JP3314706B2 - Friction welding equipment, welded structures - Google Patents

Friction welding equipment, welded structures

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JP3314706B2
JP3314706B2 JP03864498A JP3864498A JP3314706B2 JP 3314706 B2 JP3314706 B2 JP 3314706B2 JP 03864498 A JP03864498 A JP 03864498A JP 3864498 A JP3864498 A JP 3864498A JP 3314706 B2 JP3314706 B2 JP 3314706B2
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welding
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欣也 青田
征夫 舟生
幸一 渡部
章弘 佐藤
晶邦 江角
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は摩擦溶接方法および
装置に係り、特に、接合部に発生する空洞や割れ等など
の溶接欠陥を防止することに好適な摩擦溶接方法および
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction welding method and apparatus, and more particularly to a friction welding method and apparatus suitable for preventing welding defects such as cavities and cracks generated at joints.

【0002】[0002]

【従来の技術】実質的に加工物の材質よりも硬い材質の
金属棒を被加工物の溶接部に挿入し、この金属棒を回転
させながら移動することによって、上記金属棒と上記加
工物との間で発生する摩擦熱により溶接する摩擦溶接方
法が、例えば、特平7ー505090号公報(EPO
615480B1)に記載されている。この摩擦溶接方
法は、金属棒と加工物との摩擦熱による塑性流動現象を
利用したものであって、加工物を溶かして溶接する方法
(例えば、アーク溶接など)とは異なる原理に基づいて
いる。
2. Description of the Related Art A metal rod of a material substantially harder than the material of a workpiece is inserted into a welded portion of a workpiece, and the metal rod and the workpiece are moved while rotating the metal rod. friction welding method, for example, JP-table flat 7-2 505 090 discloses (EPO welding by friction heat generated between the
615480 B1). This friction welding method utilizes a plastic flow phenomenon caused by frictional heat between a metal rod and a workpiece, and is based on a principle different from a method of melting and welding a workpiece (for example, arc welding). .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らの検討によ
れば、特平7ー505090号公報に記載される摩擦
溶接方法を実行するためには、上記金属棒と被加工物表
面との相対位置関係が重要となる。塑性流動状態の金属
が、溶接部から、被加工物の表面に溢れ出ることを防止
することが要求される。すなわち、溶接部から金属が流
出することによって溶接部に欠陥が発生する頻度が大き
くなり、溶接部の信頼性を低下させる原因となる。
According to the studies of the present inventors [SUMMARY invented], in order to perform the friction welding method described in Japanese Patent Laid Table Rights 7-2 505 090 includes the metal rod and the workpiece surface Is important. It is required to prevent the metal in a plastic flow state from overflowing from the weld to the surface of the workpiece. That is, the frequency at which defects occur in the welded portion due to the metal flowing out of the welded portion increases, which causes a reduction in the reliability of the welded portion.

【0004】このためには、この摩擦溶接方法の実行に
際し、回転するツールを被加工物の表面から一定の深さ
に挿入し、溶接中もこの深さを維持管理することが要求
される。
[0004] For this purpose, it is required to insert a rotating tool to a predetermined depth from the surface of the workpiece and to maintain this depth during welding when performing the friction welding method.

【0005】ところが、一般には、被加工物の表面に凹
凸があれば、被加工物の送りに伴い被加工物表面の高さ
が変化する。また、溶接に伴い被加工物が加熱されるこ
とにより被加工物表面の高さが変化することもある。
However, in general, if the surface of the workpiece has irregularities, the height of the surface of the workpiece changes as the workpiece is fed. In addition, when the workpiece is heated during welding, the height of the workpiece surface may change.

【0006】このような場合には、ツールと被加工物と
の相対距離が変動し、ツールのショルダー部が被加工物
表面から挿入される挿入深さも変動してしまう。
In such a case, the relative distance between the tool and the workpiece changes, and the insertion depth at which the shoulder of the tool is inserted from the surface of the workpiece also changes.

【0007】また、被加工物の表面が平坦でなかった
り、2つの被加工物の高さが相異なる場合には、ツール
と被加工物表面との相対姿勢が変動することもある。
When the surface of the workpiece is not flat or when the heights of the two workpieces are different, the relative attitude between the tool and the surface of the workpiece may change.

【0008】本発明は、ツールと被加工物との間の距離
を管理し、一定の接合深さを形成することができる好適
な摩擦溶接装置を提供することを目的とする。
[0008] An object of the present invention is to provide a suitable friction welding apparatus capable of managing a distance between a tool and a workpiece and forming a constant joining depth .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、ショルダーが
形成されたツールと、ツールを回転させるための回
駆動装置と、記ツール回転方向に沿って移動さ
せるための上下駆動装置と、被加工物の溶接線方向に対
して前記ツールの前方に配置され前記被加工物の表面ま
での距離を検出する検出器と、前記検出器によって検出
された溶接中における前記被加工物の表面までの距離が
溶接開始前の前記被加工物の表面までの距離と一致する
ように前記ツールの上下駆動装置を制御する制御装置と
を具備することを特徴とする摩擦溶接装置にある。
Means for Solving the Problems The present invention comprises a tool shoulder over is <br/> formed, rotation for rotating the tool
Moving and driving device, the pre-SL tool along the axial direction of the rotary
And a vertical drive unit for
To the surface of the workpiece placed in front of the tool
A detector for detecting a distance, the detection by said detector
The distance to the surface of the workpiece during welding
Coincides with the distance to the surface of the workpiece before the start of welding
And a control device for controlling the vertical drive device of the tool.
A friction welding apparatus characterized by comprising:

【0010】本発明は、ショルダーが形成されたツール
と、ツールを回転させるための回転駆動装置と、
ツールを回転の軸方向に沿って移動させるための上下駆
動装置と、被加工物の溶接線方向に対して前記ツールの
前方に配置され、該被加工物の表面までの距離を検出す
る検出器と、前記検出器によって検出された溶接中にお
ける前記被加工物の表面までの距離と、溶接開始前の前
記被加工物の表面までの距離とを比較して大小関係を求
める信号処理装置と、該信号処理装置によって求められ
た大小関係に基いて溶接中における前記距離が溶接開始
前における前記距離と一致するように前記ツールの上下
駆動装置を制御する制御装置とを具備することを特徴と
する摩擦溶接装置にある。
[0010] The present invention comprises a tool shoulder over is formed, a rotation drive device for rotating the tool, before Symbol vertically for moving the tool along the axial direction of the rotary drive
And braking system, of the tool relative to the welding line direction of the workpiece
A detector that is disposed in front and detects a distance to a surface of the workpiece , and that detects during welding detected by the detector.
Distance to the surface of the workpiece and before welding
Compare the distance to the surface of the workpiece to determine the magnitude relationship.
Signal processing device, and the signal processing device
The distance during welding starts welding based on the magnitude relationship
Up and down the tool to match the distance before
And a control device for controlling the driving device .

【0011】[0011]

【0012】[0012]

【0013】本発明は、上述の摩擦溶接装置を用いて溶
接加工されたことを特徴とする溶接構造物にある。
The present invention, Ru welded structure near, characterized in that the welding using the above friction welding apparatus.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して、本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0015】まず、図1から図3を参照して、本発明の
第1の実施の形態について説明する。
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

【0016】はじめに、図1を参照して、本実施の形態
における摩擦溶接装置について説明する。本実施の形態
では、ツールが被加工物に挿入される深さを制御するこ
とに好適に構成される摩擦溶接装置について説明する。
First, a friction welding apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a friction welding apparatus suitably configured to control the depth at which a tool is inserted into a workpiece will be described.

【0017】図1において、本実施の形態における摩擦
溶接装置100は、被加工物2を摩擦するためのツール
1と、ツール1を回転させるための回転駆動装置4と、
ツール1を回転の軸方向に沿って移動させるための上下
駆動装置5と、ツール1の被加工物2の表面2Sまでの
距離を検出するための検出器6と、検出された距離の変
動を求めるための信号処理装置8と、求められた変動を
抑制するように上記上下駆動装置5を制御するための制
御装置9とを有して構成される。
In FIG. 1, a friction welding apparatus 100 according to the present embodiment includes a tool 1 for rubbing a workpiece 2, a rotation driving device 4 for rotating the tool 1,
A vertical drive device 5 for moving the tool 1 along the axis of rotation, a detector 6 for detecting the distance of the tool 1 to the surface 2S of the workpiece 2, and a change in the detected distance. The signal processor 8 includes a signal processing device 8 for obtaining the information and a control device 9 for controlling the vertical driving device 5 so as to suppress the obtained fluctuation.

【0018】上記ツール1は、被加工物(溶接すべき部
材)の材質より、実質的に硬い材質で形成される。この
ようなツール1の材質としては、代表的には金属を用い
ることができる。なお、硬度に加えて、靱性、耐熱性な
どの要求を満たせば、セラミックス、表面焼き入れ部材
などを用いてもよい。
The tool 1 is made of a material which is substantially harder than the material of the workpiece (member to be welded). As a material of such a tool 1, a metal can be typically used. Note that ceramics, a surface hardened member, or the like may be used as long as requirements such as toughness and heat resistance in addition to hardness are satisfied.

【0019】上記回転駆動装置4および上下駆動装置5
は、溶接線方向13に、被加工物2と相対的に移動する
ための移動架台(図示せず)に取り付けられている。
The rotary drive 4 and the vertical drive 5
Is mounted on a movable gantry (not shown) for moving relative to the workpiece 2 in the welding line direction 13.

【0020】上記検出器6は、溶接線方向13に対して
ツール1の前方に、ツール1の端面に対して予め定めら
れた高さ配置され、ツール1と同一方向に、かつ、ツ
ール1と連動して移動する。
[0020] The detector 6, in front of the tool 1 with respect to the welding line direction 13, are arranged at a high predetermined to the end face of the tool 1 is, the tool 1 in the same direction, and the tool 1 It moves in conjunction with.

