JP5216645B2 - Initial load control method for friction stir welding - Google Patents

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Description

本発明は、ショルダとピンとを有するツールを回転した状態で接合対象物に挿入した後、ツールと接合対象物とを相対的に移動させることにより接合対象物を接合する摩擦撹拌接合に関する。   The present invention relates to a friction stir welding in which a tool having a shoulder and a pin is inserted into an object to be joined in a rotated state and then the tool and the object to be joined are relatively moved to join the objects to be joined.

摩擦撹拌接合(FSW:Friction Stir Welding)の接合方法では、回転するツールを接合対象物に挿入した後にそのツールを回転した状態で一定の時間保持することが一般的に行われる(特許文献1参照)。これは、ツールと接合対象物との間に生じる摩擦熱を高め、接合に必要な接合対象物の軟化を促すためである。また、ツールの保持は、接合対象物を軟化させることでツールへの負荷を低減し、ツールの破損の可能性を低減するためにも必要な動作である。   In a friction stir welding (FSW) method, a rotating tool is generally inserted into an object to be welded and then held for a certain period of time (see Patent Document 1). ). This is to increase the frictional heat generated between the tool and the object to be joined and to promote the softening of the object to be joined necessary for joining. In addition, the holding of the tool is an operation necessary for reducing the load on the tool by softening the objects to be joined and reducing the possibility of breakage of the tool.

特開2003−080380号公報JP 2003-080380 A

摩擦撹拌接合では、接合対象物として低硬度材料(例えば、HRB30以下の材料)を利用することがある。このような低硬度材料を特許文献1の方法で接合した場合、ツールの保持中又はツールの保持後の接合対象物とツールとの相対移動時(ツールの初期移動時)に軟化した材料がバリとして外部に排出されることがある。そのため、ツールに生じる負荷が不足して(接合に必要な材料量を確保できなくなり)ツールの挿入位置(始端部)に欠陥が発生することがある。   In the friction stir welding, a low-hardness material (for example, a material of HRB30 or less) may be used as an object to be joined. When such a low-hardness material is joined by the method of Patent Document 1, the softened material is burrs during the relative movement between the object to be joined and the tool (at the initial movement of the tool) while holding the tool or after holding the tool. May be discharged to the outside. For this reason, a load generated on the tool is insufficient (a material amount necessary for joining cannot be secured), and a defect may occur at the insertion position (starting end portion) of the tool.

この欠陥の発生を抑制するための対策としては、幾つかの方法が考えられる。例えば、ツールの保持時間を短縮することにより、一定時間保持した後のツールに生じる負荷(初期荷重)の低下を抑える方法があるが、特定の低硬度材料に対しては効果がない。また、ツールのショルダ径を拡大することによりバリを押さえ込む方法もあるが、製品使用上十分なショルダ径を確保できないこともある。さらに、軟化した材料の排出を抑えるために、ツールの初期移動時の速度を十分に低下させる方法を利用した場合には、サイクルタイムが増加して生産性が低下するおそれがある。   As a countermeasure for suppressing the occurrence of this defect, several methods are conceivable. For example, there is a method of suppressing a decrease in load (initial load) generated in the tool after being held for a certain time by shortening the holding time of the tool, but there is no effect on a specific low hardness material. In addition, there is a method of pressing the burr by enlarging the shoulder diameter of the tool, but there may be a case where a shoulder diameter sufficient for product use cannot be secured. Furthermore, in order to suppress the discharge of the softened material, when a method for sufficiently reducing the speed at the initial movement of the tool is used, the cycle time may increase and the productivity may decrease.

そこで、本発明は、サイクルタイムが増加することなく始端部に生じる欠陥を確実に抑制することができる摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the initial load control method of the friction stir welding which can suppress reliably the defect which arises in a start end part, without a cycle time increasing.

本発明の摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法は、ショルダと前記ショルダから突出するピンとを有するツールを回転させた状態で接合対象物に挿入する挿入ステップと、前記接合対象物に挿入された前記ツールの挿入位置において、前記ツールを回転した状態で所定期間保持する保持ステップと、前記所定期間経過後に、前記ツールを前記ピンの突出方向に移動させる加圧ステップと、を備えることにより、上述した課題を解決する。   An initial load control method for friction stir welding according to the present invention includes an insertion step of inserting a tool having a shoulder and a pin protruding from the shoulder into a joining object in a rotated state, and the tool inserted into the joining object. A holding step of holding the tool in a rotated state at the insertion position, and a pressing step of moving the tool in the protruding direction of the pin after the predetermined period has elapsed. To solve.

