(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定長さを有する複数個の筒状の構成片（10、20、30）が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなり、且つ、長さ方向に貫通した中空部を有する、長さ方向に外径の異なる棒状材（A1）であって、
隣接する２個の第１及び第２構成片（10、20）において、第１構成片（10）の端部の外径は第２構成片（20）の端部の外径よりも大寸であり、且つ、第１構成片（10）の端部と第２構成片（20）の端部とが両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わされた状態で、該突合せ部（３）が摩擦撹拌接合によって接合されることにより、突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されていることを特徴とする、長さ方向に外径の異なる棒状材。
【請求項２】
第１構成片の内周面と第２構成片の内周面とが面一に連なっている請求項１記載の長さ方向に外径の異なる棒状材。
【請求項３】
所定長さを有する複数個の構成片（10、20、30）が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材（A2）であって、
隣接する２個の第１及び第２構成片（10、20）において、第１構成片（10）の端部の外径は第２構成片（20）の端部の外径よりも大寸であり、且つ、第１構成片（10）の端部の端面に形成された凹部内に第２構成片（20）の端部が嵌合された状態で、第１構成片（10）の端部が第２構成片（20）に摩擦撹拌接合によって接合されることにより、第１構成片（10）の端部の外周面がテーパ面状に形成されていることを特徴とする、長さ方向に外径の異なる棒状材。
【請求項４】
構成片は筒状であり、
棒状材は長さ方向に貫通した中空部を有している請求項３記載の長さ方向に外径の異なる棒状材。
【請求項５】
所定長さを有する複数個の筒状の構成片（10、20、30）が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなり、且つ、長さ方向に貫通した中空部を有する、長さ方向に外径の異なる棒状材（A1）の製造方法であって、
隣接する２個の構成片（10、20）として、端部の外径が大寸の第１構成片（10）と、端部の外径が小寸の第２構成片（20）とを準備するとともに、
径大の回転子（41）と、該回転子の端面（41a）に突出して設けられた径小のプローブ（42）とを有する摩擦撹拌接合用の接合工具（40）を準備し、
第１構成片（10）の端部と第２構成片（20）の端部とを両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わせ、
接合工具の回転軸線（Ｐ）を第２構成片（20）側に両構成片に対して相対的に傾斜させるとともに、突合せ部（３）中に接合工具の回転しているプローブ（42）を埋入し、且つ、接合工具の回転している回転子の端面（41a）を第１構成片（10）の端部の角部（10a）に押し付けた状態で、
プローブ（42）を突合せ部（３）に沿って両構成片に対して相対的に移動させることにより、突合せ部（３）を接合することを特徴とする、長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【請求項６】
第１構成片の端部と第２構成片の端部とを両構成片の外周面に段差を生じる態様で且つ両構成片の内周面が面一に連なる態様で突き合わせる請求項５記載の長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【請求項７】
中空部内に第１構成片と第２構成片とに跨がって嵌入された中子によって内周面から受けられた突合せ部中に、接合工具の回転しているプローブを埋入する請求項５又は６記載の長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【請求項８】
所定長さを有する複数個の構成片（10、20、30）が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材（A2）の製造方法であって、
隣接する２個の構成片（10、20）として、端部の外径が大寸の第１構成片（10）と、端部の外径が小寸の第２構成片（20）とを準備するとともに、
径大の回転子（41）と、該回転子の端面（41a）に突出して設けられた径小のプローブ（42）とを有する摩擦撹拌接合用の接合工具（40）を準備し、
第１構成片（10）の端部の端面に形成された凹部内に第２構成片（20）の端部を嵌合させることにより、両構成片の外周面に段差を生じさせ、
接合工具の回転軸線（Ｐ）を第２構成片（20）側に両構成片に対して相対的に傾斜させるとともに、嵌合部（４）中に接合工具の回転しているプローブ（42）を埋入し、且つ、接合工具の回転している回転子の端面（41a）を第１構成片（10）の端部の角部（10a）に押し付けた状態で、
