專利名稱：摩擦攪拌接合方法和摩擦攪拌接合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在鋁材等接合等中所使用的摩擦攪拌接合方法和摩擦攪拌接合裝置。
背景技術(shù)：
在摩擦攪拌接合(焊接)中，使要相互接合的被接合部件重疊，使轉(zhuǎn)動的工具從所述被接合部件的重疊方向接近并壓入該重疊后的被接合部件，由被接合部件和工具前端針部(ピン部)的摩擦熱使工具周邊的被接合部件軟化，由轉(zhuǎn)動的針部對該軟化的被接合部件進(jìn)行攪拌。因而，在被重疊的被接合部件之間形成在該被接合部件的重疊方向上具有厚度(下文簡稱為剩余厚度)的摩擦攪拌接合部，該重疊的被接合部件被接合。已知在這種摩擦攪拌接合中，工具的針部貫穿重疊的被接合部件，在摩擦攪拌接合部產(chǎn)生孔，并且接合強(qiáng)度顯著地下降。于是，專利文獻(xiàn)1所記載的摩擦攪拌接合裝置包括在前端具有針部的轉(zhuǎn)動工具、與該轉(zhuǎn)動工具的針部相對地設(shè)置的承受部件、使該承受部件和針部的間距變化的致動器，在示教時(shí)對各個(gè)擊打點(diǎn)位置(摩擦攪拌接合位置)承受部件和針部的間距進(jìn)行存儲，對每個(gè)擊打點(diǎn)位置的承受部件和針部的間距進(jìn)行控制，從而在摩擦攪拌接合部確保規(guī)定厚度的剩余厚度。
但是，在連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，有時(shí)由于被接合部件和工具前端的針部的摩擦熱而使得針部發(fā)生熱膨脹，工具長度伸長。因而，在使用專利文獻(xiàn)1所記載的摩擦攪拌接合裝置連續(xù)地進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)，存在下述問題，即，實(shí)際的承受部件和針部之間的間距變得比示教時(shí)存儲在控制裝置中的承受部件和針部之間的間距小，在摩擦攪拌接合部上產(chǎn)生孔，不能獲得制品所要求的接合強(qiáng)度。
專利文獻(xiàn)1特開2001-314983號公報(bào)(第0038段和0039段及圖3)發(fā)明內(nèi)容鑒于上述情況，提出本發(fā)明，本發(fā)明的第1目的是提供一種確保制品接合強(qiáng)度的摩擦攪拌接合方法。此外，本發(fā)明的第2目的是提供一種確保制品接合強(qiáng)度的摩擦攪拌接合裝置。
為了實(shí)現(xiàn)上述第1目的，本發(fā)明的權(quán)利要求1所記載的發(fā)明是這樣一種摩擦攪拌接合方法，其中，在使設(shè)置在同軸上的一對工具中的至少一個(gè)工具轉(zhuǎn)動的同時(shí)沿軸向向另一個(gè)工具移動，將設(shè)置在該轉(zhuǎn)動的至少一個(gè)工具的前端上的針部壓入被設(shè)置在該一對工具之間且相互重疊的被接合部件，在由該被接合部件和上述針部的摩擦熱使該針部周邊的被接合部件軟化的同時(shí)由該針部對被軟化的被接合部件進(jìn)行攪拌，使摩擦攪拌接合部在重疊的被接合部件之間生成，以使該重疊的被接合部件摩擦攪拌接合，其特征在于使上述一對工具中的至少一個(gè)工具冷卻。
權(quán)利要求2記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求1記載的發(fā)明中，使空氣噴射到上述一對工具中的至少一個(gè)工具上而使該工具冷卻。。
權(quán)利要求3記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求2記載的發(fā)明中，使冷卻后的空氣噴射到上述一對工具中的至少一個(gè)工具上而使該工具冷卻。
權(quán)利要求4記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)記載的發(fā)明中，對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行監(jiān)視，在檢測出工具溫度異常的時(shí)刻，使制造停止并通報(bào)該工具溫度的異常。。
權(quán)利要求5記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求4記載的發(fā)明中，每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)，對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量。
