(57)【要約】【課題】摩擦攪拌接合の間、被接合部材を確実に押さえておくことができ、汎用的な工作機械を使用して摩擦攪拌接合することを可能にする摩擦攪拌接合用アタッチメントを提供する。【解決手段】摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、汎用的な工作機械２０のヘッド２０ａに取り付けて被接合部材２を摩擦攪拌接合する際に使用される。摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、ヘッド２０ａに連結される本体１１、ヘッド２０ａが被接合部材３に対して一方向に移動する際、被接合部材３に転動する複数のローラ１２、ローラ１２が被接合部材３を押圧するように本体１１に負荷を印加する負荷印加部材１３を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦攪拌接合用工具を汎用的な工作機械のヘッドに取り付けて被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用される摩擦攪拌接合用アタッチメントであって、
前記工作機械のヘッドに連結される本体と、
この本体に設置され、前記ヘッドが前記被接合部材に対して一方向に移動する際、前記被接合部材に転動する複数のローラと、
前記ローラが前記被接合部材を押圧するように前記本体に負荷を印加する負荷印加部材と、
を有することを特徴とする摩擦攪拌接合用アタッチメント。
【請求項２】
前記工作機械の前記ヘッドに、前記摩擦攪拌接合用工具が装着されて前記工具をその中心軸のまわりに回転駆動する主軸が設置されており、
前記本体は、前記ヘッドに連結されることを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合用アタッチメント。
【請求項３】
前記本体は、前記ヘッドに水平軸のまわりに回転可能に連結されると共に、前記ローラの転動方向に延出する延出部分を有し、
前記負荷印加部材は前記延出部分の上に設置される錘であることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦攪拌接合用アタッチメント。
【請求項４】
前記負荷印加部材は、圧縮スプリングであり、
前記本体は前記圧縮スプリングを介して前記ヘッドに連結されていて、前記圧縮スプリングにより付勢されることにより、前記本体に設置された前記ローラが前記被接合部材に押圧されることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦攪拌接合用アタッチメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合用工具を汎用的な工作機械のヘッドに取り付けて被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用される摩擦攪拌接合用アタッチメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）は、接合対象の金属部材同士を突き合わせて配置し、この突き合わせ位置に、先端に突起（プローブ）を備えた円錐台状の工具を回転させながら押しつける。そして、工具と部材との間に摩擦熱を発生させて部材を軟化させると共に、部材間に浸入させたプローブ周辺において部材に塑性流動を発生させて攪拌し、部材同士を一体化する技術である。
【０００３】
このとき、接合対象の部材は融点まで加熱されることはなく、固体の状態で塑性流動を発生して一体化される。従って、摩擦攪拌接合を実施するためには、部材が工具との間に摩擦熱を生じて軟化し、塑性流動することが条件であるため、ＦＳＷはアルミニウム、銅、マグネシウムといった軽金属の分野において、広く使用が進められている。
【０００４】
一方、摩擦攪拌接合は、工具先端のプローブを金属部材に挿入した状態で回転し、金属を攪拌しながら接合する接合方法であるため、専用の工具さえ使用すれば、フライス盤等、工具を回転する機能を有する汎用的な工作機械を使用しても実施することができる。
【０００５】
上述の如く、摩擦攪拌接合は、工具先端のプローブを被接合部材間に圧入した状態で回転し、更に、工具を被接合部材の上面に面接触させた状態で回転させて、工具全体を被接合部材に対して相対的に移動する方法である。従って、工具と被接合部材との間には、溶接等による金属の接合に比して、剪断力、摩擦力等の大きな加工反力が作用する。そして、突き合わせて配置した被接合部材には、工具の回転に伴い、相互に突き合わせ位置がずれる方向、及び工具から離隔する方向に加工反力が作用する。従って、ＦＳＷにおいて高い接合位置精度を実現するためには、被接合部材を接合位置周辺においてずれることなく保持する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、被接合部材が大きい場合、又は接合位置が曲面上に配置されている場合にも使用することができる摩擦攪拌接合用のクランプ装置が開示されている。
