(57)【要約】      （修正有）【課題】接合時における上板の浮き上がりを許容し、摩擦攪拌接合ツールによって浮き上がり量を適正に制限する点接合方法を提供することにより、摩擦攪拌点接合によって、接合部の強度を確保しつつ、従来の摩擦攪拌点接合と同等の生産性を確保する。【解決手段】円柱状の本体軸部１２と、本体軸部１２の一側の端部に形成されるショルダー面１２ａと、ショルダー面１２ａに突設され、ショルダー面１２ａよりも小径のピン部１３と、を備え、少なくとも上板と下板を含む複数の板状素材を積層してなる被接合物の点接合に用いる摩擦攪拌接合ツール１１であって、本体軸部１２の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部１４を備える構成とする。【選択図】図２
2010023068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の本体軸部と、
前記本体軸部の一側の端部に形成されるショルダー面と、
前記ショルダー面に突設され、該ショルダー面よりも小径のピン部と、
を備え、
少なくとも上板と下板を含む複数の板状素材を積層してなる被接合物の点接合に用いる摩擦攪拌接合ツールであって、
前記本体軸部の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部を備える、
ことを特徴とする摩擦攪拌接合ツール。
【請求項２】
前記浮き上がり防止部は、
該浮き上がり防止部の下面部から前記ピン部の下端面までの距離から、
前記被接合物の厚みを差し引いた距離が、
正の値となり、かつ、
前記ピン部が、
前記被接合物に対して目標深さまで圧入されたときの、
前記下面部から前記上板の上面までの距離が、
前記上板の許容される浮き上がり量の最大値以下の距離となる位置に配設する、
ことを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合ツール。
【請求項３】
前記下面部には、
前記本体軸部の外周面から前記浮き上がり防止部の外周縁部までの間に空隙部が形成される、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合ツール。
【請求項４】
前記浮き上がり防止部は、
前記本体軸部に対して着脱可能とする、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合ツール。
【請求項５】
前記浮き上がり防止部は、
軸受を介して前記本体軸部に配設される、
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合ツール。
【請求項６】
前記軸受は、
ラジアル軸受とする、
ことを特徴とする請求項５に記載の摩擦攪拌接合ツール。
【請求項７】
少なくとも上板と下板を含む複数の板状素材を積層してなる被接合物の点接合方法であって、
円柱状の本体軸部と、
前記本体軸部の一側の端部に形成されるショルダー面と、
前記ショルダー面に突設され、該ショルダー面よりも小径のピン部と、
前記本体軸部の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部を備える摩擦攪拌接合ツールを、
該摩擦攪拌接合ツールの軸回りに回転させながら、
前記上板側から前記被接合物の接合部に圧入して、
前記接合部において、
前記被接合物を接合しつつ、
前記接合部近傍において、
前記上板を浮き上がらせて、
前記浮き上がり防止部に当接させる、
ことを特徴とする点接合方法。
【請求項８】
前記上板の浮き上がり量は、
前記上板の許容される浮き上がり量の最大値以下の値とする、
ことを特徴とする請求項７に記載の点接合方法。
【請求項９】
前記摩擦攪拌接合ツールを、
軸回りに回転させながら前記上板側から前記被接合物の接合部に圧入するときに、
前記浮き上がり防止部は、
前記上板から離間している、
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の点接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合による点接合を行う際に用いる摩擦攪拌接合ツールの技術に関し、より詳しくは、点接合した被接合物の上板が浮き上がることを防止できる摩擦攪拌接合ツールと、これを用いた点接合方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、摩擦攪拌接合により点接合を行う技術が知られており、スポット溶接接合やリベット接合に代わる新しい接合技術として注目されている。
しかしながら、例えば、被接合物（例えば、上板と下板）を摩擦攪拌接合による点接合（摩擦攪拌点接合）で接合すると、接合点近傍で上板が変形して浮き上がるという問題が生じていた。そこで、この問題を解決するべく、以下の特許文献１〜３に示す技術が開発されており、公知となっている。
