特許 7229758 開閉機構及びクランプ用挿入体並びに摩擦圧接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-17

(45)【発行日】2023-02-28

(54)【発明の名称】開閉機構及びクランプ用挿入体並びに摩擦圧接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20230220BHJP

【ＦＩ】

B23K20/12 B

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018240548

(22)【出願日】2018-12-25

(65)【公開番号】P2020099931

(43)【公開日】2020-07-02

【審査請求日】2021-12-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000154901

【氏名又は名称】株式会社北川鉄工所

(74)【代理人】

【識別番号】100187838

【弁理士】

【氏名又は名称】黒住 智彦

(74)【代理人】

【識別番号】100205589

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 和将

(74)【代理人】

【識別番号】100194478

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 文彦

(72)【発明者】

【氏名】吉川 尚吾

(72)【発明者】

【氏名】池田 昌央

【審査官】後藤 泰輔

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１５５２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２４３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６０６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００７５０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２０／００－２０／２６，３１／００－３３／００，３７／００－３７／０８

Ｂ２３Ｑ ３／００－３／１５４，３／１６－３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

平面α上で相対的に回動又は斜め移動することにより開閉する第一部材及び第二部材と、
閉状態にある第一部材と第二部材とを互いに係止可能なクランプ機構と
を備え、
クランプ機構が、
第一部材に設けられたクランプ用穴部と、
第二部材に設けられ、閉状態においてその先端部がクランプ用穴部に挿入されるクランプ用挿入部と
で構成され、
クランプ用挿入部には、平面αに略垂直な方向において突出させることで拡大し、引き寄せることによって縮小する一対のクランプ用可動体が設けられ、
一対のクランプ用可動体が突出してクランプ用穴部に係合するクランプ状態と、一対のクランプ用可動体が引き寄せられてクランプ用穴部に対する係合が解除されるアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができる
ことを特徴とする開閉機構。

【請求項2】

請求項１に記載の開閉機構によってワークを保持する摩擦圧接装置。

【請求項3】

平面α上で相対的に回動又は斜め移動することにより開閉する第一部材及び第二部材のうち第二部材に設けられ、第一部材と第二部材とが閉状態となる際に、第一部材に設けられたクランプ用穴部にその先端部が挿入されるクランプ用挿入体であって、
クランプ用挿入体には、平面αに略垂直な方向において突出させることで拡大し、引き寄せることによって縮小する一対のクランプ用可動体が設けられ、
一対のクランプ用可動体が突出してクランプ用穴部に係合するクランプ状態と、一対のクランプ用可動体が引き寄せられてクランプ用穴部に対する係合が解除されるアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができる
ことを特徴とするクランプ用挿入体。

【請求項4】

基部と、
基部に対して進退可能に設けられたピストンと、
ピストンを駆動するピストン駆動手段と、
をさらに備え、
一対のクランプ用可動体は、ローラー状とされるとともにピストンの進退に伴って移動するように構成され、
アンクランプ状態からクランプ状態に切り替える際には、ピストン駆動手段がピストンを駆動し、一対のクランプ用可動体が、ピストンの進退方向に移動して、基部に設けられたカム面に当接することによって、ピストンから遠ざかる方向に突出する
請求項３に記載のクランプ用挿入体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クランプ状態とアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるクランプ機構を備えた開閉機構と、この開閉機構に使用可能なクランプ用挿入体とに関する。本発明はまた、この開閉機構を備えた摩擦圧接装置にも関する。

【背景技術】

【0002】

金属製の部材同士を接合する（継ぎ合わせる）方法として、摩擦圧接という方法が知られている。この摩擦圧接は、突き合わせた一対の金属部材の片方を回転させることで、金属部材の接触面に摩擦熱を発生させ、金属部材における接触面付近を溶融させたうえで、金属部材同士を押し付けて接合する技術である。この摩擦圧接を行うために従来用いられている摩擦圧接装置としては、例えば、特許文献１の図２に記載の摩擦圧接装置が挙げられる。この装置は、同図に示されるように、回転しないように保持された被接合材１０及び被接合材１２の間に短尺の接合材１４を配し、この接合材１４のみを回転駆動装置１８で回転させることによって、被接合材１０と接合材１４、接合材１４と被接合材１２とをそれぞれ摩擦圧接して、被接合材１０と被接合材１２とを間接的に接合するものとなっている。回転駆動装置１８は、接合材１４を保持する回転体２６を備えたものとなっており、この回転体２６を回転させることで接合材１４を回転させることができるようになっている。

