JPH04500631A - 摩擦溶接 - 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】 摩擦溶接 本発明は摩擦溶接に関する。

２つの要素を相互に摩擦溶接する１つの方法において、第１の要素は、他方又は 第２の要素と接触する間に往復運動され、２つの要素を相互に押し付けてその要 素間に摩擦熱が発生するようにする。溶接を行うのに十分な熱が発生されたなら ば、これら要素間の相対的往復運動を停止させ、要素を相互に押し付けて、相互 に溶接されるようにする。

第２の要素は、摩擦熱の発生、静止状態又は略静止状態に維持するのが普通であ る。本発明の詳細な説明において、第２の要素は静止状態にあり又は略静止状態 にあるものと仮定する。しかしながら、本発明を実施する際、第２の要素は摩擦 熱の発生中、往復運動させるか、又はその他の別の方法で動かすことも出来るこ とを理解すべきである。

第１の要素を往復運動させる機構を設計する場合、問題が生ずる。この問題点は 相互に溶接しようとする要素が金属製であり、溶接前に、比較的高温に加熱しな ければならない場合、特に重大となる可能性がある。かかる問題点は、例えば、 であるが、第１の要素を典型的に９当たり１０００乃至６０００回の完全な振動 を発生させる往復運動によって急速に往復運動させなければならない場合に打ち 勝たなければならない摩擦抵抗力が、典型的に５００乃至１０００ＫＮ程度と比 較的大きい値であるみならず、摩擦熱の発生中変化することと、所望の温度に達 したときに要素間の相対的動作を急速に停止させ、次に要素を相互に溶接する前 に所定の相対的位置に位置決めしなければならないことである。

本発明の一つ目的は、これら問題点の少なくとも幾つかを軽減し又は解消するこ とを可能にすることである。

第１の特徴から、本発明は、摩擦溶接装置に使用する往復運動機構であって、該 往復運動機構は液圧流体を保持する各種の形状の第１及び第２のチャンバと、各 々、往復運動時、第１のチャンバ容積を局部的に変化させかつ第２のチャンバの 容積にこれに対応して局部的に変化させるように配置された往復運動可能な駆動 手段、及び往復運動可能な被動手段とを備え、チャンバの形状がその他の変化を しない場合、及び各チャンバが一定量の液圧流体を保持する場合、各チャンバの 容積が一定であり、駆動手段が任意の所定の振幅で往復運動をすることにより被 動手段がより小さい振幅、及びより大きい力で往復運動をされるように構成され た往復運動機構に存する。

往復運動機構の好適な構造において、第１及び第２のチャンバは、共通の仕切り 壁の両側に配置され、駆動手段はその仕切り壁の１又は２以上の穴を通って伸長 する。同様に好適な構造において、第１及び第２のチャンバは共通の仕切り壁の 両側に配置され、被動手段は該仕切り壁の穴を通って伸長する。望ましいように 、これら２つの望ましい構造を採用する場合、穴は同一の共通の仕切り壁に形成 することを望ましい。

上述のように、チャンバ容積の局部的変化は、該チャンバの壁の穴内で要素を摺 動させることにより行うことが出来る。これとは別に、ベローズ、ダイヤプラム 等を撓み動作させることにより行うことも出来る。要素が穴内に摺動可能に取り 付けられた装置の製造及び組み立ては、関連するチャンバから流体が著しく損失 しないように密封体及び／又は摺動シールが必要とされるものの、比較的簡単で ある。ベローズ又はダイヤプラムあるいは同様の装置の使用は一般により複雑で あるが、ンールを形成し、流体が該当するチャンバから漏洩する虞れが殆ど又は 全く存在しないようにすることが可能である。

本発明を具体化する往復運動機構の利点は、比較的大きい振幅でかつ不当に大き くない力を作用させることにより駆動手段を往復運動させ、被動手段を摩擦溶接 に適するようにより小さい振幅でかつより大きい力で往復運動させ、摩擦熱の発 生中に受ける抵抗力に打ち勝ち得るようにすることである。

摩擦溶接の実施中、通常、第１及び第２の要素の加熱後でかつ相互に溶接される 前、これら第１及び第２の要素は所定の相対的位置に位置決めすることが一般に 望ましく、又は必須であることが多い。往復運動機構に好適な形態は、被動手段 の往復運動の振幅を急速にする一方、該工程の適当な段階で徐々に零まで小さく することである。本発明の第１の特徴である装置を採用する場合、このことは駆 動手段の往復運動の振幅を小さくすることにより実現される。これは可変スロー クランク機構の支援により行うことが出来る。しかし、各々、往復運動時に第１ のチャンバの容積を局部的に変化させ、第２のチャンバの容積をこれに対応して 局部的に変化させ得るように配置された複数の個々に往復運動可能な要素と、該 要素を同一の振動数でかつ一定の振幅にて往復運動させる作用をする往復運動機 構と、要素の往復運動の相対的段階を調節可能であるようにし、これにより要素 の往復運動に起因する各チャンバの容積の局部的な変化の合計量を零まで変化さ せ得るようにする調節手段とを備える駆動手段を設けることが望ましい。

