(57)【要約】【課題】摩擦圧接後に直ちにバリ取りできる摩擦圧接機のバリ取り装置の提供。【解決手段】水平に配設した回転主軸22前端部の把持機構24でワークW1を回転主軸22と同軸状に把持し、回転主軸22の軸線Lに対し接近離反方向に移動可能な副軸30前端部の把持機構34でワークW2を同軸状に把持し、回転主軸22と一体に回転するワークW1に対し副軸30と一体にワークW2を前進させて、ワークW1,W2の端面同士を摩擦圧接する摩擦圧接機で、回転主軸22の前方に配置したドーナツ型カッタ50を貫通するようにワークW2を前進させ、カッタ50の回転主軸22側で両ワークW1,W2を摩擦圧接した後、カッタ50を回転主軸22側に移動して、ワーク接合体Wの外周に形成されたリング状のバリwを剪断する。回転主軸22側のワーク接合体Wの把持を解除し、副軸30を後退させて、ワーク接合体Wをカッタ50から抜き出す際に、ワーク接合体Wからバリwが分離落下する。  【選択図】  図２
2012070138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークは同一径に形成され、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前方には、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタが設けられたことを特徴とする摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項２】
前記カッタの駆動手段は、前記回転主軸のケーシング前端部に設けられて、把持機構を内蔵する前記回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項３】
前記ドーナツ型カッタは、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部から、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない最短距離だけ離間するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項４】
前記ドーナツ型カッタは、前記円環型流体圧シリンダを構成する筒型ピストンの前端部に、ガイドピンを介して軸方向に摺動可能に連結されるとともに、前記ピストンと前記カッタ間に介装されたばね部材により、ピストンから離間する方向にばね付勢されて、前記第１の棒状ワークに対し前記第２の棒状ワークが前進して摩擦圧接される際に、前記カッタが前記副軸の前端部に押圧されて後退するように構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項５】
前記ドーナツ型カッタの内径Ｄは、前記棒状ワークの外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１の棒状ワークを把持する把持機構をその前端部に設けた回転主軸と、前記回転主軸の回転軸線に対して接近離反方向に往復動作可能で、第２の棒状ワークを第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構をその前端部に設けた副軸とを備え、回転する第１のワークの端面に第２のワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機に係り、特に、回転主軸と副軸との間に設けたカッタによって、両ワークの接合部に発生したリング状のバリを除去する摩擦圧接機のバリ取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、摩擦圧接機の機台上に、第１の素材を把持する回転チャックを有した回転主軸を内装する主軸台と、第１の素材と同軸状に第２の素材を把持する固定チャックを有し、回転主軸の軸線に沿って進退動作可能な往復台とを備え、往復台には、旋回して素材接合体を包囲する円環状カッタを構成する一対のカッタアームが設けられるとともに、素材接合体の第２の素材側端部を支持し回転軸線に沿ってスライド可能なスライドユニット（助成部材）が往復台に組み付けられた摩擦圧接機のバリ取り装置が開示されている。【０００３】
詳しくは、主軸台に対し往復台を接近させる（前進させる）ことで、回転する第１の素材の端面に第２の素材の端面を押圧して両素材を摩擦圧接により接合した後、素材接合体の主軸側チャックを解除し往復台を所定量だけ後退させて、素材接合体の第１の素材側を主軸から抜き出す。次いで、カッタアームを旋回して素材接合体を包囲する円環状カッタを構成するとともに、固定チャック（素材接合体の把持）を解除して、スライドユニット（助成部材）を往復台に対しスライド可能に保持した上で、往復台を後退させる。往復台が後退すると、スライドユニット後端部の脚部が機台に設けた当金に当接し、スライドユニットの後退が抑制されて、往復台だけが後退する。即ち、往復台が後退することで、往復台と軸方向に一体化されている円環状カッタおよび固定チャックに対し素材接合体がスライドユニット（助成部材）の前端部に突き押しされる形態となって、素材接合体の接合部に形成されているリング状のバリが円環状カッタによって剪断され除去されるので、摩擦圧接作業のサイクルタイム中にバリ取り作業を自動的にできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５１５８３号（段落０００５，０００６、０００９〜０００１４、図１，図２，図３，図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、確かに、摩擦圧接作業のサイクルタイム中にバリ取り作業ができるものの、以下のような問題点がある。
第１には、素材接合体を包囲する円環状カッタを旋回カッタアームで構成するため、素材接合体の主軸側チャックを解除して往復台を所定量だけ後退させた上で、カッタアームを旋回し素材接合体を包囲する円環状カッタを構成しない限り、往復台をさらに後退させて行うバリ取り作業ができない。即ち、カッタアームを旋回して円環状カッタを構成する工程がある分、摩擦圧接後に直ちにバリ取り工程に移行できず、摩擦圧接工程開始からバリ取りが完了するまでの時間が長い。
第２には、摩擦圧接後のバリ取り開始までに時間がかかり、それだけバリが冷えて硬化するため、バリを確実に除去できないとか、カッタの消耗が著しい等の問題がある。
第３には、スライドユニット（助成部材）が往復台に組み付け一体化されているが、往復台が所定量後退したときに往復台に対し軸方向にスライド可能となるようにスライドユニット（助成部材）を構成したり、素材接合体を包囲する円環状カッタを旋回可能なカッタアームで構成する等、バリ取り装置の構造が非常に複雑となる上に、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体が大型となる。【０００６】
本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、摩擦圧接後に直ちにバリ取りができるコンパクトな摩擦圧接機のバリ取り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る摩擦圧接機のバリ取り装置においては、
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークを同一径に形成し、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前方に、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタを設けるように構成した。【０００８】
（作用）回転主軸の把持機構に把持されて回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し、副軸の把持機構に把持された第２の棒状ワークが、回転主軸の前方に配置されたドーナツ型カッタを貫通するように前進し、回転する第１のワークの端面に第２のワークの端面が押圧されて、カッタの回転軸側において両ワークの端面同士が摩擦圧接により接合され、両ワークの接合部には、リング状のバリが形成される。【０００９】
即ち、摩擦圧接により接合一体化されたワーク接合体は、その両端部が回転主軸側（の把持機構）と副軸側（の把持機構）にそれぞれ把持されて、ドーナツ型カッタを貫通した形態となっており、カッタの回転主軸側に位置するワーク接合部には、リング状のバリが形成されている。【００１０】
そこで、ドーナツ型カッタを回転主軸側に移動させることで、ワーク接合体の接合部に形成されているリング状のバリをカッタによって剪断する。さらに、回転主軸側の把持機構によるワーク接合体の把持を解除し、副軸を後退（回転主軸から離反する方向に移動）させて、回転主軸（の把持機構）およびドーナツ型カッタからワーク接合体を抜き出す。ドーナツ型カッタからワーク接合体を抜き出す際に、リング状のバリはドーナツ型カッタに押し留められてワーク接合体から分離されて、落下する。【００１１】
このように、ワーク同士を摩擦圧接する摩擦圧接工程の後、直ちにバリを剪断除去できる。【００１２】
また、バリ取り装置は、第１，第２の棒状ワークが貫通可能な内径を有し、回転主軸と副軸との間に配置されて、回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタと、該カッタを回転主軸の軸線に沿って移動（往復動作）させるカッタ駆動手段で構成された非常に簡潔かつコンパクトな構造である。【００１３】
また、請求項２においては、請求項１に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記カッタの駆動手段を、前記回転主軸のケーシング前端部に設けられて、把持機構を内蔵する前記回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成した。【００１４】
（作用）カッタ駆動手段が、回転主軸のケーシング前端部に設けられて、回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成されているので、ドーナツ型カッタを回転主軸の軸線に沿って正確に移動させることができるとともに、回転主軸側を軸方向および半径方向に大型化することもない。【００１５】
また、請求項３においては、請求項１または２に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタを、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部から、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない最短距離だけ離間するように配置した。【００１６】
（作用）従来の摩擦圧接機では、回転する第１の棒状ワークと前進する第２の棒状ワークとの間にバリ取り用のカッタを配置しない状態で摩擦圧接を行うのに対し、本発明では、第１の棒状ワークの前方に配置したドーナツ型カッタを貫通するように第２の棒状ワークを前進させて摩擦圧接を行うため、第２の棒状ワークを把持する副軸の前端部（のワーク把持機構）がカッタと干渉しないように、第２の棒状ワークの突出代（把持機構で把持されていない第２のワークの前方突出長）ｄ（図２参照）を、従来の摩擦圧接機におけるワークの突出代より少なくともカッタの厚さ相当だけ長く（大きく）する必要がある。即ち、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリがカッタと接触すると、バリとカッタが溶着してしまうとか、摩擦熱によりカッタの寿命が低下するなど、摩擦圧接工程およびバリ取り工程をスムーズに遂行できないためである。【００１７】
しかし、第２の棒状ワークの突出代が長く（大きく）なると、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸の軸線に対しワーク接合部がブレて、ワーク接合体の軸芯の精度が出ない（ワーク接合体の第１の棒状ワーク側の軸芯と第２の棒状ワーク側の軸芯が傾斜する）おそれがある。【００１８】
然るに、請求項３では、第１，第２のワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない範囲で、ドーナツ型カッタを第１の棒状ワークの前端部にできるだけ接近して配置されているため、それだけ第２の棒状ワークの突出代ｄを短く（小さく）することができ、これにより、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に回転主軸の軸線に対するワーク接合部のブレが抑制される。【００１９】
また、請求項４においては、請求項２または３に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタを、前記円環型流体圧シリンダを構成する筒型ピストンの前端部にガイドピンを介して軸方向に摺動可能に連結するとともに、前記ピストンと前記カッタ間に介装したばね部材により、ピストンから離間する方向にばね付勢するように構成し、前記第１の棒状ワークに対し前記第２の棒状ワークが前進して摩擦圧接される際に、前記カッタが前記副軸の前端部に押圧されて後退するように構成した。【００２０】
（作用）請求項３の作用において説明したように、本発明では、第２の棒状ワークの突出代（把持機構で把持されていない第２のワークの前方突出長）が、従来技術におけるワークの突出代より少なくともカッタの厚さ相当だけ長く（大きく）なって、ワークの端面同士を摩擦圧接する際にワーク接合部が回転主軸の軸線に対しそれだけ大きくブレて、ワーク接合体の軸芯の精度が出ない（ワーク接合体の第１の棒状ワーク側の軸芯と第２の棒状ワーク側の軸芯が傾斜する）おそれがある。【００２１】
然るに、請求項４では、ガイドピンにより軸線に沿って摺動できるドーナツ型カッタがばね部材により前方にばね付勢保持されて、前方から押圧されるとばね付勢力に抗してスムーズに後退できるように構成されているので、第２の棒状ワークの突出代を、第１，第２のワークを摩擦圧接する際に第２のワークと一体に前進する副軸前端部（のワーク把持機構）がカッタと干渉する程度にまで短く（小さく）したとしても、第２の棒状ワークがカッタを貫通して前進する際に、副軸の前端部（のワーク把持機構）に押されたカッタが第２の棒状ワークの前進に連係してスムーズに後退するので、第１，第２のワークの適切な摩擦圧接が妨げられることはなく、また、第２の棒状ワークの突出代が短く（小さく）なる分、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸の軸線に対するワーク接合部のブレが抑制される。【００２２】
