JP4854205B2 - Friction stirrer, probe control method, control program, and joined body manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、摩擦攪拌装置及びそのプローブの制御方法に関し、特に、摩擦攪拌装置の座標系と座標測定装置(以下、測定装置と記す)の座標系とを整合させ、摩擦攪拌装置のプローブを正確に制御することができる摩擦攪拌装置、そのプローブの制御方法、そのプローブの制御プログラム及び接合体の製造方法に関する。 The present invention relates to a friction stirrer and a method for controlling the probe thereof, and in particular, aligns the coordinate system of the friction stirrer with the coordinate system of a coordinate measuring device (hereinafter referred to as a measuring device) to accurately The present invention relates to a friction stirrer that can be controlled, a probe control method, a probe control program, and a joined body manufacturing method.
構造物の製造においては、複数の構成部品を、溶接などによって相互に接合して一体化する場合が多い。また近年では、接合対象物(以下、ワークとも記す)は、CADデータを元に種々の機械工作装置(以下、加工装置と記す)を用いて製作されることが多い。そして、製作を完了した接合対象物を加工装置から取り外し、接合装置の載物台に取り付けて接合を行う。 In the manufacture of a structure, a plurality of components are often joined together by welding or the like. In recent years, objects to be joined (hereinafter also referred to as workpieces) are often manufactured using various machine tools (hereinafter referred to as processing devices) based on CAD data. And the joining target object which completed manufacture is removed from a processing apparatus, and it attaches to the mounting base of a joining apparatus, and joins.
接合方法に関しては、固相接合法として摩擦攪拌接合法(Friction Stir Welding、以下FSWと記す)が注目されている。FSWの原理は、下記特許文献1に開示されているように、先端部の端面(押圧面)の中央に突起部(以下、ピンと記す)を有する円筒棒(以下、プローブと記す)を回転させながら、金属製の被接合材の突き合わされた部分にピンを侵入させ、接合方向に進行させる。プローブ端部のピン周囲の押圧面は、ピンが部材に侵入したとき部材が切削状態となって外部に排出されるの防止すると共に、部材表面から摩擦熱を与える役目を果たしている。プローブの回転によって被接合材との間に摩擦熱が発生し、接触点の材料を急速に加熱し、材料の機械的強度を低下させ、押圧面とピンの周りの金属に高温の塑性化層を形成する。塑性化した金属製部材は、ピンの進行方向前側で潰れ、機械的攪拌とピンの形状と回転方向による鍛造作用によって後側へ移動する。その結果、回転するプローブが進行するに従って、その摩擦熱でプローブの進行方向前側の接合部を加熱し、軟化した状態を作り出す。その結果、酸化膜を破壊し、潰れた金属を攪拌し、プローブの後側で再び結合し、金属を冷却して固体状の溶着が形成される。ここで、接合部の健全性を確保するには、プローブの回転軸はプローブの移動方向に対して所定の角度(以下、前進角と記す)だけ傾斜させることが望ましい。
As for the joining method, a friction stir welding method (hereinafter referred to as FSW) has attracted attention as a solid phase joining method. The principle of FSW is that a cylindrical rod (hereinafter referred to as a probe) having a projection (hereinafter referred to as a pin) is rotated at the center of an end surface (pressing surface) of the tip as disclosed in
FSW法における接合線の教示は、例えば、多関節形溶接ロボットと同様に、プローブのピンをロボットの手動操作盤を操作して接合線に沿って移動させながら、複数の点の位置座標を記憶させることで行うことができる(例えば、下記特許文献2参照)。
The teaching of joint lines in the FSW method, for example, stores the position coordinates of a plurality of points while moving the probe pins along the joint lines by operating the robot's manual operation panel in the same manner as in an articulated welding robot. (See, for example,
また、下記特許文献3には、プローブの回転軸を自由に変更する機構を備え、接合部材の法線と接合線の接線方向を検出し、検出した法線方向及び接線方向を用いてプローブの回転軸の傾斜方向を制御することによって、曲面形状物の接合が可能な摩擦攪拌接合装置が開示されている。
しかし、加工装置によるワークの製作を終えた後、接合を行うために、ワークを加工装置から取り外して接合装置の載物台に取り付けると、加工装置の座標軸と接合装置の座標軸とが一致していないために、接合線の情報としてワークのCADデータをそのまま使用することが困難である。従って、通常は、取り付け精度を確保するために、取り付けジグをワーク毎に準備し、かつそのジグを正確に載物台に設置しなければならず、非常に煩雑な作業が必要である。これは、上記特許文献1〜3に開示されている装置でも同様である。
However, when the workpiece is removed from the processing device and attached to the mounting table of the joining device in order to perform joining after the production of the workpiece by the processing device, the coordinate axis of the processing device matches the coordinate axis of the joining device. For this reason, it is difficult to use the CAD data of the workpiece as it is as the information on the joining line. Therefore, normally, in order to ensure the mounting accuracy, it is necessary to prepare a mounting jig for each workpiece and to accurately install the jig on the mounting table, which requires a very complicated operation. The same applies to the devices disclosed in
また、上記特許文献2に開示されているように、プローブを実際の接合線に沿わせて教示する方法では、摩擦攪拌接合装置のプローブの直径が比較的大きく、ピンが小さい(例えば、プローブの直径が約12mm、ピンの直径が約4mm、その高さが約3mm)ので、押圧面のために、ピンを接合線に沿わせることが容易ではない。摩擦攪拌接合装置は極めて強力な操作力で運転されるので、構成部品は強靭な素材を用いて形成され、ワークはアルミ、マグネシウムなどの強度が低い素材であるので、プローブを接合線に沿わせての教示中に摩擦攪拌接合装置がワークに接触すると、ワークが損傷を受け、製品歩留まりが低下する問題がある。
Also, as disclosed in
また、プローブの回転軸を接合面に対して正確に所定の前進角だけ傾斜させ、これを維持することが望ましいが、視認による接合装置の操作では正確な角度設定が困難である。 In addition, it is desirable that the rotation axis of the probe is accurately inclined with respect to the joining surface by a predetermined advance angle and maintained, but it is difficult to set an accurate angle by operating the joining device by visual observation.
