(57)【要約】　　　（修正有）【課題】Ｌ形状又はＲ部を介し矩形状に曲がった部分を有する構体において、これを効果的に回避して摩擦撹拌接合の利点を生かした高強度の構造体を得る。【解決手段】側構体１、床構体２、屋根構体３の構体同士が直接若しくは補助型材を介して接合されてなる構造体の製造方法において、構体夫々に補助型材を予め接合し各構体間の接合部位が前記構造体側面上で略面一になるよう各構体を製造する工程と、前記床構体２を架台に設置した状態で、前記構造体幅方向に対面して位置する固定治具により床構体２と側構体１、屋根構体３と側構体１を固定し、各構体間の略面一上の接合部位が側構体１の外面側若しくは内面側に沿って水平方向に延在させてなる工程と、前記接合部位の水平方向に延在する接合線に沿って移動レールを配設し、該移動レール上に沿ってボビンツール１０を走行させ前記接合部位を摩擦撹拌接合により接合させる工程からなる。【選択図】図１
2004090087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上に床構体を設け、前記床構体の両端部に立設する複数の側構体を設け、前記側構体の端部を結んで床構体の上部に屋根構体を設け、前記各構体の端部が互いに略平面を形成して突き合わされて突合部を構成し、該突合部をボビンツールにより摩擦攪拌接合することを特徴とする構造体の製造方法。
【請求項２】
前記床構体の端部突出部位を側構体に向かって延在させ、該延在させた前記突出部位の端部と側構体の端部とが略縦平面を形成して突き合わされて突合部を形成し、該突合部をボビンツールにより摩擦攪拌接合することを特徴とする請求項１記載の構造体の製造方法。
【請求項３】
前記屋根構体の端部突出部位を側構体に向かって延在させ、前記延在させた前記屋根構体の端部突出部位と側構体の端部が略縦平面を形成して突き合わされて突合部を構成し、前記突合部をボビンツールにより摩擦撹拌接合で接合することを特徴とする請求項１又は２のいずれか一に記載の構造体の製造方法。
【請求項４】
少なくとも前記各構体のいずれか一が、上下面を有し、上下面間に骨材を有するダブルスキンパネルであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の構造体の製造方法。
【請求項５】
少なくとも前記床構体又は前記屋根構体のいずれか一方が、複数の型材を並べて接合された平面又は曲率を有するダブルスキンパネルであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一に記載の構造体の製造方法。
【請求項６】
前記ダブルスキンパネルで構成される前記各構体の二面からなる平行接合部を一対のボビンツールで接合することを特徴とする請求項４又は５に記載の構造体の製造方法。
【請求項７】
前記床構体を載置する前記架台と、前記床構体及び前記側構体並びに前記屋根構体を一体的に固定する複数の固定冶具と、複数の前記固定冶具を支持する門枠と、少なくとも前記床構体と前記側構体の接合線に対面して左右両側に位置する一対の下ボビンツール又は前記屋根構体と前記側構体の接合線に対面して左右両側に位置する一対の上ボビンツールと、前記少なくとも上又は下のボビンツールを水平方向に移動させる移動支持レールとを備えたことを特徴とする構造体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シングルスキンパネル（板状パネル）若しくはダブルスキンパネル（二面中空構造体）を用いて形成した側構体、架台設置構体（床構体）、架台上方構体（屋根構体）等を組み合わせてなる構造体、例えば車両、航空機、船舶、家屋、コンテナ等にかかり、特にボビンツールを用いた摩擦撹拌接合により製造される構造体の製造方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば鉄道車両構造において、特開平２−２４６８６３号公報（特許文献１）に、車両の左右の側構体、床構体、屋根構体等を長手方向に延在する長尺のダブルスキンパネル若しくはシングルスキンパネルを長手方向にのみ接合するだけで、前記側構体、床構体、屋根構体等が形成され、作業性の向上とともに、溶接ひずみの発生が少なくなり、歪取り、仕上げ作業の削減を図った技術が開示されている。
【０００３】
一方、特表平７−５０５０９０号公報（特許文献２）には、摩擦攪拌による固相接合方法として長尺材同士の新規な接合方法が開示されており、かかる接合方法は、加工物より実質的に硬い材質からなる回転ツ−ルを加工物の溶接部に挿入し、回転ツ−ルを回転させながら移動することにより、回転ツ−ルと加工物との間に生じる摩擦熱による塑性流動によって加工物を接合する接合方法で、かかる摩擦溶接法は、溶接部材を固相状態で、回転ツ−ルを回転させながら移動させて軟化させた固相部分を一体化しつつ接合できるために、熱歪みがなく溶接方向に対して実質的に無限に長い長尺材でもその長手方向に連続的に固相接合できるという利点がある。さらに、回転ツ−ルと溶接部材との摩擦熱による金属の塑性流動を利用した固相接合のため、接合部を溶融させることなく接合できる。また、加熱温度が低いため、接合後の変形が少ない。接合部は溶融されないため、欠陥が少ないなどの多くの利点がある。
