JP2001500792A - 回転式摩擦溶接機 - Google Patents

回転式摩擦溶接機

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Abstract

(57)【要約】 溶接アッセンブリ(12,13)と、溶接されるワークピース(2,3)を支持するワークテーブル(7)と、溶接作業中に、ワークピースとワークピースおよび/又はワークテーブルとをクランプする、あるいはワークピースとワークテーブルとをクランプする、少なくとも1つのクランプ手段(5,6)を有する回転式摩擦溶接機(1)である。当該溶接機は、また、ワークテーブル(7)に対する高さ方向に関し、溶接アッセンブリ(12、13)の位置を調節するための装置を有し、溶接アッセンブリが、溶接作業中に形成される溶接接合部の縦方向に、移動する際に、ワークテーブルと溶接アッセンブリとの間に最適距離を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 回転式摩擦溶接機 本発明は、溶接アッセンブリと、溶接されるワークピースを支持するワークテ ーブルと、溶接作業中に、ワークピースとワークピースおよび/又はワークテー ブルとをクランプする、あるいはワークピースとワークテーブルとをクランプす る、少なくとも1つのクランプ手段とを有する回転式摩擦溶接機に関する。 回転式摩擦溶接は、溶接方法の一種であり、接合されるワークピースに押しつ けられながら、ワークピース間の接合部に沿って移動される、回転式溶接プロー ブからの摩擦熱の供給によって、接合部に沿って、ワークピースが軟化される。 WO93/10935およびWO95/26254に記載されているように、溶 接プローブは、ワークピースより硬い材料から製造されるべきであり、また、溶 接作業中に、ワークピースは、関係するワークピースおよびワークテーブルに対 して、確実に固定されるべきである。この点に関して、この技術は、ワークピー スが押圧されている状態で、ワークピース同士の相対運動によって摩擦熱を発生 させる、つまり、相互に接合されるべき2つの部材だけによって摩擦熱を発生さ せる、従来の摩擦溶接とは異なっている。前記刊行物に係る溶接技術は、例えば 、ワークピースの接合、ワークピースの割れ目の修理などの種々の応用分野にお いて、プラスチック、金属などの異なる一対の材料を溶接するために用いられる 。溶接プローブの形状は、例えば、溶接される材料と用途とに応じて決定される 。 船舶、鉄道車両、橋梁、石油プラットホームなどの製造において、押出しアル ミニウムまたは押出しアルミニウム合金の形材(profile sect ion)は、その耐食性、軽量性などの見地から、建築コンポーネントとして興味 ある対象である。押出し技術によって今日製造されている形材のサイズは、比較 的小さく、また、アルミニウム形材を接合させるために、現在使われている溶接 方法は、強度、仕上げ、および変形に関して、完全に満足できる結果を与え得て いない。したがって、アルミニウムは、前述した利点を有しているにも関わらず 、その用途は、限定されている。 回転式摩擦溶接技術を代わりに用いることにより、精密で平滑な仕上げの底面 を有する溶接接合部が形成され、また、荷重集中点も少ない。なお、この接合方 法によって作られる接合部の強度は、基本材料のそれと殆ど等しい。前記特許出 願の溶接技術を使ってアルミニウム形材を接合するときの1つの問題は、原則と して、溶接プローブを、溶接されるワークピース間の接合部全体にわたり、延長 させ、接合部が、ワークピースの上面から底面まで延長することを、確保しなけ ればならないことである。しかし、溶接作業中に軟化するので、アルミニウムは 、ワークテーブルの上面と同じ形状となる。したがって、ワークテーブルの上面 に形成されている溝は、パネルの底面における突起として現れる。貫通型接合部 を形成するためには、原則として、溶接プローブは、その接合部の端から端まで 垂直に延長しなければならない。このことは、ワークテーブルの上面が溶接ツー ルと接触して、例えば、溝形状の表面損傷を被るという、無視できない危険を伴 っている。