摩擦压焊方法及摩擦压焊装置

摘要

本发明揭示了把至少一个另外的工件(W2、W3)摩擦压焊到夹板(22、23)上所安装的工件(W1)上的摩擦压焊方法。在摩擦压焊之前,使工件(W1～W3)彼此接触,形成一个工件列。在形成工件列的状态下,检查工件列的尺寸误差、各工件(W1～W3)的尺寸误差及工件(W2)相对于夹板(22、23)的安装误差中的至少一个。因此,提高了摩擦压焊的成品质量及生产效率。

说明书

本发明涉及摩擦压焊方法及摩擦压焊装置。

摩擦压焊方法是通过让一对工件端面彼此相互接触，一边对其加压一边使其相对运动，在接触的面上产生摩擦热，在该状态下更进一步对接触面加压，由此使工作面彼此接合的方法。

具体地，首先，通过摩擦压焊装置的主轴使一个工件按一定转速旋转，同时使一对工件接触。这时，用推力装置对两工件的接触面施加轴向的预热推力。然后经过给定时间后，用推力装置对两个件的接触面施加轴向的摩擦推力，此时两工件的接触面附近因摩擦热发热而软化。这样，两个工件在该接触部分发生塑性变形，两个工件的轴向长度变短。以下，将相当于该变短部分的轴向长度的值称作总留量之后，在接触面附近成为所期望的软化状态的定时内，紧急停止工件的旋转，并对两个工件施加轴向的加压推力。于是两个工件在接触部分更进一步产生破碎性变形，进一步增大了总留量。在施加加压推力的状态下经过给定时间后，就完成了两个工件的接合。

公知的摩擦压焊的控制方式有各种控制方式，但有一种控制方式称作所谓总全长控制方式。这种总全长控制方式在要接合的数个工件的总全长达到给定值时，输出为停止工件旋转的减速开始信号。总全长控制方式主要用在要求摩擦压焊后的成品的长度为高精度的情况。

日本特公昭48-43537号公报揭示了一种采用总全长控制方式的摩擦压焊装置。该装置在中间工件的两端分别使左工件及右工件接合。该装置具有用于支承中间工件的夹板装置和分别支承左右工件的一对卡盘。实施摩擦压焊时，根据对反映3个工件总全长的两个卡盘间距离的检测，控制减速开始信号的输出时间。

总全长控制方式与各工件接合前的长度无关，是在所有工件的总全长到达给定值时输出减速开始信号的。因此由于各工件接合前长度的偏差的原因，成品各接合部的接缝不均匀，各接合部的接合强度也不均匀。

详细地说，上述公报的装置，先实施摩擦压焊，由夹板装置固定中间工件，将中间工件的一个端面例如左端面配置在预定的轴向基准位置。左右工件通过相应的卡盘保持在距离中间工件有给定距离的轴向位置。这时，左右两个工件的长度达到标准化，而且中间工件的长度为标准之外的长度。在这种场合，配置在基准位置的中间工件的左端面和与之对峙的左工件的端面之间的间隔始终维持一定的距离。与之相对，中间工件的右端面和与之对峙的右工件的端面之间的间隔，因中间工件长度偏差的原因而不能维持在一定的距离上。例如，中间工件的长度比标准长度长时，中间工件的右端面就会较正常轴向位置更向右方突出。中间工件的长度比标准长度短时，中间工件的右端面就会较正常轴向位置而位于更左方的位置。

通过让左右工件一边旋转一边向相应的中间工件的端面轴向地移动，就可将左右工件摩擦压焊在中间工件的两端面上。如果中间工件的长度为标准长度，在中间工件的两端接合部位的总留量就会均等，而且接缝会均匀，其接合部的强度也基本均等。但是，在中间工件的长度比标准长度长的情况下，与中间工件的左端接合部相比较，在中间工件的右端接合部会有大的总留量，且接缝也比较大。相反，在中间工件的长度比标准长度短的情况下，与中间工件的左端接合部相比较，在中间工件的右端接合部会有小的总留量，且接缝也比较小。这样，中间工件的两端接合部的强度不均匀。

结果，由于中间工件的长度偏差的存在，使中间工件的两端接合部的总留量的大小或接合强度不均匀。导致成品外观劣化的同时，不能把成品的质量维持在一定的水平上。此外，这种不良现象不仅会引起中间工件的长度偏差，同样也会引起左工件或右工件的长度偏差或左右工件相对于卡盘的轴向安装误差。

长期以来，由于要对由摩擦压焊所制造的成品的质量进行检查，所以可以除去此时的不合格品。但是，不能对接合前各工件的尺寸误差或各工件相对装置的安装误差所引起的不合格品的产生做到防患于未然，降低了生产性。

另外，在上述公报的摩擦压焊装置中，作为用于使左右工件沿轴向移动的移动机构使用了液压缸。对液压缸的工作油的供给及排出，是通过电控制在液压回路中设有控制装置的电磁阀来进行的。

电磁阀通过对来自控制装置的电指令快速反应而动作。但是，液压回路中的工作油不能快速反应电磁阀的动作使液压缸动作。因此，液压缸对来自控制装置的指令产生滞后响应。结果，左右工件不能在所期望的时间里移动，降低了成品的精度。另外，液压回路中工作油的粘性因周围温度而变化。这种工作油粘性的变化会对液压缸的运动造成影响，成品的精度会产生偏差。