プローブ（42）を嵌合部（４）に沿って両構成片に対して相対的に移動させることにより、第１構成片（10）の端部を第２構成片（20）に接合することを特徴とする、長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【請求項９】
構成片は筒状であり、
棒状材は長さ方向に貫通した中空部を有している請求項８記載の長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【請求項１０】
中空部内に第１構成片と第２構成片とに跨がって嵌入された中子によって内周面から受けられた嵌合部中に、接合工具の回転しているプローブを埋入する請求項９記載の長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長さ方向に外径の異なる棒状材及びその製造方法に関し、詳述すれば、例えば、支柱等のポールとしてあるいは流体輸送用の管として好適に用いられる、長さ方向に外径の異なる金属製棒状材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、長さ方向に外径の異なる支柱等のポールは、次のように製造されている。すなわち、所定長さを有し且つ外径の異なる複数個の構成片を準備し、これらを一列に並べるとともに、互いに隣接する構成片の端部同士を溶融溶接（ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接、レーザビーム溶接等）によって接合して両者を継ぎ合わせることにより、製造されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の製造方法では、接合手段として溶融溶接が採用されているので、溶接肉盛り部の表面が凹凸に形成されてしまい外観体裁が低下するという難点があった。この難点を解消するため、従来、溶接肉盛り部に対して切削加工等の仕上げ加工を施す必要があり、このため製造コストが高く付いていた。更には、溶融溶接によれば、溶接部やその近傍において疲労強度が低下するという難点があった。
【０００４】
この発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、優れた疲労強度等の強度的信頼性を有するとともに良好な外観体裁を有する、長さ方向に外径の異なる棒状材、及びこれを簡単に製造可能な棒状材の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、第１の発明に係る棒状材は、所定長さを有する複数個の構成片が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材であって、隣接する２個の第１及び第２構成片において、第１構成片の端部の外径は第２構成片の端部の外径よりも大寸であり、且つ、第１構成片の端部と第２構成片の端部とが両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わされた状態で、該突合せ部が摩擦撹拌接合によって接合されることにより、突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されていることを特徴としている。
【０００６】
この第１の発明では、隣接する２個の第１及び第２構成片において、第１構成片の端部の外径が第２構成片の端部の外径よりも大寸であることにより、棒状材に外径の異なる部位が形成されるようになる。
【０００７】
また、第１構成片の端部と第２構成片の端部とが両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わされた状態で、該突合せ部をもし仮に溶融溶接によって接合したとすると、接合された突合せ部に応力集中が生じるという不具合が発生する。これに対して、この第１の発明では、接合手段として摩擦撹拌接合を採用している。この摩擦撹拌接合によって突合せ部を接合することにより、突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されるようになる。このため、接合された突合せ部に生じることのある応力集中を緩和し得るようになって、棒状材の強度的信頼性が向上するようになる。さらに、上述したように突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されることから、段差が目立ち難くなり、この結果、全体の外観体裁が良好になる。
【０００８】
また、摩擦撹拌接合は、接合部の表面を滑らかに形成することが可能であることから、摩擦撹拌接合によって突合せ部を接合することにより、必ずしも接合部に対して仕上げ加工を行う必要がなくなるか、あるいは仕上げ加工が軽度ですむようになる。
【０００９】
また、摩擦撹拌接合は、固相接合の範疇に入り、接合に伴う熱歪み等の変形が極めて小さく、更には、接合材料の結晶を微細化し得て疲労強度を向上させ得るようになるという利点を有していることから、この摩擦撹拌接合によって突合せ部が接合されることにより、接合に伴う変形が防止又は抑制されるとともに、疲労強度が向上するようになる。この結果、棒状材の強度的信頼性が更に向上するようになる。
【００１０】
