【事件の表示】
　特許第３２８３４３４号「摩擦攪拌接合用治具及びそれを用いた摩擦攪拌接合方法」の請求項１乃至９に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２８３４３４号の請求項１乃至９に係る特許を維持する。
【理　由】
第１　手続の経緯
　本件特許第３２８３４３４号に係る発明は、平成９年３月６日に特許出願され、平成１４年３月１日にその特許権の設定登録がなされ、その後、今田直義より特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１５年５月６日に訂正請求がなされたものである。
　
第２　特許異議の申立ての理由の概要
　異議申立人今田直義は、証拠として甲第１号証（5651/5/93 DECEMBER 1993、DEVELOPMENT OF THE NEW FRICTION STIR TECHNIQUE FOR WELDING ALUMINIUM - PHASE 1、Progress Report for Period 2 Sept to 17 Dec 1993、For Discussion at the 2nd Sponsors Meeting、For: A Group of Sponsors、By: C J Dawes D N Almond and E R Watts,TWI）、甲第２号証（特開平７−４７４８０号公報）、甲第３号証（5651/8/94 APRIL 1994、DEVELOPMENT OF THE NEW FRICTION STIR TECHNIQUE FOR WELDING ALUMINIUM - PHASE 1、Progress Report for Period 18 Dec 1993 to 30 March 1994、For Discussion at the 3rd Sponsors Meeting、For: A Group of Sponsors、By: C J Dawes D N Almond and E R Watts,TWI）、甲第４号証（ＰＣＴ　ＷＯ９５／２６２５４）、甲第５号証：機械設計図表便覧（共立出版株式会社１９９５年９月２０日発行、表紙頁、１１−１頁、奥付頁）及び甲第６号証（BCIRA International Conference - Innovations and Developments for World Class Castings,30-1〜30-12,April 1996）を提出し、本件請求項１乃至９に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項又は同法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
第３　訂正の適否についての判断
１　訂正の内容
　平成１５年５月６日付けの訂正請求は、願書に添付した明細書を以下、ａ及びｂのとおり訂正するものである。
（１）　訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１及び請求項２の記載、
「【請求項１】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。
【請求項２】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。」
を
「【請求項１】　接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。
【請求項２】　接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。」
と訂正する。
　
（２）　訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項８及び請求項９の記載
「【請求項８】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、被接合部位に差し込み、相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項９】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、被接合部位に差し込み、相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。」
を
「【請求項８】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って、相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項９】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。」
と訂正する。
　
２　訂正の目的の適否
　上記訂正事項ａは、請求項１及び請求項２において、「軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具」を「接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具」と更に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　また、上記訂正事項ｂは、請求項８及び請求項９において、「被接合部位に差し込み、相対的に移動せしめる」を「接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って、相対的に移動せしめる」に限定するものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　
３　新規事項の有無
　上記訂正事項ａにおける、「接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、」は、願書に添付した明細書の段落【００１８】に記載されており、新規事項の追加には該当しない。
　また、上記訂正事項ｂにおける、「接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位」及び「該突き合わせ部に沿って相対的に移動せしめる」は、願書に添付した明細書の段落【００１８】に記載されており、新規事項の追加には該当しない。
　
