KR100375257B1 - method for connecting workpieces - Google Patents
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Abstract
광범위한 길이의 중간 워크피스(W1)의 접합에 대응 가능한 개량된 워크피스 접합장치(10). 그 접합장치(10)는 작업 베이스(11)와, 한 쌍의 회전유닛(13,14)과, 중간 워크피스(W1)를 유지하기 위한 바이스(20)를 가지고 있다. 작업 베이스 (11)상에는 한 쌍의 가이드레일(12)이 설치되어 있다. 각 회전유닛(13,14)은 가이드레일(12)상에 설치되고, 슬라이드기구(16,17,18,19)에 의해 가이드레일(12)을 따라 이동된다. 접합해야 할 좌측 워크피스(W2) 및 우측 워크피스(W3)는 각각 회전유닛(13,14)에서 유지되어 있다. 각 회전유닛(13,14)은 워크피스(W2,W3)를 회전시킨다. 바이스(20)는 작업 베이스상에서 양 회전유닛(13,14)의 사이에 배치되어 있다. 중간 워크피스(W1)는 보통 하나의 바이스(20)에 의해 유지되기 때문에 이 접합장치(10)에 의하면 짧은 중간 워크피스(W1)에 대한 접합이 가능하다.Improved workpiece bonding apparatus 10 capable of coping with a wide range of intermediate workpieces W1. The joining apparatus 10 has a work base 11, a pair of rotary units 13 and 14, and a vise 20 for holding the intermediate workpiece W1. On the work base 11, a pair of guide rails 12 are provided. Each rotating unit 13, 14 is installed on the guide rail 12 and is moved along the guide rail 12 by the slide mechanisms 16, 17, 18, 19. The left workpiece W2 and the right workpiece W3 to be joined are held in the rotating units 13 and 14, respectively. Each rotating unit 13, 14 rotates the workpieces W2, W3. The vise 20 is arranged between both rotary units 13 and 14 on the work base. Since the intermediate workpiece W1 is usually held by one vise 20, the joining device 10 enables bonding to the short intermediate workpiece W1.
Description
본 발명은 복수의 워크피스(workpiece)를 접합하기 위한 워크피스 접합장치 및 그 접합방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 워크피스 사이에 마찰열을 발생시켜서 그 마찰열을 이용함으로써 워크피스를 접합하기 위한 워크피스 접합장치 및 그 접합방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a workpiece joining apparatus for joining a plurality of workpieces and a joining method thereof, and more particularly, to joining a workpiece by generating frictional heat between a plurality of workpieces and using the frictional heat. It relates to a workpiece joining apparatus and a joining method thereof.
복수의 워크피스를 그 축방향으로 접합하기 위한 방법으로서 마찰압접방법이 잘 알려져 있다. 그 방법에 의하면, 접합되는 복수의 워크피스를 그 축방향으로 일렬로 배치한다. 대향하는 각 워크피스의 단면을 눌러붙이면서 복수의 워크피스를 그 축 주위로 상대 회전시킨다. 그러면, 각 접촉면에서 마찰열이 발생하고, 그 열에 의해 각 접촉면의 금속이 연화하고, 양단면이 접합된다. 접촉면의 금속이 경화하면, 복수의 워크피스가 접합되어 하나의 워크피스가 얻어진다.The friction welding method is well known as a method for joining a plurality of workpieces in the axial direction thereof. According to the method, a plurality of workpieces to be joined are arranged in a line in the axial direction. The plurality of workpieces are relatively rotated about their axes while pressing the cross-sections of the opposing workpieces. Then, frictional heat is generated at each contact surface, the metal of each contact surface is softened by the heat, and both end surfaces are joined. When the metal of the contact surface hardens, a plurality of workpieces are joined to obtain one workpiece.
이 접합방법에 의하면, 이종 금속제의 복수의 워크피스의 접합이 가능하고, 재료나 전기 에너지의 불필요한 소비가 적어지고, 생산성 및 접합 정확도가 우수하게 된다. 따라서 다량 생산용의 접합법으로서 특히 봉이나 관 등의 재료의 접합에 널리 적용되고 있다.According to this joining method, joining of several workpiece | work made of a dissimilar metal is possible, unnecessary waste of material and electrical energy is reduced, and productivity and joining accuracy are excellent. Therefore, it is widely applied to joining materials, such as a rod and a pipe, especially as a joining method for large quantity production.
도 4 내지 도 6은 종래의 워크피스 접합장치를 도시한다. 이 접합장치에 의해 3개의 워크피스(W11,W12,W13)가 접합된다. 도 4의 장치는 작업 베이스(30)를 구비하고, 그 윗면(30a)에서 접합작업이 행해진다. 윗면(30a)에서는 좌측 가이드레일(34) 및 우측 가이드레일(40)이 화살표로 도시한 Y축을 따라 배치되어 있다.좌측 유닛(31)은 좌측 가이드레일(34)상에 설치되고, 우측 유닛(32)은 우측 가이드레일(40)상에 설치되어 있다. 각 유닛(31,32)은 대응하는 가이드레일(34,40)을 따라 이동할 수 있다.4 to 6 show a conventional workpiece bonding apparatus. Three workpieces W11, W12, and W13 are joined by this joining apparatus. The apparatus of FIG. 4 is equipped with the work base 30, and the joining operation is performed in the upper surface 30a. On the upper surface 30a, the left guide rail 34 and the right guide rail 40 are arranged along the Y axis shown by the arrow. The left unit 31 is provided on the left guide rail 34, and the right unit ( 32 is provided on the right guide rail 40. Each unit 31, 32 can move along a corresponding guide rail 34, 40.
좌측 유닛(31)은 좌측 주축(31a), 좌측 커버(31b), 좌측 기어(31c), 좌측 서보모터(31d) 및 좌측 척(31e)을 가지고 있다. 좌측 주축(31a)은 좌측 기어(31c)를 거쳐서 좌측 서보모터(31d)에 의해 회전된다. 좌측 척(31e)은 워크피스(W12)를 유지하기 위한 것이고 좌측 주축(31a)의 선단에 좌측 주축(31a)과 일체로 회전 가능하게 장착되어 있다. 좌측 기어(31c) 및 좌측 주축(31a)은 좌측 커버(31b)로 덮혀있다.The left unit 31 has a left main shaft 31a, a left cover 31b, a left gear 31c, a left servomotor 31d and a left chuck 31e. The left main shaft 31a is rotated by the left servomotor 31d via the left gear 31c. The left chuck 31e is for holding the workpiece W12 and is rotatably mounted integrally with the left main shaft 31a at the tip of the left main shaft 31a. The left gear 31c and the left main shaft 31a are covered with the left cover 31b.
우측 유닛(32)은 우측 주축(32a), 우측 커버(32b), 우측 기어(32c), 우측 서보모터(32d) 및 우측 척(32e)을 가지고 있다. 우측 주축(32a)은 우측 기어(32c)를 거쳐서 우측 서보모터(32d)에 의해 회전된다. 우측 척(32e)은 워크피스(W13)를 유지하기 위한 것이고 우측 주축(32a)의 선단에 우측 주축(32a)과 일체로 회전 가능하게 장착되어 있다. 우측 기어(32c) 및 우측 주축(32a)은 우측 커버(32b)로 덮혀있다.The right unit 32 has a right main shaft 32a, a right cover 32b, a right gear 32c, a right servomotor 32d and a right chuck 32e. The right main shaft 32a is rotated by the right servomotor 32d via the right gear 32c. The right chuck 32e is for holding the workpiece W13 and is rotatably mounted integrally with the right spindle 32a at the tip of the right spindle 32a. The right gear 32c and the right main shaft 32a are covered with the right cover 32b.