本発明の摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法によれば、加圧ステップにおいてツールをピンの突出方向に移動させているので、ツールの保持によって軟化した材料と未だ軟化していない材料とが一緒に撹拌される。これにより、ツールに生じる負荷が保持ステップで落ち込んでも加圧ステップにて補うことができる。言い換えれば、ツールの保持による接合対象物の必要以上の軟化による排出を抑制することができる。よって、ツールの初期移動時の速度を低下させる必要がないので、サイクルタイムが増加することもない。従って、サイクルタイムを増加させることなく始端部に生じる欠陥を確実に抑制することができる。   According to the initial load control method of the friction stir welding of the present invention, since the tool is moved in the protruding direction of the pin in the pressurizing step, the material softened by holding the tool and the material that has not yet been softened together. Stir. Thereby, even if the load generated in the tool falls in the holding step, it can be compensated in the pressurizing step. In other words, the discharge | emission by the softening more than necessary of the joining target object by holding | maintenance of a tool can be suppressed. Therefore, it is not necessary to reduce the speed at the initial movement of the tool, so that the cycle time does not increase. Therefore, it is possible to reliably suppress defects generated at the starting end without increasing the cycle time.

加圧ステップにおけるツールの移動動作は、種々の方法で行うことができる。例えば、ツールに生じる負荷を検出する負荷検出ステップを設けておき、その負荷検出ステップで検出された負荷が狙いの負荷になるようにツールを移動させることも可能である。この方法では、加圧ステップ中に生じる材料の軟化などを考慮して、検出された負荷が狙い負荷まで上昇しないことがないように制御することが好ましい。また、別の方法として、前記加圧ステップにおいて、前記ツールは、前記ピンの突出方向に予め定められた規定量移動してもよい。この形態によれば、加圧ステップ中に生じる材料の軟化などを考慮することなくツールを移動させればよいので、ツールの移動制御を簡易に行うことができる。   The movement operation of the tool in the pressing step can be performed by various methods. For example, it is possible to provide a load detection step for detecting a load generated in the tool and move the tool so that the load detected in the load detection step becomes a target load. In this method, it is preferable to control so that the detected load does not increase to the target load in consideration of the softening of the material that occurs during the pressurizing step. As another method, in the pressurizing step, the tool may be moved in a predetermined amount in a protruding direction of the pin. According to this aspect, since the tool may be moved without considering the softening of the material generated during the pressurizing step, the movement control of the tool can be easily performed.

本発明の初期荷重制御方法の一形態において、前記加圧ステップで移動した前記ツールと前記接合対象物とを相対的に移動させる接合ステップをさらに備え、前記所定期間は、当該所定期間保持された後の前記ツールに生じる負荷が、前記接合ステップ中の前記ツールに生じる負荷以下となるような期間に設定されてもよい。この形態によれば、ツールに生じる初期荷重が接合ステップ中のツールに生じる負荷以下になるので、加圧ステップにおいてツールに生じる負荷が必要以上に高くならない。これにより、ツールが破損することを防止することができる。   In one form of the initial load control method of the present invention, the method further comprises a joining step of relatively moving the tool moved in the pressurizing step and the joining object, and the predetermined period is held for the predetermined period. It may be set to a period in which the load generated in the subsequent tool is equal to or less than the load generated in the tool during the joining step. According to this aspect, since the initial load generated in the tool is less than or equal to the load generated in the tool during the joining step, the load generated in the tool in the pressurizing step does not become higher than necessary. This can prevent the tool from being damaged.

以上説明したように、本発明の摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法によれば、保持ステップ後の加圧ステップにおいてツールをピンの突出方向に移動させているので、ツールの保持後に軟化した材料と未だ軟化していない材料とが一緒に撹拌される。これにより、サイクルタイムを増加させることなく始端部の欠陥を確実に抑制することができる。   As described above, according to the initial load control method of the friction stir welding of the present invention, since the tool is moved in the protruding direction of the pin in the pressurizing step after the holding step, the material softened after holding the tool and The material that has not yet been softened is stirred together. Thereby, the defect of a start end part can be suppressed reliably, without increasing cycle time.