【０００４】
次に摩擦撹拌接合に使用される回転工具について説明する。摩擦撹拌接合は前記特表平７−５０５０９０号に開示されているように、ブローブ型とボビンツール型の回転工具が存在し、図１１（Ａ）に示すように、プローブ型の回転工具２０は、ショルダ部２１とこのショルダ部２１に設けられたプローブ２２とを備えており、このショルダ部２１は円形ショルダ面を有している。そして、複数の型材を突き合わせ、若しくは嵌合された状態の接合線上面より、前記回転工具２０を回転させて、プローブ２２を被加工物の接合線に設けた不図示の孔に侵入させるとともに、被加工物１〜３の接合線上で摺接回転するショルダ部２１の円形ショルダ面によって被加工物１〜３に摩擦熱が付与されるとともに、プローブ２２周囲が塑性流動化し、この状態で回転工具２０を接合線に沿って移動させることにより、接合線周囲が塑性流動化しながら接合線に沿って２つの素材が圧力を受けつつ撹拌混練され、プローブの後方側に移行する。この結果塑性流動した素材は後方側で摩擦熱を失って急速に冷却固化するので両パネル板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。
又プローブ２２に回転方向に対する逆ネジ２２ａを設けることにより下向きの塑性流動が出来、裏面側の巣や接合不良の欠陥の防止が出来る。
【０００５】
しかしながらかかる接合方法では接合時に摩擦熱を発生させるために、回転工具を接合線側に押しつける必要があり、従ってこの反力に対処するために、裏当金が使用されている。この裏当金は被加工物の面板の裏面に密着させて設置するものであり、大きな加圧力を必要とする。
【０００６】
かかる欠点を解消するために、図１１（Ｂ）に示すように、ボビンツール１０と呼ばれる回転工具が提案されている。
かかる工具は接合する金属板（被加工物１〜３）の表裏両面を挟持するように一定間隔を設けた一対のショルダ１０Ａ、１０Ｂが設けられているとともに、該上下一対のショルダ１０Ａ、１０Ｂ間にプローブ軸１１が設けられているので、接合面の両面において摩擦発熱させることが出来、裏面側の接合不良が生じないのみならず、上下一対のショルダ１０Ａ、１０Ｂ間で互いの反力を受けているために、裏当金が不要になる。
【０００７】
さらに、かかる摩擦攪拌接合を利用して、鉄道車両等の大型構造物に用いられる長尺のダブルスキンパネルからなる中空型材を複数平行に配設したものを突き合わせ接合して摩擦撹拌接合による広幅の二面構造体（パネル）を形成する技術が特許第３１５２４２０号公報（特許文献３）に開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平２−２４６８６３号公報
【特許文献２】
特表平７−５０５０９０号公報
【特許文献３】
特許第３１５２４２０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらかかる技術においては、前記平面状の広幅パネルを製造する場合には有効であるが、例えば車両構造体は、側構体、床構体、屋根構体いずれも必ずしも平面状ではなく、例えば前記側構体、床構体、屋根構体同士の接合もＬ形状若しくはＲ部を介して接合するものであるために、これらの接合部には摩擦撹拌接合のボビンツールでもプローブ型の回転工具のいずれもその接合面に面接触にて当接出来ず、摩擦撹拌熱を印加できないために、実質的に接合させることが出来ない。
【００１０】
本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、構体同士の接合が水平と垂直方向のように矩形状に折れ曲がった部を有する場合、又床構体のようにパネル本体両側に支持枠等を固設する場合でも摩擦撹拌接合の利点を生かしつつ、然も低い熱歪みで高強度の構造体を得ることを目的とする。
又本発明の他の目的はダブルスキンパネルのように、平行する二面からなる二面平行パネルから構体や該構体から車両等の構造体を製造する場合にも摩擦撹拌接合の利点を生かしつつ、然も低い熱歪みで高強度の構造体を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、架台上に床構体を設け、前記床構体の両端部に立設する複数の側構体を設け、前記側構体の端部を結んで床構体の上部に屋根構体を設け、前記各構体の端部が互いに略平面を形成して突き合わされて突合部を構成し、該突合部をボビンツールにより摩擦攪拌接合することを特徴とする。
