(57)【要約】【課題】摩擦攪拌接合の品質を良好に保ちながらも、各板材の重ね合わせ部の端面側に未接合部分が生じるのを無くす又は極小化する。【解決手段】摩擦攪拌接合ツールユニットは、複数の板材の重ね合わせ部の端部に進入する攪拌部を有する攪拌軸と、前記攪拌軸の軸線方向において前記攪拌部に隣接し、前記攪拌部よりも大径であり、前記攪拌軸と共に回転するショルダと、前記攪拌部の径方向外側から前記攪拌部に対向するガイド面を有するガイドと、を備える。前記攪拌部は、前記径方向における一方側に向けて開放され、かつ、前記径方向の他方側において前記ガイド面に隙間をあけて対向している。前記ガイド面は、前記ショルダの外周面よりも径方向内側に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板材の重ね合わせ部の端部に沿って進行しながら前記重ね合わせ部を摩擦攪拌接合するツールユニットであって、
前記重ね合わせ部の前記端部に進入する攪拌部を有する攪拌軸と、
前記攪拌軸の軸線方向において前記攪拌部に隣接し、前記攪拌部よりも大径であり、前記攪拌軸と共に回転するショルダと、
前記攪拌部の径方向外側から前記攪拌部に対向するガイド面を有するガイドと、を備え、
前記攪拌部は、前記径方向の一方側に向けて開放され、かつ、前記径方向の他方側において前記ガイド面に隙間をあけて対向しており、
前記ガイド面は、前記ショルダの外周面よりも径方向内側に位置している、摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項２】
前記ガイドは、前記攪拌軸及び前記ショルダから分離されており、非回転物に固定される、請求項１に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項３】
前記ガイドのうち少なくとも前記ガイド面は、前記板材よりも硬質である、請求項１又は２に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項４】
前記ショルダは、第１ショルダであり、
前記ツールユニットは、前記攪拌軸の軸線方向において前記第１ショルダとは反対側に前記攪拌部に隣接し、前記攪拌部よりも大径である第２ショルダを更に備え、
前記ガイドは、前記攪拌部、前記第１ショルダ及び前記第２ショルダによって画定される環状の摩擦攪拌空間に位置し、前記ガイド面が形成されたガイド部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項５】
前記ガイド部の前記軸線方向の寸法をＴ１［ｍｍ］とし、前記摩擦攪拌空間の前記軸線方向の寸法をＴ２［ｍｍ］とすると、
［数１］
Ｔ２−０．５［ｍｍ］＜Ｔ１＜Ｔ２  ・・・・・（１）
前記数式（１）の関係を満たす、請求項４に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項６】
前記ガイド面は、前記攪拌部に対して第１の側に位置する第１領域と、前記攪拌部に対して第２の側に位置する第２領域とを有し、
前記軸線方向に直交して且つ前記第１領域及び前記第２領域が延びる方向に直交する横方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも前記攪拌部側に設けられている、請求項４又は５に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項７】
前記ガイド面は、前記軸線方向に平行で且つ前記ガイド面に直交する断面において、前記攪拌部から離反する側に窪んだ凹形状を有する、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合ツールユニット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合ツールユニットを回転させながら変位させる変位駆動器を制御する摩擦攪拌接合用の制御装置であって、