【０００７】
また、摩擦攪拌接合による接合精度を向上させるためには、工具の位置を被接合部材の加工位置に対して高い精度で制御する必要がある。しかしながら、被接合部材の寸法誤差及びクランプ位置の誤差によって被接合部材の加工位置が工具の位置に対して相対的に変化すると、接合精度が低下しやすいという問題点がある。
【０００８】
これに対して、特許文献２には、エアシリンダによって工具の被接合部材への押圧力を制御して、被接合部材に対する工具の相対的位置を押圧方向に一定にすることにより、接合精度を維持する構成の摩擦接合装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００８−５２３９９７号公報
【特許文献２】特許３２６１４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述の特許文献１及び２に開示された技術は、大きな被接合部材用の大型のクランプ装置、エアシリンダによって押圧力が制御された工具等、摩擦攪拌接合時に被接合部材を押さえておくために専用の装置を設ける必要があり、汎用性が低いという問題点がある。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、摩擦攪拌接合の間、被接合部材を確実に押さえておくことができ、汎用的な工作機械を使用して摩擦攪拌接合することを可能にする摩擦攪拌接合用アタッチメント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】
【００１２】
本発明に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントは、摩擦攪拌接合用工具を汎用的な工作機械のヘッドに取り付けて被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用される摩擦攪拌接合用アタッチメントであって、前記工作機械のヘッドに連結される本体と、この本体に設置され、前記ヘッドが前記被接合部材に対して一方向に移動する際、前記被接合部材に転動する複数のローラと、前記ローラが前記被接合部材を押圧するように前記本体に負荷を印加する負荷印加部材と、を有することを特徴とする。
【００１３】
上述の本体は、前記工作機械の前記ヘッドに、前記摩擦攪拌接合用工具が装着されて前記工具をその中心軸のまわりに回転駆動する主軸が設置されている場合において、前記ヘッドに連結される。
【００１４】
そして、上述の本体は、前記ヘッドに水平軸のまわりに回転可能に連結されると共に、前記ローラの転動方向に延出する延出部分を有し、前記負荷印加部材は前記延出部分の上に設置される錘であるように構成することができる。この場合、複数のローラは被接合部材を押圧するように、被接合部材に対するヘッドの移動方向に転動する。
【００１５】
また、上述の負荷印加部材を圧縮スプリングで構成し、前記本体は前記圧縮スプリングを介して前記ヘッドに連結されていて、前記圧縮スプリングにより付勢されることにより、前記本体に設置された前記ローラが前記被接合部材に押圧されるように構成してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の摩擦攪拌接合用アタッチメントは、摩擦攪拌接合用工具を汎用的な工作機械のヘッドに取り付けて被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用され、本体が工作機械のヘッドに連結される。従って、被接合部材を押さえておくために専用の設備を設けなくても、フライス盤等の汎用的な工作機械を使用して摩擦攪拌接合することが可能である。
【００１７】
また、本発明の摩擦攪拌接合用アタッチメントには、ヘッドが被接合部材に対して一方向に移動する際、複数のローラが被接合部材を押圧するように本体に負荷を印加する負荷印加部材が設けられている。従って、摩擦攪拌接合の間、ローラは被接合部材に転動すると共に、被接合部材を押圧する。従って、ローラが接合位置周辺で被接合部材を確実に押さえておくことができ、被接合部材がずれることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す側面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す側面図である。
