JPH0359792B2 - - Google Patents
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- JPH0359792B2 JPH0359792B2 JP59067828A JP6782884A JPH0359792B2 JP H0359792 B2 JPH0359792 B2 JP H0359792B2 JP 59067828 A JP59067828 A JP 59067828A JP 6782884 A JP6782884 A JP 6782884A JP H0359792 B2 JPH0359792 B2 JP H0359792B2
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- pressure
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- transducer
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/121—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、２つの部材を互いに相対的に回転
し、慣性溶接あるいは摩擦溶接を行う溶接装置に
関する。
し、慣性溶接あるいは摩擦溶接を行う溶接装置に
関する。
慣性溶接は２つの金属部材を接合する公知の方
法であり、一つの部材をはずみ車に同軸に固着す
る工程と、はずみ車を所定の回転速度にまで駆動
して所定のエネルギ値を発生させる工程と、はず
み車の駆動を停止した後に回転部材を静止部材に
圧接する工程とからなる。
法であり、一つの部材をはずみ車に同軸に固着す
る工程と、はずみ車を所定の回転速度にまで駆動
して所定のエネルギ値を発生させる工程と、はず
み車の駆動を停止した後に回転部材を静止部材に
圧接する工程とからなる。
この方法によれば、はずみ車に蓄えられたエネ
ルギは回転部材を回転させ続け、この結果発生す
る相対的に回転する回転部材と静止部材との間の
摩擦は十分な熱を発生させ、最初に、接合面を軟
化し、次に、与えられた圧力で固相溶接がなしと
げられるようにする。
ルギは回転部材を回転させ続け、この結果発生す
る相対的に回転する回転部材と静止部材との間の
摩擦は十分な熱を発生させ、最初に、接合面を軟
化し、次に、与えられた圧力で固相溶接がなしと
げられるようにする。
摩擦溶接は慣性溶接よりも公知の溶接方法であ
り、回転駆動が、蓄えられたエネルギから発生す
るよりもむしろ動力化されている点と、回転が、
蓄えられたエネルギの散逸によるよりもむしろブ
レーキによつて止められる点とにおいて、摩擦溶
接は慣性溶接と異なつている。
り、回転駆動が、蓄えられたエネルギから発生す
るよりもむしろ動力化されている点と、回転が、
蓄えられたエネルギの散逸によるよりもむしろブ
レーキによつて止められる点とにおいて、摩擦溶
接は慣性溶接と異なつている。
慣性溶接と摩擦溶接では、金属は変位され、即
ち“据え込まれ”、この結果、２つの部材の軸方
向の合計長さが減少する。２つの部材の長さの合
計減少量は“据え込み長”と呼んでも良い。これ
は、少くとも摩擦溶接では、慣性“焼失”長ある
いは慣性“摩擦”長（熱が発生して接触面が軟化
している時間に起きる長さの減少量）と、これに
続く（与えられた圧力によつて２つの部材が鍛造
され接続されている間の長さの減少量）である
“鍛造長”とに分けられる。
ち“据え込まれ”、この結果、２つの部材の軸方
向の合計長さが減少する。２つの部材の長さの合
計減少量は“据え込み長”と呼んでも良い。これ
は、少くとも摩擦溶接では、慣性“焼失”長ある
いは慣性“摩擦”長（熱が発生して接触面が軟化
している時間に起きる長さの減少量）と、これに
続く（与えられた圧力によつて２つの部材が鍛造
され接続されている間の長さの減少量）である
“鍛造長”とに分けられる。
与えられた圧力は、焼失長が発生した後に増加
されるのが普通であり、従つて、鍛造圧力は摩擦
圧力よりも大きい。慣性溶接では、溶接工程のこ
れらの２つの段階の間に一般にほとんど差異がな
い。これらの件は英国規格協会によつて発行され
た英国規格BS6223：1982に述べられている。
されるのが普通であり、従つて、鍛造圧力は摩擦
圧力よりも大きい。慣性溶接では、溶接工程のこ
れらの２つの段階の間に一般にほとんど差異がな
い。これらの件は英国規格協会によつて発行され
た英国規格BS6223：1982に述べられている。
英国特許第1254022号明細書は摩擦溶接装置の
一例で、この摩擦溶接装置では、駆動モータの速
度が前もつてプログラムされた速度と時間との関
係に従つて制御されている。この装置は、結果と
して得られた溶接接続部の品質制御に役立つもの
である。しかし、この技術は、据え込まれた金属
の結果として得られた量、詳しくは、据え込み長
は制御しない。例えば、従来の方法による２つの
典型的な部材の摩擦溶接では、据え込み長に±
0.5mmの偏差が見込まれる。更に、慣性溶接では、
英国特許第1254022号明細書に開示されているよ
うな速度制御を行うのはほとんど不可能である。
これは、使われている重量のあるはずみ車の速度
を制御することは、はずみ車の慣性のためにほと
んど不可能だからである。従来の方法による２つ
の典型的な部材の慣性溶接では、慣性焼失長を制
御しないために、据え込み長に±１mmの偏差が見
込まれる。
一例で、この摩擦溶接装置では、駆動モータの速
度が前もつてプログラムされた速度と時間との関
係に従つて制御されている。この装置は、結果と
して得られた溶接接続部の品質制御に役立つもの
である。しかし、この技術は、据え込まれた金属
の結果として得られた量、詳しくは、据え込み長
は制御しない。例えば、従来の方法による２つの
典型的な部材の摩擦溶接では、据え込み長に±
0.5mmの偏差が見込まれる。更に、慣性溶接では、
