(57)【要約】【課題】振れ精度の悪化を抑制可能な摩擦圧接装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかる摩擦圧接装置は、第１のワークＷを保持したチャック１を回転させつつ第２のワークに接触させることによって、接触面に摩擦熱を発生させワークＷ同士を接合する摩擦圧接装置であって、チャック１は、第１のワークＷの外周面に当接して第１のワークＷを保持する複数の爪部１５と、チャック１の径方向外方に傾斜する傾斜面Ｆを有し、傾斜面が爪部１５に当接するテーパシャフト１４と、を備え、テーパシャフト１４が水平方向に変位し、傾斜面Ｆに当接している爪部１５が第１のワークＷの中心軸方向に変位することで、爪部１５が第１のワークＷを締め付けつつ保持する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のワークを保持したチャックを回転させつつ第２のワークに接触させることによって、接触面に摩擦熱を発生させ前記ワーク同士を接合する摩擦圧接装置であって、
前記チャックは、
前記第１のワークの外周面に当接して前記第１のワークを保持する複数の爪部と、
前記チャックの径方向外方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面が前記爪部に当接するテーパシャフトと、を備え、
前記テーパシャフトが水平方向に変位し、前記傾斜面に当接している前記爪部が前記第１のワークの中心軸方向に変位することで、前記爪部が前記第１のワークを締め付けつつ保持する、
摩擦圧接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦圧接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦圧接装置は、一方のワークを回転させながら、他方のワークに接触させることで、これらのワークの接触面に摩擦熱を発生させてワーク同士を接合する装置である。摩擦圧接装置では、ワークを保持するためにチャックが用いられている。
【０００３】
特許文献１には、チャックを用いてワークを保持する摩擦圧接装置に関する技術が開示されている。特許文献１に開示されている摩擦圧接装置では、開閉軸を中心に開閉する分割開閉体を用いてチャックを構成しており、これらの分割開閉体でワークを挟持することでワークを保持している。分割開閉体には複数の爪部（ロック爪）が設けられており、分割開閉体でワークを挟持する際に、複数の爪部がワークと当接（接触）することで、ワークが保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１７２４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されている摩擦圧接装置では、複数の爪部がワークと当接してワークを保持している。このため、摩擦圧接装置を使用している間に徐々に爪部が摩耗する。このように摩耗した爪部を用いてワークを保持すると、分割開閉体がワークを保持する位置がずれてしまい、チャックの中心軸とワークの中心軸とがずれて加工精度が悪化するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、加工精度の悪化を抑制可能な摩擦圧接装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る摩擦圧接装置は、
第１のワークを保持したチャックを回転させつつ第２のワークに接触させることによって、接触面に摩擦熱を発生させ前記ワーク同士を接合する摩擦圧接装置であって、
前記チャックは、
前記第１のワークの外周面に当接して前記第１のワークを保持する複数の爪部と、
前記チャックの径方向外方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面が前記爪部に当接するテーパシャフトと、を備え、
前記テーパシャフトが水平方向に変位し、前記傾斜面に当接している前記爪部が前記第１のワークの中心軸方向に変位することで、前記爪部が前記第１のワークを締め付けつつ保持する。
【０００８】
