JP3546043B2 - Friction stir welding method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦撹拌接合によって被接合物を、たとえばスポット接合などする摩擦撹拌接合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
先行技術では、回転子の回転速度と被接合物に向って移動する移動速度とを、被接合物の摩擦熱による軟化部分の撹拌に適した低い予め定める値に設定した状態を保ったままで、常に動作させる。したがって摩擦接合の開始から終了までの期間は、不所望に長くなってしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、摩擦撹拌接合の施工時間を短縮することができるようにした摩擦撹拌接合方法および装置を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速回転する回転子と被接合物とを相互に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合方法において、
回転子と被接合物との摩擦撹拌状態を検出し、この検出結果に基づいて、摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合方法である。
本発明に従えば、回転子と被接合物との押圧接触中に、押圧力を変化させ、被接合物のたとえばスポット接合などの摩擦接合に必要な時間を短縮することができる。押圧力、さらには回転子の被接合物への直進移動の速度を、回転子と被接合物との摩擦熱のために高くして、短時間に被接合物を部分的に軟化し、その後、押圧力、さらには直進移動の速度を低下して軟化部分の撹拌のために最適な値とする。回転速度と押圧力との両者を、押圧接触中に、変化するようにしてもよい。本発明の実施の他の形態では、回転子には、ピンが設けられていなくてもよい。
【0005】
また本発明は、ショルダ部と、ショルダ部から被接合物に向って突出したピンとを有して高速回転する回転子を、被接合物に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合方法において、
回転子と被接合物との摩擦撹拌状態を検出し、この検出結果に基づいて、ピンのみが被接合物に押圧接触している状態に比べて、ショルダ部が被接合物に押圧接触している状態では、回転子の回転速度を、低くし、または回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合方法である。
本発明に従えば、回転子は、ショルダ部とピンとを有し、ピンのみが被接合物に接触している第1の状態では、回転子の回転速度を高くし、または押圧力を高くして、短時間に摩擦熱を発生して、被接合物の部分的な軟化を促進する。これによってピンが被接合物に入り込んでショルダ部が被接合物に接触した第2の状態では、被接合物の軟化部分の撹拌のために最適な回転速度となるように、または最適な押圧力となるように、これらの回転速度または押圧力のいずれか少なくとも一方を低下する。これによって回転速度または押圧力を変化しない場合に比べて、摩擦接合強度を維持したうえで、施工時間を短縮することができる。
回転子のピンは、直円柱状であってもよいが、円筒状であってもよい。ピンの基端部が連なるショルダ部を有する先端部は、たとえばピンと同軸の直円柱状であってもよく、または逆円錐台状であってもよい。さらにこの回転子と同軸にガイド孔が形成され、このガイド孔に金属材を供給してピンの先端から送出し、送出された金属材もまた回転による摩擦熱で軟化させ、接合終了時における凹所が形成されることを防止することもできる。
【0006】
また本発明は、高速回転する回転子と被接合物とを相互に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合方法において、
被接合物は、複数枚重ねられており、回転子が最上部の被接合物の表面または、重ねられた表面の境界付近を押圧接触したことを検出し、この検出結果に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転子の回転速度、または回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦攪拌接合方法である。
本発明に従えば、複数枚の被接合物が重ねられた場合には、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を回転子が押圧接触したときに、回転速度または押圧力を変化させる。これによって回転子の接触状態に応じて、最適な回転速度および押圧力を調整することができ、摩擦接合に必要な時間を短縮するとともに接合される被接合物の品質を維持または向上させることができる。
【0007】
また本発明は、摩擦攪拌接合は、スポット接合であることを特徴とする。
【0008】
本発明に従えば、上述するように1つの箇所の接合に必要な時間を短縮することができるので、スポット接合によって複数箇所を連続して順に接合する場合には、連続して接合する箇所が増加すればするほど、作業時間を短縮することができる。したがって本発明は、特にスポット接合に良好に用いることができる。
【0009】
また本発明は、高速回転する回転子を被接合物に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合装置において、
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、
回転子と被接合物との押圧接触している状態を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。
【0010】
本発明に従えば、検出手段の出力に応答して、回転子と被接合物との押圧接触中に、直進駆動手段によって回転子と被接合物との押圧力を変化させることで、被接合物のたとえばスポット接合などの摩擦接合に必要な時間を短縮することができる。まず、押圧力、さらには回転子の被接合物への直進移動の速度を、回転子と被接合物との摩擦熱のために高くして、短時間に被接合物を部分的に軟化し、その後、押圧力、さらには直進移動の速度を低下して軟化部分の撹拌のために最適な値とする。回転速度と押圧力との両者を、押圧接触中に、変化するようにしてもよい。本発明の実施の他の形態では、回転子には、ピンが設けられていなくてもよい。
【0011】
また本発明は、ショルダ部と、ショルダ部から被接合物に向って突出したピンとを有して高速回転する回転子を、被接合物に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合装置において、
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、
回転子と被接合物との押圧接触している状態を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転駆動手段による回転速度、または直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含み、検出手段は、
ピンのみが被接合物に押圧接触している第1状態と、
ショルダ部が被接合物に押圧接触している第2状態とを検出し、
