KR101050087B1

KR101050087B1 - 마찰압접방법과 마찰압접장치

Info

Publication number: KR101050087B1
Application number: KR1020090015930A
Authority: KR
Inventors: 코이치 가와우라; 테츠야 마츠바야시; 아키라 미즈타니
Original assignee: 이즈미 고교 가부시키가이샤; 가부시키가이샤 도요다 지도숏키
Priority date: 2008-03-05
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2011-07-19
Also published as: KR20090095474A; US20090224024A1; JP2009233745A; CN101524783B; CN101524783A; EP2098325A1; JP5290779B2

Abstract

본 발명의 일 실시 형태로서, 한쌍의 공작물(W1,W2)을 상대 회전시키면서 가압하므로써 마찰열을 발생시키는 마찰단계와, 상기 마찰단계에서 한쌍의 공작물(W1,W2)에 어프로치 마진(approach margin)이 발생하기 전에 개시되며, 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대 회전을 억제하고, 한쌍의 공작물(W1,W2)간에 업셋(upset) 압력을 가해주는 업셋단계를 갖는 마찰압접방법을 구비할 수 있다.

마찰단계, 업셋단계, 마찰압접, 주축모터부재, 마찰토크, 마찰열

Description

마찰압접방법과 마찰압접장치{FRICTION WELDING METHODS AND FRICTION WELDING APPARATUSES}

본 발명은 한쌍의 공작물을 상대 회전시키면서 공작물을 가압하여 한쌍의 공작물을 마찰압접(friction welding)하는 마찰압접방법과 마찰압접장치에 관한 것이다.

종래기술로서, 다양한 마찰압접방법이 공지되어 있은 바, 예컨대, LHI 방법(일본공개특허공보 2003-62676호 참조)과, 알루미늄 합금에 적합한 방법(일본공개특허공보 평5-96385호 참조)등이 공지되어 있다. 상기 LHI방법에 의하면, 한쌍의 공작물을 상대 회전시키면서 맞대어 마찰열을 발생한다. 또한, 상대 회전은 한쌍의 공작물간의 접합면의 마찰토크가 최초의 최대치로부터 안정된 값이 될 때까지 행해진다(마찰단계). 또한, 마찰토크가 안정된 값에 달한 상태에서 한쌍의 공작물간의 상대 회전이 억제(제동; brake)되고, 상기 공작물간에 업셋(upset) 압력이 가해진다(업셋단계).

따라서, 상기 LHI방법에 의하면, 마찰압접의 초기단계(즉, 마찰토크의 4개 위상(位相)중 제2 위상)에서 제동이 가해진다. 그에 따라, 마찰압접시의 한쌍의 공작물간의 어프로치 마진(approach margin)은, 통상의 브레이크식 마찰압접의 후기단계(제4 위상)에서 제동 방법에 의한 경우보다 작게 되며, 그 결과, 버어(burr)의 생성이 저감된다. 여기에 사용된 용어“어프로치 마진”은 당해 기술분야에서 사용되는 “마찰 업셋거리(friction upset distance)” 와 “소실 길이(burn off length)”와 같은 다른 유사한 용어로 대체될 수도 있으며, 이들 용어들은 공히 마찰압접 대상 공작물간에 추력이 가해지는 동안 공작물의 단축되거나 소실된 길이를 의미한다. 또는, 당해 기술분야에서 버어로 알려진 문제를 야기할 가능성이 있는 공작물간의 물리적 관계를 의미하기도 한다.

한편, 다른 종래기술에 의하면, 알루미늄 합금재의 한쌍의 공작물 부재가 서로 상대 회전하므로써 서로 접촉하고, 이러한 접촉후 0.7초내에 제동이 가해진다. 알루미늄 합금재의 공작물이 마찰열에 의해 상당히 변형되기 전에 마찰압접을 완료할 수 있다. 그러나, 이 방법은 오직 알루미늄 합금에만 해당되는 방법으로, 통상의 마찰압접에 해당되는 방법이 아니다.

또한, 상기 종래기술의 LHI방법과, 상기 일본공개특허공보 평5-96385호에 기재된 방법은, 한쌍의 공작물을 상대 회전시키면서 가압하여 한쌍의 공작물간에 어프로치 마진을 발생시키고, 어프로치 마진이 발생한 후 공작물간의 상대회전에 제동을 가하는 방법이다.

이에 따라, 상기 종래기술의 경우보다 버어의 생성이 작고 광범위한 재질에도 적용시킬 수 있는 마찰압접방법과 마찰압접장치가 당해 기술분야에서 요구되고 있다.

(발명의 개시)

본 발명의 일 실시형태의 마찰압접방법은, 한쌍의 공작물을 상대 회전시키면서 가압하므로써 마찰열을 발생시키는 마찰단계와; 상기 마찰단계에서 한쌍의 공작물에 어프로치 마진이 발생하기 전에 개시되며, 한쌍의 공작물의 상대 회전을 억제하고, 이 한쌍의 공작물 사이에 업셋 압력을 가해주는 업셋단계를 구비한다.

본 발명에 의하면, 종래의 방식과 방법과는 달리, 한쌍의 공작물간의 상대 회전은 어프로치 마진을 발생시키기 전에 억제된다. 이에 따라, 마찰압접 전체 공정에서의 어프로치 마진이 감소되고, 그에 따라 형성되는 버어를 저감할 수 있다.

본 발명의 여타의 목적과, 특징 및, 효과는 아래의 발명의 상세한 설명과, 특허청구의 범위 및 첨부도면의 기재사항으로부터 용이하게 이해될 것이다.

전술 및 후술하는 여타의 특징과 개시사항의 각각은 개별적 또는 여타의 특징과 개시사항과 조합하도록 이용되어, 개량된 마찰압접방법과 마찰압접장치를 제공할 것이다. 이들 여타의 특징과 개시를 개별적 또는 서로 조합하여 이용하는 대표적 실시예를 첨부도면을 참조로 설명키로 한다. 이러한 상세한 설명은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들로 하여금 본 발명의 바람직한 실시형태를 실시하게 하기 위한 것일뿐, 본 발명의 범위를 제한키 위한 것이 아니다. 오직 특허청구범위만이 본 발명의 범위를 한정한다. 따라서, 넓은 의미에서, 하기의 상세한 설명부에 개시된 특징과 단계의 조합은 본 발명을 실시하는데 필수적이지 않을 수 도 있고, 본 발명의 대표적 실시예를 상세히 설명하는 것으로 충분할 수도 있다.

