(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速回転する回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合装置において、
摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転子の回転速度を変化して制御する回転制御手段と、
回転子を直進移動させて、摩擦攪拌の接合作業中、加圧力を制御する直進制御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、低下するように変化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項３】
回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、増加するように変化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、押圧期間中、一旦落すように変化することを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
回転制御手段は、回転速度を、段階的に、または連続的に、変化することを特徴とする請求項１〜４のうちの１つに記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
直進制御手段は、
摩擦攪拌接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子の速度を上昇する傾斜部分を有する形状の速度指令値を導出することを特徴とする請求項１〜５のうちの１つに記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
速度指令値の前記形状は、三角波形状であることを特徴とする請求項６記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
直進制御手段によって加圧力を一定に保った状態で、回転制御手段によって回転速度を変化することを特徴とする請求項１〜７のうちの１つに記載の摩擦攪拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転による摩擦熱で被接合物を軟化、攪拌して接合する摩擦攪拌接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のアルミボディの接合法には、アルミ用スポット溶接、リベット接合などがあるが、ロボット機上の配管、ユーティリティが複雑であり、また大騒音、火花の発生など作業環境が悪いといった問題を有する。このような問題に鑑み、摩擦攪拌接合を用いたスポット接合装置が提案されている。
【０００３】
摩擦攪拌接合では、先端にピンを有する回転子を高速で回転させながら被接合物であるワークに押圧し、摩擦攪拌してスポット接合を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
摩擦攪拌接合を用いたスポット接合装置は、抵抗溶接である既存のスポット溶接ガンに適用することができるが、スポット溶接では、電極を回転させることはなかったので、スポット溶接の制御方法を、単に摩擦攪拌接合を用いたスポット接合装置に適用することはできない。
【０００５】
また、従来のスポット溶接ガンは、加圧力はサーボ制御を行っている。つまり、接合作業中にリアルタイムで加圧力を検出し、力に対応したモータ電流となるようにフィードバック制御している。このような制御は、現行のスポット溶接の制御としては、接合品質上とくに問題はない。
【０００６】
一方、摩擦攪拌接合では、摩擦攪拌という摩擦熱にかかわる現象ゆえの特異な挙動特性もあり、その定義解明は関係者により緒についたばかりであり、摩擦攪拌接合の制御方法についてはまだ提案されていない。
【０００７】
そこで、摩擦攪拌接合の制御に、既存のスポット溶接のサーボ制御を適用する方法が考えられる。つまり、接合作業中に、回転速度をリアルタイムで監視し、つねに最適な回転速度となるようにフィードバック制御する。さらに加圧力もリアルタイムで監視し、つねに最適な加圧力となるようにフィードバック制御するといった方法が考えられる。しかしながら、このように回転速度と加圧力制御をサーボ制御することは、非常に複雑であり、実現が困難である。
