(57)【要約】【課題】接合実績が少ないユーザであっても、被接合部材ごとに適した接合条件を容易にＦＳＷ装置に設定すること。【解決手段】条件管理装置５０は、ＦＳＷ装置１００が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材１０１についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベース５１と、ネットワーク２００を介してＦＳＷ装置１００から接合因子を指定した検索要求を受け付け、条件データベース５１から検索要求の接合因子に対応する接合設定を検索して、その検索結果の接合設定をＦＳＷ装置１００に応答する条件検索部５３とを有する。【選択図】図１
2019063861.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベースと、
ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答する条件検索部とを有することを特徴とする
接合条件管理装置。
【請求項２】
前記接合条件管理装置は、さらに、条件登録部を有しており、
前記条件登録部は、前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行ったときの前記接合設定と、その接合処理についての前記接合因子とを対応付けた登録要求を、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から受け付け、受け付けた前記接合設定と前記接合因子とを対応付けた前記接合条件を前記条件データベースに登録することを特徴とする
請求項１に記載の接合条件管理装置。
【請求項３】
前記条件登録部は、前記被接合部材が軟化するときの温度である塑性流動温度の範囲と、前記被接合部材の接合時間において前記塑性流動温度の範囲内に収まるような接合ツールの動作速度の範囲とを含めて、前記条件データベースに登録する前記接合条件として登録し、
前記条件検索部は、前記塑性流動温度の範囲に収めるために、前記接合ツールの動作速度の範囲内で制御させるように、前記摩擦攪拌接合装置に検索結果を応答することを特徴とする
請求項２に記載の接合条件管理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の接合条件管理装置と、複数の前記摩擦攪拌接合装置とが前記ネットワークを介して接続されており、
前記接合条件管理装置は複数台配備され、各前記接合条件管理装置は他の前記接合条件管理装置との間でＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）構成により、各前記接合条件管理装置内の記憶手段に記憶されている前記条件データベースのデータ内容を冗長化することを特徴とする
接合管理システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の接合条件管理装置と、複数の前記摩擦攪拌接合装置とが前記ネットワークを介して接続されており、
前記条件データベースは、前記摩擦攪拌接合装置ごとに対応付けられて複数台用意されており、
前記接合条件管理装置は、
所定の摩擦攪拌接合装置から前記検索要求を受け付けると、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する自身の条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記自身の条件データベースで前記検索要求に適合する前記接合設定が検索できなかったときは、前記自身の条件データベースとは別の条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索することを特徴とする
接合管理システム。
【請求項６】
条件データベースと、条件検索部とを有する接合条件管理装置により実行され、
前記条件データベースには、摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理されており、
前記条件検索部は、ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答することを特徴とする
接合条件管理方法。
【請求項７】
前記接合条件管理装置は、さらに、条件登録部を有しており、
前記条件登録部は、前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行ったときの前記接合設定と、その接合処理についての前記接合因子とを対応付けた登録要求を、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から受け付け、受け付けた前記接合設定と前記接合因子とを対応付けた前記接合条件を前記条件データベースに登録することを特徴とする
請求項６に記載の接合条件管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接合条件管理装置、接合管理システム、および、接合条件管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転する接合ツールで摩擦熱を与え、被接合部材に塑性流動現象を発生させて、接合ツールにて摩擦攪拌し被接合部材を接合するＦＳＷ（Friction Stir Welding）装置が知られている。ＦＳＷ装置は、アルミニウム、銅、鉄、これらの合金など比較的低温で軟化（ゲル化）する金属の接合に用いられる。