前記重ね合わせ部の前記端部のアドバンシングサイドに前記ガイド面が位置するように、前記変位駆動器に前記攪拌軸及び前記ショルダを回転駆動させ且つ前記ツールユニットを進行させる、摩擦攪拌接合用の制御装置。
【請求項９】
複数の板材の重ね合わせ部の端部に沿ってツールユニットを進行しながら前記重ね合わせ部を摩擦攪拌接合する方法であって、
攪拌部を有する攪拌軸と、前記攪拌軸の軸線方向において前記攪拌部に隣接して前記攪拌部よりも大径なショルダとを回転させ、前記重ね合わせ部の前記端部に前記攪拌部を進入させて摩擦攪拌する工程と、
前記攪拌部の径方向外側から前記攪拌部に対向して前記ショルダの外周面よりも径方向内側に位置したガイド面によって、前記摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料を案内する工程と、を備える、摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、摩擦攪拌接合ツールユニット、制御装置及び摩擦攪拌接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合は、通常の溶接に比べてワークの変形が小さく高品質な接合を達成でき、アルミニウム板材などの接合に利用されている。摩擦攪拌接合中には、ワークに力が作用するため、ワークの接合箇所の両側部分をそれぞれ治具（クランプ）で強固に保持する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６３３５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、一対の板材の重ね合わせ部を接合する場合には、当該重ね合わせ部の端部を治具で保持するために、重ね合わせ部の端部から十分に離れた位置に摩擦攪拌接合部を設定する必要がある。そうすると、例えば摩擦攪拌接合部を挟んで一方側が製品として不要な場合には、製品の接合後の重ね合わせ部の端部には、不要な未接合部分が残ってしまい、材料コストや製品重量の増加を招くことになる。また、製品重量の増加を防ぐために当該未接合部分を切除するとすれば、切除工程の分だけ余分な作業が発生して作業コストが増加してしまうと共に、当該未接合部分による材料コスト増加の問題は解消されない。
【０００５】
特許文献１には、ツールの周囲に昇降可能なクランプ部材を設ける技術が開示されている。この技術によれば、クランプ部材とツールとの間の距離が短いため、摩擦攪拌接合部をワークの端部に近づけることができる。しかし、この技術によっても、接合後のワークには重ね合わせ部の端部に未接合部分が幾分残ることになる。
【０００６】
そこで本発明は、摩擦攪拌接合の品質を良好に保ちながらも、各板材の重ね合わせ部の端面側に未接合部分が生じるのを無くす又は極小化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る摩擦攪拌接合ツールユニットは、複数の板材の重ね合わせ部の端部に沿って進行しながら前記重ね合わせ部を摩擦攪拌接合するツールユニットであって、前記重ね合わせ部の前記端部に進入する攪拌部を有する攪拌軸と、前記攪拌軸の軸線方向において前記攪拌部に隣接し、前記攪拌部よりも大径であり、前記攪拌軸と共に回転するショルダと、前記攪拌部の径方向外側から前記攪拌部に対向するガイド面を有するガイドと、を備え、前記攪拌部は、前記径方向における一方側に向けて開放され、かつ、前記径方向の他方側において前記ガイド面に隙間をあけて対向しており、前記ガイド面は、前記ショルダの外周面よりも径方向内側に位置している。
【０００８】
