(57)【要約】【課題】本発明は、被接合部材を押圧しながら軸回転する摩擦攪拌接合用ツールの提供を目的としている。【解決手段】本発明の摩擦攪拌接合用ツールは、回転軸と略同軸の円筒状の中空部を有する筒形状の固定用ショルダ部と、該ショルダ部の中空部に入れ子状に挿通され、その下端が前記ショルダ部の下端から突出する中実円筒形状のプローブとを備え、前記固定用ショルダ部は、被接合部材方向に移動可能であり且つ回転方向に固定であり、前記プローブは、接合方向に移動可能であり且つ軸回転可能であり、前記プローブは、少なくとも該プローブの上端から回転軸方向に貫通する複数の測定用チャンネルを設け、各測定用チャンネルはそれぞれ回転軸方向の深さ距離を異にし、それぞれの前記測定用チャンネルには、その下端近傍の温度及び／又は振動を測定する測定手段が配設される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被接合部材を押圧しながら軸回転する摩擦攪拌接合用ツールであって、
前記摩擦攪拌接合用ツールは、
回転軸と略同軸の円筒状の中空部を有する筒形状の固定用ショルダ部と、
該ショルダ部の中空部に入れ子状に挿通され、その下端が前記ショルダ部の下端から突出する中実円筒形状のプローブとを備え、
前記固定用ショルダ部は、被接合部材方向に移動可能であり且つ回転方向に固定であり、
前記プローブは、接合方向に移動可能であり且つ軸回転可能であり、
前記プローブは、少なくとも
該プローブの上端から回転軸方向に貫通する測定用チャンネルを設け、
該測定用チャンネルには、その下端近傍の温度及び／又は振動を測定する測定手段が配設される、記載の摩擦攪拌接合用回転ツール
【請求項２】
前記測定用チャンネルは、
それぞれ回転軸方向の深さ距離を異にする複数を設け、
それぞれの前記測定用チャンネルには、その下端近傍の温度及び／又は振動を測定する測定手段が配設される、請求項１に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール
【請求項３】
前記測定用チャンネルは、さらに前記ショルダ部を貫通して設け、
それぞれの前記測定用チャンネルには、その下端近傍の温度及び／又は振動を測定する測定手段が配設される、請求項１に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール
【請求項４】
前記摩擦攪拌接合用ツールはその上方で、
前記プローブを回転軸周りに回転させ、前記プローブ及び前記ショルダ部を軸線方向に移動させ前記被接合部材を押圧し、押圧した状態で被接合部材上を移動させる機構を有する装置本体部と連結される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合用ツール。
【請求項５】
前記被接合部材は、その少なくとも一方が難接合材で形成される又はそれぞれ異なる材質で形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合用ツール。
【請求項６】
前記プローブの直径は、前記被接合部材の板厚の２倍乃至３倍である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦攪拌接合用ツール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦攪拌接合時に接合対象の被接合部材の攪拌流動した金属の流出を防止することができ、さらに被接合部材の温度や振動をリアルタイムで測定可能な摩擦攪拌接合装置に用いる回転ツールに関する。
【背景技術】
【０００２】
摩擦攪拌接合は１９９１年にTWI（英国接合溶接研究所）が発明した接合手法であり、摩擦熱によって被接合部材の変形抵抗を低下させうえで攪拌（塑性流動）し、接合を達成する技術である。摩擦攪拌接合は接合部を溶融させる通常の溶融溶接とは異なり、固相での接合のため、接合部の組織が微細化し優れた機械的性質を有することで知られている。
【０００３】
現在、摩擦攪拌接合は工業界において数多く実用化されており、新たな分野への更なる応用に向けて種々の研究が精力的に進められている。特に摩擦攪拌接合の性質上、接合が困難とされる板厚の厚い被接合部材の接合や、金属材料が異なる被接合部材同士の異材接合を容易に達成する手法が求められている。
【０００４】
