JPH0359792B2 - - Google Patents
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- JPH0359792B2 JPH0359792B2 JP59067828A JP6782884A JPH0359792B2 JP H0359792 B2 JPH0359792 B2 JP H0359792B2 JP 59067828 A JP59067828 A JP 59067828A JP 6782884 A JP6782884 A JP 6782884A JP H0359792 B2 JPH0359792 B2 JP H0359792B2
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- pressure
- output
- upsetting
- transducer
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Links
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
- B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
- B23K20/121—Control circuits therefor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、2つの部材を互いに相対的に回転
し、慣性溶接あるいは摩擦溶接を行う溶接装置に
関する。
し、慣性溶接あるいは摩擦溶接を行う溶接装置に
関する。
慣性溶接は2つの金属部材を接合する公知の方
法であり、一つの部材をはずみ車に同軸に固着す
る工程と、はずみ車を所定の回転速度にまで駆動
して所定のエネルギ値を発生させる工程と、はず
み車の駆動を停止した後に回転部材を静止部材に
圧接する工程とからなる。
法であり、一つの部材をはずみ車に同軸に固着す
る工程と、はずみ車を所定の回転速度にまで駆動
して所定のエネルギ値を発生させる工程と、はず
み車の駆動を停止した後に回転部材を静止部材に
圧接する工程とからなる。
この方法によれば、はずみ車に蓄えられたエネ
ルギは回転部材を回転させ続け、この結果発生す
る相対的に回転する回転部材と静止部材との間の
摩擦は十分な熱を発生させ、最初に、接合面を軟
化し、次に、与えられた圧力で固相溶接がなしと
げられるようにする。
ルギは回転部材を回転させ続け、この結果発生す
る相対的に回転する回転部材と静止部材との間の
摩擦は十分な熱を発生させ、最初に、接合面を軟
化し、次に、与えられた圧力で固相溶接がなしと
げられるようにする。
摩擦溶接は慣性溶接よりも公知の溶接方法であ
り、回転駆動が、蓄えられたエネルギから発生す
るよりもむしろ動力化されている点と、回転が、
蓄えられたエネルギの散逸によるよりもむしろブ
レーキによつて止められる点とにおいて、摩擦溶
接は慣性溶接と異なつている。
り、回転駆動が、蓄えられたエネルギから発生す
るよりもむしろ動力化されている点と、回転が、
蓄えられたエネルギの散逸によるよりもむしろブ
レーキによつて止められる点とにおいて、摩擦溶
接は慣性溶接と異なつている。
慣性溶接と摩擦溶接では、金属は変位され、即
ち“据え込まれ”、この結果、2つの部材の軸方
向の合計長さが減少する。2つの部材の長さの合
計減少量は“据え込み長”と呼んでも良い。これ
は、少くとも摩擦溶接では、慣性“焼失”長ある
いは慣性“摩擦”長(熱が発生して接触面が軟化
している時間に起きる長さの減少量)と、これに
続く(与えられた圧力によつて2つの部材が鍛造
され接続されている間の長さの減少量)である
“鍛造長”とに分けられる。
ち“据え込まれ”、この結果、2つの部材の軸方
向の合計長さが減少する。2つの部材の長さの合
計減少量は“据え込み長”と呼んでも良い。これ
は、少くとも摩擦溶接では、慣性“焼失”長ある
いは慣性“摩擦”長(熱が発生して接触面が軟化
している時間に起きる長さの減少量)と、これに
続く(与えられた圧力によつて2つの部材が鍛造
され接続されている間の長さの減少量)である
“鍛造長”とに分けられる。
与えられた圧力は、焼失長が発生した後に増加
されるのが普通であり、従つて、鍛造圧力は摩擦
圧力よりも大きい。慣性溶接では、溶接工程のこ
れらの2つの段階の間に一般にほとんど差異がな
い。これらの件は英国規格協会によつて発行され
た英国規格BS6223:1982に述べられている。
されるのが普通であり、従つて、鍛造圧力は摩擦
圧力よりも大きい。慣性溶接では、溶接工程のこ
れらの2つの段階の間に一般にほとんど差異がな
い。これらの件は英国規格協会によつて発行され
た英国規格BS6223:1982に述べられている。
英国特許第1254022号明細書は摩擦溶接装置の
一例で、この摩擦溶接装置では、駆動モータの速
度が前もつてプログラムされた速度と時間との関
係に従つて制御されている。この装置は、結果と
して得られた溶接接続部の品質制御に役立つもの
である。しかし、この技術は、据え込まれた金属
の結果として得られた量、詳しくは、据え込み長
は制御しない。例えば、従来の方法による2つの
典型的な部材の摩擦溶接では、据え込み長に±
0.5mmの偏差が見込まれる。更に、慣性溶接では、
英国特許第1254022号明細書に開示されているよ
うな速度制御を行うのはほとんど不可能である。
これは、使われている重量のあるはずみ車の速度
を制御することは、はずみ車の慣性のためにほと
んど不可能だからである。従来の方法による2つ
の典型的な部材の慣性溶接では、慣性焼失長を制
御しないために、据え込み長に±1mmの偏差が見
込まれる。
一例で、この摩擦溶接装置では、駆動モータの速