本発明に係る挿入方法を適用した摩擦撹拌接合装置の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the friction stir welding apparatus to which the insertion method which concerns on this invention is applied. 保持位置及び狙い挿入位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a holding position and aim insertion position. 本発明に係る制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control routine which concerns on this invention. ツールに生じる負荷と時間との関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the load which arises in a tool, and time.

以下、本発明に係る初期荷重制御方法を摩擦撹拌接合装置に適用した実施の形態例を図1〜図4を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment in which the initial load control method according to the present invention is applied to a friction stir welding apparatus will be described with reference to FIGS.

先ず、本実施の形態に係る摩擦撹拌接合装置10(接合装置と記す)は、ショルダとショルダから突出するピンとを有するツールを回転させた状態で接合対象物と離れた位置からピンの突出方向(接合対象物の板厚方向)に移動させてツールを接合対象物に挿入し、挿入完了後にツールを接合対象物に押し付けた状態で接合対象物と相対的に移動させることにより、接合対象物を接合することを行う。   First, a friction stir welding apparatus 10 (referred to as a joining apparatus) according to the present embodiment is a pin projecting direction (from a position away from an object to be joined in a state where a tool having a shoulder and a pin projecting from the shoulder is rotated ( The tool is inserted into the joining object by moving it in the thickness direction of the joining object), and after the insertion is completed, the tool is pressed against the joining object and moved relative to the joining object. Do the joining.

そして、本形態の接合装置10は、図1に示すように、テーブル12と、装置本体14と、第1駆動モータ16と、制御部18と、情報入力部20とを有する。   And the joining apparatus 10 of this form has the table 12, the apparatus main body 14, the 1st drive motor 16, the control part 18, and the information input part 20, as shown in FIG.

テーブル12の上面には接合対象物22が配置される。接合対象物22としては、アルミニウム合金等の低硬度材料が利用される。なお、低硬度材料としては、例えばロックウェル硬さがHRB30以下の材料が用いられる。   A joining object 22 is disposed on the upper surface of the table 12. As the joining object 22, a low hardness material such as an aluminum alloy is used. As the low hardness material, for example, a material having a Rockwell hardness of HRB 30 or less is used.

装置本体14は、第1駆動モータ16によってテーブル12の上面に対して平行移動する。装置本体14は、ヘッド部24と、ヘッド移動機構26と、第2駆動モータ28と、負荷検出部30とを備えている。ヘッド部24は、接合対象物22との間に摩擦熱を生じさせることができる。ヘッド部24には、ツール32と、主軸モータ34とが設けられている。ツール32は、主軸モータ34によって回転され、回転した状態で接合対象物22に挿入される。また、ツール32は、円柱状に形成されたショルダ36と、ショルダ36から突出するピン38とを有する。   The apparatus main body 14 is translated with respect to the upper surface of the table 12 by the first drive motor 16. The apparatus main body 14 includes a head unit 24, a head moving mechanism 26, a second drive motor 28, and a load detection unit 30. The head unit 24 can generate frictional heat between the head unit 24 and the bonding target 22. The head unit 24 is provided with a tool 32 and a spindle motor 34. The tool 32 is rotated by the spindle motor 34 and is inserted into the joining object 22 in a rotated state. The tool 32 includes a shoulder 36 formed in a columnar shape, and a pin 38 protruding from the shoulder 36.

ヘッド移動機構26は、第2駆動モータ28によってピン38の突出方向にヘッド部24を移動する。ヘッド移動機構26としては、例えば、送りネジ機構を用いることができる。   The head moving mechanism 26 moves the head portion 24 in the protruding direction of the pin 38 by the second drive motor 28. As the head moving mechanism 26, for example, a feed screw mechanism can be used.

