JPH04258388A - 摩擦圧接方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パイプの端部に摩擦圧
接によってキャップを接合する摩擦圧接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パイプの両端にキャップを接合してロー
ラなどを製造する場合、パイプとキャップとの接合強度
とシール性を確保するための接合方法としては、従来か
ら炭酸ガス溶接、ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接などのような
消耗電極式アーク溶接法や、ＴＩＧ溶接などのような非
消耗電極式アーク溶接法などが広く用いられている。ま
た、他の方法として摩擦圧接法なども知られている。

【０００３】また、この種のローラ製造方法としては、
特開昭６３−１５７７７５号公報に記載されたように、
ローラ本体の両端内周に凹部を形成し、この凹部に接合
すべきボス部材を圧入または燒ばめによって嵌合結合し
、さらにローラ本体の両端をボス部材に対してスピンフ
ォーミングしてボス部材をローラ本体に結合するように
した方法が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来の接合方法のうち、消耗電極式アーク溶接法による
と溶接ワイヤ、シールドガス、電極チップなどの消耗部
材が多く必要となり、コスト高になるという問題があっ
た。また、非消耗電極式アーク溶接法によってもシール
ドガスなどの消耗部材が必要であり、しかも十分な接合
強度が得られないおそれもあった。さらに摩擦圧接法に
よるとローラを回転させるモータを急停止させなければ
ならず、ブレーキの装着やタイミングの精密な制御が必
要であり、設備コストが非常に高価になる欠点があった
。

【０００５】さらに、摩擦圧接法でパイプにキャップを
接合する場合、従来は図１０に示すようにパイプ３１の
端部にキャップ３２を押圧固定し、パイプ３１を高速回
転する方法が一般的であったが、この方法によるとバリ
３３がパイプ３１の外周及び内周にはみ出す。このため
内外面に制約がある場合は適用が不可能であった。

【０００６】一方、前記公開に記載された提案によると
、接合部に十分な発熱が得られず、完全な接合強度とシ
ール性が得られないという問題があった。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、パイプ端部に十分な接合強度とシール性をもたせ
、しかも圧接時にパイプ外にバリがはみ出すことなくキ
ャップを接合することのできる摩擦圧接方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、パイプの端部に摩擦圧接によりキャップを
接合する摩擦圧接方法において、前記パイプの端部内周
を拡径し、この拡径部内周に周方向に一対の凹溝を設け
て該凹溝間に圧接肉部を形成し、前記拡径部内に前記キ
ャップを嵌合するとともに位置決め部材により位置決め
固定し、この状態で加圧ローラを前記パイプの端部外周
に圧接しつつ該パイプを回転させ、前記圧接肉部を介し
て該パイプに前記キャップを接合することを特徴として
いる。

【０００９】

【作用】上記の本発明方法によると、パイプをチャック
によって把持し、スピンドルの回転を開始すると、ブロ
ックは定位置で停止状態にあり、キャップの内側の面は
パイプの段差部の端面に当接して位置決め固定されてい
るので、この状態で加圧ローラを前記パイプの端部外周
に圧接しつつパイプの高速回転による発熱により摩擦圧
接する時間が極めて短くてすみ、パイプやキャップに加
わる加熱が小さいので接合部の真円度の維持が容易とな
る。また加圧ローラの高速の変位によりキャップの圧接
肉部が圧縮されている間に、ブロックを高速で後退させ
るから、ブロックのトルク受け部はキャップから離脱し
、キャップの回転の係止が解除され、その際圧接肉部の
圧接面が赤熱しているが、接触抵抗が大きいためキャッ
プはパイプと一体で回転する。その結果、圧接によって
生ずる圧接肉部のバリは両側の凹溝に逃げるためパイプ
の内外面にはみ出すことはない。しかもパイプとキャッ
プとの接合強度とシール性を十分に大きくすることがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。図１乃至図７に本実施例において使用する装置
の概略を示す。図１においてパイプ１はスピンドル２に
設けられたチャック３によって把持され、スピンドル２
とともに高速度で回転する。図２は図１のＡ部を拡大し
て示すもので、パイプ１の端部内周の形状を示す。パイ
プ１の端部内周は拡径されており、この拡径部４の内周
には周方向に一対の凹溝５，６が形成されている。また
端面７側の凹溝６の底部は端面７に連接しており、凹溝
５，６間の内周は圧接肉部８となっている。そして拡径
部４内にキャップ９が嵌合される。なお、パイプ１の端
部内周の形状は圧接前に機械加工によって形成されてい
る。

【００１１】パイプ１の端部外周には図３に示すように
３個の加圧ローラ１０が周方向で等配に設けられており
、加圧ローラ１０は図示しない加圧手段によりパイプ１
の中心に向い均等に同量づつ前進するようになっている
。一方、キャップ９は図４に示すように円板状になって
おり、片面には同心上に円台状の突出部１１が設けられ
、突出部１１には直径上に凹溝１２が形成されている。 またキャップ９の位置決め部材であるブロック１３は断
面が円形の丸棒状のものであり、片側の端面には図５に
示すように、円周内にキャップ９の突出部１１が嵌合す
る円環状の位置決め部１４とキャップ９の凹溝１２に係
合するトルク受部１５とが設けられている。そしてブロ
ック１３の基端は図示しな装置の一部に、回転が係止さ
れ軸方向に進退可能に支持されている。図６及び図７は
パイプ１にキャップ９を嵌合し、キャップ９をブロック
１３で位置決め固定した状態を示す直交２方向の断面図
である。このときキャップ９の内側の面はパイプ１の拡
径部４と内周との段差部端面１６に当接している。

