(57)【要約】【課題】  回転工具によって隣接する被接合材間に生じるずれを効果的に防止し得る摩擦攪拌接合装置および摩擦攪拌接合方法を提供することを目的とする。【解決手段】  接合線１０に沿って突き合わされたタンク本体５と鏡板７との突合せ部に回転挿入されるボビンツール１７と、ボビンツール１７が接合線１０に位置するようにタンク本体５と鏡板７とを同期して駆動する駆動手段１９と、を備えた摩擦攪拌接合装置１において、駆動手段１９には、タンク本体５と鏡板７にそれぞれ設けられた補強構造部に強固に保持され、それぞれ接合線の延在方向に延在して設けられた第一剛体２１と第二剛体２３と、各剛体をその延在方向に駆動する第一駆動機構２５と第二駆動機構２７と、が備えられることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合線に沿って突き合わされた被接合材の突合せ部に回転挿入される回転工具と、
前記回転工具が接合線に位置するように前記被接合材を同期して駆動する駆動手段と、を備えた摩擦攪拌接合装置において、
前記駆動手段には、前記各被接合材にそれぞれ設けられた補強構造部に保持され、それぞれ前記接合線の延在方向に延在して設けられた剛体と、
該各剛体をその延在方向に駆動する駆動機構と、が備えられることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
【請求項２】
前記補強構造部による前記剛体の保持は、前記補強構造部と前記剛体に共に設けられた孔に棒状部材が貫設されることによって行わ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装置。
【請求項３】
前記補強構造部は、機能として被接合材に備えられたものであることを特徴とする請求項１に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項４】
前記補強構造部は、前記接合線の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項５】
前記突合せ部を、前記被接合材の厚さ方向において拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項６】
前記被接合材は筒状体同士であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項７】
前記被接合材の突合せ部は、略円状であることを特徴とする請求項６に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項８】
前記剛体は、筒状体である前記被接合材の外側に設置されることを特徴とする請求項５または請求項７に記載の摩擦攪拌接合装置。
【請求項９】
接合線に沿って突き合わされた被接合材を前記接合線に沿う方向に移動させ、この移動する突合せ部に回転工具を回転させながら挿入して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合方法において、
前記被接合材に設けられた補強構造部に保持され、前記接合線の延在方向に沿って設けられた剛体を、駆動機構によってその延在方向に同期して移動させることを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項１０】
前記突合せ部は、拘束手段によって前記被接合材の厚さ方向において拘束されていることを特徴とする請求項９に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１１】
前記被接合材は筒状体同士であることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１２】
前記被接合材の突合せ部は、略円状であることを特徴とする請求項１１に記載の摩擦攪拌接合方法。
【請求項１３】
前記剛体は、筒状体である前記被接合材の外側に設置され、駆動機構によって外側から駆動されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載された摩擦攪拌接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合装置および摩擦攪拌接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合方法は、特許文献１に示されるように、実質的に被接合材の材質よりも硬い材質の回転工具を被接合材の接合部に挿入し、この回転工具を回転させながら移動させることによって、回転工具と被接合材との間で発生する摩擦熱によって被接合材に塑性流動を発生させて接合する方法である。
