JP5080928B2 - Friction stir welding system and friction stir welding method - Google Patents

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Description

本発明は、摩擦撹拌接合システム及び摩擦撹拌接合方法に関する。   The present invention relates to a friction stir welding system and a friction stir welding method.

金属材の接合方法として、摩擦撹拌接合(FSW:Friction Stir Welding)が知られている。摩擦撹拌接合では、接合しようとする金属材を接合部において対向させる。そして、回転ツールの先端に設けられたプローブを接合部に押し込んで回転させ、摩擦熱による塑性流動によって2つの金属材を接合する。   Friction stir welding (FSW) is known as a method for joining metal materials. In the friction stir welding, the metal materials to be joined are opposed to each other at the joint. And the probe provided in the front-end | tip of a rotary tool is pushed in into a junction part, is rotated, and two metal materials are joined by plastic flow by friction heat.

摩擦撹拌接合方法に関する技術として、例えば特許文献1に記載の摩擦撹拌接合方法がある。この従来の摩擦撹拌接合方法では、接合対象物から回転ツールに加わる抵抗力が極大となった時刻を、プローブが接合部に完全に押し込まれた時刻であるとみなし、この時刻において回転ツールの移動を開始するようにしている。
特開2006−334639号公報
As a technique related to the friction stir welding method, for example, there is a friction stir welding method described in Patent Document 1. In this conventional friction stir welding method, the time when the resistance force applied to the rotating tool from the object to be joined becomes maximum is regarded as the time when the probe is completely pushed into the joint, and the rotating tool moves at this time. Like to start.
JP 2006-334639 A

上述した従来の摩擦撹拌接合方法にも示されるように、摩擦撹拌接合によって形成される接合部の接合状態の可否は、摩擦撹拌接合システムの動作条件に依存し、特に、接合対象物に直接接触する回転ツールの動作に大きく左右される。そこで、接合状態の可否を精度良く判断するため、動作中の回転ツールにかかる荷重、歪み量、振動といった複数の物理量を常時モニタリングすることが考えられる。しかしながら、複数の物理量を常時モニタリングすると、センサの数が増加し、解析ルーチンも複雑化してしまうという問題がある。   As shown in the conventional friction stir welding method described above, whether or not the joint formed by friction stir welding is possible depends on the operating conditions of the friction stir welding system, and in particular, is in direct contact with the object to be welded. It depends greatly on the movement of the rotating tool. Therefore, in order to accurately determine whether or not the joining state is possible, it is conceivable to constantly monitor a plurality of physical quantities such as a load, strain amount, and vibration applied to the rotating tool during operation. However, when a plurality of physical quantities are constantly monitored, there are problems that the number of sensors increases and the analysis routine becomes complicated.

本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、処理負担を軽減しつつ、接合状態の可否を精度良く判断することができる摩擦撹拌接合システム及び摩擦撹拌接合方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a friction stir welding system and a friction stir welding method capable of accurately determining whether or not a joining state is possible while reducing a processing burden. Objective.

上記課題の解決のため、本願発明者は、鋭意研究を重ねる過程で、接合を行う際に摩擦撹拌接合システムで消費されるエネルギーの変動量に着目した。その結果、摩擦撹拌接合システムで消費されるエネルギー量は、システムにかかる負荷に依存しており、摩擦撹拌接合の開始時、すなわち、回転ツールが金属材の当接部分に押し込まれたときに急峻なピークが生じ、摩擦撹拌接合中はほぼ一定のレベルを保つことが分かった。また、摩擦撹拌接合が完了して回転ツールが当接部分から引き上げられたときにわずかなピークが生じ、その後急激に落ち込んでわずかなディップを生じた後、摩擦撹拌接合開始前のレベルに戻ることが分かった。   In order to solve the above-described problems, the inventors of the present application focused on the amount of energy fluctuation consumed in the friction stir welding system during joining in the process of earnest research. As a result, the amount of energy consumed in the friction stir welding system depends on the load on the system and is sharp when the friction stir welding starts, i.e. when the rotating tool is pushed into the abutting part of the metal material. It was found that a constant peak was generated and maintained at a substantially constant level during friction stir welding. In addition, a slight peak occurs when the friction stir welding is completed and the rotating tool is pulled up from the abutting part, and after that, after a sudden drop and a slight dip, the level returns to the level before the start of the friction stir welding. I understood.

そこで、本願発明者は、摩擦撹拌接合の開始から完了までの期間のうち、エネルギー量の変動が顕著な部分について異常の有無を判断すれば、摩擦撹拌接合の全期間にわたって複数の物理量を処理せずとも接合状態の可否を精度良く判断することができるとの知見を得て本発明を想到するに至った。   Therefore, the inventor of the present application can process a plurality of physical quantities over the entire period of friction stir welding by determining whether or not there is an abnormality in a portion where the fluctuation of energy amount is remarkable in the period from the start to completion of friction stir welding. The present invention has been conceived by obtaining the knowledge that it is possible to accurately determine whether or not a joined state is possible.

本発明に係る摩擦撹拌接合システムは、金属材の端面同士の当接部分に押し込んだ回転ツールを回転させることにより、当接部分に沿って接合部を形成する摩擦撹拌接合システムであって、摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、システムに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を検出する物理量検出手段と、物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とをそれぞれ抽出する出力信号抽出手段と、出力信号抽出手段によって抽出された第1の部分及び第2の部分と予め設定された閾値との比較に基づいて、測定用の出力信号の異常の有無を判断する異常判断出段と、異常判断手段による判断結果に基づいて、接合部の接合状態の可否を判断する接合状態判断手段と、を備えたことを特徴としている。   A friction stir welding system according to the present invention is a friction stir welding system that forms a joint along a contact portion by rotating a rotary tool that is pushed into the contact portion between the end faces of a metal material. From the start to the end of stir welding, the physical quantity detection means for detecting a change in physical quantity related to the amount of energy supplied to the system, and the rotating tool is in contact with the measurement output signal obtained from the physical quantity detection means. Output signal extraction means for extracting a first part corresponding to when pushed in and a second part corresponding to when the rotary tool is pulled up from the contact part, respectively, and extracted by the output signal extraction means Based on a comparison between the first part and the second part and a preset threshold value, an abnormality determination stage for determining whether there is an abnormality in the output signal for measurement, and an abnormality determination unit Based on that determination result, it is characterized by comprising a bonding state determining means for determining whether the bonding state of the bonding portion.

