(57)【要約】【課題】  プローブとショルダ部材との間の隙間等に入り込む材料の凝着によって惹起される問題を効果的に緩和乃至は回避して、摩擦撹拌点接合操作を円滑に繰返し行ない得るようにした摩擦撹拌点接合用回転工具を提供すること。【解決手段】  複数の被接合金属部材を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブ１２と、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材１４とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具１０にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙２２ａとされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙２２ｂとした。【選択図】        図１
2006297434.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、
該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項２】
前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている一方、該押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項３】
複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、
該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項４】
前記狭小間隙が、先端より軸方向に０．１〜１０ｍｍの長さにおいて、形成されている請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項５】
前記ショルダ部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項６】
前記押圧部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項２乃至請求項４の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【請求項９】
請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【請求項１０】
請求項２乃至請求項６の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【請求項１１】
前記摩擦撹拌点接合操作が複数回実施された後、前記抜き差し移動操作が実施される請求項８乃至請求項１０の何れか１項に記載の摩擦撹拌点接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用いた摩擦撹拌点接合方法に係り、特に、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、それぞれ、軸回りに回転可能に且つ軸方向に別個に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具と、それを用いて、摩擦撹拌点接合操作を円滑に続行せしめ得るに有効な方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の製造工程においては、そのボデー部材や各種部品が、複数の金属板部材を重ね合わせて、それらをリベットや抵抗スポット溶接の如き点接合にて連結して、一体化することにより、製造されてきており、また、そのような点接合による金属板材の連結形式は、鉄道車両を始めとする各種車両や、航空機等の輸送機分野において、また、家電製品、建材等の構造物等の分野においても、広く採用されてきている。
【０００３】
一方、特許文献１等において、接合時の入熱が少なく、軟化や歪みの程度が少ない接合手法として、摩擦熱を利用して、金属部材を接合せしめるようにした摩擦撹拌接合法が提案されるに至り、更に、そのような摩擦撹拌接合手法を採用して、複数の金属板部材の重合せ部位を点接合せしめる技術が検討され、それによって、従来の抵抗スポット溶接やリベットによる接合よりも、継手品質がよく、良好な接合状態が安定して得られるとして、各種の摩擦撹拌点接合方法（Friction Stir Spot Welding）が、提案されている（特許文献２〜４等参照）。
【０００４】
しかしながら、それら提案された各種の摩擦撹拌点接合法は、何れも、基本的には、ロッド形状の工具本体の先端に、ピン形状の硬質プローブを一体的に設けてなる構造のピン型工具（回転工具）を用い、それを高速回転させながら、所定の金属板部材の重合せ部位に差し込み、そして、かかるピン型工具の工具本体の先端部にて構成されるショルダ部を重合せ部位に押圧することにより、それらショルダ部やプローブと重合せ部位との間に摩擦熱を発生させて、材料を塑性流動せしめ、かかるプローブの周りに撹拌領域を形成することによって、そのようなプローブの差し込み部位において、金属板部材の重合せ部位の点接合を行なわしめるようにしたものであるが、そのような点接合操作においては、かかるピン型工具を点接合の終了後に、金属板部材の重合せ部位に形成される撹拌領域（撹拌部）から引き抜くと、そこに、ピン型工具の先端のプローブを含む差し込み部分に対応した形状の凹所（穴）が残り、これが、塗装時における液溜まりの問題を惹起したり、接合されるべき金属板部材の継手強度（結合強度）にも悪影響をもたらす等という問題を内在していた。
【０００５】
