JP2022178147A - Friction joining device and friction joining method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique that can reduce mechanical loads in friction joining and stabilize a joining quality.SOLUTION: A friction joining device is configured to make a first work-piece and a second work-piece which rotate in mutually opposite directions abut on each other in a rotating axis direction, soften a sliding part between the first work-piece and the second work-piece with friction heat, and then stop rotations of the first work-piece and the second work-piece so as to join the first work-piece to the second work-piece through the sliding part. Capabilities of stopping rotations of respective main spindles of a first main spindle mechanism rotatably comprising a first main spindle for griping the first work-piece and of a second main spindle mechanism rotatably comprising a second main spindle for griping the second work-piece are different from each other. A control part controls the first main spindle mechanism and the second main spindle mechanism on the basis of the respective capabilities of stopping rotation so that the rotation of the first main spindle and the rotation of the second main spindle stop at the same time.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、二つのワークを摩擦接合する摩擦接合装置に関する。 The present invention relates to a friction welding apparatus for friction welding two works.

従来より、自動旋盤装置等の工作機械、すなわち、長尺の棒材を主軸で把持して回転し切削工具を押し当てて切削加工を施す工作機械では、加工済みワークの分離後に残る残材を有効利用するための摩擦接合が行われる(特許文献1参照)。すなわち、もはやワークの削り出しが不可能な長さになった残材としての棒材を、新たに供給される棒材に摩擦接合し、次の加工の材料として利用するものであり、材料コストの削減、環境負荷低減を図ることができる。 Conventionally, in machine tools such as automatic lathes, in other words, machine tools that perform cutting by gripping and rotating a long bar with a main shaft and pressing a cutting tool against it, the remaining material after separation of the machined work is removed. Friction bonding is performed for effective use (see Patent Document 1). In other words, the leftover bar material, which has become too long to be machined, is friction-bonded to a newly supplied bar material and used as a material for the next processing. can be reduced and the environmental impact can be reduced.

摩擦接合は、二つのワークの摺動部に生じる摩擦熱により摺動部を軟化させるとともに、圧力をかけながら摺動部の相対回転を停止することで摺動部を接合させ、二つのワークを一体的に接合するものである。具体的には、第1のワーク(次の工程で用いられる新たな棒材)を主軸(第1主軸)で把持して回転させるとともに、第2のワーク(先の工程で残った残材)を背面主軸(第2主軸)で把持して回転させる。そして、主軸間の軸線方向距離を狭めて、第1のワークと第2のワークの対向端面同士を互いに押し当てて摺動させることにより、摺動部に摩擦熱を生じさせる。摩擦によって接合部が十分に軟化した状態となったら、加圧を維持しつつ主軸間の相対回転を停止する。回転停止により熱が引くと摺動部は結合した状態で固まり、残材と新材とが一体的に接合された状態となる。 In friction welding, the sliding parts are softened by the frictional heat generated in the sliding parts of the two workpieces, and the sliding parts are joined by stopping the relative rotation of the sliding parts while applying pressure, thereby joining the two workpieces. It joins integrally. Specifically, the first work (new bar used in the next process) is gripped and rotated by the spindle (first spindle), and the second work (residual material left in the previous process) is rotated. is gripped by the back spindle (second spindle) and rotated. Then, by narrowing the axial distance between the main shafts and sliding the opposing end faces of the first work and the second work against each other, frictional heat is generated in the sliding portion. When the joint is sufficiently softened by friction, the relative rotation between the spindles is stopped while the pressure is maintained. When the heat is removed by stopping the rotation, the sliding portion solidifies in a joined state, and the remaining material and the new material are integrally joined.

ここで、ワークを回転させる主軸には、高速で回転するワーク同士の接触時や回転停止時に大きなトルク負荷が発生する。特に、回転停止時においては、停止制御の開始から停止状態に近づくにつれて摺動部の温度が低下することで、材料の軟化度合いが低下し、摺動部での摺動抵抗力が増大して大きなトルク負荷がかかる。この減速開始から停止完了までの時間が長くなるほど、摺動部の温度低下、固化の進度が大きくなり、停止時の主軸機構に負荷されるトルクがさらに増大する。また、過大なトルク負荷の発生は、接合品の品質に影響を与える可能性もある。 Here, a large torque load is generated on the spindle that rotates the workpiece when the workpieces rotating at high speed come into contact with each other or when the rotation is stopped. In particular, when the rotation is stopped, the temperature of the sliding portion decreases as the stop control starts and approaches the stopped state, which reduces the degree of softening of the material and increases the sliding resistance at the sliding portion. A large torque load is applied. The longer the time from the start of deceleration to the completion of stop, the greater the progress of temperature drop and solidification of the sliding portion, and the greater the torque applied to the spindle mechanism at the time of stop. Also, the generation of excessive torque load may affect the quality of the joined product.

特開2015-174179号公報JP 2015-174179 A

本発明は、摩擦接合における機械的負荷の低減、接合品質の安定化を図ることができる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of reducing the mechanical load in friction welding and stabilizing the welding quality.

上記目的を達成するため、本発明の摩擦接合装置は、
第1ワークを把持する第1主軸を回転可能に備えた第1主軸機構と、
前記第1ワークと回転軸線方向に対向するように第2ワークを把持する第2主軸を回転可能に備えた第2主軸機構であって、前記第2主軸を前記第1主軸に対して前記回転軸線方向に相対移動可能な第2主軸機構と、
前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を制御する制御部と、
を備え、
互いに逆方向に回転する前記第1ワークと前記第2ワークとを前記回転軸線方向に当接
させ、前記第1ワークと前記第2ワークとの間の摺動部を摩擦熱により軟化させた後、前記第1ワークと前記第2ワークの回転を停止することで、前記第1ワークと前記第2ワークを前記摺動部で接合する摩擦接合装置において、
前記第1主軸機構と前記第2主軸機構は、それぞれの主軸の回転停止能力が互いに異なり、
前記制御部は、前記第1主軸の回転と前記第2主軸の回転が同時に停止するように、前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を、それぞれの前記回転停止能力に基づいて制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the friction welding device of the present invention includes:
a first spindle mechanism rotatably provided with a first spindle for gripping a first workpiece;
A second spindle mechanism rotatably provided with a second spindle for gripping a second workpiece so as to face the first workpiece in the rotation axis direction, wherein the second spindle rotates with respect to the first spindle. a second spindle mechanism capable of relative movement in the axial direction;
a control unit that controls the first spindle mechanism and the second spindle mechanism;
with
After the first work and the second work, which rotate in mutually opposite directions, are brought into contact with each other in the direction of the rotation axis, and the sliding portion between the first work and the second work is softened by frictional heat. A friction welding device that joins the first work and the second work with the sliding portion by stopping the rotation of the first work and the second work,
the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism have different rotation stop capacities of the respective main shafts,
The control unit controls the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism based on the respective rotation stop capacities so that the rotation of the first main shaft and the rotation of the second main shaft are stopped at the same time. characterized by

本発明によれば、摩擦接合における機械的負荷の低減、接合品質の安定化が可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the mechanical load and stabilize the joint quality in friction welding.