この摩擦撹拌接合システムでは、摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、システムに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を物理量検出手段によって検出する。そして、物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とを予め設定された閾値と比較し、これに基づいて測定用の出力信号の異常の有無を判断する。このように、この摩擦撹拌接合システムでは、単一の物理量をモニタリングし、かつ摩擦撹拌接合の開始から完了までの期間のうち、エネルギー量の変動が顕著な部分を抽出して異常の有無を判断しているので、処理負担を軽減しつつ、接合状態の可否を精度良く判断することができる。   In this friction stir welding system, a change in physical quantity related to the amount of energy supplied to the system is detected by the physical quantity detection means from the start to the completion of friction stir welding. Of the output signals for measurement acquired from the physical quantity detection means, the first portion corresponding to when the rotary tool is pushed into the contact portion, and the case where the rotary tool is pulled up from the contact portion. The second portion is compared with a preset threshold value, and based on this, the presence / absence of abnormality in the output signal for measurement is determined. As described above, in this friction stir welding system, a single physical quantity is monitored, and in the period from the start to the completion of friction stir welding, the portion where the fluctuation of the energy amount is remarkable is extracted to determine whether there is an abnormality. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the joined state is possible while reducing the processing load.

また、予め取得した基準用の出力信号から抽出された第1の部分の上管理限界値及び下管理限界値を算出する第1算出手段と、予め取得した基準用の出力信号から抽出された第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号の標準偏差を整数倍して得られる正規化値を算出する第2算出手段と、を更に備え、異常判断手段は、測定用の出力信号における第1の部分が上管理限界と下管理限界との間に収まっているか否かに基づいて、第1の部分の異常の有無を判断する第1異常判断手段と、測定用の出力信号における第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号が正規化値を超えるか否かに基づいて、第2の部分の異常の有無を判断する第2異常判断手段と、を備えたことが好ましい。   In addition, the first calculation means for calculating the upper management limit value and the lower management limit value of the first portion extracted from the reference output signal acquired in advance, and the first part extracted from the reference output signal acquired in advance. And a second calculating means for calculating a normalized value obtained by multiplying the standard deviation of the difference signal obtained by subtracting the moving average from the portion of 2, and the abnormality determining means includes an output for measurement. A first abnormality determining means for determining whether there is an abnormality in the first part based on whether or not the first part of the signal is between the upper control limit and the lower control limit; and an output signal for measurement Second abnormality determining means for determining whether or not there is an abnormality in the second part based on whether or not a difference signal obtained by subtracting the moving average from the second part in FIG. It is preferable.

上管理限界値と下管理限界値とは、基準用の出力信号の第1の部分について標準偏差を算出し、これを標準偏差を整数倍して得られる正規化値を基準用の出力信号の第1の部分に加算及び減算してそれぞれ得られる値である。これらの閾値は、基準用の出力信号の第1の部分の波形に沿って一定の数値幅を持って設定されるので、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに急峻な立ち上がりを示す測定用の出力信号の第1の部分の異常の有無を容易に判断することができる。一方、測定用の出力信号の第2の部分については、その移動平均を差分した差分信号を用いて異常の有無を判断する。これにより、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに測定用の出力信号の第2の部分に生じるわずかなピーク及びディップを捉え、第2の部分の異常の有無を容易に判断することができる。   The upper control limit value and the lower control limit value are obtained by calculating a standard deviation for the first part of the reference output signal and multiplying the standard deviation by an integer to obtain a normalized value of the reference output signal. It is a value obtained by adding and subtracting to the first part. Since these threshold values are set with a certain numerical value width along the waveform of the first portion of the reference output signal, the measurement shows a steep rise when the rotary tool is pushed into the contact portion. It is possible to easily determine whether there is an abnormality in the first portion of the output signal for use. On the other hand, regarding the second portion of the output signal for measurement, the presence / absence of abnormality is determined using a difference signal obtained by subtracting the moving average. As a result, it is possible to easily determine the presence or absence of an abnormality in the second portion by capturing a slight peak and dip generated in the second portion of the output signal for measurement when the rotary tool is pulled up from the contact portion. it can.

また、本発明に係る摩擦撹拌接合方法は、金属材の端面同士の当接部分に押し込んだ回転ツールを回転させることにより、当接部分に沿って接合部を形成する摩擦撹拌接合方法であって、摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、システムに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を物理量検出手段によって検出する物理量検出ステップと、物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とをそれぞれ抽出する出力信号抽出ステップと、第1の部分及び第2の部分と予め設定された閾値との比較に基づいて、測定用の出力信号の異常の有無を判断する異常判断ステップと、異常判断ステップでの判断結果に基づいて、接合部の接合状態の可否を判断する接合状態判断ステップと、を備えたことを特徴としている。   Further, the friction stir welding method according to the present invention is a friction stir welding method for forming a joint portion along a contact portion by rotating a rotary tool pushed into the contact portion between the end faces of the metal material. From the start to the completion of friction stir welding, the physical quantity detection step for detecting the change in the physical quantity related to the amount of energy supplied to the system by the physical quantity detection means, and the rotation of the output signal for measurement acquired from the physical quantity detection means An output signal extraction step for extracting a first portion corresponding to when the tool is pushed into the contact portion and a second portion corresponding to when the rotary tool is pulled up from the contact portion; An abnormality determination step for determining whether there is an abnormality in the output signal for measurement, based on a comparison between the first and second portions and a preset threshold value, and an abnormality determination step Based on the determination result, it is characterized by comprising a bonding state determination step of determining whether the bonding state of the bonding portion.

この摩擦撹拌方法では、摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、システムに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を物理量検出手段によって検出する。そして、物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とを予め設定された閾値と比較し、これに基づいて側絵地用の出力信号の異常の有無を判断する。このように、この摩擦撹拌接合システムでは、単一の物理量をモニタリングし、かつ摩擦撹拌接合の開始から完了までの期間のうち、エネルギー量の変動が顕著な部分を抽出して異常の有無を判断しているので、処理負担を軽減しつつ、接合状態の可否を精度良く判断することができる。   In this friction stir method, a change in physical quantity related to the amount of energy supplied to the system is detected by the physical quantity detection means from the start to the completion of friction stir welding. Of the output signals for measurement acquired from the physical quantity detection means, the first portion corresponding to when the rotary tool is pushed into the contact portion, and the case where the rotary tool is pulled up from the contact portion. The second portion is compared with a preset threshold value, and based on this, the presence / absence of an abnormality in the output signal for the side picture is determined. As described above, in this friction stir welding system, a single physical quantity is monitored, and in the period from the start to the completion of friction stir welding, the portion where the fluctuation of the energy amount is remarkable is extracted to determine whether there is an abnormality. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the joined state is possible while reducing the processing load.