摩擦攪拌接合の接合条件は概ね、回転ツールの荷重と、回転ツールの回転速度と、回転ツールの移動速度と、回転ツールの前進角と、で構成され、当該各パラメータを調整することで目的の接合を達成する。摩擦攪拌接合の接合条件を検討する際、最も重要となるのが被接合部材に与える入熱であり、攪拌によって接合部の塑性流動を可能とするためには、被接合部材の変形抵抗を低下させる熱量を与える必要がある。
【０００５】
一方、過剰な入熱は必要以上に被接合部材を軟化させてしまい、攪拌流動による被接合部材の金属が流出し、冷却速度の低下による接合部の機械的特性低下や不要なバリの発生などを招くおそれがある。それ以外に、とりわけ異材やＭｇ等の難接合材を接合する場合には、接合条件によっては亀裂等が生じ良好な接合を行うことが難しかった。このため出願人は特に異材接合や難材接合時の塑性流動の制御方法の検討を行ってきた。
【０００６】
これに対して従来から入熱の問題を解決するためには、回転ツールの材質、大きさ、攪拌プローブの形状や攪拌プローブとショルダ部との径の比等を開発がなされてきたが、異材接合や難材接合時のそれぞれ個々の母材の塑性流動の制御という視点での検証・開発が不十分であった。
【０００７】
また、異材接合や難接合材の接合時の塑性流動を高精度に制御するにはそれぞれ個々の母材の接合条件を知る必要があり、回転ツールの攪拌プローブの詳細な温度測定、理想的には接合時にリアルタイムでモニタリングすることが望ましい。このリアルタイムでのモニタリング技術の一環として、実際に摩擦攪拌接合時に攪拌プローブにどの程度の入熱が作用しているかをリアルタイム測定し、この温度変化によって接合条件を把握し、制御する技術が出願人から提供されている。
【０００８】
しかしながら、従来型の攪拌プローブとショルダ部とで構成される回転ツール又は攪拌プローブを有さない回転ツールでは、入熱による変形抵抗の低下と攪拌流動による金属の流出防止という相反する課題を同時に達成するのは困難であった。一方、上記攪拌プローブのリアルタイム温度測定制御だけではＭｇ、Ａｌ等の接合では必ずしも適正な評価ができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開−２８８４１９号公報
【特許文献２】特開−１１５８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく創作されたものであり、摩擦攪拌で難接合材や異材を接合する際に、被接合部材の攪拌流動時の塑性流動を適正に制御することができる摩擦攪拌接合用ツールの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決すべく提供される本発明は、
被接合部材を押圧しながら軸回転する摩擦攪拌接合用ツールであって、
前記摩擦攪拌用ツールは、
回転軸と略同軸の円筒状の中空部を有する筒形状の固定用のショルダ部と、
該ショルダ部の中空部に入れ子状に挿通され、その下端が前記ショルダ部の下端から突出する中実円筒形状のプローブとを備え、
前記固定用ショルダ部は、被接合部材方向に移動可能であり且つ回転方向に固定であり、
前記プローブは、接合方向に移動可能であり且つ軸回転可能である、ことを特徴とします。
【００１２】
また、前記摩擦攪拌接合用ツールのプローブは、少なくとも
該プローブンの上端から回転軸方向に貫通する測定用チャンネルを、好ましくは複数設け、複数の場合は各測定用チャンネルはそれぞれ回転軸方向の深さ距離を異にし、
それぞれの前記測定用チャンネルには、その下端近傍の温度及び／又は振動を測定する測定手段が配設される、ことが好ましい。
【００１３】
本摩擦攪拌接合用ツール(以下、単に「ツール」とも称する)では、回転しながら被接合部材を押圧するのは中心のプローブのみであり、ショルダ部はプローブを同心円状に覆う筒部材であり回転せず、被接合部材を押圧するだけである。また、本ツールで接合目的となる被接合部材は、主に少なくとも一方がＭｇ，Ａｌ等の金属、又はそれぞれ互いに異なる金属（いわゆる異材接合）である。また、板厚が薄い場合も考えられる。
【００１４】
このような本ツールでは、ショルダ部を回転させずに、プローブの周囲で押圧固定することができる。したがって、攪拌による金属の漏出を防止することができ、塑性流動を所望する部分以外に不要な入熱が付与されることがなく、接合に必要な部分だけに入熱付与することができる。さらに、中心プローブに深さが異なるチャンネルを設ける場合は、リアルタイムで温度モニタリングすることができるため被接合部材個々の接合条件を検出しながら、温度制御することができる。