前記構成によれば、摩擦攪拌接合部が各板材の重ね合わせ部の端面側に露出するほどに摩擦攪拌接合部の位置を重ね合わせ部の端面に近接させても、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料は、ショルダの外周面よりも径方向内側に位置するガイド面によって径方向外側から適切に案内される。即ち、ガイドのガイド面が、従来における各板材の重ね合わせ部の端部の未接合部分の役目を果たすことができる。よって、各板材の重ね合わせ部の端面側に未接合部分が生じるのを無くす又は極小化しながらも、摩擦攪拌接合の品質を良好に保つことができる。
【０００９】
一例として、前記ガイドは、前記攪拌軸及び前記ショルダから分離されており、非回転物に固定される構成としてもよい。
【００１０】
前記構成によれば、攪拌軸及びショルダの回転に関わらず、各板材に対してガイド面の姿勢が固定され、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料を適切に案内できる。
【００１１】
一例として、前記ガイドのうち少なくとも前記ガイド面は、前記板材よりも硬質である構成としてもよい。
【００１２】
前記構成によれば、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料を適切に案内できる。
【００１３】
一例として、前記ショルダは、第１ショルダであり、前記ツールユニットは、前記攪拌軸の軸線方向において前記第１ショルダとは反対側に前記攪拌部に隣接し、前記攪拌部よりも大径である第２ショルダを更に備え、前記ガイドは、前記攪拌部、前記第１ショルダ及び前記第２ショルダによって画定される環状の摩擦攪拌空間に位置し、前記ガイド面が形成されたガイド部を有する構成としてもよい。
【００１４】
前記構成によれば、ボビンツール型のツールユニットの第１ショルダとガイド面と第２ショルダとによって、塑性流動する軟化材料が適切に案内され、接合品質を良好に保つことができる。
【００１５】
一例として、前記ガイド部の前記軸線方向の寸法をＴ１［ｍｍ］とし、前記摩擦攪拌空間の前記軸線方向の寸法をＴ２［ｍｍ］とすると、下記数式（１）の関係を満たす構成としてもよい。
［数１］
Ｔ２−０．５［ｍｍ］＜Ｔ１＜Ｔ２  ・・・・・（１）
【００１６】
前記構成によれば、ガイド部が各ショルダに干渉することを防ぎながら、バリ発生を抑制できる。
【００１７】
一例として、前記ガイド面は、前記攪拌部に対して第１の側に位置する第１領域と、前記攪拌部に対して第２の側に位置する第２領域とを有し、前記軸線方向に直交して且つ前記第１領域及び前記第２領域が延びる方向に直交する横方向において、前記第２領域は、前記第１領域よりも前記攪拌部側に設けられている構成としてもよい。
【００１８】
前記構成によれば、ガイド面の第１領域及び第２領域が進行方向に沿って延び、第１領域がツールユニットの進行方向の前側となり且つガイド面の第２領域がツールユニットの進行方向の後側となるようにガイドを配置したとき、進行方向及び軸線方向に直交する横方向において、第２領域（後領域）が第１領域（前領域）よりも攪拌部側に設けられる。そのため、各板材の重ね合わせ部のうち攪拌部によって攪拌されて塑性流動した軟化材料の一部が、ガイドとショルダとの間の隙間からバリとして排出されても、排出されずに残った軟化材料がガイド面の後領域により押圧されるため、ボイド等の欠陥発生を抑制できる。
【００１９】
一例として、前記ガイド面は、前記軸線方向に平行で且つ前記ガイド面に直交する断面において、前記攪拌部から離反する側に窪んだ凹形状を有する構成としてもよい。
【００２０】
前記構成によれば、各板材のうち摩擦攪拌によって塑性流動した軟化部分の端面が凹状のガイド面によって凸状に成形される。よって、接合後における面取り加工や丸め加工のような仕上げ加工を省略又は簡略化することができる。
【００２１】
本開示の一態様に係る摩擦攪拌接合用の制御装置は、前記摩擦攪拌接合ツールユニットを回転させながら変位させる変位駆動器を制御する摩擦攪拌接合用の制御装置であって、前記重ね合わせ部の前記端部のアドバンシングサイドに前記ガイド面が位置するように、前記変位駆動器に前記攪拌軸及び前記ショルダを回転駆動させ且つ前記ツールユニットを進行させる。
