JP3471338B2 - 摩擦攪拌接合装置 - Google Patents
摩擦攪拌接合装置Info
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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
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
- B23K20/1265—Non-butt welded joints, e.g. overlap-joints, T-joints or spot welds
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Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転による摩擦熱
で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置
に関する。
で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車のアルミボディの接合法には、ア
ルミ用スポット溶接、リベット接合などがあるが、ロボ
ット機上の配管、ユーティリティが複雑であり、また大
騒音、火花の発生など作業環境が悪いといった問題を有
する。このような問題に鑑み、摩擦攪拌接合を用いたス
ポット接合装置が提案されている。
ルミ用スポット溶接、リベット接合などがあるが、ロボ
ット機上の配管、ユーティリティが複雑であり、また大
騒音、火花の発生など作業環境が悪いといった問題を有
する。このような問題に鑑み、摩擦攪拌接合を用いたス
ポット接合装置が提案されている。
【０００３】摩擦攪拌接合では、先端にピンを有する回
転子を高速で回転させながら被接合物であるワークに押
圧し、摩擦攪拌してスポット接合を行う。
転子を高速で回転させながら被接合物であるワークに押
圧し、摩擦攪拌してスポット接合を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】摩擦攪拌接合を用いた
スポット接合装置は、抵抗溶接である既存のスポット溶
接ガンに適用することができるが、スポット溶接では、
電極を回転させることはなかったので、スポット溶接の
制御方法を、単に摩擦攪拌接合を用いたスポット接合装
置に適用することはできない。
スポット接合装置は、抵抗溶接である既存のスポット溶
接ガンに適用することができるが、スポット溶接では、
電極を回転させることはなかったので、スポット溶接の
制御方法を、単に摩擦攪拌接合を用いたスポット接合装
置に適用することはできない。
【０００５】また、従来のスポット溶接ガンは、加圧力
はサーボ制御を行っている。つまり、接合作業中にリア
ルタイムで加圧力を検出し、力に対応したモータ電流と
なるようにフィードバック制御している。このような制
御は、現行のスポット溶接の制御としては、接合品質上
とくに問題はない。
はサーボ制御を行っている。つまり、接合作業中にリア
ルタイムで加圧力を検出し、力に対応したモータ電流と
なるようにフィードバック制御している。このような制
御は、現行のスポット溶接の制御としては、接合品質上
とくに問題はない。
【０００６】一方、摩擦攪拌接合では、摩擦攪拌という
摩擦熱にかかわる現象ゆえの特異な挙動特性もあり、そ
の定義解明は関係者により緒についたばかりであり、摩
擦攪拌接合の制御方法についてはまだ提案されていな
い。
摩擦熱にかかわる現象ゆえの特異な挙動特性もあり、そ
の定義解明は関係者により緒についたばかりであり、摩
擦攪拌接合の制御方法についてはまだ提案されていな
い。
【０００７】そこで、摩擦攪拌接合の制御に、既存のス
ポット溶接のサーボ制御を適用する方法が考えられる。
つまり、接合作業中に、回転速度をリアルタイムで監視
し、つねに最適な回転速度となるようにフィードバック
制御する。さらに加圧力もリアルタイムで監視し、つね
に最適な加圧力となるようにフィードバック制御すると
いった方法が考えられる。しかしながら、このように回
転速度と加圧力制御をサーボ制御することは、非常に複
雑であり、実現が困難である。
ポット溶接のサーボ制御を適用する方法が考えられる。
つまり、接合作業中に、回転速度をリアルタイムで監視
し、つねに最適な回転速度となるようにフィードバック
制御する。さらに加圧力もリアルタイムで監視し、つね
に最適な加圧力となるようにフィードバック制御すると
いった方法が考えられる。しかしながら、このように回
転速度と加圧力制御をサーボ制御することは、非常に複
雑であり、実現が困難である。
【０００８】本発明の目的は、簡単な制御で、実用的に
問題のない摩擦攪拌スポット接合を行うことができる摩
擦攪拌接合装置を提供することである。
問題のない摩擦攪拌スポット接合を行うことができる摩
擦攪拌接合装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転する
回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合
物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物との
接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポ
ット接合する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転
速度を可変に制御し、前記押圧期間中、時間経過に伴っ
て高速から低速に段階的に、または連続的に変化する回
転制御手段と、回転子を直進移動させて加圧力を制御す
る直進制御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接
合装置である。また本発明は、高速回転する回転子を回
転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧
し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部と
の摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合
する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転速度を可
変に制御し、前記押圧期間中、時間経過に伴って低速か
ら高速に段階的に、または連続的に変化する回転制御手
段と、回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制
御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置で
ある。また本発明は、高速回転する回転子を回転軸線方
向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転に
より前記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で
軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪
拌接合装置において、回転子の回転速度を可変に制御
し、前記押圧期間中、時間経過の途中で回転速度を一旦
落すように変化する回転制御手段と、回転子を直進移動
させて加圧力を制御する直進制御手段とを備えることを
