JP2022157191A - ロボット型摩擦攪拌接合装置及びその接合ツールの挿入方法 - Google Patents
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Description
Claims (12)
- 多関節ロボットアームと、
前記多関節ロボットアームの先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットと、を備え、
前記摩擦攪拌接合ユニットは、Z軸上下動駆動モータと、
主軸支持部を介して前記Z軸上下動駆動モータに取り付けられた主軸と、
回動力を発生する回動力発生手段と、を有し、
前記回動力発生手段は、回転中心部が前記多関節ロボットアーム先端の重心軸上に配置されている前記主軸内の接合ツールに回動力を付与することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸の外側に主軸モータが配置され、
前記主軸モータの回転軸に取り付けられた駆動側回転体と、前記接合ツールに取り付けられた従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを接合する接合手段とで構成される回動力伝達手段により、前記主軸モータが回転することにより発生した回動力を前記接合ツールに間接的に伝達することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸の内側に主軸モータが配置され、
前記主軸モータの回転軸を前記接合ツールと直結ことにより、前記主軸モータが回転することにより発生した回動力を前記接合ツールに直接的に伝達することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項2または3に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
被接合部材の摩擦攪拌接合を開始する前段階において、前記多関節ロボットアームの各関節部を駆動することにより前記被接合部材の接合位置に前記摩擦攪拌接合ユニットをティーチングした後、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸を下降駆動することにより、前記多関節ロボットアームの加動を要することなく前記接合ツールを前記被接合部材の所望の挿入位置に挿入することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項4に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸モータの目標負荷率と前記Z軸上下動駆動モータの目標追込み量とを設定し、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記接合ツールを前記被接合部材に挿入する挿入処理を開始し、
前記目標負荷率に基づいて設定する第一の挿入処理終了条件、または、前記目標追込み量に基づいて設定する第二の挿入処理終了条件、のいずれかが成立した場合、前記挿入処理を終了することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項5に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
予め定められたサンプリング周期において、前記主軸モータの現在の負荷率を示す現在負荷率と、前記Z軸上下動駆動モータの追込み量の現在値を示す現在追込み量とを取得するとともに、前記サンプリング周期において、前記現在負荷率と前記目標負荷率との第一の偏差が第一の許容範囲内に到達したか否かを判定し、
前記第一の偏差が前記第一の許容範囲内に到達したと判定した場合、前記第一の挿入処理終了条件を成立させ、
前記現在追込み量と前記目標追込み量との第二の偏差が第二の許容範囲内に到達したか否かを判定し、
前記第二の偏差が前記第二の許容範囲内に到達したと判定した場合、前記第二の挿入処理終了条件を成立させることを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項6に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記第一の挿入処理終了条件の成立状態を確認した後に、前記第二の挿入処理終了条件の成立状態を確認することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項7に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記挿入処理が終了した後、前記接合ツールにより前記被接合部材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合処理に移行することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項6に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
損傷検出負荷率と損傷検出追込み量とを設定し、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記接合ツールを前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記被接合部材に挿入する挿入処理を開始し、
前記現在追込み量が前記損傷検出追込み量に到達した時点において、前記現在負荷率が前記損傷検出負荷率に到達していない場合、前記接合ツールのプローブの損傷を検出することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項9に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
目標負荷率として、前記主軸モータの負荷率、前記Z軸上下動駆動モータの負荷率、前記主軸支持部の実負荷のいずれかを設定し、
前記現在負荷率は、前記目標負荷率として前記主軸モータの負荷率を設定した場合は前記主軸モータの負荷率の現在値を用い、
前記目標負荷率として前記Z軸上下動駆動モータの負荷率を設定した場合は前記Z軸上下動駆動モータの負荷率の現在値を用い、
前記目標負荷率として前記主軸支持部の実負荷を設定した場合は前記主軸支持部の実負荷の現在値を用い、
前記損傷検出負荷率は、前記目標負荷率として前記主軸モータの負荷率を設定した場合は前記主軸モータの負荷率により設定し、
前記目標負荷率として前記Z軸上下動駆動モータの負荷率を設定した場合は前記Z軸上下動駆動モータの負荷率により設定し、
前記目標負荷率として前記主軸支持部の実負荷を設定した場合は前記主軸支持部の実負荷により設定することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。 - 請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置による被接合部材への接合ツールの挿入方法であって、
(a)被接合部材の摩擦攪拌接合を開始する前段階において、多関節ロボットアームの各関節部を駆動することにより前記被接合部材の接合位置に摩擦攪拌接合ユニットをティーチングするステップと、
(b)前記(a)ステップの後、主軸モータの目標負荷率とZ軸上下動駆動モータの目標追込み量とを設定する目標値設定ステップと、
(c)前記(b)ステップの後、前記Z軸上下動駆動モータを駆動して主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記接合ツールを前記被接合部材に挿入する挿入処理を実行するステップと、を有し、
前記(c)ステップにおいて、
(c1)予め定められたサンプリング周期において、前記主軸モータの負荷率の現在値を示す現在負荷率と、前記Z軸上下動駆動モータの追込み量の現在値を示す現在追込み量とを取得する状態量取得ステップと、
(c2)前記現在負荷率と前記目標負荷率とを比較し、その後、前記現在追込み量と前記目標追込み量とを比較する比較ステップと、をさらに有することを特徴とする接合ツールの挿入方法。 - 請求項11に記載の接合ツールの挿入方法であって、
前記(c2)ステップにおいて、前記現在負荷率と前記目標負荷率との偏差が所定の許容範囲内に到達すること、または、前記現在追込み量と前記目標追込み量との偏差が所定の許容範囲内に到達すること、のいずれかが成立することにより前記(c)ステップの挿入処理を終了することを特徴とする接合ツールの挿入方法。
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