請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタの内径Ｄを前記棒状ワークの外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に構成した。【００２３】
（作用）ドーナツ型カッタの内径がワークの外径に対し大きすぎると、バリを取りきれない（ワーク接合部にバリの被剪断部が残る）ため、後処理が面倒となる。一方、ドーナツ型カッタの内径がワークの外径に対し接近しすぎる（カッタの内径とワークの外径間の隙が狭い）と、ワーク接合部外周面がえぐられてワークの表面に傷がつき、製品として使えない。そして、発明者が試作を重ねた結果、ワークの外径如何にかかわらず、ドーナツ型カッタの内径Ｄは、棒状ワークの外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）が最適であることが確認された。
即ち、ドーナツ型カッタの内径Ｄが棒状ワークの外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に構成されているため、バリをより確実に剪断除去でき、バリの除去されたワーク接合部の表面もより滑らかである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る摩擦圧接機のバリ取り装置によれば、ワーク同士を摩擦圧接した後、直ちにバリを剪断除去できるので、摩擦圧接開始からバリ取りまでを短時間で行うことができる。【００２５】
また、摩擦圧接直後の柔らかい状態のバリを剪断除去するので、バリを確実に除去できるとともに、バリを除去したワーク接合部の表面も滑らかで、それだけワーク接合体の後処理も簡単になる。【００２６】
また、構成が非常に簡潔かつコンパクトで、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体が大型化することもない。【００２７】
請求項２によれば、回転主軸前端部の周りに配設したカッタ駆動手段である円環型流体圧シリンダによって、ドーナツ型カッタを回転主軸の軸線に沿って正確に移動させることができるので、バリをより確実かつスムーズに除去できる。
また、回転主軸前端部の周りに配設したカッタ駆動手段である円環型流体圧シリンダの構成は、非常に簡潔かつコンパクトで、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体をいっそう小型化できる。【００２８】
請求項３によれば、回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部にドーナツ型カッタを接近して配置することで、第２の棒状ワークの突出代を短くでき、これにより、ワークを摩擦圧接する際のワーク接合部の回転主軸の軸線に対するブレが少なくなって、ワーク接合体の軸芯の精度が高くなる。【００２９】
請求項４によれば、第２の棒状ワークの突出代を、摩擦圧接工程において副軸の前端部（把持機構）がカッタに干渉（当接）する程度に短く設定することで、ワークを摩擦圧接する際のワーク接合部の回転主軸の軸線に対するブレがより少なくなって、ワーク接合体の軸芯の精度がさらにいっそう高くなる。【００３０】
請求項５によれば、バリをより確実に除去できるとともに、バリを除去したワーク接合部の表面が両ワークの表面と面一に連続する滑らかな面となって、それだけ後処理もいっそう簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の縦断面図である。
【図２】バリ取り装置の要部拡大縦断面図（図３，４，５に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。
【図３】回転主軸側のワーク把持機構であるチャック機構の正面図である。
【図４】往復台側のワーク把持機構であるクランプ機構の正面図である。
【図５】ドーナツ型カッタの正面図である。
【図６】第２のワークが前進して第１のワークに摩擦圧接される直前のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図７】ワークの摩擦圧接終了時のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図８】ワークが摩擦圧接される様子を説明する説明図で、（ａ）は第２のワークが前進して第１のワークに当接した摩擦圧接開始直前の状態、（ｂ）は第１のワークと第２のワークの摩擦圧接が終了した状態をそれぞれ示す図である。
【図９】カッタが移動してバリを剪断する際のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１０】ワーク接合体が往復台と一体に後退してバリがワーク接合体から分離される際のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部であるドーナツ型カッタを示し、（ａ）はカッタの正面図、（ｂ）はカッタ本体の正面図である。
【図１３】（ａ）はカッタホルダ台の縦断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩａ−ＸＩＩＩａに沿う断面図）、（ｂ）はカッタホルダ台の水平断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩｂ−ＸＩＩＩｂに沿う断面図）、（ｃ）は一部を破断して示すカッタホルダ台の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
図１〜図１０は、本発明の第１の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置を示し、図１〜５は、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機および棒摩擦圧接機の主要構成部分を示し、図６〜図１０は、ワークの摩擦圧接からバリ取りまでの一連の工程を示す説明図である。
【００３３】
摩擦圧接機１０は、例えば、軸部の一端側に傘部が一体的に形成された内燃機関用のポペットバルブの軸部側と傘部側とを異なる素材で構成する場合のように、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した軸部側の第１の棒状ワークＷ１と、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した傘部側の第２の棒状ワークＷ２の端面同士を摩擦圧接により接合一体化して、ワーク接合体Ｗ（図７，１０参照）を製造する装置で、図１に示すように、水平に配設されて、第１の棒状ワークＷ１を把持する回転主軸２２と、回転主軸２２の軸線Ｌ上に沿った方向に往復動作可能で、第１のワークＷ１と同一径の第２の棒状ワークＷ２を把持する副軸（往復台）３０とを備え、回転する第１のワークＷ１の端面に第２のワークＷ２の端面を押圧して、両ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接により接合するようになっている。
【００３４】
図１において、符号１２は、摩擦圧接機１０の架台フレームで、架台フレーム１２上には、回転主軸２２を内装する主軸台２０と、主軸台２０に対し接近離反方向（図１左右方向）に進退動作可能な副軸である往復台３０とが、それぞれの前端部を正対させて載置されている。
【００３５】
回転主軸２２は、ハウジング２１に回転可能に支承されており、主軸台２０の後端部に設けたサーボモータ２３の駆動がカップリング２３ａを介して回転主軸２２に伝達される。ハウジング２１の前方に突出する回転主軸２２の前端部２２ａには、ワーク把持機構であるチャック機構２４が収容されたワーク挿入穴Ｈ１が設けられている。
【００３６】
チャック機構２４は、一般には、コレットチャックと称されており、図２，３に示すように、回転主軸２２の前端部（円筒型ボディ）２２ａの内側に配設された円筒型のスリーブ２５と、スリーブ２５の内側に形成されたワーク挿入穴Ｈ１と、ワーク挿入穴Ｈ１の内部に収容されて、ワークＷ１の挿入量を規定するストッパ２６と、ワーク挿入穴Ｈ１の入り口側に設けられた円筒型のチャック本体２７と、ボディ２２ａの前端部に固定されて、チャック本体２７の段差部２７ａに当接するキャップ２８を備えて構成されている。
チャック本体２７は、図３に示すように、周方向等間隔に３本の縦スリット２７ｂ１が形成されて、半径方向に揺動可能な周方向等分３個のチャック爪２７ｂがその先端側に設けられている。スリーブ２５は、軸方向に進退動作可能に組み付けられるとともに、皿ばね２５ａによって、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂがチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃに係合するように、常に前方（図２右方向）にばね付勢されている。このため、チャック本体２７のチャック爪２７ｂは、常にワーク挿入穴Ｈ１の径を狭める方向に付勢されている。
【００３７】
スリーブ２５は、図示しない油圧シリンダ機構によって、皿ばね２５ａのばね力に抗して後退する方向（図２左方向）に移動でき、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂによるチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃへの押圧力が解除されると、チャック本体２７のチャック爪２７ｂに作用していた付勢力（穴Ｈ１の径を狭める方向に作用する付勢力）が消失する。
【００３８】
即ち、チャック機構２４によって、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入した棒状ワークＷ１のチャックとチャック解除とを行う。そして、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入された棒状ワークＷ１がチャック機構２４によりチャックされると、回転主軸２２と同軸状に保持される。
【００３９】
一方、往復台３０は、リニアガイド３１を介して、主軸台２０に対して接近離反方向スライド可能に架台フレーム１２上に組み付けられるとともに、サーボモータ３２の駆動で回転駆動するボールねじ３３によって、進退動作する。符号３３ａは、架台フレーム１２上に載置された、ボールねじ３３の軸支部で、モータ３２の回転は、モータ駆動軸側プーリ３２ａ，タイミングベルト３３ｂ，ボールねじ側プーリ３３ｃを介して、ボールねじ３３に伝達される。
また、主軸台２０と正対する往復台３０の前端部には、図１，２，４に示すように、ワーク把持機構であるクランプ機構３４が設けられている。
【００４０】
クランプ機構３４は、上下方向に連係して摺動可能な一対の矩形ブロック状のクランプ爪３５Ａ,３５Ｂと、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂを駆動させる油圧シリンダ機構（図示せず）で構成されている。クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの上下の対向する面には、棒状ワークＷ２の傘部対応領域に対応する切欠３５ａがそれぞれ形成されて、上下のクランプ爪３５Ａ,３５Ｂ間に、ストッパ３６によって挿入量が規定されたワーク挿入穴Ｈ２が設けられている。また、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの前端部側には、棒状ワークＷ２の外径に整合する円弧状クランプ部３７ａを形成したクランプブロック３７がネジ３５ｂによってそれぞれ一体化されている。
【００４１】
傘部対応領域が形成されている棒状ワークＷ２をワーク挿入穴Ｈ２に挿入したり、ワーク挿入穴Ｈ２から取り出すには、クランプ機構３４によりワーク挿入穴Ｈ２を上下方向に開口させた形態（図２参照）にして、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの側方から行う。そして、ワーク挿入穴Ｈ２に挿入されて、ストッパ３６に当接して位置決めされた棒状ワークＷ２は、クランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ,３５Ｂ）で上下にクランプされることで、第１のワークＷ１と同軸状に保持される。
【００４２】
また、主軸台２０のハウジング２１の前端部には、図２に示すように、回転主軸２２の前端部２２ａを囲繞する円筒型油圧シリンダ４０が組み付けられている。
【００４３】
油圧シリンダ４０は、内側ケーシング４１と外側ケーシング４２によって画成された円筒型のシリンダ室４３に、円筒型の段付ピストン４４が配設された構造で、外側ケーシング４２に設けた一対の給排ポート４０ａ，４０ｂを介してシリンダ室４３に圧油の給排が行われることで、ピストン４４が進退動作する。符号４３ａは、シリンダ室４３内の底面から軸方向に突出するガイドピンで、ピストン４４の底面に設けた軸方向に延びるガイド孔４４ａに係合して、ピストン４４を回り止めする。
【００４４】
ピストン４４の先端部には、図２、５に拡大して示すように、回転主軸２２の軸線Ｌと直交しかつ回転主軸２２の前端部２２ａ（チャック機構２４にチャックされた第１の棒状ワークＷ１の前端部）から所定距離離間するように、ドーナツ型カッタ５０が８本の固定ボルト５２と４本のガイドピン５４を介して連結されている。
【００４５】
ドーナツ型カッタ５０は、ピストン４４に連結される平板状のカッタホルダ５０ａと、カッタホルダ５０ａ中央の係合孔５０ａ１にネジその他の固着手段によって固定された円盤型のカッタ本体５０ｂで構成されている。カッタホルダ５０ａとカッタ本体５０ｂは面一に形成され、カッタ本体５０ｂの中央部には、バリ剪断用のカッタ刃を構成する円孔５０ｂ１が形成されている。
【００４６】
また、ドーナツ型カッタ５０は、カッタホルダ５０ａの周縁部に沿った円弧状に形成された左右一対の円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）と積層した形態で、ピストン４４の前端部から離間する方向にばね付勢保持されている。
【００４７】
即ち、固定ボルト５２は、図５に示すように、左側と右側の円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）のそれぞれの円弧に沿って、隣接して４本ずつ配置され、隣接する固定ボルト５２，５２間にはガイドピン５４が配置されている。
【００４８】
固定ボルト５２は、図２に示すように、ワッシャ５３ａおよびカラー５３ｂを介してピストン４４前端部に螺着されており、カッタ５０および円弧状シート部材５１は、カラー５３ｂの外周に沿って軸方向に摺動できる。
【００４９】
