摩擦搅拌接合装置及其方法 技术领域 本发明涉及一种摩擦搅拌接合装置， 特别是涉及通过将旋转的接合工具抵接在被 接合部件上而产生塑性流动来进行接合的摩擦搅拌接合装置及其方法。
背景技术
摩擦搅拌接合装置近年来一直在铁道车辆、 船舶、 航空器、 桥梁等众多领域中使用。 作为现有的摩擦搅拌接合装置的代表有下述的装置， 该装置一边使接合工具旋转 一边将其推压在被接合部件的一个面上， 因此在该接合部位产生塑性流动， 通过塑性流动 而混合的材料固化， 将两部件接合在一起 （专利文献 1） 。作为实现接合工具的推压力的手 段， 在专利文献 1 中使用了推压式气缸。
图 8 表示了这种类型的摩擦搅拌接合装置的大致结构， 该装置 100 具有接合头 103， 该接合头 103 经由线性导向件 102 而在上下方向上直线运动自如地安装在装置主体的 头支撑部 101 上。在接合头 103 上旋转自如地安装有作业时与被接合部件 P 的上表面抵接
的接合工具 104， 该接合工具 104 被设在接合头 103 上的工具旋转驱动马达 105 驱动而旋 转。
在头支撑部 101 上固定地设有头驱动用的气缸 106， 在该气缸 106 的活塞杆 106A 上安装有接合头 103。压缩空气从压缩空气源 120 经由加压侧配管 109 向气缸 106 的加压 室 107 供给。另一方面， 在气缸 106 的背压室 108 上连接有背压侧配管 121。
在加压侧配管 109 的中途设有压力控制阀 122 以及电磁阀 123。在电磁阀 123 上 也连接有背压侧配管 121， 通过对电磁阀 123 进行切换， 能够将气缸 106 的背压室 108 向大 气开放。压力控制阀 122 以及电磁阀 123 由控制装置 124 控制。
但是， 在图 8 所示的现有的摩擦搅拌接合装置 100 中， 由于是从被接合部件 P 的一 个面推压接合工具 104 的方式， 所以如图 9 所示， 需要在被接合部件 P 的背面侧配置垫板 125， 从其背面一侧支撑被接合部件 P。
因此， 在能够采用这种装置进行接合的部件的形状 （接头形状等） 上有很多制约， 限定了其适用对象。而且， 由于固定被接合部件 P 的底板需要高的刚性， 固定夹具也变大， 所以存在装置昂贵， 其处理也必定不容易的问题。
为了应对上述的问题， 开发了不需要垫板或大的固定夹具的双轴肩工具 （bobbin tool） 方式的摩擦搅拌接合装置 （专利文献 2） 。如图 10 以及图 11 所示， 该双轴肩工具方式 的摩擦搅拌接合装置 200 具备接合工具 201， 该接合工具 201 由夹着被接合部件 P 的正反两 面地以固定间隔配置的上下一对旋转体 201A、 201B， 和设在上下的旋转体 201A、 201B 之间 的搅拌轴 201C 构成。
在使用该双轴肩工具方式的装置接合被接合部件 P 彼此的对接部之际， 一边使接 合工具 201 旋转一边使接合工具 201 沿着被接合部件 P 彼此的对接线 L 移动。于是， 在被 接合部件 P 的正反两面以及对接面上产生摩擦热， 从而产生塑性流动。在接合工具 201 通过后， 因塑性流动而相互混合的两被接合部件 P 的对接部固化， 从而两被接合部件 P 相互接 合在一起。
根据该固定双轴肩工具方式的摩擦搅拌接合装置 200， 由于不需要垫板而装置的 结构简单化， 而且接合对象的部件的制约条件放松。而且具有通过在被接合部件 P 的正反 两面产生塑性流动而能够可靠地防止被接合部件 P 的背面侧的接合不良的优点。
