(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）を、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）によって表面側から押圧しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項２】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）を、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）によって表面側から押圧しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴する摩擦撹拌接合法。
【請求項３】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）を、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）によって表面側から押圧しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項４】
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側の少なくとも突合せ部直近部位及び第２接合部材（２）の接合方向前方側の少なくとも突合せ部直近部位を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行う請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法。
【請求項５】
第３後押さえローラ（23）は、外周面が冷却されているものである請求項１〜４のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法。
【請求項６】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）の裏面を、外周面が冷却された冷却ローラ（32）の該外周面に当接させて冷却しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項７】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）の裏面を、外周面が冷却された冷却ローラ（32）の該外周面に当接させて冷却しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴する摩擦撹拌接合法。
【請求項８】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、両接合部材の接合された突合せ部（3'）の裏面を、外周面が冷却された冷却ローラ（32）の該外周面に当接させて冷却しながら、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項９】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、互いに別体の第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえながら、且つ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）のうち少なくとも一方のローラの軸線（P1）（P2）を、接合方向（WD）に直交する面内で接合部材の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項１０】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、互いに別体の第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）のうち少なくとも一方のローラの軸線（P1）（P2）を、接合方向（WD）に直交する面内で接合部材の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項１１】
両接合部材の接合された突合せ部（3'）の表面温度又は表面残留応力について測定した測定値に基づいて、第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対する第１前押さえローラ（11）の軸線（P1）の、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β1）と、第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）に対する第２前押さえローラ（12）の軸線（P2）の、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β2）と、のうち少なくとも一方を変更しながら、前記突合せ接合を行う請求項９又は１０記載の摩擦撹拌接合法。
【請求項１２】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえながら、且つ、各接合部材（１）（２）に接合方向（WD）と平行な方向の張力を付与した状態で、前記突合せ接合を行うことを特徴とする摩擦撹拌接合法。
【請求項１３】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、各接合部材（１）（２）に接合方向（WD）と平行な方向の張力を付与した状態で、前記突合せ接合を行うことを特徴する摩擦撹拌接合法。
【請求項１４】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）によって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ（21）及び第２後押さえローラ（22）によって表面側から押さえながら、且つ、各接合部材（１）（２）に接合方向（WD）と平行な方向の張力を付与した状態で、前記突合せ接合を行うことを特徴する摩擦撹拌接合法。
【請求項１５】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラ（11）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側を表面側から押さえる第２前押さえローラ（12）と、
両接合部材の接合された突合せ部（3'）を表面側から押圧する、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）と、を備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項１６】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側を表面側から押さえる第１後押さえローラ（21）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側を表面側から押さえる第２後押さえローラ（22）と、
両接合部材の接合された突合せ部（3'）を表面側から押圧する、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）と、を備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項１７】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラ（11）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側を表面側から押さえる第２前押さえローラ（12）と、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側を表面側から押さえる第１後押さえローラ（21）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側を表面側から押さえる第２後押さえローラ（22）と、
両接合部材の接合された突合せ部（3'）を表面側から押圧する、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラ（23）と、を備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項１８】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラ（11）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側を表面側から押さえる、第１前押さえローラ（11）とは別体の第２前押さえローラ（12）と、
第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）のうち少なくとも一方のローラの軸線（P1）（P2）の、接合部材の突合せ方向（Ｎ）に対する、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β1）（β2）を変更するための傾斜角変更装置（60a）（60b）と、を備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項１９】
厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部（３）に表面側から接合工具（40）の回転しているプローブ（42）が埋入され、且つ裏面側から支持部材（30）によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材（１）（２）を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラ（11）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側を表面側から押さえる、第１前押さえローラ（11）とは別体の第２前押さえローラ（12）と、
プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側を表面側から押さえる第１後押さえローラ（21）と、
プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側を表面側から押さえる第２後押さえローラ（22）と、
第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）のうち少なくとも一方のローラの軸線（P1）（P2）の、接合部材の突合せ方向（Ｎ）に対する、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β1）（β2）を変更するための傾斜角変更装置（60a）（60b）と、を備えていることを特徴とする摩擦撹拌接合装置。
【請求項２０】