上面への損傷を避け、且つ、得られる接合部が、原則として貫通型接 合部となることを確実とするためには、溶接プローブからワークテーブルまでの 距離、特にその上面までの距離は、最小限に保たれなければならない。溶接プロ ーブの下端からワークテーブルの上面までの許容距離は、溶接される材料によっ て、制約される。例えば、アルミニウム合金5083の場合、この距離は、約0 .2mmであり、許容誤差は、約±0.1mmである。 許容距離が小さいため、アルミニウム形材の厚み変動に関する許容誤差範囲が 、応用分野によっては、許容距離を上回る場合がある。その結果、経路に沿って 形成される接合部が、貫通型接合部を構成しなくなり、そして、ワークテーブル の上面の望ましくない溝に起因し、接合部の経路に沿って形成されるパネルの底 面に、望ましくない突起が生じることになる。溶接作業に必要とされる力によっ ては、許容距離の許容誤差を上回るほどに外側に曲がらない充分な剛性を有する 、回転式摩擦溶接機に組み込まれる部品を、製造することは、同様に困難である 。約4mを上回る長さと約0.5mの幅とを有する比較的大型のワークピースを 溶接する場合、この条件を達成するのは、特に困難である。 したがって、本発明の一目的は、回転式摩擦溶接機を製造することである。回 転式摩擦溶接機は、2つのワークピースを溶接し、最終製品の接合部が、原則と して貫通型接合部となり、溶接作業中にワークテーブルに当接するワークピース の面は、平滑で且つむらがなく、得られる接合部が、確実に高強度を有すること を可能にする。この目的は、比較的大型のワークピースおよび/又は厚みに一定 の変動のあるワークピースを溶接する場合にも、達成される。 この目的は、本発明にしたがって、序論で定義される種類の回転式摩擦溶接機 によって達成される。また、回転式摩擦溶接機は、ワークテーブルに対して垂直 方向つまり高さ方向に、溶接アッセンブリの位置を調節するための装置を有し、 溶接アッセンブリが、溶接作業中に形成される溶接接合部の縦方向に、移動する 際に、ワークテーブルと溶接アッセンブリとの間に、最適距離を提供することを 特徴とする。 また、回転式摩擦溶接機は、溶接作業中に、溶接アッセンブリの位置をワーク テーブルに対して垂直方向に調節するための装置を、有している。したがって、 ワークピース厚みの変動および/又は装置部品の不十 分な剛性にも関わらず、溶接作業の全体にわたって、溶接アッセンブリからワー クテーブルまでの最適距離を、維持することが可能である。したがって、接合部 は、概して、貫通型接合部を構成し、平滑でむらのない底面を、常に有すること となる。 前記距離を調節するための装置は、溶接中に生じる、溶接プローブとワークテ ーブルとの間の高さ方向の距離変化を、測定するための測定装置と、距離変化の 関数として、ワークテーブルに対する溶接アッセンブリの位置を、セットするた めの高さ調節装置とを、好ましくは有する。 例えば、前記測定装置は、溶接アッセンブリおよびワークテーブルに連結され ていない計測用ビーム部材と、溶接アッセンブリとの間の距離を測定することに よって、距離変化を測定するように構成される。 また、前記測定装置は、例えば、概して剛性を有するあるいは完全には剛性を 有しないワークテーブルに連結される計測用キャリッジによって、搬送され、ま た、溶接アッセンブリに配置されている基準エレメントまでの距離を測定するこ とによって、距離変化を測定するように構成される。 前記測定装置は、例えば、溶接アッセンブリからワークテーブルまでの垂直方 向の距離を連続的に測定することによって、距離変化を測定するように構成され る。また、前記測定装置は、好ましくは、溶接アッセンブリに取り付けられるレ ーザー距離計を有する。 さらに、前記測定装置は、縦方向におけるワークピースの厚み変化、および溶 接中に生じる、溶接アッセンブリとワークピースとの間の高さ方向の距離変化を 、測定することによって、距離変化を測定するように構成できる。この場合、前 記測定装置は、好ましくは、厚み計と、溶接アッセンブリとワークピースとの間 の距離変化を連続的に測定および/又は記録(register)するためのユニットと を有する。 前記厚み計は、超音波計を有し、溶接アッセンブリに連係して配置、あるいは 、溶接アッセンブリから独立して配置できる。 前記ユニットは、溶接アッセンブリに取り付けられるレーザー距離計などの測 定手段を有することも可能である。 