JP6670317B2 - 摩擦攪拌点接合装置及び摩擦攪拌点接合方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置は、被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、ツールの温度を検出する温度検出器と、被接合物を連続して接合する場合に、被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に温度検出器が検出したツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程におけるツールが被接合物を押圧する押圧力を設定するように構成されている制御器と、を備える態様を例示するものである。
図1は、本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置の概略構成を示す模式図である。なお、図1においては、図における上下方向を摩擦攪拌点接合装置における上下方向として表している。
次に、本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置50の制御構成について、図2を参照して具体的に説明する。
なお、「被接合物60の接合を開始するとき」とは、入力器32から制御器51に被接合物60の接合実行が入力されたときから、ピン部材11、ショルダ部材12、及びクランプ部材54が被接合物60と接触するまでの間の任意のタイミングであってもよい。また、「被接合物60の接合を開始するとき」は、ピン部材11、ショルダ部材12、及びクランプ部材54が、被接合物60を接合する所定の位置に移動したときから、ピン部材11、ショルダ部材12、及びクランプ部材54が被接合物60と接触するまでの間の任意のタイミングであってもよい。
次に、摩擦攪拌点接合装置50を用いて実施される摩擦攪拌点接合方法の具体的な工程について、図3A及び図3Bを参照して具体的に説明する。なお、図3A及び図3Bにおいては、被接合物60として、2枚の金属板61、62を用い、これらを重ねて点接合にて連結する場合を例に挙げている。
次に、本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置50において、連続して接合を行う場合の動作(制御方法)について、説明する。
次に、本実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置50を用いて、被接合物60の連続接合を行った実施例について、図6を参照しながら説明する。
本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置は、被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、ツールの温度を検出する温度検出器と、被接合物を連続して接合する場合に、被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に温度検出器が検出したツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程におけるツールの回転数を設定するように構成されている制御器と、を備える態様を例示するものである。なお、本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図7は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態2に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
本実施の形態3に係る摩擦攪拌点接合装置は、制御器が、温度検出器が検出したツールの温度と基準温度とを比較して、ツールが被接合物を押圧する押圧力及びツールの回転数を設定する態様を例示するものである。なお、本実施の形態3に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図8は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態3に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
本実施の形態4に係る摩擦攪拌点接合装置は、被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、ツールの温度を検出する温度検出器と、被接合物を連続して接合する場合に、被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に温度検出器が検出したツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程におけるツールの作動時間を設定するように構成されている制御器と、を備える態様を例示するものである。なお、本実施の形態4に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図9は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態4に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
本実施の形態5に係る摩擦攪拌点接合装置は、制御器が、温度検出器が検出したツールの温度と基準温度とを比較して、ツールが被接合物を押圧する押圧力及びツールの作動時間を設定する態様を例示するものである。なお、本実施の形態5に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図10は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態5に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
本実施の形態6に係る摩擦攪拌点接合装置は、制御器が、温度検出器が検出したツールの温度と基準温度とを比較して、ツールの回転数及びツールの作動時間を設定する態様を例示するものである。なお、本実施の形態6に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図11は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態6に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
本実施の形態7に係る摩擦攪拌点接合装置は、制御器が、温度検出器が検出したツールの温度と基準温度とを比較して、ツールが被接合物を押圧する押圧力、ツールの回転数、及びツールの作動時間を設定する態様を例示するものである。なお、本実施の形態7に係る摩擦攪拌点接合装置は、実施の形態1に係る摩擦攪拌点接合装置と同様に構成されているため、その構成の説明は省略する。
図12は、連続接合を実行する場合における、本実施の形態7に係る摩擦攪拌点接合装置の動作の一例を示すフローチャートである。
11a 先端部
12 ショルダ部材
12a 先端部
21 温度検出器
31 記憶器
32 入力器
41 クランプ駆動器
50 摩擦攪拌点接合装置
51 制御器
52 工具固定器
53 工具駆動器
54 クランプ部材
54a 先端部
55 支持部
56 部材
56a 支持面
57 回転駆動器
60 被接合物
61 金属板
62 金属板
521 回転工具固定器
522 クランプ固定器
531 ピン駆動器
532 ショルダ駆動器
Claims (21)
- 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、