【０００８】
本発明の目的は、簡単な制御で、実用的に問題のない摩擦攪拌スポット接合を行うことができる摩擦攪拌接合装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高速回転する回転子を回転軸線方向に直進移動させ、先端部を被接合物に押圧し、回転により前記先端部と前記被接合物との接触部との摩擦熱で軟化させ、攪拌して被接合物をスポット接合する摩擦攪拌接合装置において、
摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転子の回転速度を変化して制御する回転制御手段と、
回転子を直進移動させて、摩擦攪拌の接合作業中、加圧力を制御する直進制御手段とを備えることを特徴とする摩擦攪拌接合装置である。
【００１０】
本発明に従えば、回転制御手段を有するので、回転子の回転速度を可変に制御することができる。これによって、最適な回転速度でスポット接合を行うことができる。また、直進制御手段によって、加圧力のきめ細かな制御を行うことができ、スポット接合に最適な加圧力で接合することができる。
【００１１】
また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、低下するように変化することを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、増加するように変化することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は、回転制御手段は、摩擦攪拌の接合作業中、時間経過に伴って、回転速度を、押圧期間中、一旦落すように変化することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、回転制御手段は、回転速度を、段階的に、または連続的に、変化することを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、摩擦攪拌の接合作業中、回転制御手段によって回転子２２の回転速度を時間経過に伴って低下または増加するように変化し、あるいはまた押圧期間中、一旦落すように変化し、このような速度変化を、段階的に、または連続的に行うようにし、これによって被接合物であるワークの摩擦攪拌の接合を最適な条件で行うことができ、接合強度の向上を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、直進制御手段は、
摩擦攪拌接合作業の初期に、時間経過に伴って回転子２２の速度を上昇する傾斜部分を有する形状の速度指令値を導出することを特徴とする。
【００１７】
また本発明は、速度指令値の前記形状は、三角波形状であることを特徴とする。
【００１８】
本発明に従えば、直進制御手段から直進駆動源である直進用モータ２４に与えられる速度指令値がたとえば三角波形状であるので、回転子２２の先端が被接合物であるワークに急激に衝突してワークが振動することを防止し、正確な摩擦攪拌の接合を達成することができる。
また本発明は、直進制御手段によって加圧力を一定に保った状態で、回転制御手段によって回転速度を変化することを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の摩擦攪拌接合装置の実施の一形態であるスポット接合ガン２０の構造を示す図である。スポット接合ガン２０は、たとえば６軸垂直多関節型ロボットの手首に装備され、自動車のアルミボディなど、アルミニウム合金製のワークを摩擦攪拌方式でスポット接合する場合に用いられる。
【００２０】
スポット接合ガン２０は、回転子２２、ロボットの手首に取り付けられ、回転子２２を支持する支持部材として機能するガンアーム２１、回転子２２を回転駆動させる回転用モータ２５、直進移動させる直進用モータ２４、回転用モータ２５の回転力を回転子２２に伝達する回転伝達手段３０、ボールねじ５０を有し、直進用モータ２４の直進力を回転子２２に伝達する直進伝達手段４５および制御装置１０を備える。
【００２１】
ロボットの各関節軸は、第１軸〜第６軸の６個のサーボモータで駆動され、第７軸が、スポット接合ガン２０の直進用モータ２４であり、第８軸が回転用モータ２５となる（第８軸を旋回軸と称する場合もある）。これらのサーボモータが制御装置１０によって制御される。つまり、直進用モータ２４は、制御装置１０の直進制御部１１によって制御され、回転用モータ２５は、制御装置１０の回転制御部１２によって制御され、ロボットの第１軸〜第６軸の各モータは、図示しないが、制御装置１０のそれぞれ対応する制御部によって制御される。
