JP2006068800A - Friction stir spot joining method - Google Patents
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Description
本発明は、先端にピンを有する接合ツ―ルと該接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルのピンを被接合部材に出入させる移動用モ―タとを備えた接合ガンと、接合ツ―ルと被接合部材とを相対移動させるロボットとからなり、前記接合ツ―ルのピンを被接合部材に圧入して該ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化,撹拌してスポット接合する摩擦撹拌スポット接合方法に関するものである。 The present invention includes a joining tool having a pin at the tip, a stirring motor for rotating the joining tool, and a moving motor for moving the joining tool pin into and out of the member to be joined. It consists of a joining gun and a robot that moves the joining tool and the member to be joined relative to each other, and presses the pin of the joining tool into the member to be joined and softens the object to be joined by frictional heat generated by the rotation of the pin. The present invention relates to a friction stir spot welding method in which stirring and spot welding are performed.
従来,先端にピンを有する接合ツ―ルと該接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルのピンを被接合部材に出入させる移動用モ―タとを備えた接合ガンと、接合ツ―ルと被接合部材とを相対移動させるロボットとからなり、前記接合ツ―ルのピンを被接合部材に圧入して該ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化,撹拌してスポット接合する摩擦撹拌スポット接合方法であって、ロボットにより接合ツ―ルのピンを被接合部材の接合点の直上に導き、この時点でロボットを停止させた後、接合ツ―ルを下降させて被接合部材を加圧しピンによる摩擦撹拌によって接合を完了させた後、接合ツ―ルをその軸線方向に引き抜き、その後にロボットにより接合ガンを次の接合点まで移動させるようにした摩擦撹拌スポット接合方法がある(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, a joining gun having a joining tool having a pin at the tip, a stirring motor for rotating the joining tool, and a moving motor for moving the joining tool pin into and out of the member to be joined. And a robot that relatively moves the joining tool and the member to be joined. The pins of the joining tool are press-fitted into the member to be joined, and the object to be joined is softened and agitated by frictional heat generated by the rotation of the pins. This is a friction stir spot welding method in which spot welding is performed, and the robot guides the pin of the welding tool directly above the joining point of the member to be joined, stops the robot at this point, and then lowers the welding tool. After pressurizing the members to be joined and completing the joining by friction stirring with pins, the joining tool is pulled out in the axial direction, and then the joining gun is moved to the next joining point by the robot. There is a spot bonding method For example, see
ところで、上記従来の技術においては、被接合部材の接合時に、ロボットにより接合ツ―ルのピンを被接合部材の接合点の直上まで導き、そこで一旦ロボットによる接合ガンの移動を停止し、この直上部位から接合ツ―ルの下降,押し込み,撹拌,引き抜きの一連の動作の完了後に、前記直上部位から再びロボットによる接合ガンの移動を開始することから、被接合部材の接合に時間がかかる。特に,多数の接合点があることが一般的である自動車部品などの被接合部材では、接合に要する全体の時間が長くなり、自動車車体組立ラインの生産台数に影響を及ぼすことが大きい、という問題がある。 By the way, in the above conventional technique, at the time of joining the members to be joined, the robot guides the pins of the joining tool to the position just above the joining point of the members to be joined, where the robot once stops the movement of the joining gun, After the series of operations of lowering, pushing, stirring, and pulling out the welding tool from the part is completed, the movement of the welding gun by the robot is started again from the part immediately above, so that it takes time to join the members to be joined. In particular, in a member to be joined such as an automobile part, which generally has a large number of joining points, the total time required for joining becomes long, which greatly affects the number of automobile body assembly lines produced. There is.
本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ロボットによる接合ガンと被接合部材との相対移動時に早めに移動モ―タを駆動して、ピンを被接合部材に押し込み,撹拌しながら接合点に移動させ、さらに被接合部材の接合完了後もロボットによる接合ガンと被接合部材との相対移動と共に移動モ―タによるピンを被接合部材から引き抜くことにより、全体的に接合時間の短縮及び被接合部材の確実な接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法を提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to move the moving motor early when the robot moves the welding gun and the member to be joined. Driven, pushes the pin into the member to be joined, moves it to the joining point while stirring, and even after the joining of the member to be joined is completed, the robot moves the joining gun and the member to be joined together with the relative movement between the joining gun and the member to be joined. An object of the present invention is to provide a friction stir spot welding method capable of shortening the overall joining time and reliably joining the members to be joined by pulling them out from the members to be joined.