第２の発明に係る棒状材は、所定長さを有する複数個の構成片が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材であって、隣接する２個の第１及び第２構成片において、第１構成片の端部の外径は第２構成片の端部の外径よりも大寸であり、且つ、第１構成片の端部の端面に形成された凹部内に第２構成片の端部が嵌合された状態で、第１構成片の端部が第２構成片に摩擦撹拌接合によって接合されることにより、第１構成片の端部の外周面がテーパ面状に形成されていることを特徴としている。
【００１１】
この第２の発明は、上記第１の発明と同様の作用を奏し得る。更には、第１構成片の端部の端面に形成された凹部内に、第２構成片の端部が嵌合されることにより、これら両構成片が互いに強固に連結されるようになり、この結果、棒状材の機械的強度が向上するようになる。
【００１２】
第３の発明に係る棒状材の製造方法は、所定長さを有する複数個の構成片が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法であって、隣接する２個の構成片として、端部の外径が大寸の第１構成片と、端部の外径が小寸の第２構成片とを準備するとともに、径大の回転子と、該回転子の端面に突出して設けられた径小のプローブとを有する摩擦撹拌接合用の接合工具を準備し、第１構成片の端部と第２構成片の端部とを両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わせ、接合工具の回転軸線を第２構成片側に両構成片に対して相対的に傾斜させるとともに、突合せ部中に接合工具の回転しているプローブを埋入し、且つ、接合工具の回転している回転子の端面を第１構成片の端部の角部に押し付けた状態で、プローブを突合せ部に沿って両構成片に対して相対的に移動させることにより、突合せ部を接合することを特徴としている。
【００１３】
この第項３の発明は、上記第１の発明に係る棒状材を簡単に製造できるようになる。
【００１４】
すなわち、第１構成片の端部と第２構成片の端部とを、両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わせるとともに、該突合せ部を接合することにより、第１構成片と第２構成片とが継ぎ合わされ、この結果、長さ方向に外径の異なる棒状材が製造されるようになる。
【００１５】
また、第１構成片の端部と第２構成片の端部とが両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わされた状態で、該突合せ部をもし仮に溶融溶接によって接合したとすると、接合された突合せ部に応力集中が生じるという不具合が発生する。これに対して、この第３の発明では、接合手段として摩擦撹拌接合を採用している。そして、摩擦撹拌接合用の接合工具の回転軸線、回転子及びプローブを所定の状態に配置して、プローブを突合せ部に沿って両構成片に対して相対的に移動させることにより、該突合せ部がその外周面がテーパ面状に形成されるように接合されるようになる。この結果、接合された突合せ部に生じることのある応力集中が緩和されるようになり、もって棒状材の強度的信頼性が向上するようになる。さらに、上述したように突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されることから、段差が目立ち難くなり、この結果、全体の外観体裁が良好になる。
【００１６】
また、摩擦撹拌接合は、接合部の表面を滑らかに形成することが可能であることから、摩擦撹拌接合によって突合せ部を接合することにより、必ずしも接合部に対して仕上げ加工を行う必要がなくなるか、あるいは仕上げ加工が軽度で済むようになる。
【００１７】
また、摩擦撹拌接合は、固相接合の範疇に入り、接合に伴う熱歪み等の変形が極めて小さく、更には、接合材料の結晶を微細化し得て疲労強度を向上させ得るようになるという利点を有していることから、この摩擦撹拌接合によって突合せ部を接合することにより、接合に伴う変形が防止又は抑制されるとともに、疲労強度が向上するようになる。この結果、棒状材の強度的信頼性が更に向上するようになる。
【００１８】
第４の発明に係る棒状材の製造方法は、所定長さを有する複数個の構成片が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされてなる、長さ方向に外径の異なる棒状材の製造方法であって、隣接する２個の構成片として、端部の外径が大寸の第１構成片と、端部の外径が小寸の第２構成片とを準備するとともに、径大の回転子と、該回転子の端面に突出して設けられた径小のプローブとを有する摩擦撹拌接合用の接合工具を準備し、第１構成片の端部の端面に形成された凹部内に、第２構成片の端部を嵌合させることにより、両構成片の外周面に段差を生じさせ、接合工具の回転軸線を第２構成片側に両構成片に対して相対的に傾斜させるとともに、嵌合部中に接合工具の回転しているプローブを埋入し、且つ、接合工具の回転している回転子の端面を第１構成片の端部の角部に押し付けた状態で、プローブを嵌合部に沿って両構成片に対して相対的に移動させることにより、第１構成片の端部を第２構成片に接合することを特徴としている。
【００１９】