【0021】次に、図2を参照して、上記ツールの、回
転軸を含む断面における形状について説明する。
Next, referring to FIG. 2, the shape of the above-described tool in a cross section including the rotation axis will be described.

【0022】図2において、ツール1は、基部1aと、
基部1aの端面1Sに設けられた先端部1bとを有する
形状に形成される。好ましくは、上記基部1aおよび先
端部1bは、軸を共有する回転対象形状に形成される。
より具体的には、上記基部1aは、円柱形状に形成さ
れ、上記先端部1bは、その先端1cに近づくほど細く
なる形状に形成される。
In FIG. 2, a tool 1 includes a base 1a,
It is formed in a shape having a tip 1b provided on the end face 1S of the base 1a. Preferably, the base 1a and the tip 1b are formed in a shape to be rotated that shares a common axis.
More specifically, the base 1a is formed in a columnar shape, and the tip 1b is formed in a shape that becomes thinner as it approaches the tip 1c.

【0023】基部1aおよび先端部1bは、共通の部材
から一体に形成されてもよいし、別々に形成された基部
1aと先端部1bとを組み合わせて構成されてもよい。
The base 1a and the tip 1b may be formed integrally from a common member, or may be formed by combining the separately formed base 1a and tip 1b.

【0024】次に、図1を参照して、本実施の形態の摩
擦溶接装置が、2つの加工物2を相互に突き合わせ溶接
に用いられる場合の動作について説明する。
Next, with reference to FIG. 1, the operation of the friction welding apparatus according to the present embodiment when it is used for butt welding two workpieces 2 will be described.

【0025】まず、溶接開始に際し、上記検出器6によ
って被加工物2の表面2Sの溶接開始前までの距離(d
0)を検出する。そして、当該検出された距離(d0)
を上記信号処理装置8において格納する。
First, at the start of welding, the detector 6 detects the distance (d) before the start of welding of the surface 2S of the workpiece 2 by the detector 6.
0) is detected. Then, the detected distance (d0)
Is stored in the signal processing device 8.

【0026】次に、ツール1を溶接開先部3に挿入し、
ツール1を回転させながら、ツール1と被加工物2とを
溶接線方向13に相対移動させ溶接過程を実行する。こ
の状態で、上記検出器6により検出される、溶接過程の
被加工物表面2Sまでの溶接過程の距離(d)は、上記
信号処理装置8に送られる。信号処理装置8において、
上記格納している溶接開始前の距離(d0)と、上記溶
接過程の距離(d)とを比較し、少なくともこれらの大
小関係を上記制御装置9に送る。
Next, the tool 1 is inserted into the welding groove 3, and
While the tool 1 is rotating, the tool 1 and the workpiece 2 are relatively moved in the welding line direction 13 to execute a welding process. In this state, the distance (d) of the welding process to the workpiece surface 2S in the welding process, detected by the detector 6, is sent to the signal processing device 8. In the signal processing device 8,
The stored distance (d0) before the start of welding is compared with the distance (d) of the welding process, and at least the magnitude relation between them is sent to the control device 9.

【0027】上記制御装置9は、上記大小関係に基づい
て、溶接開始前の距離(d0)と、上記溶接過程の高さ
(d)とが一致するようにツール1を上下方向12に駆
動する指令を上記上下駆動装置5に与える。すなわち、
溶接過程の距離が溶接開始前よりも大きければ、ツール
1を上方に予め定められた距離だけ駆動する指令を与
え、また、溶接過程の高さが溶接開始前よりも小さけれ
ば、ツール1を下方に予め定められた距離だけ駆動する
指令を与える。そして、溶接過程の高さが溶接開始前と
一致するときは、ツール1を固定支持する指令を与え
る。
The control device 9 drives the tool 1 in the vertical direction 12 based on the magnitude relation so that the distance (d0) before the start of welding is equal to the height (d) of the welding process. A command is given to the vertical drive device 5. That is,
If the distance in the welding process is larger than before the start of welding, a command to drive the tool 1 upward by a predetermined distance is given. If the height of the welding process is smaller than before the start of welding, the tool 1 is moved downward. Is given an instruction to drive a predetermined distance. Then, when the height of the welding process matches the height before the start of welding, a command to fix and support the tool 1 is given.

【0028】上記駆動する指令における予め定められた
距離は、制御が行われる時間間隔、上下駆動装置5の駆
動速度、予想される被加工物2の表面2Sの高さの変化
の速さなどから定められる。この被加工物2の表面2S
の高さの変化の速さは、表面2Sの高さの溶接線方向1
3の変化率と、ツール1および被加工物2が溶接線方向
13に相対移動される速度とから求められる。
The predetermined distance in the driving command is determined based on the time interval at which the control is performed, the driving speed of the vertical driving device 5, the expected speed of the change of the height of the surface 2S of the workpiece 2, and the like. Determined. The surface 2S of the workpiece 2
Of the height of the surface 2S is the welding line direction 1 of the height of the surface 2S.
3 and the speed at which the tool 1 and the workpiece 2 are relatively moved in the welding line direction 13.

【0029】このようにして、被加工物2の表面2Sと
検出器6とにおける溶接過程の距離が、溶接開始前の距
離に一致するように制御される。ここで、上述したよう
に、検出器6は、ツール1と連動して移動するから、ツ
ール1が被加工物2に挿入される深さ(表面2Sから端
面までの深さ)を一定に制御することができる。
In this way, the distance in the welding process between the surface 2S of the workpiece 2 and the detector 6 is controlled so as to match the distance before the start of welding. Here, as described above, since the detector 6 moves in conjunction with the tool 1, the depth at which the tool 1 is inserted into the workpiece 2 (the depth from the surface 2S to the end face) is controlled to be constant. can do.

【0030】ここでは、大小関係に基づいて制御する例
について述べたが、溶接過程と溶接開始前とにおける被
加工物表面2Sまでの距離の差分を求め、当該差分に応
じた距離だけツール1を上下に駆動してもよい。すなわ
ち、上記信号処理装置8において、上記溶接過程の距離
(d)と溶接開始前の距離(d0)との差分(d−d
0)を求め、上記制御装置9において、当該求められた
差分(d−d0)に応じた距離ツール1を下方に駆動す
る指令を上記上下駆動装置5に与える。なお、上記差分
と駆動する指令における距離との関係は、例えば、帰還
制御における収束の速さ、安定性を考慮して定めること
ができる。
Here, an example in which control is performed based on the magnitude relationship has been described. However, a difference between the distance to the workpiece surface 2S in the welding process and before the start of welding is obtained, and the tool 1 is moved by a distance corresponding to the difference. It may be driven up and down. That is, in the signal processing device 8, the difference (d−d) between the distance (d) in the welding process and the distance (d 0) before the start of welding.
0), and the control device 9 gives the vertical drive device 5 a command to drive the distance tool 1 downward according to the obtained difference (d−d0). Note that the relationship between the difference and the distance in the drive command can be determined in consideration of, for example, the speed of convergence and stability in feedback control.

【0031】次に、図3を参照して、2つの被加工物相
互に高さが異なる場合、すなわち、検出器から被加工物
表面までの距離が被加工物2相互に異なる場合に好適な
動作について説明する図3において、2つの被加工物2
a,2bは、互いに高さが異なる。このような場合、ツ
ール1の端面1Sが、被加工物2a,2bの表面2a
S,2bSから挿入される深さla,lbが相違する。
従って、高さが高い方の被加工物2aに対して、予め定
められた深さ(例えば、0.1〜0.5mm)にツール
1を挿入したとしても、他方の被加工物2bに対して挿
入される深さは、上記予め定められた深さより小さくな
ってしまう。このため、高さが低い方の被加工物2bの
表面2bSとツール1とが接する部分から、塑性流動状
態にある金属が十分に閉じ込められず、溢れ出てしまう
ことがある。
Next, referring to FIG. 3, it is suitable when the two workpieces have different heights, that is, when the distance from the detector to the workpiece surface is different from each other. In FIG. 3 illustrating the operation, two workpieces 2
The heights a and 2b are different from each other. In such a case, the end surface 1S of the tool 1 is placed on the surface 2a of the workpieces 2a and 2b.
The depths la and lb inserted from S and 2bS are different.
Therefore, even if the tool 1 is inserted at a predetermined depth (for example, 0.1 to 0.5 mm) with respect to the higher workpiece 2a, the other workpiece 2b is not removed. The insertion depth becomes smaller than the predetermined depth. For this reason, the metal in the plastic flow state may not be sufficiently confined and may overflow from the portion where the surface 2bS of the workpiece 2b having the lower height is in contact with the tool 1.

【0032】本発明を適用した摩擦溶接装置では、この
ような場合には、溶接開始に際し、上記検出器6におい
て、一方の被加工物2aまでの距離(da)と、他方の
被加工物2bまでの距離(db)とをそれぞれを検出す
る。そして、両者のいずれか大きい方の距離を基準にツ
ール1の挿入深さを制御する。
In such a case, in the friction welding apparatus to which the present invention is applied, at the time of starting welding, in the detector 6, the distance (da) to one workpiece 2a and the other workpiece 2b And the distance (db) to each of them. Then, the insertion depth of the tool 1 is controlled based on the larger one of the two.

【0033】より具体的には、例えば、上記検出器6に
おいて、溶接開始前の距離(da0,db0)をそれぞ
れ検出し、これらのいずれか大きい方を上記信号処理装
置8に格納する(以下、格納された距離をd0とす
る)。上記信号処理装置8において、溶接過程において
検出器6により検出される2つの被加工物2a,2bま
での距離(da,db)のいずれか大きい方と、格納し
てある溶接開始前の距離(d0)とを比較する。この比
較の結果を用いた制御は、上述した、それぞれの表面の
高さを区別せずに制御する場合と同様にして行うことが
できる。
More specifically, for example, the detector 6 detects the distances (da0, db0) before the start of welding, and stores the larger one of these distances in the signal processing device 8 (hereinafter, referred to as “da0, db0”). Let the stored distance be d0). In the signal processing device 8, the larger of the distances (da, db) to the two workpieces 2a, 2b detected by the detector 6 in the welding process, and the stored distance (before the start of welding). d0). The control using the result of this comparison can be performed in the same manner as in the above-described case where the control is performed without distinguishing the height of each surface.