【０００３】
接合成果物の品質を向上させるためには、ＦＳＷ装置を適切に動作させる接合条件をどのように決定するかが重要となる。もし、被接合部材への入熱量がその被接合部材に対して低い場合、接合部位の断面に空洞欠陥が生じるなどの不具合が発生するためである。
接合条件は、ＦＳＷ装置に与える具体的な制御パラメータである「接合設定」と、その接合設定を用いるときの状況である「接合因子」との組み合わせで表現される。
接合設定は、例えば、接合ツールの回転速度、および、接合速度である。接合因子は、例えば、被接合部材の材質や肉厚、および、接合ツールの仕様（材質、形状など）である。つまり、同じＦＳＷ装置であっても、接合因子ごとに適した接合設定を個別に与えることが望ましい。
【０００４】
各ＦＳＷ装置に対して、被接合部材ごとに適した接合条件を設定する作業は、ＦＳＷ装置の台数が増えるほど、極めて煩雑でコストのかかるものとなる。
そこで、特許文献１には、ユーザから接合因子の入力を受け付けると、接合データベースから対応する接合条件を取得するＦＳＷ装置が記載されている。これにより、新たな接合因子に対して接合条件を試行錯誤で作成することなく、過去に利用した接合条件を再利用することで、接合条件の設定作業のコストを削減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１９１０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
世界各地に存在する製造工場に対して接合工程をアウトソーシングするなど、製造工程がグローバル化する流れが加速している。しかし、製造工場ごとに技術力にばらつきがある。ある製造工場（ある所有者）では豊富な接合の実績データを有しているものの、別の製造工場（別の所有者）では実績データを蓄積していないこともある。
特許文献１などの接合データベースも、製造工場の内部でローカルに運営されているので、同じ製造工場内の複数のＦＳＷ装置で接合条件を共有することはできる。しかし、製造工場をまたがって接合データベースにアクセスするようなグローバルな運営はなされておらず、実績データを蓄積していない製造工場にとっては、被接合部材ごとに適した接合条件を作成する作業が、依然として大きなコストとなっている。
【０００７】
そこで本発明が解決しようとする課題は、接合実績が少ないユーザであっても、被接合部材ごとに適した接合条件を容易にＦＳＷ装置に設定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の接合条件管理装置は、以下の特徴を有する。
つまり、本発明は、摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベースと、
ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答する条件検索部とを有することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、接合実績が少ないユーザであっても、被接合部材ごとに適した接合条件を容易にＦＳＷ装置に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に関するＦＳＷ管理システムの構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に関する図１のＦＳＷ管理システムの動作を示すシーケンス図である。
【図３】本発明の一実施形態に関するＦＳＷ装置の外観斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に関するＦＳＷ装置の縦断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に関する条件データベースの一例を示す。
【図６】本発明の一実施形態に関する入熱量が一定であるときの接合温度の時系列グラフである。
【図７】本発明の一実施形態に関する図６の接合時間において接合設定を可変制御するときの時系列グラフである。
【図８】本発明の一実施形態に関する図１の条件管理装置の物理的構成として、ブレードサーバの形態を採用した一例である。
【図９】本発明の一実施形態に関する個別条件データベースを用いたＦＳＷ管理システムの構成図である。
【図１０】本発明の一実施形態に関する個別条件データベースを条件管理装置に備えたＦＳＷ管理システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、ＦＳＷ管理システムの構成図である。ＦＳＷ管理システムは、１つ以上のＦＳＷ装置１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃなど）と、条件管理装置５０がネットワーク２００で接続されて構成される。
このネットワーク２００は、例えば、インターネット、イントラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）接続などの構内ネットワーク、機器（ＦＳＷ装置１００）ごとに構築された専用ネットワークとして実現される。なお、ネットワーク２００としてインターネットを採用したときには、各ＦＳＷ装置１００は、ＩｏＴ（Internet of Things）のデバイスとも言える。
ＦＳＷ装置１００は、アルミ部材１０１ａ、鉄部材１０１ｂなどの被接合部材１０１を接合する。例えば、Ａ製造会社２１０がＦＳＷ装置１００ａ，１００ｂを所有し、Ｂ製造会社２２０がＦＳＷ装置１００ｃを所有しているとする。
