JP2002153975A - 直線オシレート式摩擦溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化ポータブル化が可能となり、且つ、被
溶接材や溶接条件に多様に対応できる直線オシレート式
摩擦溶接装置を提供することを課題とする。 【解決手段】 非オシレート側ホルダに把持された被溶
接材Ａとオシレート側ホルダに把持された被溶接材Ｂを
摩擦溶接する直線オシレート式摩擦溶接装置において、
オシレート側ホルダを設けたオシレート部材を水平方向
に往復移動可能に支持するスライドフレーム、スライド
フレームを上下移動可能にガイドし上部に加圧用シリン
ダを取り付け、下部に非オシレート側ホルダを設けた加
圧スタンド、加振用回転モータと偏心カムによりオシレ
ート部材を水平方向に加振する加振機構、スライドフレ
ームとオシレート部材との間のリニアベアリングを有
し、加圧用シリンダによってスライドフレーム、リニア
ベアリングを介しオシレート部材を下方に加圧し、被溶
接材Ｂと被溶接材Ａとが加圧されるように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、直線オシレートに
より摩擦溶接を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガスタービン翼のような比較的小物部品
をディスクのような大物部品に接合するための溶接、あ
るいは小物部品と小物部品との接合のための溶接などに
おいては、摩擦溶接が行われる場合がある。

【０００３】摩擦溶接は、図６（ａ）に概念を示すよう
に、被溶接材Ａ１に被溶接材Ｂ２を溶接する場合、被溶
接材Ａ１と被溶接材Ｂ２との間に加圧と摩擦を与える
が、摩擦は回転によって与えるものと、加振（直線オシ
レート）によって与えるものがあり、それぞれ被溶接材
の形状、接合条件等で選択される。

【０００４】直線オシレートによる摩擦溶接は、図６
（ｂ）に示すように例えば被溶接材Ａ１を非オシレート
側として固定し、被溶接材Ｂ２をオシレート側として加
振Ｏするとともに、被溶接材Ａ１と被溶接材Ｂ２との間
に加圧Ｐを行える。

【０００５】その際一般に、図６（ｃ）に摩擦溶接にお
ける時間経過と加振Ｏと加圧Ｐの関係の例を示すよう
に、まず被溶接材Ａ１と被溶接材Ｂ２とを接合方向に加
圧力Ｐ1 で加圧しながら、被溶接材Ｂ２を高速で加振Ｏ
することで摩擦熱により、接合面が溶融温度まで加熱さ
れる。

【０００６】その時点ｔ1 で、加振Ｏを停止するととも
にさらに大きな加圧力Ｐ2 を加えることによって溶融部
を接合面よりはみ出させるようにして不純物も除き溶接
がなされる。

【０００７】従来、このような直線オシレート式摩擦溶
接装置は、油圧シリンダ等で直接オシレート運動を加え
る構造であるため、加圧と同時に高速加振を行うための
負荷が大きく、油圧シリンダや周囲の機構が非常に複雑
な大型構造物になり、また、高価な装置となるという問
題があった

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
の直線オシレート式摩擦溶接装置を解消し機構が簡単
で、小型化ポータブル化が可能となり、且つ、被溶接材
や溶接条件に多様に対応できる直線オシレート式摩擦溶
接装置を提供することを課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）本発明は上記の課
題を解決するためになされたものであり、その第１の手
段として、非オシレート側ホルダに把持された被溶接材
Ａとオシレート側ホルダに把持された被溶接材Ｂとを加
圧するとともに、前記被溶接材Ｂを加圧方向とは直角な
直線方向に加振し前記被溶接材Ａと被溶接材Ｂとを摩擦
溶接する直線オシレート式摩擦溶接装置において、前記
オシレート側ホルダを設けたオシレート部材を水平方向
に往復移動可能に支持するスライドフレーム、同スライ
ドフレームを上下移動可能にガイドし上部に加圧用シリ
ンダを取り付け、下部に前記非オシレート側ホルダを設
けた加圧スタンド、加振用回転モータと偏心カムにより
前記オシレート部材を水平方向に加振する加振機構、前
記スライドフレームと前記オシレート部材との間に設け
られたリニアベアリングを有し、前記加圧用シリンダに
よって前記スライドフレームを下方に加圧することによ
り前記リニアベアリングを介し前記オシレート部材が下
方に加圧され、前記オシレート側ホルダに把持された被
溶接材Ｂと前記非オシレート側ホルダに把持された被溶
接材Ａとが加圧されるように構成されてなることを特徴
とする直線オシレート式摩擦溶接装置を提供する。

【００１０】上記第１の手段によれば、被溶接材Ａと被
溶接材Ｂとの間に、リニアベアリングを介して加圧力を
負荷し、加圧力に対して直角方向に加振用回転モータと
偏心カムを利用して高速加振することで、加振に際して
の軸心ずれがなく正確な接合ができ、摩擦抵抗による損
失が少なく加圧と加振の効率が優れ、非常に簡単な機構
となる。また、偏心カムを取り替えることでオシレート
量も自由に変更でき、被溶接材Ａ、被溶接材Ｂの断面形
状に応じた各ホルダを用いることができる。

