JP2007125598A - Apparatus for friction stir welding and method of controlling it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ロボットを使用した摩擦攪拌接合装置およびその制御方法に関する。 The present invention relates to a friction stir welding apparatus using a robot and a control method thereof.
従来、ロボットを使用した摩擦攪拌接合装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この摩擦攪拌接合装置は、多関節のロボットアームの先端に回転工具を備えており、回転工具がロボットアームによって三次元的に移動可能になっている。そして、回転工具の先端部には、互いに接合しようとする部材(以下、「接合部材」という)同士の合わせ部に差し込まれるプローブが取り付けられている。この摩擦攪拌接合装置では、回転するプローブが接合部材の合わせ部に設定された目標接合線に沿って移動する際に、接合部材がプローブとの摩擦熱によって塑性流動化する。そして、塑性流動化した接合部材が冷却されて固化することで接合部材同士は接合されることとなる。
しかしながら、この摩擦攪拌接合装置では、回転工具のプローブを目標接合線に沿って移動させる際に、回転工具が接合部材から受ける反力をロボットアームが受け止めていたために、いわゆる門型の摩擦攪拌接合装置と異なって、プローブの回転にともなって生起した横力でプローブが目標接合線から大きくずれて移動するという問題があった。 However, in this friction stir welding apparatus, when the probe of the rotary tool is moved along the target welding line, the robot arm receives the reaction force that the rotary tool receives from the joining member. Unlike the apparatus, there is a problem in that the probe moves greatly deviating from the target joining line due to the lateral force generated as the probe rotates.
そこで、本発明の課題は、接合部材の目標接合線から回転工具がずれることを防止することができる摩擦攪拌接合装置およびその制御方法を提供することにある。 Then, the subject of this invention is providing the friction stir welding apparatus which can prevent that a rotary tool slip | deviates from the target joining line of a joining member, and its control method.
前記課題を解決する本発明は、回転工具を回転させる回転駆動部と、前記回転工具を接合部材の接合部に押し当てる加圧駆動部とをロボットアームの先端に配置した摩擦攪拌接合装置であって、接合部材の目標接合線に対する前記回転工具の位置を強制する強制手段をさらに備えることを特徴とする。
この摩擦攪拌接合装置では、強制手段が接合部材の目標接合線に対する回転工具の位置を強制するので、回転工具が目標接合線からずれることを防止する。
The present invention that solves the above-described problems is a friction stir welding apparatus in which a rotary drive unit that rotates a rotary tool and a pressure drive unit that presses the rotary tool against a joint part of a joining member are arranged at the tip of a robot arm. And a forcing means for forcing a position of the rotary tool with respect to a target joining line of the joining member.
In this friction stir welding apparatus, the forcing means forces the position of the rotary tool with respect to the target joining line of the joining member, so that the rotating tool is prevented from shifting from the target joining line.
また、このような摩擦攪拌接合装置においては、前記強制手段が、接合部材の前記目標接合線の位置と前記回転工具との位置を検出する撮影部と、前記撮影部で検出した前記目標接合線と前記回転工具の位置との差をフィードバックするフィードバック制御部とを備えるように構成されていてもよい。
この摩擦攪拌接合装置では、撮影部で検出された回転工具の位置と目標接合線の位置との差が、フィードバック制御部によってフィードバックされる。つまり、フィードバック制御部は、回転工具の位置と目標接合線の位置との隔たりがなくなるように接合部材の目標接合線に対する回転工具の位置を強制することとなる。
Further, in such a friction stir welding apparatus, the forcing means detects a position of the target joining line of the joining member and a position of the rotary tool, and the target joining line detected by the photographing section. And a feedback control unit that feeds back a difference between the position of the rotary tool and the position of the rotary tool.
In this friction stir welding apparatus, the difference between the position of the rotary tool detected by the imaging unit and the position of the target welding line is fed back by the feedback control unit. That is, the feedback control unit forces the position of the rotary tool relative to the target joining line of the joining member so that there is no gap between the position of the rotating tool and the position of the target joining line.
