JP2003117668A - Friction stirring and welding device - Google Patents
Friction stirring and welding deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction stir welding apparatus for softening and stirring objects to be welded by frictional heat generated by rotation.
【０００２】[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。2. Description of the Related Art There are spot welding for aluminum, rivet joining, etc. in the method of joining aluminum bodies of automobiles, but the piping and utilities on the robot are complicated, and the work environment such as loud noise and sparks It has the problem of being bad. In view of such a problem, a spot welding apparatus using friction stir welding has been proposed.
【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。In friction stir welding, a rotor having a pin at its tip is rotated at a high speed to press against a workpiece, which is an object to be welded, and friction stirring is performed to perform spot welding.
【０００４】[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。The spot welding apparatus using friction stir welding can be applied to an existing spot welding gun which is resistance welding.
Since the electrode was not rotated, the spot welding control method cannot be applied to a spot welding apparatus simply using friction stir welding.
【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。In the conventional spot welding gun, the applied pressure is servo-controlled. That is, the pressing force is detected in real time during the joining work, and feedback control is performed so that the motor current corresponds to the force. Such control does not cause any problem in terms of joining quality as the current spot welding control.
【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。On the other hand, friction stir welding has a peculiar behavior characteristic due to a phenomenon related to friction heat called friction stir, and its definition has only just been elucidated by the parties concerned, and a control method for friction stir welding has yet to be proposed. It has not been.
【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。Therefore, a method of applying the existing servo control of spot welding to the control of friction stir welding can be considered.
That is, the rotation speed is monitored in real time during the joining work, and feedback control is performed so that the rotation speed is always the optimum value. Further, a method of monitoring the applied pressure in real time and performing feedback control so that the applied pressure is always optimum can be considered. However, servo-controlling the rotation speed and the pressing force control in this way is extremely complicated and difficult to realize.
【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。An object of the present invention is to provide a friction stir welding apparatus capable of performing friction stir spot welding practically without any problem with simple control.
【０００９】[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、摩擦攪拌の接
合作業中、時間経過に伴って、回転子の回転速度を変化
して制御する回転制御手段と、回転子を直進移動させ
て、摩擦攪拌の接合作業中、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。According to the present invention, a rotor rotating at a high speed is linearly moved in a direction of a rotation axis to press a tip portion against an article to be joined, and the tip portion is brought into contact with the article to be joined by rotation. In a friction stir welding device that spot-welds objects to be welded by being softened by friction heat with the parts, rotation that controls the rotational speed of the rotor with the passage of time during the friction stir welding operation A friction stir welding apparatus comprising: a control unit; and a straight advance control unit that moves a rotor in a straight line to control a pressing force during a friction stir welding operation.
【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。According to the present invention, since the rotation control means is provided, the rotation speed of the rotor can be variably controlled.
As a result, spot joining can be performed at an optimum rotation speed. Further, the straight-ahead control means can perform fine control of the pressing force, and the welding can be performed with the optimum pressing force for spot welding.
【００１１】また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌
の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、低下す
るように変化することを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the rotation control means changes the rotation speed so as to decrease with the passage of time during the welding operation of friction stir.
【００１２】また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌
の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、増加す
るように変化することを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the rotation control means changes the rotation speed so as to increase with the passage of time during the welding operation of friction stir.
【００１３】また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌
の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、高速、
低速、高速の順で変化することを特徴とする。Further, according to the present invention, the rotation control means changes the rotation speed to a high speed with the lapse of time during the friction stir welding operation.
It is characterized by changing in the order of low speed and high speed.
【００１４】また本発明は、回転制御手段は、回転速度
を、段階的に、または連続的に、変化することを特徴と
する。Further, the present invention is characterized in that the rotation control means changes the rotation speed stepwise or continuously.
【００１５】本発明に従えば、摩擦攪拌の接合作業中、
回転制御手段によって回転子２２の回転速度を時間経過
に伴って低下または増加するように変化し、あるいはま
た高速、低速、高速の順で変化し、このような速度変化
を、段階的に、または連続的に行うようにし、これによ
って被接合物であるワークの摩擦攪拌の接合を最適な条
件で行うことができ、接合強度の向上を図ることができ
る。According to the invention, during the friction stir welding operation,
The rotation control means changes the rotation speed of the rotor 22 so as to decrease or increase with the passage of time, or changes in the order of high speed, low speed, and high speed. This is performed continuously, whereby the friction stir welding of the workpieces to be welded can be performed under optimum conditions, and the welding strength can be improved.
