JP2003245781A - 摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦圧接時で変化する被接合部材の物理量を
計測し、摩擦発熱工程で被接合部材の接合部が十分に接
合可能な溶融状態に形成されていることを判別してから
アップセット加圧を行うことにより、被接合部材の摩擦
圧接効率を向上させることにある。 【解決手段】 摩擦圧接装置１は、移動可能な主軸台
５、クランプ１８、主軸台５の相対変位量を計測する検
出器２１、制御手段２６等で構成される。第１の被接合
部材３１を主軸台５側に、第２の被接合部材３２をクラ
ンプ１８側に取付け、主軸台５を移動させ、第１の被接
合部材３１を回転させた状態で第２の被接合部材３２に
摩擦圧接する時、制御手段２６は、摩擦発熱工程におい
て検出器２１が検出する主軸台５の相対移動時の相対変
位量に基いて第１の被接合部材３１の寄り速度を求め、
寄り速度の計測値を判別してからアップセット加圧を行
う。これにより、被接合部材の摩擦圧接効率は向上す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、摩擦圧接で被接合
部材を接合する摩擦圧接方法及び摩擦圧接装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】被接合部材を接合する接合装置として、
摩擦圧接装置が知られている。摩擦圧接装置は、例え
ば、第２の被接合部材を固定し、第１の被接合部材を回
転させた状態で第２の被接合部材側に押圧することによ
って、第１の被接合部材と第２の被接合部材を摩擦熱で
接合するものである。第１の被接合部材を第２の被接合
部材に押圧する工程には、摩擦発熱工程とアップセット
加圧工程がある。摩擦発熱工程では、第１の被接合部材
を回転させた状態で、一定の圧力（摩擦圧）と所定の送
り速度により第１の被接合部材を第２の被接合部材側に
摩擦寄り代分だけ押圧される。第１の被接合部材と第２
の被接合部材の接触部には摩擦熱が発生し、第１の被接
合部材と第２の被接合部材が摩擦圧接される。摩擦発熱
工程からアップセット加圧工程に移行するタイミング
は、第１の被接合部材が第２の被接合部材に押圧を開始
してから摩擦寄り代分まで押圧する時間や、寄り代とす
る押圧量を予め設定し、このような設定値に基いて制御
される。その上さらに、第１の被接合部材と第２の被接
合部材の接触部から火花の飛散開始が目視によって確認
されたら、摩擦発熱工程の次工程となるアップセット加
圧工程がすぐに実施される。すなわち、第１の被接合部
材と第２の被接合部材の接触部から火花が飛散し始める
頃には、第１の被接合部材と第２の被接合部材の接触部
の相状態が接合可能な溶融状態になってきており、この
状態でアップセット加圧工程を実施する。アップセット
加圧工程では、第１の被接合部材と第２の被接合部材を
摩擦圧接された状態で、第１の被接合部材の回転を急停
止させ、摩擦圧より大きい圧力（アップセット圧）が所
定時間の間印加される。すると、第１の被接合部材と第
２の被接合部材とのアップセット寄り代分が押圧され、
第１の被接合部材と第２の被接合部材は、第１の被接合
部材と第２の被接合部材の接触部で接合される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の摩擦
圧接機では、第１の被接合部材と第２の被接合部材を接
合する場合、被接合部材の材質によっては、第１の被接
合部材と第２の被接合部材との接合状態が十分でない場
合がある。接合状態が十分でないと、強度が低下する。
例えば、ＦＣ材（ねずみ鋳鉄品）、ＦＣＤ材（球状黒鉛
鋳鉄品）等の鋳鉄品で形成された被接合部材を接合する
場合である。このような場合には、摩擦発熱工程で第１
の被接合部材と第２の被接合部材の接触部から火花の飛
散が開始されていても、第１の被接合部材と第２の被接
合部材の接触部が、十分に接合できるための溶融状態
（均一な液相状態）になっていないことがある。鋼材等
で形成された被接合部材を摩擦圧接する場合、摩擦発熱
工程において所定の送り速度で第１の被接合部材を第２
の被接合部材に摩擦圧接すれば、押圧時の第２の被接合
部材に対する第１の被接合部材の実質的な速度（寄り速
度）は安定した状態で変化する。すなわち、第１の被接
合部材と第２の被接合部材の接触部全体が、摩擦熱によ
って固相状態から接合可能な溶融状態に満遍無く変化し
ているためである。しかしながら、鋳鉄品で形成された
被接合部材を摩擦圧接する場合、第１の被接合部材と第
２の被接合部材の接触部において、摩擦熱の発生効率が
良い部分と悪い部分とが生じ易くなる。この結果、第１
の被接合部材と第２の被接合部材の接触部は、固相に近
い溶融状態の部分と、液相に近い溶融状態の部分とが共
存した相状態になる。この状態で、第１の押圧被接合部
材を第２の被接合部材に向けて摩擦圧接すると、第２の
被接合部材に対する第１の被接合部材の寄り速度は、変
動した状態で変化する。したがって、アップセット加圧
工程に移行する直前で、液相に近い溶融状態の部分から
火花が飛散しても、第１の被接合部材と第２の被接合部
材の接触部全体は、均一な液相状態が形成されていな
い。故に、この状態でアップセット加圧工程を実施して
も、第１の被接合部材と第２の被接合部材との接合状態
は不十分となり、第１と第２の被接合部材の摩擦圧接効
率は低下する。本発明は、このような問題点を解決する
ために創案されたものであり、本発明が解決しようとす
る課題は、摩擦圧接時で変化する被接合部材の物理量を
計測し、摩擦発熱工程で被接合部材の接合部が十分に接
合可能な溶融状態に形成されていることを判別してから
アップセット加圧を行うことにより、被接合部材の摩擦
圧接効率を向上させることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
の本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの
摩擦圧接方法である。請求項１に記載の摩擦圧接方法で
は、第１の被接合部材と第２の被接合部材を摩擦圧接さ
せる摩擦圧接方法であって、第１及び第２の被接合部材
の一方を回転させた状態で、摩擦寄り代分に対して他方
の被接合部材に圧力Ｐ１で圧接させる第１のステップ
と、第１のステップを実行する間、圧接時の第１の被接
合部材と第２の被接合部材との寄り速度の計測を所定の
時間毎に連続で行い、任意の時間における寄り速度の計
測を基準計測とし、基準計測以降、基準計測を含む連続
するｎ（ｎは自然数で、ｎ≧２）回の計測において、す
べての計測時に対して、寄り速度の計測値Ｖｎが、その
直前で計測された寄り速度の計測値Ｖｎ−１以上（｜Ｖ
ｎ｜≧｜Ｖｎ−１｜）になっていることを満たす場合、
ｎ回目の計測を行った時間を基準時として、基準時から
所定の時間Ｔを計測する第２のステップと、基準時より
時間Ｔを経て、第１及び第２の被接合部材の一方の回転
を急停止させ、アップセット寄り代分に対して圧力Ｐ１
より大きい圧力Ｐ２で他方の被接合部材に圧接させる第
３のステップと、からなる。摩擦圧接では、第１及び第
２の被接合部材の接合部の相状態が液相状態により近づ
く程、押圧時の被接合部材の相対速度（寄り速度）は大
きくなる傾向になる。これにより、ｎ回分すべての計測
に対して、寄り速度の計測値Ｖｎが、その直前で計測さ
れた寄り速度の計測値Ｖｎ−１以上になっていることを
満たしていれば、第１のステップにおいて第１及び第２
の被接合部材の接合部は、液相状態に向けて変化してい
ることになる。したがって、第１及び第２の被接合部材
の一方を回転させ、他方の被接合部材に圧接させる時に
発生する摩擦熱を時間Ｔの間、第１及び第２の被接合部
材の接合部全体に蓄熱させる。すると、第１及び第２の
被接合部材の接合部は、蓄熱された摩擦熱によってさら
に均一な液相状態になる温度まで昇温される。このた
め、第１及び第２の被接合部材の接合部は、例えば、鋳
鉄品で形成された被接合部材を接合する場合、接合部の
界面付近に球状または片状の黒鉛を形成しない状態にな
り、すなわち均一な液相状態になる。以上により、第１
及び第２の被接合部材の接合部が、均一な液相状態に生
成されてからアップセット加圧を行えば、第１及び第２
の被接合部材の接合に対する摩擦圧接効率は高くなる。
以下では、「寄り速度」の概念は、第１及び第２の被接
合部材の一方を回転させた状態で、寄り代分に対して他
方の被接合部材に圧接させる時、他方の被接合部材に対
する第１及び第２の被接合部材の一方が移動する時の速
度をいう。

