(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して平行に位置する上側及び下側の二つの面板が、それら対向面間に延びる複数のリブにて一体的に連結されてなる構造の中空形材の二つを、対応する面板の端面同士において突き合わせて、それら面板の対向方向において形成された上側及び下側二つの突合せ部を、同時に摩擦撹拌接合するための装置であって、
前記上側突合せ部における上側面板上面に接触せしめられるショルダ面を備えた円環板状のショルダ部が下端部に設けられた、軸方向に貫通する内孔を有し、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた円筒形状の第一回転治具と、
前記下側突合せ部における下側面板上面に接触せしめられるショルダ面を備えた円環板形状のショルダ部が下端部に設けられた、前記第一回転治具の内孔の下端開口部から下方に突出した状態で、該内孔内に同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿入、配置されて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた第二回転治具と、
該第二回転治具のショルダ部の中心部から同軸的に下方に突出するように設けられて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた突出部にて構成され、該突出部の軸回りの回転によって前記下側突合せ部の摩擦攪拌接合操作が実施される下側プローブと、
前記上側突合せ部における上側面板下面に接触せしめられる裏当て面を上面とした円環板形状の当接部と、該当接部の裏当て面上に同軸的に一体形成された円筒状の挿入部とからなり、該挿入部が前記第一回転治具の内孔とそこに挿入される前記第二回転治具の挿入部位との間隙内に同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿入、配置されて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた裏当て部材と、
該裏当て部材における前記挿入部の前記当接部側となる基部側部位にて構成され、該裏当て部材の軸回りの回転に基づく該基部側部位の回転によって前記上側突合せ部の摩擦攪拌接合操作が実施される上側プローブとを、
含んで構成されていることを特徴とする中空形材の摩擦撹拌接合装置。
【請求項２】
前記下側プローブが、前記第二回転治具に対して一体的に設けられている請求項１に記載の中空形材の摩擦撹拌接合装置。
【請求項３】
前記第二回転治具を軸方向に貫通するように、同軸的に回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に回転ロッドが配設され、該回転ロッドの該第二回転治具における前記ショルダ部から下方に突出する部位にて、前記下側プローブが構成されている請求項１に記載の中空形材の摩擦撹拌接合装置。
【請求項４】
前記下側突合せ部における下側面板下面に接触せしめられる裏当て面を上面とした円環板形状の先端裏当て部材が下端部に一体的に設けられた回転ロッドが、前記第二回転治具を軸方向に貫通するように、同軸的に回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に配設され、該回転ロッドの前記先端裏当て部材側となる基部側部位にて、前記下側プローブを構成した請求項１に記載の中空形材の摩擦撹拌接合装置。
【請求項５】
前記中空形材が、互いに対向して平行に位置する前記面板の二つが、それらの対向面間に延びる前記複数のリブにて一体的に連結されてなるダブルスキン構造のアルミニウム合金押出形材である請求項１乃至請求項４のうちの何れか１項に記載の中空形材の摩擦撹拌接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空形材の摩擦撹拌接合装置に係り、特に、互いに対向して平行に位置する複数の面板が、相互の対向面間に延びる複数のリブにて一体的に連結されてなる構造の中空形材の複数を摩擦撹拌接合するに際して、それら複数の中空形材の各面板同士が互いに突き合されて形成される複数の突合せ部を同時に摩擦撹拌接合する摩擦撹拌接合操作に好適に使用される摩擦撹拌接合装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、互いに対向して平行に位置する複数の面板が、相互の対向面間に延びる複数のリブにて一体的に連結されてなる構造の中空形材が、様々な用途に用いられている。例えば、そのような中空形材のうち、互いに対向して平行に位置する面板の二つが、それらの対向面間に延びる複数のリブにて一体的に連結されてなる、所謂ダブルスキン構造（二面構造）を有するアルミニウム合金製の中空形材が、車両や航空機等の側面構体や床構体、或いは建物の屋根構体等に利用されている。
【０００３】
ところで、このような中空形材は、多くの場合、押出成形によって成形されているところから、幅寸法が制限されてしまう。そのため、かかる中空形材は、一般に、複数のものが、対応する面板の端面同士において突き合わされ、かかる突合せ部が接合されて、広幅の接合体（パネル）とされた上で、上記の如き各種の構体として、使用されている。
【０００４】
そして、近年では、そのような複数の中空形材の突合せ接合手法の一種として、アーク溶接等とは異なって、溶融溶接特有のブローホールや凝固割れ等の接合欠陥の発生が有利に回避され得る摩擦撹拌接合手法が、一部で適用されてきているのであるが、複数の中空形材の突合せ接合に際しては、面板の対向方向に形成された複数の突合せ部の全てを接合する必要があるところから、それら複数の突合せ部を一つずつ接合する従来の摩擦撹拌接合手法では、接合操作が煩雑となってしまうばかりでなく、対向方向に形成された複数の突合せ部を別々に摩擦撹拌接合すると、先に接合される突合せ部に形成される接合部が若干収縮して、面板に僅かな撓みが生じ、それによって、最終的に得られる接合体に歪みが発生するといった不具合があった。
【０００５】
かかる状況下、複数の中空形材を摩擦撹拌接合により突合せ接合するに際して、接合操作を簡略化し得る技術が、下記特許文献１において提案されている。即ち、そこでは、摩擦撹拌接合装置として、互いに所定の距離を隔てて、同軸的に配された複数の回転治具と、回転治具との同軸上において、回転治具と交互に位置するように、隣り合う回転治具の間に配された少なくとも一つの裏当て部材と、回転治具から裏当て部材側に向かって同軸的延びる複数のプローブとが、位置固定に設けられた摩擦撹拌接合装置が、用いられている。
【０００６】
そして、例えば、二つの面板が上下方向に対向位置せしめられたダブルスキン構造の中空形材の二つを突合せ接合する際には、先ず、二つの中空形材が、各面板の端面同士において突き合わされて、上下方向に対向して位置する二つの突合せ部が形成せしめられる。その後、上下の面板の対向面間（上下の突合せ部の対向面間）に、隣り合う回転治具と裏当て部材とが位置せしめられて、各突合せ部の上面に、回転治具が接触せしめられる一方、少なくとも上側の突合せ部の下面に裏当て部材が接触せしめられると共に、それら回転治具と裏当て部材の間に位置するプローブが、各突合せ部を貫通するように配置された状態で、回転治具と裏当て部材とプローブとが一体回転せしめられ、そして、そのような一体回転下で、各突合せ部に対して相対移動せしめられる。これによって、二つの突合せ部が、同時に摩擦撹拌接合されるようになっているのである。
【０００７】
このような摩擦撹拌接合技術によれば、複数の突合せ部が、一挙に接合され得るだけでなく、互いに対向するように形成された突合せ部を同時に摩擦撹拌接合することで、最終的に得られる接合体での歪みの発生が有利に解消乃至は抑制され得る。しかも、回転治具と共に、裏当て部材も、突合せ部と接した状態で、プローブと一体回転せしめられるため、回転治具と突合せ部の上面との間と、裏当て部材と突合せ部の下面との間の両方において生ずる摩擦熱により、突合せ部の全体が十分に可塑化されて、突合せ部全体のメタル同士が、より十分に撹拌され得る。従って、目的とする接合体が、歪みの少ない健全な構造と十分な接合強度とをもって、容易に且つ効率的に得られることとなるのである。
