(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二重壁体複合パネルの面板（２、３）に対してそれぞれ実質的に垂直に整列された長手方軸線を有する複数の金属横材（１）を相互離間した列を成して前記面板に逐次溶接する方法において、
前記面板（２、３）を相互に離間する段階と、
前記各横材（１）を前記面板の間に配置する段階と、
各面板の内側面に外側面に対して制御された締付力を加えて、各面板を各横材の長手方向軸線に対して実質的に垂直に保持して各面板の内側面をこの面板に溶接される横材の対応の末端と密接に接触するように配置する段階と、
前記横材の末端と面板との界面に対して溶接作業を実施する段階と、
前記溶接作業中に面板を通して横材の各末端に加えられる力を制御する段階と、を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
加えられる力は予め設定され、溶接作業中実質的に一定に保持される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加えられる力が溶接作業中に変動する事を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記面板（２、３）間に配置される横材（１）の一端位置と一致する場所において、それぞれの面板（２、３）の外側面と接触するように移動する支承板（２２）によって前記締付力が加えられる事を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
締付力は油圧システムによって加えられ、この油圧システムはシリンダの中に収容されたピストンを含み、このピストンは横材（１）と各面板（２、３）との間に加えられる力を変動させるように移動し、また油圧流体供給源が制御弁を通して制御されて、加えられる力を所要の所定範囲内に保持する事を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
横材（１）面板（２、３）の間において、この横材（１）の長さより長くない高さを有する工具キャリア（９）によって配置され、この工具キャリアが横材（１）を面板（２、３）間の所要位置に移動させるように作動する事を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
工具キャリア（９）の上流側に、一方の面板の内側面と接触するようにローラ（１３）が配置され、このローラ（１３）は面板（２、３）の間隔を増大させるように動く事を特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
各面板（２、３）の内側面に対して複動ピストン（２７）によって締付力が加えられ、この複動ピストンは、横材担持ブロック（４５）の中に形成されたシリンダ（２８）の中に取り付けられ、前記横材担持ブロックはこのブロックによって担持される横材（１）を面板（２、３）間の必要位置に配置するように移動し、また前記複動ピストン（２７）の位置に対向する位置において各面板（２、３）の外側面に対して支承板（２２）が接触するように配置される事を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
面板（２、３）は実質的に水平に支持され、横材（１）は側面から面板間の間隙の中に導入される事を特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
各横材（１）はキャリア（５０）によって担持された溶接ヘッド（６７）の中に配置され、各横材（１）は面板（２、３）間の間隙に溶接ヘッド（６７）が入る事によって面板（２、３）間の所要位置に配置される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記キャリア（５０）は面板（２、３）間において実質的に垂直に移動する事を特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
溶接に先だって面板（２、３）をその位置に保持するための案内部材（６５）が備えられている事を特徴とする請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