このように作動し得るように配置された２つの往復運動可能な要素を設けること が望ましい。少なくとも理論的には、２つ以上の往復運動可能な要素を採用する ことが可能であるが、この場合、通常、不必要に複雑な構成となる。

各要素の往復運動は単振動であり、要素の往復運動に起因する各チャンバの容積 の局部的変化の合計量がそれ自体単振動の形態となり、同一振動数の単振動の合 計量となるようにする。その結果、各チャンバの容積のその他の局部的な変化が 生じない場合、被動手段の往復運動動作は又単振動の形態となる。

各往復運動可能な要素は、関係する回転部材の回転を関連する要素の必要な往復 運動に変換する作用する関係する変換機構を設けることが望ましく、回転部材を 回転させる共通の回転入力を提供し、調節手段が回転中、回転部材の相対的な角 度位置又は回転位置を変化させる作用をするようにする。変換機構は、スコッチ クランク等を備えることが出来る。

上述の型式の往復運動機構を使用する場合、不釣合いであるならば、基部、フレ ーム又はその他の静止部材に作用する往復運動力が生じる。かかる問題点を解消 し又は少な（とも軽減する目的にて、往復運動機構に釣り合い手段を設けること が望ましい。該釣り合い手段は、釣り合い重り手段と、往復運動機構の要素が往 復運動する方向と反対方向に該釣り合い重り手段を動かす作用をする手段とを備 えている。

該釣り合い重り手段は、枢着したロッカ手段を介して往復運動機構の往復運動要 素に往復運動可能に取り付け、かつ結合することが出来、該ロッカ手段は撓み要 素により釣り合い重り及び往復運動要素に接続され、該撓み要素は使用時、撓み 、ロッカ手段と釣り合い重り手段との間、及びロッカ手段と往復運動要素との間 の相対的動作に対応することが出来る。

これとは別に、釣り合い手段は、第１及び第２のチャンバと、往復運動可能な駆 動手段と、被動手段とを備えることが出来、これら駆動手段及び被動手段を往復 運動機構のものと同様ではあるが、釣り合い手段の被動手段を往復運動機構の駆 動手段が動く方向と反対方向に動かし、往復運動機構の被動手段によって生じた 往復運動力を釣り合い合わせることが可能である。

該釣り合い手段の駆動手段は、同様に往復運動機構の駆動手段と同様の方法でか つ反対方向に往復運動をさせることが出来る。しかし、往復運動機構の好適な形 態において、釣り合い手段の駆動手段は、往復運動機構の駆動手段と連動して駆 動され、組み合わせた駆動手段の動きは、駆動手段が動く方向と反対方向に動か される１又は２以上の釣り合い重りによって実質的に又は全体として釣り合わさ れる。

何れの形態の往復運動機構を使用する場合でも、相互に溶接すべき要素間の摩擦 抵抗力が変化し、往復運動しかつ回転する部品間にて運動エネルギが交換される ときに生じる傾向となる角速度の周期的な変化を軽減するため、一時的にエネル ギを吸収する作用をする１又は２以上のはずみ車を設けることが望ましい。スコ ッチクランク又は同様の変換機構を使用する何れの場合でも、１又は２以上のは ずみ車を設けることが必要であり又は少なくとも極めて望ましい。不釣合いな力 の発生を軽減し又は回避するため、任意のスコッチクランク又は同様の変換機構 には、２又は２以上のはずみ車を設け、その重心が回転軸線に対して直角なりラ ンク又はその他の変換機構と同一面にあるように配置することが望ましい。

本発明の第２の特徴は、第１及び第２の要素を相互に溶接する摩擦溶接装置にし て、本発明の第１の特徴による往復運動機構と、上記第１の要素を担持しかつ被 動手段に結合されて使用時、被動手段により往復運動される第１のキャリア手段 と、上記第２の要素を担持する第２のキャリア手段と、及び第２のキャリア手段 を第１のキャリア手段の方向に付勢させ、使用時、上記キャリア手段により担持 された第１及び第２の要素が相互に押し付けられるようにする手段とを備えてい る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施例について単に一例として説明す る。

