【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アルミニウム及び銅並びにそれらの合金等のごとき非鉄金属の摩擦溶接を行う摩擦溶接装置に係り、例えば筒状の製品を製造するための摩擦溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係る先行例としては例えば特表平７−５０５０９０号公報がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記先行例は、溶接すべき第１のワークと第２のワークとの接合面に溶接工具のプローブを臨ませ、接合面に対するプローブの回転によって接合面とプローブとの間に摩擦熱を発生させ、この摩擦熱によって前記第１，第２のワークの接合面を軟化し溶接する構成である。
【０００４】
先行例は、第１，第２のワークが共に平板の場合の摩擦溶接であって、例えば筒状のワークの摩擦溶接を行い得る構成ではない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、第１のワークと第２のワークとの接合面を溶接すべく接合した状態に支持するワークテーブルと、前記第１，第２のワークをワークテーブルに押圧固定可能のラムと、上記ラムの一端側を支持したラム支持部と、上記ラムの他端側を固定開放可能のラム固定装置と、前記第１，第２のワークの接合面との間に摩擦熱を発生させるためのプローブを備えた溶接工具と、上記溶接工具を着脱可能かつ駆動回転可能のスピンドルを備えて前記接合面に沿う方向へ移動可能の加工ヘッドと、を備えてなるものである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、ワークテーブル又はラムの少なくとも一方を上下動可能に設けてなるものである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ラムを水平に旋回可能に設けてなるものである。
【０００８】
請求項４に係る発明は、フレームに設けた支持ブラケットに一端側を支持されたワーク保持部材の上方位置に、上記ワーク保持部材に支持された第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面の溶接を行う溶接加工ヘッドを左右方向へ移動可能に設けてなるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１を参照するに、本例に係る摩擦溶接装置１は、前後のベースプレート３Ｆ，３Ｒの左右に左右のベースプレート５Ｌ，５Ｒを一体化した箱状のベースフレーム７を備えており、前後のベースプレート３Ｆ，３Ｒには、前後方向に延伸したバー状の複数の支持部材９Ｆ，９Ｒが左右方向に適宜間隔に支持されている。
【００１０】
前側の複数の支持部材９Ｆと後側の複数の支持部材９Ｒとは前後対称形に設けてあり、前側の複数の支持部材９Ｆは前側のワークテーブル１１Ｆを構成し、後側の複数の支持部材９Ｒは後側のワークテーブル１１Ｒを構成している。
【００１１】
前側の各支持部材９Ｆは、前側のベースプレート３Ｆに設けた各ガイド部材１３に上下動可能に支持された昇降部材１５の上部に水平に支持されている。そして、上記昇降部材１５を上下動するために、前記ベースプレート３Ｆには、例えば油圧シリンダなどのごとき適宜のテーブル昇降作動装置１７が設けてある。そして、適宜位置の支持部材９Ｆには、支持部材９Ｆの上面に対して出没自在の位置決め部材１９が平行リンク機構２１および当該平行リンク機構２１を作動するための位置決め作動装置（図示省略）を介して上下動可能に設けてある。
【００１２】
したがって、前記テーブル昇降作動装置１７を作動することによって前側のワークテーブル１１Ｆが上下動し、また位置決め作動装置を作動して平行リンク機構２１を上下動すると、位置決め部材１９が上下動すると共に前後方向に変位するので、ワークテーブル１１Ｆ上のワークの前後方向の位置決めを行うことができるものである。
【００１３】
ところで、ワークテーブル１１Ｆにおける各支持部材９Ｆは各テーブル昇降作動装置１７によって上下動する構成として例示してあるが、例えばリンク機構あるいはカム機構などの適宜の連動機構を介して１つのテーブル昇降作動装置によって複数の支持部材９Ｆを同時に上下動する構成とすることも可能である。
【００１４】
なお、後側のワークテーブル１１Ｒの構成は前述した前側のワークテーブル１１Ｆの構成と前後対称形であるから、後側のワークテーブル１１Ｒにおいて同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして詳細な説明は省略する。
【００１５】
前記ベースフレーム７の左右方向の一側にはコラム２３が立設してあり、このコラム２３には左右方向へ水平に延伸したラム２５の基端部が上下動可能に支持されており、このラム２５の下面には左右方向に延伸したワーク押え部材２７が一体的に設けてある。なお、上記ラム２５の上下動は、ラム２５の一端側を支持したラム支持部材としての前記コラム２３に内装した油圧シリンダ等のごときラム昇降作動装置（図示省略）によって行われるものである。
【００１６】
前記ラム２５の先端側には被係止部材２９が設けてあり、前記ベースフレーム７には上記被係止部材２９を介してラム２５の先端側を固定開放可能のラム固定装置３１が設けてある。
【００１７】
より詳細には、上記被係止部材２９に形成した係止凹部２９Ｃに先端部が係合可能のフック部材３３の下端部が前記ベースプレート５Ｌに固定したブラケット３５にピンを介して上下動可能に枢着してある。そして、揺動可能に設けた固定用シリンダ３７に上下動可能に備えたピストンロッド３７Ｐの先端部にはヨークブラケット３９が設けてあり、このヨークブラケット３９の先端部が前記フック部材３３の中間部分に枢支連結してある。
【００１８】