前記ユニットは、高さ調節装置に連結され、溶接中に、ワークピースの上面に 追従する記録手段(registering means)を有することも可能である。 前記記録手段は、ガイドローラから構成可能である。 前記測定装置を、例えば、クランプ手段に連結し、かつ、クランプ手段と溶接 アッセンブリとを、共通のサポートによって、支持するように構成できる。この 場合には、厚み計と測定ユニットとは、位置センサーなどの単一の測定装置から 構成することも可能である。 前記装置は、好ましくは、ワークテーブルの上面に対する溶接アッセンブリの 位置を、調節する。 次に、本発明に係る回転式摩擦溶接機の多様な実施の形態を示している添付図 面を参照し、本発明は、より詳細に説明される。 図面: 図1は、本発明に係る回転式摩擦溶接機の実施の形態1の側面図である。 図2aは、回転式摩擦溶接機の一部を構成する溶接プローブを拡大したスケー ルで示す図である。 図2bは、回転式摩擦溶接機の一部を構成する高さ調節装置を拡大したスケー ルでの横断面図である。 図3は、回転式摩擦溶接機の実施の形態2の側面図である。 図4は、回転式摩擦溶接機の実施の形態3の側面図である。 図5は、回転式摩擦溶接機の実施の形態4の側面図である。 図6は、回転式摩擦溶接機の実施の形態5の正面図である。 図7は、回転式摩擦溶接機の実施の形態6の側面図である。 図1に示される設備1は、押出しアルミニウム形材1を溶接し、アルミニウム パネル3を形成するために使用される。アルミニウムという語句は、ここでは、 純粋なアルミニウムまたはアルミニウムと他の例えばマグネシウムなどの金属と の合金を指す。溶接されるアルミニウム形材の個数は、当該形材の幅、例えば、 幅が300mmであり長さが12mである形材の幅と、完成パネルの所要幅とに よって、決定される。製造は、図1に示されているように、新規に供給されるア ルミニウム形材を、直前の先行する形材の右側の縁端に、溶接することによって 実行される。なお、直前の先行する形材は、順繰りに前もって、さらに直前の先 行する形材の右側の縁端に、溶接されている。つまり、製造されているアルミニ ウム形材の幅は、独立した溶接作業毎に、形材の幅だけ、増大する。 図1に示されている例では、製造されているプレート3は、アルミニウム形材 2によって大きくされ、進行中の溶接作業が終わると、5個のアルミニウム形材 で構成されることになる。溶接後、このプレートは、図1に示されるように、断 続的に作動するチェーンコンベヤ14によって、当該形材の幅に対応する距離に わたって、左方へ移動させられる。同時に、送り込み手段40によって、新規の アルミニウム形材が、ビーム部材41に沿って移動させられて、供給される。後 者は、回転式摩擦溶接機のマシンフレーム50に、確実に固定されている。 溶接作業中、アルミニウム形材2および仕掛かりアルミニウムパネル3は、そ れぞれ、クランプ手段5,6によって、保持されて、ワークテーブル7に固定さ れる。クランプ手段5,6は、それぞれ、三角形の加圧部材から構成されている 。加圧部材は、それぞれ、溶接作業中に、アーム8,9を介して、圧カシリンダ ユニット10,11によって、対応 するワークピース2、3と係合する位置へ、付勢される。圧力シリンダ10,1 1は、ワークテーブル7およびマシンフレーム50に、それぞれ、連結されてい る。クランプ手段は、ペアを組んで配置され、ワークピース間の接合部のエッジ に沿って相対している。隣接する2組のペアの中心線間のスペーシングは、この 例では、約500mmである。利用できるスペースが少ないために、各加圧部材 5は、別々の圧力シリンダ10により駆動され、隣接する2組の加圧部材6は、 アーム9を介して、共通圧力シリンダ11によって駆動される。この目的のため に、アームは、U形形状を有しており、加圧部材は、このU形アームの脚部に取 り付けられ、圧力シリンダはそのウェブ部に取り付けられている。この場合、ワ ークテーブルは、支持バー7bが固定式に取り付けられると共に水平に定置され るマシンテーブル7aから構成される。 形材2とプレート3との間の接合部は、支持バーの中心線と位置合わせして配 置される。ワークピースをマシンテーブルに直接置かずに、テーブルとワークピ ースとの間に介在する支持バーに配置しているのは、純粋な安全措置である。