４　実質的な拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａ及びｂは、特許請求の範囲の減縮であり、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
　
５　むすび
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書並びに同条第３項で準用する第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第４　特許異議の申立てについての判断
１　本件発明
　上記「第３の５」で示したように上記訂正が認められるから、本件の請求項１乃至９に係る発明（以下「本件発明１乃至９」という。）は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１乃至９に記載された以下のとおりのものである。
「【請求項１】　接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。
【請求項２】　接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。
【請求項３】　前記凸条乃至は凹溝のピン軸方向の長さ：Ｌｓと、前記ピンの軸方向長さ：Ｌｐとが、下式：
　　　　　　０．１≦Ｌｓ／Ｌｐ≦１．０
を満足するように構成してなる請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合用治具。
【請求項４】　前記凸条乃至は凹溝が、少なくとも、前記ピンの軸方向における先端側の１／２部分の領域に設けられている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
【請求項５】　前記ピンが、その先端部において膨径部とされ、且つ少なくとも該膨径部を含むピン外周面に、前記凸条乃至は凹溝が設けられている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
【請求項６】　前記ロッド状治具本体の先端が凹面とされ、該凹面の中心部位に、前記ピンが立設せしめられている請求項１乃至請求項５の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
【請求項７】　前記ロッド状治具本体の先端の凹面にて形成される凹所の容積（但し、該凹所内における前記ピンの占有容積部分を除く）：Ｂと、前記ピンの該凹所から外方に突出した部分の容積：Ａとの比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下となるように構成されている請求項６に記載の摩擦攪拌接合用治具。
【請求項８】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って、相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。
【請求項９】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。」
　
２　証拠の認定
（１）　甲第１号証及び甲第３号証
　まず、甲第１号証及び甲第３号証が本件出願前に頒布された刊行物であるか否かについて検討する。
　刊行物とは、公衆に対し頒布により公開を目的として、複製された文書等の情報伝達媒体をいうとされている。
　すなわち、刊行物は、その内容が広く第三者に情報として流通されるべき性質を有するものであり、たとえそれ自体が公開されるものであっても、公開を目的として作成された文書ではなく、また、情報として流通させることを目的として作成された文書ではない場合は、刊行物とはいえない。
　よって刊行物は、必然的に公衆（不特定人）に配布すなわち頒布される性質を有する。
　ところで、甲第１号証及び甲第３号証の表紙には、「For: A Group of Sponsors」と記載されていることから、この文書は、スポンサーグループのための何らかの資料であると解される。
　そして、これらのスポンサーグループのメンバーが不特定人であるか否かは、甲第１号証及び甲第３号証のみからでは明らかではない（特許権者の提出した参考資料２「グループスポンサーによるプロジェクトの為の契約」によれば、何らかの機密保持契約があったことがうかがわれる。）。
　したがって、そのようなスポンサーグループのための資料が、広く情報を流通させるために公開を目的として作成されたものであると認めることは出来ない。
　したがって、甲１号証及び甲第３号証は、本件特許に係る出願前に配布されたものであるとしてもこれを刊行物であると認めることが出来ない。
　
（２）　甲第２号証
　甲第２号証には、摩擦撹拌接合によって第一の構成部品を第二の構成部品に挿入して結合する技術が開示されている。
　
（３）　甲第４号証
　その翻訳文（特表平９−５０８０７３号公報）には、要約として「非消耗性のプローブ（１）はねじ状の表面構造を有した取替可能なピン（２４）を有する」と記載され、請求項７に「取り付けられたピン（２４）がねじ状の表面構造を示す」と記載され、発明の詳細な説明の第６頁には、「本発明に基づきプローブの底面部分２３（肩）と加えられたピン２４の外側の形状（構造）の複合的な二つの部分からなるプローブ１の特別に発明された構造は図２により詳細に示しており、回転円筒体２の底面部分２３は凹面の表面を有しており、ピン２４の外側の表面は縦軸に沿って交互に出っ張りとへこみのある部分を備えている。
　例え外側のピンの表面の上に従来のねじ山を適用し溶接の品質を改善する場合でも、該プローブピンの好ましい実施態様においては該表面構造には図に示す様に垂直に配置されピンの中央部分から横方向に突き出た二つ以上の分離したブレード２５を都合よく備えている。」と記載されている。
　
（４）　甲第５号証
　ＪＩＳメートルねじとして、メートル並目ねじの呼び径に対応したピッチ、ひっかかり高さ、めねじ及びおねじの有効径、内外径、谷径等の規格数値の表が開示されている。
　
（５）　甲第６号証
　図５ｄにおいて、ロッド状治具本体である回転円筒体の先端に全体が螺旋状をなすピン（Ｃｏｎｉｃａｌ　ｓｃｒｏｌｌ）が開示されている。
　
３　当審の判断
（１）　本件発明１について
