CN1200792C - 工件接合方法及工件接合装置 - Google Patents

Abstract

一种采用在目标相位停止的伺服电机来接合第1工件和第2工件的工件接合方法。安装有第1工件的主轴由伺服电机驱动旋转，第1工件以规定的摩擦压力与第2工件相接触。在第1工件和第2工件的接合面软化到所希望的状态后主轴的转速减速。在主轴的旋转停止前，主轴的相位与停止相位一致时，从伺服电机向主轴施加的主轴转矩的大小被限制在规定值。通过接合面之间的摩擦所产生的力和被限制的主轴转矩，主轴的旋转大致停止在停止相位上。

Description

工件接合方法及工件接合装置

技术领域

本发明涉及一种用于接合工件的工件接合方法及接合装置，特别是涉及为了进行多个工件之间的相对旋转及相位配合而采用伺服电机的摩擦压接方法及工件接合装置。

背景技术

以往，作为数个工件的接合方式，摩擦压接方法是周知的。在这种方法中，利用使两工件的端面相互接触并相对旋转而产生的摩擦热而使其端面软化，通过将两工件相互压紧而将两工件接合在一起。

这种接合方法广泛地用于棒材或管材等的接合。特别是由于其接合精度、接合成本及生产率较高，作为批量生产的产品的接合方法是非常有用的。

在此，对以往的工件接合工序加以说明。

首先，将被接合的2个工件安装在工件接合装置上。这时，第1工件固定在旋转主轴的卡盘上，第2工件固定在不旋转的静止卡盘上。在图8所示的时间t0，主轴开始旋转。在主轴的转速达到规定值之后保持该转速，并使旋转的第1工件的端面与静止的第2工件的端面相接触。在时间t1，通过推力提供装置在两工件之间施加用于使两端面磨合的预热推力P0。这样，由于摩擦热而使接合端面的温度上升。在经过规定时间之后的t2，在两工件之间施加大于预热推力P0的摩擦推力P1。这样，接合端面的温度大幅度上升而形成高温层，其高温层的金属软化。在时间t3，两工件开始相互嵌入。嵌入量(总留量)与高温层的深度有关。在接合界面的金属软化到所希望状态的时间t4，工件的旋转急减速至停止。与此同时，在工件之间施加大于摩擦推力P1的镦锻推力P2。这样，总留量大幅度增加。在这种状态下持续施加一定时间的镦锻推力P2。高温层的金属逐渐冷却、硬化。其结果，2根工件接合在一起。

如图8中的双点划线所示，在主轴旋转的停止时刻迟于施加镦锻推力P2的时刻的情况下，总留量增加。另一方面，如图8中的虚线所示，在施加镦锻推力P2的时刻迟于主轴旋转的停止时刻的情况下，总留量减少。也就是说，通过变更主轴停止的延迟时间x1或镦锻推力P2的加压延迟时间x2，可调整摩擦压接时的总留量。

以下，参照图9对主轴的减速及停止时的主轴转速和主轴转矩之间的关系加以说明。

图9表示采用感应电动机作为主轴旋转用电机，在不进行工件之间的相位配合的工件接合方法中的主轴转速、主轴转矩、推力及总留量。图中的虚线表示在不使两工件相接触的无负荷运行时、即空运行时的主轴转速及主轴转矩。在主轴的旋转停止的时间t5开始施加镦锻推力P2。

在t4之前，主轴上施加有其旋转方向(正方向)的转矩，主轴以一定的转速旋转。为了克服主轴的旋转力在工件之间的接合界面上的摩擦，这时施加的主轴转矩(实线)的值大于空运行时的主轴转矩(虚线)。在t4，向主轴施加用于使主轴的旋转停止的停止用转矩。停止用转矩的方向为与主轴的旋转方向相反的方向(负方向)。而且，停止用转矩的值与摩擦压接时或空运行时的值相等。空运行时的主轴旋转停止所需要的时间T为0.5秒左右。摩擦压接时的主轴停止所需要的时间(从t4至t5)比空运行时的主轴停止时间T要短。这是因为工件之间的摩擦作为制动力附加在减速转矩上的缘故。这样，在不进行相位配合的摩擦压接工序中，可利用工件之间的摩擦作为用于使主轴旋转急停的制动力的一部分。对于电机的制动可采用盘式制动器等机械式制动器。

