JP4628774B2 - Friction stir welding equipment - Google Patents

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JP4628774B2 JP2004371820A JP2004371820A JP4628774B2 JP 4628774 B2 JP4628774 B2 JP 4628774B2 JP 2004371820 A JP2004371820 A JP 2004371820A JP 2004371820 A JP2004371820 A JP 2004371820A JP 4628774 B2 JP4628774 B2 JP 4628774B2
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Description

本発明は、被接合物を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置に関する。   The present invention relates to a friction stir welding apparatus that performs friction stir welding on workpieces.

複数の被接合部材を接合する摩擦撹拌接合装置は、被接合部材が重ね合わされる被接合物の一方側に接合ツールを配置し、他方向に裏当て部材を配置する。次に接合ツールを、回転させながら被接合物に押付け、被接合物に没入させる。接合ツールは、摩擦熱によって各被接合部材を部分的に非溶融の状態で流動化し、流動化した被接合部材を撹拌して各被接合部材をスポット接合する(たとえば特許文献1参照)。   In a friction stir welding apparatus that joins a plurality of members to be joined, a joining tool is arranged on one side of an article to be joined and the backing member is arranged in the other direction. Next, the welding tool is pressed against the workpiece while rotating, and is immersed in the workpiece. The joining tool fluidizes each member to be joined by frictional heat in a partially unmelted state, agitates the fluidized member to be joined, and spot joins the members to be joined (see, for example, Patent Document 1).

特開2001−314983号公報JP 2001-314983 A

摩擦撹拌接合によって被接合物には、各接合部材が接合される接合領域が形成される。従来技術の摩擦撹拌接合装置では、接合領域は、接合ツールの形状に応じた形状、すなわちリング状に形成される。この場合、加工条件によっては、必要な接合強度を得ることができない場合がある。従来技術の摩擦撹拌接合装置では、接合領域を広げるためには、直径の形状の大きい接合ツールを用いる必要があり、利便性が悪い。 To the article is by friction stir welding, bonding regions each of the bonding members are bonded is formed. In the conventional friction stir welding apparatus, the joining region is formed in a shape corresponding to the shape of the joining tool, that is, in a ring shape. In this case, the required bonding strength may not be obtained depending on the processing conditions. In the friction stir welding apparatus of the prior art, in order to widen the joining area, it is necessary to use a joining tool having a large diameter shape, which is not convenient.

したがって本発明の目的は、被接合物の接合強度を向上することができる摩擦撹拌接合装置を提供することである。   Therefore, the objective of this invention is providing the friction stir welding apparatus which can improve the joining strength of a to-be-joined object.

本発明は、複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、前記回転軸線に直交する角変位軸線を中心とする円筒面を備える裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を前記角変位軸線まわりに角変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動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。
The present invention is a friction stir welding apparatus that frictionally stir welds each member to be joined by immersing a rotating joining tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding part and cooperates with the joining tool to sandwich the object to be joined, with an angular displacement axis orthogonal to the rotation axis as the center A backing member having a cylindrical surface ;
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A power source that is provided on the base body and applies a force to an object to be bonded that is directed to an acting direction perpendicular to the rotation axis, the power source driving the backing member to be angularly displaced about the angular displacement axis It comprises, by angular displacement drive the backing member by said animal power source is the friction stir welding apparatus comprising a movement means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate .

本発明に従えば、接合ツールがツール保持部に装着された状態で、回転駆動手段および直進駆動手段を用いて、被接合物に接合ツールを回転接触させて、接合ツールと被接合物との間で摩擦熱を発生させ、摩擦熱によって各被接合部材を撹拌して、各被接合部材を接合する。   According to the present invention, in a state where the joining tool is mounted on the tool holding portion, the joining tool is brought into rotational contact with the objects to be joined using the rotation driving means and the straight driving means, and the joining tool and the objects to be joined are rotated. Friction heat is generated between the members, the members to be joined are stirred by the frictional heat, and the members to be joined are joined.

摩擦撹拌にあたって、被接合物の一方の表面に接合ツールが接触し、接合ツールと反対側の他方の表面に裏当て部材が接触し、被接合物を両側から挟持する。移動手段が作用方向に向かう力を被接合物に与えると、被接合物を保持する被接合物保持装置または基体を保持する基体保持装置の少なくともいずれかが撓み、被接合物に対して基体が作用方向に相対的にずれる。これによって基体に支持される接合ツールが、被接合物に対して作用方向に移動し、被接合物に形成される接合領域を作用方向に広げることができる。 In friction stirring, the joining tool comes into contact with one surface of the objects to be joined, the backing member comes into contact with the other surface opposite to the joining tool, and the objects to be joined are sandwiched from both sides . Given a force moving means toward the direction of action to the article, the deflection of at least one of the substrate holding device for holding the object to be bonded held device or substrate for holding the object to be bonded is, the substrate relative to the objects to be bonded Is relatively displaced in the direction of action. As a result, the joining tool supported by the base moves in the acting direction with respect to the article to be joined, and the joining region formed in the article to be joined can be expanded in the acting direction.

たとえば基体保持装置が、基体および被接合物保持装置よりも剛性が低い場合、移動手段が被接合物に力を与えると、その力の反力によって基体保持装置が撓み、移動手段が力を与えた方向に対して反対方向に基体が移動する。 For example the substrate holding device, the substrate and the case stiffness than an object to be bonded holding device is low, the moving means provides a force to the article, deflection substrate holding device by a reaction force of the force, moving means force The base body moves in the opposite direction to the direction in which is given.

前記接合ツールが被接合物を加圧することで、被接合物が裏当て部材を加圧する。したがって裏当て部材を作用方向に変位移動すると、裏当て部材と被接合物とで摩擦力が発生し、被接合物に作用方向に向かう力を与えることができる。なお、裏当て部材の変位とは、基体に対して裏当て部材が直進移動する場合、基体に対して裏当て部材が角変位する角変位する場合も含む。 The joining tool pressurizes the backing member as the joining tool pressurizes the joining object. Therefore, when the backing member is displaced and moved in the acting direction, a frictional force is generated between the backing member and the article to be joined, and a force in the acting direction can be applied to the article to be joined. The displacement of the backing member includes a case where the backing member moves linearly with respect to the substrate and a case where the backing member undergoes angular displacement with respect to the substrate.

本発明に従えば、裏当て部材の円筒面に被接合物を当接した状態で、裏当て部材を角変位軸線まわりに角変位する。これによって円筒面と裏当て部材との間で摩擦力が発生し、円筒面の接線方向に移動する力が、被接合物に与えられる。また裏当て部材が角変位することによって、裏当て部材が被接合物に当接する当接位置と基体の位置との関係を一定に保つことができる。これによって基体は、変位する裏当て部材を安定して支持することができる。また裏当て部材を直進変位させる場合に比べて、裏当て部材を支持する支持部分をベアリングによって実現することで、支持部分の構造を簡単化および小形化することができる。   According to the present invention, the backing member is angularly displaced about the angular displacement axis while the workpiece is in contact with the cylindrical surface of the backing member. As a result, a frictional force is generated between the cylindrical surface and the backing member, and a force that moves in the tangential direction of the cylindrical surface is applied to the workpiece. Further, when the backing member is angularly displaced, the relationship between the contact position where the backing member abuts the workpiece and the position of the substrate can be kept constant. Thus, the base can stably support the displaced backing member. In addition, the structure of the support portion can be simplified and miniaturized by realizing the support portion that supports the backing member with a bearing as compared with the case where the backing member is displaced linearly.

発明は、複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、摩擦力を向上する溝が該裏当て部材の表面に形成される裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を角変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動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
The present invention is a friction stir welding apparatus that frictionally stir welds each member to be joined by immersing a rotating joining tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts on the workpiece from the opposite side of the tool holding portion and clamps the workpiece in cooperation with the welding tool, and a groove for improving frictional force is provided on the surface of the backing member. A backing member formed on
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving unit that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction that is perpendicular to the rotation axis to the object to be joined, and includes a power source that displaces and drives the backing member. A friction stir welding apparatus comprising: a moving means for moving the object to be bonded relative to the base in the action direction by driving the backing member to be angularly displaced .

本発明に従えば、溝が形成されることによって被接合物と裏当て部材とが滑ることを防いで、被接合物に対して、作用方向に向かう力を確実に与えることができる。これによって基体と被接合物との移動に抗する力が大きい場合でも、基体と被接合物とを相対的に移動させることができる。   According to the present invention, it is possible to prevent the object to be bonded and the backing member from slipping by forming the groove, and reliably apply a force toward the acting direction to the object to be bonded. Thereby, even when the force resisting the movement between the substrate and the object to be bonded is large, the substrate and the object to be bonded can be relatively moved.

発明は、複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、前記回転軸線に直交する角変位軸線を中心とする円筒面を備える裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、
前記裏当て部材に対して離反した位置に設けられ、前記裏当て部材を変位駆動する動力源と、
前記動力源からの動力を該裏当て部材に伝達して、前記裏当て部材を前記角変位軸線まわりに角変位駆動するリンク機構とを含み、
該動力源によってリンク機構が前記裏当て部材を角変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動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
本発明は、複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、摩擦力を向上する溝が該裏当て部材の表面に形成される裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、
前記裏当て部材に対して離反した位置に設けられ、前記裏当て部材を変位駆動する動力源と、
前記動力源からの動力を該裏当て部材に伝達するリンク機構とを含み、
該動力源によってリンク機構が前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動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。
The present invention is a friction stir welding apparatus that frictionally stir welds each member to be joined by immersing a rotating joining tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding part and cooperates with the joining tool to sandwich the object to be joined, with an angular displacement axis orthogonal to the rotation axis as the center A backing member having a cylindrical surface;
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving means that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction, which is a direction orthogonal to the rotation axis, to the workpiece;
A power source provided at a position away from the backing member and driving the backing member to be displaced;
A link mechanism that transmits power from the power source to the backing member, and drives the backing member to be angularly displaced about the angular displacement axis.
A friction stir welding apparatus comprising: a moving mechanism that causes the link mechanism to angularly drive the backing member by the power source to move the object to be bonded relative to the base in the working direction. .
The present invention is a friction stir welding apparatus that frictionally stir welds each member to be joined by immersing a rotating joining tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding portion and clamps the object to be joined in cooperation with the joining tool, and a groove for improving frictional force is provided on the surface of the backing member. A backing member formed on
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving means that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction, which is a direction orthogonal to the rotation axis, to the workpiece;
A power source provided at a position away from the backing member and driving the backing member to be displaced;
A link mechanism for transmitting power from the power source to the backing member,
A friction stir welding apparatus comprising: a moving mechanism that causes the link mechanism to move the backing member by the power source so as to move the object to be bonded relative to the base in the action direction.

本発明に従えば、動力源で発生した動力は、動力伝達機構によって裏当て部材に伝達される。裏当て部材は、動力伝達機構を介して動力が与えられると、基体に対して変位移動する。このように動力伝達機構を介することによって、裏当て部材から離反した位置に動力源を配置することができ、裏当て部材の近傍を小形化することができる。   According to the present invention, the power generated by the power source is transmitted to the backing member by the power transmission mechanism. When power is applied through the power transmission mechanism, the backing member is displaced relative to the base. By using the power transmission mechanism in this way, the power source can be arranged at a position away from the backing member, and the vicinity of the backing member can be reduced in size.

本発明に従えば、リンク伝達機構によって動力を伝達することによって、ベルト伝達機構に比べて、大きい動力を伝達することができる。これによって裏当て部材の移動に抗する力が大きくても、裏当て部材を移動させることができ、信頼性を向上することができる。また歯車伝達機構に比べて、構造を簡略化したうえで動力源と裏当て部材との間隔を大きくすることができる。   According to the present invention, it is possible to transmit a larger power than the belt transmission mechanism by transmitting the power by the link transmission mechanism. Thus, even if the force against the movement of the backing member is large, the backing member can be moved, and the reliability can be improved. Further, compared with the gear transmission mechanism, the structure can be simplified and the distance between the power source and the backing member can be increased.

また本発明は、前記移動手段は、前記接合ツールによって被接合物を部分的に軟化させた状態で、作用方向に向かう力を被接合物に与えることを特徴とする。 The present invention, said moving means in a state of partially softens the objects to be bonded by the bonding tool, characterized in providing a force toward the direction of action to the article.

本発明に従えば、接合ツールと被接合物との摩擦熱とによって被接合物を軟化させた状態で、移動手段が被接合物に力を与える。被接合物が軟化していると、被接合物と基体とが相対的に移動するのに対して抗する力が小さい。したがって被接合物と基体との相対移動を容易に行うことができる。 According to the invention, in a state in which to soften the objects to be bonded by the frictional heat between the welding tool and the object to be joined, moving means provides a force to the article. When the object to be bonded is softened, the force to resist the relative movement of the object to be bonded and the substrate is small. Therefore, the relative movement between the object to be bonded and the substrate can be easily performed.

また本発明は、前記移動手段は、被接合物に与える力の方向を変更可能に設けられることを特徴とする。 The present invention, the moving means may be arranged to be changed in the direction of force applied to the article.

本発明に従えば、被接合物に与える力の方向が変更されることによって、接合領域が広がる方向を変更することができる。これによって被接合物の形状および接合条件などに応じて、接合領域を変更することができ、利便性を向上することができる。   According to the present invention, the direction in which the joining region expands can be changed by changing the direction of the force applied to the workpiece. Accordingly, the joining region can be changed according to the shape of the object to be joined, joining conditions, and the like, and convenience can be improved.

発明は、複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体であって、多関節ロボットによって任意の位置に移動可能に設けられる基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して作用方向に相対移動させる移動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
The present invention is a friction stir welding apparatus that frictionally stir welds each member to be joined by immersing a rotating joining tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding portion and clamps the object to be joined in cooperation with the joining tool;
A base that supports the tool holding unit and the backing member, and is provided so as to be movable to an arbitrary position by an articulated robot;
A moving unit that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction that is perpendicular to the rotation axis to the object to be joined, and includes a power source that displaces and drives the backing member. A friction stir welding apparatus comprising: a moving means for moving the object to be bonded relative to the base in the direction of action by driving the backing member to move .

本発明に従えば、基体が、多関節ロボットによって被接合物に予め設定される接合位置に移動される。多関節ロボットは、基体を保持する基体保持装置となる。移動手段によって被接合物を作用方向一方に向かう力を与えると、基体は、移動手段が被接合物に与えた力に関する反力を被接合物から与えられる。この反力は、基体を支持する多関節ロボットに与えられる。多関節ロボットは、前記反力が与えられることによってロボットアームが撓む。これによって基体は、作用方向他方に移動して、基体と被接合物とが相対的に変位する。したがって剛性の低いロボットアームを用いたとしても、被接合物の接合領域を大きくすることができ、被接合物の接合強度を向上することができる。また接合ツールを微小移動させるための多関節ロボットの制御が複雑化することがない。 According to the present invention, the base body is moved to the joining position set in advance on the workpiece by the articulated robot. The articulated robot is a substrate holding device that holds the substrate . Given a force directed in one direction of action of the objects to be bonded by the moving means, the substrate is provided with a reaction force about the force moving means is provided to the article from the article. This reaction force is applied to the articulated robot that supports the base. In the articulated robot, the robot arm bends when the reaction force is applied. As a result, the base body moves in the other direction of operation, and the base body and the object to be joined are relatively displaced. Therefore, even if a low-rigidity robot arm is used, the joining area of the object to be joined can be increased, and the joining strength of the object to be joined can be improved. Further, the control of the articulated robot for moving the welding tool minutely does not become complicated.

発明によれば、移動手段によって被接合物に作用方向に力を与えることによって、基体保持装置および被接合物保持装置の少なくともいずれかを撓ませて、被接合物を作用方向に相対的にずらすことができる。これによって接合ツールを大きくすることなく、接合領域を作用方向に広げることができ、被接合物の接合強度を向上することができる。 According to the present invention, by providing a force to the working direction to the article by moving means, by bending at least one of the substrate holding device and the to-be-bonded holding device, relative to the working direction the objects to be bonded Can be shifted. Accordingly, the joining region can be expanded in the direction of action without increasing the joining tool, and the joining strength of the objects to be joined can be improved.

たとえば基体保持装置または被接合物保持装置として、多関節ロボットを用いて、基体と被接合物とを相対的に作用方向に変位移動して接合強度を向上することができる。   For example, using a multi-joint robot as a substrate holding device or a workpiece holding device, the substrate and the workpiece can be relatively displaced in the direction of action to improve the bonding strength.

比較例として、多関節ロボットを用いて摩擦撹拌接合装置を被接合物に対して作用方向に移動させようとした場合、被接合物に対して接合ツールを予め定める移動量だけ正確に移動させるよう制御することが困難である。またロボットアームの剛性が不足し、摩擦撹拌接合装置を十分に移動させることができない場合がある。   As a comparative example, when an articulated robot is used to move the friction stir welding apparatus in the direction of action with respect to the workpiece, the welding tool is accurately moved by a predetermined amount of movement relative to the workpiece. It is difficult to control. Moreover, the rigidity of the robot arm may be insufficient, and the friction stir welding apparatus may not be moved sufficiently.

これに対して本発明では、基体保持装置として剛性の低い多関節ロボットを用いた場合であっても、正確な移動量で被接合物と基体とをずらすことができ、被接合物の接合強度を向上することができる。なお、被接合物保持装置の剛性が低い場合も同様である。   On the other hand, in the present invention, even when an articulated robot with low rigidity is used as the substrate holding device, the object to be bonded and the substrate can be displaced with an accurate movement amount, and the bonding strength of the object to be bonded is Can be improved. The same applies when the rigidity of the object holding device is low.

また、裏当て部材を変位移動したときに生じる摩擦力によって、被接合物に作用方向に向かう力を与える。これによって被接合物に力を与えるために、基体に支持される当接片を被接合物に当接させる機構を裏当て部材とは別途形成する必要がなく、構成部品を減らすことができる。 Moreover, the force which goes to an acting direction is given to a to-be-joined object by the frictional force which arises when a backing member is displaced and moved. Thus, in order to apply a force to the object to be bonded, it is not necessary to separately form a mechanism for bringing the contact piece supported by the base member into contact with the object to be bonded, and the number of components can be reduced.

また比較例として裏当て部材とは異なる当接片を用いて力を与える場合には、当接片を被接合物に係止させる必要がある。また裏当て部材が、被接合物と基体との移動を妨害してしまう。   Further, as a comparative example, when a force is applied using a contact piece different from the backing member, the contact piece needs to be locked to the article to be joined. Further, the backing member obstructs the movement between the article to be joined and the substrate.

これに対して本発明では、裏当て部材を用いることで、当接片を被接合物に係止させる必要がないので、被接合物の形状にかかわらず、被接合物に作用方向に力を与えることができる。また裏当て部材が、被接合物と基体との移動を妨害することを防ぐことができる。   On the other hand, in the present invention, since the backing member is used, it is not necessary to lock the abutting piece to the object to be joined. Can be given. Moreover, it can prevent that a backing member obstructs the movement with a to-be-joined object and a base | substrate.

