JP5521241B2 - 摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法 - Google Patents
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Description
一般に、接合部材の厚みが厚くなるほど、摩擦攪拌接合時の攪拌深さは深くなり、それに応じて、投入する熱量を増やす必要がある。更に、片面摩擦攪拌接合では、材料に投入した熱が、回転を伴わない加圧ツールに熱拡散し、接合部の温度が低下するため、熱拡散相当分の余剰の熱量を投入しなければならず、熱効率に劣る問題がある。
本発明の第1の実施の形態の基本的特徴について図面を参照して説明する。
本発明の第2の実施の形態について説明する。
3 第1の摩擦攪拌接合装置
4 第2の摩擦攪拌接合装置
5 第1の回転ツール(上回転ツール)
5a ツール本体
5b ショルダ面
5c ショルダ部
5d 突起部(プローブ)
6 第2の回転ツール(下回転ツール)
6a ツール本体
6b ショルダ面
6c ショルダ部
6d 凹み部
7 第1のツール回転駆動装置
8 第2のツール回転駆動装置
9 第1のツール押圧装置
10 第2のツール押圧装置
11 ロボットアーム装置
12 ロボットアーム
13 第1のロボットアーム
14 第2のロボットアーム
15 ツール軸芯
20a 上回転ツール待機位置
20b 下回転ツール待機位置
21a 上摩擦攪拌接合開始位置
21b 下摩擦攪拌接合開始位置
22a 上摩擦攪拌接合終了位置
22b 下摩擦攪拌接合終了位置
24 摩擦攪拌開始金属板端面
27a 上せん断力
27b 下せん断力
32 保持フレーム
33 第1保持部
34 第2保持部
35 背面部
36 レール
37 レール
41 ロボットアーム装置用制御装置
42 摩擦攪拌接合装置用制御装置
43 統括制御装置
107 回転ツール
109 加圧ツール
112 ロボットアーム
132 保持フレーム
J 接合部
θ1,θ2 傾き角
L 保持部腕長と摩擦攪拌接合装置半径との合計長
W 接合長
L2 金属板長さ
Claims (5)
- ロボットアーム装置(11)と、このロボットアーム装置(11)に設けられ、ロボットアーム装置(11)により2枚の金属板(1,2)の接合部(J)に沿って移動する摩擦攪拌接合装置とを備えた摩擦攪拌接合システムにおいて、
前記摩擦攪拌接合装置は、接合部(J)の表面側と裏面側に相対向するように配置された第1および第2の摩擦攪拌接合装置(3,4)であり、
前記接合部(J)を摩擦攪拌する第1および第2の回転ツール(5,6)と、
前記第1および第2の回転ツール(5,6)を接合部(J)の表面側と裏面側に相対向するように装着し、前記第1および第2の回転ツール(5,6)を回転駆動する第1および第2のツール回転駆動装置(7,8)と、
前記第1および第2のツール回転駆動装置(7,8)に装着した前記第1および第2の回転ツール(5,6)を互いに近づく方向に移動して、前記第1および第2の回転ツール(5,6)を前記接合部(J)の表面側と裏面側に押圧する第1および第2のツール押圧装置(9,10)とを有し、
前記第1の回転ツール(5)は、ショルダ部(5c)を先端部分に形成したツール本体(5a)と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも1つの突起部(5d)とを有し、
前記第2の回転ツール(6)は、ショルダ部(6c)を先端部分に形成したツール本体(6a)と、このツール本体の先端部分に形成され、前記2枚の金属板の接合時に前記突起部(5d)の先端部を収納する少なくとも1つの凹み部(6d)とを有する
ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。 - 請求項1に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
更に、第1および第2の保持部(33,34)を有する保持フレーム(32)を備え、
前記保持フレーム(32)は、前記ロボットアーム装置(11)に含まれ、1つ以上の関節を有する多関節のロボットアーム(12)の先端に取り付けられ、
前記第1の摩擦攪拌接合装置(3)は、前記第1の保持部(33)に保持され、
前記第2の摩擦攪拌接合装置(4)は、前記第2の保持部(34)に保持される
ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。 - 請求項1に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
前記ロボットアーム装置(11)は、1つ以上の関節を有する多関節の第1および第2のロボットアーム(13,14)を有し、
前記第1の摩擦攪拌接合装置(3)は、前記第1のロボットアーム(13)の先端に取り付けられ、
前記第2の摩擦攪拌接合装置(4)は、前記第2のロボットアーム(14)の先端に取り付けられる
ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。 - 請求項1に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
更に、ロボットアーム装置(11)を制御するロボットアーム装置制御部(41)と摩擦攪拌接合装置(3,4)を制御する摩擦攪拌接合装置制御部(42)とを有する制御装置(43)を備える
ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。 - ロボットアーム装置(11)と、このロボットアーム装置(11)に設けられ、第1および第2の回転ツール(5,6)と第1および第2のツール回転駆動装置(7,8)と第1および第2のツール押圧装置(9,10)とを有する第1および第2の摩擦攪拌接合装置(3,4)とを備えた摩擦攪拌接合システムによる2枚の金属板(1,2)を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、
前記第1および第2の回転ツール(5,6)の一方の回転ツール(5)を、ショルダ部(5c)を先端部分に形成したツール本体(5a)と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも1つの突起部(5d)とを有する構成とし、
前記第1および第2の回転ツールの他方の回転ツール(6)を、ショルダ部(6c)を先端部分に形成したツール本体(6a)と、このツール本体の先端部分に形成され、前記2枚の金属板(1,2)の接合時に前記突起部(6d)の先端部を収納する少なくとも1つの凹み部(6d)とを有する構成とし、
前記ロボットアーム装置(11)により、第1および第2の摩擦攪拌接合装置(3,4)を前記2枚の金属板の接合部(J)の表面側と裏面側に相対向するように配置することで、第1および第2の回転ツール(5,6)を接合部(J)の表面側と裏面側に相対向するように配置し、
前記第1および第2のツール回転駆動装置(7,8)により、前記第1および第2の回転ツール(5,6)を回転させ、
前記第1および第2のツール押圧装置(9,10)により、前記第1および第2の回転ツール(5,6)を互いに近づく方向に移動して、前記第1の回転ツールの突起部(5d)の先端部を前記第2の回転ツールの凹み部(6d)内に挿入するとともに、前記第1および第2の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面(5b,6b)を前記接合部(J)の表面側と裏面側に押圧し、
前記第1の回転ツールの突起部の先端部(5d)を前記第2の回転ツールの凹み部(6d)内に挿入し、前記第1および第2の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面(5b,6b)を前記接合部(J)の表面側と裏面側に押圧した状態で、前記ロボットアーム装置(11)により、前記第1および第2の回転ツール(5,6)を前記接合部(J)に沿って移動させ、
前記第1および第2の回転ツール(5,6)により、前記接合部(J)の板厚方向全域を摩擦攪拌することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
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