前記ツールの温度を検出する温度検出器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較して、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度より高い場合には、前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力を前記基準温度のときの押圧力よりも低減し、かつ、前記基準温度と前記温度検出器が検出した前記ツールの温度との温度差に応じて、次の接合工程における前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力を設定するように構成されている、摩擦攪拌点接合装置。 - 前記制御器は、前記接合工程を開始するときに前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較するよう構成されている、請求項1に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 前記基準温度は、所定の第1基準温度と前記第1基準温度よりも高い温度である第2基準温度を有し、
前記第1基準温度をT1、前記第2基準温度をT2、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度をTnとし、前記第1基準温度での前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力をF1、前記第2基準温度での前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力をF2としたときに、前記制御器は、前記Tnのときに前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力Fnを次式により決定する、請求項1又は2に記載の摩擦攪拌点接合装置。
Fn=F1−(Tn−T1)/(T2−T1)×F2 - 前記制御器は、前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの回転数を設定するように構成されている、請求項1〜3のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、
前記ツールの温度を検出する温度検出器と、
前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの回転数と前記ツールの作動時間を設定するように構成されている制御器と、を備える、摩擦攪拌点接合装置。 - 前記制御器は、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度よりも高い場合には、前記ツールの回転数を前記基準温度のときの回転数よりも低減する、請求項5に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 前記制御器は、前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの作動時間を設定するように構成されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合装置であって、
円柱状に形成され、軸線周りの回転と該軸線に沿った方向への進退移動とが可能なように構成されているツールと、
前記ツールの温度を検出する温度検出器と、
制御器と、を備え、
前記制御器は、前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と所定の基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの作動時間を設定するように構成されている、摩擦攪拌点接合装置。 - 前記制御器は、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度よりも高い場合には、前記ツールの作動時間を前記基準温度のときの作動時間よりも低減する、請求項8に記載の摩擦攪拌点接合装置。
- 前記軸線方向に進退移動可能に構成されているクランプ部材をさらに備え、
前記温度検出器は、前記クランプ部材の温度を前記ツールの温度として検出する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合装置。 - 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に、温度検出器によりツールの温度を検出する(A)と、
前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力を設定する(B)と、を備える、摩擦攪拌点接合方法。 - 前記(A)において、前記温度検出器は前記被接合物に対する接合工程を開始するときに前記ツールの温度を検出する、請求項11に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記(B)において、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度よりも高い場合には、前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力を前記基準温度のときの押圧力よりも低減する、請求項11又は12に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記(B)において、前記基準温度と前記温度検出器が検出した前記ツールの温度との温度差に応じて前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力を設定する、請求項13に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記基準温度は、所定の第1基準温度と前記第1基準温度よりも高い温度である第2基準温度を有し、
第1基準温度をT1、前記第2基準温度をT2、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度をTnとし、前記第1基準温度での前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力をF1、前記第2基準温度での前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力をF2としたときに、
前記(B)において、前記Tnのときに前記ツールが前記被接合物を押圧する押圧力Fnを次式により決定する、請求項11〜14のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合方法。
Fn=F1−(Tn−T1)/(T2−T1)×F2 - 前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの回転数を設定する(C)をさらに備える、請求項11〜15のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に、温度検出器によりツールの温度を検出する(A)と、
前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの回転数を設定する(C)と、
前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの作動時間を設定する(D)と、を備える、摩擦攪拌点接合方法。 - 前記(C)において、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度よりも高い場合には、前記ツールの回転数を前記基準温度のときの回転数よりも低減する、請求項17に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの作動時間を設定する(D)をさらに備える、請求項11〜16のいずれか1項に記載の摩擦攪拌点接合方法。
- 被接合物を摩擦熱で軟化させ、攪拌することにより接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記被接合物を連続して接合する場合に、前記被接合物に対する接合工程を終了してから次の接合工程を開始するまでの間に、温度検出器によりツールの温度を検出する(A)と、
前記(A)で前記温度検出器が検出した前記ツールの温度と基準温度とを比較して、次の接合工程における前記ツールの作動時間を設定する(D)と、を備える、摩擦攪拌点接合方法。 - 前記(D)において、前記温度検出器が検出した前記ツールの温度が前記基準温度よりも高い場合には、前記ツールの作動時間を前記基準温度のときの作動時間よりも低減する、請求項20に記載の摩擦攪拌点接合方法。
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