以下，参照图10及图11对进行工件之间的相位配合的工件接合方法加以说明。

图10表示为了进行相位配合而采用伺服电机作为主轴旋转用电机的工件接合方法中的主轴转速、主轴转矩、推力及总留量的关系。图11表示主轴转矩、主轴相位、推力及总留量的关系。如图10所示，主轴的旋转与图9相同地设定为使其在T秒后停止。在时间t5施加镦锻推力P2。另外，图10中虚线表示无摩擦的空运行状态下的主轴转矩。

在图10的压接方法中，主轴的旋转状态被反馈控制，两工件之间的旋转位置(相位)相一致。时间t4为主轴的旋转开始减速的时间。为了从时间t4开始使旋转减速，主轴转矩的大小逐渐降低。这样，主轴转矩的方向被变更到与主轴的旋转方向相反的方向(负方向)。在主轴的旋转停止之前，为了正确地进行相位配合及降低停止时的冲击，对伺服电机进行控制，使伺服电机的转速缓慢降低。在这种控制中，转速和时间的关系为规定的指数关系。通过在旋转停止之前使主轴转速沿规定的减速曲线变化，减少两工件之间的接合界面上的发热量。因此，接合界面的软化不再发展。所以，通过工件的旋转只将已经软化的金属向接触界面的径向推出。其结果，工件之间的接触面积增大，两工件之间的摩擦增加。为了克服这种摩擦而对准相位，在伺服电机上施加有相对较大的转矩。这样，在主轴的旋转停止之前，为了克服成为制动力的两工件之间的摩擦而使主轴旋转，在主轴的旋转方向(正方向)上施加较大的主轴转矩。这样，如图11所示，在时间t5进行相位配合，以便主轴停止在目标相位(0°)上。

但是，实际上由于使以2000rpm的高速旋转的主轴在0.5秒内急停，即使在时间t5主轴相位达到目标相位(0°)，由于主轴的旋转方向(正方向)上施加的较大主轴转矩，主轴将超过目标相位而过调。为了修正这种过调部分的旋转，施加与旋转方向相反的方向(负方向)的修正转矩。这样，最终使主轴的相位与目标相位(0°)相一致。另外，通过反向的修正转矩，使工件的连接部分在扭曲的状态下相位一致。

为了在这种状态下使接合部的金属硬化，在达到目标相位(0°)之后，继续在两工件上施加负方向的主轴转矩和镦锻推力P2。在接合部的金属硬化之后解除施加主轴转矩和镦锻推力P2。

当从接合装置上卸下这样接合的工件时，由于其弹性的作用，扭曲稍许复原。这样，最终确定工件之间的相位。因此，在这种工件接合方法中，预计扭曲的复原量而设定主轴停止的目标相位(0°)。

如图10所示，与图9同样地在主轴停止时的时间t5向工件之间施加镦锻推力P2。但是，与图9的情况不同，在时间t5之前总留量的增加量也因工件之间的扭曲而变化。由于扭曲所产生的总留量的变化，总留量要大于图9的情况。另外，在特开平9-174260号公报中公开了进行相位配合的工件接合装置的一例。

但是，由于工件材料组成的分散性，接合界面上的摩擦所产生的阻力大小不同。因此，在接合界面的摩擦大的情况下，如图11中虚线所示地施加主轴转矩。即在时间t5时的主轴转矩较通常时的大，而且，在负方向上急剧地施加用于修正过调的转矩。由于这种修正转矩，主轴再次超过目标相位(0°)。因此，为了将主轴的相位修正到目标相位(0°)，必须再次施加正方向的主轴转矩。其结果，两工件在向正方向扭曲的状态下接合在一起。也就是说，在向如图11中实线所示的接合部分相反的方向扭曲的状态下进行接合。因此，在从工件接合装置上卸下工件时，由于该扭曲的复原，最终相位向反方向偏离。总留量反而也增加。

在本发明者测量向反方向扭曲的产品的相位时，最终相位的误差为3°。因此，对于相位误差只允许10分单位的产品来说，上述这种最终相位向反方向偏离的产品将成为不合格品。另外，这种现象在接合界面紧密固定的薄壁管状材料的情况下尤为明显。

