摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合系统及摩擦搅拌接合方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种能够提高加工精度且同时扩展摩擦搅拌接合(FSW)的用途的FSW装置、FSW系统及FSW方法。在FSW装置(12)中，在使旋转中的加工工具(20)沿其轴向压紧于第一被接合件(W1)及第二被接合件(W2)的状态下，使加工工具(20)直线或曲线地移动而将第一被接合件(W1)和第二被接合件(W2)连续地接合时，控制装置(32)执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制支承构件致动器(44a～44f)的输出，来消除与加工工具(20)的旋转相伴而作用于加工工具(20)的反作用力(Fr)。

Friction stir bonding device, friction stir bonding system and friction stir bonding method

The invention provides a FSW device, a FSW system and a FSW method for improving the machining accuracy and simultaneously expanding the use of friction stir bonding (FSW). In the FSW device (12), in the processing tools in rotation (20) along its axial compression in first joint (W1) and two (W2) is a joint state, the processing tools (20) mobile line or curve and the first to be joint (W1) and second by the joint (W2) continuous engagement, control device (32) performs reaction modification in the reaction force correction control, control actuator support member (44a ~ 44F) to eliminate the output, and processing tools (20) accompanied by rotation and the effect on machining tool (20) reaction (Fr).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使加工工具直线或曲线地移动而将第一被接合件和第二被接合件连续地接合的摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合系统及摩擦搅拌接合方法。
技术介绍
在日本特开2003-205374号公报(以下，称作“JP2003-205374A”。)中公开了通过摩擦搅拌接合(FSW：FrictionStirWelding)来对被接合件进行点接合的点接合系统10(摘要、[0001])。点接合系统10包括多关节机器人11、在机器人臂前端安装的FSW头12、将工件W保持为水平的平台13及控制器14。在FSW头12上安装有接合工具15及固定装置16。固定装置16具有圆筒状的按压构件19和弹簧18。在接合时通过弹簧18将按压构件19向工件W表面压紧，由此将接合工具15暂时固定于工件W。由此，可防止因接合工具15的旋转反作用力而产生横向晃动的情况(摘要)。在JP2003-205374A的点接合系统10中，由于进行点接合，因此未必适合于形成呈直线状或曲线状连续的焊接部的用途，从而用途被限定。
技术实现思路