また、このような摩擦攪拌接合装置においては、前記強制手段が、前記目標接合線に沿って設けられたガイド部材であってもよい。
この摩擦攪拌接合装置では、ガイド部材が目標接合線に沿って設けられているので、ガイド部材は、回転工具を案内することで接合部材の目標接合線に対する回転工具の位置を強制することとなる。
In such a friction stir welding apparatus, the forcing means may be a guide member provided along the target joining line.
In this friction stir welding apparatus, since the guide member is provided along the target joining line, the guide member forces the position of the rotating tool relative to the target joining line of the joining member by guiding the rotating tool. .
また、このような摩擦攪拌接合装置においては、前記強制手段が、前記回転工具の移動量を推定して接合部材の前記目標接合線に対する前記回転工具の位置を補正する補正手段であってもよい。
一般に、接合部材同士を合わせ部で接合していく際に、回転工具の位置と目標接合線の位置との隔たり量(ズレ量)である回転工具の前記移動量は、回転工具(プローブ)の回転速度の関数として求められる。この摩擦攪拌接合装置では、補正手段が、この関数に基づいて回転工具の移動量を推定するとともに、回転工具の位置を補正することで接合部材の目標接合線に対する回転工具の位置を強制することとなる。
In such a friction stir welding apparatus, the forcing unit may be a correction unit that estimates the amount of movement of the rotary tool and corrects the position of the rotary tool with respect to the target joining line of a joining member. .
Generally, when the joining members are joined together at the mating portion, the amount of movement of the rotary tool, which is the distance (displacement amount) between the position of the rotary tool and the position of the target joining line, Obtained as a function of rotational speed. In this friction stir welding apparatus, the correction means estimates the amount of movement of the rotary tool based on this function and forces the position of the rotary tool relative to the target joining line of the joining member by correcting the position of the rotary tool. It becomes.
また、前記課題を解決する本発明は、ロボットアームの先端に配置された回転工具を接合部材の接合部に挿入して移動させながら接合部材を接合する摩擦攪拌接合装置の制御方法において、接合部材に予め設けられた目標接合線の位置を撮影して前記目標接合線の位置と前記回転工具の位置との差を検出する工程と、検出した前記回転工具の位置と前記目標接合線の位置との差を解消するように前記回転工具を移動させる工程とを含むことを特徴とする。
この制御方法においては、撮影によって検出した回転工具の位置と目標接合線の位置との差を解消するように回転工具が移動するので、回転工具は、目標接合線に追従して移動することとなる。その結果、この制御方法では、接合部材の目標接合線から回転工具がずれることが防止される。
Further, the present invention for solving the above-described problems is directed to a control method for a friction stir welding apparatus for joining a joining member while inserting and moving a rotary tool arranged at the tip of a robot arm into a joining portion of the joining member. Photographing the position of the target joint line provided in advance to detect the difference between the position of the target joint line and the position of the rotary tool, and the detected position of the rotary tool and the position of the target joint line, And moving the rotary tool so as to eliminate the difference.
In this control method, since the rotary tool moves so as to eliminate the difference between the position of the rotary tool detected by imaging and the position of the target joint line, the rotary tool moves following the target joint line. Become. As a result, with this control method, the rotating tool is prevented from being displaced from the target joining line of the joining member.
本発明の摩擦攪拌接合装置およびその制御方法によれば、接合部材の目標接合線から回転工具がずれることを防止することができる。 According to the friction stir welding apparatus and the control method thereof of the present invention, it is possible to prevent the rotary tool from being displaced from the target joining line of the joining member.
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は、本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置の斜視図、図2は、摩擦攪拌接合装置の加圧駆動部、回転駆動部、および制御部の構成説明図、図3は、回転工具の拡大斜視図である。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a perspective view of a friction stir welding apparatus according to the present embodiment, FIG. 2 is a configuration explanatory view of a pressurization drive unit, a rotation drive unit, and a control unit of the friction stir welding apparatus, FIG. These are the expansion perspective views of a rotary tool.