制御手段は、
第1状態に比べて第2状態では、前記回転速度を、低くし、または前記押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。
【0012】
本発明に従えば、第1の状態では、回転駆動手段によって回転子の回転速度を高くし、または直進駆動手段によって押圧力を高くして、短時間に摩擦熱を発生して、被接合物の部分的な軟化を促進する。次に、第2の状態では、被接合物の軟化部分の撹拌のために最適な回転速度となるように、または最適な押圧力となるように、直進駆動手段または回転駆動手段を制御して、回転速度または押圧力のいずれか少なくとも一方を低下する。これによって回転速度または押圧力を変化しない場合に比べて、摩擦接合強度を維持したうえで、施工時間を短縮することができる。
【0013】
また本発明は、回転駆動手段は、回転駆動用モータを含み、
検出手段は、回転駆動用モータの負荷電流を検出するセンサと、
センサの出力に応答し、検出された負荷電流が予め定める電流値以上であるか、または時間変化率が予め定める時間変化率以上であるかをレベル弁別するレベル弁別手段と、
レベル弁別手段の出力に応答し、検出された負荷電流が予め定める電流値以上であるとき、または時間変化率が予め定める時間変化率以上であるとき、第1状態から第2状態に、変化する変化手段とを含むことを特徴とする。
【0014】
本発明に従えば、センサによって、回転駆動用モータの負荷電流、したがって出力トルクを検出し、その出力トルクに対応する負荷電流が予め定める電流値以上であり、またはその負荷電流の時間変化率が予め定める時間変化率以上であることを、レベル弁別手段によってレベル弁別し、これによってショルダ部が被接合物に接触したことを検出し、回転子の回転速度または押圧力を変化手段によって変化し、自動的な摩擦撹拌接合を、迅速に行うことができるようになる。
【0015】
また本発明は、検出手段は、
(a)第1状態と第2状態とを、
回転子の直進駆動手段による移動量によって、または
回転子と被接合物とのテレビカメラによる画像によって、検出するセンサと、
(b)センサの出力に応答し、第1状態から第2状態に変化する変化手段とを含むことを特徴とする。
また本発明は、検出手段は、
回転子の直進駆動手段による時間経過を計測する時間計測手段と、
時間計測手段の出力に応答し、第1状態から第2状態に変化する変化手段とを含むことを特徴とする。
【0016】
本発明に従えば、検出手段はまた、テレビカメラによって回転子と被接合物との接合状態を撮像し、その画像処理を行ってもよく、あるいはまたタイマなどの時間計測手段を用い、ショルダ部が被接合物に接触したことを検出するようにしてもよい。
【0017】
また本発明は、高速回転する回転子を被接合物に押圧し、回転子と被接合物との摩擦熱によって、被接合物を部分的に軟化させ、軟化部分を撹拌して被接合物を接合する摩擦撹拌接合装置において、
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、
被接合物は、複数枚重ねられており、回転子が、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を押圧接触した状態を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて回転駆動手段による回転速度、または直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置である。
【0018】
本発明に従えば、複数枚の被接合物が重ねられた場合には、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を回転子が押圧接触したときに、回転駆動手段または直進駆動手段によって、回転速度または押圧力を変化させる。これによって回転子の接触状態に応じて、最適な回転速度および押圧力を調整することができ、摩擦接合に必要な時間を短縮するとともに接合される被接合物の品質を維持または向上させることができる。
【0019】
また本発明は、摩擦攪拌接合は、スポット接合であることを特徴とする。
【0020】
本発明に従えば、上述するように1つの箇所の接合に必要な時間を短縮することができるので、スポット接合によって複数箇所を連続して順に接合する場合には、連続して接合する箇所が増加すればするほど、作業時間を短縮することができる。したがって本発明は、特にスポット接合に良好に用いることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の実施の一形態の摩擦撹拌接合の状態を示す簡略化した断面図である。回転子21が回転駆動され、図1の上下に重ね合わされた金属製被接合物22,23が摩擦撹拌接合されてスポット接合される。スポット接合は、回転子21の軸線に垂直方向に進行することなくその軸線に沿って移動して、被接合物を接合する。
【0022】
図2は、本発明の実施の一形態の摩擦撹拌接合装置24の簡略化した断面図である。被接合物22,23は、定盤25に乗載されて固定される。この定盤25と固定的に設けられる装置本体26には、回転駆動手段27が設けられ、この回転駆動手段27によって回転子21は、その鉛直軸線28まわりに回転駆動される。回転子21は、直進駆動手段29によって軸線28に沿って図2の上下に直進移動可能である。
【0023】
図3は、図2に示される摩擦撹拌接合装置24の電気的構成を示すブロック図である。回転駆動手段27は、回転駆動用モータ31を備え、また直進駆動手段29は、直進駆動用モータ32を備える。マイクロコンピユータなどによって実現される処理回路33には、回転駆動用モータ31の負荷電流を検出する検出手段34からの出力が与えられる。
【0024】
再び図1を参照して、回転子21は、被接合物22,23に向けて突出した直円柱状のピン36と、このピン36の基端部が一体的に設けられる先端部37とを有する。ピン36と先端部37とは、軸線28上に各軸線を有する。先端部37は、直円柱状である。この先端部37のピン36に臨む図1の下方の端面は、ショルダ部38を形成する。
【0025】
図4は、図1〜図3に示される摩擦撹拌接合装置24の動作を説明するためのタイムミングチャートである。被接合物22,23の摩擦撹拌接合にあたって、図4の時刻t1以前では、回転子21の上下方向の位置は、図4(1)に示されるとおりであり、このとき前述の図1(1)に示されるように回転子21は被接合物22,23の上方にある。回転駆動用モータ31の検出手段34によって検出される負荷電流は、図4(2)に示されるとおりであって、比較的低い値である。この負荷電流は、回転駆動用モータ31の出力トルクに対応する。回転駆動用モータ31、したがって回転子21の回転速度は、図4(3)に示されるとおりであり、時刻t1では、回転が停止している。直進駆動用モータ32を備える直進駆動手段29によって、回転子21と被接合物22,23との相互間に、図4(4)に示される加圧力が作用される。
【0026】
図5は図3に示される処理回路33の動作を説明するためのフローチャートである。図5のステップa1において、図4の時刻t1では、回転駆動用モータ31を含む回転駆動手段27によって回転子21をその軸線28まわりに回転駆動することを、図1(1)の休止位置の状態から開始し、このとき回転速度V1は比較的高い値である。直進駆動手段29によって回転子21を被接合物22,23に向けて直進移動して下降してゆく。