本专利技术考虑上述那样的课题而提出，其目的在于提供一种能够提高加工精度且同时扩展FSW的用途的摩擦搅拌接合装置、摩擦搅拌接合系统及摩擦搅拌接合方法。本专利技术的摩擦搅拌接合装置(FSW装置)具备加工工具；旋转驱动马达，其使所述加工工具旋转；支承构件，其对所述加工工具及所述旋转驱动马达进行支承；支承构件致动器，其使所述支承构件进行位移；以及控制装置，其对所述旋转驱动马达及所述支承构件致动器进行控制，所述摩擦搅拌接合装置的特征在于，在将旋转中的所述加工工具沿其轴向压紧于第一被接合件及第二被接合件的状态下，使所述加工工具直线或曲线地移动而将所述第一被接合件和所述第二被接合件连续地接合时，所述控制装置执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制所述支承构件致动器的输出，来消除与所述加工工具的旋转相伴而作用于所述加工工具的反作用力。根据本专利技术，在经由支承构件使旋转中的加工工具呈直线状或曲线状移动时，执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制支承构件致动器的输出，来消除与加工工具的旋转相伴而作用于加工工具的反作用力。由此，通过一边补偿与作用于加工工具的反作用力相应的偏移，一边使加工工具移动，能够高精度地控制加工工具的位移。因此，能够高精度地进行第一被接合件和第二被接合件的摩擦搅拌接合(FSW)。其结果是，能够扩展使加工工具直线或曲线地移动而进行FSW的用途。也可以是，所述控制装置基于所述加工工具的旋转方向和所述加工工具的目标行进方向或实际的行进方向，来算出所述反作用力的方向。由此，能够高精度地推定应补偿的反作用力的方向。因此，能够更加高精度地进行第一被接合件和第二被接合件的FSW。也可以是，所述控制装置基于所述旋转驱动马达的实际的输出或目标输出，来算出所述反作用力的大小。由此，能够高精度地推定应补偿的反作用力的大小。因此，能够更加高精度地进行第一被接合件和第二被接合件的FSW。也可以是，所述支承构件包括多关节臂和对所述加工工具及所述旋转驱动马达进行支承的夹具，所述支承构件致动器包括在所述多关节臂内设置的多个臂马达，所述夹具安装于所述多关节臂的前端。由此，作为FSW装置的一部分，能够利用作为通用件的多关节臂，能够削减FSW装置整体的成本。也可以是，在所述夹具为C字状构件的情况下，在所述C字状构件的一端侧设有所述加工工具及所述旋转驱动马达，在所述C字状构件的另一端侧设有由引导构件引导的被引导构件，该引导构件形成在对所述第一被接合件及所述第二被接合件进行支承的被接合件支承部上。根据上述情况，通过旋转驱动马达、引导构件及被引导构件的组合，能够改善加工工具的定位精度，提高加工精度。另外，由于夹具为C字状构件，因此旋转驱动马达隔着第一被接合件与第二被接合件的边界而与引导构件及被引导构件对置。因此，来自旋转驱动马达或支承构件致动器的力的一部分在引导构件、被引导构件及夹具处被承受。因此，能够实现FSW装置整体的小型化或省成本化、或者加工工具的定位精度或加工精度的提高。也可以是，所述多关节臂的前端安装于所述C字状构件的中央。由此，能够减少在加工工具的移动中作用于C字状构件的力矩。因此，能够实现FSW装置整体的小型化或省成本化、或者加工工具的定位精度或加工精度的提高。也可以是，所述控制装置在所述旋转驱动马达的输出超过输出阈值时，执行所述反作用力修正控制，所述控制装置在所述旋转驱动马达的输出未超过所述输出阈值时，使所述反作用力修正控制停止。由此，限定了执行反作用力修正控制的场合，能够减轻控制装置的运算负荷。其结果是，能够在确保加工精度的同时实现作业的高速化。也可以是，所述控制装置将所述旋转驱动马达的实际的电流值或目标电流值换算成所述反作用力的大小，所述控制装置将所述反作用力的大小换算成所述多关节臂的在所述反作用力的方向上的挠曲修正量，所述控制装置根据所述挠曲修正量来修正所述多关节臂的姿势。由此，能够简单且高精度地进行用于消除反作用力的处理。也可以是，在将所述第一被接合件和所述第二被接合件呈直线状接合的情况下，所述控制装置设定所述加工工具的目标开始点和目标结束点，所述控制装置在所述加工工具从所述目标开始点到所述目标结束点的移动中，算出所述目标结束点相对于所述加工工具的当前位置的方向，所述控制装置使所述加工工具朝向所述目标结束点的方向移动。由此，与例如除了加工工具的目标开始点和目标结束点以外，还算出将目标开始点与目标结束点连结的目标轨迹，进而一边修正加工工具的当前位置与目标轨迹的偏移，一边使加工工具移动的情况相比，能够减轻控制装置的运算负荷。与此相伴，能够实现加工的高速化或示教的容易化。本专利技术的摩擦搅拌接合系统的特征在于，具备上述的摩擦搅拌接合装置和对所述第一被接合件及所述第二被接合件进行支承的被接合件支承部。本专利技术的摩擦搅拌接合方法中使用摩擦搅拌接合装置，该摩擦搅拌接合装置具备：加工工具；旋转驱动马达，其使所述加工工具旋转；支承构件，其对所述加工工具及所述旋转驱动马达进行支承；支承构件致动器，其使所述支承构件进行位移；以及控制装置，其对所述旋转驱动马达及所述支承构件致动器进行控制，所述摩擦搅拌接合方法的特征在于，在使旋转中的所述加工工具沿其轴向压紧于第一被接合件及第二被接合件的状态下，使所述加工工具直线或曲线地移动而将所述第一被接合件和所述第二被接合件连续地接合时，所述控制装置执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制所述支承构件致动器的输出，来消除与所述加工工具的旋转相伴而作用于所述加工工具的反作用力。