　本件発明１と本件特許に係る出願前に頒布された刊行物である甲第２号証に記載された発明とを比較すると、本件発明１は、「突き合わせ部に沿って移動せしめらることにより、二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、ロッド状の治具本体の先端に、ピンを設けてなる治具において、ピンの外周面に凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けた」ことを必須の構成要素としているのに対して、上記各甲号証記載の発明は、そのような構成を備えていない点で相違している。
　そして、本件発明１は、上記構成に基づいて、「被接合部位に差し込まれるピンの外周面に、所定の凸条乃至は凹溝が、螺旋状に設けられているところから、そのようなピンが、軸回りに高速回転せしめられて、被接合部位に差し込まれると、その攪拌作用にて、かかる凸条乃至は凹溝の周りの材料の塑性流動が効果的に為され、以て被接合部位の表面付近よりも、その内部における塑性流動を大きくすることが出来ることにより、被接合部位における材料組織を均一に入り交じらわせ、安定して均質な接合組織と為し得るのであり、また表面の酸化皮膜が内部に巻き込まれても、そのような効果的な塑性流動により、酸化皮膜は効果的に微細に分断され、それに基づくところの影響も、有利に回避乃至緩和され得ることとなる」という、願書に添付された明細書に記載の通りの作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、本件発明１は、甲第２号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（２）　本件発明２について
　本件発明２と甲第２号証及び甲第４号証乃至甲第６号証に記載された発明とを比較すると、本件発明２は、「突き合わせ部に沿って移動せしめらることにより、二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、ロッド状の治具本体の先端に、ピンを設けてなる治具において、ピンの外周面に凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けた」ことを必須の構成要素としているのに対して、上記各甲号証記載の発明は、そのような構成を備えていない点で相違している。
　そして、本件発明２は、上記構成に基づいて、「被接合部位に差し込まれるピンの外周面に、所定の凸条乃至は凹溝が、螺旋状に設けられているところから、そのようなピンが、軸回りに高速回転せしめられて、被接合部位に差し込まれると、その攪拌作用にて、かかる凸条乃至は凹溝の周りの材料の塑性流動が効果的に為され、以て被接合部位の表面付近よりも、その内部における塑性流動を大きくすることが出来ることにより、被接合部位における材料組織を均一に入り交じらわせ、安定して均質な接合組織と為し得るのであり、また表面の酸化皮膜が内部に巻き込まれても、そのような効果的な塑性流動により、酸化皮膜は効果的に微細に分断され、それに基づくところの影響も、有利に回避乃至緩和され得ることとなる」という、願書に添付された明細書に記載の通りの作用効果を奏するものと認められる。
　なお、甲第４号証には、「ねじ状の表面構造を有する取替可能なピンを設ける」という記載がある。
　そして、「ねじ状の表面構造」に関する具体的な記載として、「例え外側のピンの表面の上に従来のねじ山を適用し溶接の品質を改善する場合でも」という記載があるものの、その構成を示すとされる図２には、横方向に突き出た二つの分離したブレード２５を設けたピンが開示されているだけで、結局、甲第４号証には「ねじ状の表面構造」の具体的な構成は記載されていない。そして「ねじ状（原文はthreaded）」とは、糸のようによじれた様をいうものであるから、「ねじ状の表面構造」が螺旋状の凸条乃至は凹溝を備えたもの意味するものとは言えない。
　さらに、甲第４号証に記載された「ねじ状の表面構造」は、固着手段として設けられたものではないから、その具体的な構造として、固着手段であるメートル並目ねじのそれを採用する必然性は認めがたい。
　したがって、「甲第４号証の摩擦撹拌接合用治具において、ロッド状治具本体のピンのねじとして、甲第５号証に示される通常のメートル並目ねじを採用する」ことは容易であるのとの異議申立人の主張は、採用することができない。
　よって、本件発明２は、甲第２号証及び甲第４号証乃至第６号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（３）　本件発明３乃至７について
　本件の請求項３乃至７の記載は、本件の請求項１又は２の記載を引用しており、本件発明３乃至７は、本件発明１又は２に更に発明を特定する事項を付加したものである。
　してみると、上記（１）又は（２）の理由から、本件発明３乃至７は、甲第２号証及び甲第４号証乃至第６号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（４）　本件発明８について
　本件発明８と甲第２号証及び甲第４号証乃至甲第６号証に記載された発明とを比較すると、本件発明８は、「ピンの外周面に、凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って相対的に移動せしめることにより、被接合部位を摩擦撹拌接合する」ことを必須の構成要素としているのに対して、上記各甲号証記載の発明は、そのような構成を備えていない点で相違している。
　そして、本件発明８は、上記構成に基づいて、上記各甲号証記載の発明にはない、願書に添付された明細書に記載の通りの作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、本件発明８は、甲第２号証及び甲第４号証乃至第６号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
（５）　本件発明９について
　本件発明９と甲第２号証及び甲第４号証乃至甲第６号証に記載された発明とを比較すると、本件発明９は、「ピンの外周面に、凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である被接合部位に差し込み、該突き合わせ部に沿って相対的に移動せしめることにより、被接合部位を摩擦撹拌接合する」ことを必須の構成要素としているのに対して、上記各甲号証記載の発明は、そのような構成を備えていない点で相違している。