横材（１）が抵抗／圧力溶接によって面板（２、３）に対して溶接される事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
横材（１）がレーザ溶接によって面板（２、３）に溶接される事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
横材（１）が面板（２、３）に対して摩擦溶接によって溶接される事を特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
各横材（１）に対してエネルギー貯蔵フライホイールによって順次回転運動が伝達される事を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
各横材（１）に対して高トルク装置によって順次回転運動が伝達される事を特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記高トルク装置はモータまたは油圧原動機を含む事を特徴とする請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は２枚の板（通常炭素鋼板）に対向する充填材層（通常、コンクリートなどのセメント材料層）を含む二重壁体複合構造、およびその製法に関するものである。ある種の用途においては、充填合成樹脂などの軽量充填材を使用する事ができる。さらに詳しくは、しかしながら非限定的に、本発明は、二重壁体複合構造を構成するように組立てる事のできる二重壁体複合パネルにおいて、各パネルが２枚の鋼製の面板を含み、各面板がコンクリート層の各側面に配置されこのコンクリート層に対して横材によって結合され、前記横材は面板に対して略垂直に延在するとともにその両端において両方の面板に対して固着されているように成された二重壁体複合パネルの製造に関するものである。
背景技術
二重壁体複合構造は鉄筋コンクリート構造と類似の特性を示し、また鋼製の面板が強化手段として作用して鉄筋コンクリートより小さい全体厚さをもって所要の強度特性を得る事ができる利点を有する。高い鉄筋比が可能であり、また鋼板が中心コンクリート層の永久遮蔽板として作用する。
コンクリートに対する鋼製の面板の固着が剪断力を効率的に伝達するのに十分でなければならない事が確認され、そのため先行技術においては、鋼面板の内側面の間に配置されこれらの内側面に溶接された鋼ウエブの形の横材、および／または一方の鋼面板の内側面に対して溶接され構造のコンクリートの中に埋込まれた剪断スタッドの形の横材を使用する方法が提案された。これらの構造はGB-A-2136032、GB-A-2136033およびGB-A-2258669に記載されている。
出願人は、二重壁体複合構造中の横材の間隔と数が特にコンクリート打ち込み中の望ましくない構造変化を防止するため、また使用中の鋼面板の介在コンクリート層からの反り返りを防止するために重要である事を確認した。従って多数の列を成す多数の横材を使用する必要性があり、このことは特に面板間隔が小さい場合、例えば３０ｍｍ乃至８００ｍｍの範囲内にある場合に溶接が困難となりまたコスト高となる事を意味する。また相当の熱量を発生する建築法は組立てられたパネルの歪を生じさせ、これはその後の組立て中に種々の問題を生じる。
複合構造のコストを低減するためには各面板の面積をできるだけ大きくして縁回りの溶接数を最小限にする必要があるが、この場合、各横材をパネル内側面に溶接する際に種々の問題がある。
US-PS-3676631は鋼補強を成すため長手方ロッドの間に横方向桟を溶接する抵抗溶接機を開示している。このような溶接機は狭い面板上に１列の横材を必要とする場合には適当であろうが、二重壁体複合構造の面板に対して複数の横材を相互離間した列を成して配置し溶接する場合には不適当であろう。
本発明は前述のような二重壁体複合パネルの製法およびこの方法によって製造された二重壁体複合パネルを提供しようとするものである。
本発明の１つの特徴によれば、二重壁体複合パネルの面板に対してそれぞれ実質的に垂直に整列された長手方軸線を有する複数の金属横材を相互離間した列を成して前記面板に逐次溶接する方法において、前記面板を離間する段階と、各横材を前記面板の間に配置する段階と、各面板の内側面と外側面に対して制御された締付力を加えて、各面板を各横材の長手方向軸線に対して実質的に垂直に保持して各面板の内側面をこの面板に溶接される横材の対応の末端と密接に接触するように配置する段階と、前記横材の末端と面板との界面に対して溶接作業を実施する段階と、前記溶接作業中に面板を通して横材の各末端に加えられる力を制御する段階とを含む方法が提供される。