また、予め取得した基準用の出力信号から抽出された第1の部分の上管理限界値及び下管理限界値を算出する第1算出ステップと、予め取得した基準用の出力信号から抽出された第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号の標準偏差を整数倍して得られる正規化値を算出する第2算出ステップと、を更に備え、異常判断ステップは、測定用の出力信号における第1の部分が上管理限界と下管理限界との間に収まっているか否かに基づいて、第1の部分の異常の有無を判断する第1異常判断ステップと、測定用の出力信号における第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号が正規化値を超えるか否かに基づいて、第2の部分の異常の有無を判断する第2異常判断ステップと、を備えたことが好ましい。   In addition, a first calculation step of calculating the upper management limit value and the lower management limit value of the first portion extracted from the reference output signal acquired in advance, and the first part extracted from the reference output signal acquired in advance. And a second calculation step of calculating a normalized value obtained by multiplying the standard deviation of the difference signal obtained by subtracting the moving average from the portion of 2, and the abnormality determination step includes an output for measurement A first abnormality determining step for determining whether there is an abnormality in the first part based on whether or not the first part of the signal is between the upper control limit and the lower control limit; and an output signal for measurement A second abnormality determination step for determining whether or not there is an abnormality in the second part based on whether or not a difference signal obtained by subtracting the moving average from the second part in FIG. It is preferable.

これにより、回転ツールが当接部分に押し込まれたときに急峻な立ち上がりを示す測定用の出力信号の第1の部分の異常の有無を容易に判断することができる。また、回転ツールが当接部分から引き上げられたときに測定用の出力信号の第2の部分に生じるわずかなピーク及びディップを捉え、第2の部分の異常の有無を容易に判断することができる。   Accordingly, it is possible to easily determine whether there is an abnormality in the first portion of the measurement output signal that shows a steep rise when the rotary tool is pushed into the contact portion. Further, it is possible to easily determine the presence or absence of an abnormality in the second portion by capturing a slight peak and dip generated in the second portion of the output signal for measurement when the rotary tool is pulled up from the contact portion. .

本発明に係る摩擦撹拌接合システム及び摩擦撹拌接合方法によれば、処理負担を軽減しつつ、接合状態の可否を精度良く判断することができる。   According to the friction stir welding system and the friction stir welding method according to the present invention, it is possible to accurately determine whether or not the joining state is possible while reducing the processing load.

以下、図面を参照しながら、本発明に係る摩擦撹拌接合システム及び摩擦撹拌接合方法の好適な実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of a friction stir welding system and a friction stir welding method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る摩擦撹拌接合システムの一実施形態による金属材の摩擦撹拌接合の様子を示した図である。図1に示すように、摩擦撹拌接合システム1は、接合対象である金属材2a,2bの上方に配置された回転ツール3を備えている。回転ツール3は、略円柱状をなす金属材であり、回転ツール3の先端中央には、回転ツール3の胴体部分の直径よりも小径の略円柱状のプローブ4が設けられている。   FIG. 1 is a view showing a state of friction stir welding of metal materials according to an embodiment of a friction stir welding system according to the present invention. As shown in FIG. 1, the friction stir welding system 1 includes a rotating tool 3 disposed above metal materials 2 a and 2 b to be joined. The rotating tool 3 is a metal material having a substantially cylindrical shape, and a substantially cylindrical probe 4 having a diameter smaller than the diameter of the body portion of the rotating tool 3 is provided at the center of the tip of the rotating tool 3.

摩擦撹拌接合を行うにあたり、摩擦撹拌接合システム1は、まず、回転ツール3を所定の回転速度で回転させる。そして、この回転ツール3を金属材2a,2bに向かって下降させ、プローブ4が金属材2a,2bにおける端面同士の突き合わせ部分(当接部分)Lに没入するように、回転ツール3を突き合わせ部分Lの一端側に押し込む。   In performing the friction stir welding, the friction stir welding system 1 first rotates the rotary tool 3 at a predetermined rotation speed. Then, the rotating tool 3 is lowered toward the metal materials 2a and 2b, and the rotating tool 3 is brought into contact with the butted portion (abutting portion) L between the end faces of the metal materials 2a and 2b. Push into one end of L.

次に、摩擦撹拌接合システム1は、図2に示すように、回転ツール3を突き合わせ部分Lに沿って移動させる。これにより、回転ツール3のプローブ4と金属材2a,2bとの間で摩擦熱が生じ、この摩擦熱による塑性流動によって突き合わせ部分Lに接合部Wが順次形成される。回転ツール3が突き合わせ部分Lの他端側まで到達した後、図3に示すように、回転ツール3を上昇させ、プローブ4を突き合わせ部分Lから引き上げる。その後、回転ツール3の回転が停止して処理が終了する。   Next, the friction stir welding system 1 moves the rotary tool 3 along the butted portion L as shown in FIG. As a result, frictional heat is generated between the probe 4 of the rotary tool 3 and the metal materials 2a and 2b, and joints W are sequentially formed at the butt portion L by plastic flow due to the frictional heat. After the rotary tool 3 reaches the other end side of the abutting portion L, the rotating tool 3 is raised and the probe 4 is pulled up from the abutting portion L as shown in FIG. Thereafter, the rotation of the rotary tool 3 is stopped, and the process ends.

このような摩擦撹拌接合システム1は、図4に示すように、機能的な構成要素として、システム電源101と、駆動モータ102と、送り装置103と、電力検出センサ(物理量検出手段)104と、出力信号抽出部(出力信号抽出手段)105と、出力信号判断部(第1異常判断手段,第2異常判断手段、第1算出手段、第2算出手段)106と、接合状態判断部(接合状態判断手段)107と、判断結果格納部108と、停止制御部109とを備えている。   As shown in FIG. 4, such a friction stir welding system 1 includes, as functional components, a system power source 101, a drive motor 102, a feeding device 103, a power detection sensor (physical quantity detection means) 104, Output signal extraction unit (output signal extraction unit) 105, output signal determination unit (first abnormality determination unit, second abnormality determination unit, first calculation unit, second calculation unit) 106, and bonding state determination unit (bonding state) Determination means) 107, determination result storage unit 108, and stop control unit 109.