또한, 본 발명의 대표적 실시예의 여러 가지 특징과 종속항의 구성이 특정되지 않은 방법으로 조합되어, 이러한 개시사항의 좀 더 유용한 구성을 제공할 수도 있다.

(발명을 실시하기 위한 최량의 형태)

도1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 마찰압접장치(1)는 베드(9)와, 상기 베드(9)에 이동 가능하게 부착된 제1 지지체(2)와, 상기 베드(9)의 일단부에 이동 불가능하게 부착된 제2 지지체(3) 및, 상기 베드(9)의 타단부에 이동 불가능하게 부착된 모터 지지체(6) 를 구비한다.

도1과 도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 지지체(2)는, 베드(9)의 상부와 하부에 형성된 레일(9a)에 슬라이딩 가능하게 장착된 안내부(2b)를 구비한다. 상기 제1 지지체(2)의 일단부에는 척(chuck; 2a)이 설치되어 있다. 이 척(2)은 제1 지지체(2)의 본체에 연결되어 제1 공작물(W1)을 축방향으로 회전 지지해 준다. 제1 지지체(2)의 타단부는 주축 모터(회전장치; 4a)를 갖는 주축 모터 부재(4)를 구비한다. 주축 모터(4a)는 서버모터등으로 되어, 베드(9)에 설치된 제어장치(또는 제어수단; 7)에 의해 제어된다. 제어장치(7)는 CPU 이거나 CPU내의 개별 회로일 수 있다. 주축 모터 부재(4)와 제2 지지체(3) 사이에는 동력전달기구(도시 안됨)가 설치되어 있다. 이 동력전달기구는 주축 모터(4a)로 부터의 동력을 척(2a)에 전달하여, 척(2a)을 따라 제1 공작물(W1)을 축방향으로 회전시킨다.

도1과 도2에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1 지지체(2)와 모터 지지체(6) 사이에는, 제1 지지체(2)를 슬라이딩 시키기 위한 추력기구가 설치되어 있다. 이 추력기구는 모터 지지체(6)에 설치된 추력모터(6a)와 볼 스크류(6e)를 구비한다. 추력모터(6a)는 서버모터등으로 되어, 제어장치(7)에 의해 제어된다. 볼 스크류(6e)는 도1의 좌측단에 있는 풀리(6c)에 연결된다. 또한, 추력모터(6a)와 풀리(6c)의 사이에는 동력을 전달하기 위한 타이밍 벨트(6d)가 걸쳐져 있다. 또, 볼 스크류(6e)는 제1 지지체(2)에 설치된 암 스크류(female screw)에 나사맞춤된다. 또한, 볼 스크류(6e)는 추력모터(6a)에 의해 회전 구동되어 제1 지지체(2)를 베드(9)에 상대적으로 슬라이딩 시킨다. 또, 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)이 서로 접촉할 때를 검출하기 위한 접촉검출센서(6b)가 설치되어 있다. 예컨대, 주축모터(4a)의 토크센서가 상기 접촉검출센서(6b)로서 사용되어, 가압-접촉 토크의 변화를 검출하여 두 공작물(W1,W2)의 접촉을 검출할 수 있다.

도1에서 볼 수 있는 바와 같이, 제2 지지체(3)는 제2 공작물(W2)을 그의 일단부에 지지하는 척(3a)을 구비한다. 이 척(3a)은 제2 지지체(3)의 본체에 의해 회전 가능하게 지지된다. 제2 지지체(3)의 타단부에는 모터(5a)를 갖는 모터 부재(5)가 설치되어 있다. 이 모터(5a)는 서버모터등으로 되어, 제어장치(7)에 의해 제어될 수 있다. 모터 부재(5)와 제1 지지체(2) 사이에는, 동력을 모터(5a)로 부터 척(3a)에 전달하여, 척(3a)을 따라 제2 공작물(W2)을 제2 지지체(3)의 본체에 대해 제어하는 동력전달기구가 설치되어 있다. 또한, 모터(5a)를 제어하므로써, 제2 공작물(W2)을 제2 지지체(3)의 본체에 상대회전 하지 않는 지지상태, 회전 자 유 상태 또는 강제적으로 회전하는 강제 회전 상태에 있게 할 수 있다.

이하에서, 마찰압접장치(1)에 의해 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)을 마찰압접하는 방법을 설명키로 한다. 우선, 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)을 각각 척(2a, 3a)에 장착한다. 이어서, 제어수단(7)에 의해 모터(5a)를 제어하여 제2 공작물(W2)을 회전 불가능 상태(고정 상태)로 둔다. 이어서, 주축 모터(4a)를 통해 제1 공작물(W1)을 비교적 고속 즉 마찰압접 회전속도(A1)로 회전한다(도3 참조).

예를 들어, 공작물(W1,W2)이 강재의 환봉(round bar) 일 경우, 마찰압접 회전속도(A1)는 3,300 rpm ∼10,000 rpm 또는 1,500 rpm ∼10,000 rpm 으로 설정된다. 회전속도가 과도하게 낮을 경우, 공작물(W1,W2)간의 상대회전에 의해 비틀림 파괴가 일어난 직후, 공작물(W1,W2)의 외주부에서 소착(fouling 또는 seizure)이 일어나, 비틀림 파괴(torsional breakage)에 의한 열 발생량이 급속하게 증가하여, 버어(burr)가 생성될 우려가 있다. 또한, 강재로서, 중간강(예컨대, S15C 등), 고탄소강(예컨대, S55C 등)이 사용될 수 있다. 환봉으로서는, Ø3 ∼30 mm, 바람직하기는 Ø3 ∼20 mm 의 실(solid) 환봉, 또는 상기 실 환봉의 단면적 크기에 상당하는 단면적 크기를 갖는 중공(hollow) 환봉등이 사용될 수도 있다.

