JP2015180513A - 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
Description
[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。
次に、工具駆動制御部21による工具駆動部53の制御、特に、圧入基準点に基づくショルダ部材12の先端に対するピン部材11の先端の相対位置の制御、さらにはこれら回転工具51の圧入深さの制御に関して、図5および図6(a),(b)を参照して具体的に説明する。
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7を参照して具体的に説明する。図7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、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3に係る摩擦攪拌点接合装置の構成について、図8を参照して具体的に説明する。図8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、クランプ位置−回転工具位置検出部34およびクランプ−工具間距離算出部25を備え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9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
25 クランプ−工具間距離算出部
31 記憶部
33 加圧力検出部
34 クランプ位置−回転工具位置検出部
50A,50B,50C,50D 摩擦攪拌点接合装置
51 回転工具
53 工具駆動部
54 クランプ部材
55 裏当て支持部
56 裏当て部材
60 被接合物
Claims (12)
- 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、
前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に圧入する際の圧入深さの基準点である圧入基準点に設定する圧入基準点設定部と、
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、
前記圧入基準点設定部は、前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に当接した位置を、当該ピン部材または当該ショルダ部材の圧入深さの0点に補正することにより、前記圧入基準点を設定し、
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、前記ショルダ部材に対する前記ピン部材の相対位置を制御することにより、前記ショルダ部材または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制御することを特徴とする、摩擦攪拌点接合装置。 - 前記圧入基準点設定部は、前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に加圧力を与えた状態で当接した時点の位置を、前記圧入基準点に設定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。 - 前記ショルダ部材の外側に位置し、前記被接合物を表面から押圧するクランプ部材と、
当該クランプ部材の先端の位置を検出するクランプ位置−回転工具位置検出部と、
当該クランプ位置−回転工具位置検出部で検出された前記クランプ部材の先端と前記ピン部材または前記ショルダ部材の先端との距離を算出するクランプ−工具間距離算出部と、をさらに備え、
前記工具駆動制御部は、前記クランプ−工具間距離算出部で算出された距離により前記圧入深さを調整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。 - 記憶部をさらに備え、
当該記憶部は、前記回転工具が前記被接合物に圧入している状態の加圧力を調整するための加圧力調整データを記憶しており、
前記工具駆動制御部は、前記記憶部から前記加圧力調整データを読み出すことにより、前記加圧力を制御するように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。 - 前記加圧力調整データは、前記工具駆動部が備えるモータに印加される電流値として前記記憶部に記憶されており、
前記工具駆動制御部は、前記電流値を調整することにより、前記加圧力を制御するように構成されていることを特徴とする、請求項5に記載の摩擦攪拌点接合装置。 - 前記記憶部は、前記加圧力調整データを、前記ピン部材を前記被接合物に圧入する圧入動作時と、前記ピン部材を前記被接合物から引き抜く引抜動作時と、前記ピン部材の停止時とのそれぞれの場合で、異なるデータとして記憶しており、
前記工具駆動制御部は、前記ピン部材の動作が前記圧入動作、前記引抜動作、または停止状態のいずれであるかを判定し、該当する動作における加圧力調整データを前記記憶部から読み出して、前記工具駆動部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、
前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に当接した位置を、当該ピン部材または当該ショルダ部材の圧入深さの0点に補正することにより、前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に圧入する際の圧入深さの基準点である圧入基準点を設定し、
この圧入基準点に基づいて、前記ショルダ部材に対する前記ピン部材の相対位置を制御することにより、前記ショルダ部材または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制御することを特徴とする、摩擦攪拌点接合方法。 - 前記圧入基準点は、前記ピン部材または前記ショルダ部材が前記被接合物に加圧力を与えた状態で当接した時点の位置として設定されることを特徴とする、請求項8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8に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記被接合物の表面は、前記ショルダ部材の外側に位置するクランプ部材により押圧されており、
当該クランプ部材の先端と前記ピン部材または前記ショルダ部材の先端との距離を算出し、当該距離により前記圧入深さを調整することを特徴とする、請求項8に記載の摩擦攪拌点接合方法。 - 前記ピン部材が前記被接合物に圧入するときの加圧力を調整するための加圧力調整データが記憶部に記憶されており、
前記記憶部から前記加圧力調整データを読み出して、前記加圧力を制御することを特徴とする、請求項8に記載の摩擦攪拌点接合方法。
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