JP6408735B1 - 摩擦撹拌接合装置及び摩擦撹拌接合方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)装置本体2に固定されたスイング機構部4の回動機構部6を中心点として、当該中心点(回動機構部6)から接合ツール部7の先端部までの長さをrとして、
(2)接合ツール部7の先端部が鉛直下方の状態(下死点)にある時の中心線と接合ツール部7の先端部とを結ぶ直線との交点に生じる角度をθとすると、
(3)摩擦撹拌接合する時には、接合ツール部7の先端部は、摩擦撹拌接合開始から摩擦撹拌接合終了までrを半径として2θ分の円弧を描くこととなる。
次に、制御部(制御装置)11の指令により、接合ツール部7の高さ(Z方向の位置)を制御しながら、被接合部材10の接合部に沿って接合ツール部7をスイング(移動)させ、接合部を摩擦撹拌接合する。(ステップS2)
続いて、制御部(制御装置)11の指令により、接合ツール部7のスイング量(X方向の移動量)が所定の値(位置)に達した時点で接合ツール部7を被接合部材10の接合部から引き抜いて、摩擦撹拌接合処理を終了する。(ステップS3)
以上説明したように、本実施例の摩擦撹拌接合装置及び摩擦撹拌接合方法によれば、被接合部材に対する接合ツール先端部の深さ方向(Z方向)の位置を摩擦撹拌接合開始から摩擦撹拌接合終了まで変動させず、接合部の深さを一定に制御することができる。
Claims (15)
- 被接合部材同士を摩擦撹拌接合により接合する摩擦撹拌接合装置であって、
装置本体と、
前記摩擦撹拌接合装置の動作を制御する制御装置と、
上下動駆動機構部を介して前記装置本体に接続されるスイング機構部と、
回動機構部を介して前記スイング機構部に接続されるホルダ部と、
前記ホルダ部に保持される接合ツールと、を備え、
前記制御装置は、前記接合ツールの接合条件を決定する接合条件信号と、前記スイング機構部を制御するスイング制御信号と、前記上下動駆動機構部による前記接合ツールの保持位置を決定する第1の保持位置決定信号と、に基づいて摩擦撹拌接合する第1の接合モードと、
前記接合条件信号と、前記スイング制御信号と、被接合部材の状態に応じて接合部の深さを一定に制御するように前記第1の保持位置決定信号を補正した第2の保持位置決定信号と、に基づいて摩擦撹拌接合する第2の接合モードと、を有し、
前記接合ツールの前記被接合部材への挿入から引き抜きまでの一接合パスに、前記第1の接合モードと前記第2の接合モードを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項1に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記第1の接合モード及び前記第2の接合モードのいずれかのモードにより前記接合ツールの接合条件と、前記スイング機構部のスイング制御条件と、前記上下動駆動機構部による前記接合ツールの保持位置を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項2に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記第1の接合モードにより被接合部材の摩擦撹拌接合を開始し、所定の時間経過後に、前記第2の接合モードに切り換えることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項1に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記接合条件信号と、前記スイング制御信号と、前記第1の保持位置決定信号と、前記第2の保持位置決定信号と、を記憶する記憶部を有することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項4に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、摩擦撹拌接合開始後の経過時間に応じて決定した前記接合ツールの保持位置を前記記憶部に予め記憶させ、当該記憶した保持位置に基づき前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項5に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、予め記憶した複数の保持位置決定信号から摩擦撹拌接合開始時からの経過時間に応じて前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項4に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記スイング機構部のスイング距離に応じて決定した保持位置を前記記憶部に予め記憶させ、当該記憶した保持位置に基づき前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項7に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、予め記憶した複数の保持位置決定信号から摩擦撹拌接合開始時からの前記スイング機構部のスイング距離に応じて前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項4に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記スイング機構部のスイング角度に応じて決定した保持位置を前記記憶部に予め記憶させ、当該記憶した保持位置に基づき前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項9に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、予め記憶した複数の保持位置決定信号から摩擦撹拌接合開始時からの前記スイング機構部のスイング角度に応じて前記第2の保持位置決定信号を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 被接合部材同士を摩擦撹拌接合により接合する摩擦撹拌接合装置であって、
前記摩擦撹拌接合装置の動作を制御する制御装置と、
複数の関節を有し、三次元空間を自在に移動可能な多軸ロボットアームと、
前記多軸ロボットアームの先端に接続されるC型フレームと、
上下動駆動機構部を介して前記C型フレームの一端に接続されるスイング機構部と、
回動機構部を介して前記スイング機構部に接続されるホルダ部と、
前記ホルダ部に保持される接合ツールと、
前記C型フレームの他端に接続され、前記接合ツールからの押圧力を受け止める押圧力受け部と、を備え、
前記制御装置は、前記接合ツールの接合条件を決定する接合条件信号と、前記スイング機構部を制御するスイング制御信号と、前記上下動駆動機構部による前記接合ツールの保持位置を決定する第1の保持位置決定信号と、に基づいて摩擦撹拌接合する第1の接合モードと、
前記接合条件信号と、前記スイング制御信号と、被接合部材の状態に応じて接合部の深さを一定に制御するように前記第1の保持位置決定信号を補正した第2の保持位置決定信号と、に基づいて摩擦撹拌接合する第2の接合モードと、を有し、
前記接合ツールの前記被接合部材への挿入から引き抜きまでの一接合パスに、前記第1の接合モードと前記第2の接合モードを含むことを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 請求項11に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記第1の接合モード及び前記第2の接合モードのいずれかのモードにより前記接合ツールの接合条件と、前記スイング機構部のスイング制御条件と、前記上下動駆動機構部による前記接合ツールの保持位置を決定することを特徴とする摩擦撹拌接合装置。 - 被接合部材同士を摩擦撹拌接合により接合する摩擦撹拌接合方法であって、
(a)制御部の指令により接合ツールを被接合部材の接合部の所定の位置へ挿入するステップと、
(b)前記制御部の指令により接合部の深さを一定に制御するように前記被接合部材に対する前記接合ツールの高さを制御しながら前記接合部に沿って前記接合ツールをスイングさせ前記接合部を摩擦撹拌接合するステップと、
(c)前記制御部の指令により前記接合ツールのスイング量が所定の位置に達した時点で前記接合ツールを前記接合部から引き抜くステップと、
を有することを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 - 請求項13に記載の摩擦撹拌接合方法であって、
前記(b)ステップにおいて、摩擦撹拌接合開始時からの経過時間、前記接合ツールのスイング距離、前記接合ツールのスイング角度のいずれかに応じて予め決定した前記接合ツールの保持位置に基づき、前記接合ツールの高さを制御することを特徴とする摩擦撹拌接合方法。 - 請求項13または14に記載の摩擦撹拌接合方法であって、
前記被接合部材の接合部に対し、前記(a)ステップから(c)ステップまでを断続的に繰り返すスポット接合であることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
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