(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を備えた一対の被接合部材の互いに接合される接合面同士を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を介して電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合装置であって、
前記被接合部材を加圧することで対向する前記接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段と、
一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、を有し、
前記電極が、前記摺動手段と別体で構成されてなり、
一対の前記被接合部材間の抵抗加熱量が相対的に大きい場合に、前記被接合部材間の摺動速度を相対的に小さくする制御手段をさらに有する、接合装置。
【請求項２】
前記加圧手段および摺動手段は、一体的に構成される、請求項１に記載の接合装置。
【請求項３】
一対の前記被接合部材間の摺動速度が相対的に大きい場合に、摺動する前記被接合部材に電流を流す前記電極の接触対象との接触圧力を相対的に小さくする制御手段を有する、請求項１または２に記載の接合装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記被接合部材の摺動中に、摺動する前記被接合部材に電流を流す前記電極を接触対象と非接触状態とする、請求項３に記載の接合装置。
【請求項５】
前記電極は、
摺動する一方の前記被接合部材へ電気的に接続可能な第２電極と、
他方の前記被接合部材へ電気的に接続可能な第１電極と、を有し、
前記加圧手段は、前記第１電極と別体として構成され、前記第１電極と独立して他方の前記被接合部材を加圧して対向する前記接合面同士の間に加圧力を発生させる加圧部を有し、
前記第１電極は、前記被接合部材との間に設けられる接触対象に対する接触圧力を調整可能である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項６】
前記被接合部材間の摺動速度が相対的に大きくなる場合に、前記第１電極の接触対象に対する接触圧力を相対的に小さくする制御手段を有する、請求項５に記載の接合装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記被接合部材の摺動中に、前記第１電極を接触対象と非接触状態とする、請求項６に記載の接合装置。
【請求項８】
摺動する前記被接合部材の前記加圧手段による加圧方向への移動を規制しつつ、摺動する前記被接合部材を当該被接合部材の摺動方向へ移動可能に支持し、かつ前記被接合部材から絶縁された可動支持部を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項９】
前記被接合部材は、当該被接合部材の前記接合面側に当該接合面に沿う方向へ突出して形成される延設部を有し、
前記加圧手段は、前記延設部を加圧する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項１０】
前記被接合部材の延設部は、前記接合面と反対側の面に前記接合面に対して傾斜して形成される傾斜面を有し、
前記加圧手段は、前記傾斜面と対応する形状を有する、請求項９に記載の接合装置。
【請求項１１】
前記電極は、一対の前記被接合部材の各々に電気的に接続する第１電極および第２電極を有し、前記第１電極および第２電極が、前記接合面に対して同じ側に位置する、請求項９または１０に記載の接合装置。
【請求項１２】
前記被接合部材の前記電極が電気的に接続する部位は、前記接合面に対して、前記被接合部材の前記摺動手段が接続する部位よりも離れている、請求項１に記載の接合装置。
【請求項１３】
導電性を備えた一対の被接合部材の互いに接合される接合面同士を対向させ、前記被接合部材を加圧することで対向する前記接合面の間に加圧力を作用させて、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法であって、
前記被接合部材を摺動させる摺動手段と別体で構成される電極を前記被接合部材に電気的に接続して電流を流し、
前記被接合部材間の抵抗加熱量が相対的に大きい場合に、前記被接合部材間の摺動速度を相対的に小さくする、接合方法。
【請求項１４】
前記加圧手段および摺動手段は、一体的に構成され、
前記加圧手段および摺動手段と別体で構成される前記電極を、前記被接合部材に電気的に接続して電流を流す、請求項１３に記載の接合方法。
【請求項１５】
前記被接合部材間の摺動速度が相対的に大きい場合に、摺動する前記被接合部材に電流を流す前記電極の接触対象との接触圧力を相対的に小さくする、請求項１３または１４に記載の接合方法。
【請求項１６】
前記被接合部材の摺動中に、摺動する前記被接合部材に電流を流す前記電極を接触対象と非接触状態とする、請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１７】
前記電極は、
摺動する一方の前記被接合部材へ電気的に接続可能な第２電極と、
他方の前記被接合部材へ電気的に接続可能な第１電極と、を有し、
前記加圧手段は、前記第１電極と別体として構成され、前記第１電極と独立して他方の前記被接合部材を加圧して対向する前記接合面同士の間に加圧力を発生させる加圧部を有し、
前記加圧部により前記被接合部材を加圧し、
前記第１電極の接触対象に対する接触圧力を調整しつつ前記第１電極から電流を流す、請求項１３〜１６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１８】
前記被接合部材間の摺動速度が相対的に大きくなる場合に、前記第１電極の接触対象に対する接触圧力を相対的に小さくする、請求項１７に記載の接合方法。
【請求項１９】
前記被接合部材の摺動中に、前記第１電極を接触対象と非接触状態とする、請求項１８に記載の接合方法。
【請求項２０】
摺動する前記被接合部材の前記加圧手段による加圧方向への移動を規制しつつ、摺動する前記被接合部材を当該被接合部材の摺動方向へ移動可能に支持する可動支持部を、前記被接合部材から絶縁する、請求項１３〜１９のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２１】
前記被接合部材は、当該被接合部材の前記接合面側に当該接合面に沿う方向へ突出して形成される延設部を有し、
前記加圧手段により、前記延設部を加圧する、請求項１３〜２０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２２】
前記被接合部材の延設部は、前記接合面と反対側の面に前記接合面に対して傾斜して形成される傾斜面を有し、
前記傾斜面と対応する形状を有する前記加圧手段により前記傾斜面を加圧する、請求項２１に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記電極は、一対の前記被接合部材の各々に電気的に接続する第１電極および第２電極を有し、当該第１電極および第２電極により前記被接合部材へ電流を流す、請求項２１または２２に記載の接合方法。
【請求項２４】
前記被接合部材の前記摺動手段が接続する部位よりも、前記接合面に対して離れた前記被接合部材の部位に、前記電極を電気的に接続して電流を流す、請求項１３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、抵抗加熱および加振摩擦を用いた接合装置および接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性の金属材料同士を互いに接合する方法として、抵抗溶接が使用されている。抵抗溶接は、導電性金属材料同士を接触させた状態で電極により挟み、電極から電流を与えることで、接合面の接触抵抗により生じる抵抗加熱により、導電性金属材料同士を溶融接合する方法である。例えば特許文献１には、接合する対の導電性金属材料を接触させた状態で電流を流し、抵抗加熱により表面の酸化膜を硫黄濃化層に置換した後、加振によって硫黄濃化層を強制剥離し、加圧により導電性金属材料を接合する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７―１１６８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の方法では、電流を供給して抵抗加熱後に高面圧下で加振を行うため、抵抗加熱によって軟化された電極あるいは電極が接触する部位が加振によって磨耗し、または電極に接触部位の材料が凝着し、電極の交換頻度が増大する。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電極や電極の接触部位における磨耗や凝着を抑制して寿命を向上可能な接合装置および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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る接合装置は、導電性を備えた一対の被接合部材の互いに接合される接合面同士を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を介して電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合装置である。当該接合装置は、前記被接合部材を加圧することで対向する前記接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段と、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、を有し、前記電極が、前記摺動手段と別体で構成される。当該接合装置は、一対の前記被接合部材間の抵抗加熱量が相対的に大きい場合に、前記被接合部材間の摺動速度を相対的に小さくする制御手段をさらに有する。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る接合方法は、導電性を備えた一対の被接合部材の互いに接合される接合面同士を対向させ、前記被接合部材を加圧することで対向する前記接合面の間に加圧力を作用させて、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法である。当該接合方法は、前記被接合部材を摺動させる摺動手段と別体で構成される電極を前記被接合部材に電気的に接続して電流を流し、前記被接合部材間の抵抗加熱量が相対的に大きい場合に、前記被接合部材間の摺動速度を相対的に小さくする。
