JP7002689B1 - How to insert a robot-type friction stir welding device and its joining tool - Google Patents

How to insert a robot-type friction stir welding device and its joining tool Download PDF

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Abstract

【課題】多関節ロボットアームの先端に摩擦攪拌接合ユニットを備えるロボット型摩擦攪拌接合装置において、板厚の不均一等により被接合部材の表面が平坦でない場合や被接合部材からの反力の影響が大きい場合であっても、接合ツールを適正な鉛直下方向(Z軸下方向)の位置に挿入可能であり、なおかつ、接合ツールが高速回転する際のブレを抑制可能な信頼性の高いロボット型摩擦攪拌接合装置を提供する。【解決手段】多関節ロボットアームと、前記多関節ロボットアームの先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットと、を備え、前記摩擦攪拌接合ユニットは、Z軸上下動駆動モータと、主軸支持部を介して前記Z軸上下動駆動モータに取り付けられた主軸と、回動力を発生する回動力発生手段と、を有し、前記回動力発生手段は、回転中心部が前記多関節ロボットアーム先端の重心軸上に配置されている前記主軸内の接合ツールに回動力を付与することを特徴とする。【選択図】図1APROBLEM TO BE SOLVED: To provide a robot type friction stir welding device provided with a friction stir welding unit at the tip of an articulated robot arm when the surface of the member to be welded is not flat due to uneven plate thickness or the like or the influence of reaction force from the member to be welded. A highly reliable robot that can insert the joining tool into the proper vertical downward direction (Z-axis downward direction) even when the size is large, and can suppress blurring when the joining tool rotates at high speed. A type friction stir welding apparatus is provided. SOLUTION: The articulated robot arm is provided with a friction stirring joining unit attached to the tip of the articulated robot arm, and the friction stirring joining unit is via a Z-axis vertical power drive motor and a spindle support portion. It has a main shaft attached to the Z-axis vertical movement drive motor and a rotation power generating means for generating rotation power, and the rotation center portion of the rotation power generating means is the center of gravity axis of the tip of the articulated robot arm. It is characterized by applying rotational power to the joining tool in the spindle arranged above. [Selection diagram] FIG. 1A

Description

本発明は、被接合部材同士を摩擦攪拌接合により接合する摩擦攪拌接合装置の構成とその制御に係り、特に、高品質(高精度)な接合が要求される被接合部材の接合に適用して有効な技術に関する。 The present invention is related to the configuration and control of a friction stir welding device that joins members to be joined by friction stir welding, and is particularly applied to joining members to be joined that require high quality (high accuracy) joining. Regarding effective technology.

円柱状の接合ツールを回転させて発生する摩擦熱で被接合材料を軟化させ、その部分を攪拌することで被接合材料同士を接合する摩擦攪拌接合(FSW:Friction Stir Welding)は、材料以外の素材を用いないため、疲労強度が高く、材料も溶融しないことから溶接変形(ひずみ)の少ない接合が可能であり、航空機や自動車のボディなど、幅広い分野での応用が期待されている。 Friction stir welding (FSW) is a method other than materials, in which the material to be welded is softened by the frictional heat generated by rotating a columnar joining tool and the parts to be welded are agitated to join the materials to be welded together. Since no material is used, the fatigue strength is high and the material does not melt, so welding with less welding deformation (strain) is possible, and it is expected to be applied in a wide range of fields such as aircraft and automobile bodies.

本技術分野の背景技術として、例えば、特許文献1のような技術がある。特許文献1には「接合ツール本体の外周面にマーキングを施し、接合ツールを被接合部材に挿入しながら測定装置を用いて現在マーキングの位置(現在マーキング位置)を検出し、現在マーキング位置が目標マーキング位置に到達した時点で挿入処理を終了する制御方法」が開示されている。 As a background technology in this technical field, for example, there is a technology such as Patent Document 1. In Patent Document 1, "marking is applied to the outer peripheral surface of the main body of the joining tool, and the current marking position (current marking position) is detected by using a measuring device while inserting the joining tool into the member to be joined, and the current marking position is the target. A control method for ending the insertion process when the marking position is reached ”is disclosed.

この制御方法により、接合ツール先端部にバリ等の異物が付着した際の影響を排除し、適正挿入位置まで接合ツールを被接合部材に挿入することができるとしている。 According to this control method, it is possible to eliminate the influence of foreign matter such as burrs adhering to the tip of the joining tool and insert the joining tool into the member to be joined up to the proper insertion position.

また、特許文献2には「回転ツールを回転させながら、多関節ロボットのアームにより回転ツールに押圧力を付与して被接合部材に挿入し、回転ツールを所望のZ軸下方向の位置にセットする摩擦攪拌接合装置」が開示されている。 Further, in Patent Document 2, "while rotating the rotation tool, a pressing force is applied to the rotation tool by the arm of the articulated robot to insert it into the member to be joined, and the rotation tool is set at a desired position in the downward direction of the Z axis. "Friction stir welding device" is disclosed.

特開2019-206026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-2006026 特開2019-171620号公報JP-A-2019-171620

上記特許文献1に開示された接合ツールを被接合部材に挿入する方法は、被接合部材の板厚が均一であり、且つ、被接合部材の表面が平坦でうねり等がなく、表面のZ軸方向の位置が一定である場合において有効である。 In the method of inserting the joining tool disclosed in Patent Document 1 into the member to be joined, the plate thickness of the member to be joined is uniform, the surface of the member to be joined is flat and has no waviness, and the Z-axis of the surface is not formed. It is effective when the position in the direction is constant.

しかしながら、本願発明者らは、この制御方法では、被接合部材にうねり等がある場合においては、必ずしも有効ではなく、適正に接合ツールを被接合部材に挿入できない場合があることを突き止めた。 However, the inventors of the present application have found that this control method is not always effective when the member to be joined has undulations or the like, and the joining tool may not be properly inserted into the member to be joined.

また、上記特許文献2に開示された接合ツールを被接合部材に挿入する方法は、被接合部材が金属薄板や柔らかい(変形抵抗が小さい)場合には問題ないが、金属厚板などの場合には、被接合部材からの反力の影響を受けて、多関節ロボットの関節部が不安定になることがある。その結果、接合ツールを被接合部材の適正な位置に挿入できないことが予想される。また、接合ツールを高速回転した際にブレが生じ、接合品質に影響を与えることも予想される。 Further, the method of inserting the joining tool disclosed in Patent Document 2 into the member to be joined is not a problem when the member to be joined is a thin metal plate or soft (small deformation resistance), but when the member is a thick metal plate or the like. May be affected by the reaction force from the member to be joined, and the joint portion of the articulated robot may become unstable. As a result, it is expected that the joining tool cannot be inserted into the proper position of the member to be joined. In addition, it is expected that blurring will occur when the joining tool is rotated at high speed, which will affect the joining quality.

そこで、本発明の目的は、多関節ロボットアームの先端に摩擦攪拌接合ユニットを備えるロボット型摩擦攪拌接合装置において、板厚の不均一やうねり等により被接合部材の表面が平坦でない場合や被接合部材からの反力の影響が大きい場合であっても、摩擦攪拌接合を開始する前段階において、接合ツールを適正な鉛直下方向(Z軸下方向)の位置に挿入可能であり、なおかつ、接合ツールが高速回転する際のブレを抑制可能な信頼性の高いロボット型摩擦攪拌接合装置及び接合ツールの挿入方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to use a robot-type friction stir welding device provided with a friction stir welding unit at the tip of an articulated robot arm when the surface of the member to be welded is not flat due to uneven plate thickness or waviness, or to be welded. Even when the influence of the reaction force from the member is large, the joining tool can be inserted into the proper vertical downward direction (Z-axis downward direction) before starting friction stir welding, and the joining is performed. It is an object of the present invention to provide a highly reliable robot-type friction stir welding apparatus capable of suppressing blurring when the tool rotates at high speed, and a method for inserting the joining tool.

上記課題を解決するために、本発明は、多関節ロボットアームと、前記多関節ロボットアームの先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットと、を備え、前記摩擦攪拌接合ユニットは、Z軸上下動駆動モータと、主軸支持部を介して前記Z軸上下動駆動モータに取り付けられた主軸と、回動力を発生する回動力発生手段と、を有し、前記回動力発生手段は、回転中心部が前記多関節ロボットアームの最終段アームの最先端部の前記摩擦攪拌接合ユニットの取付け面の鉛直下方向において前記多関節ロボットアームの最終段アームの最先端部の前記摩擦攪拌接合ユニットの取付け面の重心軸上に配置されている前記主軸内の接合ツールに回動力を付与することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention includes an articulated robot arm and a friction stirring joining unit attached to the tip of the articulated robot arm, and the friction stirring joining unit is driven by Z-axis vertical movement. It has a motor, a spindle attached to the Z-axis vertical movement drive motor via a spindle support portion, and a rotational power generation means for generating rotational power. The rotational center portion of the rotational power generation means is the said. The center of gravity of the mounting surface of the friction stirring joining unit at the most advanced portion of the final stage arm of the articulated robot arm in the direction perpendicular to the vertical direction of the mounting surface of the friction stirring joining unit at the most advanced portion of the final stage arm of the articulated robot arm. It is characterized in that a rotational force is applied to a joining tool in the spindle arranged on the shaft.