一方、円弧状シート部材５１の背面側には、ナット５６によって固定されたガイドピン５４が突出し、ピストン４４前端部に設けた段付穴４４ａに圧入されたスリーブ５３にガイドピン５２が軸方向に摺動可能に係合している。円弧状シート部材５１と段付穴４４ａの段差部間には、圧縮コイルスプリング５５が介装されている。
【００５０】
このように、ドーナツ型カッタ５０は、左右一対の円弧状シート部材５１Ａ，５１Ｂを介して圧縮コイルスプリング５５のばね力が作用した形態に保持されており、第２のワークＷ２の突出代（把持機構３４で把持されていないワーク前方突出長）ｄによっては、第２のワークＷ２がカッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通するように前進して第１のワークＷ１に摩擦圧接される工程において、第２のワークＷ２と一体に前進する往復台３０先端部のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０に干渉する場合があるが、そのような場合は、クランプ機構３４に押されたカッタ５０および円弧状シート部材５１が軸線Ｌに沿って沈み込んで（後退して）、第１の棒状ワークＷ１の端面と第２の棒状ワークＷ２の端面間に所定の押圧力（圧接力）が作用する適正な摩擦圧接が行われるようになっている。なお、圧縮コイルスプリング５５のばね力としては、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際の押圧力（圧接力）にほとんど影響を与えない程度の弱いばね力が望ましい。例えば、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際の押圧力（圧接力）は約６５００Ｎであるのに対し、圧縮コイルスプリング５５のばね力は約８５Ｎ程度である。
【００５１】
また、固定ボルト５２およびガイドピン５４は、図５に示すように、ドーナツ型カッタ５０の左側と右側に離間して配置されているが、その左右の間隔Ｌ２は、往復台３０先端のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）の左右幅Ｌ１（図４参照）よりも十分に大きい。このため、往復台３０が前進して往復台３０の前端部がカッタ５０に干渉（当接）する場合は、往復台３０先端のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０側の固定ボルト５２やガイドピン５４に干渉することはなく、しかもクランプ爪３５Ａ，３５Ｂの前面側に突出しているクランプブロック３７の平坦な前面がカッタ５０中央部の平面領域に当接するので、カッタ５０および円弧状シート５１は軸線Ｌに沿って正確に沈み込む（後退する）ことができる。
【００５２】
特に、回転する第１の棒状ワークＷ１と前進する第２の棒状ワークＷ２との間にバリ取り用のカッタを配置しない状態で摩擦圧接を行う、従来技術（従来の摩擦圧接機）に対し、本実施例では、第１の棒状ワークＷ１の前方に配置したドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通するように第２の棒状ワークＷ２を前進させて摩擦圧接を行うため、往復台３０前端部のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０と干渉しないように、第２の棒状ワークＷ２の突出代（把持機構３４で把持されていないワーク前方突出長）ｄを、従来の摩擦圧接機における第２のワークの突出代より少なくともカッタ５０の厚さ相当だけ長く（大きく）する必要がある。即ち、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に発生するバリｗがカッタと接触すると、バリとカッタが溶着してしまうとか、摩擦熱によりカッタ５０の寿命が低下するなど、摩擦圧接工程およびバリ取り工程をスムーズに遂行できないためである。
【００５３】
しかし、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄが長く（大きく）なると、ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸２２の軸線Ｌに対しワーク接合部がブレて、ワーク接合体Ｗの軸芯の精度が出ない（ワーク接合体Ｗの第１の棒状ワークＷ１側の軸芯と第２の棒状ワークＷ２側の軸芯が傾斜する）おそれがある。
【００５４】
そこで、本実施例では、第１には、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に発生するバリｗと接触しない範囲で、ドーナツ型カッタ５０が第１の棒状ワークＷ１の前端部にできるだけ接近して配置されることで、それだけ第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを短く（小さく）することができ、これにより、ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接する際に回転主軸２２の軸線Ｌ１に対するワーク接合部のブレが抑制されるように構成されている。
【００５５】
第２には、ドーナツ型カッタ５０は、ガイドピン５４により回転軸２２の軸線Ｌに沿って摺動できるように構成されるとともに、圧縮スプリング５５により前方にばね付勢保持されて、前方から押圧されるとばね付勢力に抗してスムーズに後退できるように構成されているので、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０に干渉（カッタ５０を押圧）する程度にまで短く（小さく）したとしても、第２の棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０を貫通して前進する際に、往復台３０の前端部（把持機構３４）に押されたカッタ５０が第２の棒状ワークＷ２の前進に連係してスムーズに後退するので、ワークＷ１，Ｗ２の適切な摩擦圧接が妨げられることはない。また、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄがワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０に干渉（カッタ５０を押圧）する程度にまで短く（小さく）されることで、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際にワーク接合部が回転主軸２２の軸線Ｌに対し大きくブレることもない。
【００５６】
また、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径Ｄは、発明者が試作を重ねた結果、最も望ましい考えられる大きさである、ワーク接合体Ｗ（棒状ワークＷ１，Ｗ２）の外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に構成されて、摩擦圧接工程では、棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通してスムーズに前進できるとともに、バリ取り工程では、棒状ワークＷ１，Ｗ２の接合部外周に形成されたリング状のバリｗを確実かつスムーズに剪断除去できる。
【００５７】
即ち、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径がワークＷ１，Ｗ２の外径に対し大きすぎると、バリｗを取りきれない（ワーク接合部にバリｗの被剪断部が残る）ため、後処理が面倒となる。一方、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径がワークＷ１，Ｗ２の外径に対し接近しすぎる（カッタ５０の内径とワークＷ１，Ｗ２の外径間の隙が狭い）と、摩擦圧接工程において棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通してスムーズに前進できないし、バリ取り工程においてワーク接合体の表面に傷をつけるおそれがある。
【００５８】
しかるに、ドーナツ型カッタ５０の内径Ｄが、ワークＷ１，Ｗ２の外径如何にかかわらず、棒状ワークＷ１，Ｗ２の外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に設定されて、バリｗをより確実に剪断除去でき、バリｗの除去されたワーク接合部の表面も滑らかである。
【００５９】
なお、ドーナツ型カッタ５０の円孔５０ｂ１は、図８（ａ）に示すように、カッタとして機能する、真円に形成された所定幅の背面側ストレート部５０ｂ１１と、前面側に行くほど径が大きいテーパ部５０ｂ１２で構成されている。テーパ部５０ｂ１２は、ワークＷ１をカッタ５０の前面側から回転主軸２２前端部２２ａのワーク挿入穴Ｈ１に挿入する際に、ワークＷ２を円孔５０ｂ１に挿通させ易くするためのもので、必ずしも必要ではなく、円孔５０ｂ１全体をストレート部で構成してもよい。
【００６０】
次に、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２を摩擦圧接する工程と、ワーク接合部に発生したリング状のバリを剪断除去するバリ取り工程を、図２および図６〜図１０を参照して説明する。
【００６１】
まず、図２に示すように、主軸台２０における回転主軸２２前端部２２ａのワーク挿入穴Ｈ１にワークＷ１を挿入し、チャック機構２４でチャックする。一方、主軸台２０から十分離間させた往復台３０のワーク挿入穴Ｈ２には、ワークＷ２を挿入し、クランプ機構３４でクランプする。
次に、サーボモータ２３を駆動して、回転主軸２２と一体にワークＷ１を回転させるとともに、サーボモータ３２を駆動して、往復台３０と一体にワークＷ２を前進させる。ワークＷ２は、図６，７に示すように、ドーナツ型カッタ５０を貫通するように前進して、回転主軸２２と一体に回転するワークＷ１に押圧され、カッタ５０の回転主軸２２側において、ワークＷ１とワークＷ２の端面同士が摩擦圧接される。
【００６２】
詳しくは、所定の摩擦推力（例えば、６５００Ｎ）によりワークＷ１とワークＷ２の接触部分が加熱され、ワークＷ１の回転の急停止と同時にアプセット推力（例えば、１３０００Ｎ）が付加されて、圧接が完了するが、ワークＷ１とワークＷ２の接合部には、リング状のバリｗが生じる。
【００６３】
図８は、ワークＷ１にワークＷ２が摩擦圧接される様子を説明する説明図で、（ａ）はワークＷ２が前進してワークＷ１に当接した摩擦圧接開始直前の状態（図６に対応する図）、（ｂ）はワークＷ１とワークＷ２の摩擦圧接が終了し接合部にバリｗが生じた状態（図７に対応する図）をそれぞれ示す。
【００６４】
本実施例では、例えば、SUH11製の第１のワークＷ１は、全長１００ｍｍ、軸部外径６ｍｍに構成され、SUH35製の第２のワークＷ２は、全長５０ｍｍ、軸部外径６ｍｍに構成されるとともに、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２の寄り代（摩擦圧接により縮小するワークＷ１，ワークＷ２の全長）は、６ｍｍ、ワークＷ１の前端部とカッタ５０の隙間δ１は、１．２ｍｍ、第２のワークＷ２の突出代ｄは、摩擦圧接工程において往復台３０前端部のクランプ機構３４が前進途中でカッタ５０と干渉する、１０ｍｍに設定されている。なお、図８において、符号Ｐ０は、ワークＷ１，Ｗ２の当接位置、符号Ｐ１は、ワークＷ１，Ｗ２の接合位置（図８（ａ）に示す符号Ｐ０に対応する位置）、符号Ｐ３４は、摩擦圧接開始直前のクランプ機構３４前端部の位置、符号Ｐ５０は、摩擦圧接開始直前のカッタ５０前面の位置をそれぞれ示す。
【００６５】
そして、往復台３０（クランプ機構３４）は、図８（ａ）に示すように、ワークＷ２の前端部がカッタ５０を貫通しワークＷ１に当接して、摩擦推力が作用し始める摩擦圧接開始位置から、３．８ｍｍほど前進してカッタ５０と干渉する。往復台３０（クランプ機構３４）がカッタ５０と干渉する位置で、ワークＷ１の回転を急停止し、同時に往復台３０を高推力で前進させる（ワークＷ１，Ｗ２の圧接面にアプセット推力を付加する）ことで、図８（ｂ）に示すように、往復台３０（ワークＷ２）およびカッタ５０がさらに２．２ｍｍほど前進し、ワークＷ１とワークＷ２の接合部には、リング状のバリｗが生じる。
【００６６】
即ち、摩擦圧接が終了したワーク接合体Ｗは、図７に示すように、その両端部が回転主軸２２（のチャック機構２４）と往復台３０（のクランプ機構３４）に把持されて、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通した形態に保持されているが、カッタ５０の回転主軸２２側に位置する接合部の外周にはリング状のバリｗが形成されている。また、図８（ｂ）に示すように、バリｗとカッタ５０間δ２は０．７ｍｍ離間している。
【００６７】
次に、図９に示すように、油圧シリンダ４０を駆動し、カッタ５０が回転主軸２２側に移動して、リング状のバリｗを剪断する。
【００６８】
次いで、回転主軸２２側のチャック機構２４によるワーク接合体Ｗのチャックを解除し、図１０に示すように、往復台３０と一体にワーク接合体Ｗを回転主軸２２から後退させて、ワーク接合体Ｗを回転主軸２２（のワーク挿入穴Ｈ１）およびドーナツ型カッタ５０から抜き出す。ワーク接合体Ｗがカッタ５０（の円孔５０ｂ１）から抜き出る際に、リング状のバリｗがワーク接合体Ｗから分離されて落下する。
【００６９】
ワーク接合体Ｗから分離されたバリｗは、カッタ５０の背面に沿って落下するが、円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）は左右に離間しており、バリｗが円弧状シート部材５１に引っ掛かることなく、カッタ５０の下方に配置されたトレイ（図示せず）に確実に落下する。
【００７０】
最後に、往復台３０のクランプ機構３４によるワーク接合体Ｗのクランプを解除し、往復台３０のワーク挿入穴Ｈ２からワーク接合体Ｗを抜き出す。
【００７１】
このように本実施例のバリ取り装置は、主軸台２０と往復台３０との間に配置したドーナツ型カッタ５０と、主軸台２０のハウジング前端部に設けられたカッタ駆動手段である円環状の油圧シリンダ４０で構成された非常に簡潔かつコンパクトなもので、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体もコンパクトで、大きな摩擦圧接機設置スペースをとられることもない。
【００７２】
また、ワークＷ１，Ｗ２同士を摩擦圧接した後、直ちにバリｗを剪断除去できるので、ワーク同士の接合からバリ取りまでのサイクルタイムが著しく短縮される。
【００７３】
また、摩擦圧接直後の柔らかい状態のバリｗを剪断除去するので、バリｗを確実かつスムーズに除去できるとともに、バリｗを除去したワーク接合部の表面も滑らかで、それだけ後処理も簡単になる。
【００７４】
図１１は、本発明の第２の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部縦断面図である。