為了實(shí)現(xiàn)上述第1目的，本發(fā)明的權(quán)利要求6所記載的發(fā)明是這樣一種摩擦攪拌接合方法，其中，在使設(shè)置在同軸上的一對工具中的至少一個(gè)工具轉(zhuǎn)動的同時(shí)沿軸向向另一個(gè)工具移動，將設(shè)置在該轉(zhuǎn)動的至少一個(gè)工具的前端上的針部壓入被設(shè)置在一對工具之間且相互重疊的被接合部件，在由該被接合部件和針部的摩擦熱使該針部周邊的被接合部件軟化的同時(shí)由該針部對被軟化的被接合部件進(jìn)行攪拌，使摩擦攪拌接合部在重疊的被接合部件之間生成，以使該重疊的被接合部件摩擦攪拌接合，其特征在于對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行監(jiān)視，在檢測出工具溫度異常的時(shí)刻，使制造停止并通報(bào)該工具溫度的異常。
權(quán)利要求7記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求6記載的發(fā)明中，每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)，對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量。
為了實(shí)現(xiàn)第2目的，本發(fā)明中權(quán)利要求8記載的發(fā)明是一種用于權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述摩擦攪拌接合方法的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于包括使一對工具中的至少一個(gè)工具冷卻的工具冷卻單元。
權(quán)利要求9記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求8記載的發(fā)明中，工具冷卻單元包括使由空氣源壓送的空氣從空氣噴嘴朝向工具噴射的空氣噴射裝置。
權(quán)利要求10記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求9記載的發(fā)明中，工具冷卻單元包括使由空氣源壓送的空氣冷卻的空氣冷卻裝置。
權(quán)利要求11記載的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)記載的發(fā)明中，還包括對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量的工具溫度測量單元；和控制單元，該控制單元判斷由該工具溫度測量單元所測量的工具溫度是否為適當(dāng)溫度，當(dāng)判定該工具溫度不是適當(dāng)溫度時(shí)，使制造停止同時(shí)通報(bào)工具溫度異常。
為了實(shí)現(xiàn)第2目的，本發(fā)明中權(quán)利要求12記載的發(fā)明是一種用于權(quán)利要求6或7所述的摩擦攪拌接合方法的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于還包括對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量的工具溫度測量單元；和控制單元，該控制單元判斷由該工具溫度測量單元所測量的工具溫度是否為適當(dāng)溫度，當(dāng)判定該工具溫度不是適當(dāng)溫度時(shí)，使制造停止同時(shí)通報(bào)工具溫度異常。
因而在權(quán)利要求1記載的發(fā)明中，防止由被接合部件和工具的摩擦熱所引起的工具的熱膨脹。
在權(quán)利要求2記載的發(fā)明中，通過噴射空氣使得工具被冷卻。
在權(quán)利要求3記載的發(fā)明中，通過噴射冷卻后的空氣使得工具被冷卻。
在權(quán)利要求4記載的發(fā)明中，能夠阻止由升溫而熱膨脹后的工具繼續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合。
在權(quán)利要求5記載的發(fā)明中，能夠確認(rèn)是否在適當(dāng)?shù)貙?shí)施工具的冷卻，而且，能夠阻止由升溫而熱膨脹后的工具連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合。
在權(quán)利要求6記載的發(fā)明中，能夠阻止由升溫而熱膨脹后的工具連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合。
在權(quán)利要求7記載的發(fā)明中，能夠有效地測量工具的溫度。