英国特許第1254022号明細書に開示されているよ
うな速度制御を行うのはほとんど不可能である。
これは、使われている重量のあるはずみ車の速度
を制御することは、はずみ車の慣性のためにほと
んど不可能だからである。従来の方法による２つ
の典型的な部材の慣性溶接では、慣性焼失長を制
御しないために、据え込み長に±１mmの偏差が見
込まれる。
据え込み長にこのような偏差がある為に、精密
な部材は大きめに設計される必要があり、寸法を
合わせるための、大きな費用のかかる加工が溶接
作業の後に必要である。更に、例えばガスタービ
ンエンジンの回転円盤組立体の円盤と円盤との溶
接のような、いくつかの用途では、溶接作業に続
く寸法を合わせるための加工は、部材の複雑な形
のために実用的でないかあるいは不可能である。
従つて、従来の慣性溶接方法と摩擦溶接方法はこ
のような用途には適していない。
な部材は大きめに設計される必要があり、寸法を
合わせるための、大きな費用のかかる加工が溶接
作業の後に必要である。更に、例えばガスタービ
ンエンジンの回転円盤組立体の円盤と円盤との溶
接のような、いくつかの用途では、溶接作業に続
く寸法を合わせるための加工は、部材の複雑な形
のために実用的でないかあるいは不可能である。
従つて、従来の慣性溶接方法と摩擦溶接方法はこ
のような用途には適していない。
英国特許第1293141号明細書は摩擦溶接接続部
の品質の制御方法に係り、最初の焼失率は実際の
焼失長よりも重要であると述べている。従つて、
英国特許第1293141号明細書は焼失率（長さの変
化率は最初の焼失期間の時間に関わるであろう）
をモニタすることを提案している。焼失率はあら
かじめ設定された標準値と比較され、幅方向溶接
圧は溶接されて焼失特性が所望の直線を描くよう
に保たれる。この方法は、２つの理由で、結果と
して得られる据え込み長を制御することはできな
い。理由の１つは、溶接接続部の質の理由から、
金属の据え込み率だけが制御され、このことは据
え込み長を直接に制御しないので、英国特許第
1293141号明細書は据え込み長の制御に関わるも
のではないことである。理由の２つめは、制御は
焼失段階においてのみ行われ、鍛造段階での制御
が据え込み長に重要な影響を持つているのに、そ
れについて示唆しないことである。
の品質の制御方法に係り、最初の焼失率は実際の
焼失長よりも重要であると述べている。従つて、
英国特許第1293141号明細書は焼失率（長さの変
化率は最初の焼失期間の時間に関わるであろう）
をモニタすることを提案している。焼失率はあら
かじめ設定された標準値と比較され、幅方向溶接
圧は溶接されて焼失特性が所望の直線を描くよう
に保たれる。この方法は、２つの理由で、結果と
して得られる据え込み長を制御することはできな
い。理由の１つは、溶接接続部の質の理由から、
金属の据え込み率だけが制御され、このことは据
え込み長を直接に制御しないので、英国特許第
1293141号明細書は据え込み長の制御に関わるも
のではないことである。理由の２つめは、制御は
焼失段階においてのみ行われ、鍛造段階での制御
が据え込み長に重要な影響を持つているのに、そ
れについて示唆しないことである。
英国特許第1439277号明細書は別の慣性溶接方
法を開示している。この特許では、溶接接続部の
品質を保証するために、溶接工程の全体にわたつ
て圧力、速度と据え込みがモニタされる。圧力、
速度あるいは据え込みがあらかじめ決められた範
囲から万一外されると、この事実の指示が与えら
れ、溶接は自動的に停止されることができる。溶
接パラメータに対するフイードバツク制御はな
い。このような品質制御方法は、実際には、パラ
メータが変化してもなお良質な溶接接合部を作る
ことができる。これはあらかじめ決められた良質
な品質の範囲が極めて広いために受け入れられる
ことができるにすぎない。実際、こうでなけれ
ば、溶接された部材の大部分は拒絶されなければ
ならない。たとえば、各目上±７％の許容変化の
範囲が”理想的な”溶接パラメータとして普通で
あろう。しかし、本発明が係わる問題は、この変
化許容されない場合に合計据え込み長を制御する
ことである。
法を開示している。この特許では、溶接接続部の
品質を保証するために、溶接工程の全体にわたつ
て圧力、速度と据え込みがモニタされる。圧力、
速度あるいは据え込みがあらかじめ決められた範
囲から万一外されると、この事実の指示が与えら
れ、溶接は自動的に停止されることができる。溶
接パラメータに対するフイードバツク制御はな
い。このような品質制御方法は、実際には、パラ
メータが変化してもなお良質な溶接接合部を作る
ことができる。これはあらかじめ決められた良質
な品質の範囲が極めて広いために受け入れられる
ことができるにすぎない。実際、こうでなけれ
ば、溶接された部材の大部分は拒絶されなければ
ならない。たとえば、各目上±７％の許容変化の
範囲が”理想的な”溶接パラメータとして普通で
あろう。しかし、本発明が係わる問題は、この変
化許容されない場合に合計据え込み長を制御する
ことである。
本発明によれば、軸方向圧力下で一方の部材に
対して他方の部材を回転させて両部材を摩擦溶接
あるいは慣性溶接により２個の部材を接合する溶
接装置において、上記一方の部材を他の部材に対
して回転させる駆動手段と、上記両部材に軸方向
圧力を作用させるラム手段と、圧力制御信号に応
答して上記ラム手段のスラストを制御するような
サーボ制御手段を備えた上記ラム手段により作用
した力を制御するように接続されたクローズドル
ープ圧力制御系及び上記スラストを示す連続的出
力を発生させるためにラム手段に接続された第１
のトランスデユーサと、上記相対的に回転運動す
る上記部材に作用する方向スラストにより生じた
据え込み長に関する出力を生じるように備えられ
た第２のトランスデユーサと、溶接工程中にあら
かじめ決められた複数個の点の各位置でのあらか
じめ決められた軸方向スラストにより生じる好ま