　そして、本件発明９は、上記構成に基づいて、上記各甲号証記載の発明にはない、願書に添付された明細書に記載の通りの作用効果を奏するものと認められる。
　したがって、本件発明９は、甲第２号証及び甲第４号証乃至第６号証に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　
第５　むすび
　以上のとおりであるから、異議申立人の主張する理由及び証拠によっては、本件特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年６月６日（２００３．６．６）
【訂正の要旨】
▲１▼訂正事項ａ
　特許請求の範囲の請求項１及び請求項２を、
「【請求項１】　
接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、
　【請求項２】　
接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。」
と訂正する。
▲２▼訂正事項ｂ
　特許請求の範囲の請求項８及び請求項９を、
「【請求項８】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、
接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である
該突き合わせ部に沿って
　【請求項９】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、
接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である
該突き合わせ部に沿って
と訂正する。
（５４）【発明の名称】
摩擦攪拌接合用治具及びそれを用いた摩擦攪拌接合方法
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　
接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、
　【請求項２】　
接合されるべき二つの材料の被接合部位となる突き合わせ部に回転させられつつ差し込まれて、相対的に該突き合わせ部に沿って移動せしめられることにより、それら二つの部材を摩擦攪拌接合する治具にして、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項３】　前記凸条乃至は凹溝のピン軸方向の長さ：Ｌｓと、前記ピンの軸方向長さ：Ｌｐとが、下式：
　　０．１≦Ｌｓ／Ｌｐ≦１．０
を満足するように構成してなる請求項１または請求項２に記載の摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項４】　前記凸条乃至は凹溝が、少なくとも、前記ピンの軸方向における先端側の１／２部分の領域に設けられている請求項１乃至請求項３の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項５】　前記ピンが、その先端部において膨径部とされ、且つ少なくとも該膨径部を含むピン外周面に、前記凸条乃至は凹溝が設けられている請求項１乃至請求項４の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項６】　前記ロッド状治具本体の先端が凹面とされ、該凹面の中心部位に、前記ピンが立設せしめられている請求項１乃至請求項５の何れかに記載の摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項７】　前記ロッド状治具本体の先端の凹面にて形成される凹所の容積（但し、該凹所内における前記ピンの占有容積部分を除く）：Ｂと、前記ピンの該凹所から外方に突出した部分の容積：Ａとの比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下となるように構成されている請求項６に記載の摩擦攪拌接合用治具。
　【請求項８】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、１５°〜７５°の範囲内のリード角をもって螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、
接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である
該突き合わせ部に沿って
　【請求項９】　軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を、
　　０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、
　　０．０５ｒ≦ｗ≦ｒ　　；乃至は
　　０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ
　　０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ
なる条件（但し、ｒ：ピンの半径、ｈ：凸条の高さ、ｗ：凸条の裾幅、Ｈ：凹溝の深さ、Ｗ：溝入口の幅）を満足するようにして螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、
接合されるべき二つの材料の突き合わせ部である
該突き合わせ部に沿って
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【技術分野】
　本発明は、摩擦攪拌接合用治具及びそれを用いた摩擦攪拌接合方法に係り、特に、健全な接合部を有利に形成することの出来る摩擦攪拌接合用治具と、そのような治具を用いて摩擦攪拌接合することにより、欠陥のない、優れた接合部を有する構造物を製造する方法に関するものである。
　【０００２】
　【背景技術】
　従来から、アルミニウム若しくはその合金からなるアルミニウム材料の如き金属材料の複数を突き合わせ、その突き合わせ部位を接合することによって、複雑な或いは大型の構造物が製造されてきており、例えば、ＴＩＧ、ＭＩＧ等のアーク溶接手法を用いて、目的とする金属材料の接合が行なわれている。
　【０００３】
