(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多関節ロボットを用いた摩擦撹拌溶接方法において、
前記多関節ロボットのアームの先端に取り付けられた回転工具の回転トルク変化および前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正することを特徴とする摩擦撹拌溶接方法。
【請求項２】
前記回転工具の回転トルク変化、前記多関節ロボットの姿勢および加工パラメータに基づいて前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化を算出するステップと、
算出された前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記多関節ロボットの関節軸の撓みを算出するステップと、
算出された前記多関節ロボットの関節軸の撓みを補償するように、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正するステップと、を有することを特徴とする請求項１記載の摩擦撹拌溶接方法。
【請求項３】
前記加工パラメータは、前記回転工具の送り速度、回転数、加圧力および送り方向であることを特徴とする請求項２記載の摩擦撹拌溶接方法。
【請求項４】
多関節ロボットと、当該多関節ロボットのアームの先端に取り付けられた回転工具と、を備えた摩擦撹拌溶接装置において、
前記回転工具の回転トルク変化、前記多関節ロボットの姿勢および加工パラメータに基づいて前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化を算出する力モーメント算出手段と、
算出された前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記多関節ロボットの関節軸の撓みを算出する撓み算出手段と、
算出された前記多関節ロボットの関節軸の撓みを補償するように、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正する補償手段と、を備えることを特徴とする摩擦撹拌溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌溶接方法および摩擦撹拌溶接装置に関する。より詳しくは、位置ずれを補正して正確に接合できる摩擦撹拌溶接方法および摩擦撹拌溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、多関節ロボットを用いた摩擦撹拌溶接が知られている。この摩擦撹拌溶接では、ロボットのアームの先端に回転工具を取り付け、この回転工具を回転させながら、接合するワーク同士の当接部に押圧する。すると、回転工具の回転力で当接部周辺が塑性流動した後、冷却固化してワーク同士が接合される。
【０００３】
ところで、この摩擦撹拌溶接では、回転工具とワークとの間に作用する力が比較的大きい。このため、回転工具がワークに接触したときに、ロボットの各関節軸が撓む場合がある。関節軸に撓みが生ずると、回転工具の位置が目標位置からずれて、正確な接合が困難となる。
【０００４】
そこで、例えば、アームの先端に取り付けられた工具を作動させることにより発生する反力に対し、予め定めた一定方向への逃げ追従動作であるコンプライアンス動作を実行するロボットの制御方法が提案されている（特許文献１参照）。また、例えば、かかる反力に応じて、実行中の動作命令を中止させて、次に指定された動作命令に切り換えて実行させるロボットの制御方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００５】
また、各関節軸の撓みを算出し、算出された撓みを補償するように、ロボットの各関節軸に対する位置指令および速度指令のうち少なくとも一方を補正するロボットの制御方法が提案されている（特許文献３参照）。この制御方法では、工具とワークとの間に作用する力モーメントを算出して各関節軸が受ける力モーメントに変換した後、各関節軸が受ける力モーメントに基づいて、各関節軸の撓みを算出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第２７１３７０２号公報
【特許文献２】特許第３３４２９６９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９６３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や２で提案されている方法では、各関節軸の撓みが全く考慮されていないため、位置ずれが生じてしまい、正確に接合することができなかった。