特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合
物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物との
接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポ
ット接合する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転
速度を可変に制御し、前記押圧期間中、時間経過に伴っ
て高速から低速に段階的に、または連続的に変化する回
転制御手段と、回転子を直進移動させて加圧力を制御す
る直進制御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接
合装置である。また本発明は、高速回転する回転子を回
転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧
し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部と
の摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合
する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転速度を可
変に制御し、前記押圧期間中、時間経過に伴って低速か
ら高速に段階的に、または連続的に変化する回転制御手
段と、回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制
御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置で
ある。また本発明は、高速回転する回転子を回転軸線方
向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転に
より前記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で
軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪
拌接合装置において、回転子の回転速度を可変に制御
し、前記押圧期間中、時間経過の途中で回転速度を一旦
落すように変化する回転制御手段と、回転子を直進移動
させて加圧力を制御する直進制御手段とを備えることを
特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１０】本発明に従えば、回転制御手段を有するの
で、回転子の回転速度を可変に制御することができる。
これによって、最適な回転速度でスポット接合を行うこ
とができる。また、直進制御手段によって、加圧力のき
め細かな制御を行うことができ、スポット接合に最適な
加圧力で接合することができる。すなわち押圧期間中、
時間経過に伴って回転子の回転速度を、高速から低速に
段階的に、または連続的に変化することによって、接合
品質を良好とすることができる。本発明ではまた、押圧
期間中、時間経過に伴って回転子の回転速度を低速から
高速に段階的に、または連続的に変化するようにしても
よく、あるいはまた時間経過の途中で回転速度を一旦落
すように変化し、すなわち初期部に高速とし、中間部で
低速とし、終了部で再び高速とするように制御してもよ
い。
で、回転子の回転速度を可変に制御することができる。
これによって、最適な回転速度でスポット接合を行うこ
とができる。また、直進制御手段によって、加圧力のき
め細かな制御を行うことができ、スポット接合に最適な
加圧力で接合することができる。すなわち押圧期間中、
時間経過に伴って回転子の回転速度を、高速から低速に
段階的に、または連続的に変化することによって、接合
品質を良好とすることができる。本発明ではまた、押圧
期間中、時間経過に伴って回転子の回転速度を低速から
高速に段階的に、または連続的に変化するようにしても
よく、あるいはまた時間経過の途中で回転速度を一旦落
すように変化し、すなわち初期部に高速とし、中間部で
低速とし、終了部で再び高速とするように制御してもよ
い。
【００１１】また本発明は、前記回転制御手段および直
進制御手段の少なくともいずれか一方を用いて、回転子
先端が、被接合物に溶着しているか否かを検出すること
を特徴とする。また本発明は、高速回転する回転子を回
転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧
し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部と
の摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合
する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転速度を可
変に制御する回転制御手段と、回転子を直進移動させて
加圧力を制御する直進制御手段とを備え、前記回転制御
手段および直進制御手段の少なくともいずれか一方を用
いて、回転子先端が、被接合物に溶着しているか否かを
検出することを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
進制御手段の少なくともいずれか一方を用いて、回転子
先端が、被接合物に溶着しているか否かを検出すること
を特徴とする。また本発明は、高速回転する回転子を回
転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧
し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部と
の摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合
する摩擦攪拌接合装置において、回転子の回転速度を可
変に制御する回転制御手段と、回転子を直進移動させて
加圧力を制御する直進制御手段とを備え、前記回転制御
手段および直進制御手段の少なくともいずれか一方を用
いて、回転子先端が、被接合物に溶着しているか否かを
検出することを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１２】本発明に従えば、たとえば回転子を回転さ
せるのに、所定の力以上の力を要することを回転制御手
段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所定
の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した場
合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているものと
判断することができる。このようにして、回転制御手段
または直進制御手段で溶着検出を確実に行うことができ
る。
せるのに、所定の力以上の力を要することを回転制御手
段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所定
の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した場
合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているものと
判断することができる。このようにして、回転制御手段