【００１１】（２）第２の手段として、非オシレート側
ホルダに把持された被溶接材Ａとオシレート側ホルダに
把持された被溶接材Ｂとを加圧するとともに、前記被溶
接材Ｂを加圧方向とは直角な直線方向に加振し前記被溶
接材Ａと被溶接材Ｂとを摩擦溶接する直線オシレート式
摩擦溶接装置において、前記非オシレート側ホルダを設
けたスライドフレーム、同スライドフレームを上下移動
可能にガイドし上部に加圧用シリンダを取り付け、下部
にリニアベアリングを設けると共に前記オシレート側ホ
ルダを設けたオシレート部材を同リニアベアリング上に
水平方向に往復移動可能に支持する加圧スタンド、加振
用回転モータと偏心カムにより前記オシレート部材を水
平方向に加振する加振機構を有し、前記加圧用シリンダ
によって前記スライドフレームを下方に加圧することに
より前記非オシレート側ホルダに把持された被溶接材Ａ
と前記オシレート側ホルダに把持された被溶接材Ｂとが
加圧され、前記オシレート部材はリニアベアリングを介
し下部を支持されるように構成されてなることを特徴と
する直線オシレート式摩擦溶接装置を提供する。

【００１２】上記第２の手段によれば、被溶接材Ａと被
溶接材Ｂとの間の加圧力はリニアベアリングを介して支
持し、加圧力に対して直角方向に加振用回転モータと偏
心カムを利用して高速加振することで、加振に際しての
軸心ずれがなく正確な接合ができ、摩擦抵抗による損失
が少なく加圧と加振の効率が優れ、非常に簡単な機構と
なる。また、偏心カムを取り替えることでオシレート量
も自由に変更でき、被溶接材Ａ、被溶接材Ｂの断面形状
に応じた各ホルダを用いることができる。

【００１３】さらに、偏心カム、オシレート部材、オシ
レート側ホルダ等の往復運動要素が、加圧スタンドにガ
イドされるスライドフレーム上でなく、加圧スタンド下
部にあるため、装置の振動、応力負荷が低減する。

【００１４】（３）第３の手段として、第１の手段また
は第２の手段の直線オシレート式摩擦溶接装置におい
て、前記加振機構は前記加振用回転モータと偏心カムと
の間にクラッチを備えてなることを特徴とする直線オシ
レート式摩擦溶接装置を提供する。

【００１５】第３の手段によれば、第１の手段または第
２の手段の作用に加え、加振用回転モータと偏心カムの
間にクラッチが設けられているため、加振用回転モータ
の損傷のおそれがなくなり、急速な加圧力増加、オシレ
ート停止が可能となる。

【００１６】（４）第４の手段として、第３の手段の直
線オシレート式摩擦溶接装置において、前記リニアベア
リングは、前記偏心カムの軸と直角な面上に平行に２列
並設されてなることを特徴とする直線オシレート式摩擦
溶接装置を提供する。

【００１７】第４の手段によれば、第３の手段の作用に
加え、オシレート部材に直線運動をさせるために、２列
平行に設けたリニアベアリングを用いているので、オシ
レート部材の取付け構造が簡素化される。

【００１８】（５）第５の手段として、第３の手段の直
線オシレート式摩擦溶接装置において、前記スライドフ
レームと前記オシレート部材の一方に作動用シリンダに
より出没するクサビ、他方に突出した前記クサビが挿入
される穴を有するストッパを前記リニアベアリングの移
動方向に対して同リニアベアリングの左右両側に位置さ
せて備えてなることを特徴とする直線オシレート式摩擦
溶接装置を提供する。

【００１９】第５の手段によれば、第３の手段の作用に
加え、クサビとストッパにより、オシレート停止が行わ
れるとき、慣性力によって所定の合わせ面よりずれた位
置で溶接されることが防止される。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に基づき本発明の実施の第１
形態に係る直線オシレート式摩擦溶接装置を説明する。
図１は本実施の形態の直線オシレート式摩擦溶接装置の
一部を断面表示とした立面図である。

【００２１】図１において、１は被溶接材Ａ、２は被溶
接材Ｂ、３は被溶接材Ａ１を把持する非オシレート側ホ
ルダ、４は被溶接材Ｂ２を把持するオシレート側ホル
ダ、５は被溶接材Ａ１に被溶接材Ｂ２を加圧するための
加圧スタンドであり、その上部に加圧用の油圧シリンダ
６を備えている。

【００２２】７は被溶接材Ｂ２、オシレート側ホルダ４
などを支持したスライドフレーム（以下、単に「スライ
ド」という。）であり、加圧スタンド５に上下移動可能
にガイドされている。２０はスライド７に設けられたベ
アリングであり、オシレート部材としてのオシレート軸
９を水平方向に直線往復移動可能に支持している。

