CN1503711A - 摩擦搅动接合方法、用于制造接合的贴靠元件的方法,以及摩擦搅动接合装置 - Google Patents

Abstract

在根据本发明的摩擦搅动接合方法中，厚度不同的两个板状接合元件，或一第一接合元件(1)和一第二接合元件(2)，以一形成在其上表面侧的高度差彼此贴靠。将一个接合工具(40)的旋转探针(42)从第一接合元件(1)和第二接合元件(2)的上表面侧插入所述元件的贴靠部分(3)中。第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧分别由一第一前压辊(11)和一第二前压辊(11)从其上表面侧施压。此外，第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于从所述上表面侧插入的探针的位置的接合方向下侧分别由一第一下部挤压元件(21)和第二下部挤压元件(22)施压，从其上表面侧。在该状态下，贴靠部分(3)由该摩擦搅动接合方法接合。

Description

摩擦搅动接合方法、用于制造接合的贴靠元件的方法， 以及摩擦搅动接合装置

相关申请的交叉参考

本发明要求2001年3月7日提交的日本专利申请No.2001-63267和2001-63293以及2001年7月6日提交的美国临时申请No.60/303146和60/303158的优先权，这些申请的公开内容整体上结合于此作为参考。

本发明要求根据35U.S.C.§111(b)于2001年7月6日提交的临时申请No.60/303146的和60/303158的申请日。

技术领域

本发明涉及一种摩擦搅动/扰动接合方法，一种用于制造接合的对接元件的方法，和一种摩擦搅动接合装置，该摩擦搅动接合装置优选地用于制造例如用作如汽车、飞行器和轨道车辆的运输设备的地板材料、墙壁材料和天花板材料的金属板状元件。

背景技术

一种摩擦搅动接合方法属于一种固态焊接方法的范畴。该摩擦搅动接合方法具有如下优点，即，它可以应用于各种金属接合元件而与材料无关，以及在接合时接合元件几乎不因热应变而变形。因此，近年来，该方法已被用于接合各种结构元件。

下面将参考图29至31说明该摩擦搅动接合方法。在这些附图中，参考标号101表示一长而薄的板状金属第一接合元件，102表示一长而厚的板状金属第二接合元件。这些接合元件101和102在其横向侧彼此贴靠在一起，并且其下表面彼此齐平(参考标号103表示贴靠部分)。因此，对应于该厚度差的高度差形成在其表面侧。在该贴靠状态，这些接合元件101和102由前侧和后侧支承辊131和132从接合元件下表面侧支承。参考标号104表示一个形成在接合元件101和102的表面侧的台阶部分。

参考标号140表示一种用于执行摩擦搅动接合方法的接合工具。该接合工具140具有一个较大直径的柱状的转子141和一个较小直径的销状探针142，该探针一体地从转子141的端面旋转中心伸出并沿着旋转轴线Q’延伸。

参考标号133表示一背垫辊(backing roller)。该背垫辊133相对于接合工具140的探针142设置在接合元件101和102的下表面侧。

当使用摩擦搅动接合工具140接合所述接合元件101和102的贴靠部分103时，首先，从接合元件101和102的上侧将接合工具140的旋转探针142插入贴靠部分103。然后，在该插入状态，使接合元件101和102二者沿它们的纵向移动，而探针插入贴靠部分103中，以使得探针142沿贴靠部分103行进。“MD’”表示接合元件101和102二者的移动方向。根据接合元件101和102二者的移动，接合元件101和102二者的贴靠部分103在探针插入位置由探针142接合。参考标号103’表示接合元件101和102的一个已接合(即，焊接)的贴靠部分。“W’”表示形成在接合部分103’的一个接合部分。此外，“WD’”表示在该摩擦搅动接合方法中的接合方向。

在接合元件101和102在厚度方向扭曲或弯曲即未形成一平坦形状的情况下，该接合元件101和102的接合造成一形状缺陷。结果，不能获得高质量的接合贴靠元件。此外，如果这些接合元件101和102在它们具有扭曲的状态下彼此贴靠，将会在贴靠部分103处产生由于接合元件101和102的扭曲造成的间隙(未示出)。因此，如果贴靠部分103是在这种状态下接合的，将会在接合的部分103’中由于间隙产生一接合缺陷例如未接合部分。此外，在接合元件是长或薄的元件的情况下，即使这些元件是通过摩擦搅动接合而接合的，也趋向于产生由于该接合而造成的热畸变(distortion)。

为了解决该问题，日本未审查公开专利文献N0.H10-296462提出了下述方法。在该方法中，在通过一个具有一定长度并跨过接合元件101和102二者的圆柱形前侧压辊110从接合元件101和102的上表面侧挤压接合元件101和102相对于一探针插入的位置的接合方向前侧，并且还通过一个具有一定长度并跨过接合元件101和102二者的圆柱形后侧压辊110从接合元件101和102的上表面侧挤压接合元件101和102相对于一探针插入的位置的接合方向后侧的同时，接合/焊接一贴靠的部分。

然而，因为台阶部分104形成于接合元件101和102的贴靠部分103的表面上，根据上述提出的方法，即使所述前侧和后侧压辊110和120趋于挤压接合元件101和102，可以用前侧和后侧压辊110和120施压于较厚的接合元件102，但是不能施压于较薄的接合元件101。结果既不能修正扭曲也不能修正弯曲。因此，接合元件101和102在它们具有扭曲或弯曲的状态下被接合，并因此发生构形缺陷、接合缺陷例如一种非接合状态和热畸变。因此，不能获得高质量的接合贴靠元件。