【００１３】
以下、各ＦＳＷ装置１００がアルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとの接合を行うときの接合条件の取得方法を説明する。
まず、ＦＳＷ装置１００ａが過去にアルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとの組み合わせを接合していたときには、その過去の接合条件をＦＳＷ装置１００ａ自身の記憶装置内の履歴から読み出すことにより、今回の接合条件として容易に再利用できる。
次に、ＦＳＷ装置１００ｂは、過去にはアルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとの組み合わせを接合していないものの、同じＡ製造会社２１０のＦＳＷ装置１００ａから記憶媒体を介したコピーなどで、ＦＳＷ装置１００ａの過去の接合条件を取得することができる。なお、図１では、接合条件の伝送経路を太線矢印で示している。
【００１４】
一方、ＦＳＷ装置１００ｃは、ＦＳＷ装置１００ａのＡ製造会社２１０とは別のＢ製造会社２２０の管理下にあり、ＦＳＷ装置１００ｂのように手軽にコピーすることができない。そこで、ＦＳＷ管理システムでは、複数の管理組織にまたがって接合条件を円滑に共有させるための条件管理装置５０を備えている。
条件管理装置５０は、中央制御装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）と、主記憶装置であるメモリとを備えるＰＣ（Personal Computer）であり、補助記憶装置であるＨＤＤ（Hard Disk Drive）を内蔵または外部接続している。さらに、条件管理装置５０は、ネットワーク２００を介して各ＦＳＷ装置１００と通信するための通信インタフェース（接続部）を有している。
【００１５】
条件管理装置５０は、ＦＳＷ装置１００ａから取得した被接合部材１０１の材質に適した接合条件（アルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとの接合条件）を条件データベース５１に登録する条件登録部５２と、ＦＳＷ装置１００ｃからの検索要求に適合する接合条件を条件データベース５１から検索して応答する条件検索部５３とを有する。なお、ＦＳＷ装置１００ａ→ＦＳＷ装置１００ｂの場合（記憶媒体経由の場合）と同様に、ＦＳＷ装置１００ａ→ＦＳＷ装置１００ｃの場合（ネットワーク２００経由の場合）でも接合条件の伝送経路を太線矢印で示している。
これにより、自社で接合経験が無い「アルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂ」の組み合わせについても、ＦＳＷ装置１００ｃは条件管理装置５０から適切な接合条件を取得することができる。なお、接合条件の具体的なパラメータについては、図５で詳細に説明する。
【００１６】
図２は、図１のＦＳＷ管理システムの動作を示すシーケンス図である。
Ｓ１０１として、ＦＳＷ装置１００ａは、被接合部材１０１の接合に適した接合条件の入力を、Ａ製造会社２１０の作業員から受け付ける。この接合条件は、あらかじめＡ製造会社２１０の作業員により調査されたものである。Ｓ１０１で入力される接合条件は、アルミ部材１０１ａなどの被接合部材１０１の材料などの接合因子と、接合ツール１（図３）の回転速度などのＦＳＷ装置１００ａへの接合設定との組み合わせである。
【００１７】
Ｓ１０２として、ＦＳＷ装置１００ａは、Ｓ１０１で入力された接合設定をもとに、Ｓ１０１で入力された接合因子が示す被接合部材１０１を（アルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとを）接合する。
Ｓ１０３として、ＦＳＷ装置１００ａは、Ｓ１０２の接合処理に用いられた接合条件（接合因子、接合設定）を今後も別の接合処理に再利用するために、条件管理装置５０に登録を要求する。
Ｓ１１１として、条件管理装置５０（条件登録部５２）は、Ｓ１０３で受け付けた接合条件を自身の条件データベース５１に登録する。この登録処理では、通知された接合因子と、通知された接合設定とが対応付けられた状態で、条件データベース５１に登録される。
なお、Ｓ１０３の登録要求処理およびＳ１１１の登録処理は、条件データベース５１に登録されていない接合条件だけ行ってもよいし、条件データベース５１に登録されている接合条件を上書き更新してもよい。
【００１８】
Ｓ１２１として、ＦＳＷ装置１００ｃは、被接合部材１０１の接合に適した接合条件の入力を、Ｂ製造会社２２０の作業員から受け付ける。なお、Ｓ１０１と異なり、Ａ製造会社２１０の作業員は被接合部材１０１（アルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂ）の接合経験が無いため、Ｓ１２１では材質データなどの接合因子は入力されるものの、その接合設定は入力されない。
Ｓ１２２として、Ｓ１２１で接合設定が入力されなかったため、条件データベース５１から接合設定の取得を試みる。そのため、ＦＳＷ装置１００ｃは、Ｓ１２１の接合因子を検索キーとした検索要求を条件管理装置５０に送信する。
【００１９】
Ｓ１１２として、条件管理装置５０（条件検索部５３）は、Ｓ１２２で受け付けた接合因子を検索キーとして、条件データベース５１から接合因子への適合性が高いレコード（接合設定）を検索する（詳細は図５）。
Ｓ１１３として、条件管理装置５０（条件検索部５３）は、Ｓ１１２で検索された接合設定を検索結果として、Ｓ１２２の検索要求を行ったＦＳＷ装置１００ｃに応答する。