【０００５】また、本発明の第２発明は、請求項２に記
載されたとおりの摩擦圧接方法である。請求項２に記載
の摩擦圧接方法では、第１の被接合部材と第２の被接合
部材を摩擦圧接させる摩擦圧接方法であって、第１及び
第２の被接合部材の一方を回転させた状態で、摩擦寄り
代分に対して他方の被接合部材に圧力Ｐ１で圧接させる
第１のステップと、あらかじめ寄り速度の計測に対して
設定値を設け、第１のステップを実行する間、圧接時に
おける第１の被接合部材と第２の被接合部材との寄り速
度を少なくとも１回計測し、この寄り速度の計測値が設
定値に達した計測時の時間を基準時として、基準時から
所定の時間Ｔを計測する第２のステップと、基準時より
時間Ｔを経て、第１及び第２の被接合部材の一方の回転
を急停止させ、アップセット寄り代分に対して圧力Ｐ１
より大きい圧力Ｐ２で他方の被接合部材に圧接させる第
３のステップと、からなる。摩擦圧接によって被接合部
材の寄り速度が設定値に到達する時、摩擦圧接時におけ
る第１及び第２の被接合部材の接合部は、ほぼ液相状態
になっている。寄り速度が設定値に到達してから時間Ｔ
が経過する間、第１及び第２の被接合部材の一方を回転
させた状態で、他方の被接合部材に圧接させる時に発生
する摩擦熱を、第１及び第２の被接合部材の接合部全体
に蓄熱させる。すると、第１及び第２の被接合部材の接
合部は、蓄熱された摩擦熱によってさらに均一な液相状
態を生成する温度まで昇温される。このため、第１及び
第２の被接合部材の接合部は、例えば、鋳鉄品で形成さ
れた被接合部材を接合する場合、接合部の界面付近に球
状または片状の黒鉛を形成しない状態になり、すなわち
均一な液相状態になる。したがって、第１及び第２の被
接合部材の接合部が、均一な液相状態に生成されてから
アップセット加圧を行えば、第１及び第２の被接合部材
の接合に対する摩擦圧接効率は高くなる。

【０００６】また、本発明の第３発明は、請求項３に記
載されたとおりの摩擦圧接方法である。請求項３に記載
の摩擦圧接方法では、第２のステップで第１の被接合部
材と第２の被接合部材との寄り速度の計測を、所定の時
間毎に連続で行い、寄り速度の計測値が、はじめて設定
値以上になった時の計測を基準計測とし、基準計測以
降、基準計測を含む連続するｎ（ｎは自然数で、ｎ≧
２）回分の計測に対して、寄り速度の計測値が、すべて
設定値以上になっていることを満たす場合、ｎ回目の計
測を行った時間を基準時として、基準時から所定の時間
Ｔを計測する。寄り速度の計測で設ける設定値は、第１
及び第２の被接合部材の接合部がほぼ液相状態になる時
に相当する寄り速度の数値を設定する。つまり、寄り速
度の計測値が設定値以上になっていれば、第１及び第２
の被接合部材の接合部は、ほぼ液相状態に近い相状態ま
で変化していることになる。したがって、寄り速度の計
測値がｎ回連続して設定値以上になっていれば、基準時
における第１及び第２の被接合部材の接合部の相状態が
ほぼ液相状態に近い相状態まで形成されている可能性
が、かなり高くなる。その後、基準時から所定の時間Ｔ
の間、第１及び第２の被接合部材の一方を回転させた状
態で、他方の被接合部材に圧接させる時に発生する摩擦
熱を、第１及び第２の被接合部材の接合部全体に蓄熱さ
せる。この結果、第１及び第２の被接合部材の接合部
は、蓄熱された摩擦熱によって均一な液相状態になる温
度まで昇温される。このため、第１及び第２の被接合部
材の接合部は、均一な液相状態になる。以上により、第
１及び第２の被接合部材の接合部が均一な液相状態にな
った状態で、アップセット加圧を行うことができ、第１
及び第２の被接合部材の接合に対する摩擦圧接効率は高
くなる。

【０００７】また、本発明の第４発明は、請求項４に記
載されたとおりの摩擦圧接装置である。請求項４に記載
の摩擦圧接装置では、第１の被接合部材と第２の被接合
部材を摩擦圧接させる摩擦圧接装置であって、第１及び
第２の被接合部材の一方を回転可能に保持する保持手段
と、一方の被接合部材を他方の被接合部材に圧接する駆
動手段と、駆動手段側に設置された検出箇所が相対移動
した時の相対変位量を検出する検出手段と、検出手段を
制御する制御手段とを備えている。制御手段は、一方の
被接合部材を回転させた状態で、他方の被接合部材に圧
接させている時に、検出手段の検出信号に基づいて、検
出箇所が相対移動する時の相対速度を検出する。これに
より、一方の被接合部材と他方の被接合部材を摩擦圧接
している時に、第１の被接合部材と第２の被接合部材と
の接合部において、他方の被接合部材に対する一方の被
接合部材が相対移動する時の速度を検出することができ
る。