【０００８】
ところが、このような従来の中空形材の摩擦撹拌接合技術では、互いに軸方向に隣り合うように位置せしめられて、対向位置する突合せ部の下面と上面とに接触せしめられる回転治具と裏当て部材とが、摩擦撹拌接合装置に対して、予め定められた間隔をもって位置固定に設けられているため、例えば、接合に供される中空形材の面板間の距離（対向位置するように形成される突合せ部の距離）がそれぞれ異なる複数種類の接合体を得る際等に、隣り合う回転治具と裏当て部材との間の間隔が、接合に供される中空形材の面板間の距離に応じた寸法とされた専用の摩擦撹拌接合装置を、目的とする接合体の種類に応じた種類だけ準備しなけらればならず、それが、大きな経済負担となっていた。
【０００９】
また、それに加えて、回転治具から延び出すプローブも、回転治具に対して位置固定に設けられているところから、そのようなプローブの長さを変化させることが出来ず、それ故、例えば、接合に供される中空形材の面板の厚さがそれぞれ異なる複数種類の接合体を得る際等において、プローブの長さよりも、面板の厚さ、つまり突合せ部の厚さが大きい場合には、突合せ部全体の中で、プローブが貫通位置せしめられない部分でのメタルが十分に撹拌され得ず、そのために、接合が不十分となってしまい、その結果、接合体に対するプレス加工等の後加工時に、接合部に亀裂等が生ずる、所謂キッシングボンド等の接合不良が生ずる恐れがあったのである。
【００１０】
なお、回転治具に対して、プローブを、軸方向に相対移動と為した摩擦撹拌接合装置として、下記特許文献２に明らかにされた装置が、知られているが、かかる装置では、接合されるべき突合せ部が複数存在する中空形材の摩擦撹拌接合作業の簡略化が実現され得ないのである。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３４７７５３
【特許文献２】米国特許第６１９９７４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここにおいて、本発明は、上述せる如き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、接合に供される中空形材の面板間の距離がそれぞれ異なる複数種類の接合体を、歪みの少ない健全な構造と十分な接合強度をもって、容易に且つ低コストに得ることが出来る中空形材の摩擦撹拌接合方法や、接合に供される中空形材の面板の厚さがそれぞれ異なる複数種類の接合体を、キッシングボンド等の接合不良のない健全で且つ十分な強度を有する接合部をもって、安定的に得ることが出来る中空形材の摩擦撹拌接合方法において有利に使用され得る中空形材の摩擦撹拌接合装置を提供することを、その解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そして、本発明にあっては、中空形材の摩擦撹拌接合装置に係る課題の解決のために、その第一の態様とするところは、互いに対向して平行に位置する上側及び下側の二つの面板が、それら対向面間に延びる複数のリブにて一体的に連結されてなる構造の中空形材の二つを、対応する面板の端面同士において突き合わせて、それら面板の対向方向において形成された上側及び下側二つの突合せ部を、同時に摩擦撹拌接合するための装置であって、前記上側突合せ部における上側面板上面に接触せしめられるショルダ面を備えた円環板状のショルダ部が下端部に設けられた、軸方向に貫通する内孔を有し、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた円筒形状の第一回転治具と、前記下側突合せ部における下側面板上面に接触せしめられるショルダ面を備えた円環板形状のショルダ部が下端部に設けられた、前記第一回転治具の内孔の下端開口部から下方に突出した状態で、該内孔内に同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿入、配置されて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた第二回転治具と、該第二回転治具のショルダ部の中心部から同軸的に下方に突出するように設けられて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた突出部にて構成され、該突出部の軸回りの回転によって前記下側突合せ部の摩擦攪拌接合操作が実施される下側プローブと、前記上側突合せ部における上側面板下面に接触せしめられる裏当て面を上面とした円環板形状の当接部と、該当接部の裏当て面上に同軸的に一体形成された円筒状の挿入部とからなり、該挿入部が前記第一回転治具の内孔とそこに挿入される前記第二回転治具の挿入部位との間隙内に同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿入、配置されて、軸回りに回転可能で且つ軸方向に移動可能とされた裏当て部材と、該裏当て部材における前記挿入部の前記当接部側となる基部側部位にて構成され、該裏当て部材の軸回りの回転に基づく該基部側部位の回転によって前記上側突合せ部の摩擦攪拌接合操作が実施される上側プローブとを、含んで構成されていることを特徴とする中空形材の摩擦撹拌接合装置にある。
【００１４】
また、このような本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置の第二の態様においては、前記下側プローブが、前記第二回転治具に対して一体的に設けられている。
【００１５】
さらに、本発明においては、中空形材の摩擦撹拌接合装置に係る課題の解決のために、その第三の態様とするところは、前記第二回転治具を軸方向に貫通するように、同軸的に回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に回転ロッドが配設され、該回転ロッドの該第二回転治具における前記ショルダ部から下方に突出する部位にて、前記下側プローブが構成されている。
【００１６】
なお、このような本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置の有利に第四の態様では、前記下側突合せ部における下側面板下面に接触せしめられる裏当て面を上面とした円環板形状の先端裏当て部材が下端部に一体的に設けられた回転ロッドが、前記第二回転治具を軸方向に貫通するように、同軸的に回転可能で且つ軸方向に相対移動可能に配設され、該回転ロッドの前記先端裏当て部材側となる基部側部位にて、前記下側プローブが構成されている。
【００２２】
また、本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置の第五の態様では、前記中空形材が、互いに対向した平行に位置する前記面板の二つが、それらの対向面間に延びる前記複数のリブにて一体的に連結されてなるダブルスキン構造のアルミニウム合金押出形材にて、構成される。
【発明の効果】
【００２３】
すなわち、このような本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置における第一の態様にあっては、二つの面板を有する中空形材が突き合わされることにより、それらの面板の対向方向において形成される二つの突合せ部を、同時に且つ十分に可塑化せしめて摩擦撹拌接合することが出来るため、目的とする接合体が、歪みの少ない健全な構造と、十分な接合強度とをもって、容易に且つ効率的に得られることとなる。
【００２４】