　しかしながら、そのようなＴＩＧ、ＭＩＧ等によるアーク溶接にあっては、金属材料自体の熱膨張係数が大きいことから、大きな歪みが発生し、それが溶接物体（構造物）に内在することとなるのであり、また、その溶融物が大気中の酸素と反応して生じる酸化皮膜が溶接部に悪影響をもたらすようになるところから、シールドガスとしての不活性ガスの使用が不可欠とされているのである。このため、その溶接現場では、実際に、歪みや酸化皮膜の発生を防止し、或いはそれを除去するために、不活性ガスを用いると共に、多大な工数と熟練技能が必要とされているのである。
　【０００４】
　また、かかる従来のイナートガスを用いたアーク溶接手法に代わる、金属材料の他の接合方法としては、摩擦圧接法、レーザー溶接法、機械的接合法、接着法等があるが、その施工性や信頼性の面から、或いは装置コストが高い等の理由から、それらが適用され得る分野が制限されているのが現状である。中でも、摩擦圧接法は、古くから利用されている技術であって、接合する材料を相対的に高速回転させて、擦り合わせ、発生する摩擦熱で接合部が融点に達した時点で、押し付けて、回転を止める方法であり、バットのグリップの接合等において実用化されている。しかしながら、そのような摩擦圧接法も、材料の形状が丸棒やパイプに限られており、板状の金属材料の突き合わせ端部同士の接合には、利用され難いものであった。
　【０００５】
　ところで、最近、上述の摩擦圧接法と同様に、摩擦熱を利用して板を突き合わせ接合する方法が、米国特許第５４６０３１７号明細書や、特表平７−５０５０９０号公報等において明らかにされている。即ち、図１に示される如く、接合されるべき２枚の板材２ａ、２ｂよりも硬い材質のピン４と、それを先端中心部に設けてなるロッド状の治具本体６とからなる回転治具を用い、この回転治具、具体的には治具本体６を高速回転せしめつつ、その先端のピン４を２枚の板材２ａ、２ｂの突き合わせ部８部位に差し込み、そして相対的に、該突き合わせ部８に沿って移動せしめることにより、それら回転せしめられるピン４や治具本体６と板材２ａ、２ｂとの間に摩擦熱を発生せしめ、そしてその摩擦熱にて、突き合わせ部８の周辺部位を塑性加工可能な状態と為し、更にピン４の高速回転による攪拌作用にて、板材２ａ、２ｂの突き合わせ部位８の組織を入り交わらせ、以て溶融せしめることなく、２枚の板材２ａ、２ｂを接合せしめる、所謂摩擦攪拌接合（Ｆｒｉｃｔｏｎ　Ｓｔｉｒ　Ｗｅｌｄｉｎｇ）なる方法である。
　【０００６】
　このような摩擦攪拌接合手法によれば、従来の溶接手法とは異なり、溶加材やシールドガス、開先加工が不要となるのであり、また酸化膜の除去も不要であると共に、溶融接合ではなく、固相接合と考えられるものであるところから、入熱が非常に少なく、これによって接合部、更にはその周りの組織変化が少なく、低歪みである特徴を有し、このため、歪みの修正作業も必要でない等の利点を有している。
　【０００７】
　しかしながら、この摩擦攪拌接合手法にあっては、安定した継手特性が得られず、実用化には殆ど至っていないのが、現状である。例えば、接合されるべき材料の寸法精度や、その拘束状態にバラツキがある場合、更にはピンの移動速度が速すぎたりすると、突き合わされる材料の突き合わせ部位における接合面に凹凸が生じたり、ルート部にトンネル状の融合不良が発生したり、また接合部の底部に欠陥が惹起される等して、静的及び疲労強度に少なからぬ影響をもたらし、健全な接合部の形成を困難にしているのである。加えて、高速回転せしめられている回転治具の進行方向の後方側に形成される接合部の表面、換言すれば突き合わせ接合面には、回転治具の高速回転に伴うところの窪みが形成され、そして、その窪みの左右にバリが突出して形成され、それによって、接合強度が低下したり、外観が悪化したりする等の問題もあった。
　【０００８】
　【解決課題】
　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、欠陥のない、優れた特性を有する接合部を安定して与え得る摩擦攪拌接合用治具を提供することにあり、また他の課題とするところは、そのような治具を用いて、優れた接合部を形成し得る摩擦攪拌接合方法を提供することにある。
　【０００９】
　【解決手段】
　そして、本発明は、そのような課題を解決するために、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体の先端に、被接合部位に差し込まれるピンを同心的に設けてなる摩擦攪拌接合用治具において、かかるピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を螺旋状に設けたことを特徴とする摩擦攪拌接合用治具を、その要旨とするものである。
　【００１０】
　すなわち、このような本発明に従う摩擦攪拌接合用治具にあっては、被接合部位に差し込まれるピンの外周面に、所定の凸条乃至は凹溝が、螺旋状に設けられているところから、そのようなピンが、軸回りに高速回転せしめられて、被接合部位に差し込まれると、その攪拌作用にて、かかる凸条乃至は凹溝の周りの材料の塑性流動が効果的に為され、以て被接合部位の表面付近よりも、その内部における塑性流動を大きくすることが出来ることにより、被接合部位における材料組織を均一に入り交じらわせ、安定して均質な接合組織と為し得るのであり、また表面の酸化皮膜が内部に巻き込まれても、そのような効果的な塑性流動により、酸化皮膜は効果的に微細に分断され、それに基づくところの影響も、有利に回避乃至緩和され得ることとなるのである。
　【００１１】
　なお、かくの如き本発明に従う摩擦攪拌接合用治具においては、有利には、前記凸条乃至は凹溝が、３°〜７５°の範囲内のリード角をもって設けられたり、或いはかかる凸条乃至は凹溝のピン軸方向の長さ：Ｌｓと、前記ピンの軸方向長さ：Ｌｐとが、次式：０．１≦Ｌｓ／Ｌｐ≦１．０を満足するように構成され、これによって、より一層優れた接合特性を備えた接合部を形成することが可能となる。
　【００１２】
　また、本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の好ましい態様の一つによれば、前記凸条乃至は凹溝は、少なくとも、前記ピンの軸方向における先端側の１／２部分の領域に設けられるように構成される。このように、凸条乃至は凹溝が、少なくとも、ピンの先端側の部位に設けられていることによって、ピンの先端部周辺の塑性流動を有利に高め、以て接合部の底部、換言すればピンの差し込まれる側とは反対側の接合部位における接合不良等の欠陥の発生を効果的に阻止乃至は抑制せしめ得るのである。