【０００８】また、本発明の第５発明は、請求項５に記
載されたとおりの摩擦圧接装置である。請求項５に記載
の摩擦圧接装置では、検出手段は、非接触式センサとリ
ニアスケールとで構成されている。これにより、第１及
び第２の被接合部材の一方を他方の被接合部材に摩擦圧
接させる時の駆動方向に対応してリニアスケールを摩擦
圧接装置に配設すると共に、検出箇所に非接触式センサ
を配設すれば、検出箇所が相対移動した時の相対変位量
を容易に検出することができる。また、本発明の第６発
明は、請求項６に記載されたとおりの摩擦圧接装置であ
る。請求項６に記載の摩擦圧接装置では、駆動手段は、
保持手段を駆動させると共に、検出手段は、保持手段に
設定された検出箇所を検出する。これにより、駆動手段
が保持手段を駆動させている時、検出手段が保持手段と
共に動作する検出箇所の相対変位量を検出する。制御手
段は、検出手段で検出された相対変位量に基いて、駆動
時の保持手段の相対速度を検出する。このため、第１及
び第２の被接合部材の一方を他方の被接合部材に摩擦圧
接させる時の相対速度は、駆動手段が保持手段を動作さ
せる時の動作速度とほぼ等しいことから、第１の被接合
部材と第２の被接合部材との相対速度を簡単に計測する
ことができる。すなわち、摩擦圧接時における被接合部
材の寄り速度を簡単に計測することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の第１の実施の形
態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の摩擦圧
接装置１の概略図を示す。本実施の形態では、第１の被
接合部材３１を回転させた状態で、第２の被接合部材３
２に圧接させることによって、第１の被接合部材３１と
第２の被接合部材３２を摩擦圧接させる場合について説
明する。以下では、摩擦圧接装置１において、図１に示
す右側方向を「前進方向」とし、左側方向を「後退方
向」とする。

【００１０】摩擦圧接装置１は、ベッド２の上にスライ
ドベース３を有する。スライドベース３は、図１に示す
ように、略Ｌ字型の形状に形成され、シリンダ１２の取
付け面３ａを備えている。主軸台５は、スライドベース
３の摺動面３ｂに積置され、前進及び後退の両方向に摺
動しながら移動可能となっている。主軸台５には、本発
明の検出箇所に相当する検出用係合部材４が設けられて
いる。また、主軸台５には、主軸６が軸受（図示省略）
を介して回転可能に取付けられている。主軸６には、モ
ータ８の駆動力が、モータ８の出力軸に連結された出力
プーリ９、ベルト１０、主軸６に連結された入力プーリ
１１を介して伝達される。図１に示すように、主軸６の
一方側の端部（図１の右側端部）には、第１の被接合部
材３１を把持するチャック７が、主軸６の回転と共に回
転可能に取付けられている。チャック７は、第１の被接
合部材３１を把持した時、後退方向に第１の被接合部材
３１が動かないようにストッパ機能を備えている。チャ
ック７では、第１の被接合部材３１が自在に着脱できる
ようになっている。なお、チャック７が、本発明の保持
手段に対応する。

【００１１】ベッド２には、検出器２１が設置されてい
る。検出器２１は、検出器用コントローラ２２共に用い
られる。なお、検出器２１が、本発明の検出手段に対応
に対応し、検出器用コントローラ２２は本発明の制御手
段に対応にする。検出器２１は、ベッド２に対するスラ
イドベース３の相対位置を検出する。検出器２１は、ス
ケール部２３、検出部２４で構成されたアナログ信号対
応の磁気式反応計測器である。なお、検出器２１は、磁
気式反応計測器以外のアナログ信号対応の計測器を用い
ても良い。検出部２４は、スライドベース３の移動方向
と同じ方向にスケール部２３が配設できるように、ベッ
ド２の任意の場所に設置されている。スケール部２３の
一端部は、検出用係合部材４と任意の取付け方法で係合
されている。スケール部２３の他端部は、検出部２４内
に収納されており、検出部２４内から抜け出さない範囲
で自在に移動できるようになっている。検出部２４に内
蔵されている検出センサ（図示省略）は、計測時にスラ
イドベース３が位置する箇所に対応したスケール部２３
の目盛りを読む。これにより、検出器用コントローラ２
２は、検出センサの出力信号に基づいて、計測の基準位
置からの相対変位量を検出する。制御手段２６は、検出
部２４がスケール部２３の目盛りから検出した相対位置
と、スライドベース３の移動時間に基いて、ベッド２に
対するスライドベース３の相対速度を求める。スライド
ベース３の移動時間は、スライドベース３が計測の基準
位置から計測時に検出されたスライドベース３の相対位
置までの距離を移動するのに要した時間である。なお、
計測の基準位置は、スライドベース３がスライドベース
３上の所定場所に位置する場合に対応したスケール部２
３の目盛り基準となる位置、いわゆる相対原点をいう。

【００１２】また、スライドベース３の取付け面３ａに
は、主軸台５を移動させるための駆動源となるシリンダ
１２が固定されている。シリンダ１２は、シリンダロッ
ド１３の駆動を制御する駆動手段１４と接続されてい
る。シリンダ１２には、圧力検出手段１５が設置されて
いる。駆動手段１４には、例えば、油圧手段等が用いら
れ、圧力検出手段１５として圧力スイッチ等が用いられ
る。シリンダロッド１３は、取付け面３ａに設けられた
穴部（図示省略）を挿通して主軸６に連結されている。
これにより、シリンダロッド１３がストローク方向（図
１の左右方向）に延伸すると、主軸台５は前進方向に移
動し、シリンダロッド１３が縮むと、主軸台５は後退方
向に移動することができる。したがって、チャック７で
把持されている第１の被接合部材３１を、クランプ１８
で固定保持されている第２の被接合部材３２に押圧する
場合には、シリンダロッド１３を延伸させ、前進方向に
主軸台５を移動させる。

【００１３】一方、ベッド２の上面には、クランプ１８
が積置されている。クランプ１８は、第２の被接合部材
３２を固定保持する。クランプ１８では、第２の被接合
部材３２が自在に着脱できるようになっている。なお、
クランプ１８は、第２の被接合部材３２の形状や大きさ
に対応させてベッド上の任意で固定できるように配設し
ても良く、ベッド２上におけるクランプ１８の積置方法
は、適宜変更可能である。また、ベッド２の上面には、
ストッパ１７を配設した支持台１６が積置されている。
支持台１６は、第１の被接合部材３１と第２の被接合部
材３２を押圧する時、第１と第２の被接合部材３１、３
２が前進方向に動かないように、第２の被接合部材３２
の一端をストッパ１７に当接させて支える。