【0034】また、溶接開始前および溶接過程における
被加工物表面2aS,2bSまでの距離の差分を求め、
当該差分に応じた距離だけツール1を上下に駆動しても
よい。この場合には、上記信号処理装置8において、上
記2つの被加工物2a,2bそれぞれの溶接過程の距離
(da,db)のうち大きい方の距離と、溶接開始前の
距離(d0)との差分を求める。そして、求めた差分に
応じてツール1を駆動する指令を上記上下駆動装置5に
与える。なお、上記差分と駆動する指令における距離と
の関係は、例えば、帰還制御における収束の速さ、安定
性を考慮して定めることができることは、上述の場合と
同様である。
The difference between the distances to the workpiece surfaces 2aS and 2bS before the start of welding and in the welding process is obtained,
The tool 1 may be driven up and down by a distance corresponding to the difference. In this case, in the signal processing device 8, the larger one of the distances (da, db) in the welding process of each of the two workpieces 2 a and 2 b and the distance (d 0) before the start of welding. Find the difference. Then, a command to drive the tool 1 according to the obtained difference is given to the vertical drive device 5. Note that the relationship between the difference and the distance in the drive command can be determined in consideration of, for example, the speed and stability of convergence in feedback control, as in the case described above.

【0035】このようにして、2つの被加工物2a,2
b相互に高さが異なる場合であっても、高さが低い方の
表面2bSを基準として、ツール1が被加工物2a,2
bに挿入される深さ(表面2Sから端面までの深さ)を
一定に制御することができる。すなわち、2つの被加工
物2a,2bに挿入される深さうちの小さい方l1を、
溶接開始に際して定められる深さに制御して、溶接を実
行することができる。従って、ツール1の端面1Sか
ら、塑性流動状態にある金属が溢れ出ることを避けるこ
とが可能となる。
Thus, the two workpieces 2a, 2a
b, even when the heights are different from each other, the tool 1 is used for the workpieces 2a and 2a based on the lower surface 2bS.
The depth (depth from the surface 2S to the end face) inserted into b can be controlled to be constant. That is, the smaller one 11 of the depths inserted into the two workpieces 2a and 2b is
The welding can be executed by controlling to a depth determined at the start of welding. Therefore, it is possible to prevent the metal in the plastic flow state from overflowing from the end surface 1S of the tool 1.

【0036】次に、図4を参照して、本発明の第2の実
施の形態について説明する。本実施の形態は、上述した
第1の実施の形態における摩擦溶接装置の具体的構成例
であって、駆動源としてモータを、また、検出器として
レーザ変位計を用いて構成されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is a specific configuration example of the friction welding apparatus according to the above-described first embodiment, and is configured using a motor as a drive source and a laser displacement meter as a detector.

【0037】図4において、本実施の形態における摩擦
溶接装置100は、被加工物2を摩擦するためのツール
1と、ツール1を取り付けるための取付部材20aが設
けられた回転軸20と、回転軸20を回転可能に支持す
るための回転ベアリング22が設けられたボックス23
と、回転軸20のエンドプレイを吸収するためのカップ
リング21と、回転軸20を回転させるための回転モー
タ4と、ボックス23を回転軸20の軸方向に沿って移
動するための駆動軸24と、駆動軸24のエンドプレイ
を吸収するためのカップリング25と、駆動軸24を回
転させるための上下駆動モータ5と、ツール1の被加工
物2の表面2Sまでの距離を検出するための検出器6
と、検出された距離の変動を求めるための信号処理装置
8と、求められた変動を抑制するように上記上下駆動モ
ータ5を制御するための制御装置9と、上記回転モータ
4および上下駆動モータ5を支持するための移動架台1
5と、被加工物2を固定支持し、かつ、移動架台15を
溶接線方向13に移動可能に支持するための溶接架台1
6とを有して構成される。
Referring to FIG. 4, a friction welding apparatus 100 according to the present embodiment includes a tool 1 for rubbing a workpiece 2, a rotary shaft 20 provided with a mounting member 20 a for mounting the tool 1, Box 23 provided with rotary bearing 22 for rotatably supporting shaft 20
A coupling 21 for absorbing the end play of the rotary shaft 20, a rotary motor 4 for rotating the rotary shaft 20, and a drive shaft 24 for moving the box 23 along the axial direction of the rotary shaft 20. A coupling 25 for absorbing the end play of the drive shaft 24, a vertical drive motor 5 for rotating the drive shaft 24, and a distance for detecting the distance of the tool 1 to the surface 2 S of the workpiece 2. Detector 6
A signal processing device 8 for determining a variation in the detected distance, a control device 9 for controlling the vertical drive motor 5 so as to suppress the determined variation, the rotary motor 4 and the vertical drive motor Moving stand 1 for supporting 5
5 and a welding stand 1 for fixedly supporting the workpiece 2 and supporting the moving stand 15 so as to be movable in the welding line direction 13.
6.

【0038】上記ツール1は、回転軸20とカップリン
グ21とを介して回転モータ4に連結されている。ま
た、回転軸20は、回転ベアリング22を介してボック
ス内23に収められている。
The tool 1 is connected to a rotary motor 4 via a rotary shaft 20 and a coupling 21. The rotating shaft 20 is housed in a box 23 via a rotating bearing 22.

【0039】上記ボックス23は、上下方向に駆動する
ための駆動軸24にも連結されている。上記駆動軸24
は、カップリング25を通してツール1を上下方向に駆
動するための駆動モータ5に連結されている。
The box 23 is also connected to a drive shaft 24 for driving in the vertical direction. Drive shaft 24
Is connected to a drive motor 5 for driving the tool 1 in the vertical direction through a coupling 25.

【0040】上記回転モータ4および上下駆動モータ5
は、移動架台15に取り付けられている。
The rotary motor 4 and the vertical drive motor 5
Is attached to the moving base 15.

【0041】上記移動架台15は、溶接架台16に取り
付けられ、当該溶接架台16上を溶接線方向13に移動
する。
The movable gantry 15 is attached to the welding gantry 16 and moves on the welding gantry 16 in the welding line direction 13.

【0042】検出器6は、被加工物表面2Sの高さの変
化を検出するためのものである。検出器6は、溶接線方
向13に対してツール1の前方に取り付けられる。本実
施の形態では、検出器6としてレーザ変位計を用い、こ
れをツール1から溶接線方向13に前方30mmの位置
に配置している。
The detector 6 is for detecting a change in the height of the workpiece surface 2S. The detector 6 is attached to the front of the tool 1 with respect to the welding line direction 13. In the present embodiment, a laser displacement meter is used as the detector 6, which is arranged at a position 30 mm forward from the tool 1 in the welding line direction 13.

【0043】ここで、溶接直前および溶接過程における
加工物表面2Sの高さの変化に応じて、ツール1の上下
方向の駆動は次の順序で行われる。
Here, in accordance with a change in the height of the workpiece surface 2S immediately before welding and during the welding process, the vertical drive of the tool 1 is performed in the following order.

【0044】行程1. ツール1は、被加工物2の表面
から予め指定された深さに挿入される。指定の深さが挿
入されたこの時点、つまり、溶接開始直前での検出器6
から被加工物表面2Sまでの距離d0を上記検出器6に
より検出する。この距離d0が健全な溶接ができるツー
ル1の適性な深さの基準となる。従って、この距離d0
を溶接過程における距離との差を比較する基準信号とす
る。なお、2つの被加工物表面までの距離が相違する場
合には、これらのうち大きい方の距離を表す基準信号を
生成する。
Step 1. The tool 1 is inserted from the surface of the workpiece 2 to a depth designated in advance. At this point when the specified depth is inserted, that is, the detector 6 immediately before the start of welding.
The distance d0 from to the workpiece surface 2S is detected by the detector 6. This distance d0 is a reference for an appropriate depth of the tool 1 that can perform sound welding. Therefore, this distance d0
Is a reference signal for comparing the difference with the distance in the welding process. If the distances to the two workpiece surfaces are different, a reference signal representing the larger of these distances is generated.

【0045】行程2. 次に、溶接過程における被加工
物表面2Sまでの距離dを連続的または周期的に検出す
る。
Step 2. Next, the distance d to the workpiece surface 2S in the welding process is detected continuously or periodically.

【0046】行程3. 上記行程1で検出した距離の検
出信号d0、および上記行程2で検出した距離dを表す
検出信号は、信号処理装置8に入力される。そして、信
号処理装置8において、距離d0およびdを比較して、
これらの差分、つまり、被加工物2の高さの、溶接開始
直前および溶接過程における差を求める。そして、この
差分を表す比較信号を生成する。
Step 3. The detection signal d0 of the distance detected in the step 1 and the detection signal representing the distance d detected in the step 2 are input to the signal processing device 8. Then, in the signal processing device 8, the distances d0 and d are compared, and
These differences, that is, differences between the height of the workpiece 2 immediately before the start of welding and in the welding process are obtained. Then, a comparison signal representing the difference is generated.

【0047】行程4. 上記行程3で生成された比較信
号は、制御装置9に入力される。制御装置9は、当該入
力された信号に応じて、ツール1を上下方向に駆動させ
るように、上下駆動モータ5を制御する。
Step 4. The comparison signal generated in step 3 is input to the control device 9. The control device 9 controls the vertical drive motor 5 to drive the tool 1 in the vertical direction according to the input signal.