また、特許文献３で提案されている方法では、予め実験等により求めた変換行列を用いたり、加工条件等を考慮せずに各関節軸の撓みを算出していた。このため、各関節軸の撓みを正確に算出できない結果、位置ずれが生じてしまい、正確に接合することができなかった。
【０００８】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、位置ずれを補正して正確に接合できる摩擦撹拌溶接方法および摩擦撹拌溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明では、多関節ロボット（例えば、後述のロボット１０）を用いた摩擦撹拌溶接方法（例えば、後述の摩擦撹拌溶接装置１により実行される摩擦撹拌溶接方法）を提供する。本発明に係る摩擦撹拌溶接方法は、前記多関節ロボットのアーム（例えば、後述のロボットアーム３０）の先端に取り付けられた回転工具（例えば、後述の回転工具５）の回転トルク変化および前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正する（例えば、後述の制御装置９の補償部９６で実行される処理）ことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明では、前記回転工具の回転トルク変化、前記多関節ロボットの姿勢および加工パラメータに基づいて前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化を算出するステップ（例えば、後述の力モーメント算出部９６３で実行される処理）と、算出された前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記多関節ロボットの関節軸の撓みを算出するステップ（例えば、後述の撓み算出部９６５で実行される処理）と、算出された前記多関節ロボットの関節軸の撓みを補償するように、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正するステップ（例えば、後述の制御装置９の補償量算出部９６６および補償部９６で実行される処理）と、を有することが好ましい。
【００１１】
また、この発明では、前記加工パラメータは、前記回転工具の送り速度、回転数、加圧力および送り方向であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明では、多関節ロボット（例えば、後述のロボット１０）と、当該多関節ロボットのアーム（例えば、後述のロボットアーム３０）の先端に取り付けられた回転工具（例えば、後述の回転工具５）と、を備えた摩擦撹拌溶接装置（例えば、後述の摩擦撹拌溶接装置１）を提供する。本発明に係る摩擦撹拌溶接装置は、前記回転工具の回転トルク変化、前記多関節ロボットの姿勢および加工パラメータに基づいて前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化を算出する力モーメント算出手段（例えば、後述の力モーメント算出部９６３）と、算出された前記多関節ロボットの駆動軸トルク変化に基づいて、前記多関節ロボットの関節軸の撓みを算出する撓み算出手段（例えば、後述の撓み算出部９６５）と、算出された前記多関節ロボットの関節軸の撓みを補償するように、前記回転工具とワークとの間に発生する反力と等しい大きさでかつ反対方向の補償力を付与して位置ずれを補正する補償手段（例えば、後述の制御装置９の補償部９６）と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、位置ずれを補正して正確に接合できる摩擦撹拌溶接方法および摩擦撹拌溶接装置を提供できる。また、ロボットの剛性を改良することなく、位置ずれを補正して正確に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る摩擦撹拌溶接装置の構成を示す図である。
【図２】Ｃ字状治具および回転工具の拡大図である。
【図３】制御装置の構成を示す図である。
【図４】摩擦撹拌溶接処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】摩擦撹拌溶接を実行したときの様子を示す図である。
【図６】従来法と本実施形態の摩擦撹拌溶接方法との比較図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る摩擦撹拌溶接方法を実行する摩擦撹拌溶接装置１の構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、摩擦撹拌溶接装置１は、ロボット１０と、Ｃ字状治具４と、回転工具５と、ワークテーブル７と、制御装置９と、を備える。