第１図は本発明による摩擦溶接装置の一部断面図とした平面図、第２図は駆動軸 を９０°回転させた第１図の線２−２に沿ったより大きい縮尺による断面図、 第３図は第１図に示した装置の変形例による部品の平面図、第４図は該変形例に よる装置の別の部品の平面図、第５図は第１図に示した装置と共に使用される中 心決め手段の図、第６図は駆動手段を往復運動させる別の装置の断面図である。

図示した装置は、往復運動機構１と、釣り合い手段２とを備えている。該往復運 動機構１は、平行な端部壁４．５と、上記端部壁の中間の中央仕切り壁６とを備 えている。該仕切り壁６はハウジング内を第１のチャンバ７と第２のチャンバ８ とに仕切る。仕切り壁６は両チャンバに共通であり、以下により詳細に説明する ように、該壁を通って伸長する各種の穴が設けられる。各チャンバは、液圧流体 を保持している。各チャンバ内の流体量は、以下により詳細に説明するように、 装置の使用時、一定又は略一定である。

往復運動可能な駆動手段がハウジングを通って伸長し、２つの平行なロッド９． １０を備えている。これらロッドの各々は端部壁４．５の整合穴を通りかつハウ ジング３の中央仕切り壁６を通って伸長する。端部壁４．５の穴を通って伸長す る部分１１は、仕切り壁６の穴を通って伸長する各ロッドの中央部分１２より大 きい径をしている。往復運動可能な被動手段が又、ハウジングを通って伸長し、 仕切り壁６の中央穴に滑り嵌するピストン１４を担持するロッド１３を備えてい る。ピストンの両側のロッド１３の部分は、ハウジング端部壁４．５の整合した 中心穴を通って伸長する。

釣り合い手段２は、ハウジング３と同様のハウジング１５と、２つの平行なロッ ド１６．１７を有する駆動手段と、ロッド１８及びピストン１９を有する被動手 段とを備える点にて往復運動機構１と略同様の構造である。ロッド１６．１７は それぞれロッド９．１０に整合される。ロッド１６．１７の各々は、部分１１と 同一径でかつハウジング１５の仕切り壁２１の穴を通って伸長する部分２０を有 する一方、ハウジング１５の端部壁の穴を通って伸長するロッド１６．１７の部 分は、ロッド９．１０の中央部分と同一径である。

被動手段のロッド１８は、釣り合い重り２２を担持しており、該釣り合い手段の 被動手段の合計重量が往復運動機構の被動手段の合計重量に等しいようにする。

ロッド９．１６の隣接端は、カラー２６から伸長するスライダ２５を備えるスラ イドブロックの摺動路を提供する横方向スロット２４が形成された本体２３を備 えるスコッチクランク機構に接続される。該カラーは、一対のはずみ車２８間を 伸長する偏心ピン２７上に取り付けられる。これらはずみ車はモータ３０により 回転される駆動軸２９に取り付けられる。ロッド１０，１７の隣接端は、軸３４ のはずみ車３３間を伸長する偏心ビン３２上に取り付けられるスライドブロック に対する横方向スロットが設けられた本体３１を備える、同様のスコッチクラン ク機構に接続される。軸２９．３４の隣接端には、スプラインが形成されており 、軸２９のスプラインは回転軸線と平行であるが、紬３４のスプラインは軸の縦 軸線に対して３０°傾斜させである。軸の端部分は、軸のヘリカル部分と相補的 なヘリカル部分が一体に形成されたスリーブ３５内に入る。スリーブの軸方向位 置を調節可能にする液圧ラムが設けられる。スリーブが軸方向に動くことにより 軸間の相対的な回転動作が可能となり、その相対的な回転位置が変化されること が理解されよう。スプラインの傾斜は、軸２９．３４により該スリーブに加えら れるトルクによりスリーブが軸方向に動（のを阻止し得る程度とする。例えば、 所望であれば３０°以上の傾斜角度とすることが出来る。

