(57)【要約】【課題】  プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、プローブとショルダ部材との間の隙間に入り込む材料を外部に排出して、それらの隙間に凝着しないようにした摩擦撹拌点接合用複動式回転工具を提供すること。【解決手段】  プローブ１２を、細長な細径、丸棒状のプローブ先端部１２ａと、このプローブ先端部１２ａよりも大径、丸棒状のプローブ基部１２ｂとを一体形成してなる、段付き構造として、そのようなプローブ先端部１２ａとプローブ基部１２ｂとの段差部分（端面１６）により、凝着防止手段を構成し、かかるプローブ１２を、円筒形状のショルダ部材１４の中心孔内に挿入して、複動式の摩擦撹拌用回転工具１０を構成した。【選択図】          図  １
2007029979.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被接合金属部材を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備え、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、
前記プローブと前記ショルダ部材との間に侵入した前記被接合金属部材の材料を外部に排出せしめる凝着防止／解消手段を設けたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【請求項２】
前記凝着防止／解消手段が、前記プローブの外周面に形成された、先端面よりも基部側が大径となる段付き部にて構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが回転せしめられ、或いは前記ショルダ部材に対して相対的に突き出されることによって、前記侵入材料が外部に排出されるように構成されている請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【請求項３】
前記凝着防止／解消手段が、前記プローブの外周面に形成されたネジ部によって構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが前記ショルダ部材に対して相対的に突き出されることによって、前記侵入材料が外部に排出されるように構成されている請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【請求項４】
前記凝着防止／解消手段が、前記プローブの外周面に摺接して、付着した前記侵入材料を除去し得るブラシ手段にて構成され、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが前記ショルダ部材に対して相対的に突き出され、そしてその突き出されたプローブの外周面に対して該ブラシ手段が相対的に摺接せしめられる請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【請求項５】
前記凝着防止／解消手段が、前記ショルダ部材の筒壁部を貫通するように設けられた排出孔にて構成され、該排出孔を通じて、前記侵入材料が外部に排出されるようになっている請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【請求項６】
前記凝着防止／解消手段が、前記プローブと前記ショルダ部材との間の隙間に基部側から先端側に向って気体を吹き込む気体吹込み手段にて構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該気体吹込み手段による気体の吹き込みによって、前記侵入材料が外部に排出されるようになっている請求項１に記載の摩擦撹拌点接合用複動式回転工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦撹拌点接合用複動式回転工具に係り、特に、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、それぞれ、軸回りに回転可能に且つ軸方向に別個に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車の製造工程においては、そのボデー部材や各種部品が、複数の金属板部材を重ね合わせて、それらをリベットや抵抗スポット溶接の如き点接合にて連結して、一体化することにより、製造されてきており、また、そのような点接合による金属板材の連結形式は、鉄道車両を始めとする各種車両や、航空機等の輸送機分野において、また、家電製品、建材等の構造物等の分野においても、広く採用されてきている。