このため、本願出願人の一人は、先に、特許文献５において、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の回転工具を用い、接合されるべき金属板部材の重合せ部に対して、それぞれ、回転せしめられたプローブとショルダ部材の差し込み（突き出し）と当接によって、かかる重合せ部に摩擦撹拌領域を形成して、それら複数の金属板部材の接合を図った後、プローブを摩擦撹拌領域から引き抜きつつ、ショルダ部材を前進させて、摩擦撹拌領域の表面を押圧することによって、プローブ穴内に周囲の摩擦撹拌領域の材料を流れ込ませて、かかるプローブ穴を埋め、そして、プローブとショルダ部材のショルダ面とが面一となったところで、回転工具を重合せ部から離脱させるようにした手法を、明らかにした。
【０００６】
しかしながら、そのような複動式の回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法によれば、接合されるべき金属板部材の板厚が種々変化しても、一つの回転工具にて対応することが出来る特徴に加えて、摩擦撹拌領域にて与えられる接合部には、プローブの引き抜き穴が残ることが、効果的に回避され得ることとなるところから、接合強度の低下の問題や塗装時における液溜りの問題等も、有利に解消され得る特徴が発揮され得るのであるが、用いる回転工具が複動式構造であるが故に、プローブとショルダ部材との間には、必然的にクリアランス（隙間）が存在することとなり、そのために、そのようなクリアランスに、摩擦撹拌領域（接合部）を構成する被接合金属板部材の材料が入り込み、凝着する問題があり、そしてそれによって、プローブとショルダ部材との間における、互いに独立した作動（移動）が困難となったり、ひいては、摩擦撹拌点接合操作を繰り返して行なうことが不可能となる問題が、内在している。
【０００７】
なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。
【特許文献１】特許第２７１２８３８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２１９６７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１４９８３号公報
【特許文献４】特開２００２−１２００７７号公報
【特許文献５】特開２００１−２５９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここにおいて、本発明は、かかる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、プローブとショルダ部材との間の隙間等に入り込む材料の凝着によって惹起される問題を効果的に緩和乃至は回避して、摩擦撹拌点接合操作を円滑に繰返し行ない得るようにした摩擦撹拌点接合用回転工具を提供することにあり、また、他の課題とするところは、そのような回転工具を用いた摩擦撹拌点接合操作において、プローブとショルダ部材との間等に入り込んだ材料を、効果的に外部に排出せしめ得る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、本発明にあっては、上記した回転工具に係る課題の解決のために、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具を、その要旨とするものである。
【００１０】
また、本発明は、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間、又はそのような隙間と共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、それぞれ、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具をも、その要旨とするものである。
【００１１】
さらに、本発明にあっては、上記の摩擦撹拌点接合方法に係る課題を解決するために、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法を、その要旨としている。
【００１２】
そして、本発明にあっては、また、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法をも、その要旨としている。
【００１３】
加えて、本発明にあっては、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法をも、その要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
従って、かくの如き本発明に係る摩擦撹拌点接合用回転工具にあっては、プローブとショルダ部材とが複動式構造とされ、それらの間に、即ち、プローブの外周面とショルダ部材の内周面との間に、隙間が存在していても、そのような隙間は、先端側において狭小間隙とされる一方、基部側においては、クリアランスの大きな拡大間隙とされていることにより、被接合金属部材の板状部を重ね合わせてなる重合せ部に形成される摩擦撹拌部（接合部）から、塑性流動化された材料が、そのような回転工具のプローブとショルダ部材との間の隙間に流入する際、先端側の狭小間隙の存在によって、かかる材料の流入が抑制されつつ、一旦、入り込んだ材料は、クリアランスの大きな拡大間隙に導かれるようになるところから、それらプローブとショルダ部材との間の隙間に材料が凝着し、そしてそれらを固着せしめることによって惹起されるトラブルは、効果的に抑制乃至は阻止され得るようになるのである。
【００１５】
また、そのような隙間構造の採用による作用・効果は、ショルダ部材の外側に円筒状の押圧部材が外挿される複動式の摩擦撹拌点接合用回転工具において、かかる押圧部材の内周面とショルダ部材の外周面との間に形成される隙間を、狭小間隙と拡大間隙の組み合わせにおいて構成した場合においても、同様に、奏され得るところであり、摩擦撹拌部の塑性流動化された材料は、狭小間隙の存在によって、押圧部材とショルダ部材との間の隙間に流入することが効果的に抑制せしめられつつ、そのような狭小間隙の奥に位置する拡大間隙の存在によって、材料が流入しても、回転工具の基部側に有利に導かれ得て、材料の凝着によって惹起されるトラブルも、効果的に緩和乃至は回避され得ることとなるのである。
