(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一方面に開口する孔を有する第１部材と、該第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い樹脂内に繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材からなる第２部材と、を接合する接合方法であって、
前記孔の開口部を覆うように前記第１部材上に前記第２部材を積層させる積層工程と、
前記孔の開口部の上方の前記第２部材の前記樹脂を軟化もしくは溶融させると共に、前記第２部材の前記繊維材を積層方向へ配向させる軟化溶融工程と、
軟化もしくは溶融された前記樹脂内に前記繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材を前記開口部を介して前記孔に押し込んで導入する導入工程と、
前記孔に導入された前記樹脂を硬化させる硬化工程と、を含む接合方法。
【請求項２】
前記第２部材が、前記孔の開口部の直径よりも大きい繊維長の繊維材を含んでいる、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記第１部材の前記孔は、前記開口部に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部を有している、請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記第１部材の前記孔の積層方向に直交する方向で切断した際の断面積が、前記開口部において最小となっている、請求項３に記載の接合方法。
【請求項５】
前記第１部材の前記孔は、前記一方面から該一方面に対向する他方面まで貫通して形成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項６】
前記孔の前記他方面側の開口部を覆う裏当て部材を配設する、請求項５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記裏当て部材は、前記孔の前記他方面側の開口部を介して前記孔と連通すると共に、前記他方面側の開口部よりも積層方向に直交する方向で切断した際の断面積が大きい窪みを有しており、
前記導入工程及び前記硬化工程において、前記孔と共に前記窪みに前記第２部材の前記樹脂を導入して硬化させる、請求項６に記載の接合方法。
【請求項８】
前記軟化溶融工程において、摩擦熱を利用して前記第２部材の前記樹脂を軟化もしくは溶融させる、請求項１から７のいずれか一項に記載の接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は接合方法に関し、たとえば、金属部材同士、金属部材と樹脂部材、樹脂部材同士などからなる異種部材同士を接合する接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば金属部材と樹脂部材などからなる異種部材同士を接合する方法として、接着剤を用いた方法（たとえば、特許文献１）やリベットやネジ等の締結部材を用いた方法が知られている。しかしながら、前者の方法は、接着剤の硬化に時間を要するといった問題や、接着剤の経年劣化等によって接着力が低下し得るといった問題を有している。また、後者の方法は、リベットやネジ等によって製品重量が増加するといった問題や、リベットやネジ等の締結に時間や工数を要するといった問題を有している。
【０００３】
このような問題に対し、特許文献２、３には、接着剤や締結部材等を使用せずに、金属部材と樹脂部材をより合理的に接合する従来技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２に開示されている接合方法は、微多孔質の水酸基含有皮膜が形成された金属の表面に、熱可塑性樹脂を射出し、上記皮膜を介して金属と熱可塑性樹脂とを一体化する方法である。
【０００５】
また、特許文献３に開示されている接合方法は、金属製の基体部を準備する基体部準備工程と、前記基体部準備工程の後、前記基体部の少なくとも一部の表面に開口し内部空間が該開口の少なくとも一部周縁部の下方に延びてオーバーハングを形成する凹部を形成する凹部形成工程と、前記凹部形成工程の後、前記凹部を埋める没入部と該没入部と一体で前記基体部の該表面を覆う表皮部とからなる樹脂製の被覆部を形成する被覆部形成工程と、を具備する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７３３５６号公報
【特許文献２】特開２００８−１６２１１５号公報
【特許文献３】特開２００８−２１３３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示されている接合方法によれば、微多孔質の水酸基含有皮膜が形成された金属の表面に、熱可塑性樹脂を射出し、上記皮膜を介して金属と熱可塑性樹脂とを一体化するため、上記微多孔質の水酸基含有皮膜のアンカー効果と化学的な作用により、金属と熱可塑性樹脂とを充分な接合強度で一体化することができる。また、このような水酸基含有皮膜は、ヒドラジンを用いることなく、金属の表面に温水処理を施すことによって容易に且つ低コストで形成できるので、悪臭を伴うことも無く、所望の形状に成形された金属材と熱可塑性樹脂とが一体成形された複合体を低コストで安全に製造することができる。
【０００８】
また、特許文献３に開示されている接合方法によれば、被覆部材の基体部にオーバーハング構造を有する凹部と、凹部に入り込み、凹部を埋める没入部を形成するため、凹部及び没入部により投錨効果が得られ、この投錨効果によって抵抗力が発生し、被覆部の熱膨張などによる収縮応力が抑制される。よって、没入部と一体に形成された表皮部が基体部の表面に密着され、基体部の表面からの被覆部の剥離を防止することができる。
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されている接合方法においては、金属の表面に微多孔質の水酸基含有皮膜を形成した上で、当該表面に熱可塑性樹脂を射出する必要があり、製造工程が煩雑化して製造コストが高騰するといった問題が生じ得る。
【００１０】
また、特許文献３に開示されている接合方法においては、凹部を埋める没入部と該没入部と一体で基体部の表面を覆う表皮部とからなる樹脂製の被覆部を形成する方法が具体的に明示されておらず、如何にして凹部の内部空間に没入部を入り込ませるかについて一切言及されていない。
【００１１】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、たとえば、金属部材同士、金属部材と樹脂部材、樹脂部材同士などからなる異種部材同士を容易に且つ安価に接合することのできる接合方法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】
前記目的を達成すべく、本発明による接合方法は、少なくとも一方面に開口する孔を有する第１部材と、該第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む第２部材と、を接合する接合方法であって、前記孔の開口部を覆うように前記第１部材上に前記第２部材を積層させる積層工程と、軟化もしくは溶融させた前記第２部材の前記素材を前記開口部を介して前記孔に導入して硬化させる接合工程と、を含む方法である。
