TWI421140B

TWI421140B - 摩擦壓接機的去毛邊裝置

Info

Publication number: TWI421140B
Application number: TW101102460A
Authority: TW
Inventors: Takehiro Okuno; Ryo Onose; Koji Sakane; Koichi Homma
Original assignee: Nittan Valva
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2014-01-01
Also published as: TW201330980A

Description

摩擦壓接機的去毛邊裝置

本發明係關於一種摩擦壓接機，其具備有：旋轉主軸，其將保持第1棒狀工件之保持機構設置於其前端部；及副軸，其可相對於上述旋轉主軸之旋轉軸線朝接近與背離方向往復動作，且將與第1棒狀工件同軸狀地保持第2棒狀工件之保持機構設置於其前端部；且將第2工件之端面推壓於旋轉之第1工件之端面而對兩個工件進行摩擦壓接；本發明特別係有關於一種藉由設置於旋轉主軸與副軸之間之切割器，去除產生於兩個工件之接合部之環狀之毛邊之摩擦壓接機的去毛邊裝置。

於下述專利文獻1中，揭示一種摩擦壓接機的去毛邊裝置，於摩擦壓接機之基座上，具備有：主軸台，其內裝具有保持第1材料之旋轉夾頭之旋轉主軸；及往復台，其具有與第1材料同軸狀地保持第2材料之固定夾頭，且可沿旋轉主軸之軸線進退動作；於往復台上，設置有利用旋轉而構成包圍材料接合體之圓環狀切割器之一對切割器臂，並且支持材料接合體之第2材料側端部，並於往復台組裝有可沿旋轉軸線滑動之滑動單元(輔助構件)。

詳細而言，藉由使往復台接近主軸台(使之前進)，在將第2材料之端面推壓於旋轉之第1材料之端面而藉由摩擦壓接使兩個材料接合後，解開材料接合體之主軸側夾頭使往復台僅後退既定量，從而將材料接合體之第1材料側自主軸拔出。接著，將切割器臂旋轉而構成包圍材料接合體之圓環狀切割器，並且解開固定夾頭(材料接合體之保持)將滑動單元(輔助構件)可對於往復台滑動地保持，再使往復台後退。若往復台後退，則滑動單元後端部之腳部會抵接於設置於基座上之擋塊，而抑制滑動單元之後退，而成為僅往復台後退。即，藉由使往復台後退，使材料接合體成為相對於在軸方向與往復台一體化之圓環狀切割器及固定夾頭，而對滑動單元(輔助構件)之前端部抵推之形態，從而使形成於材料接合體接合部之環狀之毛邊藉由圓環狀切割器剪斷而去除，因此可於摩擦壓接作業之週期內，自動達成去毛邊作業。

[先行技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]

日本專利特開平11-151583號(段落0005、0006、0009~0014、圖1、圖2、圖3、圖5)

於專利文獻1中，雖可於摩擦壓接作業之週期時間內，實現去毛邊作業，但確實存在如下之問題點。

第1，由於是藉由旋轉切割器臂構成包圍材料接合體之圓環狀切割器，故若非於解開材料接合體之主軸側夾頭並使往復台僅後退既定量之後，再旋轉切割器臂構成包圍材料接合體之圓環狀切割器，就無法使往復台進一步後退以進行去毛邊作業。即，因為具有旋轉切割器臂而構成圓環狀切割器之步驟，所以無法於摩擦壓接後立即轉移至去毛邊步驟，從而使摩擦壓接步驟從開始至完成去毛邊為止之時間較長。

第2，由於在摩擦壓接後至去毛邊開始為止需要時間，毛邊會因此冷卻而硬化，故存在有無法確實地去除毛邊、或切割器之損耗顯著等問題。

第3，雖然滑動單元(輔助構件)安裝於往復台而成為一體化，但以於往復台後退既定量時，可對往復台朝軸方向滑動之方式構成滑動單元(輔助構件)、或藉由可旋轉之切割器臂構成包圍材料接合體之圓環狀切割器等，除了使去毛邊裝置之構造變得非常複雜，而且組裝有去毛邊裝置之摩擦壓接機整體亦會成為大型。

本發明係鑒於上述習知技術之問題點而完成者，其目的在於提供一種於摩擦壓接後可立即去除毛邊之小型化之摩擦壓接機的去毛邊裝置。

為達成上述目的，於本發明(技術方案1)之摩擦壓接機的去毛邊裝置中，該摩擦壓接機具備有：旋轉主軸，其水平地配設；保持機構，其設置於上述旋轉主軸之前端部，與該旋轉主軸同軸狀地保持第1棒狀工件；副軸，其可沿上述旋轉主軸之軸線而朝接近與背離方向往復動作；及保持機構，其設置於與上述旋轉主軸之前端部正對之上述副軸之前端部，與上述第1棒狀工件同軸狀地保持第2棒狀工件；相對於與上述旋轉主軸一體地旋轉之第1棒狀工件，使上述第2棒狀工件與上述副軸一體地前進，從而將第2棒狀工件之端面推壓於旋轉之第1棒狀工件之端面而對兩個工件進行摩擦壓接；且上述摩擦壓接機的去毛邊裝置係構成為：將上述第1、第2棒狀工件形成為相同直徑，於離開由上述旋轉主軸所保持之第1棒狀工件之區域內相對於上述旋轉主軸前方的位置上，設置具有比上述棒狀工件之外徑稍微大之內徑，且可沿上述旋轉主軸之軸線移動之環型切割器。

(作用)相對於由旋轉主軸之保持機構所保持而與旋轉主軸一體地旋轉之第1棒狀工件，使由副軸之保持機構所保持之第2棒狀工件以貫穿配置於旋轉主軸前方的環型切割器之方式前進，且將第2工件之端面推壓於旋轉之第1工件之端面，而於切割器之旋轉軸側使兩個工件之端面彼此藉由摩擦壓接而接合，從而於兩個工件之接合部，形成環狀之毛邊。