両接合部材の接合された突合せ部（3'）の表面温度又は表面残留応力を測定する測定装置（50）と、
測定装置（50）で得られた測定値に基づいて傾斜角変更装置（60a）（60b）の動作を制御する制御装置（61a）（61b）と、を備えている請求項１８又は１９記載の摩擦撹拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アルミニウム材やその合金材等の金属材を接合する摩擦撹拌接合法及び摩擦撹拌接合装置に関し、詳述すれば、例えば、自動車、航空機、鉄道車両等の輸送機器における床材、壁材、天井材等として用いられる金属製板材を製造する際に好適に用いられる摩擦撹拌接合法及び摩擦撹拌接合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
摩擦撹拌接合法は、固相接合法の範疇に入り、接合部材である金属材の種類に制限を受けない、接合に伴う熱歪みによる変形が少ない等の優れた利点を有し、近年、様々な構造物の接合手段として用いられている。
【０００３】
図１７は、厚さ方向に段差を生じる態様で突き合わされた２個の板状の接合部材をこの摩擦撹拌接合法により突合せ接合する場合について示している。
【０００４】
同図において、（101）は薄肉の長尺平板状の金属製第１接合部材、（102）は厚肉の長尺平板状の金属製第２接合部材である。これら両接合部材（101）（102）は、裏面同士が面一に連なる態様にして幅方向の一端面同士が突き合わされており（突合せ部103）、このため、厚さ方向に両者の肉厚差に対応した段差を表面側にて生じている。そして、この突合せ状態で両接合部材（101）（102）が前後の支持ローラ（131）（132）によって裏面側から支持されている。（104）は両接合部材（101）（102）の段部を示している。
【０００５】
（140）は摩擦撹拌接合用の接合工具である。この接合工具（140）は、径大の円柱状回転子（141）と、該回転子（141）の端面（141a）の回転中心部に回転軸線（Ｑ’）に沿って突出して一体に設けられた径小のピン状プローブ（142）とを備えている。
【０００６】
（133）は裏当てローラである。この裏当てローラ（133）は、両接合部材（１）（２）の裏面側において接合工具（140）のプローブ（142）に対向して配置されている。
【０００７】
上記接合工具（140）を用いて両接合部材（101）（102）の突合せ部（103）を接合する場合には、まず、接合工具（140）の回転しているプローブ（142）を、両接合部材（101）（102）の表面側から突合せ部（103）に埋入し、この状態で、突合せ部（103）が順次、プローブ（142）を通過するように両接合部材（101）（102）を突合せ状態のままでその長さ方向に移動させる。MDは両接合部材（101）（102）の移動方向を示している。この両接合部材（101）（102）の移動に伴い、両接合部材（101）（102）の突合せ部（103）がプローブ埋入位置にて該プローブ（142）により接合されていく。（103'）は両接合部材（101）（102）の接合された突合せ部を示しており、（W'）はこの突合せ部（103'）に形成された接合部を示している。また、（WD）はこの接合方法における接合方向を示している。
【０００８】
而して、一般に各接合部材（101）（102）は、捻れていたり厚さ方向に反っていたりして平坦でない場合がある。このような状態の接合部材（101）（102）を用いて両者を突合せ接合すると、形状不良が発生して高品質な突合せ接合継手を得ることができない。さらに、捻れた状態のままで両接合部材（101）（102）を突き合わせると、その突合せ部（103）には接合部材（101）（102）の捻れに起因する隙間が生じることになり、この状態のままで突合せ接合を行うと、当該隙間によって接合された突合せ部（103'）に未接合部等の接合欠陥が発生してしまうという難点があった。さらには、摩擦撹拌接合と言えども接合部材が長尺である場合には、接合に伴う熱歪みが生じ易かった。
【０００９】
そこで、かかる問題を解決するため、特開平１０−２９６４６２号公報には、両接合部材（101）（102）の表面側において、プローブ埋入位置に対する両接合部材（101）（102）の接合方向前方側に、所定長さを有する円柱状の前押さえローラ（110）を突合せ部（103）を跨ぐ態様にして配置するとともに、プローブ埋入位置に対する両接合部材（101）（102）の接合方向後方側に、所定長さを有する円柱状の前押さえローラ（120）を突合せ部（103）を跨ぐ態様にして配置し、これら前後の押さえローラ（110）（120）によって、プローブ埋入位置に対する両接合部材（101）（102）の接合方向前方側と接合方向後方側とを押さえながら、突合せ接合を行う方法が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、両接合部材（101）（102）の突合せ部（103）表面には段部（104）が形成されているから、上述した提案方法によれば、前後の押さえローラ（110）（120）で両接合部材（101）（102）を押さえようとしても、両接合部材（101）（102）のうち、厚肉の第２接合部材（102）についてはこれら前後の押さえローラ（110）（120）で押さえることができるが、薄肉の第１接合部材（101）についてはこれら前後の押さえローラ（110）（120）で押さえることができなかった。このため、捻れや反りを矯正できず捻れ状態や反り状態のままで接合されて形状不良が発生したり、未接合部等の接合欠陥や熱歪みが発生したりして高品質の突合せ接合継手を得ることができなかった。
【００１１】
この発明は、このような技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされた２個の板状接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法及び摩擦撹拌接合装置であって、捻れ、反り等の形状不良の発生や、接合欠陥、熱歪み等の接合不良の発生を防止又は抑制することができ、もって高品質の突合せ接合継手を得ることのできる摩擦撹拌接合法及び摩擦撹拌接合装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び第２接合部材の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うことを特徴としている。
【００１３】
この摩擦撹拌接合法によれば、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側を第１前押さえローラによって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向前方側を第２前押さえローラによって表面側から押さえることにより、各接合部材が接合中に不本意に動いてしまう不具合が防止され、更には各接合部材の捻れ等の形状不良が矯正される。そしてこの状態で突合せ接合が行われることにより、突合せ部に形成される間隙に起因する接合欠陥や熱歪みの発生が防止又は抑制され、もって高品質な突合せ接合継手が得られるようになる。
【００１４】
請求項２の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側及び第２接合部材の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ及び第２後押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うことを特徴としている。
【００１５】
この摩擦撹拌接合法によれば、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側を第１後押さえローラによって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向後方側を第２後押さえローラによって表面側から押さえることにより、各接合部材が接合中に不本意に動いてしまう不具合が防止され、更には各接合部材の捻れ等の形状不良が矯正される。そしてこの状態で突合せ接合が行われることにより、接合欠陥や熱歪みの発生が防止又は抑制され、もって高品質な突合せ接合継手が得られるようになる。
【００１６】
請求項３の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行う摩擦撹拌接合法であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び第２接合部材の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラによって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側及び第２接合部材の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ及び第２後押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うことを特徴としている。
【００１７】
この摩擦撹拌接合法においては、第１前押さえローラ及び第１後押さえローラによってそれぞれプローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び接合方向後方側が表面側から押さえられるとともに、第２前押さえローラ及び第２後押さえローラによってそれぞれプローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向前方側及び接合方向後方側が表面側から押さえられる。これにより、各接合部材が接合中に不本意に動いてしまう不具合が確実に防止又は抑制され、更には各接合部材の捻れや反り等の形状不良が確実に矯正される。そしてこの状態で突合せ接合が行われることにより、接合欠陥や熱歪みの発生が確実に防止又は抑制され、もってより一層高品質な突合せ接合継手が得られるようになる。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側の少なくとも突合せ部直近部位及び第２接合部材の接合方向前方側の少なくとも突合せ部直近部位を、それぞれ、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うものである。
【００１９】
この場合には、各接合部材をしっかりと押さえることができるようになり、この結果、接合欠陥や熱歪みの発生がより確実に防止又は抑制され、もってより一層高品質な突合せ接合継手が得られるようになる。
【００２０】
請求項５の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、両接合部材の接合された突合せ部を、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラによって表面側から押圧しながら、前記突合せ接合を行うものである。
【００２１】
