JP2004167510A - Holding apparatus and friction stir joining apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holding apparatus which holds the objects to be joined in friction stir joining, and prevents the defect in joining caused by the misalignment of the objects. <P>SOLUTION: The apparatus comprises a base 24 provided on a predetermined position, holding parts 25a and 25b holding the objects 22 to be joined, and a connection part 26 connecting the base 24 with the holding parts 25a and 25b so that the holding parts 25a and 25b can be displaced with respect to the base 24. In the case when a backing member 23 is moved, and the objects 22 are abutted on the backing member 23 till it reaches the set position for subjecting the objects 22 to solid phase stirring, in a state where the objects 22 are abutted on the backing member 23, the objects 22 are moved together with the backing member 23, and the objects 22 can be arranged at supporting positions to which the objects 22 are to be supported. Thus, the phenomenon that a joining tool 21 is abutted on the objects 22 prior to the backing member 23 can be prevented, and the defect in joining caused by the misalignment of the objects 22 can be eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の被接合部材が当接されて設けられる被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合する摩擦撹拌接合装置および接合にあたって被接合物を保持する保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の被接合部材３ａ，３ｂを接合する従来の技術として、抵抗スポット溶接がある。図１４は、抵抗スポット溶接の動作を説明するための図である。図１４において、図１４（１）〜図１４（３）の順に動作が行なわれる。図１４（１）に示すように、抵抗スポット溶接では、まず被接合部材３ａ，３ｂが重ね合されて設けられる被接合物３の両側に、２つの電極端子１，２を互いに対向させてそれぞれ配置する。次に図１４（２）に示すように、２つの電極端子１，２を互いに近接させ、各電極端子１，２によって被接合物３を協働して挟持する。次に図１４（３）に示すように、電極端子１，２の間に電流を流し、被接合物３を通電する。
【０００３】
被接合物３は、電流が流れることによって発熱する。これによって重なり合う互いの被接合部材３ａ，３ｂが溶融して、各被接合部材３ａ，３ｂが接合される。電極端子１，２は、２つの被接合部材３ａ，３ｂが当接した状態で通電するように制御される。
【０００４】
また複数の被接合部材３ａ，３ｂを接合する他の従来の技術として、摩擦撹拌接合がある。図１５は、従来の技術の摩擦撹拌接合の動作を説明するための図である。図１５において、図１５（１）〜図１５（３）の順に動作が行なわれる。図１５（１）に示すように、従来の摩擦撹拌接合では、まず被接合物３ａ，３ｂが重ね合されて設けられる被接合物３の一方側に接合ツール４を配置し、被接合物３の他方側であって、接合ツール４に対向する位置に裏当て部材５を配置する。次に図１５（２）に示すように、接合ツール４を回転させ、接合ツール４および裏当て部材５を互いに近接させる。図１５（３）に示すように、接合ツール４を回転させながら被接合物３に挿入することによって、摩擦熱によって各被接合部材３ａ，３ｂを非溶融の状態で部分的に軟化して、各被接合部材３ａ，３ｂの流動化した部分を撹拌して各被接合部材３ａ，３ｂを接合する（たとえば特許文献１、特許文献２参照）。
摩擦撹拌接合は、抵抗スポット溶接に比べて、溶融電流、冷却水および供給空気が不必要であり、設備費用が安価となる。また各被接合部材３ａ，３ｂを接合するために必要とするエネルギ消費量が少ない。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２７１２８３８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１４９８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述する抵抗スポット溶接をするためのスポット溶接装置は、同一形状の２つの電極端子１，２によって被接合物３を挟持した状態で通電する。したがって被接合物３の位置がずれて、いずれか一方の電極端子が、先に被接合物３に当接することがあっても、各電極端子１，２がともに被接合物３に当接した状態で接合が行なわれる。これによって抵抗スポット溶接では、被接合物３の位置ずれに起因する接合不良が少ない。しかし抵抗スポット溶接は、摩擦撹拌接合に比べて設備費用が増加し、エネルギ消費量が大きいという問題がある。
【０００７】
また上述する摩擦撹拌接合をするための摩擦撹拌接合装置は、被接合物３の位置が接合ツールの移動方向にずれている場合には、裏当て部材５よりも接合ツール４が先に被接合物３に当接することがある。この場合、被接合物３が裏当て部材５によって支持されない状態で、接合ツール５が被接合物３に当接する。これによって接合ツール４が被接合物３に没入する没入量が増加し、接合不良が生じるという問題がある。
【０００８】
従来の摩擦撹拌接合装置は、予め定める挟持位置に配置される被接合物３に接合ツール４および裏当て部材５が同時に当接するように制御されている。また被接合物３の位置ずれを解消する機構について何ら具備されていない。
【０００９】
たとえば正常な位置よりも接合ツール側に被接合物３がずれる場合には、裏当て部材５よりも先に接合ツール４が被接合物３に当接する。この場合、接合ツール４の被接合物３への加圧力が過大となり、没入量が増加して接合不良が生じる。特に、被接合物３の位置ずれが著しく大きいときには、被接合物３が大きく変形した状態で接合が行なわれ、接合不良が生じる。また正常な位置よりも裏当て部材側に被接合物３がずれる場合には、接合ツール４よりも先に裏当て部材５が被接合物３に当接し、接合ツール４の被接合物３への加圧力が不足する。このように従来の技術では、保持される被接合物３の接合ツールの移動方向の位置ずれに起因する接合不良を防ぐことができないという問題がある。図１６は、正常な位置よりも裏当て部材側に被接合物３がずれた状態で摩擦攪拌接合された被接合物３を示す図である。図１６に示すように、被接合物３がずれて固定される場合には、接合ツール４の被接合物３への加圧力が不足し、接合ツールが被接合物に充分に没入せず、充分に接合されない接合部分６が形成され、良好な接合品質を得ることができない。
【００１０】
したがって本発明の目的は、被接合物の位置ずれに起因する接合不良を防止するために、摩擦撹拌接合にあたって被接合物を保持する保持装置および摩擦撹拌接合を行う摩擦撹拌接合装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の被接合部材が重ね合されて設けられる被接合物を、接合ツールと裏当て部材とによって挟持した状態で、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合するにあたって、被接合物を保持する保持装置であって、
予め定める位置に設けられる基部と、
被接合物を保持する保持部と、
外力が与えられたとき、基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結する連結部とを含むことを特徴とする保持装置である。
【００１２】
本発明に従えば、保持部に保持される被接合物に、裏当て部材を当接させた状態で裏当て部材を移動させることによって、被接合物を介して外力が保持部に与えられ、保持部が基部に対して変位する。すなわち保持部に保持される被接合物は、裏当て部材とともに変位する。
【００１３】
接合ツールおよび裏当て部材は、予め設定される設定位置で被接合物を協働して挟持し、被接合物を部分的に固相撹拌して各被接合部材を接合する。裏当て部材を、摩擦撹拌接合が行われる設定位置に移動させるまでに、裏当て部材を被接合物に当接させた場合、保持される被接合物が裏当て部材に当接した状態で裏当て部材ともに移動する。
【００１４】
すなわち保持部に保持される被接合物の位置がばらつく場合であっても、被接合物を裏当て部材に当接させた状態で、被接合物を挟持すべき挟持位置に配置させることができる。挟持位置に配置された被接合物には、既に裏当て部材が当接しているので、接合ツールが裏当て部材よりも先に被接合物に当接することを防止することができる。これによって被接合物の位置ずれに起因する接合不良を解消することができる。
【００１５】
また本発明は、連結部は、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向のばね力を保持部に与えるばね力発生部分を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明に従えば、被接合物を保持する保持部は、ばね力発生部分によって、基準位置に復帰する方向のばね力が与えられる。裏当て部材によって被接合物を基準位置から移動させて被接合物を挟持すべき挟持位置に配置させることによって、被接合物は、保持部を介して基準位置に復帰する方向の力が与えられる。ばね力が与えられた被接合物は、裏当て部材を押圧するので、裏当て部材に被接合物を確実に当接させることができる。
【００１７】
また接合後に裏当て部材が被接合物から離脱することによって、被接合物は、基準位置に復帰する。これによって接合後の被接合物を基準位置に保ち、接合後の作業性を向上することができる。
【００１８】
また本発明は、保持部に与えられる外力を検出する検出手段をさらに含み、
連結部は、検出手段によって検出された外力に基づいて、保持部を基部に対して変位駆動する駆動部分を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明に従えば、裏当て部材を、摩擦撹拌接合が行われる設定位置に移動させるまでに、裏当て部材を被接合物に当接させた場合、被接合物を介して外力が保持部に与えられる。駆動部分が、保持部に与えられる外力に基づいて、保持部を基部に対して変位駆動することによって、裏当て部材が当接した状態で被接合物を挟持すべき挟持位置に配置させることができる。
【００２０】
保持部に与えられる外力に基づいて被接合物を移動することができるので、被接合物の位置がずれている場合であっても、被接合物と裏当て部材との当接状態を保つことができ、接合不良を防止することができる。
【００２１】
また本発明は、複数の被接合部材が重ね合されて設けられる被接合物を部分的に固相撹拌する接合ツールを保持するツール保持具と、
被接合物を接合ツールと反対側から支持する裏当て部材と、
予め定める位置に設けられる基部、裏当て部材を保持する保持部、および外力が与えられたとき、基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結する連結部を有する裏当て支持手段と、
ツール保持具を被接合物に近接および離反する方向へ変位駆動するツール変位駆動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。
【００２２】
本発明に従えば、裏当て支持手段が変位駆動され、その基部が、摩擦撹拌接合が行なわれる設定位置に移動されるまでに、裏当て部材が被接合物に当接された場合、裏当て部材は、被接合物を設定位置に向かって押圧する。このとき裏当て部材は被接合物から反力を受け、保持部は裏当て部材を介して被接合物から外力が与えられる。外力を与えられた保持部は、基部に対して相対的に変位する。すなわち裏当て支持手段は、裏当て部材が被接合物に当接した状態で、保持部から基部が離反し、その基部が予め設定される設定位置まで変位する。
【００２３】
基部が設定位置まで変位すると、ツール変位駆動手段によってツール保持具を変位させ、ツール保持具に装着される接合ツールを被接合物に没入させて、被接合物を部分的に固相撹拌して複数の被接合部材を接合する。
【００２４】
このように基部に対して保持部を変位させることによって、保持される被接合物の位置と設定位置との位置関係がばらつく場合であっても、被接合物と裏当て部材とが当接した状態で、基部を設定位置に移動させることができる。これによって接合ツールが裏当て部材よりも先に被接合物に当接することを防止することができ、被接合物の位置ずれに起因する接合不良を解消することができる。
【００２５】
また本発明は、連結部は、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向のばね力を保持部に与えるばね力発生部分を有することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、裏当て部材を支持する保持部は、ばね力発生部分によって、基準位置に復帰する方向のばね力が与えられる。基部が保持部を基準位置から移動させて設定位置に向かうことによって、裏当て部材は、保持部を介して基準位置に復帰する方向の力が与えられる。この力が与えられた裏当て部材は、被接合物を押圧する。裏当て部材が被接合物を押圧することによって、被接合物に裏当て部材を確実に当接させることができる。
【００２７】
また本発明は、連結部は、阻止解除可能に、基部に対する保持部の変位を阻止するロック部分を有することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、基部が設定位置に移動した状態で、基部と保持部との変位を阻止することによって、裏当て部材と接合ツールとによって被接合物を確実に挟持することができる。これによって被接合物を裏当て部材によって確実に支持することができ、さらに確実に接合不良を防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である保持装置２０を示す斜視図である。また図２は、保持装置２０を示す断面図である。保持装置２０は、摩擦撹拌接合にあたって、接合される複数の被接合部材２２ａ，２２ｂが重ね合わされて設けられる被接合物２２を保持する。保持装置２０が各被接合部材２２ａ，２２ｂを保持した状態で、後述する摩擦撹拌接合装置４１によって各被接合部材２２ａ，２２ｂが接合される。摩擦撹拌接合は、たとえばアルミ合金製の薄厚および中厚製品の製造に用いられ、たとえばプレス成形される自動車ボディの接合に用いられる。
【００３０】
摩擦撹拌接合は、複数の被接合部材２２ａ，２２ｂが互いに重ね合されて設けられる被接合物２２の被接合部材２２ａ，２２ｂを非溶融状態で接合する。なお本発明において被接合部材２２ａ，２２ｂが重ね合わされる状態は、複数の被接合部材２２ａ，２２ｂの間に隙間が形成される場合も含む。
【００３１】
摩擦撹拌接合は、円筒状の接合ツール２１を予め定める基準軸線Ｌ１まわりに回転させるとともに接合ツール２１を基準軸線Ｌ１に沿って変位移動させる。保持装置２０に保持される被接合物２２に、回転する接合ツール２１を押付けて、接合ツール２１と被接合物２２とに摩擦熱を生じさせる。これによって被接合物２２を軟化させ、接合ツール２１を被接合物２２内に没入させる。接合ツール２１は、少なくとも各被接合部材２２ａ，２２ｂが互いに対向する対向部分１９ａ，１９ｂを含む領域である撹拌領域に没入するまで変位駆動される。
【００３２】
被接合物２２に没入した接合ツール２１によって、被接合部材２２ａ，２２ｂを流動化して撹拌し、各被接合部材２２ａ，２２ｂが混ざり合う接合領域を形成する。次に接合ツール２１を被接合物２２から離脱させることによって、流動する接合領域が冷却されて固体化し、各被接合部材２２ａ，２２ｂを接合することができる。
【００３３】
なお本発明において、接合ツール２１に対して被接合物２２の反対側に裏当て部材２３が配置される。裏当て部材２３は、被接合物２２を接合ツール２１の反対側から支持する。また裏当て部材２３と接合ツール２１とによって被接合物２２を挟持した状態で、接合ツール２１が被接合物２２に没入する。
【００３４】