【０００３】
これらの従来技術では、被接合物の接合点近傍を押圧するための押圧手段を備える構成としており、摩擦攪拌接合ツールを接合点に接触させる前の段階から、押圧手段によって接合点近傍を押圧しておき、上板と下板を圧接した状態で点接合を行うようにしている。これにより、摩擦攪拌点接合を行う際に上板が浮き上がるという問題を解決している。
【０００４】
これらの従来技術は、上板の浮き上がりを許容しないという考えに基づいており、押圧手段によって上板の挙動を緊密に規制する構成としている。しかし、接合点近傍に押圧手段を押圧すると、接合部における塑性流動の進展を阻害することとなり、接合に要する時間が伸びてしまうという新たな問題が生じていた。このため、従来の摩擦攪拌点接合に比べて、生産性が大きく低下してしまい、実際の製造工程において、押圧手段を用いた摩擦攪拌点接合を適用することが困難な状況であった。
【特許文献１】特許３５１６９１３号公報
【特許文献２】特許３４７１３１７号公報
【特許文献３】特開２００３−１５４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、係る現状を鑑みてなされたものであり、接合時における上板の浮き上がりを許容し、摩擦攪拌接合ツールによって浮き上がり量を適正に制限する点接合方法を提供することにより、摩擦攪拌点接合によって、接合部の強度を確保しつつ、従来の摩擦攪拌点接合と同等の生産性を確保することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、円柱状の本体軸部と、前記本体軸部の一側の端部に形成されるショルダー面と、前記ショルダー面に突設され、該ショルダー面よりも小径のピン部と、を備え、少なくとも上板と下板を含む複数の板状素材を積層してなる被接合物の点接合に用いる摩擦攪拌接合ツールであって、前記本体軸部の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部を備えるものである。
【０００８】
請求項２においては、前記浮き上がり防止部は、該浮き上がり防止部の下面部から前記ピン部の下端面までの距離から、前記被接合物の厚みを差し引いた距離が、正の値となり、かつ、前記ピン部が、前記被接合物に対して目標深さまで圧入されたときの、前記下面部から前記上板の上面までの距離が、前記上板の許容される浮き上がり量の最大値以下の距離となる位置に配設するものである。
【０００９】
請求項３においては、前記下面部には、前記本体軸部の外周面から前記浮き上がり防止部の外周縁部までの間に空隙部が形成されるものである。
【００１０】
請求項４においては、前記浮き上がり防止部は、前記本体軸部に対して着脱可能とするものである。
【００１１】
請求項５においては、前記浮き上がり防止部は、軸受を介して前記本体軸部に配設されるものである。
【００１２】
請求項６においては、前記軸受は、ラジアル軸受とするものである。
【００１３】
請求項７においては、少なくとも上板と下板を含む複数の板状素材を積層してなる被接合物の点接合方法であって、円柱状の本体軸部と、前記本体軸部の一側の端部に形成されるショルダー面と、前記ショルダー面に突設され、該ショルダー面よりも小径のピン部と、前記本体軸部の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部を備える摩擦攪拌接合ツールを、該摩擦攪拌接合ツールの軸回りに回転させながら、前記上板側から前記被接合物の接合部に圧入して、前記接合部において、前記被接合物を接合しつつ、前記接合部近傍において、前記上板を浮き上がらせて、前記浮き上がり防止部に当接させるものである。
【００１４】
請求項８においては、前記上板の浮き上がり量は、前記上板の許容される浮き上がり量の最大値以下の値とするものである。
【００１５】
請求項９においては、前記摩擦攪拌接合ツールを、軸回りに回転させながら前記上板側から前記被接合物の接合部に圧入するときに、前記浮き上がり防止部は、前記上板から離間しているものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、簡易な構成で、上板の浮き上がり量を規制することができる。
【００１８】
請求項２においては、接合部近傍の塑性流動を確実に進展させることができ、生産性を低下させることなく、上板の浮き上がり量を適正に規制することができる。
【００１９】
請求項３においては、バリの形成を妨げず、バリの浮き上がり防止部への溶着を防止することができる。
【００２０】
請求項４においては、上板の浮き上がり量を容易に調整することができる。また、浮き上がり防止部を既存の摩擦攪拌接合ツールに流用することができる。
【００２１】
請求項５においては、上板の浮き上がり防止部による当接部位が傷つくことを防止できる。
【００２２】
請求項６においては、簡易な構成で、上板の浮き上がり防止部による当接部位が傷つくことを防止できる。
