以從外側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)渦流旋轉(zhuǎn)的方式受力而渦狀旋轉(zhuǎn)，由此，生成第三旋轉(zhuǎn)渦流。這時(shí)，因在外側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)渦流和內(nèi)側(cè)的第三旋轉(zhuǎn)渦流之間進(jìn)行熱交換，從而熱量從第三旋轉(zhuǎn)渦流向第二旋轉(zhuǎn)渦流移動(dòng)。由此，第二旋轉(zhuǎn)渦流中通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥的空氣流作為熱風(fēng)從熱風(fēng)噴出口噴出，同時(shí)第三旋轉(zhuǎn)渦流作為冷風(fēng)從冷風(fēng)噴出口噴出。這樣，熱風(fēng)冷風(fēng)分離部將所供給的氣體分離為熱風(fēng)及冷風(fēng)并分別噴出。在此，在熱風(fēng)冷風(fēng)分離部，在渦流發(fā)生部從外部供給的氣體的壓力越小，熱風(fēng)和冷風(fēng)的溫度差越大。因此，通過(guò)調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥，能夠容易地調(diào)節(jié)熱風(fēng)和冷風(fēng)的溫度差。另外，在熱風(fēng)冷風(fēng)分離部，從冷風(fēng)噴出口噴出的冷風(fēng)的流量越大，熱風(fēng)和冷風(fēng)的溫度差越大。因此，只要通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)從熱風(fēng)噴出口噴出的熱風(fēng)的流量，就能夠同時(shí)調(diào)節(jié)從冷風(fēng)噴出口噴出的冷風(fēng)的流量，因此，通過(guò)調(diào)節(jié)該流量調(diào)節(jié)閥，能夠容易地調(diào)節(jié)熱風(fēng)和冷風(fēng)的溫度差。另外，優(yōu)選本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置還具備扭矩檢測(cè)部，其檢測(cè)繞所述工具的軸線的旋轉(zhuǎn)扭矩；第一控制裝置，其基于由該扭矩檢測(cè)部檢測(cè)的所述旋轉(zhuǎn)扭矩的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。由此，根據(jù)工具的旋轉(zhuǎn)扭矩控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥，由此可以調(diào)節(jié)吹向工件的熱風(fēng)及冷風(fēng)的溫度。例如，在高溫強(qiáng)度高的工件的情況下，在旋轉(zhuǎn)扭矩比規(guī)定值大時(shí)，以向工件的表面供給的熱風(fēng)的溫度上升的方式控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥。由此，能夠使工件的接合部軟化并減小旋轉(zhuǎn)扭矩，因此能夠使接合狀態(tài)均一。另外，例如，高溫強(qiáng)度低的工件的情況下，旋轉(zhuǎn)扭矩比規(guī)定值小時(shí)，以向工件的表面供給的冷風(fēng)的溫度降低的方式控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥。由此，可以防止工件的接合部過(guò)于軟化，可避免攪拌過(guò)度造成的缺陷。另外，優(yōu)選本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置還具備反作用力檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述工件作用于所述工具的所述軸線方向的工具反作用力；第二控制裝置，其基于由該反作用力檢測(cè)部檢測(cè)的所述工具反作用力的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。根據(jù)工具反作用力，控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥，由此可以調(diào)節(jié)吹向工件的熱風(fēng)及冷風(fēng)的溫度。S卩，例如，在高溫強(qiáng)度高的工件的情況下，工具反作用力比規(guī)定值大時(shí)，以向工件的表面供給的熱風(fēng)的溫度上升的方式控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥。由此，能夠使工件的接合部軟化并減小工具反作用力，能夠使接合狀態(tài)均一。另外，例如，在高溫強(qiáng)度低的工件的情況下，工具反作用力比規(guī)定值小時(shí)，以向工件的表面供給的冷風(fēng)的溫度降低的方式控制壓力調(diào)節(jié)閥或流量調(diào)節(jié)閥。由此，可以防止工件的接合部過(guò)于軟化，可避免攪拌過(guò)度造成的缺陷。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的摩擦攪拌接合裝置，能夠從所供給的氣體經(jīng)由單一的熱風(fēng)冷風(fēng)分離部同時(shí)生成熱風(fēng)及冷風(fēng)，所以低成本且可容易地進(jìn)行工件的加熱或冷卻。


圖I是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體構(gòu)成的側(cè)視圖；圖2是渦流管(熱風(fēng)冷風(fēng)分離部)的縱剖視圖；圖3是本發(fā)明第二實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的扭矩檢測(cè)部、第一控制裝置、壓力控制閥及流量調(diào)節(jié)閥的方框圖；圖4是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的扭矩檢測(cè)部及第一控制裝置的動(dòng)作的順序的流程圖；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的反作用力檢測(cè)部、第二控制裝置、壓力控制閥及流量調(diào)節(jié)閥的方框圖；圖6是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的反作用力檢測(cè)部及第二控制裝置的動(dòng)作順序的流程圖；圖7是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的整體構(gòu)成的側(cè)視圖；圖8是表示本發(fā)明第五實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的扭矩檢測(cè)部及第一控制裝置的動(dòng)作順序的流程圖；圖9是本發(fā)明第六實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置的反作用力檢測(cè)部、第二控制裝置、壓力控制閥及流量調(diào)節(jié)閥的方框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明10...本體部、20...工具保持部、30...工具、31...臺(tái)肩部、32...臺(tái)肩面、
33...軸部、40...渦流管(熱風(fēng)冷風(fēng)分離部)、41...管本體、42...管部、43...第一圓筒部、44...熱風(fēng)噴出口、45...渦流發(fā)生部、46...第二圓筒部、47...冷風(fēng)噴出口、48...氣體供給口、50...壓力調(diào)節(jié)閥、51...流量調(diào)節(jié)閥、52...熱風(fēng)用軟管、53...冷風(fēng)用軟管、