【発明の効果】
【０００８】
上記のように構成した接合装置によれば、電極が、摺動手段と別体で構成されるため、高温になる電極に、摺動が作用しない。したがって、電極および接触対象の磨耗や凝着を抑制して、電極の寿命を向上させることができる。
【０００９】
また、上記のように構成した接合方法によれば、摺動手段と別体で構成される電極を、被接合部材に電気的に接続して電流を流すため、高温になる電極に、摺動が作用しない。したがって、電極および接触対象の磨耗や凝着を抑制して、電極の寿命を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る導電材料の接合装置を示す概略側面図である。
【図２】第１実施形態に係る導電材料の接合装置の電極近傍を示す拡大側面図である。
【図３】第１実施形態に係る導電材料の接合装置の駆動装置を示す拡大側面図である。
【図４】図３の４−４線に沿う断面図である。
【図５】第１，第２実施形態に係る導電材料の接合装置により接合する際のフローチャートである。
【図６】第１実施形態に係る導電材料の接合装置に被接合部材を設置した際を示す拡大断面図である。
【図７】第１実施形態に係る導電材料の接合装置により予備加振工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図８】第１実施形態に係る導電材料の接合装置により第１接合工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図９】第１実施形態に係る導電材料の接合装置により第２接合工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る導電材料の接合装置に被接合部材を設置した際を示す拡大断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る導電材料の接合装置により予備加振工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る導電材料の接合装置により第１接合工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図１３】第２実施形態に係る導電材料の接合装置により第２接合工程を行う際を示す拡大断面図である。
【図１４】第３実施形態に係る接合装置を示す概略断面図である。
【図１５】第３実施形態に係る接合装置により接合する際のフローチャートである。
【図１６】第３実施形態に係る接合装置の変形例を示す概略断面図である。
【図１７】第４実施形態に係る接合装置を示す概略断面図である。
【図１８】第５実施形態に係る接合装置を示す概略断面図である。
【図１９】第５実施形態に係る接合装置の変形例を示す概略断面図である。
【図２０】第６実施形態に係る接合装置を示す概略断面図である。
【図２１】第７実施形態に係る接合装置を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係る導電材料の接合装置１０は、図１，２に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１ａ，１ｂを、抵抗加熱および摩擦加熱を利用して互いに接合させる装置である。接合装置１０は、被接合部材１ａ，１ｂを、互いに接合させる接合面２ａ，２ｂを対向させて保持し、押圧方向Ｚ（接合面２ａ，２ｂの法線方向）に加圧しながら接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘへ加振しつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合する。
【００１２】
接合装置１０は、上方の被接合部材１ａを固定するための第１固定部材２０と、下方の被接合部材１ｂを摺動可能に保持するための保持手段６０と、被接合部材１ａ，１ｂに電流を流すための第１電極５１および第２電極５２と、下方の被接合部材１ｂを加振するための加振装置７０とを有している。
【００１３】
保持手段６０は、下方の被接合部材１ｂを摺動可能に保持しつつ、被接合部材１ｂの押圧方向Ｚへの移動を規制するものである。保持手段６０は、被接合部材１ｂが固定されて被接合部材１ｂとともに移動する第２固定部材３０（固定部材）と、固定的に配置される枠体６１と、第２固定部材３０を被接合部材１ｂの摺動方向に沿って移動可能とする第１リニアガイド６５および第２リニアガイド６６とを有している。枠体６１は、電磁遮断カバーとしての機能をも有している。
【００１４】
第１固定部材２０は、被接合部材１ａが嵌合可能な嵌合孔２１を有しており、嵌合孔２１に被接合部材１ａが嵌合して固定されることで、被接合部材１ａの水平方向（接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘ）への移動が規制される。嵌合孔２１には、上方から進退動可能な第１電極５１が貫通し、第１電極５１が被接合部材１ａの上面と当接可能となっている。第１固定部材２０は、枠体６１に絶縁部材６２を介して固定されている。
【００１５】
第２固定部材３０は、被接合部材１ｂが嵌合可能な嵌合溝３１を有しており、嵌合溝３１に被接合部材１ｂが嵌合して保持され、第２固定部材３０の水平方向の移動とともに、被接合部材１ｂが水平方向に加振される構造となっている。第２固定部材３０の嵌合溝３１には、導電性の高い銅製の電極保護プレート３２が設けられており、電極保護プレート３２を介して第２固定部材３０と被接合部材１ｂが接している。第２固定部材３０の下面３３には、下方から進退動可能な第２電極５２が当接可能となっている。
【００１６】
接合装置１０は、更に、第２固定部材３０を加振する加振装置７０（加振手段、摺動手段）と、接合装置１０を制御する制御装置８０（制御手段）とを有している。
【００１７】
加振装置７０は、図３に示すように、制御装置８０により制御される駆動源としてのモータ７１と、モータ７１によって回転駆動される駆動軸７２と、駆動軸７２により加振される加振プレート７３およびカウンタプレート７４とを備えている。モータ７１は、枠体６１に固定され、駆動軸７２は、枠体６１に配置される軸受７５により回転可能に保持されている。駆動軸７２は、軸心と偏心している第１偏心部７２ａおよび第２偏心部７２ｂを有しており、第１偏心部７２ａには、第１軸受７６ａを介して加振プレート７３が連結され、第２偏心部７２ｂには、第２軸受７６ｂを介してカウンタプレート７４が連結されている。加振プレート７３は、第１リニアガイド６５を介してカウンタプレート７４に保持され、かつカウンタプレート７４は、第２リニアガイド６６を介して枠体６１に保持されている。第１リニアガイド６５および第２リニアガイド６６の摺動方向は同一であり、加振プレート７３およびカウンタプレート７４が、同一方向へ個別に振動可能となっている。
【００１８】
第１軸受７６ａは、図４に示すように、加振プレート７３の加振方向と直交する方向（図４の方向Ｙ）へ長軸を有する長円孔７７に嵌合している。このため、駆動軸７２が回転して第１偏心部７２ａが振れ回ると、長軸方向の振動は加振プレート７３に伝わらず、加振プレート７３が一方向Ｘにのみ加振される。また、第２軸受７６ｂは、カウンタプレート７４の加振方向と直交する方向へ長軸を有する長円孔７８に嵌合している（図３参照）。このため、第２偏心部７２ｂが振れ回ると、長軸方向の振動はカウンタプレート７４に伝わらず、カウンタプレート７４が一方向Ｘにのみ加振される。
【００１９】
第１偏心部７２ａおよび第２偏心部７２ｂは、偏心方向の位相が１８０度ずれており、加振プレート７３とカウンタプレート７４が逆位相で振動することで、枠体６１の振動を打ち消す構造となっている。なお、加振装置の機構は、例えば超音波振動によるものや、電磁式振動によるもの、油圧式によるもの等とすることもできる。
【００２０】
加振プレート７３には、絶縁部材７９を介して第２固定部材３０が固定される。第２固定部材３０が上方から力を受けると、絶縁部材７９、加振プレート７３、第１リニアガイド６５、カウンタプレート７４および第２リニアガイド６６を介して、固定的に配置される枠体６１により力が受け止められ、第２固定部材３０は下方へ移動しない。また、絶縁部材７９が設けられるため、被接合部材１ｂと接する第２固定部材３０から加振プレート７３、カウンタプレート７４および枠体６１へ電流が流れることが抑制される。このため、第２固定部材３０を移動可能に支持する可動支持部として機能する第１リニアガイド６５および第２リニアガイド６６の摺動部に電流が流れず、当該摺動部の加熱軟化による磨耗が抑制される。