または直進制御手段で溶着検出を確実に行うことができ
る。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】また本発明は、直進制御手段は、摩擦攪拌
の接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子２２の速
度を上昇する傾斜部分を有する三角波形状の速度指令値
を導出することを特徴とする。また本発明は、高速回転
する回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被
接合物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物
との接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物を
スポット接合する摩擦攪拌接合装置において、回転子の
回転速度を可変に制御する回転制御手段と、回転子を直
進移動させて加圧力を制御する直進制御手段とを備え、
直進制御手段は、摩擦攪拌の接合作業の初期に、時間経
過に伴って回転子２２の速度を上昇する傾斜部分を有す
る三角波形状の速度指令値を導出することを特徴とする
摩擦攪拌接合装置である。
の接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子２２の速
度を上昇する傾斜部分を有する三角波形状の速度指令値
を導出することを特徴とする。また本発明は、高速回転
する回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被
接合物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物
との接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物を
スポット接合する摩擦攪拌接合装置において、回転子の
回転速度を可変に制御する回転制御手段と、回転子を直
進移動させて加圧力を制御する直進制御手段とを備え、
直進制御手段は、摩擦攪拌の接合作業の初期に、時間経
過に伴って回転子２２の速度を上昇する傾斜部分を有す
る三角波形状の速度指令値を導出することを特徴とする
摩擦攪拌接合装置である。
【００２０】本発明に従えば、直進制御手段の速度指令
値を三角波形状とすることによって、回転子２２の先端
部５１，５２が被接合物であるワークに急激に衝突して
被接合物が振動することを防止することができる。
値を三角波形状とすることによって、回転子２２の先端
部５１，５２が被接合物であるワークに急激に衝突して
被接合物が振動することを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の摩擦攪拌接合装
置の実施の一形態であるスポット接合ガン２０の構造を
示す図である。スポット接合ガン２０は、たとえば６軸
垂直多関節型ロボットの手首に装備され、自動車のアル
ミボディなど、アルミニウム合金製のワークを摩擦攪拌
方式でスポット接合する場合に用いられる。
置の実施の一形態であるスポット接合ガン２０の構造を
示す図である。スポット接合ガン２０は、たとえば６軸
垂直多関節型ロボットの手首に装備され、自動車のアル
ミボディなど、アルミニウム合金製のワークを摩擦攪拌
方式でスポット接合する場合に用いられる。
【００２２】スポット接合ガン２０は、回転子２２、ロ
ボットの手首に取り付けられ、回転子２２を支持する支
持部材として機能するガンアーム２１、回転子２２を回
転駆動させる回転用モータ２５、直進移動させる直進用
モータ２４、回転用モータ２５の回転力を回転子２２に
伝達する回転伝達手段３０、ボールねじ５０を有し、直
進用モータ２４の直進力を回転子２２に伝達する直進伝
達手段４５および制御装置１０を備える。
ボットの手首に取り付けられ、回転子２２を支持する支
持部材として機能するガンアーム２１、回転子２２を回
転駆動させる回転用モータ２５、直進移動させる直進用
モータ２４、回転用モータ２５の回転力を回転子２２に
伝達する回転伝達手段３０、ボールねじ５０を有し、直
進用モータ２４の直進力を回転子２２に伝達する直進伝
達手段４５および制御装置１０を備える。
【００２３】ロボットの各関節軸は、第１軸〜第６軸の
６個のサーボモータで駆動され、第７軸が、スポット接
合ガン２０の直進用モータ２４であり、第８軸が回転用
モータ２５となる（第８軸を旋回軸と称する場合もあ
る）。これらのサーボモータが制御装置１０によって制
御される。つまり、直進用モータ２４は、制御装置１０
の直進制御部１１によって制御され、回転用モータ２５
は、制御装置１０の回転制御部１２によって制御され、
ロボットの第１軸〜第６軸の各モータは、図示しない
が、制御装置１０のそれぞれ対応する制御部によって制
御される。
６個のサーボモータで駆動され、第７軸が、スポット接
合ガン２０の直進用モータ２４であり、第８軸が回転用
モータ２５となる（第８軸を旋回軸と称する場合もあ
る）。これらのサーボモータが制御装置１０によって制
御される。つまり、直進用モータ２４は、制御装置１０
の直進制御部１１によって制御され、回転用モータ２５
は、制御装置１０の回転制御部１２によって制御され、
ロボットの第１軸〜第６軸の各モータは、図示しない
が、制御装置１０のそれぞれ対応する制御部によって制
御される。
【００２４】回転子２２は、円錐台状であり、先端部を
下方にし、中心軸線を回転軸線Ｌとして回転可能にガン
アーム２１に取り付けられる。また、回転子２２の先端
部には円柱状のショルダー部５１が形成され、このショ
ルダー部５１の下端面には、回転軸線Ｌを軸心とする円
柱状のピン５２が下方に突出する。また、回転子２２
は、回転軸線Ｌに沿って昇降することができる。
下方にし、中心軸線を回転軸線Ｌとして回転可能にガン
アーム２１に取り付けられる。また、回転子２２の先端
部には円柱状のショルダー部５１が形成され、このショ
ルダー部５１の下端面には、回転軸線Ｌを軸心とする円
柱状のピン５２が下方に突出する。また、回転子２２
は、回転軸線Ｌに沿って昇降することができる。
【００２５】ガンアーム２１は、上部にサーボモータに
よって実現される回転用モータ２５および直進用モータ
２４が固定され、下部が、Ｌ字状に屈曲し、先端部に受
け部２３が固定される。受け部２３は、円柱状であり、
回転軸線Ｌを軸心とし、上端面が回転子２２先端に臨ん
で配置される。
よって実現される回転用モータ２５および直進用モータ
２４が固定され、下部が、Ｌ字状に屈曲し、先端部に受
け部２３が固定される。受け部２３は、円柱状であり、
回転軸線Ｌを軸心とし、上端面が回転子２２先端に臨ん
で配置される。
【００２６】回転子２２は、ヘッド４０に着脱可能に保
持され、このヘッド４０は、軸受け７０を介してヘッド
支持部４１に回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持され
る。回転子２２には、回転軸線Ｌに沿って上方に延びる
回転軸２６が固定される。また、前記ヘッド支持部４１
には、回転軸線Ｌに沿って上方に延び、前記回転軸２６
が挿通する外筒が固定される。この外筒は、ボールねじ
５０のねじ軸２７として機能する。したがって、回転用
モータ２５で回転軸２６を回転駆動させながら、直進用
モータ２４でねじ軸２７を昇降させることによって、回
転子２２を回転させながら直進移動させることができ
る。
持され、このヘッド４０は、軸受け７０を介してヘッド