また、本発明は、上記のロボット型摩擦攪拌接合装置による被接合部材への接合ツールの挿入方法であって、(a)被接合部材の摩擦攪拌接合を開始する前段階において、多関節ロボットアームの各関節部を駆動することにより前記被接合部材の接合位置に摩擦攪拌接合ユニットをティーチングするステップと、(b)前記(a)ステップの後、主軸モータの目標負荷率とZ軸上下動駆動モータの目標追込み量とを設定する目標値設定ステップと、(c)前記(b)ステップの後、前記Z軸上下動駆動モータを駆動して主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記接合ツールを前記被接合部材に挿入する挿入処理を実行するステップと、を有し、前記(c)ステップにおいて、(c1)予め定められたサンプリング周期において、前記主軸モータの負荷率の現在値を示す現在負荷率と、前記Z軸上下動駆動モータの追込み量の現在値を示す現在追込み量とを取得する状態量取得ステップと、(c2)前記現在負荷率と前記目標負荷率とを比較し、その後、前記現在追込み量と前記目標追込み量とを比較する比較ステップと、をさらに有することを特徴とする。 Further, the present invention is a method of inserting a joining tool into a member to be joined by the above-mentioned robot type friction stirring joining device, and (a) an articulated robot arm in a stage before starting friction stirring joining of the member to be joined. A step of teaching the friction stirring joining unit to the joining position of the member to be joined by driving each joint portion of the above, and (b) after the step (a), the target load factor of the spindle motor and the Z-axis vertical movement drive. After the target value setting step for setting the target drive amount of the motor and (c) the step (b), the Z-axis vertical drive motor is driven to move the spindle downward to the Z-axis, and the spindle is moved downward. It has a step of executing an insertion process of inserting the joining tool into the member to be joined while rotating the joining tool at a predetermined rotation speed by a motor, and in the step (c), (c1) in a predetermined sampling cycle. , The state amount acquisition step for acquiring the current load factor indicating the current value of the load factor of the spindle motor and the current drive amount indicating the current value of the drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor, and (c2) the present. It is characterized by further having a comparison step of comparing the load factor with the target load factor, and then comparing the current drive amount with the target drive amount.

本発明によれば、多関節ロボットアームの先端に摩擦攪拌接合ユニットを備えるロボット型摩擦攪拌接合装置において、板厚の不均一やうねり等により被接合部材の表面が平坦でない場合や被接合部材からの反力の影響が大きい場合であっても、摩擦攪拌接合を開始する前段階において、接合ツールを適正な鉛直下方向(Z軸下方向)の位置に挿入可能であり、なおかつ、接合ツールが高速回転する際のブレを抑制可能な信頼性の高いロボット型摩擦攪拌接合装置及び接合ツールの挿入方法を実現することができる。 According to the present invention, in a robot-type friction stir welding device provided with a friction stir welding unit at the tip of an articulated robot arm, when the surface of the member to be welded is not flat due to uneven plate thickness, waviness, etc., or from the member to be welded. Even when the influence of the reaction force is large, the joining tool can be inserted in the proper vertical downward direction (Z-axis downward direction) before starting friction stir welding, and the joining tool can be used. It is possible to realize a highly reliable robot-type friction stir welding device and a method for inserting a joining tool that can suppress blurring during high-speed rotation.

これにより、被接合部材同士の高品質(高精度)な摩擦攪拌接合が可能となる。 This enables high-quality (high-precision) friction stir welding between the members to be joined.

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.

本発明の実施例1に係るロボット型摩擦攪拌接合装置の全体概要を示す図である。It is a figure which shows the whole outline of the robot type friction stir welding apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 図1Aの摩擦攪拌接合ユニット18の拡大図である。It is an enlarged view of the friction stir welding unit 18 of FIG. 1A. 図1Bの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG. 1B. 主軸モータ負荷率とツール挿入動作の関係を概念的に示す図である。It is a figure which conceptually shows the relationship between a spindle motor load factor and a tool insertion operation. 接合ツールのゼロ点設定時の様子を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of setting the zero point of a joining tool. 第一の挿入処理終了条件の成立時の各パラメータの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each parameter at the time of satisfying the first insertion process end condition. 第二の挿入処理終了条件の成立時の各パラメータの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each parameter at the time of satisfying the 2nd insertion process end condition. 本発明の実施例1に係る接合ツールの挿入方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the insertion method of the joining tool which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る接合ツールの損傷検出時の各パラメータの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of each parameter at the time of damage detection of the joining tool which concerns on Example 2 of this invention. 従来の摩擦攪拌接合装置の接合ツール挿入時の様子を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of inserting the joining tool of the conventional friction stir welding apparatus. 従来の摩擦攪拌接合装置の接合ツール挿入時の様子を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of inserting the joining tool of the conventional friction stir welding apparatus.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。なお、各図面において同一の構成については同一の符号を付し、重複する部分についてはその詳細な説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are designated by the same reference numerals, and the detailed description of the overlapping portions will be omitted.

また、以下で説明する「追込み量」とは、接合ツールが被接合部材の表面からどれだけの深さまで挿入するかを決める接合ツールの下降量、すなわち接合ツール及びZ軸上下動駆動モータの回転軸に垂直な移動量を意味する。 Further, the "push-in amount" described below is the amount of descent of the joining tool that determines how deep the joining tool is inserted from the surface of the member to be joined, that is, the rotation of the joining tool and the Z-axis vertical drive motor. It means the amount of movement perpendicular to the axis.

先ず、図8及び図9を参照して、上述した本発明が解決しようとする課題について詳しく説明する。図8及び図9は、いずれも従来の一般的な摩擦攪拌接合装置の接合ツール挿入時の様子を示す図であり、それぞれ被接合部材にうねりがない場合(図8)と被接合部材にうねりがある場合(図9)を示している。 First, with reference to FIGS. 8 and 9, the above-mentioned problems to be solved by the present invention will be described in detail. 8 and 9 are views showing a state when a conventional general friction stir welding device is inserted with a joining tool, and each of the case where the member to be welded has no swell (FIG. 8) and the member to be welded have swell. (Fig. 9) is shown.

上記特許文献1の制御方法を用いた場合、図8に示すように、被接合部材にうねり等がない場合は、接合ツール先端に異物17が付着していても精度良く接合ツールを適正挿入位置まで挿入することが可能である。 When the control method of Patent Document 1 is used, as shown in FIG. 8, when the member to be joined does not have undulations or the like, even if foreign matter 17 adheres to the tip of the joining tool, the joining tool is accurately inserted at the proper insertion position. It is possible to insert up to.

しかしながら、図9に示すように、被接合部材にうねり等がある場合は、被接合部材の表面に凸部が存在し、凸量(ΔI分)だけ適正挿入位置を超えて挿入することとなり、精度良く挿入することができない。挿入処理終了時の接合ツール位置は、目標挿入量に一致するが、適切挿入量とはΔI分の位置ずれが生じる。 However, as shown in FIG. 9, when the member to be joined has a swell or the like, a convex portion exists on the surface of the member to be joined, and the convex amount (ΔI portion) is inserted beyond the proper insertion position. It cannot be inserted accurately. The position of the joining tool at the end of the insertion process matches the target insertion amount, but there is a positional deviation of ΔI from the appropriate insertion amount.

従って、図示していないが、被接合部材の厚みが薄く表面のZ軸位置と摩擦攪拌接合装置の載置台のZ軸位置との偏差が小さい場合、接合ツール先端部は被接合部材を突き抜けてしまう恐れもある。 Therefore, although not shown, when the thickness of the member to be joined is thin and the deviation between the Z-axis position on the surface and the Z-axis position of the mounting table of the friction stir welding device is small, the tip of the joining tool penetrates the member to be joined. There is also a risk that it will end up.

次に、図1Aから図2を参照して、本発明の対象となるロボット型摩擦攪拌接合装置の構成とその制御について説明する。図1Aは、本実施例に係るロボット型摩擦攪拌接合装置の全体概要を示す図である。図1Bは、図1Aの摩擦攪拌接合ユニット18の拡大図である。図1Cは、図1Bの変形例を示す図である。図2は、主軸モータ負荷率とツール挿入動作の関係を概念的に示す図である。 Next, with reference to FIGS. 1A and 2, the configuration of the robot-type friction stir welding apparatus which is the object of the present invention and its control will be described. FIG. 1A is a diagram showing an overall outline of a robot-type friction stir welding apparatus according to this embodiment. FIG. 1B is an enlarged view of the friction stir welding unit 18 of FIG. 1A. FIG. 1C is a diagram showing a modified example of FIG. 1B. FIG. 2 is a diagram conceptually showing the relationship between the spindle motor load factor and the tool insertion operation.

本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置1は、図1Aに示すように、主要な構成として、多関節ロボットアーム2と、多関節ロボットアーム2の先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニット18を備えている。 As shown in FIG. 1A, the robot-type friction stir welding device 1 of the present embodiment includes an articulated robot arm 2 and a friction stir welding unit 18 attached to the tip of the articulated robot arm 2 as a main configuration. ing.