【００１３】
上記する接合方法によれば、第１部材に設けられた孔の開口部を覆うように第１部材上に第２部材を積層させ、軟化もしくは溶融させた第２部材の素材を第１部材の孔の開口部を介してその孔に導入して硬化させることにより、異種部材からなる第１部材と第２部材を容易に且つ安価に接合することができる。
【００１４】
ここで、前記接合工程は、前記第２部材の前記素材を軟化もしくは溶融させる軟化溶融工程と、軟化もしくは溶融された前記素材を前記開口部を介して前記孔に導入する導入工程と、前記孔に導入された前記素材を硬化させる硬化工程とを含むことが好ましい。
【００１５】
すなわち、上記する接合方法によれば、第２部材の素材を軟化もしくは溶融させた後に、その第２部材の素材を第１部材の孔の開口部を介してその孔に導入し、その後に、その孔に導入された第２部材の素材を硬化させることにより、異種部材からなる第１部材と第２部材をより確実に接合することができる。
【００１６】
また、前記第２部材は、前記第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い樹脂内に繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材からなることが好ましい。
【００１７】
上記する接合方法によれば、第２部材が第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い樹脂内に繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材から構成されることにより、前記接合工程において、軟化もしくは溶融させた第２部材の樹脂を第１部材の孔の開口部を介してその孔に導入する際、第２部材に含有される繊維材が孔の開口部付近で積層方向へ配向されるため、第１部材と第２部材の接合強度を効果的に高めることができる。
【００１８】
また、前記第１部材の前記孔は、前記開口部に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部を有していることが好ましい。
【００１９】
上記する接合方法によれば、第１部材の孔がその開口部に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部を有していることにより、当該縮径部によるアンカー効果によって第１部材と第２部材の接合強度を効果的に高めることができる。
【００２０】
また、前記第１部材の前記孔の積層方向に直交する方向で切断した際の断面積は、前記開口部において最小となっていることが好ましい。
【００２１】
上記する接合方法によれば、第１部材の孔の積層方向に直交する方向の断面積がその開口部において最小となっていることにより、第１部材からの第２部材の脱落を確実に抑制して第１部材と第２部材を確実に接合することができる。
【００２２】
また、前記第１部材の前記孔は、前記一方面から該一方面に対向する他方面まで貫通して形成されていることが好ましい。
【００２３】
上記する接合方法によれば、第１部材の孔が一方面から他方面まで貫通して形成されていることにより、前記接合工程において、軟化もしくは溶融させた第２部材の樹脂を第１部材の孔の一方面側の開口部を介してその孔に導入する際、孔内に残存する空気等の気体を他方面側の開口部を介して脱気することができ、第１部材と第２部材の接合強度をより効果的に高めることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上の説明から理解できるように、本発明の接合方法によれば、たとえば、金属部材同士、金属部材と樹脂部材、樹脂部材同士などからなる異種部材同士の接合において、第１部材に設けられた孔の開口部を覆うように第１部材上に第２部材を積層させ、軟化もしくは溶融させた第２部材の素材を第１部材の孔の開口部を介してその孔に導入して硬化させるという極めて簡単な方法によって、接着剤や締結部材等を用いることなく容易に且つ安価に異種部材同士を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の接合方法の実施の形態１を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）および（ｃ）はその軟化溶融・導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図２】本発明の接合方法の実施の形態２を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）および（ｃ）はその軟化溶融・導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図３】本発明の接合方法の実施の形態３を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図４】図３で示す接合方法の変形実施を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図５】図３で示す第１部材の孔の他例を示した縦断面図である。
【図６】（ａ）は図３で示す第１部材の孔の一例を示した平面図であり、（ｂ）は図３で示す第１部材の孔の他例を示した平面図である。
【図７】本発明の接合方法の実施の形態４を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図８】図７で示す接合方法の変形実施を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図９】図７で示す第１部材の孔の他例を示した縦断面図である。
【図１０】図８で示す第１部材の孔の他例を示した縦断面図である。
【図１１】本発明の接合方法の実施の形態５を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図１２】図１１で示す接合方法の変形実施を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図１３】本発明の接合方法の実施の形態６を説明した縦断面図であり、（ａ）はその積層工程を説明した図であり、（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【図１４】（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、第２部材が繊維強化樹脂材からなる場合の第１部材と第２部材の接合状態を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の接合方法の実施の形態を説明する。
【００２７】
［実施の形態１］
図１は、本発明の接合方法の実施の形態１を説明した縦断面図であり、図１（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図１（ｂ）および図１（ｃ）はその軟化溶融・導入工程を説明した図であり、図１（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【００２８】
＜本発明の接合方法の実施の形態１で用いる接合装置＞