다음, 제어수단(7)에 의해 추력모터(6a)를 구동하여, 제1 지지체(2)를 제2 지지체(3)로 이동시킨다. 이 경우의 추력(PO)은 제1 지지체(2)를 저속으로 이동시킬 수 있는 크기, 예컨대, 공작물(W1,W2)을 서로 접촉시킬 때의 압력치가 1 ∼3 MPa 이 되도록 설정된다. 공작물(W1,W2)이 서로 접촉할 때, 공작물(W1,W2) 사이에는 마찰열이 발생한다. 또한, 추력기구에 의한 공작물(W1,W2) 사이의 압력은 P1(저압)으로 유지된다. 또 상기 압력(P1)은 공작물(W1,W2)에서 어프로치 마진을 즉시 일으키지 않을 정도로 낮아 공작물(W1,W2)이 강재 환봉일 경우, 5 ∼10 MPa, 또는 5 ∼40 MPa로 설정된다. 상기 압력(P1)이 과도하게 낮을 경우, 마찰단계시의 마찰열이 부족하게 된다. 또한, 어프로치 마진이 발생하기 전에 마찰단계가 완료된다. 만일 압력(P1)이 과도하게 높을 경우, 즉시 어프로치 마진이 발생하여, 많은 버어를 생성한다. 따라서, 압력(P1)의 상한치는 재질, 형상등에 의해 결정된다.

도3에서 볼 수 있는 바와 같이, 마찰단계가 개시되면, 공작물(W1,W2) 간에 마찰압접 토크가 발생되어 접촉면에서 마찰열이 발생된다. 이 경우, 마찰열에 의해 공작물(W1,W2)이 팽창하고 신장하여, 제1 지지체(2)가 원래의 위치로 복귀하는 방향으로 이동된다. 제1 지지체(2)는 기본적으로 공작물(W1,W2)이 서로 접촉을 시작하는 접촉위치로 유지되지만, 가압력에 의해 뒤로 이동될 수도 있다. 가압력이 종래기술에서와 같이 크거나, 또는 가압력이 공작물(W1,W2)간에 추가로 작용하면, 마찰열에 의해 접촉면이 연화되어, 공작물(W1,W2)이 서로를 향하는 방향으로 이동하므로써 어프로치 마진(마찰 마진)이 발생할 수 있다. 한편, 이 실시예에서는, 공작물이 전술한 바와 같이 낮은 가압력(P1)과 높은 마찰압접 회전속도(A1)로 유지되며, 따라서, 마찰단계에서 어프로치 마진이 발생하지 않도록 접합면이 가열된다. 또한, 마찰단계가 완료되면 공작물(W1)의 회전을 억제한다. 즉, 종래기술의 마찰압접의 제1 위상의 중간에서 공작물(W1)의 회전을 억제한다. 따라서, 최대 마찰 토크(초기 토크)를 발생하기 전에 회전을 억제한다.

회전을 억제하는 시기로서, 접촉검출센서(6b)로 부터의 검출신호에 기초하여 제어수단(7)에 의해 타이머를 작동시킨다. 타이머의 작동후 그 시기는 시간(T1)으로 설정된다. 또한, 제어수단(7)은, 시간(T1)의 경과후 제동(brake)을 작동시키므로써, 제1 공작물(W1)의 회전속도를 감속시킨다. 이 실시예에 의하면, 종래기술의 방법과 대비하여, 마찰압접 회전속도(A1)는 높게 설정되고, 압력(P1)은 낮게 설정된다. 따라서, 마찰단계에서 어프로치 마진이 발생하기 어렵고, 그에 따라, 시간(T1)을 광범위하게 선택할 수 있다. 예를 들어, 공작물(W1,W2)이 강재의 환봉일 경우, 시간(T1)은 0.05 ∼1초, 또는 0.05 ∼2초로 설정될 수 있다. 또한, 마찰압접 회전속도(A1)를, 공작물(W1,W2)의 외주부에서 소착이 일어나지 않을 정도로 충분히 높은 속도로 설정하는 것이 바람직하다.

또, 시간(T1)의 경과후, 회전이 억제되는 중에, 제어수단(7)은 추력모터(6a)에 신호를 보내 공작물(W1,W2) 사이에 업셋 압력(P2)을 발생시킨다. 업셋 압력(P2)은 마찰단계의 압력(P1) 이상, 예컨대 압력(P1)의 1.5 배 이상, 또는 압력(P1)의 2 ∼4배 정도가 바람직하다. 공작물(W1,W2)이 강재의 환봉일 경우, 압력(P2)을 10 ∼30 MPa, 또는 10 ∼40 MPa로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 시간(T1)의 경과후, 제어수단(7)은 모터(5a)에 신호를 보내 제2 공작물(W2)이 축방향 회전 자유 상태에 있게 한다. 그에 따라, 제2 공작물(W2)은 제1 공작물(W1)과 동일한 방향으로 회전하며(마찰에 의해), 따라서, 제2 공작물(W2)은 시간(T1+T2) 경과후 제1 공작물(W1)과 동일한 회전속도(A2)로 회전하며, 시간(T1+T2+T3) 경과후 공작물을 정지시킨다(업셋 단계). 예를 들어, 강재 환봉의 공작물(W1,W2)의 경우, 시간(T2)과 시간(T3)은 공히 0.5 ∼1초로 설정된다.

도3에 나타낸 바와 같이, 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)의 상대 회전속도가 영(null)이 되는 전후의 시간(T4)중에 어프로치 마진이 발생된다. 예를 들어, 공작물(W1,W2)이 강재의 환봉일 경우, 약 0.05초의 시간(T4) 기간중에 0.05 ∼0.2 mm, 또는 0.1 ∼1 mm의 어프로치 마진(B)이 발생한다. 시간(T4)중에 어프로치 마진(B)이 발생하지만, 이 시간은 짧아, 종래기술에서 언급된 방법과 비교하여 버어가 생성될 가능성이 저하되거나 배제된다.

전술한 바와 같이, 마찰압접방법은 마찰단계와 업셋단계를 구비한다. 업셋단계에서, 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대회전이 억제되며, 한쌍의 공작물(W1,W2) 사이에는 업셋 압력(P2)이 가해진다. 따라서, 상대 회전이 억제되기 전의 마찰단계에서는 어프로치 마진이 발생되지 않고, 어프로치 마진은 오직 업셋단계에서만 발생한다. 그에 따라, 마찰압접 전체 공정중에 어프로치 마진의 발생이 작아지고, 버어의 생성 가능성이 작게 된다.

