摩擦搅拌点接合装置以及摩擦搅拌点接合方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的是在复动式摩擦搅拌点接合法中，连续进行接合，也会实现良好的接合品质。本发明专利技术中，控制器（51）为如下结构：以与被接合物（60）的表面（60c）接触时的销构件（11）或轴肩构件（12）的梢端面的位置为基准位置，结束被接合物（60）的接合工序时，作为销构件（11）或轴肩构件（12）的梢端面的位置的第一位置位于第一区域时，以使下次的接合工序中的销构件（11）与轴肩构件（12）按压被接合物（60）的力减少的形式控制工具驱动器（53），和/或，以使下次的接合工序中的销构件（11）与轴肩构件（12）的转速减少的形式控制旋转驱动器（57）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】摩擦搅拌点接合装置以及摩擦搅拌点接合方法
本专利技术涉及摩擦搅拌点接合装置以及摩擦搅拌点接合方法。
技术介绍
汽车、铁道车辆、飞机等运输机器中，连结金属材料时，使用电阻点焊接或铆接。然而，近年来，利用摩擦热接合金属材料的方法（摩擦搅拌点接合方法）受到关注（例如，参见专利文献1）。现有技术文献：专利文献：专利文献1：日本特开2012-196682号公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题：但是，由摩擦搅拌点接合装置进行被接合物的接合时，接合工具（包括垫板）的状态显著变化时，尤其是连续接合时，会产生外观不良。本专利技术人等专心研究了该问题后发现，接合工具（包括垫板）蓄热，相比于单次接合时，从接合工具增加热量，借此导致材料软化至夹持部的外侧，夹持部的下侧的材料自身也流动，接合部与夹持部一起凹陷，反之夹持部凸起。本专利技术是为了解决上述问题而形成的，尤其是目的为提供一种在复动式的摩擦搅拌点接合法中，连续进行接合，也能够实现良好的接合品质的摩擦搅拌点接合装置以及摩擦搅拌点接合方法。解决问题的手段：为解决上述以往的问题，根据本专利技术的摩擦搅拌点接合装置，是由摩擦热使被接合物软化，并借助搅拌进行接合的摩擦搅拌点接合装置，具备：形成为圆柱状，并形成为能够绕轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的销构件；形成为圆筒状，内部插通有所述销构件，并形成为能够绕所述轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的轴肩（shoulder）构件；使所述销构件以及所述轴肩构件绕所述轴线旋转的旋转驱动器；使所述销构件以及所述轴肩构件分别沿着所述轴线进退移动的工具驱动器；检测所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的位置检测器；和控制器，所述控制器，在开始所述被接合物的接合工序时，将所述位置检测器检测出的与所述被接合物的表面接触时的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置设定为基准位置，在结束所述被接合物的接合工序时，以使所述销构件以及所述轴肩构件的梢端面为同一平面的形式控制所述工具驱动器，作为所述位置检测器检测出的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的第一位置位于作为比所述基准位置靠近所述被接合物的内侧的区域的第一区域时，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。借此，连续进行接合也能够实现良好的接合品质。又，根据本专利技术的摩擦搅拌点接合方法，是由摩擦热使被接合物软化，并借助搅拌进行接合的摩擦搅拌点接合方法，具备：以形成为绕轴线旋转，且，在该轴线方向上能够进退移动的结构的圆柱状的销构件或形成为以包围所述销构件的外周面的形式配置、绕所述轴线旋转，且，在该轴线方向上能够进退移动的结构的圆筒状的轴肩构件的梢端面与所述被接合物的表面接触时的、位置检测器检测出的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置为基准位置的步骤（A）；在所述销构件或所述轴肩构件以预先设定的按压力按压所述被接合物的状态下，工具驱动器使所述销构件或所述轴肩构件在所述轴线方向上进退移动，且，旋转驱动器使所述销构件或所述轴肩构件以预先设定的转速旋转，并局部搅拌所述被接合物，从而接合所述被接合物的步骤（B）；结束所述被接合物的接合工序时，所述工具驱动器进行驱动以使所述销构件以及所述轴肩构件的梢端面为同一平面的步骤（C）；所述步骤（C）之后，所述位置检测器检测作为所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的第一位置的步骤（D）；和所述第一位置位于作为比所述基准位置靠近所述被接合物一侧的区域的第一区域时，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式，和/或，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式，变更所述设定的步骤（E）。借此，连续进行接合也能够实现良好的接合品质。本专利技术的上述目的、其他目的、特征以及优点，是在参照附图的基础上，由以下的优选的实施形态的详细说明得以明了。专利技术效果：根据本专利技术的摩擦搅拌点接合装置以及摩擦搅拌点接合方法，连续进行接合也能够实现良好的接合品质。