即，藉由摩擦壓接所接合而成為一體化之工件接合體，成為使其兩端部分別由旋轉主軸側(之保持機構)與副軸側(之保持機構)保持、並貫穿環型切割器之形態，且在位於切割器之旋轉主軸側之工件接合部，形成有環狀之毛邊。

因此，藉由使環型切割器朝旋轉主軸側移動，利用切割器剪斷形成於工件接合體之接合部環狀之毛邊。而且，解開利用旋轉主軸側之保持機構之工件接合體之保持，並使副軸後退(朝背離旋轉主軸之方向移動)，自旋轉主軸(之保持機構)及環型切割器拔出工件接合體。於自環型切割器拔出工件接合體時，環狀之毛邊被推壓而停止於環型切割器從而自工件接合體分離並落下。

如此，於對工件彼此進行摩擦壓接之摩擦壓接步驟後，可立即剪斷去除毛邊。

又，去毛邊裝置具有可貫穿第1、第2棒狀工件之內徑，且係由配置於旋轉主軸與副軸之間，並可沿旋轉主軸之軸線移動之環型切割器、及使該切割器沿旋轉主軸之軸線移動(往復動作)之切割器驅動手段所構成之非常簡潔且小型之構造。

又，技術方案2係如技術方案1所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，上述環型切割器係配置為從由上述旋轉主軸所保持的第1棒狀工件之前端部，僅離開不會與於對工件進行摩擦壓接時所產生之毛邊接觸之最短距離。

(作用)於習知之摩擦壓接機中，相對於在不在進行旋轉之第1棒狀工件與前進之第2棒狀工件之間配置去毛邊用切割器之狀態下進行摩擦壓接，而本發明由於係以貫穿配置於第1棒狀工件前方之環型切割器之方式使第2棒狀工件前進而進行摩擦壓接，故需要使第2棒狀工件之突出長度(未由保持機構保持之第2工件之前方突出長度)d(參照圖2)較習知之摩擦壓接機之工件的突出長度至少伸長(變大)相當於切割器厚度之長度，用以使保持第2棒狀工件之副軸之前端部(之工件保持機構)不會與切割器發生干擾。即，其原因在於，若於對工件進行摩擦壓接時所產生之毛邊與切割器接觸，就會使毛邊與切割器熔接、或因摩擦熱使切割器之壽命減少等而無法順利地完成摩擦壓接步驟及去毛邊步驟。

然而，若第2棒狀工件之突出長度變長(變大)，則在對第1、第2工件之端面彼此進行摩擦壓接時，工件接合部相對於旋轉主軸之軸線發生偏移，而存在有無法實現工件接合體軸芯之高精度(工件接合體之第1棒狀工件側之軸芯與第2棒狀工件側之軸芯傾斜)的可能性。

然而，於技術方案2中，由於在不與對第1、第2工件進行摩擦壓接時所產生之毛邊接觸之範圍內，使環型切割器儘可能地接近第1棒狀工件之前端部而配置，故可因此縮短(縮小)第2棒狀工件之突出長度d，藉此，於對第1、第2工件之端面彼此進行摩擦壓接時，可使工件接合部相對於旋轉主軸軸線之偏移得到抑制。

技術方案3係如技術方案1所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，將上述環型切割器之內徑D構成為上述棒狀工件之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')。

(作用)若環型切割器之內徑過大於工件之外徑，則無法完全去除毛邊(於工件接合部會殘留毛邊之被剪斷部)，後續處理會變麻煩。另一方面，若環型切割器之內徑過於接近工件之外徑(切割器之內徑與工件之外徑間之縫隙較窄)，則工件接合部外周面會被鑿起而使工件之表面受損，而無法作為製品使用。而且，經發明者重複試作之結果，確認出無論工件之外徑大小，環型切割器之內徑D最佳為棒狀工件之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')。即，由於環型切割器之內徑D構成為棒狀工件之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')，故可更確實地剪斷去除毛邊，亦使去除毛邊之工件接合部之表面更為平滑。

又，技術方案4係如技術方案1所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，由圓環型液壓缸構成上述切割器之驅動手段，該圓環型液壓缸係設置於上述旋轉主軸之罩殼前端部，並圍繞內置有保持機構之上述旋轉主軸之前端部。

(作用)由於切割器驅動手段由設置於旋轉主軸之罩殼前端部、並圍繞旋轉主軸之前端部之圓環型液壓缸所構成，因此可使環型切割器正準確地沿旋轉主軸之軸線移動，並且亦不會使旋轉主軸側朝軸方向及半徑方向大型化。

又，技術方案5係如技術方案4所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，其構成為將上述環型切割器經由導引銷朝軸方向可滑動地連結於構成上述圓環型液壓缸之筒型活塞之前端部，並且以藉由插裝於上述活塞與上述切割器間之彈簧構件，朝自活塞離開之方向受到彈簧賦能，且構成為於上述第2棒狀工件相對於上述第1棒狀工件前進而進行摩擦壓接時，推壓上述切割器向上述副軸之前端部而後退。

(作用)如於技術方案2之作用中所說明，於本發明中，第2棒狀工件之突出長度(未由保持機構保持之第2工件之前方突出長度)較習知技術之工件之突出長度至少伸長(變大)相當於切割器厚度之長度，而於對工件之端面彼此進行摩擦壓接時使工件接合部因此相對於旋轉主軸之軸線大幅偏移，而存在有無法實現工件接合體軸芯之高精度(工件接合體之第1棒狀工件側之軸芯與第2棒狀工件側之軸芯傾斜)的可能性。