本発明の実施形態に係る摩擦接合装置の模式図である。1 is a schematic diagram of a friction welding device according to an embodiment of the present invention; FIG. 正面主軸と背面主軸の回転停止時間(回転停止能力)の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of rotation stop time (rotation stop capability) of the front main shaft and the back main shaft; 正面主軸と背面主軸の回転停止時間(回転停止能力)の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of rotation stop time (rotation stop capability) of the front main shaft and the back main shaft; 本実施形態と比較例の回転停止時間を示す図である。It is a figure which shows the rotation stop time of this embodiment and a comparative example. 本実施形態と比較例のトルク負荷を示す図であるFIG. 4 is a diagram showing torque loads of the present embodiment and a comparative example; 実施例1の摩擦接合工程のフロー図である。4 is a flow diagram of a friction-bonding process in Example 1. FIG. 実施例2の摩擦接合工程のフロー図である。FIG. 10 is a flow diagram of a friction-bonding process in Example 2;

以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施例を説明する。ただし、以下で説明する実施例は本発明の好ましい構成を例示的に示すものにすぎず、本発明の範囲をそれらの構成に限定するものではない。また、以下の説明における、装置のハードウェア構成及びソフトウェア構成、製造条件、構成部品の機能、材質、形状、その相対配置などは、特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。なお、同一の構成要素には原則として同一の参照番号を付して、繰り返しの説明を省略する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiments described below merely exemplify preferred configurations of the present invention, and do not limit the scope of the present invention to those configurations. Also, in the following description, the hardware configuration and software configuration of the device, manufacturing conditions, functions of components, materials, shapes, their relative positions, etc. are within the scope of the present invention unless there is a specific description. It is not intended to be limited to In principle, the same constituent elements are given the same reference numbers, and repeated explanations are omitted.

(実施形態)
図1(a)は、本発明の実施形態に係る摩擦接合装置としての工作機械1の構成を概略的に示す模式図である。図1(a)に示す工作機械1は、いわゆる自動旋盤装置であり、被加工物として例えば長尺棒材であるワークWを回転させ、これに切削工具(加工工具)をあてがうことで、切削加工(旋削加工)を施す装置である。本実施形態に係る工作機械1は、一本のワークWから加工済みワークを限界まで切り出すことができたら、その残材であるワークW2を、新たに供給されるワークW1と接合する摩擦接合装置としても利用可能に構成されている。
(embodiment)
FIG. 1(a) is a schematic diagram schematically showing the configuration of a machine tool 1 as a friction welding device according to an embodiment of the present invention. The machine tool 1 shown in FIG. 1(a) is a so-called automatic lathe device, in which a workpiece W, which is, for example, a long bar, is rotated, and a cutting tool (processing tool) is applied to the workpiece W to perform cutting. It is a device for processing (turning). The machine tool 1 according to the present embodiment is a friction welding device that joins the remaining work W2 to the newly supplied work W1 when the machined work W can be cut out from one work W to the limit. It is also configured to be available as

工作機械1は、概略、不図示の基台上に互いに対向配置された第1の主軸機構(正面主軸機構)100及び第2の主軸機構(背面主軸機構)200と、不図示の刃物台と、を備える。第1の主軸機構100は、第1の主軸(正面主軸)101を有し、第2の主軸機構200は、第2の主軸(背面主軸)201を有し、これら二つの主軸は、それぞれの軸線が互いに略同心や平行となるように配置される。その軸線方向をZ軸方向とし、軸線方向と直交する方向のうち、鉛直方向と平行な方向をX軸方向、水平方向と平行な方向をY軸方向とする。図1は、X軸方向に工作機械1の構成を見た平面視構成の概略図である。 The machine tool 1 generally includes a first spindle mechanism (front spindle mechanism) 100 and a second spindle mechanism (back spindle mechanism) 200 which are arranged opposite each other on a base (not shown), and a tool post (not shown). , provided. The first spindle mechanism 100 has a first spindle (front spindle) 101, the second spindle mechanism 200 has a second spindle (back spindle) 201, and these two spindles are They are arranged such that their axes are substantially concentric or parallel to each other. The axial direction is defined as the Z-axis direction, and among the directions orthogonal to the axial direction, the direction parallel to the vertical direction is defined as the X-axis direction, and the direction parallel to the horizontal direction is defined as the Y-axis direction. FIG. 1 is a schematic plan view of the configuration of the machine tool 1 viewed in the X-axis direction.

第2の主軸機構200は、第2の主軸201を回転可能に支持する第2の主軸台202を基台上でZ軸方向に移動させるための駆動機構GZを備える。駆動機構GZは、駆動源としてのモータMZ、ボールねじ、ガイドレール等により構成されたボールねじ駆動機構
である。なお、第1の主軸機構100についても、第1の主軸101を回転可能に支持する第1の主軸台102を基台上でZ軸方向に移動させるための駆動機構を備えよい。すなわち、第1の主軸機構100と第2の主軸機構200とを主軸の回転軸線方向であるZ軸方向に相対移動可能にする機構としては特定の構成に限定されるものではない。また、第1の主軸台102、第2の主軸台202を、Z軸方向だけでなく、Y軸方向やX軸方向に移動させる駆動機構を備えてもよい。
The second spindle mechanism 200 includes a drive mechanism GZ for moving a second spindle head 202 that rotatably supports a second spindle 201 on the base in the Z-axis direction. The drive mechanism GZ is a ball screw drive mechanism including a motor MZ as a drive source, a ball screw, a guide rail, and the like. The first spindle mechanism 100 may also include a drive mechanism for moving the first spindle stock 102, which rotatably supports the first spindle 101, on the base in the Z-axis direction. That is, the mechanism that allows the first spindle mechanism 100 and the second spindle mechanism 200 to move relative to each other in the Z-axis direction, which is the rotation axis direction of the spindle, is not limited to a specific configuration. Further, a drive mechanism may be provided to move the first headstock 102 and the second headstock 202 not only in the Z-axis direction but also in the Y-axis direction and the X-axis direction.

第1の主軸台102は、例えば、不図示のビルトインモータを備えており、その回転駆動力により、第1の主軸101を回転駆動することができるように構成されている。同様に、第2の主軸台202も、不図示の駆動源から提供される回転駆動力により、第2の主軸201を回転駆動することができるように構成されている。なお、動力源構成としては、ビルトインモータに限定されるものではなく、外部の動力源から回転駆動力を伝達して回転させるような構成であってもよい。 The first headstock 102 has, for example, a built-in motor (not shown), and is configured to rotate the first spindle 101 by its rotational driving force. Similarly, the second headstock 202 is also configured to rotate the second spindle 201 by a rotational drive force provided from a drive source (not shown). The power source configuration is not limited to a built-in motor, and may be a configuration that rotates by transmitting rotational driving force from an external power source.

