JP2009233711A - Friction welding method and its equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にフライホイールを用いたイナーシャ式の摩擦圧接方法及びその装置に関する。 The present invention relates to an inertia type friction welding method using a flywheel and an apparatus therefor.
従来から金属材料の接合方法として摩擦圧接による接合方法が知られている。
この接合方法は、被接合部材同士を突き合わせて、何れか一方を固定し、他の一方を回転させる相対回転運動させ、その接触面に発生する摩擦熱を利用して圧接する方法である。この摩擦圧接では、被接合部材の突き合わせ部位が摩擦熱によって所定温度に達する摩擦過程と、その後軟化した状態でさらに互いを押し付ける圧力を加えて接合される圧接過程が行なわれる。(例えば、特許文献1参照)
Conventionally, a joining method by friction welding is known as a joining method of metal materials.
This joining method is a method in which members to be joined are brought into contact with each other, one of them is fixed, the other one is rotated relative to each other, and the other member is pressed using frictional heat generated on the contact surface. In this friction welding, a friction process in which the butted portion of the member to be joined reaches a predetermined temperature by frictional heat, and a pressure welding process in which the pressure is further pressed against each other in a softened state are performed. (For example, see Patent Document 1)
この特許文献1に記載の摩擦圧接装置において、モーターはカップリングを介して軸と連結され、該軸はモーター側の電磁カップリングを介して回転駆動軸と連結されている。回転駆動軸には回転エネルギーを蓄積するためのフライホイールが固定されており、回転駆動軸は回転力を伝達するベルトを介して、接合機構駆動軸に連結されている。
接合機構駆動軸はチャック側の電磁カップリングを介してワークを把持して回転するチャックと連結され、他のワークを把持してガイドに案内されて移動するクランプが取り付けられている。クランプにはこのクランプをガイドに沿って軸線方向に進退させてワーク同士の接合面を当接させる油圧シリンダーのロッドの先端が結合されている。
In the friction welding apparatus described in
The joining mechanism drive shaft is connected to a chuck that holds and rotates a workpiece via an electromagnetic coupling on the chuck side, and a clamp that moves while being guided by a guide while holding another workpiece is attached. The clamp is joined to the tip of a rod of a hydraulic cylinder that abuts the joint surface between the workpieces by advancing and retreating the clamp in the axial direction along the guide.
このような特許文献1に記載の摩擦圧接装置の動作を説明する。
2つのワークをチャックとクランプ夫々に取り付け、モーターが起動するとモーター側の電磁カップリングのみが接続され、モーターと回転駆動軸が接続されてフライホイールが回転し、ベルトを介して接合機構駆動軸が回転する。
フライホイールが所定の回転数に達すると、チャック側の電磁カップリングが接続されワークが回転を始め、モーター側の電磁カップリングが開放され、次いで油圧シリンダーのロッドが伸長してワーク同士が押し付けられ、チャックの回転は瞬間的に停止され、ワーク同士の接合面は停止により加わっていた圧力で接合される。
Attach two workpieces to the chuck and clamp, and when the motor starts, only the motor side electromagnetic coupling is connected, the motor and rotary drive shaft are connected, the flywheel rotates, and the joint mechanism drive shaft is connected via the belt. Rotate.
When the flywheel reaches a predetermined number of revolutions, the chuck side electromagnetic coupling is connected and the workpiece starts to rotate, the motor side electromagnetic coupling is released, and then the rod of the hydraulic cylinder is extended and the workpieces are pressed against each other. The rotation of the chuck is instantaneously stopped, and the joining surfaces of the workpieces are joined by the pressure applied by the stop.
前述のフライホイールを用いた摩擦圧接方法(以後はイナーシャ式摩擦圧接方法という)においては、チャックが所定の回転数に達するまでの回転加速時にはフライホイールの回転力のみで回転を上昇させるのであり、モーター側の電磁カップリングが開放になされている。
このように一般的にイナーシャ式摩擦圧接方法では、フライホイールが持つ慣性エネルギーを用いてチャックへ回転力を与えるものである。
In the friction welding method using the flywheel described above (hereinafter referred to as inertia type friction welding method), the rotation is increased only by the rotational force of the flywheel at the time of rotational acceleration until the chuck reaches a predetermined rotational speed. The motor side electromagnetic coupling is open.