度が前もつてプログラムされた速度と時間との関
係に従つて制御されている。この装置は、結果と
して得られた溶接接続部の品質制御に役立つもの
である。しかし、この技術は、据え込まれた金属
の結果として得られた量、詳しくは、据え込み長
は制御しない。例えば、従来の方法による2つの
典型的な部材の摩擦溶接では、据え込み長に±
0.5mmの偏差が見込まれる。更に、慣性溶接では、
英国特許第1254022号明細書に開示されているよ
うな速度制御を行うのはほとんど不可能である。
これは、使われている重量のあるはずみ車の速度
を制御することは、はずみ車の慣性のためにほと
んど不可能だからである。従来の方法による2つ
の典型的な部材の慣性溶接では、慣性焼失長を制
御しないために、据え込み長に±1mmの偏差が見
込まれる。
据え込み長にこのような偏差がある為に、精密
な部材は大きめに設計される必要があり、寸法を
合わせるための、大きな費用のかかる加工が溶接
作業の後に必要である。更に、例えばガスタービ
ンエンジンの回転円盤組立体の円盤と円盤との溶
接のような、いくつかの用途では、溶接作業に続
く寸法を合わせるための加工は、部材の複雑な形
のために実用的でないかあるいは不可能である。
従つて、従来の慣性溶接方法と摩擦溶接方法はこ
のような用途には適していない。
な部材は大きめに設計される必要があり、寸法を
合わせるための、大きな費用のかかる加工が溶接
作業の後に必要である。更に、例えばガスタービ
ンエンジンの回転円盤組立体の円盤と円盤との溶
接のような、いくつかの用途では、溶接作業に続
く寸法を合わせるための加工は、部材の複雑な形
のために実用的でないかあるいは不可能である。
従つて、従来の慣性溶接方法と摩擦溶接方法はこ
のような用途には適していない。
英国特許第1293141号明細書は摩擦溶接接続部
の品質の制御方法に係り、最初の焼失率は実際の
焼失長よりも重要であると述べている。従つて、
英国特許第1293141号明細書は焼失率(長さの変
化率は最初の焼失期間の時間に関わるであろう)
をモニタすることを提案している。焼失率はあら
かじめ設定された標準値と比較され、幅方向溶接
圧は溶接されて焼失特性が所望の直線を描くよう
に保たれる。この方法は、2つの理由で、結果と
して得られる据え込み長を制御することはできな
い。理由の1つは、溶接接続部の質の理由から、
金属の据え込み率だけが制御され、このことは据
え込み長を直接に制御しないので、英国特許第
1293141号明細書は据え込み長の制御に関わるも
のではないことである。理由の2つめは、制御は
焼失段階においてのみ行われ、鍛造段階での制御
が据え込み長に重要な影響を持つているのに、そ
れについて示唆しないことである。
の品質の制御方法に係り、最初の焼失率は実際の
焼失長よりも重要であると述べている。従つて、
英国特許第1293141号明細書は焼失率(長さの変
化率は最初の焼失期間の時間に関わるであろう)
をモニタすることを提案している。焼失率はあら
かじめ設定された標準値と比較され、幅方向溶接
圧は溶接されて焼失特性が所望の直線を描くよう
に保たれる。この方法は、2つの理由で、結果と
して得られる据え込み長を制御することはできな
い。理由の1つは、溶接接続部の質の理由から、
金属の据え込み率だけが制御され、このことは据
え込み長を直接に制御しないので、英国特許第
1293141号明細書は据え込み長の制御に関わるも
のではないことである。理由の2つめは、制御は
焼失段階においてのみ行われ、鍛造段階での制御
が据え込み長に重要な影響を持つているのに、そ
れについて示唆しないことである。
英国特許第1439277号明細書は別の慣性溶接方
法を開示している。この特許では、溶接接続部の
品質を保証するために、溶接工程の全体にわたつ
て圧力、速度と据え込みがモニタされる。圧力、
速度あるいは据え込みがあらかじめ決められた範
囲から万一外されると、この事実の指示が与えら
れ、溶接は自動的に停止されることができる。溶
接パラメータに対するフイードバツク制御はな
い。このような品質制御方法は、実際には、パラ
メータが変化してもなお良質な溶接接合部を作る
ことができる。これはあらかじめ決められた良質
な品質の範囲が極めて広いために受け入れられる
ことができるにすぎない。実際、こうでなけれ
ば、溶接された部材の大部分は拒絶されなければ
ならない。たとえば、各目上±7%の許容変化の
範囲が”理想的な”溶接パラメータとして普通で
あろう。しかし、本発明が係わる問題は、この変
化許容されない場合に合計据え込み長を制御する
ことである。
法を開示している。この特許では、溶接接続部の
品質を保証するために、溶接工程の全体にわたつ
て圧力、速度と据え込みがモニタされる。圧力、
速度あるいは据え込みがあらかじめ決められた範
囲から万一外されると、この事実の指示が与えら
れ、溶接は自動的に停止されることができる。溶
接パラメータに対するフイードバツク制御はな
い。このような品質制御方法は、実際には、パラ
メータが変化してもなお良質な溶接接合部を作る
ことができる。これはあらかじめ決められた良質
な品質の範囲が極めて広いために受け入れられる
ことができるにすぎない。実際、こうでなけれ
ば、溶接された部材の大部分は拒絶されなければ
ならない。たとえば、各目上±7%の許容変化の
範囲が”理想的な”溶接パラメータとして普通で
あろう。しかし、本発明が係わる問題は、この変
化許容されない場合に合計据え込み長を制御する
ことである。
本発明によれば、軸方向圧力下で一方の部材に
対して他方の部材を回転させて両部材を摩擦溶接
あるいは慣性溶接により2個の部材を接合する溶
接装置において、上記一方の部材を他の部材に対
して回転させる駆動手段と、上記両部材に軸方向
圧力を作用させるラム手段と、圧力制御信号に応