发明内容

本发明的目的为提供一种可高精度地进行相位配合的工件接合方法。

为了达到上述目的，本发明的第1实施例提供一种采用伺服电机接合第1工件和第2工件的工件接合方法。这种接合方法包括采用在第1工件和第2工件之间产生相对旋转运动的伺服电机使安装有第1工件的主轴旋转的工序；使第1工件和第2工件以规定的摩擦压力相接触的工序；在第1及第2工件的接合面软化到所希望的状态之后使主轴的转速减速的工序；在主轴的旋转停止之前，当主轴的相位与规定的停止相位相一致时，将从伺服电机向主轴施加的主轴转矩的大小限制在规定值的工序；通过由接合面之间的摩擦所产生的力和被限制的主轴转矩使主轴的旋转大致停止在停止相位上的工序。

本发明的第2实施例提供一种在上述第1实施例中主轴的转速减速的工序之后，还包括施加克服由接合面之间的摩擦所产生的力而使主轴大致停止在停止相位上的、主轴的旋转方向(正方向)的主轴转矩的工序的工件接合方法。

本发明的第3实施例提供一种在上述第1实施例中，主轴转矩的限制工序包括向伺服电机提供的电流的限制，根据该被限制的电流而施加的主轴转矩的大小为小于接合面之间摩擦力的值的工件接合方法。

本发明的第4实施例提供一种在上述第1实施例中，第1及第2工件为管状材料的工件接合方法。

本发明的第5实施例提供一种在上述第1实施例中，适合于第1工件为2根，第2工件为1根，在将各第1工件接合在第2工件的两端面上的同时进行相位配合的工件接合装置(50)的工件接合方法。

本发明的第6实施例提供一种用于接合第1工件和第2工件的工件接合装置。该装置具备固定第1工件的主轴；伺服电机，以便使主轴旋转，从而使第1工件相对于第2工件相对旋转；检测主轴相位的相位检测机构；压力提供装置，以便使第1工件和第2工件以规定的摩擦压力相接触；用于控制伺服电机旋转的控制器。控制器在第1和第2工件的接合面软化到所希望的状态之后使主轴的转速减速，在主轴的旋转停止之前，当主轴的相位与规定的停止相位一致时，将从伺服电机施加到主轴上的主轴转矩的大小限制为规定值，通过由接合面之间的摩擦所产生的力和被限制的主轴转矩使主轴的旋转大致停止在停止相位上。

从附加的权利要求书中可知本发明的新颖特征。通过以下参照附图对现在的最佳实施例所作的说明，可同时理解本发明的目的及优点。

附图说明

图1为第1实施例的工件接合装置的侧剖视图。

图2为表示图1中工件接合装置的横向剖视图。

图3为表示图1中工件接合装置的控制装置的框图。

图4为表示本实施例的工件接合方法的时序图。

图5A为用于说明图4的工件接合方法中相位配合方法的时序图。

图5B为表示图5A中旋转停止之前的主轴转速及主轴相位的时序图。

图6为表示第2实施例中工件接合装置的局部剖视图。

图7为表示第3实施例中工件接合装置的局部剖视图。

图8为表示以往的工件接合方法的时序图。

图9为表示以往的工件接合方法的时序图。

图10为表示其它的以往例中工件接合方法的时序图。

图11为表示其它的以往例中工件接合方法的时序图。

具体实施方式

以下，参照图1至图3对本发明第1实施例的工件接合装置1加以说明。通过该工件接合装置1将2个工件W1、W2接合起来。

如图2所示，设备机座2为水平配置。作为推力提供装置的滑动用伺服电机4通过轴承架3固定在设备机座2上。为了使丝杠轴5成水平状态，其一端通过联轴节6安装在滑动用伺服电机4的旋转轴上，另一端由轴承架7可转动地支承。在设备机座2上与丝杠轴5平行地形成有直动轴承(线性导向件)8。主轴箱9可沿直动轴承8滑动地配置在该直动轴承8上。臂部9a从主轴箱9向下方延伸。臂部9a通过螺母10及测力传感器11与丝杠轴5螺旋连接。当通过滑动用伺服电机4使丝杠轴5旋转时，主轴箱9向图2所示的Y方向滑动。此时，测力传感器11测出螺母10和臂部9a之间的实际推力。

主轴12水平地支承在主轴箱9上。在主轴12的前端上设置有卡盘13，在该卡盘13上固定有管状的工件W1。在主轴箱9上固定有主轴旋转用伺服电机14。该伺服电机14通过电机齿轮15、中间齿轮16和主轴齿轮17驱动主轴12。