この場合には、第３後押さえローラの外周面がテーパ面からなることから、接合された突合せ部をこの第３後押さえローラによって押圧することにより、当該突合せ部がこの第３後押さえローラからの押圧力を受けて加圧されてその表面が傾斜面になるように塑性変形される。更にこの塑性変形によって、当該突合せ部の肉が両接合部材の段部のすみ部内に充填されるようになる。更に、当該突合せ部の表面に形成されることのあるバリ等の微細凹凸が、この第３後押さえローラからの押圧力を受けることで加圧除去されるようになる。この結果、接合された突合せ部の表面は、傾斜面に形成されるとともにこの傾斜面の状態のままで平滑化されるようになる。接合された突合せ部の表面がこのような傾斜面に形成されることより、得られる突合せ接合継手の段部に生じる応力集中を緩和し得るようになる。更には、接合された突合せ部がこうして押圧されることにより、当該突合せ部の表面に生じる引張残留応力が圧縮残留応力に変換されるようになり、もって得られる突合せ接合継手の耐久性が向上する。更に、接合された突合せ部の表面が平滑化されることにより、塗装の際に生じることのある、微細凹凸による塗膜欠陥の発生が防止され、もって当該突合せ部の表面に塗膜を良好に形成し得るようになる。
【００２２】
請求項６の発明は、上記請求項５記載の摩擦撹拌接合法において、第３後押さえローラは、外周面が冷却されているものである。
【００２３】
この場合には、両接合部材の接合された突合せ部の表面が、第３後押さえローラの押圧時に該ローラの冷却された外周面に当接することで強制的に冷却され、これにより当該突合せ部が焼入れ状態になる。この結果、接合強度が向上するようになる。更には、当該突合せ部に生じた過剰な熱が除去され、この結果、良好な接合部が形成されるようになる。
【００２４】
請求項７の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、両接合部材の接合された突合せ部の裏面を、外周面が冷却された冷却ローラの該外周面に当接させて冷却しながら、突合せ接合を行うものである。
【００２５】
この場合には、両接合部材の接合された突合せ部の裏面が、冷却ローラの冷却された外周面に当接することで強制的に冷却され、これにより当該突合せ部が焼入れ状態になる。この結果、接合強度が向上するようになる。更には、当該突合せ部に生じた過剰な熱が除去され、この結果、良好な接合部が形成されるようになる。
【００２６】
請求項８の発明は、上記請求項１又は３記載の摩擦撹拌接合法において、第１前押さえローラと第２前押さえローラとは別体であり、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合方向に直交する面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させた状態で、前記突合せ接合を行うものである。
【００２７】
この場合には、第１前押さえローラと第２前押さえローラとが別体であることにより、もし仮に、両接合部材のうち少なくとも一方の接合部材の肉厚が接合方向と平行な方向において変動している場合であっても、当該接合部材をしっかりと押さえることができるようになる。また、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合方向に直交する面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させることにより、接合部材が受ける当該ローラからの押圧力を、突合せ方向において変化させることができる。そして、この傾斜状態で突合せ接合を行うことにより、接合欠陥や熱歪みの発生を確実に防止又は抑制し得るようになる。
【００２８】
請求項９の発明は、上記請求項８記載の摩擦撹拌接合法において、両接合部材の接合された突合せ部の接合状態に関する特性について測定した測定値に基づいて、第１接合部材の突合せ方向に対する第１前押さえローラの軸線の、接合方向に直交する面内における傾斜角と、第２接合部材の突合せ方向に対する第２前押さえローラの軸線の、接合方向に直交する面内における傾斜角と、のうち少なくとも一方を変更しながら、前記突合せ接合を行うものである。
【００２９】
この場合には、接合不良や熱歪みの抑制作業又は防止作業を能率良く行えるようになる。なお、接合された突合せ部の接合状態に関する特性としては、当該突合せ部の表面温度や表面残留応力が例示される。
【００３０】
請求項１０の発明は、請求項１又は３記載の摩擦撹拌接合法において、第１前押さえローラと第２前押さえローラとは別体であり、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合部材に突合せ方向の力が付与されるように、接合部材の表面に平行な面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させた状態で、前記突合せ接合を行うものである。
【００３１】
この場合には、第１前押さえローラと第２前押さえローラとが別体であることにより、もし仮に、両接合部材のうち少なくとも一方の接合部材の肉厚が接合方向と平行な方向において変動している場合であっても、当該接合部材をしっかりと押さえることができるようになる。また、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合部材に突合せ方向の力が付与されるように、接合部材の表面に平行な面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させることにより、両接合部材が突合せ部において強く密着するようになる。そしてこの密着状態で突合せ接合が行われることにより、良好な接合部が形成されるようになる。
【００３２】
請求項１１の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、第１前支持ローラと第２前支持ローラとに分割された前支持ローラを用い、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び第２接合部材の接合方向前方側を、それぞれ、第１前支持ローラ及び第２前支持ローラによって裏面側から支持するとともに、第１前支持ローラ及び第２前支持ローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合部材に突合せ方向の力が付与されるように、接合部材の裏面に平行な面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させた状態で、前記突合せ接合を行うものである。
【００３３】
この場合には、第１前支持ローラ及び第２前支持ローラのうち少なくとも一方のローラの軸線を、接合部材に突合せ方向の力が付与されるように、接合部材の裏面に平行な面内で接合部材の突合せ方向に対して傾斜させることにより、両接合部材が突合せ部において強く密着するようになる。そしてこの密着状態で突合せ接合が行われることにより、良好な接合部が形成されるようになる。
【００３４】
請求項１２の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、第１後支持ローラと第２後支持ローラとに分割された後支持ローラを用い、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側及び第２接合部材の接合方向後方側を、それぞれ、第１後支持ローラ及び第２後支持ローラによって裏面側から支持した状態で、前記突合せ接合を行うものである。
【００３５】
この場合には、第１後支持ローラと第２後支持ローラとに分割された後支持ローラを用いることにより、当該後支持ローラの設計自由度が増大する。したがって、当該後支持ローラの第１後支持ローラ及び第２後支持ローラの相互配置変更や周速度の変更等を行うことによって、プローブ埋入位置に対する両接合部材の接合方向後方側において生じることのある両接合部材の蛇行運動を、防止又は抑制し得るようになるし、更には各接合部材の形状不良に対する矯正効果についても期待できるようになる。
【００３６】
請求項１３の発明は、上記請求項１〜３のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合法において、各接合部材に接合方向と平行な方向の張力を付与した状態で、前記突合せ接合を行うものである。
【００３７】
この場合には、各接合部材に接合方向と平行な方向の張力を付与することにより、接合部材の反り、捻れ、曲がり等の形状不良が矯正されるとともに、各接合部材の表面振動が抑制される。この状態で、突合せ接合が行われることにより、得られる突合せ接合継手の品質が向上する。
【００３８】
請求項１４の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラと、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向前方側を表面側から押さえる第２前押さえローラと、を備えていることを特徴としている。
【００３９】
この摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項１記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００４０】
請求項１５の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側を表面側から押さえる第１後押さえローラと、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向後方側を表面側から押さえる第２後押さえローラと、を備えていることを特徴としている。
【００４１】
この摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項２記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００４２】
請求項１６の発明は、厚さ方向に段差を表面側にて生じる態様で突き合わされるとともに、突合せ部に表面側から接合工具の回転しているプローブが埋入され、且つ裏面側から支持部材によって支持された２個の板状の第１及び第２接合部材を、突合せ部が順次プローブを通過するようにプローブに対して相対的に移動させることにより、両接合部材の突合せ接合を行うための摩擦撹拌接合装置であって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側を表面側から押さえる第１前押さえローラと、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向前方側を表面側から押さえる第２前押さえローラと、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側を表面側から押さえる第１後押さえローラと、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向後方側を表面側から押さえる第２後押さえローラと、を備えていることを特徴としている。