54...連接管、55...氣體供給管、60...扭矩檢測(cè)部、61...第一控制裝置、62...扭矩比較部、63...壓力調(diào)節(jié)閥控制部、64...流量調(diào)節(jié)閥控制部、70...反作用力檢測(cè)部、71...第二控制裝置、72...反作用力比較部、100...摩擦攪拌接合裝置、Ftl...壓縮空氣(氣體)、F1...第一旋轉(zhuǎn)渦流、F2...第二旋轉(zhuǎn)渦流、F3...第三旋轉(zhuǎn)渦流、H...熱風(fēng)、C...冷風(fēng)、D...行進(jìn)方向、O1. .·軸線、O2. .·中心線、W.. ·工件
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行說(shuō)明。如圖I的示，本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100為通過(guò)摩擦攪拌接合對(duì)工件W進(jìn)行接合的裝置。下面，對(duì)利用摩擦攪拌接合裝置100接合由呈板狀的一對(duì)部件構(gòu)成的工件W的接合端面彼此的例子進(jìn)行說(shuō)明。該摩擦攪拌接合裝置100安裝于未圖示的加工機(jī)的主軸上，具備本體部10、由該本體部10支承的工具保持部20、一體保持于該工具保持部20的工具30、可噴出熱風(fēng)H及冷風(fēng)C的渦流管(熱風(fēng)冷風(fēng)分離部)40。
本體部10在工件W的表面?zhèn)扰c該工件W隔開(kāi)間隔配置，形成以與工件W的延伸方向(水平方向)正交的軸線O1為中心的圓筒形狀。該本體部10隨著加工機(jī)的主軸的移動(dòng)，可任意地在軸線O1方向(上下方向)及沿工件W的表面的方向(水平方向)移動(dòng)。另外，加工機(jī)的主軸例如可通過(guò)X軸電動(dòng)機(jī)、Y軸電動(dòng)機(jī)(分別省略圖示)的驅(qū)動(dòng)在水平方向、即向XY方向能夠移動(dòng)，并且可利用Z軸電動(dòng)機(jī)(省略圖示)在上下方向能夠移動(dòng)。進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，通過(guò)X軸電動(dòng)機(jī)或Y軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，本體部10向沿工件W的表面、即沿水平面的規(guī)定的行進(jìn)方向D移動(dòng)。工具保持部20形成以軸線O1為中心的圓柱狀，插入本體部10的內(nèi)側(cè)并與該本體部10同軸配置。該工具保持部20其下方側(cè)(軸線O1方向一方側(cè))的部分與本體部10相比更向下方突出。另外，工具保持部20相對(duì)于本體部10繞軸線O1可相對(duì)旋轉(zhuǎn)，隨著加工機(jī)的主軸的旋轉(zhuǎn)，該工具保持部20繞軸線O1旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。即，本實(shí)施方式中，其構(gòu)成為，本體部10不能旋轉(zhuǎn)地被固定，僅工具保持部20繞軸線O1旋轉(zhuǎn)。另外,加工機(jī)的主軸可由旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)(省略圖示)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，隨著該旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸的旋轉(zhuǎn)，工具保持部20繞軸線O1旋轉(zhuǎn)。工具30以軸線O1為中心形成并且由相互形成一體的臺(tái)肩部31及軸部33構(gòu)成。臺(tái)肩部31形成以軸線O1為中心的圓柱狀，上方側(cè)(軸線O1方向另一方側(cè))的端部一體固定于工具保持部20的下端。另外，該臺(tái)肩部31的下端面形成為配置于工件W的表面?zhèn)炔磯涸摫砻娴呐_(tái)肩面32。軸部33形成外形比臺(tái)肩小，并且從臺(tái)肩面32的中央向下方突出的圓柱狀。下面，參照?qǐng)DI及圖2對(duì)渦流管40進(jìn)行說(shuō)明。該渦流管40具有管本體41、壓力調(diào)節(jié)閥50、流量調(diào)節(jié)閥51、熱風(fēng)用軟管52 (圖2中省略圖示)及冷風(fēng)用軟管53(圖2中省略圖示)。管本體41為沿中心線O2形成的部件，一端側(cè)(圖I及圖2的左側(cè))的部分作為管部42，并且另一端側(cè)(圖I及圖2中右側(cè))的部分作為渦流發(fā)生部45。管部42形成沿中心線O2方向以規(guī)定的尺寸延伸的圓管狀，其一端側(cè)設(shè)置有可噴出熱風(fēng)H的熱風(fēng)噴出口 44。在本實(shí)施方式中，在管部42的一端側(cè)一體地設(shè)置有與該管部42相比，內(nèi)徑小一些，而外徑大一些的第一圓筒部43，該第一圓筒部43的一端側(cè)的開(kāi)口成為熱風(fēng)噴出口 44。
渦流發(fā)生部45在管部42的另一端側(cè)形成以內(nèi)周面及外周面從該管部42直徑擴(kuò)大一段的方式形成的圓筒狀。在該渦流發(fā)生部45的另一端側(cè)設(shè)置有可噴出冷風(fēng)C的冷風(fēng)噴出口 47。在本實(shí)施方式中，在渦流發(fā)生部45的另一端側(cè)形成有沿中心線O2再向另一端側(cè)延伸并將渦流發(fā)生部45的內(nèi)外和外部連通的第二圓筒部46，該第二圓筒部46的另一端側(cè)的開(kāi)口成為冷風(fēng)噴出口 47。另外，第二圓筒部46的外徑比渦流發(fā)生部45小，另外，該第二圓筒部46的內(nèi)徑形成為比渦流發(fā)生部45及管部42的內(nèi)徑小。在該渦流發(fā)生部45形成有徑向連通內(nèi)外的氣體供給口 48。該氣體供給口 48向與渦流發(fā)生部45的內(nèi)周面的切線方向一致或平行的方向開(kāi)□。壓力調(diào)節(jié)閥50其一端經(jīng)由連接管54與渦流發(fā)生部45的氣體供給口 48連接。另夕卜，該壓力調(diào)節(jié)閥50的另一端與從未圖示的壓縮空氣源未斷開(kāi)供給壓縮空氣(氣體)匕的氣體供給管55連接。來(lái)自這種壓縮空氣源的壓縮空氣Ftl經(jīng)由氣體供給管55、壓力調(diào)節(jié)閥 50及連接管54從氣體供給口 48向渦流發(fā)生部45的內(nèi)部供給。而且，壓力調(diào)節(jié)閥50構(gòu)成為可任意調(diào)節(jié)向渦流發(fā)生部45的內(nèi)部供給的壓縮空氣F。的壓力。該壓力調(diào)節(jié)閥50即可以通過(guò)電氣控制調(diào)節(jié)壓縮空氣F。的壓力，也可以利用手動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮空氣F。的壓力。另外，來(lái)自壓縮空氣源的壓縮空氣Ftl例如可以使用在工廠等設(shè)施常用的工廠空氣等。另外，本實(shí)施方式的氣體供給管55經(jīng)由本體部10的內(nèi)部與壓力調(diào)節(jié)閥50連接。流量調(diào)節(jié)閥51設(shè)置于管部42的一端側(cè)、即第一圓筒部43的內(nèi)部，以可以任意調(diào)節(jié)在該第一圓筒部43內(nèi)流通的空氣流的流量的方式構(gòu)成。該流量調(diào)節(jié)閥51即可以通過(guò)電氣控制來(lái)調(diào)節(jié)空氣流的流量，也可以利用手動(dòng)調(diào)節(jié)空氣流的流量。如圖I所示，熱風(fēng)用軟管52及冷風(fēng)用軟管53為形成以保持任意的形狀的狀態(tài)延伸的管狀的部件。熱風(fēng)用軟管52其基端與管本體41的熱風(fēng)噴出口 44連接，冷風(fēng)用軟管53其基端與管本體41的冷風(fēng)噴出口 47連接。這種渦流管40例如由未圖示的支承裝置固定在本體部10上，以使管本體41的中心線O2與摩擦攪拌接合裝置100的行進(jìn)方向D —致的狀態(tài)，在工件W的上方與該工件W隔開(kāi)間隔配置。另外，管本體41的熱風(fēng)噴出口 44朝向行進(jìn)方向D前方側(cè)，冷風(fēng)噴出口 47朝向行進(jìn)方向D后方側(cè)。