本発明は、上記の課題を解決すべく、ワークの接合線の3次元形状を正確に指定することができる摩擦攪拌装置、そのプローブの制御方法、制御プログラム、及び接合体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a friction stirrer that can accurately specify the three-dimensional shape of the joining line of a workpiece, a probe control method, a control program, and a joined body manufacturing method in order to solve the above-described problems. For the purpose.
本発明の目的は、以下の手段によって達成される。 The object of the present invention is achieved by the following means.
即ち、本発明に係る摩擦攪拌接合装置(1)は、プローブと、該プローブの駆動手段と、制御手段とを備えた摩擦攪拌接合装置であって、前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、前記制御手段が、複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算し、複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算し、前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算し、前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御することを特徴としている。 That is, the friction stir welding apparatus (1) according to the present invention is a friction stir welding apparatus including a probe, a driving means for the probe, and a control means, and the control data for determining the posture of the probe is: Including first control data at a plurality of measurement points on a joint line of a joint object and second control data at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points, the control means Calculating the first control data using position vectors, normal vectors, and predetermined advance angles of the plurality of measurement points, and using the position vectors and the normal vectors of the plurality of measurement points, An interpolation position vector, an interpolation tangent vector, and an interpolation normal vector corresponding to the joint line between two adjacent measurement points are calculated by interpolation, and the interpolation position vector and the interpolation tangent vector are calculated. The interpolation normal vector and using the forward angle, the second control data is calculated, and controls the driving means using said first control data and the second control data, said probe It is characterized by controlling the posture.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置(2)は、上記の摩擦攪拌接合装置(1)において、前測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルが、前記摩擦攪拌接合装置の第1の座標系と異なる第2の座標系を有する測定手段によって測定されたデータであり、前記制御データが、前記第2の座標系におけるデータであり、前記測定手段が、前記第1の座標系における座標データが既知である、3点以上が同一直線上に並ばないように決定された4点の各々の位置を測定し、前記制御手段が、前記測定手段によって得られた前記4点の位置データ、及び前記4点の既知の前記座標データを用い、前記第2の座標系から前記第1の座標系への座標変換パラメータを求め、前記制御手段が、前記座標変換パラメータを用いて、前記制御データを前記第1の座標系でのデータに変換することを特徴としている。 In the friction stir welding apparatus (2) according to the present invention, in the friction stir welding apparatus (1), the position vector and the normal vector of the previous measurement point are the first coordinates of the friction stir welding apparatus. Data measured by measuring means having a second coordinate system different from the system, the control data is data in the second coordinate system, and the measuring means is coordinate data in the first coordinate system. Are measured, and the control means measures the position data of the four points obtained by the measurement means, and the position data of the four points obtained by the measurement means, and Using the known coordinate data of the four points, a coordinate conversion parameter from the second coordinate system to the first coordinate system is obtained, and the control means uses the coordinate conversion parameter to calculate the control data. in front It is characterized by converting the data in the first coordinate system.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置(3)は、上記の摩擦攪拌接合装置(1)又は(2)において、前記補間位置ベクトルが、所定の境界条件で、前記位置ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、前記測定点の接線ベクトルが、前記位置ベクトルのスプライン補間の過程で求められ、前記補間接線ベクトルが、所定の境界条件で、前記接線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、前記法線ベクトルが、前記測定点の近傍の、前記測定点を挟む前記接合線上の2点及び前記接合線外の1点により形成される平面に垂直なベクトルであり、前記補間法線ベクトルが、所定の境界条件で、前記法線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算されることを特徴としている。 Further, the friction stir welding apparatus (3) according to the present invention uses all of the position vectors in the friction stir welding apparatus (1) or (2), wherein the interpolation position vector is a predetermined boundary condition. Calculated by spline interpolation, the tangent vector of the measurement point is obtained in the process of spline interpolation of the position vector, and the interpolated tangent vector is calculated by spline interpolation using all of the tangent vectors under a predetermined boundary condition. The normal vector is a vector perpendicular to a plane formed by two points on the joint line sandwiching the measurement point and one point outside the joint line in the vicinity of the measurement point, and the interpolation normal line The vector is calculated by spline interpolation using all of the normal vectors under a predetermined boundary condition.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置(4)は、上記の摩擦攪拌接合装置(1)〜(3)の何れかにおいて、前記制御データが、前記プローブの先端の位置を示す前記補間位置ベクトルと、前記補間接線ベクトル及び前記法線ベクトルで形成される平面内の前記補間法線ベクトルから、前記前進角だけ傾斜した方向を示すデータとであることを特徴としている。 In the friction stir welding apparatus (4) according to the present invention, in any one of the friction stir welding apparatuses (1) to (3), the interpolation position vector indicating that the control data indicates a position of the tip of the probe. And data indicating a direction inclined by the advance angle from the interpolation normal vector in a plane formed by the interpolation tangent vector and the normal vector.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(1)は、プローブと、該プローブの駆動手段と、制御手段とを備えた摩擦攪拌接合装置の前記プローブの制御方法であって、前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、前記制御手段が、複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算する第1ステップと、前記制御手段が、複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算する第2ステップと、前記制御手段が、前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算する第3ステップと、前記制御手段が、前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御する第4ステップとを含むことを特徴としている。 Further, the probe control method (1) of the friction stir welding apparatus according to the present invention is a method for controlling the probe of the friction stir welding apparatus including a probe, a drive means for the probe, and a control means, The control data for determining the posture of the probe includes first control data at a plurality of measurement points on the joint line of the object to be joined, and second at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points. A first step of calculating the first control data using position vectors, normal vectors, and predetermined advance angles of the plurality of measurement points; and the control The means uses the position vector and the normal vector of the plurality of measurement points, and interpolates an interpolation position vector and an interpolation tangent vector corresponding to the joint line between two adjacent measurement points by interpolation. And a second step of calculating the second control data using the interpolation position vector, the interpolation tangent vector, the interpolation normal vector, and the advance angle. And a fourth step in which the control means controls the driving means by using the first control data and the second control data to control the posture of the probe. It is a feature.