摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法

【課題】回転ツールの破損の誤検出を防止することができる摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法を提供する。
【解決手段】摩擦攪拌接合システム１では、回転ツール３に接するようにツールホルダ４内に配置された加速度検出センサ２０１によって、回転ツールの加速度を検出する。このような加速度検出センサ２０１の配置により、加速度検出センサ２０１から出力される出力信号からモータの制御信号の電気ノイズを排除することができる。そして、この摩擦攪拌接合では、加速度検出センサ２０１から出力された測定用の出力信号の波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差した場合に、回転ツール３に破損が生じたことを判断している。したがって、回転ツール３の破損時に生じる加速度検出センサ２０１からの瞬間的な出力信号を確実に捉えることが可能となり、回転ツール３の破損の誤検出を防止することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材の接合方法として、摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）が知られている。摩擦攪拌接合では、接合しようとする金属材を接合部において対向させる。そして、回転ツールの先端に設けられたプローブを接合部に押し込んで高速回転させることによって生じる摩擦熱を利用し、塑性流動によって２つの金属を接合する。
【０００３】
このような摩擦攪拌接合において、接合中の回転ツールには、相当の荷重が加えられる。そのため、送り速度などの条件が不整合であった場合や、接合を繰り返し行った場合などに、回転ツールが破損してしまうことが生じ得る。このような工具の破損を検出する技術として、例えば特許文献１に記載の工具破損検出方法では、モータの負荷信号の検出値と、予め設定された設定値とを比較することにより、工具の破損を検出している。また、特許文献２では、モータの制御信号等に基づいてモータに働く外乱トルクを推定し、この外乱トルクを基準トルクと比較することによって工具の異常を検出している。
【特許文献１】特開平１０−６１８５号公報
【特許文献２】特開平７−５１９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、回転ツールの材料には、例えばセラミックスのような脆性材料が用いられることがある。脆性材料からなる回転ツールが破損する場合、延性材料を用いる場合のように回転ツールの形が徐々に変形するのではなく、瞬間的に砕けるという特徴がある。したがって、脆性材料からなる回転ツールの破損の有無の監視に上述した従来の方法を適用すると、モータの制御信号に含まれる電気ノイズと、回転ツールの破損時の信号との区別が困難となり、回転ツールの破損の誤検出が生じるおそれがあった。このような誤検出が生じると、摩擦攪拌接合が不必要に中断されることになり、作業効率を低下させる一因となり得る。
【０００５】
本発明は、上記課題解決のためになされたものであり、脆性材料からなる回転ツールの破損の誤検出を防止することができる摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願発明に係る摩擦攪拌接合システムは、脆性材料からなる回転ツールを金属材の端面同士の突き合せ部分に押し込み、回転ツールを回転させることにより金属材同士を接合する摩擦攪拌接合システムであって、回転ツールを把持するツールホルダと、回転ツールに接するようにツールホルダ内に配置され、回転ツールの破損状態に関する物理量の変化を検出する物理量検出手段と、回転ツールの破損が見られない場合に物理量測定手段から出力される基準用の出力信号の波形パターンの標準偏差に基づいて標本線を算出する標本線算出手段と、物理量測定手段から出力される測定用の出力信号の波形パターンと標本線とが交差した場合に、回転ツールに破損が生じたことを判断する破損判断手段と、破損判断手段によって回転ツールに破損が生じたと判断された場合に、回転ツールの回転を停止させ、その後に回転ツールを金属材から離間させる回転ツール制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、摩擦攪拌接合方法は、脆性材料からなる回転ツールを金属材の端面同士の突き合せ部分に押し込み、回転ツールを回転させることにより金属材同士を接合する摩擦攪拌