加えられる力は予め設定され、溶接作業中実質的に一定に保持される。あるいは、加えられる力を溶接作業中に変動させる事ができる。
前記面板間に配置される横材の一端位置と一致する場所において一方の面板の外側面と接触するように移動する支承板によって前記締め付け力が加えられる。２つの支承板が備えられ、各支承板が、前記面板の間に配置される横材の対応末端位置と一致する場所において各面板の外側面と接触する。締め付け力が各面板の内側面と外側面に対して加えられる。
以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限定されない。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による二重壁体複合パネルの斜視図、
第２図は第１図に図示のパネルの側面図、
第３図、第４図および第５図は第１図および第２図のパネルを製造する装置の側面図および（２つの）平面図、
第６図は移動量に対する圧力の関係を示すグラフ、
第７図は本発明による二重壁体複合パネルの製造に使用される制御装置の概略断面図、
第８図は第７図の制御装置の細部を示す図、
第９図は本発明による他の制御装置の部分的断面を示す側面図、
第１０図は第９図のＸ−Ｘ線に沿った断面図、
第１１図は第９図の制御装置の詳細図、
第１２図は本発明による他の装置の平面図、また
第１３図は第１２図の装置の矢印Ａ方向に見られた側面図である。
発明を実施するための最良の形態
第１図と第２図に図示の二重壁体複合構造は、金属製の面板（facing plate）２、３の内側面にそれぞれ溶接された複数の相互離間された横材（cross member）１を含む。横材１は対向板に対して垂直に配置され、バー、管、スタッドまたは類似物を含む。簡単のため、これらの横材１は以下において「バー」と呼ぶこととする。各バー１と板２、３とを溶接する手法を下記に説明する。この二重壁体複合構造を完成するため、板間の空隙は普通コンクリートまたは軽量コンクリートによって充填される。このようにして、バー１はコンクリート中に埋込まれる。
代表的には、これらの板は炭素鋼から成り、その厚さは代表的には２ｍｍ乃至３２ｍｍの範囲内にある。面板２、３の間隔は代表的には３０ｍｍ乃至１００ｍｍと８００ｍｍの範囲内にある。図示のように、これらのバー１は炭素鋼から成り、板２、３に溶接されてそれぞれの中心が特定のパタンを成し、隣接するバーの間隔は代表的には板厚さの１０乃至８０倍である。生産能率のため、各板は代表的には１ｍ乃至３．５ｍの範囲内の幅と、２ｍ乃至１８ｍの範囲内の長さを有する。従って板の間に溶接される多数のバー列が必要である。
図示の場合、バー１は平坦な板の間に溶接されている。しかし場合によっては、単一の曲率を有する板の間にバーを溶接する必要がある。
完成された溶接部は溶接構造の使用に際して周期的荷重を受け、従って疲労を受ける事が理解されよう。従って、これらの溶接部は最小限の熱影響領域を有する最高品質のものでなければならない。また自動化に適した多くの溶接プロセスを用いることにより、バーの長さが短くなる事が理解されよう。これは、最初の（溶接前の）バー長さが最終（溶接後の）バー長さより当然に長くなければならない事を意味する。また多くの場合に事後の検査および補修が不可能であるので、溶接品質は十分に調整されたものでなければならない。また各パネルを二重壁体複合構造に組立てる際に問題を生じないようにするため、面板２、３が溶接後に予め定められた特定間隔に離間されていなければならない。
各バーを配置し面板に対して溶接する手法を下記に説明する。
第３図乃至第５図に図示のように、まず板２、３が垂直方向に離間された支承ローラ（bearing roller）６、７上にそれぞれ配置され、溶接装置８に向かって、次いでこの装置８から離間するように矢印「Ａ」方向に自動的に移動させられる。溶接装置８は工具キャリヤ９を含み、このキャリヤは上下の面板の間に装入されるように線形案内システム１０上に滑動する。第４図は面板２、３の間に滑り込む直前のバー１が装着された工具キャリヤ９を示し、また第５図は面板２、３の間に配置された工具キャリヤ９を示す。溶接装置の各部が相互にまた面板に対して正確に対応するように、剛性の高いフレーム１１が備えられる。