多関節ロボットアーム2は、一般的に「ロボットアーム」と呼ばれる垂直多関節ロボットであり、多関節構造とサーボモーターによって三次元空間を自在に動作(移動)することができる。関節の数(軸数)によって可動範囲が変化するが、ここでは台座部2a上に脚部2b、下腕部2c、上腕部2d、手首部2e,2f,2gを有する多軸タイプの多関節ロボットアームの例を示す。 The articulated robot arm 2 is a vertical articulated robot generally called a "robot arm", and can freely move (move) in a three-dimensional space by an articulated structure and a servo motor. The range of motion changes depending on the number of joints (number of axes), but here, a multi-axis type multi-joint having legs 2b, lower arm 2c, upper arm 2d, wrists 2e, 2f, 2g on the pedestal 2a. An example of a robot arm is shown.

多関節ロボットアーム2の手首部2gの先端には、摩擦攪拌接合ユニット18が接続されている。 A friction stir welding unit 18 is connected to the tip of the wrist portion 2g of the articulated robot arm 2.

摩擦攪拌接合ユニット18は、図1Bに示すように、Z軸上下動駆動モータ16を有するZ軸上下動駆動機構部3と、主軸支持部4を介してZ軸上下動駆動モータ16(Z軸上下動駆動機構部3)に取り付けられた主軸15と、主軸15の内部に配置されたツールホルダ(接合ヘッド)5と、ツールホルダ(接合ヘッド)5に支持された接合ツール6と、接合ツール6に直接的(図1C)または間接的(図1B)に連結されて接合ツール6を所定の回転数で回転させる主軸モータ14とを有して構成されている。 As shown in FIG. 1B, the friction stirring joining unit 18 includes a Z-axis vertical movement drive mechanism unit 3 having a Z-axis vertical movement drive motor 16 and a Z-axis vertical movement drive motor 16 (Z-axis) via a spindle support portion 4. The spindle 15 attached to the vertical movement drive mechanism 3), the tool holder (joining head) 5 arranged inside the spindle 15, the joining tool 6 supported by the tool holder (joining head) 5, and the joining tool. It is configured to include a spindle motor 14 that is directly (FIG. 1C) or indirectly (FIG. 1B) connected to 6 to rotate the joining tool 6 at a predetermined rotation speed.

そして、本実施例の摩擦攪拌接合ユニット18は、図1B及び図1Cに示すように、接合ツール6の回転中心部を、摩擦攪拌接合ユニット18を取付けた多関節ロボットアーム2のアーム先端部の重心軸上に配置する構成とすることで、接合ツール6が高速で回転した際に生じるブレを抑制する。 Then, in the friction stir welding unit 18 of the present embodiment, as shown in FIGS. 1B and 1C, the rotation center portion of the joining tool 6 is attached to the arm tip portion of the articulated robot arm 2 to which the friction stir welding unit 18 is attached. By arranging it on the axis of the center of gravity, it is possible to suppress blurring that occurs when the joining tool 6 rotates at high speed.

接合ツール6に回動力を付与する回動力発生手段は、図1Bに示す構成、又は図1Cに示す構成のいずれかの構成とし、所定の回転速度で回転して以下のように接合ツール6に回動力を付与する。 The rotational power generating means for applying rotational power to the joining tool 6 has either the configuration shown in FIG. 1B or the configuration shown in FIG. 1C, and rotates at a predetermined rotation speed to the joining tool 6 as shown below. Gives rotation power.

図1Bの構成では、主軸モータ14を主軸15の外部に配置する構成である。この構成では、主軸15に接合ツール6を含んで構成し、主軸15の外部に回動力発生手段としての主軸モータ14を配置する。 In the configuration of FIG. 1B, the spindle motor 14 is arranged outside the spindle 15. In this configuration, the main shaft 15 includes a joining tool 6, and a main shaft motor 14 as a turning power generating means is arranged outside the main shaft 15.

そして、主軸モータ14を所定の回転速度で回転させて回動力を発生させ、主軸モータ14の回転軸に取り付けられた駆動側回転体(プーリー等)20と、接合ツール6に取り付けられた従動側回転体(プーリー等)19と、駆動側回転体20と従動側回転体19とを接続する接合手段(ベルト等)21とを含んで構成する回動力伝達機構を介して主軸モータ14の回動力を間接的に接合ツール6に伝達する構成とする。 Then, the spindle motor 14 is rotated at a predetermined rotational speed to generate rotational power, and the drive side rotating body (pulley or the like) 20 attached to the rotating shaft of the spindle motor 14 and the driven side attached to the joining tool 6 are used. The rotating power of the spindle motor 14 via a rotating power transmission mechanism including a rotating body (pulley or the like) 19 and a joining means (belt or the like) 21 for connecting the driving side rotating body 20 and the driven side rotating body 19. Is indirectly transmitted to the joining tool 6.

また、図1Cの構成では、主軸15内に主軸モータ14を配置する構成である。この構成では、主軸モータ14の回転軸に接合ツール6を直結し、主軸モータ14が所定の回転速度で回転して回動力発生させたときに直接的に回動力を接合ツール6に伝達する構成である。 Further, in the configuration of FIG. 1C, the spindle motor 14 is arranged in the spindle 15. In this configuration, the joining tool 6 is directly connected to the rotating shaft of the spindle motor 14, and when the spindle motor 14 rotates at a predetermined rotational speed to generate rotational power, the rotational power is directly transmitted to the joining tool 6. Is.

図1B及び図1Cのいずれの場合も、多関節ロボットアーム2のアーム先端部の重心軸上に接合ツール6の回転中心部を配置することが重要である。これにより、接合ツール6を高速で回転させたときのブレを抑制することができる。 In both cases of FIGS. 1B and 1C, it is important to arrange the rotation center portion of the joining tool 6 on the axis of the center of gravity of the arm tip portion of the articulated robot arm 2. As a result, it is possible to suppress blurring when the joining tool 6 is rotated at high speed.

上記の構成により、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6を被接合部材9に挿入するときの被接合部材9からの反力に対して影響を受け難く、接合ツール6を被接合部材9の中で高速回転してもブレを抑制することが可能となる。 With the above configuration, the robot-type friction stir welding device 1 is less susceptible to the reaction force from the member 9 to be joined when the joining tool 6 is inserted into the member 9, and the joining tool 6 is attached to the member to be joined. It is possible to suppress blurring even when rotating at high speed in 9.

図1B及び図1Cのいずれを選択するかは、設置場所のスペースなどの要因で決定すれば良い。図1Bの構成の利点は、主軸モータ14を主軸15の外部に配置することにより、主軸15と主軸モータ14とが直列配置ではなく並列配置となるため、多関節ロボットアーム2のアーム先端部から接合ツール先端部までのZ軸下方向のスペースを小さくすることができる。 Which of FIG. 1B and FIG. 1C should be selected may be determined by factors such as the space of the installation location. The advantage of the configuration of FIG. 1B is that by arranging the spindle motor 14 outside the spindle 15, the spindle 15 and the spindle motor 14 are arranged in parallel instead of in series. Therefore, from the arm tip portion of the articulated robot arm 2. The space in the downward direction of the Z axis to the tip of the joining tool can be reduced.

これに対して、図1Cの構成を選択した場合は、主軸15と主軸モータ14とが直列配置となるため、図1Bの構成と比較して多関節ロボットアーム2のアーム先端部から接合ツール先端部までのZ軸下方向のスペースを大きく確保する必要があるが、主軸モータ14と接合ツール6が直接的に接続されるため、ブレ抑制の効果はさらに期待できる。 On the other hand, when the configuration shown in FIG. 1C is selected, the spindle 15 and the spindle motor 14 are arranged in series. Therefore, compared with the configuration shown in FIG. It is necessary to secure a large space in the downward direction of the Z axis up to the portion, but since the spindle motor 14 and the joining tool 6 are directly connected, the effect of suppressing blurring can be further expected.

なお、Z軸上下動駆動機構部3には、図1Aから図1Cに例示するように、例えばボールスクリューやリニアガイドなどが用いられ、Z軸上下動駆モータ16により多関節ロボットアーム2の手首部2g(主軸支持部4)に対して主軸15をZ軸方向(上下方向)に駆動させることができる。 As illustrated in FIGS. 1A to 1C, a ball screw, a linear guide, or the like is used for the Z-axis vertical movement drive mechanism unit 3, and the wrist of the articulated robot arm 2 is provided by the Z-axis vertical movement drive motor 16. The spindle 15 can be driven in the Z-axis direction (vertical direction) with respect to the portion 2g (spindle support portion 4).

接合ツール6はショルダ部7及びプローブ部(接合ピン)8で構成され、主軸モータ14に連結(図1Cでは直結)されている。主軸モータ14は、接合ツール6を所定方向に回転させる。 The joining tool 6 is composed of a shoulder portion 7 and a probe portion (joining pin) 8 and is connected to the spindle motor 14 (directly connected in FIG. 1C). The spindle motor 14 rotates the joining tool 6 in a predetermined direction.