図1に示すように、摩擦攪拌接合装置1は、ロボットアーム10と、C字状治具7と、回転工具2と、カメラCと、ワークテーブル8と、後記する制御部9(図2参照)とを備えている。なお、カメラCは、特許請求の範囲にいう「撮影部」に相当し、制御部9は、「フィードバック制御部」に相当する。そして、カメラCと制御部9とは、特許請求の範囲にいう「強制手段」を構成している。
As shown in FIG. 1, the friction
ロボットアーム10は、このロボットアーム10の先端に取り付けられた回転工具2を三次元的に移動させるものであって、ターンテーブル11と、主アーム12とを備えている。
ターンテーブル11は、主アーム12を摩擦攪拌接合装置1の設置面に対して略垂直な軸周りに回転させるものである。
主アーム12は、その一端をターンテーブル11に枢支する軸部材14を備えた関節13aを介して取り付けられており、この軸部材14周りに回動可能になっている。この主アーム12は、ターンテーブル11側からその先端部に向かって相互に連結された、第1アーム12a、第2アーム12b、および第3アーム12cを備えている。そして、第1アーム12aと第2アーム12bとは、関節13bを介して連結され、第2アーム12bと第3アーム12cとは、関節13cを介して連結されている。この摩擦攪拌接合装置1では、周知のロボットアームと同様に、油圧系統(図示せず)による関節13a、関節13b、および関節13c、ならびにターンテーブル11の駆動によって、ターンテーブル11に対する第3アーム12cの先端の位置が、三次元的に移動可能となっている。ちなみに、ターンテーブル11は、モータによって駆動するものであってもよい。
The
The turntable 11 rotates the
One end of the
C字状治具7は、第3アーム12cの先端に取り付けられており、第3アーム12cの先端側から略C字状に迂回するように延びている。このC字状治具7は、関節13cの駆動によって第3アーム12cの中心軸周りに回動可能になっている。
The C-
図2に示すように、C字状治具7が囲い込む内側には、第1サーボモータ3と、ボールねじ4と、直動ベアリング5と、第2サーボモータ6と、回転工具2と、カメラCと、ローラRとが配置されている。なお、第1サーボモータ3は、特許請求の範囲にいう「加圧駆動部」に相当し、第2サーボモータ6は、「回転駆動部」に相当する。
第1サーボモータ3、ボールねじ4、および直動ベアリング5は、C字状治具7の内側上方に図示せぬマウントブラケットを介して取り付けられており、第2サーボモータ6は、直動ベアリング5に取り付けられており、回転工具2およびカメラCは、第2サーボモータ6に取り付けられている。そして、ローラRは、C字状治具7の内側下方に取り付けられている。ちなみに、後記する接合部材20が取り付けられたワークテーブル8は、回転工具2と、ローラRとの間に配置されることとなる。
第1サーボモータ3は、ボールねじ4に回転力を、駆動ベルト3aを介して伝達するようになっている。
ボールねじ4は、第1サーボモータ3から伝達された回転力を直動力に変換するとともに、この直動力を直動ベアリング5に伝達するようになっている。
直動ベアリング5は、ボールねじ4から伝達された直動力によって、第2サーボモータ6を接合部材20側に向けて移動させ、または第1サーボモータ3が逆回転することで、第2サーボモータ6を接合部材20から遠ざける方向に移動させるようになっている。
第2サーボモータ6は、ローラRと対向する位置に取り付けられた回転工具2を回転させるものである。
As shown in FIG. 2, inside the C-
The first servo motor 3, the
The first servo motor 3 transmits a rotational force to the
The
The linear motion bearing 5 moves the second servo motor 6 toward the joining
The second servo motor 6 rotates the
回転工具2は、図3に示すように、シャンク2bと、プローブ2aとを備えている。シャンク2bは、第2サーボモータ6によって回転するとともに、接合部材20の表面を押圧するようになっている。プローブ2aは、シャンク2bからローラR(図2参照)側に向かって突出した棒状部材であって、接合部材20内に押し込まれる部分である。このような回転工具2は、C字状治具7(図1参照)を介してロボットアーム10(図1参照)の先端に取り付けられていることから、その位置が三次元的に移動可能になっている。
As shown in FIG. 3, the