【図６】本発明の変形例に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。図１、図２は本発明の第１実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントを示す側面図、図３は図１のＡ−Ａ断面における断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、本体１１、被接合部材３に転動するローラ１２、負荷印加部材１３としての錘１３０によって構成されている。
【００２１】
本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、摩擦攪拌接合用工具を汎用的な工作機械のヘッドに取り付けて、被接合部材を摩擦攪拌接合する際に使用されるものである。そして、図１に示すように、本体１１においてブラケット１１１が取り付けられた工作機械２０に連結される。
【００２２】
本体１１は、金属製の対向する２組の矩形板、並びにその上方及び下方に形成された２箇所の開口によって構成されている。また、本体１１の上部には、負荷印加部材１３を固定するために、後述するローラ１２の転動方向（被接合部材３に対するヘッド２０ａの移動方向）に錘支持板１３１が延出されている。そして、本体１１の２組の矩形板のうちの１組を、工作機械２０のヘッド２０ａに固定されたブラケット１１１に夫々連結する。また、本体１１のブラケット１１１への連結部１１ａは、本体１１の上方に設けられており、本体１１を水平軸のまわりに回転可能にブラケット１１１に連結する。そして、ヘッド２０ａにブラケット１１１を装着した状態で、本体１１の連結部１１ａをブラケット１１１に連結すると、摩擦攪拌接合用アタッチメント１全体が工作機械２０に対して回転することができる。
【００２３】
ブラケット１１１は、工作機械２０のヘッド２０ａに固定される１枚の固定板１１１ａと、連結部１１ａに連結される２枚の支持板１１１ｂとからなる。そして、固定板１１１ａには、工作機械２０のヘッド２を挿通する開口が設けられており、開口にヘッド２を挿通した後、ヘッド２０ａに例えばボルトによって固定される。この固定板１１１ａは、フライス盤等の従来の工作機械のヘッドの大きさに合わせて開口が設けられ、工作機械に固定されていれば特に大きさ等は問わない。
【００２４】
ローラ１２は円柱状の金属からなり、本体１１の下方に２カ所軸支されている。本実施形態において、ローラ１２の軸は、工作機械２０に対する本体１１の回転軸と平行である。また、円柱状のローラ１２の曲面部１２ａは、本体１１より外部に突出しており、図３に示すように、摩擦攪拌接合用工具２１が被接合部材３を摩擦攪拌接合する間、この曲面部１２ａで被接合部材３に転動する。また、このとき、上述の摩擦攪拌接合用工具２１の先端は、２つのローラ１２間に位置する。
【００２５】
本実施形態において、付加印加部材１３は錘支持板１３１上に固定される錘１３０である。錘１３０は例えば板状であり、錘支持板１３１上部において、本体１１の連結部１１ａから離隔した位置に複数枚固定されている。本実施形態においては、錘支持板１３１上にスタッドボルト１３１ａが設置されており、板状の錘１３０をその中央部に設けられた孔においてスタッドボルト１３１ａに挿通させた後、スタッドボルト１３１ａ上部にナット１３１ｂを締結することによって、錘１３０を錘支持板１３１に固定する。錘１３０の重量は例えば１０ｋｇであり、錘支持板１３１上に例えば８枚固定する。そして、付加印加部材１３が、本体１１から本体１１に軸支されたローラ１２を介して、被接合部材３に負荷を印加する。
【００２６】
本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、ブラケット１１１を固定したフライス盤等の汎用的な工作機械に連結することにより、摩擦攪拌接合に使用することができる。例えば、工作機械２０がモータ、モータと同軸に回転駆動される主軸２、主軸２に取り付けられた摩擦攪拌接合用工具２１だけから構成されている場合においても、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１を取り付けることができ、携帯性にも有利である。
【００２７】
なお、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、ヘッド２０ａにブラケット１１１を装着した状態で、本体１１をブラケット１１１に回転可能に連結するように構成されているが、ヘッド２０ａに直接本体１１を連結することができる場合には、ブラケットを介さずにヘッド２０ａに直接連結してもよい。