しい据え込み長値を読取り可能な形式で機械内に
格納し、少なくとも初期において、あらかじめ決
められた上記軸方向スラストを生じさせるような
ラムサーボ制御手段のための圧力制御信号を発生
させるために備えられる記憶手段と、この記憶手
段と相互に、また上記第１と第２のトランスデユ
ーサの出力を受信するように接続され、溶接工程
中にあらかじめ決められた複数個の点の各位置で
操作できるように上記第２のトランスデユーサの
出力とこれに対応する記憶据え込み値とを比較
し、最終的な据え込み値をあらかじめ設定された
最終的な好適据え込み値の偏差限界の範囲内とす
るために据え込み値の変化率を変更する圧力制御
信号を修正する演算処理手段とを備えたことを特
徴とするものである。
対して他方の部材を回転させて両部材を摩擦溶接
あるいは慣性溶接により２個の部材を接合する溶
接装置において、上記一方の部材を他の部材に対
して回転させる駆動手段と、上記両部材に軸方向
圧力を作用させるラム手段と、圧力制御信号に応
答して上記ラム手段のスラストを制御するような
サーボ制御手段を備えた上記ラム手段により作用
した力を制御するように接続されたクローズドル
ープ圧力制御系及び上記スラストを示す連続的出
力を発生させるためにラム手段に接続された第１
のトランスデユーサと、上記相対的に回転運動す
る上記部材に作用する方向スラストにより生じた
据え込み長に関する出力を生じるように備えられ
た第２のトランスデユーサと、溶接工程中にあら
かじめ決められた複数個の点の各位置でのあらか
じめ決められた軸方向スラストにより生じる好ま
しい据え込み長値を読取り可能な形式で機械内に
格納し、少なくとも初期において、あらかじめ決
められた上記軸方向スラストを生じさせるような
ラムサーボ制御手段のための圧力制御信号を発生
させるために備えられる記憶手段と、この記憶手
段と相互に、また上記第１と第２のトランスデユ
ーサの出力を受信するように接続され、溶接工程
中にあらかじめ決められた複数個の点の各位置で
操作できるように上記第２のトランスデユーサの
出力とこれに対応する記憶据え込み値とを比較
し、最終的な据え込み値をあらかじめ設定された
最終的な好適据え込み値の偏差限界の範囲内とす
るために据え込み値の変化率を変更する圧力制御
信号を修正する演算処理手段とを備えたことを特
徴とするものである。
以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。
る。
第１図においては、はずみ車により駆動される
チヤツク１０は第一部材１２を回転のために保持
する。第二部材１４は万力１６内に固定して保持
され、万力１６は液圧ラム機構の一部を形成す
る。ラム機構１８の機能は万力１６および第二部
材１４を第一部材１２の方へ向け、あるいは第二
部材１２から離すように移動させることにある。
チヤツク１０は第一部材１２を回転のために保持
する。第二部材１４は万力１６内に固定して保持
され、万力１６は液圧ラム機構の一部を形成す
る。ラム機構１８の機能は万力１６および第二部
材１４を第一部材１２の方へ向け、あるいは第二
部材１２から離すように移動させることにある。
ラム機構１８は、液圧装置に接続され、液圧装
置は、油供給源２０、ポンプ２１およびサーボ弁
２２からなる。
置は、油供給源２０、ポンプ２１およびサーボ弁
２２からなる。
演算処理手段であり、マイクロプロセツサ装置
２４は記憶装置２５と制御卓２７とを有してい
る。マイクロプロセツサ装置２４は、ラム機構１
８への油圧を制御するためにサーボ弁２２に接続
されている。マイクロプロセツサ装置２４は更に
圧力トランスデユーサ２６に接続されて圧力トラ
ンスデユーサ２６から信号を受け、圧力トランス
デユーサ２６によつてマイクロプロセツサ装置２
４は、ラム機構１８のシリンダ２８内の油圧をモ
ニタする。マイクロプロセツサ装置２４には、第
一部材１２と第二部材１４の互いの方への相対的
移動の率と大きさを示す線形トランスデユーサ３
０と、チヤツク１０の回転速度、すなわち第一部
材１２と第二部材１４との相対的回転速度を示す
タコメータ３２も接続されている。
２４は記憶装置２５と制御卓２７とを有してい
る。マイクロプロセツサ装置２４は、ラム機構１
８への油圧を制御するためにサーボ弁２２に接続
されている。マイクロプロセツサ装置２４は更に
圧力トランスデユーサ２６に接続されて圧力トラ
ンスデユーサ２６から信号を受け、圧力トランス
デユーサ２６によつてマイクロプロセツサ装置２
４は、ラム機構１８のシリンダ２８内の油圧をモ
ニタする。マイクロプロセツサ装置２４には、第
一部材１２と第二部材１４の互いの方への相対的
移動の率と大きさを示す線形トランスデユーサ３
０と、チヤツク１０の回転速度、すなわち第一部
材１２と第二部材１４との相対的回転速度を示す
タコメータ３２も接続されている。
次に第２図を参照すると、生産基盤上で２つの
所定の部材を溶接するのに装置を作動させる前
に、溶接作業の全体にわたる据え込み理想値が、
ラム機構１８（第１図）を介して与えられる名目
上の第一部材１２と第二部材１４（第１図）間の
相対的回転に対応する前記据え込み理想値に沿つ
て決められる。これは、当業者には公知の方法
で、生産用の部材と同じ寸法、形、材料の試験用
部材での溶接試験が行われる。
所定の部材を溶接するのに装置を作動させる前
に、溶接作業の全体にわたる据え込み理想値が、
ラム機構１８（第１図）を介して与えられる名目
上の第一部材１２と第二部材１４（第１図）間の
相対的回転に対応する前記据え込み理想値に沿つ
て決められる。これは、当業者には公知の方法
で、生産用の部材と同じ寸法、形、材料の試験用
部材での溶接試験が行われる。
理想据え込み値は実線３４で描かれていて、相
対的回転の理想減少率は実線３６で描かれてい
る。そのように得られたデータは、相対的回転の
値のテーブルとこの値に対応する理想据え込値の
