(57)【要約】【課題】  ３個以上の部品を摩擦圧接により接合しても、完成品としての接合体の芯ずれを抑制することができる摩擦圧接方法を提供する。【解決手段】  ３個以上の部品７ａ〜７ｅを摩擦圧接装置１により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、固定部２にセットした部品７ａと回転部３にセットした部品７ｂを摩擦圧接する工程と、この摩擦圧接による接合体８ａの最大振れ方向αを測定する工程と、この最大振れ方向αが摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに対して約１８０°（│α−θ│≒１８０°）または１８０°±３０°の範囲内（１５０°≦│α−θ│≦２１０°）で回転した方向になるように接合体８ａを固定部２にセットする工程と、この固定部２にセットした接合体８ａと回転部３にセットした次の部品７ｃを摩擦圧接する工程を備え、これらの工程を連続して繰り返す。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、２個以上の部品を接合した接合体の最大振れ方向αが、前記摩擦圧接装置の振れの出易い方向θと約１８０°または１８０°±３０°の範囲内でずれるように、前記接合体を固定側にセットし、次の部品を回転側にセットして前記接合体に摩擦圧接することを特徴とする摩擦圧接方法。
【請求項２】
３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、固定側にセットした部品と回転側にセットした部品を摩擦圧接する工程と、この摩擦圧接による接合体の最大振れ方向αを測定する工程と、この最大振れ方向αが前記摩擦圧接装置の振れの出易い方向θに対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように前記接合体を固定側にセットする工程と、この固定側にセットした前記接合体と回転側にセットした次の部品を摩擦圧接する工程を備え、これらの工程を連続して繰り返すことを特徴とする摩擦圧接方法。
【請求項３】
３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、２個以上の部品を接合した接合体の固定方向が、直前の固定側にセットした固定部品の固定方向に対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように、前記接合体を固定側にセットし、次の部品を回転側にセットして前記接合体に摩擦圧接することを特徴とする摩擦圧接方法。
【請求項４】
３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、固定側にセットした固定部品と回転側にセットした回転部品を摩擦圧接する工程と、この摩擦圧接による接合体の固定方向が前記固定部品の固定方向に対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように前記接合体を固定側にセットする工程と、この固定側にセットした前記接合体と回転側にセットした次の部品を摩擦圧接する工程を備え、これらの工程を連続して繰り返すことを特徴とする摩擦圧接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定側にセットした部品と回転側にセットした部品を摩擦圧接して接合する摩擦圧接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術としては、摩擦溶接（摩擦圧接）により、鍛造部品として形成された複数の単独エレメントが互いに結合されて、中空室やオイル通路を有するクランクジャーナルとクランクピンからなる中空のクランクシャフトが形成されることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−１２６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、摩擦圧接を行う装置自体に、回転機構を持つことによる芯ずれ、スライド機構を持つことによる磨耗などを起因とするずれや荷重を掛けることによる変形などによる振れ（曲がり）が発生するという問題がある。
そこで、２個の部品を摩擦圧接により接合する場合には部品間の芯ずれは余り問題にはならないが、連続して複数個の部品を摩擦圧接により接合する場合には、部品間の芯ずれが積算され、製品としてのクランクシャフトのバランス悪化の原因になり、高回転エンジンには不向きであるという問題がある。特に、中空体の場合には、外形を加工しても、肉厚のばらつきや中空部のずれで、強度やバランスの悪化が問題とされる。
【０００５】
本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、３個以上の部品を摩擦圧接により接合しても、完成品としての接合体の芯ずれを抑制することができる摩擦圧接方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、２個以上の部品を接合した接合体の最大振れ方向αが、前記摩擦圧接装置の振れの出易い方向θと約１８０°または１８０°±３０°の範囲内でずれるように、前記接合体を固定側にセットし、次の部品を回転側にセットして前記接合体に摩擦圧接するものである。
【０００７】
請求項２に係る発明は、３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、固定側にセットした部品と回転側にセットした部品を摩擦圧接する工程と、この摩擦圧接による接合体の最大振れ方向αを測定する工程と、この最大振れ方向αが前記摩擦圧接装置の振れの出易い方向θに対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように前記接合体を固定側にセットする工程と、この固定側にセットした前記接合体と回転側にセットした次の部品を摩擦圧接する工程を備え、これらの工程を連続して繰り返すものである。
【０００８】
請求項３に係る発明は、３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、２個以上の部品を接合した接合体の固定方向が、直前の固定側にセットした固定部品の固定方向に対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように、前記接合体を固定側にセットし、次の部品を回転側にセットして前記接合体に摩擦圧接するものである。
【０００９】
