JP6530120B2 - Friction stir spot welding device - Google Patents

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Description

本発明は、重ね合わせた金属板同士を摩擦攪拌により点接合する摩擦攪拌点接合装置に関する。   TECHNICAL FIELD The present invention relates to a friction stir spot welding apparatus for spot welding of superposed metal plates by friction stir welding.

従来より、重ね合わせた金属板同士を互いに接合する1つの方法として摩擦攪拌による点接合が知られている。この接合には、棒状のツール本体及び該ツール本体の長手方向一端の軸心上に突設されたピンを有する加工ツールが用いられ、一般的に、上記ツール本体の長手方向一端面は、長手方向他端側に行くにつれて次第に縮径する凹状面となっている。そして、上記加工ツールをツール本体の軸心回りに回転させるとともに、重ね合わせた金属板にそのピン側を押し込むように移動させて当該金属板を加圧することにより、金属板同士を互いに摩擦熱で軟化させて固相接合させるようになっている。   Conventionally, point joining by friction stirring is known as one method of joining metal plates which piled up mutually. For this joining, a processing tool having a rod-like tool main body and a pin protruding on the axial center of one longitudinal end of the tool main body is used. Generally, the longitudinal one end surface of the tool main body is long It is a concave surface whose diameter decreases gradually toward the other end of the direction. And while rotating the said processing tool around the axial center of a tool main body, it is moved so that the pin side may be pushed into the metal plate which piled up, and the metal plate is mutually pressed by frictional heat by pressing the said metal plate. It is softened and solid phase bonded.

ところで、摩擦攪拌点接合により形成される接合部の品質を安定させるために、加工ツールの形状を適切に管理することが必要である。例えば、特許文献1では、接合作業前において、基準となる部材に加工ツールのピンを接触させて加工ツールの位置を検出し、当該検出位置と予め記憶された加工ツールの基準位置とを比較することでピンの磨耗状態を知るようになっている。   By the way, in order to stabilize the quality of the joint formed by the friction stir spot welding, it is necessary to appropriately manage the shape of the processing tool. For example, in Patent Document 1, before joining work, the pin of the processing tool is brought into contact with a reference member to detect the position of the processing tool, and the detected position is compared with the reference position of the processing tool stored in advance. In order to know the wear condition of the pin.

特開2002−292478号公報(段落0075〜0077欄、図16)Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-292478 (Paragraphs 0075 to 0077, FIG. 16)

しかし、特許文献1では、接合の前に加工ツールのピンを基準となる部材に接触させる必要があるので、基準となる部材に対するピンの接触動作の時間だけ生産効率を下げてしまう。   However, in Patent Document 1, it is necessary to bring the pin of the processing tool into contact with the reference member before joining, so that the production efficiency is lowered by the time of the contact operation of the pin with the reference member.

また、加工ツールのツール本体に形成された凹状面は、磨耗により形状が大きく変わると接合部の品質が不安定になるので、その磨耗状態を管理する必要があるが、このことに対し、特許文献1の装置では、何ら対策が講じられていない。   In addition, the concave surface formed on the tool body of the processing tool needs to control the state of wear because the quality of the joint becomes unstable if the shape is largely changed due to wear, and it is necessary to In the device of Document 1, no measures have been taken.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、生産効率を下げることなく接合部の品質に影響を及ぼす加工ツールの形状の管理を行うことができる摩擦攪拌点接合装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a friction stirer capable of managing the shape of a processing tool which affects the quality of a joint without lowering the production efficiency. It is in providing a point joining apparatus.

上記の目的を達成するために、本発明は、接合時における加工ツールに加わる負荷の波形を取得し、当該波形を基準の波形と比較することで加工ツールの磨耗状態を知るようにしたことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention obtains the waveform of the load applied to the processing tool at the time of joining and compares the waveform with the reference waveform to know the wear condition of the processing tool. It features.