【００１６】また本発明は、直進制御手段は、摩擦攪拌
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形状の速度指令値を導出す
ることを特徴とする。Further, the present invention is characterized in that the straight-ahead control means derives a speed command value having a shape having an inclined portion for increasing the speed of the rotor 22 with the passage of time at the initial stage of the friction stir welding work. To do.
【００１７】また本発明は、速度指令値の前記形状は、
三角波形状であることを特徴とする。According to the present invention, the shape of the speed command value is
It is characterized by having a triangular wave shape.
【００１８】本発明に従えば、直進制御手段から直進駆
動源である直進用モータ２４に与えられる速度指令値が
たとえば三角波形状であるので、回転子２２の先端が被
接合物であるワークに急激に衝突してワークが振動する
ことを防止し、正確な摩擦攪拌の接合を達成することが
できる。According to the present invention, since the speed command value given from the straight-ahead control means to the straight-ahead driving motor 24, which is a straight-ahead driving source, has, for example, a triangular wave shape, the tip of the rotor 22 is abruptly attached to the workpiece to be joined. It is possible to prevent the work from vibrating due to the collision with and to achieve accurate friction stir welding.
【００１９】[0019]
【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。1 is a view showing the structure of a spot welding gun 20 which is an embodiment of the friction stir welding apparatus of the present invention. The spot welding gun 20 is mounted, for example, on the wrist of a 6-axis vertical articulated robot, and is used when spot welding an aluminum alloy workpiece such as an aluminum body of an automobile by a friction stir method.
【００２０】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。The spot welding gun 20 includes a rotor 22, a gun arm 21 which is attached to the wrist of the robot and functions as a support member for supporting the rotor 22, a rotation motor 25 for rotating the rotor 22, and a rectilinear movement for rectilinear movement. Drive motor 24, rotation transmission means 30 for transmitting the rotation force of the rotation motor 25 to the rotor 22, and ball screw 50, and straight movement transmission means 45 for transmitting the straight movement force of the straight movement motor 24 to the rotor 22 and control. The apparatus 10 is provided.
【００２１】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。Each joint axis of the robot is driven by six servomotors of the first axis to the sixth axis, the seventh axis is the linear movement motor 24 of the spot welding gun 20, and the eighth axis is for rotation. It becomes the motor 25 (the eighth axis may be referred to as a turning axis). These servo motors are controlled by the control device 10. That is, the straight-moving motor 24 is connected to the control device 10
Of the rotation motor 25 controlled by the straight-ahead control unit 11 of
Is controlled by the rotation control unit 12 of the control device 10,
Although not shown, each motor of the first axis to the sixth axis of the robot is controlled by a corresponding control unit of the control device 10.
【００２２】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。The rotor 22 is frustoconical in shape and is attached to the gun arm 21 rotatably with its tip end portion facing downward and the central axis line as the rotation axis line L. Further, a cylindrical shoulder portion 51 is formed at the tip of the rotor 22, and a cylindrical pin 52 having the rotation axis L as its axis projects downward from the lower end surface of the shoulder portion 51. In addition, the rotor 22
Can move up and down along the axis of rotation L.
【００２３】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。The gun arm 21 has a rotation motor 25 and a straight-moving motor 24, which are realized by servomotors, fixed to the upper part, a lower part bent into an L shape, and a receiving part 23 fixed to the tip part. The receiving portion 23 has a cylindrical shape,
The upper end surface is disposed so as to face the tip of the rotor 22 with the axis of rotation L as the axis.
【００２４】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、したがってヘッド４０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のおねじを有するねじ
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。The rotor 22 is detachably held by a head 40, and the head 40 is supported by a head support portion 41 via a bearing 70 so as to be rotatable about a rotation axis L. A rotation shaft 26 extending upward along the rotation axis L is fixed to the rotor 22, and thus the head 40. An outer cylinder extending upward along the rotation axis L and through which the rotation shaft 26 is inserted is fixed to the head support portion 41. This outer cylinder functions as a screw shaft 27 having a male screw of the ball screw 50. Therefore, the rotation motor 25
While rotating the rotary shaft 26 with
By moving the screw shaft 27 up and down, the rotor 22 can be moved straight while rotating.