本発明の実施の形態１に係る接合方法は、ヒータを有する接合装置を用いて実施される。この接合装置３０は、図１（ａ）に示すように、主に、ヒータ３１、クランプ部材３４、図１（ａ）には示されていないが、これらを支持する支持部材等を備えている。クランプ部材３４は、たとえば中空を有する筒形状（たとえば、略円筒形状）を呈し、その中空内に加熱手段としてのヒータ３１が内挿されている。このクランプ部材３４は、加工材（第２部材２）を一方面（図１（ａ）中では上面）から押圧するように、例えば不図示のスプリングを介して不図示の支持部材に支持されている。
【００２９】
上記構成のヒータ３１およびクランプ部材３４は、それぞれ当接面３１ａおよび当接面３４ａを備え、クランプ部材３４の当接面３４ａが、不図示の駆動機構により軸線Ｘｒ方向に移動して加工材の一方面に当接し、ヒータ３１の当接面３１ａは、不図示の駆動機構により加工材の一方面の僅かに上方まで軸線Ｘｒ方向で移動するようになっている。
【００３０】
＜接合装置を用いた接合方法＞
次に、本実施の形態１に係る接合装置３０を用いた接合方法について、図１を参照して概説する。この実施の形態１では、一方面（図１中では上面）１ａに開口する略凹状の孔３を有する金属部材、樹脂部材、木材などからなる略平板状の第１部材１と、第１部材１の形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む金属部材や樹脂部材などからなる略平板状の第２部材２と、を接合する方法について具体的に説明する。
【００３１】
本実施の形態１に係る接合方法は、主に、積層工程と、軟化溶融・導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００３２】
まず、積層工程では、図１（ａ）で示すように、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させる。次いで、第１部材１の孔３の開口部３ａが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１の孔３の開口部３ａの上方にヒータ３１が配置されるとともに、第２部材２の一方面（図１中では上面）２ａとクランプ部材３４の当接面３４ａとが当接するように、第２部材２の上面２ａ上に接合装置３０を位置決めして配設する。なお、第１部材１は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２はクランプ部材３４によって第１部材１に押圧されて支持されている。
【００３３】
次に、軟化溶融・導入工程では、図１（ｂ）で示すように、ヒータ３１による熱を利用して第２部材２の形成素材、特に第１部材１の孔３の上方の第２部材２の形成素材を軟化もしくは溶融させる。軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃは、図１（ｃ）で示すように、重力によって（自重で）開口部３ａを介して孔３に導入される。
【００３４】
そして、硬化工程では、図１（ｄ）で示すように、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃ（第１部材１の孔３内に導入された第２部材２の形成素材と前記孔３の周囲の第１部材１の上面１ａ上に残存する第２部材２の形成素材）を硬化させて第１部材１と第２部材２とを一体とし、第２部材２の上面２ａから接合装置３０を取り外す。
【００３５】
このように、本実施の形態１の接合方法によれば、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させ、その孔３の開口部３ａ上の第２部材２の形成素材をヒータ３１による熱を利用して局所的に軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃを第１部材１の孔３の開口部３ａを介してその孔３内に導入し、孔３内に導入された第２部材２の形成素材２ｃを硬化させることにより、異種部材からなる第１部材１と第２部材２とを容易に且つ安価に接合することができる。
【００３６】
［実施の形態２］
図２は、本発明の接合方法の実施の形態２を説明した縦断面図であり、図２（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図２（ｂ）および図２（ｃ）はその軟化溶融・導入工程を説明した図であり、図２（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【００３７】
＜本発明の接合方法の実施の形態２で用いる摩擦撹拌接合装置＞
本発明の実施の形態２に係る接合方法は、摩擦撹拌接合装置の一例としての単動式摩擦撹拌接合装置を用いて実施される。そのため、まず、本実施の形態２に係る接合方法で用いられる単動式摩擦撹拌接合装置（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）の一例について、図２（ａ）を参照して概説する。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、本実施の形態２に係る接合方法で用いられるＦＳＷ装置４０は、主に、回転工具部４１、クランプ部材４４、図２（ａ）には示されていないが、これらを支持する支持部材、回転工具部４１を駆動する駆動機構等を備えている。クランプ部材４４は、スプリング４３を介して不図示の支持部材に固定されている。
【００３９】
回転工具部４１は、略円柱形状を呈し、不図示の駆動機構により軸線（回転軸）Ｘｒ周りに回転するとともに、破線矢印Ｑ１方向すなわち軸線Ｘｒ方向（図２（ａ）中では上下方向）に沿ってクランプ部材４４に対して相対的に摺動自在に構成されている。
【００４０】
クランプ部材４４は、回転工具部４１の外側に設けられ、中空を有する略円筒形状を呈し、その中空内に前記回転工具部４１が内挿されている。このクランプ部材４４は、加工材（第２部材２）を一方面（図２（ａ）中では上面）から押圧するように、スプリング４３を介して不図示の支持部材に支持されている。したがって、クランプ部材４４は、加工材側に付勢された状態で、破線矢印Ｑ３方向すなわち軸線Ｘｒ方向に移動自在に構成されている。
【００４１】
上記構成の回転工具部４１およびクランプ部材４４は、それぞれ当接面４１ａ、４４ａを備え、これらの当接面４１ａ、４４ａが、不図示の駆動機構により軸線Ｘｒ方向に移動して加工材の一方面に当接するようになっている。
【００４２】
なお、本実施の形態における単動式摩擦撹拌接合（ＦＳＷ）装置４０の具体的な構成は、前述した構成に限定されず、たとえば、前述したＦＳＷ装置４０では説明していない他の部材等を備えていてもよい。
【００４３】
＜摩擦接合装置を用いた接合方法＞
次に、本実施の形態２に係るＦＳＷ装置４０を用いた接合方法について、図２を参照して概説する。この実施の形態２では、上記した実施の形態１と同様の第１部材１と第２部材２とを接合する方法について具体的に説明する。
【００４４】
本実施の形態２に係る接合方法は、上記した実施の形態１に係る接合方法と同様、主に、積層工程と、軟化溶融・導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００４５】
