JPS5945472B2 - 摩擦圧接機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、被溶接物の長さのバラツキとは無関係に、所
定の溶接結果を確実に得ることができる。

摩擦圧接機の制御方法に関するものである。従来、摩擦
圧接機は、第１図示のごとく、回転側の被溶接物ａをス
ピンドルＡに把持させ、また。被溶接物ａに対して近接
、離隔自在の被溶接物ｂを、被溶接物ａに対向する位置
にクランプＢによって保持している。スピンドルＡは図
示しない電気モータ等により回転駆動され、またクラン
プＢはスラ４ダＣ上に固定されている。スライダＣ上に
は、また、被溶接物ｂの一端を支持するブラケットＤが
固定され、ブラケットＤには流体シリンダ装置Ｅのピス
トンロッドＦが連結されている。Ｇは、スライダＣを案
内する１こめの部材であり。スライダＣと係合状態にあ
る。そして、スライダＣにはドグＨが固定され、ドグＨ
と係合し得る位置には、リミットスイッチＩが配されて
いる。第１図示の摩擦圧接機による圧接工程は次のよう
にして進行する。先ず、被溶接物ａをスピンドルＡに、
また、被溶接物ｂをクランプＢにそれぞれ支持させ、ス
ピンドルＡを所定の速度で回転駆動する。ここで、流体
シリンダ装置Ｅを作動させてピストンロッドＦを伸長さ
せ、スライダＣをＪ方向に移動させる。スライダＣがＪ
方向に変位すると、ついには、被溶接物ａ、ｂの接合端
面Ｓが互いに接触し、接合端面Ｓに摩擦熱が発生して。
被溶接物ａ、ｂの接合端面付近は溶融することとなる。
このとき、被溶接物ａ、ｂ間には、流体シリンダ装置Ｅ
により所定の圧力が加えられていること、もちろんであ
る。−万、被溶接物ａ、ｂの溶融が進むにつれてスライ
ダＣはＪ方向に変位する。そして、ドツグＨがリミツト
スイツテエをオン状態にした時に、スピンドルＡの回転
を停止させると共に流体シリンダ装置Ｅを作動させて、
被溶接物ａ、ｂの圧接を行うのである。しかしながら、
上記した従来の摩擦圧接機においては．被溶接物Ａ，ｂ
の接触位置から摩擦の終了までの間における被溶接物ｂ
（７）Ｊ方向への機減的変位量（以下．摩擦量という。

）が．スライダＣに取り付けられたドグＨとリミツトス
イツチＩとによつて規制されるため．被溶接物Ａ，ｂの
素材長にバラツキがある場合．あるいは．異種の被溶接
物の溶接を行うとする場合等には．それぞれ．ドグＨと
リミツトスイツチＩとの距離を調整しなければならず．
この調整をしなければ摩擦量に差異を生じ．その結果，
溶接品質にバラツキを生ずることになる。であるから．
被溶接物Ａ，ｂの素材長にバラツキがある場合はもちろ
ん．特に．少量多品種生産向けに上記摩擦圧接機を使用
する場合には．ドグＨの調整に多くの時間を要するばか
りでなく．摩擦量の微妙な設定も困難であるという欠点
を生じている。

本発明の目的は．上記した従来技術の諸欠点を除去し得
る摩擦圧接機の制御方法を提供することにあり．更に詳
述すれば．被溶接物の素材長のバラツキにかかわりなく
予め設定された摩擦量を得ることができると共に．摩擦
量の設定・変更も容易に行うことが可能な．摩擦圧接機
の匍卿方法を提供することにある。