【００１７】
ロボット１０は、６軸構成の多関節ロボットであり、ロボット本体２０と、ロボットアーム３０と、を備える。ロボット１０は、後段で詳述するロボットアーム３０の先端に取り付けられた回転工具５を、３次元的に移動させる。
【００１８】
ロボット本体２０は、基台２１と、ターンテーブル２２と、を備える。基台２１は、ロボット１０の設置面上に設置される。ターンテーブル２２は、基台２１に設けられて、ロボット１０を鉛直方向の第１軸３１１周りに回転させる。
【００１９】
ロボットアーム３０は、第１アーム３１と、第２アーム３２と、第３アーム３３と、を備える。
第１アーム３１は、水平方向の第２軸３１２でロボット本体２０に軸支される。この第２軸３１２は、第１アーム３１の軸方向とロボット本体２０との成す角度を変化させる。
第２アーム３２は、水平方向の第３軸３１３で第１アーム３１の先端に軸支される。この第３軸３１３は、第１アーム３１の軸方向と第２アーム３２の軸方向との成す角度を変化させる。また、この第２アーム３２は、第２アーム３２の軸方向に平行な第４軸３１４周りに回転可能に設けられている。
第３アーム３３は、水平方向の第５軸３１５で第２アーム３２の先端に軸支される。この第５軸３１５は、第２アーム３２の軸方向と第３アーム３３の軸方向との成す角度を変化させる。また、この第３アーム３３は、第３アーム３３の軸方向に平行な第６軸３１６周りに回転可能に設けられている。
【００２０】
また、ロボット１０は、第１軸から第７軸までの各関節軸に、図示しないサーボモータを備える。これらサーボモータは、それぞれ、第１軸から第７軸までの各関節軸を駆動させる。
これらサーボモータによる各関節軸の駆動により、ロボットアーム３０の先端に取り付けられた回転工具５が、３次元的に移動可能となっている。
【００２１】
Ｃ字状治具４は、第３アーム３３の先端に取り付けられており、第３アーム３３の先端から略Ｃ字状に延びて設けられている。このＣ字状治具４は、第６軸３１６周りに回動可能となっている。
【００２２】
図２は、第３アーム３３の先端に取付けられたＣ字状治具４および回転工具５の拡大図である。なお、図２では、説明の便宜上、Ｃ字状治具４のカバー部材が省略されている。
図２に示すように、第３アーム３３の先端には、Ｃ字状治具４および回転工具５が取り付けられている。Ｃ字状治具４の内側には、ローラ４１と、第１サーボモータ５１と、ボールねじ５３と、直動ベアリング５４と、第２サーボモータ５２と、第１サーボモータ５１と、ボールねじ５３と、直動ベアリング５４と、第２サーボモータ５２と、回転工具５と、が設けられている。
【００２３】
ローラ４１は、Ｃ字状治具４の内側下方に取り付けられている。このローラ４１と後述する回転工具５との間に、後述するワーク８が取り付けられたワークテーブル７が配置される。ローラ４１は、回転工具５を目標位置に移動させる際には、後述する支持台７ａの裏面を転動する。
【００２４】
第１サーボモータ５１、ボールねじ５３および直動ベアリング５４は、Ｃ字状治具４の内側上方に、図示しないマウントブラケットを介して取り付けられている。
第２サーボモータ５２は、直動ベアリング５４に取り付けられており、回転工具５は、この第２サーボモータ５２に取り付けられている。
【００２５】
第１サーボモータ５１は、ボールねじ５３に対して、駆動ギア５６を介して回転力を伝達する。
ボールねじ５３は、第１サーボモータ５１から伝達された回転力を直動力に変換するとともに、変換して得た直動力を、直動ベアリング５４に伝達する。
直動ベアリング５４は、ボールねじ５３から伝達された直動力により、第２サーボモータ５２とともに回転工具５をワーク８に接近する方向に移動させる。また、直動ベアリング５４は、第１サーボモータ５１が逆回転することにより、第２サーボモータ５２とともに回転工具５をワーク８から離隔する方向に移動させる。
第２サーボモータ５２は、ワーク８およびワークテーブル７を介して、ローラ４１に対向して配置された回転工具５を回転させる。
【００２６】
なお、第１サーボモータ５１は、後述する制御装置９のサーボ制御部９０により、その回転速度、回転トルク、回転方向等の所定の回転条件が設定される。即ち、ワーク８内へのプローブ５ａの押し込み量（加圧力）、ワーク８に対してプローブ５ａが接近または離隔する際の接近離隔速度等に応じてその回転条件が設定される。なお、サーボ制御部９０による第１サーボモータ５１の回転制御は、図示しないインバータを介して実行される。
【００２７】
また、第２サーボモータ５２は、後述する制御装置９のサーボ制御部９０により、その回転速度、回転トルク、回転方向等の所定の回転条件が設定される。即ち、プローブ５ａの送り速度、ワーク８の材質や厚み等に応じてその回転条件が設定される。なお、サーボ制御部９０による第２サーボモータ５２の回転制御は、図示しないインバータを介して実行される。