【００２２】
回転子２２は、円錐台状であり、先端部を下方にし、中心軸線を回転軸線Ｌとして回転可能にガンアーム２１に取り付けられる。また、回転子２２の先端部には円柱状のショルダー部５１が形成され、このショルダー部５１の下端面には、回転軸線Ｌを軸心とする円柱状のピン５２が下方に突出する。また、回転子２２は、回転軸線Ｌに沿って昇降することができる。
【００２３】
ガンアーム２１は、上部にサーボモータによって実現される回転用モータ２５および直進用モータ２４が固定され、下部が、Ｌ字状に屈曲し、先端部に受け部２３が固定される。受け部２３は、円柱状であり、回転軸線Ｌを軸心とし、上端面が回転子２２先端に臨んで配置される。
【００２４】
回転子２２は、ヘッド４０に着脱可能に保持され、このヘッド４０は、軸受け７０を介してヘッド支持部４１に回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持される。回転子２２、したがってヘッド４０には、回転軸線Ｌに沿って上方に延びる回転軸２６が固定される。また、前記ヘッド支持部４１には、回転軸線Ｌに沿って上方に延び、前記回転軸２６が挿通する外筒が固定される。この外筒は、ボールねじ５０のおねじを有するねじ軸２７として機能する。したがって、回転用モータ２５で回転軸２６を回転駆動させながら、直進用モータ２４でねじ軸２７を昇降させることによって、回転子２２を回転させながら直進移動させることができる。
【００２５】
つぎに、回転用モータ２５の回転を回転軸２６に伝達する回転伝達手段３０の構成について説明する。回転伝達手段３０は、回転子２２が連結される回転軸２６の回転軸線Ｌ方向への移動を許容し、かつ回転用モータ２５の回転を回転子２２に伝達する機構を有し、回転用モータ２５の出力軸に固定されるベルト車３１と、回転軸２６に連結されるベルト車３２と、ベルト車３１，３３に巻き掛けられる環状のタイミングベルト３３とを有する。ベルト車３２と回転軸２６とは、たとえばスプライン結合され、ベルト車３２と回転軸２６とは、回転軸線Ｌまわりの回転が拘束され、かつ回転軸線Ｌ方向の移動が許容される。したがって、回転用モータ２５を回転させることによって、回転子２２を、回転軸線Ｌ方向に移動可能に回転駆動させることができる。
【００２６】
つぎに、直進伝達手段４５の構成について説明する。直進伝達手段４５は、ねじ軸２７とナット部材２８とから成るボールねじ５０、直進用モータ２４の出力軸に固定されるベルト車４６、ナット部材２８に固定されるベルト車４８、およびベルト車４６，４８に巻き掛けられる環状のタイミングベルト４７を有する。ボールねじ５０のねじ軸２７は、前述したように中空であり、内部に回転軸２６が遊通する。このねじ軸２７は、リテーナ５５によってガンアーム２１に支持される。リテーナ５５は、複数のボールを有し、ねじ軸２７を回転軸線Ｌ方向に変位自在に、かつ回転軸線Ｌまわりの回転を拘束してねじ軸２７を保持する。このリテーナ５５の下にナット部材２８が設けられる。ねじ軸２７の外周部にはねじ溝が形成され、このねじ溝にナット部材２８が螺合する。
【００２７】
ナット部材２８は、軸受けを介してガンアーム２１に、回転軸線Ｌまわりに回転自在に支持される。このナット部材２８の下部に、ベルト車４８が固定され、ベルト車４８とナット部材２８とは一体となって回転する。したがって、直進用モータ２４を回転させると、タイミングベルト４８を介してナット部材２８が回転する。ナット部材２８が回転すると、ねじ軸２７が回転軸線Ｌ方向に昇降する。ねじ軸２７の下端部にはヘッド支持部４１が固定されており、このヘッド支持部４１に、回転子２２を保持するヘッド４０が回転自在に連結されている。
【００２８】
このような回転伝達手段３０および直進伝達手段４５を用いることで、回転用モータ２５によって回転子２２を回転軸線Ｌまわりに高速で回転させながら、回転子２２を、回転軸線Ｌに沿って直進用モータによって昇降させ、スポット接合ガン２０の開閉動作を行うことができる。
【００２９】