【0048】ここで、上記行程2で検出した距離dが上
記1で検出した距離d0に比べて同じ(距離の差分が
零)場合は、被加工物表面2Sの高さが溶接開始直前と
同じで変化していない現象である。このため、ツール1
を上下方向に駆動する必要がない。従って、上下駆動モ
ータ5は駆動せず、ツール1の位置は一定である。
Here, when the distance d detected in the step 2 is the same as the distance d0 detected in the step 1 (the distance difference is zero), the height of the workpiece surface 2S is the same as that immediately before the start of welding. This is a phenomenon that has not changed. Therefore, tool 1
Does not need to be driven in the vertical direction. Therefore, the vertical drive motor 5 is not driven, and the position of the tool 1 is constant.

【0049】一方、上記行程2で検出した距離dが上記
1で検出した距離d0に比べて小さい(距離の差分がマ
イナス)場合は、被加工物表面2Sの高さが溶接開始直
前に比べて高くなっている現象である。このため、ツー
ル1を上下駆動モータ5により上記行程3で求められた
比較した差分の距離(ΔX)だけ上向き方向に上げる必
要がある。
On the other hand, when the distance d detected in the step 2 is smaller than the distance d0 detected in the step 1 (the difference in the distance is minus), the height of the workpiece surface 2S is higher than immediately before the start of welding. It is a phenomenon that is getting higher. For this reason, it is necessary to raise the tool 1 in the upward direction by the distance (ΔX) of the compared difference obtained in the above-described step 3 by the vertical drive motor 5.

【0050】また、上記行程2で検出した距離dが上記
行程1で検出した距離d0に比べ大きい(距離の差分が
プラス)場合は、被加工物表面2Sの高さが溶接開始直
前に比べて低くなっている現象である。このため、ツー
ル1を上下駆動モータ5により上記行程3で求められた
差分の距離(ΔY)だけ下向き方向に下げる必要があ
る。
When the distance d detected in the step 2 is larger than the distance d0 detected in the step 1 (the distance difference is positive), the height of the workpiece surface 2S is higher than that immediately before the start of welding. It is a phenomenon that is getting lower. For this reason, it is necessary to lower the tool 1 in the downward direction by the distance (ΔY) of the difference obtained in the above step 3 by the vertical drive motor 5.

【0051】上述のように、被加工物2の表面2Sにお
ける高さの変化の信号に応じて加工物表面2Sからのツ
ール1の挿入深さが溶接過程で常に一定になるように制
御される。
As described above, the insertion depth of the tool 1 from the workpiece surface 2S is controlled so as to be always constant during the welding process in accordance with the signal of the change in height on the surface 2S of the workpiece 2. .

【0052】従って、溶接長さが20mクラスと長い場
合でも溶接欠陥のない溶接構造物が得られる。
Therefore, even if the welding length is as long as 20 m, a welded structure having no welding defects can be obtained.

【0053】このような溶接構造物としては、例えば、
鉄道用の車両構造体が挙げられる。特に、高速車両にお
いては、車両の長さが長くなる傾向にあり、これに伴い
溶接長さも長くなっている。
As such a welded structure, for example,
A vehicle structure for railways is used. Particularly, in a high-speed vehicle, the length of the vehicle tends to be long, and accordingly, the welding length is also long.

【0054】次に、図5を参照して、本発明の第3の実
施の形態について説明する。本実施の形態は、上述した
第1の実施の形態における摩擦溶接装置の具体的構成例
であって、上下方向の駆動源として油圧駆動装置を、ま
た、検出器として接触式の差動トランスを用いて構成さ
れている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is a specific configuration example of the friction welding device in the above-described first embodiment, and includes a hydraulic drive device as a vertical drive source, and a contact type differential transformer as a detector. It is configured using.

【0055】図5において、本実施の形態における摩擦
溶接装置100は、被加工物2を摩擦するためのツール
1と、ツール1を取り付けるための取付部材20aが設
けられた回転軸20と、回転軸20を回転可能に支持す
るための回転ベアリング22が設けられたボックス23
と、回転軸20のエンドプレイを吸収するためのカップ
リング21と、回転軸20を回転させるための回転モー
タ4と、ボックス23を回転軸20の軸方向に沿って駆
動するための油圧駆動装置31と、上記油圧駆動装置3
1に対して上下方向に移動可能に上記ボックス23を支
持するための上下方向のベアリング30と、ツール1の
被加工物2の表面2Sまでの距離を検出するための検出
器6と、検出された距離の変動を求めるための信号処理
装置8と、求められた変動を抑制するように上記油圧駆
動装置31を制御するための制御装置9と、上記回転モ
ータ4および油圧駆動装置31を支持するための移動架
台15と、被加工物2を固定支持し、かつ、移動架台1
5を溶接線方向13に移動可能に支持するための溶接架
台16とを有して構成される。
In FIG. 5, a friction welding apparatus 100 according to the present embodiment includes a tool 1 for rubbing a workpiece 2, a rotating shaft 20 provided with a mounting member 20 a for mounting the tool 1, Box 23 provided with rotary bearing 22 for rotatably supporting shaft 20
A coupling 21 for absorbing the end play of the rotating shaft 20, a rotating motor 4 for rotating the rotating shaft 20, and a hydraulic drive device for driving the box 23 along the axial direction of the rotating shaft 20. 31 and the hydraulic drive device 3
1 and a detector 6 for detecting the distance of the tool 1 to the surface 2S of the workpiece 2 to support the box 23 so as to be movable in the vertical direction. A signal processing device 8 for determining a variation in the detected distance, a control device 9 for controlling the hydraulic drive device 31 so as to suppress the determined variation, the rotary motor 4 and the hydraulic drive device And a movable gantry 15 for supporting the workpiece 31, and a movable gantry 1 for fixing and supporting the workpiece 2.
And a welding gantry 16 for movably supporting 5 in a welding line direction 13.

【0056】上記ツール1は、回転軸20とカップリン
グ21とを介して回転モータ4に連結されている。
The tool 1 is connected to the rotary motor 4 via a rotary shaft 20 and a coupling 21.

【0057】上記回転軸20は、回転ベアリング22を
介してボックス23に支持されている。
The rotating shaft 20 is supported by a box 23 via a rotating bearing 22.

【0058】上記ボックス23は、上下方向のベアリン
グ30を介して油圧駆動装置31に連結されている。さ
らに、油圧駆動装置31および回転モータ4は、溶接線
方向13に移動する移動架台15に連結されている。こ
のように構成することによって、ツール1を回転させな
がら、、かつ、被加工物表面までの距離を一定に制御し
た状態で溶接線方向13に移動することができる。
The box 23 is connected to a hydraulic drive 31 via a vertical bearing 30. Further, the hydraulic drive device 31 and the rotary motor 4 are connected to the movable gantry 15 that moves in the welding line direction 13. With this configuration, it is possible to move the tool 1 in the welding line direction 13 while rotating the tool 1 and controlling the distance to the surface of the workpiece to be constant.

【0059】検出器6は、被加工物表面2Sの高さの変
化を検出するためのものである。検出器6は、溶接進行
方向13に対してツール1の前方に取り付けられる。本
実施の形態では上記検出器6として接触式の差動トラン
スを用い、これをツール1から溶接線方向前方30mm
の位置に配置している。
The detector 6 is for detecting a change in the height of the workpiece surface 2S. The detector 6 is attached to the front of the tool 1 with respect to the welding traveling direction 13. In the present embodiment, a contact-type differential transformer is used as the detector 6, which is 30 mm forward from the tool 1 in the welding line direction.
It is located at the position.

【0060】ここで、溶接直前および溶接過程における
加工物表面2Sの高さの変化に応じてなされる、ツール
1の上下方向の駆動は、第1の実施の形態と同様であ
る。つまり、検出器6により、溶接開始直前に検出され
る、被加工物表面2Sからの距離d0と、溶接過程にお
いて検出される、加工物表面2Sからの距離を距離dと
について、2つの距離d0,dの大小を信号処理装置8
により比較し、この信号を制御装置9に入力して油圧駆
動装置31を駆動制御する。なお、予め指定された信号
10を上記信号処理装置8に予め入力し、この信号10
と上記溶接過程における高さ(上記距離d)を示す信号
とを比較することによってツール1を上下に駆動制御し
てもよい。
The vertical drive of the tool 1 in response to a change in the height of the workpiece surface 2S immediately before and during the welding process is the same as in the first embodiment. That is, the detector 6 detects two distances d0 from a distance d0 from the workpiece surface 2S detected immediately before the start of welding and a distance d from the workpiece surface 2S detected in the welding process. , D is determined by the signal processor 8
The signal is input to the control device 9 to drive and control the hydraulic drive device 31. The signal 10 specified in advance is input to the signal processing device 8 in advance, and the signal 10
The tool 1 may be driven up and down by comparing a signal indicating the height (the distance d) in the welding process with a signal indicating the height.

【0061】なお、突き合わせ溶接する2つの加工物2
の表面高さがほぼ同じ場合は、特に問題ないが、高さが
異なる場合は、両者のいずれか低い方の表面高さを基準
にツール1の挿入深さを制御する。
The two workpieces 2 to be butt-welded are
If the surface heights are almost the same, there is no particular problem. However, if the heights are different, the insertion depth of the tool 1 is controlled based on the lower one of the two.

【0062】このような摩擦溶接装置100によって、
加工物2の表面高さの変化に応じて加工物表面からのツ
ール1の挿入深さが溶接過程で常に一定になるように制
御される。
With such a friction welding apparatus 100,
In accordance with a change in the surface height of the workpiece 2, the insertion depth of the tool 1 from the workpiece surface is controlled to be always constant during the welding process.

【0063】従って、溶接長さが20mクラスの長い場
合でも溶接欠陥のない溶接構造物が得られる。
Therefore, even if the welding length is as long as 20 m, a welded structure having no welding defects can be obtained.