マ シンテーブル全体と比較し小型である支持バーを移動させる方が、パネルの製造 中に、その上面がダメージを被るかもしれないが、遥かに便利である。アルミニ ウムは、非常に柔らかい金属であり、溶接作業中の軟化により、アルミニウムは 、支持バーの上面と同一の形状をとる。その結果、上面の凹部は、パネルの底面 の突起の形で再生される。したがって、完成したアルミニウムパネルは、規定さ れている品質基準を満たさない虞がある。 溶接は、溶接プローブ12および回転スピンドル13の形態をとる溶接アッセ ンブリによって、実行される。図2aに示されるように、溶接プローブは、円柱 状の本体部12aと、これに付けられている円柱状のピン部12bとから構成さ れる。ピン部の外周は、本体部の外周より小 さい。このような構成であるために、本体部の下側部分は、以降の記述では、本 体部の肩部と称する。図示されるように、肩部は、溶接プローブの通常の位置に おいて、パネル3および形材の上面に当接している。溶接プローブの本体部およ びピン部は、例えば、WO93/10935あるいはWO95/26254に開 示される実施の形態の何れか一つに示されるように、構成することも可能である 。本体部12aの上側部分は、回転スピンドル13に連結され、図示されていな い、駆動モーター等の駆動ユニットによって駆動される。そして、スピンドルは 、高さ調節装置60のランナ14により支持されている。ランナ14は、上側部 分14aと下側部分14bとから構成される。上側部分が下側部分に連結されて いるのは、後者に対して、横方向に変位可能とするためである。ランナは、図示 されていない駆動ユニットによって駆動されて、ワークピース2,3に沿って移 動する。溶接プローブを、接合部全体に沿って、ワークピースの接合部のエッジ に対して同じ位置に、確実に配置するために、ランナ14は、ワークテーブルに 取り付けられるガイドレール15b,16bに沿ってそれぞれ移動する2つのガ イドシュー15a,16aを介して、ワークテーブル7に連結されている。この 構成は、ワークテーブルに対する直線運動を提供する。 また、図1は、ホルダ18に固定式に取り付けられているスペーサエレメント 17を、示している。圧力シリンダユニット19は、各ホルダを、スペーサエレ メントが支持バーから一定の間隔を保っている(実線で示される)アイドル位置 から、スペーサエレメントが支持バーの上部に位置している(破線で示される) 係合位置へ、移動させる。この位置において、スペーサエレメントは、支持部全 体と並んで延長する。したがって、ホルダの個数は、支持バーの長さによって決 定される。この場合には、約16mであり、図示されている例では、6個のホル ダが、設 けられている。 図2bに示される高さ調節装置60は、図示されていない調整手段を有し、設 定ユニット61によって、ランナの上側部分14aに対して垂直方向に、スピン ドルの設定を、調整するように構成されている。後者は、例えば、スピンドルに 取り付けられるラック62と、ランナの上側部分14aに取り付けられ、図示さ れていないサーボモーターによって駆動されるピニオン63とを有することも可 能である。 図1に示されるように、測定装置70は、スピンドル13の上側部分に固定式 に取り付けられている。この測定装置は、例えば、レーザー距離計を有する。計 測用ビーム部材71は、固定式かつ片持ち式に取り付けられ、独立の支持体によ って搬送され、また、ワークテーブル全体の上方を、縦方向に延長しており、測 定装置70のための基準手段として使用される。後者は、垂直方向において、計 測用ビーム部材より下方に位置している。溶接中に、摩擦溶接作業の影響を受け ない、測定装置から計測用ビーム部材までの距離を、連続測定することにより、 溶接アッセンブリ、スピンドル、およびスピンドルに連結されている溶接プロー ブの移動方向における、ワークテーブル7の上面に対する位置変化を代表する測 定値が、得られる。連続測定という用語は、ここでは、切れ目の無い測定プロセ スまたは断続的な測定プロセスを意味する。溶接作業自体に関わる力に応じた溶 接アッセンブリの外方偏差に起因する、溶接プローブの垂直方向の位置変化は、 測定できる。