JP7494145B2 - 摩擦接合装置及び摩擦接合方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
- 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。
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JP2021084720A JP7494145B2 (ja) | 2021-05-19 | 2021-05-19 | 摩擦接合装置及び摩擦接合方法 |
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DE102010034393A1 (de) | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Hochschule Magdeburg-Stendal (Fh) | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück durch Reibschweißen |
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- 2021-05-19 JP JP2021084720A patent/JP7494145B2/ja active Active
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DE102010034393A1 (de) | 2010-08-13 | 2012-02-16 | Hochschule Magdeburg-Stendal (Fh) | Verfahren und Vorrichtung zum Fügen eines ersten Werkstücks mit einem zweiten Werkstück durch Reibschweißen |
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