上述の装置は次のように作用する。スリーブ３５は、偏心ビン２７．３２が相互 に軸方向に整合する端部位置に調節され、モータ３０は、軸２９．３４を回転さ せる。スコッチクランクはロッド９．１０．１６．１７を連動して往復運動させ る。その結果、ロッド９．１０の大きく成した部分１１が動くことでチャンバ７ ．８の容積が局部的に変化する。例えば、ロッド９．１０が第１図に図示するよ うに右方向に動く場合、更に第１のチャンバ７内に入る大きく成した部分１１は 該チャンバの容積を局部的に減少させる一方、大きく成した部分がこれと同時に 第２のチャンバ８外に動くことにより、第２のチャンバの容積もこれに対応して 局部的に増大する。しかし、第１及び第２のチャンバを充填する液圧流体は実際 的な目的上、圧縮不能であるため、これら第１及び第２のチャンバの全容積は一 定状態を保ち、ピストン１４は比較的短い距離だけ右方向に動かされる。ロッド ９．１０が相互に同一面で往復運動をするとき、ロッド９．１０の各々が動く距 離と、その結果ロッド１３が動く距離との比は、２つの大きく成した部分１１の 露出端面の合計面積と、ピストン１４の露出した端面との面積との比に等しくな る。この比は４乃至８の範囲となる。上述のように、かかる構成により少なくと も理論的に上記比と等しい値の機械的倍力が得られる。ラムは、作動されるとス リーブ３５を軸方向に動かす。ロッドの往復運動が徐々に不釣合いになると、ロ ッド９．１０の各々が動く距離と、その結果ロッド１３が動く距離との比は徐々 に小さくなる一方、機械的倍力は増大する。

ロッド１６．１７の動きは、ロッド９．１０の動きに起因する効果と同様の効果 が得られるが、ピストン１９は、大きく成した部分２０が存在するため、ピスト ン１４と反対方向に動かされる。

該装置は２つの要素３６．３７同士を相互に溶接し得るようにした状態で図示さ れている。第１の要素３６は、Ｌ字型キャリア３８の一方の脚部に固定される一 方、その他方の脚部はロッド１３の伸長端に接続される。第２の要素３７は、ロ ーラガイド３９間に取り付けられ、このため、該第２要素は第１の要素に向けて 動き得るが横方向に動くことは出来ない。液圧ラム４０は、第２の要素３７の上 に圧接し該要素を付勢させて第１の要素３６に接触させるピストンロッド４１と 、横方向バー４３に反動力を作用させるシリンダ４２とを備えている。バー４３ の端部は、可撓性の金属ロッド４４により、キャリア３８の後方に伸長する同様 の横方向バー４５の端部に接続される。使用時、ラム４０が作動して第２の要素 ３７を付勢させ第１の要素３６に接触させると、反動力が横方向バー４３．４５ に伝達され、撓みロッド４４には引張り力が付与される。従って、装置のフレー ム又は基部には反動力が全く伝達されない。要素３６．３７間の接触面は、ロッ ド１３の縦軸線を包含するのが分かる。

溶接を行う場合、装置は相互に軸方向に整合した偏心ビン２７．３２によって作 動される。これによりロッド１３は往復連動し、要素３６．３７間に摩擦熱が発 生される。要素の当接面が所望の温度に達したならば、スリーブ３５は急速に軸 方向に動かされる。これにより、軸３０は軸２９に対して半回転し、偏心ビン２ ７．３２は正確な偏心状態となり、これが生じた場合、ロッド９．１６の太き（ 成した部分１１．２０により生じるチャンバの容積が局部的な変化は、ロッド１ ０．１７の大きく成した部分の容積の局部的な変化によって正確に釣り合いが図 られ、従ってピストン１４．１９は静止状態を保つ。第１及び第２の要素間の相 対的動きが停止し、これら要素は相互に溶接される。所望であれば、これら要素 間の相対的動きが停止したとき、ラム４０により付加的な力を作用させて要素を より緊密に圧縮することが出来るが、付加的な力を正確に付与することは必要な い。

スリーブ３５が任意の中間位置にある場合、ロッド９．１６はロッド１０．１７ に対して部分的に偏心した位置にあり、ピストン１４．１９の動きは、単振動運 動を保つがその振幅は短くなる。

釣り合い重り２２の重量は、ピストン１４、ロッド１３及びキャリア３８の慣性 荷重がピストン１９、ロッド１８及び釣り合い重り２２の慣性荷重と釣り合うよ うな値とする。所望であれば、要素３６の重量に等しい荷重を釣り合い重り２２ に取り付けて荷重の完全な釣り合いを図ることが出来る。

しかし、ロッド９．１６は、ロッド１０．１７と同様、連動して動く。これらロ ッドの動的釣り合いを可能にするため、各ロッドには、箇所４８で中心に枢着さ れたアーム４７の一端に釣り合い重り４６が取り付けられ、該アームの他端は枢 着リンク４９を通じてロッド１６．１７の一方又は他方に接続される。これら釣 り合い重りは、第１図には縮尺通りに図示していない。更に、図示した構成は変 形を加え、釣り合い重り４６のアーム４７の中央枢着点４８が同軸状となり、釣 り合い重りの重心が平行な面で動き、各面のが各々が本体２３．３１の一方の中 心面を包含するようにする。このように、各釣り合い重り３６は、第１図の断面 部分の面上に位置すると考えることが出来る。かかる構造の対称状態を促進させ るため、ロッド１６．１７の各々には、２つの同様の釣り合い重りを設けること が望ましく、これらは各々、釣り合い重り４６と同様であるが、一方は第１図の 断面部分の面の上方に位置し、その他方は該面下方に対称状に位置するようにす る。このようにして、ロッド１６の２つの釣り合い重りの組み合わさった重心は 、ロッド１６の軸線上に恒久的に位置決めされる。同様に、ロッド１７の２つの 釣り合い重りの重心は、ロッド１７の軸線上に恒久的に位置する。