【0003】

しかし、このような従来の摩擦圧接装置においては、摩擦圧接により一体化された接合済ワークを装置から取り外しにくいという問題があった。というのも、特許文献１に示されるような摩擦圧接装置においては、通常、回転体２６の側方（回転体２６の回転軸に平行な方向。以下、本段落内において同じ。）から接合材１４を挿入することによって接合材１４を回転体２６に取り付けるようになっているため、摩擦圧接後の接合済ワークを装置から取り外す際には、接合済ワークを回転体２６から側方へ引き抜く必要があるからである。このため、接合済ワークが、摩擦圧接に伴うバリ等、外周側にはみ出す部分を有していたり、クランク状を為す等、回転体２６を通過できない形状を有していたりする場合や、摩擦圧接装置の側方に十分な空間を確保できない場合には、接合済ワークを装置から取り外すことができないおそれがあった。

【0004】

この点、特許文献２には、特許文献１の回転体２６に相当する部分を上下に分離可能とすることで、摩擦圧接後の接合済ワークを容易に取り外すことができるようにした摩擦圧接装置が提案されている。すなわち、特許文献２に記載の摩擦圧接装置は、同文献の図４に示されるように、駆動力を受けて回転する従動側ギア１８と、従動側ギア１８内に着脱可能に係合され、インサート材３を把持する駆動部把持手段１９とを備えたものとなっているところ、同文献の図７に示されるように、従動側ギア１８は、カバー３２の開閉に伴って上半部１８ａと下半部１８ｂとに分離されるようになっており、駆動部把持手段１９は、ボルト２１ａを緩めることによって上半部１９ａと下半部１９ｂとに分離することができるようになっている。これにより、摩擦圧接の完了後には、カバー３２を開き、ボルト２１ａを外して駆動部把持手段１９を上半部１９ａと下半部１９ｂとに分離させることで、接合済ワークを装置から容易に取り外すことができるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平０６－３２８２７３号公報

【文献】特開２００８-１５５２３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献２の段落００１７等には、従動側ギア１８の上半部１８ａと下半部１８ｂとを固定する固定部材を設けることが記載されているものの、この固定部材の具体的な構造については、同文献には記載されていない。従動側ギア１８は、それ自体回転するものであるため、前記固定部材は、従動側ギア１８が回転した際に周囲と干渉しない箇所に設ける必要がある。このような固定部材としては、例えば、駆動部把持手段１９の上半部１９ａと下半部１９ｂとを固定しているボルト２１ａと同様のボルトを用いることも考えられる。しかし、上半部１８ａと下半部１８ｂとをボルトで固定する場合には、上半部１８ａと下半部１８ｂの固定や取り外しを手動で行う必要があり、手間がかかるという問題がある。加えて、摩擦圧接完了直後の従動側ギア１８や接合済ワークは高温になっているおそれがあるため、摩擦圧接の完了後しばらく待たなければボルトを操作することができないという問題もあった。