この第４の発明は、上記第３の発明と同様の作用を奏し得る。更には、第１構成片の端部の端面に形成された凹部内に第２構成片の端部が嵌合されることにより、これら両構成片が互いに強固に連結されるようになり、この結果、製造される棒状材の機械的強度が向上するようになる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１〜図３は、この発明（第１、３）の第１実施形態を示している。図１（イ）において、（A1）はこの第１実施形態に係る棒状材である。
【００２２】
この棒状材（A1）は、長さ方向に貫通した中空部（２）を有する横断面円形状の棒状中空材からなる。そして、この棒状材（A1）が所定長さに３個に分割構成されるとともに、これら３個の構成片（10）（20）（30）が長さ方向に一列に並んだ状態で継ぎ合わされて製造されている。これら３個の構成片（10）（20）（30）は、いずれも、所定長さを有する円筒状のものであって、アルミニウム又はその合金製であり、例えばＡ６０６１製のものである。これら３個の構成片（10）（20）（30）を説明の便宜上、基端から先端に向かって順に、第１構成片（10）、第２構成片（20）及び第３構成片（30）とする。
【００２３】
図２（イ）及び（ロ）に示すように、第１構成片（10）は長さ方向に均一な内径及び外径を有するものである。また同じく、第２構成片（20）は長さ方向に均一な内径及び外径を有しており、また第３構成片（30）も長さ方向に均一な内径及び外径を有している。更に、第１構成片（10）の端部の外径は第２構成片（20）の端部の外径よりも大寸であり、また第２構成片（20）の端部の外径は第３構成片（30）の端部の外径よりも大寸である。更に、これら第１〜第３構成片（10）（20）（30）の内径は互いに同寸に設定されている。また、第１構成片（10）の肉厚は第２構成片（20）の肉厚よりも厚く形成されており、更に第２構成片（20）の肉厚は第３構成片（30）の肉厚よりも厚くに形成されている。
【００２４】
そして、この棒状材（A1）では、図１及び図２に示すように、第１構成片（10）の端部と第２構成片（20）の端部とが同軸上に突き合わされており（３は突合せ部）、このため、この突合せ状態において、第１構成片（10）の内周面と第２構成片（20）の内周面とは面一に連なっており、且つ、両構成片（10）（20）の外周面に両者の外径寸法差に対応した段差を生じている。（５）は段部を示しており、（5a）はこの段部（５）のすみ部を示している。そして、この突合せ部（３）が摩擦撹拌接合により周方向に全周に亘って接合されることにより（Ｗは接合部）、第１構成片（10）と第１構成片（20）とが一体化されて継ぎ合わされている。
【００２５】
これと同じく、第２構成片（20）の端部と第３構成片（30）の端部とが同軸上に突き合わされており（３は突合せ部）、このため、両構成片（20）（30）の突合せ状態において、第２構成片（20）の内周面と第３構成片（30）の内周面とは面一に連なっており、且つ、両構成片（20）（30）の外周面に両者の外径寸法差に対応した段差を生じている。そして、この突合せ部（３）が摩擦撹拌接合によって周方向に全周に亘って接合されることにより（Ｗは接合部）、第２構成片（20）と第３構成片（30）とが一体化されて継ぎ合わされている。
【００２６】
次に、第１構成片（10）の端部と第２構成片（20）の端部との突合せ部（３）を接合した摩擦撹拌接合の接合方法について、図３（イ）及び（ロ）を参照して説明する。
【００２７】
同図において、（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（Ｐ）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、を有している。回転子（41）及びプローブ（42）はともに、両構成片（10）（20）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構成片（10）（20）の肉を撹拌するための撹拌用凸部（図示せず）が形成されている。
【００２８】
さらに、円柱状の中子（７）が中空部（２）内に第１構成片（10）と第２構成片（20）とに跨って嵌入されている。
【００２９】
上記接合工具（40）を用い、回転子（41）及びプローブ（42）を回転軸線（Ｐ）を中心に回転させる。そして、接合工具（40）の回転子（41）の回転軸線（Ｐ）を、突合せ状に配置された両構成片（10）（20）のうち第２構成片（20）側に該両構成片（10）（20）に対して相対的に傾斜させる。そして、この傾斜状態で、回転しているプローブ（42）を両構成片（10）（20）の突合せ部（３）中に外周面側から埋入し、更に、回転している回転子（41）の端面（41a）を、突合せ部（３）から外周面側に突出している第１構成片（10）の端部の角部（10a）に押し付ける。そして、この状態のままで、プローブ（42）を突合せ部（３）に沿って周方向に移動させて両構成片（10）（20）の周囲を一回りさせる。
【００３０】