而且，熱風(fēng)用軟管52將其前端朝向工件W的表面的工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)部位，冷風(fēng)用軟管53將其前端朝向工件W的表面的工具30的行進(jìn)方向D后方側(cè)的部位。下面，對(duì)該實(shí)施方式的作用進(jìn)行說(shuō)明。在進(jìn)行摩擦攪拌接合的情況下，通過(guò)Z軸電動(dòng)機(jī)的控制，使主軸、工具保持部20及工具30向上下方向移動(dòng)，從而使該工具30的臺(tái)肩面32與工件W的表面抵接。由此，成為從工具30的臺(tái)肩面32對(duì)工件W的表面施加加壓力的狀態(tài)。另外，不管從工件W對(duì)工具30向上方向賦予的工具反作用力，通常以工具30的臺(tái)肩面32與工件W的表面抵接的方式反饋控制Z軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)。而且，在該狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)，使主軸、工具保持部20及工具30繞軸線O1旋轉(zhuǎn)，并且驅(qū)動(dòng)X軸電動(dòng)機(jī)及Y軸電動(dòng)機(jī)至少一方，使摩擦攪拌接合裝置100向規(guī)定的行進(jìn)方向D移動(dòng)。于是，如圖I所示，在臺(tái)肩面32和工件W的表面之間產(chǎn)生摩擦熱并軟化，通過(guò)用軸部33攪拌該軟化部進(jìn)行摩擦攪拌接合。
在進(jìn)行這種摩擦攪拌接合時(shí)，如圖2所示，向渦流管40供給的壓縮空氣F。由該渦流管40分離為熱風(fēng)H和冷風(fēng)C，向工件W的表面供給。S卩，通過(guò)氣體供給管55、壓力調(diào)節(jié)閥50及連接管54從氣體供給口 48導(dǎo)入渦流發(fā)生部45內(nèi)的壓縮空氣F。因氣體供給口 48向與渦流發(fā)生部45的內(nèi)周面的切線方向一致或平行的方向開(kāi)口，所以在渦流發(fā)生部45內(nèi)沿內(nèi)周面周向渦狀流通。這樣，因壓縮空氣Ftl周向流通，從而在渦流發(fā)生部45內(nèi)產(chǎn)生以中心線02為中心旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)渦流匕。這樣的第一旋轉(zhuǎn)渦流F1通過(guò)離心力，以向渦流發(fā)生部45的內(nèi)周面按壓的方式流通，因此，隨著來(lái)自外部的后續(xù)的壓縮空氣Ftl的供給，依次送入管部42內(nèi)。即，第一旋轉(zhuǎn)渦流F1被送入與渦流發(fā)生部45內(nèi)連通的管部42及第二圓筒部46中內(nèi)徑大的管部42內(nèi)。在渦流發(fā)生部45內(nèi)產(chǎn)生的第一旋轉(zhuǎn)渦流F1送入管部42內(nèi)后，在該管部42內(nèi)作 為第二旋轉(zhuǎn)渦流F2，通過(guò)離心力在按壓管部42的內(nèi)周面的同時(shí)向一端側(cè)行進(jìn)。而且，構(gòu)成該第二旋轉(zhuǎn)渦流F2的一部分空氣流通過(guò)第一圓筒部43內(nèi)的流量調(diào)節(jié)閥51反轉(zhuǎn)，進(jìn)入管部42內(nèi)的第二旋轉(zhuǎn)渦流F2的內(nèi)側(cè)的低壓區(qū)域，向另一端側(cè)行進(jìn)。這時(shí)，第二旋轉(zhuǎn)渦流匕的內(nèi)側(cè)的空氣流因和該第二旋轉(zhuǎn)渦流匕的粘性而以旋轉(zhuǎn)的方式受力。由此，該空氣流與第二旋轉(zhuǎn)渦流F2同方向旋轉(zhuǎn)，作為第三旋轉(zhuǎn)渦流F3，在第二旋轉(zhuǎn)渦流F2的內(nèi)側(cè)朝向另一端側(cè)行進(jìn)。這時(shí)，在位于外側(cè)的第二旋轉(zhuǎn)渦流&和位于內(nèi)側(cè)的第三旋轉(zhuǎn)渦流F3之間，在相互的邊界區(qū)域進(jìn)行熱交換，即，熱量從第三旋轉(zhuǎn)渦流&向第二旋轉(zhuǎn)渦流F2移動(dòng)。由此，第二旋轉(zhuǎn)渦流F2溫度上升，該第二旋轉(zhuǎn)渦流F2中通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥51的一部分空氣流作為比壓縮空氣Ftl溫度高的熱風(fēng)H從熱風(fēng)噴出口 44噴出。另外，第三旋轉(zhuǎn)渦流&溫度下降，通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)渦流匕及第一旋轉(zhuǎn)渦流F1的內(nèi)側(cè)、第二圓筒部46內(nèi)后，作為比壓縮空氣F。溫度低的冷風(fēng)C從冷風(fēng)噴出口 47噴出。從熱風(fēng)噴出口 44噴出的熱風(fēng)H通過(guò)熱風(fēng)用軟管52內(nèi)后，向工件W的表面的工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)供給。利用熱風(fēng)H對(duì)被摩擦攪拌前的工件W進(jìn)行預(yù)加熱。由此，可以進(jìn)行高融點(diǎn)的工件W的順利的摩擦攪拌。另外，從冷風(fēng)噴出口 47噴出的冷風(fēng)C通過(guò)冷風(fēng)用軟管53內(nèi)后，向工件W的表面的工具30的行進(jìn)方向D后方側(cè)供給。利用該冷風(fēng)C對(duì)摩擦攪拌接合后的工件W進(jìn)行冷卻。由此，通過(guò)去除加工后的工件W的剩余熱量，可以避免熱缺陷。另外，在渦流管40中熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差可以通過(guò)調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51容易地進(jìn)行調(diào)節(jié)。S卩，在渦流管40中在渦流發(fā)生部45從外部供給的壓縮空氣Ftl的壓力越低，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差越小。另一方面，在渦流管40中在渦流發(fā)生部45從外部供給的壓縮空氣Ftl的壓力越大,熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差越擴(kuò)大。因此，通過(guò)利用壓力調(diào)節(jié)閥50調(diào)節(jié)壓縮空氣F。的壓力，可容易地調(diào)節(jié)熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差。另外，在渦流管40中從冷風(fēng)噴出口 47噴出的冷風(fēng)C的流量越大，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差越大。另一方面，在渦流管40中從冷風(fēng)噴出口 47噴出的冷風(fēng)C的流量越小，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差越縮小。因此，如果利用流量調(diào)節(jié)閥51調(diào)節(jié)從熱風(fēng)噴出口 44噴出的熱風(fēng)H的流量，則同時(shí)也調(diào)節(jié)從冷風(fēng)噴出口 47噴出的冷風(fēng)C的流量，因此，通過(guò)該流量調(diào)節(jié)閥51，可容易地調(diào)節(jié)熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差。如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100，能夠利用渦流管40將所供給的壓縮空氣Ftl分離為熱風(fēng)H和冷風(fēng)C，因此，通過(guò)將這些熱風(fēng)H或冷風(fēng)C向工件W的表面供給，可容易地進(jìn)行工件W的加熱、冷卻。另外，不另外設(shè)置各自獨(dú)立的加熱裝置及冷卻裝置，經(jīng)由單一的渦流管40也可同時(shí)生成熱風(fēng)H及冷風(fēng)，因此，能夠低成本且容易進(jìn)行工件W的預(yù)加熱及去除加工后的剩余熱量。