JP6408737B1 - 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
【解決手段】装置本体2と、制御装置12と、上下動駆動機構3、5部を介して前記装置本体に接続されるC型フレーム4と、ホルダ部6と、接合ツール7と、を備え、前記C型フレームは、押圧力受け部を有し、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指令信号と、前記上下動駆動機構部の第1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、前記接合指令信号と、前記押圧力受け部の状態に応じて前記第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。
【選択図】図1
Description
摩擦撹拌接合開始から0.5秒後(図2のNo.1)には、押圧力受け部4c及び被接合部材10の撓み量が、下方向へ0.1mm(−0.1mm)となるため、C型フレーム4の保持位置補正量を上方向へ0.1mm(+0.1mm)とする。この時の保持位置を第2の保持位置とする。(ここで、接合ツール部7の接合条件を決定する接合条件信号(接合指令信号)、及び上下動駆動機構部(第1上下動駆動機構部)3の第2の保持位置を決定する第2の保持位置決定信号を制御部(制御装置)12の記憶部から出力して接合ツール部7及び上下動駆動機構部(第1上下動駆動機構部)3の動作を制御することで摩擦撹拌接合する状態を、例えば、「第2の接合モード」と称する。)
以降、同様の制御(補正)により、摩擦撹拌接合開始からの経過時間に応じて、C型フレーム4の保持位置を補正する。図2の例では、摩擦撹拌接合開始から1.0秒後(図2のNo.2)には、押圧力受け部4c及び被接合部材10の撓み量が、下方向へ0.15mm(−0.15mm)となるため、C型フレーム4の保持位置補正量を上方向へ0.15mm(+0.15mm)とする。この時の保持位置は第3の保持位置となる。また、摩擦撹拌接合開始から1.5秒後(図2のNo.3)には、押圧力受け部4c及び被接合部材10の撓み量が、下方向へ0.2mm(−0.2mm)となるため、C型フレーム4の保持位置補正量を上方向へ0.2mm(+0.2mm)とする。この時の保持位置は第4の保持位置となる。
次に、制御部(制御装置)12の指令により(例えば、図2で示した制御テーブルに基づき)、C型フレーム4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)12の指令により、接合ツール部7の移動量(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、摩擦撹拌接合開始からの経過時間に応じたC型フレームの押圧力受け部の撓み量に対する補正量を記憶し、その補正量により、押圧力受け部の撓みを補正する。これにより、C型フレームを小型化、肉薄化した場合でも、接合ツールの押圧により生じる撓みを補正することが出来るようになる。従って、例えば自動車のボディのような複雑で狭い部分の接合をFSW装置により行う場合であっても、接合ツール部からの押圧による押圧力受け部(載置台)の撓みの影響を最小限に抑え、高精度で信頼性の高い接合が可能となる。
上下動駆動機構部を備える装置本体と、前記上下動駆動機構部に保持ざれる被保持部と前記被保持部の一方の端部にホルダ部を保持するホルダ部保持部と前記被保持部の他方の端部に保持される接合ツール部の押圧力を受止める押圧力受け部とから構成されるC型フレームと、前記ホルダ部に保持される前記接合ツール部と、から構成される摩擦撹拌接合装置を用いる摩擦撹拌接合方法であって、
前記上下動駆動機構部の第1の保持位置を決定する第1の保持位置決定値と、接合開始後の経過時間に応じて決定する複数の第2の保持位置決定値と、前記接合ツール部に対する接合条件と、を前記装置本体に記憶するステップと、
前記第1の保持位置決定値に基づき摩擦撹拌接合を開始するときの前記上下動駆動機構部の保持位置を決定するとともに、接合条件に基づき摩擦撹拌接合を開始するステップと、
摩擦撹拌接合を開始後所定の時間が経過したときに該経過時間に応じた第2の保持位置決定値に基づき前記上下動駆動機構部の保持位置変えて接合条件に基づき摩擦撹拌接合を繰り返すステップと、
を備えることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
上下動駆動機構部を備える装置本体と、前記上下動駆動機構部に保持ざれる被保持部と前記被保持部の一方の端部にホルダ部を保持するホルダ部保持部と前記被保持部の他方の端部に保持される接合ツール部の押圧力を受止める押圧力受け部とから構成されるC型フレームと、前記ホルダ部に保持される前記接合ツール部と、から構成される摩擦撹拌接合装置を用いる摩擦撹拌接合方法であって、
前記上下動駆動機構部の第1の保持位置を決定する第1の保持位置決定値と、前記接合ツール部に対する接合条件と、を前記装置本体に記憶するステップと、
第1の保持位置決定値に基づき摩擦撹拌接合を開始するときの前記上下動駆動機構部の保持位置を決定するとともに、接合条件に基づき摩擦撹拌接合を開始するステップと、
摩擦撹拌接合開始後所定の時間が経過したときに前記押圧力受け部に配した位置センサから取得する前記押圧力受け部の撓み量に基づいて第2の保持位置決定値を定め、前記上下動駆動機構部の保持位置を変えて接合条件に基づき摩擦撹拌接合を繰り返すステップと、
を備えることを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
付記1または付記2に記載の摩擦撹拌接合方法であって、