面板２、３が溶接装置８の中に入るに従って、工具キャリヤ９が面板の間に滑り込まされる。工具キャリヤ９が溶接工具の中に取付けられた１列の金属バー１を保持する。
各金属バー１の長さが面板２、３の間隔と同等またはそれ以上であるので、ローラ１３が溶接装置８の中に、しかし工具キャリヤ９の上流側に備えられ、このローラ１３が上昇することにより面板間隔が増大する。工具キャリヤ９が面板間に配置されると、ローラ１３が降ろされるので、上板２がバー１の上に載置される。支承板（bearing plate）２３がフレーム１１と協働して、面板２、３をバー１に対して垂直に整列させ保持する。支承板２２の位置が、第７図と第８図により以下に説明する油圧システムによって調整される。このようにしてバーが溶接できるように面板間に捕捉され、工具キャリヤ９はこれらのバーが相互に適正に離間されることを保証する。ローラ１３および協働する制御装置が第６図乃至第８図において詳細に図示されている。
前述のように、面板２、３の間隔と同等または以上の長さを有するバー１を面板の間に溶接できるように配置するため、ローラ１３が持ち上げられる。ローラ１３がその上昇位置にある時、３方２位置（three-way,two-position）電磁弁１５が通電され、バネにより弾発されたピストン１７を格納するシリンダ１６を油圧流体源に接続する。ピストン１７によって上板２を持ち上げて溶接されるバーから離間させるために、しかしながら面板２の降伏応力を生じないようにするために、圧力調整器１８が備えられている。第２の３方２位置（three-way,two-position）電磁弁２６が固定ピストン（secured piston）２１のシリンダ２０を油圧供給源に接続し、支承板２２を上面板２に対して押圧するように作動する。このようにして溶接されるバーと面板２との間に存在する間隙が閉じる。ピストン２１の面積、すなわちピストン２１により加えられる力が、ピストン１７の面積、すなわちピストン１７により加えられる力より大であるため、ピストン１７は下方に移動し、油圧流体はその供給源に戻される。またシリンダ２０は制御ピストン２３を含み、この制御ピストン２３は線形アクチュエータ２４によってその出発位置まで移動させられる。遮断弁１９が通電され閉じるように作動し、これによりシリンダ２０内部の所定体積の流体が隔離される。線形アクチュエータ２４が、まず制御ピストン２３をシリンダ２０内に向けて駆動力が失われる（stall）まで移動させる。そこで線形アクチュエータ２４が自動的に制御ピストン２３を引き戻す。ピストン２３が引き出される際に、圧力変換器（pressure transduser）２５が線形アクチュエータ２４の位置に対する圧力変動を記録する。この結果は第６図に示すようなグラフである。
図示のように第６図のグラフは２つの別個の傾きを有する。緩やかな傾きは、溶接されるバー１と上面板２との間隙に対応する。急な傾きは、この間隙が閉じた場合に生じる。この間隙が閉じるまでのアクチュエータの移動距離を特定するために、このグラフを使用する事ができる。
制御ピストン２３の移動距離とピストン２１の運動との間には既知の相互関係が存在するので、この相互関係を利用して面板２の垂直運動を調整しモニタする事ができる。体積弾性係数効果（bulk modulus effect）の結果としてのシリンダ内の流体の体積変動は体積と圧力との既知の関係に基づいて補正される。
また第６図のグラフから、面板２とバー１との間に作用する力を正確に特定する事ができる。グラフの緩やかな傾きが面板の相互離間された時の剛性を示すからである。従ってもし面板の移動距離が分かれば、力バランスに対するその寄与も分かる。システムに加えられる力を平衡させた場合、バーと面板との間に作用する力は、「前記の面板に加わる力」プラス「ピストン２２によって加えられる力」マイナス「内側ピストン１６からの力」として与えられる。