テーブルとの形で記憶装置２５に記憶されてい
る。与えられた名目上の作用圧力は実線３８で描
かれ、それぞれ正値限界線４０と負値限界線４２
とで境界が設けられ、正値、負値限界線は名目上
の値３８の例えば±10％をとり得る。これらの上
限値と下限値も記憶装置２５に記憶されている。
対的回転の理想減少率は実線３６で描かれてい
る。そのように得られたデータは、相対的回転の
値のテーブルとこの値に対応する理想据え込値の
テーブルとの形で記憶装置２５に記憶されてい
る。与えられた名目上の作用圧力は実線３８で描
かれ、それぞれ正値限界線４０と負値限界線４２
とで境界が設けられ、正値、負値限界線は名目上
の値３８の例えば±10％をとり得る。これらの上
限値と下限値も記憶装置２５に記憶されている。
作動開始時には、第一部材１２と第二部材１４
は離されていて、第一部材１２は、図示されてい
ない動力駆動はずみ車を介してあらかじめ決めら
れた理想回転速度にまで回転させられる。理想回
転速度は第２図の点Ｒに示されている。点Ｒにお
いては、はずみ車、チヤツク１０、第一部材１２
が自由回転を開始し、これと同時に第一部材１２
と第二部材１４とが一緒にラム機構１８の作用を
受けるように、駆動は切られる。このようにして
与えられた圧力は点Ｐに示される名目上の圧力で
ある。
は離されていて、第一部材１２は、図示されてい
ない動力駆動はずみ車を介してあらかじめ決めら
れた理想回転速度にまで回転させられる。理想回
転速度は第２図の点Ｒに示されている。点Ｒにお
いては、はずみ車、チヤツク１０、第一部材１２
が自由回転を開始し、これと同時に第一部材１２
と第二部材１４とが一緒にラム機構１８の作用を
受けるように、駆動は切られる。このようにして
与えられた圧力は点Ｐに示される名目上の圧力で
ある。
第一部材１２と第二部材１４との前述の状態に
おける当接は摩擦を発生させ、第一部材１２の回
転率を減少させ、第一部材１２と第二部材１４の
接触面を軟化させる。この結果、与えられた圧力
は第二部材１４を第一部材１２の方へ更に移動さ
せ、第二部材のこの移動は線形トランスデユーサ
３０によつて感知されて、マイクロプロセツサ装
置２４へ信号として送られ、マイクロプロセツサ
装置２４でその信号は第２図の実線３４上の適当
な点に対応する値と比較される。
おける当接は摩擦を発生させ、第一部材１２の回
転率を減少させ、第一部材１２と第二部材１４の
接触面を軟化させる。この結果、与えられた圧力
は第二部材１４を第一部材１２の方へ更に移動さ
せ、第二部材のこの移動は線形トランスデユーサ
３０によつて感知されて、マイクロプロセツサ装
置２４へ信号として送られ、マイクロプロセツサ
装置２４でその信号は第２図の実線３４上の適当
な点に対応する値と比較される。
マイクロプロセツサ装置２４は圧力トランスデ
ユーサ２６を介して与えられる圧力をモニタし、
適当量の油がラム機構１８へ送られるようにサー
ボ弁２２を操作する。しかし、実際の据え込み値
が実線３４によつて描かれた値に対して変化する
場合は、点線４４で示されているように例えば増
加する場合は、この変化は、線形トラスデユーサ
３０からの信号を記憶装置２５の記憶した値と比
較するマイクロプロセツサ２４によつて即座に明
らかになる。
ユーサ２６を介して与えられる圧力をモニタし、
適当量の油がラム機構１８へ送られるようにサー
ボ弁２２を操作する。しかし、実際の据え込み値
が実線３４によつて描かれた値に対して変化する
場合は、点線４４で示されているように例えば増
加する場合は、この変化は、線形トラスデユーサ
３０からの信号を記憶装置２５の記憶した値と比
較するマイクロプロセツサ２４によつて即座に明
らかになる。
特定の回転率における据え込み値の増加は、マ
イクロプロセツサ装置２４を介して信号に変換さ
れてサーボ弁２２に送られ、サーボ弁２２は油圧
を調節し、従つてラム機構１８を介して与えられ
る圧力を調節する。記憶されている特定の実施例
では、回転率が実線３６上の点R1に落ちると、
点線４４上の点U1における据え込み値は実線３
４上の理想据え込み値に対して高いと判断され
る。
イクロプロセツサ装置２４を介して信号に変換さ
れてサーボ弁２２に送られ、サーボ弁２２は油圧
を調節し、従つてラム機構１８を介して与えられ
る圧力を調節する。記憶されている特定の実施例
では、回転率が実線３６上の点R1に落ちると、
点線４４上の点U1における据え込み値は実線３
４上の理想据え込み値に対して高いと判断され
る。
マイクロプロセツサ装置２４は点線４４上の実
際据え込み値を実線３４上の理想据え込み値と比
較し、サーボ弁２２を操作してあらかじめ決めら
れた別個の工程によりP1から圧力を減少させる。
回転率が更に落ちて実線上の点R2に至ると、実
際据え込み値U2は再び実線３４上に示されてい
るようになる。すると、マイクロプロセツサ装置
２４はサーボ弁２２を操作して圧力をP2に保つ。
再び回転率が落ちて実線３６上の点R3に到ると、
点線４８上の実際据え込み値U3は実線３４上の
理想据え込み値に対して低いと判断される。マイ
クロプロセツサ装置２４は点線４８上の実際据え
込み値U3を実線３４上の据え込み理想値と比較
し、サーボ弁２２を操作して、圧力をP3からあ
らかじめ決められた別個の工程によつて増加させ
る。実際据え込み値U4の回転率が実線３４上の
理想据え込み値と再び一致し、圧力が増加して
P4に到ると、マイクロプロセツサ装置２４はサ
ーボ弁２２を操作して圧力をP4に保つ。
際据え込み値を実線３４上の理想据え込み値と比
較し、サーボ弁２２を操作してあらかじめ決めら
れた別個の工程によりP1から圧力を減少させる。
回転率が更に落ちて実線上の点R2に至ると、実
際据え込み値U2は再び実線３４上に示されてい
るようになる。すると、マイクロプロセツサ装置
２４はサーボ弁２２を操作して圧力をP2に保つ。
再び回転率が落ちて実線３６上の点R3に到ると、
点線４８上の実際据え込み値U3は実線３４上の