【００１５】
したがって、本回転ツールによれば、攪拌時の被接合部材の塑性流動を制御することができる。その結果、難材接合時において接合での過大入熱による亀裂の発生を回避することができる。
【００１６】
また、前記測定用チャンネルはショルダ部に設けることも考えられる。
【００１７】
具体的には、前記回転ツールはその上方で、
前記中心プローブを回転軸周りに回転させ、前記中心プローブ及び前記ショルダ部を軸線方向に移動させ前記被接合部材を押圧し、押圧した状態で被接合部材上を移動させる機構を有する装置本体部と連結される、ことが好ましい。
【００１８】
また、前記プローブの直径は、前記被接合部材の板厚の２倍乃至３倍であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の摩擦攪拌接合用の回転ツールによれば、摩擦攪拌で難接合材や異材を接合する際に、被接合部材の攪拌流動時の塑性流動（板厚方向の制御）を適正に制御することができる。とりわけ本回転ツールでは、難接合材や異材等の攪拌流動時の塑性流動に注目し、その制御をショルダ部を固定とし、中心プローブ内に異なる深さの温度測定用のチャンネルを設けることで解決できることを知得し、具体的な構成として提供した点で有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の回転ツールを用いる摩擦攪拌接合装置本体の斜視図である。
【図２】図１に示す装置本体において摩擦攪拌接合対象となる接合部材と本発明の回転ツールとの関係を示した略斜視図である。
【図３】図２のツールホルダとこれに連結される回転ツールとを示す回転軸方向の分解断面図である。
【図４】測定された温度が熱電対から外部ユニットに送信されるまでの電気信号のフロー示すブロック図である。
【図５】図１の摩擦攪拌接合装置の温度測定工程の一例を示すフローチャートである。
【図６】摩擦攪拌接合中の回転ツールの各部材の寸法が示されており、（ａ）は回転軸に沿った略断面図、（ｂ）は中心プローブとその周囲の塑性流動を起こした領域を示す略上視図である。
【図７】被接合部材の高温引張耐力と温度との関係のグラフ図である。
【図８】被接合部材の塑性流動領域について、中心プローブの回転数Ｒと径ｄとの関係により示した図であり、（ａ）ではδ≧ｖ／Ｒ  の場合、（ｂ）ではδ＜ｖ／Ｒ  の場合が示されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
《摩擦攪拌接合装置の概説》
図１は、本発明の回転ツールに用いる摩擦攪拌接合装置本体Ａ（以下、「装置本体Ａ」とも称する）の斜視図を示している。また、図２は摩擦攪拌接合対象となる被接合部材６と回転ツール４との関係を示した略斜視図である。
本発明の実施形態を説明する前提として、以下、この装置本体Ａの構成および接合工程を概説する。装置本体Ａは、概ねツールホルダ把持部４０と、被接合部材設置面４１と、ワークステージ４２と、ヘッド支台４３と、ヘッド４４と、操作盤４５と、を備えて構成される。
【００２２】
まず、ツールホルダ把持部４０に接合対象となる２つの被接合部材（図２参照）１２に回転当接（当接方向＝矢印Ｚ方向、回転方向＝矢印Ｚの軸周り方向）させる回転ツール４の中心プローブ３を把持させたツールホルダ２を装着する。これによりツールホルダ把持部４０とツールホルダ２及び回転ツール４の中心プローブ３は一体に回転することとなる（図３参照）。回転ツール４の中心プローブ３の構成については後述する。
【００２３】
また、被接合部材は、ワークステージ４２の上面の被接合部材設置面４１に被接合部材を載置され、固定用クランプ（図示せず）や固定用ボルト（図示せず）等を用いて被接合部材設置面４１に固定される。この状態でユーザは、操作盤４５を操作し、ワークステージ４２をＸ方向へ移動させ、被接合部材が所望の接合位置直上に回転ツール４が位置するところで停止・位置決めする。
【００２４】