本发明就是为了解决上述问题而提出的，其第一目的是提供一种能提高成品质量的摩擦压焊方法及摩擦压焊装置。

本发明的第二目的是提供一种能提高生产效率的摩擦压焊方法及摩擦压焊装置。

为了完成上述目的，本发明提供一种将至少一个另外的工件相对安装在固定装置上的工件进行摩擦压焊的摩擦压焊方法。该方法包括：在摩擦压焊之前，使工件彼此接触，形成一个工件列的工序；在形成工件列的状态下，检查工件列的尺寸误差、各工件的尺寸误差及工件相对于固定装置的安装误差中至少一个的第一检查工序。

另外，本发明还提供一种把至少一个另外的工件相对于工件进行摩擦压焊的摩擦压焊装置。该装置包括：用于安装工件的固定装置；相对于上述固定装置可接近或远离地移动而设置的、用于安装另外的工件的卡盘；使卡盘移动的电机；在摩擦压焊之前，为了使工件彼此接触，形成一个工件列，通过电机使卡盘向固定装置移动的控制手段；在形成工件列的状态下，检查工件列的尺寸误差、各工件的尺寸误差及工件相对于固定装置的安装误差中的至少一个的检查手段。

图1是本发明第一实施例的摩擦压焊装置的正面图。

图2是表示图1的摩擦压焊装置的电气构成的方框回路图。

图3是用于说明图1的摩擦压焊装置的动作的正面图。

图4是表示图1的摩擦压焊装置摩擦压焊作业的程序框图。

图5是接续图4的程序框图。

图6是表示图5的程序方框图的变更例的程序框图。

图7是第二实施例的摩擦压焊装置的正面图。

图8是表示图7的摩擦压焊装置摩擦压焊作业的程序框图。

图9是接续图8的程序框图。

图10是用于说明图7的摩擦压焊装置的动作的正面图。

图11是第三实施例的摩擦压焊装置的正面图。

以下根据图1～图5说明把本发明具体化的第一实施例。

图1示出了3个工件接合的两头型摩擦压焊装置10。在基座11的上面11a上，沿基座11的长度方向(用Y所表示的方向)延伸地设置有第一直线导向件12和第二直线导向件13。在第一直线导向件12上沿Y方向可移动地支承有第一主轴装置14。在第二直线导向件13上沿Y方向可移动地支承有第二主轴装置15。

各主轴装置14、15具有主轴箱14b、15b及可转动地支承在主轴箱14b、15b内的主轴14a、15a。在各主轴箱14b、15b内设有数个齿轮14c、15c。在各主轴箱14b、15b的外面固定有伺服电机M1、M2。各主轴14a、15a通过齿轮14c、15c与伺服电机M1、M2连接。

在各主轴14a、15a的前端安装有卡盘14e、15e。在第一主轴装置14的卡盘14e上和第二主轴装置15的卡盘15e上分别固定有作为第一工件的左工件W1和作为第三工件的右工件W3。在各卡盘14e、15e上设有止挡件14f、15f。各工件W1、W3的基端面与对应的止挡件14f、15f的限制面接触时，工件W1、W3相对于卡盘14e、15e定位在正常位置上。

各止挡件14f、15f的限制面定为用于表示主轴装置14、15相对于基座11的移动位置的基准点Po1、Po2。图1示出了基准点Po1、Po2(换言之，即主轴装置14、15)分别配置预定的原点位置HP1、HP2的状态。

在各主轴装置14、15的下面设有向基座11内延伸的臂16、17。各臂16、17与支承在基座11内的圆头螺栓20、21螺纹地连接。圆头螺栓20、21与固定在基座11的侧壁上的伺服电机M3、M4连接。通过由伺服电机M3、M4带动圆头螺栓20、21的旋转，使主轴装置14、15沿Y方向移动。

在两主轴装置14、15之间的基座11的上面11a上，设有构成工件固定装置的固定夹板22及移动夹板23。固定夹板22固定在基座11上，把持作为第二工件的中间工件W2的一端。移动夹板23可移动地支承在上述第二直线导向件13上，把持中间工件W2的另一端。

下面，说明摩擦压焊装置10的电气构成。如图2所示，摩擦压焊装置10的控制装置包括主控制器31、NC控制器32、检查控制器33、输入装置34及显示装置35。NC控制器32根据来自主控制器31的指令控制伺服电机M1～M4。检查控制器33根据来自主控制器31的指令检查接合之前的工件W1～W3及成品。

各控制器31～33包括中央处理装置(CPU)、对记忆控制程序等的各种数据的ROM、CPU的演算结果等暂时进行记忆的RAM。各控制器31～33在进行为了实施摩擦压焊所必须的各种演算的同时，将演算结果相互交换。

主控制器31根据设置在输入装置34上的启动开关的操作，总体控制NC控制器32及检查控制器33，以便实施摩擦压焊。

NC控制器32根据来自主控制器31的指令，通过放大器37～40控制伺服电机M1～M4。

NC控制器32输入来自第一及第二行程传感器S1、S2的信号。NC空制器32根据来自第一行程传感器S1的信号，演算第一主轴装置14相对于基座11的位置。另外，NC控制器32  还根据来自第二行程传感器S2的信号，演算第二主轴装置15相对于基座11的位置。

如上文所述，各主轴装置14、15相对于基座11的位置由止挡件14f、15f的限制面的位置、换言之，由基准点Po1、Po2的位置来表示。与第一及第二主轴装置14、15的位置相关的数据用于伺服电机M1～M4的旋转控制，同时还用于检查控制器33的演算处理。

NC控制器32通过各放大器37～40算出各伺服电机M1～M4的扭矩。NC控制器32根据算出的扭矩，对各伺服电机M1～M4的给定扭矩进行控制，同时，判断左右工件W1、W3相对于中间工件W2的接触状态。