本発明に係る摩擦圧接装置では、チャックが、第１のワークの外周面に当接して第１のワークを保持する複数の爪部と、チャックの径方向外方に傾斜する傾斜面を有し、傾斜面が爪部に当接するテーパシャフトと、を備え、テーパシャフトが水平方向に変位し、傾斜面に当接している爪部が第１のワークの中心軸方向に変位することで、爪部が第１のワークを締め付けつつ保持する。上記構成を備えることにより、テーパシャフトが水平方向に変位し、傾斜面に当接している爪部が第１のワークの中心軸方向に変位することで、爪部が第１のワークを締め付けつつ保持することができる。したがって、チャックの中心軸の位置とワークの中心軸の位置とがずれることを抑制できる。よって、加工精度の悪化を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、加工精度の悪化を抑制可能な摩擦圧接装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる摩擦圧接装置が備えるチャックを示す模式断面図である。
【図２】図１のＩＩで示す方向から見た分割開閉体を示す模式図である。
【図３】実施の形態にかかる摩擦圧接装置が備えるチャックがワークを締め付けつつ保持する様子を示す模式図である。
【図４】図３のＩＶで示す方向から見た分割開閉体を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、図に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。特に言及のない限り、ｚ軸プラス向きが鉛直上向きである。また、ｘｙ平面が水平面である。
【００１２】
＜実施の形態＞
以下、図１及び図２を用いて、本実施の形態にかかる摩擦圧接装置について説明する。
図１は、実施の形態にかかる摩擦圧接装置が備えるチャックを示す模式断面図である。図１に示すように、摩擦圧接装置は第１のワークＷ（以下、ワークＷと呼ぶ）を保持するチャック１を備える。チャック１は、図１に示すような、例えば複数の異なる径を有する段付きのワークＷを保持することができる。ワークＷは、複数の爪部１５と、保持機構（不図示）とを用いて保持することができる。より具体的には、ワークＷは、摩擦圧接の際に第２のワーク（不図示）と接する部分（ｘ軸正側）は複数の爪部１５によって保持され、チャック１の内部空間Ｓでは保持機構（不図示）を用いて保持される。
【００１３】
チャック１は、チャック本体１０、分割開閉体１１、第１ロッド１２及び変位機構Ａを備える。変位機構Ａは、ワークＷを保持した爪部１５ａを、ワークＷの中心軸方向に変位させるための機構である。変位機構Ａは、第２ロッド１３ａ、テーパシャフト１４ａ及び爪部１５ａを備える。変位機構Ａが備える構成のうち、テーパシャフト１４ａ及び爪部１５ａは、分割開閉体１１の一部として備えることができる。なお、図１には示されていないが、チャック１は、変位機構Ａと同様の構成を有する変位機構Ｂ及びＣを備える。
【００１４】
チャック本体１０は、中心軸（ｘ軸）を中心として回転可能な構造体である。チャック本体１０に、分割開閉体１１が接続されている。分割開閉体１１は、開閉軸を中心に開閉し、中央に配置されたワークＷを挟み込むようにして保持する構造体である。分割開閉体１１は、閉じた状態では略円筒状の形状である。
以下、図２を参照して分割開閉体１１の詳細について説明する。
【００１５】
図２は、図１のＩＩで示す方向から見た分割開閉体を示す模式図である。図２にはハッチングが施してあるが、これは説明の便宜上施したものであって、断面図を示すものではない。分割開閉体１１は、本体部１１ａ、蓋部１１ｂ（右上がり斜線で示す）及び爪部１５ａ〜１５ｃ（以下、総称として複数の爪部１５と呼ぶ）を備える。本体部１１ａと蓋部１１ｂとは、開閉軸１１ｃによって連結されている。蓋部１１ｂは、破線で示すように、開閉軸１１ｃを中心として開閉可能である。本体部１１ａにワークＷを配置し、蓋部１１ｂを閉じることによって、分割開閉体１１の中央に配置されたワークＷを挟み込むようにして保持することができる。
【００１６】
分割開閉体１１には複数の爪部１５が設けられている。分割開閉体１１でワークＷを保持する際に、複数の爪部１５がワークＷの外周面と当接することで、ワークＷが保持される。複数の爪部１５は、所定の等間隔で配置することができる。具体的には、図２に示すように、例えば１２０°の間隔で３個配設することができるが、適宜変更可能であり、これに限定されるものではない。例えば、爪部１５は少なくとも２個以上配設すればよく、加工精度の悪化を抑制する観点から３個以上配設することが好ましい。一例として、図２に示すように、分割開閉体１１の本体部１１ａは、爪部１５ａ及び爪部１５ｃを備え、蓋部１１ｂは、爪部１５ｂを備える。