上述的双轴肩工具方式的装置是使用将接合工具的上下的旋转体的间隔固定的 固定式双轴肩工具， 使该固定式双轴肩工具沿着被接合部件的对接线移动的装置， 但不具 备在接合之际使双轴肩工具的上下方向的位置追随于被接合部件的表面 （上表面 / 下表面） 的功能。即， 固定式双轴肩工具进行的接合是通过基于预先告知的路线的位置控制动作进 行的。
因此， 即使在起因于被接合部件的尺寸误差或安装误差等而部件表面的上下方向 的位置局部变化 （波动） 的情况下， 也不能够与其变化相对应地调节双轴肩工具的上下位 置。其结果， 存在该部位产生接合不良， 或者在接合强度上产生差异的问题。
为了应对该问题， 开发了使用能够使上下的旋转体的间隔变更的自适应方式的双 轴肩工具的摩擦搅拌接合装置 （专利文献 3、 4） 。
在这种装置中， 上侧旋转体 （上侧凸肩） 和下侧旋转体 （下侧凸肩） 之间的夹持力由 液压力控制方式控制， 并且能够使上侧旋转体和下侧旋转体分别追随于被接合部件的表面 （上表面 / 下表面） 。
但是， 在使用了该自适应方式的双轴肩工具的装置中， 接合头的轴结构为上下的 旋转体 （凸肩） 的推压轴 2 轴以及工具旋转轴 1 轴的合计 3 轴， 存在结构复杂且昂贵的问题。
因此， 在双轴肩工具式的摩擦搅拌接合装置中， 要求即使在使用固定式双轴肩工 具且起因于被接合部件的尺寸误差或安装误差等而双轴肩工具与被接合部件上下方向的 位置关系变化的情况下， 也能够适当地与这种变化相对应。
而且， 也存在因被接合部件的种类 （形状、 材质等） 而在上述的双轴肩工具方式的 摩擦搅拌接合装置中不能够适当接合的情况。即使在这种情况下， 如果是图 8 以及图 9 所 示那样的将接合工具 104 仅推压在被接合部件 P 的单面上的单面推压式的摩擦搅拌接合装 置 100， 也会没有障碍地进行接合。
因此， 在一台摩擦搅拌接合装置中， 希望通过适当更换接合工具， 区分使用现有的 单面推压方式的接合与双轴肩工具方式的接合。
但是， 在现有的单面推压方式的摩擦搅拌接合装置中， 由于为了确保接合工具的 推压力而使用了气缸， 所以仅简单地将接合工具更换成双轴肩工具式的接合工具， 将该接 合工具保持在所希望的高度位置上是困难或者是不可能的。
相反， 在固定双轴肩工具方式的摩擦搅拌接合装置中， 由于不具备产生单面推压 方式的摩擦搅拌接合装置中的气缸那样大的推压力的手段， 所以仅通过简单地将固定双轴 肩工具式的接合工具更换成单面推压式的接合工具并不能够实现合适的接合条件。
进而， 在上述使用现有的单面推压式的接合工具的摩擦搅拌接合装置中， 即使要 接合例如塑料材料那样由比较柔软的材料构成的部件或厚度较薄的部件， 要实现适于那样 的接合条件 （接合工具） 的推压力也是困难或者不可能的。
在上述现有的摩擦搅拌接合装置中， 由于构成为通过推压式的气缸将接合工具向被接合部件推压， 所以外加在被接合部件上的推压力为气缸的加压力和包含接合工具的接 合头的自重产生的朝下的力的合力。
因此， 即使假设将气缸断开而使其加压力为零， 在被接合部件上也至少外加有接 合头的自重产生的推压力， 不能够实现适于软质材料的部件或薄部件的接合的充分小的推 压力。
专利文献 1 ： 日本专利第 2361431 号公报， 专利文献 2 ： 日本专利第 2712838 号公报， 专利文献 3 ： 特开 2008-149331 号公报 专利文献 4 ： 日本专利第 4175484 号公报。 发明内容 本发明是考虑到上述的事情而提出的， 其目的在于提供一种能够相对于材质或形 状等不同的各种被接合部件实施良好的摩擦搅拌接合的摩擦搅拌接合装置及其方法。