【００２３】１１はスライド７上に取り付けられた加振
用の油圧モータであり、その出力軸には偏心カム１０が
取り付けられ、偏心カム１０には連結棒２１の一端側が
取り付けられ、連結棒２１の他端側は連結ピン２２によ
りオシレート軸９とピン結合している。オシレート軸９
には、被溶接材Ｂ２を下向きに把持するオシレート側ホ
ルダ４が取り付けられている。

【００２４】リニアベアリング８はスライド７に内蔵さ
れ、その下部がオシレート軸９の上部に当接している。

【００２５】１２は定盤であり、加圧スタンド５は定盤
１２上固定されるととともに、加圧スタンド５の下部中
央には被溶接材Ａ１を上向きに把持する非オシレート側
ホルダ３が固定されている。

【００２６】上記のような本実施の形態の直線オシレー
ト式摩擦溶接装置においては、被溶接材Ａ１に被溶接材
Ｂ２を、油圧シリンダ６で加圧Ｐしながら、加圧力に対
して直角方向に高速オシレートさせる加振機構として油
圧モータ１１、偏心カム１０、連結棒２１、連結ピン２
２を用い、オシレートに際しての加圧力による摩擦抵抗
を低減させるためリニアベアリング８を使用して加圧Ｐ
と加振Ｏの合成がなされる。

【００２７】すなわち、油圧シリンダ６がスライド７を
下方に加圧すると、スライド７に内蔵されたリニアベア
リング８はオシレート軸９を摩擦抵抗が少なく水平方向
に移動自在な状態で下方に加圧し、オシレート軸９に取
り付けられたオシレート側ホルダ４とオシレート側ホル
ダ４に把持された被溶接材Ｂ２が下方に加圧Ｐされる。

【００２８】一方、油圧モータ１１の回転で偏心カム１
０が回転すると、オシレート軸９は偏心カム１０の偏心
量だけ図１中左右に加振Ｏされる。

【００２９】オシレート軸９は、リニアベアリング８に
より、油圧シリンダ６からの加圧力を負荷されながら、
加振されることが可能となっており、オシレート軸９に
取り付けられたオシレート側ホルダ４に把持された被溶
接材Ｂ２は、加圧スタンド５の下部中央で固定された非
オシレート側ホルダ３に把持された被溶接材Ａ１との間
で、加圧Ｐと加振Ｏを行うことができる。

【００３０】したがって、例えば図６（ｃ）で示したよ
うに、被溶接材Ａ１と被溶接材Ｂ２との間で、油圧シリ
ンダ６と油圧モータ１１により加圧力Ｐ1 で加圧Ｐ、加
振Ｏを行った後、接合面の溶融を発生させた時点ｔ1
で、油圧モータ１１を停止し加振Ｏを止め、より大きな
加圧力Ｐ2 で加圧Ｐすることによって摩擦溶接をするこ
とができる。

【００３１】以上のように本実施の形態の直線オシレー
ト式摩擦溶接装置によれば、被溶接材Ａ１と被溶接材Ｂ
２との間に、リニアベアリング８を介して加圧力を負荷
し、加圧力に対して直角方向に油圧モータと偏心カムを
利用して高速オシレートするものであるため、加振Ｏに
際しての軸心ずれがなく正確な接合ができ、摩擦抵抗に
よる損失が少なく加圧Ｐと加振Ｏの効率が優れ、非常に
簡単な機構でポータブル性があり、どこにでも据付可能
である。

【００３２】また、偏心カム１０を取り替えることでオ
シレート量も自由に変更でき、被溶接材Ａ１、被溶接材
Ｂ２の断面形状に応じた各ホルダ３、４を用いることで
種々な形状の摩擦溶接が可能となる。

【００３３】図２に基づき本発明の実施の第２形態に係
る直線オシレート式摩擦溶接装置を説明する。図２は本
実施の形態の直線オシレート式摩擦溶接装置の一部を断
面表示とした立面図である。

【００３４】本実施の形態は、前述の実施の第１形態と
は、非オシレート側の被溶接材とオシレート側の被溶接
材の上下の関係を逆に配置し、また、加振用の油圧モー
タの出力側にクラッチを設けたことに主な違いがあり、
他は同様である。

【００３５】そこで、図２においては、前述の図１に対
応する部分には１００番台の下二桁が同番号の符号を付
して示し、対応を明らかにして本実施の形態の理解を容
易にするとともに、説明を省略し、前述の実施の第１形
態と異なる点を主に説明する。

【００３６】図２に示すように、被溶接材Ａ１０１はス
ライド１０７の中央部に非オシレート側ホルダ１０３に
よって下向きに把持されている。一方、加圧スタンド１
０５の下部にはオシレート部材としてのオシレート軸１
０９が水平方向に直線往復移動可能に図示しないベアリ
ングで支持されるとともに、オシレート軸１０９は加圧
スタンド１０５の下部ないし定盤１１２上に固定された
リニアベアリング１０８上に載置され、被溶接材Ｂ１０
２はオシレート軸１０９に取り付けられたオシレート側
ホルダ１０４によって上向きに把持されている。