As described above, generally, in the inertia type friction welding method, a rotational force is applied to the chuck using inertia energy of the flywheel.
そのため、イナーシャ式摩擦圧接方法では、ワークの接合面の外径が大きくなる大型ワークの接合を行なう際には、より大きな摩擦力が必要となるため、フライホイールへ慣性力を蓄えるために従来よりも長時間の回転加速時間を設けるか、あるいは従来と同じ時間で行なうために、動力のより大きなモーターを備えた大型の装置が必要になる。装置自体も大型化すると設置スペースの増大や駆動電力の大容量化により受電設備が大きくなるなどの設備面での問題も発生する。 Therefore, the inertia type friction welding method requires a larger frictional force when joining large workpieces where the outer diameter of the workpiece joining surface is larger. However, in order to provide a long rotation acceleration time or to perform the same time as in the prior art, a large apparatus having a motor with a larger power is required. If the apparatus itself is also enlarged, problems in facilities such as an increase in installation space and an increase in power receiving facilities due to an increase in drive power capacity also occur.
したがって、本発明はイナーシャ式摩擦圧接において、大型ワークの接合であっても小さな動力のモーターで接合でき、設置の際には省スペースを実現できるコンパクトな圧接装置および方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact pressure welding apparatus and method which can be joined with a small power motor even when joining large workpieces in inertia type friction welding, and can save space during installation. To do.
前記課題を解決するため、本発明は、
ワークを把持して回転するチャックと、回転駆動源であるモーターと、該モーターの回転力を出力する駆動部軸と、該駆動部軸のモーターとの接続側と対向する他端側へフライホイール側クラッチを介して接続されるフライホイールと、前記チャックとワーク側クラッチを介して接続される接合部軸と、前記モーターとフライホイール側クラッチとの間の駆動部軸へ設けられモーターの回転力を接合部軸へ伝える回転力伝達手段と、前記接合軸とチャックを接続するワーク側クラッチを有する摩擦圧接装置において、前記モーターの回転数を検出するモーター回転数検出手段と、前記モーターをあらかじめ定めた規定回転数で回転させる速度制御手段と、前記モーターをあらかじめ定めた設定トルク以下で回転させるトルク制御手段と、前記モーターの制御を速度制御手段とトルク制御手段のどちらかに選択して切り替えを行なう調整コントローラーを備えることを特徴とする摩擦圧接装置である。
また、前記摩擦圧接装置を用いる摩擦圧接方法において、前記フライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に接続し且つ調整コントローラーがモーターの制御を速度制御手段に切り替えてチャックの回転を上昇させモーターの回転が規定回転数に達するとモーターの制御をトルク制御手段に切り替えて、前記ワークを接触させた後にフライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に開放し摩擦圧接を行ない、次にワークを交換し新たなワークを摩擦圧接する際には、ワーク側クラッチのみを接続しフライホイールの回転を維持したままで調整コントローラーがモーターの制御を速度制御手段に切り替えてチャックの回転を上昇させ、フライホイール側クラッチを接続し且つ調整コントローラーがモーターの制御をモーターの回転が規定回転数に達するとモーターの制御をトルク制御手段に切り替えて、前記ワークを接触させた後にフライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に開放し摩擦圧接を行なうことで、摩擦圧接を連続で実施することを特徴とする摩擦圧接方法である。
In order to solve the above problems, the present invention provides:
A chuck that grips and rotates a workpiece, a motor that is a rotational drive source, a drive unit shaft that outputs the rotational force of the motor, and a flywheel that is connected to the other end of the drive unit shaft that faces the motor. Rotation force of the motor provided on the flywheel connected via the side clutch, the joint shaft connected via the chuck and the work side clutch, and the drive shaft between the motor and the flywheel side clutch A friction force welding device having a work force side clutch for connecting the joint shaft and the chuck, a motor rotational speed detecting means for detecting the rotational speed of the motor, and the motor being determined in advance. Speed control means for rotating the motor at a specified rotational speed, torque control means for rotating the motor below a predetermined set torque, and A friction welding apparatus characterized by the control of Ta by selecting either the speed control means and torque control means comprise adjusting controller for switching.
