JP7293965B2 - Automatic joining system - Google Patents

Description

Translated fromJapanese

本発明は、自動接合システムに関する。 The present invention relates to automatic joining systems.

例えば、特許文献１には、金属部材の端部同士を突き合わせて突合せ部を形成し、当該突合せ部に沿って回転ツールを移動させて摩擦攪拌接合を行う技術が開示されている。 For example,Patent Literature 1 discloses a technique in which ends of metal members are butted together to form a butted portion, and a rotating tool is moved along the butted portion to perform friction stir welding.

特開２０１８－２０３４５号公報JP 2018-20345 A

金属部材の配置位置がずれていたり、金属部材の稜線が曲がっていたりすると、予め設定された移動ルートから回転ツールが外れてしまうおそれがある。特に、金属部材同士の表面の高さ位置が異なると、回転ツールの位置がわずかにずれるだけで、バリが多く発生する、接合表面が荒れる、接合部にアンダーカットが発生する等の不具合が生じるおそれがある。また、金属部材の温度が低いと、塑性化領域に空洞欠陥が発生するおそれがある。 If the arrangement position of the metal member is misaligned or the ridge line of the metal member is curved, there is a risk that the rotating tool will deviate from the preset movement route. In particular, when the height positions of the surfaces of the metal members are different, even a slight shift in the position of the rotary tool causes problems such as the occurrence of many burrs, the roughening of the joint surfaces, and the occurrence of undercuts in the joints. There is a risk. Moreover, when the temperature of the metal member is low, there is a possibility that void defects may occur in the plasticized region.

このような観点から、本発明は、表面の高さ位置が異なる金属部材同士を好適に摩擦攪拌接合することができる自動接合システムを提供することを課題とする。 From this point of view, an object of the present invention is to provide an automatic welding system capable of suitably performing friction stir welding of metal members having different surface height positions.

前記課題を解決するために、本発明は、架台の上に配置された第一金属部材と第二金属部材とを、前記第一金属部材の表面よりも前記第二金属部材の表面が低くなるように端面同士を突き合わせて段差を備えた突合せ部を形成した状態で固定する固定装置と、摩擦攪拌を行う回転ツールを備え、前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌装置と、前記固定装置に設けられ前記架台の温度の測定及び前記温度の調整を行う温度調整部と、前記固定装置及び前記摩擦攪拌装置を制御する制御装置と、を備え、前記回転ツールは、基端側ピン、及び前記基端側ピンに連続して形成される先端側ピンを有し、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面に階段状のピン段差部が形成され、前記摩擦攪拌装置は、前記回転ツールの所定の狙い角度を維持しつつ、前記ピン段差部の段差底面で塑性流動材を押さえながら前記突合せ部に沿って摩擦攪拌を行い、前記制御装置は、摩擦攪拌接合を行う前の前記温度が所定の数値範囲内か否かを判定する判定部を備えていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a first metal member and a second metal member arranged on a mount so that the surface of the second metal member is lower than the surface of the first metal member. A fixing device that abuts the end surfaces to form a butt portion having a step and fixes it in a state, and a friction stir device that includes a rotating tool that performs friction stir and friction stir welds the butt portion, and the fixing device. A temperature adjustment unit that is provided to measure and adjust the temperature of the pedestal, and a control device that controls the fixing device and the friction stirrer. A distal side pin is formed continuously with the proximal side pin, the taper angle of the proximal side pin is larger than the taper angle of the distal side pin, and the outer peripheral surface of the proximal side pin has a stepped shape. is formed, and the friction stir device performs friction stir along the abutment portion while maintaining a predetermined target angle of the rotating tool and pressing the plastic flow material with the bottom surface of the step of the pin step portion. The control device is characterized by comprising a determination unit that determines whether or not the temperature before friction stir welding is within a predetermined numerical range.

かかる自動接合システムによれば、基端側ピンのピン段差部の段差底面で塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌接合を行うことで、バリの発生やアンダーカットの発生を防ぐとともに、接合表面をきれいにすることができる。また、温度調整部の温度が所定の数値範囲内か否かを判定する判定部を備えることにより、温度に起因する不具合を防ぐことができる。 According to this automatic welding system, friction stir welding is performed while pressing the plastic flow material with the step bottom of the pin stepped portion of the base end pin, thereby preventing the occurrence of burrs and undercuts and keeping the joining surface clean. can do. In addition, by providing a determination unit that determines whether the temperature of the temperature adjustment unit is within a predetermined numerical range, problems caused by temperature can be prevented.

また、前記制御装置は、前記温度を上昇又は下降させるように前記温度調整部を制御可能であり、前記温度が前記所定の数値範囲外と判定された場合、前記制御装置は前記温度が前記所定の数値範囲内に含まれるように前記温度を上昇又は下降させることが好ましい。 Further, the control device can control the temperature adjustment unit to increase or decrease the temperature, and when the temperature is determined to be outside the predetermined numerical range, the control device controls the temperature to increase or decrease the predetermined value. Preferably, the temperature is raised or lowered so as to fall within the numerical range of .

かかる自動接合システムによれば、第一金属部材及び第二金属部材の温度に起因する空洞欠陥の発生を抑制することができる。 According to such an automatic joining system, it is possible to suppress the generation of void defects due to the temperatures of the first metal member and the second metal member.

また、前記温度調整部の温度が前記所定の数値範囲外と判定された場合、前記制御装置は当該第一金属部材及び当該第二金属部材を数値範囲外品と判定することが好ましい。 Further, when the temperature of the temperature control unit is determined to be out of the predetermined numerical range, the control device preferably determines that the first metal member and the second metal member are out of the numerical range.

かかる自動接合システムによれば、品質管理を容易に行うことができる。 According to such an automatic joining system, quality control can be easily performed.

また、摩擦攪拌接合後の接合部のバリ高さ及び表面粗さの少なくとも一方を測定する検査部をさらに備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable to further include an inspection unit that measures at least one of the burr height and surface roughness of the joint after friction stir welding.

かかる自動接合システムによれば、品質管理をより容易に行うことができる。 According to such an automatic joining system, quality control can be performed more easily.

また、前記摩擦攪拌装置は、前記回転ツールに作用する軸方向の反力荷重を測定する荷重測定部を有し、前記摩擦攪拌装置は、前記荷重測定部の結果に基づいて前記反力荷重が概ね一定となるように荷重制御されていることが好ましい。 Further, the friction stirrer has a load measuring unit that measures an axial reaction load acting on the rotating tool, and the friction stirrer measures the reaction load based on the result of the load measuring unit. It is preferable that the load is controlled so as to be approximately constant.

かかる自動接合システムによれば、回転ツールの反力荷重を概ね一定にすることができるため、接合精度を高めることができる。 According to such an automatic joining system, the reaction force load of the rotating tool can be made substantially constant, so joining accuracy can be improved.

また、前記架台の表面側はアルミニウム又はアルミニウム合金板で形成され、その表面に陽極酸化被膜が施されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the surface side of the mount frame is formed of an aluminum or aluminum alloy plate, and the surface thereof is coated with an anodized film.

かかる自動接合システムによれば、架台の耐摩耗性、耐食性を高めることができる。 According to such an automatic joining system, the wear resistance and corrosion resistance of the mount can be enhanced.

本発明に係る自動接合システムによれば、表面の高さ位置が異なる金属部材同士を好適に摩擦攪拌接合することができる。 According to the automatic welding system of the present invention, it is possible to suitably friction stir weld metal members having different surface height positions.

本発明の実施形態に係る回転ツールを示す側面図である。1 is a side view of a rotary tool according to an embodiment of the invention; FIG.回転ツールの拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the rotary tool;回転ツールの第一変形例を示す断面図である。It is a cross-sectional view showing a first modification of the rotary tool.回転ツールの第二変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing the second modification of the rotary tool.回転ツールの第三変形例を示す断面図である。It is a sectional view showing the third modification of a rotation tool.本発明の実施形態に係る自動接合システムの全体斜視図である。1 is an overall perspective view of an automatic joining system according to an embodiment of the present invention; FIG.本実施形態に係る自動接合システムの要部斜視図である。It is a principal part perspective view of the automatic joining system which concerns on this embodiment.本実施形態に係る自動接合システムのブロック図である。1 is a block diagram of an automatic joining system according to this embodiment; FIG.本実施形態に係る許容範囲を説明するための模式平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the tolerance|permissible_range which concerns on this embodiment.本実施形態に係る差分を説明するための模式平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the difference which concerns on this embodiment.本実施形態に係る摩擦攪拌接合中の回転ツールの位置を説明するための模式平面図である。FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the position of a rotating tool during friction stir welding according to the present embodiment;本実施形態に係る回転ツールの挿入状態を示す断面図である。It is a cross-sectional view showing an inserted state of the rotary tool according to the present embodiment.本実施形態に係る自動接合システムの動作の一例を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows an example of operation of the automatic joining system concerning this embodiment.実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing step dimensions of the first metal member and the second metal member inTest 1 of the example.実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が大きい状態を示す模式側面図である。FIG. 10 is a schematic side view showing a state in which the first metal member and the second metal member have a large step size inTest 1 of the example.実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が小さい状態を示す模式側面図である。FIG. 10 is a schematic side view showing a state in which the step size between the first metal member and the second metal member is small inTest 1 of the example.実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が小さい他の状態を示す模式側面図である。FIG. 10 is a schematic side view showing another state in which the step size between the first metal member and the second metal member is small inTest 1 of the example.実施例の試験１の段差寸法とバリ高さとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between step size and burr height inTest 1 of Example.実施例の試験２の走行距離と接合前の隙間量との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the distance traveled and the amount of gap before joining inTest 2 of the example.実施例の試験２の開始位置側の隙間量と、開始位置側のバリ高さとの関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the clearance amount on the start position side and the burr height on the start position side inTest 2 of the example.実施例の試験２の終了位置側の隙間量と、終了位置側のバリ高さとの関係を示すグラフである。7 is a graph showing the relationship between the clearance amount on the end position side and the burr height on the end position side inTest 2 of the example.実施例の試験３の概要を示す模式平面図である。It is a schematic plan view which shows the outline|summary of thetest 3 of an Example.実施例の試験３の接合距離とＹ方向位置との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the joining distance of thetest 3 of an Example, and a Y-direction position.実施例の試験３の接合距離が１００ｍｍの位置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view at a position where the bonding distance is 100 mm inTest 3 of the example.実施例の試験３の接合距離が６００ｍｍの位置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 600 mm;実施例の試験３の接合距離が８００ｍｍの位置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 800 mm;実施例の試験３の接合距離が１０００ｍｍの位置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 1000 mm;実施例の試験３の接合距離が１２００ｍｍの位置の断面図である。It is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 1200 mm.実施例の試験３の接合距離が１８００ｍｍの位置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 1800 mm;実施例の試験３の接合距離が１００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 10 is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 100 mm;実施例の試験３の接合距離が６００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 10 is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 600 mm inTest 3 of the example.実施例の試験３の接合距離が８００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 11 is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 800 mm;実施例の試験３の接合距離が１０００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 10 is a macro sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 1000 mm;実施例の試験３の接合距離が１２００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 10 is a macro sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 1200 mm inTest 3 of Example.実施例の試験３の接合距離が１８００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。FIG. 10 is a macro sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of the example is 1800 mm;実施例の試験３の回転ツールの位置とバリ高さ及び酸化被膜高さとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between the position of the rotary tool and the burr height and oxide film height inTest 3 of Example.実施例の試験３の摩擦攪拌接合中の回転ツールの位置を示す模式平面図である。It is a schematic plan view showing the position of the rotating tool during friction stir welding inTest 3 of the example.実施例の試験３の接合速度と空洞欠陥サイズとの関係を示すグラフである。10 is a graph showing the relationship between bonding speed and void defect size inTest 3 of the example.

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。本発明は以下の実施形態のみに限定されるものではない。また、実施形態における構成要素は、一部又は全部を適宜組み合わせることができる。まずは、本実施形態に係る自動接合システムで用いる回転ツールについて説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. The present invention is not limited only to the following embodiments. Also, some or all of the constituent elements in the embodiments can be combined as appropriate. First, the rotary tool used in the automatic joining system according to this embodiment will be described.

〔回転ツール〕
回転ツールは、摩擦攪拌接合に用いられるツールである。図１に示すように、回転ツールＦは、例えば工具鋼で形成されており、基軸部Ｆ１と、基端側ピンＦ２と、先端側ピンＦ３とで主に構成されている。基軸部Ｆ１は、円柱状を呈し、摩擦攪拌装置の主軸に接続される部位である。[Rotation tool]
A rotating tool is a tool used for friction stir welding. As shown in FIG. 1, the rotating tool F is made of, for example, tool steel, and is mainly composed of a base shaft portion F1, a proximal pin F2, and a distal pin F3. The base shaft portion F1 has a cylindrical shape and is a portion connected to the main shaft of the friction stirrer.

基端側ピンＦ２は、基軸部Ｆ１に連続し、先端に向けて先細りになっている。基端側ピンＦ２は、円錐台形状を呈する。基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａは適宜設定すればよいが、例えば、１３５～１６０°になっている。テーパー角度Ａが１３５°未満であるか、又は、１６０°を超えると摩擦攪拌後の接合表面粗さが大きくなる。テーパー角度Ａは、後記する先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂよりも大きくなっている。図２に示すように、基端側ピンＦ２の外周面には、階段状のピン段差部Ｆ２１が高さ方向の全体に亘って形成されている。ピン段差部Ｆ２１は、右回り又は左回りで螺旋状に形成されている。つまり、ピン段差部Ｆ２１は、平面視して螺旋状であり、側面視すると階段状になっている。本実施形態では、回転ツールＦを右回転させるため、ピン段差部Ｆ２１は基端側から先端側に向けて左回りに設定している。 The base end pin F2 is continuous with the base shaft portion F1 and tapers toward the tip. The proximal pin F2 has a truncated cone shape. The taper angle A of the proximal pin F2 may be set appropriately, and is, for example, 135 to 160°. If the taper angle A is less than 135° or exceeds 160°, the joint surface roughness after friction stir increases. The taper angle A is larger than the taper angle B of the distal pin F3, which will be described later. As shown in FIG. 2, a stepped pin stepped portion F21 is formed over the entire height direction on the outer peripheral surface of the base end side pin F2. The pin stepped portion F21 is spirally formed clockwise or counterclockwise. That is, the pin stepped portion F21 has a spiral shape when viewed from above, and has a stepped shape when viewed from the side. In this embodiment, since the rotary tool F is rotated rightward, the pin step portion F21 is set counterclockwise from the base end side toward the tip end side.

なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、ピン段差部Ｆ２１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、ピン段差部Ｆ２１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。ピン段差部Ｆ２１は、段差底面Ｆ２１ａと、段差側面Ｆ２１ｂとで構成されている。隣り合うピン段差部Ｆ２１の各頂点Ｆ２１ｃ，Ｆ２１ｃの距離Ｘ１（水平方向距離）は、後記する段差角度Ｃ及び段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１に応じて適宜設定される。 When rotating the rotating tool F to the left, it is preferable to set the pin stepped portion F21 clockwise from the proximal side to the distal side. As a result, the plastic flow material is guided to the tip end side by the pin stepped portion F21, so that the amount of metal overflowing to the outside of the metal members to be joined can be reduced. The pin step portion F21 is composed of a step bottom surface F21a and a step side surface F21b. The distance X1 (horizontal distance) between the vertices F21c, F21c of the adjacent pin stepped portions F21 is appropriately set according to the step angle C and the height Y1 of the step side face F21b, which will be described later.

段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１は適宜設定すればよいが、例えば、０．１～０．４ｍｍで設定されている。高さＹ１が０．１ｍｍ未満であると接合表面粗さが大きくなる。一方、高さＹ１が０．４ｍｍを超えると接合表面粗さが大きくなる傾向があるとともに、有効段差部数（被接合金属部材と接触しているピン段差部Ｆ２１の数）も減少する。 The height Y1 of the stepped side surface F21b may be set as appropriate, and is set to 0.1 to 0.4 mm, for example. If the height Y1 is less than 0.1 mm, the joint surface roughness becomes large. On the other hand, when the height Y1 exceeds 0.4 mm, the joint surface roughness tends to increase, and the number of effective stepped portions (the number of pin stepped portions F21 in contact with the metal members to be joined) also decreases.

段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとでなす段差角度Ｃは適宜設定すればよいが、例えば、８５～１２０°で設定されている。段差底面Ｆ２１ａは、本実施形態では水平面と平行になっている。段差底面Ｆ２１ａは、ツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して－５°～１５°内の範囲で傾斜していてもよい（マイナスは水平面に対して下方、プラスは水平面に対して上方）。距離Ｘ１、段差側面Ｆ２１ｂの高さＹ１、段差角度Ｃ及び水平面に対する段差底面Ｆ２１ａの角度は、摩擦攪拌を行う際に、塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の内部に滞留して付着することなく外部に抜けるとともに、段差底面Ｆ２１ａで塑性流動材を押えて接合表面粗さを小さくすることができるように適宜設定する。 The step angle C between the step bottom surface F21a and the step side surface F21b may be set appropriately, but is set to 85 to 120°, for example. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane in this embodiment. The stepped bottom surface F21a may be inclined in the range of −5° to 15° with respect to the horizontal plane toward the outer peripheral direction from the rotation axis of the tool (minus is downward with respect to the horizontal plane, plus is with respect to the horizontal plane above). The distance X1, the height Y1 of the stepped side surface F21b, the stepped angle C, and the angle of the stepped bottom surface F21a with respect to the horizontal plane are set so that the plastic flow material does not stay inside the pin stepped portion F21 and adhere to the outside when performing friction stir. In addition, the step bottom F21a presses the plastic flow material to reduce the joint surface roughness.

図１に示すように、先端側ピンＦ３は、基端側ピンＦ２に連続して形成されている。先端側ピンＦ３は円錐台形状を呈する。先端側ピンＦ３の先端は回転軸に対して垂直な平坦面Ｆ４になっている。先端側ピンＦ３のテーパー角度Ｂは、基端側ピンＦ２のテーパー角度Ａよりも小さくなっている。図２に示すように、先端側ピンＦ３の外周面には、螺旋溝Ｆ３１が刻設されている。螺旋溝Ｆ３１は、右回り、左回りのどちらでもよいが、本実施形態では回転ツールＦを右回転させるため、基端側から先端側に向けて左回りに刻設されている。 As shown in FIG. 1, the distal pin F3 is formed continuously with the proximal pin F2. The distal pin F3 has a truncated cone shape. The tip of the tip side pin F3 forms a flat surface F4 perpendicular to the rotation axis. A taper angle B of the distal pin F3 is smaller than a taper angle A of the proximal pin F2. As shown in FIG. 2, a spiral groove F31 is engraved on the outer peripheral surface of the tip side pin F3. The spiral groove F31 may be either clockwise or counterclockwise, but in this embodiment, it is engraved counterclockwise from the proximal side toward the distal side in order to rotate the rotary tool F clockwise.

なお、回転ツールＦを左回転させる場合は、螺旋溝Ｆ３１を基端側から先端側に向けて右回りに設定することが好ましい。これにより、螺旋溝Ｆ３１によって塑性流動材が先端側に導かれるため、被接合金属部材の外部に溢れ出る金属を低減することができる。螺旋溝Ｆ３１は、螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成されている。隣り合う螺旋溝Ｆ３１の頂点Ｆ３１ｃ，Ｆ３１ｃの距離（水平方向距離）を長さＸ２とする。螺旋側面Ｆ３１ｂの高さを高さＹ２とする。螺旋底面Ｆ３１ａと、螺旋側面Ｆ３１ｂとで構成される螺旋角度ＤＡは例えば、４５～９０°で形成されている。螺旋溝Ｆ３１は、被接合金属部材と接触することにより摩擦熱を上昇させるとともに、塑性流動材を先端側に導く役割を備えている。 In addition, when rotating the rotating tool F counterclockwise, it is preferable to set the spiral groove F31 clockwise from the base end side to the tip end side. As a result, the plastic flow material is guided to the tip side by the spiral groove F31, so that the amount of metal overflowing to the outside of the metal members to be joined can be reduced. The spiral groove F31 is composed of a spiral bottom surface F31a and a spiral side surface F31b. The distance (horizontal distance) between the apexes F31c, F31c of the adjacent spiral grooves F31 is defined as length X2. Let the height of the spiral side surface F31b be a height Y2. A spiral angle DA formed by the spiral bottom surface F31a and the spiral side surface F31b is, for example, 45 to 90°. The spiral groove F31 has the role of increasing the frictional heat by coming into contact with the metal members to be joined and guiding the plastic flow material to the tip side.