【0007】

そこで、固定部材を機械的に操作可能なものとすることが考えられる。例えば、穴部（クランプ用穴部）を下半部１８ｂに設け、そのクランプ用穴部に挿入される挿入部（クランプ用挿入部）を上半部１８ａに設けて、クランプ用挿入部に設けられた可動部（クランプ用可動部）を機械的に動作させることにより、クランプ用可動部が穴部の内周部に係合した状態（クランプ状態）と、クランプ用可動部のクランプ用穴部の内周部への係合が解除された状態（アンクランプ状態）とを切り替えることができるようにすることが考えられる。しかし、特許文献２に記載された従動側ギア１８の上半部１８ａは、同文献の図７に示されるように、カバー３２のヒンジ部分を中心とした回動方向に移動することによって下半部１８ｂから分離するものとなっている。このため、上述したように固定部材をクランプ用穴部とクランプ用挿入部とで構成した場合には、クランプ用穴部に対してクランプ用挿入部が斜めから挿入されるようになるため、クランプ用穴部の内周寸法をクランプ用挿入部の外周寸法よりもある程度大きくしておかないと、上半部１８ａと下半部１８ｂとが開閉する際にクランプ用挿入部がクランプ用穴部の周縁部に干渉するおそれがある。ところが、クランプ用穴部の内周寸法を大きくすると、クランプ用挿入部の外周面とクランプ用穴部の内周面との間が空いてしまい、クランプ用可動部を大きく動作させなければならなくなってしまう。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、互いに開閉する一の部材（第一部材）と他の部材（第二部材）とのクランプ状態とアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるだけでなく、第一部材と第二部材とが回動方向に開閉する等、クランプ用穴部に対してクランプ用挿入部が斜めから挿入される場合にも、クランプ用穴部の内周寸法を小さくすることができ、小さな動作でクランプ状態とアンクランプ状態とを切り替えることができる開閉機構を提供するものである。また、この開閉機構に好適に用いることができるクランプ用挿入体を提供することも本発明の目的である。さらに、この開閉機構を用いた摩擦圧接装置を提供することも本発明の目的である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題は、平面α上で相対的に回動又は斜め移動することにより開閉する第一部材及び第二部材と、閉状態にある第一部材と第二部材とを互いに係止可能なクランプ機構とを備え、クランプ機構が、第一部材に設けられたクランプ用穴部と、第二部材に設けられたクランプ用挿入部とで構成され、クランプ用挿入部は、閉状態において当該先端部がクランプ用穴部に挿入される状態となされ、且つ、平面αに略垂直な方向に対してのみ拡大縮小する拡大縮小部を有し、拡大縮小部が拡大してクランプ用穴部に係合するクランプ状態と、拡大縮小部が縮小してクランプ用穴部に対する係合が解除されるアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるものとされたことを特徴とする開閉機構を提供することによって解決される。

【0010】

これにより、互いに開閉する第一部材と第二部材とのクランプ状態とアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができ、第一部材と第二部材との固定や、その固定の解除を手動で行わなくてもよいようにすることができる。加えて、本発明の開閉機構においては、第一部材と第二部材との移動面（平面α）に略垂直な方向におけるクランプ用穴部の内周寸法を小さくすることができる。というのも、平面αに略垂直な方向においては、クランプ用挿入部がクランプ用穴部に対してほとんど移動しないため、クランプ用挿入部の外周面とクランプ用穴部の内周面との間を大きく開けなくとも、クランプ用挿入部がクランプ用穴部の周縁部に干渉することがないからである。さらに、本発明の開閉機構におけるクランプ用挿入部は、この平面αに略垂直な方向に対してのみ拡大縮小する拡大縮小部によってクランプ用穴部に係合するようになっているため、拡大縮小部を大きく動作させなくとも、拡大縮小部をクランプ用穴部にしっかりと係合させることができる。本発明の開閉機構は、その用途を特に限定されるものではないが、摩擦圧接装置におけるワークを保持する部分に好適に採用することができるものとなっている。

【0011】

上記課題は、また、クランプ用穴部に挿入して係合したクランプ状態と、クランプ用穴部に対する係合が解除されたアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるクランプ用挿入体であって、基部と、基部に対して進退可能に設けられたピストンと、ピストンを駆動するピストン駆動手段と、ピストンの進退に伴って移動するクランプ用可動体を有し、クランプ用可動体がピストンから遠ざかる又はピストンに近付く向きに移動することでクランプ用挿入体の挿入方向に略垂直な一の方向に対してのみ拡大縮小し、拡大時にクランプ用穴部に係合したクランプ状態となり、縮小時にクランプ用穴部に対する係合が解除されたアンクランプ状態となる拡大縮小部とを備え、アンクランプ状態からクランプ状態に切り替える際には、ピストン駆動手段がピストンを進退させ、クランプ用可動体が、ピストンの進退方向に移動して、基部に設けられたカム面に当接することによって、ピストンから遠ざかる方向に突出するようにしたことを特徴とするクランプ用挿入体を提供することによっても解決される。このクランプ用挿入体は、上述した開閉機構のクランプ用挿入部として好適に用いることができるものとなっている。

【0012】

本発明においては、クランプ用可動体をローラー状とすると好ましい。これにより、クランプ用可動体がカム面にスムーズに当接するようにすることができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明によって、互いに開閉する一の部材（第一部材）と他の部材（第二部材）とのクランプ状態とアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるだけでなく、第一部材と第二部材とが回動方向に開閉する等、クランプ用穴部に対してクランプ用挿入部が斜めから挿入される場合にも、クランプ用穴部の内周寸法を小さくすることができ、小さな動作でクランプ状態とアンクランプ状態とを切り替えることができる開閉機構を提供することが可能になる。また、この開閉機構に好適に用いることができるクランプ用挿入体を提供することも可能になる。さらに、この開閉機構を用いた摩擦圧接装置を提供することも可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の摩擦圧接装置の斜視図である。