上記目的を達成するために、本発明における摩擦撹拌スポット接合方法は、ロボットを動作させて接合ツ―ルが被接合部材の接合部位に接近する前に前記移動用モ―タを駆動して接合ツ―ルを被接合部材に向け移動させ、接合点の上流側から被接合部材に順次圧入させ接合点に到達させ、該接合点において前記ピンにより被接合部材を接合させ、さらにロボットを動作させると共に移動用モ―タを逆転させて、接合ツ―ルを被接合部材の接合点から離間させながら接合点の下流側で接合ツ―ルを被接合部材から順次引き抜き、接合ツ―ルが被接合部材から完全に離脱した位置で移動用モ―タの回転を停止させるようにしたことを特徴とする、ものである。 In order to achieve the above object, the friction stir spot welding method according to the present invention operates the robot to drive the moving motor before the welding tool approaches the joining part of the member to be joined. The tool is moved toward the member to be joined, and sequentially press-fitted into the member to be joined from the upstream side of the joining point to reach the joining point, the joined member is joined by the pin at the joining point, and the robot is further operated. At the same time, the moving motor is reversed, and the joining tool is sequentially pulled out from the joined member at the downstream side of the joining point while separating the joining tool from the joining point of the joined member. The rotation of the motor for movement is stopped at a position completely separated from the joining member.
また、前記ロボットにより接合ツ―ルを移動させて、接合ツ―ルと被接合部材とを相対移動させるようにしたことを特徴とする、ものである。 Further, the joining tool is moved by the robot, and the joining tool and the member to be joined are moved relative to each other.
また、前記ロボットにより被接合部材を移動させて、接合ツ―ルと被接合部材とを相対移動させるようにしたことを特徴とする、ものである。 Further, the member to be joined is moved by the robot, and the joining tool and the member to be joined are moved relative to each other.
また、前記ロボットによる接合ツ―ルと被接合部材との相対移動時の接合ツ―ルの移動方向に対してピンを後上方に傾斜させた状態で移動させることを特徴とする、ものである。 Further, the present invention is characterized in that the pin is moved in a state of being tilted rearward and upward with respect to the moving direction of the bonding tool when the bonding tool and the member to be bonded are moved by the robot. .
本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法は、ロボットを動作させて接合ツ―ルが被接合部材の接合部位に接近する前に移動用モ―タを駆動して接合ツ―ルを被接合部材に向け移動させ、接合点の上流側から被接合部材に順次圧入させ接合点に到達させ、該接合点においてピンにより被接合部材を接合させ、さらにロボットを動作させると共に移動用モ―タを逆転させて接合ツ―ルを被接合部材の接合点から離間させながら接合点の下流側で、接合ツ―ルを被接合部材から順次引き抜き、接合ツ―ルが被接合部材から完全に離脱した位置で移動用モ―タの回転を停止させるようにしたので、被接合部材の接合点の上流側から下流側にかけて比較的に広域の撹拌ゾ―ンが形成され、その間もロボットによる接合ツ―ルの相対移動が行われることから、ロボットによる接合ガンの移動時に既に移動モ―タを駆動して、ピンを被接合部材に押し込み,撹拌しながら接合点に移動させ、さらに被接合部材の接合完了後もロボットによる接合ガンの移動と共に移動モ―タによるピンを被接合部材から引き抜くことで全体的に接合時間の短縮及び被接合部材の確実な接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法となる。 In the friction stir spot welding method according to the present invention, the robot is operated to drive the moving motor before the joining tool approaches the joining portion of the member to be joined. The joint member is sequentially pressed into the joining member from the upstream side of the joining point to reach the joining point, and the joining member is joined by the pin at the joining point, and the robot is operated and the moving motor is reversed. The welding tool is sequentially pulled out of the member to be joined at the downstream side of the joining point while separating the joining tool from the joining point of the member to be joined, and the joining tool is completely detached from the member to be joined. Since the rotation of the moving motor is stopped, a relatively wide agitation zone is formed from the upstream side to the downstream side of the joining point of the members to be joined. Whether relative movement is performed When the welding gun is moved by the robot, the movement motor is already driven, the pin is pushed into the member to be joined, moved to the joining point while stirring, and the joining gun is moved by the robot even after the joining of the member to be joined is completed. At the same time, by pulling out the pin by the moving motor from the member to be joined, the friction stir spot joining method is possible which can shorten the joining time as a whole and reliably join the member to be joined.