在權(quán)利要求8記載的發(fā)明中，通過工具冷卻單元使得工具被冷卻，能夠防止由被接合部件和工具的摩擦熱所引起的工具熱膨脹。
在權(quán)利要求9記載的發(fā)明中，工具冷卻單元由從空氣噴射裝置的空氣噴嘴所噴射的空氣使工具冷卻。
在權(quán)利要求10記載的發(fā)明中，工具冷卻單元由被空氣冷卻裝置冷卻而從空氣噴射裝置的空氣噴嘴噴射的空氣使工具冷卻。
在權(quán)利要求11記載的發(fā)明中，能夠確認(rèn)是否在適當(dāng)?shù)貙?shí)施由工具冷卻單元所進(jìn)行的工具的冷卻。而且，能夠阻止由升溫而熱膨脹后的工具連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合。
在權(quán)利要求12記載的發(fā)明中，能夠阻止由升溫而熱膨脹后的工具連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合。
發(fā)明效果能夠提供一種確保制品的接合強(qiáng)度的摩擦攪拌接合方法。而且，能夠提供一種確保制品的接合強(qiáng)度的摩擦攪拌接合裝置。


圖1是示出該摩擦攪拌接合裝置的工具架(ッ一ルヘッド)以及工具冷卻單元的空氣的系統(tǒng)的視圖；圖2是該摩擦攪拌接合裝置的說明圖，特別是示出工具溫度由非接觸溫度傳感器所測量(檢測)狀態(tài)的視圖；圖3是示出摩擦攪拌接合部的橫截面的視圖；圖4是示出形成在上部工具和下部工具之間的間隙的視圖；圖5是示出連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合時(shí)擊打點(diǎn)數(shù)(打點(diǎn)數(shù))和摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T的關(guān)系的視圖。
標(biāo)號說明1摩擦攪拌接合裝置，2上部工具，3下部工具，4空氣噴嘴，5空氣噴嘴，7摩擦攪拌接合部，8非接觸溫度傳感器(工具溫度測量單元)，11機(jī)器人控制器(控制單元)，13空氣源，16超低溫空氣發(fā)生器(空氣冷卻裝置)具體實(shí)施方式
下文將結(jié)合圖1～5對本發(fā)明的一實(shí)施例進(jìn)行說明。如圖1所示，摩擦攪拌接合裝置1通過由從各個(gè)空氣噴嘴4、5所噴射的空氣冷卻上部工具2和下部工具3，對由轉(zhuǎn)動的上部工具2和工件6(被接合部件6a、6b)的摩擦熱所引起的各個(gè)工具2、3的熱膨脹進(jìn)行抑制。因而，該摩擦攪拌接合裝置1構(gòu)成為可適當(dāng)?shù)鼐S持摩擦攪拌接合時(shí)上部工具2和下部工具3的間隙G，如圖3所示，在重疊的工件6之間形成具有適當(dāng)厚度的剩余母板厚度T的摩擦攪拌接合部7，可確保該摩擦攪拌接合部7的接合強(qiáng)度。而且如圖2所示，該摩擦攪拌接合裝置1由非接觸溫度傳感器8(工具溫度測量單元)每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期也就是1個(gè)工件6的所有擊打點(diǎn)(接合位置)的接合被完成后對上部工具2的工具溫度進(jìn)行檢測。
該摩擦攪拌接合裝置1構(gòu)成為由控制包括摩擦攪拌接合用工具單元9的多關(guān)節(jié)機(jī)器人10的機(jī)器人控制器11(控制單元)來判斷由非接觸溫度傳感器8所測量的上部工具2的工具溫度是否在適當(dāng)溫度范圍內(nèi)，當(dāng)判定該工具溫度處于適當(dāng)溫度范圍外(異常)時(shí)，使制造停止同時(shí)通報(bào)制造被停止的消息(工具溫度異常)。因而，該摩擦攪拌接合裝置1構(gòu)成得即使在連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合的場合，也可以確保摩擦接合部7的剩余母板厚度T，確保制品的接合強(qiáng)度。如圖2所示，該摩擦攪拌接合裝置1具有下述結(jié)構(gòu)，即具有一對工具2、3的工具單元9安裝在多關(guān)節(jié)機(jī)器人10上并根據(jù)機(jī)器人控制器11的控制而進(jìn)行定位。
如圖1所示，上述工具單元9形成為C形形狀，將下部工具3安裝在框架12的下部。而且，上部工具2與下部工具3同軸地設(shè)置在該工具單元9上。上部工具2構(gòu)成為由工具轉(zhuǎn)動驅(qū)動用電動機(jī)而圍繞軸線地被轉(zhuǎn)動驅(qū)動，同時(shí)由工具定位用電動機(jī)而相對于下部工具3向軸向(圖1中從紙面上看的上下方向)直線驅(qū)動地被定位。而且上述工具定位用電動機(jī)采用伺服電動機(jī)，使上部工具2相對于下部工具3高精度地定位。如圖4所示，在上部工具2的針部2a和下部工具3之間形成間隙G。而且如圖1所示，該摩擦攪拌接合裝置1具有下述結(jié)構(gòu)，即對從空氣源13被壓送的空氣進(jìn)行輸送的送風(fēng)管14、15設(shè)置在工具單元9上，由從設(shè)置在各個(gè)送風(fēng)管14、15前端的各個(gè)空氣噴嘴4、5噴射的空氣對各工具2，3進(jìn)行冷卻。