现在，一般地，在一摩擦搅动接合方法中，希望在接合工具140的探针142深深地插入贴靠部分103的状态下执行该接合方法，以使贴靠部分103在整个厚度方向被接合。

然而，如果摩擦搅动接合是在探针142如上述的插入状态下执行的，探针142的末端会在接合过程中从接合元件101和102的贴靠部分103的下表面伸出，这本身又会造成对背垫元件例如一背垫辊133的损害。为了防止这种缺点，如图30所示，一般地将探针142插入以保持探针142的末端和贴靠部分103的下表面之间的距离。然而，该探针142的不充分的插入造成贴靠部分103相对于厚度方向的不充分的接合。结果，如图31中所示，底部剩余部分R趋向于保留在接合元件101和102所接合的接合贴靠部分103’的下表面。该底部剩余部分R造成贴靠的接合元件的结合强度的减小。

如图30和31所示，特别是在接合元件101和102以在厚度方向上表面侧形成一高度差而彼此贴靠的情况下，底部剩余部分R有保留的趋势。也就是说，在接合元件101和102如上述彼此贴靠的情况下，难以稳定地将接合工具140的转子141的端表面141a设置在接合元件101和102上，并因此，如图30所示，转子141趋向于意外地向第一接合元件侧101或第二接合元件侧102倾斜。因此，在转子141倾斜时，因为探针142在贴靠部分103中的插入深度变化，需要为了安全而减少探针142的插入深度，这又趋向于产生底部剩余部分R。

此外，如图30所示，在该情况下，因为接合工具140的转子141通常以朝第一接合元件侧101倾斜的状态设置，难以严格地设定探针142插入到贴靠部分103中的深度。此外，由于探针142的插入深度因为第二接合元件102的台肩部分102a在接合期间产生塑性变形而增加，需要减少探针142的插入深度。出于该原因，底部剩余部分R有保留的趋势。

此外，因为所制造的接合元件101和102的厚度是不均匀的，难以保持探针142的插入深度恒定。从这方面来看，底部剩余部分R也有保留的趋势。

本发明鉴于上述背景技术而形成。

本发明的第一目的在于提供一种摩擦搅动接合方法、一种用于制造接合的贴靠元件的方法和一种可以防止产生构形缺陷例如扭曲或弯曲和产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变的摩擦搅动接合装置，从而提供高质量的接合的贴靠元件。

本发明的第二目的在于提供一种摩擦搅动接合方法、一种用于制造接合的贴靠元件的方法和一种可以防止产生底部剩余部分的摩擦搅动接合装置，从而提供高质量的接合的贴靠元件。

本发明的其它目的和优点将在下面的优选实施例中变得明显。

发明内容

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第一方面，在一种摩擦搅动接合方法中，该方法用于通过使第一和第二接合元件相对于从它们的上表面侧插入到它们的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，贴靠部分的接合是在分别通过一第一前侧压辊和一第二前侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的同时进行的。

根据本发明的第一方面，分别通过一第一前侧压辊和一第二前侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向前侧，可以防止例如在接合期间各接合元件的意外的移动等缺陷，并且还可以修正各接合元件的构形缺陷例如扭曲或弯曲。此外，在该状态下进行接合加工可以防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变，从而得到高质量的贴靠接合元件。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第二方面，在一种摩擦搅动接合方法中，该方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从它们的上表面侧插入到它们的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，贴靠部分的接合是在分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时进行的。

根据本发明的第二方面，分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向后侧，可以防止例如在接合期间各接合元件的意外移动等缺陷，并且还可以修正各接合元件的构形缺陷例如扭曲或弯曲。此外，在该状态下进行接合加工可以防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变，从而得到高质量的接合的贴靠元件。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第三方面，在一种摩擦搅动接合方法中，该方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从它们的上表面侧插入到它们的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，贴靠部分的接合是在分别通过一第一前侧压辊和一第二前侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向前侧，和在分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时进行的。

根据本发明的第三方面，分别通过一第一前侧压辊和一第二前侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向前侧。此外，分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从第一接合元件和第二接合元件的所述上表面侧施压于所述元件相对于探针插入位置的接合方向后侧。因此，可以防止例如在接合期间各接合元件的意外移动等缺陷，并且还可以修正各接合元件的构形缺陷例如扭曲或弯曲。此外，在该状态下进行接合加工可以防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变，从而得到高质量的接合的贴靠元件。

在根据本发明的第一或第三方面中，例如可以使用一种金属件作为一接合元件。此外，在接合操作时，两接合元件通常是通过支承元件从接合元件下表面侧支承。可以使用包括后面将要说明的支承辊的各种装置作为所述支承元件(装置)。