すなわち、本発明では、棒状のツール本体及び該ツール本体の長手方向一端の軸心上に突設されたピンを有し、上記ツール本体の上記ピン側の端面が上記ツール本体の長手方向他端側に行くにつれて次第に縮径する凹状面である加工ツールと、上記ツール本体の軸心周りに回転可能に、且つ、少なくとも2枚以上重ね合わせた被接合材に向かって上記ツール本体の軸心方向に移動可能に上記加工ツールを保持するツール回転移動手段と、該ツール回転移動手段に接続され、当該ツール回転移動手段を制御して上記加工ツールを回転させるとともに、上記一方側の被接合材に上記加工ツールのピン側を押し込むように移動させて当該被接合材を加圧することにより、上記被接合材同士を摩擦熱で軟化させて固相接合させる制御手段とを備え、上記ツール回転移動手段には、上記加工ツールを上記被接合材に加圧する際、上記加工ツールに加わる負荷を検出する負荷検出手段が設けられ、上記制御手段は、接合の際に上記加工ツールに対して加わる負荷の基準波形y=f(t)(tは接合時間)を予め記憶するとともに、当該基準波形y=f(t)と上記負荷検出手段により得られた負荷の波形y=g(t)(tは接合時間)とを比較し、接合開始から接合終了までの時間Tのうちの連続する所定の区間Sにおいてg(t)≦f(t)の場合、上記加工ツールの形状を正常と判定する一方、所定の区間Sにおいてg(t)>f(t)の場合、上記加工ツールの形状を異常と判定することを特徴とする。   That is, in the present invention, it has a rod-like tool main body and a pin protruding on the axial center of one end of the tool main body in the longitudinal direction, and the end face on the pin side of the tool main body is the other end in the longitudinal direction of the tool main body A processing tool, which is a concave surface gradually reducing in diameter toward the side, and an axial direction of the tool main body toward a workpiece to be joined so as to be rotatable about at least two axes of the tool main body. A tool rotational movement means for holding the processing tool movably and the tool rotational movement means connected to the tool rotational movement means to control the tool rotational movement means to rotate the processing tool; Control means for softening the materials to be joined together by friction heat and solid-phase bonding by moving the pin side of the processing tool so as to push in and pressing the material to be joined, The tool rotational movement means is provided with a load detection means for detecting a load applied to the processing tool when the processing tool is pressed against the work material, and the control means is provided for the processing tool at the time of bonding. The reference waveform y = f (t) (t is junction time) of the load to be added is stored in advance, and the reference waveform y = f (t) and the waveform y = g (t of the load obtained by the load detection means) ) (T is the joining time), and in the case of g (t) ≦ f (t) in the continuous predetermined section S of the time T from the joining start to the joining end, the shape of the above processing tool is normal On the other hand, when g (t)> f (t) in a predetermined section S, the shape of the processing tool is determined to be abnormal.

本発明では、接合時の加工ツールに加わる負荷の値に基づいて加工ツールの形状が把握できるようになるので、接合に係る時間以外に加工ツールの形状を把握する時間を設ける必要がなく、生産効率を下げずに加工ツールの形状についての管理を行うことができる。   In the present invention, since the shape of the processing tool can be grasped based on the value of the load applied to the processing tool at the time of joining, it is not necessary to provide time to grasp the shape of the processing tool other than the time involved in joining. It is possible to manage the shape of the processing tool without reducing the efficiency.

本発明の実施形態に係る摩擦攪拌点接合装置の構成図である。It is a block diagram of the friction stirring point welding apparatus which concerns on embodiment of this invention. 重ね合わせたプレス部品を接合する手順において、加工ツールがプレス部品に接触する直前の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state just before a process tool contacts press components in the procedure which joins the press components which accumulated. 重ね合わせたプレス部品を接合する手順において、加工ツールがプレス部品に接触した直後の状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state immediately after a process tool contacts a press part in the procedure which joins the press part which overlapped. 重ね合わせたプレス部品を接合する手順において、加工ツールをプレス部品に押し込んでいる状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which has pushed the process tool into the press components in the procedure which joins the press components which accumulated. 重ね合わせたプレス部品を接合する手順において、加工ツールをプレス部品から離間させる直前の状態を示す図である。It is a figure which shows the state in front of separating a process tool from press parts in the procedure which joins the press parts which were overlap | superposed. 本発明の摩擦攪拌点接合装置で接合を実施した際の経過時間と加工ツールに加わる負荷との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship of the elapsed time at the time of implementing joining by the friction stirring point welding apparatus of this invention, and the load added to a processing tool.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature.