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(2)は、上記の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(1)において、前測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルが、前記摩擦攪拌接合装置の第1の座標系と異なる第2の座標系を有する測定手段によって測定されたデータであり、前記制御データが、前記第2の座標系におけるデータであり、前記測定手段が、前記第1の座標系における座標データが既知である、3点以上が同一直線上に並ばないように決定された4点の各々の位置を測定する第4ステップと、前記制御手段が、前記測定手段によって得られた前記4点の位置データ、及び前記4点の既知の前記座標データを用い、前記第2の座標系から前記第1の座標系への座標変換パラメータを求める第5ステップと、前記制御手段が、前記座標変換パラメータを用いて、前記制御データを前記第1の座標系でのデータに変換する第6ステップとをさらに含み、前記第6ステップが、前記第2ステップ及び前記第3ステップの間に実行されることを特徴としている。 Further, the probe control method (2) of the friction stir welding apparatus according to the present invention is the above-described probe control method (1) of the friction stir welding apparatus, wherein the position vector and the normal vector of the previous measurement point are The data measured by the measuring means having a second coordinate system different from the first coordinate system of the friction stir welding apparatus, the control data is data in the second coordinate system, and the measuring means 4th step of measuring the position of each of 4 points where coordinate data in the first coordinate system is known and 3 or more points determined not to be aligned on the same straight line, and the control means, Using the position data of the four points obtained by the measuring means and the known coordinate data of the four points, a fifth step for obtaining a coordinate conversion parameter from the second coordinate system to the first coordinate system. And a sixth step in which the control means converts the control data into data in the first coordinate system using the coordinate transformation parameter, wherein the sixth step comprises the second step and It is performed during the third step.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(3)は、上記の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(1)又は(2)において、前記補間位置ベクトルが、所定の境界条件で、前記位置ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、前記測定点の接線ベクトルが、前記位置ベクトルのスプライン補間の過程で求められ、前記補間接線ベクトルが、所定の境界条件で、前記接線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、前記法線ベクトルが、前記測定点の近傍の、前記測定点を挟む前記接合線上の2点及び接合線外の1点により形成される平面に垂直なベクトルであり、前記補間法線ベクトルが、所定の境界条件で、前記法線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算されることを特徴としている。 Further, the probe control method (3) of the friction stir welding apparatus according to the present invention is the above-described probe control method (1) or (2) of the friction stir welding apparatus, wherein the interpolation position vector has a predetermined boundary condition. And the tangent vector of the measurement point is obtained in the process of spline interpolation of the position vector, and the interpolated tangent vector is determined by the predetermined boundary condition. The normal vector is calculated by spline interpolation using all of the vectors, and the normal vector is perpendicular to a plane formed by two points on the joint line in the vicinity of the measurement point and one point outside the joint line. The interpolation normal vector is calculated by spline interpolation using all of the normal vectors under a predetermined boundary condition. There.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(4)は、上記の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(1)〜(3)の何れかにおいて、前記制御データが、前記プローブの先端の位置を示す前記補間位置ベクトルと、前記補間接線ベクトル及び前記法線ベクトルで形成される平面内の前記補間法線ベクトルから、前記前進角だけ傾斜した方向を示すデータとであることを特徴としている。 Moreover, the control method (4) of the probe of the friction stir welding apparatus according to the present invention is the probe control method (1) to (3) of the friction stir welding apparatus, wherein the control data is the probe Data indicating a direction inclined by the advance angle from the interpolation normal vector in a plane formed by the interpolation tangent vector and the normal vector. It is a feature.
また、本発明に係る接合体の製造方法は、プローブと、該プローブの駆動手段と、制御手段とを備えた摩擦攪拌接合装置を用いた接合体の製造方法であって、上記の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法(1)〜(4)の何れかによって前記プローブの姿勢を制御し、接合線に沿って摩擦攪拌接合を行うことを特徴としている。 A method for producing a joined body according to the present invention is a method for producing a joined body using a friction stir welding apparatus including a probe, a driving means for the probe, and a control means, and the friction stir welding described above. The probe is controlled by one of the probe control methods (1) to (4), and the friction stir welding is performed along the joining line.
また、本発明に係る摩擦攪拌接合装置のプローブの制御プログラムは、プローブと、該プローブの駆動手段と、制御手段とを備えた摩擦攪拌接合装置において、前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、前記制御手段に、複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算する機能と、複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算する機能と、前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算する機能と、前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御する機能とを実現させることを特徴としている。 Further, the control program for the probe of the friction stir welding apparatus according to the present invention is a control program for determining the posture of the probe in a friction stir welding apparatus including a probe, a driving means for the probe, and a control means. Including first control data at a plurality of measurement points on the joint line of the joint object, and second control data at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points, the control means A function of calculating the first control data using a position vector, a normal vector, and a predetermined advancing angle of the plurality of measurement points, and the position vector and the normal vector of the plurality of measurement points. A function of calculating an interpolation position vector, an interpolation tangent vector, and an interpolation normal vector corresponding to the joint line between two adjacent measurement points by interpolation, and During position vector, the interpolation tangent vector, using said interpolation normal vector and the forward angle, a function of calculating the second control data, using the first control data and the second control data A function of controlling the driving means to control the posture of the probe is realized.
また、上記の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録され得る。 Further, the control program for the probe of the friction stir welding apparatus can be recorded on a computer-readable recording medium.
本発明によれば、接合対象物の形状に関するデータ(CADデータや形状計測データ)が無くても、現物さえあれば接合を行うことが可能な摩擦攪拌接合装置を実現することができる。 According to the present invention, even without data on the shape of the bonding target (CAD data or shape measurement data), it is possible to realize a friction stir junction device capable of performing the bonding if they have kind.