또한, 본 발명의 마찰압접방법에 의하면, 업셋단계에서, 회전하는 제1 공작물(W1) 측에는 제동이 가해지고, 제2 공작물(W2) 측은 회전 자유 상태로 된다. 따라서, 제1 공작물(W1)이 감속을 개시함에 따라, 제2 공작물(W2)은 제1 공작물(W1)에 따른 회전을 개시하며, 그후, 공작물(W1,W2) 간의 상대 회전은 영이 된다. 따라서, 짧은 시간 기간중에 공작물(W1,W2) 간의 상대 회전은 영이 된다. 이러한 구성에 의해, 한쌍의 공작물(W1,W2) 간에 발생되는 비틀림은 감소되어, 비틀림에 의한 버어 발생 가능성이 작아지게 된다. 또한, 버어가 작기 때문에, 후가공(버어의 절삭)이 배제되거나 저감된다. 또한, 어프로치 마진이 작기 때문에, 재료의 절감과 전체 길이의 정밀도 역시 향상된다. 또한, 본 발명의 마찰압접방법에 의하면, 비틀림이 종래기술의 방법 보다 작아지고, 따라서, 동축성(coaxiality)의 정밀도의 향상도 기대할 수 있다.

또한, 한쌍의 공작물(W1,W2)이 강재로 되어 있을 경우, 마찰단계에서의 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대 회전속도는 3,300 rpm ∼10,000 rpm, 또는 1,500 rpm ∼10,000 rpm 으로 설정된다. 또, 마찰단계에서의 한쌍의 공작물(W1,W2)의 가압압력(P1)은 5 ∼10 MPa 또는 5 ∼40 MPa로 설정된다. 따라서, 공작물(W1,W2)은 종래기술과 대비하여 높은 속도로 상대 회전하고, 낮은 압력으로 가압된다. 그에 따라, 어프로치 마진을 발생시키지 않고도, 강재의 공작물(W1,W2) 사이에서 마찰열이 확실히 발생된다. 그 결과, 강재의 공작물(W1,W2)을 견고하게 접합할 수 있다.

또한, 업셋단계에서, 업셋 압력(P2)은 10 ∼30 MPa, 또는 10 ∼40 MPa로 설정된다. 따라서, 한쌍의 공작물(W1,W2)은 마찰단계에서 약한 힘으로 가압된 후, 업셋단계에서 큰 힘으로 가압된다. 그에 따라, 강재의 공작물(W1,W2)을 견고하게 접합할 수 있다.

또한, 마찰압접장치(1)는, 회전장치(주축 모터(4a))와, 추력기구와, 접촉검출센서(6a) 및, 제어수단(7)을 구비하며, 제어수단(7)은 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)이 서로 접촉된 후, 설정시간(T1) 경과후, 접촉검출센서(6a)로 부터의 검출신호에 기초하여 상기 공작물(W1,W2)의 상대 속도를 억제하며, 추력기구에 의해 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2) 간의 업셋 압력(P2)를 제어한다. 또, 제1 공작물 과 제2 공작물(W1,W2) 사이에서 어프로치 마진을 발생시키기 전의 시간은 시간(T1)으로 설정된다. 따라서, 마찰압접 전체 공정중의 어프로치 마진이 작아지게 되어, 버어 발생 가능성이 작아 진다.

다음에, 마찰 용접의 허용성(acceptability; 허용 가능한 접합 기준)을 결정하는 품질 관리 단계를 설명키로 한다. 접합불량의 일예는 공작물(W1,W2)에 대해 인장시험을 행할 경우, 공작물(W1,W2)간의 상호 접합면이 파단되는 것이다. 이에 반해, 허용가능한 접합기준의 일예는, 인장시험중 공작물의 어느 일방에서 상기 상호 접합면 이외의 부분이 먼저 파단되는 것이다. 본 발명의 품질 관리 단계에 의하면, 인장시험을 행하지 않고도 어프로치 마진의 크기에 의해 허용가능한 접합 기준을 결정할 수 있다.

한편, 종래기술에서는, 공작물(W1,W2)을 충분히 냉각시킨 후 마찰압접의 전후에서 공작물(W1,W2)의 길이를 측정하므로써, 어프로치 마진을 정확히 측정할 수 있다. 그러나, 이 경우에는, 냉각 시간등을 제어할 필요가 있어, 공정이 복잡해 진다. 또한, 이 실시예의 마찰압접방법에 의하면, 어프로치 마진이 매우 작으므로, 어프로치 마진을 용이하게 측정할 수 없다. 이에 이 실시예에 의하면, 어프로치 마진이 하기 방법에 의해 용이하고 정확하게 측정되며, 어프로치 마진의 크기로부터 허용가능한 접합 기준을 결정할 수 있다.

우선, 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)을 척(2a, 3a)에 장착한다. 또한, 제1 공작물(W1)을 마찰압접 회전속도(A1)로 회전시키고, 제1 지지체(2)를 제2 지지체(3)로 이동시킨다. 이 경우, 제1 지지체(2)의 위치와 시간이, 제1 지지체(2)의 위치를 검출하는 위치 검출 부재와 타이머에 의해 측정되고, 측정된 데이터가 저장 매체(디스크 드라이브, 플레쉬 메모리 등)에 의해 연속적으로 저장된다.

이어서, 공작물(W1,W2)을 가압하여 마찰단계를 행하고, 시간(T1) 경과후, 제1 공작물(W1)측의 회전을 억제하고, 그와 동시에 제2 공작물(W2) 측을 자유 상태로 둔다(도3 참조). 이 경우, 제2 공작물(W2)의 회전속도 검출 센서가 제2 공작물(W2)의 회전속도를 측정하고, 이 측정된 데이터가 저장 매체에 연속적으로 저장된다. 시간(T2)중에 제2 공작물(W2)을 가속하고, 제1 공작물(W1)과 동일한 회전속도(A2)가 된 후 감속을 시작하고, 시간(T2+T3) 경과후 정지한다.

다음, 제어수단(7)은 견고한 접합시간(fixedly bonding time)을 특정한다. 견고한 접합시간은 제2 공작물(W2)이 가속에서 감속으로 되는 시점이다. 견고한 접합시간은 제어수단(7)에 의해 저장매체내에 저장된 제2 공작물(W2)의 시간과 회전속도 데이터로부터 산출된다. 또한, 제어수단(7)은 (저장매체내에 저장된) 지지체(2)의 시간과 위치 데이터로부터 (견고한 접합시간 전후의)시간(T4)에서의 지지체(2)의 이동량을 산출하고, 이 이동량을 이용하여 어프로치 마진을 결정한다. 또한, 도3에서 보는 바와 같이, 어프로치 마진은 견고한 접합시간 전후에 발생하며, 이 어프로치 마진은 공작물(W1,W2)의 접합을 결정하는 실제값(true value)이다. 또, 시간(T4)은 공작물(W1,W2)의 크기와 재질에 따라 결정되며, 제어수단(7)은 저장매체에 이미 저장된 시간(T4)에 기초하여 어프로치 마진을 산출한다.