작업 베이스(30)내에는 각각 수나사를 갖는 좌측 샤프트(37) 및 우측 샤프트(38)가 각각 수평으로 배치되어 있다. 좌측 샤프트(37)는 좌측 서보모터 (36)에 의해 구동되고, 우측 샤프트(38)는 우측 서보모터(41)에 의해 구동된다. 좌측 암(35)은 좌측 유닛(31)의 저면에서 아래로 돌출되어 있다. 좌측 암(35)은 좌측 샤프트(37)에 대응하는 암나사를 가지고 있다. 좌측 샤프트(37)가 회전되면,좌측 유닛(31)은 Y축을 따라 슬라이드한다. 좌측 유닛(31)의 슬라이드 방향은 좌측 샤프트(37)의 회전방향에 따라 정해진다. 마찬가지로, 우측 암(39)은 우측 유닛(32)의 아랫면에서 아래로 돌출되어 있다. 우측 암(39)은 우측 샤프트(38)에 대응하는 암나사를 가지고 있다. 우측 샤프트(38)가 회전되면, 우측 유닛(32)은 Y축을 따라 슬라이드한다.In the work base 30, the left shaft 37 and the right shaft 38 which have male threads, respectively, are horizontally arrange | positioned. The left shaft 37 is driven by the left servomotor 36, and the right shaft 38 is driven by the right servomotor 41. The left arm 35 protrudes downward from the bottom of the left unit 31. The left arm 35 has a female thread corresponding to the left shaft 37. When the left shaft 37 is rotated, the left unit 31 slides along the Y axis. The slide direction of the left unit 31 is determined in accordance with the rotation direction of the left shaft 37. Similarly, the right arm 39 protrudes downward from the bottom surface of the right unit 32. The right arm 39 has a female thread corresponding to the right shaft 38. When the right shaft 38 is rotated, the right unit 32 slides along the Y axis.
좌측 및 우측 유닛(31,32) 사이에는 고정 바이스(42) 및 이동 바이스(43)가 배치되어 있다. 중간 워크피스(W11)는 양바이스(42,43) 사이에 끼워져 있다. 이동 바이스(43)는 우측 가이드레일(40)상에 설치되어 있다. 이동 바이스(43)는 우측 가이드레일(40)을 따라 Y축에서 슬라이드할 수 있으며, 또 임의의 위치에 고정될 수 있다.A fixed vise 42 and a moving vise 43 are disposed between the left and right units 31 and 32. The intermediate workpiece W11 is sandwiched between both vices 42 and 43. The moving vise 43 is provided on the right guide rail 40. The moving vise 43 can slide on the Y axis along the right guide rail 40 and can be fixed at an arbitrary position.
도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 고정 바이스(42)는 다리부(42a) 및 한 쌍의 클램프(42b,42c)를 구비하고 있다. 다리부(42a)는 윗면(30a)에 고정되어 있다. 클램프(42b,42c)는 다리부(42a)에 대하여 Y축에 직교하는 수평방향으로 이동하여, 중간 워크피스(W11)를 사이에 끼워 지지한다. 이동 바이스(43)도 마찬가지로 다리부 (43a) 및 한 쌍의 클램프(43b,43c)를 구비하고 있다. 클램프(43b,43c)는 다리부 (43a)에 대하여 Y축에 직교하는 수평방향으로 이동하여, 중간 워크피스 (W11)를 사이에 끼워 지지한다.As shown in FIGS. 4-6, the fixed vise 42 is provided with the leg part 42a and the pair of clamps 42b and 42c. The leg part 42a is being fixed to the upper surface 30a. The clamps 42b and 42c move in the horizontal direction perpendicular to the Y axis with respect to the leg portion 42a, and sandwich the intermediate workpiece W11 therebetween. The movable vise 43 also includes a leg 43a and a pair of clamps 43b and 43c. The clamps 43b and 43c move in the horizontal direction perpendicular to the Y axis with respect to the leg portion 43a, and sandwich the intermediate workpiece W11 therebetween.
고정 바이스(42) 및 이동 바이스(43)는 중간 워크피스(W11)의 중심축선과, 좌측 및 우측 유닛(31,32)에 유지된 워크피스(W12,W13)의 중심축선이 일치하도록 중간 워크피스(W11)를 사이에 끼워 지지한다.The stationary vise 42 and the movable vise 43 are intermediate workpieces such that the center axes of the intermediate workpieces W11 coincide with the center axes of the workpieces W12 and W13 held in the left and right units 31 and 32. The piece W11 is sandwiched and supported.
3개의 워크피스(W11,W12,W13)를 접합할 때에는 도 4 및 도 6에 도시한 바와 같이, 먼저 중간 워크피스(W11)는 고정 바이스(42) 및 이동 바이스(43)에 유지시킨다. 이 때, 중간 워크피스(W11)의 길이 L5에 따라 이동 바이스(43)를 이동시켜서 이동 바이스(43)와 고정 바이스(42) 사이의 거리를 조정함으로써 중간 워크피스 (W11)가 균형이 잡히도록 지지시킨다.When joining three workpieces W11, W12, and W13, as shown in Figs. 4 and 6, first, the intermediate workpiece W11 is held in the stationary vise 42 and the moving vise 43. At this time, the intermediate workpiece W11 is balanced by moving the moving vise 43 according to the length L5 of the intermediate workpiece W11 to adjust the distance between the moving vise 43 and the fixed vise 42. Support
다음에, 워크피스(W12,W13)는 좌측 및 우측 척(31e,32e)에서 각각 유지된다. 워크피스(W12,W13)는 각각 회전용 서보모터(31d,32d)에 의해 소정 회전수로 회전된다.Next, the workpieces W12 and W13 are held at the left and right chucks 31e and 32e, respectively. The workpieces W12 and W13 are rotated by predetermined rotational speeds by the rotation servomotors 31d and 32d, respectively.
슬라이드용 서보모터(36,41)에 의해 샤프트(37,38)가 소정방향으로 회전되면, 좌측 및 우측 유닛(31,32)은 각각 중간 워크피스(W11)를 향하여 Y축을 따라 슬라이드한다.When the shafts 37 and 38 are rotated in a predetermined direction by the slide servomotors 36 and 41, the left and right units 31 and 32 slide along the Y axis toward the intermediate workpiece W11, respectively.
회전하는 워크피스(W12,W13)의 각 단면이 중간 워크피스(W11)의 양단면에 접촉하면, 그 접촉면에서 마찰열이 발생한다. 이 마찰열에 의해 워크피스(W11, W12, W13)의 각 접촉면이 연화한다. 원하는 상태까지 연화가 진행한 후에 워크피스 (W12, W13)의 회전을 정지시키고, 또 워크피스(W12,W13)를 중간 워크피스(W11)를 향하여 가압한다. 그러면, 워크피스(W12, W13)의 각 접촉면은 중간 워크피스(W11)의 각 접촉면에 원자레벨로 눌려들어가서, 3개의 워크피스가 일체로 된다. 이렇게 하여 하나의 워크피스가 얻어진다.When each end surface of the rotating workpieces W12 and W13 contacts both end faces of the intermediate workpiece W11, frictional heat is generated at the contact surfaces. This frictional heat softens the contact surfaces of the workpieces W11, W12, and W13. After the softening proceeds to the desired state, the rotation of the workpieces W12 and W13 is stopped, and the workpieces W12 and W13 are pressed toward the intermediate workpiece W11. Then, each contact surface of the workpieces W12 and W13 is pressed at the atomic level to each contact surface of the intermediate workpiece W11, so that the three workpieces are integrated. In this way, one workpiece is obtained.