然而，於技術方案5中，由於構成為使藉由導引銷可朝軸線滑動之環型切割器利用彈簧構件朝前方受到彈簧賦能而保持，若自前方推壓就會與彈簧賦能力對抗而可順利地後退，因此即便將第2棒狀工件之突出長度縮短(縮小)至在對第1、第2工件進行摩擦壓接時與第2工件一體地前進之副軸前端部(之工件保持機構)會與切割器發生干擾之程度為止，於第2棒狀工件貫穿切割器而前進時，由於被副軸之前端部(之工件保持機構)推壓之切割器與第2棒狀工件之前進運動而順利地後退，因此第1、第2工件適當之摩擦壓接亦不會受到阻礙，又，因為第2棒狀工件之突出長度變短(變小)，所以於對第1、第2工件之端面彼此進行摩擦壓接時，可使工件接合部相對於旋轉主軸軸線之偏移得到抑制。

又，技術方案6係如技術方案4所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，較佳為將上述環型切割器配置為從由上述旋轉主軸所保持的第1棒狀工件之前端部，僅離開不會與於對工件進行摩擦壓接時所產生之毛邊接觸之最短距離。

又，技術方案7係如技術方案4所記載之摩擦壓接機的去毛邊裝置，其中，較佳為將上述環型切割器之內徑D構成為上述棒狀工件之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')。

根據本發明之摩擦壓接機的去毛邊裝置，由於在對工件彼此進行摩擦壓接後，可立即剪斷去除毛邊，因此可於短時間內進行從摩擦壓接開始至去除毛邊。

又，由於將剛完成摩擦壓接後之柔軟狀態之毛邊剪斷去除，因此可確實地去除毛邊，並且去除毛邊之工件接合部之表面亦為平滑，從而使工件接合體之後處理亦變簡單。

又，構成非常地簡潔且小型化，組裝有去毛邊裝置之摩擦壓接機整體亦不會成為大型化。

根據技術方案2，藉由將環型切割器接近地配置於由旋轉主軸所保持之第1棒狀工件之前端部，可縮短第2棒狀工件之突出長度，藉此，於對工件進行摩擦壓接時使工件接合部相對於旋轉主軸軸線之偏移變少，可使工件接合體之軸芯之精度變高。

根據技術方案3，可更確實地去除毛邊，並且使去除毛邊之工件接合部之表面變成與兩個工件之表面無階段地連續且平滑之面，從而使後處理亦因此進一步變簡單。

根據技術方案4，由於可藉由配設於旋轉主軸前端部周圍之切割器驅動手段即圓環型液壓缸，使環型切割器正確地沿旋轉主軸之軸線移動，因此可更確實且順利地去除毛邊。

又，配設於旋轉主軸前端部周圍之切割器驅動手段即圓環型液壓缸的構成係非常簡潔且小型化，可進一步將組裝有去毛邊裝置之摩擦壓接機整體小型化。

根據技術方案5，將第2棒狀工件之突出長度設定為於摩擦壓接步驟中，副軸之前端部(保持機構)與切割器會發生干擾(抵接)之較短的程度，藉此使於對工件進行摩擦壓接時工件接合部相對於旋轉主軸軸線之偏移變得更少，從而使工件接合體之軸芯之精度進一步變高。

接著，根據實施例，對本發明之實施形態進行說明。

圖1至圖10係表示作為本發明第1實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置，圖1至5係表示組裝有去毛邊裝置之摩擦壓接機及摩擦壓接機之主要構成部分，圖6至圖10係表示自工件之摩擦壓接至去除毛邊為止之一連串步驟的說明圖。

例如，摩擦壓接機10係一種裝置，其如由不同之材料構成於軸部之一端側一體地形成有傘部之內燃機關用提昇閥的軸部側與傘部側之情形般，將由機械性強度優異之金屬材(SUH11)所構成軸部側之第1棒狀工件W1、與由耐熱性優異之金屬材(SUH35)所構成傘部側之第2棒狀工件W2之端面彼此藉由摩擦壓接，接合為一體化，用以製造工件接合體W(參照圖7、10)，其中，如圖1所示，其具備有：旋轉主軸22，其水平地配設，並保持第1棒狀工件W1；及副軸(往復台)30，其可於沿旋轉主軸22之軸線L之方向上往復動作，且保持與第1工件W1相同直徑之第2棒狀工件W2；且使第2工件W2之端面推壓旋轉之第1工件W1之端面，並藉由摩擦壓接將兩個工件W1、W2之端面彼此接合。

於圖1中，元件符號12係摩擦壓接機10之台座框架，且使內裝旋轉主軸22之主軸台20、與作為相對於主軸台20可朝接近與背離方向(圖1左右方向)進退動作之副軸之往復台30各自者之前端部正對地載置於台座框架12上。

旋轉主軸22可旋轉地支承於作為旋轉主軸22之罩殼之主軸台20之外殼21，使設置於主軸台20後端部之伺服馬達23之驅動經由聯接器23a傳遞至旋轉主軸22。於朝外殼21之前方突出之旋轉主軸22之前端部22a，設置有收容有作為工件保持機構之夾頭機構24之工件插入孔H1。

通常，夾頭機構24被稱為筒夾夾頭，如圖2、3所示，其構成為具備有：圓筒型之套筒25，其配設於旋轉主軸22之前端部(圓筒型主體)22a之內側；工件插入孔H1，其形成於套筒25之內側；止動部26，其收容於工件插入孔H1之內部，且規定工件W1之插入量；圓筒型之夾頭本體27，其設置於工件插入孔H1之入口側；及蓋體28，其固定於主體22a之前端部，抵接於夾頭本體27之階差部27a。

如圖3所示，夾頭本體27於圓周方向等間隔地形成有3根縱狹縫27b1，且使可朝半徑方向擺動之圓周方向等分之3個夾頭爪27b設置於其前端側。套筒25以可朝軸方向進退動作之方式安裝，並且藉由圖形簧25a以使套筒25側之錐面25b卡合於夾頭本體27側之倒錐面27c之方式，一直朝前方(圖2右方向)受到彈簧賦能。因此，使夾頭本體27之夾頭爪27b一直朝使工件插入孔H1之直徑變窄之方向受到賦能。