【０００３】
一方、特許文献１等において、接合時の入熱が少なく、軟化や歪みの程度が少ない接合手法として、摩擦熱を利用して、金属部材を接合せしめるようにした摩擦撹拌接合法が提案されるに至り、更に、そのような摩擦撹拌接合手法を採用して、複数の金属板部材の重合せ部位を点接合せしめる技術が検討され、それによって、従来の抵抗スポット溶接やリベットによる接合よりも、継手品質がよく、良好な接合状態が安定して得られるとして、各種の摩擦撹拌点接合方法（Friction Stir Spot Welding）が、提案されている（特許文献２〜４等参照）。
【０００４】
しかしながら、それら提案された各種の摩擦撹拌点接合法は、何れも、基本的には、ロッド形状の工具本体の先端に、ピン形状の硬質プローブを一体的に設けてなる構造のピン型工具（回転工具）を用い、それを高速回転させながら、所定の金属板部材の重合せ部位に差し込み、そして、かかるピン型工具の工具本体の先端部にて構成されるショルダ部を重合せ部位に押圧することにより、それらショルダ部やプローブと重合せ部位との間に摩擦熱を発生させて、材料を塑性流動せしめ、かかるプローブの周りに撹拌領域を形成することによって、そのようなプローブの差し込み部位において、金属板部材の重合せ部位の点接合を行なわしめるようにしたものであるが、そのような点接合操作においては、かかるピン型工具を点接合の終了後に、金属板部材の重合せ部位に形成される撹拌領域（撹拌部）から引き抜くと、そこに、ピン型工具の先端のプローブを含む差し込み部分に対応した形状の凹所（穴）が残り、これが、塗装時における液溜まりの問題を惹起したり、接合されるべき金属板部材の継手強度（結合強度）にも悪影響をもたらす等という問題を内在していた。
【０００５】
このため、本願出願人は、先に、特許文献５において、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の回転工具を用い、接合されるべき金属板部材の重合せ部に対して、それぞれ、回転せしめられたプローブとショルダ部材の差し込み（突き出し）と当接によって、かかる重合せ部に摩擦撹拌領域を形成して、それら複数の金属板部材の接合を図った後、プローブを摩擦撹拌領域から引き抜きつつ、ショルダ部材を前進させて、摩擦撹拌領域の表面を押圧することによって、プローブ穴内に周囲の摩擦撹拌領域の材料を流れ込ませて、かかるプローブ穴を埋め、そして、プローブとショルダ部材のショルダ面とが面一となったところで、回転工具を重合せ部から離脱させるようにした手法を、明らかにした。
【０００６】
しかしながら、そのような複動式の回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法によれば、接合されるべき金属板部材の板厚が種々変化しても、一つの回転工具にて対応することが出来る特徴に加えて、摩擦撹拌領域にて与えられる接合部には、プローブの引き抜き穴が残ることが、効果的に回避され得ることとなるところから、接合強度の低下の問題や塗装時における液溜りの問題等も、有利に解消され得る特徴が発揮されるのであるが、用いる回転工具が複動式構造であるが故に、プローブとショルダ部材との間には、必然的にクリアランス（隙間）が存在することとなり、そのために、そのようなクリアランスに、摩擦撹拌領域（接合部）を構成する被接合金属板部材の材料が入り込み、凝着する問題があり、そしてそれによって、プローブとショルダ部材との間における、互いに独立した作動（移動）が困難となったり、ひいては、摩擦撹拌点接合操作を繰り返して行なうことが不可能となる問題が、内在している。
【０００７】
【特許文献１】特許第２７１２８３８号公報
【特許文献２】特開２００１−３２１９６７号公報
【特許文献３】特開２００１−３１４９８３号公報
【特許文献４】特開２００２−１２００７７号公報