【００７５】
前記した第１の実施例では、第２の棒状ワークＷ２の形状（軸部に比べて径の大きい傘部対応領域を有する形状）に対応して、往復台３０の前端部に設けるワーク把持機構が、往復台３０の側方からワーク挿入穴Ｈ２へのワークＷ２の出し入れが可能なクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）で構成されているのに対し、この第２の実施例では、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した第２の棒状ワークＷ２’が、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した第１の棒状ワークＷ１とほぼ同じ形状である。
【００７６】
このため、往復台３０Ａの前端部に設けるワーク把持機構として、往復台３０の前方からワーク挿入穴Ｈ２へのワークＷ２’の出し入れが可能な、主軸台２０の回転主軸２２の前端部に設けたワーク把持機構であるチャック機構２４と同じ構造のチャック機構２４Ａが設けられている。
【００７７】
その他は、前記第１の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、重複した説明は省略する。
【００７８】
図１２，１３は、本発明の第３の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部であるドーナツ型カッタを示し、図１２（ａ）はドーナツ型カッタの正面図、図１２（ｂ）はカッタ本体の正面図、図１３（ａ）はカッタホルダ台の縦断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩａ−ＸＩＩＩａに沿う断面図）、図１３（ｂ）はカッタホルダ台の水平断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩｂ−ＸＩＩＩｂに沿う断面図）、図１３（ｃ）は一部を破断して示すカッタホルダ台の斜視図である。
【００７９】
符号６０は、ドーナツ型カッタを示し、カッタ６０は、中央に大きな円孔６３が設けられた、ほぼ円盤形状のカッタホルダ台６２と、ホルダ台６２内周のスライド溝６６にバヨネット係合するカッタホルダ６０ａと、カッタホルダ６０ａ中央の係合孔６０ａ１にネジその他の固着手段によって固定されたカッタ本体６０ｂで構成されている。カッタ本体６０ｂの中央部には、バリを剪断するための円孔６０ｂ１が形成されている。
【００８０】
スライド溝６６を形成するホルダ台６２の円孔６３の内周縁部には、ホルダ台６２の背面と面一の背面側フランジ部６４が形成され、ホルダ台６２前面における円孔６３を挟んだ左右両側には、背面側フランジ部６４に対応する左右一対の前面側フランジ部６５，６５が形成されて、両フランジ部６４，６５間には、円孔６３の内周に沿った左右一対の正面視円弧状のスライド溝６６が形成されている。
【００８１】
一方、カッタホルダ６０ａの左右の側縁部６０ａ２，６０ａ２は、ホルダ台６２のスライド溝６６に係合する円弧状に形成され、その上下長さＬ３は、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａの幅Ｌ４よりも幾分短く形成されている。そして、図１２（ａ）仮想線に示すように、カッタホルダ６０ａを縦長にして、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａ間の背面側フランジ部６４にその背面側が当接するようにして、カッタホルダ６０ａを時計回りに回動することで、カッタホルダ６０ａの側縁部６０ａ１，６０ａがホルダ台６２のスライド溝６６，６６にバヨネット係合して、カッタホルダ６０ａと円孔の周縁部とは面一となる。
【００８２】
符号６７は、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５の円孔６５ａ１に圧入固定されて、スライド溝６６内に突出する位置決めピンで、カッタホルダ６０ａの側縁端部６０ａ３，６０ａ３が位置決めピン６７，６７に当接することで、ホルダ台６２対しカッタホルダ６０ａを周方向に位置決めできる。また、カッタホルダ６０ａが位置決めされると、ホルダ台６２とカッタホルダ６０ａのそれぞれのボルト挿通孔６８，６９が整合するので、ホルダ台６２側の孔６８を介してボルト（図示せず）をカッタホルダ側の孔６９に螺着することで、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２に固定一体化できる。
【００８３】
一方、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２から取り外すには、ボルト（図示せず）を外し、カッタホルダ６０ａを反時計回りに９０度回動して、カッタホルダ６０ａの側縁部６０ａ２，６０ａ２のホルダ台６２のスライド溝６６，６６との係合を外せば、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２から簡単に分離できる。
前記第１の実施例では、カッタ本体５０ａを交換する場合、ピストン４４からカッタホルダ６０ａを分離しなければならず、非常に面倒であるのに対し、本実施例では、ピストン４４に連結されたホルダ台６２に対してカッタホルダ６０ａを簡単に装脱着できるので、カッタ本体６０ｂの交換が容易である。
【００８４】
なお、符号６２ａ，６２ｂは、ホルダ台６２に形成した、固定ボルト５２（図５参照）挿通用の孔、ガイドピン５４（図５参照）の雄ねじ部挿通用の孔である。
【００８５】
また、図１２（ａ）に示すように、背面側フランジ部６４の正面視上側領域６４ａは、円弧状に延在しているが、背面側フランジ部６４の正面視下側領域は、前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａの対向側面６５ｂ，６５ｂに対応する位置で切り欠かれて、カッタ本体６０ｂ（の円孔６０ｂ１）の背面側下方には、落下するバリｗの障害となる部位がなく、バリ取り工程においてワーク接合体Ｗから分離されたバリｗは、カッタ６０の下方に配置されたトレイ（図示せず）に確実に落下するようになっている。
【００８６】
その他は、前記した第１の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００８７】
なお、前記した第１〜第３の実施例では、油圧シリンダ４０のピストン４４の前端部に連結されたドーナツ型カッタ５０（６０）は、前方から押圧されるとばね付勢力に抗して後退できるように構成されるとともに、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄは、摩擦圧接の際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０（６０）と干渉（を押圧）する程度に短く設定されて、ワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）を摩擦圧接する際にワーク接合部の軸線Ｌに対するブレを少なくするように構成されているが、ワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）の摩擦圧接の際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０と干渉しないように、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを所定の長さに設定して、カッタ５０の回転主軸２２側においてワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）が摩擦圧接されるように構成してもよく、このような構成では、ピストン４４の前端部に固定ボルトを介してカッタ５０が固定された単純な構造でよい。即ち、往復台３０に押されてカッタ５０が軸線Ｌと平行に後退するという、複雑な構造が不要となる。
【００８８】
なお、前記した第１〜第３の実施例では、カッタ５０を回転主軸２２の軸線Ｌに沿って移動させるカッタ駆動手段が油圧シリンダ４０で構成されているが、空気圧シリンダその他の流体圧シリンダで構成してもよい。
【００８９】
また、前記した第２の実施例では、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した第１の棒状ワークＷ１を回転主軸２２側で把持し、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した第２の棒状ワークＷ２’を往復台３０側で把持し、回転する第１の棒状ワークＷ１の端面に第２の棒状ワークＷ２の端面を押圧して両ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接するように構成されているが、第１の棒状ワークＷ１を耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成し、第２の棒状ワークＷ２’を機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成し、回転するSUH35製の棒状ワークＷ２の端面にSUH11製の棒状ワークＷ２の端面を押圧して両ワークを摩擦圧接するように構成してもよい。
【００９０】
また、前記した実施例では、摩擦圧接する一対のワークの一方がSUH35で構成され、他方がSUH11で構成されているが、ワークＷ１，Ｗ２を構成する金属材は、これらに限るものではなく、摩擦圧接により接合できる金属材であれば、いかなる金属材で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１０  摩擦圧接機
１２  架台フレーム
２０  主軸台
２１  回転主軸のケーシング
２２  回転主軸
２２ａ  回転主軸前端部
２３  回転主軸駆動用のサーボモータ
２４  ワーク挿入穴
２５  ワーク把持機構であるチャック機構
２６  ストッパ
２７  チャック本体
３０  副軸である往復台
Ｈ１  ワーク挿入穴
３１  リニアガイド
３２  往復台駆動用のサーボモータ
３３  ボールねじ
３４  ワーク把持機構であるクランプ機構
３５Ａ，３５Ｂ  クランプ爪
Ｈ２  ワーク挿入穴
ｄ    第２のワークの突出代
４０  カッタ駆動手段である油圧シリンダ
４４  円筒型ピストン
５０，６０  ドーナツ型カッタ
５０ｂ１，６０ｂ１  カッタの円孔
５１（５１Ａ，５１Ｂ）  円弧状シート部材
５２  固定ボルト
５４  ガイドピン
５５  圧縮コイルスプリング
Ｗ１  第１の棒状ワーク
Ｗ２，Ｗ２’  第２の棒状ワーク
Ｗ  棒状ワーク接合体
ｗ  リング状のバリ
【図１】
2012070138.tif 000003
【図２】
2012070138.tif 000004
【図３】
2012070138.tif 000005
【図４】
2012070138.tif 000006
【図５】
2012070138.tif 000007
【図６】
2012070138.tif 000008
【図７】
2012070138.tif 000009
【図８】
2012070138.tif 000010
【図９】
2012070138.tif 000011
【図１０】
2012070138.tif 000012
【図１１】
2012070138.tif 000013
【図１２】
2012070138.tif 000014
【図１３】
2012070138.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成24年2月9日(2012.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部に設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークは同一径に形成され、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークより離れた領域のうち前記回転主軸に対して前方の位置には、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタが設けられたことを特徴とする摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項２】
前記カッタの駆動手段は、前記回転主軸のケーシング前端部に設けられて、把持機構を内蔵する前記回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項３】
前記ドーナツ型カッタは、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部から、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない最短距離だけ離間するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項４】
前記ドーナツ型カッタは、前記円環型流体圧シリンダを構成する筒型ピストンの前端部に、ガイドピンを介して軸方向に摺動可能に連結されるとともに、前記ピストンと前記カッタ間に介装されたばね部材により、ピストンから離間する方向にばね付勢されて、前記第１の棒状ワークに対し前記第２の棒状ワークが前進して摩擦圧接される際に、前記カッタが前記副軸の前端部に押圧されて後退するように構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項５】
前記ドーナツ型カッタの内径Ｄは、前記棒状ワークの外径ｄの約１．１倍（Ｄ≒１．１ｄ）に構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
囲する円環状カッタを旋回可能なカッタアームで構成する等、バリ取り装置の構造が非常に複雑となる上に、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体が大型となる。
［０００６］
本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、摩擦圧接後に直ちにバリ取りができるコンパクトな摩擦圧接機のバリ取り装置を提供することである。
課題を解決するための手段
［０００７］
前記目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る摩擦圧接機のバリ取り装置においては、
