JPH01133692A - 摩擦溶接方法及び装置 - 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） 本発明は対向する２つの部材（ワーク）を回転させなが
ら押圧して接合する摩擦溶接方法及び装置に関する。

（従来の技術） 摩擦溶接によってパイプ状部材やロンド状部材を接合す
ると、接合部に環状のバリ（フラッシュ）が生じる。こ
のバリは接合部の周囲に盛り上がっているためバイトに
よって削ることで除去している。

しかしながらバイトによる切削は切粉の処理が面倒で、
バイトの寿命も短い。

そこで特開昭６２−８１２８３号或いは特開昭６２−８
３９１４号に開示される方法が提案される。この方法は
１つのベース上に接合装置と打抜き装置とを併設し、接
合装置によって摩擦溶接されたワークを打抜き装置に移
し、この打抜き装置によってバリをリング状に打抜いて
除去するようにしたものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述したようにバリを打抜くようにすれば切粉やバイト
の寿命等の問題は解消するが、接合ステーションと打抜
きステーションとが分離しているため、接合したワーク
を打抜きステーションに移すまでにワークの温度低下を
来たす。具体的には溶接直後の接合部の温度は約１３０
０℃であるが５秒後には約６ｏｏ℃まで温度が降下する
。

そして、接合部の温度が低下した後に打抜きを行うよう
にすると、打抜いた部分にムシレやカジリが発生するこ
ととなる。

Ｃ問題点を解決するための手段） 上記問題点を解決すべく本発明は、ベースに互いに接合
される一方のワークを保持するワーククランパを固定し
、このワーククランパに対し中空スピンドル軸によって
回転せしめられるワークチャックを進退自在に配設し、
前記中空スピンドル軸内に打抜き用のパンチロッドを挿
入した。

Ｃ作用） ワーククランパにて一方のワークを保持し、ワークチャ
ックにて他方のワークを保持し、ワークチャックをスピ
ンドル軸にて回転させつつワーククランパ方向に前進せ
しめ、それぞれのワークを回転させつつ押圧して接合し
、この後接合部に生じるバリを中空スピンドル軸内に挿
入されたパンチロッドにてワークを瞬時に移動させるこ
とで打抜く。

（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図は本発明にかかる摩擦溶接方法を実施する摩擦溶
接装置の全体斜視図、第２図は同装置の平面図、第３図
は同装置の正面図、第４図は同装置のワーククランパの
斜視図、第５図は同装置のワーククランパ及びパンチユ
ニットの斜視図、第６図は同装置によるワーク接合過程
を示す説明図である。

この摩擦溶接装置は、バイブ状をなす中間加工片Ｗ１の
両端部にロッド状をなす端部加工片Ｗ２．Ｗ３を同時に
摩擦溶接する装置である。

ベース１上には中央部に中間加工片Ｗ１をクランプする
ワーククランパ２を設置し、このワーククランパ２を挟
んで両側に端部加工片Ｗ２．Ｗ３を保持して回転しなが
ら中間加工片Ｗ１に押圧すると共にバリ取りのために中
間加工片Ｗ１をパンチングするワークチャック・パンチ
ユニット３．３を設置している。

ワーククランパ２は、クランパベース１１上に形成した
ガイドレール１２上に一対の往復台１３．１３を往復動
可能に載置し、クランパベース１１の側部にはこれらの
往復台１３．１３を往復動させる油圧モータ１４を取付
け、更に往復台１３．１３上にはワークを挿入保持する
各々半円状の開口部を有する一対の保持台１６゜１６を
固定し、これらの保持台１６．１６の内部には開口部の
周囲に放射状に複数で且つ開口部の軸方向に複数列にワ
ーククランププランジャ１７を収納し、この各ワークク
ランププランジャ１７の後部に耐圧ホース１８を介して
作動油を供給することによって各ワーククランププラン
ジャ１７が中心に向って突出してワークをクランプする
ようにしている。