在设备机座2上与卡盘13相对向的位置上配置有夹钳18。该夹钳18固定管状的工件W2。在夹钳18的右方配置于止动件19。

而且，工件接合装置1具备图2所未示出的控制装置。其控制装置包括图3所示的控制器23。在控制器23上连接有由CTR20和数字开关21构成的操作盘22。控制器23上通过滑动用伺服驱动器(伺服放大器)24连接有上述滑动用伺服电机4。而且，控制器23上通过旋转用伺服驱动器(伺服放大器)25连接有上述主轴旋转用伺服电机14。另外，控制器23上连接有由CRT26和CPU27构成的品质保证装置28。品质保证装置28将与工件的长度和时间有关的信号传递给控制器23。在品质保证装置28的CPU27上连接有主轴转速计29。主轴转速计29监视主轴12的旋转状态(例如转速、相位及转矩)，并将与该主轴12的旋转状态有关的信号传递给CPU27。另外，主轴转速计29还可监视主轴旋转用伺服电机14。上述测力传感器11通过传送器30连接在控制器23上。传送器30与品质保证装置28的CPU27相连接，传递与提供到工件之间的推力(压力)有关的信号。

另外，采用每一圈、即每360度输出10000个脉冲信号的电机作为主轴旋转用伺服电机14。因此，可通过控制器23高精度地检测出主轴旋转用伺服电机14的旋转位置。

以下，参照图4和图5对工件接合装置1的工件接合方法加以说明。图4分别以时序列表示主轴转速、推力(压力)和总留量。

首先，将工件W1、W2分别夹持在卡盘13和夹钳18上，并使各工件的中心轴线一致。然后，在图4所示的时间t0，通过主轴旋转用电机14使主轴12旋转。将主轴12的转速维持在定值(例如2000rpm)。通过滑动用伺服电机4使丝杠轴5旋转，并使主轴箱9沿Y方向(参照图2)向工件W2移动。另外，主轴12的转速是根据工件W1、W2的材质及形状(例如管材/中实材、外径尺寸)而设定的。

之后，在时间t1，工件W1、W2相互接触。这时，进行摩擦发热工序，在工件W1、W2的接触界面上施加预热推力P0。这种预热推力P0是为了使接合面的凹凸磨合而施加在两工件W1、W2之间的较小的压力。通过在两工件W1。W2之间施加预热推力P0，可将两工件W1、W2的接触初期所产生的过渡转矩的增加抑制得较低。这样，在经过一定时间而到达时间t2时，开始在两工件W1、W2之间施加大于预热推力P0的摩擦推力P1。因此，在接合界面上产生摩擦热，由于这种摩擦热，接合界面的金属开始软化。这样，在时间t3，两工件W1、W2开始嵌入。

从施加摩擦推力P1的t2开始到经过一定时间后的时间t4，接合界面软化到所希望的状态。在时间t4进行镦锻加压工序，控制主轴旋转用伺服电机14以使主轴12的旋转减速。这样，在主轴12停止的时间t5，通过滑动用伺服电机4施加大于摩擦推力P1的镦锻推力P2。

参照图5A、图5B对主轴12的减速及停止时的主轴转速、主轴转矩和主轴相位加以详细说明。在图5A、图5B中，实线表示本实施例中各状态的变化，虚线表示以往例中各状态的变化。

首先，当控制器23判断出两工件W1、W2的接合面已达到所希望的软化状态(时间t4)时，控制器23停止主轴12的旋转，在主轴旋转用电机14上施加与旋转方向相反(负)的主轴转矩。虽然在主轴12的旋转缓慢停止的情况下不必施加负方向的主轴转矩，但在本实施例中，为了使以2000rpm的转速旋转的主轴在0.5秒内急停，所以在负方向上施加了较大转矩。

这样，当主轴12的转速小于规定值时，控制器23控制主轴旋转用电机14，使其施加旋转方向(正方向)的转矩，以便使主轴12的转速与规定的减速曲线一致并停止在规定的目标相位(0°)上。详细地说，相对于接合界面上的摩擦而产生的制动力，通过主轴旋转用电机14在两工件W1、W2之间施加使主轴向正方向旋转的主轴转矩。之后，在控制器23根据来自主轴转速计29的信号而检测出规定的停止控制开始相位θ时(t5)，控制器23使主轴转矩的大小为定值(限制转矩)Q以下，将向主轴旋转用伺服电机14提供的电流限制在规定值。这样，如图5B所示，主轴12在因工件W1、W2之间的摩擦力而从时刻t5只前进到时刻t5a时停止。这时，主轴12的相位为只从停止控制开始相位θ前进了制动角度α的最终相位A。制动角度α与工件W1、W2之间的摩擦力、限制转矩Q及旋转部件种类的惯性旋转力矩有关，通过预先进行接合试验而求出。另外，为了比较，在图5A、5B中以双点划线表示现有技术中的变化。