理想据え込み値に対して低いと判断される。マイ
クロプロセツサ装置２４は点線４８上の実際据え
込み値U3を実線３４上の据え込み理想値と比較
し、サーボ弁２２を操作して、圧力をP3からあ
らかじめ決められた別個の工程によつて増加させ
る。実際据え込み値U4の回転率が実線３４上の
理想据え込み値と再び一致し、圧力が増加して
P4に到ると、マイクロプロセツサ装置２４はサ
ーボ弁２２を操作して圧力をP4に保つ。
しかし、与えられた圧力は、限界線４０と４２
によつて表わされる値を越えて増加したり減少す
るようには変化してはならない。
によつて表わされる値を越えて増加したり減少す
るようには変化してはならない。
第３図は、マイクロプロセツサ装置２４が上述
の操作を行うのに経るプログラムの簡単なフロー
チヤートである。プログラムの段階７０では相対
的回転速度と据え込みのテーブルのポインタが作
動開始する。いつたん一循環の溶接工程が始まる
と、ポインタの値はテーブル内の値を示すために
増加し（段階７２）、続いてタコメータ３２から
読み出しが行われる（段階７４）。決定段階７６
で、マイクロプロセツサ装置２４は回転速度
（RPM）がテーブル内の現在参照されている値に
落ちているかどうかを検索する。もし落ちていな
い場合には、プログラムは、この検索が旨く行く
までプログラムはループする。そして完了時の据
え込み値は線形トランスデユーサ３０（段階７
８）から読み出される。
の操作を行うのに経るプログラムの簡単なフロー
チヤートである。プログラムの段階７０では相対
的回転速度と据え込みのテーブルのポインタが作
動開始する。いつたん一循環の溶接工程が始まる
と、ポインタの値はテーブル内の値を示すために
増加し（段階７２）、続いてタコメータ３２から
読み出しが行われる（段階７４）。決定段階７６
で、マイクロプロセツサ装置２４は回転速度
（RPM）がテーブル内の現在参照されている値に
落ちているかどうかを検索する。もし落ちていな
い場合には、プログラムは、この検索が旨く行く
までプログラムはループする。そして完了時の据
え込み値は線形トランスデユーサ３０（段階７
８）から読み出される。
溶接が実際に進行している間に圧力を制御する
ことが望ましく、溶接における圧力制御域の前と
後で、マイクロプロセツサ装置２４は、第３図に
示されていないプログラム段階によつて種々のパ
ラメータを単にモニタし記録するようにプログラ
ムされることができる。すると、マイクロプロセ
ツサ装置２４は次に、溶接が圧力制御域にあるか
どうかを段階８０で検索し、圧力制御域にない場
合にはループする。
ことが望ましく、溶接における圧力制御域の前と
後で、マイクロプロセツサ装置２４は、第３図に
示されていないプログラム段階によつて種々のパ
ラメータを単にモニタし記録するようにプログラ
ムされることができる。すると、マイクロプロセ
ツサ装置２４は次に、溶接が圧力制御域にあるか
どうかを段階８０で検索し、圧力制御域にない場
合にはループする。
制御が必要な場合、段階７８で読み出された実
際据え込み値はテーブル内の現在参照されている
位置に記憶されている理想据え込み値と段階８２
で比較される。この理想据え込み値は、第２図に
示されているように、現在参照されている回転速
度値における理想溶接操作で果されるはずの据え
込み値であることが分る。
際据え込み値はテーブル内の現在参照されている
位置に記憶されている理想据え込み値と段階８２
で比較される。この理想据え込み値は、第２図に
示されているように、現在参照されている回転速
度値における理想溶接操作で果されるはずの据え
込み値であることが分る。
実際据え込み値が理想据え込み値より低く（段
階８４）、測定圧力が下限界線４２より低い時
（検索段階８６）には、サーボ弁２２がラム機構
１８への圧力をあらかじめ決められた量だけ減ら
すように調節される（段階８８）。同時に、実際
の据え込み値が理想据え込み値より低く、圧力が
上限界線４０より下の場合（検索段階９０）に
は、圧力はあらかじめ決められた量だけ増加され
る（段階９４）。いずれの場合にも、プログラム
は段階７２に戻り、段階７２でポインタの値は増
加され、プログラムは回転速度が、回転速度のテ
ーブル内の、ポインタに示された新しい値に指示
された次のモニタ点に下がるのを待つ。
階８４）、測定圧力が下限界線４２より低い時
（検索段階８６）には、サーボ弁２２がラム機構
１８への圧力をあらかじめ決められた量だけ減ら
すように調節される（段階８８）。同時に、実際
の据え込み値が理想据え込み値より低く、圧力が
上限界線４０より下の場合（検索段階９０）に
は、圧力はあらかじめ決められた量だけ増加され
る（段階９４）。いずれの場合にも、プログラム
は段階７２に戻り、段階７２でポインタの値は増
加され、プログラムは回転速度が、回転速度のテ
ーブル内の、ポインタに示された新しい値に指示
された次のモニタ点に下がるのを待つ。
据え込みが行われている間上述のような厳密な
制御が維持されることによつて金属の理想的な変
位量が確保される。このように溶接された第一部
材１２と第二部材１４の最終合計長は更に近似し
て予測され、得ることができる。このことによつ
て寸法を得るのに必要などんな加工も不要になる
か、少くとも最小限に減らされる。実際に、合計
据え込みを１インチの±１／5000（±127μｍ）に
まで制御できることが分つた。この許容差は、特
定の溶接作業や特定の部材のパラメータであると
いうよりもむしろ使われる装備によつて支配され
ると考えられ、合計据え込みの実際値と関係がな
い。51mm（２インチ）直径の軟鋼シリンダの試験
溶接では、この偏差として4.75mm（0.187インチ）
の合計据え込み長が繰り返し達成され、この値は
特にこの場合、2.7％の偏差となつた。この偏差
は従来の方法の偏差と比較して最も好ましいもの
である。
制御が維持されることによつて金属の理想的な変
位量が確保される。このように溶接された第一部