【図2】本発明の摩擦圧接装置におけるワークホルダ周辺を取り出して示した斜視図である。

【図3】本発明の摩擦圧接装置におけるワークホルダ周辺を取り出して示した斜視図であって、ハウジングが開かれたことに伴ってワークホルダが上側部材と下側部材とに分離された状態を示す図である。

【図4】本発明の摩擦圧接装置におけるクランプ用穴部周辺を、図３における平面αに垂直な平面で切断して示した断面図であって、クランプ用穴部にクランプ用挿入部が挿入される直前の状態を示した図である。

【図5】本発明の摩擦圧接装置におけるクランプ用穴部周辺を、図３における平面αに垂直な平面で切断して示した断面図であって、クランプ用穴部にクランプ用挿入部が挿入された直後の状態を示した図である。

【図6】本発明の摩擦圧接装置におけるクランプ用穴部周辺を、図３における平面αに垂直な平面で切断して示した断面図であって、図５に示す状態からピストンを引き上げて、クランプ用可動体を突出させた状態を示した図である。

【図7】本発明の摩擦圧接装置におけるクランプ用挿入部の先端部分を拡大して示した斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図１～７には、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸を表示しており、説明の便宜上、ｚ軸正側を上、ｚ軸負側を下と呼ぶことがあるが、これにより本発明の開閉機構やクランプ用挿入体を使用する向きが限定されるものではない。

【0016】

図１は、本発明の摩擦圧接装置１００の斜視図である。本発明の摩擦圧接装置１００は、図１に示すように、ワーク第一部分Ｗ_１、ワーク第二部分Ｗ_２及びワーク第三部分Ｗ_３からなるワークを摩擦圧接して一体的に接合するものとなっている。この摩擦圧接装置１００は、ワーク第一部分Ｗ_１を保持する第一ワーク保持部１１０と、ワーク第二部分Ｗ_２を保持する第二ワーク保持部１２０と、第一ワーク保持部１１０と第二ワーク保持部１２０との間に配されて、ワーク第三部分Ｗ_３を保持する第三ワーク保持部１３０とを備えたものとなっている。

【0017】

第一ワーク保持部１１０は、摩擦圧接装置１００のベース部分に対して動かない状態で設けられている一方、第二ワーク保持部１２０及び第三ワーク保持部１３０は、摩擦圧接装置１００のベース部分に対して図１におけるｙ軸方向に移動させることができるようになっている。また、第一ワーク保持部１１０及び第二ワーク保持部１２０は、それぞれ、ワーク第一部分Ｗ_１及びワーク第二部分Ｗ_２を回転しない状態で保持するのに対し、第三ワーク保持部１３０は、ワーク第三部分Ｗ_３を軸線Ｌの周りに回転可能な状態で保持するものとなっている。

【0018】

ワーク第一部分Ｗ_１とワーク第二部分Ｗ_２とワーク第三部分Ｗ_３とを摩擦圧接によって接合する際には、駆動手段１３１を駆動することでワークホルダ２００をハウジング１３２に対して回転させ、これによりワーク第三部分Ｗ_３を回転させながら、第三ワーク保持部１３０及び第二ワーク保持部１２０を第一ワーク保持部１１０側へ移動させて、ワーク第一部分Ｗ_１とワーク第三部分Ｗ_３、ワーク第三部分Ｗ_３とワーク第二部分Ｗ_２をそれぞれ押し付けるようにする。これにより、ワーク第一部分Ｗ_１とワーク第三部分Ｗ_３とワーク第二部分Ｗ_２とが一体に接合された接合済ワークを得ることができる。

【0019】

図２は、本発明の摩擦圧接装置１００におけるワークホルダ２００周辺を取り出して示した斜視図である。ワークホルダ２００は、図２に示すように、外周部にギア２０１を有する円盤状に形成されており、駆動手段１３１（図１）によってこのギア２０１が回転駆動されるようになっている。本実施態様においては、ギア２０１に外接するように設けられたタイミングベルト（図示省略）を駆動手段１３１で駆動することによって、ワークホルダ２００を回転させるようにしている。ワークホルダ２００は、後述するように、上側部材２１０と下側部材２２０とに分離可能となっている。ワーク第三部分Ｗ_３は、ワーク治具Ｊに収容された状態で上側部材２１０と下側部材２２０との間に保持されている。以下、図２に示すワークホルダ２００の状態を「閉状態」と呼ぶことがある。