また、接合対象物の形状毎に、特別な位置決めジグを製作したり、接合対象物を摩擦攪拌接合装置に正確に取り付ける作業が不要であり、効率的な接合作業が可能となる。 Furthermore, for each shape of the bonding target, or to manufacture a special positioning jig, and the work it is not required to accurately attaching the friction stir junction device bonding target, thereby enabling efficient joining operation.
また、接合線にプローブの先端を沿わせて教示することが不要となり、加工対象物の損傷を防止することが可能となる。 In addition, it is not necessary to teach the joint line along the tip of the probe, and it is possible to prevent damage to the workpiece.
また、プローブの先端を接合線に沿って制御できるだけでなく、所定の前進角で傾斜するようにプローブを制御できるので、より高品質の接合部を形成することができる。 In addition to controlling the tip of the probe along the joining line, the probe can be controlled to tilt at a predetermined advancing angle, so that a higher quality joint can be formed.
従って、従来熟練者に依存していた摩擦攪拌装置の調整や操作が容易となり、接合作業の自動化が可能となる。 Therefore, adjustment and operation of the friction stirrer, which has conventionally relied on a skilled worker, can be facilitated, and the joining operation can be automated.
以下、本発明に係る実施の形態を、添付した図面に基づいて説明する。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る摩擦攪拌接合装置(以下、FSW装置と記す)の概略構成を示すブロック図である。図1に示したように、本FSW装置は、プローブ1と、プローブ1をその軸の周りに一方向に高速で回転させながら、プローブ1の姿勢、即ちプローブ1の傾斜方向及び先端のピンの位置を変化させる駆動部2と、接合線に沿ってプローブ1のピンが移動するように駆動部2を制御する制御部3と、対象のワークを搭載する載物台4とを備えている。ここで、プローブ1、駆動部2及び載物台4は、同じ座標系で相互に位置が指定される。制御部3は、通常のディジタルの機械制御装置と同様にCPU、メモリ、記録部(何れも図示せず)など備えている。図1には、載物台4の上に搭載されたワークと、ワークの形状や各部の位置を測定する、FSW装置とは別の装置である測定装置5とを示している。制御部3は、測定装置5から、測定した座標データをインタフェース部(図示せず)を介して取得する。また、本FSW装置の座標系をXYZとして、測定装置の座標系をUVWとして示しており、これらの座標系は必ずしも一致していない。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a friction stir welding apparatus (hereinafter referred to as an FSW apparatus) according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the FSW device is configured to rotate the
図2は、本実施の形態に係るFSW装置を用いた接合処理を示すフローチャートである。ここでは、特に断らない限り制御部3が行う処理は、内部のCPUが行い、CPUは、適宜制御部3内部の記録部から必要なデータを内部メモリに読み出し、内部メモリの所定領域をワーク領域として使用し、処理中の一時的結果や最終の処理結果を適宜記録部に記録することとする。また、最初の状態では、載物台4にはワークが搭載されていないとする。
FIG. 2 is a flowchart showing a bonding process using the FSW device according to the present embodiment. Here, unless otherwise specified, the processing performed by the
まず、FSW装置の座標系と測定装置5の座標系とを整合させる。即ち、これらの座標系の変換パラメータを求める。同一の点の座標が、FSW装置の座標系では(x,y,z)であり、測定装置の座標系では(u,v,w)であるとすると、これらの関係は、座標系の並進移動と回転移動を考慮すると、式1のように表される。
First, the coordinate system of the FSW device and the coordinate system of the measuring
従って、これらのパラメータM及びLを決定すれば、測定装置5によって測定した座標データを、FSW装置で利用可能なデータに変換することができる。そのために、ステップS1において、プローブ1の代わりに直径の比較的小さいドリルをFSW装置に取り付け、載物台4に、FSW装置の座標系XYZにおいてXY平面に平行に平板を取り付ける。ここでは、平板の表面が点A(0,0,z)を通るように設置したとする。
Therefore, if these parameters M and L are determined, the coordinate data measured by the measuring
ステップS2において、制御部3が駆動部2を制御して、FSW装置の座標系で3点A(0,0,z)、B(x,0,z)、C(0,y,z)にドリルによって穴を開ける。
In step S2, the
ステップS3において、測定装置5によって、原点O及びステップS2で空けた3つの穴の位置座標を測定する。制御部3が、所定のインタフェース(例えば、RS232C、GPIBなど)を介して、測定された位置座標を取得する。制御部3が取得した座標データは、測定装置5の座標系UVWでのデータである。それらを、(OU,OV,OW)、(AU,AV,AW)、(BU,BV,BW)、(CU,CV,CW)とすると、これらを式1に代入して以下の12の式が得られる。
In step S3, the
即ち、点Aに関して、
0=aAU+bAV+cAW+l
0=dAU+eAV+fAW+m
z=gAU+hAV+iAW+n
点Bに関して、
x=aBU+bBV+cBW+l
0=dBU+eBV+fBW+m
z=gBU+hBV+iBW+n
点Cに関して、
0=aCU+bCV+cCW+l
y=dCU+eCV+fCW+m
z=gCU+hCV+iCW+n
原点Oに関して、
0=aOU+bOV+cOW+l
0=dOU+eOV+fOW+m
0=gOU+hOV+iOW+n
が成り立つ。
That is, for point A,
0 = aA U + bA V + cA W + l
0 = dA U + eA V + fA W + m
z = gA U + hA V + iA W + n
Regarding point B,
x = aB U + bB V + cB W + l
0 = dB U + eB V + fB W + m
z = gB U + hB V + iB W + n
Regarding point C,
0 = aC U + bC V + cC W + l
y = dC U + eC V + fC W + m
z = gC U + hC V + iC W + n
Regarding origin O
0 = aO U + bO V + cO W + l
0 = dO U + eO V + fO W + m
0 = gO U + hO V + iO W + n
Holds.