【００２３】
請求項７においては、簡易な構成で、上板の浮き上がり量を規制することができる。
【００２４】
請求項８においては、生産性を低下させることなく、上板の浮き上がり量を規制することができる。
【００２５】
請求項９においては、生産性を低下させることなく、上板の浮き上がり量を適正に規制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、摩擦攪拌接合装置の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は摩擦攪拌接合装置の全体構成を示す模式図である。
図１に示す如く、摩擦攪拌接合装置１は、摩擦攪拌接合の手法によって、例えば、上板７ａおよび下板７ｂ等からなる複数の板状部材を積層した被接合物７を点接合するための装置であり、本体部２、回転軸３、モータ４、モータ支持部５等を備えている。
【００２７】
回転軸３は、モータ４によって回転駆動されるとともに、モータ支持部５が本体部２に対して上下方向に変位可能に支持されることにより、回転軸３も上下方向に変位することが可能な構成としている。
また、回転軸３の下端には、チャック６を備えており、該チャック６には、被接合物７を摩擦攪拌せしめるための工具である摩擦攪拌接合ツール１１を装着している。つまり、摩擦攪拌接合装置１は、摩擦攪拌接合ツール１１を軸心回りに回転させることが可能であり、かつ、摩擦攪拌接合ツール１１を上下（軸心）方向に往復変位させることが可能な構成としている。
【００２８】
そして、受け部８に被接合物７を載置した状態で、摩擦攪拌接合ツール１１を回転させながら下降させて、被接合物７に対して摩擦攪拌接合ツール１１を押圧して所定の深さまで圧入し、当該圧入箇所で被接合物７の各素材（ここでは、上板７ａおよび下板７ｂ）の組織を塑性流動させることにより、被接合物７（即ち、上板７ａと下板７ｂ）を点接合するようにしている。
【００２９】
次に、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成について、図２を用いて説明する。図２は本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図である。
図２に示す如く、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１は、本体軸部１２、ピン部１３、浮き上がり防止部１４等を備えている。
本体軸部１２は、略円柱状の軸部材であり、本体軸部１２の上端部（図示せず）が前記チャック６に挟持されることによって、摩擦攪拌接合ツール１１が摩擦攪拌接合装置１に装着されるものである。また、本体軸部１２の下端面には、ショルダー面１２ａを形成しており、さらにショルダー面１２ａから下方に向けて、ショルダー面１２ａよりも小径のピン部１３を突設する構成としている。
【００３０】
ピン部１３の外周面上にはネジを形成しており、ピン部１３を被接合物７に回転させながら圧入することによって、圧入箇所近傍で摩擦熱を生じさせて、圧入箇所近傍の被接合物７を軟化させるとともに、ネジにより生じる攪拌作用によって、軟化した被接合物７を摩擦攪拌接合ツール１１の軸方向や回転方向に塑性流動させる役割を果たす部位となっている。
【００３１】
浮き上がり防止部１４は、本体軸部１２の外周面から半径方向外側に向けて突設するつば状の部位であり、接合時に浮き上がってくる上板７ａを浮き上がり防止部１４の下面部１４ａと当接させることによって、上板７ａの浮き上がり量を規制する役割を果たす部位となっている。尚、本実施例では、つば状の浮き上がり防止部１４を例示しているが、例えば、本体軸部１２の外周面から半径方向外側に向けて放射状に突設する数箇所の凸部によって浮き上がり防止部を構成することも可能であり、浮き上がり防止部１４の形状をつば状に限定するものではない。
【００３２】
即ち、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１は、円柱状の本体軸部１２と、本体軸部１２の一側の端部に形成されるショルダー面１２ａと、ショルダー面１２ａに突設されるピン部１３と、を備え、少なくとも上板７ａと下板７ｂを含む複数の板状素材を積層してなる被接合物７の点接合に用いる摩擦攪拌接合ツール１１であって、本体軸部１２の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部１４を備える構成としている。
このような構成とすることにより、簡易な構成で、上板７ａの浮き上がり量を規制することができるのである。
【００３３】
さらに、浮き上がり防止部１４の下面部１４ａには、本体軸部１２から半径方向外側に向かって空隙部１４ｂが形成されている。この空隙部１４ｂは本体軸部１２の外周面から浮き上がり防止部１４の外周縁部までの間に形成されていて、接合時に接合部７ｅ近傍で生じるバリ９を入り込ませるための空間となっており、バリ９が突出できる空間を確保することによって、バリ９が浮き上がり防止部１４に接触して溶着しないようにするとともに、接合部７ｅ近傍の塑性流動が阻害されないようにする役割を果たしている。