【0020】

図３は、本発明の摩擦圧接装置１００におけるワークホルダ２００周辺を取り出して示した斜視図であって、ハウジング１３２（図１）が開かれたことに伴ってワークホルダ２００が上側部材２１０と下側部材２２０とに分離された状態を示す図である。以下、ワークホルダ２００が上側部材２１０と下側部材２２０とに分離された状態を「開状態」と呼ぶことがある。ワークホルダ２００を収容しているハウジング１３２は、図１に示すように、ヒンジ部１３２ａを支点として回動することで開閉する上蓋部１３２ｂを有している。摩擦圧接の完了後、ワークホルダ２００の回転が停止すると、ハウジング開閉シリンダ１３２ｃが駆動されることによって上蓋部１３２ｂが機械的に開かれる。すると、上蓋部１３２ｂが開く動作に伴って、図３に示すように、上側部材２１０も持ち上げられ、ワークホルダ２００が開状態となる。これにより、接合済ワークをワーク治具Ｊとともに容易に取り外すことができるようになっている。接合済ワークは、その後、ワーク治具Ｊから取り外される。

【0021】

一方、摩擦圧接を行う際（ワークホルダ２００を回転させる際）には、ワークホルダ２００を閉状態としたうえで、上側部材２１０と下側部材２２０とを分離しないようにしっかりと固定しておく必要がある。このため、本発明の摩擦圧接装置１００においては、図３に示すように、上側部材２１０にクランプ用挿入部１０が、下側部材２２０にクランプ用穴部２０が、それぞれ設けられており、これらによって上側部材２１０と下側部材２２０とを固定することができるようになっている。具体的には、クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０を挿入して、クランプ用挿入部１０に設けられた一対のクランプ用可動体１１を、クランプ用穴部２０に設けられた一対のクランプ用被係合部２１に係合させることによって、上側部材２１０と下側部材２２０とをしっかりと固定することができるようになっている。

【0022】

図４～６は、本発明の摩擦圧接装置１００におけるクランプ用穴部２０周辺を、図３における平面αに垂直な平面で切断して示した断面図である。図４は、クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０が挿入される直前の状態を示している。図５は、クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０が挿入された直後の状態を示している。図６は、図５に示す状態からピストン１３を引き上げて、クランプ用可動体１１を突出させた状態を示している。図７は、本発明の摩擦圧接装置１００におけるクランプ用挿入部１０の先端部分を拡大して示した斜視図である。図７（ａ）は、アンクランプ状態（後述）のクランプ用挿入部１０を、図７（ｂ）は、クランプ状態（後述）のクランプ用挿入部１０を示している。

【0023】

クランプ用挿入部１０は、図４に示すように、基部１２と、ピストン１３と、ピストン付勢手段１４と、上述した一対のクランプ用可動体１１とを備えたものとなっている。基部１２は、ワークホルダ２００の上側部材２１０に固定されており、一対のカム面１２ａを有している。ピストン１３は、基部１２に対して進退可能に設けられており、ピストン付勢手段１４によって突出する方向に付勢されている。ピストン１３の根元部分には、上側部材２１０内に設けられたシリンダ室２１１の内周寸法と略同一の外周寸法を有するランド部１３ａが設けられている。ピストン１３の先端部分には、ピストン１３の進退方向に略垂直な方向に膨出した膨出部１３ｂが設けられている。上側部材２１０には、シリンダ室２１１における基部１２とランド部１３ａとの間に作動油を供給する油圧供給口２１２が設けられている。

【0024】

一対のクランプ用可動体１１は、図７（ａ）に示すように、共にローラー状に形成されており、ピストン１３における膨出部１３ｂよりも上の部分を挟んで配されている。一方のクランプ用可動体１１の一端部及び他端部は、それぞれ、他方のクランプ用可動体１１の一端部及び他端部と、弾性体１５によって繋がれている。本実施態様においては、弾性体１５としてコイルばねを採用している。