이와 같은 접합가공에서는 중간 워크피스(W11)에 대한 워크피스(W12, W13)의 접합후의 회전 방향 위치의 위치결정, 즉 위상맞춤이 요구된다. 이 위상맞춤은 좌측 및 우측 서보모터(31d,32d)의 정지위치를 제어함으로써 실현된다. 이 제어에 의해 워크피스(W12, W13)가 정지하였을 때에 중간 워크피스(W11)에 대한 위상(회전방향 정지위치)이 갖추어진다.In such a joining process, positioning, ie, phase alignment, of the rotational position after joining the workpieces W12 and W13 to the intermediate workpiece W11 is required. This phase alignment is realized by controlling the stop positions of the left and right servomotors 31d and 32d. When the workpieces W12 and W13 are stopped by this control, the phase (rotational stop position) with respect to the intermediate workpiece W11 is provided.
그런데, 이 장치에 의해 3개의 워크피스(W11,W12,W13)를 일체로 접합하는 경우에, 접합 가능한 중간 워크피스(W11)의 최소길이는 고정 바이스(42) 및 이동 바이스(43)의 Y축을 따르는 거리에 의존한다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이, 고정 바이스(42)의 Y축을 따른 길이를 L4L로 하고, 이동 바이스(43)의 Y축을 따른 길이를 L4R로 하고, 중간 워크피스(W11)의 길이를 L5로 한다. 중간 워크피스(W11)의 길이 L5가 L4L + L4R 보다 길면, 중간 워크피스(W11)에 워크피스(W12,W13)를 압접할 수 있다. 반대로, 중간 워크피스(W11)의 길이 L5가 L4L + L4R과 동일하든가 짧으면 중간 워크피스(W11)에 워크피스(W12,W13)를 압접할 수 없다.By the way, in the case where the three workpieces W11, W12, W13 are integrally bonded by this apparatus, the minimum length of the joinable intermediate workpiece W11 is Y of the fixed vise 42 and the movable vise 43. Depends on the distance along the axis. Here, as shown in FIG. 4, the length along the Y axis of the fixed vise 42 is L4L, the length along the Y axis of the moving vise 43 is L4R, and the length of the intermediate workpiece W11 is L5. Shall be. When the length L5 of the intermediate workpiece W11 is longer than L4L + L4R, the workpieces W12 and W13 can be press-contacted to the intermediate workpiece W11. On the contrary, if the length L5 of the intermediate workpiece W11 is equal to or shorter than L4L + L4R, the workpieces W12 and W13 cannot be pressed against the intermediate workpiece W11.
그래서, L4L + L4R의 값을 작게 하기 위해서 바이스(42,43)의 한쪽을 생략하는 것을 고려하였다. 예를 들면, 고정 바이스(42)를 생략하고, 이동 바이스(43) 만으로 중간 워크피스(W11)를 유지한다. 그러나 이 구성의 장치는 짧은 중간 워크피스(W11)에는 적절하지만, 이동 바이스(43) 보다 매우 긴 중간 워크피스(W11)에는 적절하지 않다. 왜냐면, 긴 중간 워크피스(W11)를 이동 바이스(43)만으로 유지한 경우, 중간 워크피스(W11)의 일단부 또는 양단부는 이동 바이스(43)로부터 길게 돌출해 나온다. 이 때문에 워크피스(W12,W13)를 중간 워크피스(W11)에 압접할 때에 중간 워크피스(W11)의 돌출한 부분은 편의(중심이탈)하고 만다. 그 편의는 압접가공의 정확도를 저하시킨다.Therefore, in order to reduce the value of L4L + L4R, one of the vises 42 and 43 was omitted. For example, the fixed vise 42 is omitted, and the intermediate workpiece W11 is held only by the movable vise 43. However, the device of this configuration is suitable for the short intermediate workpiece W11 but not for the intermediate workpiece W11 which is much longer than the moving vise 43. Because, when the long intermediate workpiece W11 is held only by the movable vise 43, one end or both ends of the intermediate workpiece W11 protrude from the movable vise 43 long. For this reason, when the workpieces W12 and W13 are press-contacted to the intermediate workpiece W11, the protruding portions of the intermediate workpiece W11 are biased (deviated from the center). The bias lowers the accuracy of the pressure welding process.
본 발명의 제1 목적은 광범위한 길이의 워크피스의 접합에 대응할 수 있는 워크피스 접합장치 및 그 방법을 제공하는 것에 있다. 본 발명의 제2 목적은 저렴한 워크피스 접합장치를 제공하는 것에 있다.It is a first object of the present invention to provide a workpiece joining apparatus and a method thereof, which can cope with joining workpieces of a wide range of lengths. A second object of the present invention is to provide an inexpensive workpiece joining apparatus.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 워크피스 접합장치를 도시하는 정면도.1 is a front view showing the workpiece bonding apparatus of the first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 워크피스 접합장치를 도시하는 우측면도.FIG. 2 is a right side view of the workpiece bonding apparatus of FIG. 1. FIG.
도 3은 도 1의 워크피스 접합장치를 도시하는 평면도.3 is a plan view showing the workpiece bonding apparatus of FIG.
도 4는 종래기술의 워크피스 접합장치를 도시하는 정면도.4 is a front view showing a workpiece bonding apparatus of the prior art.
도 5는 도 4의 워크피스 접합장치를 도시하는 좌측면도.FIG. 5 is a left side view of the workpiece bonding apparatus of FIG. 4. FIG.
도 6은 도 4의 워크피스 접합장치를 도시하는 평면도.FIG. 6 is a plan view illustrating the workpiece bonding apparatus of FIG. 4. FIG.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10:워크피스 접합장치 11:작업 베이스10: workpiece joining device 11: working base
12:가이드레일 13:좌측 유닛12: guide rail 13: left unit
13d:회전용 서보모터 14:우측 유닛13d: Rotary Servo Motor 14: Right Side Unit
17:슬라이드용 서보모터 20:바이스17: Slide servo motor 20: Vise
20b,20c:클램프20b, 20c: clamp
W1,W2,W3:워크피스W1, W2, W3: Workpiece
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원 발명에서는, 복수의 워크피스 사이에 마찰열을 발생시키고, 그 마찰열에 의해 워크피스를 연화시킴으로써 복수의 워크피스를 압접하기 위한 접합장치가 제공된다. 이 접합장치는 작업 베이스와, 상기 작업 베이스상에 마련된 가이드부재와, 상기 가이드부재상에 이동 가능하게 설치되어 접합해야 할 제1 및 제2 워크피스를 각각 유지하며 또 회전시키기 위한 제1 및 제2 회전 유닛과, 상기 가이드부재를 따라서 상기 제1 및 제2 회전 유닛을 이동시키고 상기 가이드부재상의 워크피스 접합 위치에 고정하기 위한 슬라이드기구와, 제3 워크피스(W1)를 유지하기 위한 단일 바이스를 구비하고 있다. 그 단일 바이스는 작업 베이스상에서 상기 제1 및 제2 회전 유닛 사이에 설치되고, 가이드부재를 따라 이동할 수 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a joining apparatus for press-welding a plurality of workpieces by generating frictional heat between the plurality of workpieces and softening the workpieces by the frictional heat. The joining device includes a work base, a guide member provided on the work base, and a first and a second work piece for holding and rotating the first and second workpieces that are movable on the guide member and to be joined, respectively. A single vise for holding a second rotating unit, a slide mechanism for moving the first and second rotating units along the guide member and fixing it to a workpiece bonding position on the guide member, and a third workpiece W1; Equipped with. The single vise is installed between the first and second rotating units on the working base and can move along the guide member.
본원 발명에서는, 단일 바이스는 제3 워크피스를 붙잡기 위한 한 쌍의 클램프를 가진다. 가이드부재를 따른 각 클램프의 길이 (L3)는 제3 워크피스의 길이 (L1, L2) 보다도 짧게 한다.In the present invention, a single vise has a pair of clamps for holding the third workpiece. The length L3 of each clamp along the guide member is made shorter than the lengths L1 and L2 of the third workpiece.
본원 발명에서는, 제1 및 제2 회전 유닛은 각각 제1 및 제2 워크피스를 제3 워크피스에 대하여 동축상에서 지지할 수 있다.In the present invention, the first and second rotating units can support the first and second workpieces coaxially with respect to the third workpiece, respectively.