まず、積層工程では、図２（ａ）で示すように、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させる。次いで、第１部材１の孔３の開口部３ａが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１の孔３の開口部３ａの上方に回転工具部（ピン部材）４１が配置されるとともに、第２部材２の一方面（図２中では上面）２ａと回転工具部４１およびクランプ部材４４の当接面４１ａ、４４ａとが当接するように、第２部材２の上面２ａ上にＦＳＷ装置４０を位置決めして配設する。なお、第１部材１は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２はクランプ部材４４によって第１部材１に押圧されて支持されている。
【００４６】
次に、軟化溶融・導入工程では、図２（ｂ）で示すように、回転工具部４１を軸線Ｘｒ周りに回転させ、回転工具部４１の当接面４１ａと第２部材２の上面２ａとの間で生じる摩擦熱を利用して第２部材２の形成素材、特に第１部材１の孔３の上方の第２部材２の形成素材を軟化もしくは溶融させる。軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃは、図２（ｃ）で示すように、重力によって（自重で）開口部３ａを介して孔３に導入される。なお、この軟化溶融・導入工程では、回転工具部４１を軸線Ｘｒ方向に沿って下方へ移動させ、回転工具部４１の下方の第２部材２の形成素材２ｃの一部を第１部材１の孔３内に押し込むことで、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃを孔３に導入してもよい。
【００４７】
そして、硬化工程では、図２（ｄ）で示すように、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃ（第１部材１の孔３内に導入された第２部材２の形成素材と前記孔３の周囲の第１部材１の上面１ａ上に残存する第２部材２の形成素材）を硬化させて第１部材１と第２部材２とを一体とし、第２部材２の上面２ａからＦＳＷ装置４０を取り外す。
【００４８】
このように、本実施の形態２の接合方法によれば、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させ、その孔３の開口部３ａ上の第２部材２の形成素材を摩擦熱を利用して局所的に軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃを第１部材１の孔３の開口部３ａを介してその孔３内に導入し、孔３内に導入された第２部材２の形成素材２ｃを硬化させることにより、異種部材からなる第１部材１と第２部材２とを容易に且つ安価に接合することができる。
【００４９】
また、本実施の形態２の接合方法によれば、孔３の開口部３ａ上の第２部材２の形成素材を摩擦熱を利用して軟化もしくは溶融させることにより、第２部材２の形成素材をより確実に軟化もしくは溶融させることができるといった利点もある。
【００５０】
［実施の形態３］
図３は、本発明の接合方法の実施の形態３を説明した縦断面図であり、図３（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図３（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、図３（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、図３（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。
【００５１】
＜本発明の接合方法の実施の形態３で用いる摩擦撹拌接合装置＞
本発明の実施の形態３に係る接合方法は、摩擦攪拌接合装置の代表的な一例としての複動式摩擦攪拌接合装置を用いて実施される。そのため、まず、本実施の形態３に係る接合方法で用いられる複動式摩擦攪拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）装置の代表的な一例について、図３（ａ）を参照して概説する。
【００５２】
図３（ａ）に示すように、本実施の形態３に係る接合方法で用いられるＦＳＷ装置５０は、主に、回転工具部５１、クランプ部材５４、図３（ａ）には示されていないが、これらを支持する支持部材、回転工具部５１を駆動する駆動機構等を備えている。クランプ部材５４は、スプリング５３を介して不図示の支持部材に固定されている。
【００５３】
回転工具部５１は、ピン部材１１およびショルダ部材１２から構成されている。ピン部材１１は、略円柱形状を呈し、不図示の駆動機構により軸線（回転軸）Ｘｒ周りに回転するとともに、破線矢印Ｐ１方向すなわち軸線Ｘｒ方向（図３（ａ）中では上下方向）に沿ってショルダ部材１２に対して相対的に移動自在に構成されている。ショルダ部材１２は、中空を有する略円筒形状を呈し、その中空内にピン部材１１が内挿され、ピン部材１１の外側において当該ピン部材１１を囲むように不図示の支持部材により支持されている。このショルダ部材１２は、不図示の駆動機構によりピン部材１１と同一の軸線Ｘｒ周りに回転するとともに、破線矢印Ｐ２方向すなわち軸線Ｘｒ方向に沿って、ピン部材１１に対して相対的に（ピン部材１１と同一方向に或いはピン部材１１と反対方向に）移動自在に構成されている。したがって、回転工具部５１を構成するピン部材１１およびショルダ部材１２は、いずれも軸線Ｘｒ周りに一体的に回転するとともに、軸線Ｘｒ方向に沿って相対的に（同一方向に或いは反対方向に）移動自在に構成されている。
【００５４】
クランプ部材５４は、回転工具部５１のショルダ部材１２の外側に設けられ、ショルダ部材１２と同様に、中空を有する略円筒形状を呈し、その中空内にショルダ部材１２が内挿されている。したがって、ピン部材１１の外周に略円筒形状のショルダ部材１２が位置し、そのショルダ部材１２の外周に略円筒形状のクランプ部材５４が位置している。言い換えれば、クランプ部材５４、ショルダ部材１２およびピン部材１１が、それぞれ同軸上の入れ子構造となっている。このクランプ部材５４は、加工材（第２部材２）を一方面（図３（ａ）中では上面）から押圧するように、スプリング５３を介して不図示の支持部材に支持されている。したがって、クランプ部材５４は、加工材側に付勢された状態で、破線矢印Ｐ３方向すなわち軸線Ｘｒ方向に移動自在に構成されている。
【００５５】
上記構成の回転工具部５１を構成するピン部材１１およびショルダ部材１２、並びにクランプ部材５４は、それぞれ当接面１１ａおよび当接面１２ａ、並びに当接面５４ａを備え、これらの当接面１１ａ、１２ａ、５４ａが、不図示の駆動機構により軸線Ｘｒ方向に移動して加工材の一方面に当接するようになっている。
【００５６】
なお、本実施の形態における回転工具部５１の具体的な構成は、前述した構成に限定されず、ＦＳＷの分野で公知の構成を適宜に用いることができる。また、摩擦攪拌接合装置としては、上記構成のＦＳＷ装置５０に限定されず、ピン部材１１の外側にクランプ部材５４を備える構成であってもよいし、前述したＦＳＷ装置５０では説明していない他の部材等を備えていてもよい。
【００５７】
＜摩擦撹拌接合装置を用いた接合方法＞