【００２２】
前記構成によれば、摩擦攪拌によって塑性流動した軟化材料がスムーズに流れ、接合品質を良好にすることができる。
【００２３】
本開示の一態様に係る摩擦攪拌接合方法は、複数の板材の重ね合わせ部の端部に沿ってツールユニットを進行しながら前記重ね合わせ部を摩擦攪拌接合する方法であって、攪拌部を有する攪拌軸と、前記攪拌軸の軸線方向において前記攪拌部に隣接して前記攪拌部よりも大径なショルダとを回転させ、前記重ね合わせ部の前記端部に前記攪拌部を進入させて摩擦攪拌する工程と、前記攪拌部の径方向外側から前記攪拌部に対向して前記ショルダの外周面よりも径方向内側に位置したガイド面によって、前記摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料を案内する工程と、を備える。
【００２４】
前記構成によれば、摩擦攪拌接合部が各板材の重ね合わせ部の端面側に露出するほどに摩擦攪拌接合部の位置を重ね合わせ部の端面に近接させても、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料は、ショルダの外周面よりも径方向内側に位置するガイド面によって径方向外側から適切に案内される。即ち、ガイド面が、従来における各板材の重ね合わせ部の端部の未接合部分の役目を果たすことができる。よって、各板材の重ね合わせ部の端面側に未接合部分が生じるのを無くす又は極小化しながらも、摩擦攪拌接合の品質を良好に保つことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本開示によれば、摩擦攪拌接合の品質を良好に保ちながらも、各板材の重ね合わせ部の端面側に未接合部分が生じるのを無くす又は極小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係る摩擦攪拌接合装置のツールユニットの径方向から見た断面図である。
【図２】図１のIII−III線断面図である。
【図３】図１に示すツールユニットの摩擦攪拌接合中の断面図である。
【図４】図２に示すツールユニットの摩擦攪拌接合中の断面図である。
【図５】図３に示す摩擦攪拌接合の完了後の板材の断面図である。
【図６】（Ａ）は第１変形例のツールユニットによる摩擦攪拌接合中の断面図、（Ｂ）はその摩擦攪拌接合の完了後の板材の断面図である。
【図７】（Ａ）は第２変形例のツールユニットによる摩擦攪拌接合中の断面図、（Ｂ）はその摩擦攪拌接合の完了後の板材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【００２８】
図１は、実施形態に係る摩擦攪拌接合装置１のツールユニット１０の径方向から見た断面図である。摩擦攪拌接合装置１は、ワークとなる一対の板材の重ね合わせ部を線接合するものである。図１に示すように、摩擦攪拌接合装置１には、ツールユニット１０が取り付けられる。ツールユニット１０は、ツール本体１１及びガイド１２を備える。摩擦攪拌接合装置１は、ツール保持体２と、ツール保持体２を回転及び変位させる変位駆動器３と、変位駆動器３を制御する制御装置４とを備える。
【００２９】
ツール保持体２は、その軸線回りに回転可能に構成され、ツール保持体４の先端部には、ツールユニット１０のツール本体１１が着脱可能に取り付けられる。変位駆動器３は、ツール保持体２を回転させる回転アクチュエータと、ツール保持体２をワークに沿って移動させる変位アクチュエータとを有する。制御装置４は、プロセッサ、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及びＩ／Ｏインターフェース等を有する。制御装置４は、図示しない入力装置からＩ／Ｏインターフェースを介して入力された指令に応答し、不揮発性メモリに保存された制御プログラムに基づいてプロセッサが揮発性メモリを用いて演算し、Ｉ／Ｏインターフェースを介して変位駆動器８と通信する。摩擦攪拌接合装置１は、制御装置４に変位駆動器３を制御させることで、ツール本体１１を回転状態でワークに側方から進入させて、ワークの摩擦熱で軟化した部分を攪拌して塑性流動させて摩擦攪拌接合を行う。