【００２５】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。Next, the structure of the rotation transmission means 30 for transmitting the rotation of the rotation motor 25 to the rotation shaft 26 will be described. The rotation transmission means 30 has a mechanism that allows the rotation shaft 26 to which the rotor 22 is coupled to move in the direction of the rotation axis L and transmits the rotation of the rotation motor 25 to the rotor 22.
Belt wheel 31 fixed to the output shaft of the rotation motor 25
And a belt wheel 32 connected to the rotating shaft 26, and an annular timing belt 3 wound around the belt wheels 31 and 33.
3 and 3. The belt wheel 32 and the rotary shaft 26 are, for example, spline-coupled, and the belt wheel 32 and the rotary shaft 26 are restrained from rotating around the rotary axis L and allowed to move in the rotary axis L direction. Therefore, by rotating the rotation motor 25, the rotor 22 can be rotationally driven so as to be movable in the rotation axis L direction.
【００２６】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。Next, the structure of the straight transmission means 45 will be described. The rectilinear transmission means 45 includes a ball screw 50 including a screw shaft 27 and a nut member 28, a belt wheel 46 fixed to the output shaft of the rectilinear motor 24, a belt wheel 48 fixed to the nut member 28, and a belt wheel 46. , 48 having an annular timing belt 47 wound around them. The screw shaft 27 of the ball screw 50 is hollow as described above, and the rotary shaft 26 is loosely inserted therein. This screw shaft 27 is
The retainer 55 supports the gun arm 21. The retainer 55 has a plurality of balls, is capable of displacing the screw shaft 27 in the rotation axis L direction, and restrains the rotation around the rotation axis L to hold the screw shaft 27. The nut member 28 is provided below the retainer 55. A thread groove is formed on the outer peripheral portion of the screw shaft 27, and the nut member 28 is screwed into the thread groove.
【００２７】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方向にガンアーム２１と相対的
な移動が阻止された状態で、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の下部に、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２２を保持するヘッド４０が回
転自在に連結されている。The nut member 28 is supported by the gun arm 21 via a bearing so as to be rotatable about the rotation axis L while being prevented from moving relative to the gun arm 21 in the rotation axis L direction. A belt wheel 48 is fixed to the lower portion of the nut member 28, and the belt wheel 48 and the nut member 28 rotate integrally. Therefore, the straight driving motor 24
Is rotated, the nut member 28 rotates via the timing belt 48. When the nut member 28 rotates, the screw shaft 27 moves up and down in the rotation axis L direction. A head support portion 41 is fixed to the lower end of the screw shaft 27, and the head 40 holding the rotor 22 is rotatably connected to the head support portion 41.
【００２８】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に沿って直進用モータに
よって昇降させ、スポット接合ガン２０の開閉動作を行
うことができる。By using the rotation transmission means 30 and the linear movement transmission means 45, the rotor 22 is rotated along the rotation axis L while the rotation motor 25 rotates the rotor 22 around the rotation axis L at a high speed. Then, the spot welding gun 20 can be opened and closed by raising and lowering it by a straight-moving motor.
【００２９】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。Next, the control method at the time of spot joining by the controller 10 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 2 and 3 and the timing chart of FIG. FIG. 4 (1) shows the pressing force, (2) is the speed command value to the straight traveling motor (seventh shaft) 24, and (3) is
This is a movement displacement command value for the straight-ahead motor 24. The differential value of the speed command value (2) becomes the movement displacement command value (3), and conversely, the integral value of the movement displacement command value (3) becomes the speed command value (2). (4) is a rotation motor (eighth shaft) 25
Is the rotation speed command value to the.
【００３０】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。The spot joining work is performed, for example, with a thickness of 2 mm.
It is assumed that approximately two workpieces are spot-joined. Here, the work is made of an aluminum alloy, and two work pieces are arranged so as to be substantially horizontal, and there are a plurality of joining points per work piece.
【００３１】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。When the spot joining control is started, first, in step S1, the spot joining gun 20 is positioned at the position P1. Position P1 means that when the welding point of the workpiece is the welding point P2, the tip of the pin 52 of the rotor 22 is arranged at a position (eg, 50 mm above) away from the welding point P2 by a predetermined distance, and the welding point P2 is The spot welding gun 2 at a position below the work piece by a predetermined distance.