そして床構体と側構体においては、前記床構体の端部突出部位を側構体に向かって延在させ、該延在させた前記突出部位の端部と側構体の端部とが側構体の端部とが略縦平面を形成して突き合わされて突合部を形成し、該突合部をボビンツールにより摩擦攪拌接合させる。
又屋根構体と側構体においては、前記屋根構体の端部突出部位を側構体に向かって延在させ、前記延在させた前記屋根構体の端部突出部位と側構体の端部が略縦平面を形成して突き合わされて突合部を構成し、前記突合部をボビンツールにより摩擦撹拌接合で接合することを特徴とする。
そしてこの場合に、少なくとも前記各構体のいずれか一は、上下面を有し、上下面間に骨材を有するダブルスキンパネルであるか、若しくは少なくとも前記床構体又は前記屋根構体のいずれか一方が、複数の型材を並べて接合された平面又は曲率を有するダブルスキンパネルであるのがよく、前記ダブルスキンパネルで構成される前記各構体の二面からなる平行接合部を一対のボビンツールで接合することも特徴とする。
【００１２】
そして係る発明を達成するための効果的な製造装置として、前記床構体を載置する前記架台と、前記床構体及び前記側構体並びに前記屋根構体を一体的に固定する複数の固定冶具と、複数の前記固定冶具を支持する門枠と、少なくとも前記床構体と前記側構体の接合線に対面して左右両側に位置する一対の下ボビンツール又は前記屋根構体と前記側構体の接合線に対面して左右両側に位置する一対の上ボビンツールと、前記少なくとも上又は下のボビンツールを水平方向に移動させる移動支持レールとを備えたことを特徴とする構造体製造装置を提案する。
【００１３】
そしてかかる発明は下記のように展開して構成することも出来る。
即ち、側構体のように略垂直の立設構体と、床構体のように架台に設置される構体若しくは該架台設置構体（床構体）と対面する架台上方構体（屋根構体）のように方向次元の異なる複数の構体同士が直接若しくは側梁枠体等の補助型材を介して組み合わせ接合されてなる車両、航空機、船舶、家屋、コンテナ等の構造体において、
前記夫々の構体に側梁枠体等の補助型材を予め接合し、各方向次元の異なる構体間の接合部位が前記構造体側面上で略面一になるように形成した後、架台設置構体を架台に設置した状態で、前記構造体幅方向に対面して位置する固定治具により、前記複数の構体同士を固定した状態で、各構体間の略面一上の接合部位がボビンツールにより接合されていることを特徴とする。
【００１４】
すなわち、前記架台設置構体（床構体）と架台上方構体（屋根構体）については、構造体幅方向端部に側構体の面板方向（略垂直方向）に延在する如く突出部位を延在させ、該突出部位端と側構体の面板とが面一になるように突き合わせ若しくは嵌合によって架台上方構体（屋根構体）と側構体若しくは架台設置構体（床構体）と側構体との接合部位が形成されているものである。
【００１５】
尚、前記架台上方構体（屋根構体）は、複数の型材を並べて摩擦撹拌接合により製造された平面状若しくは大きな曲率を有する広幅パネルであり、該パネルの前記構造体幅方向両端が側構体自由端と略面一になるように接合線が形成されている架台上方構体（屋根構体）であるか、
若しくは前記架台上方構体（屋根構体）が、両端に傾斜型材を接合して傾斜架台上方構体（屋根構体）を形成している場合に、前記傾斜型材に側構体とほぼ面一になるように、略垂直補助型材を垂下してなる架台上方構体（屋根構体）であるのがよい。
そして前記夫々の構体は、シングルスキンパネル、ダブルスキンパネル若しくはこれらのスキンパネルの組み合わせで構成され、例えば側構体、架台設置構体（床構体）、架台上方構体（屋根構体）の各構体の端部にダブルスキンパネルが位置する場合に、該ダブルスキンの自由端が、他の構体の自由端とほぼ同一線上になる如く延在され、夫々の自由端の内部空間にリブが存在しない構成とし、ボビンツールにてパネル外面側と内面側の両者にて、好ましくは同時に摩擦攪拌接合されるのがよい。
【００１６】
かかる発明によれば、側構体、架台設置構体（床構体）、架台上方構体（屋根構体）夫々に側梁枠体等の補助型材を予め接合し、各構体間の接合部位が構造体側面上で略面一になるように形成されているために鉄道車両、航空機、船舶、家屋、コンテナのような長尺且つ大型の構体であっても、摩擦撹拌接合が容易である。
なお、鉄道車両、家屋、コンテナの場合は、側構体、床構体、屋根構体が明瞭に識別できるが、航空機や船舶の場合は垂直平面若しくは略垂直曲面の側構体は存在するが、床構体、屋根構体がいずれも存在するとは限らない。
そこで床構体のように架台（基礎）に設置される構体を架台設置構体とし、一方屋根構体のように一対の側構体に挟まれる床構体の上方に位置する部位を架台上方構体という。
【００１７】