また、ロボットによる接合ツ―ルと被接合部材との相対移動時の接合ツ―ルの移動方向に対してピンを後上方に傾斜させた状態で移動させる場合には、被接合部材のさらに確実な接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法となる。 Also, if the pins are moved rearward and upward relative to the direction of movement of the welding tool when the welding tool and the workpiece are moved relative to each other by the robot, the member to be joined is more reliable. This is a friction stir spot welding method capable of smooth joining.
摩擦撹拌スポット接合方法を「先端にピンを有する接合ツ―ルと該接合ツ―ルを回転させる撹拌用モ―タと接合ツ―ルのピンを被接合部材に出入させる移動用モ―タとを備えた接合ガンと、接合ツ―ルと被接合部材とを相対移動させるロボットとからなり、前記接合ツ―ルのピンを被接合部材に圧入して該ピンの回転による摩擦熱で被接合物を軟化,撹拌してスポット接合する摩擦撹拌スポット接合において、前記ロボットを動作させて接合ツ―ルが被接合部材の接合部位に接近する前に前記移動用モ―タを駆動して接合ツ―ルを被接合部材に向け移動させ、接合点の上流側から被接合部材に順次圧入させ接合点に到達させ、該接合点において前記ピンにより被接合部材を接合させ、さらにロボットを動作させると共に移動用モ―タを逆転させて、接合ツ―ルを被接合部材の接合点から離間させながら接合点の下流側で接合ツ―ルを被接合部材から順次引き抜き、接合ツ―ルが被接合部材から完全に離脱した位置で移動用モ―タの回転を停止させるようにした」構成としている。 The friction stir spot welding method is defined as “a joining tool having a pin at the tip, a stirring motor for rotating the joining tool, and a moving motor for bringing the joining tool pin into and out of the member to be joined. And a robot that relatively moves the joining tool and the member to be joined, and presses the pin of the joining tool into the member to be joined, and is joined by frictional heat generated by the rotation of the pin. In friction stir spot welding in which an object is softened and stirred to perform spot welding, the robot is operated to drive the moving motor before the welding tool approaches the joining part of the member to be joined. -Move the screw toward the member to be joined, press-fit sequentially into the member to be joined from the upstream side of the joining point, reach the joining point, join the joined member with the pin at the joining point, and further operate the robot Reverse the motor for movement The welding tool is sequentially withdrawn from the member to be joined at the downstream side of the joining point while separating the joining tool from the joining point of the member to be joined, and the joining tool is completely detached from the member to be joined. The configuration is such that the rotation of the motor for movement is stopped.
そして、前記ロボットによる接合ツ―ルと被接合部材との相対移動時の接合ツ―ルの移動方向に対してピンを後上方に傾斜させた状態で移動させる場合がある。 In some cases, the pins are moved rearward and upward with respect to the direction of movement of the joining tool when the joining tool and the member to be joined are moved by the robot.
図1は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法を実施するのに適した接合装置の概略構成図、図2は被接合部材に対する接合ツ―ルの移動経過を示す概略説明図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a welding apparatus suitable for carrying out the friction stir spot welding method according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic explanatory diagram showing the movement of the welding tool relative to the members to be joined.
