JPH06659A - 摩擦圧接機における品質判別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一対の材料を摩擦圧接により接合する場合に
おいて、製品の良否の判別を信頼性高く行なうことがで
きるようにする。 【構成】 一方の材料が他方の材料に対して回転され、
その状態で両材料が圧接される。停止指令信号により回
転が停止される。停止指令信号が与えられてから材料の
回転が停止されるまでの時間が計測され、その時間は予
め設定された所定時間と比較される。そして前者の時間
が後者の時間に適合するか否かに対応した良否判別信号
が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は摩擦圧接機において、一
対の材料を摩擦圧接させて出来上る製品の品質を判別す
る摩擦圧接機における品質判別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より摩擦圧接は次のように行なって
いる。先ず、相互に接合させるべき一対の材料の一方を
回転装置により回転させる。その状態の材料に対して他
方の材料を圧接装置により近寄らせて圧接させる。その
結果、両者の接触部は溶融する。上記後者の材料の寄り
の寸法が所定値となったならば、停止指令信号により上
記回転装置におけるブレーキを作動させる。すると上記
回転の速度が低下し、後者の材料が圧接されたまま前者
の材料の回転が停止する。その状態で上記溶融部が固化
し、両材料の接合が完了する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の場合、上記ブレ
ーキの利き具合の良し悪しによって、上記停止指令信号
が発せられてから実際に材料の回転が停止するまでの時
間に長短のばらつきが生ずる。その時間が長過ぎる場
合、回転が停止しないうちに溶融部の温度が下がり過ぎ
て固化が始まってしまう。すると接合部には大きな欠陥
ができてしまう。反対に短か過ぎると材料の寄りの寸法
が予定の寸法よりも小さ過ぎて製品の寸法が所定値より
も長くなってしまう。これらはいずれも製品としての品
質が劣ったものとなる。尚従来は製品の品質の判別を、
作業者が寄りしろ量や接合部のバリの出方等を見て経験
的に行なっているがその信頼性は低いという問題点があ
った。

【０００４】本願発明は上記従来技術の問題点（技術的
課題）を解決する為になされたもので、製品の良否の判
別を信頼性高く行なうことができて、その判別結果を基
にブレーキの調整、交換を促すことができ、その結果、
製品の良品率を向上させることを可能にできるようにし
た摩擦圧接機における品質判別装置を提供することを目
的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における摩擦圧接機における品質判別装置
は、摩擦圧接させるべき一対の材料の内の一方を他方に
対して両者の軸線が一致する状態で回転させる為の回転
装置と、上記一対の材料の一方又は他方を相手側に向け
て軸線方向に推し進めて、その前側の端面を相手側の材
料の対向する端面に圧接させる為の圧接装置とを備える
摩擦圧接機において、上記一方の材料の回転状態を検知
して回転状態信号を出力する回転状態検知手段と、上記
回転装置を停止させる為の停止指令信号及び上記回転状
態信号を受けて、停止指令信号を受けた時点から上記材
料の回転が停止した時までの時間を計測する回転停止時
間計測手段と、所定の回転停止時間を予め設定しておく
為の回転停止時間設定手段と、上記計測された回転停止
時間と予め設定された回転停止時間とを比較して、前者
が後者に適合するか否かに対応した良否判別信号を出力
する判別手段とを備えたものである。

【０００６】

【作用】一方の材料が他方の材料に対して回転され、そ
の状態で両材料が圧接される。停止指令信号により上記
回転が停止される。上記停止指令信号が与えられてから
材料の回転が停止されるまでの時間が計測され、その時
間は予め設定された所定時間と比較される。そして前者
の時間が後者の時間に適合するか否かに対応した良否判
別信号が出力される。

【０００７】

【実施例】以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。図１において、摩擦圧接機は摩擦圧接機構１と制御
機構２とを有する。摩擦圧接機構１は回転装置３ａと圧
接装置３ｂとを含む。回転装置３ａにおいて、軸受４に
より回動自在に支持された回動軸５の一端には第１の装
着具６が取付てある。又上記回動軸５の途中にはブレー
キ16が取付られ、更に回動軸５の他端はクラッチ７、プ
ーリ８、ベルト９、プーリ10を介して電動機11に連結し
てある。一方圧接装置３ｂにおいて、軸受12により進退
自在に支持された進退杆13の一端には第２の装着具14が
取付てある。又上記進退杆13の他端には油圧シリンダ15
が連結してある。

【０００８】次に制御機構２は符号20〜30で示された夫
々周知乃至は公知の部材をもって構成してある。又Ａは
接合場所の温度判別機構で、温度測定器31と温度判定器
37とで構成してある。温度測定器31と温度判定器37は符
号33〜36，38〜41で示された夫々周知乃至公知の部材で
構成してある。Ｂは品質判別装置で、符号42〜50で示さ
れた夫々周知乃至公知の部材で構成してある。