回転ツールＦは、適宜設計変更が可能である。図３は、本発明の回転ツールの第一変形例を示す側面図である。図３に示すように、第一変形例に係る回転ツールＦＡでは、ピン段差部Ｆ２１の段差底面Ｆ２１ａと段差側面Ｆ２１ｂとのなす段差角度Ｃが８５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは、水平面と平行である。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、段差角度Ｃは、摩擦攪拌中にピン段差部Ｆ２１内に塑性流動材が滞留して付着することなく外部に抜ける範囲で鋭角としてもよい。 The design of the rotary tool F can be changed as appropriate. FIG. 3 is a side view showing a first modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 3, in the rotary tool FA according to the first modified example, the step angle C between the step bottom surface F21a and the step side surface F21b of the pin step portion F21 is 85°. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. In this way, the stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal surface, and the stepped angle C may be an acute angle within a range in which the plastic flow material stays and adheres to the pin stepped portion F21 during friction stirring and escapes to the outside. .

図４は、本発明の回転ツールの第二変形例を示す側面図である。図４に示すように、第二変形例に係る回転ツールＦＢでは、ピン段差部Ｆ２１の段差角度Ｃが１１５°になっている。段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行になっている。このように、段差底面Ｆ２１ａは水平面と平行であるとともに、ピン段差部Ｆ２１として機能する範囲で段差角度Ｃが鈍角となってもよい。 FIG. 4 is a side view showing a second modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 4, in the rotary tool FB according to the second modification, the step angle C of the pin step portion F21 is 115°. The stepped bottom surface F21a is parallel to the horizontal plane. In this manner, the stepped bottom surface F21a may be parallel to the horizontal plane, and the stepped angle C may be an obtuse angle within the range of functioning as the pin stepped portion F21.

図５は、本発明の回転ツールの第三変形例を示す側面図である。図５に示すように、第三変形例に係る回転ツールＦＣでは、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面に対して１０°上方に傾斜している。段差側面Ｆ２１ｂは、鉛直面と平行になっている。このように、摩擦攪拌中に塑性流動材を押さえることができる範囲で、段差底面Ｆ２１ａがツールの回転軸から外周方向に向かって水平面よりも上方に傾斜するように形成されていてもよい。 FIG. 5 is a side view showing a third modification of the rotary tool of the invention. As shown in FIG. 5, in the rotary tool FC according to the third modification, the stepped bottom surface F21a is inclined upward by 10° with respect to the horizontal plane from the rotation axis of the tool toward the outer peripheral direction. The stepped side surface F21b is parallel to the vertical plane. In this manner, the stepped bottom surface F21a may be formed so as to be inclined upward from the horizontal surface toward the outer peripheral direction from the rotating shaft of the tool within a range where the plastic flow material can be pressed during friction stirring.

［１．自動接合システム］
次に、図６に示すように、本発明の実施形態に係る自動接合システム１について説明する。なお、以下の説明では「裏面」の反対側の面を「表面」とする。[1. automatic joining system]
Next, as shown in FIG. 6, an automatic joiningsystem 1 according to an embodiment of the present invention will be described. In the following description, the surface opposite to the "back surface" is referred to as the "front surface".

図６及び図７に示すように、自動接合システム１は、搬送装置２と、固定装置３と、摩擦攪拌装置４と、制御装置５とを含んで構成されている。自動接合システム１は、第一金属部材１０１と第二金属部材１０２の端部同士を自動で摩擦攪拌接合するシステムである。 As shown in FIGS. 6 and 7, theautomatic welding system 1 includes a conveyingdevice 2, a fixingdevice 3, afriction stir device 4, and acontrol device 5. As shown in FIG. Theautomatic welding system 1 is a system for automatically friction stir welding end portions of afirst metal member 101 and asecond metal member 102 .

図７に示すように、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２は、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、銅、銅合金等の摩擦攪拌可能な金属で形成された板状部材である。第二金属部材１０２の板厚寸法は、第一金属部材１０１の板厚寸法よりも小さくなっている。第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２は、本実施形態では、例えば、アルミニウム合金で形成されている。 As shown in FIG. 7, thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are made of a friction stirrable metal such as aluminum, aluminum alloy, titanium, titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, copper, or copper alloy. It is a plate-shaped member. The plate thickness dimension of thesecond metal member 102 is smaller than the plate thickness dimension of thefirst metal member 101 . Thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are made of, for example, an aluminum alloy in this embodiment.

図７に示すように、第一金属部材１０１の端面１０１ａと、第二金属部材１０２の端面１０２ａとが突き合わされて突合せ部Ｊ１が形成されている。第一金属部材１０１の裏面１０１ｃ及び第二金属部材１０２の裏面１０２ｃ同士は面一となっているため、表面１０１ｂ，１０２ｂには段差が形成されている。すなわち、第一金属部材１０１の表面１０１ｂよりも第二金属部材１０２の表面１０２ｂの高さ位置が低くなるように、端面１０１ａ，１０２ａ同士が突き合わされている。 As shown in FIG. 7, theend face 101a of thefirst metal member 101 and theend face 102a of thesecond metal member 102 are butted together to form a butt portion J1. Since therear surface 101c of thefirst metal member 101 and therear surface 102c of thesecond metal member 102 are flush with each other, a step is formed between thefront surfaces 101b and 102b. That is, the end surfaces 101 a and 102 a are butted against each other such that thesurface 102 b of thesecond metal member 102 is lower in height than thesurface 101 b of thefirst metal member 101 .

なお、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２は、摩擦攪拌接合工程ごとに順次搬送され、接合後に固定装置３の外部へ取り出されるが、各第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を識別するために、接合の順番で通し番号（以下、「ワーク番号」という。）を付すものとする。また、本実施形態では、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の板厚寸法が異なっているが、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の板厚寸法を同一にして表面１０１ｂ，１０２ｂの高さ位置に差を設けて突き合わせてもよい。 Thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are sequentially conveyed for each friction stir welding step and taken out of the fixingdevice 3 after the welding. For identification purposes, serial numbers (hereinafter referred to as "work numbers") are assigned in order of joining. Further, in the present embodiment, thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 have different thickness dimensions, but the thickness dimensions of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are the same, and thesurfaces 101b and101b 102b may be butted against each other with a difference in height position.

［１－１．搬送装置］
搬送装置２は、図６及び図８に示すように、アームロボット１１と、基部フレーム１２と、４つの吸着部１３とを含んで構成されている。アームロボット１１は、制御装置５と電気的に接続されている。制御装置５の搬送制御部５１（図８参照）は、アームロボット１１の搬送動作を制御する装置である。アームロボット１１は、多関節のアーム１１ａ及びアーム駆動部（図示省略）を備えており、搬送制御部５１から送信される制御信号に基づいて立体的な動作が可能となっている。[1-1. Conveyor]
Thetransfer device 2 includes anarm robot 11, abase frame 12, and foursuction units 13, as shown in FIGS.Arm robot 11 is electrically connected to controldevice 5 . A transfer control unit 51 (see FIG. 8) of thecontrol device 5 is a device that controls the transfer operation of thearm robot 11 . Thearm robot 11 includes an articulatedarm 11 a and an arm driving section (not shown), and is capable of three-dimensional movement based on control signals transmitted from thetransport control section 51 .

基部フレーム１２は、アームロボット１１のアームの先端に取り付けられた枠状部材である。基部フレーム１２は、アーム１１ａの軸方向に対して垂直に取り付けられている。吸着部１３は、基部フレーム１２の四隅に、基部フレーム１２の平面に対して垂直に設けられている。吸着部１３は、搬送制御部５１の制御信号に基づいて、先端に設けられた吸着パッド１３ａに負圧又は正圧を作用させることができる。つまり、吸着パッド１３ａに負圧を作用させることで、第一金属部材１０１又は第二金属部材１０２の四隅を吸着することでき、正圧を作用させることにより第一金属部材１０１又は第二金属部材１０２を離脱させることができる。これにより、アームロボット１１は、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定装置３の予め設定された位置にそれぞれ搬送することができる。例えば、接合前の第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２は、搬送装置２による第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の吸着が可能な範囲内の位置にある材料配置エリア（図示省略）にそれぞれ積層して配置しておくことができる。搬送装置２は、材料配置エリアに配置された第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を、それぞれ一部材ずつ架台２１の所定位置まで搬送することができる。 Thebase frame 12 is a frame-shaped member attached to the tip of the arm of thearm robot 11 . Thebase frame 12 is mounted perpendicular to the axial direction of thearm 11a. Thesuction units 13 are provided at four corners of thebase frame 12 perpendicularly to the plane of thebase frame 12 . Thesuction unit 13 can apply negative pressure or positive pressure to thesuction pad 13a provided at the tip based on the control signal from thetransport control unit 51 . That is, by applying negative pressure to thesuction pad 13a, the four corners of thefirst metal member 101 or thesecond metal member 102 can be sucked, and by applying positive pressure, thefirst metal member 101 or thesecond metal member 102 can be detached. Thereby, thearm robot 11 can transport thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to the preset positions of the fixingdevice 3 . For example, thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 before bonding are placed in a material placement area (not shown) located within a range where thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 can be adsorbed by the conveying device 2. ) can be stacked and arranged. The conveyingdevice 2 can convey thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 arranged in the material arrangement area one by one to a predetermined position on themount 21 .

また、アームロボット１１は、摩擦攪拌接合後に、接合された第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２（以下、「被接合金属部材１０３」とも言う。）を固定装置３から取り出して、所定の位置に搬送することができる。アームロボット１１は、例えば、制御装置５に合格品と判定された場合は被接合金属部材１０３を合格品配置エリア１５（図６参照）に搬送し、数値範囲外品と判定された場合は被接合金属部材１０３を数値範囲外品配置エリア１６に搬送することができる。なお、数値範囲外品とは、制御装置５で所定の数値範囲内ではない（数値範囲外）と判定された被接合金属部材１０３を言う。 Further, after the friction stir welding, thearm robot 11 takes out the joinedfirst metal member 101 and the second metal member 102 (hereinafter also referred to as "to-be-welded metal member 103") from the fixingdevice 3, and position can be transported. For example, thearm robot 11 conveys the metal member 103 to be joined to the acceptance product arrangement area 15 (see FIG. 6) if thecontrol device 5 determines that the product is acceptable, and if the product is determined to be out of the numerical range, The bonded metal member 103 can be transported to the out-of-numerical-rangeproduct arrangement area 16 . It should be noted that the out-of-numerical-range item refers to the metal member 103 to be joined that is determined to be out of the predetermined numerical range (out of the numerical range) by thecontrol device 5 .

［１－２．固定装置］
固定装置３は、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定するとともに、摩擦攪拌接合の台座となる装置である。図６及び図８に示すように、固定装置３は、架台２１と、吸引部２２と、温度調整部２３と、クランプ部２４とを含んで構成されている。[1-2. Fixing device]
The fixingdevice 3 is a device that fixes thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 and serves as a base for friction stir welding. As shown in FIGS. 6 and 8 , the fixingdevice 3 includes apedestal 21 , asuction section 22 , atemperature adjustment section 23 and aclamp section 24 .

＜架台＞
架台２１は、上部の表面に第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２が配置される台であって、外形が直方体を呈する。架台２１の上部表面における中央位置には、架台２１の長手方向の稜線２１ａに対して垂直な基準位置Ｙ０が設定されている。基準位置Ｙ０は、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の位置決めの基準となる位置である。第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２は、基準位置Ｙ０の位置において突合せ部Ｊ１を形成するように配置される。ここで、以下の説明におけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は図６，図７に示す矢印に基づく。図６，図７に示すように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は互いに直行している。Ｘ方向は、架台２１の上部平面において、基準位置Ｙ０に対して平行となっている。Ｙ方向は、架台２１の上部平面において、基準位置Ｙ０に対して垂直となっている。Ｚ方向は、架台２１の上部平面に対して垂直となっている。<Frame>
Themount 21 is a base on which thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are arranged on the upper surface, and has a rectangular parallelepiped outer shape. A reference position Y0 perpendicular to thelongitudinal edge line 21a of thepedestal 21 is set at the central position of the upper surface of thepedestal 21. As shown in FIG. The reference position Y0 is a position that serves as a reference for positioning thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 . Thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are arranged to form a butting portion J1 at the reference position Y0. Here, the X direction, Y direction, and Z direction in the following description are based on the arrows shown in FIGS. As shown in FIGS. 6 and 7, the X, Y and Z directions are orthogonal to each other. The X direction is parallel to the reference position Y0 on the upper plane of themount 21 . The Y direction is perpendicular to the reference position Y0 on the upper plane of themount 21 . The Z direction is perpendicular to the top plane of themount 21 .

架台２１の表面側の中央部には、基準位置Ｙ０に沿って凹溝２５ａが形成されている。凹溝２５ａ内には、基準位置Ｙ０に沿って、突合せ部Ｊ１に対応する位置に載置部２５が設けられている。載置部２５は、本実施形態では架台２１のＸ方向の長さと概ね同じ長さからなり、第一金属部材１０１と第二金属部材１０２との摩擦撹拌接合によって形成される塑性流動領域の幅と同程度かこれよりも大きい幅に形成されている。また、載置部２５は、アルミニウム又はアルミニウム合金板で形成されている。載置部２５の表面側には陽極酸化被膜が施されている。載置部２５は、架台２１の表面に配置されて、その上に載置された第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を支持するとともに、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の温度調整を行うためのバッキングプレートとして機能する。 A recessedgroove 25a is formed along the reference position Y0 in the central portion of the surface side of thepedestal 21. As shown in FIG. A mountingportion 25 is provided in the recessedgroove 25a at a position corresponding to the butting portion J1 along the reference position Y0. In this embodiment, the mountingportion 25 has a length that is approximately the same as the length of themount 21 in the X direction, and the width of the plastic flow region formed by friction stir welding between thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102. It is formed to have a width equal to or greater than that. Moreover, the mountingportion 25 is formed of an aluminum or aluminum alloy plate. An anodized film is applied to the surface side of the mountingportion 25 . The mountingportion 25 is arranged on the surface of thepedestal 21, supports thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 mounted thereon, and supports thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102. It functions as a backing plate for temperature regulation.

＜吸引部＞
吸引部２２は、第二金属部材１０２の端部を裏面１０２ｃ側から吸引する装置である。吸引部２２は、吸引管２６と、ホース２８と、吸引機２９とを含んで構成されている。吸引管２６は、断面矩形の中空管である。図７に示すように、吸引管２６は、架台２１の表面側においてＸ方向と平行に設けられた凹溝２５ａ内に設置されている。凹溝２５ａ内において、第一金属部材１０１側に配置される載置部２５と、第二金属部材１０２側に配置される吸引管２６とが、長手方向で隣接して設置されている。吸引管２６の表面と、載置部２５の表面は面一になっている。本実施形態では、例えば、吸引管２６の表面長手方向の第一金属部材１０１側の稜線２６ａは、基準位置Ｙ０に対して第二金属部材１０２の側に位置するように設定されている。<Suction part>
Thesuction part 22 is a device that sucks the end of thesecond metal member 102 from theback surface 102c side. Thesuction unit 22 includes asuction tube 26 , ahose 28 and asuction device 29 . Thesuction tube 26 is a hollow tube with a rectangular cross section. As shown in FIG. 7, thesuction pipe 26 is installed in aconcave groove 25a provided on the surface side of the base 21 in parallel with the X direction. In theconcave groove 25a, the mountingportion 25 arranged on the side of thefirst metal member 101 and thesuction pipe 26 arranged on the side of thesecond metal member 102 are arranged adjacent to each other in the longitudinal direction. The surface of thesuction tube 26 and the surface of the mountingportion 25 are flush with each other. In this embodiment, for example, theridge line 26a on thefirst metal member 101 side in the surface longitudinal direction of thesuction tube 26 is set to be positioned on thesecond metal member 102 side with respect to the reference position Y0.

吸引管２６の表面には、所定の間隔で複数の孔部２７が開口している。吸引管２６は、ホース２８を介して吸引機２９に連結されている。吸引機２９は、吸引して負圧を発生させる機械であり、制御装置５の吸引制御部５２（図８参照）と電気的に接続されている。制御装置５の吸引制御部５２は、吸引機２９の吸引動作を制御する。つまり、吸引機２９は、吸引制御部５２から送信される制御信号に基づいて吸引ＯＮ又は吸引ＯＦＦとすることができる。吸引部２２は、孔部２７周りに負圧を発生させることにより、第二金属部材１０２の端部を吸引して、当該端部の浮き上がりを防ぐことができる。 A plurality ofholes 27 are opened at predetermined intervals on the surface of thesuction tube 26 . Thesuction tube 26 is connected to asuction device 29 via ahose 28 . Thesuction machine 29 is a machine that generates negative pressure by suction, and is electrically connected to the suction control section 52 (see FIG. 8) of thecontrol device 5 . Asuction control unit 52 of thecontrol device 5 controls the suction operation of thesuction machine 29 . That is, thesuction machine 29 can be turned on or off based on the control signal sent from thesuction control unit 52 . By generating a negative pressure around thehole 27, thesuction part 22 can suck the end of thesecond metal member 102 and prevent the end from floating.

なお、本実施形態では、第二金属部材１０２を吸引するようにしたが、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の両方を吸引するようにしてもよい。吸引管２６は複数本設けてもよい。 In this embodiment, thesecond metal member 102 is sucked, but both thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 may be sucked. A plurality ofsuction tubes 26 may be provided.

＜温度調整部＞
温度調整部２３は、図６及び図８に示すように、固定装置３の架台２１の内部に設けられ、架台２１の温度の測定、及び架台２１表面の温度調整を行う装置である。温度調整部２３は、ヒーター（図示省略）、及び温度センサ２３ａ（図８参照）を含んで構成されている。架台２１の表面側から、載置部２５と、温度センサ２３ａと、ヒーターとが、この順で設けられている。ヒーターは、基準位置Ｙ０に沿って、載置部２５と概ね同じ位置に対応するように配置されている。温度センサ２３ａは載置部２５の温度を測定し、ヒーターは載置部２５の温度を調整する。温度調整部２３は、制御装置５の温度制御部５３と電気的に接続されている。温度調整部２３は、温度制御部５３から送信される制御信号に基づいて、ヒーターの動作を制御可能に構成されている。例えば、ヒーターを作動させることで載置部２５を加温し、又はヒーターを停止させることで載置部２５を室温付近まで冷却することができるように構成されている。このようにして、温度調整部２３は、温度センサ２３ａによって架台２１表面の載置部２５の温度を測定し、ヒーターによって架台２１表面の載置部２５の温度を調整することができる。そして、載置部２５の温度を調整することで、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の温度を上昇又は下降させることができる。なお、温度調整部２３は、さらに冷却装置を備え、この冷却装置を作動させることで載置部２５を冷却するようにしてもよい。<Temperature adjustment part>
As shown in FIGS. 6 and 8, thetemperature adjustment unit 23 is provided inside thepedestal 21 of the fixingdevice 3 to measure the temperature of thepedestal 21 and adjust the temperature of thepedestal 21 surface. Thetemperature adjustment unit 23 includes a heater (not shown) and atemperature sensor 23a (see FIG. 8). A mountingsection 25, atemperature sensor 23a, and a heater are provided in this order from the surface side of thegantry 21. As shown in FIG. The heater is arranged along the reference position Y0 so as to correspond to substantially the same position as the mountingportion 25 . Thetemperature sensor 23 a measures the temperature of the mountingsection 25 and the heater adjusts the temperature of the mountingsection 25 . Thetemperature adjustment section 23 is electrically connected to thetemperature control section 53 of thecontrol device 5 . Thetemperature adjustment section 23 is configured to be able to control the operation of the heater based on the control signal transmitted from thetemperature control section 53 . For example, the mountingsection 25 can be heated by activating the heater, or cooled to near room temperature by stopping the heater. In this manner, thetemperature adjustment section 23 can measure the temperature of the mountingsection 25 on the surface of thepedestal 21 with thetemperature sensor 23a and adjust the temperature of the mountingsection 25 on the surface of thepedestal 21 with the heater. By adjusting the temperature of the mountingportion 25, the temperatures of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 can be raised or lowered. Thetemperature adjustment section 23 may further include a cooling device, and theplacement section 25 may be cooled by operating this cooling device.

各摩擦攪拌接合を行う前において、温度調整部２３の温度センサ２３ａで計測された結果は、ワーク番号と関連付けられて制御装置５の温度制御部５３に送信されるとともに、記憶部４４に格納される。温度センサ２３ａで計測された結果は、ワーク番号とともに制御装置５の表示部４３に表示されるようにしてもよい。 Before performing each friction stir welding, the result measured by thetemperature sensor 23a of thetemperature adjustment unit 23 is associated with the workpiece number, transmitted to thetemperature control unit 53 of thecontrol device 5, and stored in thestorage unit 44. be. The result measured by thetemperature sensor 23a may be displayed on thedisplay unit 43 of thecontrol device 5 together with the work number.