請求項４に係る発明は、３個以上の部品を摩擦圧接装置により順次摩擦圧接して一体に形成する摩擦圧接方法であって、固定側にセットした固定部品と回転側にセットした回転部品を摩擦圧接する工程と、この摩擦圧接による接合体の固定方向が前記固定部品の固定方向に対して約１８０°または１８０°±３０°の範囲内で回転した方向になるように前記接合体を固定側にセットする工程と、この固定側にセットした前記接合体と回転側にセットした次の部品を摩擦圧接する工程を備え、これらの工程を連続して繰り返すものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１、２に係る発明によれば、３個以上の部品を順次摩擦圧接して形成した接合体の芯ずれを最小限に抑えることができる。
【００１１】
請求項３、４に係る発明によれば、３個以上の部品を順次摩擦圧接して形成した接合体の芯ずれを抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る摩擦圧接方法を実施する摩擦圧接装置の概要図、図２は本発明に係る摩擦圧接方法の第１実施の形態の説明図、図３は本発明に係る摩擦圧接方法の第２実施の形態の説明図である。
【００１３】
本発明に係る摩擦圧接方法を実施する摩擦圧接装置１は、図１に示すように、固定部２と、回転部３からなり、固定部２にはクランパ４などが備えられ、回転部３には回転駆動部（主軸モータ）５と、チャック６と、スライド機構（不図示）などが備えられている。なお、図２（ｅ）に示すように、本発明の実施の形態では、５個の部品７ａ〜７ｅを摩擦圧接により順次接合（接合箇所が４箇所）して完成品１０を製造する場合を示す。
【００１４】
摩擦圧接装置１により実施される本発明に係る摩擦圧接方法の第１実施の形態は、先ず図２（ａ）に示すように、部品７ａをクランパ４でクランプ締め状態にし、部品７ｂをチャック６でチャック締め状態する。次いで、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて部品７ａと部品７ｂを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第１摩擦圧接工程）。
【００１５】
そして、所定時間経過後にチャック６をチャック開き状態にしてから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。次に、摩擦圧接による部品７ａと部品７ｂの接合体８ａを固定部２から外して、接合体８ａの最大振れ方向αを振れ測定装置（不図示）により測定する（第１振れ測定工程）。なお、摩擦圧接装置１の振れについては、振れの出易い方向θを予め測定して求めておく。
【００１６】
次いで、図２（ｂ）に示すように、接合体８ａの最大振れ方向αが摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに対して約１８０°回転した方向になるように、接合体８ａをクランパ４でクランプ締め状態にする（第１接合体セット工程）。次いで、部品７ｃをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ａと部品７ｃを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第２摩擦圧接工程）。
【００１７】
そして、所定時間経過後にチャック６をチャック開き状態してから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。次に、摩擦圧接による接合体８ａと部品７ｃの接合体８ｂを固定部２から外して、接合体８ｂの最大振れ方向αを振れ測定装置により測定する（第２振れ測定工程）。
【００１８】
次いで、図２（ｃ）に示すように、接合体８ｂの最大振れ方向αが摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに対して約１８０°回転した方向になるように、接合体８ｂをクランパ４でクランプ締め状態にする（第２接合体セット工程）。次いで、部品７ｄをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ｂと部品７ｄを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第３摩擦圧接工程）。
【００１９】
そして、所定時間経過後にチャック６をチャック開き状態にしてから、スライド機構を後退させて、クランパ４をクランプ開き状態にする。次に、摩擦圧接による接合体８ｂと部品７ｄの接合体８ｃを固定部２から外して、接合体８ｃの最大振れ方向αを振れ測定装置により測定する（第３振れ測定工程）。
【００２０】
次いで、図２（ｄ）に示すように、接合体８ｃの最大振れ方向αが摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに対して約１８０°回転した方向になるように、接合体８ｃをクランパ４でクランプ締め状態にする（第３接合体セット工程）。次いで、部品７ｅをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ｃと部品７ｅを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第４摩擦圧接工程）。
【００２１】
そして、所定時間経過後にチャック６をチャック開き状態にしてから、スライド機構を後退させて、クランパ４をクランプ開き状態にする。すると、図２（ｅ）に示すように、５個の部品７ａ〜７ｅを摩擦圧接により順次接合（接合回数４回）した完成品１０ができあがる。
【００２２】
なお、各接合体セット工程において、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃの最大振れ方向αが摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに対して約１８０°回転した方向になるように、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃをクランパ４でクランプ締め状態にして固定部２にセットしたが、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃの最大振れ方向αと摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θとを約１８０°（│α−θ│≒１８０°）ではなく、１８０°±３０°の範囲内（１５０°≦│α−θ│≦２１０°）としても、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃ及び完成品１０の芯ずれを抑制することができる。±３０°の範囲内としたのは、摩擦圧接装置１の振れの出易い方向θに、±３０°のばらつきがあるからである。
