JP3433621B2 - Friction welding method - Google Patents
Friction welding methodInfo
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- JP3433621B2 JP3433621B2 JP27605096A JP27605096A JP3433621B2 JP 3433621 B2 JP3433621 B2 JP 3433621B2 JP 27605096 A JP27605096 A JP 27605096A JP 27605096 A JP27605096 A JP 27605096A JP 3433621 B2 JP3433621 B2 JP 3433621B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦圧接方法によ
りワーク同士を溶着する際に、ワークを強く把持するこ
となく圧接作業を行うことを可能とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ワーク同士を接合する手法と
して、摩擦圧接方法がよく用いられる。その作業工程
は、まず、対向配置した一対のワークの一方を回転駆
動しながら他方に圧接することにより、両ワークの接合
部に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱で前記両ワークの接合
部を軟化させる。そして、所望の状態に軟化を進行さ
せ、ワークの回転を停止させつつさらにアプセット圧
力を加える。すると、接合部は互いにめり込むようにし
て一体化し、溶着される。
【０００３】この摩擦圧接を行う摩擦圧接装置は、一対
のワークの一方をクランプ固定し、もう一方を回転駆動
手段に設けられたチャックに固定して、同軸上に配置す
るようになっている。そして、一方のワークを回転させ
ながら、他方のワークに対して当接させるべく、平行移
動させることができる。上記回転駆動手段および平行移
動手段は、それぞれサーボモータ等をその動力源とし、
ワークの回転数や水平方向への送り量を、設定された値
に正確に制御することが可能である。そして、上記ステ
ップにおいて、アプセット圧力を加えて変形させる部
分（アプセット寄り代）が、事前に設定された値となる
ように、摩擦圧接を終了することができる。
【０００４】また、図１に示すようにワークＷ2 をクラ
ンプ固定し、その両側からワークＷ1 およびＷ3 を同時
に摩擦圧接する装置も用いられるようになり、これによ
って３つのワークを同時に溶着することが可能となって
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、摩擦圧接を
行う為には、溶着するワーク同士を相対回転させ、これ
らの接合部に摩擦熱を発生させることが必要であり、ワ
ークが空回りしてしまうと、前記摩擦熱の発生が不十分
となる。また、ワークが送り方向にずれると、圧接後の
寸法精度が保証されなくなるおそれがある。したがっ
て、クランプ装置または回転駆動手段に設けられたチャ
ックにより、空回りやずれが生じないように、各ワーク
に十分な把持力を与える必要がある。ところが、ワーク
がパイプ材等比較的変形を生じ易い素材である場合に
は、把持力によりワークに残留歪みを発生させてしまう
おそれがある。また、変形の心配がない堅い材料であっ
ても、表面に傷をつけるおそれがある。このように、ワ
ークの空回りおよびずれの防止と、ワークの変形防止と
は相反する問題であり、これを同時に解決する手法が望
まれていた。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、図１に示すような中央のワークの両端に対して他
のワークを押圧する場合において、中央のワークに与え
る把持力を小さくしながら、摩擦圧接を行うことを可能
とし、前記把持力に起因するワークの変形を防止するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為の
本発明に係る手段は、第１のワークに対しその両側から
第２、第３のワークを圧接し、第１ないし第３のワーク
を結合させる摩擦圧接方法であって、前記第２、第３の
ワークを逆回転させ、発熱送りとアプセット送りの開始
位置および開始時間を同期させ、第２のワークから第１
のワークへと加える力と、第３のワークから第１のワー
クへと加える力とが互いに相殺されるタイミングで、第
２および第３のワークを送ることを特徴とする。
【０００８】前記第２、第３のワークを逆回転させ、発
熱送りとアプセット送りの開始位置および開始時間を同
期させることによって、第２、第３のワークから第１の
ワークに与える力が互いに相殺され、第１のワークが外
力（第２、第３のワークからの力）によって位置決めさ
れた状態から変位することが理論上なくなる。よって、
第１のワークを把持する力を小さく抑え、かつ、ワーク
の空回りやずれを生ずることなく摩擦圧接を行うことが
できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。従来例と同一部分または相当