また本発明によれば、裏当て部材を角変位することで、裏当て部材が被接合物に当接する当接位置と基体の位置との関係を一定に保つことができ、安定して裏当て部材を変位することができる。これによって基体と被接合物とを安定して移動させることができる。また裏当て部材を直進変位させる場合に比べて、基体と被接合物とを移動させるために必要な領域を小さくして、装置を小形化することができる。これによって被接合物の周囲の空間が狭い場合であっても、裏当て部材をその空間に収容することができ、各被接合部材を互いに接合することができる。 According to the present invention, by the angular displacement of the backing member, the backing member can be kept constant the relationship between the abutting position of the abutting position and the substrate to the article, stable backing The member can be displaced. As a result, the substrate and the object to be joined can be moved stably. Further, as compared with the case where the backing member is linearly displaced, the area required for moving the base body and the object to be joined can be reduced, and the apparatus can be miniaturized. Accordingly, even when the space around the object to be bonded is narrow, the backing member can be accommodated in the space, and the members to be bonded can be bonded to each other.

また本発明によれば、溝が形成されることによって被接合物と裏当て部材とが滑ることを防いで、被接合物に対して、作用方向に向かう力を確実に与えることができる。これによって基体と被接合物との移動に抗する力が大きい場合でも、基体と被接合物とを相対的に移動させることができる。また溝の代わりに摩擦力が向上する凹凸が形成されてもよい。 Moreover , according to this invention, it can prevent that a to-be-joined object and a backing member slip by forming a groove | channel, and can give the force which goes to an action direction with respect to a to-be-joined object reliably. Thereby, even when the force resisting the movement between the substrate and the object to be bonded is large, the substrate and the object to be bonded can be relatively moved. Moreover, the unevenness | corrugation which improves a frictional force may be formed instead of a groove | channel.

また本発明によれば、動力伝達機構によって動力源を裏当て部材から離反させて配置することができ、裏当て部材付近を小形化することができる。これによって被接合物の周囲の空間が狭い場合であっても、裏当て部材をその空間に収容することができ、各被接合部材を互いに接合することができる。 According to the present invention, can be arranged by separating the power source from the backing member by a power transmission mechanism, the vicinity of the backing member can be downsized. Accordingly, even when the space around the object to be bonded is narrow, the backing member can be accommodated in the space, and the members to be bonded can be bonded to each other.

また本発明によれば、リンク機構を用いることによって、動力源と裏当て部材との間隔を離すことができる。また他の動力伝達機構に比べて、構造を簡略化したうえで、裏当て部材の移動に抵抗する力が大きくても、裏当て部材を確実に移動させることができる。 Moreover , according to this invention, the space | interval of a power source and a backing member can be separated by using a link mechanism. Further, the structure can be simplified as compared with other power transmission mechanisms, and the backing member can be reliably moved even if the force resisting the movement of the backing member is large.

また本発明によれば、被接合物を軟化させた状態で、移動手段が被接合物に力を与える。これによって被接合物と基体とが相対的に移動するのに対して抵抗する力が小さくなり、被接合物と基体とを相対的な移動を容易に行うことができる。したがって接合ツールに与えられる負荷を小さくすることができ、接合ツールの破損を防ぐことができる。 According to the present invention, in a state in which to soften the objects to be bonded, moving means provides a force to the article. As a result, the resistance force against the relative movement of the object to be bonded and the substrate is reduced, and the relative movement between the object to be bonded and the substrate can be easily performed. Therefore, the load applied to the welding tool can be reduced, and the breakage of the welding tool can be prevented.

また本発明によれば、剛性の低いロボットアームを用いたとしても、被接合物の接合領域を大きくして、被接合物の接合強度を向上することができる。また多関節ロボットを用いることによって、固定される被接合物に対して、任意の位置にスポット接合領域を形成することができ、汎用性を向上することができる。 Further , according to the present invention, even if a robot arm with low rigidity is used, it is possible to increase the bonding area of the workpiece by increasing the bonding area of the workpiece. In addition, by using an articulated robot, a spot bonding region can be formed at an arbitrary position with respect to an object to be fixed, and versatility can be improved.

図1は、本発明の実施の第1形態である摩擦撹拌接合装置20の一部を示す断面図である。図2は、図1の矢符II−IIから摩擦撹拌接合装置20を見た図である。摩擦撹拌接合(Friction Stir Welding:略称FSW)装置20は、多関節ロボット100に保持され、重ね合わされた複数の被接合部材18,19を互いに接合する。多関節ロボット100は、3次元的に任意の位置に摩擦撹拌接合装置20を移動させる。これによって摩擦撹拌接合装置20は、被接合物17に複数点在する接合部分を順次接合するスポット接合を行うことができる。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a part of a friction stir welding apparatus 20 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a view of the friction stir welding apparatus 20 viewed from the arrow II-II in FIG. A friction stir welding (abbreviated as FSW) device 20 is held by the articulated robot 100 and joins a plurality of joined members 18 and 19 which are superposed on each other. The articulated robot 100 moves the friction stir welding apparatus 20 to an arbitrary position three-dimensionally. As a result, the friction stir welding apparatus 20 can perform spot welding for sequentially joining a plurality of joint portions scattered on the workpiece 17.

被接合物17は、互いに並んだ複数の被接合部材18,19によって構成される。この並んだ状態とは、各被接合部材18,19との間に隙間が形成される状態を含む。被接合物17は、たとえばアルミ合金製の薄厚および中厚製品、具体的には、自動車ボディ、意匠構造物、重ね接合物などである。被接合物17は、予め定める被接合物保持装置に保持される。   The workpiece 17 is composed of a plurality of members 18 and 19 that are aligned with each other. This aligned state includes a state in which a gap is formed between each of the members to be joined 18 and 19. The article to be joined 17 is, for example, a thin or medium thickness product made of an aluminum alloy, specifically, an automobile body, a design structure, a lap joint, or the like. The article to be joined 17 is held by a predetermined article holding apparatus.

摩擦撹拌接合装置20は、予め定める回転軸線L1が設定される。摩擦撹拌接合にあたって、回転軸線L1は、被接合物17に接合ツール22を没入させる方向に沿い、被接合物17の接合位置を挿通する。摩擦撹拌接合装置20は、円柱状の接合ツール22を着脱可能に装着する。摩擦撹拌接合装置20は、装着した接合ツール22を回転軸線L1まわりに回転駆動するとともに、回転軸線L1に沿う方向に直進駆動する。以下、回転軸線L1に沿う方向をX方向と称する。   The friction stir welding apparatus 20 is set with a predetermined rotation axis L1. In the friction stir welding, the rotation axis L1 passes through the joining position of the workpiece 17 along the direction in which the welding tool 22 is immersed in the workpiece 17. The friction stir welding apparatus 20 detachably mounts a columnar joining tool 22. The friction stir welding apparatus 20 drives the attached welding tool 22 to rotate about the rotation axis L1 and linearly drives in a direction along the rotation axis L1. Hereinafter, the direction along the rotation axis L1 is referred to as the X direction.

摩擦撹拌接合装置20は、接合ツール22に対してX方向に間隔を開けて配置される裏当て部材121を有する。裏当て部材121と接合ツール22とは、回転軸線L1に沿って配置される。摩擦撹拌接合にあたって、裏当て部材121は、被接合物17のX方向一方X1の表面19aに当接する。接合ツール22は、X方向一方X1に移動することによって、被接合物17のX方向他方X2の表面18aに当接する。これによって接合ツール22と裏当て部材121とは、協働して被接合物17を挟持する。なお、X方向一方X1は、接合ツール22から裏当て部材121に向かう方向であり、X方向他方X2は、裏当て部材121から接合ツール22に向かう方向である。   The friction stir welding apparatus 20 includes a backing member 121 that is disposed with a gap in the X direction with respect to the welding tool 22. The backing member 121 and the joining tool 22 are disposed along the rotation axis L1. In the friction stir welding, the backing member 121 contacts the surface 19a of the X direction one X1 of the article 17 to be joined. The welding tool 22 abuts on the surface 18a of the other X2 in the X direction of the workpiece 17 by moving in the X direction one X1. As a result, the joining tool 22 and the backing member 121 cooperate to hold the article 17 to be joined. One X1 in the X direction is a direction from the joining tool 22 toward the backing member 121, and the other X2 in the X direction is a direction from the backing member 121 toward the joining tool 22.

摩擦撹拌接合装置20は、接合ツール22を回転軸線L1まわりに回転させるとともにX方向一方X1に変位させる。そして接合ツール22を被接合物17に回転接触させる。接合ツール22を被接合物17に押付けることによって、接合ツール22と被接合物17とに摩擦熱を生じさせて被接合物17を軟化させ、接合ツール22を被接合物17に没入させる。   The friction stir welding apparatus 20 rotates the welding tool 22 around the rotation axis L1 and displaces it in one direction X1 in the X direction. Then, the welding tool 22 is brought into rotational contact with the workpiece 17. By pressing the welding tool 22 against the workpiece 17, frictional heat is generated between the welding tool 22 and the workpiece 17 to soften the workpiece 17 and the welding tool 22 is immersed in the workpiece 17.

次に摩擦撹拌接合装置20は、接合ツール22が予め定める量没入した状態で回転を継続して待機し、接合ツール22の近傍の被接合部材18,19を流動化して撹拌する。これによって各被接合部材18,19は、互いに混ざり合った接合領域が形成される。摩擦撹拌接合装置20は、接合領域を形成すると、接合ツール22を被接合物17から離脱させる。これによって流動化した接合領域が固体化し、各被接合部材18,19が接合される。   Next, the friction stir welding apparatus 20 continues to rotate while the welding tool 22 is immersed in a predetermined amount, and fluidizes and stirs the members 18 and 19 to be joined in the vicinity of the welding tool 22. As a result, each of the members to be joined 18 and 19 is formed with a joining region mixed with each other. When the friction stir welding apparatus 20 forms the joining area, the joining tool 22 is detached from the article 17 to be joined. As a result, the fluidized joining region is solidified and the members to be joined 18 and 19 are joined.

図1に示すように、摩擦撹拌接合装置20は、裏当て部材121を含む裏当て構造体120と、接合ツール22を装着するツール保持部を支持する基体21とを含む。基体21は、略C字状に形成され、周方向一端部にツール保持部が設けられる。また周方向他端部に裏当て構造体120が着脱可能に装着される。   As shown in FIG. 1, the friction stir welding apparatus 20 includes a backing structure 120 including a backing member 121, and a base 21 that supports a tool holding unit on which the joining tool 22 is mounted. The base 21 is formed in a substantially C shape, and a tool holding portion is provided at one end in the circumferential direction. The backing structure 120 is detachably attached to the other end in the circumferential direction.

裏当て構造体120は、裏当て部材121と、基体21に装着される装着体122と、装着体122に固定される微小移動手段123と、裏当て部材121を支持する支持体124とを有する。装着体122は、基体21に着脱可能に装着される。   The backing structure 120 includes a backing member 121, a mounting body 122 that is mounted on the base body 21, a minute moving means 123 that is fixed to the mounting body 122, and a support body 124 that supports the backing member 121. . The mounting body 122 is detachably mounted on the base body 21.

裏当て部材121は、円筒状に形成される。裏当て部材121は、角変位軸線L2を有する。角変位軸線L2は、回転軸線L1に直交する方向に延びる。本実施の形態では、角変位軸線L2は、X方向に直交する方向のうちの一方向であるY方向に垂直なZ方向に延びる。本実施の形態では、Y方向は、被接合物17に力を与える作用方向となる。言い換えると角変位軸線L2は、回転軸線L1に対して垂直に延びる。裏当て部材121は、角変位軸線L2まわりに角変位可能に支持体124に支持される。 The backing member 121 is formed in a cylindrical shape. The backing member 121 has an angular displacement axis L2. The angular displacement axis L2 extends in a direction orthogonal to the rotation axis L1. In the present embodiment, the angular displacement axis L2 extends in the Z direction perpendicular to the Y direction , which is one of the directions orthogonal to the X direction. In the present embodiment, the Y direction is an action direction that applies force to the workpiece 17. In other words, the angular displacement axis L2 extends perpendicular to the rotation axis L1. The backing member 121 is supported by the support 124 so as to be angularly displaceable about the angular displacement axis L2.

裏当て部材121の外周面は、角変位軸線Lを中心とする曲率半径を有する。裏当て部材121の外周面は、接合ツール22に対向する。接合にあたって、被接合物17は、裏当て部材121の外周面の一部に当接する。この当接位置は、外周面のうち回転軸線L1と交差する位置となる。また裏当て部材121は、その外周部に凹凸が形成される。具体的には、裏当て部材121は、角変位軸線L2に平行に延びるローレット溝125が形成される。 The outer peripheral surface of the backing member 121 has a radius of curvature centered on the angular displacement axis L 2. The outer peripheral surface of the backing member 121 faces the welding tool 22. In joining, the article 17 is in contact with a part of the outer peripheral surface of the backing member 121. This contact position is a position that intersects the rotation axis L1 on the outer peripheral surface. Further, the backing member 121 has irregularities formed on the outer periphery thereof. Specifically, the backing member 121 has a knurled groove 125 extending parallel to the angular displacement axis L2.

支持体124は、装着体122に固定されて装着体122からX方向他方X2に延びる2つの立設部126,127と、立設部126,127の間に設けられる軸体128とを含む。各立設部126,127は、X方向とY方向とにともに直交するZ方向に並び、Z方向に間隔を開けて配置される。軸体328は、円柱状に形成され、その軸線は、裏当て部材121の角変位軸線L2と一致する。軸体128と裏当て部材121とは、ベアリング128を介して連結される。これによって、裏当て部材121は、装着体122が基体21に装着された状態で、基体21に対して角変位軸線L2まわりに角変位可能となる。   The support body 124 includes two standing portions 126 and 127 that are fixed to the mounting body 122 and extend from the mounting body 122 in the other X direction in the X direction, and a shaft body 128 that is provided between the standing portions 126 and 127. The standing portions 126 and 127 are arranged in the Z direction orthogonal to both the X direction and the Y direction, and are arranged with an interval in the Z direction. The shaft body 328 is formed in a cylindrical shape, and the axis thereof coincides with the angular displacement axis L2 of the backing member 121. The shaft body 128 and the backing member 121 are connected via a bearing 128. Accordingly, the backing member 121 can be angularly displaced about the angular displacement axis L <b> 2 with respect to the base body 21 in a state where the mounting body 122 is mounted on the base body 21.

図3は、図2の矢符III−IIIから摩擦撹拌接合装置20を見て、一部を切断して示す図である。微小移動手段123は、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに角変位駆動する。微小移動手段123は、装着体122に固定される。本実施の形態では、微小移動手段123は、動式エアシリンダによって実現され、Y方向に変位自在なピストンロッド130が設けられる。 FIG. 3 is a diagram showing a part of the friction stir welding apparatus 20 as viewed from the arrow III-III in FIG. The minute moving means 123 angularly drives the backing member 121 around the angular displacement axis L2. The minute moving means 123 is fixed to the mounting body 122. In this embodiment, minute movement means 123 is implemented by a double Doshiki air cylinder, displaced freely piston rod 130 is provided in the Y direction.

また微小移動手段123は、シリンダチューブ133に2つの流体入出孔131,132が形成される。2つの流体入出孔131,132のうち、第1流体入出孔131から流体がシリンダチューブ13に供給されると、ピストンロッド130は、Y方向一方Y1に変位する。2つの流体入出孔131,132のうち、第2流体入出孔132から流体がシリンダチューブ13に供給されると、ピストンロッド130は、Y方向他方Y2に変位する。本実施の形態では、ピストンロッド130の移動速度をコントロールするためのスピードコントローラ141,142が設けられる。これによってピストンロッド130がY方向一方Y1に進む速度と、Y方向他方Y2に進む速度とをそれぞれ異ならせて調整可能である。スピードコントローラ141,142は、ピストンロッドの速度を調整する速度調整手段となる。 The minute moving means 123 has two fluid inlet / outlet holes 131 and 132 formed in the cylinder tube 133. Of the two fluid input and holes 131 and 132, the fluid from the first fluid input and hole 131 is supplied to the cylinder tube 13 3, the piston rod 130 is displaced in the Y direction whereas Y1. Of the two fluid input and holes 131 and 132, the fluid from the second fluid input and hole 132 is supplied to the cylinder tube 13 3, the piston rod 130 is displaced in the Y direction other Y2. In the present embodiment, speed controllers 141 and 142 for controlling the moving speed of the piston rod 130 are provided. As a result, the speed at which the piston rod 130 advances in the Y direction on the one side Y1 and the speed at which the piston rod 130 advances on the other side in the Y direction can be adjusted differently. The speed controllers 141 and 142 serve as speed adjusting means for adjusting the speed of the piston rod.

ピストンロッド130は、先端部134がシリンダチューブ13から突出する。ピストンロッド130の先端部134は、裏当て部材121に固定される。なお、ピストンロッド130の先端部134は、ピストンロッド130の残余の部分に対して角変位可能に連結されることが好ましい。ピストンロッド130の先端部134は、裏当て部材121のうち、裏当て部材121が被接合物17に当接することを阻害しない位置で、裏当て部材121に連結される。本実施の形態では、ピストンロッド130は、装着体122と、裏当て部材122との間を通過し、ピストンロッド130の先端部134は、裏当て部材121のうちX方向一方X1側部分に固定される。 The piston rod 130 has a tip portion 134 protrudes from the cylinder tube 13 3. The distal end portion 134 of the piston rod 130 is fixed to the backing member 121. In addition, it is preferable that the front-end | tip part 134 of the piston rod 130 is connected with respect to the remaining part of the piston rod 130 so that angular displacement is possible. The distal end portion 134 of the piston rod 130 is connected to the backing member 121 at a position in the backing member 121 that does not inhibit the backing member 121 from coming into contact with the workpiece 17. In the present embodiment, the piston rod 130 passes between the mounting body 122 and the backing member 122, and the distal end portion 134 of the piston rod 130 is fixed to the X direction one X 1 side portion of the backing member 121. Is done.

図3は、ピストンロッド130がY方向一方Y1に変位した状態を示し、図4は、図3に対してピストンロッド130がY方向他方Y2に変位した状態を示す。ピストンロッド130が、Y方向に変位することによって、ピストンロッド130の先端部134に固定される裏当て部材121は、角変位軸線L2まわりに角変位する。   FIG. 3 shows a state in which the piston rod 130 is displaced in one Y1 in the Y direction, and FIG. 4 shows a state in which the piston rod 130 is displaced in the other Y2 in the Y direction with respect to FIG. When the piston rod 130 is displaced in the Y direction, the backing member 121 fixed to the distal end portion 134 of the piston rod 130 is angularly displaced about the angular displacement axis L2.

支持体124には、ピストンロッド130の先端部134を収容する収容空間135が形成される。具体的には、支持体124には、装着体122からX方向他方X2に延びる2つの収容空間形成部136,137が形成される。収容空間形成部136,137は、Y方向に間隔を開けて配置される。収容空間形成部136,137は、裏当て部材121と装着体122との間に形成される。また立設部126,127と収容空間形成部136,137とによって、四角形の枠が形成される。この枠によって規定される空間が収容空間135となり、枠内にピストンロッド130の先端部134が配置される。   The support body 124 is formed with an accommodation space 135 for accommodating the distal end portion 134 of the piston rod 130. Specifically, the housing 124 is formed with two housing space forming portions 136 and 137 extending from the mounting body 122 in the other X direction in the X direction. The accommodation space forming portions 136 and 137 are arranged with an interval in the Y direction. The accommodation space forming portions 136 and 137 are formed between the backing member 121 and the mounting body 122. A rectangular frame is formed by the standing portions 126 and 127 and the accommodation space forming portions 136 and 137. A space defined by the frame becomes the accommodation space 135, and the tip end portion 134 of the piston rod 130 is disposed in the frame.