【００２１】
第１電極５１および第２電極５２は、図１に示すように、電流を供給する電流供給装置９０（電流供給手段）と接続されており、第１電極５１と第２電極５２の間に挟まれる部材に、電流を流すことができる。
【００２２】
第１電極５１は、上方の第１加圧装置４１（加圧手段）に連結されて進退動可能となっており、被接合部材１ａを接合面方向Ｚ（押圧方向）へ加圧することができる。第１加圧装置４１は、例えば油圧シリンダ等が組み込まれており、制御装置８０に接続されて制御されて、第１電極５１の被接合部材１ａに対する接触圧力を調整できる。
【００２３】
第２電極５２は、下方の第２加圧装置４２に連結されて進退動可能となっており、被接合部材１ａを、第２固定部材３０を介して押圧方向Ｚへ加圧することができる。第２電極５２は、第２固定部材３０とは別体で構成され、第２固定部材３０に対して相対的に移動可能である。第２加圧装置４２は、例えば油圧シリンダ等が組み込まれており、制御装置８０に接続されて制御されて、第２電極５２の被接合部材１ｂに対する接触圧力を調整できる。
【００２４】
第１電極５１は、枠体６１を非接触で貫通し、第２電極５２は、加振プレート７３、カウンタプレート７４および枠体６１を非接触で貫通している。第１電極５１および第２電極５２は、内部に冷却水が循環する構造を有することが好ましい。
【００２５】
被接合部材１ａ，１ｂは、導電性を備える材料であれば特に限定されないが、本実施形態では鋳造されたアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【００２６】
対の被接合部材１ａ，１ｂの間には、被接合部材１ａ，１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる箔状の導電性を備えた共晶箔５が挟まれてもよい。被接合部材１ａ，１ｂがアルミの場合、共晶箔５には、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。また、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方の融点よりも低い温度で液相化する材料であれば、共晶反応する材料でなくても、共晶箔５の代わりに適用することもできる。
【００２７】
電流供給装置９０は、直流電流または交流電流を第１電極５１および第２電極５２へ供給できる装置であり、制御装置８０に接続されて、電流値および電圧値等を任意に制御可能となっている。
【００２８】
制御装置８０は、前述の第１，第２加圧装置４１，４２、加振装置７０および電流供給装置９０を統括的に制御する電子計算機である。制御装置８０は、演算部、記憶部、入力部および出力部を備えている。記憶部には、接合装置１０全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１０に被接合部材１ａ，１ｂの接合を遂行させる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る接合装置１０により導電材料を接合する方法を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３０】
初めに、互いに接合する被接合部材１ａ，１ｂを準備し、図６に示すように、被接合部材１ｂを第２固定部材３０の嵌合溝３１に嵌合させて設置するとともに、被接合部材１ａを第１固定部材２０の嵌合孔２１に設置する。このとき、第１電極５１は、被接合部材１ａの上面に当接しておらず、第２電極５２は、第２固定部材３０に当接していない。なお、共晶箔５を被接合部材１ａ，１ｂの間に配置してもよい。
【００３１】
次に、図７に示すように、第１加圧装置４１により第１電極５１を下降させ、第１電極５１により被接合部材１ａの上面を下方に加圧する。このとき、第２電極５２は被接合部材１ｂに接触していないが、被接合部材１ｂは第２固定部材３０（保持手段６０）によって保持されて下降が規制されているため、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの間に加圧力が発生する。すなわち、第２固定部材３０は、被接合部材１ｂを加圧する加圧手段としても機能し、かつ被接合部材１ｂを摺動させる摺動手段としても機能する。このときの第１加圧装置４１による加圧力は、制御装置８０で調整される。
【００３２】
次に、制御装置８０により加振装置７０のモータ７１を駆動する。これにより、駆動軸７２が回転し、加振プレート７３とカウンタプレート７４が逆位相で振動する。加振プレート７３が振動すると、加振プレート７３に固定されている第２固定部材３０も振動し、第２固定部材３０に固定されている被接合部材１ｂが、水平方向へ振動する。このとき、被接合部材１ｂと接する被接合部材１ａは第１固定部材２０によって水平方向の移動が固定的に規制されているため、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの間で摩擦が発生する（予備加振工程（予備摺動工程）Ｓ１１）。被接合部材１ａと被接合部材１ｂは、振動振幅に加振周波数を乗じた摺動速度を有して摺動することになる。
【００３３】
なお、本実施形態では、一方向加振を行っているが、被接合部材１ｂが接合面２ａ，２ｂに沿って公転運動するように加振することもできる。ここで公転運動とは、被接合部材１ｂが自転せずに円軌道を描くように振れ回ることを意味する。被接合部材１ｂが公転運動するように加振すれば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００３４】
上記のように第１電極５１により加圧力を作用させながら加振する予備加振工程Ｓ１１が行われると、接合面２ａ，２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱されて、接合面２ａ，２ｂが塑性流動により磨耗し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧がある程度均一化される。このとき、第２電極５２が第２固定部材３０と接触せずに離れているため、第２固定部材３０が振動しても、第２固定部材３０と第２電極５２の間で摩擦が発生せず、第２電極５２の磨耗を抑制できる。更に、予備加振工程Ｓ１１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果も発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１ａ，１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備加振工程Ｓ１の前にブラッシング等の処理を行ってもよい。
【００３５】
予備加振工程Ｓ１１の後には、被接合部材１ａ，１ｂ同士を抵抗加熱により加熱する第１接合工程Ｓ１２を行う。第１接合工程Ｓ１２では、図８に示すように、まず、制御装置８０により加振装置７０のモータ７１を制御して被接合部材１ａ，１ｂ間の摺動速度（振動振幅×加振周波数）を予備加振工程Ｓ１１の場合よりも低下させる。次に、被接合部材１ｂの第２電極５２を第２加圧装置４２により上昇させて、第２固定部材３０の下面３３に第２電極５２を押し付ける。この後、設定した摺動速度を維持しつつ、第１電極５１と第２電極５２の間に電流を流し、加振加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１ａ，１ｂを加熱する。すなわち、第１接合工程Ｓ１２では、電流による抵抗加熱量を増加させる際に、摺動速度を低減させることで、互いに接する第２電極５２と第２固定部材３０の間の摩擦を低減させている。これにより、抵抗加熱によって軟化する第２電極５２と第２固定部材３０の間の磨耗を抑制し、かつ第２電極５２に第２固定部材３０の材料が凝着することを抑制できるため、電極の交換頻度が減少し、コストの削減が可能となる。
【００３６】
また、第２固定部材３０は、枠体６１（保持手段６０）により下方への移動か規制されるように保持されているため、第２電極５２の第２固定部材３０への押し付け力は、電流を流すために必要な最低限の力とすることができる。これにより、第２電極５２と第２固定部材３０の間の摩擦熱の発生を極力低減させて、第２電極５２および第２固定部材３０の磨耗、溶着および凝着を抑制できる。
【００３７】
第１接合工程Ｓ１２では、接合面２ａ，２ｂにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面２ａ，２ｂの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と加振が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面２ａ，２ｂを均一に加熱し、後の工程で接合面２ａ，２ｂの全体を均一に接合することができる。このとき、第２電極５２が第２固定部材３０と接触しているが、第２固定部材３０の振動が予備加振工程Ｓ１１と比較して低減しているため、第２固定部材３０と第２電極５２の間での摩擦熱の発生を極力に抑え、第２電極５２および第２固定部材３０の磨耗、溶着および凝着を抑制できる。なお、第１接合工程Ｓ１２において、加振装置７０のモータ７１の回転を完全に停止して、加振せずに抵抗加熱のみで加熱して最終的に接合させることも可能である。
【００３８】