システム電源101は、外部電源201から供給される電力を、駆動モータ102や送り装置103等に分配する部分である。駆動モータ102は、回転ツール3に軸周りの回転力を付加する部分である。駆動モータ102は、図示しない連結手段によって回転ツール3に連結され、回転ツール3を例えば600rpmの回転速度で回転させる。   The system power supply 101 is a part that distributes the power supplied from the external power supply 201 to the drive motor 102, the feeding device 103, and the like. The drive motor 102 is a part that applies a rotational force around the axis to the rotary tool 3. The drive motor 102 is connected to the rotary tool 3 by connection means (not shown), and rotates the rotary tool 3 at a rotational speed of 600 rpm, for example.

送り装置103は、回転ツール3の移動を制御する装置である。送り装置103は、摩擦撹拌接合の開始の際に、回転ツール3を金属材2a,2bに対して下降させる。そして、送り装置103は、回転ツール3を金属材2a,2bの突き合わせ部分Lに沿って移動させた後、回転ツール3を金属材2a,2bに対して上昇させる。突き合わせ部分Lに対する回転ツール3の移動速度は、例えば600mm/minに設定される。   The feeding device 103 is a device that controls the movement of the rotary tool 3. The feeding device 103 lowers the rotary tool 3 with respect to the metal materials 2a and 2b when starting the friction stir welding. The feeding device 103 moves the rotary tool 3 along the abutting portion L of the metal materials 2a and 2b, and then raises the rotary tool 3 relative to the metal materials 2a and 2b. The moving speed of the rotary tool 3 relative to the abutting portion L is set to, for example, 600 mm / min.

電力検出センサ104は、システム電源がオン状態となり、摩擦撹拌接合が開始されてから完了するまでの間、外部電源201からシステム電源101に供給される有効電力を検出する部分である。電力検出センサ104は、検出した有効電力に対応する出力信号を出力信号抽出部105に順次出力する。   The power detection sensor 104 is a part that detects the effective power supplied from the external power source 201 to the system power source 101 from when the system power source is turned on until friction stir welding is started and completed. The power detection sensor 104 sequentially outputs an output signal corresponding to the detected active power to the output signal extraction unit 105.

図5は、電力検出センサ104からの測定用の出力信号の波形パターンの一例を示す図である。電力検出センサ104によって検出される有効電力は、摩擦撹拌接合システム1にかかる負荷に比例して増減するものであり、摩擦撹拌接合が正常な状態でなされたか否かを示す指標として用いられる。図5に示す例では、測定用の出力信号Sは、時刻t0においてシステム電源101がオン状態となり、駆動モータ102による回転ツール3の回転が開始すると、一定のレベルに上昇する(S1部分)。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a waveform pattern of an output signal for measurement from the power detection sensor 104. The effective power detected by the power detection sensor 104 increases or decreases in proportion to the load applied to the friction stir welding system 1 and is used as an index indicating whether or not the friction stir welding is performed in a normal state. In the example shown in FIG. 5, the output signal S for measurement rises to a certain level when the system power supply 101 is turned on at time t0 and the rotation of the rotary tool 3 by the drive motor 102 starts (S1 portion).

次に、測定用の出力信号Sは、時刻t1において、回転する回転ツール3のプローブ4が金属材2a,2bの突き合わせ部分Lの一端に押し込まれる際に急峻に立ち上がり(S2部分)、その後、時刻t2から時刻t3にかけて回転ツール3が突き合わせ部分Lに沿って移動する間、S1部分よりも高いレベルでほぼ一定に維持される(S3部分)。時刻t3において回転ツール3が突き合わせ部分Lの他端に到達し、回転ツール3が金属材2a,2bから引き上げられる際、測定用の出力信号Sにはわずかなピークが生じると共に、その後急激に落ち込んでわずかなディップを生じた後、元のレベルに戻る(S4部分)。その後、システム電源101がオフ状態となると、ほぼ0レベルになる(S5部分)。   Next, the output signal S for measurement rises sharply when the probe 4 of the rotating rotary tool 3 is pushed into one end of the butt portion L of the metal materials 2a and 2b at time t1 (S2 portion), and then While the rotary tool 3 moves along the abutting portion L from the time t2 to the time t3, it is maintained substantially constant at a higher level than the S1 portion (S3 portion). When the rotary tool 3 reaches the other end of the abutting portion L at time t3 and the rotary tool 3 is pulled up from the metal materials 2a and 2b, a slight peak occurs in the output signal S for measurement, and then suddenly drops. After a slight dip occurs, the original level is restored (S4 portion). After that, when the system power supply 101 is turned off, it becomes almost 0 level (S5 portion).

出力信号抽出部105は、電力検出センサ104から取得した測定用の出力信号Sの波形パターンのうち、回転ツール3が突き合わせ部分Lに押し込まれたときに対応するS2部分(第1の部分)と、回転ツールが突き合わせ部分Lから引き上げられたときに対応するS4部分(第2の部分)とをそれぞれ抽出する。出力信号抽出部105は、抽出した波形パターンを出力信号判断部106に出力する。   The output signal extraction unit 105 includes an S2 portion (first portion) corresponding to the waveform pattern of the measurement output signal S acquired from the power detection sensor 104 when the rotary tool 3 is pushed into the matching portion L. The S4 portion (second portion) corresponding to when the rotary tool is pulled up from the butt portion L is extracted. The output signal extraction unit 105 outputs the extracted waveform pattern to the output signal determination unit 106.

出力信号判断部106は、出力信号抽出部105から出力される出力信号の波形をモニタリングし、その異常の有無を判断する部分である。より具体的には、出力信号判断部106は、まず、測定用の出力信号SのS2部分について、管理限界を用いた波形解析を行う。この波形解析にあたっては、予め基準用の金属材(図示せず)について摩擦撹拌接合を実行する。そして、電力検出センサ104から出力される基準用の出力信号の波形パターンを取得し、この基準用の出力信号の波形パターンのS2部分及びS4部分を抽出しておく。   The output signal determination unit 106 is a part that monitors the waveform of the output signal output from the output signal extraction unit 105 and determines whether there is an abnormality. More specifically, the output signal determination unit 106 first performs waveform analysis using the control limit for the S2 portion of the output signal S for measurement. In this waveform analysis, friction stir welding is performed in advance on a reference metal material (not shown). Then, the waveform pattern of the reference output signal output from the power detection sensor 104 is acquired, and the S2 portion and the S4 portion of the waveform pattern of the reference output signal are extracted.