【００２８】
また、本実施形態においては、円柱状のローラ１２が本体１１に２カ所軸支されているが、図６に示すように、ローラ１２の配置が工作機械の主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１の動作を阻害しない範囲において、３カ所以上に設けてもよい。
【００２９】
更に、本実施形態の負荷印加部材１３は、複数の板状の錘１３０及び錘１３０を固定する錘支持板１３１によって構成されているが、錘の形状は板状でなくてもよく、１つの錘を錘支持板１３１に固定してもよい。また、錘支持板１３１への錘１３０の固定方法についても、スタッドボルト及びナットによらなくてもよい。
【００３０】
次に、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１を装着した工作機械の動作について説明する。汎用的な工作機械には、工作対象物を載置し、加工に合わせて工作対象物を加工方向に送るための載置台が設けられていることが多く、本実施形態においては、この載置台が設けられている場合に準じて説明する。また、工作機械２０のヘッド２０ａは絶対的に移動しない。即ち、載置台２２上に載置された被接合部材３をヘッドに対して相対的に一方向に移動する。また、本実施形態において、本体１１に軸支された複数個のローラ１２の回転軸は、載置台２２の送り方向（加工方向）に対して垂直である。
【００３１】
まず、主軸２に摩擦攪拌接合用工具２１を取り付ける。そして、主軸２をブラケット１１１の開口に挿通させて、ブラケット１１１をボルトによってヘッド２０ａに装着する。このとき、摩擦攪拌接合用工具２１の主軸２への取り付けとブラケット１１１のヘッド２０ａへの装着とは順番が入れ替わってもよい。次に、摩擦攪拌接合用アタッチメント１を本体１１の開口が主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１の下方に位置するように載置台２２上に配置する。そして、連結部１１ａをブラケット１１１に連結する。摩擦攪拌接合用アタッチメント１を主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１の下方に配置した時点において、ブラケット１１１の位置は連結部１１ａの上方に位置するため、本体１１の連結部１１ａ側を持ち上げながらブラケット１１１に連結する。
【００３２】
ブラケット１１１に摩擦攪拌接合用アタッチメント１を連結した後、２つのローラ１２のうち連結部１１ａから遠い側のローラが載置台２２に接触するまでヘッド２０ａを下降させる。このとき、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１は、本体１１の開口を挿通しながら下降する。そして、２つのローラ１２の一方が載置台２２に当接し、連結部１１ａに近い側のローラ１２は載置台２２から上方に離隔している。このとき、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１は２つのローラ１２間に位置する。
【００３３】
次に、工作機械２０の載置台２２上に被接合部材３を突き合わせ、接合開始位置を摩擦攪拌接合用工具２１の下方に配置する。このとき、被接合部材３の突き合わせ位置は、載置台２２の送り方向と平行にする。また、上述の如く、本体１１はブラケット１１１に対して回転可能に連結されているため、２つのローラ１２のうち連結部１１ａから遠い方のローラ１２が載置台２２に当接し、連結部１１ａに近い方のローラ１２は載置台２２から上方に離隔している。従って、被接合部材３の配置にあたっては、予め本体１１を連結部１１ａから遠い側において持ち上げて支持した状態で、被接合部材３を配置する。そして、被接合部材３を摩擦攪拌接合用アタッチメント１の下方に配置した後に支持を解除する。被接合部材３の配置が終了すると、被接合部材３の上面には２つのローラ１２のうち、連結部１１ａから遠い方のローラ１２が曲面部１２ａで当接する。また、摩擦攪拌接合用アタッチメント１には負荷印加部材１３として錘１３０が設けられており、本体１１には、ローラ１２が被接合部材３を押圧するように負荷が印加される。従って、ローラ１２は曲面部１２ａで被接合部材３を押圧する。
【００３４】