在本发明的上述第一或第三方面中，优选地，在分别通过所述第一前侧压辊和第二前侧压辊从所述上表面侧施压于在所述第一接合元件相对于探针插入位置的所述接合方向前侧的贴靠部分附近的至少一部分和在所述第二接合元件相对于探针插入位置的所述接合方向前侧的贴靠部分附近的至少一部分的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，可以可靠地施压于各接合元件。结果，可以更可靠地防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变，从而得到高质量的接合的贴靠元件。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在通过一带有锥形周边的第三后侧压辊从所述上表面侧施压于所述第一和第二接合元件的接合的贴靠部分的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，通过第三后侧压辊施压于所述接合的贴靠部分，该接合的贴靠部分由于第三后侧压辊的压力而被施压并从而产生塑性变形，因此表面变成一倾斜的表面。此外，由于该塑性变形，接合元件的台肩部分的材料将填充该台阶部分的拐角。此外，微小的不平部分，例如有时产生在接合的贴靠部分的表面上的毛刺，通过接收第三后侧压辊的压力而被施压并除去。因此，接合的贴靠部分的表面形成为一倾斜的表面并以该倾斜的状态变平滑。当接合的贴靠部分的表面形成为这样一种倾斜的表面时，消除了在所获得的接合的贴靠部分的台阶部分中产生的应力集中。此外，当如上所述施压于接合的贴靠部分时，产生在接合的贴靠部分的表面上的残余张应力被转换成一种残余压缩应力，这提高了贴靠的接合元件的耐用性。此外，因为接合的贴靠部分的表面是光滑的，可以防止在刷漆(paint)时有时产生的由于上述微小的不平部分而造成的薄膜缺陷(film defect)。结果，可以在接合的贴靠部分的表面上适当地产生一薄膜。

优选地，冷却第三后侧压辊的周边。在该情况下，接合元件的接合的贴靠部分的上表面通过与该辊子的冷却的周边接触而被强制冷却。从而，急冷接合的贴靠部分。因此，改善了接合强度。此外，除去了产生在接合的贴靠部分中的多余的热量，导致良好的接合状态。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在通过保持一冷却辊的冷却周边与所述下表面接触而冷却所述第一和第二接合元件的接合的贴靠部分的下表面的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，接合元件的接合的贴靠部分的上表面通过与该辊子的冷却的周边接触而被强制冷却。从而，急冷接合的贴靠部分。因此，改善了接合强度。此外，除去了产生在接合的贴靠部分中的多余的热量，导致良好的接合状态。

在本发明的上述第一或第三方面中，优选地，所述第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，并在这样的状态下进行所述贴靠部分的接合，即包括所述第一前侧压辊和第二前侧压辊的辊子中的至少一个辊子的轴线在一个垂直于一接合方向的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向倾斜。

在该情况下，因为第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，即使至少一接合元件的厚度尺寸在一平行于接合方向的方向波动，也可以有力地施压于各接合元件。此外，通过使包括所述第一前侧压辊和第二前侧压辊的辊子中的至少一个辊子的轴线在一个垂直于一接合方向的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向倾斜，接合元件受到的辊子的压力可以在贴靠方向改变。然后，通过在该状态下接合该贴靠的部分，可以更可靠地防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变。

在本发明的上述第一或第三方面中，优选地所述第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，以及在基于关于所述第一和第二接合元件的接合的贴靠部分的接合状态的特征的一测量值，改变所述第一前侧压辊的轴线在一个垂直于一接合方向的平面内相对于所述第一接合元件的贴靠方向的倾斜角和所述第二前侧压辊的轴线在一个垂直于一接合方向的平面内相对于所述第二接合元件的贴靠方向的倾斜角中的至少一个的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，可以有效地防止产生劣质接合处。作为关于接合的贴靠部分的接合状态的特征，可以举例说明接合的贴靠部分的表面温度及其表面残余应力。

在本发明的上述第一或第三方面中，优选地，所述第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，并在这样的状态下进行所述贴靠部分的接合，即包括所述第一前侧压辊和第二前侧压辊的辊子中的至少一个辊子的轴线在一个平行于所述接合元件的上表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向倾斜以使得沿贴靠方向的力作用于所述接合元件。

在该情况下，因为第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，即使至少一接合元件的厚度尺寸在一平行于接合方向的方向波动，也可以有力地施压于各接合元件。此外，通过使包括所述第一前侧压辊和第二前侧压辊的辊子中的至少一个辊子的轴线在一个平行于所述接合元件的上表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向倾斜以使得沿贴靠方向的力作用于所述接合元件，两接合元件在贴靠部分牢固地附着。因此，通过在该附着状态下接合贴靠部分，可以使接合元件在贴靠部分牢固地接合。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在这样的状态下进行所述贴靠部分的接合，即所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的所述接合方向前侧分别由一第一前侧支承辊和与所述第一前侧支承辊分开的第二前侧支承辊从该接合元件的下表面侧支承，并且包括所述第一前侧支承辊和第二前侧支承辊的辊子中的至少一个辊子的轴线在一个平行于所述接合元件的下表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向倾斜以使得沿贴靠方向的力作用于所述接合元件。

在该情况下，两接合元件在贴靠部分牢固地附着。因此，通过在该附着状态下接合贴靠部分，可以使接合元件在贴靠部分牢固地接合。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在这样的状态下进行所述贴靠部分的接合，即所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的所述接合方向后侧分别由一第一后侧支承辊和与所述第一后侧支承辊分开的第二后侧支承辊从该接合元件的下表面侧支承。

在该情况下，通过使用一分成第一后侧支承辊和第二后侧支承辊的一后侧支承辊，可以增加后侧支承辊的设计灵活性。因此，例如通过改变第一后侧支承辊或第二后侧支承辊的相互设置或改变它们的圆周速度，可以防止在接合元件运动时可能产生的接合元件的曲折运动，并可以预期对各接合元件的构形缺陷的矫直效果。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在沿一平行于接合方向的张力/拉力(tension)作用于所述第一接合元件和第二接合元件中的至少一个时的状态下，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，可以修正构形缺陷例如弯曲、扭曲和偏斜，并且可以抑制各接合元件的表面振动。通过在该状态下接合贴靠部分，可以改善待获得的贴靠的接合元件的质量。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的状态下，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，热量从两接合元件的下表面沿厚度方向传导，并且沿厚度方向的下表面附近的部分温度变高。因此，在探针的端部和接合元件的下表面之间的材料在接合时可非常快地软化，防止产生底部剩余部分，这导致接合强度的增加。