【特許文献５】特開２００１−２５９８６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、プローブとショルダ部材との間の隙間に入り込む材料を外部に排出して、それらの隙間に凝着しないようにした摩擦撹拌点接合用複動式回転工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そして、本発明にあっては、かかる課題の解決のために、複数の被接合金属部材を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備え、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具において、前記プローブと前記ショルダ部材との間に侵入した前記被接合金属部材の材料を外部に排出せしめる凝着防止／解消手段を設けたことを特徴とする摩擦撹拌点接合用複動式回転工具を、その要旨とするものである。
【００１０】
なお、かかる本発明に従う摩擦撹拌点接合用複動式回転工具の望ましい態様の一つによれば、前記凝着防止／解消手段は、前記プローブの外周面に形成された、先端面よりも基部側が大径となる段付き部にて構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが前記ショルダ部材に対して相対的に突き出されることによって、前記侵入材料が外部に排出されるように構成されている一方、別の望ましい態様の一つによれば、前記凝着防止／解消手段は、前記プローブの外周面に形成されたネジ部によって構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが回転せしめられ、或いは前記ショルダ部材に対して相対的に突き出されることによって、前記侵入材料が外部に排出されるように、構成されている。
【００１１】
また、このような本発明に従う摩擦撹拌点接合用複動式回転工具の好ましい態様の他の一つによれば、前記凝着防止／解消手段は、前記プローブの外周面に摺接して、付着した前記侵入材料を除去し得るブラシ手段にて構成され、摩擦撹拌点接合操作の後において、該プローブが前記ショルダ部材に対して相対的に突き出され、そしてその突き出されたプローブの外周面に対して該ブラシ手段が相対的に摺接せしめられるようになっている。
【００１２】
さらに、本発明に従う摩擦撹拌点接合用複動式回転工具の別の好ましい態様の一つによれば、前記凝着防止／解消手段は、前記ショルダ部材の筒壁部を貫通するように設けられた排出孔にて構成され、該排出孔を通じて、前記侵入材料が外部に排出されるようになっている一方、さらに別の好ましい態様の一つによれば、前記凝着防止／解消手段は、前記プローブと前記ショルダ部材との間の隙間に基部側から先端側に向って気体を吹き込む気体吹込み手段にて構成されており、摩擦撹拌点接合操作の後において、該気体吹込み手段による気体の吹き込みによって、前記侵入材料が外部に排出されるようになっている。
【発明の効果】
【００１３】
このように、本発明に従う摩擦撹拌点接合用複動式回転工具によれば、プローブとショルダ部材とが別体で構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされ、それらの間、即ち、プローブの外周面とショルダ部材の内周面との間に隙間が存在していても、凝着防止／解消手段によって、そのような隙間に入り込んだ被接合金属部材の材料が外部に排出せしめられることとなるところから、かかる隙間に侵入した材料が凝着し、プローブとショルダ部材とを固着せしめることによって惹起されるトラブルが、効果的に抑制乃至は阻止され得るようになるのである。
【００１４】
なお、本発明に従う望ましい態様の一つに従って、摩擦撹拌要点接合用複動式回転工具のプローブの外周面に、その先端側よりも大径となる段付部を基部側において形成することによって、プローブをショルダ部材から突き出した際に、プローブの先端側の外周面とショルダ部材の外周面との間の隙間に侵入した被接合金属部材の材料を、プローブに形成された段付部の端面で押圧し、そのような隙間に侵入した金属材料を、効果的に、それらの隙間内から外部に排出せしめることが出来るのである。一方、かかる本発明に従う別の望ましい態様に従って、プローブの外周面にネジ部を形成することにより、前述した段付部と同様に、かかるネジ部の山部によって隙間に侵入した材料を外部に押し出したり、或いはプローブが回転せしめられることによって、ネジ山の送り作用によって、プローブとショルダ部材の隙間、換言すれば、ネジ部の谷部とショルダ部材の内周面との間に侵入した金属材料を、効果的に外部に排出することが出来る。
【００１５】
さらに、別の好ましい態様に従って、プローブの外周面に摺接するようにブラシ部材を設けることにより、プローブをショルダ部材から突き出して、かかる突き出されたプローブの外周面を、そのようなブラシ部材にて擦ることで、摩擦撹拌点接合操作によって、プローブの外周面とショルダ部材の内周面との間に侵入し、プローブ部材の外周面に凝着せしめられた金属材料を、効果的に取り去ることが出来るのである。