【００２８】
回転工具５は、シャンク５ｂと、プローブ５ａと、を備える。
シャンク５ｂは、第２サーボモータ５２により回転するとともに、ワーク８の表面を押圧する。
プローブ５ａは、シャンク５ｂからローラ４１側に向かって突出した棒状部材である。このプローブ５ａは、シャンク５ｂがワーク８の表面を押圧することにより、ワーク８内に押し込まれる。
【００２９】
また、ワークテーブル７は、平板状の支持台７ａと、この支持台７ａの上面に立設された複数の支持柱７ｂと、図示しないクランプと、を含んで構成される。
接合される板状のワーク８は、クランプで固定されて支持柱７ｂにより支持される。ワーク８を支持する支持柱７ｂおよび支持台７ａは、回転工具５とローラ４１が取り付けられたＣ字状治具４の下部との間に挿入される。
【００３０】
次に、制御装置９について説明する。
図３は、制御装置９の構成を示すブロック図である。制御装置９は、サーボ制御部９０と、加工プログラム記憶部９１と、加工経路計画部９２と、動作補間部９３と、各軸位置算出部９４と、各軸移動量算出部９５と、補償部９６と、を含んで構成される。
【００３１】
加工プログラム記憶部９１は、本実施形態に係る摩擦撹拌溶接方法を実行するにあたって、必要な各種の加工プログラムを記憶する。
加工経路計画部９２は、加工プログラム記憶部９１に記憶されたプログラムの再生時において、プログラムにおける動作文の始点位置、終点位置、移動速度および補間形式等の情報に基づいて、ロボット１０の動作軌道を作成する。
動作補間部９３は、加工経路計画部９２により作成された動作軌道に基づいて、補間周期毎の回転工具５の位置を作成する。
各軸位置算出部９４は、補間周期毎の回転工具５の位置に対応するロボット１０の各関節軸の位置を算出する。ロボット１０の各関節軸の位置により、ロボット１０の姿勢が決定される。
各軸移動量算出部９５は、算出されたロボット１０の各関節軸の位置に基づいて、補間周期毎の各関節軸の移動量を算出し、これを位置指令または速度指令として、サーボ制御部９０に供給する。
【００３２】
補償部９６は、電流値算出部９６１と、加工パラメータ算出部９６２と、力モーメント算出部９６３と、パラメータ記憶部９６４と、撓み算出部９６５と、補償量算出部９６６と、を含んで構成される。
【００３３】
電流値算出部９６１は、回転工具５の第１サーボモータ５１を流れる電流と、第２サーボモータ５２に流れる電流とを検出する。ここで、モータのトルクは、モータを流れる電流に比例する。このため、第１サーボモータ５１を流れる電流と第２サーボモータ５２を流れる電流を算出することにより、第１サーボモータ５１のトルクと第２サーボモータ５２のトルクが算出される。
また、第１サーボモータ５１は、回転工具５を、ワーク８に対して接近または離隔する方向、即ち回転工具５の回転軸方向に移動させることから、第１サーボモータ５１のトルクは、回転工具５のスラストトルクに相関する。このため、第１サーボモータ５１の電流値に基づいて、回転工具５のスラストトルク変化を算出できる。
また、第２サーボモータ５２は、回転工具５を回転駆動させることから、第２サーボモータ５２のトルクは、回転工具５の回転トルクに相関する。このため、第２サーボモータ５２の電流値に基づいて、回転工具５の回転トルク変化を算出できる。
【００３４】
加工パラメータ算出部９６２は、各種加工パラメータを算出する。具体的には、加工パラメータ算出部９６２は、回転工具５の送り速度（移動速度）、回転数、加圧力および送り方向（移動方向）等の加工パラメータを算出する。
例えば、これらの各加工パラメータを検出する各種センサの出力に基づいて、上記の各種加工パラメータを算出する。また、例えば、第１サーボモータ５１を流れる電流値に基づいて加圧力を算出し、第２サーボモータ５２を流れる電流値に基づいて回転数を算出し、加工プログラム記憶部９１に記憶された加工プログラムや動作補間部９３で作成された回転工具５の位置等に基づいて、回転工具５の送り速度や送り方向を算出する。
【００３５】
パラメータ記憶部９６４は、各種のパラメータを記憶する。具体的には、パラメータ記憶部９６４は、ロボット１０の動力学パラメータ、例えばロボット１０の寸法等を記憶する。また、パラメータ記憶部９６４は、ロボット１０の各関節軸をばねとみなした場合において、これら各関節軸に関するばね定数を記憶する。
【００３６】