다음, 제어수단(7)은 산출된 어프로치 마진이 소정치의 범위에 들어 있는지를 결정한다. 예를 들어, 어프로치 마진이 0.1 ∼1 mm, 또는 0.05 ∼1 mm의 범위 에 드는지를 결정한다. 어프로치 마진이 최소의 설정치(예; 0.1 또는 0.05 mm) 보다 크면, 공작물(W1,W2)이 충분히 접합된 것으로 결정하고, 어프로치 마진이 최대의 설정치(예; 1 mm) 보다 작으면, 마찰압접시의 버어가 충분히 작은 것으로 결정한다. 그에 따라 제어장치(7)는 마찰압접의 허용성을 결정한다.

전술한 바와 같이, (제어수단(7)에 의해) 한쌍의 공작물(W1,W2)의 견고한 접합의 견고한 접합시간의 전후(예컨대, 시간(T4))의 어프로치 마진이 설정치 보다 큰지가 결정되며, 그에 따라 공작물(W1,W2)에 대한 허용가능한 접합 기준이 결정된다(품질 관리 단계). 한편, 종래기술로서, 공작물간의 접합을 충분히 행하기 위해 어프로치 마진을 제어하는 방법이 공지되어 있다(일본 공개특허공보 평3-268884호 참조). 이 경우의 어프로치 마진은 공작물의 이동량에 의해 제어되나 공작물은 열발생에 의해 열 팽창하므로, 보정치를 추가하는 제어를 행한다. 한편, 이 실시예의 마찰압접방법에 의하면, 어프로치 마진이 매우 작으므로, 어프로치 마진을 측정하는 것이 용이하지 않다. 그러나, 어프로치 마진은 마찰압접시의 공작물(W1)의 이동량에 의해 측정될 수 있지만, 공작물(W1,W2)은 마찰압접시의 가압력에 의해 탄성 변형하며, 또 마찰열에 의해 열 팽창하며, 따라서, 어프로치 마진을 측정하는 것이 용이하지 않다.

이에 반해, 본 발명자들은 본 발명에 따른 마찰압접방법의 경우, 공작물(W1,W2)의 접합에 필요한 실제 어프로치 마진이 공작물(W1,W2)의 견고한 접합시간의 전후의 짧은 시간(T4)내에 생성되는 것을 알아냈다. 또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 어프로치 마진은 견고한 접합시간의 전후의 시간(T4)에서 측정된다.

따라서, 어프로치 마진이 비교적 짧은 시간내에 측정될 수 있어, 마찰압접시 일어나는 공작물(W1,W2)의 탄성 변형과 열 팽창의 영향이 현저하지 않게 되어 어프로치 마진을 정확히 측정할 수 있다. 이렇게 하여, 공작물(W1,W2) 간의 마찰압접의 허용성을 정확히 결정할 수 있다. 또한, 공작물(W1,W2)의 접합유무의 결정을 공작물(W1,W2)의 냉각과 파괴시험을 수반하지 않고도 행할 수 있고, 그에 따라 공작물(W1,W2)의 접합의 허용성을 신속하고 용이하게 결정할 수 있다.

또한, 업셋단계에서, 공작물(W1)의 회전은 억제되고, 공작물(W2)은 회전 자유상태로 된다. 또, 제어수단(7)은 공작물(W2)이 가속으로부터 감속되는 시점을, (자유상태의 공작물(W2)의 회전속도를 측정하는 센서로 부터의 검출신호에 기초한) 견고한 접합시간으로 특정한다. 따라서, 자유상태의 공작물(W2)의 회전속도의 변화에 의해 견고한 접합시간을 특정할 수 있어, 견고한 접합시간을 용이하고 확실하게 생성할 수 있다. 또한, 시험결과로부터 견고한 접합시간이 전술한 시간이라는 것을 예측할 수 있다.

본 발명의 실예를 하기의 표를 이용하여 설명키로 한다. 시편은, 표1의 시험조건에 나타낸 조건하에서 마찰압접을 수행하므로써 형성된다. 또한, 제1 공작물(W1)과 제2 공작물(W2)의 접합부의 직경은 동일하며, 재질은 모두 S15C의 실원통(solid cylinder)이다. 또, “LHI”는 LHI방법을 의미하고, “브레이크”는 통상의 브레이크식 마찰압접방법을 의미한다.

번호	공작물직경 (mm)	마찰단계에 서의압력(P1) (MPa)	업셋압력(P2) (MPa)	마찰압접 회전속도(A1) (rpm)	마찰단계시간(T1) (초)
1	17	6.6	6.6	4950	0.11
2	17	6.6	6.6	4950	0.22
3	17	6.6	13	4950	0.11
4	17	6.6	13	4950	0.22
5	17	6.6	20	4950	0.11
6	17	6.6	20	4950	0.22
7	17	6.6	20	4950	0.45
8	17	6.6	20	4950	0.9
9	17	6.6	20	3300	0.9
LHI	17	30	30	1650	1.6
브레이크	17	40	80	1650	5.3

각각의 시편에 대하여 인강강도와 어프로치 마진을 평가하고, 그 평가결과를 표2에 나타낸다. 또한, “HAZ부” 는 접합면의 중앙에서 열 변형을 받은 부위이다. 또, 표2의 어프로치 마진은 도3의 시간(T1 ∼T3) 사이의 어프로치 마진이며, 후술하는 표3의 어프로치 마진에서와 같은 도3의 시간(T4) 간격만의 어프로치 마진은 아니다.