第1の主軸101は、ワークW1を保持又は把持するためのワーク保持穴を備えた中空構造を有しており、ワークW1を把持状態(第1の主軸101におけるワークW1の軸心が定まり、かつ軸方向の移動が規制された状態)とするための不図示のチャックやチャックスリーブを備える。ワーク保持穴は、軸線方向に第2の主軸側に向かって開口しており、ワークW1のうち開口から露出した部分が、不図示の刃物台に支持された切削工具により旋削加工が施される部分となる。第1の主軸101の前にワークW1の支持構造であるガイドブッシュを配置してもよい。 The first spindle 101 has a hollow structure with a workpiece holding hole for holding or gripping the workpiece W1, and the workpiece W1 is gripped (the axial center of the workpiece W1 on the first spindle 101 is determined, A chuck and a chuck sleeve (not shown) are provided for the state in which movement in the axial direction is regulated). The work holding hole opens toward the second spindle side in the axial direction, and the portion of the work W1 exposed from the opening is turned by a cutting tool supported by a tool rest (not shown). become part. A guide bush, which is a support structure for the work W1, may be arranged in front of the first main spindle 101 .

また、上述した不図示のチャックやチャックスリーブは、軸線方向の移動が規制されたチャックに対して、後方からチャックスリーブがテーパ面を介して軸線方向に接合する構成となっている。チャックスリーブは、不図示の油圧やエア等で駆動する流体シリンダから付与される力を受けて軸線方向に移動しようとすることで、チャックに対し、軸心に向かう方向の分力を含む力を作用させ、チャックに設けられたスリットが閉じるような締め付け力をチャックに発生させる。これにより、ワークW1を把持する状態が形成される。 In addition, the chuck and chuck sleeve (not shown) described above are configured such that the chuck sleeve is axially joined to the chuck, whose movement in the axial direction is restricted, from behind via the tapered surface. The chuck sleeve receives force from a fluid cylinder (not shown) driven by hydraulic pressure, air, or the like and tries to move in the axial direction, thereby exerting a force including a force component in the axial direction on the chuck. The clamping force is applied to the chuck so as to close the slit provided in the chuck. Thereby, a state of gripping the workpiece W1 is formed.

第2の主軸201側の構成は、第1の主軸101側の構成と同様、ワークW2を把持して回転させることが可能な構成となっている。基本的な構成は、従来既知の背面主軸構成と同様である。工作機械1が摩擦接合装置として利用される場合において、第2の主軸201が把持するワークW2は、第1の主軸101に把持され刃物台の切削工具により旋削加工が行われた後に残った残材としてのワークとなる。 The configuration of the second spindle 201 side is, like the configuration of the first spindle 101 side, a configuration capable of gripping and rotating the workpiece W2. The basic configuration is similar to the conventionally known back spindle configuration. When the machine tool 1 is used as a friction welding device, the work W2 gripped by the second main spindle 201 is a residue left after it has been gripped by the first main spindle 101 and turned by the cutting tool of the tool rest. It becomes a workpiece as a material.

工作機械1は、例えばCPU(中央演算処理装置)等のプロセッサとメモリとを有するコンピュータで構成された制御部を備える。制御部は、各主軸機構100、200や刃物台、不図示のワーク供給部などの工作機械1を構成する各部の各種動作を制御する。 The machine tool 1 includes a control section configured by a computer having a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory. The control unit controls various operations of each unit that constitutes the machine tool 1, such as the spindle mechanisms 100 and 200, the tool post, and a work supply unit (not shown).

図1(b)は、本実施形態に係る摩擦接合装置としての工作機械1によるワークW1とワークW2の摩擦接合時の様子を示す模式図である。なお、図1(b)では、図1(a)に示した制御部の図示を省略している。 FIG. 1(b) is a schematic diagram showing a situation in which the work W1 and the work W2 are friction-welded by the machine tool 1 as the friction-welding apparatus according to the present embodiment. In addition, in FIG.1(b), illustration of the control part shown to Fig.1 (a) is abbreviate|omitted.

摩擦接合装置としての工作機械1は、二つのワークW1、W2の摺動部に生じる摩擦熱により摺動部を軟化させるとともに、圧力をかけながら摺動部の相対回転を停止することで摺動部を接合させ、二つのワークW1、W2を一体的に接合するものである。第1の主軸101に把持されるワークW1は、当該摩擦接合工程の後に実施される旋削加工における被加工物として用意された新しい棒材である。一方、第2の主軸201に把持されるワークW2は、上述したように、当該摩擦接合工程の前に実施された旋削加工における残材としての棒材である。 The machine tool 1 as a friction welding device softens the sliding portions by frictional heat generated in the sliding portions of the two works W1 and W2, and stops the relative rotation of the sliding portions while applying pressure. The two works W1 and W2 are integrally joined by joining the parts. A work W1 gripped by the first main spindle 101 is a new bar material prepared as a work piece for turning which is performed after the friction welding process. On the other hand, the work W2 gripped by the second spindle 201 is, as described above, a bar material left over from the turning process performed prior to the friction welding process.

先ず、図1(a)に示すように、二つのワークW1、W2が回転軸線方向であるZ軸方向に互いに離れた状態で、第1の主軸101と第2の主軸201をそれぞれ回転させる。それぞれの回転数が所定の回転数で安定したら、駆動機構GZにより第2の主軸201をZ軸方向に第1の主軸101に近づけるように移動させる。 First, as shown in FIG. 1A, the first main spindle 101 and the second main spindle 201 are rotated while the two works W1 and W2 are separated from each other in the Z-axis direction, which is the direction of the rotation axis. When the respective rotation speeds are stabilized at a predetermined rotation speed, the drive mechanism GZ moves the second main shaft 201 closer to the first main shaft 101 in the Z-axis direction.

そして、図1(b)に示すように、第1の主軸101と第2の主軸201のZ軸方向の相対距離を、第1のワークW1と第2のワークW2の対向端面同士が所定の当接圧で互いに押し付けられるように維持し、第1のワークW1と第2のワークW2を摺動させる。第1のワークW1と第2のワークW2の摺動部には摩擦熱が生じ、摺動部が軟化した状態となる。摩擦によって摺動部が十分に軟化し、第1のワークW1と第2のワークW2の間に高温の軟化部分Jが形成された状態となったら、加圧を維持しつつ主軸間の相対回転を停
止する。回転停止により軟化部分Jの熱が引いて固まることで、第1のワークW1と第2
のワークW2とが一体的に結合した状態となる。これにより、残材と新材とが一体となった一本の棒材が形成される。
Then, as shown in FIG. 1(b), the relative distance in the Z-axis direction between the first main spindle 101 and the second main spindle 201 is set to a predetermined distance between the facing end surfaces of the first workpiece W1 and the second workpiece W2. The first work W1 and the second work W2 are slid while being kept pressed against each other by contact pressure. Frictional heat is generated in the sliding portions of the first work W1 and the second work W2, and the sliding portions are in a softened state. When the sliding portion is sufficiently softened by friction and a high-temperature softened portion J is formed between the first work W1 and the second work W2, the relative rotation between the spindles is started while the pressure is maintained. to stop. When the rotation is stopped, the heat of the softened portion J is removed and solidified, so that the first work W1 and the second work W1 are separated from each other.
, and the workpiece W2 are integrally connected. As a result, a single bar is formed by integrating the remaining material and the new material.