Ｓ１２３として、ＦＳＷ装置１００ｃは、Ｓ１１３で応答された接合設定をもとに、Ｓ１２１で入力された接合因子が示す被接合部材１０１を接合する。
【００２０】
図３は、ＦＳＷ装置１００の外観斜視図である。なお、図３では突合せ接合の例を示しているが、ＦＳＷ装置１００は重ね合わせ接合にも適用できる。
ＦＳＷ装置１００は、突起部１１を備えた接合ツール１と、その接合ツール１を保持するツールホルダ２と、そのツールホルダ２を回転可能に保持するハウジング３とを含めて構成される。
主軸２０は、円柱状のツールホルダ２の中心軸を指す。突起部１１は、主軸２０を中心に沿った細長いピンの形状をしている。
ハウジング３は、ハウジング３は円筒状の容器であり、その内部には、主軸２０を中心に円柱状のツールホルダ２を回転させる主軸モータ６（図４参照）などが収納されている。アーム４は、ハウジング３を保持する。このアーム４は、例えば、マシニングセンタタイプのＦＳＷ装置１００や多軸ロボットタイプのＦＳＷ装置１００に備えられる。
【００２１】
被接合部材１０１は、ＦＳＷ装置１００の接合対象であり、例えば、アルミ部材１０１ａおよび鉄部材１０１ｂである。
接合ツール１は、回転しながら、その突起部１１を被接合部材１０１の境界である接合線１０２上に圧入させる。突起部１１が圧入されると、被接合部材１０１には、突起部１１およびツールショルダ部１２が被接合部材１０１に接触しながら回転するときの摩擦熱により温度が上昇し、塑性流動現象が生じる。
そして、この塑性流動現象が生じた被接合部材１０１の構成材料が接合ツール１により攪拌され、混じり合うこととなる。さらに、接合ツール１は、突起部１１が被接合部材１０１に圧入された状態で接合線１０２に沿って移動するよう制御される。その結果、被接合部材１０１は、その境界部が接合される。
【００２２】
図４は、ＦＳＷ装置１００の縦断面図である。ＦＳＷ装置１００は、さらに、制御装置５と、主軸モータ６と、ツール移動駆動装置７と、送信器８と、受信器９と、条件処理装置１９とを備えている。
ベアリング３１は、円柱状のツールホルダ２を回転可能に保持する。主軸モータ６は、ツールホルダ２を回転駆動される。また、ツールホルダ２の下方先端部には、接合ツール１が取り付けられており、接合ツール１は、ツールホルダ２とともに主軸モータ６により回転駆動される。
ツールショルダ部１２は、接合ツール１の底面部のうち突起部１１が設けられている以外の部分である。ツールショルダ部１２が被接合部材１０１の表面に接する位置まで圧入されることで、突起部１１の圧入を適切な位置で停止させる。
ツール移動駆動装置７は、接合ツール１を接合線１０２に沿って移動させる。
【００２３】
温度センサ１３は、熱電対などで構成され、接合温度を計測する。なお、複数の温度センサ１３が別々の接合温度を計測したときは、それらの単純平均または加重平均を接合温度とすればよい。
送信器８は、温度センサ１３で計測された接合温度を受信器９に送信する。受信器９は、受信した接合温度を制御装置５に通知する。
制御装置５は、図示しない演算処理装置と記憶装置とを備えた一般的なコンピュータによって構成され、接合温度に基づき、主軸モータ６（接合ツール１の回転速度）およびツール移動駆動装置７（接合ツール１を接合線１０２に沿って移動させるときの移動速度）を制御する。
【００２４】
条件処理装置１９は、制御装置５と条件管理装置５０との間で接合条件をやりとりするための装置である。つまり、条件処理装置１９は、条件検索部５３に検索させるために、接合条件（接合因子）を条件管理装置５０に送信し、その応答結果の接合設定を制御装置５に通知する。また、条件処理装置１９は、条件登録部５２に登録させるために、接合条件（接合因子、接合設定）を条件管理装置５０に送信する。
【００２５】
図５は、条件データベース５１の一例を示す。条件データベース５１には、接合因子と接合設定とが接合条件として対応づけられている。
条件データベース５１の「接合因子」は、例えば、接合に使用される接合ツール１の型番と、２つの被接合部材１０１について軟化（ゲル化）する温度が低い一方の低温材質と、温度が高い他方の高温材質と、被接合部材１０１の板厚と、低温材質の塑性流動温度の範囲とを含めて構成される。例えば、レコード「Ｘ０１」では、接合ツール１「Ａ０１」を用いて、アルミ部材１０１ａと鉄部材１０１ｂとを接合する旨の接合因子が示される。
なお、塑性流動温度とは、被接合部材１０１が軟化するときの温度であり、被接合部材１０１の材質の融点よりも低い温度である。換言すると、塑性流動温度とは、温度センサ１３から得られる接合温度の適切な範囲である。
【００２６】
また、図示はしていないが、条件データベース５１の接合因子として、図３のような突合せ接合か、または、重ね合わせ接合かという接合種別を示す情報も、接合因子の１つとして条件データベース５１に登録してもよい。これにより、今回に突合せ接合する場合、過去の突合せ接合がなされた接合設定が検索にヒットするので、同じ接合種別の接合設定を有効に再利用できる。
【００２７】
条件データベース５１の「接合設定」は、例えば、主軸モータ６の回転速度とツール移動駆動装置７の移動速度との組み合わせである。ここで、回転速度は、初期設定される「初期」だけでなく、低速〜高速の範囲で登録されている。このように回転速度に幅を持たせて登録させているのは、温度センサ１３から得られる接合温度を塑性流動温度の範囲に収めるための動的制御（可変制御）のためである（詳細は図７）。また、回転速度だけでなく移動速度も低速〜高速の範囲で登録して可変制御の対象としてもよい。なお、塑性流動温度というパラメータを条件データベース５１の「接合因子」の側に含める代わりに、「接合設定」の側に含めてもよい。