したがって、前記固定用シリンダ３７によってピストンロッド３７Ｐを上下動することによりヨークブラケット３９を介してフック部材３３が上下に回動され、当該フック部材３３の先端部が前記被係止部材２９の係合凹部２９Ｃに対して係合離脱され、ラム２５の先端部の固定，開放が行われるものである。
【００１９】
なお、フック部材３３の先端部を被係止部材２９の係合凹部２９Ｃに係合したときに、下方向への分力が生じるように、係合凹部２９Ｃの下面又はフック部材３３の先端部の下面の少なくとも一方に傾斜面を形成した構成とすることが望ましい。
【００２０】
前後のワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒに支持された断面形状がコ字形状の第１，第２のワーク（チャンネル材）Ｗ１，Ｗ２の接合面の摩擦溶接を行うために、前記ベースフレーム７には溶接加工ヘッド４１が左右方向へ移動自在に設けてある。
【００２１】
より詳細には、前記ベースプレート３Ｆには左右方向に延伸したガイド部材４３が取付けてあり、このガイド部材４３にはスライド部材４５が左右方向へ往復動可能に支持されている。そして、このスライド部材４５に備えたナット部材４７には、左右のベースプレート５Ｌ，５Ｒに両端側を回転自在に支持されたボールネジ４９が螺合してある。このボールネジ４９は、ベースプレート５Ｒに装着したサーボモータ（図示省略）と連結してあり、前記スライド部材４５の左右方向の移動速度および移動位置は、速度、位置検出器の１例として前記サーボモータに備えたロータリーエンコーダ（図示省略）によって検出されるようになっている。
【００２２】
前記スライド部材４５には前記加工ヘッド４１が左右方向へ僅かに回動可能に装着してある。この加工ヘッド４１には上方向へ上端部を突出したスピンドル５１が回転自在かつ上下動可能に支持されており、このスピンドル５１の上端部には、前記第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面との間に摩擦熱を発生せしめるためのプローブ５３Ｐを備えた溶接工具５３が着脱交換可能に取付けてある。
【００２３】
上記溶接工具５３は、アルミニウム又はその合金あるいは銅又はその合金等の非鉄金属等よりなるワークＷ１，Ｗ２よりも硬度の大きな例えば工具鋼や超硬合金等よりなるものであって、大径のシャンク部の上面の中央部からワークの板厚にほぼ等しい長さの小径のプローブ５５Ｐを突出して備えた構成である。
【００２４】
以上のごとき構成において、前後のワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒ上に第１，第２のワークＷ１，Ｗ２を載置し、上記第１，第２のワークＷ１，Ｗ２内にラム２５が位置するように、かつ第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面が前記溶接工具５３の垂直上方に位置するように、前後の位置決め部材１９によってワークＷ１，Ｗ２の位置決めを行う。
【００２５】
上述のごとく第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の溶接面を接合し位置決めした後、ラム固定装置３１におけるフック部材３３の先端部を被係止部材２９の係止凹部２９Ｃに係合して固定すると共に前後のワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒを上昇せしめて、第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面をラム２５に備えたワーク押え部材２７に当接し押圧固定する。
【００２６】
その後、溶接加工ヘッド４１に備えたモータＭによってスピンドル５１を回転すると共にスピンドル５１を上昇せしめて、溶接工具５３のプローブ５３ＰをワークＷ１，Ｗ２の接合面に臨ませると、ワークＷ１，Ｗ２に対するプローブ５３Ｐの回転により、ワークＷ１，Ｗ２の接合面とプローブ５３Ｐとの間に摩擦熱が発生し、この摩擦熱によって上記ワークＷ１，Ｗ２の接合面の１部が軟化される。
【００２７】
上述のごとくワークＷ１，Ｗ２の接合面の１部が軟化した後、溶接工具５３におけるプローブ５３Ｐを前記軟化部に没入し、溶接工具５３における大径のシャンク部の上面でもってワークＷ１，Ｗ２の下面および軟化した部分を押圧した状態に保持して、加工ヘッド４１を接合面に沿って左右方向に移動すると、前記プローブ５３Ｐの回転とワークＷ１，Ｗ２の接合面との間の摩擦熱による軟化領域は接合面に沿って次第に移動する。
【００２８】
ワークＷ１，Ｗ２の接合面の軟化した金属は、プローブ５３Ｐの回転によってプローブ５３Ｐの移動方向の後側へ攪拌され乍ら移動され固化するので、ワークＷ１，Ｗ２の接合面は溶接されるものである。
【００２９】
前述のごとく、溶接工具５３の大径のシャンク部の下面でもってワークＷ１，Ｗ２の下面を押圧した状態でもって接合面に沿って移動するとき、溶接工具５３の移動方向の前側にワークの盛り下りが生じて抵抗が大きくなることがある。この場合、溶接工具５３のシャンク部の上面の移動方向の前側が低くなるように溶接工具５３を僅かに傾斜する。
【００３０】
本例においては、左右方向へ移動可能のスライダ部材４５に対して加工ヘッド４１が左右方向へ僅かに回動可能（傾斜可能）に設けてあるので、前記溶接工具５３におけるシャンク部の上面の移動方向の前側が僅かに低くなるように傾斜した状態にすることが容易であり、加工ヘッド４１を僅かに左右方向（移動方向）に傾斜した状態のまま左右方向へ移動することができるものである。
【００３１】
すなわち、本例においては、ワークＷ１，Ｗ２に対して溶接工具５３を移動方向に対して先端部側が先行するように僅かに傾斜した状態に保持することができる。したがって、ワークＷ１，Ｗ２の接合面と溶接工具５３におけるプローブ５３Ｐとの間の摩擦熱によって上記接合面の溶接を行うとき、溶接工具５３の移動方向の前側におけるワークの盛り下りによる抵抗を抑制できるものである。
【００３２】