また、保持台２２の側部には各々バリ取り用の半円状の
ダイス２６．２６を両側部に形成した一対のダイス台２
７．２７を摺動自在に嵌装し、このダイス台２７．２７
と保持台１６．１６との間にダイス台２７．２７を進退
動させて開閉させるダイス開閉用シリンダ２８．２８を
設けている。

ワークチャック・パンチユニット３は、ベース１上に敷
設したガイドレール３１上にチャックベース３２を摺動
自在に載置し、このチャックベース３２上にホルダ３４
を固定し、このホルダ３４内にはスピンドル３５を回転
自在に嵌装して、このスピンドル３５の先端部にワーク
をチャッキングする３個の爪３６ａを備えたチャック本
体３６を装着し、またホルダ３４上にはＡＣモータから
なるスピンドルモータ４１を取付け、このスピンドルモ
ータ４１の回転軸とスピンドル３５との間にベルト４２
を張装し、更にスピンドルモータ４１の下側にはロード
セルからなるトルク検出器４３を設けている。

また、ベース１上のホルダ３４の後方に支持部材４５を
立設し、この支持部材４５には一対のシリンダ４６．４
６を取付け、これらの各シリンダ４６のプランジャ４７
をホルダ３４の側部に連結して、これらのシリンダ４６
のプランジャ４７とホルダ３４との間にはロードセルか
らなる接合荷重検出器４８を介在させている。このよう
に各シリンダ４６．４６はそれぞれ荷重検出器４８゜４
８を介してホルダーに接続されているので、荷重検出器
が１個の場合に比べてより正確に接触位置及びアプセッ
ト完了位置を判断することができ、スライドのカジリ等
に左右されない。更に、支持部材４５の中央部にはパン
チシリンダ５１を装着し、このパンチシリンダ５１のプ
ランジャにパンチロッド５２を連結して、このパンチロ
ッド５２をスピンドル３５内に挿通している。

そして、ベース１の左後方にはこの摩擦溶接装置のシー
ケンス制御並びに圧力及び速度制御を司る制御盤６１を
設置し、ベース１の左前方には制御盤６１のモニタ出力
に基づいて所定のモニタリング表示をするモニタリング
装置６２を設置し、またベース１の中央前方にはこの摩
擦溶接装置に対して必要な情報等を入力する操作盤６３
を設置し、更にベース１の右後方には図示しない油圧ユ
ニットを設置している。

以上のように構成した摩擦溶接装置の作用について以下
に説明する。

先ず、図示しないワークローダによって供給された第６
図（Ａ）に示すような３個の中間加工片Ｗ１及び端部加
工片Ｗ２．Ｗ３のうち、中間加工片Ｗ１はワーククラン
パ２によってクランプし、端部加工片Ｗ２．Ｗ３はそれ
ぞれ左右のチャック・パンチユニット３．３のチャック
３６．３６にてチャッキングする。ここで、ワーククラ
ンパ２による中間加工片Ｗ１のクランプは、往復台１３
．１３を離間させて保持台１６．１６間を開口させた状
態で中間加工片Ｗ１を挿通し、油圧モータ１４によって
往復台１３．１３を前進させて保持台１６．１６を閉じ
て中間加工片Ｗ１を保持した後、各ワーククランププラ
ンジャ１７の後部に油圧を供給して中間加工片Ｗ１の外
周面に向って突出させることによって行なう。

この状態の下で、左右のチャック・パンチユニット３．
３の各シリンダ４６．４６を作動させてチャックベース
３２．３２をガイドレール３１に沿って移動させること
により、スピンドル３５すなわちチャック３６．３６を
前進させて端部加工片Ｗ２．Ｗ３の端面をワーククラン
パ２でクランプされている中間加工片Ｗ１の両端面に接
触させる。このとき、荷重検出器４８に対して予め定め
た荷重がかかつて加工片Ｗ　２　、−Ｗ　３が中間加工
片Ｗ１に接触したことが検出される。