次に、基準用の出力信号の波形パターンにおけるS2部分の出力値の移動平均を求め、移動平均化後の波形パターンに含まれる各出力値を、その標準偏差σに基づいて正規化する。そして、図6に示すように、標準偏差σを3倍して得られる正規化値を移動平均値に加算したもの(+3σ)を上管理限界とし、正規化値を移動平均値から減算したもの(−3σ)を下管理限界とする。上管理限界の波形パターンA1と、下管理限界の波形パターンA2との間には、所定の数値幅をもって許容領域が設定される。   Next, a moving average of the output values of the S2 portion in the waveform pattern of the reference output signal is obtained, and each output value included in the waveform pattern after the moving average is normalized based on the standard deviation σ. Then, as shown in FIG. 6, the normalized value obtained by multiplying the standard deviation σ by 3 is added to the moving average value (+ 3σ) as the upper control limit, and the normalized value is subtracted from the moving average value. Let (−3σ) be the lower control limit. Between the upper management limit waveform pattern A1 and the lower management limit waveform pattern A2, an allowable area is set with a predetermined numerical width.

出力信号判断部106は、図7(a)に示すように、測定用の出力信号SのS2部分が、上管理限界の波形パターンA1と下管理限界の波形パターンA2との間に収まっている場合には、S2部分に異常が無いと判断する。また、出力信号判断部106は、図7(b)に示すように、測定用の出力信号SのS2部分が、上管理限界の波形パターンA1と下管理限界の波形パターンA2との間に収まっていない場合には、S2部分に異常があると判断する。   As shown in FIG. 7A, in the output signal determination unit 106, the S2 portion of the measurement output signal S falls between the upper control limit waveform pattern A1 and the lower control limit waveform pattern A2. In this case, it is determined that there is no abnormality in the S2 portion. Further, as shown in FIG. 7B, the output signal determination unit 106 has the S2 portion of the measurement output signal S within the upper control limit waveform pattern A1 and the lower control limit waveform pattern A2. If not, it is determined that there is an abnormality in the S2 portion.

出力信号判断部106は、判断結果を示す判断結果情報を生成し、接合状態判断部107に出力する。出力信号判断部106は、S2部分に異常がある旨の判断結果情報を生成した場合には、その判断結果情報を停止制御部109にも併せて出力する。   The output signal determination unit 106 generates determination result information indicating the determination result, and outputs the determination result information to the bonding state determination unit 107. When the output signal determination unit 106 generates determination result information indicating that there is an abnormality in the S2 portion, the output signal determination unit 106 also outputs the determination result information to the stop control unit 109.

次に、出力信号判断部106は、測定用の出力信号SのS4部分について、差分信号を用いた波形解析を行う。この波形解析の一例を図8に示す。図8(a)は、測定用の出力信号SのS4部分の波形パターンを拡大して示す図である。出力信号判断部106は、図8(b)に示すように、取得したS4部分の波形パターンの出力値の移動平均を求める。   Next, the output signal determination unit 106 performs waveform analysis using the difference signal on the S4 portion of the measurement output signal S. An example of this waveform analysis is shown in FIG. FIG. 8A is an enlarged view showing the waveform pattern of the S4 portion of the output signal S for measurement. As shown in FIG. 8B, the output signal determination unit 106 obtains a moving average of the output values of the acquired waveform pattern of the S4 portion.

次に、出力信号判断部106は、図8(a)に示したS4部分の波形パターンに含まれる出力値から、図8(b)に示した移動平均化後の波形パターンP1に含まれる出力値を減算する。これにより、図8(c)に示すように、0レベルを中心とする差分信号の波形パターンP2が得られる。差分信号の波形パターンP2の異常の有無を判断する閾値としては、例えば基準用の出力信号のS4部分に含まれる出力値からその移動平均を減算して得られる差分信号の標準偏差σを3倍して得られる正規化値±3σが用いられる。   Next, the output signal determination unit 106 outputs the output included in the waveform pattern P1 after the moving average illustrated in FIG. 8B from the output value included in the waveform pattern of the S4 portion illustrated in FIG. Subtract the value. As a result, as shown in FIG. 8C, a waveform pattern P2 of the differential signal centered on the 0 level is obtained. As a threshold for determining whether or not the waveform pattern P2 of the difference signal is abnormal, for example, the standard deviation σ of the difference signal obtained by subtracting the moving average from the output value included in the S4 portion of the reference output signal is tripled The normalized value ± 3σ obtained in this way is used.

出力信号判断部106は、差分信号の波形パターンP2に含まれる出力値が、閾値±3σに収まっている場合には、測定用の出力信号SのS4部分に異常が無いと判断する。また、出力信号判断部106は、差分信号の波形パターンP2に含まれる出力値のうち、閾値±3σを超える値が一つでも存在する場合には、測定用の出力信号SのS4部分に異常があると判断する。出力信号判断部106は、判断結果を示す判断結果情報を生成し、接合状態判断部107に出力する。   When the output value included in the waveform pattern P2 of the difference signal is within the threshold ± 3σ, the output signal determination unit 106 determines that there is no abnormality in the S4 portion of the measurement output signal S. In addition, the output signal determination unit 106 determines that there is an abnormality in the S4 portion of the measurement output signal S when there is any value exceeding the threshold value ± 3σ among the output values included in the waveform pattern P2 of the difference signal. Judge that there is. The output signal determination unit 106 generates determination result information indicating the determination result, and outputs the determination result information to the bonding state determination unit 107.

接合状態判断部107は、出力信号判断部106による判断結果に基づいて、金属材2a,2bにおける接合部Wの接合状態の可否を判断する部分である。接合状態判断部107は、測定用の出力信号SのS2部分及びS4部分の双方について、異常が無い旨の判断結果を受け取った場合には、接合部Wの接合状態が可である旨の判断結果情報を判断結果格納部108に出力する。一方、接合状態判断部107は、測定用の出力信号SのS2部分及びS4部分の少なくとも一方に異常がある旨の判断結果受け取った場合には、接合部Wの接合状態が不可である旨の判断結果情報を判断結果格納部108に出力する。   The joining state determination unit 107 is a part that determines whether or not the joining state of the joining part W in the metal materials 2a and 2b is possible based on the determination result by the output signal determination unit 106. The joint state determination unit 107 determines that the joint state of the joint portion W is acceptable when receiving a determination result indicating that there is no abnormality in both the S2 portion and the S4 portion of the output signal S for measurement. The result information is output to the determination result storage unit 108. On the other hand, when the joint state determination unit 107 receives a determination result indicating that there is an abnormality in at least one of the S2 part and the S4 part of the measurement output signal S, the joint state of the joint part W is not possible. The determination result information is output to the determination result storage unit 108.