次に、被接合部材上に停止・位置決めされた状態で操作盤４５を操作して、回転ツール４を下降させ被接合部材に当接させ、接合部を押圧しながら回転させ、接合方向に移動させる。このとき、ユーザは予め少なくとも回転ツール４（その中心プローブ３、ショルダ部５）に付与する加えるツール荷重と、接合速度となるツール移動速度と、回転ツール４のツール回転速度と、の各パラメータを入力し、摩擦攪拌接合に用いる接合条件を設定することとなる。なお、ここでは図示しないが回転ツール４は前進方向（接合方向）に傾斜させることが好ましい場合もあり得る。回転ツール４のツール前進角の設定は、ヘッド４４と、ヘッド支台４３と、の嵌合角度を変更することによって行う。
【００２５】
操作盤４５での設定が終了すると、被接合部材直上で回転ツール４（中心プローブ３）を回転させて設定したツール回転速度に達した後、ヘッド４４をＺ方向下方へ移動させ、被接合部材の接合開始点で回転ツール４を押圧する。ヘッド４４は被接合部材に対して事前に設定したツール荷重で回転ツールを押圧すると、回転ツール４と、被接合部材と、の当接部（接合部）が、摩擦熱によって被接合部材の変形抵抗を低下させ、当接部近傍が回転ツール４の回転によって撹拌を開始する。
【００２６】
その後、ヘッド支台４３を設定したツール移動速度でＹ方向に移動させ、回転ツール４を接合開始点から接合終了点まで運ぶことで、被接合部材を接合させる。所望の接合が達成された後、回転ツール４の回転を維持させながらヘッド４４をＺ方向上方へ移動させ、接合終了点から回転ツール４を引き抜いた後に回転ツール４の回転を停止させる。この工程により接合が終了する。図２にはワークステージ４２の被接合部材設置面４１に被接合部材６を載置した状態で回転ツール４を接合部に沿って回転・移動（矢印Ｒ，Ｌ参照）させている状態が示されており、すでに被接合部材６が塑性流動し、被接合部材６ａ、６ｂ同士が接合された状態を参照符号Ｗで表示している。
【００２７】
《本摩擦攪拌接合装置の回転ツールおよび関連部材の概説》
図３には、ツールホルダ把持部４０に把持されるツールホルダ２及び回転ツール４を示す略模式図が示されている。
【００２８】
ツールホルダ２は中空構造であり、その内部には後述する中心プローブ３での測定データを受信・外部送信等する電送部を備えている。ツールホルダ２の上端はツールホルダ把持部４０に対して回転軸線Ｏ−Ｏを中心に回転可能である。図示しないがツールホルダ２は中空構造であり、その内部には後述する中心プローブ３での測定データを受信等する電送部を備えている。
【００２９】
ツールホルダ２は、その下端部でツールホルダ２と協働して同軸回転する回転ツール４を挿入させて連結している。また、上述するように回転ツール４は、被接合部材の摩擦攪拌接合に用いる工具であり、通常、回転軸Ｏ−Ｏを中心に回転自在な円筒形状のショルダ部とショルダ部の下端に結合して回転軸と同軸に回転し下方に突出して被接合部材と接触する中心プローブとを有するが、本発明ではショルダ部５は中心に回転軸Ｏ−Ｏ方向に貫通する円筒孔８を有する環状部材であり、この円筒孔８にツールホルダ２と同軸回転する円筒形状の中心プローブ３が挿入され、その下端がショルダ部５の下面より下方に突出している。
【００３０】
ショルダ部５は、その上方でツールホルダ把持部４０と連結固定される。これによりショルダ部５はツールホルダ把持部４０と一体に動作する。すなわちショルダ部５はツールホルダ把持部４０に対して相対的に固定されている。また、中心プローブ３は、ショルダ部５に対して相対的に回転自在であり、ツールホルダ２に連結されているため、回転軸Ｏ−Ｏ周りに回転することができる。
【００３１】
その結果、図１に示す操作盤４５により装置本体Ａが操作されるとツールホルダ把持部４０がＸＹＺ方向に移動し、回転ツール４の中心プローブ３及びショルダ部５ともにこれに追従して移動する。これに対してＺ方向に下降し被接合部材を押圧した状態において、軸回転方向（図２のＲ方向）には中心プローブ３だけ回転し、ショルダ部５は固定されることなる。
【００３２】
また、回転ツール４には、回転軸方向に中心プローブ３の上端から下方に穴あけ加工することによって２つ以上の半貫通孔が測定用チャンネル２６として設けられている（図３では２つの半貫通孔２６が例示されている）。詳細には、中心プローブ３の上端から下端近傍まで延びる中空の下端チャンネル２８が設けられており、中心プローブ３の上端から下端上方の所定深さ位置まで延びる中空の中間チャンネル３０とが形成されている。なお、下端チャンネル２８、中間チャンネル３０ともに下限位置は回転ツール４の耐用限度時においても中空孔が開放されない程度に中心プローブ３の下面から離間していることが好ましい。
【００３３】