上述の方法にて摩擦熱が発生されたならば、摩擦抵抗は周期的に変化する。更に 、溶接の直前に往復運動の振幅が徐々に零まで低下すると、摩擦抵抗も又極めて 顕著に変化する傾向が生ずる。更に、往復運動する部品の各々の動的エネルギの 各ストロークの終端の最小値から各ストロークの中間における最大値まで変化す る。これら効果を最小とするため、はずみ車２８．３３は、エネルギリザーバを 提供し、このリザーバからエネルギを引き出し又は該リザーバ自体が摩擦抵抗の 変化、及び往復運動する部品の動的エネルギの変化により必要とされるエネルギ を吸収することが出来る。故に、かかるはずみ車の存在は、往復運動しかつ回転 運動する部品間で動的エネルギを交換するときに生じる角速度の周期的な変化を 軽減するのに有用である。実際上、はずみ車の回転速度は僅かに変化し、故に往 復運動の周期が変化する可能性もあるが、これは、通常、溶接工程に顕著な影響 を及ぼさない。他方、かかる変化は、はずみ車が存在しない場合に必要とされる モータよりも小さい出力のモータ３０の使用を可能にする。

第２図から、偏心ビン２７及びサイドブロック２５．２６の重心は、駆動軸２７ の回転軸線に対して偏心した点に位置するのが理解されよう。これを補正するた めには、はずみ車２８の形状を修正し、その組み合わさった重心が、又、駆動軸 ２９の回転軸線に対し”Ｃも偏心しているが、偏心ビン及びスライドブロックの 重心に対しては正反対となるようにすることが望ましい。必要な変形は、はずみ 車の外周に対して適当に位置決めされた重りを付加し、又は該はずみ車から材料 を除去するこことで行うことが可能である。後者の方が望ましい。はずみ車３３ に対して同一の手段を採用し、ビン３２及びその関係するスライドブロック３１ の釣り合いを図ることが出来る。

第１図及び第２図に示した装置を使用する場合に生じる問題点は、釣り合い重り ２２の動きがロッド１３の動きに対して正確に偏心させ得ないことである。かか る問題点を完全に解消するためには、第３図及び第４図に示した型式の変形形態 の装置を採用することが望ましい場合がある。装置の部品は、第１図及び第２図 に示したものと同様であり、同様の部品には、同一の参照番号を使用する。しか し、第３図及び第４図に示した装置において、釣り合い手段２は、省略してあり 、それに代えて以下に説明する他の型式の釣り合い手段が使用されている。

横方向ビーム５０は、ロッド１３に固着され、その他端にブロック５Ｌ５２を有 している。これらブロックの各々は、関係する釣り合い装置に結合される。

２つの釣り合い装置は相互に同様であるため、そのうちの一方、即ち、ブロック ５１と関係するものについてのみ説明する。該釣り合い装置は、一端がブロック ５１に固着され、その他端がロッカバー５５の一端に固着したブロック５４に固 着された可撓性の金属ブレード５３を備えている。ロッカバー５５は、装置の固 定部品（図示せず）に取り付けられた中心枢着ビン５６を中心として回転可能で ある。ロッカバーは、その他端にて可撓性の金属ブレード５８の一端が固着され たブロック５７を担持している。該ブレード５８の他端は、固定したガイド板６ ０の穴に摺動可能に取り付けられた釣り合い重り５９に固着される。

使用時、ロッド１３が往復運動すると、ロッカバー１５は、その枢着ビン５６を 中心として旋回し、釣り白い重り５９は該ロッドの経路に対して平行な直線状経 路に沿って往復運動される。ロッド１３が一方向に動（と、釣り合い重りはその 反対方向に動匂可撓性ブレード５３．５８を使用することによって枢着接続部の 数を著しく少なくすることが出来、このことは、かかるリンクは反対方向に作用 する重荷重を反復的にかつ急激に受けるため、極めて望ましいことである。