なお、この発明では、突合せ部（３）中に埋入されたプローブ（42）を移動させるのではなく、該プローブ（42）の位置を固定しておき、突合せ部（３）がプローブ（42）を順次通過するように両構成片（10）（20）をその軸線を中心に一回転させても良い。また、プローブ（42）を突合せ部（３）中に埋入した後で、接合工具（40）の回転軸線（Ｐ）を第２構成片（20）側に傾斜させても良い。また、この傾斜状態は、接合工具（40）を動かすことにより実現しても良いし、両構成片（10）（20）を動かすことにより実現しても良い。
【００３１】
このプローブ（42）の移動に伴い、突合せ部（３）がプローブ埋入位置にてプローブ（42）により順次接合されていく。
【００３２】
すなわち、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１構成片（10）の端部の角部（10a）との摺動に伴い発生する摩擦熱とによって、両構成片（10）（20）がプローブ埋入位置近傍において軟化するとともに、第１構成片（10）の角部（10a）が回転子（41）の端面（41a）からの押付け力を受けてその外周面がテーパ面になるように塑性変形されて当該角部（10a）の肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填される。
【００３３】
このように第１構成片（10）の角部（10a）が塑性変形されてその肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填されながら、摩擦熱にて軟化した両構成片（10）（20）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プローブ（42）の進行圧を受けてプローブ（42）の通過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失って冷却固化される。この現象がプローブ（42）の移動に伴ってプローブ埋入位置にて順次繰り返されていき、最終的に突合せ部（５）が全周に亘って接合され、もって両構成片（10）（20）が一体化されて継ぎ合わされる。
【００３４】
第２構成片（20）の端部と第３構成片（30）の端部との突合せ部（５）についても、上記した摩擦撹拌接合と同じ接合方法で接合され、重複する説明を省略する。
【００３５】
而して、こうして得られた棒状材（A1）において、第１構成片（10）と第２構成片（20）との突合せ部（３）並びに第２構成片（20）と第３構成片（30）との突合せ部（３）は、いずれも、摩擦撹拌接合によって接合されたものなので、接合に伴う熱歪み等の変形が殆ど発生しておらず、且つ疲労強度が向上している。その上、第１構成片（10）と第２構成片（20）との突合せ部（３）において、擦撹拌接合の際に第１構成片（10）の端部の角部（10a）が塑性変形されることで当該角部（10a）の肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填されており、このため、接合された突合せ部（３）の外周面が第１構成片（10）の外周面と第２構成片（20）の外周面とに跨ったテーパ面状に形成されている。同じく、第２構成片（20）と第３構成片（30）との突合せ部（３）の外周面もこれと同様に形成されている。したがって、こうして製造された棒状材（A1）は、接合された突合せ部（３）に生じることのある応力集中を緩和できるものとなっており、すなわち極めて高い強度的信頼性を有するものとなっている。
【００３６】
その上、上述したように、接合された突合せ部（３）の外周面がテーパ面状に形成されていることから、こうして製造された棒状材（A1）は、段差が目立ち難くなっており、全体の外観体裁が良好である。
【００３７】
さらに、接合工具（40）の回転子（41）の端面（41a）が第１構成片（10）の端部の角部（10a）に押し付けられることにより、接合部（Ｗ）の表面が滑らかに形成されるようになるから、この接合部（Ｗ）に対して大掛かりな仕上げ加工を施す必要がなく、簡単な仕上げ加工を施すだけで良いか、あるいは全く仕上げ加工を施す必要がなくなり、この結果、製造作業能率が向上して製造コストが引き下げられるようになる。
【００３８】
しかも、摩擦撹拌接合の際には、中空部（２）内に中子（７）が隣接する２個の構成片に跨って嵌入されているため、突合せ部（５）はこの中子（７）によって内周面から受けられた状態になっており、このため、極めて良好な接合部（Ｗ）が形成されている。更には、プローブ（42）の埋入に伴う構成片の周壁部の凹みや、回転子（41）の端面（41a）からの押付け圧による構成片の周壁部の凹みについてもその発生が防止されている。
【００３９】
さらに、こうして製造された棒状材（A1）は、基端から先端に進むにつれて肉厚が段階的に薄肉に形成されているから、該棒状材（A1）を例えば支柱等のポールとして用いる場合には、安定良くポールを立設することができる。
【００４０】
その上、こうして製造された棒状材（A1）は、隣接する２個の構成片の内周面同士が面一に連なっているものであるから、該棒状材（A1）を例えば水道管やガス管等の流体輸送用管として用いる場合であっても、流体が中空部（２）内をスムーズに流通し得るものとなっている。
【００４１】