This is the position where the 0 receiving portion 23 is arranged.
【００３２】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）（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。Next, in step S2, the closing operation of the welding gun 20 is started. That is, at time t1, as shown in FIGS.
The speed command value and movement displacement command value are output to. The speed command value for the straight-ahead motor 24 has a triangular waveform,
This is to prevent the rotor tip from suddenly colliding with the work and vibrating the work.
【００３３】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。Further, the spot welding gun 20 includes the rotor 2
Since only 2 moves straight and is closed and the receiving portion 23 is fixed, in order to sandwich the work in the vertical direction, the rotor 22
It is necessary to lower the gun and raise the gun 20 by the robot. Therefore, in the closing operation of step S2, the rotor 22 is lowered by the straight-moving motor 24, and the gun 20 is moved so as to rise along the direction of the rotation axis L of the rotor 22 using the robot 6-axis. Let In this way, the six axes of the robot are controlled so that the time when the tip of the rotor comes into contact with the work and the time when the receiving portion 23 comes under the work match.
【００３４】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。Next, in step S3, rotation of the rotor 22 is started (time t2). At the next step S4, the welding point P2 is reached (time t3), that is, the pin 5 of the rotor 22 is reached.
2 When the tip comes into contact with the work, pressurization is started in step S5. Then, in step S6, the rotation control unit 12
Then, it is determined whether or not the rotation motor 25 is within a predetermined rotation speed range.
【００３５】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
時間をｔL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、回転速度で範囲を設定してもよい。In the present embodiment, this judgment is made once during the pressurization of the joining work, and the rotation controller 12 detects the instantaneous value of the rotation speed at any timing during the pressurization.
In the present embodiment, as shown in FIG. 4 (1), when one pressurization time is t L , the rotational speed is at the central point, that is, when t L / 2 has elapsed from the pressurization start time t3. Detects the instantaneous value of. The rotation speed is, for example, 300
The specified rotation speed range is 0 rpm.
For example, it is within ± 10% of the designated rotation speed, preferably within ± 5%. Alternatively, the range may be set not by%, but within ± X rpm by the rotation speed.
【００３６】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。If the rotation speed is not within the predetermined range, it is determined that the rotation speed is abnormal, the rotation motor (8th axis) is abnormal in step S7, and the robot abnormality signal is output.
In step S8, all the motors of the first to eighth axes are stopped to stop the robot.
【００３７】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。If it is determined in step S6 that the rotation speed is within the predetermined rotation speed range, the flow advances to step S9 to detect the instantaneous value of the pressing force by the straight-ahead controller 11 to determine whether or not the rotation speed is within the predetermined rotation speed range. To judge. For example, the pressing force is 2.94k
When N (300 kg) is designated, the predetermined pressing force range is within ± 5%, preferably within ± 1%. Alternatively, the range may be set not by%, but by YkN or less and the applied pressure. The instantaneous value of the pressing force is detected by the straight-moving motor (7th
The current value of the shaft 24 is detected by the straight-ahead control unit 11, and the actual motor load current is instantaneously checked against the registered data.
In this way, when it is determined that the pressure is not within the predetermined pressure range, it is determined that the pressure axis (seventh axis) pressure is abnormal, and a robot abnormality signal is output in step S10. Stop all 8 axis motors.
【００３８】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。If it is determined in step S9 that the pressure is within the predetermined pressure range, the process proceeds to step S11. In step S11, the rotation control unit 12 changes the rotation speed as shown in FIG. In friction stir welding, it is possible to improve the welding quality by rotating at a high speed at the beginning of welding and rotating at a low speed at the end of welding, rather than stirring at a constant rotation speed from the start of welding to the end of welding. In the present embodiment, as shown in FIG.
The stage is switched to high speed rotation in the initial part from the pressurization start time t3 to time t4, medium speed in the intermediate part from time t4 to time t5, and low speed in the end part from time t5. These are standard rotation speeds, here 300
A separate parameter is set for 0 rpm.