ここで、第1の主軸機構100と第2の主軸機構200は、それぞれの主軸の回転を停止する際の能力、典型的には、主軸の回転停止制御を開始(減速を開始)してから回転が完全に停止するまでに要する時間、に差異がある場合がある。 Here, the first spindle mechanism 100 and the second spindle mechanism 200 have the ability to stop the rotation of their respective spindles. There may be a difference in the time it takes for the rotation to completely stop.

図2及び図3に、正面主軸としての第1の主軸101を回転する第1の主軸機構100と、背面主軸としての第2の主軸201を回転する第2の主軸機構200との間の、回転停止時間(回転停止能力)の違いを示す。第1の主軸機構100と第2の主軸機構200との間において、例えば、それぞれの構成部品の種類やサイズや重量等に違いがあるような場合には、回転時にそれぞれの主軸に発生する慣性力に違いが生じる。特に、旋削加工を行う工作機械1を摩擦接合装置としても利用する場合には、正面主軸機構は背面主軸機構よりも大がかりな装置構成となるため、主軸回転時に発生する慣性力は、正面主軸機構の方が背面主軸機構よりも大きくなる傾向がある。 2 and 3, between a first spindle mechanism 100 that rotates a first spindle 101 as a front spindle and a second spindle mechanism 200 that rotates a second spindle 201 as a back spindle, The difference in rotation stop time (rotation stop capability) is shown. Between the first spindle mechanism 100 and the second spindle mechanism 200, for example, if there are differences in the types, sizes, weights, etc., of the respective components, the inertia generated in each spindle during rotation there is a difference in power. In particular, when the machine tool 1 for turning is also used as a friction welding device, the front spindle mechanism has a larger device configuration than the back spindle mechanism. tend to be larger than the back spindle mechanism.

ここで、主軸機構の回転停止能力とは、機構構成に含まれる慣性体の重量・電気的な停止力・機械的な停止力等に基づく総合的な指標であり、その具体的な大きさ、あるいは大きさの比較は、例えば、図2に示すような実験結果から得ることが可能である。 Here, the ability to stop the rotation of the spindle mechanism is a comprehensive index based on the weight of the inertia body, the electrical stopping force, the mechanical stopping force, etc. included in the mechanism configuration. Alternatively, a size comparison can be obtained, for example, from experimental results as shown in FIG.

図2に示すように、二つの主軸をそれぞれ同じ回転数で回転させた場合、減速を開始して停止状態となるまでに要する時間は、正面主軸の方が背面主軸よりも長くなる。なお、正面主軸機構と背面主軸機構とで、制御可能な回転数(最大回転数)に違いがある場合があり、より高速での回転を制御可能とするための機構構成の違いにより、正面主軸機構の方が背面主軸機構よりも慣性力が大きくなる場合がある。 As shown in FIG. 2, when the two main shafts are rotated at the same speed, the front main shaft takes longer than the back main shaft to start deceleration and stop. Note that there may be a difference in the number of rotations (maximum number of rotations) that can be controlled between the front spindle mechanism and the back spindle mechanism. The mechanism may have greater inertia force than the back spindle mechanism.

本実施形態に係る摩擦接合装置としての工作機械1では、第1の主軸101と第2の主軸202のそれぞれの回転停止タイミングが互いに一致するように、回転停止制御の開始タイミング等を調整した摩擦接合工程の制御を行う。二つの主軸の回転停止タイミングを一致させる方法としては、例えば、第1の主軸機構100と第2の主軸機構200との間の回転停止能力の違いを考慮し、それぞれの回転数を所定の値に設定するとともに、回転停止制御の開始のタイミング、すなわち減速を開始するタイミングに時間差を設ける。より具体的な構成例については、実施例を用いて後述する。 In the machine tool 1 as the friction welding device according to the present embodiment, the rotation stop control start timing and the like are adjusted so that the rotation stop timings of the first main spindle 101 and the second main spindle 202 coincide with each other. It controls the bonding process. As a method for matching the rotation stop timings of the two spindles, for example, considering the difference in rotation stopping ability between the first spindle mechanism 100 and the second spindle mechanism 200, the respective rotation speeds are adjusted to a predetermined value. , and a time difference is provided in the timing of starting rotation stop control, that is, the timing of starting deceleration. More specific configuration examples will be described later using examples.

図3に示すように、同じ回転数で回転させた第1の主軸101と第2の主軸201とを同じ停止タイミングTSで停止させるためには、第1の主軸101の減速タイミングT1を、第2の主軸201の減速タイミングT2よりも早く設定する必要がある。正面主軸と
しての第1の主軸101を回転する第1の主軸機構100は、第1の主軸101の回転時に発生する慣性力が大きく、その慣性力の違いにより、減速開始から回転停止までに要する時間が、背面主軸としての第2の主軸201のそれよりも長くなる。したがって、減速タイミングT1と減速タイミングT2との時間差を、第1の主軸101と第2の主軸201の減速開始から回転停止までに要する時間の違いに基づいて設定する。
As shown in FIG. 3, in order to stop the first main shaft 101 and the second main shaft 201 rotated at the same number of revolutions at the same stop timing TS, the deceleration timing T1 of the first main shaft 101 is changed to 2 must be set earlier than the deceleration timing T2 of the spindle 201 of No. 2. The first main spindle mechanism 100, which rotates the first main spindle 101 as the front main spindle, generates a large inertial force when the first main spindle 101 rotates. The time is longer than that of the second main axis 201 as the back main axis. Therefore, the time difference between the deceleration timing T1 and the deceleration timing T2 is set based on the difference in time required from the start of deceleration of the first spindle 101 and the second spindle 201 to the stop of rotation.

本実施形態における摩擦接合工程制御の利点について説明する。 Advantages of friction welding process control in this embodiment will be described.

二つのワークの摺動部の軟化の度合いは、二つのワークの間の相対回転数が低下するにつれて低下し、軟化の度合いが低下するほど摺動部での摺動抵抗力が増大する。そのため、停止制御開始(減速開始)から回転停止までの停止制御時間(期間)が長くなればなるほど、停止時における軟化度合いの低下の度合いが大きくなり、停止間際に主軸に生じるトルク負荷はより大きなものとなる。したがって、トルク負荷を低減するためには、できるだけ短時間で、軟化状態が維持されているうちに、すなわち、材料が冷えてトルク負荷が大きくなる前に、主軸の回転を停止するのが好ましい。 The degree of softening of the sliding portions of the two works decreases as the relative rotation speed between the two works decreases, and the lower the degree of softening, the greater the sliding resistance at the sliding portions. Therefore, the longer the stop control time (period) from the start of stop control (start of deceleration) to the stop of rotation, the greater the decrease in the degree of softening at the time of stop, and the greater the torque load generated on the spindle just before the stop. become a thing. Therefore, in order to reduce the torque load, it is preferable to stop the rotation of the main shaft as soon as possible while the softened state is maintained, that is, before the material cools down and the torque load increases.