図１に示すように、保持装置２０は、床または壁などの予め定める位置に設けられる基部２４と、被接合物２２を保持する保持部２５と、基部２４と保持部２５とを連結する連結部２６とを含んで構成される。連結部２６は、保持部２５に外力が与えられたとき、基部２４に対する保持部２５の位置が変位可能に設けられる。
【００３５】
保持部２５は、被接合物２２の２つ以上の挟持部分を挟持する。保持部２５は、被接合物２２の２つの挟持部分をそれぞれ挟持する２つの保持部分２５ａ，２５ｂと２つの保持部分２５ａ，２５ｂを結合する結合部分２９とを有する。
【００３６】
各保持部分２５ａ，２５ｂは、被接合物２２の厚み方向両側に配置され、互いに対向する２つの挟持片２７と、それら２つの挟持片２７を連結する支持体２８とをそれぞれ備える。支持体２８は、略Ｃ字状に形成され、その周方向両端部２８ａ，２８ｂにそれぞれ１対の挟持片２７が連結される。対向する１対の挟持片２７は、互いに近接および離反する方向に変位可能であって、対向する１対の挟持片２７が協働して被接合物２２を挟持する。挟持片２７が被接合物２２を挟持する方向は、保持される被接合物２２に対して接合ツール２１が没入および離脱する方向となる第１方向Ａである。なお本実施の形態では、第１方向Ａは、被接合物２２の厚み方向となる。
【００３７】
また保持部２５は、各挟持片２７の少なくとも一方を第１方向Ａに変位駆動する変位駆動手段を有する。変位駆動手段によって挟持片２７が第１方向Ａに変位駆動し、対向する２つの挟持片２７の間隔を調整することによって、被接合物２２の挟持および挟持解除が実現される。変位駆動手段は、モータまたはエアシリンダなどによって実現される。また挟持片２７の間隔が手動で調整されてもよい。
【００３８】
結合部分２９は、第１方向Ａに垂直な第２方向Ｂに延びる。結合部分２９の第２方向両端部２９ａ，２９ｂには、２つの保持部分２５ａ，２５ｂがそれぞれ連なる。また結合部分２９は、その第２方向Ｂ中間部分２９ｃで連結部２６に連なる。
【００３９】
連結部２６は、保持部２５と一体に設けられ、結合部分２９に連なる可動部分３０と基部２４に一体に設けられる固定部分３１とが設けられる。可動部分３０と固定部分３１とは、互いに嵌合する嵌合体がそれぞれ設けられる。それぞれの嵌合体によって、可動部分３０および固定部分３１は、相対的に第１方向Ａに変位可能であって、第１方向Ａに交差する方向に変位することが阻止される。たとえば可動部分３０には可動部分嵌合体としてレール３２が設けられ、固定部分３１には固定部分嵌合体としてレールガイド３３が設けられる。
【００４０】
さらに可動部分３０と固定部分３１とは、ばね力発生部分３４によって連結される。ばね力発生部分３４は、たとえばコイルばねによって実現される。ばね力発生部分３４は、基準位置から移動した位置にある保持部２５に、基準位置に復帰する力を与える。基準位置は、保持部２５に重力以外の外力が与えられない自然状態での保持部２５の位置である。
【００４１】
図３は、本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合設備４０を示す側面図である。本発明の摩擦撹拌接合設備４０は、被接合物２２を保持する保持装置２０と、接合ツール２１によって各被接合部材２２ａ，２２ｂを接合する摩擦撹拌接合装置４１と、摩擦撹拌接合装置４１を保持装置２０に保持される被接合物２２に近接および離反する方向に変位駆動する接合装置駆動装置であるロボットアーム３９とを含む。
【００４２】
摩擦撹拌接合装置４１は、接合ツール２１を着脱自在に装着するツール保持具４２と、ツール保持具４２を予め定める基準軸線Ｌ１まわりに回転駆動するツール回転駆動手段４３と、接合ツール２１を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動するツール変位駆動手段４４と、ツール保持具４２に対向する位置に設けられ、ツール保持具４２と反対側から被接合物２２を支持するための支持ツール２３を有する裏当て支持手段４５と、ロボットアーム３９に連結される基台４６とを含んで構成される。
【００４３】
ツール保持具４２は、ツール回転駆動手段４３によって基準軸線Ｌ１まわりに回転するとともにツール変位駆動手段４４によって基準軸線Ｌ１に沿って移動する。ツール保持具４２に装着される接合ツール２１は、ツール保持具４２とともに基準軸線Ｌ１まわりに回転するとともに基準軸線Ｌ１に沿って移動する。
【００４４】
裏当て支持手段４５は、略Ｌ字状に形成される。裏当て支持手段４５は、基準軸線Ｌ１に略平行に延びる第１形成部分４７と、第１形成部分４７の基準軸線方向一端部４７ａに屈曲して連なる第２形成部分４８とを有する。
【００４５】
第１形成部分４７の基準軸線方向他端部４７ｂは、基台４６に固定される。第２形成部分４８は、第１形成部分４７の基準軸線方向一端部４７ａから基準軸線Ｌ１に向かって延びて、裏当て部材２３が設けられる。裏当て部材２３は、第２形成部分４８からツール保持具４２に向かって基準軸線Ｌ１に沿って突出する。裏当て部材２３は、基準軸線Ｌ１に同軸な円柱状に形成され、ツール保持具４２に装着される接合ツール２１と同軸に配置される。
【００４６】
基台４６には、ツール保持具４２を支持する部分と、裏当て部材支持手段４７の基準軸線方向他端部４７ｂとが固定される。また基台４６は、ロボットアーム３９の先端部３９ａに連結される。基台４６とロボットアーム３９とが連結されることによって、摩擦撹拌接合装置４１は、保持装置２０によって保持される被接合物２２に近接および離反する方向に変位移動することができる。
【００４７】
ツール変位駆動手段４４がツール保持具４２を基準軸線Ｌ１に沿って変位駆動することによって、裏当て部材２３とツール保持具４２との間の間隔は調整可能に構成される。また摩擦撹拌接合装置４０は、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４を制御する制御手段５１を有し、制御手段５１によってツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４が制御される。
【００４８】
ロボットアーム３９は、複数のアームがアクチュエータによって駆動される多関節型ロボットである。各アームを駆動するアクチュエータは、ロボットアーム３９の制御手段２９によって制御される。またロボットアーム３９は、ティーチングによって操作者から予め移動する位置である教示位置が教示される。教示位置は、ロボットアーム３９の制御手段２９に記憶される。
【００４９】
摩擦撹拌接合装置４０およびロボットアーム３９は、それぞれの制御手段２９，５１によって各手段を制御する。また各制御手段２９，５１は、ロボットアーム３９および摩擦撹拌接合装置４０と共通して設けられる１つの制御手段４９であってもよい。
【００５０】
図４は、摩擦撹拌接合動作を説明するための図であり、図４（１）〜図４（４）の順で動作が進む。ロボットアーム３９を動作するためのアクチュエータ、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４を共通して制御する場合の制御手段４９の動作を以下に説明する。
【００５１】
保持装置２０に被接合物２２が保持され、摩擦撹拌接合を行うための準備が完了すると制御手段４９は動作を開始する。被接合物２２は、保持装置２０に保持されて、ばね力発生部分３４によって基準位置Ｐ１に位置する。
【００５２】
基準位置Ｐ１は、接合時に被接合物２２が接合ツール２１と裏当て部材２３とによって被接合物２２が挟持される位置である挟持位置Ｑ１よりも第１方向一方Ａ１に配置されるように設定される。
【００５３】
基準位置Ｐ１に保持される被接合物２２は、被接合物２２の形状誤差、保持不良などによってその第１方向一方Ａ１側の表面位置Ｒ１が変化する。表面位置Ｒ１が変化したとしても、挟持位置Ｑ１が表面位置Ｒ１よりも第１方向他方Ａ２に配置するように挟持位置Ｑ１は設定される。
【００５４】
たとえば表面位置Ｒ１のずれ幅は２〜３ｍｍ程度であって、正常な状態での表面位置Ｒ１と挟持位置Ｑ１との距離は、１０ｍｍに設定される。
【００５５】
まず摩擦撹拌接合のための準備が完了すると制御手段４９は、ロボットアーム３９を駆動させ、摩擦撹拌接合装置４０を被接合物２２に向かって移動させる。制御手段４９は、接合ツール２１と裏当て部材２３との間の距離を被接合物２２の厚み寸法よりも大きくなるように、ツール変位駆動手段４４を制御する。
【００５６】
制御手段４９は、保持される被接合物２２の第１方向Ａ両側に接合ツール２１と裏当て部材２３とがそれぞれ位置する第１教示位置にロボットアーム３９を移動させる。この第１教示位置は、操作者によって予め教示されている。次に制御手段４９は、摩擦撹拌接合が行なわれる位置である第２挟持位置にロボットアーム３９を移動させる。この第２挟持位置も、操作者によって予め教示されている。なお第２挟持位置は、第１挟持位置よりも第１方向他方Ａ２に設定される。
【００５７】
ロボットアーム３９が移動することによって、図４（１）に示すように、裏当て部材２３の端面３５が被接合物２２の第１方向一方Ａ１側の面５０に当接する。ロボットアーム３９は、裏当て部材２３が被接合物２２に当接した後も、第２挟持位置に向かって移動する。すなわち摩擦撹拌接合装置４１の裏当て部材２３が、摩擦撹拌接合が行なわれる位置に変位駆動されるまでの移動経路中に被接合物２２が配置される。
【００５８】
このとき被接合物２２は、裏当て部材２３から第１方向他方Ａ２に向かう外力が与えられる。被接合物２２に外力が与えられると被接合物２２を保持する保持部２５が基部２４に対して変位する。これによって被接合物２２は、裏当て部材２３に当接した状態で、裏当て部材２３とともに移動する。被接合物２２は、ばね力発生部分３４によって基準位置Ｐ１に復帰する力が与えられ、裏当て部材２３を第１方向一方Ａ１に向かって押圧する。これによって裏当て部材２３と被接合物２２とは、当接した状態で移動する。
【００５９】
図４（２）に示すように、ロボットアーム３９が第２挟持位置まで移動すると、制御手段４９は、ロボットアーム３９の移動を停止させる。このとき裏当て部材２３とともに移動する被接合物２２は、挟持位置Ｑ１まで移動し、摩擦撹拌接合装置４０と被接合物２２との位置決めが完了する。
【００６０】
摩擦撹拌接合装置２０と被接合物２２との位置決めが完了すると、制御手段４９は、ツール回転駆動手段４３を制御して予め定める回転速度で接合ツール２１を回転させ、ツール変位駆動手段４４を制御して接合ツール２１を第１方向一方Ａ１すなわち被接合物２２に向かって移動させる。
【００６１】
このとき被接合物２２は、保持部２５を介して、ばね力発生部分４３からばね力が与えられ、裏当て部材２３を第１方向一方Ａ１に押圧するので、裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態で、接合ツール２１が被接合物２２に当接する。
【００６２】
接合ツール２１は、被接合物２２に回転接触することによって、接合ツール２１と被接合物２２との間で摩擦熱を生じる。摩擦熱によって被接合物２２が軟化する。図４（３）に示すように、接合ツール２１は、被接合物２２を加圧しているので、接合ツール２１が被接合物２２に徐々に没入する。接合ツール２１は、秘説後物２２の流動化した領域を撹拌して被接合部材２２ａ，２２ｂを部分的に混ぜ合わせる。
【００６３】
接合ツール２１の変位駆動を開始してから所定時間が経過すると制御手段４９は、接合ツール２１を裏当て部材２３から離反する方向に変位駆動し、接合ツール２１を被接合物２２から離脱させる。接合ツール２１が予め定める初期位置に移動させると、制御手段４９は、接合ツール２１の回転を停止する。
【００６４】
次に制御手段４９は、ロボットアーム３９を第１教示位置に移動させる。摩擦撹拌接合装置４０が第１方向一方Ａ１に移動し、裏当て部材２３と被接合物２２との当接状態が解除されると、被接合物２２から離反し、接合動作が完了する。
【００６５】
このような制御手段４９の動作は、予め教示されており、ロボットアーム３９、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４は、教示される動作に応じて順次駆動する。たとえばロボットが移動する第１挟持位置および第２挟持位置は、予め操作者がティーチングによって制御手段４９に挟持する。
【００６６】
上述する動作は、ロボットアーム３９の制御と、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とを１つの制御手段４９によって制御する形態を例示したが、ロボットアーム３９の制御とツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とをそれぞれの制御手段２９，５１で個別に制御してもよい。
【００６７】
摩擦撹拌接合にあたって、以上のような保持装置２０を用いることによって、被接合物２２の表面位置Ｒ１にずれが生じる場合であっても、被接合物２２と裏当て部材２３とを当接させた状態で、被接合物２２を挟持位置Ｑ１に配置することができる。これによって、接合ツール２１よりも先に裏当て部材２３を被接合物２２に当接させることができ、接合不良を防止することができる。
【００６８】
被接合物２２の形状誤差および保持ずれなどによって、最も第１方向他方Ａ２側にずれるであろう表面位置である最大保持ずれ表面位置Ｒ１よりも、第１方向他方側Ａ２に挟持位置Ｑ１を設定することによって、被接合物２２の位置ずれによる接合不良を解消し、接合品質がばらつくことを防止することができる。
【００６９】
また第２挟持位置の教示精度が低い場合であっても、裏当て部材２３を被接合物２２に当接させた状態で、接合ツール２１を被接合物２２に接合させることができる。これによって第２挟持位置を正確に挟持位置を設定する必要がなく、挟持位置を設定するために作業時間を短縮することができる。
【００７０】
また摩擦撹拌接合装置４１を支持するロボットアーム３９が、移動時の慣性力によって第２挟持位置Ｐ２で急停止できない場合であっても、被接合物２２を移動させることができるので、被接合物が損傷することがない。またロボットアームの移動速度を向上させることができ、作業時間を短縮することができる。
【００７１】
またばね力発生部分３４によって、移動する被接合物２２にばね力を与えることによって、裏当て部材２３に被接合物２２を確実に当接させて、被接合物２２を挟持位置Ｑ１に移動させることができることができる。たとえば被接合物２２が移動される方向が鉛直上向き以外の方向であっても、被接合物２２と裏当て部材２３とを当接させて挟持位置Ｑ１に配置させることができる。これによって接合ツール２１が被接合物２２に当接する前に、裏当て部材２３と被接合物２２を確実に当接させることができる。
【００７２】
また摩擦撹拌接合における接合条件、たとえば接合ツール２１の回転速度、加圧力および接合時間などを被接合物２２の位置ずれに応じて変更する必要がなく、接合ツール２１の制御が容易である。また摩擦撹拌接合装置４１およびロボットアーム３９は、複雑な制御を行う必要なく、従来の制御法および装置を用いることができるので安価に接合不良を防止することができる。
【００７３】
また挟持位置Ｑ１に移動された被接合物２２に与えられる最大ばね力は、被接合部材２２ａ，２２ｂの接合に影響を与えないばね力に設定されることが好ましい。たとえばこの最大ばね力は、１００Ｎ以下に設定される。
【００７４】
以上のような保持装置２０は、本発明の実施の一形態であって、発明の範囲内において構成を変更することができる。たとえば基準位置Ｐ１に復帰する力を与えることができるならば、コイルばねを用いなくてもよい。たとえば第１方向Ａが鉛直方向に延び、基準位置Ｐ１よりも挟持位置Ｑ１のほうが上方にある場合には、自重によって被接合物２２は、基準位置Ｐ１に向かう力が与えられる。このように被接合物２２に基準位置Ｐ１に復帰する方向の力が与えられてもよい。
【００７５】
図５は、本発明の実施の他の形態である保持装置１２０を示す断面図である。保持装置１２０は、図１に示す保持装置２０とほぼ同様の構成を示し、ばね力発生部分について、コイルばねに換えてエアダンパ２０が用いられる。
【００７６】
保持装置１２０は、予め定める位置に設けられる基部１２４と、被接合物２２を保持する保持部１２５と、基部１２４と保持部１２５とを連結する連結部１２６とを含んで構成される。連結部１２６は、保持部１２５に外力が与えられたとき、基部１２４に対して保持部１２５の位置が変位可能に設けられる。
【００７７】
保持部１２５は、被接合物２２の少なくとも２つ以上の部分を挟持する。保持部１２５は、被接合物２２を厚み方向両側から挟持する２つの保持部分１２５ａ，１２５ｂとを有する。各保持部分１２５ａ，１２５ｂは、対向する２つの挟持片１２７と各挟持片１２７を支持する支持部をそれぞれ備える。支持部は、略Ｃ字状に形成され、周方向両端部にそれぞれ挟持片１２７が連結される。対向する２つの挟持片１２７は、被接合物２２を保持した場合において被接合物２２の厚み方向に平行に延びる第１方向Ａに相互に近接および離反可能に形成され、協働して被接合物２２を挟持する。
【００７８】
連結部２６は、エアダンパ１３４ａ，１３４ｂによって実現され、基部１２４と保持部１２５とを連結する。本実施の形態では、２つのエアダンパ１３４ａ，１３４ｂが設けられ、一方のエアダンパ１３４ａが一方の保持部分１２５ａを支持し、他方のエアダンパ１３４ｂが他方の保持部分１２５ｂを支持する。また各エアダンパ１３４ａ，１３４は、基部１２４に支持される。
【００７９】