ロッド１６．１７の各々には、又それ自体の釣り合い手段が設けられる。その構 造及び作用は同一であるため、ロッド１６と関係するもののみ、第４図に幾分略 図で示しである。該ロッド１６には、上方釣り合い手段６１、及び下方釣り合い 手段６２が設けられ、これら釣り合い手段は相互に同様の設計であるため、上方 釣り合い手段６１についてのみ説明する。これは、ロッカバー５５と同様の中央 に枢着されたロッカバー６３を備えている。該ロッカバーも一端はブレード５３ と同様の可撓性金属ブレード６４によりロッド１６に接続され、該ロッカバーの 他端は、ブレード５８と同様の可撓性金属ブレード６６により釣り合い重り６５ に接続される。釣り合い重り６５は、釣り合い重り５９と同様であり、固定され たガイド板６０と同様の固定されたガイド板６７の整合穴内を摺動する。使用時 、ロッド１６が往復運動すると、釣り合い重りはこれに対応する方法にて往復運 動するが、その往復運動範囲はロッドの動く範囲に対して１８０°偏心している 。

各溶接工程の終了時、ピストン１４．１９がその正確な基本位置から僅かに偏倚 している場合、これらをピストンを中心決めすることが必要であり又は望ましい 。第５図に示した型式の中心決め手段をかかる目的に使用することが出来る。

該中心決め手段は、ピストユ／１４に使用される。釣り合い手段２を設ける場合 、ピストン１９には、同様の中心決め手段を使用することが出来る。ピストンロ ッド１３には、ハウジング３の外側を横方向に伸長するストッパ６８が設けられ る。

２つの液圧ピストン及びシリンダ装置６９．７０がストッパの両側にそれぞれ設 けられる。該装置のシリンダは、装置の基部又はスタンド（図示せず）に対１． て固定される。摩擦熱の発生中、装置のピストンロッド７１．７２はそれぞれそ のピストンにより引き寄せられ、スト・ンバ６８を自由に往復運動をさせること が可能である。しかし、往復運動が終了すると、ピストンロッドは前進し、スト ッパをその両端間に位置決めする。ピスト、・ロッド７２により作用される力は 、ロッド７１により作用される力よりも大きいが、ロッド７２の動く距離は所定 の軸方向長さを有する離間カラー７３により制限される。その結果、口・ンド７ ２の位置は離間カラーにより決められる一方、ストッパ６８はロッド７１によっ て作用させるより小さい力にてロッド７２に接触する（既に、該ロッドに接触し ていない場合）。これとは別に、又はこれに加えて、ピストンロッド１３には、 円形断面の円筒状の入口部分を有する横方向穴と、該入口部分より小径の円筒状 出口部分と、その間を伸長する截頭円錐形の中心部分とを形成することが出来る 。穴の形状と相補的な形状の中心決めビンが該穴内に挿入され、軸方向に適所ま で動くとき、ロッド１３を中心決めする。

装置６９．７０によって、又は中心決めビンによってロッド１３の必要な中心決 め動作を可能であるようにするためには、チャンバ７．８に対しで液圧流体を自 由に流動させることが必要である。流体は、ロッドの中心決めに起因する比較的 僅かな程度だけ各チャンバに流動するのを許容するだけで十分であるが、各チャ ンバ内の全て又は多くの流体に代えて、新たな流体の充填を可能にすることも考 えられる。その理由は、各溶接工程中、液圧流体は加熱され、次の溶接工程前、 、低温の流体と交換しなければならないからである。

ピストン１４、ＩＪ−／ド］３及びチャンバ７．８に関して上記何れの構造を採 用する場合、釣り合い手段２の対応する部品を設けるときは、該部品に関係して 更に同様の機構を使用することが望ましい。

偏心輪間の相を調節する別の機構が第６図に図示されており、該機構は、調節手 段が偏心輪間に設けられず、これによりより自由な設計を可能にすることと、モ ータから更に遠方の偏心輪はそれ自体他の偏心輪を介して駆動されないという少 なくとも２つの利点を有し、ている。

第６図に幾分線図的に示した機構において、モー・夕３０は、その他端にはずみ ３３と同等の一対の離間したはずみ車７５と、及び偏心穴を有する偏心輪７６と を担持する軸７４を駆動する。偏心輪７６は、軸７４にキー止めされ、偏心ビン ３２と同等である。管状スリーブ７７が又軸７４に取り付けられかつ該軸に対し て回転可能である。一対の離間したはずみ車７８がその一端付近にてスリーブに キー止めされ、その間には、偏心ビ：ノ２７と同等の偏心ピン７９がスリーブに キー止めされている。モータ３０に寄ったスリー・ブ７７の端部分は、端ぐり穴 が形成されており、このためスリーブの該部分とその内部の軸７４との間には円 筒状の空隙が形成される。軸方向に可動であるカラー８０が該空隙内に収容され る。