このため、アーク溶接のように加工物を溶かして溶接するものに比べて熱歪みの問題がなく、しかも、接合線に沿って連続的に接合できるという利点があるので、長尺材同士あるいは筒状体同士の接合に適用するものが多数提案されている。
【０００３】
ところで、この摩擦攪拌接合方法では、回転工具の軸線中心が被接合材の面内に略直交して配置され、該面内で回転しているので、隣接する被接合材に対して作用する力は位相が１８０°ずれた方向となる。このため、隣接する部材は接合線に沿って、一方は前方向に、他方は後方向に力が加わる。この状態で回転工具が接合線に沿って移動していくので、隣接した被接合材にかかる前後方向の力によって前後の歪みが生じたり、接合線に沿って前後方向にずれが発生し、肉余りが生じたりする恐れがある。これは、接合部を表裏両面から挟持して回転するボビンツールと称する回転工具を用いるものにおいて一層深刻な問題となっている。
【０００４】
この対策として、特許文献２および特許文献３に示されるものが提案されている。
特許文献２に示されるものは、被接合材の表裏両面で、かつ回転工具の前方および後方の両方に、回転機構を備えた固定治具（ローラ）が配置され、この固定治具によって被接合材を固定しようとするものである。
また、特許文献３に示されるものは、隣接する被接合材同士を拘束する拘束手段を接合線に沿って間隔を空けて複数備えるもの、摩擦部材により表裏両面から被接合材を拘束するもの、および回転工具と一体的に移動するように構成された回転体で被接合材を挟持するもの、円筒状の被接合材に対して内周面全長を摩擦部材で支持するもの、および円筒状の被接合材に対して内面からローラによって押圧するもの等が示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第２７１２８３８号公報（図１〜図４）
【特許文献２】特開平１０−５２７７３号公報（段落［００２１］〜［００４１］，及び図１〜図８）
【特許文献３】特開２００４−１８８４８８号公報（段落［００４２］〜［００７０］，及び図１〜図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に示されるものは、被接合材の作用する前後方向にずらそうとする力に対しては、摩擦力で対応するものであり、隣接する被接合材に発生する前後方向のずれを防止するには不十分であった。
また、特許文献２に示されるものは、拘束手段は種々な方法で被接合材に略固定されているが、それらは接合線に沿って間隔を空けて設けられており、隣接する被接合材に生じる前後方向のずれを防止するにはまだ十分とは言えない。また、その他の手段は、全て基本的に摩擦力で対応するものであるので、種々改良されているものの隣接する被接合材に生じる前後方向のずれを防止するにはまだ十分とは言えない。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、回転工具によって隣接する被接合材間に生じるずれを効果的に防止し得る摩擦攪拌接合装置および摩擦攪拌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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置は、接合線に沿って突き合わされた被接合材の突合せ部に回転挿入される回転工具と、前記回転工具が接合線に位置するように前記被接合材を同期して駆動する駆動手段と、を備えた摩擦攪拌接合装置において、前記駆動手段には、前記各被接合材にそれぞれ設けられた補強構造部に強固に保持され、それぞれ前記接合線の延在方向に延在して設けられた剛体と、該各剛体をその延在方向に駆動する駆動機構と、が備えられることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、駆動機構によって剛体を接合線の延在方向に移動させると、補強構造部を介して被接合材が移動され、突合せ部が接合線に沿う方向に移動する。そして、この移動する突合せ部に回転工具を回転させながら挿入すると、被接合材の突合せ部は回転工具との間に生じる摩擦熱によって塑性流動化され、撹拌混練される。被接合材は回転工具に対して、相対的に移動されているので、この塑性流動した突合せ部は移動方向に移動され、回転工具による摩擦熱を失って急速に冷却硬化される。このため、被接合材は素材同士が混じり合って完全に一体化した状態で接合される。