カメラCは、図3に示すように、回転工具2のプローブ2aが接合部材20内に押し込まれて、後記する目標接合線21を追従するように移動する際に、この目標接合線21を撮影することができるように第2サーボモータ6に取り付けられている。そして、カメラCは、目標接合線21を撮影することによって、後記する主制御部9c(図2参照)が目標接合線21の位置とプローブ2aの位置との差(隔たり)を検出するための検出信号(撮像信号)を主制御部9cに出力するようになっている。このカメラCとしては、後記する撮像信号送信することができる公知のものであれば特に制限はなく、例えば、赤外線カメラ等を使用することができる。
As shown in FIG. 3, when the
ワークテーブル8は、図1に示すように、接合するワークとしての板状の接合部材20を支持するものであって、摩擦攪拌接合装置1の設置面に配置されるベース22上に配置されている。このワークテーブル8は、ベース22側に配置される平板状の支持台8aと、この支持台8aの上面に立設される複数の支持柱8bと、クランプ装置8cとで主に構成されている。支持台8aは、ベース22との間に距離をおいて配置されており、この距離は、ローラRが取り付けられたC字状治具7の下側を受け入れることができる程度に設定されている。支持柱8bは、その頂部で接合部材20の裏面を支えるようになっている。そして、接合部材20の縁部を支える支持柱8bには、接合部材20の縁部を支持柱8bの頂部との間で挟み込むクランプ装置8cが配設されている。
As shown in FIG. 1, the work table 8 supports a plate-like joining
制御部9は、図2に示すように、回転工具制御部9aと、加圧制御部9bと、主制御部9cとで主に構成されている。
As shown in FIG. 2, the control unit 9 is mainly composed of a rotary
回転工具制御部9aは、主制御部9cからの指令によって、第2サーボモータ6における回転速度、回転トルク、回転方向等の所定の回転条件を設定するものである。つまり、プローブ2aの送り速度や、接合部材20の材質、厚み等に応じて回転条件が設定されることとなる。ちなみに、回転工具制御部9aによる第2サーボモータ6の回転は、図示しないインバータ等を介して行われる。
The rotary
加圧制御部9bは、主制御部9cからの指令によって、第1サーボモータ3における回転速度、回転トルク、回転方向等の所定の回転条件を設定するものである。つまり、接合部材20内へのプローブ2aの押し込み量、接合部材20にプローブ2aが接近または離反する際の接近離反速度等に応じて回転条件が設定されることとなる。ちなみに、加圧制御部9bによる第1サーボモータ3の回転は、図示しないインバータ等を介して行われる。
The
主制御部9cは、カメラCから出力される前記した検出信号に基づいて、目標接合線21(図3参照)の位置と、プローブ2aの位置との差(隔たり)を検出する。そして、主制御部9cは、検出された差が解消されるように、つまり、プローブ2aの位置を目標接合線21の位置に一致させるようにフィードバック制御を行って、プローブ2aを移動させる。ちなみに、本実施形態でのフィードバッグ制御では、図1に示す関節13a、関節13b、および関節13c、ならびにターンテーブル11を駆動する油圧系統(図示せず)の油圧に対する制御が行われてプローブ2aが移動することとなる。
また、主制御部9cは、この摩擦攪拌接合装置1(図1参照)が起動した際に、予め設定されたタイミングで第1サーボモータ3および第2サーボモータ6が所定の回転条件で回転するように、加圧制御部9bおよび回転工具制御部9aに指令信号を出力するように構成されている。また、主制御部9cは、接合部材20の材質、厚み、接合部材20内へのプローブ2aの押し込み量、接合部材20にプローブ2aが接近または離反する際の接近離反速度等に応じて予め設定された回転条件に基づいて、第1サーボモータ3および第2サーボモータ6が所定の回転条件で回転するように、加圧制御部9bおよび回転工具制御部9aに指令信号を出力するように構成されている。
Based on the detection signal output from the camera C, the
The
次に、本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置1の動作について適宜図面を参照しながら説明しつつ、摩擦攪拌接合装置1の制御方法について説明する。
この摩擦攪拌接合装置1では、図1に示すワークテーブル8の支持柱8b上に、接合部材20が配置される。この際、接合部材20の配置位置は、突き合わせ接合にあっては、接合部材20同士の端縁同士が相互に突き合うような位置に設定され、重ね合わせ接合にあっては、接合部材20同士の端縁が相互に重なり合うような位置に設定される。そして、接合部材20は、クランプ装置8cによって支持柱8bの頂部で固定される。
Next, the control method of the friction
In this friction