以上のごとき作用によって第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の下側の接合面の摩擦溶接を行った後、ラム固定装置３１によるラム２５の先端部の固定を開放すると共に前後のワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒを下降せしめると、ワークＷ１，Ｗ２はラム２５の先端側へ抜き取るように取り出すことができる。したがって、ワークＷ１，Ｗ２をラム２５に沿って左右方向へ取り出した後、ワークＷ１，Ｗ２の上下を反転して再びラム２５が内側に位置するようにワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒ上に位置決めし、かつラム２５によってワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒに固定して、前述のごとき動作を繰り返すことにより、チャンネル状のワークＷ２，Ｗ２の２箇所の接合面を摩擦溶接することができるものである。
【００３３】
すなわち、本例によれば、チャンネル状のワークＷ１，Ｗ２を互いに向い合わせて接合し、その接合部分を摩擦溶接して筒状の製品を容易に製造し得るものである。
【００３４】
なお、ワークとしてはチャンネル状のワークに限ることなく、例えばベンダー等によって予め筒状に曲げ加工されたワークであっても容易に対応し得るものである。また、上述の説明においては、ワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒを上下動する場合について説明したが、ラム２５を上下動してワークＷ１，Ｗ２の押圧固定を行っても良いものである。
【００３５】
図３はラム固定装置３１の別の構成を示すものである。この例においては、固定用シリンダ３７におけるピストンロッド３７Ｐの先端部にフック部材３３を、ピン５５を介して枢着し、かつトーションスプリング（図示省略）などの付勢手段によってフック部材３３を、被係止部材２９から離反する方向へ付勢してある。そして、前記ピストンロッド３７Ｐが下降されるときに、フック部材３３を上方向へ回動して前記被係止部材２９に係合せしめるためのフックガイド部材５７を設けた構成である。
【００３６】
上記構成によれば、固定用シリンダ３７におけるピストンロッド３７Ｐを上昇せしめると、付勢手段の作用によってフック部材３３がラム２５の被係止部材２９から離反してラム２５の先端側を解放する。次に、前記ピストンロッド３７Ｐを下降せしめると、フックガイド部材５７によってフック部材３３がラム２５側へ回動され、ラム２５の先端部に備えた被係止部材２９に係合され、その後にラム２５の先端側を下方向へ押圧することになる。したがって、ワークＷ１，Ｗ２をワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒに確実に固定することができる。
【００３７】
すなわち、ラム固定装置３１の構成としては、適宜の変更を行うことによって種々の態様でもって実施可能なものである。
【００３８】
図４は、ラム２５の支持部の変更例を示すものである。この変更例においては、ベースフレーム７内に備えたラム昇降シリンダ５９において上下動自在のピストンロッド５９Ｐに旋回コラム６１を水平に回動可能に支持し、この旋回コラム６１にラム２５の基部を固定した構成である。
【００３９】
この構成によれば、ラム昇降シリンダ５９の作動によってラム２５を上下動できると共にワークテーブル１１Ｆ，１１Ｒに対してワークＷ１，Ｗ２の押圧固定を行うことができると共に、ラム２５を水平に旋回することができる。
【００４０】
したがって、第１，第２のワークＷ１，Ｗ２を筒状に溶接した後、上記筒状の製品をラム２５から取り外す位置を、左右方向に限ることなく前後方向にすることも可能である。よって、ラム２５からの製品の取り外しをより容易に行なうことが可能である。
【００４１】
図５は、摩擦溶接装置の第２例を示すものである。
【００４２】
本例に係る溶接装置７１は、左右のサイドフレーム７３Ｌ，７３Ｒを備えており、上記サイドフレーム７３Ｌ，７３Ｒの上部は前後の上部ビーム部材７５，７７によって一体的に連結してあり、下部は下部ビーム７９によって一体的に連結してある。
【００４３】
前記サイドフレーム７３Ｌ，７３Ｒおよび上下の各ビーム部材からなるフレームの左右の一側には支持ブラケット８１が設けてあり、この支持ブラケット８１には回動軸８３が垂直にかつ回動可能に支持されている。そして、この回動軸８３の上部には左右方向（図５においては紙面に対して垂直な方向）へ水平に延伸したワーク保持部材８５の基部側が一体的に取付けてある。
【００４４】
上記ワーク保持部材８５は、チャンネル状の第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面を接合した状態に支持するもので、先端側は固定装置（図示省略）を介して前記フレームに不動状態に固定可能に構成してある。
【００４５】
前記ワーク保持部材８５に支持された第１，第２のワークＷ１，Ｗ２を不動状態に固定するために第１，第２のワーク固定装置８７Ａ，８７Ｂが設けてある。
【００４６】
より詳細には、前記後側のビーム部材７７の下部の左右方向の複数箇所にはブラケット８９が取付けてあり、各ブラケット８９には、第２のワークＷ２を押圧する押圧パッド９１を下端部に備えたベルクランク状の押圧アーム９３がピン９５を介して回動可能に取付けてある。そして、上記各押圧アーム９３の上部は、各ブラケット８９に装着した押圧シリンダ９７に往復動可能に備えたピストンロッド９７Ｐと適宜に連結してある。
【００４７】
上記構成により、押圧シリンダ９７のピストンロッド９７Ｐによって押圧アーム９３の上部を押圧することにより、当該押圧アーム９３の下端部でもって第２のワークＷ２をワーク保持部材８５に不動状態に押圧固定することができるものである。
【００４８】
前記第２のワーク固定装置８７Ｂは前側のビーム部材７５に装着してある。すなわち、上記ビーム部材７５の左右方向の複数箇所には、下端部に押圧パッド９１を備えたＬ形状の押圧アーム９９がガイド部材１０１を介して上下動可能に支持されている。そして、ビーム部材７５に装着した複数の押圧シリンダ１０３における上下動自在のピストンロッド１０３Ｐが各押圧アーム９９と適宜に連結してある。