この時、隣接した被接合材には回転工具の回転によって移動方向に対して前後にずらそうとする力が作用するが、この力は剛体によって強固に保持されるので、接合位置にずれが生じることを防止できる。これにより、隣接する被接合材は肉余りなく接合されることができる。
なお、剛体を同期して駆動するには、例えば、駆動機構を同期運転させる、あるいは剛体同士を連結する等適宜手段を用いることができる。
【００１０】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記補強構造部による前記剛体の保持は、前記補強構造部と前記剛体に共に設けられた孔に棒状部材が貫設されることによって行われることを特徴とする。
【００１１】
このように、補強構造部による剛体の保持は、補強構造部と剛体とに設けられた孔に棒状部材が貫設されることによって行われるので、剛体と補強構造部との荷重伝達が面圧とせん断とによって行われることになる。このため、被接合材の拘束が容易で、かつ強固とすることができる。
なお、剛体と補強構造部との結合は、例えば、孔−ピン、ネジ−ネジ孔等が好適である。
【００１２】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記補強構造部は、機能として被接合材に備えられたものであることを特徴とする。
【００１３】
このように、補強構造部は、機能として被接合材に備えられたものを活用しているので、被接合材の構造を変更することなく駆動手段の剛体を取付けることができる。
構造補強部としては、機能として被接合材に設けられた例えば、リブ、フランジ、アイソグリッド構造のノード等が用いられる。
【００１４】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記補強構造部は、前記接合線の近傍に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
このように、補強構造部は接合線の近傍に設けられているので、接合にかかる荷重は各被接合材の突合せ部近傍にしか作用しない。このため、接合にかかる荷重が作用しない被接合材の大部分には格別な補強が不要となるので、接合された被接合材の重量を軽減することができる。
【００１６】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記突合せ部を、前記被接合材の厚さ方向において拘束する拘束手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
このように、突合せ部を、被接合材の厚さ方向において拘束する拘束手段を備えているので、隣接する被接合材の厚さ方向のずれ、すなわち、段差をなくして接合することができる。
なお、拘束手段としては、被接合材の接合線の近傍における厚さ方向両面に、それぞれ被接合材を案内する部材を備える、あるいは接合線に沿って間隔を空けて隣接する被接合材同士を接合する等が好適に用いられる。
【００１８】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記被接合材は筒状体同士であることを特徴とする。
【００１９】
このように、被接合材は筒状体同士であるので、剛体は被接合材を囲繞するように設けられることになる。このため、剛体は筒状構造、例えば、リング・フレーム状構造となり強度が増加するので、軽量化できる。
また、被接合材は接合時に回転運動が主体となるので、被接合材を保持する構造が簡略化でき、装置全体の構造を小型化、低コスト化することができる。
【００２０】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記被接合材の突合せ部は、略円状であることを特徴とする。
【００２１】
このように、被接合材の突合せ部は、略円状であるので、駆動手段は、被接合材をその軸線中心の回りに回転駆動させるだけでよい。このため、駆動手段は一層小型化でき、低コストとできる。
【００２２】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置では、前記剛体は、筒状体である前記被接合材の外側に設置されることを特徴とする。
【００２３】
このように、剛体は、筒状体である被接合材の外側に設置されるので、接近し易い。このため、被接合材への剛体の取り付けが容易となるので、取付、取外し時間が短縮でき、接合作業を短縮することができる。