【００３７】オシレート軸１０９を加振する油圧モータ
１１１も加圧スタンド１０５の下部ないし定盤１１２上
に取り付けられている。

【００３８】加圧スタンド１０５はスライド１０７を上
下移動可能にガイドするとともに、加圧スタンド１０５
上に取り付けられた油圧シリンダ１０６がスライド１０
７を昇降および下方に加圧するように構成されている。

【００３９】加振機構を構成する油圧モータ１１１と偏
心カム１１０は連結棒１２１と連結ピン１２２を介して
オシレート軸１０９を加振するが、油圧モータ１１１と
偏心カム１１０の間にクラッチ１１３が設けられてい
る。

【００４０】上記のような本実施の形態の直線オシレー
ト式摩擦溶接装置においては、油圧シリンダ１０６がス
ライド１０７を介して非オシレート側ホルダ１０３に把
持された被溶接材Ａ１０１を下方に加圧し、油圧モータ
１１１はオシレート側ホルダ１０４に把持された被溶接
材Ｂ１０２をリニアベアリング１０８上でオシレート運
動を行い、被溶接材Ｂ１０２が受けた加圧力はリニアベ
アリング１０８が支持するので、被溶接材Ａ１０１と被
溶接材Ｂ１０２との間で加圧Ｐと加振Ｏとを摩擦抵抗少
なく行うことができる。

【００４１】また、被溶接材Ａ１０１と被溶接材Ｂ１０
２の接合面が溶融温度になった時点で、加圧力を図６
（ｃ）で説明したように大きい加圧力Ｐ2 に増加させて
急激にオシレート運動を停止すると、慣性力によって油
圧モータ１１１に損傷をきたすおそれがあり、また油圧
モータ１１１側の慣性力でオシレート運動の停止位置が
ずれて所定の合わせ面からずれて溶接されるおそれがあ
ったが、油圧モータ１１１と偏心カム１１０の間にクラ
ッチ１１３が設けられているため、クラッチ１１３を切
ることによって、急速な加圧力増加とオシレート停止
が、油圧モータ１１１の損傷のおそれなく可能となり、
また油圧モータ１１１側の慣性力の影響も排除できるの
で正確な摩擦溶接操作が可能となった。

【００４２】以上のように本実施の形態の直線オシレー
ト式摩擦溶接装置によれば、前述の実施の第１形態と同
様に被溶接材Ａ１０１と被溶接材Ｂ１０２との間の加圧
力はリニアベアリング１０８を介して支持し、加圧力に
対して直角方向に油圧モータと偏心カムを利用して高速
オシレートするものであるため、加振Ｏに際しての軸心
ずれがなく正確な接合ができ、摩擦抵抗による損失が少
なく加圧Ｐと加振Ｏの効率が優れ、非常に簡単な機構で
ポータブル性があり、どこにでも据付可能である。

【００４３】また、偏心カムを取り替えることでオシレ
ート量も自由に変更でき、被溶接材Ａ１０１、被溶接材
Ｂ１０２の断面形状に応じた各ホルダ１０３、１０４を
用いることで種々な形状の摩擦溶接が可能となる。

【００４４】また本実施の形態は、偏心カム１１０、連
結棒１２１、オシレート軸１０９、オシレート側ホルダ
１０４等の往復運動要素が、加圧スタンド１０５にガイ
ドされるオシレート軸１０９上でなく、定盤１１２上に
固定された加圧スタンド１０５の下部に在るため、装置
の振動、応力負荷を低減できる。

【００４５】さらに、加振用の油圧モータ１１１と偏心
カム１１０の間にクラッチ１１３が設けられているた
め、油圧モータ１１１の損傷のおそれがなくなり、急速
な加圧力増加、オシレート停止が可能となり、正確な摩
擦溶接操作が可能となった。

【００４６】なお、本発明において油圧モータ１１１と
偏心カム１１０の間にクラッチ１１３を設けることは、
本実施の形態に限らず、前述の実施の第１形態において
も実施できるものであり、その場合は、実施の第１形態
においてもクラッチを設けたことにより、油圧モータの
損傷のおそれがなくなり、急速な加圧力増加、オシレー
ト停止が可能となり、正確な摩擦溶接操作が可能となる
作用効果を加える事ができる。

【００４７】図３から図５に基づき本発明の実施の第３
形態に係る直線オシレート式摩擦溶接装置を説明する。
図３は本実施の形態の直線オシレート式摩擦溶接装置の
一部を断面表示とした立面図であり、図４は、図３中Ｘ
−Ｘ矢視による加圧スタンドの側面断面と図３中Ｙ−Ｙ
矢視による油圧シリンダ部断面とを組み合わせた構造説
明図、図５は、図３中Ｙ−Ｙ矢視によるクサビ部、スト
ッパ部側面および油圧シリンダ部断面を組み合わせた構
造説明図である。なお、図４、図５中各機器の取付けボ
ルト等の表示は構造を明示すために、一部矢視位置をず
らして表現されている。