【００１６】
さらに、上記した本発明に従う摩擦撹拌点接合法によれば、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いた摩擦撹拌点接合操作が実施された後、プローブとショルダ部材及び／又はショルダ部材と押圧部材が、繰返し、軸方向に相対的に抜き差し移動せしめられることにより、被接合金属部材の重合せ部に形成された摩擦撹拌部から、それらプローブとショルダ部材との隙間及び／又はショルダ部材と押圧部材との隙間に流入して溜まった、或いは固着した材料カスの排出が、効果的に促進せしめられることとなるのであり、これによって、摩擦撹拌点接合操作を円滑に行なわしめ、また、そのような摩擦撹拌点接合操作の連続的な繰返し回数をより一層有利に増大せしめ得るのである。
【発明の態様】
【００１７】
ところで、本発明は、前記した課題又は明細書全体の記載や図面から把握される課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいても、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなく、明細書全体の記載並びに図面に開示の発明思想に基づいて認識され得るものであることが、理解されるべきである。
【００１８】
（１）  複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。
【００１９】
（２）  前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている一方、該押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする上記態様（１）に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
このように、摩擦撹拌点接合用回転工具において、プローブとショルダ部材との間のみならず、ショルダ部材と押圧部材との間にも、隙間が必然的に形成される場合にあっては、それら二つの隙間の何れにも、本発明に従って、狭小間隙と拡大間隙とを組み合わせた構成が採用されることによって、材料固着によるトラブルの発生を有利に回避し、以て、回転工具としての使用寿命を、より一層増大せしめることが出来るのである。
【００２０】
（３）  複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになっている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。
【００２１】
（４）  前記狭小間隙が、先端より軸方向に０．１〜１０ｍｍの長さにおいて、形成されている上記態様（１）乃至（３）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
【００２２】
（５）  前記ショルダ部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした上記態様（１）乃至（４）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
この態様のように、ショルダ部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによって、プローブとの間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを、有利に外部に排出することが出来ることとなり、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来るのである。
【００２３】
（６）  前記押圧部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした上記態様（２）乃至（４）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。
この態様においても、前記した態様（５）と同様に、押圧部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによって、ショルダ部材との間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを有利に外部に排出することが出来、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来る。
【００２４】
（７）  上記態様（１）乃至（６）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。
【００２５】
（８）  上記態様（１）乃至（６）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【００２６】
（９）  上記態様（２）乃至（６）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【００２７】
（１０）  上記態様（２）乃至（６）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。
【００２８】
（１１）  前記摩擦撹拌点接合操作が複数回実施された後、前記抜き差し移動操作が実施される上記態様（８）乃至（１０）の何れか１つに記載の摩擦撹拌点接合方法。