【００４９】
したがって、押圧シリンダ１０３を作動することにより、押圧アーム９９によってワーク保持部材８５上の第１のワークＷ１を不動状態に押圧固定することができるものである。
【００５０】
前記第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面の摩擦溶接を行う溶接加工ヘッド１０５が接合面に沿って左右方向へ移動可能に設けられている。上記溶接加工ヘッド１０５は、前述した溶接加工ヘッド４１を上下逆にした構成であり、かつ左右方向へ移動するための構成も同一構成であるから、同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００５１】
上記構成においては、ワーク保持部材８５に第１，第２のワークＷ１，Ｗ２を支持せしめた後、ワーク固定装置８７Ａ，８７ＢによってワークＷ１，Ｗ２をワーク保持部材８５に押圧固定した後、前述した第１例と同様に、溶接工具５３のプローブ５３ＰとワークＷ１，Ｗ２の接合部との間に摩擦熱を発生せしめ、前述と同様に溶接加工ヘッド１０５を接合面に沿って左右方向へ移動することにより、ワークＷ１，Ｗ２の摩擦溶接を行うことができるものである。
【００５２】
ワークＷ１，Ｗ２の摩擦溶接を行った後、ワーク保持部材８５の先端部の固定を開放し、ワーク保持部材８５の先端部を前方向（図５において右方向）へ水平に回動することにより、ワーク保持部材８５から筒状の製品を取り外すこができるものである。
【００５３】
すなわち本例においてもチャンネル状あるいは筒状に曲げ加工したワークを用いて筒状の製品の摩擦溶接を行うことができるものである。
【００５４】
なお、本例においては、ワーク保持部材８５を片持支持の構成となし、かつ上記ワーク保持部材８５の先端に対向した部分のフレーム等に切欠部を形成し、ワーク保持部材８５の先端部側を開放してワークの着脱を行ない得る構成とすることも可能である。すなわち、ワーク保持部材８５を水平に旋回しない構成でも良いものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、請求項１に係る発明は、第１のワークと第２のワークとの接合面を溶接すべく接合した状態に支持するワークテーブルと、前記第１，第２のワークをワークテーブルに押圧固定可能のラムと、上記ラムの一端側を支持したラム支持部と、上記ラムの他端側を固定開放可能のラム固定装置と、前記第１，第２のワークの接合面との間に摩擦熱を発生させるためのプローブを備えた溶接工具と、上記溶接工具を着脱可能かつ駆動回転可能のスピンドルを備えて前記接合面に沿う方向へ移動可能の加工ヘッドと、を備えてなるものであるから、ワークテーブル上の第１，第２のワークがラムを囲繞する筒状の製品に溶接することが容易であり、かつラムが筒状の製品に囲繞された状態にあってもラムからの製品の取り外しを容易に行うことができるものである。
【００５６】
また、ワークの溶接時には、ラムでもってワークをワークテーブルに押圧固定しているので、プローブとワークとの間に摩擦熱を発生せしめるとき、ワークが移動されるようなことがなく、摩擦溶接を確実に行なうことができるものである。
【００５７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の発明において、ワークテーブル又はラムの少なくとも一方を上下動可能に設けてなるものであるから、ラムによってワークテーブルにワークを押圧固定することが容易であり、かつ筒状に溶接された製品をラムから容易に取り外すことができるものである。
【００５８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ラムを水平に旋回可能に設けてなるものであるから、筒状に溶接された製品をラムから容易に取り外すことができるものである。
【００５９】
請求項４に係る発明は、フレームに設けた支持ブラケットに一端側を支持されたワーク保持部材の上方位置に、上記ワーク保持部材に支持された第１，第２のワークＷ１，Ｗ２の接合面の溶接を行う溶接加工ヘッドを左右方向へ移動可能に設けてなるものであるから、筒状に溶接された製品をワーク保持部材から容易に取り外すことができるものである。
【００６０】
換言すれば、チャンネル状あるいは筒状に曲げ加工したワークを接合して筒状の製品に溶接する場合であっても何等の問題もないものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１例に係る摩擦溶接装置の斜視説明図である。
【図２】本発明の第１例に係る摩擦溶接装置の主要部の側断面説明図である
【図３】ラム固定装置の第２例を示す説明図である。
【図４】ラムを上下動可能かつ旋回可能に支持する構成の説明図である。
【図５】本発明の第２例に係る摩擦溶接装置の側断面説明図である。
【符号の説明】
１ 摩擦溶接装置
７ ベースフレーム
１１Ｆ，１１Ｒ ワークテーブル
１７ テーブル昇降作動装置
１９ 位置決め部材
２５ ラム
２７ ワーク押え部材
３１ ラム固定装置
３７ 固定用シリンダ
４１，１０５ 溶接加工ヘッド
５３ 溶接工具
５３Ｐ プローブ
５９ ラム昇降シリンダ
８５ ワーク保持部材
８７Ａ，８７Ｂ ワーク固定装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction welding apparatus that performs friction welding of non-ferrous metals such as aluminum and copper and alloys thereof, and more particularly to a friction welding apparatus for manufacturing a cylindrical product.