检查控制器33根据来自主控制器31的指令判断摩擦压焊前各工件W1～W3及摩擦压焊后成品是否符合标准。该判断是依据由NC控制器32输出的各主轴装置14、15的位置数据与预先准备的基准数据的比较而进行的。

检查控制器33相对于主控制器31及NC控制器32输出表示判断结果的数据，同时在显示装置35上显示该判断结果。另外，如果摩擦压焊前各工件W1～W3符合标准，则开始摩擦压焊加工。另一方面，如果摩擦压焊前各工件W1～W3不符合标准，则不进行摩擦压焊加工，而是在显示装置35上显示交换各工件W1～W3的指示。

下文根据图4及图5的程序框图说明摩擦压焊装置10的动作。

如图4所示，首先，在步骤100中，将第一及第二主轴装置14、15(基准点Po1、Po2)配置在图1所示的原点位置HP1、HP2。

接着，在步骤101中，将中间工件W2安装在固定夹板22及移动夹板23上。在步骤102中，夹紧固定夹板22及移动夹板23。

然后，在步骤103中，把左工件W1安装在卡盘14e上。在步骤104中，紧固卡盘14e。这时，左工件W1在不考虑相对于卡盘14e的轴向安装误差的前提下，安装在卡盘14e上。

接着，在步骤105中，把右工件W3安装在卡盘15e上。在步骤106中，紧固卡盘15e。这时，右工件W3在不考虑相对于卡盘15e的轴向安装误差的前提下，安装在卡盘15e上。

另外，工件W1～W3安装在摩擦压焊装置10上的顺序并没有限制，可以适当的变更。

图4左侧所示的处理即前述步骤103、104及后述步骤107a～111a，是表示与第一主轴装置14相关的动作。图4右侧所示的处理、即前述步骤105、106及后述步骤107b～111b，是表示与第二主轴装置15相关的动作。步骤107a～111a的动作与步骤107b～111b的动作并行地进行。

在步骤107a及步骤107b中，NC控制器32根据来自主控制器31的指令，借助于两个伺服电机M3、M4使第一及第二主轴装置14、15向中间工件W2同时移动。这时，伺服电机M3、M4高速旋转，使第一及第二主轴装置14、15以比较高的速度移动。因此，左右工件W1、W3快速移向中间工件W2。

在步骤108a及步骤108b中，NC控制器32判断基准点Po1、Po2是否到达预定的位置SP1、SP2。NC控制器32在基准点Po1、Po2到达位置SP1、SP2之前，继续快速地移动左右工件W1、W3。

上述原点位置HP1、HP2设定在各工件W1～W3相对于摩擦压焊装置10的安装作业能良好地进行的位置。另外，上述位置SP1、SP2设定在能可靠地避免快速移动的两个工件W1、W3与中间工件W2发生冲击的位置。

基准点Po1、Po2到达位置SP1、SP2时，NC控制器32转换到步骤109a、步骤109b，为降低第一及第二主轴装置14、15的移动速度，而降低两个伺服电机M3、M4的旋转速度。结果，左右工件W1、W3慢速移向中间工件W2。

在步骤110a、步骤110b中，NC控制器32判断左右工件W1、W3与中间工件W2接触与否。该判断是基于伺服电机M3、M4的负载扭矩的增大而进行的。左右工件W1、W3与中间工件W2接触时，NC控制器32进入步骤111a、步骤111b，再次实施卡紧。

下面详细叙述再次卡紧，一旦卡盘14e、15e松动，NC控制器32控制伺服电机M3、M4，使主轴装置14、15的慢速移动继续进行，这时，与中间工件W2接触的左右工件W1、W3不移动。但是，如果左右工件W1、W3的基端面不与对应的止挡件14f、15f接触，就允许主轴装置14、15移动。如果左右工件W1、W3与止挡件14f、15f接触时，就再次增大伺服电机M3、M4的负载扭矩。根据该负载扭矩的增大，NC控制器32再次使卡盘14e、15e夹紧，同时停止主轴装置14、15的慢速移动。完成上述的再次卡紧，将左右工件W1、W3相对于止挡件14f、15f定位在正常的安装位置。

当然，如果左右工件W1、W3在步骤103～106的时间里已经与止挡件14f、15f接触，则在步骤111a、步骤111b中，主轴装置14、15无需慢速移动，就完成了再次夹紧。

图3示出了再次夹紧完成状态的摩擦压焊装置10。在这种状态下，左右工件W1、W3与中间工件W2完全接触，并且，与相应的止挡件14f、15f也完全接触。因此，摩擦压焊前工件W1～W3组成的工件列总全长Lbe可以用两个基准点Po1、Po2之间的距离表示。

接着，在步骤112中，检查控制器33判断接合前的工件W1～W3的标准是否合适。下面详细叙述该判断处理，检查控制器33求出各基准点Po1、Po2的当前位置，并以此为实际接触位置CP1、CP2(参照图3)。另外，检查控制器33根据该实际接触位置CP1、CP2演算出接合前工件W1～W3组成的工件列总全长Lbe。如果左工件W1的标准长度为Lw1、中间工件W2的标准长度为Lw2、右工件W3的标准长度为Lw3、左工件W1的尺寸误差为Δw1、中间工件W2的尺寸误差为Δw2、右工件W3的尺寸误差为Δw3，则总全长Lbe可以用下式表示：

Lbe＝Lw1+Lw2+Lw3+Δw1+Δw2+Δw3

然后，求出表示各实际接触位置CP1、CP2相对于检查控制器33预先记忆的基准接触位置TP1、TP2的任何变位的变位量ΔPo1、ΔPo2。基准接触位置TP1、TP2相当于无尺寸误差的左右工件W1、W3与无尺寸误差的中间工件W2完全接触且与对应的止挡件14f、15f完全接触的状态下的基准点Po1、Po2的位置。换言之，基准接触位置TP1、TP2相当于无尺寸误差的工件W1～W3在没有产生安装误差的前提下相对于摩擦压焊装置10安装着且彼此处于完全接触状态下的基准点Po1、Po2的位置。