而且如圖1所示，該摩擦攪拌接合裝置1具有下述結(jié)構(gòu)，即各個(gè)送風(fēng)管14、15的根部連接在超低溫空氣發(fā)生器16(空氣冷卻裝置)上，由該超低溫空氣發(fā)生器16冷卻的空氣通過各個(gè)送風(fēng)管14、15從各個(gè)空氣噴嘴4、5朝向各個(gè)工具2、3噴射。而且在空氣源13和超低溫空氣發(fā)生器16之間設(shè)置了根據(jù)機(jī)器人控制器11的控制而開閉操作的控制閥17。而且，各個(gè)送風(fēng)管14、15由能夠變化為任意形狀且能夠維持該形狀的撓性軟管(フレキシブルホ一ス，注冊商標(biāo))等形成，各個(gè)空氣噴嘴4、5采用具有消音功能的噴嘴。而且，該摩擦攪拌接合裝置1具有下述結(jié)構(gòu)使被冷卻的空氣朝向上部工具2輸送的送風(fēng)管14由與該上部工具2一體地沿該上部工具2的軸向移動的托架18支撐，因而，即使在上部工具2相對于下部工具3沿軸向(圖1中從紙面上看的上下方向)移動的場合下，也能夠維持該上部工具2和送風(fēng)管14的相對位置。
而且如圖2所示，該摩擦攪拌接合裝置1將上述非接觸溫度傳感器8設(shè)置在支柱19上，該非接觸溫度傳感器8通過放大器與機(jī)器人控制器11相連。該摩擦攪拌接合裝置1具有下述結(jié)構(gòu)，即由非接觸溫度傳感器8對在工具單元9處于結(jié)束摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期并定位在原點(diǎn)位置的狀態(tài)下的上部工具2的工具溫度進(jìn)行測量。而且上述機(jī)器人控制器11具有下述結(jié)構(gòu)，即由演算部(CPU)對由非接觸溫度傳感器8所測量的工具溫度數(shù)據(jù)和存儲在存儲部內(nèi)的適當(dāng)溫度范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，當(dāng)工具溫度處于適當(dāng)溫度范圍外時(shí)，則檢測為該工具溫度異常，在檢測出該工具溫度異常的時(shí)刻使制造停止，同時(shí)由巡視燈(パトラィト)、警報(bào)器等通報(bào)停止制造的消息(工具溫度異常)。
下文對使用該摩擦攪拌接合裝置1而使構(gòu)成車體的發(fā)動機(jī)罩的外板6a(被接合部件)和內(nèi)板6b(被接合部件)接合時(shí)的作用進(jìn)行說明。而且上述外板6a和內(nèi)板6b使用6000系列鋁合金，外板6a的板厚是2毫米，內(nèi)板6b的板厚是1.2毫米。而且，將外板6a和內(nèi)板6b在25個(gè)位置(擊打點(diǎn))進(jìn)行摩擦攪拌接合而形成上述發(fā)動機(jī)罩。將使用示教功能而作成的、包括多關(guān)節(jié)機(jī)器人10的摩擦攪拌接合裝置1的動作程序存儲在機(jī)器人控制器11中。首先，將外板6a和內(nèi)板6b相對定位并且以雙方的接合量相互重疊的狀態(tài)由工件固定用夾具保持。
在將外板6a和內(nèi)板6b定位固定在該工件固定用夾具上后，實(shí)施上述動作程序，循環(huán)開始實(shí)施摩擦攪拌接合工序。由動作程序中的工具冷卻指令使得控制閥17向開側(cè)動作，從氣源13被壓送的空氣供應(yīng)到超低溫空氣發(fā)生器16(空氣冷卻裝置)中。所述空氣通過該超低溫空氣發(fā)生器16而被冷卻，經(jīng)由各個(gè)送風(fēng)管14、15而從各個(gè)噴嘴4、5向各個(gè)工具2、3噴射，由從各個(gè)噴嘴4、5噴射的空氣對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻。一邊由冷卻后的空氣對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻，一邊使工具單元9順序定位在接合位置(擊打點(diǎn)位置)而使所有接合位置被摩擦攪拌接合。而且，上部工具2雖然在工具單元9從當(dāng)前接合位置移動到下一個(gè)接合位置時(shí)相對于下部工具3而沿軸向退離，但是，通過使對送風(fēng)管14進(jìn)行支撐的托架18與該上部工具2一體移動，無論其相對于下部工具3處于哪個(gè)位置，均可由從一定方向所噴射的空氣冷卻。