作为一种用于加热接合元件的下表面的加热装置，可以适当地使用一具有与贴靠部分的探针插入位置的下表面或接合元件的探针插入位置的接合方向前侧的下表面待接触的加热的周边的加热辊，一激光照射加热装置，或一高频感应加热装置。此外，在至少一接合元件是由铝或其合金制成的情况下，特别优选地，加热所述下表面以使得该下表面的温度落在400至500℃的范围内。

在本发明的上述第一至第三方面的任一方面中，优选地，在这样的状态下进行所述贴靠部分的接合，即使所述第一和第二接合元件相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件的贴靠部分或一接合的贴靠部分的辅助接合工具的旋转辅助探针移动，以使得所述探针和所述辅助探针沿贴靠部分前进。

在该情况下，在接合该贴靠部分同时底部剩余部分通过辅助接合工具的辅助探针接合。因此，可以防止(抑制)产生底部剩余部分，并且可以改善接合强度。

优选地，辅助接合工具的辅助探针从贴靠部分的下表面插入贴靠部分或接合的贴靠部分的插入深度落于0.1-0.5mm的范围内。原因如下，如果插入深度小于0.1mm，存在插入深度可能不充分并因此可能留下底部剩余部分的可能性。另一方面，如果插入深度超过0.5mm，所需用于移动两接合元件的力变大，并因此变得难以移动接合元件。因此，优选地，插入深度落于0.1-0.5mm的范围内。此外，特别优选地，在两接合元件的壁厚不同并且较薄的接合元件的壁厚是3mm或更小时，将插入深度设定为落于上述范围内。此外，还更优选地，两接合元件的壁厚相同为3mm或更小时，将插入深度设定为上述范围。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第四方面，在一种摩擦搅动接合方法中，该方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从其上表面侧插入到它们的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠的第一接合元件和第二接合元件，贴靠部分的接合是在加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的状态下进行的。

在根据本发明的第四方面的摩擦搅动接合方法中，热量从两接合元件的下表面沿厚度方向传导，并且沿厚度方向的下表面附近的部分温度变高。因此，在探针的端部和接合元件的下表面之间的材料在接合时可非常快地软化，防止产生底部剩余部分，这导致接合强度的增加。

作为一种用于加热两接合元件的下表面的加热装置，可以适当地使用上述加热辊，激光照射加热装置或高频感应加热装置。此外，在至少一接合元件是由铝或其合金制成的情况下，特别优选地，加热所述下表面以使得该下表面的温度落在400至500℃的范围内。此外，在本发明的第四方面中，两接合元件的壁厚彼此可以相同或不同。此外，两接合元件可以设置成高度差形成于两接合元件的上表面侧。可选择地，它们可以设置成高度差不形成于两接合元件的上表面侧。

在根据本发明的上述第四方面，优选地，通过一在接合元件的下表面侧相对于探针设置的背垫辊的加热的周边的热传导而进行加热。

在该情况下，在接合时背垫辊的加热的周边与接合元件的贴靠部分的探针插入位置的下表面接触。从而，背垫辊的周边的热量在接合元件的下表面传导，并因此使下表面被加热。因此，贴靠部分在被加热的同时被接合。因此，可以有效地进行接合操作。此外，因为在接合元件的贴靠部分的探针插入位置的下表面被加热，热量损失较小，并因此可以有效地进行加热。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第五方面，在一种摩擦搅动接合方法中，所述方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且上表面和下表面彼此平齐的第一接合元件和第二接合元件，所述贴靠部分的接合是在使所述第一和第二接合元件相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件的贴靠部分或一接合的贴靠部分的辅助接合工具的辅助探针移动，以使得所述探针和所述辅助探针沿贴靠部分前进的同时进行的。

在该情况下，在通过辅助接合工具的辅助探针接合底部剩余部分的同时接合贴靠部分。因此，可以防止(抑制)底部剩余部分的产生，并可改善接合强度。

根据本发明的上述第五方面，优选地，所述辅助探针的插入深度调节在0.1-0.5mm的范围内。原因已在上文说明。此外，在接合元件的壁厚是3mm或更小时，优选地，将辅助探针的插入深度设定为落于上述范围内。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第六方面，在一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法而制造接合的贴靠元件的方法中，所述摩擦搅动接合方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，贴靠部分的接合是在分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从所述上表面侧施压于所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的同时进行的。

根据本发明的第六方面的方法，可以获得与本发明的第一方面相同的功能。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第七方面，在一种用于通过执行一种摩擦搅动接合方法来制造接合的贴靠元件的方法中，所述摩擦搅动接合方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，所述贴靠部分的接合是在分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从所述上表面侧施压于所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时进行的。

根据本发明的第七方面的方法，可以获得与本发明的第二方面的相同的功能。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第八方面，在一种用于通过执行一种摩擦搅动接合方法来制造接合的贴靠元件的方法中，所述摩擦搅动接合方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件，所述贴靠部分的接合是在分别通过一第一前侧压辊和一第二前侧压辊从所述上表面侧施压于所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧，和在分别通过一第一后侧压辊和一第二后侧压辊从所述上表面侧施压于所述第一接合元件和第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时进行的。

根据本发明的第八方面的方法，可以获得与本发明的第三方面的相同的功能。

在本发明的上述第六至第八方面的任一方面的方法中，优选地，在加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，可以防止产生底部剩余部分，并且可以改善接合强度。