多関節ロボットアーム2は、Z軸上下動駆動機構部3を介して主軸支持部4及び主軸15を支持し、多関節ロボットアーム2に搭載(付属)された制御部(制御装置)11からZ軸上下駆動モータ16と主軸モータ14に駆動信号を付与して主軸15をZ軸方向(上下方向)に駆動および接合ツール6を回転させながら接合線に沿って進行させる。つまり、多関節ロボットアーム2は、主軸支持部4と、主軸15と、ツールホルダ(接合ヘッド)5を保持し、接合ツール6を回転させると共に、接合ツール6を図1AのX軸方向に移動させる。 The articulated robot arm 2 supports the spindle support portion 4 and the spindle 15 via the Z-axis vertical movement drive mechanism unit 3, and the control unit (control device) 11 mounted (attached) on the articulated robot arm 2 Z. A drive signal is applied to the shaft vertical drive motor 16 and the spindle motor 14, the spindle 15 is driven in the Z-axis direction (vertical direction), and the joining tool 6 is rotated to advance along the joining line. That is, the articulated robot arm 2 holds the spindle support portion 4, the spindle 15, and the tool holder (joining head) 5, rotates the joining tool 6, and moves the joining tool 6 in the X-axis direction of FIG. 1A. Let me.

接合ツール6を所定の回転数で回転させながら、載置台10上に載置された被接合部材9(9a,9b)表面の接合線上にショルダ部7とプローブ部8とを押し付けることにより摩擦熱を発生させて被接合部材9を軟化させ、ショルダ部7とプローブ部8とを被接合部材9に必要量挿入し、当該回転数を保持することで塑性流動が生じ、挿入部が攪拌される。接合ツール6を引き抜く、又は移動することで攪拌部(接合部)が冷却され、被接合部材9は接合される。 While rotating the joining tool 6 at a predetermined rotation speed, frictional heat is generated by pressing the shoulder portion 7 and the probe portion 8 onto the joining line on the surface of the member 9 (9a, 9b) to be joined mounted on the mounting table 10. To soften the member 9 to be joined, insert a required amount of the shoulder portion 7 and the probe portion 8 into the member 9 to be joined, and maintain the rotation speed to generate plastic flow and stir the inserted portion. .. By pulling out or moving the joining tool 6, the stirring portion (joining portion) is cooled, and the member to be joined 9 is joined.

なお、ショルダ部7とプローブ部(接合ピン)8とが同一である接合ツール(つまりプローブを有さず、ショルダのみ)であっても良く、また、ショルダ部7が回転しない構造であっても良い。 The shoulder portion 7 and the probe portion (bonding pin) 8 may be the same joining tool (that is, the shoulder portion 7 does not have a probe and only the shoulder portion), or the shoulder portion 7 may not rotate. good.

また、図1Aでは、多関節ロボットアーム2と載置台10が同じ架台12及び架台の脚部13上に設置されている例を示しているが、多関節ロボットアーム2と載置台10を別々に設置しても良い。 Further, FIG. 1A shows an example in which the articulated robot arm 2 and the mounting table 10 are installed on the same frame 12 and the legs 13 of the table, but the articulated robot arm 2 and the mounting table 10 are separately installed. You may install it.

ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、モータコントローラーやCPUユニットなどが収納された制御部(制御装置)11を備えており、この制御部(制御装置)11からの指令(プログラム信号)により多関節ロボットアーム2の動きと摩擦攪拌接合ユニットの接合条件を総合的にコントロールする。 The robot-type friction stir welding device 1 includes a control unit (control device) 11 in which a motor controller, a CPU unit, and the like are housed, and is an articulated robot according to a command (program signal) from the control unit (control device) 11. The movement of the arm 2 and the joining conditions of the friction stir welding unit are comprehensively controlled.

制御部(制御装置)11は、接合ツール6による接合条件を決定する接合条件信号やZ軸上下動駆動機構部3による接合ツール6の鉛直方向(Z方向)の保持位置(接合ピン8の挿入量)を決定する保持位置決定信号などの接合パラメータ(FSW接合条件)を記憶する記憶部(図示せず)を備えている。 The control unit (control device) 11 holds a joint condition signal for determining the joining condition by the joining tool 6 and a holding position (insertion of the joining pin 8) in the vertical direction (Z direction) of the joining tool 6 by the Z-axis vertical movement drive mechanism unit 3. It is provided with a storage unit (not shown) for storing junction parameters (FSW junction conditions) such as a holding position determination signal that determines the amount).

なお、制御部11は、例えば多関節ロボットアーム2の台座部2a等に内蔵しても良く、図1Aのように制御装置として多関節ロボットアーム2とは別に構成しても良い。また、摩擦攪拌接合ユニットの制御部は、多関節ロボットアーム2の制御部とは共用してもよいし、別に構成しても良い。 The control unit 11 may be built in, for example, the pedestal portion 2a of the articulated robot arm 2, or may be configured separately from the articulated robot arm 2 as a control device as shown in FIG. 1A. Further, the control unit of the friction stir welding unit may be shared with the control unit of the articulated robot arm 2, or may be configured separately.

ここで、図2を用いて、主軸モータ負荷率とツール挿入動作の関係について説明する。図2に示すように、接合ツール位置は主軸モータ14の負荷率と関係がある。 Here, the relationship between the spindle motor load factor and the tool insertion operation will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2, the joining tool position is related to the load factor of the spindle motor 14.

プローブ部(接合ピン)8を被接合部材9に接触させて接合ツール6の挿入を開始すると、接合ツール位置が深くなるに従い主軸モータ14の負荷率は上昇する。 When the probe portion (joining pin) 8 is brought into contact with the member to be joined 9 and the insertion of the joining tool 6 is started, the load factor of the spindle motor 14 increases as the position of the joining tool becomes deeper.

接合ツール6の挿入中にショルダ部7が被接合部材9に接触すると、主軸モータ14の負荷率の上昇率は一時的に低下するが、接合ツール6の挿入がさらに進むと、主軸モータ14の負荷率の上昇率は再び上昇する。 If the shoulder portion 7 comes into contact with the member 9 to be joined while the joining tool 6 is being inserted, the rate of increase in the load factor of the spindle motor 14 temporarily decreases, but when the joining tool 6 is further inserted, the spindle motor 14 The rate of increase in load factor increases again.

接合ツール6の挿入時の目標負荷率又は目標接合ツール位置に到達した時点で、接合ツール6の挿入処理を終了し、接合ツール位置を固定した状態で、接合ツール6を一定の時間回転させて被接合部材9への入熱処理を行う。 When the target load factor at the time of inserting the joining tool 6 or the target joining tool position is reached, the insertion process of the joining tool 6 is completed, and the joining tool 6 is rotated for a certain period of time with the joining tool position fixed. Heat treatment is performed on the member 9 to be joined.

その後、被接合部材9の摩擦攪拌接合処理を行う。摩擦攪拌接合処理の間は、主軸モータ負荷率と接合ツール位置をともに一定の値(目標値)を保持するように、主軸モータ14及びZ軸上下動駆動モータ16の駆動を制御する。 After that, the friction stir welding process of the member 9 to be welded is performed. During the friction stir welding process, the drive of the spindle motor 14 and the Z-axis vertical drive motor 16 is controlled so that both the spindle motor load factor and the joining tool position are maintained at constant values (target values).

摩擦攪拌接合処理が終了した時点で、接合ツール6の引き抜きを開始すると、接合ツール位置が浅くなるに従い主軸モータ14の負荷率は低下する。 When the drawing of the joining tool 6 is started at the time when the friction stir welding process is completed, the load factor of the spindle motor 14 decreases as the position of the joining tool becomes shallower.

上記のように、本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置1は、被接合部材9を摩擦攪拌接合する際、高品質の接合を確保するために、被接合部材9の材質、厚みなどの接合条件に基づき、挿入処理において、接合ツール6を所定の回転速度で回転させながら、適正挿入位置まで被接合部材9に接合ツール6を挿入する。その後、被接合部材9の接合部が目標入熱量に到達するまで、その挿入位置において接合ツール6を回転させて入熱処理を実行する。接合部が目標入熱量に到達すると、接合ツール6を接合線に沿って進行させて接合処理を実行する。 As described above, in the robot type friction stir welding apparatus 1 of the present embodiment, when the friction stir welding of the members to be joined 9 is performed, the material, thickness and the like of the members to be welded 9 are joined in order to ensure high quality bonding. Based on the conditions, in the insertion process, the joining tool 6 is inserted into the member to be joined 9 to the proper insertion position while rotating the joining tool 6 at a predetermined rotation speed. After that, the joining tool 6 is rotated at the insertion position until the joint portion of the member to be joined 9 reaches the target heat input amount, and the heat treatment is performed. When the joint portion reaches the target heat input amount, the joint tool 6 is advanced along the joint line to execute the joint process.

なお、図2中の「損傷検出負荷率」については、実施例2で後述する。 The “damage detection load factor” in FIG. 2 will be described later in Example 2.

