JP2010269365A - 斜めカット面への摩擦圧接方法及びその摩擦圧接機 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワークに任意角度のカット面を形成し、このカット面に他のワークを摩擦圧接できる機械及びこれを用いた摩擦圧接法の提供を目的とする。
【解決手段】Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
【解決手段】Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１
Description
本発明は、ワークの斜めカット面に他のワークを摩擦圧接するのに適した摩擦圧接機及び摩擦圧接方法に関する。
ワーク同士の接合面に回転摩擦力を生じさせ、この回転摩擦で生じた熱エネルギーを利用し、押圧固相接合する摩擦圧接法は公知である（特許文献１）。
しかし、従来の摩擦圧接は２つのワークを垂直カット面同士で接合するものであり、ワークの斜めカット面に他のワークを摩擦圧接できるものではなかった。
しかし、従来の摩擦圧接は２つのワークを垂直カット面同士で接合するものであり、ワークの斜めカット面に他のワークを摩擦圧接できるものではなかった。
本発明は、ワークに任意角度のカット面を形成し、このカット面に他のワークを摩擦圧接できる機械及びこれを用いた摩擦圧接法の提供を目的とする。
本発明に係る摩擦圧接機は、Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備えたことを特徴とする。
本発明は、ワークの斜めカット面に他のワークを摩擦圧接できることが特徴であるが、Ｂ軸旋回制御されたスピンドルの他に前記ワークチャック保持手段と対向して、第２のチャック保持手段を備え、対向配置したチャック保持手段の少なくとも一方にスピンドルを有し、且つ少なくともどちらか一方にＺ軸方向送り制御手段を設けるとワークの垂直カット面と斜めカット面の両方を選択して摩擦圧接することも可能である。
本発明は、ワークの斜めカット面に他のワークを摩擦圧接できることが特徴であるが、Ｂ軸旋回制御されたスピンドルの他に前記ワークチャック保持手段と対向して、第２のチャック保持手段を備え、対向配置したチャック保持手段の少なくとも一方にスピンドルを有し、且つ少なくともどちらか一方にＺ軸方向送り制御手段を設けるとワークの垂直カット面と斜めカット面の両方を選択して摩擦圧接することも可能である。
本発明に係る摩擦圧接方法は、Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備え、ワークチャック保持手段にワークＷ１をチャック保持し、前記スピンドルに工具を取り付け、当該工具を用いてワークＷ１に接合面を切削形成し、次に、前記スピンドルに取り付けた工具とワークＷ２を交換し、当該スピンドルの回転及び加圧によりワークＷ２をワークＷ１の接合面に摩擦圧接することを特徴とする。
ここで、スピンドルの回転及び加圧は加圧プログラムによりサーボ制御されているのが好ましい。
さらには、加圧プログラムに、目標加圧力範囲と目標送り量範囲とが設定され、ワークＷ２への加圧力が目標範囲に到達していないのに送り量が目標範囲の上限に到達した場合には加圧力不足と判定し、ワークＷ２の加圧力が目標範囲の上限に到達しているのに送り量が目標範囲に到達していない場合には加圧量不足と判定することも可能である。
ここで、スピンドルの回転及び加圧は加圧プログラムによりサーボ制御されているのが好ましい。
さらには、加圧プログラムに、目標加圧力範囲と目標送り量範囲とが設定され、ワークＷ２への加圧力が目標範囲に到達していないのに送り量が目標範囲の上限に到達した場合には加圧力不足と判定し、ワークＷ２の加圧力が目標範囲の上限に到達しているのに送り量が目標範囲に到達していない場合には加圧量不足と判定することも可能である。
本発明に係る摩擦圧接機にあっては、Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段にワークをチャック保持し、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルを備えているので、スピンドルに切削工具を取り付けるとワークチャック保持手段にチャック保持した第１のワークの切削加工ができ、スピンドルに第２のワークを取り付けると第１のワークの切削面に第２のワークを摩擦圧接でき、スピンドルはＢ軸旋回制御されているので第１のワークのカット面はＺ軸に対して任意の角度設定が可能である。
また、スピンドルの送り制御をサーボ機構で行い、加圧プログラムに送り量の目標座標範囲及び目標加圧力範囲を設定入力することで、接合部の接合品質維持が容易になる。
本発明に係る摩擦圧接機の実施例を図３に示す。
オペレーター手前側が下に向けて傾斜したスラント型ベース１の上に、左右対向してＬ側主軸２０とＲ側主軸１０を配置した例になっている。