工具キャリアの中に装入されたすべてのバーが面板２、３に対して溶接された時、溶接された構造体１４がバー１の列同士の所望間隔に対応する距離だけ前進させられ、次いで前記の手順が繰り返される。面板２、３に溶接されたこれらのバー１が構造体１４と共に移動し、これによりバー１は工具キャリア９から離脱する。そして工具キャリア９は引き出されて、手動的にまたは自動的に新しいバーが装入される。
面板の面積全般にわたってバー１が溶接されるまで前記の手順が繰り返される。この段階で、溶接された構造体１４が溶接装置８から取り出される。
次に、第９図と第１０図について述べれば（これらの図において前記と類似の部品に同様の番号が与えられる）、図示の制御装置はシリンダ２８の中で作動する複数の複動ピストン（double acting piston）２７を含む。図面には８つのピストンが図示されているが、これと異なる数のピストンを使用する事もできる。上方に押すための４つのピストンが、下方に押すための４ピストンが配置されている。これらのピストン２７は、第１０図に図示のように、バー１の周囲に配置される。これらのピストン２７の間隔は、それぞれの突出した面板２、３との接触面が完全に上下の支承板２２の足型（footprint）（支承面）の中に入るように選定される。上下の支承板２２はそれぞれピストン２１に固着され、これらのピストンは、ソレノイド制御の４方２位置（four-way,two-position）油圧弁２９、３０の制御のもとにそれぞれシリンダ２０の内部を上下運動する。両方の弁２９と３０とが同時に作動し、支承板２２がそれぞれの面板２、３に対してほぼ同時に接触するようにされる。電気的な可変圧力調整器３１、３２は、最初に両方の支承板２２が面板と接触するまで、これらの面板に対して最小限の力を加えるようにシリンダ２０内の圧力を低下させる。次に、バー１と支承板２２との間に面板２、３を締め付けるため、圧力調整器３１、３２がシリンジ内の圧力を増大させる。支承板２２は水平状態に留まる。各ピストンの前進速度はオリフィス３３によって制限されており、また圧力変換器２５が実際のシリンダ圧力、すなわち加えられた力をモニタする。
それぞれの面板２、３がバー１と支承板２２との間に締め付けられると、４方２位置油圧制御弁３４（第１１図）が通電され、ピストン２７をそれぞれのシリンダ２８から押し出す油圧が増大される。ピストン２７によって加えられる力がピストン２１によって加えられる力よりも小となるように可変圧力調整器３５が使用される。しかし、面板２、３を支承板２２と密接に接触させるのに十分な力が加えられる。この接触が達成されると、一群の遮断弁３６が閉じられ、この時点で相互に分離された８本の油圧回路の中にそれぞれ一定量の流体を捕捉する。
シリンダ３８（第１１図）の中の複動ピストン（double acting piston）３７を突出および後退させる事により面板２、３が上下に移動する。このピストン３７は８つの別々のピストン３９をそれぞれのシリンダ４０内部において等距離移動させるように作動する。各シリンダ４０は対応するシリンダ２８に対して油圧的に接続されている。従ってピストン３７が運動することによりピストン２７の運動が生じる事になる。
ピストン３７、従ってピストン２７の運動は移動量変換器（displacement transduser）４１によって制御される。この移動量変換器は制御ボックス４２に信号を送り、この制御ボックスが４方３位置（four-way,three-position）制御弁４３を作動させる。このようにしてピストン２７は所望のように前進後退させられる。
バーに作用する力は、トランスデューサ４４において測定された圧力にピストン３７の面積の半分を乗じ、この値を、ピストン２１の面積を乗じたトランスデューサ２５の圧力から引く事によってモニタされる。このようにして、第６図に図示と同様のグラフが得られ、ピストン３７のどの位置が接触開始位置に対応するかを特定する事ができる。
溶接中にピストン２７が予め定められた速度で後退させられる。バーの両端が同等に短縮する場合、工具ブロック４５に対して力が伝達されない。バーの一端が他端よりも大きく短縮される場合、バー１の末端フランジが工具ブロック４５の支承面４６に当接する。従って、バー１は工具ブロック４５に対する軸方向の動きを止め、各端部においてほぼ同等に変位する。バー１と支承面４６との間に公称間隙（nominal clearance）が必要とされる。
次に第１２図と第１３図について述べれば、この装置においては鋼製の面板２、３が垂直に配置され、バー１がこれらの面板の間の所要位置に上から下に導入される点が相違する。