そして前記架台設置構体（床構体）と架台上方構体（屋根構体）については、構造体幅方向端部に側構体の面板方向（垂直方向）に延在する如く突出部位を延在させ、該突出部位端と側構体の面板とが面一になるように架台上方構体（屋根構体）と側構体若しくは架台設置構体（床構体）と側構体との接合部位が形成されていることによって架台設置構体（床構体）を架台に設置した状態で、構造体幅方向に対面して位置する固定治具により、側構体と架台設置構体（床構体）、及び架台上方構体（屋根構体）と側構体同士を固定するだけで、各構体間の略面一上の接合部位が、側構体の外面側若しくは内面側に沿って水平方向に延在される。
従って前記接合部位の水平方向に延在する接合線に沿って移動レールを配設し、該移動レール上に沿ってボビンツールを走行させながら前記接合部位を摩擦撹拌接合すれば、簡単な製造装置で然も高品質な構造体の製造が可能となる。
この場合、ダブルスキンパネルでもその自由端側はリブ等の反力を持たす構成が難しく且つ裏当て部材も取り付けにくいために、ボビンツールを用いることにより円滑に摩擦撹拌接合が可能となる。
すなわち前記パネル自由端が、その内部にリブが存在しない構成とし、自由端同士が突き合わせ若しくは嵌合によって摩擦攪拌接合を用いる場合は、裏当部材やリブ等の反力を持たせられないために、該接合部位の摩擦撹拌接合がボビンツールにより接合されているのがよい。
【００１８】
更に本発明は、側構体、架台設置構体（床構体）、架台上方構体（屋根構体）夫々に側梁枠体等の補助型材を予め接合し、各構体間の接合部位が構造体側面上で略面一になるように各構体を製造する工程と、
前記架台設置構体（床構体）を架台に設置した状態で、前記構造体幅方向に対面して位置する固定治具により、架台設置構体（床構体）と側構体、架台上方構体（屋根構体）と側構体を固定し、各構体間の略面一上の接合部位が、側構体の外面側若しくは内面側に沿って水平方向に延在させてなる工程と、前記接合部位の水平方向に延在する接合線に沿って移動レールを配設し、該移動レール上に沿ってボビンツールを走行させながら前記接合部位を摩擦撹拌接合により接合させる工程とよりなる。
【００１９】
尚、前記架台上方構体（屋根構体）や架台設置構体（床構体）を側構体側に突出する如く補助型材を接合する工程は、前記補助型材と架台上方構体（屋根構体）若しくは架台設置構体（床構体）の端部側接合が摩擦撹拌接合以外の固着手段、例えば両者の折曲した部位における接合を、例えば埋もれアーク溶接により溶接することにより、熱歪みが生じることなく、該折曲部位に荷重集中しても強度低下が生じることはない構造体が得られる。
【００２０】
又本発明は、前記構造体において、
前記構体の少なくとも一の構体若しくは該構体からなる構造体が、複数の二面平行パネルを幅方向に連設して形成される構体若しくは該構体同士の接合であり、該パネル同士若しくは構体同士の接合が一対のボビンツールを利用してパネル表裏両面を同時加工にて接合して得られた構体若しくは構体同士の接合であるのがよい。
この場合、前記構体の少なくとも一の構体が、複数の二面平行パネルを幅方向に連設して形成される構体であり、該パネル同士を垂直方向に略面一になるように連設した状態でその表裏対面する接合部位の接合が一対のボビンツールを利用して同時加工にて接合して得られた構体若しくは構体同士を接合する工程を含む製造方法にて形成されるのがよい。
【００２１】
かかる発明によれば、いわゆる接合が横向き姿勢にて同時接合にて行われるために、接合時の熱変形が大幅に低減するとともに、同時加工にて能率が向上する。
なお、前記二面平行パネルはダブルスキンパネルに限定することなく、シングルスキンパネルを平行に配設して二面平行パネルを形成した場合も含む。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成部品の寸法、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
先ず本発明に適用されるダブルスキンパネルからなる鉄道車両構造体を図３に基づいて説明する。
鉄道車両構造体の構体は、左右の側構体１、床構体２、屋根構体３及び前後面を塞ぐ妻構体（不図示）等の平面状若しくは大きな曲率を有する広幅パネル体の組み合わせからなる。
床構体２は、広幅のダブルスキンパネル２５同士を上下面が面一状に接合するとともに、その両端側に方形枠状の側梁型材５が固設され、該側梁型材５上に側構体１と同一面幅で上端が自由端構成のダブルスキンパネルからなる補助型材６を、左右の側構体１下面自由端（図１（Ｂ）、及び図２（Ｂ）に示す１ａ）に向けて垂直方向に立設接合する。
側構体１は窓部型材１５と腰板型材１６等の型材からなり、両者はいずれもダブルスキンパネルで形成される。その接合端は、図８（Ａ）に自由端１３ａ、１３ａとして示すような突合せでも、図８（Ｂ）に自由端１３ａ、１３ｂとして示すような嵌合でもよい。
屋根構体３は、平面上の広幅のダブルスキンパネル３５同士を接合して形成されているとともに、その両端にダブルスキンパネルからなる傾斜勾配パネル３ａが接合され、更にダブルスキンパネルからなる垂直補助型材４を垂直に接合する。この結果補助型材４の下面自由端（嵌合による場合は図８（Ｂ）の１３ｂ）と側構体１の自由端（嵌合による場合は図８（Ｂ）の１３ａ）は外面及び内面いずれも側構体の自由端と突合せ若しくは嵌合させることにより面一になるように構成している。