附图说明图1是示出根据本实施形态1的摩擦搅拌点接合装置的大概结构的示意图；图2是示意性地示出图1所示的摩擦搅拌点接合装置的控制结构的框图；图3A是示意性地示出图1所示的摩擦搅拌点接合装置的摩擦搅拌点接合的各工序的一个示例的工序图；图3B是示意性地示出图1所示的摩擦搅拌点接合装置的摩擦搅拌点接合的各工序的一个示例的工序图；图4是示意性地表示出图3所示的摩擦搅拌点接合的各工序中的销构件的梢端面、轴肩构件的梢端面以及工具平均位置Tx的图表，图5是示出使用摩擦搅拌点接合装置接合被接合物时的工序（5）的状态的示意图；图6是示意性地表示出使用根据本实施形态1的摩擦搅拌点接合装置连续地接合被接合物时的工具平均位置Tx的图表；图7是示出执行连续接合时的、根据本实施形态1的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图8是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例1的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图9是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例2的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图10是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例4的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图11是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例5的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图12A是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例6的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图12B是示出执行连续接合时的、本实施形态1中的变形例6的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图13A是示出执行连续接合时的、根据本实施形态2的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图13B是示出执行连续接合时的、根据本实施形态2的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图14A是示出执行连续接合时的、本实施形态2中的变形例1的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图14B是示出执行连续接合时的、本实施形态2中的变形例1的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图；图14C是示出执行连续接合时的、本实施形态2中的变形例1的摩擦搅拌点接合装置的动作的一个示例的流程图。具体实施方式以下，参照附图说明本专利技术优选的实施形态。另外，在以下所有附图中对相同或相当的要素标以相同的参考符号，并省略其重复说明。又，所有的附图中，存在为了说明本专利技术而选出必要的结构要素图示，其他结构要素省略图示的情况。此外，本专利技术不限定于以下实施形态。（实施形态1）根据本实施形态1的摩擦搅拌点接合装置，示例出如下形态：是由摩擦热使被接合物软化，并借助搅拌接合的摩擦搅拌点接合装置，具备：形成为圆柱状，并形成为能够绕轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的销构件；形成为圆筒状、内部插通有销构件，并形成为能够绕轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的轴肩构件；使销构件以及轴肩构件绕轴线旋转的旋转驱动器；使销构件以及轴肩构件分别沿着轴线进退移动的工具驱动器；检测销构件或轴肩构件的梢端面的轴线方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摩擦搅拌点接合装置，是由摩擦热使被接合物软化，并借助搅拌进行接合的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，具备：形成为圆柱状，并形成为能够绕轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的销构件；形成为圆筒状，内部插通有所述销构件，并形成为能够绕所述轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的轴肩构件；使所述销构件以及所述轴肩构件绕所述轴线旋转的旋转驱动器；使所述销构件以及所述轴肩构件分别沿着所述轴线进退移动的工具驱动器；检测所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的位置检测器；和控制器，所述控制器，在开始所述被接合物的接合工序时，将所述位置检测器检测出的与所述被接合物的表面接触时的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置设定为基准位置，在结束所述被接合物的接合工序时，以使所述销构件以及所述轴肩构件的梢端面为同一平面的形式控制所述工具驱动器，作为所述位置检测器检测出的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的第一位置位于作为比所述基准位置靠近所述被接合物的内侧的区域的第一区域时，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.23 JP 2014-2166421.