另外，在本實(shí)施方式中，使用工廠空氣作為壓縮空氣Ftl，因此，不另外需要制冷劑及電力，可實(shí)現(xiàn)低成本。另外，與直接向工件W吹工廠空氣的情況下相比，可高效地冷卻工件W。而且，因不使用作為制冷劑的液體，所以在摩擦攪拌接合后不需要進(jìn)行脫水作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)高效化。 下面，參照?qǐng)D3及圖4對(duì)第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第二實(shí)施方式中與第一實(shí)施方式一樣的構(gòu)成要素上附加相同的符號(hào)，省略說(shuō)明。第二實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100特別是在工件W的高溫強(qiáng)度高的情況下是高效的裝置。不僅具備第一實(shí)施方式的構(gòu)成要素，而且如圖3所示，具備扭矩檢測(cè)部60及第一控制裝置61。扭矩檢測(cè)部60具有檢測(cè)繞工具30的軸線O1的旋轉(zhuǎn)扭矩的功能。在本實(shí)施方式中采用測(cè)定使連接工具30的主軸驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)電壓值的電壓測(cè)定器作為扭矩檢測(cè)部60。S卩，在以工具30的轉(zhuǎn)數(shù)為一定的方式驅(qū)動(dòng)控制的情況下，旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)的電壓值與該旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩(工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩)成正比。因此，通過(guò)換算檢測(cè)作為扭矩檢測(cè)部60的電壓測(cè)定器的電壓值，可取得工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩。第一控制裝置61具備與扭矩檢測(cè)部60連接的扭矩比較部62、與該扭矩比較部62連接的壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64。扭矩比較部62輸入扭矩檢測(cè)部60檢測(cè)的工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩的值、即測(cè)定扭矩T10而且，扭矩比較部62對(duì)預(yù)定的基準(zhǔn)扭矩Ttl和測(cè)定扭矩T1進(jìn)行比較，根據(jù)該基準(zhǔn)扭矩Ttl及測(cè)定扭矩T1的大小，向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出指令。另外，在本實(shí)施方式中將基準(zhǔn)扭矩Ttl的值換算為電壓值，存儲(chǔ)在扭矩比較部62。而且，通過(guò)在扭矩比較部62對(duì)與基準(zhǔn)扭矩Ttl對(duì)應(yīng)的電壓值和與由扭矩檢測(cè)部60輸入的測(cè)定扭矩T1對(duì)應(yīng)的電壓值進(jìn)行比較，進(jìn)行基準(zhǔn)扭矩Ttl及測(cè)定扭矩T1的大小的比較。壓力調(diào)節(jié)閥控制部63輸入從扭矩比較部62輸出的指令，根據(jù)該指令向壓力調(diào)節(jié)閥50輸出控制指令。根據(jù)該控制指令控制壓力調(diào)節(jié)閥50，其結(jié)果是，控制向管本體41內(nèi)供給的壓縮空氣Ftl的壓力。流量調(diào)節(jié)閥51輸入從扭矩比較部62輸出的指令，基于該指令向流量調(diào)節(jié)閥51輸出控制指令。根據(jù)該控制指令控制流量調(diào)節(jié)閥51，控制作為該熱風(fēng)H向管本體41外部噴出的熱風(fēng)H的流量及通過(guò)該流量調(diào)節(jié)閥51反轉(zhuǎn)向管本體41外部噴出的冷風(fēng)C的流量。下面，沿圖4所示的流程對(duì)本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100的渦流管40及第一控制裝置61的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在旋轉(zhuǎn)工具30開(kāi)始摩擦攪拌接合裝置100進(jìn)行的工件W的摩擦攪拌接合時(shí)，扭矩檢測(cè)部60檢測(cè)使主軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩(SI)。接著，在從扭矩檢測(cè)部60向扭矩比較部62輸入旋轉(zhuǎn)扭矩的測(cè)定值，即測(cè)定扭矩T1時(shí)，在該扭矩比較部62中對(duì)測(cè)定扭矩Tl的值和預(yù)設(shè)定的規(guī)定值即基準(zhǔn)扭矩Ttl的值進(jìn)行比較(S2)。如上述，在本實(shí)施方式中測(cè)定扭矩T1及基準(zhǔn)扭矩Ttl均以換算為電壓值的狀態(tài)進(jìn)行比較。扭矩比較部62判斷出測(cè)定扭矩T1方比基準(zhǔn)扭矩Ttl大的情況下，扭矩檢測(cè)部60向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出熱風(fēng)溫度上升指令。在輸入了熱風(fēng)溫度上升指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以熱風(fēng)H的溫度上升的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。即，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63以向管本體41內(nèi)供給的壓縮空氣F。的壓力上升的方式控制壓力控制閥。由此，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差擴(kuò)大，所以，作為結(jié)果，熱風(fēng)H的溫度上升。另一方面，流量調(diào)節(jié)閥51以向管本體41的外部排出的熱風(fēng)H的流量減小的方式控制流量調(diào)節(jié)閥51。由此，冷風(fēng)C的 流量增大，結(jié)果是熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差增大，熱風(fēng)H的溫度上升(S3)。扭矩比較部62在判斷出測(cè)定扭矩T1及基準(zhǔn)扭矩Ttl的值一致的情況下，扭矩比較部62向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出維持現(xiàn)狀指令。在輸入該維持現(xiàn)狀指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64不向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令，而將這些壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51維持現(xiàn)狀(S4)。扭矩比較部62在判斷出測(cè)定扭矩T1比基準(zhǔn)扭矩Ttl小的情況下，扭矩檢測(cè)部60向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出熱風(fēng)溫度降低指令。在輸入該熱風(fēng)溫度降低指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以熱風(fēng)H的溫度降低的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。即，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63以向管本體41內(nèi)供給的壓縮空氣F。的壓力降低的方式控制壓力控制閥。