被接合部材１ａ，１ｂの間に共晶箔５を用いた場合には、共晶箔５が共晶反応により被接合部材１ａ，１ｂよりも低融点で液相化し、酸素を遮断して再酸化を抑制する役割を果たす。共晶箔５を用いることで、真空雰囲気と長時間が必要であった真空ろう付けに対し、大気中における短時間、低入熱で加熱して最終的に接合することが可能となり、量産化が容易となる。
【００３９】
第１接合工程Ｓ１２では、加振による摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用するため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与する必要がなく、接合面２ａ，２ｂの面積の大きな被接合部材１ａ，１ｂであっても加熱して、後の工程で接合することができる。すなわち、例えば加振による摩擦加熱のみで加熱して接合する場合には、摩擦入熱量を稼ぐために高面圧で材料を押し付ける必要があるが、材料が変形してしまうため、限定された面積や形状の被接合部材しか接合できない。また、例えば抵抗加熱のみで加熱して接合する場合には、高面圧部に電流が集中して流れて接合されることになり、接合面の接合箇所が不均一になるため、やはり接合面の大きさや形状が限定される。また、例えば高周波加熱を利用して加熱して接合する場合には、接合面の外周しか加熱できず、やはり接合面の大きさや形状が限定される。
【００４０】
これに対し、本実施形態では、第１接合工程Ｓ１２において、加振による摩擦加熱および抵抗加熱を併用して加熱させるため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与せずとも電流集中箇所が変化し、接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても加熱して最終的に接合することができ、かつ低歪みな面接合が可能である。
【００４１】
また、接合面２ａ，２ｂの表層のみを溶融して最終的に接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００４２】
また、例えば被接合部材の一方を回転させて接合面で摩擦熱を発生させて接合する場合には、接合面の形状が円形に限定されるのに対し、第１接合工程Ｓ１２では、加振により摩擦熱を発生させるため、接合面２ａ，２ｂの形状が円形に限定されない。このため、例えば内部に流体の流路を有する複雑な形状等であっても、接合面２ａ，２ｂの全体を気密性を保ちつつ加熱して接合することができる。
【００４３】
また、第１接合工程Ｓ１２の工程中において、加振による摩擦加熱と抵抗加熱の比率を、制御装置８０により制御して調整することもできる。そして、加振による摺動速度が相対的に大きくなる場合には、第２加圧装置４２により第２電極５２の第２固定部材３０に対する接触圧を低減させる。これにより、摺動速度が相対的に大きくなる場合に、第２電極５２と第２固定部材３０の間の摩擦熱の発生を抑え、第２電極５２および第２固定部材３０の磨耗、溶着および凝着を抑制できる。なお、第２電極５２の第２固定部材３０に対する接触圧力を低減させる際には、第２電極５２を第２固定部材３０から完全に離してもよい。これにより、第２電極５２の接触面が空気に晒され、冷却されるとともに表面に酸化皮膜が形成され、第２電極５２の磨耗が低減される。
【００４４】
第１接合工程Ｓ１２の後には、第２接合工程Ｓ１３が行われる。第２接合工程Ｓ１３では、図９に示すように、電流供給装置９０による電流の供給を停止し、第２電極５２を第２固定部材３０から離間させる。さらに、加振装置７０を稼働させて、第２固定部材３０に設置された被接合部材１ｂを加振する。このように、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることで、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進する過程から、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行する。
【００４５】
第２接合工程Ｓ１３においては、加振による摺動速度が増加するが、通電不要のために第２固定部材３０と接する必要のなくなった第２電極５２を第２固定部材３０から離間させることで、第２電極５２および第２固定部材３０の磨耗、溶着および凝着を抑制できる。
【００４６】
第２接合工程Ｓ１３を終了する際には、加振装置７０を停止させるが、被接合部材１ａ，１ｂを望ましい相対的位置で最終的に接合するために、最終的に加振装置７０によって被接合部材１ａ，１ｂを規定の位置に位置決めする。この際には、第１加圧装置４１の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置７０を停止させる前に、第１加圧装置４１による加圧力を低下させてもよい。第１加圧装置４１による加圧力を低下させると、被接合部材１ａ，１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置７０を停止させることができる。なお、被接合部材１ａ，１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【００４７】
第２接合工程Ｓ１３の後には、被接合部材１ａ，１ｂを冷却する冷却工程Ｓ１４へ移行する。冷却工程Ｓ１４では、制御装置８０が、加振装置７０および電流供給装置９０を停止させ、第１加圧装置４１による加圧力を上昇させる。予め設定した時間を経過すると、冷却が終了したと判断し、第１加圧装置４１による加圧を終了させる。または被接合部材１ａ，１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置８０へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、第１加圧装置４１による加圧を終了させることもできる。この後、第１電極５１を上昇させて被接合部材１ａから離間させ、接合された被接合部材１ａ，１ｂが装置から取り外される。
【００４８】
接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合界面には、被接合部材１ａ，１ｂの材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１ａ，１ｂの材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、さらに共晶箔５（中間材料）を挟んだ場合には中間材料を介在して接合される中間層介在接合面が、混在して形成される。
【００４９】
なお、予備加振工程Ｓ１１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備加振工程Ｓ１１の代わり若しくは予備加振工程Ｓ１１の前に、加振装置７０により摺動させるのではなしに、電流供給装置９０により電流を供給することで、接合面２ａ，２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ１２と第２接合工程Ｓ１３の間で、電流の供給を減少させる一方で加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ１４も、かならずしも設けずに省略することができる。
【００５０】
第１実施形態に係る導電材料の接合装置１０によれば、第２電極５２が、接触対象である第２固定部材３０に対して接触圧力を調整可能であるため、第２電極５２を条件に適した接触圧力に設定できる。したがって、加振や通電等の条件に応じて接触圧力を調整し、第２電極５２および第２電極５２の接触対象における磨耗、溶着および凝着を抑制して寿命を向上させることができる。
【００５１】
また、第２固定部材３０が、被接合部材１０１ｂを加圧しつつ摺動させる加圧手段および摺動手段として機能することから、加圧手段および摺動手段が一体的に構成されているといえる。そして、第２電極５２は第２固定部材３０と別体であるため、第２電極５２は加圧手段および摺動手段と別体で構成される。したがって、摺動、加圧および通電等の条件に応じて、第２電極５２の接触圧力を個別に調整することができ、第２電極５２および第２電極５２の接触対象における磨耗、溶着および凝着を抑制して第２電極５２の寿命を向上させることができる。
【００５２】
また、第２電極５２が第２固定部材３０と別体で構成され、押圧方向Ｚへ第２固定部材３０と独立して移動可能であるため、第２固定部材３０により被接合部材１ｂを保持しつつも、第２電極５２による接触圧力を、加振や通電等の条件に適した値に設定できる。
【００５３】
また、制御装置８０が、被接合部材１ａ，１ｂ間の抵抗加熱量が相対的に大きい場合に、被接合部材１ａ，１ｂ間の摺動速度を相対的に小さくすれば、電流の増大により第２電極５２と接触対象（第２固定部材３０）の間で増大し得る摩擦熱の発生を極力低減できる。これによって、第２電極５２や接触対象における磨耗、溶着および凝着の発生を抑制できる。
【００５４】
また、制御装置８０が、被接合部材１ａ，１ｂ間の摺動速度が相対的に大きい場合に、第２電極５２の接触対象（第２固定部材３０）との接触圧力を相対的に小さくすれば、第２電極５２と接触対象の間の摩擦熱の発生を抑制し、第２電極５２および接触対象の磨耗、溶着および凝着を低減できる。
【００５５】
また、制御装置８０が、被接合部材１ａ，１ｂの加振中に、第２電極５２を接触対象（第２固定部材３０）と非接触状態とするようにすれば、第２電極５２の接触面が空気に晒され、冷却されるとともに表面に酸化皮膜が形成され、第２電極５２の磨耗が低減される。