スリーブの端ぐり穴には、カラー８０の円筒状表面の相補的な溝に係合するヘリ カルスプラインが形成される。軸７４の隣接部分には、長手方向スプライ／又は その反対方向のヘリカルスプラインのいずれかが形成され、これらスプラインは カラーの穴の相補的な溝に係合する。このように、カラー８０が軸７４に沿った 任意の所定の軸方向にあるとき、偏心ピン７６．７９は、一定の角度関係にある が、カラーが軸に沿って軸方向に動いた場合、偏心ピン間のこの角度関係は変化 する。

液圧ピストン及びシリンダ装置（図示せず）を使用して、カラー８０を軸方向に 動かし、これにより偏心ピン間の相対的な角度関係を変化させる。カラーと装置 との間の接続は、勿論カラーの回転を許容し得るようなものとする。

ここに記載した装置の各形態において、チャンバ内の液圧流体は、少なくとも装 置の作動中、加圧状態にあるようにすることが望ましい。ロッド１３及びビスト ーン１４に作用し又は伝達される慣性力及び摩擦力により、各チャンバ７．８内 の圧力は、各ストローク中に著しく変動する。流体を加圧することにより各チャ ンバ内の圧力は確実に正圧状態を保つことが出来る。各溶接後、流体の圧力は大 気圧まで減圧し、流体がチャンバに対して制約されずに流動し得るようにするこ とが望ましい。これにより第５図に関して上述したように、ロッド１３の再中心 決めが可能となる。更に、各溶接後、流体をチャンバから排出し、チャンバに新 たな流体を再充填することが望ましい。かかる流体は、その前の未使用の流体を 含む可能性があるが、これら未使用の流体の大部分、又は全体は冷却し、ろ過し 又はその他の方法で処理することが望ましい。

本発明による装置を使用する場合、該装置が溶接に必要な摩擦熱を発生するのに 要する時間は数分秒足らずである。この時間は、最大でも１５秒又は２０秒以上 になることはないと考えられる。しかし、適当な処置を行わなかった場合、１又 は２以上のチャンバから液圧流体が漏洩する可能性がある。この問題点を回避し 又は少なくとも軽減する１つの方法は、往復連動する部品が通る頭部密封リング を使用してチャンバを従来の方法で密封することである。かかる構造は、第１図 に略図で図示されており、ここで往復運動する部品が静止部品の穴を通って伸長 する各箇所に環状密封リングが設けられている。これとは別に、ピストン１４． １９又はロッド９．１０．１３．１６．１７．１８の１つがチャンバの１つの壁 の穴を通って伸長する各箇所にて軸方向に圧縮しかつ伸長し得る波形スリーブを 設けることが出来、場合に応じて、該スリーブの一端はチャンバ壁に密封し、該 スリーブの他端はピストン又はロッドに密封する。かかる構造は、完全に流体密 である。漏洩から生じる問題点を解決し又は軽減するもう１つの方法は、各チャ ンバに対して圧力液圧流体源を提供し、該流体が戻り不能弁又は毛管のような流 れに対する抵抗の大きい通路を通じて関係するチャンバに流動するのを許容する ことである。何れの場合でも、漏洩に起因するチャンバ内の流体圧力の減圧によ り、流体が該チャンバ内に導入されて漏洩した流体を補充する。往復運動機構１ 内部の漏洩の一部は、大きく成した部分１１間を伸長するロッド９の部分を完全 に除去することにより、又同様にロッド１０の同様に大きく成した部分間を伸長 するロッド１０の部分を完全に除去することにより防止することが出来る。ロッ ド９．１０のこれら部分が伸長するための仕切り壁６の穴は閉塞し、大きく成し た部分１１はハウジング３の外側にて剛性に相互接続させる一方、ロッド１０の 同様に大きく成した部分は同様に相互に接続させる。このように、該大きく成し た部分１１は連動して動くことが制限され、同様に、ロッド１０の大きく成した 部分は又連動して動（ことが制限される、ロッド９．１０に対して仕切り壁６を 通って伸長しない。大きく成した部分の径は縮小させ、その前に相互接続してい たロッドの部分の除去に対応し得るようにする。

英国特許出願第８７２８６３２号（２１９９７８３Ａ）は、関連した摩擦溶接装 置を開示している。本発明は、該先の出願の装置による同等の部品を具備し得る ように変形することが可能である。