번호	인장강도			어프로치 마진(mm)
번호	파 단 응 력 (MPa)	파 단 부	평 가 결 과	어프로치 마진(mm)
1	361	HAZ부	불량	0.03
2	444	HAZ부	불량	0.09
3	456	HAZ부	불량	0.14
4	463	바탕부재	양호	0.14
5	461	바탕부재	양호	0.21
6	465	바탕부재	양호	0.23
7	465	바탕부재	양호	0.27
8	467	바탕부재	양호	0.47
9	467	바탕부재	양호	0.48
LHI	465	바탕부재	양호	1.6
브레이크	486	바탕부재	양호	7.3

표2로부터 번호 1과 2에 있어서는 업셋 압력(P2)이 부족한 것으로 추측된다.

또한, 번호 3에 있어서는, 마찰단계 시간(T1) 이 짧아 열이 불충분한 것으로 추측된다. 여타의 시편에 있어서는 LHI 방법, 브레이크식 마찰방법에 상당하는 강도를 가지면서도 마찰압접이 완료되고 어프로치 마진이 작음(즉, 버어의 발생이 현저하지 않음)을 알 수 있다. 또한, 번호 1 ∼9의 모두에 있어, 마찰단계에서의 어프로치 마진은 거의 영이거나 작다. 한편, LHI 방법과 브레이크식 마찰방법에 의한 마찰단계에서의 어프로치 마진은 각각 0.8 mm, 4.0 mm 이다.

또한, 표1로부터 번호 9의 원주속도는 2.9 m/s, 번호 1 ∼8의 원주속도는 4.4 m/s 로서, 2 m/s ∼5 m/s 범위의 원주속도에서 접합이 허용가능하다는 것을 알 수 있다.

전술한 결과로부터 본 발명의 방법에 따른 마찰압접이 행해지는 공작물의 관찰결과로서, 버어는 종래기술의 방법에 의한 경우보다 작게됨을 확인할 수 있다.

또, 표3에 나타낸 시편을 준비하여, 표3에 나타낸 시험조건으로 마찰압접을 행한다. 시편인 공작물(W1,W2)의 재질은 S15C 또는 S55C 이다. 공작물(W1,W2)의 접합부의 형상은 동일하며, 실(solid)환봉 또는 중공환봉이며, 중공환봉인 번호 12, 15의 외경은 24 mm, 두께는 3.5 mm 이다. 표3의 시간(T0)은 공작물(W1,W2)을 서로 접촉하는 시간부터 추력(PO)을 가하기 시작할때까지의 시간이다. 시간(T1)은 압력(P1)을 가하기 시작할 때부터 업셋 압력(P2)을 가하기 시작할 때까지의 시간이다. 표3에 있어, C.S.는 시편의 원주속도이며, R.E.는 평가결과이다.

순번	재질	공작물 직경	P0 (MPa)	P1 (MPa)	P2 (MPa)	A1 (rpm)	C.S. (rpm)	T0 (초)	T1 (초)	U (mm)	R.E.
10	S15C	Ø17 실 환봉	6.6	6.6	13	4950	4.4	0	0.22	0.15	양호
11	S15C	Ø24 실 환봉	6.6	30	30	3300	4.1	0.5	1.5	0.35	양호
12	S15C	Ø24* 3.5	6.6	6.6	13	6600	8.3	0	0.22	0.77	양호
13	S55C	Ø17 실 환봉	6.6	6.6	30	4950	4.4	0	0.5	0.14	양호
14	S55C	Ø24 실 환봉	6.6	30	30	1650	2.1	0.5	1.5	0.16	양호
15	S55C	Ø24* 3.5	13	13	30	6600	8.3	0	0.45	0.65	양호
16	S55C	Ø24 실 환봉	6.6	30	30	3300	4.1	0.5	1.5	0.04	불량
17	S55C	Ø24 실 환봉	6.6	13	30	4950	6.2	0.5	5.25	-0.04	불량

각 시편에 대하여, 어프로치 마진(U), 즉, 견고한 접합시간 전후의 시간(T4)에서의 어프로치 마진을 측정하여 표3에 정리한다. 다음, 마찰압접후 각 시편에 인장시험을 행하여 파단부에 의해 접합의 허용성을 평가한다. 접합에 대한 평가로서, 파단부가 HAZ부에 있는 경우는 허용 불가능한 것으로, 파단부가 HAZ부 이외의 바탕 부재에 있는 경우는 허용 가능한 것으로 결정한다. 어프로치 마진(U)과 접합에 대한 평가결과로부터 어프로치 마진(U)이 0.1 mm 이상, 바람직하기는 1.3 mm 이상이면 접합이 허용 가능함을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 마찰압접방법은 어프로치 마진의 저감, 그에 따라 버어를 저감하는 방법이다. 따라서, 어프로치 마진(U)의 상한치를 결정, 예컨대 상한치를 1 mm로 결정하여, 이 상한치보다 클 경우 제품이 불량이라고 결정하는 것이 바람직하다. 또한, 표3의 각각의 시편에 의하여, 어프로치 마진(U) 모두의 상한치는 1 mm 이하이며, 버어 역시 상당히 작은 것을 확인할 수 있다. 또, 표1과 표3에 나타낸 시편에 있어, 버어 발생 저감의 관점으로부터, 마찰압접시의 바람직한 속도는 실 환봉일 경우 2 m/s 이상, 중공 환봉의 경우 8 m/s 이상임을 알 수도 있다.

본 발명을 특정의 구성을 참조로 지금까지 설명하였지만, 본 발명의 특허청구의 범위를 일탈하지 않고 많은 변형과 변경, 선택이 본 발명이 속하는 기술분야의 숙련된 자들에 의해 가능함은 말할 나위도 없다. 예를 들어, 본 발명은 실시예의 구성으로만 한정되지 않고, 이하와 같이 변형될 수도 있다.

상기 구성에 있어서는, 제1 공작물(W1)의 회전을 억제함과 동시에, 모터(서버모터: 5a) 를 제어하므로써 제2 공작물(W2)이 회전 자유 상태로 설정된다. 그러나, 회전의 억제와 동시에 모터(5a)를 제어하므로써 제2 공작물(W2)을 제1 공작물(W1)과 동일방향으로 회전시킬 수 있으며, 그에 따라 제2 공작물(W2)을 강제적으로 회전시킬 수 있다. 그 결과 제1 공작물(W1)은 감속하기 시작하고, 제2 공작물(W2)은 제1 공작물(W1)과 함께 회전하기 시작하며, 그 후, 공작물(W1,W2) 간의 상대 회전은 영이 된다. 따라서, 공작물(W1,W2)간의 상대회전은 단시간내에 영이 된다. 이렇게 하여, 한쌍의 공작물(W1,W2) 사이에서 발생되는 비틀림이 작게되고, 비틀림에 의해 생성되는 버어가 작게된다.