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部に設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークを同一径に形成し、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークより離れた領域のうち前記回転主軸に対して前方の位置に、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタを設けるように構成した。
［０００８］
（作用）回転主軸の把持機構に把持されて回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し、副軸の把持機構に把持された第２の棒状ワークが、回転主軸の前方に配置されたドーナツ型カッタを貫通するように前進し、回転する第１のワークの端面に第２のワークの端面が押圧されて、カッタの回転軸側において両ワークの端面同士が摩擦圧接により接合され、両ワークの接合部には、リング状のバリが形成される。
［０００９］
即ち、摩擦圧接により接合一体化されたワーク接合体は、その両端部が回
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
［００３５］
回転主軸２２は、回転主軸２２のケージングである主軸台２０のハウジング２１に回転可能に支承されており、主軸台２０の後端部に設けたサーボモータ２３の駆動がカップリング２３ａを介して回転主軸２２に伝達される。ハウジング２１の前方に突出する回転主軸２２の前端部２２ａには、ワーク把持機構であるチャック機構２４が収容されたワーク挿入穴Ｈ１が設けられている。
［００３６］
チャック機構２４は、一般には、コレットチャックと称されており、図２，３に示すように、回転主軸２２の前端部（円筒型ボディ）２２ａの内側に配設された円筒型のスリーブ２５と、スリーブ２５の内側に形成されたワーク挿入穴Ｈ１と、ワーク挿入穴Ｈ１の内部に収容されて、ワークＷ１の挿入量を規定するストッパ２６と、ワーク挿入穴Ｈ１の入り口側に設けられた円筒型のチャック本体２７と、ボディ２２ａの前端部に固定されて、チャック本体２７の段差部２７ａに当接するキャップ２８を備えて構成されている。チャック本体２７は、図３に示すように、周方向等間隔に３本の縦スリット２７ｂ１が形成されて、半径方向に揺動可能な周方向等分３個のチャック爪２７ｂがその先端側に設けられている。スリーブ２５は、軸方向に進退動作可能に組み付けられるとともに、皿ばね２５ａによって、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂがチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃに係合するように、常に前方（図２右方向）にばね付勢されている。このため、チャック本体２７のチャック爪２７ｂは、常にワーク挿入穴Ｈ１の径を狭める方向に付勢されている。
［００３７］
スリーブ２５は、図示しない油圧シリンダ機構によって、皿ばね２５ａのばね力に抗して後退する方向（図２左方向）に移動でき、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂによるチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃへの押圧力が解除されると、チャック本体２７のチャック爪２７ｂに作用していた付勢力（穴Ｈ１の径を狭める方向に作用する付勢力）が消失する。
［００３８］
即ち、チャック機構２４によって、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入した棒状ワークＷ１のチャックとチャック解除とを行う。そして、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入された棒状ワークＷ１がチャック機構２４によりチャックされると、回転
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
２１  回転主軸のケーシング（主軸台のハウジング）
２２  回転主軸
２２ａ  回転主軸前端部
２３  回転主軸駆動用のサーボモータ
２４  ワーク挿入穴
２５  ワーク把持機構であるチャック機構
２６  ストッパ
２７  チャック本体
３０  副軸である往復台
Ｈ１  ワーク挿入穴
３１  リニアガイド
３２  往復台駆動用のサーボモータ
３３  ボールねじ
３４  ワーク把持機構であるクランプ機構
３５Ａ，３５Ｂ  クランプ爪
Ｈ２  ワーク挿入穴
ｄ    第２のワークの突出代
４０  カッタ駆動手段である油圧シリンダ
４４  円筒型ピストン
５０，６０  ドーナツ型カッタ
５０ｂ１，６０ｂ１  カッタの円孔
５１（５１Ａ，５１Ｂ）  円弧状シート部材
５２  固定ボルト
５４  ガイドピン
５５  圧縮コイルスプリング
Ｗ１  第１の棒状ワーク
Ｗ２，Ｗ２’  第２の棒状ワーク
Ｗ  棒状ワーク接合体
【手続補正書】
【提出日】平成25年4月8日(2013.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
第１の棒状ワークを把持する把持機構をその前端部に設けた回転主軸と、前記回転主軸の回転軸線に対して接近離反方向に往復動作可能で、第２の棒状ワークを第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構をその前端部に設けた副軸とを備え、回転する第１のワークの端面に第２のワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機に係り、特に、回転主軸と副軸との間に設けたカッタによって、両ワークの接合部に発生したリング状のバリを除去する摩擦圧接機のバリ取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、摩擦圧接機の機台上に、第１の素材を把持する回転チャックを有した回転主軸を内装する主軸台と、第１の素材と同軸状に第２の素材を把持する固定チャックを有し、回転主軸の軸線に沿って進退動作可能な往復台とを備え、往復台には、旋回して素材接合体を包囲する円環状カッタを構成する一対のカッタアームが設けられるとともに、素材接合体の第２の素材側端部を支持し回転軸線に沿ってスライド可能なスライドユニット（助成部材）が往復台に組み付けられた摩擦圧接機のバリ取り装置が開示されている。
【０００３】
詳しくは、主軸台に対し往復台を接近させる（前進させる）ことで、回転する第１の素材の端面に第２の素材の端面を押圧して両素材を摩擦圧接により接合した後、素材接合体の主軸側チャックを解除し往復台を所定量だけ後退させて、素材接合体の第１の素材側を主軸から抜き出す。次いで、カッタアームを旋回して素材接合体を包囲する円環状カッタを構成するとともに、固定チャック（素材接合体の把持）を解除して、スライドユニット（助成部材）を往復台に対しスライド可能に保持した上で、往復台を後退させる。往復台が後退すると、スライドユニット後端部の脚部が機台に設けた当金に当接し、スライドユニットの後退が抑制されて、往復台だけが後退する。即ち、往復台が後退することで、往復台と軸方向に一体化されている円環状カッタおよび固定チャックに対し素材接合体がスライドユニット（助成部材）の前端部に突き押しされる形態となって、素材接合体の接合部に形成されているリング状のバリが円環状カッタによって剪断され除去されるので、摩擦圧接作業のサイクルタイム中にバリ取り作業を自動的にできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５１５８３号（段落０００５，０００６、０００９〜０００１４、図１，図２，図３，図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、確かに、摩擦圧接作業のサイクルタイム中にバリ取り作業ができるものの、以下のような問題点がある。
第１には、素材接合体を包囲する円環状カッタを旋回カッタアームで構成するため、素材接合体の主軸側チャックを解除して往復台を所定量だけ後退させた上で、カッタアームを旋回し素材接合体を包囲する円環状カッタを構成しない限り、往復台をさらに後退させて行うバリ取り作業ができない。即ち、カッタアームを旋回して円環状カッタを構成する工程がある分、摩擦圧接後に直ちにバリ取り工程に移行できず、摩擦圧接工程開始からバリ取りが完了するまでの時間が長い。
第２には、摩擦圧接後のバリ取り開始までに時間がかかり、それだけバリが冷えて硬化するため、バリを確実に除去できないとか、カッタの消耗が著しい等の問題がある。
第３には、スライドユニット（助成部材）が往復台に組み付け一体化されているが、往復台が所定量後退したときに往復台に対し軸方向にスライド可能となるようにスライドユニット（助成部材）を構成したり、素材接合体を包囲する円環状カッタを旋回可能なカッタアームで構成する等、バリ取り装置の構造が非常に複雑となる上に、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体が大型となる。
【０００６】
本発明は前記した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、摩擦圧接後に直ちにバリ取りができるコンパクトな摩擦圧接機のバリ取り装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明（請求項１）に係る摩擦圧接機のバリ取り装置においては、
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部に設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークを同一径に形成し、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークより離れた領域のうち前記回転主軸に対して前方の位置に、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタを設けるように構成した。
【０００８】
（作用）回転主軸の把持機構に把持されて回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し、副軸の把持機構に把持された第２の棒状ワークが、回転主軸の前方に配置されたドーナツ型カッタを貫通するように前進し、回転する第１のワークの端面に第２のワークの端面が押圧されて、カッタの回転軸側において両ワークの端面同士が摩擦圧接により接合され、両ワークの接合部には、リング状のバリが形成される。
【０００９】
即ち、摩擦圧接により接合一体化されたワーク接合体は、その両端部が回転主軸側（の把持機構）と副軸側（の把持機構）にそれぞれ把持されて、ドーナツ型カッタを貫通した形態となっており、カッタの回転主軸側に位置するワーク接合部には、リング状のバリが形成されている。
【００１０】
そこで、ドーナツ型カッタを回転主軸側に移動させることで、ワーク接合体の接合部に形成されているリング状のバリをカッタによって剪断する。さらに、回転主軸側の把持機構によるワーク接合体の把持を解除し、副軸を後退（回転主軸から離反する方向に移動）させて、回転主軸（の把持機構）およびドーナツ型カッタからワーク接合体を抜き出す。ドーナツ型カッタからワーク接合体を抜き出す際に、リング状のバリはドーナツ型カッタに押し留められてワーク接合体から分離されて、落下する。
【００１１】
このように、ワーク同士を摩擦圧接する摩擦圧接工程の後、直ちにバリを剪断除去できる。
【００１２】
また、バリ取り装置は、第１，第２の棒状ワークが貫通可能な内径を有し、回転主軸と副軸との間に配置されて、回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタと、該カッタを回転主軸の軸線に沿って移動（往復動作）させるカッタ駆動手段で構成された非常に簡潔かつコンパクトな構造である。
【００１３】
また、請求項２においては、請求項１に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記カッタの駆動手段を、前記回転主軸のケーシング前端部に設けられて、把持機構を内蔵する前記回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成した。
【００１４】
（作用）カッタ駆動手段が、回転主軸のケーシング前端部に設けられて、回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成されているので、ドーナツ型カッタを回転主軸の軸線に沿って正確に移動させることができるとともに、回転主軸側を軸方向および半径方向に大型化することもない。
【００１５】
また、請求項３においては、請求項１または２に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタを、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部から、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない最短距離だけ離間するように配置した。
【００１６】
（作用）従来の摩擦圧接機では、回転する第１の棒状ワークと前進する第２の棒状ワークとの間にバリ取り用のカッタを配置しない状態で摩擦圧接を行うのに対し、本発明では、第１の棒状ワークの前方に配置したドーナツ型カッタを貫通するように第２の棒状ワークを前進させて摩擦圧接を行うため、第２の棒状ワークを把持する副軸の前端部（のワーク把持機構）がカッタと干渉しないように、第２の棒状ワークの突出代（把持機構で把持されていない第２のワークの前方突出長）ｄ（図２参照）を、従来の摩擦圧接機におけるワークの突出代より少なくともカッタの厚さ相当だけ長く（大きく）する必要がある。即ち、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリがカッタと接触すると、バリとカッタが溶着してしまうとか、摩擦熱によりカッタの寿命が低下するなど、摩擦圧接工程およびバリ取り工程をスムーズに遂行できないためである。
【００１７】
しかし、第２の棒状ワークの突出代が長く（大きく）なると、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸の軸線に対しワーク接合部がブレて、ワーク接合体の軸芯の精度が出ない（ワーク接合体の第１の棒状ワーク側の軸芯と第２の棒状ワーク側の軸芯が傾斜する）おそれがある。
【００１８】