する部分については同一符号で示し、詳しい説明は省略
する。
【００１０】まず、本発明の第１の実施の形態に係る摩
擦圧接装置についての説明をする。この摩擦圧接装置
は、設備ベース１上に主軸ユニット２、主軸ユニット
２’およびクランプ３を有する。そして、ワークＷ2
（第１のワーク）をクランプ３で、ワークＷ1 （第２の
ワーク）を主軸ユニット２で、ワークＷ3 （第３のワー
ク）を主軸ユニット２’で夫々支持するようになってい
る。
【００１１】ここで主軸ユニット２についての説明をす
る。主軸ユニット２には主軸４が回動自在に設けられて
いる。また、主軸４は主軸ユニット２の内部で、ギヤ
５、６を介して回転用サーボモータ７と駆動連結してい
る。さらに、主軸４にはブレーキディスク８が取付けら
れており、ブレーキキャリパ９を作動させることによ
り、主軸４に制動をかけることができる。さらに、主軸
４の先端にはチャック10が取付けられており、ワークＷ
1 を主軸４に固定することができる。
【００１２】主軸ユニット２は、リニアガイド11を介し
て設備ベース１に取付けられており、主軸４の軸方向
（Ｙ方向）に平行移動可能となっている。また、主軸ユ
ニット２には設備ベース１内に突出するアーム12を設け
ており、アーム12には圧接用サーボモータ13に駆動され
る圧接送りシャフト14を挿通している。そして、圧接送
りシャフト14を回転させて、該シャフトに形成したねじ
溝によって、アーム12との間に推進力を発生させる。こ
の推進力により主軸ユニット２をＹ方向に駆動案内す
る。主軸ユニット２と設備ベース１との間にはストロー
クセンサ15、15ａを設け、主軸ユニット２（すなわち、
ワークＷ1 ）の送り速度と送り量（または現在位置）と
を計測することができる。さらに、アーム12には圧接送
りシャフト14との間に荷重センサ17を設け、主軸ユニッ
ト２（すなわちワークＷ1 ）にかかる押し付け圧力を測
定することができる。
【００１３】なお、主軸ユニット２’は主軸ユニット２
と同一の構成をなし、かつ、設置ベース１上で主軸ユニ
ット２と同軸上に位置するように配置されているもので
ある。よってユニット２’についての詳細な説明は省略
する。なお、主軸ユニット２、２’は、夫々独立して作
動させることも、同期させることも可能である。
【００１４】次に、クランプ３の説明をする。クランプ
３は、ワークＷ2 を主軸４の軸方向に位置決めするクラ
ンプ３ａと、該軸線に対し左右方向の位置決めをするク
ランプ３ｂと、クランプ３ｃとからなる。そして、各軸
クランプを適宜調整することにより、主軸４に固定され
たワークＷ1 、Ｗ3 と同軸上に、ワークＷ2 を配置する
ことができる。
【００１５】図２には、図１の主軸ユニット２、２’に
用いられる制御手段の構成を示している。図示のごと
く、回転用サーボモータ７および圧接用サーボモータ13
のそれぞれに、回転用サーボドライバ18と圧接用サーボ
ドライバ19とを設け、これらの制御手段として摩擦圧接
コントローラ20を有している。また、摩擦圧接コントロ
ーラ20は、設備全体を制御する上位コントローラ（ＰＬ
Ｃ）21と連絡している。図中22、23はエンコーダであ
る。よって、回転用サーボモータ７および圧接用サーボ
モータ13の作動状況を、摩擦圧接コントローラ20で正確
に把握し、かつ的確な作動指示を出すことができる。と
ころで上位コントローラ21は、ストロークセンサ15、荷
重センサ17とも連絡しているので、装置全体を総合的に
制御し、摩擦圧接を行うことができる。また、上位コン
トローラ21は、主軸ユニット２、２’の作動プログラム
を記憶する為のメモリ21ａを有している。そしてメモリ
21ａの作動プログラムに基づいて、各主軸ユニット２、
２’の摩擦圧接コントローラ20に送信する。
【００１６】ここで、本発明の実施の形態において摩擦
圧接を行う際の手順を図１および図３に基づいて説明す
る。
【００１７】最初に、摩擦圧接を行う際の準備工程（主
軸４を回転させる前）について説明する。まず、図１の
ごとく主軸ユニット２、２’の主軸４に取付けられたチ
ャック10に、ワークＷ1 、Ｗ3 を夫々固定する。また、
クランプ３にワークＷ2 を固定し、ワークＷ1 、Ｗ3 と
同軸上になるように、クランプ３ａ、クランプ３ｂ、ク
ランプ３ｃを夫々調節する。このとき、ワークＷ2 をそ
の両端面のいずれかを基準として、ある程度の位置決め
をして固定する。この位置としては、後述するようにワ
ークＷ2 をワークＷ1 で押し出した後、クランプ３から
のワークＷ2 の突出量が数ミリ程度とするに適した位置
とする。その理由は、摩擦圧接を行う際に、クランプ３
からのワークＷ2 の突出量が数ミリ程度になるよう調節
すると、ワーク同士の摩擦圧接を高品質に行うことがで
きる為である。尚、このときの把持力は、後述する発熱
送り工程において、ワークＷ2 に空回りが生じない程度
で十分であり、アプセット工程においても空回りの発生
を防止するほどの力は不要である。
【００１８】次に、クランプ３の（軸方向の位置決めを
行う）クランプ３ｂ、３ｃのみを緩めて、ワークＷ2 を
軸方向にのみ変位できる状態とする。そして、主軸ユニ
ット２をワークＷ2 に向けて前進させる。すると、ワー