【００４３】
この摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項３記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００４４】
請求項１７の発明は、上記請求項１４〜１６のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合装置において、両接合部材の接合された突合せ部を表面側から押圧する、外周面がテーパ面からなる第３後押さえローラを備えているものである。
【００４５】
この場合には、上記請求項５記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００４６】
請求項１８の発明は、上記請求項１４又は１６記載の摩擦撹拌接合装置において、第１前押さえローラと第２前押さえローラとは別体であり、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線の、接合部材の突合せ方向に対する、接合方向に直交する面内における傾斜角を変更するための傾斜角変更装置を備えているものである。
【００４７】
この場合には、上記請求項８記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００４８】
請求項１９の発明は、上記請求項１８記載の摩擦撹拌接合装置において、両接合部材の接合された突合せ部の接合状態に関する特性を測定する測定装置と、測定装置で得られた測定値に基づいて傾斜角変更装置の動作を制御する制御装置と、を備えているものである。
【００４９】
この場合には、上記請求項９記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００５０】
請求項２０の発明は、請求項１４又は１６記載の摩擦撹拌接合装置において、第１前押さえローラと第２前押さえローラとは別体であり、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラのうち少なくとも一方のローラの軸線の、接合部材の突合せ方向に対する、接合部材の表面に平行な面内における傾斜角を変更するための傾斜角変更装置を備えているものである。
【００５１】
この場合には、上記請求項１０記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００５２】
請求項２１の発明は、上記請求項１４〜１６のいずれか１項記載の摩擦撹拌接合装置において、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側を裏面側から支持する第１前支持ローラと、プローブ埋入位置に対する第２接合部材の接合方向前方側を裏面側から支持する、第１前支持ローラとは別体の第２前支持ローラと、第１前支持ローラ及び第２前支持ローラのうち少なくとも一方のローラの軸線の、接合部材の突合せ方向に対する、接合部材の裏面に平行な面内における傾斜角を変更するための傾斜角変更装置と、を備えているものである。
【００５３】
この場合には、上記請求項１１記載の摩擦撹拌接合法を能率良く遂行できるようになる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００５５】
図１〜図７は、この発明の第１実施形態を示している。なお、この第１実施形態の摩擦撹拌接合法により接合された突合せ接合継手は、自動車のテーラードブランク材として用いられるものである。
【００５６】
図２において、（１）は薄肉の長尺平板状の第１接合部材、（２）は厚肉の長尺平板状の第２接合部材である。これら両接合部材（１）（２）は、いずれもアルミニウム又はその合金製のものである。
【００５７】
各接合部材（１）（２）は、図４に示すように、互いに並行な表面及び裏面を有するものであって、幅方向の一端面（1a）（2a）を突合せ面とするものであり、この端面（1a）（2a）は接合部材の表面及び裏面に対して略垂直に形成されている。そして、これら両接合部材（１）（２）は、裏面同士が面一に連なる態様にして幅方向の一端面（1a）（2a）同士が突き合わされており（その突合せ部（３））、このため、厚さ方向に両者の肉厚差に対応した段差を表面側にて生じている。図４において、（Ｎ）は各接合部材（１）（２）の突合せ方向を示している。この突合せ方向（Ｎ）は接合部材の幅方向と平行である。（４）は両接合部材（１）（２）の段部を示しており、（4a）はこの段部（４）のすみ部を示している。
【００５８】
そして、図２に示すように、この突合せ状態で両接合部材（１）（２）がその裏面側から後述する前後の支持ローラ（31）（32）によって水平状に支持されている。
【００５９】
さらに、各接合部材（１）（２）は、この支持状態のもとで、図１に示すようにテンションレベラーに備えられた前テンションローラ（70）及び後テンションローラ（70）によって、長さ方向に引っ張られており、これにより当該両接合部材（１）（２）に長さ方向の張力が付与されている。
【００６０】
図２において、（40）は摩擦撹拌接合用の接合工具である。この接合工具（40）は、径大の円柱状回転子（41）と、該回転子（41）の端面（41a）の回転中心部に回転軸線（Ｑ）上に沿って突出して一体に設けられた径小のピン状プローブ（42）と、を備えている。そして、この接合工具（40）のプローブ（42）が、回転軸線（Ｑ）を中心に回転している状態で、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）に表面側から埋入された状態に配置されている。さらに、この埋入状態において、図５に示すように回転軸線（Ｑ）は第１接合部材（１）（即ち、低位側の接合部材）側に傾斜された状態に配置されている。且つ、回転子（41）の端面（41a）は、これを突合せ部（３）から表面側に突出している第２接合部材（２）の肩部（2b）（即ち、高位側の接合部材の肩部）に圧接した状態に配置されている。図５において、Ｔは接合部材のプローブ埋入位置における表面の法線を示しており、θはこのＴに対する回転軸線（Ｑ）の第１接合部材（１）側への傾斜角を示している。
【００６１】
この接合工具（40）において、回転子（41）及びプローブ（42）は、ともに両接合部材（１）（２）よりも硬質で且つ接合時に発生する摩擦熱に耐え得る耐熱材料から形成されている。また、プローブ（42）の外周面には、摩擦熱にて軟化した両接合部材（１）（２）の肉を撹拌するための撹拌用凸部（図示せず）が螺旋状に形成されている。
【００６２】
図５において、Ｄは、回転子（41）の端面（41a）における外径を示している。この回転子（41）の端面（41a）の少なくとも外周縁部は、回転軸線（Ｑ）に直交する平面内に形成されており、この第１実施形態では回転子（41）の端面（41a）は平坦面からなる。なお、この発明では、回転子（41）の端面（41a）は、図示していないが外周縁部から回転中心部に向かって窪んだ形状になっていても良い。
【００６３】
而して、この第１実施形態では、図２に示すように、上述のように突合せ部（３）に表面側からプローブ（42）が埋入され且つ長さ方向の張力が付与された状態の両接合部材（１）（２）を、突合せ部（３）が順次プローブ（42）を通過するように、長さ方向に移動（その移動方向MD）させることによって、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）を接合しようとするものである。したがって、この第１実施形態では、両接合部材（１）（２）の移動方向MDとは反対の方向が接合方向（WD）となり、また各接合部材（１）（１）の長さ方向が接合方向（WD）と平行な方向となる。図２において、（3'）は、プローブ（42）により接合された両接合部材（１）（２）の突合せ部を示している。また、（Ｗ）は接合された突合せ部（3'）に形成された接合部を示している。
【００６４】
なお、この接合の際には、図３に示すように、接合工具（40）の回転軸線（Ｑ）は、接合方向後方側に僅かに傾けられており、これにより回転子（41）の端面（41a）の接合方向前方側の部分が両接合部材（１）（２）の表面から浮き上がった状態になっている。こうすることにより、両接合部材（１）（２）の表面に存在することのある微細凹凸への引っ掛かりを防止できるようになる。
【００６５】
まず、この第１実施形態の摩擦撹拌接合装置の構成について説明する。
【００６６】
図２において、（33）は所定長さを有する円柱状の裏当てローラである。この裏当てローラ（33）は、両接合部材（１）（２）の裏面側において、接合工具（40）のプローブ（42）に対向し且つ両接合部材（１）（２）に跨る態様にして配置されており、この裏当てローラ（33）によって両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）のプローブ埋入位置の裏面が受けられている。
【００６７】
（30）は支持部材である。この支持部材（30）は所定長さを有する円柱状の前支持ローラ（31）と、同じく所定長さを有する円柱状の後支持ローラ（32）と、を備えている。前支持ローラ（31）は、両接合部材（１）（２）の裏面側において、プローブ埋入位置に対する両接合部材（１）（２）の接合方向前方側に、該ローラ（31）の軸線が突合せ方向（Ｎ）と平行になり且つ両接合部材（１）（２）に跨る態様にして配置されている。また同じく、後支持ローラ（32）は、両接合部材（１）（２）の裏面側において、プローブ埋入位置に対する両接合部材（１）（２）の接合方向後方側に、該ローラ（32）の軸線が突合せ方向（Ｎ）と平行になり且つ両接合部材（１）（２）に跨る態様にして配置されている。そして、これら前支持ローラ（31）及び後支持ローラ（32）によって、それぞれ、プローブ埋入位置に対する両接合部材（１）（２）の接合方向前方側及び接合方向後方側が裏面側から支持されている。
【００６８】
この前後の支持ローラ（31）（32）及び裏当てローラ（33）は、図示しない回転駆動装置を備えている。そして、この駆動装置を作動させることによって、これらローラ（31）（32）（33）がその軸線を中心に互いに同一の周速度で回転駆動し得るように構成されており、これらローラ（31）（32）（33）は両接合部材（１）（２）を所定方向（MD）に移動させるための駆動ローラとしても機能するものとなされている。なお、この発明では、裏当てローラ（33）は回転自在なものであっても良い。また、両接合部材（１）（２）に駆動力を付与する駆動装置が別途、設置されている場合等には、前後の支持ローラ（31）（32）は、回転自在なものであっても良い。
【００６９】
