多関節ロボットを用いた摩擦攪拌接合（FSW）装置を開発【日立パワーソリューションズ】

2015年11月25日

多関節ロボットを用いた摩擦攪拌接合（FSW）装置を開発
アルミなどの薄肉材料の接合を汎用性の高いコンパクトなロボットで実現

㈱日立パワーソリューションズ（取締役社長：浦瀬賢治/以下、日立パワーソリューションズ）と、トライエンジニアリング㈱（取締役社長：片山誠二／以下、トライエンジニアリング）は、接合品質に優れた摩擦攪拌接合（FSW^*1）を行なうロボット（以下：ロボットFSW）を共同開発しました。今後、自動車関連メーカーやアルミ製品メーカーなどの自動生産ラインへの導入をめざします。

近年、自動車や航空機などの輸送関連分野では、軽量化が求められており、特に自動車分野におい
ては、さらなる燃費向上をめざし、アルミ材の採用が拡大しています。それに伴い、従来より複雑な形状や曲面への対応が求められるアルミ材の接合において、これまでの溶融溶接^*2や抵抗溶接^*3などでは、ピンホールの発生や溶接後の変形（ひずみ）、組織の粗大化などに伴う材料特性の変化が大きいなどの課題があり、高品質な接合を実現し、生産ラインにおける自動化に対応した新しい技術が求められています。

そこで、日立パワーソリューションズが有するFSWの技術とトライエンジニアリングが有するロボットの制御技術を融合し、複雑な曲面でもアルミなどの薄肉材料を接合することができるロボットFSWを共同開発しました。
FSWは、1991年に英国TWI（The Welding Institute）で考案され、円柱状の接合ツールを回転させて発生する摩擦熱を利用し被接合材料を軟化させ、かき混ぜることで接合する技術です。材料を溶かさず固相接合^*4を行なうため接合強度が高く、接合変形や内部欠陥がきわめて少ない接合が可能です。㈱日立製作所は1993年からFSWの研究に取り組み、日立パワーソリューションズではこの技術を取り入れた、研究開発や生産向けのFSW装置の販売を2000年から開始しています。
トライエンジニアリングは、板金加工分野に適したロボットヘミングシステム^*5の開発やロボット生産設備に多くの導入実績を持ち、ロボットシステム製品の研究開発およびロボットを核とした生産システムを提供しています。

日立パワーソリューションズとトライエンジニアリングは、今回開発したロボットFSWにより、自動生産ラインでの高品質な接合と効率的な作業に貢献していきます。

*1 FSW ： Friction Stir Welding（摩擦攪拌接合）
*2 溶融溶接：接合する材料を局部的に溶融状態にして結合、凝固させる溶接
*3 抵抗溶接：接合する材料に電流を流し、ジュール熱を発生させて溶解すると同時に加圧することによって接合す
る溶接
*4 固相接合：接合する材料を摩擦熱により加熱し融点以下の固相（個体）状態で塑性流動現象を利用した接合
*5 ロボットヘミングシステム：ロボット先端に取り付けられた円筒ローラーにより小さな加圧力で鉄板を折り曲げ
る技術

■ ロボットFSWの外観

■ 製品の特長
1．FSWの精度を高める制御装置
・日立パワーソリューションズが開発したトルク制御技術を用いることで、接合ツールの被接合材に対する挿入深さを
一定に保つことにより、高い接合品質を実現します。

2．自動生産ラインに適した汎用200kg可搬クラス6軸多関節ロボットを採用
・6軸多関節ロボットを採用し、トライエンジニアリングのロボット制御技術と組み合わせることで、複雑な曲面にお
いてもFSWによる接合が可能な汎用性の高いシステムを実現しました。自動車生産工場などの自動生産ラインで多く
使用されている200kg可搬クラスロボットでのシステム構築が可能なため、複数台のインライン化による作業時間の
短縮に寄与します。また、既存ラインへの適用も可能なため、保守用の予備部品の共通使用も可能になります。

3．広汎な作業に対応した先端ツール（オプション機能）
・先端ツールは自動で交換され、接合時に発生したバリ（接合面に生じた突起物）の除去や加工などの作業対応が可能
です。

なお、本製品は、12月2日（水）から5日（土）まで東京ビッグサイトにおいて開催される「2015 国際ロボット展」に出展します。

■ 製品の価格・提供時期