このように、複数回の摩擦撹拌点接合操作を行なった後、プローブや押圧部材等の抜き差し移動を繰り返すことによって、材料の凝着によるトラブルの発生を回避しつつ、摩擦撹拌点接合操作を、連続的に、繰返し行なうことが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００３０】
先ず、図１には、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例が、概略的に示されている。また、図２には、図１に示される摩擦撹拌点接合用回転工具の先端部が拡大して示されている。それらの図において、摩擦撹拌点接合用の回転工具１０は、ロッド状のプローブ１２と円筒状のショルダ部材１４と同じく円筒状の押圧部材１６とが、プローブ１２を中心にして、その外側にショルダ部材１４を外挿し、更にショルダ部材１４の外側に、押圧部材１６を外挿せしめてなる形態において、同軸的に配置されてなる構造において、構成されている。
【００３１】
具体的には、プローブ１２は、図において下側となる、細長な細径、丸棒状のプローブ先端部１２ａと、このプローブ先端部１２ａよりも大径の、基部側（図において上側）の丸棒状のプローブ基部１２ｂとを一体形成してなる構造を有しており、回転工具１０の中心に位置するように配置されている。なお、このプローブ１２は、従来と同様に、プローブ基部１２ｂ側に連結される図示しない回転駆動装置によって、その軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動及び引き込み作動）が可能とされている。
【００３２】
また、ショルダ部材１４にあっても、それは、プローブ先端部１２ａよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる、小径薄肉円筒形状のショルダ先端部１４ａと、そのようなショルダ先端部１４ａよりも大径厚肉円筒形状の、基部側に位置するショルダ基部１４ｂとから、一体的に形成されて、プローブ１２に外挿せしめられている。なお、このショルダ部材１４も、プローブ１２と同様に、図示しない回転駆動機構によって、プローブ１２と同期して、或いはプローブ１２とは別個に、軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動＋引き込み作動）が可能とされている。また、そのようなショルダ先端部１４ａの被接合金属部材に当接乃至は押圧される先端面が、ショルダ面１４ｃとされている。そして、かかるショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの、少なくとも被接合金属部材に接する部分は、先のプローブ１２におけるプローブ先端部１２ａの、少なくとも被接合金属部材に接する部分と共に、そのような被接合金属部材（重合せ部）の材質よりも硬い材質の材料にて形成されており、例えば、被接合金属部材がアルミ材の場合にあっては、鋼材にて形成されることとなる。
【００３３】
さらに、押圧部材１６は、バリ押え機能を有するものであって、ショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの長さよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる小径薄肉円筒状の押圧先端部１６ａと、基部側に位置する大径厚肉円筒状の押圧基部１６ｂとから一体形成されてなり、位置固定に設けられた保持筒体１８と、押圧基部１６ｂとの間に配設された、圧縮コイルばね２０によって、押圧部材１６が図１に示される状態から軸方向上方に移動せしめられたときに、下方への所定の付勢力が生ぜしめられ得るようになっている。なお、この押圧部材１６は、先のプローブ１２やショルダ部材１４とは異なり、後述する摩擦撹拌点接合操作中において、回転させられることはなく、静止状態を保持し得るようになっている。
【００３４】
そして、図１に示される如く、かかる押圧部材１６の内孔内にショルダ部材１４が挿入配置され、更にショルダ部材１４の内孔内にプローブ１２が挿入配置されることによって、それら三部材（１２、１４、１６）が、同軸的に配設せしめられているのである。
【００３５】
ところで、このような構成の回転工具１０においては、プローブ１２とショルダ部材１４とが、それぞれ別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされているところから、それらプローブ１２とショルダ部材１４との間、更には、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間には、軸方向への移動や軸回りの回転を許容するために、必然的に僅かなクリアランス（間隙）が形成されることとなるが、そのような僅かな間隙であっても、被接合金属部材の摩擦撹拌部から材料が入り込み、凝着する問題が惹起されるようになるのである。
【００３６】
このため、本発明にあっては、図２に拡大して示されているように、回転工具１０の先端部に位置する、プローブ１２のプローブ先端部１２ａの外周面と、ショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの内周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙２２ａとされる一方、基部側においては、狭小間隙２２ａよりも大なる隙間となる拡大間隙２２ｂとされているのであり、また、ショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの外周面と、押圧部材１６の押圧先端部１６ａの内周面との間の隙間にあっても、その先端側が狭小間隙２４ａとされている一方、基部側においては、そのような狭小間隙２４ａよりも大なる隙間となる拡大間隙２４ｂとされているのである。なお、かかるクリアランスの大きな隙間となる２つの拡大間隙２２ｂ及び２４ｂは、ここでは、ショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの内周面及び押圧部材１６の押圧先端部１６ａの内周面が、それぞれ、先端側よりも基部側において大径となる段付き面として、形成されていることによって、プローブ１２のプローブ先端部１２ａの外周面との間において、また、ショルダ部材１４のショルダ先端部１４ａの外周面との間において、それぞれ形成されている。また、それら拡大間隙２２ｂ、２４ｂは、図１に示される如く、それぞれ、段付き構造において基部側に延び、プローブ基部１２ｂとショルダ基部１４ｂとの間及びショルダ基部１４ｂと押圧基部１６ｂとの間においても、それぞれ形成されている。