つぎに、図２および図３のフローチャートおよび図４のタイミングチャートを参照して、制御装置１０によるスポット接合時の制御方法について説明する。図４（１）は、加圧力を示し、（２）は、直進用モータ（第７軸）２４への速度指令値であり、（３）は、直進用モータ２４への移動変位指令値である。なお、速度指令値（２）の微分値が、移動変位指令値（３）となり、逆に、移動変位指令値（３）の積分値が速度指令値（２）となる。（４）は、回転用モータ（第８軸）２５への回転速度指令値である。
【００３０】
スポット接合作業は、たとえば厚さ２ｍｍ程度の２枚のワークをスポット接合するものとする。ワークはここではアルミニウム合金とし、ほぼ水平に２枚が重畳配置されているものとし、接合個所は、１ワークあたり複数あるものとする。
【００３１】
スポット接合制御が開始されると、まずステップＳ１で、スポット接合ガン２０を位置Ｐ１に位置決めする。位置Ｐ１とは、ワークの接合個所を接合打点Ｐ２とした場合、接合打点Ｐ２から所定距離上方に離反した位置（たとえば５０ｍｍ上方）に、回転子２２のピン５２先端が配置され、接合打点Ｐ２の下で、ワークから所定距離下方に離反した位置に、スポット接合ガン２０の受け部２３が配置される位置である。
【００３２】
つぎに、ステップＳ２において、接合ガン２０の閉じ動作を開始する。つまり、時刻ｔ１において、図４（２）（３）に示すように、直進用モータ２４に速度指令値および移動変位指令値を出力する。直進用モータ２４への速度指令値が、三角波形状であるのは、回転子先端がワークに急激に衝突してワークが振動することを防止するためである。
【００３３】
また、スポット接合ガン２０は、回転子２２のみが直進移動して閉じ、受け部２３は固定されているため、ワークを上下方向に挟むためには、回転子２２を下降させるとともに、ロボットでガン２０を上昇させる必要がある。そのために、ステップＳ２の閉じ動作では、直進用モータ２４で回転子２２を下降させるとともに、ロボット６軸を用いて、ガン２０が、回転子２２の回転軸線Ｌ方向に沿って上昇するように移動させる。このようにして、回転子先端がワークの上に当接する時点と、受け部２３がワークの下に当接する時点とが一致するように、ロボット６軸を制御する。
【００３４】
つぎにステップＳ３で、回転子２２の回転を開始する（時刻ｔ２）。
つぎのステップＳ４で接合打点Ｐ２に到達（時刻ｔ３）、つまり回転子２２のピン５２先端がワークに当接すると、ステップＳ５で加圧が開始される。その後、ステップＳ６で、回転制御部１２で、回転用モータ２５が所定の回転速度範囲内にあるか否かを判断する。
【００３５】
本実施形態では、この判断は、接合作業の加圧中に一回行うものとし、加圧中にいずれかのタイミングで回転制御部１２で回転速度の瞬時値を検出する。本実施形態では、図４（１）に示すように、一回の加圧時間をｔLとすると、その中央の時点、つまり加圧開始時刻ｔ３からｔL／２経過したときに、回転速度の瞬時値を検出する。回転速度は、たとえば回転速度が３０００ｒｐｍに指定されており、所定の回転速度範囲とは、たとえば指定された回転速度の±１０％内、好ましくは±５％内とする。または、％でなく、±Ｘｒｐｍ以内と、回転速度で範囲を設定してもよい。
【００３６】
そして、回転速度が所定範囲内にない場合は、回転速度異常として、ステップＳ７で回転用モータ（第８軸）異常と判断し、ロボット異常信号を出力し、ステップＳ８で、第１軸〜第８軸の全てのモータを停止させてロボットを停止させる。
【００３７】
ステップＳ６で所定の回転速度範囲内にあると判断した場合には、ステップＳ９に進み、直進制御部１１で加圧力の瞬時値を検出し、所定の加圧力範囲内にあるか否かを判断する。たとえば加圧力が２．９４ｋＮ（３００ｋｇ）に指定されている場合、所定の加圧力範囲は、±５％内、好ましくは±１％内とする。または、％でなく、ＹｋＮ以内と、加圧力で範囲を設定してもよい。加圧力の瞬時値の検出は、直進用モータ（第７軸）２４の電流値を直進制御部１１で検出し、実勢モータ負荷電流を瞬時に登録データと照合することで行う。このようにして、所定の加圧力範囲にないと判断した場合には、加圧軸（第７軸）加圧力異常として、ステップＳ１０でロボット異常信号を出力し、ステップＳ８で第１軸〜第８軸の全てのモータを停止させる。
【００３８】