　【００１３】
　さらに、かかる本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の好ましい態様の他の一つによれば、前記ピンは、その先端部において膨径部とされ、且つ少なくとも該膨径部を含むピン外周面に、前記凸条乃至は凹溝が設けられており、これによって、ピン先端部周辺における材料の塑性流動がより効果的と為され得、欠陥発生の阻止に大きく寄与せしめられることとなる。
　【００１４】
　更にまた、本発明にあっては、前記ロッド状治具本体の先端が凹面とされ、該凹面の中心部位に、前記ピンが立設せしめられる構成が、有利に採用されるものであり、そしてそのような凹面にて形成される凹所内に、かかるピンの高速回転にて塑性流動せしめられる材料を潜り込ませることにより、ピン差し込み側の突き合わせ接合面に生じるバリの発生が、効果的に阻止せしめられ得ることとなるのである。
　【００１５】
　なお、そのようなロッド状の治具本体の先端の凹面にて形成される凹所の容積（但し、該凹所内における前記ピンの占有容積部分を除く）：Ｂは、前記ピンの該凹所から外方に突出した部分の容積：Ａとの比（Ｂ／Ａ）において、その値が１．３以下となるように、構成されていることが望ましく、これによって、上記せる如きバリ発生の阻止効果がより一層有利に達成されるのである。
　【００１６】
　そして、本発明は、上述のような摩擦攪拌接合用治具を用いた摩擦攪拌接合方法をも対象とするものであって、その要旨とするところは、軸心回りに回転せしめられるロッド状の治具本体と、該治具本体の先端に同心的に設けられたピンとを備え、且つ該ピンの外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を螺旋状に設けてなる摩擦攪拌接合用治具を用い、かかるピンを、その外周面に設けられた前記凸条乃至は凹溝の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、前記治具本体と共に一体的に回転させつつ、被接合部位に差し込み、相対的に移動せしめることにより、該被接合部位を摩擦攪拌接合することを特徴とする摩擦攪拌接合方法にある。
　【００１７】
　このような本発明に従う摩擦攪拌接合方法によれば、高速回転せしめられるピンの外周面に設けた凸条乃至は凹溝の作用にて、被接合部位における材料の塑性流動がピンの先端側に向けられ、そしてピン先端部周辺の塑性流動が効果的に高められ得て、均質な接合組織が安定して形成され、以て欠陥のない、優れた接合部が実現され得るのであり、またピン差し込み側の表面への塑性流動が抑制されることによって、かかる表面におけるバリの発生も、効果的に抑制され得ることとなるのである。
　【００１８】
　【発明の実施の形態】
　ところで、摩擦攪拌接合は、例えば、図２に示される如く、接合せしめられるべき２つの板状の金属材料１２ａ、１２ｂを突き合わせた状態において拘束し、それらの被接合部位たる突き合わせ部１８に対して、回転治具２０を構成するロッド状の治具本体１６の先端部に同心的に設けられたピン１４を、高速回転せしめつつ差し込み（突き刺し）、そして突き合わせ部１８に沿って（図２において紙面に垂直な方向に）相対的に移動せしめることにより、そのようなピン１４、更には治具本体１６の下部、所謂肩部（ショルダー部）との接触面において摩擦熱を発生させ、以てその周囲を可塑化せしめ、更に、ピン１４の高速回転に伴う攪拌作用にて、板状の金属材料１２ａ、１２ｂの突き合わせ部１８の組織を入り交り合わせ、以て接合部を形成するものである。このため、回転治具２０におけるピン１４や治具本体１６の下部は、板状の金属材料１２ａ、１２ｂに高速回転下に接触せしめられても、殆ど損耗することのない材質からなる非消費型の部材とされているのであり、また、そのような回転治具２０の高速回転は、公知の各種の回転駆動装置を用いて実現されることとなる。
　【００１９】
　本発明は、このような回転治具２０において、ロッド状の治具本体１６の先端に同心的に設けられるピン１４の外周面に、ピン軸方向の少なくとも一部の長さに亘って、少なくとも一つの凸条乃至は凹溝を螺旋状に設けたことを特徴とするものであって、その一例が、図３に示されている。
　【００２０】
　すなわち、かかる図３に示される例にあっては、ピン１４の外周面に、ピン１４の先端から基部側に（図において下から上に）向かって、３本の凹溝２２が、１２０°の位相差をもって螺旋状に設けられているのである。
　【００２１】
　そして、このようなピン１４の外周面に設けられた螺旋状の凹溝２２は、ピン１４が板状の金属材料１２ａ、１２ｂの被接合部位たる突き合わせ部１８に高速回転せしめられつつ差し込まれた状態下においては、その攪拌作用によって、発生した摩擦熱による材料の可塑化流動を効果的に高め得るものであり、これによって、そのような凹溝２２の設けられたピン１４の周りの塑性流動が効果的に高められることになり、以て接合されるべき２つの板状の金属材料１２ａ、１２ｂの突き合わせ部１８における組織の混合が有効に為され、容易に均質な組織とされることにより、そのような突き合わせ部１８に形成される接合部に欠陥が発生することが有利に回避され得ることとなるのであって、強度等の接合特性も著しく高められ得ることとなるのである。
　【００２２】
　また、かくの如きピン１４の周りの、材料の塑性流動の向上効果は、前述の如く、凹溝２２を設けるばかりでなく、図４に示されるように、ピン１４の外周面に適数条の凸条２４を螺旋状に設けることによっても、同様に達成することが出来るのである。
　【００２３】
　なお、これらピン１４の外周面に螺旋状に設けられる、凹溝２２や凸条２４の数としては、目的とする塑性流動の向上効果に応じて適宜に決定されることとなるが、一般に、１〜４本（条）程度において設けられるものであり、またそれら凹溝２２や凸条２４の螺旋の角度：θとしては、３°〜７５°の範囲内のリード角、即ち、ピン１４の軸心に垂直な面に対して為す角度において設定されることとなる。けだし、そのような凹溝２２や凸条２４のリード角（θ）が３°未満となると、それら凹溝２２や凸条２４による攪拌効果が充分でなくなり、接合部に欠陥が発生する恐れがあるからであり、また７５°を越えるようになっても、有効な攪拌効果を期待することが困難となるのであり、加えて表面付近での攪拌が強くなり過ぎて、表面の酸化皮膜の巻き込み等による欠陥の発生の問題を惹起するようになるからである。