【００２４】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合方法は、接合線に沿って突き合わされた被接合材を前記接合線に沿う方向に移動させ、この移動する突合せ部に回転工具を回転させながら挿入して摩擦攪拌接合を行う摩擦攪拌接合方法において、前記被接合材に設けられた補強構造部に保持され、前記接合線の延在方向に沿って設けられた剛体を、駆動機構によってその延在方向に同期して移動させることを特徴とする。
【００２５】
本発明によれば、駆動機構によって剛体を接合線の延在方向に同期して移動させると、補強構造部を介して被接合材が移動され、突合せ部が接合線に沿う方向に移動する。そして、この移動する突合せ部に回転工具を回転させながら挿入すると、被接合材の突合せ部は回転工具との間に生じる摩擦熱によって塑性流動化され、撹拌混練される。被接合材は回転工具に対して、相対的に移動されているので、この塑性流動した突合せ部は移動方向に移動され、回転工具による摩擦熱を失って急速に冷却固化される。このため、被接合材は素材同士が混じり合って完全に一体化した状態で接合される。
この時、隣接した被接合材には回転工具の回転によって移動方向に対して前後にずらそうとする力が作用するが、この力は剛体によって強固に保持されるので、接合位置にずれが生じることを防止できる。これにより、隣接する被接合材は肉余りなく接合されることができる。
【００２６】
なお、補強構造部は、機能として被接合材に備えられたものを活用するのが好適である。このようにすると、被接合材の構造を変更することなく剛体を取付けることができる。
また、補強構造部は接合線の近傍に設けるのが好適である。このようにすると、接合にかかる荷重は各被接合材の突合せ部近傍にしか作用しない。このため、接合にかかる荷重が作用しない被接合材の大部分には格別な補強が不要となるので、接合された被接合材の重量を軽減することができる。
【００２７】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合方法では、前記突合せ部は、拘束手段によって前記被接合材の厚さ方向において拘束されていることを特徴とする。
【００２８】
このように、突合せ部は、拘束手段によって被接合材の厚さ方向において拘束されているので、隣接する被接合材の厚さ方向のずれ、すなわち、段差をなくして接合することができる。
【００２９】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合方法では、前記被接合材は筒状体同士であることを特徴とする。
【００３０】
このように、被接合材は筒状体同士であるので、剛体は被接合材を囲繞するように設けられることになる。このため、被接合材は接合時に回転運動が主体となるので、被接合材を保持する構造が簡略化でき、装置全体の構造を小型化、低コスト化することができる。
【００３１】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合方法では、前記被接合材の突合せ部は、略円状であることを特徴とする。
【００３２】
このように、被接合材の突合せ部は、略円状であるので、駆動機構は、被接合材をその軸線中心の回りに回転駆動させるだけでよい。このため、装置全体は一層簡略化できるので、より小型化、低コスト化することができる。
【００３３】
また、本発明にかかる摩擦攪拌接合方法では、前記剛体は、筒状体である前記被接合材の外側に設置され、駆動機構によって外側から駆動されることを特徴とする。
【００３４】
剛体は、筒状体である被接合材の外側に設置されるので、接近し易い。このため、被接合材への剛体の取り付けが容易となるので、取付け、取外し時間が短縮でき、接合作業を短縮することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明にかかる摩擦攪拌接合装置および摩擦攪拌接合方法によれば、回転工具によって隣接した被接合材に作用する移動方向に対して前後にずらそうとする力がかかっても、接合位置にずれが生じることを防止できる。これにより、隣接する被接合材は肉余りなく接合されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下に、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置１をロケット用タンク３（圧力容器）のタンク本体５と鏡板７，８との接合に適用した一実施形態について、図１および図２を参照して説明する。
図１は、摩擦攪拌接合装置１の一部を省略した全体概略構成を示す斜視図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