变位量ΔPo1、ΔPo2用以下式子表示。另外Δe表示中间工件W2相对于夹板22、23的安装误差。

ΔPo1＝CP1-TP1＝Δw1+Δe

ΔPo2＝CP2-TP2＝Δw2+Δw3-Δe

接着，从先前求出的总全长Lbe中求出总全长误差ΔLw。标准总全长为Lt(＝Lw1+Lw2+Lw3)时，总全长误差ΔLw用以下式子表示。

ΔLw＝Lbe-Lt＝Δw1+Δw2+Δw3

然后，检查控制器33判断总全长误差ΔLw的绝对值是否在预定的允许值ΔL1以下。另外，检查控制器33还判断变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值是否在预定的允许值ΔE1、ΔE2以下。

检查控制器33只有在总全长误差ΔLw的绝对值在允许值ΔL1以下且变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值在各自的允许值ΔE1、ΔE2以下的场合，才进入摩擦压焊工序。另一方面，至少任何一个值超过允许值时，工件列的尺寸误差、各工件W1～W3的尺寸误差Δw1～Δw3或中间工件相对于夹板22、23的安装误差也会变大，这时，返回步骤100，以便交换新的工件W1～W3。

下面，接着说明摩擦压焊工序。首先，在步骤113a、113b中，NC控制器32使伺服电机M3、M4逆转。借助该逆转，左右工件W1、W3后退到距中间工件W2有距离Ld的位置。如果基准点Po1、Po2距实际接触位置CP1、CP2有距离Ld，NC控制器32则停止伺服电机M3、M4的逆转。这时，基准点Po1、Po2分别处在摩擦压焊开始的开始位置STP1(＝CP1-Ld)、STP2(＝CP1+Ld)处。

接着，如图5所示，在步骤114中，NC控制器32借助于伺服电机M1、M2使主轴14a、15a旋转。伺服电机M1、M2到达给定的旋转速度时，NC控制器32进入步骤115a、115b中。

在步骤115a、115b中，NC控制器32使伺服电机M3、M4旋转，左右工件W1、W3向中间工件W2移动，同时与中间工件W2接触。发生这种接触时，控制伺服电机M3、M4的扭矩，对左右工件W1、W3施加预定的推力(称作预热推力)PO。在步骤116a、116b中，NC控制器32判断左右工件W1、W3相对于中间工件W2的接触状态是否在给定的时间中继续。在该给定的时间里，左右工件W1、W3与中间工件W2的接触部分因摩擦而预热。

在经过给定的时间时，在步骤117a、117b中，NC控制器32控制伺服电机M3、M4，把大于预热推力PO的摩擦推力P1施加给左右工件W1、W3。结果，各工件W1～W3与其他工件的接触部分发生压碎变形，使各工件W1～W3的轴向长度缩短，以下将相当于该缩短部分的轴向长度值称作总留量。主轴装置14、15向中间工件W2移动相当于产生了该总留量的距离。

在步骤118中，NC控制器32判断两个基准点Po1、Po2间的间隔即、工件W1～W3的总全长为给定值与否，在判断为肯定的判断之前，继续把摩擦推力P1施加给左右工件W1、W3。给定值由预先试验等确定，是最终的成品全长为标准长度时的值。

在步骤118中，如果判断为肯定时，在步骤119中，NC控制器32对伺服电机M1、M2制动，停止主轴14a、15a的旋转。进一步，在步骤120a、120b中，NC控制器32控制伺服电机M3、M4，把大于摩擦力P1的加压推力P2施加给左右工件W1、W3。结果，总留量进一步增大，主轴装置14、15更进一步向中间工件W2移动相当于该增大部分的距离。

在步骤121中，NC控制器32判断加压推力P2的施加时间是否经过了给定时间，在判断为肯定之前，继续施加加压推力P2。经过给定时间后，进入步骤122，使伺服电机M3、M4停止，结束摩擦压焊，同时由检查控制器33进行成品的检查处理。

下面详细叙述成品的检查处理，检查控制器33从NC控制器32中读出各基准点Po1、Po2的当前位置(最终位置)ECP1、ECP2。此外，检查控制器33根据该最终位置ECP1、ECP2演算接合好后的工件W1～W3组成的成品全长Laf。全长Laf为：Laf＝ECP2-ECP1。

检查控制器33判断全长Laf相对于预定标准长度处在允许误差范围内与否。当处在允许误差范围内时，检查控制器33求出左工件W1与中间工件W2之间的接合部所产生的总留量(以下称左总留量)D1和右工件W3与中间工件W2之间的接合部所产生的总留量(以下称右总留量)D2。

左总留量D1与右总留量D2，根据摩擦压焊实施前求出的实际接触位置CP1、CP2及上述最终位置ECP1、ECP，按照以下式子求出：

D1＝ECP1-CP1

D2＝ECP2-CP2

检查控制器33判断左总留量D1与右总留量D2分别处在预定允许误差范围内与否。然后，检查控制器33在显示装置35中显示与全长Laf有关的判断结果及与左右总留量D1、D2有关的判断结果。如上文所述，结束成品的检查处理。

在下面的步骤123a、123b中，使卡盘14e、15e松开，在接着的步骤124a、124b及步骤125a、125b中，通过伺服电机M3、M4的逆转，主轴装置14、15移动，使基准点Po1、Po2从最终位置ECP1、ECP2到达原点位置HP1、HP2。