また、二つの主軸の間で停止タイミングに差異があると、二つの主軸の回転機構それぞれに過大なトルク負荷がかかる可能性がある。工作機械1において使用頻度が相対的に高い正面主軸側の機構に対する機械的負荷が大きくなるのは、メンテナンスや装置寿命等の観点から好ましくない。したがって、二つの主軸の回転が停止するタイミングは同一であることが好ましい。 Also, if there is a difference in stop timing between the two main shafts, there is a possibility that an excessive torque load will be applied to each of the rotation mechanisms of the two main shafts. In the machine tool 1, it is not preferable from the viewpoint of maintenance, equipment life, etc. that the mechanical load on the mechanism on the side of the front spindle, which is used relatively frequently, becomes large. Therefore, it is preferable that the two main shafts stop rotating at the same timing.

図4は、本実施形態の摩擦接合構成における回転停止時間と、比較例として、片方の主軸のみを回転駆動して二つのワークを相対回転させることで摩擦接合する構成における回転停止時間と、を比較して示すグラフである。図4(a)は比較例の回転停止時間を示し、図4(b)は本実施形態の回転停止時間を示す。 FIG. 4 shows the rotation stop time in the friction welding configuration of the present embodiment and, as a comparative example, the rotation stop time in a configuration in which only one of the main shafts is rotationally driven and two workpieces are relatively rotated to perform friction welding. It is a graph shown for comparison. FIG. 4(a) shows the rotation stop time of the comparative example, and FIG. 4(b) shows the rotation stop time of this embodiment.

片方の主軸のみを回転駆動させる比較例の構成においては、摩擦接合に必要な回転数と、主軸の回転停止能力と、によって、回転停止時間が固定されてしまう。主軸機構の回転停止能力、典型的には、回転停止制御の開始から回転停止までに必要とする時間は、それぞれの機構構成における回転体の慣性力等に基づく、それぞれの機構構成固有のパラメータとなる。例えば、図4(a)の比較例では、回転停止に0.6秒が必要となり、これ以上短い時間で主軸の回転を停止させることはできない。 In the configuration of the comparative example in which only one of the main shafts is rotationally driven, the rotation stopping time is fixed by the number of rotations required for friction welding and the rotation stopping capability of the main shaft. The rotation stop capability of the spindle mechanism, typically the time required from the start of rotation stop control until the rotation stops, is a parameter specific to each mechanism configuration based on the inertial force of the rotor in each mechanism configuration. Become. For example, in the comparative example of FIG. 4A, it takes 0.6 seconds to stop the rotation, and the rotation of the spindle cannot be stopped in a shorter time.

一方、本実施形態では、二つの主軸をそれぞれ互いに逆方向に回転させることで、二つのワーク間に所定の相対回転数の回転を生じさせる。このような構成において二つの主軸の回転停止制御を略同時に行うことで、二つの主軸の片方のみを回転駆動させる比較例の構成よりも、回転停止制御の開始から回転停止までの時間を短くすることができる。また、本実施形態では、一方の主軸の回転数と他方の主軸の回転数とで決まる相対回転数が、摩擦接合に必要となる所定の回転数を得られる範囲において、二つの主軸の回転数を任意に設定することができる。すなわち、慣性力が大きく回転停止能力が低い正面主軸については、停止制御に要する時間を短くするために、回転数をできるだけ低く設定する。一方、慣性力が小さく回転停止能力が高い背面主軸については、回転数を上げても停止制御に必要な時間を正面主軸よりも短くすることができるので、必要な相対回転数を満たすために、高い回転数に設定する。これにより、図4(b)の本実施形態の構成例では、停止制御に要する時間を0.2秒に短縮することができる。 On the other hand, in this embodiment, the two main shafts are rotated in directions opposite to each other, so that the two workpieces are rotated at a predetermined relative rotation speed. By performing the rotation stop control of the two spindles substantially simultaneously in such a configuration, the time from the start of the rotation stop control to the rotation stop is shorter than the configuration of the comparative example in which only one of the two spindles is rotationally driven. be able to. Further, in the present embodiment, the relative number of revolutions determined by the number of revolutions of one main shaft and the number of revolutions of the other main shaft is within a range in which a predetermined number of revolutions required for friction welding can be obtained. can be set arbitrarily. That is, for the front main spindle, which has a large inertial force and a low rotation stopping ability, the rotational speed is set as low as possible in order to shorten the time required for stop control. On the other hand, for the back spindle, which has a small inertial force and high rotation stoppage capability, the time required for stop control can be shortened compared to the front spindle even if the rotation speed is increased. Set to high RPM. As a result, in the configuration example of this embodiment shown in FIG. 4B, the time required for stop control can be shortened to 0.2 seconds.

図5は、本実施形態の摩擦接合構成において発生するトルク負荷と、比較例の摩擦接合構成(片方の主軸のみを回転駆動)において発生するトルク負荷と、を比較して示すグラフである。図5(a)は比較例のトルク負荷を示し、図5(b)は本実施形態のトルク負
荷を示す。なお、図5(a)と図5(b)のそれぞれにおいて、図左側のピーク値は、回転する二つのワークを当接させたタイミングで発生するトルク負荷である。また、図5(a)と図5(b)のそれぞれにおいて、図右側でトルク負荷がピーク後にゼロとなっているのは主軸の回転が停止した状態を示しており、その回転停止直前で発生するピークが回転停止時に発生するトルク負荷である。
FIG. 5 is a graph showing a comparison between the torque load generated in the friction-bonded structure of this embodiment and the torque load generated in the friction-bonded structure of the comparative example (only one main shaft is driven to rotate). FIG. 5(a) shows the torque load of the comparative example, and FIG. 5(b) shows the torque load of this embodiment. In each of FIGS. 5(a) and 5(b), the peak value on the left side of the figure is the torque load generated at the timing when two rotating works are brought into contact with each other. In each of FIGS. 5(a) and 5(b), the fact that the torque load becomes zero after the peak on the right side of the figure indicates that the spindle has stopped rotating. is the torque load that occurs when the rotation stops.

比較例の構成では、図4(a)に示したように、回転停止に時間を要するため、停止状態に近づいたときの二つのワークの摺動部の温度低下が大きく、材料の軟化度合いの低下による摺動部での摺動抵抗力が増大しやすい。そのため、図5(a)に示すように、二つのワークを当接させる際のトルク負荷よりも大きなトルク負荷が発生してしまうことがある。 In the configuration of the comparative example, as shown in FIG. 4(a), it takes time to stop the rotation, so the temperature drop in the sliding portion of the two works is large when approaching the stop state, and the degree of softening of the material decreases. The sliding resistance at the sliding portion tends to increase due to the decrease. Therefore, as shown in FIG. 5(a), a torque load larger than the torque load when bringing two works into contact may occur.