套筒25可藉由未圖示之油壓缸機構，對抗圖形簧25a之彈力而朝後退之方向(圖2左方向)移動，若因套筒25側之錐面25b所產生朝夾頭本體27側之倒錐面27c之推壓力被解開，則作用於夾頭本體27之夾頭爪27b之賦能力(作用於使孔H1之直徑變窄之方向之賦能力)就會消失。

即，藉由夾頭機構24，進行插入於工件插入孔H1之棒狀工件W1之狹持與挾持解開。而且，若插入於工件插入孔H1之棒狀工件W1藉由夾頭機構24而挾持，就會保持為與旋轉主軸22同軸狀。

另一方面，往復台30經由線性導軌31，可相對於主軸台20朝接近與背離方向滑動地安裝於台座框架12上，並且利用伺服馬達32之驅動而進行旋轉驅動之滾珠螺桿33，藉此進退動作。符號33a係載置於台座框架12上之滾珠螺桿33之軸支部，且馬達32之旋轉係經由馬達驅動軸側滑輪32a、時規皮帶33b、滾珠螺桿側滑輪33c而傳遞至滾珠螺桿33。

又，如圖1、2、4所示，於與主軸台20正對之往復台30之前端部，設置有作為工件保持機構之夾具機構34。

夾具機構34由可朝上下方向連動地滑動之一對矩形方塊狀之夾具爪35A、35B、及驅動夾具爪35A、35B之油壓缸機構(未圖示)所構成。於夾具爪35A、35B之上下相對向之面上，分別形成有與棒狀工件W2之傘部對應區域對應之缺口35a，於上下之夾具爪35A、35B間，設置有藉由止動部36而規定插入量之工件插入孔H2。又，於夾具爪35A、35B之前端部側，形成有整合成棒狀工件W2之外徑之圓弧狀夾具部37a之夾具塊37藉由螺桿35b而分別成為一體化。

為了將形成有傘部對應區域之棒狀工件W2插入工件插入孔H2、或自工件插入孔H2取出，藉由夾具機構34使工件插入孔H2成為朝上下方向開口之形態(參照圖2)，且自夾具爪35A、35B之側方進行。而且，插入至工件插入孔H2，並抵接於止動部36而定位之棒狀工件W2利用夾具機構34(夾具爪35A、35B)上下地狹持，藉此保持為與第1工件W1同軸狀。

又，如圖2所示，於主軸台20之外殼21之前端部，安裝有圍繞旋轉主軸22之前端部22a之圓筒型油壓缸40。

油壓缸40係於由內側罩殼41與外側罩殼42所劃分之圓筒型之汽缸室43內，配設有圓筒型之階段活塞44之構造，且經由設置於外側罩殼42之一對供排油口40a、40b而對汽缸室43進行壓油之供給排放，藉此使活塞44進行進退動作。元件符號43a係自汽缸室43內之底面朝軸方向突出之導引銷，且卡合於設置在活塞44底面朝軸方向延伸之導引孔44a，使活塞44止轉。

如於圖2、5中放大表示，於活塞44之前端部，與旋轉主軸22之軸線L正交且以自旋轉主軸22之前端部22a(由夾頭機構24挾持之第1棒狀工件W1之前端部)離開既定距離之方式，經由8根固定螺釘52與4根導引銷54而連結有環型切割器50。

環型切割器50係由連結於活塞44之平板狀之切割器托板50a、及藉由螺桿或其他固接手段固定於切割器托板50a中央之卡合孔50a1之圓盤型之切割器本體50b所構成。切割器托板50a與切割器本體50b形成為無階段，於切割器本體50b之中央部，形成有構成毛邊剪斷用切割器刀刃之圓孔50b1。

又，環型切割器50係以積層為與形成沿切割器托板50a 之周緣部之圓弧狀之左右一對圓弧狀薄片構件51(51A、51B)的形態，朝自活塞44之前端部離開之方向受到彈簧賦能而保持。

即，如圖5所示，固定螺釘52沿左側與右側之圓弧狀薄片構件51(51A、51B)各自之圓弧，鄰接地各配置4根，並於鄰接之固定螺釘52、52間配置有導引銷54。

如圖2所示，固定螺釘52經由墊圈53a及軸環53b螺接於活塞44前端部，切割器50及圓弧狀薄片構件51可沿軸環53b之外周朝軸方向滑動。

另一方面，於圓弧狀薄片構件51之背面側，突出有由螺母56所固定之導引銷54，使導引銷54可朝軸方向滑動地卡合於壓入設置於活塞44前端部之階段孔44b之套筒53。於圓弧狀薄片構件51與階段孔44b之階差部之間，插裝有壓縮螺旋彈簧55。

如上述，環型切割器50係保持為經由左右一對圓弧狀薄片構件51A、51B而作用有壓縮螺旋彈簧55之彈力之形態，藉由第2工件W2之突出長度(未由保持機構34保持之工件前方突出長度)d，於以使第2工件W2貫穿切割器50(之圓孔50b1)之方式前進而對第1工件W1進行摩擦壓接之步驟中，雖然存在有與第2工件W2一體地前進之往復台30前端部之夾具機構34(夾具爪35A、35B)與切割器50發生干擾之情形，但於該情形時，成為使由夾具機構34推壓之切割器50及圓弧狀薄片構件51沿軸線L下降(後退)，從而進行對第1棒狀工件W1之端面與第2棒狀工件W2之端面間作用既定之推壓力(壓接力)之適當之摩擦壓接。再者，作為壓縮螺旋彈簧55之彈力，較佳為幾乎不會對進行摩擦壓接工件W1、W2時之推壓力(壓接力)造成影響之程度之較弱的彈力。例如，相對於對工件W1、W2進行摩擦壓接時之推壓力(壓接力)約為6500N，而壓縮螺旋彈簧55之彈力約為85N左右。