【００３９】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。When the tip of the pin 52 of the rotor 22 is rotated at a high speed while being pressed against the work, friction heat is generated between the pin 52 and the work, the joining point is softened and the pin 52 is inserted into the work. It When the pin 52 is inserted, the rotor 2
The second shoulder 51 is also pressed against the surface of the work, frictional heat is generated here, and the work is softened and agitated. In this way, after stirring at high speed in the initial part,
The rotation speed is reduced in the middle part, and further stirring is performed at medium speed, and the end part is further reduced in speed and stirring is performed at low speed.
【００４０】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。In this way, after the rotation speed is switched to a low speed with a constant pressing force applied, step S1
Go to 2. In step S12, for example, a predetermined time from the start of pressurization is counted by an internal timer, and when the predetermined time, for example, 0.5 to 1 second, is counted, the machining is considered to be completed, and the opening operation is started in the next step S13. The time at this time is time t6.
【００４１】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。In the opening operation, as shown in FIGS. 4 (2) and (3), the speed command value and the movement displacement command value are sent from the straight-ahead controller 11 to the straight-ahead motor 24 so that the rotor 22 moves up. Is output. Further, at this time, the robot 6 is arranged so that the tip of the rotor and the receiving portion 23 are simultaneously separated from the work.
It also gives commands to axes.
【００４２】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。In the next step S14, it is determined whether or not welding has occurred. In the present embodiment, the determination of the occurrence of welding is performed by the straight advance control unit 11 and the rotation control unit 12, and for example, the straight advance motor (seventh axis) detected by the straight advance control unit 11 is used.
24 is greater than a specified value (e.g., equivalent to X% of rated torque), or the motor current value of the rotation motor (eighth shaft) 25 detected by the rotation control unit 12 is a specified value (e.g., rated value). If it is larger than (X% of torque), the robot is judged to be abnormal and the process proceeds to step S15, and an alarm is issued together with a display such as "Detected welding" or "Detected collision or abnormal disturbance" The robot is stopped by stopping all of the 8th to 8th axes.
It should be noted that this welding detection may be a judgment of only the current value of the straight-moving motor 24 or a judgment of only the current value of the rotating motor 25, and the welding current detection may be performed based on the current values of both motors 24, 25. You may judge it.
【００４３】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。Then, the work and the rotor are separated from each other. In the separating operation, for example, the rotor is pulled up while rotating. The rotation direction of the rotor may be the same as or different from the rotation direction at the time of stir welding.
【００４４】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。The pin 52 at the tip of the rotor may be threaded. For example, if the right hand thread is
In order to improve stirring efficiency at the time of joining, it is rotated counterclockwise to rotate. That is, the rotation of the screw causes the surrounding base material to rotate downward. Therefore, in such a case, during the separating operation, the rotation direction of the rotor is not reversed, but is set to the same direction as that at the time of joining. As a result, the surrounding base material moves downward and a force acts in the direction of separating the rotor. When the pin 52 is not threaded, it is preferable to reverse the pin connection and separate it.
【００４５】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。If it is determined in step S14 that the welding has not occurred, the opening operation is continued in the next step S16, and the tip of the pin 52 of the rotor 22 is opened until it is separated from the work by a predetermined clearance distance. Continue operation.
【００４６】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。Then, in the next step S17, it is judged whether or not the joining of all the joining points of the work is completed. If not finished, the process proceeds to step S18 to complete the work for one dot and the next The welding point is set and the process returns to step S1 to start the welding operation for the next welding point.
【００４７】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。When it is determined in step S17 that the work of all the joining points of the work is completed, step S
At 19, the rotation control unit 12 outputs the speed command value 0 to the rotation motor 25 to stop the rotation. Next step S
At 20, the rotation control unit 12 determines whether or not the rotation speed of the rotation motor 24 is 0. If 0, the process proceeds to step S21, and the work of one work is completed. In step S21, a predetermined time, for example, 2 after the rotation stop command is output.
If the rotation speed does not reach 0 even after the elapse of seconds, the process proceeds to step S7, the rotation motor (8th axis) 25 is determined to be abnormal, and the robot is stopped (step S8).
【００４８】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。In the above-mentioned embodiment, the joining work within one work is performed without stopping the rotation of the rotor, but the present invention is not limited to this, and the rotation may be stopped at each joining point.
Alternatively, the rotation may be controlled not to be stopped each time the work is completed.