力モーメント算出部９６３は、ロボット１０の各関節軸が受ける力モーメント、即ちロボット１０の駆動軸トルク変化を算出する。具体的には、力モーメント算出部９６３は、電流値算出部９６１により算出された第２サーボモータ５２の電流値（回転工具５の回転トルク変化）と、加工パラメータ算出部により算出された各種加工パラメータと、各軸位置算出部９４により算出されたロボット１０の各関節軸の位置（ロボット１０の姿勢）と、パラメータ記憶部９６４に記憶された動力学的パラメータ（ロボット１０の寸法等）とに基づいて、ロボット１０の各関節軸が受ける力モーメント、即ちロボット１０の駆動軸トルク変化を算出する。
なお、ロボット１０の駆動軸トルク変化は、さらに、第１サーボモータ５１の電流値（回転工具５のスラストトルク変化）に基づいて算出してもよい。
【００３７】
撓み算出部９６５は、ロボット１０の各関節軸の撓みを算出する。具体的には、撓み算出部９６５は、力モーメント算出部９６３により算出された各関節軸が受ける力モーメント、即ちロボット１０の駆動軸トルク変化と、パラメータ記憶部９６４に記憶されたロボット１０の各関節軸のばね定数とに基づいて、ロボット１０の各関節軸の撓みを算出する。
なお、ロボット１０の各関節軸の撓みは、回転工具５とワーク８との間に発生する反力に相関する。このため、ロボット１０の各関節軸の撓みに基づいて、反力を算出できる。
【００３８】
補償量算出部９６６は、ロボット１０の各関節軸の撓みを補償する補償量を算出する。具体的には、撓み算出部９６５により算出された各関節軸の撓みを補償するように、各軸移動量算出部９５により算出された各関節軸の移動量に基づく位置指令の補償量を算出する。このとき、補償量は、撓み算出部９６５により算出された各関節軸の撓みを補償するように、反力と等しい大きさでかつ反対方向となるように、互いに垂直な３方向の全方向へ配分される。
【００３９】
ここで、回転工具５とワーク８との間で生ずる反力に対する補償は、ロボット１０の重力補償機能を応用したものである。この重力補償機能は、予め設定された工具を含む各リンクの重量情報と、ロボットの位置フィードバックから動力学演算で各軸に作用する重力トルクを算出する。次いで、算出された重力トルクに対して、同じ大きさで反対方向の重力補償トルクを出力する。そこで、本実施形態では、一方向の補償である重力補償を、全方向への補償として、回転工具５とワーク８との間に発生する反力に対する補償に応用したものである。
【００４０】
なお、補償量算出部９６６により算出された補償量に基づいて、回転工具５の先端で発生する補償力Ｆ（Ｎ）は、加工パラメータ毎に設定された係数をＫｐ（ｋｇ・ｍｍ／ｓ２）／（ｋｇ・ｍｍ２／ｓ２）、モータ電流値をＩ（Ａ）、モータトルク定数をＫｔ（ｋｇ・ｃｍ／Ａ）、重力加速度を９８００（ｍｍ／ｓ２）とすると、下記の式（１）で表される。加工パラメータ毎に設定された係数をＫｐおよびモータトルク定数をＫｔは、予め実験を行うことにより設定される。
［数１］
Ｆ＝Ｋｐ×Ｉ×Ｋｔ×９８００÷１００      ・・・（１）
【００４１】
補償量算出部９６６で算出された補償量は、関節軸毎に、各軸移動量算出部９５で算出された移動量に基づく位置指令に加算される。これにより、補正後の位置指令が関節軸毎に算出され、サーボ制御部９０を介してロボット１０の各関節軸に出力される。
【００４２】
次に、摩擦撹拌溶接装置１により実行される摩擦撹拌溶接方法の処理の手順について説明する。
図４は、摩擦撹拌溶接装置１により実行される摩擦撹拌溶接処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、制御装置９により繰り返し実行される。
【００４３】
ステップＳ１では、回転工具５を目標位置に移動させる。移動後はステップＳ２に移る。目標位置への移動は、次の手順により実行される。
先ず、加工プログラム記憶部９１から所定のプログラムを読出し、加工経路計画部９２が加工経路計画を作成する。
次いで、作成された加工経路計画（動作軌道）に基づいて、動作補間部９３が補間周期毎の回転工具５の位置を作成し、各軸位置算出部９４が補間周期毎の回転工具５の位置に対応するロボット１０の各関節軸の位置を算出する。
次いで、各軸移動量算出部９５がロボット１０の各関節軸の位置指令を算出し、サーボ制御部９０に供給する。これにより、回転工具５を目標位置に移動させる。
なお、速度指令を作成する場合には、前回の各関節軸の位置と今回の各関節軸の位置との間の差を算出することにより作成する。
【００４４】
ステップＳ２では、回転工具５をワーク８に接近する方向に下降させる。その後、ステップＳ３に移る。回転工具５の下降は、第１サーボモータ５１を駆動させることにより実行される。
【００４５】
ステップＳ３では、回転工具５を、ワーク８に対して押し込み、加圧する。その後、ステップＳ４に移る。回転工具５の押し込みは、第１サーボモータ５１を駆動させることにより実行される。