次に、接合部材20同士の合わせ部(突き合わせ部分、または重ね合わせ部分)には、図3に示すように、目標の接合線である目標接合線21が設定される。この目標接合線21は、カメラCで撮影可能なマーカであればよく、例えば、突き合わせ部分や重ね合わせ部分に塗料で描かれた線画であってもよいし、重ね合わせ部分に刻まれたケガキ線であってもよい。また、カメラCで撮影可能であるかぎり、目標接合線21は突き合わせ部分自体であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3, a
そして、この摩擦攪拌接合装置1では、カメラCが目標接合線21の始端を視野に入れることができる位置に第2サーボモータ6が位置決めされる。このとき、図2に示すように、ワークテーブル8の下側には、C字状治具7に取り付けられたローラRが配置されるとともに、支持柱8b上に固定された接合部材20上には、C字状治具7に取り付けられた回転工具2が配置されることとなる。このような第2サーボモータ6の位置決めは、ワークテーブル8に固定された接合部材20における目標接合線21(図3参照)の始端の位置と、第2サーボモータ6の初期位置(摩擦攪拌接合装置1(図1参照)の起動時における、第2サーボモータ6の位置)との関係を主制御部9cに記憶させておくとともに、主制御部9cが、この記憶に基づいて図1に示す主アーム12の関節13a、関節13b、および関節13c、ならびにターンテーブル11を駆動制御して行うことができる。
In the friction
次に、図2に示す回転工具制御部9aは、主制御部9cからの指令信号に基づいて第2サーボモータ6を回転させる。そして、回転工具2のプローブ2aは、予め設定された回転条件で回転する。また、加圧制御部9bは、主制御部9cからの指令信号に基づいて、第1サーボモータ3を予め設定された回転条件で回転させる。その結果、ボールねじ4は、第1サーボモータ3の回転力が伝達されることによって、直動ベアリング5を介して第2サーボモータ6を接合部材20側に移動させる。目標接合線21の始端に到達したプローブ2aは、回転しながら目標接合線21の始端に押し込まれて接合部材20の接合が開始する。この際、ワークテーブル8は、その下側に配置されたローラRで支持されることとなる。ちなみに、この摩擦攪拌接合装置1では、接合部材20の表面に対する回転工具2の負荷が増大したとしても、図2示すC字状治具7が外側に広げられる際の弾力で、回転工具2が接合部材20から受ける反力は吸収されることとなる。
Next, the
そして、図3に示すように、回転工具2のシャンク2bが、接合部材20の表面を所定の押圧力で押圧しながら、プローブ2aが接合部材20に押し込まれて移動することで、接合部材20は摩擦熱によって塑性流動化する。また、塑性流動化した接合部材20が冷却されて固化することで接合部材20同士は目標接合線21で接合されることとなる。
Then, as shown in FIG. 3, the
その一方で、主制御部9c(図2参照)は、プローブ2a(図3参照)が目標接合線21(図3参照)に沿って移動していくように、図1に示す主アーム12の関節13a、関節13b、および関節13c、ならびにターンテーブル11を駆動制御するが、プローブ2aの回転にともなって生起した横力でプローブ2aが目標接合線21から大きくずれて移動しようとする。このとき、摩擦攪拌接合装置1は、次のように制御される。
On the other hand, the
以下に、本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置1の制御方法について、適宜図面を参照しながら説明する。参照する図面において、図4は、本実施形態に係る摩擦攪拌接合装置1の制御方法を説明するためのフローチャートである。
Below, the control method of the friction
主制御部9c(図2参照)は、図4に示すように、カメラC(図2参照)が目標接合線21(図3参照)を撮影して出力した目標接合線21(図3参照)の位置の検出信号を入力する(ステップS1)。そして、主制御部9c(図2参照)は、この検出信号に基づいて、目標接合線21(図3参照)の位置とプローブ2a(図3参照)の位置との差ΔX(隔たり)を検出する(ステップS2)。ちなみに、差ΔXは、目標接合線21(図3参照)の位置とプローブ2a(図3参照)の位置との最短距離で表わされる。
次に、主制御部9c(図2参照)は、図4に示すように、前記した差ΔXが解消されるように、プローブ2a(図3参照)を移動させる(ステップS3)。そして、ステップS1からステップS3が繰り返される。
As shown in FIG. 4, the
Next, as shown in FIG. 4, the
このような制御方法によれば、カメラC(図2参照)からの検出信号を入力した主制御部9c(図2参照)が、プローブ2a(図3参照)を目標接合線21(図3参照)に沿って移動させるように強制する。その結果、図3に示すように、摩擦攪拌接合装置1では、回転するプローブ2aが目標接合線21に追従して移動することとなる。