【００１６】
更にまた、本発明に従う摩擦撹拌要点接合用複動式回転工具の別の望ましい態様の一つに従って、ショルダ部材に、その筒壁部を貫通するように排出孔を設けることにより、そのような排出孔を通じて、摩擦撹拌接合時にプローブとショルダ部材の隙間に侵入した材料が外部に排出されることとなる。また、更に別の望ましい態様の一つに従って、プローブの外周面とショルダ部材の内周面に形成される隙間に対して、回転工具の基部側から先端側に向かって気体吹込み手段を用いて気体を吹き込むことで、そのような隙間に侵入してきた材料を気体の圧力により、効果的に外部に排出せしめることが出来ると共に、摩擦撹拌点接合操作中にも、金属材料が隙間に侵入することを防ぐことが可能となるのである。
【００１７】
要するに、かかる本発明に従う摩擦撹拌用点接合用複動式回転工具によれば、プローブの内周面とショルダ部材の外周面との間に形成される隙間に、摩擦撹拌点接合操作時に撹拌流動せしめられる金属材料が侵入したとしても、そのような侵入材料が、凝着防止手段によって効果的に外部に排出せしめられるようになっているところから、隙間における材料の凝着によるトラブルの発生を回避しつつ、摩擦撹拌点接合操作を、連続的に、繰返し行なうことが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００１９】
先ず、図１には、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例が、その先端部を拡大して概略的に示されている。かかる図１において、摩擦撹拌点接合用の回転工具１０が、被接合金属部材たる金属板２ａ，２ｂ重ね合わせ部位の上方に位置せしめられている一方、下側の金属板２ｂの裏側（下側）には、図示しない裏当て治具が配置されている。そして、回転工具１０は、先端部位が段付き形状とされたプローブ１２の外側にショルダ部材１４を外挿せしめて、それらが同軸的に配置されてなる構造において、構成されている。
【００２０】
より具体的には、プローブ１２は、図１において上下方向に軸方向が位置するようにして、細長な細径、丸棒状のプローブ先端部１２ａと、このプローブ先端部１２ａよりも大径の、基部側（図において、上側）の丸棒状のプローブ基部１２ｂとを一体形成してなる、段付き構造を有しており、かかるプローブ基部１２ｂとプローブ先端部１２ａの段差部分が、端面１６とされている。そして、このような段付き構造によって、本発明に従う凝着防止手段が、構成されているのである。なお、このプローブ１２は、従来と同様に、プローブ基部１２ｂ側に連結される、図示しない回転駆動装置によって、その軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動及び引き込み作動）が可能とされている。
【００２１】
また、そのようなプローブ１２に外挿されるショルダ部材１４は、円筒形状とされ、その中心孔の直径は、プローブ１２のプローブ基部１２ｂ部位の外径よりも僅かに大きくされて、形成されており、プローブ１２が、かかる中心孔内で、容易に回転させられ、且つ軸方向に移動可能とされている。そして、このショルダ部材１４にあっても、プローブ１２と同様に、図示しない回転駆動機構によって、プローブ１２と連動して、或いはプローブ１２とは別個に、軸回りに高速回転せしめられ得るようになっていると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動＋引き込み作動）が可能とされているのである。
【００２２】
なお、かかるショルダ部材１４の、少なくとも金属板２ａ，２ｂ（被接合金属部材）に接する部位と、プローブ１２におけるプローブ先端部１２ａの、少なくとも金属板２ａ，２ｂに接する部位は、それら金属板２ａ，２ｂの材質よりも硬い材質の材料にて形成されて、摩擦撹拌点接合操作において、それらの損耗が阻止され得るようになっており、例えば、金属板２ａ，２ｂ（被接合金属部材）がアルミ材質の場合にあっては、鋼材質にて形成されることとなる。
【００２３】