最后，在步骤126、127中，松开固定卡盘22及移动卡盘23，从两个卡盘22、23上取出成品，完成摩擦压焊工序。

下面说明本实施例的摩擦压焊装置的优点。

在左右工件W1、W3与中间工件W2接触且松开卡盘14e、15e的状态，两个主轴装置14、15慢速地移动。左右工件W1、W3与相应止挡件14f、15f接触，使卡盘14e、15e夹紧。由此将左右工件W1、W3相对于卡盘14e、15e固定在正常的位置，不会产生工件W1、W3相对于卡盘14e、15e的安装误差。

在摩擦压焊之前，在工件W1、W3相对于卡盘14e、15e无安装误差的状态下，求出工件W1～W3(工件列)的总全长Lbe与标准长度Lt之差并以此作为总全长误差ΔLw。该总全长误差ΔLw超过允许值ΔL1时，不进行摩擦压焊工序。

因此，很明显，不会进行标准外的低质量成品的无用的摩擦压焊作业，结果，能制造出符合标准的高质量的成品，提高了生产效率。

在摩擦压焊之前，在工件W1、W3相对于卡盘14e、15e无安装误差的状态下，求出左右工件W1、W3分别与中间工件W2的两端接触时的各基准点Po1、Po2的实际接触位置CP1、CP2和基准接触位置TP1、TP2之间的变位量ΔPo1、ΔPo2。在变位量ΔPo1、ΔPo2超过允许值ΔE1、ΔE2时，不进行摩擦压焊工序。

即是说，即使在上述总全长误差ΔLw处在允许值ΔL1的范围内的场合，只要工件W1～W3的任何一个有超过允许值的尺寸误差或者中间工件W2相对于两个夹板22、23有安装误差时，就不进行摩擦压焊工序。因此，消除了无用的摩擦压焊作业工序，提高了成品的质量及生产效率。

在摩擦压焊前的工件W1～W3的检查之后，左右工件W1、W3从与中间工件W2接触的状态开始，向距中间工件W2的方向移动同样的距离Ld。从该状态开始，左右工件W1、W3一边旋转，一边向中间工件W2移动，顺次将预热推力、摩擦推力及加压推力施加给左右工件W1、W3。

因此，左工件W1与中间工件W2的接合部所产生的左总留量D1和右工件W3与中间工件W2的接合部所产生的右总留量D2基本相同，因而，在各个接合部所形成的接缝也大体均等。这样，成品的两个接合部的长度基本均等，提高了成品的美观性。另外，第一及第二主轴装置14、15可在同样的时间内控制，使摩擦压焊的控制简易化。

摩擦压焊结束后，判断成品的全长Laf相对于标准长度是否处在允许误差的范围内。该判断结果用显示装置35显示。因而，在摩擦压焊后，也能自动地观察到不合格品，可生产出可靠性更高的成品。

摩擦压焊结束后，不仅检查成品的全长Laf，还判断左右总留量D1、D2是否处在允许误差的范围内，该判断结果用显示装置35显示。因而，能进一步可靠地观察不合格品，更进一步提高成品的信赖性。

第一及第二主轴装置14、15不用液压缸，而是借助于伺服电机M3、M4移动。因而，消除了主轴装置14、15所产生的响应滞后，不会受到环境温度的影响，在所希望的时间内能可靠地移动。而且在所希望的时间内能可靠地把预热推力、摩擦推力及加压推力施加给主轴装置14、15。

摩擦压焊前的工件W1～W3的检查及成品的检查，作为摩擦压焊工序的一部分，由设置在摩擦压焊装置10上的检查控制器33进行。因此，不需要再设置用于检查的特别的装置，也不需要在离开摩擦压焊装置10的场所进行检查。因此，使检查工序简单化，提高了生产性。

图1～图5的实施形式也可以按照下述方式变更。

在图1～图5所示的实施例中，左右工件W1、W3同时与中间工件W2接合。但是，取而代之，左右工件W1、W3在不同的时间内顺次地与中间工件W2接合也是可行的。在这种情况下，从图5的步骤114到步骤122的工序变更为图6的程序框图所示的工序。

图6示出了左工件W1与中间工件W2接合后、右工件W3与中间工件W2接合的例子。如图6所示，首先在步骤114a中，NC控制器32借助于伺服电机M1使主轴14a旋转。伺服电机M1到达给定的旋转速度时，NC控制器32进入步骤115a中。

在图6的步骤115a、116a、117a中，进行与图5的步骤115a、116a、117a同样的处理。接着，在步骤118a中，NC控制器32判断基准点Po1是否到达预定的停止位置FP1，在判断为肯定之前，继续把摩擦推力P1施加给左工件W1。停止位置FP1根据预先的试验等确定，是最终的成品符合标准的位置。

在步骤118a的判断为肯定时，NC控制器32在步骤119a中对伺服电机M1制动，使主轴14a的旋转停止。在接着的步骤120a中，NC控制器32控制伺服电机M3，把加压推力P2施加给左工件W1。

在步骤121a中，NC控制器32判断加压推力P2的施加时间是否经过了给定时间，在判断为肯定之前，继续施加加压推力P2。经过给定时间后，转入步骤122a中，停止伺服电机M3，结束左工件W1与中间工件W2的摩擦压焊，同时由检查控制器32进行中间成品的检查处理。