閏ＷＡ！ｌＩ査報告　０ｒｌｎＱ　１１０／ｎ１ｎＧ１７国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．摩擦溶接用装置に使用する往復連動機構（１）にして、液圧流体を保持する 可変形状の第１及び第２チャンバ（７、８）と、往復運動可能な駆動手段（９、 １０、１１）と、往復運動可能な被動手段（１３、１４）であって、前記被動手 段の各々が往復運動し、第１のチャンバの容積を局部的に変化させ、これに対応 して第２のチャンバの容積を局部的に変化させるように配置された被動手段とを 備え、チャンバの形状がその他の変化を伴わない場合、及び各チャンバが一定量 の液圧流体を保持するとき、各チャンバの容積が一定状態を保つ構造とし、駆動 手段を任意の所定の振幅にて往復連動させることにより被動手段がより小さい振 幅でしかしより大きい力にて往復運動するようにしたことを特徴とする往復運動 機構。
2. ２．請求の範囲第１項に記載の往復運動機構にして、第１及び第２のチャンバが 共通の仕切り壁（６）の両側に配置され、駆動手段が前記仕切り壁の１又は２以 上の穴を通って伸長することを特徴とする往復運動機構。
3. ３．請求の範囲第１項又は第２項に記載の往復連動機構にして、第１及び第２の チャンバが共通の仕切り壁（６）の両側に配置され、被動手段が前記仕切り壁の 穴を通って伸長することを特徴とする往復連動機構。
4. ４．請求の範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の往復運動機構にして、駆動手 段が各々、往復運動時、第１のチャンバの容積を局部的に変化させ、これに対応 して第２のチャンバの容積を局部的に変化させるように配置された複数の個々に 往復運動可能な要素（９、１０）と、前記要素を等しい周波数でかつ一定の振幅 にて往復連動をさせる作用をする往復連動機構（２３乃至２７、３１）と、前記 要素の往復運動の相対的相を調節可能にする作用をする調節手段（３４、３５） とを備え、これにより、前記要素の往復運動に起因する各チャンバの容積の局部 的な変化の合計値が零まで変化され得るようにしたことを特徴とする往復運動機 構。
5. ５．請求の範囲第４項に記載の往復運動機構にして、各々が、関係する回転部材 （７６、７９）の回転を関係する要素の必要とされる往復運動に変換する作用を する関係する変換機構（２３、３１）が設けられた２つの往復運動可能な要素（ ９、１０）が設けられ、回転部材を回転させる共通の回転入力手段（７４）が存 在し、回転部材の回転中、前記回転部材の相対的角度又は回転位置を変化させる 作用をする調節手段（８０）が設けられることを特徴とする往復連動機構。
6. ６．請求の範囲第１項乃至第５項に記載の往復運動機構にして、釣り合い重り手 段（２２、４６；５９、６５）を備える釣り合い手段と、前記釣り合い重り手段 を往復運動機構の構成要素が往復連動する方向と反対方向に動かす作用をする作 用手段（２、４６乃至４９）とを備えることを特徴とする往復運動機構。
7. ７．請求の範囲第６項に記載の往復連動機構にして、前記釣り合い重り手段（５ ９、６５）が往復連動可能に取り付けられかつ釣り合い重り手段及び可撓性要素 （５３、５８；６４、６６）により往復連動要素に接続された枢着ロッカ手段（ ５５、６３）を介して往復連動機構の往復連動要素（１３、１６）に結合され、 前記可撓性要素が使用時、撓んで、ロッカ手段と釣り合い重り手段との間、及び ロッカ手段と回転要素との間の相対的動きに対応し得るようにしたことを特徴と する往復運動機構。
8. ８．請求の範囲第１項乃至第７項の何れかに記載の往復運動機構にして、相互に 溶接すべき要素間の摩擦抵抗力が変化した場合、一時的にエネルギを提供し又は エネルギを吸収する作用をする１又は２以上のはずみ車（２８、３３；７５、７ ８）を備え、往復運動部品と回転部品との間に動的エネルギが交換されるときに 生ずる傾向の角速度の周期的な変化を軽減することを特徴とする往復運動機構。
9. ９．第１及び第２の要素を相互に溶接する摩擦溶接装置にして、請求の範囲第１ 項乃至第８項の何れかに記載の往復運動機構と、前記第１の要素を担持しかつ使 用時、波動手段により往復連動されるように前記被動手段に結合された第１のキ ャリア手段（３８）と、前記第２の要素を担持する第２のキャリア手段（４１） と、第２のキャリア手段を第１のキャリア手段に向けて押し付け、使用時、前記 キャリア手段により担持された第１及び第２の要素が相互に押し付けられるよう にする手段（４０）とを備えるとを特徴とする摩擦溶接装置。