ステップＳ９で、所定の加圧力範囲内にあると判断した場合には、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、回転制御部１２で、図４（４）に示すように、回転速度を変化させる。摩擦攪拌接合では、接合開始時から接合終了時まで一定の回転速度で攪拌するよりも、接合初期には高速回転し、終了時には低速で回転させるほうが、接合品質を良好とすることができる。本実施形態では、図４（４）に示すように、回転速度を３段階に切り替え、加圧開始時刻ｔ３から時刻ｔ４までの初期部では、高速回転とし、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの中間部には中速とし、時刻ｔ５からの終了部では低速に切り替える。これらは基準回転速度、ここでは３０００ｒｐｍに対し、別途パラメータで設定する。
【００３９】
回転子２２のピン５２の先端が、ワークに押圧された状態で高速で回転すると、ピン５２とワークとで摩擦熱が発生し、接合打点が軟化してピン５２がワークに挿入される。ピン５２が挿入されると、回転子２２のショルダー部５１もワーク表面に押し付けられ、ここでも摩擦熱が発生し、ワークが軟化、攪拌される。このようにして、初期部において、高速で攪拌したのち、中間部で回転速度を落とし、中速でさらに攪拌し、終了部では、さらに速度を落として低速で攪拌する。
【００４０】
このようにして、一定の押圧力を加えた状態で、回転速度を低速まで切り替えた後、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、たとえば加圧開始時から所定時間を内部タイマによって計時し、所定時間、たとえば０．５〜１秒計時すると加工完了として、次のステップＳ１３で開動作を開始する。このときの時刻が時刻ｔ６である。
【００４１】
開動作は、図４（２）（３）に示すように、回転子２２が上昇するように、直進制御部１１から直進用モータ２４に対して、速度指令値および移動変位指令値を出力する。またこのとき、回転子先端と受け部２３とが同時にワークから離反するように、ロボット６軸に対しても指令する。
【００４２】
つぎのステップＳ１４では、溶着が発生したか否かを判断する。溶着発生判断は、本実施形態では、直進制御部１１および回転制御部１２で行い、たとえば直進制御部１１で検出した直進用モータ（第７軸）２４の電流値が、規定値（たとえば定格トルクのＸ％相当）より大きい場合、または、回転制御部１２で検出した回転用モータ（第８軸）２５のモータ電流値が、規定値（たとえば定格トルクのＸ％相当）より大きい場合に、ロボット異常と判断してステップＳ１５に進み、たとえば「溶着を検知しました」または「衝突または異常外乱を検知しました」といった表示とともに警報を発して第１軸〜第８軸を全て停止させてロボット停止する。なお、この溶着検知は、直進用モータ２４の電流値のみの判断であってもよく、回転用モータ２５の電流値のみの判断であってもよく、両モータ２４，２５の電流値から総合して判断してもよい。
【００４３】
そして、ワークと回転子との離し作業を行う。離し作業は、たとえば回転子を回転させながら引き上げる。回転子の回転方向は、攪拌接合時の回転方向と同じであっても逆転させてもよい。
【００４４】
回転子先端のピン５２にはねじが切られている場合がある。たとえば右ねじが切られている場合、接合時に攪拌効率を向上させるために、左回りに回転させて回転させる。つまり、ねじの回転によって、周囲の母材が下に移動するように回転させる。したがって、このような場合には、離し作業のときには、回転子の回転方向を逆転させず、接合時と同じ方向とする。これによって、周囲の母材が下に移動して回転子を引き離す方向に力が作用する。ピン５２にねじが切られていない場合には、接合時と逆転させて引き離すほうが好ましい。
【００４５】
ステップＳ１４で溶着が発生していないと判断されると、つぎのステップＳ１６で開動作を継続し、回転子２２のピン５２先端が、ワークから所定のクリアランス距離分、離反するまで開動作を継続する。
【００４６】
そして、次のステップＳ１７で、ワークの全ての接合個所の接合が終了したか否かを判断し、終了していなければ、ステップＳ１８に進んで１打点分、作業完了とし、次の接合打点を設定してステップＳ１に戻り、つぎの打点の接合作業を開始する。
【００４７】
ステップＳ１７でワークの全ての接合打点の作業が完了していると判断した場合には、ステップＳ１９で、回転制御部１２から回転用モータ２５へ速度指令値０を出力して回転を停止させる。つぎのステップＳ２０で、回転用モータ２４の回転速度が０か否かを回転制御部１２で判断し、０の場合はステップＳ２１に進み、１ワークの作業が完了する。ステップＳ２１において、回転停止指令を出力してから規定時間、たとえば２秒経過しても回転速度が０に達しない場合には、ステップＳ７に進み、回転用モータ（第８軸）２５異常として、ロボットを停止（ステップＳ８）させる。