Ｌ側主軸２０は主軸モーターにて回転駆動制御されたＬ側チャック２１を有し、Ｒ側主軸１０は主軸モーターにて回転駆動制御されたＲ側チャックと、ボールネジ１３とＲ側送りモーター１２との組み合せによる送り制御手段を備えている。
ベース１の上部側にはベース面に沿ったＸ軸方向及びベース面と垂直方向のＹ軸方向に制御され、且つＢ軸旋回制御されたＢ軸旋回刃物台３０を備えている。
このＢ軸旋回刃物台３０はスピンドル３１を有している。
また、本実施例では、主軸の下側にタレット４１を有する刃物台４０を備えた例になっている。
刃物台４０はボールネジ４２ａと送りモーター４２との組み合せにてＺ軸方向移動制御され、送りモーター４３，４４によりＸ，Ｙ軸方向に移動制御されている。
オペレーター手前側が下に向けて傾斜したスラント型ベース１の上に、左右対向してＬ側主軸２０とＲ側主軸１０を配置した例になっている。
Ｌ側主軸２０は主軸モーターにて回転駆動制御されたＬ側チャック２１を有し、Ｒ側主軸１０は主軸モーターにて回転駆動制御されたＲ側チャックと、ボールネジ１３とＲ側送りモーター１２との組み合せによる送り制御手段を備えている。
ベース１の上部側にはベース面に沿ったＸ軸方向及びベース面と垂直方向のＹ軸方向に制御され、且つＢ軸旋回制御されたＢ軸旋回刃物台３０を備えている。
このＢ軸旋回刃物台３０はスピンドル３１を有している。
また、本実施例では、主軸の下側にタレット４１を有する刃物台４０を備えた例になっている。
刃物台４０はボールネジ４２ａと送りモーター４２との組み合せにてＺ軸方向移動制御され、送りモーター４３，４４によりＸ，Ｙ軸方向に移動制御されている。
次に図１に基づいて本発明に係る摩擦圧接法の実施例を説明する。
Ｌ側チャック２１に第１のワークＷ１をチャック保持し、Ｌ側主軸は回転が停止固定されている。
本発明においてＬ側チャック２１に回転機能が必ずしも必要でないが、Ｌ側チャック２１もＬ側主軸モーターにて回転駆動制御されているとＲ側主軸とにて摩擦圧接や、旋削加工等が連続的に行うこともできる。
Ｂ軸旋回刃物台３０に備えたスピンドル３１にミーリングツール３２を装着し、ワークＷ１のコーナーｄをカットし、接合面ａを任意の角度で形成する。
Ｌ側チャック２１に第１のワークＷ１をチャック保持し、Ｌ側主軸は回転が停止固定されている。
本発明においてＬ側チャック２１に回転機能が必ずしも必要でないが、Ｌ側チャック２１もＬ側主軸モーターにて回転駆動制御されているとＲ側主軸とにて摩擦圧接や、旋削加工等が連続的に行うこともできる。
Ｂ軸旋回刃物台３０に備えたスピンドル３１にミーリングツール３２を装着し、ワークＷ１のコーナーｄをカットし、接合面ａを任意の角度で形成する。
次にスピンドル３１からミーリングツール３２を取り外し、ホルダー３３を装着し、このホルダー３３に第２のワークＷ２を取り付ける。
ワークＷ１の接合面ａとワークＷ２とを接触させた状態でＢ軸旋回刃物台３０を加圧プログラムに従って据え込み加圧力を加えつつ、スピンドル３１を回転させる。
この際に、加圧プログラムには目標加圧力範囲と目標とする送り量範囲を示す目標座標範囲が入力されている。
目標加圧力範囲に到達する前に送り量が目標座標範囲の上限に到達した場合には、加圧力不足としてアラームが鳴り、目標加圧力範囲の上限に到達したが送り量が目標座標範囲まで到達していない場合には、加圧量不足としてアラームが鳴るようになっている。
これにより、所定の範囲の加圧力と加圧量が得られた場合は、接合面の据え込み状態が良好と判定され、次にスピンドルの回転が停止し、ワークＷ２にアプセット圧が加えられる。
このアプセット工程においても目標加圧力範囲と目標送り量範囲が加圧プログラムに入力設定され、加圧力又は加圧量が不足した場合には据え込み工程と同様にアラームが鳴るようになっている。
摩擦圧接が完了すると、図１（ｃ）に示すようにスピンドルが後退する。
ワークＷ１の接合面ａとワークＷ２とを接触させた状態でＢ軸旋回刃物台３０を加圧プログラムに従って据え込み加圧力を加えつつ、スピンドル３１を回転させる。
この際に、加圧プログラムには目標加圧力範囲と目標とする送り量範囲を示す目標座標範囲が入力されている。
目標加圧力範囲に到達する前に送り量が目標座標範囲の上限に到達した場合には、加圧力不足としてアラームが鳴り、目標加圧力範囲の上限に到達したが送り量が目標座標範囲まで到達していない場合には、加圧量不足としてアラームが鳴るようになっている。
これにより、所定の範囲の加圧力と加圧量が得られた場合は、接合面の据え込み状態が良好と判定され、次にスピンドルの回転が停止し、ワークＷ２にアプセット圧が加えられる。
このアプセット工程においても目標加圧力範囲と目標送り量範囲が加圧プログラムに入力設定され、加圧力又は加圧量が不足した場合には据え込み工程と同様にアラームが鳴るようになっている。
摩擦圧接が完了すると、図１（ｃ）に示すようにスピンドルが後退する。
本実施例では、刃物台４０を有しているので図２（ａ）に示すようにバイトツール４６等にて下加工した後に図２（ｂ），（ｃ）に示すように摩擦圧接することも可能である。