为了解决上述问题， 本发明的摩擦搅拌接合装置的特征在于， 具备 ： 接合头， 包含 与被接合部件抵接的接合工具和驱动上述接合工具旋转的旋转驱动单元 ； 头驱动单元， 驱 动上述接合头位移， 包含流体压力缸， 上述接合头安装在该流体压力缸的活塞杆上 ； 第1加 压单元， 向上述流体压力缸的第 1 隔室供给加压流体 ； 第 2 加压单元， 向上述流体压力缸的 第 2 隔室供给加压流体 ； 以及控制装置， 控制由上述第 1 加压单元和上述第 2 加压单元同时 向上述第 1 隔室和上述第 2 隔室供给的各加压流体的压力。
优选地是， 上述接合工具是具有相互以固定间隔配置的一对旋转体， 和设在上述 一对旋转体之间的搅拌轴的固定式双轴肩工具。
优选地是， 上述接合工具仅与上述被接合部件的单面抵接。
优选地是， 上述控制装置将各压力控制成通过从上述第 1 加压单元供给的上述加 压流体的压力和从上述第 2 加压单元供给的上述加压流体的压力的差压支撑上述接合头 的重量的至少一部分。
优选地是， 上述第 1 加压单元以及上述第 2 加压单元具备共用的加压流体源。
优选地是， 还具备使上述接合工具追随于上述被接合部件的表面形状位移的工具 位置补偿机构， 上述工具位置补偿机构包含与上述被接合部件的表面抵接的抵接部件， 和 相对于上述接合头弹性地支撑上述抵接部件的弹性支撑单元。
优选地是， 上述弹性支撑单元包含压缩弹簧或者流体压力缸。
优选地是， 还具备朝向远离上述被接合部件的方向对上述接合头施力， 将上述接 合头保持在规定位置的头保持机构。
优选地是， 上述头保持机构具有包含与上述接合头抵接的活塞杆的流体压力缸。
优选地是， 上述控制装置还具有从同时向上述第 1 隔室以及上述第 2 隔室供给上 述各加压流体的控制模式切换到仅向上述第 1 隔室以及上述第 2 隔室中的某一个供给上述 加压流体的追加的控制模式的功能。
优选地是， 上述追加的控制模式是将构成为仅与上述被接合部件的单面抵接的上 述接合工具相对于上述被接合部件推压的模式。
优选地是， 上述追加的控制模式是由上述加压流体的压力支撑上述接合头的重量
的至少一部分的模式。
为了解决上述问题， 本发明的摩擦搅拌接合方法通过将旋转的接合工具抵接在被 接合部件上产生塑性流动而进行接合， 其特征在于， 包括 ： 压力控制工序， 控制向流体压力 缸的第 1 隔室和第 2 隔室同时供给的各加压流体的压力， 在该流体压力缸的活塞杆上安装 有包含上述接合工具的接合头 ； 以及工具移送工序， 一边通过上述压力控制工序控制上述 各加压流体的压力， 一边使上述接合工具沿着上述被接合部件的接合线移动。
优选地是， 使用固定式双轴肩工具作为上述接合工具， 该固定式双轴肩工具具有 相互以固定间隔配置的一对旋转体， 和设在上述一对旋转体之间的搅拌轴。
优选地是， 使用构成为仅与上述被接合部件的单面抵接的接合工具作为上述接合 工具。
优选地是， 通过向上述流体压力缸的上述第 1 隔室供给的上述加压流体的压力和 向上述流体压力缸的上述第 2 隔室供给的上述加压流体的压力的差压支撑上述接合头的 重量的至少一部分。
优选地是， 在上述工具移送工序中， 使上述接合工具追随于上述被接合部件的表 面形状位移。 优选地是， 在接合作业开始时， 预先朝向远离上述被接合部件的方向对上述接合 头施力， 将上述接合头保持在规定位置。
优选地是， 在接合环境稳定后， 解除上述接合头向上述规定位置的保持。
根据本发明， 由于能够向活塞杆上安装有接合工具的流体压力缸双方的隔室同时 供给加压流体， 并且能够控制向两隔室供给的各加压流体的压力， 所以能够相对于材质或 形状等不同的各种被接合部件实施良好的摩擦搅拌接合。
附图说明
