JPH01138079A - 摩擦溶接法 - 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２つの部材の端面を接触させた状態で相対的に
回転させ、発生した摩擦熱で両部材を接合する摩擦溶接
法に関する。

（従来の技術） 摩擦溶接法には大別してブレーキ方式とイナーシャ方式
とがあり、前者はスピンドルの回転を停止してからアプ
セット圧力を加え、後者はスピンドルの回転を徐々に減
速して停止せしめる間にアプセット圧力を加えるように
している。そして、いずれの方式にあってもアプセット
圧力を加えたことによる部材の寄り代が一定てないと製
品寸法にバラツキが生じることとなる。

これを解消する手段として特開昭５５−９２２８４号及
び特公昭５９−４５４７２号に開示されるものが知られ
ている。

特開昭５５−９２２８４号に開示される手段は、互いに
接合される２つの部材の接触時点を両部材に通電するこ
とで検出し、この時点を基準として２つのタイマーを用
いてスピンドルの回転停止とアプセットを行うようにし
たものであり、特公昭５９−４５４７２号に開示される
手段は、互いに接合される２つの部材の接触位置を検出
し、この位置を基準として一方の部材の他方の部材側へ
の穆動量を連続的に検出し、当該移動量が設定量となっ
た時にスピンドルの回転停止とアプセットを行うように
したものである。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来方法にあってはいずれの方法を採用すると
しても、両部材の接触時点又は接触位置を検出し、これ
を記憶しなければならず、この時点又は位置を基準とし
て作動するタイマー或いは機械的な変位量の測定手段が
必要となり、装置自体の機構が複雑となる。

（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、互いに接合される部
材の寄り代が両部材間に通電することで測定される抵抗
値と対応することを利用し、当該抵抗値を基準としてス
ピンドルの回転を停止するようにした。

（作用） イナーシャ方式であれば、抵抗値が設定値となった時点
からスピンドルの回転を徐々に減速するとともにアプセ
ット圧力をかけ、ブレーキ方式であれは、抵抗値が設定
値となった時点でスピンドルの回転を停止し、この後ア
プセット圧力をかける。

（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図は本発明方法を実施する摩擦溶接装置の全体図、
第２図は互いに接合される部材に通電した場合の抵抗値
と寄り代等との関係を示すグラフである。

摩擦溶接装置はベース１上に固定ユニット１０とスピン
ドル２０を設けている。

固定ユニット１０はチャック本体１１に対しセラミック
１２によって絶縁されたチャック爪１３．１３を取付け
、このチャック爪１３．１３にて互いに接合される一方
の部材としての傘ワークＷ１を保持するようにし、この
傘ワークＷ１の端面をセラミツつて絶縁された当金１４
にて支持し、更にチャック爪１３については導電スイッ
チ１５を介してコントローラに接続している。

一方、スピンドルユニット２０はベース１に設りたレー
ル２に移動台２１のスライダ２２を係合し、アプセット
用シリンダユニット２３の作動により移動台２１が図中
左右方向に進退動をなすようにしている。

移動台２１にはＡＣスピンドルモータ２４によって回転
せしめられるスピンドルユニット２５を固定し、このス
ピンドルユニット２５内に互いに接合される他方の部材
としてのステムワークＷ２を保持するコレットチャック
２６を設け、このコレットチャック２６を移動台２１の
後部に固設したシリンダユニット２７にて開閉するよう
にしている。またスピンドルユニット２５の後端部には
スリップリング２８を嵌合し、このスリップリング２８
に導電スイッチ２９を取付け、この導電スイッチ２９を
介して前記ステムワークＷ２をコントローラに接続して
いる。尚、移動台２１の移動量についてはマグネスケー
ル３０にて測定するようにしている。

以上において、傘ワークＷ１とステムワークＷ２とを摩
擦溶接するには、アプセット用シリンダユニット２３に
よって移動台２１を図中右方へ後退させた状態で、チャ
ック爪１３．１３にて傘ワークＷ１を把持し、コレット
チャック２６にてステムワークＷ２を把持し、スピンド
ルモータ２４の駆動でステムワークＷ２を回転せしめる
とともにアプセット用シリンダユニット２３によってス
テムワークＷ２を傘ワークＷ１方向に前進させ、両者の
端面を接触させつつ回転せしめ、この際発生する熱によ
って端面を加熱し、且つアプセット用シリンダユニット
２３によってアブセット力を加えて圧接する。

