(57)【要約】【課題】良好な接合品質を得ることができる摩擦撹拌接合用工具を提供する。【解決手段】摩擦撹拌接合用工具１０は、回転軸Ａｘを中心にプローブ３８を回転させた状態でプローブ３８の先端方向からワークＷ内に埋設させることによりワークＷを接合する。プローブ３８の外周面３８ｂには、プローブ３８が先端方向に向かって階段状に先細り形状になるように第１段差部４０ｂ及び第２段差部４２ｂが形成されている。プローブ３８の外周面３８ｂには、第１側面４０ａ、第２側面４２ａ及び第３側面４４ａが形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を中心にプローブを回転させた状態で前記プローブの先端方向からワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、
前記プローブの外周面には、前記プローブが前記先端方向に向かって階段状に先細り形状になるように段差部が形成されている、摩擦撹拌接合用工具。
【請求項２】
請求項１記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
前記プローブの外周面には、前記回転軸に沿って延在して前記段差部に連なる複数の側面が形成され、
前記複数の側面の前記回転軸に沿った長さは、前記プローブの前記先端方向に位置するものほど短く設定されている、摩擦撹拌接合用工具。
【請求項３】
請求項１記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
前記プローブの外周面には、前記回転軸に沿って延在して前記段差部に連なる複数の側面が形成され、
前記複数の側面の前記回転軸に沿った長さは、全て同一に設定されている、摩擦撹拌接合用工具。
【請求項４】
請求項１記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
前記プローブの外周面には、前記回転軸に沿って延在して前記段差部に連なる複数の側面が形成され、
前記複数の側面の前記回転軸に沿った長さは、前記プローブの前記先端方向に位置するものほど長く設定されている、摩擦撹拌接合用工具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
前記段差部は、前記回転軸と直交する方向に延在している、摩擦撹拌接合用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸を中心にプローブを回転させた状態で前記プローブの先端方向からワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の図２には、全長に亘って一定外径に形成されたプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３０７６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した摩擦撹拌接合用工具では、プローブの外周面にエッジ（角部）が形成されないため、プローブとワークとの間に効率的に摩擦熱を発生させることができず、ワークの切削性及び撹拌性が十分でない。そのため、良好な接合品質を得ることができないおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、良好な接合品質を得ることができる摩擦撹拌接合用工具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、回転軸を中心にプローブを回転させた状態で前記プローブの先端方向からワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、前記プローブの外周面には、前記プローブが前記先端方向に向かって階段状に先細り形状になるように段差部が形成されている、摩擦撹拌接合用工具である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、プローブが先端方向に向かって階段状に先細り形状になるようにプローブの外周面に段差部を形成しているため、段差部の角部とワークとの間に摩擦熱を効率的に発生させることができる。また、段差部の角部によってワークを効率的に切削及び撹拌することができる。よって、良好な接合品質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る摩擦撹拌接合用工具を備えた摩擦撹拌接合システムの概略全体構成図である。