次に、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１を一体的にその中心軸まわりに回転駆動した後、ヘッド２０ａを下降させることによって、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１を下降させて被接合部材３に近接させる。このとき、ヘッド２０ａに固定されたブラケット１１１の下降に伴い、ブラケット１１１に連結された本体１１はブラケット１１１に対して水平軸まわりに回転する。そして、被接合部材３から離隔している側のローラ１２が被接合部材３に近接する。また、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１は、本体１１の開口を挿通しながら移動し、摩擦攪拌接合用工具２１先端のプローブ２１ａが、２つのローラ１２間を下降して被接合部材３に近接する。
【００３５】
そして、図２に示すように、プローブ２１ａを接合開始位置において被接合部材３に接触させる。この時点においては、連結部１１ａに近い側のローラ１２はまだ被接合部材３から離隔している。そして、更に摩擦攪拌接合用工具２１を下降させて、プローブ２１ａを被接合部材３に浸入させていく。その後、図１に示すように、連結部１１ａに近い側のローラ１２が被接合部材３に当接するまで摩擦攪拌接合用工具２１を下降させて、ヘッド２０ａの下降を停止する。このとき、摩擦攪拌接合用工具２１の円錐台部２１ｂ先端は被接合部材３に面接触する。
【００３６】
ここで、全てのローラ１２が被接合部材３に当接した後、更にヘッド２０ａを下降させた場合、本体１１がブラケット１１１に対して更に回転し、連結部１１ａから遠い側のローラ１２が被接合部材３から離隔し始める。しかしながら、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１においては、錘支持板１３１上部において連結部１１ａから離隔した位置に、負荷印加部材として複数個の錘１３０が固定されている。従って、ローラ１２が被接合部材３から浮き上がることが防止される。なお、前記連結部において、本体１１の回転角度を規制して、ヘッド２０ａの下降による連結部１１ａから遠い側のローラ１２の浮き上がりを防止してもよい。
【００３７】
被接合部材３とこれに面接触しながら回転している摩擦攪拌接合用工具２１の円錐台部２１ｂとの間には摩擦熱が発生し、この摩擦熱によって被接合部材３が軟化される。また、回転しながら被接合部材３に浸入したプローブ２１ａ周辺の被接合部材３には塑性流動が発生し、プローブ２１ａによって攪拌される。そして、突き合わせて配置された被接合部材３同士が一体化され始める。なお、摩擦攪拌接合用工具２１が接触している間、被接合部材３には工具摩擦力及び加工反力が作用するが、これらの力は上述の負荷印加部材１３による押圧力に比して十分小さい。
【００３８】
次に、工作機械２０の載置台２２を移動させて被接合部材３を一方向に送ると、プローブ２１ａ周辺の塑性流動発生位置は、載置台２２の送り方向に対して反対の方向に移動する。そして、突き合わせ位置に沿って被接合部材３が攪拌されて一体化されていく。上述の如く、本実施形態においては、ローラ１２の回転軸は載置台２２の送り方向に対して垂直である。従って、複数のローラ１２は、被接合部材３を押圧しながら円滑に転動する。従って、ローラ１２による被接合部材３の上方からの押圧力は一定に保たれる。また、送りに伴う加工反力が被接合部材３に作用するが、この力もまたローラ１２を介して負荷される押圧力に比して十分小さい。
【００３９】
本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメントによれば、被接合部材３が摩擦攪拌接合される間、錘１３０による負荷がローラ１２を介して印加され、被接合部材３が押圧されている。そして、この押圧力は、摩擦攪拌接合による摩擦力、加工反力、及び載置台の送りによる加工反力に比して十分大きい。従って、摩擦攪拌接合を施される間、被接合部材３を載置台２２に確実に押さえておくことができるため、摩擦攪拌接合の加工精度が低下することがない。
【００４０】
また、工作機械がモータ、モータと同軸に回転駆動される主軸、及び主軸に取り付けられた摩擦攪拌接合用工具２１だけから構成されている場合においては、被接合部材３の接合位置に合わせて、工作機械２０と一体的に摩擦攪拌接合用アタッチメント１を移動させることが必要となる。しかし、この場合においても、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメントを使用すれば、被接合部材を確実に押さえておくことができる。
【００４１】