支持部４１に回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持され
る。回転子２２には、回転軸線Ｌに沿って上方に延びる
回転軸２６が固定される。また、前記ヘッド支持部４１
には、回転軸線Ｌに沿って上方に延び、前記回転軸２６
が挿通する外筒が固定される。この外筒は、ボールねじ
５０のねじ軸２７として機能する。したがって、回転用
モータ２５で回転軸２６を回転駆動させながら、直進用
モータ２４でねじ軸２７を昇降させることによって、回
転子２２を回転させながら直進移動させることができ
る。
【００２７】つぎに、回転用モータ２５の回転を回転軸
２６に伝達する回転伝達手段３０の構成について説明す
る。回転伝達手段３０は、回転子２２が連結される回転
軸２６の回転軸線Ｌ方向への移動を許容し、かつ回転用
モータ２５の回転を回転子２２に伝達する機構を有し、
回転用モータ２５の出力軸に固定されるベルト車３１
と、回転軸２６に連結されるベルト車３２と、ベルト車
３１，３３に巻き掛けられる環状のタイミングベルト３
３とを有する。ベルト車３２と回転軸２６とは、たとえ
ばスプライン結合され、ベルト車３２と回転軸２６と
は、回転軸線Ｌまわりの回転が拘束され、かつ回転軸線
Ｌ方向の移動が許容される。したがって、回転用モータ
２５を回転させることによって、回転子２２を、回転軸
線Ｌ方向に移動可能に回転駆動させることができる。
２６に伝達する回転伝達手段３０の構成について説明す
る。回転伝達手段３０は、回転子２２が連結される回転
軸２６の回転軸線Ｌ方向への移動を許容し、かつ回転用
モータ２５の回転を回転子２２に伝達する機構を有し、
回転用モータ２５の出力軸に固定されるベルト車３１
と、回転軸２６に連結されるベルト車３２と、ベルト車
３１，３３に巻き掛けられる環状のタイミングベルト３
３とを有する。ベルト車３２と回転軸２６とは、たとえ
ばスプライン結合され、ベルト車３２と回転軸２６と
は、回転軸線Ｌまわりの回転が拘束され、かつ回転軸線
Ｌ方向の移動が許容される。したがって、回転用モータ
２５を回転させることによって、回転子２２を、回転軸
線Ｌ方向に移動可能に回転駆動させることができる。
【００２８】つぎに、直進伝達手段４５の構成について
説明する。直進伝達手段４５は、ねじ軸２７とナット部
材２８とから成るボールねじ５０、直進用モータ２４の
出力軸に固定されるベルト車４６、ナット部材２８に固
定されるベルト車４８、およびベルト車４６，４８に巻
き掛けられる環状のタイミングベルト４７を有する。ボ
ールねじ５０のねじ軸２７は、前述したように中空であ
り、内部に回転軸２６が遊通する。このねじ軸２７は、
リテーナ５５によってガンアーム２１に支持される。リ
テーナ５５は、複数のボールを有し、ねじ軸２７を回転
軸線Ｌ方向に変位自在に、かつ回転軸線Ｌまわりの回転
を拘束してねじ軸２７を保持する。このリテーナ５５の
下にナット部材２８が設けられる。ねじ軸２７の外周部
にはねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材２８が
螺合する。
説明する。直進伝達手段４５は、ねじ軸２７とナット部
材２８とから成るボールねじ５０、直進用モータ２４の
出力軸に固定されるベルト車４６、ナット部材２８に固
定されるベルト車４８、およびベルト車４６，４８に巻
き掛けられる環状のタイミングベルト４７を有する。ボ
ールねじ５０のねじ軸２７は、前述したように中空であ
り、内部に回転軸２６が遊通する。このねじ軸２７は、
リテーナ５５によってガンアーム２１に支持される。リ
テーナ５５は、複数のボールを有し、ねじ軸２７を回転
軸線Ｌ方向に変位自在に、かつ回転軸線Ｌまわりの回転
を拘束してねじ軸２７を保持する。このリテーナ５５の
下にナット部材２８が設けられる。ねじ軸２７の外周部
にはねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材２８が
螺合する。
【００２９】ナット部材２８は、軸受けを介してガンア
ーム２１に、回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持され
る。このナット部材２８の下に、ベルト車４８が固定さ
れ、ベルト車４８とナット部材２８とは一体となって回
転する。したがって、直進用モータ２４を回転させる
と、タイミングベルト４８を介してナット部材２８が回
転する。ナット部材２８が回転すると、ねじ軸２７が回
転軸線Ｌ方向に昇降する。ねじ軸２７の下端部にはヘッ
ド支持部４１が固定されており、このヘッド支持部４１
に、回転子を保持するヘッド４０が回転自在に連結され
ている。
ーム２１に、回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持され
る。このナット部材２８の下に、ベルト車４８が固定さ
れ、ベルト車４８とナット部材２８とは一体となって回
転する。したがって、直進用モータ２４を回転させる
と、タイミングベルト４８を介してナット部材２８が回
転する。ナット部材２８が回転すると、ねじ軸２７が回
転軸線Ｌ方向に昇降する。ねじ軸２７の下端部にはヘッ
ド支持部４１が固定されており、このヘッド支持部４１
に、回転子を保持するヘッド４０が回転自在に連結され
ている。
【００３０】このような回転伝達手段３０および直進伝
達手段４５を用いることで、回転用モータ２５によって
回転子２２を回転軸線Ｌまわりに高速で回転させなが
ら、回転子２２を、回転軸線Ｌに沿って昇降させ、スポ
ット接合ガン２０の開閉動作を行うことができる。
達手段４５を用いることで、回転用モータ２５によって
回転子２２を回転軸線Ｌまわりに高速で回転させなが
ら、回転子２２を、回転軸線Ｌに沿って昇降させ、スポ
ット接合ガン２０の開閉動作を行うことができる。
【００３１】つぎに、図２および図３のフローチャート
および図４のタイミングチャートを参照して、制御装置
１０によるスポット接合時の制御方法について説明す
る。図４（１）は、加圧力を示し、（２）は、直進用モ
ータ（第７軸）２４への速度指令値であり、（３）は、
直進用モータ２４への移動変位指令値である。なお、速
度指令値（２）の微分値が、移動変位指令値（３）とな
り、逆に、移動変位指令値（３）の積分値が速度指令値
（２）となる。（４）は、回転用モータ（第８軸）２５
への回転速度指令値である。
および図４のタイミングチャートを参照して、制御装置
１０によるスポット接合時の制御方法について説明す
る。図４（１）は、加圧力を示し、（２）は、直進用モ
ータ（第７軸）２４への速度指令値であり、（３）は、
直進用モータ２４への移動変位指令値である。なお、速
度指令値（２）の微分値が、移動変位指令値（３）とな
り、逆に、移動変位指令値（３）の積分値が速度指令値
（２）となる。（４）は、回転用モータ（第８軸）２５
への回転速度指令値である。
【００３２】スポット接合作業は、たとえば厚さ２ｍｍ
程度の２枚のワークをスポット接合するものとする。ワ
ークはここではアルミニウム合金とし、ほぼ水平に２枚
が重畳配置されているものとし、接合個所は、１ワーク
あたり複数あるものとする。
程度の２枚のワークをスポット接合するものとする。ワ
ークはここではアルミニウム合金とし、ほぼ水平に２枚
が重畳配置されているものとし、接合個所は、１ワーク
あたり複数あるものとする。
【００３３】スポット接合制御が開始されると、まずス
テップＳ１で、スポット接合ガン２０を位置Ｐ１に位置
決めする。位置Ｐ１とは、ワークの接合個所を接合打点