ところで、かくの如き本発明に従う回転工具１０を用いて、被接合金属部材たる金属板２ａ，２ｂを摩擦撹拌点接合せしめるに際しては、例えば、図２に示される如き工程に従って、行われることとなるのである。なお、そこにおいて、金属板２ａ，２ｂは、図示しない所定の裏当て治具上に重ね合わされて配置され、そして所定のクランプ部材によって位置固定にクランプされている。また、それら２枚の金属板２ａ，２ｂの材質は、何れも、摩擦撹拌接合が可能な金属材質のものであって、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅、銅合金、鉄若しくはその合金等からなるものであり、更に、それら金属板２ａ，２ｂには、同材質のものや、異なる材質のものが、適宜に選択されて用いられることとなる。
【００２４】
そして、そこでは、先ず、図２（ａ）に示されるように、回転工具１０のプローブ１２とショルダ部材１４とを高速回転させつつ、上側の金属板２ａの表面に押し当て、プローブ１２の先端面やショルダ部材１４のショルダ面と金属板２ａ表面との間で摩擦発熱させて、摩擦発熱部を形成し、その後、プローブ１２を下側の金属板２ｂに達するまで差し込み、金属板２ａ，２ｂに亘って摩擦撹拌領域２０を形成して、金属板２ａ，２ｂの摩擦撹拌点接合を行うのである（図２（ｂ）参照）。なお、回転工具１０の金属板２ａ表面への当接に際しては、プローブ１２の先端面とショルダ部材１４のショルダ面とを面一とした状態下で、金属板２ａ表面に押し当て、その後、プローブ１２をショルダ部材１４から突出させて、金属板２ａ，２ｂ内に差し込むようにしたり、或いは、プローブ１２をショルダ部材１４から突出した状態にて、プローブ１２の先端面を金属板２ａに当接せしめて、摩擦発熱部を形成した後、プローブ１２を金属板２ｂに達するまで差し込んで、摩擦撹拌領域２０を形成するようにしてもよい。なお、回転工具１０を構成するプローブ１２とショルダ部材１４は、一体的に回転せしめられる他、それぞれ独立して、回転させられるようにすることも可能であり、また、プローブ１２の差し込み深さは、金属板２ａ，２ｂの板厚に応じて、適宜に決定されることとなる。
【００２５】
こうして、回転工具１０による摩擦撹拌操作が終了すると、図２（ｃ）に示されるように、プローブ１２が引き抜かれる（上昇する）と共に、ショルダ部材１４により押し込みが行なわれることによって、プローブ１２の引き抜きによって生じる穴が、摩擦撹拌領域２０の他の部位からの金属材料の流動によって埋め込まれることとなり、その後、ショルダ部材１４のショルダ面とプローブ１２の先端面とを面一とした状態で摩擦撹拌領域２０を押さえつけた後に、金属板２ａの表面から回転工具１０を離脱せしめることによって、略平坦な接合部２２が形成されて、目的とする金属板２ａ，２ｂの摩擦撹拌点接合が、実現されるのである。
【００２６】
しかしながら、このような摩擦撹拌点接合操作を行うに際して、プローブ１２とショルダ部材１４との間、より詳細には、プローブ１２先端の外周面とショルダ部材１４の内周面との間に、摩擦撹拌時に摩擦撹拌領域２０で流動せしめられる金属材料が侵入して、それら内、外周面に凝着し、それによって摩擦撹拌点接合操作を困難とする恐れが生じるのであるが、ここでは、凝着防止手段として、プローブ１２に段付き構造が採用されているところから、そのような間隙に侵入した金属材料は、例えば、以下のような工程によって、排出せしめられ得るのである。
【００２７】
すなわち、図３（ａ）に示されるように、前記した摩擦撹拌接合操作が終了した後に、回転工具１０が金属板２ａ，２ｂ（被接合金属部材）に対して干渉しない位置において、プローブ１２が、ショルダ部材１４から、相対的に突き出されるようにするのである。そうすると、図３（ｂ）に示されるように、プローブ１２のプローブ先端部１２ａとプローブ基部１２ｂとの間に形成されている段付部の端面１６によって、間隙に侵入して凝着している金属材料（２４）が押出し圧力を受けるようになり、そしてそのような状態下で、プローブ１２の突き出し動作を更に進めることにより、凝着金属材料（２４）が、下方に押し出されて、外部に排出されるようになる。
【００２８】
そして、図３（ｃ）に示されるように、プローブ先端部１２ａ全体がショルダ部材１４から突出せしめられることによって、間隙に侵入し、凝着していた金属材料（２４）が、プローブ１２とショルダ部材１４との間の間隙から外部に排出せしめられることとなるのであり、更にその後、その突き出していたプローブ１２を、元の位置まで引き戻すと共に、回転工具１０を、次の接合操作を行う箇所に移動せしめることによって、連続して、摩擦撹拌点接合操作を行うことが出来るのである［図３（ｄ）参照］。なお、このようなプローブ１２のショルダ部材１４からの突き出し操作は、プローブ１２やショルダ部材１４をそれぞれ回転させつつ行ったり、或いは片方のみを回転させたり、更には、何れをも回転させることなく、行うことも、可能である。