エアダンパ１３４ａ，１３４ｂは、それぞれ支持する保持部分１２５ａ，１２５ｂを、第１方向Ａに直線変位可能であって、第１方向Ａに交差する方向に変位することが阻止される。
【００８０】
上述するほかの構成については、図１に示す保持装置２０と同様であって、説明を省略する。また保持装置１２０は、図１に示す保持装置と同様の効果を得ることができる。さらにエアダンパ１３４ａ，１３４ｂを用いることによって第１方向以外の方向に保持部１２５が変位することを防止することができ、図１に示す保持装置２０に比べてガイドレールおよびガイドを必要としない。
【００８１】
なおばね力発生部分は、上述するようにコイルばね、エアダンパ以外の構成であってもよい。たとえば油圧、磁力および真空吸着などに変更することが可能である。また保持部２５と基部２４との間にスポンジやウレタンなどの可撓性および弾発性を有する材料を挟んで、基準位置Ｐ１に復帰する力を与えてもよい。
【００８２】
図６は、本発明の実施のさらに他の形態である保持装置２２０を示す断面図である。保持装置２２０は、ロボットアームによって実現される。予め定める位置に設けられる基部となるベース部２２４と、被接合物２２を保持する保持部となるロボットハンド部２２５と、ベース部２２４とロボットハンド部２２５とを連結し、ロボットハンド部２２５をベース部２２４に対して変位駆動する連結部２２６であるアーム部２２６とを含んで構成される。アーム部２２６は、ロボットハンド部２２５に外力が与えられたとき、ベース部２２４に対してロボットハンド部２２５の位置が変位可能に設けられる。
【００８３】
保持装置２２０は、さらにロボットハンド部２２５に与えられる外力を検出する検出手段２３４と、アーム部２２６を制御する制御手段２３２とをさらに備える。
【００８４】
制御手段２３２が検出手段２３４から外力の値を与えられることによって、外力の値に応じてアーム部２２６を駆動する。これによって裏当て部材２３を被接合物２２に当接させた状態で、被接合物２２を基準位置Ｐ１から挟持位置Ｑ１まで変位させることができる。アーム部２２６によって被接合物を３次元的に移動可能であるので、複雑な方向であっても被接合物２２を移動させることができる。検出手段２３４は、圧力センサ、近接センサ、接触センサなどによって実現することができる。またアーム部２２６を駆動するためのフィードバック電流値を検出することによって外力を検出してもよい。以上のような保持装置２２０は、図１に示す効果と同様の効果を得ることができ、被接合物２２の位置ずれに起因する接合不良を防止することができる。
【００８５】
図７は、本発明の実施のさらに他の形態である摩擦撹拌接合装置３００を示すブロック図である。摩擦撹拌接合装置３００は、上述する摩擦撹拌接合装置４１と類似の構成を示し、前述の構成に対応する構成については、同様の参照符号を付して説明を省略する。
【００８６】
摩擦撹拌接合装置３００は、図３に示す摩擦撹拌接合装置４０に対して、裏当て支持手段３４５の構成が異なる。裏当て支持手段３４５は、基準軸線Ｌ１に略平行に延びる第１形成部分３４７と、第１形成部分３４７の基準軸線方向一端部３４７ａに屈曲して連なる第２形成部分３４８とを有する。
【００８７】
第１形成部分３４７の基準軸線方向他端部３４７ｂは、基台４６に固定される。第２形成部分３４８は、第１形成部分３４７の基準軸線方向一端部３４７ａから基準軸線Ｌ１に垂直に延びて、裏当て部材２３が設けられる。裏当て部材２３は、第２形成部分３４８からツール保持具４２に向かって突出する。
【００８８】
裏当て支持手段３４５のうち、裏当て部材２３を保持する部分が保持部３０２となる。また裏当て支持手段３４５のうち、基台４６と一体に固定される部分が基部３０１となる。また裏当て支持手段３４５のうち、基部３０１と保持部３０２とを連結する部分が連結部３０３となる。
【００８９】
連結部３０３は、保持部３０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部３０１に対して保持部３０２が変位可能に基部３０１と保持部３０２とを連結する。具体的には連結部３０３は、保持部３０２に外力が与えられた場合に伸縮する伸縮機構を有する。
【００９０】
連結部３０３は、自然状態における基準位置から保持部３０２が基部３０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部３０２に与えるばね力発生部分３０８と、基部３０１に対する保持部３０２の変位を阻止するロック部分３０９とをさらに有する。また、ロック部分３０９は、保持部３０２の変位を阻止する状態と、変位を阻止する状態を解除して、変位を許容する状態とに切換え可能である。基準位置は、重力以外の外力が与えられない自然状態での保持部３０２の位置である。
【００９１】
摩擦撹拌接合装置３００は、図３に示す接合設備４０と同様にロボットアーム３９に変位駆動される。また被接合物２２は、保持装置によって予め定められる固定位置に保持される被接合物２２に対して変位駆動される。すなわち本発明の他の摩擦撹拌接合設備として、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００と、接合装置駆動装置であるロボットアーム３９と、被接合物２２を予め定める固定位置に保持する保持装置とを含む。
【００９２】
図８は、連結部３０３付近を拡大して示す断面図である。連結部３０３は、基部３０１と一体に設けられる固定部分３０４と、保持部３０２と一体に設けられる可動部分３０５とが設けられる。可動部分３０５と固定部分３０４とは、互いに嵌合する嵌合部分がそれぞれ設けられる。可動部分３０５は嵌合部分によって変位方向が規制される。可動部分３０５は、固定部分３０４に対して基準軸線Ｌ１に平行な第３方向Ｃに沿って直線変位可能であって、第３方向Ｃに交差する方向に変位することが阻止される。これによって可動部分３０５に一体に固定される保持部３０２は、固定部分３０４に一体に固定される基部３０１に対して、第３方向Ｃに変位可能に構成される。
【００９３】
可動部分３０５が固定部分３０４から遠ざかることによって連結部分３０３は伸張し、可動部分３０５が固定部分３０４に近づくことによって連結部分３０３は縮退する。たとえば可動部分３０５の嵌合部分としてレールガイド３０６が設けられ、固定部分３０４の嵌合部分としてレール３０７が設けられる。レール３０７がレールガイド３０６によって案内されることによって、固定部分３０４に対して可動部分３０５が変位可能となる。
【００９４】
ばね力発生部分３０８は、たとえばコイルばねによって実現される。コイルばねは、その伸縮方向一端部３０８ａが可動部分３０５に固定され、伸縮方向他端部３０８ｂが固定部分３０４に固定される。
【００９５】
ばね力発生部分３０８は、摩擦撹拌接合前であって、保持部３０２が被接合物２２を保持した状態である自然状態から、可動部分３０５に外力が与えられ可動部分３０５が変位したとき、可動部分３０５の基準位置である可動部分基準位置に復帰するばね力を可動部分３０５に与える。いいかえると可動部分３０５に一体に固定される保持部３０２が、保持部３０２の基準位置である保持部基準位置から変位したとき、ばね力発生部分３０８から可動部分３０５を介して、保持部基準位置に復帰するばね力が与えられる。すなわち保持部３０２が外力によって保持部基準位置から第３方向一方Ｃ１に変位した場合、ばね力発生部分３０８は、保持部３０２を基準位置に復帰する第３方向他方Ｃ２に向かう力を与える。
【００９６】
またロック部分３０９は、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を阻止するために、可動部分３０５を固定部分３０４に係止する。ロック部分３０９は、固定部分３０４に設けられ、可動部分３０５を押圧する係止片３１０と係止片３１０を変位させる係止片変位駆動手段３１２とを有する。係止片変位駆動手段３１２によって、係止片３１０を可動部分３０５に押圧し、係止変３１０と可動部分３０５との摩擦抵抗力によって、可動部分３０５が固定部分３０４から変位することを阻止する。
【００９７】
具体的には、ロック部分３０９は、螺退および螺進可能に固定部分３０４に螺着する係止片３１０と、係止片３１０に螺着するナット部材３１１と、ナット部材３１１を回転させるナット回転モータ３１３と、係止片３１０がレールガイド３０６を挿通するための長孔３１４が形成される長孔部３１５とを含んで構成される。長孔３１４は、可動部分３０５が変位する変位距離以上の長さで第３方向Ｃに延びる。
【００９８】
係止片３１０は、固定部分３０４を挿通するとともに、レールガイド３０６の長孔３１４を挿通する挿通部３１６と、挿通部３１６の一端部に連なり、固定部分３０４と反対側のレールガイドの一表面３１８に当接し、長孔３１４に対して係止片３１０が抜け止めされる形状に形成される当接部３１７とを含む。挿通部３１６は、外ねじが形成され、内ねじが形成される固定部分３０４の内ねじ部に螺着する。ナット部材３１１は、挿通部３１６の他端部に螺着する。
【００９９】
ナット部材３１１をナット回転モータ３１３によって回転させることによって、ナット部材３１１に螺着する係止片３１０を固定部分３０４に対して、螺進および螺退することができる。係止片３１０を螺退して、その当接部３１７をレールガイドの一表面３１８に押圧することによって、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を阻止することができる。また係止片３１０を螺進して、その当接部３１７をレールガイドの一表面３１８から離反させることによって、可動部分３０５の固定部分３０４に対する変位を許容することができる。当接部３１７とガイドレールの位置表面３１８は互いに摩擦力を高めるために凹凸が形成されてもよい。
【０１００】
図９は、摩擦撹拌接合装置３００の動作を説明するための図であり、図９（１）〜図９（４）の順に動作が進む。摩擦撹拌接合装置３００は、ロボットアーム３９によって予め定める教示位置に変位駆動される。摩擦撹拌接合装置３００およびロボットアーム３９は、１つの制御手段３４９によって制御される。この制御手段３４９は、ロボットアーム３９および摩擦撹拌接合装置３００のいずれが有してもよい。
【０１０１】
制御手段３４９は、接合開始前の状態である初期状態において、ロック部分３０９を制御し、ロック状態を解除して、基部３０１に対する保持部３０２の変位を許容する。また被接合物２２の厚み寸法よりも接合ツール２１と裏当て部材２３との間の間隔が大きくなるように接合ツール変位駆動手段４４を制御する。
【０１０２】
次に、被接合物２２の第１方向両側Ａ１，Ａ２に接合ツール２１と裏当て部材２３とが配置されるように、ロボットアーム３９を予め定められる第１教示位置Ｐ２に移動させる。第１方向Ａは、被接合物２２に対して接合ツール２１が没入および離脱する方向であって、本実施の形態では被接合物２２の厚み方向である。図９（１）に示すように、第１教示位置Ｐ２にロボットアーム３９が移動した場合には、被接合物２２の第１方向一方側Ａ１に裏当て部材２３が配置され、第１方向他方側Ａ２に接合ツール２１が配置される。
【０１０３】
次に、制御手段２４９は、ロボットアーム３９を第２挟持位置Ｑ２に移動させる。第２挟持位置Ｑ２は、第１教示位置Ｐ２よりも第１方向他方側Ａ２に配置される。摩擦撹拌接合装置３００は、ロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に達する前に、図９（２）に示すように、裏当て部材２３が被接合物２２の第１方向一方側Ａ１の面に当接する。すなわち摩擦撹拌接合装置３００が、摩擦撹拌接合が行なわれる位置に変位駆動されるまでの移動中に、裏当て部材２３が被接合物２２に当接される。
【０１０４】
ロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に移動することによって、摩擦撹拌接合装置３００は、裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態からさらに第１方向他方側Ａ２に変位駆動される。このとき被接合物２２に当接する裏当て部材２３は、外力として被接合物２２から反力Ｆ１が与えられる。これによって連結部分３０３が伸張し、基部３０１に対して保持部３０２が変位する。すなわち裏当て部材２３を保持する保持部３０２と被接合物２２との位置関係が変化しない状態で、残余の部分である基部３０１が第１方向他方側Ａ２に移動する。
【０１０５】
図９（３）に示すようにロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動すると制御手段３４９がツール回転駆動手段４３、ツール変位駆動手段４４およびロック部分３０９の制御動作を開始する。図１０は、摩擦撹拌接合装置位置決め完了後の制御手段３４９の動作を示すフローチャートである。
【０１０６】
制御手段３４９は、ステップａ０でロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動したことを確認すると、ステップａ１に進み、動作を開始する。ステップａ１では、基部３０１に対する保持部３０２の変位を阻止するようにロック部分３０９を制御し、基部３０１と保持部３０２との変位が阻止されるとステップａ２に進む。
【０１０７】
ステップａ２では、接合が開始され、予め定める回転速度で接合ツール２１を回転させるとともに接合ツール２１を第１方向一方側Ａ１に向かって変位させる。接合開始から予め定める接合時間が経過するとステップａ３に進む。ステップａ２では、図９（４）に示すように、接合ツール２１は、回転しながら被接合物２２に埋没し、摩擦熱によって被接合物２２を部分的に軟化して、流動化する領域を撹拌して被接合物２２の各被接合部材２２ａ，２２ｂを混ぜ合わせる。
【０１０８】
ステップａ３では、制御手段３４９は、接合ツール２１を第１方向他方側Ａ２に向かって変位させ、被接合物２２から離脱させる。接合ツール２１が被接合物２２から離脱することによって流動する領域を冷却して固体化し、各被接合部材２２ａ，２２ｂを接合する。制御手段３４９は、接合ツール２１が被接合物２２から離脱するとその回転を停止し、接合ツール２１を初期位置まで移動させ、ステップａ４に進む。
【０１０９】
ステップａ４では、制御手段３４９がロック部分３０９を制御し、保持部３０１の基部３０２に対する変位のロックを解除し、ステップａ５に進み、制御手段の動作を終了する。
【０１１０】
ロボットアーム３９は、第２教示位置Ｑ２から第１方向一方に変位して第１教示位置Ｐ２に移動し、裏当て部材２３と被接合物２２との当接状態を解除して裏当て部材から離反する。
【０１１１】
上述する動作は、ロボットアーム３９の制御と、ツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とを１つの制御手段３４９によって制御する形態を例示したが、ロボットアーム３９の制御とツール回転駆動手段４３およびツール変位駆動手段４４の制御とをそれぞれの制御手段で個別に制御してもよい。
【０１１２】
以上のように本発明の摩擦撹拌接合装置３００によれば、保持部３０２が連結部３０３によって変位可能に構成される。これによって保持部３０２に保持される裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態で、基部３０１を固相撹拌するための位置まで移動させることができる。これによって被接合物２２の位置とロボットアームの第２挟持位置とがずれている場合であっても、裏当て部材２３よりも先に接合ツール２１が被接合物２２に当接することをなくすことができ、接合不良を解消して接合品質を均一化することができる。
【０１１３】
またばね力発生部分３０８によって、移動する被接合物２２にばね力を与えることによって、裏当て部材２３に被接合物２２を確実に当接させて、裏当て部材２３を第２教示位置Ｑ２に移動させることができることができる。これによって接合ツール２１が被接合物２２に当接する前に、裏当て部材２３と被接合物２２を確実に当接させることができる。
【０１１４】
またロボットアーム３９が第２教示位置Ｑ２に移動した状態で、基部３０１と保持部３０２との変位を阻止することによって、接合ツール２１によって加圧される被接合物２２を裏当て部材２３によって確実に支持することができ、さらに確実に接合不良を防止することができる。
【０１１５】
図１に示す保持装置２０は、ロボットアーム３９が第２挟持位置に移動するとともに、裏当て部材２３に当接して被接合物２２が変位する。これに対して図７に示す摩擦撹拌接合装置３００は、ロボットアーム３９が第２挟持位置Ｑ２に移動するとともに、被接合物２２に当接して裏当て部材２３が変位する。したがって図１に示す保持装置２０と図７に示す摩擦撹拌接合装置３００とは、被接合物２２と裏当て部材２３の相対的な関係は同様である。これによって図７に示す摩擦撹拌接合装置３００は、図１に示す保持装置２０と同様の効果を得ることができる。たとえば第２挟持位置を正確に挟持位置を設定する必要がなく、挟持位置を設定するために作業時間を短縮することができる。またロボットアーム３９および摩擦撹拌接合装置３００に複雑な制御を行う必要がない。
【０１１６】