次に、本実施の形態３に係るＦＳＷ装置５０を用いた接合方法について、図３を参照して概説する。この実施の形態３では、上記した実施の形態１、２と同様の第１部材１と第２部材２とを接合する方法について具体的に説明する。
【００５８】
本実施の形態３に係る接合方法は、主に、積層工程と、軟化溶融工程と、導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００５９】
まず、積層工程では、図３（ａ）で示すように、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させる。次いで、第１部材１の孔３の開口部３ａが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１の孔３の開口部３ａの上方に回転工具部５１のピン部材１１が配置されるとともに、第２部材２の一方面（図３中では上面）２ａとピン部材１１およびショルダ部材１２、並びにクランプ部材５４の当接面１１ａ、１２ａ、５４ａとが当接するように、第２部材２の上面２ａ上にＦＳＷ装置５０を位置決めして配設する。なお、第１部材１は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２はクランプ部材５４によって第１部材１に押圧されて支持されている。
【００６０】
次に、軟化溶融工程では、図３（ｂ）で示すように、ピン部材１１およびショルダ部材１２を軸線Ｘｒ周りに一体的に回転させ、ピン部材１１およびショルダ部材１２の当接面１１ａ、１２ａと第２部材２の上面２ａとの間で生じる摩擦熱を利用して第２部材２の形成素材、特に第１部材１の孔３の上方の第２部材２の形成素材を軟化もしくは溶融させる。その際、ショルダ部材１２を軸線Ｘｒ方向に沿って所定量だけ下方へ移動させながらピン部材１１を軸線Ｘｒ方向に沿って上方へ移動させ、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃをピン部材１１の下方に導く。
【００６１】
次に、導入工程では、図３（ｃ）で示すように、ピン部材１１およびショルダ部材１２の回転を停止し、ピン部材１１を軸線Ｘｒ方向に沿って下方へ移動させ、ピン部材１１の下方に導かれた第２部材２の形成素材２ｃの一部を第１部材１の孔３内に押し込む。その際、たとえば軟化もしくは溶融される第２部材２の形成素材２ｃの体積と第１部材１の孔３の体積等に応じて、ショルダ部材１２を軸線Ｘｒ方向に沿って所定量だけ上方へ移動させ、ピン部材１１の当接面１１ａとショルダ部材１２の当接面１２ａの高さが略同一となるようにする。
【００６２】
そして、硬化工程では、図３（ｄ）で示すように、軟化溶融工程で軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃ（第１部材１の孔３内に導入された第２部材２の形成素材と前記孔３の周囲の第１部材１の上面１ａ上に残存する第２部材２の形成素材）を硬化させて第１部材１と第２部材２とを一体とし、第２部材２の上面２ａからＦＳＷ装置５０を取り外す。
【００６３】
このように、本実施の形態３の接合方法によれば、第１部材１に設けられた孔３の開口部３ａを覆うように第１部材１上に第２部材２を積層させ、その孔３の開口部３ａ上の第２部材２の形成素材を摩擦熱を利用して局所的に軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材２の形成素材２ｃを第１部材１の孔３の開口部３ａを介してその孔３内に導入し、孔３内に導入された第２部材２の形成素材２ｃを硬化させることにより、異種部材からなる第１部材１と第２部材２とを容易に且つ安価に接合することができる。
【００６４】
なお、第１部材に設けられる孔の形状（縦断面形状や横断面形状）は、第１部材と第２部材との接合強度等に応じて適宜に設計することができる。
【００６５】
たとえば、上記した実施の形態では、アンカー効果を得るために、第１部材１に設けられた孔３が、一方面（上面）側の開口部３ａに向かって連続的に縮径しており、その開口部３ａにおいて積層方向（軸線Ｘｒ方向）に直交する方向の断面積が最小となっているが、そのような場合、孔３のテーパ角等によって第１部材１の孔３内で硬化された部分が第２部材２から破断して第２部材２が第１部材１から剥離する可能性や、第２部材２の弾性等によって第１部材１の孔３内で硬化された部分が当該孔３から抜ける可能性があることが本発明者等により確認されている。そこで、たとえば、図４（ａ）〜（ｄ）で示すように、一方面（上面）側の開口部３ａ'に向かって段階的に縮径させるように第１部材１'に設けられた孔３'を形成してもよい。
【００６６】
また、第１部材に設けられる孔は、たとえば、一方面（上面）側の開口部に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部、第１部材の厚さ方向（積層方向）で内径が同一である直線部、一方面（上面）側の開口部に向かって連続的もしくは段階的に拡径する拡径部等を適宜に組み合わせて形成してもよく、たとえば、図５で示すように、第１部材１''に設けられた孔３''の下端側に、一方面（上面）１ａ''側の開口部３ａ''に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部４''（図５では、連続的に縮径する縮径部）、その上端側に、第１部材１''の厚さ方向で内径が同一である直線部５''を設けてもよい。
【００６７】
さらに、第１部材に設けられた孔の開口部の平面視形状は、略円形状（図６（ａ）参照）や略楕円形状、略長穴形状（図６（ｂ）参照）、四角形状などの多角形状等であってもよいことは勿論である。
【００６８】
［実施の形態４］
図７は、本発明の接合方法の実施の形態４を説明した縦断面図であり、図７（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図７（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、図７（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、図７（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。なお、本実施の形態４に係る接合方法は、上記した実施の形態３に係る接合方法で用いられたＦＳＷ装置５０を用いて実施される。この実施の形態４では、一方面（図７中では上面）１ａＡから他方面（図７中では下面）１ｂＡに向かって形成された孔（貫通孔）３Ａを有する金属部材、樹脂部材、木材などからなる略平板状の第１部材１Ａと、第１部材１Ａの形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む金属部材や樹脂部材などからなる略平板状の第２部材２Ａと、を接合する方法について具体的に説明する。
【００６９】
本実施の形態４に係る接合方法は、上記した実施の形態３に係る接合方法と同様、主に、積層工程と、軟化溶融工程と、導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００７０】