【0027】
図5のステップa2では、検出手段34によって検出される図4(2)の負荷電流、したがって回転駆動用モータ31の出力トルクTが、予め定める値Tpを超える値であるか(T>Tp)が、判断される。図4の時刻t2において図1(2)に示されるように回転子21のピン36が被接合物22の表面に接触したとき、回転駆動用モータ31の負荷電流に対応する出力トルクTが、予め定める負荷電流の値に対応する出力トルクTpを超える。これによってピン36が最上部の被接合物22の表面に接触したことが、ステップa3において判断される。時刻t1〜t2の期間はW0で示される。
【0028】
直進駆動手段29によって、回転子21がさらに直進移動されてゆき、ステップa4では、検出手段34によって検出される回転駆動用モータ31の負荷電流に対応する出力トルクTが、予め定める負荷電流に対応する出力トルクTsを超えたかどうか(T>Ts、ただしTs>Tp)が判断される。図4の時刻t3において回転子21のショルダ部38が最上部の被接合物22の表面に接触すると、検出手段34によって検出される回転駆動用モータ31の負荷電流は、予め定める出力トルクTsに対応する負荷電流値を超える。このことがステップa4で判断されると、次のステップa5では、ショルダ部38が被接合物22の表面に接触したことが判断される。時刻t2〜t3の期間はW1で示される。
【0029】
そこでステップa6では、時刻t3以降において、図4(3)に示されるように回転駆動用モータ31による回転子21の回転速度を、回転子21と被接合物22,23との摩擦撹拌によって生じた摩擦熱で軟化した部分が撹拌されて接合されるのに適した回転速度V2(ただしV1>V2)に変更して設定する。直進駆動手段29の直進駆動用モータ32は、時刻t3以降、停止し、または駆動され、回転子21と被接合物22,23との押圧力P2は、時刻t2〜t3における押圧力P1未満の適切な値に設定される(P1>P2)。
【0030】
図5のステップa7では、時刻t3以降の撹拌の施工時間が、予め定める値W2に到達することが判断されると、その時刻t4において、直進駆動用モータ32を逆方向に回転し、図4(1)に示されるように回転子21を図1(5)に示されるように被接合物22,23から離間して上昇させる。この回転子引抜き時には、回転子21は前のステップの回転速度、すなわち接合されるのに適した回転送度V2で回転する。こうして時刻t5において、回転子21は時刻t1以前と同様な休止位置に到達したとき、ステップa8では、時刻t1からの期間W0,W1,W2,W3にわたる時刻t5までの摩擦撹拌接合の全ての施工を終了する。
【0031】
図6は、本件発明者の実験結果を示すグラフである。図6の実験が行われた条件は、表1に示すとおりである。
【0032】
【表1】
【0033】
図6において、参照符41は、本件発明者の実験結果を示し、参照符42は従来からの施工例である比較例1を示す。図6に示される実施例1によれば、ピン36が被接合物22に接触(t2)してからショルダ部38が被接合物22に接触する(t3)までのピン貫入時間W1を短縮することができるとともに、摩擦接合強度である引張せん断強度を比較例1と同じにできることが本件発明者によって確認された。すなわち本発明によればピン貫入時間W1を短くすることによって接合動作時間(W1+W2)ならびに摩擦接合に係る施工時間(W0+W1+W2+W3)を短縮することができるとともに、摩擦接合強度が充分に維持することができることが確認された。表1に示すように、本発明の実施例は、1回の接合動作時間は、比較例に比べて1.5秒短縮することが確認された。したがって連続して複数箇所にスポット接合が行われる場合には、接合箇所の増加とともに、施工時間をより短縮することができ、スポット接合に特に良好に用いることができる。
【0034】
図7は、本発明の実施の他の形態の簡略化した側面図である。この実施の形態では、前述の図1〜図6に関連して前述した摩擦撹拌接合装置24は、複数(たとえば6)軸の産業用ロボット1の手首2に連結され、この摩擦撹拌接合装置24を、ロボット1によって、希望する接合位置にもたらし、その手首2の位置を一時的に固定したままで、前述の図1〜図7に関連して述べたように、摩擦撹拌接合動作を行う。このロボット1のアームおよび手首2の動作は、図3に示される入力手段3の操作によって教示し、この教示内容をメモリ4にストアしておき、そのメモリ4のストア内容を読出すことによって、再生動作することができる。
【0035】
図8は、本発明の実施の他の形態の処理回路33の動作を説明するためのフローチャートである。上述した摩擦攪拌接合装置24は、ショルダ部38が被接合物22の最上部の表面に接触したことを検出し、回転子21の回転速度および押圧力を変更したが、他の状態を検出して回転子21の回転速度および押圧力を変更してもよく、被接合物が複数枚重ねられる場合、回転子21が被接合物の境界付近を押圧したとき、回転速度および押圧力を変更してもよい。たとえば、重ねられた2枚の被接合物のうち、上板22と下板23の境界付近にピン36が到達したときに回転子21の回転速度および押圧力が変更される。
【0036】
図8に示す本発明の実施の他の形態の処理回路33の動作は、図5に示す動作と類似しており、同様のステップについては、説明を省略する。図8のステップb1では、休止位置の状態から回転子21が回転するとともに、被接合物に向けて直進移動し、ステップb2〜ステップb3では、図5のステップa1〜ステップa3と同一の動作が行われる。ステップb4では、直進駆動手段29によって回転子21がさらに直進移動され、上板22の表面からピン36の先端面までの距離である押込量Lが上板22の板厚相当の距離Lsを超える値であるか(L>Ls)が判断される。押込量Lは、ステップb2でピン36が上板22の表面に接触したと判断されたときから、回転子21の移動量を検出することによって得られる。この移動量は、たとえば測距センサを用いて、または直進駆動用モータの制御信号に基づいて求められる。このように押込量Lが上板22の板厚相当の距離Lsを超えたとステップb4で判断されると、次のステップb5では、ピン36が上板22を貫通し、ピン36が下板23に接触したことが判断される。
【0037】
そこでステップb6では、回転子21の回転速度および押圧力が図5のステップa6と同様に前のステップb5までの回転速度V1および押圧力P1よりも低い回転速度V2および押圧力P2に変更して設定される。以降のステップb7〜ステップb8は、図5のステップa7〜ステップa8と同様に動作される。
【0038】
上述したように、ツールの先端であるピン36が上板22と下板23との境界付近に到達したときに回転子21の回転速度および押圧力を変更しても図5に示す動作と同様に、施工時間を短縮することができるとともに、接合された被接合物の引張せん断強度が、充分に維持される。
【0039】