在本发明的上述第六至第八方面的任一方面的方法中，优选地，在使所述第一和第二接合元件相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件的贴靠部分或一接合的贴靠部分的辅助接合工具的旋转辅助探针移动，以使得所述探针和所述辅助探针沿贴靠部分前进的同时，进行所述贴靠部分的接合。

在该情况下，可以防止产生底部剩余部分，并且可以改善接合强度。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第九方面，在一种用于通过执行一种摩擦搅动接合方法来制造接合的贴靠元件的方法中，所述摩擦搅动接合方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠的第一接合元件和第二接合元件，所述贴靠部分的接合是在加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的同时进行的。

在该情况下，可以防止产生底部剩余部分，并且可以改善接合强度。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第十方面，在一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法中，所述摩擦搅动接合方法用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且上和下表面彼此平齐的第一接合元件和第二接合元件，所述贴靠部分的接合是在使所述第一和第二接合元件相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件的贴靠部分或一接合的贴靠部分的辅助接合工具的旋转辅助探针移动，以使得所述探针和所述辅助探针沿贴靠部分前进的同时进行的。

在该情况下，可以防止产生底部剩余部分，并且可以改善接合强度。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第十一方面，一种用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件的摩擦搅动接合装置，包括：一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧压辊；和一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二前侧压辊。

通过根据本发明的第十一方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行根据本发明的第一方面的摩擦搅动接合方法或用于制造根据本发明的第六方面的接合的贴靠元件的方法。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第十二方面，一种用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进，从而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件的摩擦搅动接合装置，包括：一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧压辊；和一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的第二后侧压辊。

通过根据本发明的第十二方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行根据本发明的第二方面的摩擦搅动接合方法或用于制造根据本发明的第七方面的接合的贴靠元件的方法。

为了实现本发明的上述第一目的，根据本发明的第十三方面，一种用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件和第二接合元件的摩擦搅动接合装置，包括：一用于从所述元件的表面侧施压于所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧压辊；一用于从其上表面侧施压于所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二前侧压辊；一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧压辊；和一用于从所述元件的上表面侧施压于所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的第二后侧压辊。

通过根据本发明的第十三方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行根据本发明的第三方面的摩擦搅动接合方法或用于制造根据本发明的第八方面的接合的贴靠元件的方法。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括一带有一锥形周边的用于从所述上表面侧施压于所述接合元件的接合的贴靠部分的第三后侧压辊。

优选地，所述第三后侧压辊的周边被冷却。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括一用于通过使所述冷却辊的冷却周边与所述第一和第二接合元件的接合的贴靠部分的下表面保持接触而冷却所述下表面的冷却辊。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，所述第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，并且还包括一用于改变所述第一前侧压辊第二前侧压辊中的至少一个辊子的轴线在一个垂直于一接合方向的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向的倾斜角的倾斜角改变装置。

此外，优选地，还包括：一用于测量关于所述接合元件的接合的贴靠部分的接合状态的特征的测量装置；和一用于基于所述测量装置获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置的操作的控制器。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，所述第一前侧压辊和第二前侧压辊是彼此分开的元件，并且还包括一用于改变所述第一前侧压辊第二前侧压辊中的至少一个辊子的轴线在一个平行所述接合元件的上表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向的倾斜角的倾斜角改变装置。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一用于测量关于所述接合元件的接合的贴靠部分的接合状态的特征的测量装置；和一用于基于所述测量装置获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置的操作的控制器。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一用于从所述元件的下表面侧支承所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧支承辊；一用于从所述元件的下表面侧支承所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二前侧支承辊，所述第二前侧支承辊与所述第一前侧支承辊分开；和一用于改变包括所述第一前侧支承辊和第二前侧支承辊的两个辊子中的至少一个辊子的轴线在一个平行于所述接合元件的下表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向的倾斜角的倾斜角改变装置。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一用于从所述元件的下表面侧支承所述第一接合元件相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧支承辊；一用于从所述元件的下表面侧支承所述第二接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二后侧支承辊，所述第二后侧支承辊与所述第一后侧支承辊分开。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一用于将沿一平行于接合方向的张力作用于所述第一接合元件和第二接合元件中的至少一个的张力装置。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一用于加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的加热装置。

在本发明的上述第十一至第十三方面的任一方面中，优选地，还包括：一具有一旋转辅助探针的辅助接合工具，其中，当所述贴靠部分被接合或正被接合以接合在所述接合元件的接合的贴靠部分处产生的底部剩余部分时，所述旋转辅助探针插入所述贴靠部分或接合的贴靠部分。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第十四方面，一种用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从所述上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠的第一接合元件和第二接合元件的摩擦搅动接合装置，包括：一用于加热所述贴靠部分的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的加热装置。

通过根据本发明的第十四方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行根据本发明的第四方面的摩擦搅动接合方法或用于制造根据本发明的第九方面的制造接合的贴靠元件的方法。

为了实现本发明的上述第二目的，根据本发明的第十五方面，一种用于通过使所述第一和第二接合元件相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件的贴靠部分的一接合工具的旋转探针移动以使得所述探针沿所述贴靠部分前进而接合彼此贴靠并且上表面和下表面彼此平齐的第一接合元件和第二接合元件的摩擦搅动接合装置，包括：一具有一可旋转的辅助探针的辅助接合工具，其中，当所述贴靠部分被接合或正被接合以接合在所述接合元件的接合的贴靠部分处产生的底部剩余部分时，所述旋转辅助探针插入所述贴靠部分或接合的贴靠部分。