【００２９】
このように、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具によれば、プローブ１２の外周面に形成された、凝着防止手段たる段付き構造における段差部の端面１６によって、複動式回転工具のプローブ１２とショルダ部材１４との間に必然的に存在する間隙に入り込んで凝着している金属材料（２４）を、単にプローブ１２の突き出し操作を行うのみで、そのような間隙から外部へと押し出して排出することが可能となるところから、間隙への金属材料（２４）の凝着によるプローブ１２やショルダ部材１４の回転不良等のトラブルの発生を有利に回避することが出来、以て、摩擦撹拌点接合操作を、連続的に、繰返し行なうことが可能となるのである。
【００３０】
なお、ここで、凝着防止／解消手段として採用されているプローブ１２の段付き構造において、その段差部の高さ（先端部１２ａと基部１２ｂの外径差）が高く（大きく）なり過ぎると、金属材料（２４）の侵入量が多くなり、またその高さが低く（小さく）なり過ぎると、凝着した金属材料（２４）の排出作用を充分に発揮することが困難となるところから、一般に０．０１〜０．５ｍｍ程度、好ましくは０．０３〜０．２ｍｍ程度の高さとすることが望ましい。
【００３１】
以上、本発明に従うところの凝着防止／解消手段の代表的な一実施形態について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る凝着防止／解消手段のみに、何等限定的に解釈されるものではないことは言うまでもないところであり、例えば、以下に例示の如き凝着防止／解消手段も、同様に採用可能であることが、理解されるべきである。
【００３２】
具体的には、前述の実施形態においては、丸棒状のプローブ１２は細径のプローブ先端部１２ａと太径のプローブ基部１２ｂとからなる段付き構造とされていたが、図４に示されるように、プローブ１２の外周面にネジ部が形成されてなる構造とすることも、可能である。このようにプローブ１２の外周面にネジ部３０を形成し、プローブ１２をショルダ部材１４から突き出すことによって、かかるネジ部３０のねじ山部分で、プローブ１２とショルダ部材１４との間隙に侵入して凝着した金属材料（２４）を外部へ押し出したり、或いはプローブ１２を突き出しつつ、回転せしめることによって、ネジ部３０の送り作用で、間隙に侵入して凝着した金属材料（２４）を外部に押し出すことが出来るのである。
【００３３】
また、図５に示されるように、ショルダ部材１４から突き出されたプローブ１２の外周面を摺接するようにブラシ３２を設けることにより、摩擦撹拌点接合操作によってプローブ１２の外周面に付着した金属材料２４を、プローブ１２をショルダ部材１４から突き出すと共に、ブラシ３２によって擦り落とすようにすることも、可能である。
【００３４】
更にまた、図６に示す如く、円筒状のショルダ部材１４の筒壁部を貫通するように、排出孔３４を設けて、ショルダ部材１４の先端面側から、プローブ１２とショルダ部材１４との間隙内に侵入してきた金属材料（２４）を、かかる排出孔３４を通じて、間隙内から排出するようにしてもよい。
【００３５】
加えて、図７に示されるように、回転工具１０の基部側に設けた気体送り込み装置を用いて、プローブ１２とショルダ部材１４との間の隙間１８に、プローブ基部側から先端側に向かって、圧力気体を吹き込むことで、かかる隙間１８に入り込んだ金属材料（２４）を押し出したり、或いは、隙間１８に侵入してくるのを阻止するようにすることも、可能である。
【００３６】
ところで、このような回転工具１０を用いて摩擦撹拌点接合操作を行う被接合金属部材の形状としては、全体が平坦な板材である必要はなく、少なくとも、その重合せ部位が、摩擦撹拌点接合可能な範囲において、平坦な板状を呈しておれば充分であり、それ故に、それぞれの金属板材に対してプレス成形等の各種の成形操作が施されて、種々なる形状に成形されてなる成形品を、本発明における被接合金属部材として用いることも可能であり、更に、重合せ部位以外の部分が板状ではなく、ブロック状、柱状、筒状、箱状等の各種の形状を有する部材を、被接合金属部材として用いることも可能である。加えて、重合せ部の最下部に位置する被接合金属部材の形状にあっても、上述せる如き金属板材にて与えられる板状形状に限られるものではなく、その上に重ね合わされる２つ以上の被接合金属部材の各板状部が載置され得るように、平坦面を有する部材であれば、ブロック状や箱体形状等の各種形状の部材を、重合せ部における最下部の被接合金属部材として、用いることが可能である。