【００１４】摩擦圧接装置１には、制御手段２６が設け
られている。制御手段２６は、検出器用コントローラ２
２、Ａ／Ｄ変換器２５、シーケンサ２０、本体制御部等
で構成されている。検出器２１は、検出器用コントロー
ラ２２に接続され、検出器用コントローラ２２によって
制御される。検出器用コントローラ２２とシーケンサ２
０の間には、Ａ／Ｄ変換器２５が接続されている。シー
ケンサ２０は、周知のとおり、デジタル信号に基いて制
御を行う装置である。このため、Ａ／Ｄ変換器２５は、
アナログ信号対応の検出器用コントローラ２２から出力
されるアナログ信号をデジタル信号に変換する必要があ
るために設けられる。なお、アナログ信号対応の検出器
２１や検出器用コントローラ２２を用いる代りに、デジ
タル信号対応の計測装置を用いる場合には、Ａ／Ｄ変換
器２５の接続は不要となる。シーケンサ２０は、駆動手
段１４、圧力検出手段１５と接続されている。また、シ
ーケンサ２０は、モータ８等の他、摩擦圧接装置１の各
部と接続され（図示省略）、各部の動作を制御する。ま
た、摩擦圧接装置１は、表示手段１９を有する。表示手
段１９は、シーケンサ２０に接続されている。表示手段
１９は、ベッド２に対するスライドベース３の相対速度
を表示するようになっている。

【００１５】次に、上記のように構成された摩擦圧接装
置１を用いて、第１の被接合部材３１と第２の被接合部
材３２を摩擦圧接させる方法を、図２に示すフローチャ
ート図を用いて概略的に説明する。ここでは、摩擦圧接
させる第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２と
して、図３に示すようなパイプ形状に形成された部材を
用い、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２の
両端面３１ａ、３２ａを摩擦圧接させる場合について説
明する。図３は、図１の二点鎖線内の第１の被接合部材
３１と第２の被接合部材３２を示す拡大図であり、摩擦
圧接前の状態を示す図である。図４は、第２の被接合部
材３２に第１の被接合部材３１が摩擦圧接後された状態
を示す図である。

【００１６】いま、主軸台５が、待機位置に位置してい
るものとする。本実施の形態では、待機位置は、主軸台
５がスライドベース３の摺動面３ｂにおいて後退端側
（後退方向の端側）に位置する場合をいう。まず、ステ
ップＳ１で、第１と第２の被接合部材３１、３２を取り
付ける。第１の被接合部材３１をチャック７で把持し
て、第２の被接合部材３２をクランプ１８により固定保
持する（図１の状態）。次に、ステップＳ２で、主軸台
５を前進させる。駆動手段１４を制御して、主軸台５を
前進方向（図１の右方向）に移動させる。次に、ステッ
プＳ３で、主軸６を回転させる。モータ８を回転させ
て、主軸６を所定回転数Ｎ（ｒｐｍ）で回転させる。こ
れにより、第１の被接合部材３１は、チャック７で把持
された状態で回転する。

【００１７】次に、ステップＳ４で、第１の被接合部材
３１と第２の被接合部材３２を接触させる。駆動手段１
４を制御して、第１の被接合部材３１と第２の被接合部
材３２の押圧力を所定値Ｐ１１（予熱圧力）に設定す
る。これにより、第１の被接合部材３１と第２の被接合
部材３２は、当接状態になる。次に、ステップＳ５で、
摩擦発熱させる。主軸６を所定回転数Ｎ（ｒｐｍ）で回
転させた状態で、駆動手段１４を制御して、第１の被接
合部材３１と第２の被接合部材３２の押圧力を所定値Ｐ
１１からＰ１２（摩擦圧力）に上げる。そして、圧力Ｐ
１２の状態で主軸６を回転し続ける。これにより、第１
の被接合部材３１と第２の被接合部材３２の両端面３１
ａ、３２ａが摩擦圧接される。次に、ステップＳ６で
は、モータ８の回転を停止させ、主軸６の回転を停止す
る。次に、ステップＳ７では、モータ８の回転の停止に
合わせて、均一な液相状態（溶融状態）にある第１の被
接合部材３１と第２の被接合部材３２の両端面３１ａ、
３２ａに対し、押圧力をＰ１２からＰ１３に上げ、所定
時間の間圧力Ｐ１３（アップセット圧力）を印加する。
次に、ステップＳ８で、第２の被接合部材３２をクラン
プ１８から取り外し、駆動手段１４を制御して主軸台５
を待機位置まで後退（図１の左方向）させる。次に、ス
テップＳ９で、第２の被接合部材３２が摩擦圧接された
第１の被接合部材（図４に示す状態）３１をチャック７
から取り出して、摩擦圧接加工は完了する。なお、アッ
プセット加圧工程において、第１及び第２の被接合部材
３１、３２の接合部３３は、図４に示すように、第１及
び第２の被接合部材３１、３２の外周面より外側にもは
み出すが、はみ出した分の接合部３３は、冷却後にバリ
として削除される。このため、摩擦圧接前の第１及び第
２の被接合部材３１、３２の両端面３１ａ、３２ａに相
当する部分、すなわち第１と第２の被接合部材３１、３
２の界面で第１と第２の被接合部材３１、３２が、十分
な強度で接合されていれば良い。一方、アップセット加
圧工程で第１及び第２の被接合部材３１、３２の接合部
３３が、前後方向に大きく形成されていると、冷却後、
第１と第２の被接合部材３１、３２による界面に溶融部
が残留する恐れが出てくる。溶融部が残留すると、第１
と第２の被接合部材３１、３２の界面に、例えばマルテ
ンサイト系やセメンタイト系等の炭化鉄が形成され、摩
擦圧接効率は低下する。このため、第１と第２の被接合
部材３１、３２の接合強度や接合後の形状（例えば、接
合後の寸法等）は、安定しなくなる。したがって、第１
の被接合部材と第２の被接合部材を摩擦圧接する時、両
部材の接合箇所に形成される溶融部が、押圧方向に対し
て所定範囲を越えないような状態で、摩擦圧接すること
が好ましい。