タンク３は、アルミニュウム合金製で、円筒形状のタンク本体（被接合材）５の両端に、鏡板（被接合材）７を接合して形成される圧力容器である。タンク本体５の直径Ｄは、例えば４０００ｍｍである。タンク３の長さは、例えば６０００ｍｍである。
【００３７】
鏡板７，８は、円筒形状の端部が略半球状に突出した形状をしている。鏡板７には、半球状部の先端にマンホール９が設けられると共に、その根元の厚肉部に全周に亘り外方に突起したフランジ（補強構造部）１１が設けられている。フランジ１１は、ロケットタンク３を設置場所に取付けるために設けられているものである。
タンク本体５と鏡板７とが突き合わされた突合せ部には、略円状の接合線１０が形成される。
タンク本体５の内周面には、それぞれ端部から距離Ｌのところに全周に亘りタンク構造を補強する厚肉のリブ（補強構造部）１３が設けられている。リブ１３には、外周側からネジ穴１５が、周方向に間隔を空けて複数設けられている。
距離Ｌは、例えば２００ｍｍであり、タンク本体５の直径Ｄの５％とされている。
【００３８】
摩擦攪拌接合装置１には、ボビンツール（回転工具）１７と、駆動装置（駆動手段）１９と、拘束手段４５と、が備えられている。
ボビンツール１７は、例えば工具鋼製で、略円筒形状をしている。ボビンツール１７の先端部には、軸線方向にくびれ部を挟んで一対の円形のショルダ面が設けられている。それぞれ円形ショルダ面を有し、ボビンツール１７は、一対のショルダ面によって被加工物（タンク本体５および鏡板７）の表裏両面側を挟持し、図示しない駆動機構によって軸線中心回りに回転されると、ショルダ面およびくびれ部が被加工物に摩擦熱を付与するように構成されている。
【００３９】
駆動装置１９には、タンク本体５に取付けられる第一剛体（剛体）２１と、鏡板７に取付けられる第二剛体（剛体）２３と、第一剛体２１を駆動する第一駆動機構（駆動機構）２５と、第二剛体２３を駆動する第二駆動機構（駆動機構）２７と、第一駆動機構２５および第二駆動機構２７の駆動を制御する制御手段２９とが設けられている。
第一剛体２１は、タンク本体５の直径Ｄより大きい内周径を有するリング状をし、その断面は、例えば長方形である。第一剛体２１の外周には、歯型が形成されている。
第一剛体２１の側面内周側には、周方向に間隔を空けてＬ字形の取付部材３１が複数固着されている。取付部材３１がネジ穴１５に螺合するボルト３３によって固定されることで、第一剛体２１はタンク本体５に強固に固定される。
【００４０】
第二剛体２３は、第一剛体２１と同じ外径を有するリング状をし、その断面は、例えば長方形である。第二剛体２３の外周には、第一剛体２１と同一ピッチの歯型が形成されている。
第二剛体２３は、周方向に間隔を空けて設けられるボルト３５によってフランジ１１に強固に固定される。
第一駆動機構２５には、減速機構を内蔵した第一モータ３７と、第一モータ３７の出力軸に取付けられた第一駆動ギア３９とが設けられている。第一駆動ギア３９は、第一剛体２１の外周の歯形と噛合い、第一剛体２１を回転駆動させるように構成されている。
【００４１】
第二駆動機構２７には、減速機構を内蔵した第二モータ４１と、第二モータ４１の出力軸に取付けられた第二駆動ギア４３とが設けられている。第二駆動ギア４３は、第二剛体２３の外周の歯形と噛合い、第二剛体２３を回転駆動させるように構成されている。
制御手段２９は、第一モータ３７と第二モータ４１とが同期して回転するように制御するように構成されている。
制御手段２９は、第一剛体２１および第二剛体２３の回転位置を検知して、両者が一致するように第一モータ３７および第二モータ４１の駆動を個別に制御するようにしてもよい。
【００４２】
拘束手段４５には、内側クランパ４７と、第一外側クランパ４９と、第二外側クランパ５１とが設けられている。
内側クランパ４７は、円筒の両端が全周に亘り外方に突起し形、すなわち、断面がコ字形をしたリング形状をしている。内側クランパ４７の外径は、タンク本体５および鏡板７の円筒部の内径と略同等であり、接合作業時にタンク本体５および鏡板７の円筒部を内側から支持し、その位置を規制するものである。
内側クランプ４７は複数に分割される構造となっている。
【００４３】
第一外側クランプ４９は、円錐台の側面形状をし、リング状を形成している。第一クランプ４９の大径部端は、第一剛体２１の側面に周方向に間隔を空けて取付けられた複数の支柱５３によって保持されている。第一クランプ４９の小径部端の直径はタンク本体５の外径と略同等であり、接合作業時にタンク本体５の外側位置を規制するものである。