接合方法であって、回転ツールに接するように回転ツールを把持するツールホルダ内に配置された物理量検出手段が、回転ツールの破損状態に関する物理量の変化を検出するステップと、標本線算出手段が、回転ツールの破損が見られない場合に物理量測定手段から出力される基準用の出力信号の波形パターンの標準偏差に基づいて標本線を算出するステップと、破損判断手段が、物理量測定手段から出力される測定用の出力信号の波形パターンと標本線とが交差した場合に、回転ツールに破損が生じたことを判断するステップと、回転ツール制御手段が、破損判断手段によって回転ツールに破損が生じたと判断された場合に、回転ツールの回転を停止させ、その後に回転ツールを金属材から離間させるステップとを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法では、回転ツールに接するようにツールホルダ内に配置された物理量検出手段によって、回転ツールの破損状態に関する物理量の変化を検出する。このような物理量検出手段の配置により、物理量検出手段から出力される出力信号からモータの制御信号の電気ノイズを排除することができる。そして、この摩擦攪拌接合では、上述のようにモータの制御信号の電気ノイズを排除した上で、物理量検出手段から出力された測定用の出力信号の波形パターンと、基準用の出力信号の波形パターンの標準偏差に基づいて算出された標本線とが交差した場合に、回転ツールに破損が生じたことを判断している。したがって、回転ツールの破損時に生じる物理量検出手段からの瞬間的な出力信号を確実に捉えることが可能となり、回転ツールの破損の誤検出を防止することができる。また、この摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法では、回転ツールに破損が生じたと判断された場合に、回転ツールの回転を直ちに停止させ、その後に金属材から離間させる。このような処理により、破損した回転ツールの散乱を極力抑えられる。
【０００９】
また、回転ツール制御手段によって回転ツールが金属材から離間した後、回転ツールの回転停止位置において、金属材に切削ツールを貫通させる切削ツール制御手段を更に備えたことが好ましい。接合中に回転ツールに破損が生じた場合、回転ツールの破片は回転停止位置において、金属材の内部に残留すると考えられる。そこで、回転ツール制御手段によって回転ツールが金属材から離間した後、回転停止位置に切削ツールを貫通させることで、回転ツールの破片を除去することができる。これにより、接合中に回転ツールが破損した場合であっても、回転停止位置における接合部の接合状態を良好に保つことが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る摩擦攪拌接合システム及び摩擦攪拌接合方法によれば、脆性材料からなる回転ツールの破損の誤検出を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る摩擦攪拌接合システムの好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る摩擦攪拌接合システム１を用いた摩擦攪拌接合を説明する斜視図である。図１に示す例では、例えば鉄道車両の外板１０ａ，１０ｂ同士を接合する。外板１０ａ，１０ｂは、例えばステンレス鋼によって形成された厚さ数ｍｍ程度の平板材である。
【００１３】
摩擦攪拌接合システム１は、外板１０ａ，１０ｂを接合するための構成要素として、図１に示すように、載置部２と、回転ツール３と、ツールホルダ４とを有している。回転ツール３は、例えばセラミックスといった脆性材料から形成され、略円柱状をなしている。回転ツール３の先端には、回転ツール３の直径よりも小径の略円柱状のプローブ５が同軸に設けられている。ツールホルダ４は、金属といった延性材料から形成され、略円柱形をなしている。ツールホルダ４の内部には、回転ツール３の直径とほぼ同等の略円柱形の内部空間Ｓが長軸方向に沿って形成されている（図３参照）。内部空間Ｓの下端部には、回転ツール３の上部が差し込まれており、これにより、回転ツール３は、ツールホルダ４の下端部４ａに把持されている。
【００１４】
摩擦攪拌接合システム１を用いた摩擦攪拌接合では、載置部２に載置した外板１０ａ，１０ｂの端面同士を突き合わせ、回転ツール３を例えば６００ｒｐｍの回転速度で回転させながら、外板１０ａ，１０ｂの突き合わせ部分Ｌの一端に押し込む。そして、回転ツール３を、例えば６００ｍｍ／ｍｉｎの移動速度で突き合わせ部分Ｌに沿って移動させる。このとき、回転する回転ツール３と外板１０ａ，１０ｂとの間で発生する摩擦熱よる塑性流動によって接合部Ｗが形成され、突き合わせ部分Ｌに沿って外板１０ａ，１０ｂの端面同士が接合される。回転ツール３が、外板１０ａ，１０ｂの突き合わせ部分Ｌの他端まで到達すると、回転ツール３を外板１０ａ，１０ｂから引き上げ、回転ツール３を外板１０ａ，１０ｂから離間させて、処理が終了する。