【００４８】本実施の形態は、前述の実施の第１形態と
は、スライド側とオシレート軸側との間にクサビとスト
ッパの機構を設けたこと、リニアベアリングを複列とし
たこと、および加振用の油圧モータの出力側にクラッチ
を設けたことに主な違いがあり、他は同様である。

【００４９】そこで、図３から図５においては、前述の
図１、または図２に対応する部分には２００番台の下二
桁が同番号の符号を付して示し、対応を明らかにして本
実施の形態の理解を容易にするとともに、説明を省略
し、前述の実施の第１形態、および第２形態と異なる点
を主に説明する。

【００５０】図３に示すように、２０１は被溶接材Ａ、
２０２は被溶接材Ｂ、２０３は非オシレート側ホルダ、
２０４はオシレート側ホルダ、２０５は加圧スタンド、
２０６は加圧用の油圧シリンダ、２０７はスライド、２
０８はスライド２０７とオシレート部材２０９との間に
設けられた複列のリニアベアリング、２０９はその下側
にオシレート側ホルダ２０４を設けたオシレート部材、
２１０は偏心カム、２１１は加振用の油圧モータ、２１
２は定盤、２１３はクラッチである。

【００５１】また、２１４はスライド２０７に取り付け
られたクサビ、２１５はオシレート部材２０９に設けら
れたストッパ、２１６はストッパ２１５の作動用のエア
ーシリンダ、２１７はクラッチ２１３の出力軸に取り付
けられた歯車、２１８は歯車２１７と噛み合う歯車、２
１９は加圧スタンド２０５の脚、２２１は連結棒、２２
２は連結ピンである。

【００５２】上記のように構成された実施の第３形態の
直線オシレート式摩擦溶接装置においては、油圧モータ
２１１の回転はクラッチ２１３を介して、歯車２１７に
伝達され、歯車２１７と噛み合う歯車２１８に固定され
た軸が偏心カム２１０になっており、偏心カム２１０が
回転運動を連結棒２２１、連結ピン２２２を介してオシ
レート部材２０９にオシレート運動に変えて伝え、加振
機構を構成している。

【００５３】オシレート部材２０９に直線運動をさせる
ために、前述の実施の第１形態のベアリング２０に代え
て、本実施の形態では偏心カム２１０の軸と直角な面上
に２列平行に併設されたリニアベアリング２０８が設け
られている。

【００５４】実施の第１形態ではオシレート軸９はスラ
イド７のハウジング部にベアリング２０を設けて直線運
動をさせたため、リニアベアリング８とベアリング２０
の軸心が一致するように加工精度を高める必要があった
が、本実施の形態ではリニアベアリング２０８を偏心カ
ム２１０の軸と直角な面上に２列平行に取付けることで
オシレート部材２０９の直線往復運動をさせたため、オ
シレート部材２０９の横振れはほとんどなくすことがで
き、かつ、ベアリングの取付け穴加工が省け、オシレー
ト部材２０９の取付け構造が簡素化され、その加工が容
易なものとなっている。

【００５５】油圧モータ２１１と歯車２１７との間のク
ラッチ２１３は、前述の実施の第２形態のクラッチ１１
３と同様に機能するものである。

【００５６】すなわち、クラッチ２１３を切ることによ
って、急速な加圧力増加とオシレート停止が、油圧モー
タ２１１の損傷のおそれなく可能となり、また油圧モー
タ２１１側の慣性力の影響も排除できるので正確な摩擦
溶接操作が可能となる。

【００５７】オシレート部材２０９の下側には被溶接材
Ｂのオシレート側ホルダ２０４が取り付けられ、あるい
は一体に設けられており、偏心カム２１０の動きに同期
して被溶接材Ｂ２０２が加振Ｏされる。

【００５８】また、油圧シリンダ２０６がスライド２０
７を下方に加圧Ｐすると、スライド２０７に取付けられ
たリニアベアリング２０８はオシレート部材２０９を摩
擦抵抗少なく水平方向に移動自在な状態で下方に加圧
し、オシレート部材２０９に設けられたオシレート側ホ
ルダ２０４とオシレート側ホルダ２０４に把持された被
溶接材Ｂ２０２が下方に加圧Ｐされる。

【００５９】リニアベアリング２０８の移動方向に対し
て左右両側に位置して、リニアベアリング２０８を挟む
ように、オシレート部材２０９にストッパ２１５が設け
られ、スライド２０７にはエアーシリンダ２１６とクサ
ビ２１４が設けられ、リニアベアリング２０８の左右両
側でストッパ２１５とクサビ２１４の組み合わせが形成
される。

【００６０】なお、オシレート部材２０９側にクサビ２
１４が設けられ、スライド２０７側にストッパ２１５が
設けられてもよい。

【００６１】クサビ２１４はエアーシリンダ２１６の先
端部に取付けられ、ストッパ２１５は突出したクサビが
挿入される穴を有し、クサビ１４の形状とストッパ２１
５の穴の形状は、互いに対応した調芯作用を有する形状
となっている。