更に、負荷印加部材１３によって負荷される押圧力が摩擦攪拌接合による摩擦力、加工反力、及び載置台２２の送りによる加工反力よりも大きい範囲において、被接合部材３がある程度大きな場合においても本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメントを使用することができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、錘支持板１３１上に重量が１０ｋｇの板状の錘１３０を８枚固定することによって負荷印加部材１３を構成しているが、錘１３０の大きさ及び重量は、錘支持板１３１が支持することが可能な範囲において任意に変化させることができる。従って、被接合部材３の大きさに合わせて錘１３０の大きさ及び重量を変化させて、被接合部材３に対する負荷を変化させることが可能であり、実用性が高い。
【００４３】
また、本実施形態においては、工作機械２０のヘッド２０ａが絶対的に移動せず、載置台２２上に載置された被接合部材３をヘッドに対して相対的に一方向に移動するように構成したが、ヘッド２０ａが被接合部材３に対して相対的に一方向に移動するように構成した場合においても、本実施形態と同様の効果が得られる。
【００４４】
次に、本発明の第２実施形態に係る摩擦攪拌接合用アタッチメントについて説明する。図４、図５にその構成を示す。図４に示すように、本実施形態においては、負荷印加部材１３として、工作機械２０と本体１１との間には圧縮スプリング１３２が設けられている。即ち、本第２実施形態においては、第１実施形態における本体１１とブラケット１１１との間の連結を、圧縮スプリング１３２によって構成している。また、本実施形態のブラケット１１１は、固定板１１１ａのみによって構成されている。
【００４５】
本実施形態においては、本体１１の上部に圧縮スプリング１３２が４カ所固定されている。また、本体１１には、圧縮スプリング１３２に挿通されて、軸方向に圧縮スプリング１３２の付勢方向を規制するガイド棒１１ｂが設けられている。本実施形態において、ガイド棒１１ｂの軸は２つのローラ１２の回転軸を含む平面に対して垂直である。即ち、本体１１に固定された圧縮スプリング１３２は、本体１１の開口を結ぶ方向（上下方向）に付勢方向が規制されている。４カ所に設けられた圧縮スプリング１３２は、摩擦攪拌接合用工具２１が接合対象３に対して接触して加工を施す間、ローラ１２を主軸２から遠ざける方向に付勢する。
【００４６】
ブラケット１１１には、４つの圧縮スプリング１３２を挿入するために、ヘッド２０ａに対して逆側の面（下面）が中子状に４カ所くり抜かれて孔１１１ｃが設けられていると共に、孔１１１ｃ内に圧縮スプリング１３２の上端を掛止するためのフック（図示せず）が設けられている。
【００４７】
次に、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１を装着した工作機械の動作について説明する。なお、工作機械へのブラケット１１１及び摩擦攪拌接合用工具２１の取り付けについては第１実施形態と同様である。
【００４８】
まず、工作機械の載置台２２上に被接合部材３を突き合わせて配置し、接合開始位置を摩擦攪拌接合用工具２１の下方に合わせる。このとき、被接合部材３の突き合わせ位置は、載置台２２の送り方向に対して平行にする。このとき、主軸２に装着した摩擦攪拌接合用工具２１の先端（プローブ２１ａ）は、本体１１の高さに比して被接合部材３から離隔している。
【００４９】
次に、被接合部材３上に摩擦攪拌接合用アタッチメント１を載置して、摩擦攪拌接合用工具２１と被接合部材３との間に本体１１を配置する。このとき、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１は、本体１１の開口の上方に位置する。また、２つのローラ１２の両方が被接合部材３に当接している。
【００５０】
そして、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１を一体的にその中心軸まわりに回転駆動した後、ヘッド２０ａを下降させて、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１を下降させると、主軸２及び摩擦攪拌接合用工具２１は、本体１１の開口を挿通しながら下降していく。また、ヘッド２０ａに固定されたブラケット１１１は本体１１の上部に固定された圧縮スプリング１３２の上端に近接する。このとき圧縮スプリング１３２の４カ所の上端が押止孔１１１ｃの位置に合うように、被接合部材３上で摩擦攪拌接合用アタッチメント１の位置を微調整する。そして、圧縮スプリング１３２の上端が孔１１１ｃに挿入される程度までヘッド２０ａを下降させ、孔１１１ｃ内に設けられたフックに圧縮スプリング１３２の夫々の上端部を掛止する。引き続きヘッド２０ａを下降させていくと、圧縮スプリング１３２はローラ１２をヘッド２０ａから遠ざける方向に付勢し、弾性力によって本体１１を押し返し始める。即ち、圧縮スプリング１３２の弾性力によって、本体１１はローラ１２を介して被接合部材３を押圧する。