【００１５】
このような摩擦攪拌接合では、接合する外板１０ａ，１０ｂの厚さに対して、回転ツール３の移動速度の条件が不整合であった場合や、接合を繰り返し行った場合などに、回転ツール３に過剰な負荷が蓄積してしまい、脆性材料からなる回転ツール３に破損が生じることがある。脆性材料からなる回転ツールが破損する場合、延性材料を用いる場合のように回転ツールの形が徐々に変形するのではなく、瞬間的に砕けるという特徴がある。したがって、脆性材料からなる回転ツールの破損の有無の監視にモータの制御信号のモニタリングによる方法を適用すると、モータの制御信号に含まれる電気ノイズと、回転ツールの破損時の信号との区別が困難となり、回転ツールの破損の誤検出が生じるおそれがあった。
【００１６】
そこで、摩擦攪拌接合システム１では、回転ツール３の破損の誤検出を防止するための機能的な構成要素として、図２に示すように、加速度検出センサ（物理量検出手段）２０１と、出力信号取得部２０２と、標本線算出部（標本線算出手段）２０３と、標本線格納部２０４と、破損判断部（破損判断手段）２０５と、回転ツール制御部（回転ツール制御手段）２０６と、移送部２０７と、切削ツール制御部（切削ツール制御手段）２０８とを有している。
【００１７】
加速度検出センサ２０１は、回転ツール３の加速度を検出するセンサである。図３は、加速度検出センサ２０１の配置構成の一例を示す図である。同図に示すように、加速度検出センサ２０１は、ツールホルダ４の内部空間Ｓ内に配置され、ツールホルダ４の下端部４ａに把持された回転ツール３の上端面３ａに接する位置で、ツールホルダ４の内壁に接着固定されている。
【００１８】
加速度検出センサ２０１のケーブル８は、ツールホルダ４の内部空間Ｓの上方に延び、ケーブル８の先端９は、内部空間Ｓの上端部においてツールホルダ４の内壁に固定されている。ケーブル８の先端９とツールホルダ４の内壁との固定には、例えば圧着端子が用いられる。このような構成により、加速度検出センサ２０１は、回転ツール３に加わる上下方向の加速度を検出し、検出した加速度に応じた測定用の出力信号をスリップリング６の電極７ａ，７ｂを介して出力信号取得部２０２に出力する。
【００１９】
出力信号取得部２０２は、加速度検出センサ２０１で検出された加速度に応じた測定用の出力信号を取得する部分である。出力信号取得部２０２は、取得した測定用の出力信号を波形パターン化し、破損判断部２０４に出力する。
【００２０】
標本線算出部２０３は、回転ツール３に破損が生じたか否かを判断する際に閾値として用いる標本線を算出する部分である。標本線は、接合中において回転ツール３に破損が生じなかった場合に加速度検出センサ２０１から出力された基準用の出力信号を用いて予め算出される。図４は、基準用の出力信号の波形パターンの一例を示す図である。図４に示す例では、基準用の出力信号の波形パターンＲは、回転ツール３の回転周期と対応する周期で、摩擦攪拌接合の開始から終了に至るまで一様な振幅となっている。標本線算出部２０３は、基準用の出力信号の波形パターンＲを標準偏差σに基づいて正規化し、図５に示すように、標準偏差σの例えば３倍（±３σ）を標本線Ｈ１，Ｈ２として算出している。
【００２１】
標本線格納部２０４は、標本線算出部２０３によって算出された標本線Ｈ１，Ｈ２を格納する部分である。標本線格納部２０４は、破損判断部２０５（後述）が回転ツール３に破損が生じたかを判断する際に、格納している標本線Ｈ１，Ｈ２を出力する。
【００２２】
破損判断部２０５は、回転ツール３に破損が生じたことを判断する部分である。ここで、図６は、接合中に回転ツール３に破損が生じた場合の測定用の出力信号の波形パターンを示す図である。図６に示す例では、測定用の出力信号の波形パターンＭに、回転ツール３に破損が生じる前の正常部分Ｍ１と、回転ツール３の破損を示す破損部分Ｍ２とが現れている。正常部分Ｍ１では、基準用の波形パターンＲと同様に回転ツール３の回転周期と対応する周期で、一様な振幅となっている。破損部分Ｍ２では、瞬間的に、振幅が正常部分Ｍ１に比べて急激に増加する挙動を示している。
【００２３】