一方、本実施形態では、図4(b)に示したように、回転停止に要する時間を比較例よりも短くすることができるため、停止状態に近づいたときでも、材料の軟化状態が維持され、摺動部での摺動抵抗力の増大が抑えられる。したがって、図5(b)に示すように、回転停止直前で発生するピーク値を、図5(a)に示す比較例のピーク値よりも大幅に低減することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 4(b), the time required for stopping the rotation can be made shorter than in the comparative example. , an increase in sliding resistance at the sliding portion is suppressed. Therefore, as shown in FIG. 5(b), the peak value generated immediately before the rotation is stopped can be significantly reduced compared to the peak value of the comparative example shown in FIG. 5(a).

本実施形態の摩擦接合方法のより具体的な構成例である実施例について説明する。 An example, which is a more specific configuration example of the friction welding method of the present embodiment, will be described.

<実施例1>
図6は、本発明の実施例1の摩擦接合工程のフロー図である。実施例1では、回転停止能力に応じて、二つの主軸の回転数をそれぞれ所定の回転数に設定し、二つの主軸の回転が同時に止まるように、減速開始タイミングを調整する。
<Example 1>
FIG. 6 is a flow chart of the friction-bonding process of Example 1 of the present invention. In the first embodiment, the rotational speeds of the two main shafts are each set to a predetermined rotational speed according to the rotation stopping capability, and the deceleration start timing is adjusted so that the rotation of the two main shafts stops at the same time.

すなわち、第1の主軸を第1の回転数で回転させるとともに、第2の主軸を第2の回転数で回転させる(S101)。回転数の設定は、第1の主軸と第2の主軸とでそれぞれ異なる回転数に設定してよい(第1回転数≠第2回転数)。例えば、図4(b)に示したように、摩擦接合に必要な相対回転数を確保できる範囲で、回転物の慣性が大きい正面主軸の回転数を小さく、回転物の慣性が小さい背面主軸の回転数を大きくしてよい。 That is, the first spindle is rotated at a first rotation speed and the second spindle is rotated at a second rotation speed (S101). Different rotation speeds may be set for the first spindle and the second spindle (first rotation speed ≠ second rotation speed). For example, as shown in FIG. 4(b), the rotational speed of the front main shaft, which has a large inertia of the rotating object, is reduced, and the rotational speed of the back main shaft, which has a low inertia of the rotating object, within the range where the relative rotational speed required for friction welding can be secured. You can increase the number of revolutions.

第1の主軸と第2の主軸のそれぞれの回転が安定したら、それぞれの主軸が把持するワークの先端面同士を圧接し、摩擦熱により二つのワークの摺動部を軟化させる(S102)。 When the rotation of each of the first spindle and the second spindle is stabilized, the tip surfaces of the workpieces gripped by the respective spindles are brought into pressure contact to soften the sliding portions of the two workpieces by frictional heat (S102).

二つのワークの摺動部が十分に軟化したら、第1の主軸の減速を第1の減速タイミングで開始し(S103)、第2の主軸の減速を第2の減速タイミングで開始する(S104)。本実施例では、回転停止能力が低い(回転停止に時間がかかる)第1の主軸の減速を、第2の主軸の減速よりも早いタイミングで行う。各タイミングは、各主軸それぞれの回転停止能力に基づいて設定することで、二つの主軸の停止タイミングを一致させることができる(S105)。 When the sliding portions of the two workpieces are sufficiently softened, deceleration of the first spindle is started at the first deceleration timing (S103), and deceleration of the second spindle is started at the second deceleration timing (S104). . In this embodiment, the first spindle, which has a low rotation stopping capability (it takes a long time to stop rotation), is decelerated at an earlier timing than the deceleration of the second spindle. By setting each timing based on the rotation stopping capability of each spindle, it is possible to match the stop timings of the two spindles (S105).

以上、本実施例の摩擦接合工程によれば、摩擦接合に必要な相対回転数を確保しつつ、両軸の回転停止を同時に完了することで、摩擦接合工程の全体の停止時間の短縮を図ることが可能となる。そして、回転停止時間が短くなることで材料がより軟化した状態で主軸の回転を停止させることができるので、回転停止時に発生するトルク負荷を抑制することができる。 As described above, according to the friction-joining process of the present embodiment, the stop time of the entire friction-joining process is shortened by simultaneously completing the stoppage of the rotation of both shafts while ensuring the relative number of rotations necessary for friction-joining. becomes possible. Since the rotation stop time is shortened, the rotation of the main spindle can be stopped in a state in which the material is softened further, so that the torque load generated when the rotation is stopped can be suppressed.

なお、第1主軸の回転数と第2主軸の回転数は、同じ回転数であってもよい。正面主軸と背面主軸のいずれも最大回転数が5000rpmの装置の場合においては、上限いっぱ
いの回転数で接合を実施してもよい。両軸の回転数を5000rpmに設定し、停止能力が高い方の主軸の減速を先に開始し、その後に低い方の主軸の減速を開始することで、二つのワークの接合面が最も熱を保持した状態で回転停止を完了することができる。
The number of revolutions of the first main shaft and the number of revolutions of the second main shaft may be the same. In the case of an apparatus in which both the front main shaft and the back main shaft have a maximum rotation speed of 5000 rpm, joining may be performed at the maximum rotation speed. By setting the rotation speed of both shafts to 5000 rpm and decelerating the main shaft with the higher stopping ability first and then decelerating the main shaft with the lower stopping ability, the joint surfaces of the two workpieces generate the most heat. Rotation stop can be completed while holding.

<実施例2>
図7は、本発明の実施例2の摩擦接合工程のフロー図である。実施例2では、二つの主軸の回転停止制御について、減速開始のタイミングと、停止完了のタイミングとを、それぞれ一致させる。それらのタイミングを一致させるために、各主軸の回転数の設定を、それぞれの回転停止能力に応じて調整する。
<Example 2>
FIG. 7 is a flow chart of the friction bonding process of Example 2 of the present invention. In the second embodiment, the timing for starting deceleration and the timing for completing stoppage are made to coincide with each other in the rotation stop control of the two spindles. In order to match those timings, the setting of the rotation speed of each spindle is adjusted according to the rotation stopping capability of each.

すなわち、第1の主軸を第3の回転数で回転させるとともに、第2の主軸を第4の回転数で回転させる(S201)。第3の回転数と第4の回転数は、第1の主軸の回転停止時間と、第2の主軸の回転停止時間とが、それぞれ同じ停止時間(第1停止時間)となるように設定される。第1の主軸と第2の主軸は回転停止能力が互いに異なるため、第3の回転数と第4の回転数は互いに異なる値となる。例えば、回転物の慣性が大きい正面主軸としての第1の主軸の回転数(第3の回転数)は、回転物の慣性が小さい背面主軸としての第2の主軸の回転数(第4の回転数)よりも小さい回転数であって、停止時間が同じになる回転数に設定される。 That is, the first spindle is rotated at the third rotation speed, and the second spindle is rotated at the fourth rotation speed (S201). The third rotation speed and the fourth rotation speed are set so that the rotation stop time of the first spindle and the rotation stop time of the second spindle are the same stop time (first stop time). be. Since the first main shaft and the second main shaft have different rotation stop capacities, the third rotation speed and the fourth rotation speed have different values. For example, the rotation speed (third rotation speed) of the first main spindle as the front main spindle having a large inertia of the rotating body is the number of rotations (the fourth rotation speed) of the second main spindle serving as the back main spindle having a low inertia of the rotating body. number), and the stop time is set to be the same.