본원 발명에서는, 제1 및 제2 회전 유닛의 한쪽은 단일 바이스에서 유지된 제3 워크피스가 가이드부재를 따른 방향으로 이동하는 것을 규제할 수 있다.In the present invention, one of the first and second rotating units may restrict the movement of the third workpiece held in the single vise in the direction along the guide member.
본원 발명에서는, 제1 및 제2 회전 유닛의 한쪽의 회전정지위치는, 다른쪽의 회전 유닛의 회전정지위치를 기초로 하여 제어된다.In the present invention, one rotation stop position of the first and second rotation units is controlled based on the rotation stop position of the other rotation unit.
본원 발명에서는, 제1 및 제2 회전 유닛은 각각 제1 및 제2 워크피스를 회전시키기 위한 모터를 구비하고 있다. 한쪽의 회전 유닛의 모터는 서보모터이고, 다른쪽의 회전 유닛의 모터는 서보모터 이외의 형식을 사용한다.In the present invention, the first and second rotary units are provided with motors for rotating the first and second workpieces, respectively. The motor of one rotating unit is a servo motor, and the motor of the other rotating unit uses a type other than the servo motor.
본원 발명에서는, 제1, 제2, 제3 워크피스(W1, W2, W3) 사이에 마찰열을 발생시킴으로써 제1, 제2, 제3 워크피스를 접합하기 위한 워크피스 접합방법에 있어서, 제1 워크피스(W2)와 제2 워크피스(W3) 사이에 또 상기 제1 및 제2 워크피스와 동축상에 제3 워크피스(W1)를 배치하여 상기 제3 워크피스(W1)의 일단부 부근을 단일 바이스(20)에 의해 유지하는 공정과, 상기 단일 바이스(20)에 유지된 제3 워크피스(W1)의 이동을 규제하도록 상기 제3 워크피스(W1)의 다른 단면에 상기 제1 워크피스의 한 단면을 접촉시키는 공정과, 상기 제2 워크피스(W3)를 회전시키면서 상기 제3 워크피스(W1)의 한 단면에 가압함으로써 상기 제2 워크피스를 상기 제3 워크피스에 접합하는 제1 접합공정과, 상기 제3 워크피스(W1)의 다른 단부 부근을 상기 단일 바이스에 의해 유지하는 공정과, 상기 제1 워크피스(W2)를 회전시키면서 상기 제3 워크피스의 다른 단면에 가압함으로써 상기 제1 워크피스를 상기 제3 워크피스에 접합하는 제2 접합공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스 접합방법이 제공된다.In the present invention, in the workpiece joining method for joining the first, second, and third workpieces by generating frictional heat between the first, second, and third workpieces (W1, W2, W3), the first A third workpiece W1 is disposed between the workpiece W2 and the second workpiece W3 and coaxially with the first and second workpieces, thereby near the one end of the third workpiece W1. The first workpiece on the other end surface of the third workpiece W1 so as to restrict the movement of the third workpiece W1 held by the single vise 20 and the step of holding the same by the single vise 20. Contacting one end face of the piece and pressing the second work piece to the third work piece by pressing the second work piece W3 to one end face of the third work piece W1 while rotating the second work piece W3. 1 bonding step, the step of holding the other end of the third workpiece (W1) in the vicinity of the single vise, and And a second joining step of joining the first workpiece to the third workpiece by pressing the other workpiece of the third workpiece while rotating the one workpiece W2. Is provided.
본원 발명에서는, 상기 제3 워크피스의 다른 단부 부근을 상기 단일 바이스에 의해 유지하는 공정에 앞서 상기 단일 바이스를 상기 제3 워크피스의 상기 일단부 부근에서부터 상기 다른 단부 부근으로 슬라이딩시키는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스 접합방법을 제공한다.In the present invention, further comprising the step of sliding the single vise from near one end of the third workpiece to near the other end prior to the step of maintaining the other end of the third workpiece by the single vise. It provides a workpiece bonding method comprising a.
본원 발명에서는, 상기 제2 접합공정은 상기 제1 워크피스의 회전 정지위치를 상기 제2 워크피스의 회전 정지위치에 기초하여 제어하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크피스 접합방법을 제공한다.In the present invention, the second joining step provides a workpiece joining method comprising the step of controlling the rotation stop position of the first workpiece based on the rotation stop position of the second workpiece.
본원 발명에 의하면, 바이스는 하나이고, 고정 바이스가 불필요하므로 그 접합장치의 제조원가가 절감된다. 또 광범위한 길이의 워크피스에 대한 접합이 가능하게 된다.According to the present invention, since one vise is required and a fixed vise is unnecessary, the manufacturing cost of the joining device is reduced. It also allows for joining a wide range of length workpieces.
본원 발명에 의하면, 짧은 워크피스에 대한 접합이 가능하게 된다.According to the present invention, bonding to short workpieces is possible.
본원 발명에 의하면, 복수의 워크피스를 동축상에서 접합할 수 있다.According to this invention, a some workpiece can be joined coaxially.
본원 발명에 의하면, 이동 가능한 단일 바이스에서 유지된 제3 워크피스의 이동이 제1 또는 제2 회전 유닛에 의해 규제된다.According to the invention, the movement of the third workpiece held in the movable single vise is regulated by the first or second rotating unit.
본원 발명에 의하면, 제1 및 제2 워크피스는 제3 워크피스에 대하여 동위상에서 접합할 수 있다.According to the present invention, the first and second workpieces can be joined in phase with respect to the third workpiece.
본원 발명에 의하면, 2개의 모터에 서보모터를 채용하는 경우에 비하여 그 접합장치는 저렴하게 제조된다.According to the present invention, the joining apparatus is manufactured at low cost as compared with the case of employing a servomotor for two motors.
본원 발명에 의하면, 광범위한 길이의 워크피스에 대한 접합이 가능하다. 또, 복수의 워크피스를 동축상에서 접합할 수 있다. 이동 가능한 바이스에서 유지된 제3 워크피스의 이동이 제1 또는 제2 회전 유닛에 의해 규제된다. 더구나 단일 바이스를 가이드부재상에 고정하기 위한 전용 부재가 불필요하다.According to the present invention, bonding to a wide range of length workpieces is possible. Moreover, a some workpiece can be joined coaxially. Movement of the third workpiece held in the movable vise is regulated by the first or second rotating unit. Moreover, a dedicated member for fixing a single vise on the guide member is unnecessary.
본 발명의 신규하다고 생각되는 특징은 특히 첨부한 청구범위에서 명백히 나타난다. 첨부 도면을 참조하여 이하에서 보여주는 현시점에서 양호한 실시예의 설명에 의해 본 발명은 목적 및 이점과 함께 이해될 것이다.Features believed to be novel of the invention are particularly apparent in the appended claims. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be understood along with the objects and advantages by the description of the preferred embodiments at the present time shown below with reference to the accompanying drawings.
이하 본 발명을 구체화한 제1 실시예를 도1 내지 도 3을 따라 설명한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
도 1 내지 도 3은 본 실시예의 워크피스 접합장치(10)를 도시한다. 워크피스 접합장치(10)는 작업 베이스(11)를 가지고 있다. 작업 베이스(11)의 윗면(11a)에는 서로 평행한 2개의 리니어 가이드레일(12)이 설치되어 있다.1 to 3 show the workpiece bonding apparatus 10 of this embodiment. The workpiece bonding apparatus 10 has a work base 11. On the upper surface 11a of the work base 11, two linear guide rails 12 parallel to each other are provided.