又，如圖5所示，固定螺釘52及導引銷54雖然離開地配置於環型切割器50之左側與右側，但其左右之間隔L2充分大於往復台30前端之夾具機構34(夾具爪35A、35B)之左右寬度L1(參照圖4)。因此，於往復台30前進而往復台30之前端部干擾到(抵接到)切割器50之情形時，由於往復台30前端之夾具機構34(夾具爪35A、35B)不會與切割器50側之固定螺釘52或導引銷54發生干擾，而且朝夾具爪35A、35B之前面側突出之夾具塊37之平坦的前面抵接於切割器50中央部之平面區域，因此切割器50及圓弧狀薄片51可正確地沿軸線L下降(後退)。

尤其，相對於在旋轉之第1棒狀工件W1與前進之第2棒狀工件W2之間不配置去毛邊用切割器之狀態下進行摩擦壓接之習知技術(習知之摩擦壓接機)，於本實施例中，由於使第2棒狀工件W2以貫穿配置於第1棒狀工件W1前方之環型切割器50(之圓孔50b1)之方式前進而進行摩擦壓接，故需要使第2棒狀工件W2之突出長度(未由保持機構34保持之工件前方突出長度)d較習知之摩擦壓接機的第2工件之突出長度至少伸長(變大)相當於切割器50厚度之長度，用以使往復台30前端部之夾具機構34(夾具爪35A、35B)不會與切割器50發生干擾。即，其原因在於，若對工件W1、W2進行摩擦壓接時所產生之毛邊w與切割器接觸，則毛邊與切割器會熔接、或因摩擦熱而導致切割器50之壽命減少等，從而無法順利地完成摩擦壓接步驟及去毛邊步驟。

然而，若第2棒狀工件W2之突出長度d變長(變大)，則於對工件W1、W2之端面彼此進行摩擦壓接時，存在有工件接合部相對於旋轉主軸22之軸線L偏移，從而無法實現工件接合體W軸芯之高精度(工件接合體W之第1棒狀工件W1側之軸芯與第2棒狀工件W2側之軸芯傾斜)的可能性。

因此，於本實施例中，第1，構成為於不會與對工件W1、W2進行摩擦壓接時所產生之毛邊w接觸之範圍內，藉由使環型切割器50儘可能地接近第1棒狀工件W1之前端部而配置，可因此縮短(縮小)第2棒狀工件W2之突出長度d，藉此，於對工件W1、W2之端面彼此進行摩擦壓接時，可使工件接合部相對於旋轉主軸22之軸線L之偏移得到抑制。

第2，由於環型切割器50係構成為可藉由導引銷54而沿旋轉主軸22之軸線L滑動，並且構成為藉由壓縮螺旋彈簧55朝前方受到彈簧賦能而保持，若自前方受到推壓，則可與彈簧施賦能力對抗而順利地後退，因此即便將第2棒狀工件W2之突出長度d縮短(縮小)至在對工件W1、W2進行摩擦壓接時，往復台30之前端部(保持機構34)與切割器50會發生干擾(對切割器50進行推壓)之程度為止，由於在使第2棒狀工件W2貫穿環型切割器50而前進時，使受往復台30之前端部(保持機構34)推壓之切割器50與第2棒狀工件W2之前進連動而順利地後退，因此工件W1、W2之適當之摩擦壓接不會受到阻礙。又，藉由使第2棒狀工件W2之突出長度d縮短(縮小)至在對工件W1、W2進行摩擦壓接時往復台30之前端部(保持機構34)與切割器50會發生干擾(對切割器50進行推壓)之程度為止，在對工件W1、W2進行摩擦壓接時，使工件接合部相對於旋轉主軸22之軸線L不會造成大幅偏移之情形。

又，環型切割器50(之圓孔50b1)之內徑D係發明者重複試作之結果，為最理想之大小，其構成為工件接合體W(棒狀工件W1、W2)之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')，於摩擦壓接步驟中，棒狀工件W2可貫穿環型切割器50(之圓孔50b1)順利地前進，並且於去毛邊步驟中，可確實且順利地剪斷去除形成於棒狀工件W1、W2之接合部外周之環狀之毛邊w。

即，若環型切割器50(之圓孔50b1)之內徑過度大於工件W1、W2之外徑，由於會無法完全去除(於工件接合部會殘留毛邊w之被剪斷部)毛邊w，因此後處理會變得煩。另一方面，若環型切割器50(之圓孔50b1)之內徑過於接近工件W1、W2之外徑(切割器50之內徑與工件W1、W2之外徑間之縫隙較窄)，則存在有於摩擦壓接步驟中，棒狀工件W2無法貫穿環型切割器50(之圓孔50b1)而順利地前進，而且於去毛邊步驟中，對工件接合體之表面會造成損傷之可能性。

然而，無論工件W1、W2之外徑如何，環型切割器50之內徑D均設定為棒狀工件W1、W2之外徑D'之大約1.1倍(D≒1.1D')，就可更確實地剪斷去除毛邊w，且經去除毛邊w之工件接合部之表面亦成為平滑。

再者，如圖8(a)所示，環型切割器50之圓孔50b1係由作為切割器發揮功能之形成為正圓之既定寬度之背面側直線部50b11、及越靠近前面側直徑越大之錐部50b12所構成。錐部50b12係於將工件W1自切割器50之前面側插入旋轉主軸22前端部22a之工件插入孔H1時，用以使工件W2易於插通圓孔50b1者，且並非一定需要，亦可以直線部構成圓孔50b1整體。

接著，參照圖2及圖6至圖10，說明摩擦壓接第1工件W1與第2工件W2之步驟、及剪斷去除產生於工件接合部之環狀之毛邊之去毛邊步驟。

首先，如圖2所示，對主軸台20之旋轉主軸22前端部22a之工件插入孔H1插入工件W1，並藉由夾頭機構24挾持。另一方面，對自主軸台20充分離開之往復台30之工件插入孔H2插入工件W2，並藉由夾具機構34夾緊。