図１１は、本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌装置４００の動作を説明するための図であり、図１１（１）〜図１１（４）の順に動作が進む。摩擦撹拌接合装置４００は、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００に対して、裏当て支持手段４４５の構成が異なり、他の構成については同様である。裏当て支持手段４４５は、ロボットアーム３９に連結される基台４６に一体に設けられる基部４０１と、裏当て部材２３およびツール保持具４２を保持する保持部４０２と、基部４０１と保持部４０２とを連結する連結部４０３とを含む。保持部４０２は、略Ｃ字状に形成され、周方向一端部に裏当て部材が設けられ、周方向他端部にツール保持具４２が設けられる。
【０１１７】
連結部４０３は、保持部４０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部４０１に対して保持部４０２が変位可能に基部４０１と保持部４０２とを連結する。連結部４０３は、自然状態における基準位置から保持部４０２が基部４０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部４０２に与えるばね力発生部分と、阻止解除可能に基部４０１に対する保持部４０２の変位を阻止するロック部分とをさらに有する。連結部４０３の構成については、図８に示す構成と同様であるので、説明を省略する。このように保持部４０２がツール保持具を保持する場合も図９と同様に被接合物の教示位置に対するずれに起因する接合不良を解消することができる。
【０１１８】
摩擦撹拌接合装置４００は、接合開始前の状態である初期状態において、制御手段によって、ロック部分を制御し、基部４０１に対する保持部４０２の変位を許容し、かつ被接合物２２の厚み寸法よりも接合ツール２１と裏当て部材２３との間の間隔が大きくなるように制御される。
【０１１９】
まず、制御手段によって、被接合物２２の第１方向両側Ａ１，Ａ２に接合ツール２１と裏当て部材２３とが配置されるように、ロボットアーム３９が第１教示位置Ｐ２に変位駆動される。図１１（１）に示すように、第１教示位置Ｐ２では、被接合物２２の第１方向一方側Ａ１に裏当て部材２３が配置され、第１方向他方側Ａ２に接合ツール２１が配置される。
【０１２０】
次に制御手段が、ロボットアーム３９を第１方向他方側Ａ２に変位駆動し、第２挟持位置Ｑ２に移動させる。摩擦撹拌接合装置４００は、第２挟持位置Ｑ２に達する前に、図１１（２）に示すように、裏当て部材２３が被接合物２２の第１方向一方側Ａ１の面に当接する。
【０１２１】
摩擦撹拌接合装置４００は、ロボットアーム３９によって裏当て部材２３が被接合物２２に当接した状態からさらに第１方向他方側Ａ２に変位駆動される。このとき被接合物２２に当接する裏当て部材２３は、外力として被接合物２２から反力Ｆ１が与えられる。これによって連結部分４０３が伸張し、基部４０１に対して保持部４０２が変位する。
【０１２２】
図１１（３）に示すようにロボットアーム３９の先端部が第２教示位置Ｑ２に移動すると制御手段が摩擦撹拌接合動作を開始する。摩擦撹拌接合装置４００の摩擦撹拌接合動作は、図１０に示す摩擦撹拌接合装置３００の動作と同一である。制御手段によって、接合ツール２１を被接合物２２に没入させて、被接合物２２を固相撹拌する。接合開始から所定時間経過すると接合ツール２１を被接合物２２から離脱させ、接合ツール２１を初期位置に戻し、接合動作が完了する。
【０１２３】
接合動作が完了すると、ロボットアーム３９は、第２教示位置Ｑ２から第１方向一方に変位して第１教示位置Ｐ２に移動し、裏当て部材２３と被接合物２２との当接状態を解除して裏当て部材から離反する。上述するほかの構成については、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様であって、説明を省略する。また摩擦撹拌接合装置４００は、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様の効果を得ることができる。さらに摩擦撹拌接合装置４００は、ロボットアーム３９との連結される部分の構成を変えるだけでよいので、従来の摩擦撹拌接合装置を流用することができ、安価に実現することができる。
【０１２４】
図１２は、本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌接合装置５００を示す側面図であり、図１３は、摩擦撹拌接合装置５００を示す断面図である。摩擦撹拌接合装置５００は、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００に対して、裏当て支持手段５４５の構成が異なり、他の構成については同様である。同様の構成については説明を省略する。
【０１２５】
裏当て支持手段５４５は、ロボットアーム３９に一体に設けられる基部５０１と、裏当て部材２３およびツール保持具４２を保持する保持部５０２と、基部５０１と保持部５０２とを連結する連結部５０３とを含む。保持部５０２は、基台４６に連結される。
【０１２６】
連結部５０３は、保持部５０２に基準軸線Ｌ１方向の外力が与えられたとき、基部５０１に対して保持部５０２が変位可能に基部５０１と保持部５０２とを連結する。連結部５０３は、自然状態における基準位置から保持部５０２が基部５０１に対して変位すると、基準位置に復帰する方向のばね力を保持部５０２に与えるばね力発生部分５０８と、阻止解除可能に基部５０１に対する保持部５０２の変位を阻止するロック部分５０９とをさらに有する。
【０１２７】
連結部５０３は、外力が保持部５０２に与えられたときに、基部５０１に対して保持部５０２を角変位可能に構成される。連結部５０３は、基部５０１と一体に設けられる固定部分５０４と、保持部５０２と一体に設けられる可動部分５０５とが設けられる。可動部分５０５と固定部分５０４とは、互いに嵌合する嵌合部分がそれぞれ設けられる。可動部分５０５は、固定部分５０４に対して基準軸線Ｌ１に垂直な方向と平行に延びる回転軸線Ｌ２まわりに角変位可能であって、その他の方向に変位することが阻止される。これによって保持部５０２は、基部５０１に対して、回転軸線Ｌ２まわりに角変位可能に構成される。裏当て部材２３が被接合物２２に当接して変位する変位量は小さいので、このような回転機構であっても、被接合物２２の位置ずれを解消することができる。
【０１２８】
ばね力発生部分５０８は、たとえばコイルばねによって実現される。コイルばねは、その伸縮方向一端部が可動部分５０５に固定され、伸縮方向他端部が固定部分５０４に固定される。ばね力発生部分５０８は、摩擦撹拌接合前であって、保持部５０２が被接合物２２を保持した状態である自然状態から、可動部分５０５に外力が与えられ可動部分５０５が回転軸線まわりに角変位したとき、可動部分５０５の基準位置である可動部分基準位置に復帰するばね力を可動部分５０５に与える。いいかえると可動部分５０５に一体に固定される保持部５０２が、保持部５０２の基準位置である保持部基準位置から変位したとき、ばね力発生部分５０８から可動部分５０５を介して、保持部基準位置に復帰するばね力が与えられる。すなわち保持部５０２が外力によって保持部基準位置から回転軸線Ｌ１まわりの一方に角変位した場合、ばね力発生部分５０８は、保持部５０２を基準位置に復帰する回転軸線Ｌ１まわりの他方に向かう力を与える。
【０１２９】
またロック部分５０９は、可動部分５０５の固定部分５０４に対する角変位を阻止するために、可動部分５０５を固定部分５０４に係止する。ロック部分５０９は、可動部分５０２に設けられ、可動部分５０５を押圧する係止片５１０と係止片５１０を固定部分５０４に当接および当接解除可能に変位させる係止片変位駆動手段５１２とを有する。
【０１３０】
係止片変位駆動手段５１２によって、係止片５１０を固定部分５０４に押圧し、係止変３１０と固定部分５０４との摩擦抵抗力によって、可動部分５０５が固定部分５０４から変位することを阻止する。ロック部分３０９の構成は、図７に示すロック部分３０９と同様であり、詳細な説明は書略する。以上のように基部５０１に対して保持部５０２が回転変位する構成であっても、図７に示す摩擦撹拌接合装置３００と同様の効果を得ることができる。
【０１３１】
またさらに他の実施の形態として、ロボットアームの剛性を低く制御してロボットアーム自体を連結部分としてもよい。またさらに他の実施の形態として、摩擦撹拌接合装置は、被接合物２２と裏当て部材が当接したことを検出する当接検出手段を有してもよい。この検出手段は、たとえば圧力センサ、近接センサ、接触センサによって実現される。またロボットアームを駆動するモータのフィードバック電流に基づいて裏当て部材が当接したことを検出してもよい。この場合、裏当て部材２３が被接合物２２に当接したことを制御手段が判断すると、ロボットの移動を停止し、摩擦撹拌接合動作を行う。
【０１３２】
以上のような本発明の実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で構成を変更して適用してもよい。基準軸線Ｌ１は、鉛直方向に交差する方向に延びてもよい。これによってロボットアーム３９によって変位駆動される摩擦撹拌接合装置は、鉛直方向に交差する方向に重なる被接合部材２２ａ，２２ｂを互いに接合することができる。
【０１３３】
また本発明は、スポット接合に用いられるとしたが、被接合物２２に埋没した状態で、基準軸線Ｌ１に対して交差する方向に連続的に移動する連続摩擦撹拌接合であってもよい。また被接合物２２を構成する複数の被接合部材２２ａ，２２ｂの枚数は、２枚に限定されない。また重ね合わせのほか複数の被接合物２２ａ，２２ｂが突き合された状態で接合されてもよい。また複数の被接合部材２２ａ，２２ｂは、アルミ合金に限定されず、接合ツール２１よりも軟質であり、摩擦熱によって流動化する材料であればよい。各被接合部材２２ａ，２２ｂが異なる材質から成ってもよい。
【０１３４】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、保持部が連結部によって変位可能に構成される。裏当て部材を移動させて、被接合物を固相撹拌するための設定位置に達するまでに被接合物を裏当て部材に当接させた場合、裏当て部材と被接合物とを当接させた状態で、被接合物を挟持すべき挟持位置に配置させることができる。これによって被接合物の位置のずれがあっても、裏当て部材よりも先に接合ツールが被接合物に当接することを防止し、接合不良を解消して接合品質を均一化することができる。
【０１３５】
また請求項２記載の本発明によれば、ばね力発生部分によって、移動する被接合物にばね力を与えることによって、裏当て部材に被接合物を確実に当接させて、被接合物を挟持位置に移動させることができることができる。たとえば被接合物が移動される方向が鉛直上向き以外の方向であっても、被接合物と裏当て部材とを当接させて挟持位置に配置させることができる。これによって接合ツールが被接合物に当接する前に、裏当て部材と被接合物を確実に当接させることができる。
【０１３６】
また請求項３記載の本発明によれば、裏当て部材を移動させ、被接合物を固相撹拌するための設定位置に達するまでに被接合物を裏当て部材に当接させた場合、被接合物を介して外力が保持部に与えられる。駆動部分が、保持部に与えられる外力に基づいて、保持部を基部に対して変位駆動することによって、裏当て部材が当接した状態で被接合物を挟持位置に配置させることができる。
【０１３７】
保持部に与えられる外力に基づいて被接合物を移動することができるので、被接合物の位置がずれている場合であっても、被接合物と裏当て部材との当接状態を保つことができ、接合不良を防止することができる。
【０１３８】
また請求項４記載の本発明によれば、保持部が連結部によって変位可能に構成される。これによって保持部に保持される裏当て部材が被接合物に当接した状態で、基部を固相撹拌するための設定位置まで移動させることができる。これによって設定位置と保持される被接合物との位置がずれている場合であっても、裏当て部材よりも先に接合ツールが被接合物に当接することをなくすことができ、接合不良を解消して接合品質を均一化することができる。
【０１３９】
また請求項５記載の本発明によれば、ばね力発生部分によって、移動する被接合物にばね力を与えることによって、裏当て部材に被接合物を確実に当接させて、裏当て部材を教示位置に移動させることができることができる。これによって接合ツールが被接合物に当接する前に、裏当て部材と被接合物を確実に当接させることができる。接合不良をより確実になくすことができる。
【０１４０】
また請求項６記載の本発明によれば、基部が教示位置に移動した状態で、基部と保持部との変位を阻止することによって、保持部に保持される裏当て部材と接合ツールとによって被接合物を確実に挟持することができ、接合ツールによって加圧される被接合物を裏当て部材によって確実に支持することができ、さらに確実に接合不良を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である保持装置２０を示す斜視図である。
【図２】保持装置２０を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態である摩擦撹拌接合設備４０を示す側面図である。
【図４】摩擦撹拌接合動作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の他の形態である保持装置１２０を示す断面図である。
【図６】本発明の実施のさらに他の形態である保持装置２２０を示す断面図である。
【図７】本発明の実施のさらに他の形態である摩擦撹拌接合装置３００を示すブロック図である。
【図８】連結部３０３付近を拡大して示す断面図である。
【図９】摩擦撹拌接合装置３００の動作を説明するための図である。
【図１０】摩擦撹拌接合装置位置決め完了後の制御手段３４９の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の摩擦撹拌装置４００の動作を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施のさらに他の実施の形態の摩擦撹拌接合装置５００を示す側面図である。
【図１３】摩擦撹拌接合装置５００を示す断面図である。
【図１４】抵抗スポット溶接の動作を説明するための図である。
【図１５】従来の技術の摩擦撹拌接合の動作を説明するための図である。
【図１６】位置ずれがある状態で接合された被接合物３を示す図である。
【符号の説明】
２０，１２０，２２０ 保持装置
２１ 接合ツール
２２ 被接合物
２２ａ，２２ｂ 被接合部材
２３ 裏当て部材
２４ 基部
２４ 保持部
２５ 連結部
３４，１３４ ばね力発生部分
３９ ロボットアーム
４０ 接合設備
４１，３００，４００，５００ 摩擦撹拌接合装置
４２ ツール保持具
４３ ツール回転駆動手段
４４ ツール変位駆動手段
４５ 裏当て支持手段
４６ 基台
４９ 制御手段
２３４ ロードセル
３０１，４０１，５０１ 基部
３０２，４０２，５０２ 保持部
３０３，４０３，５０３ 連結部
３０８，４０８，５０８ ばね力発生部分
３０９，４０９，５０９ ロック部分
Ｌ１ 基準軸線
Ｌ２ 回転軸線
Ａ 第１方向
Ｂ 第２方向
Ｃ 第３方向
Ｐ１ 基準位置
Ｑ１ 接合位置
Ｐ２ 第１教示位置
Ｑ２ 第２挟持位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides a friction stir welding apparatus that partially solid-phase stirs an object to be welded provided in contact with a plurality of members to be welded, and holds the workpieces during welding. Equipment related.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique for joining the plurality of members 3a and 3b, there is resistance spot welding. FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of resistance spot welding. In FIG. 14, the operation is performed in the order of FIG. 14 (1) to FIG. 14 (3). As shown in FIG. 14 (1), in the resistance spot welding, first, two electrode terminals 1 and 2 are opposed to each other on both sides of a workpiece 3 on which the workpieces 3a and 3b are overlapped. Deploy. Next, as shown in FIG. 14 (2), the two electrode terminals 1 and 2 are brought close to each other, and the workpiece 3 is cooperatively held between the electrode terminals 1 and 2. Next, as shown in FIG. 14C, a current is applied between the electrode terminals 1 and 2 to energize the article 3.