상기 구성에서는, 마찰압접장치가 마찰단계에서 공작물(W1,W2)을 상대 회전시키기 위한 회전장치로서 제1 공작물(W1)을 회전시키는 주축 모터(4a)를 갖는다. 그러나, 마찰압접장치는 마찰단계에서 공작물(W1,W2)을 상대 회전시키기 위한 회전장치 또는 모터로서 제2 공작물(W2)을 회전시키는 모터를 가질 수도 있다.

상기 구성에서는, 회전 억제와 동시에 업셋 압력(P2)이 가해진다. 그러나, 업셋 압력(P2)은 회전 억제후, 소정시간의 경과후, 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)의 상대 회전이 영이 되기전에 가해질 수도 있다.

상기 구성에서는, 제2 공작물(W2)이 가속으로부터 감속으로 변하는 시점이 견고한 접합시간으로 특정된다. 그러나, 견고한 접합시간은 제어수단에 의해 제2 공작물(W2)을 자유 상태에 있게 하고, 제1 공작물(W1)측의 회전을 억제하는 시간부터 소정 시간이 경과한 시간으로 특정될 수도 있다. 또한, 소정 시간은 미리 저장 매체에 저장할 수 있다.

상기 구성에서, 어프로치 마진(U)이 하한치(예컨대, 0.03 mm) 보다 작을 경우 제품의 불량을 성립하도록 하는 품질 관리 단계를 추가할 수도 있다. 또한, 하한치로서, 어프로치 마진(U)이 공작물(W1,W2)이 불충분하게 접합되는 소정치보다 작을때, 이 소정치는 실험으로부터 산출되어, 어프로치 마진(U)의 하한치로서 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 공작물의 회전 억제를 개시한 후 소정 시간내에 어프로치 마진(U)이 영보다 크거나 소정치보다 클 경우 제품의 불량을 성립하도록 하는 품질 관리 단계를 추가할 수도 있다. 회전 억제개시후의 소정시간은 억제 개시후의 시점부터, 실제의 어프로치 마진의 발생이 예상되는 시점까지의 시간범위를 구성하도록 설정된다. 어프로치 마진이 실제의 어프로치 마진을 발생하기 전에 발생되면, 어프로치 마진이 과도하게 크게되어 많은 버어가 생기기 때문이다.

또, 공작물의 회전억제의 개시부터 공작물의 견고한 접합까지의 시간이 소정 시간을 초과할 경우 제품의 불량을 성립하도록 하는 품질 관리 단계를 추가할 수도 있다. 이에 따라, 견고한 접합이 예정시간내에 일어나지 않을 경우, 공작물이 충분한 마찰을 행하지 못하는 것으로 예측되므로 불량으로 결정된다.

또한, 주축을 정지하기 전(제1 공작물(W1)의 회전을 정지하기 전)의 소정 시간내에 어프로치 마진이 상한치 보다 클 경우 제품의 불량을 성립하도록 하는 품질 관리 단계가 추가될 수도 있다. 이는 어프로치 마진이 상한치보다 클 때 버어가 커지기 때문이다.

상기 구성에서는, 공작물(W1,W2)을 견고하게 접합하는 견고한 접합시간이 특정되어, 견고한 접합시간 전후의 소정 시간내의) 어프로치 마진이 소정치 보다 큰지 여부를 결정한다. 그러나, 견고한 접합을 예상하는 시간 전후의 소정 시간이 견고한 접합시간의 산출없이 설정될 수도 있으며, 소정 시간에서의 어프로치 마진이 상한치보다 커지면 제품의 불량으로 결정할 수도 있다.

상기 구성에 있어서는, 업셋단계에서 제2 공작물(W2)이 자유 상태로 된다. 그러나, 제2 공작물(W2)은 회전 불가능 상태로 될 수도 있다(단순한 ML 방법). 이 경우, 제어수단(7)은 제1 공작물(W1)의 회전 억제가 개시되는 시점과 제1 공작물(W1)의 회전이 정지되는 시점에 기초하여 견고한 접합시간을 산출하고 특정할 수 있다. 따라서, 회전하는 공작물(W1)측의 상태에 의해 견고한 접합시간이 특정화 될 수 있어, 견고한 접합시간을 용이하고 확실하게 제공할 수 있다. 또한, 시험결과로부터 견고한 접합시간이 특정시간을 구성할 수 있을 것으로 예상된다.

단순한 ML 방법에서 견고한 접합시간을 특정하는 방법은, 전술한 방법 대신에, 공작물의 회전 억제를 개시한 후 소정 시간을 구성하는 방법으로 구성될 수 도 있다. 또한, 소정시간을 미리 저장매체에 저장할 수 있다.

단순한 ML 방법에서 견고한 접합시간을 특정하는 방법은, 전술한 방법 대신에, 공작물(W1,W2) 간의 토크에 의해 견고한 접합시간을 특정하는 방법으로 구성될 수 도 있다. 예를 들어, 이 방법은 토크 센서에 의해 제1 공작물(W1)의 회전 토크를 측정하여, 이 토크 값을 저장 매체에 의해 연속적으로 저장하고, 제어수단에 의해 견고한 접합시간으로서 토크의 피크(peak) 시간을 특정하는 방법이다.

단순한 ML 방법의 견고한 접합시간을 특정하는 방법은, 전술한 방법 대신에, 고정측 공작물(전술한 구성에서는 W2)의 전달 토크를 측정하므로서 견고한 접합시간을 특정하는 방법으로 구성될 수 도 있다. 예를 들어, 이 방법은 토크 센서에 의해 제2 공작물(W2)로 전달되는 토크를 측정하여, 이 토크 값을 저장 매체에 의해 연속적으로 저장하고, 제어수단에 의해 견고한 접합시간으로서 토크의 피크 시간을 특정하는 방법이다.

도1 은 본 발명의 마찰압접장치의 정면도이다.

도2 는 본 발명의 마찰압접장치의 좌측면도이다.