図1は、本発明の実施形態に係る摩擦攪拌点接合装置1を示す。該摩擦攪拌点接合装置1は、自動車の生産ラインで複数の板状プレス部品13(被接合材)を摩擦攪拌による点接合で組み立てるのに用いられるものであり、装置本体2(ツール回転加圧手段)を備えている。   FIG. 1 shows a friction stir spot welding apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The friction stir spot welding device 1 is used to assemble a plurality of plate-like pressed parts 13 (members to be welded) by point welding by friction stirring in a production line of an automobile, and the device main body 2 (tool rotation pressing Means).

該装置本体2は、上下に延びるケース3を備え、該ケース3の上端は、ブラケットBkを介して装置固定側Rに締結されている。   The device body 2 includes a case 3 extending vertically, and the upper end of the case 3 is fastened to the device fixing side R via a bracket Bk.

上記ケース3内部には、回転軸心を上下方向に向けたボールナット4が回転可能に設けられ、該ボールナット4には、上記ケース3内部を上下に貫通するボールネジ5が螺合している。   Inside the case 3 is rotatably provided a ball nut 4 having a rotational axis directed in the vertical direction, and a ball screw 5 penetrating the inside of the case 3 vertically is screwed on the ball nut 4. .

また、上記ボールネジ5の下端には、回転軸心が上下方向に向く駆動モータ(図示せず)を有するツール保持具6が取り付けられ、該ツール保持具6の内部には、ロードセル6a(負荷検出手段)が内蔵されている。   At the lower end of the ball screw 5, a tool holder 6 having a drive motor (not shown) whose rotation axis is directed in the vertical direction is attached. Inside the tool holder 6, a load cell 6a (load detection Means are incorporated.

上記ケース3上部の側面には、上下方向に延びる出力軸8aを有するサーボモータ制御の電動機8が取り付けられ、該電動機8内部には、当該電動機8の出力トルク及び出力軸8aの回転角度を検出可能なエンコーダ8bが設けられている。   A servomotor-controlled electric motor 8 having an output shaft 8a extending in the vertical direction is attached to the side surface of the upper part of the case 3, and the output torque of the electric motor 8 and the rotation angle of the output shaft 8a are detected inside the electric motor 8 A possible encoder 8b is provided.

上記出力軸8a及び上記ボールナット4の下端には、ゴム製ベルト9が図示しないプーリを介して掛け渡され、上記電動機8が正逆回転駆動すると、その回転トルクが上記ベルト9を介してボールナット4に伝わることにより、該ボールナット4が正転・逆転し、それに伴って上記ボールネジ5が上下方向に螺進・螺退するようになっている。   A rubber belt 9 is stretched around the lower ends of the output shaft 8a and the ball nut 4 via a pulley (not shown), and when the motor 8 is driven to rotate in the forward and reverse directions, the rotational torque is transmitted to the ball via the belt 9 By being transmitted to the nut 4, the ball nut 4 is rotated forward and backward, and the ball screw 5 is screwed and unscrewed in the vertical direction accordingly.

上記ツール保持具6は、図示しないチャック部によって加工ツール7を着脱可能に保持するようになっている。   The tool holder 6 detachably holds the processing tool 7 by a chuck (not shown).

該加工ツール7は、図2乃至図5に示すように、上下方向に延びる棒状のツール本体7aと、該ツール本体7aの下端(長手方向一端)の軸心上に突設されたピン7bとを備え、上記ツール本体7aの下側(ピン7b側)端面は、上記ツール本体7aの上端側(長手方向他端側)に行くにつれて次第に縮径する凹状面7cとなっている。   As shown in FIGS. 2 to 5, the processing tool 7 has a rod-like tool body 7a extending in the vertical direction, and a pin 7b provided on an axial center of a lower end (one end in the longitudinal direction) of the tool body 7a. The lower end (pin 7b side) end face of the tool body 7a is a concave surface 7c whose diameter gradually decreases toward the upper end side (the other end side in the longitudinal direction) of the tool body 7a.