接著，驅動伺服馬達23，使工件W1與旋轉主軸22一體地旋轉，並且驅動伺服馬達32，使工件W2與往復台30一體地前進。如圖6、7所示，工件W2係以貫穿環型切割器50之方式前進，被與旋轉主軸22一體地進行旋轉之工件W1所推壓，而於切割器50之旋轉主軸22側，使工件W1與工件W2之端面彼此摩擦壓接。

詳細而言，雖然藉由既定之摩擦推力(例如，6500 N)加熱工件W1與工件W2之接觸部分，與工件W1之旋轉之急停同時地附加端壓(upset)推力(例如，13000 N)而完成壓接，但於工件W1與工件W2之接合部，會產生環狀之毛邊w。

圖8係說明使工件W2摩擦壓接於工件W1之情況之說明圖，(a)係表示使工件W2前進而抵接於工件W1之即將開始進行摩擦壓接之狀態(與圖6對應之圖式)，(b)係表示工件W1與工件W2之摩擦壓接結束且於接合部產生毛邊w之狀態(與圖7對應之圖式)。

例如，於本實施例中，SUH11製之第1工件W1係構成為全長100 mm，軸部外徑6 mm，SUH35製之第2工件W2係構成為全長50 mm，軸部外徑6 mm，並且第1工件W1與第2工件W2之摩擦縮短長度(因摩擦壓接而使工件W1、工件W2縮短之全長)係設定為6 mm，工件W1之前端部與切割器50之間隙δ1係設定為1.2 mm，第2工件W2之突出長度d係設定為10mm，該10mm會於摩擦壓接步驟中，使往復台30前端部之夾具機構34在前進中途與切割器50發生干擾。再者，於圖8中，元件符號P0係表示工件W1、W2之抵接位置，元件符號P1係表示工件W1、W2之接合位置(與圖8(a)所示之與元件符號P0對應之位置)，元件符號P34係表示即將開始進行摩擦壓接之夾具機構34前端部之位置，元件符號P50係表示即將開始進行摩擦壓接之切割器50前面之位置。

而且，如圖8(a)所示，往復台30(夾具機構34)使工件W2之前端部貫穿切割器50而抵接於工件W1，並自開始作用摩擦推力之摩擦壓接開始位置，大致前進3.8 mm而與切割器50發生干擾。於往復台30(夾具機構34)與切割器50發生干擾之位置上，使工件W1之旋轉急停，同時以高推力使往復台30前進(對工件W1、W2之壓接面附加端壓推力)，如圖8(b)所示，藉此使往復台30(工件W2)及切割器50進一步前進大致2.2 mm，於工件W1與工件W2之接合部，產生環狀之毛邊w。

即，如圖7所示，雖然已結束摩擦壓接之工件接合體W係保持為使其兩端部保持於旋轉主軸22(之夾頭機構24)與往復台30(之夾具機構34)，且貫穿環型切割器50(之圓孔50b1)之形態，但在位於切割器50之旋轉主軸22側之接合部之外周形成有環狀之毛邊w。又，如圖8(b)所示，毛邊w與切割器50之間隙δ2係離開有0.7 mm。

接著，如圖9所示，驅動油壓缸40，使切割器50移動至旋轉主軸22側，剪斷環狀之毛邊w。

然後，解開利用旋轉主軸22側之夾頭機構24之工件接合體W之挾持，如圖10所示，使工件接合體W與往復台30一體地自旋轉主軸22後退，從而自旋轉主軸22(之工件插入孔H1)及環型切割器50拔出工件接合體W。於工件接合體W自切割器50(之圓孔50b1)拔出時，環狀之毛邊w自工件接合體W分離而落下。

自工件接合體W分離之毛邊w，雖然會沿切割器50之背面落下，但圓弧狀薄片構件51(51A、51B)左右離開，毛邊w不會由圓弧狀薄片構件51卡住，而確實地掉落至配置於切割器50下方之托盤(未圖示)。

最後，解開利用往復台30之夾具機構34之工件接合體W之鉗夾，並自往復台30之工件插入孔H2拔出工件接合體W。

如此，由於本實施例之去毛邊裝置係由配置於主軸台20與往復台30之間之環型切割器50、及設置於主軸台20之外殼前端部之作為切割器驅動手段之圓環狀之油壓缸40所構成的非常簡潔且小型化者，因此組裝有去毛邊裝置之摩擦壓接機整體亦很小型，不需佔用較大之設置摩擦壓接機之空間。

又，由於在將工件W1、W2彼此進行摩擦壓接後，可立即剪斷去除毛邊w，因此可顯著地縮短自工件彼此之接合至去毛邊為止之週期時間。

又，由於剪斷去除剛摩擦壓接後處於柔軟狀態之毛邊w，因此可確實且順利地去除毛邊w，並且可使去除毛邊之工件接合部之表面平滑，使後續處理亦因此而變得較為簡單。

圖11係作為本發明第2實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置之主要部分縱剖面圖。

於上述第1實施例中，相對於使對應於第2棒狀工件W2之形狀(具有直徑大於軸部之傘部對應區域之形狀)而設置於往復台30之前端部之工件保持機構，由可實現使工件W2自往復台30之側方朝向工件插入孔H2進出之夾具機構34(夾具爪35A、35B)所構成，而於此第2實施例中，由耐熱性優異之金屬材(SUH35)所構成之第2棒狀工件W2'係與由機械性強度優異之金屬材(SUH11)所構成之第1棒狀工件W1為大致相同之形狀。

因此，作為設置於往復台30A之前端部之工件保持機構，設置有與夾頭機構24相同構造之夾頭機構24A，該夾頭機構24係可實現使工件W2'自往復台30之前方朝向工件插入孔H2之進出之設置於主軸台20之旋轉主軸22之前端部之工件保持機構。