まず、積層工程では、図７（ａ）で示すように、第１部材１Ａに設けられた孔３Ａの上面１ａＡ側の開口部３ａＡを覆うように第１部材１Ａ上に第２部材２Ａを積層させる。次いで、第１部材１Ａの孔３Ａの開口部３ａＡが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１Ａの孔３Ａの開口部３ａＡの上方に回転工具部５１のピン部材１１が配置されるとともに、第２部材２Ａの一方面（図７中では上面）２ａＡとピン部材１１およびショルダ部材１２、並びにクランプ部材５４の当接面１１ａ、１２ａ、５４ａとが当接するように、第２部材２Ａの上面２ａＡ上にＦＳＷ装置５０を位置決めして配設する。また、第１部材１Ａの孔３Ａの下面１ｂＡ側の開口部３ｂＡを覆うように略平板状の裏当て部材（バックツールともいう）５５を位置決めして配設する。なお、裏当て部材５５は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２Ａおよび第１部材１Ａはクランプ部材５４によって裏当て部材５５に押圧されて支持されている。
【００７１】
次いで、上記した実施の形態３に係る接合方法と同様の軟化溶融工程（図７（ｂ）参照）、導入工程（図７（ｃ）参照）、硬化工程（図７（ｄ）参照）を実施し、第１部材１Ａと第２部材２Ａとを接合して一体とする。
【００７２】
このように、本実施の形態４の接合方法によれば、第１部材１Ａに設けられた孔３Ａの一方面１ａＡ側の開口部３ａＡを覆うように第１部材１Ａ上に第２部材２Ａを積層させ、その孔３Ａの開口部３ａＡ上の第２部材２Ａの形成素材を摩擦熱を利用して局所的に軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材２Ａの形成素材２ｃＡを第１部材１Ａの孔３Ａの開口部３ａＡを介してその孔３Ａ内に導入し、孔３Ａ内に導入された第２部材２Ａの形成素材２ｃＡを硬化させることにより、異種部材からなる第１部材１Ａと第２部材２Ａとを容易に且つ安価に接合することができる。
【００７３】
また、本実施の形態４の接合方法によれば、第１部材１Ａの孔３Ａが一方面１ａＡから他方面１ｂＡまで貫通して形成されていることにより、上記した導入工程において、第１部材１Ａの孔３Ａ内に存在する空気等の気体を孔３Ａの他方面１ｂＡ側の開口部３ｂＡを介して排気しながら、軟化もしくは溶融させた第２部材２Ａの形成素材２ｃＡを第１部材１Ａの孔３Ａ内に導入できるため、第１部材１Ａと第２部材２Ａとをより緊密に且つ強固に接合することができ、第１部材１Ａと第２部材２Ａの接合強度をより効果的に高めるこができるといった利点もある。
【００７４】
なお、本実施の形態４の接合方法においても、実施の形態３の接合方法と同様、第１部材に設けられる孔の形状（縦断面形状や横断面形状）は、第１部材と第２部材との接合強度等に応じて適宜に設計することができる。
【００７５】
すなわち、たとえば、図８（ａ）〜（ｄ）で示すように、他方面（下面）１ｂＡ'側の開口部３ｂＡ'から一方面（上面）１ａＡ'側の開口部３ａＡ'に向かって段階的に縮径させるように、第１部材１Ａ'に設けられた孔３Ａ'を形成してもよい。
【００７６】
また、第１部材に設けられる孔は、たとえば、一方面（上面）側の開口部に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部、第１部材の厚さ方向（積層方向）で内径が同一である直線部、一方面（上面）側の開口部に向かって連続的もしくは段階的に拡径する拡径部等を適宜に組み合わせて形成してもよく、たとえば、図９で示すように、第１部材１Ａ''に設けられた孔３Ａ''の下面側に、一方面（上面）１ａＡ''側の開口部３ａＡ''に向かって連続的もしくは段階的に縮径する縮径部４Ａ''（図９では、連続的に縮径する縮径部）、その上面側に、第１部材１Ａ''の厚さ方向で内径が同一である直線部５Ａ''を設けてもよい。
【００７７】
また、たとえば、図１０で示すように、第１部材１Ａ'''の段階的に縮径する孔３Ａ'''の一部（図１０中では孔３Ａ'''の外周部）に、一方面（上面）１ａＡ'''側へ向かって窪んだ環状の溝部５Ａ'''を形成し、上記した導入工程において、その溝部５Ａ'''にも軟化もしくは溶融された第２部材の形成素材を導入して硬化させてもよい。この場合には、孔３Ａ'''内に導入された第２部材の形成素材と第１部材１Ａ'''との接触面積を増加させることができ、アンカー効果を増加させることができるため、第１部材と第２部材との接合強度をより高めることができる。
【００７８】
さらに、第１部材に設けられた孔の開口部の平面視形状は、略円形状や略楕円形状、略長穴形状、四角形状などの多角形状等であってもよいことは勿論である。
【００７９】
［実施の形態５］
図１１は、本発明の接合方法の実施の形態５を説明した縦断面図であり、図１１（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図１１（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、図１１（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、図１１（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。なお、本実施の形態５に係る接合方法は、上記した実施の形態３、４に係る接合方法で用いられたＦＳＷ装置５０を用いて実施される。この実施の形態５では、一方面（図１１中では上面）１ａＢから他方面（図１１中では下面）１ｂＢに向かって形成された直線状の孔（貫通孔）３Ｂを有する金属部材、樹脂部材、木材などからなる略平板状の第１部材１Ｂと、第１部材１Ｂの形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む金属部材や樹脂部材などからなる略平板状の第２部材２Ｂと、を接合する方法について具体的に説明する。
【００８０】
本実施の形態５に係る接合方法は、上記した実施の形態３、４に係る接合方法と同様、主に、積層工程と、軟化溶融工程と、導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００８１】
まず、積層工程では、図１１（ａ）で示すように、第１部材１Ｂに設けられた孔３Ｂの上面１ａＢ側の開口部３ａＢを覆うように第１部材１Ｂ上に第２部材２Ｂを積層させる。次いで、第１部材１Ｂの孔３Ｂの開口部３ａＢが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１Ｂの孔３Ｂの開口部３ａＢの上方に回転工具部５１のピン部材１１が配置されるとともに、第２部材２Ｂの一方面（図１１中では上面）２ａＢとピン部材１１およびショルダ部材１２、並びにクランプ部材５４の当接面１１ａ、１２ａ、５４ａとが当接するように、第２部材２Ｂの上面２ａＢ上にＦＳＷ装置５０を位置決めして配設する。また、第１部材１Ｂの孔３Ｂの孔径もしくは横断面積（積層方向に直交する方向で切断した際の断面積）よりも大きな内径もしくは横断面積を有する凹状の窪み５５ａが形成された裏当て部材（バックツールともいう）５５を予め用意し、第１部材１Ｂの孔３Ｂの下面１ｂＢ側の開口部３ｂＢを覆うように、かつ裏当て部材５５の窪み５５ａが第１部材１Ｂの孔３Ｂと連通するように前記裏当て部材５５を位置決めして配設する。なお、裏当て部材５５は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２Ｂおよび第１部材１Ｂはクランプ部材５４によって裏当て部材５５に押圧されて支持されている。