　【００２４】
　また、かかる凹溝２２や凸条２４は、ピン１４の外周面において、ピン軸方向の一部の長さ若しくは全長に亘って、連続的に若しくは断続的に、螺旋状に設けられることとなるが、そのピン軸方向の長さ：Ｌｓと、ピン１４の軸方向における長さ：Ｌｐとが、式：０．１≦Ｌｓ／Ｌｐ≦１．０、好ましくは０．３≦Ｌｓ／Ｌｐ≦０．７を満足するように構成されていることが望ましいのである。このＬｓ／Ｌｐの値が０．１よりも小さくなると、凹溝２２や凸条２４による攪拌効果が充分でなく、接合部に欠陥が発生する恐れがあるからである。
　【００２５】
　さらに、このような凹溝２２や凸条２４は、少なくとも、ピン１４の軸方向における先端側の１／２部分〔図３や図４の（ａ）において、ピン１４の下半分〕の領域の外周面に設けられていることが望ましく、これによって、ピン１４の先端側、換言すればピン１４の差し込み側とは反対側の接合部位となる底部側における塑性流動を効果的に行なわしめ、以て惹起され易い、底部における融合不良等の欠陥の発生を効果的に阻止することが出来るのである。
　【００２６】
　更にまた、かかるピン１４の外周面に形成される螺旋状の凹溝２２や凸条２４のサイズ、例えば深さや高さ、幅等は、高速回転によっても、破損等の問題が惹起されないように、適宜に選定されることとなるが、凹溝２２の深さ：Ｈや溝入口の幅：Ｗは、それぞれ、０．０５ｒ≦Ｈ≦０．５ｒ、０．０５ｒ≦Ｗ≦ｒ（但し、ｒ：ピン１４の半径）なる条件を満足するように選定されることが望ましい。また、凸条２４にあっても、その高さ：ｈや裾幅：ｗは、それぞれ、０．０５ｒ≦ｈ≦０．５ｒ、０．０５ｒ≦ｗ≦ｒなる条件を満足するように選定されることが望ましいのである。
　【００２７】
　ところで、本発明において、ピン１４の長さ：Ｌｐやピン先端の直径：ｄ、更には治具本体１６の肩部（ショルダー部）の直径：Ｄは、接合せしめられるべき板状の金属材料１２ａ、１２ｂの板厚：ｔに応じて、完全溶け込みの接合部が形成されるように適宜に選定されることとなるが、一般に、ピン長さ：Ｌｐは、０．７ｔ〜０．９５ｔの範囲内において選定されることとなる。かかるＬｐが０．７ｔよりも小さくなると、接合不良が惹起され易くなるのであり、また０．９５ｔよりも大きくなると、高速回転に際しての負荷が大きくなる。また、ピン径：ｄは、一般に、０．５ｔ〜２．５ｔの範囲内において選択され、余りにも小さなピン径：ｄの採用は、ピン１４が折損する危険があり、また２．５ｔよりも大きくなると、負荷が大となる問題がある。更に、ショルダー部径：Ｄは、好ましくは２．５ｔ〜８ｔの範囲内であり、且つＤは、２ｄよりも大であることが望ましい。このＤが、２．５ｔよりも小さい場合には、バリの発生が大となるのであり、また８ｔよりも大きくなると、摩擦による負荷が大となる問題がある。
　【００２８】
　また、本発明に従う摩擦攪拌接合用治具にあっては、図５に示されるように、ピン１４の先端部を、その基部よりも大径の膨径部２６として構成し、更に該膨径部２６を少なくとも含むピン外周面に、凹溝２２（または凸条２４）を螺旋状に設けてなる構成も、有利に採用されることとなる。このような膨径部２６が、板状の金属材料１２ａ、１２ｂの、被接合部位たる突き合わせ部１８に差し込まれ、高速回転せしめられることによって、接合部の内部、特にその底部周辺領域における塑性流動を、表面付近よりも、より一層効果的に高め得て、底部における融合不良等の欠陥の発生を有利に阻止せしめ得るのである。
　【００２９】
　さらに、本発明に従う摩擦攪拌接合用治具にあっては、図６に示される如く、ロッド状の治具本体１６の先端が凹面２８とされ、そして、該凹面２８の中心部位にピン１４が立設せしめられる構成が、有利に採用されることとなる。なお、ここでは、そのような凹面２８は、球面の一部をもって構成されており、軸方向の断面において全体として円弧形状を呈している。
　【００３０】
　このような凹面２８にて、治具本体１６の先端部には、図６からも明らかな如く、所定深さの凹所３０が形成されることとなるのであり、そしてこの凹所３０内に、ピン１４の高速回転に基づくところの摩擦熱にて、被接合材料を可塑化せしめ、更にピン１４の高速回転に伴う攪拌作用にて、可塑化された材料を潜り込ませることにより、ピン１４の差し込み側の接合部位表面に生じるバリを、効果的に抑制せしめ得るのである。
　【００３１】
　なお、かかる凹面２８にて形成される凹所３０の容積（但し、該凹所３０内におけるピン１４の占有容積部分を除く。図６において、点が点在された部分）：Ｂが大き過ぎると、そこに潜り込む材料の量が多くなり過ぎるために、接合部における材料が不足し、欠陥が惹起され易くなるところから、かかる容積：Ｂとピン１４の凹所３０から外方に突出した部分の容積（図６において、クロスハッチングした部分）：Ａとの比（Ｂ／Ａ）が、１．３以下となるように構成することが望ましい。
　【００３２】
　そして、本発明にあっては、かくの如き構成の摩擦攪拌接合用治具（回転治具２０）を用いて、目的とする板状の金属材料１２ａ、１２ｂの接合を行なうものであるが、その摩擦攪拌接合操作に際しては、ピン１４を、その外周面に設けられた凹溝２２乃至は凸条２４の螺旋のピン先端側への進行方向とは逆となる方向に、換言すれば図３（ａ）や図４（ａ）に示される如き螺旋の方向（右回り）において、ピン１４が左回りとなる方向に、治具本体１６と共に一体的に高速回転せしめつつ、それら板状の金属材料１２ａ、１２ｂの被接合部位たる突き合わせ部１８に対して差し込み、そして相対的に移動せしめることによって、かかる突き合わせ部１８に沿って接合部が形成され、目的とする摩擦攪拌接合が行なわれるのである。
　【００３３】
　特に、このように、ピン１４の高速回転の方向を、凹溝２２や凸条２４の螺旋の進行方向とは逆方向、換言すれば逆ネジ方向に行なわしめることにより、ピン１４の周りの材料の塑性流動をピン先端側に指向させることが出来るのであり、これによって、ピン１４の先端部周辺の塑性流動を表面付近よりも効果的に大ならしめ、以て欠陥の発生し易い接合部の底部における接合を安定して且つ確実に行なわしめ、健全な接合部を有利に形成し得るのである。
　【００３４】