クＷ2 にワークＷ1 が当接する。ここで、さらに主軸ユ
ニット２を前進させ、ワークＷ2 を所定位置（クランプ
３から数ミリ程度突出した位置）まで押す。
【００１９】ここで再びクランプ３の（軸方向に位置決
めする）クランプ３ｂ、３ｃを再び締め込み（このとき
の把持力も、摩擦圧接工程の発熱送りステップにおい
て、ワークに空回りが生じない程度でよい。）、ワーク
Ｗ2 の軸方向の変位を防止する。そして主軸ユニット
２’をワークＷ2 に向けて前進させ、ワークＷ3 をワー
クＷ2 に当接させ、ワークＷ2 をワークＷ1 、Ｗ3 で挟
持する。そして、所定の大きさの荷重が主軸ユニット
２’の荷重センサ17によって検出された時点で、主軸ユ
ニット２、２’の位置を、各ユニットのストロークセン
サ15、15ａにより検出する。なお、この検出はサーボモ
ータ13からのフィードバック信号によっても可能であ
る。そして、ワークＷ1 とワークＷ2 とが当接する位
置、および、ワークＷ2 とワークＷ3 とが当接する位置
を正確に求める。そして、ワーク間の当接位置より、主
軸ユニット２、２’を同一距離だけ離間させる。すなわ
ち、ワークＷ1 、Ｗ2 間の距離と、ワークＷ2 、Ｗ3 間
の距離とを同一とする。
【００２０】次に、実際にワーク同士の溶着を行うため
の本工程を、図３に基づいて説明する。なお、図３はワ
ークの回転速度、送り速度、ワークのＹ方向位置、送り
トルクの各値の変化の様子を示すグラフである。ところ
で、以下の各ステップにおいては、主軸ユニット２およ
び主軸ユニット２’の動作を全く同期させるものとす
る。主軸ユニット２および主軸ユニット２’を同期させ
る手法については後述する。（ステップ） まず、ワ
ークＷ1 、Ｗ3 が夫々所定の摩擦回転速度に達するまで
回転数を高める。このとき、主軸ユニット２、２’の主
軸４を同一方向（例えば、双方ともチャック10と対面す
る方向にみて時計回り）に回転させることにより、ワー
クＷ1 に対するワークＷ3 の回転方向が逆回転となるよ
うにする。そして、ワークＷ1 、Ｗ3 が所定回転速度に
達した時点で、ワークＷ1 、Ｗ3 を同時にかつ同一速度
で送り始める。（ステップ） ワークＷ1 、Ｗ2 とワ
ークＷ2 、Ｗ3 とを同時に当接させ、その後もワークＷ
1 、Ｗ3 を同一速度で送り続ける。そして、接合部に生
じた摩擦熱でワークの接合部を軟化させる。このステッ
プを発熱送りステップという。（ステップ） そし
て、所望の状態、すなわちアプセット力を加えるに最適
な状態まで軟化が進行したときに、ワークの回転を停止
させる為の制動を付与する。これと同時に送り速度を最
大にして、アプセット力に達するまで加圧力を高める。
このステップをアプセット送りステップという。（ステ
ップ） すると、ワーク同士の各接合部は互いにめり
こむようにして一体化し、溶着が完了する。
【００２１】以上の各ステップにおいて、主軸ユニット
２および主軸ユニット２’の動作を全く同期させるため
の手法としては、上位コントローラ21のメモリ21ａに記
憶した共通の作動プログラムで、主軸ユニット２、２’
を制御することが望ましい。そして、双方の同期が取れ
ているか否かを、各動作毎にインタロックを取る等周知
の手法により確認する。
【００２２】上記構成をなす本発明の実施の形態より得
られる作用効果は、以下の通りである。まず、摩擦圧接
を行う際の準備工程において、ワークＷ1 とワークＷ
2 、および、ワークＷ2 とワークＷ3 とが当接する位置
を正確に把握し、該当接位置から等距離だけ主軸ユニッ
ト２、２’を離間させることにより、ワークＷ1 、Ｗ2
間の距離と、ワークＷ2 、Ｗ3 間の距離とを同一として
している。そして、共通の作動プログラムによって主軸
ユニット２、２’を制御することにより、本工程におけ
る各作動ステップを全く同期させる。すなわち、発熱送
りステップおよびアプセット送りステップの開始位置、
開始時間およびワークの送り速度を同期させる。
【００２３】すると、ワークＷ1 、Ｗ3 からワークＷ2
へと付与される力（摩擦力、押圧力）が、常に相殺され
るタイミングで摩擦圧接を進行することができる。した
がって、ワークＷ1 、Ｗ3 から付与される力によって、
ワークＷ2 が変位することが理論上なくなる。このた
め、クランプ３によってワークＷ2 を保持する力を無く
しても、理論上ワークＷ2 に空回りやずれは生じなくな
る。本実施の形態においては、クランプ３による把持力
を、発熱送り工程においてワークＷ2 に空回りが生じな
い程度とし、アプセット工程においても空回りの発生を
防止することができる程の力は加えてない。したがっ
て、ワークを把持する力によるワークの変形を防ぎつ
つ、摩擦圧接を完了することができる。
【００２４】なお、本実施の形態のごとく、クランプ３
による把持力を、発熱送り工程においてワークＷ2 に空
回りが生じない程度とした場合には、発熱送り工程で主
軸ユニット２、２’の動作に同期が取れていなくても、
すなわち、ワークＷ2 に対しワークＷ1 、Ｗ3 から付与
される力のバランスが取れていなくても、ワークＷ2に
空回りやずれは生じない。したがって、アプセット送り
開始時にのみ、主軸ユニット２、２’の同期が取れてい
れば、ワークＷ2 に空回りやずれが生ずることなく摩擦