ここで、FSW装置の原点Oは既知であり、例えば、Z=0を載物台4の表面とし、X=Y=0は、制御部3から駆動部2に対する原点復帰命令によってプローブが復帰する位置であり、上記したように(OU,OV,OW)は、その原点を測定装置5で測定した座標データ、即ち座標系UVWでの座標データである。
Here, the origin O of the FSW device is known. For example, when Z = 0 is set as the surface of the mounting table 4, and X = Y = 0, the probe is returned by an origin return command from the
ステップS4において、制御部3は、これらの連立方程式を解いて座標変換パラメータM及びLを決定し、記録部に記録する。尚、計測すべき4点は、3点以上が直線上に並ばない限り、上記とは異なる既知座標位置に選ぶことができる。
In step S4, the
次に、接合線を決定する処理に移る。ステップS5において、平板を取り外し、接合対象のワークを載物台4に搭載し、接合線上のn個の測定点P1〜Pnの位置を測定装置5で測定する。測定データは制御部3に伝送され、制御部3は受信した測定データを記録する。一例を、図3に示す。図3は、接合されると半円筒形を形成する2つのワークA、Bを示す斜視図であり、接合線上に複数の測定点P1〜Pnが存在する。また、測定点P2における接線ベクトルT2を示している。
Next, it moves to the process which determines a joining line. In step S <
ステップS6において、制御部3は、ステップS5で位置を測定したn個の測定点P1〜Pnのうち、隣接する2点間を補間して接合線を決定する。ここでは、一例として、n個の点列を3次スプライン曲線で補間する。
In step S6, the
2点Pi、Pi+1の位置べクトルをPi=(xi, yi, zi)、Pi+1=(xi+1, yi+1, zi+1)とし(本明細書中、点と位置ベクトルに同じ符号を付す)、それらの点での接線ベクトルをTi=(ri, si, ti)、Ti+1=(ri+1, si+1, ti+1)とすると、隣接する2点Pi、Pi+1の間の曲線P(t)(ベクトル)は、パラメータtの3次式を用いて式2で与えられる。
P(t)=(2Pi-2Pi+1+Ti+Ti+1)t3+(3Pi+1-3Pi-2Ti-Ti+1)t2+Tit+Pi (式2)
ここで、tは0≦t≦1であり、式2はベクトルの各成分に関して成立する。
The position vectors of the two points P i and P i + 1 are P i = (x i , y i , z i ) and P i + 1 = (x i + 1 , y i + 1 , z i + 1 ). (In this specification, points and position vectors are given the same symbols), and tangent vectors at those points are expressed as T i = (r i , s i , t i ), T i + 1 = (r i + 1 , s i + 1 , t i + 1 ), a curve P (t) (vector) between two adjacent points P i and P i + 1 is given by
P (t) = (2P i −2P i + 1 + T i + T i + 1 ) t 3 + (3P i + 1 −3P i −2T i −T i + 1 ) t 2 + T i t + P i (Formula 2)
Here, t is 0 ≦ t ≦ 1, and
これを、n個の測定点P1〜Pnに対して適用し、自然条件を設定、即ち位置ベクトルP(t)の2階導関数が始点及び終点においてゼロであるとすると、式3が得られる。
If this is applied to n measurement points P 1 to P n and a natural condition is set, that is, if the second derivative of the position vector P (t) is zero at the start and end points,
ステップS7において、制御部3は、ステップS6で得られたn個の測定点P1〜Pnの接線ベクトルTk(k=1〜n)を用いて、隣接する2点間の接線ベクトルを、ステップS6と同様に補間する。
In step S7, the
2点Pi、Pi+1の接線ベクトルをTi、Ti+1、それら2点における接線ベクトルの変化ベクトルをSi、Si+1とすると、隣接する2点Pi、Pi+1の間の接線ベクトルT(t)(ベクトル)は、パラメータtの3次式を用いて式4で与えられる。
T(t)=(2Ti-2Ti+1+Si+Si+1)t3+(3Ti+1-3Ti-2Si-Si+1)t2+Sit+Ti (式4)
ここで、tは0≦t≦1であり、式4はベクトルの各成分に関して成立する。
Assuming that the tangent vectors of the two points P i and P i + 1 are T i and T i + 1 , and the change vectors of the tangent vectors at these two points are S i and S i + 1 , the two adjacent points P i and P i The tangent vector T (t) (vector) between +1 is given by
T (t) = (2T i -2T i + 1 + S i + S i + 1 ) t 3 + (3T i + 1 -3T i -2S i -S i + 1 ) t 2 + S i t + T i (Formula 4)
Here, t is 0 ≦ t ≦ 1, and
これを、n個の測定点P1〜Pnに対して適用し、自然条件を設定、即ち、接線ベクトルT(t)の2階導関数が始点及び終点においてゼロであるとすると、式5が得られる。
If this is applied to n measurement points P 1 to P n and a natural condition is set, that is, if the second derivative of the tangent vector T (t) is zero at the start and end points,
ステップS8において、測定装置5を用いて、ステップS5で測定したn個の測定点P1〜Pnの各々の近傍でワーク表面上の3つの点の位置を測定し、制御部3は、測定装置5からこれら3点の位置データを取得し、これら3点で決定される平面(接平面)に対する垂線方向を計算し、測定点Pkにおける法線ベクトルNk(k=1〜n)として記録部に記録する。一例を、図4に示す。図4では、測定点Pkの近傍に、測定点Pkを挟んで接合線上に2点Pk−、Pk+を設定し、接合線の外に1点Pk0を設定しており、これら3点によって決まる接平面の法線ベクトルがNkである。
In step S8, using the
ステップS9において、ステップS8で得られたn個の測定点P1〜Pnの法線ベクトルNk(k=1〜n)を用いて、隣接する2点間の接線ベクトルを、ステップS6、S7と同様に補間によって求める。 In step S9, using the normal vectors N k (k = 1 to n) of the n measurement points P 1 to P n obtained in step S8, a tangent vector between two adjacent points is obtained in step S6, Similar to S7, it is determined by interpolation.