前述の実施の形態では、検出手段34は回転駆動用モータ31の負荷電流を検出し、こうして検出された負荷電流が、図4(2)に示されるように出力トルクTp,Tsにそれぞれ対応する電流値によって、図5のステップa2,a4でレベル弁別するように構成されたけれども、本発明の実施の他の形態では、検出手段34によって検出される負荷電流が電流の時間変化率が、時刻t2の前後および時刻t3の前後で変化することに基づいて、予め定める各時間変化率以上であるかどうかを判断してレベル弁別するように構成してもよい。本発明の実施のさらに他の形態では、前述の検出手段34に代えて、回転子21の直進駆動手段29による移動量を移動量検出手段7によって検出し、時刻t2,t3の各状態を検出するようにしてもよい。移動量検出手段7は、たとえば直進駆動用モータ32の移動量を表す信号を検出し、移動量を判断してもよい。
【0040】
さらに本発明の実施の他の形態では検出手段34に代えて、回転子21と被接合物22,23とをテレビカメラ8によって撮像して検出し、その画像処理によって、回転子21と被接合物22,23との時刻t2,t3の各状態を検出するようにしてもよい。さらに本発明の実施の他の形態では、検出手段34に代えて、タイマである時間計測手段9が設けられ、これによって回転子21の直進駆動手段29による時刻t1からの各時間経過を計測し、時刻t2,t3の各状態を検出するようにしてもよい。
【0041】
また本発明の実施の形態では、回転子21の回転速度および押圧力を2段階に変化させたが、多段階たとえば3段階に変化させてもよい。第1段階としてショルダ部38が被接合物22に当接するまで、回転子21の条件として高回転速度でかつ高押圧力に設定され、第2段階としてショルダ部38が被接合物22に当接したときに、被接合物22への進行を一次停止した状態で高回転速度で回転子21が回転し、予め定められる時間が経過した後第3段階に進み、第3段階として第1および第2段階よりも回転子21の条件として低回転速度でかつ低押圧力に設定してもよい。第2段階でショルダ部38が被接合物22に当接した状態で進行せずに回転することによって摩擦熱による軟化部分を増加させてより良好な攪拌接合を行うことができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば、回転子と被接合物との押圧接触中に、押圧力、したがって移動速度を変化させ、摩擦撹拌接合動作が進行するにつれて、回転子と被接合物との押圧力を低くするようにしたので、摩擦撹拌接合に必要な時間を短縮し、迅速な摩擦撹拌接合を行うことができるようになる。
また本発明によれば、第1の状態では、回転子の回転速度を高くし、または押圧力を高くして、短時間に摩擦熱を発生して、被接合物の部分的な軟化を促進する。次に、第2の状態では、被接合物の軟化部分の撹拌のために最適な回転速度となるように、または最適な押圧力となるように、これらの回転速度または押圧力のいずれか少なくとも一方を低下する。これによって回転速度または押圧力を変化しない場合に比べて、摩擦接合強度を維持したうえで、ピン貫入時間を短縮することができる。
また本発明によれば、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を回転子が押圧接触したときに、回転速度または押圧力を変化させる。これによって回転子の接触状態に応じて、最適な回転速度および押圧力を調整することができ、摩擦接合に必要な時間を短縮するとともに接合される被接合物の品質を維持または向上させることができる。
また本発明によれば、上述するように1つの箇所の接合に必要な時間を短縮することができるので、スポット接合によって複数箇所を連続して順に接合する場合には、連続して接合する箇所が増加すればするほど、作業時間を短縮することができる。
また本発明によれば、直進駆動手段によって、回転子と被接合物との押圧接触中に、押圧力を変化させ、摩擦撹拌接合動作が進行するにつれて、回転子と被接合物との押圧力を低くするようにしたので、摩擦撹拌接合に必要な時間を短縮し、迅速な摩擦撹拌接合を行うことができる。
また本発明によれば、第1の状態では、回転駆動手段によって回転子の回転速度を高くし、または直進駆動手段によって押圧力を高くして、短時間に摩擦熱を発生して、被接合物の部分的な軟化を促進する。次に、第2の状態では、被接合物の軟化部分の撹拌のために最適な回転速度となるように、または最適な押圧力となるように、回転駆動手段または直進駆動手段によって、これらの回転速度または押圧力のいずれか少なくとも一方を低下する。これによって回転速度または押圧力を変化しない場合に比べて、摩擦接合強度を維持したうえで、ピン貫入時間を短縮することができる。
【0043】
また本発明によれば、検出手段によって回転駆動用モータの負荷電流、したがって出力トルクの値、その時間変化率を検出してもよく、テレビカメラによって回転子と被接合物とを撮像して画像処理を行ってもよく、さらにまたタイマなどの時間計測手段によって回転子の直進移動量を検出してもよい。このような検出手段を用いることで、回転速度および押圧力の少なくともいずれか一方の変化を、自動的に行うことかできるようになる。これによって被接合物の材質、板厚などの変化に応じて手動で回転速度および押圧力を切換える必要がない。
また本発明によれば、複数枚の被接合物が重ねられた場合には、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を回転子が押圧接触したときに、回転速度または押圧力を変化させる。これによって回転子の接触状態に応じて、最適な回転速度および押圧力を調整することができ、摩擦接合に必要な時間を短縮するとともに接合される被接合物の品質を維持または向上させることができる。
また本発明によれば、上述するように1つの箇所の接合に必要な時間を短縮することができるので、スポット接合によって複数箇所を連続して順に接合する場合には、連続して接合する箇所が増加すればするほど、作業時間を短縮することができる。したがって本発明は、特にスポット接合に良好に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態の摩擦撹拌接合の状態を示す簡略化した断面図である。
【図2】本発明の実施の一形態の摩擦撹拌接合装置24の簡略化した断面図である。
【図3】図2に示される摩擦撹拌接合装置24の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】図1〜図3に示される摩擦撹拌接合装置24の動作を説明するためのタイムミングチャートである。
【図5】図3に示される処理回路33の動作を説明するためのフローチャートである。
【図6】本件発明者の実験結果を示すグラフである。
【図7】本発明の実施の他の形態の簡略化した側面図である。
【図8】本発明の実施の他の形態の処理回路33の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 産業用ロボット
2 手首
3 入力手段
4 メモリ
7 移動量検出手段
8 テレビカメラ
9 時間計測手段
21 回転子
22,23 被接合物
24 摩擦撹拌接合装置
25 定盤
26 装置本体
27 回転駆動手段
28 軸線
29 直進駆動手段
31 回転駆動用モータ
33 処理回路
34 検出手段
36 ピン
37 先端部
38 ショルダ部
t1〜t5 時刻[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a friction stir welding apparatus that performs, for example, spot welding on a workpiece by friction stir welding.