収容空間135のY方向寸法は、ピストンロッド130の先端部134よりも大きく形成される。これによって収容空間135に配置されるピストンロッド130の先端部134は、予め定められるストローク量ぶんY方向に移動可能に形成される。またピストンロッド130は、収容空間形成部136,137によって変位が規制されることによって、予め定めるストローク量以上移動することが阻止される。   The Y direction dimension of the accommodation space 135 is formed larger than the tip end portion 134 of the piston rod 130. As a result, the tip end portion 134 of the piston rod 130 disposed in the accommodation space 135 is formed to be movable in the Y direction by a predetermined stroke amount. Further, the displacement of the piston rod 130 is restricted by the accommodation space forming portions 136 and 137, thereby preventing the piston rod 130 from moving more than a predetermined stroke amount.

さらに本実施の形態では、ピストンロッド130のストローク量を調整するためのストローク調整部材140が設けられる。ストローク調整部材140は、収容空間形成部136に螺着するボルトによって実現される。ボルトは、収容空間形成部136に形成される内ねじが形成されるねじ孔形成部に螺着する。ボルトがねじ孔形成部を螺進することによって、ボルトが収容空間135に突出する突出量を変更することができ、ピストンロッド130のストロークを調整することができる。また裏当て部材121を角変位させるのに、エアシリンダを用いることによって、微小移動手段123を安価に形成することができる。またエアシリンダを用いることで、空気のバネ性を利用することができ、裏当て部材121の急移動を緩和させることができる。   Further, in the present embodiment, a stroke adjusting member 140 for adjusting the stroke amount of the piston rod 130 is provided. The stroke adjusting member 140 is realized by a bolt that is screwed into the accommodation space forming portion 136. The bolt is screwed into a screw hole forming portion in which an internal screw formed in the accommodation space forming portion 136 is formed. When the bolt is screwed through the screw hole forming portion, the protrusion amount of the bolt protruding into the accommodation space 135 can be changed, and the stroke of the piston rod 130 can be adjusted. Further, the minute moving means 123 can be formed at low cost by using an air cylinder to angularly displace the backing member 121. Moreover, by using an air cylinder, the spring property of air can be utilized and the rapid movement of the backing member 121 can be mitigated.

図5は、摩擦撹拌接合装置20の一部を切断して示す断面図である。摩擦撹拌接合装置20は、ツール保持部40と、回転駆動手段102と、直進駆動手段103と、裏当て部材構造体120と、基体21と、制御手段10とを含んで構成される。ツール保持部40は、回転軸線L1と同軸に接合ツール22を保持し、回転軸線L1まわりに回転可能でかつ回転軸線L1に沿う方向に直線変位可能に構成される。したがってツール保持部40に装着される接合ツール22もまた、回転軸線L1まわりに回転可能でかつ回転軸線L1に沿う方向に直線変位可能となる。   FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of the friction stir welding apparatus 20 by cutting. The friction stir welding apparatus 20 includes a tool holding unit 40, a rotation drive unit 102, a straight drive unit 103, a backing member structure 120, a base 21, and a control unit 10. The tool holding unit 40 is configured to hold the welding tool 22 coaxially with the rotation axis L1, be rotatable about the rotation axis L1, and linearly displaceable along the rotation axis L1. Therefore, the joining tool 22 mounted on the tool holding unit 40 can also rotate about the rotation axis L1 and linearly displace in the direction along the rotation axis L1.

回転駆動手段102は、ツール保持部40を回転軸線L1まわりに回転駆動する。直進駆動手段103は、ツール保持部40を回転軸線L1に沿う方向であるX方向に変位駆動する。制御手段10は、回転駆動手段102、直進駆動手段103および微小移動手段123を制御する。たとえば制御手段10は、ロボットコントローラによって実現され、接合手順を示すプログラムを予め記憶する。摩擦撹拌接合装置20は、制御手段10が予め記憶するプログラムを実行することによって、摩擦撹拌接合を行う。なお、制御手段10は、接合ツール22の回転速度、接合ツール22が被接合物に与える加圧力、裏当て部材121の移動位置および時刻変化などを取得可能である。   The rotation driving means 102 rotates the tool holding unit 40 around the rotation axis L1. The rectilinear drive means 103 displaces and drives the tool holding unit 40 in the X direction that is a direction along the rotation axis L1. The control means 10 controls the rotation drive means 102, the straight drive means 103, and the minute movement means 123. For example, the control means 10 is realized by a robot controller and stores in advance a program indicating a joining procedure. The friction stir welding apparatus 20 performs friction stir welding by executing a program stored in advance by the control means 10. In addition, the control means 10 can acquire the rotational speed of the welding tool 22, the pressure applied to the workpiece by the welding tool 22, the movement position of the backing member 121, the time change, and the like.

回転駆動手段102は、制御手段10の回転制御部12から接合ツール22の回転動作に関する指令が与えられた場合、その指令に基づいてツール保持部40を回転および回転停止させる。直進駆動手段103は、制御手段10の直進制御部11から接合ツール22の直進動作に関する指令が与えられた場合、その指令に基づいてツール保持部40を直進移動および直進移動停止させる。微小移動手段123は、制御手段10の微小制御部13から、基体21と被接合物17との相対微小移動に関する指令が与えられた場合、その指令に基づいて裏当て部材122を変位移動および変位停止させる。   When a command related to the rotation operation of the welding tool 22 is given from the rotation control unit 12 of the control unit 10, the rotation driving unit 102 rotates and stops the tool holding unit 40 based on the command. When a command related to the straight-ahead operation of the welding tool 22 is given from the straight-ahead control unit 11 of the control unit 10, the straight-ahead drive unit 103 causes the tool holding unit 40 to move straight and stop moving forward based on the command. When a command relating to the relative minute movement between the substrate 21 and the workpiece 17 is given from the minute control unit 13 of the control means 10, the minute moving means 123 moves and displaces the backing member 122 based on the instruction. Stop.

基体21は、ツール保持部40、裏当て部材121、回転駆動手段102および直進駆動手段103を支持する。なお、裏当て構造体120は、基体21に対して着脱自在に固定される。基体21は、略C字状に形成され、Y方向に垂直な平面に沿って延びる。なお、基体21は、多関節ロボットよりも剛性が高く設定される。   The base 21 supports the tool holding unit 40, the backing member 121, the rotation driving unit 102, and the straight driving unit 103. The backing structure 120 is detachably fixed to the base body 21. The base body 21 is formed in a substantially C shape and extends along a plane perpendicular to the Y direction. The base body 21 is set to have higher rigidity than the articulated robot.

基体21は、その周方向一端部にツール保持部40が設けられ、その周方向他端部に裏当て部材121が設けられる。基体21は、多関節ロボット100に装着され、多関節ロボット100によって任意の位置に変位駆動される。なお、回転駆動手段102および直進駆動手段103の具体的な構成については、後述する。   The base body 21 is provided with a tool holding portion 40 at one circumferential end thereof, and a backing member 121 is provided at the other circumferential end thereof. The base 21 is attached to the articulated robot 100 and is driven to be displaced to an arbitrary position by the articulated robot 100. Note that specific configurations of the rotation driving means 102 and the rectilinear driving means 103 will be described later.

図6は、摩擦撹拌接合装置の第1の動作手順を示すフローチャートである。図7は、第1の動作手順におけるタイムチャートである。なお、図7(1)は、接合ツール22の回転速度の時間変化を示す。図7(2)は、接合ツール22が被接合物17に与える加圧力の時間変化を示す。図7(3)は、制御手段10が微小移動手段123に与える指令の時間変化を示す。図7(4)は、裏当て部材121の角変位量の時間変化を示す。   FIG. 6 is a flowchart showing a first operation procedure of the friction stir welding apparatus. FIG. 7 is a time chart in the first operation procedure. FIG. 7 (1) shows the change over time in the rotational speed of the welding tool 22. FIG. 7 (2) shows the change over time in the pressure applied to the workpiece 17 by the welding tool 22. FIG. 7 (3) shows the change over time of the command given by the control means 10 to the minute movement means 123. FIG. 7 (4) shows the change over time of the angular displacement amount of the backing member 121.

ステップa0で、摩擦撹拌接合装置20は、多関節ロボット100によって被接合物17に向かって基体21が移動され、予め定める接合準備位置に移動される。接合準備位置は、被接合物17の両側に接合ツール22と裏当て部材121とが配置され、回転軸線L1が、被接合物17の接合位置を通過する位置である。   In step a <b> 0, the friction stir welding apparatus 20 moves the base body 21 toward the workpiece 17 by the articulated robot 100 and moves to a predetermined joining preparation position. The joining preparation position is a position where the joining tool 22 and the backing member 121 are arranged on both sides of the article to be joined 17 and the rotation axis L1 passes through the joining position of the article to be joined 17.

本実施の形態では、摩擦撹拌接合装置20が接合準備位置に移動すると、裏当て部材121は被接合物17のX方向一方X1の表面19aに当接する。制御手段10は、多関節ロボット100のロボットコントローラから与えられる信号に基づいて、接合準備位置に基体21が移動したことを判断すると、ステップa1に進み、接合動作を開始する。   In the present embodiment, when the friction stir welding apparatus 20 moves to the joining preparation position, the backing member 121 contacts the surface 19a of the X direction one X1 of the article 17 to be joined. When the control means 10 determines that the base body 21 has moved to the joining preparation position based on the signal given from the robot controller of the articulated robot 100, the control means 10 proceeds to step a1 and starts the joining operation.

ステップa1では、制御手段10は、図7(1)に示すように、動作開始時刻T0で、回転駆動手段102に回転指令を与える。これによって接合ツール22が回転する。接合ツール22は、第1時刻T1で回転速度が予め定める設定回転速度V1に達する。制御手段10は、エンコーダなどを用いて接合ツール22の回転速度が設定回転速度V1に達したことを判断すると、ステップa2に進む。   In step a1, the control means 10 gives a rotation command to the rotation driving means 102 at the operation start time T0 as shown in FIG. 7 (1). As a result, the joining tool 22 rotates. The joining tool 22 reaches a preset rotational speed V1 whose rotational speed is predetermined at the first time T1. When the control means 10 determines that the rotational speed of the welding tool 22 has reached the set rotational speed V1 using an encoder or the like, the control means 10 proceeds to step a2.

ステップa2では、制御手段10は、直進駆動手段103に没入指令を与える。これによって接合ツール22がX方向一方X1に直進する。すなわち接合ツール22は、裏当て部材121に近接する方向に移動する。接合ツール22は、図7(2)に示すように、第2時刻T2で被接合物17に回転接触して、被接合物17に加圧力を与える。次に、接合ツール22は、第3時刻T3で加圧力が予め定める設定加圧力P1に達する。制御手段10は、接合ツール22の加圧力が設定加圧力P1に達したことを判断すると、ステップa3に進む。   In step a2, the control means 10 gives an immersion command to the straight drive means 103. As a result, the joining tool 22 advances straight in one direction X1 in the X direction. That is, the joining tool 22 moves in the direction approaching the backing member 121. As illustrated in FIG. 7B, the welding tool 22 rotates and contacts the workpiece 17 at the second time T <b> 2 to apply pressure to the workpiece 17. Next, at the third time T3, the welding tool 22 reaches the set pressure P1 that is set in advance. When the control means 10 determines that the applied pressure of the welding tool 22 has reached the set applied pressure P1, the control means 10 proceeds to step a3.

制御手段10は、第3時刻T3を計測することによって加圧力が設定加圧力P1に達したことを判断してもよい。また直進駆動手段103のモータを流れる電流を検出する電流検出手段または接合ツールの加圧力を測定するロードセルなどを用いて、加圧力が設定加圧力P1に達したことを判断してもよい。   The control means 10 may determine that the applied pressure has reached the set applied pressure P1 by measuring the third time T3. Further, it may be determined that the applied pressure has reached the set applied pressure P1 by using a current detecting means for detecting the current flowing through the motor of the linear drive means 103 or a load cell for measuring the applied pressure of the welding tool.

ステップa3では、制御手段10は、摩擦熱によって被接合物17が軟化したか否かを判断する。たとえば制御手段10は、接合ツール22が被接合物17に当接した第2時刻T2から、被接合物17の接合領域が軟化するであろう軟化時間W1が経過した第4時刻T4に達すると、接合領域が軟化したことを判断する。一例として軟化時間W1は、0.1秒以上0.2秒以下に設定される。制御手段10は、接合領域が軟化したことを判断するとステップa4に進む。   In step a3, the control means 10 determines whether or not the article 17 has been softened by frictional heat. For example, when the controller 10 reaches the fourth time T4 when the softening time W1 at which the joining region of the article 17 is to be softened has elapsed from the second time T2 at which the joining tool 22 is in contact with the article 17 to be joined. Then, it is determined that the joining region has been softened. As an example, the softening time W1 is set to 0.1 second or more and 0.2 second or less. When the control means 10 determines that the joining region has softened, the control means 10 proceeds to step a4.

ステップa4では、制御手段10は、図7(3)に示すように、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに周方向一方に角変位させる周方向一方角変位指令を微小移動手段123に与える。これによって微小移動手段123は、ピストンロッド130をY方向一方に変位させて、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに周方向一方に角変位させる。制御手段10は、このようにして角変位指令を微小移動手段123に与えるとステップa5に進む。   In step a4, as shown in FIG. 7 (3), the control means 10 gives the circumferential movement one-angle displacement command to the minute movement means 123 to angularly displace the backing member 121 around the angular displacement axis L2 in one circumferential direction. . As a result, the minute moving means 123 displaces the piston rod 130 in one direction in the Y direction, and angularly displaces the backing member 121 in one circumferential direction around the angular displacement axis L2. When the control means 10 gives the angular displacement command to the minute movement means 123 in this way, the process proceeds to step a5.

ステップa5では、制御手段10は、接合領域が十分に撹拌されたか否かを判断する。たとえば制御手段10は、接合ツール22が被接合物17を加圧する加圧力が設定加圧力P1に達した第3時刻T3から、被接合物17の接合領域が撹拌するであろう撹拌時間W2が経過した第5時刻T5に達すると、接合領域が十分に撹拌されたこと判断する。制御手段10は、接合領域を十分に撹拌したことを判断するとステップa6に進む。   In step a5, the control means 10 determines whether or not the joining area has been sufficiently agitated. For example, from the third time T3 when the pressure applied by the welding tool 22 to press the workpiece 17 reaches the set pressure P1, the control means 10 determines the stirring time W2 that the bonding area of the workpiece 17 will be stirred. When the fifth time T5 has elapsed, it is determined that the joining region has been sufficiently stirred. When the control means 10 determines that the joining region has been sufficiently stirred, the control means 10 proceeds to step a6.

ステップa6では、制御手段10は、図7(2)に示すように、第5時刻T5で直進駆動手段103に退出指令を与える。これによって接合ツール22がX方向他方X2に直進する。すなわち接合ツール22は、裏当て部材121から離反する方向に移動する。接合ツール22が被接合物17から抜け出す第6時刻T6に達すると、ステップa7に進む。   In step a6, as shown in FIG. 7 (2), the control means 10 gives an exit command to the straight drive means 103 at the fifth time T5. As a result, the joining tool 22 advances straight in the other direction X2 in the X direction. That is, the joining tool 22 moves in a direction away from the backing member 121. When the joining tool 22 reaches the sixth time T6 when the joining tool 22 comes out of the article 17 to be joined, the process proceeds to step a7.

ステップa7では、制御手段10は、回転駆動手段102に回転停止指令を与える。これによって接合ツール22の回転が停止する。また制御手段10は、図7(3)に示すように、微小移動手段123に角変位指令を与えた第4時刻T4から、予め定める微動時間W3が経過した第7時刻T7に達すると、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに周方向他方に角変位させる周方向他方角変位指令を微小移動手段123に与える。これによって微小移動手段123は、ピストンロッド130を変位して、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに周方向他方に角変位させる。制御手段10は、このようにして回転駆動手段102および微小移動手段123に指令を与えるとステップa8に進む。   In step a7, the control means 10 gives a rotation stop command to the rotation drive means 102. As a result, the rotation of the welding tool 22 is stopped. Further, as shown in FIG. 7 (3), when the control means 10 reaches a seventh time T7 at which a predetermined fine movement time W3 has elapsed from a fourth time T4 at which an angular displacement command is given to the fine movement means 123, the reverse side is reached. A circumferentially other angular displacement command for angularly displacing the abutting member 121 around the angular displacement axis L <b> 2 to the other circumferential direction is given to the minute moving means 123. Thereby, the minute moving means 123 displaces the piston rod 130 and angularly displaces the backing member 121 around the angular displacement axis L2 in the circumferential direction. When the control means 10 gives commands to the rotation drive means 102 and the minute movement means 123 in this way, the process proceeds to step a8.

ステップa8では、接合ツール22のX方向の位置が予め定める初期位置に移動するとともに、裏当て部材121の周方向位置が予め定める初期位置に移動したことを判断すると、ステップa9に進む。ステップa9では、制御手段10は、摩擦撹拌接合手順を終了する。   In step a8, when it is determined that the position of the welding tool 22 in the X direction has moved to a predetermined initial position and the circumferential position of the backing member 121 has moved to a predetermined initial position, the process proceeds to step a9. In step a9, the control means 10 ends the friction stir welding procedure.

図8は、摩擦撹拌接合装置20の動作手順を示す断面図である。図8(1)〜図8(5)の順に動作手順が進行する。上述したステップa2では、図8(1)に示すように、接合ツール22は、回転軸線L1まわりに回転した状態で、被接合物17に近づく。   FIG. 8 is a cross-sectional view showing an operation procedure of the friction stir welding apparatus 20. The operation procedure proceeds in the order of FIG. 8 (1) to FIG. 8 (5). In step a2 described above, as shown in FIG. 8A, the welding tool 22 approaches the workpiece 17 in a state of rotating around the rotation axis L1.

次に図8(2)に示すように、接合ツール22は、被接合物17に回転接触し、被接合物17に加圧力を与える。このとき裏当て部材121が被接合物17のX方向一方X1側部分に当接し、接合ツール22が被接合物17のX方向他方X2側部分に当接する。すなわち裏当て部材121と接合ツール22とによって、被接合物17を挟持した状態で、接合ツール22が被接合物17を加圧する。これによって裏当て部材121は、被接合物17から加圧される。これによって接合ツール22と被接合物17とに摩擦熱が発生し、被接合物17は接合ツール22と接触している部分が軟化し、接合ツール22が被接合物17に没入する。 Next, as shown in FIG. 8 (2), the welding tool 22 is in rotational contact with the workpiece 17 and applies pressure to the workpiece 17. At this time, the backing member 121 comes into contact with the X direction one X1 side portion of the workpiece 17, and the welding tool 22 comes into contact with the X direction other X2 side portion of the workpiece 17. That is, the joining tool 22 pressurizes the article to be joined 17 with the backing member 121 and the joining tool 22 sandwiching the article to be joined 17. As a result, the backing member 121 is pressurized from the workpiece 17. As a result, frictional heat is generated between the welding tool 22 and the workpiece 17, the portion of the workpiece 17 in contact with the welding tool 22 is softened, and the welding tool 22 is immersed in the workpiece 17.