＜クランプ部＞
クランプ部２４は、図７及び図８に示すように、架台２１の周囲に移動可能に配置され、架台２１に対して第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定又は解除する装置である。クランプ部２４は、制御装置５のクランプ制御部５４（図８参照）から送信される制御信号に基づいて、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の固定又は解除を行う。つまり、クランプ部２４は、架台２１に第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２が配置された後、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２に近接しつつ、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を架台２１に移動不能に拘束する。一方、クランプ部２４は、摩擦攪拌接合が終了したら拘束を解除して、被接合金属部材１０３を取り出す際に干渉しない位置まで退避する。<Clamp part>
As shown in FIGS. 7 and 8, the clampingpart 24 is a device that is movably arranged around theframe 21 and fixes or releases thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to theframe 21. . Theclamp section 24 fixes or releases thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 based on a control signal transmitted from the clamp control section 54 (see FIG. 8) of thecontrol device 5 . That is, after thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are arranged on themount 21 , theclamp part 24 moves thefirst metal member 101 and thesecond metal member 101 while being close to thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 . The two-metal member 102 is immovably restrained on thebase 21 . On the other hand, when the friction stir welding is completed, theclamp part 24 is released from the restraint and retreats to a position where it does not interfere when the metal member 103 to be welded is taken out.

［１－３．摩擦攪拌装置］
摩擦攪拌装置４は、図６及び図８に示すように、アームロボット３１と、回転駆動部３２と、荷重付与部３３と、測定部３４と、荷重測定部３５とを含んで構成されている。摩擦攪拌装置４は、回転ツールＦを回転させつつ移動させて第一金属部材１０１と第二金属部材１０２とを摩擦攪拌接合する装置である。[1-3. Friction stirrer]
6 and 8, thefriction stirrer 4 includes anarm robot 31, arotation drive section 32, aload application section 33, ameasurement section 34, and aload measurement section 35. . Thefriction stir device 4 is a device that rotates and moves the rotary tool F to friction stir weld thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 .

アームロボット３１は、制御装置５と電気的に接続されている。制御装置５の摩擦攪拌制御部５５（図８参照）は、アームロボット３１の摩擦攪拌接合動作を制御する装置である。アームロボット３１は、多関節のアーム３１ａ及びアーム駆動部（図示省略）を備えており、摩擦攪拌制御部５５から送信される制御信号に基づいて立体的な動作が可能となっている。Arm robot 31 is electrically connected to controldevice 5 . The friction stir control unit 55 (see FIG. 8) of thecontrol device 5 is a device that controls the friction stir welding operation of thearm robot 31 . Thearm robot 31 includes amulti-joint arm 31 a and an arm driving section (not shown), and is capable of three-dimensional movement based on control signals sent from the frictionstir control section 55 .

回転駆動部３２は、回転ツールＦを回転させるモータ等の回転駆動手段を含んで構成されている。回転駆動部３２、荷重付与部３３及び荷重測定部３５は、筐体３９（図６参照）内に収容されている。回転駆動部３２の先端には、回転ツールＦを着脱可能なチャック部が設けられている。摩擦攪拌制御部５５（図８参照）は、回転ツールＦが所定の回転数となるように回転駆動部３２を制御する。 Therotary drive unit 32 includes a rotary drive unit such as a motor that rotates the rotary tool F. As shown in FIG. Therotation driving section 32, theload applying section 33 and theload measuring section 35 are housed in a housing 39 (see FIG. 6). A chuck portion to which the rotary tool F can be attached and detached is provided at the tip of therotary drive portion 32 . The friction stir control section 55 (see FIG. 8) controls therotation drive section 32 so that the rotary tool F reaches a predetermined number of revolutions.

荷重付与部３３（図８参照）は、回転ツールＦの軸方向に移動可能なシリンダ機構等を含んで構成されており、摩擦攪拌接合中において、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２に対する回転ツールＦの押圧力を調整する部位である。 The load application unit 33 (see FIG. 8) is configured including a cylinder mechanism or the like that can move in the axial direction of the rotary tool F. This is a part for adjusting the pressing force of the rotating tool F.

荷重測定部３５は、回転ツールＦとモータ等の回転駆動手段との間に介設されており、摩擦攪拌接合中に回転ツールＦが受ける軸方向の反力荷重を測定する装置である。荷重測定部３５で計測された結果は、ワーク番号と関連付けられて制御装置５の摩擦攪拌制御部５５に送信されるとともに、記憶部４４に格納される。 Theload measuring unit 35 is interposed between the rotary tool F and a rotary drive means such as a motor, and is a device for measuring the axial reaction load applied to the rotary tool F during friction stir welding. The result measured by theload measuring unit 35 is associated with the workpiece number, transmitted to the frictionstir control unit 55 of thecontrol device 5 and stored in thestorage unit 44 .

荷重測定部３５で計測された結果は、ワーク番号とともに制御装置５の表示部４３に表示されるようにしてもよい。摩擦攪拌制御部５５は、回転ツールＦの反力荷重が、予め設定された設定荷重に近づくように荷重付与部３３をフィードバック制御する。 The result measured by theload measuring unit 35 may be displayed on thedisplay unit 43 of thecontrol device 5 together with the workpiece number. The frictionstir control unit 55 feedback-controls theload applying unit 33 so that the reaction force load of the rotary tool F approaches a preset set load.

回転ツールＦの押圧力（設定荷重）は、本実施形態では、例えば、２０００～４０００Ｎに設定され、好ましくは２５００～３５００Ｎに設定されている。 The pressing force (set load) of the rotating tool F is set to, for example, 2000 to 4000N, preferably 2500 to 3500N, in this embodiment.

＜測定部＞
測定部３４は、回転駆動部３２の外側に取り付けられた測定装置である。測定部３４は、本実施形態ではラインセンサを用いている。測定部３４は、照射されたラインレーザの反射光により、突合せ部Ｊ１（接合部）周りの凹凸、隙間、形状等を取得可能になっている。測定部３４で計測された結果は、ワーク番号と関連付けられて制御装置５の摩擦攪拌制御部５５に送信されるとともに、記憶部４４に格納される。測定部３４で計測された結果は、ワーク番号とともに制御装置５の表示部４３に表示されるようにしてもよい。<Measuring part>
The measuringunit 34 is a measuring device attached to the outside of therotary drive unit 32 . Themeasurement unit 34 uses a line sensor in this embodiment. Themeasurement unit 34 can acquire the irregularities, gaps, shapes, etc. around the butt joint J1 (joint) by the reflected light of the irradiated line laser. The result measured by the measuringunit 34 is associated with the work number and transmitted to the frictionstir control unit 55 of thecontrol device 5 and stored in thestorage unit 44 . The result measured by the measuringunit 34 may be displayed on thedisplay unit 43 of thecontrol device 5 together with the workpiece number.

より詳しくは、測定部３４は、摩擦攪拌接合を行う前にアームロボット３１によって突合せ部Ｊ１に沿って移動することにより、突合せ部Ｊ１の段差寸法ｈ、隙間量Ｄ及び第一金属部材１０１の稜線位置Ｙｐを測定することができる。段差寸法ｈは、第一金属部材１０１の表面１０１ｂから第二金属部材１０２の表面１０２ｂまでの高さ寸法である。隙間量Ｄは、第一金属部材１０１の端面１０１ａから第二金属部材１０２の端面１０２ａまでの距離である。稜線位置Ｙｐは、図７に示すように、第一金属部材１０１の突合せ部Ｊ１に面する上面側の稜線１０１ｅの形状（ＸＹ平面上の位置）である。 More specifically, themeasurement unit 34 moves along the butted portion J1 by thearm robot 31 before performing friction stir welding, thereby measuring the step dimension h of the butted portion J1, the gap amount D, and the ridge line of thefirst metal member 101. Position Yp can be measured. The step dimension h is the height dimension from thesurface 101 b of thefirst metal member 101 to thesurface 102 b of thesecond metal member 102 . The gap amount D is the distance from theend face 101a of thefirst metal member 101 to theend face 102a of thesecond metal member 102 . As shown in FIG. 7, the ridgeline position Yp is the shape (position on the XY plane) of theridgeline 101e on the upper surface side of thefirst metal member 101 facing the butted portion J1.

また、測定部３４は、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎ（ＸＹ平面上の位置：図１１参照）を測定することができる。また、測定部３４は、摩擦攪拌接合前の回転ツールＦの位置Ｙｂ（初期位置Ｙｂ₀：図９参照）を測定することができる。この初期位置Ｙｂ₀は、摩擦攪拌接合を行う際に、回転ツールＦを第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２に挿入する直前の回転ツールＦの位置である。In addition, the measuringunit 34 can measure the position Yn (the position on the XY plane: see FIG. 11) of the rotary tool F during friction stir welding. The measuringunit 34 can also measure the position Yb (initial position Yb₀ : see FIG. 9) of the rotary tool F before friction stir welding. This initial position Yb₀ is the position of the rotary tool F immediately before the rotary tool F is inserted into thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 when friction stir welding is performed.

また、測定部３４は、摩擦攪拌接合後に突合せ部Ｊ１（接合部）に沿って移動することにより、接合部のバリ高さＳ（アンダーカット）及び表面粗さＲａを測定することができる。つまり、測定部３４は、摩擦攪拌接合後に接合部の状態、接合品質を確認するための検査部として機能することもできる。アンダーカットとは、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の各表面１０１ｂ，１０２ｂが接合前よりも凹んでいる（削れている）状態を言う。なお、本実施形態では、測定部３４は、接合部のバリ高さＳ（アンダーカット）及び表面粗さＲａの少なくとも一方を測定するようにしてもよい。また、測定部（検査部）３４は、回転駆動部３２を収容する筐体３９の外側に取り付けたが、例えば、他のアームロボットに取り付けてもよい。また、測定部と検査部とは別の装置であってもよい。 Further, themeasurement unit 34 can measure the burr height S (undercut) and the surface roughness Ra of the joint by moving along the butt joint J1 (joint) after the friction stir welding. In other words, the measuringsection 34 can also function as an inspection section for checking the state of the joint and the quality of the joint after the friction stir welding. Undercut refers to a state in which thesurfaces 101b and 102b of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are recessed (cut away) compared to before joining. In this embodiment, themeasurement unit 34 may measure at least one of the burr height S (undercut) and the surface roughness Ra of the joint. Moreover, although the measurement unit (inspection unit) 34 is attached to the outside of thehousing 39 that accommodates therotary drive unit 32, it may be attached to another arm robot, for example. Also, the measurement unit and the inspection unit may be separate devices.

［１－４．制御装置］
制御装置５は、図８に示すように、搬送装置２、固定装置３及び摩擦攪拌装置４の全体の動作を制御する制御装置である。制御装置５は、演算部（ＣＰＵ（Central Processing Unit）：図示省略）と、キーボード、タッチパネル等の入力部４２と、モニター、ディスプレイ等の表示部４３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read only memory）等の記憶部４４とを含んで構成されている。[1-4. Control device]
Thecontrol device 5 is a control device that controls the overall operation of the conveyingdevice 2, the fixingdevice 3, and thefriction stir device 4, as shown in FIG. Thecontrol device 5 includes an arithmetic unit (CPU (Central Processing Unit): not shown), aninput unit 42 such as a keyboard and a touch panel, adisplay unit 43 such as a monitor and a display, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read only memory) and astorage unit 44 such as the memory.

また、制御装置５は、主制御部４１と、搬送制御部５１と、吸引制御部５２と、温度制御部５３と、クランプ制御部５４と、摩擦攪拌制御部５５とを備えている。主制御部４１は、搬送制御部５１、吸引制御部５２、温度制御部５３、クランプ制御部５４及び摩擦攪拌制御部５５の各制御を統括する部位である。また、主制御部４１は、一の摩擦攪拌接合が完了した後、記憶部４４からそのワーク番号の判定結果を読み出して、当該第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２（被接合金属部材１０３）が数値範囲外品と判定されたか否かを判定する判定部（図示省略）を備えている。 Thecontrol device 5 also includes amain control section 41 , atransport control section 51 , asuction control section 52 , atemperature control section 53 , aclamp control section 54 and a frictionstir control section 55 . Themain control unit 41 is a unit that controls thetransport control unit 51 , thesuction control unit 52 , thetemperature control unit 53 , theclamp control unit 54 and the frictionstir control unit 55 . Further, after one friction stir welding is completed, themain control unit 41 reads out the determination result of the work number from thestorage unit 44, and ) is determined to be out of the numerical range.

主制御部４１、搬送制御部５１、吸引制御部５２、温度制御部５３、クランプ制御部５４、及び摩擦攪拌制御部５５は、自動接合プログラムとしてＲＯＭに格納されている。演算部がＲＯＭから自動接合プログラムを読み込んで、ＲＡＭに展開して実行することで、主制御部４１、搬送制御部５１、吸引制御部５２、温度制御部５３、クランプ制御部５４、及び摩擦攪拌制御部５５の各部位として機能させる。自動接合プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read only memory）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Digital Versatile Disc Read only memory）等の光ディスク；ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤメモリ等のフラッシュメモリ等の記録媒体に記録されて配布されてもよく、インターネット、イントラネット等の通信ネットワークを通じて配布されてもよい。制御装置５は、記録媒体から自動接合プログラムを読みだしたり、通信ネットワークを介して自動接合プログラムを受信したりすることで、自動接合プログラムを取得して実行することができる。 Themain controller 41, thetransport controller 51, thesuction controller 52, thetemperature controller 53, theclamp controller 54, and thefriction stir controller 55 are stored in the ROM as an automatic welding program. The calculation unit reads the automatic welding program from the ROM, develops it in the RAM, and executes it, thereby controlling themain control unit 41, thetransfer control unit 51, thesuction control unit 52, thetemperature control unit 53, theclamp control unit 54, and the friction stirring program. It functions as each part of thecontrol unit 55 . The automatic splicing program can be used for recording media such as optical disks such as CD-ROM (Compact Disc Read only memory) and DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read only memory); USB (Universal Serial Bus) memory and flash memory such as SD memory. It may be recorded and distributed, or distributed through a communication network such as the Internet or an intranet. Thecontrol device 5 can acquire and execute the automatic bonding program by reading the automatic bonding program from the recording medium or receiving the automatic bonding program via the communication network.

なお、本実施形態では、各制御部を制御装置５内に一括して設けたが、装置ごとに制御部を設けてもよいし、制御装置５と各装置で制御部を共有してもよい。 In this embodiment, each control unit is collectively provided in thecontrol device 5, but a control unit may be provided for each device, or the control unit may be shared between thecontrol device 5 and each device. .

＜搬送制御部＞
搬送制御部５１は、搬送装置２に制御信号を送信して第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を架台２１の所定位置まで搬送する制御を行う。一方、搬送制御部５１は、一の摩擦攪拌接合が終了しクランプ部２４が退避したら、架台２１から被接合金属部材１０３を取り出す制御を行う。<Conveyance control unit>
Thetransport control unit 51 performs control to transmit a control signal to thetransport device 2 to transport thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to predetermined positions on themount 21 . On the other hand, when one friction stir welding is completed and the clampingpart 24 is retracted, thetransfer control part 51 controls to take out the metal member 103 to be welded from themount 21 .

また、搬送制御部５１は、一度でも数値範囲外品との判定を受けたと主制御部４１で判定された場合、架台２１から当該被接合金属部材１０３を取り出して、数値範囲外品配置エリア１６に搬送する制御を行う。一方、搬送制御部５１は、主制御部４１で数値範囲外品との判定を一度も受けていないと判定された場合、架台２１から当該被接合金属部材１０３を取り出して、合格品配置エリア１５に搬送する制御を行う。なお、数値範囲外品か否かの判定によらず、摩擦攪拌接合後に被接合金属部材１０３を同じ位置に搬送するように制御してもよい。 Further, when themain control unit 41 determines that the article is out of numerical range even once, thetransport control unit 51 takes out the metal member 103 to be joined from thestand 21 and places it in the out-of-numerical-rangearticle placement area 16 . control the transport to On the other hand, when themain control unit 41 determines that the product has never been judged to be out of the numerical range, thetransport control unit 51 removes the metal member 103 to be joined from thegantry 21 and control the transport to Regardless of whether or not the product is out of the numerical range, the metal member 103 to be welded may be controlled to be conveyed to the same position after the friction stir welding.

＜吸引制御部＞
吸引制御部５２は、クランプ部２４が第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を架台２１に固定した後、吸引部２２に制御信号を送信して吸引機２９を吸引ＯＮとし、架台２１に固定された第二金属部材１０２の端部を吸引する制御を行う。吸引制御部５２は、その摩擦攪拌接合が終了したら、吸引ＯＦＦとする制御を行う。<Suction control unit>
After theclamp unit 24 has fixed thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to themount 21 , thesuction control unit 52 transmits a control signal to thesuction unit 22 to turn on the suction of thesuction unit 29 . Control is performed to suck the end of the fixedsecond metal member 102 . Thesuction control unit 52 performs control to turn off the suction when the friction stir welding is completed.

＜温度制御部＞
温度制御部５３は、温度調整部２３に制御信号を送信して設定された温度となるようにヒーターを作動又は停止させる制御を行う。温度調整部２３の所定の数値範囲は、定義設定すればよいが、例えば、３０～１２０℃に設定し、好ましくは６０～９０℃に設定する。<Temperature controller>
Thetemperature control unit 53 transmits a control signal to thetemperature adjustment unit 23 and performs control to operate or stop the heater so as to achieve the set temperature. The predetermined numerical range of thetemperature adjustment unit 23 may be defined and set, for example, it is set to 30 to 120.degree. C., preferably 60 to 90.degree.

また、温度制御部５３は、判定部６５を備えている。判定部６５は、一の摩擦攪拌接合の直前において、温度制御部５３の温度センサ２３ａから送信された結果（温度Ｔ）が所定の数値範囲内か否かを判定する。なお、温度Ｔは、架台２１表面の温度、より具体的には載置部２５の温度を表すものである。 Thetemperature control section 53 also includes adetermination section 65 . Thedetermination unit 65 determines whether the result (temperature T) transmitted from thetemperature sensor 23a of thetemperature control unit 53 is within a predetermined numerical range immediately before one friction stir welding. The temperature T represents the temperature of the surface of thepedestal 21 , more specifically the temperature of the mountingsection 25 .

判定部６５は、温度Ｔを所定の数値範囲外と判定した場合、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２をワーク番号と関連付けて数値範囲外品と判定する。判定部６５は、当該判定結果を主制御部４１に送信するとともに記憶部４４に格納する。当該判定結果は、表示部４３に表示させるようにしてもよいし、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。また、判定部６５は、主制御４１に設けてもよい。 When thedetermination unit 65 determines that the temperature T is out of the predetermined numerical range, thedetermination unit 65 associates thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 with the work number and determines that the product is out of the numerical range. Thedetermination unit 65 transmits the determination result to themain control unit 41 and stores it in thestorage unit 44 . The determination result may be displayed on thedisplay unit 43, or may be notified by notification means that outputs sound, light, or the like according to the determination result. Also, thedetermination unit 65 may be provided in themain control 41 .

なお、温度センサ２３ａから送信された結果が所定の数値範囲外と判定された場合、温度制御部５３は、温度調整部２３のヒーターの制御により載置部２５を加温又は冷却させて、温度センサ２３ａから送信される結果が所定の数値範囲に含まれるように制御してもよい。 When it is determined that the result transmitted from thetemperature sensor 23a is outside the predetermined numerical range, thetemperature control unit 53 controls the heater of thetemperature adjustment unit 23 to heat or cool theplacement unit 25, thereby increasing the temperature. It may be controlled so that the result transmitted from thesensor 23a is included in a predetermined numerical range.

＜クランプ制御部＞
クランプ制御部５４は、クランプ部２４に制御信号を送信して架台２１に載置された第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定（セット）する制御を行う。また、摩擦攪拌接合が終了したら、クランプ部２４に制御信号を送信して第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の固定を解除する制御を行う。<Clamp controller>
Theclamp control unit 54 performs control to fix (set) thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 placed on themount 21 by transmitting a control signal to theclamp unit 24 . Further, when the friction stir welding is completed, a control signal is transmitted to theclamp section 24 to perform control to release the fixation of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 .