答して上記ラム手段のスラストを制御するような
サーボ制御手段を備えた上記ラム手段により作用
した力を制御するように接続されたクローズドル
ープ圧力制御系及び上記スラストを示す連続的出
力を発生させるためにラム手段に接続された第1
のトランスデユーサと、上記相対的に回転運動す
る上記部材に作用する方向スラストにより生じた
据え込み長に関する出力を生じるように備えられ
た第2のトランスデユーサと、溶接工程中にあら
かじめ決められた複数個の点の各位置でのあらか
じめ決められた軸方向スラストにより生じる好ま
しい据え込み長値を読取り可能な形式で機械内に
格納し、少なくとも初期において、あらかじめ決
められた上記軸方向スラストを生じさせるような
ラムサーボ制御手段のための圧力制御信号を発生
させるために備えられる記憶手段と、この記憶手
段と相互に、また上記第1と第2のトランスデユ
ーサの出力を受信するように接続され、溶接工程
中にあらかじめ決められた複数個の点の各位置で
操作できるように上記第2のトランスデユーサの
出力とこれに対応する記憶据え込み値とを比較
し、最終的な据え込み値をあらかじめ設定された
最終的な好適据え込み値の偏差限界の範囲内とす
るために据え込み値の変化率を変更する圧力制御
信号を修正する演算処理手段とを備えたことを特
徴とするものである。
対して他方の部材を回転させて両部材を摩擦溶接
あるいは慣性溶接により2個の部材を接合する溶
接装置において、上記一方の部材を他の部材に対
して回転させる駆動手段と、上記両部材に軸方向
圧力を作用させるラム手段と、圧力制御信号に応
答して上記ラム手段のスラストを制御するような
サーボ制御手段を備えた上記ラム手段により作用
した力を制御するように接続されたクローズドル
ープ圧力制御系及び上記スラストを示す連続的出
力を発生させるためにラム手段に接続された第1
のトランスデユーサと、上記相対的に回転運動す
る上記部材に作用する方向スラストにより生じた
据え込み長に関する出力を生じるように備えられ
た第2のトランスデユーサと、溶接工程中にあら
かじめ決められた複数個の点の各位置でのあらか
じめ決められた軸方向スラストにより生じる好ま
しい据え込み長値を読取り可能な形式で機械内に
格納し、少なくとも初期において、あらかじめ決
められた上記軸方向スラストを生じさせるような
ラムサーボ制御手段のための圧力制御信号を発生
させるために備えられる記憶手段と、この記憶手
段と相互に、また上記第1と第2のトランスデユ
ーサの出力を受信するように接続され、溶接工程
中にあらかじめ決められた複数個の点の各位置で
操作できるように上記第2のトランスデユーサの
出力とこれに対応する記憶据え込み値とを比較
し、最終的な据え込み値をあらかじめ設定された
最終的な好適据え込み値の偏差限界の範囲内とす
るために据え込み値の変化率を変更する圧力制御
信号を修正する演算処理手段とを備えたことを特
徴とするものである。
以下、本発明を図面に示す実施例により説明す
る。
る。
第1図においては、はずみ車により駆動される
チヤツク10は第一部材12を回転のために保持
する。第二部材14は万力16内に固定して保持
され、万力16は液圧ラム機構の一部を形成す
る。ラム機構18の機能は万力16および第二部
材14を第一部材12の方へ向け、あるいは第二
部材12から離すように移動させることにある。
チヤツク10は第一部材12を回転のために保持
する。第二部材14は万力16内に固定して保持
され、万力16は液圧ラム機構の一部を形成す
る。ラム機構18の機能は万力16および第二部
材14を第一部材12の方へ向け、あるいは第二
部材12から離すように移動させることにある。
ラム機構18は、液圧装置に接続され、液圧装
置は、油供給源20、ポンプ21およびサーボ弁
22からなる。
置は、油供給源20、ポンプ21およびサーボ弁
22からなる。
演算処理手段であり、マイクロプロセツサ装置
24は記憶装置25と制御卓27とを有してい
る。マイクロプロセツサ装置24は、ラム機構1
8への油圧を制御するためにサーボ弁22に接続
されている。マイクロプロセツサ装置24は更に
圧力トランスデユーサ26に接続されて圧力トラ
ンスデユーサ26から信号を受け、圧力トランス
デユーサ26によつてマイクロプロセツサ装置2
4は、ラム機構18のシリンダ28内の油圧をモ
ニタする。マイクロプロセツサ装置24には、第
一部材12と第二部材14の互いの方への相対的
移動の率と大きさを示す線形トランスデユーサ3
0と、チヤツク10の回転速度、すなわち第一部
材12と第二部材14との相対的回転速度を示す
タコメータ32も接続されている。
24は記憶装置25と制御卓27とを有してい
る。マイクロプロセツサ装置24は、ラム機構1
8への油圧を制御するためにサーボ弁22に接続
されている。マイクロプロセツサ装置24は更に
圧力トランスデユーサ26に接続されて圧力トラ
ンスデユーサ26から信号を受け、圧力トランス
デユーサ26によつてマイクロプロセツサ装置2
4は、ラム機構18のシリンダ28内の油圧をモ
ニタする。マイクロプロセツサ装置24には、第
一部材12と第二部材14の互いの方への相対的
移動の率と大きさを示す線形トランスデユーサ3
0と、チヤツク10の回転速度、すなわち第一部
材12と第二部材14との相対的回転速度を示す
タコメータ32も接続されている。
次に第2図を参照すると、生産基盤上で2つの
所定の部材を溶接するのに装置を作動させる前
に、溶接作業の全体にわたる据え込み理想値が、
ラム機構18(第1図)を介して与えられる名目
上の第一部材12と第二部材14(第1図)間の
相対的回転に対応する前記据え込み理想値に沿つ
て決められる。これは、当業者には公知の方法
で、生産用の部材と同じ寸法、形、材料の試験用
部材での溶接試験が行われる。
所定の部材を溶接するのに装置を作動させる前