負荷検出部30は、主軸モータ34に生じる負荷に対応した信号を出力する。負荷検出部30は、電流センサ40と、変換部42と、A/Dコンバータ44を備えている。電流センサ40は、主軸モータ34に流れるアナログ電流を検出する。変換部42は、電流センサ40で検出されたアナログ電流(検出電流)をアナログ電圧(検出電圧)に変換する。A/Dコンバータ44は、変換部42にて変換された検出電圧をデジタル電圧(検出データ)に変換する。通常、検出データは主軸モータ34に生じる負荷に比例する。そのため、負荷検出部30は、検出データに基づいて主軸モータ34に生じる負荷を推定することができる。   The load detection unit 30 outputs a signal corresponding to the load generated in the spindle motor 34. The load detection unit 30 includes a current sensor 40, a conversion unit 42, and an A / D converter 44. The current sensor 40 detects an analog current flowing through the spindle motor 34. The converter 42 converts the analog current (detected current) detected by the current sensor 40 into an analog voltage (detected voltage). The A / D converter 44 converts the detection voltage converted by the conversion unit 42 into a digital voltage (detection data). Usually, the detection data is proportional to the load generated in the spindle motor 34. Therefore, the load detection unit 30 can estimate the load generated in the spindle motor 34 based on the detection data.

制御部18は、第1駆動モータ16、第2駆動モータ28及び主軸モータ34を制御する。   The control unit 18 controls the first drive motor 16, the second drive motor 28, and the main shaft motor 34.

制御部18は、記憶部46と、挿入制御部48と、接合制御部50とを有する。   The control unit 18 includes a storage unit 46, an insertion control unit 48, and a joining control unit 50.

記憶部46には、第1判定負荷取得マップデータと、第2判定負荷取得マップデータとが記憶されている。   The storage unit 46 stores first determination load acquisition map data and second determination load acquisition map data.

第1判定負荷取得マップデータは、第1判定負荷Vm1と接合対象物22の材質との関係を予め記述したマップデータが利用される。第1判定負荷Vm1は、保持位置(図2において実線で示されたツール32の位置)のツール32に生じる負荷に対応するデータが設定されている。ツール32の保持位置は、ツール32の狙い挿入位置(図2において二点鎖線で示されたツール32の位置)よりも幾らか浅い位置に設定されている。なお、ツール32の保持位置及び狙い挿入位置は、接合対象物22の材質に基づいて定められる。詳しくは、ツール32の保持位置及び狙い挿入位置は、特定の材質の接合対象物22に対して任意の保持位置及び狙い挿入位置で接合試験を行い、良好な接合品質を得ることができた保持位置及び狙い挿入位置が選定される。   As the first determination load acquisition map data, map data in which the relationship between the first determination load Vm1 and the material of the joining object 22 is described in advance is used. As the first determination load Vm1, data corresponding to the load generated in the tool 32 at the holding position (the position of the tool 32 indicated by the solid line in FIG. 2) is set. The holding position of the tool 32 is set to a position somewhat shallower than the target insertion position of the tool 32 (the position of the tool 32 indicated by a two-dot chain line in FIG. 2). Note that the holding position and the target insertion position of the tool 32 are determined based on the material of the joining object 22. Specifically, the holding position and the target insertion position of the tool 32 are held by performing a bonding test on the bonding target object 22 of a specific material at an arbitrary holding position and the target insertion position, and obtaining a good bonding quality. The position and aim insertion position are selected.

第2判定負荷取得マップデータは、第2判定負荷Vm2と接合対象物22の材質との関係を予め記述したマップデータが利用される。第2判定負荷Vm2は、接合負荷でもあるため、狙い挿入位置まで挿入されたツール32と接合対象物22とを相対的に移動させている時のツール32に生じる負荷に対応するデータが用いられる。   As the second determination load acquisition map data, map data in which the relationship between the second determination load Vm2 and the material of the joining object 22 is described in advance is used. Since the second determination load Vm2 is also a joining load, data corresponding to a load generated on the tool 32 when the tool 32 inserted to the target insertion position and the joining target object 22 are relatively moved is used. .

挿入制御部48は、回転するツール32を接合対象物22に挿入する。挿入制御部48は、第1挿入制御部52と、保持制御部54と、第2挿入制御部56とを有する。   The insertion control unit 48 inserts the rotating tool 32 into the joining target object 22. The insertion control unit 48 includes a first insertion control unit 52, a holding control unit 54, and a second insertion control unit 56.