Ｐ２とした場合、接合打点Ｐ２から所定距離上方に離反
した位置（たとえば５０ｍｍ上方）に、回転子２２のピ
ン５２先端が配置され、接合打点Ｐ２の下で、ワークか
ら所定距離下方に離反した位置に、スポット接合ガン２
０の受け部２３が配置される位置である。
テップＳ１で、スポット接合ガン２０を位置Ｐ１に位置
決めする。位置Ｐ１とは、ワークの接合個所を接合打点
Ｐ２とした場合、接合打点Ｐ２から所定距離上方に離反
した位置（たとえば５０ｍｍ上方）に、回転子２２のピ
ン５２先端が配置され、接合打点Ｐ２の下で、ワークか
ら所定距離下方に離反した位置に、スポット接合ガン２
０の受け部２３が配置される位置である。
【００３４】つぎに、ステップＳ２において、接合ガン
２０の閉じ動作を開始する。つまり、時刻ｔ１におい
て、図４（２）、図４（３）に示すように、直進用モー
タ２４に速度指令値および移動変位指令値を出力する。
直進用モータ２４への速度指令値が、三角波形状である
のは、回転子先端がワークに急激に衝突してワークが振
動することを防止するためである。この三角波形状は、
摩擦攪拌の接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子
２２の速度を上昇する傾斜部分を有する。
２０の閉じ動作を開始する。つまり、時刻ｔ１におい
て、図４（２）、図４（３）に示すように、直進用モー
タ２４に速度指令値および移動変位指令値を出力する。
直進用モータ２４への速度指令値が、三角波形状である
のは、回転子先端がワークに急激に衝突してワークが振
動することを防止するためである。この三角波形状は、
摩擦攪拌の接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子
２２の速度を上昇する傾斜部分を有する。
【００３５】また、スポット接合ガン２０は、回転子２
２のみが直進移動して閉じ、受け部２３は固定されてい
るため、ワークを上下方向に挟むためには、回転子２２
を下降させるとともに、ロボットでガン２０を上昇させ
る必要がある。そのために、ステップＳ２の閉じ動作で
は、直進用モータ２４で回転子２２を下降させるととも
に、ロボット６軸を用いて、ガン２０が、回転子２２の
回転軸線Ｌ方向に沿って上昇するように移動させる。こ
のようにして、回転子先端がワークの上に当接する時点
と、受け部２３がワークの下に当接する時点とが一致す
るように、ロボット６軸を制御する。
２のみが直進移動して閉じ、受け部２３は固定されてい
るため、ワークを上下方向に挟むためには、回転子２２
を下降させるとともに、ロボットでガン２０を上昇させ
る必要がある。そのために、ステップＳ２の閉じ動作で
は、直進用モータ２４で回転子２２を下降させるととも
に、ロボット６軸を用いて、ガン２０が、回転子２２の
回転軸線Ｌ方向に沿って上昇するように移動させる。こ
のようにして、回転子先端がワークの上に当接する時点
と、受け部２３がワークの下に当接する時点とが一致す
るように、ロボット６軸を制御する。
【００３６】つぎにステップＳ３で、回転子２２の回転
を開始する（時刻ｔ２）。つぎのステップＳ４で接合打
点Ｐ２に到達（時刻ｔ３）、つまり回転子２２のピン５
２先端がワークに当接すると、ステップＳ５で加圧が開
始される。その後、ステップＳ６で、回転制御部１２
で、回転用モータ２５が所定の回転速度範囲内にあるか
否かを判断する。
を開始する（時刻ｔ２）。つぎのステップＳ４で接合打
点Ｐ２に到達（時刻ｔ３）、つまり回転子２２のピン５
２先端がワークに当接すると、ステップＳ５で加圧が開
始される。その後、ステップＳ６で、回転制御部１２
で、回転用モータ２５が所定の回転速度範囲内にあるか
否かを判断する。
【００３７】本実施形態では、この判断は、接合作業の
加圧中に一回行うものとし、加圧中にいずれかのタイミ
ングで回転制御部１２で回転速度の瞬時値を検出する。
本実施形態では、図４（１）に示すように、一回の加圧
時間ｔLをとすると、その中央の時点、つまり加圧開始
時刻ｔ３からｔL／２経過したときに、回転速度の瞬時
値を検出する。回転速度は、たとえば回転速度が３００
０ｒｐｍに指定されており、所定の回転速度範囲とは、
たとえば指定された回転速度の±１０％内、好ましくは
±５％内とする。または、％でなく、±Ｘｒｐｍ以内
と、回転数で範囲を設定してもよい。
加圧中に一回行うものとし、加圧中にいずれかのタイミ
ングで回転制御部１２で回転速度の瞬時値を検出する。
本実施形態では、図４（１）に示すように、一回の加圧
時間ｔLをとすると、その中央の時点、つまり加圧開始
時刻ｔ３からｔL／２経過したときに、回転速度の瞬時
値を検出する。回転速度は、たとえば回転速度が３００
０ｒｐｍに指定されており、所定の回転速度範囲とは、
たとえば指定された回転速度の±１０％内、好ましくは
±５％内とする。または、％でなく、±Ｘｒｐｍ以内
と、回転数で範囲を設定してもよい。
【００３８】そして、回転速度が所定範囲内にない場合
は、回転速度異常として、ステップＳ７で回転用モータ
（第８軸）異常と判断し、ロボット異常信号を出力し、
ステップＳ８で、第１軸〜第８軸の全てのモータを停止
させてロボットを停止させる。
は、回転速度異常として、ステップＳ７で回転用モータ
（第８軸）異常と判断し、ロボット異常信号を出力し、
ステップＳ８で、第１軸〜第８軸の全てのモータを停止
させてロボットを停止させる。
【００３９】ステップＳ６で所定の回転速度範囲内にあ
ると判断した場合には、ステップＳ９に進み、直進制御
部１１で加圧力の瞬時値を検出し、所定の加圧力範囲内
にあるか否かを判断する。たとえば加圧力が２．９４ｋ
Ｎ（３００ｋｇ）に指定されている場合、所定の加圧力
範囲は、±５％内、好ましくは±１％内とする。また
は、％でなく、ＹｋＮ以内と、加圧力で範囲を設定して
もよい。加圧力の瞬時値の検出は、直進用モータ（第７
軸）２４の電流値を直進制御部１１で検出し、実勢モー
タ負荷電流を瞬時に登録データと照合することで行う。
このようにして、所定の加圧力範囲にないと判断した場
合には、加圧軸（第７軸）加圧力異常として、ステップ
Ｓ１０でロボット異常信号を出力し、ステップＳ８で第
１軸〜第８軸の全てのモータを停止させる。
ると判断した場合には、ステップＳ９に進み、直進制御
部１１で加圧力の瞬時値を検出し、所定の加圧力範囲内
にあるか否かを判断する。たとえば加圧力が２．９４ｋ
Ｎ（３００ｋｇ）に指定されている場合、所定の加圧力
範囲は、±５％内、好ましくは±１％内とする。また
は、％でなく、ＹｋＮ以内と、加圧力で範囲を設定して
もよい。加圧力の瞬時値の検出は、直進用モータ（第７
軸）２４の電流値を直進制御部１１で検出し、実勢モー
タ負荷電流を瞬時に登録データと照合することで行う。
このようにして、所定の加圧力範囲にないと判断した場
合には、加圧軸（第７軸）加圧力異常として、ステップ
Ｓ１０でロボット異常信号を出力し、ステップＳ８で第
１軸〜第８軸の全てのモータを停止させる。
【００４０】ステップＳ９で、所定の加圧力範囲内にあ
ると判断した場合には、ステップＳ１１に進む。ステッ
プＳ１１では、回転制御部１２で、図４（４）に示すよ
うに、回転速度を変化させる。摩擦攪拌接合では、接合
開始時から接合終了時まで一定の回転速度で攪拌するよ
りも、接合初期には高速回転し、終了時には低速で回転
させるほうが、接合品質を良好とすることができる。本
実施形態では、図４（４）に示すように、回転速度を３
段階に切り替え、加圧開始時刻ｔ３から時刻ｔ４までの