【００２４】
次に前記構体を構成するダブルスキンパネルの自由端とその突合せ若しくは嵌合構成について図８に基づいて説明する。
図８（Ａ）は突合せの場合、図８（Ｂ）は嵌合の場合の接合部を示す。
図８（Ａ）において、ダブルスキンパネル１３は上下二面の平行な面板とその面板間を連接する如く、ジグザグ三角形状に連設したリブ１３ｃを有し、その三角リブ１３ｃの両外側には垂直リブ１３ｄを介して二面の自由端１３ａ、１３ａが面板と平行且つ水平に延在し、肉厚を一定とした突合せにて構成されている。
【００２５】
また、接合部は図８（Ｂ）に示されるごとく、嵌合によってもよい。図８（Ｂ）においては、ダブルスキンパネル１３の二面の自由端１３ａ、１３ｂが面板と平行且つ水平に延在しており、一の自由端１３ａは面板と面一に延在され、他の自由端１３ｂは、一の自由端の内面側に嵌合すべく、一の面板肉厚より狭幅に形成され、両者１３ａ、１３ｂが嵌合するように構成されている。
そして両ダブルスキンパネル１３の接合において、自由端面が自由端１３ａ、１３ａの突合せもしくは、自由端１３ａ、１３ｂの嵌合によって平面状であるために、摩擦撹拌接合が有利であるが、その接合は、図１１（Ａ）に示したプローブ型の回転工具２０を用いる場合は、自由端の内部空間に回転工具２０を接合線側に押しつける反力となるべきリブが存在しないために、裏当金が必要となる。しかしこの裏当金は被加工物の面板の裏面に密着させて設置するものであり、たとえ接合位置に沿って移動するにしても長尺材の場合に大きな製造上の負担となる。
【００２６】
一方、図８（Ｃ）、（Ｄ）はボビンツール１０を用いた摩擦接合の方法を示し、（Ｃ）は接合自由端を突合せにした場合、（Ｄ）は接合自由端を嵌合させた場合を示す。
図８（Ｃ）に示す如く、ボビンツール１０を用いた場合は、接合するダブルスキンパネル１３の自由端１３ａ、１３ａの表裏両面を上下一対のショルダ１０Ａ、１０Ｂ間でプローブ軸１１を介して挟持しているために、接合面の両面において摩擦発熱させることが出来、裏面側の接合不良が生じないのみならず、上下一対のショルダ１０Ａ、１０Ｂ間で互いの反力を受けているために、裏当金が不要になるという効果を有するが、ボビンツール１０の下側ショルダ１０Ｂがスキンパネル自由端長手方向に移動可能であり、その自由端の突合せ部１３ａ、１３ａが、その内部にリブが存在しない中空状であることが必要である。尚、本実施例も、図８（Ｄ）に示すように、ダブルスキンパネル１３の自由端を自由端１３ａ、１３ｂとして嵌合させてもよい。
【００２７】
そしてこのようなダブルスキンで構成された構体１、２、３、例えば床構体２は、強度性維持を図るためにその両側に側梁型材５を取り付ける必要がある。
しかしながら側梁型材５は略方形支持枠をなし、その高さは、図１（Ｃ）に示すように床構体を構成するダブルスキンパネル面厚ｗより大きい。このような場合はその接合角隅部にて摩擦撹拌接合が適用できない。
又側梁型材５と側構体１間も面幅が一致していないために、摩擦撹拌接合が適用できない。
【００２８】
そこで本発明は床構体２の製造においては、ダブルスキンパネル２５、２５を平面状に摩擦攪拌接合して床構体２本体を製造した後、床構体２本体の両端に固設される側梁型材５の上面に側構体１のダブルスキンパネルの面幅と一致させたダブルスキンパネルからなる補助型材６を垂直に立設して接合する。
接合手段は外面側では、面一のために摩擦撹拌接合Ｍにより補助型材６を接合し、内面側では埋もれアーク溶接Ａにて接合する。
この場合前記埋もれアーク溶接とは、アルゴン、ヘリウム若しくはこれらの混合ガスに１〜４０体積％、好ましくは５〜２０体積％の窒素ガスを添加したシールドガス雰囲気中で、電極先端から母材表面までのアーク長さを２ｍｍ以下に維持してアークが母材内部にまで発生する溶接手段で、本出願人が平成１３年７月２日に出願した特願２００１−２０１１５３号に開示されているものである。
【００２９】
そして前記補助型材６が垂直に固設された側梁型材５を前もって形成した後、床構体２の広幅パネル２５と、角隅を埋もれアーク溶接Ａにより、又表面側を摩擦撹拌接合Ｍにより夫々接合して、床構体２を構成するものである。
尚、図１（Ｄ）に示すように、補助型材６と側梁型材５を一体的に押出し型材にて形成し、床構体２のダブルスキンパネル２５と接合可能な平面２面幅の自由端５１を持たせた予備構造体５０を構成してもよい。又、一体に形成しなくとも、予備構造体５０をダブルスキンパネル若しくはシングルスキンパネルの突合せ接合若しくは重ね合わせ接合にて形成しても良い。
【００３０】
次に屋根構体３の製造方法を説明する。
屋根構体３は、例えば水平のダブルスキンパネル３５同士を接合する場合と、水平のダブルスキンパネルの両端に傾斜勾配を付けた屋根構体も存在する。