そして、上記加工ツール7は、上記ツール保持具6に保持された状態でツール本体7aの軸心がツール保持具6の駆動モータの上下方向に向く回転軸心Cと一致するようになっていて、当該駆動モータの回転により、上記回転軸心C周りに回転するようになっている。   In the processing tool 7, the axis of the tool main body 7a coincides with the rotational axis C of the drive motor of the tool holder 6 which is directed in the vertical direction while being held by the tool holder 6. By the rotation of the drive motor, it rotates around the rotation axis C.

また、上記加工ツール7は、上記ボールネジ5による上下方向の螺進・螺退動作により、上記ツール本体7aの軸心方向に移動可能となっている。   Further, the processing tool 7 is movable in the axial center direction of the tool main body 7 a by screwing and unscrewing operations in the vertical direction by the ball screw 5.

上記装置本体2の下方には、図1に示すように、上記プレス部品13を水平方向に延びる姿勢で保持可能なクランプ治具11が水平方向に離間して一対配置されている。   Below the apparatus body 2, as shown in FIG. 1, a pair of clamp jigs 11 capable of holding the press component 13 in a horizontally extending posture are disposed separately in the horizontal direction.

該両クランプ治具11の間で、且つ、上記加工ツール7の直下には、直方体形状の支持ブロック12が配置され、当該支持ブロック12上において上記各クランプ治具11によって保持されたプレス部品13が重なるようになっている。   Between the two clamp jigs 11 and immediately below the processing tool 7, a rectangular parallelepiped support block 12 is disposed, and the press parts 13 held by the respective clamp jigs 11 on the support block 12. Are supposed to overlap.

上記装置本体2には、当該装置本体2を制御する制御盤10(制御手段)が接続されている。   A control panel 10 (control means) for controlling the device body 2 is connected to the device body 2.

該制御盤10は、図2乃至図5に示すように、上記ツール保持具6に回転開始信号を出力して上記加工ツール7を回転させるとともに、上記電動機8に正回転開始信号を出力して上記加工ツール7を両プレス部品13の重合部分に向かって移動させて上側のプレス部品13に加工ツール7のピン7b側を押し込んで上記プレス部品13を加圧することにより、当該プレス部品13同士を摩擦熱で軟化させて固相接合させるようになっている。その際、上記ロードセル6aは、上記加工ツール7に加わる負荷を検出するようになっている。   As shown in FIG. 2 to FIG. 5, the control board 10 outputs a rotation start signal to the tool holder 6 to rotate the processing tool 7 and outputs a positive rotation start signal to the motor 8. The press parts 13 are moved by moving the processing tool 7 toward the overlapping portion of the two press parts 13 and pushing the pin 7 b side of the processing tool 7 into the upper press part 13 to pressurize the press parts 13. It is softened by frictional heat and solid phase bonded. At this time, the load cell 6 a is configured to detect the load applied to the processing tool 7.

また、上記制御盤10は、図6に示すように、接合の際に上記加工ツール7に対して加わる負荷の基準波形D:y=f(t)(tは接合時間)を予め記憶するとともに、当該基準波形D:y=f(t)と上記ロードセル6aにより得られた負荷の波形D:y=g(t)(tは接合時間)とを比較し、接合開始から接合終了までの時間Tのうちの連続する所定の区間Sにおいてg(t)≦f(t)の場合、上記加工ツール7の形状を正常と判定する一方、所定の区間Sにおいてg(t)>f(t)の場合、上記加工ツール7の形状を異常と判定するようになっている。 Further, as shown in FIG. 6, the control board 10 stores in advance a reference waveform D b of the load applied to the processing tool 7 at the time of bonding: y = f (t) (t is a bonding time) In addition, the reference waveform D b : y = f (t) is compared with the waveform D of the load obtained by the load cell 6 a: y = g (t) (t is the bonding time), from the start of bonding to the end of bonding If g (t) ≦ f (t) in consecutive predetermined sections S of the time T, the shape of the processing tool 7 is determined to be normal while g (t)> f (in the predetermined sections S In the case of t), the shape of the processing tool 7 is determined to be abnormal.