【００１７】
図２に示すように、複数の爪部１５とワークＷとが当接する当接面１５ｆの形状は、例えば平面状のものを用いることができる。他に、複数の爪部１５として、例えばワークＷに当接する当接面１５ｆにかけてテーパを有する台形状のもの等を用いることもできるし、ワークＷを保持でき、ワークＷを傷つけない程度の凹凸を有するものを用いることもできる。
【００１８】
分割開閉体１１は、ワークを保持した状態で蓋部１１ｂの開閉をロックするためのロック部１１ｄとロック孔１１ｅとを備える。ロック部１１ｄは本体部１１ａに配設することができ、ロック孔１１ｅは蓋部１１ｂに配設することができる。ロック部１１ｄ及びロック孔１１ｅに、後述する第１ロッド１２が備えるロックピン１２Ｌを閂のように挿入することによって、蓋部１１ｂの開閉動作がロックされる。ロック部１１ｄ及びロック孔１１ｅは、ロックピン１２Ｌの外周形状と一致するような形状とすることが好ましい。例えば、図２に示すように円筒状の形状とすることができる。
【００１９】
以下、再度図１を参照して説明する。
図１に示すように、第１ロッド１２は、先端部（ｘ軸方向正側）にロックピン１２Ｌを備える。第１ロッド１２は、ロックピン１２Ｌを水平方向（ｘ軸方向）に変位させる構造体である。ロックピン１２Ｌが右方向（ｘ軸正方向）に変位すると、上述の通り分割開閉体１１が備えるロック部１１ｄ及びロック孔１１ｅにロックピン１２Ｌが閂のように挿入され、分割開閉体１１の開閉をロックすることができる。ロックピン１２Ｌの形状は、例えば円柱状とすることができる。
【００２０】
図１に示すように、第２ロッド１３ａは、テーパシャフト１４ａを水平方向（ｘ軸方向、右向き白抜き矢印方向）に変位させる構造体である。第１ロッド１２及び第２ロッド１３ａは、不図示である駆動機構を用いて変位させることができる。駆動機構として、より具体的には、例えば油圧シリンダ等のアクチュエータを用いることができる。なお、第１ロッド１２及び第２ロッド１３ａは、それぞれ独立して変位させることもできるし、同期して変位させることもできる。
【００２１】
テーパシャフト１４ａは、チャック１の径方向外方に傾斜する傾斜面Ｆ１を有する。当該傾斜面Ｆ１が、爪部１５ａに当接している。
以上、図１に示す変位機構Ａについて説明したが、上述の通り、図１には示されていない変位機構Ｂ及びＣについても同様の構成を備える。ここで、各変位機構が備える複数のテーパシャフトを総称して、複数のテーパシャフト１４と呼ぶ。
なお、本実施の形態では爪部を３個配設した場合について説明したが、爪部を４個以上配設する場合は、テーパシャフトは少なくとも２本以上配設することが好ましく、当該複数のテーパシャフトは対向する位置となるように配設することが好ましい。
【００２２】
以下、図１〜図４を参照し、本実施の形態にかかる摩擦圧接装置が備えるチャック１がワークＷを保持する一連の流れを説明する。図３は、実施の形態にかかる摩擦圧接装置が備えるチャックがワークを締め付けつつ保持する様子を示す模式図である。図４は、図３のＩＶで示す方向から見た分割開閉体を示す模式図である。図４には、図２と同様ハッチングが施してあるが、これは説明の便宜上施したものであって、断面図を示すものではない。
【００２３】
まず、図１に示すように、チャック１の分割開閉体１１の内部空間ＳにワークＷを配置する。このとき、摩擦圧接の際に第２のワーク（不図示）と接するワークＷの部分を、内部空間Ｓより右側（ｘ軸正側）に突出させた状態で、爪部１５によって固定可能な位置に配置する。
【００２４】
次に、図２に示すように、開閉軸１１ｃを中心に蓋部１１ｂを回転させ、蓋部１１ｂを閉じる。分割開閉体１１の蓋部１１ｂを閉じる際に、チャック本体１０及び分割開閉体１１を回転させながら閉じることができる。
【００２５】
次に、図１に示すように、第１ロッド１２を水平方向（ｘ軸正方向、右向き黒矢印で示す）に変位させる。第１ロッド１２を変位させると、第１ロッド１２の先端部に配設されたロックピン１２Ｌが、分割開閉体１１のロック部１１ｄ及びロック孔１１ｅ（図１では不図示）に挿入される。ロック部１１ｄ及びロック孔１１ｅに対し、ロックピン１２Ｌを挿入することによって、分割開閉体１１の開閉動作がロックされる。図３に、ロックピン１２Ｌが挿入された状態を示す。