【００３４】
即ち、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１においては、浮き上がり防止部１４の下面部１４ａには、本体軸部１２の外周面から浮き上がり防止部１４の外周縁部までの間に空隙部１４ｂが形成される構成としている。
このような構成とすることにより、バリ９の形成を妨げず、バリ９が浮き上がり防止部１４に接触して溶着しないようにして、接合部７ｅ近傍の塑性流動を確実に進展させることができるのである。
【００３５】
次に、本発明の第二実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成について、図３を用いて説明する。図３は本発明の第二実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図である。
図３に示す如く、本発明の第二実施例に係る摩擦攪拌接合ツール２１は、本体軸部２２、ピン部２３、浮き上がり防止部２４等を備えている。
本体軸部２２は、略円柱状の軸部材であり、本体軸部２２の上端部（図示せず）が前記チャック６に挟持されることによって、摩擦攪拌接合ツール２１が摩擦攪拌接合装置１に装着されるものである。また、本体軸部２２の下端面には、ショルダー面２２ａを形成しており、さらにショルダー面２２ａから下方に向けて、ピン部２３を突設する構成としている。
【００３６】
浮き上がり防止部２４は、基部２４ａと凸部２４ｂからなる構成としており、本体軸部２２に対して着脱可能な構成としており、この点で、第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１と異なっている。
基部２４ａは円筒状に形成されており、本体軸部２２を挿通可能な構成としている。また基部２４ａには、浮き上がり防止部２４を本体軸部２２に対して締結するための固定ボルト（もしくは止めネジ）２４ｃ・２４ｃ・・・が設けられており、基部２４ａに本体軸部２２を挿通した状態で固定ボルト（もしくは止めネジ）２４ｃ・２４ｃ・・・を締め付けることにより、本体軸部２２に対して浮き上がり防止部２４を固定するようにしている。
【００３７】
これにより、本体軸部２２の外周面から半径方向外側に向けてつば状の凸部２４ｂを突設するようにしている。そして、接合時に浮き上がってくる上板７ａを浮き上がり防止部２４の下面部２４ｄと当接させることによって、上板７ａの浮き上がり量を規制する役割を果たす部位となっている。
【００３８】
また、浮き上がり防止部２４は、取り付け位置の調整が可能であるため、被接合物７の厚みの変更等に対応することが可能となっている。また、浮き上がり防止部を備えていない既存の摩擦攪拌接合ツールに、浮き上がり防止部２４を流用して装着することも可能である。
【００３９】
さらに、浮き上がり防止部２４の下面部２４ｄには、本体軸部２２から半径方向外側に向かって空隙部２４ｅが形成されている。この空隙部２４ｅは、接合時に接合部７ｅ近傍で生じるバリ９を入り込ませるための空間となっており、バリ９が突出できる空間を確保することによって、バリ９が浮き上がり防止部２４に接触して溶着しないようにするとともに、接合部７ｅ近傍の塑性流動が阻害されないようにする役割を果たしている。
【００４０】
即ち、本発明の第二実施例に係る摩擦攪拌接合ツール２１においては、浮き上がり防止部２４は、本体軸部２２に対して着脱可能な構成としている。
このような構成とすることにより、上板７ａの浮き上がり量を容易に調整することができるのである。また、浮き上がり防止部２４を既存の摩擦攪拌接合ツールに流用することができるのである。
【００４１】
次に、本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成について、図４を用いて説明する。図４は本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図である。
図４に示す如く、本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツール３１は、本体軸部３２、ピン部３３、浮き上がり防止部３４、軸受３５等を備えている。
本体軸部３２は、略円柱状の軸部材であり、本体軸部３２の上端部（図示せず）をチャック６で挟持することによって、摩擦攪拌接合ツール３１が摩擦攪拌接合装置１に装着されるものである。また、本体軸部３２の下端面には、ショルダー面３２ａを形成しており、さらにショルダー面３２ａから下方に向けて、ピン部３３を突設する構成としている。
【００４２】