そして、特に、かかる本発明装置は、面板の対向方向において隣り合って形成される突合せ部同士の間に位置せしめられる回転治具と裏当て部材との間隔が、接合に供される中空形材の面板間の距離、つまり、面板の対向方向に隣り合う突合せ部同士の間の距離に応じた寸法となるように、それら回転治具と裏当て部材とを接近／離隔移動せしめて、隣り合う突合せ部のそれぞれに接触させるようにしたものであるため、例えば、接合に供される中空形材の面板間の距離がそれぞれ異なる複数種類の接合体を得る際にあっても、一種類の装置を汎用的に使用することが出来、それによって、面板の対向方向において形成される突合せ部同士の間に位置せしめられる回転治具と裏当て部材の間隔が、接合に供される中空形材の面板間の距離に応じた寸法とされた専用の摩擦撹拌接合装置を、目的とする接合体の種類に応じた種類だけ準備する必要が、有利に解消され得る。
【００２５】
従って、かくの如き本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置によれば、接合に供される中空形材の面板間の距離がそれぞれ異なる複数種類の接合体を、十分な接合強度をもって、容易に且つ低コストに得ることが出来るのである。
【００２６】
また、本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置、特にその第三、第四の態様は、プローブ手段の各突合せ部への貫通部位の長さが、接合に供される中空形材の面板の厚さに応じた寸法となるように、プローブ手段を、裏当て部材と回転治具とに対して軸方向に相対移動せしめて、各突合せ部を貫通するように位置せしめるものであるため、例えば、接合に供される中空形材の面板の厚さがそれぞれ異なる複数種類の接合体を得る際にあっても、面板の厚さの変化に伴う突合せ部の厚さに応じて、プローブ手段の突合せ部への貫通部位の長さを適宜に変動させることが出来、それによって、プローブ手段を、各突合せ部の一方側の面から他方側の面に至るまで、各突合せ部を貫通するように、確実に位置させることが可能となる。そして、それによって、各突合せ部の全体のメタルが、プローブ手段にて十分に撹拌され得、以て、各突合せ部が、より十分に且つ確実に接合され得る。
【００２７】
従って、このような本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置によれば、接合に供される中空形材の面板面板の厚さがそれぞれ異なる複数種類の接合体を、キッシングボンド等の接合不良のない健全で且つ十分な接合強度を有する接合部をもって、安定的に得ることが出来る。
【００３１】
そして、本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置においては、接合に供される中空形材の面板間の距離がそれぞれ異なる複数種類の接合体を得る際に、極めて有利に使用され得るのであり、それによって、そのような目的とする複数種類の接合体を、歪みのない健全な構造と十分な接合強度をもって、容易に且つ低コストに製造することが可能となる。
【００３６】
また、本発明に従う中空形材の摩擦撹拌接合装置における第五の態様によれば、ダブルスキン構造のアルミニウム合金押出形材の複数が、上述の如き数々の優れた特徴をもって、極めて有利に摩擦撹拌接合され得ることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明に係る中空形材の摩擦撹拌接合装置の構成について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。
【００３８】
先ず、図１には、本発明に従って、二つの中空形材を摩擦撹拌接合して、広幅パネルを得る一例が、概略的に示されている。かかる図１から明らかなように、ここでは、摩擦撹拌接合される二つの中空形材１０ａ，１０ｂのそれぞれが、互いに上下方向に対向して、平行に位置せしめられた、平板形態を呈する上面板１２と下面板１４とを有し、かかる上及び下面板１０，１２が、それらの対向面間に延びる複数のリブ１６（ここでは、一つのみを示す）にて一体的に連結されてなる、ダブルスキン構造（二面構造）をもって、構成されている。また、それら各中空形材１０は、何れも、アルミニウム合金製の押出形材からなっている。なお、この中空形材１０を与える材質は、アルミニウム合金に何等限定されるものではなく、摩擦撹拌接合可能な金属材料であれば良く、また、その成形手法も、例示の押出手法に特に限定されるものではない。
【００３９】
そして、本実施形態においては、そのような二つの中空形材１０ａ，１０ｂに対する摩擦撹拌接合操作の実施に際して、先ず、それら二つの中空形材１０ａ，１０ｂが、幅方向（図１中、左右方向）に並べられて、それぞれの上面板１２の幅方向の端面同士において突き合わされると共に、それぞれの下面板１４の幅方向の端面同士において突き合わされる。これによって、かかる二つの中空形材１０ａ，１０ｂの間に、上面板１２同士が突き合わされてなる上側突合せ部１８と、下面板１４同士が突き合わされてなる下側突合せ部２０とが、上及び下面板１２，１４の対向方向たる上下方向に、上及び下面板１２，１４の対向面間の距離に応じた距離を隔てて、形成される。
【００４０】
次いで、それら二つの中空形材１０ａ，１０ｂが、所定の拘束治具（図示せず）にて拘束された後、二つの中空形材１０ａ，１０ｂ間に形成された上側及び下側突合せ部１８，２０が摩擦撹拌接合されるのであるが、ここでは、この摩擦撹拌接合操作に用いられる摩擦撹拌接合装置２２が、従来には見られない特別な構造を有しているのである。
【００４１】
すなわち、摩擦撹拌接合装置２２は、第一及び第二の二つの回転治具２４，２６を有している。それら二つの回転治具２４，２６のうち、第一回転治具２４は、全体として、略円筒形状を有しており、その下端部の外周面に、径方向に所定寸法突出し、且つ周方向に連続して延びる外フランジ形態を呈する、円環板状のショルダ部２８が、一体形成されている。このショルダ部２８においては、その下端面が、水平方向に広がる平坦な円環面からなるショルダ面２７とされている。
【００４２】
また、第二回転治具２６は、全体として、略円柱形状を有しており、その下端部には、下端面が水平方向に広がる円形の平坦面からなるショルダ面３０とされた、円環板状のショルダ部３２が、一体形成されている。更に、かかる第二回転治具２６においては、そのようなショルダ部３２の下端面の中心部に対して、下方に所定寸法突出する、高さの低い円柱状の突起からなる、プローブ手段としての下側プローブ３４が、同軸上において、一体的に設けられている。
【００４３】
そして、このような第二回転治具２６が、そのショルダ部３２及び下側プローブ３４の形成部位を含む下部側部分を、前記円筒状の第一回転治具２４における内孔３６の下端開口部から下方に突出させた状態で、かかる内孔３６内に、同軸的に且つ軸方向（上下方向）に相対移動可能に挿入、配置されており、以て、第一及び第二回転治具２４，２６のそれぞれのショルダ部２８，３２におけるショルダ面２７，３０同士が、上下方向に所定距離を隔てて、対向して、平行に位置せしめられている。
【００４４】
また、図１には明示されてはいないものの、ここでは、第一及び第二回転治具２４，２６が、それぞれの上部側部位において、互いに同期せしめられた別個のモータ等に連結せしめられて、一体回転せしめられるようになっている。更に、それら各回転治具２４，２６の上側部位は、公知の油圧機構により突出／引込作動せしめられる別個の油圧シリンダにも、各々連結されて、それら各油圧シリンダの突出／引込作動に伴って、下方／上方に相対移動せしめられると共に、各油圧シリンダが、所定の作動位置で停止せしめられることにより、各回転治具２４，２６が、任意の移動位置にて、上下方向の相対移動が停止せしめられるようになっている。
【００４５】
これによって、第一の回転治具２４のショルダ部２８と第二の回転治具２６のショルダ部３２とが、一体回転可能で且つ上下方向に相対移動せしめられ得るようになっており、また、かかる第二の回転治具２６のショルダ部３２に一体形成された下側プローブ３２も、第二の回転治具２６のショルダ部３２と共に、第一の回転治具２４のショルダ部２８に対して、一体回転可能で且つ上下方向に相対移動可能とされている。そして、それら各ショルダ部２８，３２と下側プローブ３２の相対移動が、任意の移動位置で、停止せしめられて、維持されるように構成されている。