【００５１】
摩擦攪拌接合用工具２１を主軸２と共に更に下降させると、図５に示すように、摩擦攪拌接合用工具２１先端のプローブ２１ａは、接合開始位置において被接合部材３に接触した後、被接合部材３に浸入を開始する。ヘッド２０ａの下降に伴って、圧縮スプリング１３２の弾性力は増大していき、プローブ２１ａが被接合部材３に接触する際には、プローブ２１ａの加工反力に比して十分大きいものとなる。そして、ローラ１２は、圧縮スプリング１３２の弾性力が印加されて、被接合部材３を載置台２２に押圧する。
【００５２】
その後、摩擦攪拌接合用工具２１の円錐台部２１ｂが被接合部材３に面接触するまでヘッド２０ａを下降させた後、摩擦攪拌接合用工具２１の下降を停止する。このとき、ヘッド２０ａの過度の下降を防止するために、前述のガイド棒１１ｂをストッパーとして使用してもよい。そして、被接合部材３とこれに面接触しながら回転している摩擦攪拌接合用工具２１の円錐台部２１ｂとの間には摩擦熱が発生し、この摩擦熱によって被接合部材３は軟化される。また、回転しながら被接合部材３に浸入したプローブ２１ａ周辺の被接合部材３には塑性流動が発生し、プローブ２１ａによって攪拌される。そして、突き合わせて配置された被接合部材３同士が一体化され始める。なお、摩擦攪拌接合用工具２１が接触している間、被接合部材３には工具摩擦力及び加工反力が作用するが、これらの力は圧縮スプリング１３２の弾性力によってローラ１２を介して負荷される押圧力に比して十分小さい。
【００５３】
以下、被接合部材３の送りに伴う摩擦攪拌接合位置の移動については、第１実施形態と同様である。
【００５４】
本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、本体１１の４カ所に設けられた圧縮スプリング１３２の弾性力によってローラ１２を介して被接合部材３を押圧する。そして、この押圧力は摩擦攪拌接合による摩擦力、加工反力、及び載置台２２の送りによる加工反力に比して十分大きい。従って、第１実施形態と同様に、被接合部材３を載置台２２に押しつけて確実に押さえておくため、摩擦攪拌接合の加工精度が低下することがない。
【００５５】
また、圧縮スプリング１３２が４カ所に設けられ、弾性力による押圧力が相互に分散されて均一化されることが可能であるため、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は本発明の第１実施形態よりも被接合部材３のずれの危険性が少なく、摩擦攪拌接合の加工精度が高い。
【００５６】
更に、第１実施形態においては、本体１１から延出された錘支持板１３１上に錘１３０を固定することによって負荷印加部材１３を構成し、錘支持板１３１に固定する錘１３０の個数を変化させることによって被接合部材３への負荷を調整したが、本実施形態においては、圧縮スプリング１３２の弾性係数を被接合部材３の大きさに合わせて変化させればよい。従って、本実施形態の摩擦攪拌接合用アタッチメント１は、錘の大きさ等によって負荷力の大きさの範囲がある程度制限されている本発明の第１実施形態に比して、更に実用性が高い。
【００５７】
なお、本実施形態の圧縮スプリング１３２は本体１１の上部に４カ所設けられているが、圧縮スプリングの押圧力によって被接合部材３を載置台上にずれることなく押さえておくことができる範囲において、圧縮スプリングを１乃至３カ所に設けてもよく、圧縮スプリングによる押圧力を分散するために４カ所以上に設けてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１：摩擦攪拌接合用アタッチメント、１１：本体、１１ａ：連結部、１１ｂ：ガイド棒、１１１：ブラケット、１１１ａ：固定板、１１１ｂ：支持板、１１１ｃ：押止孔、１２：ローラ、１３：付加印加部材、１３０：錘、１３１：錘支持板、１３１ａ：スタッドボルト、１３１ｂ：ナット、１３２：圧縮スプリング、２０：工作機械、２０ａ：ヘッド、２：主軸、２１：摩擦攪拌接合用工具、２１ａ：プローブ、２１ｂ：円錐台部、２２：載置台、３：被接合部材
【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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