破損判断部２０５は、波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差した場合に、回転ツール３に破損が生じたと判断する。例えば、破損判断部２０５は、図７に示すように、波形パターンＭの破損部分Ｍ２が現れ、波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差した場合に、回転ツール３に破損が生じたと判断する。一方、破損判断部２０５は、波形パターンＭの破損部分Ｍ２が現れず、波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差しないうちは、回転ツール３に破損が生じたと判断しない。破損判断部２０５は、破損が生じたと判断するまでは特段の処理をせず、回転ツール３に破損が生じたと判断した場合に、その旨を示す判断結果情報を回転ツール制御部２０６に出力する。
【００２４】
回転ツール制御部２０６は、破損判断部２０５から受け取った判断結果情報に基づいて、回転ツール３を制御する部分である。回転ツール制御部２０６は、判断結果情報を受け取ると、最初に回転ツール３の回転を直ちに停止させる（以下、この停止位置を「回転停止位置Ｗａ」と称する）。回転ツール制御部２０６は、回転ツール３を停止させた後に、回転ツール３を外板１０ａ，１０ｂの上方に離間させると、動作指示情報を移送部２０７に出力する。
【００２５】
移送部２０７は、ツールホルダ４をツールステーション３０に移送する部分である。ツールステーション３０には、例えば切削ツール１６と、先端にプローブ１５を備えた未使用の複数の回転ツール１２とがセットされている（図１０参照）。切削ツール１６は、ツールホルダ４に把持されるドリル把持部１７と、ドリル把持部１７に把持されるドリル１８とが同軸に設けられている。ドリル把持部１７は、回転ツール３と同径であり、ドリル１８は、プローブ５よりもわずかに大径である。回転ツール１２は、図３に示した回転ツール３と同形状であり、未使用のものである。移送部２０７は、回転ツール制御部２０６から動作指示情報を受け取ると、ツールホルダ４を接合中の外板１０ａ，１０ｂからツールステーション３０に移送する。また、移送部２０７は、回転停止位置Ｗａを記憶し、ツールステーション３０から回転停止位置Ｗａへのツールホルダ４の移送も行う。
【００２６】
切削ツール制御部２０８は、切削ツール１６の動作を制御すると共に、ツールホルダ４に把持されるツールの交換を行う部分である。切削ツール制御部２０８は、移送部２０７によるツールステーション３０への移送が行われると、破損が認められた回転ツール３をツールホルダ４から取り外し、切削ツール１６をツールホルダ４に装着させる。切削ツール制御部２０８は、回転ツール３を切削ツール１６に交換した後に、切削ツール１６を回転させながら回転停止位置Ｗａに押し込むことによって、回転停止位置Ｗａを貫通させる。切削ツール制御部２０８は、回転停止位置Ｗａの貫通後、移送部２０７によるツールステーション３０への移送が行われると、ツールホルダ４から切削ツール１６を取り外し、回転ツール１２をツールホルダ４に装着させる。
【００２７】
続いて、上述した構成を有する摩擦攪拌接合システム１の動作について、図８を参照しながら説明する。図８は、摩擦攪拌接合システム１の動作を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、回転ツール３を回転させながら外板１０ａ，１０ｂの一端に押し込み、摩擦攪拌接合が開始される（ステップＳ０１）。接合を行っている間、加速度検出センサ２０１による回転ツール３の加速度の検出が行われる（ステップＳ０２）。出力信号取得部２０２は、加速度検出センサ２０１から出力される測定用の出力信号を取得し、この出力信号を時間軸に対して波形パターン化する（ステップＳ０３）。
【００２９】
次に、破損判断部２０５は、出力信号取得部２０２から受け取った測定用の波形パターンＭと、標本線格納部２０４に格納されている標本線Ｈ１，Ｈ２とを比較し、回転ツール３に破損が生じたか否かを判断する（ステップＳ０４）。破損判断部２０５は、波形パターンＭの破損部分Ｍ２が現れ、波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差した場合に、回転ツール３に破損が生じたと判断する。一方、破損判断部２０５は、波形パターンＭの破損部分Ｍ２が現れず、波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差しないうちは、回転ツール３に破損が生じたと判断しない。
【００３０】
ステップＳ０４において、回転ツール３に破損が生じたと判断されると、回転ツール制御部２０６は、回転ツール３の回転を直ちに停止させ、その後に回転ツール３を接合中の外板１０ａ，１０ｂから離間させる（ステップＳ０５）。