【図２】摩擦撹拌接合用工具の部分斜視図である。
【図３】図３Ａは、図２の摩擦撹拌接合用工具の側面図であり、図３Ｂは、図２の摩擦撹拌接合用工具を先端方向から見た図である。
【図４】図２に示す摩擦撹拌接合用工具を用いた重ね接合の斜視説明図である。
【図５】図４の重ね接合の断面説明図である。
【図６】図６Ａは、第１変形例に係るプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具の側面図であり、図６Ｂは、第２変形例に係るプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具の側面図である。
【図７】第３変形例に係るプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係る摩擦撹拌接合用工具について、摩擦撹拌接合システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１に示すように、摩擦撹拌接合システム１２は、摩擦撹拌接合用工具１０（以下、「接合用工具１０」ということがある。）を回転させながらワークＷに押し付けることにより、ワークＷに対して摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）を行うものである。
【００１１】
ワークＷは、例えば、板状の第１部材１００と板状の第２部材１０２とを有する。ワークＷは、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに重ねられた状態で固定台１３に固定される。
【００１２】
第１部材１００及び第２部材１０２のそれぞれは、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、チタン、又はこれらの合金等の金属材料により構成される。第１部材１００及び第２部材１０２は、互いに同一の材料で構成されてもよいし、互いに異なる材料で構成されてもよい。なお、第１部材１００及び第２部材１０２の少なくともいずれかは、樹脂材料により構成されてもよい。第１部材１００及び第２部材１０２の大きさ及び形状は適宜設定される。
【００１３】
摩擦撹拌接合システム１２は、産業用の多関節型のロボット１４と、ロボット１４のロボットアーム１４ａの先端に接続部１６を介して設けられた接合装置本体１８と、接合装置本体１８に着脱可能な接合用工具１０と、システム全体を統括的に制御する制御部２０とを備える。
【００１４】
ロボット１４は、ワークＷに対する接合装置本体１８の位置及び姿勢を調整することにより、接合用工具１０をワークＷに対して相対的に移動させる。具体的に、ワークＷに対して線接合を行う場合、ロボット１４は、接合用工具１０がワークＷに対して接合方向（図４の矢印Ｆ方向）に移動するように接合装置本体１８の位置及び姿勢を調整する。つまり、ロボット１４は、接合用工具１０の移動手段及び傾動手段として機能する。
【００１５】
接合装置本体１８は、Ｃ字状の支持アーム２２と、支持アーム２２の一端部に設けられた駆動ユニット２４と、駆動ユニット２４に設けられて接合用工具１０をクランプするチャック部２６と、支持アーム２２の他端部に設けられた受け部材２７とを含む。
【００１６】
駆動ユニット２４は、チャック部２６に装着された接合用工具１０を所定の回転方向（図２の矢印Ｒ方向）に回転させるための回転用モータ２８と、接合用工具１０を回転軸Ａｘ方向（図２の矢印Ｂ方向）に進退させるためのアクチュエータ３０とを有する。受け部材２７は、ワークＷに対して摩擦撹拌接合を行う際に、チャック部２６（接合用工具１０）のワークＷを挟んだ反対側に位置する。受け部材２７は、接合用工具１０からワークＷに作用する押圧力（加圧力）を受ける。
【００１７】
接合用工具１０は、概略円筒状のホルダ３２と、ホルダ３２に着脱可能なツール３４とを備える。ホルダ３２の基端部は、チャック部２６にクランプされる。ホルダ３２の先端部には、ツール３４がホルダ３２と同軸に取り付け可能である。ツール３４は、消耗品であって、摩擦撹拌接合を行うことによって摩耗した際に新品に交換される。
【００１８】