【００４６】
ステップＳ４では、加圧力が所定の基準加圧力に達したか否かを判別する。この判別がＹＥＳの場合には、ステップＳ５に移り、ＮＯの場合には、ステップＳ３に戻って加圧を継続する。
【００４７】
ステップＳ５では、回転工具５とワーク８との間に生ずる反力の補正を開始する。その後、ステップＳ６に移る。
反力の補正は、図３で示すように、次の手順により実行される。
先ず、電流値算出部９６１が第２サーボモータ５２に流れる電流値（回転工具５の回転トルク変化）を算出し、加工パラメータ算出部が各種加工パラメータを算出し、各軸位置算出部９４が各軸位置（ロボット１０の姿勢）を算出する。
次いで、力モーメント算出部９６３が、上記の各算出結果と、パラメータ記憶部９６４に記憶された動力学的パラメータ（ロボット１０の寸法等）とを取得して、各関節軸が受ける力モーメント、即ちロボット１０の駆動軸トルク変化を算出する。
次いで、撓み算出部９６５が、算出された力モーメント、即ちロボット１０の駆動軸トルク変化と、パラメータ記憶部９６４に記憶されたロボット１０の各関節軸に関するばね定数を取得して、各関節軸の撓みを算出する。
次いで、補償量算出部９６６が、算出された撓みを補償する位置指令の補償量を、関節軸毎に算出する。補償量は、各関節軸についての撓みを補償するように、反力と同じ大きさでかつ反対方向である。
最後に、算出された補償量を、関節軸毎に、各軸移動量算出部９５で算出された移動量に基づく位置指令に加算する。これにより、補正後の位置指令がサーボ制御部９０を介してロボット１０の各関節軸に出力され、補償力により反力が補正される。
【００４８】
ステップＳ６では、回転工具５の送りを開始し、回転工具５を加工経路計画に基づいて移動させる。その後、ステップＳ７に移って、回転工具５の送りを終了する。その後、ステップＳ８に移る。
【００４９】
ステップＳ８では、回転工具５とワーク８との間に生ずる反力の補正を終了し、ステップＳ９では、回転工具５をワーク８から離隔する方向に上昇させる。その後、ステップＳ１０に移る。回転工具５の上昇は、第１サーボモータ５１を駆動させることにより、実行される。
【００５０】
ステップＳ１０では、回転工具５を基準位置に移動させて、本処理を終了する。
【００５１】
次に、本実施形態に係る摩擦撹拌溶接装置１により実行される摩擦撹拌溶接方法の効果について、図５および図６を参照して説明する。
図５は、摩擦撹拌溶接を実行したときの様子を示す図であり、図６は従来法と本実施形態の摩擦撹拌溶接方法との比較図である。
【００５２】
図５に示すように、摩擦撹拌溶接では、前回教示点から今回教示点を結ぶ教示軌跡に沿って回転工具を移動させると、進行方向と略直交する方向に反力が生ずる。すると、実際の溶接軌跡が教示軌跡からずれる結果、位置ずれが生じてしまう。このため、教示軌跡通りに正確に溶接するためには、図５に示すように、反力ｆＲの方向とは反対の方向に、反力と同じ大きさの補償力ｆＣを付与して補正する必要がある。
【００５３】
ところが上述したように、従来法では各関節軸の撓みを考慮していない、あるいは考慮していた場合であっても正確に撓みを算出できていないため、図６に示すように、実際の溶接は教示軌跡からずれてしまっていた。これに対して、本実施形態に係る摩擦撹拌溶接では、回転工具５の回転トルク変化およびロボット１０の駆動軸トルク変化に基づいて、正確に各関節軸の撓みを算出して正確な補償力を付与できるため、図６に示すように、教示軌跡通りに正確に溶接できる。
【００５４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、反力の補償として、カウンターウエイトやバランスウエイトを用いた重力補償機能を応用してもよい。具体的には、カウンターウエイトやバランスウエイトをロボットの各アームに取り付け、例えばモータにより駆動させて反力を補償するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１…摩擦撹拌溶接装置
１０…ロボット（多関節ロボット）
３０…ロボットアーム（アーム）
５…回転工具
５ａ…プローブ
５ｂ…シャンク
５１…第１サーボモータ
５２…第２サーボモータ
８…ワーク
９…制御装置
９０…サーボ制御部
９５…各軸移動量算出部
９６…補償部
９６１…電流値算出部
９６２…加工パラメータ算出部
９６３…力モーメント算出部
９６４…パラメータ記憶部
９６５…撓み算出部
９６６…補償量算出部
【図１】
0005426443.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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