【００３１】
回転ツール３を外板１０ａ，１０ｂから離間させた後、移送部２０７によるツールステーション３０への移送が行われる（ステップＳ０６）。ツールステーション３０では、切削ツール制御部２０８によってツール破棄部２０（図１１参照）に回転ツール３が破棄されると、ツールステーション３０が時計回りに回転し、図９（ａ）に示すように、切削ツール１６がツールホルダ４の真下に配置される。ツールホルダ４が下降し、切削ツール１６がツールホルダ４に装着されると、ツールホルダ４は、移送部２０７によって外板１０ａ，１０ｂの上方に移送され、図９（ｂ）に示すように、切削ツール１６が回転停止位置Ｗａに配置される。そして、図１０（ａ）に示すように、切削ツール１６のドリル１８が回転しながら回転停止位置Ｗａに回転させながら押し込しこまれ、図１０（ｂ）に示すように、回転停止位置Ｗａに貫通部Ｐが形成される。これにより、外板１０ａ，１０ｂの内部に残留した回転ツール３の破片Ｆが、回転停止位置Ｗａから除去される（ステップＳ０７）。この後、再び移送部２０７によるツールステーション３０への移送が行われる。
【００３２】
ツールステーション３０において、切削ツール制御部２０８によって切削ツール収納部２２に切削ツール１６が取り外されると、ツールステーション３０が時計回りに回転し、新しい回転ツール１２がツールホルダ４の真下に配置される。ツールホルダ４が下降し、新しい回転ツール１２がツールホルダ４に装着されると（ステップＳ０８）、図１１（ａ）に示すように、移送部２０７によって外板１０ａ，１０ｂの上方に回転ツール１２が移送され、回転ツール１２が貫通部Ｐに復帰する。この後、図１１（ｂ）に示すように、回転ツール１２を回転させながら、外板１０ａ，１０ｂにおける貫通部Ｐに押し込み、摩擦攪拌接合が再開される（ステップＳ０９）。なお、貫通部Ｐは、再開した摩擦攪拌接合により塞がれ、回転停止位置Ｗａに対する接合状態への影響は殆どない。
【００３３】
一方、ステップＳ０４において、回転ツール３に破損があると判断されなかった場合、及びステップＳ０９において、接合が再開された場合には、摩擦攪拌接合が継続され、摩擦攪拌接合が終了したか否かが判断される（ステップＳ１０）。摩擦攪拌接合の継続中は、上述したステップＳ０２〜ステップＳ１０の一連の処理が繰り返される。回転ツール３が外板１０ａ，１０ｂの他端に到達し、摩擦攪拌接合が終了すると、摩擦攪拌接合システム１は、回転ツール３を外板１０ａ，１０ｂから離間させ、回転ツール３の回転を停止させた後、処理を終了する。
【００３４】
以上説明したように、摩擦攪拌接合システム１では、回転ツール３に接するようにツールホルダ４内に配置された加速度検出センサ２０１によって、回転ツールの加速度を検出する。このような加速度検出センサ２０１の配置により、加速度検出センサ２０１から出力される出力信号からモータの制御信号の電気ノイズを排除することができる。そして、この摩擦攪拌接合システム１では、上述のようにモータの制御信号の電気ノイズを排除した上で、加速度検出センサ２０１から出力された測定用の出力信号の波形パターンＭと標本線Ｈ１，Ｈ２とが交差した場合に、回転ツール３に破損が生じたことを判断している。したがって、回転ツール３の破損時に生じる加速度検出センサ２０１からの瞬間的な出力信号の波形パターンＭの破損部分Ｍ２を確実に捉えることが可能となり、回転ツール３の破損の誤検出を防止することができる。また、この摩擦攪拌接合システム１では、回転ツール３に破損が生じたと判断された場合に、回転ツール３の回転を直ちに停止させ、その後に外板１０ａ，１０ｂから離間させる。このような処理により、破損した回転ツール３の散乱を極力抑えられる。
【００３５】
また、摩擦攪拌接合システム１では、回転ツール３が外板１０ａ，１０ｂから離間した後、回転停止位置Ｗａにおいて、外板１０ａ，１０ｂをドリル１８によって貫通させる。接合中に回転ツール３に破損が生じた場合、回転ツール３の破片は回転停止位置Ｗａにおいて、外板１０ａ，１０ｂの内部に残留すると考えられる。そこで、回転ツール制御部２０６によって回転ツール３が外板１０ａ，１０ｂから離間した後、回転ツール３の回転停止位置Ｗａにドリル１８を貫通させることで、回転ツール３の破片Ｆを除去することができる。これにより、接合中に回転ツール３が破損した場合であっても、回転停止位置Ｗａの接合状態を良好に保つことが可能となる。
【００３６】