材１２と第二部材１４の最終合計長は更に近似し
て予測され、得ることができる。このことによつ
て寸法を得るのに必要などんな加工も不要になる
か、少くとも最小限に減らされる。実際に、合計
据え込みを１インチの±１／5000（±127μｍ）に
まで制御できることが分つた。この許容差は、特
定の溶接作業や特定の部材のパラメータであると
いうよりもむしろ使われる装備によつて支配され
ると考えられ、合計据え込みの実際値と関係がな
い。51mm（２インチ）直径の軟鋼シリンダの試験
溶接では、この偏差として4.75mm（0.187インチ）
の合計据え込み長が繰り返し達成され、この値は
特にこの場合、2.7％の偏差となつた。この偏差
は従来の方法の偏差と比較して最も好ましいもの
である。
次に第４図を参照する。グラフは縦軸Ｘに取ら
れた第１図の第一部材１２と第二部材１４との相
対的回転値と、与えられた圧力値と、据え込み値
とを横軸Ｙに取られた理想時間に対して示してい
て、理想時間にわたつて示されている値を取る。
グラフは摩擦溶接操作、即ち第一部材と第二部材
間の相対的回転が両部材の一方を継続的に回転さ
すことによつてなされる操作に係わる。
れた第１図の第一部材１２と第二部材１４との相
対的回転値と、与えられた圧力値と、据え込み値
とを横軸Ｙに取られた理想時間に対して示してい
て、理想時間にわたつて示されている値を取る。
グラフは摩擦溶接操作、即ち第一部材と第二部材
間の相対的回転が両部材の一方を継続的に回転さ
すことによつてなされる操作に係わる。
線６２は第一部材１２と第二部材１４との相対
的回転の理想速度を示し、線６４は理想圧力を示
し、理想圧力を加えることによつて、回転が理想
回転速度に安定する点Ｆにおいて始まる。
的回転の理想速度を示し、線６４は理想圧力を示
し、理想圧力を加えることによつて、回転が理想
回転速度に安定する点Ｆにおいて始まる。
線６６はＹ軸と一致する線６８によつて示され
る所定時間にわたつて行われる据え込み値を表わ
す。
る所定時間にわたつて行われる据え込み値を表わ
す。
各関数の理想値は第１図を参照して説明した型
のマイクロプロセツサの記憶装置に格納される。
第１図を参照して説明した型の加圧装置１８が線
形トランスデユーサ３０と圧力トランスデユーサ
２６とタコメータ３２のように設けられる。
のマイクロプロセツサの記憶装置に格納される。
第１図を参照して説明した型の加圧装置１８が線
形トランスデユーサ３０と圧力トランスデユーサ
２６とタコメータ３２のように設けられる。
別の実施例では、回転速度は図示されていない
動力装置によつて与えられるので第一部材と第二
部材間の接触面の状態に影響されない。しかし、
もし据え込み値が第４図の線６６によつて表わさ
れた据え込み値に対して変化する。即ち、線６８
によつて表わされている時間内に達成されるべき
据え込み値に達しないかあるいは越える場合、関
連した信号がマイクロプロセツサ装置２４に入力
されて比較され、適切な修正信号がマイクロプロ
セツサ装置２４によるサーボ弁２２に出され更に
加圧装置１８に出力される。従つて、もし金属の
理想据え込み値を表わす寸法Ａが、時間Ｔに到る
前に達成されることを示す回転速度で達成されそ
うな場合には、与えられている圧力はマイクロプ
ロセツサ装置２４（第１図）からの指示で下げら
れる。同様に、もし溶接の最終接続段階で所望の
据え込み値を表わす寸法ＢがT1によつて示され
る時間と異なる時間内で達成されそうな場合に
は、与えられている圧力はマイクロプロセツサ装
置２４（第１図）で発生させられる信号によつて
適正に変えられる。このようにマイクロプロセツ
サ装置２４は確実に合計据え込み長が寸法Ｃによ
つて示される合計据え込み長に限定されるように
し、このようになされた時には、装置を切る前に
時間T2に対する圧力を保つ信号が発生させられ
る。第１図の装置はあらかじめ決められた回転速
度における実線据え込み値と理想据え込み値とを
比較するが、本装置はあらかじめ決められた時間
においてこの比較を行う。使われるプログラム
は、回転速度が次のモニタ値に下がるのを待つ代
わりに、プログラムは溶接作業全体にわたる適当
なあらかじめ決められた時間における据え込みを
サンプルして比較するという点を除いて、第３図
のプログラムに全体的に類似している。
動力装置によつて与えられるので第一部材と第二
部材間の接触面の状態に影響されない。しかし、
もし据え込み値が第４図の線６６によつて表わさ
れた据え込み値に対して変化する。即ち、線６８
によつて表わされている時間内に達成されるべき
据え込み値に達しないかあるいは越える場合、関
連した信号がマイクロプロセツサ装置２４に入力
されて比較され、適切な修正信号がマイクロプロ
セツサ装置２４によるサーボ弁２２に出され更に
加圧装置１８に出力される。従つて、もし金属の
理想据え込み値を表わす寸法Ａが、時間Ｔに到る
前に達成されることを示す回転速度で達成されそ
うな場合には、与えられている圧力はマイクロプ
ロセツサ装置２４（第１図）からの指示で下げら
れる。同様に、もし溶接の最終接続段階で所望の
据え込み値を表わす寸法ＢがT1によつて示され
る時間と異なる時間内で達成されそうな場合に
は、与えられている圧力はマイクロプロセツサ装
置２４（第１図）で発生させられる信号によつて
適正に変えられる。このようにマイクロプロセツ
サ装置２４は確実に合計据え込み長が寸法Ｃによ
つて示される合計据え込み長に限定されるように
し、このようになされた時には、装置を切る前に
時間T2に対する圧力を保つ信号が発生させられ
る。第１図の装置はあらかじめ決められた回転速
度における実線据え込み値と理想据え込み値とを
比較するが、本装置はあらかじめ決められた時間
においてこの比較を行う。使われるプログラム
は、回転速度が次のモニタ値に下がるのを待つ代
わりに、プログラムは溶接作業全体にわたる適当
なあらかじめ決められた時間における据え込みを
サンプルして比較するという点を除いて、第３図