圧接が正しく行われる。この場合に主軸ユニット２、
２’の動作を同期させる手法としては、例えば、主軸ユ
ニット２において先にアプセット力を加えるに適した送
り量が検知されたとすると、主軸ユニット２’で同様の
検知がなされるまで主軸ユニット２の送りを停止し、双
方の検知信号が揃った時点で、上位コントローラ21から
同一のアプセット送りプログラムを出力し、主軸ユニッ
ト２、２’を同期させる。
【００２５】また、主軸ユニット２、２’に対し、もう
一対の主軸ユニット２、２’を直角に配置し、クランプ
３に十字状のワークＷ2 を固定すれば、上記実施の形態
と同様の手順で、ワークＷ2 に対し４つのワークを同時
に圧接することも可能となる。
【００２６】
【発明の効果】本発明はこのように構成したので、以下
のような効果を有する。本発明に係る発明においては、
前記第２、第３のワークを逆回転させ、アプセット送り
の開始位置および開始時間を同期させ、第２のワークか
ら第１のワークへと加える力と、第３のワークから第１
のワークへと加える力とが互いに相殺されるタイミング
で、第２および第３のワークを送るので、第１のワーク
の外力による変位やずれの発生が理論上なくなる。よっ
て、第１のワークを把持する力を小さく抑えながら、ワ
ークの空回りやずれを生ずることなく摩擦圧接を行うこ
とが可能となる。このため、第１のワークに変形や傷が
発生することを防ぎ、高品質の摩擦圧接製品を得ること
ができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for performing welding work without strongly gripping the work when welding the works by friction welding. About. 2. Description of the Related Art Conventionally, a friction welding method is often used as a technique for joining works. In the work process, first, one of a pair of opposedly disposed works is rotationally driven and pressed against the other to generate frictional heat at a joint between the two works, and the frictional heat causes the joint between the two works to be generated. Soften. Then, the softening is advanced to a desired state, and the upset pressure is further applied while stopping the rotation of the work. Then, the joints are integrated and welded to each other so as to dent each other. [0003] In the friction welding apparatus for performing the friction welding, one of a pair of works is clamped and fixed, and the other is fixed to a chuck provided in a rotation driving means, and is arranged coaxially. Then, while rotating one of the workpieces, the workpiece can be moved in parallel so as to be brought into contact with the other workpiece. The rotation drive means and the parallel movement means each use a servomotor or the like as its power source,
It is possible to accurately control the number of rotations of the work and the feed amount in the horizontal direction to the set values. Then, in the above step, the friction welding can be terminated so that the portion to be deformed by applying the upset pressure (the upset margin) has a value set in advance. Further, the workpiece W 2 to clamped as shown in FIG. 1, also become used device