[0002]
[Prior art]
In the prior art, while maintaining the rotation speed of the rotor and the moving speed moving toward the workpiece, set at a low predetermined value suitable for stirring the softened portion by frictional heat of the workpiece, Always work. Therefore, the period from the start to the end of the friction welding becomes undesirably long.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a friction stir welding method and apparatus capable of shortening the time required for friction stir welding.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention presses a rotor rotating at a high speed and a workpiece to each other, and partially softens the workpiece by frictional heat between the rotor and the workpiece, and agitates the softened portion to perform welding. In the friction stir welding method of joining objects,
The state of friction stir between the rotor and the workpiece is detected, and based on this detection result, as the friction stir operation proceeds,, TimesThis is a friction stir welding method characterized by lowering the pressing force between the trochanter and the workpiece.
According to the present invention, the pressing force can be changed during the pressing contact between the rotor and the article to be joined, and the time required for friction joining of the article to be joined, such as spot joining, can be reduced. The pressing force and further the speed of the linear movement of the rotor to the workpiece are increased due to the frictional heat between the rotor and the workpiece, and the workpiece is partially softened in a short time. , The pressing force, and the speed of the rectilinear movement are reduced to an optimum value for stirring the softened portion. Both the rotation speed and the pressing force may be changed during the pressing contact. In another embodiment of the present invention, the rotor may not be provided with a pin.
[0005]
Also, the present inventionThe rotor, which has a shoulder portion and a pin protruding from the shoulder portion toward the object to be joined, is pressed against the object to be joined, and the object to be joined is pressed by frictional heat between the rotor and the object to be joined. In the friction stir welding method of partially softening, stirring the softened portion and welding the workpiece,
The friction stir state between the rotor and the workpiece is detected, and based on the detection result, the shoulder portion is pressed against the workpiece, compared to the state where only the pin is pressed against the workpiece. In the friction stir welding method, the rotating speed of the rotor is reduced or the pressing force between the rotor and the workpiece is reduced when the rotor is in the state.
According to the invention, the rotor has the shoulder portion and the pin, and in the first state where only the pin is in contact with the workpiece, the rotation speed of the rotor is increased or the pressing force is increased. As a result, frictional heat is generated in a short time to promote partial softening of the workpiece. Thus, in the second state in which the pin has entered the workpiece and the shoulder portion has contacted the workpiece, an optimal rotation speed is provided for stirring the softened portion of the workpiece, or an optimal pressing force. At least one of the rotation speed and the pressing force is reduced. Thereby, compared with the case where the rotation speed or the pressing force is not changed, the construction time can be shortened while maintaining the frictional joining strength.
The pins of the rotor may be in the shape of a right cylinder or may be in the shape of a cylinder. The distal end portion having a shoulder portion to which the proximal end portion of the pin is connected may be, for example, a straight cylinder coaxial with the pin or an inverted truncated cone. Further, a guide hole is formed coaxially with the rotor, and a metal material is supplied to the guide hole and sent out from the tip of the pin. It is also possible to prevent formation of places.
[0006]
The present invention also provides a method in which a rotor rotating at a high speed and a workpiece are pressed against each other, and the workpiece is partially softened by frictional heat between the rotor and the workpiece, and the softened portion is agitated and stirred. In the friction stir welding method of joining the articles,
A plurality of workpieces are stacked, and it is detected that the rotor has pressed against the surface of the uppermost workpiece or the vicinity of the boundary of the superposed surfaces, and the friction stir operation is performed based on the detection result. The friction stir welding method is characterized in that the rotational speed of the rotor or the pressing force between the rotor and the object to be welded is reduced as the process proceeds.
According to the present invention, when a plurality of workpieces are stacked, when the rotor presses and contacts the surface of the uppermost workpiece or the vicinity of the boundary of the stacked workpieces, the rotation is performed. Change the speed or pressing force. This makes it possible to adjust the optimum rotation speed and pressing force according to the contact state of the rotor, thereby shortening the time required for friction welding and maintaining or improving the quality of the workpieces to be welded. it can.
[0007]
Further, the present invention is characterized in that the friction stir welding is spot welding..