【００３７】
従って、このような回転工具１０の先端部構造においては、それぞれの狭小間隙２２ａ及び２４ａを通じて、被接合金属部材に形成される摩擦撹拌部の材料が、プローブ先端部１２ａとショルダ先端部１４ａとの間の隙間や、ショルダ先端部１４ａと押圧先端部１６ａとの間の隙間に入り込んでも、基部側に位置する大きなクリアランスの拡大間隙２２ｂ、２４ｂ内に、それぞれ導かれ、そしてそこが材料カスを収容するポケット部となって、かかる入り込んだ材料が排出された形態となるのであって、そのため、プローブ先端部１２ａの外周面とショルダ先端部１４ａの内周面とが、入り込んだ材料にて、全周面に亘って固着せしめられることがなく、また同様に、ショルダ先端部１４ａの外周面と押圧先端部１６ａの内周面との間も、全面固着が効果的に回避乃至は抑制され得ることとなり、これによって、プローブ１２やショルダ部材１４の回転作動や往復移動が阻害されるのが、有利に解消乃至は緩和されることとなるのである。また、それぞれの狭小間隙２２ａ、２４ａにおいて、固着が生じた場合にあっても、それらの狭小間隙２２ａ、２４ａの軸方向長さを適宜に選定して、固着領域を制御し得るところから、大きな力を要することなく、プローブ１２やショルダ部材１４を、摩擦撹拌点接合操作中において、回転せしめていることにより、また、プローブ１２とショルダ部材１４の回転速度を相互に異ならしめることにより、それら狭小間隙２２ａや２４ａにおける固着を回避することが可能となるのである。
【００３８】
ここで、かかる狭小間隙２２ａ、２４ａは、そのクリアランスの大きさに応じて、流入した材料による固着に基づくところのトラブルの発生が回避され得るような軸方向長さにおいて、設けられることとなるが、その軸方向長さ：ｘ、ｙとしては、一般に、０．１〜１０ｍｍ、好ましくは１〜８ｍｍ程度とされることとなる。この軸方向長さ：ｘ、ｙが、余りにも短くなると、その形成が困難となるからであり、また、長くなり過ぎた場合にあっては、それら狭小間隙２２ａ、２４ａ内に入り込んだ材料による部材間の固着が惹起されて、作動不良を生じる恐れが高くなるからである。なお、図２において、ショルダ先端部１４ａの外周面と押圧先端部１６ａの内周面との間の狭小間隙２４ａの軸方向長さ：ｙが、押圧先端部１６ａの先端の小径部分の軸方向長さとして規定されているが、これは、摩擦撹拌点接合操作時においては、押圧先端部１６ａの先端面とショルダ先端部１４ａの先端面となるショルダ面１４ｃとが、面一となるからである。
【００３９】
また、それら狭小間隙２２ａ、２４ａのクリアランスの大きさとしては、摩擦撹拌部において塑性流動する材料の入り込みが抑制され得るように、可及的に小さな隙間とされることが望ましく、一般に、０．０５〜０．５ｍｍ程度、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ程度の大きさの隙間とされていることが望ましい。それら狭小間隙２２ａ、２４ａのクリアランスを大きくすると、そこに入り込む材料の量が多くなって、固着等のトラブルを惹起しやすくなるからである。
【００４０】
さらに、拡大間隙２２ｂ、２４ｂは、それぞれ、狭小間隙２２ａ、２４ａよりも回転工具１０の基部側において、それら狭小間隙２２ａ、２４ａのクリアランスよりも大きな隙間を与えるように設けられており、これによって、それら狭小間隙２２ａ、２４ａから入り込む材料を収容し、更に、後述するように、外部に排出するためのポケット部としての機能をも奏せしめるようになっているのであるが、これらの機能を有利に実現せしめる上において、そのクリアランスの大きさとして、有利には、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上の大きさとされることとなる。なお、ここでは、狭小間隙２２ａ、２４ａから拡大間隙２２ｂ、２４ｂに至る面、ここでは、図１及び図２から明らかな如く、ショルダ先端部１４ａの内周面及び押圧先端部１６ａの内周面における小径部位から大径部位に移行する面が傾斜面とされて、狭小間隙２２ａ、２４ａ内に入り込んだ材料が、拡大間隙２２ｂ、２４ｂ内にスムーズに導かれ得るようになっているのであり、更に図１に示される如く、ショルダ先端部１４ａからショルダ基部１４ｂに続くテーパ内周面と、押圧先端部１６ａから押圧基部１６ｂに続くテーパ内周面によって、それぞれ、拡大間隙２２ｂ、２４ｂが、回転工具１０の基部側へ大径の間隙として、延長せしめられている。
【００４１】
そして、かくの如き構成の回転工具１０には、また、ショルダ部材１４の拡大間隙２２ｂ形成部位や、押圧部材１６の拡大間隙２４ｂ形成部位には、その筒壁を貫通する所定大きさの排出孔が形成され、狭小間隙２２ａ、２４ａを通じて入り込んだ摩擦撹拌部の材料によって発生する粉状片からなる材料カスが、そのような排出孔を通じて、外部に排出されるようになっている。ここでは、そのような排出孔として、ショルダ部材１４においては、その大径のショルダ基部１４ｂの筒壁を貫通する排出孔２６が形成されており、また、押圧部材１６に対しては、その大径の押圧基部１６ｂの筒壁を貫通するように排出孔２８ａが形成され、更に、小径の押圧先端部１６ａにも、拡大間隙２４ｂ形成部位に位置するように、その筒壁を貫通する排出孔２８ｂが、複数形成されている。
【００４２】