【００４６】
また、このような第二回転治具２６の軸方向中間部には、当接部３８と挿入部４０とからなる裏当て部材４２が、同軸的に且つ軸方向（上下方向）に移動可能に外挿されている。この裏当て部材４２の当接部３８は、その中心部に円形の貫通孔４４が設けられていることによって、第一回転治具２４の下端部に設けられたショルダ部２８略同様な円環板形状とされており、また、その上端面が、かかるショルダ部２８のショルダ面３０と略同一の平坦な円環面形状を有する裏当て面４６とされている。
【００４７】
一方、挿入部４０は、第一回転治具２４の内孔３６の内径よりも僅かに小さな外径と、第二回転治具２６の外径よりも僅かに大きな内径とを有する円筒形状を呈している。そして、当接部３８の裏当て面４２における貫通孔４４の開口周縁部から、かかる貫通孔４４を取り囲むような状態で、上方に向かって、一体的に延出せしめられている。即ち、ここでは、裏当て部材４２が、上端面が裏当て面４６とされた円環板状の当接部３８と、かかる当接部３８の裏当て面４６上に、同軸的に一体形成された円筒状の挿入部４０とからなる一体品にて、構成されているのである。
【００４８】
そして、このような裏当て部材４２が、第二回転治具２６の軸方向中間部に、同軸的に且つ上下方向に相対移動可能に外挿された状態で、挿入部４０において、第一回転治具２４の内孔３６内に、同軸的に且つ上下方向に相対移動可能に挿入位置せしめられている。そしてまた、そのような挿入状態下で、当接部３８の直上に位置する挿入部４０の基部側部位が、第一回転治具２４から下方に所定長さだけ突出せしめられている。
【００４９】
これによって、ここでは、裏当て部材４２の裏当て面４６が、第一及び第二回転治具２４，２６の各ショルダ部２８，３２のショルダ面２７，３０に対して、上下方向に所定距離を隔てて、対向して、平行に位置せしめられており、また、第一回転治具２４から下方に所定長さだけ突出せしめられた挿入部４０の基部側部位が、プローブ手段としての上側プローブ４８とされているのである。
【００５０】
なお、図１には明示されてはいないものの、このような裏当て部材４２にあっても、第一及び第二回転治具２４，２６と同様に、挿入部４０の上側部位において、第一及び第二回転治具２４，２６を回転駆動せしめるモータと同期せしめられたモータ等に連結されて、それら第一及び第二回転治具２４，２６と一体回転せしめられるようになっている。また、裏当て部材４２の挿入部４０の上側部位は、公知の油圧機構により突出／引込作動せしめられる油圧シリンダにも連結されて、かかる油圧シリンダの突出／引込作動に伴って、第一及び第二回転治具２４，２６に対して、下方／上方に相対移動せしめられると共に、この油圧シリンダが、所定の作動位置で停止せしめられることにより、裏当て部材４２の第一及び第二回転治具２４，２６に対する上下方向の相対移動が、任意の移動位置にて、停止せしめられるようになっている。
【００５１】
かくして、裏当て部材４２の当接部３８が、第一及び第二回転治具２４のそれぞれのショルダ部２８，３２に対して、一体回転可能で且つ上下方向に相対移動せしめられると共に、かかる相対移動が、任意の移動位置で、停止せしめられて、維持されるように構成されている。換言すれば、裏当て部材４２の当接部３８が、第一及び第二回転治具２４のそれぞれのショルダ部２８，３２と一体回転可能な状態で、それら各ショルダ部２８，３２に対して、接近／離隔移動可能とされ、また、それら相互の離間距離が、任意に調整し得るように構成されているのである。このことから明らかなように、本実施形態では、油圧機構と油圧シリンダとにて、相対回転阻止機構と接近阻止機構とが、構成されている。
【００５２】
而して、二つの中空形材１０ａ，１０ｂ間に、上側及び下側突合せ部１８，２０が形成されるように、それら二つの中空形材１０ａ，１０を突き合わせて、拘束する、前述の如き操作に引き続いて、上記の如き構造の摩擦撹拌接合装置２２を用いて、二つの中空形材１０ａ，１０ｂ間に形成された上側及び下側突合せ部１８，２０を摩擦撹拌接合する際には、例えば、以下のようにして、その作業が進められることとなる。
【００５３】
すなわち、先ず、第一回転治具２４が所定の位置にて移動不能とされた状態で、第二回転治具２６が、第一回転治具２４に対して接近／離隔移動（相対移動）せしめられて、第一回転治具２４のショルダ面２７と、第二回転治具２６のショルダ面３０との間の距離が、上面板１２の上面と下面板１４の上面との間の距離、つまり、上側突合せ部１８の上面と下側突合せ部２０の上面との間の距離と同一とされる。そして、その位置で、第二回転治具２６が、移動不能とされる。
【００５４】
その後、裏当て部材４２が、第二回転治具２６に対して、軸方向に相対移動せしめられることにより、裏当て部材４２の当接部３８と第二の回転治具のショルダ部３２とが、相互に接近／離隔移動せしめられて、裏当て部材４２の裏当て面４６と第二回転治具２６のショルダ面３０との間の距離が、上面板１２の下面と下面板１４の上面との間の距離、つまり、上側突合せ部１８の下面と下側突合せ部２０の上面との間の距離と同一とされる。そして、その位置で、裏当て部材４２が、移動不能とされる。このとき、第一回転治具２４のショルダ面２７と裏当て部材４２の裏当て面４６との間の距離が、自動的に、上側突合せ部１８（上面板１２）の厚さと同一とされる。
【００５５】
なお、このような第一回転治具２４の位置を基準とした第二回転治具２６と裏当て部材４２の第一回転治具２４に対する位置合せ操作は、上記の順番とは逆に、ショルダ面２７と裏当て面４６との間の距離が上側突合せ部１８の厚さと同一となるように、裏当て部材４２の位置合せを行った後、裏当て面４６とショルダ面３０との間の距離が、上側突合せ部１８の下面と下側突合せ部２０の上面との間の距離と同一となるように、第二回転治具２６の位置合せを行うようにしても、何等差し支えない。また、第一回転治具２４の位置を基準とする代わりに、第二回転治具２６の位置を基準として、第一回転治具２４や裏当て部材４２の位置合せを行ったり、或いは裏当て部材４２の位置を基準として、第一及び第二回転治具２４，２６の位置合せを行うことも、勿論可能である。
【００５６】
次いで、第一及び第二回転治具２４，２６と裏当て部材４２とが一体回転せしめられ、そして、その後に、或いはその前に、裏当て部材４２における挿入部４０の基部側部位からなる上側プローブ４８と、第二回転治具２４のショルダ部３２から下方に突出せしめられてなる下側プローブ３４とが、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とに対して、それぞれ貫通するように位置せしめられるのであるが、これは、例えば、以下の如き二つの配置方法のうちの何れかによって、実施される。
【００５７】
すなわち、それら二つの方法のうちの第一の配置方法を実施する場合にあっては、第一及び第二回転治具２４，２６と裏当て部材４２とが一体回転せしめられた状態下で、上側プローブ４８と下側プローブ３４のそれぞれの側面が、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０のそれぞれの接合開始側の端面に各々当接せしめられて、上側及び下側プローブ４８，３４が、上側及び下側突合せ部１８，２０に沿って、その接合終了側に向かって押圧される。これにより、上側プローブ４８と下側プローブ３４とが、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０の各接合開始側端部にそれぞれ入り込まされて、それら上側及び下側突合せ部１８，２０内に、それらを貫通するように、それぞれ位置せしめられることとなる。
【００５８】