図8(3)に示すように、各接合部材18,19を流動化しつつ、接合ツール22が各被接合部材18,19の境界を通過すると、各接合部材18,19の流動化した部分が混ざり合う。このように被接合物17を部分的に流動撹拌した状態で、ステップa4に示すように裏当て部材121が角変位軸線L2まわりに角変位する。裏当て部材121は、被接合物17にY方向に移動する力F1を与える。このとき裏当て部材121は、被接合物17に与えた力F1に関する反力F2が、被接合物17から与えられる。 As shown in FIG. 8 (3), while fluidizing the respective workpieces 18 and 19, the welding tool 22 passes the boundary of each of the joint members 18 and 19, and flow of the members to be welded 18 and 19 The parts are mixed. In this way, the backing member 121 is angularly displaced about the angular displacement axis L2 as shown in step a4 in a state where the workpiece 17 is partially fluidized and stirred. The backing member 121 gives a force F <b> 1 that moves in the Y direction to the workpiece 17. At this time, the backing member 121 is given a reaction force F2 related to the force F1 applied to the workpiece 17 from the workpiece 17.

この裏当て部材121に与えられた反力F2は、支持体124、装着体122、基体21を順に介して、多関節ロボット100に与えられる。多関節ロボット100は、反力F2が与えられることによって、反力F2が与えられた方向に撓む。基体21とともに接合ツール22が、被接合物17に対して反力F2が与えられた方向に変位することになる。   The reaction force F2 applied to the backing member 121 is applied to the articulated robot 100 through the support body 124, the mounting body 122, and the base body 21 in this order. The articulated robot 100 bends in the direction in which the reaction force F2 is applied when the reaction force F2 is applied. The joining tool 22 is displaced together with the base body 21 in the direction in which the reaction force F <b> 2 is applied to the workpiece 17.

図8(4)に示すように、反力F2が与えられた方向に基体21が移動することによって、被接合物17に対して接合ツール22がY方向に移動し、接合領域をY方向に拡大することができ、被接合物17の接合強度を向上することができる。裏当て部材121が角変位移動を継続している状態で、接合ツール22が被接合物17から離脱することによって、接合開始位置から接合終了位置に向かうにつれて、接合跡の深さを小さくすることができ、接合後の美感を向上することができる。   As shown in FIG. 8 (4), when the base body 21 moves in the direction in which the reaction force F2 is applied, the welding tool 22 moves in the Y direction with respect to the workpiece 17, and the bonding region is moved in the Y direction. The bonding strength of the article to be bonded 17 can be improved. With the backing member 121 continuing the angular displacement movement, the joining tool 22 is detached from the workpiece 17 to reduce the depth of the joining trace from the joining start position to the joining end position. It is possible to improve the aesthetic feeling after joining.

以上のように本発明の実施の第1形態に従えば、摩擦撹拌時に微小移動手段123がY方向に移動させる力F1を被接合物17に与えると、その反力F2によって、基体保持装置となる多関節ロボット100が撓み、被接合物17に対して基体21がY方向に移動する。基体21とともに接合ツール22および裏当て部材121がY方向に移動することで、被接合物17に形成される接合領域をY方向に広げることができる。   As described above, according to the first embodiment of the present invention, when the force F1 that the minute moving means 123 moves in the Y direction is applied to the workpiece 17 during friction stirring, the reaction force F2 causes the substrate holding device to move. The articulated robot 100 is bent, and the base body 21 moves in the Y direction with respect to the workpiece 17. By moving the joining tool 22 and the backing member 121 together with the base body 21 in the Y direction, the joining region formed in the article to be joined 17 can be expanded in the Y direction.

本実施の形態では、多関節ロボット100を用いることによって、汎用性を向上することができ、被接合物17の形状が異なる場合、接合位置が異なる場合であってもスポット接合を行うことができる。また被接合物17の形状が3次元的な複雑な形状であっても摩擦撹拌接合を行うことができる。   In the present embodiment, versatility can be improved by using the multi-joint robot 100, and spot joining can be performed even when the shape of the workpiece 17 is different and the joining position is different. . Further, the friction stir welding can be performed even if the shape of the workpiece 17 is a three-dimensional complicated shape.

比較例として、多関節ロボット100を制御することによって、摩擦撹拌接合装置20をY方向に移動しようとした場合には、多関節ロボット100の制御が困難であり、接合ツール22を微小移動させることが困難である。また多関節ロボット100によって摩擦撹拌接合装置20を移動させようとした場合には、ロボットアームに大きな抵抗力が与えられ、ロボットアームが撓んで接合ツール22を所望とする移動量移動させることが困難である。たとえば基部側でロボットアームを変位させたとしても先端部側ではロボットアームが変形することで、摩擦撹拌接合装置20をY方向に移動させることができない場合がある。   As a comparative example, when the articulated robot 100 is controlled to move the friction stir welding apparatus 20 in the Y direction, the articulated robot 100 is difficult to control, and the welding tool 22 is moved slightly. Is difficult. Further, when the articulated robot 100 tries to move the friction stir welding apparatus 20, a large resistance is given to the robot arm, and the robot arm is bent and it is difficult to move the welding tool 22 by a desired amount of movement. It is. For example, even when the robot arm is displaced on the base side, the friction stir welding apparatus 20 may not be moved in the Y direction due to deformation of the robot arm on the tip side.

これに対して本発明の本実施の形態では、基体21から被接合物17に力を与えることによって、基体21を支持する多関節ロボット100の剛性が低い場合であっても、基体21と被接合物17とをY方向に正確な所望の移動量ぶん確実にずらすことができる。このように本発明の実施の形態に従えば多関節ロボット100を用いて、被接合物17の接合領域を向上させることができるので、ロボットを用いることによる利点、すなわち汎用性を保ったうえで、被接合物17の接合強度を向上することができる。   On the other hand, in the present embodiment of the present invention, by applying force from the base body 21 to the workpiece 17, even when the articulated robot 100 that supports the base body 21 has low rigidity, the base body 21 and the object to be bonded are applied. The bonded object 17 can be surely shifted by a desired amount of movement in the Y direction. As described above, according to the embodiment of the present invention, the joint area of the workpiece 17 can be improved by using the multi-joint robot 100, so that the advantage of using the robot, that is, versatility is maintained. The bonding strength of the article to be bonded 17 can be improved.

また本実施の形態では、接合ツール22の大きさにかかわらずに、接合領域をY方向に広げることができ、被接合物17の接合強度を向上することができる。たとえば直径の小さい接合ツール22を用いてY方向に延びる接合領域を形成することができる。これによって被接合物17が長細い場合に、被接合物17の長手方向に接合領域を形成することができ、接合領域以外の領域に熱ひずみが生じることを防いで、各被接合部材18,19を良好に接合することができる。   Moreover, in this Embodiment, irrespective of the magnitude | size of the joining tool 22, a joining area | region can be expanded in a Y direction and the joining strength of the to-be-joined object 17 can be improved. For example, the joining area | region extended in a Y direction can be formed using the joining tool 22 with a small diameter. As a result, when the workpiece 17 is long and thin, a bonding region can be formed in the longitudinal direction of the workpiece 17 and heat distortion is prevented from occurring in a region other than the bonding region. 19 can be bonded satisfactorily.

また接合領域をY方向に延ばすことができるので、接合領域が延びる方向における接合強度を向上することができる。これによって予め定める方向の強度を向上する場合に、その方向に接合領域を延ばすことによって、接合領域が無駄に大きくなることを防いで、接合強度を向上することができる。なお、被接合物の接合強度は、引張強度、はく離強度およびせん断強度などである。   Moreover, since the joining region can be extended in the Y direction, the joining strength in the direction in which the joining region extends can be improved. Accordingly, when the strength in the predetermined direction is improved, by extending the joining region in that direction, the joining region can be prevented from becoming unnecessarily large, and the joining strength can be improved. Note that the bonding strength of the objects to be bonded includes tensile strength, peel strength, shear strength, and the like.

また本実施の形態では、裏当て部材121を角変位軸線L2まわりに角変位させることによって、裏当て部材121を直線変位させる場合に比べて、基体21と被接合物17とを移動させるために必要な領域を小さくすることができる。これによって装置を小形化することができる。またベアリングによって裏当て部材121を角変位可能に支持することができ、構造を簡単化することができる。   Further, in the present embodiment, the base member 21 and the article to be joined 17 are moved by angularly displacing the backing member 121 around the angular displacement axis L2 as compared with the case where the backing member 121 is linearly displaced. The required area can be reduced. As a result, the apparatus can be miniaturized. Further, the backing member 121 can be supported by the bearing so as to be angularly displaceable, and the structure can be simplified.

また裏当て部材121を直線変位させた場合には、基体21が裏当て部材121を支持する位置が変化してしまう。これに対して裏当て部材121を角変位させた場合には、裏当て部材121を角変位させたとしても、基体21に対して予め定められる位置で裏当て部材121が被接合物17に接触する。言い換えると基体21が裏当て部材121を支持する位置が変化することがない。これによって裏当て部材121を角変位させた場合であっても、接合ツール22と裏当て部材121とで安定して被接合物17を挟持することができる。   Further, when the backing member 121 is linearly displaced, the position where the base 21 supports the backing member 121 changes. On the other hand, when the backing member 121 is angularly displaced, the backing member 121 contacts the workpiece 17 at a predetermined position with respect to the base 21 even if the backing member 121 is angularly displaced. To do. In other words, the position where the base 21 supports the backing member 121 does not change. Thus, even if the backing member 121 is angularly displaced, the workpiece 17 can be stably held between the joining tool 22 and the backing member 121.

また本実施の形態では、裏当て部材121にローレット溝が形成されることによって、被接合物17と裏当て部材121との接触領域が小さい場合であっても、摩擦係数を大きくして、被接合物17に対して裏当て部材121が滑ることを防ぐことができ、被接合物17にY方向に向かう力を確実に与えることができる。これによって基体21と被接合物17との移動に抗する力が大きい場合でも、基体21と被接合物17とを相対的に移動させることができる。   Further, in this embodiment, the knurled groove is formed in the backing member 121, so that the friction coefficient is increased to increase the friction coefficient even when the contact area between the workpiece 17 and the backing member 121 is small. The backing member 121 can be prevented from slipping with respect to the bonded object 17, and a force in the Y direction can be reliably applied to the bonded object 17. Thereby, even when the force resisting the movement of the base 21 and the workpiece 17 is large, the base 21 and the workpiece 17 can be relatively moved.

また本実施の形態では、接合ツール22と被接合物17との摩擦熱とによって被接合物17が軟化した状態で、微小移動手段12が被接合物17に力を与える。被接合物17が軟化していると、被接合物17と基体21とが相対的に移動するのに対して抗する力が小さくなり、被接合物17に対して、基体21を容易に移動させることができる。 Further, in this embodiment, in a state where the object to be bonded 17 is softened and the bonding tool 22 by the frictional heat between the object to be bonded 17, fine movement means 12 3 gives a force to the article 17. When the workpiece 17 is softened, the force against the relative movement of the workpiece 17 and the base 21 is reduced, and the base 21 is easily moved relative to the workpiece 17. Can be made.

たとえば接合ツール22を被接合物17に没入した状態で、接合ツール22と被接合物17とを相対的にY方向に5mm程度ずらすように設定する。これによってY方向にずらさない場合に比べて、被接合物の接合強度を1.5倍にすることができる。また摩擦撹拌中に、接合ツール22と被接合物17とがY方向にずれることによって、接合ツール22と被接合物17とがY方向にずれない場合に比べて、接合後の被接合物の表面を平滑に形成することができる。また裏当て部材121を移動させない場合に比べて、接合後に生じるバリを抑えることができる。   For example, in a state where the welding tool 22 is immersed in the workpiece 17, the welding tool 22 and the workpiece 17 are set so as to be relatively shifted by about 5 mm in the Y direction. As a result, the bonding strength of the objects to be bonded can be increased by a factor of 1.5 as compared with the case where they are not shifted in the Y direction. Further, during frictional stirring, the welding tool 22 and the workpiece 17 are displaced in the Y direction, so that the bonding tool 22 and the workpiece 17 are not displaced in the Y direction. The surface can be formed smoothly. Moreover, the burr | flash which arises after joining can be suppressed compared with the case where the backing member 121 is not moved.

図7に示すように、動作開始時刻T0から第5時刻T5までの時間を加工時間tとし、動作開始時刻T0から第4時刻T4までの時間を待ち時間t1とし、第4時刻T4から第7時刻T7までの時間を移動時間t2とする。この場合、本実施の形態では、加工時間tは、待ち時間t1と移動時間t2との合計時間以下、すなわちt≦(t1+t2)に設定される。また加工時間tは、待ち時間t1を超え、すなわちt>t1に設定される。   As shown in FIG. 7, the time from the operation start time T0 to the fifth time T5 is the machining time t, the time from the operation start time T0 to the fourth time T4 is the waiting time t1, and the fourth time T4 to the seventh time The time until time T7 is referred to as movement time t2. In this case, in the present embodiment, the machining time t is set to be equal to or shorter than the total time of the waiting time t1 and the movement time t2, that is, t ≦ (t1 + t2). Further, the machining time t exceeds the waiting time t1, that is, t> t1.

このように設定されることによって被接合物17と接合ツール22とがY方向に相対的に変位させながら、接合ツール22を被接合物17から退避させることができる。これによって図8(5)に示すように、接合ツール22が接合開始位置から接合終了位置に向かうにつれて、接合跡の接合深さを小さくすることができ、接合品質を向上することができる。   By setting in this way, the welding tool 22 can be retracted from the workpiece 17 while the workpiece 17 and the welding tool 22 are relatively displaced in the Y direction. As a result, as shown in FIG. 8 (5), as the welding tool 22 moves from the joining start position to the joining end position, the joining depth of the joining trace can be reduced, and the joining quality can be improved.

たとえば1つの組み合わせとして、加工時間tが2〜3秒、待ち時間t1が1.5秒、移動時間t2が4秒に設定される。また他の1つの組み合わせとして、加工時間tが1.5秒、待ち時間t1が1秒、移動時間t2が3秒に設定される。なお、加工時間tが待ち時間t1と移動時間t2との合計時間を超えてもよい。   For example, as one combination, the machining time t is set to 2 to 3 seconds, the waiting time t1 is set to 1.5 seconds, and the moving time t2 is set to 4 seconds. As another combination, the machining time t is set to 1.5 seconds, the waiting time t1 is set to 1 second, and the moving time t2 is set to 3 seconds. The machining time t may exceed the total time of the waiting time t1 and the movement time t2.

なお、加工時間t、待ち時間t1および移動時間t2は、予め制御手段10に記憶されていてもよい。また被接合物の形状、接合ツールの形状などの接合条件に応じて、作業者が制御手段10に教示してもよい。また接合条件に応じて、スピードコントローラ141を用いて、ピストンロッド130の移動速度を変更してもよい。   Note that the machining time t, the waiting time t1, and the movement time t2 may be stored in the control means 10 in advance. Further, the operator may teach the control means 10 according to the joining conditions such as the shape of the object to be joined and the shape of the joining tool. Moreover, you may change the moving speed of the piston rod 130 using the speed controller 141 according to joining conditions.

本実施の形態において、設定パラメータは、前記設定回転速度V1、前記設定加圧力P1、加工時間t、裏当て部材の移動量、待ち時間t1、移動時間t2、リピート速度rである。リピート速度rは、任意の接合位置で摩擦撹拌接合を終了してから次の接合位置まで移動する速度を示す。たとえばリピート速度rは、ロボットの最大移動速度を100%とすると、30〜100%の間で変更可能である。接合パラメータは、接合ツール22および被接合物17の形状などの接合条件に応じて変更可能であり、最適な接合品質を得ることができる設定パラメータに設定される。   In the present embodiment, the set parameters are the set rotational speed V1, the set pressure P1, the processing time t, the amount of movement of the backing member, the waiting time t1, the moving time t2, and the repeat speed r. The repeat speed r indicates a speed at which the friction stir welding is finished at an arbitrary joining position and then moved to the next joining position. For example, the repeat speed r can be changed between 30 and 100%, assuming that the maximum movement speed of the robot is 100%. The joining parameter can be changed according to joining conditions such as the shape of the joining tool 22 and the workpiece 17 and is set to a setting parameter that can obtain an optimum joining quality.

たとえば設定回転速度V1は、回転数で表わすと1000〜4000rpmの間で設定可能である。また設定加圧力P1は、2000〜5500N(200〜550kgf)の間で設定可能である。また加工時間tは、1〜4秒の間で設定可能である。また移動距離は、1〜4mmの間で設定可能である。また待ち時間t1は、0.5〜1.5秒の間で設定可能である。また移動時間t2は、0.5〜2秒の間、またはそれ以上の間で設定可能である。なおこのような、変更範囲は一例示であって、他の範囲であってもよい。また裏当て部材121を含む裏当て構造体120が基体21に対して着脱可能に構成されるので、接合条件に応じて最適な裏当て構造体120を基体21に装着してもよい。   For example, the set rotational speed V1 can be set between 1000 and 4000 rpm in terms of rotational speed. The set pressure P1 can be set between 2000 and 5500 N (200 to 550 kgf). The processing time t can be set between 1 and 4 seconds. The moving distance can be set between 1 and 4 mm. The waiting time t1 can be set between 0.5 and 1.5 seconds. The moving time t2 can be set between 0.5 and 2 seconds or more. In addition, such a change range is an example, Comprising: The other range may be sufficient. Further, since the backing structure 120 including the backing member 121 is configured to be detachable from the base 21, the optimal backing structure 120 may be attached to the base 21 according to the joining conditions.

本実施の形態の摩擦撹拌接合装置20を用いた場合には、1つの接合点における接合強度を向上することができるので、予め定められる接合強度を得るために必要な接合点を少なくすることができる。本実施の形態では、裏当て部材121を移動させることによって、裏当て部材121を移動させない場合に比べてスポット接合に費やす時間が若干増加する。しかしながら、上述したように接合点を少なくすることができるので、接合に費やす接合時間が大幅に大きくなることを防止することができる。   When the friction stir welding apparatus 20 according to the present embodiment is used, the bonding strength at one bonding point can be improved, so that the number of bonding points necessary to obtain a predetermined bonding strength can be reduced. it can. In the present embodiment, by moving the backing member 121, the time spent for spot bonding is slightly increased as compared to the case where the backing member 121 is not moved. However, since the number of junction points can be reduced as described above, it is possible to prevent a significant increase in the joint time spent for the joint.

また本実施の形態では、裏当て部材121と被接合物17とで摩擦力を発生させ、摩擦力によって被接合物17にY方向に向かう力を与える。したがって被接合物17にY方向に向かう力を与えるための係止部分が形成されなくても、被接合物17にY方向に向かう力を与えることができる。したがって被接合物17の形状にかかわらず接合領域を増やすことができ、汎用性を向上することができる。また接合ツール22が被接合物17を裏当て部材121に向かって押圧するので、被接合物17と裏当て部材121との摩擦力を発生するために、裏当て部材121に被接合物17を押圧する機構を設ける必要がない。これによって摩擦撹拌接合装置20の構造を簡単化することができる。   Further, in the present embodiment, a frictional force is generated by the backing member 121 and the workpiece 17 and a force in the Y direction is applied to the workpiece 17 by the frictional force. Therefore, even if a locking portion for applying a force in the Y direction to the workpiece 17 is not formed, a force in the Y direction can be applied to the workpiece 17. Therefore, the joining area can be increased regardless of the shape of the article 17 and versatility can be improved. Further, since the welding tool 22 presses the workpiece 17 toward the backing member 121, the workpiece 17 is placed on the backing member 121 in order to generate a frictional force between the workpiece 17 and the backing member 121. There is no need to provide a pressing mechanism. Thereby, the structure of the friction stir welding apparatus 20 can be simplified.