下面详细叙述中间成品的检查处理。检查控制器33求出左工件W1与中间工件W2之间的接合部所产生的左总留量D1。该左总留量D1用图5的步骤122说明的同样的方法求出。检查控制器33判断该左总留量D1是否处在预定的允许误差范围内。然后，检查控制器33用实现装置35显示与该左总留量D1有关的判断结果。经过如上所述的过程后，结束中间成品的检查处理。

步骤122a的左总留量D1在允许误差的范围外时，转入步骤123a中，松开卡盘14e。这时，另一方的卡盘15e不松开。在接着的步骤124a、124b中及步骤125a、125b中，通过伺服电机M3、M4的逆转，主轴装置14、15移动，使基准点Po1、Po2到达原点位置HP1、HP2。

然后，在步骤126、127中，松开固定夹板22及移动夹板23，从两个夹板22、23上卸下左工件W1与中间工件W2组成的不合格的中间成品。之后，返回图4的步骤100，把新的工件W1与中间工件W2安装在摩擦压焊装置10上，再次进行摩擦压焊前的检查处理等。此外，右工件W3由于照原样使用当前安装的工件，因而省略了步骤105、106的处理。

另一方面，在步骤122a的左总留量D1处在允许误差的范围内的场合，转入到步骤114b中。在步骤114b中，NC控制器32借助于伺服电机M2使主轴15a旋转。伺服电机M2到达预定的旋转速度时，NC控制器32转入到步骤115b中。

在图6的步骤115b、116b、117b中，进行与图5的步骤115b、116b、117b同样的处理。接着，在步骤118b中，NC控制器32判断基准点Po2是否到达预定的停止位置FP2，在判断为肯定之前，继续把摩擦推力P1施加给右工件W3。停止位置FP2根据预先的试验等确定，是最终的成品符合标准的位置。此外，用图5中的步骤118的处理来代替该步骤118b的处理也是可行。即是说，判断两个基准点Po1、Po2之间的间隔，换言之，判断工件W1～W3的总全长是否为给定值也是可行的。

在步骤118b的判断为肯定时，NC控制器32在步骤119b中对伺服电机M2制动，使主轴15a的旋转停止。在接着的步骤120b中，NC控制器32控制伺服电机M4，把加压推力P2施加给右工件W3。

在步骤121b中，NC控制器32判断加压推力P2的施加时间是否经过了给定时间，在判断为肯定之前，继续施加加压推力P2。经过给定时间后，转入步骤122b中，停止伺服电机M4，结束摩擦压焊，同时由检查控制器32进行成品的检查处理。

下面详细叙述成品的检查处理。检查控制器33进行与图5的步骤122所说明的同样的过程，求出成品的全长Laf，判断该全长Laf是否处在预定的允许误差的范围内。进一步检查控制器33进行与图5的步骤122所说明的同样的过程，求出右工件W3与中间工件W2之间的接合部所产生的右总留量D2，判断该右总留量D2是否处在预定的允许误差的范围内。然后，检查控制器33用显示装置35显示与全长Laf及右总留量D2有关的判断结果。经过如上文所述的过程后，结束成品的检查处理。

接着，进入步骤123a与步骤123b中。从该步骤123a、123b到步骤127的处理与图5的123a、123b到步骤127处理同样，其说明省略。

经过如上文所述的过程后，能得到与图1～图5的实施例基本同样的效果。另外，右工件W3与中间工件W2接合后，再使左工件W1与中间工件W2接合也是可行的。

左右工件W1、W3同时与中间工件W2接合的模式和左右工件W1、W3分别与中间工件W2接合的模式可任意地切换。如果是这样，可以根据要接合的工件W1、W2、W3的条件选择适当的模式。结果，提高了摩擦压焊装置10的广泛应用性。

在不需要符合左右工件W1、W3相对于中间工件W2的旋转相位的情况下，作为主轴14a、15a的旋转用电机可以使用除伺服电机以外的电机，例如，可以使用感应电动机。

在图4的步骤112中，总全长误差ΔLw的绝对值在允许值ΔL1以下、且变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值的至少一方超过允许值ΔE1、ΔE2时，尽管工件W1～W3的尺寸误差处在允许范围内，也有可能产生中间工件W2相对于两个夹板22、23的安装误差。在这样的情况下，可以按照以下顺序修正中间工件W2相对于两个夹板22、23的安装位置。

即是说，在松开固定夹板22及移动夹板23之后，让第一及第二主轴装置14、15朝同一方向且以同样的距离移动。这时，主控制器31根据变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值与允许值ΔE1、ΔE2来确定主轴装置14、15的移动方向及移动距离。主轴装置14、15移动的结果若使变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值分另在允许值ΔE1、ΔE2以下时，夹紧固定夹板22与移动夹板23，转入下面的步骤113a、113b中。即使主轴装置14、15移动，但如果变位量ΔPo1、ΔPo2的绝对值的至少一方超过允许值ΔE1、ΔE2时，返回步骤100，交换成新的工件W1～W3。

这样，能可靠地防止多余地进行中间工件W2的安装误差所引起的工件W1～W3的交换作业。因此，提高了生产效率。另外，能在中间工件W2相对于夹板22、23不产生位置错位的前提下进行安装，从而使中间工件W2的安装作业简单化。

也可以省略图4的步骤113a、113b的工序，在步骤122后直接转入摩擦压焊工序。

在图5中，步骤119的主轴旋转的停止可与步骤120a、120b的加压推力的施加同时进行。但是，取而代之，步骤119的主轴旋转的停止，在步骤120a、120b的加压推力的施加的给定时间之前或给定时间之后进行也是可行的。这种变更也适用于图6的程序方框图所示的处理。