for simultaneously friction welding a workpiece W 1 and W 3 from both sides, which simultaneously welding the three work by It has become possible. [0005] In order to perform friction welding, it is necessary to rotate the workpieces to be welded relative to each other and generate frictional heat at these joints. Then, the generation of the frictional heat becomes insufficient. In addition, if the workpiece is displaced in the feed direction, there is a possibility that dimensional accuracy after pressure contact may not be guaranteed. Therefore, it is necessary to give a sufficient gripping force to each workpiece so that the chuck provided in the clamp device or the rotation driving means does not cause idling or displacement. However, when the work is a material that is relatively easily deformed, such as a pipe material, there is a possibility that residual strain may be generated in the work due to the gripping force. Further, even a hard material that is not likely to deform may damage the surface. As described above, the prevention of idle rotation and displacement of the work and the prevention of deformation of the work are contradictory problems, and a method for solving these problems at the same time has been desired. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problems, and when pressing other works against both ends of a center work as shown in FIG. It is still another object of the present invention to enable friction welding and prevent deformation of a work due to the gripping force. Means according to the present invention for solving the above-mentioned problems are as follows: a second work and a third work are pressed against a first work from both sides of the first work; 3. A friction welding method for joining works of No. 3 and No. 3 , wherein the second and third
Rotate the work in the reverse direction to start heating and upset feeding
Synchronize the position and start time, and from the second work to the first
The second and third works are sent at a timing at which the force applied to the first work and the force applied from the third work to the first work cancel each other. The second and third workpieces are rotated in reverse, and
The start position and start time of heat feed and upset feed are the same.