[0008]
According to the present invention, as described above, it is possible to reduce the time required for joining one place, and when joining a plurality of places successively by spot joining, the places to be joined continuously are The greater the number, the shorter the work time. Therefore, the present invention can be favorably used especially for spot joining..
[0009]
Also, the present inventionFriction stir welding that presses the high-speed rotating rotor against the workpiece, partially softens the workpiece by frictional heat between the rotor and the workpiece, agitates the softened part, and welds the workpiece In the device,
Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
Detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the article to be welded,
Control means for reducing the pressing force of the linear drive means as the friction stir operation progresses based on the output in response to the output of the detection means.It is.
[0010]
According to the present invention, in response to the output of the detecting means, the pressing force between the rotor and the article to be joined is changed by the linear drive means during the press contact between the rotor and the article to be joined. It is possible to reduce the time required for friction joining of the object, for example, spot joining. First, the pressing force and the speed of the linear movement of the rotor to the workpiece are increased due to the frictional heat between the rotor and the workpiece, and the workpiece is partially softened in a short time. Thereafter, the pressing force and further the speed of the straight movement are reduced to an optimum value for stirring the softened portion. Both the rotation speed and the pressing force may be changed during the pressing contact. In another embodiment of the present invention, the rotor may not be provided with a pin.
[0011]
Also, the present invention provides a method for pressing a rotor that has a shoulder portion and a pin protruding from the shoulder portion toward a workpiece to rotate at a high speed against the workpiece, and generates frictional heat between the rotor and the workpiece. In a friction stir welding apparatus that partially softens the workpiece and agitates the softened portion to weld the workpiece,
Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
Detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the article to be welded,
In response to the output of the detection means, as the friction stir operation progresses based on the output, the rotation speed by the rotation drive means, or control means to reduce the pressing force by the linear drive means, the detection means,
A first state in which only the pin is in pressure contact with the workpiece;
Detecting the second state in which the shoulder portion is in pressure contact with the workpiece,
The control means is
The friction stir welding apparatus is characterized in that the rotation speed is reduced or the pressing force is reduced in the second state compared to the first state.
[0012]
According to the present invention, in the first state, the rotational speed of the rotor is increased by the rotational drive means, or the pressing force is increased by the linear drive means, and frictional heat is generated in a short time, and Promotes partial softening of Next, in the second state, the linear drive unit or the rotary drive unit is controlled so as to have an optimum rotation speed or an optimum pressing force for stirring the softened portion of the workpiece. And at least one of the rotation speed and the pressing force is reduced. Thereby, compared with the case where the rotation speed or the pressing force is not changed, the construction time can be shortened while maintaining the frictional joining strength.
[0013]
Further, in the present invention, the rotation driving means includes a rotation driving motor,
A detecting unit that detects a load current of the rotary drive motor;
In response to the output of the sensor, a level discriminating means for level discriminating whether the detected load current is equal to or greater than a predetermined current value, or whether a time rate of change is equal to or greater than a predetermined time rate of change,
In response to the output of the level discriminating means, when the detected load current is equal to or greater than a predetermined current value, or when the time rate of change is equal to or greater than a predetermined time rate of change, the state changes from the first state to the second state. And changing means..
[0014]
According to the present invention,A sensor detects a load current of the rotary drive motor, and thus an output torque, and a load current corresponding to the output torque is equal to or greater than a predetermined current value, or a time change rate of the load current is equal to or greater than a predetermined time change rate. Level discrimination by the level discriminating means, thereby detecting that the shoulder portion has come into contact with the workpiece, changing the rotation speed or the pressing force of the rotor by the changing means, and automatically performing friction stir welding. Can be performed quickly.
[0015]
Further, according to the present invention, the detecting means comprises:
(A) a first state and a second state,
By the amount of movement of the rotor by the linear drive means, or
A sensor that detects the image of the rotor and the workpiece by a television camera,
(B) changing means for changing from the first state to the second state in response to the output of the sensor.
Further, according to the present invention, the detecting means comprises:
Time measuring means for measuring the passage of time by means of the linear driving means of the rotor,
Changing means for changing from the first state to the second state in response to the output of the time measuring means.
[0016]
According to the present invention, the detecting means may also take an image of the joining state between the rotor and the article to be joined by a television camera and perform image processing on the joining state. May be detected as having contacted the object.
[0017]
Also, the present inventionFriction stir welding that presses the high-speed rotating rotor against the workpiece, partially softens the workpiece by frictional heat between the rotor and the workpiece, agitates the softened part, and welds the workpiece In the device,
Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
A plurality of workpieces are stacked, and a detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the surface of the uppermost workpiece or near the boundary of the stacked workpieces,
Control means for responding to the output of the detecting means and reducing the rotational speed of the rotary drive means or the pressing force of the linear drive means as the friction stir operation progresses based on the output. Device.
[0018]
According to the present invention, when a plurality of workpieces are stacked, when the rotor presses and contacts the surface of the uppermost workpiece or the vicinity of the boundary of the stacked workpieces, the rotation is performed. The rotation speed or the pressing force is changed by the driving means or the straight driving means. This makes it possible to adjust the optimum rotation speed and pressing force according to the contact state of the rotor, thereby shortening the time required for friction welding and maintaining or improving the quality of the workpieces to be welded. it can.
[0019]
Further, the present invention is characterized in that the friction stir welding is spot welding.
[0020]
According to the present invention, as described above, it is possible to reduce the time required for joining one place, and when joining a plurality of places successively by spot joining, the places to be joined continuously are The greater the number, the shorter the work time. Therefore, the present invention can be favorably used especially for spot joining.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a simplified sectional view showing a state of friction stir welding according to an embodiment of the present invention. The
[0022]
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of the friction
[0023]
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the friction
[0024]
Referring again to FIG. 1,
[0025]
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the friction
[0026]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the
[0027]
In step a2 of FIG. 5, whether the load current of FIG. 4 (2) detected by the detecting means 34, that is, the output torque T of the
[0028]
The
[0029]
Therefore, in step a6, after time t3, as shown in FIG. 4C, the rotational speed of the
[0030]
In step a7 of FIG. 5, when it is determined that the agitation execution time after time t3 reaches the predetermined value W2, at time t4, the
[0031]
FIG. 6 is a graph showing experimental results of the present inventor. The conditions under which the experiment of FIG. 6 was performed are as shown in Table 1.