[0002]
[Prior art]
As a prior example according to the present invention, for example, there is JP-A-7-505090.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the preceding example, the probe of the welding tool is made to face the joint surface between the first workpiece and the second workpiece to be welded, and frictional heat is generated between the joint surface and the probe by rotation of the probe with respect to the joint surface. In this configuration, the joint surfaces of the first and second workpieces are softened and welded by the frictional heat.
[0004]
The preceding example is friction welding in the case where both the first and second workpieces are flat plates, and is not configured to perform friction welding of a cylindrical workpiece, for example.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the conventional problems as described above, and the invention according to claim 1 is a work that supports the joint surface between the first work and the second work so as to be welded together. A table, a ram capable of pressing and fixing the first and second workpieces to the work table, a ram support portion supporting one end of the ram, and a ram fixing device capable of fixing and releasing the other end of the ram A welding tool having a probe for generating frictional heat between the joint surfaces of the first and second workpieces, and a spindle on which the welding tool can be attached and detached and driven to rotate. And a machining head that is movable in the direction along.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, at least one of the work table and the ram is provided so as to be movable up and down.
[0007]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the ram is provided so as to be turnable horizontally.
[0008]
In the invention according to claim 4, the joint surface of the first and second workpieces W1, W2 supported by the workpiece holding member at a position above the workpiece holding member supported at one end by a support bracket provided on the frame. A welding head for performing the welding is provided so as to be movable in the left-right direction.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Referring to FIG. 1, the friction welding apparatus 1 according to this example includes a box-shaped base frame 7 in which left and right base plates 5L and 5R are integrated on the left and right of front and rear base plates 3F and 3R. A plurality of bar-shaped support members 9F and 9R extending in the front-rear direction are supported on 3F and 3R at appropriate intervals in the left-right direction.
[0010]
The plurality of front support members 9F and the plurality of rear support members 9R are provided symmetrically in the front-rear direction. The plurality of front support members 9F constitute the front work table 11F, and the plurality of rear support members. 9R constitutes a rear work table 11R.
[0011]
Each support member 9F on the front side is horizontally supported on an upper part of an elevating member 15 that is supported by each guide member 13 provided on the front base plate 3F so as to be movable up and down. In order to move the elevating member 15 up and down, the base plate 3F is provided with an appropriate table elevating operation device 17 such as a hydraulic cylinder. Then, the support member 9F at an appropriate position is provided with a positioning member 19 which can be projected and retracted with respect to the upper surface of the support member 9F via a parallel link mechanism 21 and a positioning operation device (not shown) for operating the parallel link mechanism 21. It can be moved up and down.
[0012]
Accordingly, when the table lifting / lowering operation device 17 is operated, the front work table 11F is moved up and down, and when the positioning operation device is operated and the parallel link mechanism 21 is moved up and down, the positioning member 19 is moved up and down and in the front-rear direction. Therefore, the workpiece on the work table 11F can be positioned in the front-rear direction.
[0013]
By the way, although each support member 9F in the work table 11F is illustrated as a structure that moves up and down by each table elevating operation device 17, for example, one table elevating operation device via an appropriate interlocking mechanism such as a link mechanism or a cam mechanism. It is also possible to adopt a configuration in which the plurality of support members 9F are moved up and down simultaneously.
[0014]
Since the configuration of the rear work table 11R is symmetrical with the configuration of the front work table 11F described above, the same reference numerals are given to the components having the same functions in the rear work table 11R. Detailed description is omitted.
[0015]
A column 23 is erected on one side of the base frame 7 in the left-right direction. A base end portion of a ram 25 extending horizontally in the left-right direction is supported on the column 23 so as to be movable up and down. A work pressing member 27 extending in the left-right direction is integrally provided on the lower surface of the ram 25. The vertical movement of the ram 25 is performed by a ram lifting / lowering operation device (not shown) such as a hydraulic cylinder built in the column 23 as a ram support member that supports one end of the ram 25.