また、第二の配置方法を実施する際には、図２に示されるように、先ず、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０のそれぞれの接合開始側の端部における上下方向の対応部位に、予め、上側プローブ４８と下側プローブ３４とが各々挿通可能な挿通孔５０が、それぞれ穿設される（図２では、上側突合せ部１８に穿設される挿通孔５０のみを示す）。この上側突合せ部１８に穿設される挿通孔５０は、二つの中空形材１０ａ，１０ｂの各上面板１２の突合せ状態を解消したときに、図２に二点鎖線で示されるように、それら各上面板１２の幅方向端部に対して、半円状の切欠として、形成されるものであり、また、下側突合せ部２０に穿設される挿通孔も、それと同様な形態とされるものである。
【００５９】
そして、上側及び下側突合せ部１８，２０に挿通孔５０がそれぞれ形成されたら、一旦、二つの中空形材１０ａ，１０ｂの突合せ状態が解消される（図２に二点鎖線で示される状態とされる）。その後、第一及び第二回転治具２４，２６と裏当て部材４２との一体回転が停止せしめられた状態下で、対応する各面板１２，１４の端面同士の間に、上側プローブ４８と下側プローブ３４とがそれぞれ位置せしめられると共に、上面板１２と下面板１４との対向面間に、裏当て部材４２の当接部３８と第二回転治具２６のショルダ部３２が、それぞれ対向して位置せしめられた後、再び、二つ中空形材１０ａ，１０ｂが、上側及び下側突合せ部１８，２０が形成されるように、再び突き合わされる。これによって、上側プローブ４８と下側プローブ３４とが、上側突合せ部位１８と下側突合せ部位２０とにそれぞれ設けられた挿通孔５０内に挿通された状態とされ、以て、それら上側プローブ４８と下側プローブ３４とが、上側及び下側突合せ部１８，２０内に、それらを貫通するように、それぞれ位置せしめられることとなる。なお、この場合には、例えば、二つの中空形材１０ａ，１０ｂの再度の突合せ操作の後、第一及び第二回転治具２４，２６と裏当て部材４２とが一体回転せしめられるようになる。
【００６０】
また、このとき、前述せる如く、裏当て部材４２の裏当て面４６と第二回転治具２６ののショルダ面３０との間の距離が、上面板１２と下面板１４との対向面間の距離、換言すれば、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０との間の距離と同一とされると共に、第一回転治具２４のショルダ面２７と裏当て部材４２の裏当て面４６との間の距離が、上面板１２の厚さと同一とされている。
【００６１】
従って、上述の如き第一及び第二の配置方法の何れか方法、或いはそれら以外の別の方法により、上側及び下側プローブ４８，３４が上側及び下側突合せ部１８，２０を貫通するように位置せしめられた状態下で、第一回転治具２４と第二回転治具２６と裏当て部材４２とが一体回転せしめられることにより、第一回転治具２４のショルダ面２７と裏当て部材４２の裏当て面４６とが、一体回転せしめられつつ、上側突合せ部１８の上面と下面とに接触せしめられる一方、第二回転治具２６のショルダ面３０が、第一回転治具２４と裏当て部材４２と共に一体回転せしめられつつ、下側突合せ部２０の上面に接触せしめられるのである。なお、このとき、必要に応じて、各下面板１４の下側突合せ部２０形成部位の下面に対して、公知の裏当て部材が接触位置せしめられることとなる。
【００６２】
そして、このような状態から、第一回転治具２４と第二回転治具２６と裏当て部材４２とが、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０に対して、それらに沿って相対的に一体移動させられることによって、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とが同時に摩擦撹拌接合され、以て、目的とする広幅パネルが製造されることとなるのである。
【００６３】
このように、本実施形態では、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とが同時に且つ一挙に摩擦撹拌接合されるようになっているところから、二つの中空形材１０ａ，１０ｂの接合作業、つまり目的とする広幅パネルの製造作業の簡略化と作業時間の短縮化とが、有利に図られ得ると共に、接合後における中空形材１０ａ，１０ｂの各面板１２，１４の撓みの発生が効果的に回避され得て、二つの製造された広幅パネルにおける歪みの発生が有利に解消乃至は抑制され得ることとなる。
【００６４】
また、このような本実施形態においては、第一回転治具２４のショルダ面２７と裏当て部材４２の裏当て面４６とが、回転状態下で、上側突合せ部１８の上面と下面とにそれぞれ接触せしめられるようになっているところから、それらの接触面同士の間で生ずる摩擦熱により、上側突合せ部１８全体が十分に可塑化されて、上側突合せ部１８全体のメタルが、より十分に撹拌され得る。
【００６５】
従って、かかる本実施形態によれば、目的とする広幅パネルが、歪みの少ない健全な構造と十分な接合強度とをもって、容易に且つ効率的に得られることとなる。
【００６６】
そして、特に、本実施形態手法においては、裏当て部材４２の当接部３８の裏当て面４６と第二回転治具２６のショルダ部３２のショルダ面３０との間の距離が、それらが接触せしめられる上側突合せ部１８の下面と下側突合せ部２０の上面との間の距離と同一となるように、裏当て部材４２と第二回転治具２６とが相互に接近若しくは離隔移動せしめられるようになっているため、例えば、二つの中空形材１０ａ，１０ｂを摩擦撹拌接合して、一種類の広幅パネルを形成した後、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４との間の距離が、かかる一種類の広幅パネルとは異なる別の種類の広幅パネルを得る際に、単に、裏当て部材４２の当接部３８と第二回転治具２６のショルダ部３２とを相互に接近若しくは離隔移動せしめて、裏当て面４６とショルダ面３０との間の距離を調節すれば、先の広幅パネルの製造に使用された摩擦撹拌接合装置２２を流用することが出来る。
【００６７】
従って、このような本実施形態によれば、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４との間の距離がそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを得る際に、それぞれの種類の広幅パネル専用の摩擦撹拌接合装置を準備する必要が有利に解消され得、その結果として、かかる複数種類の広幅パネルの製造コストが、飛躍的に低減せしめられ得ることとなるのである。
【００６８】
次に、図３及び図４には、図１に示された前記実施形態とは、裏当て部材の配設構造が異なる摩擦撹拌接合装置が示されている。なお、かかる図３及び図４に示された形態、及び後述する図５乃至図８に示された各形態に関しては、図１に示された実施形態と同様な構造とされた部材及び部位について、図３乃至図８中に、図１と同一の符号を付すことにより、その詳細な説明が省略されていることが、理解されるべきである。
【００６９】
すなわち、図３から明らかなように、そこで用いられる摩擦撹拌装置５２にあっては、裏当て部材５４が、前記第一の実施形態における裏当て部材４２から挿入部４０が除去されてなる如き円環板状の全体形状を有している。そして、軸方向中間部位が上側プローブ５５とされた第二回転治具２６の該上側プローブ５５の直下の部位に対して、裏当て部材５４が、貫通孔４４において、第二回転治具２６のショルダ部３２に対向する状態で、外挿配置されている。
【００７０】
また、図４に示されるように、かかる裏当て部材５４の貫通孔４４の内周面には、断面Ｖ字状を呈する、溝部としてのＶ溝５６の複数が、周方向に隣り合って全周に位置し、且つ軸方向に連続して延びるように、形成されている。一方、第二回転治具２６の軸方向中間部の外周面には、裏当て部材５４のＶ溝５６に対応した断面Ｖ字形状を呈する、突部としての突条５８の複数が、周方向に隣り合って全周に位置し、且つ第二回転治具２６の軸方向に所定長さをもって、一体的に形成されている。そして、そのような複数の突条５８が設けられた第二回転治具２６の軸方向中間部に対して、裏当て部材５４が、各Ｖ溝５６内に、第二回転治具２６の突条５８をそれぞれ突入せしめた状態で、外挿されている。