【００４８】
上述した実施形態では、１ワーク内の接合作業では、回転子の回転を停止させずに行ったが、これに限らず、各接合打点ごとに回転を停止させてもよく、また、ワーク終了ごとに回転を停止させないように制御してもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、加圧時に回転速度を３段階に変化させたが、２段階でもよく、４段階もしくはそれ以上でもよく、また無段階に連続的に回転速度が変化するように制御してもよい。さらに、本実施形態では初期に高速とし、時間経過にともなって回転速度を低下させるように制御したが、これに限らず、ワークによっては、初期を低速とし、時間経過にともなって回転速度を増加させるように制御してもよく、初期部に高速とし、中間部で低速とし、終了部で再び高速とするように制御してもよい。
【００５０】
また、本実施形態では、回転速度の検出は、一回の接合作業の加圧時間ｔLをとすると、その中央の時点ｔL／２で検出した。つまり、３段階の速度のうちで、中間部の速度が所定の速度範囲内となっているかのみを監視したが、これに限らず、回転速度が複数段階に設定されている場合、各段階で回転速度を監視するように制御してもよい。つまり、各段階に所定の回転速度範囲を設定しておき、各段階の中央で、所定の回転速度範囲にあるか否かを監視し、所定の回転速度範囲にないと判断した時点で、回転速度異常としてロボットを停止させてもよい。
【００５１】
また上述した実施形態では、回転速度および加圧力の少なくともいずれか一方でも所定の範囲内から外れている場合に、接合作業を停止するように制御しているが、本発明はこれに限らず、いずれか一方が所定の範囲であれば、接合作業を継続し、両方が所定の範囲から外れたときのみ、接合作業を停止するように制御してもよい。
【００５２】
本発明の他の実施形態として、接合時に回転速度だけでなく、加圧力も変化させるように制御してよい。たとえば、初期部の高速回転時には高圧とし、中間部の中速回転時に中圧とし、終了部の低速回転時に低圧とするように加圧制御を行ってもよい。これにより、さらに接合品質を向上させることができる。またこの場合にも、各加圧段階で、加圧力が所定の範囲内にあるか否かを監視し、所定の加圧力範囲内にない場合に接合作業を停止するように制御してもよい。
【００５３】
また、ワークによっては、低速回転時に高圧とし、高速回転時に低圧とするように加圧制御を行っても良く、またさらに回転速度を一定として、接合時の加圧力のみを変化させるように制御してもよい。
【００５４】
また、上述した本実施形態ではワークはアルミニウム合金としたが、本発明はこれに限らず、他の金属製ワーク、または合成樹脂製のワークであってもよい。
【００５５】
本発明は、下記の実施の形態が可能である。
（１）前記回転制御手段および直進制御手段の少なくともいずれか一方を用いて、回転子先端が、被接合物に溶着しているか否かを検出することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【００５６】
たとえば回転子を回転させるのに、所定の力以上の力を要することを回転制御手段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所定の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した場合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているものと判断することができる。このようにして、回転制御手段または直進制御手段で溶着検出を確実に行うことができる。
【００５７】
（２）前記回転制御手段は、回転する回転子先端を被接合物に押圧する接合作業中に、回転子の回転速度が、所定の回転速度範囲内にあるか否かを検出し、所定の回転速度範囲内にないと判断したとき、接合作業を停止することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【００５８】
摩擦攪拌接合装置の制御は、接合作業中に、回転速度が所定の範囲内にあるか否かの判断のみ行い、所定範囲内にないとき、接合作業を停止する。このように接合中に回転速度の瞬時値を監視することによって、確実に所定の回転速度で接合することができる。また、所定範囲内にあるか否かの判断のみであるので、複雑な制御を行う必要がなく、容易に実現できる。