初期部では、高速回転とし、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで
の中間部には中速とし、時刻ｔ５からの終了部では低速
に切り替える。これらは基準回転速度、ここでは３００
０ｒｐｍに対し、別途パラメータで設定する。
ると判断した場合には、ステップＳ１１に進む。ステッ
プＳ１１では、回転制御部１２で、図４（４）に示すよ
うに、回転速度を変化させる。摩擦攪拌接合では、接合
開始時から接合終了時まで一定の回転速度で攪拌するよ
りも、接合初期には高速回転し、終了時には低速で回転
させるほうが、接合品質を良好とすることができる。本
実施形態では、図４（４）に示すように、回転速度を３
段階に切り替え、加圧開始時刻ｔ３から時刻ｔ４までの
初期部では、高速回転とし、時刻ｔ４から時刻ｔ５まで
の中間部には中速とし、時刻ｔ５からの終了部では低速
に切り替える。これらは基準回転速度、ここでは３００
０ｒｐｍに対し、別途パラメータで設定する。
【００４１】回転子２２のピン５２の先端が、ワークに
押圧された状態で高速で回転すると、ピン５２とワーク
とで摩擦熱が発生し、接合打点が軟化してピン５２がワ
ークに挿入される。ピン５２が挿入されると、回転子２
２のショルダー部５１もワーク表面に押し付けられ、こ
こでも摩擦熱が発生し、ワークが軟化、攪拌される。こ
のようにして、初期部において、高速で攪拌したのち、
中間部で回転速度を落とし、中速でさらに攪拌し、終了
部では、さらに速度を落として低速で攪拌する。
押圧された状態で高速で回転すると、ピン５２とワーク
とで摩擦熱が発生し、接合打点が軟化してピン５２がワ
ークに挿入される。ピン５２が挿入されると、回転子２
２のショルダー部５１もワーク表面に押し付けられ、こ
こでも摩擦熱が発生し、ワークが軟化、攪拌される。こ
のようにして、初期部において、高速で攪拌したのち、
中間部で回転速度を落とし、中速でさらに攪拌し、終了
部では、さらに速度を落として低速で攪拌する。
【００４２】このようにして、一定の押圧力を加えた状
態で、回転速度を低速まで切り替えた後、ステップＳ１
２に進む。ステップＳ１２では、たとえば加圧開始時か
ら所定時間を内部タイマによって計時し、所定時間、た
とえば０．５〜１秒計時すると加工完了として、次のス
テップＳ１３で開動作を開始する。このときの時刻が時
刻ｔ６である。
態で、回転速度を低速まで切り替えた後、ステップＳ１
２に進む。ステップＳ１２では、たとえば加圧開始時か
ら所定時間を内部タイマによって計時し、所定時間、た
とえば０．５〜１秒計時すると加工完了として、次のス
テップＳ１３で開動作を開始する。このときの時刻が時
刻ｔ６である。
【００４３】開動作は、図４（２）（３）に示すよう
に、回転子２２が上昇するように、直進制御部１１から
直進用モータ２４に対して、速度指令値および移動変位
指令値を出力する。またこのとき、回転子先端と受け部
２３とが同時にワークから離反するように、ロボット６
軸に対しても指令する。
に、回転子２２が上昇するように、直進制御部１１から
直進用モータ２４に対して、速度指令値および移動変位
指令値を出力する。またこのとき、回転子先端と受け部
２３とが同時にワークから離反するように、ロボット６
軸に対しても指令する。
【００４４】つぎのステップＳ１４では、溶着が発生し
たか否かを判断する。溶着発生判断は、本実施形態で
は、直進制御部１１および回転制御部１２で行い、たと
えば直進制御部１１で検出した直進用モータ（第７軸）
２４の電流値が、規定値（たとえば定格トルクのＸ％相
当）より大きい場合、または、回転制御部１２で検出し
た回転用モータ（第８軸）２５のモータ電流値が、規定
値（たとえば定格トルクのＸ％相当）より大きい場合
に、ロボット異常と判断してステップＳ１５に進み、た
とえば「溶着を検知しました」または「衝突または異常
外乱を検知しました」といった表示とともに警報を発し
て第１軸〜第８軸を全て停止させてロボット停止する。
なお、この溶着検知は、直進用モータ２４の電流値のみ
の判断であってもよく、回転用モータ２５の電流値のみ
の判断であってもよく、両モータ２４，２５の電流値か
ら総合して判断してもよい。
たか否かを判断する。溶着発生判断は、本実施形態で
は、直進制御部１１および回転制御部１２で行い、たと
えば直進制御部１１で検出した直進用モータ（第７軸）
２４の電流値が、規定値（たとえば定格トルクのＸ％相
当）より大きい場合、または、回転制御部１２で検出し
た回転用モータ（第８軸）２５のモータ電流値が、規定
値（たとえば定格トルクのＸ％相当）より大きい場合
に、ロボット異常と判断してステップＳ１５に進み、た
とえば「溶着を検知しました」または「衝突または異常
外乱を検知しました」といった表示とともに警報を発し
て第１軸〜第８軸を全て停止させてロボット停止する。
なお、この溶着検知は、直進用モータ２４の電流値のみ
の判断であってもよく、回転用モータ２５の電流値のみ
の判断であってもよく、両モータ２４，２５の電流値か
ら総合して判断してもよい。
【００４５】そして、ワークと回転子との離し作業を行
う。離し作業は、たとえば回転子を回転させながら引き
上げる。回転子の回転方向は、攪拌接合時の回転方向と
同じであっても逆転させてもよい。
う。離し作業は、たとえば回転子を回転させながら引き
上げる。回転子の回転方向は、攪拌接合時の回転方向と
同じであっても逆転させてもよい。
【００４６】回転子先端のピン５２にはねじが切られて
いる場合がある。たとえば右ねじが切られている場合、
接合時に攪拌効率を向上させるために、左回りに回転さ
せて回転させる。つまり、ねじの回転によって、周囲の
母材が下に移動するように回転させる。したがって、こ
のような場合には、離し作業のときには、回転子の回転
方向を逆転させず、接合時と同じ方向とする。これによ
って、周囲の母材が下に移動して回転子を引き離す方向
に力が作用する。ピン５２にねじが切られていない場合
には、接合時と逆転させて引き離すほうが好ましい。
いる場合がある。たとえば右ねじが切られている場合、
接合時に攪拌効率を向上させるために、左回りに回転さ
せて回転させる。つまり、ねじの回転によって、周囲の
母材が下に移動するように回転させる。したがって、こ
のような場合には、離し作業のときには、回転子の回転
方向を逆転させず、接合時と同じ方向とする。これによ
って、周囲の母材が下に移動して回転子を引き離す方向
に力が作用する。ピン５２にねじが切られていない場合
には、接合時と逆転させて引き離すほうが好ましい。
【００４７】ステップＳ１４で溶着が発生していないと
判断されると、つぎのステップＳ１６で開動作を継続
し、回転子２２のピン５２先端が、ワークから所定のク
リアランス距離分、離反するまで開動作を継続する。
判断されると、つぎのステップＳ１６で開動作を継続
し、回転子２２のピン５２先端が、ワークから所定のク
リアランス距離分、離反するまで開動作を継続する。
【００４８】そして、次のステップＳ１７で、ワークの
全ての接合個所の接合が終了したか否かを判断し、終了
していなければ、ステップＳ１８に進んで１打点分、作
業完了とし、次の接合打点を設定してステップＳ１に戻
り、つぎの打点の接合作業を開始する。
全ての接合個所の接合が終了したか否かを判断し、終了
していなければ、ステップＳ１８に進んで１打点分、作
業完了とし、次の接合打点を設定してステップＳ１に戻
り、つぎの打点の接合作業を開始する。
【００４９】ステップＳ１７でワークの全ての接合打点
の作業が完了していると判断した場合には、ステップＳ