なお、摩擦攪拌接合前の固定状態（段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ）が所定の数値範囲外と判定された場合、クランプ部２４は、直ちに第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の固定を解除する制御を行ってもよい。この場合、例えば、搬送装置２のアームロボット１１で第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の位置を微修正するようにしてもよいし、当該第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を架台２１から取り出して、新たな第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を配置するようにしてもよい。 When it is determined that the fixed state (step dimension h, gap amount D, temperature T) before friction stir welding is out of the predetermined numerical range, theclamp portion 24 immediately moves thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102. may be controlled to release the fixation. In this case, for example, thearm robot 11 of thetransfer device 2 may slightly correct the positions of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, or thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 may be Thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 may be placed after being taken out from theframe 21 .

＜摩擦攪拌制御部＞
摩擦攪拌制御部５５は、摩擦攪拌装置４に制御信号を送信して第一金属部材１０１と第二金属部材１０２とを摩擦攪拌接合する制御を行う。摩擦攪拌制御部５５は、目標移動ルート生成部６１と、許容範囲生成部６２と、修正移動ルート生成部６３と、判定部６４とを備えている。<Friction Stir Controller>
The frictionstir control unit 55 transmits a control signal to thefriction stir device 4 to control the friction stir welding of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 . The frictionstir control unit 55 includes a target movementroute generation unit 61 , an allowablerange generation unit 62 , a corrected movementroute generation unit 63 and adetermination unit 64 .

目標移動ルート生成部６１は、図９に示すように、回転ツールＦの目標移動ルートＲ１を生成する部位である。ここで、図９は、摩擦撹拌接合を行う際に回転ツールＦが移動する目標移動ルートＲ１と、無負荷の状態で回転ツールＦが移動する修正移動ルートＲ２との関係を示す模式図である。目標移動ルートＲ１は、突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際に、回転ツールＦが移動する目標となる軌跡を設定するものである。目標移動ルート生成部６１は、摩擦攪拌接合を行う前に測定部３４から送信された稜線位置Ｙｐを目標移動ルートＲ１として算出する。第一金属部材１０１の稜線１０１ｅは、公差等により必ずしも直線にはなっていないため、稜線位置Ｙｐは概ねギザギザな線となる。目標移動ルートＲ１は、稜線位置Ｙｐと同一のルート（ギザギザなルート）としてもよいし、最小二乗法等に基づいて直線としてもよい。 The target movementroute generation unit 61 is a part that generates a target movement route R1 of the rotating tool F, as shown in FIG. Here, FIG. 9 is a schematic diagram showing the relationship between a target movement route R1 along which the rotary tool F moves when friction stir welding is performed, and a corrected movement route R2 along which the rotary tool F moves in a no-load state. . The target movement route R1 sets a target trajectory along which the rotary tool F moves when friction stir welding is performed on the butt portion J1. The target movementroute generation unit 61 calculates the ridgeline position Yp transmitted from themeasurement unit 34 before performing the friction stir welding as the target movement route R1. Since theridgeline 101e of thefirst metal member 101 is not necessarily straight due to tolerances and the like, the ridgeline position Yp is generally jagged. The target movement route R1 may be the same route as the edge line position Yp (jagged route), or may be a straight line based on the method of least squares or the like.

許容範囲生成部６２は、摩擦攪拌接合中に回転ツールＦのＹ方向の移動を許容する許容範囲Ｍを設定する。図９に示すように、許容範囲Ｍは、例えば、稜線位置Ｙｐを中心として幅方向に距離ｍ，ｍとなる境界線Ｍａ，Ｍｂで囲まれた範囲として算出する。より詳しくは、許容範囲Ｍは、境界線Ｍａ，Ｍｂ、第一金属部材１０１の稜線１０１ｆ，１０１ｇ、第二金属部材１０２の稜線１０２ｆ，１０２ｇで囲まれた範囲となる。許容範囲Ｍの大きさは、摩擦攪拌接合で要求される精度等に合わせて適宜設定すればよいが、例えば、距離ｍを０．３～０．６ｍｍで設定してもよい。特には、第一金属部材１０１側の許容範囲Ｍ_１、第二金属部材１０２側の許容範囲Ｍ_２よりも広く設定することが好ましい。なお、許容範囲Ｍの境界線Ｍａ，Ｍｂは稜線位置Ｙｐに応じてギザギザな線としてもよいし、最小二乗法等に基づいて直線としてもよい。また、境界線Ｍａ，Ｍｂは本実施形態では稜線位置Ｙｐから等距離としたが、異なる距離に設定してもよい。Theallowable range generator 62 sets an allowable range M that allows the movement of the rotary tool F in the Y direction during friction stir welding. As shown in FIG. 9, the allowable range M is calculated, for example, as a range surrounded by boundary lines Ma and Mb with distances m and m in the width direction centered on the edge line position Yp. More specifically, allowable range M is a range surrounded by boundary lines Ma and Mb,ridgelines 101f and 101g offirst metal member 101 andridgelines 102f and 102g ofsecond metal member 102 . The size of the allowable range M may be appropriately set according to the accuracy required for friction stir welding, but the distance m may be set to 0.3 to 0.6 mm, for example. In particular, it is preferable to set it wider than the allowable range M₁ on thefirst metal member 101 side and the allowable range M₂ on thesecond metal member 102 side. Note that the boundary lines Ma and Mb of the allowable range M may be jagged lines according to the edge position Yp, or may be straight lines based on the method of least squares or the like. Further, although the boundary lines Ma and Mb are set at the same distance from the edge line position Yp in this embodiment, they may be set at different distances.

修正移動ルート生成部６３は、修正移動ルートＲ２を生成する部位である。修正移動ルートＲ２は、突合せ部Ｊ１の摩擦攪拌接合を行う際に、回転ツールＦがこのルートに沿って移動するように制御される軌跡を示す。回転ツールＦを修正移動ルートＲ２に沿って移動するように制御することで、回転ツールＦは目標移動ルートＲ１に沿って移動するように摩擦攪拌接合が行われる。 The correctedtravel route generator 63 is a part that generates a corrected travel route R2. A corrected movement route R2 indicates a trajectory along which the rotating tool F is controlled to move when performing friction stir welding of the butt portion J1. By controlling the rotary tool F to move along the corrected movement route R2, friction stir welding is performed so that the rotary tool F moves along the target movement route R1.

ここで、図１０は、テスト軌跡Ｑ１と、テスト軌跡Ｑ２をと示す模式図である。図１０に示すように、摩擦攪拌接合を行う前に、一対の金属部材３０１，３０２を用いて修正移動ルートＲ２を生成するためのテスト試行を行う。金属部材３０１，３０２は、実際に摩擦攪拌接合を行う第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２と同じ、若しくは、近い材料、厚さ等であることが好ましい。つまり、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２による突合せ部Ｊ１と同様に、金属部材３０１，３０２同士を突き合わせて突合せ部Ｊ３０を形成する。すなわち、このテスト試行では、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２と比して、同様の材種の金属からなり、同様の板厚寸法を有する板状部材を、同様の高さの段差を形成するようにして突き合わせた、表面の高さ位置が異なる二つの金属部材３０１，３０２を用いることが好ましい。 Here, FIG. 10 is a schematic diagram showing the test trajectory Q1 and the test trajectory Q2. As shown in FIG. 10, before performing friction stir welding, a test trial is performed to generate a corrected movement route R2 using a pair ofmetal members 301 and 302. FIG. It is preferable that themetal members 301 and 302 have the same or similar material, thickness, etc. as thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 which are actually subjected to friction stir welding. That is, themetal members 301 and 302 are butted against each other to form a butt portion J30 in the same manner as the butt portion J1 by thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 . That is, in this test trial, compared with thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, the plate-like member made of the same kind of metal and having the same plate thickness dimension was used to form a step having a similar height. It is preferable to use twometal members 301 and 302 having different surface height positions butted against each other so as to form a .

テスト軌跡Ｑ１は、回転ツールＦを金属部材３０１，３０２に挿入しないで、予め設定された設定移動ルートに従って、試験的に摩擦攪拌装置４を移動させた走行軌跡を示している。つまり、テスト軌跡Ｑ１は、無負荷状態で摩擦攪拌装置４のアームロボット３１を移動させた走行軌跡である。このとき、回転ツールを金属部材３０１，３０２に挿入せずに無負荷の状態で移動させたものであれば、回転ツールＦを取り付けずに移動させたものであってもよい。なお、本明細書において、「走行軌跡」は、単に「軌跡」と称することがある。 A test trajectory Q1 indicates a travel trajectory in which thefriction stirrer 4 is experimentally moved according to a preset movement route without inserting the rotary tool F into themetal members 301 and 302 . In other words, the test trajectory Q1 is a travel trajectory of thearm robot 31 of thefriction stirrer 4 in the no-load state. At this time, as long as the rotating tool is not inserted into themetal members 301 and 302 and is moved in a no-load state, the rotating tool F may be moved without being attached. In addition, in this specification, the "running locus" may simply be referred to as a "trajectory".

一方、テスト軌跡Ｑ２は、回転ツールＦを金属部材３０１，３０２に挿入して、予め設定されたテスト軌跡Ｑ１と同じ設定移動ルートに従って、試験的に摩擦攪拌を行った軌跡である。テスト軌跡Ｑ１とテスト軌跡Ｑ２は、いずれも同じ設定移動ルートにしたがって移動させたにも関わらず、実際に摩擦攪拌を行うことで所定の差分（差分ＹＬ）が発生する。 On the other hand, the test trajectory Q2 is a trajectory obtained by inserting the rotating tool F into themetal members 301 and 302 and performing friction stir on a trial basis following the same set movement route as the preset test trajectory Q1. Although the test trajectory Q1 and the test trajectory Q2 are both moved according to the same set movement route, a predetermined difference (difference YL) is generated by actually performing friction stir.

これは、表面の高さ位置が異なるように突き合わされた二つの金属部材に回転ツールＦが接触することで、アームロボット３１に生じるたわみによって回転ツールＦの位置がテスト軌跡Ｑ１からテスト軌跡Ｑ２に変位することに起因すると推察される。また、アームロボット３１の癖、金属部材の材料抵抗等にも影響を受けていると推察される。したがって、摩擦攪拌接合でテスト軌跡Ｑ２を走行させたい場合は、差分ＹＬを考慮して設定移動ルートを設定する必要がある。差分ＹＬは、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の摩擦攪拌接合前に、金属部材に回転ツールＦを挿入した状態で摩擦攪拌接合を行ったテスト試行と、無負荷の状態で行ったテスト試行とを行い、これらに基づいて予め算出することができる。より詳しくは、差分ＹＬは、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２による突合せ部Ｊ１と同様に突合せ部を形成した金属部材に回転ツールＦを挿入した状態で摩擦攪拌接合を行いながら回転ツールＦを移動させた場合のテスト軌跡Ｑ２と、回転ツールＦを金属部材に挿入せずに無負荷の状態で移動させた場合のテスト軌跡Ｑ１との走行軌跡の差分（差分の平均）から算出することができる。なお、テスト軌跡Ｑ１及びテスト軌跡Ｑ２を得るための設定移動ルートは、突き合わせた金属部材の突合せ部Ｊ３０をテスト軌跡Ｑ２が通過するように設定することが好ましい。特には、テスト軌跡Ｑ２の開始位置付近で突合せ部Ｊ３０を通過して、突合せ部Ｊ３０に沿って、厚板の金属部材側に向けて移動するように設定移動ルートを設定することが好ましい。なお、テスト試行を行う際は、金属部材３０１，３０２の少なくとも一方に回転ツールＦを挿入してテスト軌跡Ｑ１，Ｑ２を取得すればよい。 This is because when the rotary tool F comes into contact with two metal members butted against each other so that their surfaces are at different height positions, the position of the rotary tool F changes from the test trajectory Q1 to the test trajectory Q2 due to the deflection of thearm robot 31. It is presumed that this is caused by displacement. In addition, it is presumed that the habit of thearm robot 31, the material resistance of the metal member, and the like also have an influence. Therefore, if it is desired to run the test locus Q2 in friction stir welding, it is necessary to set the set movement route in consideration of the difference YL. The difference YL was obtained by a test trial in which friction stir welding was performed with the rotating tool F inserted into the metal members before friction stir welding of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, and in a no-load state. can be pre-calculated based on test runs. More specifically, the difference YL is obtained by inserting the rotary tool F into the metal member forming a butt portion similar to the butt portion J1 of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, while performing friction stir welding. It is calculated from the difference (average of the difference) between the test locus Q2 when the rotary tool F is moved and the test locus Q1 when the rotating tool F is moved without being inserted into the metal member and without load. be able to. It is preferable that the set movement route for obtaining the test trajectory Q1 and the test trajectory Q2 is set so that the test trajectory Q2 passes through the butted portion J30 of the metal members that are butted against each other. In particular, it is preferable to set the set movement route so that the test locus Q2 passes through the joint J30 near the start position and moves along the joint J30 toward the metal member side of the thick plate. When performing a test trial, the rotary tool F may be inserted into at least one of themetal members 301 and 302 to obtain the test trajectories Q1 and Q2.

修正移動ルート生成部６３では、図９に示すように、目標移動ルートＲ１及び差分ＹＬに基づいて、修正移動ルートＲ２を算出する。本実施形態では、図１０に示すように、実際に摩擦攪拌接合を行ったテスト軌跡Ｑ２は、無負荷の状態のテスト軌跡Ｑ１から左側（薄板側）へ差分ＹＬだけ略平行に変位する傾向があるため、修正移動ルートＲ２は、目標移動ルートＲ１に対して右側（厚板（第一金属部材１０１）側）へ差分ＹＬだけ変位させた位置に設定する。つまり、摩擦攪拌制御部５５は、修正移動ルートＲ２で回転ツールＦが移動するように制御することにより、差分ＹＬが吸収されて、目標移動ルートＲ１上を回転ツールＦが移動して、摩擦撹拌接合が行われるようになる。 As shown in FIG. 9, the correctedtravel route generator 63 calculates a corrected travel route R2 based on the target travel route R1 and the difference YL. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the test locus Q2 in which friction stir welding was actually performed tends to be displaced substantially parallel to the left side (thin plate side) by the difference YL from the test locus Q1 in the no-load state. Therefore, the corrected movement route R2 is set at a position displaced by the difference YL from the target movement route R1 to the right side (thick plate (first metal member 101) side). That is, the frictionstir control unit 55 controls the rotating tool F to move along the corrected movement route R2, thereby absorbing the difference YL, moving the rotating tool F along the target movement route R1, and friction stirring. Joining will take place.

なお、テスト軌跡Ｑ１及びテスト軌跡Ｑ２の差分ＹＬが小さい又は無い場合は、修正移動ルートは設定せずに、目標移動ルートＲ１に基づいて回転ツールＦを移動させてもよい。また、差分ＹＬの取得（算出）は摩擦攪拌接合ごとに行う必要はないが、例えば、回転ツールＦを交換する場合、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の板厚寸法、材種、表面の高さ位置等を変更する場合に応じて取得し、差分ＹＬと修正移動ルートＲ２を算出することが好ましい。 If the difference YL between the test trajectory Q1 and the test trajectory Q2 is small or absent, the rotary tool F may be moved based on the target movement route R1 without setting the corrected movement route. In addition, it is not necessary to acquire (calculate) the difference YL for each friction stir welding. It is preferable to acquire the difference YL and the corrected movement route R2 according to the case where the surface height position or the like is changed.

修正移動ルート生成部６３は、判定部６４によって摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置が許容範囲Ｍ外と判定された場合、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置に応じて回転ツールＦの位置を再設定した修正移動ルートＲ２を算出することが好ましい。具体的には、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦのＹ方向の位置が第一金属部材１０１側となっていた箇所では、この箇所の回転ツールＦの位置が第二金属部材１０２側となるように修正移動ルートＲ２を再設定する。同様に、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦのＹ方向の位置が第二金属部材１０２側となっていた箇所では、この箇所の回転ツールＦの位置が第一金属部材１０１側となるように修正移動ルートＲ２を再設定する。 When the determiningunit 64 determines that the position of the rotating tool F during friction stir welding is outside the allowable range M, the corrected movementroute generating unit 63 adjusts the position of the rotating tool F according to the position of the rotating tool F during friction stir welding. It is preferable to calculate the corrected travel route R2 with the reset position. Specifically, at a location where the position of the rotating tool F in the Y direction during friction stir welding was on the side of thefirst metal member 101, the position of the rotating tool F at this location is on the side of thesecond metal member 102. to reset the corrected travel route R2. Similarly, at a location where the position of the rotary tool F in the Y direction during friction stir welding was on thesecond metal member 102 side, the position of the rotary tool F at this location is corrected to be on thefirst metal member 101 side. Reset travel route R2.

判定部６４は、図８に示すように、測定部３４から送信される結果が所定の数値範囲内か否かを判定する部位である。つまり、判定部６４は、摩擦攪拌接合前の段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ、回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀がそれぞれ所定の数値範囲内か否かを判定する。また、判定部６４は、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが所定の数値範囲（許容範囲Ｍ）内か否かを判定する。また、判定部６４は、摩擦攪拌接合後の接合部のバリ高さＳ及び表面粗さＲａの両方が所定の数値範囲内か否かを判定する。Thedetermination unit 64, as shown in FIG. 8, is a part that determines whether the result transmitted from themeasurement unit 34 is within a predetermined numerical range. That is, thedetermination unit 64 determines whether or not the step size h, the gap amount D, the temperature T, and the initial position Yb₀ of the rotary tool F before friction stir welding are within predetermined numerical ranges. Further, thedetermination unit 64 determines whether or not the position Yn of the rotary tool F during friction stir welding is within a predetermined numerical range (permissible range M). Further, thedetermination unit 64 determines whether both the burr height S and the surface roughness Ra of the joint after friction stir welding are within a predetermined numerical range.

＜段差寸法ｈ＞
判定部６４は、摩擦攪拌接合を行う前に測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させることで、測定部３４から送信された結果（段差寸法ｈ（ｍｍ））が、所定の数値範囲内か否かを判定する。<Step dimension h>
Thedetermination unit 64 moves themeasurement unit 34 along the butted portion J1 before performing the friction stir welding so that the result (step dimension h (mm)) transmitted from themeasurement unit 34 is within a predetermined numerical range. Determine whether or not

本実施形態では、第一金属部材１０１の板厚寸法は２．０ｍｍであり、第二金属部材１０２の板厚寸法は１．２ｍｍに設定しているため、設定段差寸法は０．８ｍｍである。段差寸法ｈの所定の数値範囲は適宜設定すればよいが、例えば、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の設定段差寸法ｈが０．８ｍｍである場合、０．７５≦ｈ≦０．９３と設定することができる。判定対象となる段差寸法ｈは、測定部３４で取得された全数でもよいし、接合長全体に対する段差寸法の平均値であってもよいし、最大値であってもよいし、もしくは所定間隔ごとの複数の段差寸法を抽出してそれぞれ判定してもよい。 In this embodiment, the plate thickness of thefirst metal member 101 is set to 2.0 mm, and the plate thickness of thesecond metal member 102 is set to 1.2 mm, so that the set step size is 0.8 mm. . The predetermined numerical range of the step dimension h may be set appropriately. 93 can be set. The step dimension h to be determined may be the total number obtained by the measuringunit 34, the average value of the step dimension for the entire joint length, the maximum value, or at predetermined intervals. may be determined by extracting a plurality of step sizes.

判定部６４は、段差寸法ｈを所定の数値範囲外と判定した場合、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２をワーク番号と関連付けて数値範囲外品と判定する。判定部６４は、当該判定結果を主制御部４１に送信するとともに記憶部４４に格納する。当該判定結果は、表示部４３に表示させるようにしてもよいし、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。 When determining that the step dimension h is out of the predetermined numerical range, thedetermination unit 64 associates thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 with the work number and determines that the product is out of the numerical range. Thedetermination unit 64 transmits the determination result to themain control unit 41 and stores it in thestorage unit 44 . The determination result may be displayed on thedisplay unit 43, or may be notified by notification means that outputs sound, light, or the like according to the determination result.

＜隙間量Ｄ＞
また、判定部６４は、摩擦攪拌接合を行う前に測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させることで、測定部３４から送信された隙間量Ｄ（ｍｍ）が、所定の数値範囲内か否かを判定する。隙間量Ｄの所定範囲は適宜設定すればよいが、例えば、０≦Ｄ≦０．４と設定することができる。判定する隙間量Ｄは、測定部３４で取得された全数でもよいし、接合長全体に対する隙間量の平均値でもよいし、最大値であってもよいし、もしくは所定間隔ごとの複数の隙間量を抽出してそれぞれ判定してもよい。<Gap amount D>
In addition, thedetermination unit 64 moves themeasurement unit 34 along the butted portion J1 before performing the friction stir welding, thereby determining whether the gap amount D (mm) transmitted from themeasurement unit 34 is within a predetermined numerical range. determine whether or not The predetermined range of the clearance D may be set as appropriate, and may be set to 0≤D≤0.4, for example. The gap amount D to be determined may be the total number obtained by the measuringunit 34, the average value of the gap amounts for the entire joint length, the maximum value, or a plurality of gap amounts at predetermined intervals. may be extracted and determined respectively.

