JP2012196682A - 摩擦攪拌点接合装置および摩擦攪拌点接合方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 工具駆動部は、ピン部材11およびショルダ部材12を、それぞれ進退移動させるよう構成されている。そして、工具駆動制御部は、ピン部材11およびショルダ部材12の先端面の断面積をそれぞれApおよびAs、ピン部材11およびショルダ部材12の被接合物60への圧入深さをそれぞれPpおよびPsとしたときに、次式
Ap・Pp+As・Ps=Tx
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、前記工具駆動部を制御するよう構成されている。
【選択図】 図5
Description
Ap・Pp+As・Ps=Tx
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、前記工具駆動部を制御する構成である。
Ap・Pp+As・Ps=Tx
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、前記ピン部材および前記ショルダ部材の進退動作を制御する構成である。
[摩擦攪拌点接合装置]
本発明の実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置の基本的な構成について、図1を参照して具体的に説明する。
次に、前述した摩擦攪拌点接合装置50Aを用いて実施される摩擦攪拌点接合方法の具体的な工程について、図2(a)〜(f)および図3(a)〜(f)を参照して具体的に説明する。なお、図2(a)〜(f)および図3(a)〜(f)においては、被接合物60として、2枚の金属板61,62を用い、これらを重ねて点接合にて連結する場合を例に挙げている。
次に、前述した摩擦攪拌点接合装置50Aが、前述した摩擦攪拌点接合の一連の工程を実行するために備えている制御構成について、図4を参照して具体的に説明する。
Ap・Pp+As・Ps=Tx ・・・ (I)
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、工具駆動部53を制御する。工具駆動制御部21は、実質的にツール平均位置Tx=0となるように、工具駆動部53を制御することが好ましい。
次に、工具駆動制御部21による工具駆動部53の制御について、特に、前記ツール平均位置Txの絶対値を小さくするようにピン部材11およびショルダ部材12の先端位置を制御する点に関して、図5を参照して具体的に説明する。
まず、図6を参照して前記制御例1の一例を具体的に説明する。なお、本制御例1では、回転工具51のいずれか一方(例えばピン部材11)の進退移動速度の調整に代えて、回転工具51の他方(例えばショルダ部材12)の荷重(加圧力)の調整も可能であり、さらに回転工具51の回転速度の調整も可能である。したがって、制御における調整可能な項目は、前述したように、進退移動速度、荷重、回転速度のいずれか一つに限定されず、複数であってよい。そこで、図6では、少なくとも一つの項目が調整可能であることを示すために、ピン部材11の進退移動速度の調整を例示した上で回転速度または荷重の調整についても括弧書きで併記する。
次に、図7を参照して前記制御例2の一例を具体的に説明する。なお、図7においても、進退移動速度の調整とともに回転速度の調整についても括弧書きで併記する。
次に、図8を参照して前記制御例3の一例を具体的に説明する。なお、図8においても、荷重の調整とともに回転速度の調整についても括弧書きで併記する。
前記制御例1〜3において、ショルダ部材12およびピン部材11の所定位置までの進退移動は、工具駆動部53が備えるモータに印加される電流値(モータ電流値)によって制御される。ショルダ部材12を例に挙げれば、ショルダ部材12をモータ電流値によって制御し、所定位置まで達した時点で進退移動を終了する。したがって、進退移動速度はモータ電流値の調整によって制御される。なお、回転速度についても同様である。ショルダ部材12およびピン部材11の所定位置までの進退移動は、モータによらない方法であってもよく、例えばエア圧力による制御等であってもよい。
本発明の実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置の構成について、図9および図10(a),(b)を参照して具体的に説明する。図9に示すように、本実施の形態に係る摩擦攪拌点接合装置50Bは、その基本的な構成は前記実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置50Aと同様であるが、圧入基準点設定部22を備えている点で異なっている。
本発明の実施の形態3に係る摩擦攪拌点接合装置の構成について、図11を参照して具体的に説明する。図11に示すように、本実施の形態に係る摩擦攪拌点接合装置50Cは、その基本的な構成は前記実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置50Aと同様であるが、工具位置取得部23および位置ずれ量算出部24を備えているとともに、記憶部31にたわみ量/ひずみ量データベースDb4が記憶されている点で異なっている。