然るに、請求項３では、第１，第２のワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない範囲で、ドーナツ型カッタを第１の棒状ワークの前端部にできるだけ接近して配置されているため、それだけ第２の棒状ワークの突出代ｄを短く（小さく）することができ、これにより、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に回転主軸の軸線に対するワーク接合部のブレが抑制される。
【００１９】
また、請求項４においては、請求項２または３に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタを、前記円環型流体圧シリンダを構成する筒型ピストンの前端部にガイドピンを介して軸方向に摺動可能に連結するとともに、前記ピストンと前記カッタ間に介装したばね部材により、ピストンから離間する方向にばね付勢するように構成し、前記第１の棒状ワークに対し前記第２の棒状ワークが前進して摩擦圧接される際に、前記カッタが前記副軸の前端部に押圧されて後退するように構成した。
【００２０】
（作用）請求項３の作用において説明したように、本発明では、第２の棒状ワークの突出代（把持機構で把持されていない第２のワークの前方突出長）が、従来技術におけるワークの突出代より少なくともカッタの厚さ相当だけ長く（大きく）なって、ワークの端面同士を摩擦圧接する際にワーク接合部が回転主軸の軸線に対しそれだけ大きくブレて、ワーク接合体の軸芯の精度が出ない（ワーク接合体の第１の棒状ワーク側の軸芯と第２の棒状ワーク側の軸芯が傾斜する）おそれがある。
【００２１】
然るに、請求項４では、ガイドピンにより軸線に沿って摺動できるドーナツ型カッタがばね部材により前方にばね付勢保持されて、前方から押圧されるとばね付勢力に抗してスムーズに後退できるように構成されているので、第２の棒状ワークの突出代を、第１，第２のワークを摩擦圧接する際に第２のワークと一体に前進する副軸前端部（のワーク把持機構）がカッタと干渉する程度にまで短く（小さく）したとしても、第２の棒状ワークがカッタを貫通して前進する際に、副軸の前端部（のワーク把持機構）に押されたカッタが第２の棒状ワークの前進に連係してスムーズに後退するので、第１，第２のワークの適切な摩擦圧接が妨げられることはなく、また、第２の棒状ワークの突出代が短く（小さく）なる分、第１，第２のワークの端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸の軸線に対するワーク接合部のブレが抑制される。
【００２２】
請求項５においては、請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦圧接機のバリ取り装置において、前記ドーナツ型カッタの内径Ｄを前記棒状ワークの外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）に構成した。
【００２３】
（作用）ドーナツ型カッタの内径がワークの外径に対し大きすぎると、バリを取りきれない（ワーク接合部にバリの被剪断部が残る）ため、後処理が面倒となる。一方、ドーナツ型カッタの内径がワークの外径に対し接近しすぎる（カッタの内径とワークの外径間の隙が狭い）と、ワーク接合部外周面がえぐられてワークの表面に傷がつき、製品として使えない。そして、発明者が試作を重ねた結果、ワークの外径如何にかかわらず、ドーナツ型カッタの内径Ｄは、棒状ワークの外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）が最適であることが確認された。
即ち、ドーナツ型カッタの内径Ｄが棒状ワークの外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）に構成されているため、バリをより確実に剪断除去でき、バリの除去されたワーク接合部の表面もより滑らかである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る摩擦圧接機のバリ取り装置によれば、ワーク同士を摩擦圧接した後、直ちにバリを剪断除去できるので、摩擦圧接開始からバリ取りまでを短時間で行うことができる。
【００２５】
また、摩擦圧接直後の柔らかい状態のバリを剪断除去するので、バリを確実に除去できるとともに、バリを除去したワーク接合部の表面も滑らかで、それだけワーク接合体の後処理も簡単になる。
【００２６】
また、構成が非常に簡潔かつコンパクトで、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体が大型化することもない。
【００２７】
請求項２によれば、回転主軸前端部の周りに配設したカッタ駆動手段である円環型流体圧シリンダによって、ドーナツ型カッタを回転主軸の軸線に沿って正確に移動させることができるので、バリをより確実かつスムーズに除去できる。
また、回転主軸前端部の周りに配設したカッタ駆動手段である円環型流体圧シリンダの構成は、非常に簡潔かつコンパクトで、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体をいっそう小型化できる。
【００２８】
請求項３によれば、回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部にドーナツ型カッタを接近して配置することで、第２の棒状ワークの突出代を短くでき、これにより、ワークを摩擦圧接する際のワーク接合部の回転主軸の軸線に対するブレが少なくなって、ワーク接合体の軸芯の精度が高くなる。
【００２９】
請求項４によれば、第２の棒状ワークの突出代を、摩擦圧接工程において副軸の前端部（把持機構）がカッタに干渉（当接）する程度に短く設定することで、ワークを摩擦圧接する際のワーク接合部の回転主軸の軸線に対するブレがより少なくなって、ワーク接合体の軸芯の精度がさらにいっそう高くなる。
【００３０】
請求項５によれば、バリをより確実に除去できるとともに、バリを除去したワーク接合部の表面が両ワークの表面と面一に連続する滑らかな面となって、それだけ後処理もいっそう簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の縦断面図である。
【図２】バリ取り装置の要部拡大縦断面図（図３，４，５に示す線ＩＩ−ＩＩに沿う断面図）である。
【図３】回転主軸側のワーク把持機構であるチャック機構の正面図である。
【図４】往復台側のワーク把持機構であるクランプ機構の正面図である。
【図５】ドーナツ型カッタの正面図である。
【図６】第２のワークが前進して第１のワークに摩擦圧接される直前のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図７】ワークの摩擦圧接終了時のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図８】ワークが摩擦圧接される様子を説明する説明図で、（ａ）は第２のワークが前進して第１のワークに当接した摩擦圧接開始直前の状態、（ｂ）は第１のワークと第２のワークの摩擦圧接が終了した状態をそれぞれ示す図である。
【図９】カッタが移動してバリを剪断する際のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１０】ワーク接合体が往復台と一体に後退してバリがワーク接合体から分離される際のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部拡大縦断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部であるドーナツ型カッタを示し、（ａ）はカッタの正面図、（ｂ）はカッタ本体の正面図である。
【図１３】（ａ）はカッタホルダ台の縦断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩａ−ＸＩＩＩａに沿う断面図）、（ｂ）はカッタホルダ台の水平断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩｂ−ＸＩＩＩｂに沿う断面図）、（ｃ）は一部を破断して示すカッタホルダ台の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
図１〜図１０は、本発明の第１の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置を示し、図１〜５は、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機および摩擦圧接機の主要構成部分を示し、図６〜図１０は、ワークの摩擦圧接からバリ取りまでの一連の工程を示す説明図である。
【００３３】
摩擦圧接機１０は、例えば、軸部の一端側に傘部が一体的に形成された内燃機関用のポペットバルブの軸部側と傘部側とを異なる素材で構成する場合のように、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した軸部側の第１の棒状ワークＷ１と、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した傘部側の第２の棒状ワークＷ２の端面同士を摩擦圧接により接合一体化して、ワーク接合体Ｗ（図７，１０参照）を製造する装置で、図１に示すように、水平に配設されて、第１の棒状ワークＷ１を把持する回転主軸２２と、回転主軸２２の軸線Ｌ上に沿った方向に往復動作可能で、第１のワークＷ１と同一径の第２の棒状ワークＷ２を把持する副軸（往復台）３０とを備え、回転する第１のワークＷ１の端面に第２のワークＷ２の端面を押圧して、両ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接により接合するようになっている。
【００３４】
図１において、符号１２は、摩擦圧接機１０の架台フレームで、架台フレーム１２上には、回転主軸２２を内装する主軸台２０と、主軸台２０に対し接近離反方向（図１左右方向）に進退動作可能な副軸である往復台３０とが、それぞれの前端部を正対させて載置されている。
【００３５】
回転主軸２２は、回転主軸２２のケーシングである主軸台２０のハウジング２１に回転可能に支承されており、主軸台２０の後端部に設けたサーボモータ２３の駆動がカップリング２３ａを介して回転主軸２２に伝達される。ハウジング２１の前方に突出する回転主軸２２の前端部２２ａには、ワーク把持機構であるチャック機構２４が収容されたワーク挿入穴Ｈ１が設けられている。
【００３６】
チャック機構２４は、一般には、コレットチャックと称されており、図２，３に示すように、回転主軸２２の前端部（円筒型ボディ）２２ａの内側に配設された円筒型のスリーブ２５と、スリーブ２５の内側に形成されたワーク挿入穴Ｈ１と、ワーク挿入穴Ｈ１の内部に収容されて、ワークＷ１の挿入量を規定するストッパ２６と、ワーク挿入穴Ｈ１の入り口側に設けられた円筒型のチャック本体２７と、ボディ２２ａの前端部に固定されて、チャック本体２７の段差部２７ａに当接するキャップ２８を備えて構成されている。
チャック本体２７は、図３に示すように、周方向等間隔に３本の縦スリット２７ｂ１が形成されて、半径方向に揺動可能な周方向等分３個のチャック爪２７ｂがその先端側に設けられている。スリーブ２５は、軸方向に進退動作可能に組み付けられるとともに、皿ばね２５ａによって、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂがチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃに係合するように、常に前方（図２右方向）にばね付勢されている。このため、チャック本体２７のチャック爪２７ｂは、常にワーク挿入穴Ｈ１の径を狭める方向に付勢されている。
【００３７】
スリーブ２５は、図示しない油圧シリンダ機構によって、皿ばね２５ａのばね力に抗して後退する方向（図２左方向）に移動でき、スリーブ２５側のテーパ面２５ｂによるチャック本体２７側の逆テーパ面２７ｃへの押圧力が解除されると、チャック本体２７のチャック爪２７ｂに作用していた付勢力（穴Ｈ１の径を狭める方向に作用する付勢力）が消失する。
【００３８】
即ち、チャック機構２４によって、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入した棒状ワークＷ１のチャックとチャック解除とを行う。そして、ワーク挿入穴Ｈ１に挿入された棒状ワークＷ１がチャック機構２４によりチャックされると、回転主軸２２と同軸状に保持される。
【００３９】
一方、往復台３０は、リニアガイド３１を介して、主軸台２０に対して接近離反方向スライド可能に架台フレーム１２上に組み付けられるとともに、サーボモータ３２の駆動で回転駆動するボールねじ３３によって、進退動作する。符号３３ａは、架台フレーム１２上に載置された、ボールねじ３３の軸支部で、モータ３２の回転は、モータ駆動軸側プーリ３２ａ，タイミングベルト３３ｂ，ボールねじ側プーリ３３ｃを介して、ボールねじ３３に伝達される。
また、主軸台２０と正対する往復台３０の前端部には、図１，２，４に示すように、ワーク把持機構であるクランプ機構３４が設けられている。
【００４０】
クランプ機構３４は、上下方向に連係して摺動可能な一対の矩形ブロック状のクランプ爪３５Ａ,３５Ｂと、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂを駆動させる油圧シリンダ機構（図示せず）で構成されている。クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの上下の対向する面には、棒状ワークＷ２の傘部対応領域に対応する切欠３５ａがそれぞれ形成されて、上下のクランプ爪３５Ａ,３５Ｂ間に、ストッパ３６によって挿入量が規定されたワーク挿入穴Ｈ２が設けられている。また、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの前端部側には、棒状ワークＷ２の外径に整合する円弧状クランプ部３７ａを形成したクランプブロック３７がネジ３５ｂによってそれぞれ一体化されている。
【００４１】
傘部対応領域が形成されている棒状ワークＷ２をワーク挿入穴Ｈ２に挿入したり、ワーク挿入穴Ｈ２から取り出すには、クランプ機構３４によりワーク挿入穴Ｈ２を上下方向に開口させた形態（図２参照）にして、クランプ爪３５Ａ,３５Ｂの側方から行う。そして、ワーク挿入穴Ｈ２に挿入されて、ストッパ３６に当接して位置決めされた棒状ワークＷ２は、クランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ,３５Ｂ）で上下にクランプされることで、第１のワークＷ１と同軸状に保持される。
【００４２】
また、主軸台２０のハウジング２１の前端部には、図２に示すように、回転主軸２２の前端部２２ａを囲繞する円筒型油圧シリンダ４０が組み付けられている。
【００４３】