【００２８】
ここで、条件データベース５１に登録される接合条件は、被接合部材１０１の組み合わせに最適な接合条件だけに絞り込んでもよいし、ＦＳＷ装置１００への適用経験のある接合条件であれば、最適に限らず複数の接合条件を登録対象としてもよい。例えば、接合に失敗した接合条件であっても、その成否の評価データと対応付けて条件データベース５１に登録しておく。これにより、別の作業員は、接合に失敗した接合条件を「用いない」接合条件として条件データベース５１から参照することができる。
【００２９】
条件検索部５３は、条件データベース５１から検索キーの接合因子への適合性が高いレコード（接合設定）を検索する。この適合性とは、例えば、接合因子のうちの一致する項目の数である。例えば、検索キーの接合因子が「接合ツール＝Ａ０１，低温材質＝アルミニウム，高温材質＝銅，板厚＝5[mm]」であるときには、図５の条件データベース５１の「X01」のレコードが接合ツール，低温材質，板厚という３項目が一致するので、他のレコードよりも一致する項目数が多い。よって、「X01」のレコードに対応する接合設定（初期2000[rpm]など）が検索結果としてＦＳＷ装置１００に応答される。
なお、被接合部材１０１の過熱による軟化現象は、一般的には高温材質よりも低温材質のほうが先に始まるので、検索キーとレコードとで低温材質が一致するときの適合性を、他の項目が一致するときの適合性よりも優先的に（高得点）してもよい。
【００３０】
図６は、入熱量が一定であるときの接合温度の時系列グラフである。
時刻ｔ＝０〜７のときは、突起部１１が被接合部材１０１に接触した後、ツールショルダ部１２が被接合部材１０１の表面に接触するまで挿入している状況である。このときは、接合温度はほとんど上昇していない。
時刻ｔ＝７〜２２のホールド時間では、接合線１０２に沿った接合ツール１の移動は行わないものの、接合ツール１が被接合部材１０１に接触しながら回転することで、摩擦熱のため接合温度が上昇する。
【００３１】
時刻ｔ＝２２のときに接合を開始し、時刻ｔ＝１０３のときに接合を終了する。この接合時間で入熱量が一定となるように、回転速度および移動速度を一定にしていても、接合開始点から接合終了点までの間に１００℃程度上昇する。接合温度が、そのとき接合ツール１によりその接合部で発生する熱量だけでなく、そのときまでに接合ツール１が移動してきた接合部から伝導した熱の蓄積量が加算されるためである。
よって、入熱量を一定にする代わりに、接合温度を安定させるように動的に入熱量を可変にする手法を、以下で説明する。
【００３２】
図７は、図６の接合時間において接合設定を可変制御するときの時系列グラフである。縦軸は温度センサ１３が計測した接合温度を示す。
まず、図５の条件データベース５１に登録されている塑性流動温度の範囲に含まれるように、例えば、以下のように管理判定温度範囲が設定される。なお、２０℃はあくまでマージンの一例であり、他の値を用いてもよいし、条件データベース５１に登録されている値を用いてもよい。
管理判定温度範囲の上限値１３１ｂ＝塑性流動温度の上限値１３２ｂ−２０℃
管理判定温度範囲の下限値１３１ａ＝塑性流動温度の下限値１３２ａ＋２０℃
【００３３】
時刻ｔａまでの期間は、管理判定温度の範囲内において接合温度が上昇する状態である。
時刻ｔａにおいて、管理判定温度範囲の上限値１３１ｂを接合温度が超過する。このとき、制御装置５は、今後の接合温度を低下させるために、条件データベース５１に登録された「低速」以上の範囲において、主軸モータ６の回転速度を減速する。また、制御装置５は、回転速度の減速制御に加えて（または代えて）接合ツール１の移動速度の加速を行ってもよい。これにより、塑性流動温度の上限値１３２ｂに対して余裕をもって接合温度を下げることができる。
【００３４】
時刻ｔａ〜時刻ｔｂの期間は、管理判定温度の範囲内において接合温度が下降する状態である。
時刻ｔｂにおいて、管理判定温度範囲の下限値１３１ａを接合温度が下回る。このとき、制御装置５は、今後の接合温度を上昇させるために、条件データベース５１に登録された「高速」以下の範囲において、主軸モータ６の回転速度を加速する。また、制御装置５は、回転速度の加速制御に加えて（または代えて）接合ツール１の移動速度の減速を行ってもよい。これにより、塑性流動温度の下限値１３２ａに対して余裕をもって接合温度を上げることができる。
【００３５】
つまり、ＦＳＷ装置１００は、図５に示した条件データベース５１の回転速度の「初期」で示される接合設定を初期条件として接合ツール１を制御して接合を開始する。その後、制御装置５は、温度センサ１３が監視した接合温度が条件データベース５１の「塑性流動温度」の範囲内になるように、偏差が生じたら偏差をゼロにするように制御するか、偏差が所定の値に到達したら偏差をゼロにするように制御する。
これにより、接合温度は、上昇や下降を繰り返すものの、管理判定温度の範囲内に収められる。
【００３６】
なお、制御装置５は、接合温度が上昇するときの温度の変化率（傾き）と、接合温度が下降するときの温度の変化率（傾き）とを符号反転したものとほぼ同じにするように、速度制御をすることが好ましい。
これにより、被接合部材１０１における摩擦攪拌される状態が大きくは変化しないで済むので、接合品質の均一化を図ることができる。つまり、接合温度の急な変化に起因して、接合部位の断面に空洞欠陥が生じたり、接合部の表面に溝状欠陥が生じたりするような、接合成果物の品質の劣化を抑制できる。