第二外側クランプ５１は、円錐台の側面形状をし、リング状を形成している。第二クランプ５１の大径部端は、第二剛体２３の側面に周方向に間隔を空けて取付けられた複数の支柱５５によって保持されている。第二クランプ５１の小径部端の直径は鏡板７の円筒部の外径と略同等であり、接合作業時に鏡板７の円筒部の外側位置を規制するものである。
【００４４】
以上説明した本実施形態にかかる摩擦攪拌接合装置１の動作について作用効果を含めて説明する。
まず、接合作業の準備作業について説明する。
タンク本体５を作業位置に設置する。そして、第一剛体２１がタンク本体５の外側を通されて所定の位置に配置される。第一剛体２１は、ボルト３３によって取付部材３１がリブ１３に固定されることによってタンク本体５に固定される。同時に、内側クランプ４７をタンク本体５の端部内側に設置する。
ボビンツール１７を所定位置に設置すると共に、鏡板７を搬入、設置する。そして、タンク本体５の端部と鏡板７の端部とを突き合せて接合線１０を形成する。
次いで、第二剛体２３が、ボルト３５によってフランジ１１に強固に取付けられる。
そして、第一駆動ギア３９を第一剛体２１に、第二駆動ギア４３を第二剛体２３に噛合わせる。
【００４５】
このように、第一剛体２１および第二剛体２３は、接合されるタンク本体５および鏡板７の外側に設置されるので、作業員が接近し易い。このため、第一剛体２１および第二剛体２３の取付作業が容易となるので、取付時間が短縮できる。また、作業終了後の取外し時間が短縮できる。これによって、接合作業を短縮することができる。
また、第一剛体２１および第二剛体２３の取り付けに、タンク本体５の強度を補強するために設けられたリブ１３およびタンク３を取付けるために鏡板７に設けられたフランジ１１を用いているので、タンク本体５および鏡板７の構造を変更することなく剛体を取付けることができる。
さらに、リブ１３は接合線１０の近傍に設けているので、接合にかかる荷重はタンク本体５の接合線１０近傍にしか作用しない。このため、タンク本体５の大部分には接合にかかる荷重が作用しない。このため、タンク本体５の大部分には格別な補強が不要となるので、タンク３の重量を軽減することができる。
【００４６】
第一剛体２１および第二剛体２３を設置することで、第一外側クランプ４９および第二外側クランプ５１が所定の位置に設置される。
第一外側クランプ４９および第二外側クランプ５１は、接合線１０の全長に亘りその両側近傍位置においてタンク本体５および鏡板７の外側位置を規制し、内側クランプ４７は、同部の内側位置を規制することになる。
【００４７】
次に、摩擦攪拌接合作業について説明する。
第一モータ３７および第二モータ４１を作動させ、第一駆動ギア３９を矢印５９の方向（第一モータ３７側から見て時計回り）に、第二駆動ギア４３を矢印６１の方向（第二モータ４１側から見て時計回り）に駆動する。これにより、第一剛体２１および第二剛体２３は、鏡板７側から見て反時計回り（移動方向６３）に同期して回転する。
この第一剛体２１の回転が、取付部材３１、ボルト３３およびリブ１３を経由してタンク本体５に伝達され、一方、第二剛体２３の回転が、ボルト３５およびフランジ１１を経由して鏡板７に伝達されるので、タンク本体５と鏡板７とは一体的に移動方向６３に回転する。
また、タンク本体５および鏡板７の突合せ部は全周に亘り、内側クランプ４７によって内側位置を規制され、第一外側クランプ４９および第二外側クランプ５１によって外側位置を規制されているので、タンク本体５と鏡板７との間に厚さ方向で位置のずれ、すなわち段差が生じることがない。
【００４８】
これと略同時にボビンツール１７を矢印５７の方向に回転させると、タンク本体５および鏡板７の突合せ部はボビンツール１７との間に生じる摩擦熱によって塑性流動化され、撹拌混練される。タンク本体５および鏡板７は移動方向６３に移動しているので、この塑性流動した突合せ部は移動方向６３に移動する。塑性流動した突合せ部が移動方向６３に移動すると、ボビンツール１７による摩擦熱が作用しなくなるので、急速に冷却固化される。このようにして、タンク本体５および鏡板７は素材同士が混じり合って完全に一体化した状態で接合される。
【００４９】
そして、タンク本体５および鏡板７が一回転することによって、両者の接合が完了する。
接合作業が終了すると、ボビンツール１７は第一剛体２１等の撤去に影響しない位置に移動される。そして、ボルト３５を外して第二剛体２３を取り外す。次いで、ボルト３３を外し、第一剛体２１を取り外す。
また、内側クランプ４７は分解されて、マンホール９から搬出される。
そして、タンク３は搬出される。
【００５０】