도 1에서 작업 베이스(11)의 좌측 윗면에는 좌측 유닛(13)이 가이드레일(12)을 따라서 이동 가능하게 설치되어 있다. 작업 베이스(11)의 우측 윗면에는 좌측 유닛(13)에 대향하여 우측 유닛(14)이 가이드레일(12)을 따라서 이동 가능하게 설치되어 있다.In FIG. 1, the left unit 13 is provided on the upper left side of the work base 11 so as to be movable along the guide rail 12. On the upper right side of the work base 11, the right side unit 14 is provided to be movable along the guide rail 12 so as to face the left side unit 13.
도 3에 도시된 바와 같이, 좌측 유닛(13)은 좌측 커버(13a), 주축(13b), 좌측 기어(13c), 및 회전용 서보모터(13d)를 가지고 있다. 주축(13b)의 선단에는 척(13e)이 부착되어 있다. 주축(13b) 및 좌측 기어(13c)는 좌측 커버(13a)로 덮혀 있다. 회전용 서보모터(13d)는 좌측 커버(13a)상에 고착되어 있다. 회전용 서보모터(13d)는 좌측 기어(13c)를 거쳐서 주축(13b)을 구동한다.As shown in Fig. 3, the left unit 13 has a left cover 13a, a main shaft 13b, a left gear 13c, and a rotating servomotor 13d. A chuck 13e is attached to the tip of the main shaft 13b. The main shaft 13b and the left gear 13c are covered with the left cover 13a. The rotating servomotor 13d is fixed on the left cover 13a. The rotary servomotor 13d drives the main shaft 13b via the left gear 13c.
도 1에 도시한 바와 같이, 좌측 커버(13a)의 저면(13f)에서는 암(13g)이 아래로 돌출되어 있다. 암(13g)은 작업 베이스(11)내에 위치한다. 암(13g)의 선단부에는 암나사(13h)가 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, the arm 13g protrudes downward from the bottom face 13f of the left cover 13a. The arm 13g is located in the work base 11. A female screw 13h is formed at the tip end of the arm 13g.
도 1에 도시한 바와 같이, 외주에 수나사를 갖는 샤프트(16)는 작업 베이스(11)에 회전 가능하게 지지되고, 암나사(13h)에 나사결합된다. 샤프트(16)를 회전시키면, 암(13g)은 샤프트(16)를 따라서 직선적으로 이동하고, 좌측 커버(13a)는 가이드레일(12)을 따라서 직선적으로 이동한다.As shown in Fig. 1, the shaft 16 having a male screw on its outer circumference is rotatably supported by the work base 11 and screwed to the female screw 13h. When the shaft 16 is rotated, the arm 13g moves linearly along the shaft 16 and the left cover 13a moves linearly along the guide rail 12.
슬라이드용 서보모터(17)는 작업 베이스(11)의 좌측면에 설치되어 있다. 샤프트(16)는 이 서보모터(17)에 의해 구동된다.The slide servomotor 17 is provided on the left side of the work base 11. The shaft 16 is driven by this servomotor 17.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 우측 유닛(14)은 우측 커버(14a), 우측 주축(14b), 풀리(P1,P2), 인덕션 모터(induction motor;14d) 및 우측 척(14e)을 가지고 있다. 우측 주축(14b)의 기단부에는 피동풀리(P1)가 고착되어 있다. 우측 주축(14b)의 선단에는 우측 척(14e)이 부착되어 있다. 우측 커버(14a)의 외면에는 인덕션 모터(14d)가 장착되어 있다. 그 인덕션 모터(14d)의 출력축에는 구동풀리 (P2)가 고착되어 있다. 피동풀리(P1)와 구동풀리(P2)는 벨트(14c)를 거쳐 연결되어 있다. 우측 주축(14b)의 중심축선은 좌측 유닛(13)의 주축(13b)의 중심축선과 일치한다.As shown in Figs. 1 and 2, the right unit 14 includes a right cover 14a, a right main shaft 14b, pulleys P1 and P2, an induction motor 14d and a right chuck 14e. Have The driven pulley P1 is fixed to the proximal end of the right main shaft 14b. The right chuck 14e is attached to the tip of the right main shaft 14b. An induction motor 14d is attached to the outer surface of the right cover 14a. The drive pulley P2 is fixed to the output shaft of the induction motor 14d. The driven pulley P1 and the driving pulley P2 are connected via the belt 14c. The central axis of the right main axis 14b coincides with the central axis of the main axis 13b of the left unit 13.
우측 커버(14a)의 저면(14f)에서는 암(14g)이 아래로 돌출되어 있다. 암(14g)은 작업 베이스(11)내에 위치한다. 암(14g)의 선단에는 암나사(14h)가 형성되어 있다.The arm 14g protrudes downward from the bottom face 14f of the right cover 14a. The arm 14g is located in the work base 11. A female screw 14h is formed at the tip of the arm 14g.
도 1에 도시한 바와 같이, 외주에 수나사를 갖는 샤프트(18)는 작업 베이스(11)에 회전 가능하게 지지되고, 암나사(14h)에 나사결합된다. 샤프트(18)를 회전시키면, 암(14g)은 샤프트(18)를 따라서 직선적으로 이동하고, 우측 커버(14a)는 가이드레일(12)을 따라서 직선적으로 이동한다. 슬라이드용 서보모터(19)는 작업 베이스(11)의 우측면에 설치되어 있다. 샤프트(18)는 서보모터(19)에 의해 구동된다.As shown in Fig. 1, the shaft 18 having a male screw on its outer circumference is rotatably supported by the work base 11 and screwed to the female screw 14h. When the shaft 18 is rotated, the arm 14g moves linearly along the shaft 18 and the right cover 14a moves linearly along the guide rail 12. The slide servomotor 19 is provided on the right side of the work base 11. The shaft 18 is driven by the servomotor 19.
중간 워크피스(W1)를 유지하기 위한 바이스(20)는 좌측 및 우측 유닛(13,14)사이에서 가이드레일(12)상에 배치되어 있다. 바이스(20)는 가이드레일(12)을 따라서 Y축 방향으로 이동할 수 있다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 바이스 (20)는 다리부(20a) 및 한 쌍의 클램프(20b,20c)를 구비하고 있다. 클램프(20b, 20c)는 Y축에 직교하는 방향으로 열리고, 중간 워크피스(W1)를 유지할 수 있다.A vise 20 for holding the intermediate workpiece W1 is arranged on the guide rail 12 between the left and right units 13, 14. The vise 20 may move along the guide rail 12 in the Y-axis direction. As shown in Figs. 2 and 3, the vise 20 includes a leg 20a and a pair of clamps 20b and 20c. The clamps 20b and 20c open in a direction perpendicular to the Y axis and can hold the intermediate workpiece W1.
다음에, 워크피스 접합장치(10)의 동작에 대하여 설명한다.Next, the operation of the workpiece bonding apparatus 10 will be described.
워크피스 접합장치(10)에서, 3개의 워크피스(W1,W2,W3)는 단계적으로 접합된다. 즉, 제1 단계에서 우측 워크피스(W3)가 중간 워크피스(W1)에 접합된다. 다음에, 제2 단계에서 좌측 워크피스(W2)가 중간 워크피스(W1)에 접합된다.In the workpiece bonding apparatus 10, three workpieces W1, W2, and W3 are joined in stages. That is, in the first step, the right workpiece W3 is joined to the intermediate workpiece W1. Next, the left workpiece W2 is joined to the intermediate workpiece W1 in the second step.