As a result, the forces applied from the second and third works to the first work cancel each other, and the first work is displaced from a state where the first work is positioned by the external force (force from the second and third works). Doing it theoretically goes away. Therefore,
The force for gripping the first work is kept small, and
Friction welding can be performed without causing slip or slippage of the roller. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The same or corresponding parts as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and detailed description is omitted. First, a description will be given of a friction welding apparatus according to a first embodiment of the present invention. This friction welding device has a spindle unit 2, a spindle unit 2 ′, and a clamp 3 on a facility base 1. And work W 2
The (first work) is supported by the clamp 3, the work W 1 (second work) is supported by the spindle unit 2, and the work W 3 (third work) is supported by the spindle unit 2 ′. Here, the spindle unit 2 will be described. The main shaft unit 2 is provided with a main shaft 4 rotatably. The spindle 4 is drivingly connected to a rotation servomotor 7 via gears 5 and 6 inside the spindle unit 2. Further, a brake disk 8 is attached to the main shaft 4, and the brake can be applied to the main shaft 4 by operating the brake caliper 9. Further, a chuck 10 is attached to the tip of the spindle 4, and the workpiece W
1 can be fixed to the main shaft 4. The spindle unit 2 is attached to the equipment base 1 via a linear guide 11, and is movable in the axial direction of the spindle 4 (Y direction). Further, the spindle unit 2 is provided with an arm 12 projecting into the equipment base 1, and the arm 12 has a pressure contact feed shaft 14 driven by a pressure contact servomotor 13 inserted therethrough. Then, the press-contact feed shaft 14 is rotated, and a propulsive force is generated between the press-contact feed shaft 14 and the arm 12 by a thread groove formed in the shaft. The driving force guides the main spindle unit 2 in the Y direction. Stroke sensors 15, 15a are provided between the spindle unit 2 and the equipment base 1, and the spindle unit 2 (ie,
The feed speed and feed amount (or current position) of the work W 1 ) can be measured. Furthermore, the arm 12 of the load sensor 17 is provided between the pressure-feed shaft 14, it can be measured according pressing pressure to the spindle unit 2 (i.e. workpiece W 1). It should be noted that the spindle unit 2 'is
And is arranged so as to be coaxial with the spindle unit 2 on the installation base 1. Therefore, a detailed description of the unit 2 'will be omitted. The spindle units 2 and 2 ′ can be operated independently or can be synchronized. Next, the clamp 3 will be described. Clamp 3 consists of a clamp 3a for positioning a workpiece W 2 in the axial direction of the main shaft 4, a clamp 3b for the positioning in the lateral direction with respect to said axis, the clamp 3c. Then, each axis clamp by appropriately adjusting, the workpiece W fixed to the main shaft 4 1, W 3 and on coaxially, it is possible to arrange the workpiece W 2. FIG. 2 shows the configuration of the control means used in the spindle units 2, 2 'of FIG. As shown, the servomotor 7 for rotation and the servomotor 13 for pressure contact are used.
Are provided with a rotation servo driver 18 and a press-contact servo driver 19, respectively, and have a friction press-contact controller 20 as their control means. Further, the friction welding controller 20 is a higher-level controller (PL) that controls the entire equipment.
C) I am in contact with 21. In the figure, reference numerals 22 and 23 are encoders. Therefore, the operation state of the rotation servomotor 7 and the pressure servomotor 13 can be accurately grasped by the friction pressure controller 20 and an accurate operation instruction can be issued. By the way, since the host controller 21 is also in communication with the stroke sensor 15 and the load sensor 17, it can comprehensively control the entire apparatus and perform friction welding. The host controller 21 has a memory 21a for storing an operation program for the spindle units 2, 2 '. And memory
Based on the operation program of 21a, each spindle unit 2,
2 'is transmitted to the friction welding controller 20. Here, a procedure for performing friction welding in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, a description will be given of a preparation step (before rotating the main shaft 4) when performing friction welding. First, as shown in FIG. 1, workpieces W 1 and W 3 are fixed to chucks 10 attached to the spindles 4 of the spindle units 2 and 2 ′, respectively. Also,
The workpiece W 2 is fixed to the clamp 3, so that the workpiece W 1, W 3 and coaxially clamp 3a, clamp 3b, to adjust each clamp 3c. At this time, the work W2 is positioned and fixed to some extent with reference to one of the two end faces. As this position, after extruding the workpiece W 2 as described later in the work W 1, and a position where the projection amount of the workpiece W 2 from the clamp 3 is suitable for the order of several millimeters. The reason is that when performing friction welding, the clamp 3