图 1 是表示本发明一实施方式的摩擦搅拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 2 是图 1 所示的实施方式的一变形例， 是表示具备单面推压式的接合工具的摩擦搅 拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 3 是图 1 所示的实施方式的其它变形例， 是表示具备具有压缩弹簧的工具位置补偿 机构的摩擦搅拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 4 是图 1 所示的实施方式的其它变形例， 是表示具备具有气缸的工具位置补偿机构 的摩擦搅拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 5 是图 1 所示的实施方式的其它变形例， 是表示在被接合部件的下表面一侧具备工 具位置补偿机构的摩擦搅拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 6 是图 1 所示的实施方式的其它变形例， 是表示具备头保持机构的摩擦搅拌接合装 置的大致结构的附图 ； 图 7 是图 1 所示的实施方式的其它变形例， 是表示具备工具位置补偿机构以及头保持 机构的摩擦搅拌接合装置的大致结构的附图 ； 图 8 是作为现有的摩擦搅拌接合装置的一例而表示单面推压式的装置的大致结构的 附图 ； 图 9 是用于说明图 8 所示的现有的摩擦搅拌接合装置进行的接合动作的附图 ；图 10 是用于说明作为现有的摩擦搅拌接合装置的其它例子的具备固定式双轴肩工具 的装置进行的接合动作的附图 ； 图 11 是放大表示图 10 所示的现有的摩擦搅拌接合装置的接合工具、 即固定式双轴肩 工具的附图。 具体实施方式
以下， 参照附图对作为本发明的一实施方式的摩擦搅拌接合装置及其方法进行说 明。
如图 1 所示， 本实施方式的摩擦搅拌接合装置 10 具有接合头 13， 该接合头 13 经由 线性导向件 12 上下方向直线运动自如地安装在装置主体的头支撑部 11 上。在接合头 13 上旋转自如地安装有在接合作业时与被接合部件 P 抵接的接合工具 14， 该接合工具 14 由设 在接合头 13 上的工具旋转驱动马达 （旋转驱动单元） 15 驱动而旋转。
在头支撑部 11 上固定地设有头驱动用的气缸 （头驱动单元） 16， 在该气缸 16 的活 塞杆 16A 上安装有接合头 13。另外， 也可以取代气缸 16 而设置液压缸等其它的流体压力 缸。 压缩空气从压缩空气源 （加压流体源） 20 经由第 1 配管 19 向气缸 16 的第 1 隔室 17 供给。另一方面， 压缩空气从相同的压缩空气源 20 经由第 2 配管 21 向气缸 16 的第 2 隔 室 18 供给。由第 1 配管 19 以及压缩空气源 20 构成对第 1 隔室 17 进行加压的第 1 加压单 元， 由第 2 配管 21 以及压缩空气源 20 构成对第 2 隔室 18 进行加压的第 2 加压单元。
在第 1 配管 19 的中途设有第 1 压力控制阀 22， 在第 2 配管 21 的中途设有第 2 压 力控制阀 23。第 1 压力控制阀 22 以及第 2 压力控制阀 23 的压力设定值由控制装置 24 调 整。
本实施方式中的接合工具 14 为固定式双轴肩工具， 具有在接合作业时与被接合 部件 P 的上下两面接触地以规定间隔分开配置的上侧旋转体 14A 和下侧旋转体 14B， 以及设 在上下的旋转体 14A、 14B 之间且插入被接合部件 P 彼此的对接部的搅拌轴 14C。