前者の場合は図２（Ｂ）に示すように、ダブルスキンパネル３５、３５を平面状に接合して屋根構体３本体を製造した後、屋根構体３本体の両端に側構体１の面幅と一致させたダブルスキンパネルからなる補助型材４を垂直に下方に垂下させて接合する。
接合手段は外面側では、面一のために摩擦撹拌接合Ｍにより補助型材４を接合し、内面側では埋もれアーク溶接Ａにて接合する。
これにより屋根構体３が形成される。
【００３１】
このように構成すれば側構体１と屋根構体３の端部に位置する補助型材４の自由端部１ａ、４ａのみ平面状の面一になっているために、回転工具１０のショルダ面１０Ａ、１０Ｂが面板に密着して円滑に摩擦攪拌接合が可能である。
その接合はそのダブルスキンパネルの補助型材４及び側構体１の自由端４ａ、１ａが、その内部にリブが存在しない中空状であることから裏当て部材を必要としないボビンツール１０を用いるのがよいのは前記したとおりである。
【００３２】
一方両端に傾斜勾配を付けた屋根構体３の場合は図２（Ａ）に示すように、ダブルスキンパネル３５を平面状に接合して屋根構体本体を製造し、ダブルスキンパネルからなる傾斜勾配パネル型材３ａを埋もれアーク溶接Ａにより接合した後、更にダブルスキンパネルからなる垂直補助型材４を垂直に接合する。この結果補助型材４の自由端４ａと側構体１の自由端１ａは外面及び内面は図８に示すように、いずれも突合せ若しくは嵌合させることにより面一になり、摩擦撹拌接合が可能となる。
【００３３】
そして前記のように構成した屋根構体３と床構体２はいずれも側構体１と同一面板幅でその自由端が略垂直の同一方向に対面させることが出来るために、その自由端を互いに嵌合させれば、ボビンツールのポータブルＦＳＷ装置ヘッドを用いて側構体１の左右両側の対面位置より容易に摩擦攪拌接合が可能となる。
【００３４】
一方両端に傾斜勾配を付けた屋根構体３の場合は図２（Ａ）に示すように、ダブルスキンパネル３５を平面状に接合して屋根構体本体を製造し、ダブルスキンパネルからなる傾斜勾配パネル型材３ａを埋もれアーク溶接Ａにより接合した後、更にダブルスキンパネルからなる垂直補助型材４を垂直に接合する。この結果補助型材４の自由端４ａと側構体１の自由端１ａは外面及び内面は図８に示すように、いずれも突合せ若しくは嵌合させることにより面一になり、摩擦撹拌接合が可能となる。
【００３５】
図１（Ａ）は両端に傾斜勾配を付けた屋根構体３の場合の図２（Ａ）の変形例で、接合部に角部が形成されないように屋根構体本体に傾斜勾配パネル型材の一部を成すように、ダブルスキンパネルからなる型材３０を製造し、一方ダブルスキンパネルからなる傾斜勾配パネル型材においても垂直補助型材を一体的に型材４０を形成し、埋もれアーク溶接Ａによる接合がない状態にする。この結果補助型材４の自由端４ａと側構体１の自由端１ａのみならず、型材３０と型材４０同士においても、いずれも突合せ若しくは嵌合させることにより面一になり、ボビンツールによる摩擦撹拌接合が可能となる。
【００３６】
図１（Ｂ）は図２（Ｂ）の変形例で、ダブルスキンパネル３５、３５を平面状に接合して屋根構体本体３５と、ダブルスキンパネルからなる屋根構体本体３５の面幅と側構体１の面幅と一致させたダブルスキンパネルからなるＬ字状の補助型材３４を用意する。この結果補助型材３４の自由端と側構体１の自由端１ａのみならず、屋根構体本体３５と補助型材３４の自由端同士においても、いずれも突合せ若しくは嵌合させることにより面一になり、ボビンツールによる摩擦撹拌接合が可能となる。接合手段は外面側では、面一のために摩擦撹拌接合Ｍにより補助型材４を接合し、内面側では埋もれアーク溶接Ａにて接合する。
これにより屋根構体３が形成される。
【００３７】
図４は床構体２をダブルスキンパネル１３で形成し、側構体１をシングルスキンパネル１４で形成した車両構造体の例を、図５は屋根構体３をダブルスキンパネル１３で形成し、側構体１をシングルスキンパネル１４で形成した車両構造体の例を示す。
【００３８】
図４（Ａ）において、床構体２は、複数のダブルスキンパネル１３を水平に並べて摩擦撹拌接合により床構体２本体を形成した後、その端部に、中空方形枠状の側梁型材５を固設し、その側梁型材５上面にシングルスキンパネルからなる補助型材６を垂直に立設し、その補助型材６とシングルスキンパネル１４からなる側構体１を摩擦撹拌接合により接合する構成を示している。
側梁型材５は、上面側を床面と面一に構成し、摩擦撹拌接合Ｍにより接合する。一方下面側は、凹角部であるために、埋もれアーク溶接Ａにて接合する。
そして側梁型材５端面にシングルスキンパネルからなる補助型材６を垂直に立設させ、摩擦撹拌接合Ｍにより側梁型材５と接合する。補助型材６は、ボビンツール若しくはプローブツールのショルダ直径Ｄより大なる突出高さｈを有する。