測定用チャンネル２６の下方には測定手段として、熱電対、サーミスタ、及び、白金測温抵抗体等の温度測定素子や、加速度センサ等の振動測定素子、応力測定素子が設けられ、これに電気配線（図示せず）が接続されて形成される。例えば、熱電対が下端チャンネル２８、中間チャンネル３０の下端近傍に配設され、その上方の電気配線によりツールホルダ２の中空内部に装着された電子基板（図示せず）に接続されている。そして、熱電対からの温度測定結果を、電気配線を介して電子基板へ送信される。
【００３４】
なお、図示しないがツールホルダ２内に設けられた電子基板は、例えば温度受信部や受信データを外部送信する送信部を備えており、熱電対からの測定温度を温度測定部でリアルタイムに受信し、送信部により測定温度を外部ユニットへ無線方式を用いて送信可能としている。また、ツールホルダ２内には電源供給部が設けられており、充電型又は非充電型の電池を用いられ、電子基板に電源を供給する。電子基板および電源供給部はツールホルダ２内に設けられても、ツールホルダ２の外部、例えば外周壁等の外部に設けてこれをカバーで被覆してもよい。
【００３５】
次に、図４を用いて、測定された温度が熱電対９から外部ユニット２０に送信されるまでの電気信号のフローを例示説明する。この例では、熱電対９の電気信号の流れを示している。図４中の各矢印は、熱電対９で測定された回転ツール４の温度を示す電気信号の流れであって、信号伝送路の形式によって有線方式を実線で示し、無線方式を破線で示している。この例では、零接点補償回路１０ａ、電位差増幅部１０ｂ、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１０ｃ、及び、デバイス内制御回路１０ｄで、温度受信部１０が構成されている。また、コントローラ１１ａ及び無線通信デバイスで１１ｂ、送信部１１が構成されている。
【００３６】
また、無線受信・記録出力装置で外部ユニット２０が構成されている。無線受信・記録出力装置２０は、電気信号の流れに沿って上流側から下流側に、無線受信デバイス２０ａ、シリアル・USB（Universal Serial Bus）変換器２０ｂ、パーソナルコンピュータ等の記録・演算装置２０ｃ、及び、ディスプレイやプリンタ等の出力装置２０ｄを備えている。また、図３中の破線で示す無線受信デバイス２０ａ間の無線通信規格は、Wi-Fi（Wireless Fidelity）、Blue-tooth（ブルートゥース）、無線LAN（Local Area Network）、及び、ZigBee（ジグビー）等を使用することが可能である。このような無線通信機器の使用によって回転ツール４の下端（先端）近傍で測定した温度情報を外部ユニット２０に送信することとなる。
【００３７】
次に、図５を用いて参照しつつ、本発明の摩擦攪拌接合装置における温度測定工程について例示説明する。この温度測定工程では、順に、ツールホルダ２を装着する工程Ｓ１、回転ツール固定用ナットや固定用ビスを用いてツールホルダ２の下端に回転ツール４を装着する工程Ｓ２、回転ツール４の中心プローブ３の下端チャンネル２８及び中間チャンネル３０に熱電対９等の測定手段を装着する工程Ｓ３、熱電対９を用いてツールホルダ２と同軸で回転する中心プローブ３の温度を測定する工程Ｓ４、熱電対９の測定結果を電子基板で受信する工程Ｓ５、を実行している。
【００３８】
《本回転ツールの構造により塑性流動領域の制御が容易となる理由》
本回転ツール４によって入熱による塑性流動を制御し易い点について説明する。
図６は、摩擦攪拌接合中の回転ツール４の各部材の寸法が示されており、（ａ）は回転軸に沿った略断面図、（ｂ）は中心プローブ３とその周囲の塑性流動を起こした領域を示す略上視図である。
図４（ａ）（ｂ）に示すように各部材の寸法は下記の通りである。
Ｄ：ショルダ部５の外径
ｄ：中心プローブ３の代表外径
Ｈｐ：中心プローブ３の回転軸方向の長さ
ｈ：板厚（被接合部材６ａ、６ｂが重なって接合される場合は上側部材の板厚）
δ：中心プローブ３と被接合部材６とによって塑性流動が生じる長さ
β：中心プローブ３のテーパ角
尚、δは所定温度時の塑性流動が生じる長さ（ここでは高温引張耐力が５０ＭＰａになったときの温度Ｔ*）を示しており、中心プローブ３は被接合部材６の板厚方向裏側近傍まで埋入されるため、ここでは  Ｈｐ≒ｈ  として近似する。
【００３９】
まず、接合時の入熱Ｑは、
Ｑ＝  Ｑｗ＋Ｑｐ＋ＱL・・・（式１）