도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 중간 워크피스(W1)는 L2로 표시된 길이를 가진다. 클램프(20b,20c)는 축선방향(Y축)의 길이 L3를 가진다. 길이 L2가 길이 L3보다 조금 긴 경우에, 중간 워크피스(W1)는 그 중앙부에서 바이스(20)로 유지된다. 좌측 워크피스(W2)는 좌측 유닛(13)의 척(13e)으로 유지된다. 우측 워크피스 (W3)는 우측 유닛(14)의 우측 척(14e)으로 유지된다. 다음에, 좌측 유닛(13)을 이동시키고, 좌측 워크피스(W2)를 중간 워크피스(W1)에 접촉시킨다. 그러면, 좌측 유닛(13) 및 좌측 워크피스(W2)에 의해 바이스(20) 및 중간 워크피스(W1)의 좌측으로의 이동이 규제된다. 즉, 좌측 유닛(13)은 중간 워크피스(W1)의 스토퍼로서의 역할을 한다.As shown in FIGS. 1 and 3, the intermediate workpiece W1 has a length indicated by L2. The clamps 20b and 20c have a length L3 in the axial direction (Y axis). If the length L2 is slightly longer than the length L3, the intermediate workpiece W1 is held by the vise 20 at its center. The left workpiece W2 is held by the chuck 13e of the left unit 13. The right workpiece W3 is held by the right chuck 14e of the right unit 14. Next, the left unit 13 is moved and the left workpiece W2 is brought into contact with the intermediate workpiece W1. Then, the movement to the left side of the vise 20 and the intermediate workpiece W1 is restricted by the left unit 13 and the left workpiece W2. In other words, the left unit 13 serves as a stopper of the intermediate workpiece W1.
다음에, 우측 주축(14b)을 모터(14d)에 의해 회전시키고, 우측 워크피스(W3)를 소정 회전수로 회전시키면서 우측 유닛(14)을 중간 워크피스(W1)를 향하여 슬라이드시킨다. 회전하는 우측 워크피스(W3)를 회전하지 않는 중간 워크피스(W1)에접촉시키면, 양워크피스(W1,W3)의 접합면에 마찰열이 발생하고, 그 마찰열로써 양워크피스(W1,W3)의 접합면이 연화한다. 원하는 상태까지 연화시킨 후 우측 워크피스(W3)의 회전을 정지시키고, 접합을 완료하기 위해 양워크피스(W1,W3)의 축방향을 따라 양워크피스(W1,W3)에 업셋압력을 부여한다. 그러면, 양워크피스(W1,W3)의 접촉면이 서로 눌려들어가게 되어 워크피스(W1,W3)는 접합된다.Next, the right main shaft 14b is rotated by the motor 14d, and the right unit 14 is slid toward the intermediate workpiece W1 while rotating the right workpiece W3 at a predetermined rotation speed. When the rotating right workpiece W3 is brought into contact with the non-rotating intermediate workpiece W1, frictional heat is generated on the joining surfaces of the two workpieces W1 and W3, and the two workpieces W1 and W3 are used as the frictional heat. The joint surface of is softened. After softening to the desired state, the rotation of the right workpiece W3 is stopped, and an upset pressure is applied to both workpieces W1 and W3 along the axial direction of both workpieces W1 and W3 to complete the joining. . Then, the contact surfaces of the two workpieces W1 and W3 are pressed against each other to join the workpieces W1 and W3.
이 접합후에, 우측 주축(14b)의 회전정지위치가 도시되지 않은 센서에 의해 검지된다. 이 위치는 예를 들면 우측 워크피스(W3)를 주축(14b)에 장착하였을 때의 우측 주축(14b)의 기준정지위치(위상)와, 워크피스(W1,W3)의 접합 종료시의 우측 주축(14b)의 정지위치를 비교함으로써 구해진다. 접합된 워크피스(W1,W3)와, 좌측 워크피스(W2)의 위상을 일치시키기 위해 일단 바이스(20)에 대한 중간 워크피스(W1)의 유지를 해제한다. 그리고, 우측 주축(14b)과 함께 워크피스(W1, W3)를 회전시켜서 워크피스(W1,W3)의 정지위치를 조정한다. 이것을 주축 오리엔테이션이라고 부른다. 오리엔테이션의 종료후 중간 워크피스(W1)는 다시 바이스(20)로 유지된다. 한편, 좌측 워크피스(W2)를 유지하는 좌측 유닛(13)은 소정 위치까지 좌측으로 되돌아간다.After this joining, the rotation stop position of the right main shaft 14b is detected by a sensor (not shown). This position is, for example, the reference stop position (phase) of the right main shaft 14b when the right workpiece W3 is mounted on the main shaft 14b, and the right main shaft at the end of the joining of the workpieces W1, W3. This is obtained by comparing the stop positions of 14b). In order to match the phases of the joined workpieces W1 and W3 and the left workpiece W2, the middle workpiece W1 is released from the vise 20 once. Then, the workpieces W1 and W3 are rotated together with the right main shaft 14b to adjust the stop positions of the workpieces W1 and W3. This is called spindle orientation. After the end of the orientation, the intermediate workpiece W1 is held back in the vise 20. On the other hand, the left unit 13 holding the left workpiece W2 returns to the left until the predetermined position.
다음에, 주축(13b)을 회전용 서보모터(13d)에 의해 회전시켜서 좌측 워크피스(W2)를 소정 회전수로 회전시킨다. 이것과 함께 좌측 유닛(13)을 슬라이드용 서보모터(17)에 의해 샤프트(16)를 거쳐서 중간 워크피스(W1)를 향하여 이동시킨다. 회전되는 좌측 워크피스(W2)가 회전되지 않는 중간 워크피스(W1)의 단면에 접촉하면, 양워크피스(W1,W2)의 접촉면에 마찰열이 발생한다. 그 마찰열에 의해 양워크피스(W1,W2)의 접촉면이 연화한다. 원하는 상태까지 연화가 진행한 후 좌측 워크피스(W2)의 회전을 정지시킨다. 좌측 워크피스(W2)의 정지위치는 서보모터(13d)에 의해 제어되며, 좌측 워크피스(W2)는 주축 오리엔테이션 보다 정해진 우측 워크피스(W3)와 위상이 합하는 위치에 정지된다. 회전정지와 동시에 워크피스 W2와 W1에 업셋압력을 부여한다. 그러면, 양워크피스(W1,W2)의 접촉면이 서로 눌려들어가게 되어 양워크피스(W1,W2)는 접합된다. 따라서 3개의 워크피스(W1,W2,W3)가 접합되어 하나의 워크피스가 얻어진다.Next, the main shaft 13b is rotated by the rotary servomotor 13d to rotate the left workpiece W2 at a predetermined rotational speed. At the same time, the left unit 13 is moved toward the intermediate workpiece W1 via the shaft 16 by the slide servomotor 17. When the rotated left workpiece W2 comes in contact with the end face of the non-rotated intermediate workpiece W1, frictional heat is generated on the contact surfaces of both workpieces W1 and W2. The frictional heat softens the contact surfaces of the workpieces W1 and W2. After the softening proceeds to the desired state, the rotation of the left workpiece W2 is stopped. The stop position of the left workpiece W2 is controlled by the servomotor 13d, and the left workpiece W2 is stopped at a position where the phases are summed with the right workpiece W3, which is determined more than the main axis orientation. Simultaneously stop rotation and apply upset pressure to workpieces W2 and W1. Then, the contact surfaces of the two workpieces (W1, W2) are pressed into each other to join the two workpieces (W1, W2). Thus, three workpieces W1, W2, and W3 are joined to obtain one workpiece.
본 실시예의 워크피스 접합장치(10)에 의해 짧은 중간 워크피스(W1)에 대하여 좌측 워크피스(W2) 및 우측 워크피스(W3)를 접합시킬 수가 있다. 또한, 좌측 워크피스(W2)와 우측 워크피스(W3)의 회전 방향의 위치를 정확히 맞추어 접합시킬 수가 있다.By the workpiece bonding apparatus 10 of this embodiment, the left workpiece W2 and the right workpiece W3 can be bonded to the short intermediate workpiece W1. Moreover, the position of the rotation direction of the left workpiece | work W2 and the right workpiece | work W3 can be matched and bonded exactly.