Further, in the friction welding method using the friction welding apparatus, the flywheel side clutch and the work side clutch are both connected, and the adjustment controller switches the motor control to the speed control means to increase the rotation of the chuck, thereby rotating the motor. When the specified number of revolutions is reached, the motor control is switched to the torque control means, and after contacting the workpiece, the flywheel side clutch and the workpiece side clutch are both released for friction welding, then the workpiece is replaced and a new workpiece is replaced. When friction welding, only the workpiece side clutch is connected and the rotation of the flywheel is maintained while the adjustment controller switches the motor control to the speed control means to increase the rotation of the chuck, and the flywheel side clutch is connected. And the adjustment controller controls the motor. When the constant rotation speed is reached, the motor control is switched to the torque control means, and after contacting the workpiece, the flywheel side clutch and the workpiece side clutch are both released to perform friction welding, thereby continuously performing friction welding. This is a friction welding method.
本発明の摩擦圧接装置によれば、フライホイールの慣性エネルギーに加え、モーターの回転力を同時にチャックの回転力としてワークの摩擦過程に用いることができるので、フライホイールのみでチャックに回転力を与えるよりも、短時間でチャックへ回転力を付与することができ、工数の短縮が可能となる。
また、モーターのみ、フライホイールのみに比べて、夫々の回転力を小さくでき、フライホイールの大径化、大重量化やモーターの大動力化を行なうことなく、大型ワークの接合が可能となり、装置を大型化することなく、装置のコンパクト化、設備の省スペース化、消費電力の省エネルギー化が実現できる。
次に、本発明の摩擦圧接方法によれば、初回の摩擦圧接の際にフライホイールへ蓄えた慣性エネルギーを完全に消費することなく、次回の摩擦圧接へ用いることができるので、モーターの回転力を無駄なく効率的に連続的に摩擦圧接を行なうことができる。これにより、フライホイールを小重量にでき、モーターを小さな容量のものにすることができる。
According to the friction welding apparatus of the present invention, in addition to the inertial energy of the flywheel, the rotational force of the motor can be simultaneously used as the rotational force of the chuck in the friction process of the workpiece, so that only the flywheel gives the rotational force to the chuck. As a result, the rotational force can be applied to the chuck in a short time, and the number of man-hours can be shortened.
Also, compared to the motor alone and flywheel alone, the rotational force of each can be reduced, and large workpieces can be joined without increasing the flywheel diameter, weight and motor power. Without increasing the size of the apparatus, it is possible to realize a compact apparatus, space saving of equipment, and energy saving of power consumption.
Next, according to the friction welding method of the present invention, the inertial energy stored in the flywheel during the first friction welding can be used for the next friction welding without completely consuming the rotational force of the motor. Thus, the friction welding can be performed continuously and efficiently without waste. As a result, the flywheel can be reduced in weight, and the motor can be reduced in capacity.
図1は本発明の実施例である摩擦圧接装置の正面図である。
本実施例は3つのワークを接合するセンタードライブ式の摩擦圧接を行なう装置の例を示している。これは、モーター2の回転力で回転可能なチャック12に回転ワーク13を取り付け、この回転ワーク13の一端側に固定ワーク14を取り付けた固定クランプと、回転ワーク13のもう一方の他端側に加圧ワーク15を取り付けチャック軸心方向へ進退自在な加圧クランプ17を配設し、摩擦圧接により、固定ワーク14と回転ワーク13と加圧ワーク15が接合される。
FIG. 1 is a front view of a friction welding apparatus according to an embodiment of the present invention.