第1挿入制御部52は、保持位置までツール32を挿入する。ツール32が保持位置まで達したか否かの判断は、負荷検出部30からの出力信号を参照して取得される負荷(検出負荷)Vaと第1判定負荷Vm1とに基づいて挿入制御部48が行う。具体的には、検出負荷Vaが第1判定負荷Vm1に達した時に、挿入制御部48はツール32が保持位置まで挿入されたと判断し、検出負荷Vaが第1判定負荷Vm1に達していない時に、挿入制御部48はツール32が保持位置まで挿入されていないと判断する。保持制御部54は、ツール32の保持位置において、ツール32を回転した状態で所定の保持期間保持する。所定の保持期間は、検出負荷Vaと第2判定負荷Vm2とに基づいて定められる。詳しくは、ツール32がその保持位置に達した時からVa≦Vm2の不等式が成立する時までの期間が保持期間として定められている。なお、上記不等式は、Va≦0.8Vm2が好ましい。第2挿入制御部56は、保持位置から狙い挿入位置までツール32を挿入する。ツール32が狙い挿入位置まで達したか否かの判断は、検出負荷Vaと第2判定負荷Vm2とに基づいて挿入制御部48が行う。具体的には、検出負荷Vaが第2判定負荷Vm2に達した時に、挿入制御部48はツール32が狙い挿入位置まで挿入されたと判断し、検出負荷Vaが第2判定負荷Vm2に達していない時に、挿入制御部48はツール32が狙い挿入位置まで挿入されていないと判断する。   The first insertion control unit 52 inserts the tool 32 to the holding position. Whether or not the tool 32 has reached the holding position is determined based on the load (detected load) Va and the first determination load Vm1 acquired with reference to the output signal from the load detection unit 30. Do. Specifically, when the detected load Va reaches the first determination load Vm1, the insertion control unit 48 determines that the tool 32 has been inserted to the holding position, and when the detected load Va has not reached the first determination load Vm1. The insertion control unit 48 determines that the tool 32 has not been inserted to the holding position. The holding control unit 54 holds the tool 32 at the holding position of the tool 32 for a predetermined holding period in a rotated state. The predetermined holding period is determined based on the detected load Va and the second determination load Vm2. Specifically, a period from when the tool 32 reaches the holding position to when the inequality Va ≦ Vm2 is established is determined as the holding period. In the above inequality, Va ≦ 0.8 Vm 2 is preferable. The second insertion control unit 56 inserts the tool 32 from the holding position to the target insertion position. The insertion control unit 48 determines whether or not the tool 32 has reached the target insertion position based on the detected load Va and the second determination load Vm2. Specifically, when the detected load Va reaches the second determination load Vm2, the insertion control unit 48 determines that the tool 32 has been inserted to the target insertion position, and the detected load Va has not reached the second determination load Vm2. Sometimes, the insertion controller 48 determines that the tool 32 has not been inserted to the target insertion position.

接合制御部50は、狙い挿入位置まで挿入されたツール32をテーブル12の上面に対して平行移動する。   The joining control unit 50 translates the tool 32 inserted to the target insertion position with respect to the upper surface of the table 12.

情報入力部20は、本発明の摩擦撹拌接合に必要な情報をオペレータが入力するためのインターフェースである。情報入力部20に入力された情報は、制御部18に伝達される。情報入力部20に入力される情報としては、接合対象物22の材質情報などがある。   The information input unit 20 is an interface for an operator to input information necessary for friction stir welding according to the present invention. Information input to the information input unit 20 is transmitted to the control unit 18. Information input to the information input unit 20 includes material information of the object 22 to be joined.

次に、本形態の摩擦撹拌接合における初期荷重制御方法について図3の制御ルーチンのフローチャートも参照しながら説明する。   Next, an initial load control method in the friction stir welding of this embodiment will be described with reference to the flowchart of the control routine of FIG.

先ず、ステップS1において、制御部18は、オペレータが情報入力部20に入力したツール挿入開始情報に基づいてツール32が回転するように主軸モータ34を制御する。   First, in step S1, the control unit 18 controls the spindle motor 34 so that the tool 32 rotates based on the tool insertion start information input to the information input unit 20 by the operator.

その後、ステップS2において、第1挿入制御部は52、ツール32が保持位置まで挿入されるように第2駆動モータ28を制御する。このとき、電流センサ40は主軸モータ34に流れるアナログ電流を検出する。そして、検出電流に基づいて検出負荷Vaが求められる。また、ツール32が保持位置に達したか否かは、検出負荷Vaと第1判定負荷Vm1とに基づいて判断される。第1判定負荷Vm1は、オペレータが情報入力部20に入力した材質情報と第1判定負荷取得マップデータとに基づいて取得される。   Thereafter, in step S2, the first insertion control unit 52 controls the second drive motor 28 so that the tool 32 is inserted to the holding position. At this time, the current sensor 40 detects an analog current flowing through the spindle motor 34. Then, the detection load Va is obtained based on the detection current. Whether or not the tool 32 has reached the holding position is determined based on the detected load Va and the first determination load Vm1. The first determination load Vm1 is acquired based on the material information input to the information input unit 20 by the operator and the first determination load acquisition map data.