摩擦圧接する手順は図１にて説明した内容と同様なので説明を省略する。
摩擦圧接する手順は図１にて説明した内容と同様なので説明を省略する。
１０ Ｒ軸主軸
１１ Ｒ側チャック
１２ Ｒ側送りモーター
１３ ボールネジ
２０ Ｌ側主軸
２１ Ｌ側チャック
３０ Ｂ軸旋回刃物台
３１ スピンドル
４０ 刃物台
４１ タレット
１１ Ｒ側チャック
１２ Ｒ側送りモーター
１３ ボールネジ
２０ Ｌ側主軸
２１ Ｌ側チャック
３０ Ｂ軸旋回刃物台
３１ スピンドル
４０ 刃物台
４１ タレット
Claims (4)
- Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備えたことを特徴とする摩擦圧接機。
- Ｚ軸方向にチャック中心を有するワークチャック保持手段と、Ｘ，Ｙ軸方向制御及びＢ軸旋回制御されたスピンドルとを備え、
ワークチャック保持手段にワークＷ１をチャック保持し、
前記スピンドルに工具を取り付け、当該工具を用いてワークＷ１に接合面を切削形成し、
次に、前記スピンドルに取り付けた工具とワークＷ２を交換し、当該スピンドルの回転及び加圧によりワークＷ２をワークＷ１の接合面に摩擦圧接することを特徴とする摩擦圧接方法。 - スピンドルの回転及び加圧は加圧プログラムによりサーボ制御されていることを特徴とする請求項２記載の摩擦圧接方法。
- 加圧プログラムに、目標加圧力範囲と目標送り量範囲とが設定され、ワークＷ２への加圧力が目標範囲に到達していないのに送り量が目標範囲の上限に到達した場合には加圧力不足と判定し、ワークＷ２への加圧力が目標範囲の上限に到達しているのに送り量が目標範囲に到達していない場合には加圧量不足と判定することを特徴とする請求項３記載の摩擦圧接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009125341A JP5441500B2 (ja) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | 斜めカット面への摩擦圧接方法及びその摩擦圧接機 |
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| JP2010269365A true JP2010269365A (ja) | 2010-12-02 |
| JP5441500B2 JP5441500B2 (ja) | 2014-03-12 |
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| JP2009125341A Active JP5441500B2 (ja) | 2009-05-25 | 2009-05-25 | 斜めカット面への摩擦圧接方法及びその摩擦圧接機 |
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| JP (1) | JP5441500B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020168630A1 (zh) * | 2019-02-18 | 2020-08-27 | 安徽理工大学 | 混联式重载搅拌摩擦焊接机器人 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0929464A (ja) * | 1995-07-20 | 1997-02-04 | Toyota Motor Corp | 摩擦圧接方法 |
| JP2000202648A (ja) * | 1999-01-20 | 2000-07-25 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 摩擦圧接方法 |
| JP2003094263A (ja) * | 2002-09-11 | 2003-04-03 | Hitachi Ltd | 複合加工装置および摩擦攪拌接合方法 |
| JP2009082951A (ja) * | 2007-09-28 | 2009-04-23 | Tokyu Car Corp | 摩擦接合システム及び摩擦接合方法 |
-
2009
- 2009-05-25 JP JP2009125341A patent/JP5441500B2/ja active Active
Patent Citations (4)
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| AU2019430754B2 (en) * | 2019-02-18 | 2021-10-07 | Anhui University of Science and Technology | Series-parallel type heavy-duty friction stir welding robot |
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