【００５６】
また、第２固定部材３０と保持手段６０の間に、第２固定部材３０を移動可能に支持する可動支持部（第１リニアガイド６５および第２リニアガイド６６）が設けられ、可動支持部が第２固定部材３０から絶縁されているため、可動支持部の摺動部に電流が流れず、当該摺動部の加熱軟化による磨耗を抑制できる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る導電材料の接合装置１００は、第１実施形態と、被接合部材１ａを上方から押圧する構造が異なる。なお、第１の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【００５７】
第２実施形態に係る導電材料の接合装置１００は、図１０に示すように、接触圧力を調整可能に被接合部材１ａを上方から押圧する加圧部１１０が、第１電極５１とは別体として設けられる。加圧部１１０は、制御装置８０により制御される第３加圧装置（不図示）に連結されており、第１電極５１と個別に進退動可能となっている。加圧部１１０は、電流供給装置９０に接続されておらず、被接合部材１ａへ電流を流す構成ではない。
【００５８】
次に、本実施形態に係る接合装置１００により導電材料を接合する方法を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
【００５９】
初めに、互いに接合する被接合部材１ａ，１ｂを準備し、被接合部材１ｂを第２固定部材３０の嵌合溝３１に嵌合させて設置するとともに、被接合部材１ａを第１固定部材２０の嵌合孔２１に設置する（図１０参照）。このとき、第１電極５１および加圧部１１０は、被接合部材１ａの上面に当接しておらず、第２電極５２は、第２固定部材３０に当接していない。
【００６０】
次に、図１１に示すように、第１電極５１は下降させずに、第３加圧装置により加圧部１１０を下降させ、加圧部１１０により被接合部材１ａを下方に押圧する。このとき、第２電極５２は被接合部材１ｂに接触していないが、被接合部材１ｂは第２固定部材３０によって保持されて下降が規制されおり、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの間に押圧力が発生する。
【００６１】
次に、制御装置８０により加振装置７０を駆動すると、第２固定部材３０に固定されている被接合部材１ｂが、水平方向へ振動する。このとき、被接合部材１ｂと接する被接合部材１ａは第１固定部材２０によって水平方向の移動が固定的に規制されているため、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの間で摩擦が発生する（予備加振工程（予備摺動工程）Ｓ２１）。
【００６２】
ここで，被接合部材１ａは第１固定部材２０によって水平方向の移動が固定的に規制されているが、固定部材２０の変形、被接合部材１ａと固定部材２０の間の微小な隙間により、被接合部材１ａと第１電極５１の間にも微振動が発生しており、第１電極５１の摩耗を引き起こす。
【００６３】
第２実施形態における予備加振工程Ｓ２１では、第１実施形態における予備加振工程Ｓ１１と異なり、被接合部材１ａの押圧に第１電極５１を用いないため、第１電極５１が被接合部材１ａに接触せず、第１電極５１の磨耗を防止できる。
【００６４】
予備加振工程Ｓ２１の後には、被接合部材１ａ，１ｂ同士を抵抗加熱により加熱する第１接合工程Ｓ２２を行う。第１接合工程Ｓ２２では、まず、制御装置８０により加振装置７０のモータ７１を制御して被接合部材１ａ，１ｂ間の摺動速度（振動振幅×加振周波数）を予備加振工程Ｓ２１の場合よりも低下させる。次に、図１２に示すように、被接合部材１ｂの第２電極５２を第２加圧装置４２により上昇させて、第２固定部材３０の下面３３に第２電極５２を押し付ける。さらに、第１電極５１を第１加圧装置４１により下降させて、第１電極５１を被接合部材１ａに当接させる。なお、加圧部１１０は、予備加振工程Ｓ２１に引き続き被接合部材１ａを下方に押圧している。この後、設定した摺動速度を維持しつつ、第１電極５１と第２電極５２の間に電流を流し、加振加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１ａ，１ｂを加熱する。
【００６５】
第１接合工程Ｓ２２では、第２固定部材３０は、保持手段６０により下方への移動が規制されるように保持されているため、第２電極５２の第２固定部材３０への押し付け力は、電流を流すために必要な最低限の力とすることができる。これにより、第２電極５２と第２固定部材３０の間の摩擦熱の発生を極力低減させて、電極の磨耗を抑制できる。更に、被接合部材１ａは、第１電極５１および加圧部１１０の両方により押圧されているため、第１電極５１の被接合部材１ａに対する接触面圧を条件に適した最適な値とし、第１電極５１のみでは足りない押圧力を加圧部１１０により付与することができる。また、被接合部材１ａは、第１電極５１および加圧部１１０の両方により押圧されているため、第１電極５１の被接合部材１ａに対する接触面圧を低減し、第１電極５１の磨耗を低減できる。
【００６６】
第１接合工程Ｓ２２の後には、第２接合工程Ｓ２３が行われる。第２接合工程Ｓ２３では、電流供給装置９０による電流の供給を停止し、図１３に示すように、第１電極５１を被接合部材１ａから離間させるとともに、第２電極５２を第２固定部材３０から離間させる。さらに、加振装置７０を稼働させて、第２固定部材３０に設置された被接合部材１ｂを加振する。これにより、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進する過程から、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行する。
【００６７】
第２接合工程Ｓ２３においては、第１実施形態における第２接合工程Ｓ１３と異なり、第１電極５１が被接合部材１ａから離間されているため、第１電極５１の磨耗を抑制できる。
【００６８】
第２接合工程Ｓ２３の後には、被接合部材１ａ，１ｂを冷却する冷却工程Ｓ２４へ移行し、制御装置８０によって加振装置７０および電流供給装置９０を停止させ、第１加圧装置４１および第２加圧装置の少なくとも一方による加圧力を上昇させる。予め設定した時間を経過すると、冷却が終了したと判断し、加圧を終了させる。この後、第１電極５１および加圧部１１０を上昇させて被接合部材１ａから離間させ、接合された被接合部材１ａ，１ｂが装置から取り外される。
【００６９】
第２実施形態に係る導電材料の接合装置１００によれば、第１電極５１とは別体である加圧部１１０が設けられ、第１電極５１が、接触対象に対する接触圧力を調整可能であるため、条件に適した接触圧力に設定できる。したがって、加振や通電等の条件に応じて接触圧力を調整し、第１電極５１および第１電極５１の接触対象の磨耗、溶着および凝着を抑制して寿命を向上させることができる。
【００７０】
また、制御装置８０が、被接合部材１ａ，１ｂ間の摺動速度が相対的に大きくなる場合に、第１電極５１の接触対象（被接合部材１ａ）に対する接触圧力を相対的に小さくすれば、第１電極５１と接触対象の間の摩擦熱の発生を抑制し、第１電極５１および接触対象の磨耗、溶着および凝着を低減できる。
【００７１】
また、制御装置８０が、被接合部材１ｂの加振中に、第１電極５１を接触対象（被接合部材１ａ）と非接触の状態とするようにすれば、第１電極５１の接触面が空気に晒され、冷却されるとともに表面に酸化皮膜が形成され、第１電極５１の磨耗が低減される。
【００７２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第１電極５１は、直接的に被接合部材１ａに接触しなくてもよく、第１固定部材２０を介して被接合部材１ａを押圧する構造であってもよい。また、例えば、第２電極５２は、第２固定部材３０に接触しなくてもよく、被接合部材１ｂに直接的または間接的に接触してもよい。また、被接合部材は、接合面が接触した状態で加振可能であれば、形状は限定されない。
【００７３】
また、加振装置７０は、第２固定部材３０を介して被接合部材１ｂを加振しているが、かならずしもこのような構造に限定されず、例えば、被接合部材１ｂを摺動可能に支持する第２固定部材３０とは異なる他の構造を被接合部材１ｂに接触させて、被接合部材１ｂを加振することもできる。
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る接合装置１００は、加工される被接合部材１０１ａ，１０１ｂに後述するフランジ部１０４ａ，１０４ｂ（延設部）を形成し、このフランジ部を加圧する点で、第１，２実施形態に係る接合装置と異なる。
【００７４】
接合装置１００は、図１４に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを、接合面１０２ａ，１０２ｂの間に中間材料１０３を挟んで保持し、押圧方向Ｚ（接合面１０２ａ，１０２ｂの法線方向）に加圧しながら接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向Ｘへ加振しつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士を接合する装置である。中間材料１０３は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂと共晶反応する共晶反応材料か、若しくは被接合部材１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方の融点よりも低い温度で液相化する材料からなる。