その後、ステップS3において、保持制御部は54、保持位置において、ツール32が回転した状態で所定の保持期間保持されるように第2駆動モータ28を制御する。所定の保持期間は、検出負荷Vaと第2判定負荷Vm2とに基づいて定められる。第2判定負荷Vm2は、オペレータが情報入力部20に入力した材質情報と第2判定負荷取得マップデータとに基づいて取得される。   Thereafter, in step S3, the holding control unit 54 controls the second drive motor 28 at the holding position so that the tool 32 is held for a predetermined holding period. The predetermined holding period is determined based on the detected load Va and the second determination load Vm2. The second determination load Vm2 is acquired based on the material information input by the operator to the information input unit 20 and the second determination load acquisition map data.

その後、ステップS4において、第2挿入制御部56は、保持位置から狙い挿入位置までツール32が挿入されるように第2駆動モータ28を制御する。ツール32が狙い挿入位置に達したか否かは、検出負荷Vaと第2判定負荷Vm2とに基づいて判断される。   Thereafter, in step S4, the second insertion control unit 56 controls the second drive motor 28 so that the tool 32 is inserted from the holding position to the target insertion position. Whether or not the tool 32 has reached the target insertion position is determined based on the detected load Va and the second determination load Vm2.

その後、ステップS5において、接合制御部50は、ツール32を接合対象物22と相対的に移動するように第1駆動モータ16を制御する。   Thereafter, in step S <b> 5, the joining control unit 50 controls the first drive motor 16 so as to move the tool 32 relative to the joining object 22.

その後、ステップS6において、制御部18は、狙い挿入位置においてツール32が保持されるように第2駆動モータ28を制御する。   Thereafter, in step S6, the control unit 18 controls the second drive motor 28 so that the tool 32 is held at the target insertion position.

その後、ステップS7において、制御部18は、ツール32が接合対象物22から抜き出されるように第2駆動モータ28を制御する。   Thereafter, in step S <b> 7, the control unit 18 controls the second drive motor 28 so that the tool 32 is extracted from the bonding target 22.

その後、ステップS8において、制御部18は、ツール32の回転が停止されるように主軸モータ34を制御する。この処理の終了後、制御ルーチンは終了する。   Thereafter, in step S8, the control unit 18 controls the spindle motor 34 so that the rotation of the tool 32 is stopped. After this process ends, the control routine ends.

以上の形態においては、ステップS2の処理が挿入ステップに、ステップS3の処理が保持ステップに、ステップS4の処理が加圧ステップに、ステップS5及びステップS6の処理が接合ステップにそれぞれ相当する。   In the above embodiment, the process in step S2 corresponds to the insertion step, the process in step S3 corresponds to the holding step, the process in step S4 corresponds to the pressurizing step, and the processes in steps S5 and S6 correspond to the joining step.

本形態の制御ルーチンでは、ツール32を所定の保持期間保持した後に、ツール32を狙い挿入位置まで挿入しているので、ツール32の保持によって軟化した材料と未だ軟化していない材料とが一緒に撹拌される。これにより、ツール32の保持期間にツール32に生じる負荷が落ち込んでも補うことができる。言い換えれば、ツール32の保持による接合対象物22の必要以上の軟化による排出を抑制することができる。よって、ツール32の初期移動時の速度を低下させる必要がないので、サイクルタイムが増加することもない。従って、サイクルタイムを増加させることなく始端部に生じる欠陥を確実に抑制することができる。   In the control routine of the present embodiment, the tool 32 is inserted to the insertion position after holding the tool 32 for a predetermined holding period, so that the material softened by holding the tool 32 and the material that has not yet been softened together. Stir. Thereby, even if the load which arises in the tool 32 falls in the holding | maintenance period of the tool 32, it can compensate. In other words, discharge due to unnecessarily softening of the joining object 22 by holding the tool 32 can be suppressed. Therefore, since it is not necessary to reduce the speed at the time of the initial movement of the tool 32, cycle time does not increase. Therefore, it is possible to reliably suppress defects generated at the starting end without increasing the cycle time.