【００１８】次に、第１の被接合部材３１と第２の被接
合部材３２を摩擦圧接しながら寄り速度を計測する方法
を、前述した図２のフローチャート図に対応させなが
ら、図５に示すフローチャート図と図６に示す寄り速度
の計測データを用いて詳述する。なお、本実施の形態で
は、図５のフローチャート図に用いる記号、パラメータ
は、次のように定義するものとする。 Ｖ[ｔ]：時間ｔにおける寄り速度の計測値 ｔｍ：寄り速度の計測開始以降、ｍ回目に寄り速度を計
測した時間（ｍ≧２） ｋ：Ｖ[ｔ]≧Ｖ[ｔ−１]を連続して成立させる設定回数
（ｋ≧２） （ｔ−１）：時間ｔの直前で寄り速度を計測した時間 （ｔ＋１）：時間ｔの直後で寄り速度を計測する時間 ｎ：Ｖ[ｔ]≧Ｖ[ｔ−１]が成立した計測処理を連続して
実行した回数（２≦ｎ≦ｋ） Ｔｈ：基準時間から計測開始される蓄熱時間 図６は、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２
の摩擦圧接時における寄り速度を、０．１ｓｅｃ毎に計
測した計測データを示す図である。なお、図６の横軸で
は時間軸を示すが、摩擦発熱工程からアップセット加圧
工程に移行する時を時間ｔ＝０としてプロットされてい
る。したがって、寄り速度の計測を行う時の時間表記
は、摩擦発熱工程でマイナス符号が付与され、アップセ
ット加圧工程ではプラス符号が省略されている。また、
「寄り速度」の概念は、送りを行う側の一方の被接合部
材を回転させた状態で、一方の被接合部材を他方の被接
合部材に圧接させる時、一方の被接合部材が移動する時
の他方の被接合部材に対する速度をいう。

【００１９】あらかじめ、設定回数ｋと蓄熱時間Ｔｈの
設定値を入力しておく。いま、主軸台５を前進させ、第
１の被接合部材３１が第２の被接合部材３２に接触する
直前の状態にあるものとする（ステップＳ２の状態）。
最初に、ステップＳ１１で、主軸台５を前進させている
時、第１の被接合部材３１が第２の被接合部材３２に接
触（ステップＳ３及びステップＳ４）した時に生じるシ
リンダ１２内の圧力変動を圧力検出手段１５が検出した
ら、制御手段２６は寄り速度の計測を開始する（ステッ
プＳ５の状態）。寄り速度の計測は、所定の間隔を有し
た時間毎に連続して行う。なお、寄り速度は、ベッド２
に対するスライドベース３の相対速度とほぼ同じにな
る。このため、寄り速度は、ベッド２に対するスライド
ベース３の相対速度の計測を行えば、簡単に求めること
ができる。

【００２０】次に、ステップＳ１２で、制御手段２６
が、寄り速度を計測すると、寄り速度の計測値を表示手
段１９に表示する。寄り速度の計測開始後、制御手段２
６は、ｍ回目の寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ]がその直前で
計測された（ｍ−１）回目の寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ
−１]以上になっているか否かを判別する。Ｖ[ｔｍ]≧
Ｖ[ｔｍ−１]が成立する場合には、これを「基本条件成
立」としてＶ[ｔｍ]ｓ≧Ｖ[ｔｍ−１]ｓがシーケンサ２
０に記憶され、ｔｍで行った計測が「基本計測」にな
る。そして、ステップＳ１３に進む。一方、Ｖ[ｔｍ]＜
Ｖ[ｔｍ−１]となる場合には、ステップＳ１１に戻り、
Ｖ[ｔｍ]≧Ｖ[ｔｍ−１]が成立するまで、寄り速度の計
測を継続する。

【００２１】次に、ステップＳ１３で、Ｖ[ｔｍ]ｓ≧Ｖ
[ｔｍ−１]ｓの条件成立後、ステップＳ１２と同様、
（ｍ＋１）回目で計測した寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ＋
１]が、ｍ回目の寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ]以上になっ
ているか否かを判別する。Ｖ[ｔｍ＋１]≧Ｖ[ｔｍ]が成
立する場合には、これを「１回目の条件成立」としてＶ
[ｔｍ＋１]１≧Ｖ[ｔｍ]１が、シーケンサ２０に記憶さ
れる。Ｖ[ｔｍ＋１]＜Ｖ[ｔｍ]となる場合には、ステッ
プＳ１１に戻り、Ｖ[ｔｍ]≧Ｖ[ｔｍ−１]が成立するま
で、寄り速度の計測を継続する。（ｍ＋ｎ−１）回目で
計測された寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ＋ｎ−１]が、その
直前の（ｍ＋ｎ−２）回目で計測された寄り速度の計測
値Ｖ[ｔｍ＋ｎ−２]以上になっている場合には、これを
「ｎ−１回目の条件成立」としてＶ[ｔｍ＋ｎ−１]ｎ−
１≧Ｖ[ｔｍ＋ｎ−２]ｎ−１がシーケンサ２０に記憶さ
れる。このように、Ｖ[ｔｍ＋ｎ−１]ｎ−１≧Ｖ[ｔｍ
＋ｎ−２]ｎ−１を満たす成立条件が、「基本条件成
立」を含めてｋ回連続した状態（必要十分条件）になる
まで、制御手段２６は計測処理を継続して行う。そし
て、この必要十分条件を満足したら、ステップＳ１４に
進む。なお、制御手段２６が、「１回目の条件成立」以
降（ｎ−１）回の計測処理を行っていく最中に、後で計
測された寄り速度の計測値Ｖ[ｔ]が、その直前に計測さ
れた寄り速度の計測値Ｖ[ｔ−１]より小さくなる場合に
は、ステップＳ１１に戻る。そして、Ｖ[ｔｍ]≧Ｖ[ｔ
ｍ−１]が成立するまで寄り速度の計測を継続する。

【００２２】次に、ステップＳ１４では、Ｖ[ｔｍ＋ｎ
−１]ｎ−１≧Ｖ[ｔｍ＋ｎ−２]ｎ−１を満すまでの計
測処理の実行回数ｎが、設定回数ｋを満足しているか否
かを判別する。ｎ＝ｋを満たしていれば、シーケンサ２
０は、Ｖ[ｔｍ＋ｎ−１]を計測した時間、すなわちｔｍ
＋ｎ−１を基準時間ｔｋとして設定する。一方、ｎ＜ｋ
であれば、計測処理の実行回数ｎがｋ回になるまで計測
を続ける。その際、ｎ＝ｋに達するまでにＶ[ｔ]＜Ｖ
[ｔ−１]となれば、ステップＳ１１に戻る。そして、Ｖ
[ｔｍ]≧Ｖ[ｔｍ−１]が成立するまで寄り速度の計測を
継続する。