この装置は溶接ヘッドキャリヤ５０を含み、このキャリヤ５０は、支持構造体５４の柱５３の中に加工された溝穴５２中を走る軌道ローラ６４によって案内される。このキャリヤ５０は油圧ピストン５５によって柱５３に対して昇降するようになっている。また支持構造体５４は起動ローラ５６と所定の輪郭を有する軌道ローラ（profiled track roller）５７とを有し、この輪郭軌道ローラ５７はレール５８上を走行して溶接ヘッドを面板２、３に対して平行に移動させる。溶接ヘッド５０に対する釣合おもり５９が備えられている。
第１３図に明瞭に図示されるように、キャリヤ５０はモータ６０を支持し、このモータは延長部材６１と通ってベルトドライブにより接続されて、面板２、３の間に垂直に配置された溶接ヘッド６７を回転駆動する。キャリヤ５０は調整自在のアンビル６２を含み、このアンビルの孔を通してバー１が逐次挿入されて、溶接前に面板間に配置される。
溶接前に面板を定置保持するためガイド６５が備えられている。これらのガイド６５は溶接を実施する前に緩められなければならない。
この装置の使用に際して、バーがアンビル６２の孔の中に、油圧ピストン６６と接触するように軸方向に挿通される。次に、バー１が面板間に挿入できる正確な位置をとるように油圧ピストン６６の位置を調整する。次にピストン６６が後退させられて、溶接ヘッド６７がバー１を担持したまま面板２、３の間を下方に移動させられる。キャリヤが前進する際に、溶接ヘッド６７のカム形成部分が面板を相互に分離させるので、最終面板間隔より長いバーが配置される。次の溶接操作の間、油圧ピストンを延ばすことによりバー／面板の境界面に対して力が加えられ、面板はピストン６６とアンビル６２との間で締付けられる。溶接ヘッド６７の一部を成す内側ピストンが、各面板をピストン６６またはアンビル６２上に押圧し、これにより面板は溶接作業が行えるように平行に平坦に保持される。油圧アクチュエータ６６中の圧力を調整する事により溶接力および／または溶接移動が制御される。
各二重壁体複合構造パネルを組立てまた面板２、３間の間隙を普通コンクリートまたは軽量コンクリートによって充填する事によって二重壁体複合構造が完成する。
面板２、３に対するバー１の溶接は数種の溶接法によって実施され、これらの溶接法の３法を下記に説明する。
第１の溶接法は抵抗／加圧溶接である。この方法においては、各バー１と面板２、３との間の界面圧力が一定値に設定される。次にこれらの界面を通して電流が加えられて、界面を加熱する。金属が加熱されるに従って、追加的電気抵抗が発生する。界面温度が鍛接に適した温度となるまで加熱を継続し、この段階で界面への圧力が増大されて、加熱領域が変形するに従って塑性変形を生じる。このようにして高品質の溶接が鍛接により行われる。他の方法として、全工程を一定力で実施し、金属が適当軟化温度に達した時に鍛接が生じるようにする事ができる。
この方法においては、第３図のキャリヤ９が導電性であって、支承板２２（第７図）が他方の電極を成す。バー１と支承板２２との間に電気回路を形成する事により、ロッド１と面板２、３との間の界面で電気加熱が実施される。最適溶接条件を得るため、これらの界面に加わる力を制御する。十分な熱が発生された時、界面における圧力が増大され、鍛接が実施される。前述のように溶接アプセット代は移動量にモニタリングによって制御する事ができ、これにより面板間に一定距離を保持する事ができる。
溶接パラメータは、溶接電流を調整し、また加えられる圧力と移動距離を制御する事によって制御される。
第２溶接法はレーザ溶接であって、この場合、高電力（例えば１５ｋＷ）レーザソースが面板２、３の両側に配置される。バー１が２枚の面板の間に配置され、レーザビームが面板の間に指向され、バーと面板の界面を横断するように一連のミラーによって反射されて溶接を実施する。レーザビームが１つのバー／面板界面から次の界面に移動される。溶接溶込みが達成されていることを保証するために、閉回路テレビによって溶接工程をモニタする。溶接中、外部からの高圧が界面に加えられる。金属が加熱された時に溶接部を鍛接するために力／移動制御が使用されるのであるから、レーザによる全溶融溶接は必要でない。