図２〜図３Ｂに示すように、ツール３４は、概略円柱状のショルダ３６と、ショルダ３６の先端面３６ａに設けられた小径のプローブ３８とを有する。接合用工具１０は、回転軸Ａｘを中心に矢印Ｒ方向に回転させた状態でプローブ３８をワークＷ内に埋設させることによりワークＷを接合する。
【００１９】
ツール３４は、円柱状の金属材料に対して切削加工を施すことにより製造される。ただし、ツール３４は、切削加工以外の方法（例えば、鋳造法、積層法等）により製造されてもよい。ツール３４の構成材料としては、ワークＷよりも硬度が高く、且つ、耐熱性及び耐摩耗性に優れた工具鋼が好適に用いられる。ただし、ツール３４の構成材料は、工具鋼に限定されず、適宜設定可能である。
【００２０】
ショルダ３６の基端部（矢印Ｂ２方向の端部）は、ホルダ３２（図１参照）に対して着脱可能に形成されている。ショルダ３６の先端面３６ａ（矢印Ｂ１方向の端面）は、平坦に形成されている（図２及び図３Ａ参照）。
【００２１】
プローブ３８は、ショルダ３６の先端面３６ａから先端方向（矢印Ｂ１方向）に突出している（図２及び図３Ａ参照）。プローブ３８は、ショルダ３６に対して同軸に設けられている。プローブ３８の外径及び突出長は、接合対象であるワークＷの形状、大きさ、材質等に応じて適宜設定される。
【００２２】
プローブ３８は、円柱状に形成され、先端面３８ａ及び外周面３８ｂを有する。プローブ３８の先端面３８ａは、平坦に形成されている。ただし、プローブ３８の先端面３８ａには、基端方向（矢印Ｂ２方向）に窪んだ凹部が形成されてもよい。
【００２３】
プローブ３８は、ショルダ３６の先端面３６ａから先端方向に円柱状に突出した第１部位４０と、第１部位４０の先端面から先端方向に円柱状に突出した第２部位４２と、第２部位４２の先端面から先端方向に円柱状に突出した第３部位４４とを有する。
【００２４】
図３Ａにおいて、第１部位４０の直径である第１外径Ｄ１、第２部位４２の直径である第２外径Ｄ２、第３部位４４の直径である第３外径Ｄ３は、Ｄ１＞Ｄ２＞Ｄ３の関係が成り立つように設定されている。換言すれば、第２外径Ｄ２は、第１外径Ｄ１よりも小さく、第３外径Ｄ３は、第２外径Ｄ２よりも小さい。
【００２５】
第１外径Ｄ１と第２外径Ｄ２との差は、第２外径Ｄ２と第３外径Ｄ３との差と同一である。ただし、第１外径Ｄ１と第２外径Ｄ２との差は、第２外径Ｄ２と第３外径Ｄ３との差よりも大きくても小さくてもよい。第１外径Ｄ１、第２外径Ｄ２及び第３外径Ｄ３のそれぞれの具体的な数値は、ワークＷの大きさ、形状、材質等に応じて適宜設定される。
【００２６】
図２〜図３Ｂに示すように、プローブ３８の外周面３８ｂには、複数の側面（第１側面４０ａ、第２側面４２ａ、第３側面４４ａ）と、複数の段差部（第１段差部４０ｂ、第２段差部４２ｂ）とが形成されている。第１側面４０ａは、第１部位４０の外周面を形成する。第１側面４０ａは、ショルダ３６の先端面３６ａからプローブ３８の回転軸Ａｘに沿って第１部位４０の先端まで延在している。
【００２７】
第１段差部４０ｂは、第１部位４０の先端面を形成する。第１段差部４０ｂは、第１側面４０ａの先端（矢印Ｂ１方向の端）に連結している。第１段差部４０ｂは、第１部位４０の周方向に沿って円環状に延在している。第１段差部４０ｂは、プローブ３８の回転軸Ａｘに直交する方向に延在した平坦面である。第１側面４０ａと第１段差部４０ｂとの境界部には、第１エッジ４６（第１角部）が設けられている。第１エッジ４６は、第１部位４０の先端の外縁部を形成する。
【００２８】
第２側面４２ａは、第２部位４２の外周面を形成する。第２側面４２ａは、第１段差部４０ｂの内端（回転軸Ａｘが位置する側の端）からプローブ３８の回転軸Ａｘに沿って第２部位４２の先端まで延在している。第２段差部４２ｂは、第２部位４２の先端面を形成する。第２段差部４２ｂは、第２側面４２ａの先端（矢印Ｂ１方向の端）に連結している。第２段差部４２ｂは、第２部位４２の周方向に沿って円環状に延在している。第２段差部４２ｂは、プローブ３８の回転軸Ａｘに直交する方向に延在した平坦面である。第２側面４２ａと第２段差部４２ｂとの境界部には、第２エッジ４８（第２角部）が設けられている。第２エッジ４８は、第２部位４２の先端の外縁部を形成する。
【００２９】