[0032]
[Table 1]
[0033]
In FIG. 6,
[0034]
FIG. 7 is a simplified side view of another embodiment of the present invention. In this embodiment, the friction
[0035]
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the
[0036]
The operation of the
[0037]
Therefore, in step b6, the rotation speed and the pressing force of the
[0038]
As described above, even when the rotation speed and the pressing force of the
[0039]
In the above-described embodiment, the detecting means 34 detects the load current of the
[0040]
Further, in another embodiment of the present invention, the
[0041]
Further, in the embodiment of the present invention, the rotation speed and the pressing force of the
[0042]
【The invention's effect】
According to the present invention, during the pressure contact between the rotor and the workpiece,, PushChange pressure, and therefore movement speedAs the friction stir welding operation progressed, the pressing force between the rotor and the workpiece was reduced,The time required for friction stir welding can be reduced, and rapid friction stir welding can be performed.
Further, according to the present invention, in the first state, the rotational speed of the rotor is increased or the pressing force is increased to generate frictional heat in a short time, thereby promoting partial softening of the workpiece. I do. Next, in the second state, at least one of these rotation speeds or the pressing force is set so as to have the optimum rotation speed for stirring the softened portion of the article to be bonded or the optimum pressing force. Decrease one. As a result, the pin penetration time can be reduced while maintaining the frictional joining strength as compared with the case where the rotation speed or the pressing force is not changed.
Further, according to the present invention, the rotation speed or the pressing force is changed when the rotor presses and contacts the surface of the uppermost workpiece or the vicinity of the boundary of the stacked workpieces. This makes it possible to adjust the optimum rotation speed and pressing force according to the contact state of the rotor, thereby shortening the time required for friction welding and maintaining or improving the quality of the workpieces to be welded. it can.
Further, according to the present invention, as described above, it is possible to reduce the time required for joining one place, and when joining a plurality of places successively by spot joining, the places to be joined continuously , The working time can be shortened.
According to the invention, the pressing force is changed by the linear drive means during the pressing contact between the rotor and the workpiece, and as the friction stir welding operation proceeds, the pressing force between the rotor and the workpiece is increased. , The time required for friction stir welding can be shortened, and rapid friction stir welding can be performed.
Further, according to the present invention, in the first state, the rotational speed of the rotor is increased by the rotational driving means, or the pressing force is increased by the linear driving means to generate frictional heat in a short time, and Promotes partial softening of objects. Next, in the second state, these are rotated by a rotation driving unit or a straight driving unit so as to have an optimal rotation speed for stirring the softened portion of the article to be joined or an optimal pressing force. At least one of the rotation speed and the pressing force is reduced. As a result, the pin penetration time can be reduced while maintaining the frictional joining strength as compared with the case where the rotation speed or the pressing force is not changed.
[0043]
According to the present invention,Detection means detects the load current of the rotary drive motor, and thus the output torque value and its time rate of change.May beThe rotor and the workpiece are imaged by a TV camera and image processing is performed.May be, And also detects the amount of linear movement of the rotor by time measurement means such as a timer.Is also good. By using such detection means,At least one of the rotation speed and the pressing force can be automatically changed. This eliminates the need to manually switch the rotation speed and pressing force according to changes in the material, plate thickness, and the like of the workpiece.
Further, according to the present invention, when a plurality of workpieces are stacked, when the rotor is pressed against the surface of the uppermost workpiece or near the boundary of the stacked workpieces, Change the rotation speed or pressing force. This makes it possible to adjust the optimum rotation speed and pressing force according to the contact state of the rotor, thereby shortening the time required for friction welding and maintaining or improving the quality of the workpieces to be welded. it can.
Further, according to the present invention, as described above, it is possible to reduce the time required for joining one place, and when joining a plurality of places successively by spot joining, the places to be joined continuously , The working time can be shortened. Therefore, the present invention can be favorably used especially for spot joining.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a simplified cross-sectional view showing a state of friction stir welding according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a simplified cross-sectional view of a friction
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the friction
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the friction
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the
FIG. 6 is a graph showing experimental results of the present inventor.
FIG. 7 is a simplified side view of another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of a
[Explanation of symbols]
1 industrial robots
2 wrist
3 Input means
4 memory
7 Moving amount detecting means
8 TV camera
9 Time measurement means
21 Rotor
22, 23 Workpiece
24 Friction stir welding equipment
25 surface plate
26 Main unit
27 Rotation drive means
28 axis
29 Straight driving means
31 Rotary drive motor
33 processing circuit
34 Detecting means
36 pins
37 Tip
38 Shoulder
t1 to t5 time
Claims (11)
回転子と被接合物との摩擦撹拌状態を検出し、この検出結果に基づいて、摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。The high-speed rotating rotor and the workpiece are pressed against each other, and the frictional heat between the rotor and the workpiece is used to partially soften the workpiece and agitate the softened portion to join the workpiece. In the friction stir welding method,
Detecting a friction stir state between the rotor and the object to be bonded, on the basis of the detection result, as the friction stir operation progresses, the pressing force of the rotating rotor and the object to be bonded, characterized by low Friction stir welding method.