【００６２】クラッチ２１３でモータ２１１と歯車２１
７との間の伝達力を切り離すと同時に、エアーシリンダ
２１６によりクサビ２１４をストッパ２１５に打ち込む
ことで被溶接材Ａ２０１と被溶接材Ｂ２０２の位置を規
定し、所定の合わせ面で溶接されるようにしている。

【００６３】すなわち、被溶接材Ａ２０１と被溶接材Ｂ
２０２の接合面が溶融温度になった時点で、加圧力を図
６（ｃ）で説明したように大きい加圧力Ｐ2 に増加させ
略同時にクラッチ２１３を切って、加圧力増加とオシレ
ート停止が行われるとき、同時にクサビ２１４をストッ
パ２１５による調芯作用が働くので、慣性力によって所
定の合わせ面よりずれた位置で溶接されることが防止さ
れ、正確な摩擦溶接操作が可能となった。

【００６４】以上のように本実施の形態の直線オシレー
ト式摩擦溶接装置によれば、前述の実施の第１形態と同
様に被溶接材Ａ２０１と被溶接材Ｂ２０２との間の加圧
力はリニアベアリング２０８を介して伝達し、加圧力に
対して直角方向に油圧モータと偏心カムを利用して高速
オシレートするものであるため、加振Ｏに際しての軸心
ずれがなく正確な接合ができ、摩擦抵抗による損失が少
なく加圧Ｐと加振Ｏの効率が優れ、非常に簡単な機構で
ポータブル性があり、どこにでも据付可能である。

【００６５】偏心カムを取り替えることでオシレート量
も自由に変更でき、被溶接材Ａ２０１、被溶接材Ｂ２０
２の断面形状に応じた各ホルダ２０３、２０４を用いる
ことで種々な形状の摩擦溶接が可能となる。

【００６６】また、前述の実施の第２形態と同様にクラ
ッチ２１３を設けてあるので、急激な加圧力増加とオシ
レート停止が可能となり、正確な摩擦溶接操作が可能で
ある。

【００６７】そして特に本実施の形態においては、オシ
レート部材２０９に直線運動をさせるために、２列平行
に設けたリニアベアリング２０８を用いているので、オ
シレート部材２０９の取付け構造が簡素化され、その加
工が容易なものとなっている。

【００６８】さらにクサビ２１４とストッパ２１５によ
る調芯作用によって、オシレート停止が行われるとき、
慣性力によって所定の合わせ面よりずれた位置で溶接さ
れることが防止され、正確な摩擦溶接操作が可能とな
る。

【００６９】なお、本実施の形態は、前述の実施の第１
形態と同様にオシレート側ホルダ２０４が上側、非オシ
レート側ホルダ２０３が下側に配置されて構成された直
線オシレート式摩擦溶接装置を示したが、本発明はそれ
に限定されるものではない。

【００７０】すなわち、前述の実施の第２形態と同様に
オシレート側ホルダ２０４が下側、非オシレート側ホル
ダ２０３が上側に配置されて構成された直線オシレート
式摩擦溶接装置においても、オシレート部材２０９に直
線運動をさせるために、２列平行に設けたリニアベアリ
ング２０８を用いて、オシレート部材２０９の取付け構
造を簡素化し、その加工を容易なものとし、さらにクサ
ビ２１４とストッパ２１５を設けて、その調芯作用によ
って、正確な摩擦溶接操作を可能とすることができるも
のである。

【００７１】以上本発明の実施の一形態を説明したが、
上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範
囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいこと
は言うまでもない。

【００７２】

【発明の効果】（１）請求項１の発明によれば、直線オ
シレート式摩擦溶接装置を、非オシレート側ホルダに把
持された被溶接材Ａとオシレート側ホルダに把持された
被溶接材Ｂとを加圧するとともに、前記被溶接材Ｂを加
圧方向とは直角な直線方向に加振し前記被溶接材Ａと被
溶接材Ｂとを摩擦溶接する直線オシレート式摩擦溶接装
置において、前記オシレート側ホルダを設けたオシレー
ト部材を水平方向に往復移動可能に支持するスライドフ
レーム、同スライドフレームを上下移動可能にガイドし
上部に加圧用シリンダを取り付け、下部に前記非オシレ
ート側ホルダを設けた加圧スタンド、加振用回転モータ
と偏心カムにより前記オシレート部材を水平方向に加振
する加振機構、前記スライドフレームと前記オシレート
部材との間に設けられたリニアベアリングを有し、前記
加圧用シリンダによって前記スライドフレームを下方に
加圧することにより前記リニアベアリングを介し前記オ
シレート部材が下方に加圧され、前記オシレート側ホル
ダに把持された被溶接材Ｂと前記非オシレート側ホルダ
に把持された被溶接材Ａとが加圧されるように構成した
ので、被溶接材Ａと被溶接材Ｂとの間に、リニアベアリ
ングを介して加圧力を負荷し、加圧力に対して直角方向
に加振用回転モータと偏心カムを利用して高速加振する
ことで、加振に際しての軸心ずれがなく正確な接合がで
き、摩擦抵抗による損失が少なく加圧と加振の効率が優
れ、非常に簡単な機構でポータブル性があり、どこにで
も据付可能である。また、偏心カムを取り替えることで
オシレート量も自由に変更でき、被溶接材Ａ、被溶接材
Ｂの断面形状に応じた各ホルダを用いることで種々な形
状の摩擦溶接が可能となる。