【0064】次に、図6および図7を参照して、本発明
の第4の実施の形態について説明する。本実施の形態
は、ツールの溶接線方向荷重を用いて、ツールの挿入深
さを検出する点において、上述した第1から第3の実施
の形態と相違する。他の基本的な構成は第1から第3の
実施の形態と同様であるので、以下に、相違点を中心に
説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. This embodiment is different from the above-described first to third embodiments in that the insertion depth of the tool is detected by using the welding line direction load of the tool. Since other basic configurations are the same as those of the first to third embodiments, the following description focuses on the differences.

【0065】まず、図6を参照して、本実施の形態にお
ける溶接架台および荷重検出部について説明する。
First, with reference to FIG. 6, a description will be given of a welding gantry and a load detecting section according to the present embodiment.

【0066】図6において、本実施の形態における溶接
架台16は、被加工物2を係止するための係止突起16
bが、溶接線方向について設けられる。上記係止突起1
6bには、荷重検出部40が設けられている。上記荷重
検出部40で検出された荷重は、変換部42を介して信
号処理装置8(図1参照)に送られる。
In FIG. 6, a welding stand 16 according to the present embodiment is provided with a locking projection 16 for locking the workpiece 2.
b is provided in the welding line direction. The locking projection 1
6b is provided with a load detection unit 40. The load detected by the load detection unit 40 is sent to the signal processing device 8 (see FIG. 1) via the conversion unit 42.

【0067】上記荷重検出部40は、被加工物2に、溶
接線方向に働く荷重を検出するためのものである。荷重
検出部40は、例えば、圧力センサを用いて構成するこ
とができる。
The load detecting section 40 is for detecting a load acting on the workpiece 2 in the direction of the welding line. The load detection unit 40 can be configured using, for example, a pressure sensor.

【0068】上記変換部42は、上記荷重検出部40で
検出された溶接線方向の荷重を、ツール挿入深さに変換
するためのものである。変換部42は、例えば、演算回
路、または、マッピングテーブルを備えたマッパー回路
を用いて構成することができる。
The conversion section 42 converts the load in the welding line direction detected by the load detection section 40 into a tool insertion depth. The conversion unit 42 can be configured using, for example, an arithmetic circuit or a mapper circuit including a mapping table.

【0069】次に、図7を参照して、ツールの溶接線方
向荷重と、ツールの挿入深さとの関係について説明す
る。
Next, with reference to FIG. 7, the relationship between the load in the welding line direction of the tool and the insertion depth of the tool will be described.

【0070】図7において、横軸は、ツールのショルダ
ー部の端面が、被加工物表面から挿入される挿入深さ
(l)mmをとり、縦軸は、ツールが溶接線方向に受け
る荷重(P)kgをとっている。ツールが溶接線方向に
受ける荷重は、ツールの送り(ツールと被加工物との溶
接線方向の相対移動)に伴って、ツールに働く反力に相
当する。
In FIG. 7, the horizontal axis represents the insertion depth (l) mm at which the end face of the shoulder portion of the tool is inserted from the surface of the workpiece, and the vertical axis represents the load applied to the tool in the welding line direction ( P) I am taking kg. The load applied to the tool in the direction of the welding line corresponds to the reaction force acting on the tool in accordance with the feed of the tool (relative movement of the tool and the workpiece in the direction of the welding line).

【0071】図7に示されるように、ツールが溶接線方
向に受ける荷重(反力P)は、被加工物へのツールの挿
入深さ(l)とほぼ比例して増加する。
As shown in FIG. 7, the load (reaction force P) that the tool receives in the welding line direction increases almost in proportion to the insertion depth (l) of the tool into the workpiece.

【0072】従って、ツールの溶接線方向荷重(P)を
検出して、この検出信号を基にツールの上下制御、つま
り、溶接部材中への挿入深さを制御することができる。
Accordingly, it is possible to detect the load (P) in the welding line direction of the tool and control the vertical movement of the tool, that is, the depth of insertion into the welding member based on the detected signal.

【0073】上記ツールの溶接線方向荷重(P)は、被
加工物を固定する際に、溶接線方向(溶接が進行方向)
に、荷重検出部を介して被加工物を係止し、荷重検出部
からの出力を用いて検出する。
The welding line direction load (P) of the above tool is determined in the direction of the welding line (the direction in which welding proceeds) when the workpiece is fixed.
Then, the workpiece is locked via the load detection unit, and detection is performed using the output from the load detection unit.

【0074】変換部42は、荷重(P)を挿入深さ
(l)に変換するための演算を行う演算回路、または、
想定される荷重について、荷重(P)に対応する挿入深
さ(l)をマッピングしたマッピングテーブルを備える
マッパー回路を用いて構成することができる。
The conversion unit 42 performs an operation circuit for performing an operation for converting the load (P) into the insertion depth (l), or
For the assumed load, it can be configured using a mapper circuit including a mapping table in which the insertion depth (l) corresponding to the load (P) is mapped.

【0075】荷重検出部で検出された荷重(P)から求
められた挿入深さ(l)を、信号処理装置8(図1参
照)に送り、溶接過程における挿入深さとして与えるこ
とによって、溶接過程における挿入深さの制御を行うこ
とができる。制御の詳細については、第1から第3の実
施の形態と同様にして行うことができるので、ここで重
ねて説明することは省略する。
The insertion depth (l) obtained from the load (P) detected by the load detection unit is sent to the signal processing device 8 (see FIG. 1), and given as the insertion depth in the welding process, the welding is performed. It is possible to control the insertion depth in the process. The details of the control can be performed in the same manner as in the first to third embodiments, so that the repeated description is omitted here.

【0076】一方、第3の実施の形態において述べたよ
うに、なお、予め指定された信号10(図5参照)を上
記信号処理装置8(図5参照)に予め入力する場合にあ
っては、予め指定された信号として、予め定められた荷
重(P0)を示す信号を溶接開始前に予め入力してお
き、溶接過程において、荷重検出部で検出された荷重
(P)を示す信号を信号処理装置8(図5参照)に入力
してもよい。これにより、溶接過程における、ツールに
加わる溶接線方向荷重Pが、予め定められた荷重(P
0)となるように制御することができる。従って、溶接
過程において、ツールの挿入深さlが予め定めた深さと
なるように制御することができる。このような制御を行
う場合には、上記変換部を省略し、構成を簡略化するこ
とができる。
On the other hand, as described in the third embodiment, when a signal 10 (see FIG. 5) specified in advance is input to the signal processing device 8 (see FIG. 5) in advance. A signal indicating a predetermined load (P0) is input in advance as a predetermined signal before the start of welding, and a signal indicating the load (P) detected by the load detection unit in the welding process is signaled. It may be input to the processing device 8 (see FIG. 5). Thereby, the welding line direction load P applied to the tool in the welding process becomes equal to the predetermined load (P
0). Therefore, in the welding process, control can be performed such that the insertion depth 1 of the tool becomes a predetermined depth. When such control is performed, the above-described conversion unit can be omitted, and the configuration can be simplified.

【0077】例えば、挿入深さ(l)を0.1〜0.5
mmとすべき場合には、荷重検出部で検出される荷重
(P)が、130〜260kgとなるように、ツールを
上下に駆動制御すればよい。
For example, when the insertion depth (l) is 0.1 to 0.5
If the distance should be set to mm, the tool may be driven up and down so that the load (P) detected by the load detection unit is 130 to 260 kg.

【0078】次に、図8を参照して、本発明の第5の実
施の形態について説明する。本実施の形態では、ツール
の端面が被加工物に挿入される深さ、および、ツールが
回転される回転軸と加工物表面との相対姿勢の制御する
ことに好適に構成される摩擦溶接装置について説明す
る。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, a friction welding apparatus suitably configured to control the depth at which the end face of the tool is inserted into the workpiece, and the relative attitude between the rotating shaft on which the tool is rotated and the surface of the workpiece. Will be described.

【0079】まず、図8を参照して、ツールと被加工物
との相対位置関係について説明する。
First, the relative positional relationship between the tool and the workpiece will be described with reference to FIG.

【0080】図8において、2つの被加工物2a,2b
が突き合わせられた溶接開先部3に、回転軸aの廻りに
回転するツール1が挿入されている。
In FIG. 8, two workpieces 2a and 2b
The tool 1 which rotates around the rotation axis a is inserted into the welding groove 3 to which the.

【0081】はじめに、2つの被加工物2a,2bの表
面2aS,2bSが、共に平坦で、かつ、それらの高さ
が相等しい場合について説明する。この場合は、表面2
aS,2bSを共に含む平面(以下、平面Sという)
に、ツール1が挿入されることになる。
First, the case where the surfaces 2aS and 2bS of the two workpieces 2a and 2b are flat and their heights are equal will be described. In this case, surface 2
Plane including both aS and 2bS (hereinafter referred to as plane S)
Then, the tool 1 is inserted.

【0082】この場合には、ツール1と、被加工物2
a,2bとの相対姿勢の制御は、平面Sの法線nと、回
転軸aとが一致するように行えばよい。例えば、ツール
1の回転軸aと平面Sにおける溶接開先部3との交点の
廻りに、回転軸aの傾きを変更し、法線nと、回転軸a
とが一致する状態で、ツール1の姿勢を固定支持するこ
とができる。
In this case, the tool 1 and the workpiece 2
The control of the relative attitude with respect to a and 2b may be performed so that the normal line n of the plane S and the rotation axis a coincide. For example, the inclination of the rotation axis a is changed around the intersection between the rotation axis a of the tool 1 and the welding groove 3 on the plane S, and the normal line n and the rotation axis a
Can be fixed and supported in a state where the position of the tool 1 coincides.