次に、図3から図6を参照して、本実施例に係るロボット型摩擦攪拌接合装置1の接合ツール6の挿入処理について説明する。図3は、接合ツール6のゼロ点設定時の様子を示す図である。図4は、第一の挿入処理終了条件の成立時の各パラメータの関係を示す図であり、図5は、第二の挿入処理終了条件の成立時の各パラメータの関係を示す図である。図6は、本実施例での接合ツール6の挿入方法を示すフローチャートである。 Next, the insertion process of the joining tool 6 of the robot-type friction stir welding device 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 is a diagram showing a state of the joining tool 6 when the zero point is set. FIG. 4 is a diagram showing the relationship of each parameter when the first insertion processing end condition is satisfied, and FIG. 5 is a diagram showing the relationship of each parameter when the second insertion process end condition is satisfied. FIG. 6 is a flowchart showing a method of inserting the joining tool 6 in this embodiment.

本発明を適用したロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6を被接合部材9に挿入したときの接合ツール位置が適正挿入位置となるように、以下のように接合ツール6を被接合部材9に挿入する挿入処理を実行する。 In the robot-type friction stir welding device 1 to which the present invention is applied, the joining tool 6 is inserted into the joined member as follows so that the joining tool position when the joining tool 6 is inserted into the joined member 9 is the proper insertion position. The insertion process to be inserted into 9 is executed.

先ず、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6が被接合部材9の所定の接合位置となるように、各関節部を駆動して、アーム先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットの位置合せ処理であるティーチングを実行する。 First, the robot-type friction stir welding device 1 drives each joint portion so that the joining tool 6 is at a predetermined joining position of the member 9 to be joined, and aligns the friction stir welding unit attached to the tip of the arm. Execute teaching, which is a process.

次に、図3に示すように、その位置においてロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6により接合処理を開始する前段階において、Z軸上下動駆動モータ16を駆動することにより主軸15を下降駆動し、つまり、接合ツール6を下降駆動してその先端部を被接合部材9の表面に位置合わせをして、接合ツール6の位置を示す接合ツール位置のゼロ点設定を実行する。なお、ゼロ点は、鉛直下方向であるZ軸下方向の位置を示すZ軸位置において、接合ツール位置の基準位置となる。 Next, as shown in FIG. 3, at that position, the robot-type friction stir welding device 1 drives the main shaft 15 by driving the Z-axis vertical movement drive motor 16 in the stage before starting the joining process by the joining tool 6. It is driven downward, that is, the joining tool 6 is driven downward to align the tip end portion with the surface of the member 9 to be joined, and the zero point of the joining tool position indicating the position of the joining tool 6 is set. The zero point is a reference position for the joining tool position at the Z-axis position indicating the position in the downward direction of the Z-axis, which is the vertical downward direction.

引続き前段階において、次のように試験的に挿入処理を実行する。ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、被接合部材9の材質及び厚さ等の被接合部材9に依存する接合条件に基づいて設定した主軸モータ14の目標とする回転速度(目標回転速度)により主軸モータ14を回転させながら、Z軸上下動駆動モータ16を駆動して追込み量を増加していき、多関節ロボットアーム2の加動を要することなく、所望の接合品質を確保できるZ軸位置まで主軸15を下降駆動して、主軸15に取り付けられた接合ツール6を被接合部材9の適正挿入位置に挿入する。このときのZ軸上下動駆動モータ16の追込み量を目標追込み量として設定する。 Subsequently, in the pre-stage, the insertion process is executed on a trial basis as follows. The robot-type friction stirring joining device 1 has a spindle according to a target rotation speed (target rotation speed) of the spindle motor 14 set based on joining conditions depending on the member 9 to be joined, such as the material and thickness of the member 9 to be joined. While rotating the motor 14, the Z-axis vertical movement drive motor 16 is driven to increase the amount of drive, and the Z-axis position can secure the desired joining quality without requiring the activation of the articulated robot arm 2. The spindle 15 is driven downward to insert the joining tool 6 attached to the spindle 15 into an appropriate insertion position of the member 9 to be joined. The driving amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16 at this time is set as the target driving amount.

さらに前段階において、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、主軸モータ14の目標回転速度とZ軸上下動駆動モータ16の目標追込み量を設定して、再度、試験的に挿入処理を実行し、最も精度の高い接合品質を得られると思われる接合ツール位置まで接合ツール6を被接合部材9に挿入し、このときの主軸モータ14の負荷率(主軸モータ14の負荷トルクの最大値を100として算出する値)、又は、Z軸上下動駆動モータ16の負荷率(Z軸上下動駆動モータ16の負荷トルクの最大値を100として算出する値)、又は、主軸支持部4やZ軸上下動駆動機構部3に掛かる実負荷を取得して、これらの値を目標負荷率として設定する。 Further, in the previous stage, the robot type friction stirring joining device 1 sets the target rotation speed of the spindle motor 14 and the target drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16 and executes the insertion process again on a trial basis. The joining tool 6 is inserted into the member 9 to be joined up to the position of the joining tool where highly accurate joining quality can be obtained, and the load factor of the spindle motor 14 at this time (calculated with the maximum value of the load torque of the spindle motor 14 as 100). (Value to be calculated), or the load factor of the Z-axis vertical movement drive motor 16 (value calculated with the maximum value of the load torque of the Z-axis vertical movement drive motor 16 as 100), or the spindle support portion 4 or the Z-axis vertical movement drive. The actual load applied to the mechanism unit 3 is acquired, and these values are set as the target load factor.

なお、主軸モータ14の負荷率及びZ軸上下動駆動モータ16の負荷率は各モータに付与する電流値で取得できるが、主軸支持部4の実負荷を使用する場合は、実負荷(荷重値等)の計測装置を用いることとなる。 The load factor of the spindle motor 14 and the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16 can be obtained by the current value applied to each motor, but when the actual load of the spindle support portion 4 is used, the actual load (load value). Etc.) will be used.

ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、試験的な挿入処理がすべて終了した後、実運用の挿入処理を実行する。 The robot-type friction stir welding device 1 executes an actual insertion process after all the test insertion processes are completed.

ロボット型摩擦攪拌接合装置1は先ず、目標回転速度と、目標追込み量と、目標負荷率と、を設定する。 The robot-type friction stir welding device 1 first sets a target rotation speed, a target drive amount, and a target load factor.

次に、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6が被接合部材9の所定の接合位置となるように、各関節部を駆動して、アーム先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットのティーチングを実行する。 Next, the robot-type friction stir welding device 1 drives each joint portion so that the joining tool 6 is at a predetermined joining position of the member 9 to be joined, and teaches the friction stir welding unit attached to the tip of the arm. To execute.

その位置においてロボット型摩擦攪拌接合装置1は、主軸モータ14の目標回転速度により主軸モータ14を回転させながら、Z軸上下動駆動モータ16を駆動し、追込み量を増加していき、主軸15を下降動作して主軸15の先端部に取付けられた接合ツール6の被接合部材9への挿入を開始する。 At that position, the robot-type friction stirring joining device 1 drives the Z-axis vertical movement drive motor 16 while rotating the spindle motor 14 at the target rotation speed of the spindle motor 14, increases the amount of driving, and causes the spindle 15 to move. It descends to start inserting the joining tool 6 attached to the tip of the spindle 15 into the member to be joined 9.

なお、多関節ロボットアーム2の各関節部は、ティーチングが終了した後は挿入処理が終了するまで動作しないで固定しておき、多関節ロボットアーム2はその位置を保持する。 After the teaching is completed, each joint portion of the articulated robot arm 2 is fixed without operating until the insertion process is completed, and the articulated robot arm 2 holds the position.

さらに、Z軸上下動駆動モータ16を、目標追込み量に向けて追込み量を増加させながら摩擦攪拌接合ユニットを、すなわち接合ツール6を下降動作していき、その過程において定時に、つまり、予め設定されたサンプリング周期において、目標負荷率に対応する実際の物理量を示す現在負荷率を取得する。 Further, the Z-axis vertical movement drive motor 16 moves down the friction stir welding unit, that is, the joining tool 6 while increasing the driving amount toward the target driving amount, and in the process, it is set on time, that is, in advance. In the set sampling cycle, the current load factor indicating the actual physical quantity corresponding to the target load factor is acquired.

次に、現在負荷率を取得した同一サンプリングにおいて、第一の挿入処理終了条件として、現在負荷率と目標負荷率とを比較し、その偏差である第一の偏差が許容範囲内に到達したか否かをチェックする。第一の偏差が許容範囲内に到達していれば、第一の挿入処理終了条件が成立したとして、この時点において挿入処理を終了する。 Next, in the same sampling in which the current load factor is acquired, the current load factor and the target load factor are compared as the first insertion processing end condition, and whether the first deviation, which is the deviation, has reached the allowable range. Check if not. If the first deviation reaches within the permissible range, it is assumed that the first insertion processing end condition is satisfied, and the insertion process is terminated at this point.