[0003]
The article 3 generates heat when a current flows. As a result, the mutually joined members 3a and 3b overlapping each other are melted, and the members 3a and 3b are joined. The electrode terminals 1 and 2 are controlled so as to conduct electricity when the two members 3a and 3b are in contact with each other.
[0004]
Another conventional technique for joining a plurality of members 3a and 3b is friction stir welding. FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of friction stir welding according to the related art. In FIG. 15, the operation is performed in the order of FIG. 15 (1) to FIG. 15 (3). As shown in FIG. 15 (1), in the conventional friction stir welding, first, a welding tool 4 is arranged on one side of a workpiece 3 on which the workpieces 3a and 3b are provided in an overlapping manner. The backing member 5 is disposed on the other side of the base member at a position facing the joining tool 4. Next, as shown in FIG. 15 (2), the joining tool 4 is rotated to bring the joining tool 4 and the backing member 5 closer to each other. As shown in FIG. 15 (3), by inserting the welding tool 4 into the workpiece 3 while rotating, the workpieces 3a and 3b are partially softened in a non-molten state by frictional heat. The fluidized portions of the members to be joined 3a, 3b are stirred to join the members to be joined 3a, 3b (for example, see Patent Documents 1 and 2).
Friction stir welding does not require melting current, cooling water and supply air as compared with resistance spot welding, and equipment costs are low. Further, the amount of energy consumption required for joining the members 3a and 3b to be joined is small.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2712838
[Patent Document 2]
JP 2001-314983 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described spot welding apparatus for performing resistance spot welding, power is supplied while the workpiece 3 is held between the two electrode terminals 1 and 2 having the same shape. Therefore, even if the position of the article 3 is shifted and one of the electrode terminals comes in contact with the article 3 first, both the electrode terminals 1 and 2 abut on the article 3. Joining is performed in the state. As a result, in the resistance spot welding, there are few joining defects due to the displacement of the article 3 to be joined. However, resistance spot welding has a problem in that equipment costs are increased and energy consumption is large as compared with friction stir welding.
[0007]
Further, in the friction stir welding apparatus for performing the friction stir welding described above, when the position of the workpiece 3 is shifted in the moving direction of the welding tool, the welding tool 4 is welded earlier than the backing member 5. It may come into contact with the object 3. In this case, the joining tool 5 contacts the article 3 in a state where the article 3 is not supported by the backing member 5. As a result, the amount of immersion of the welding tool 4 into the article 3 to be welded is increased, and there is a problem that poor joining occurs.
[0008]
In the conventional friction stir welding apparatus, the welding tool 4 and the backing member 5 are controlled so as to simultaneously contact the workpiece 3 arranged at a predetermined holding position. Also, no mechanism is provided for eliminating the displacement of the workpiece 3.
[0009]
For example, when the article 3 is shifted from the normal position to the joining tool side, the joining tool 4 contacts the article 3 before the backing member 5. In this case, the pressing force of the welding tool 4 to the workpiece 3 becomes excessive, the amount of immersion increases, and poor welding occurs. In particular, when the displacement of the article 3 is extremely large, the joining is performed in a state where the article 3 is largely deformed, resulting in poor joining. If the article 3 is shifted to the backing member side from the normal position, the backing member 5 comes into contact with the article 3 before the joining tool 4 and moves to the article 3 of the joining tool 4. Pressure is insufficient. As described above, in the related art, there is a problem that it is not possible to prevent poor joining caused by a positional shift of the held workpiece 3 in the moving direction of the joining tool. FIG. 16 is a diagram showing the workpiece 3 subjected to friction stir welding in a state where the workpiece 3 is shifted from the normal position to the backing member side. As shown in FIG. 16, when the workpiece 3 is displaced and fixed, the pressing force of the welding tool 4 on the workpiece 3 is insufficient, and the welding tool does not sufficiently sink into the workpiece. Joining portions 6 that are not sufficiently joined are formed, and good joining quality cannot be obtained.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is to provide a holding device for holding an object to be welded during friction stir welding and a friction stir welding device for performing friction stir welding in order to prevent a joining defect due to a displacement of the object to be welded. It is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is characterized in that a plurality of members to be bonded are stacked and provided, and the objects to be bonded are partially solid-phase-stirred while being sandwiched between a bonding tool and a backing member. A holding device for holding an object to be joined when joining members,
A base provided at a predetermined position,
A holding portion for holding the workpiece;
A holding device including a connecting portion that connects the base and the holding portion so that the holding portion can be displaced relative to the base when an external force is applied.
[0012]
According to the present invention, by moving the backing member in a state where the backing member is in contact with the article held by the holding section, external force is given to the holding section via the article to be joined, The holding part is displaced with respect to the base. That is, the workpiece held by the holding portion is displaced together with the backing member.
[0013]
The joining tool and the backing member cooperate to hold the article to be joined at a preset position, and partially solid-phase agitate the article to join the members to be joined. If the backing member is brought into contact with the workpiece before the backing member is moved to the set position where friction stir welding is performed, the backed workpiece is held in contact with the backing member and the backing member is brought into contact with the workpiece. The contact members move together.
[0014]
In other words, even when the position of the article held by the holding portion varies, the article can be arranged at the holding position where the article is to be held while the article is in contact with the backing member. . Since the backing member is already in contact with the workpiece arranged at the holding position, it is possible to prevent the joining tool from abutting on the workpiece before the backing member. As a result, it is possible to eliminate a bonding defect caused by a displacement of the workpiece.
[0015]
Further, the present invention is characterized in that the connecting portion has a spring force generating portion that applies a spring force to the holding portion in a direction in which the position of the holding portion with respect to the base portion returns to the reference position in a natural state.
[0016]
According to the present invention, the holding portion for holding the workpiece is provided with the spring force in the direction of returning to the reference position by the spring force generating portion. By moving the workpiece from the reference position by the backing member and disposing the workpiece at the clamping position where the workpiece is to be clamped, the workpiece is given a force in the direction of returning to the reference position via the holding portion. . The workpiece to which the spring force is applied presses the backing member, so that the workpiece can reliably contact the backing member.
[0017]
In addition, after the backing member separates from the article to be joined after joining, the article to be joined returns to the reference position. Thereby, the joined object after the joining is maintained at the reference position, and the workability after the joining can be improved.
[0018]
Further, the present invention further includes a detection unit for detecting an external force applied to the holding unit,
The connecting portion has a driving portion for driving the holding portion to be displaced with respect to the base portion based on the external force detected by the detecting means.
[0019]
According to the present invention, when the backing member is brought into contact with the workpiece before the backing member is moved to the set position where the friction stir welding is performed, external force is applied to the holding portion via the workpiece. Given. By driving the holding portion to be displaced with respect to the base portion based on an external force applied to the holding portion, the driving portion can be disposed at a holding position where the workpiece is to be held in a state where the backing member is in contact with the holding portion. it can.
[0020]
Since the workpiece can be moved based on the external force applied to the holding portion, even when the position of the workpiece is shifted, the contact between the workpiece and the backing member is maintained. Can be prevented, and bonding failure can be prevented.
[0021]
The present invention also provides a tool holder for holding a joining tool that partially solid-phase-stirs an article to be welded provided by superposing a plurality of members to be welded,
A backing member for supporting the workpiece from the side opposite to the welding tool;
A backing support having a base provided at a predetermined position, a holding part for holding the backing member, and a connecting part for connecting the base and the holding part such that the holding part is displaceable relative to the base when an external force is applied. Means,
A friction stir welding apparatus characterized by including tool displacement driving means for displacing and driving the tool holder in a direction approaching and separating from the workpiece.
[0022]
According to the present invention, when the backing support member is brought into contact with the workpiece by the time the backing support means is driven to be displaced and the base thereof is moved to the set position where friction stir welding is performed, The member presses the workpiece toward the set position. At this time, the backing member receives a reaction force from the article, and the holding portion receives an external force from the article via the backing member. The holding portion to which the external force is applied is displaced relatively to the base. That is, in the backing support means, in a state where the backing member is in contact with the workpiece, the base is separated from the holding portion, and the base is displaced to a preset position.
[0023]
When the base is displaced to the set position, the tool holder is displaced by the tool displacement driving means, the joining tool mounted on the tool holder is immersed in the workpiece, and the workpiece is partially solid-phase stirred. A plurality of members to be joined are joined.
[0024]
By displacing the holding portion with respect to the base in this manner, even when the positional relationship between the position of the held article and the set position varies, the article and the backing member contact each other. In this state, the base can be moved to the set position. Accordingly, it is possible to prevent the joining tool from abutting on the workpiece before the backing member, and it is possible to eliminate a joining failure due to a displacement of the workpiece.
[0025]
Further, the present invention is characterized in that the connecting portion has a spring force generating portion that applies a spring force to the holding portion in a direction in which the position of the holding portion with respect to the base portion returns to the reference position in a natural state.
[0026]
According to the present invention, the holding portion supporting the backing member is provided with the spring force in the direction of returning to the reference position by the spring force generating portion. When the base moves the holding unit from the reference position to the set position, the backing member is given a force in the direction of returning to the reference position via the holding unit. The backing member given this force presses the workpiece. When the backing member presses the article to be joined, the backing member can be reliably brought into contact with the article to be joined.
[0027]
Further, the present invention is characterized in that the connecting portion has a lock portion for preventing displacement of the holding portion with respect to the base portion so as to be able to release the blocking.
[0028]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a workpiece can be reliably clamped by a backing member and a joining tool by preventing displacement of a base and a holding part in the state which the base moved to the set position. Thus, the article to be joined can be reliably supported by the backing member, and the joining failure can be more reliably prevented.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a perspective view showing a holding device 20 according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing the holding device 20. In the friction stir welding, the holding device 20 holds the article 22 on which a plurality of members 22a and 22b to be joined are provided to be overlapped. With the holding device 20 holding the members 22a and 22b to be joined, the members 22a and 22b to be joined are joined by a friction stir welding device 41 described later. Friction stir welding is used, for example, in the manufacture of thin and medium-thick products made of aluminum alloy, and is used, for example, in joining automobile bodies to be press-formed.
[0030]
In the friction stir welding, the members to be welded 22a and 22b of the object to be welded 22 in which a plurality of members to be welded 22a and 22b are overlapped with each other are joined in a non-molten state. In the present invention, the state where the members to be joined 22a and 22b are overlapped also includes a case where a gap is formed between the plurality of members to be joined 22a and 22b.
[0031]
In the friction stir welding, the cylindrical welding tool 21 is rotated about a predetermined reference axis L1, and the welding tool 21 is displaced and moved along the reference axis L1. The rotating welding tool 21 is pressed against the workpiece 22 held by the holding device 20 to generate frictional heat between the welding tool 21 and the workpiece 22. As a result, the workpiece 22 is softened, and the welding tool 21 is immersed in the workpiece 22. The welding tool 21 is driven to be displaced until at least the members 22a and 22b to be welded are immersed in the stirring area, which is an area including the opposing portions 19a and 19b facing each other.
[0032]
With the joining tool 21 immersed in the article 22, the articles 22 a and 22 b are fluidized and stirred to form a joining area where the articles 22 a and 22 b are mixed. Next, by separating the joining tool 21 from the article 22 to be joined, the flowing joining area is cooled and solidified, and the joined members 22a and 22b can be joined.
[0033]
In the present invention, the backing member 23 is disposed on the side opposite to the workpiece 22 with respect to the welding tool 21. The backing member 23 supports the article 22 from the side opposite to the joining tool 21. The joining tool 21 is immersed in the article 22 while the article 22 is sandwiched between the backing member 23 and the joining tool 21.
[0034]
As shown in FIG. 1, the holding device 20 includes a base 24 provided at a predetermined position such as a floor or a wall, a holding portion 25 for holding the workpiece 22, and a connection for connecting the base 24 and the holding portion 25. And a unit 26. The connecting portion 26 is provided such that the position of the holding portion 25 with respect to the base portion 24 can be displaced when an external force is applied to the holding portion 25.
[0035]
The holding portion 25 holds two or more holding portions of the article 22. The holding portion 25 has two holding portions 25a and 25b for holding the two holding portions of the article 22 and a connecting portion 29 for connecting the two holding portions 25a and 25b.
[0036]
Each of the holding portions 25a and 25b is disposed on both sides in the thickness direction of the article 22 and includes two holding pieces 27 facing each other and a support body 28 connecting the two holding pieces 27, respectively. The support 28 is formed in a substantially C shape, and a pair of holding pieces 27 are connected to both ends 28a and 28b in the circumferential direction. The pair of opposing holding pieces 27 can be displaced in the directions approaching and separating from each other, and the pair of opposing holding pieces 27 cooperate to hold the workpiece 22. The direction in which the holding piece 27 holds the work 22 is the first direction A in which the joining tool 21 enters and leaves the held work 22. In the present embodiment, the first direction A is the thickness direction of the article 22 to be joined.
[0037]
In addition, the holding unit 25 has a displacement driving unit that drives at least one of the holding pieces 27 in the first direction A. The clamping piece 27 is displaced and driven in the first direction A by the displacement driving means, and the gap between the two opposing clamping pieces 27 is adjusted, whereby clamping and release of the article 22 are realized. The displacement driving means is realized by a motor, an air cylinder, or the like. Further, the interval between the holding pieces 27 may be manually adjusted.
[0038]
The coupling portion 29 extends in a second direction B perpendicular to the first direction A. Two holding portions 25a and 25b are respectively connected to both ends 29a and 29b of the coupling portion 29 in the second direction. The connecting portion 29 is connected to the connecting portion 26 at the intermediate portion 29c in the second direction B.
[0039]
The connecting portion 26 is provided integrally with the holding portion 25, and includes a movable portion 30 connected to the connecting portion 29 and a fixed portion 31 provided integrally with the base 24. The movable part 30 and the fixed part 31 are provided with fitting bodies that fit each other. The movable part 30 and the fixed part 31 are relatively displaceable in the first direction A by the respective fitting bodies, and are prevented from being displaced in a direction intersecting the first direction A. For example, the movable part 30 is provided with a rail 32 as a movable part fitting body, and the fixed part 31 is provided with a rail guide 33 as a fixed part fitting body.
[0040]
Further, the movable part 30 and the fixed part 31 are connected by a spring force generating part 34. The spring force generating portion 34 is realized by, for example, a coil spring. The spring force generating portion 34 applies a force to return to the reference position to the holding portion 25 at a position moved from the reference position. The reference position is a position of the holding unit 25 in a natural state where no external force other than gravity is applied to the holding unit 25.
[0041]
FIG. 3 is a side view showing a friction stir welding apparatus 40 according to one embodiment of the present invention. The friction stir welding apparatus 40 of the present invention holds a holding device 20 that holds a workpiece 22, a friction stir welding device 41 that joins each of the members 22 a and 22 b by a welding tool 21, and a friction stir welding device 41. And a robot arm 39 which is a welding device driving device that is driven to be displaced in a direction approaching and moving away from the article 22 held by the device 20.
[0042]
The friction stir welding apparatus 41 includes a tool holder 42 for detachably mounting the welding tool 21, a tool rotation driving unit 43 for rotating the tool holder 42 about a predetermined reference axis L1, and a reference axis line for the welding tool 21. A backing having tool displacement driving means 44 for driving displacement along L1 and a support tool 23 provided at a position facing the tool holder 42 and supporting the workpiece 22 from the side opposite to the tool holder 42. It is configured to include a support means 45 and a base 46 connected to the robot arm 39.