2点Pi、Pi+1の法線ベクトルをNi、Ni+1、それら2点における法線ベクトルの変化ベクトルをRi、Ri+1とすると、隣接する2点Pi、Pi+1の間の法線ベクトルN(t)(ベクトル)は、パラメータtの3次式を用いて式4で与えられる。
N(t)=(2Ni-2Ni+1+Ri+Ri+1)t3+(3Ni+1-3Ni-2Ri-Ri+1)t2+Rit+Ni (式6)
ここで、tは0≦t≦1であり、式6はベクトルの各成分に関して成立する。
If the normal vectors of the two points P i and P i + 1 are N i and N i + 1 , and the change vectors of the normal vectors at these two points are R i and R i + 1 , the two adjacent points P i , A normal vector N (t) (vector) between P i + 1 is given by
N (t) = (2N i −2N i + 1 + R i + R i + 1 ) t 3 + (3N i + 1 −3N i −2R i −R i + 1 ) t 2 + R i t + N i (Formula 6)
Here, t is 0 ≦ t ≦ 1, and Equation 6 holds for each component of the vector.
これを、n個の測定点P1〜Pnに対して適用し、自然条件を設定、即ち、法線ベクトルN(t)の2階導関数が始点及び終点においてゼロであるとすると、式7が得られる。 If this is applied to n measurement points P 1 to P n and natural conditions are set, that is, the second derivative of the normal vector N (t) is zero at the start and end points, 7 is obtained.
以上、ステップS5〜S9によって、接合線全体に関して、位置ベクトルPk(k=1〜n)及びそれらの間を補間する位置ベクトルP(t)と、接線ベクトルTk(k=1〜n)及びそれらの間を補間する接線ベクトルT(t)と、法線ベクトルNk(k=1〜n)及びそれらの間を補間する法線ベクトルN(t)とが、測定装置5の座標系UVWで決定された。
As described above, in steps S5 to S9, the position vector P k (k = 1 to n), the position vector P (t) for interpolating between them, and the tangent vector T k (k = 1 to n) for the entire joint line. And the tangent vector T (t) that interpolates between them, the normal vector N k (k = 1 to n), and the normal vector N (t) that interpolates between them are the coordinate system of the measuring
ステップS10において、制御部3は、プローブの姿勢制御データ、即ち接合線に沿って移動させるプローブの傾斜方向を計算する。まず制御部3は、予め設定された一定の前進角αと、始点の接線ベクトル及び法線ベクトルとを用いてプローブの傾斜方向を計算する。ここで、プローブの傾斜方向は、接線ベクトル及び法線ベクトルで決定される平面内で、法線ベクトル方向から前進角αだけ傾斜した方向であり、例えば、測定装置の座標系UVWで、W軸からの傾斜角度θ及びU軸からの回転角度φで指定する(図5参照)。そして、制御部3は、パラメータtを漸増させながら同様に、前進角αと、接線ベクトルT(t)及び法線ベクトルN(t)とを用いてプローブ傾斜方向(θ(t),φ(t))を、接合線の終点まで計算する。
In step S10, the
ステップS11において、制御部3は、以上で決定された測定装置の座標系UVWでの姿勢制御データ(位置ベクトル及びプローブ傾斜方向)を、ステップS4で決定した変換パラメータM及びLを用い、式1によってFSW装置の座標系XYZにおけるデータに変換し、記録部に記録する。
In step S11, the
以上のステップS1〜S11によって制御部3は、FSW装置におけるプローブ1の姿勢制御に必要なデータを決定することができた。従って、ステップS12において、制御部3が姿勢制御データを駆動部2に伝送し、駆動部2が直接プローブ1の姿勢を制御し、接合線に沿った摩擦攪拌接合を実行する。
Through the above steps S1 to S11, the
ステップS13において、次の接合対象のワークがあるか否かを判断し、ない場合には終了し、ある場合にはステップS14に移行して、FSW装置と測定装置5との相対的な位置変化があったか否かを判断する。相対的な位置変化があった場合、ステップS1に戻り、座標変換パラメータの決定から処理を開始し、位置変化がなかった場合、先のステップS4で決定した座標変換パラメータM及びLをそのまま使用できるので、ステップS5に戻り、載物台4に次のワークを搭載し、プローブの姿勢制御データを求める一連の処理を行う。
In step S13, it is determined whether or not there is a next workpiece to be joined. If not, the process ends. If there is, the process proceeds to step S14, and the relative position change between the FSW apparatus and the measuring
このように、2つの座標系の変換パラメータを求める処理は、測定装置がFSW装置に対して新たに固定された場合などに一度だけ実行すればよく、その後は測定装置とFSW装置との位置関係が変化しない限り、同じ座標変換パラメータM及びLを使用すればよい。 As described above, the process for obtaining the conversion parameters of the two coordinate systems may be executed only once when the measuring apparatus is newly fixed to the FSW apparatus, and thereafter the positional relationship between the measuring apparatus and the FSW apparatus. As long as does not change, the same coordinate transformation parameters M and L may be used.
以上においては、座標変換パラメータを決定するために、平板を載物台に設置してこれに所定の穴を開ける場合を説明したが、これに限定されず、平板表面の所定の点に印をつけて、その印の位置を測定装置で測定してもよい。さらには、平板などの補助手段を使用せずに、プローブのピンを、3点以上が直線上に並ばないように決定された4点に移動させ、それぞれの位置でプローブ先端の位置座標を測定装置で測定してもよい。 In the above description, in order to determine the coordinate conversion parameter, the case where a flat plate is installed on the mounting table and a predetermined hole is formed in the plate is described. However, the present invention is not limited thereto, and a predetermined point on the flat plate surface is marked. In addition, the position of the mark may be measured with a measuring device. Furthermore, without using auxiliary means such as a flat plate, the probe pin is moved to four points determined so that three or more points do not line up on a straight line, and the position coordinates of the probe tip are measured at each position. You may measure with an apparatus.