【００２３】
本発明に係る摩擦圧接方法の第２実施の形態は、先ず図３（ａ）に示すように、部品７ａをクランパ４でクランプ締め状態にし、部品７ｂをチャック６でチャック締め状態する。次いで、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて部品７ａと部品７ｂを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第１摩擦圧接工程）。所定時間後に、チャック６をチャック開き状態にしてから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。すると、部品７ａと部品７ｂによる接合体８ａが形成される。
【００２４】
次いで、図３（ｂ）に示すように、部品７ａと部品７ｂによる接合体８ａの固定方向が、部品７ａの固定方向に対して約１８０°回転した方向になるように（接合体８ａを反転させて固定部２にセットすればよい）、接合体８ａをクランパ４でクランプ締め状態にする（第１接合体セット工程）。次いで、部品７ｃをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ａと部品７ｃを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第２摩擦圧接工程）。所定時間経過後に、チャック６をチャック開き状態してから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。すると、接合体８ａと部品７ｃによる接合体８ｂが形成される。
【００２５】
次いで、図３（ｃ）に示すように、接合体８ａと部品７ｃによる接合体８ｂの固定方向が、接合体８ａの固定方向に対して約１８０°回転した方向になるように（接合体８ｂを反転させて固定部２にセットすればよい）、接合体８ｂをクランパ４でクランプ締め状態にする（第２接合体セット工程）。次いで、部品７ｄをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ｂと部品７ｄを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第３摩擦圧接工程）。所定時間経過後に、チャック６をチャック開き状態してから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。すると、接合体８ｂと部品７ｄによる接合体８ｃが形成される。
【００２６】
次いで、図３（ｄ）に示すように、接合体８ｂと部品７ｄによる接合体８ｃの固定方向が、接合体８ｂの固定方向に対して約１８０°回転した方向になるように（接合体８ｃを反転させて固定部２にセットすればよい）、接合体８ｃをクランパ４でクランプ締め状態にする（第３接合体セット工程）。次いで、部品７ｅをチャック６でチャック締め状態にしてから、スライド機構を前進させると共に、主軸モータ５を回転させて接合体８ｃと部品７ｅを所定圧で接触させ、接触面が必要な温度まで達したら、回転を止めてスライド機構を前進させて更に加圧する（第４摩擦圧接工程）。所定時間経過後に、チャック６をチャック開き状態してから、スライド機構を後退させ、クランパ４をクランプ開き状態にする。すると、図３（ｅ）に示すように、５個の部品７ａ〜７ｅを摩擦圧接により順次接合（接合回数４回）した完成品１０ができあがる。
【００２７】
なお、各接合体セット工程において、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃの固定方向が直前工程の部品ａ又は接合体８ａ，８ｂの固定方向に対して約１８０°回転した方向になるように、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃをクランパ４でクランプ締め状態にして固定部２にセットしたが、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃの固定方向が直前工程の部品ａ又は接合体８ａ，８ｂの固定方向に対して約１８０°ではなく、１８０°±３０°の範囲内としても、各接合体８ａ，８ｂ，８ｃ及び完成品１０の芯ずれを抑制することができる。
【００２８】
また、接合箇所がｎ箇所ある接合体を得る場合には、各接合体の固定方向が、直前工程の部品又は接合体の固定方向に対して（３６０÷ｎ）°回転させた方向になるよう固定部２にセットしてもよい。
【００２９】
本発明の実施の形態では、摩擦圧接装置１のスライド機構を回転部３に備えているが、固定部２に備える構成としてもよい。
また、本発明の実施の形態では、主軸の回転が完全に停止した後に、スライド機構を前進させて、更に加圧する方法（前ブレーキ方案）を採用しているが、主軸の回転が減速すると同時にスライド機構を前進させて、更に加圧する方法（後ブレーキ方案）を採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
３個以上の部品を摩擦圧接により接合しても、完成品としての接合体の芯ずれを抑制することができる。特に、中空体の製品を数回の摩擦圧接により形成する場合には、有効な手段となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る摩擦圧接方法を実施する摩擦圧接装置の概要図
【図２】本発明に係る摩擦圧接方法の第１実施の形態の説明図で、（ａ）は第１摩擦圧接工程と第１振れ測定工程を示す図、（ｂ）は第１接合体セット工程と第２摩擦圧接工程と第２振れ測定工程を示す図、（ｃ）は第２接合体セット工程と第３摩擦圧接工程と第３振れ測定工程を示す図、（ｄ）は第３接合体セット工程と第４摩擦圧接工程を示す図、（ｅ）は完成品を示す図
【図３】本発明に係る摩擦圧接方法の第２実施の形態の説明図で、（ａ）は第１摩擦圧接工程を示す図、（ｂ）は第１接合体セット工程と第２摩擦圧接工程を示す図、（ｃ）は第２接合体セット工程と第３摩擦圧接工程を示す図、（ｄ）は第３接合体セット工程と第４摩擦圧接工程を示す図、（ｅ）は完成品を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１…摩擦圧接装置、２…固定部（固定側）、３…回転部（回転側）、４…クランパ、５…回転駆動部、６…チャック、７ａ〜７ｅ…部品、８ａ〜８ｃ…接合体、１０…完成品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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