浮き上がり防止部３４は、本体軸部３２の外周面に対して軸受３５を介して配設され、本体軸部３２から半径方向外側に向けて突設するつば状の部位を構成している。そして、接合時に浮き上がってくる上板７ａを浮き上がり防止部３４の下面部３４ａと当接させることによって、上板７ａの浮き上がり量を規制する役割を果たす部位となっている。
【００４３】
前述した第一実施例および第二実施例に係る各浮き上がり防止部１４・２４は、各本体軸部１２・２２に固設されているため、各本体軸部１２・２２の回転に伴って、各浮き上がり防止部１４・２４も回転する構成としている。このため、浮き上がった上板７ａが各浮き上がり防止部１４・２４と当接する部位で傷つけられることがあった。
【００４４】
一方、第三実施例に係る浮き上がり防止部３４は、本体軸部３２に軸受３５を介して配設する構成としているため、本体軸部３２が回転していても、浮き上がり防止部３４は静止状態を保つことができる構成としている。これにより、浮き上がった上板７ａが浮き上がり防止部３４と当接するときに、その当接する部位が傷つくことを防止する構成としている。
【００４５】
尚、浮き上がり防止部３４が浮き上がった上板７ａから受ける軸心方向に作用する反力は、摩擦攪拌接合ツール３１による上板７ａへの押圧力に比して十分小さく、スラスト荷重についてもラジアル軸受で十分に対応可能であるため、軸受３５としてはラジアル軸受を採用する構成としている。そして、ラジアル軸受を採用することにより、浮き上がり防止部３４を簡易な構成とすることができる。
【００４６】
さらに、浮き上がり防止部３４の下面部３４ａには、軸受３５が納められる空間の下部を利用した空隙部３４ｂを形成している。この空隙部３４ｂは、接合時に接合部７ｅ近傍で生じるバリ９を入り込ませるための空間となっており、バリ９が突出可能な空間を確保することによって、接合部７ｅ近傍の塑性流動が阻害されないようにする役割を果たしている。
【００４７】
即ち、本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツール３１においては、浮き上がり防止部３４は、軸受３５を介して本体軸部３２に配設されるものである。
このような構成とすることにより、上板７ａの浮き上がり防止部３４による当接部位が傷つくことを防止できるのである。
【００４８】
また、本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツール３１においては、軸受３５は、ラジアル軸受とするものである。
このような構成とすることにより、簡易な構成で、上板７ａの浮き上がり防止部３４による当接部位が傷つくことを防止できるのである。
【００４９】
次に、本発明の一実施例に係る点接合方法による被接合物の接合状況について、図５〜図８を用いて説明する。図５は本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合前）を示す模式図、図６は本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合中その１）を示す模式図、図７は本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合中その２）を示す模式図、図８は本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合後）を示す模式図である。
尚、本実施例では、第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１を使用する場合における点接合方法を例示して説明するが、第二および第三実施例に係る各摩擦攪拌接合ツール２１・３１を用いる場合にも、同様の点接合方法を適用することが可能である。
【００５０】
図５に示す如く、本実施例では、被接合物７は上板７ａおよび下板７ｂにより構成され、各板７ａ・７ｂの厚みをそれぞれａおよびｂとし、被接合物７の厚みを（ａ＋ｂ）とする場合に、本発明の一実施例に係る点接合方法によって、上板７ａと下板７ｂを接合する状況を例示して説明する。また、本実施例では、ピン部１３の下端面１３ａから浮き上がり防止部１４の下面部１４ａまでの距離をｚとしている。
尚、本実施例では、被接合物７は上板７ａと下板７ｂの２層からなる構成であるが、例えば、３層以上に積層された被接合物であっても、本発明の一実施例に係る点接合方法を適用することが可能であり、本発明を適用する被接合物の構成を２層構成のものに限定するものではない。
【００５１】
まず、図５に示す状態から、図６に示すように、ピン部１３の下端面１３ａと下板７ｂの下面７ｄとの距離がｃとなる目標所定深さまで、摩擦攪拌接合ツール１１を圧入していく。このとき、上板７ａの上面７ｃから浮き上がり防止部１４の下面部１４ａまでの距離（即ち、浮き上がり代）をｄとする。このとき、浮き上がり代ｄは、以下の数式１で表すことができる。
【００５２】
【数１】
2010023068.tif 000003
【００５３】