第３側面４４ａは、第３部位４４の外周面を形成する。第３側面４４ａは、第２段差部４２ｂの内端（回転軸Ａｘが位置する側の端）からプローブ３８の回転軸Ａｘに沿ってプローブ３８の先端面３８ａまで延在している。第３側面４４ａとプローブ３８の先端面３８ａとの境界部には、第３エッジ５０（第３角部）が設けられている。第３エッジ５０は、プローブ３８（第３部位４４）の先端の外縁部を形成する。
【００３０】
図３Ａにおいて、第１側面４０ａにおけるプローブ３８の回転軸Ａｘに沿った第１長さＬ１は、第１部位４０の突出長に相当する。第２側面４２ａにおけるプローブ３８の回転軸Ａｘに沿った第２長さＬ２は、第２部位４２の突出長に相当する。第３側面４４ａにおけるプローブ３８の回転軸Ａｘに沿った第３長さＬ３は、第３部位４４の突出長に相当する。第１長さＬ１、第２長さＬ２、第３長さＬ３は、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係が成り立つように設定されている。換言すれば、第２長さＬ２は、第１長さＬ１よりも短く、第３長さＬ３は、第２長さＬ２よりも短い。
【００３１】
すなわち、第１長さＬ１、第２長さＬ２及び第３長さＬ３は、プローブ３８の先端方向に位置するものほど短く設定されている。第１長さＬ１、第２長さＬ２及び第３長さＬ３のそれぞれの具体的な数値は、ワークＷの大きさ、形状、材質に応じて適宜設定される。
【００３２】
図２〜図３Ｂに示すように、プローブ３８の外周面３８ｂには、プローブ３８の回転軸Ａｘに沿って先端面３８ａまで延在した複数（図示例では３つ）の外周凹部５２が形成されている。複数の外周凹部５２は、プローブ３８の周方向に等角度間隔（図示例では、１２０°間隔）に配置されている（図２及び図３Ｂ参照）。各外周凹部５２の基端は、プローブ３８の基端近傍に位置している。
【００３３】
プローブ３８は、プローブ３８の周方向に隣り合う外周凹部５２の間に爪部５４を有する。換言すれば、プローブ３８は、外周凹部５２の数に対応した数の爪部５４を有する。各爪部５４には、第１部位４０、第２部位４２及び第３部位４４のそれぞれが形成される。
【００３４】
図２及び図３Ａにおいて、プローブ３８の外周面３８ｂには、第１外周エッジ５６、第２外周エッジ５８及び第３外周エッジ６０が形成されている。第１外周エッジ５６は、外周凹部５２におけるプローブ３８の回転方向前方（矢印Ｒ方向）の縁部を形成する。第１外周エッジ５６の基端（一端、矢印Ｂ２方向の端）は、プローブ３８の基端近傍に位置する。第１外周エッジ５６の先端（他端、矢印Ｂ１方向の端）は、プローブ３８の先端面３８ａに位置する。
【００３５】
第２外周エッジ５８は、外周凹部５２におけるプローブ３８の回転方向後方（矢印Ｒ方向とは反対方向）の縁部を形成する。第２外周エッジ５８の基端（一端、矢印Ｂ２方向の端）は、プローブ３８の基端近傍に位置する。第２外周エッジ５８の先端（他端、矢印Ｂ１方向の端）は、プローブ３８の先端面３８ａに位置する。
【００３６】
第３外周エッジ６０は、各外周凹部５２におけるプローブ３８の基端方向（矢印Ｂ２方向）の縁部を形成する。第３外周エッジ６０は、第１外周エッジ５６の基端と第２外周エッジ５８の基端とを互いに連結する。第３外周エッジ６０は、プローブ３８の周方向に沿って延在している。
【００３７】
図２〜図３Ｂにおいて、プローブ３８の先端面３８ａには、先端エッジ６２が形成されている。先端エッジ６２は、外周凹部５２の先端縁部を形成する。先端エッジ６２は、第１外周エッジ５６の先端と第２外周エッジ５８の先端とを互いに連結する。先端エッジ６２は、プローブ３８の回転軸Ａｘ（内方）に向かって凸となるように円弧状に湾曲している。先端エッジ６２の曲率は、適宜設定可能である。先端エッジ６２は、第１外周エッジ５６の先端から第２外周エッジ５８の先端まで直線状に延在してもよい。
【００３８】
第１外周エッジ５６及び第２外周エッジ５８のそれぞれの中間部位には、第１エッジ４６及び第２エッジ４８が連結している。第１外周エッジ５６及び第２外周エッジ５８のそれぞれの先端には、第３エッジ５０が連結している。
【００３９】
次に、上述した接合用工具１０を用いてワークＷの第１部材１００（例えば、鉄板）と第２部材１０２（アルミニウム合金板）とを重ね接合する例について説明する。
【００４０】
この場合、図１において、ワークＷは、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに重ねられた状態で固定台１３に固定される。具体的に、図４及び図５に示すように、第１部材１００の一方の面（第１外面１００ａ）は、ショルダ３６側に位置する。第１部材１００の他方の面（第１内面１００ｂ）は、第２部材１０２の一方の面（第２内面１０２ｂ）に接触している。第２部材１０２の他方の面（第２外面１０２ａ）は、受け部材２７に接触する。