通过根据本发明的第十五方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行根据本发明的第五方面的摩擦搅动接合方法或用于制造根据本发明的第十方面的制造接合的贴靠元件的方法。

在本发明中，“上表面侧”表示插入一(主)旋转探针的一侧；“下表面侧”表示与“上表面侧”相对的一侧，即，与插入一(主)旋转探针的一侧相对的一侧。

附图简介

图1是示出了通过根据本发明的第一实施例的摩擦搅动接合方法接合两接合元件的贴靠部分的过程中的状态的侧视图；

图2是示出了图1所示的Z部分的放大透视图；

图3是图2的侧视图；

图4是沿图2的线A-A的横截面图；

图5是沿图2的线B-B的横截面图；

图6是沿图2的线C-C的放大横截面图；

图7是沿图2的线D-D的放大横截面图；

图8是示出了在该实施例和对比实施例中使用的前侧压辊和后侧压辊的主视图；

图9是对应于图2示出了通过根据本发明的第二实施例的摩擦搅动接合方法接合两接合元件的贴靠部分的过程中的状态的透视图；

图10是示出了从前侧看前侧压辊和前侧支承辊以说明这些辊的一操作的结构图；

图11是示出了从两接合元件的上表面侧看前侧压辊以说明这些辊的一操作的结构图；

图12是示出了从两接合元件的上表面侧看前侧支承辊以说明这些辊的一操作的结构图；

图13是示出了两接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的平面图；

图14是示出了从前侧看前侧压辊和前侧支承辊以说明这些辊的另一操作的结构图；

图15是示出两接合元件以说明前侧压辊的另一操作的横截面图；

图16是沿图9的线E-E的横截面图；

图17是对应于图2示出了通过根据本发明的第三实施例的摩擦搅动接合方法接合两接合元件的贴靠部分的过程中的状态的透视图；

图18是沿图17的线F-F的横截面图；

图19是沿图17的线G-G的横截面图；

图20是沿图17的线H-H的横截面图；

图21是沿图17的线I-I的横截面图；

图22是对应于图18示出了根据本发明的第四实施例的摩擦搅动接合方法的横截面图；

图23是沿图22的线J-J的横截面图；

图24是对应于图18示出了根据本发明的第五实施例的摩擦搅动接合方法的横截面图；

图25是沿图24的线K-K的横截面图；

图26是对应于图17示出了根据本发明的第六实施例的摩擦搅动接合方法的横截面图；

图27是沿图26的线L-L的横截面图；

图28是沿图26的线M-M的横截面图；

图29是示出了通过一传统的摩擦搅动接合方法接合两接合元件的贴靠部分的过程中的状态的透视图；

图30是示出了在探针插入位置的两接合元件的横截面图；

图31是在接合状态下的接合元件的横截面图。

优选实施例详细说明

为了详细说明本发明，下文将结合附图说明根据本发明的六个优选实施例。

第一实施例

图1至7是用于说明根据本发明的第一实施例的一种摩擦搅动接合方法、一种用于制造贴靠的接合元件的方法和一种摩擦搅动接合装置的附图。图1是示出了通过该摩擦搅动接合方法接合两接合元件的贴靠部分的过程中的状态的侧视图。图2是示出了图1所示的Z部分的放大透视图。

在图2中，“1”表示一薄而长的板状第一接合元件，“2”表示一厚而长的板状第二接合元件。接合元件1和2均由铝或其合金制成。在该图中，“80”表示根据第一实施例的摩擦搅动接合装置。这些通过摩擦搅动接合方法获得的贴靠元件用于例如汽车用特制坯件材料。

接合元件1和2各有如图4所示的彼此平行的上表面和下表面，相对应的横向侧边缘将被彼此贴靠。该横向侧边缘将形成为垂直于接合元件的上和下表面。这两个接合元件1和2的横向侧边缘彼此贴靠，且两接合元件的下表面彼此平齐(“3”表示贴靠部分)。因此，在两接合元件的上表面侧形成一对应于厚度差的台阶部分。“4”表示形成在接合元件1和2的上表面的台阶部分。“4a”表示该台阶部分4的拐角部分。此外，“N”表示各接合元件1和2的贴靠方向。该贴靠方向平行于接合元件的宽度方向。

如图2所示，在该贴靠状态下，两接合元件1和2由支承元件30支承于一水平状态。在该第一实施例中，一前侧支承辊31和后侧支承辊32用作支承元件30。

此外，如图1所示，在各接合元件由支承元件30支承的状态下，各接合元件1和2由安装在一作为张力装置的张力整平机的前侧张力辊(tensionroller)70和后侧张力辊70沿纵向牵引。从而，沿纵向的张力作用于各接合元件1和2上。

在图2中，“40”表示用于摩擦搅动接合的接合工具。该接合工具40具有一较大直径的柱状转子41和一较小直径的销状探针42。探针42沿旋转轴线Q从转子41的端面41a的旋转中心伸出。在图2中，绕旋转轴线Q旋转的接合工具40的探针42从接合元件的上表面侧插入到接合元件1和2的贴靠部分3中。在该插入状态，如图5所示，转子41和探针42的旋转轴线Q设置成处于该旋转轴线Q朝向第一接合元件1(即在较低高度侧的接合元件)倾斜的状态。转子41的端面41a设置成处于端面41a压靠在从贴靠部分3伸出的第二接合元件2的台肩部分2a(即在较高高度的接合元件的台肩部分)上的状态。在图5中，“T”表示在接合元件的探针插入位置的表面的垂直线。“θ”表示旋转轴线Q朝向第一接合元件1相对于上述“T”的倾斜角。