油圧シリンダ４０は、内側ケーシング４１と外側ケーシング４２によって画成された円筒型のシリンダ室４３に、円筒型の段付ピストン４４が配設された構造で、外側ケーシング４２に設けた一対の給排ポート４０ａ，４０ｂを介してシリンダ室４３に圧油の給排が行われることで、ピストン４４が進退動作する。符号４３ａは、シリンダ室４３内の底面から軸方向に突出するガイドピンで、ピストン４４の底面に設けた軸方向に延びるガイド孔４４ａに係合して、ピストン４４を回り止めする。
【００４４】
ピストン４４の先端部には、図２、５に拡大して示すように、回転主軸２２の軸線Ｌと直交しかつ回転主軸２２の前端部２２ａ（チャック機構２４にチャックされた第１の棒状ワークＷ１の前端部）から所定距離離間するように、ドーナツ型カッタ５０が８本の固定ボルト５２と４本のガイドピン５４を介して連結されている。
【００４５】
ドーナツ型カッタ５０は、ピストン４４に連結される平板状のカッタホルダ５０ａと、カッタホルダ５０ａ中央の係合孔５０ａ１にネジその他の固着手段によって固定された円盤型のカッタ本体５０ｂで構成されている。カッタホルダ５０ａとカッタ本体５０ｂは面一に形成され、カッタ本体５０ｂの中央部には、バリ剪断用のカッタ刃を構成する円孔５０ｂ１が形成されている。
【００４６】
また、ドーナツ型カッタ５０は、カッタホルダ５０ａの周縁部に沿った円弧状に形成された左右一対の円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）と積層した形態で、ピストン４４の前端部から離間する方向にばね付勢保持されている。
【００４７】
即ち、固定ボルト５２は、図５に示すように、左側と右側の円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）のそれぞれの円弧に沿って、隣接して４本ずつ配置され、隣接する固定ボルト５２，５２間にはガイドピン５４が配置されている。
【００４８】
固定ボルト５２は、図２に示すように、ワッシャ５３ａおよびカラー５３ｂを介してピストン４４前端部に螺着されており、カッタ５０および円弧状シート部材５１は、カラー５３ｂの外周に沿って軸方向に摺動できる。
【００４９】
一方、円弧状シート部材５１の背面側には、ナット５６によって固定されたガイドピン５４が突出し、ピストン４４前端部に設けた段付穴４４ｂに圧入されたスリーブ５３にガイドピン５４が軸方向に摺動可能に係合している。円弧状シート部材５１と段付穴４４ｂの段差部間には、圧縮コイルスプリング５５が介装されている。
【００５０】
このように、ドーナツ型カッタ５０は、左右一対の円弧状シート部材５１Ａ，５１Ｂを介して圧縮コイルスプリング５５のばね力が作用した形態に保持されており、第２のワークＷ２の突出代（把持機構３４で把持されていないワーク前方突出長）ｄによっては、第２のワークＷ２がカッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通するように前進して第１のワークＷ１に摩擦圧接される工程において、第２のワークＷ２と一体に前進する往復台３０先端部のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０に干渉する場合があるが、そのような場合は、クランプ機構３４に押されたカッタ５０および円弧状シート部材５１が軸線Ｌに沿って沈み込んで（後退して）、第１の棒状ワークＷ１の端面と第２の棒状ワークＷ２の端面間に所定の押圧力（圧接力）が作用する適正な摩擦圧接が行われるようになっている。なお、圧縮コイルスプリング５５のばね力としては、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際の押圧力（圧接力）にほとんど影響を与えない程度の弱いばね力が望ましい。例えば、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際の押圧力（圧接力）は約６５００Ｎであるのに対し、圧縮コイルスプリング５５のばね力は約８５Ｎ程度である。
【００５１】
また、固定ボルト５２およびガイドピン５４は、図５に示すように、ドーナツ型カッタ５０の左側と右側に離間して配置されているが、その左右の間隔Ｌ２は、往復台３０先端のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）の左右幅Ｌ１（図４参照）よりも十分に大きい。このため、往復台３０が前進して往復台３０の前端部がカッタ５０に干渉（当接）する場合は、往復台３０先端のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０側の固定ボルト５２やガイドピン５４に干渉することはなく、しかもクランプ爪３５Ａ，３５Ｂの前面側に突出しているクランプブロック３７の平坦な前面がカッタ５０中央部の平面領域に当接するので、カッタ５０および円弧状シート５１は軸線Ｌに沿って正確に沈み込む（後退する）ことができる。
【００５２】
特に、回転する第１の棒状ワークＷ１と前進する第２の棒状ワークＷ２との間にバリ取り用のカッタを配置しない状態で摩擦圧接を行う、従来技術（従来の摩擦圧接機）に対し、本実施例では、第１の棒状ワークＷ１の前方に配置したドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通するように第２の棒状ワークＷ２を前進させて摩擦圧接を行うため、往復台３０前端部のクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）がカッタ５０と干渉しないように、第２の棒状ワークＷ２の突出代（把持機構３４で把持されていないワーク前方突出長）ｄを、従来の摩擦圧接機における第２のワークの突出代より少なくともカッタ５０の厚さ相当だけ長く（大きく）する必要がある。即ち、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に発生するバリｗがカッタと接触すると、バリとカッタが溶着してしまうとか、摩擦熱によりカッタ５０の寿命が低下するなど、摩擦圧接工程およびバリ取り工程をスムーズに遂行できないためである。
【００５３】
しかし、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄが長く（大きく）なると、ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接する際に、回転主軸２２の軸線Ｌに対しワーク接合部がブレて、ワーク接合体Ｗの軸芯の精度が出ない（ワーク接合体Ｗの第１の棒状ワークＷ１側の軸芯と第２の棒状ワークＷ２側の軸芯が傾斜する）おそれがある。
【００５４】
そこで、本実施例では、第１には、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に発生するバリｗと接触しない範囲で、ドーナツ型カッタ５０が第１の棒状ワークＷ１の前端部にできるだけ接近して配置されることで、それだけ第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを短く（小さく）することができ、これにより、ワークＷ１，Ｗ２の端面同士を摩擦圧接する際に回転主軸２２の軸線Ｌに対するワーク接合部のブレが抑制されるように構成されている。
【００５５】
第２には、ドーナツ型カッタ５０は、ガイドピン５４により回転主軸２２の軸線Ｌに沿って摺動できるように構成されるとともに、圧縮スプリング５５により前方にばね付勢保持されて、前方から押圧されるとばね付勢力に抗してスムーズに後退できるように構成されているので、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０に干渉（カッタ５０を押圧）する程度にまで短く（小さく）したとしても、第２の棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０を貫通して前進する際に、往復台３０の前端部（把持機構３４）に押されたカッタ５０が第２の棒状ワークＷ２の前進に連係してスムーズに後退するので、ワークＷ１，Ｗ２の適切な摩擦圧接が妨げられることはない。また、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄがワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０に干渉（カッタ５０を押圧）する程度にまで短く（小さく）されることで、ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接する際にワーク接合部が回転主軸２２の軸線Ｌに対し大きくブレることもない。
【００５６】
また、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径Ｄは、発明者が試作を重ねた結果、最も望ましい考えられる大きさである、ワーク接合体Ｗ（棒状ワークＷ１，Ｗ２）の外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）に構成されて、摩擦圧接工程では、棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通してスムーズに前進できるとともに、バリ取り工程では、棒状ワークＷ１，Ｗ２の接合部外周に形成されたリング状のバリｗを確実かつスムーズに剪断除去できる。
【００５７】
即ち、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径がワークＷ１，Ｗ２の外径に対し大きすぎると、バリｗを取りきれない（ワーク接合部にバリｗの被剪断部が残る）ため、後処理が面倒となる。一方、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）の内径がワークＷ１，Ｗ２の外径に対し接近しすぎる（カッタ５０の内径とワークＷ１，Ｗ２の外径間の隙が狭い）と、摩擦圧接工程において棒状ワークＷ２がドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通してスムーズに前進できないし、バリ取り工程においてワーク接合体の表面に傷をつけるおそれがある。
【００５８】
しかるに、ドーナツ型カッタ５０の内径Ｄが、ワークＷ１，Ｗ２の外径如何にかかわらず、棒状ワークＷ１，Ｗ２の外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）に設定されて、バリｗをより確実に剪断除去でき、バリｗの除去されたワーク接合部の表面も滑らかである。
【００５９】
なお、ドーナツ型カッタ５０の円孔５０ｂ１は、図８（ａ）に示すように、カッタとして機能する、真円に形成された所定幅の背面側ストレート部５０ｂ１１と、前面側に行くほど径が大きいテーパ部５０ｂ１２で構成されている。テーパ部５０ｂ１２は、ワークＷ１をカッタ５０の前面側から回転主軸２２前端部２２ａのワーク挿入穴Ｈ１に挿入する際に、ワークＷ２を円孔５０ｂ１に挿通させ易くするためのもので、必ずしも必要ではなく、円孔５０ｂ１全体をストレート部で構成してもよい。
【００６０】
次に、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２を摩擦圧接する工程と、ワーク接合部に発生したリング状のバリを剪断除去するバリ取り工程を、図２および図６〜図１０を参照して説明する。
【００６１】
まず、図２に示すように、主軸台２０における回転主軸２２前端部２２ａのワーク挿入穴Ｈ１にワークＷ１を挿入し、チャック機構２４でチャックする。一方、主軸台２０から十分離間させた往復台３０のワーク挿入穴Ｈ２には、ワークＷ２を挿入し、クランプ機構３４でクランプする。
次に、サーボモータ２３を駆動して、回転主軸２２と一体にワークＷ１を回転させるとともに、サーボモータ３２を駆動して、往復台３０と一体にワークＷ２を前進させる。ワークＷ２は、図６，７に示すように、ドーナツ型カッタ５０を貫通するように前進して、回転主軸２２と一体に回転するワークＷ１に押圧され、カッタ５０の回転主軸２２側において、ワークＷ１とワークＷ２の端面同士が摩擦圧接される。
【００６２】
詳しくは、所定の摩擦推力（例えば、６５００Ｎ）によりワークＷ１とワークＷ２の接触部分が加熱され、ワークＷ１の回転の急停止と同時にアプセット推力（例えば、１３０００Ｎ）が付加されて、圧接が完了するが、ワークＷ１とワークＷ２の接合部には、リング状のバリｗが生じる。
【００６３】
図８は、ワークＷ１にワークＷ２が摩擦圧接される様子を説明する説明図で、（ａ）はワークＷ２が前進してワークＷ１に当接した摩擦圧接開始直前の状態（図６に対応する図）、（ｂ）はワークＷ１とワークＷ２の摩擦圧接が終了し接合部にバリｗが生じた状態（図７に対応する図）をそれぞれ示す。
【００６４】
本実施例では、例えば、SUH11製の第１のワークＷ１は、全長１００ｍｍ、軸部外径６ｍｍに構成され、SUH35製の第２のワークＷ２は、全長５０ｍｍ、軸部外径６ｍｍに構成されるとともに、第１のワークＷ１と第２のワークＷ２の寄り代（摩擦圧接により縮小するワークＷ１，ワークＷ２の全長）は、６ｍｍ、ワークＷ１の前端部とカッタ５０の隙間δ１は、１．２ｍｍ、第２のワークＷ２の突出代ｄは、摩擦圧接工程において往復台３０前端部のクランプ機構３４が前進途中でカッタ５０と干渉する、１０ｍｍに設定されている。なお、図８において、符号Ｐ０は、ワークＷ１，Ｗ２の当接位置、符号Ｐ１は、ワークＷ１，Ｗ２の接合位置（図８（ａ）に示す符号Ｐ０に対応する位置）、符号Ｐ３４は、摩擦圧接開始直前のクランプ機構３４前端部の位置、符号Ｐ５０は、摩擦圧接開始直前のカッタ５０前面の位置をそれぞれ示す。
【００６５】
そして、往復台３０（クランプ機構３４）は、図８（ａ）に示すように、ワークＷ２の前端部がカッタ５０を貫通しワークＷ１に当接して、摩擦推力が作用し始める摩擦圧接開始位置から、３．８ｍｍほど前進してカッタ５０と干渉する。往復台３０（クランプ機構３４）がカッタ５０と干渉する位置で、ワークＷ１の回転を急停止し、同時に往復台３０を高推力で前進させる（ワークＷ１，Ｗ２の圧接面にアプセット推力を付加する）ことで、図８（ｂ）に示すように、往復台３０（ワークＷ２）およびカッタ５０がさらに２．２ｍｍほど前進し、ワークＷ１とワークＷ２の接合部には、リング状のバリｗが生じる。
【００６６】
即ち、摩擦圧接が終了したワーク接合体Ｗは、図７に示すように、その両端部が回転主軸２２（のチャック機構２４）と往復台３０（のクランプ機構３４）に把持されて、ドーナツ型カッタ５０（の円孔５０ｂ１）を貫通した形態に保持されているが、カッタ５０の回転主軸２２側に位置する接合部の外周にはリング状のバリｗが形成されている。また、図８（ｂ）に示すように、バリｗとカッタ５０間δ２は０．７ｍｍ離間している。
【００６７】