判定部６４は、隙間量Ｄを所定の数値範囲外と判定した場合、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２をワーク番号と関連付けて数値範囲外品と判定する。判定部６４は、当該判定結果を主制御部４１に送信するとともに記憶部４４に格納する。当該判定結果は、表示部４３に表示させるようにしてもよいし、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。 When thedetermination unit 64 determines that the gap amount D is out of the predetermined numerical range, the determiningunit 64 associates thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 with the work number and determines that the product is out of the numerical range. Thedetermination unit 64 transmits the determination result to themain control unit 41 and stores it in thestorage unit 44 . The determination result may be displayed on thedisplay unit 43, or may be notified by notification means that outputs sound, light, or the like according to the determination result.

＜初期位置＞
また、判定部６４は、摩擦攪拌接合を行う前に、測定部３４によって回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀を測定することで、測定部３４から送信された初期位置Ｙｂ₀が、修正移動ルートＲ２の開始位置に対して所定の数値範囲内か否かを判定する。初期位置Ｙｂ₀の所定範囲は適宜設定すればよいが、修正移動ルートＲ２の開始位置を中心として、例えば、０ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下の範囲内と設定することができる。特には、修正移動ルートＲ２の開始位置を中心として、Ｙ方向に０ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下の範囲内と設定することができる。<Initial position>
Further, thedetermination unit 64 measures the initial position Yb₀ of the rotary tool F by themeasurement unit 34 before performing the friction stir welding, so that the initial position Yb₀ transmitted from themeasurement unit 34 is the corrected movement route R2. It is determined whether or not the start position of is within a predetermined numerical range. Although the predetermined range of the initial position Yb₀ may be set appropriately, it can be set, for example, within a range of 0 mm or more and 0.3 mm or less centering on the start position of the corrected movement route R2. In particular, it can be set within a range of 0 mm or more and 0.3 mm or less in the Y direction centering on the start position of the corrected movement route R2.

判定部６４は、初期位置Ｙｂ₀を所定の数値範囲外と判定した場合、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２をワーク番号と関連付けて数値範囲外品と判定する。判定部６４は、当該判定結果を主制御部４１に送信するとともに記憶部４４に格納する。当該判定結果は、表示部４３に表示させるようにしてもよいし、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。When thedetermination unit 64 determines that the initial position Yb₀ is out of the predetermined numerical range, thedetermination unit 64 associates thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 with the work number and determines that they are out of the numerical range. Thedetermination unit 64 transmits the determination result to themain control unit 41 and stores it in thestorage unit 44 . The determination result may be displayed on thedisplay unit 43, or may be notified by notification means that outputs sound, light, or the like according to the determination result.

＜許容範囲Ｍ＞
また、判定部６４は、摩擦攪拌接合中に測定部３４から送信された回転ツールＦの位置Ｙｎが、許容範囲（数値範囲）Ｍ内か否かを判定する。図１１は、摩擦攪拌接合を行った後の回転ツールＦの位置Ｙｎ（移動軌跡）を示す模式図である。図１１では、説明の便宜上、Ｙ方向の移動が理解しやすいようにＸ方向とＹ方向の縮尺を変更して描画している。図１１では、図中の下側から上側に向けて回転ツールＦを移動させており、回転ツールＦの位置Ｙｎは許容範囲Ｍ内を移動している。<Allowable range M>
Further, thedetermination unit 64 determines whether or not the position Yn of the rotary tool F transmitted from themeasurement unit 34 during friction stir welding is within the allowable range (numerical range) M. FIG. 11 is a schematic diagram showing the position Yn (movement trajectory) of the rotating tool F after friction stir welding. In FIG. 11, for convenience of explanation, the scales in the X and Y directions are changed so that the movement in the Y direction can be easily understood. In FIG. 11, the rotary tool F is moved from the lower side to the upper side in the drawing, and the position Yn of the rotary tool F is moved within the allowable range M.

許容範囲Ｍの範囲は適宜設定すればよいが、例えば、稜線位置Ｙｐの全長方向に対して稜線位置Ｙｐを中心としたＹ方向の第一金属部材１０１側に０．６ｍｍ（ｍ＝０．６）、第二金属部材１０２側に０．３ｍｍ（ｍ＝０．３）となる位置で囲まれた領域と設定することができる。 The range of the allowable range M may be appropriately set, but for example, it is 0.6 mm (m=0.6 ), and can be set as an area surrounded by a position of 0.3 mm (m=0.3) on thesecond metal member 102 side.

判定部６４は、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎを許容範囲（数値範囲）Ｍ外と判定した場合、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２をワーク番号と関連付けて数値範囲外品と判定する。判定部６４は、当該判定結果を主制御部４１に送信するとともに記憶部４４に格納する。当該判定結果は、表示部４３に表示させるようにしてもよいし、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。 When determining that the position Yn of the rotating tool F during friction stir welding is outside the allowable range (numerical range) M, thedetermination unit 64 associates thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 with the work number to determine the numerical range. Judged as a foreign product. Thedetermination unit 64 transmits the determination result to themain control unit 41 and stores it in thestorage unit 44 . The determination result may be displayed on thedisplay unit 43, or may be notified by notification means that outputs sound, light, or the like according to the determination result.

＜バリ高さＳ及び表面粗さＲａ＞
また、判定部６４は、摩擦攪拌接合後において、摩擦攪拌装置４の測定部（検査部）３４を接合部（塑性化領域Ｗ）に沿って移動させることによって得られたバリ高さＳ及び表面粗さＲａの両方が所定の数値範囲内か否かを判定する。バリ高さＳは適宜設定すればよいが、例えば、０≦Ｓ≦０．１ｍｍに設定することができる。また、表面粗さＲａは適宜設定すればよいが、例えば、０≦Ｒａ≦５．０μｍに設定することができる。判定するバリ高さＳ及び表面粗さＲａは、測定部３４で取得された全数でもよいし、接合長全体に対する平均値でもよいし、最大値であってもよいし、もしくは所定間隔ごとの複数のバリ高さＳ及び表面粗さＲａを抽出してそれぞれ判定してもよい。<Burr height S and surface roughness Ra>
In addition, after the friction stir welding, thedetermination unit 64 determines the burr height S and the surface burr height S obtained by moving the measurement unit (inspection unit) 34 of thefriction stir device 4 along the welded portion (plasticized region W). It is determined whether both roughnesses Ra are within a predetermined numerical range. The burr height S may be set as appropriate, and may be set to 0≦S≦0.1 mm, for example. Also, the surface roughness Ra may be set as appropriate, and may be set to 0≦Ra≦5.0 μm, for example. The burr height S and surface roughness Ra to be determined may be the total number obtained by the measuringunit 34, the average value for the entire joint length, the maximum value, or a plurality of values at predetermined intervals. The burr height S and the surface roughness Ra may be extracted and determined respectively.

図１２は、本実施形態に係る回転ツールの挿入状態を示す断面図である。図１２に示すように、摩擦攪拌接合中においては、回転ツールＦを鉛直線に対して第二金属部材１０２側に所定の狙い角度θで傾けた状態で移動させる。回転ツールＦの移動軌跡には塑性化領域Ｗが形成されている。狙い角度θは、適宜設定すればよい。本実施形態では、例えば、上方から見た場合に先端側ピンＦ３の平坦面の中心Ｆ５が目標移動ルートＲ１と重なるように設定している。 FIG. 12 is a cross-sectional view showing an inserted state of the rotary tool according to this embodiment. As shown in FIG. 12, during the friction stir welding, the rotary tool F is moved while being inclined at a predetermined target angle θ toward thesecond metal member 102 with respect to the vertical line. A plasticized region W is formed in the movement locus of the rotating tool F. As shown in FIG. The target angle θ may be set appropriately. In this embodiment, for example, when viewed from above, the center F5 of the flat surface of the distal pin F3 is set so as to overlap the target movement route R1.

摩擦攪拌接合における挿入深さは、適宜設定すればよいが、本実施形態では基端側ピンＦ２の外周面を第一金属部材１０１の表面１０１ｂ及び第二金属部材１０２の表面１０２ｂにそれぞれ接触させつつ、先端側ピンＦ３が架台２１に接触しない程度に設定している。 The insertion depth in friction stir welding may be appropriately set, but in this embodiment, the outer peripheral surface of the proximal end pin F2 is brought into contact with thesurface 101b of thefirst metal member 101 and thesurface 102b of thesecond metal member 102, respectively. However, it is set to such an extent that the tip side pin F3 does not come into contact with themount 21. As shown in FIG.

本実施形態では、回転ツールＦを右回転させて、進行方向右側に第一金属部材１０１が位置するように回転ツールＦの回転方向及び進行方向を設定している。回転ツールＦの回転方向及び進行方向は適宜設定すればよいが、本実施形態では回転ツールＦの移動軌跡に形成される塑性化領域Ｗのうち、第二金属部材１０２側がシアー側となり、第一金属部材１０１側がフロー側となるように設定している。 In this embodiment, the rotation direction and the traveling direction of the rotating tool F are set so that the rotating tool F is rotated to the right and thefirst metal member 101 is positioned on the right side in the traveling direction. The direction of rotation and the direction of travel of the rotary tool F may be set as appropriate. Themetal member 101 side is set to be the flow side.

なお、シアー側（Advancing side：アドバンシング側）とは、被接合部に対する回転ツールの外周の相対速度が、回転ツールの外周における接線速度の大きさに移動速度の大きさを加算した値となる側を意味する。一方、フロー側（Retreating side：リトリーティング側）とは、回転ツールの移動方向の反対方向に回転ツールが回動することで、被接合部に対する回転ツールの相対速度が低速になる側を言う。 The shear side (advancing side) means that the relative velocity of the outer circumference of the rotating tool to the part to be welded is the sum of the tangential velocity at the outer circumference of the rotating tool and the moving velocity. means side. On the other hand, the flow side (retreating side) refers to the side where the relative speed of the rotating tool with respect to the parts to be welded becomes low due to the rotation of the rotating tool in the direction opposite to the moving direction of the rotating tool.

なお、本実施形態の自動接合システム１では、例えば、摩擦攪拌接合を行う際に、回転ツールＦの傾斜角度を進行方向に対して所定の角度で前傾又は後傾させてもよい。 In addition, in theautomatic welding system 1 of the present embodiment, for example, when friction stir welding is performed, the tilt angle of the rotary tool F may be tilted forward or backward at a predetermined angle with respect to the traveling direction.

［２．動作フロー］
次に、本実施形態に係る自動接合システム１の動作フローの一例について説明する。図１３は、本実施形態に係る自動接合システムの動作の一例を示すフローチャートである。
本実施形態に係る自動接合システム１では、制御装置５から各装置に送信される制御信号に基づいて自動で摩擦攪拌接合を行う。[2. Operation flow]
Next, an example of the operation flow of the automatic joiningsystem 1 according to this embodiment will be described. FIG. 13 is a flow chart showing an example of the operation of the automatic joining system according to this embodiment.
In theautomatic welding system 1 according to the present embodiment, friction stir welding is automatically performed based on control signals transmitted from thecontrol device 5 to each device.

図１３に示すように、ステップＳＴ１において、搬送制御部５１は、搬送装置２を制御して第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定装置３の所定位置に搬送させる。第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２はクランプ部２４で固定されるとともに、吸引部２２によって第二金属部材１０２の端部が吸引される。 As shown in FIG. 13 , in step ST<b>1 , thetransport control unit 51 controls thetransport device 2 to transport thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to predetermined positions of the fixingdevice 3 . Thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are fixed by theclamp portion 24 and the end portion of thesecond metal member 102 is sucked by thesuction portion 22 .

ステップＳＴ２において、摩擦攪拌制御部５５は、摩擦攪拌装置４の測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させて固定状態（セット状態）を測定させる。つまり、測定部３４で、段差寸法ｈ、隙間量Ｄ及び第一金属部材１０１の稜線１０１ｅを測定する。また、測定部３４で、回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀を測定する。測定部３４は測定結果を摩擦攪拌制御部５５に送信する。また、温度調整部２３の温度センサ２３ａは、測定結果を温度制御部５３に送信する。In step ST2, the frictionstir control section 55 moves the measuringsection 34 of thefriction stir device 4 along the butted portion J1 to measure the fixed state (set state). That is, themeasurement unit 34 measures the step dimension h, the gap amount D, and theridgeline 101e of thefirst metal member 101 . Also, the initial position Yb₀ of the rotary tool F is measured by the measuringunit 34 . Themeasurement unit 34 transmits the measurement result to the frictionstir control unit 55 . Also, thetemperature sensor 23 a of thetemperature adjustment section 23 transmits the measurement result to thetemperature control section 53 .

ステップＳＴ３において、温度制御部５３の判定部６５及び摩擦攪拌制御部５５の判定部６４は、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２のセット状態が所定の数値範囲内か否かをそれぞれ判定する。判定部６４，６５が、段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ、回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀の全てを数値範囲内と判定した場合（ステップＳＴ３のＹＥＳ）、ステップＳＴ５に移行する。段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ、及び回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀の少なくとも一つが数値範囲外と判定された場合（ステップＳＴ３のＮＯ）、判定部６４又は判定部６５はワーク番号と関連付けてその第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を数値範囲外品と判定し（ステップＳＴ４）、ステップＳＴ５に移行する。In step ST3, thedetermination unit 65 of thetemperature control unit 53 and thedetermination unit 64 of the frictionstir control unit 55 determine whether or not the set state of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 is within a predetermined numerical range. do. When thedetermination units 64 and 65 determine that the step dimension h, the gap amount D, the temperature T, and the initial position Yb₀ of the rotating tool F are all within the numerical ranges (YES in step ST3), the process proceeds to step ST5. If at least one of the step dimension h, the gap amount D, the temperature T, and the initial position Yb₀ of the rotary tool F is determined to be outside the numerical range (NO in step ST3), thedetermination unit 64 or 65 determines the workpiece number and In association, thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are determined to be out of numerical range (step ST4), and the process proceeds to step ST5.

ステップＳＴ５において、摩擦攪拌制御部５５（修正移動ルート生成部６３）は、稜線位置Ｙｐ及び予め取得した差分ＹＬに基づいて修正移動ルートＲ２を生成する。具体的には、稜線位置Ｙｐを目標移動ルートＲ１として算出するとともに、目標移動ルートＲ１に対して厚板側へ略平行に差分ＹＬだけ変位させた位置に修正移動ルートＲ２を設定する。 In step ST5, the friction stir control section 55 (corrected movement route generation section 63) generates a corrected movement route R2 based on the ridgeline position Yp and the previously obtained difference YL. Specifically, the ridgeline position Yp is calculated as the target movement route R1, and the corrected movement route R2 is set at a position displaced substantially parallel to the target movement route R1 toward the thick plate by the difference YL.

ステップＳＴ６において、摩擦攪拌制御部５５は、摩擦攪拌装置４を制御して所定の回転速度で回転する回転ツールＦを第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２に挿入して移動させることで摩擦攪拌接合を行わせる。具体的には、摩擦攪拌制御部５５は、回転ツールＦを修正移動ルートＲ２に沿って移動するように制御する。このとき、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２への回転ツールＦの挿入に伴い、回転ツールＦの位置は、修正移動ルートＲ２の開始位置付近となる挿入前の初期位置Ｙｂ₀から第二金属部材１０２側に差分ＹＬの変位が生じて、稜線位置Ｙｐ付近に移動する。このようにして、回転ツールＦが目標移動ルートＲ１に沿って移動するようにして摩擦攪拌接合が行われる。In step ST6, the frictionstir control unit 55 controls thefriction stir device 4 to insert and move the rotating tool F rotating at a predetermined rotational speed into thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, thereby causing friction. Stir welding is performed. Specifically, the frictionstir control unit 55 controls the rotating tool F to move along the corrected movement route R2. At this time, as the rotating tool F is inserted into thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, the position of the rotating tool F changes from the initial position Yb₀ before insertion near the start position of the correction movement route R2 to the first position. A displacement of the difference YL occurs on the side of thebimetallic member 102 and moves to the vicinity of the ridge line position Yp. In this manner, friction stir welding is performed while the rotary tool F moves along the target movement route R1.

ステップＳＴ７において、摩擦攪拌制御部５５の判定部６４は、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが、許容範囲（数値範囲）Ｍ内か否かを判定する。判定部６４が、回転ツールＦの位置Ｙｎを許容範囲Ｍ内であると判定した場合（ステップＳＴ７のＹＥＳ）、ステップＳＴ９に移行する。摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが一部でも許容範囲Ｍ外であると判定された場合（ステップＳＴ７のＮＯ）、判定部６４はワーク番号と関連付けてその第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を数値範囲外品と判定し（ステップＳＴ８）、ステップＳＴ９に移行する。 In step ST7, thedetermination unit 64 of the frictionstir control unit 55 determines whether the position Yn of the rotating tool F during friction stir welding is within the allowable range (numerical range) M or not. When thedetermination unit 64 determines that the position Yn of the rotating tool F is within the allowable range M (YES in step ST7), the process proceeds to step ST9. When the position Yn of the rotary tool F during friction stir welding is determined to be outside the allowable range M (NO in step ST7), thedetermination unit 64 associates the work number with thefirst metal member 101 and thesecond metal member 101. Thedouble metal member 102 is determined to be out of the numerical range (step ST8), and the process proceeds to step ST9.

ステップＳＴ９において、摩擦攪拌接合が終了した後、摩擦攪拌制御部５５は、摩擦攪拌装置４の測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させてバリ高さＳ及び表面粗さＲａを測定させる。 In step ST9, after the friction stir welding is completed, the frictionstir control section 55 moves the measuringsection 34 of thefriction stir device 4 along the butted portion J1 to measure the burr height S and the surface roughness Ra.

ステップＳＴ１０において、摩擦攪拌制御部５５の判定部６４は、摩擦攪拌接合後のバリ高さＳ及び表面粗さＲａの両方が所定の数値範囲内か否かを判定する。バリ高さＳ及び表面粗さＲａの両方が所定の数値範囲内であると判定された場合（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）、ステップＳＴ１２に移行する。バリ高さＳ及び表面粗さＲａの少なくとも一方が所定の数値範囲外と判定された場合（ステップＳＴ１０のＮＯ）、判定部６４はワーク番号と関連付けてその被接合金属部材１０３を数値範囲外品と判定し（ステップＳＴ１１）、ステップＳＴ１２に移行する。 In step ST10, thedetermination section 64 of the frictionstir control section 55 determines whether both the burr height S and the surface roughness Ra after friction stir welding are within a predetermined numerical range. If it is determined that both the burr height S and the surface roughness Ra are within the predetermined numerical range (YES in step ST10), the process proceeds to step ST12. If at least one of the burr height S and the surface roughness Ra is determined to be out of the predetermined numerical range (NO in step ST10), thedetermination unit 64 associates the work number with the metal member 103 to be welded to be out of the numerical range. (step ST11), and proceeds to step ST12.

ステップＳＴ１２において、主制御部４１は、一の摩擦攪拌接合工程中に数値範囲外品との判定を一度も受けていないか判定する。主制御部４１が、数値範囲外品との判定を一度も受けていないと判定した場合（ステップＳＴ１２のＹＥＳ）、ステップＳＴ１３に移行する。主制御部４１が、数値範囲外品の判定を一度でも受けたと判定した場合（ステップＳＴ１２のＮＯ）、ステップＳＴ１４に移行する。 In step ST12, themain control unit 41 determines whether or not the product has been judged to be out of the numerical range during one friction stir welding step. When themain control unit 41 determines that the product has never been determined to be out of the numerical range (YES in step ST12), the process proceeds to step ST13. When themain control unit 41 determines that the product has been judged to be out of the numerical range even once (NO in step ST12), the process proceeds to step ST14.

ステップＳＴ１３において、搬送制御部５１は、搬送装置２を制御して被接合金属部材１０３を取り出し、被接合金属部材１０３を合格品配置エリア１５（図６参照）に配置して終了する。 In step ST13, thetransfer control unit 51 controls thetransfer device 2 to take out the metal member 103 to be welded, arranges the metal member 103 to be welded in the acceptable product placement area 15 (see FIG. 6), and ends the process.

ステップＳＴ１４において、搬送制御部５１は、搬送装置２を制御して被接合金属部材１０３を取り出し、被接合金属部材１０３を数値範囲外品として数値範囲外品配置エリア１６に配置して終了する。 In step ST14, thetransfer control unit 51 controls thetransfer device 2 to take out the metal member 103 to be welded, place the metal member 103 as an out-of-numerical-range item in the out-of-numerical-rangeitem placement area 16, and finish.