１９で、回転制御部１２から回転用モータ２５へ速度指
令値０を出力して回転を停止させる。つぎのステップＳ
２０で、回転用モータ２４の回転速度が０か否かを回転
制御部１２で判断し、０の場合はステップＳ２１に進
み、１ワークの作業が完了する。ステップＳ２１におい
て、回転停止指令を出力してから規定時間、たとえば２
秒経過しても回転速度が０に達しない場合には、ステッ
プＳ７に進み、回転用モータ（第８軸）２５異常とし
て、ロボットを停止（ステップＳ８）させる。
の作業が完了していると判断した場合には、ステップＳ
１９で、回転制御部１２から回転用モータ２５へ速度指
令値０を出力して回転を停止させる。つぎのステップＳ
２０で、回転用モータ２４の回転速度が０か否かを回転
制御部１２で判断し、０の場合はステップＳ２１に進
み、１ワークの作業が完了する。ステップＳ２１におい
て、回転停止指令を出力してから規定時間、たとえば２
秒経過しても回転速度が０に達しない場合には、ステッ
プＳ７に進み、回転用モータ（第８軸）２５異常とし
て、ロボットを停止（ステップＳ８）させる。
【００５０】上述した実施形態では、１ワーク内の接合
作業では、回転子の回転を停止させずに行ったが、これ
に限らず、各接合打点ごとに回転を停止させてもよく、
また、ワーク終了ごとに回転を停止させないように制御
してもよい。
作業では、回転子の回転を停止させずに行ったが、これ
に限らず、各接合打点ごとに回転を停止させてもよく、
また、ワーク終了ごとに回転を停止させないように制御
してもよい。
【００５１】また、本実施形態では、加圧時に回転速度
を３段階に変化させたが、２段階でもよく、４段階もし
くはそれ以上でもよく、また無段階に連続的に回転速度
が変化するように制御してもよい。さらに、本実施形態
では初期に高速とし、時間経過にともなって回転速度を
低下させるように制御したが、これに限らず、ワークに
よっては、初期を低速とし、時間経過にともなって回転
速度を増加させるように制御してもよく、初期部に高速
とし、中間部で低速とし、終了部で再び高速とするよう
に制御してもよい。
を３段階に変化させたが、２段階でもよく、４段階もし
くはそれ以上でもよく、また無段階に連続的に回転速度
が変化するように制御してもよい。さらに、本実施形態
では初期に高速とし、時間経過にともなって回転速度を
低下させるように制御したが、これに限らず、ワークに
よっては、初期を低速とし、時間経過にともなって回転
速度を増加させるように制御してもよく、初期部に高速
とし、中間部で低速とし、終了部で再び高速とするよう
に制御してもよい。
【００５２】また、本実施形態では、回転速度の検出
は、一回の接合作業の加圧時間ｔLをとすると、その中
央の時点ｔL／２で検出した。つまり、３段階の速度の
うちで、中間部の速度が所定の速度範囲内となっている
かのみを監視したが、これに限らず、回転速度が複数段
階に設定されている場合、各段階で回転速度を監視する
ように制御してもよい。つまり、各段階に所定の回転速
度範囲を設定しておき、各段階の中央で、所定の回転速
度範囲にあるか否かを監視し、所定の回転速度範囲にな
いと判断した時点で、回転速度異常としてロボットを停
止させてもよい。
は、一回の接合作業の加圧時間ｔLをとすると、その中
央の時点ｔL／２で検出した。つまり、３段階の速度の
うちで、中間部の速度が所定の速度範囲内となっている
かのみを監視したが、これに限らず、回転速度が複数段
階に設定されている場合、各段階で回転速度を監視する
ように制御してもよい。つまり、各段階に所定の回転速
度範囲を設定しておき、各段階の中央で、所定の回転速
度範囲にあるか否かを監視し、所定の回転速度範囲にな
いと判断した時点で、回転速度異常としてロボットを停
止させてもよい。
【００５３】また上述した実施形態では、回転速度およ
び加圧力の少なくともいずれか一方でも所定の範囲内か
ら外れている場合に、接合作業を停止するように制御し
ているが、本発明はこれに限らず、いずれか一方が所定
の範囲であれば、接合作業を継続し、両方が所定の範囲
から外れたときのみ、接合作業を停止するように制御し
てもよい。
び加圧力の少なくともいずれか一方でも所定の範囲内か
ら外れている場合に、接合作業を停止するように制御し
ているが、本発明はこれに限らず、いずれか一方が所定
の範囲であれば、接合作業を継続し、両方が所定の範囲
から外れたときのみ、接合作業を停止するように制御し
てもよい。
【００５４】本発明の他の実施形態として、接合時に回
転速度だけでなく、加圧力も変化させるように制御して
よい。たとえば、初期部の高速回転時には高圧とし、中
間部の中速回転時に中圧とし、終了部の低速回転時に低
圧とするように加圧制御を行ってもよい。これにより、
さらに接合品質を向上させることができる。またこの場
合にも、各加圧段階で、加圧力が所定の範囲内にあるか
否かを監視し、所定の加圧力範囲内にない場合に接合作
業を停止するように制御してもよい。
転速度だけでなく、加圧力も変化させるように制御して
よい。たとえば、初期部の高速回転時には高圧とし、中
間部の中速回転時に中圧とし、終了部の低速回転時に低
圧とするように加圧制御を行ってもよい。これにより、
さらに接合品質を向上させることができる。またこの場
合にも、各加圧段階で、加圧力が所定の範囲内にあるか
否かを監視し、所定の加圧力範囲内にない場合に接合作
業を停止するように制御してもよい。
【００５５】また、ワークによっては、低速回転時に高
圧とし、高速回転時に低圧とするように加圧制御を行っ
ても良く、またさらに回転速度を一定として、接合時の
加圧力のみを変化させるように制御してもよい。
圧とし、高速回転時に低圧とするように加圧制御を行っ
ても良く、またさらに回転速度を一定として、接合時の
加圧力のみを変化させるように制御してもよい。
【００５６】また、上述した本実施形態ではワークはア
ルミニウム合金としたが、本発明はこれに限らず、他の
金属製ワーク、または合成樹脂製のワークであってもよ
い。
ルミニウム合金としたが、本発明はこれに限らず、他の
金属製ワーク、または合成樹脂製のワークであってもよ
い。
【００５７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、回転制御
手段を有するので、回転子の回転速度を可変に制御する
ことができる。これによって、最適な回転速度でスポッ
ト接合を行うことができる。また、直進制御手段によっ
て、押圧力のきめ細かな制御を行うことができ、スポッ
ト接合に最適な押圧力で接合することができる。すなわ
ち回転制御手段によって前記押圧期間中、時間経過に伴
って回転子の回転速度を、高速から低速に、低速から高
速に、段階的に、または連続的にそれぞれ変化し、さら
にまた時間経過の途中で回転速度を一旦落すように変化
し、これによって接合品質を良好とすることができる。
手段を有するので、回転子の回転速度を可変に制御する
ことができる。これによって、最適な回転速度でスポッ
ト接合を行うことができる。また、直進制御手段によっ
て、押圧力のきめ細かな制御を行うことができ、スポッ
ト接合に最適な押圧力で接合することができる。すなわ
ち回転制御手段によって前記押圧期間中、時間経過に伴
って回転子の回転速度を、高速から低速に、低速から高
速に、段階的に、または連続的にそれぞれ変化し、さら
にまた時間経過の途中で回転速度を一旦落すように変化
し、これによって接合品質を良好とすることができる。
【００５８】また本発明によれば、たとえば回転子を回