由此，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差縮小，因此，作為結(jié)果，熱風(fēng)H的溫度降低。另一方面，流量調(diào)節(jié)閥51以向管本體41的外部排出的熱風(fēng)H的流量增大的方式控制流量調(diào)節(jié)閥51。由此，冷風(fēng)C的流量減小，結(jié)果是熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差縮小，熱風(fēng)H的溫度降低(S5)。之后，在摩擦攪拌接合結(jié)束的情況下，渦流管40及第一控制裝置61的動(dòng)作完成(S6 :Yes)。另一方面，在未完成摩擦攪拌接合的情況下，即，在摩擦攪拌接合繼續(xù)的情況下(S6 No)，再進(jìn)行扭矩檢測(cè)部60的旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)(SI)，反復(fù)以上述的順序。根據(jù)這樣的第二實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100，在工件W的高溫強(qiáng)度高的情況下，也能夠得到均一的接合狀態(tài)。S卩，在工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩大的情況下，通過(guò)使向工具30的行進(jìn)方向D的前方側(cè)供給的熱風(fēng)H的溫度上升，可進(jìn)一步使工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)的工件W軟化。由此，通過(guò)使作用于工具30的負(fù)荷降低，可使旋轉(zhuǎn)扭矩減小。另一方面，在工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩小的情況下，通過(guò)使向工具30的行進(jìn)方向D的前方側(cè)供給的熱風(fēng)H的溫度降低，可避免工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)的工件W過(guò)于軟化。由此，通過(guò)使作用于工具30的負(fù)荷增加，可使旋轉(zhuǎn)扭矩上升。因此，因可抑制工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩的偏差，實(shí)現(xiàn)均一化，所以可得到工件W的均一的接合狀態(tài)。
下面，參照?qǐng)D5及圖6對(duì)第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第三實(shí)施方式中與第二實(shí)施方式一樣的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)省略說(shuō)明。第三實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100特別是在工件W的高溫強(qiáng)度高的情況下是有效的，代替第二實(shí)施方式的扭矩檢測(cè)部60及第一控制裝置61，如圖5所示，具備反作用力檢測(cè)部70及第二控制裝置71。反作用力檢測(cè)部70具有檢測(cè)從工件W作用于工具30的軸線O1方向的工具反作用力，即相對(duì)于工具30向上方向作用的工具反作用力的作用。在本實(shí)施方式中，采用測(cè)定使連接工具30的主軸沿上下方向驅(qū)動(dòng)的Z軸電動(dòng)機(jī)的電流值的電流測(cè)定器作為反作用力檢測(cè)部70。即，例如，在工具反作用力從工件W對(duì)工具30作用時(shí)，利用該工具反作用力使工具30向上方變位。在此，如上述，Z軸電動(dòng)機(jī)通常以使工具30的臺(tái)肩面32與工件W的表面抵接的方式反饋控制。因此，在通過(guò)工具反作用力使工具30向上方變位時(shí)，Z軸電動(dòng)機(jī)在使該工具30返回初始位置、即臺(tái)肩面32與工件W的表面抵接的位置時(shí)驅(qū)動(dòng)。通過(guò)對(duì)該Z軸電 動(dòng)機(jī)通電的電流值的控制進(jìn)行該Z軸電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)，工具反作用力越大，該電流值也越大。即，Z軸電動(dòng)機(jī)的電流值與該工具反作用力成比例。因此，通過(guò)換算作為反作用力檢測(cè)部70的電流測(cè)定器檢測(cè)的電流值，可取得工具30的工具反作用力。另外，作為反作用力檢測(cè)部70的電流測(cè)定器檢測(cè)的電流值也可以是在規(guī)定時(shí)間中變動(dòng)的電流的平均值。第二控制裝置71具備與反作用力檢測(cè)部70連接的反作用力比較部72、與該反作用力比較部72連接的壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64。反作用力比較部72輸入反作用力檢測(cè)部70檢測(cè)到的工具反作用力、即測(cè)定反作用力隊(duì)。而且，反作用力比較部72對(duì)預(yù)定的基準(zhǔn)反作用力N。和測(cè)定反作用力N1進(jìn)行比較，根據(jù)該基準(zhǔn)反作用力N。及測(cè)定反作用力N1的大小，向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出指令。另外，在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)反作用力N。的值換算為電流值存儲(chǔ)于反作用力比較部72。而且，通過(guò)在反作用力比較部72對(duì)與基準(zhǔn)反作用力N。對(duì)應(yīng)的電流值和與從作為反作用力檢測(cè)部70的電流測(cè)定器輸入的測(cè)定反作用力N1對(duì)應(yīng)的電流值進(jìn)行比較，進(jìn)行基準(zhǔn)反作用力Ntl及測(cè)定反作用力N1的大小的比較。壓力調(diào)節(jié)閥控制部63輸入從反作用力比較部72輸出的指令，根據(jù)該指令向壓力調(diào)節(jié)閥50輸出控制指令。根據(jù)該控制指令控制壓力調(diào)節(jié)閥50，其結(jié)果是，控制向管本體41內(nèi)供給的壓縮空氣F。的壓力。流量調(diào)節(jié)閥51輸入從反作用力比較部72輸出的指令，基于該指令向流量調(diào)節(jié)閥51輸出控制指令。根據(jù)該控制指令控制流量調(diào)節(jié)閥51，控制作為該熱風(fēng)H向管本體41外部噴出的熱風(fēng)H的流量及通過(guò)該流量調(diào)節(jié)閥51反轉(zhuǎn)向管本體41外部噴出的冷風(fēng)C的流量。下面，沿圖6所示的流程對(duì)本實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100的渦流管40及第二控制裝置71的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在旋轉(zhuǎn)工具30開(kāi)始摩擦攪拌接合裝置100進(jìn)行的工件W的摩擦攪拌接合時(shí)，由反作用力檢測(cè)部70檢測(cè)使主軸在上下方向驅(qū)動(dòng)的Z軸電動(dòng)機(jī)的電流值(Sll)。下面，在從反作用力檢測(cè)部70將測(cè)定反作用力N1的值輸入反作用力比較部72時(shí)，在該反作用力比較部72對(duì)測(cè)定反作用力N1的值和預(yù)設(shè)定的基準(zhǔn)反作用力N。的值進(jìn)行比較。如上述，在本實(shí)施方式中，以將測(cè)定反作用力N1及基準(zhǔn)反作用力N。一同換算為電流值的狀態(tài)進(jìn)行比較。反作用力比較部72判斷出測(cè)定反作用力N1方比基準(zhǔn)反作用力N。大的情況下，反作用力比較部72向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出熱風(fēng)溫度上升指令。輸入該熱風(fēng)溫度上升指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以熱風(fēng)H的溫度上升的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。