【００２３】次に、ステップＳ１５で、シーケンサ２０
は、設定された蓄熱時間Ｔｈを基準時間ｔｋより計測す
る。なお、「蓄熱時間」の概念は、ステップＳ１４まで
のフローの処理を実行した後、引き続き圧力Ｐ１２で第
１の被接合部材と第２の被接合部材を摩擦圧接させる時
間をいい、時間ｔｋを計測開始時として所定の時間が計
測される。すなわち、時間ｔｋの計測開始時から所定の
時間の間、引き続き圧力Ｐ１２で第１の被接合部材３１
と第２の被接合部材３２を摩擦圧接することにより、第
１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２の接合部３
３に対してさらに蓄熱を行う時間をいう。なお、蓄熱時
間として設定される時間の長さは、摩擦圧接する被接合
部材の大きさ、形状、材質等に対応して異なるものであ
る。例えば、図６に示した寄り速度の計測では、ｋ＝３
（回）、Ｔｈ＝１．２（ｓｅｃ）があらかじめ設定され
ている。図６の計測データでは、時間ｔ＝−１．４、−
１．３、−１．２（ｓｅｃ）でそれぞれ計測された寄り
速度の計測値が３回連続して増加しているため、時間ｔ
＝−１．４（ｓｅｃ）における寄り速度の計測が基本計
測となる。そして、時間ｔ＝−１．２（ｓｅｃ）が、基
準時間ｔｋに相当する。したがって、蓄熱時間Ｔｈの計
測は、基準時間ｔｋ＝−１．２（ｓｅｃ）から開始され
る。

【００２４】次に、ステップＳ１６で、シーケンサ２０
が蓄熱時間Ｔｈをタイムアップしたら、モータ８の回転
を停止させる（ステップＳ６の状態）。モータ８の回転
停止と同時に、押圧力をＰ１２からＰ１３に上げ、所定
時間の間、アップセット圧力Ｐ１３を印加する（ステッ
プＳ７の状態）。所定時間の間、アップセット圧力で第
１の被接合部材３１を第２の被接合部材３２に印加した
ら、制御手段２６は寄り速度の計測を終了する。この
後、ステップＳ８及びステップＳ９を実行して、摩擦圧
接加工は完了する。

【００２５】以上のように、第１の被接合部材３１と第
２の被接合部材３２の摩擦圧接におけるステップＳ１４
までの処理が終了した段階では、第１及び第２の被接合
部材３１、３２の接合部３３は、部分的に溶融された相
状態に変化してきている。さらに、基準時間ｔｋより蓄
熱時間Ｔｈの間、引き続き第１の被接合部材３１を回転
させた状態で、第２の被接合部材３２に摩擦圧接させ
る。この時、摩擦圧接によって発生する摩擦熱が、第１
及び第２の被接合部材３１、３２の接合部３３全体に蓄
熱される。すると、第１及び第２の被接合部材３１、３
２の接合部３３は、蓄熱された摩擦熱によって均一な液
相状態を生成する温度まで昇温される。このため、第１
及び第２の被接合部材３１、３２の接合部３３の相状態
は、例えば、鋳鉄品で形成された被接合部材を接合する
場合、接合部３３の界面付近に球状または片状の黒鉛を
形成しない状態になり、すなわち均一な液相状態にな
る。したがって、第１及び第２の被接合部材３１、３２
の接合部３３が均一な液相状態に生成されてから、アッ
プセット加圧を行えば、第１及び第２の被接合部材３
１、３２の摩擦圧接効率は高くなる。また、鋳鉄品で形
成された被接合部材を摩擦圧接する場合でも、被接合部
材の接合部が均一な液相状態に生成されてからアップセ
ット加圧を行えば、摩擦圧接された被接合部材の接合強
度は、単品からなる同じ材料の被接合部材の機械強度と
ほぼ同程度となり、十分な接合状態となる。

【００２６】次に、本発明の第２の実施の形態を、図面
を用いて説明する。第１の実施の形態では、後で計測さ
れた寄り速度の計測値Ｖ[ｔ]がその直前に計測された寄
り速度の計測値Ｖ[ｔ−１]以上になる計測処理をｋ回連
続させて蓄熱時間Ｔｈの計測を開始したが、第２の実施
の形態では、別の方法で蓄熱時間Ｔｈの計測を開始する
場合について、図２のフローチャート図に対応させなが
ら、図７に示すフローチャート図と図８に示す計測デー
タを用いて説明する。すなわち、第２の実施の形態で
は、計測された寄り速度の計測値Ｖ[ｔ]が設定値Ｖｓ以
上になる計測処理をｋ回連続して行なわれた時、蓄熱時
間Ｔｈの計測が開始される。以下では、図７のフローチ
ャート図に用いる記号、パラメータは、次のように定義
するものとする。 Ｖｓ：寄り速度の設定値 なお、第１の実施の形態と同一の構成部分は、同一符号
を付して説明を省略し、フローチャート図における第１
の実施の形態と同一の記号、パラメータについても、同
様の扱いとし、説明を省略する。

【００２７】あらかじめ、設定回数ｋや蓄熱時間Ｔｈの
設定値、寄り速度の設定値Ｖｓを入力しておく。いま、
主軸台５を前進させ、第１の被接合部材３１が第２の被
接合部材３２に接触する直前の状態にあるものとする
（ステップＳ２の状態）。最初に、ステップＳ３１で、
主軸台５を前進させている時、第１の被接合部材３１が
第２の被接合部材３２に接触（ステップＳ３及びステッ
プＳ４）した時に生じるシリンダ１２内の圧力変動を圧
力検出手段１５が検出したら、制御手段２６は寄り速度
の計測を開始する（ステップＳ５の状態）。寄り速度の
計測は、所定の間隔を有した時間毎に連続して行う。

【００２８】次に、ステップＳ３２で、制御手段２６
が、寄り速度を計測すると、寄り速度の計測値を表示手
段１９に表示する。寄り速度の計測開始後、制御手段２
６は、ｍ回目で計測した寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ]が設
定値Ｖｓ以上になっているか否かを判別する。Ｖ[ｔｍ]
≧Ｖｓが成立する場合には、これを「基本条件成立」と
してＶ[ｔｍ]ｓ≧Ｖｓｓがシーケンサ２０に記憶され、
ｔｍで行った計測が「基本計測」になる。そして、ステ
ップＳ３３に進む。一方、Ｖ[ｔｍ]＜Ｖｓとなる場合に
は、ステップＳ３１に戻り、Ｖ[ｔｍ]≧Ｖｓが成立する
まで寄り速度の計測を継続する。