図４〜図６はこの発明（第２、４）の第２実施形態を示している。図４（イ）及び（ロ）において、（A2）はこの第２実施形態に係る棒状材である。なお、図４〜図６には、上記第１実施形態の棒状材（A1）に対応する要素に同一符号が付されており、以下、この棒状材（A2）の構成を、上記第１実施形態の棒状材（A1）の構成と相異する点を中心に説明する。
【００４２】
この第２実施形態の棒状材（A2）において、該棒状材（A2）を構成する３個の構成片（10）（20）（30）の肉厚は互いに同寸に設定されている。さらに、第１構成片（10）の端部の外径は第２構成片（20）の端部の外径よりも大寸であり、また第２構成片（20）の端部の外径は第３構成片（30）の端部の外径よりも大寸である。また、第１構成片（10）の端部の内径は第２構成片（20）の端部の内径よりも大寸であり、また第２構成片（20）の端部の内径は第３構成片（30）の端部の内径よりも大寸である。
【００４３】
そして、この棒状材（A2）では、図４及び図５に示すように、第１構成片（10）の端部の端面に形成された凹部としての、該第１構成片（10）の端部の開口部内に、第２構成片（20）の端部が同軸上に略ぴったり嵌合されており（４は嵌合部）、このため、この嵌合状態において、両構成片（10）（20）の外周面には両者の外径寸法差に対応した段差を生じている。（５）は段部を示しており、（5a）はこの段部（５）のすみ部を示している。そして、この嵌合部（４）において第１構成片（10）の端部が第２構成片（20）に摩擦撹拌接合によって周方向に全周に亘って接合されており、これにより、第１構成片（10）と第２構成片（20）とが一体化されて継ぎ合わされている。
【００４４】
これと同じく、第２構成片（20）の端部の端面に形成された凹部としての、該第２構成片（20）の端部の開口部内に、第３構成片（30）の端部が同軸上に略ぴったり嵌合されており、このため、この嵌合状態において、両構成片（20）（30）の外周面には両者の外径寸法差に対応した段差を生じている。そして、この嵌合部（４）において第２構成片（20）の端部が第３構成片（30）に摩擦撹拌接合によって周方向に全周に亘って接合されており、これにより、第２構成片（20）と第３構成片（30）とが一体化されて継ぎ合わされいる。
【００４５】
次に、第１構成片（10）の端部を第２構成片（20）に接合した摩擦撹拌接合の接合方法について、図６（イ）及び（ロ）を参照して説明する。
【００４６】
上記第１実施形態で示された接合工具（40）を用い、回転子（41）及びプローブ（42）を回転軸線（Ｐ）を中心に回転させる。そして、接合工具（40）の回転子（41）の回転軸線（Ｐ）を、両構成片（10）（20）のうち第２構成片（20）側に該両構成片（10）（20）に対して相対的に傾斜させる。そして、この傾斜状態で、回転しているプローブ（42）を、互いに嵌合された両構成片（10）（20）の嵌合部（４）中に埋入し、更に、回転している回転子（41）の端面（41a）を、突合せ部（３）から外周面側に突出している第１構成片（10）の端部の角部（10a）に押し付ける。そして、この状態のままで、プローブ（42）を嵌合部（４）に沿って周方向に移動させて両構成片（10）（20）の周囲を一回りさせる。
【００４７】
このプローブ（42）の移動に伴い、第１構成片（10）の端部が第２構成片（20）にプローブ埋入位置にてプローブ（42）により順次接合されていく。
【００４８】
すなわち、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１構成片（10）の端部の角部（10a）との摺動に伴い発生する摩擦熱とによって、両構成片（10）（20）がプローブ埋入位置近傍において軟化するとともに、第１構成片（10）の角部（10a）が回転子（41）の端面（41a）からの押付け力を受けてその外周面がテーパ面になるように塑性変形されて当該角部（10a）の肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填される。
【００４９】
このように第１構成片（10）の角部（10a）が塑性変形されてその肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填されながら、摩擦熱にて軟化した両構成片（10）（20）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プローブ（42）の進行圧を受けてプローブ（42）の通過溝を埋めるように塑性流動したのち、摩擦熱を急速に失って冷却固化される。この現象がプローブ（42）の移動に伴ってプローブ埋入位置にて順次繰り返されていき、最終的に第１構成片（10）の端部が第２構成片（20）に全周に亘って接合され、もって両構成片（10）（20）が一体化されて継ぎ合わされる。
【００５０】
また、第２構成片（20）の端部が第３構成片（30）に、上記した摩擦撹拌接合と同じ接合方法で接合され、重複する説明を省略する。
【００５１】