に、溶接作業の全体にわたる据え込み理想値が、
ラム機構18(第1図)を介して与えられる名目
上の第一部材12と第二部材14(第1図)間の
相対的回転に対応する前記据え込み理想値に沿つ
て決められる。これは、当業者には公知の方法
で、生産用の部材と同じ寸法、形、材料の試験用
部材での溶接試験が行われる。
理想据え込み値は実線34で描かれていて、相
対的回転の理想減少率は実線36で描かれてい
る。そのように得られたデータは、相対的回転の
値のテーブルとこの値に対応する理想据え込値の
テーブルとの形で記憶装置25に記憶されてい
る。与えられた名目上の作用圧力は実線38で描
かれ、それぞれ正値限界線40と負値限界線42
とで境界が設けられ、正値、負値限界線は名目上
の値38の例えば±10%をとり得る。これらの上
限値と下限値も記憶装置25に記憶されている。
対的回転の理想減少率は実線36で描かれてい
る。そのように得られたデータは、相対的回転の
値のテーブルとこの値に対応する理想据え込値の
テーブルとの形で記憶装置25に記憶されてい
る。与えられた名目上の作用圧力は実線38で描
かれ、それぞれ正値限界線40と負値限界線42
とで境界が設けられ、正値、負値限界線は名目上
の値38の例えば±10%をとり得る。これらの上
限値と下限値も記憶装置25に記憶されている。
作動開始時には、第一部材12と第二部材14
は離されていて、第一部材12は、図示されてい
ない動力駆動はずみ車を介してあらかじめ決めら
れた理想回転速度にまで回転させられる。理想回
転速度は第2図の点Rに示されている。点Rにお
いては、はずみ車、チヤツク10、第一部材12
が自由回転を開始し、これと同時に第一部材12
と第二部材14とが一緒にラム機構18の作用を
受けるように、駆動は切られる。このようにして
与えられた圧力は点Pに示される名目上の圧力で
ある。
は離されていて、第一部材12は、図示されてい
ない動力駆動はずみ車を介してあらかじめ決めら
れた理想回転速度にまで回転させられる。理想回
転速度は第2図の点Rに示されている。点Rにお
いては、はずみ車、チヤツク10、第一部材12
が自由回転を開始し、これと同時に第一部材12
と第二部材14とが一緒にラム機構18の作用を
受けるように、駆動は切られる。このようにして
与えられた圧力は点Pに示される名目上の圧力で
ある。
第一部材12と第二部材14との前述の状態に
おける当接は摩擦を発生させ、第一部材12の回
転率を減少させ、第一部材12と第二部材14の
接触面を軟化させる。この結果、与えられた圧力
は第二部材14を第一部材12の方へ更に移動さ
せ、第二部材のこの移動は線形トランスデユーサ
30によつて感知されて、マイクロプロセツサ装
置24へ信号として送られ、マイクロプロセツサ
装置24でその信号は第2図の実線34上の適当
な点に対応する値と比較される。
おける当接は摩擦を発生させ、第一部材12の回
転率を減少させ、第一部材12と第二部材14の
接触面を軟化させる。この結果、与えられた圧力
は第二部材14を第一部材12の方へ更に移動さ
せ、第二部材のこの移動は線形トランスデユーサ
30によつて感知されて、マイクロプロセツサ装
置24へ信号として送られ、マイクロプロセツサ
装置24でその信号は第2図の実線34上の適当
な点に対応する値と比較される。
マイクロプロセツサ装置24は圧力トランスデ
ユーサ26を介して与えられる圧力をモニタし、
適当量の油がラム機構18へ送られるようにサー
ボ弁22を操作する。しかし、実際の据え込み値
が実線34によつて描かれた値に対して変化する
場合は、点線44で示されているように例えば増
加する場合は、この変化は、線形トラスデユーサ
30からの信号を記憶装置25の記憶した値と比
較するマイクロプロセツサ24によつて即座に明
らかになる。
ユーサ26を介して与えられる圧力をモニタし、
適当量の油がラム機構18へ送られるようにサー
ボ弁22を操作する。しかし、実際の据え込み値
が実線34によつて描かれた値に対して変化する
場合は、点線44で示されているように例えば増
加する場合は、この変化は、線形トラスデユーサ
30からの信号を記憶装置25の記憶した値と比
較するマイクロプロセツサ24によつて即座に明
らかになる。
特定の回転率における据え込み値の増加は、マ
イクロプロセツサ装置24を介して信号に変換さ
れてサーボ弁22に送られ、サーボ弁22は油圧
を調節し、従つてラム機構18を介して与えられ
る圧力を調節する。記憶されている特定の実施例
では、回転率が実線36上の点R1に落ちると、
点線44上の点U1における据え込み値は実線3
4上の理想据え込み値に対して高いと判断され
る。
イクロプロセツサ装置24を介して信号に変換さ
れてサーボ弁22に送られ、サーボ弁22は油圧
を調節し、従つてラム機構18を介して与えられ
る圧力を調節する。記憶されている特定の実施例
では、回転率が実線36上の点R1に落ちると、
点線44上の点U1における据え込み値は実線3
4上の理想据え込み値に対して高いと判断され
る。
マイクロプロセツサ装置24は点線44上の実
際据え込み値を実線34上の理想据え込み値と比
較し、サーボ弁22を操作してあらかじめ決めら
れた別個の工程によりP1から圧力を減少させる。
回転率が更に落ちて実線上の点R2に至ると、実
際据え込み値U2は再び実線34上に示されてい
るようになる。すると、マイクロプロセツサ装置
24はサーボ弁22を操作して圧力をP2に保つ。
再び回転率が落ちて実線36上の点R3に到ると、
点線48上の実際据え込み値U3は実線34上の
理想据え込み値に対して低いと判断される。マイ
クロプロセツサ装置24は点線48上の実際据え
込み値U3を実線34上の据え込み理想値と比較
し、サーボ弁22を操作して、圧力をP3からあ