　なお、以上の説明においては、接合されるべき２つの金属材料１２ａ、１２ｂとして、その突き合わせ接合される板状部分のみが例示されているが、それら金属材料の他の部分は、よく知られているように各種の形状において構成され得るものであり、単なる全体が板状形状を呈するものの他、リブや脚部が立設せしめられたり、箱型形状と為されたりしたもの等の接合にも、本発明が適用され得るものであることは、言うまでもないところである。そして、そのような金属材料１２ａ、１２ｂの接合されるべき板状部分の厚さは、一般に０．５〜１５ｍｍ程度とされるのである。また、接合されるべき材料（１２ａ、１２ｂ）の材質としても、摩擦攪拌接合の適用され得る、公知の材質の何れもが、採用され得るものであるが、一般に金属材料、中でもアルミニウム若しくはアルミニウム合金からなるアルミニウム材料の接合に、本発明に従う摩擦攪拌接合用治具や、それを用いた摩擦攪拌接合方法が、有利に採用されることとなる。
　【００３５】
　【実施例】
　以下に、本発明の実施例を示し、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、言うまでもないところである。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更には上記した具体的構成以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが、理解されるべきである。
　【００３６】
　先ず、板厚（ｔ）が４ｍｍである、幅：５００ｍｍ、長さ：５０００ｍｍのアルミニウム押出形材（６Ｎ０１−Ｔ５形材）を準備した。次いで、そのような押出形材の２つを、幅方向に突き合わせ、図２に示される如き形態において、図３に示される如き凹溝２２を外周面に設けた各種の回転治具２０を用いて、それを高速回転させつつ、ピン１４をそれらの突き合わせ部（１８）に差し込み、そして該突き合わせ部に沿って移動せしめることにより、摩擦攪拌接合を行なった。なお、何れの回転治具２０においても、ピン１４の長さ：Ｌｐ＝３．７ｍｍ、ピン１４先端径：ｄ＝４．０ｍｍ、ショルダー部径：Ｄ＝２０ｍｍとすると共に、回転数：１５００ｒｐｍ、接合（移動）速度：５００ｍｍ／分の摩擦攪拌接合条件を採用した。
　【００３７】
　かくして得られた、それぞれの回転治具に対応するアルミニウム押出形材の、各種接合材における接合部の引張試験を行ない、それぞれの引張強さを測定すると共に、ＪＩＳ−Ｚ−３１２４に準拠して曲げ試験を行ない、その試験後の各接合部の欠陥率、即ち、試験本数中の割れ発生本数の百分率を求め、それらの結果を、下記表１に併せ示した。また、比較のために、ピン１４の外周面に凹溝２２を設けていない回転治具を用いて摩擦攪拌接合せしめてなる接合材についても、その接合部の引張強さ及び欠陥率を求め、比較例として、下記表１に示すと共に、更に、通常のＭＩＧ溶接して得られた接合材の接合部における引張強さと欠陥率の結果も、下記表１に示した。
　【００３８】
　【表１】
　　註）実施例８においては、回転治具のピン先端部が膨径部とされている。
　【００３９】
　かかる表１の結果から明らかな如く、溶接前のアルミニウム押出形材の引張強さが２５０ＭＰａであることを考えると、本発明に従って、ピン１４の外周面に凹溝２２を設けてなる回転治具を用いて、摩擦攪拌接合して得られた実施例１〜７に係る接合材にあっては、何れも、その引張強度が高く、また接合部の欠陥率においても優れていることが認められるのに対して、凹溝２２を設けていない回転治具を用いた比較例の場合や、ＭＩＧ溶接にて得られた接合材にあっては、引張強度が低く、更に比較例の接合材にあっては、接合部の欠陥率も高く、健全な接合部を安定して得ることが出来ないことは、明らかである。
　【００４０】
　また、図４に示される如き、螺旋状の凸条２４をピン１４の外周面に設けてなる回転治具２０を用いて、上記と同様にして、アルミニウム押出形材の突き合わせ接合を摩擦攪拌接合操作にて行ない、得られた各種の接合材について、上記と同様に評価して、その結果を、下記表２に併せ示した。
　【００４１】
　【表２】
　【００４２】
　かかる表２の結果から明らかなように、回転治具のピン１４の外周面に、螺旋状の凸条２４を設けることによっても、接合部の引張強度は著しく高められ、また、接合部の欠陥率においても、優れた結果を示している。
　【００４３】
　【発明の効果】
　以上の説明から明らかなように、本発明に従う摩擦攪拌接合用治具によれば、欠陥のない、優れた継手特性を有する接合部を、安定して得ることが出来るのであり、また、そのような治具を用いた、本発明に従う摩擦攪拌接合方法の採用によって、ピンの先端部周辺の塑性流動を、表面付近よりも、より一層効果的に高めて、接合部の底部における欠陥の発生をより一層有利に抑制せしめ得たのであり、そこに、本発明の大きな技術的意義が存するのである。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　従来の摩擦攪拌接合方法を示す説明図である。
　【図２】
　摩擦攪拌接合操作における接合材料と回転治具との配置関係を示す説明図である。
　【図３】
　本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の一例を示す説明図であって、（ａ）は、そのような治具の主要部の正面説明図であり、また（ｂ）は、（ａ）におけるＸ−Ｘ断面拡大説明図であり、更に（ｃ）は、（ａ）におけるＹ−Ｙ断面拡大部分説明図である。
　【図４】
　本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の他の例を示す説明図であって、（ａ）は、そのような治具の主要部の正面説明図であり、また（ｂ）は、（ａ）におけるＺ−Ｚ断面拡大説明図であり、更に（ｃ）は、（ａ）における凸条の横断面拡大部分説明図〔図３における（ｃ）に相当する図〕である。
　【図５】
　本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の更に異なる他の例を示す主要部の正面説明図である。
　【図６】
　本発明に従う摩擦攪拌接合用治具の別の例を示す、主要部の軸心を通る縦断面説明図である。
　【符号の説明】
　　２ａ、２ｂ　　板材　　　　　　　４、１４　ピン
　　６、１６　　　治具本体　　　　　８、１８　突き合わせ部
　１２ａ、１２ｂ　金属材料　　　　２０　　　　回転治具
　２２　　　　　　凹溝　　　　　　２４　　　　凸条
　２６　　　　　　膨径部　　　　　２８　　　　凹面
　３０　　　　　　凹所