第1の主軸と第2の主軸のそれぞれの回転が安定したら、それぞれの主軸が把持するワークの先端面同士を圧接し、摩擦熱により二つのワークの摺動部を軟化させる(S202)。 When the rotation of each of the first spindle and the second spindle is stabilized, the tip surfaces of the workpieces gripped by the respective spindles are pressed against each other, and the sliding portions of the two workpieces are softened by frictional heat (S202).

二つのワークの摺動部が十分に軟化したら、第1の主軸の減速と第2の主軸の減速を同じタイミングで開始する(S203)。上述したように、各主軸の回転数はそれぞれの回転停止能力に応じて、回転停止にかかる時間が同じとなるように設定されている。したがって、二つの主軸は互いに一致したタイミングで停止する(S204)。 When the sliding portions of the two works are sufficiently softened, the deceleration of the first spindle and the deceleration of the second spindle are started at the same timing (S203). As described above, the rotation speed of each spindle is set so that the time required for rotation stoppage is the same according to the rotation stoppage capability of each spindle. Therefore, the two spindles stop at the same timing (S204).

実施例2の摩擦接合工程によれば、実施例1のように減速開始のタイミングにずれがないため、相対回転数の低下が始まってから相対回転数がゼロになるまでの時間を、実施例1の制御よりも短くすることができる。したがって、回転停止時に発生するトルク負荷をより効果的に抑制することができる。 According to the friction bonding process of Example 2, there is no deviation in the timing of deceleration start as in Example 1, so the time from when the relative rotation speed starts to decrease to when the relative rotation speed becomes zero is It can be shorter than the control of 1. Therefore, it is possible to more effectively suppress the torque load generated when the rotation is stopped.

本発明の実施形態及び実施例によれば、回転数をそれぞれの主軸の回転物の慣性の大きさに合わせた値に設定し、互いに逆方向に回転させることで、回転停止に要する時間を短縮し、回転停止時に発生するトルク負荷を低減することができる。これにより、過大なトルク負荷の発生による治具やワークの損傷を抑制することができる。また、接合品における接合強度や、種類の異なるワーク同士を摩擦接合するような場合の特定位相接合の安定度を向上させることが可能となる。 According to the embodiments and examples of the present invention, the rotation speed is set to a value that matches the inertia of the rotating object of each spindle, and the spindles are rotated in mutually opposite directions, thereby shortening the time required to stop rotation. and the torque load generated when the rotation is stopped can be reduced. As a result, damage to jigs and workpieces due to excessive torque load can be suppressed. In addition, it is possible to improve the bonding strength of the bonded product and the stability of specific phase bonding when friction bonding works of different types.

また、本実施形態及び実施例によれば、工作機械1における既存の機械構成を変えずに、摩擦接合時の主軸回転停止時間の短縮が可能である。すなわち、特別な装置構成を別途追加等する必要がなく、低コストで簡易に、摩擦接合装置として利用する際の機械負荷の低減や接合品質の安定化などの効果を得ることができる。 Further, according to the present embodiment and example, it is possible to shorten the rotation stop time of the spindle during friction welding without changing the existing machine configuration of the machine tool 1 . That is, there is no need to add a special device configuration separately, and effects such as reduction of mechanical load and stabilization of joint quality when used as a friction welding device can be obtained easily at low cost.

<その他>
二つの主軸の停止タイミングを一致させる方法としては、上述の実施形態及び実施例で説明した方法に限定されるものではない。例えば、モータの駆動電力を制御することで、主軸の停止動作を制御してもよい。すなわち、回転停止能力に応じて、逆向きの力が生じるように電流・電圧を調整することで電気的に各主軸の回転停止動作を制御してもよい。
また、ブレーキ等の制動手段により主軸に対して外部から制動力を付与・制御することで、機械的に各主軸の回転停止動作を制御するようにしてもよい。
<Others>
The method of matching the stop timings of the two spindles is not limited to the methods described in the above embodiments and examples. For example, the stop operation of the spindle may be controlled by controlling the drive power of the motor. That is, the rotation stopping operation of each spindle may be electrically controlled by adjusting the current/voltage so that a force in the opposite direction is generated according to the rotation stopping capability.
Further, the rotation stopping operation of each main shaft may be mechanically controlled by externally applying and controlling a braking force to the main shaft by braking means such as a brake.

1…工作機械、100…第1主軸機構、101…第1主軸、102…第1主軸台、200…第2主軸機構、201…第2主軸、202…第2主軸台、GZ…駆動機構、W1…第1ワーク、W2…第2ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Machine tool, 100... 1st spindle mechanism, 101... 1st spindle, 102... 1st headstock, 200... 2nd spindle mechanism, 201... 2nd spindle, 202... 2nd headstock, GZ... drive mechanism, W1... First work, W2... Second work

Claims (8)