さらに、この前後の支持ローラ（31）（32）のうち後支持ローラ（31）は、冷却ローラとしても機能するものとなされている。すなわち、後支持ローラ（31）の内部の外周面近傍には、周方向に並んだ複数個の冷却液流通路（35）が長さ方向に延びて設けられている。そして、これら冷却液流通路（35）内に冷却液（例えば冷却水）が流通されており、これにより当該後支持ローラ（32）の外周面が冷却された状態になっている。そして、支持時にこの後支持ローラ（32）の冷却された外周面に両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）の裏面が当接することで、当該突合せ部（3'）が裏面側から冷却されるものとなされている。
【００７０】
（11）は所定長さを有する径大の回転自在な円柱状第１前押さえローラ、（12）は所定長さを有する径小の回転自在な円柱状第２前押さえローラである。第１前押さえローラ（11）は、図２及び図４に示すように、第１接合部材（１）の表面側において、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側における前支持ローラ（31）の上方位置に、該ローラ（11）の軸線（P1）が第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）と平行になる態様にして配置されている。また同じく、第２前押さえローラ（12）は、第２接合部材（２）の表面側において、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側における前支持ローラ（31）の上方位置に、該ローラ（12）の軸線（P2）が第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）と平行になる態様にして配置されている。
【００７１】
この第１実施形態では、第１前押さえローラ（11）と第２前押さえローラ（12）とは、軸線同士が同一直線上に並び且つ端面同士が突き合わされた態様で一体化されている。この一体化ローラ（10）を第１実施形態では「前押さえローラ」を呼ぶ。
【００７２】
この前押さえローラ（10）において、第１前押さえローラ（11）の半径と第２押さえローラ（12）の半径との寸法差は、両接合部材（１）（２）の表面の段差（即ち、第１接合部材（１）の表面と第２接合部材（２）の表面との高低差）に一致している。
【００７３】
そして、第１前押さえローラ（11）によって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側の幅方向中間部から突合せ部直近部位までの領域が、表面側から厚さ方向に押さえられており、これにより第１接合部材（１）が当該領域で厚さ方向に拘束されている。また同じく、第２前押さえローラ（12）によって、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側の幅方向中間部から突合せ部直近部位までの領域が、表面側から厚さ方向に押さえられており、これにより第２接合部材（２）が当該領域にて厚さ方向に拘束されている。
【００７４】
一方、両接合部材（１）（２）は、このように前押さえローラ（10）によって押さえられることにより、その裏面が前支持ローラ（31）の外周面に押し付けられて当該両接合部材（１）（２）に移動方向（MD）の駆動力が付与されるものとなる。一方、この両接合部材（１）（２）の移動に伴い、第１及び第２前押さえローラ（11）（12）はその軸線（P1）（P2）を中心に定位置で一体に回転するものとなる。
【００７５】
（21）は所定長さを有する径大の回転自在な円柱状第１後押さえローラ、（22）は所定長さを有する径小の回転自在な円柱状第２後押さえローラである。第１後押さえローラ（21）は、図２及び図７に示すように、第１接合部材（１）の表面側において、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側における後支持ローラ（32）の上方位置に、該ローラ（21）の軸線が第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）と平行になる態様にして配置されている。また同じく、第２後押さえローラ（22）は、第２接合部材（２）の表面側において、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側における後支持ローラ（32）の上方位置に、該ローラ（22）の軸線が第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）と平行になる態様にして配置されている。
【００７６】
（23）は、外周面がテーパ面からなる回転自在な円錐台状の第３後押さえローラである。この第３後押さえローラ（23）は、両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）を表面側から押圧するためのものであって、両接合部材（１）（２）の表面側において、両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）における後支持ローラ（32）の上方位置に、該ローラ（23）の軸線が接合部材の突合せ方向（Ｎ）と平行になる態様にして配置されている。
【００７７】
この第１実施形態では、第１後押さえローラ（21）と第３後押さえローラ（23）と第２後押さえローラ（22）とは、軸線同士が同一直線上にこの順に並び且つ隣接するローラの端面同士が突き合わされた態様で一体化されている。この一体化ローラ（20）を第１実施形態では「後押さえローラ」と呼ぶ。
【００７８】
この後押さえローラ（20）において、第１後押さえローラ（21）の半径と第２後押さえローラ（22）の半径との寸法差は、両接合部材（１）（２）の表面の段差に一致している。さらに、第１後押さえローラ（21）の外周面と第２後押さえローラ（22）の外周面とが、第３後押さえローラ（23）の外周面を介して連接されている。
【００７９】
そして、第１後押さえローラ（21）によって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側の幅方向中間部から接合された突合せ部近傍部までの領域が、表面側から厚さ方向に押さえられており、これにより第１接合部材（１）が当該領域にて厚さ方向に拘束されている。また同じく、第２後押さえローラ（22）によって、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側の幅方向中間部から接合された突合せ部近傍部までの領域が、表面側から厚さ方向に押さえられており、これにより第２接合部材（２）が当該領域にて厚さ方向に拘束されている。さらに、第３後押さえローラ（23）によって、両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）が表面側から厚さ方向に押圧されている。
【００８０】
さらに、第３後押さえローラ（23）の内部の外周面近傍には、図２に示すように、周方向に並んだ複数個の冷却液流通路（25）が、第１後押さえローラ（21）と第２後押さえローラ（22）とに跨がって長さ方向に延びて設けられている。そして、この冷却液流通路（25）内に冷却液（例えば冷却水）が流通されており、これにより第３後押さえローラ（23）の外周面が冷却された状態になっている。そして、押圧時にこの第３後押さえローラ（23）の冷却された外周面が両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）の表面に当接することで、当該突合せ部（3'）が表面側から冷却されるものとなされている。
【００８１】
一方、両接合部材（１）（２）は、このように後押さえローラ（20）によって押さえられることにより、その裏面が後支持ローラ（32）の外周面に押し付けられて当該両接合部材（１）（２）に移動方向（MD）の駆動力を付与されるものとなる。一方、この両接合部材（１）（２）の移動に伴い、第１〜第３前押さえローラ（21）（22）（23）はその軸線を中心に定位置で一体に回転するものとなる。
【００８２】
次に、この第１実施形態の摩擦撹拌接合法の接合手順について説明する。
【００８３】
まず、テンションローラ（70）（70）によって接合方向（WD）と平行な方向（即ち長さ方向）の張力が付与された状態の両接合部材（１）（２）に対し、第１前押さえローラ（11）によって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側の幅方向中間部から突合せ部直近部位までの領域を表面側から押さえ、これにより第１接合部材（１）を当該領域にて厚さ方向に拘束する。また同じく、第２前押さえローラ（12）によって、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側の幅方向中間部から突合せ部直近部位までの領域を表面側から押さえ、これにより第２接合部材（２）を当該領域にて厚さ方向に拘束する。
【００８４】
両接合部材（１）（２）がこのように押さえられることにより、各接合部材（１）（２）の捻れが矯正され、これにより両接合部材（１）（２）が突合せ部（３）において密着するようになり、その結果、突合せ部（３）に隙間が発生しなくなる。そして、両接合部材（１）（２）は、この密着状態のままで前支持ローラ（31）の駆動力を受けて移動される。
【００８５】
一方、所定の時点で、接合工具（40）の回転子（41）を回転させてプローブ（42）を回転させる。そして、回転軸線（Ｑ）を第１接合部材（１）側に傾斜させた状態で、回転しているプローブ（42）を両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）に表面側から埋入した状態に配置する。更に、回転子（41）の端面（41a）を第２接合部材（２）の肩部（2b）に圧接した状態に配置する。なお、プローブ（42）の突合せ部（３）への埋入は、両接合部材（１）（２）の長さ方向の一端面から行っても良い。
【００８６】
突合せ部（３）にプローブ（42）が埋入された両接合部材（１）（２）は、プローブ（42）の回転により発生する摩擦熱と、回転子（41）の端面（41a）と第２接合部材（２）の肩部（2b）との摺動に伴い発生する摩擦熱とによって、プローブ（42）との接触部分近傍において軟化するとともに、第２接合部材（２）の肩部（2b）が回転子（41）の端面（41a）からの圧接力を受けてその表面が傾斜面になるように塑性変形される。更にこの塑性変形によって、当該肩部（2b）の肉の一部が両接合部材（１）（２）の段部（４）のすみ部（4a）内に充填される。
【００８７】
そして、こうして肩部（2b）の肉の一部がすみ部（4a）内に充填されながら、摩擦熱にて軟化した両接合部材（１）（２）の肉が、プローブ（42）の回転力を受けて撹拌混合されるとともに、両接合部材（１）（２）の移動に伴って該プローブ（42）の通過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を失って冷却固化され、もって両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）がプローブ通過部位にて次々に接合されていく。このとき、接合工具（40）の回転軸線（Ｑ）は上述したように第１接合部材（１）側に傾斜しており、且つ第２接合部材（２）の肩部（2a）の肉の一部がすみ部（4a）内に充填されることから、接合された突合せ部（3'）の表面は、図６に示すように第１接合部材（１）の表面と第２接合部材（２）の表面とに跨る傾斜面に形成されるようになる。更に、この接合された突合せ部（3'）の表面には、バリ等の微細な凹凸が形成されている。