在该接合工具40中，转子41和探针42皆由比接合元件1和2硬并且可忍受在接合时产生的摩擦热的耐热材料制成。在探针42的周边，用于搅动由摩擦热软化的接合元件1和2的材料的搅动突出部(未示出)以螺旋方式等形成。

在图5中，“D”表示转子41的端面41a的直径。至少该转子41的端面41a的周边缘形成在一垂直于旋转轴线Q的平面内。在该第一实施例中，转子41的端面41a是一平坦的表面。此外，在该发明中，尽管未示出，转子41的端面41a可以形成为一种从其周边缘朝向旋转中心降下的构形。

在该第一实施例中，如图2所示，接合元件1和2的贴靠部分3将通过以下方式接合，即，在探针42如上所述从所述上表面侧插入到贴靠部分3中并且沿接合元件1和2的纵向的张力作用于接合元件1和2以致探针42使贴靠部分3前进的状态下，元件1和2通过沿其纵向(该移动方向示为“MD”)移动而被接合。因此，在该第一实施例中，接合方向WD与一和接合元件1和2的移动方向相反的方向一致。此外，各接合元件1和2的纵向与平行于接合方向WD的方向一致。在图2中，“3”表示由探针42接合的接合元件1和2的接合的贴靠部分。“W”表示形成在接合的贴靠部分3’中的一个接合部分。

在接合时，如图3所示，接合工具40的旋转轴线Q朝接合方向后侧稍微倾斜。从而，转子41的端面41a的接合方向前侧从接合元件1和2的上表面升起。这防止转子41的端面41a的接合方向前侧被存在于接合元件1和2的上表面上的微小的不平/不均匀挡住，从而导致探针42沿贴靠部分3平稳前进。

接着，将说明根据第一实施例的摩擦搅动接合装置80的结构。在图2中，“33”表示一背垫辊。该背垫辊33具有一预定长度的柱状。该背垫辊33设置在接合元件1和2的下表面侧，使得该辊与接合工具40的探针42相对并且跨过接合元件1和2。通过该背垫辊33，接合元件1和2在贴靠部分3的探针插入位置的下表面被支承。该背垫辊33还作为一支承元件30用于支承接合元件1和2。

该支承元件30具有前侧支承辊31和后侧支承辊32。前侧支承辊31是一具有一预定长度的柱状元件。类似地，后侧支承辊32是一具有一预定长度的柱状元件。在接合元件1和2相对于探针插入位置的接合方向前侧，在辊子31的轴线与贴靠方向N平行和辊子31跨过接合元件1和2的状态下，前侧支承辊31设置在接合元件1和2的下表面侧。类似地，在接合元件1和2相对于探针插入位置的接合方向后侧，在辊子32的轴线与贴靠方向N平行和辊子32跨过接合元件1和2的状态下，后侧支承辊32设置在接合元件1和2的下表面侧。通过该前侧支承辊31和后侧支承辊32，接合元件1和2从其下表面侧被支承在接合元件1和2相对于探针插入位置的接合方向前侧和接合方向后侧。

该前侧支承辊31，后侧支承辊32和背垫辊33与一旋转驱动装置(未示出)连接。通过操作该旋转驱动装置，这些辊子31、32和33分别在一固定位置绕它们的轴线以恒定的圆周速度旋转。因此，这些辊子31、32和33还用作使接合元件1和2沿上述方向MD移动的驱动辊。在本发明中，背垫辊33可自由旋转。此外，在单独提供用于使接合元件1和2沿预定方向MD移动的驱动装置的情况下，前侧和后侧支承辊31和32可自由旋转。

此外，后侧支承辊32还用作一冷却辊。即，在后侧支承辊31的周边表面部分，沿其圆周方向设有多个冷却剂流通通道35。各通道沿辊子32的纵向延伸。该冷却剂(例如冷却水)在这些冷却剂流通通道35中流通。因此，后侧支承辊32的周边部分处于一冷却的状态。在支承接合元件1和2时，后侧支承辊32的冷却的周边部分与接合的贴靠部分3’的下表面接触，从而从该贴靠部分的下表面冷却该接合的贴靠部分3’。

在图2中，“11”表示第一前侧压辊。“12”表示第二前侧压辊。第一前侧压辊11是一具有较大直径和预定长度的可旋转柱状元件。第二前侧压辊12是一具有较小直径和预定长度的可旋转柱状元件。如图2和4所示，在第一接合元件1相对于探针插入位置的接合方向前侧，辊子11的轴线P1平行于第一接合元件1的贴靠方向N的状态下，在第一接合元件1的上表面侧，第一前侧压辊11设置在前支承辊31的上方。类似地，在第二接合元件2相对于探针插入位置的接合方向前侧，在辊子12的轴线P2平行于第二接合元件2的贴靠方向N的状态下，在第二接合元件2的上表面侧，第二前侧压辊12设置在前侧支承辊31的上方。

在该第一实施例中，第一前侧压辊11和第二前侧压辊12在其轴线设置在同一直线上并且其端面彼此贴靠的状态下一体地连接。该一体的辊子10在第一实施例中称作“前侧压辊”。

在该前侧压辊10中，在第一前侧压辊11的半径和第二前侧压辊12的半径之间的差与形成在接合元件1和2的上表面上的高度差(即，第一接合元件1的上表面和第二接合元件2的上表面之间的高度差)相一致。