第1ワークを把持する第1主軸を回転可能に備えた第1主軸機構と、
前記第1ワークと回転軸線方向に対向するように第2ワークを把持する第2主軸を回転可能に備えた第2主軸機構であって、前記第2主軸を前記第1主軸に対して前記回転軸線方向に相対移動可能な第2主軸機構と、
前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を制御する制御部と、
を備え、
互いに逆方向に回転する前記第1ワークと前記第2ワークとを前記回転軸線方向に当接させ、前記第1ワークと前記第2ワークとの間の摺動部を摩擦熱により軟化させた後、前記第1ワークと前記第2ワークの回転を停止することで、前記第1ワークと前記第2ワークを前記摺動部で接合する摩擦接合装置において、
前記第1主軸機構と前記第2主軸機構は、それぞれの主軸の回転停止能力が互いに異なり、
前記制御部は、前記第1主軸の回転と前記第2主軸の回転が同時に停止するように、前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を、それぞれの前記回転停止能力に基づいて制御することを特徴とする摩擦接合装置。
a first spindle mechanism rotatably provided with a first spindle for gripping a first workpiece;
A second spindle mechanism rotatably provided with a second spindle for gripping a second workpiece so as to face the first workpiece in the rotation axis direction, wherein the second spindle rotates with respect to the first spindle. a second spindle mechanism capable of relative movement in the axial direction;
a control unit that controls the first spindle mechanism and the second spindle mechanism;
with
After the first work and the second work, which rotate in mutually opposite directions, are brought into contact with each other in the direction of the rotation axis, and the sliding portion between the first work and the second work is softened by frictional heat. A friction welding device that joins the first work and the second work with the sliding portion by stopping the rotation of the first work and the second work,
the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism have different rotation stop capacities of the respective main shafts,
The control unit controls the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism based on the respective rotation stop capacities so that the rotation of the first main shaft and the rotation of the second main shaft are stopped at the same time. A friction welding device characterized by:
前記制御部は、
前記第1主軸の回転と前記第2主軸の回転が同時に停止するように、
前記第1主軸機構が前記第1主軸の回転の減速を開始する第1減速タイミングを、前記第1主軸機構の前記回転停止能力に基づいて設定し、
前記第2主軸機構が前記第2主軸の回転の減速を開始する第2減速タイミングを、前記第2主軸機構の前記回転停止能力に基づいて設定することを特徴とする請求項1に記載の摩擦接合装置。
The control unit
so that the rotation of the first main shaft and the rotation of the second main shaft are stopped at the same time,
setting a first deceleration timing at which the first main shaft mechanism starts decelerating the rotation of the first main shaft based on the rotation stopping capability of the first main shaft mechanism;
2. The friction according to claim 1, wherein the second deceleration timing at which the second main shaft mechanism starts decelerating the rotation of the second main shaft is set based on the rotation stopping capability of the second main shaft mechanism. Welding equipment.
前記制御部は、
前記第1主軸の回転と前記第2主軸の回転が同時に停止するように、
前記第1主軸機構が前記第1主軸を回転させる第1回転数を、前記第1主軸機構の前記回転停止能力に基づいて設定し、
前記第2主軸機構が前記第2主軸を回転させる第2回転数を、前記第2主軸機構の前記回転停止能力に基づいて設定することを特徴とする請求項1に記載の摩擦接合装置。
The control unit
so that the rotation of the first main shaft and the rotation of the second main shaft are stopped at the same time,
setting a first rotation speed at which the first spindle mechanism rotates the first spindle based on the rotation stopping capability of the first spindle mechanism;
2. The friction welding apparatus according to claim 1, wherein a second rotation speed at which said second main shaft mechanism rotates said second main shaft is set based on said rotation stopping capability of said second main shaft mechanism.
前記第1主軸機構が前記第1主軸を回転させる回転数と、前記第2主軸機構が前記第2主軸を回転させる回転数と、が同じ回転数であり、
前記第1主軸機構が前記第1主軸の回転の減速を開始するタイミングと、前記第2主軸機構が前記第2主軸の回転の減速を開始するタイミングと、が異なることを特徴とする請求項1に記載の摩擦接合装置。
the number of revolutions at which the first main shaft mechanism rotates the first main shaft and the number of revolutions at which the second main shaft mechanism rotates the second main shaft are the same;
2. The timing at which the first spindle mechanism starts decelerating the rotation of the first spindle and the timing at which the second spindle mechanism starts decelerating the rotation of the second spindle are different. The friction welding device according to .
前記第1主軸機構が前記第1主軸を回転させる回転数と、前記第2主軸機構が前記第2主軸を回転させる回転数と、が異なる回転数であり、
前記第1主軸機構が前記第1主軸の回転の減速を開始するタイミングと、前記第2主軸機構が前記第2主軸の回転の減速を開始するタイミングと、が異なることを特徴とする請求項1に記載の摩擦接合装置。
The number of revolutions at which the first main shaft mechanism rotates the first main shaft is different from the number of revolutions at which the second main shaft mechanism rotates the second main shaft,
2. The timing at which the first spindle mechanism starts decelerating the rotation of the first spindle and the timing at which the second spindle mechanism starts decelerating the rotation of the second spindle are different. The friction welding device according to .
前記第1主軸機構が前記第1主軸を回転させる回転数と、前記第2主軸機構が前記第2主軸を回転させる回転数と、が異なる回転数であり、
前記第1主軸機構が前記第1主軸の回転の減速を開始するタイミングと、前記第2主軸機構が前記第2主軸の回転の減速を開始するタイミングと、が同じであることを特徴とする請求項1に記載の摩擦接合装置。
The number of revolutions at which the first main shaft mechanism rotates the first main shaft is different from the number of revolutions at which the second main shaft mechanism rotates the second main shaft,
The timing at which the first main shaft mechanism starts decelerating the rotation of the first main shaft and the timing at which the second main shaft mechanism starts decelerating the rotation of the second main shaft are the same. Item 1. The friction welding device according to item 1.
前記第1主軸機構と前記第2主軸機構が、前記第1主軸と前記第2主軸をそれぞれ同じ回転数で回転させたときに、前記第1主軸機構が前記第1主軸の減速開始から回転停止までに要する時間と、前記第2主軸機構が前記第2主軸の減速開始から回転停止まで要する時間と、が異なることを特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載の摩擦接合装置。 When the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism respectively rotate the first main shaft and the second main shaft at the same rotational speed, the first main shaft mechanism stops rotating after deceleration of the first main shaft is started. The friction welding device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the time required for the second main shaft mechanism to stop rotating from the start of deceleration of the second main shaft is different from the time required until . 第1ワークを把持する第1主軸を回転可能に備えた第1主軸機構と、
前記第1ワークと回転軸線方向に対向するように第2ワークを把持する第2主軸を回転可能に備えた第2主軸機構であって、前記第2主軸を前記第1主軸に対して前記回転軸線方向に相対移動可能な第2主軸機構と、
前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を制御する制御部と、
を備え、
互いに逆方向に回転する前記第1ワークと前記第2ワークとを前記回転軸線方向に当接させ、前記第1ワークと前記第2ワークとの間の摺動部を摩擦熱により軟化させた後、前記第1ワークと前記第2ワークの回転を停止することで、前記第1ワークと前記第2ワークを前記摺動部で接合する摩擦接合装置において、
前記第1主軸機構と前記第2主軸機構は、それぞれの主軸の回転停止能力が互いに異なり、
前記制御部は、前記第1主軸の回転と前記第2主軸の回転が同時に停止するように、前記第1主軸機構及び前記第2主軸機構を、それぞれの前記回転停止能力に基づいて制御することを特徴とする摩擦接合方法。
a first spindle mechanism rotatably provided with a first spindle for gripping a first workpiece;
A second spindle mechanism rotatably provided with a second spindle for gripping a second workpiece so as to face the first workpiece in the rotation axis direction, wherein the second spindle rotates with respect to the first spindle. a second spindle mechanism capable of relative movement in the axial direction;
a control unit that controls the first spindle mechanism and the second spindle mechanism;
with
After the first work and the second work, which rotate in mutually opposite directions, are brought into contact with each other in the direction of the rotation axis, and the sliding portion between the first work and the second work is softened by frictional heat. A friction welding device that joins the first work and the second work with the sliding portion by stopping the rotation of the first work and the second work,
the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism have different rotation stop capacities of the respective main shafts,
The control unit controls the first main shaft mechanism and the second main shaft mechanism based on the respective rotation stop capacities so that the rotation of the first main shaft and the rotation of the second main shaft are stopped at the same time. A friction welding method characterized by:
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