而して、こうして得られた棒状材（A2）において、第１構成片（10）の端部が第２構成片（20）に摩擦撹拌接合によって接合されるとともに、第２構成片（20）の端部が第３構成片（30）に同じく摩擦撹拌接合によって接合されたものなので、接合に伴う熱歪み等の変形が殆ど発生しておらず、且つ疲労強度が向上している。その上、第１構成片（10）と第２構成片（20）との嵌合部（４）において、摩擦撹拌接合の際に第１構成片（10）の端部の角部（10a）が塑性変形されることで当該角（10a）の肉が段部（５）のすみ部（5a）内に充填されており、このため、接合された当該端部の外周面が第１構成片（10）の外周面と第２構成片（20）の外周面とに跨ったテーパ面状に形成されている。同じく、第２構成片（20）と第３構成片（30）との嵌合部（４）においてもこれと同様に形成されている。したがって、このうして製造された棒状材（A2）は、接合された嵌合部（４）に生じることのある応力集中を緩和し得るものとなっており、すなわち極めて高い強度的信頼性を有している。
【００５２】
その上、上述したように、接合された第１構成片（10）の端部の外周面がテーパ面状に形成されていることから、こうして製造された棒状材（A2）は、段差が目立ち難くなっており、全体の外観体裁が良好である。
【００５３】
さらに、接合部（Ｗ）の表面が滑らかに形成されるから、この接合部（Ｗ）に対して大掛かりな仕上げ加工を施す必要がなく、簡単な仕上げ加工を施すだけで良いか、あるいは全く仕上げ加工を施す必要がなくなるため、製造作業能率が向上して製造コストが引き下げられるようになる。
【００５４】
加えて、第１構成片（10）と第２構成片（20）との嵌合部（４）並びに第２構成片（20）と第３構成片（30）との嵌合部（４）は、いずれも、２重壁に形成されているため、極めて高い機械的強度を有している。
【００５５】
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。
【００５６】
例えば、上記第１及び第２実施形態の棒状材（A1）（A2）は、いずれも横断面円形状のものであるが、この発明に係る棒状材は、この他に、横断面四角形状等の多角形状のものであっても良い。
【００５７】
また、上記第１及び第２実施形態の棒状材（A1）（A2）は、いずれも中空のものであるが、この発明に係る棒状材は、この他に、中実のものであっても良い。
【００５８】
【発明の効果】
上述の次第で、第１の発明によれば、第１構成片の端部と第２構成片の端部とが両構成片の外周面に段差を生じる態様で突き合わされた状態で、該突合せ部が摩擦撹拌接合によって接合されることにより、突合せ部の外周面がテーパ面状に形成されているから、突合せ部において生じることのある応力集中を緩和できるようになるし、段差が目立ち難くなって全体の外観体裁が向上するようになり、このため、優れた強度的信頼性を有するとともに優れた外観体裁を有する棒状材を提供することができる。
【００５９】
その上、摩擦撹拌接合によって突合せ部が接合されるから、接合に伴う熱歪み等の変形を防止することができるし、疲労強度を向上させることができる。更には、必ずしも接合部に対して仕上げ加工を施す必要がなくなるか、あるいは仕上げ加工が軽度ですむようになり、このため、製造作業能率が向上して製造コストを引き下げることができる。
【００６０】
第２の発明は、上記第１の発明と同様の効果を奏し得る。更には、この第２の発明によれば、第１構成片の端部の端面に形成された凹部内に第２構成片の端部が嵌合されることにより、これら両構成片が互いに強固に連結されるようなるため、優れた機械的強度を有する棒状材を提供することができる。
【００６１】
第３の発明は、上記第１の発明に係る棒状材を簡単に製造できるようになる。
【００６２】
第４の発明は、上記第２の発明に係る棒状材を簡単に製造できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態に係る棒状材を示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は縦断面図である。
【図２】同棒状材を接合前の状態で示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は縦断面図である。
【図３】同棒状材を接合途中の状態で示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は（イ）中のIII−III線断面図である。
【図４】この発明の第２実施形態に係る棒状材を示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は縦断面図である。
【図５】同棒状材を接合前の状態で示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は縦断面図である。
【図６】同棒状材を接合途中の状態で示す図で、（イ）は斜視図、（ロ）は（イ）中のVI−VI線断面図である。
【符号の説明】
A1、A2…棒状材
３…突合せ部
４…嵌合部
５…段部
5a…すみ部
10…第１構成片
20…第２構成片
30…第３構成片
40…摩擦撹拌接合用の接合工具
41…回転子
42…プローブ
Ｐ…回転軸線
Ｗ…接合部
【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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