摩擦压力焊装置 本发明涉及一种可以摩擦压力焊接一对工件的摩擦压力焊装置。
特开平3-184680公际出了如图3所示的摩擦压力焊装置。如图3所示，主轴91可以转动地支承在基座90上。在主轴91的前端上装有夹持工件WA的夹头92。
夹头滑座91面向夹头92地支承在基座90上。夹头滑座94可以相对夹头92靠近、远离地在主轴91的轴向上移动。夹头滑座94具有夹持工件WB的夹头93。由夹头92夹持的工件WA与由夹头92夹持的工件WB彼此的端面106、107相对地设置在同一轴线上。在基座90内的一端上设有使夹头滑座94移动的油压式推力致动缸97。
在基座90的外部上安装着由普通马达构成的主轴驱动马达96。皮带轮96b通过离合器96a安装在主轴驱动马达96的驱动轴上。皮带轮98固定在主轴91上。皮带95架设在这两个皮带轮96b、98之间。
在主轴91的末端上一体形成了凸轮面91a。具有可与凸轮面91a配合的凸轮面99b的凸轮99可以沿凸轮轴99a轴向移动地设置在同一凸轮轴99a上。在基座90的外部装有油压式脱接致动缸102。离合杠杆101以轴100为中心可摆动地设置在脱接致动缸102和活动凸轮99之间。略微使主轴91转动的相位调节机构103安装在基座90和活动凸轮99之间。
在摩擦压力焊接这两个工件WA、WB的场合中，在离合器96a联接的状态下使主轴驱动马达96工作。这个驱动力通过皮带轮96b、皮带95以及皮带轮98被传给主轴91，主轴91由此转动。工件WA与主轴91成一体地转动。在这种状态下，通过推力致动缸97使工件WB移向工件WA，而使彼此的端面106、107接触。此时，这两个端面106、107的接触压力为第一预定值。在压力焊接状态下转动的两个端面106、107因摩擦滑动而发热、软化。
如果在这两个端面106、107上产生了足以接合这两个工件WA、WB热量，则切断离合器96a地停止主轴91的转动。此时，在主轴91瞬时停止转动的情况下，极力确保这两个工件WA、WB之间地接合强度是很重要的。而且，当必须相对WB地将工件WA设置在所希望的转动相位上的状态下进行焊接时，在工件WA相对工件WB地设置在所希望的转动相位上的状态下，恐怕无法停止主轴91。为此，在切断离合器96a时，通过脱接致动缸102移动离合杠杆101，从而使活动凸轮99的凸轮面99b与主轴91的凸轮面91a配合。结果，停止了主轴91以及工件WA的转动。可是，当尽管工件WA的转动已经停止而工件WA仍然相对工件WB偏离所希望的转动相位时，通过相位调节机构103并通过活动凸轮99使主轴91转动，从而调整出与工件WB对置的工件WA的转动相位。与此同时，通过推力致动缸97将两个端面106、107的接触压力设定为大于第一预定值的第二预定值。
这样一来，在工件WA相对工件WB地设置在所希望的转动相位上的状态下，将这两个工件WA、WB摩擦压力焊接在一起。
开设，在上述摩擦压力焊装置中，由于通过主轴91的凸轮面91a与活动凸轮99的凸轮面99b之间的配合而机械地急停与工件WB对置的工件WA，结果产生了转动停止时的强冲击和高噪音。结果，装置的寿命缩短了。
特开平9-174260公报示出了一种通过伺服马达使主轴转动的摩擦压力焊装置。如果使用伺服马达，则能够很精确地控制主轴的转动速率和转动角度。而且，伺服马达是通过对其的电气控制而产生了在所希望的转动角度下保持主轴停止的制动力的。因此，不必设置将主轴保持在所希望的转动角度下的机械装置，而且在主轴停止时不产生冲击和噪音的问题。
可是，由于在压力焊接这两个工件WA、WB的状态下使主轴91转动而必须设置输出转矩大的大型伺服马达，而大型伺服马达必然是包含驱动轴在内的转子很大的重型马达。因此，转子的惯性矩增大。因此，因大惯性矩而无法急停转子，从发出命令伺服马达停止开始到主轴实际停止转动为止的时间延长了。结果，在这两个工件的接合强度降低的同时，与其中一个工件对置的另一个工件的转动相位偏离了所希望的位置。
本发明是为了解决上述问题而设想出来的，它的目的是提供一种降低在主轴停止时的冲击及相伴噪音且能够确实地接合一对工件的摩擦压力焊装置。
为达成上述目的，在一种在使一对工件产生相对转动的状态下利用预定力使它们接触地将这两个工件摩擦压力焊接在一起的摩擦压力焊装置中，通过许多个伺服马达在这两个工件中产生相对转动。
图1是与本发明第一实施例有关的摩擦压力焊装置的截面图。
图2是与本发明第二实施例有关的摩擦压力焊装置的截面图。
图3是现有技术的摩擦压力焊装置的截面图。
以下根据图1来说明具体体现本发明的第一实施例。
如图1所示，主轴3通过一对轴承2a、2b自由转动地支承在基座1中。在主轴3的前端上装有夹持工件WA的夹头4。另外，作为移动体的夹头滑座6与夹头4对置地支承在基座1中。夹头滑座6可以相对夹头4接近、远离地沿主轴3的轴向移动。夹头滑座6配备有夹持工件WB的夹头7。由夹头4夹持的工件WA与由夹头7夹持的工件WB其端面17、18面对地配置在同一轴线上。