【００４９】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。Further, in the present embodiment, the rotation speed is changed in three steps at the time of pressurization, but it may be two steps, four steps or more, and the rotation speed is continuously changed steplessly. You may control to. Further, in the present embodiment, the initial speed is set to high and the rotation speed is controlled to decrease over time. However, the present invention is not limited to this. Depending on the work, the initial speed may be set low and the rotation speed may increase over time. Alternatively, the initial portion may be controlled to have a high speed, the intermediate portion may be controlled to have a low speed, and the ending portion may be controlled to have a high speed again.
【００５０】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。Further, in the present embodiment, the rotation speed is detected at the time point t L / 2 at the center of the pressing time t L for one joining operation. That is, of the three speeds, only the intermediate speed is monitored within a predetermined speed range. However, the speed is not limited to this, and if the rotational speed is set to a plurality of speeds, each speed is It may be controlled to monitor the rotation speed. That is, a predetermined rotation speed range is set for each stage, the center of each stage is monitored to see if it is within the predetermined rotation speed range, and when it is determined that it is not within the predetermined rotation speed range, the rotation The robot may be stopped as a speed abnormality.
【００５１】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。Further, in the above-mentioned embodiment, when at least one of the rotation speed and the pressing force is out of the predetermined range, the joining work is controlled to be stopped. Not limited to this, if either one is within a predetermined range, the joining work may be continued, and the joining work may be controlled to be stopped only when both are out of the predetermined range.
【００５２】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。As another embodiment of the present invention, not only the rotational speed but also the pressing force may be controlled to change at the time of joining. For example, the pressurization control may be performed such that the high pressure is applied during the high speed rotation of the initial part, the intermediate pressure is applied during the middle speed rotation of the intermediate part, and the low pressure is applied during the low speed rotation of the end part. This allows
Further, the joining quality can be improved. Also in this case, in each pressurizing step, it may be controlled whether or not the pressing force is within a predetermined range, and if the pressing force is not within the predetermined range, the joining work may be stopped. .
【００５３】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。Depending on the work, pressurization control may be performed so that the pressure is high during low-speed rotation and low during high-speed rotation. Further, the rotation speed is kept constant and only the pressure applied during welding is changed. You may control to.
【００５４】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。Further, although the work is made of an aluminum alloy in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this and may be another work made of metal or a work made of synthetic resin.
【００５５】本発明は、下記の実施の形態が可能であ
る。
（１）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。The present invention can have the following embodiments. (1) A friction stir welding apparatus, wherein at least one of the rotation control means and the straight movement control means is used to detect whether or not the tip of the rotor is welded to an object to be welded.
【００５６】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。For example, it is detected by the rotation control means that a force greater than a predetermined force is required to rotate the rotor,
Alternatively, when it is detected by the straight-ahead control means that a predetermined force or more is required to pull up the rotor, it can be determined that the rotor tip and the object to be welded are welded to each other. In this way, welding detection can be reliably performed by the rotation control means or the straight advance control means.
【００５７】（２）前記回転制御手段は、回転する回転
子先端を被接合物に押圧する接合作業中に、回転子の回
転速度が、所定の回転速度範囲内にあるか否かを検出
し、所定の回転速度範囲内にないと判断したとき、接合
作業を停止することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。(2) The rotation control means detects whether or not the rotation speed of the rotor is within a predetermined rotation speed range during the welding operation of pressing the tip of the rotating rotor against the objects to be welded. The friction stir welding apparatus is characterized in that the welding operation is stopped when it is determined that the rotation speed is not within the predetermined rotation speed range.
【００５８】摩擦攪拌接合装置の制御は、接合作業中
に、回転速度が所定の範囲内にあるか否かの判断のみ行
い、所定範囲内にないとき、接合作業を停止する。この
ように接合中に回転速度の瞬時値を監視することによっ
て、確実に所定の回転速度で接合することができる。ま
た、所定範囲内にあるか否かの判断のみであるので、複
雑な制御を行う必要がなく、容易に実現できる。The friction stir welding apparatus is controlled by only judging whether the rotation speed is within a predetermined range during the welding operation, and when it is not within the predetermined range, the welding operation is stopped. Thus, by monitoring the instantaneous value of the rotation speed during the welding, it is possible to surely perform the welding at the predetermined rotation speed. In addition, since it is only determined whether or not it is within the predetermined range, it is not necessary to perform complicated control and it can be easily realized.