らかじめ決められた別個の工程によつて増加させ
る。実際据え込み値U4の回転率が実線34上の
理想据え込み値と再び一致し、圧力が増加して
P4に到ると、マイクロプロセツサ装置24はサ
ーボ弁22を操作して圧力をP4に保つ。
際据え込み値を実線34上の理想据え込み値と比
較し、サーボ弁22を操作してあらかじめ決めら
れた別個の工程によりP1から圧力を減少させる。
回転率が更に落ちて実線上の点R2に至ると、実
際据え込み値U2は再び実線34上に示されてい
るようになる。すると、マイクロプロセツサ装置
24はサーボ弁22を操作して圧力をP2に保つ。
再び回転率が落ちて実線36上の点R3に到ると、
点線48上の実際据え込み値U3は実線34上の
理想据え込み値に対して低いと判断される。マイ
クロプロセツサ装置24は点線48上の実際据え
込み値U3を実線34上の据え込み理想値と比較
し、サーボ弁22を操作して、圧力をP3からあ
らかじめ決められた別個の工程によつて増加させ
る。実際据え込み値U4の回転率が実線34上の
理想据え込み値と再び一致し、圧力が増加して
P4に到ると、マイクロプロセツサ装置24はサ
ーボ弁22を操作して圧力をP4に保つ。
しかし、与えられた圧力は、限界線40と42
によつて表わされる値を越えて増加したり減少す
るようには変化してはならない。
によつて表わされる値を越えて増加したり減少す
るようには変化してはならない。
第3図は、マイクロプロセツサ装置24が上述
の操作を行うのに経るプログラムの簡単なフロー
チヤートである。プログラムの段階70では相対
的回転速度と据え込みのテーブルのポインタが作
動開始する。いつたん一循環の溶接工程が始まる
と、ポインタの値はテーブル内の値を示すために
増加し(段階72)、続いてタコメータ32から
読み出しが行われる(段階74)。決定段階76
で、マイクロプロセツサ装置24は回転速度
(RPM)がテーブル内の現在参照されている値に
落ちているかどうかを検索する。もし落ちていな
い場合には、プログラムは、この検索が旨く行く
までプログラムはループする。そして完了時の据
え込み値は線形トランスデユーサ30(段階7
8)から読み出される。
の操作を行うのに経るプログラムの簡単なフロー
チヤートである。プログラムの段階70では相対
的回転速度と据え込みのテーブルのポインタが作
動開始する。いつたん一循環の溶接工程が始まる
と、ポインタの値はテーブル内の値を示すために
増加し(段階72)、続いてタコメータ32から
読み出しが行われる(段階74)。決定段階76
で、マイクロプロセツサ装置24は回転速度
(RPM)がテーブル内の現在参照されている値に
落ちているかどうかを検索する。もし落ちていな
い場合には、プログラムは、この検索が旨く行く
までプログラムはループする。そして完了時の据
え込み値は線形トランスデユーサ30(段階7
8)から読み出される。
溶接が実際に進行している間に圧力を制御する
ことが望ましく、溶接における圧力制御域の前と
後で、マイクロプロセツサ装置24は、第3図に
示されていないプログラム段階によつて種々のパ
ラメータを単にモニタし記録するようにプログラ
ムされることができる。すると、マイクロプロセ
ツサ装置24は次に、溶接が圧力制御域にあるか
どうかを段階80で検索し、圧力制御域にない場
合にはループする。
ことが望ましく、溶接における圧力制御域の前と
後で、マイクロプロセツサ装置24は、第3図に
示されていないプログラム段階によつて種々のパ
ラメータを単にモニタし記録するようにプログラ
ムされることができる。すると、マイクロプロセ
ツサ装置24は次に、溶接が圧力制御域にあるか
どうかを段階80で検索し、圧力制御域にない場
合にはループする。
制御が必要な場合、段階78で読み出された実
際据え込み値はテーブル内の現在参照されている
位置に記憶されている理想据え込み値と段階82
で比較される。この理想据え込み値は、第2図に
示されているように、現在参照されている回転速
度値における理想溶接操作で果されるはずの据え
込み値であることが分る。
際据え込み値はテーブル内の現在参照されている
位置に記憶されている理想据え込み値と段階82
で比較される。この理想据え込み値は、第2図に
示されているように、現在参照されている回転速
度値における理想溶接操作で果されるはずの据え
込み値であることが分る。
実際据え込み値が理想据え込み値より低く(段
階84)、測定圧力が下限界線42より低い時
(検索段階86)には、サーボ弁22がラム機構
18への圧力をあらかじめ決められた量だけ減ら
すように調節される(段階88)。同時に、実際
の据え込み値が理想据え込み値より低く、圧力が
上限界線40より下の場合(検索段階90)に
は、圧力はあらかじめ決められた量だけ増加され
る(段階94)。いずれの場合にも、プログラム
は段階72に戻り、段階72でポインタの値は増
加され、プログラムは回転速度が、回転速度のテ
ーブル内の、ポインタに示された新しい値に指示
された次のモニタ点に下がるのを待つ。
階84)、測定圧力が下限界線42より低い時
(検索段階86)には、サーボ弁22がラム機構
18への圧力をあらかじめ決められた量だけ減ら
すように調節される(段階88)。同時に、実際
の据え込み値が理想据え込み値より低く、圧力が
上限界線40より下の場合(検索段階90)に
は、圧力はあらかじめ決められた量だけ増加され
る(段階94)。いずれの場合にも、プログラム
は段階72に戻り、段階72でポインタの値は増
加され、プログラムは回転速度が、回転速度のテ
ーブル内の、ポインタに示された新しい値に指示
された次のモニタ点に下がるのを待つ。
据え込みが行われている間上述のような厳密な
制御が維持されることによつて金属の理想的な変
位量が確保される。このように溶接された第一部
材12と第二部材14の最終合計長は更に近似し