【００８２】
次いで、上記した実施の形態３、４に係る接合方法と同様の軟化溶融工程（図１１（ｂ）参照）を実施するとともに、導入工程では、図１１（ｃ）で示すように、ピン部材１１を軸線Ｘｒ方向に沿って下方へ移動させ、ピン部材１１の下方に導かれた第２部材２Ｂの形成素材２ｃＢの一部を第１部材１Ｂの孔３Ｂおよび裏当て部材５５の窪み５５ａ内に押し込む。その際、たとえば軟化もしくは溶融される第２部材２Ｂの形成素材２ｃＢの体積と第１部材１Ｂの孔３Ｂおよび裏当て部材５５の窪み５５ａの体積等に応じて、ショルダ部材１２を軸線Ｘｒ方向に沿って所定量だけ上方へ移動させ、ピン部材１１の当接面１１ａとショルダ部材１２の当接面１２ａの高さが略同一となるようにする。
【００８３】
そして、硬化工程では、図１１（ｄ）で示すように、軟化溶融工程で軟化もしくは溶融された第２部材２Ｂの形成素材２ｃＢ（第１部材１Ｂの孔３Ｂおよび裏当て部材５５の窪み５５ａ内に導入された第２部材２Ｂの形成素材と前記孔３Ｂの周囲の第１部材１Ｂの上面１ａＢ上に残存する第２部材２Ｂの形成素材）を硬化させて第１部材１Ｂと第２部材２Ｂとを一体とし、第２部材２Ｂの上面２ａＢからＦＳＷ装置５０を取り外し、第１部材１Ｂの下面１ｂＢ側から裏当て部材５５を取り外す。
【００８４】
このように、本実施の形態５の接合方法によれば、第１部材１Ｂに設けられた直線状の孔（貫通孔）３Ｂの一方面１ａＢ側の開口部３ａＢを覆うように第１部材１Ｂ上に第２部材２Ｂを積層させ、第１部材１Ｂの孔３Ｂの下面１ｂＢ側の開口部３ｂＢを覆うように、かつ裏当て部材５５の窪み５５ａが第１部材１Ｂの孔３Ｂと連通するように第１部材１Ｂの他方面１ｂＢ側に裏当て部材５５を配設し、孔３Ｂの開口部３ａＢ上の第２部材２ｂの形成素材を摩擦熱を利用して局所的に軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材２Ｂの形成素材２ｃＢを第１部材１Ｂの孔３Ｂの開口部３ａＢを介してその孔３Ｂおよび裏当て部材５５の窪み５５ａ内に導入し、孔３Ｂおよび裏当て部材５５の窪み５５ａ内に導入された第２部材２Ｂの形成素材２ｃＢを硬化させることにより、異種部材からなる第１部材１Ｂと第２部材２Ｂとを容易に且つ安価に接合することができる。
【００８５】
また、本実施の形態５の接合方法によれば、第１部材１Ｂに予め直線状の孔（貫通孔）３Ｂを形成すればよいため、たとえば上記した実施の形態３、４の接合方法と比較して、第１部材１Ｂの孔３Ｂの加工に要する費用を抑制でき、当該製品の製造コストの高騰を抑制できるといった利点もある。
【００８６】
また、たとえば、上記した実施の形態３の接合方法では、第１部材１に設けられた孔３が、一方面（上面）側の開口部３ａに向かって連続的に縮径しており、その開口部３ａにおいて積層方向（軸線Ｘｒ方向）に直交する方向の断面積が最小となっており、たとえば第１部材１の強度が低い場合や厚さが薄い場合等に、図３（ｃ）で示す導入工程等において孔３の開口部３ａが変形する可能性がある。一方、本実施の形態５の接合方法によれば、第１部材１Ｂに設けられた孔（貫通孔）３Ｂが直線状を呈しているため、導入工程等における孔３Ｂの開口部３ａＢの変形を抑止でき、第１部材１Ｂと第２部材２Ｂとを確実に接合できるといった利点もある。
【００８７】
なお、本実施の形態５の接合方法においても、実施の形態３、４の接合方法と同様、第１部材に設けられる孔の形状（縦断面形状や横断面形状）は、第１部材と第２部材との接合強度等に応じて適宜に設計することができる。また、たとえば上記した硬化工程後に第１部材の下面側から裏当て部材を容易に取り外すことができれば、第１部材の下面側に配される裏当て部材に形成される窪みの形状も適宜に設計することができる。
【００８８】
また、図１２で示すように、第１部材１Ｂ'の下面１ｂＢ'の一部（図１２では裏当て部材５５の窪み５５ａの外周部に対応する部分）に裏当て部材５５の窪み５５ａに連通する例えば軸線Ｘｒ周りで環状の溝部５Ｂ'を形成し、上記した導入工程において、その溝部５Ｂ'にも軟化もしくは溶融された第２部材の形成素材を導入して硬化させてもよい。この場合には、孔３Ｂ'を介して導入された第２部材の形成素材と第１部材１Ｂ'との接触面積を増加させることができ、アンカー効果を増加させることができるため、第１部材と第２部材との接合強度をより高めることができる。
【００８９】
［実施の形態６］
上記した実施の形態１〜５では、略平板状の第１部材と第２部材とを接合する形態について説明したが、接合対象となる各部材の形状は適宜に設定することができる。ただし、上記した実施の形態１〜５のように平板状の第２部材を使用すると、導入工程において、第２部材の一部が第１部材の孔等に導入されるため、軟化もしくは溶融された第２部材の形成素材を硬化させて第１部材と第２部材とを接合した際に、第２部材の一部でその厚みが減少する。そこで、第２部材が、予め第１部材の孔等に導入される部分に対応する量の材料を余分に含んでいれば、第１部材と第２部材とを接合した際の第２部材の厚みの減少を抑制できると考えられる。
【００９０】
図１３は、本発明の接合方法の実施の形態６を説明した縦断面図であり、図１３（ａ）はその積層工程を説明した図であり、図１３（ｂ）はその軟化溶融工程を説明した図であり、図１３（ｃ）はその導入工程を説明した図であり、図１３（ｄ）はその硬化工程を説明した図である。なお、本実施の形態６に係る接合方法は、上記した実施の形態３〜５に係る接合方法で用いられたＦＳＷ装置５０を用いて実施される。この実施の形態６では、一方面（図１３中では上面）１ａＣから他方面（図１３中では下面）１ｂＣに向かって形成された孔３Ｃを有する金属部材、樹脂部材、木材などからなる略平板状の第１部材１Ｃと、第１部材１Ｃの形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む金属部材や樹脂部材などからなる第２部材２Ｃであって一方面（図１３中では上面）２ａＣに突部２ｄＣを有する第２部材２Ｃと、を接合する方法について具体的に説明する。
【００９１】
本実施の形態６に係る接合方法は、上記した実施の形態３〜５に係る接合方法と同様、主に、積層工程と、軟化溶融工程と、導入工程と、硬化工程とを含んでいる。
【００９２】
まず、積層工程では、図１３（ａ）で示すように、第１部材１Ｃに設けられた孔３Ｃの上面１ａＣ側の開口部３ａＣを覆うように、且つ、孔３Ｃの略上方に第２部材２Ｃの突部２ｄＣが配置されるように第１部材１Ｃ上に第２部材２Ｃを積層させる。ここで、第２部材２Ｃの突部２ｄＣは、ＦＳＷ装置５０のクランプ部材５４の内側に配置されるように、より具体的にはその上面がＦＳＷ装置５０のピン部材１１およびショルダ部材１２の当接面１１ａ、１２ａと当接するように形成されている。また、この第２部材２Ｃの突部２ｄＣは、その体積が第１部材１Ｃに設けられた孔３Ｃの体積と略同一となるように形成されている。次いで、第１部材１Ｃの孔３Ｃの開口部３ａＣが軸線Ｘｒ上に配置される、言い換えれば第１部材１Ｃの孔３Ｃの開口部３ａＣの上方に回転工具部５１のピン部材１１が配置されるとともに、第２部材２Ｃの一方面２ａＣとクランプ部材５４の当接面５４ａとが当接し且つ第２部材２Ｃの突部２ｄＣの上面とピン部材１１およびショルダ部材１２の当接面１１ａ、１２ａとが当接するように、第２部材２Ｃの上面２ａＣ上にＦＳＷ装置５０を位置決めして配設する。また、第１部材１Ｃの孔３Ｃの下面１ｂＣ側の開口部３ｂＣを覆うように略平板状の裏当て部材５５を位置決めして配設する。なお、裏当て部材５５は不図示の支持部材により支持されており、第２部材２Ｃおよび第１部材１Ｃはクランプ部材５４によって裏当て部材５５に押圧されて支持されている。