[0043]
The tool holder 42 is rotated around the reference axis L1 by the tool rotation driving means 43 and is moved along the reference axis L1 by the tool displacement driving means 44. The joining tool 21 mounted on the tool holder 42 rotates around the reference axis L1 together with the tool holder 42 and moves along the reference axis L1.
[0044]
The backing support means 45 is formed in a substantially L-shape. The backing support means 45 has a first forming portion 47 extending substantially parallel to the reference axis L1 and a second forming portion 48 bent and connected to one end 47a of the first forming portion 47 in the reference axis direction.
[0045]
The other end 47b of the first forming portion 47 in the reference axis direction is fixed to the base 46. The second forming portion 48 extends from one end portion 47a of the first forming portion 47 in the reference axis direction toward the reference axis L1, and the backing member 23 is provided. The backing member 23 protrudes from the second forming portion 48 toward the tool holder 42 along the reference axis L1. The backing member 23 is formed in a cylindrical shape coaxial with the reference axis L1, and is arranged coaxially with the joining tool 21 mounted on the tool holder 42.
[0046]
A portion supporting the tool holder 42 and the other end portion 47b of the backing member supporting means 47 in the reference axial direction are fixed to the base 46. The base 46 is connected to a distal end 39a of the robot arm 39. By connecting the base 46 and the robot arm 39, the friction stir welding device 41 can be displaced and moved in a direction approaching and separating from the workpiece 22 held by the holding device 20.
[0047]
The distance between the backing member 23 and the tool holder 42 is adjustable by the tool displacement driving means 44 driving the tool holder 42 along the reference axis L1. Further, the friction stir welding apparatus 40 has a control unit 51 for controlling the tool rotation driving unit 43 and the tool displacement driving unit 44, and the tool rotation driving unit 43 and the tool displacement driving unit 44 are controlled by the control unit 51.
[0048]
The robot arm 39 is an articulated robot in which a plurality of arms are driven by actuators. The actuator for driving each arm is controlled by the control means 29 of the robot arm 39. The teaching position, which is the position to which the robot arm 39 moves in advance, is taught by the operator by teaching. The teaching position is stored in the control means 29 of the robot arm 39.
[0049]
The friction stir welding apparatus 40 and the robot arm 39 control the respective units by respective control units 29 and 51. Further, each of the control means 29 and 51 may be one control means 49 provided in common with the robot arm 39 and the friction stir welding apparatus 40.
[0050]
FIG. 4 is a diagram for explaining the friction stir welding operation, and the operation proceeds in the order of FIG. 4 (1) to FIG. 4 (4). The operation of the control means 49 when the actuator for operating the robot arm 39, the tool rotation driving means 43, and the tool displacement driving means 44 are commonly controlled will be described below.
[0051]
When the workpiece 22 is held by the holding device 20 and preparation for performing friction stir welding is completed, the control means 49 starts operating. The article 22 is held by the holding device 20 and is located at the reference position P1 by the spring force generating portion 34.
[0052]
The reference position P1 is set such that the workpiece 22 is located in the first direction A1 from the holding position Q1 at which the workpiece 22 is held by the welding tool 21 and the backing member 23 during welding. Is done.
[0053]
The surface position R1 of the workpiece 22 held at the reference position P1 on the one side A1 side in the first direction changes due to a shape error of the workpiece 22 and poor holding. Even if the surface position R1 changes, the holding position Q1 is set such that the holding position Q1 is disposed in the other direction A2 in the first direction than the surface position R1.
[0054]
For example, the deviation width of the surface position R1 is about 2 to 3 mm, and the distance between the surface position R1 and the holding position Q1 in a normal state is set to 10 mm.
[0055]
First, when preparation for friction stir welding is completed, the control means 49 drives the robot arm 39 to move the friction stir welding device 40 toward the workpiece 22. The control means 49 controls the tool displacement driving means 44 so that the distance between the joining tool 21 and the backing member 23 is larger than the thickness dimension of the article 22.
[0056]
The control means 49 moves the robot arm 39 to the first teaching position where the joining tool 21 and the backing member 23 are located on both sides of the held article 22 in the first direction A. This first teaching position is previously taught by the operator. Next, the control means 49 moves the robot arm 39 to a second clamping position where friction stir welding is performed. This second holding position is also taught in advance by the operator. Note that the second holding position is set in the other direction A2 in the first direction than the first holding position.
[0057]
By the movement of the robot arm 39, as shown in FIG. 4A, the end surface 35 of the backing member 23 comes into contact with the surface 50 on the first A1 side of the workpiece 22 in the first direction. The robot arm 39 moves toward the second holding position even after the backing member 23 contacts the article 22. That is, the workpiece 22 is arranged in the movement path until the backing member 23 of the friction stir welding device 41 is driven to be displaced to a position where friction stir welding is performed.
[0058]
At this time, an external force is applied to the article 22 from the backing member 23 in the first direction A2. When an external force is applied to the article 22, the holding portion 25 that holds the article 22 is displaced with respect to the base 24. As a result, the article 22 moves together with the backing member 23 in a state of being in contact with the backing member 23. The workpiece 22 is given a force to return to the reference position P1 by the spring force generating portion 34, and presses the backing member 23 in the first direction A1. As a result, the backing member 23 and the article 22 are moved in contact with each other.
[0059]
As shown in FIG. 4B, when the robot arm 39 moves to the second holding position, the control unit 49 stops the movement of the robot arm 39. At this time, the workpiece 22 that moves together with the backing member 23 moves to the holding position Q1, and the positioning between the friction stir welding apparatus 40 and the workpiece 22 is completed.
[0060]
When the positioning between the friction stir welding apparatus 20 and the workpiece 22 is completed, the control means 49 controls the tool rotation driving means 43 to rotate the welding tool 21 at a predetermined rotation speed, and controls the tool displacement driving means 44. Then, the welding tool 21 is moved in the first direction A1, that is, toward the workpiece 22.
[0061]
At this time, the workpiece 22 is given a spring force from the spring force generating portion 43 via the holding portion 25, and presses the backing member 23 in the first direction A1. The welding tool 21 abuts on the workpiece 22 in a state in which it abuts on the workpiece 22.
[0062]
The joining tool 21 generates frictional heat between the joining tool 21 and the article 22 by rotatingly contacting the article 22. The article 22 is softened by the frictional heat. As shown in FIG. 4C, since the welding tool 21 presses the workpiece 22, the welding tool 21 gradually sinks into the workpiece 22. The joining tool 21 stirs the fluidized region of the mysterious object 22 to partially mix the members to be joined 22a and 22b.
[0063]
When a predetermined time has elapsed since the start of the displacement driving of the welding tool 21, the control means 49 drives the welding tool 21 to be displaced away from the backing member 23, and detaches the welding tool 21 from the workpiece 22. When the welding tool 21 is moved to a predetermined initial position, the control means 49 stops the rotation of the welding tool 21.
[0064]
Next, the control means 49 moves the robot arm 39 to the first teaching position. When the friction stir welding device 40 moves in the first direction A1 and the contact state between the backing member 23 and the workpiece 22 is released, the friction stir welding apparatus 40 separates from the workpiece 22 and the welding operation is completed.
[0065]
The operation of the control unit 49 is taught in advance, and the robot arm 39, the tool rotation drive unit 43, and the tool displacement drive unit 44 are sequentially driven according to the taught operation. For example, the operator first holds the first holding position and the second holding position where the robot moves by the control means 49 by teaching.
[0066]
In the operation described above, the control of the robot arm 39 and the control of the tool rotation drive unit 43 and the tool displacement drive unit 44 are controlled by one control unit 49. However, the control of the robot arm 39 and the tool rotation drive are performed. The control of the means 43 and the tool displacement driving means 44 may be individually controlled by the respective control means 29 and 51.
[0067]
In the friction stir welding, by using the holding device 20 as described above, the workpiece 22 and the backing member 23 were brought into contact even when the surface position R1 of the workpiece 22 was shifted. In this state, the article 22 can be arranged at the holding position Q1. As a result, the backing member 23 can be brought into contact with the article 22 before the joining tool 21, so that poor joining can be prevented.
[0068]
The holding position Q1 is set on the other side A2 in the first direction from the maximum holding shift surface position R1 which is the surface position that will be most shifted to the other side A2 in the first direction due to the shape error and the holding shift of the article 22 to be bonded. By doing so, it is possible to eliminate poor joining due to displacement of the article 22 to be joined, and prevent variation in joining quality.
[0069]
Further, even when the teaching accuracy of the second holding position is low, the joining tool 21 can be joined to the article 22 with the backing member 23 in contact with the article 22. Accordingly, it is not necessary to set the second holding position accurately, and it is possible to shorten the work time for setting the holding position.
[0070]
Further, even when the robot arm 39 supporting the friction stir welding device 41 cannot be stopped suddenly at the second holding position P2 due to the inertial force at the time of movement, the workpiece 22 can be moved. Is not damaged. Further, the moving speed of the robot arm can be improved, and the working time can be reduced.
[0071]
Further, by applying a spring force to the moving workpiece 22 by the spring force generating portion 34, the workpiece 22 is reliably brought into contact with the backing member 23, and the workpiece 22 is moved to the holding position Q1. Can be able to. For example, even when the direction in which the article 22 is moved is a direction other than the vertical upward direction, the article 22 and the backing member 23 can be brought into contact with each other and arranged at the holding position Q1. Thus, the backing member 23 and the article 22 can be reliably brought into contact before the joining tool 21 comes into contact with the article 22.
[0072]
Further, it is not necessary to change welding conditions in the friction stir welding, for example, the rotation speed, the pressing force, the welding time, and the like of the welding tool 21 in accordance with the displacement of the workpiece 22, and the welding tool 21 can be easily controlled. In addition, the friction stir welding device 41 and the robot arm 39 do not need to perform complicated control, and can use a conventional control method and device, so that poor joining can be prevented at low cost.
[0073]
Further, it is preferable that the maximum spring force applied to the article 22 moved to the holding position Q1 be set to a spring force that does not affect the joining of the articles 22a and 22b. For example, the maximum spring force is set to 100 N or less.
[0074]
The above-described holding device 20 is an embodiment of the present invention, and its configuration can be changed within the scope of the invention. For example, a coil spring need not be used as long as a force capable of returning to the reference position P1 can be given. For example, when the first direction A extends in the vertical direction and the holding position Q1 is higher than the reference position P1, the workpiece 22 is given a force toward the reference position P1 by its own weight. In this manner, a force in the direction of returning to the reference position P1 may be applied to the article 22.
[0075]
FIG. 5 is a sectional view showing a holding device 120 according to another embodiment of the present invention. The holding device 120 has substantially the same configuration as the holding device 20 shown in FIG. 1, and an air damper 20 is used instead of a coil spring for a spring force generating portion.
[0076]
The holding device 120 includes a base 124 provided at a predetermined position, a holding portion 125 for holding the article 22 to be joined, and a connecting portion 126 for connecting the base 124 and the holding portion 125. The connecting portion 126 is provided such that the position of the holding portion 125 can be displaced with respect to the base portion 124 when an external force is applied to the holding portion 125.
[0077]
The holding portion 125 holds at least two or more portions of the article 22 to be joined. The holding portion 125 has two holding portions 125a and 125b for holding the article 22 from both sides in the thickness direction. Each of the holding portions 125a and 125b includes two opposing holding pieces 127 and a support portion that supports each holding piece 127, respectively. The support portion is formed in a substantially C-shape, and holding pieces 127 are respectively connected to both ends in the circumferential direction. The two opposing holding pieces 127 are formed so as to be able to approach and separate from each other in a first direction A extending parallel to the thickness direction of the article 22 when the article 22 is held, and to cooperate with each other. The object 22 is pinched.
[0078]
The connecting portion 26 is realized by the air dampers 134a and 134b, and connects the base portion 124 and the holding portion 125. In the present embodiment, two air dampers 134a and 134b are provided, one air damper 134a supports one holding portion 125a, and the other air damper 134b supports the other holding portion 125b. Each of the air dampers 134a and 134 is supported by the base 124.
[0079]
The air dampers 134a and 134b are capable of linearly displacing the holding portions 125a and 125b, respectively, in the first direction A, and are prevented from being displaced in a direction crossing the first direction A.
[0080]
The other configuration described above is the same as that of the holding device 20 shown in FIG. 1, and the description is omitted. Further, the holding device 120 can obtain the same effect as the holding device shown in FIG. Further, by using the air dampers 134a and 134b, it is possible to prevent the holding portion 125 from being displaced in a direction other than the first direction, so that a guide rail and a guide are not required as compared with the holding device 20 shown in FIG.
[0081]
The spring force generating portion may have a configuration other than the coil spring and the air damper as described above. For example, it is possible to change to hydraulic pressure, magnetic force, vacuum suction, and the like. Further, a force for returning to the reference position P1 may be given by sandwiching a flexible and resilient material such as sponge or urethane between the holding portion 25 and the base portion 24.
[0082]
FIG. 6 is a sectional view showing a holding device 220 according to still another embodiment of the present invention. The holding device 220 is realized by a robot arm. A base part 224 serving as a base provided at a predetermined position, a robot hand part 225 serving as a holding part for holding the workpiece 22, and the base part 224 and the robot hand part 225 are connected to each other. And an arm 226 that is a connecting portion 226 that is displaced and driven with respect to the portion 224. The arm 226 is provided such that the position of the robot hand 225 can be displaced with respect to the base 224 when an external force is applied to the robot hand 225.
[0083]
The holding device 220 further includes a detecting unit 234 for detecting an external force applied to the robot hand unit 225, and a control unit 232 for controlling the arm unit 226.
[0084]
The control unit 232 drives the arm unit 226 according to the value of the external force when given the value of the external force from the detection unit 234. Thus, the object 22 can be displaced from the reference position P1 to the holding position Q1 in a state where the backing member 23 is in contact with the object 22. Since the workpiece can be three-dimensionally moved by the arm 226, the workpiece 22 can be moved even in a complicated direction. The detection unit 234 can be realized by a pressure sensor, a proximity sensor, a contact sensor, or the like. Further, the external force may be detected by detecting a feedback current value for driving the arm 226. The holding device 220 as described above can obtain the same effect as the effect shown in FIG. 1, and can prevent the bonding failure due to the displacement of the workpiece 22.
[0085]
FIG. 7 is a block diagram showing a friction stir welding apparatus 300 according to still another embodiment of the present invention. The friction stir welding apparatus 300 has a configuration similar to that of the friction stir welding apparatus 41 described above, and a configuration corresponding to the configuration described above is denoted by the same reference numeral, and description thereof is omitted.
[0086]
The friction stir welding apparatus 300 differs from the friction stir welding apparatus 40 shown in FIG. 3 in the configuration of the backing support means 345. The backing support means 345 includes a first forming portion 347 extending substantially parallel to the reference axis L1, and a second forming portion 348 bent and connected to one end 347a of the first forming portion 347 in the reference axis direction.
[0087]
The other end 347b of the first forming portion 347 in the reference axis direction is fixed to the base 46. The second forming portion 348 extends perpendicularly to the reference axis L1 from one end 347a in the reference axis direction of the first forming portion 347, and the backing member 23 is provided. The backing member 23 projects from the second forming portion 348 toward the tool holder 42.
[0088]
The portion of the backing support means 345 that holds the backing member 23 is the holding portion 302. Further, a portion of the backing support means 345 which is fixed integrally with the base 46 serves as the base 301. In the backing support means 345, a portion connecting the base portion 301 and the holding portion 302 is a connecting portion 303.