判断結果格納部108は、接合部Wの接合状態についての判断結果を格納する部分である。図9は、判断結果格納部108に格納される情報の一例を示す図である。図9に示す例では、金属材2a,2bの接合体の製品No.「00001」、「00002」等と関連付けて、接合状態の判断結果情報「OK」「NG」が格納されている。   The determination result storage unit 108 is a part that stores a determination result regarding the bonding state of the bonding portion W. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of information stored in the determination result storage unit 108. In the example shown in FIG. 9, the product No. of the joined body of the metal materials 2a and 2b. In association with “00001”, “00002”, etc., determination result information “OK” and “NG” of the joining state are stored.

停止制御部109は、摩擦撹拌接合システム1の緊急停止に関する制御を行う部分である。停止制御部109は、測定用の出力信号SのS2部分に異常がある旨の判断結果情報を出力信号判断部106から受け取った場合に、送り装置103及び駆動モータ102を直ちに停止させる。   The stop control unit 109 is a part that performs control related to an emergency stop of the friction stir welding system 1. The stop control unit 109 immediately stops the feeding device 103 and the drive motor 102 when the determination result information indicating that the S2 portion of the measurement output signal S is abnormal is received from the output signal determination unit 106.

続いて、摩擦撹拌接合システム1の動作について説明する。図10は、摩擦撹拌接合システム1の動作を示すフローチャートである。   Subsequently, the operation of the friction stir welding system 1 will be described. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the friction stir welding system 1.

図10に示すように、摩擦撹拌接合システム1のシステム電源101がオン状態となり、ユーザによる所定の操作がなされると、駆動モータ102による回転ツール3の回転が開始される(ステップS01)。次に、回転ツール3が金属材2a,2bに向かって下降し、回転ツール3のプローブ4が金属材2a,2bの突き合わせ部分Lの一端側に押し込まれる(ステップS02)。   As shown in FIG. 10, when the system power supply 101 of the friction stir welding system 1 is turned on and a predetermined operation is performed by the user, the rotation of the rotary tool 3 by the drive motor 102 is started (step S01). Next, the rotary tool 3 is lowered toward the metal materials 2a and 2b, and the probe 4 of the rotary tool 3 is pushed into one end side of the butted portion L of the metal materials 2a and 2b (step S02).

回転ツール3の押し込みの際、電力検出センサ104からの測定用の出力信号SのS2部分について、異常の有無が判断される(ステップS03)。ステップS03において、測定用の出力信号のS2部分に異常があると判断された場合、送り装置103及び駆動モータ102が直ちに停止される(ステップS09)。測定用の出力信号SのS2部分に異常が無いと判断された場合、送り装置103により、回転ツール3が金属材2a,2bの突き合わせ部分Lに沿って移動する(ステップS04)。これにより、突き合わせ部分Lに接合部Wが順次形成される。   When the rotary tool 3 is pushed in, it is determined whether there is an abnormality in the S2 portion of the measurement output signal S from the power detection sensor 104 (step S03). In step S03, when it is determined that there is an abnormality in the S2 portion of the measurement output signal, the feeder 103 and the drive motor 102 are immediately stopped (step S09). When it is determined that there is no abnormality in the S2 portion of the measurement output signal S, the rotating device 3 is moved along the abutting portion L of the metal materials 2a and 2b by the feeding device 103 (step S04). Thereby, the joining part W is formed in the butt | matching part L one by one.

回転ツール3が突き合わせ部分Lの他端側に到達した後、回転ツール3が上昇し、回転ツール3のプローブ4が突き合わせ部分Lの他端側から引き上げられる(ステップS05)。回転ツール3の引き上げの際、電力検出センサ104からの出力信号のS4部分について、異常の有無が判断される(ステップS06)。   After the rotary tool 3 reaches the other end side of the abutting portion L, the rotating tool 3 is raised, and the probe 4 of the rotating tool 3 is pulled up from the other end side of the abutting portion L (step S05). When the rotary tool 3 is pulled up, it is determined whether there is an abnormality in the S4 portion of the output signal from the power detection sensor 104 (step S06).

ステップS06の後、測定用の出力信号SのS2部分及びS4部分についての異常の有無の判断結果から、金属材2a,2bの接合部Wの接合状態の可否が判断される(ステップS07)。判断結果は、金属材2a,2bの接合体の製品No.と関連付けられて格納される(ステップS08)。   After step S06, it is determined whether or not the bonded state of the bonded portions W of the metal materials 2a and 2b is possible from the determination result of the presence or absence of abnormality in the S2 portion and the S4 portion of the measurement output signal S (step S07). As a result of the determination, the product number of the joined body of the metal materials 2a and 2b. Are stored in association with each other (step S08).

以上説明したように、摩擦撹拌接合システム1では、摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、システムに供給される有効電力の変化を電力検出センサ104によって検出する。そして、電力検出センサ104から取得した測定用の出力信号Sのうち、回転ツール3が突き合わせ部分Lに押し込まれたときに対応するS2部分と、回転ツール3が突き合わせ部分Lから引き上げられたときに対応するS4部分とを予め設定された閾値と比較し、これに基づいて測定用の出力信号Sの異常の有無を判断する。このように、摩擦撹拌接合システム1では、単一の物理量である有効電力をモニタリングし、かつ摩擦撹拌接合の開始から完了までの期間のうち、システムに供給される有効電力の変動が顕著な部分を抽出して異常の有無を判断しているので、処理負担を軽減しつつ、接合部Wの接合状態の可否を精度良く判断することができる。   As described above, in the friction stir welding system 1, the power detection sensor 104 detects a change in the effective power supplied to the system from the start to the completion of the friction stir welding. Of the output signal S for measurement acquired from the power detection sensor 104, the S2 portion corresponding to when the rotary tool 3 is pushed into the butted portion L and the rotary tool 3 is pulled up from the butted portion L. The corresponding S4 portion is compared with a preset threshold value, and based on this, the presence or absence of an abnormality in the measurement output signal S is determined. As described above, in the friction stir welding system 1, the active power that is a single physical quantity is monitored, and the portion of the period from the start to the completion of the friction stir welding has a significant fluctuation in the effective power supplied to the system. Therefore, it is possible to accurately determine whether or not the joint portion W is in a joined state while reducing the processing load.