由此，與第二實(shí)施方式相同，冷風(fēng)C的流量增大，結(jié)果是熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差擴(kuò)大，熱風(fēng)H的溫度上升(S13)。反作用力比較部72在判斷出測(cè)定反作用力N1及基準(zhǔn)反作用力N。的值一致的情況下，反作用力比較部72向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出維持現(xiàn)狀指令，由此與第二實(shí)施方式相同，壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51維持現(xiàn)狀(S14)。 反作用力比較部72判斷出測(cè)定反作用力N1方比基準(zhǔn)反作用力N。大的情況下，反作用力比較部72向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出熱風(fēng)溫度降低指令。輸入該熱風(fēng)溫度降低指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以熱風(fēng)H的溫度降低的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。由此，與第二實(shí)施方式一樣，冷風(fēng)C的流量減小的結(jié)果是，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差縮小，熱風(fēng)H的溫度降低(S15)。之后，在摩擦攪拌接合結(jié)束的情況下，渦流管40及第一控制裝置61的動(dòng)作也結(jié)束(S16 Yes)。另一方面，在摩擦攪拌接合未結(jié)束的情況下，即在摩擦攪拌接合繼續(xù)的情況下(S16 :No)，再進(jìn)行反作用力檢測(cè)部70進(jìn)行的工具反作用力的檢測(cè)(Sll)，反復(fù)上述的順序。根據(jù)這種第三實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100，工件W的高溫強(qiáng)度高的情況下，也能夠得到均一的接合狀態(tài)。即，在工具反作用力大的情況下，由于向工具30的行進(jìn)方向D的前方側(cè)供給的熱風(fēng)H的溫度上升，從而可進(jìn)一步使工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)的工件W軟化。由此，工件W的剛性降低，結(jié)果可減小工具反作用力。另一方面，在工具反作用力小的情況下，由于向工具30的行進(jìn)方向D的前方側(cè)供給的熱風(fēng)H的溫度降低，從而可避免工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)的工件W的過(guò)于軟化。由此，工件W的剛性恢復(fù)，結(jié)果可增加工具反作用力。因此，可抑制工具反作用力的偏差，實(shí)現(xiàn)均一化，所以可得到工件W的均一的接合狀態(tài)。下面，參照?qǐng)D7對(duì)第四實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第四實(shí)施方式中與第一實(shí)施方式一樣的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)省略說(shuō)明。對(duì)于渦流管40的配置方法，第四實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100與第一實(shí)施方式不同。即，第四實(shí)施方式的渦流管40在以管本體41的中心線O2為上下方向的狀態(tài)下，在工件W的上方和該工件W隔開(kāi)間隔配置。另外，管本體41的熱風(fēng)噴出口 44朝向上方，冷風(fēng)噴出口 47朝向下方。另外，與第一實(shí)施方式不同，未設(shè)置有熱風(fēng)用軟管52，冷風(fēng)用軟管53使其前端朝向工件W的表面的工具30實(shí)施摩擦攪拌的部位即接合部。
利用這種摩擦攪拌接合裝置100實(shí)施摩擦攪拌接合時(shí)，從渦流管40的熱風(fēng)噴出口44噴出的熱風(fēng)H朝向上方放入大氣中，另一方面，從冷風(fēng)噴出口 47噴出的冷風(fēng)C經(jīng)由冷風(fēng)用軟管53向工件W的表面的摩擦攪拌部位供給。由此，可去除摩擦攪拌接合部位的過(guò)度的熱量，可形成良好的接合。另外，與第一實(shí)施方式一樣，在利用工廠空氣作為壓縮空氣Ftl的情況下，因不另外需要制冷劑及電力，所以除可實(shí)現(xiàn)低成本外，還可高效地對(duì)工件W進(jìn)行冷卻。而且，在摩擦攪拌接合后不需要進(jìn)行脫水作業(yè)，可實(shí)現(xiàn)作業(yè)的高效化。下面，對(duì)第五實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第五實(shí)施方式中，對(duì)于與第四實(shí)施方式及其它實(shí)施方式一樣的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)，省略詳細(xì)的說(shuō)明。第五實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100特別是在工件W的高溫強(qiáng)度低的情況下是有效的，不僅具有第四實(shí)施方式的構(gòu)成要素，還具備與圖3—樣的扭矩檢測(cè)部60及第一控制裝置61。

在此，沿圖8所示的流程對(duì)渦流管40及第一控制裝置61的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在旋轉(zhuǎn)工具30開(kāi)始摩擦攪拌接合裝置100實(shí)施的工件W的摩擦攪拌接合時(shí)，扭矩檢測(cè)部60檢測(cè)使主軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)扭矩(S21)。接著，在從扭矩檢測(cè)部60將旋轉(zhuǎn)扭矩的測(cè)定值輸入扭矩比較部62時(shí)，在該扭矩比較部62對(duì)測(cè)定出的旋轉(zhuǎn)扭矩(測(cè)定扭矩T1)的值和預(yù)設(shè)定的基準(zhǔn)扭矩Ttl的值進(jìn)行比較(S22)。扭矩比較部62判斷出測(cè)定扭矩T1的值比基準(zhǔn)扭矩Ttl小的情況下，扭矩比較部62分別向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64輸出冷風(fēng)溫度降低指令。在輸入該冷風(fēng)溫度降低指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以冷風(fēng)C的溫度降低的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。即，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63以向管本體41內(nèi)供給的壓縮空氣F。的壓力上升的方式控制壓力控制閥。由此，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差擴(kuò)大，因此，結(jié)果是冷風(fēng)C的溫度降低。另一方面，流量調(diào)節(jié)閥51以向管本體41的外部排出的熱風(fēng)H的流量增加的方式控制流量調(diào)節(jié)閥51。由此，冷風(fēng)C的流量減小，結(jié)果是熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差縮小，冷風(fēng)C的溫度降低(S23)。扭矩比較部62在判斷出測(cè)定扭矩T1的值是基準(zhǔn)扭矩Ttl的值以上的情況下，扭矩比較部62向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出維持現(xiàn)狀指令。