接合作業時、ボビンツール１７の回転によってタンク本体には矢印６５の方向（鏡板７が側から見て時計回り）の力が作用し、一方、鏡板７には矢印６７の方向（鏡板７側から見て反時計回り）の力が作用する。これらの力（荷重）は、タンク本体５および鏡板７の位置を移動方向６３に対して反対方向にずらそうとする。しかし、これらの力は、第一剛体２１および第二剛体２３に伝達され、それらによって強固に保持されるので、接合位置にずれが生じることを防止できる。これにより、タンク本体５および鏡板７は肉余りなく接合されることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、タンク本体５および鏡板７が筒状体であり、かつ接合線１０が略円状であるので、駆動装置１９はタンク本体５と鏡板７とをその軸線中心の回りに回転させるだけでよい。しかもボビンツール１７の厚さ方向での位置移動が不必要であることもあり、タンク本体５および鏡板７を保持する構造およびボビンツール１７の支持構造が簡略化できるので、装置全体が小型化でき、製造コストを安価とできる。
【００５２】
なお、本実施形態では、回転工具として表裏両面に係合するボビンツール１７を用いているが、これに限定されるものではなく、片側から摩擦するプローブ型の回転工具でもよい。
また、本実施形態の摩擦攪拌接合装置１では、接合線１０が略円状となるタンク本体５および鏡板７の接合に適用しているが、これに限定されるものではない。
例えば、筒状体同士の接合で、接合線が楕円、長円あるいは任意の曲線状のものに適用できる。このような場合には、ボビンツール等の回転工具が厚さ方向に位置調節できるようにすればよい。また、駆動装置１９を工夫すれば矩形状のものにも適用できる。
さらに、本発明にかかる摩擦攪拌接合装置の接合対象は、本実施形態のような筒状体に限定されるものではなく、例えば平板同士の接合にも適用することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、補強構造部としてリブ１３あるいはフランジ１１を用いているが、これに限定されるものではない。
例えば、軽量で、かつ頑丈さを要求されるところでは、図３に示されるアイソグリッド構造７１が用いられている。アイソグリッド構造７１は、タンク壁７３の内壁側を削って格子状のすじ７５を形成し、すじ７５が隣接する正三角形が交互に反転した形の連続構造を形成しているものである。すじ７５が交差しているところに形成された肉厚のノード７７を補強構造部として用いてもよい。すなわち、図４に示すように、ノード７７の外側から第一剛体２１の取付部材３１を固定するボルト３３と螺合するネジ穴７９を設けるようにしてもよい。
さらに、補強構造部として、タンク等の被接合材に機能として備えられたものが、適当な位置にない場合には、別部材として被接合材へ付け加えてもよい。
【００５４】
本実施形態では、第一剛体２１とリブ１３との結合は、ボルト３３を用いて、ボルト３３とネジ穴１５との間に作用する面圧とせん断とによって、接合に伴う荷重を第一剛体２１に伝達しているので、タンク本体５の拘束が容易で、かつ強固とすることができる。
なお、タンク本体５と第一剛体２１との結合は、ボルトに限定されるものではなく、ピンによる連結でもよいし、その他、適宜な連結構造を用いることができる。
【００５５】
また、本実施形態では、第一剛体２１と第二剛体２３とを同期して駆動するのに、第一駆動機構２５と第二駆動機構２７とを同期させて駆動させて行っているが、これは、例えば、第一剛体２１と第二剛体２３とを機械的に一体結合させて行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態の摩擦攪拌接合装置を示す斜視図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図３】本発明の補強構造部の別の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図３のＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  摩擦攪拌接合装置
５  タンク本体
７  鏡板
１０  接合線
１３  リブ
１７  ボビンツール
１９  駆動装置
２１  第一剛体
２３  第二剛体
２５  第一駆動機構
２７  第二駆動機構
４５  拘束手段
７７  ノード
【図１】
2006150387.tif 000003
【図２】
2006150387.tif 000004
【図３】
2006150387.tif 000005
【図４】
2006150387.tif 000006