また、摩擦撹拌接合システム1では、測定用の出力信号SのS2部分の異常判断については、基準用の出力信号から算出した上管理限界値及び下管理限界値を所定の閾値として用い、S4部分の異常判断については、基準用の出力信号のS4部分に含まれる出力値の標準偏差σを整数倍して得られる正規化値(±3σ)を所定の閾値として用いている。   Further, in the friction stir welding system 1, for the abnormality determination of the S2 portion of the measurement output signal S, the upper management limit value and the lower management limit value calculated from the reference output signal are used as predetermined threshold values, and the S4 portion For the abnormality determination, a normalized value (± 3σ) obtained by multiplying the standard deviation σ of the output value included in the S4 portion of the reference output signal by an integer is used as a predetermined threshold value.

上管理限界値と下管理限界値とは、基準用の出力信号の波形に沿って一定の数値幅を持って設定されるため、急峻な波形となる測定用の出力信号SのS2部分の異常の有無を容易に判断することができる。また、移動平均の差分処理は、バンドパスフィルタの機能と等価であり、測定用の出力信号SのS4部分に含まれる種々の周波数のうち、異常の有無に関する特定の周波数のみを取り出すことができる。これにより、回転ツールが突き合わせ部分から引き上げられたときに測定用の出力信号の第2の部分に生じるわずかなピーク及びディップを精度良く捉え、第2の部分の異常の有無を容易に判断することができる。   Since the upper control limit value and the lower control limit value are set with a certain numerical width along the waveform of the reference output signal, the abnormality in the S2 portion of the measurement output signal S having a steep waveform The presence or absence of can be easily determined. Also, the moving average difference process is equivalent to the function of a bandpass filter, and only a specific frequency related to the presence or absence of abnormality can be extracted from various frequencies included in the S4 portion of the measurement output signal S. . Thereby, when the rotary tool is pulled up from the abutting portion, a slight peak and dip generated in the second portion of the output signal for measurement are accurately captured, and it is easily determined whether there is an abnormality in the second portion. Can do.

また、摩擦撹拌接合システム1では、出力信号判断部106によって測定用の出力信号SのS2部分に異常があると判断された場合に、停止制御部109によって送り装置103及び駆動モータ102が直ちに停止するようになっている。回転ツール3を金属材2a,2bの突き合わせ部分Lに押し込む時点で摩擦撹拌接合システム1の異常が認められた場合に、その場で摩擦撹拌接合を中断することで、異常の要因が把握し易くなる。また、送り装置103や駆動モータ102の軸折れなど、異常がある状態で摩擦撹拌接合を継続することによって発生し得る二次的な異常を防止できる。   In the friction stir welding system 1, when the output signal determination unit 106 determines that there is an abnormality in the S2 portion of the measurement output signal S, the stop control unit 109 immediately stops the feeding device 103 and the drive motor 102. It is supposed to be. When an abnormality of the friction stir welding system 1 is recognized when the rotary tool 3 is pushed into the butted portion L of the metal material 2a, 2b, the cause of the abnormality can be easily grasped by interrupting the friction stir welding on the spot. Become. In addition, secondary abnormalities that can occur by continuing the friction stir welding in a state where there is an abnormality, such as the shaft breakage of the feeding device 103 or the drive motor 102, can be prevented.

さらに、摩擦撹拌接合システム1では、接合部Wの接合状態の判断結果を、金属材2a,2bの接合体の製品No.と関連付けて格納している。これにより、金属材2a,2bを用いた製品のトレーサビリティ(追跡可能性)を確立することが可能となる。   Furthermore, in the friction stir welding system 1, the judgment result of the joining state of the joint W is obtained from the product No. It is stored in association with. Thereby, it becomes possible to establish the traceability (traceability) of the product using the metal materials 2a and 2b.

本発明は、上記実施形態に限られるものではない。上述した実施形態では、平板の端部同士の摩擦撹拌を例示したが、本発明は、例えばフレア継手やT継手といった各種の継手にも適用可能である。   The present invention is not limited to the above embodiment. In the above-described embodiment, the friction agitation between the ends of the flat plate is exemplified, but the present invention is also applicable to various types of joints such as a flare joint and a T joint.

本発明の一実施形態に係る摩擦撹拌接合システムによる金属材の摩擦撹拌接合の工程を示した図である。It is the figure which showed the process of the friction stir welding of the metal material by the friction stir welding system which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の後続の工程を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a step subsequent to FIG. 1. 図2の後続の工程を示した図である。FIG. 3 is a diagram showing a subsequent process of FIG. 2. 本発明の一実施形態に係る摩擦撹拌接合システムの機能的な構成要素を示した図である。It is the figure which showed the functional component of the friction stir welding system which concerns on one Embodiment of this invention. 電力検出センサからの測定用の出力信号の波形パターンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the waveform pattern of the output signal for a measurement from an electric power detection sensor. 基準用の出力信号の波形パターンのS2部分から算出した上管理限界及び下管理限界の波形パターンの一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the waveform pattern of the upper management limit and lower management limit calculated from S2 part of the waveform pattern of the output signal for reference | standard. 測定用の出力信号S2部分における異常の有無の判断の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of judgment of the presence or absence of abnormality in the output signal S2 part for a measurement. 測定用の出力信号S4部分における異常の有無の判断の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of judgment of the presence or absence of abnormality in the output signal S4 part for measurement. 判断結果格納部に格納される情報の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the information stored in a judgment result storage part. 図4に示した摩擦撹拌接合システムの動作を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed operation | movement of the friction stir welding system shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…摩擦撹拌接合システム、2a,2b…金属材、3…回転ツール、104…電力検出センサ(物理量検出手段)、105…出力信号抽出部(出力信号抽出手段)、106…出力信号判断部(第1異常判断手段、第2異常判断手段、第1算出手段、第2算出手段)、107…接合状態判断部(接合状態判断手段)、L…突き合わせ部分、S…測定用の出力信号、W…接合部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Friction stir welding system, 2a, 2b ... Metal material, 3 ... Rotating tool, 104 ... Electric power detection sensor (physical quantity detection means), 105 ... Output signal extraction part (output signal extraction means), 106 ... Output signal judgment part ( 1st abnormality judgment means, 2nd abnormality judgment means, 1st calculation means, 2nd calculation means) 107 ... Joining state judgment part (joining state judgment means), L ... Butt part, S ... Output signal for measurement, W ... joint.