以上本実施形態の動作フローの一例を説明したが、適宜変更が可能である。例えば、ステップＳＴ３においてセット状態に不具合がある場合、つまり、段差寸法ｈ、隙間量Ｄが所定の数値範囲外である場合、クランプ部２４を解除して、例えば、アームロボット１１で第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の位置の修正を行ってもよいし、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定装置３から取り出して、新たな第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を配置してもよい。また、ステップＳＴ３において、回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀が所定の数値範囲外である場合、回転ツールＦの位置の調整を行ってもよい。Although an example of the operation flow of this embodiment has been described above, it can be modified as appropriate. For example, if there is a problem with the set state in step ST3, that is, if the step dimension h and the gap amount D are out of the predetermined numerical range, theclamp section 24 is released and thearm robot 11, for example, moves the first metal member. 101 and thesecond metal member 102 may be corrected, or thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 may be removed from the fixingdevice 3 and newfirst metal member 101 andsecond metal member 102 may be prepared. may be placed. Further, in step ST3, if the initial position_Yb0 of the rotating tool F is outside the predetermined numerical range, the position of the rotating tool F may be adjusted.

また、ステップＳＴ３において、段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ、及び回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀を判定しているが、これらの少なくとも一つを判定対象としてもよい。また、ステップＳＴ３において、温度Ｔが所定の数値範囲外であると判定された場合、温度調整部２３によって加熱又は冷却して温度Ｔが所定の数値範囲内になってからステップＳＴ５に移行するようにしてもよい。なお、温度調整部２３による温度Ｔの判定、及び加熱又は冷却は、摩擦攪拌接合工程中に行うようにしてもよい。In step ST3, step size h, gap amount D, temperature T, and initial position_Yb0 of rotating tool F are determined, but at least one of these may be determined. Further, in step ST3, when it is determined that the temperature T is outside the predetermined numerical range, thetemperature adjustment unit 23 heats or cools the temperature T so that the temperature T falls within the predetermined numerical range before proceeding to step ST5. can be Note that the determination of the temperature T by thetemperature adjustment unit 23 and the heating or cooling may be performed during the friction stir welding process.

また、ステップＳＴ３及びステップＳＴ７においてＮＯと判定された場合、自動接合システム１を停止させたり、当該判定結果を表示部４３に表示させたり、さらには、判定結果に応じて音や光などを出力する報知手段で報知するようにしてもよい。 If NO is determined in steps ST3 and ST7, theautomatic bonding system 1 is stopped, the determination result is displayed on thedisplay unit 43, and sound, light, or the like is output according to the determination result. You may make it alert|report by the alerting|reporting means to carry out.

［３．作用効果］
第一金属部材１０１の稜線１０１ｅ（図７参照）は、本来直線であることが好ましいが、公差等もあり厳密には直線にはなっていない。また、搬送装置２で第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を架台２１に搬送し固定する際に、固定位置（セット位置）がずれることもある。したがって、架台２１に設定された基準位置Ｙ０（図６参照）をなぞるように回転ツールＦを直線移動させたとしても、実際にセットされた突合せ部Ｊ１から回転ツールＦがずれてしまい、接合品質が低下するおそれがある。特に、本実施形態のように第一金属部材１０１と第二金属部材１０２との表面１０１ｂ，１０２ｂの高さ位置が異なる場合、接合位置がわずかにずれるだけでも不具合が発生する傾向がある。[3. Action effect]
The ridgeline 101e (see FIG. 7) of thefirst metal member 101 is preferably straight, but strictly speaking, it is not straight due to tolerances and the like. Further, when thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are transported and fixed to theframe 21 by thetransport device 2, the fixing positions (set positions) may shift. Therefore, even if the rotary tool F is linearly moved so as to trace the reference position Y0 (see FIG. 6) set on theframe 21, the rotary tool F will deviate from the actually set butting portion J1, resulting in poor joint quality. may decrease. In particular, when the height positions of thesurfaces 101b and 102b of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are different as in the present embodiment, even a slight deviation in the bonding position tends to cause problems.

しかし、本発明者らの検討により、突合せ部Ｊ１の摩擦撹拌接合を行う際に回転ツールＦが実際に移動する位置の軌跡は、回転ツールＦの移動が制御される位置の軌跡に対して、第二金属部材１０２側（薄板側）に向けて略平行に変位していることが見いだされた。本実施形態に係る自動接合システム１によれば、摩擦攪拌接合を行う前に測定した第一金属部材１０１の稜線位置Ｙｐに基づいて回転ツールＦの目標移動ルートＲ１を設定するとともに、目標移動ルートＲ１に対して第一金属部材１０１側（厚板側）に略平行に変位させた位置に修正移動ルートＲ２を設定する。そして、回転ツールＦを修正移動ルートＲ２に沿って移動するように制御することで、回転ツールＦを目標移動ルートＲ１に沿って摩擦攪拌接合を行うことができるようになった。このように、セットされた第一金属部材１０１ごとの稜線位置Ｙｐに基づいて、突合せ部Ｊ１の摩擦撹拌接合を行う際に生じる変位を補償した位置に回転ツールＦを移動するように制御することで、回転ツールＦの変位を抑えた的確な移動ルートを容易に設定することができる。これにより接合品質を高めることができる。 However, according to studies by the present inventors, the trajectory of the position to which the rotating tool F actually moves when performing the friction stir welding of the butt portion J1 is It was found that they were displaced substantially parallel to thesecond metal member 102 side (thin plate side). According to theautomatic welding system 1 according to the present embodiment, the target movement route R1 of the rotating tool F is set based on the ridgeline position Yp of thefirst metal member 101 measured before performing friction stir welding, and the target movement route A corrected movement route R2 is set at a position displaced substantially parallel to thefirst metal member 101 side (thick plate side) with respect to R1. By controlling the rotating tool F to move along the corrected moving route R2, friction stir welding can be performed with the rotating tool F along the target moving route R1. In this way, based on the ridge line position Yp of each setfirst metal member 101, the rotary tool F is controlled to move to a position that compensates for the displacement that occurs when performing the friction stir welding of the butt portion J1. , it is possible to easily set an accurate movement route in which displacement of the rotary tool F is suppressed. This can improve the bonding quality.

また、アームロボット３１は、機械のたわみ、癖等があるとともに、回転ツールＦが第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２から受ける抵抗もあるため、制御装置５が設定した修正移動ルートＲ２に対して、回転ツールＦが実際に移動するルートが目標移動ルートＲ１とずれる場合がある。この点、本実施形態では、稜線位置Ｙｐに基づいた目標移動ルートＲ１と、予め算出された差分ＹＬに基づいて修正移動ルートＲ２を設定することにより、回転ツールＦが実際に移動するルートをより的確に設定することができる。このとき、本実施形態の目標移動ルートＲ１又は修正移動ルートＲ２によれば、その第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２に応じた適切な位置で回転ツールＦを移動させることができる。これにより接合品質をいっそう高めることができる。 In addition, since thearm robot 31 has mechanical deflection, peculiarities, etc., and also has resistance to the rotating tool F from thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, the correction movement route R2 set by thecontrol device 5 is not followed. On the other hand, the actual movement route of the rotating tool F may deviate from the target movement route R1. In this regard, in the present embodiment, by setting the target movement route R1 based on the edge line position Yp and the corrected movement route R2 based on the difference YL calculated in advance, the actual movement route of the rotating tool F can be made more accurate. can be set accurately. At this time, according to the target movement route R1 or the corrected movement route R2 of the present embodiment, the rotary tool F can be moved to an appropriate position corresponding to thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102. This can further improve the joining quality.

また、回転ツールＦを薄板側の第二金属部材１０２側に狙い角度θで傾けつつ、基端側ピンＦ２のピン段差部Ｆ２１の段差底面Ｆ２１ａで塑性流動材を押さえながら摩擦攪拌接合を行うことで、バリの発生やアンダーカットの発生を防ぐとともに、接合表面をきれいにすることができる。 Also, while tilting the rotating tool F toward thesecond metal member 102 on the thin plate side at a target angle θ, friction stir welding is performed while pressing the plastic flow material with the stepped bottom face F21a of the pin stepped portion F21 of the base end pin F2. This can prevent the occurrence of burrs and undercuts, as well as clean the joint surface.

より詳しくは、基端側ピンＦ２の外周面を第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の表面１０１ｂ，１０２ｂに接触させて塑性流動材を押さえることにより、バリの発生を抑制することができる。また、基端側ピンＦ２の外周面で塑性流動材を押えることができるため、接合表面（表面１０１ｂ，１０２ｂ）に形成される段差凹溝を無くすか若しくは小さくすることができるとともに、段差凹溝の脇に形成される膨出部を無くすか若しくは小さくすることができる。また、基端側ピンＦ２の階段状のピン段差部Ｆ２１は浅く、かつ、出口が広いため、塑性流動材を段差底面Ｆ２１ａで押えつつ塑性流動材がピン段差部Ｆ２１の外部に抜けやすくなっている。そのため、基端側ピンＦ２で塑性流動材を押えても基端側ピンＦ２の外周面に塑性流動材が付着し難い。よって、表面粗さＲａを小さくすることができるとともに、接合品質を好適に安定させることができる。 More specifically, by bringing the outer peripheral surface of the proximal pin F2 into contact with thesurfaces 101b and 102b of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to hold down the plastic flow material, it is possible to suppress the occurrence of burrs. . In addition, since the plastic flow material can be pressed by the outer peripheral surface of the proximal pin F2, the stepped grooves formed on the joint surfaces (surfaces 101b and 102b) can be eliminated or reduced in size, and the stepped grooves can be reduced. It is possible to eliminate or reduce the bulging portion formed on the side of the . Further, since the stepped pin stepped portion F21 of the base end pin F2 is shallow and has a wide outlet, the plastic flowable material is easily pulled out of the pin stepped portion F21 while the stepped bottom face F21a holds down the plastic flowable material. there is Therefore, even if the base end pin F2 presses the plastic flow material, the plastic flow material is less likely to adhere to the outer peripheral surface of the base end pin F2. Therefore, the surface roughness Ra can be reduced, and the bonding quality can be preferably stabilized.

また、段差寸法ｈが所定の数値範囲外であると、バリ高さＳが減少して、アンダーカットが発生するおそれがある。また、隙間量Ｄが所定の数値範囲外であると、バリ高さＳが減少して、アンダーカットが発生するおそれがある。この点、本実施形態によれば、測定部３４で摩擦攪拌接合前に得られた段差寸法ｈ、隙間量Ｄのいずれかが所定の数値範囲外である場合、例えば、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を固定装置３に再セットすることで、適切にセットした状態で摩擦攪拌接合を好適に行うことができる。また、所定の数値範囲外である場合、例えば、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２（被接合金属部材１０３）を数値範囲外品と判定することで品質管理を容易に行うことができる。 Further, if the step dimension h is out of the predetermined numerical range, the burr height S may decrease and undercut may occur. Further, if the gap amount D is out of the predetermined numerical range, the burr height S may decrease and undercut may occur. In this regard, according to the present embodiment, if either the step dimension h or the gap amount D obtained before friction stir welding by the measuringunit 34 is outside a predetermined numerical range, for example, thefirst metal member 101 and By resetting thesecond metal member 102 to thefixing device 3, the friction stir welding can be suitably performed in a state of being properly set. In addition, when it is out of a predetermined numerical range, for example, thefirst metal member 101 and the second metal member 102 (metal member to be joined 103) are determined to be out of the numerical range, thereby facilitating quality control. .

ここで、回転ツールの移動ルートを設定して移動を制御したとしても、実際に摩擦撹拌接合を行った場合には、回転ツールの走行軌跡が変化して、稜線位置に沿って回転ツールが移動しない場合がある。例えば、摩擦攪拌装置４、中でもアームロボット３１によっては、目標移動ルートＲ１に向けた回転ツールＦの変位量が変化することがある。また、アームロボット３１によっては、稜線位置Ｙｐに対する回転ツールＦの移動方向の傾きに変化が生じたり、回転ツールＦの走行軌跡が部分的に変化したりすることがある。この他、回転ツールＦの損耗や架台２１の損傷によっても、回転ツールＦの走行軌跡が変化することがある。また、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２、並びにこれらの突合せ条件が変わった場合にも、回転ツールＦの走行軌跡が変化することがある。 Here, even if the movement route of the rotating tool is set and the movement is controlled, when friction stir welding is actually performed, the travel locus of the rotating tool changes and the rotating tool moves along the ridge line position. may not. For example, depending on thefriction stirrer 4, especially thearm robot 31, the amount of displacement of the rotary tool F toward the target movement route R1 may change. Further, depending on thearm robot 31, the inclination of the moving direction of the rotating tool F with respect to the edge line position Yp may change, or the traveling locus of the rotating tool F may partially change. In addition, the running locus of the rotating tool F may change due to wear of the rotating tool F or damage to thepedestal 21 . Also, when thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 and the butting conditions thereof are changed, the running locus of the rotary tool F may also change.

本実施形態に係る自動接合システム１によれば、摩擦攪拌接合中において、判定部６４は、実際に移動している回転ツールＦの位置Ｙｎが許容範囲（所定の数値範囲）Ｍ内か否かを判定するため、接合品質をより向上させることができる。 According to theautomatic welding system 1 according to the present embodiment, during friction stir welding, thedetermination unit 64 determines whether the position Yn of the rotating tool F that is actually moving is within the allowable range (predetermined numerical range) M is determined, the bonding quality can be further improved.

また、修正移動ルート生成部６３は、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置が許容範囲Ｍ外と判定された場合には、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置に応じて回転ツールＦの位置を再設定した修正移動ルートＲ２を算出する。これにより、実際に移動している回転ツールＦの位置Ｙｎに基づいて、摩擦攪拌接合中の情報をフィードバックすることで、回転ツールＦの走行軌跡をより的確に修正して、接合品質をさらに向上させることができる。 Further, when it is determined that the position of the rotating tool F during friction stir welding is outside the allowable range M, the corrected movementroute generation unit 63 moves the rotating tool F according to the position of the rotating tool F during friction stir welding. A corrected travel route R2 whose position has been reset is calculated. As a result, by feeding back information during friction stir welding based on the position Yn of the rotating tool F that is actually moving, the traveling locus of the rotating tool F can be corrected more accurately, further improving the welding quality. can be made

さらに、摩擦攪拌接合後においては、検査部（本実施形態では測定部３４と兼用）で摩擦攪拌接合後の接合部のバリ高さＳ及び表面粗さＲａを測定することにより、接合品質をより高めることができる。 Furthermore, after friction stir welding, by measuring the burr height S and surface roughness Ra of the joint after friction stir welding in the inspection unit (also used as themeasurement unit 34 in this embodiment), the joint quality can be further improved. can be enhanced.

つまり、本実施形態の自動接合システム１によれば、摩擦攪拌接合を行う全数をモニタリングすることができ、全数に対して品質検査を行うことができるため、品質管理を容易に行うことができる。また、摩擦攪拌接合前のセット状態（段差寸法ｈ、隙間量Ｄ、温度Ｔ、回転ツールＦの初期位置Ｙｂ₀）を、品質管理の判断要素に入れることで、接合品質（品質の信頼度）をより向上させることができる。That is, according to theautomatic welding system 1 of the present embodiment, the total number of friction stir welding can be monitored, and quality inspection can be performed on the total number, so quality control can be easily performed. In addition, by including the set state (step dimension h, gap amount D, temperature T, initial position Yb₀ of rotating tool F) before friction stir welding as a judgment factor for quality control, the welding quality (quality reliability) can be improved. can be further improved.

また、工程の途中で数値範囲外品と判定されても最後まで摩擦攪拌接合を行うことで、システムを停止させたり、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を再セットさせたりする場合に比べて作業効率を高めることができる。また、工程の途中で数値範囲外品と判定されても、最後まで摩擦攪拌接合を行うことにより、数値範囲外品のデータを蓄積して、より好適な接合条件や数値範囲の設定に資することができる。 In addition, even if a product is determined to be out of the numerical range in the middle of the process, friction stir welding is performed until the end, so that the system can be stopped or thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 can be reset. work efficiency can be improved. In addition, even if a product is determined to be out of the numerical range in the middle of the process, by performing friction stir welding to the end, the data of the product out of the numerical range can be accumulated and contribute to the setting of more suitable welding conditions and numerical range. can be done.

また、本実施形態の自動接合システム１では、摩擦攪拌接合前、摩擦攪拌接合中及び摩擦攪拌接合後の要因を品質管理の判断要素に繰り入れることで、品質管理をバランスよく行うことができる。 In addition, in theautomatic welding system 1 of the present embodiment, quality control can be performed in a well-balanced manner by incorporating the factors before, during, and after friction stir welding into the judgment factors for quality control.

また、本実施形態では、摩擦攪拌装置４の荷重付与部３３及び荷重測定部３５により、反力荷重をフィードバックさせて回転ツールＦが受ける反力荷重が概ね一定となるように荷重制御されているため、接合精度を高めることができる。つまり、本実施形態では、Ｙ方向に関しては許容範囲Ｍを設けるとともに、Ｚ方向については荷重制御がされているため接合精度をより高めることができる。 Further, in the present embodiment, the reaction load is fed back by theload applying section 33 and theload measuring section 35 of thefriction stirrer 4, and the load is controlled so that the reaction load received by the rotary tool F is generally constant. Therefore, joining accuracy can be improved. That is, in the present embodiment, the allowable range M is provided in the Y direction, and the load in the Z direction is controlled, so that the joining accuracy can be further improved.

また、架台２１の表面側に載置部２５が設けられるとともに、載置部２５の表面側に陽極酸化被膜が施されているため、架台２１の耐摩耗性、耐食性等を高めることができる。 Further, since the mountingportion 25 is provided on the surface side of the mountingframe 21 and the anodized film is applied to the surface side of the mountingportion 25, the wear resistance, corrosion resistance, etc. of the mountingframe 21 can be enhanced.

ここで、第二金属部材１０２は、板厚寸法が小さいためその端部が浮き上がりやすくなっている。また、後記する実施例でも示すように、第二金属部材１０２の端部が浮き上がり段差寸法ｈが過少となると接合不良になりやすい傾向もみられる。この点、本実施形態によれば、第二金属部材１０２の端部を裏面１０２ｃ側から吸引する吸引部２２を備えているため、第二金属部材１０２の端部の浮き上がりを抑制することができる。これにより、接合の精度をより向上させることができる。 Here, since the plate thickness dimension of thesecond metal member 102 is small, the end portion of thesecond metal member 102 tends to float. Further, as will be shown in Examples described later, when the edge of thesecond metal member 102 is lifted and the step dimension h becomes too small, there is a tendency to easily cause poor bonding. In this respect, according to the present embodiment, since thesuction portion 22 that sucks the end of thesecond metal member 102 from theback surface 102c side is provided, it is possible to suppress the lifting of the end of thesecond metal member 102. . Thereby, the precision of joining can be improved more.

また、隙間量Ｄについては、後記する実施例に示すように、バリ高さＳは終了位置側よりも開始位置側の隙間量に大きく影響する傾向がみられる。したがって、隙間量Ｄの判定対象については、例えば、開始位置から所定距離（例えば、５～１５ｃｍ）における隙間量Ｄを抽出して、所定の数値範囲と対比・判定させてもよい。 As for the gap amount D, there is a tendency that the burr height S has a greater effect on the gap amount on the start position side than on the end position side, as will be shown in Examples described later. Therefore, for the determination target of the clearance amount D, for example, the clearance amount D at a predetermined distance (for example, 5 to 15 cm) from the start position may be extracted and compared with a predetermined numerical range for determination.

また、下記の実施例で示すように、温度Ｔが、例えば、３０℃未満であると空洞欠陥が大きくなり、６０～１２０℃であると空洞欠陥が小さいか、発生しない傾向がみられる。本実施形態のように、温度Ｔの所定の数値範囲を設定し、品質管理の判断要素に入れることで接合品質をより向上させることができる。 Further, as shown in the examples below, when the temperature T is, for example, less than 30.degree. As in the present embodiment, the bonding quality can be further improved by setting a predetermined numerical range for the temperature T and including it in the determination factor of quality control.

＜試験１：段差寸法ｈとバリ高さＳとの関係＞
次に、本発明の実施例について説明する。まず、段差寸法ｈとバリ高さＳとの関係を確認するための試験１を行った。試験１では、図１４Ａに示すように、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を用意した。段差寸法ｈとは、第一金属部材１０１の表面１０１ｂから第二金属部材１０２の表面１０２ｂまでの寸法を言う。バリ高さＳは、第二金属部材１０２の表面１０２ｂからバリの先端までの距離を測定部３４で測定した。<Test 1: Relationship between step dimension h and burr height S>
Next, examples of the present invention will be described. First,Test 1 was conducted to confirm the relationship between the step size h and the burr heightS. In Test 1, afirst metal member 101 and asecond metal member 102 were prepared as shown in FIG. 14A. The step dimension h refers to the dimension from thesurface 101b of thefirst metal member 101 to thesurface 102b of thesecond metal member 102 . The burr height S was measured by the measuringunit 34 from thesurface 102b of thesecond metal member 102 to the tip of the burr.