According to such a control method, the
以上のような、摩擦攪拌接合装置1およびその制御方法によれば、プローブ2aが接合部材20の目標接合線21からずれることを防止するので、接合部材20同士を当初のねらい目通りに正確に目標接合線21で接合することができる。
According to the friction
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記実施形態では、強制手段がカメラCと主制御部9cとで構成されているが、本発明の摩擦攪拌接合装置は、強制手段が、目標接合線21に沿って設けられたガイド部材であってもよい。図5(a)は、本発明の摩擦攪拌接合装置を部分的に示す図であり、クランプ装置にガイド部材が取り付けられたワークテーブルの様子を示す斜視図、図5(b)は、図5(a)中のA方向から回転工具の様子を見た図、図6は、ワークテーブル(支持台)の裏面にガイド部材が取り付けられた様子を示す概念図である。なお、図5(a)、図5(b)、および図6において、前記実施形態と同様の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
In addition, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
In the above embodiment, the forcing means is constituted by the camera C and the
図5(a)に示すように、この摩擦攪拌接合装置1では、ワークテーブル8にガイド部材25が取り付けられている。このガイド部材25は、目標接合線21に沿って配置された長尺部材である。このガイド部材25は、図5(b)に示すように、クランプ装置8cから上方に延びる支持部材25aに接続されている。そして、ガイド部材25は、図5(a)および(b)に示すように、第2サーボモータ6がガイド部材25に当接した際に、回転工具2のプローブ2aが目標接合線21(図5(a)参照)を追従するように案内できる位置に配置されている。
この摩擦攪拌接合装置1では、ガイド部材25が回転工具2を案内することで、目標接合線21に対する回転工具2の位置を強制することとなる。その結果、この摩擦攪拌接合装置1では、プローブ2aは、摩擦攪拌接合装置1の制御の変更を行うことなくプローブ2aを目標接合線21に追従するように移動させることができる。
As shown in FIG. 5A, in the friction
In the friction
また、ガイド部材25は、図6に示すように、支持台8aの裏面で目標接合線21(図5(a)参照)に沿うように配置されていてもよい。このガイド部材25は、ローラRがガイド部材25に当接した際に、回転工具2のプローブ2aが目標接合線21(図5(a)参照)を追従するように案内できる位置に配置されている。
Moreover, the guide member 25 may be arrange | positioned so that the target joining line 21 (refer Fig.5 (a)) may be followed by the back surface of the
また、本発明の摩擦攪拌接合装置は、強制手段が、回転工具の移動量を推定して目標接合線に対する回転工具の位置を補正するように構成された補正手段であってもよい。
一般に、接合部材同士を合わせ部(突き合わせ部分、または重ね合わせ部分)で接合していく際に、回転工具の位置と目標接合線の位置との隔たり量(ズレ量)である回転工具の移動量は、回転工具の回転速度の関数として求められる。
ここで参照する図7は、回転するプローブが接合部材を接合していく際に、目標接合線からプローブがずれていく様子を示す模式図である。
図7に示すように、回転速度N(rpm)で回転するプローブ2aは、接合部材(図示せず)内に押し入れられて、目標接合線21に沿って接合部材を接合しようとする際に、プローブ2aの位置は、目標接合線21からずれていく。そして、目標接合線21の単位長さ当たりのプローブ2aのズレ量ΔXは、回転するプローブ2a周りに発生する力(W)、およびプローブ2aが移動する際の抵抗(ρ)等によって決定される。
In the friction stir welding apparatus of the present invention, the forcing unit may be a correction unit configured to correct the position of the rotary tool with respect to the target welding line by estimating the amount of movement of the rotary tool.