Claims (4)

金属材の端面同士の当接部分に押し込んだ回転ツールを回転させることにより、前記当接部分に沿って接合部を形成する摩擦撹拌接合システムであって、
前記回転ツールを回転させる回転手段と、
前記回転ツールを移動させる移動手段と、
摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、前記回転手段と前記移動手段とに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を検出する物理量検出手段と、
前記物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、前記移動手段により前記回転ツールが前記当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、前記移動手段により前記回転ツールが前記当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とをそれぞれ抽出する出力信号抽出手段と、
前記出力信号抽出手段によって抽出された前記第1の部分及び前記第2の部分と予め設定された閾値との比較に基づいて、前記測定用の出力信号の異常の有無を判断する異常判断段と、
前記異常判断手段による判断結果に基づいて、前記接合部の接合状態の可否を判断する接合状態判断手段と、を備えたことを特徴とする摩擦撹拌接合システム。
A friction stir welding system that forms a joint along the abutting portion by rotating a rotating tool pushed into the abutting portion between the end faces of the metal material,
Rotating means for rotating the rotating tool;
Moving means for moving the rotating tool;
Physical quantity detection means for detecting a change in physical quantity related to the amount of energy supplied to the rotating means and the moving means between the start and completion of friction stir welding;
Of the output signal for measurement obtained from the physical quantity detecting means, a first portion corresponding to when said rotating tool is pushed into the abutment portion by said moving means, said rotating tool by the moving means and the An output signal extracting means for extracting each of the second portions corresponding to the second portion when it is lifted from the contact portion;
Based on the comparison of the output signal extracted by the extracting means and the first and second portions with a predetermined threshold value, the abnormality determination means to determine the presence or absence of abnormality of the output signal for the measurement When,
A friction stir welding system comprising: a joining state judging unit that judges whether or not the joining state of the joining part is possible based on a judgment result by the abnormality judging unit.
予め取得した基準用の出力信号から抽出された前記第1の部分の上管理限界値及び下管理限界値を算出する第1算出手段と、
予め取得した基準用の出力信号から抽出された前記第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号の標準偏差を整数倍して得られる正規化値を算出する第2算出手段と、を更に備え、
前記異常判断手段は、
前記測定用の出力信号における前記第1の部分が前記上管理限界と前記下管理限界との間に収まっているか否かに基づいて、前記第1の部分の異常の有無を判断する第1異常判断手段と、
前記測定用の出力信号における前記第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号が前記正規化値を超えるか否かに基づいて、前記第2の部分の異常の有無を判断する第2異常判断手段と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の摩擦撹拌接合システム。
First calculating means for calculating an upper management limit value and a lower management limit value of the first portion extracted from a reference output signal acquired in advance;
Second calculating means for calculating a normalized value obtained by multiplying the standard deviation of the difference signal obtained by subtracting the moving average from the second portion extracted from the reference output signal acquired in advance, by an integer multiple; Further comprising
The abnormality determining means is
A first abnormality for determining whether or not there is an abnormality in the first part based on whether the first part in the output signal for measurement falls between the upper management limit and the lower management limit Judgment means,
Based on whether or not a difference signal obtained by subtracting the moving average from the second part of the output signal for measurement exceeds the normalized value, it is determined whether there is an abnormality in the second part. The friction stir welding system according to claim 1, further comprising second abnormality determination means.
金属材の端面同士の当接部分に押し込んだ回転ツールを回転させることにより、前記当接部分に沿って接合部を形成する摩擦撹拌接合方法であって、
摩擦撹拌接合の開始から完了までの間、前記回転ツールを回転させる回転手段と前記回転ツールを移動させる移動手段とに供給されるエネルギー量に関する物理量の変化を物理量検出手段によって検出する物理量検出ステップと、
前記物理量検出手段から取得した測定用の出力信号のうち、前記移動手段により前記回転ツールが前記当接部分に押し込まれたときに対応する第1の部分と、前記移動手段により前記回転ツールが前記当接部分から引き上げられたときに対応する第2の部分とをそれぞれ抽出する出力信号抽出ステップと、
前記第1の部分及び前記第2の部分と予め設定された閾値との比較に基づいて、前記測定用の出力信号の異常の有無を判断する異常判断ステップと、
前記異常判断ステップでの判断結果に基づいて、前記接合部の接合状態の可否を判断する接合状態判断ステップと、を備えたことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
A friction stir welding method for forming a joint along the abutting part by rotating a rotating tool pushed into the abutting part between the end faces of the metal material,
A physical quantity detection step for detecting, by a physical quantity detection means, a change in a physical quantity related to the amount of energy supplied to a rotating means for rotating the rotary tool and a moving means for moving the rotary tool from the start to completion of friction stir welding; ,
Of the output signal for measurement obtained from the physical quantity detecting means, a first portion corresponding to when said rotating tool is pushed into the abutment portion by said moving means, said rotating tool by the moving means and the An output signal extraction step for extracting a second part corresponding to the second part when the part is pulled up from the contact part;
An abnormality determination step of determining whether there is an abnormality in the output signal for measurement based on a comparison between the first part and the second part and a preset threshold;
A friction stir welding method comprising: a joining state judgment step for judging whether or not the joining state of the joining portion is possible based on a judgment result in the abnormality judgment step.
予め取得した基準用の出力信号から抽出された前記第1の部分の上管理限界値及び下管理限界値を算出する第1算出ステップと、
予め取得した基準用の出力信号から抽出された前記第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号の標準偏差を整数倍して得られる正規化値を算出する第2算出ステップと、を更に備え、
前記異常判断ステップは、
前記測定用の出力信号における前記第1の部分が前記上管理限界と前記下管理限界との間に収まっているか否かに基づいて、前記第1の部分の異常の有無を判断する第1異常判断ステップと、
前記測定用の出力信号における前記第2の部分からその移動平均を減算して得られる差分信号が前記正規化値を超えるか否かに基づいて、前記第2の部分の異常の有無を判断する第2異常判断ステップと、を備えたことを特徴とする請求項3記載の摩擦撹拌接合方法。
A first calculation step of calculating an upper management limit value and a lower management limit value of the first portion extracted from a reference output signal acquired in advance;
A second calculation step of calculating a normalized value obtained by multiplying the standard deviation of the difference signal obtained by subtracting the moving average from the second portion extracted from the reference output signal acquired in advance, as an integer; Further comprising
The abnormality determination step includes:
A first abnormality for determining whether or not there is an abnormality in the first part based on whether the first part in the output signal for measurement falls between the upper management limit and the lower management limit A decision step;
Based on whether or not a difference signal obtained by subtracting the moving average from the second part of the output signal for measurement exceeds the normalized value, it is determined whether there is an abnormality in the second part. The friction stir welding method according to claim 3, further comprising a second abnormality determination step.
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