また、本形態では、所定の保持期間保持した後のツール32に生じる負荷(初期荷重)が狙い挿入位置まで挿入されたツール32と接合対象物22とを相対的に移動させる時に生じる負荷以下になるので、保持位置から狙い挿入位置までツール32を挿入した時にツール32に生じる負荷が必要以上に高くなることがない。これにより、ツール32が破損することを防止することができる。   Further, in this embodiment, the load (initial load) generated in the tool 32 after being held for a predetermined holding period is equal to or less than the load generated when the tool 32 inserted to the target insertion position and the joining object 22 are relatively moved. Therefore, the load generated on the tool 32 when the tool 32 is inserted from the holding position to the target insertion position is not increased more than necessary. Thereby, it is possible to prevent the tool 32 from being damaged.

本形態が上述した効果を有することは、図4からも理解することができる。図4において、実線Aは時間に対するツール32に生じる負荷の変化を、一点鎖線Bは時間に対するツール32の挿入量の変化をそれぞれ示している。また、Vm1は保持位置に達した時のツール32に生じる負荷を、Vm2はツール32と接合対象物22とが相対移動している時のツール32に生じる負荷を、Vm0はVm2の80%の負荷を、T1とT2との間の期間は保持期間をそれぞれ示している。ツール32を接合対象物22に挿入するとツール32に生じる負荷Vaが負荷Vm1まで高まる。そして、ツール32に生じる負荷Vaが負荷Vm0(Vm0=0.8Vm2)に達するまでツール32を保持した後に、狙い挿入位置までツール32を挿入することにより、ツール32に生じる負荷Vaが接合負荷Vm2付近まで高まる。これにより、ツール32の初期荷重が必要以上に低下しないので、始端部に欠陥が生じることを防止が防止される。また、ツール32が破損することを防止することができる。   It can be understood from FIG. 4 that this embodiment has the effects described above. In FIG. 4, a solid line A indicates a change in load generated in the tool 32 with respect to time, and a one-dot chain line B indicates a change in insertion amount of the tool 32 with respect to time. Further, Vm1 is a load generated on the tool 32 when reaching the holding position, Vm2 is a load generated on the tool 32 when the tool 32 and the joining target object 22 are relatively moved, and Vm0 is 80% of Vm2. The load, the period between T1 and T2, indicates the holding period. When the tool 32 is inserted into the joining object 22, the load Va generated in the tool 32 increases to the load Vm1. Then, after holding the tool 32 until the load Va generated in the tool 32 reaches the load Vm0 (Vm0 = 0.8Vm2), the load Va generated in the tool 32 is joined to the joint load Vm2 by inserting the tool 32 to the target insertion position. It rises to the vicinity. Thereby, since the initial load of the tool 32 does not fall more than necessary, it is possible to prevent the starting end from being defective. Further, the tool 32 can be prevented from being damaged.

(変形例)
次に、上述した形態の変形例について述べる。上述した形態では、第2挿入制御部56が保持位置から狙い挿入位置までツール32を挿入する時に、ツール32が狙い挿入位置に達したか否かの判断を検出負荷Vaと第2判定負荷Vm2に基づいて挿入制御部48が行っている。これに対し、この変形例では、第2挿入制御部56は、ピン38の突出方向に予め定められた規定挿入量ツール32を移動する。規定挿入量は、規定挿入量と接合対象物22の材質との関係を記載した規定挿入量取得マップデータが用いられる。規定挿入量取得マップデータは記憶部46に記憶される。
(Modification)
Next, a modified example of the above embodiment will be described. In the embodiment described above, when the second insertion control unit 56 inserts the tool 32 from the holding position to the target insertion position, it is determined whether or not the tool 32 has reached the target insertion position by using the detection load Va and the second determination load Vm2. The insertion control unit 48 performs based on the above. On the other hand, in this modification, the second insertion control unit 56 moves the predetermined insertion amount tool 32 determined in advance in the protruding direction of the pin 38. The prescribed insertion amount acquisition map data describing the relationship between the prescribed insertion amount and the material of the joining object 22 is used as the prescribed insertion amount. The specified insertion amount acquisition map data is stored in the storage unit 46.