図1において、1はロボットの手首2に接続されるガンブラケットであり、該ガンブラケット1の基部には伝動ボックス3が備えられ、該伝動ボックス3の一側には、後述する接合ツ―ルのピンを被接合部材に出入させる移動用モ―タ4が配置され他側にはC型の固定ア―ム5が延出されている。
In FIG. 1,
そして、前記伝動ボックス3内には撹拌用モ―タ6が配置され、該撹拌用モ―タ6には先端にピン7を有する接合ツ―ル8が接続されている。
A stirring motor 6 is disposed in the
前記固定ア―ム5の先端には、前記ピン7と対向して裏当て材9が取り付けられ、ロボットにより該裏当て材9が被接合部材W1,W2の接合点の近傍に順次位置されるようになっている。
A backing material 9 is attached to the front end of the fixed
10は撹拌用モ―タ6の後端側に固定されたボ―ルナットであり、該ボ―ルナット10を保持するブラケット11の一側にはLMガイド12が設けられている。また前記伝動ボックス3内にはガイドレ―ル13が撹拌用モ―タ6にきわめて接近して該撹拌用モ―タ6の軸線方向に設けられている。そして、前記LMガイド12はガイドレ―ル13に沿って移動可能となっており、該LMガイド12のブラケット11は撹拌用モ―タ6の後端側に固定されている。
そして、ロボットの手首2は、定置された被接合部材W1,W2の接合点の各位置に対応して接合ガンを移動させるようにテイチングされている。また、先端にピン7を有する接合ツ―ル8を回転させる撹拌用モ―タ6は常時駆動されている。また、接合ツ―ル8のピン7を被接合部材W1,W2に出入させる移動用モ―タ4は、ピン7の開放状態では停止されており、被接合部材W1,W2の接合点の上流側所定の位置で駆動されて接合ツ―ル8を下降させ、接合点での接合がなされた時点で逆転されて接合点の下流側で接合ツ―ル8を上昇させ、ピン7が開放状態に戻った時点で停止されるようになっている。なお、前記上流側所定の位置は、ロボットによる接合ガンの移動速度と移動用モ―タ4による接合ツ―ル8の下降速度に等により任意決定されるものである。
Then, the
そして、定置された被接合部材W1,W2の接合時の被接合部材に対する接合ツ―ルの相対移動の経過は図2に示す通りである。ここで、矢印(1)はピン7の開放域、矢印(2)はピン7の下降域、(3)は接合点である接合域、矢印(4)はピン7の上昇域であり、矢印(4)は次の矢印(1)につながるものである。
The progress of the relative movement of the welding tool relative to the member to be joined when the stationary members W1 and W2 are fixed is as shown in FIG. Here, the arrow (1) is the open area of the
図2において、先ず,撹拌用モ―タにより接合ツ―ル8のピン7は回転しており、移動用モ―タが停止していてピン7は開放状態にあり、ロボットによりピン7は矢印(1)に沿って開放状態を維持して移動する。
In FIG. 2, first, the
接合ツ―ル8が被接合部材W1,W2に近付き接合域より所定の上流側において移動用モ―タが駆動されるとピン7は矢印(2)の下降域に入り、下降しながらピン7が被接合部材W1の表面に当接し、なお下降を継続する。そしてピン7が被接合部材W1の表面に当接した時点からピン7による被接合部材W1,W2の撹拌が始まる。
When the welding tool 8 approaches the members to be joined W1 and W2 and the moving motor is driven at a predetermined upstream side from the joining region, the
ピン7が被接合部材W1に対して所定の深さまで押し込まれると、移動用モ―タの駆動が停止されと共にロボットによる接合ガンの移動が停止されてピン7は(3)の接合域で被接合部材W1,W2の接合動作を行う。
When the
被接合部材W1,W2の接合が終った時点で、該接合域の下流側で移動用モ―タの回転方向を逆転した再駆動を行うと共にロボットによる接合ガンの移動を再開することで、ピン7は矢印(4)の上昇域に入り、上昇しながらピン7が被接合部材W1の表面から引き抜かれ、なお上降を継続する。そしてピン7が被接合部材W1の表面から脱出するまでピン7による被接合部材W1,W2の撹拌は行われており、ピン7の上昇が該ピン7の開放状態になった時点で移動用モ―タの駆動を停止する。
When the joining of the members to be joined W1 and W2 is finished, the drive motor is re-driven on the downstream side of the joining area and the moving direction of the motor is reversed and the movement of the joining gun by the robot is resumed. 7 enters the ascending region of the arrow (4), and the
そしてロボットによる接合ツ―ル8の移動は継続して行われていることから、接合ツ―ル8のピン7は前記矢印(4)の上昇域から次の矢印(1)の開放域に移行し、接合ガンは被接合部材W1,W2の次の接合点に向けて移動される。
Since the movement of the welding tool 8 by the robot is continuously performed, the
以上のように、本発明に係る接合方法は、ロボットを動作させて接合ツ―ル8が被接合部材W1,W2の接合部位に接近する前に移動用モ―タ4を駆動して接合点の上流側から被接合部材W1,W2に順次圧入させ接合点に到達させ、該接合点においてピン7により被接合部材W1,W2を接合させ、さらにロボットを動作させると共に移動用モ―タ4を逆転させて接合ツ―ル8を被接合部材W1,W2の接合点から離間させながら接合点の下流側で、接合ツ―ル8を被接合部材W1,W2から順次引き抜き、接合ツ―ル8が被接合部材W1,W2から完全に離脱した位置で、移動用モ―タ4の回転を停止させることから、全体的に接合に要する時間が従来技術に比して著しく短縮され、また被接合部材の確実な接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法となる。
As described above, in the joining method according to the present invention, the robot is operated to drive the moving
上記の実施例では、接合域(3)においてロボットによる接合ガンの移動を一旦停止させたが、この接合域(3)においてもロボットによる接合ガンの移動を継続させるようにする。 In the above embodiment, the movement of the bonding gun by the robot is temporarily stopped in the bonding area (3). However, the movement of the bonding gun by the robot is continued in this bonding area (3).