虽然伺服电机14设定在无负荷时停止在目标相位(0°)上，但在工件接合时，当检测出停止控制开始相位θ时(t5)，通过控制器23将主轴转矩限制在较小值的限制转矩Q，伺服电机14主要通过工件W1、W2之间的摩擦力而停止在目标相位(0°)之前的大致停止控制开始相位θ(最终相位A)上。因此，在主轴12的旋转停止之前，不在工件W1、W2之间施加负方向或正方向的较大停止转矩。

这样，到时间t5为止与现有技术相同，在主轴旋转用伺服电机14上施加相位配合用转矩，以便使其停止在目标相位(0°)上。但是，在控制器23检测出停止控制开始相位θ的时间t5之后，在主轴旋转用伺服电机14上只施加旋转方向(正方向)的限制转矩Q。

考虑到制动角度α和从工件接合装置1上卸下时的两工件W、W2的扭曲复原量，将停止控制开始相位θ设定在例如伺服电机14的目标相位(0°)的5°之前。而且，在本实施例中，如图4所示，在主轴12停止的时间t5，在两工件W1、W2之间施加用于固相接合两工件W1、W2的镦锻推力P2。而且，限制转矩Q的大小设定成通过基于每一工件的外形及材质等压接条件的预先实验而在主轴12的接合界面上不产生滑动的值。施加镦锻推力P2的时刻可根据所希望的总留量而任意设定。施加镦锻推力P2的时刻是根据从t4开始的经过时间而决定的，但如果根据主轴12的相位调整施加镦锻推力P2的时刻的话，则可使工件的接合误差更小。

这样，当停止施加镦锻推力P2之后，松开卡盘13，使主轴箱9向左方移动，从接合装置1上卸下接合的工件W1、W2，从而获得以所希望的相位接合的工件W1、W2。

如上所述，通过控制器23进行滑动用电机4和主轴旋转用电机14的位置指令、转矩及转速的控制。因此，在从工件接合装置1上卸下接合的工件W1、W2时，可获得相位正确配合的工件W1、W2。其中，由于材料弹性系数的分散性，作为卸下工件W1、W2时的误差，产生例如15分左右的误差。而且，将总留量控制在例如8mm左右。另外，由本工件接合方法所进行的工件W1、W2的接合不仅可在同种金属中进行，也可在不同种金属中进行。

另外，在本实施例中，主轴转速计29构成相位检测机构。

根据第1实施例中的工件接合方法可获得下述的效果。

(1)如图10及图11所示，在以往的工件接合方法中，在相位配合时，由于在主轴旋转停止之前接合界面上的摩擦增加，所以相对于由摩擦所引起的制动力，在加速一侧(正方向)上施加有大的主轴转矩，并进行主轴旋转的减速及停止，以使两工件之间的相位成为目标相位(0°)。

与此相对，在第1实施例中，当主轴12的相位成为停止控制开始相位θ时，由控制器23限制在伺服电机14中流动的电流。因此，将主轴转矩的输出限制在不会施加超过规定的限制转矩Q。由于将该限制转矩Q设定在不使接合界面上产生滑动的值，所以，通过接合界面上的摩擦力，主轴旋转停止在其相位大致为停止控制开始相位θ上。

其结果，在主轴旋转停止之前，由于主轴12上施加有较大的主轴转矩，所以可使接合时工件W1、W2之间的相位大致为停止控制开始相位θ。

而且，如图5所示，由于在连续施加使主轴旋转的方向(正方向)上的限制转矩Q的状态下结束工件的接合，所以工件W1、W2之间的相位是在向旋转方向(正方向)一侧扭曲的状态下相接合。这样，由于在主轴旋转停止之前不必施加较大的主轴转矩即可进行相位的配合，所以可靠地防止工件W1、W2之间的扭曲方向逆转。因此，在从工件接合装置1上卸下接合的工件W1、W2时，即使扭曲复原，也能可靠地确保两工件W1、W2的相位。