即ち、本発明の一実施例に係る点接合方法では、摩擦攪拌接合ツール１１を軸回りに回転させながら上板７ａ側から被接合物７の接合部７ｅに圧入するときに、浮き上がり防止部１４は、上板１４ａから離間した状態となるようにしている。
このような構成とすることにより、生産性を低下させることなく、上板７ａの浮き上がり量を規制することができるのである。
【００５４】
そして、図７に示す如く、摩擦攪拌接合ツール１１が回転しながら下降して材料の流動が加味されると、ピン部１３の近傍で発生する摩擦熱によって、被接合物７（即ち、上板７ａおよび下板７ｂ）が軟化するとともに、ピン部１３に形成したネジによって攪拌作用が生じて、ピン部１３周囲で軟化した被接合物７の塑性流動が起こる。目標所定深さｃに到達する過程では、未だ浮き上がり防止部１４は上板７ａと接触しておらず、離間した状態を維持している。このため、接合部７ｅ近傍の塑性流動を阻害することはなく、塑性流動が確実に進展して、上板７ａと下板７ｂの組織が一体化されて接合されるとともに、最終的に図７に示す状態に移行していく。
【００５５】
ここで、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１は、上板７ａの厚みをａ、下板７ｂの厚みをｂ、ピン部１３の下端面１３ａと下板７ｂの下面７ｄとの距離をｃ、浮き上がり代をｄ、ピン部１３の下端面１３ａから浮き上がり防止部１４の下面部１４ａまでの距離をｚ、上板７ａの許容される浮き上がり量の最大値をαとするとき、浮き上がり代ｄが以下の数式２を満たすようにｚの値を決定する（即ち、浮き上がり防止部１４の軸心方向の配置（高さ）を決定する）ようにしている。
つまり、本発明の一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１では、上板７ａの浮き上がり量は、前記数式１および下記数式２によってｚの値を決定することによって定められ、上板７ａの許容される浮き上がり量の最大値α以下となる浮き上がり代ｄの値とされるのである。
【００５６】
【数２】
2010023068.tif 000004
【００５７】
即ち、本発明の一実施例に係る点接合方法は、少なくとも上板７ａと下板７ｂを含む複数の板状素材を積層してなる被接合物７の点接合方法であって、円柱状の本体軸部１２と、本体軸部１２の一側の端部に形成されるショルダー面１２ａと、ショルダー面１２ａに突設されるピン部１３と、本体軸部１２の外周面から半径方向外側に向けて突設する浮き上がり防止部１４を備える摩擦攪拌接合ツール１１を、摩擦攪拌接合ツール１１の軸回りに回転させながら、上板７ａ側から被接合物７の接合部７ｅに圧入して、接合部７ｅにおいて、被接合物７を接合しつつ、接合部７ｅ近傍において、上板７ａを浮き上がらせて、浮き上がり防止部１４に当接させるようにしている。
このような構成とすることにより、簡易な構成で、上板７ａの浮き上がり量を規制することができるのである。
【００５８】
また、本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツール１１においては、浮き上がり防止部１４は、下面部１４ａからピン部１３の下端面１３ａまでの距離（ｚ−ｃ）から、被接合物７の厚み（ａ＋ｂ）を差し引いた距離（即ち、浮き上がり代ｄ）が正の値となり、かつ、ピン部１３が、被接合物７に対して所定の目標深さまで圧入されたときの、下面部１４ａから上板７ａの上面７ｃまでの距離（即ち、浮き上がり代ｄ）が、上板７ａの許容される浮き上がり量の最大値α以下の距離となる位置に配設する構成としている。
このような構成とすることにより、生産性を低下させることなく、上板７ａの浮き上がり量を適正（即ち、浮き上がり代ｄ）に規制することができるのである。
【００５９】
そして、所定の保持時間が経過した後に、摩擦攪拌接合ツール１１を上昇させると、図８に示す状態に移行する。
図８に示す如く、本発明の一実施例に係る点接合方法では、浮き上がり防止部１４によって規制されて、上板７ａの浮き上がり量はｄとなるが、この値ｄは、上板７ａを自由に浮き上がらせた場合の浮き上がり量βに比して、小さい値となるようにしている。
【００６０】
つまり、本発明の一実施例に係る点接合方法では、接合開始時には、上板７ａと浮き上がり防止部１４は接触させないようにして、そして接合が進行した後、上板７ａの浮き上がりが生じたときに、上板７ａと浮き上がり防止部１４とを当接させることによって、上板７ａの浮き上がりを規制するようにしている。これにより、接合部７ｅにおける塑性流動の進展を妨げないようにしている。
【００６１】
即ち、本発明の一実施例に係る点接合方法では、上板７ａの浮き上がり量（即ち、浮き上がり代ｄ）は、上板７ａの許容される浮き上がり量の最大値α以下の値に設定するようにしている。
このような構成とすることにより、生産性を低下させることなく、上板７ａの浮き上がり量を適正（即ち、浮き上がり代ｄ）に規制することができるのである。
【００６２】