【００３０】
ガイド１２は、ツール本体１１から分離された別体物である。ツール本体１１は、ツール保持体４に着脱可能に固定され、その軸線Ｘ周りに回転駆動される。ガイド１２は、変位駆動器８の非回転部に固定される。即ち、摩擦攪拌接合時には、ツール本体１１が回転する一方で、ガイド１２が回転しない。
【００３１】
ツール本体１１は、ボビン型ツールである。ツール本体１１は、攪拌軸２０、第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２を有する。攪拌軸２０は、回転状態でワークに側方から進入する円状の外周面を有する攪拌部２０ａを有する。第１ショルダ２１は、攪拌部２０ａの軸線Ｘ方向の一方側（ツール保持体４側）において攪拌部２０ａに隣接し、攪拌軸２０に固定されている。第１ショルダ２１は、攪拌部２０ａよりも大径であり、攪拌軸２０と共に回転する。第２ショルダ２２は、攪拌部２０ａの軸線Ｘ方向の他方側（第１ショルダ２１と反対側）において攪拌部２０ａに隣接し、攪拌軸２０に固定されている。第２ショルダ２２は、攪拌部２０ａよりも大径であり、攪拌軸２０と共に回転する。なお、ツール本体１１は、ボビン型ツールに限らず、ピン型ツールでもよい。即ち、ツール本体１１は、攪拌軸２０及び第１ショルダ２１を有し、第２ショルダ２２を有さない構成としてもよい。
【００３２】
ガイド１２は、固定部３０及びガイド部３１を有する。固定部３０の一端部は、変位駆動器８の非回転部（可動体３の非回転部３ａ）に固定され、固定部３０の他端部は、ツール本体１１の攪拌部２０ａの側方に位置する。ガイド部３１は、固定部３０の他端部から攪拌軸２０の攪拌部２０ａに向けて突出している。ガイド部３１は、攪拌軸２０の攪拌部２０ａの径方向Ｙ外側から攪拌部２０ａに対向するガイド面３１ａを有する。
【００３３】
攪拌部２０ａは、径方向Ｙにおける一方側（図１の右側）に向けて開放され、かつ、径方向Ｙの他方側（図１の左側）においてガイド面３１ａに隙間をあけて対向している。ガイド面３１ａは、第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２の外周面よりも径方向Ｙ内側に位置している。換言すると、ガイド面３１ａは、攪拌部２０ａ、第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２によって画定される環状の摩擦攪拌空間Ｓに位置している。
【００３４】
ガイド１２のうち少なくともガイド面３１ａは、板材Ｗ１，Ｗ２よりも硬質である。本実施形態では、ガイド１２が板材Ｗ１，Ｗ２よりも硬質である。例えば、ガイド１２が鋼材からなり、板材Ｗ１，Ｗ２がアルミニウム材からなる。なお、ガイド１２の突出部３１の先端面を硬質材で被覆して、その被覆表面をガイド面３１ａとしてもよい。
【００３５】
ガイド部３１の軸線Ｘ方向の寸法をＴ１［ｍｍ］とし、摩擦攪拌空間Ｓの軸線Ｘ方向の寸法をＴ２［ｍｍ］とすると、ツールユニット１０は、数式（１）の関係を満たすように構成されている。なお、数式（１）では、ガイド部３１の軸線Ｘ方向寸法Ｔ１の下限値を「Ｔ２−０．５［ｍｍ］」としたが、当該下限値は、「Ｔ２−０．６［ｍｍ］」又は「Ｔ２−０．７［ｍｍ］」としてもよい。
［数１］
Ｔ２−０．５［ｍｍ］＜Ｔ１＜Ｔ２  ・・・・・（１）
【００３６】
図２は、図１のIII−III線断面図である。図２に示すように、攪拌軸２０の攪拌部２０ａの中心Ｃを通過し且つツールユニット１０の進行方向Ｄに延びる線を中心線ＣＬと定義すると、ガイド１２のガイド面３１ａは、中心線ＣＬに対して一方側（図２の左側）に位置して攪拌部２０ａから離間している。