[0016]
A locked member 29 is provided on the distal end side of the ram 25, and a ram fixing device 31 capable of fixing and releasing the distal end side of the ram 25 via the locked member 29 is provided on the base frame 7. is there.
[0017]
More specifically, the lower end portion of the hook member 33 whose tip can be engaged with the locking recess 29C formed in the locked member 29 is movable up and down via a pin to the bracket 35 fixed to the base plate 5L. It is pivotally attached. A yoke bracket 39 is provided at the front end of a piston rod 37P provided in a swingable fixing cylinder 37 so as to be movable up and down. The front end of the yoke bracket 39 is an intermediate portion of the hook member 33. It is pivotally connected to.
[0018]
Therefore, when the piston rod 37P is moved up and down by the fixing cylinder 37, the hook member 33 is turned up and down via the yoke bracket 39, and the tip of the hook member 33 is engaged with the engaged member 29. The engagement and disengagement with respect to the concave portion 29C is performed, and the distal end portion of the ram 25 is fixed and released.
[0019]
Note that the lower surface of the engaging recess 29C or the distal end of the hook member 33 so that a downward component force is generated when the distal end of the hook member 33 is engaged with the engaging recess 29C of the locked member 29. It is desirable to have a configuration in which an inclined surface is formed on at least one of the lower surfaces.
[0020]
In order to perform friction welding of the joint surfaces of the first and second workpieces (channel materials) W1 and W2 having a U-shaped cross section supported by the front and rear work tables 11F and 11R, the base frame 7 is welded. A processing head 41 is provided so as to be movable in the left-right direction.
[0021]
More specifically, a guide member 43 extending in the left-right direction is attached to the base plate 3F, and a slide member 45 is supported on the guide member 43 so as to reciprocate in the left-right direction. The nut member 47 provided in the slide member 45 is screwed with ball screws 49 that are rotatably supported by the left and right base plates 5L and 5R at both ends. The ball screw 49 is connected to a servo motor (not shown) mounted on the base plate 5R, and the moving speed and moving position of the slide member 45 in the left-right direction are determined by the servo motor as an example of a speed / position detector. It is detected by a provided rotary encoder (not shown).
[0022]
The processing head 41 is mounted on the slide member 45 so as to be slightly rotatable in the left-right direction. A spindle 51 having an upper end protruding upward is supported on the machining head 41 so as to be rotatable and vertically movable. The upper end of the spindle 51 has the first and second workpieces W1 and W2. A welding tool 53 having a probe 53P for generating frictional heat with the joint surface is attached in a detachable and replaceable manner.
[0023]
The welding tool 53 is made of, for example, tool steel or cemented carbide having higher hardness than the workpieces W1 and W2 made of non-ferrous metal such as aluminum or an alloy thereof, copper or an alloy thereof, and has a large diameter shank. This is a configuration in which a small-diameter probe 55P having a length substantially equal to the thickness of the workpiece is projected from the center of the upper surface of the part.
[0024]
In the configuration as described above, the first and second workpieces W1 and W2 are placed on the front and rear work tables 11F and 11R, and the ram 25 is positioned in the first and second workpieces W1 and W2. In addition, the workpieces W1 and W2 are positioned by the front and rear positioning members 19 so that the joint surfaces of the first and second workpieces W1 and W2 are positioned vertically above the welding tool 53.
[0025]
After joining and positioning the welding surfaces of the first and second workpieces W1 and W2 as described above, the tip of the hook member 33 in the ram fixing device 31 is engaged with the locking recess 29C of the locked member 29. At the same time, the front and rear work tables 11F and 11R are raised, and the joint surfaces of the first and second works W1 and W2 are brought into contact with and fixed to the work pressing member 27 provided on the ram 25.
[0026]
After that, when the spindle 51 is rotated and the spindle 51 is raised by the motor M provided in the welding head 41 so that the probe 53P of the welding tool 53 faces the joining surface of the workpieces W1 and W2, the probes for the workpieces W1 and W2 are detected. The rotation of 53P generates frictional heat between the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 and the probe 53P, and a portion of the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 is softened by the frictional heat.
[0027]
As described above, after a part of the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 is softened, the probe 53P in the welding tool 53 is immersed in the softened portion, and the workpieces W1 and W2 are placed on the upper surface of the large-diameter shank portion in the welding tool 53. When the processing head 41 is moved in the left-right direction along the joining surface while holding the lower surface and the softened portion in a pressed state, softening due to frictional heat between the rotation of the probe 53P and the joining surfaces of the workpieces W1 and W2. The region gradually moves along the joint surface.
[0028]
Since the softened metal on the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 is agitated to the rear side in the movement direction of the probe 53P by the rotation of the probe 53P, it is moved and solidified, so that the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 are welded. is there.
[0029]
As described above, when moving along the joint surface while pressing the lower surfaces of the workpieces W1 and W2 with the lower surface of the large-diameter shank portion of the welding tool 53, the workpiece is placed in front of the moving direction of the welding tool 53. Downfall may occur and resistance may increase. In this case, the welding tool 53 is slightly inclined so that the front side in the moving direction of the upper surface of the shank portion of the welding tool 53 is lowered.