在輸入該維持現(xiàn)狀指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64未向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令，該壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51維持即存的狀態(tài)(S24)。之后，在摩擦攪拌接合結(jié)束的情況下，渦流管40及第一控制裝置61的動(dòng)作也結(jié)束(S25 :Yes)。另一方面，在摩擦攪拌接合未完成的情況下，即摩擦攪拌接合繼續(xù)的情況下(S25 No)，再進(jìn)行扭矩檢測(cè)部60進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)扭矩的檢測(cè)(S21)，反復(fù)上述的順序。根據(jù)這種第二實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100，即使在工件W的高溫強(qiáng)度低的情況下，也能夠防止接合部過(guò)于軟化，能夠避免接合部的過(guò)度攪拌造成的缺陷的發(fā)生。S卩，在工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩過(guò)小的情況下，軸部33對(duì)接合部的攪拌過(guò)度進(jìn)行，但在本實(shí)施方式中，因該情況下向摩擦攪拌部位供給的冷風(fēng)C的溫度降低，所以避免了摩擦熱造成的工件W的接合部的過(guò)于軟化。
下面，對(duì)第六實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。在第六實(shí)施方式，對(duì)第四實(shí)施方式及其它的實(shí)施方式一樣的構(gòu)成要素附加相同的符號(hào)省略詳細(xì)的說(shuō)明。
第六實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100特別是工件W的高溫強(qiáng)度低的情況下是有效的，不僅具備第四實(shí)施方式的構(gòu)成要素，還具備與圖5所示的同樣的反作用力檢測(cè)部70及第二控制裝置71。在此，沿圖9所示的流程對(duì)渦流管40及第二控制裝置71的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。旋轉(zhuǎn)工具30開(kāi)始摩擦攪拌接合裝置100實(shí)施的工件W的摩擦攪拌接合時(shí)，反作用力檢測(cè)部70檢測(cè)使主軸在上下方向驅(qū)動(dòng)的Z軸電動(dòng)機(jī)的電流值(S31)。接著，從反作用力檢測(cè)部70將上述電流值輸入反作用力比較部72時(shí)，在該反作用力比較部72對(duì)測(cè)定反作用力N1的值和預(yù)設(shè)定的基準(zhǔn)反作用力N。的值進(jìn)行比較。反作用力比較部72在判斷出測(cè)定反作用力N1的值比基準(zhǔn)反作用力N。小的情況下，反作用力比較部72向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出冷風(fēng)溫度降低指令。在輸入該冷風(fēng)溫度降低指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64以冷風(fēng)C的溫度降低的方式向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令。由此，與第五實(shí)施方式一樣，冷風(fēng)C的流量減小，結(jié)果是熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的溫度差縮小，冷風(fēng)C的溫度降低(S33)。反作用力比較部72在判斷出測(cè)定反作用力N1的值為基準(zhǔn)反作用力N。的值以上的情況下，反作用力比較部72向壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64分別輸出維持現(xiàn)狀指令。輸入該維持現(xiàn)狀指令時(shí)，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64未向壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51輸出指令，而該壓力調(diào)節(jié)閥50及流量調(diào)節(jié)閥51被維持現(xiàn)有的狀態(tài)(S34)。之后，在摩擦攪拌接合結(jié)束的情況下，渦流管40及第二控制裝置71的動(dòng)作也結(jié)束(S35 Yes) ο另一方面，在摩擦攪拌接合未結(jié)束的情況下，即摩擦攪拌接合繼續(xù)的情況下(S35 No)再進(jìn)行反作用力檢測(cè)部70進(jìn)行的工具反作用力的檢測(cè)(S31)，反復(fù)上述的順序。根據(jù)這樣的第六實(shí)施方式的摩擦攪拌接合裝置100，與第五實(shí)施方式一樣，即使在工件W的高溫強(qiáng)度低的情況下，也能夠防止接合部過(guò)于軟化，可避免接合部的過(guò)度攪拌造成的缺陷的發(fā)生。S卩，在工具反作用力過(guò)于小的情況下，因工件W過(guò)于軟化，所以軸部33對(duì)接合部的攪拌過(guò)量進(jìn)行，在本實(shí)施方式中，該情況下向摩擦攪拌部位供給的冷風(fēng)C的溫度降低，所以能夠避免摩擦熱造成的工件W的接合部的過(guò)于軟化。以上，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說(shuō)明，但只要不脫離本發(fā)明的技術(shù)的思想，則就不限定于此，可進(jìn)行一些設(shè)計(jì)變更。例如，在本實(shí)施方式中，作為工具30，對(duì)于軸部33從臺(tái)肩部31的下端突出的構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以使用具備從上下夾持工件W的一對(duì)臺(tái)肩部31及連接這些臺(tái)肩部31的軸部33的所謂線軸型的工具30。另外，在第一實(shí)施方式的摩擦攪拌接合中，使熱風(fēng)用軟管52的前端在工具30的行進(jìn)方向D前方側(cè)朝向斜下方，并且也可以使冷風(fēng)用軟管53的前端在工具30的行進(jìn)方向D后方側(cè)朝向斜下方。由此，可避免從熱風(fēng)用軟管52噴出的熱風(fēng)H和從冷風(fēng)用軟管53噴出的冷風(fēng)C混合，因此能夠可靠地得到熱風(fēng)H的加熱效果和冷風(fēng)C的冷卻效果。另外，在第二、第三、第五及第六實(shí)施方式中，對(duì)在第一控制裝置61及第二控制裝置71中分別設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64雙方的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但也可以設(shè)置這些壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64中任一方。該情況下，基于旋轉(zhuǎn)扭矩或工具反作用力的檢測(cè)結(jié)果，壓力調(diào)節(jié)閥控制部63或流量調(diào)節(jié)閥控制部64的任一方控制壓力調(diào)節(jié)閥50或流量調(diào)節(jié)閥51。由此，也與實(shí)施方式一樣，除可得到均一的接合狀態(tài)外，也可防止攪拌過(guò)度造成的缺陷的發(fā)生。另外，例如，也可以設(shè)置檢測(cè)工件W的表面溫度的溫度檢測(cè)部，另外設(shè)置基于該溫度檢測(cè)部的檢測(cè)結(jié)果控制壓力調(diào)節(jié)閥50、流量調(diào)節(jié)閥51的控制裝置。