本発明を構成する各工程を示すと．次のようになる。

（イ）互いに対向して位置する２つの被溶接物の接合端
面を互いに接触させる工程（ロ）前記接合端面の接触位
置を検知じて記憶する工程（ハ）前記接合端面を所定圧
力下における接触状態を維持しつつ相対的に変位させる
ことにより．前記接合端面に摩擦熱を発生させ、該摩擦
熱によつて前記接合端面を溶融する工程（ニ）前記接触
位置を基準として．前記一方の被溶接物が前記他方の被
溶接物方向へ移動することにより発生する機械的変位量
を．連続的に検出する工程（ホ）前記被溶接物の接触位
置から摩擦終了位置までの機械的変位量の設定または設
足変更を．該機械的変位量を電気的変位量に変換し表示
器に表示して確認しながら行う工程（へ）前記機械的変
位量が予め設定された値に達した時に前記接合端面間の
相対的な変位を停止させ．前記被溶接物の圧接を行う工
程である。

そして．上記（ロ）の工程から明らかなように．接合端
面の接触位置は摩擦圧接機に装着された被溶接物ごとに
記憶され．また．（ニ）の工程から明らかなように．（
ロ）の工程において記憶された接触位置を基準として．
予め設定された摩擦量だけ被溶接物は機械的変位を行う
から．摩擦量の設定値を変更しない限り．常に一定の摩
擦量が得られることになる。

また６摩擦量の設定値の変更も．下記の実施例の記載か
らも明らかなように．電気的な入力（例えば．電圧値）
によつて行い得るから．極めて容易となるのである。

そしてこの設定または設足変更は．表示器に表示される
電圧値を確認しながら行なうので．きわめて容易に行な
うことができ．たとえ少量多品種の被溶接物を摩擦溶接
する場合であつても．生産効率を低下させることなく溶
接することができる。

以下．本発明の一実施レ１を．第２図ないし第５図に基
づいて説明する。もつとも．以下の実施例の説明におい
て．第１図と同一付号を付した構成要素は．第１図に関
する従来技術の説明において使用した構成要素と同一名
称でかつ同一の機能をはたす構成要素を示すものとする
。変位検出器１は被溶接物Ａ，ｂの素材長のバラツキを
吸収する位置．すなわち．被溶接物Ａ，ｂの接合端面が
接触する少し手前の位置．においてスライダＣに取り付
けられたブラケツトＣ１と係合し．スライダＣｆ）Ｊ方
向への機械的変位量を．該機械的変位量に対応する大き
さの電気的変位量（１ことえば．変位電圧）に変換して
出力する。

したがつて．被溶接物Ａ，ｂＯ接触位置は．たとえ被溶
接物Ａ，ｂの素材長にバラツキがあつたとしても．確実
に検知される。第５図は．この実施列の具体的回路構成
を示す回路プロツク図であり．変位検出器１の出力端は
電圧増巾器２の入力端に結線されている。

電圧増巾器２の出力端は摩擦開始点記憶器３の入力端と
．比較増巾器６の一方の入力端と．切換えスイツチ１１
の一方の入力端子１１ａとに結線され．切換えスイツチ
１１の入力端１１ｃは表示器１２の入力側に結線されて
いる。一方．摩擦開始点記憶器３の出力端は加算器５の
一方の入力端に結線され．加算器５の入力端は比較増巾
器６の他方の入力端に結線されている。また．摩擦量設
定器４の出力端は加算器５の他方の入力端に結線される
と共に．切換えスイツチ１１の入力端１１ｂに結線され
ている。ここにいう摩擦量とは．前述のごとく．被溶接
物Ａ，ｂの接触位置から摩擦の終了までの間における被
溶接物ＢＣ７）Ｊ方向への機械的変位量を示している。
そして．比較増巾器６の出力端は抵抗７．トランジスタ
８を介してリレー９に結線され．端子１０はリレー９の
昨動に連動することになる。以下．この実施列の作用を
説明する。

被溶接物Ａ，ｂは互いに対向して摩擦圧接機に取り付け
．被溶接物ａを保持しているスピンドルＡを回転させ．
ついで．被溶接物ｂを保持しているスライダＣをＪ方向
へ変位させると．第３図イに示すように．スライダＣに
取り付けられているブラケツトＣ１が変位検出器１に係
合し．係合？もさらに連続してスライダＣはＪ方向へ変
位する。