其他與上述第1實施例相同，標示相同之元件符號，藉此省略重複之說明。

圖12、13係表示作為本發明第3實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置之主要部分即環型切割器，圖12(a)係環型切割器之前視圖，圖12(b)係切割器本體之前視圖，圖13(a)係切割器支持台之縱剖面圖(沿圖12(a)所示之線XIIIa-XIIIa之剖面圖)，圖13(b)係切割器支持台之水平剖面圖(沿圖12(a)所示之線XIIIb-XIIIb之剖面圖)，圖13(c)係將一部分斷裂所表示之切割器支持台之立體圖。

元件符號60表示環型切割器，切割器60係由以下構件所構成：大致圓盤形狀之切割器支持台62，其於中央設置有較大之圓孔63；切割器托板60a，其插入(bayonet)卡合於支持台62內周之滑動槽66；及切割器本體60b，其藉由螺桿等其他固接手段，固定於切割器托板60a中央之卡合孔60a1。於切割器本體60b之中央部，形成有用以剪斷毛邊之圓孔60b1。

於形成滑動槽66之支持台62之圓孔63之內周緣部，形成有與支持台62之背面為沒有階差之背面側凸緣部64，於包夾支持台62前面之圓孔63之左右兩側，形成有與背面側凸緣部64對應之左右一對之前面側凸緣部65、65，而於兩個凸緣部64、65間，形成有沿圓孔63之內周於前視時為圓弧狀之左右一對滑動槽66。

另一方面，切割器托板60a之左右之側緣部60a2、60a2形成為卡合於支持台62之滑動槽66之圓弧狀，其上下長度L3形成為略短於支持台62之前面側凸緣部65、65形成區域65a、65a之寬度L4。而且，如圖12(a)之虛擬線所示，將切割器托板60a設為縱長，使其背面側抵接於支持台62之前面側凸緣部65、65形成區域65a、65a間之背面側凸緣部64，並順時針地轉動切割器托板60a，藉此使切割器托板60a之側緣部60a1、60a插入卡合於支持台62之滑動槽66、66，從而使切割器托板60a與圓孔之周緣部成為沒有階差。

元件符號67係壓入固定於支持台62之前面側凸緣部65之圓孔65a1，並突出至滑動槽66內之定位銷，藉由使切割器托板60a之側緣端部60a3、60a3抵接於定位銷67、67，可相對於支持台62而將切割器托板60a定位於圓周方向。又，若使切割器托板60a定位，由於支持台62與切割器托板60a各自之螺釘插通孔68、69會整合，因此經由支持台62側之孔68將螺釘(未圖示)螺接固定於切割器托板側之孔69，藉此可將切割器托板60a固定於支持台62而成為一體化。

另一方面，為了自支持台62取下切割器托板60a，只要取下螺釘(未圖示)，將切割器托板60a朝逆時針方向轉動90度，解開切割器托板60a之側緣部60a2、60a2與支持台62之滑動槽66、66之卡合，即可簡單地自支持台62分離切割器托板60a。

於上述第1實施例中，相對於在對切割器本體50b進行更換之情形時，必須自活塞44分離切割器托板60a，非常麻煩，而於本實施例中，由於可對連結於活塞44之支持台62，簡單地安裝及拆卸切割器托板60a，因此使切割器本體60b之更換較為容易。

再者，元件符號62a、62b係形成於支持台62上固定螺釘52(參照圖5)之插通用孔，為導引銷54(參照圖5)之外螺紋部插通用之孔。

又，如圖12(a)所示，雖然背面側凸緣部64以前視時之上側區域64a延伸成圓弧狀，但背面側凸緣部64以前視時之下側區域於與前面側凸緣部65、65形成區域65a、65a之對向側面65b、65b對應之位置形成缺口，於切割器本體60b(之圓孔60b1)之背面側下方，並無成為阻礙落下之毛邊w之部位，而於去毛邊步驟中，自工件接合體W分離之毛邊w確實地落下至配置於切割器60下方之托盤(未圖示)上。

其他與上述第1實施例相同，標示相同之元件符號，藉此省略其重複之說明。

再者，於上述第1~第3實施例中，雖然連結於油壓缸40之活塞44之前端部之環型切割器50(60)，係構成為若自前方推壓，則可對抗彈簧施壓力而後退，並且第2棒狀工件W2之突出長度d係構成為較短地設定為於摩擦壓接時使往復台30之前端部(保持機構34)與切割器50(60)發生干擾(推壓切割器50(60))之程度，而於對工件W1、W2(W2')進行摩擦壓接時，減少工件接合部相對於軸線L之偏移，但亦可構成為以於工件W1、W2(W2')之摩擦壓接時，使往復台30之前端部(保持機構34)不會與切割器50發生干擾之方式，將第2棒狀工件W2之突出長度d設定為既定之長度，而於切割器50之旋轉主軸22側，摩擦壓接工件W1、W2(W2')，於此一構成中可為使切割器50經由固定螺釘固定於活塞44之前端部之簡單構造。即，並不需對往復台30按壓而使切割器50與軸線L平行地後退之複雜構造。

再者，於上述第1~第3實施例中，使切割器50沿旋轉主軸22之軸線L移動之切割器驅動手段雖然由油壓缸40所構成，但亦可由氣壓缸等其他液壓缸所構成。

又，於上述第2實施例中，雖然構成為於旋轉主軸22側保持由機械性強度優異之金屬材(SUH11)所構成之第1棒狀工件W1，於往復台30側保持由耐熱性優異之金屬材(SUH35)所構成之第2棒狀工件W2'，並將第2棒狀工件 W2之端面推壓旋轉之第1棒狀工件W1之端面，而對兩個工件W1、W2進行摩擦壓接，但亦可構成為由耐熱性優異之金屬材(SUH35)所構成第1棒狀工件W1，由機械性強度優異之金屬材(SUHII)所構成第2棒狀工件W2'，並將SUH11製之棒狀工件W2之端面推壓旋轉之SUH35製之棒狀工件W2之端面，而對兩個工件進行摩擦壓接。