When the amount of projection of the work W 2 from is controlled to be about several millimeters, it is because it is possible to perform the friction welding of the workpiece between the high quality. Incidentally, the gripping force at this time, the heating feed step described below, is sufficient to the extent that idling the workpiece W 2 does not occur, the force enough to prevent the occurrence of idling even at the upset step is unnecessary. Next, (performing axial positioning) clamp 3b of the clamp 3, loosen the 3c only, and ready for displacing the workpiece W 2 in the axial direction only. Then, to advance towards the spindle unit 2 to the workpiece W 2. Then, the work W 1 is brought into contact with the workpiece W 2. Here, further to advance the spindle unit 2, pressing a workpiece W 2 to a predetermined position (position protruding several millimeters from the clamp 3). Here, the clamps 3b and 3c (positioned in the axial direction) of the clamp 3 are tightened again (the gripping force at this time may be such that the workpiece does not run idle in the heat-feeding step of the friction welding step). ) to prevent axial displacement of the workpiece W 2. Then the spindle unit 2 'is advanced toward the workpiece W 2, it is brought into contact with the workpiece W 3 to the workpiece W 2, to sandwich the workpiece W 2 in the work W 1, W 3. Then, when a load of a predetermined magnitude is detected by the load sensor 17 of the spindle unit 2 ', the positions of the spindle units 2, 2' are detected by the stroke sensors 15, 15a of each unit. Note that this detection can also be made by a feedback signal from the servo motor 13. Then, the position where the workpiece W 1 and the workpiece W 2 are in contact, and determines the position where the workpiece W 2 and the work W 3 abuts accurately. Then, the spindle units 2, 2 'are separated by the same distance from the contact position between the works. That is, the distance between the works W 1 and W 2 is the same as the distance between the works W 2 and W 3 . Next, this step for actually welding the workpieces will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing changes in the rotational speed, the feed speed, the Y-direction position of the work, and the feed torque of the work. In the following steps, the operations of the spindle unit 2 and the spindle unit 2 ′ are completely synchronized. A method for synchronizing the spindle unit 2 and the spindle unit 2 'will be described later. (Step) First, the rotation speed is increased until the workpieces W 1 and W 3 each reach a predetermined friction rotation speed. At this time, the main shaft 4 of the spindle unit 2, 2 'same direction (e.g., clockwise both as viewed in a direction facing the chuck 10) by rotating in the reverse rotation direction of rotation of the workpiece W 3 to the workpiece W 1 So that Then, when the workpieces W 1 and W 3 reach the predetermined rotational speed, the workpieces W 1 and W 3 are simultaneously fed at the same speed. (Step) The workpieces W 1 and W 2 are brought into contact with the workpieces W 2 and W 3 at the same time.
It continues to send 1, W 3 at the same speed. Then, the joint of the work is softened by the frictional heat generated in the joint. This step is referred to as a heating feed step. (Step) Then, when softening progresses to a desired state, that is, a state optimal for applying the upset force, braking for stopping the rotation of the work is applied. At the same time, the feed rate is maximized, and the pressing force is increased until the upset force is reached.
This step is called an upset sending step. (Steps) Then, the joints of the workpieces are integrated into each other so as to be entrapped, and the welding is completed. In each of the above steps, as a method for completely synchronizing the operations of the spindle unit 2 and the spindle unit 2 ', a common operation program stored in the memory 21a of the host controller 21 is used.
It is desirable to control Then, it is confirmed whether or not both are synchronized by a well-known method such as taking an interlock for each operation. The operation and effect obtained from the embodiment of the present invention having the above configuration are as follows. First, in the preparation step for performing the friction welding, the workpiece W 1 and the workpiece W
2, and, by the work W 2 and the work W 3 are accurately grasp the position of abutment is separated only spindle unit 2,2 'equidistant from the abutting position, the workpiece W 1, W 2
The distance between the workpieces W 2 and W 3 is the same. Then, by controlling the spindle units 2 and 2 ′ by a common operation program, each operation step in this process is completely synchronized. That is, the starting position of the heating feed step and the upset feed step,
Synchronize start time and workpiece feed rate. Then, the workpieces W 1 , W 3 and the workpiece W 2