다음에, 도 1에서 이점쇄선으로 도시한 바와 같이, 길이 L1을 갖는 기다란 중간 워크피스(W1)에 대하여 좌측 워크피스(W2) 및 우측 워크피스(W3)를 접합시키는 경우에 대하여 설명한다. 중간 워크피스(W1)의 길이 L1은 클램프(20b,20c)의 Y축 방향의 길이 L3 보다 매우 길다. 좌측 워크피스(W2)는 좌측 유닛(13)의 척(13e)으로 유지된다. 우측 워크피스(W3)는 우측 유닛(14)의 우측 척(14e)으로 유지된다.Next, as shown by the dashed-dotted line in FIG. 1, the case where the left workpiece | work W2 and the right workpiece | work W3 are joined to the elongate intermediate workpiece | work W1 of length L1 is demonstrated. The length L1 of the intermediate workpiece W1 is much longer than the length L3 in the Y-axis direction of the clamps 20b and 20c. The left workpiece W2 is held by the chuck 13e of the left unit 13. The right workpiece W3 is held by the right chuck 14e of the right unit 14.
먼저, 도 1 및 도 3에 도시한 바와 같이, 중간 워크피스(W1)는 그 우측단 근방에서 바이스(20)로 유지된다. 바이스(20)에 의해 우측으로 돌출하는 중간 워크피스(W1)의 길이는 접합 작업중에 휘지 않는 길이로 설정되어 있다.First, as shown in FIGS. 1 and 3, the intermediate workpiece W1 is held by the vise 20 near its right end. The length of the intermediate workpiece | work W1 which protrudes to the right by the vise 20 is set to the length which does not bend during a joining operation.
중간 워크피스(W1)의 좌측단면이 좌측 워크피스(W2)의 우측단면과 접하는 위치까지 좌측 유닛(13)을 이동시킨다. 좌측 유닛(13)에 의해, 접합 작업중에 바이스(20)로 유지된 중간 워크피스(W1)의 축선방향으로의 이동이 구속된다.The left unit 13 is moved to a position where the left end surface of the intermediate workpiece W1 is in contact with the right end surface of the left workpiece W2. By the left unit 13, the movement in the axial direction of the intermediate workpiece W1 held by the vise 20 is constrained during the joining operation.
다음에, 모터(14d)에 의해 우측 주축(14b)을 구동하여 우측 워크피스(W3)를 소정 회전수로 회전시킨다. 그와 동시에 슬라이드용 서보모터(19)에 의해 샤프트(18)를 소정 회전방향으로 회전시켜 우측 유닛(14)을 중간 워크피스(W1)를 향하여 이동시킨다. 회전하는 우측 워크피스(W3)를 회전하지 않는 중간 워크피스 (W1)에 접촉시키면, 양워크피스(W1,W3)의 접촉면에 마찰열이 발생한다. 그 마찰열로써 양워크피스(W1,W3)의 접촉면이 연화된다. 원하는 상태로 연화가 진행한 후 우측 워크피스(W3)의 회전을 정지시키고, 동시에 워크피스(W1,W3) 사이에 업셋압력을 부여한다. 그 결과, 양워크피스(W1,W3)의 접촉면이 서로 눌려들어가며 양워크피스 (W1,W3)는 접합된다.Next, the right main shaft 14b is driven by the motor 14d to rotate the right workpiece W3 at a predetermined rotational speed. At the same time, the shaft 18 is rotated in the predetermined rotation direction by the slide servomotor 19 to move the right unit 14 toward the intermediate workpiece W1. When the rotating right workpiece W3 is brought into contact with the non-rotating intermediate workpiece W1, frictional heat is generated on the contact surfaces of both workpieces W1 and W3. The frictional heat softens the contact surfaces of both workpieces W1 and W3. After the softening proceeds to the desired state, the rotation of the right workpiece W3 is stopped, and at the same time, an upset pressure is applied between the workpieces W1 and W3. As a result, the contact surfaces of the two workpieces W1 and W3 are pressed against each other and the two workpieces W1 and W3 are joined.
양워크피스(W1,W3)의 접합후, 클램프(20b,20c)를 풀고, 바이스(20)를 중간 워크피스(W1)의 좌측단 근방으로 이동시킨다. 좌측 유닛(13)을 소정 위치까지 복귀시킨다. 그 후 우측 주축(14b)의 회전정지위치가 검지되고, 그 검지위치에 따라 주축 오리엔테이션을 행한다. 다시 클램프(20b,20c)를 조이고, 중간 워크피스(W1)를 그 좌측단 근방에서 유지한다. 바이스(20) 보다도 좌측으로 돌출하는 중간 워크피스(W1)의 길이는 접합 작업중에 휘지 않는 길이로 설정되어 있다.After joining both workpieces W1 and W3, the clamps 20b and 20c are released, and the vise 20 is moved near the left end of the intermediate workpiece W1. The left unit 13 is returned to a predetermined position. Thereafter, the rotation stop position of the right main shaft 14b is detected, and the main shaft orientation is performed according to the detected position. The clamps 20b and 20c are tightened again, and the intermediate workpiece W1 is held near its left end. The length of the intermediate workpiece | work W1 which protrudes to the left rather than the vise 20 is set to the length which does not bend during a joining operation.
다음에 회전용 서보모터(13d)에 의해 주축(13b)을 구동시키고, 좌측 워크피스(W2)를 소정 회전수로 회전시킨다. 슬라이드용 서보모터(17)에 의해 샤프트(16)를 소정 방향으로 회전시키고, 좌측 유닛(13)을 중간 워크피스(W1)를 향하여 이동시킨다. 회전하는 좌측 워크피스(W2)를 회전하지 않는 중간 워크피스(W1)의 좌측단면에 접촉시키면, 양워크피스(W1,W2)의 접촉면에 마찰열이 발생한다. 그 마찰열로써 양워크피스(W1,W2)의 접촉면이 연화된다. 원하는 상태로 연화가 진행된 후 좌측 워크피스(W2)의 회전을 정지시킨다. 좌측 워크피스(W2)의 정지위치는 서보모터(13d)에 의해 제어되며, 좌측 워크피스(W2)는 주축 오리엔테이션 보다 정해진 우측 워크피스(W3)와 위상이 맞는 위치에 정지된다. 회전정지와 동시에 양워크피스(W1,W2) 사이에 업셋압력을 부여한다. 그러면, 워크피스(W2)는 중간 워크피스(W1)로 눌려들어가며, 양워크피스(W1,W2)는 접합된다. 그래서 긴 중간 워크피스(W1)에 대하여서도 좌측 워크피스(W2) 및 우측 워크피스(W3)를 접합시킬 수가 있다. 또한 좌측 워크피스(W2)와 우측 워크피스(W3)의 회전방향의 위치를 정확히 맞추어 접합시킬 수 있다.Next, the main shaft 13b is driven by the rotating servomotor 13d, and the left workpiece W2 is rotated at a predetermined rotational speed. The shaft 16 is rotated in a predetermined direction by the slide servomotor 17, and the left unit 13 is moved toward the intermediate workpiece W1. When the rotating left workpiece W2 is brought into contact with the left end surface of the non-rotating intermediate workpiece W1, frictional heat is generated on the contact surfaces of both workpieces W1 and W2. The frictional heat softens the contact surfaces of both workpieces W1 and W2. After the softening proceeds to the desired state, the rotation of the left workpiece W2 is stopped. The stop position of the left workpiece W2 is controlled by the servomotor 13d, and the left workpiece W2 is stopped at a position in phase with the right workpiece W3 determined more than the main axis orientation. Simultaneously stop rotation and apply upset pressure between the workpieces W1 and W2. Then, the workpiece W2 is pressed into the intermediate workpiece W1, and both workpieces W1 and W2 are joined. Therefore, the left workpiece W2 and the right workpiece W3 can also be bonded to the long intermediate workpiece W1. In addition, the position of the left workpiece W2 and the right workpiece W3 in the rotational direction can be exactly matched and joined.