【００７３】（２）請求項２の発明によれば、直線オシ
レート式摩擦溶接装置を、非オシレート側ホルダに把持
された被溶接材Ａとオシレート側ホルダに把持された被
溶接材Ｂとを加圧するとともに、前記被溶接材Ｂを加圧
方向とは直角な直線方向に加振し前記被溶接材Ａと被溶
接材Ｂとを摩擦溶接する直線オシレート式摩擦溶接装置
において、前記非オシレート側ホルダを設けたスライド
フレーム、同スライドフレームを上下移動可能にガイド
し上部に加圧用シリンダを取り付け、下部にリニアベア
リングを設けると共に前記オシレート側ホルダを設けた
オシレート部材を同リニアベアリング上に水平方向に往
復移動可能に支持する加圧スタンド、加振用回転モータ
と偏心カムにより前記オシレート部材を水平方向に加振
する加振機構を有し、前記加圧用シリンダによって前記
スライドフレームを下方に加圧することにより前記非オ
シレート側ホルダに把持された被溶接材Ａと前記オシレ
ート側ホルダに把持された被溶接材Ｂとが加圧され、前
記オシレート部材はリニアベアリングを介し下部を支持
されるように構成したので、被溶接材Ａと被溶接材Ｂと
の間の加圧力はリニアベアリングを介して支持し、加圧
力に対して直角方向に加振用回転モータと偏心カムを利
用して高速加振することで、加振に際しての軸心ずれが
なく正確な接合ができ、摩擦抵抗による損失が少なく加
圧と加振の効率が優れ、非常に簡単な機構でポータブル
性があり、どこにでも据付可能である。また、偏心カム
を取り替えることでオシレート量も自由に変更でき、被
溶接材Ａ、被溶接材Ｂの断面形状に応じた各ホルダを用
いることで種々な形状の摩擦溶接が可能となる。

【００７４】また、偏心カム、オシレート部材、オシレ
ート側ホルダ等の往復運動要素が、加圧スタンドにガイ
ドされるスライドフレーム上でなく、加圧スタンド下部
にあるため、装置の振動、応力負荷を低減できる。

【００７５】（３）請求項３の発明によれば、請求項１
または請求項２に記載の直線オシレート式摩擦溶接装置
において、前記加振機構は前記加振用回転モータと偏心
カムとの間にクラッチを備えてなるように構成したの
で、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、加振
用回転モータと偏心カムの間にクラッチが設けられてい
るため、加振用回転モータの損傷のおそれがなくなり、
急速な加圧力増加、オシレート停止が可能となり、正確
な摩擦溶接操作が可能となる。

【００７６】（４）請求項４の発明によれば、請求項３
に記載の直線オシレート式摩擦溶接装置において、前記
リニアベアリングは、前記偏心カムの軸と直角な面上に
平行に２列並設されてなるように構成したので、請求項
３の発明の効果に加え、オシレート部材に直線運動をさ
せるために、２列平行に設けたリニアベアリングを用い
ているので、オシレート部材の取付け構造が簡素化さ
れ、その加工が容易なものとなる。

【００７７】（５）請求項５の発明によれば、請求項３
に記載の直線オシレート式摩擦溶接装置において、前記
スライドフレームと前記オシレート部材の一方に作動用
シリンダにより出没するクサビ、他方に突出した前記ク
サビが挿入される穴を有するストッパを前記リニアベア
リングの移動方向に対して同リニアベアリングの左右両
側に位置させて備えてなるように構成したので、請求項
３の発明の効果に加え、クサビとストッパにより、オシ
レート停止が行われるとき、慣性力によって所定の合わ
せ面よりずれた位置で溶接されることが防止され、正確
な摩擦溶接操作が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る直線オシレート
式摩擦溶接装置の一部を断面表示とした立面図である。

【図２】本発明の実施の第２形態に係る直線オシレート
式摩擦溶接装置の一部を断面表示とした立面図である。

【図３】本発明の実施の第３形態に係る直線オシレート
式摩擦溶接装置の一部を断面表示とした立面図である。

【図４】図３中Ｘ−Ｘ矢視による加圧スタンドの側面断
面と図３中Ｙ−Ｙ矢視による油圧シリンダ部断面とを組
み合わせた構造説明図である。

【図５】図３中Ｙ−Ｙ矢視によるクサビ部、ストッパ部
側面および油圧シリンダ部断面を組み合わせた構造説明
図である。

【図６】（ａ）は摩擦溶接の概念説明図であり、（ｂ）
は直線オシレートによる摩擦溶接の加振Ｏと加圧Ｐの説
明図、（ｃ）は摩擦溶接における時間経過と加振Ｏと加
圧Ｐの関係の例の説明図である。