第一の挿入処理終了条件が成立していないときは、前述の同一サンプリングにおいて、第二の挿入処理終了条件として、現在追込み量と目標追込み量と比較し、その偏差である第二の偏差が許容範囲内に到達したか否かをチェックする。第二の偏差が許容範囲内に到達していれば、第二の挿入処理終了条件が成立したとして、この時点において挿入処理を終了する。 When the first insertion processing end condition is not satisfied, in the same sampling described above, as the second insertion processing end condition, the current charging amount and the target charging amount are compared, and the second deviation, which is the deviation, is obtained. Check if the tolerance is reached. If the second deviation reaches within the permissible range, it is assumed that the second insertion processing end condition is satisfied, and the insertion process is terminated at this point.

第二の挿入処理終了条件が成立していないときは、さらにZ軸上下動駆動モータ16の追込み量を増加し、第一の挿入処理終了条件が成立しているか、第二の挿入処理終了条件が成立しているかのチェックを繰り返す。 When the second insertion processing end condition is not satisfied, the driving amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16 is further increased, and whether the first insertion processing end condition is satisfied or the second insertion processing end condition is satisfied. Repeat the check to see if is true.

このように、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、Z軸上下動駆動モータ16の追込み量を増加して接合ツール6を被接合部材9に挿入しながら第一の挿入処理終了条件及び第二の挿入処理終了条件の成立状況をチェックしていき、第一の挿入処理終了条件又は第二の挿入処理終了条件のいずれかが成立した時点において挿入処理を終了する。 In this way, the robot-type friction stir welding device 1 increases the amount of drive of the Z-axis vertical drive motor 16 and inserts the joining tool 6 into the member to be joined 9 while performing the first insertion processing end condition and the second. The status of establishment of the insertion processing end condition is checked, and the insertion processing is terminated when either the first insertion processing end condition or the second insertion processing end condition is satisfied.

なお、これらのことから分かるように、第二の挿入処理終了条件の成立要件である目標追込み量は、Z軸上下動駆動モータ16の最大追込み量として設定されることとなる。つまり、接合ツール6の挿入位置のリミッタとなる。 As can be seen from these facts, the target drive amount, which is a requirement for establishing the second insertion process end condition, is set as the maximum drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16. That is, it becomes a limiter of the insertion position of the joining tool 6.

以上のように挿入処理が終了した後、その接合ツール位置を初期値として、摩擦攪拌接合処理に移行する。 After the insertion process is completed as described above, the process proceeds to the friction stir welding process with the bonding tool position as the initial value.

なお、第一の挿入処理終了条件及び第二の挿入処理終了条件に関するそれぞれの許容範囲については、試験的に挿入処理を実行したときに実測値に基づいて設定しても良いし、接合条件から計算値で設定しても良い。 The permissible ranges for the first insertion processing end condition and the second insertion processing end condition may be set based on the measured values when the insertion processing is executed on a trial basis, or from the joining conditions. It may be set by the calculated value.

また、目標負荷率として主軸モータ14の負荷率を設定したときの現在負荷率は主軸モータ14の負荷率の現在値を用い、目標負荷率としてZ軸上下動駆動モータ16の負荷率を設定したときの現在負荷率はZ軸上下動駆動モータ16の負荷率の現在値を用い、目標負荷率として主軸支持部4の実負荷を設定したときの現在負荷率は主軸支持部4の実負荷の現在値を用いることとなる。 Further, the current load factor when the load factor of the spindle motor 14 is set as the target load factor uses the current value of the load factor of the spindle motor 14, and the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16 is set as the target load factor. The current load factor at this time uses the current value of the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16, and the current load factor when the actual load of the spindle support unit 4 is set as the target load factor is the actual load factor of the spindle support unit 4. The current value will be used.

また、目標負荷率として、主軸モータ14の負荷率とZ軸上下動駆動モータ16の負荷率と主軸支持部4の実負荷のいずれを選択するかは、被接合部材9の接合条件により予め制御部11に設定しても良いし、制御部11に選択メニューを表示し、ロボット型摩擦攪拌接合装置1の運転開始時に当該メニューから選択できるようにしても良い。 Further, whether to select the load factor of the spindle motor 14, the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16, or the actual load of the spindle support portion 4 as the target load factor is controlled in advance by the joining condition of the member 9 to be joined. It may be set in the unit 11, or a selection menu may be displayed in the control unit 11 so that the robot type friction stir welding device 1 can be selected from the menu at the start of operation.

図6を用いて、上述した接合ツール6の挿入方法について説明する。 The method of inserting the above-mentioned joining tool 6 will be described with reference to FIG.

先ず、ステップS1において、摩擦攪拌接合を開始する前段階において、多関節ロボットアーム2の各関節部を駆動することにより被接合部材9の接合位置に摩擦攪拌接合ユニットをティーチングする。 First, in step S1, in the stage before starting friction stir welding, the friction stir welding unit is taught at the joint position of the member to be welded 9 by driving each joint portion of the articulated robot arm 2.

次に、ステップS2において、制御部11で接合ツール6の挿入処理の目標値を設定する。ここで、主軸モータ14の目標負荷率をL0とし、Z軸上下動駆動モータ16の目標追込み量をD0とする。 Next, in step S2, the control unit 11 sets a target value for the insertion process of the joining tool 6. Here, the target load factor of the spindle motor 14 is L0, and the target drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16 is D0.

続いて、ステップS3において、所定のサンプリング周期で主軸モータ14の負荷率の現在値及びZ軸上下動駆動モータ16の追込み量の現在値を取得する。ここで、現在負荷率をLtとし、現在追込み量をDtとする。 Subsequently, in step S3, the current value of the load factor of the spindle motor 14 and the current value of the drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor 16 are acquired in a predetermined sampling cycle. Here, the current load factor is Lt, and the current drive amount is Dt.

次に、ステップS4において、現在負荷率:Ltと目標負荷率:L0の偏差(|Lt - L0|)を許容範囲と比較する。 Next, in step S4, the deviation (| Lt --L0 |) between the current load factor: Lt and the target load factor: L0 is compared with the allowable range.

|Lt - L0|が許容範囲内であると判定された場合、接合ツール6の挿入処理を終了する。一方、|Lt - L0|が許容範囲外であると判定された場合は、ステップS5へ移行する。 When it is determined that | Lt --L0 | is within the allowable range, the insertion process of the joining tool 6 is terminated. On the other hand, if it is determined that | Lt --L0 | is out of the permissible range, the process proceeds to step S5.

続いて、ステップS5において、現在追込み量:Dtと目標追込み量:D0の偏差(|Dt - D0|)を許容範囲と比較する。 Subsequently, in step S5, the deviation (| Dt --D0 |) between the current drive amount: Dt and the target drive amount: D0 is compared with the allowable range.

|Dt - D0|が許容範囲内であると判定された場合、接合ツール6の挿入処理を終了する。一方、|Dt - D0|が許容範囲外であると判定された場合は、ステップS3に戻り、ステップS3~S5の処理を繰り返す。 If it is determined that | Dt --D0 | is within the permissible range, the insertion process of the joining tool 6 is terminated. On the other hand, if it is determined that | Dt --D0 | is out of the permissible range, the process returns to step S3 and the processes of steps S3 to S5 are repeated.

以上説明したように、本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置及びその接合ツールの挿入方法によれば、板厚の不均一やうねり等により被接合部材の表面が平坦でない場合や被接合部材からの反力の影響が大きい場合であっても、摩擦攪拌接合を開始する前段階において、接合ツールを適正な鉛直下方向(Z軸下方向)の位置に挿入可能な信頼性の高いロボット型摩擦攪拌接合装置及び接合ツールの挿入方法を実現することができる。これにより、被接合部材同士の高品質(高精度)な摩擦攪拌接合が可能となる。 As described above, according to the robot-type friction stir welding apparatus of this embodiment and the method of inserting the joining tool, when the surface of the member to be welded is not flat due to uneven plate thickness, waviness, etc., or from the member to be welded. Reliable robotic friction that allows the joining tool to be inserted into the proper vertical downward (Z-axis downward) position before starting friction stir welding, even if the reaction force of the It is possible to realize a method of inserting a stirring joining device and a joining tool. This enables high-quality (high-precision) friction stir welding between the members to be joined.

なお、本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置1は、多関節ロボットアーム2により摩擦攪拌接合ユニット18を三次元空間において自在に移動させることができるため、一般的な線接合に加えて、被接合部材を断続的に接合する点接合にも適用することが可能である。 In the robot-type friction stir welding device 1 of the present embodiment, the friction stir welding unit 18 can be freely moved in a three-dimensional space by the articulated robot arm 2. Therefore, in addition to general line bonding, it is covered. It can also be applied to point joining in which joining members are joined intermittently.

図7を参照して、本発明の実施例2に係るロボット型摩擦攪拌接合装置及びその接合ツールの挿入方法について説明する。図7は、本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置における接合ツールの損傷検出時の各パラメータの関係を示す図である。 A robot-type friction stir welding apparatus and a method for inserting the joining tool according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between each parameter at the time of damage detection of the joining tool in the robot type friction stir welding device of this embodiment.