This embodiment shows an example of an apparatus for performing a center drive type friction welding for joining three workpieces. This is because a
装置本体となるベース部1にはワークの回転の駆動源となるモーター2が配設されており、該モーター2の回転軸と連結されモーター2の回転力を出力する駆動部軸3が連結されている。
該駆動部軸3のモーター2側と対向する他端側にはフライホイール側クラッチ4を介してフライホイール軸5が連結されている。
フライホイール側クラッチ4は連結状態を接続、又は開放に切り替え可能に成されており、駆動部軸3の回転力をフライホイール軸5へ伝達、又は分断となすのを選択できるようになっている。
前記フライホイール軸5にはフライホイール6が単数又は複数個を固定されており、回転エネルギーを慣性エネルギーとして保持できるようになされている。
前記駆動部軸3は回転力伝達手段7を介して接合部軸10へ回転力が伝達されるようになされている。回転力伝達手段は一対のプーリー8a、8bとベルト9で構成され、駆動部軸3と接合部軸10には夫々プーリー8a、8bが固定されており、駆動部軸3に固定されたプーリー8aと接合部軸10に固定されたプーリー8bはベルト9を介して連結され、駆動部軸3の回転を接合部軸10に伝達する。
A
A
The
One or
The
接合部軸10にはワーク側クラッチ11を介して連結されたチャック12が設けられている。
チャック軸側クラッチ11は連結状態を接続、又は開放に切り替え可能に成されており、接合部軸10の回転力をチャック12へ伝達、又は分断となすのを選択できるようになっている。
前記チャック12は回転ワーク13を把持して回転可能になされ、モーター2の回転力が伝達されて回転ワーク13を回転するようになされている。また、チャック12はベース部1に備えられたガイド19に案内されて軸線方向へ進退自在に設けられている。
回転ワーク13の両端側には、回転ワーク13と当接するように対向して配置される固定ワーク14と、加圧ワーク15が回転しない固定状態で配設されている。
The
The chuck
The
On both ends of the
固定ワーク14は固定クランプ16に把持され、固定クランプ16はベース部1に固定されて設けられている。
加圧ワーク15は加圧クランプ17に把持され、加圧クランプ17はベース部1に備えられたガイド19に案内されてチャック12の軸線方向に進退可能になされている。
加圧クランプ17をチャック軸線方向に進退させる駆動源である油圧シリンダー18がベース部1に設けられており、油圧シリンダー18のロッドが伸長することにより加圧クランプ17がガイド19に案内されてチャックの軸線方向にチャック側へ移動し、チャック12に取り付けられた回転ワーク13と加圧クランプ17に取り付けられた加圧ワーク15が当接し、押圧されるように構成されている。
加圧ワーク15で押圧された回転ワーク13は、チャック12と共にガイド19に案内されて固定クランプ16側へ移動し、固定ワーク14と当接し、押圧される。
The
The pressurizing
A
The
また、前記モーター2の回転動作を制御するモーター2の制御手段として、モーター2の回転制御をモーター2の回転数を基準に制御する速度制御手段20と、モーター2に発生するトルクを基準に制御するトルク制御手段21の2つの制御手段が備えられている。
さらには、モーター2の制御手段として前記2つの制御手段のどちらかを選択して切り替える調整コントローラー23が設けられている。
図4にモーターの制御を行なう構成概念図を示す。
Further, as the control means of the
Furthermore, an
FIG. 4 shows a conceptual diagram of the configuration for controlling the motor.
速度制御手段20は、モーター2の回転数があらかじめ定めた規定回転数を維持するためにモーター2へ入力する電流値を増加させてモーター2の回転数を増加させ、規定回転数に達すると電流値を調整して規定回転数を保持するようにモーター2を制御するものです。
The speed control means 20 increases the current value input to the
トルク制御手段21は、あらかじめ定めた設定トルク以下でモーター2を駆動するもので、負荷をうけることによって減少するモーター2の回転数に合わせて電流値を決定してモーター2へ入力する電流値を調整し、設定トルクを維持するようにモーターを制御するものです。
具体的には、
算定式 kVI=TN
(V:電圧、I:電流、T:トルク、N:回転数、k:定数)
前記算定式より、電圧を一定とし前記設定トルクと規定回転数から算出される上限電流値を定め、上限電流値に達するまでは規定回転数を維持するが、モーター2への負荷により電流値が上限電流値を越えようとすると規定回転数を維持せずに、上限電流値を越えないように電流値を調整する。負荷が上限電流値未満の時は、あらかじめ定めた規定回転数に達するまで加速する。
The torque control means 21 drives the
In particular,
Formula kVI = TN
(V: voltage, I: current, T: torque, N: rotational speed, k: constant)
From the above formula, the voltage is constant and the upper limit current value calculated from the set torque and the specified rotation speed is determined. The specified rotation speed is maintained until the upper limit current value is reached. If the upper limit current value is exceeded, the specified rotation speed is not maintained, and the current value is adjusted so as not to exceed the upper limit current value. When the load is less than the upper limit current value, the vehicle accelerates until it reaches a predetermined speed.