【０００９】次に上記摩擦圧接装置の作動について図２
を参照しながら説明する。まず第１の装着具６には相互
に接合すべき一対の材料の内の一方17（以下第１の材料
と呼ぶ）を装着し、第２の装着具14には他方の材料18
（以下第２の材料と呼ぶ）を装着する。この場合、第１
の材料17は装着具６からの突出寸法が所定の値となるよ
うにする。この装着状態では両材料の軸線が一致する。
そのようになるよう予め回転装置3aと圧接装置3bとが整
列させてある。上記材料は例えば外径２６mmΦ、厚さ１
mmの丸パイプである。上記の状態において電動機11を作
動させて第１の材料17を回転させる（例えば３０００〜
４０００r.p.m)。一方、油圧シリンダ15を作動させて第
２の材料18を第１の材料17に向けて前進させる。上記油
圧シリンダ15の作動は油圧ポンプ21から送り出される作
動油を圧力制御弁22、流量制御弁23を通してシリンダ15
に加えることによって行なう。

【００１０】上記のように第２の装着具14を前進させる
過程で第２の材料18の前側の端面が第１の材料17の対向
する端面に接触すると（図２のT1の時点）、油圧シリン
ダ15に加わる油圧が高まる（摩擦推力）為、それは圧力
スイッチ24に検出され、その検出信号が変位検知器26に
おけるカウンタ27にカウント開始信号として与えられ
る。又上記検出信号はタイマー20に与えられる。そして
そのタイマー20に設定された時間例えば０．５秒のカウ
ントが行われる。この間上記摩擦推力の値は例えば３ｋ
ｇｆ/ｍｍ²に到達する。

【００１１】タイマー20の設定時間が経過すると（図２
のT2の時点）、タイマー20の出力信号が圧力制御弁22に
与えられて、油圧シリンダ15に向けて送る油圧を高める
（Ｐ１圧力で、その値は例えば８ｋｇｆ/ｍｍ²）。一方
上記第２の装着具14の移動は進退杆13に付設された変位
センサ25によって検知され、その検知信号が上記カウン
タ27に加えられる。カウンタ27は上記のような両信号を
受け入れることにより、第２の材料18が第１の材料17に
接触した後の第２の材料18の前進移動寸法（寄り寸法）
をカウントし、その信号を変位比較器28に向け出力す
る。この間、第１と第２の材料17,18 は夫々の先端部が
相互の摩擦によって発熱して図２の如く温度上昇し（例
えば１２５０〜１３５０℃）、溶融する。

【００１２】変位比較器28には変位設定器29において予
め設定された変位寸法（例えば２mm。その他１．８〜
２．３mm）の信号が入力されている。変位比較器28にお
いては、上記カウンタ27によってカウントされた変位寸
法が上記設定値となると（図２のT3の時点）出力を生ず
る。この出力は制御器30に与えられ、制御器30は停止指
令信号を回転装置3aにおけるブレーキ16及びクラッチ７
に与え、回動軸５の回転を急速に停止させて第１の材料
17の回転を停止させる。また上記出力は圧力制御弁22に
与えられ、油圧シリンダ15に向けて送られる油圧を高め
る（Ｐ２圧力で、その値は例えば１２ｋｇｆ/ｍｍ²）。
その結果、第２の材料18は第１の材料17に対してより大
きい力で押し付けられる。

【００１３】上記のように圧力を上昇させた後所定時間
が経過して、上記両材料の溶融部分が冷えて固化したな
らば、圧力を緩め第１及び第２の装着具６，14から相互
に結合された第１及び第２の材料17，18を取り外す。こ
れにより一連の作業が完了する。

【００１４】上記のような摩擦圧接の過程において温度
測定器31によって判定用測定点19（その大きさは例えば
１mmΦ程度である）の温度が非接触の状態で検出され
る。上記判定用測定点19は第１の装着具６から第２の装
着具14の側へ所定寸法だけ寄った、両材料17，18の溶融
部が到来すべき点に定めてある。本例では、第１の装着
具６に予め定められた状態で取付られた第１の材料17の
先端部から所定寸法（例えば１．５mm）だけ第１の装着
具６の側に寄った位置に定めてある。温度測定器31にお
いては上記測定点19から放射される赤外線を光学系33で
もって受光器34に集めその赤外線の放射エネルギーを受
光器34で電気信号に変えることによって温度の測定を行
なう。受光器34の出力信号は増幅部35で増幅され、温度
信号として温度判定器37に伝えられる。36は周知の放射
率調整器を示す。温度判定器37において上記温度信号は
表示器38に伝えられ、上記測定点19の温度が表示され
る。上記温度信号は温度比較器39にも入力される。温度
比較器39には上下限設定器40に予め設定された上限温度
（例えば 1350℃）と下限温度（例えば1250℃）が入力
されている。そして温度比較器39は前記温度信号がそれ
ら上限と下限の間にあるか否かの判別を行ない、その判
別結果に対応する信号を出力する。ゲート41は前記変位
比較器28からの出力信号を受けてその信号があった時に
上記温度比較器39からの出力信号を判定出力として送出
する。