図7に示すように、本実施例のロボット型摩擦攪拌接合装置1は、接合ツール6により接合処理を開始する前段階において、試験的に挿入処理を実行した際、目標負荷率と目標追込み量とを設定するとともに、試験的に接合ツール6の損傷を検出するための損傷検出負荷率と損傷検出追込み量とを設定する。 As shown in FIG. 7, in the robot type friction stir welding apparatus 1 of the present embodiment, when the insertion process is executed on a trial basis in the stage before the joining process is started by the joining tool 6, the target load factor and the target drive amount In addition to setting, the damage detection load factor and the damage detection drive amount for detecting the damage of the joining tool 6 on a trial basis are set.

実運用の段階において、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は、挿入処理を開始してから予め設定されたサンプリング周期において、目標負荷率に対応する実際の物理量を示す現在負荷率とZ軸上下動駆動モータ16の追込み量の現在値を示す現在追込み量を取得する。 In the actual operation stage, the robot-type friction stir welding apparatus 1 has a current load factor and a Z-axis vertical drive that indicate an actual physical quantity corresponding to the target load factor in a preset sampling cycle after the insertion process is started. The current drive amount indicating the current value of the drive amount of the motor 16 is acquired.

第一の挿入処理終了条件及び第二の挿入処理終了条件の成立状況をチェックするサンプリングにおいて、接合ツール損傷条件として、現在追込み量と損傷検出追込み量との偏差として第三の偏差を算出し、さらに現在負荷率と損傷検出負荷率との偏差として第四の偏差を算出する。 In the sampling to check the establishment status of the first insertion process end condition and the second insertion process end condition, the third deviation is calculated as the deviation between the current charge amount and the damage detection charge amount as the joining tool damage condition. Furthermore, the fourth deviation is calculated as the deviation between the current load factor and the damage detection load factor.

第三の偏差が許容範囲内に到達している状態において第四の偏差が許容範囲内に到達していないとき、接合ツール損傷条件が成立したとして、ロボット型摩擦攪拌接合装置1は挿入処理を終了する。 When the third deviation has reached the permissible range and the fourth deviation has not reached the permissible range, the robot type friction stir welding device 1 performs the insertion process on the assumption that the joining tool damage condition is satisfied. finish.

なお、目標負荷率として主軸モータ14の負荷率を設定したときの損傷検出負荷率は主軸モータ14の負荷率により設定し、現在負荷率には主軸モータ14の負荷率の現在値を用いる。 The damage detection load factor when the load factor of the spindle motor 14 is set as the target load factor is set by the load factor of the spindle motor 14, and the current value of the load factor of the spindle motor 14 is used as the current load factor.

目標負荷率としてZ軸上下動駆動モータ16の負荷率を設定したときの損傷検出負荷率はZ軸上下動駆動モータ16の負荷率により設定し、現在負荷率にはZ軸上下動駆動モータ16の負荷率の現在値を用いる。 The damage detection load factor when the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16 is set as the target load factor is set by the load factor of the Z-axis vertical drive motor 16, and the current load factor is the Z-axis vertical drive motor 16 Use the current value of the load factor of.

目標負荷率として主軸支持部4の実負荷を設定したときの損傷検出負荷率は主軸支持部4の実負荷により設定し、現在負荷率には主軸支持部4の実負荷の現在値を用いる。 The damage detection load factor when the actual load of the spindle support portion 4 is set as the target load factor is set by the actual load of the spindle support portion 4, and the current value of the actual load of the spindle support portion 4 is used as the current load factor.

本実施例によれば、主軸モータ14、Z軸上下動駆動モータ16、主軸支持部4のいずれかの負荷率及び接合ツール6の追込み量をモニタすることで、接合ツール6(プローブ部8)の損傷の有無を検出することができる。これにより、接合ツール6(プローブ部8)に摩耗や折れ等の損傷が発生した場合に、損傷した接合ツール6による摩擦攪拌接合の継続を防止することができる。 According to this embodiment, the joining tool 6 (probe portion 8) is monitored by monitoring the load factor of any of the spindle motor 14, the Z-axis vertical drive motor 16, and the spindle support portion 4 and the driving amount of the joining tool 6. It is possible to detect the presence or absence of damage. As a result, when damage such as wear or breakage occurs in the joining tool 6 (probe portion 8), it is possible to prevent the friction stir welding by the damaged joining tool 6 from continuing.

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

1…ロボット型摩擦攪拌接合装置、2…多関節ロボットアーム、2a…台座部、2b…脚部、2c…下腕部、2d…上腕部、2e,2f,2g…手首部、3…Z軸上下動駆動機構部、4…主軸支持部、5…ツールホルダ(接合ヘッド)、6…接合ツール、7…ショルダ部、8…プローブ部(接合ピン)、9,9a,9b…被接合部材、10…載置台、11…制御部(制御装置)、12…架台、13…架台の脚部、14…主軸モータ、15…主軸、16…Z軸上下動駆動モータ、17…異物、18…摩擦攪拌接合ユニット、19…従動側回転体(プーリー)、20…駆動側回転体(プーリー)、21…接合手段(ベルト)。 1 ... Robot type friction stirring joining device, 2 ... Articulated robot arm, 2a ... Pedestal part, 2b ... Leg part, 2c ... Lower arm part, 2d ... Upper arm part, 2e, 2f, 2g ... Wrist part, 3 ... Z axis Vertical movement drive mechanism, 4 ... spindle support, 5 ... tool holder (joining head), 6 ... joining tool, 7 ... shoulder part, 8 ... probe part (joining pin), 9, 9a, 9b ... joined member, 10 ... mounting base, 11 ... control unit (control device), 12 ... pedestal, 13 ... pedestal leg, 14 ... spindle motor, 15 ... spindle, 16 ... Z-axis vertical drive motor, 17 ... foreign matter, 18 ... friction Stirring joining unit, 19 ... driven side rotating body (pulley), 20 ... driving side rotating body (pulley), 21 ... joining means (belt).

Claims (12)