さらに、上記制御盤10は、上記加工ツール7に加わる負荷の基準値F,F(F<F)、及び、接合開始から上記ツール本体7aの凹状面7cが上記プレス部品13に接触するまでの基準時間t(0<t<T)を予め記憶しており、0<t<tのうちの連続する所定の区間Sにおいてg(t)≧Fの場合、上記ピン7bの形状の異常と判定する一方、0<t<tの所定の区間Sにおいてg(t)<Fであるとともに、t<tのうちの連続する所定の区間Sにおいてg(t)≧Fの場合、上記ツール本体7aの形状の異常と判定するようになっている。 Furthermore, in the control board 10, the reference values F 1 and F 2 (F 1 <F 2 ) of the load applied to the processing tool 7 and the concave surface 7c of the tool main body 7a from the start of bonding A reference time t 1 (0 <t 1 <T) until contact is stored in advance, and in the case where g (t) ≧ F 1 in consecutive predetermined sections S 1 of 0 <t <t 1 , While determining that the shape of the pin 7 b is abnormal, g (t) <F 1 in a predetermined section S 1 of 0 <t <t 1 and a continuous predetermined section S 2 of t 1 <t. In the case where g (t) ≧ F 2 in the above, it is determined that the shape of the tool main body 7a is abnormal.

次に、重ね合わせたプレス部品13を上記摩擦攪拌点接合装置1で接合する方法について説明する。   Next, a method of joining the superimposed press parts 13 by the friction stir spot welding device 1 will be described.

まず、図1に示すように、2枚のプレス部品13が上記支持ブロック12上で重なるように各プレス部品13を各クランプ治具11に把持させる。   First, as shown in FIG. 1, each pressing part 13 is gripped by each clamp jig 11 so that two pressing parts 13 overlap on the support block 12.

次に、作業者は、制御盤10に設けられた図示しない接合開始ボタンを押す。すると、制御盤10は、ツール保持具6に回転開始信号を出力するとともに電動機8に正回転開始信号を出力し、それらの信号に基づいて、図2に示すように、上記ツール保持具6が上記加工ツール7を回転軸心C周りに回転させるとともに、上記ベルト9及びボールナット4を介してボールネジ5が下方に移動することにより上記加工ツール7が予め決められた所定の基準位置から下方に移動する。   Next, the operator presses a joining start button (not shown) provided on the control panel 10. Then, the control panel 10 outputs a rotation start signal to the tool holder 6 and outputs a positive rotation start signal to the motor 8, and based on those signals, as shown in FIG. While rotating the processing tool 7 around the rotation axis C and moving the ball screw 5 downward via the belt 9 and the ball nut 4, the processing tool 7 is moved downward from a predetermined reference position determined in advance. Moving.

しかる後、図3に示すように、ピン7bの突出端が上側のプレス部品13に接触する。すると、上側のプレス部品13が摩擦熱により加熱され始めるとともに、加工ツール7に加わる負荷の値がロードセル6aによって検出され始める。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the protruding end of the pin 7 b contacts the upper press part 13. Then, the upper press part 13 starts to be heated by frictional heat, and the value of the load applied to the processing tool 7 starts to be detected by the load cell 6a.

その後、加工ツール7がさらに下方に移動すると、図4に示すように、ピン7bが摩擦熱により軟化した軟化金属部分13aに入り込むとともに、ツール本体7aの凹状面7c周縁が上側のプレス部品13に接触する(図6のP地点)。   Thereafter, when the processing tool 7 moves further downward, as shown in FIG. 4, the pin 7b enters the softened metal portion 13a softened by frictional heat, and the peripheral edge of the concave surface 7c of the tool body 7a Contact (point P in FIG. 6).