のプログラムに全体的に類似している。
上述の実施例はいずれもマイクロプロセツサを
使つて説明されたが、他のどのようなデータ処理
装置も望む所により使うことができる。
使つて説明されたが、他のどのようなデータ処理
装置も望む所により使うことができる。
第１図は本発明に係る制御方法を実施するため
の装置の概要を示す図、第２図は慣性溶接に関す
る本発明の一態様に従う、部材の相対回転速度
と、理想据え込み長と、作用する圧力との時間に
対する値を示したグラフ、第３図は第２図に描か
れた過程を達成するのに用いられるマイクロプロ
セツサ装置のプログラムを示すフローチヤート
図、第４図は摩擦溶接による第２図と同様のグラ
フである。 １０……チヤツク、１２……第一部材、１４…
…第二部材、１６……万力、１８……ラム機構、
２０……油供給源、２１……ポンプ、２２……サ
ーボ弁、２４……マイクロプロセツサ装置、２５
……記憶装置、２６……圧力トランスデユーサ、
２７……制御卓、２８……シリンダ、３０……線
形トランスデユーサ、３２……タコメータ。
の装置の概要を示す図、第２図は慣性溶接に関す
る本発明の一態様に従う、部材の相対回転速度
と、理想据え込み長と、作用する圧力との時間に
対する値を示したグラフ、第３図は第２図に描か
れた過程を達成するのに用いられるマイクロプロ
セツサ装置のプログラムを示すフローチヤート
図、第４図は摩擦溶接による第２図と同様のグラ
フである。 １０……チヤツク、１２……第一部材、１４…
…第二部材、１６……万力、１８……ラム機構、
２０……油供給源、２１……ポンプ、２２……サ
ーボ弁、２４……マイクロプロセツサ装置、２５
……記憶装置、２６……圧力トランスデユーサ、
２７……制御卓、２８……シリンダ、３０……線
形トランスデユーサ、３２……タコメータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 軸方向圧力下で一方の部材に対して他方の部
材を回転させて両部材を摩擦溶接あるいは慣性溶
接により２個の部材を接合する溶接装置におい
て： 上記一方の部材１２を他の部材１４に対して回
転させる駆動手段１０と、 上記両部材に軸方向圧力を作用させるラム手段
１８と、 圧力制御信号に応答して上記ラム手段のスラス
トを制御するようなサーボ制御手段２２を備えた
上記ラム手段により作用した力を制御するように
接続されたクローズドループ圧力制御系及び上記
スラストを示す連続的出力を発生させるためにラ
ム手段に接続された第１のトランスデユーサ２６
と、 上記相対的に回転運動する上記部材に作用する
軸方向スラストにより生じた据え込み長に関する
出力を生じるように備えられた第２のトランスデ
ユーサ３０と、 溶接工程中にあらかじめ決められた複数個の点
の各位置でのあらかじめ決められた軸方向スラス
トにより生じる好ましい据え込み長値を読取り可
能な形式で機械内に格納し、少なくとも初期にお
いて、あらかじめ決められた上記軸方向スラスト
を生じさせるようなラムサーボ制御手段のための
圧力制御信号を発生させるために備えられる記憶
手段２５と、この記憶手段と相互に、また上記第
１と第２のトランスデユーサの出力を受信するよ
うに接続され、溶接工程中にあらかじめ決められ
た複数個の点の各位置で操作できるように上記第
２のトランスデユーサの出力とこれに対応する記
憶据え込み値とを比較し、最終的な据え込み値を
あらかじめ設定された最終的な好適据え込み値の
偏差限界の範囲内とするために据え込み値の変化
率を変更する圧力制御信号を修正する演算処理手
段２４とを備えたことを特徴とする溶接装置。 ２ 慣性溶接工程において、上記第２のトランス
デユーサにより測定された据え込み長が上記記憶
手段内に格納された値と比較されるようなあらか
じめ決められた複数個の点は、部材の相対的回転
速度を示す第３のトランスデユーサ３２の出力
と、上記出力と等しい数の複数個の設定速度のそ
れぞれとを順番に比較させることにより決定され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
の装置。 ３ 連続摩擦溶接工程において、上記第２のトラ
ンスデユーサにより測定された据え込み長が上記
記憶手段内に格納された値と比較されるようなあ
らかじめ決められた複数個の点は、溶接作業の開
始からの所定時間の経過を参照することにより決
定されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の装置。 ４ 上記演算処理手段は上記第１のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た下限値を上回る場合に軸方向圧力を上昇させる
ために上記信号を使用するだけであることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ５ 上記演算処理手段は上記第１のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た上限値を下回る場合に軸方向圧力を低下させる
ために上記信号を使用するとともに、上記出力に
より示された圧力があらかじめ設定された下限値
を上回る場合に軸方向圧力を上昇させるために上
記信号を使用するだけであることを特徴とする特
許請求の範囲第２項に記載の装置。 ６ 上記演算処理手段は上記第１のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た上限値を下回る場合に軸方向圧力を低下させる
ために上記信号を使用するとともに、上記出力に
より示された圧力があらかじめ設定された下限値
を上回る場合に軸方向圧力を上昇させるために上
記信号を使用するだけであることを特徴とする特
許請求の範囲第３項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8309414 | 1983-04-07 | ||