【００３７】
また、制御装置５による接合設定の可変制御について、被接合部材１０１への現在の入熱量だけでなく、今までの熱の蓄積量を考慮してもよい。例えば、板厚が厚くなるほど熱の蓄積量も増加することをふまえ、条件データベース５１の板厚値を読み取り、入熱量を規定する接合設定（接合温度、回転速度）を補正してもよい。
・板厚が厚くなるほど熱の蓄積量が大きいので、入熱量の変化量（≒接合設定の変化量）も大きくすることが望ましい。
・板厚が薄くなるほど熱の蓄積量が小さいので、入熱量の変化量（≒接合設定の変化量）も小さくすることが望ましい。もし、薄い板厚の被接合部材１０１に対して、大きい変化の入熱量を与えてしまうと、接合温度の変化も大きくなってしまうからである。
【００３８】
図８は、図１の条件管理装置５０の物理的構成として、ブレードサーバの形態を採用した一例である。
１つの条件管理装置５０が図８では１つの基盤に対応する。そして、１つの筐体（ラック）の内部に複数の条件管理装置５０が収容される。そして、複数の条件管理装置５０それぞれの条件データベース５１を記憶する記憶装置は、互いにＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）により冗長化されている。
【００３９】
これにより、あるＦＳＷ装置１００が第１の条件管理装置５０に対してＳ１０３の登録要求やＳ１２２の検索要求を送信したときに、第１の条件管理装置５０が故障などで応答しない状況にも対応できる。そのときには、ＦＳＷ装置１００は、第２の条件管理装置５０に対して要求を送信すればよい。第２の条件管理装置５０内の条件データベース５１と、第１の条件管理装置５０内の条件データベース５１とは冗長化（データ同期化）されているので、ＦＳＷ装置１００は、第２の条件管理装置５０からでも第１の条件管理装置５０内の条件データベース５１のデータにアクセスできる。
【００４０】
以上説明した本実施形態では、塑性流動現象を用いて被接合部材１０１を固相接合するＦＳＷ装置１００について、複数のＦＳＷ装置１００が使用する接合条件を条件データベース５１に管理する条件管理装置５０を示した。ここで、各ＦＳＷ装置１００はＩｏＴ化されており、ネットワーク２００を介して条件管理装置５０にアクセスすることができる。
これにより、自身の製造会社が有していない接合条件であっても、複数のＦＳＷ装置１００で接合条件を共有することができる。
【００４１】
図９は、図１とは別形態のＦＳＷ管理システムの構成図である。図９のＦＳＷ管理システムは、３つのＦＳＷ装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃで共用する条件データベース５１を用意する代わりに、各ＦＳＷ装置１００ａ〜１００ｃごとにそれぞれ１つの個別条件データベース５１ａ〜５１ｃを用意する（図９では直接接続する）。
例えば、個別条件データベース５１ａはＦＳＷ装置１００ａ専用のデータベースである。個別条件データベース５１ｂはＦＳＷ装置１００ｂ専用のデータベースである。個別条件データベース５１ｃはＦＳＷ装置１００ｃ専用のデータベースである。
【００４２】
また、図１での条件データベース５１へのアクセス処理部（条件登録部５２、条件検索部５３）と同等の機能を、図９では個別条件データベース５１ａ〜５１ｃへのアクセス処理部（条件要求受付設定部５４、最適条件判断部５５、個別条件検索部５６）として条件管理装置５０に備える構成とする。
符号３０１において、ＦＳＷ装置１００ａは、自身の個別条件データベース５１ａから接合条件を検索するが、今回の接合部材の材質がデータベース未登録であることなどにより、最適な接合条件が検索できなかったとする。
符号３０２において、条件要求受付設定部５４は、ＦＳＷ装置１００ａから最適な接合条件の検索要求を受け付ける。
【００４３】
符号３０３において、個別条件検索部５６は、条件要求受付設定部５４から最適条件判断部５５を介して通知されたＦＳＷ装置１００ａの検索要求に従い、ＦＳＷ装置１００ａとは別の担当である個別条件データベース５１ｂから接合条件を検索する。しかし、最適条件判断部５５は、個別条件データベース５１ｂからの検索結果をもとにここでも最適な接合条件が検索できなかったと判断する。
符号３０４において、個別条件検索部５６は、符号３０１（個別条件データベース５１ａ）でも符号３０３（個別条件データベース５１ｂ）でもまだ検索していない別の個別条件データベース５１ｃから接合条件を検索する。ここで、最適条件判断部５５は、個別条件データベース５１ｃからの検索結果が、最適な接合条件（所定の基準を満たす結果）が検索できたと判断する。
【００４４】
符号３０５において、条件要求受付設定部５４は、符号３０２の検索要求への応答として、符号３０４で検索された最適な接合条件をＦＳＷ装置１００ａに設定する。つまり、ＦＳＷ装置１００ａは、自身専用の個別条件データベース５１ａに最適な接合条件が存在しない場合でも、別の個別条件データベース５１ｃから最適な接合条件を取得することができる。
符号３０６において、ＦＳＷ装置１００ａは、符号３０５の最適な接合条件を今後の検索で再利用できるように、自身専用の個別条件データベース５１ａに登録する。なお、すべての個別条件データベース５１ａ〜５１ｃを検索しても、最適な接合条件が存在しないときには、今回新たにＦＳＷ装置１００ａで動作させた接合条件を、自身専用の個別条件データベース５１ａに登録すればよい。
【００４５】
図１０は、図９のＦＳＷ管理システムの変形例である。図９では、個別条件データベース５１ａ〜５１ｃが各ＦＳＷ装置１００ａ〜１００ｃの側に直接接続されていた。