さらに、加工ツール7が下方に移動した後、所定のタイミングで制御盤10が電動機8に回転停止信号を出力し、その信号に基づいて電動機8が出力軸8aの回転を停止させることで加工ツール7の下方への移動を停止させる。   Furthermore, after the processing tool 7 moves downward, the control board 10 outputs a rotation stop signal to the motor 8 at a predetermined timing, and the processing tool stops the rotation of the output shaft 8a based on the signal. Stop the downward movement of 7.

そして、両プレス部品13に対して加工ツール7を所定の加圧力で押し込んだ状態で所定時間維持させる。すると、図5に示すように、軟化金属部分13aが固化して接合部13bとなる。   Then, in a state where the processing tool 7 is pressed into both the press parts 13 with a predetermined pressure, it is maintained for a predetermined time. Then, as shown in FIG. 5, the softened metal portion 13a is solidified to form a bonding portion 13b.

接合開始からT時間経過すると、制御盤10は電動機8に逆回転開始信号を出力する。すると、上記電動機8は出力軸8aを逆回転させて加工ツール7を所定の基準位置まで上方に移動させる。   When T time has elapsed from the start of joining, the control board 10 outputs a reverse rotation start signal to the motor 8. Then, the motor 8 reversely rotates the output shaft 8a to move the processing tool 7 upward to a predetermined reference position.

そして、加工ツール7が所定の基準位置まで移動すると、制御盤10はツール保持具6に回転停止信号を出力し、これにより、上記加工ツール7の回転が停止して、接合作業が終了する。   Then, when the processing tool 7 moves to a predetermined reference position, the control board 10 outputs a rotation stop signal to the tool holder 6, whereby the rotation of the processing tool 7 is stopped and the joining operation is completed.

図6は、横軸を接合時における経過時間、縦軸を加工ツール7に加わる負荷としたグラフである。Dは、基準寸法の加工ツール7で取得した基準波形y=f(t)を示し、Dは、ピン7bに破損が生じている加工ツール7で取得した波形y=g(t)を示し、Dは、ピン7bが正常な状態で、且つ、凹状面7cが磨耗している加工ツール7で取得した波形y=g(t)データを示す。尚、時間tは、基準寸法の加工ツール7で接合する際にピン7bの突出端がプレス部品13に接触してから凹状面7cの外周縁がプレス部品13に接触するまでの時間である。 FIG. 6 is a graph in which the horizontal axis represents the elapsed time at the time of bonding, and the vertical axis represents the load applied to the processing tool 7. D b indicates the reference waveform y = f (t) acquired by the processing tool 7 of the reference dimension, D 1 indicates the waveform y = g (t) acquired by the processing tool 7 in which the pin 7 b is broken shows, D 2 is the pin 7b is in a normal state, and shows a waveform y = g (t) data obtained in the processing tool 7 which concave surface 7c is worn. The time t 1, the protruding end of the pin 7b in joining the machining tool 7 with a reference size is a time from the contact with press parts 13 to the outer peripheral edge of the concave surface 7c contacts the pressed part 13 .

の波形に示されるように、ピン7bに破損が生じていると、Dの波形に比べて接合開始直後から加工ツール7に大きな負荷がかかることが分かり、さらに、ピン7bの突出端がプレス部品13に接触してから凹状面7cの外周縁がプレス部品13に接触するまでの時間もtより短くなることが分かる。このように、ピン7bが破損していると基準波形f(t)に対して波形g(t)の値が高くなる傾向があるので、本発明では、経過時間T内の所定の区間Sにおいてg(t)>f(t)の場合、上記加工ツール7の形状が異常と判定するようにしている。 As shown in D 1 of the waveform, the broken pin 7b is caused, shows that a large load to the processing tool 7 immediately after the start of joining in comparison with the waveform of the D b is applied, further, the pin 7b projecting end There it can be seen that the outer peripheral edge of the concave surface 7c from contact with the pressed part 13 is shorter than t 1 the time until the contact with press parts 13. As described above, when the pin 7 b is broken, the value of the waveform g (t) tends to be higher than the reference waveform f (t). Therefore, in the present invention, in the predetermined section S within the elapsed time T If g (t)> f (t), the shape of the processing tool 7 is determined to be abnormal.