また本実施の形態では、ピストンロッド130のストロークを調整するストローク調整部材140が設けられる。ストローク調整部材140によってピストンロッド130のストロークを調整することによって、必要な接合強度に応じた接合領域を容易に形成することができ、接合強度を調整することができる。エアシリンダ単体では、微小な位置調整が困難であるが、このようなストローク調整部材140を用いることによって、精度よく接合領域を形成することができる。なお、基体21の移動量は、少なくとも多関節ロボットの弾性範囲内に設定することが好ましい。これによって多関節ロボット100が破損することなく、被接合物17の接合強度を向上することができる。   In the present embodiment, a stroke adjusting member 140 that adjusts the stroke of the piston rod 130 is provided. By adjusting the stroke of the piston rod 130 with the stroke adjusting member 140, a joining region corresponding to the required joining strength can be easily formed, and the joining strength can be adjusted. Although it is difficult to perform minute position adjustment with an air cylinder alone, the use of such a stroke adjustment member 140 makes it possible to form a joining region with high accuracy. Note that the movement amount of the base 21 is preferably set at least within the elastic range of the articulated robot. As a result, the joint strength of the workpiece 17 can be improved without damaging the articulated robot 100.

またエアシリンダは、スピードコントローラ141,142が設けられる。これによってピストンロッド130をY方向一方Y1に移動させる速度と、Y方向他方Y2に移動させる速度とを異ならせることができる。たとえば摩擦撹拌中に裏当て部材121を移動させる場合は、必要な接合領域を形成するために必要な速度に設定し、接合後に裏当て部材を移動させる場合には、可及的に高速度に設定する。これによって接合品質を維持したうえで、接合に費やす時間を短縮することができる。   The air cylinder is provided with speed controllers 141 and 142. Thus, the speed at which the piston rod 130 is moved in the Y direction one Y1 and the speed at which the piston rod 130 is moved in the Y direction other Y2 can be made different. For example, when the backing member 121 is moved during friction stirring, the speed is set to a necessary speed to form a necessary joining region, and when the backing member is moved after joining, the speed is made as high as possible. Set. As a result, it is possible to reduce the time spent for joining while maintaining the joining quality.

図5を参照して、摩擦撹拌接合装置20の具体的な構成を説明する。摩擦撹拌接合装置20は、ツール保持部40と、回転駆動手段102と、直進駆動手段103と、裏当て部材構造体120と、基体21と、制御手段10とを含んで構成される。ツール保持部40は、接合ツール22が着脱自在に装着され、予め定められる回転軸線L1まわりに回転自在かつ回転軸線L1に沿って変位自在に構成される。具体的には、ツール保持部40は、ピン部52およびショルダ面がツール保持部40から軸線方向一方に突出した状態で、接合ツール22を保持する。ツール保持部40に装着された接合ツール22は、ツール保持部40と同様に変位可能となる。具体的には、接合ツール22は、回転軸線L1まわりに回転可能であり、回転軸線L1に沿って変位可能に摩擦撹拌接合装置20に装着される。   A specific configuration of the friction stir welding apparatus 20 will be described with reference to FIG. The friction stir welding apparatus 20 includes a tool holding unit 40, a rotation drive unit 102, a straight drive unit 103, a backing member structure 120, a base 21, and a control unit 10. The tool holding unit 40 is configured so that the joining tool 22 is detachably attached thereto, is rotatable about a predetermined rotation axis L1, and is freely displaceable along the rotation axis L1. Specifically, the tool holding unit 40 holds the joining tool 22 in a state where the pin portion 52 and the shoulder surface protrude from the tool holding unit 40 in one axial direction. The joining tool 22 attached to the tool holding unit 40 can be displaced similarly to the tool holding unit 40. Specifically, the welding tool 22 is rotatable about the rotation axis L1, and is attached to the friction stir welding device 20 so as to be displaceable along the rotation axis L1.

回転駆動手段102は、ツール保持部40を回転軸線L1まわりに回転駆動する。回転駆動手段102は、接合ツール22を回転させる回転用モータ25と、回転用モータ25の回転力を接合ツール22に伝達する回転伝達手段30を有する。回転用モータ25は、制御手段10に設けられる回転制御部12によって制御される。   The rotation driving means 102 rotates the tool holding unit 40 around the rotation axis L1. The rotation drive unit 102 includes a rotation motor 25 that rotates the welding tool 22, and a rotation transmission unit 30 that transmits the rotational force of the rotation motor 25 to the welding tool 22. The rotation motor 25 is controlled by the rotation control unit 12 provided in the control means 10.

接合ツール22には、回転軸線L1に同軸に配置される回転軸26が結合される。回転軸26は、回転軸線L1に沿って延びるスプラインシャフトであり、回転伝達用従動側プーリ48が取り付けられる。回転伝達用従動側プーリ48は、X方向への回転軸26の移動を許容し、回転軸線L1まわりの回転を阻止して、回転力26に回転力を伝達する。回転伝達用従動側プーリ48は、プーリ支持用軸受け50によって本体フレーム29に、回転軸線L1まわりに回転自在に軸支される。なお、本体フレーム29は、基体21の周方向一端部に固定される。   The joining tool 22 is coupled with a rotating shaft 26 that is disposed coaxially with the rotating axis L1. The rotation shaft 26 is a spline shaft extending along the rotation axis L1, and a rotation transmission driven pulley 48 is attached to the rotation shaft 26. The rotation transmission driven pulley 48 allows the rotation shaft 26 to move in the X direction, prevents rotation about the rotation axis L <b> 1, and transmits the rotation force to the rotation force 26. The rotation transmission driven pulley 48 is pivotally supported on the main body frame 29 by a pulley support bearing 50 so as to be rotatable around the rotation axis L1. The main body frame 29 is fixed to one end of the base body 21 in the circumferential direction.

本体フレーム29に固定される回転用モータ25の出力軸には、回転伝達用駆動側プーリ46が固定される。回転伝達用駆動側プーリ46と回転伝達用従動側プーリ48とは、回転伝達用ベルト47が巻きかけられ、回転用モータ25を回転させることによって、X方向へ移動可能に接合ツール22を回転駆動するように構成される。したがって回転伝達手段30は、回転軸26と、回転伝達用従動側プーリ48と、回転伝達用ベルト47と、回転伝達用駆動側プーリ46とを含む。   A rotation transmission drive pulley 46 is fixed to the output shaft of the rotation motor 25 fixed to the main body frame 29. The rotation transmission driving pulley 46 and the rotation transmission driven pulley 48 are driven to rotate the welding tool 22 so as to be movable in the X direction by rotating the rotation transmission belt 47 and rotating the rotation motor 25. Configured to do. Therefore, the rotation transmission means 30 includes the rotation shaft 26, a rotation transmission driven pulley 48, a rotation transmission belt 47, and a rotation transmission drive pulley 46.

直進駆動手段103は、ツール保持部40を回転軸線L1に沿って変位駆動する。直進駆動手段103は、接合ツール22を直進させる直進用モータ24と、直進用モータ24の回転力を接合ツール22に伝達する直進伝達手段45を有する。直進用モータ24は、制御手段10に設けられる直進制御部11によって制御される。   The rectilinear drive means 103 drives the tool holder 40 to be displaced along the rotation axis L1. The rectilinear drive means 103 includes a rectilinear motor 24 that linearly moves the welding tool 22, and a rectilinear transmission means 45 that transmits the rotational force of the rectilinear motor 24 to the welding tool 22. The rectilinear motor 24 is controlled by the rectilinear controller 11 provided in the control means 10.

摩擦撹拌接合装置20は、回転軸26を外囲して、接合ツール22を直進移動させて加圧力を与える中空の加圧軸27が設けられる。この加圧軸27は、X方向両端部がそれぞれ軸受け31,32によって回転軸線L1まわりに回転自在に本体フレーム29に支持される。加圧軸27の内部に挿通する回転軸26は、加圧軸27のX方向一方X1側端部からX方向一方X1に突出し、その先端に接合ツール22が取り付けられる。   The friction stir welding apparatus 20 is provided with a hollow pressure shaft 27 that surrounds the rotating shaft 26 and moves the welding tool 22 straightly to apply pressure. The pressurizing shaft 27 is supported by the main body frame 29 so that both ends in the X direction can rotate about the rotation axis L1 by bearings 31 and 32, respectively. The rotary shaft 26 inserted into the pressure shaft 27 protrudes from the X-direction one X1 side end portion of the pressure shaft 27 in the X-direction one X1, and the joining tool 22 is attached to the tip thereof.

加圧軸27のX方向他方X2側端部には、直進伝達用従動側プーリ60が固定される。回転用モータ25と同軸に本体フレーム29に固定される直進用モータ24の出力軸には、直進伝達用駆動側プーリ61が固定される。直進伝達用駆動側プーリ61と直進伝達用従動側プーリ60とは、直進伝達用ベルト62が巻きかけられ、直進用モータ24を回転させることによって、加圧軸27を回転軸線L1まわりに回転させることができる。   A linear transmission driven pulley 60 is fixed to the other end of the pressure shaft 27 in the X direction. A linear transmission driving pulley 61 is fixed to the output shaft of the linear motor 24 fixed to the main body frame 29 coaxially with the rotation motor 25. The linear transmission driving pulley 61 and the linear transmission driven pulley 60 are wound around the linear transmission belt 62 and rotate the linear motor 24 to rotate the pressure shaft 27 around the rotation axis L1. be able to.

加圧軸27の外周には、外ねじが形成され、ナット部材53が螺合する。ナット部材53は、加圧軸27をX方向両端部で軸支する各軸受け31,32の間に配置される。この加圧軸27およびナット部材53は、ボールねじによって実現される。本体フレーム29には、加圧軸27に対向し、回転軸線L1に平行にリニアガイド55が固定される。前記ナット部材53は、リニアガイド55によって回転軸線L1に沿って直線状に案内支持される。   An outer screw is formed on the outer periphery of the pressure shaft 27 and the nut member 53 is screwed together. The nut member 53 is disposed between the bearings 31 and 32 that support the pressing shaft 27 at both ends in the X direction. The pressure shaft 27 and the nut member 53 are realized by a ball screw. A linear guide 55 is fixed to the main body frame 29 so as to face the pressure shaft 27 and to be parallel to the rotation axis L1. The nut member 53 is linearly guided and supported by the linear guide 55 along the rotation axis L1.

接合ツール22には、接合ツール22を保持するツール保持部40が取り付けられる。ツール保持部40は、保持部保持用軸受け65,66を介して接合ツール22を回転軸線L1まわりに回転自在に保持する。そしてこのツール保持部40と前記ナット部材53とがブラケット70によって連結される。   A tool holding unit 40 that holds the joining tool 22 is attached to the joining tool 22. The tool holding unit 40 holds the welding tool 22 rotatably around the rotation axis L1 via holding unit holding bearings 65 and 66. The tool holding portion 40 and the nut member 53 are connected by a bracket 70.

ブラケット70は、回転軸線L1に沿って延び、回転軸線L1を外囲する略C字状の断面形状を有する。この回転軸線L1に沿って、X方向一方X1から順にナット部材53、加圧軸27およびツール保持部40が配置される。ブラケット70は高剛性材料からなり、回転軸線L1を中心とする断面C字状であるので、ナット部材53からの加圧力を確実にツール保持部40に伝達することができる。このように、直進用モータ24の回転力は、加圧力として、ブラケット70を介して接合ツール22を保持するツール保持部40に伝達される。すなわち直進用モータ24が回転すると、ブラケット70とともに接合ツール22がX方向に変位移動する。したがって直進伝達手段45は、加圧軸27と、ナット部材53と、ブラケット70と、直進伝達用従動側プーリ60と、直進伝達用ベルト62と、直進伝達用駆動側プーリ61とを含む。   The bracket 70 has a substantially C-shaped cross-sectional shape extending along the rotation axis L1 and surrounding the rotation axis L1. A nut member 53, a pressure shaft 27, and a tool holding portion 40 are arranged in this order from the X direction one side X1 along the rotation axis L1. Since the bracket 70 is made of a highly rigid material and has a C-shaped cross section with the rotation axis L1 as the center, the applied pressure from the nut member 53 can be reliably transmitted to the tool holding unit 40. As described above, the rotational force of the linear motor 24 is transmitted to the tool holding unit 40 that holds the welding tool 22 via the bracket 70 as a pressurizing force. That is, when the linear motor 24 rotates, the joining tool 22 is displaced in the X direction together with the bracket 70. Therefore, the linear transmission means 45 includes the pressure shaft 27, the nut member 53, the bracket 70, the linear transmission driven pulley 60, the linear transmission belt 62, and the linear transmission driving pulley 61.

このような回転駆動手段102および直進駆動手段103を用いることで、接合ツール22を回転軸線L1まわりに高速で回転させながら、回転軸線L1に沿って直進移動させることができる。   By using such rotation drive means 102 and straight drive means 103, the welding tool 22 can be moved straight along the rotation axis L1 while rotating around the rotation axis L1 at high speed.

回転用モータ25は、回転用モータ25の出力軸の回転速度を検出するエンコーダが設けられる。エンコーダは、接合ツール22の回転速度を検出するための検出手段となる。エンコーダは、検出結果を制御手段10に与える。制御手段10は、エンコーダから与えられる検出結果に基づいて、回転用モータ25を制御することによって、接合ツール22の回転速度を設定回転速度にすることができる。   The rotation motor 25 is provided with an encoder that detects the rotation speed of the output shaft of the rotation motor 25. The encoder serves as detection means for detecting the rotation speed of the welding tool 22. The encoder gives the detection result to the control means 10. The control means 10 can set the rotation speed of the welding tool 22 to the set rotation speed by controlling the rotation motor 25 based on the detection result given from the encoder.

また直進用モータ24に流れる電流を検出する電流検出手段が設けられる。電流検出手段は、接合ツール22が被接合物17に与える加圧力を検出するための検出手段となる。電流検出手段は、検出結果を制御手段10に与える。制御手段10は、電流検出手段から与えられる検出結果に基づいて、直進用モータ24を制御することによって、接合ツール22が被接合物17に与える加圧力を設定加圧力にすることができる。   In addition, a current detection means for detecting the current flowing through the linear motor 24 is provided. The current detection means is a detection means for detecting the pressure applied to the workpiece 17 by the welding tool 22. The current detection unit gives the detection result to the control unit 10. The control means 10 can set the pressure applied to the workpiece 17 by the welding tool 22 to the set pressure by controlling the linear motor 24 based on the detection result given from the current detection means.

裏当て部材構造体120は、ツール保持部40に対して回転軸線L1に間隔を開けて配置される。裏当て部材構造体120は、裏当て部材101を有する。裏当て部材101は、摩擦撹拌接合にあたって、ツール保持部22と反対側から被接合物17に当接して、接合ツール22と協働して被接合物21を挟持する。   The backing member structure 120 is arranged with respect to the tool holding unit 40 with a gap in the rotation axis L1. The backing member structure 120 includes a backing member 101. In the friction stir welding, the backing member 101 abuts on the workpiece 17 from the side opposite to the tool holding portion 22, and holds the workpiece 21 in cooperation with the welding tool 22.

基体21は、略C字状に形成され、ツール保持部22と裏当て部材構造体120とを支持する。具体的には、機体21は、周方向一端部にツール保持部22を支持し、周方向他端部に裏当て部材構造体120を支持する。本実施の形態では、基体21は、回転駆動手段102および直進駆動手段103も支持する。基体21は、多関節ロボット100に装着される。摩擦撹拌接合装置20は、多関節ロボット100の動作によって任意の位置に変位駆動される。   The base body 21 is formed in a substantially C shape and supports the tool holding portion 22 and the backing member structure 120. Specifically, the machine body 21 supports the tool holding unit 22 at one circumferential end, and supports the backing member structure 120 at the other circumferential end. In the present embodiment, the base 21 also supports the rotation drive means 102 and the straight drive means 103. The base 21 is attached to the articulated robot 100. The friction stir welding apparatus 20 is driven to be displaced to an arbitrary position by the operation of the articulated robot 100.

接合ツール22は、被接合部材18,19よりも高度の高い材質から成る。接合ツール22は、円筒形に形成されるショルダ部51と、ショルダ部51の一端面となるショルダ面から軸線方向一方側に突出する円筒状のピン部52とを有する。ショルダ部51とピン部52とは同軸に形成される。本実施の形態では、ショルダ部51の直径は、10mmに設定され、ピン部51の直径は、2mmに設定される。またピン部51は、ショルダ部51から1.5mm突出する。   The joining tool 22 is made of a material having a higher level than the members to be joined 18 and 19. The joining tool 22 includes a shoulder portion 51 formed in a cylindrical shape, and a cylindrical pin portion 52 that protrudes from the shoulder surface serving as one end surface of the shoulder portion 51 to one side in the axial direction. The shoulder portion 51 and the pin portion 52 are formed coaxially. In the present embodiment, the diameter of the shoulder portion 51 is set to 10 mm, and the diameter of the pin portion 51 is set to 2 mm. Further, the pin portion 51 protrudes from the shoulder portion 51 by 1.5 mm.

図9は、摩擦撹拌接合装置の第2の動作手順を示すフローチャートである。図10は、第2の動作手順におけるタイムチャートである。第2の動作手順は、第1の動作手順に比べて、裏当て部材121の変位動作を停止するタイミングが異なり、その他の動作は同一である。   FIG. 9 is a flowchart showing a second operation procedure of the friction stir welding apparatus. FIG. 10 is a time chart in the second operation procedure. Compared with the first operation procedure, the second operation procedure is different in timing for stopping the displacement operation of the backing member 121, and the other operations are the same.

第2の動作においてステップb0〜ステップb4の動作は、第1の動作手順におけるステップa0〜ステップa4の動作にそれぞれ対応し、第1の動作手順とそれぞれ同様の手順であるので、説明を省略する。   In the second operation, the operations of step b0 to step b4 correspond to the operations of step a0 to step a4 in the first operation procedure, respectively, and are the same procedures as the first operation procedure, and thus description thereof is omitted. .

ステップb4では、角変位指令を微小移動手段123に与えるとステップb5に進む。ステップb5では、制御手段10が、予め定める微小移動量ぶん裏当て部材121が角変位したことを判断すると、裏当て部材123の角変位を停止する停止指令を微小移動手段123に与える。制御手段10は、図10(3)に示すように、第4時刻T4から予め定める移動時間W5が経過した第9時刻T9に達すると、予め定める微小移動量ぶん裏当て部材121が角変位したことを判断する。制御手段10は、このようにして停止指令を微小移動手段123に与えるとステップb6に進む。   In step b4, when an angular displacement command is given to the minute moving means 123, the process proceeds to step b5. In step b5, when the control means 10 determines that the predetermined minute movement amount of the backing member 121 has been angularly displaced, it gives a stop command for stopping the angular displacement of the backing member 123 to the minute movement means 123. As shown in FIG. 10 (3), when the control means 10 reaches the ninth time T9 when the predetermined movement time W5 has elapsed from the fourth time T4, the predetermined minute movement amount backing member 121 is angularly displaced. Judge that. When the control means 10 gives the stop command to the minute movement means 123 in this way, the process proceeds to step b6.

