JPH01107987A - デイスクホイール等の縦型摩擦圧接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はディスクホイールその他、軸方向の長さに対し
て半径方向の長さが長い部材の縦型摩擦圧接装置に関す
るものである。

（従来の技術） 従来より、圧接の種類の１つとして接合しようとする２
個の材料を接触させて加圧しつつ、接触面に相対運動を
起こし、そこに発生する摩擦熱によって接触面の近傍を
加熱して接合する摩擦圧接が一般に知られている。

その摩擦圧接の種類の代表的なものとしては制動式摩擦
圧接（ブレーキ法）、蓄勢式摩擦圧接（フライホイール
法）および２Ｉｓ回転式摩擦圧接等がある。制動式摩擦
圧接は回転材料へ非回転材料を加圧接触して、その接触
面を摩擦発熱させた後、回転材料を停止させるに伴って
両材料の加圧力（アプセット推力）を増大させて圧接を
完了するものである。蓄勢式摩擦圧接はフライホイール
に回転エネルギーが貯えられて自由回転する回転材料へ
非回転材料を加圧接触して、その接触面で上記回転エネ
ルギーが消費（熱発生）されて回転材料が自然停止する
と圧接が完了するものである。

２軸回転式摩擦圧接は上記非回転材料を回転可能な被回
転材料とすると共にその回転軸に回転質量が取付けられ
たものであって、回転材料に被回転材料を加圧接触させ
るとその接触面における摩擦力によって被回転材料も回
転を始め、両材料の回転数が等しくなると圧接が完了し
たことになる。

その後、材料の回転状態において接触部分の外周に発生
したパリを刃物によって切削して完成品を得るものであ
る。

上述したような摩擦圧接における各装置は何れも材料が
左右方向へ移動して圧接される横型摩擦圧接装置であっ
て、その適用材料は小径（略２０ｏ３１以下）のものが
−船釣であった。

（発明が解決しようとする問題点） 摩擦圧接は、他の抵抗溶接等と異なり、要する入力が小
さいためエネルギー効率が高く、また圧接条件の設定お
よび制御が容易であり、更には異種材料間においても可
能であって、その利用価値は大きなものである。しかし
、上述のような従来の横型の摩擦圧接装置であっては、
重量の大きな大径の材料に対して、その固定保持のため
の手段も大きくなると共に、大きな重量を支持しながら
回転力を得なければならないことから、その回転させる
機構も大型且つ複雑になり、該摩擦圧接装置では大径の
材料を摩擦圧接することは実用性の面で不可能であった
。また、このような横型の摩擦圧接装置においては、圧
接時の溶融金属が重力の影響を受けて下方へ流動し、圧
接強度のばらつきが生じるという不具合もあった。

（問題点を解決するための手段） 上記の点に鑑みて本発明は軸方向の長さに対して半径方
向の長さが長い部材の摩擦圧接装置であって、一方の圧
接部材を略水平な台盤上に回転不能に保持する回り止め
手段が具備されると共に、他方の圧接部材を略水平に保
持し且つ回転自在とした保持手段が具備されたことを特
徴とするディスクホイール等の縦型摩擦圧接装置に係る
ものである。

（作用） 上記構成による本発明の作用として、先ず一方の圧接部
材は回り止め手段によって回転不能に保持され、他方の
圧接部材は保持手段によって回転自在に保持されて上下
方向に設置される。そして、上記圧接材料は片側が回転
された状態で相互に加圧接触されて、その接触面は摩擦
熱により溶融する。その後、上記回転を停止すると各圧
接材料は結合された状態 となるものである。

（実施例） 次に本発明における実施例を図面に沿って説明する。本
実施例の圧接部材としては自動車のディスクホイールを
構成するディスクおよびリムを採用した場合について述
べる。

く第１実施例〉 第１図および第２図を用いて第１実施例を説明する。

第１図に示すように本実施例の縦型摩擦圧接装置１は台
盤２上に載置されたリム位置決め治具３およびその上方
でリム４の回り止めとなる内外周のリムクランプ５，６
更にその上方に位置されたディスク７の位置決め治具８
、該ディスク７を保持する内外周のディスククランプ９
，１ｏを主要部として構成されている。

台盤２は周知の工作機械と同様に、重力の方向に対して
垂直な基準面を有するものであって、その略中央部には
後述する内周リムクランプ５の油圧シリンダ５ａが挿入
される挿入孔２ａが穿設されている。