一方、図１０では、個別条件データベース５１ａ〜５１ｃを条件管理装置５０に備える構成とする。符号３０１〜３０６の各処理は、図９と図１０とで基本的に同じである。一方、ＦＳＷ装置１００ａ用の個別条件データベース５１ａがＦＳＷ装置１００ａの近傍に存在しないので、符号３０２の検索要求が先の手順となり、符号３０１の代わりになる符号３０１ｂの検索処理がその後の手順となる。
【００４６】
なお、本発明は前記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段などは、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。
また、前記の各構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【００４７】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、または、ＩＣ（Integrated Circuit）カード、ＳＤカード（登録商標）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１      接合ツール
２      ツールホルダ
３      ハウジング
４      アーム
５      制御装置
６      主軸モータ
７      ツール移動駆動装置
８      送信器
９      受信器
１１    突起部
１２    ツールショルダ部
１３    温度センサ
１９    条件処理装置（接合条件管理装置）
２０    主軸
３１    ベアリング
５０    条件管理装置
５１    条件データベース
５１ａ〜５１ｃ  個別条件データベース
５２    条件登録部
５３    条件検索部
５４    条件要求受付設定部
５５    最適条件判断部
５６    個別条件検索部
１００  ＦＳＷ装置（摩擦攪拌接合装置）
１０１  被接合部材
１０１ａ  アルミ部材
１０１ｂ  鉄部材
【図１】
2019063861.tif 000003
【図２】
2019063861.tif 000004
【図３】
2019063861.tif 000005
【図４】
2019063861.tif 000006
【図５】
2019063861.tif 000007
【図６】
2019063861.tif 000008
【図７】
2019063861.tif 000009
【図８】
2019063861.tif 000010
【図９】
2019063861.tif 000011
【図１０】
2019063861.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年1月15日(2018.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合条件管理装置と、複数の摩擦攪拌接合装置とがネットワークを介して接続されている接合管理システムであって、
前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベースが、前記摩擦攪拌接合装置ごとに対応付けられて複数台用意されており、
前記接合条件管理装置は、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記検索要求に係る前記摩擦攪拌接合装置に対応付けられた前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答する条件検索部と、前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行ったときの前記接合設定と、その接合処理についての前記接合因子とを対応付けた登録要求を、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から受け付け、受け付けた前記接合設定と前記接合因子とを対応付けた前記接合条件を前記条件データベースに登録する条件登録部とを有しており、
前記条件検索部は、
所定の摩擦攪拌接合装置から前記検索要求を受け付けると、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、前記検索した条件データベースとは別の条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースでも、前記別の条件データベースでも、前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、まだ検索していない条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記条件登録部は、前記別の条件データベースから検索された前記検索要求に適合する前記接合設定を、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースに登録することを特徴とする
接合管理システム。
【請求項２】
前記条件登録部は、前記被接合部材が軟化するときの温度である塑性流動温度の範囲と、前記被接合部材の接合時間において前記塑性流動温度の範囲内に収まるような接合ツールの動作速度の範囲とを含めて、前記条件データベースに登録する前記接合条件として登録し、
前記条件検索部は、前記塑性流動温度の範囲に収めるために、前記接合ツールの動作速度の範囲内で制御させるように、前記摩擦攪拌接合装置に検索結果を応答することを特徴とする
請求項１に記載の接合管理システム。