【００４１】
そして、制御部２０は、駆動ユニット２４の駆動を制御することにより、接合用工具１０を回転させながらワークＷに向かって（矢印Ｂ１方向）に移動させ、プローブ３８の先端面３８ａを第１部材１００の第１外面１００ａに押し付ける。
【００４２】
そうすると、図５に示すように、プローブ３８は、第１部材１００を切削しながら第１部材１００内に挿入される。この際、プローブ３８と第１部材１００との間に摩擦熱が発生するため、第１部材１００のうちプローブ３８の周囲が軟化する。
【００４３】
続いて、プローブ３８の先端面３８ａが第２部材１０２の第２内面１０２ｂに到達すると、プローブ３８は、第２部材１０２を切削しながら第２部材１０２内に挿入される。この際、プローブ３８と第２部材１０２との間に摩擦熱が発生するとともに第１部材１００で発生した摩擦熱が第２部材１０２に伝達するため、第２部材１０２のうちプローブ３８の周囲が軟化する。そして、プローブ３８が完全にワークＷ内に埋設し、ショルダ３６の先端面３６ａが第１部材１００の第１外面１００ａに接触した状態となる。
【００４４】
第１部材１００の軟化した部分（第１軟化材料１０４）と第２部材１０２の軟化した部分（第２軟化材料１０６）とは、プローブ３８の回転に引きずられて塑性流動して互いに撹拌される（混ざり合う）。
【００４５】
具体的に、本実施形態では、第１エッジ４６、第２エッジ４８及び第３エッジ５０のそれぞれとワークＷとの間に摩擦熱が効率的に発生する。また、プローブ３８は、第１エッジ４６、第２エッジ４８及び第３エッジ５０によってワークＷを切削及び撹拌する。特に、プローブ３８は、第１エッジ４６、第２エッジ４８及び第３エッジ５０のそれぞれと第２外周エッジ５８との境界部（角部）によってワークＷを効果的に切削及び撹拌する。
【００４６】
プローブ３８が回転すると、プローブ３８の側方に位置する第１軟化材料１０４は、外周凹部５２内に取り込まれ、プローブ３８の先端方向に塑性流動する。これにより、プローブ３８の先端方向で第１軟化材料１０４と第２軟化材料１０６とが互いに撹拌される。
【００４７】
そして、図４に示すように、接合用工具１０の回転と加圧を維持しながら、接合用工具１０を接合方向（矢印Ｆ方向）に移動させることで、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに摩擦撹拌接合されて一体化される。これにより、ワークＷに接合部１０８（接合ビード）が形成される。
【００４８】
この場合、本実施形態に係る接合用工具１０は、以下の効果を奏する。
【００４９】
プローブ３８の外周面３８ｂには、プローブ３８が先端方向に向かって階段状に先細り形状になるように第１段差部４０ｂ及び第２段差部４２ｂが形成されている。
【００５０】
このような構成によれば、プローブ３８の外周面３８ｂに第１エッジ４６及び第２エッジ４８が形成されるため、第１エッジ４６及び第２エッジ４８のそれぞれとワークＷとの間に摩擦熱を効率的に発生させることができる。また、第１エッジ４６及び第２エッジ４８によってワークＷを効率的に切削及び撹拌することができる。よって、良好な接合品質を得ることができる。
【００５１】
プローブ３８の外周面３８ｂには、プローブ３８の回転軸Ａｘに沿って延在する第１側面４０ａ、第２側面４２ａ及び第３側面４４ａが形成されている。第１側面４０ａは、第１段差部４０ｂに連なり、第２側面４２ａは、第１段差部４０ｂ及び第２段差部４２ｂに連なり、第３側面４４ａは、第２段差部４２ｂに連なる。第１側面４０ａ、第２側面４２ａ及び第３側面４４ａの回転軸Ａｘに沿った長さは、プローブ３８の先端方向に位置するものほど短く設定されている。
【００５２】
このような構成によれば、プローブ３８の先端部の発熱効率、切削効率及び撹拌効率を効果的に向上させることができる。また、プローブ３８の基端側の剛性を高めることができる。
【００５３】
第１段差部４０ｂ及び第２段差部４２ｂのそれぞれは、回転軸Ａｘと直交する方向に延在している。
【００５４】
このような構成によれば、第１エッジ４６及び第２エッジ４８のそれぞれの角度を比較的小さくすることができるため、切削効率を向上させることができる。