【0025】

一方、クランプ用穴部２０は、図３に示すように、略矩形の開口部を有する穴部として、ワークホルダ２００の下側部材２２０に設けられている。クランプ用穴部２０の開口部の周縁部には、一対のクランプ用被係合部２１が、互いに向かい合うように設けられている。

【0026】

クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０を挿入して、クランプ用可動体１１をクランプ用被係合部２１に係合させるまでの動作は、以下の通りである。まず、図４に示す状態（ワークホルダ２００が開状態となっている状態）から、クランプ用挿入部１０を下降させることで（ワークホルダ２００を閉状態にすることで）、図５に示すように、クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０を挿入する。このとき、クランプ用可動体１１は、弾性体１５（図７（ａ））によってピストン１３側に引き寄せられており、クランプ用被係合部２１に干渉しない状態（以下、「アンクランプ状態」と呼ぶことがある。）となっている。

【0027】

次に、シリンダ室２１１における基部１２とランド部１３ａとの間に、油圧供給口２１２から作動油が供給される。すると、図６に示すように、ランド部１３ａが油圧を受けて上方に移動し、これに伴ってピストン１３全体も上方に移動する。ピストン１３が上方に移動すると、ピストン１３の膨出部１３ｂに押し上げられたクランプ用可動体１１が、基部１２のカム面１２ａに当接する。カム面１２ａは、上に行くほどピストン１３から遠ざかる方向に傾斜しているため、このカム面１２ａによってクランプ用可動体１１はピストン１３から遠ざかる方向に突出し、図６に示すように、クランプ用被係合部２１に係合した状態（以下、「クランプ状態」と呼ぶことがある。）となる。

【0028】

クランプ状態においては、図６に示すように、ピストン１３の膨出部１３ｂに設けられたクランプ面１３ｃと、クランプ用被係合部２１に設けられたクランプ面２１ａとの間にクランプ用可動体１１が挟まれた状態となる。このとき、ピストン１３には、油圧によって上向きの力がかかり続けているため、クランプ面１３ｃからクランプ用可動体１１に対しても、クランプ用可動体１１をクランプ面２１ａに押し付ける力がかかり続けるようになっている。これにより、ワークホルダ２００が回転して、上側部材２１０と下側部材２２０とに遠心力がかかったとしても、上側部材２１０と下側部材２２０とが分離しないようにしっかりと噛み合った状態を維持することができる。

【0029】

一方、クランプ状態にあるクランプ用挿入部１０をアンクランプ状態に切り替えて、クランプ用穴部２０からクランプ用挿入部１０を引き抜くまでの動作は、以下の通りである。まず、図６に示すように、ランド部１３ａと基部１２との間に供給されていた作動油を、油圧供給口２１２から排出する。すると、図５に示すように、ピストン付勢手段１４によってピストン１３が下方に押し出される。ピストン１３が下方に下がると、クランプ用可動体１１を押し上げていた膨出部１３ｂも下方に下がるため、クランプ用可動体１１が、カム面１２ａを滑り下りながら弾性体１５（図７）によってピストン１３側に引き寄せられ、図５に示すアンクランプ状態となる。その後、ワークホルダ２００を閉状態から開状態とすることで、図４に示すように、クランプ用穴部２０からクランプ用挿入部１０が引き抜かれる。

【0030】

このように、本実施態様におけるクランプ用挿入部１０は、シリンダ室２１１の油圧を制御するだけでクランプ状態とアンクランプ状態とを機械的に切り替えることができるものとなっている。これにより、摩擦圧接の完了後には、クランプ用挿入部１０をアンクランプ状態に切り替え、ハウジング開閉シリンダ１３２ｃ（図１）によってハウジング１３２の上蓋部１３２ｂを開き、これによって上側部材２１０と下側部材２２０とに分離されたワークホルダ２００から接合済ワークを取り出すという一連の動作を、機械的手法のみによって（手作業を介することなく）行うことができる。

【0031】

ところで、図４と図５とを見比べると、クランプ用挿入部１０がクランプ用穴部２０に対して真っ直ぐに（図４及び図５におけるｚ軸に平行な方向に）挿入されているように見えるが、本実施態様におけるクランプ用挿入部１０は、実際には、図３におけるｘ－ｚ面に平行な平面α上で、円弧状の軌跡を描きながらクランプ用穴部２０に挿入される。というのも、既に述べたように、ハウジング１３２の上蓋部１３２ｂ（図１）は、ヒンジ部１３２ａを支点として回動することで開閉するようになっており、上蓋部１３２ｂに伴って移動する上側部材２１０も、図３に示すように、下側部材２２０に対して平面α上で回動するようになっているからである。