回転子と被接合物との摩擦撹拌状態を検出し、この検出結果に基づいて、ピンのみが被接合物に押圧接触している状態に比べて、ショルダ部が被接合物に押圧接触している状態では、回転子の回転速度を、低くし、または回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 The rotor, which has a shoulder portion and a pin protruding from the shoulder portion toward the object to be joined, is pressed against the object to be joined, and the object to be joined is pressed by frictional heat between the rotor and the object to be joined. In the friction stir welding method of partially softening, stirring the softened portion and welding the workpiece,
The friction stir state between the rotor and the workpiece is detected, and based on the detection result, the shoulder portion is pressed against the workpiece, compared to the state where only the pin is pressed against the workpiece. A friction stir welding method, wherein the rotating speed of the rotor is reduced, or the pressing force between the rotor and the workpiece is reduced in a state where the rotor is in a state of being engaged .
被接合物は、複数枚重ねられており、回転子が最上部の被接合物の表面または、重ねられた表面の境界付近を押圧接触したことを検出し、この検出結果に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転子の回転速度、または回転子と被接合物との押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。The high-speed rotating rotor and the workpiece are pressed against each other, and the frictional heat between the rotor and the workpiece is used to partially soften the workpiece and agitate the softened portion to join the workpiece. In the friction stir welding method,
A plurality of workpieces are stacked, and it is detected that the rotor has pressed against the surface of the uppermost workpiece or the vicinity of the boundary of the superposed surfaces, and the friction stir operation is performed based on the detection result. The rotational speed of the rotor or the pressing force between the rotor and the object to be welded is reduced as the process proceeds.
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、
回転子と被接合物との押圧接触している状態を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。Friction stir welding that presses the high-speed rotating rotor against the workpiece, partially softens the workpiece by frictional heat between the rotor and the workpiece, agitates the softened part, and welds the workpiece In the device,
Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
Detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the article to be welded,
A friction stir welding apparatus, comprising: a control unit that responds to the output of the detection unit and reduces the pressing force of the linear drive unit as the friction stir operation proceeds based on the output.
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
回転子と被接合物との押圧接触している状態を検出する検出手段と、Detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the article to be welded,
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて、回転駆動手段による回転速度、または直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含み、検出手段は、In response to the output of the detection means, as the friction stir operation progresses based on the output, the rotation speed by the rotation drive means, or control means to reduce the pressing force by the linear drive means, the detection means,
ピンのみが被接合物に押圧接触している第1状態と、A first state in which only the pin is in pressure contact with the workpiece;
ショルダ部が被接合物に押圧接触している第2状態とを検出し、Detecting the second state in which the shoulder portion is in pressure contact with the workpiece,
制御手段は、The control means is
第1状態に比べて第2状態では、前記回転速度を、低くし、または前記押圧力を、低くすることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。A friction stir welding apparatus, wherein the rotation speed is reduced or the pressing force is reduced in a second state compared to a first state.
検出手段は、回転駆動用モータの負荷電流を検出するセンサと、
センサの出力に応答し、検出された負荷電流が予め定める電流値以上であるか、または時間変化率が予め定める時間変化率以上であるかをレベル弁別するレベル弁別手段と、
レベル弁別手段の出力に応答し、検出された負荷電流が予め定める電流値以上であるとき、または時間変化率が予め定める時間変化率以上であるとき、第1状態から第2状態に、変化する変化手段とを含むことを特徴とする請求項6記載の摩擦撹拌接合装置。The rotation driving means includes a rotation driving motor,
A detecting unit that detects a load current of the rotary drive motor;
In response to the output of the sensor, a level discriminating means for level discriminating whether the detected load current is equal to or greater than a predetermined current value, or whether a time rate of change is equal to or greater than a predetermined time rate of change,
In response to the output of the level discriminating means, when the detected load current is equal to or greater than a predetermined current value, or when the time rate of change is equal to or greater than a predetermined time rate of change, the state changes from the first state to the second state. 7. The friction stir welding apparatus according to claim 6, further comprising changing means.
(a)第1状態と第2状態とを、
回転子の直進駆動手段による移動量によって、または
回転子と被接合物とのテレビカメラによる画像によって、検出するセンサと、
(b)センサの出力に応答し、第1状態から第2状態に変化する変化手段とを含むことを特徴とする請求項6記載の摩擦撹拌接合装置。The detecting means is
(A) a first state and a second state,
A sensor that detects by the moving amount of the rotor by the linear driving means or by the image of the rotor and the workpiece by the television camera,
7. The friction stir welding apparatus according to claim 6, further comprising: (b) changing means for changing from the first state to the second state in response to an output of the sensor.
回転子の直進駆動手段による時間経過を計測する時間計測手段と、
時間計測手段の出力に応答し、第1状態から第2状態に変化する変化手段とを含むことを特徴とする請求項6記載の摩擦撹拌接合装置。The detecting means is
Time measuring means for measuring the passage of time by means of the linear driving means of the rotor,
7. The friction stir welding apparatus according to claim 6, further comprising a change unit that changes from the first state to the second state in response to an output of the time measurement unit.
回転子を、その軸線まわりに回転速度可変に駆動する回転駆動手段と、
回転子を、その軸線方向に移動する直進駆動手段と、
被接合物は、複数枚重ねられており、回転子が、最上部の被接合物の表面または、重ねられた被接合物の境界付近を押圧接触した状態を検出する検出手段と、
検出手段の出力に応答し、前記出力に基づいて摩擦撹拌動作が進行するにつれて回転駆動手段による回転速度、または直進駆動手段による押圧力を低下する制御手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。Friction stir welding that presses the high-speed rotating rotor against the workpiece, partially softens the workpiece by frictional heat between the rotor and the workpiece, agitates the softened part, and welds the workpiece In the device,
Rotation driving means for driving the rotor at a variable rotation speed around its axis,
Linear drive means for moving the rotor in its axial direction;
A plurality of workpieces are stacked, and a detecting means for detecting a state in which the rotor is in pressure contact with the surface of the uppermost workpiece or near the boundary of the stacked workpieces,
Control means for responding to the output of the detecting means and reducing the rotational speed of the rotary drive means or the pressing force of the linear drive means as the friction stir operation progresses based on the output. apparatus.
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