[0089]
The connecting portion 303 connects the base 301 and the holding portion 302 such that the holding portion 302 can be displaced with respect to the base 301 when an external force is applied to the holding portion 302 in the direction of the reference axis L1. Specifically, the connecting portion 303 has a telescopic mechanism that expands and contracts when an external force is applied to the holding portion 302.
[0090]
When the holding unit 302 is displaced from the reference position in the natural state with respect to the base 301, the connecting unit 303 includes a spring force generating portion 308 that applies a spring force in a direction to return to the reference position to the holding unit 302, and a holding unit for the base 301. And a locking portion 309 for preventing the displacement of 302. Further, the lock portion 309 can be switched between a state in which the displacement of the holding portion 302 is blocked and a state in which the state in which the displacement is blocked is released to allow the displacement. The reference position is a position of the holding unit 302 in a natural state where no external force other than gravity is applied.
[0091]
The friction stir welding apparatus 300 is driven to be displaced by the robot arm 39 similarly to the welding equipment 40 shown in FIG. Further, the workpiece 22 is driven to be displaced with respect to the workpiece 22 held at a predetermined fixed position by the holding device. That is, as another friction stir welding apparatus of the present invention, a friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7, a robot arm 39 as a welding apparatus driving apparatus, and a holding device for holding the article 22 at a predetermined fixed position are provided. Including.
[0092]
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the connecting portion 303. The connecting portion 303 includes a fixed portion 304 provided integrally with the base portion 301 and a movable portion 305 provided integrally with the holding portion 302. The movable portion 305 and the fixed portion 304 are provided with fitting portions that fit each other. The displacement direction of the movable part 305 is regulated by the fitting part. The movable portion 305 is linearly displaceable with respect to the fixed portion 304 along a third direction C parallel to the reference axis L1, and is prevented from being displaced in a direction intersecting the third direction C. Thus, the holding portion 302 integrally fixed to the movable portion 305 is configured to be displaceable in the third direction C with respect to the base portion 301 integrally fixed to the fixed portion 304.
[0093]
As the movable part 305 moves away from the fixed part 304, the connecting part 303 expands, and as the movable part 305 approaches the fixed part 304, the connecting part 303 contracts. For example, a rail guide 306 is provided as a fitting portion of the movable portion 305, and a rail 307 is provided as a fitting portion of the fixed portion 304. When the rail 307 is guided by the rail guide 306, the movable portion 305 can be displaced with respect to the fixed portion 304.
[0094]
The spring force generating portion 308 is realized by, for example, a coil spring. The coil spring has one end 308 a in the expansion and contraction direction fixed to the movable portion 305, and the other end 308 b in the expansion and contraction direction fixed to the fixed portion 304.
[0095]
The spring force generating portion 308 is movable when the external force is applied to the movable portion 305 and the movable portion 305 is displaced from the natural state in which the holding portion 302 holds the workpiece 22 before the friction stir welding. A spring force for returning to the movable portion reference position, which is the reference position of the portion 305, is applied to the movable portion 305. In other words, when the holding portion 302 fixed to the movable portion 305 is displaced from the holding portion reference position, which is the reference position of the holding portion 302, the holding portion reference position is moved from the spring force generating portion 308 via the movable portion 305. Is applied. That is, when the holding unit 302 is displaced from the holding unit reference position in the third direction C1 by an external force, the spring force generating portion 308 applies a force in the third direction C2 that returns the holding unit 302 to the reference position.
[0096]
The lock portion 309 locks the movable portion 305 to the fixed portion 304 in order to prevent displacement of the movable portion 305 with respect to the fixed portion 304. The lock portion 309 is provided on the fixed portion 304 and has a locking piece 310 that presses the movable portion 305 and a locking piece displacement driving unit 312 that displaces the locking piece 310. The locking piece 310 is pressed against the movable portion 305 by the locking piece displacement driving means 312, and the movable portion 305 is prevented from being displaced from the fixed portion 304 by the frictional resistance between the locking portion 310 and the movable portion 305. .
[0097]
Specifically, the lock portion 309 includes a locking piece 310 that is screwed to the fixed portion 304 so as to be able to retreat and advance, a nut member 311 that is screwed to the locking piece 310, and a nut that rotates the nut member 311. It is configured to include a rotary motor 313 and an elongated hole portion 315 in which an elongated hole 314 for inserting the locking piece 310 through the rail guide 306 is formed. The elongated hole 314 extends in the third direction C with a length equal to or longer than the displacement distance at which the movable portion 305 is displaced.
[0098]
The locking piece 310 penetrates the fixed portion 304, and has an insertion portion 316 through which the elongated hole 314 of the rail guide 306 is inserted, and one end of the insertion portion 316, and one surface of the rail guide opposite to the fixed portion 304. And a contact portion 317 formed in a shape in which the engagement piece 310 is in contact with the long hole 314 and is prevented from coming off. The insertion portion 316 is formed with an external thread and is screwed to an internal thread portion of the fixed portion 304 where an internal thread is formed. The nut member 311 is screwed to the other end of the insertion portion 316.
[0099]
By rotating the nut member 311 by the nut rotation motor 313, the locking piece 310 screwed to the nut member 311 can be advanced and retracted with respect to the fixed portion 304. By disengaging the locking piece 310 and pressing the contact portion 317 against one surface 318 of the rail guide, the displacement of the movable portion 305 with respect to the fixed portion 304 can be prevented. Further, by displacing the locking piece 310 and moving the contact portion 317 away from the one surface 318 of the rail guide, the displacement of the movable portion 305 with respect to the fixed portion 304 can be allowed. The abutment portion 317 and the guide rail position surface 318 may be formed with irregularities to enhance frictional force with each other.
[0100]
FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the friction stir welding apparatus 300. The operation proceeds in the order of FIG. 9 (1) to FIG. 9 (4). The friction stir welding device 300 is driven to be displaced to a predetermined teaching position by the robot arm 39. The friction stir welding apparatus 300 and the robot arm 39 are controlled by one control unit 349. This control means 349 may be included in any of the robot arm 39 and the friction stir welding apparatus 300.
[0101]
The control unit 349 controls the lock portion 309 in the initial state before the start of joining, releases the lock state, and allows the displacement of the holding section 302 with respect to the base section 301. Also, the welding tool displacement driving means 44 is controlled so that the distance between the welding tool 21 and the backing member 23 is larger than the thickness dimension of the workpiece 22.
[0102]
Next, the robot arm 39 is moved to a predetermined first teaching position P2 such that the joining tool 21 and the backing member 23 are arranged on both sides A1, A2 of the article 22 in the first direction. The first direction A is a direction in which the welding tool 21 enters and leaves the workpiece 22 and is a thickness direction of the workpiece 22 in the present embodiment. As shown in FIG. 9A, when the robot arm 39 moves to the first teaching position P2, the backing member 23 is disposed on one side A1 in the first direction of the workpiece 22 and the other side in the first direction. The joining tool 21 is arranged on the side A2.
[0103]
Next, the control means 249 moves the robot arm 39 to the second holding position Q2. The second holding position Q2 is disposed on the other side A2 in the first direction from the first teaching position P2. Before the robot arm 39 reaches the second holding position Q2, the friction stir welding apparatus 300 moves the backing member 23 to the surface of the workpiece 22 on the one side A1 in the first direction, as shown in FIG. Abut That is, the backing member 23 is brought into contact with the workpiece 22 during the movement of the friction stir welding apparatus 300 until the friction stir welding apparatus 300 is displaced and driven to the position where the friction stir welding is performed.
[0104]
When the robot arm 39 moves to the second holding position Q2, the friction stir welding apparatus 300 is further driven to displace in the first direction other side A2 from the state where the backing member 23 is in contact with the article 22. At this time, a reaction force F1 is applied to the backing member 23 that comes into contact with the article 22 from the article 22 as an external force. Thereby, the connecting portion 303 is extended, and the holding portion 302 is displaced with respect to the base portion 301. That is, the base portion 301 as the remaining portion moves to the other side A2 in the first direction in a state where the positional relationship between the holding portion 302 holding the backing member 23 and the article 22 does not change.
[0105]
As shown in FIG. 9C, when the robot arm 39 moves to the second teaching position Q2, the control means 349 starts the control operation of the tool rotation drive means 43, the tool displacement drive means 44, and the lock portion 309. FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control means 349 after the positioning of the friction stir welding apparatus is completed.
[0106]
After confirming that the robot arm 39 has moved to the second teaching position Q2 in step a0, the control means 349 proceeds to step a1 and starts operation. In step a1, the locking portion 309 is controlled so as to prevent the displacement of the holding portion 302 with respect to the base portion 301. When the displacement of the base portion 301 and the holding portion 302 is prevented, the process proceeds to step a2.
[0107]
In step a2, the joining is started, and the joining tool 21 is rotated at a predetermined rotation speed and the joining tool 21 is displaced toward one side A1 in the first direction. When a predetermined joining time has elapsed from the start of joining, the process proceeds to step a3. In step a2, as shown in FIG. 9 (4), the welding tool 21 is buried in the article 22 while rotating, and the area where the article 22 is partially softened and fluidized by frictional heat. The components 22a and 22b of the workpiece 22 are mixed by stirring.
[0108]
In step a3, the control unit 349 displaces the welding tool 21 toward the other side A2 in the first direction and separates the welding tool 21 from the workpiece 22. The region where the welding tool 21 is separated from the workpiece 22 and flows is cooled and solidified, and the workpieces 22a and 22b are bonded. When the joining tool 21 is separated from the article 22 to be joined, the control means 349 stops its rotation, moves the joining tool 21 to the initial position, and proceeds to step a4.
[0109]
In step a4, the control unit 349 controls the lock portion 309 to release the lock of the displacement of the holding unit 301 with respect to the base 302, and proceeds to step a5 to end the operation of the control unit.
[0110]
The robot arm 39 is displaced in the first direction from the second teaching position Q2 and moves to the first teaching position P2, releases the contact state between the backing member 23 and the workpiece 22 and moves from the backing member. Break away.
[0111]
In the above-described operation, the control of the robot arm 39 and the control of the tool rotation driving means 43 and the tool displacement driving means 44 are controlled by one control means 349. However, the control of the robot arm 39 and the tool rotation driving are performed. The control of the means 43 and the control of the tool displacement driving means 44 may be individually controlled by the respective control means.
[0112]
As described above, according to the friction stir welding apparatus 300 of the present invention, the holding section 302 is configured to be displaceable by the connecting section 303. Thus, the base 301 can be moved to a position for solid-phase stirring in a state where the backing member 23 held by the holding portion 302 is in contact with the article 22. Accordingly, even when the position of the workpiece 22 and the second holding position of the robot arm are shifted, the joining tool 21 is prevented from abutting on the workpiece 22 before the backing member 23. The bonding quality can be made uniform by eliminating poor bonding.
[0113]
In addition, by applying a spring force to the moving workpiece 22 by the spring force generating portion 308, the workpiece 22 is reliably brought into contact with the backing member 23, and the backing member 23 is moved to the second teaching position Q2. Can be moved. Thus, the backing member 23 and the article 22 can be reliably brought into contact before the joining tool 21 comes into contact with the article 22.
[0114]
Further, in a state where the robot arm 39 is moved to the second teaching position Q2, the displacement of the base portion 301 and the holding portion 302 is prevented, so that the workpiece 22 that is pressed by the welding tool 21 is securely held by the backing member 23. And bonding defects can be more reliably prevented.
[0115]
In the holding device 20 shown in FIG. 1, the robot arm 39 moves to the second holding position, and the workpiece 22 is displaced by contacting the backing member 23. On the other hand, in the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7, the robot arm 39 moves to the second holding position Q2, and at the same time, the backing member 23 comes into contact with the article 22 to be displaced. Therefore, the relative relationship between the workpiece 22 and the backing member 23 is the same between the holding device 20 shown in FIG. 1 and the friction stir welding device 300 shown in FIG. Thereby, the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7 can obtain the same effect as the holding apparatus 20 shown in FIG. For example, it is not necessary to accurately set the second holding position, and the work time can be reduced because the holding position is set. Further, there is no need to perform complicated control on the robot arm 39 and the friction stir welding apparatus 300.
[0116]
FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the friction stirrer 400 according to still another embodiment of the present invention, and the operation proceeds in the order of FIG. 11 (1) to FIG. 11 (4). The friction stir welding apparatus 400 differs from the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7 in the configuration of the backing support means 445, and is otherwise the same. The backing support means 445 includes a base 401 provided integrally with the base 46 connected to the robot arm 39, a holder 402 for holding the backing member 23 and the tool holder 42, and a base 401 and a holder 402. And a connecting portion 403 for connecting The holding portion 402 is formed in a substantially C-shape, and a backing member is provided at one end in the circumferential direction, and the tool holder 42 is provided at the other end in the circumferential direction.
[0117]
The connecting portion 403 connects the base 401 and the holding portion 402 such that the holding portion 402 can be displaced relative to the base 401 when an external force is applied to the holding portion 402 in the direction of the reference axis L1. When the holding unit 402 is displaced from the reference position in the natural state with respect to the base 401, the connecting unit 403 includes a spring force generating portion that applies a spring force to the holding unit 402 in a direction of returning to the reference position, And a lock portion for preventing displacement of the holding portion 402 with respect to The configuration of the connection unit 403 is the same as the configuration shown in FIG. In this manner, even when the holding unit 402 holds the tool holder, it is possible to eliminate a bonding failure caused by a deviation of the workpiece from the teaching position as in FIG.
[0118]
The friction stir welding apparatus 400 controls the lock portion by the control means in the initial state before the start of welding, allows displacement of the holding section 402 with respect to the base 401, and allows the displacement to be smaller than the thickness dimension of the workpiece 22. The distance between the joining tool 21 and the backing member 23 is controlled to be large.
[0119]
First, the robot arm 39 is displaced and driven to the first teaching position P2 by the control means such that the joining tool 21 and the backing member 23 are arranged on both sides A1 and A2 of the article 22 in the first direction. As shown in FIG. 11A, at the first teaching position P2, the backing member 23 is arranged on one side A1 in the first direction of the article 22 and the joining tool 21 is arranged on the other side A2 in the first direction. You.
[0120]
Next, the control means drives the robot arm 39 to be displaced to the other side A2 in the first direction and moves it to the second holding position Q2. Before the friction stir welding apparatus 400 reaches the second clamping position Q2, as shown in FIG. 11B, the backing member 23 contacts the surface of the workpiece 22 on the one side A1 in the first direction.
[0121]
The friction stir welding apparatus 400 is further driven to be displaced in the first direction other side A2 from the state where the backing member 23 is in contact with the article 22 by the robot arm 39. At this time, a reaction force F1 is applied to the backing member 23 that comes into contact with the article 22 from the article 22 as an external force. As a result, the connecting portion 403 is extended, and the holding portion 402 is displaced with respect to the base 401.
[0122]
When the distal end of the robot arm 39 moves to the second teaching position Q2 as shown in FIG. 11 (3), the control means starts the friction stir welding operation. The friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 400 is the same as the operation of the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. The joining tool 21 is immersed in the article 22 by the control means, and the article 22 is solid-phase stirred. When a predetermined time has elapsed from the start of welding, the welding tool 21 is separated from the workpiece 22 and the welding tool 21 is returned to the initial position, and the welding operation is completed.
[0123]
When the joining operation is completed, the robot arm 39 is displaced in the first direction from the second teaching position Q2 and moves to the first teaching position P2, and releases the contact state between the backing member 23 and the workpiece 22. To separate from the backing member. The other configuration described above is the same as that of the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7, and the description is omitted. Further, the friction stir welding apparatus 400 can obtain the same effect as the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. Further, since the friction stir welding apparatus 400 only needs to change the configuration of the portion connected to the robot arm 39, the conventional friction stir welding apparatus can be used and can be realized at low cost.