上下的旋转体 14A、 14B 彼此的间隔是考虑了被接合部件 P 的厚度而固定地设定 的， 并设定成上侧的旋转体 14A 与被接合部件 P 的上表面接触， 同时下侧的旋转体 14B 与被 接合部件 P 的下表面接触。
在使用本实施方式的摩擦搅拌接合装置 10 接合被接合部件 P 彼此的对接部之际， 一边通过工具旋转驱动马达 15 使接合工具 14 旋转， 一边用上下的旋转体 14A 以及 14B 夹着 被接合部件 P， 使接合工具 14 的搅拌轴 14C 沿着对接线移动 （参照图 10） 。在这种情况下， 既可以使摩擦搅拌接合装置 10 的头支撑部 11 相对于被接合部件 P 移动， 也可以相反地将 头支撑部 11 固定， 而使被接合部件 P 一侧移动。只要是使接合工具 14 与被接合部件 P 相 对移动即可。
此时， 通过控制装置 24 调节第 1 压力控制阀 22 以及第 2 压力控制阀 23 的各压力 设定值， 控制头驱动用的气缸 16 的第 1 隔室 17 以及第 2 隔室 18 的各压力， 维持接合工具 14 的上侧的旋转体 14A 相对于被接合部件 P 的上表面稍稍推压的状态。
即， 在将第 1 隔室 17 的压力形成的向下的力设为 F1， 将第 2 隔室 18 的压力形成的 向上的力设为 F2， 将接合头 13 的自重形成的向下的力设为 W 的情况下， 第 1 隔室 17 以及第
2 隔室 18 的各压力调节成 F1+W 稍稍超过 F2。在这种情况下， 当将相对于被接合部件 P 的 上表面的来自接合工具 14 的上侧旋转体 14A 的推压力设为 Fp 时， F1+W-F2=Fp>0。
而且， 也可以与其相反， 维持接合工具 14 的下侧的旋转体 14B 相对于被接合部件 P 的下表面稍稍推压的状态， 在这种情况下， 第 1 隔室 17 以及第 2 隔室 18 的各压力调节成 F2 稍稍超过 F1+W。即， 当将相对于被接合部件 P 的下表面的来自接合工具 14 的下侧旋转 体 14B 的推压力设为 Fp 时， F2-F1-W=Fp>0。
如上所述， 虽然在接合作业中使接合工具 14 沿着被接合部件 P 的对接线移动， 但 由于此时被接合部件 P 的尺寸误差或安装误差等， 存在被接合部件 P 表面的上下方向的位 置局部变化 （波动） 的情况。
这样， 当例如被接合部件 P 的上表面局部向上方隆起时， 在该隆起部分作用有上 推接合工具 14 的上侧的旋转体 14A 的力。
在此， 在现有的摩擦搅拌接合装置中， 也不具备即使在相对于固定式双轴肩工具 作用有从接合部件 P 朝向上方的上推力的情况下， 固定式双轴肩工具也与其相对应地向上 方位移的功能。因此， 存在被接合部件 P 的该隆起部位产生接合不良， 或者在接合强度上形 成差异的问题。
相对于此， 在本实施方式中， 由于对头驱动用的气缸 16 的第 1 隔室 17 以及第 2 隔 室 18 的双方供给压缩空气进行加压， 所以能够在上下方向上弹性地支撑接合头 14。因此， 在起因于被接合部件 P 的板厚变动等而相对于接合头 14 作用有向上 （或者向下） 的力的情 况下， 接合头 14 与该力相对应地向上方 （或者下方） 位移 （即气缸 16 像气腔那样发挥作用） 。 这样一来， 在被接合部件 P 的该隆起部位 （或者凹陷部位） 也维持与其它部位大致同样的接 合条件， 能够防止接合不良或接合差异的产生。
而且， 根据本实施方式的摩擦搅拌接合装置， 由于通过由控制装置 24 对头驱动用 的气缸 16 的第 1 隔室 17 以及第 2 隔室 18 的各压力进行调节， 能够如上所述相对于被接合 部件 P 的上表面 （或者下表面） 稍稍推压接合工具 14 的上侧的旋转体 14A（或者下侧的旋 转体 14B） ， 所以使用固定式双轴肩工具， 能够实现更良好的接合状态。
