JP2005028414A - 摩擦圧接機 - Google Patents

Abstract

【課題】 摩擦圧接機による接合を行う際に、回転軸が速やかに停止しなくても、接合部がもぎ取られないようにする。
【解決手段】 電動モータ１から一方のワーク４への伝達トルクが設定値を超えるとトルクの伝達が停止されるトルクリミッタ３を設ける。接合の際、接合部の固化に伴って接合強度が上がり、この接合部の接合強度が所定値以上になるとトルクリミッタ３が作動して、電動モータ１から一方のワーク４へのトルクの伝達が停止される。したがって、回転軸２が回転していても両ワーク４、５は相対的に停止状態になり、良好な接合状態が保存される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２つのワーク間で回転摩擦させ加圧することによりワーク相互を固相接合させる摩擦圧接機に関する。

従来のブレーキ式摩擦圧接機は、トルクを発生する駆動手段と、駆動トルクを一方のワークに伝達する回転軸と、回転軸を制動するブレーキと、他方のワークを保持する保持部と、保持部を一方のワークに向かって移動させることが可能なスライド装置とを備えている。そして、一方のワークを回転させて両ワークの摩擦面に摩擦熱を発生させ、回転軸の制動タイミングに合わせて両ワークを加圧して接合するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特公平６−１０２２７４号公報

しかしながら、上記の摩擦圧接機では、接合完了前に回転軸が停止しないと接合部にトルクが加わるため、接合部がもぎ取られてしまうという問題が発生する。特に、ワークを高速回転駆動する場合や回転するワークが大きい場合は慣性モーメントが大きくなるため、制動時間が長くなって上記の問題が発生しやすくなる。また、回転軸の制動時間を短くし且つ制動タイミングを精密に制御するために、高価なサーボモータに加え、ディスクブレーキを併用しており、設備費が高くなってしまうという問題がある。

さらに、図３に示すように、薄肉アルミニウム製パイプ等のワーク４、５をＴ字接合する場合は、摩擦熱で軟化した状態で加圧するためワーク５の接合部周辺が大きく変形し、寄り代が設定値から外れることもあり、均一な接合を行うことが困難であった。

本発明は、上記点に鑑み、摩擦圧接機による接合を行う際に、接合部がもぎ取られないようにすることを目的とする。また、摩擦圧接機による接合を行う際に、一定の寄り代で均一な接合を行えるようにすることを他の目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、トルクを発生する駆動手段（１）と、前記駆動手段のトルクを一方のワーク（４）に伝達する回転軸（２）と、他方のワーク（５）を保持する保持部（６）と、前記保持部を前記一方のワークに向かって移動させることが可能なスライド装置とを備え、前記一方のワークを回転させるとともに両ワークを加圧して両ワークを接合する摩擦圧接機において、前記駆動手段から前記一方のワークへの伝達トルクが設定値を超えるとトルクの伝達が停止されるトルクリミッタ（３）を備えることを特徴とする。

これによると、接合部の接合強度が所定値以上になるとトルクリミッタが作動して、一方のワークへのトルクの伝達が停止されるため、接合部に設定値以上のトルクは作用しなくなり、接合部がもぎ取られることを防止できる。

請求項２に記載の発明のように、前記トルクリミッタ（３）を、前記回転軸（２）と前記一方のワーク（４）との間に配置することができる。

請求項３に記載の発明では、トルクを発生する駆動手段（１）と、前記駆動手段のトルクを一方のワーク（４）に伝達する回転軸（２）と、他方のワーク（５）を保持する保持部（６）と、前記保持部を前記一方のワークに向かって移動させることが可能なスライド装置（８）とを備え、前記一方のワークを回転させるとともに両ワークを加圧して両ワークを接合する摩擦圧接機において、前記スライド装置の前記一方のワーク側への移動可能範囲を決定する定寸装置（９）を備えることを特徴とする。

これによると、定寸装置により寄り代を略一定にすることができ、したがって均一な接合を行うことができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図１に基づいて説明する。図１は、第１実施形態に係る摩擦圧接機の要部を示す模式的な構成図である。

図１において、駆動手段としての電動モータ１に回転軸２が結合され、電動モータ１により回転軸２が回転されるようになっている。回転軸２にはトルクリミッタ３が装着され、トルクリミッタ３に一方のワーク４が保持可能になっている。そして、電動モータ１が発生するトルクは、回転軸２およびトルクリミッタ３を介して一方のワーク４に伝達される。

トルクリミッタ３は、電動モータ１から一方のワーク４への伝達トルクが設定トルクを超えるとトルクの伝達を停止するものであり、機械式または電流制御により設定トルクを設定可能なものである。

他方のワーク５は、保持部６により、回転しないように保持されている。保持部６は、往復動可能なスライド装置（図示せず）に装着されていて、一方のワーク４に対して近づく向きおよび遠ざかる向きに移動可能になっている。