ステップb6では、制御手段10は、接合領域が十分に撹拌されたか否かを判断する。たとえば制御手段10は、接合ツール22が被接合物17に当接した第3時刻T3から、被接合物17の接合領域が撹拌するであろう撹拌時間W4が経過した第5時刻T5に達すると、接合領域が十分に撹拌されたこと判断する。制御手段10は、接合領域を十分に撹拌したことを判断するとステップb7に進む。   In step b6, the control means 10 determines whether or not the joining region has been sufficiently stirred. For example, when the control means 10 reaches from the third time T3 when the welding tool 22 comes into contact with the workpiece 17 to the fifth time T5 when the stirring time W4 at which the bonding region of the workpiece 17 would stir has elapsed. Then, it is determined that the joining area is sufficiently agitated. When the control means 10 determines that the joining region has been sufficiently stirred, the control means 10 proceeds to step b7.

第2の動作においてステップb7〜ステップb10の動作は、第1の動作手順におけるステップa6〜ステップa9の動作にそれぞれ対応し、第1の動作手順とそれぞれ同様の手順であるので、説明を省略する。   In the second operation, the operations from step b7 to step b10 correspond to the operations from step a6 to step a9 in the first operation procedure, respectively, and are the same procedures as the first operation procedure, and thus description thereof is omitted. .

第2の実施の形態では、撹拌時間W4は、軟化時間W1と移動時間W5との合計時間を超え、すなわちW4>(W1+W2)に設定される。このように設定することによって、接合跡の深さをほぼ一定にすることができ、接合開始位置と接合終了位置とで確実に、複数の被接合部材18,19を接合することができる。   In the second embodiment, the stirring time W4 exceeds the total time of the softening time W1 and the movement time W5, that is, W4> (W1 + W2) is set. By setting in this way, the depth of the joining trace can be made substantially constant, and the plurality of members 18 and 19 can be reliably joined at the joining start position and the joining end position.

また裏当て部材121の移動は、このような場合に限らず、摩擦撹拌中に種々変化させてもよく、たとえば裏当て部材の移動方向および移動速度を変化させてもよい。   Further, the movement of the backing member 121 is not limited to such a case, and various changes may be made during frictional stirring. For example, the moving direction and the moving speed of the backing member may be changed.

具体的には、摩擦撹拌中に、裏当て部材121をY方向一方Y1に移動させた後さらにY方向他方Y2に移動させて、裏当て部材121を初期位置に配置した状態で、接合ツール22を被接合物17から退避させてもよい。これによって多関節ロボット100に生じる応力が解消させた状態で、接合ツール22と裏当て部材121とによる被接合物17の挟持を解消することができる。   Specifically, during friction stirring, the joining tool 22 is moved in a state where the backing member 121 is moved in the Y direction Y1 and further moved in the Y direction other Y2 so that the backing member 121 is disposed at the initial position. May be withdrawn from the article 17. Accordingly, it is possible to eliminate the holding of the workpiece 17 by the welding tool 22 and the backing member 121 in a state where the stress generated in the articulated robot 100 is eliminated.

また接合点が複数存在する場合には、撹拌接合中に、第1の接合点で裏当て部材121をY方向一方Y1に移動させ、接合後に、裏当て部材121をY方向他方Y2に移動させず、次の接合点である第2の接合点で裏当て部材121をY方向他方Y2に移動させてもよい。これによって裏当て部材121を初期位置に戻す手間を省くことができる。   When there are a plurality of joining points, the backing member 121 is moved to the Y direction one Y1 at the first joining point during the stirring joining, and after joining, the backing member 121 is moved to the other Y direction Y2. Instead, the backing member 121 may be moved to the other Y2 in the Y direction at the second joining point that is the next joining point. Thereby, the trouble of returning the backing member 121 to the initial position can be saved.

図11は、本発明の実施の第2形態である摩擦撹拌接合装置220の一部を示す断面図である。図12は、図11の矢符XII−XIIから摩擦撹拌接合装置220を見た図であり、図13は、図11の矢符XIII−XIIIから摩擦撹拌接合装置220を見た拡大図であり、図14は、図12の矢符XIV−XIVから摩擦撹拌接合装置220を見た図である。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of a friction stir welding apparatus 220 according to the second embodiment of the present invention. 12 is a view of the friction stir welding apparatus 220 viewed from the arrows XII-XII in FIG. 11, and FIG. 13 is an enlarged view of the friction stir welding apparatus 220 viewed from the arrows XIII-XIII in FIG. 14 is a view of the friction stir welding apparatus 220 as viewed from the arrows XIV-XIV in FIG.

摩擦撹拌接合装置220は、上述した第1実施形態の摩擦撹拌接合装置20に対応する構成を有し、対応する構成については、第1実施形態の摩擦撹拌接合装置20の参照符号に200を加算した参照符号を付する。摩擦撹拌接合装置220は、基体221に設けられ、回転軸線L1に直交する方向のうちの一方となるY方向に向かう力を、予め固定される被接合物17に与える微小移動手段323を備える。   The friction stir welding apparatus 220 has a configuration corresponding to the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment described above, and for the corresponding configuration, 200 is added to the reference numeral of the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment. The reference numerals are attached. The friction stir welding apparatus 220 includes a minute moving unit 323 that is provided on the base 221 and applies a force in the Y direction, which is one of the directions orthogonal to the rotation axis L1, to the workpiece 17 fixed in advance.

摩擦撹拌接合装置220は、第1実施形態の摩擦撹拌接合装置20に対して、微小移動手段323の構成が異なる。微小移動手段323は、裏当て部材221に対して離反した位置に設けられる動力源323aと、動力源323aから動力を裏当て部材321に伝達する動力伝達機構323bとを含む。   The friction stir welding apparatus 220 differs from the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment in the configuration of the minute moving means 323. The minute moving means 323 includes a power source 323a provided at a position away from the backing member 221 and a power transmission mechanism 323b that transmits power from the power source 323a to the backing member 321.

動力源323aは、エアシリンダによって実現される。動力源323aは、X方向およびY方向に直交するZ方向に関して、裏当て部材321から直線的に移動した位置で基台221に固定される。動力伝達機構323bは、動力源323aと裏当て部材321とを連結するリンク機構によって実現される。   The power source 323a is realized by an air cylinder. The power source 323a is fixed to the base 221 at a position moved linearly from the backing member 321 in the Z direction orthogonal to the X direction and the Y direction. The power transmission mechanism 323b is realized by a link mechanism that connects the power source 323a and the backing member 321.

動力源323aは、固定ブロック400を介してピストンロッド330の先端部が基体221に固定される。また固定ブロック400には、動力源323aのシリンダチューブ333に向かって延びるストローク調整用ボルト401が設けられる。ストローク調整用ボルト401は、シリンダチューブ333までの距離を調整可能に設けられる。   In the power source 323 a, the tip end portion of the piston rod 330 is fixed to the base body 221 through the fixed block 400. The fixed block 400 is provided with a stroke adjustment bolt 401 extending toward the cylinder tube 333 of the power source 323a. The stroke adjusting bolt 401 is provided so that the distance to the cylinder tube 333 can be adjusted.

動力源323aは、シリンダチューブ333が第1リンク部材402に固定される。第1リンク部材402は、X方向とY方向とに直交するZ方向に変位可能に構成される。これによってシリンダチューブ333に対してピストンロッド330をZ方向に変位すると、基体221に対して、シリンダチューブ333とともに第1リンク部材402がZ方向に変位する。第1リンク部材402は、動力伝達機構323bの一部を構成する。   In the power source 323 a, the cylinder tube 333 is fixed to the first link member 402. The first link member 402 is configured to be displaceable in the Z direction orthogonal to the X direction and the Y direction. Accordingly, when the piston rod 330 is displaced in the Z direction with respect to the cylinder tube 333, the first link member 402 is displaced in the Z direction together with the cylinder tube 333 with respect to the base body 221. The first link member 402 constitutes a part of the power transmission mechanism 323b.

動力伝達機構323bは、伝達部406と、方向変換部405とを含む。伝達部406は、動力源323aから裏当て部材321付近に、Z方向に向かう動力を伝達する。また変換部405は、裏当て部材321付近に設けられ、伝達部406から与えられる動力を、Y方向に向かう動力変換して裏当て部材321に与える。   The power transmission mechanism 323b includes a transmission unit 406 and a direction conversion unit 405. The transmission unit 406 transmits power in the Z direction from the power source 323a to the vicinity of the backing member 321. The conversion unit 405 is provided in the vicinity of the backing member 321 and converts the power applied from the transmission unit 406 in the Y direction to provide the backing member 321 with power conversion.

伝達部406は、第1リンク部材402と、第2リンク部材403,413と、第3リンク部材404とを含む。第1リンク部材402は、略U字状に形成され、周方向中央部402aにシリンダチューブ333が固定される。第1リンク部材402の周方向両端部402b,402cは、固定ブロック400のY方向側面にそれぞれ対向し、第2リンク部材403a,403bが固定される。   The transmission unit 406 includes a first link member 402, second link members 403 and 413, and a third link member 404. The first link member 402 is formed in a substantially U shape, and the cylinder tube 333 is fixed to the circumferential center portion 402a. Both end portions 402b and 402c in the circumferential direction of the first link member 402 face the Y direction side surfaces of the fixed block 400, respectively, and the second link members 403a and 403b are fixed.

第2リンク部材403,413は、2つ設けられ、板状に設けられる。各第2リンク部材403,413は、Z方向に延びる。一方の第2リンク部材403のZ方向一端部403aは、第1リンク部材402の周方向一端部402bに固定される。また他方の第2リンク部材413のZ方向一端部413aは、第1リンク部材402の周方向他端部402cに固定される。なお2つの第2リンク部材403,413は、基体221に対してY方向両側に延びる。   Two second link members 403 and 413 are provided in a plate shape. Each of the second link members 403 and 413 extends in the Z direction. One end portion 403 a in the Z direction of one second link member 403 is fixed to one end portion 402 b in the circumferential direction of the first link member 402. In addition, one end 413 a in the Z direction of the other second link member 413 is fixed to the other end 402 c in the circumferential direction of the first link member 402. The two second link members 403 and 413 extend on both sides in the Y direction with respect to the base body 221.

第3リンク部材404は、板状に形成されZ方向に延びる一対の対向部材407,408と、各対向部材407,408のZ方向他端部407b,408bを連結する連結部材409とを含んで構成される。2つの対向部材407,408は、基体221に対してY方向両側に延びる。一方の対向部材407のZ方向一端部407aは、一方の第2リンク部材403のZ方向他端部403bに固定される。また他方の対向部材408のZ方向一端部408aは、他方の第2リンク部材413のZ方向他端部413bに固定される。   The third link member 404 includes a pair of opposing members 407 and 408 that are formed in a plate shape and extend in the Z direction, and a connecting member 409 that connects the other ends 407b and 408b in the Z direction of the opposing members 407 and 408. Composed. The two opposing members 407 and 408 extend on both sides in the Y direction with respect to the base body 221. One end portion 407a of one opposing member 407 is fixed to the other end portion 403b of the second link member 403 in the Z direction. In addition, one end 408 a in the Z direction of the other opposing member 408 is fixed to the other end 413 b in the Z direction of the other second link member 413.

第3リンク部材404の連結部409は、X方向に垂直な平面を有する板状に形成される。連結部409は、Y方向一端部に一方の対向部材407が固定され、Y方向他端部に他方の対向部材408が固定される。   The connecting portion 409 of the third link member 404 is formed in a plate shape having a plane perpendicular to the X direction. In the connecting portion 409, one opposing member 407 is fixed to one end portion in the Y direction, and the other opposing member 408 is fixed to the other end portion in the Y direction.

ピストンロッド330をシリンダチューブ333に対して、Z方向に変位させることによって、シリンダチューブ333が基体221に対してZ方向に変位する。これによってシリンダチューブ333に直接または間接的に固定される第1リンク部材402、第2リンク部材403,413および第3リンク部材404が基体221に対してZ方向に変位する。   By displacing the piston rod 330 with respect to the cylinder tube 333 in the Z direction, the cylinder tube 333 is displaced with respect to the base 221 in the Z direction. As a result, the first link member 402, the second link members 403 and 413, and the third link member 404 that are directly or indirectly fixed to the cylinder tube 333 are displaced in the Z direction with respect to the base 221.

図15は、図11の矢符XV−XVで切断した摩擦撹拌接合装置を示す断面図である。基体321には、裏当て構造体320が着脱可能に装着される。裏当て構造体320は、裏当て部材321と、基体221に装着される装着体322と、裏当て部材121を支持する支持体324とを有する。   15 is a cross-sectional view showing the friction stir welding apparatus cut along arrows XV-XV in FIG. A backing structure 320 is detachably attached to the base 321. The backing structure 320 includes a backing member 321, a mounting body 322 attached to the base 221, and a support 324 that supports the backing member 121.

裏当て部材321は、棒状に形成される棒状体450と、棒状体450の先端に固定される当接部451とを含む。棒状体450は、略X方向に延びる。棒状体450は、回転軸線L1に直交する角変位軸線L2を有する。棒状体450は、角変位軸線L2まわりに角変位可能に支持部324に支持される。当接部451は、前記角変位軸線L2を中心とする円筒面が形成される。円筒面が形成される円筒面形成部には、Y方向に延びるローレット溝が形成される。当接部451は、接合ツール22に対向し、摩擦撹拌時に被接合物17に当接する。   The backing member 321 includes a rod-like body 450 formed in a rod shape and a contact portion 451 fixed to the tip of the rod-like body 450. The rod-shaped body 450 extends substantially in the X direction. The rod-shaped body 450 has an angular displacement axis L2 orthogonal to the rotation axis L1. The rod-like body 450 is supported by the support portion 324 so as to be angularly displaceable about the angular displacement axis L2. The contact portion 451 is formed with a cylindrical surface centered on the angular displacement axis L2. A knurled groove extending in the Y direction is formed in the cylindrical surface forming portion where the cylindrical surface is formed. The contact portion 451 faces the welding tool 22 and contacts the workpiece 17 during friction stirring.

支持体324は、装着体322に固定され、装着体322からX方向他方X2に延びる2つの立設部326,327と、立設部326,327の間に設けられる軸体328とを含む。立設部326,327は、Z方向に間隔を開けて配置される。軸体128は、円筒状に形成され、軸体328は、棒状体450に形成される挿通孔に挿通し、棒状体450と軸体328とは、ベアリングを介して連結される。なお、棒状体450に形成される挿通孔は、角変位軸線L2と同軸に形成される。これによって裏当て部材321は、装着体322に対して角変位軸線L2まわりに角変位可能となる。なお棒状体450は、支持体324に支持された状態で、回転軸線L1にほぼ平行となる。   The support body 324 includes two standing portions 326 and 327 that are fixed to the mounting body 322 and extend from the mounting body 322 in the other X direction in the X direction, and a shaft body 328 provided between the standing portions 326 and 327. The standing portions 326 and 327 are arranged with an interval in the Z direction. The shaft body 128 is formed in a cylindrical shape, the shaft body 328 is inserted through an insertion hole formed in the rod-shaped body 450, and the rod-shaped body 450 and the shaft body 328 are connected via a bearing. In addition, the insertion hole formed in the rod-shaped body 450 is formed coaxially with the angular displacement axis L2. As a result, the backing member 321 can be angularly displaced about the angular displacement axis L <b> 2 with respect to the mounting body 322. The rod-like body 450 is substantially parallel to the rotation axis L1 while being supported by the support body 324.

支持体324および装着体322は、回転軸線L1に沿って貫通する貫通孔460,461が形成される。棒状体450は、各貫通孔460,461を挿通して、装着体322からX方向一方X1に突出する。各貫通孔460,461は、棒状体450が角変位可能となるように棒状体450よりも大きく形成される。支持体324および裏当て部材321は、回転軸線L1まわりに角変位可能に形成されることが好ましい。   The support body 324 and the mounting body 322 are formed with through holes 460 and 461 penetrating along the rotation axis L1. The rod-shaped body 450 is inserted through the through holes 460 and 461 and protrudes from the mounting body 322 in the X direction one X1. Each through-hole 460, 461 is formed larger than the rod-shaped body 450 so that the rod-shaped body 450 can be angularly displaced. The support 324 and the backing member 321 are preferably formed so as to be angularly displaceable about the rotation axis L1.

図16は、図11の矢符XVI−XVIから摩擦撹拌接合装置220を見た図であり、図17は、方向変換部405を説明するために一部を省略して示す斜視図である。方向変換部405は、嵌合体470と、固定体471と、ピン体472とを含んで形成される。嵌合体470は、板状体に形成され、厚み方向に垂直な断面形状がL字状に形成される。嵌合体470は、2つの板状片476,477が連結されてL字状に形成される。一方の板状片476は、ほぼZ方向に延び、他方の板状片477は、ほぼY方向に延びる。嵌合体470は、2つの板状片476,477が連結される連結位置に厚み方向に挿通する第1嵌合孔473が形成される。また一方の板状片476には連結位置から離れた位置に厚み方向に挿通する第2嵌合孔474が形成される。また他方の板状体477には連結位置から離れた位置に厚み方向に挿通する第3嵌合孔475が形成される。   16 is a view of the friction stir welding apparatus 220 as viewed from the arrows XVI-XVI of FIG. 11, and FIG. 17 is a perspective view showing a part of the direction changing portion 405 with the portion omitted. The direction changing portion 405 is formed including a fitting body 470, a fixed body 471, and a pin body 472. The fitting body 470 is formed in a plate-like body, and a cross-sectional shape perpendicular to the thickness direction is formed in an L shape. The fitting body 470 is formed in an L shape by connecting two plate-like pieces 476 and 477. One plate-like piece 476 extends substantially in the Z direction, and the other plate-like piece 477 extends substantially in the Y direction. The fitting body 470 is formed with a first fitting hole 473 that is inserted in the thickness direction at a connecting position where the two plate-like pieces 476 and 477 are connected. The one plate-like piece 476 is formed with a second fitting hole 474 inserted in the thickness direction at a position away from the connection position. The other plate-like body 477 is formed with a third fitting hole 475 that is inserted in the thickness direction at a position away from the connection position.

第1嵌合孔473には、装着部322に連結されるピン体472が嵌合する。ピン体472および第1嵌合孔473は、ほぼ円形に形成される。嵌合体470は、ピン体472に嵌合した状態で、ピン体472の軸線L3まわりに角変位可能に形成される。   A pin body 472 connected to the mounting portion 322 is fitted into the first fitting hole 473. The pin body 472 and the first fitting hole 473 are formed in a substantially circular shape. The fitting body 470 is formed to be angularly displaceable about the axis L3 of the pin body 472 in a state of being fitted to the pin body 472.

第2嵌合孔474には、棒状体450のX方向一端部452が嵌合する。第2嵌合孔474は、棒状体450のX方向一端部452よりも大きく形成される。棒状体450のX方向一端部452が第2嵌合孔474に嵌合した状態で、嵌合体470がピン体472まわりに角変位すると、棒状体450のX方向一端部452は、Y方向に角変位する。   The one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 is fitted into the second fitting hole 474. The second fitting hole 474 is formed larger than the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450. If the fitting body 470 is angularly displaced around the pin body 472 in a state where the X-direction one end 452 of the rod-like body 450 is fitted in the second fitting hole 474, the X-direction one end 452 of the rod-like body 450 is moved in the Y direction. Angular displacement.