測定装置70は、高さ調節装置60の調整手段に連結されており、 測定された距離変化を、動作信号として、設定ユニット61に伝達する。したが って、条件は、マシンテーブルを含むワークテーブル全体を、完全な剛性を有す るように形成し、前記力によって外方へ変形するのを防止し、溶接作業全体にわ たり同じ位置を確実にとらせることである。その結果、測定装置と計測 用ビーム部材との間の測定される距離変化は、溶接プローブのピン部12bの外 側の端部とワークテーブルの上面との間の距離変化に、対応する。 図3の構成に係る計測用ビーム部材71は、片持ち式に支持されておらず、複 数のホルダ72によって、支持バー7bと関連させて配置されている。また、ホ ルダは、その一端が、保持バーの真下で完全には剛性を有しないマシンテーブル 7aに連結され、その他端が、計測用ビーム部材に確実に取り付けられている。 この実施の形態に係る測定装置70は、計測用ビーム部材の真上で、高さ調節装 置60に取り付けられている。計測用ビーム部材は、屈曲性の材料から形成され るため、溶接作業に関わる力に起因する支持バーの偏差を反映する。したがって 、測定バーに対する距離変化を測定することによって、測定装置は、溶接中の溶 接プローブおよびワークテーブルの外方偏差に応じて生じる、溶接プローブのピ ン部12bの外端からワークテーブルの上面までの距離の総変化量を、測定する 。 図4においては、計測用ビーム部材の代わりに計測用キャリッジ73が設けら れている。このキャリッジは、ガイドレール74でワークテーブルに沿って変位 可能であり、後者は、ワークテーブルのフレーム7cに、確実に取り付けられて いる。このガイドレールは、ランナのガイドレール15b,16bと平行に取り 付けられている。計測用キャリッジは、ランナと共通の駆動ユニットによって、 溶接中に形成される溶接接合部の縦方向に、移動させられる。また、それは、溶 接アッセンブリの移動方向に関する、接合部の前方に、位置決めされる。測定装 置70は、計測用キャリッジ73によって支持され、また、スピンドル13に固 定式に取り付けられるプレート75である基準エレメントに対する距離変化を、 測定する。計測用キャリッジは、ワークテーブルの剛性フレーム に配置されているため、溶接中に生じるマシンテーブルの外方偏差を吸収せず、 したがって、原則として、溶接プローブの外方偏差だけを、測定する。図1の実 施の形態の場合と同様に、この構成は、マシンテーブルが完全に剛性を有するこ とを条件としている。 一方、図5の構成における計測用キャリッジは、複数のアーム77によってマ シンテーブル7aに連結されている、屈曲性を有するガイドレール76に沿って 、移動する。アームは、その一端が、支持バー76の真下でマシンテーブル7a に確実に取り付けられ、その他端が、ガイドレール76に確実に取り付けられて いる。ガイドレールそして計測用キャリッジも、支持バーの外方偏差を反映する 。図3の実施の形態の場合と同様に、測定装置70は、外方偏差に起因する、溶 接プローブのピン部12bの外端と支持バーの上面との間の距離の総変化量を、 測定する。 図6は、別の実施の形態を示している。この実施の形態においては、スピンド ル13と、これに確実に取り付けられている溶接プローブ12とは、浮動してい る。つまり、溶接アッセンブリの垂直方向の位置は、アルミニウムパネル3およ びアルミニウム形材2の上面の外形によって決定される。この場合においては、 測定装置は、前記上面と、溶接プローブ12の肩部と超音波計などの厚み計との 間の距離を、連続的に記録するユニットである。厚み計は、スピンドル13の下 側部分に取り付けられており、前記ユニットと同様に、溶接アッセンブリの移動 方向において、後者より前方に位置している。この場合、前記ユニットは、ガイ ドローラ81である記録手段を有する。ガイドローラは、高さ調節装置60に連 結され、接合部の両側でワークピースの上面の形状に追従し、溶接作業全体にわ たり、溶接プローブの本体部12aの肩部を、これらの上面に当接させる。溶接 作業に関わる力を受けて、ワークテーブルが外方に歪めば、その事実は、ガイド ローラによって記録される。したが って、前記位置に対する溶接プローブの位置は、高さ調節装置60によって調節 され、肩部が、ワークピースの上面に連続的に当接し続けるようになる。