【００５９】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。For example, it is detected by the rotation control means that a predetermined force or more is required to rotate the rotor, or the straight advance control means is determined that a predetermined force or more is required to pull up the rotor. When it is detected by, it can be determined that the rotor tip and the object to be welded are welded to each other. In this way, welding detection can be reliably performed.
【００６０】（３）直進制御手段は、回転する回転子先
端を被接合物に押圧する接合作業中に、加圧力が、所定
の加圧力範囲内にあるか否かを検出し、所定の加圧力範
囲にないと判断したとき、接合作業を停止することを特
徴とする摩擦攪拌接合装置。(3) The straight-movement control means detects whether or not the pressing force is within a predetermined pressing force range during the welding operation of pressing the rotating rotor tip against the objects to be welded, and the predetermined pressing force is detected. A friction stir welding apparatus characterized by stopping the welding operation when it is judged that the pressure is not within the pressure range.
【００６１】摩擦攪拌接合装置の制御は、接合作業中
に、加圧力が所定の範囲内にあるか否かの判断のみ行
い、所定範囲内にないとき、接合作業を停止する。この
ように接合中に加圧力の瞬時値を監視することによっ
て、確実に所定加圧力で接合することができる。また、
所定範囲内にあるか否かの判断のみであるので、複雑な
制御を行う必要がなく、実現が容易である。The friction stir welding apparatus is controlled only by determining whether or not the pressing force is within a predetermined range during the welding operation, and when it is not within the predetermined range, the welding operation is stopped. In this way, by monitoring the instantaneous value of the pressing force during the welding, it is possible to surely perform the welding with a predetermined pressing force. Also,
Since it is only determined whether or not it is within the predetermined range, it is not necessary to perform complicated control and it is easy to realize.
【００６２】回転速度制御は、接合作業中に検出した瞬
時値が、所定の範囲内にあるか否かで判断する。つま
り、適応制御のような複雑な制御を行わないので、制御
が簡単である。このような、検出した瞬時値が所定の範
囲にあるか否かの判断のみの制御であっても、摩擦攪拌
スポット接合においては、実用的にはまず問題のないロ
バストレベルを実現できる。The rotation speed control is judged by whether or not the instantaneous value detected during the joining work is within a predetermined range. That is, since complicated control such as adaptive control is not performed, control is simple. Even if the control is performed only by determining whether or not the detected instantaneous value is within a predetermined range, a robust level with practically no problem can be realized in friction stir spot welding.
【００６３】同様に、加圧制御においても、接合作業中
の瞬時値が所定の加圧力範囲内にあるか否かを判断する
だけであるので制御が簡単である。このような簡単な制
御であっても、実用的には全く問題がない。Similarly, in the pressurization control as well, the control is simple because it is merely determined whether or not the instantaneous value during the welding operation is within a predetermined pressing force range. Even with such simple control, there is practically no problem.
【００６４】（４）前記回転制御手段は、接合作業中
に、回転子の回転速度を変化させることを特徴とする摩
擦攪拌接合装置。(4) The friction stir welding apparatus, wherein the rotation control means changes the rotational speed of the rotor during the welding operation.
【００６５】回転子先端を被接合物に押圧して接合する
接合作業中に、回転速度制御手段によって、回転子の回
転速度を変化させることで、最適に接合することができ
る。Optimum welding can be achieved by changing the rotational speed of the rotor by the rotational speed control means during the welding operation in which the rotor tip is pressed against the objects to be welded.
【００６６】（５）前記直進制御手段は、接合作業中
に、加圧力を変化させることを特徴とする摩擦攪拌接合
装置。接合作業中に加圧力を変化させることで、最適に
接合することができる。(5) The friction stir welding apparatus, wherein the straight-ahead control means changes the applied pressure during the welding operation. Optimal joining can be achieved by changing the applied pressure during the joining operation.
【００６７】[0067]
【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。As described above, according to the present invention, since the rotation control means is provided, the rotation speed of the rotor can be variably controlled. As a result, spot joining can be performed at an optimum rotation speed. Further, the straight-ahead control means can perform fine control of the pressing force, so that the welding can be performed with an optimal pressing force for spot welding.