【００７５】
被接合部材１０１ａは、被接合部材１０１ａの接合面１０２ａ側に、接合面１０２ａに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１０４ａを有している。また、被接合部材１０１ｂも、被接合部材１０１ｂの接合面１０２ｂ側に、接合面１０２ｂに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１０４ｂを有している。フランジ部１０４ａおよびフランジ部１０４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１０４ａおよびフランジ部１０４ｂは、接合面１０２ａ，１０２ｂの周囲の、加圧装置１１４が配置される位置に対応して形成されており、接合後に取り除かれる。
【００７６】
接合装置１００は、被接合部材１０１ａを摺動させるための加振装置１１１と、被接合部材１０１ａ，１０１ｂに電流を流すための第１電極１１２および第２電極１１３と、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加圧するための加圧装置１１４と、を有している。
【００７７】
接合装置１００は、下方の被接合部材１０１ａを接合面１０２ａに沿う方向へ固定的に保持する第１固定部材１１５と、上方の被接合部材１０１ｂを摺動可能に保持する第２固定部材１１６とを備えており、第２固定部材１１６に加振装置１１１が連結されている。したがって、加振装置１１１を作動させることで、第２固定部材１１６を介して被接合部材１０１ｂを摺動させることができる。
【００７８】
対をなす第１電極１１２および第２電極１１３は、電流を供給するための電流供給装置１１７（電流供給手段）に接続される。
【００７９】
加圧装置１１４は、連結されている第２加圧部材１１８を進退動させて押圧することで、被接合部材１０１ｂのフランジ部１０４ｂを加圧できる。そして、被接合部材１０１ａのフランジ部１０４ａは、第２加圧部材１１８と対向するようにして固定的に配置される第１加圧部材１１９に、下方への移動を規制されて保持される。したがって、加圧装置１１４、第２加圧部材１１８および第１加圧部材１１９は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂのフランジ部１０４ａ，１０４ｂを挟むようにして対向する接合面１０２ａ，１０２ｂの間に加圧力を作用させる加圧手段として機能する。
【００８０】
そして、接合装置１２０は、加振装置１１１、電流供給装置１１７および加圧装置１１４を統括的に制御する電子計算機である制御装置１２１を備えている。制御装置１２１によって制御装置１２１の記憶部に格納されたプログラムが実行されることで、接合装置１２０による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が遂行させる。
【００８１】
次に、本実施形態に係る接合装置１２０により被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合する方法を説明する。
【００８２】
まず、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの間に中間材料１０３を挟み、被接合部材１０１ａのフランジ部１０４ａが第１加圧部材１１９と一致するように配置する。この後、加圧装置１１４を作動させて第２加圧部材１１８により被接合部材１０１ｂのフランジ部１０４ｂを押圧する。これにより、被接合部材１０１ａ，１０１ｂのフランジ部１０４ａ，１０４ｂが、第２加圧部材１１８と第１加圧部材１１９の間に挟まれて、対向する接合面１０２ａ，１０２ｂの間に加圧力が生じる。
【００８３】
この後、図１５に示すように、第１，第２実施形態における接合方法と略同様に、予備摺動工程Ｓ３１、第１接合工程Ｓ３２、第２接合工程Ｓ３３および冷却工程Ｓ３４を実施して、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士を接合する。
【００８４】
すなわち、まず、被接合部材１０１ａを第１固定部材１１５により保持しつつ、加振装置１１１を作動させて、第２固定部材１１６に固定された被接合部材１０１ｂを摺動させる。これにより接合面１０２ａ，１０２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱され、接合面１０２ａ，１０２ｂの特に高面圧の部位に塑性流動および磨耗が発生し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備摺動工程Ｓ３１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果も発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備加振工程Ｓ１の前にブラッシング等の処理を行ってもよい。
【００８５】
予備摺動工程Ｓ３１の後には、第１接合工程Ｓ３２を行う。第１接合工程Ｓ３２では、まず、制御装置１２１により加振装置１１１を制御して被接合部材１０１ａ，１０１ｂ間の摺動速度（振動振幅×加振周波数）を予備摺動工程Ｓ３１の場合よりも低下させる。次に、第１電極１１２および第２電極１１３を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触させ、設定した摺動速度を維持しつつ、第１電極１１２と第２電極１１３の間に電流供給装置１１７によって電流を供給する。これにより、加振加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加熱する。第１接合工程Ｓ３２では、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面１０２ａ，１０２ｂの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と摺動が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面１０２ａ，１０２ｂが均一に加熱される。
【００８６】
第１接合工程Ｓ３２の後には、第２接合工程Ｓ３３が行われる。第２接合工程Ｓ３３では、電流供給装置１１７による電流の供給を減少させる一方、加振装置１１１による加圧力を増加させることによって摩擦熱が増加させられる。これにより、抵抗加熱による発熱量が減少し、軟化された材料を摺動によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行することになる。なお、電流供給装置１０５による電流の供給は、最終的には停止される。また、摩擦熱の増加は、加振装置１１１を制御することによっても達成することが可能である。
【００８７】
なお、第２接合工程Ｓ３３では、電流供給装置１１７による電流の供給を停止し、第２電極１１３を被接合部材１０１ｂから離間させてもよい。第２接合工程Ｓ３３においては、加振による摺動速度が増加するが、通電不要のために必要のなくなった第２電極１１３を被接合部材１０１ａから離間させることで、第２電極１１３および被接合部材１０１ａの磨耗、凝着および溶着を抑制できる。
【００８８】
第２接合工程Ｓ３３を終了する直前には、加振装置１１１を停止させるが、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に加振装置１１１によって被接合部材１０１ａ，１０１ｂを規定の位置に位置決めする。なお、加圧装置１１４の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置１１１を停止させる前に、加圧装置１１４による加圧力を低下させてもよい。加圧装置１１４による加圧力を低下させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置１１１を停止させることができる。なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【００８９】
第２接合工程Ｓ３３の後には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを冷却する冷却工程Ｓ３４へ移行する。冷却工程Ｓ３４では、制御装置１２１が、加振装置１１１および電流供給装置１１７を停止させ、加圧装置１１４による加圧力を上昇させる。予め設定した時間を経過すると、冷却が終了したと判断し、加圧装置１１４による加圧を終了させる。この後、接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂが装置から取り外される。
【００９０】
この後、接合されたフランジ部１０４ａ，１０４ｂを削り取り、作業が終了する。
【００９１】
本実施形態における接合方法では、摺動および抵抗加熱を併用して接合するため、接合面１０２ａ，１０２ｂに高い加圧力を付与せずとも、電流集中箇所が変化して均一な加熱が可能となり、接合面１０２ａ，１０２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができ、かつ低歪みで均一な面接合が可能である。また、接合面１０２ａ，１０２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００９２】