【００９３】
次に、軟化溶融工程では、図１３（ｂ）で示すように、ピン部材１１およびショルダ部材１２を軸線Ｘｒ周りに一体的に回転させ、ピン部材１１およびショルダ部材１２の当接面１１ａ、１２ａと第２部材２Ｃの突部２ｄＣの上面との間で生じる摩擦熱を利用して突部２ｄＣを含む第２部材２Ｃの形成素材を軟化もしくは溶融させる。その際、ショルダ部材１２を軸線Ｘｒ方向に沿って所定量だけ下方へ移動させながらピン部材１１を軸線Ｘｒ方向に沿って上方へ移動させ、軟化もしくは溶融された第２部材２Ｃの形成素材２ｃＣをピン部材１１の下方に導く。
【００９４】
次いで、上記した実施の形態４に係る接合方法と同様の導入工程（図１３（ｃ）参照）、硬化工程（図１３（ｄ）参照）を実施し、第１部材１Ｃと第２部材２Ｃとを接合して一体とする。
【００９５】
このように、本実施の形態６の接合方法によれば、第２部材２Ｃの一方面（第１部材１Ｃとの当接面とは反対側の面）２ａＣに第１部材１Ｃの孔３Ｃと略同一の体積を有する突部２ｄＣを形成し、軟化溶融工程において突部２ｄＣを含む第２部材２Ｃの形成素材を軟化もしくは溶融させ、その第２部材２Ｃの形成素材を孔３Ｃ内に導入して硬化させることにより、第１部材１Ｃと第２部材２Ｃとを接合した際の第２部材２Ｃの厚みの減少を確実に抑制して第２部材２Ｃの一方面２ａＣを略面一に形成でき、第１部材１Ｃと第２部材２Ｃとの接合後の意匠性等を格段に高めることができる。
【００９６】
なお、上記した実施の形態１〜６に係る接合方法は、接合対象となる部材の種類に特に限定されないが、第２部材が、第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い樹脂（マトリックス樹脂）内に繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材からなる場合により好ましいことが本発明者等によって確認されている。
【００９７】
具体的には、第２部材が、第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い樹脂（マトリックス樹脂）内に繊維材が混合されてなる繊維強化樹脂部材からなる場合、図１４（ａ）〜（ｄ）で示すように、導入工程において、第２部材に含有される繊維材が孔の開口部付近等（図１４（ａ）〜（ｄ）の領域Ｒ等）で積層方向（すなわち、第１部材と第２部材の積層面と直交する方向）へ配向され、その状態でマトリックス樹脂が硬化されるため、第１部材と第２部材の接合強度を効果的に高めることができる。
【００９８】
特に、第２部材に含有される繊維材の繊維長が、第１部材の孔の開口部の直径等よりも大きい場合には、第２部材に含有される繊維材が孔の開口部付近で確実に積層方向へ配向される（すなわち、積層方向に配向される繊維材が減少される）ため、第１部材と第２部材の接合強度をより効果的に高めることができる。
【００９９】
なお、第２部材が繊維強化樹脂部材からなる場合、第２部材を構成する樹脂（マトリックス樹脂）は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれであってもよく、熱硬化性樹脂としては、たとえば、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などを挙げることができ、熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、メタクリル樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、熱可塑性エポキシ樹脂などのいずれか一種もしくは二種以上の混合材を挙げることができる。また、前記熱可塑性樹脂を主成分とする共重合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、たとえばエチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレンなどを導入することもできる。
【０１００】
また、第２部材を構成する強化用の繊維材としては、たとえば、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維や、ガラス繊維や炭素繊維といった無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属繊維、ポリアミドやポリエステル、セルロースなどの有機繊維のいずれか一種もしくは二種以上の混合材を挙げることができる。
【０１０１】
また、上記した実施の形態１〜６では、孔を有する第１部材と該第１部材の形成素材よりも溶融温度の低い素材を含む第２部材とを接合するためにヒータを有する接合装置や摩擦攪拌接合装置を使用したが、第２部材の形成素材を軟化もしくは溶融させ、軟化もしくは溶融された第２部材の形成素材を第１部材の孔に導入できれば、如何なる装置を使用してもよい。たとえば、摩擦熱に代えて、超音波振動による発熱や予め加熱された熱板等を利用して第２部材の形成素材を軟化もしくは溶融させてもよい。また、実施の形態３〜６においても、実施の形態１、２と同様、装置等による押し込み力を利用せず、第１部材の上方に第２部材を配置し、軟化もしくは溶融された第２部材の形成素材を重力のみによって第１部材の孔に導入してもよい。
【０１０２】
また、上記した実施の形態１、２では、積層工程と軟化溶融・導入工程と硬化工程とからなる複数の工程を介して第１部材と第２部材とを接合し、上記した実施の形態３〜６では、積層工程と軟化溶融工程と導入工程と硬化工程とからなる複数の工程を介して第１部材と第２部材とを接合する形態について説明したが、たとえば、第２部材の形成素材を軟化もしくは溶融させながら第１部材の孔の開口部を介してその孔に導入してもよいし、第２部材の形成素材を第１部材の孔に導入しながらその孔内で硬化させてもよいことは勿論である。
【０１０３】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの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ける設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０４】
１…第１部材、１ａ…第１部材の一方面（上面）、２…第２部材、２ａ…第２部材の一方面（上面）、３…孔、３ａ…開口部、１１…ピン部材、１２…ショルダ部材、３０…接合装置、３１…ヒータ、３４…クランプ部材、４０…単動式摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）装置、４１…回転工具部、４３…スプリング、４４…クランプ部材、５０…複動式摩擦攪拌接合（ＦＳＷ）装置、５１…回転工具部、５３…スプリング、５４…クランプ部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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