そして前記補助型材６接合後側構体１を構成するシングルスキンパネル１４を、ボビンツール１０を用いて摩擦攪拌接合Ｍにより接合する。
尚、図４（Ｂ）に示すように、補助型材６と側梁型材５を一体的に押出し型材にて形成し、床構体２のダブルスキンパネル２５と接合可能な平面２面幅の自由端５１を持たせた予備構造体５０を構成してもよい。
【００３９】
図５（Ａ）はダブルスキンパネルの屋根構体３とシングルスキンパネルの側構体１を接合する構成を示し、前記のように、ダブルスキンパネル１３を平面状に接合して屋根構体３本体を製造した後、ダブルスキンパネルからなる傾斜勾配パネル型材３ａを埋もれアーク溶接Ａにより接合した後、更にダブルスキンパネルからなる垂直補助型材４を垂直に接合する。
【００４０】
そして該ダブルスキンパネルを構成する補助型材４の下側自由端の内、前記パネルの内面側自由端をカットして前記補助型材４の外面自由端４ａと、側構体１を構成するシングルスキンパネル１４を、ボビンツール１０を用い、摩擦攪拌接合Ｍにより接合する。
【００４１】
図５（Ｂ）はダブルスキンパネルの屋根構体本体１３に対し、図５（Ａ）の傾斜勾配３ａと垂直補助型材４を一つの押しだし型材３３として形成した例です。このように構成すれば屋根構体本体１３と押しだし型材３３同士、及び押しだし型材３の外面自由端４ａと、側構体１を構成するシングルスキンパネル１４をも、ボビンツール１０を用い、摩擦攪拌接合Ｍにより接合できる。
【００４２】
図６及び図７は前記のように構成した構体を用いて、車両構造体を製造する装置で、基本的にダブルスキンパネルで形成した構体からなる車両構造体を示す。本製造装置は、床構体２を載置する架台４１と、床構体２、側構体１及び屋根構体３を一体的に支持固定する固定治具４２、４３と、該固定治具４２、４３を側構体１より離接可能に揺動自在且つ位置決め可能に支持する門枠４４、床構体２端部の側梁型材５上に垂直に立設した補助型材６の上面自由端６ａと側構体１の下面自由端１ａの嵌合位置の接合線と対面して左右両側に位置する一対の下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４７、屋根構体３端部の傾斜枠３ａ下面より垂下させた補助型材４の下面自由端と側構体１の上面自由端の嵌合位置の接合線と対面して左右両側に位置する一対の上側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４６と、これらのＦＳＷ装置ヘッドを接合線に沿って水平方向に移動させながら摩擦撹拌接合を行う移動支持レール装置４８からなる。
【００４３】
先ず屋根構体３及び床構体２は１つの構体、側構体１は６つのパネル体で形成し、床構体２架台４１上に載置した後、下側固定治具４２により固定する。
次に、上側構体１を床構体２の左右に立設配置した後、屋根構体３を取付け、最後に上側固定治具４３にてこれらを一体的に固定する。
【００４４】
次に側構体１の左右両側に位置する各一対の上側及び下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４６、４７とを移動支持レール装置４８の水平レール４８ａに沿って水平方向に移動させながら、先ず各構体の接合位置にあるダブルスキンパネル自由端外面側の摩擦撹拌接合を行う（図６（Ａ）参照）。この際固定治具４３が干渉する場合は、その位置で固定治具４３を干渉しないように外方に揺動させる。又、水平レール４８ａも図６（Ｂ）に示すように移動レール装置４８を内（中央）側に寄せた場合に、下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４７が床構体２表面で干渉しないようにと上側及び下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４６、４７の間に上下に形成し、下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４７が水平レール４８ａに吊下されるように構成している。
次に図６（Ｂ）に示すように、移動レール装置４８を内（中央）側に寄せ、各一対の上側及び下側ポータブルＦＳＷ装置ヘッド４６、４７を反転させて各構体のダブルスキンパネル自由端の内面側の摩擦撹拌接合を行う。
【００４５】
かかる実施例によれば、側構体と対面する位置でポータブルＦＳＷ装置ヘッドとを移動支持レールに沿って水平方向に移動させるだけで簡単に構造体の製造が可能である。
尚、図５に示すように床構体２及び屋根構体を夫々ダブルスキンパネル１３で形成し、側構体１をシングルスキンパネル１４で形成した構造体の製造手順も側構体の内面側接合しない点を除いて同様である。
【００４６】
さて、ダブルスキンパネルの場合図１及び図６に示すように表側と裏面側を２つの工程で接合した場合、例え固定治具で固定しておいても接合時の熱変形により後から固定する面側が先に接合した面側の接合部位の熱収縮により引っ張られ、接合ギャップが大きくなり、表裏両面側で表面形状の品質が異なってしまい、良好な接合が出来ない恐れがある。