The frictional welding can proceed at the timing when the force (frictional force, pressing force) applied to is always canceled out. Therefore, by the force applied from the workpieces W 1 and W 3 ,
It is no longer theoretical work W 2 is displaced. Therefore, even eliminates the force holding the workpiece W 2 by the clamp 3, idling or deviation theoretically workpiece W 2 will not occur. In this embodiment, the gripping force by the clamp 3, the extent to which idles the workpiece W 2 does not occur in the heating feed step, the force enough it is possible to prevent the occurrence of idling even at the upset step is not added. Therefore, the friction welding can be completed while preventing deformation of the work due to the force of gripping the work. Note that, as in the present embodiment, the clamp 3
The gripping force by, when idling the workpiece W 2 by the heating feed step is set to the extent that does not occur, even when no synchronized with the operation of the spindle unit 2, 2 'in the heating feed step,
That is, even a workpiece W 2 be balanced in force applied from the workpiece W 1, W 3, idling or shift the workpiece W 2 does not occur. Therefore, only when upset feed start, if synchronization is spindle unit 2, 2 ', friction welding without idling or shift the workpiece W 2 occurs it is correct. In this case, the spindle unit 2,
As a method for synchronizing the operation of 2 ′, for example, if a feed amount suitable for applying the upset force is first detected in the spindle unit 2, the spindle unit 2 ′ is moved until the same detection is performed in the spindle unit 2 ′. The feed is stopped, and when both detection signals are completed, the same upset feed program is output from the host controller 21 to synchronize the spindle units 2, 2 '. Further, 'to the other pair of spindle unit 2, 2' spindle unit 2,2 were arranged at right angles, it is fixed to the cross-shaped workpiece W 2 to the clamp 3, similar to the above-described embodiment procedure, it is possible to simultaneously press the four workpiece the workpiece W 2. As described above, the present invention has the following effects. In the invention according to the present invention,
Reverse rotation of the second and third workpieces and upset feed
The start position and the start time are synchronized , and the force applied from the second work to the first work and the force applied from the third work to the first work
Since the second and third workpieces are sent at a timing when the forces applied to the first workpiece cancel each other, generation of displacement and deviation due to external force of the first workpiece is theoretically eliminated. Therefore, while suppressing reduce the force to grip the first work, Wa
Perform friction welding without causing slip or slip of the workpiece.
Theft is possible and that Do not. For this reason, it is possible to prevent the first workpiece from being deformed or damaged, and to obtain a high-quality friction-welded product.
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る摩擦圧接方法に用い
る摩擦圧接装置を示す摸式図である。
【図２】図１に示す摩擦圧接装置に用いられる制御手段
を示す摸式図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る摩擦圧接方法におい
て、ワークの回転速度、ワークの送り速度、ワークのＹ
方向位置、および、ワークの送りトルクの変化の様子を
示すグラフである。
【符号の説明】
２ 主軸ユニット
３ クランプ
４ 主軸
10 チャック
13 圧接用サーボモータ
14 圧接送りシャフト
15 ストロークセンサ
15ａ ストロークセンサ
17 荷重センサ
Ｗ1 第２のワーク
Ｗ2 第１のワーク
Ｗ3 第３のワークBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a friction welding device used in a friction welding method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing control means used in the friction welding device shown in FIG. FIG. 3 is a view showing a rotational speed of a work, a feed speed of a work, and a Y speed of a work in a friction welding method according to an embodiment of the present invention;
5 is a graph showing a state of a direction position and a change in a feed torque of a work. [Description of Signs] 2 Spindle unit 3 Clamp 4 Spindle 10 Chuck 13 Servomotor 14 for pressure contact Pressure feed shaft 15 Stroke sensor 15a Stroke sensor 17 Load sensor W 1 Second work W 2 First work W 3 Third work
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 20/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B23K 20/12
Claims (1)
第３のワークを圧接し、第１ないし第３のワークを結合
させる摩擦圧接方法であって、前記第２、第３のワーク
を逆回転させ、発熱送りとアプセット送りの開始位置お
よび開始時間を同期させ、第２のワークから第１のワー
クへと加える力と、第３のワークから第１のワークへと
加える力とが互いに相殺されるタイミングで、第２およ
び第３のワークを送ることを特徴とする摩擦圧接方法。(57) [Claims] [Claim 1] The second work is performed on both sides of the first work.
A friction welding method for pressing a third work and connecting the first to third works, wherein the second and third works are
To reverse the start position of the heating feed and upset feed.
And the start time are synchronized , and the second and third forces are applied at a timing when the force applied from the second work to the first work and the force applied from the third work to the first work cancel each other. A friction welding method characterized by feeding a work.
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