【００８８】
こうして突合せ部（３）をプローブ（42）により接合しながら両接合部材（１）（２）を移動させてこれを後支持ローラ（１）と第１〜第３支持ローラ（21）（22）（23）との間に通す。そして、第１後押さえローラ（21）によって、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側の幅方向中間部から接合された突合せ部近傍部までの領域を表面側から押さえ、これにより第１接合部材（１）を当該領域にて厚さ方向に拘束する。また同じく、第２前押さえローラ（22）によって、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側における幅方向中間部から接合された突合せ部近傍部までの領域を表面側から押さえ、これにより第２接合部材（２）を当該領域にて厚さ方向に拘束する。更に、第３後押さえローラ（23）によって、接合された突合せ部（3'）を表面側から押圧する。
【００８９】
こうして両接合部材（１）（２）が押さえられることにより、各接合部材（１）（２）の捻れ及び反りが矯正されるようになる。更に、第３後押さえローラ（３）の外周面はテーパ面からなるので、接合された突合せ部（3'）がこの第３後押さえローラ（23）によって押圧されることにより、当該突合せ部（3'）が加圧されてその表面が図７に示すように緩やかな傾斜面に形成されるようになる。更にこれと同時に、当該突合せ部（3'）の表面に形成されたバリ等の微細凹凸が加圧除去され、これにより当該突合せ部（3'）の表面は緩やかな傾斜面の状態のままで平滑化されるようになる。また、こうして押圧されることにより、当該突合せ部（3'）の表面に生じる引張残留応力が圧縮残留応力に変換されるようになる。
【００９０】
ここで、この発明において、図７に示すように、第３後押さえローラ（23）の外周面の幅及びテーパ角をそれぞれａ及びφとすると、幅ａは接合工具（40）の回転子（41）の端面（41a）における外径Ｄよりも大寸に設定されており（即ち、ａ＞Ｄ）、且つ、テーパ角φは法線Ｔに対する回転軸線（Ｑ）の第１接合部材（１）側への傾斜角θよりも小寸に設定されている（即ち、φ＜θ）。このように設定することにより、接合された突合せ部（3'）の表面を、所望する勾配をもった傾斜面に確実に形成できるようになり、更には前記微細凹凸を確実に加圧除去できるようになる。
【００９１】
更に、接合された突合せ部（3'）の表面が押圧時に第３後押さえローラ（23）の冷却された外周面に当接することで、当該突合せ部（3'）がその表面側から冷却されて焼入れ状態になる。この結果、接合強度が向上し、更には接合された突合せ部（3'）に生じることのある過剰な熱が冷却除去されて良好な接合部（Ｗ）が形成されるようになる。更には、接合された突合せ部（3'）の裏面が後支持ローラ（32）の冷却された外周面に当接することで、当該突合せ部（3'）がその裏面側からも冷却されて焼入れ状態になる。この結果、接合強度が更に向上するようになる。
【００９２】
なお、この発明では、裏当てローラ（33）の外径をｂとすると（図３参照）、外径ｂは接合工具（40）の回転子（41）の端面（41a）における外径Ｄと等しいか、あるいはＤよりも大寸に設定されている（即ちｂ≧Ｄ）。このように設定することにより、摩擦熱にて軟化した両接合部材（１）（２）の肉を確実に裏面側から受けることができるようになる。
【００９３】
而して、以上の摩擦撹拌接合法では、接合の際に、プローブ埋入位置に対する各接合部材（１）（２）の接合方向前方側が押さえられ、且つ、プローブ埋入位置に対する各接合部材（１）（２）の接合方向後方側が押さえられているから、各接合部材（１）（２）の反りや捻れを確実に矯正することができる。そして、この状態で、突合せ接合が行われるから、接合欠陥や熱歪みの発生を確実に防止又は抑制することができる。しかも、プローブ埋入位置に対する各接合部材（１）（２）の接合方向前方側の突合せ部直近部位を押さえた状態で、突合せ接合が行われるので、各接合部材（１）（２）の突き合わされる端部をしっかりと押さえることができて、接合欠陥や熱歪みの発生をより確実に防止又は抑制することができるようになる。
【００９４】
その上、両接合部材（１）（２）には接合方向（WD）と平行な方向の張力が付与されているので、各接合部材（１）（２）の反り、捻れ、曲がり等の形状不良をより一層確実に矯正できるようになるし、各接合部材（１）（２）の表面振動も抑制できるようになる。このため、接合欠陥や熱歪みの発生をより一層確実に防止又は抑制できるようになる。
【００９５】
しかも、この摩擦撹拌接合法においては、第１前押さえローラ（11）と第２前押さえローラ（12）は一体構成されているので、これらローラを支持するための支持治具の構造を簡素化することができる。
【００９６】
更に、この摩擦撹拌接合法で得られた突合せ接合継手は、接合された突合せ部（3'）が焼入れ状態になっているので、高い接合強度を有するものとなっている。しかも、接合された突合せ部（3'）の表面が、第１接合部材（１）の表面と第２接合部材（２）の表面とに跨る傾斜面に形成されているので、段部（４）に生じる応力集中を緩和し得るものとなっており、したがって優れた強度的信頼性を有するものとなっている。更には、接合された突合せ部（3'）の表面は、傾斜面の状態のままでバリ等の微細凹凸が加圧除去されて平滑化されているので、表面状態も良好である。このため、突合せ接合継手に対して塗装を行う場合であっても、接合された突合せ部（3'）の表面に塗膜を良好に形成することができるようになる。
【００９７】
図９〜図１５はこの発明の第２実施形態を示している。これらの図には、上記第１実施形態と同じ構成要素に同一の符号が付されており、以下、この第２実施形態を上記第１実施形態との相異点を中心に説明する。
【００９８】
この第２実施形態では、前押さえローラ（10）は、図９及び図１０に示すように、第１前押さえローラ（11）と第２前押さえローラ（12）とに分割構成されたものであり、すなわち第１前押さえローラ（11）と第２前押さえローラ（12）とは別体のものである。これらローラ（11）（12）の外径は同一寸法に設定されている。
【００９９】
図１１及び図１２において、（60a）は、第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対する第１前押さえローラ（11）の軸線（P1）の、第１接合部材（１）の表面に平行な面内における傾斜角（α1）を変更するための傾斜角変更装置である。この傾斜角変更装置（60a）は、更に、図１４に示すように、第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対する第１前押さえローラ（11）の軸線（P1）の、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β1）を変更するための機能をも具備している。そして、この傾斜角変更装置（60a）に第１前押さえローラ（11）が接続されており、この傾斜角変更装置（11）が作動することで傾斜角（α1）や傾斜角（β1）が変更されるものとなされている。更にこの傾斜角変更装置（60a）には、該傾斜角変更装置（60a）の動作を制御する後述する制御装置（61a）が接続されている。
【０１００】
（50）は、両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）の表面温度を測定するための温度測定装置（例えば放射温度計）である。この温度測定器（50）は、図９に示すように両接合部材（１）（２）の表面側におけるプローブ埋入位置と第３後押さえローラ（23）との間の位置に配置されている。
【０１０１】
（61a）は、温度測定装置（50）で得られた測定値に基づいて第１前押さえローラ用傾斜角変更装置（60a）の動作を制御する制御装置である。この制御装置（61a）は温度測定装置（50）に接続されている。
【０１０２】
一方、（60b）は、第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）に対する第２前押さえローラ（12）の軸線（P2）の、第２接合部材（２）の表面に平行な面内における傾斜角（α2）を変更するための傾斜角変更装置である。この傾斜角変更装置（60b）は、更に、図１４に示すように、第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）に対する第２前押さえローラ（12）の軸線（P2）の、接合方向（WD）に直交する面内における傾斜角（β2）を変更するための機能をも具備している。そして、この傾斜角変更装置（60b）に第２前押さえローラ（12）が接続されており、この傾斜角変更装置（60b）が作動することで傾斜角（α2）や傾斜角（β2）が変更されるものとなされている。
【０１０３】
（61b）は、温度測定装置（50）で得られた測定値に基づいて第２前押さえローラ用傾斜角変更装置（60b）の動作を制御する制御装置である。この制御装置（61b）は温度測定装置（50）に接続されている。
【０１０４】
さらに、この摩擦撹拌接合装置においては、前支持ローラ（31）は、図９に示すように、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側を裏面側から支持する第１前支持ローラ（31a）と、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向前方側を裏面側から支持する第２前支持ローラ（31b）とに分割構成されたものであり、すなわち第１前支持ローラ（31a）と第２前支持ローラ（31b）とは別体のものである。これらローラ（31a）（31b）の外径は同一寸法に設定されている。そして、第１前支持ローラ（31a）及び第２前支持ローラ（31b）によって、それぞれ、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向前方側及び第２接合部材（２）の接合方向前方側が裏面側から支持されている。
【０１０５】
（65a）は、第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対する第１前支持ローラ（31a）の軸線（S1）の、第１接合部材（１）の裏面に平行な面内における傾斜角（γ1）を変更するための傾斜角変更装置である。そして、この傾斜角変更装置（65a）に第１前支持ローラ（31a）が接続されており、この傾斜角変更装置（65a）が作動することで図１３に示すように傾斜角（γ1）が変更されるものとなされている。
【０１０６】