モーター2への負荷が増加すると、モーター2の回転数が減少する。モーター回転数検出手段22により検出するモーター2の回転数に合わせて、モーター2へ入力する上限電流値を算出する。回転数に比例して減少する上限電流値でモーター2を駆動させると、モーター2に負荷が加えられても、モーター2へ入力される電流値が前記算出した上限電流値を超えることがない。
このため、モーター2は定格値を越えて駆動され過電流になることがなく、モーター2を正常な状態で駆動し続けることができる。
When the load on the
For this reason, the
調整コントローラー23は、モーター2の制御手段として前記モーター回転数検出手段22とトルク制御手段21のどちらか一方を選択して、切り替えることを行なう。
The
また、前記トルク制御手段21は電圧を一定とし電流値を調整してモーターの動作を制御しているが、他の実施例として設定トルクを維持するために前述の電流値に代わって電圧値を調整しても同様の作用を得ることができる。 The torque control means 21 controls the operation of the motor by adjusting the current value while keeping the voltage constant. However, as another embodiment, the voltage value is set in place of the aforementioned current value in order to maintain the set torque. Even if it is adjusted, the same effect can be obtained.
また、本発明は前述の実施例で示した3つのワークを接合するセンタードライブ式の摩擦圧接装置に限定するものではなく、図3に示す摩擦圧接装置のようにチャック12に取り付けられた回転ワーク13と加圧クランプ17に取り付けられた加圧ワーク15の2つのワークを接合する摩擦圧接装置にも適用することができる。
Further, the present invention is not limited to the center drive type friction welding apparatus that joins the three works shown in the above-described embodiment, but is a rotating work attached to the
次に本発明の摩擦圧接装置の動作について説明する。
図2には本発明の構成を模式的に示している。なお、この模式図は、前述の実施例での3つのワークの圧接ではなく、回転ワーク13と加圧ワーク15の2つのワークを摩擦圧接する実施例を示している。
Next, the operation of the friction welding apparatus of the present invention will be described.
FIG. 2 schematically shows the configuration of the present invention. This schematic diagram shows an embodiment in which the two workpieces of the
図2(1)に示すように、最初にチャック12へ接合する回転ワーク13を取り付ける。フライホイール側クラッチ4とワーク側クラッチ11は共に接続状態とし、モーター2を起動させ、回転を開始する。チャック12とフライホイール6はモーター2の回転力を受けて回転し、フライホイール6は回転することで慣性エネルギーを蓄積する。
この時、調整コントローラー23がモーター2の制御を速度制御手段20に選択しているので、モーター2の制御は速度制御で制御されておりモーター2の回転があらかじめ定めた規定回転数に達するまで加速されて制御される。
モーター2の回転数が規定回転数に達すると、モーター2の回転は回転数を維持され一定になされた後、調整コントローラー23がモーター2の制御を速度制御手段20からトルク制御手段21へと切り替える。
この時にはモーター2には負荷がかからない状態であるので、モーター2は回転数を維持したまま制御される。
As shown in FIG. 2 (1), the
At this time, since the
When the rotation speed of the
At this time, since the
モーター2の回転が規定回転数に達すると、図2(2)に示すように、油圧シリンダー18のロッドが伸長し加圧クランプ17がガイド19に案内されて、チャック12の軸方向でチャック側へ移動し、回転ワーク13と加圧ワーク15が当接する。
When the rotation of the
このとき、ワーク同士の摩擦により、モーター2及びフライホイール6への負荷が発生する。フライホイール6に蓄えられた慣性エネルギーとモーターの回転力を合わせた力が消費され、チャック12の回転数が維持できなくなるとモーター2へ負荷が増加する。
調整コントローラー23によりモーター2はトルク制御手段21に切り替えて制御されているので、トルク制御手段21は、モーター2へ入力する電流値があらかじめ定めた上限電流値に達するまでは回転数を維持して電流値を上昇させるが、モーター2への負荷が大きくなり電流値が上限電流値に達すると、トルク制御手段21はモーターへ入力する電流値を上昇しなくなる。
それにより、モーター2の回転力が上昇しなくなるので、ワークの摩擦による負荷によって回転数が減少し始める。モーター回転数検出手段22が減少する回転数を検出し、トルク制御手段21は減少した回転数に合わせた上限電流値を算出し、算出した上限電流値を超えない電流値でモーター2を駆動させる。