リム位置決め治具３は上記台盤２上に載置された基板３
ａと更にその上方に設けられたアタッチメント３ｂから
なり、各々は台盤上にボルト止め等により固定されてい
ると共に、その中央部には後述する内周リムクランプ５
の一端が挿入される中心孔３ｃ、３ｃが貫通されている
。また、アタッチメント３ｂは適用されるリム４の内周
面４ａに合致した形状の外周面３ｄを有して該リム４の
水平方向の位置決めを図っている。従って、多種類のリ
ムを適用する装置の場合は該アタッチメント３ｂはリム
４の内径および内周形状に応じて交換されるものである
。

内周リムクランプ５は折曲されたクランプアーム５ｂが
その折曲部付近を中心に回動自在となるよう装置本体側
へ枢支されると共に、その下端が連結棒５ｃを介して油
圧シリンダ５ａ内のピストンロンド上端５ｄに枢支され
たリンク機構からなるものであって、該油圧シリンダ５
ａの作動によってクランプアーム５ｂはリム４の半径方
向へ拡張自在な構造となっている。尚、該リンク機構は
同心円上の３箇所、即ち１２０°の角度間隔を有して設
けられ、上記油圧シリンダ５ａの作動によって連動され
るものである。更に、クランプアーム５ｂ先端のリム内
周面との当接部分５ｅはリム４の内径に応じて交換自在
、若しくは伸縮自在となっている。

外周リムクランプ６は上記内周リムクランプ５に対面し
た箇所、即ち３箇所に設けられると共に、その一端には
リム４の外周面４ｂに略近似した形状の当接部６ａを有
するものであって、その他端は装置本体側へ固定される
か若しくは油圧装置（図示省略）によってリム４の半径
方向へ移動自在となっている。

ディスク位置決め治具８はディスク７の中央に穿設され
たハブ孔７ａへ挿入される中央突部８ａが設けられた円
盤状部材であって、後述する外周ディスククランプ１０
が取付けられたものである。

上記中央突部８ａはハブ孔７ａの内径と合致してディス
ク７の水平方向の位置決めとなるために、多種類のディ
スクを適用する装置においてはハブ孔７ａの径に応じて
交換されるものである。

内周ディスククランプ９はディスク７外縁の湾曲部７ｂ
内周を外方へ押圧して該ディスクを保持するものであっ
て、クランプアーム９ａの上端は連結部９ｂを介してス
ライド部材９ｃへ当接自在に設けられている。連結部９
ｂは同心円上の３箇所でディスク７の半径方向へ移動可
能に設けられたものであって、その一端面９ｅは後述す
るスライド部材９ｃの傾斜面９ｄと間隙を隔てて同傾斜
角度を有しており、他端９ｆは折曲されて上記クランプ
アーム９ａがボルト止め等により着脱自在に取付けられ
ている。スライド部材９Ｃは本装置の回転主軸１１内へ
挿通されると共に、上下方向へ移動可能であって、その
先端部付近に傾斜面９ｄが設けられている。

外周ディスククランプ１０は上述の如くディスク位置決
め治具８の外周縁に取付けられたものであって、上記内
周ディスククランプ９のクランプアーム９ａと対面した
位置で、ディスク位置決め治具８の下面から突設された
ものである。

次に上記構成による本実施例の作動について説明する。

先ず１台盤２上に載置されたリム位置決め治具３のアタ
ッチメント３ｂ上方からリム４を挿入設置することによ
って該リム４は水平方向に位置決めされ、そして油圧シ
リンダ５ａの作動により内周リムクランプ５のクランプ
アーム５ｂを回動（矢印Ａ）させてリム当接部分５ｅを
リム内周面４ａへ押圧させると共に、外周リムクランプ
６をリム４側へ移動（矢印Ｂ）させて両リム当接部５ｅ
、６ａによってリム４を挟持してリムの回り止めをする
。この時に各クランプの移動量を調整することによりリ
ムの真円度を得ておく。次にディスク７のハブ孔７ａを
ディスク位置決め治具８の中央突部８ａへ嵌合させた後
、スライド部材９ｃを下方へ移動することにより（矢印
Ｃ）、傾斜面９ｄが連結部９ｂを外方へ拡張する（矢印
Ｄ）に伴ってディスク７はクランプアーム９ａと外周デ
ィスククランプ１ｏとの間で挟持されて保持される。以
上の操作によってリム４およびディスク７は本装置１へ
取付けられたことになる。その後、回転主軸１１を回転
させると共に下降させると、保持されたディスク７は回
転状態においてリム４の上端と接触する。更にディスク
７を下降させるとディスク７とリム４の接触面の摩擦に
よって摩擦熱が発生し、該部分が溶融する。そして上記
回転を停止すると該溶融部が結合してディスク７とリム
４とは強固に圧接されたものになる。更に。

その圧接部分の断面は第２図に示すように結合部外方へ
パリ（鎖線）が成形されているために該バリを切削した
後完成品となる。尚、本実施例のりランプ装置は３箇所
に限定されることなく、その個数は増減（例えば６箇所
あるいは２箇所）しても良いものとする。