（65b）は、第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）に対する第２前支持ローラ（32b）の軸線（S2）の、第２接合部材（２）の裏面に平行な面内における傾斜角（γ2）を変更するための傾斜角変更装置である。そして、この傾斜角変更装置（65b）に第２前支持ローラ（31b）が接続されており、この傾斜角変更装置（65b）が作動することで図１３に示すように傾斜角（γ2）が変更されるものとなされている。
【０１０７】
而して、この第２実施形態では、第１前押さえローラ（11）は、図１０に示すように、突合せ部（３）側の端部が該端部とは反対側の端部よりも接合方向前方側に位置した態様にして、第１接合部材（１）の表面と平行な面内で該ローラ（11）の軸線（P1）を第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で配置されている。このように第１前押さえローラ（11）を配置することにより、第１接合部材（１）には、移動方向（MD）の力に加えて更に突合せ方向（Ｎ）の力が付与されるようになる。また同じく、第２前押さえローラ（12）は、突合せ部（３）側の端部が該端部とは反対側の端部よりも接合方向前方側に位置した態様にして、第２接合部材（２）の表面と平行な面内で該ローラ（12）の軸線（P2）を第２接合部材（２）の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で配置されている。
【０１０８】
このように第１前押さえローラ（11）及び第２前押さえローラ（12）を配置することにより、両接合部材（１）（２）の移動に伴い当該両接合部材（１）（２）は突合せ部（３）において強く密着するようになり、この状態で所定方向（MD）に移動するものとなる。
【０１０９】
更に両接合部材（１）（２）を強く密着させるために、この第２実施形態では、図１０に示すように、第１前支持ローラ（31a）は、突合せ部（３）側の端部が該端部とは反対側の端部よりも接合方向前方側に位置した態様にして、第１接合部材（１）の裏面と平行な面内で該ローラ（31a）の軸線（S1）を第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で配置されている。第２前支持ローラ（31b）についてもこれと同様に配置されている。
【０１１０】
而して、この第２実施形態では、両接合部材（１）（２）が強く密着した状態で突合せ接合が行われるようになるため、良好な接合部（Ｗ）を形成できるようになるし、両接合部材（１）（２）の移動中に突合せ部（３）が開いてしまう不具合を防止できるようになる。
【０１１１】
さらに、前押さえローラ（10）は、第１前押さえローラ（11）と第２前押さえローラ（12）とに分割構成されているので、もし仮に各接合部材（１）（２）の肉厚が長さ方向において寸法公差内で変動している場合であっても、各接合部材（１）（１）をしっかりと押さえることができる。
【０１１２】
さらに、この第２実施形態では、図１５に示すように、後支持ローラ（32）は、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側を裏面側から支持する第１後支持ローラ（32a）と、プローブ埋入位置に対する第２接合部材（２）の接合方向後方側を裏面側から支持する第２後支持ローラ（32b）とに分割構成されている。これらローラ（32a）（32b）の外径は同一寸法に設定されている。そして、第１後支持ローラ（32a）及び第２後支持ローラ（32b）によって、それぞれ、プローブ埋入位置に対する第１接合部材（１）の接合方向後方側及び第２接合部材（２）の接合方向後方側が裏面側から支持されている。
【０１１３】
このように後支持ローラ（32）として、第１後支持ローラ（32a）と第２後支持ローラ（32b）とに分割されたものを用いることにより、当該後支持ローラ（32）の設計自由度が増大するようになる。このため、第１後支持ローラ（32a）や第２後支持ローラ（32b）の配置を変更したり周速度を変更したりすることによって、プローブ埋入位置に対する両接合部材（１）（２）の接合方向後方側において生じることのある両接合部材（１）（２）の蛇行運動を、防止又は抑制し得るようになり、更には、各接合部材（１）（２）の形状不良に対する矯正効果についても期待できるようになる。
【０１１４】
図１６は、この第２実施形態の一変形例を示している。この変形例では、第１前押さえローラ（11）は、突合せ部（３）側の端部が該端部とは反対側の端部よりも上側に位置した態様にして、接合方向（WD）に直交する面内で該ローラ（11）の軸線（P1）を第１接合部材（１）の突合せ方向（Ｎ）に対して傾斜させた状態で配置されている。そして、この状態のままで第１接合部材（１）を押圧するものとなされている。第２前押さえローラ（12）についてもこれと同様に配置されている。
【０１１５】
而して、この変形例では、次のようにして突合せ接合が行われる。すなわち、両接合部材（１）（２）の接合された突合せ部（3'）の表面温度を温度測定装置（50）により測定し、該温度測定装置（50）で得られた測定値に基づいて、制御装置（61a）（61b）を介して傾斜角変更装置（60a）（60b）を作動させて傾斜角（β1）（β2）をそれぞれ所定の値に変更しながら、突合せ接合が行われる。
【０１１６】
この突合せ接合法においては、接合された突合せ部（3'）の表面温度が所定温度よりも高い又は低い場合には、接合欠陥や熱歪みが発生し易くなるので、温度測定装置（50）で得られた測定値に基づいて傾斜角（β1）（β2）のうち少なくとも一方を変更する。これにより、接合部材（１）（２）が受ける当該ローラからの押圧力を、突合せ方向（Ｎ）において変化させ得るようになる。したがって、接合中に傾斜角（β1）（β2）を適宜変更することにより、接合欠陥や熱歪みの発生を確実に防止又は抑制し得るようになる。このように、この変形例では接合欠陥や熱歪みの発生を防止又は抑制しながら、突合せ接合を行えるようになり、このため、接合欠陥や熱歪みの防止作業又は抑制作業を能率良く行えるようになる。
【０１１７】
なお、この第２実施形態及びその変形例では、接合された突合せ部（3'）の接合状態に関する特性として、当該突合せ部（3'）の表面温度が例示されているが、この発明では、この他に、例えば当該突合せ部（3'）の表面残留応力について任意の測定装置により測定しこの測定値に基づいて傾斜角（β1）（β2）を変更しても良い。
【０１１８】
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々に設定変更可能である。
【０１１９】
例えば、上記第１及び第２実施形態では、いずれも、接合工具（40）のプローブ（42）の位置を固定しておき、突合せ部（３）が順次プローブ（42）を通過するように両接合部材（１）（２）を移動させることにより、突合せ接合を行う場合について示しているが、この発明では、この他に、両接合部材（１）（２）の位置を固定しておき、プローブ（42）を突合せ部（３）に埋入してこれを突合せ部（３）に沿って移動させることにより、突合せ接合を行うものであっても良い。
【０１２０】
また、後押さえローラ（20）は、第１後押さえローラ（21）と第２後押さえローラ（22）と第３後押さえローラ（23）とに分割構成されていても良い。
【０１２１】
また、前押さえローラ（10）や後押さえローラ（20）は、接合部材（１）（２）に移動方向（MD）の駆動力を付与する駆動ローラとしても機能するように構成されていても良いし、周速度制御機構を備えたものであっても良い。
【０１２２】
【実施例】
次に、この発明の具体的実施例を示す。
【０１２３】
長尺平板状のアルミニウム合金製第１接合部材（材質：Ａ５０５２−Ｏ、寸法：長さ１０００×幅１００×厚さ２ｍｍ）と、同じく長尺平板状のアルミニウム合金製第２接合部材（材質：Ａ５０５２−Ｏ、寸法：長さ１０００×幅１００×厚さ３ｍｍ）とを準備した。
【０１２４】
接合工具（40）として、回転子（41）の端面（41a）における外径Ｄが９ｍｍ、プローブ（42）の回転子端面（41a）からの突出長さが２．３ｍｍで且つ該プローブ（42）がＭ３のネジの軸部からなるものを準備した。
【０１２５】
前押さえローラ（10）として、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示したものを準備するとともに、後押さえローラ（20）として、図８（Ｃ）〜（Ｅ）に示したものを準備した。各ローラの構成は次の通りである。
【０１２６】
図８（Ａ）に示した前押さえローラ（10A）は、従来例で用いられたものと同じく円柱状のものであって、突合せ部を跨ぐ態様にして配置されるものである。
【０１２７】
図８（Ｂ）に示した前押さえローラ（10B）は、上記第１実施形態で用いられたもの（10）と同一構成である。
【０１２８】
図８（Ｃ）に示した後押さえローラ（20C）は、従来例で用いられたものと同じく円柱状のものである。
【０１２９】
図８（Ｄ）に示した後押さえローラ（20D）は、上記第１実施形態で用いられたもの（20）と同一構成である。
【０１３０】
図８（Ｅ）に示した後押さえローラ（20E）は、第１後押さえローラ（11）と第２後押さえローラ（12）とが第２後押さえローラ（12）の径よりも径小の連結用棒状軸部（24）を介して一体に連結されたものであり、つまり接合された突合せ部（3'）を押圧するための第３後押さえローラを有していないものである。そして、この後押さえローラ（20E）は、接合された突合せ部を跨ぐ態様にして配置されるものである。
【０１３１】
＜実施例１＞
図８（Ｂ）に示した前押さえローラ（10B）と、図８（Ｄ）に示した後押さえローラ（20D）とを用い、上記第１実施形態で示したように第１接合部材（１）の裏面と第２接合部材（２）の裏面とが面一に連なる態様で両接合部材（１）（２）の幅方向の一端面（1a）（2b）同士を突き合わせ、この突合せ部（３）を上記第１実施形態の接合手順に従って全長に亘って接合した。なお、この接合では、接合工具（40）の回転子（41）の回転数を１０００ｒｐｍ、接合速度を７００ｍｍ／ｍｉｎ、接合工具（40）の回転軸線（Ｑ）の第１接合部材（１）側への傾斜角θを５°の条件で接合を行った。
【０１３２】
＜実施例２＞
図８（Ｂ）に示した前押さえローラ（10B）と、図８（Ｃ）に示した後押さえローラ（20C）とを用いて、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）を全長に亘って接合した。他の接合条件は上記実施例１と同じである。
【０１３３】
＜実施例３＞
図８（Ａ）に示した前押さえローラ（10A）と、図８（Ｄ）に示した後押さえローラ（20D）とを用いて、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）を全長に亘って接合した。他の接合条件は上記実施例１と同じである。
【０１３４】
＜実施例４＞
図８（Ａ）に示した前押さえローラ（10A）と、図８（Ｅ）に示した後押さえローラ（20E）とを用いて、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）を全長に亘って接合した。他の接合条件は上記実施例１と同じである。