多関節ロボットアームと、
前記多関節ロボットアームの先端に取り付けられた摩擦攪拌接合ユニットと、を備え、
前記摩擦攪拌接合ユニットは、Z軸上下動駆動モータと、
主軸支持部を介して前記Z軸上下動駆動モータに取り付けられた主軸と、
回動力を発生する回動力発生手段と、を有し、
前記回動力発生手段は、回転中心部が前記多関節ロボットアームの最終段アームの最先端部の前記摩擦攪拌接合ユニットの取付け面の鉛直下方向において前記多関節ロボットアームの最終段アームの最先端部の前記摩擦攪拌接合ユニットの取付け面の重心軸上に配置されている前記主軸内の接合ツールに回動力を付与することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
With an articulated robot arm,
A friction stir welding unit attached to the tip of the articulated robot arm is provided.
The friction stir welding unit includes a Z-axis vertical drive motor and
The spindle attached to the Z-axis vertical drive motor via the spindle support,
It has a turning power generating means and, which generates turning power.
In the rotational power generating means, the center of rotation is the tip of the final arm of the articulated robot arm in the direction vertically downward of the mounting surface of the friction stir welding unit at the tip of the final arm of the articulated robot arm. A robot-type friction stir welding device characterized in that a rotational force is applied to a bonding tool in the spindle arranged on the axis of the center of gravity of the mounting surface of the friction stir welding unit of the unit.
請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸の外側に主軸モータが配置され、
前記主軸モータの回転軸に取り付けられた駆動側回転体と、前記接合ツールに取り付けられた従動側回転体と、前記駆動側回転体と前記従動側回転体とを接合する接合手段とで構成される回動力伝達手段により、前記主軸モータが回転することにより発生した回動力を前記接合ツールに間接的に伝達することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding device according to claim 1.
A spindle motor is arranged outside the spindle,
It is composed of a driving side rotating body attached to the rotating shaft of the spindle motor, a driven side rotating body attached to the joining tool, and a joining means for joining the driving side rotating body and the driven side rotating body. A robot-type friction stirring joining device characterized in that the turning power generated by the rotation of the spindle motor is indirectly transmitted to the joining tool by the turning power transmission means.
請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸の内側に主軸モータが配置され、
前記主軸モータの回転軸を前記接合ツールと直結することにより、前記主軸モータが回転することにより発生した回動力を前記接合ツールに直接的に伝達することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding device according to claim 1.
A spindle motor is placed inside the spindle,
A robot-type friction stir welding apparatus characterized in that by directly connecting the rotating shaft of the spindle motor to the joining tool, the rotational force generated by the rotation of the spindle motor is directly transmitted to the joining tool.
請求項2または3に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
被接合部材の摩擦攪拌接合を開始する前段階において、前記多関節ロボットアームの各関節部を駆動することにより前記被接合部材の接合位置に前記摩擦攪拌接合ユニットをティーチングした後、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸を下降駆動することにより、前記多関節ロボットアームの加動を要することなく前記接合ツールを前記被接合部材の所望の挿入位置に挿入することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding apparatus according to claim 2 or 3.
In the stage before starting the friction stir welding of the member to be joined, after teaching the friction stir welding unit to the joint position of the member to be joined by driving each joint portion of the articulated robot arm, the friction stir welding unit is taught.
By driving the Z-axis vertical drive motor to drive the spindle downward, the joining tool can be inserted into a desired insertion position of the member to be joined without requiring the excitation of the articulated robot arm. A robot-type friction stir welding device that features it.
請求項4に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記主軸モータの目標負荷率と前記Z軸上下動駆動モータの目標追込み量とを設定し、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記接合ツールを前記被接合部材に挿入する挿入処理を開始し、
前記目標負荷率に基づいて設定する第一の挿入処理終了条件、または、前記目標追込み量に基づいて設定する第二の挿入処理終了条件、のいずれかが成立した場合、前記挿入処理を終了することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding apparatus according to claim 4.
The target load factor of the spindle motor and the target drive amount of the Z-axis vertical drive motor are set.
The Z-axis vertical drive motor is driven to move the spindle downward in the Z-axis, and the insertion process of inserting the joining tool into the member to be joined is started while being rotated by the spindle motor at a predetermined rotation speed. death,
When either the first insertion processing end condition set based on the target load factor or the second insertion processing end condition set based on the target drive amount is satisfied, the insertion process is terminated. A robot-type friction stir welding device characterized by this.
請求項5に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
予め定められたサンプリング周期において、前記主軸モータの現在の負荷率を示す現在負荷率と、前記Z軸上下動駆動モータの追込み量の現在値を示す現在追込み量とを取得するとともに、前記サンプリング周期において、前記現在負荷率と前記目標負荷率との第一の偏差が第一の許容範囲内に到達したか否かを判定し、
前記第一の偏差が前記第一の許容範囲内に到達したと判定した場合、前記第一の挿入処理終了条件を成立させ、
前記現在追込み量と前記目標追込み量との第二の偏差が第二の許容範囲内に到達したか否かを判定し、
前記第二の偏差が前記第二の許容範囲内に到達したと判定した場合、前記第二の挿入処理終了条件を成立させることを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding apparatus according to claim 5.
In a predetermined sampling cycle, the current load factor indicating the current load factor of the spindle motor and the current load factor indicating the current value of the drive amount of the Z-axis vertical drive motor are acquired, and the sampling cycle is obtained. In, it is determined whether or not the first deviation between the current load factor and the target load factor has reached the first permissible range.
When it is determined that the first deviation has reached the first permissible range, the first insertion processing end condition is satisfied.
It is determined whether or not the second deviation between the current drive amount and the target drive amount has reached the second allowable range.
A robot-type friction stir welding apparatus characterized in that when it is determined that the second deviation has reached the second permissible range, the second insertion processing end condition is satisfied.
請求項6に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記第一の挿入処理終了条件の成立状態を確認した後に、前記第二の挿入処理終了条件の成立状態を確認することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding device according to claim 6.
A robot-type friction stir welding apparatus characterized in that after confirming the satisfied state of the first insertion process end condition, the satisfied state of the second insertion process end condition is confirmed.
請求項7に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
前記挿入処理が終了した後、前記接合ツールにより前記被接合部材を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合処理に移行することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding device according to claim 7.
A robot-type friction stir welding apparatus characterized in that after the insertion process is completed, the process shifts to a friction stir welding process in which the member to be welded is friction stir welded by the bonding tool.
請求項6に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
損傷検出負荷率と損傷検出追込み量とを設定し、
前記Z軸上下動駆動モータを駆動して前記主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記接合ツールを前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記被接合部材に挿入する挿入処理を開始し、
前記現在追込み量が前記損傷検出追込み量に到達した時点において、前記現在負荷率が前記損傷検出負荷率に到達していない場合、前記接合ツールのプローブの損傷を検出することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding device according to claim 6.
Set the damage detection load factor and the damage detection drive amount,
The Z-axis vertical drive motor is driven to move the spindle downward to the Z-axis, and the insertion process of inserting the joining tool into the member to be joined while rotating the joining tool at a predetermined rotation speed by the spindle motor is started. death,
A robot type characterized in that damage to the probe of the joining tool is detected when the current load factor does not reach the damage detection load factor at the time when the current drive amount reaches the damage detection drive amount. Friction stir welding device.
請求項9に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置であって、
目標負荷率として、前記主軸モータの負荷率、前記Z軸上下動駆動モータの負荷率、前記主軸支持部の実負荷のいずれかを設定し、
前記現在負荷率は、前記目標負荷率として前記主軸モータの負荷率を設定した場合は前記主軸モータの負荷率の現在値を用い、
前記目標負荷率として前記Z軸上下動駆動モータの負荷率を設定した場合は前記Z軸上下動駆動モータの負荷率の現在値を用い、
前記目標負荷率として前記主軸支持部の実負荷を設定した場合は前記主軸支持部の実負荷の現在値を用い、
前記損傷検出負荷率は、前記目標負荷率として前記主軸モータの負荷率を設定した場合は前記主軸モータの負荷率により設定し、
前記目標負荷率として前記Z軸上下動駆動モータの負荷率を設定した場合は前記Z軸上下動駆動モータの負荷率により設定し、
前記目標負荷率として前記主軸支持部の実負荷を設定した場合は前記主軸支持部の実負荷により設定することを特徴とするロボット型摩擦攪拌接合装置。
The robot-type friction stir welding apparatus according to claim 9.
As the target load factor, one of the load factor of the spindle motor, the load factor of the Z-axis vertical drive motor, and the actual load of the spindle support portion is set.
For the current load factor, when the load factor of the spindle motor is set as the target load factor, the current value of the load factor of the spindle motor is used.
When the load factor of the Z-axis vertical drive motor is set as the target load factor, the current value of the load factor of the Z-axis vertical drive motor is used.
When the actual load of the spindle support portion is set as the target load factor, the current value of the actual load of the spindle support portion is used.
When the load factor of the spindle motor is set as the target load factor, the damage detection load factor is set by the load factor of the spindle motor.
When the load factor of the Z-axis vertical drive motor is set as the target load factor, it is set by the load factor of the Z-axis vertical drive motor.
A robot-type friction stir welding apparatus characterized in that when the actual load of the spindle support portion is set as the target load factor, the actual load of the spindle support portion is set.
請求項1に記載のロボット型摩擦攪拌接合装置による被接合部材への接合ツールの挿入方法であって、
(a)被接合部材の摩擦攪拌接合を開始する前段階において、多関節ロボットアームの各関節部を駆動することにより前記被接合部材の接合位置に摩擦攪拌接合ユニットをティーチングするステップと、
(b)前記(a)ステップの後、主軸モータの目標負荷率とZ軸上下動駆動モータの目標追込み量とを設定する目標値設定ステップと、
(c)前記(b)ステップの後、前記Z軸上下動駆動モータを駆動して主軸をZ軸下方向に下降動作させ、前記主軸モータにより所定の回転数で回転させながら前記接合ツールを前記被接合部材に挿入する挿入処理を実行するステップと、を有し、
前記(c)ステップにおいて、
(c1)予め定められたサンプリング周期において、前記主軸モータの負荷率の現在値を示す現在負荷率と、前記Z軸上下動駆動モータの追込み量の現在値を示す現在追込み量とを取得する状態量取得ステップと、
(c2)前記現在負荷率と前記目標負荷率とを比較し、その後、前記現在追込み量と前記目標追込み量とを比較する比較ステップと、をさらに有することを特徴とする接合ツールの挿入方法。
A method of inserting a joining tool into a member to be joined by the robot-type friction stir welding device according to claim 1.
(A) In the step before starting the friction stir welding of the members to be joined, a step of teaching the friction stir welding unit to the joining position of the members to be joined by driving each joint portion of the articulated robot arm.
(B) After the step (a), a target value setting step for setting the target load factor of the spindle motor and the target drive amount of the Z-axis vertical movement drive motor, and
(C) After the step (b), the Z-axis vertical drive motor is driven to move the spindle downward on the Z-axis, and the joining tool is rotated by the spindle motor at a predetermined rotation speed. It has a step of executing an insertion process to be inserted into a member to be joined, and has.
In step (c) above
(C1) A state in which the current load factor indicating the current value of the load factor of the spindle motor and the current loading amount indicating the current value of the driving amount of the Z-axis vertical drive motor are acquired in a predetermined sampling cycle. Amount acquisition step and
(C2) A method for inserting a joining tool, further comprising a comparison step of comparing the current load factor and the target load factor, and then comparing the current load factor and the target load factor.
請求項11に記載の接合ツールの挿入方法であって、
前記(c2)ステップにおいて、前記現在負荷率と前記目標負荷率との偏差が所定の許容範囲内に到達すること、または、前記現在追込み量と前記目標追込み量との偏差が所定の許容範囲内に到達すること、のいずれかが成立することにより前記(c)ステップの挿入処理を終了することを特徴とする接合ツールの挿入方法。
The method for inserting the joining tool according to claim 11.
In the step (c2), the deviation between the current load factor and the target load factor reaches within a predetermined allowable range, or the deviation between the current drive amount and the target drive amount is within a predetermined allowable range. A method for inserting a joining tool, which comprises ending the insertion process of the step (c) when any one of the above conditions is satisfied.
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