Ｑｗ：被接合部材６に付与された入熱
Ｑｐ：中心プローブ３に付与された入熱
ＱL：その他治具に逃げた入熱
で表される。
【００４０】
このうちＱｗについては、
Ｑｗ＝（２／３）πηωτ0（１−Ｔ*／Ｔm）（(Ｄ／２)３−(ｄ／２)３)（１＋tan β）＋(ｄ／２)３＋３(ｄ／２)２Ｈｐ）・・・（式２）
で表される。
ここで図７の被接合部材の高温引張耐力と温度との関係のグラフ図に示すように、
Ｔ*：σy＝５０ＭＰａのときの温度
Ｔm：σ0＝０ＭＰａのときの温度
また、τ0は、τ0＝σyo／√３・・・（式３）
ω：中心プローブ３の回転角速度
η：熱効率（＝Ｑｗ／Ｑ・・・式（４））
で表される。
【００４１】
ここでショルダ部５は回転軸方向に固定（非回転）であり、回転によって生じる熱量はないため、式２における(Ｄ／２)３の項を  (Ｄ／２)３＝０  として削除できる。
また、中心プローブ３は略円筒であり、式２のtan βの項を  tan β≒０  と近似することができる。
その結果、式３も代入して式２は、
Ｑｗ＝（１／２）πηω（σyo／√３）（１−Ｔ*／Ｔm）ｄＨｐ・・・（式５）
と近似される。
【００４２】
また、被接合部材６に付与された入熱Ｑｗは、
Ｑｗ＝δρｄπ・Ｈp・Ｃp・Ｔ*
ρ：密度
Ｃｐ：比熱
で表され、これと式５より
δ＝（１／２ρＣp）ηω（σyo／√３）（１／Ｔ*−１／Ｔm）ｄ・・・（式６）
となる。
このときＴ*，Ｔm，σyo  は材料定数であり、
式１と式４から  η＝Ｑｗ／（Ｑｗ＋Ｑｐ＋ＱL）であり、Ｑｐ，ＱLも実験条件で決定されるため
δは、中心プローブ３の回転数Ｒ（＝ω／２π）と、ｄの一次関数で算出されることがわかる。
【００４３】
したがって、被接合部材６の塑性流動領域は、中心プローブ３の回転数Ｒと径ｄとにより、ｖ／Ｒは１回転当たりに中心プローブ３が進行する距離であるため、
δ≧ｖ／Ｒ  の場合（図６（ａ）参照）には、
中心プローブ３の移動速度ｖが塑性流動領域の形成より遅いため十分な接合状態を確保できていることがわかる。
δ＜ｖ／Ｒ  の場合（図６（ｂ）参照）には、中心プローブ３の移動速度ｖが、塑性流動域よりも速く進むため塑性流動が追い付かないため欠陥が生じることとなる。
ｖ：中心プローブ３の移動速度
tanβ＝β≒０．０５≒０（βが小さいとき）
【００４４】
なお、表１に示すように好適な中心プローブ３の直径について検証した結果、中心プローブ３の直径は、被接合部材６の板厚の２倍乃至３倍の場合に好適であることがわかった。
【表１】
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【００４５】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、更に特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００４６】
例えば、上述してきた実施形態では測定用チャンネル２６として下端チャンネル２８、中間チャンネル３０を設ける例を説明したが、測定用チャンネル２６は１つ以上設ける種々の場合、例えば、２チャンネル以外に、１又は３以上のチャンネルを設けることも考えられる。さらに、測定用チャンネル２６はショルダ部５に１つ以上設けることも考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の摩擦攪拌接合装置は、摩擦攪拌接合中の被接合部材における温度を間接的にリアルタイムに測定することが可能であり、用いる被接合部材にとって最適な摩擦攪拌接合条件を確立することができる。その結果、これまで摩擦攪拌接合法では接合が困難だった厚板の接合や異材接合等、種々の接合加工の実現に寄与するものある。
【符号の説明】
【００４８】
２  ツールホルダ
３  中心プローブ
４  回転ツール
５  ショルダ部
６  被接合部材
９  熱電対
２６  測定用チャンネル
２８  下端チャンネル
３０  中間チャンネル
４０  ツールホルダ把持部
４１  被接合部材設置面
４２  ワークステージ
４３  ヘッド支台
４４  ヘッド
４５  操作盤
Ａ  摩擦攪拌接合装置本体
Ｓ１〜Ｓ５    工程
【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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