【0032】

このため、クランプ用穴部２０における、平面αに略垂直な方向以外の方向（本実施態様においては、ｘ軸に平行な方向）の内周寸法は、クランプ用挿入部１０の外周寸法よりもある程度大きくなっている。というのも、本実施態様のように、クランプ用挿入部１０がクランプ用穴部２０に対して円弧状の軌跡を描きながら挿入される場合において、クランプ用穴部２０の内周寸法をクランプ用挿入部１０の外周寸法と略同じにしてしまうと、クランプ用穴部２０にクランプ用挿入部１０を挿入する際に、クランプ用挿入部１０がクランプ用挿入部１０の開口部周縁に干渉するからである。一方、平面αに略垂直な方向（本実施態様においては、ｙ軸に平行な方向）においては、クランプ用挿入部の外周寸法とクランプ用穴部の内周寸法との差を小さくすることができる。というのも、平面αに略垂直な方向においては、クランプ用挿入部１０がクランプ用穴部２０に対してほとんど移動しないため、クランプ用穴部２０の内周寸法とクランプ用挿入部１０の外周寸法との差を小さくしても、クランプ用挿入部１０がクランプ用挿入部１０の開口部周縁に干渉しにくいからである。

【0033】

ここで、仮に、クランプ用可動体１１を、ピストン１３からｘ軸方向に突出するようにしたとすると、クランプ用可動体１１をクランプ用被係合部２１に係合させるためには、クランプ用可動体１１を大きく突出させなければならず、クランプ用挿入部１０が大型化するおそれがある。この点、本実施態様においては、クランプ用可動体１１がｙ軸方向（図３における平面αに略垂直な方向）に対してのみ突出するようになっている。これにより、クランプ用可動体１１を大きく突出させなくともクランプ用被係合部２１に係合させることができ、クランプ用挿入部１０をコンパクトにすることができる。

【0034】

以上においては、クランプ用挿入部１０を、ワークホルダ２００の上側部材２１０と下側部材２２０とを固定するために用いる場合について説明した。しかし、本発明のクランプ用挿入部１０は、その使用用途を特に限定されるものではなく、平面上で相対的に回動又は斜め移動することにより開閉する２つの部材を固定するためのあらゆる用途に広く用いることができる。

【0035】

本実施態様におけるクランプ用挿入部１０においては、クランプ用穴部２０に係合する部分として、一対のクランプ用可動体１１を採用している。しかし、クランプ用穴部２０に係合する部分である拡大縮小部は、平面αに略垂直な方向に対してのみ拡大縮小することができるようになっていれば、その具体的な構造を限定されない。拡大縮小部は、一対で設ける必要はなく、片方だけ設けるようにしてもよい。拡大縮小部として移動可能なクランプ用可動体１１を採用する場合において、クランプ用可動体１１を動作させるための機構は、ピストン１３に限定されず、ラックアンドピニオン機構等、他の機構であってもよい。本実施態様においては、ピストン１３を油圧によって駆動しているが、ピストン１３は、油圧以外の流体や、電力等によって駆動することもできる。

【符号の説明】

【0036】

１００ 摩擦圧接装置
１１０ 第一ワーク保持部
１２０ 第二ワーク保持部
１３０ 第三ワーク保持部
１３１ 駆動手段
１３２ ハウジング
１３２ａ ヒンジ部
１３２ｂ 上蓋部
１３２ｃ ハウジング開閉シリンダ
２００ ワークホルダ
２０１ ギア
２１０ 上側部材
２１１ シリンダ室
２１２ 油圧供給口
２２０ 下側部材
１０ クランプ用挿入部
１１ クランプ用可動体
１２ 基部
１２ａ カム面
１３ ピストン
１３ａ ランド部
１３ｂ 膨出部
１３ｃ クランプ面
１４ ピストン付勢手段
１５ 弾性体
２０ クランプ用穴部
２１ クランプ用被係合部
２１ａ クランプ面
Ｗ_１ ワーク第一部分
Ｗ_２ ワーク第二部分
Ｗ_３ ワーク第三部分
Ｊ ワーク治具
Ｌ 軸線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】