上記構成において、電動モータ１により一方のワーク４を回転させるとともに、スライド装置により他方のワーク５を一方のワーク４側に移動させて両ワーク４、５を接触させると、両ワーク４、５の摩擦面に摩擦熱が発生して摩擦面が軟化する。そして、回転軸２を制動しつつ両ワーク４、５を加圧することにより、拡散した摩擦面が固相接合される。

この接合の際、接合部の固化に伴って接合強度が上がり、この接合部の接合強度が所定値以上になると、トルクリミッタ３が作動して電動モータ１から一方のワーク４へのトルクの伝達が停止される。したがって、回転軸２が回転していても両ワーク４、５は相対的に停止状態になり、良好な接合状態が保存される。換言すると、回転軸２が短時間で停止しなくても接合部がもぎ取られることはない。

本実施形態によると、トルクリミッタ３の作動により、接合部がもぎ取られることを防止できる。また、回転軸２を短時間で停止させなくてもよいため、回転軸２の制動時間を短くし且つ制動タイミングを精密に制御するための高価なサーボモータやディスクブレーキをも用いる必要が無い場合もある。また、回転軸２を短時間で停止させなくてもよいため、慣性モーメントが大きくて制動時間が長くなりやすい条件の際に特に有利である。

なお、本実施形態では、トルクリミッタ３を回転軸２と一方のワーク４との間に配置したが、トルクリミッタ３は電動モータ１から一方のワーク４に至る間に配置されておればよく、例えば電動モータ１と回転軸２との間にトルクリミッタ３を装着しても、ワーク５側に装着してもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について図２および図３に基づいて説明する。図２は、第２実施形態に係る摩擦圧接機を示す模式的な構成図である。なお、第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図２に示すように、摩擦圧接機のベース７には、保持部６が装着されたスライド装置８が搭載されている。スライド装置８は、ベース７上を往復動可能で、より詳細には、一方のワーク４に対して近づく向きおよび遠ざかる向きに移動可能になっている。

また、摩擦圧接機のベース７には、スライド装置８の一方のワーク４側への移動可能範囲を決定する定寸装置９が搭載されている。より詳細には、スライド装置８が一方のワーク４側へ向かって移動している際にスライド装置８が定寸装置９に当たるとスライド装置８の移動が機械的に制止され、スライド装置８は一方のワーク４側へ向かってそれ以上移動できないようになっている。この定寸装置９の位置は調整可能になっており、その位置調整によって、スライド装置８の一方のワーク４側への移動可能範囲を調整することができる。

両ワーク４、５はともに薄肉アルミニウム製パイプであり、図３に示すように一方のワーク４を他方のワーク５の外周面に接合させるようになっている。

上記構成において、電動モータ１により一方のワーク４を回転させるとともに、スライド装置８により他方のワーク５を一方のワーク４側に移動させて両ワーク４、５を接触させると、両ワーク４、５の摩擦面に摩擦熱が発生して摩擦面が軟化する。そして、回転軸２を制動しつつ両ワーク４、５を加圧することにより、拡散した摩擦面が固相接合される。

この接合の際、定寸装置９によってスライド装置８が所定の位置で止められるため、寄り代を略一定にすることができ、したがってワーク５の接合部周辺の過剰な変形を防止して均一な接合を行うことができる。

第１実施形態に係る摩擦圧接機の要部を示す模式的な構成図である。 第２実施形態に係る摩擦圧接機を示す模式的な構成図である。 従来の摩擦圧接機にて接合したワークを示す図である。

符号の説明

１…電動モータ（駆動手段）、２…回転軸、３…トルクリミッタ、４…一方のワーク、５…他方のワーク、６…保持部。

Claims (3)

1. トルクを発生する駆動手段（１）と、前記駆動手段のトルクを一方のワーク（４）に伝達する回転軸（２）と、他方のワーク（５）を保持する保持部（６）と、前記保持部を前記一方のワークに向かって移動させることが可能なスライド装置とを備え、前記一方のワークを回転させるとともに両ワークを加圧して両ワークを接合する摩擦圧接機において、
   前記駆動手段から前記一方のワークへの伝達トルクが設定値を超えるとトルクの伝達が停止されるトルクリミッタ（３）を備えることを特徴とする摩擦圧接機。
2. 前記トルクリミッタ（３）が、前記回転軸（２）と前記一方のワーク（４）との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接機。
3. トルクを発生する駆動手段（１）と、前記駆動手段のトルクを一方のワーク（４）に伝達する回転軸（２）と、他方のワーク（５）を保持する保持部（６）と、前記保持部を前記一方のワークに向かって移動させることが可能なスライド装置（８）とを備え、前記一方のワークを回転させるとともに両ワークを加圧して両ワークを接合する摩擦圧接機において、
   前記スライド装置の前記一方のワーク側への移動可能範囲を決定する定寸装置（９）を備えることを特徴とする摩擦圧接機。

Images