ワーク ピースの厚みもまた変化する場合がある。したがって、溶接プローブの位置が、 ガイドローラのみによって調節されるのであれば、溶接プローブのピン部12b の外端と支持バー7bの上面との間の距離は、変化することになる。このような 事態を防止するため、ガイドローラと同様に、高さ調節装置の調整装置61に信 号を出力する厚み計80によって、厚みが、連続的に測定される。これらの信号 に応答して、調整装置は、設定ユニット62によって、溶接アッセンブリの位置 を制御する。そして、ピン部の外端から支持バーの上面までの距離を、望ましい 距離間隔内に、確実に保つ。この間隔は、アルミニウム合金5083の場合、約 0.2mm±0.1mmの範囲である。このような構成であるので、本体部12 aの肩部は、たとえ厚みが変化したとしても、溶接作業全体にわたり、ワークピ ースの上面に当接しない。 最後に、図7は、完全に異なる別の実施の形態を示している。この実施の形態 に係る溶接プローブ12およびスピンドル13は、2本のビーム部材91、92 に沿って移動する溶接キャリッジ90によって、支持されている。このビーム部 材は、ワークテーブルの上方に配置され、中間ビーム部材93によって、連結さ れている。さらに、図示されるように、クランプ手段5,6の圧力シリンダ10 ,11も同様に、ビーム部材91,92によって、それぞれ支持される。この場 合、厚み計と、溶接プローブ12の下端とワークピース2、3の上面との間の距 離変化を連続的に測定するためのユニットとは、複数の位置センサー94、95 からなる共通測定手段を形成しており、後者は、圧力シリンダのピストンロッド に関係させて、配置されている。位置センサーの個数は、必要とされる測定精度 によって決定され、摩擦溶接機あたり2個から圧力シ リンダあたり1個まで、変化し得る。支持手段の上面に対して直接に、つまり、 ワークピースが無い状態で、実行されるキャリブレーション用測定は、この場合 において、距離変化を測定するための基準を形成する。位置センサーは、測定さ れた距離変化を、高さ設定手段96,97に、それぞれ伝達する。この高さ設定 手段は、溶接キャリッジ90とビーム部材91,92との間に配置される、図2 bに示されているタイプである。 所定数のアルミニウム形材を溶接し、所望のサイズのアルミニウムプレートを 形成する場合、最初に、設備1において、クランプ手段5、6によって、2つの アルミニウム形材をクランプする。同時に、相対する形材の縁端の間のエアギャ ップが、欠陥のある接合部を生じやすいサイズを、上回ることの無いようにする 。図2aに示されるように、このギャップは、支持バー7bの中心線cの直線上 に、位置している。臨界ギャップ幅は、関係する形材のシートメタルの厚みに応 じて、変化する。そして、シートメタルの厚みが、約6mmである場合、臨界ギ ャップサイズは、約1mmである。次に、溶接プローブを、一定速度で回転させ 、かつギャップに沿って所定速度で変位させることによって、溶接作業が開始さ れる。序論で記述したように、形材の縁端は、互いに加圧され、軟化する。溶接 作業に関わる力、例えば、クランプ手段が発生させる圧力は、摩擦溶接機の部品 、例えば、溶接アッセンブリおよび/又はワークテーブルの外方偏差を生じさせ る。加えて、ワークピースの厚みも、変化し得る。それにも関わらず、関係する ワークピースのサイズと比べると非常に小さい距離である、溶接プローブ10の 外端から支持バーの上面までの距離を、本質的に一定に保つために、距離変化は 、図示されている測定装置のいずれか一つによって、測定される。全ての測定装 置は、溶接アッセンブリの移動方向に関する、溶接プローブの前方、その 直ぐ近傍に、位置している。したがって、測定値は、可能な限り精密となり、測 定偏差は、許容誤差範囲を確実に下回る。測定値は、高さ調節装置の調整手段に 伝達される。また、調整手段は、設定ユニットによって溶接アッセンブリをセッ トし、溶接作業全体にわたり、接合部全体に沿って、ワークテーブルの上面まで の目標最適距離が、確実に得られるようにする。 接合部が凝固すると、均一で大強度の溶接継ぎ目が、形成される。溶接プロー ブ12が接合部全体にわたり移動し、独立した溶接作業が完了すると、圧力シリ ンダ10,11が駆動されて、クランプ手段5,6の活動が停止させられる。