因而，通過始終對上部工具2進(jìn)行冷卻而阻止該上部工具2的熱膨脹，該摩擦攪拌接合裝置1將各個(gè)摩擦攪拌結(jié)合部7的剩余母板厚度T維持在適當(dāng)程度。在此，圖5示出了在連續(xù)進(jìn)行摩擦攪拌接合的場合下?lián)舸螯c(diǎn)數(shù)和摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T的關(guān)系。如圖所示，在本實(shí)施例中，雖然將摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T的目標(biāo)值設(shè)定為0.3毫米，但是通過冷卻各個(gè)工具2、3而阻止各個(gè)工具2、3的熱膨脹，能夠使所有擊打點(diǎn)(本實(shí)施例中25個(gè)擊打點(diǎn))的摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T在相對于上述目標(biāo)值的±0.1毫米范圍內(nèi)。而且根據(jù)圖5，在具有送風(fēng)的場合下(在對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻的場合下)，即使擊打點(diǎn)數(shù)量大于等于40個(gè)，也可以將摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T維持大于等于0.2毫米，但是在不具有送風(fēng)的場合下(在不對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻的場合下)，從擊打點(diǎn)數(shù)量超過20附近開始，由各個(gè)工具2、3的熱膨脹的影響，摩擦攪拌接合部7的剩余母板厚度T下降，當(dāng)擊打點(diǎn)數(shù)量大于等于40時(shí)，在摩擦攪拌接合部7上出現(xiàn)孔穴(穿孔)。
當(dāng)結(jié)束所有接合位置的接合、工具單元9定位在原點(diǎn)位置而結(jié)束了1個(gè)循環(huán)的摩擦攪拌接合工序時(shí)，則由非接觸溫度傳感器8(工具溫度測量單元)對該工具單元9的上部工具2的工具溫度進(jìn)行測量。而且，在測量工具溫度期間，朝向各個(gè)工具2、3的空氣噴射被停止。由機(jī)器人控制器11對由該非接觸溫度傳感器8所測量的工具溫度的工具溫度數(shù)據(jù)與存儲在該機(jī)器人控制器11的存儲部內(nèi)的適當(dāng)溫度范圍數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。當(dāng)判斷該工具溫度數(shù)據(jù)在適當(dāng)溫度范圍數(shù)據(jù)的范圍內(nèi)而判定工具溫度正常時(shí)，則開始實(shí)施下一個(gè)發(fā)動機(jī)罩(工件6)的外板6a和內(nèi)板6b的接合。另一方面，當(dāng)判斷該工具溫度數(shù)據(jù)在適當(dāng)溫度范圍數(shù)據(jù)的范圍外而判定工具溫度不正常時(shí)，則機(jī)器人控制器11使制造停止，并由巡視燈、警報(bào)器等向操作者通報(bào)停止制造的消息(工具溫度異常)。
該實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)下述效果。
在該摩擦攪拌接合裝置1中，由于各個(gè)工具2、3由從各個(gè)空氣噴嘴4、5所噴射的空氣冷卻，因而，可阻止各個(gè)工具2、3的熱膨脹，適當(dāng)?shù)鼐S持上部工具2和下部工具3的間隙G。從而，在外板6a(被接合部件)和內(nèi)板6b(被接合部件)之間形成有具有適當(dāng)厚度的剩余母板厚度T的摩擦攪拌接合部7，確保制品(發(fā)動機(jī)罩)的接合強(qiáng)度。
在該摩擦攪拌接合裝置1中，由超低溫空氣發(fā)生器16(空氣冷卻裝置)冷卻后的空氣從各個(gè)噴嘴4、5噴射出以對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻，所以能夠更有效地對各個(gè)工具2、3進(jìn)行冷卻。因而，能夠?qū)⒏鱾€(gè)工具2、3的熱膨脹抑制在最小限度，能夠獲得具有更穩(wěn)定厚度的剩余母板厚度T的摩擦攪拌接合部7，確保制品(發(fā)動機(jī)罩)的接合強(qiáng)度。