【００１５】次に上記摩擦圧接の場合における品質判別
装置による判別を説明する。第１の材料17の回転状態が
回動軸５に連結した回転状態検知手段42により検知さ
れ、該手段42は回転状態信号を出力する。該手段42とし
ては例えばパルス信号を出力するパルスエンコーダが用
いられる。タコジェネレータを用いても良い。上記信号
は回転停止時間判定器43に与えられる。

【００１６】該判定器43においては、回転数計測器44に
より上記信号から回転数が演算され、回転数表示器45に
表示される。回転停止時間計測手段である回転停止時間
計測器47は、前記回転装置3aを停止させる為の停止指令
信号及び上記回転状態信号を受けて、停止指令信号を受
けた時点から上記材料17の回転が停止した時までの時間
を計測する。上記材料17の完全停止まで待つと時間がか
かるので、本実施例では判定を迅速に行う為、上記回転
数が３０r.p.mになるまでの時間を計測する。３０r.p.m
になった後は一定の時間で停止まで至ると推定されるか
らである。計測された時間は表示器49によって表示され
る。回転停止時間設定手段である上下限回転停止時間設
定器46には所定の回転停止時間の上下限が予め設定され
ている。所定の回転停止時間は、予め一対の材料の材質
（アルミニウム或いは銅等の熱伝導率の高いもの、或い
はその反対のもの）、形状（パイプ或いは丸棒）、寸法
（太径或いは細径、厚肉或いは薄肉）に応じた種々の値
が準備され、当該材料に適合する値が上記設定器46に予
め設定される。上記計測された回転停止時間及び予め設
定された回転停止時間は、判別手段として例示する停止
時間比較器48に与えられる。比較器48は前者と後者を比
較して、前者が後者に適合するか否かに対応した良否判
別信号を出力する。該信号はゲート50を通して出力され
る。その出力信号は次のように利用される。例えば品質
が劣る旨の信号の場合、その信号はブザーその他の警報
装置を作動させたり、摩擦圧接機の作動を停止させた
り、出来上がった不良品をはねる為の選別機の作動用信
号として利用される。

【００１７】次に異なる実施例を説明する。前記圧接装
置は、回転させる側の材料を非回転の側の材料に向けて
推し進めるようにしてあっても良い。即ち回動軸５をス
プラインでもってブレーキやクラッチに連繋させてお
き、その回動軸５をシリンダ15によって押すようにして
も良い。

【００１８】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、一対
の材料17，18を摩擦圧接によって接合する場合において
接合がなされた製品における品質の良否を判別する場
合、上記材料17を回転させる為の回転装置3aが停止指令
信号を受けてから材料の回転が停止するまでの実際の回
転停止時間と予め設定された回転停止時間とを比較し
て、前者が後者に適合するか否かに対応した良否判別信
号を出力するから、定量的な良否の判別を行なうことが
できて高い信頼性でもって判別ができる特長がある。こ
のことは、その判別結果を基に上記回転装置3aにおける
ブレーキ16が適正に利くよう調整したりその交換を促す
ことができて、製品が良品である率を向上させることを
可能にできる有用性がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】摩擦圧接装置の略示図。

【図２】動作説明用のグラフ。

【符号の説明】

3a 回転装置 3b 圧接装置 17，18 一対の材料 42 回転状態検知手段 46 回転停止時間設定手段 47 回転停止時間計測手段 48 判別手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 摩擦圧接させるべき一対の材料の内の一
   方を他方に対して回転させる為の回転装置と、上記一対
   の材料の一方又は他方を相手側に向けて推し進めて、そ
   の前側の端面を相手側の材料の対向する端面に圧接させ
   る為の圧接装置とを備える摩擦圧接機において、上記一
   方の材料の回転状態を検知して回転状態信号を出力する
   回転状態検知手段と、上記回転装置を停止させる為の停
   止指令信号及び上記回転状態信号を受けて、停止指令信
   号を受けた時点から上記材料の回転が停止した時までの
   時間を計測する回転停止時間計測手段と、所定の回転停
   止時間を予め設定しておく為の回転停止時間設定手段
   と、上記計測された回転停止時間と予め設定された回転
   停止時間とを比較して、前者が後者に適合するか否かに
   対応した良否判別信号を出力する判別手段とを備えるこ
   とを特徴とする摩擦圧接機における品質判別装置。