[0030]
In this example, since the machining head 41 is provided so as to be slightly rotatable (tiltable) in the left-right direction with respect to the slider member 45 movable in the left-right direction, the upper surface of the shank portion of the welding tool 53 is moved. It is easy to make it inclined so that the front side in the direction is slightly lower, and the machining head 41 can be moved in the left-right direction while being slightly inclined in the left-right direction (moving direction). .
[0031]
That is, in this example, the welding tool 53 can be held in a slightly inclined state so that the tip end side precedes the moving direction with respect to the workpieces W1 and W2. Therefore, when welding the joint surface by frictional heat between the joint surfaces of the workpieces W1 and W2 and the probe 53P in the welding tool 53, it is possible to suppress resistance due to the workpiece falling on the front side in the moving direction of the welding tool 53. Is.
[0032]
After the friction welding of the lower joint surfaces of the first and second workpieces W1 and W2 is performed by the operation as described above, the front end of the ram 25 is fixed by the ram fixing device 31 and the front and rear work tables 11F are released. , 11R is lowered, the workpieces W1, W2 can be extracted so as to be extracted toward the tip side of the ram 25. Therefore, after the workpieces W1, W2 are taken out along the ram 25 in the left-right direction, the workpieces W1, W2 are turned upside down and positioned on the work tables 11F, 11R so that the ram 25 is positioned inside again. By fixing the work tables 11F and 11R with the ram 25 and repeating the operation as described above, the two joint surfaces of the channel-shaped works W2 and W2 can be friction welded.
[0033]
That is, according to this example, the channel-shaped workpieces W1 and W2 are faced to each other and joined, and the joined portion is friction welded to easily manufacture a cylindrical product.
[0034]
Note that the workpiece is not limited to a channel-shaped workpiece, and for example, a workpiece that has been bent into a cylindrical shape by a vendor or the like can be easily handled. In the above description, the work tables 11F and 11R are moved up and down. However, the work W1 and W2 may be pressed and fixed by moving the ram 25 up and down.
[0035]
FIG. 3 shows another configuration of the ram fixing device 31. In this example, the hook member 33 is pivotally attached to the tip of the piston rod 37P in the fixing cylinder 37 via a pin 55, and the hook member 33 is attached to the hook member 33 by an urging means such as a torsion spring (not shown). It is biased in a direction away from the locking member 29. Then, when the piston rod 37P is lowered, a hook guide member 57 is provided for rotating the hook member 33 upward so as to engage with the locked member 29.
[0036]
According to the above configuration, when the piston rod 37P in the fixing cylinder 37 is raised, the hook member 33 is separated from the locked member 29 of the ram 25 by the action of the urging means, and the front end side of the ram 25 is released. Next, when the piston rod 37P is lowered, the hook member 33 is rotated to the ram 25 side by the hook guide member 57 and engaged with the locked member 29 provided at the tip of the ram 25. The tip end side of 25 is pressed downward. Therefore, the workpieces W1, W2 can be securely fixed to the work tables 11F, 11R.
[0037]
That is, the configuration of the ram fixing device 31 can be implemented in various modes by making appropriate changes.
[0038]
FIG. 4 shows a modified example of the support part of the ram 25. In this modified example, a swing column 61 is supported by a piston rod 59P that can move up and down in a ram lifting cylinder 59 provided in the base frame 7 so that the swing column 61 can be rotated horizontally, and the base of the ram 25 is fixed to the swing column 61. This is the configuration.
[0039]
According to this configuration, the ram 25 can be moved up and down by the operation of the ram lifting cylinder 59, the workpieces W1 and W2 can be pressed and fixed to the work tables 11F and 11R, and the ram 25 can be turned horizontally. Can do.
[0040]
Therefore, after the first and second workpieces W1 and W2 are welded in a cylindrical shape, the position where the cylindrical product is removed from the ram 25 can be changed to the front-rear direction without being limited to the left-right direction. Therefore, it is possible to remove the product from the ram 25 more easily.
[0041]
FIG. 5 shows a second example of the friction welding apparatus.
[0042]
The welding apparatus 71 according to this example includes left and right side frames 73L and 73R, and the upper portions of the side frames 73L and 73R are integrally connected by front and rear upper beam members 75 and 77, and the lower portion is a lower portion. The beam 79 is integrally connected.
[0043]
A support bracket 81 is provided on one of the left and right sides of the side frames 73L and 73R and the upper and lower beam members, and a pivot shaft 83 is supported on the support bracket 81 so as to be rotatable vertically. ing. A base side of a work holding member 85 extending horizontally in the left-right direction (the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 5) is integrally attached to the upper portion of the rotation shaft 83.
[0044]
The workpiece holding member 85 supports the joined surfaces of the channel-like first and second workpieces W1 and W2 in a joined state, and the tip side is fixed to the frame via a fixing device (not shown). It can be fixed to.
[0045]
First and second workpiece fixing devices 87A and 87B are provided to fix the first and second workpieces W1 and W2 supported by the workpiece holding member 85 in a stationary state.
[0046]
More specifically, brackets 89 are attached to a plurality of portions in the left and right direction below the rear beam member 77, and each bracket 89 has a pressing pad 91 for pressing the second workpiece W2 at the lower end. A provided bell crank-shaped pressing arm 93 is rotatably attached via a pin 95. And the upper part of each said press arm 93 is connected with the piston rod 97P with which the press cylinder 97 with which each bracket 89 was mounted | worn was able to reciprocate suitably.