【００７１】
かくして、ここでは、裏当て部材５４の各Ｖ溝５６と、それに突入せしめられる第二回転治具２６の突条５８とが、それぞれの側面同士において係合せしめられることにより、裏当て部材５４の第二回転治具２６に対する相対回転が阻止せしめられて、裏当て部材５４が、第二回転治具２６の回転と共に一体回転せしめられるようになっており、また、それら第二回転治具２６と突条５８とが、それぞれの側面同士において摺動せしめられることにより、裏当て部材５４が、第二回転治具２６に対して、軸方向に相対移動可能とされているのである。このことから明らかなように、ここでは、複数のＶ溝５６と複数の突条５８とにて、相対回転阻止機構が、構成されている。なお、この相対回転阻止機構を構成する溝部や突部の形状や配設数は、例示のものに、何等限定されるものではない。
【００７２】
また、本形態においては、特に、上述の如き裏当て部材５４の第二回転治具２６への外挿状態下で、裏当て部材５４と、第二回転治具２６の下端側部位に一体形成されたショルダ部３２との間に、付勢手段としての圧縮コイルばね６０が、予圧縮された状態で、介装されており、これによって、裏当て部材５４が、圧縮コイルばね６０の付勢力に基づいて、第二回転治具２６のショルダ部３２から離隔する方向に付勢せしめられている。なお、第二回転治具２６のショルダ部３２と裏当て部材５４との間における圧縮コイルばね６０の配設位置や配設個数は、例示のものに、何等限定されるものではなく、また、そのような圧縮コイルばね６０に代えて、公知の付勢手段を用いても良い。
【００７３】
而して、このような構造を有する摩擦撹拌接合装置５２を用いて、互いに突き合わされた二つの中空形材１０ａ，１０ｂの上側及び下側突合せ部１８，２０を摩擦撹拌接合する際には、先ず、圧縮コイルばね６０の付勢力に抗して、裏当て部材５４が下方に押圧されることにより、裏当て部材５４が第二回転治具２６のショルダ部３２に接近せしめられた状態で、前記第一の実施形態と同様な手法、好ましくは前記第二の配置方法により、第二回転治具２６の上側プローブ５５と下側プローブ３４とが、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とに対して、それらを貫通するように位置せしめられる。また、このとき、第一回転治具２４のショルダ面２７と第二回転治具２６のショルダ面３０とが、上側突合せ部１８の上面と下側突合せ部２０の下面とに接触せしめられる。
【００７４】
その後、図３に示されるように、裏当て部材５４に対する下方への押圧力が解消されると、上側突合せ部１８の下面と下側突合せ部２０の上面との間の距離に拘わらず、裏当て部材５４の裏当て面４６が、上側突合せ部１８の下面に対して、押圧状態で接触せしめられ、それによって、第二回転治具２６のショルダ部３２への裏当て部材５４の接近移動が、圧縮コイルばね６０の付勢力に基づいて、阻止される。このことから明らかなように、ここでは、圧縮コイルばね６０によって、接近阻止機構が、構成されている。
【００７５】
そして、その後、第一回転治具２４と第二回転治具２６と裏当て部材５４とが一体回転せしめられて、第一及び第二回転治具２４，２６の各ショルダ面２７，３０と裏当て部材５４の裏当て面４６とが、回転下で、上側及び下側突合せ部１８，２０に接触せしめられつつ、それら上側及び下側突合せ部１８，２０を貫通するように位置せしめられた第二回転治具２６の上側及び下側プローブ３４，５５が、各突合せ部１８，２０に対して相対移動せしめられることにより、それら上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とが同時に摩擦撹拌接合され、以て、目的とする広幅パネルが得られることとなる。
【００７６】
このように、本形態にあっても、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とが同時に摩擦撹拌接合されるようになっており、また、上側突合せ部１８の下面と下側突合せ部２０の上面との間の距離に応じて、裏当て部材５４の裏当て面４６と第二回転治具２６のショルダ面３０との間の距離が調節されるようになっているところから、前記実施形態において奏される作用・効果、即ち、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４との間の距離がそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを、十分な接合強度をもって、容易に且つ低コストに得ることが出来るのである。
【００７７】
そして、ここでは、特に、裏当て部材５４の内周面に設けられた複数のＶ溝５６と、第二回転治具２６の外周面に設けられた複数の突条５８との凹凸嵌合によって、裏当て部材５４が、第二回転治具２６と共に一体回転せしめられるようになっており、また、裏当て部材５４の裏当て面４６と第二回転治具２６のショルダ面３０の上側及び下側突合せ部１８，２０への接触状態下で、裏当て部材５４が第二回転治具２６に向かって接近移動せしめられることが、裏当て部材５４と第二回転治具２６との間に介在せしめられた圧縮コイルばね６０の付勢力によって阻止されるようになっている。
【００７８】
これによって、本形態においては、裏当て部材５４を、第一回転治具２４や第二回転治具２６と一体回転させるためのモータが省かれ得ると共に、摩擦撹拌接合操作の実施中における裏当て部材５４の第二回転治具２６への接近移動を阻止して、裏当て面４６の上側突合せ部１８に対する接触状態を維持させるための油圧シリンダや油圧機構等も省略され得、その結果として、摩擦撹拌接合装置５２の設置費や摩擦撹拌接合操作における作業コストの低下が、有利に図られ得るのである。
【００７９】
また、図５に示される摩擦撹拌接合装置６２にあっては、第一回転治具２４と同様な、全体として、略円筒形状を呈し、その下端部に外フランジ形態を呈する円環板状のショルダ部３２を有する第二回転治具６４が、裏当て部材４２に対して、同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿通配置されており、更に、この第二回転治具６４に対して、プローブ手段としての円柱状の回転ロッド６６が、同軸的に且つ軸方向に相対移動可能に挿通配置されている。そして、ここでは、回転ロッド６６の下端部が、第二回転治具６４のショルダ部３２のショルダ面３０から、所定長さだけ突出位置せしめられて、この回転ロッド６６の下端部が、下側プローブ６８とされている。
【００８０】
そして、図５には明示されてはいないものの、それら第二回転治具６４と回転ロッド６６とが、それぞれの上側部位において、第一回転治具２４や裏当て部材４２が連結されるものと同様な構造のモータと油圧機構により作動せしめられる油圧シリンダとに、それぞれ連結されており、以て、第一及び第二回転治具２４，６４と裏当て部材４２と回転ロッド６６とが、互いに一体回転可能で且つ相対移動可能とされ、更には任意の移動位置で、相対移動が停止、維持され得るようになっている。即ち、ここでは、油圧シリンダと油圧機構とにより、相対回転阻止機構と接近阻止機構、更には相対移動阻止機構とが、それぞれ構成されている。
【００８１】
かくして、本実施形態においては、第一回転治具２４と第二回転治具６４と裏当て部材４２とが、互いに独立して、軸方向に相対移動せしめられるように構成されており、それによって、裏当て部材４２の裏当て面４６と第二回転治具６４のショルダ面３０との間の距離が、任意に変化せしめられ得るようになっていると共に、第二回転治具６４のショルダ面３０からの回転ロッド６６の突出長さ、つまり、下側プローブ６８の長さが、自由に調節され得るようになっているのである。
【００８２】
それ故、このような本実施形態においては、裏当て部材４２と第二回転治具６４との相対移動により、それらを相互に接近／離隔せしめることが出来、それによって、前記第一及び第二の実施形態と同様に、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４との間の距離がそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを、十分な接合強度をもって、容易に且つ低コストに得ることが出来るのである。
【００８３】
そして、特に、本実施形態にあっては、下側プローブ６８の長さが自由に調節され得るようになっているところから、例えば、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４のうち、特に下面板１４の厚さがそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを得る際にあっても、下面板１４の厚さの変化に伴う下側突合せ部２０の厚さに応じて、下側突合せ部２０への下側プローブ６８の貫通部位の長さを適切に変化させることが出来る。そして、それによって、下側突合せ部２０全体のメタルを十分に撹拌せしめることが可能となって、かかる下側突合せ部２０を、より確実に接合することが出来る。
【００８４】
また、上面板１２の厚さ、つまり上側突合せ部１８の厚さが変化せしめられる場合には、第一回転治具２４のショルダ部２８と裏当て部材４２の当接部３８とを接近若しくは離隔移動させることにより、上側プローブ４８の長さを任意に且つ容易に変化させることが出来る。
【００８５】
従って、このような本実施形態によれば、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２や下面板１４の厚さがそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを、キッシングボンド等の接合不良のない健全で且つ十分な接合強度を有する接合部をもって、安定的に得ることが可能となるのである。
【００８６】
さらに、図６に示される摩擦撹拌接合装置７０にあっては、裏当て部材７２と第二回転治具７４の両方が、図３及び図４に示される形態における裏当て部材５４と同様な構造とされている。つまり、裏当て部材７２と第二回転治具７４は、何れも、円環板形状を有し、それぞれの中心部に設けられた貫通孔７３，７５の内周面に、軸方向に延びるＶ溝５６が、複数設けられている。
【００８７】
また、第一回転治具２４の内孔３６内には、プローブ手段としての回転ロッド７１が、第一回転治具２４に対して、一体回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に、挿通配置されている。更に、この回転ロッド７１にあっては、第一回転治具２４の内孔３６から下方に突出する部位の上側部分が、上側プローブ７６とされる一方、その下端部が、下側プローブ７７とされている。更にまた、かかる回転ロッド７１における上側プローブ７６と下側プローブ７７との間の部位の外周面には、裏当て部材７２と第二回転治具７４の各貫通孔７３，７５の内周面に設けられたＶ溝５６に対応した断面Ｖ字状の突条５８の複数が、周方向に隣り合って、軸方向に延びるように、一体形成されている。
【００８８】
そして、このような回転ロッド７１に対して、裏当て部材７２と第二回転治具７４とが、各Ｖ溝５６内に、突条５８をそれぞれ突入せしめた状態で、それぞれ外挿されており、これによって、各裏当て部材７２，７４が、回転ロッド７１に対して、相対回転不能で且つ軸方向に相対移動可能とされている。
【００８９】
また、ここでは、そのような裏当て部材７２と第二回転治具７４の回転ロッド７１への外挿状態下で、それら裏当て部材７２と第二回転治具７４との間に、圧縮コイルばね６０が、予圧縮せしめられた状態で、介装されており、以て、裏当て部材７２の裏当て面４６と第二回転治具７４のショルダ面３０の上側及び下側突合せ部１８，２０への接触状態下で、裏当て部材７２と第二回転治具７４との接近移動が阻止されるようになっている。即ち、本形態では、複数のＶ溝５６と複数の突条５８とにて、相対回転阻止機構が構成されており、また、圧縮コイルばね６０によって、接近阻止機構が構成されている。
【００９０】
かくして、裏当て部材７２と第二回転治具７４の回転ロッド７１への挿通状態下において、裏当て部材７２と第二回転治具７４とが相互に接近若しくは離隔移動可能とされていると共に、上側及び下側プローブ７６，７７の上側及び下側突合せ部１８，２０への貫通部位の長さが可変とされているのである。
【００９１】
従って、このような形態によれば、先の形態と同様な作用・効果が、極めて有効に享受され得るのであり、それに加えて、図５に示される実施形態と同様に、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４の厚さがそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを、キッシングボンド等の接合不良のない健全で且つ十分な接合強度を有する接合部をもって、安定的に得ることが可能となるといった優れた特徴も、有利に発揮され得ることとなるのである。
【００９２】
また、図７に示される摩擦撹拌接合装置７８では、全体の構造が、図５に示される実施形態と同様とされているが、回転ロッド６６の下端部に対して、図１に示された第一の実施形態における第二回転治具２６と同様な構造を有する先端裏当て部材７９が、一体形成されている。即ち、先端裏当て部材７９は、全体として、円環板形状を有しており、回転ロッド６６の下端部に対して、外フランジ形態をもって、一体的に設けられている。また、かかる先端裏当て部材７９にあっては、その上面が、下側突合せ部２０の下面に接触する裏当て面８０とされている。
【００９３】
従って、本実施形態においては、上側突合せ部１８と下側突合せ部２０とを同時に摩擦撹拌接合する際に、下側突合せ部２０の下面に接触位置せしめられる裏当て治具を別の容易する必要がなく、かかる摩擦撹拌接合作業、ひいては目的とする広幅パネルの製造作業の簡略化が有利に図られ得る。
【００９４】
また、先端裏当て部材７９が、第二回転治具２６と共に一体回転せしめられるようになるため、下側突合せ部２０の下面と先端裏当て部材７９の裏当て面８０との間に摩擦熱が発生せしめられ、それによって、下側突合せ部２０の下面側部分が、より十分に可塑化され得て、下側突合せ部２０全体のメタルが、より十分に撹拌され得る。そして、その結果として、下側突合せ部２０において形成される接合部の接合強度が、より一層有利に高められ得ることとなるのである。
【００９５】
さらに、図８に示される摩擦撹拌接合装置８２においては、円環板状の裏当て部材８４と第二回転治具８６とが、それらの対向面における各貫通孔８８，９０の開口周縁部からそれぞれ一体的に延び出す円筒状の連結部９２にて一体的連結されている。つまり、裏当て部材８４と第二回転治具８６とが、連結部９２にて連結されてなる一体品として、構成されている。
【００９６】
また、このような一体品からなる裏当て部材８４と第二回転治具８６の各貫通孔８８，９０の内周面と連結部９２の内孔の内周面には、図６に示される形態における上側及び下側裏当て部材７２，７４と同様に、Ｖ溝５６が、複数設けられている。
【００９７】
さらに、ここでは、第一回転治具２４の内孔３６内に、回転ロッド７１が、図６に示される形態のそれと同様な構造を有して、第一回転治具２４に対して、一体回転可能に且つ軸方向に相対移動可能に、挿通配置されている。また、この回転ロッド７１における上側及び下側プローブ７６，７７の間の部位にも、Ｖ溝５６に対応する断面Ｖ字状の突条５８の複数が、一体形成されている。
【００９８】
そして、このような回転ロッド７１に対して、裏当て部材８４と第二回転治具８６とが、各Ｖ溝５６内に、突条５８を突入せしめた状態で、それぞれ外挿されており、これによって、裏当て部材８４と第二回転治具８６とが、回転ロッド７１に対して、相対回転不能で且つ軸方向に相対移動可能とされており、以て、回転ロッド７１の上側及び下側プローブ７６，７７の上側及び下側突合せ部１８，２０への貫通部位の長さが可変とされているのである。
【００９９】
従って、本形態においても、接合に供される中空形材１０ａ，１０ｂの上面板１２と下面板１４の厚さがそれぞれ異なる複数種類の広幅パネルを、キッシングボンド等の接合不良のない健全で且つ十分な接合強度を有する接合部をもって、安定的に得ることが可能となるのである。
【０１００】
ところで、前記せる幾つかの形態では、互いに上下方向に対向して、平行に位置せしめられた二つの面板１２，１４が、複数のリブ１６にて一体的連結されてなる中空形材１０ａ，１０ｂを摩擦撹拌接合する手法とそれに用いられる装置とに対して、本発明を適用したものの具体例が示されていたが、本発明は、その他、互いに対向して平行に位置する３枚以上の面板が、複数のリブにて一体的に連結されてなる中空形材の複数を摩擦撹拌接合する手法とそれに用いられる装置に対しても、有利に適用され得るものである。なお、その場合には、二つ以上の回転治具と二つ以上の裏当て部材とが、同軸上において、互いに交互に配置せしめられて、摩擦撹拌接合装置が構成され、そして、そのような装置が、摩擦撹拌接合操作に用いられることとなる。
【０１０１】
その他、本発明は、各種の形態において実施され得るものであって、当業者の知識に基づいて採用される本発明についての種々なる変更、修正、改良に係る各種の実施の形態が、何れも、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明の範疇に属するものであることが、理解されるべきである。
【実施例】
【０１０２】
以下に、本発明の幾つかの実施例を示し、本発明の特徴を更に明確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、言うまでもないところである。
【０１０３】
先ず、接合されるべき中空形材として、面板の厚さが１０ｍｍで、全体の高さが２５０ｍｍ、面板の対向面間の距離が２３０ｍｍ、幅が２５０ｍｍ、長さが１０ｍとされ、且つ６Ｎ０１−Ｔ５の材質を有するアルミニウム合金からなるダブルスキン構造の押出形材を二つ準備した。また、摩擦撹拌接合装置として、図１に示される如き構造を有する第一及び第二回転治具と、裏当て部材と、第二回転治具及び裏当て部材に設けられた上側及び下側プローブとを備え、上側及び下側プローブのそれぞれの直径が１０ｍｍで、第一及び第二回転治具の各ショルダ面の直径が２５ｍｍ、裏当て部材の裏当て面の直径が２５ｍｍとされた装置を準備した。
【０１０４】
そして、準備された二つの押出形材を幅方向において突き合わせて、各押出形材の二枚の面板の対向方向において対応する上側突合せ部と下側突合せ部とを、それぞれ形成せしめた状態で、二つの押出形材をテーブル上に固定した。
【０１０５】
引き続き、摩擦撹拌接合装置の第一回転治具を、軸方向への移動を不能とした状態で、それに対して、第二回転治具を相対移動させて、それらのショルダ面間の距離を、上側及び下側突合せ部のそれぞれの上面同士の間の距離と同じ２４０ｍｍとなるように調節した後、裏当て部材を第二回転治具に対して相対移動させて、裏当て部材の裏当て面と第二回転治具のショルダ面との間の距離を、上側突合せ部の下面と下側突合せ部の上面との間の距離と同じ２３０ｍｍとなるように調節した。また、それら第二回転治具と裏当て部材は、それぞれの位置を調節した後、軸方向への移動を不能とした。
【０１０６】
次いで、第一及び第二回転治具と裏当て部材とを１０００ｒｐｍの回転速度で回転させつつ、上側プローブと下側プローブのそれぞれの側面を、上側及び下側突合せ部の接合開始側の端面に押し付けて、それら上側プローブと下側プローブとを、上側及び下側突合せ部にそれぞれ入り込ませた。このとき、裏当て部材の裏当て面が、上側突合せ部の下面に接触し、且つ第二回転治具のショルダ面が、下側突合せ部の上面に接触し、更に、第一回転治具のショルダ面が、上側突合せ部の上面に接触するようにした。
【０１０７】
その後、第一及び第二回転治具と裏当て部材とを、回転速度：１０００ｒｐｍ、接合速度：５００ｍｍ／分の条件で、水平に移動させて、上側及び下側突合せ部を同時に摩擦撹拌接合し、以て、目的とする広幅パネルを得た。
【０１０８】
そして、かくして得られた広幅パネルを接合方向に対して直角な方向で切断して、接合部の断面を視認により観察した。その結果、欠陥は、何等認められなかった。これは、本発明手法に従って製造された広幅パネルが、健全な接合部を有していることを、如実に示している。
【０１０９】
また、それとは別に、公知の手法により、広幅パネルの引張試験と静的４点曲げ試験とを行った結果、接合部から離れた面板部位で、破断した。これによって、本発明手法に従って製造された広幅パネルが十分に高い接合強度を有するものであることが、認識され得る。
【０１１０】
さらに、公知の手法により、広幅パネルの４点曲げ疲労試験を行った結果、接合部から離れた面板部位で破壊された。また、そのときの破壊荷重が、従来のＭＩＧ溶接手法にて、前記準備された二つの押出形材を突合せ接合して得られた広幅パネルの４点曲げ疲労試験による破壊荷重と比較して、高いことが、認められた。この結果からも、本発明手法に従って製造された広幅パネルが十分に高い接合強度を有するものであることが、明確に認識され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に従う構造を有する摩擦撹拌接合装置の一例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合する際の一工程例を示す説明図である。
【図２】図１に示された摩擦撹拌接合装置を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合する際の別の工程例を示す説明図である。
【図３】摩擦撹拌接合装置の別の例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合している状態を示す図１に対応する図である。
【図４】図３のIV−IV断面における部分拡大説明図である。
【図５】本発明に従う構造を有する摩擦撹拌接合装置の別の例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合している状態を示す図１に対応する図である。
【図６】摩擦撹拌接合装置の他の例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合している状態を示す図１に対応する図である。
【図７】本発明に従う構造を有する摩擦撹拌接合装置の更に他の例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合している状態を示す図１に対応する図である。
【図８】摩擦撹拌接合装置の別の例を用いて、二つの中空形材を摩擦撹拌接合している状態を示す図１に対応する図である。
【符号の説明】
【０１１２】
１０  中空形材
１２  上面板
１４  下面板
１６  リブ
１８  上側突合せ部
２０  下側突合せ部
２２，５２，６２，７０，７８，８２  摩擦撹拌接合装置
２４  第一回転治具
２６，６４，７４，８６  第二回転治具
２７，３０  ショルダ面
３４，６８，７７  下側プローブ
４２，５４，７２，８４  裏当て部材
４６  裏当て面
４８，５５，７６  上側プローブ
５６  Ｖ溝
５８  突条
６０  圧縮コイルばね
６６，７１  回転ロッド
【図１】
0004331036.tif 000002
【図２】
0004331036.tif 000003
【図３】
0004331036.tif 000004
【図４】
0004331036.tif 000005
【図５】
0004331036.tif 000006
【図６】
0004331036.tif 000007
【図７】
0004331036.tif 000008
【図８】
0004331036.tif 000009