而且， 在本实施方式的摩擦搅拌接合装置 10 中， 如图 2 所示， 也能够将固定双轴肩 式的接合工具 14 更换成单面推压式的接合工具 14’ 进行接合作业。
在这种情况下， 由控制装置 24 控制第 1 压力控制阀 22 以及第 2 压力控制阀 23， 设 定成 F1+W 远大于 F2， 以获得所希望的 Fp。优选地是， 控制装置 24 还具有从同时向第 1 隔 室 17 以及第 2 隔室 18 供给各压缩空气的控制模式切换到仅向第 1 隔室 17 供给压缩空气 的追加的控制模式的功能， 在切换成该追加的控制模式， 向第 1 隔室 17 供给来自压缩空气 源 20 的压缩空气的同时， 将第 2 隔室 18 向大气开放。此时， 也可以将来自压缩空气源 20 的压缩空气不减压地直接向第 1 隔室 17 供给。
而且， 在接合塑料材料那样由软质材料构成的被接合部件或厚度较薄的接合部件 之际， 可以将第 2 隔室 18 的压力设定成大于第 1 隔室 17 的压力 （F2>F1） ， 通过该差压所产 生的向上的力 （F2-F1） 支撑接合头 13 的重量 （W） 的一部分。
在这种情况下， 可以相对于控制装置 24 预先附加从同时向第 1 隔室 17 以及第 2 隔 室 18 供给各压缩空气的控制模式切换到仅向第 2 隔室 18 供给压缩空气的追加的控制模式 的功能， 在切换到该追加的控制模式， 向第 2 隔室 18 供给来自压缩空气源 20 的压缩空气，支撑接合头 13 的重量的一部分的同时， 将第 1 隔室 17 向大气开放。
另外， 能够一边利用该追加的控制模式仅向第 2 隔室 18 供给压缩空气， 一边进行 图 1 所示的固定式双轴肩工具的接合。
如上所述， 在图 1 所示的实施方式中， 接合工具 14 能够追随于被接合部件 P 的表 面 （上表面 / 下表面） 上下方向的位移而上下位移， 但为了强化该接合工具 14 的追随功能， 也可以如图 3 所示追加工具供给补偿机构 25。
该工具位置补偿机构 25 具备在接合作业时与被接合部件 P 的上表面抵接而转动 的辊部件 （抵接部件） 26， 和包含相对于接合头 13 弹性地支撑该辊部件 26 的压缩弹簧 （弹性 支撑单元） 27 的辊支撑部件 28。
辊部件 26 配置在接合方向上比接合工具 14 靠前方侧。另外， 辊部件 26 的配置除 了在接合方向前方之外也可以在侧方或后方， 或者将这些配置组合。
在该工具位置补偿机构 25 上作用有通过压缩弹簧 27 的弹性力上推接合头 13 的 力 Fr。在此， 当将相对于被接合部件 P 的上表面的来自接合工具 14 的上侧旋转体 14A 的推 压力设为 Fp 时， Fp ＝ F1+W-F2-Fr。
在 Fp ＝ 0 的情况下， Fr ＝ F1+W-F2， 各值设定成该 Fr 为零或者为规定的正值。 这样， 在被接合部件 P 因板厚变动等而向上方变形的情况下， 在该变形部位辊部 件 26 被上推， 压缩弹簧 27 暂时收缩。当压缩弹簧 27 收缩时， 其上推力 Fr 增大， 因而接合 头 13 被上推。相反， 在被接合部件 P 向下方位移的情况下， 压缩弹簧 27 伸长， 其上推力 Fr 减小， 接合头 13 下降。
这样， 在被接合部件 P 向上方 （或者下方） 变形的情况下， 由于接合头 13 追随于该 变形地向上方 （或者下方） 位移， 所以能够防止该部位 （隆起部或者凹陷部） 的接合不良或接 合差异的产生。
作为工具位置补偿机构 25 的变形例， 也能够如图 4 所示取代压缩弹簧 27 而设置 气缸 29。另外， 还可以取代气缸而使用液压缸等其它的流体压力缸。