このように、ショルダ部材１４や押圧部材１６に排出孔２６；２８ａ、２８ｂが設けられていることによって、それぞれ狭小間隙２２ａ、２４ａを通じて、入り込む材料は、非回転状態の押圧部材１６内において、プローブ１２やショルダ部材１４が高速回転せしめられることにより、粉状片となって、それぞれの拡大間隙２２ｂ、２４ｂ内に導かれて、材料カスとして、存在することとなるのであり、そして、この微細な粉状片からなる材料カスが、それぞれの排出孔２６；２８ａ、２８ｂを通じて、外部に排出せしめられることとなるのである。なお、それら排出孔２６；２８ａ、２８ｂの大きさとしては、その機能を有効に奏せしめるべく、一般に、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の直径を有する貫通孔として形成されることとなる。
【００４３】
ところで、このような本発明に従う回転工具１０を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対する摩擦撹拌点接合操作を実施するには、例えば、図３〜図４に示される如き工程に従って、実施されることとなる。
【００４４】
因みに、図３において、裏当て治具３０の上には、摩擦撹拌点接合せしめられる被接合金属部材の板状部を構成する２枚の金属板３２、３４が、上下方向に重ね合わせられた状態で載置され、そして、従来と同様にして、位置固定にクランプされている。なお、それら２枚の金属板３２、３４は、何れも、摩擦撹拌接合が可能な金属材質のものであって、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅、銅合金、鉄若しくはその合金等からなるものであり、また、それら金属板３２、３４には、同材質のものや、異なる材質のものが適宜に選択されることとなる。
【００４５】
そして、摩擦撹拌点接合操作のスタート時点においては、図３（ａ）に示されている如く、金属板３２、３４の重合せ部の上方に、回転工具１０の先端部を位置せしめた状態において、プローブ１２（プローブ先端部１２ａ）とショルダ部材１４（ショルダ先端部１４ａ）を共に高速回転せしめ、その状態で、回転工具１０の先端部を下降させる。そして、押圧部材１６（押圧先端部１６ａ）が、その先端面において、上側の金属板３２に当接された後、更に、押圧されると、押圧部材１６は、圧縮コイルばね２０（図１参照）の付勢力に抗して、後退（上昇）し、プローブ１２及びショルダ部材１４の先端面と面一となって［（ｂ）参照］、その高速回転せしめられるプローブ１２及びショルダ部材１４の先端面が重合せ部に接触乃至は押し付けられることにより、金属板３２の側より摩擦発熱せしめられる。更に、その摩擦発熱により、金属板３２が軟化せしめられた状態において、（ｃ）に示される如く、プローブ１２が差し込まれ、そして、このプローブ１２による摩擦発熱作用が加わって、２枚の金属板３２、３４に跨る摩擦撹拌部３６が形成される一方、ショルダ部材１４が後退せしめられて、プローブ１２の差し込み（突出）により余剰となった摩擦撹拌部３６の材料が、かかるショルダ部材１４の後退によって形成される空間にて吸収されるようになっている。このように、ショルダ部材１４の外側に押圧部材１６を配して、摩擦撹拌部３６の外周部となる金属板３２の表面を押圧しつつ、材料の吸収をショルダ部材１４の後退によって行なうことにより、バリの発生がより一層効果的に行なわれ得るようになっているのである。
【００４６】
次いで、図３（ｃ）の状態から、プローブ１２を後退せしめると、図４（ａ）に示される如く、プローブ１２の抜けた穴、所謂プローブ穴３８が、そのまま摩擦撹拌部３６に残るようになるところから、かかるプローブ１２の後退と同時に、或いは後退の後に、ショルダ部材１４を前進（下降）させて、ショルダ部材１４の先端面のショルダ面１４ｃにて摩擦撹拌部３６の上面を押圧して、プローブ穴３８内に周囲の摩擦撹拌部３６の材料を流れ込ませて、（ｂ）に示される如く、プローブ穴３８を埋め、それを消滅させた後、（ｃ）の如く、回転工具１０が上方に後退せしめられることにより、重ね合わされた２枚の金属板３２、３４が、プローブ穴３８の存在しない摩擦撹拌部３６にて与えられる接合部４０により、有効な継手強度を持って、強固に接合せしめられたものとなるのである。
【００４７】
なお、上記した摩擦撹拌点接合方法は、単なる一つの例示に過ぎないものであって、公知の各種の手法に従って、実施され得るものであることは勿論、また、例示の方法の変形例として、図３（ｂ）の工程に代えて、プローブ１２のみを突き出し（ショルダ部材１４は金属板３２に当接することなく、それとの間に所定の空間が形成されている）、プローブ１２の当接により、摩擦発熱させて、金属板３２を軟化せしめ、そして、図３（ｃ）の如く差し込んで、摩擦撹拌部３６を形成するようにすることも可能であり、これによって、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間の固着に基づくところのトラブルの発生を、より一層効果的に防止することが可能である。また、プローブ穴３８の穴埋めが完了した図４（ｂ）に示される状態から、回転工具１０を、図４（ｃ）の如く引き離す際に、（ｂ）の状態でプローブ１２を少し突き出す（図において下降させる）ことにより、ショルダ部材１４とワーク（３２、３４）との間の固着や、押圧部材１６とワーク（３２，３４）との間の固着を上手く剥がしつつ、回転工具１０の全体を効果的に離脱せしめることができるのであって、本発明においては、有利に採用される手法である。
【００４８】
そして、このような摩擦撹拌点接合方法において、本発明に従う回転工具１０は、有利に用いられて、プローブ１２とショルダ部材１４との間の隙間や、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間の隙間に材料が入り込んで惹起される問題を、有利に抑制乃至は解消し得るようにしたものであるが、本発明にあっては、そのような摩擦撹拌点接合操作が実施された後、回転工具１０におけるプローブ１２とショルダ部材１４とを、及び／又はショルダ部材１４と押圧部材１６とを、繰返し、軸方向に相対的に抜き差し移動（往復移動）させて、前記した摩擦撹拌部３６からそれらの間の隙間に流入して、溜まった或いは固着した材料カスの排出を促進せしめる操作が、有利に採用されることとなる。