[0047]
With the above configuration, the upper part of the pressing arm 93 is pressed by the piston rod 97P of the pressing cylinder 97, whereby the second work W2 is pressed and fixed to the work holding member 85 in a non-moving state by the lower end portion of the pressing arm 93. It is something that can be done.
[0048]
The second workpiece fixing device 87B is attached to the front beam member 75. In other words, L-shaped pressing arms 99 each having a pressing pad 91 at the lower end are supported via a guide member 101 at a plurality of positions in the left-right direction of the beam member 75 so as to be movable up and down. In addition, piston rods 103 </ b> P that are movable up and down in a plurality of pressing cylinders 103 attached to the beam member 75 are appropriately connected to the pressing arms 99.
[0049]
Therefore, by operating the pressing cylinder 103, the first work W1 on the work holding member 85 can be pressed and fixed in an immobile state by the pressing arm 99.
[0050]
A welding head 105 that performs friction welding on the joint surfaces of the first and second workpieces W1 and W2 is provided to be movable in the left-right direction along the joint surfaces. The welding head 105 has a configuration in which the above-described welding head 41 is turned upside down, and the configuration for moving in the left-right direction is also the same, so components having the same functions are denoted by the same reference numerals. Therefore, the duplicated explanation is omitted.
[0051]
In the above configuration, after the first and second workpieces W1 and W2 are supported on the workpiece holding member 85, the workpieces W1 and W2 are pressed and fixed to the workpiece holding member 85 by the workpiece fixing devices 87A and 87B. Similar to the first example, frictional heat is generated between the probe 53P of the welding tool 53 and the joint portion of the workpieces W1 and W2, and the welding head 105 is moved in the left-right direction along the joint surface in the same manner as described above. Thus, friction welding of the workpieces W1, W2 can be performed.
[0052]
After the friction welding of the workpieces W1 and W2, the fixing of the tip end portion of the workpiece holding member 85 is released, and the tip end portion of the workpiece holding member 85 is horizontally rotated forward (rightward in FIG. 5). The cylindrical product can be removed from the work holding member 85.
[0053]
That is, also in this example, friction welding of a cylindrical product can be performed using a workpiece bent into a channel shape or a cylindrical shape.
[0054]
In this example, the workpiece holding member 85 is configured to be cantilevered, and a notch is formed in the frame or the like of the portion facing the tip of the workpiece holding member 85 so that the tip side of the workpiece holding member 85 is It is also possible to adopt a configuration in which the workpiece can be attached / detached by opening. That is, the work holding member 85 may be configured not to turn horizontally.
[0055]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the invention according to claim 1 includes a work table that supports a joint surface between the first work and the second work so as to be welded, A ram capable of pressing and fixing the second workpiece to the work table; a ram support portion supporting one end of the ram; a ram fixing device capable of fixing and releasing the other end of the ram; and the first and second rams. A welding tool provided with a probe for generating frictional heat with the joint surface of the workpiece and a spindle that can be attached to and detached from the welding tool and can be driven and rotated, and is movable in the direction along the joint surface. The first and second workpieces on the work table can be easily welded to the cylindrical product surrounding the ram, and the ram surrounds the cylindrical product. Even from the ram It is capable of performing removal of the goods easily.
[0056]
Also, when welding workpieces, the workpiece is pressed against the workpiece table with a ram, so when generating frictional heat between the probe and workpiece, the workpiece is not moved, and friction welding is performed. It can be done reliably.
[0057]
In the invention according to claim 2, in the invention according to claim 1, since at least one of the work table and the ram is provided so as to be movable up and down, it is easy to press and fix the work to the work table by the ram. The product welded in a cylindrical shape can be easily removed from the ram.
[0058]
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the ram is provided so as to be horizontally pivotable, so that the product welded in a cylindrical shape can be easily detached from the ram. Is.
[0059]
In the invention according to claim 4, the joint surface of the first and second workpieces W1, W2 supported by the workpiece holding member at a position above the workpiece holding member supported at one end by a support bracket provided on the frame. Since the welding head for performing the welding is provided so as to be movable in the left-right direction, the product welded in a cylindrical shape can be easily detached from the workpiece holding member.
[0060]
In other words, there is no problem even when a workpiece bent into a channel shape or a cylindrical shape is joined and welded to a cylindrical product.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory perspective view of a friction welding apparatus according to a first example of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory side sectional view of the main part of the friction welding apparatus according to the first example of the present invention. FIG. 3 is an explanatory view showing a second example of the ram fixing device.
FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration for supporting a ram so that it can move up and down and turn.
FIG. 5 is an explanatory side sectional view of a friction welding apparatus according to a second example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Friction welding apparatus 7 Base frame 11F, 11R Work table 17 Table raising / lowering operating device 19 Positioning member 25 Ram 27 Work holding member 31 Ram fixing device 37 Cylinder 41,105 Welding head 53 Welding tool 53P Probe 59 Ram raising / lowering cylinder 85 Work holding member 87A, 87B Work fixing device