一种摩擦搅拌点接合装置，是由摩擦热使被接合物软化，并借助搅拌进行接合的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，具备：形成为圆柱状，并形成为能够绕轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的销构件；形成为圆筒状，内部插通有所述销构件，并形成为能够绕所述轴线旋转且能够向沿着该轴线的方向进退移动的结构的轴肩构件；使所述销构件以及所述轴肩构件绕所述轴线旋转的旋转驱动器；使所述销构件以及所述轴肩构件分别沿着所述轴线进退移动的工具驱动器；检测所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的位置检测器；和控制器，所述控制器，在开始所述被接合物的接合工序时，将所述位置检测器检测出的与所述被接合物的表面接触时的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置设定为基准位置，在结束所述被接合物的接合工序时，以使所述销构件以及所述轴肩构件的梢端面为同一平面的形式控制所述工具驱动器，作为所述位置检测器检测出的所述销构件或所述轴肩构件的梢端面的所述轴线方向的位置的第一位置位于作为比所述基准位置靠近所述被接合物的内侧的区域的第一区域时，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。2.根据权利要求1所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在结束所述被接合物的接合工序时，所述第一位置位于所述第一区域，且，开始下次的接合工序时，所述销构件以及所述轴肩构件的温度为规定温度以上的情况下，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。3.根据权利要求1或2所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在结束所述被接合物的接合工序时，所述第一位置位于所述第一区域，且，从结束所述被接合物的接合工序到开始下次的接合工序的时间为规定时间以内的情况下，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在每次结束所述被接合物的接合工序时，所述第一位置在作为比所述基准位置远离所述被接合物的一侧的区域的第二区域与所述第一区域或所述基准位置之间变动的情况下，判断为所述被接合物的一部分附着于所述销构件和/或所述轴肩构件，并由报警器通报警告，和/或禁止下次的接合工序的执行。5.权利要求1～4中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在所述被接合物的接合工序中，以所述销构件的梢端面的截面积为Ap，以所述轴肩构件的梢端面的截面积为As，以所述销构件从所述被接合物的表面压入时的压入深度为Pp，以所述轴肩构件从所述被接合物的表面压入时的压入深度为Ps时，以减小由下式Ap·Pp+As·Ps＝Tx定义的工具平均位置Tx的绝对值的形式，控制所述工具驱动器。6.根据权利要求5所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器以所述工具平均位置Tx＝0的形式控制所述工具驱动器。7.根据权利要求5所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在作为由所述基准位置与所述第一位置算出的工具平均位置Tx的工具平均位置Tx1为预先设定的适当范围外时，以使下次的接合工序中的所述销构件与所述轴肩构件按压所述被接合物的按压力减少的形式控制所述工具驱动器，和/或，以使所述销构件与所述轴肩构件的转速减少的形式控制所述旋转驱动器。8.根据权利要求7所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在所述工具平均位置Tx1比作为大于所述适当范围的值的第一阈值大时，禁止下次的接合工序的执行。9.根据权利要求7或8所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，所述控制器，在每次结束所述被接合物的接合工序时，所述工具平均位置Tx1在负值与正值或0之间变动的情况下，判断为所述被接合物的一部分附着于所述销构件和/或所述轴肩构件，并由报警器通报警告，和/或，禁止下次的接合工序的执行。10.根据权利要求1～9中任意一项所述的摩擦搅拌点接合装置，其特征在于，还具备：形成为在所述轴线方向上能够进退移动的结构的夹持构件；和使所述夹持构件以沿着所述轴线进退移动的形式动作的夹持构件驱动器，所述控制器，在所述第一位置位于所述第一区域时，以使下次的接合工序中的所述销构件、所述轴肩构件以及所述夹持构件按压所述被接合物的按压...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈田豪生，深田慎太郎，
申请(专利权)人：川崎重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP