JP4067189B2

JP4067189B2 - Friction welding equipment

Info

Publication number: JP4067189B2
Application number: JP21601798A
Authority: JP
Inventors: 広一川浦; 修石川
Original assignee: Toyota Industries Corp; Izumi Machine Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Izumi Machine Mfg Co Ltd
Priority date: 1998-07-30
Filing date: 1998-07-30
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2018-07-30
Also published as: CN1137799C; KR20000012058A; CN1247786A; JP2000042761A; KR100359398B1; TW416883B

Description

【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ための摩擦圧接装置に関するものである。
【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知られている。それは、接合しようとするワークを接触させ、加圧しつつ接触面に相対運動を起こさせ、発生する摩擦熱で接合面付近を加熱して圧接する方法である。この摩擦圧接方法は、異種金属間の圧接ができることと、材料や電気の消費が少ないことと、生産性及び接合精度の面で優れていることなどの特徴がある。現在では多量生産用の溶接法として特に棒材や管材などの素材に広く適用されている。
【０００３】
図５〜図７は、３個のワークＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３を接合する従来の摩擦圧接装置を示す。図５において、摩擦圧接装置の設備ベース３０の上面３０ａを作業面とし、その上面３０ａには、第１及び第２リニアガイド３４，４０が長手方向（Ｙ方向）に延設されている。第１主軸ユニット３１が第１リニアガイド３４に、第２主軸ユニット３２が第２リニアガイド４０にそれぞれ設置され、両主軸ユニット３１，３２はそれぞれリニアガイド３４，４０に沿って移動可能になっている。
【０００４】
第１及び第２主軸ユニット３１，３２には、主軸３１ａ，３２ａが回転可能に設けられている。主軸３１ａ，３２ａは主軸箱３１ｂ，３２ｂ内に配置されたギア３１ｃ，３２ｃを介して回転用サーボモータ３１ｄ，３２ｄと駆動連結されている。主軸３１ａ，３２ａの先端にはチャック３１ｅ，３２ｅが取り付けられており、それぞれワークＷ１２，Ｗ１３を固定する。
【０００５】
第１及び第２主軸ユニット３１，３２の下面には、設備ベース３０内に突出するアーム３５，３９が設けられている。そのアーム３５，３９にはスライド用サーボモータ３６，４１により駆動される圧接送りシャフトとしてのボールネジ３７，３８が螺合されている。そして、ボールネジ３７，３８を正逆回転させると、第１及び第２主軸ユニット３１，３２は、ボールネジ３７，３８とアーム３５，３９との間に発生する推進力によりＹ方向に移動する。
【０００６】
第１及び第２主軸ユニット３１，３２の間には、ワークＷ１１を挟持する固定クランプ４２と移動クランプ４３が配置されている。固定クランプ４２はその脚部４２ａが設備ベース３０の上面３０ａに固定されている。固定クランプ４２は、図７に示すように、上部に一対の挟持アーム部４２ｂ，４２ｃを備えている。挟持アーム部４２ｂ，４２ｃは、前記脚部４２ａに対してＹ方向と直交する方向（前後方向）に移動しワークＷ１１を挟持固定する。
【０００７】
移動クランプ４３はその脚部４３ａが前記第２リニアガイド４０に設置されている。移動クランプ４３の脚部４３ａは、第２リニアガイド４０に沿ってＹ方向に移動し所定の位置で固定されている。移動クランプ４３は、図７に示すように、上部に一対の挟持アーム部４３ｂ，４３ｃを備えている。挟持アーム部４３ｂ，４３ｃは、前記脚部４３ａに対してＹ方向と直交する方向（前後方向）に移動しワークＷ１１を挟持固定する。
【０００８】
そして、固定クランプ４２と移動クランプ４３にて、挟持固定されたワークＷ１１の中心軸線Ｌ０は、第１及び第２主軸ユニット３１，３２の主軸３１ａ，３２ａに設けたチャック３１ｅ，３２ｅに固定されたワークＷ１２，Ｗ１３の中心軸線（主軸３１ａ，３２ａの中心軸線）と一致するようになっている。
【０００９】
上記のように構成された摩擦圧接装置により例えば３つのワークＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３の摩擦圧接を行うときにおいて、図５及び図７に示すように、まず、中間ワークＷ１１を、前記両リニアガイド３４，４０間の所定位置に固設された固定クランプ４２と前記第２リニアガイド４０の上に移動可能に配設された移動クランプ４３に固定し、中間ワークＷ１１の両側のワークＷ１２，Ｗ１３をそれぞれ前記主軸３１ａ，３２ａのチャック３１ｅ，３２ｅに固定する。それぞれ前記回転用サーボモータ３１ｄ，３２ｄにより主軸３１ａ，３２ａが回転駆動されることによって、ワークＷ１２，Ｗ１３は所定回転数にて回転される。
【００１０】
そして、前記スライド用サーボモータ３６，４１によりボールネジ３７，３８が所定回転方向にて回転駆動されると、第１及び第２主軸ユニット３１，３２は、それぞれアーム３５，３９を介してともにワークＷ１１に向かってＹ方向に平行移動される。そして、回転されるワークＷ１２，Ｗ１３を、両端から回転しないワークＷ１１に接触させると、ワークＷ１１とワークＷ１２の接合部及びワークＷ１１とワークＷ１３の接合部に摩擦熱が発生し、該摩擦熱で前記３つのワークＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３の接合部が軟化される。所望の状態に軟化を進行させてから、ワークＷ１２，Ｗ１３の回転を停止させつつさらにアプセット圧力を加えると、３つのワークＷ１１，Ｗ１２，Ｗ１３の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。
【００１１】
上記の摩擦圧接工程において、第１主軸ユニット３１（第２主軸ユニット３２）の移動及びアプセット圧力は、すべて前記ボールネジ３７（ボールネジ３８）の回転駆動によって行われ、つまり、ボールネジ３７（ボールネジ３８）の回転運動が当該ボールネジ３７（ボールネジ３８）と螺合された前記アーム３５（アーム３９）の直線運動に変わることによって実現されている。従って、摩擦圧接作業中において、ボールネジ３７（ボールネジ３８）とアーム３５（アーム３９）は、第１主軸ユニット３１（第２主軸ユニット３２）の移動により頻繁に作動されるとともに、アプセット圧力の加えにより大きな負荷が付加されるようになっている。その結果、ボールネジ３７（ボールネジ３８）とアーム３５（アーム３９）特にボールネジ３７（ボールネジ３８）は、常に点検及び保全する必要がある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すように、固定クランプ４２の挟持アーム部４２ｂ，４２ｃ及び移動クランプ４３の挟持アーム部４３ｂ，４３ｃは、設備ベース３０の上面３０ａに対して前後方向に配設されている。そして、図６及び図７に示すように、固定クランプ４２及び移動クランプ４３の前側の挟持アーム部４２ｂ，４３ｂは、設備ベース３０の前側面より外方に突出している。固定クランプ４２及び移動クランプ４３の後側の挟持アーム部４２ｃ，４３ｃは、設備ベース３０の後側面より外方に突出している。
【００１３】
このワークＷ１１の中心軸線Ｌ０から前側及び後側の挟持アーム部４２ｂ，４３ｂ，４２ｃ，４３ｃの側端部までの距離をＬ１とすると、この距離Ｌ１は固定クランプ４２の挟持アーム部４２ｂ，４２ｃ及び移動クランプ４３の挟持アーム部４３ｂ，４３ｃの構造上必要な距離であってそれ以上短くすることはできない。
【００１４】
従って、設備ベース３０から前方に張り出す挟持アーム部４２ｂ，４３ｂによって、作業者はそれ以上近づくことができない。その結果、ワークＷ１１を固定クランプ４２及び移動クランプ４３に装着したり取り外す作業は非常に面倒で作業性に問題があった。
【００１５】
また、第１及び第２主軸ユニット３１，３２を移動させるボールネジ３７，３８や同ボールネジ３７，３８に螺合したアーム３５，３９は、設備ベース３０内に配置されていることから、外から直接に点検及び保全作業することができない。そのため、点検及び保全作業を行うたびに、設備ベース３０の上面３０ａに設置された前記主軸箱３１ｂ，３２ｂを取り外さなければならなかった。その結果、ボールネジ３７，３８やアーム３５，アーム３９の点検及び保全作業は非常に手間がかかり作業性に問題があった。
【００１６】
本発明の第１の目的は、ワークの装着したり取り外す作業の作業性の向上を図ることのできる摩擦圧接装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、前記第１の目的に加え点検及び保全作業の作業性の向上を図ることのできる摩擦圧接装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも二つ以上のワーク間を摩擦圧接にて接合する摩擦圧接装置において、前記ワークを摩擦圧接接合させるための圧接機構は、設備ベースの前側面に設けられ、前記前側面は、摩擦圧接装置の載置面に対して垂直に形成され、該圧接機構は、一対の挟持アーム部を有するクランプを備え、前記一対の挟持アーム部は、前記設備ベースの前記前側面と対向するように前記設備ベースを見た場合の該設備ベースに対する縦横を基準とした縦状態に配置され、縦状態に配置された前記一対の挟持アーム部が前記ワークに向かって互いに移動することでワークが挟持固定されることを要旨とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の摩擦圧接装置において、前記圧接機構は、前記設備ベースの前側面に沿って横方向に移動可能な主軸箱を備え、前記主軸箱の駆動機構は前記設備ベースの内部に配置され、前記設備ベースの裏側面は、前記主軸箱の前記駆動機構に向かって開口されていることを要旨とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の摩擦圧接装置において、前記設備ベースの前側面に横方向にリニアガイド部材を延設し、そのリニアガイド部材に前記主軸箱を設置したことを要旨とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の摩擦圧接装置において、前記設備ベースの前側面に横方向に且つ上下平行に一対のリニアガイドレールを延設し、その上下一対のリニアガイドレールに前記主軸箱を設置したことを要旨とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の摩擦圧接装置において、前記主軸箱は第１主軸箱及び第２主軸箱を備え、前記設備ベースの前側面に横方向に且つ上下平行に一対のリニアガイドレールを延設し、その上下一対のリニアガイドレールに前記第１主軸箱及び第２主軸箱を設置したことを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の摩擦圧接装置において、前記駆動機構は、前記主軸箱に突出形成されたアーム及び該アームに螺合されるボールネジを備えていることを要旨とする。
【００２２】
（作用）
請求項１に記載の発明によれば、クランプの一対の挟持アームを縦状態に配置したので、挟持アームの張り出し部分は上下方向に張り出す。その結果、ワークから作業者までの距離は、従来技術の装置の対応する距離に比べ、大幅に低減することができる。つまり、操作者はさらにワークに近づくことができる。その結果、摩擦圧接装置の作業性の向上を図ることができる。
【００２３】
請求項２〜６に記載の発明によれば、請求項１の作用に加えて、従来技術の装置に比べ、圧接機構を取り外さずに、設備ベースの裏側面から開口された部分を介して主軸箱の駆動機構に対するメテンナンスを行うことができる。その結果、摩擦圧接装置の点検及び保全作業を容易にすることができる。
【００２４】
とくに、請求項３及び４に記載の発明によれば、ワークから作業者までの距離は、従来技術の装置の対応する距離に比べ、大幅に低減することができるとともに、主軸箱などを取り外さずに、主軸箱の反対側，即ち設備ベースの裏側面から開口された部分を介して主軸箱の駆動機構に対するメテンナンスを行うことができる。その結果、摩擦圧接装置の作業性の向上を図ることができるとともに、摩擦圧接装置の点検及び保全作業を容易にすることができる。
【００２５】
とくに、請求項５に記載の発明によれば、ワークから作業者までの距離は、従来技術の装置の対応する距離に比べ、大幅に低減することができるとともに、第１及び第２主軸箱などを取り外さずに、第１及び第２主軸箱の反対側，即ち設備ベースの裏側面から開口された部分を介して第１及び第２主軸箱の駆動機構に対するメテンナンスを行うことができる。その結果、摩擦圧接装置の作業性の向上を図ることができるとともに、摩擦圧接装置の点検及び保全作業を容易にすることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一の実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１〜図４に示すように、本実施形態の摩擦圧接装置１０の設備ベース１１は、４つの支承部１１ａと、その４つの支承部１１ａの片側（図２において右側）上部に形成されたベース部１１ｂとから構成されている。本実施形態では、ベース部１１ｂの前側面１１ｒを垂直面とし、その前側面１１ｒを作業面としている。
【００２７】
図３は設備ベース１１の正面図である。図３に示すように、前記ベース部１１ｂの前側面１１ｒの両側には、後述するメンテナンスの必要な部位であるボールネジ１８，２０に向かって開口するように水平方向の長方形状の第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄがそれぞれ設けられている。両貫通孔１１ｃ，１１ｄの上下方向の間隔は同一高さに形成している。また、両貫通孔１１ｃ，１１ｄの横方向の間隔は第１貫通孔１１ｃより第２貫通孔１１ｄを長くしている。第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄの間には、ベース部１１ｂの裏側面１１ｅから長方形状の凹部１１ｆが設けられている。凹部１１ｆの上下方向の間隔は前記両貫通孔１１ｃ，１１ｄの上下方向の間隔と同じ高さに形成している。
【００２８】
そして、第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄ及び凹部１１ｆを設けることによって、ベース部１１ｂ内には、互いに平行する４つの壁部１１ｇ，１１ｈ，１１ｊ，１１ｋが形成される。各壁部１１ｇ〜１１ｋには、中心軸線を一致する貫通孔１１ｍ，１１ｎ，１１ｏ，１１ｐがそれぞれ設けられている。
【００２９】
また、図１〜図４に示すように、前記ベース部１１ｂの前側面１１ｒには、前記第１貫通孔１１ｃの上下両側に位置するように互いに平行する２本の軌道からなるリニアガイド部材としての第１リニアガイドレール１２が横方向に延設して設けられている。
【００３０】
同様に、前記ベース部１１ｂの前側面１１ｒには、前記第２貫通孔１１ｃ及び凹部１１ｆの上下両側に位置するように互いに平行する２本の軌道からなるリニアガイド部材としての第２リニアガイドレール１３が横方向に延設して設けられている。第１及び第２リニアガイドレール１２，１３は、上下一対の第１リニアガイドレール１２の間隔と、上下一対の第２リニアガイドレール１３の間隔が一致するとともに、その間隔の中間位置を通過する中間線が共に一致するように設置されている。また、第１及び第２リニアガイドレール１２，１３は、前記中間線と前記貫通孔１１ｍ，１１ｎ，１１ｏ，１１ｐの中心軸線とを通過する面が水平面となるように設置されている。
【００３１】
さらに、図１に示すように、前記ベース部１１ｂの前側面１１ｒには、両リニアガイドレール１２，１３間の所定位置に圧接機構を構成する固定クランプ１４が固着されている。固定クランプ１４はその脚部１４ａが前側面１１ｒに固定されている。固定クランプ１４は、一対の挟持アーム部１４ｂ，１４ｃを備えている。上側の挟持アーム部１４ｂと下側の挟持アーム部１４ｃは、設備ベース１１の前側面１１ｒに対して長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（上下方向）に並設されている。そして、挟持アーム部１４ｂ，１４ｃは、Ｙ方向と直交する方向（上下方向）に移動しワークＷ３を挟持固定する。
【００３２】
第２リニアガイドレール１３には、移動クランプ１７が設置されていて、その移動クランプの脚部１７ａが第２リニアガイドレール１３に沿ってＹ方向に移動し所定の位置で固定される。移動クランプ１７は、一対の挟持アーム部１７ｂ，１７ｃを備えている。
【００３３】
上側の挟持アーム部１７ｂと下側の挟持アーム部１７ｃは、設備ベース１１の前側面１１ｒに対してＹ方向と直交する上下方向に並設されている。そして、挟持アーム部１７ｂ，１７ｃは、Ｙ方向と直交する上下方向に移動しワークＷ３を挟持固定する。
【００３４】
図１及び図４に示すように、第１リニアガイドレール１２の上には、圧接機構を構成する第１主軸ユニット１５の第１主軸箱１５ａが移動可能に設置されている。
【００３５】
第１主軸ユニット１５には、主軸１５ｂが回動可能に設けられている。主軸１５ｂは、前記第１主軸箱１５ａ内に配置されたギア１５ｃを介して第１主軸箱１５ａ上に固着された回転用サーボモータ１５ｄと駆動連結されている。主軸１５ｂの先端にはワークＷ１を挟持固定するチャック１５ｅが取り付けられている。そして、チャック１５ｅに挟持固定されたワークＷ１は、その中心軸線が前記固定及び移動クランプ１４，１７に挟持固定されるワークＷ３の中心軸線Ｌ０と一致するようになっている。
【００３６】
また、図４に示すように、前記第１主軸箱１５ａの後側面１５ｆには、アーム１５ｇが突出形成されている。第１主軸箱１５ａが横から移動可能に第１リニアガイドレール１２の上に設置されたとき、前記アーム１５ｇは、前記設備ベース１１の第１貫通孔１１ｃ内に内在されるようになっている。
【００３７】
アーム１５ｇの先端には、貫通孔１５ｈが設けられている。前記貫通孔１５ｈは、前記貫通孔１１ｍ，１１ｎに回転可能に支持されているボールネジ１８が螺合されている。従って、ボールネジ１８を回転させれば、アーム１５ｇ（第１主軸箱１５ａ）はボールネジ１８（第１リニアガイドレール１２）に沿って直線運動する。
【００３８】
前記ボールネジ１８の基端は、前記ベース部１１ｂの左側面に固設されたサーボモータ１９の回転軸と駆動連結されている。
第２リニアガイドレール１３の上には、圧接機構を構成する第２主軸ユニット１６の第２主軸箱１６ａが移動可能に設置されている。第２主軸ユニット１６には、主軸１６ｂが回動可能に設けられている。主軸１６ｂは、前記第２主軸箱１６ａ内に配置されたギア１６ｃを介して第２主軸箱１６ａ上に固着された回転用サーボモータ１６ｄと駆動連結されている。主軸１６ｂの先端にはワークＷ２を挟持固定するチャック１６ｅが取り付けられている。そして、チャック１６ｅに挟持固定されたワークＷ２は、その中心軸線が前記固定及び移動クランプ１４，１７に挟持固定されるワークＷ３の中心軸線Ｌ０と一致するようになっている。
【００３９】
また、前記第２主軸箱１６ａの後側面１６ｆには、アーム１６ｇが突出形成されている。第２主軸箱１６ａが移動可能に第２リニアガイドレール１３の上に設置されたとき、前記アーム１６ｇは、前記設備ベース１１の第２貫通孔１１ｄ内に内在されるようになっている。
【００４０】
アーム１６ｇの先端には、貫通孔１６ｈが設けられている。前記貫通孔１６ｈは、前記貫通孔１１ｍ，１１ｎに回転可能に支持されているボールネジ２０が螺合されている。従って、ボールネジ２０を回転させれば、アーム１６ｇ（第２主軸箱１６ａ）はボールネジ２０（第２リニアガイドレール１３）に沿って直線運動する。
【００４１】
前記ボールネジ２０の基端は、前記ベース部１１ｂの右側面に固設されたサーボモータ２１の回転軸と駆動連結されている。
次に、上記のように構成された摩擦圧接装置１０の動作について簡単に説明する。
【００４２】
この摩擦圧接装置１０は、同時に３つのワークを一体に摩擦圧接させることができる。この摩擦圧接装置１０により例えば３つのワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３の摩擦圧接を行うときにおいて、まず、図１及び図４に示すように、中間のワークＷ３を前記固定クランプ１４及び移動クランプ１７に挟持固定させる。この場合、ワークＷ３の長さによって、移動クランプ１７の位置を、移動クランプ１７を前記第２リニアガイドレール１３上で移動させることにより調整する。つまり、ワークＷ３の一端を固定クランプ１４に挟持固定してから、ワークＷ３の他端の挟持位置を位置調整して移動クランプ１７に挟持固定する。また、ワークＷ１を前記第１主軸ユニット１５のチャック１５ｅに挟持固定させ、ワークＷ２を前記第２主軸ユニット１６のチャック１６ｅに挟持固定させる。
【００４３】
そして、ワークＷ１は、前記主軸１５ｂが回転用サーボモータ１５ｄにより回転駆動されることによって、所定回転数にて回転される。
また、第１主軸ユニット１５は、前記ボールネジ１８がスライド用サーボモータ１９により所定回転方向にて回転駆動されることによって、アーム１５ｇとともにワークＷ３に向かって主軸１５ｂの中心軸線方向（Ｙ方向）に平行移動される。そして、回転されるワークＷ１を、回転しないワークＷ３に接触させると、両ワークＷ１，Ｗ３の接合部に摩擦熱が発生し、該摩擦熱で前記両ワークＷ１，Ｗ３の接合部が軟化される。所望の状態に軟化を進行させてから、ワークＷ１の回転を停止させつつさらにアプセット圧力を加えると、両ワークＷ１，Ｗ３の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。
【００４４】
一方、それと同時に、ワークＷ２は、前記主軸１６ｂが回転用サーボモータ１６ｄにより回転駆動されることによって、所定回転数にて回転される。
また、第２主軸ユニット１６は、前記ボールネジ２０がスライド用サーボモータ２１により所定回転方向にて回転駆動されることによって、アーム１６ｇとともにワークＷ３に向かって主軸１６ｂの中心軸線方向（Ｙ方向）に平行移動される。そして、回転されるワークＷ２を、回転しないワークＷ３に接触させると、両ワークＷ２，Ｗ３の接合部に摩擦熱が発生し、該摩擦熱で前記両ワークＷ２，Ｗ３の接合部が軟化される。所望の状態に軟化を進行させてから、ワークＷ２の回転を停止させつつさらにアプセット圧力を加えると、両ワークＷ２，Ｗ３の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。そうすると、ワークＷ１，Ｗ２，Ｗ３は一体に接合される。
【００４５】
次に、上記のように構成された本実施形態の摩擦圧接装置１０の特徴について説明する。
（１）本実施形態では、第１主軸ユニット１５の第１主軸箱１５ａは、設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに設けられた第１リニアガイドレール１２の上に移動可能に設置され、第２主軸ユニット１６の第２主軸箱１６ａは、設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに設けられた第２リニアガイドレール１３の上に移動可能に設置されている。つまり、第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａの摺動部は、設備ベース１１の前面に配置されている。つまり、圧接機構を構成する第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａは、縦状態となるように配置されている。
【００４６】
また、本実施形態では、固定クランプ１４は設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに固定され、移動クランプ１７は設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに設けられた第２リニアガイドレール１３の上に移動可能に設置されている。そして、図４に示すように、両クランプ１４，１７のワーク挟持アーム部１４ｂ，１４ｃ，１７ｂ，１７ｃは各々上下方向に配置されている。つまり、圧接機構を構成する固定クランプ１４及び移動クランプ１７は、縦状態となるように配置されている。
【００４７】
従って、図４に示すように、ワークＷ１〜Ｗ３から作業者までの距離を意味する第１，第２主軸ユニット１５，１６と固定クランプ１４及び移動クランプ１７の中心軸線Ｌ０から操作者側の装置端面までの距離Ｌは、固定及び移動クランプ１４，１７の張り出し部が上下方向に張り出し、前方に張り出さないので、図７に示す従来技術の装置の対応する距離Ｌ１に比べ、大幅に低減することができる。つまり、操作者はワークＷ１〜Ｗ３に近づくことができる。その結果、操作者はワークＷ１〜Ｗ３を第１，第２主軸ユニット１５，１６及びクランプ１４，１７に装着する又は取り外す作業を容易に行うことができる。即ち、摩擦圧接装置１０の作業性の向上を図ることができる。
【００４８】
（２）本実施形態では、第１主軸ユニット１５の第１主軸箱１５ａは、設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに設けられた第１リニアガイドレール１２の上に移動可能に設置され、第２主軸ユニット１６の第２主軸箱１６ａは、設備ベース１１のベース部１１ｂの前側面１１ｒに設けられた第２リニアガイドレール１３の上に移動可能に設置されている。第１主軸箱１５ａのアーム１５ｇと螺合した第１主軸ユニット１５を移動駆動させるボールネジ１８は、ベース部１１ｂの貫通孔１１ｍ，１１ｎ間に配置されている。第２主軸箱１６ａのアーム１６ｇと螺合した第２主軸ユニット１６を移動駆動させるボールネジ２０は、ベース部１１ｂの貫通孔１１ｏ，１１ｐ間に配置されている。
【００４９】
また、図３に示すように、前記ベース部１１ｂの前側面１１ｒの両側には、水平方向の長方形状の第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄがそれぞれ設けられている。
【００５０】
従って、ボールネジ１８，２０を点検及び保全作業をする場合、第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａを取り外さずに、第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａの反対側、即ち設備ベース１１の裏側から貫通孔１１ｃ及び貫通孔１１ｄを介して点検及び保全作業を行うことができる。その結果、摩擦圧接装置１０の点検及び保全作業を容易に行うことができる。
【００５１】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○上記実施形態に記載したような、それ以外の具体的な圧接機構であるクランプ構造、回転構造、主軸駆動構造、スライド構造及び制御方式、（単頭、両頭の）ワーク形式等々は一切限定されず、あらゆる構造の摩擦圧接装置に適用可能である。例えば、第１，第２主軸ユニット１５，１６の主軸１５ｂ，１６ｂを回転駆動するサーボモータ１５ｄ，１６ｄを通常のモータにして実施してもよい。また、第１，第２主軸ユニット１５，１６の第１，第２主軸箱１５ａ，１６ａを水平移動に駆動するボールネジ１８，２０とサーボモータ１９，２１を、油圧シリンダ駆動機構にして実施してもよい。この場合、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
○上記実施形態に記載したような、設備ベースの裏側の開口形状、開口数、開口構造は、保全性が得られれば全く限定されない。例えば、第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄ間に設けられた凹部１１ｆを省略して、または第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄと凹部１１ｆとを連通させて１つの貫通孔にして実施してもよい。さらに、貫通孔を３つ以上に設けてもよい。第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄの代わりに、例えば板材間に支柱を設けて実施してもよい。要は、メンテナンスの必要な部位が外部から容易に作業できるような、外部と連続した空間を有していればよい。
【００５３】
○また、ベース部１１ｂに設けられた第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄ及び凹部１１ｆの縦断面形状は、長方形状に限定されなく、円状、楕円状或いは長方形以外の多角形状にしてもよい。
【００５４】
○さらに、第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄと凹部１１ｆを省略して実施してもよい。この場合、摩擦圧接装置の保全性は従来と変わらないが、作業性向上の効果を得ることができる。
【００５５】
○上記実施形態では、第１，第２主軸ユニット１５，１６を同時に作動（同期）させるように実施したが、第１，第２主軸ユニット１５，１６を別々に作動させるように実施してもよい。この場合、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５６】
○上記実施形態では、アーム１５ｇ，１６ｇは、それぞれ第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａの後側面１５ｆ，１６ｆから突出形成されて実施したが、アーム１５ｇ，１６ｇを別部材として、それぞれ第１及び第２主軸箱１５ａ，１６ａの後側面１５ｆ，１６ｆに固着させるように実施してもよい。この場合、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
○また、図４に示すように、第１，第２貫通孔１１ｃ，１１ｄの装置裏側開口部には、それぞれ２点鎖線で示す第１，第２防塵カバー１１ｓ，１１ｔを開閉可能に設けて実施してもよい。この場合、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
○第１，第２主軸ユニット１５，１６のうちいずれか１を省略して、つまり１つの主軸ユニット１５（又は主軸ユニット１６）から構成される摩擦圧接装置に具体化して実施してもよい。この場合、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５９】
○固定クランプ１４及び移動クランプ１７のうちいずれか１を省略して実施してもよい。
○第１，第２リニアガイドレール１２，１３は、それぞれ１本の軌道からなってもよい。また、リニアガイド部材をガイドレール以外例えばＶ字溝にて実施してもよい。
【００６０】
○上記実施形態において圧接機構を配置する「縦状態」とは、完全に垂直に限定されるのではなく、垂直から（設備ベース）前後方向に傾斜する場合も含まれる。しかも、圧接機構の傾斜角度を、任意に調節する機構を設けてもよい。
【００６１】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、摩擦圧接装置の作業性の向上を図ることができる。
【００６２】
請求項２〜６に記載の発明によれば、摩擦圧接装置の点検及び保全を容易にすることができるとともに、作業性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の摩擦圧接装置の正面図である。
【図２】同じく摩擦圧接装置の図１における右側面図である。
【図３】同じく摩擦圧接装置の設備ベースの正面図である。
【図４】同じく摩擦圧接装置の平面図である。
【図５】従来技術の摩擦圧接装置の正面図である。
【図６】従来技術の摩擦圧接装置の図５における左側面図である。
【図７】従来技術の摩擦圧接装置の平面図である。
【符号の説明】
１０…摩擦圧接装置、１１…設備ベース、１２，１３…リニアガイド部材としてのリニアガイドレール、１４…圧接機構を構成する固定クランプ、１４ｂ，１４ｃ，１７ｂ，１７ｃ…ワーク挟持アーム部、１５ａ，１６ａ…圧接機構を構成する第１及び第２主軸箱、１５ｇ，１６ｇ…アーム、１７…圧接機構を構成する移動クランプ、１８，２０…ボールネジ、１９，２１…サーボモータ、Ｗ１〜Ｗ３…ワーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a friction welding apparatus for welding workpieces by a friction welding method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a friction welding method is well known as a technique for joining workpieces. In this method, the workpieces to be joined are brought into contact with each other, a relative movement is caused on the contact surface while applying pressure, and the vicinity of the joining surface is heated and pressed by the generated frictional heat. This friction welding method has features such as being capable of pressure welding between dissimilar metals, low consumption of materials and electricity, and excellent productivity and joining accuracy. Currently, it is widely applied to materials such as rods and pipes as a welding method for mass production.
[0003]
5 to 7 show a conventional friction welding apparatus for joining three workpieces W11, W12, and W13. In FIG. 5, an upper surface 30a of the equipment base 30 of the friction welding apparatus is used as a work surface, and first and second linear guides 34 and 40 are extended in the longitudinal direction (Y direction) on the upper surface 30a. The first spindle unit 31 is installed in the first linear guide 34, and the second spindle unit 32 is installed in the second linear guide 40. Both spindle units 31, 32 are movable along the linear guides 34, 40, respectively. Yes.
[0004]
The first and second spindle units 31, 32 are provided with spindles 31a, 32a so as to be rotatable. The main shafts 31a and 32a are drivably coupled to rotation servomotors 31d and 32d via gears 31c and 32c disposed in the main shaft boxes 31b and 32b. Chuckes 31e and 32e are attached to the tips of the main shafts 31a and 32a, respectively, and fix the workpieces W12 and W13, respectively.
[0005]
Arms 35 and 39 projecting into the equipment base 30 are provided on the lower surfaces of the first and second spindle units 31 and 32. Ball screws 37 and 38 as press contact feed shafts driven by slide servomotors 36 and 41 are screwed onto the arms 35 and 39, respectively. When the ball screws 37 and 38 are rotated forward and backward, the first and second spindle units 31 and 32 are moved in the Y direction by a propulsive force generated between the ball screws 37 and 38 and the arms 35 and 39.
[0006]
Between the first and second spindle units 31 and 32, a fixed clamp 42 and a moving clamp 43 that sandwich the workpiece W11 are arranged. The leg 42 a of the fixed clamp 42 is fixed to the upper surface 30 a of the equipment base 30. As shown in FIG. 7, the fixed clamp 42 includes a pair of sandwiching arm portions 42 b and 42 c at the top. The clamping arm portions 42b and 42c move in a direction (front-rear direction) perpendicular to the Y direction with respect to the leg portion 42a to clamp and fix the workpiece W11.
[0007]
The leg 43a of the moving clamp 43 is installed on the second linear guide 40. The leg 43a of the moving clamp 43 moves in the Y direction along the second linear guide 40 and is fixed at a predetermined position. As shown in FIG. 7, the moving clamp 43 includes a pair of sandwiching arm portions 43b and 43c at the top. The clamping arm portions 43b and 43c move in a direction (front-rear direction) perpendicular to the Y direction with respect to the leg portion 43a to clamp and fix the workpiece W11.
[0008]
The center axis L0 of the workpiece W11 clamped and fixed by the fixed clamp 42 and the moving clamp 43 is fixed to chucks 31e and 32e provided on the main shafts 31a and 32a of the first and second main spindle units 31 and 32. It is configured to coincide with the central axis of the workpieces W12 and W13 (the central axis of the main shafts 31a and 32a).
[0009]
When, for example, the three workpieces W11, W12, and W13 are subjected to friction welding by the friction welding apparatus configured as described above, as shown in FIGS. 5 and 7, first, the intermediate workpiece W11 is moved to the both linear guides 34. , 40 is fixed to a fixed clamp 42 fixed at a predetermined position and a movable clamp 43 movably disposed on the second linear guide 40, and the workpieces W12, W13 on both sides of the intermediate workpiece W11 are respectively fixed. The main shafts 31a and 32a are fixed to chucks 31e and 32e. The spindles 31a and 32a are rotationally driven by the rotation servomotors 31d and 32d, respectively, so that the workpieces W12 and W13 are rotated at a predetermined rotational speed.
[0010]
When the ball screws 37 and 38 are rotationally driven in the predetermined rotational direction by the slide servomotors 36 and 41, the first and second spindle units 31 and 32 are both moved to the workpiece W11 via the arms 35 and 39, respectively. Toward the Y direction. When the rotated workpieces W12 and W13 are brought into contact with the workpiece W11 that does not rotate from both ends, frictional heat is generated at the joint between the workpiece W11 and the workpiece W12 and between the workpiece W11 and the workpiece W13. The joint portion of the three workpieces W11, W12, W13 is softened. When softening is advanced to a desired state and then the upset pressure is further applied while stopping the rotation of the workpieces W12 and W13, the joints of the three workpieces W11, W12 and W13 are integrated and welded together. The
[0011]
In the above-described friction welding process, the movement and upset pressure of the first spindle unit 31 (second spindle unit 32) are all performed by rotational driving of the ball screw 37 (ball screw 38), that is, the ball screw 37 (ball screw 38). The rotational movement is realized by changing to the linear movement of the arm 35 (arm 39) screwed with the ball screw 37 (ball screw 38). Accordingly, during the friction welding operation, the ball screw 37 (ball screw 38) and the arm 35 (arm 39) are frequently operated by the movement of the first main spindle unit 31 (second main spindle unit 32), and by applying the upset pressure. A large load is added. As a result, the ball screw 37 (ball screw 38) and the arm 35 (arm 39), especially the ball screw 37 (ball screw 38), must always be inspected and maintained.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as shown in FIG. 7, the holding arm portions 42 b and 42 c of the fixed clamp 42 and the holding arm portions 43 b and 43 c of the moving clamp 43 are disposed in the front-rear direction with respect to the upper surface 30 a of the equipment base 30. As shown in FIGS. 6 and 7, the holding arm portions 42 b and 43 b on the front side of the fixed clamp 42 and the moving clamp 43 protrude outward from the front side surface of the equipment base 30. The holding arm portions 42 c and 43 c on the rear side of the fixed clamp 42 and the moving clamp 43 protrude outward from the rear side surface of the equipment base 30.
[0013]
When the distance from the center axis L0 of the workpiece W11 to the side end portions of the front and rear holding arm portions 42b, 43b, 42c, 43c is L1, this distance L1 is the holding arm portions 42b, 42c of the fixed clamp 42 and The distance is necessary for the structure of the holding arm portions 43b and 43c of the moving clamp 43, and cannot be further shortened.
[0014]
Therefore, the operator cannot approach any more by the sandwiching arm portions 42b and 43b projecting forward from the equipment base 30. As a result, the work of attaching and removing the workpiece W11 to and from the fixed clamp 42 and the moving clamp 43 is very troublesome and has a problem in workability.
[0015]
Further, since the ball screws 37 and 38 for moving the first and second spindle units 31 and 32 and the arms 35 and 39 screwed to the ball screws 37 and 38 are disposed in the equipment base 30, they are directly applied from the outside. The inspection and maintenance work cannot be performed. For this reason, each time the inspection and maintenance work is performed, the spindle boxes 31b and 32b installed on the upper surface 30a of the equipment base 30 have to be removed. As a result, the inspection and maintenance work of the ball screws 37 and 38, the arm 35, and the arm 39 is very troublesome and there is a problem in workability.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION A first object of the present invention is to provide a friction welding apparatus capable of improving workability of work for mounting and removing a workpiece.
A second object of the present invention is to provide a friction welding apparatus capable of improving workability of inspection and maintenance work in addition to the first object.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above problems, the invention according to claim 1 is a friction welding apparatus for joining at least two workpieces by friction welding, and a pressure welding mechanism for joining the workpieces by friction welding, On the front side of the equipment baseProvided, the front side surface is formed perpendicular to the mounting surface of the friction welding apparatus,The pressure contact mechanism has a pair of clamping armsPartA pair of clamping arms.PartIs the equipment baseThe equipment base to face the front side ofIt is arranged in a vertical state with respect to the vertical and horizontal directions relative to the equipment base when viewed.The workpiece is clamped and fixed by moving the pair of clamping arms arranged in the vertical state toward the workpiece.This is the gist.
[0018]
  The invention according to claim 2 is the friction welding apparatus according to claim 1, wherein the pressure welding mechanism is used.Comprises a spindle box movable laterally along the front side of the equipment base, and the drive mechanism of the spindle box is disposed inside the equipment base,Back side of equipment basesurfaceSaidThe drive mechanism of the spindle boxThe gist is that it is open toward.
[0019]
  According to a third aspect of the present invention, in the friction welding apparatus according to the second aspect, a linear guide member is extended laterally on the front side surface of the equipment base, and the linear guide member isSaidSpindle box installedPlaceThis is the summary.
[0020]
  According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the friction welding apparatus according to the second aspect, wherein a pair of linear guide rails are provided on the front side surface of the equipment base so as to extend laterally and vertically in parallel, and the pair of upper and lower linear guides. On the railSaidSpindle box installedPlaceThis is the summary.
[0021]
  The invention according to claim 5 is the friction welding apparatus according to claim 2,The spindle box includes a first spindle box and a second spindle box,A pair of linear guide rails are extended laterally and vertically in parallel on the front side of the equipment base,SaidFirstSpindle boxAnd a second spindle boxPlaceThis is the summary.
According to a sixth aspect of the present invention, in the friction welding apparatus according to any one of the second to fifth aspects, the drive mechanism includes an arm projecting from the spindle box and a ball screw screwed into the arm. The main point is that
[0022]
  (Function)
  According to the invention of claim 1,A pair of clamping armsIs placed vertically, soClamping armThe overhanging part of the hangs up and down. As a result, the distance from the workpiece to the operator can be greatly reduced compared to the corresponding distance of the prior art device. That is, the operator can further approach the work. As a result, the workability of the friction welding apparatus can be improved.
[0023]
  Claim 2~ 6According to the invention described in claim 1, in addition to the operation of the first aspect, the rear side of the equipment base can be used without removing the pressure contact mechanism as compared with the prior art device.surfaceThrough the part opened fromSpindle box drive mechanismCan be metenance. As a result, inspection and maintenance work of the friction welding apparatus can be facilitated.
[0024]
  In particular,According to the inventions of claims 3 and 4, the distance from the workpiece to the operator can be significantly reduced compared with the corresponding distance of the prior art device, and without removing the spindle box or the like, The opposite side of the main box, that is, the back side of the equipment basesurfaceThrough the part opened fromSpindle box drive mechanismCan be metenance. As a result, the workability of the friction welding apparatus can be improved, and the inspection and maintenance work of the friction welding apparatus can be facilitated.
[0025]
  In particular,According to the fifth aspect of the present invention, the distance from the workpiece to the operator can be greatly reduced as compared with the corresponding distance of the prior art apparatus, and the first and second main spindle boxes are removed. Without the other side of the first and second spindle box, that is, the back side of the equipment basesurfaceThrough the part opened fromDrive mechanism for first and second spindle boxesCan be metenance. As a result, the workability of the friction welding apparatus can be improved, and the inspection and maintenance work of the friction welding apparatus can be facilitated.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1-4, the equipment base 11 of the friction welding apparatus 10 of this embodiment was formed in the upper part of the four support parts 11a and the one side (right side in FIG. 2) of the four support parts 11a. It is comprised from the base part 11b. In the present embodiment, the front side surface 11r of the base portion 11b is a vertical surface, and the front side surface 11r is a work surface.
[0027]
FIG. 3 is a front view of the equipment base 11. As shown in FIG. 3, the first rectangular rectangular first and the second rectangular holes are formed on both sides of the front side surface 11r of the base portion 11b so as to open toward ball screws 18 and 20, which are parts requiring maintenance, which will be described later. Two through holes 11c and 11d are provided, respectively. The distance between the through holes 11c and 11d in the vertical direction is the same height. In addition, the distance between the through holes 11c and 11d in the lateral direction makes the second through hole 11d longer than the first through hole 11c. Between the 1st, 2nd through-holes 11c and 11d, the rectangular-shaped recessed part 11f is provided from the back side surface 11e of the base part 11b. The interval in the vertical direction of the recess 11f is formed at the same height as the vertical interval between the through holes 11c and 11d.
[0028]
And by providing the 1st, 2nd through-holes 11c and 11d and the recessed part 11f, four wall part 11g, 11h, 11j, 11k mutually parallel is formed in the base part 11b. Each of the walls 11g to 11k is provided with through holes 11m, 11n, 11o, and 11p that coincide with the central axis.
[0029]
As shown in FIGS. 1 to 4, the front side surface 11 r of the base portion 11 b is a linear guide member composed of two tracks that are parallel to each other so as to be positioned on both upper and lower sides of the first through hole 11 c. The first linear guide rail 12 extends in the lateral direction.
[0030]
Similarly, on the front side surface 11r of the base portion 11b, a second linear guide rail as a linear guide member comprising two tracks parallel to each other so as to be positioned on both the upper and lower sides of the second through hole 11c and the concave portion 11f. 13 is provided extending in the lateral direction. The first and second linear guide rails 12 and 13 have an interval between the pair of upper and lower first linear guide rails 12 and an interval between the pair of upper and lower second linear guide rails 13 and pass through an intermediate position of the interval. It is installed so that the intermediate lines coincide with each other. Further, the first and second linear guide rails 12 and 13 are installed such that surfaces passing through the intermediate line and the central axes of the through holes 11m, 11n, 11o, and 11p are horizontal surfaces.
[0031]
Further, as shown in FIG. 1, a fixed clamp 14 constituting a pressure contact mechanism is fixed to a predetermined position between the linear guide rails 12 and 13 on the front side surface 11r of the base portion 11b. The leg 14a of the fixed clamp 14 is fixed to the front side surface 11r. The fixed clamp 14 includes a pair of clamping arm portions 14b and 14c. The upper clamping arm portion 14 b and the lower clamping arm portion 14 c are arranged in parallel in the direction (vertical direction) perpendicular to the longitudinal direction (Y direction) with respect to the front side surface 11 r of the equipment base 11. The clamping arm portions 14b and 14c move in a direction (vertical direction) perpendicular to the Y direction to clamp and fix the workpiece W3.
[0032]
A moving clamp 17 is installed on the second linear guide rail 13, and a leg portion 17a of the moving clamp moves in the Y direction along the second linear guide rail 13 and is fixed at a predetermined position. The moving clamp 17 includes a pair of clamping arm portions 17b and 17c.
[0033]
The upper holding arm portion 17 b and the lower holding arm portion 17 c are arranged in parallel in the vertical direction perpendicular to the Y direction with respect to the front side surface 11 r of the equipment base 11. The clamping arm portions 17b and 17c move in the vertical direction perpendicular to the Y direction to clamp and fix the workpiece W3.
[0034]
As shown in FIG.1 and FIG.4, on the 1st linear guide rail 12, the 1st spindle box 15a of the 1st spindle unit 15 which comprises a press-contact mechanism is installed so that a movement is possible.
[0035]
The first spindle unit 15 is provided with a spindle 15b so as to be rotatable. The main shaft 15b is drivingly connected to a rotation servo motor 15d fixed on the first main shaft box 15a via a gear 15c disposed in the first main shaft box 15a. A chuck 15e that clamps and fixes the workpiece W1 is attached to the tip of the main shaft 15b. The center axis of the workpiece W1 clamped and fixed on the chuck 15e is made to coincide with the center axis L0 of the workpiece W3 clamped and fixed on the fixed and moving clamps 14 and 17.
[0036]
Further, as shown in FIG. 4, an arm 15g is formed to project from the rear side surface 15f of the first main spindle box 15a. When the first spindle box 15a is installed on the first linear guide rail 12 so as to be movable from the side, the arm 15g is embedded in the first through hole 11c of the equipment base 11. .
[0037]
A through hole 15h is provided at the tip of the arm 15g. The through hole 15h is screwed with a ball screw 18 rotatably supported by the through holes 11m and 11n. Therefore, if the ball screw 18 is rotated, the arm 15g (first spindle box 15a) moves linearly along the ball screw 18 (first linear guide rail 12).
[0038]
The base end of the ball screw 18 is drivably coupled to a rotating shaft of a servo motor 19 fixed to the left side surface of the base portion 11b.
On the 2nd linear guide rail 13, the 2nd main spindle box 16a of the 2nd main spindle unit 16 which comprises a press-contact mechanism is installed so that a movement is possible. The second spindle unit 16 is provided with a spindle 16b that can rotate. The main shaft 16b is drivingly connected to a rotating servo motor 16d fixed on the second main shaft box 16a via a gear 16c disposed in the second main shaft box 16a. A chuck 16e that clamps and fixes the workpiece W2 is attached to the tip of the main shaft 16b. The center axis of the workpiece W2 clamped and fixed to the chuck 16e is made to coincide with the center axis L0 of the workpiece W3 clamped and fixed to the fixed and moving clamps 14 and 17.
[0039]
Further, an arm 16g is formed to project from the rear side surface 16f of the second main spindle box 16a. When the second main spindle box 16a is movably installed on the second linear guide rail 13, the arm 16g is housed in the second through hole 11d of the equipment base 11.
[0040]
A through hole 16h is provided at the tip of the arm 16g. The through hole 16h is screwed with a ball screw 20 rotatably supported by the through holes 11m and 11n. Therefore, if the ball screw 20 is rotated, the arm 16g (second spindle box 16a) moves linearly along the ball screw 20 (second linear guide rail 13).
[0041]
The base end of the ball screw 20 is drivably coupled to a rotating shaft of a servo motor 21 fixed to the right side surface of the base portion 11b.
Next, the operation of the friction welding apparatus 10 configured as described above will be briefly described.
[0042]
The friction welding apparatus 10 can simultaneously friction weld the three workpieces at the same time. When, for example, three workpieces W1, W2, and W3 are friction-welded by the friction welding apparatus 10, first, an intermediate workpiece W3 is sandwiched between the fixed clamp 14 and the movable clamp 17 as shown in FIGS. Fix it. In this case, the position of the moving clamp 17 is adjusted by moving the moving clamp 17 on the second linear guide rail 13 according to the length of the workpiece W3. That is, one end of the workpiece W3 is clamped and fixed to the fixed clamp 14, and then the clamp position of the other end of the workpiece W3 is adjusted to be clamped and fixed to the moving clamp 17. Further, the workpiece W1 is clamped and fixed to the chuck 15e of the first spindle unit 15, and the workpiece W2 is clamped and fixed to the chuck 16e of the second spindle unit 16.
[0043]
Then, the workpiece W1 is rotated at a predetermined number of rotations when the main shaft 15b is rotationally driven by a rotation servomotor 15d.
The first spindle unit 15 is driven in the central axis direction (Y direction) of the spindle 15b toward the workpiece W3 together with the arm 15g when the ball screw 18 is rotationally driven in a predetermined rotation direction by the slide servo motor 19. Translated. When the rotated workpiece W1 is brought into contact with the non-rotating workpiece W3, frictional heat is generated at the joint between the two workpieces W1 and W3, and the joint between the two workpieces W1 and W3 is softened by the frictional heat. . When the softening is advanced to a desired state and then the upset pressure is further applied while the rotation of the workpiece W1 is stopped, the joint portions of the workpieces W1 and W3 are integrated and welded so as to be sunk together.
[0044]
Meanwhile, at the same time, the workpiece W2 is rotated at a predetermined rotational speed by the main shaft 16b being rotationally driven by the rotation servomotor 16d.
Further, the second spindle unit 16 is driven in the central axis direction (Y direction) of the spindle 16b toward the workpiece W3 together with the arm 16g when the ball screw 20 is rotationally driven by the slide servomotor 21 in a predetermined rotation direction. Translated. When the rotated workpiece W2 is brought into contact with the non-rotating workpiece W3, frictional heat is generated at the joint between the two workpieces W2 and W3, and the joint between the two workpieces W2 and W3 is softened by the frictional heat. . When the softening is advanced to a desired state and then the upset pressure is further applied while stopping the rotation of the workpiece W2, the joint portions of both the workpieces W2 and W3 are integrated and welded together. Then, the workpieces W1, W2, and W3 are joined together.
[0045]
Next, features of the friction welding apparatus 10 of the present embodiment configured as described above will be described.
(1) In the present embodiment, the first spindle box 15a of the first spindle unit 15 is movably installed on the first linear guide rail 12 provided on the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11. The second spindle box 16a of the second spindle unit 16 is movably installed on the second linear guide rail 13 provided on the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11. That is, the sliding parts of the first and second main spindle boxes 15 a and 16 a are arranged on the front surface of the equipment base 11. That is, the first and second main spindle boxes 15a and 16a constituting the pressure contact mechanism are arranged in a vertical state.
[0046]
In the present embodiment, the fixed clamp 14 is fixed to the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11, and the moving clamp 17 is a second linear guide rail provided on the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11. 13 is movably installed. And as shown in FIG. 4, the work clamping arm part 14b, 14c, 17b, 17c of both the clamps 14 and 17 is each arrange | positioned at the up-down direction. That is, the fixed clamp 14 and the movable clamp 17 that constitute the press contact mechanism are arranged in a vertical state.
[0047]
Therefore, as shown in FIG. 4, the first and second spindle units 15 and 16, which mean the distance from the workpieces W1 to W3 to the operator, the fixed clamp 14 and the central axis L0 of the moving clamp 17, the device on the operator side. The distance L to the end face is greatly reduced compared to the corresponding distance L1 of the prior art device shown in FIG. 7 because the overhangs of the fixed and moving clamps 14, 17 overhang and do not overhang forward. be able to. That is, the operator can approach the workpieces W1 to W3. As a result, the operator can easily perform the work of mounting or removing the workpieces W1 to W3 on the first and second spindle units 15, 16 and the clamps 14, 17. That is, the workability of the friction welding apparatus 10 can be improved.