又，於上述實施例中，雖然摩擦壓接之一對工件之一者係由SUH35所構成，另一者係由SUH11所構成，但構成工件W1、W2之金屬材並不限定於此，只要為可藉由摩擦壓接進行接合之金屬材，無論由任何金屬材構成均可。

10‧‧‧摩擦壓接機

12‧‧‧台座框架

20‧‧‧主軸台

21‧‧‧旋轉主軸之罩殼(主軸台之外殼)

22‧‧‧旋轉主軸

22a‧‧‧旋轉主軸前端部

23‧‧‧旋轉主軸驅動用之伺服馬達

23a‧‧‧聯接器

24、24A‧‧‧作為工件保持機構之夾頭機構

25‧‧‧套筒

25a‧‧‧圖形簧

25b‧‧‧錐面

26‧‧‧止動部

27‧‧‧夾頭本體

27a‧‧‧階差部

27b‧‧‧夾頭爪

27b1‧‧‧縱狹縫

27c‧‧‧倒錐面

28‧‧‧蓋體

30‧‧‧作為副軸之往復台

30A‧‧‧往復台

31‧‧‧線性導軌

32‧‧‧往復台驅動用之伺服馬達

32a‧‧‧馬達驅動軸側滑輪

33‧‧‧滾珠螺桿

33a‧‧‧軸支部

33b‧‧‧正時皮帶

33c‧‧‧滾珠螺桿側滑輪

34‧‧‧作為工件保持機構之夾具機構

35A、35B‧‧‧夾具爪

35a‧‧‧缺口

35b‧‧‧螺桿

36‧‧‧止動部

37‧‧‧夾具塊

37a‧‧‧圓弧狀夾具部

40‧‧‧作為切割器驅動手段之油壓缸

40a‧‧‧供排油口

40b‧‧‧供排油口

41‧‧‧內側罩殼

42‧‧‧外側罩殼

43‧‧‧汽缸室

43a‧‧‧導引銷

44‧‧‧圓筒型活塞

44a‧‧‧導引孔

44b‧‧‧階段孔

50、60‧‧‧環型切割器

50a‧‧‧切割器托板

50a1‧‧‧卡合孔

50b‧‧‧切割器本體

50b1、60b1‧‧‧切割器之圓孔

50b11‧‧‧背面側直線部

50b12‧‧‧錐部

51(51A、51B)‧‧‧圓弧狀薄片構件

52‧‧‧固定螺釘

53‧‧‧套筒

53a‧‧‧墊圈

53b‧‧‧軸環

54‧‧‧導引銷

55‧‧‧壓縮螺旋彈簧

56‧‧‧螺母

60a‧‧‧切割器托板

60a1‧‧‧卡合孔

60a2‧‧‧側緣部

60a3‧‧‧側緣端部

60b‧‧‧切割器本體

62‧‧‧切割器支持台

62a‧‧‧孔

62b‧‧‧孔

63‧‧‧圓孔

64‧‧‧背面側凸緣部

64a‧‧‧上側區域

65‧‧‧前面側凸緣部

65a‧‧‧前面側凸緣部65、65形成區域

65a1‧‧‧圓孔

65b‧‧‧側面

66‧‧‧滑動槽

67‧‧‧定位銷

68‧‧‧孔

69‧‧‧孔

d‧‧‧第2工件之突出長度

H1‧‧‧工件插入孔

H2、H2’‧‧‧工件插入孔

L‧‧‧軸線

L1‧‧‧寬度

L2‧‧‧間隔

L3‧‧‧長度

L4‧‧‧寬度

P0‧‧‧工件W1、W2之抵接位置

P1‧‧‧工件W1、W2之接合位置

P34‧‧‧夾具機構34前端部之位置

P50‧‧‧切割器50前面之位置

W‧‧‧棒狀工件接合體

w‧‧‧環狀之毛邊

W1‧‧‧第1棒狀工件

W2、W2'‧‧‧第2棒狀工件

δ1‧‧‧工件W1之前端部與切割器50之間隙

δ2‧‧‧毛邊w與切割器50之間隙

圖1係作為本發明第1實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置之縱剖面圖。

圖2係去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖(沿圖3、4、5所示之線II-II之剖面圖)。

圖3係作為旋轉主軸側之工件保持機構之夾頭機構之前視圖。

圖4係作為往復台側之工件保持機構之夾具機構之前視圖。

圖5係環型切割器之前視圖。

圖6係使第2工件前進而即將對第1工件進行摩擦壓接之近前的去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖。

圖7係於工件之摩擦壓接結束時去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖。

圖8係說明對工件進行摩擦壓接之情況之說明圖，(a)係表示使第2工件前進並抵接於第1工件即將開始摩擦壓接之狀態之圖式，(b)係表示第1工件與第2工件之摩擦壓接結束之狀態之圖式。

圖9係使切割器移動而剪斷毛邊時之去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖。

圖10係於使工件接合體與往復台一體地後退而使毛邊自工件接合體分離時去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖。

圖11係作為本發明第2實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置之主要部分放大縱剖面圖。

圖12係表示作為本發明第3實施例之摩擦壓接機的去毛邊裝置之主要部分即環型切割器，(a)係切割器之前視圖，(b)係切割器本體之前視圖。

圖13(a)係切割器支持台之縱剖面圖(沿圖12(a)所示之線XIIIa-XIIIa之剖面圖)，(b)係切割器支持台之水平剖面圖(沿圖12(a)所示之線XIIIb-XIIIb之剖面圖)，(c)係將一部分斷裂而表示之切割器支持台之立體圖。