第3嵌合孔475には、固定体471のピン部480が嵌合する。第3嵌合孔475は、固定体471のピン部480よりも大きく形成される。固定体471は、第3リンク部材404の連結部材409に固定される。固定体471が第3嵌合孔475に嵌合した状態で、第3リンク部材404とともに固定体471が変位すると、嵌合体470は、ピン体472の軸線L3まわりに角変位する。   The pin portion 480 of the fixed body 471 is fitted into the third fitting hole 475. The third fitting hole 475 is formed larger than the pin portion 480 of the fixed body 471. The fixed body 471 is fixed to the connecting member 409 of the third link member 404. When the fixed body 471 is displaced together with the third link member 404 in a state where the fixed body 471 is fitted in the third fitting hole 475, the fitted body 470 is angularly displaced around the axis L3 of the pin body 472.

第3リンク部材404がZ方向に変位すると、嵌合体450がピン体472の軸線L3まわりに角変位して、第2嵌合孔474がY方向に変位する。これによって第2嵌合孔474に嵌合する棒状体450のX方向一端部452がY方向に変位し、棒状体450は、角変位軸線L2まわりに角変位する。   When the third link member 404 is displaced in the Z direction, the fitting body 450 is angularly displaced about the axis L3 of the pin body 472, and the second fitting hole 474 is displaced in the Y direction. As a result, the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 fitted in the second fitting hole 474 is displaced in the Y direction, and the rod-like body 450 is angularly displaced about the angular displacement axis L2.

図18は、第3リンク部材404に対する嵌合体470の状態を説明するための図である。図18(1)は、第3リンク部材404が基体21に対して標準位置にある状態を示す。図18(2)は、第3リンク部材404が基体21に対して図18(1)に示す標準位置からZ方向一方Z1に移動した状態を示す。図18(3)は、第3リンク部材404が基体21に対して図18(1)に示す標準位置からZ方向他方Z2に移動した状態を示す。   FIG. 18 is a view for explaining the state of the fitting body 470 with respect to the third link member 404. FIG. 18 (1) shows a state where the third link member 404 is in a standard position with respect to the base body 21. 18 (2) shows a state in which the third link member 404 has moved from the standard position shown in FIG. 18 (1) to the Z direction one side Z1 with respect to the base 21. FIG. 18 (3) shows a state in which the third link member 404 has moved from the standard position shown in FIG. 18 (1) to the other Z direction Z2 with respect to the base 21. FIG.

上述したように、嵌合体470のうち他方の板状体477の先端部が、固定体471を介して第3リンク部材404に固定される。また嵌合体470は、ピン体472によって基体21に対してピン体472の軸線L3まわりに角変位可能に形成される。図18(1)に示すように、第3リンク部材404が標準位置にある状態では、嵌合体470の一方の板状体476はZ方向と平行に延び、他方の板状体477はY方向と平行に延びる。   As described above, the distal end portion of the other plate-like body 477 in the fitting body 470 is fixed to the third link member 404 via the fixing body 471. The fitting body 470 is formed by the pin body 472 so as to be angularly displaceable about the axis L3 of the pin body 472 with respect to the base body 21. As shown in FIG. 18A, when the third link member 404 is in the standard position, one plate-like body 476 of the fitting body 470 extends in parallel with the Z direction, and the other plate-like body 477 is in the Y direction. Extending parallel to

図18(2)に示すように、第3リンク部材404が標準位置から基体21に対してZ方向一方Z1に移動すると、他方の板状体477の先端部が固定体471とともにZ方向一方Z1に移動する。これによって嵌合体470は、ピン体472の軸線L3まわり一方R1に角変位する。このとき棒状体450のX方向一端部452は、嵌合体470の一方の板状体476の先端部とともに、Y方向一方Y1に移動する。   As shown in FIG. 18 (2), when the third link member 404 moves from the standard position to one side Z1 with respect to the base body 21, the tip of the other plate-like body 477 together with the fixed body 471 is one Z1 in the Z direction. Move to. As a result, the fitting body 470 is angularly displaced to one R1 around the axis L3 of the pin body 472. At this time, one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 moves to one Y1 in the Y direction together with the tip of one plate-like body 476 of the fitting body 470.

また図18(3)に示すように、第3リンク部材404が標準位置から基体21に対してZ方向他方Z2に移動すると、他方の板状体477の先端部が固定体471とともにZ方向他方Z2に移動する。これによって嵌合体470は、ピン体472の軸線L3まわり他方R2に角変位する。このとき棒状体450のX方向一端部452は、嵌合体470の一方の板状体476の先端部とともに、Y方向他方Y2に移動する。   As shown in FIG. 18 (3), when the third link member 404 moves from the standard position to the other Z direction Z2 with respect to the base body 21, the tip of the other plate-like body 477 moves together with the fixed body 471 in the other Z direction. Move to Z2. As a result, the fitting body 470 is angularly displaced around the axis L3 of the pin body 472 to the other R2. At this time, one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 moves to the other Y2 in the Y direction together with the tip of one plate-like body 476 of the fitting body 470.

このようにして、棒状体450のX方向一端部452をY方向両方Y1,Y2に移動させることによって、当接部451をZ方向に延びる角変位軸線L2まわりに回転させることができ、接合ツール22を被接合物17に対してY方向に微小移動させることができる。なお、摩擦撹拌接合装置220の摩擦撹拌接合動作は、第1実施例の摩擦撹拌接合装置20の摩擦撹拌接合動作と同様であり、図6〜図8または図9〜図10に示す動作を行う。   In this way, by moving the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 in both the Y direction and Y1, Y2, the contact portion 451 can be rotated around the angular displacement axis L2 extending in the Z direction. 22 can be finely moved in the Y direction with respect to the workpiece 17. The friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 220 is the same as the friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment, and performs the operations shown in FIG. 6 to FIG. 8 or FIG. 9 to FIG. .

図19は、裏当て部材321の変位方向を変化させた状態を示す断面図であり、図20は、図19の矢符XIX−XIXから見た図であり、図21は、方向変換部405を説明するために一部を省略して示す斜視図である。支持体の324の向きを変更することによって、裏当て部材321の角変位軸線L2をY方向に平行にすることができる。さらに第3リンク部材404の動力を直接、棒状体450に与えることによって、裏当て部材321をY方向に平行な角変位軸線L2まわりに角変位させることができる。この場合、Z方向は、被接合物17に力を与える作用方向となる。   19 is a cross-sectional view showing a state in which the displacement direction of the backing member 321 is changed, FIG. 20 is a view as seen from the arrow XIX-XIX in FIG. 19, and FIG. It is a perspective view which abbreviate | omits one part and illustrates it. By changing the orientation of the support 324, the angular displacement axis L2 of the backing member 321 can be made parallel to the Y direction. Furthermore, by directly applying the power of the third link member 404 to the rod-like body 450, the backing member 321 can be angularly displaced about the angular displacement axis L2 parallel to the Y direction. In this case, the Z direction is an action direction that applies force to the workpiece 17.

方向変換部405は、結合体478を有する。結合体478は、棒状体450のX方向一端部452が貫通する貫通孔481が形成される。貫通孔481は、棒状体450のX方向一端部452よりも大きく形成される。結合体478は、厚み方向に突出する凸部482が形成され、第3リンク部材404の連結部材409に形成される凹所483に嵌合することによって、結合体478と第3リンク部材の連結部材409とが固定される。棒状体450のX方向一端部452が貫通孔481に嵌合した状態で、第3リンク部材404とともに結合体478がZ方向に角変位すると、棒状体450のX方向一端部452は、Z方向に角変位する。   The direction changing unit 405 includes a combined body 478. The combined body 478 is formed with a through hole 481 through which the one end 452 in the X direction of the rod-shaped body 450 passes. The through hole 481 is formed to be larger than the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450. The coupling body 478 is formed with a convex portion 482 projecting in the thickness direction, and is fitted into a recess 483 formed in the coupling member 409 of the third link member 404, thereby connecting the coupling body 478 and the third link member. The member 409 is fixed. If the coupling body 478 is angularly displaced in the Z direction together with the third link member 404 in a state where the X direction one end 452 of the rod 450 is fitted in the through hole 481, the X direction one end 452 of the rod 450 is moved in the Z direction. Angular displacement.

第3リンク部材404がZ方向に変位すると、第3リンク部材404とともに棒状体450のX方向一端部452がZ方向に変位する。これによって棒状体450が角変位軸線L2まわりに角変位する。   When the third link member 404 is displaced in the Z direction, the X-direction one end 452 of the rod-shaped body 450 is displaced in the Z direction together with the third link member 404. As a result, the rod-like body 450 is angularly displaced about the angular displacement axis L2.

図22は、第3リンク部材404に対する棒状体450のX方向一端部452の状態を説明するための図である。図22(1)は、第3リンク部材404が基体21に対して標準位置にある状態を示す。図22(2)は、第3リンク部材404が基体21に対して図22(1)に示す標準位置からZ方向一方Z1に移動した状態を示す。図22(3)は、第3リンク部材404が基体21に対して図22(1)に示す標準位置からZ方向他方Z2に移動した状態を示す。   FIG. 22 is a view for explaining the state of the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 with respect to the third link member 404. FIG. 22 (1) shows a state where the third link member 404 is in a standard position with respect to the base body 21. FIG. 22 (2) shows a state in which the third link member 404 has moved from the standard position shown in FIG. FIG. 22 (3) shows a state in which the third link member 404 is moved from the standard position shown in FIG. 22 (1) to the other Z direction Z2 with respect to the base 21.

上述したように、裏当て部材321の変位方向を変化させた場合には、棒状体450のX方向一端部452が、結合体478を介して第3リンク部材404に連結される。図22(1)に示すように、第3リンク部材404が標準位置にある状態では、棒状体450のX方向一端部452は、予め定める規定位置に位置する。棒状体450のX方向一端部452が規定位置にある状態では、棒状体450は、X方向にほぼ平行に延びる。   As described above, when the displacement direction of the backing member 321 is changed, the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 is connected to the third link member 404 via the coupling body 478. As shown in FIG. 22 (1), in a state where the third link member 404 is in the standard position, the X-direction end portion 452 of the rod-like body 450 is located at a predetermined specified position. In a state where the one end 452 in the X direction of the rod-shaped body 450 is in the specified position, the rod-shaped body 450 extends substantially parallel to the X direction.

図22(2)に示すように、第3リンク部材404が標準位置から基体21に対してZ方向一方Z1に移動すると、棒状体450のX方向一端部452もまた、基定位置からZ方向一方Z1に移動する。また、図22(3)に示すように、第3リンク部材404が標準位置から基体21に対してZ方向他方Z2に移動すると、棒状体450のX方向一端部452もまた、基定位置からZ方向他方Z2に移動する。   As shown in FIG. 22 (2), when the third link member 404 moves from the standard position to the Z direction one side Z1 with respect to the base body 21, the X direction one end 452 of the rod-like body 450 also moves from the standard position to the Z direction. On the other hand, it moves to Z1. Further, as shown in FIG. 22 (3), when the third link member 404 moves from the standard position to the other Z direction Z2 with respect to the base body 21, the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 also moves from the standard position. Move to the other Z direction in the Z direction.

このようにして、棒状体450のX方向一端部452をZ方向両方Z1,Z2に移動させることによって、当接部451をY方向に延びる角変位軸線L2まわりに回転させることができ、接合ツール22を被接合物17に対してZ方向に微小移動させることができる。なお、摩擦撹拌接合装置220の摩擦撹拌接合動作は、第1実施例の摩擦撹拌接合装置20の摩擦撹拌接合動作に比べて、接合ツール22を被接合物17に対して微小移動させる方向が異なるだけで、他の動作については図6〜図8または図9〜図10に示す動作とほぼ同様の動作を行う。   In this way, by moving the one end 452 in the X direction of the rod-like body 450 in both the Z direction Z1 and Z2, the contact portion 451 can be rotated around the angular displacement axis L2 extending in the Y direction, and the joining tool 22 can be moved minutely in the Z direction with respect to the workpiece 17. Note that the friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 220 differs in the direction in which the welding tool 22 is slightly moved relative to the workpiece 17 as compared with the friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment. With respect to other operations, operations similar to those shown in FIGS. 6 to 8 or 9 to 10 are performed.

図23は、裏当て部材321の変位方向を変化させた場合における動作手順を示す断面図である。図23(1)〜図23(5)の順に動作手順が進行する。図6または図9に示すフローチャートに従って動作が行われる。まず、図23(1)に示すように、接合ツール22は、回転軸線L1まわりに回転した状態で、被接合物17に近づく。   FIG. 23 is a cross-sectional view showing an operation procedure when the displacement direction of the backing member 321 is changed. The operation procedure proceeds in the order of FIG. 23 (1) to FIG. 23 (5). The operation is performed according to the flowchart shown in FIG. First, as shown in FIG. 23 (1), the welding tool 22 approaches the workpiece 17 while being rotated around the rotation axis L1.

次に図23(2)に示すように、接合ツール22は、被接合物17に回転接触し、被接合物17に加圧力を与える。このとき裏当て部材121が被接合物17のX方向一方X1側部分に当接し、接合ツール22が被接合物17のX方向他方X2側部分に当接する。これによって接合ツール22と被接合物17とに摩擦熱が発生し、被接合物17は接合ツール22と接触している部分が軟化し、接合ツール22が被接合物17に没入する。   Next, as shown in FIG. 23 (2), the joining tool 22 is brought into rotational contact with the article to be joined 17 and applies pressure to the article to be joined 17. At this time, the backing member 121 comes into contact with the X direction one X1 side portion of the workpiece 17, and the welding tool 22 comes into contact with the X direction other X2 side portion of the workpiece 17. As a result, frictional heat is generated between the welding tool 22 and the workpiece 17, the portion of the workpiece 17 in contact with the welding tool 22 is softened, and the welding tool 22 is immersed in the workpiece 17.

次に、図23(3)に示すように、各接合部材18,19を流動化しつつ、接合ツール22が各被接合部材18,19の境界を通過すると、各接合部材18,19の流動化した部分が混ざり合う。このように被接合物17を部分的に流動撹拌した状態で、裏当て部材121が角変位軸線L2まわりに角変位する。裏当て部材121は、被接合物17にZ方向に移動する力F1を与える。このとき裏当て部材121は、被接合物17に与えた力F1に関する反力F2が、被接合物17から与えられる。 Next, as shown in FIG. 23 (3), while fluidizing the respective workpieces 18 and 19, the welding tool 22 passes the boundary of each of the joint members 18 and 19, of each of the joint members 18 and 19 The fluidized part is mixed. In this way, the backing member 121 is angularly displaced about the angular displacement axis L2 in a state where the workpiece 17 is partially fluidized and stirred. The backing member 121 gives a force F <b> 1 that moves in the Z direction to the workpiece 17. At this time, the backing member 121 is given a reaction force F2 related to the force F1 applied to the workpiece 17 from the workpiece 17.

この裏当て部材121に与えられた反力F2は、支持体124、装着体122、基体21を順に介して、多関節ロボット100に与えられる。多関節ロボット100は、反力F2が与えられることによって、反力F2が与えられた方向に撓む。基体21とともに接合ツール22が、被接合物17に対して反力F2が与えられた方向、すなわちZ方向に変位することになる。   The reaction force F2 applied to the backing member 121 is applied to the articulated robot 100 through the support body 124, the mounting body 122, and the base body 21 in this order. The articulated robot 100 bends in the direction in which the reaction force F2 is applied when the reaction force F2 is applied. The joining tool 22 is displaced together with the base body 21 in the direction in which the reaction force F <b> 2 is applied to the workpiece 17, that is, in the Z direction.

図24は、摩擦撹拌接合装置220と多関節ロボット100とに教示動作を行う操作者の動作を示すフローチャートである。操作者は、ステップc0で被接合物17を決定すると、ステップc1に進み、教示動作を開始する。ステップc1では、接合ツール22を被接合物17に対して微小移動させる加工方向を決定し、ステップc2に進む。ステップc2では、被接合物17に対して接合を開始および終了する加工位置を決定し、ステップc3に進む。ステップc3では摩擦撹拌接合における加工条件を決定する。加工条件は、たとえば接合ツール22の回転数、加圧力、接合時間などである。このように、接合ツール22の加工方向、加工位置および加工条件を決定すると、教示動作を終了する。なお、加工方向、加工位置および加工条件を決定する順番については、上述する順番でなくてもよい。   FIG. 24 is a flowchart showing an operation of an operator who performs a teaching operation on the friction stir welding apparatus 220 and the articulated robot 100. When the operator determines the workpiece 17 in step c0, the operator proceeds to step c1 and starts the teaching operation. In step c1, a processing direction in which the welding tool 22 is slightly moved with respect to the workpiece 17 is determined, and the process proceeds to step c2. In step c2, a processing position for starting and ending the bonding with respect to the workpiece 17 is determined, and the process proceeds to step c3. In step c3, processing conditions for friction stir welding are determined. The processing conditions are, for example, the number of rotations of the welding tool 22, a pressing force, a bonding time, and the like. As described above, when the processing direction, processing position, and processing conditions of the joining tool 22 are determined, the teaching operation is terminated. In addition, about the order which determines a process direction, a process position, and a process condition, it does not need to be the order mentioned above.

図25は、接合後の被接合物17の一部を示す斜視図であり、図26および図27は、接合後の被接合物17の他の一部を示す斜視図である。図25に示すように、接合ツール22を被接合物17に対してY方向に微小移動させて、Y方向に延びる接合跡200を形成する。さらにY方向の複数の箇所で接合ツール22を没入することで、Y方向に間隔をあけて前記接合跡200を形成することができる。   FIG. 25 is a perspective view showing a part of the article to be joined 17 after joining, and FIGS. 26 and 27 are perspective views showing another part of the article to be joined 17 after joining. As shown in FIG. 25, the joining tool 22 is slightly moved in the Y direction with respect to the workpiece 17 to form a joining trace 200 extending in the Y direction. Furthermore, the joining traces 200 can be formed at intervals in the Y direction by immersing the joining tool 22 at a plurality of locations in the Y direction.

その中で、たとえば、図26に示すように、アングルなどの障害物202が被接合部材18から突出し、その障害物202がZ方向に延びる部分では、障害物202の近傍を接合する場合に、接合ツール22が被接合物17に対して微小移動する方向を換える。そして、障害物202の近傍では、接合ツール22を被接合物17に対してZ方向に微小移動させて、Z方向に延びる接合跡201を形成する。これによって障害物202の近傍における被接合物17の接合強度を向上することができる。   Among them, for example, as shown in FIG. 26, when an obstacle 202 such as an angle protrudes from the member to be joined 18 and the obstacle 202 extends in the Z direction, when the vicinity of the obstacle 202 is joined, The direction in which the welding tool 22 moves slightly relative to the workpiece 17 is changed. Then, in the vicinity of the obstacle 202, the welding tool 22 is slightly moved in the Z direction with respect to the workpiece 17 to form a bonding trace 201 extending in the Z direction. As a result, the bonding strength of the workpiece 17 in the vicinity of the obstacle 202 can be improved.

また図27に示すように、2つの被接合部材18,19をクランプするクランプ体203の近傍においても、接合ツール22が被接合物17に対して微小移動する方向を換える。そして、クランプ体203の近傍では、接合ツール22を被接合物17に対してZ方向に微小移動して、Z方向に延びる接合跡201を形成する。これによって、クランプ体203の近傍における被接合物17の接合強度を向上することができる。   In addition, as shown in FIG. 27, the direction in which the welding tool 22 slightly moves relative to the workpiece 17 is also changed in the vicinity of the clamp body 203 that clamps the two workpieces 18 and 19. In the vicinity of the clamp body 203, the joining tool 22 is slightly moved in the Z direction with respect to the workpiece 17 to form a joining trace 201 extending in the Z direction. As a result, the bonding strength of the workpiece 17 in the vicinity of the clamp body 203 can be improved.