(2)由于采用管状的工件W1、W2，所以在主轴12减速及停止时，各工件W1、W2的接合界面上的摩擦急剧增大。通过主动地将这种摩擦力用于主轴旋转停止之前的制动力，能可靠地使主轴12的旋转停止在大致为停止控制开始相位θ上。

(3)虽然在现有技术中进行相位配合的方法中施加镦锻推力P2的时刻限定在主轴12停止时，但在本实施例中，由于施加镦锻推力P2的时刻未限定在主轴12停止时，所以压接条件的自由度增加。其结果，可容易地进行适宜的压接条件设定。

(4)由于象现有技术那样，在相位配合时不施加克服摩擦面阻力的转矩，所以可省能地进行相位配合，另外，可使用小型的主轴旋转用伺服电机14。而且，在使用相同耗电量的伺服电机14的情况下，与现有技术相比，可进行直径更大的工件的摩擦压接。

(5)采用油压的以往机械式工件接合装置、例如特公平8-15673号公报中公开的工件接合装置在相位配合时产生120～140db的冲击音。与此相对，根据本实施例的工件接合方法，由于减速时不施加较大的主轴转矩，所以在相位配合时不产生冲击音。

(6)在本实施例的工件接合装置1中，由于使旋转的主轴12移动并进行压接，所以可任意选择在不旋转的夹钳18上固定的工件W2的固定方法。

参照图6对第2实施例的工件接合装置40加以说明。另外，对于与第1实施例相同的结构和部件赋予相同的符号，而将说明省略。

在第1实施例中，位于旋转一侧的主轴12一侧为滑动的。但第2实施例的工件接合装置40中可移动地设置有不旋转的夹钳41。

如图6所示，夹钳41可滑动地设置在直动轴承8上。夹钳41通过螺母10及测力传感器11螺旋连接在丝杠轴5上。工件W2由夹钳41所固定。用于限制工件W2向轴向移动的止动件42固定在夹钳41上。在设备机座2上固定有与止动件42相对向、用于可转动地支承主轴12的主轴箱43。工件W1由主轴12的卡盘13所固定。在第2实施例中，通过夹钳41将移动、不旋转的工件W2按压在旋转的工件W1上而将两工件W1、W2接合起来。

因此，通过用这种工件接合装置40实施上述的工件接合方法，则可获得除了上述(6)之外与第1实施例相同的效果。除此之外，由于主轴12不移动，所以主轴旋转用伺服电机14的控制所必须的电气配线的配置变得容易，另外，由于被移动部件的重量减轻，所以夹钳41可高速移动，非常实用。

参照图7对第3实施例的工件接合装置50加以说明。另外，对于与第1实施例相同的结构和部件赋予相同的符号，而将说明省略。

在工件接合装置50中，在中间工件W3上接合有二个工件W1，并且同时进行两端的工件W1的相位配合。

如图7所示，工件接合装置50具备用于使各自的工件W1在设备机座2上的两侧旋转且移动的部件(滑动用伺服电机4、主轴旋转用伺服电机14等)。即，中间工件W3固定在夹钳51上，二个工件W1边旋转边被按压在该中间工件W3的两端面上。

因此，通过用第3实施例的工件接合装置50实施上述的工件接合方法，则可获得与第1实施例相同的效果。除此之外，由于可同时接合二个工件W1，所以可提高单位时间的生产率，非常实用。

另外，本发明并不仅限于上述各实施例，也可如下实施。

为了限制主轴转矩，通过进行主轴旋转用伺服电机14的电流限制使主轴12的旋转停止，但并不仅限于此。例如也可如下实施。

(1)通过完全切断向主轴旋转用伺服电机14的电流(伺服停止)而使主轴12停止。其中，虽然在这种情况下不能进行位置控制，但旋转位置的检测本身可进行。

(2)为了使主轴12的旋转停止，可采用轴联锁功能。这种功能禁止加有联锁的轴旋转和移动，当施加联锁时轴的旋转减速，移动停止。另一方面，当解除联锁时轴的旋转和移动再次开始。

(3)工件接合装置1是自动运行的，但也可使这种自动运行为可中断式。在这种情况下，可在紧急情况时迅速停止工件接合装置1。

(4)还可由使从控制器23向电机14输出的脉冲(旋转移动指令)不输出的机器锁定装置使主轴12停止。

(5)为了相对于转矩指令不输出超过规定值的转矩，可使主轴转矩的输出饱和并使主轴12停止。在这种情况下，输出饱和时的转矩值在小于由接合界面上的摩擦而产生的阻力时成为在该状态下平行且相位偏差保持不变的状态。