At this time, a load on the
Since the
Thereby, since the rotational force of the
もしもこの時、調整コントローラー23で切り替えることなく速度制御手段20でモーター2の制御を行なえば、フライホイール6の慣性エネルギーが消費されモーター2への負荷が大きくなると、モーター2は回転数を維持するため電流値を増大させ、モーター2の定格値を越えて運転されてモーター2へ入力される電流値が過電流となり、モーター2の故障や安全装置の作動によりモーター2の駆動ができなくなってしまうのである。
If the
ワーク同士の摩擦により摩擦圧接に必要な熱量が得られると、図2(3)に示すように、ワーク側クラッチ11とフライホイール側クラッチ4は同時に開放となり、モーター2の駆動が停止される。チャック12は回転を摩擦抵抗により強制的に停止される。
この時、同時に油圧シリンダー18により高い圧力をワークの接合面に加えることでワークの接合面の摩擦圧接が行なわれ、ワーク同士が接合される。
この時、フライホイール6はフライホイール側クラッチ4により開放され、チャック12の回転とモーター2の回転とは独立しているので、フライホイール6は残った慣性エネルギーを蓄えたまま停止することなく回転を続けることができる。
When the amount of heat necessary for friction welding is obtained by friction between the workpieces, the workpiece side clutch 11 and the
At this time, a high pressure is simultaneously applied to the joint surfaces of the workpieces by the
At this time, the
ワークの接合が終了し、一体となったワークがチャック12とクランプ17から取り外され、次に接合する新たなワークがチャック12とクランプ17の各々へ取り付けられ、連続して摩擦圧接が行なわれる。
この間、フライホイール6は停止することなく回転し続けている。
After the workpieces are joined, the unitary workpiece is removed from the
During this time, the
また、前述のワーク交換作業の間モーター2は停止状態になるが、図2(4)で示すようにフライホイール側クラッチ4を接続し、ワーク側クラッチ11を開放してモーター2を駆動させることを行なうと、フライホイール6の回転を増すことで、モーター2の駆動を休ませることなく、フライホイール6への慣性エネルギーのさらなる蓄積を行なうことができ、通常なら停止しているモーター2の回転力を効率的に活用できる。
In addition, the
次の作業工程での立ち上がり状態を図2(5)に示す。
新たなワークの取り付けを終え、続けてワークの摩擦圧接を行なうには、フライホイール側クラッチ4を開放のままにし、ワーク側クラッチ11のみを接続してモーター2を起動し、停止しているチャック12の回転を加速させる。
このとき、調整コントローラー23がモーター2の制御を速度制御手段20に切り替え、モーター2の回転を加速させて制御する。
FIG. 2 (5) shows the rising state in the next work process.
In order to continue the friction welding of the workpiece after completing the attachment of a new workpiece, leave the
At this time, the
その後、図2(6)に示すように、チャック12の回転数が回転し続けているフライホイール6の回転数に達すると、フライホイール側クラッチ4を接続し、モーター2の回転によりチャック12とフライホイール6の回転を規定回転数に達するまで加速させる。
モーター2の回転数が規定回転数に達すると、調整コントローラー23がモーター2の回転制御を速度制御手段20からトルク制御手段21に切り替えて、前述と同様の手順でワーク同士の摩擦圧接を行なう。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (6), when the rotation speed of the
When the rotation speed of the
本発明は、モーター2の回転力が伝わる駆動部軸3と接合部軸10にフライホイール側クラッチ4とワーク側クラッチ11を各々設け、モーター2の回転力をフライホイール6またはチャック12へ夫々独立して伝達できるようになされているので、モーター2の回転力をフライホイール6を介さずに直接チャック12へ伝達できるものである。
これにより、チャック12はフライホイール6の回転と連動させずに回転を加速することができ、フライホイール6は摩擦過程の終了時に停止するチャック12に合わせて回転を止めることなく継続して回転できるのでフライホイール6の慣性エネルギーを無駄にすることなく次工程でのチャック12の回転のためのエネルギーに用いることができる。
また、チャックに制動手段を設けて、チャック回転の制動時間をコントロールすることも可能である。
In the present invention, a
Thereby, the
It is also possible to provide a braking means on the chuck to control the braking time for chuck rotation.