压缩空气从压缩空气源 20 经由第 3 配管 30 向气缸 29 供给。在第 3 配管 30 的中 途设有压力控制阀 31， 其压力设定值由控制装置 24 控制。
在图 4 所示的例子中， 在辊部件 26 被工具位置补偿机构 25 的气缸 29 推压在被接 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变形的情况下， 与图 3 所示的例 子同样， 接合头 13 追随于该变形地上下位移。
而且， 在图 3 以及图 4 所示的例子中， 使辊部件 26 抵接在被接合部件 P 的上表面 上， 但也可以使辊部件 26 抵接在被接合部件 P 的下表面上。图 5 是作为图 3 所示的例子的 变形例而使辊部件 26 抵接在被接合部件 P 的下表面上。
在图 5 所示的例子中， 辊支撑部件 28 经由轴承机构 32 安装在接合部件 14 的下侧 旋转体 14B 上， 辊部件 26 与下侧旋转体 14B 的旋转动作独立地配置在接合方向前方。 另外， 辊部件 26 的配置除了接合方向前方之外也可以是侧方或后方， 或者将这些配置组合。
在 图 5 的 例 子 中， 由 于 压 缩 弹 簧 27 的 反 作 用 力 Fr 向 下 作 用， 所 以 Fp ＝ F1+W-F2+Fr。在此， 在 Fp ＝ 0 的情况下， Fr ＝ F2-W-F1， 各值设定成该 Fr 为零或者为规定 的正值。
以下， 图 6 表示了图 1 所示的实施方式的变形例。
在使用具备由固定式双轴肩工具构成的接合工具 14 的摩擦搅拌接合装置， 对被 接合部件 P 彼此的对接部进行接合的情况下， 在接合作业的初期阶段， 会产生被接合部件 P 变形且接合工具 14 下沉的现象。
该现象被认为是在接合作业的初期阶段接合环境 （被接合部件 P 的搅拌状态或温 度等） 尚未稳定， 接合工具产生的摩擦热局部供给， 被接合部件 P 过度软化， 不能够承受来自 接合工具 14 的推压力 Fp 而变形的缘故。
因此， 在图 6 所示的例子中， 设置了用于在接合作业开始时将接合头 13 保持在规 定的高度的头保持机构 33。该头保持机构 33 具有设在头支撑部 11 上的头保持用的气缸 34， 该气缸 34 的活塞杆 34A 的前端部与接合头 13 抵接。
来自压缩空气源 20 的压缩空气经由第 4 配管 35 向气缸 34 供给。在第 4 配管 35 的中途设有电磁阀 36， 电磁阀 36 由控制装置 24 操作而切换。
在使用图 6 所示的摩擦搅拌接合装置对被接合部件 P 的对接部进行接合之际， 在 接合作业开始时， 由控制装置 24 操作电磁阀 36， 不对来自压缩空气源 20 的压缩空气进行减 压而直接向气缸 34 供给， 使气缸 34 的活塞杆 34A 伸长， 由其前端部支撑接合头 13。
这样， 在接合作业进行了某种程度而接合环境已稳定的时刻， 由控制装置 24 操作 电磁阀 36， 停止压缩空气向气缸 34 的供给， 使活塞杆 34A 收缩。 这样一来， 成为与不具备头 保持机构的摩擦搅拌接合装置 （图 1） 同样的状态， 能够无障碍地实施以后的接合作业。 另外， 作为图 6 所示的例子的变形例， 也可以追加图 3 至图 5 所示的工具位置补偿 机构。图 7 表示了追加了图 4 所示的工具位置补偿机构的例子。根据图 7 所示的例子， 能 够获得头保持机构进行的接合作业初期阶段的作用效果， 和在其后的接合作业阶段工具位 置补偿机构的作用效果。
以上， 对本发明的优选实施方式进行了说明， 但上述实施方式能够在本发明的范 围内适当变更。