【0083】また、ツール1の端面が被加工物2a,2
bに挿入される深さ(挿入深さ)の制御は、ツール1の
端面の周縁fが、平面Sから予め定められた深さだけ挿
入されるように、行えばよい。なお、この場合には、ツ
ール1の端面は、平面Sと平行であることから、周縁f
の任意の点における平面Sまでの距離(深さ)を基準に
して制御を行うことができる。
Further, the end face of the tool 1 is
The depth (insertion depth) to be inserted into the tool b may be controlled so that the peripheral edge f of the end face of the tool 1 is inserted from the plane S by a predetermined depth. In this case, since the end face of the tool 1 is parallel to the plane S, the peripheral edge f
Can be controlled on the basis of the distance (depth) to the plane S at an arbitrary point.

【0084】ここで、溶接線方向13および法線nを含
む面内において、法線nに対して溶接線方向13後方に
予め定められた角θ0(以下、後傾角という)だけ、回
転軸aを傾けてもよい。このように後傾角を設けた状態
でツール1を支持することによって、塑性流動状態の金
属が溢れ出ることを避ける効果をより向上することがで
きる。この後傾角θ0は、例えば、3〜10度とするこ
とができる。
Here, in a plane including the welding line direction 13 and the normal line n, the rotation axis a is defined by a predetermined angle θ0 (hereinafter referred to as a backward inclination angle) rearward of the welding line direction 13 with respect to the normal line n. May be tilted. By supporting the tool 1 in such a state that the rearward tilt angle is provided, it is possible to further improve the effect of preventing the metal in the plastic flow state from overflowing. The rearward inclination angle θ0 can be, for example, 3 to 10 degrees.

【0085】このように、後傾角を設けてツール1を支
持するためには、例えば、ツール1の回転軸aと加工物
表面2aS,2bSの法線nとが成す角の、溶接線方向
13を含む面における第1の成分θと、上記回転軸aと
法線nとが成す角の、溶接線方向13に直交する面にお
ける第2の成分φとを検出する。そして、第1の成分θ
が後傾角θ0に近づくように、また、第2の成分φが小
さく(零に近づく)ように、ツール1と、被加工物2
a,2bとの相対姿勢を制御すればよい。なお、この場
合には、ツール1の端面は、平面Sに対して傾いてい
る。ことのため、挿入深さの基準は、例えば、周縁fに
おける溶接線方向13後端での、平面Sまでの距離(深
さ)を基準にして制御を行う。
As described above, in order to support the tool 1 with a rearward inclination angle, for example, the welding line direction 13 is defined by the angle formed by the rotation axis a of the tool 1 and the normal line n of the workpiece surfaces 2aS and 2bS. And a second component φ in a plane orthogonal to the welding line direction 13 at an angle formed by the rotation axis a and the normal line n. And the first component θ
1 and the workpiece 2 such that the second component φ is small (approaching zero) so as to approach the backward inclination angle θ0.
What is necessary is just to control the relative attitude with respect to a and 2b. In this case, the end face of the tool 1 is inclined with respect to the plane S. Therefore, the reference of the insertion depth is controlled based on, for example, the distance (depth) to the plane S at the rear end in the welding line direction 13 at the peripheral edge f.

【0086】次に、2つの被加工物2a,2bの表面2
aS,2bSに凹凸がある場合、または、それらの高さ
が相異なる場合について説明する。この場合は、ツール
1が挿入される部位、または、これに加えて、その周辺
近傍を含む部位における平均的な平面(以下、平面S’
という)を考え、その法線をnと見なす。
Next, the surface 2 of the two workpieces 2a, 2b
The case where there are irregularities in aS and 2bS or the case where their heights are different will be described. In this case, an average plane (hereinafter, referred to as a plane S ′) in a portion where the tool 1 is inserted, or in addition thereto, a portion including the vicinity thereof.
) And its normal is considered as n.

【0087】このような平面S’は、例えば、ツール1
の周辺の複数の点において、被加工物表面2aS,2b
Sの高さを検出し、これらの点をフィットする平面とし
て求めることができる。
Such a plane S ′ is, for example, the tool 1
At a plurality of points around the workpiece surface 2aS, 2b
The height of S can be detected, and these points can be determined as a fitted plane.

【0088】より具体的には、ツール1の溶接線方向1
3の前方と後方とで、被加工物2a,2bのそれぞれの
高さを検出する。
More specifically, the welding line direction 1 of the tool 1
The height of each of the workpieces 2a and 2b is detected at the front and rear of the workpiece 3.

【0089】4点で検出を行う例としては、ツール1の
溶接線方向13前方において、被加工物2a,2b上の
点7a,7bの高さを、ツール1の溶接線方向13後方
において、被加工物2a,2b上の点7c,7dの高さ
を検出することができる。
As an example of detecting at four points, the height of the points 7a and 7b on the workpieces 2a and 2b at the front of the tool 1 in the welding line direction 13 is set at the rear of the tool 1 in the welding line direction 13. The heights of the points 7c and 7d on the workpieces 2a and 2b can be detected.

【0090】このとき、点7c,7dについては、溶接
開先部3からツール1の半径rよりも離れた部位とする
ことが好ましい。これにより、ツール1の溶接線方向1
3後方では、ツール1の加工痕を避けて検出を行うこと
ができる。従って、加工痕上での検出に伴う誤差要因を
排除することができる。
At this time, it is preferable that the points 7c and 7d be located farther from the welding groove 3 than the radius r of the tool 1. Thereby, the welding line direction 1 of the tool 1
3 behind, detection can be performed while avoiding machining marks of the tool 1. Therefore, it is possible to eliminate an error factor accompanying the detection on the processing mark.

【0091】なお、点7a,7bについては、溶接開先
部3からツール1の半径rよりも近い部位とすることが
好ましい。これは、実際に加工が行われる部位の面の状
態を検出することができるからである。
It is preferable that the points 7a and 7b be located closer to the welding groove 3 than the radius r of the tool 1. This is because the state of the surface of the part where the processing is actually performed can be detected.

【0092】例えば、ツール1の半径がφ15mmであ
る場合には、点7a,7bは、ツール1から溶接線方向
13に30mm前方であって溶接開先部3から8mm離
れた部位とし、点7c,7dは、ツール1から溶接線方
向13に30mm後方であって溶接開先部3から20m
m離れた部位とすることができる。
For example, when the radius of the tool 1 is φ15 mm, the points 7 a and 7 b are located 30 mm forward from the tool 1 in the welding line direction 13 and 8 mm away from the welding groove 3, and the point 7 c , 7d are 30 mm behind the tool 1 in the welding line direction 13 and 20 m from the welding groove 3.
m away from each other.

【0093】このようにして検出された各点の高さから
フィッティングして平面S’を求めることができる。
The plane S 'can be obtained by fitting from the heights of the points detected in this way.

【0094】なお、点7a,7bで検出された高さの平
均と7c,7dで検出された高さの平均との差分から、
回転軸aと法線nとのθ方向の偏差を求め、点7a,7
cで検出された高さの平均と7b,7dで検出された高
さの平均との差分から、回転軸aと法線nとのφ方向の
偏差を求めてもよい。
The difference between the average of the heights detected at the points 7a and 7b and the average of the heights detected at the points 7c and 7d is given by:
The deviation in the θ direction between the rotation axis a and the normal line n is determined, and points 7a and 7
From the difference between the average of the heights detected at c and the average of the heights detected at 7b and 7d, the deviation in the φ direction between the rotation axis a and the normal n may be determined.

【0095】ツール1と被加工物2a,2bとの相対姿
勢の制御は、上述の場合と同様に、法線nと回転軸aが
一致するように、または、法線nに対して予め定められ
た後傾角θ0となる相対姿勢となるように行えばよい。
The relative attitude between the tool 1 and the workpieces 2a and 2b is controlled so that the normal line n coincides with the rotation axis a or the normal line n is determined in advance, as in the case described above. What is necessary is just to perform it so that it may become a relative attitude | position which becomes the back inclination angle (theta) 0.

【0096】一方、ツール1の端面が被加工物2a,2
bに挿入される深さ(挿入深さ)の制御は、ツール1の
端面の周縁fが、上記求めた平面S’から挿入される深
さが予め定められた値となるように行えばよい。この深
さについて予め定められる値は、例えば、0.1〜0.
5mmと定めることができる。
On the other hand, the end face of the tool 1 is
The insertion depth (insertion depth) may be controlled so that the peripheral edge f of the end face of the tool 1 has a predetermined value from the obtained plane S ′. . The predetermined value for this depth is, for example, 0.1 to 0.1.
It can be set to 5 mm.

【0097】また、ツール1の溶接線方向13前方にお
いて、被加工物表面2aS,2bSのプロファイルが計
測される場合には、ツール1の端面の周縁fが、被加工
物表面2aS,2bSから挿入される深さの最小値を基
準として挿入深さの制御を行うことが好ましい。これに
より、被加工物表面2aS,2bSのプロファイルに凹
凸がある場合であっても、被加工物もっとも低い部分に
合わせて挿入深さを制御することができる。
When the profile of the workpiece surface 2aS, 2bS is measured in front of the tool 1 in the welding line direction 13, the peripheral edge f of the end face of the tool 1 is inserted from the workpiece surface 2aS, 2bS. It is preferable to control the insertion depth based on the minimum value of the depth to be inserted. Accordingly, even when the profiles of the workpiece surfaces 2aS and 2bS have irregularities, the insertion depth can be controlled according to the lowest part of the workpiece.

【0098】このとき、ツール1が後傾角θ0を設けて
支持される場合には、上記周縁fにおける溶接線方向1
3後方の半弧における最小値を基準とすればよい。
At this time, when the tool 1 is supported with a rearward inclination angle θ0, the welding line direction 1 at the peripheral edge f is set.
What is necessary is just to make the minimum value in the half arc behind 3 the reference.

【0099】次に、図9を参照して、ツールと被加工物
表面との相対位置関係を表示するための表示部について
説明する。
Next, a display unit for displaying the relative positional relationship between the tool and the surface of the workpiece will be described with reference to FIG.

【0100】まず、図9の(a)を参照して、ツールと
被加工物表面との相対姿勢を表示するため表示部につい
て説明する。
First, with reference to FIG. 9A, a display unit for displaying the relative attitude between the tool and the surface of the workpiece will be described.