また、モーター2の回転力をフライホイール6を介さずに直接チャック12へ伝達できるので、接合するワークが小さい場合など接合のための回転力が小さい時には、フライホイール6を用いずにモーター2の回転力のみで摩擦圧接を行なうブレーキ式の摩擦接合を実施することができる。この場合、フライホイール6を回転させるエネルギーを省くことができる。本発明の摩擦圧接装置ではフライホイールを用いるイナーシャ式と、フライホイールを用いないブレーキ式の2つの摩擦圧接方法を選択して行なうことが可能となる。
Further, since the rotational force of the
また、本発明はモーター2の制御手段である速度制御手段20とトルク制御手段21を切り替えて用いるように調整コントローラー23を備え、調整コントローラー23はモーター2の制御をモーター2の回転数が規定回転数に達するまでは速度制御手段20で行ない、ワーク同士を摩擦させる摩擦過程の際にはトルク制御手段21に切り替えて行なう。これにより、チャック12の回転を加速させる時やワークを接触させて摩擦させる時においてモーター2の回転力とフライホイール6の慣性エネルギーを共にチャック12の回転力として用いることができ、従来よりも短時間で接合でき、動力の小さいモーター2での接合が可能となる。
また、大型ワークの接合であっても小さな動力のモーター2で接合でき、設置の際には省スペースを実現できる。
Further, the present invention is provided with an
In addition, even large workpieces can be joined by a
2 モーター
3 駆動部軸
4 フライホイール側クラッチ
6 フライホイール
7 回転力伝達手段
10 接合部軸
11 チャック側クラッチ
12 チャック
13 回転ワーク
14 固定ワーク
15 加圧ワーク
16 固定クランプ
17 加圧クランプ
18 油圧シリンダー
20 速度制御手段
21 トルク制御手段
22 モーター回転数検出手段
23 調整コントローラー
2
Claims (2)
回転駆動源であるモーターと、
該モーターの回転力を出力する駆動部軸と、
該駆動部軸のモーターとの接続側と対向する他端側へフライホイール側クラッチを介して接続されるフライホイールと、
前記チャックとワーク側クラッチを介して接続される接合部軸と、
前記モーターとフライホイール側クラッチとの間の駆動部軸へ設けられモーターの回転力を接合部軸へ伝える回転力伝達手段と、
前記接合軸とチャックを接続するワーク側クラッチを有する摩擦圧接装置において、
前記モーターの回転数を検出するモーター回転数検出手段と、
前記モーターをあらかじめ定めた規定回転数で回転させる速度制御手段と、
前記モーターをあらかじめ定めた設定トルク以下で回転させるトルク制御手段と、
前記モーターの制御を速度制御手段とトルク制御手段のどちらかに選択して切り替えを行なう調整コントローラーを備えること
を特徴とする摩擦圧接装置。 A chuck that grips and rotates the workpiece,
A motor that is a rotational drive source;
A drive shaft that outputs the rotational force of the motor;
A flywheel connected via a flywheel-side clutch to the other end facing the connection side of the drive shaft with the motor;
A joint shaft connected to the chuck via a workpiece side clutch;
A rotational force transmitting means provided on a drive unit shaft between the motor and the flywheel side clutch, and transmitting the rotational force of the motor to the joint shaft;
In the friction welding apparatus having a workpiece side clutch for connecting the joining shaft and the chuck,
Motor rotation number detecting means for detecting the rotation number of the motor;
Speed control means for rotating the motor at a predetermined specified rotational speed;
Torque control means for rotating the motor below a predetermined set torque;
A friction welding apparatus comprising: an adjustment controller that selects and switches the motor control to either speed control means or torque control means.