本接合方法によって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合界面には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、および共晶材１０１ｃを介在して接合される中間層介在接合面が混在して形成される。
【００９３】
被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間に設けられた中間材料１０３は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂよりも低融点で液相化し、酸素を遮断して再酸化を抑制する役割を果たす。これにより、真空雰囲気と長時間が必要であった真空ろう付けに対し、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【００９４】
なお、予備摺動工程Ｓ３１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備摺動工程Ｓ３１の代わり若しくは予備摺動工程Ｓ３１の前に、加振装置１１１により摺動させるのではなしに、電流供給装置１１７により電極１１２，１１３へ電流を供給することで、接合面１０２ａ，１０２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ３２と第２接合工程Ｓ３３の間で、電流の供給を減少させつつ加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ３２および第２接合工程Ｓ３３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ３４も、かならずしも設けずに省略することができる。
【００９５】
また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂは、接合面１０２ａ，１０２ｂの周囲の、加圧装置１１４が配置される部位に対応して形成されずに、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂを囲む全周に亘って形成されてもよい。また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂは、必ずしも接合の後に取り除かれなくてもよい。フランジ部１０４ａ，１０４ｂ（延設部）を、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う全周に形成すれば、接合面１０２ａ，１０２ｂに作用する加圧力が全周に均一に分散し、接合むらを低減できる。また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂ（延設部）が全周ではなく部分的に形成されれば、フランジ部１０４ａ，１０４ｂの除去が容易となる。
【００９６】
第３実施形態によれば、第２電極１１３が、加圧部材１１８，１１９（加圧手段）と別体で構成されるため、第２電極１１３の接触圧力を低減させることができる。したがって、第２電極１１３と被接合部材１０１ｂとの間での摩擦熱の発生を極力に抑え、第２電極５２および被接合部材１０１ｂの磨耗、凝着および溶着を抑制でき、かつ第２電極５２の寿命を向上させることができる。更に、第２電極１１３が、第２固定部材１１６（摺動手段）と別体で構成されるため、第２電極１１３の被接合部材１０１ｂとの接触部位に作用する摺動を低減できる。したがって、第２電極１１３と被接合部材１０１ｂとの間での摩擦熱の発生を極力に抑え、第２電極１１３および被接合部材１０１ｂの磨耗、凝着および溶着を抑制でき、かつ第２電極１１３の寿命を向上させることができる。
【００９７】
また、第３実施形態では、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂ側に、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１０４ａ，１０４ｂが形成され、加圧部材１１８，１１９（加圧手段）が、このフランジ部１０４ａ，１０４ｂを加圧する。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂが複雑な形状であっても、接合面１０２ａ，１０２ｂに加圧力を発生させやすいフランジ部１０４ａ，１０４ｂを設けることで、接合面１０２ａ，１０２ｂ同士を接合することができる。
【００９８】
また、被接合部材１０１ｂの第２電極１１３が電気的に接続する部位が、接合面１０２ｂに対して、被接合部材１０１ｂの第２固定部材１１６（摺動手段）が接続する部位よりも離れているため、第２電極１１３の被接合部材１０１ｂに対する接触部位に振動が伝わり難い。したがって、第２電極１１３および被接合部材１０１ｂの磨耗、凝着および溶着を抑制でき、かつ第２電極１１３の寿命を向上させることができる。
【００９９】
また、第１電極１２２および第２電極１２３の被接合部材１０１ａ，１０１ｂに対する接触圧力を低減できることから、図１６に示す第３実施形態に係る製造装置の変形例のように、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの例えば剛性の低い部位等にも第１電極１２２および第２電極１２３を接続でき、接続位置の選択の自由度が拡大する。
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る接合装置１３０は、一方の被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａ（延設部）の形状が、第３実施形態と異なる。なお、第３実施形態に係る接合装置１２０と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１００】
接合装置１３０は、図１７に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１３１ａ，１３１ｂを、接合面１３２ａ，１３２ｂの間に中間材料１０３を挟んで保持し、押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１３２ａ，１３２ｂに沿う方向Ｘへ加振しつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１３１ａ，１３１ｂ同士を接合する装置である。
【０１０１】
接合装置１３０により接合される被接合部材１３１ａは、被接合部材１３１ａの接合面１３２ａ側に、接合面１３２ａに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１３４ａを有している。また、被接合部材１３１ｂも、被接合部材１３１ｂの接合面１３２ｂ側に、接合面１３２ｂに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１３４ｂ（延設部）を有している。フランジ部１３４ａおよびフランジ部１３４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１３４ａおよびフランジ部１３４ｂは、接合面１３２ａ，１３２ｂの周囲の、加圧装置１１４が配置される位置に対応して形成されており、接合後に取り除かれる。
【０１０２】
そして、被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａには、接合面１３２ａと反対側の面に、接合面１３２ａに対して傾斜する傾斜面１３５が形成されている。したがって、フランジ部１３４ａは、接合面１３２ａの縁部へ向かうほど薄肉となっている。
【０１０３】
被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａは、第２加圧部材１１８と対向するようにして固定的に配置される第１加圧部材１３６に、下方への移動を規制されて保持される。フランジ部１３４ａの第１加圧部材１３６が接する面には、傾斜面１３５が形成されており、第１加圧部材１３６の先端部は、傾斜面１３５と対応して傾斜して形成される。
【０１０４】
また、接合装置１３０は、第３実施形態において被接合部材１０１ａを固定的に保持するために設けられた第１固定部材１１５（図１６参照）が設けられていない。
【０１０５】
第４実施形態では、第１加圧部材１３６（加圧手段）が、被接合部材１３１ａの傾斜面１３５と対応する形状を有しているため、第１加圧部材１３６により被接合部材１３１ａを加圧すると、対向する接合面１３２ａ，１３２ｂに加圧力を発生させるだけでなく、被接合部材１３１ａを接合面１３２ａに沿う方向へ固定することができる。すなわち、第１加圧部材１３６は、第３実施形態における第１固定部材１１５（図１６参照）と同様の機能をも果たし、加圧および加振に対する保持を同一部品で実現することができる。
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る接合装置１４０は、両方の被接合部材１４１ａ、１４１ｂのフランジ部１４４ａ，１４４ｂ（延設部）に、傾斜面１４５，１４６が形成される点で、第４実施形態と異なる。なお、第３、第４実施形態に係る接合装置と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１０６】
接合装置１４０は、図１８に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１４１ａ，１４１ｂを、接合面１４２ａ，１４２ｂの間に中間材料１０３を挟んで保持し、押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１４２ａ，１４２ｂに沿う方向Ｘへ加振しつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１４１ａ，１４１ｂ同士を接合する装置である。