このように、接合域(3)においてもロボットによる接合ガンの移動を継続させることにより接合域に或る程度の幅を持たせることができ、これによってより確実な被接合部材の接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法となる。 In this way, even in the joining area (3), by continuing the movement of the joining gun by the robot, the joining area can be given a certain width, and this allows more reliable joining of the members to be joined. This is a friction stir spot welding method.
図3は本発明に係る摩擦撹拌スポット接合方法を実施するのに適した接合装置の他の実施例の概略構成図である。 FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another embodiment of a joining apparatus suitable for carrying out the friction stir spot joining method according to the present invention.
この実施例の場合、接合ガンは定置式のものであり、被接合部材W1,W2がロボットによって移動されるものである。そして接合ガンの構成は先の実施例と実質的に同一であるので同一符号を付してその説明を省略する。 In this embodiment, the joining gun is a stationary type, and the members W1 and W2 to be joined are moved by a robot. And since the structure of a joining gun is substantially the same as the previous Example, it attaches | subjects the same code | symbol and abbreviate | omits the description.
図3において、グランドFLに立設されたスタンド21には接合ガンが固着されている。また、被接合部材W1,W2側はガイド22,23上に移動可能に保持されている。そして、該被接合部材W1,W2はロボットの手首2に接続された治具用ベ―ス24に連結されて、ロボットの移動に伴ってガイド22,23上をピン7に対して移動するものである。
In FIG. 3, a bonding gun is fixed to a
そして、ロボットの手首2は、定置された接合ガンに対して移動する被接合部材W1,W2の接合点の各位置を対応させるように被接合部材W1,W2を移動させるべくテイチングされている。また、先端にピン7を有する接合ツ―ル8を回転させる撹拌用モ―タ6は常時駆動されている。また、接合ツ―ル8のピン7を被接合部材W1,W2に出入させる移動用モ―タ4は、ピン7の開放状態では停止されており、被接合部材W1,W2の接合点の上流側所定の位置で駆動されて接合ツ―ル8を下降させ、接合点での接合がなされた時点で逆転されて接合点の下流側で接合ツ―ル8を上昇させ、ピン7が開放状態に戻った時点で停止されるようになっている。
The
そして、移動される被接合部材W1,W2の接合時の被接合部材に対する接合ツ―ルの相対移動の経過は前記実施例1と実質的に同一である。 The progress of the relative movement of the joining tool with respect to the member to be joined at the time of joining the members to be joined W1 and W2 to be moved is substantially the same as in the first embodiment.
また、ロボットによる被接合部材W1,W2の移動は継続して行っても、或は被接合部材W1,W2の接合域においてロボットを一旦停止させてもよい。 Further, the movement of the members to be joined W1 and W2 by the robot may be continued, or the robot may be temporarily stopped in the joining region of the members to be joined W1 and W2.
これまでの実施例ではロボットによる接合ツ―ル8と被接合部材W1,W2との相対移動時の接合ツ―ル8の横移動方向に対してピン7を直立状態で動作させるものについて説明をしたが、これを図4に示すように、ロボットによる接合ツ―ル8と被接合部材W1,W2との相対移動時の接合ツ―ル8の横移動方向に対してピン7を後上方に傾斜させた状態で接合動作を行わせるようにしてもよい。
In the embodiments described so far, the description will be made on the operation in which the
この場合、ピン7による撹拌動作がより拡大されて、より確実な接合が可能な摩擦撹拌スポット接合方法となる。
In this case, the stirring operation by the
2 ロボットの手首
4 移動用モ―タ
6 撹拌用モ―タ
7 ピン
8 接合ツ―ル
W1,W2 被接合部材
2
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