【００４９】
図５には、そのような材料カスの排出促進操作の一工程が示されており、その（ａ）に示される摩擦撹拌点接合操作の終了した状態の回転工具１０において、そのプローブ１２が、（ｂ）の如く突き出されたり、また、（ｃ）の如く後退せしめられたりして、それが適数回繰り返されることによって、プローブ１２とショルダ部材１４との間の隙間に詰まった、或いは凝着した材料（カス）を、効果的に外部に排出せしめることが出来るのである。勿論、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間においても、同様な相対的抜き差し移動によって、それらの隙間に存在する材料（カス）の効果的な排出が実現され得るものであり、更にプローブ１２とショルダ部材１４との間の相対的な抜き差し作動と、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間の相対的な抜き差し作動を、共に実施するようにすれば、より一層有効な材料（カス）の排出を行なうことが出来ることとなる。
【００５０】
なお、そのようなプローブ１２とショルダ部材１４との間の相対的な抜き差し移動や、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間の相対的な抜き差し移動は、それぞれ、適宜に設定されたストローク長さにおいて行われ得るものであって、図５（ｃ）に示される如く、プローブ１２が、ショルダ部材１４内において、その拡大間隙２２ｂ内に入り込むまで、後退せしめられる他、狭小間隙２２ａの長さ（ｘ）の範囲内において、往復移動させられるようにすることも可能であり、更に、そのような抜き差し移動の回数も、目的とする間隙からの材料（カス）の排出に有効な複数回数が、適宜に選定されることとなる。
【００５１】
特に、本発明にあっては、回転工具１０を用いて、摩擦撹拌点接合操作（一箇所の接合）を複数回繰り返した後、前記抜き差し移動操作を行なうことが、点接合作業の効率化を図る等の点よりして、推奨され、複数回の摩擦撹拌点接合操作の終了毎に、材料（カス）の排出を行なうようにすれば、摩擦撹拌点接合の連続的な作業性を有利に高め得ることとなる。また、プローブ１２やショルダ部材１４の回転・駆動部の抵抗が大きくなる等の現象を検知して、上述の如き抜出し移動操作を実施させるようにすることも、可能である。
【００５２】
以上、本発明の代表的な実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によって、何等限定的に解釈されるものでないことが、理解されるべきである。
【００５３】
例えば、上記の実施形態では、回転工具１０は、ショルダ部材１４の外側に押圧部材１６が外挿されてなる構造を有し、これによって、摩擦撹拌点接合時に置けるバリの発生の抑制に大いに寄与せしめられているが、そのような押圧部材１６は、本発明において必須のものではなく、更に、そのような押圧部材は、図６に示される如き構造において設けることも可能である。
【００５４】
すなわち、図６に示される回転工具１０の構造においては、押圧部材４２が位置固定に設けられた保持部材４４に対して、周方向の複数箇所に位置せしめられたステー４６によって、軸方向に規制された範囲内において、移動可能に取り付けられると共に、ステー４６にて挿通された形態において、圧縮コイルスプリング４８が押圧部材４２と保持部材４４との間に配置されて、押圧部材４２に対して、図において下方の付勢力を作用せしめ得るようになっているのである。なお、この図６に示される回転工具１０の他の部分の構造は、先に例示のものと同様であるので、同様な部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
【００５５】
また、例示の具体例においては、プローブ１２とショルダ部材１４との間の隙間と共に、ショルダ部材１４と押圧部材１６との間の隙間にも、本発明が適用されて、それぞれ狭小間隙２２ａ、２４ａと、拡大間隙２２ｂ、２４ｂとの組み合わせからなる隙間構造において構成されているが、それら何れか一方の隙間に対して、本発明を適用することも可能である。
【００５６】
さらに、例示の具体例においては、拡大間隙２２ｂ、２４ｂを形成するために、ショルダ部材１４の内周面や押圧部材１６の内周面が基部側において大径となる段付き面とされているが、これに代えて、或いはこれと共に、プローブ１２の外周面やショルダ部材１４の外周面に、先端側よりも基部側において小径となる段付き面を形成することによって、狭小間隙に続く拡大間隙が基部側に形成されるようにすることも可能である。
【００５７】
加えて、例示の具体例では、摩擦撹拌点接合されるべき被接合金属部材として、板材である金属板３２、３４を用いた例において、本発明の説明が為されているが、また、そのような被接合金属部材の形状としては、板材に何等限定されるものではなく、摩擦撹拌点接合操作が施される重合せ部が、それぞれ、板状乃至は面板状である限りにおいて、何れの部材も、採用可能である。
【００５８】
その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において、実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００５９】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。
【００６０】
＜実施例  １＞