本発明の実施の形態4に係る摩擦攪拌点接合装置の構成について、図12を参照して具体的に説明する。図12に示すように、本実施の形態に係る摩擦攪拌点接合装置50Dは、その基本的な構成は前記実施の形態3に係る摩擦攪拌点接合装置50Cにおいて、クランプ部材54の先端の位置を検出してクランプ−工具間距離を算出する構成と同様であるが、裏当て部材56を備えておらず、また加圧力検出部33も備えていない点で異なっている。
12 ショルダ部材
21 工具駆動制御部
22 圧入基準点設定部
23 工具位置取得部
24 位置ずれ量算出部
31 記憶部
50A,50B,50C,50D 摩擦攪拌点接合装置
51 回転工具
53 工具駆動部
55 裏当て支持部
60 被接合物
Claims (8)
- 回転工具によって被接合物を部分的に攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
前記回転工具として、軸線周りに回転し、かつ、当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円柱状のピン部材と、
当該ピン部材の外側を囲うように位置し、当該ピン部材と同一の軸線周りに回転するとともに当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円筒状のショルダ部材と、
を備えているとともに、
前記ピン部材および前記ショルダ部材を、それぞれ前記軸線に沿って進退移動するように動作させる工具駆動部と、
前記工具駆動部の動作を制御する工具駆動制御部と、を備え、
前記工具駆動制御部は、前記ピン部材の先端面の断面積をAp、前記ショルダ部材の先端面の断面積をAs、前記ピン部材が前記被接合物の表面から圧入したときの圧入深さをPp、前記ショルダ部材が前記被接合物の表面から圧入したときの圧入深さをPsとしたときに、次式
Ap・Pp+As・Ps=Tx
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、前記工具駆動部を制御することを特徴とする、摩擦攪拌点接合装置。 - 前記工具駆動制御部は、実質的に、前記ツール平均位置Tx=0となるように、前記工具駆動部を制御することを特徴とする、請求項1に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 前記ショルダ部材が前記被接合物に当接した時点の位置を圧入基準点に設定する圧入基準点設定部をさらに備え、
前記工具駆動制御部は、前記圧入基準点設定部で設定された前記圧入基準点に基づいて、前記ショルダ部材または前記ピン部材の圧入深さを制御することを特徴とする、請求項1に記載の摩擦攪拌点接合装置。 - 前記ピン部材または前記ショルダ部材の先端位置のずれである位置ずれ量を算出する位置ずれ量算出部を備え、
前記工具駆動制御部は、当該位置ずれ量により前記圧入深さを補正するよう構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の摩擦攪拌点接合装置。 - 軸線周りに回転し、かつ、当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円柱状のピン部材と、当該ピン部材の外側を囲うように位置し、当該ピン部材と同一の軸線周りに回転するとともに当該軸線方向に進退移動可能に構成されている円筒状のショルダ部材と、をそれぞれ進退移動可能な状態で用いて、その表面が前記ピン部材および前記ショルダ部材に向けた状態にある被接合物を、部分的に攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記ピン部材の先端面の断面積をAp、前記ショルダ部材の先端面の断面積をAs、前記ピン部材が前記被接合物の表面から圧入したときの圧入深さをPp、前記ショルダ部材が前記被接合物の表面から圧入したときの圧入深さをPsとしたときに、次式
Ap・Pp+As・Ps=Tx
で定義されるツール平均位置Txの絶対値を小さくするように、前記ピン部材および前記ショルダ部材の進退動作を制御することを特徴とする、摩擦攪拌点接合方法。 - 実質的に、前記ツール平均位置Tx=0となるように、前記ピン部材および前記ショルダ部材の進退動作を制御することを特徴とする、請求項5に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記ショルダ部材が前記被接合物に当接した時点の位置を圧入基準点に設定し、圧入基準点に基づいて、前記ショルダ部材または前記ピン部材の圧入深さを制御することを特徴とする、請求項5に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記ピン部材または前記ショルダ部材の先端位置のずれである位置ずれ量を算出し、当該位置ずれ量により前記圧入深さを補正することを特徴とする、請求項5に記載の摩擦攪拌点接合方法。
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