また、上記したスプライン補間において、自然条件を設定する場合を説明したが、これに限定されず、固定条件を設定、即ち始点及び終点における1次導関数の値を指定してもよい。 In the above-described spline interpolation, the case where the natural condition is set has been described. However, the present invention is not limited to this, and a fixed condition may be set, that is, the value of the first derivative at the start point and the end point may be specified.
尚、接続対象ワークが平板のときには、ワーク法線方向はFSW装置の垂直軸に一致するので、図2のステップS8及びS9を省略してもプローブの進行方向や前進角の設定が可能である。 When the workpiece to be connected is a flat plate, the workpiece normal direction coincides with the vertical axis of the FSW device, so that the advancing direction and advancing angle of the probe can be set even if steps S8 and S9 in FIG. 2 are omitted. .
また、図2に示した処理は、種々変更して行うことが可能である。例えば、ステップS5及びステップS8において、ステップS4で決定した変換パラメータを用いて座標変換を行い、その後の処理をFSW装置の座標系で行うようにしてもよい。その場合、ステップS11での座標変換は不要である。 Further, the process shown in FIG. 2 can be performed with various changes. For example, in step S5 and step S8, coordinate conversion may be performed using the conversion parameter determined in step S4, and the subsequent processing may be performed in the coordinate system of the FSW device. In that case, the coordinate conversion in step S11 is unnecessary.
また、上記においては、接合線上の複数の測定点をスプライン補間して、接合線全体の形状を決定する場合を説明したが、これに限定されず、接合線を再現できればよく、NURBSなど種々の補間処理を使用することができる。 In the above description, the case where a plurality of measurement points on the joining line are interpolated to determine the shape of the entire joining line has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the joining line can be reproduced, such as NURBS. An interpolation process can be used.
1 プローブ
2 駆動部
3 制御部
4 載物台
5 測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、
前記制御手段が、
複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算し、
複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算し、
前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算し、
前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御することを特徴とする摩擦攪拌接合装置。 A friction stir welding apparatus comprising a probe, a drive means for the probe, and a control means,
The control data for determining the posture of the probe includes first control data at a plurality of measurement points on the joint line of the object to be joined, and second at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points. Control data, and
The control means is
Calculating the first control data using a plurality of measurement point position vectors, normal vectors, and a predetermined advancing angle;
Using the position vector and the normal vector of the plurality of measurement points, an interpolation position vector, an interpolation tangent vector, and an interpolation normal vector corresponding to the joint line between two adjacent measurement points are calculated by interpolation. And
Using the interpolation position vector, the interpolation tangent vector, the interpolation normal vector and the advance angle, calculate the second control data,
A friction stir welding apparatus, wherein the driving means is controlled using the first control data and the second control data to control the posture of the probe.
前記制御データが、前記第2の座標系におけるデータであり、
前記測定手段が、前記第1の座標系における座標データが既知である、3点以上が同一直線上に並ばないように決定された4点の各々の位置を測定し、
前記制御手段が、前記測定手段によって得られた前記4点の位置データ、及び前記4点の既知の前記座標データを用い、前記第2の座標系から前記第1の座標系への座標変換パラメータを求め、
前記制御手段が、前記座標変換パラメータを用いて、前記制御データを前記第1の座標系でのデータに変換することを特徴とする請求項1に記載の摩擦攪拌接合装置。 The position vector and the normal vector of the previous measurement point are data measured by a measuring unit having a second coordinate system different from the first coordinate system of the friction stir welding apparatus,
The control data is data in the second coordinate system;
The measuring means measures the position of each of the four points where the coordinate data in the first coordinate system is known and determined so that three or more points are not aligned on the same line;
The control means uses the position data of the four points obtained by the measuring means and the known coordinate data of the four points, and a coordinate conversion parameter from the second coordinate system to the first coordinate system. Seeking
The friction stir welding apparatus according to claim 1, wherein the control means converts the control data into data in the first coordinate system using the coordinate conversion parameter.
前記測定点の接線ベクトルが、前記位置ベクトルのスプライン補間の過程で求められ、
前記補間接線ベクトルが、所定の境界条件で、前記接線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、
前記法線ベクトルが、前記測定点の近傍の、前記測定点を挟む前記接合線上の2点及び前記接合線外の1点により形成される平面に垂直なベクトルであり、
前記補間法線ベクトルが、所定の境界条件で、前記法線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算されることを特徴とする請求項1又は2に記載の摩擦攪拌接合装置。 The interpolated position vector is calculated by spline interpolation using all of the position vector at a predetermined boundary condition;
A tangent vector of the measurement point is obtained in the process of spline interpolation of the position vector,
The interpolated tangent vector is calculated by spline interpolation using all of the tangent vector at a predetermined boundary condition;
The normal vector is a vector perpendicular to a plane formed by two points on the joint line that sandwich the measurement point and one point outside the joint line in the vicinity of the measurement point;
The friction stir welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the interpolation normal vector is calculated by spline interpolation using all of the normal vectors under a predetermined boundary condition.
前記プローブの先端の位置を示す前記補間位置ベクトルと、
前記補間接線ベクトル及び前記法線ベクトルで形成される平面内の前記補間法線ベクトルから、前記前進角だけ傾斜した方向を示すデータとであることを特徴とする請求項1〜3に記載の摩擦攪拌接合装置。 The control data is
The interpolated position vector indicating the position of the tip of the probe;
The friction according to claim 1, wherein the friction is data indicating a direction inclined by the advance angle from the interpolation normal vector in a plane formed by the interpolation tangent vector and the normal vector. Stir welding device.
前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、
前記制御手段が、複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算する第1ステップと、
前記制御手段が、複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算する第2ステップと、
前記制御手段が、前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算する第3ステップと、
前記制御手段が、前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御する第4ステップとを含むことを特徴とする摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法。 A method for controlling the probe of a friction stir welding apparatus comprising a probe, a drive means for the probe, and a control means,
The control data for determining the posture of the probe includes first control data at a plurality of measurement points on the joint line of the object to be joined, and second at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points. Control data, and
A first step in which the control means calculates the first control data using a position vector, a normal vector, and a predetermined advance angle of the plurality of measurement points;
The control means uses the position vector and the normal vector of the plurality of measurement points, and by interpolation, an interpolation position vector, an interpolation tangent vector, and an interpolation corresponding to the joint line between two adjacent measurement points A second step of calculating a normal vector;
A third step in which the control means calculates the second control data using the interpolation position vector, the interpolation tangent vector, the interpolation normal vector, and the advance angle;
A friction stir welding characterized in that the control means includes a fourth step of controlling the driving means by using the first control data and the second control data to control the posture of the probe. Method for controlling the probe of the apparatus.