【００６８】本発明によれば、摩擦攪拌の接合作業中、
回転制御手段によって回転子２２の回転速度を時間経過
に伴って低下または増加するように変化し、あるいはま
た高速、低速、高速の順で変化し、このような速度変化
を、段階的に、または連続的に行うようにし、これによ
って被接合物であるワークの摩擦攪拌の接合を最適な条
件で行うことができ、接合強度の向上を図ることができ
る。According to the invention, during the friction stir welding operation,
The rotation control means changes the rotation speed of the rotor 22 so as to decrease or increase with the passage of time, or changes in the order of high speed, low speed, and high speed. This is performed continuously, whereby the friction stir welding of the workpieces to be welded can be performed under optimum conditions, and the welding strength can be improved.
【００６９】本発明によれば、直進制御手段から直進駆
動源である直進用モータ２４に与えられる速度指令値が
たとえば三角波形状であるので、回転子２２の先端が被
接合物であるワークに急激に衝突してワークが振動する
ことを防止し、正確な摩擦攪拌の接合を達成することが
できる。According to the present invention, since the speed command value given from the straight-movement control means to the straight-moving motor 24, which is the straight-moving drive source, has, for example, a triangular wave shape, the tip of the rotor 22 is sharply attached to the workpiece to be welded. It is possible to prevent the work from vibrating due to the collision with and to achieve accurate friction stir welding.
【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。FIG. 1 is a spot junction gun 20 according to an embodiment of the present invention.
It is a figure which shows the structure of.
【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。FIG. 2 is the first half of the flowchart of the joining control of the present invention.
【図３】接合制御のフローチャートの後半部である。FIG. 3 is the latter half of the flowchart of joining control.
【図４】接合制御のタイミングチャートである。FIG. 4 is a timing chart of joining control.
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 10 Control device 11 Straight ahead control section 12 Rotation control section 20 spot joining gun 22 rotor 24 Straight drive motor 25 rotation motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 犬塚 雅之 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 (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 Ｆターム(参考） 4E067 BG00 CA01 CA05 DC03 DC07 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Masayuki Inuzuka 3-1-1 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo No. Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Kobe factory (72) Inventor Takehiro Hyoe 3-1-1 Higashikawasaki-cho, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo No. Kawasaki Heavy Industries, Ltd.Kobe factory F-term (reference) 4E067 BG00 CA01 CA05 DC03 DC07
Claims (7)
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、 摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転子の回
転速度を変化して制御する回転制御手段と、 回転子を直進移動させて、摩擦攪拌の接合作業中、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。1. A rotor rotating at a high speed is linearly moved in a direction of a rotation axis to press a tip end against an object to be joined, and by rotation, softened by frictional heat between a contact portion between the tip end and the object to be joined. In a friction stir welding apparatus for spot welding the objects to be welded by stirring, rotation control means for changing and controlling the rotation speed of the rotor over time during the friction stir welding operation A friction stir welding apparatus comprising: a straight movement control unit that moves and controls a pressing force during a friction stir welding operation.
中、時間経過に伴って、回転速度を、低下するように変
化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装
置。2. The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the rotation control means changes the rotation speed so as to decrease with time during the friction stir welding operation.
中、時間経過に伴って、回転速度を、増加するように変
化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装
置。3. The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the rotation control means changes the rotational speed so as to increase with the passage of time during the friction stir welding operation.
中、時間経過に伴って、回転速度を、高速、低速、高速
の順で変化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪
拌接合装置。4. The friction stir welding according to claim 1, wherein the rotation control means changes the rotation speed in the order of high speed, low speed and high speed with the passage of time during the friction stir welding operation. apparatus.
に、または連続的に、変化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。5. The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the rotation control means changes the rotation speed stepwise or continuously.
速度を上昇する傾斜部分を有する形状の速度指令値を導
出することを特徴とする請求項１〜５のうちの１つに記
載の摩擦攪拌接合装置。6. The straight-ahead control means derives a speed command value of a shape having an inclined portion for increasing the speed of the rotor with the passage of time at the initial stage of the friction stir welding work. The friction stir welding apparatus as described in any one of 1-5.
あることを特徴とする請求項６記載の摩擦攪拌接合装
置。7. The friction stir welding apparatus according to claim 6, wherein the shape of the speed command value is a triangular wave shape.
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