ところで上記の接合過程において、本発明にあってはス
ピンドルモータ２４の回転停止或いは減速開始時点をワ
ークＷ１．Ｗ２への通電によって測定される抵抗値に基
いて行っている。

この具体的な内容を第２図に基いて説明する。

第２図は横軸を時間、縦軸をそれぞれ電気抵抗値、寄り
代（マグネスケールの移動量）、スピンドルモータの回
転数及びワーク接触面の温度とし、図中の線分ａは電気
抵抗値を、線分すは寄り代を、線分Ｃはスピンドルモー
タの回転数を、線分ｄについてはワーク接触面の温度を
時間の経過とともに表わしたものである。

第２図から分るように、ワークＷｌ、Ｗ２を接触させる
前の状態では線分ｄ１に示すようにワークの温度は一定
であるか、接触した後は回転による摩擦熱により線分ｄ
２に示すようにワーク接触面の温度は徐々に上昇する。

一方、ワークＷｌ、Ｗ２か接触するまでは線分ａ１に示
すように両者は絶縁状態にあるが、ワークＷｌ、Ｗ２が
接触した時点ａ３において一旦電気抵抗値は略ゼロとな
り、この後温度の上昇とともに線分ａ２に示すように電
気抵抗値も徐々に上昇する。そして、接触端面を加熱し
た状態でワークＷｌ、Ｗ２を押圧すると線分すに示すよ
うに徐々に寄り代が増大する。つまりワークの接触面の
温度、電気抵抗値及び寄り代は互いに対応関係かあり、
目標とする寄り代ｂ１となるときの抵抗値は一義的に定
まり、この抵抗値をＲ１とすると、スピンドルモータ２
４の回転が抵抗値がＲ１となる時点で停止するようにす
ればよい。

抵抗値がＲ１となる時点でスピンドルそ一タ２４を停止
せしめるには、イナーシャ方式にあってはスピンドルモ
ータ２４を０１の時点から徐々に減速ずれはよく、この
ためには抵抗値がＲ２となった時点がｃｌであるとして
スピンドルモータ２４の減速を開始すれはよい。

即ち、目標とする寄り代を設定すれば、この寄り代に対
応する抵抗値Ｒ１が定まり、この抵抗値Ｒ１か分かれば
、スピンドルモータの減速開始時点を決めることができ
、このスピンドルモータの減速開始時点については抵抗
値Ｒ２によって判断することかできる。したがって通電
によって測定している抵抗値がＲ２となった時点でスピ
ンドルモータ２４の減速を開始するようにすれば、モー
タが停止した時点て設定した寄り代となっている。

尚、実施例にあってはイナーシャ方式の摩擦溶接法を示
したが、ブレーキ方式の場合には、抵抗値が設定値とな
った時点てスピンドルモータの回転を停止し、次いてア
プセット圧力を加えるようにする。

（発明の効果） 以上説明した如く、本発明によればワーク間に通電した
場合の抵抗値と寄り代とが対応関係となることを利用し
、抵抗値を基準としてスピンドル千−夕の回転を停止せ
しめるようにしたので、寄り代の量を一定にすることが
でき、しかも従来の如くワークの接触時点或いは接触位
置を検出する必要がないので、機構の簡略化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に用いる摩擦溶接装置の全体
図、第２図はワークに通電した際の抵抗値と寄り代等と
の関係を示すグラフである。 尚、図面中１０は固定ユニット、２０はスピンドルユニ
ット、２３はアプセット用シリンダユニット、２４はス
ピンドルモータ、Ｗｌ、Ｗ２は互いに接合される部材で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　２つの部材の端面を接触させた状態で、一方の部材を
   他方の部材に対してスピンドルによって相対回転させつ
   つ押圧し、両部材の端面に摩擦熱を発生せしめて両部材
   を接合するようにした摩擦溶接法において、前記部材間
   には通電を行い、摩擦熱による部材温度の上昇とともに
   高くなる抵抗値を測定し、この抵抗値が設定値となる時
   点でスピンドルの回転を停止するようにしたことを特徴
   とする摩擦溶接法。