第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２はいずれもアルミニウム合金である。第一金属部材１０１の板厚寸法は２．０ｍｍであり、第二金属部材１０２の板厚寸法は１．２ｍｍである。したがって、図１４Ａに示すように、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の裏面１０１ｃ，１０２ｃの全面が架台２１に面接触すると段差寸法ｈは０．８ｍｍとなる。 Both thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are aluminum alloys. The thickness dimension of thefirst metal member 101 is 2.0 mm, and the thickness dimension of thesecond metal member 102 is 1.2 mm. Therefore, as shown in FIG. 14A, when the entire surfaces of the back surfaces 101c and 102c of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 come into surface contact with themount 21, the step dimension h is 0.8 mm.

図１４Ｂは、実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が大きい状態を示す模式側面図である。図１４Ｂに示すように、両部材を突き合わせた際に、第一金属部材１０１の端部が上方に反り上がってしまうと、段差寸法ｈが大きくなる（過大となる）場合がある。第一金属部材１０１と架台２１との間にゴミなどの異物が入り込んで反り上がることもある。 14B is a schematic side view showing a state in which the first metal member and the second metal member have a large step size inTest 1 of the example. FIG. As shown in FIG. 14B, if the end portion of thefirst metal member 101 warps upward when the two members are butted against each other, the step dimension h may become large (excessive). A foreign matter such as dust may enter between thefirst metal member 101 and themount 21 and warp.

一方、図１４Ｃは、実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が小さい状態を示す模式側面図である。図１４Ｃに示すように、両部材を突き合わせた際に、第二金属部材１０２の端部が上方に反り上がってしまうと、段差寸法ｈが小さくなる（過少となる）場合がある。第二金属部材１０２と架台２１との間にゴミなどの異物が入り込んで反り上がることもある。 On the other hand, FIG. 14C is a schematic side view showing a state in which the step size between the first metal member and the second metal member is small inTest 1 of Example. As shown in FIG. 14C, if the end portion of thesecond metal member 102 warps upward when the two members are butted against each other, the step dimension h may become small (too small). A foreign object such as dust may enter between thesecond metal member 102 and themount 21 and warp up.

また、図１４Ｄは、実施例の試験１において、第一金属部材及び第二金属部材の段差寸法が小さい他の状態を示す模式側面図である。図１４Ｄに示すように、両部材を突き合わせた際に、第二金属部材１０２の端部が湾曲してしまうと、段差寸法ｈが小さくなる（過少となる）場合がある。特に、第二金属部材１０２は板厚が小さいため、端部が反ったり湾曲したりしやすい。 FIG. 14D is a schematic side view showing another state in which the step size between the first metal member and the second metal member is small inTest 1 of Example. As shown in FIG. 14D, if the end portion of thesecond metal member 102 is curved when the two members are butted against each other, the step dimension h may become small (too small). In particular, since the thickness of thesecond metal member 102 is small, the ends thereof are likely to be warped or curved.

試験１では、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２で一組の試験体を複数用意し、それぞれの試験体について突合せ部Ｊ１の全長にわたって測定部３４を移動させて段差寸法ｈを測定した後、それぞれ同じ条件で摩擦攪拌接合を行った。接合後にも各試験体について突合せ部Ｊ１の全長にわたって測定部３４を移動させてバリ高さＳを計測した。 InTest 1, a plurality of sets of test specimens were prepared from thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, and the step dimension h was measured by moving the measuringpart 34 over the entire length of the butt joint J1 for each test specimen. After that, friction stir welding was performed under the same conditions. After joining, the burr height S was measured by moving the measuringpart 34 over the entire length of the butt part J1 for each specimen.

図１５は、実施例の試験１の段差寸法とバリ高さとの関係を示すグラフである。図１５では、複数の試験体から２体抽出し、さらにそれぞれの試験体から２地点を抽出して段差寸法ｈとバリ高さＳを確認した。図１５の結果Ｇ１は、一方の試験体において段差寸法ｈが小さい位置を抽出しており、段差寸法ｈ＝０．７３ｍｍであり、バリ高さＳ＝－０．１８５ｍｍである。バリ高さＳがマイナスの場合、アンダーカットになっていることを意味している。 FIG. 15 is a graph showing the relationship between the step size and the burr height inTest 1 of the example. In FIG. 15, two specimens were extracted from a plurality of specimens, and two points were further extracted from each specimen to confirm the step dimension h and the burr height S. FIG. The result G1 in FIG. 15 is obtained by extracting a position where the step size h is small in one of the specimens, where the step size h=0.73 mm and the burr height S=-0.185 mm. If the burr height S is negative, it means that there is an undercut.

図１５の結果Ｇ２は、一方の試験体において段差寸法ｈが概ね中央値となる位置を抽出しており、段差寸法ｈ＝０．７５ｍｍであり、バリ高さＳ＝０．０６７ｍｍである。 The result G2 in FIG. 15 is obtained by extracting the position where the step size h is approximately the median value in one test piece, where the step size h=0.75 mm and the burr height S=0.067 mm.

図１５の結果Ｖ１は、他方の試験体において段差寸法ｈが概ね中央値となる位置を抽出しており、段差寸法０．７８ｍｍであり、バリ高さＳ＝０．０６５ｍｍである。結果Ｖ２は、他方の試験体において段差寸法が大きい位置を抽出しており、段差寸法ｈ＝０．０９３ｍｍであり、バリ高さＳ＝０ｍｍである。 The result V1 in FIG. 15 is obtained by extracting the position where the step size h is approximately the median value in the other test piece, where the step size is 0.78 mm and the burr height S=0.065 mm. Result V2 is obtained by extracting the position where the step size is large in the other specimen, the step size h=0.093 mm, and the burr height S=0 mm.

図１５の結果から、段差寸法ｈは、バリ高さＳに影響していることがわかる。結果Ｇ１であるとアンダーカットが発生しているため、段差寸法ｈは過小となっている。また、結果Ｖ２に示すように、段差寸法ｈ＝０．９３ｍｍを超えると、アンダーカットが発生する傾向がみられる。したがって、段差寸法ｈの所定の数値範囲は、例えば、０．７５≦ｈ≦０．９３と設定することが好ましい。 From the results of FIG. 15, it can be seen that the step dimension h affects the burr height S. If the result is G1, an undercut occurs, so the step dimension h is too small. Moreover, as shown in the result V2, when the step dimension h=0.93 mm is exceeded, an undercut tends to occur. Therefore, it is preferable to set the predetermined numerical range of the step dimension h to, for example, 0.75≦h≦0.93.

また、試験１によると、段差寸法ｈが中央値（０．８ｍｍ）付近から次第に大きくなると回転ツールＦの位置Ｙｎが、板厚が小さい第二金属部材１０２側に変位してバリ高さＳが小さくなる傾向がみられた。一方、段差寸法ｈが過少になると（０．７３ｍｍ程度になると）回転ツールＦの位置Ｙｎへの影響は小さいものの、第二金属部材１０２の端部の浮き上がり分だけ回転ツールＦが第二金属部材１０２の端部を削り取り、アンダーカットが発生したと推察される。 Further, according toTest 1, when the step dimension h gradually increases from the vicinity of the median value (0.8 mm), the position Yn of the rotary tool F is displaced toward thesecond metal member 102 having a small plate thickness, and the burr height S increases. tended to be smaller. On the other hand, if the step dimension h becomes too small (approximately 0.73 mm), although the influence on the position Yn of the rotating tool F is small, the rotating tool F is moved by thesecond metal member 102 by the floating amount of the end of thesecond metal member 102. It is presumed that the end of 102 was scraped off and an undercut occurred.

また、段差寸法ｈの過少側のグラフの傾きは、過大側のグラフの傾きよりも大きい。つまり、バリ高さＳの低下量は、第二金属部材１０２の浮き上がりに大きく影響すると考えられる。 Also, the slope of the graph on the excessively small side of the step dimension h is greater than the slope of the graph on the excessively large side. In other words, it is considered that the amount of decrease in the burr height S greatly affects the lifting of thesecond metal member 102 .

＜試験２：隙間量Ｄとバリ高さＳの関係＞
次に、隙間量Ｄとバリ高さＳとの関係を確認するための試験２を行った。試験２では、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２で一組の試験体を各６体（試験体ＴＰ１１，ＴＰ１２，ＴＰ１３，ＴＰ１４，ＴＰ１５，ＴＰ１６）用意して、摩擦攪拌接合を行った。摩擦攪拌接合を行う前に、測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させて隙間量Ｄをそれぞれ計測した。隙間量Ｄは、摩擦攪拌接合前における各部材同士の隙間寸法である。第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２はいずれもアルミニウム合金である。第一金属部材１０１と第二金属部材１０２との段差寸法ｈは０．８ｍｍである。接合長は１８００ｍｍである。<Test 2: Relationship between gap amount D and burr height S>
Next,Test 2 was conducted to confirm the relationship between the gap amount D and the burr heightS. In Test 2, a set of six test specimens (test specimens TP11, TP12, TP13, TP14, TP15, TP16) each of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 was prepared and friction stir welding was performed. . Before performing friction stir welding, the measuringpart 34 was moved along the butt part J1, and the gap amount D was measured. The gap amount D is the size of the gap between the members before friction stir welding. Both thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are aluminum alloys. A step dimension h between thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 is 0.8 mm. The joint length is 1800 mm.

図１６は、実施例の試験２の走行距離と接合前の隙間量との関係を示すグラフである。
図１６に示すように、試験体ＴＰ１１，ＴＰ１２，ＴＰ１３は、開始位置（走行距離０ｍｍ）から１０００ｍｍまでの隙間量を計測した結果である。試験体ＴＰ１４，ＴＰ１５，ＴＰ１６は、終了位置（走行距離１８００ｍｍの位置）から１０００ｍｍまでの隙間量を計測した結果である。図１６に示すように、摩擦攪拌接合前の隙間量Ｄは、開始位置側では開始位置から離れるにつれて隙間量Ｄが徐々に小さくなっている。一方、摩擦攪拌接合前の隙間量Ｄは、走行距離の真ん中付近から終了位置に近づくにつれて隙間量Ｄが徐々に大きくなっている。第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２の端面１０１ａ及び１０２ａは、通常は略直線状に形成されている。このため、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を突き合わせた際に、開始位置及び終了位置のいずれか一方が近接して、他方には隙間が生じるように、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２が平行よりもやや開いた状態で配置されることで、開始位置又は終了位置に近づくにつれて隙間量Ｄが大きくなったと考えられる。FIG. 16 is a graph showing the relationship between the traveling distance and the gap amount before joining inTest 2 of the example.
As shown in FIG. 16, test pieces TP11, TP12, and TP13 are the results of measuring the gap amount from the starting position (runningdistance 0 mm) to 1000 mm. Test pieces TP14, TP15, and TP16 are the results of measuring the clearance amount from the end position (the position at which the running distance is 1800 mm) to 1000 mm. As shown in FIG. 16, the clearance D before friction stir welding gradually decreases on the side of the start position as the distance from the start position increases. On the other hand, the clearance D before friction stir welding gradually increases from near the middle of the travel distance toward the end position. The end faces 101a and 102a of thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are normally formed substantially straight. Therefore, when thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are butted against each other, thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 are arranged such that one of the start position and the end position is close to each other and a gap is generated in the other. It is conceivable that the twometal members 102 are arranged in a state that is slightly open from parallel, so that the gap amount D increases as the start position or the end position is approached.

図１７は、実施例の試験２の開始位置側の隙間量と、開始位置側のバリ高さとの関係を示すグラフである。図１８は、実施例の試験２の終了位置側の隙間量と、終了位置側のバリ高さとの関係を示すグラフである。 FIG. 17 is a graph showing the relationship between the clearance amount on the start position side and the burr height on the start position side inTest 2 of the example. FIG. 18 is a graph showing the relationship between the clearance amount on the end position side and the burr height on the end position side inTest 2 of the example.

図１７では、図１６の試験体ＴＰ１１から結果Ｄｓ１を抽出し、図１６の試験体ＴＰ１２から結果Ｄｓ２を抽出し、図１６の試験体ＴＰ１３から結果Ｄｓ３を抽出した。
結果Ｄｓ１では、隙間量Ｄ＝０．６ｍｍ、バリ高さＳ＝－０．０１ｍｍであった。
結果Ｄｓ２では、隙間量Ｄ＝０．４ｍｍ、バリ高さＳ＝０ｍｍであった。
結果Ｄｓ３では、隙間量Ｄ＝０ｍｍ、バリ高さＳ＝０．０２９ｍｍであった。In FIG. 17, the result Ds1 was extracted from the specimen TP11 in FIG. 16, the result Ds2 was extracted from the specimen TP12 in FIG. 16, and the result Ds3 was extracted from the specimen TP13 in FIG.
In the result Ds1, the clearance amount D=0.6 mm and the burr height S=-0.01 mm.
In the result Ds2, the clearance amount D was 0.4 mm, and the burr height S was 0 mm.
In the result Ds3, the gap amount D was 0 mm, and the burr height S was 0.029 mm.

図１８では、図１６の試験体ＴＰ１４から結果Ｄｅ１を抽出し、試験体ＴＰ１５から結果Ｄｅ２を抽出し、試験体ＴＰ１６から結果Ｄｅ３を抽出した。
結果Ｄｅ１では、隙間量Ｄ＝０．９５ｍｍ、バリ高さＳ＝０．０６ｍｍであった。
結果Ｄｅ２では、隙間量Ｄ＝０．７０ｍｍ、バリ高さＳ＝０．０５ｍｍであった。
結果Ｄｅ３では、隙間量Ｄ＝０．３０ｍｍ、バリ高さＳ＝０．０６ｍｍであった。In FIG. 18, the result De1 is extracted from the specimen TP14 of FIG. 16, the result De2 is extracted from the specimen TP15, and the result De3 is extracted from the specimen TP16.
In the result De1, the gap amount D was 0.95 mm, and the burr height S was 0.06 mm.
In the result De2, the gap amount D was 0.70 mm, and the burr height S was 0.05 mm.
In the result De3, the gap amount D was 0.30 mm, and the burr height S was 0.06 mm.

図１７及び図１８に示すように、開始位置側の隙間量Ｄが大きくなると、開始位置側のバリ高さＳは小さくなった。ただし、結果Ｄｓ１では、アンダーカットになっている。隙間量Ｄが大きくなると、同じ設定荷重（押込荷重）であっても回転ツールが深く挿入され、回転ツールＦが板厚の小さい第二金属部材１０２側に変位したと考えられる。 As shown in FIGS. 17 and 18, when the clearance D on the start position side increased, the burr height S on the start position side decreased. However, the result Ds1 is undercut. It is considered that when the gap amount D increases, the rotating tool is deeply inserted even with the same set load (indentation load), and the rotating tool F is displaced toward thesecond metal member 102 having a smaller plate thickness.

図１８に示すように、終了位置側では、終了位置側の隙間量Ｄによらず、終了位置側のバリ高さＳは概ね一定だった。これは、突合せ部Ｊ１が接合されて摩擦攪拌接合が終了位置側に進むにつれて、隙間が徐々に小さくなることに起因すると推察される。また、摩擦熱によって第一金属部材１０１と第二金属部材１０２が膨張して隙間が小さくなることに起因すると推察される。図１７及び図１８の結果に鑑みると、終了位置側よりも開始位置側の隙間量Ｄの方がバリ高さＳに大きく影響することが分かった。つまり、隙間量Ｄと所定の数値範囲を対比する際に、突合せ部Ｊ１の全長の隙間量を対象としてもよいが、例えば、開始位置から所定の距離（例えば、５０～１００ｍｍ）の隙間量を抽出して対比することが好ましい。 As shown in FIG. 18, on the end position side, the burr height S on the end position side was generally constant regardless of the clearance amount D on the end position side. It is presumed that this is because the gap gradually becomes smaller as the butted portion J1 is joined and the friction stir welding proceeds toward the end position. It is also presumed that the frictional heat causes thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 to expand and the gap to become smaller. In view of the results of FIGS. 17 and 18, it was found that the clearance amount D on the start position side has a greater effect on the burr height S than on the end position side. That is, when comparing the gap amount D and a predetermined numerical range, the gap amount of the entire length of the butted portion J1 may be targeted. It is preferable to extract and compare.

＜試験３：摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置とバリ高さ及び酸化被膜との関係＞
次に、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置とバリ高さ及び酸化被膜との関係を確認するための試験３を行った。図１９に示すように、試験３では、第一金属部材１０１と第二金属部材１０２とを突き合わせて突合せ部Ｊ１を形成した後、回転ツールＦを突合せ部Ｊ１沿って移動させるのではなく、あえて突合せ部Ｊ１から徐々に離間するように斜めに移動させ、回転ツールＦの位置Ｙｎと、バリ高さＳ及び酸化被膜Ｋとの関係について確認した。図１９及び図２０では、説明の便宜上、Ｙ方向の移動が理解しやすいようにＸ方向とＹ方向の縮尺を変更して描画している。図１９では、図面の下側から上側に向けて回転ツールＦを移動させている。<Test 3: Relationship between position of rotating tool F during friction stir welding, burr height, and oxide film>
Next,Test 3 was conducted to confirm the relationship between the position of the rotating tool F during friction stir welding and the burr height and oxide film. As shown in FIG. 19, inTest 3, after thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102 were butted to form the butted portion J1, the rotating tool F was not moved along the butted portion J1. The relationship between the position Yn of the rotating tool F, the burr height S, and the oxide film K was confirmed by moving the rotary tool F obliquely away from the butted portion J1. In FIGS. 19 and 20, for convenience of explanation, the scales in the X and Y directions are changed so that the movement in the Y direction can be easily understood. In FIG. 19, the rotating tool F is moved from the bottom to the top of the drawing.

図１９では、回転ツールＦを無負荷状態で移動させる際に制御する設定移動ルートＲｔと、回転ツールＦを金属部材に挿入して摩擦攪拌を行った際に実際に通過した移動ルートＲｎとの関係を示している。図１９に示すように、本実施例では、回転ツールＦの移動ルートＲｎは、地点αから地点βを通るように設定した。地点αは突合せ部Ｊ１上で、かつ、接合距離が１００ｍｍの位置である。地点βは接合距離が１８００ｍｍの位置で、かつ、突合せ部Ｊ１から第一金属部材１０１側へ１．０ｍｍの位置である。 FIG. 19 shows a set movement route Rt that is controlled when the rotating tool F is moved in an unloaded state, and a movement route Rn that is actually passed when the rotating tool F is inserted into a metal member and friction stir is performed. showing relationships. As shown in FIG. 19, in this embodiment, the movement route Rn of the rotary tool F is set to pass through the point β from the point α. The point α is located on the butted portion J1 and at a joint distance of 100 mm. The point β is a position where the joint distance is 1800 mm and a position 1.0 mm from the butted portion J1 to thefirst metal member 101 side.

図２０は、本実施例において接合距離とＹ方向位置との関係を示したグラフである。図２０の設定移動ルートＲｔは、テスト試行用に設定した移動ルートである。位置Ｙｔは、回転ツールＦを挿入せずに、設定移動ルートＲｔに沿って移動させたときに、摩擦攪拌装置４の回転駆動手段の回転中心軸が実際に通った軌跡を示している。当該軌跡は、測定部３４（ラインセンサ）で測定することができる。図２０中のマイナス側は、突合せ部Ｊ１を挟んで第一金属部材１０１側であり、プラス側は第二金属部材１０２側である。位置Ｙｔに示すように、回転ツールＦを装着せずに、無負荷状態で移動させると設定移動ルートＲｔと、回転中心軸が実際に通った軌跡は概ね重なる。 FIG. 20 is a graph showing the relationship between the joint distance and the position in the Y direction in this embodiment. A set moving route Rt in FIG. 20 is a moving route set for a test trial. A position Yt indicates a trajectory actually passed by the rotation center axis of the rotation drive means of thefriction stirrer 4 when the rotation tool F is not inserted and is moved along the set movement route Rt. The trajectory can be measured by the measurement unit 34 (line sensor). The minus side in FIG. 20 is thefirst metal member 101 side across the butt J1, and the plus side is thesecond metal member 102 side. As indicated by the position Yt, when the rotating tool F is not attached and is moved in a no-load state, the set moving route Rt and the trajectory actually passed by the rotation central axis substantially overlap.