本発明は、上記実施形態に限られるものではない。例えば、上述した実施形態では、加速度検出センサ２０１による回転ツール３の加速度を検出し、その出力信号の波形パターンを解析しているが、加速度検出センサ２０１に加えて、荷重検出センサを配置し、その出力信号の波形パターンを解析してもよい。また、ドリル１８の直径はプローブ５よりわずかに大径のものを選定しているが、適宜選定されるものであってよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る摩擦攪拌接合システムを用いた摩擦攪拌接合を説明する斜視図である。
【図２】摩擦攪拌接合システムの構成を示す図である。
【図３】加速度検出センサの配置構成の一例を示す図である。
【図４】基準用の出力信号の波形パターンを示す図である。
【図５】図４に示した波形パターンから算出した標本線を示す図である。
【図６】回転ツールに破損が生じた場合の測定用の出力信号の波形パターンを示す図である。
【図７】回転ツールの破損の判断を示す図である。
【図８】摩擦攪拌接合システムの動作を示すフローチャートである。
【図９】ツールステーションでのツールの交換手順を示す図である。
【図１０】破損した回転ツールの除去方法を説明する図である。
【図１１】図９の後続の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…摩擦攪拌接合システム、３…回転ツール、４…ツールホルダ、１０ａ，１０ｂ…外板（金属材）、１６…切削ツール、２０１…加速度検出センサ（物理量検出手段）、２０３…標本線算出部（標本線算出手段）、２０５…破損判断部（破損判断手段）、２０６…回転ツール制御部（回転ツール手段）、２０８…切削ツール制御部（切削ツール制御手段）、Ｌ…突き合わせ部分、Ｗａ…回転停止位置。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
脆性材料からなる回転ツールを金属材の端面同士の突き合せ部分に押し込み、前記回転ツールを回転させることにより前記金属材同士を接合する摩擦攪拌接合システムであって、
前記回転ツールを把持するツールホルダと、
前記回転ツールに接するように前記ツールホルダ内に配置され、前記回
転ツールの破損状態に関する物理量の変化を検出する物理量検出手段と、
前記回転ツールの破損が見られない場合に前記物理量測定手段から出力される基準用の出力信号の波形パターンの標準偏差に基づいて標本線を算出する標本線算出手段と、
前記物理量測定手段から出力される測定用の出力信号の波形パターンと前記標本線とが交差した場合に、前記回転ツールに破損が生じたことを判断する破損判断手段と、
前記破損判断手段によって前記回転ツールに破損が生じたと判断された場合に、前記回転ツールの回転を停止させ、その後に前記回転ツールを前記金属材から離間させる回転ツール制御手段とを備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
【請求項２】
前記回転ツール制御手段によって前記回転ツールが前記金属材から離間した後、前記回転ツールの回転停止位置において、前記金属材に切削ツールを貫通させる切削ツール制御手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の摩擦攪拌接合システム。
【請求項３】
脆性材料からなる回転ツールを金属材の端面同士の突き合せ部分に押し込み、前記回転ツールを回転させることにより前記金属材同士を接合する摩擦攪拌接合方法であって、
前記回転ツールに接するように前記回転ツールを把持するツールホルダ内に配置された物理量検出手段が、前記回転ツールの破損状態に関する物理量の変化を検出するステップと、
標本線算出手段が、前記回転ツールの破損が見られない場合に前記物理量測定手段から出力される基準用の出力信号の波形パターンの標準偏差に基づいて標本線を算出するステップと、
破損判断手段が、前記物理量測定手段から出力される測定用の出力信号の波形パターンと前記標本線とが交差した場合に、前記回転ツールに破損が生じたことを判断するステップと、
回転ツール制御手段が、前記破損判断手段によって前記回転ツールに破損が生じたと判断された場合に、前記回転ツールの回転を停止させ、その後に前記回転ツールを前記金属材から離間させるステップとを備えたことを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項４】
切削ツール制御手段が、前記回転ツール制御手段によって前記回転ツールが前記金属材から離間した後、前記回転ツールの回転停止位置において、前記金属材に切削ツールを貫通させるステップを更に備えたことを特徴とする請求項３記載の摩擦攪拌接合方法。

【図１】