転させるのに所定の力以上の力を要することを回転制御
手段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所
定の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した
場合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているもの
と判断することができる。このようにして、溶着検出を
確実に行うことができる。
転させるのに所定の力以上の力を要することを回転制御
手段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所
定の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した
場合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているもの
と判断することができる。このようにして、溶着検出を
確実に行うことができる。
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】また本発明によれば、回転子２２の先端部
５１，５２が被接合物であるワークに急激に衝突して被
接合物が振動することを防止することができる。
５１，５２が被接合物であるワークに急激に衝突して被
接合物が振動することを防止することができる。
【図１】本発明の実施の一形態のスポット接合ガン２０
の構造を示す図である。
の構造を示す図である。
【図２】本発明の接合制御のフローチャートの前半部で
ある。
ある。
【図３】接合制御のフローチャートの後半部である。
【図４】接合制御のタイミングチャートである。
１０ 制御装置
１１ 直進制御部
１２ 回転制御部
２０ スポット接合ガン
２２ 回転子
２４ 直進用モータ
２５ 回転用モータ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 兵江 猛宏
兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番
１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内
(56)参考文献 特開2002−66759（ＪＰ，Ａ)
特開2002−292477（ＪＰ，Ａ)
特開2002−45980（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B23K 20/12
Claims (7)
- 【請求項１】 高速回転する回転子を回転軸線方向に直
進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前
記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化さ
せ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合
装置において、 回転子の回転速度を可変に制御し、前記押圧期間中、時
間経過に伴って高速から低速に段階的に、または連続的
に変化する回転制御手段と、 回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制御手段
とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項２】 高速回転する回転子を回転軸線方向に直
進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前
記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化さ
せ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合
装置において、 回転子の回転速度を可変に制御し、前記押圧期間中、時
間経過に伴って低速から高速に段階的に、または連続的
に変化する回転制御手段と、 回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制御手段
とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項３】 高速回転する回転子を回転軸線方向に直
進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前
記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化さ
せ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合
装置において、 回転子の回転速度を可変に制御し、前記押圧期間中、時
間経過の途中で回転速度を一旦落すように変化する回転
制御手段と、 回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制御手段
とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項４】 前記回転制御手段および直進制御手段の
少なくともいずれか一方を用いて、回転子先端が、被接
合物に溶着しているか否かを検出することを特徴とする
請求項１〜３のうちの１つに記載の摩擦攪拌接合装置。 - 【請求項５】 直進制御手段は、摩擦攪拌の接合作業の
初期に、時間経過に伴って回転子２２の速度を上昇する
傾斜部分を有する三角波形状の速度指令値を導出するこ
とを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の摩擦
攪拌接合装置。 - 【請求項６】 高速回転する回転子を回転軸線方向に直
進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前
記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化さ
せ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合
装置において、 回転子の回転速度を可変に制御する回転制御手段と、 回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制御手段
とを備え、 前記回転制御手段および直進制御手段の少なくともいず
れか一方を用いて、回転子先端が、被接合物に溶着して
いるか否かを検出することを特徴とする摩擦攪拌接合装
置。 - 【請求項７】 高速回転する回転子を回転軸線方向に直
進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前
記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化さ
せ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合
装置において、 回転子の回転速度を可変に制御する回転制御手段と、 回転子を直進移動させて加圧力を制御する直進制御手段
とを備え、 直進制御手段は、摩擦攪拌の接合作業の初期に、時間経
過に伴って回転子２２の速度を上昇する傾斜部分を有す
る三角波形状の速度指令値を導出することを特徴とする
摩擦攪拌接合装置。
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