先ず、被接合金属部材として、厚さ：１ｍｍの６０００系アルミニウム板材（６０１６−Ｔ４）の２枚を準備する一方、図１及び図２に示される複動式構造の回転工具１０において、その狭小間隙２２ａ、２４ａの軸方向長さ：ｘ、ｙが、それぞれ、５ｍｍとされたものを、準備した。
【００６１】
次いで、それらアルミニウム板材の２枚を重ね合わせ、その下板側に裏当て治具３０を当接せしめた状態において、図３及び図４に示される如くして、摩擦撹拌点接合を行なった。具体的には、回転工具１０の押圧部材１６を上板側から当接せしめた後、プローブ１２とショルダ部材１４とをそれぞれ高速回転せしめつつ、それらが面一となるように、当接せしめ、次いで、プローブ１２を下板の厚さの１／３に達するまで差し込んで、摩擦撹拌部３６を形成し、更に、その後、プローブ１２を引き抜くときに、ショルダ部材１４を前進させて、摩擦撹拌部３６を押し込み、プローブ穴３８を埋め込み、それが、接合部４０の表面に残らないようにして、２枚のアルミニウム板材の接合を行なった。
【００６２】
その結果、押圧部材１６がショルダ部材１４の外周へのバリの発生を抑えたために、バリの発生のない摩擦撹拌点接合が実現された。また、その接合部４０は、０．０５ｍｍ以下の凹凸状態の表面であって、実質的に平坦な表面と認められるものであり、また、裏面も略平坦で健全なものであった。
【００６３】
そして、そのような摩擦撹拌点接合を続けて、１００回繰り返すことからなる、１００打点の点接合を行なったところ、回転工具１０におけるプローブ１２とショルダ部材１４との間の隙間に、アルミ（材料）が凝着し、プローブ１２を複動する負荷が大きくなって、リミッターが働き、装置が停止した。このため、回転工具１０におけるプローブ１２とショルダ部材１４、及びショルダ部材１４と押圧部材１６を、図５に示される如くして、それぞれ相対的に軸方向に１０ｍｍの範囲で、１０回の抜き差し移動（往復移動）を行なった。これにより、アルミのカスは、全て回転工具１０の先端及び胴部の穴（２６；２８ａ、２８ｂ）から排出され、プローブ１２とショルダ部材１４と押圧部材１６とは、第１回目の打点の場合と同様な状態となった。その後、かかる回転工具を用いて、摩擦撹拌点接合を行なったところ、更に、１００点の連続打点が可能であった。
【００６４】
＜比較例１＞
回転工具として、実施例１とは異なり、拡大間隙２２ｂ、２４ｂの設けられていない（従って、狭小間隙２２ａ、２４ｂのみのクリアランスとなる）、また、胴部の排出孔２６；２８ａ、２８ｂの設けられていない回転工具を用いることの他は、実施例１と同様にして、２枚のアルミニウム板材の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施したところ、連続１５打点でアルミの凝着が激しく、回転工具の抜き差しの荷重が高くなって、リミッターが働き、装置が停止した。なお、プローブ１２とショルダ部材１４及びショルダ部材１４と押圧部材１６とを、それぞれ抜き差ししたが、アルミの凝着が強固であり、そのため、アルミカスを充分に除去することが出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例を示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示される回転工具の先端部を拡大して示す説明図である。
【図３】本発明に従う回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法の、前半の工程を示す工程説明図であって、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ各工程における一形態を示す説明図である。
【図４】図３に続く摩擦撹拌点接合の、後半の工程を示す説明図であって、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ、その工程の一形態を示す説明図である。
【図５】本発明に従う摩擦撹拌点接合方法に用いられた回転工具における材料カスの排出を促進せしめる工程の一例を示す工程説明図であって、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ工程の一形態を示す説明図である。
【図６】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の他の一例を示す、図１に対応する縦断面説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１０  回転工具                          １２  プローブ
１２ａ  プローブ先端部                  １２ｂ  プローブ基部
１４  ショルダ部材                      １４ａ  ショルダ先端部
１４ｂ  ショルダ基部                    １６  押圧部材
１６ａ  押圧先端部                      １６ｂ  押圧基部
１８  保持筒体                          ２０  圧縮コイルばね
２２ａ  狭小間隙                        ２２ｂ  拡大間隙
２４ａ  狭小間隙                        ２４ｂ  拡大間隙
２６、２８ａ、２８ｂ  排出孔
３０  裏当て治具
３２、３４  金属板
３６  摩擦撹拌部                        ３８  プローブ穴
４０  接合部                            ４２  押圧部材
４４  保持部材                          ４６  ステー
【図１】
2006297434.tif 000003
【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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