附图说明图1是简要表示本专利技术的一实施方式的摩擦搅拌接合系统的外观的外观图。图2是简要表示所述实施方式的摩擦搅拌接合装置的结构的框图。图3是所述实施方式中的FSW控制的流程图。图4是说明加工工具的旋转方向及目标行进方向、作用于加工工具的反作用力、执行了反作用力修正控制的情况下的加工工具的实际的行进方向、及未执行反作用力修正控制的情况下的加工工具的实际的行进方向的关系的俯视图。图5是所述实施方式的反作用力修正控制的流程图(图3的S7的详细情况)。具体实施方式A.一实施方式[A1.摩擦搅拌接合系统10的结构](A1-1.整体结构)图1是简要表示本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌接合装置(12)，其具备：加工工具(20)；旋转驱动马达(28)，其使所述加工工具(20)旋转；支承构件，其对所述加工工具(20)及所述旋转驱动马达(28)进行支承；支承构件致动器，其使所述支承构件进行位移；以及控制装置(32)，其对所述旋转驱动马达(28)及所述支承构件致动器进行控制，所述摩擦搅拌接合装置(12)的特征在于，在将旋转中的所述加工工具(20)沿其轴向压紧于第一被接合件及第二被接合件的状态下，使所述加工工具(20)直线或曲线地移动而将所述第一被接合件和所述第二被接合件连续地接合时，所述控制装置(32)执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制所述支承构件致动器的输出，来消除与所述加工工具(20)的旋转相伴而作用于所述加工工具(20)的反作用力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.11 JP 2014-1634491.一种摩擦搅拌接合装置(12)，其具备：加工工具(20)；旋转驱动马达(28)，其使所述加工工具(20)旋转；支承构件，其对所述加工工具(20)及所述旋转驱动马达(28)进行支承；支承构件致动器，其使所述支承构件进行位移；以及控制装置(32)，其对所述旋转驱动马达(28)及所述支承构件致动器进行控制，所述摩擦搅拌接合装置(12)的特征在于，在将旋转中的所述加工工具(20)沿其轴向压紧于第一被接合件及第二被接合件的状态下，使所述加工工具(20)直线或曲线地移动而将所述第一被接合件和所述第二被接合件连续地接合时，所述控制装置(32)执行反作用力修正控制，在该反作用力修正控制中，控制所述支承构件致动器的输出，来消除与所述加工工具(20)的旋转相伴而作用于所述加工工具(20)的反作用力。2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌接合装置(12)，其特征在于，所述控制装置(32)基于所述加工工具(20)的旋转方向和所述加工工具(20)的目标行进方向或实际的行进方向，来算出所述反作用力的方向。3.根据权利要求1或2所述的摩擦搅拌接合装置(12)，其特征在于，所述控制装置(32)基于所述旋转驱动马达(28)的实际的输出或目标输出，来算出所述反作用力的大小。4.根据权利要求1～3中任一项所述的摩擦搅拌接合装置(12)，其特征在于，所述支承构件包括多关节臂(42)和对所述加工工具(20)及所述旋转驱动马达(28)进行支承的夹具(24)，所述支承构件致动器包括在所述多关节臂(42)内设置的多个臂马达(44a～44f)，所述夹具(24)安装于所述多关节臂(42)的前端。5.根据权利要求4所述的摩擦搅拌接合装置(12)，其特征在于，所述夹具(24)为C字状构件，在所述C字状构件的一端侧设有所述加工工具(20)及所述旋转驱动马达(28)，在所述C字状构件的另一端侧设有由引导构件(70)引导的被引导构件(46)，该引导构件(70)形成在对所述第一被接合件及所述第二被接合件进行支承的被接合件支承部(14)上。6.根据权利要求5所述的摩擦搅拌接合装置(12)，其特征在于，所述多关节臂(42)的前端安装于所述C字状构件的中央。7.根据权利要求1～6中...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐山满，小田胜，古屋好丈，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，发那科株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP