(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面に凹凸が連続して形成された歯車状の支持ローラ（３）に、プローブ（１２）を近接配置し、
突合せ状態に配置した構成部材（１）（１）を前記支持ローラ（３）とプローブ（１２）との間に介在させて、前記構成部材（１）（１）を前記支持ローラ（３）により厚さ方向に支持するとともに、突合せ部に回転する前記プローブ（１２）が挿入された状態となし、
この状態で突合せ部が順次プローブを通過するように前記構成部材（１）（１）を移動させるとともに、自軸回転する前記支持ローラ（３）周面の凹凸により、前記構成部材（１）（１）におけるプローブ（１２）との接触部を構成部材（１）（１）の厚さ方向に振動させることによって、
突き合せ部をプローブとの摩擦熱にて順次軟化させ撹拌して前記構成部材（１）（１）を接合一体化すると同時に、前記構成部材（１）（１）の接合部に波形の凹凸（６）を連続して形成することを特徴とする、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法。
【請求項２】
支持ローラ（１０３）に、プローブ（１２）を近接配置し、突合せ状態に配置した構成部材（１０１）（１０１）と一面に凹凸部（１０２ａ）を有するラック（１０２）とを、構成部材（１０１）（１０１）がプローブ（１２）側に、ラック（１０２）の前記凹凸部（１０２ａ）が支持ローラ（１０３）側に位置するように重ね合わせて、前記支持ローラ（１０３）とプローブ（１２）との間に介在させ、前記構成部材（１０１）（１０１）を前記支持ローラ（１０３）により厚さ方向に支持するとともに、突合せ部に回転する前記プローブ（１２）が挿入された状態となし、
この状態で突合せ部が順次プローブを通過するように前記ラック（１０２）と構成部材（１０１）（１０１）を一体的に移動させるとともに、自軸回転する前記支持ローラ（１０３）の周面をラック（１０２）の凹凸部（１０２ａ）が通過することにより、前記構成部材（１０１）（１０１）におけるプローブ（１２）との接触部を構成部材（１０１）（１０１）の厚さ方向に振動させることによって、
突き合せ部をプローブとの摩擦熱にて順次軟化させ撹拌して前記構成部材（１０１）（１０１）を接合一体化すると同時に、前記構成部材（１０１）（１０１）の接合部に波形の凹凸（１０６）を連続して形成することを特徴とする、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法。
【請求項３】
前記構成部材（１）（１）は、帯状平板部（１ａ）と、その表面の幅方向一端部において長さ方向に沿って垂設されたリブ（１ｂ）とを有するアルミニウム押出型材からなり、前記リブ（１ｂ）が形成された幅方向一端部の端面同士を突き合わせた状態で接合することにより前記リブの上面に波形の滑り止め用凹凸を形成する請求項１または２に記載の、接合部に凹凸（６）が形成された部材の製造方法。
【請求項４】
前記リブ（１ｂ）の高さは、構成部材（１）（１）の板厚の１／１０〜１／２である請求項１〜３のいずれか１項に記載の、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法によって製造された、表面に滑り止め用凹凸を有する足場材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば足場材や装飾材に用いる、アルミニウムまたはアルミニウム合金（以下、アルミニウムという）等からなる、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、例えば足場材や装飾材として、軽量かつ高強度であることに加えて量産に適するという利点から、アルミニウムからなるものが汎用されている。そして、このような足場材や装飾材の製造方法の一つとして、分割された構成部材を突き合わせるとともに、この状態で該突き合せ部において、入熱量が少なく熱歪み等が生じにくい固相接合法の一つである摩擦撹拌接合を実施する方法が提案されている。
【０００３】
ところで、上記の足場材において、作業者が足を滑らす危険を防止するために、足場材の表面に滑り止め用の凹凸を設ける場合がある。また、上記の装飾材においては、装飾効果を向上させるために、装飾材の表面に装飾用の凹凸を設ける場合がある。しかるに、従来においては、前記構成部材を摩擦撹拌接合により接合一体化して足場材あるいは装飾材を製作したあと、さらに足場材あるいは装飾材の表面に切削加工等の公知の加工を施して、滑り止め用凹凸あるいは装飾用凹凸を形成するものであったため、加工に非常に手間がかかって足場材あるいは装飾材の生産性が低下するという問題があった。
【０００４】
この発明は上述の問題に鑑みてなされてものであって、接合部に凹凸を簡単かつ確実に形成することができる、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係る接合部に凹凸が形成された部材の製造方法は、周面に凹凸が連続して形成された歯車状の支持ローラに、プローブを近接配置し、突合せ状態に配置した構成部材を前記支持ローラとプローブとの間に介在させて、前記構成部材を前記支持ローラにより厚さ方向に支持するとともに、突合せ部に回転する前記プローブが挿入された状態となし、この状態で突合せ部が順次プローブを通過するように前記構成部材を移動させるとともに、自軸回転する前記支持ローラ周面の凹凸により、前記構成部材におけるプローブとの接触部を構成部材の厚さ方向に振動させることによって、突き合せ部をプローブとの摩擦熱にて順次軟化させ撹拌して前記構成部材を接合一体化すると同時に、前記構成部材の接合部に波形の凹凸を連続して形成することを特徴とする。
【０００６】
これによれば、構成部材の突き合せ部において摩擦撹拌接合を実施する際、構成部材におけるプローブとの接触部は、支持ローラの周面に形成された凹凸によって、構成部材の厚さ方向に振動するため、構成部材の突き合せ部が摩擦撹拌接合により接合一体化すると同時に、構成部材の接合部に波形の凹凸が形成され、表面に凹凸が形成された部材を簡単かつ確実に製造することができる。
【０００７】
また、この発明の他のものは、支持ローラに、プローブを近接配置し、突合せ状態に配置した構成部材と一面に凹凸部を有するラックとを、構成部材がプローブ側に、ラック状部材の前記凹凸部が支持ローラ側に位置するように重ね合わせて、前記支持ローラとプローブとの間に介在させ、前記構成部材を前記支持ローラにより厚さ方向に支持するとともに、突合せ部に回転する前記プローブが挿入された状態となし、この状態で突合せ部が順次プローブを通過するように前記ラックと構成部材を一体的に移動させるとともに、自軸回転する前記支持ローラの周面をラックの凹凸部が通過することにより、前記構成部材におけるプローブとの接触部を構成部材の厚さ方向に振動させることによって、突き合せ部をプローブとの摩擦熱にて順次軟化させ撹拌して前記構成部材を接合一体化すると同時に、前記構成部材の接合部に波形の凹凸を連続して形成することを特徴とする、接合部に凹凸が形成された部材の製造方法にある。
【０００８】
この製造方法によっても、自軸回転する前記支持ローラの周面をラックの凹凸部が通過することにより、前記構成部材におけるプローブとの接触部が構成部材の厚さ方向に振動するから、構成部材の突き合せ部が摩擦撹拌接合により接合一体化すると同時に、構成部材の接合部に波形の凹凸が形成され、表面に凹凸が形成された部材を簡単かつ確実に製造することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る接合部に凹凸が形成された部材の製造方法を、図１〜図３に示す一実施形態を参照して説明する。この実施形態は、２個の長尺な板状の構成部材（１）（１）の突き合わせ接合を行うことによって、足場材（Ａ）を製造しようとするものである。
【００１０】
前記構成部材（１）は、図１に示すように、帯状平板部（１ａ）と、その表面の幅方向一端部において長さ方向に沿って垂設されたリブ（１ｂ）とを有するアルミニウム押出型材からなり、リブ（１ｂ）が形成された幅方向一端部の端面同士が突き合わされた状態となされている。
【００１１】
前記リブ（１ｂ）は、後述するように摩擦撹拌接合を実施する部位であると同時に、その上面に波形の滑り止め用凹凸（６）を形成する部位である。リブ（１ｂ）の高さは、構成部材（１）（１）に対して滑り止め用凹凸（６）が適度に形成されるように、望ましくは構成部材（１）の板厚の１／１０〜１／２程度となされるのがよい。
【００１２】
また、前記構成部材（１）には、突合せ状態の構成部材（１）（１）と同大・同形の金属製のラック（２）が、その周縁部を前記構成部材（１）（１）の周縁部に一致させ、かつその上面を前記構成部材（１）（１）の下面に接する態様で配置されている。このラック（２）は、後述するように構成部材（１）（１）を接合一体化するに際し、接合工具（１０）のプローブ（１２）が構成部材（１）（１）を貫通し、後述の支持ロール（３）と接触するのを防止するためのものである。
【００１３】
（３）は構成部材（１）（１）及びラック（２）を下方から支持するとともに、構成部材（１）（１）のリブ（１ｂ）（１ｂ）の上面に波形の滑り止め用凹凸（６）を形成するための支持ローラである。この支持ローラ（３）の周面には、支持ローラ（３）の長さ方向に沿った複数の凸条（３ａ）が、周方向に一定ピッチで連続して設けられており、これにより支持ローラ（３）は周面が凹凸に形成された歯車状となされている。そして、ローラ長さは突き合わせ状態の構成部材（１）（１）の幅寸法和より若干長く設定され、構成部材（１）（１）及びラック（２）の移動に従って自軸回転するものとなされている。しかして、前記ラック（２）の裏面を前記支持ローラ（３）の凸条（３ａ）に当接支持させた状態で、前記構成部材（１）（１）及びラック（２）を一体に移動させると、両構成部材（１）（１）における後述のプローブ（１２）との接触部は、自軸回転する支持ローラ（３）の周面に形成された凹凸によって、構成部材（１）（１）の厚さ方向に振動する。このため、構成部材（１）（１）のリブ（１ｂ）（１ｂ）は、後述するように摩擦撹拌接合による接合一体化と同時に、その上面に支持ローラ（３）の凹凸ピッチに対応したピッチを有する、波形の滑り止め用凹凸（６）が連続して形成される。なお、支持ローラの凹凸ピッチが異なれば、構成部材（１）（１）のプローブ（１２）との接触部の振動周期も異なって、接合部に形成される滑り止め用凹凸のピッチも異なるので、滑り止め用凹凸（６）のピッチを変更したい場合は、それに合わせて所定の凹凸ピッチを有する支持ローラに取り替えればよい。
【００１４】
前記支持ローラ（３）の上方における両構成部材（１）（１）の突き合せ部が通過する位置には、径大の円柱回転子（１１）と、該回転子（１１）の端部軸線上に一体に設けられた径小のピン状のプローブ（１２）とを有する接合工具（１０）が、前記プローブ（１２）を前記支持ローラ（３）の周面に近接させる態様にして配置されている。前記接合工具（１０）は、前記回転子（１１）を回転させることによりプローブ（１２）も回転させ得るものとなされており、また前記プローブ（１２）及び回転子（１１）は、構成部材（１）（１）よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐え得る耐熱材料によって形成されている。なお、（１１ａ）は回転子（１１）のプローブ（１２）側平坦面からなる肩部である。このように支持ローラ（３）とプローブ（１２）とを配置することよって、両構成部材（１）（１）及びラック（２）は、支持ローラ（３）とプローブ（１２）間に介在され、前記支持ローラ（３）に支持されるとともに、両構成部材（１）（１）の突き合せ部に前記プローブ（１２）が挿入される態様となされる。
【００１５】
また、両構成部材（１）（１）及びラック（２）の移動方向における前記支持ローラ（３）の前後には、前記支持ローラ（３）の歯元円と同径の円柱状の駆動ローラ（４）が、前記支持ローラ（３）の軸位置と同じ高さの軸位置で前記支持ローラ（３）と並行に配置されている。これら前後の駆動ローラ（４）（４）は、前記支持ローラ（３）とともに両構成部材（１）（１）及びラック（２）を支持するほか、前記図示略の駆動機構により回転駆動されることによって、構造部材（１）（１）及びラック（２）をその長さ方向の一方側に移動させるものである。そして、この駆動ローラ（４）（４）は、上述のように支持ローラ（３）の歯元円と同径、すなわち支持ローラ（３）よりも凸条（３ａ）の高さの分だけ小さい径となされているため、構成部材（１）（１）のプローブ（１２）との接触部は、支持ローラ（３）の凸条（３ａ）の高さ分までプローブ（１２）側にたわむ方向に押し出され得ることになり、支持ローラ（３）周面の凹凸による振動が起こりやすくなっている。
【００１６】
また、両構成部材（１）（１）の移動方向における前記プローブ（１２）の前後には、互いに同形・同寸の回転自在な押えローラ（５）が、前記駆動ローラ（４）と両構成部材（１）（１）の厚さ方向に対向する態様にして配置されている。この押えローラ（５）は、図示略の加圧機構を備えており、両構成部材（１）（１）及びラック（２）の移動に伴って、その周面を両構成部材（１）（１）の上面に圧接させながら自由に自軸回転するものとなされている。このため、支持ローラ（３）とプローブ（１２）との間に介在された構成部材（１）（１）及びラック（２）は、これら押えローラ（５）によって前記駆動ローラ（４）に押し付けられて、スリップを生じることなく一体に移動方向の駆動力が付与される。なお、駆動ローラ（４）によることなく、構成部材（１）（１）の長さ方向後端部を押圧して、構成部材（１）（１）を移動させるものとしてもよい。
【００１７】
次に、上記摩擦撹拌接合装置を用いて足場材を製造する方法について説明する。
【００１８】
まず、プローブ（１２）を支持ローラ（３）の上方離間位置に待機させた状態で、突き合わせ状態の構成部材（１）（１）と、該構成部材（１）（１）の下面に周縁部を一致させて配置したラック（２）とを、その長さ方向の一端部から押えローラ（５）と回転駆動している駆動ローラ（４）との間に通す。
【００１９】
押えローラ（５）と駆動ローラ（４）との間に通された両構成部材（１）（１）及びラック（２）は、押えローラ（５）により駆動ローラ（４）の周面に押し付けられてることによって、回転駆動している駆動ローラ（４）から駆動力が付与されて、この駆動力によりプローブ（１２）と支持ローラ（３）との間に向かって一体に移動する。
【００２０】
両構成部材（１）（１）の突き合せ部の接合開始予定位置が、プローブ（１２）の下方位置に到達したとき、駆動ローラ（４）の駆動を停止することにより構成部材（１）（１）及びラック（２）の一旦停止する。そして、プローブ（１２）を回転させながら下降させ、プローブ（１２）の先端を構成部材（１）（１）の突き合せ部に接触させると、該接触部は摩擦熱により軟化するため、さらにプローブ（１２）を下降させて突き合せ部に挿入し、先端部がラック（２）に接触する直前で停止固定する。なお、両構成部材（１）（１）の下面にラック（２）が配置されているので、万一、プローブ（１２）が両構成部材（１）（１）の突き合せ部を貫通しても、前記支持ローラ（３）に接触して支持ローラ（３）を破損させることを防止できる。
【００２１】
こうして、構成部材（１）（１）及びラック（２）を、支持ローラ（３）とプローブ（１２）との間に介在させて、プローブ（１２）が突き合せ部に挿入されるとともに、ラック（２）の下面が支持ローラ（３）の凹凸面に当接支持された状態となす。なお、プローブ（１２）をあらかじめ下降させておき、プローブ（１２）と支持ローラ（３）との間に構成部材（１）（１）を強制的に通すことによって、プローブ（１２）が側方から突き合わせ部に潜り込んで挿入状態となるようにしてもよい。
【００２２】
次に、駆動ローラ（４）を再駆動すると、構成部材（１）（１）及びラック（２）は駆動力が付与されて、構成部材（１）（１）の突き合せ部にプローブ（１２）が挿入され、かつラック（２）の下面が支持ローラ（３）の凹凸面に支持された状態で、突き合せ部が順次プローブ（１２）を通過するように一体に移動しながら、さらに移動方向に存在する押えローラ（５）と駆動ローラ（４）との間に通されていく。
【００２３】
このように、突き合せ部が順次プローブ（１２）を通過するように両構成部材（１）（１）及びラック（２）が移動することによって、プローブ（１２）との接触部が摩擦熱にて順次軟化撹拌されて、構成部材（１）（１）は接合一体化される。すなわち、プローブ（１２）の回転により発生する摩擦熱、あるいはさらに回転子（１１）の肩部と構成部材（１）の上面との摺動に伴い発生する摩擦熱により、プローブ（１２）との接触部分近傍において構成部材（１）（１）は軟化し、かつ撹拌されるとともに、構成部材（１）（１）の移動に伴って、軟化撹拌分部がプローブ（１２）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。この減少が構成部材（１）（１）の移動に伴って順次繰り返されていき、最終的に構成部材（１）（１）が突き合せ部において接合一体化される。
【００２４】
また、このプローブ（１２）による突き合せ部の摩擦撹拌接合の際、両構成部材（１）（１）における後述のプローブ（１２）との接触部は、自軸回転する支持ローラ（３）の周面に形成された凹凸によって、構成部材（１）（１）の厚さ方向に振動する。このため、構成部材（１）（１）の接合部であるリブ（１ｂ）（１ｂ）は、上述の摩擦撹拌接合と同時に、その上面に支持ローラ（３）の凹凸ピッチに対応したピッチを有する、波形の滑り止め用凹凸（６）が連続して形成されることになる。
【００２５】
そして、移動方向に存在する前記押えローラ（５）と駆動ローラ（４）との間に通された構成部材（１）（１）及びラック（２）が、該押えローラ（５）により駆動ローラ（４）の周面に押し付けられて、駆動ローラ（４）から駆動力が更に付与されることによって、構成部材（１）（１）の突き合せ部の接合終了位置がプローブ（１２）に接触するまで一体に移動する。構成部材（１）（１）の接合が終了したあとは、構成部材（１）（１）の突き合せ部からプローブ（１２）を抜き取り、接合装置から構成部材（１）（１）及びラック（２）を取り出して、構成部材（１）（１）とラック（２）とを分離する。
【００２６】
こうして、構成部材（１）（１）の突き合せ部が摩擦撹拌接合により接合一体化されると同時に、リブ（１ｂ）（１ｂ）の表面に滑り止め用凹凸（６）が形成されることによって、滑り止め用凹凸（６）が形成された足場材（Ａ）を簡単かつ確実に製造することができるので、構成部材（１）（１）を接合一体化したあとに別に滑り止め用凹凸（６）を形成する必要がなくなり、足場材（Ａ）の生産効率を向上させることが可能となる。
【００２７】
なお、この実施形態では、支持ロール（３）の破損防止のために、構成部材（１）（１）の下面にラック（２）を配置するもとしたが、ラック（２）を配置せずに足場材（Ａ）を製造するものとしてもよい。
【００２８】
また、構成部材（１）の幅方向の一端部にリブ（１ｂ）を垂設し、このリブ（１ｂ）の上面に滑り止め用凹凸部を形成するものとしたが、このようなリブ（１ｂ）を設けずに、構成部材（１）（１）の上面に滑り止め用凹凸を直接形成するものとしてもよい。
【００２９】
図４〜図６はこの発明の他の実施形態を示すものである。この実施形態において、図１〜図３に示したものと同一構成部分については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００３０】
この実施形態では、上面（プローブ１２側の面）にリブの存在しない構成部材（１０１）（１０１）を用いているとともに、構成部材（１０１）（１０１）の突き合わせ部の下側に配置された角棒状のラック（１０２）の下面には凹凸部（１０２ａ）が形成されている。
【００３１】
かつ、プローブ（１２）の下方位置には、周面に図１〜図３に示した歯車状の凹凸のない断面円形の支持ローラ（１０３）が配置されるとともに、前記支持ローラ（１０３）に対し構成部材（１０１）（１０１）の移動方向後方の位置には、前記ラック（１０２）の凹凸部（１０２ａ）と噛合する凹凸（１０４ａ）を有する歯車状の駆動ローラ（１０４）が配置されている。
【００３２】
このような構成において、駆動ローラ（１０４）が所定方向に回転すると、駆動ローラ（１０４）と噛合するラック（１０２）が前方に移動し、さらにはラック（１０２）上方の構成部材（１０１）（１０１）が移動する。
【００３３】
一方、プローブ（１２）の下方の支持ローラ（１０３）においては、図６（ａ）（ｂ）に示すように（なお、図６では、構成部材（１０１）（１０１）については図示を省略している）、回転する支持ローラ（１０３）の周面の上端部をラック（１０２）の下面の凹凸部（１０２ａ）が順に通過して行く。そして、図６（ａ）に示すように、支持ローラ（１０３）の周面の上端部にラック（１０２）の凹部（１０２ｃ）が位置したときには、ラック（１０２）の水平位置は下がり、図６（ｂ）に示すように、支持ローラ（１０３）の周面の上端部にラックの凸部（１０２ｂ）が位置したときには、ラック（１０２）の水平位置は上がり、従ってラック（１０２）の凹凸部（１０２ａ）が支持ローラ（１０３）を通過する度にラック（１０２）は上下に振動する。このため、構成部材（１）（１）の接合部には、摩擦撹拌接合と同時に、その上面にラック（１０２）の凹凸部（１０２ａ）のピッチに対応したピッチを有する、波形の滑り止め用凹凸（１０６）が連続して形成されることになる。
【００３４】
なお、以上説明した第１、第２の実施形態においては、２枚の板状の構成部材（１）（１）（１０１）（１０１）を摩擦撹拌接合により接合一体化するのに、プローブ（１２）を構成部材（１）（１）（１０１）（１０１）の長さとほぼ同じ範囲だけ移動させるものとしたが、プローブ（１２）を構成部材（１）（１）（１０１）（１０１）の長さより狭い範囲で移動させるものとしてもよい。
【００３５】
また、構成部材（１）（１０１）として押出形材を用いたが、ダイカスト材や鋳物材等を用いてもよい。
【００３６】
また、これらの実施形態では、接合部に滑り止め用凹凸が形成された足場材の製造方法について説明したが、上述の製造方法と同様の製造方法によって、接合部に装飾用凹凸が形成された装飾材を簡単かつ確実に製造することができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、構成部材の突き合せ部が摩擦撹拌接合により接合一体化されると同時に、構成部材の接合部に波形の凹凸が形成されるので、表面に凹凸が形成された部材を簡単かつ確実に製造することができる。従って、例えば前記部材を足場材あるいは装飾材として用いた場合、構成部材を接合一体化したあとに別に滑り止め用凹凸あるいは装飾用凹凸を形成する必要がなくなり、足場材あるいは装飾材の生産効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図であり、プローブ挿入部を模式的に示す図である。。
【図３】この発明の一実施形態における足場材の斜視図である。
【図４】この発明の他の実施形態を示す斜視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】プローブ下方の支持ローラとラックの凹凸部との位置関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０１・・・構成部材
１ａ・・・・・・平板部
１ｂ・・・・・・リブ
２、１０２・・・ラック
１０２ａ・・・・凹凸部
３、１０３・・・支持ローラ
４、１０４・・・駆動ローラ
５・・・・・・・押えローラ
６、１０６・・・滑り止め用凹凸
１０・・・・・・接合工具
１１・・・・・・回転子
１２・・・・・・プローブ
【図１】
0004230062.tif 000002
【図２】
0004230062.tif 000003
【図３】
0004230062.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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