【００１２】次に、図８を参照してパイプ１にキャップ
９を摩擦圧接する手順を説明する。図１に示すようにパ
イプ１をチャック３によって把持し、スピンドル２の回
転を開始すると、図８の点ａで回転数の曲線２１が立ち
上る。ブロック１３は定位置で停止状態にあり、キャッ
プ９の内側の面はパイプ１の段差部の端面１６に当接し
て位置決め固定されている。

【００１３】図８の曲線２２は加圧ローラ１０の変位を
示す曲線であり、スピンドル２が回転を開始してから所
定の時間経過した時点ｂから、低速でパイプ１の中心に
向って前進を開始する。このときキャップ９はブロック
１３により回転が停止されているので、パイプ１の圧接
肉部８がキャップ９の外周に押圧されて摺接し、発熱を
開始する。加圧ローラ１０の変位が所定の位置である点
ｃに到達すると、加圧ローラ１０の前進速度を高速に切
り替え、短時間で点ｄまで変位させる。

【００１４】加圧ローラ１０の高速の変位によりキャッ
プ１の圧接肉部８が圧縮されている間に、曲線２３で示
すようにブロック１３を高速で後退させる。この後退を
開始する時点ｅは実験的に決められる。この結果ブロッ
ク１３のトルク受け部１５はキャップ９の凹溝１２から
離脱し、キャップ９の回転の係止が解除される。この状
態において図９に示す圧接肉部８の圧接面１７が赤熱し
ており、接触抵抗が大きいためキャップ９はパイプ１と
一体で回転する。すなわち、圧接面１７は例えば周速２
．５ｍ／ｓｅｃ以上で摺接していたものが瞬時に周速ゼ
ロとなり、このときはまだ加圧ローラ１０がパイプ１の
端部外周を高圧で押圧しているので、パイプ１とキャッ
プ９とは短時間で圧接される。

【００１５】その後赤熱部位が５００℃程度になったら
スピンドル２の回転を停止し、加圧ローラ１０を後退さ
せる。このようにして圧接面１７がキャップ９の外周上
に形成され、十分なシール性と強度を得ることができる
。

【００１６】本実施例によれば、パイプ１とキャップ９
との十分な接合強度とシール性を得ることができ、しか
も接合後の真円度を精度よく確保することができる。ま
た圧接によって発生するバリがパイプ１の内外面にはみ
出すことがなく、この部分に制約がある場合でも圧接が
可能となる。

【００１７】なお、加圧ローラ１０の数は３個に限定さ
れるものではなく、例えばパイプ１の回転速度が早い程
少なくてよい。但し圧接面の周速は２．５ｍ／ｓｅｃ以
上であることが必要である。またキャップ９をプロック
１３に取り付けるときに、落下を防止するためにマグネ
ットを装着してもよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、パイプ端
部の拡径部に一対の凹溝によって圧接肉部を形成し、こ
の部分にキャップを嵌合位置決め固定し、パイプ端部外
周に加圧ローラを圧接しつつパイプを回転させて摩擦圧
接するようにしたので、パイプとキャップとの十分な接
合強度とシール性を得ることができ、接合後の真円度を
精度良く確保し、しかもパイプ内外面へのバリのはみ出
しを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に用いる装置の構成を示す説
明図である。

【図２】図１のＡ部拡大図である。

【図３】本実施例における加圧ローラの配置を示す説明
図である。

【図４】図１のキャップを示す斜視図である。

【図５】図１のＢ矢視図である。

【図６】本実施例におけるキャップとブロックの係合状
態を説明する正面図である。

【図７】図６の平面図である。

【図８】本実施例の作用を説明するタイムチャートであ
る。

【図９】本実施例による圧接肉部の変形状態を示す説明
図である。

【図１０】従来の摩擦圧接方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　パイプ ４　　拡径部 ５　　凹溝 ６　　凹溝 ８　　圧接肉部 ９　　キャップ １０　　加圧ローラ １３　　ブロツク（位置決め部材）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　パイプの端部に摩擦圧接によりキャッ
   プを接合する摩擦圧接方法において、前記パイプの端部
   内周を拡径し、この拡径部内周に周方向に一対の凹溝を
   設けて該凹溝間に圧接肉部を形成し、前記拡径部内に前
   記キャップを嵌合するとともに位置決め部材により位置
   決め固定し、この状態で加圧ローラを前記パイプの端部
   外周に圧接しつつ該パイプを回転させ、前記圧接肉部を
   介して該パイプに前記キャップを接合することを特徴と
   する摩擦圧接方法。