次に、本発明の一実施例に係る点接合方法による被接合物の接合結果について、図９を用いて説明する。図９は本発明の一実施例に係る点接合方法による接合結果を示す図である。
尚、図９に示す接合結果は、試験材料として板厚０．９ｍｍ（上板、下板とも）のＡ６０２２−Ｔ４相当材を使用し、加圧力３７５ｋｇｆ、回転数１８００ｒｐｍの接合条件で点接合した場合の試験結果を示している。そして、（１）従来技術（押圧なし）の点接合方法による接合結果を基準として、（２）従来技術（押圧あり）の点接合方法による接合結果、（３）本発明の一実施例に係る点接合方法による接合結果を比較して示している。
【００６３】
（浮き上がり量の比較）
図９（ａ）に示す如く、（２）従来技術（押圧あり）の場合には、浮き上がり量がほぼ０に近い状態とすることが可能である。
一方、（３）本発明の一実施例に係る点接合方法では、（１）従来技術（押圧なし）と比較して、浮き上がり量が約１０分の１程度に低減されていることが分かる。尚、（３）本発明の一実施例に係る点接合方法では、（２）従来技術（押圧あり）の場合に比して浮き上がり量が大きくなっているが、本発明では、品質上問題のない範囲であれば上板の浮き上がりを許容する考えであるため、当然に発生するこの浮き上がり量の差を問題としていない。
【００６４】
（接合所要時間の比較）
図９（ｂ）に示す如く、（２）従来技術（押圧あり）の場合には、接合所要時間が、（１）従来技術（押圧なし）と比較して、約３倍強も掛かってしまうことが分かる。
一方、（３）本発明の一実施例に係る点接合方法では、（１）従来技術（押圧なし）と比較して、接合所要時間がほぼ同等（約１．１倍）であることが分かる。このように、従来技術（押圧なし）と比較してほぼ同等の生産性を確保することができれば、本発明の一実施例に係る点接合方法を実際の生産ラインに導入して、従来の摩擦攪拌点接合と置き換えることも可能となってくる。
【００６５】
（接合部における引張りせん断強度の比較）
図９（ｃ）に示す如く、（２）従来技術（押圧あり）の場合には、接合部７ｅの引張りせん断強度が、（１）従来技術（押圧なし）と比較して約１．３倍程度に強化されていることが分かる。
一方、（３）本発明の一実施例に係る点接合方法でも、接合部７ｅの引張りせん断強度が、（１）従来技術（押圧なし）と比較して約１．３倍程度に強化されていることが分かる。つまり、本発明の一実施例に係る点接合方法によれば、品質上問題のない範囲で上板の浮き上がりを許容したとしても、接合部７ｅの引張りせん断強度を、（２）従来技術（押圧あり）と同等に強化することが可能であることが分かる。
【００６６】
つまり、本発明の一実施例に係る点接合方法を採用することにより、（１）従来技術（押圧なし）の場合とほぼ同等の生産性を確保しつつ、（２）従来技術（押圧あり）の場合と同等に接合部７ｅの引張りせん断強度を強化することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】摩擦攪拌接合装置の全体構成を示す模式図。
【図２】本発明の第一実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図。
【図３】本発明の第二実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図。
【図４】本発明の第三実施例に係る摩擦攪拌接合ツールの全体構成を示す模式図。
【図５】本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合前）を示す模式図。
【図６】本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合中その１）を示す模式図。
【図７】本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合中その２）を示す模式図。
【図８】本発明の一実施例に係る点接合方法による接合状況（接合後）を示す模式図。
【図９】本発明の一実施例に係る点接合方法による接合結果を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
７      被接合物
７ａ    上板
７ｂ    下板
１１    摩擦攪拌接合ツール
１２    本体軸部
１２ａ  ショルダー面
１３    ピン部
１４    浮き上がり防止部
【図１】
2010023068.tif 000005
【図２】
2010023068.tif 000006
【図３】
2010023068.tif 000007
【図４】
2010023068.tif 000008
【図５】
2010023068.tif 000009
【図６】
2010023068.tif 000010
【図７】
2010023068.tif 000011
【図８】
2010023068.tif 000012
【図９】
2010023068.tif 000013