【０１０７】
接合装置１４０により接合される被接合部材１４１ａは、被接合部材１４１ａの接合面１４２ａ側に、接合面１４２ａに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１４４ａを有している。また、被接合部材１４１ｂも、被接合部材１４１ｂの接合面１４２ｂ側に、接合面１４２ｂに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１４４ｂを有している。フランジ部１４４ａおよびフランジ部１４４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１４４ａおよびフランジ部１４４ｂは、接合面１４２ａ，１４２ｂの周囲の、加圧装置１１４が配置される位置に対応して形成されており、接合後に取り除かれる。
【０１０８】
そして、被接合部材１４１ａのフランジ部１４４ａには、接合面１４２ａと反対側の面に、接合面１４２ａに対して傾斜する傾斜面１４５が形成されている。したがって、フランジ部１４４ａは、接合面１４２ａの縁部へ向かうほど薄肉となっている。
【０１０９】
また、被接合部材１４１ｂのフランジ部１４４ｂにも、接合面１４２ｂと反対側の面に、接合面１４２ｂに対して傾斜する傾斜面１４６が形成されている。したがって、フランジ部１４４ｂは、接合面１４２ｂの縁部へ向かうほど薄肉となっている。
【０１１０】
被接合部材１４１ａのフランジ部１４４ａは、第１加圧部材１３６によって下方への移動を規制されて保持される。フランジ部１４４ａの第１加圧部材１３６が接する面には、傾斜面１４５が形成されており、第１加圧部材１３６の先端部は、傾斜面１４５と対応して傾斜して形成される。
【０１１１】
被接合部材１４１ｂのフランジ部１４４ｂは、被接合部材１４１ｂを摺動可能に保持する第２固定部材１４７に固定される。この第２固定部材１４７に加振装置１１１が連結されているため、加振装置１１１を作動させることで、第２固定部材１４７を介して被接合部材１４１ｂを摺動させることができる。また、第２固定部材１４７には、フランジ部１４４ｂの傾斜面１４６と対応する傾斜した形状を有している。したがって、第２固定部材１４７は、被接合部材１４１ｂを摺動させつつ加圧することができ、加圧および摺動を同一部品で実現することができる。
【０１１２】
そして、接合装置１４０は、第２〜４実施形態において設けられた加圧装置１１４（図１４，１６，１７参照）が設けられていない。
【０１１３】
第５実施形態では、第２固定部材１４７（加圧手段）が、被接合部材１４１ｂの傾斜面１４６と対応する傾斜した形状を有しているため、第２固定部材１４７のみで、被接合部材１４１ｂを加圧しつつ摺動させることができる。
【０１１４】
図１９は、第５実施形態に係る製造装置の変形例であるが、被接合部材１５１ａ，１５１ｂの複雑な形状に合わせて、被接合部材１５１ａ，１５１ｂに第１電極１４８および第２電極１４９が接触可能な電極接触面１５２，１５３を設けることができる。
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係る接合装置１６０は、加工される被接合部材１６１ａ，１６１ｂが、管状体である点で、第３実施形態と異なる。なお、第３実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１１５】
接合装置１６０は、図２０に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１６１ａ，１６１ｂを、加振装置１１１によって押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１６２ａ，１６２ｂに沿う方向Ｘへ加圧装置１１４により加振しつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１６１ａ，１６１ｂ同士を接合する装置である。
【０１１６】
被接合部材１６１ａは、被接合部材１６１ａの接合面１６２ａ側に、接合面１６２ａに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１６４ａ（延設部）を有する管状の部材である。また、被接合部材１６１ｂも、被接合部材１６１ｂの接合面１６２ｂ側に、接合面１６２ｂに沿う方向へ突出して形成されるフランジ部１６４ｂ（延設部）を有する管状の部材である。被接合部材１６１ａは、管形状の被接合部材１６１ｂの内側に収まり、フランジ部１６４ａおよびフランジ部１６４ｂが接合されることで、隙間を有する２重管となる。
【０１１７】
フランジ部１６４ａおよびフランジ部１６４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１６４ａおよびフランジ部１６４ｂは、接合面１６２ａ，１６２ｂの周囲の、加圧装置１１４が配置される位置に対応して形成されており、接合後に取り除かれる。
【０１１８】
接合装置１７０は、被接合部材１６１ａのフランジ部１６４ａ側に接する第１電極１６５と、被接合部材１６１ｂのフランジ部１６４ｂが形成される側と反対側の端部に接する第２電極１６６とを有している。
【０１１９】
第６実施形態のように、２重管を構成する被接合部材１６１ａ，１６１ｂであっても、フランジ部１６４ａおよびフランジ部１６４ｂを設けることで容易に接合することができる。
＜第７実施形態＞
本発明の第７実施形態に係る接合装置１７０は、被接合部材１６１ａ，１６１ｂを接合する点で、第６実施形態と共通するが、第１電極１７１および第２電極１７２の両方が、接合面１６２ａ、１６２ｂに対して同じ側に位置する点で、第６実施形態と異なる。なお、第６実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１２０】
接合装置１７０には、図２１に示すように、加圧装置１１４より加圧される第２加圧部材１１８と対向して、被接合部材１６１ａのフランジ部１６４ａの下方への移動を規制するための第１加圧部材１７３が固定的に設けられる。したがって、加圧装置１１４、第２加圧部材１１８および第１加圧部材１７３は、被接合部材１６１ａ，１６１ｂのフランジ部１６４ａ，１６４ｂを挟むようにして対向する接合面１６２ａ，１６２ｂの間に加圧力を作用させる加圧手段として機能する。
【０１２１】
接合装置１７０は、内管を構成する被接合部材１６１ａのフランジ部１６４ａと反対側に接する第１電極１７１と、外管を構成する被接合部材１６１ｂのフランジ部１６４ｂが形成される側と反対側に接する第２電極１７２とを有している。すなわち、被接合部材１６１ａおよび被接合部材１６１ｂが、フランジ部１６４ａ，１６４ｂで接し、いずれもフランジ部１６４ａ，１６４ｂから同方向へ延在しているため、第１電極１７１および第２電極１７２が、接合面１６２ａ，１６２ｂに対して同じ側に位置することになる。
【０１２２】
第７実施形態によれば、第１電極１７１および第２電極１７２が、接合面１６２ａ，１６２ｂに対して同じ側に位置するため第１電極１７１および第２電極１７２を加圧するための装置を共用とすることができ、装置の省スペース化が可能である。
【０１２３】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、各々の実施形態における第１電極および第２電極の数は、特に限定されない。また、第１電極および第２電極は、被接合部材に対して一方向から接触するのではなく、異なる方向から接触する構造であってもよい。また、延設部であるフランジ部は、全周的に設けられても部分的に設けられてもよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１ａ，１ｂ，１０１ａ，１０１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ，１４１ａ，１４１ｂ，１５１ａ，１５１ｂ，６１ａ，１６１ｂ    被接合部材、
２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ，１３２ａ，１３２ｂ，１４２ａ，１４２ｂ，１６２ａ，１６２ｂ    接合面、
１０，１００，１２０，１３０，１４０，１６０，１７０    接合装置、
２０，１１５    第１固定部材、
３０，１１６，１４７    第２固定部材（摺動手段、加圧手段）、
４１    第１加圧装置、
４２    第２加圧装置、
５１，１１２，１２２，１４８，１６５，１７１    第１電極、
５２，１１３，１２３，１４９，１６６，１７２    第２電極、
６０    保持手段、
６５    第１リニアガイド（可動支持部）、
６６    第２リニアガイド（可動支持部）、
７０，１１１    加振装置（加振手段）、
７９    絶縁部材、
８０，１２１    制御装置（制御手段）、
９０，１１７    電流供給装置（電流供給手段）、
１１０    加圧部、
１１４    加圧装置、
１１８，１３６    第１加圧部材（加圧手段）、
１１９，１７３    第２加圧部材（加圧手段）、
１３５，１４５，１４６    傾斜面、
Ｘ    加振方向、
Ｚ    押圧方向。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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