【００５５】
（第１変形例）
次に、第１変形例に係るプローブ３８Ａについて説明する。なお、プローブ３８Ａの説明において、上述したプローブ３８と同一の構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、プローブ３８Ａにおいて、プローブ３８と同様の構成については、同様の作用効果を奏する。後述する第２変形例のプローブ３８Ｂ及び第３変形例に係るプローブ３８Ｃについても同様である。
【００５６】
図６Ａに示すように、プローブ３８Ａでは、第１長さＬ１、第２長さＬ２及び第３長さＬ３が、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３の関係が成り立つように設定されている。すなわち、第１長さＬ１、第２長さＬ２、第３長さＬ３は、全て同一に設定されている。ここで、同一とは、加工公差によって長さの違いがあったとしても、第１長さＬ１、第２長さＬ２及び第３長さＬ３が実質的に同一である場合を含む。
【００５７】
本変形例によれば、プローブ３８に作用する応力を分散させることができる（応力集中を回避することができる）。これにより、プローブ３８Ａの耐久性を向上させることができる。また、プローブ３８Ａの回転軸Ａｘに沿った方向において、撹拌性能の均一化を図ることができる。
【００５８】
（第２変形例）
次に、第２変形例に係るプローブ３８Ｂについて説明する。図６Ｂに示すように、プローブ３８Ｂでは、第１長さＬ１、第２長さＬ２及び第３長さＬ３が、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の関係が成り立つように設定されている。換言すれば、第２長さＬ２は、第１長さＬ１よりも長く、第３長さＬ３は、第２長さＬ２よりも長い。すなわち、第１長さＬ１、第２長さＬ２、第３長さＬ３は、プローブ３８の先端方向に位置するものほど長く設定されている。
【００５９】
本変形例によれば、ワークＷ内にプローブ３８Ｂを挿入し易くなる。
【００６０】
（第３変形例）
次に、第３変形例に係るプローブ３８Ｃについて説明する。図７に示すように、プローブ３８Ｃでは、第１側面４０ａ、第２側面４２ａ及び第３側面４４ａのそれぞれが、プローブ３８Ｃの先端方向に向かって回転軸Ａｘが位置する側（プローブ３８Ｃの径方向内方）に傾斜するようにテーパ状に延在している。
【００６１】
本変形例によれば、プローブ３８ＣをワークＷ内に一層挿入し易くなる。また、第１エッジ４６、第２エッジ４８及び第３エッジ５０のそれぞれの角度を比較的大きく（例えば、鈍角）にすることができる。これにより、第１エッジ４６、第２エッジ４８及び第３エッジ５０のそれぞれの剛性（強度）を高めることができる。
【００６２】
第３変形例に係るプローブ３８Ｃの第１側面４０ａ、第２側面４２ａ及び第３側面４４ａの形状は、上述したプローブ３８Ａ、３８Ｂに対しても適用することができる。
【００６３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
【００６４】
プローブ３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃの外周面３８ｂには、段差部が１つ又は３つ以上形成されてもよい。段差部の数が多くなるほど、エッジが多くなるため、発熱性、切削性及び撹拌性が向上する。接合用工具１０は、３枚以上の板材が重ねられたワークＷを重ね接合するものであってもよい。接合用工具１０は、２枚の板材の端面が互いに突き合せされた状態でその突合せ部分を摩擦撹拌接合する突合せ接合に用いることもできる。外周凹部５２は、プローブ３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに１つ、２つ、又は４つ以上設けられてもよい。また、接合用工具１０において、外周凹部５２は、プローブ３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃに設けられていなくてもよい。
【００６５】
以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。
【００６６】