在該摩擦攪拌接合裝置1中，由于對朝向上部工具2輸送空氣的送風(fēng)管14進(jìn)行支撐的托架18與上部工具2一體移動(升降)，所以即使上部工具2移動(升降)，該上部工具2和空氣噴嘴4的相對位置也不變。因而，在該摩擦攪拌接合裝置1中，即使多關(guān)節(jié)機(jī)器人10在軸移動中，也可以將來自一定方向的空氣噴射到相對于下部工具3退離的上部工具2上。因而上部工具2始終被冷卻，阻止該上部工具2的熱膨脹。
該摩擦攪拌接合裝置1由于在各個(gè)送風(fēng)管14、15的前端采用具有消音功能的各個(gè)空氣噴嘴4、5，所以能夠防止噪音并維持良好的作業(yè)環(huán)境。
該摩擦攪拌接合裝置1由于由伺服電動機(jī)對上部工具2進(jìn)行驅(qū)動以使上部工具2相對于下部工具3定位，因而上部工具2能夠相對于下部工具3進(jìn)行高精度地定位。因而，在上部工具2和下部工具3之間出現(xiàn)高精度的間隙G，在外板6a(被接合部件)和內(nèi)板6b(被接合部件)之間形成有具有適當(dāng)厚度的剩余母板厚度T的摩擦攪拌接合部7，確保制品(發(fā)動機(jī)罩)的接合強(qiáng)度。
該摩擦攪拌接合裝置1由非接觸溫度傳感器8(工具溫度測量單元)對上部工具2的工具溫度進(jìn)行檢測，當(dāng)判定該工具溫度處于適當(dāng)溫度范圍外時(shí)，判定該工具溫度異常，從而停止制造，同時(shí)通報(bào)制造被停止的消息(工具溫度異常)。從而在工具溫度異常狀態(tài)下，也就是上部工具2熱膨脹狀態(tài)下，不繼續(xù)進(jìn)行制造。從而在摩擦攪拌接合部7上不出現(xiàn)孔穴，確保制品(發(fā)動機(jī)罩)的接合強(qiáng)度，同時(shí)能夠阻止接合強(qiáng)度低的制品向下一個(gè)工序移送在該摩擦攪拌接合裝置1中，由于工具單元9在摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)定位在原點(diǎn)位置，對該工具單元9的上部工具2的工具溫度進(jìn)行測量，因而，工具單元9無需僅為了工具溫度的測量而相對于非接觸溫度傳感器8進(jìn)行定位，可以將由工具溫度測量所導(dǎo)致的對生產(chǎn)率的影響抑制在最小限度內(nèi)。
而且，實(shí)施方式并不局限于上述實(shí)施例，例如也可以構(gòu)成為下述結(jié)構(gòu)。
使空氣噴射到各個(gè)工具上而使各個(gè)工具2、3冷卻的定時(shí)也可以根據(jù)需要而設(shè)定。
在本實(shí)施例中，雖然每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)對上部工具2的工具溫度進(jìn)行測量，但是也可以構(gòu)成為每當(dāng)完成規(guī)定擊打點(diǎn)數(shù)量(例如30個(gè)擊打點(diǎn))的摩擦攪拌接合就測量該工具溫度。
在本實(shí)施例中，雖然僅對上部工具2的工具溫度進(jìn)行測量，但是也可以構(gòu)成為追加一個(gè)非接觸溫度傳感器8，也對下部工具3的工具溫度進(jìn)行測量。
也可以構(gòu)成為將非接觸溫度傳感器8設(shè)置在工具單元9上。
工件6并不局限于發(fā)動機(jī)罩，例如也可以是車體的后背門等。而且外板6a和內(nèi)板6b(都是被接合部件)只要是能夠由摩擦攪拌接合所接合的材料就行，并不局限于鋁合金。
權(quán)利要求
1.一種摩擦攪拌接合方法，其中，在使設(shè)置在同軸上的一對工具中的至少一個(gè)工具轉(zhuǎn)動的同時(shí)沿軸向向另一個(gè)工具移動，將設(shè)置在該轉(zhuǎn)動的至少一個(gè)工具的前端上的針部壓入被設(shè)置在該一對工具之間且相互重疊的被接合部件，在由該被接合部件和上述針部的摩擦熱使該針部周邊的被接合部件軟化的同時(shí)由該針部對被軟化的被接合部件進(jìn)行攪拌，使摩擦攪拌接合部在重疊的被接合部件之間生成，以使該重疊的被接合部件摩擦攪拌接合，其特征在于使上述一對工具中的至少一個(gè)工具冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于使空氣噴射到上述一對工具中的至少一個(gè)工具上而使該工具冷卻。
3.如權(quán)利要求2所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于使冷卻后的空氣噴射到上述一對工具中的至少一個(gè)工具上而使該工具冷卻。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于對上述一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行監(jiān)視，在檢測出工具溫度異常的時(shí)刻，使制造停止并通報(bào)該工具溫度的異常。