し たがって、形成直後のアルミニウムパネル13は、ワークテーブル7から解放さ れ、チェーンコンベヤ4によって、図1中の左方向へ運搬され、単一のアルミニ ウム形材の幅に相当する距離を移動する。したがって、パネルと、送り込み手段 40によって供給される新規のアルミニウム形材2とを、前述のように溶接でき るようになる。 本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、添付の請求の範囲内 でいろいろに修正され得るものである。例えば、図1あるいは図3に係る測定装 置70は、スピンドル13ではなく、ランナの上側部分14aに取り付けること ができる。測定装置70は、例えば、スピンドル13に直接取り付けられるレー ザー距離計を有し、溶接作業中、溶接プローブ12の下端から支持バー7bの上 面までの垂直距離を、連続的に測定することも可能である。この場合、放射され るレーザービームは、ワークピース同士を隔てているエアギャップを、通過する 。なお、エアギャップが非常に狭い場合、ワークピース間の接合部に沿って形成 される測定用の凹部を、通過する。記録手段である図6に係る装置は、スピンド ル13に取り付けられるレーザー距離計から構成される測定手 段によって、代用できる。厚み測定は、厳密な意味での溶接プロセスの前に、ア ルミニウム形材の厚みを測定することによって、実行できる。この測定は、送り 込み手段に隣接して配置されている電子式移動カリパスによって、溶接アッセン ブリへの送り込みの前に、実行される。図7に係る溶接キャリッジおよびクラン プ手段は、当然、同じビーム部材にではなく、異なるビーム部材によっても支持 できる。この場合、厚み計と測定装置とは、2つの個別の測定手段から構成され る必要がある。三角形の加圧部材は、圧力シリンダ10,11によって押圧され 、関連するワークピース2,3に係合させられるが、これの代わりに、加圧ロー ラによって押圧し、係合させても良い。明白であるように、アルミニウム以外の 例えばチタンまたはスチールなどの他の金属またはその合金からなるワークピー スを、この摩擦溶接機に適用することも、完全に可能である。一般的に、この設 備は、2つのワークピース、例えば、仕掛かりアルミニウムパネルと新規に供給 されるアルミニウム形材とを、溶接するのに使用されるが、ワークピース、例え ば、完成したアルミニウムパネルに形成された割れ目を修理するために使用でき る。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 溶接アッセンブリ(12,13)と、溶接されるワークピース(2,3 )を支持するワークテーブル(7)と、溶接作業中に、ワークピースとワークピ ースおよび/又はワークテーブルとをクランプする、あるいはワークピースとワ ークテーブルとをクランプする、少なくとも1つのクランプ手段(5,6)を有 する回転式摩擦溶接機(1)において、 前記ワークテーブル(7)に対する高さ方向に関し、前記溶接アッセンブリ( 12,13)の位置を調節するための装置を、さらに有し、 溶接作業の間に形成される溶接接合部の縦方向に、前記溶接アッセンブリが移 動中に、前記ワークテーブルと前記溶接アッセンブリとの間に、最適距離を提供 することを特徴とする回転式摩擦溶接機。 2. 前記装置は、 前記溶接アッセンブリ(12,13)と前記ワークテーブル(7)との間の高 さ方向の距離変化を測定するための測定装置(70;80;81;95,94) と、 距離変化の関数として、前記ワークテーブルに対する前記溶接アッセンブリの 位置をセットするための高さ調節装置(60;96、97)と を有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の溶接機。 3. 前記測定装置(70)は、 前記溶接アッセンブリ(12,13)と、前記溶接アッセンブリおよび前記ワ ークテーブル(7a)に連結されていない計測用ビーム部材(71)との間の距 離を測定することによって、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 4. 