【０１３５】
＜比較例＞
図８（Ａ）に示した前押さえローラ（10A）と、図８（Ｃ）に示した後押さえローラ（20C）とを用いて、両接合部材（１）（２）の突合せ部（３）を全長に亘って接合した。他の接合条件は上記実施例１と同じである。
【０１３６】
以上の実施例１〜４及び比較例で得られた突合せ接合継手について、接合された突合せ部の表面状態を肉眼にて調べ、また熱歪み量を調べた。この結果を表１に示す。
【０１３７】
【表１】
0004668437.tif 000002
【０１３８】
なお、同表１中の熱歪み量については、得られた突合せ接合継手を平坦面上に載置し、該突合せ接合継手の最大反り量を熱歪み量として示している。
【０１３９】
同表１に示すように、比較例では、熱歪み量が１０ｍｍであり、極めて大きな熱歪みが発生することが分かった。これに対して、実施例１〜４では、いずれも熱歪み量が５ｍｍ以下であり、熱歪みの発生を抑制できることが分かった。特に実施例１及び２では、熱歪み量が３ｍｍであり、熱歪みの発生をより一層抑制できることが分かった。
【０１４０】
また、比較例では、接合された突合せ部に未接合部が発生しており、良好な接合部を形成できないことが分かった。これに対して、実施例１〜４では、未接合部が生じておらず、良好な接合部を形成できることが分かった。
【０１４１】
また、実施例２、４及び比較例では、接合された突合せ部の表面には、バリ等の微細な凹凸が形成されていたが、実施例１及び３では、このような微細凹凸が形成されることなく傾斜面の状態のままで平滑化されており、したがって表面状態の極めて良好な接合部を形成できることが分かった。
【０１４２】
【発明の効果】
上述の次第で、請求項１の発明に係る摩擦撹拌接合法は、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び第２接合部材の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラによって表面側から押さえながら、突合せ接合を行うことを特徴としているので、この摩擦撹拌接合法によれば、各接合部材が接合中に不本意に動いてしまう不具合を防止することができ、更には各接合部材の捻れ等の形状不良を矯正することができる。このため、接合欠陥や熱歪みの発生を防止又は抑制できるようになって、高品質の突合せ接合継手を得ることができる。
【０１４３】
請求項２の発明に係る摩擦撹拌接合法は、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側及び第２接合部材の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ及び第２後押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うことを特徴としているので、この摩擦撹拌接合法についても上記請求項１の発明と同様の効果を奏し得る。
【０１４４】
請求項３の発明に係る摩擦撹拌接合法は、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向前方側及び第２接合部材の接合方向前方側を、それぞれ、第１前押さえローラ及び第２前押さえローラによって表面側から押さえるとともに、プローブ埋入位置に対する第１接合部材の接合方向後方側及び第２接合部材の接合方向後方側を、それぞれ、第１後押さえローラ及び第２後押さえローラによって表面側から押さえながら、前記突合せ接合を行うことを特徴としているから、この摩擦撹拌接合法によれば、各接合部材が接合中に不本意に動いてしまう不具合を確実に防止又は抑制することができ、更には各接合部材の捻れや反り等の形状不良を確実に矯正することができる。このため、接合欠陥や熱歪みの発生を確実に防止又は抑制できるようになって、より高品質の突合せ接合継手を得ることができる。
【０１４５】
請求項４の発明の場合には、各接合部材をしっかりと押さえることができるようになり、このため、接合欠陥や熱歪みの発生をより確実に防止又は抑制することができ、もってより一層高品質な突合せ接合継手を得ることができる。
【０１４６】
請求項５の発明の場合には、接合された突合せ部の表面を傾斜面に形成することができる。したがって、段部に生じる応力集中を緩和し得る突合せ接合継手を得ることができる。更には、当該突合せ部の表面に生じる引張残留応力を圧縮残留応力に変換することができ、このため、得られる突合せ接合継手の耐久性を向上させることができる。しかも、当該突合せ部の表面に形成されることのあるバリ等の微細凹凸が、第３後押さえローラからの押圧力を受けることで加圧除去されるようになり、このため、接合された突合せ部の表面を傾斜面の状態のままで平滑化することができる。このため、例えば、塗装の際に生じることのある、微細凹凸による塗膜欠陥の発生を防止することができて、当該突合せ部の表面に塗膜を良好に形成できるようになる。
【０１４７】
請求項６及び請求項７の発明の場合には、接合された突合せ部を焼入れ状態にすることができて、接合強度を向上させることができる。更には、当該突合せ部に生じた過剰な熱を除去できるため、良好な接合部を形成することができる。
【０１４８】
請求項８の発明の場合には、もし仮に、両接合部材のうち少なくとも一方の接合部材の肉厚が接合方向と平行な方向において変動している場合であっても、当該接合部材をしっかりと押さえることができる。さらに、接合部材が受ける当該ローラからの押圧力を、突合せ方向において変化させることができるから、接合欠陥や熱歪みの発生を確実に防止又は抑制することができる。
【０１４９】
請求項９の発明の場合には、接合不良や熱歪みの抑制作業又は防止作業を能率良く行うことができる。
【０１５０】
請求項１０の発明の場合には、もし仮に、両接合部材のうち少なくとも一方の接合部材の肉厚が接合方向と平行な方向において変動している場合であっても、当該接合部材をしっかりと押さえることができる。さらに、両接合部材が強く密着した状態で突合せ接合が行われるようになるため、良好な接合部を形成することができる。
【０１５１】
請求項１１の発明の場合には、両接合部材が強く密着した状態で突合せ接合が行われるようになるため、良好な接合部を形成することができる。
【０１５２】
請求項１２の発明の場合には、後支持ローラの設計自由度を増大させることができる。したがって、例えば、当該後支持ローラの第１後支持ローラ及び第２後支持ローラの相互配置を変更したり周速度を変更したりすることによって、プローブ埋入位置に対する両接合部材の接合方向後方側において生じることのある両接合部材の蛇行運動を、防止又は抑制することができる。更には、各接合部材の形状不良に対する矯正効果についても期待できるようになる。
【０１５３】
請求項１３の発明の場合には、各接合部材の反り、捻れ、曲がり等の形状不良をより一層確実に矯正することができるし、接合部材の表面振動を抑制することができ、このため、更に高品質の突合せ接合継手を得ることができる。
【０１５４】
請求項１４の発明に係る摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項１の発明に係る摩擦撹拌接合法を能率良く遂行することができる。
【０１５５】
請求項１５の発明に係る摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項２の発明に係る摩擦撹拌接合法を能率良く遂行することができる。
【０１５６】
請求項１６の発明に係る摩擦撹拌接合装置によれば、上記請求項３の発明に係る摩擦撹拌接合方を能率良く遂行することができる。
【０１５７】
請求項１７〜請求項２１の発明の場合には、それぞれ、上記請求項５、請求項８、請求項９、請求項１０及び請求項１１の発明に係る摩擦撹拌接合法を能率良く遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す側面図である。
【図２】両接合部材の接合途中の状態を示す、図１中のＡ部分の拡大斜視図である。
【図３】両接合部材の接合途中の状態を示す、図１中のＡ部分の拡大側面図である。
【図４】図２中のIV−IV線断面図である。
【図５】図２中のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図２中のVI−VI線断面図である。
【図７】図２中のVII−VII線断面図である。
【図８】実施例及び比較例で用いた押さえローラを示す図であって、（Ａ）及び（Ｂ）は前押さえローラの正面図、（Ｃ）〜（Ｅ）は後押さえローラの正面図である。
【図９】この発明の第２実施形態を示す、図２に対応する拡大斜視図である。
【図１０】プローブ埋入位置に対する両接合部材の接合方向前方側を示す平面図である。
【図１１】前押さえローラ及び前支持ローラの動作を説明するための、両接合部材の正面側から見た前押さえローラ及び前支持ローラの機構図である。
【図１２】前押さえローラの動作を説明するための、両接合部材の表面側から見た前押さえローラの機構図である。
【図１３】前支持ローラの動作を説明するための、両接合部材の表面側から見た前支持ローラの機構図である。
【図１４】前押さえローラ及び前支持ローラの動作を説明するための、両接合部材の正面側から見た前押さえローラ及び前支持ローラの機構図である。
【図１５】図９中のXV−XV線断面図である。
【図１６】第２実施形態の一変形例を示す、図４に対応する図である。
【図１７】従来の摩擦撹拌接合法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…第１接合部材
２…第２接合部材
３…突合せ部
3'…接合された突合せ部
10…前押さえローラ
11…第１前押さえローラ
12…第２前押さえローラ
20…後押さえローラ
21…第１後押さえローラ
22…第２後押さえローラ
23…第３後押さえローラ
30…支持部材
40…接合工具
42…プローブ
Ｗ…接合部
MD…両接合部材の移動方向
WD…接合方向
【図１】
0004668437.tif 000003
【図２】
0004668437.tif 000004
【図３】
0004668437.tif 000005
【図４】
0004668437.tif 000006
【図５】
0004668437.tif 000007
【図６】
0004668437.tif 000008
【図７】
0004668437.tif 000009
【図８】
0004668437.tif 000010
【図９】
0004668437.tif 000011
【図１０】
0004668437.tif 000012
【図１１】
0004668437.tif 000013
【図１２】
0004668437.tif 000014
【図１３】
0004668437.tif 000015
【図１４】
0004668437.tif 000016
【図１５】
0004668437.tif 000017
【図１６】
0004668437.tif 000018
【図１７】
0004668437.tif 000019