この方法においては、溶接ヘッドの代わりに、レーザビームをバー１と面板２、３の間の特定の溶接界面に反射するように配置された一連のミラーを使用する。これらのミラーは、レーザビームの界面を横切って動くように線形案内システム上を移動する。レーザビームを頂部の溶接部から底部の溶接部まで切り替えるためソレノイドまたは運動制御モータが備えられている。溶接面を清浄に保つため、工具キャリヤの前端にワイヤブラシまたは類似の浄化システムが取付けられる。このブラシは、工具キャリヤ９（第３図）が面板間の間隙に出入する際に上下の面板２、３を浄化するように作動する。
第３溶接法は摩擦溶接であって、この場合、各バー１が回転または揺動されるように面板間に保持される。面板２、３の間と外部に１つづつ備えられた２つのピストンが界面に作用する接触圧を変動させるように調整される。バーが回転または揺動する際に、界面が所定の急速レートで加熱されるように所定速度で一方のピストンを後退させる事によって、界面における接触圧が制御される。予め設定された時間の経過後に、回転が停止されて圧力が増大される。非常に高いレベルのエネルギーが溶接界面に集中されて、表面酸化物を溶融し排除する。このようにして清浄で上質な溶接が得られる。加熱速度が非常に高いので、実際上薄い金属層のみが加熱される。摩擦溶接工程は実質的に自己調整であるので、バーの両端においてほとんど同等の溶接条件が得られる。最終アプセット代と、所要の鍛接圧力と、バーを回転させるために使用されたエネルギーとをチェックする事によって溶接品質がモニタされる。
この方法において、溶接ヘッドは回転力をバーに伝達する装置を含む。回転力または往復運動力を伝達する２つの方法が使用できると思われる。１つの方法においては、エネルギーを貯蔵するように設計されたフライホイールによって各バーが駆動される。このフライホイールは、その回転速度と、従ってそのエネルギーが正確に知られるように設計される。溶接を成すため、第７図の制御ピストン２３がバー／面板界面を横切る間隙を生じるように設定される。この場合、フライホイールとバーシステムは外部動力源（例えばモータ、機械的駆動システム）によって回転させられる。システムは所定速度に達するまで回転速度を高め続け、この時点において駆動力が遮断される。次に制御ピストン２３が前進させられて、バー／面板界面を閉鎖させる。このようにして、フライホイールからエネルギーが溶接区域に伝達されるに従って、回転しているバー１と静止している面板２、３との間に摩擦熱を発生する。回転速度が時間に対して所定曲線に従うように制御ピストンを調整する事により（例えば接触圧を変動させる事により）、エネルギー伝達速度が制御される。曲線上の所定点において、制御ピストンが回転速度による制御から、一定速度前進に切り替えられる。その結果、接触圧が急速に上昇し、回転が停止し、溶接部の鍛接を生じる。
回転力を伝達する第２の方法は、高トルク装置（例えば高出力モータまたは油圧原動機）から直接にバーを駆動することである。バーに伝達されたトルクまたは力を使用して、所定トルク曲線に従うように界面圧を制御する。所定時点において力が遮断され、トルク装置が溶接工程によって制動される。界面圧が増大して溶接部を鍛接する。下面板３に向かっての上面板２の前進は、モニタされ制御される。
溶接が完了した後、第７図の弁１５、１９、２６の通電が停止され、ピストンバネによってピストンを後退させる。この時点において、工具キャリヤ９と面板２、３との間に干渉力は存在しない。従って面板を前進させることができ、工具キャリヤを引き出す事ができる。
本発明は前記の説明のみに限定されるものでなく、その主旨の範囲内において任意に変更実施できる。
【図１】
0003737108.tif 000002
【図２】
0003737108.tif 000003
【図３】
0003737108.tif 000004
【図４】
0003737108.tif 000005
【図５】
0003737108.tif 000006
【図６】
0003737108.tif 000007
【図７】
0003737108.tif 000008
【図８】
0003737108.tif 000009
【図９】
0003737108.tif 000010
【図１０】
0003737108.tif 000011
【図１１】
0003737108.tif 000012
【図１２】
0003737108.tif 000013
【図１３】
0003737108.tif 000014