このため．被溶接物ｂは被溶接物ａに接触じ、該被溶接
物Ａ，ｂの接触面が摩擦熱により加熱・溶融し．摩擦終
了位置まで変位する。被溶接物Ｂ．すなわちスライダＣ
が摩擦終了位置まで変位すると６スピンドルＡの回転を
停止させ６被溶接物ａとｂとを互いに圧接し．スライダ
Ｃは圧接終了位置まで変位する。一方．スライダ℃に取
り付けられているブラケツトＣ１が変位検出器１に係合
すると．変位検出器１は，スライダＣのＪ方向への機械
的変位量を．電気的変位量である変位電圧Ｅｌに変換し
．スライダＣのＪ方向への機械的変位量を連続的に検出
する。

変位検出器１により検出された変位電圧Ｅｌは．電圧増
巾器２に入力され増巾される。この変換過程は第３図口
，ハに示されており．同図中６Ｐ１は接触位置（摩擦開
始位置）、Ｐ２（ゴ摩擦終了位置６Ｐ２は圧接終了位置
をそれぞれ示している。そして．これらの３つの位置Ｐ
ｌ，Ｐ２，Ｐ３は．電圧増巾器２により対応する電圧値
に増巾され、その対応する亀圧値は．それぞれ．Ｐ１｝
ＶＰ２，ＶＰ３となる。そして．第３図ハ中．１１は変
位検出器１とスライダＣのブラケットＣ１とが係合した
位置から被溶接物ｂと被溶接物ａとの接触位置Ｐ１に致
るまでの機械的変位量を．また．１ｓは接触位置Ｐ１か
ら摩擦終了位置Ｐ２に致るまでの機械的変位量をそれぞ
れ示す。更に．−Ｅ１は機械的変位量１１に対応する変
位電圧値を．また．Ｖｓは機械的変位量１ｓに対応する
変位電圧値を．それぞれ示す。電圧増巾器２で増巾され
た電圧（ストロータ電圧）は．摩擦開始点記憶器３に入
力され６この記憶器３は被浩接物Ａ，ｂが確実に突き合
わされた時に発せられる記憶指令によつて．変位電圧Ｅ
ｌの接触位置（摩擦開始位置）Ｐ１における瞬時値ＶＰ
ｌを記憶する。

そして．記憶器３はこの瞬時値ＶＰｌを加算器５に入力
する。加算器５には．摩擦量設定器４から必要な変位量
に相当する電圧値Ｖｓも入力されているから．加算器５
はその演算結果ＶＰｌ＋ＶＳを出力することとなる。

摩擦量設定器４が出力する電圧値Ｖｓは６任意に設定し
得るものであること．もちろんである。加算器５がＶＰ
ｌ＋ＶＳを出力するまでの過程を第３図ハに基づいて説
明すると．次のよう１こなる。すなわち．被溶接物Ａ，
ｂの接触位置（摩擦開始位置）Ｐ１が０点から起算して
１１の位置にあるとすれば．摩擦量１ｓを経た後の摩擦
終了位置Ｐ２｝２０点から１１＋１ｓの位置にあること
になる。これを電圧値で表わすと．Ｅ１＋ＶＳ一Ｐ１＋
ＶＳ−ＶＰ２となり．Ｐ１＋ＶＳは．すなわち．摩擦終
了位置Ｐ２に対応する電圧値Ｅｌの瞬時値ＶＰ２ｌこ等
しいことになる。次に．比較増巾器６に（１基準値とし
てＶＰｌ＋Ｖｓが入力されているから６このＶＰｌ＋Ｖ
Ｓと変位電圧Ｅｌとがここで比較される。

比較増巾器６はＥｌ≧ＶＰｌ＋ＶＳとなつた時出力を発
し（第４図参照）．この出力により．抵抗７を介してト
ランジスタ８が１駆動される。トランジスタ８が，駆動
されるとリレー９が作動し、接点」０が閉路して摩擦終
了点Ｐ２ｌこあることを示す信号が発せられる。接点１
０が閉路すると．スピンドルＡの回転は停止し．更に．
所定の圧接工程が行われる。