| GB8309414 | 1983-04-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59197389A JPS59197389A (ja) | 1984-11-08 |
| JPH0359792B2 true JPH0359792B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=10540751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59067828A Granted JPS59197389A (ja) | 1983-04-07 | 1984-04-06 | 溶接装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4757932A (ja) |
| JP (1) | JPS59197389A (ja) |
| DE (1) | DE3413023A1 (ja) |
| FR (1) | FR2543862B1 (ja) |
| IT (1) | IT1175972B (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3815003A1 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-16 | Branson Ultraschall | Verfahren und vorrichtung zum steuern von maschinenparametern beim reibungsschweissen |
| US5699952A (en) | 1995-06-06 | 1997-12-23 | The Fusion Bonding Corporation | Automated fusion bonding apparatus |
| US6170731B1 (en) * | 1996-09-25 | 2001-01-09 | David V. Hofius, Sr. | Method and apparatus for friction torque welding |
| US5833127A (en) * | 1996-12-12 | 1998-11-10 | Powell Mcgee Associates, Inc. | Method and apparatus for precision spin-welding |
| JP3209170B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2001-09-17 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム合金製中空部材の摩擦圧接方法及び継手 |
| US6050475A (en) * | 1998-05-29 | 2000-04-18 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for controlling downforce during friction stir welding |
| US6421578B1 (en) * | 1999-02-12 | 2002-07-16 | Lockheed Martin Corporation | Stir-friction hot working control system |
| US6497355B1 (en) * | 1999-10-13 | 2002-12-24 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | System for controlling the stirring pin of a friction stir welding apparatus |
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| KR100619615B1 (ko) * | 2003-10-27 | 2006-09-01 | 더 보잉 컴파니 | 마찰교반용접 작업을 행하는 시스템 및 연관된마찰교반용접(ｆｓｗ) 어셈블리, 콘트롤러 및 방법 |
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| PL2944418T3 (pl) * | 2014-05-13 | 2019-09-30 | Deprag Schulz Gmbh U. Co. | Urządzenie do łączenia elementów, zwłaszcza za pomocą bezpośredniego skręcania, szczególnie skręcania tłoczonego lub za pomocą zgrzewania tarciowego oraz sposób łączenia elementów, zwłaszcza za pomocą skręcania bezpośredniego lub też zgrzewania tarciowego |
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| DE202014105434U1 (de) * | 2014-11-12 | 2016-02-15 | Kuka Systems Gmbh | Pressschweißvorrichtung |
| DE202014105432U1 (de) * | 2014-11-12 | 2016-01-25 | Kuka Systems Gmbh | Pressschweißvorrichtung |
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