摩擦撹拌接合後の経過時間に基づいて決定された第2の保持位置決定値により前記上下動駆動機構部の保持位置が変更されたとき、その変動量に応じて前記ホルダ部保持部をさらに追い込む(微調整する)ことを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
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、
第1上下動駆動機構部を介して前記装置本体に接続されるC型フレームと、
第2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C型フレームは、前記第1上下動駆動機構部を介して前記装置本体に接続される被保持部と、
前記第2上下動駆動機構部を介して前記ホルダ部に接続されるホルダ部保持部と、
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、を有し、
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指令信号と、前記第1上下動駆動機構部の第1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、
前記接合指令信号と、前記押圧力受け部の状態に応じて接合部の深さや範囲が一定になるように前記第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、前記第1上下動駆動機構部による前記C型フレーム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、前記接合指令信号と、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C型フレーム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1または2に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記摩擦撹拌接合装置は、前記押圧力受け部の状態を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、前記センサで検出した前記押圧力受け部の状態に応じて前記第1の保持位置決定信号を補正して前記第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1から7のいずれか1項に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記制御装置は、前記押圧力受け部の状態に応じて前記第1の保持位置決定信号を補正して前記第2の保持位置決定信号を決定する際、当該決定した第2の保持位置決定信号に応じて前記第2上下動駆動機構部による前記ホルダ部の保持位置を補正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型フレーム保持部と、
第1上下動駆動機構部を介して前記C型フレーム保持部に接続されるC型フレームと、
第2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C型フレームは、前記第1上下動駆動機構部を介して前記C型フレーム保持部に接続される被保持部と、
前記第2上下動駆動機構部を介して前記ホルダ部に接続されるホルダ部保持部と、
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、を有し、
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指令信号と、前記第1上下動駆動機構部の第1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、
前記接合指令信号と、前記押圧力受け部の状態に応じて接合部の深さや範囲が一定になるように前記第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9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、前記第1上下動駆動機構部による前記C型フレーム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10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9または10に記載の摩擦撹拌接合装置であって、
前記摩擦撹拌接合装置は、前記押圧力受け部の状態を検出するセンサを備え、
前記制御装置は、前記センサで検出した前記押圧力受け部の状態に応じて前記第1の保持位置決定信号を補正して前記第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や範囲が一定になるように前記接合ツールを保持するC型フレーム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移動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移動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に応じて予め決定した前記C型フレームの保持位置補正量に基づき、前記C型フレーム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、前記C型フレームの押圧力受け部の状態をセンサで検出し、当該検出した前記C型フレームの押圧力受け部の状態に基づき、前記C型フレームの高さを制御することを特徴とする摩擦撹拌接合方法。
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