回転駆動源であるモーターと、
該モーターの回転力を出力する駆動部軸と、
該駆動部軸のモーターとの接続側と対向する他端側へフライホイール側クラッチを介して接続されるフライホイールと、
前記チャックとワーク側クラッチを介して接続される接合部軸と、
前記モーターとフライホイール側クラッチとの間の駆動部軸へ設けられモーターの回転力を接合部軸へ伝える回転力伝達手段と
前記接合軸とチャックを接続するワーク側クラッチを有する摩擦圧接装置において、
前記モーターの回転数を検出するモーター回転数検出手段と、
前記モーターをあらかじめ定めた規定回転数で回転させる速度制御手段と、
前記モーターをあらかじめ定めた設定トルク以下で回転させるトルク制御手段と、
前記モーターの制御を速度制御手段とトルク制御手段のどちらかに選択して切り替えを行なう調整コントローラーを備えた摩擦圧接装置を用いる摩擦圧接方法において、
前記フライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に接続し且つ調整コントローラーがモーターの制御を速度制御手段に切り替えてチャックの回転を上昇させモーターの回転が規定回転数に達するとモーターの制御をトルク制御手段に切り替えて、
前記ワークを接触させた後にフライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に開放し摩擦圧接を行ない、
次にワークを交換し新たなワークを摩擦圧接する際には、ワーク側クラッチのみを接続しフライホイールの回転を維持したままで調整コントローラーがモーターの制御を速度制御手段に切り替えてチャックの回転を上昇させ、フライホイール側クラッチを接続し且つ調整コントローラーがモーターの制御をモーターの回転が規定回転数に達するとモーターの制御をトルク制御手段に切り替えて、
前記ワークを接触させた後にフライホイール側クラッチとワーク側クラッチを共に開放し摩擦圧接を行なうことで、
摩擦圧接を連続で実施することを特徴とする摩擦圧接方法。 A chuck that grips and rotates the workpiece,
A motor that is a rotational drive source;
A drive shaft that outputs the rotational force of the motor;
A flywheel connected via a flywheel-side clutch to the other end facing the connection side of the drive shaft with the motor;
A joint shaft connected to the chuck via a workpiece side clutch;
In a friction welding apparatus having a rotational force transmitting means provided on a drive shaft between the motor and the flywheel side clutch and transmitting a rotational force of the motor to a joint shaft, and a work side clutch connecting the joint shaft and the chuck,
Motor rotation number detecting means for detecting the rotation number of the motor;
Speed control means for rotating the motor at a predetermined specified rotational speed;
Torque control means for rotating the motor below a predetermined set torque;
In the friction welding method using a friction welding apparatus including an adjustment controller that selects and switches the control of the motor to either speed control means or torque control means,
The flywheel side clutch and the work side clutch are both connected, and the adjustment controller switches the motor control to the speed control means to increase the chuck rotation, and when the motor rotation reaches the specified rotational speed, the motor control is torque control means. Switch to
After bringing the workpiece into contact, the flywheel side clutch and the workpiece side clutch are both released to perform friction welding,
Next, when the workpiece is replaced and a new workpiece is friction-welded, the adjustment controller switches the motor control to the speed control means and keeps the rotation of the chuck while only the workpiece side clutch is connected and the rotation of the flywheel is maintained. The flywheel side clutch is connected and the adjustment controller switches the motor to the torque control means when the rotation of the motor reaches the specified number of rotations.
By bringing the flywheel side clutch and the work side clutch together to contact the workpiece and performing friction welding,
A friction welding method characterized by continuously performing friction welding.
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JP2008083695A JP2009233711A (en) | 2008-03-27 | 2008-03-27 | Friction welding method and its equipment |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2015512338A (en) * | 2012-03-30 | 2015-04-27 | ブリガム・ヤング・ユニバーシティBrigham Young University | Acting force adjustment for process control of friction stir work |
CN108637464A (en) * | 2018-07-12 | 2018-10-12 | 江苏锢邦智能装备有限公司 | A kind of inertia friction weld equipment |
CN113857648A (en) * | 2021-11-10 | 2021-12-31 | 中国兵器工业第五九研究所 | Friction welding control and quality evaluation method based on welding seam temperature and splash detection |
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2008
- 2008-03-27 JP JP2008083695A patent/JP2009233711A/en active Pending
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