【００２６】
続いて、図１に示すように、第２ロッド１３ａを水平方向（ｘ軸正方向、右向き白矢印で示す）に変位させる。第２ロッド１３ａが変位すると、第２ロッド１３ａの変位方向の面（ｘ軸正側のｙｚ平面）と、テーパシャフト１４ａの面（ｘ軸負側のｙｚ平面）とが、領域Ｒにおいて当接する。第２ロッド１３ａがテーパシャフト１４ａに当接した状態で、さらに第２ロッド１３ａが変位することによって、テーパシャフト１４ａが水平方向（ｘ軸正方向）に変位する（右向き白抜き矢印方向で示す）。
【００２７】
図１に示すように、テーパシャフト１４ａが水平方向（ｘ軸正方向）に変位すると、傾斜面Ｆ１に当接している爪部１５ａが、ワークＷの中心軸方向に変位する（ｚ軸正方向、上向き白矢印で示す）。ここで、爪部１５ａはｘ軸方向及びｙ軸方向の変位は制限されている一方で、ｚ軸方向（ワークＷの中心軸方向）には変位可能である。したがって、テーパシャフト１４ａの変位に伴い、爪部１５ａは傾斜面Ｆ１に当接した状態で、傾斜面Ｆ１に沿って変位する。よって、爪部１５ａはワークＷの中心軸方向に変位し、ワークＷを締め付けつつ保持することができる。
【００２８】
図３及び図４に、チャック１が備える複数の爪部１５がワークＷを締め付けつつ保持する様子を示す。図３に示すように、爪部１５ａは、テーパシャフト１４ａの傾斜面Ｆ１に当接している。図３及び図４に示すように、爪部１５ａは傾斜面Ｆ１の変位に伴ってワークＷの中心軸方向に変位し、ワークＷを締め付けつつ保持している（白抜き矢印で示す）。
【００２９】
本実施の形態では、変位機構Ａが備える複数の爪部１５のうち爪部１５ａについて説明を行ったが、図４に示すように、変位機構Ｂが備える爪部１５ｂ及び変位機構Ｃが備える爪部１５ｃも同様に、ワークＷを締め付けつつ保持する。変位機構Ａ、Ｂ及びＣは、爪部１５のワークＷの中心軸方向への変位を同期させ、ワークＷを締め付けつつ保持することができる。
【００３０】
特許文献１に開示されている摩擦圧接装置では、複数の爪部がワークと当接してワークを保持している。このため、摩擦圧接装置を使用している間に徐々に爪部が摩耗する。このように摩耗した爪部を用いてワークを保持すると、分割開閉体がワークを保持する位置がずれてしまい、チャックの中心軸とワークの中心軸とがずれて加工精度が悪化するという問題がある。
【００３１】
これに対し、本実施の形態にかかる摩擦圧接装置は、ワークの外周面に当接してワークを保持する複数の爪部と、チャックの径方向外方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面が爪部に当接するテーパシャフトと、を備え、テーパシャフトが水平方向に変位し、傾斜面に当接している爪部がワークの中心軸方向に変位することで、爪部がワークを締め付けつつ保持する。上記構成を備えることにより、テーパシャフトが水平方向に変位し、傾斜面に当接している爪部がワークの中心軸方向に変位することで、爪部がワークを締め付けつつ保持することができる。したがって、チャックの中心軸の位置とワークの中心軸の位置とがずれることを抑制できる。よって、加工精度の悪化を抑制することが可能な摩擦圧接装置を提供することができる。
【００３２】
また、本実施の形態にかかる摩擦圧接装置は、チャックが備える変位機構を用いて、チャックの中心軸の位置とワークの中心軸の位置との芯ずれを抑制することができる。したがって、芯ずれの調整作業の煩雑さや回数を低減することができる。
【００３３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  チャック
１０  チャック本体
１１  分割開閉体
１１ａ  本体部
１１ｂ  蓋部
１１ｃ  開閉軸
１１ｄ  ロック部
１１ｅ  ロック孔
１２  第１ロッド
１２Ｌ  ロックピン
１３ａ  第２ロッド
１４、１４ａ  テーパシャフト
Ｆ１  傾斜面
１５、１５ａ〜１５ｃ  爪部
Ｓ  内部空間
Ｗ  ワーク
【図１】
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【図２】
2020175438.tif 000004
【図３】
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【図４】
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