【００２９】次に、ステップＳ３３で、Ｖ[ｔｍ]１≧Ｖ
ｓの条件成立後、ステップＳ３２と同様に、（ｍ＋１）
回目で計測した寄り速度の計測値Ｖ[ｔｍ＋１]が、設定
値Ｖｓ以上になっているか否かを判別する。Ｖ[ｔｍ＋
１]≧Ｖｓが成立する場合には、これを「１回目の条件
成立」としてＶ[ｔｍ＋１]２≧Ｖｓ１が、シーケンサ２
０に記憶される。一方、Ｖ[ｔｍ＋１]＜Ｖｓとなる場合
には、ステップＳ３１に戻り、Ｖ[ｔｍ]≧Ｖｓが成立す
るまで寄り速度の計測を継続する。このように、Ｖ[ｔ
ｍ＋ｎ−１]ｎ−１≧Ｖｓを満たす成立条件が、「基本
条件成立」を含めてｋ回連続した状態（必要十分条件）
になるまで、制御手段２６は計測処理を継続して行う。
そして、この必要十分条件を満足したら、ステップＳ３
４に進む。なお、制御手段２６が、「１回目の条件成
立」以降（ｎ−１）回の計測処理を行っていく最中に、
後で計測された寄り速度の計測値Ｖ[ｔ]が、その直前に
計測された寄り速度の計測値Ｖ[ｔ−１]より小さくなる
場合には、ステップＳ３１に戻る。そして、Ｖ[ｔｍ]≧
Ｖ[ｔｍ−１]が成立するまで寄り速度の計測を継続す
る。

【００３０】次に、ステップＳ３４では、Ｖ[ｔｍ＋ｎ
−１]ｎ−１≧Ｖｓを満すまでの計測処理の実行回数ｎ
が、設定回数ｋを満足しているか否かを判別する。ｎ＝
ｋを満たしていれば、シーケンサは、Ｖ[ｔｍ＋ｎ−１]
を計測した時間、すなわちｔ（ｍ＋ｎ−１）を基準時間
ｔｋとして設定する。一方、ｎ＜ｋであれば、計測処理
の実行回数ｎがｋ回になるまで計測を続ける。その際、
ｎ＝ｋに達するまでにＶ[ｔ]＜Ｖ[ｔ−１]となれば、ス
テップＳ３１に戻る。そして、Ｖ[ｔｍ]≧Ｖ[ｔｍ−１]
が成立するまで寄り速度の計測を継続する。

【００３１】次に、ステップＳ３５で、シーケンサ２０
は、基準時間ｔｋより設定された蓄熱時間Ｔｈを計測す
る。例えば、図８に示した寄り速度の計測では、ｋ＝３
（回）、Ｔｈ＝０．９（ｓｅｃ）、Ｖｓ＝１．０（ｍｍ
／ｓｅｃ）が、あらかじめ設定されている。なお、寄り
速度の設定値Ｖｓには、およそ１．０（ｍｍ／ｓｅｃ）
以上の数値を設定することが好ましい。図８の計測デー
タでは、時間ｔ＝−１．１、−１．０、−０．９（ｓｅ
ｃ）でそれぞれ計測された寄り速度の計測値が、３回連
続して設定値１．０（ｍｍ／ｓｅｃ）以上になっている
ため、時間ｔ＝−１．１（ｓｅｃ）における寄り速度の
計測が基本計測となる。そして、時間ｔ＝−０．９（ｓ
ｅｃ）が、基準時間ｔｋに相当する。したがって、蓄熱
時間Ｔｈの計測は、基準時間ｔｋ＝−０．９（ｓｅｃ）
から開始される。

【００３２】次に、ステップＳ３６で、シーケンサ２０
が蓄熱時間Ｔｈをタイムアップしたら、モータ８の回転
を停止させる（ステップＳ６の状態）。モータ８の回転
停止と同時に、押圧力をＰ１２からＰ１３に上げ、所定
時間の間、アップセット圧力Ｐ１３を印加する（ステッ
プＳ７の状態）。所定時間の間、アップセット圧力で第
１の被接合部材３１を第２の被接合部材３２に印加した
ら、制御手段２６は寄り速度の計測を終了する。この
後、ステップＳ８及びステップＳ９を実行して、摩擦圧
接加工は完了する。

【００３３】以上のように、第１の被接合部材３１と第
２の被接合部材３２の摩擦圧接におけるステップＳ３４
までの処理が終了した段階では、第１及び第２の被接合
部材３１、３２の接合部３３は、部分的に溶融された相
状態に変化してきている。さらに、基準時間ｔｋより蓄
熱時間Ｔｈの間、引き続き第１の被接合部材３１を回転
させた状態で、第２の被接合部材３２に摩擦圧接させ
る。この時、摩擦圧接によって発生する摩擦熱が、第１
及び第２の被接合部材３１、３２の接合部３３全体に蓄
熱される。すると、蓄熱された摩擦熱が、均一な液相状
態を生成する温度まで第１及び第２の被接合部材３１、
３２の接合部３３を昇温する。このため、第１及び第２
の被接合部材３１、３２の接合部３３の相状態は、例え
ば、鋳鉄品で形成された被接合部材を接合する場合、接
合部３３の界面付近に球状または片状の黒鉛を形成しな
い状態になり、すなわち均一な液相状態になる。したが
って、第１及び第２の被接合部材３１、３２の接合部３
３が均一な液相状態に生成されてから、アップセット加
圧を行えば、第１及び第２の被接合部材３１、３２の摩
擦圧接効率は高くなる。

【００３４】本発明は、上述した実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で適宜変
更してもよい。例えば、本実施の形態では、チャック７
で把持した第１の被接合部材３１を回転させた状態で、
クランプ１８で固定保持させた第２の被接合部材３２に
押圧したが、クランプで固定保持させた第２の被接合部
材を、チャックで把持して回転させた状態の第１の被接
合部材に押圧して摩擦圧接加工を行っても良い。また、
検出器２１をスライドベース３の検出用係合部材４に取
付けたが、ベッドに対するスライドベースの相対位置を
検出するセンサの取付け位置は、適宜変更可能である。
また、第１の被接合部材３１と第２の被接合部材３２と
して、パイプ形状の被接合部材を用いたが、被接合部材
の材質、形状、大きさは種々変更可能である。また、検
出器２１と、検出器用コントローラ２２で構成されたア
ナログ信号対応の磁気式反応計測器を用いて、ベッド２
に対するスライドベース３の相対変位量を検出したが、
ベッド２に対するスライドベース３の相対変位量の検出
は、非接触式センサ５１とリニアスケール５２で構成さ
れるデジタル信号対応の計測装置５０を用いても良い。
この場合、デジタル信号対応の計測装置５０は、図９に
示すように、非接触式センサ５１をスライドベース３の
一部に設置し、リニアスケール５２をベッド２の一部に
設置する。この場合、非接触式センサ５１やリニアスケ
ール５２は、コントローラ５３を介してシーケンサ２０
に接続される。また、制御手段２６には、シーケンサ２
０を用いて摩擦圧接装置１の制御を行ったが、制御手段
にコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）を用いて制御を
行っても良い。また、本実施の形態では、第１の被接合
部材３１と第２の被接合部材３２の寄り速度を計測し、
既述した所定条件を満たした時、蓄熱時間Ｔｈの計測を
開始したが、蓄熱時間Ｔｈの開始を行うタイミングは、
摩擦圧接時で変動する圧力値を用いることもできる。例
えば、第１と第２の被接合部材の両部材に歪みゲージを
設け、摩擦圧接時における両部材にかかる圧力値を算出
する。そして、算出された圧力値に対して、あらかじめ
設定された所定条件を満たした時、蓄熱時間の計測を開
始する。また、図２のフローチャート図で摩擦圧接の概
略方法を示したが、図２のフローチャート図に限定され
るものではなく、被接合部材の摩擦圧接方法は、種々変
更可能である。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による摩擦
圧接方法及び摩擦圧接装置を用いれば、摩擦発熱工程で
被接合部材の接合部が十分に接合可能な溶融状態に形成
されていることを判別することができる。したがって、
被接合部材の接合部が均一な液相状態になってからアッ
プセット加圧を行えば、被接合部材の摩擦圧接効率は向
上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の摩擦圧接装置の概略図を示す。