一方、図２０に示すように、回転ツールＦを装着し、設定移動ルートＲｔに沿って実際に摩擦攪拌接合を行うと、回転ツールＦは回転ツールＦの位置Ｙｎで表される軌跡を通る。つまり、機械（アームロボット３１）のたわみ、癖等があるとともに、回転ツールＦが第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２から受ける抵抗もあるため、開始位置で設定移動ルートＲｔ上に回転ツールＦを挿入しても、本実施例では回転ツールＦは直ちにＹ＝０の付近に変位し、その後は設定移動ルートＲｔからずれた位置を、設定移動ルートＲｔと概ね平行に移動する。図２０の（Ｙｎ－Ｙｔ）値で示すように、この実施例では、設定移動ルートＲｔと位置Ｙｎで表される軌跡との間に約１．５ｍｍずれ（差分）が発生している。したがって、摩擦攪拌接合では、この軌跡の差分を考慮して移動ルート（修正移動ルート）を設定することが好ましい。 On the other hand, as shown in FIG. 20, when the rotating tool F is mounted and the friction stir welding is actually performed along the set moving route Rt, the rotating tool F passes through a trajectory represented by the position Yn of the rotating tool F. In other words, since the machine (arm robot 31) has deflection, peculiarities, etc., and there is also resistance that the rotating tool F receives from thefirst metal member 101 and thesecond metal member 102, the rotating tool F cannot move on the set movement route Rt at the starting position. Even if F is inserted, in this embodiment, the rotating tool F is immediately displaced to the vicinity of Y=0, and thereafter moves substantially parallel to the set movement route Rt at a position deviated from the set movement route Rt. As shown by the (Yn-Yt) value in FIG. 20, in this embodiment, there is a deviation (difference) of about 1.5 mm between the set movement route Rt and the trajectory represented by the position Yn. Therefore, in friction stir welding, it is preferable to set a movement route (correction movement route) in consideration of the difference in the trajectories.

図２１Ａは、実施例の試験３の接合距離が１００ｍｍの位置の断面図である。図２１Ｂは、実施例の試験３の接合距離が６００ｍｍの位置の断面図である。図２１Ｃは、実施例の試験３の接合距離が８００ｍｍの位置の断面図である。図２２Ａは、実施例の試験３の接合距離が１０００ｍｍの位置の断面図である。図２２Ｂは、実施例の試験３の接合距離が１２００ｍｍの位置の断面図である。図２２Ｃは、実施例の試験３の接合距離が１８００ｍｍの位置の断面図である。 FIG. 21A is a cross-sectional view at a position where the joint distance is 100 mm inTest 3 of Example. FIG. 21B is a cross-sectional view at a position where the joint distance is 600 mm inTest 3 of Example. FIG. 21C is a cross-sectional view at a position where the joint distance is 800 mm inTest 3 of Example. FIG. 22A is a cross-sectional view at a position where the joint distance is 1000 mm inTest 3 of Example. FIG. 22B is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of Example is 1200 mm. FIG. 22C is a cross-sectional view at a position where the joint distance inTest 3 of Example is 1800 mm.

図２１Ａ～Ｃ、図２２Ａ～Ｃは、突合せ部Ｊ１から摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが、接合距離が進むにつれて突合せ部Ｊ１から離間している状態を示している。図中の点線は、回転ツールＦの塑性化領域Ｗの範囲を示している。バリ高さＳは、第二金属部材１０２の表面１０２ｂからの高さ寸法を計測している。 FIGS. 21A to C and 22A to C show a state in which the position Yn of the rotary tool F during friction stir welding from the butted portion J1 moves away from the butted portion J1 as the welding distance increases. A dotted line in the drawing indicates the range of the plasticized region W of the rotary tool F. As shown in FIG. The burr height S measures the height dimension from thesurface 102 b of thesecond metal member 102 .

図２１Ａに示すように、接合距離１００ｍｍの位置の突合せ部Ｊ１と回転ツールＦの位置Ｙｎは一致している。バリ高さＳ（Ｓ１０）は０．０３４ｍｍである。
図２１Ｂに示すように、接合距離６００ｍｍの位置の突合せ部Ｊ１から回転ツールＦの位置Ｙｎまでの距離Ｌｊは５５４μｍである。バリ高さＳ（Ｓ１１）は０．０９５ｍｍである。As shown in FIG. 21A, the abutting portion J1 at the joint distance of 100 mm and the position Yn of the rotating tool F match. Burr height S (S10) is 0.034 mm.
As shown in FIG. 21B, the distance Lj from the butted portion J1 at the joint distance of 600 mm to the position Yn of the rotary tool F is 554 μm. Burr height S (S11) is 0.095 mm.

図２１Ｃに示すように、接合距離８００ｍｍの位置の距離Ｌｊは６８６μｍである。バリ高さＳ（Ｓ１２）は０．１０５ｍｍである。 As shown in FIG. 21C, the distance Lj at the joint distance of 800 mm is 686 μm. Burr height S (S12) is 0.105 mm.

図２２Ａに示すように、接合距離１０００ｍｍの位置の距離Ｌｊは７４３μｍである。バリ高さＳ（Ｓ１３）は０．０９２ｍｍである。
図２２Ｂに示すように、接合距離１２００ｍｍの位置の距離Ｌｊは８４０μｍである。バリ高さＳ（Ｓ１４）は０．１１３ｍｍである。As shown in FIG. 22A, the distance Lj at the joint distance of 1000 mm is 743 μm. Burr height S (S13) is 0.092 mm.
As shown in FIG. 22B, the distance Lj at the joint distance of 1200 mm is 840 μm. Burr height S (S14) is 0.113 mm.

図２２Ｃに示すように、接合距離１８００ｍｍの距離Ｌｊは１０８５μｍである。バリ高さＳ（Ｓ１５）は０．１２３ｍｍである。 As shown in FIG. 22C, the distance Lj of the joint distance of 1800 mm is 1085 μm. Burr height S (S15) is 0.123 mm.

図２１Ａ～２１Ｃ、図２２Ａ～２２Ｃに示すように、回転ツールＦの位置Ｙｎが突合せ部Ｊ１から離間するにつれて、バリ高さＳ（第二金属部材１０２側のバリ高さ）が徐々に大きくなっていることがわかる。換言すると、回転ツールＦの位置Ｙｎが第二金属部材１０２側に寄るとバリ高さＳが小さくなることがわかる。 As shown in FIGS. 21A to 21C and FIGS. 22A to 22C, the burr height S (the burr height on thesecond metal member 102 side) gradually increases as the position Yn of the rotary tool F moves away from the butted portion J1. It can be seen that In other words, it can be seen that the burr height S becomes smaller when the position Yn of the rotary tool F is closer to thesecond metal member 102 side.

図２３Ａは、実施例の試験３の接合距離が１００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。図２３Ｂは、実施例の試験３の接合距離が６００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。図２３Ｃは、実施例の試験３の接合距離が８００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。図２４Ａは、実施例の試験３の接合距離が１０００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。図２４Ｂは、実施例の試験３の接合距離が１２００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。図２５は、実施例の試験３の接合距離が１８００ｍｍの位置における突合せ部のマクロ断面図である。つまり、図２３Ａ～２３Ｃ、図２４Ａ，２４Ｂ、図２５は、各位置における突合せ部Ｊ１周りのマクロ断面図であって、酸化被膜Ｋの大きさ、形状を示している。 FIG. 23A is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 100 mm inTest 3 of Example. FIG. 23B is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 600 mm inTest 3 of Example. FIG. 23C is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 800 mm inTest 3 of Example. FIG. 24A is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance is 1000 mm inTest 3 of Example. FIG. 24B is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of Example is 1200 mm. FIG. 25 is a macro cross-sectional view of the butted portion at a position where the joint distance inTest 3 of Example is 1800 mm. 23A to 23C, FIGS. 24A, 24B, and 25 are macro sectional views around the butted portion J1 at each position, showing the size and shape of the oxide film K. FIG.

図２３Ａに示すように、接合距離が１００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝０）における酸化被膜は存在しない（Ｋ０）。
図２３Ｂに示すように、接合距離が６００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝５５４μｍ）における酸化被膜Ｋ（Ｋ１）は３３μｍである。As shown in FIG. 23A, there is no oxide film (K0) at the position where the welding distance is 100 mm (position Yn=0 of rotary tool F).
As shown in FIG. 23B, the oxide film K (K1) is 33 μm at the position where the bonding distance is 600 mm (position Yn of rotating tool F=554 μm).

図２３Ｃに示すように、接合距離が８００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝６８６μｍ）における酸化被膜Ｋ（Ｋ２）は５９μｍである。
図２４Ａに示すように、接合距離が１０００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝７４３μｍ）における酸化被膜Ｋ（Ｋ３）は７２μｍである。As shown in FIG. 23C, the oxide film K (K2) is 59 μm at the position where the bonding distance is 800 mm (position Yn of rotary tool F=686 μm).
As shown in FIG. 24A, the oxide film K (K3) is 72 μm at the position where the bonding distance is 1000 mm (position Yn=743 μm of rotary tool F).

図２４Ｂに示すように、接合距離が１２００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝８４０μｍ）における酸化被膜Ｋ（Ｋ４）は１１５μｍである。
図２５に示すように、接合距離が１８００ｍｍの位置（回転ツールＦの位置Ｙｎ＝１０８５μｍ）における酸化被膜Ｋ（Ｋ５）は２３５μｍである。As shown in FIG. 24B, the oxide film K (K4) is 115 μm at the position where the bonding distance is 1200 mm (position Yn=840 μm of rotating tool F).
As shown in FIG. 25, the oxide film K (K5) is 235 μm at the position where the welding distance is 1800 mm (position Yn=1085 μm of rotary tool F).

図２６は、実施例の試験３において、回転ツールの位置とバリ高さ及び酸化被膜高さとの関係を示すグラフである。図２６に示すように、バリ高さＳは、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが突合せ部Ｊ１から離間するにつれて徐々に大きくなっている。また、酸化被膜Ｋも、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが突合せ部Ｊ１から離間するにつれて徐々に大きくなっている。換言すると、摩擦攪拌接合中の回転ツールＦの位置Ｙｎが、突合せ部Ｊ１に近接すると、バリ高さＳ及び酸化被膜Ｋのいずれも小さくなる。 FIG. 26 is a graph showing the relationship between the position of the rotary tool and the burr height and oxide film height inTest 3 of the example. As shown in FIG. 26, the burr height S gradually increases as the position Yn of the rotating tool F during friction stir welding moves away from the butted portion J1. The oxide film K also gradually increases as the position Yn of the rotary tool F during friction stir welding moves away from the butted portion J1. In other words, when the position Yn of the rotary tool F during friction stir welding approaches the butted portion J1, both the burr height S and the oxide film K become smaller.

図２６の結果によると、例えば、バリ高さＳ及び酸化被膜Ｋの高さの閾値を０．１０ｍｍと設定した場合、回転ツールＦの位置Ｙｎは、突合せ部Ｊ１から第二金属部材１０２側に向けて０．６ｍｍ（６００μｍ）以内に設定することが好ましい。 According to the results of FIG. 26, for example, when the threshold value of the burr height S and the oxide film K height is set to 0.10 mm, the position Yn of the rotary tool F is shifted from the butted portion J1 to thesecond metal member 102 side. It is preferable to set within 0.6 mm (600 μm) toward the direction.

したがって、図２７に示すように、測定部３４を突合せ部Ｊ１に沿って移動させて第一金属部材１０１の稜線を測定して稜線Ｙｐを測定した場合、稜線Ｙｐを中心にして第一金属部材１０１側に０．６ｍｍ（ｍ＝０．６ｍｍ）、第二金属部材１０２側に０．３ｍｍ（ｍ＝０．３）の範囲を許容範囲Ｍと設定することが好ましい。なお、当該許容範囲Ｍの範囲は、あくまで例示であって、要求される接合精度等に基づいて適宜設定すればよい。 Therefore, as shown in FIG. 27, when measuring the ridge line of thefirst metal member 101 by moving the measuringunit 34 along the butted portion J1 and measuring the ridge line Yp, the first metal member is measured with the ridge line Yp as the center. It is preferable to set the allowable range M to 0.6 mm (m=0.6 mm) on the 101 side and 0.3 mm (m=0.3) on thesecond metal member 102 side. Note that the range of the permissible range M is merely an example, and may be appropriately set based on the required joining accuracy and the like.

＜試験４：温度と空洞欠陥サイズの関係＞
次に、温度と空洞欠陥サイズとの関係を確認するための試験４を行った。試験４では、第一金属部材１０１及び第二金属部材１０２を４体（試験体ＴＰ４１，ＴＰ４２，ＴＰ４３，ＴＰ４４）用意して接合前に温度を設定し、それぞれの試験体で摩擦攪拌接合を行った。<Test 4: Relationship between temperature and cavity defect size>
Next,Test 4 was conducted to confirm the relationship between temperature and cavity defect size. Intest 4, fourfirst metal members 101 and second metal members 102 (specimens TP41, TP42, TP43, TP44) were prepared, the temperature was set before joining, and friction stir welding was performed on each of the specimens. rice field.

試験体ＴＰ４１では、ヒーターなし（室温２０℃）で摩擦攪拌接合を行い、接合速度を５００ｍｍ／ｍｉｎから１２５０ｍｍ／ｍｉｎまで上昇させた。試験体ＴＰ４２では、温度調整部２３で３０℃に設定して摩擦攪拌接合を行い、接合速度を６００ｍｍ／ｍｉｎから１０００ｍｍ／ｍｉｎまで上昇させた。 For the specimen TP41, friction stir welding was performed without a heater (at room temperature of 20° C.), and the welding speed was increased from 500 mm/min to 1250 mm/min. For the specimen TP42, the friction stir welding was performed by setting thetemperature control unit 23 to 30° C., and the welding speed was increased from 600 mm/min to 1000 mm/min.

また、試験体ＴＰ４３では、温度調整部２３で６０℃に設定して接合速度を６００ｍｍ／ｍｉｎから１０００ｍｍ／ｍｉｎまで上昇させた。また、試験体ＴＰ４４では、温度調整部２３で９０℃に設定した接合速度を６００ｍｍ／ｍｉｎから１０００ｍｉｎ／ｍｉｎまで上昇させた。 In the test piece TP43, the temperature was set to 60° C. by thetemperature control unit 23, and the bonding speed was increased from 600 mm/min to 1000 mm/min. Also, in the test piece TP44, the bonding speed set at 90° C. by thetemperature control unit 23 was increased from 600 mm/min to 1000 min/min.

図２８に示すように、試験体ＴＰ４１では、温度調整部２３の温度が２０℃であり、空洞欠陥のサイズが著しく大きかった。接合速度を上昇させると、上昇させるにつれて空洞欠陥サイズは大きくなった。試験体ＴＰ４２では、温度調整部２３の温度が３０℃であり、空洞欠陥サイズの大きさは約５０μｍ^２であった。温度調整部２３の温度を６０～９０℃に設定すると、空洞欠陥はほぼ見られなかった。この場合、接合速度を上昇させても空洞欠陥は見られなかった。As shown in FIG. 28, in the specimen TP41, the temperature of thetemperature control section 23 was 20° C., and the size of the cavity defect was significantly large. As the bonding speed increased, the void defect size increased with increasing speed. In the specimen TP42, the temperature of thetemperature adjustment part 23 was 30° C., and the cavity defect size was about 50 μm² . When the temperature of thetemperature control part 23 was set to 60 to 90° C., almost no void defects were observed. In this case, no void defects were observed even when the bonding speed was increased.

以上より、温度調整部２３の温度Ｔの所定の数値範囲は６０≦Ｔ≦９０と設定することが好ましい。この場合、接合速度を上昇させても空洞欠陥が発生しづらいため、空洞欠陥の発生を抑制しつつ、接合時間を短くすることができる。 From the above, it is preferable to set the predetermined numerical range of the temperature T of thetemperature adjustment unit 23 to 60≦T≦90. In this case, void defects are less likely to occur even if the bonding speed is increased, so the bonding time can be shortened while suppressing the occurrence of void defects.

１ 自動接合システム
２ 搬送装置
３ 固定装置
４ 摩擦攪拌装置
５ 制御装置
２２ 吸引部
Ｆ 回転ツール
Ｆ２ 基端側ピン
Ｆ３ 先端側ピン
Ｒ１ 目標移動ルート
Ｒ２ 修正移動ルート
θ 狙い角度
ｈ 段差寸法
Ｄ 隙間量
Ｔ 温度REFERENCE SIGNSLIST 1 automatic joiningsystem 2 conveyingdevice 3fixing device 4friction stirrer 5control device 22 suction part F rotating tool F2 proximal side pin F3 distal side pin R1 target movement route R2 corrected movement route θ target angle h step dimension D gap amount T temperature

Claims (6)

Translated fromJapanese

架台の上に配置された第一金属部材と第二金属部材とを、前記第一金属部材の表面よりも前記第二金属部材の表面が低くなるように端面同士を突き合わせて段差を備えた突合せ部を形成した状態で固定する固定装置と、
摩擦攪拌を行う回転ツールを備え、前記突合せ部を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌装置と、
前記固定装置に設けられ前記架台の温度の測定及び前記温度の調整を行う温度調整部と、
前記固定装置及び前記摩擦攪拌装置を制御する制御装置と、を備え、
前記回転ツールは、基端側ピン、及び前記基端側ピンに連続して形成される先端側ピンを有し、前記基端側ピンのテーパー角度は、前記先端側ピンのテーパー角度よりも大きく、前記基端側ピンの外周面に階段状のピン段差部が形成され、
前記摩擦攪拌装置は、前記回転ツールの所定の狙い角度を維持しつつ、前記ピン段差部の段差底面で塑性流動材を押さえながら前記突合せ部に沿って摩擦攪拌を行い、
前記制御装置は、摩擦攪拌接合を行う前の前記温度が所定の数値範囲内か否かを判定する判定部を備えていることを特徴とする自動接合システム。A first metal member and a second metal member placed on a mount are butted against each other with a step so that the surface of the second metal member is lower than the surface of the first metal member. a fixing device that fixes the part in a state of being formed;
A friction stir device that includes a rotating tool that performs friction stir and friction stir welds the butt portions;
a temperature adjustment unit provided in the fixing device for measuring the temperature of the mount and adjusting the temperature;
a control device that controls the fixing device and the friction stir device;
The rotary tool has a proximal pin and a distal pin continuous with the proximal pin, wherein the proximal pin has a taper angle larger than that of the distal pin. , a stepped pin step portion is formed on the outer peripheral surface of the proximal pin,
The friction stir device performs friction stir along the abutment portion while maintaining a predetermined target angle of the rotating tool and pressing the plastic flow material with the step bottom surface of the pin step portion,
The automatic welding system, wherein the control device includes a determination unit that determines whether the temperature before friction stir welding is within a predetermined numerical range. 前記制御装置は、前記温度を上昇又は下降させるように前記温度調整部を制御可能であり、
前記温度が前記所定の数値範囲外と判定された場合、前記制御装置は前記温度が前記所定の数値範囲内に含まれるように前記温度を上昇又は下降させることを特徴とする請求項１に記載の自動接合システム。The control device can control the temperature adjustment unit to increase or decrease the temperature,
2. The method according to claim 1, wherein when the temperature is determined to be outside the predetermined numerical range, the control device raises or lowers the temperature so that the temperature falls within the predetermined numerical range. automatic splicing system. 前記温度が前記所定の数値範囲外と判定された場合、前記制御装置は当該第一金属部材及び当該第二金属部材を数値範囲外品と判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動接合システム。 3. When the temperature is determined to be out of the predetermined numerical range, the control device determines that the first metal member and the second metal member are out of the numerical range. The automatic splicing system described in . 摩擦攪拌接合後の接合部のバリ高さ及び表面粗さの少なくとも一方を測定する検査部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の自動接合システム。 4. The automatic welding system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an inspection unit that measures at least one of burr height and surface roughness of the joint after friction stir welding. 前記摩擦攪拌装置は、前記回転ツールに作用する軸方向の反力荷重を測定する荷重測定部を有し、
前記摩擦攪拌装置は、前記荷重測定部の結果に基づいて前記反力荷重が概ね一定となるように荷重制御されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の自動接合システム。The friction stirrer has a load measuring unit that measures an axial reaction load acting on the rotating tool,
5. The friction stir device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the load of the friction stir device is controlled so that the reaction load is approximately constant based on the result of the load measuring section. automatic splicing system. 前記架台の表面側はアルミニウム又はアルミニウム合金板で形成され、その表面に陽極酸化被膜が施されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の自動接合システム。 6. The automatic joining system according to any one of claims 1 to 5, wherein the surface side of the mount is made of an aluminum or aluminum alloy plate, and the surface is coated with an anodized film.

Images