In general, when joining members are joined together at the mating part (butting part or overlapping part), the amount of movement of the rotary tool, which is the distance (displacement amount) between the position of the rotary tool and the position of the target joining line Is obtained as a function of the rotational speed of the rotary tool.
FIG. 7 referred to here is a schematic diagram showing a state in which the probe is displaced from the target joining line when the rotating probe joins the joining member.
As shown in FIG. 7, when the
ここでの摩擦攪拌接合装置1においては、予め実験でズレ量ΔX(図7参照)のデータを求めておき、このズレ量ΔXのデータに基づいてプローブ2a(図3参照)の位置を補正するように主制御部9c(図2参照)が構成されている。具体的には、プローブ2a(図3参照)の送り量とズレ量ΔX(図7参照)との関係を表わすマップを作成しておき、主制御部9c(図2参照)がこのマップを参照して、実際のプローブ2aの送り量に応じてズレ量ΔXの補正量を設定するように構成することができる。つまり、主制御部9cは、このズレ量ΔXを補正するように、図1に示す主アーム12の関節13a、関節13b、および関節13c、ならびにターンテーブル11を駆動制御するように構成されることとなる。なお、ここでの主制御部9c(図2参照)は、特許請求の範囲にいう「補正手段」に相当する。この摩擦攪拌接合装置1によれば、制御のみでプローブ2aの位置を強制することができるので、摩擦攪拌接合装置1の大型化を防止することができる。また、この制御方法は、フィードバック制御とともに行ってもよい。
In the friction
1 摩擦攪拌接合装置
2 回転工具
2a プローブ
2b シャンク
3 第1サーボモータ(加圧駆動部)
6 第2サーボモータ(回転駆動部)
9 制御部(フィードバック制御部:強制手段)
10 ロボットアーム
20 接合部材
21 目標接合線
25 ガイド部材
C カメラ(撮影部:強制手段)
DESCRIPTION OF
6 Second servo motor (rotary drive)
9 Control unit (feedback control unit: forcing means)
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記回転工具を接合部材の接合部に押し当てる加圧駆動部とをロボットアームの先端に配置した摩擦攪拌接合装置であって、
接合部材の目標接合線に対する前記回転工具の位置を強制する強制手段をさらに備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 A rotary drive for rotating the rotary tool;
A friction stir welding apparatus in which a pressure drive unit that presses the rotating tool against a joint of a joining member is disposed at the tip of a robot arm,
The friction stir welding apparatus further comprising forcing means for forcing a position of the rotary tool with respect to a target joining line of the joining member.
前記撮影部で検出した前記目標接合線の位置と前記回転工具の位置との差をフィードバックするフィードバック制御部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合装置。 The forcing means detects a position of the target joining line of the joining member and the rotary tool;
The friction stir welding apparatus according to claim 1, further comprising a feedback control unit that feeds back a difference between the position of the target welding line detected by the imaging unit and the position of the rotary tool.
接合部材に予め設けられた目標接合線の位置を撮影して前記目標接合線の位置と前記回転工具の位置との差を検出する工程と、
検出した前記回転工具の位置と前記目標接合線の位置との差を解消するように前記回転工具を移動させる工程とを含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置の制御方法。 In the control method of the friction stir welding apparatus that joins the joining member while inserting and moving the rotary tool arranged at the tip of the robot arm into the joining portion of the joining member,
Photographing a position of a target joining line provided in advance in a joining member and detecting a difference between the position of the target joining line and the position of the rotary tool;
And a step of moving the rotary tool so as to eliminate the difference between the detected position of the rotary tool and the position of the target welding line.
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