【００３７】
その他、一々列挙はしないが、本発明が、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施されるものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもないところである。
【実施例】
【００３８】
以下に、本発明の代表的な実施例を示し、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、また、言うまでもないところである。
【００３９】
先ず、被接合金属部材として、板厚が１ｍｍのアルミニウム板（６０１６−Ｔ４材）の２枚を重ね合わせたものを用意した後、その下板側に裏当て治具を当接せしめ、それらを所定のクランプ部材を用いて固定した後、回転工具として、図１に示される如き構成の２段の複動式の回転工具を用いて、摩擦撹拌点接合を行った。なお、かかる摩擦撹拌点接合操作は、回転工具を高速回転させつつ、先ず、ショルダ部材のショルダ面及びプローブの先端面が平坦とされた状態（面一とした状態）で、上側（回転工具側）のアルミニウム板に当接せしめて、その後、プローブを下側のアルミニウム板の板厚の１／３の深さまで差し込み、摩擦撹拌接合を行った後、プローブをアルミニウム板から引き抜きつつ、ショルダ部材を押さえ込み、プローブ穴の残らない摩擦撹拌点接合部を形成した。
【００４０】
そして、このような摩擦撹拌点接合操作を連続して１００回行ったところ、プローブとショルダ部材との間にアルミが凝着し、プローブを駆動する負荷が大きくなり、リミッタが作動して、装置が停止した。このため、図３に示されるように、プローブをショルダ部材から突き出すことにより、間隙内に凝着したアルミがリング状に剥離し、除去されることを確認した。また、そのような凝着したアルミを除去した後、１００回の連続しての摩擦撹拌点接合操作が可能であることを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例の先端部を拡大して示す縦断面説明図である。
【図２】図１に示される回転工具を用いて摩擦撹拌点接合を行う工程を示す工程説明図であって、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ各工程における一形態を示す説明図である。
【図３】摩擦撹拌点接合終了後における侵入金属材料の排出工程を示す工程説明図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ、その工程の一形態を示す説明図である。
【図４】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の別の一例を示す断面説明図であり、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、プローブを突出せしめて侵入した金属材料を排出する様子を示している。
【図５】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具における凝着防止／解消手段の他の一例を示す断面説明図である。
【図６】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具における凝着防止／解消手段の別の一例を示す断面説明図である。
【図７】本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具における凝着防止／解消手段の更に別の一例を示す断面説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  回転工具
１２  プローブ
１２ａ  プローブ先端部
１２ｂ  プローブ基部
１４  ショルダ部材
１６  端面
１８  隙間
２０  摩擦撹拌領域
２２  接合部
２４  金属材料
【図１】
2007029979.tif 000003
【図２】
2007029979.tif 000004
【図３】
2007029979.tif 000005
【図４】
2007029979.tif 000006
【図５】
2007029979.tif 000007
【図６】
2007029979.tif 000008
【図７】
2007029979.tif 000009