【００３７】
ガイド面３１ａは、前領域Ｆ、中間領域Ｍ及び後領域Ｒを有する。前領域Ｆは、攪拌部２０ａに対してツールユニット１０の進行方向Ｄの前側に配置される。後領域Ｒは、攪拌部２０ａに対してツールユニット１０の進行方向Ｄの後側に配置される。中間領域Ｍは、前領域Ｆと後領域Ｒとの間に配置され、前領域Ｆを後領域Ｒに接続している。進行方向Ｄ及び軸線方向Ｘに直交する横方向Ｌ（の座標）において、後領域Ｒは、前領域Ｆよりも攪拌部２０ａ側に設けられている。換言すると、後領域Ｒは、前領域Ｆよりも後述のリトリーティングサイドＲＳ寄り（即ち、図２の右側）に設けられている。例えば、後領域Ｒは、前領域Ｆよりも中心線ＣＬに近接している。前領域Ｆ及び後領域Ｒは、進行方向Ｄに沿って延びている。中間領域Ｍは、軸線Ｘ方向から見て、前領域Ｆを後領域Ｒに滑らかに接続するように攪拌部２０ａの外周面に沿って円弧状に形成されている。なお、図２の例では、ガイド部３１の全体が中心線ＣＬに対して一方側に配置されているが、後領域Ｒは、第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２の外周面よりも径方向Ｙ内側の範囲内で、中心線ＣＬを超えて位置してもよい。
【００３８】
図３は、図１に示すツールユニット１０の摩擦攪拌接合中の断面図である。図４は、図２に示すツールユニット１０の摩擦攪拌接合中の断面図である。図３及び図４に示すように、ワークは、一対の板材Ｗ１，Ｗ２であり、例えばアルミニウム材である。一対の板材Ｗ１，Ｗ２の重ね合わせ部Ｗのうち端部Ｗａから離れた部分を治具４０で保持する。即ち、重ね合わせ部Ｗのうち端部Ｗａ側には治具を設けない。制御装置９（図２参照）は、ツール本体１１を軸線Ｘ周りに回転駆動させ、そのツール本体１１を重ね合わせ部Ｗの端部Ｗａに攪拌部２０ａを進入させ、ツールユニット１０を端部Ｗａに沿って進行させることで、重ね合わせ部Ｗを線状に摩擦攪拌接合していく。
【００３９】
横方向Ｌにおける端部Ｗａから攪拌部２０ａまでの距離は、接合作業完了後の摩擦攪拌接合部Ｊが端部Ｗａの端面側に露出するように設定される。ガイド１２のガイド面３１ａは、重ね合わせ部Ｗの端部Ｗａの端面に対向して当接する。換言すると、攪拌部２０ａとガイド面３１ａとの間の隙間サイズが、摩擦攪拌接合完了後の接合部Ｊが端部Ｗａの端面側に露出するように設定されている。
【００４０】
このように、摩擦攪拌接合部Ｊが重ね合わせ部Ｗの端部Ｗａの端面側に露出するほどに摩擦攪拌接合部Ｊの位置を端部Ｗａの端面に近接させても、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料Ｗｓは、第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２の外周面よりも径方向内側に位置するガイド面３１ａによって径方向外側から適切に案内される。即ち、ガイド１２のガイド面３１ａが、従来における重ね合わせ部Ｗの端部Ｗａの未接合部分の役目を果たす。この際、ガイド面３１ａが板材Ｗ１，Ｗ２（の重ね合わせ部Ｗ）よりも硬質であり、重ね合わせ部Ｗに対してガイド面３１ａの姿勢が固定されるので、摩擦攪拌により塑性流動する軟化材料Ｗｓが適切に案内される。
【００４１】
ガイド面３１ａの位置に照らしたツールユニット１０の進行方向Ｄは、以下のように決められると好ましい。即ち、制御装置９は、重ね合わせ部Ｗの端部ＷａのアドバンシングサイドＡＳにガイド面３１ａが位置するように、変位駆動器８にツール本体１１を回転駆動させ且つツールユニット１０を進行させる。ここで、アドバンシングサイドＡＳは、攪拌部２０ａの回転によって塑性流動する軟化材料Ｗｓの移動方向が進行方向Ｄに向く側を意味する。なお、リトリーティングサイドＲＳは、アドバンシングサイドＡＳの反対側であって、攪拌部２０ａの回転によって塑性流動する軟化材料Ｗｓの移動方向が進行方向Ｄの逆方向に向く側を意味する。これにより、摩擦攪拌によって塑性流動した軟化材料Ｗｓがスムーズに流れ、接合品質が良好になる。