【符号の説明】

１、１０１、２０１ 被溶接材Ａ ２、１０２、２０２ 被溶接材Ｂ ３、１０３、２０３ 非オシレート側ホルダ ４、１０４、２０４ オシレート側ホルダ ５、１０５、２０５ 加圧スタンド ６、１０６、２０６ 油圧シリンダ ７、１０７、２０７ スライド ８、１０８、２０８ リニアベアリング ９、１０９ オシレート軸 １０、１１０、２１０ 偏心カム １１、１１１、２１１ 油圧モータ １２、１１２、２１２ 定盤 ２０ ベアリング ２１、１２１、２２１ 連結棒 ２２、１２２、２２２ 連結ピン １１３、２１３ クラッチ ２０９ オシレート部材 ２１４ クサビ ２１５ ストッパ ２１６ エアーシリンダ ２１７ 歯車 ２１８ 歯車 ２１９ 脚

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 広明 名古屋市港区大江町10番地 三菱重工業株 式会社名古屋航空宇宙システム製作所内 (72)発明者 大矢 義親 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内 (72)発明者 山田 孝 愛知県小牧市大字東田中1200番地 三菱重 工業株式会社名古屋誘導推進システム製作 所内 (72)発明者 櫛本 彰司 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 亀井 博正 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目８番19号 高菱エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E067 BG01 CA01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非オシレート側ホルダに把持された被溶
   接材Ａとオシレート側ホルダに把持された被溶接材Ｂと
   を加圧するとともに、前記被溶接材Ｂを加圧方向とは直
   角な直線方向に加振し前記被溶接材Ａと被溶接材Ｂとを
   摩擦溶接する直線オシレート式摩擦溶接装置において、
   前記オシレート側ホルダを設けたオシレート部材を水平
   方向に往復移動可能に支持するスライドフレーム、同ス
   ライドフレームを上下移動可能にガイドし上部に加圧用
   シリンダを取り付け、下部に前記非オシレート側ホルダ
   を設けた加圧スタンド、加振用回転モータと偏心カムに
   より前記オシレート部材を水平方向に加振する加振機
   構、前記スライドフレームと前記オシレート部材との間
   に設けられたリニアベアリングを有し、前記加圧用シリ
   ンダによって前記スライドフレームを下方に加圧するこ
   とにより前記リニアベアリングを介し前記オシレート部
   材が下方に加圧され、前記オシレート側ホルダに把持さ
   れた被溶接材Ｂと前記非オシレート側ホルダに把持され
   た被溶接材Ａとが加圧されるように構成されてなること
   を特徴とする直線オシレート式摩擦溶接装置。
2. 【請求項２】 非オシレート側ホルダに把持された被溶
   接材Ａとオシレート側ホルダに把持された被溶接材Ｂと
   を加圧するとともに、前記被溶接材Ｂを加圧方向とは直
   角な直線方向に加振し前記被溶接材Ａと被溶接材Ｂとを
   摩擦溶接する直線オシレート式摩擦溶接装置において、
   前記非オシレート側ホルダを設けたスライドフレーム、
   同スライドフレームを上下移動可能にガイドし上部に加
   圧用シリンダを取り付け、下部にリニアベアリングを設
   けると共に前記オシレート側ホルダを設けたオシレート
   部材を同リニアベアリング上に水平方向に往復移動可能
   に支持する加圧スタンド、加振用回転モータと偏心カム
   により前記オシレート部材を水平方向に加振する加振機
   構を有し、前記加圧用シリンダによって前記スライドフ
   レームを下方に加圧することにより前記非オシレート側
   ホルダに把持された被溶接材Ａと前記オシレート側ホル
   ダに把持された被溶接材Ｂとが加圧され、前記オシレー
   ト部材はリニアベアリングを介し下部を支持されるよう
   に構成されてなることを特徴とする直線オシレート式摩
   擦溶接装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の直線オ
   シレート式摩擦溶接装置において、前記加振機構は前記
   加振用回転モータと偏心カムとの間にクラッチを備えて
   なることを特徴とする直線オシレート式摩擦溶接装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の直線オシレート式摩擦
   溶接装置において、前記リニアベアリングは、前記偏心
   カムの軸と直角な面上に平行に２列並設されてなること
   を特徴とする直線オシレート式摩擦溶接装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の直線オシレート式摩擦
   溶接装置において、前記スライドフレームと前記オシレ
   ート部材の一方に作動用シリンダにより出没するクサ
   ビ、他方に突出した前記クサビが挿入される穴を有する
   ストッパを前記リニアベアリングの移動方向に対して同
   リニアベアリングの左右両側に位置させて備えてなるこ
   とを特徴とする直線オシレート式摩擦溶接装置。