て予測され、得ることができる。このことによつ
て寸法を得るのに必要などんな加工も不要になる
か、少くとも最小限に減らされる。実際に、合計
据え込みを1インチの±1/5000(±127μm)に
まで制御できることが分つた。この許容差は、特
定の溶接作業や特定の部材のパラメータであると
いうよりもむしろ使われる装備によつて支配され
ると考えられ、合計据え込みの実際値と関係がな
い。51mm(2インチ)直径の軟鋼シリンダの試験
溶接では、この偏差として4.75mm(0.187インチ)
の合計据え込み長が繰り返し達成され、この値は
特にこの場合、2.7%の偏差となつた。この偏差
は従来の方法の偏差と比較して最も好ましいもの
である。
制御が維持されることによつて金属の理想的な変
位量が確保される。このように溶接された第一部
材12と第二部材14の最終合計長は更に近似し
て予測され、得ることができる。このことによつ
て寸法を得るのに必要などんな加工も不要になる
か、少くとも最小限に減らされる。実際に、合計
据え込みを1インチの±1/5000(±127μm)に
まで制御できることが分つた。この許容差は、特
定の溶接作業や特定の部材のパラメータであると
いうよりもむしろ使われる装備によつて支配され
ると考えられ、合計据え込みの実際値と関係がな
い。51mm(2インチ)直径の軟鋼シリンダの試験
溶接では、この偏差として4.75mm(0.187インチ)
の合計据え込み長が繰り返し達成され、この値は
特にこの場合、2.7%の偏差となつた。この偏差
は従来の方法の偏差と比較して最も好ましいもの
である。
次に第4図を参照する。グラフは縦軸Xに取ら
れた第1図の第一部材12と第二部材14との相
対的回転値と、与えられた圧力値と、据え込み値
とを横軸Yに取られた理想時間に対して示してい
て、理想時間にわたつて示されている値を取る。
グラフは摩擦溶接操作、即ち第一部材と第二部材
間の相対的回転が両部材の一方を継続的に回転さ
すことによつてなされる操作に係わる。
れた第1図の第一部材12と第二部材14との相
対的回転値と、与えられた圧力値と、据え込み値
とを横軸Yに取られた理想時間に対して示してい
て、理想時間にわたつて示されている値を取る。
グラフは摩擦溶接操作、即ち第一部材と第二部材
間の相対的回転が両部材の一方を継続的に回転さ
すことによつてなされる操作に係わる。
線62は第一部材12と第二部材14との相対
的回転の理想速度を示し、線64は理想圧力を示
し、理想圧力を加えることによつて、回転が理想
回転速度に安定する点Fにおいて始まる。
的回転の理想速度を示し、線64は理想圧力を示
し、理想圧力を加えることによつて、回転が理想
回転速度に安定する点Fにおいて始まる。
線66はY軸と一致する線68によつて示され
る所定時間にわたつて行われる据え込み値を表わ
す。
る所定時間にわたつて行われる据え込み値を表わ
す。
各関数の理想値は第1図を参照して説明した型
のマイクロプロセツサの記憶装置に格納される。
第1図を参照して説明した型の加圧装置18が線
形トランスデユーサ30と圧力トランスデユーサ
26とタコメータ32のように設けられる。
のマイクロプロセツサの記憶装置に格納される。
第1図を参照して説明した型の加圧装置18が線
形トランスデユーサ30と圧力トランスデユーサ
26とタコメータ32のように設けられる。
別の実施例では、回転速度は図示されていない
動力装置によつて与えられるので第一部材と第二
部材間の接触面の状態に影響されない。しかし、
もし据え込み値が第4図の線66によつて表わさ
れた据え込み値に対して変化する。即ち、線68
によつて表わされている時間内に達成されるべき
据え込み値に達しないかあるいは越える場合、関
連した信号がマイクロプロセツサ装置24に入力
されて比較され、適切な修正信号がマイクロプロ
セツサ装置24によるサーボ弁22に出され更に
加圧装置18に出力される。従つて、もし金属の
理想据え込み値を表わす寸法Aが、時間Tに到る
前に達成されることを示す回転速度で達成されそ
うな場合には、与えられている圧力はマイクロプ
ロセツサ装置24(第1図)からの指示で下げら
れる。同様に、もし溶接の最終接続段階で所望の
据え込み値を表わす寸法BがT1によつて示され
る時間と異なる時間内で達成されそうな場合に
は、与えられている圧力はマイクロプロセツサ装
置24(第1図)で発生させられる信号によつて
適正に変えられる。このようにマイクロプロセツ
サ装置24は確実に合計据え込み長が寸法Cによ
つて示される合計据え込み長に限定されるように
し、このようになされた時には、装置を切る前に
時間T2に対する圧力を保つ信号が発生させられ
る。第1図の装置はあらかじめ決められた回転速
度における実線据え込み値と理想据え込み値とを
比較するが、本装置はあらかじめ決められた時間
においてこの比較を行う。使われるプログラム
は、回転速度が次のモニタ値に下がるのを待つ代
わりに、プログラムは溶接作業全体にわたる適当
なあらかじめ決められた時間における据え込みを
サンプルして比較するという点を除いて、第3図
のプログラムに全体的に類似している。
動力装置によつて与えられるので第一部材と第二
部材間の接触面の状態に影響されない。しかし、
もし据え込み値が第4図の線66によつて表わさ
れた据え込み値に対して変化する。即ち、線68
によつて表わされている時間内に達成されるべき
据え込み値に達しないかあるいは越える場合、関
連した信号がマイクロプロセツサ装置24に入力
されて比較され、適切な修正信号がマイクロプロ
セツサ装置24によるサーボ弁22に出され更に
加圧装置18に出力される。従つて、もし金属の
理想据え込み値を表わす寸法Aが、時間Tに到る
前に達成されることを示す回転速度で達成されそ
うな場合には、与えられている圧力はマイクロプ