前記測定装置は、 前記溶接アッセンブリ(12,13)と、前記ワークテーブル(7a)にのみ 連結されている計測用ビーム部材(71)との間の距離を測定することによって 、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 5. 前記測定装置(70)は、概して剛性を有するワークテーブル(7c) に連結される可動式計測用キャリッジ(73)により搬送され、 前記キャリッジは、前記溶接アッセンブリ(12,13)に配置される基準エ レメント(75)までの距離を測定することによって、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 6. 前記測定装置は、完全には剛性を有しないワークテーブル(7a)に連 結される可動式計測用キャリッジ(73)により搬送され、 前記キャリッジは、前記溶接アッセンブリ(12,13)に配置される基準エ レメントまでの距離を測定することによって、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 7. 前記測定装置(70)は、 前記溶接アッセンブリ(12,13)から前記ワークテーブル(7)までの高 さ方向の距離を、連続的に測定することによって、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 8. 前記測定装置(70)は、前記溶接アッセンブリ(12,13)に取り 付けられるレーザー距離計を有することを特徴とする請求の範囲第7項に記載の 溶接機。 9. 前記測定装置(80,81)は、 前記縦方向における前記ワークピース(2、3)の厚みの変化を測定すると共 に、溶接中に前記溶接アッセンブリ(12、13)と前記ワークピースとの間に 生じる垂直方向の距離変化を測定することによって、 前記距離変化を測定するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第2 項に記載の溶接機。 10. 前記測定装置は、 厚み計(80)と、 前記溶接アッセンブリ(12,13)と前記ワークピース(2,3)との間の 距離変化を連続的に測定および/又は記録するためのユニット(81)と を有することを特徴とする請求の範囲第9項に記載の溶接機。 11. 前記厚み計(80)は、前記溶接アッセンブリ(12,13)と関連 して配置されていることを特徴とする請求の範囲第10項に記載の溶接機。 12. 前記厚み計は、超音波厚み計(80)であることを特徴とする請求の 範囲第11項に記載の溶接機。 13. 前記厚み計は、前記溶接アッセンブリ(12,13)から離れて配置 されていることを特徴とする請求の範囲第10項に記載の溶接機。 14. 前記ユニットは、前記溶接アッセンブリ(12,13)に取り付けら れるレーザー距離計などの測定手段であることを特徴とする請求の範囲第10項 〜第13項のいずれか一項に記載の溶接機。 15. 前記ユニットは、前記高さ調節装置(60)に連結される記録手段( 81)からなり、前記記録手段は、溶接作業中に、複数の前記ワークピース(2 、3)の上面あるいは単一の前記ワークピースの上面 に、追従するよう構成されていることを特徴とする請求の範囲第10項〜第13 項のいずれか一項に記載の溶接機。 16. 前記記録手段は、ガイドローラ(81)を有することを特徴とする請 求の範囲第15項に記載の溶接機。 17. 前記測定装置(94,95)は、前記クランプ手段(5,6)に連結 されていることを特徴とする請求の範囲第9項〜第16項のいずれか一項に記載 の溶接機。 18. 前記クランプ手段(5,6)および前記溶接アッセンブリ(12,1 3)は、共通支持体(91,92,93)によって、搬送されるよう構成されて おり、 前記厚み計および前記ユニットは、少なくとも1つの位置センサー (94, 95)等から構成される1つの共通測定装置を形成していることを特徴とする請 求の範囲第17項に記載の溶接機。 19. 前記装置は、前記ワークテーブル(7)の上面に対する前記溶接アッ センブリ(12、13)の位置を調節することを特徴とする請求の範囲第1項〜 第18項のいずれか一項に記載の溶接機。
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