以上のように第2の実施の形態に従えば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。さらに微小移動手段323の動力源323aを裏当て部材321から離反させて配置させることによって、裏当て部材321付近をコンパクトにすることができる。これによって接合ツール22と裏当て部材321とを配置するための空間が小さい場合であっても、摩擦撹拌接合を行うことができ、利便性を向上することができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Furthermore, by arranging the power source 323a of the minute moving means 323 away from the backing member 321, the vicinity of the backing member 321 can be made compact. As a result, even when the space for arranging the welding tool 22 and the backing member 321 is small, friction stir welding can be performed, and convenience can be improved.

また本実施の形態では、リンク機構によって動力源223aからの動力を裏当て部材321に伝達する。したがって歯車伝達機構に比べて、簡略化した構成で、動力源223aと裏当て部材321との間隔を大きくすることができる。またベルト伝達機構に比べて、大きい動力を伝達することができ、裏当て部材321の移動に抗する力が大きくても、裏当て部材321を確実に移動させることができる。   In the present embodiment, power from the power source 223a is transmitted to the backing member 321 by the link mechanism. Therefore, the distance between the power source 223a and the backing member 321 can be increased with a simplified configuration as compared with the gear transmission mechanism. Further, as compared with the belt transmission mechanism, a large amount of power can be transmitted, and the backing member 321 can be reliably moved even if a force against the movement of the backing member 321 is large.

また支持体324および裏当て部材321の向きを変更し、動力伝達機構の構成を変更することによって、被接合物に与える力の方向を変更することができる。これによって接合領域が広がる方向を基体に対して変更することができ、利便性を向上することができる。被接合物の形状および接合条件などに応じて、接合領域を変更することができる。たとえば、図26および図27に示すように、障害物202およびクランプ体203などが形成される被接合物17の一部分を接合する場合について、接合ツール22を被接合物17を微小移動させる方向を変更させることによって、障害物202およびクランプ体203付近であっても、接合強度を向上することができる。   Further, the direction of the force applied to the object to be bonded can be changed by changing the directions of the support 324 and the backing member 321 and changing the configuration of the power transmission mechanism. As a result, the direction in which the bonding region expands can be changed with respect to the base body, and convenience can be improved. The bonding region can be changed according to the shape of the object to be bonded and the bonding conditions. For example, as shown in FIG. 26 and FIG. 27, when joining a part of the object 17 on which the obstacle 202 and the clamp body 203 are formed, the direction in which the object 17 is slightly moved is moved by the joining tool 22. By changing, it is possible to improve the bonding strength even in the vicinity of the obstacle 202 and the clamp body 203.

図28は、本発明の他の実施の形態によって実現される摩擦撹拌接合装置の接合跡205,206,207を示す斜視図である。上述した実施の形態では、接合ツール22を被接合物17に対してY方向およびZ方向のいずれかの方向に微小移動させたが、両方の方向に微小移動させるようにしてもよい。   FIG. 28 is a perspective view showing joint marks 205, 206, and 207 of the friction stir welding apparatus realized by another embodiment of the present invention. In the embodiment described above, the welding tool 22 is finely moved in either the Y direction or the Z direction with respect to the workpiece 17, but it may be finely moved in both directions.

たとえば裏当て部材121を球面状にして、裏当て部材121をY方向およびZ方向に平行な2つの軸線まわりにそれぞれ角変位駆動することによって、接合ツール22を被接合物17に対して、一度にY方向およびZ方向の両方に微小移動させることができる。この場合の摩擦撹拌接合装置の摩擦撹拌接合動作は、第1実施例の摩擦撹拌接合装置20の摩擦撹拌接合動作に比べて、接合ツール22を微小移動させる方向が異なるだけで、他の動作については図6〜図8または図9〜図10に示す動作とほぼ同様の動作を行う。   For example, by making the backing member 121 into a spherical shape and driving the backing member 121 angularly about two axes parallel to the Y direction and the Z direction, the joining tool 22 is once applied to the workpiece 17. Can be finely moved in both the Y direction and the Z direction. The friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus in this case is different from the friction stir welding operation of the friction stir welding apparatus 20 of the first embodiment only in the direction in which the welding tool 22 is slightly moved. Performs substantially the same operation as shown in FIG. 6 to FIG. 8 or FIG. 9 to FIG.

これによって図28(1)に示すように、L字状の接合跡205を形成することができる。この接合跡205は、Y方向に延びる部分205aとZ方向に延びる部分205bとが連なる。この場合、接合ツール22が被接合物17に対してY方向およびZ方向のいずれか一方の方向に微小移動した後、被接合物17に対してY方向およびZ方向のいずれか他方の方向に微小移動する。また図28(2)に示すように、U字状の接合跡206を形成することができる。この接合跡206は、Z方向に平行に延びる2つの部分206a,206bがY方向に平行に延びる部分206cによって連結される。この場合、接合ツール22がZ方向一方に移動した後、Y方向に移動し、さらにZ方向他方に移動する。また図28(3)に示すように接合ツール22をX方向に延びる軸線まわりに角変位させて、接合跡207を円弧状に形成するようにしてもよい。これによって1度の摩擦撹拌接合動作で、Y方向およびZ方向の両方における接合強度を向上することができる。   As a result, as shown in FIG. 28A, an L-shaped joint mark 205 can be formed. In the joint trace 205, a portion 205a extending in the Y direction and a portion 205b extending in the Z direction are continuous. In this case, after the welding tool 22 moves slightly in either the Y direction or the Z direction with respect to the workpiece 17, the welding tool 22 moves in the other direction of the Y direction or the Z direction with respect to the workpiece 17. Move a little. Further, as shown in FIG. 28 (2), a U-shaped joint trace 206 can be formed. In the joint trace 206, two portions 206a and 206b extending parallel to the Z direction are connected by a portion 206c extending parallel to the Y direction. In this case, after the joining tool 22 moves in one direction in the Z direction, it moves in the Y direction and further moves in the other direction in the Z direction. Further, as shown in FIG. 28 (3), the joining tool 22 may be angularly displaced about an axis extending in the X direction to form the joining trace 207 in an arc shape. As a result, the bonding strength in both the Y direction and the Z direction can be improved by a single friction stir welding operation.

以上のような本発明の実施の各形態は、発明の例示に過ぎず発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば被接合物17を保持する被接合物保持装置よりも、摩擦撹拌接合装置を保持する多関節ロボット100の剛性が低い場合について説明したが、被接合物17を保持する被接合物保持装置の剛性が、摩擦撹拌接合装置を保持する保持装置よりも低い場合であっても同様に接合領域を増やすことができる。この場合、被接合物保持装置が撓むことによって、基体21に対して被接合物17を回転軸線L1に直交する方向にずらすことができる。このようにして接合領域を作用方向にずらすことによって、被接合物17の接合強度を向上することができる。   Each embodiment of the present invention as described above is merely an example of the invention, and the configuration can be changed within the scope of the invention. For example, although the case where the rigidity of the articulated robot 100 that holds the friction stir welding device is lower than that of the workpiece holding device that holds the workpiece 17 is described, the workpiece holding device that holds the workpiece 17 is described below. Even when the rigidity is lower than that of the holding device that holds the friction stir welding device, the joining region can be increased similarly. In this case, the workpiece 17 can be displaced in a direction perpendicular to the rotation axis L1 with respect to the base body 21 by bending the workpiece holding device. Thus, the joining strength of the article to be joined 17 can be improved by shifting the joining region in the direction of action.

また本実施の形態では、被接合部材18,19を重ね合わせた状態の被接合物17を用いたが、被接合部材18,19を突き合せた状態の被接合物17を用いて、摩擦撹拌接合を行ってもよい。また裏当て部材121を、角変位軸線L2まわりに角変位させて、被接合物17に回転軸線L1と直交する方向の力を与えたが、裏当て部材121を回転軸線L1に直交する方向に直進移動させてもよい。また裏当て部材121とは別途異なる部材を用いて被接合物17に回転軸線L1と直交する方向の力を与えてもよい。また本実施の形態では、基体21は、C字状、いわゆるCガンタイプに形成されたが、一端部に接合ツールを支持し、他端部に裏当て部材を支持すればよい。これによって基体21が、Xガンタイプであっても、同様の効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the object to be bonded 17 in which the members to be bonded 18 and 19 are overlapped is used. Joining may be performed. Further, the backing member 121 is angularly displaced about the angular displacement axis L2, and a force in a direction perpendicular to the rotational axis L1 is applied to the workpiece 17, but the backing member 121 is oriented in a direction perpendicular to the rotational axis L1. You may move straight ahead. Moreover, you may give the force of the direction orthogonal to the rotating shaft L1 to the to-be-joined object 17 using a member different from the backing member 121. FIG. Further, in the present embodiment, the base body 21 is formed in a C shape, that is, a so-called C gun type, but it is only necessary to support the joining tool at one end and the backing member at the other end. Thereby, even if the base body 21 is an X gun type, the same effect can be obtained.

本発明の実施の第1形態である摩擦撹拌接合装置20の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of friction stir welding apparatus 20 which is 1st Embodiment of this invention. 図1の矢符II−IIから摩擦撹拌接合装置20を見た図である。It is the figure which looked at the friction stir welding apparatus 20 from the arrow II-II of FIG. 図2の矢符III−IIIから摩擦撹拌接合装置20を見て、一部を切断して示す図である。It is a figure which cuts and shows a part by seeing the friction stir welding apparatus 20 from the arrow III-III of FIG. 図3に対してピストンロッド130がY方向他方Y2に変位した状態を示す。FIG. 3 shows a state where the piston rod 130 is displaced in the Y direction other Y2. 摩擦撹拌接合装置20の一部を切断して示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the friction stir welding apparatus 20 by cutting. 摩擦撹拌接合装置20の第1の動作手順を示すフローチャートである。図7は、第1の動作手順におけるタイムチャートである。4 is a flowchart showing a first operation procedure of the friction stir welding apparatus 20. FIG. 7 is a time chart in the first operation procedure. 第1の動作手順におけるタイムチャートである。It is a time chart in the 1st operation procedure. 摩擦撹拌接合装置の動作手順を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation | movement procedure of a friction stir welding apparatus. 摩擦撹拌接合装置の第2の動作手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the 2nd operation | movement procedure of a friction stir welding apparatus. 第2の動作手順におけるタイムチャートである。It is a time chart in the 2nd operation procedure. 本発明の実施の第2形態である摩擦撹拌接合装置220の一部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of friction stir welding apparatus 220 which is the 2nd Embodiment of this invention. 図11の矢符XII−XIIから摩擦撹拌接合装置220を見た図である。It is the figure which looked at the friction stir welding apparatus 220 from the arrow XII-XII of FIG. 図11の矢符XIII−XIIIから摩擦撹拌接合装置220を見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the friction stir welding apparatus 220 from the arrow XIII-XIII of FIG. 図12の矢符XIV−XIVから摩擦撹拌接合装置220を見た図である。It is the figure which looked at the friction stir welding apparatus 220 from the arrow XIV-XIV of FIG. 図11の矢符XV−XVで切断した摩擦撹拌接合装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the friction stir welding apparatus cut | disconnected by arrow XV-XV of FIG. 図11の矢符XVI−XVIから摩擦撹拌接合装置220を見た図である。It is the figure which looked at the friction stir welding apparatus 220 from the arrow XVI-XVI of FIG. 方向変換部405を説明するために一部を省略して示す斜視図である。It is a perspective view which abbreviate | omits and shows in order to demonstrate the direction change part 405. FIG. 第3リンク部材404に対する嵌合体470の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the fitting body 470 with respect to the 3rd link member 404. FIG. 裏当て部材321の変位方向を変化させた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which changed the displacement direction of the backing member. 図18の矢符XIX−XIXから見た図である。It is the figure seen from the arrow XIX-XIX of FIG.

方向変換部405を説明するために一部を省略して示す斜視図である。It is a perspective view which abbreviate | omits and shows in order to demonstrate the direction change part 405. FIG. 第3リンク部材404に対する棒状体450のX方向一端部452の状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the state of the X direction one end part 452 of the rod-shaped body 450 with respect to the 3rd link member 404. FIG. 裏当て部材321の変位方向を変化させた場合における動作手順を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the operation | movement procedure at the time of changing the displacement direction of the backing member 321. FIG. 摩擦撹拌接合装置220と多関節ロボット100とに教示動作を行う操作者の動作を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an operation of an operator who performs a teaching operation on the friction stir welding apparatus 220 and the articulated robot 100. 接合後の被接合物17の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows a part of to-be-joined object 17 after joining. 接合後の被接合物17の他の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other part of the to-be-joined thing 17 after joining. 接合後の被接合物17の他の一部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other part of the to-be-joined thing 17 after joining. 本発明の他の実施の形態によって実現される摩擦撹拌接合装置の接合跡205,206,207を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the joint trace 205,206,207 of the friction stir welding apparatus implement | achieved by other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

17 被接合物
18,19 被接合部材
20,220摩擦撹拌接合装置
21,221 基体
22接合ツール
40 ツール保持部
100 多関節ロボット
102 回転駆動手段
103 直進駆動手段
120 裏当て構造体
121,321 裏当て部材
123,323 微小移動手段
124 支持体
125 ローレット溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 To-be-joined object 18,19 To-be-joined member 20,220 Friction stir welding apparatus 21,221 Base body 22 Joining tool 40 Tool holding part 100 Articulated robot 102 Rotation drive means 103 Straight drive means 120 Backing structure 121,321 Backing Member 123, 323 Minute moving means 124 Support body 125 Knurled groove

Claims (8)

複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、前記回転軸線に直交する角変位軸線を中心とする円筒面を備える裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を前記角変位軸線まわりに角変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus that immerses a rotating welding tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined and friction stir welds each member to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding part and cooperates with the joining tool to sandwich the object to be joined, with an angular displacement axis orthogonal to the rotation axis as the center A backing member having a cylindrical surface ;
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A power source that is provided on the base body and applies a force to an object to be bonded that is directed to an acting direction perpendicular to the rotation axis, the power source driving the backing member to be angularly displaced about the angular displacement axis hints, by angular displacement drive the backing member by said animal power source, the friction stir welding apparatus comprising a movement means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate.
複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、摩擦力を向上する溝が該裏当て部材の表面に形成される裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を角変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus for immersing a rotating welding tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined and friction stir welding each member to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts on the workpiece from the opposite side of the tool holding portion and clamps the workpiece in cooperation with the welding tool, and a groove for improving frictional force is provided on the surface of the backing member. A backing member formed on
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving unit that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction that is perpendicular to the rotation axis to the object to be joined, and includes a power source that displaces and drives the backing member. by angular displacement drive the backing member, the friction stir welding apparatus you; and a moving means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate.
複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、前記回転軸線に直交する角変位軸線を中心とする円筒面を備える裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、
前記裏当て部材に対して離反した位置に設けられ、前記裏当て部材を変位駆動する動力源と、
前記動力源からの動力を該裏当て部材に伝達して、前記裏当て部材を前記角変位軸線まわりに角変位駆動するリンク機構とを含み、
該動力源によってリンク機構が前記裏当て部材を角変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus for immersing a rotating welding tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined and friction stir welding each member to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding part and cooperates with the joining tool to sandwich the object to be joined, with an angular displacement axis orthogonal to the rotation axis as the center A backing member having a cylindrical surface;
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving means that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction, which is a direction orthogonal to the rotation axis, to the workpiece;
A power source provided at a position away from the backing member and driving the backing member to be displaced;
A link mechanism that transmits power from the power source to the backing member, and drives the backing member to be angularly displaced about the angular displacement axis.
By the link mechanism is angularly displaced drive the backing member by said animal power source, friction stir welding apparatus you; and a moving means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate .
複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材であって、摩擦力を向上する溝が該裏当て部材の表面に形成される裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、
前記裏当て部材に対して離反した位置に設けられ、前記裏当て部材を変位駆動する動力源と、
前記動力源からの動力を該裏当て部材に伝達するリンク機構とを含み、
該動力源によってリンク機構が前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して前記作用方向に相対移動させる移動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus that immerses a rotating welding tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined and friction stir welds each member to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts on the workpiece from the opposite side of the tool holding portion and clamps the workpiece in cooperation with the welding tool, and a groove for improving frictional force is provided on the surface of the backing member. A backing member formed on
A base for supporting the tool holding portion and the backing member;
A moving means that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction, which is a direction orthogonal to the rotation axis, to the workpiece;
A power source provided at a position away from the backing member and driving the backing member to be displaced;
A link mechanism for transmitting power from the power source to the backing member,
By the link mechanism is displaced driving said backing member by said animal power source, friction stir welding apparatus you; and a moving means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate.
複数の被接合部材によって構成される被接合物に、回転する接合ツールを没入させて各被接合部材を摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合装置であって、
予め定める回転軸線を有し、該回転軸線と同軸に前記接合ツールを保持するツール保持部と、
前記ツール保持部を前記回転軸線まわりに回転駆動する回転駆動手段と、
前記ツール保持部を前記回転軸線に沿って変位駆動する直進駆動手段と、
前記ツール保持部と反対側から被接合物に当接して、前記接合ツールと協働して被接合物を挟持する裏当て部材と、
前記ツール保持部および前記裏当て部材を支持する基体であって、多関節ロボットによって任意の位置に移動可能に設けられる基体と、
前記基体に設けられ、前記回転軸線に直交する方向となる作用方向に向かう力を、被接合物に与える移動手段であって、前記裏当て部材を変位駆動する動力源を含み、該動力源によって前記裏当て部材を変位駆動することによって、被接合物を基体に対して作用方向に相対移動させる移動手段とを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
A friction stir welding apparatus that immerses a rotating welding tool into a workpiece constituted by a plurality of members to be joined and friction stir welds each member to be joined,
A tool holding unit having a predetermined rotation axis and holding the joining tool coaxially with the rotation axis;
Rotation driving means for rotating the tool holding portion around the rotation axis;
Rectilinear drive means for driving the tool holder to move along the rotation axis;
A backing member that abuts the object to be joined from the side opposite to the tool holding portion and clamps the object to be joined in cooperation with the joining tool;
A base that supports the tool holding unit and the backing member, and is provided so as to be movable to an arbitrary position by an articulated robot;
A moving unit that is provided on the base body and applies a force directed to an acting direction that is perpendicular to the rotation axis to the object to be joined, and includes a power source that displaces and drives the backing member. by displacing and driving the backing member, the friction stir welding apparatus you characterized in that it comprises a moving means for relatively moving the working direction the objects to be bonded to the substrate.
前記裏当て部材は、摩擦力を向上する溝が該裏当て部材の表面に形成されることを特徴とする請求項1,3,5のいずれか1つに記載の摩擦撹拌接合装置。 The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 , 3, and 5, wherein the backing member has a groove for improving a frictional force formed on a surface of the backing member. 前記移動手段は、前記接合ツールによって被接合物を部分的に軟化させた状態で、作用方向に向かう力を被接合物に与えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の摩擦撹拌接合装置。 The said moving means gives the force which goes to an action direction to a to-be-joined object in the state which softened the to-be-joined object partially with the said joining tool, It is any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. Friction stir welding equipment. 前記移動手段は、被接合物に与える力の方向を変更可能に設けられることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の摩擦撹拌接合装置。 The friction stir welding apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the moving means is provided so as to be capable of changing a direction of a force applied to an object to be joined.
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