【００４７】
このような場合は、図９（Ａ）に示すように、一対のボビンツール１０、１０を用い、接合するダブルスキンパネル１３の突合せ自由端１３ａ、１３ａの表裏両面を夫々のボビンツールで、同時加工するのがよい。ボビンツール１０、１０を用いた場合裏当金が不要になるために、ダブルスキンパネル１３のような平行パネルの夫々の面板１３０、１３１夫々を同時接合させることにより、左右一対のボビンツール１０、１０間夫々の熱収縮が、面板方向に同時に発生し、倒れが生じたりする事がないのみならず、特にダブルスキンパネル１３同士を垂直に立設させて接合しているために、接合ギャップを有する場合でも接合ギャップが収縮する方向に重力がかかり、狭小な接合ギャップでの接合が可能である。（図１０参照）
【００４８】
又、図９（Ｂ）に示す如く、ダブルスキンパネル１３の接合自由端１３ａ、１３ｂを嵌合させてもよい。ダブルスキンパネル１３は上下二面の平行な面板１３０、１３１とその面板１３０、１３１間を連接する如く、ジグザグ三角形状に連設したリブ１３ｃと、該三角リブ１３ｃの両外側には垂直リブ１３ｄを介して二面の自由端１３ａ、１３ｂが面板と平行且つ垂直に延在し、そして一の自由端１３ａは面板と面一に延在され、他の自由端１３ｂは、一の自由端の内面側に嵌合すべく、一の面板肉厚より狭幅に形成され、両者１３ａ、１３ｂが嵌合するように構成されている為に、垂直に立設した場合でもその嵌合により左右に位置ずれが生じることなく同時加工が可能である。
【００４９】
そしてこのようなボビンツールの同時加工は、側構体１、屋根構体３及び床構体２夫々の構体製造する場合のみならず、構体１、２、３同士を接合する場合ばかりか、図１０に示すように、屋根構体３と床構体２はいずれも側構体１と同一面板幅でその自由端が略垂直の同一方向に対面させることが出来るために、その自由端を互いに嵌合させれば、一対のボビンツール１０、１０を用いて側構体１の左右両側の対面位置より横向き姿勢にて容易に摩擦攪拌接合が可能となる。
【００５０】
かかる実施例によれば、いわゆる接合が横向き姿勢にて同時接合にて行われるために、接合時の熱変形が大幅に低減するとともに、同時加工にて能率が向上する。
【００５１】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、Ｌ形状若しくはＲ部介して矩形状に折れ曲がった部分を有する構体においてもこれを効果的に回避して摩擦撹拌接合の利点を充分生かした高強度の構造体を得ることが出来る。
又本発明によれば、ダブルスキンパネルのように、平行する二面からなる二面平行パネルから構体や該構体から車両等の構造体を製造する場合にも摩擦撹拌接合の利点を生かしつつ、然も低い熱歪みで高強度の構造体を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダブルスキンパネルからなる各構体の製造方法を示す概略図である。
【図２】図１（Ａ）、（Ｂ）の別の一例を示す図である。
【図３】図１により製造される車両構造体の全体断面図である。
【図４】架台設置構体（床構体）をダブルスキンパネルで形成し、側構体をシングルスキンパネルで形成した車両構造体の例を示す。
【図５】架台上方構体（屋根構体）をダブルスキンパネルで形成し、側構体をシングルスキンパネルで形成した車両構造体の例を示す。
【図６】本発明にかかる車両構造体を製造するための装置で上段はダブルスキンパネルの外面側を接合する構成を示し、下段はダブルスキンパネルの内面側を接合する構成を示す。
【図７】本発明にかかる車両構造体を製造するための装置の長手方向から見た図である。
【図８】本発明に使用されるダブルスキンパネル接合部の形状を示し、上段は接合前、下段はボビンツールにより接合している状態を示す。
【図９】本発明に使用されるダブルスキンパネルの接合を一対のボビンツールにより同時接合している状態を示す。
【図１０】本発明のダブルスキンパネルからなる各構体同士をの接合を一対のボビンツールにより同時接合している状態を示す概略図である。
【図１１】従来の摩擦撹拌接合のプローブツールの基本構成図（Ａ）とボビンツールの基本構成図（Ｂ）である。
【符号の説明】
１　　　　　側構体
２　　　　　架台設置構体（床構体）
３　　　　　架台上方構体（屋根構体）
４　　　　　補助型材
５　　　　　側梁型材
６　　　　　補助型材
１０　　　　ボビンツール
４１　　　　架台
４２、４３　固定治具
４８　　　　移動レール装置
Ｍ　　　　　摩擦攪拌接合
Ａ　　　　　埋もれアーク溶接
【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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