JP2008272834A - 摩擦圧接方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】主軸回転用サーボモータ14により主軸12を回転させ、主軸12のチャック13に固定されるワークW1とクランプ18に固定されるワークW2とに一定の相対回転運動を付与する。ワークW1,W2同士を接触させて摩擦推力を付与することにより接合界面を軟化させる。停止時におけるワークW1,W2間の位相が目標位相となるように主軸12の回転を減速させる。主軸回転の停止寸前において、前記接合界面の摩擦抵抗によるブレーキ力に対して加速側に主軸トルクが加えられ、さらに、ワークW1,W2間の位相が停止位相となったときに、主軸トルクを規制して主軸回転を停止させる。
【選択図】図2
Description
まず、接合する2つのワークを摩擦圧接装置に装着する。具体的には、一方のワークを固定して、他方のワークを回転駆動される主軸に取り付ける。
図9は、主軸を回転させるためのモータとして、例えば、インダクションモータを適用し、ワーク間の位相決めを行わない摩擦圧接方法における主軸回転数、主軸トルク、推力、寄り代の関係を示している。また、図中点線は、空運転時、つまり、両ワークを接触させない無負荷運転時における主軸回転数及び主軸トルクを示している。なお、例えば、主軸の回転が停止するt5のタイミングでアプセット推力P2を加えている。
図1及び図2に示すように水平面上に載置された設備ベース2上に、ブラケット3により推力付与装置としてのスライド用サーボモータ4が固定されている。ボールねじ軸5の一端がスライド用サーボモータ4の回転軸にカップリング6を介して固定されるとともに、ボールねじ軸5が水平となるようにボールねじ軸5の他端がブラケット7により軸支される。設備ベース2上には直動軸受(リニアガイド)8が、ボールねじ軸5と平行に形成されており、該直動軸受8上に主軸ボックス9が摺動可能に設けられている。主軸ボックス9のアーム部9aは、ボールねじナット10及びロードセル11を介してボールねじ軸5に螺合されている。そして、スライド用サーボモータ4によりボールねじ軸5が回転駆動されることで主軸ボックス9が図2に示すY方向に摺動し、ロードセル11によってボールねじナット10と主軸ボックス9のアーム部9aとに生じる実推力が検出される。
まず、コントローラ23が所定時間(t4のタイミング)を判定すると、主軸回転用モータ14により主軸回転を減速すべく主軸トルクをマイナス(−)側に加える。ここで、主軸回転をゆっくり止める場合では、主軸トルクをマイナス(−)側にかける必要はないが、本実施形態では、例えば、2000rpmで回転しているものを0.5secで急停止させるため、マイナス(−)側に大きなトルクが加えられる。
以上のように、コントローラ23によりスライド用モータ4及び主軸回転用モータ14の位置指令、トルク制御及び回転速度制御が行われる。従って、接合されたワークW1,W2を摩擦圧接装置1から取り外したときに、正確な位相決めを行うことができる。ただし、材料の弾性係数のばらつきにより、ワークW1,W2を取り外したときの誤差として、例えば、15分程度の誤差が生じる。また、全寄り代としては、例えば、8ミリ程度となるように制御されている。なお、本摩擦圧接方法によるワークW1,W2の接合は、同種金属ばかりでなく、異種金属の接合においても行うことが可能である。なお、本実施形態においては、主軸規制手段として、コントローラ23が用いられ、位相検出手段として、主軸回転計29が用いられている。
(1)ワークW1,W2間の位相決めを行う従来の摩擦圧接方法では、図10及び図11を用いて説明したように接合界面での摩擦抵抗が主軸回転の停止寸前で増加するため摩擦抵抗によるブレーキ力に対して加速側(図中プラス(+)方向)に大きな主軸トルクが加えられ両ワーク間の位相が目標位相(0°)となるように主軸回転の減速及び停止が行なわれていた。
・ 上記実施形態では、回転側である主軸12側がスライドするものであったが図6に示すように、非回転側がスライドする摩擦圧接機40に具体化してもよい。なお、上記実施の形態と同様の構成については同じ符号を付している。
詳述すると、図7に示すように、摩擦圧接機50では、設備ベース2上の両側に、スライド用サーボモータ4、主軸回転用サーボモータ14等を各2組ずつ配設して構成している。つまり、クランプ51にワークW3を固定して、該ワークW3の両端に、ワークW1が摩擦圧接される。
・ コントローラ23からモータ14への出力パルス(回転移動指令)を出さないようにするマシンロックにて主軸12の停止を行ってもよい。
・ 両端部材の位相決めを同時にできる摩擦圧接機に適用される摩擦圧接方法。この摩擦圧接方法を両頭の部材の接合に適用すれば、単位時間当たりの生産性が向上され、実用上好ましいものとなる。
Claims (1)
- サーボモータを用いて主軸を回転させることによって一方のワークと他方のワークとに一定の相対回転運動を付与しつつ、該一方のワークと他方のワークとを接触させて摩擦推力を付与することにより接合界面を軟化させた後に、所定の減速カーブに一致させながらワーク間の位相を目標位相とすべく前記主軸回転を減速させる摩擦圧接方法であって、
前記主軸の回転が減速に移行してから停止するまでの期間において、主軸トルクを小さくするか又は前記主軸の回転方向に対して減速側に主軸トルクが加えられ、次いで、前記接合界面の摩擦抵抗によるブレーキ力に対して加速側に主軸トルクが加えられ、
その後、ワーク間の位相が前記主軸の回転方向において目標位相よりも手前側に設定された停止位相となったときに、前記主軸トルクを規制して主軸の回転を前記停止位相にて停止させる摩擦圧接方法。
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