また、ピン7bに破損が生じている場合、0<t<tの経過時間において基準波形f(t)に対して波形g(t)の値が高くなる傾向であるので、本発明では、予め設定しておいた加工ツール7に加わる負荷の基準値Fよりも0<t<tの所定の区間Sにおいてg(t)≧Fの場合、上記ピン7bの形状が異常と判定するようにしている。 Further, when the pin 7 b is damaged, the value of the waveform g (t) tends to be higher than the reference waveform f (t) in the elapsed time of 0 <t <t 1 . when the predetermined section S 1 of the advance 0 than the reference value F 1 of the set applied to the processing tool 7 had been loaded <t <t 1 of g (t) ≧ F 1, the shape of the pin 7b is abnormal It is made to judge.

また、Dの波形に示されるように、ピン7bが正常な状態で、且つ、凹状面7cが磨耗している場合、ピン7bの突出端がプレス部品13に接触してから凹状面7cの外周縁がプレス部品13に接触する直前までは基準波形f(t)に対して波形g(t)の値に差が生じない。しかし、t≧tの経過時間において基準波形f(t)に対して波形g(t)の値が高くなる傾向であるので、本発明では、予め設定しておいた加工ツール7に加わる負荷の基準値Fよりも0<t<tの所定の区間Sにおいてg(t)<Fであるとともに、予め設定しておいた加工ツール7に加わる負荷の基準値F(F>Fとする)よりもt≧tの所定の区間Sにおいてg(t)≧Fの場合、ツール本体7aの形状が異常と判定するようにしている。 Further, as shown in the waveform of the D 2, pin 7b is in a normal state, and, if the concave surface 7c is worn, the protruding end of the pin 7b is a concave surface 7c from contact with the press parts 13 There is no difference in the value of the waveform g (t) with respect to the reference waveform f (t) until immediately before the outer peripheral edge contacts the press part 13. However, since the value of the waveform g (t) tends to be higher than the reference waveform f (t) in the elapsed time of t ≧ t 1 , in the present invention, the load applied to the processing tool 7 set in advance is reference value F with a g (t) <F 1 even in 0 <t <predetermined section S 1 of t 1 from 1, the reference value of the load applied to the machining tool 7 which has been previously set F 2 (F 2> if the F 1 to) predetermined section S 2 of t ≧ t 1 than of g (t) ≧ F 2, the shape of the tool body 7a is to be determined as abnormal.

このように、本発明の実施形態では、接合時の加工ツール7に加わる負荷の値に基づいて加工ツール7の形状が把握できるようになるので、接合に係る時間以外に加工ツール7の形状を把握する時間を設ける必要がなく、生産効率を下げずに加工ツール7の形状についての管理を行うことができる。   As described above, in the embodiment of the present invention, the shape of the processing tool 7 can be grasped based on the value of the load applied to the processing tool 7 at the time of joining. There is no need to provide time for grasping, and the shape of the processing tool 7 can be managed without reducing the production efficiency.

また、接合の際に、加工ツール7の異常がピン7bの形状によるものか、或いは、ツール本体7aの凹状面7cの形状によるものかが分かるようになるので、例えば、作業者が接合作業後に加工ツール7の形状を目視評価する必要がなく、生産効率を下げずに加工ツール7における形状の異常について定量的な評価を行うことができる。   In addition, since it becomes possible to determine whether the abnormality of the processing tool 7 is due to the shape of the pin 7b or the shape of the concave surface 7c of the tool main body 7a at the time of joining, for example, It is not necessary to visually evaluate the shape of the processing tool 7, and quantitative evaluation can be performed on the shape abnormality in the processing tool 7 without reducing the production efficiency.

尚、本発明の実施形態で用いている基準波形y=f(t)は、基準寸法の加工ツール7を用いて接合作業を1回行った際のデータを用いてもよいし、接合作業を複数回行った際の平均データを用いてもよい。   The reference waveform y = f (t) used in the embodiment of the present invention may use data obtained when the bonding operation is performed once using the processing tool 7 of the reference dimension. You may use the average data at the time of performing several times.