ロセツサ装置24(第1図)からの指示で下げら
れる。同様に、もし溶接の最終接続段階で所望の
据え込み値を表わす寸法BがT1によつて示され
る時間と異なる時間内で達成されそうな場合に
は、与えられている圧力はマイクロプロセツサ装
置24(第1図)で発生させられる信号によつて
適正に変えられる。このようにマイクロプロセツ
サ装置24は確実に合計据え込み長が寸法Cによ
つて示される合計据え込み長に限定されるように
し、このようになされた時には、装置を切る前に
時間T2に対する圧力を保つ信号が発生させられ
る。第1図の装置はあらかじめ決められた回転速
度における実線据え込み値と理想据え込み値とを
比較するが、本装置はあらかじめ決められた時間
においてこの比較を行う。使われるプログラム
は、回転速度が次のモニタ値に下がるのを待つ代
わりに、プログラムは溶接作業全体にわたる適当
なあらかじめ決められた時間における据え込みを
サンプルして比較するという点を除いて、第3図
のプログラムに全体的に類似している。
上述の実施例はいずれもマイクロプロセツサを
使つて説明されたが、他のどのようなデータ処理
装置も望む所により使うことができる。
使つて説明されたが、他のどのようなデータ処理
装置も望む所により使うことができる。
第1図は本発明に係る制御方法を実施するため
の装置の概要を示す図、第2図は慣性溶接に関す
る本発明の一態様に従う、部材の相対回転速度
と、理想据え込み長と、作用する圧力との時間に
対する値を示したグラフ、第3図は第2図に描か
れた過程を達成するのに用いられるマイクロプロ
セツサ装置のプログラムを示すフローチヤート
図、第4図は摩擦溶接による第2図と同様のグラ
フである。 10……チヤツク、12……第一部材、14…
…第二部材、16……万力、18……ラム機構、
20……油供給源、21……ポンプ、22……サ
ーボ弁、24……マイクロプロセツサ装置、25
……記憶装置、26……圧力トランスデユーサ、
27……制御卓、28……シリンダ、30……線
形トランスデユーサ、32……タコメータ。
の装置の概要を示す図、第2図は慣性溶接に関す
る本発明の一態様に従う、部材の相対回転速度
と、理想据え込み長と、作用する圧力との時間に
対する値を示したグラフ、第3図は第2図に描か
れた過程を達成するのに用いられるマイクロプロ
セツサ装置のプログラムを示すフローチヤート
図、第4図は摩擦溶接による第2図と同様のグラ
フである。 10……チヤツク、12……第一部材、14…
…第二部材、16……万力、18……ラム機構、
20……油供給源、21……ポンプ、22……サ
ーボ弁、24……マイクロプロセツサ装置、25
……記憶装置、26……圧力トランスデユーサ、
27……制御卓、28……シリンダ、30……線
形トランスデユーサ、32……タコメータ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 軸方向圧力下で一方の部材に対して他方の部
材を回転させて両部材を摩擦溶接あるいは慣性溶
接により2個の部材を接合する溶接装置におい
て: 上記一方の部材12を他の部材14に対して回
転させる駆動手段10と、 上記両部材に軸方向圧力を作用させるラム手段
18と、 圧力制御信号に応答して上記ラム手段のスラス
トを制御するようなサーボ制御手段22を備えた
上記ラム手段により作用した力を制御するように
接続されたクローズドループ圧力制御系及び上記
スラストを示す連続的出力を発生させるためにラ
ム手段に接続された第1のトランスデユーサ26
と、 上記相対的に回転運動する上記部材に作用する
軸方向スラストにより生じた据え込み長に関する
出力を生じるように備えられた第2のトランスデ
ユーサ30と、 溶接工程中にあらかじめ決められた複数個の点
の各位置でのあらかじめ決められた軸方向スラス
トにより生じる好ましい据え込み長値を読取り可
能な形式で機械内に格納し、少なくとも初期にお
いて、あらかじめ決められた上記軸方向スラスト
を生じさせるようなラムサーボ制御手段のための
圧力制御信号を発生させるために備えられる記憶
手段25と、この記憶手段と相互に、また上記第
1と第2のトランスデユーサの出力を受信するよ
うに接続され、溶接工程中にあらかじめ決められ
た複数個の点の各位置で操作できるように上記第
2のトランスデユーサの出力とこれに対応する記
憶据え込み値とを比較し、最終的な据え込み値を
あらかじめ設定された最終的な好適据え込み値の
偏差限界の範囲内とするために据え込み値の変化
率を変更する圧力制御信号を修正する演算処理手
段24とを備えたことを特徴とする溶接装置。 2 慣性溶接工程において、上記第2のトランス
デユーサにより測定された据え込み長が上記記憶
手段内に格納された値と比較されるようなあらか
じめ決められた複数個の点は、部材の相対的回転
速度を示す第3のトランスデユーサ32の出力
と、上記出力と等しい数の複数個の設定速度のそ
れぞれとを順番に比較させることにより決定され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
の装置。 3 連続摩擦溶接工程において、上記第2のトラ
ンスデユーサにより測定された据え込み長が上記
記憶手段内に格納された値と比較されるようなあ
らかじめ決められた複数個の点は、溶接作業の開
始からの所定時間の経過を参照することにより決
定されることを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の装置。 4 上記演算処理手段は上記第1のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た下限値を上回る場合に軸方向圧力を上昇させる