この変形例によれば、保持位置から狙い挿入位置までツール32を挿入している時に生じる材料の軟化を考慮することなくツール32を規定挿入量だけ移動させればよいので、ツール32の移動の制御を簡易に行うことができる。   According to this modification, the tool 32 needs to be moved by the specified insertion amount without considering the softening of the material that occurs when the tool 32 is inserted from the holding position to the target insertion position. Control can be performed easily.

本発明は、上記の実施の形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。ツールに生じる負荷の検出方法は、主軸モータに流れるアナログ電流から推定する方法に限らない。例えば、ツールに生じる負荷は、ヘッド部のたわみ量とヘッド部のバネ定数とに基づいて推定してもよい。なお、ヘッド部のたわみ量は、ヘッド部のピンの突出方向への移動量を測定する測定手段を利用して検出すればよい。これにより、主軸モータに流れるアナログ電流を検出することが難しい場合にも対応することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented in various forms. The method of detecting the load generated in the tool is not limited to the method of estimating from the analog current flowing through the spindle motor. For example, the load generated in the tool may be estimated based on the deflection amount of the head portion and the spring constant of the head portion. Note that the amount of deflection of the head portion may be detected using a measuring means that measures the amount of movement of the head portion in the protruding direction of the pin. Thereby, it is possible to cope with a case where it is difficult to detect the analog current flowing through the spindle motor.

10…摩擦撹拌接合装置
14…装置本体
16…第1駆動モータ
18…制御部
22…接合対象物
28…第2駆動モータ
32…ツール
36…ショルダ
38…ピン
46…記憶部
50…接合制御部
52…第1挿入制御部
54…保持制御部
56…第2挿入制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Friction stir welding apparatus 14 ... Apparatus main body 16 ... 1st drive motor 18 ... Control part 22 ... Joining object 28 ... 2nd drive motor 32 ... Tool 36 ... Shoulder 38 ... Pin 46 ... Memory | storage part 50 ... Joining control part 52 ... first insertion control unit 54 ... holding control unit 56 ... second insertion control unit

Claims (3)

ショルダと前記ショルダから突出するピンとを有するツールを回転させた状態で接合対象物に挿入する挿入ステップと、
前記接合対象物に挿入された前記ツールの挿入位置において、前記ツールを回転した状態で所定期間保持する保持ステップと、
前記所定期間経過後に、前記ツールを前記ピンの突出方向に移動させる加圧ステップと、を備えることを特徴とする摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法。
An insertion step of inserting a tool having a shoulder and a pin protruding from the shoulder into a joining object in a rotated state;
A holding step of holding the tool in a rotated state at the insertion position of the tool inserted into the joining object;
An initial load control method for friction stir welding, comprising: a pressing step for moving the tool in the protruding direction of the pin after the predetermined period has elapsed.
請求項1記載の摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法において、
前記加圧ステップにおいて、前記ツールは、前記ピンの突出方向に予め定められた規定量移動することを特徴とする摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法。
In the initial load control method of friction stir welding according to claim 1,
In the pressurizing step, the tool moves in a predetermined amount in a protruding direction of the pin, and the initial load control method for friction stir welding is characterized in that
請求項1又は2記載の摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法において、
前記加圧ステップで移動した前記ツールと前記接合対象物とを相対的に移動させる接合ステップをさらに備え、
前記所定期間は、当該所定期間保持された後の前記ツールに生じる負荷が、前記接合ステップ中の前記ツールに生じる負荷以下となるような期間に設定されていることを特徴とする摩擦撹拌接合の初期荷重制御方法。
In the initial load control method of friction stir welding according to claim 1 or 2,
Further comprising a joining step of relatively moving the tool and the joining object moved in the pressing step;
The friction stir welding is characterized in that the predetermined period is set such that a load generated in the tool after being held for the predetermined period is equal to or less than a load generated in the tool during the bonding step. Initial load control method.
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JP4286521B2 (en) * 2002-11-22 2009-07-01 川崎重工業株式会社 Friction stir welding method
KR100544882B1 (en) * 2003-07-01 2006-01-24 재단법인 포항산업과학연구원 Tool, apparatus and method for welding workpieces
JP4640548B2 (en) * 2005-10-31 2011-03-02 財団法人大阪産業振興機構 Friction stir welding method and apparatus
JP4851171B2 (en) * 2005-11-29 2012-01-11 本田技研工業株式会社 Friction stir welding method
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