제1 실시예의 워크피스 접합장치(10)는 이하의 효과를 발휘한다.The workpiece bonding apparatus 10 of 1st Example has the following effects.
(1) 1대의 워크피스 접합장치(10)에 의해, 광범위한 길이의 중간 워크피스(W1)에 대한 접합이 가능하다.(1) By one workpiece bonding apparatus 10, joining to intermediate workpiece W1 of a wide range is possible.
(2) 우측 유닛(14)에 인덕션 모터(14d)를 채용하였다. 인덕션 모터(14d)는 서보모터(13d) 보다 매우 저렴하기 때문에 양유닛에 고가의 서보모터를 구비한 종래의 워크피스 접합장치에 비해 저렴한 워크피스 접합장치를 제공할 수 있다.(2) The induction motor 14d was adopted for the right side unit 14. Since the induction motor 14d is much cheaper than the servomotor 13d, it is possible to provide an inexpensive workpiece bonding apparatus compared to the conventional workpiece bonding apparatus having expensive servomotors in both units.
(3) 중간 워크피스(W1)는 하나의 바이스(20)로 유지된다. 따라서, 중간 워크피스(W1)를 위한 고정 바이스와 이동 바이스를 구비한 종래의 워크피스 접합장치에 비해 구성이 간단하므로 저렴한 워크피스 접합장치를 제공할 수 있다.(3) The intermediate workpiece W1 is held in one vise 20. Therefore, since the configuration is simpler than the conventional workpiece bonding apparatus having the stationary vise and the movable vise for the intermediate workpiece W1, a cheap workpiece bonding apparatus can be provided.
(4) 중간 워크피스(W1)와 우측 워크피스(W3)를 접합할 때에는 좌측 유닛(13)이 중간 워크피스(W1)에 대한 스토퍼의 역할을 감당하므로, 중간 워크피스(W1)와 좌측 워크피스(W2)를 접합할 때에는 우측 유닛(14)이 중간 워크피스(W1)에 대한 스토퍼로서 역할을 한다. 즉, 워크피스 접합장치(10)에서는 종래의 고정 클램프는 불필요하다. 또, 중간 워크피스(W1)의 이동을 고정하기 위한 전용 스토퍼부재도 불필요하다. 따라서, 워크피스 접합장치의 구성을 간결하게 할 수 있으므로, 저렴한 워크피스 접합장치가 제공된다.(4) When joining the intermediate workpiece | work W1 and the right workpiece | work W3, since the left unit 13 plays the role of the stopper with respect to the intermediate workpiece | work W1, the intermediate workpiece | work W1 and the left workpiece | work When joining the pieces W2, the right unit 14 serves as a stopper for the intermediate workpiece W1. That is, in the workpiece bonding apparatus 10, the conventional fixed clamp is unnecessary. In addition, a dedicated stopper member for fixing the movement of the intermediate workpiece W1 is also unnecessary. Therefore, since the structure of a workpiece | work joining apparatus can be simplified, an inexpensive workpiece joining apparatus is provided.
(5) 중간 워크피스(W1)에 접합된 우측 워크피스(W3)의 회전위치에 따라 좌측 워크피스(W2)를 구동하는 서보모터(13d)의 정지위치는 제어된다. 따라서, 좌측 워크피스(W2)와 우측 워크피스(W3)의 위상이 정확하게 합치한 상태에서 워크피스(W1, W2,W3)를 접합할 수 있다.(5) The stop position of the servomotor 13d for driving the left workpiece W2 is controlled in accordance with the rotational position of the right workpiece W3 joined to the intermediate workpiece W1. Therefore, the workpieces W1, W2, and W3 can be joined in a state where the phases of the left workpiece W2 and the right workpiece W3 exactly match.
제1 실시예는 이하와 같이 변경하여도 좋다.The first embodiment may be modified as follows.
바이스, 워크피스 회전기구, 슬라이드기구 및 위상제어방식은 제1 실시예로 하지 않는다. 예를 들면, 샤프트(16,18)와 슬라이드용 서보모터(17,19)를 유압실린더 구동기구로 변경하여도 좋다. 바이스(20)는 슬라이드할 수 없어도 좋다. 이 경우에도 제1 실시예와 거의 동일한 효과를 얻을 수 있다.The vise, workpiece rotating mechanism, slide mechanism and phase control method are not the first embodiment. For example, the shafts 16 and 18 and the slide servomotors 17 and 19 may be changed to a hydraulic cylinder drive mechanism. The vise 20 may not slide. Also in this case, almost the same effects as in the first embodiment can be obtained.
우측 주축(14b)의 회전방향 정지위치를 검지하는 인코더를 제1 단계의 접합공정을 행하는 우측 유닛(14)에 장비하여도 좋다. 인코더는 제1 단계의 접합공정종료시에 우측 주축(14b)의 정지위치를 검출하고, 그 정지위치를 기초로 하여 제2 단계의 접합 공정시에 좌측 유닛(13)에 의해 양워크피스(W2,W3) 사이의 위상 맞춤이 행해진다. 이 경우, 제1 실시예와 거의 동일한 효과를 얻을 수가 있음과 함께 우측 유닛(14)에 의한 주축 오리엔테이션을 생략할 수 있다.The encoder which detects the rotation direction stop position of the right spindle 14b may be equipped in the right unit 14 which performs the joining process of a 1st step. The encoder detects the stop position of the right main shaft 14b at the end of the joining process in the first step, and based on the stop position, both workpieces W2, Phase matching between W3) is performed. In this case, almost the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the main shaft orientation by the right unit 14 can be omitted.
주축(13b,14b)을 구동하기 위한 모터는 서보모터 및 인덕션 모터 이외의 모터라도 좋다. 이것에 의해서도 하나의 바이스, 및 한쪽의 워크피스를 스토퍼로 대신할 수 있다. 특히, 우측 유닛(14)의 모터를 직류 모터와 같은 저렴한 모터로 변경하여도 좋다.The motor for driving the main shafts 13b and 14b may be a motor other than a servo motor and an induction motor. This also replaces one vise and one workpiece with a stopper. In particular, the motor of the right unit 14 may be changed to a low-cost motor such as a DC motor.
우측 주축(14b)은 풀리(P1,P2), 벨트(14c)를 거쳐 인덕션 모터(14d)에 의해 구동하는 데, 풀리(P1,P2), 벨트(14c) 대신에 기어로 변경하여도 좋다.The right main shaft 14b is driven by the induction motor 14d via the pulleys P1 and P2 and the belt 14c, but may be changed to gears instead of the pulleys P1 and P2 and the belt 14c.
우측 주축(14b)을 구동하는 인덕션 모터(14d)를 서보모터로 변경하여도 좋다. 이 경우, 제1 실시예의 (1), (3), (4) 의 효과가 얻어진다.The induction motor 14d for driving the right main shaft 14b may be replaced with a servo motor. In this case, the effects of (1), (3) and (4) of the first embodiment are obtained.
중간 워크피스(W1)와의 접합은 처음에 좌측 워크피스(W2)를 접합하고 다음에 우측 워크피스(W3)를 접합하여도 좋다.Joining with the intermediate workpiece | work W1 may join the left workpiece | work W2 first, and then join the right workpiece | work W3 next.
가이드레일(12)은 양유닛(13,14) 및 바이스(20)용으로 각각 설치된 복수의 레일로 하여도 좋다.The guide rails 12 may be a plurality of rails each provided for both the units 13 and 14 and the vise 20.
가이드레일(12)은 V자 홈과 같은 다른 형식의 가이드부재를 포함한다.The guide rail 12 includes a guide member of another type such as a V-shaped groove.
본 발명의 실시예를 도면과 연관시켜 설명하였는 데, 본 발명은 상기에 한정되지 않고 첨부한 청구범위의 기재 및 등가물의 범위내에서 변경할 수 있다.While embodiments of the invention have been described in connection with the drawings, the invention is not limited to the above but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents.
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