【0101】この表示部では、ツールと被加工物表面と
の相対姿勢を、被加工物表面の法線およびツール回転軸
の関係で表している。
In this display section, the relative attitude between the tool and the surface of the workpiece is represented by the relationship between the normal line of the surface of the workpiece and the rotation axis of the tool.

【0102】図9の(a)において、表示部80は、被
加工物表面の法線およびツールの回転軸の相対偏差を示
すための指標81と、被加工物表面の法線およびツール
の回転軸との成す角における溶接線方向を含む面内の成
分θを示す目盛り83と、溶接線方向に垂直な方向を含
む面内の成分φを示す目盛り82とを有している。これ
らの目盛りは、図9の(a)に示すように、被加工物表
面の法線およびツールの回転軸が一致する状態を基準と
し、これを表示部の中央に設定することができる。図示
される状態は、指標81が原点(θ軸目盛り83とφ軸
82との交点)に位置し、被加工物表面の法線およびツ
ールの回転軸が一致する状態であることが表示されてい
る。表示されるθ、φは、上述のようにして求められ
た、平均的な平面S’の法線n(図8参照)と、ツール
の回転軸a(図8参照)とから求めることができる。
In FIG. 9A, a display section 80 includes an index 81 for indicating the relative deviation between the normal line of the workpiece surface and the rotation axis of the tool, and the normal line of the workpiece surface and the rotation of the tool. It has a scale 83 indicating an in-plane component θ including the direction of the weld line at an angle formed with the axis, and a scale 82 indicating an in-plane component φ including a direction perpendicular to the direction of the weld line. As shown in FIG. 9A, these scales can be set at the center of the display unit based on the state where the normal line of the workpiece surface and the rotation axis of the tool coincide with each other. The state shown in the figure indicates that the index 81 is located at the origin (the intersection of the θ axis scale 83 and the φ axis 82), and that the normal line of the workpiece surface and the rotation axis of the tool coincide with each other. I have. The displayed θ and φ can be obtained from the normal n of the average plane S ′ (see FIG. 8) and the rotation axis a of the tool (see FIG. 8) obtained as described above. .

【0103】次に、図9の(b)を参照して、被加工物
表面に対して予め定められた、ツールの回転軸を管理す
べき方向と、回転軸の実際の方向との関係を表すための
表示部について説明する。これは、上述した、ツールの
回転軸を予め定められた後傾角θ0だけ後傾すべき場合
に好適な表示部である。
Next, with reference to FIG. 9B, the relationship between the direction in which the rotation axis of the tool should be managed and the actual direction of the rotation axis with respect to the workpiece surface will be described. The display unit for representing will be described. This is a display unit suitable for the case where the rotation axis of the tool is to be inclined backward by a predetermined backward inclination angle θ0 as described above.

【0104】図9の(b)において、表示部80は、被
加工物表面の法線およびツールの回転軸の相対偏差を示
すための指標81と、被加工物表面の法線およびツール
の回転軸との成す角における溶接線方向を含む面内の成
分θを示す目盛り83と、溶接線方向に垂直な方向を含
む面内の成分φを示す目盛り82'とを有している。こ
れらの目盛りは、図9の(a)に示した例と、θ軸目盛
り83が予め定められた後傾角θ0だけオフセットされ
ていること、φ軸目盛り82'が球体の子午線状に湾曲
していることにおいて相違する。すなわち、予め定めら
れた後傾角θ0だけ相対変位した相対姿勢に、被加工物
表面の法線およびツールの回転軸が一致する状態を基準
とし、これを表示部の中央に設定することができる。
In FIG. 9B, a display section 80 includes an index 81 for indicating the relative deviation between the normal line of the workpiece surface and the rotation axis of the tool, and the index of the normal line of the workpiece surface and the rotation of the tool. It has a scale 83 indicating an in-plane component θ including the direction of the weld line at an angle formed by the axis, and a scale 82 ′ indicating an in-plane component φ including a direction perpendicular to the weld line direction. These scales are different from the example shown in FIG. 9A in that the θ-axis scale 83 is offset by a predetermined tilt angle θ0 and the φ-axis scale 82 ′ is curved in a meridian shape of a sphere. Are different. In other words, it can be set at the center of the display unit, based on a state in which the normal line of the workpiece surface and the rotation axis of the tool coincide with the relative posture displaced by a predetermined rearward inclination angle θ0.

【0105】次に、図9の(c)を参照して、ツールの
ショルダー部の周縁の挿入深さを表す表示部について説
明する。
Next, with reference to FIG. 9C, a description will be given of a display unit that indicates the insertion depth of the periphery of the shoulder of the tool.

【0106】図9の(c)において、表示部90は、挿
入深さを示すための目盛り92と、ツールのショルダー
部が挿入されている深さを示すための指標91とを有し
ている。
In FIG. 9C, the display unit 90 has a scale 92 for indicating the insertion depth and an index 91 for indicating the depth at which the shoulder of the tool is inserted. .

【0107】上述のような表示部を用いて、ツールと被
加工物表面との相対位置関係を表示することによって、
ツールと被加工物表面との相対位置関係を認識しやすく
表示することができる。
By displaying the relative positional relationship between the tool and the surface of the workpiece using the display unit as described above,
The relative positional relationship between the tool and the workpiece surface can be displayed so that it can be easily recognized.

【0108】従って、ツールのショルダー部が被加工物
表面に挿入される挿入深さ、すなわち、ツールを支持、
または、これに加えて回転駆動するためのツール回転機
構と、被加工物との相対距離の操作の基準を認知するこ
と、上記ツール回転機構と被加工物との相対姿勢の操作
の基準を認知することが、容易かつ確実となる。従っ
て、これらの相対位置関係を管理して、変動を抑え、か
つ、予め定められた相対位置関係とすることが可能とな
る。
Therefore, the insertion depth at which the shoulder of the tool is inserted into the surface of the workpiece, that is, the support of the tool,
Or, in addition to this, the tool rotation mechanism for rotational driving and the standard of operation of the relative distance to the workpiece are recognized, and the standard of operation of the relative attitude between the tool rotation mechanism and the workpiece is recognized. Is easy and reliable. Therefore, it is possible to manage these relative positional relationships, suppress fluctuations, and achieve a predetermined relative positional relationship.

【0109】特に、相対位置関係の成分となる、相対距
離、相対姿勢のうちの溶接線方向面内の成分、これに直
交する成分のそれぞれを、どのように操作すればよいか
を分かりやすく表示することができる。
In particular, it is easy to understand how to operate each of the components of the relative distance and the relative posture, which are components in the plane of the welding line and components perpendicular to the component, which are components of the relative positional relationship. can do.

【0110】次に、図10を参照して、ツールと被加工
物との相対姿勢を操作することに好適な摩擦溶接装置に
ついて説明する。本図では、駆動機構の一部、検出部
は、省略して描かれているがこれは、上述した第2、第
3の実施の形態と同様に構成することができる。この摩
擦溶接装置は、ツール1の回転軸が揺動可能に支持され
ていることにおいて、これらの実施の形態と相違する。
以下に、相違点を中心に説明する。
Next, with reference to FIG. 10, a description will be given of a friction welding apparatus suitable for controlling the relative attitude between the tool and the workpiece. In this drawing, a part of the drive mechanism and the detection section are omitted, but this can be configured in the same manner as in the above-described second and third embodiments. This friction welding apparatus differs from these embodiments in that the rotating shaft of the tool 1 is supported so as to be swingable.
Hereinafter, the differences will be mainly described.

【0111】図10において、摩擦溶接装置は、本実施
の形態における摩擦溶接装置は、被加工物2を摩擦する
ためのツール1と、ツール1を取り付けるための取付部
材20aが設けられた回転軸20と、回転軸20を回転
可能に支持するための回転ベアリング22が設けられた
ボックス23と、回転軸20を回転させるための回転モ
ータ4と、上下方向に移動可能に上記ボックス23を支
持するための上下方向のベアリング30と、、ベアリン
グ30を支持するための支持枠18と、支持枠18を摺
動可能に湾曲レール湾曲レール19a,bに支持するた
めのベアリング19cと、被加工物2を固定支持し、か
つ、移動架台15を溶接線方向13に移動可能に支持す
るための溶接架台16とを有して構成される。
In FIG. 10, the friction welding device according to the present embodiment is a rotary shaft provided with a tool 1 for rubbing a workpiece 2 and a mounting member 20a for mounting the tool 1. 20, a box 23 provided with a rotating bearing 22 for rotatably supporting the rotating shaft 20, a rotating motor 4 for rotating the rotating shaft 20, and the box 23 movably up and down. Bearing 30 for supporting the bearing 30, a support frame 18 for supporting the bearing 30, a bearing 19c for slidably supporting the support frame 18 on curved rails 19a and 19b, and the workpiece 2. And a welding base 16 for supporting the movable base 15 movably in the welding line direction 13.

【0112】本摩擦溶接装置は、支持枠18が、湾曲レ
ール19a,bにガイドされる状態で、ベアリング19
cに支持されるため、ツール1の回転軸を揺動させるこ
とができる。
In the present friction welding apparatus, the bearing frame 18 is guided by the curved rails 19a and 19b.
c, the rotation axis of the tool 1 can be swung.

【0113】このとき、湾曲レール19a,bの曲率中
心をツール1のショルダー部と一致させることにより、
溶接過程においても、ツール1の揺動をより円滑に行う
ことができる。
At this time, by making the centers of curvature of the curved rails 19a and 19b coincide with the shoulders of the tool 1,
In the welding process, the swing of the tool 1 can be performed more smoothly.

【0114】本実施の形態によれば、ツールと被加工物
の相対位置関係を管理することが容易に、かつ、適切に
行うことが可能となる。
According to the present embodiment, it is possible to easily and appropriately manage the relative positional relationship between the tool and the workpiece.