【００５９】
たとえば回転子を回転させるのに所定の力以上の力を要することを回転制御手段で検出するか、または回転子を引き上げるのに、所定の力以上の力を要することを直進制御手段で検出した場合には、回転子先端と被接合物とが溶着しているものと判断することができる。このようにして、溶着検出を確実に行うことができる。
【００６０】
（３）直進制御手段は、回転する回転子先端を被接合物に押圧する接合作業中に、加圧力が、所定の加圧力範囲内にあるか否かを検出し、所定の加圧力範囲にないと判断したとき、接合作業を停止することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【００６１】
摩擦攪拌接合装置の制御は、接合作業中に、加圧力が所定の範囲内にあるか否かの判断のみ行い、所定範囲内にないとき、接合作業を停止する。このように接合中に加圧力の瞬時値を監視することによって、確実に所定加圧力で接合することができる。また、所定範囲内にあるか否かの判断のみであるので、複雑な制御を行う必要がなく、実現が容易である。
【００６２】
回転速度制御は、接合作業中に検出した瞬時値が、所定の範囲内にあるか否かで判断する。つまり、適応制御のような複雑な制御を行わないので、制御が簡単である。このような、検出した瞬時値が所定の範囲にあるか否かの判断のみの制御であっても、摩擦攪拌スポット接合においては、実用的にはまず問題のないロバストレベルを実現できる。
【００６３】
同様に、加圧制御においても、接合作業中の瞬時値が所定の加圧力範囲内にあるか否かを判断するだけであるので制御が簡単である。このような簡単な制御であっても、実用的には全く問題がない。
【００６４】
（４）前記回転制御手段は、接合作業中に、回転子の回転速度を変化させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【００６５】
回転子先端を被接合物に押圧して接合する接合作業中に、回転速度制御手段によって、回転子の回転速度を変化させることで、最適に接合することができる。
【００６６】
（５）前記直進制御手段は、接合作業中に、加圧力を変化させることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
接合作業中に加圧力を変化させることで、最適に接合することができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転制御手段を有するので、回転子の回転速度を可変に制御することができる。これによって、最適な回転速度でスポット接合を行うことができる。また、直進制御手段によって、押圧力のきめ細かな制御を行うことができ、スポット接合に最適な押圧力で接合することができる。
【００６８】
本発明によれば、摩擦攪拌の接合作業中、回転制御手段によって回転子２２の回転速度を時間経過に伴って低下または増加するように変化し、あるいはまた押圧期間中、一旦落すように変化し、このような速度変化を、段階的に、または連続的に行うようにし、これによって被接合物であるワークの摩擦攪拌の接合を最適な条件で行うことができ、接合強度の向上を図ることができる。
【００６９】
本発明によれば、直進制御手段から直進駆動源である直進用モータ２４に与えられる速度指令値がたとえば三角波形状であるので、回転子２２の先端が被接合物であるワークに急激に衝突してワークが振動することを防止し、正確な摩擦攪拌の接合を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のスポット接合ガン２０の構造を示す図である。
【図２】本発明の接合制御のフローチャートの前半部である。
【図３】接合制御のフローチャートの後半部である。
【図４】接合制御のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０  制御装置
１１  直進制御部
１２  回転制御部
２０  スポット接合ガン
２２  回転子
２４  直進用モータ
２５  回転用モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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