【００４２】
また前述したように、ガイド部３１の軸線Ｘ方向の寸法Ｔ１と摩擦攪拌空間Ｓの軸線Ｘ方向の寸法Ｔ２とが、前記数式（１）の関係を満たすように設定されているので、ガイド部３１が第１ショルダ２１及び第２ショルダ２２に干渉することを防ぎながらもバリ発生が抑制される。
【００４３】
ガイド面３１ａの後領域Ｒは、ガイド面３１ａの前領域Ｆよりも横方向Ｌ（の座標）において攪拌軸２０側（即ち、リトリーティングサイドＲＳ寄り）に位置している。そのため、重ね合わせ部Ｗのうち攪拌部２０ａによって攪拌されて塑性流動した軟化材料Ｗｓの一部が、ガイド部３１と各ショルダ２１，２２との間の隙間からバリとして排出されても、排出されずに残った軟化材料Ｗｓがガイド面３１ａの後領域Ｒにより押圧され、ボイド等の欠陥発生が抑制される。
【００４４】
以上のように摩擦攪拌接合を行うことで、図５に示すように、摩擦攪拌接合部Ｊの品質を良好に保ちながらも、重ね合わせ部Ｗの端部Ｗａの端面側に未接合部分を発生させずに済み、材料コスト及び重量を低減できる。
【００４５】
以下、ガイド面の形状バリエーションについて説明する。なお、ガイド面の形状以外は、前述した実施形態と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００４６】
図６（Ａ）は、第１変形例のツールユニット１１０による摩擦攪拌接合中の断面図、図６（Ｂ）は、その摩擦攪拌接合の完了後の板材の断面図である。図６（Ａ）に示すように、ツールユニット１１０では、ガイド１１２のガイド面１３１ａは、軸線Ｘ方向に平行で且つガイド面１３１ａに直交する断面において、攪拌部２０ａから離反する側に窪んだ凹形状を有する。具体的には、ガイド面１３１ａは、一対のテーパ面と、各テーパ面の底側端を接続する底面とを有する。これによれば、図６（Ｂ）に示すように、各板材Ｗ１，Ｗ２のうち摩擦攪拌によって塑性流動した軟化部分Ｗｓの端面が凹状のガイド面１３１ａによって凸状に成形される。よって、接合後の仕上げ加工としての面取り加工を省略又は簡略化することができる。
【００４７】
図７（Ａ）は、第２変形例のツールユニット２１０による摩擦攪拌接合中の断面図、図７（Ｂ）は、その摩擦攪拌接合の完了後の板材の断面図である。図７（Ａ）に示すように、ツールユニット２１０では、ガイド２１２のガイド面２３１ａは、軸線Ｘ方向に平行で且つガイド面２３１ａに直交する断面において、攪拌部２０ａから離反する側に窪んだ凹形状を有する。具体的には、ガイド面２３１ａは、円弧形状を有する。これによれば、図７（Ｂ）に示すように、各板材Ｗ１，Ｗ２のうち摩擦攪拌によって塑性流動した軟化部分Ｗｓの端面が凹状のガイド面２３１ａによって凸状に成形される。よって、接合後の仕上げ加工としての丸め加工を省略又は簡略化することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  摩擦攪拌接合装置
３ａ  非回転部（非回転物）
８  変位駆動器
９  制御装置
１０，１１０，２１０  ツールユニット
１１  ツール本体
１２，１１２，２１２  ガイド
２０  攪拌軸
２０ａ  攪拌部
２１  第１ショルダ
２２  第２ショルダ
３１ａ，１３１ａ，２３１ａ  ガイド面
３１  ガイド部
Ｆ  前領域
Ｍ  中間領域
Ｒ  後領域
Ｓ  摩擦攪拌接合空間
Ｗ１，Ｗ２  板材
Ｗ  重ね合わせ部
Ｗａ  端部
Ｗｓ  軟化材料
Ｊ  摩擦攪拌接合部
ＡＳ  アドバンシングサイド
【図１】
2020104121.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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