在將這些溫度檢測(cè)部及控制裝置應(yīng)用于第一實(shí)施方式的情況下，溫度檢測(cè)部測(cè)定工件W的表面的工具30的行進(jìn)方向D前方的溫度，控制裝置基于該溫度控制壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64的至少一方，由此調(diào)節(jié)熱風(fēng)H的溫度。由此，可適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行工件W的預(yù)熱。 另外，在將上述溫度檢測(cè)部及控制裝置應(yīng)用于第四實(shí)施方式的情況下，溫度檢測(cè)部測(cè)定工件W的摩擦攪拌部位的溫度，控制裝置基于該溫度控制壓力調(diào)節(jié)閥控制部63及流量調(diào)節(jié)閥控制部64至少一方，由此調(diào)節(jié)冷風(fēng)C的溫度。由此，可避免接合部位的過(guò)于軟化。另外，在實(shí)施方式中，作為檢測(cè)工具30的旋轉(zhuǎn)扭矩的扭矩檢測(cè)部60，采用檢測(cè)主軸的旋轉(zhuǎn)用電動(dòng)機(jī)的電壓值的電壓測(cè)定器，但不限于此，也可以使用能夠檢測(cè)工具30的扭矩的方案。例如，扭矩檢測(cè)部60可采用匯流環(huán)式及應(yīng)變計(jì)式等各種裝置。另外，在實(shí)施方式中作為檢測(cè)工具反作用力的反作用力檢測(cè)部70，采用檢測(cè)主軸的Z軸電動(dòng)機(jī)的電流值的電流測(cè)定器，但不限于此，也可以采用能夠檢測(cè)工具反作用力的裝置。例如，反作用力檢測(cè)部70可采用負(fù)載傳感器等負(fù)荷測(cè)定裝置。另外，渦流管40的構(gòu)成不限于實(shí)施方式，基于所謂渦動(dòng)理論，只要將壓縮空氣Ftl分離為熱風(fēng)H和冷風(fēng)C，則也可以為其它的構(gòu)成。另外，在實(shí)施方式中，對(duì)在該接合端面的延伸方向接合工件W的接合端面的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但例如也可以在點(diǎn)接合等局部的接合時(shí)使用摩擦攪拌接合裝置100。
權(quán)利要求
1.一種摩擦攪拌接合裝置，通過(guò)使工具與工件表面抵接且繞該工具的軸線旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)，對(duì)所述工件實(shí)施摩擦攪拌接合，其特征在于， 具備熱風(fēng)冷風(fēng)分離部，其將所供給的氣體分離為比該氣體溫度高的熱風(fēng)和比所述氣體溫度低的冷風(fēng)并噴出， 所述熱風(fēng)和所述冷風(fēng)的至少一方被供給到所述工件的表面。
2.如權(quán)利要求I所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于， 所述熱風(fēng)向所述工件的表面的所述工具的行進(jìn)方向前方側(cè)供給， 所述冷風(fēng)向所述工件的表面的所述工具的行進(jìn)方向后方側(cè)供給。
3.如權(quán)利要求I所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于， 所述熱風(fēng)冷風(fēng)分離部具有 管部，其一端設(shè)置有能夠噴出所述熱風(fēng)的熱風(fēng)噴出口 ； 渦流發(fā)生部，其與所述管部的另一端側(cè)連接，使從外部供給的所述氣體渦狀旋轉(zhuǎn)并向所述管部?jī)?nèi)的一端側(cè)送入，并且，在另一端設(shè)置有能夠噴出所述冷風(fēng)的冷風(fēng)噴出口 ； 壓力調(diào)節(jié)閥，其能夠調(diào)節(jié)向所述渦流發(fā)生部?jī)?nèi)供給的所述氣體的壓力； 流量調(diào)節(jié)閥，其能夠調(diào)節(jié)從所述熱風(fēng)噴出口噴出的所述熱風(fēng)的流量。
4.如權(quán)利要求2所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于， 所述熱風(fēng)冷風(fēng)分離部具有 管部，其一端設(shè)置有能夠噴出所述熱風(fēng)的熱風(fēng)噴出口 ； 渦流發(fā)生部，其與所述管部的另一端側(cè)連接，使從外部供給的所述氣體渦狀旋轉(zhuǎn)并向所述管部?jī)?nèi)的一端側(cè)送入，并且，在另一端設(shè)置有能夠噴出所述冷風(fēng)的冷風(fēng)噴出口 ； 壓力調(diào)節(jié)閥，其能夠調(diào)節(jié)向所述渦流發(fā)生部?jī)?nèi)供給的所述氣體的壓力； 流量調(diào)節(jié)閥，其能夠調(diào)節(jié)從所述熱風(fēng)噴出口噴出的所述熱風(fēng)的流量。
5.如權(quán)利要求3所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備 扭矩檢測(cè)部，其檢測(cè)繞所述工具的軸線的旋轉(zhuǎn)扭矩； 第一控制裝置，其基于由該扭矩檢測(cè)部檢測(cè)的所述旋轉(zhuǎn)扭矩的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。
6.如權(quán)利要求4所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備 扭矩檢測(cè)部，其檢測(cè)繞所述工具的軸線的旋轉(zhuǎn)扭矩； 第一控制裝置，其基于由該扭矩檢測(cè)部檢測(cè)的所述旋轉(zhuǎn)扭矩的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。
7.如權(quán)利要求3所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備 反作用力檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述工件作用于所述工具的所述軸線方向的工具反作用力； 第二控制裝置，其基于由該反作用力檢測(cè)部檢測(cè)的所述工具反作用力的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。
8.如權(quán)利要求4所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備 反作用力檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述工件作用于所述工具的所述軸線方向的工具反作用力； 第二控制裝置，其基于由該反作用力檢測(cè)部檢測(cè)的所述工具反作用力的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。
9.如權(quán)利要求5所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于，還具備 反作用力檢測(cè)部，其檢測(cè)由所述工件作用于所述工具的所述軸線方向的工具反作用力； 第二控制裝置，其基于由該反作用力檢測(cè)部檢測(cè)的所述工具反作用力的值，控制所述壓力調(diào)節(jié)閥及所述流量調(diào)節(jié)閥的至少一方。
全文摘要
本發(fā)明提供一種低成本且能夠容易地進(jìn)行工件加熱或冷卻的摩擦攪拌接合裝置。摩擦攪拌接合裝置(100)通過(guò)使工具(30)與工件W的表面抵接且繞該工具(30)的軸線O1旋轉(zhuǎn)同時(shí)使其相對(duì)于工件W向規(guī)定的行進(jìn)方向相對(duì)移動(dòng)，對(duì)工件W實(shí)施摩擦攪拌接合，其構(gòu)成為，設(shè)有將壓縮空氣分離成比該壓縮空氣溫度高的熱風(fēng)H和比壓縮空氣溫度低的冷風(fēng)C并噴出的渦流管(40)，熱風(fēng)H和冷風(fēng)C的至少一方被供給到工件W的表面。
文檔編號(hào)B23K20/26GK102794559SQ20121001554
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者加藤慶訓(xùn) 申請(qǐng)人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社