[0048]
(2) In the present embodiment, the first spindle box 15a of the first spindle unit 15 is movably installed on the first linear guide rail 12 provided on the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11. The second spindle box 16a of the second spindle unit 16 is movably installed on the second linear guide rail 13 provided on the front side surface 11r of the base portion 11b of the equipment base 11. A ball screw 18 for moving and driving the first spindle unit 15 screwed with the arm 15g of the first spindle box 15a is disposed between the through holes 11m and 11n of the base portion 11b. The ball screw 20 for moving and driving the second spindle unit 16 screwed with the arm 16g of the second spindle box 16a is disposed between the through holes 11o and 11p of the base portion 11b.
[0049]
Moreover, as shown in FIG. 3, horizontal rectangular first and second through holes 11c and 11d are respectively provided on both sides of the front side surface 11r of the base portion 11b.
[0050]
Therefore, when the ball screws 18 and 20 are inspected and maintained, the first and second spindle boxes 15a and 16a are not removed, but the opposite side of the first and second spindle boxes 15a and 16a, that is, the back side of the equipment base 11. The inspection and maintenance work can be performed through the through hole 11c and the through hole 11d. As a result, the inspection and maintenance work of the friction welding apparatus 10 can be easily performed.
[0051]
In addition, you may change embodiment of this invention as follows.
○ Clamp structure, rotation structure, main shaft drive structure, slide structure and control system, work type (single head, double head), etc., which are other specific pressure contact mechanisms as described in the above embodiment, are not limited at all. It can be applied to friction welding devices of any structure. For example, the servo motors 15d and 16d that rotationally drive the spindles 15b and 16b of the first and second spindle units 15 and 16 may be implemented as normal motors. Further, the ball screws 18 and 20 and the servo motors 19 and 21 for driving the first and second spindle boxes 15a and 16a of the first and second spindle units 15 and 16 to move horizontally are used as hydraulic cylinder driving mechanisms. Also good. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0052]
The opening shape, the numerical aperture, and the opening structure on the back side of the equipment base as described in the above embodiment are not limited at all as long as maintainability is obtained. For example, the concave portion 11f provided between the first and second through holes 11c and 11d is omitted, or the first and second through holes 11c and 11d and the concave portion 11f are connected to form one through hole. May be. Further, three or more through holes may be provided. Instead of the first and second through holes 11c and 11d, for example, a support may be provided between the plate members. In short, it is only necessary to have a space that is continuous with the outside so that a portion requiring maintenance can be easily operated from the outside.
[0053]
In addition, the longitudinal cross-sectional shape of the first and second through holes 11c, 11d and the recess 11f provided in the base portion 11b is not limited to a rectangular shape, but may be a circle, an ellipse, or a polygon other than a rectangle. Good.
[0054]
In addition, the first and second through holes 11c and 11d and the recess 11f may be omitted. In this case, although the maintainability of the friction welding apparatus is not different from the conventional one, an effect of improving workability can be obtained.
[0055]
In the above embodiment, the first and second spindle units 15 and 16 are operated (synchronized) at the same time. However, the first and second spindle units 15 and 16 may be operated separately. Good. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0056]
In the above embodiment, the arms 15g and 16g are formed so as to protrude from the rear side surfaces 15f and 16f of the first and second spindle boxes 15a and 16a, respectively. However, the arms 15g and 16g are first members, respectively. Further, the second main spindle boxes 15a and 16a may be fixed to the rear side surfaces 15f and 16f. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0057]
As shown in FIG. 4, first and second dustproof covers 11 s and 11 t indicated by two-dot chain lines are provided in the apparatus rear side openings of the first and second through holes 11 c and 11 d so as to be openable and closable. You may implement. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0058]
One of the first and second spindle units 15 and 16 may be omitted, that is, a friction welding apparatus constituted by one spindle unit 15 (or spindle unit 16) may be embodied. In this case, the same effect as the above embodiment can be obtained.
[0059]
One of the fixed clamp 14 and the movable clamp 17 may be omitted.
The first and second linear guide rails 12 and 13 may each consist of one track. Further, the linear guide member may be implemented by a V-shaped groove other than the guide rail, for example.
[0060]
In the above-described embodiment, the “vertical state” in which the pressure contact mechanism is arranged is not limited to being completely vertical, but includes a case in which the pressure mechanism is inclined in the front-rear direction (equipment base). In addition, a mechanism for arbitrarily adjusting the tilt angle of the pressure contact mechanism may be provided.
[0061]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the first aspect of the invention, the workability of the friction welding apparatus can be improved.
[0062]
  Claim 26According to the invention described in (2), inspection and maintenance of the friction welding apparatus can be facilitated, and workability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a friction welding apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a right side view of the friction welding apparatus in FIG. 1;
FIG. 3 is a front view of the equipment base of the friction welding apparatus.
FIG. 4 is a plan view of the friction welding apparatus.
FIG. 5 is a front view of a conventional friction welding apparatus.
6 is a left side view of the prior art friction welding apparatus in FIG. 5;
FIG. 7 is a plan view of a conventional friction welding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Friction pressure welding apparatus, 11 ... Equipment base, 12, 13 ... Linear guide rail as a linear guide member, 14 ... Fixed clamp which comprises pressure welding mechanism, 14b, 14c, 17b, 17c ... Work clamping arm part, 15a, 16a ... 1st and 2nd spindle box which comprises a press-contact mechanism, 15g, 16g ... Arm, 17 ... Moving clamp which comprises a press-contact mechanism, 18, 20 ... Ball screw, 19, 21 ... Servo motor, W1-W3 ... Workpiece.

Claims

In a friction welding apparatus that joins at least two workpieces by friction welding,
A pressure-contact mechanism for friction-welding the workpiece is provided on the front side surface of the equipment base, and the front side surface is formed perpendicular to the mounting surface of the friction pressure-welding device. A clamp having an arm portion, and the pair of sandwiching arm portions are arranged in a vertical state with respect to the equipment base when viewed from the equipment base so as to face the front side surface of the equipment base. The workpiece is clamped and fixed by moving the pair of clamping arms arranged in a vertical state relative to each other, toward the workpiece .

In the friction welding apparatus according to claim 1,
The pressure contact mechanism includes a spindle box that is movable in a lateral direction along a front side surface of the equipment base, a driving mechanism of the spindle box is disposed inside the equipment base, and a back side surface of the equipment base is A friction welding apparatus , wherein the spindle box is opened toward the drive mechanism .

In the friction welding apparatus according to claim 2,
Friction welding apparatus, characterized in that said linear guide member and extending laterally facility based front surface, and established the said spindle box in the linear guide member.

In the friction welding apparatus according to claim 2,
Friction welding apparatus characterized by the front side of the equipment base so laterally and vertically parallel to extend the pair of linear guide rails, and established the said spindle box in the upper and lower pair of linear guide rails.

In the friction welding apparatus according to claim 2,
The spindle box comprises a first spindle box and the second spindle box, and then extends vertically parallel to the pair of linear guide rails laterally front side of the equipment base, the first on the upper and lower pair of linear guide rails friction welding apparatus being characterized in that established the first spindle box and the second spindle box.

In the friction welding apparatus according to any one of claims 2 to 5,
The drive mechanism includes an arm projecting from the spindle box and a ball screw screwed to the arm.