【請求項３】
前記条件登録部は、全ての条件データベースに前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定が存在しないときには、前記所定の摩擦攪拌接合装置で動作させた接合設定を対応する条件データベースに登録することを特徴とする
請求項１に記載の接合管理システム。
【請求項４】
接合条件管理装置と、複数の摩擦攪拌接合装置とがネットワークを介して接続されている接合管理システムにより実行され、
前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベースが、前記摩擦攪拌接合装置ごとに対応付けられて複数台用意されており、
前記接合条件管理装置は、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記検索要求に係る前記摩擦攪拌接合装置に対応付けられた前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答する条件検索部と、前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行ったときの前記接合設定と、その接合処理についての前記接合因子とを対応付けた登録要求を、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から受け付け、受け付けた前記接合設定と前記接合因子とを対応付けた前記接合条件を前記条件データベースに登録する条件登録部とを有しており、
前記条件検索部は、
所定の摩擦攪拌接合装置から前記検索要求を受け付けると、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、前記検索した条件データベースとは別の条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースでも、前記別の条件データベースでも、前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、まだ検索していない条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記条件登録部は、前記別の条件データベースから検索された前記検索要求に適合する前記接合設定を、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースに登録することを特徴とする
接合条件管理方法。
【請求項５】
前記条件登録部は、全ての条件データベースに前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定が存在しないときには、前記所定の摩擦攪拌接合装置で動作させた接合設定を対応する条件データベースに登録することを特徴とする
請求項４に記載の接合条件管理方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、接合管理システム、および、接合条件管理方法に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の接合管理システムは、以下の特徴を有する。
つまり、本発明は、接合条件管理装置と、複数の摩擦攪拌接合装置とがネットワークを介して接続されている接合管理システムであって、
前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行うときの設定データである接合設定と、接合処理の対象である被接合部材についての材質データを含む接合因子とを接合条件として対応付けて管理する条件データベースが、前記摩擦攪拌接合装置ごとに対応付けられて複数台用意されており、
前記接合条件管理装置は、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から前記接合因子を指定した検索要求を受け付け、前記検索要求に係る前記摩擦攪拌接合装置に対応付けられた前記条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索して、その検索結果の前記接合設定を前記摩擦攪拌接合装置に応答する条件検索部と、前記摩擦攪拌接合装置が接合処理を行ったときの前記接合設定と、その接合処理についての前記接合因子とを対応付けた登録要求を、前記ネットワークを介して前記摩擦攪拌接合装置から受け付け、受け付けた前記接合設定と前記接合因子とを対応付けた前記接合条件を前記条件データベースに登録する条件登録部とを有しており、
前記条件検索部は、
所定の摩擦攪拌接合装置から前記検索要求を受け付けると、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースから前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、前記検索した条件データベースとは別の条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースでも、前記別の条件データベースでも、前記検索要求に適合する前記接合設定を検索できなかったときは、まだ検索していない条件データベースから前記検索要求の前記接合因子に対応する前記接合設定を検索し、
前記条件登録部は、前記別の条件データベースから検索された前記検索要求に適合する前記接合設定を、前記所定の摩擦攪拌接合装置に対応する条件データベースに登録することを特徴とする。
その他の手段は、後記する。