[0124]
FIG. 12 is a side view showing a friction stir welding apparatus 500 according to still another embodiment of the present invention, and FIG. 13 is a sectional view showing the friction stir welding apparatus 500. The friction stir welding apparatus 500 differs from the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7 in the configuration of the backing support means 545, and is otherwise the same. The description of the same configuration is omitted.
[0125]
The backing support means 545 includes a base 501 provided integrally with the robot arm 39, a holding part 502 for holding the backing member 23 and the tool holder 42, and a connecting part 503 for connecting the base 501 and the holding part 502. including. The holding section 502 is connected to the base 46.
[0126]
The connecting part 503 connects the base 501 and the holding part 502 such that the holding part 502 can be displaced with respect to the base 501 when an external force is applied to the holding part 502 in the direction of the reference axis L1. The connecting portion 503 includes a spring force generating portion 508 for applying a spring force to the holding portion 502 in a direction of returning to the reference position when the holding portion 502 is displaced from the reference position in the natural state with respect to the base 501, And a lock portion 509 for preventing displacement of the holding portion 502 with respect to 501.
[0127]
The connecting portion 503 is configured to be able to angularly displace the holding portion 502 with respect to the base portion 501 when an external force is applied to the holding portion 502. The connecting portion 503 includes a fixed portion 504 provided integrally with the base portion 501 and a movable portion 505 provided integrally with the holding portion 502. The movable part 505 and the fixed part 504 are provided with fitting parts that fit each other. The movable portion 505 can be angularly displaced relative to the fixed portion 504 about a rotation axis L2 extending parallel to a direction perpendicular to the reference axis L1, and is prevented from being displaced in other directions. Thus, the holding unit 502 is configured to be angularly displaceable about the rotation axis L2 with respect to the base 501. Since the amount of displacement of the backing member 23 in contact with the workpiece 22 is small, the displacement of the workpiece 22 can be eliminated even with such a rotating mechanism.
[0128]
The spring force generating portion 508 is realized by, for example, a coil spring. The coil spring has one end in the extension and contraction direction fixed to the movable portion 505, and the other end in the extension and contraction direction fixed to the fixed portion 504. The spring force generating portion 508 is in a state before the friction stir welding and in a natural state in which the holding portion 502 holds the work 22, from which an external force is applied to the movable portion 505 to move the movable portion 505 around the rotation axis. When displaced, a spring force that returns to the movable portion reference position, which is the reference position of the movable portion 505, is applied to the movable portion 505. In other words, when the holding portion 502 integrally fixed to the movable portion 505 is displaced from the holding portion reference position which is the reference position of the holding portion 502, the holding portion reference position is moved from the spring force generating portion 508 via the movable portion 505. Is applied. That is, when the holding portion 502 is angularly displaced from the holding portion reference position to one around the rotation axis L1 by an external force, the spring force generating portion 508 generates a force toward the other around the rotation axis L1 that returns the holding portion 502 to the reference position. give.
[0129]
The lock portion 509 locks the movable portion 505 to the fixed portion 504 to prevent angular displacement of the movable portion 505 with respect to the fixed portion 504. The lock portion 509 is provided on the movable portion 502, and includes a locking piece 510 that presses the movable portion 505, and a locking piece displacement driving unit 512 that makes the locking piece 510 abut on and release from the fixed portion 504. Having.
[0130]
The locking piece 510 is pressed against the fixed portion 504 by the locking piece displacement driving means 512, and the movable portion 505 is prevented from being displaced from the fixed portion 504 due to the frictional resistance between the locking portion 310 and the fixed portion 504. . The configuration of the lock portion 309 is the same as that of the lock portion 309 shown in FIG. 7, and a detailed description is omitted. As described above, the same effect as the friction stir welding apparatus 300 shown in FIG. 7 can be obtained even with the configuration in which the holding section 502 is rotationally displaced with respect to the base section 501.
[0131]
Further, as still another embodiment, the rigidity of the robot arm may be controlled to be low and the robot arm itself may be used as the connecting portion. As still another embodiment, the friction stir welding apparatus may include a contact detection unit that detects that the article 22 and the backing member have contacted each other. This detecting means is realized by, for example, a pressure sensor, a proximity sensor, and a contact sensor. Further, the contact of the backing member may be detected based on a feedback current of a motor that drives the robot arm. In this case, when the control means determines that the backing member 23 has contacted the workpiece 22, the movement of the robot is stopped and the friction stir welding operation is performed.
[0132]
The above-described embodiment of the present invention is an example as a means for realizing the present invention, and the present invention may be applied with a modified configuration without departing from the spirit of the present invention. The reference axis L1 may extend in a direction crossing the vertical direction. Thereby, the friction stir welding apparatus driven to be displaced by the robot arm 39 can join the members to be welded 22a and 22b overlapping in the direction intersecting the vertical direction.
[0133]
Although the present invention is used for spot welding, continuous friction stir welding that continuously moves in a direction intersecting the reference axis L1 in a state of being buried in the workpiece 22 may be used. The number of the plurality of members 22a and 22b constituting the member 22 is not limited to two. Further, in addition to the overlapping, the plurality of articles 22a and 22b may be joined in a state where they are abutted. The members 22a and 22b to be joined are not limited to the aluminum alloy, and may be any material that is softer than the joining tool 21 and is fluidized by frictional heat. The members 22a and 22b to be joined may be made of different materials.
[0134]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the holding portion is configured to be displaceable by the connecting portion. When the backing member is moved and the workpiece is brought into contact with the backing member until the workpiece reaches the set position for solid-phase stirring, the backing member is brought into contact with the workpiece. In this state, the workpiece can be arranged at a holding position where the object is to be held. As a result, even if the position of the workpiece is displaced, the welding tool can be prevented from abutting on the workpiece before the backing member, and the bonding failure can be eliminated and the bonding quality can be made uniform. .
[0135]
According to the second aspect of the present invention, by applying a spring force to the moving workpiece by the spring force generating portion, the workpiece is reliably brought into contact with the backing member, and the workpiece is moved. It can be moved to the clamping position. For example, even when the direction in which the article is moved is other than the vertical upward direction, the article and the backing member can be brought into contact with each other and arranged at the holding position. This ensures that the backing member and the workpiece are brought into contact before the welding tool comes into contact with the workpiece.
[0136]
According to the third aspect of the present invention, when the backing member is moved and the object is brought into contact with the backing member before reaching the set position for solid-phase stirring of the object, External force is applied to the holding unit via the joint. The driving portion displaces and drives the holding portion with respect to the base portion based on an external force applied to the holding portion, so that the workpiece can be arranged at the holding position in a state where the backing member is in contact.
[0137]
Since the workpiece can be moved based on the external force applied to the holding portion, even when the position of the workpiece is shifted, the contact between the workpiece and the backing member is maintained. Can be prevented, and bonding failure can be prevented.
[0138]
According to the present invention, the holding portion is configured to be displaceable by the connecting portion. Thus, the base can be moved to a set position for solid-phase stirring in a state where the backing member held by the holding portion is in contact with the workpiece. As a result, even when the set position and the position of the held workpiece are shifted, the welding tool can be prevented from abutting on the workpiece before the backing member. This can make the joining quality uniform.
[0139]
According to the fifth aspect of the present invention, by applying a spring force to the moving workpiece by the spring force generating portion, the workpiece is reliably brought into contact with the backing member, and the backing member is moved. It can be moved to the teaching position. This ensures that the backing member and the workpiece are brought into contact before the welding tool comes into contact with the workpiece. Bonding defects can be more reliably eliminated.
[0140]
Further, according to the present invention, when the base is moved to the teaching position, the displacement between the base and the holding portion is prevented, so that the backing member held by the holding portion and the joining tool can cover the base. The bonded object can be securely held, the bonded object pressed by the bonding tool can be reliably supported by the backing member, and the bonding failure can be more reliably prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a holding device 20 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the holding device 20.
FIG. 3 is a side view showing a friction stir welding apparatus 40 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram for explaining a friction stir welding operation.
FIG. 5 is a sectional view showing a holding device 120 according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a holding device 220 according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a friction stir welding apparatus 300 according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an enlarged sectional view showing the vicinity of a connecting portion 303;
FIG. 9 is a view for explaining the operation of the friction stir welding apparatus 300.
FIG. 10 is a flowchart showing the operation of the control means 349 after the positioning of the friction stir welding apparatus is completed.
FIG. 11 is a view for explaining an operation of a friction stirrer 400 according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a side view showing a friction stir welding apparatus 500 according to still another embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing a friction stir welding apparatus 500.
FIG. 14 is a diagram for explaining the operation of resistance spot welding.
FIG. 15 is a view for explaining the operation of friction stir welding according to a conventional technique.
FIG. 16 is a view showing the workpieces 3 joined in a state where there is a displacement.
[Explanation of symbols]
20,120,220 Holding device
21 Joining tools
22 Workpiece
22a, 22b Member to be joined
23 Backing member
24 base
24 Holder
25 Connecting part
34,134 Spring force generating part
39 Robot arm
40 joining equipment
41,300,400,500 Friction stir welding equipment
42 Tool holder
43 Tool rotation drive means
44 Tool displacement drive means
45 Backing support means
46 base
49 control means
234 load cell
301, 401, 501 base
302, 402, 502 Holder
303,403,503 Connecting part
308,408,508 Spring force generating part
309, 409, 509 Lock part
L1 Reference axis
L2 rotation axis
A First direction
B Second direction
C 3rd direction
P1 Reference position
Q1 Joining position
P2 1st teaching position
Q2 2nd clamping position

Claims (6)

複数の被接合部材が重ね合されて設けられる被接合物を、接合ツールと裏当て部材とによって挟持した状態で、被接合物を部分的に固相撹拌して、各被接合部材を接合するにあたって、被接合物を保持する保持装置であって、
予め定める位置に設けられる基部と、
被接合物を保持する保持部と、
外力が与えられたとき、基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結する連結部とを含むことを特徴とする保持装置。In a state where a plurality of members to be joined are provided by being overlapped with each other, the members to be joined are partially solid-phase-stirred while being sandwiched between a joining tool and a backing member, and the members to be joined are joined. In this regard, a holding device for holding the workpiece,
A base provided at a predetermined position,
A holding portion for holding the workpiece;
A holding device, comprising: a connecting portion that connects the base and the holding portion so that the holding portion can be displaced relative to the base when an external force is applied. 連結部は、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向のばね力を保持部に与えるばね力発生部分を有することを特徴とする請求項１記載の保持装置。2. The holding device according to claim 1, wherein the connecting portion includes a spring force generating portion that applies a spring force to the holding portion in a direction in which the position of the holding portion with respect to the base portion returns to a reference position in a natural state. 保持部に与えられる外力を検出する検出手段をさらに含み、
連結部は、検出手段によって検出された外力に基づいて、保持部を基部に対して変位駆動する駆動部分を有することを特徴とする請求項１記載の保持装置。Further including a detecting means for detecting an external force applied to the holding unit,
The holding device according to claim 1, wherein the connecting portion has a driving portion that drives the holding portion to be displaced with respect to the base portion based on an external force detected by the detection means. 複数の被接合部材が重ね合されて設けられる被接合物を部分的に固相撹拌する接合ツールを保持するツール保持具と、
被接合物を接合ツールと反対側から支持する裏当て部材と、
予め定める位置に設けられる基部、裏当て部材を保持する保持部、および外力が与えられたとき、基部に対して保持部が変位可能に基部と保持部とを連結する連結部を有する裏当て支持手段と、
ツール保持具を被接合物に近接および離反する方向へ変位駆動するツール変位駆動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。A tool holder that holds a joining tool that partially solid-phase-stirs an article to be joined that is provided with a plurality of members to be joined,
A backing member for supporting the workpiece from the side opposite to the welding tool;
A backing support having a base provided at a predetermined position, a holding part for holding the backing member, and a connecting part for connecting the base and the holding part such that the holding part is displaceable relative to the base when an external force is applied. Means,
A friction stir welding apparatus, comprising: a tool displacement driving means for driving the tool holder in a direction to move toward and away from the workpiece. 連結部は、基部に対する保持部の位置が、自然状態における基準位置に復帰する方向のばね力を保持部に与えるばね力発生部分を有することを特徴とする請求項４記載の摩擦撹拌接合装置。The friction stir welding apparatus according to claim 4, wherein the connecting portion has a spring force generating portion that applies a spring force to the holding portion in a direction in which the position of the holding portion with respect to the base portion returns to a reference position in a natural state. 連結部は、阻止解除可能に、基部に対する保持部の変位を阻止するロック部分を有することを特徴とする請求項４または５記載の摩擦撹拌接合装置。The friction stir welding apparatus according to claim 4 or 5, wherein the connecting portion has a lock portion for preventing displacement of the holding portion with respect to the base so as to be able to release the blocking.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007038253A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Mazda Motor Corp Friction point welding equipment
EP1769876A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-04 Mazda Motor Corporation Friction stir spot welding method and apparatus with an holding member having a restriction portion
JP2007268558A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Honda Motor Co Ltd Apparatus and method for friction stir welding
US7353977B2 (en) 2003-07-15 2008-04-08 Mazda Motor Corporation Frictional joining method and frictional joining structure
CN105382405A (en) * 2015-12-29 2016-03-09 哈尔滨工业大学 Stationary shaft shoulder assistant supporting inclined penetration friction-stir welding device and method
JP2016124003A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 Point friction agitation joining structure
JP6408737B1 (en) * 2018-03-29 2018-10-17 株式会社日立パワーソリューションズ Friction stir welding apparatus and friction stir welding method
WO2020213197A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket
WO2020213195A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket
WO2021144997A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7353977B2 (en) 2003-07-15 2008-04-08 Mazda Motor Corporation Frictional joining method and frictional joining structure
JP2007038253A (en) * 2005-08-02 2007-02-15 Mazda Motor Corp Friction point welding equipment
JP4517361B2 (en) * 2005-08-02 2010-08-04 マツダ株式会社 Friction spot welding device
EP1769876A1 (en) * 2005-09-29 2007-04-04 Mazda Motor Corporation Friction stir spot welding method and apparatus with an holding member having a restriction portion
JP2007090393A (en) * 2005-09-29 2007-04-12 Mazda Motor Corp Method and apparatus for friction spot welding
JP4586698B2 (en) * 2005-09-29 2010-11-24 マツダ株式会社 Friction spot welding device
JP2007268558A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Honda Motor Co Ltd Apparatus and method for friction stir welding
JP2016124003A (en) * 2014-12-26 2016-07-11 トヨタ自動車株式会社 Point friction agitation joining structure
US9868176B2 (en) 2014-12-26 2018-01-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Friction stir spot welding structure
CN105382405A (en) * 2015-12-29 2016-03-09 哈尔滨工业大学 Stationary shaft shoulder assistant supporting inclined penetration friction-stir welding device and method
CN105382405B (en) * 2015-12-29 2017-11-17 哈尔滨工业大学 A kind of static shaft shoulder Auxiliary support, which tilts, penetrates agitating friction welder and method
JP6408737B1 (en) * 2018-03-29 2018-10-17 株式会社日立パワーソリューションズ Friction stir welding apparatus and friction stir welding method
WO2020213197A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket
WO2020213195A1 (en) * 2019-04-15 2020-10-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket
WO2021144997A1 (en) * 2020-01-16 2021-07-22 日本軽金属株式会社 Method for manufacturing liquid-cooled jacket
CN114901419A (en) * 2020-01-16 2022-08-12 日本轻金属株式会社 Method for manufacturing liquid cooling jacket

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