也可以省略固定夹板22及移动夹板23中的任何一个。

也可以省略成品的检查处理。

以下根据图7～图10说明使本发明具体化的第二实施例。图7是一对工件接合的单头型摩擦压焊装置50的正面图。在基座51的上面，沿该基座51的长度方向(Y方向)延伸地设有直线导向件52。在直线导向件52上，沿Y方向可移动地支承有主轴装置53。在主轴装置53上可转动地支承有主轴53a。主轴53a与伺服电机53d连接。

主轴53a的前端安装有卡盘53e。该卡盘53e上固定有给定的工件。卡盘53e上设置有止挡件53f。工件的基端面与止挡件53f的限制面接触时，工件就相对于卡盘53e定位在整个的位置。止挡件53f的限制面确定为用于表示主轴装置53相对于基座51的移动位置的基准点Po3。主轴装置53通过朝基座51内突出的臂54及基座51内的圆头螺栓与伺服电机55连接。

在基座51的上面固定有与主轴装置53连接的工作台56。在工作台56上，在接近主轴装置53的位置固定地设有作为工件固定装置的固定夹板57。在该固定夹板57上固定有给定的工件。在工作台56的上面设置有沿Y方向延伸的直线导向件58。在直线导向件58的上面，可沿Y方向移动地支承有止挡件59。在止挡件59的后方(图7的右方)设有调节把手59a，借助于该调节把手59a可调整止挡件59的位置。

工件的基端面与止挡件59的限制面接触时，将工件相对于该固定夹板57定位在正常的位置上。止挡件59的限制面确定为用于表示止挡件59相对于基座51的移动位置的基准点Po4。

本实施例的摩擦压焊装置50的电构成与图2所示的摩擦压焊装置10的电构成类似，因此图中没有特别地示出。在本实施例的以下的说明中，根据需要援用图2所示的部件及符号。各控制器31～33进行记忆的控制程序与图1～图5的实施例不同。因而与不同的控制程序有关的动作用图8及图9的程序框图进行说明。

在图8及图9中，示出了3个工件W1、W2、W3的接合顺序。即是说，首先，通过两个工件W1、W2的接合，形成中间成品的工件W12。接着，将工件3接合在该工件12上。

如图8所示，首先，在步骤200中，将主轴装置53(基准点Po3)配置在给定的原点位置。接着，在步骤201a中，将第一工件W1作为左工件安装在卡盘53e上。在步骤202a中，夹紧卡盘53e。这时，左工件W1在不考虑相对于卡盘53e有轴向安装误差的情况下，安装在卡盘53e上。

接着，在步骤201b中，将第二工件W2作为右工件安装在固定夹板57上。在步骤202b中，夹紧固定夹板57。另外，将右工件W2固定在固定夹板57上，使右工件W2从固定夹板57向主轴装置53突出给定长度。此外，止挡件59移动到与右工件W2的基端面接触的位置。

步骤210a、202a也可以在步骤201b、202b之后进行。

步骤203、204、205、206、207分别与图4的步骤107a、108a、109a、110a、111a相同，其说明省略。图7示出了步骤207后的摩擦压焊装置50。

在接着的步骤208中，进行摩擦压焊之前的检查处理。下面详述该检查处理。NC控制器32输入摩擦压焊装置50上设置的第一及第二行程传感器(图中未示)的信号。NC控制器32基于来自第一行程传感器的信号，演算主轴装置53相对于基座51的位置。另外，NC控制器32还根据来自第二行程传感器的信号，演算止挡件59相对于基座51的位置。

如上文所述，主轴装置53相对于基座51的位置由止挡件53f的限制面的位置即基准点Po3的位置表示。另外，止挡件59相对于基座51的位置由止挡件59的限制面的位置即基准点Po4的位置表示。

检查控制器33从NC控制器32中读出基准点Po3的当前位置，以此作为实际接触位置CP3(参照图7)。接着，检查控制器33求出用于表示实际接触位置CP3相对于预定的基准接触位置TP3的任何变位的变位量ΔPo3。变位量ΔPo3用以下式子表述。另外，Δw1表示左工件W1的尺寸误差，Δe表示右工件W2相对于固定夹板59的安装误差。

ΔPo3＝CP3-TP3＝Δw1+Δe

接着，检查控制器33从NC控制器32中读出基准点Po4的当前位置，以此作为T1。另外，检查控制器33根据该当前位置T1与上述实际接触位置CP3之间的距离L12及还没有安装在摩擦压焊装置50上的第三工件LW3的标准长度，演算接合前的工件W1～W3的总全长Lbe。若左工件W1的标准长度为Lw1、右工件W2的标准长度为Lw2、左工件W1的尺寸误差为Δw1、右工件W2的尺寸误差为Δw2，总全长Lbe可用以下式子表示：

Lbe＝L12+Lw3＝Lw1+Lw2+Lw3+Δw1+Δw2

然后，检查控制器33从先前求出的总全长Lbe中求出总全长误差ΔLw。标准总全长为Lt(＝Lw1+Lw2+Lw3)时，总全长误差ΔLw用以下式子表示。

ΔLw＝Lbe-Lt＝Δw1+Δw2

接着，检查控制器33判断总全长误差ΔLw的绝对值是否在预定的允许值ΔL3以下。另外，检查控制器33还判断变位量ΔPo3的绝对值是否在预定的允许值ΔE3以下。

检查控制器33只在总全长误差ΔLw的绝对值为允许值ΔL3以下、且变位量ΔPo3的绝对值为允许值ΔE3以下的情况下进入摩擦压焊工序。另一方面，至少任何一个超过允许值时，工件W1、W2的尺寸误差Δw1、Δw2也会变大，就返回到步骤200中，更换新的工件W1、W2。