5.如權(quán)利要求4所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)，對上述一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量。
6.一種摩擦攪拌接合方法，其中，在使設(shè)置在同軸上的一對工具中的至少一個(gè)工具轉(zhuǎn)動的同時(shí)沿軸向向另一個(gè)工具移動，將設(shè)置在該轉(zhuǎn)動的至少一個(gè)工具的前端上的針部壓入被設(shè)置在一對工具之間且相互重疊的被接合部件，在由該被接合部件和上述針部的摩擦熱使該針部周邊的被接合部件軟化的同時(shí)由該針部對被軟化的被接合部件進(jìn)行攪拌，使摩擦攪拌接合部在重疊的被接合部件之間生成，以使該重疊的被接合部件摩擦攪拌接合，其特征在于對上述一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行監(jiān)視，在檢測出工具溫度異常的時(shí)刻，使制造停止并通報(bào)該工具溫度的異常。
7.如權(quán)利要求6所述的摩擦攪拌接合方法，其特征在于每當(dāng)摩擦攪拌接合工序的1個(gè)周期結(jié)束時(shí)，對上述一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量。
8.一種用于權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合方法的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于包括使上述一對工具中的至少一個(gè)工具冷卻的工具冷卻單元。
9.如權(quán)利要求8所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于上述工具冷卻單元包括使由空氣源壓送的空氣從空氣噴嘴朝向上述工具噴射的空氣噴射裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于上述工具冷卻單元包括使由空氣源壓送的空氣冷卻的空氣冷卻裝置。
11.如權(quán)利要求8～10中任一項(xiàng)所述的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于還包括對一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量的工具溫度測量單元；和控制單元，該控制單元判斷由該工具溫度測量單元所測量的工具溫度是否為適當(dāng)溫度，當(dāng)判定該工具溫度不是適當(dāng)溫度時(shí)，使制造停止同時(shí)通報(bào)工具溫度異常。
12.一種用于權(quán)利要求6或7所述的摩擦攪拌接合方法的摩擦攪拌接合裝置，其特征在于還包括對上述一對工具中的至少一個(gè)工具的溫度進(jìn)行測量的工具溫度測量單元；和控制單元，該控制單元判斷由該工具溫度測量單元所測量的工具溫度是否為適當(dāng)溫度，當(dāng)判定該工具溫度不是適當(dāng)溫度時(shí)，使制造停止同時(shí)通報(bào)工具溫度異常。
全文摘要
提供一種確保制品接合強(qiáng)度的摩擦攪拌接合方法和摩擦攪拌接合裝置。由于各個(gè)工具(2、3)由從各個(gè)空氣噴嘴(4、5)所噴射的空氣冷卻，因而能夠抑制各個(gè)工具(2、3)的熱膨脹，能夠適當(dāng)?shù)鼐S持上部工具(2)和下部工具(3)的間隙，因而，在外板(6a)和內(nèi)板(6b)之間形成具有適當(dāng)厚度的剩余母板厚度的摩擦攪拌接合部，能夠確保發(fā)動機(jī)罩的接合強(qiáng)度。而且，由于由超低溫空氣發(fā)生器(16)冷卻后的空氣從各個(gè)空氣噴嘴(4、5)噴射來冷卻各個(gè)工具(2、3)，因而各個(gè)工具(2、3)被更有效地冷卻。因而，各個(gè)工具(2、3)的熱膨脹被抑制在最小限度內(nèi)。能夠獲得具有更穩(wěn)定厚度的剩余母板厚度的摩擦攪拌接合部，能夠確保發(fā)動機(jī)罩的接合強(qiáng)度。
文檔編號B23K20/12GK1839012SQ20048002418
公開日2006年9月27日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者小塚裕, 鈴木實(shí), 野村浩二, 藤澤泰成, 內(nèi)田圭亮, 池田貴史, 森尊治 申請人:豐田自動車株式會社