도3 는 제어치와 상태치를 나타내는 선도이다.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1 : 마찰압접장치

2 : 제1 지지체

2a : 척(chuck)

3 : 제2 지지체

4 : 주축모터부재

4a : 주축 모터

5 : 모터부재

6 : 모터 지지체

7 : 제어장치(제어수단)

9 : 베드(bed)

W1 : 제1 공작물(일측의 공작물)

W2 : 제2 공작물(타측의 공작물)

Claims

한쌍의 공작물(W1,W2)을 서로 상대 회전시키면서 가압하는 마찰압접방법으로서,

한쌍의 공작물(W1,W2)을 상대 회전시키면서 가압하므로써, 마찰열을 발생시키는 마찰단계와,

상기 마찰단계에서 한쌍의 공작물(W1,W2)에 어프로치 마진(approach margin)이 발생하기 전에 개시되며, 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대 회전을 억제하고, 한쌍의 공작물(W1,W2) 사이에 업셋(upset) 압력을 가해주는 업셋단계를 갖는 마찰압접방법.
제1항에 있어서,

상기 마찰단계는 적어도 공작물의 원주부에 소착(fouling)을 일으키지 않는 상대 회전속도로 행해지는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

일측의 공작물(W1)이 회전하고, 타측의 공작물(W2)은 비회전 상태를 유지하며, 상기 업셋단계에서, 회전하는 상기 일측의 공작물(W1)에 제동이 가해지고, 상기 타측의 공작물(W2)은 회전자유 상태에 있는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

일측의 공작물(W1)이 회전하고, 타측의 공작물(W2)은 비회전 상태를 유지하며, 상기 업셋단계에서, 회전하는 상기 일측의 공작물(W1)에 제동이 가해지고, 상기 타측의 공작물(W2)은 상기 일측의 공작물(W1)과 동일방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 마찰단계에서, 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대 회전속도는 3,300 ∼10,000 rpm 으로 설정되고, 한쌍의 공작물(W1,W2)에의 가압 압력은 5 ∼10 MPa로 설정되는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제5항에 있어서,

상기 업셋단계에서, 업셋 압력은 10 ∼30 MPa로 설정되는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 마찰단계에서, 한쌍의 공작물(W1,W2)의 상대 원주속도는 2 ∼9 m/sec로 설정되고, 한쌍의 공작물(W1,W2)에의 가압 압력은 5 ∼40 MPa 로 설정되는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제7항에 있어서,

상기 업셋단계에서, 업셋 압력은 10 ∼30 MPa로 설정되는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제1 공작물(W1)과 제2 공작물(W2)을 상대회전 시키는 회전장치(4)와,

제1 공작물(W1)과 제2 공작물(W2)을, 서로에게 향하는 방향으로 이동시키는 추력기구(6a) 및, 제어장치(7)를 갖는 마찰압접장치에 있어서,

상기 제어장치(7)는 상기 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)이 서로 접촉한 후 소정시간 경과후 상기 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2) 사이의 상대회전을 억제시킬 수 있고, 또한 상기 추력기구(6a)에 의해 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2) 사이에 업셋 압력을 가해줄 수 있으며, 상기 소정시간은 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2) 사이의 어프로치 마진을 발생시키기 전의 시간으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마찰압접장치.
제9항에 있어서,

제1 공작물(W1)을 회전 가능하게 지지하는 제1 지지체(2)와, 제2 공작물(W2)을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지체(3) 및, 제2 공작물(W2)을 제2 지지체(3)에 대해 자유롭게(releasably) 지지 시켜주는 서보모터(5a)를 추가로 구비하며, 상기 회전장치(4)는 제1 공작물(W1)을 제1 지지체(2)에 대하여 회전시켜주며, 제1 공작물(W1)의 회전이 상기 제어장치(7)에 의해 억제되며, 제1 공작물(W1)의 회전 억제 시, 제2 공작물(W2)은 상기 서보모터(5a)에 의해 회전자유 상태에 있는 것을 특징으로 하는 마찰압접장치.
제9항에 있어서,

제1 공작물(W1)을 회전 가능하게 지지하는 제1 지지체(2)와, 제2 공작물(W2)을 회전 가능하게 지지하는 제2 지지체(3) 및, 제2 공작물(W2)을 제2 지지체(3)에 대해 회전 가능하게 하는 서보모터(5a)를 추가로 구비하며,

상기 회전장치(4)는 제1 공작물(W1)을 제1 지지체(2)에 대하여 회전시켜주며, 제1 공작물(W1)의 회전이 상기 제어장치(7)에 의해 억제되며, 제1 공작물(W1)의 회전 억제시, 서보모터(5a)를 제어하여 지지위치로부터 상기 제1 공작물(W1)과 동일방향으로 힘을 가해주므로써, 상기 제2 공작물(W2)을 강제 회전시키는 것을 특징으로 하는 마찰압접장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

견고한 접합시간 전후의 한쌍의 공작물(W1,W2)의 어프로치 마진이 제어장치에 의해 설정된 값보다 큰지 여부를 상기 제어장치를 통해 결정하는 품질관리단계를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제12항에 있어서,

일측상의 공작물(W1)은 회전하고, 타측상의 공작물(W2)은 비회전 상태이며, 업셋단계에서, 상기 일측상의 공작물(W1)에 제동이 가해지고, 상기 타측상의 공작물(W2)이 회전자유 상태가 되며, 제어장치(7)는 상기 타측상의 공작물(W2)이 가속으로부터 감속하는 시점(time point)을, 자유상태의 상기 타측상의 공작물(W2)의 회전속도를 측정하는 센서로 부터의 검출신호에 기초한 견고한 접합시간(fixedly bonding time)으로서 설정하는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제12항에 있어서,

일측상의 공작물(W1)은 회전하고, 타측상의 공작물(W2)은 비회전 상태이며, 업셋단계에서, 상기 일측상의 공작물(W1)에 제동이 가해지고, 상기 타측상의 공작물(W2)이 비회전 상태이며, 제어장치(7)는 회전억제 시점과 회전 공작물(W1)의 회전을 정지시키는 시점에 기초하여, 견고한 접합시간을 산출하고 설정하는 것을 특징으로 하는 마찰압접방법.
제9항 내지 제11항중의 어느 한항에 있어서,

상기 제어장치(7)는 견고한 접합시간을 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2)의 견고한 접합으로 설정하고, 상기 견고한 접합 전후의 소정시간중의 제1 공작물과 제2 공작물(W1,W2) 간의 어프로치 마진이 소정치 보다 큰지를 결정하는 것을 특징으로 하는 마찰압접장치.