また、本発明の実施形態では、加工ツール7に加わる負荷をロードセル6で取得しているが、これに限らず、電動機8のエンコーダ8bで得られるトルク値を加工ツール7に加わる負荷として代用してもよい。   In the embodiment of the present invention, the load applied to the processing tool 7 is acquired by the load cell 6. However, the present invention is not limited to this, and a torque value obtained by the encoder 8b of the motor 8 is substituted as a load applied to the processing tool 7. May be

本発明は、重ね合わせた金属板同士を摩擦攪拌により点接合する摩擦攪拌点接合装置に適している。   The present invention is suitable for a friction stir spot welding apparatus in which metal plates stacked on each other are point welded by friction stir welding.

1 摩擦攪拌点接合装置
2 装置本体(ツール回転移動手段)
7 加工ツール
7a ツール本体
7b ピン
7c 凹状面
10 制御盤(接合手段)
13 プレス部品(被接合材)
1 friction stir spot welding device 2 device main body (tool rotational movement means)
7 Machining tool 7a Tool body 7b Pin 7c Concave surface 10 Control board (joining method)
13 Pressed parts (joining material)

Claims (1)

棒状のツール本体及び該ツール本体の長手方向一端の軸心上に突設されたピンを有し、上記ツール本体の上記ピン側の端面が上記ツール本体の長手方向他端側に行くにつれて次第に縮径する凹状面である加工ツールと、
上記ツール本体の軸心周りに回転可能に、且つ、少なくとも2枚以上重ね合わせた被接合材に向かって上記ツール本体の軸心方向に移動可能に上記加工ツールを保持するツール回転移動手段と、
該ツール回転移動手段に接続され、当該ツール回転移動手段を制御して上記加工ツールを回転させるとともに、上記一方側の被接合材に上記加工ツールのピン側を押し込むように移動させて当該被接合材を加圧することにより、上記被接合材同士を摩擦熱で軟化させて固相接合させる制御手段とを備え、
上記ツール回転移動手段には、上記加工ツールを上記被接合材に加圧する際、上記加工ツールに加わる負荷を検出する負荷検出手段が設けられ、
上記制御手段は、接合の際に上記加工ツールに対して加わる負荷の基準波形y=f(t)(tは接合時間)を予め記憶するとともに、当該基準波形y=f(t)と上記負荷検出手段により得られた負荷の波形y=g(t)(tは接合時間)とを比較し、接合開始から接合終了までの時間Tのうちの連続する所定の区間Sにおいてg(t)≦f(t)の場合、上記加工ツールの形状を正常と判定する一方、所定の区間Sにおいてg(t)>f(t)の場合、上記加工ツールの形状を異常と判定することを特徴とする摩擦攪拌点接合装置。
A rod-like tool main body and a pin protruding on an axial center of one longitudinal end of the tool main body, the end face on the pin side of the tool main body gradually shrinks toward the other longitudinal end side of the tool main body A processing tool that is a concave concave surface,
A tool rotational movement means for holding the processing tool movably in the axial direction of the tool main body toward the workpiece to be joined so as to be rotatable around the axial center of the tool main body and at least two sheets overlap;
The tool rotational movement means is connected to control the tool rotational movement means to rotate the processing tool, and move the pin side of the processing tool so as to push the processing tool on the one side of the material to be joined And a control unit that softens the materials to be joined with each other by friction heat and applies solid-phase bonding to each other by pressing the material.
The tool rotational movement means is provided with a load detection means for detecting a load applied to the processing tool when the processing tool is pressed against the workpiece.
The control means stores in advance a reference waveform y = f (t) (t is a joining time) of a load applied to the processing tool at the time of bonding, and the reference waveform y = f (t) and the load Compare with the waveform y = g (t) (t is the joining time) of the load obtained by the detection means, and in the continuous predetermined section S of the time T from the joining start to the joining end, g (t) ≦ In the case of f (t), while the shape of the processing tool is determined to be normal, when g (t)> f (t) in a predetermined section S, the shape of the processing tool is determined to be abnormal. Friction stir spot welding device.
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