下面说明摩擦压焊工序。图8的步骤209与图4的步骤113a相同，其说明省略。另外，图9的步骤210～217分别与图6的步骤114a、115a、116a、117a、118a、119a、120a、121a相同，其说明省略。

在图9的步骤218中，结束左工件W1与右工件W2的摩擦压焊，形成作为中间成品的工件W12。即是说，结束第一次的摩擦压焊。另外，检查控制器33进行工件W12的检查处理。

下面详细叙述工件W12的检查处理。检查控制器33从NC控制器32中读出基准点Po3的当前位置，并以此为最终位置ECP3。另外，检查控制器33还求出两个工件W1、W2的接合部所产生的总留量D3。根据摩擦压焊之前所求出的实际接触位置CP3和上述最终位置ECP3，按照下式求出总留量D3：

D3＝ECP3-CP3

检查控制器33判断总留量D3是否处在预定的允许误差的范围内。然后，检查控制器33用显示装置35显示与总留量D3有关的判断结果。经过上述过程后结束中间成品的工件W12的检查处理。

图9的步骤219～222分别与图6的步骤123a、124a、125a、126基本相同，其说明省略。

在步骤223中，判断第二次的摩擦压焊结束与否，也就是说，判断一个工件W3是否相对于第一次摩擦压焊所形成的工件W12进行了摩擦压焊。

在第二摩擦压焊未完成的情况下，转入步骤224中，在步骤218中，判断所检查的工件W12是否为合格品。在为不合格品的场合，转入步骤225中，取出不合格品的工件W12，另一方面，在工件W12为合格品的场合，进入步骤226，取出工件W12，之后，返回图8的步骤200中。

从步骤200再进入步骤201b、202b时，与第一次的摩擦压焊同样地、把合格品的工件W12作为右工件固定到固定夹板57上(参照图10)。由此，右工件W12从固定夹板57向主轴装置53突出给定长度。另外，止挡件59移动到与右工件W12的基端面接触的位置。

接着，在步骤201a、202a中，将第三工件W3作为左工件固定在卡盘53e上。这时，左工件W3在不考虑相对于卡盘53e有轴向安装误差的前提下，安装在卡盘53e上。

之后，经过与第一次的摩擦压焊同样的过程，进行自步骤203到步骤223的处理。结果，形成3个工件W1～W3接合的成品。

但是，步骤208中的第二次摩擦压焊前的检查处理，是按照下述进行的。即是说，检查控制器33从NC控制器32中读出基准点Po3的当前位置，以此作为实际接触位置CP4(参照图10)。接着，检查控制器33求出用于表示实际接触位置CP4相对于预定的基准接触位置TP4的任何变位的变位量ΔPo4。变位量ΔPo4用以下式子表述。另外，Δw3表示左工件W3的尺寸误差，Δe表示右工件W12相对于固定夹板59的安装误差。

ΔPo4＝CP4-TP4＝Δw3+Δe

接着，检查控制器33判断变位量ΔPo4的绝对值是否在预定的允许值ΔE4以下。只有在变位量ΔPo4的绝对值为允许值ΔE4以下的情况下，检查控制器33才进入摩擦压焊工序。另一方面，变位量ΔPo4的绝对值超过允许值ΔE4时，返回到步骤200中，更换新的工件W3。

另外，步骤218中的第二次摩擦压焊后的检查处理、即最终的成品检查处理，按照下述方式进行。也就是说，检查控制器33从NC控制器32中读出基准点Po3的当前位置，并以此为最终位置ECP4。另外，检查控制器33还求出工件W12与工件W3之间的接合部所产生的总留量D4。根据第二次摩擦压焊之前所求出的实际接触位置CP4和上述最终位置ECP4，按照下式求出总留量D4：

D4＝ECP4-CP4

检查控制器33判断总留量D4是否处在预定的允许误差的范围内。然后，检查控制器33求出基准点Po4的当前位置T2与上述最终位置ECP4之间的距离、即成品的全长Laf。全长Laf为：Laf＝T2-ECP4。接着，检查控制器33判断全长Laf相对于预定的标准长度是否处在允许误差的范围内。然后，用显示装置35显示与总留量D4有关的判断结果以及与全长Laf有关的判断结果。经过上述过程后结束最终成品的检查处理。

在步骤223中，如果判断为结束第二次的摩擦压焊，则不论为合格品还是为不合格品，都取出成品，结束全部的作业。

在本实施例中，也能得到与图1～图5及图6的各实施例基本相同的效果。

此外，图7～图10的实施例也可以按照下述方式变更。

如图11所示，也可以移动用于保持工件使之不旋转的夹板。

简单来说，在图11的摩擦压焊装置60中，在直线导向件61上，可移动地设有移动夹板62。移动夹板62通过臂63及圆头螺栓64与伺服电机65连接。在移动夹板62上固定有止挡件66。在基座67上的图中右侧固定有主轴装置68。根据这种结构，通过使移动夹板62移动，可以将移动夹板62上所固定的工件W2(或工件W12)与主轴装置68的卡盘68a上所固定的工件W1(或工件W3)摩擦压焊到一起。

利用图11的装置60，由于主轴装置68是固定的，可以很容易地布置主轴旋转用的伺服电机控制所需要的电线的配线等。另外，由于工件不需要旋转，所以移动夹板62可轻量化。因而，移动夹板62的惯性小，移动夹板62能快速、良好地移动，实用性好。

另外，不言而喻，上述各实施例中所表示的数学式子，根据所取的坐标基准，其+、-符号可以变更。上述各实施例的任何一个实施例，虽然将图面的右侧定义为+，左侧定义为-，但是，也可以将接近工件W2的方向定义为-，将远离方向定义为+。