ために上記信号を使用するだけであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項に記載の装置。 5 上記演算処理手段は上記第1のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た上限値を下回る場合に軸方向圧力を低下させる
ために上記信号を使用するとともに、上記出力に
より示された圧力があらかじめ設定された下限値
を上回る場合に軸方向圧力を上昇させるために上
記信号を使用するだけであることを特徴とする特
許請求の範囲第2項に記載の装置。 6 上記演算処理手段は上記第1のトランスデユ
ーサの出力と修正された制御信号とを比較し、上
記出力により示された圧力があらかじめ設定され
た上限値を下回る場合に軸方向圧力を低下させる
ために上記信号を使用するとともに、上記出力に
より示された圧力があらかじめ設定された下限値
を上回る場合に軸方向圧力を上昇させるために上
記信号を使用するだけであることを特徴とする特
許請求の範囲第3項に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8309414 | 1983-04-07 | ||
GB8309414 | 1983-04-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59197389A JPS59197389A (ja) | 1984-11-08 |
JPH0359792B2 true JPH0359792B2 (ja) | 1991-09-11 |
Family
ID=10540751
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59067828A Granted JPS59197389A (ja) | 1983-04-07 | 1984-04-06 | 溶接装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4757932A (ja) |
JP (1) | JPS59197389A (ja) |
DE (1) | DE3413023A1 (ja) |
FR (1) | FR2543862B1 (ja) |
IT (1) | IT1175972B (ja) |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3815003A1 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-16 | Branson Ultraschall | Verfahren und vorrichtung zum steuern von maschinenparametern beim reibungsschweissen |
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US6170731B1 (en) * | 1996-09-25 | 2001-01-09 | David V. Hofius, Sr. | Method and apparatus for friction torque welding |
US5833127A (en) * | 1996-12-12 | 1998-11-10 | Powell Mcgee Associates, Inc. | Method and apparatus for precision spin-welding |
JP3209170B2 (ja) * | 1997-12-02 | 2001-09-17 | 日本軽金属株式会社 | アルミニウム合金製中空部材の摩擦圧接方法及び継手 |
US6050475A (en) * | 1998-05-29 | 2000-04-18 | Mcdonnell Douglas Corporation | Method and apparatus for controlling downforce during friction stir welding |
US6421578B1 (en) * | 1999-02-12 | 2002-07-16 | Lockheed Martin Corporation | Stir-friction hot working control system |
US6497355B1 (en) * | 1999-10-13 | 2002-12-24 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | System for controlling the stirring pin of a friction stir welding apparatus |
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KR100619615B1 (ko) * | 2003-10-27 | 2006-09-01 | 더 보잉 컴파니 | 마찰교반용접 작업을 행하는 시스템 및 연관된마찰교반용접(fsw) 어셈블리, 콘트롤러 및 방법 |
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DE202014105432U1 (de) * | 2014-11-12 | 2016-01-25 | Kuka Systems Gmbh | Pressschweißvorrichtung |
DE202014105433U1 (de) * | 2014-11-12 | 2016-02-15 | Kuka Systems Gmbh | Pressschweißvorrichtung |
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