そこで、この荷重検出器４８が加工片Ｗ２゜Ｗ３と中間
加工片Ｗ１との接触を検出したときに、−旦各シリンダ
４６．４６を作動させてチャックベース３２．３２つま
りチャック３６゜３６を微小距離後退させた後、スピン
ドルモータ４１．４１を駆動してスピンドル３５を介し
てチャック３６．３６でチャッキングしている端部加工
片Ｗ２．Ｗ３を予め定めた一定の速度で回転させる。

その後、シリンダ４６．４６を駆動してスピンドルを介
して端部加工片Ｗ２．Ｗ３を予め定めた一定の速度で予
め定めた一定時間前進させ、一定時間が経過したときに
アプセット圧力をかけると共にスピンドルモータ４１の
作動を停止して端部加工片Ｗ２．Ｗ３の回転を停止する
。このとき、端部加工片Ｗ２．Ｗ３は一定の速度で一定
の時間だけ送っているので接合に寄代する寄代量は一定
になる。

それによって、第６図（Ｂ）に示すように、中間加工片
Ｗ１の両端に端部加工片Ｗ２．Ｗ３がそれぞれ接合され
て製品Ｗができ、このとき製品Ｗの接合部の内外周面に
はバリＢができる。

そこで、次にワーククランパ２のダイス開閉用シリンダ
２８．２８を作動させてダイス台２７゜２７を前進させ
、ダイス２６．２６によって製品Ｗを把持する状態にし
た後、ワーククランパ２のワーククランププランジャ１
７による製品Ｗのクランプを解除する。

その後、パンチシリンダ５１．５１を交互に駆動してパ
ンチロッド５２，５２によって製品Ｗをパンチして左右
に押圧移動させることにより、ダイ２６．２６によって
第６図（Ｃ）に示すようにワークＷの外周面のバリＢを
打抜き除去する。

なお、上記実施例においては、中間加工片の両端に端部
加工片を溶接する場合に中間加工片を静止して各加工片
を回転させる例について説明したが、二つの被接合体を
いずれも回転させて接合する装置にも実施することがで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、摩擦溶接した後、
直ちにつまり接合部の温度が大幅に低下しないうちに同
一スチージョンにおいてバリを打抜いて除去するように
したので、切粉等の問題は生じないのは勿論のこと、バ
リを打抜いた跡にムシレやカジリが発生することがなく
、高品質の製品を得ることができる。

更に同一箇所に摩擦溶接装置をバリ打抜き装置を配設し
たため溶接位置から打抜き位置までの搬送装置が不要と
なり、装置全体がコンパクトになり、且つ作業のサイク
ルタイムも短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる摩擦溶接方法を実施する摩擦溶
接装置の全体斜視図、第２図は同装置の平面図、第３図
は同装置の正面図、第４図は同装置のワーククランパユ
ニットの斜視図、第５図は同装置のワーククランパ及び
パンチユニットの斜視図、第６図は同装置によるワーク
接合過程を示す説明図である。 尚、図面中、１はベース、２はワーククランパ、３はチ
ャック・パンチユニット、１６は保持台、１７はワーク
クランププランジャ、２６はダイス、２７はダイス台、
３２はチャックベース、３４はホルダ、３５はスピンド
ル、３６はチャック、４６はシリンダ、４８は荷重検出
器、５１はパンチシリンダ、５２はパンチロッドである
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つの部材を摩擦溶接した後、両部材の接合部に
   形成されるバリを打抜きによつて除去するようにした摩
   擦溶接方法において、前記バリの打抜きは接合された両
   部材を他の場所に移すことなく接合位置において接合後
   直ちに行うようにしたことを特徴とする摩擦溶接方法。
2. （２）互いに接合される２つの部材の一方を保持するワ
   ーククランパに対し、他方の部材を保持するワークチャ
   ックを進退自在に配設し、このワークチャックを回転せ
   しめるスピンドル軸を中空状とし、この中空状スピンド
   ル軸内にバリ打抜き用のパンチロッドを挿入したことを
   特徴とする摩擦溶接装置。
3. （３）前記ワークチャック、スピンドル軸及びパンチロ
   ッドはワーククランパを挟んで左右に一対配設されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の摩擦溶接装
   置。