次に、図９に示すように、油圧シリンダ４０を駆動し、カッタ５０が回転主軸２２側に移動して、リング状のバリｗを剪断する。
【００６８】
次いで、回転主軸２２側のチャック機構２４によるワーク接合体Ｗのチャックを解除し、図１０に示すように、往復台３０と一体にワーク接合体Ｗを回転主軸２２から後退させて、ワーク接合体Ｗを回転主軸２２（のワーク挿入穴Ｈ１）およびドーナツ型カッタ５０から抜き出す。ワーク接合体Ｗがカッタ５０（の円孔５０ｂ１）から抜き出る際に、リング状のバリｗがワーク接合体Ｗから分離されて落下する。
【００６９】
ワーク接合体Ｗから分離されたバリｗは、カッタ５０の背面に沿って落下するが、円弧状シート部材５１（５１Ａ，５１Ｂ）は左右に離間しており、バリｗが円弧状シート部材５１に引っ掛かることなく、カッタ５０の下方に配置されたトレイ（図示せず）に確実に落下する。
【００７０】
最後に、往復台３０のクランプ機構３４によるワーク接合体Ｗのクランプを解除し、往復台３０のワーク挿入穴Ｈ２からワーク接合体Ｗを抜き出す。
【００７１】
このように本実施例のバリ取り装置は、主軸台２０と往復台３０との間に配置したドーナツ型カッタ５０と、主軸台２０のハウジング前端部に設けられたカッタ駆動手段である円環状の油圧シリンダ４０で構成された非常に簡潔かつコンパクトなもので、バリ取り装置を組み込んだ摩擦圧接機全体もコンパクトで、大きな摩擦圧接機設置スペースをとられることもない。
【００７２】
また、ワークＷ１，Ｗ２同士を摩擦圧接した後、直ちにバリｗを剪断除去できるので、ワーク同士の接合からバリ取りまでのサイクルタイムが著しく短縮される。
【００７３】
また、摩擦圧接直後の柔らかい状態のバリｗを剪断除去するので、バリｗを確実かつスムーズに除去できるとともに、バリｗを除去したワーク接合部の表面も滑らかで、それだけ後処理も簡単になる。
【００７４】
図１１は、本発明の第２の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部縦断面図である。
【００７５】
前記した第１の実施例では、第２の棒状ワークＷ２の形状（軸部に比べて径の大きい傘部対応領域を有する形状）に対応して、往復台３０の前端部に設けるワーク把持機構が、往復台３０の側方からワーク挿入穴Ｈ２へのワークＷ２の出し入れが可能なクランプ機構３４（クランプ爪３５Ａ，３５Ｂ）で構成されているのに対し、この第２の実施例では、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した第２の棒状ワークＷ２’が、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した第１の棒状ワークＷ１とほぼ同じ形状である。
【００７６】
このため、往復台３０Ａの前端部に設けるワーク把持機構として、往復台３０の前方からワーク挿入穴Ｈ２へのワークＷ２’の出し入れが可能な、主軸台２０の回転主軸２２の前端部に設けたワーク把持機構であるチャック機構２４と同じ構造のチャック機構２４Ａが設けられている。
【００７７】
その他は、前記第１の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、重複した説明は省略する。
【００７８】
図１２，１３は、本発明の第３の実施例である摩擦圧接機のバリ取り装置の要部であるドーナツ型カッタを示し、図１２（ａ）はドーナツ型カッタの正面図、図１２（ｂ）はカッタ本体の正面図、図１３（ａ）はカッタホルダ台の縦断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩａ−ＸＩＩＩａに沿う断面図）、図１３（ｂ）はカッタホルダ台の水平断面図（図１２（ａ）に示す線Ｘ１ＩＩｂ−ＸＩＩＩｂに沿う断面図）、図１３（ｃ）は一部を破断して示すカッタホルダ台の斜視図である。
【００７９】
符号６０は、ドーナツ型カッタを示し、カッタ６０は、中央に大きな円孔６３が設けられた、ほぼ円盤形状のカッタホルダ台６２と、ホルダ台６２内周のスライド溝６６にバヨネット係合するカッタホルダ６０ａと、カッタホルダ６０ａ中央の係合孔６０ａ１にネジその他の固着手段によって固定されたカッタ本体６０ｂで構成されている。カッタ本体６０ｂの中央部には、バリを剪断するための円孔６０ｂ１が形成されている。
【００８０】
スライド溝６６を形成するホルダ台６２の円孔６３の内周縁部には、ホルダ台６２の背面と面一の背面側フランジ部６４が形成され、ホルダ台６２前面における円孔６３を挟んだ左右両側には、背面側フランジ部６４に対応する左右一対の前面側フランジ部６５，６５が形成されて、両フランジ部６４，６５間には、円孔６３の内周に沿った左右一対の正面視円弧状のスライド溝６６が形成されている。
【００８１】
一方、カッタホルダ６０ａの左右の側縁部６０ａ２，６０ａ２は、ホルダ台６２のスライド溝６６に係合する円弧状に形成され、その上下長さＬ３は、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａの幅Ｌ４よりも幾分短く形成されている。そして、図１２（ａ）仮想線に示すように、カッタホルダ６０ａを縦長にして、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａ間の背面側フランジ部６４にその背面側が当接するようにして、カッタホルダ６０ａを時計回りに回動することで、カッタホルダ６０ａの側縁部６０ａ１，６０ａがホルダ台６２のスライド溝６６，６６にバヨネット係合して、カッタホルダ６０ａと円孔の周縁部とは面一となる。
【００８２】
符号６７は、ホルダ台６２の前面側フランジ部６５の円孔６５ａ１に圧入固定されて、スライド溝６６内に突出する位置決めピンで、カッタホルダ６０ａの側縁端部６０ａ３，６０ａ３が位置決めピン６７，６７に当接することで、ホルダ台６２対しカッタホルダ６０ａを周方向に位置決めできる。また、カッタホルダ６０ａが位置決めされると、ホルダ台６２とカッタホルダ６０ａのそれぞれのボルト挿通孔６８，６９が整合するので、ホルダ台６２側の孔６８を介してボルト（図示せず）をカッタホルダ側の孔６９に螺着することで、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２に固定一体化できる。
【００８３】
一方、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２から取り外すには、ボルト（図示せず）を外し、カッタホルダ６０ａを反時計回りに９０度回動して、カッタホルダ６０ａの側縁部６０ａ２，６０ａ２のホルダ台６２のスライド溝６６，６６との係合を外せば、カッタホルダ６０ａをホルダ台６２から簡単に分離できる。
前記第１の実施例では、カッタ本体５０ｂを交換する場合、ピストン４４からカッタホルダ６０ａを分離しなければならず、非常に面倒であるのに対し、本実施例では、ピストン４４に連結されたホルダ台６２に対してカッタホルダ６０ａを簡単に装脱着できるので、カッタ本体６０ｂの交換が容易である。
【００８４】
なお、符号６２ａ，６２ｂは、ホルダ台６２に形成した、固定ボルト５２（図５参照）挿通用の孔、ガイドピン５４（図５参照）の雄ねじ部挿通用の孔である。
【００８５】
また、図１２（ａ）に示すように、背面側フランジ部６４の正面視上側領域６４ａは、円弧状に延在しているが、背面側フランジ部６４の正面視下側領域は、前面側フランジ部６５，６５形成領域６５ａ，６５ａの対向側面６５ｂ，６５ｂに対応する位置で切り欠かれて、カッタ本体６０ｂ（の円孔６０ｂ１）の背面側下方には、落下するバリｗの障害となる部位がなく、バリ取り工程においてワーク接合体Ｗから分離されたバリｗは、カッタ６０の下方に配置されたトレイ（図示せず）に確実に落下するようになっている。
【００８６】
その他は、前記した第１の実施例と同様であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００８７】
なお、前記した第１〜第３の実施例では、油圧シリンダ４０のピストン４４の前端部に連結されたドーナツ型カッタ５０（６０）は、前方から押圧されるとばね付勢力に抗して後退できるように構成されるとともに、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄは、摩擦圧接の際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０（６０）と干渉（を押圧）する程度に短く設定されて、ワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）を摩擦圧接する際にワーク接合部の軸線Ｌに対するブレを少なくするように構成されているが、ワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）の摩擦圧接の際に往復台３０の前端部（把持機構３４）がカッタ５０と干渉しないように、第２の棒状ワークＷ２の突出代ｄを所定の長さに設定して、カッタ５０の回転主軸２２側においてワークＷ１，Ｗ２（Ｗ２’）が摩擦圧接されるように構成してもよく、このような構成では、ピストン４４の前端部に固定ボルトを介してカッタ５０が固定された単純な構造でよい。即ち、往復台３０に押されてカッタ５０が軸線Ｌと平行に後退するという、複雑な構造が不要となる。
【００８８】
なお、前記した第１〜第３の実施例では、カッタ５０を回転主軸２２の軸線Ｌに沿って移動させるカッタ駆動手段が油圧シリンダ４０で構成されているが、空気圧シリンダその他の流体圧シリンダで構成してもよい。
【００８９】
また、前記した第２の実施例では、機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成した第１の棒状ワークＷ１を回転主軸２２側で把持し、耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成した第２の棒状ワークＷ２’を往復台３０側で把持し、回転する第１の棒状ワークＷ１の端面に第２の棒状ワークＷ２の端面を押圧して両ワークＷ１，Ｗ２を摩擦圧接するように構成されているが、第１の棒状ワークＷ１を耐熱性に優れた金属材（SUH35）で構成し、第２の棒状ワークＷ２’を機械的強度に優れた金属材（SUH11）で構成し、回転するSUH35製の棒状ワークＷ２の端面にSUH11製の棒状ワークＷ２の端面を押圧して両ワークを摩擦圧接するように構成してもよい。
【００９０】
また、前記した実施例では、摩擦圧接する一対のワークの一方がSUH35で構成され、他方がSUH11で構成されているが、ワークＷ１，Ｗ２を構成する金属材は、これらに限るものではなく、摩擦圧接により接合できる金属材であれば、いかなる金属材で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１０  摩擦圧接機
１２  架台フレーム２０  主軸台
２１  回転主軸のケーシング（主軸台のハウジング）
２２  回転主軸
２２ａ  回転主軸前端部
２３  回転主軸駆動用のサーボモータ
Ｈ１  ワーク挿入穴
２４  ワーク把持機構であるチャック機構
２６  ストッパ
２７  チャック本体
３０  副軸である往復台
Ｈ１  ワーク挿入穴
３１  リニアガイド
３２  往復台駆動用のサーボモータ
３３  ボールねじ
３４  ワーク把持機構であるクランプ機構
３５Ａ，３５Ｂ  クランプ爪
Ｈ２  ワーク挿入穴
ｄ    第２のワークの突出代
４０  カッタ駆動手段である油圧シリンダ
４４  円筒型ピストン
５０，６０  ドーナツ型カッタ
５０ｂ１，６０ｂ１  カッタの円孔
５１（５１Ａ，５１Ｂ）  円弧状シート部材
５２  固定ボルト
５４  ガイドピン
５５  圧縮コイルスプリング
Ｗ１  第１の棒状ワーク
Ｗ２，Ｗ２’  第２の棒状ワーク
Ｗ  棒状ワーク接合体
ｗ  リング状のバリ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に配設された回転主軸と、前記回転主軸の前端部に設けられ、第１の棒状ワークを該回転主軸と同軸状に把持する把持機構と、前記回転主軸の軸線に沿って接近離反方向に往復動作可能な副軸と、前記回転主軸の前端部と正対する前記副軸の前端部に設けられ、第２の棒状ワークを前記第１の棒状ワークと同軸状に把持する把持機構とを備え、前記回転主軸と一体に回転する第１の棒状ワークに対し前記副軸と一体に前記第２の棒状ワークを前進させて、回転する第１の棒状ワークの端面に第２の棒状ワークの端面を押圧して両ワークを摩擦圧接する摩擦圧接機において、
前記第１，第２の棒状ワークは同一径に形成され、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークより離れた領域のうち前記回転主軸に対して前方の位置には、前記棒状ワークの外径より僅かに大きい内径を有し、前記回転主軸の軸線に沿って移動可能なドーナツ型カッタが設けられたことを特徴とする摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項２】
前記カッタの駆動手段は、前記回転主軸のケーシング前端部に設けられて、把持機構を内蔵する前記回転主軸の前端部を囲繞する円環型流体圧シリンダで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項３】
前記ドーナツ型カッタは、前記回転主軸に把持された第１の棒状ワークの前端部から、ワークを摩擦圧接する際に発生するバリと接触しない最短距離だけ離間するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項４】
前記ドーナツ型カッタは、前記円環型流体圧シリンダを構成する筒型ピストンの前端部に、ガイドピンを介して軸方向に摺動可能に連結されるとともに、前記ピストンと前記カッタ間に介装されたばね部材により、ピストンから離間する方向にばね付勢されて、前記第１の棒状ワークに対し前記第２の棒状ワークが前進して摩擦圧接される際に、前記カッタが前記副軸の前端部に押圧されて後退するように構成されたことを特徴とする請求項２または３に記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【請求項５】
前記ドーナツ型カッタの内径Ｄは、前記棒状ワークの外径Ｄ’の約１．１倍（Ｄ≒１．１Ｄ’）に構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の摩擦圧接機のバリ取り装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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【国際調査報告】
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