在基座1内的一端上装有使夹头滑座6移动的油压式推力致动缸8。作为驱动装置的推力致动缸8在两个端面17、18上施加等于第一预定值的接触压力和大于第一预定值的第二预定值的接触压力。从动齿轮13通过键16固定在主轴3的末端上。由伺服马达构成的两个主轴驱动马达9、10安装在基座1的外面。至于这两个主轴驱动马达9、10，使用动力特性相同的马达。这样一来，在这两个主轴驱动马达9、10将驱动转矩传给主轴3时的时刻等的调节变得容易了且能够良好地驱动主轴3。各驱动齿轮11、12通过键14、15固定在各主轴驱动轴9、10上。驱动齿轮11、12与从动齿轮13啮合。
在摩擦压力焊接两个工件WA、WB的场合中，使这两个主轴驱动马达9、10工作。这些主轴驱动马达9、10的驱动力通过驱动齿轮11、12及从动齿轮13被传给主轴3，主轴3由此转动。工件WA与主轴3成一体地转动。在此状态下，通过推力致动缸8使工件WB移向工件WA，由此使这两个端面17、18接触。此时，推力致动缸8在两个端面17、18上施加第一预定值的接触压力。在压力焊接的状态下相对转动的两个端面17、18因摩擦滑动而发热、软化。
对主轴3施加了来自这两个主轴驱动马达9、10的驱动转矩。因此，每个主轴驱动马达9、10可以是输出转矩小的比较小型的马达，但也可以是给主轴3施加的驱动转矩比较大的马达。因此，如果应给主轴3施加的驱动转矩相同，则与使用一个伺服马达相比而使用两个伺服马达时，马达本身能够小型化。
如果在两个端面17、18之间出现了足以接合这两个工件WA、WB的发热，则给两个主轴驱动马达9、10发出停止命令。这样一来，主轴驱动马达9、10产生制动力地使主轴3的转动停止。在各主轴驱动马达9、10是比较小型的马达的情况下，包括驱动轴9a、10a在内的转子当然小而轻，所以其惯性矩变小。因此，能够使转子急停，从给主轴驱动马达9、10发出停止命令开始到主轴3转动实际停止为止的这段时间缩短了。在大致与使主轴3的转动停止的同时，通过推力致动缸8将了两端面17、18的接触压方变成比上述第一预定值大的第二预定值。
如上所述，在本实施例中，由于基本上瞬时停止主轴3且在第二预定值的接触压力下使两端面17、18相互挤压，所以牢固且确确实实地将这两个工件WA、WB接合起来。而且，能够确实使与其中一个工件WB对置的另一个工件WA的转动相位与所希望的位置一致。另外，通过电气控制主轴驱动马达9、10而能够对主轴驱动马达9、10本身发挥制动力作用，所以没有产生主轴3停转时的冲击和噪音，由此延长了装置的寿命。另外，由于主轴驱动马达9、10转子的惯性矩变得很小，所以在驱动轴9a、10a变得很短的同时，可以用很轻的材料支承转子。
图2示出了第二实施例的摩擦压力焊装置。在此实施例中，作为给两个工件WA、WB施加接触压力的装置，用伺服马达替代了图1实施例的推力致动缸8。其它接头与图1的实施例相同。即，滚珠丝杠21固定在夹头滑座6上。球形螺母23通过一对轴承24a、24b轴承在基座1上。滚珠丝杠21与球形螺母23螺纹联接并且它和球形螺母23一起构成了丝杠机构。在基座1的外部上装有由伺服马达构成的送进马达22。与球形螺母23啮合的驱动齿轮26固定在送进马达22的驱动轴22a上。
在摩擦压力焊接这两个工件WA、WB的场合中，与图1的实施例相同的地驱动两个主轴驱动马达9、10。这些转轴驱动马达9、10的驱动力通过驱动齿轮11、12及从动齿轮13被传给主轴3，主轴3由此转动。工件WA和主轴3成一体地转动。在此状态下，通过送进马达22使球形螺母23转动，从而沿轴向使滚珠丝杠21移动。这样一来，工件WB移向工件WA，从而相互的端面17、18接触。此时，送进马达22给两端面17、18施加第一预定值的接触压力。压力焊接状态下相对转动的两端面17、18发热、软化。
如果在这两个端面17、18之间出现了足以接合这两个工件WA、WB的发热，则与图1的实施例相同地，给这两个主轴驱动马达9、10发出停止命令。这样一来，主轴驱动马达9、10发挥制动力地使主轴3的转动停止下来。在大致与主轴3的转动停止的同时，通过送进马达22使两端面17、18的接触压力变为比上述第一预定值大的第二预定值。
如上所述，通过由伺服马达构成送进马达22对这两个工件WA、WB施加接触压力地获得了与图1的实施例相同的效果。
不局限于上述实施例，以下的实施例也是可行的。
在图1及图2的实施例中，两个主轴驱动马达9、10的驱动齿轮11、12分别与从动齿轮13啮合。或者，只使两个主轴驱动马达9、10的驱动齿轮中的一个齿轮与从动齿轮13啮合，而也可以在驱动齿轮中使另一个驱动齿轮啮合。
主轴驱动马达的数量不限于两个，至少三个马达也是可行的。
本说明书彻底地是以说明本发明为目的的而它绝不是要限定本发明。本说明书可能给从业人员示范教导了变型方案和其它实施例，因此这些变型和其它实施例包含在所示的请求保护范围内。考虑到从业人员想到的在此所示的特定实施例的等同替换形式，以下的请求保护范围包含了这样的等同替换形式。