只要是在主轴12上施加有较大的主轴转矩的主轴12停止之前，在检测出停止控制开始相位θ之后，不控制伺服电机14停止在目标相位(0°)上，而只利用工件之间的摩擦和限制转矩Q使主轴的旋转停止的结构，则其它的结构可任意变更。

在上述各实施例中，通过各齿轮15、16和17将主轴旋转用伺服电机14的旋转传递到主轴12。但也可不通过这些齿轮15、16和17而由伺服电机14直接驱动主轴12。

在上述各实施例中，从施加摩擦推力P1的时间t2开始经过规定时间后的t4的期间，主轴的旋转开始减速。即通过时间控制，主轴的旋转开始减速。但也可根据压接时的工件W1、W2的长度进行开始减速的尺寸控制。也就是说，根据与滑动用伺服电机4的旋转有关的信息检测出总留量，在达到规定总留量时主轴的旋转开始减速。

参照附图对本发明的实施例进行了说明，但本发明并不仅限于此，可在所附的权利要求书的记载及其等同的范围内进行变更。

Claims (6)

1.一种工件接合方法，用于采用伺服电机(14)接合第1工件(W1)和第2工件(W2、W3)，其特征在于：

包括采用在上述第1工件(W1)和第2工件(W2、W3)之间产生相对旋转运动的上述伺服电机(14)使安装有上述第1工件(W1)的主轴(12)旋转的工序；

使上述第1工件(W1)和上述第2工件(W2、W3)以规定的摩擦压力(P0、P1)相接触的工序；

在上述第1及第2工件(W1、W2、W3)的接合面软化到所希望的状态之后(t4)使上述主轴(12)的转速减速的工序；

在上述主轴(12)的旋转停止之前，当上述主轴(12)的相位与规定的停止相位(θ)相一致时(t5)，将从上述伺服电机(14)向上述主轴(12)施加的主轴转矩的大小限制在规定值(Q)的工序；

通过由上述接合面之间的摩擦所产生的力和被限制的主轴转矩使上述主轴(12)的旋转大致停止在上述停止相位上的工序。

2.根据权利要求1所述的工件接合方法，其特征在于：在上述主轴(12)的转速减速的工序之后，还包括施加克服由上述接合面之间的摩擦所产生的力而使上述主轴大致停止在上述停止相位上的、上述主轴的旋转方向的主轴转矩的工序。

3.根据权利要求1所述的工件接合方法，其特征在于：上述主轴转矩的限制工序包括向上述伺服电机(14)提供的电流的限制，根据该被限制的电流而施加的上述主轴转矩(Q)的大小为小于上述接合面之间摩擦力的值。

4.根据权利要求1所述的工件接合方法，其特征在于：上述第1工件和第2工件(W1、W2、W3)为管状材料。

5.根据权利要求1所述的工件接合方法，其特征在于：适用于上述第1工件(W1)为2根，上述第2工件(W3)为1根，在将各第1工件(W1)接合在上述第2工件(W3)的两端面上的同时进行相位配合的工件接合装置(50)。

6.一种工件接合装置，用于接合第1工件(W1)和第2工件(W2、W3)，其特征在于：

具备固定上述第1工件(W1)的主轴(12)；

伺服电机(14)，以便使上述主轴(12)旋转，从而使上述第1工件(W1)相对于上述第2工件(W2、W3)相对旋转；

检测上述主轴(12)相位的相位检测机构(29)；

压力提供装置(4、5、9a、10)，以便使上述第1工件(W1)和上述第2工件(W2、W3)以规定的摩擦压力(P0、P1)相接触；

控制器(23)，以便控制上述伺服电机(14)的旋转；

上述控制器(23)在上述第1和第2工件(W1、W2、W3)的接合面软化到所希望的状态之后(t4)使上述主轴(12)的转速减速，在上述主轴(12)的旋转停止之前，当上述主轴(12)的相位与规定的停止相位(θ)一致时(t5)，将从上述伺服电机(14)施加到上述主轴(12)上的主轴转矩的大小限制为规定值(Q)，通过由上述接合面之间的摩擦所产生的力和被限制的主轴转矩使上述主轴(12)的旋转大致停止在上述停止相位上。

Images