上記実施形態は、回転軸（Ａｘ）を中心にプローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ）を回転させた状態で前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ）の先端方向からワーク（Ｗ）内に埋設させることにより前記ワーク（Ｗ）を接合する摩擦撹拌接合用工具（１０）であって、前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ）の外周面（３８ｂ）には、前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ）が前記先端方向に向かって階段状に先細り形状になるように段差部（４０ｂ、４２ｂ）が形成されている、摩擦撹拌接合用工具（１０）を開示している。
【００６７】
上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記プローブ（３８）の外周面（３８ｂ）には、前記回転軸（Ａｘ）に沿って延在して前記段差部（４０ｂ、４２ｂ）に連なる複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）が形成され、前記複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）の前記回転軸（Ａｘ）に沿った長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、前記プローブ（３８）の前記先端方向に位置するものほど短く設定されてもよい。
【００６８】
上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記プローブ（３８Ａ）の外周面（３８ｂ）には、前記回転軸（Ａｘ）に沿って延在して前記段差部（４０ｂ、４２ｂ）に連なる複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）が形成され、前記複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）の前記回転軸（Ａｘ）に沿った長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、全て同一に設定されてもよい。
【００６９】
上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記プローブ（３８Ｂ）の外周面（３８ｂ）には、前記回転軸（Ａｘ）に沿って延在して前記段差部（４０ｂ、４２ｂ）に連なる複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）が形成され、前記複数の側面（４０ａ、４２ａ、４４ａ）の前記回転軸（Ａｘ）に沿った長さ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、前記プローブ（３８Ｂ）の前記先端方向に位置するものほど長く設定されてもよい。
【００７０】
上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記段差部（４０ｂ、４２ｂ）は、前記回転軸（Ａｘ）と直交する方向に延在してもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１０…摩擦撹拌接合用工具                ３８、３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ…プローブ
３８ａ…先端面                          ３８ｂ…外周面
４０ａ…第１側面                        ４０ｂ…第１段差部
４２ａ…第２側面                        ４２ｂ…第２段差部
４４ａ…第３側面                        Ａｘ…回転軸
Ｌ１…第１長さ                          Ｌ２…第２長さ
Ｌ３…第３長さ                          Ｗ…ワーク
【図１】
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【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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