【0115】従って、被加工物の凹凸、2つの被加工物
相互の段差が生じている場合であっても、これらの状態
にに応じて、ツールと被加工部材との、相対姿勢および
挿入深さを制御することが可能となる。
Therefore, even when the unevenness of the workpiece and the step between the two workpieces occur, the relative attitude and the insertion depth of the tool and the workpiece are determined according to these conditions. Can be controlled.

【0116】よって、ツールのショルダー部から、塑性
流動状態の金属が溢れ出ることを抑制することができ
る。このため、溶接構造体の溶接部における欠陥の発生
を抑止し、信頼性を向上させることができる。
Therefore, it is possible to prevent the metal in the plastic flow state from overflowing from the shoulder portion of the tool. For this reason, generation | occurrence | production of the defect in the welding part of a welding structure can be suppressed and reliability can be improved.

【0117】また、直線状の溶接のみならず、溶接部の
表面が湾曲、傾斜する状態であっても、信頼性の高い溶
接を行うことができる。
[0117] In addition to linear welding, highly reliable welding can be performed even when the surface of the welded portion is curved or inclined.

【0118】例えば、鉄道車両の車両構造体の製作に本
実施の形態を適用することにより、溶接長さが長くなっ
ても、より具体的には、例えば、20mクラスの溶接長
さであっても、溶接欠陥の発生を防止し、信頼性を向上
させることことができる。
For example, by applying the present embodiment to the manufacture of a vehicle structure of a railway vehicle, even if the welding length is increased, more specifically, for example, a welding length of 20 m class is required. Also, the occurrence of welding defects can be prevented, and the reliability can be improved.

【0119】[0119]

【発明の効果】本発明によれば、溶接過程における、被
加工物表面に対するツールの挿入深さが常に一定となる
ように、また、被加工物表面に対するツールの挿入角が
常に一定となるように制御することが可能となる。
According to the present invention, in the welding process, the insertion depth of the tool with respect to the workpiece surface is always constant, and the insertion angle of the tool with respect to the workpiece surface is always constant. Can be controlled.

【0120】このため、溶接長さが長い溶接構造物であ
っても、溶接欠陥の発生を防止し、信頼性の高い溶接構
造物を製作することが可能となる。
Therefore, even if the welded structure has a long weld length, it is possible to prevent the occurrence of welding defects and to manufacture a highly reliable welded structure.

【0121】例えば、溶接長さが20mクラスに及ぶよ
うな溶接構造体、より具体的には、車両構造体、特に、
高速車両構造体を。溶接欠陥の発生を防止して製作する
ことができる。
For example, a welded structure having a weld length of 20 m class, more specifically, a vehicle structure, in particular,
High-speed vehicle structure. It can be manufactured while preventing generation of welding defects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の第1の実施の形態における摩擦溶接
装置を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a friction welding apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 ツールの断面形状を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing a sectional shape of a tool.

【図3】 高さが相違する2つの被加工物と、溶接開先
部に挿入されたツールとの関係を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a relationship between two workpieces having different heights and a tool inserted into a welding groove.

【図4】 本発明の第2の実施の形態における摩擦溶接
装置を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a friction welding apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第3の実施の形態における摩擦溶接
装置を示す断面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a friction welding apparatus according to a third embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第4の実施の形態を適用した、溶接
架台および荷重検出部を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a welding gantry and a load detecting unit to which a fourth embodiment of the present invention is applied.

【図7】 ツールの溶接線方向荷重と、ツールの挿入深
さとの関係を示す図である。
FIG. 7 is a view showing a relationship between a load in a welding line direction of the tool and an insertion depth of the tool.

【図8】 本発明の第5の実施の形態における、被加工
物とツールとの相対位置関係を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing a relative positional relationship between a workpiece and a tool according to a fifth embodiment of the present invention.

【図9】 ツールと被加工物表面との相対位置関係を表
示するための表示部を示す説明図であって、(a)ツー
ルと被加工物表面との相対姿勢を、被加工物表面の法線
およびツール回転軸の関係を表す表示部、(b)被加工
物表面の法線から予め定められた後傾角傾いた方向およ
びツール回転軸の関係を表す表示部、(c)ツールのシ
ョルダー部の周縁の挿入深さを表す表示部である。
FIG. 9 is an explanatory view showing a display unit for displaying a relative positional relationship between the tool and the surface of the workpiece; FIG. 9A is a diagram illustrating a relative attitude between the tool and the surface of the workpiece; A display unit showing the relationship between the normal and the tool rotation axis; (b) a display unit showing the relationship between the tool tilt axis and the direction inclined backward by a predetermined angle from the normal to the workpiece surface; and (c) the shoulder of the tool. It is a display part which shows the insertion depth of the periphery of a part.

【図10】 本発明の第5の実施の形態における摩擦溶
接装置を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a friction welding device according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・ツール、2・・加工物、3・・溶接開先部、4・
・ツールの回転駆動装置、5・・回転棒の上下方向駆動
装置、6・・高さ検出器、7a,7b,7c,7d・・
高さが検出される点、8・・信号処理装置、9・・ツー
ル上下方向駆動用の制御装置、11・・ツールの回転方
向、13・・溶接線方向、15・・移動架台、16・・
溶接固定台、20・・ツールの回転方向の回転軸、21
・・カップリング、22・・カップリング、23・・ボ
ックス、24・・ツールの上下方向駆動軸。
1. Tool, 2. Workpiece, 3 .... Weld groove, 4.
・ Rotary drive of tool, 5 ・ ・ Vertical drive of rotary bar, 6 ・ Height detector, 7a, 7b, 7c, 7d ・ ・
Point at which height is detected, 8 ... signal processing device, 9 ... control device for vertical drive of tool, 11 ... rotation direction of tool, 13 ... weld line direction, 15 ... moving stand, 16 ...・
Welding fixture, 20 ・ ・ Rotary axis of tool rotation, 21
..Coupling, 22..Coupling, 23..Box, 24..Tool vertical drive shaft.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 舟生 征夫 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 渡部 幸一 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株式会社日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 佐藤 章弘 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社日立製作所 笠戸工場内 (72)発明者 江角 晶邦 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社日立製作所 笠戸工場内 (72)発明者 石丸 靖男 山口県下松市大字東豊井794番地 株式 会社日立製作所 笠戸工場内 (56)参考文献 特開 平11−28585(JP,A) 特開 平10−249552(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 20/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masao Funao 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Koichi Watanabe 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Akihiro Sato 794, Higashi-Toyoi, Katsumatsu-shi, Kudamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture Inside the Kasado Plant, Hitachi, Ltd. In the Kasado factory of Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yasuo Ishimaru 794, Higashi-Toyoi, Kazamatsu-shi, Yamaguchi Prefecture In the Kasado factory of Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-11-28585 (JP, A) JP Hei 10-249552 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 20/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ショルダーが形成されたツールと、該ツー
ルを回転させるための回転駆動装置と、前記ツールを回
転の軸方向に沿って移動させるための上下駆動装置と、
被加工物の溶接線方向に対して前記ツールの前方に配置
され前記被加工物の表面までの距離を検出する検出器
と、前記検出器によって検出された溶接中における前記
被加工物の表面までの距離が溶接開始前の前記被加工物
の表面までの距離と一致するように前記ツールの上下駆
動装置を制御する制御装置とを具備することを特徴とす
る摩擦溶接装置。
1. A tool having a shoulder formed thereon, a rotary drive for rotating the tool, a vertical drive for moving the tool along an axial direction of rotation,
A detector that is disposed in front of the tool with respect to a welding line direction of the workpiece and detects a distance to a surface of the workpiece, and a surface of the workpiece during welding detected by the detector. And a controller for controlling the vertical drive of the tool so that the distance of the tool coincides with the distance to the surface of the workpiece before the start of welding.
【請求項2】ショルダーが形成されたツールと、該ツー
ルを回転させるための回転駆動装置と、前記ツールを回
転の軸方向に沿って移動させるための上下駆動装置と、
被加工物の溶接線方向に対して前記ツールの前方に配置
され、該被加工物の表面までの距離を検出する検出器
と、前記検出器によって検出された溶接中における前記
被加工物の表面までの距離と、溶接開始前の前記被加工
物の表面までの距離とを比較して大小関係を求める信号
処理装置と、該信号処理装置によって求められた大小関
係に基いて溶接中における前記距離が溶接開始前におけ
る前記距離と一致するように前記ツールの上下駆動装置
を制御する制御装置とを具備することを特徴とする摩擦
溶接装置。
2. A tool having a shoulder formed thereon, a rotary drive for rotating the tool, and a vertical drive for moving the tool along an axis of rotation.
A detector disposed in front of the tool with respect to a welding line direction of the workpiece and detecting a distance to a surface of the workpiece; and a surface of the workpiece during welding detected by the detector. And a signal processing device for comparing the distance to the surface of the workpiece before the start of welding to determine a magnitude relationship, and the distance during welding based on the magnitude relationship determined by the signal processing device. And a controller for controlling a vertical driving device of the tool so that the distance is equal to the distance before the start of welding.
【請求項3】請求項1又は2において、前記検出器は溶
接線方向に対して前記ツールの前方に設けられ、前記ツ
ールの端面に対して予め定められた高さに配置され、前
記ツールと同一方向に前記ツールと連動して移動するこ
とを特徴とする摩擦溶接装置。
3. The tool according to claim 1, wherein the detector is provided in front of the tool with respect to a welding line direction, is arranged at a predetermined height with respect to an end face of the tool, and A friction welding apparatus characterized in that the tool moves in the same direction in conjunction with the tool.
【請求項4】請求項1〜3のいずれかにおいて、前記検
出器はレーザ変位計であることを特徴とする摩擦溶接装
置。
4. A friction welding apparatus according to claim 1, wherein said detector is a laser displacement meter.
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