すなわち６スライダＣ（ｊスピンドルＡの回転が停止し
た後６圧接終了位置Ｐ３まで変泣し．圧接終了時の変位
電圧Ｅｊは瞬時値ＶＰ３となる。表示器１２はデジタ′
レボ′レトメータ等で構成され．切換えスイツチ１１が
１１ａ側の端子と連通しているときには電圧増巾器２が
出力する変位電圧Ｅｌが表示される。

また．切換えスイツチ１１が１１ｂ側の端子と連通して
いるときには．摩擦量設定値Ｖｓを表示することになる
。したがつて．設定される摩擦量は．表示器１２によつ
て表示される電圧値を確認しながら．摩擦量設定器４に
よつて任意の値に設定し得るのである。以上．説明した
ように．本発明の摩擦圧接機の匍脚方法によれば．被溶
接物の素材長のバラツキにはかかわりなく．予め設定さ
れた摩擦量を確実に得ることができると共に．摩擦量の
設定値の変更も極めて容易であり．更に摩擦量の微細な
変更も正確になし得るという効果を生ずる。

したがつて．高品質の溶接結果を得ることができるとい
う効果を生ずるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は，従来の摩擦圧接機の全体構成を概念的に表わ
した側面図．第２図は．本発明を適用した摩擦圧接機の
変位検出器部分の側面図．第３図イは．摩擦圧接工程を
示した被溶接物の正面図．第３図口は，被溶接物の摩擦
圧接工程における機械的変位量を時間に関して表わした
図．第３図ハは．機械的変位量と変位電圧との関係を表
わした図．第４図は比較増巾器の出力タイミングを表わ
した図．第５図は本発明の一実施例の回路プロツク図で
ある。 １・・・・・・変位検出器． ２・・・・・・電圧増巾
器６３・・・・・・摩擦開始点記憶器．４・・・・・・
摩擦量設定器． ５・・・・・・加算器． ６・・・・
・比較増巾器．７・・・・・抵抗． ８・・・・・・ト
ランジスタ．９・・・・・・リレー． １０・・・・・
・接点．１１・・・・・・切換えスィツチ６１２・・・
・・・表示器． Ａ，ｂ・・・・・被溶接物．Ｓ・・・
・・・接合端面．Ａ・・・・・・スピンドル．Ｂ・・・
・・・クランプ．Ｃ・・・・・・スライダ． Ｏ′・・
・・・ブラケツト．Ｐ１・・・・・・接触位置．Ｐ２・
・・・・・摩擦終了位置．Ｐ３・・・・・・圧接終了位
置．ＶＰｌ・・・・・・Ｐ１に対応する電圧値．ＶＰ２
・・・・・・Ｐ２に対応する電圧値．ＶＰ，・・・・・
・Ｐ３に対応する電圧値。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 互いに対向して位置する２つの被溶接物の接合端面
   を互いに接触させる工程と、前記接合面の接触位置を検
   知して記憶する工程と、前記接合端面を所定圧力下にお
   ける接触状態を維持しつつ相対的に変位させることによ
   り、前記接合端面に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によつ
   て前記接合端面を溶融する工程と、前記接触位置を基準
   として、前記一方の被溶接物が前記他方の被溶接物方向
   へ移動することにより発生する機械的変位量を、連続的
   に検出する工程と、前記被溶接物の接触位置から摩擦終
   了位置までの機械的変位量の設定または設定変更を、該
   機械的変位量を電気的変位量に変換し表示器に表示して
   確認しながら行う工程と、前記機械的変位量が予め設定
   された値に達した時に前記接合端面間の相対的な変位を
   停止させ、前記被溶接物の圧接を行う工程と、を有する
   ことを特徴とする、摩擦圧接機の制御方法。