前記制御データが、前記第2の座標系におけるデータであり、
前記測定手段が、前記第1の座標系における座標データが既知である、3点以上が同一直線上に並ばないように決定された4点の各々の位置を測定する第4ステップと、
前記制御手段が、前記測定手段によって得られた前記4点の位置データ、及び前記4点の既知の前記座標データを用い、前記第2の座標系から前記第1の座標系への座標変換パラメータを求める第5ステップと、
前記制御手段が、前記座標変換パラメータを用いて、前記制御データを前記第1の座標系でのデータに変換する第6ステップとをさらに含み、
前記第6ステップが、前記第2ステップ及び前記第3ステップの間に実行されることを特徴とする請求項5に記載の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法。 The position vector and the normal vector of the previous measurement point are data measured by a measuring unit having a second coordinate system different from the first coordinate system of the friction stir welding apparatus,
The control data is data in the second coordinate system;
A fourth step in which the measuring means measures the position of each of the four points where the coordinate data in the first coordinate system is known and determined so that three or more points are not aligned on the same line;
The control means uses the position data of the four points obtained by the measuring means and the known coordinate data of the four points, and a coordinate conversion parameter from the second coordinate system to the first coordinate system. A fifth step for obtaining
The control means further includes a sixth step of converting the control data into data in the first coordinate system using the coordinate conversion parameter;
6. The method for controlling a probe of a friction stir welding apparatus according to claim 5, wherein the sixth step is executed between the second step and the third step.
前記測定点の接線ベクトルが、前記位置ベクトルのスプライン補間の過程で求められ、
前記補間接線ベクトルが、所定の境界条件で、前記接線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算され、
前記法線ベクトルが、前記測定点の近傍の、前記測定点を挟む前記接合線上の2点及び接合線外の1点により形成される平面に垂直なベクトルであり、
前記補間法線ベクトルが、所定の境界条件で、前記法線ベクトルの全てを用いたスプライン補間により計算されることを特徴とする請求項5又は6に記載の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法。 The interpolated position vector is calculated by spline interpolation using all of the position vector at a predetermined boundary condition;
A tangent vector of the measurement point is obtained in the process of spline interpolation of the position vector,
The interpolated tangent vector is calculated by spline interpolation using all of the tangent vector at a predetermined boundary condition;
The normal vector is a vector perpendicular to a plane formed by two points on the joint line sandwiching the measurement point and one point outside the joint line in the vicinity of the measurement point;
The method of controlling a probe of a friction stir welding apparatus according to claim 5 or 6, wherein the interpolation normal vector is calculated by spline interpolation using all of the normal vectors under a predetermined boundary condition. .
前記プローブの先端の位置を示す前記補間位置ベクトルと、
前記補間接線ベクトル及び前記法線ベクトルで形成される平面内の前記補間法線ベクトルから、前記前進角だけ傾斜した方向を示すデータとであることを特徴とする請求項5〜7に記載の摩擦攪拌接合装置のプローブの制御方法。 The control data is
The interpolated position vector indicating the position of the tip of the probe;
The friction according to claim 5, wherein the friction is data indicating a direction inclined by the advance angle from the interpolation normal vector in a plane formed by the interpolation tangent vector and the normal vector. Control method of probe of stir welding apparatus.
請求項5〜8に記載の制御方法で前記プローブの姿勢を制御し、接合線に沿って摩擦攪拌接合を行うことを特徴とする接合体の製造方法。 A method of manufacturing a joined body using a friction stir welding apparatus provided with a probe, a driving means for the probe, and a control means,
A method for manufacturing a joined body, comprising controlling the posture of the probe by the control method according to claim 5 and performing friction stir welding along a joining line.
前記プローブの姿勢を決定する制御データが、接合対象物の接合線上の複数の測定点における第1の制御データと、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線上の補間した位置における第2の制御データとを含み、
前記制御手段に、
複数の前記測定点の位置ベクトル、法線ベクトル、及び所定の前進角を用いて、前記第1の制御データを計算する機能と、
複数の前記測定点の前記位置ベクトル及び前記法線ベクトルを用い、補間によって、隣接する2つの前記測定点の間の前記接合線に対応する補間位置ベクトル、補間接線ベクトル及び補間法線ベクトルを計算する機能と、
前記補間位置ベクトル、前記補間接線ベクトル、前記補間法線ベクトル及び前記前進角を用いて、前記第2の制御データを計算する機能と、
前記第1の制御データおよび前記第2の制御データを用いて前記駆動手段を制御して、前記プローブの姿勢を制御する機能とを実現させるための摩擦攪拌接合装置のプローブの制御プログラム。 In a friction stir welding apparatus provided with a probe, a drive means for the probe, and a control means,
The control data for determining the posture of the probe includes first control data at a plurality of measurement points on the joint line of the object to be joined, and second at an interpolated position on the joint line between two adjacent measurement points. Control data, and
In the control means,
A function of calculating the first control data using a plurality of measurement point position vectors, normal vectors, and a predetermined advance angle;
Using the position vector and the normal vector of the plurality of measurement points, an interpolation position vector, an interpolation tangent vector, and an interpolation normal vector corresponding to the joint line between two adjacent measurement points are calculated by interpolation. Function to
A function of calculating the second control data using the interpolation position vector, the interpolation tangent vector, the interpolation normal vector, and the advance angle;
A control program for a probe of a friction stir welding apparatus for realizing a function of controlling the driving means by using the first control data and the second control data to control the posture of the probe.
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