く第２実施例〉 次に本発明における第２実施例を特に第１実施例との相
違点について説明する。

第１実施例ではディスクをリムの上面に加圧接触させた
圧接であったのに対し１本実施例のものは第５図からも
わかるようにリム４の内周面へディスク７の外周端部を
圧接するものである。そして本実施例の特徴とするとこ
ろはリム４の回り止め手段としてリム４の外周において
リムの半径方向へ移動可能な複数個（例えば１２個）に
分割されたブロック１２（第４図参照）からなるシュリ
ンク手段が設けられたことである。該ブロック１２は第
４図に示すように上下２箇所にリムの外周面（特にビー
ドシート部分４ｃ）に当接する当接部１２ａ、１２ａを
有すると共に略中央部に油圧装置（図示省略）から延び
るピストンロッド１２ｂを固定するためのボルト孔１２
ｃがリムの半径方向に貫通されている。その他、第３図
からもわかるようにディスク位置決め手段８はディスク
を保持するための鍔付きボルト８ｂが螺スされる構成で
あると共に回転主軸１１を兼用したものである。

本第２実施例の作動としては略第１実施例と同様である
が、ディスクとリブとを接触面で溶融させて結合させる
瞬間にブロック１２のリムへの押圧力（アプセット推力
）を増大させて、結合と同時にリムの真円度を得ようと
するものである（−般にシュリンク工程と呼ばれる）。

結合されたディスクとリムは第１実施例と同様にパリ（
第５図鎖線）を切削して完成品となる。

このように本発明における縦型摩擦圧接装置でディスク
ホイールを組立てる場合には、これまでのＣｏ２溶接等
に比べ溶接時間が短縮されると共に第２実施例に示すよ
うなリム内周面へのディスクの溶接も容易に行えるもの
である。

尚、水弟１および第２実施例においては圧接材料として
自動車のディスクホイールを構成するディスクとリムの
圧接に関して述べたが１本発明はこれに限るものではな
く、様々な大径（３００ＩＩｌ１以上）の材料について
も適用可能なものである。

また、上記第１および第２実施例では位置決めの治具と
回り止めの治具は個別のものであったが本発明において
は１つの治具でその両機能を持つ治具も含むものである
。

（発明の効果） 上述の如く本発明の縦型摩擦圧接装置によればこれまで
圧接が不可能と考えられてきた軸方向の長さに対して半
径方向の長さが長い部材においても大型の装置を必要と
せず圧接が可能となるものであって、省スペース、省エ
ネルギー等のこれまで一般的な縦型の工作機械で知られ
ている効果だけでなく１重量の大きな部材を保持した状
態で回転させる機構が容易に得られると共に、圧接時の
溶融金属が重力の影響を受けて流動し、圧接強度にばら
つきが発生するということもなくなり、製品の均一性が
向上され、圧接装置に特有の優れた効果を生ずるもので
ある。また、本実施例のようにディスクホイールを構成
するディスクおよびリムの圧接の場合には加工時間が縮
小されると共に、横型では重力の影響を受けるために懸
念のあったリムの内周面へのディスクの圧接が容易に行
えるものとなるという様々な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の実施例を示し、第１図は第
１実施例における本装置の縦断面図、第２図は第１実施
例のディスクホイールの圧接部分を示す縦断面図、第３
図は第２実施例における本装置の縦断面図、第４図はブ
ロックの斜視図、第５図は第２実施例のディスクホイー
ルの圧接部分を示す縦断面図である。 １・・・・・・縦型摩擦圧接装置、２・・・・・・台盤
、３・・・・・・リム位置決め治具、４・・・・・・リ
ム、５・・・・・・内周リムクランプ、６・・・・・・
外周リムクランプ、７・・・・・・ディスク、８・・・
・・・ディスク位置決め治具、９・・・・・・内周ディ
スククランプ、１０・・・・・・外周ディスククランプ
、１１・・・・・・回転主軸、１２・・・・・・ブロッ
ク。 第２図 第３図 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸方向の長さに対して半径方向の長さが長い部材
   の摩擦圧接装置であって、一方の圧接部材を略水平な台
   盤上に回転不能に保持する回り止め手段が具備されると
   共に、他方の圧接部材を略水平に保持し且つ回転自在と
   した保持手段が具備されたことを特徴とするディスクホ
   イール等の縦型摩擦圧接装置。
2. （２）回り止め手段は多方締めの油圧クランプであるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のディスクホ
   イール等の縦型摩擦圧接装置。
3. （３）回り止め手段は円周方向に多数個分割されたブロ
   ックからなる圧接部材整形手段であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のディスクホイール等の縦型
   摩擦圧接装置。