【図２】被接合部材を摩擦圧接させるための概略方法を
示すフローチャート図である。

【図３】摩擦圧接前の第１の被接合部材と第２の被接合
部材を示す図である。

【図４】第２の被接合部材に第１の被接合部材が摩擦圧
接された状態を示す図である。

【図５】第１の実施の形態で、第１の被接合部材と第２
の被接合部材の摩擦圧接しながら寄り速度を計測する方
法を示すフローチャート図である。

【図６】第１の実施の形態に関する寄り速度の計測デー
タを示す図である。

【図７】第２の実施の形態に関して、第１の被接合部材
と第２の被接合部材の摩擦圧接しながら寄り速度を計測
する方法を示すフローチャート図である。

【図８】第２の実施の形態に関する寄り速度の計測デー
タを示す図である。

【図９】変更例による摩擦圧接装置の概略図を示す。

【符号の説明】

１…摩擦圧接装置 ４…検出用係合部材（検出箇所） ５…主軸台（保持手段） ７…チャック（保持手段） １２…シリンダ（駆動手段） １３…シリンダロッド（駆動手段） １４…駆動手段 ２１…検出器（検出手段） ２０…シーケンサ（制御手段） ２２…検出器用コントローラ（制御手段） ２５…Ａ／Ｄ変換器（制御手段） ２６…制御手段 ３１…第１の被接合部材 ３２…第２の被接合部材 ５１…非接触式センサ（検出手段） ５２…リニアスケール（検出手段） ５３…コントローラ（制御手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の被接合部材と第２の被接合部材を
   摩擦圧接させる摩擦圧接方法であって、 第１及び第２の被接合部材の一方を回転させた状態で、
   摩擦寄り代分に対して他方の被接合部材に圧力Ｐ１で圧
   接させる第１のステップと、 第１のステップを実行する間、圧接時の第１の被接合部
   材と第２の被接合部材との寄り速度の計測を所定の時間
   毎に連続で行い、 任意の時間における寄り速度の計測を基準計測とし、基
   準計測以降、基準計測を含む連続するｎ（ｎは自然数
   で、ｎ≧２）回の計測において、 すべての計測時に対して、寄り速度の計測値Ｖｎが、そ
   の直前で計測された寄り速度の計測値Ｖｎ−１以上（｜
   Ｖｎ｜≧｜Ｖｎ−１｜）になっていることを満たす場
   合、ｎ回目の計測を行った時間を基準時として、基準時
   から所定の時間Ｔを計測する第２のステップと、 基準時より時間Ｔを経て、第１及び第２の被接合部材の
   一方の回転を急停止させ、アップセット寄り代分に対し
   て圧力Ｐ１より大きい圧力Ｐ２で他方の被接合部材に圧
   接させる第３のステップと、からなる摩擦圧接方法。
2. 【請求項２】 第１の被接合部材と第２の被接合部材を
   摩擦圧接させる摩擦圧接方法であって、 第１及び第２の被接合部材の一方を回転させた状態で、
   摩擦寄り代分に対して他方の被接合部材に圧力Ｐ１で圧
   接させる第１のステップと、 あらかじめ寄り速度の計測に対して設定値を設け、第１
   のステップを実行する間、圧接時における第１の被接合
   部材と第２の被接合部材との寄り速度を少なくとも１回
   計測し、 この寄り速度の計測値が設定値以上に達した計測時の時
   間を基準時として、基準時から所定の時間Ｔを計測する
   第２のステップと、 基準時より時間Ｔを経て、第１及び第２の被接合部材の
   一方の回転を急停止させ、アップセット寄り代分に対し
   て圧力Ｐ１より大きい圧力Ｐ２で他方の被接合部材に圧
   接させる第３のステップと、からなる摩擦圧接方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の摩擦接接方法であっ
   て、第２のステップで第１の被接合部材と第２の被接合
   部材との寄り速度の計測を、所定の時間毎に連続で行
   い、 寄り速度の計測値が、はじめて設定値以上になった時の
   計測を基準計測とし、 基準計測以降、基準計測を含む連続するｎ（ｎは自然数
   で、ｎ≧２）回分の計測に対して、寄り速度の計測値
   が、すべて設定値以上になっていることを満たす場合、
   ｎ回目の計測を行った時間を基準時として、基準時から
   所定の時間Ｔを計測することを特徴とする摩擦圧接方
   法。
4. 【請求項４】 第１の被接合部材と第２の被接合部材を
   摩擦圧接させる摩擦圧接装置であって、第１及び第２の
   被接合部材の一方を回転可能に保持する保持手段と、一
   方の被接合部材を他方の被接合部材に圧接する駆動手段
   と、駆動手段側に設置された検出箇所が相対移動した時
   の相対変位量を検出する検出手段と、検出手段を制御す
   る制御手段とを備え、 制御手段は、一方の被接合部材を回転させた状態で、他
   方の被接合部材に圧接させている時に、検出手段の検出
   信号に基づいて、検出箇所が相対移動する時の相対速度
   を検出することを特徴とする摩擦圧接装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の摩擦圧接装置であっ
   て、検出手段は、非接触式センサとリニアスケールとで
   構成されていることを特徴とする摩擦圧接装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５に記載の摩擦圧接装置
   であって、駆動手段は、保持手段を駆動させると共に、
   検出手段は、保持手段に設定された検出箇所を検出する
   ことを特徴とする摩擦圧接装置。