通过第一前侧压辊11，从上表面侧施压于包括从第一接合元件1的横向中间部分到贴靠部分3附近部分的第一接合元件1的接合方向前侧的区域。类似地，通过第二前侧压辊12，从上表面侧施压于包括从第二接合元件2的横向中间部分到贴靠部分3附近部分的第二接合元件2的接合方向前侧的区域。

因为前侧压辊10挤压该接合元件1和2，接合元件1和2的下表面被压靠在前侧支承辊31的周边上。因而，沿移动方向MD的驱动力可作用于接合元件1和2。另一方面，根据该接合元件1和2的运动，第一和第二前侧压辊11和12在一预定位置绕轴线P1和P2一体地旋转。

在图2中，“21”和“22”分别表示第一后侧压辊和第二后侧压辊。第一后侧压辊21是一具有较大直径和预定长度的可旋转柱状元件。第二后侧压辊22是一具有较小直径和预定长度的可旋转柱状元件。

如图2和7所示，在辊子21的轴线平行于在第一接合元件1相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一接合元件1的贴靠方向N的状态下，在第一接合元件1的上表面侧，第一后侧压辊21设置在后侧支承辊32的上方。类似地，在辊子22的轴线平行于在第二接合元件2相对于探针插入位置的接合方向后侧的第二接合元件2的贴靠方向N的状态下，在第二接合元件2的上表面侧，第二后侧压辊22设置在后侧支承辊32的上方。在图2中，“23”是第三后侧压辊。该第三后侧压辊23是一可旋转的截锥形元件，并因此其周边表面为一锥形表面。该第三后侧压辊23用于从接合元件1和2的上表面挤压接合元件1和2的接合的贴靠部分3’。在辊子23的轴线平行于接合元件1或2的贴靠方向N的状态下，在接合元件1和2的上表面侧，第三后侧压辊23设置在后侧支承辊32的上方。

在该第一实施例中，第一后侧压辊21、第三后侧压辊23和第二后侧压辊22一体地连接，处于其轴线按该顺序设置在同一直线上并且相邻的端面彼此贴靠的状态。该一体辊20在该第一实施例中称为“后侧压辊”。

在该后侧压辊20中，在第一后侧压辊21和第二后侧压辊22的半径之间的差与形成在接合元件1和2的上表面上的高度差相一致。此外，第一后侧压辊21的周边和第二后侧压辊22的周边通过第三后侧压辊23的周边(即，锥状表面)连续地连接。

通过第一后侧压辊21，从上表面侧施压于包括从第一接合元件1的横向中间部分到接合的贴靠部分3’附近部分的第一接合元件1的接合方向后侧的区域。类似地，通过第二后侧压辊22，从上表面侧施压于包括从第二接合元件2的横向中间部分到接合的贴靠部分3’附近部分的第二接合元件2的接合方向后侧的区域。

此外，在第三后侧压辊23的周边表面部分，如图2所示，有多个设置在其圆周方向的冷却剂流通通道25。各通道沿辊子23的纵向延伸，以穿过第一后侧压辊21和第二后侧压辊22。冷却剂(例如冷却水)在这些流通通道25内流通。从而，第三后侧压辊23的周边部分处于冷却的状态。在挤压接合的贴靠部分3’时，第三后侧压辊23的冷却的周边部分与接合的贴靠部分3’的上表面接触，从而从其上表面冷却该接合的贴靠部分3’。

因为后侧压辊20挤压接合元件1和2，接合元件的下表面被压靠在后侧支承辊32的周边上。因而，沿移动方向MD的驱动力可作用于接合元件1和2。另一方面，根据这些接合元件1和2的运动，第一至第三后侧压辊21、22和23在一预定位置绕轴线一体地旋转。

接着，将说明第一实施例的摩擦搅动接合方法的接合步骤。

首先，通过张力辊70和70将与接合方向(即，纵向)平行的张力作用于各接合元件1和2。这校正了各接合元件1和2的扭曲、弯曲和变形，并抑制各接合元件1和2的表面振动。可在接合过程期间作用于该张力。

此外，包括从第一接合元件1的横向中间部分到贴靠部分3附近部分的第一接合元件1的接合方向前侧的区域被第一前侧压辊11从上表面侧向下压，和包括从第二接合元件2的横向中间部分到贴靠部分3附近部分的第二接合元件2的接合方向前侧的区域被第二前侧压辊12从上表面侧向下压。

各接合元件1和2的扭转还通过上述被施压而被校正，导致接合元件1和2的贴靠部分3的附着。结果，在贴靠部分3处不会产生间隙。因此，通过在附着的状态接下收前侧支承辊31的驱动力而移动接合元件1和2。

在某一时间，通过旋转接合工具40的转子41而旋转探针42。然后，从接合元件1和2的上表面将旋转的探针42插入到接合元件1和2的贴靠部分3中，且旋转轴线Q朝向第一接合元件侧1倾斜。此外，将转子41的端面41a推靠在第二接合元件2的台肩部分2a上。可以从接合元件1和2的纵向端部将探针42插入到贴靠部分3中。此外，可在将探针42插入到贴靠部分3中之后使旋转轴线Q朝向第一接合元件侧1倾斜。

由于根据探针42的旋转而产生的摩擦热和通过转子41的端面41a与第二接合元件2的台肩部分2a之间的相互接触而产生的摩擦热，接合元件1和2的贴靠部分3中的探针插入部分及其周围被软化，第二接合元件2的台肩部分2a通过受转子41的端面41a的挤压而塑性变形成一倾斜表面。此外，由于该塑性变形，台肩部分2a的一部分材料填充在台阶部分4的拐角部分4a中。

由于摩擦热而软化的接合元件1和2的材料由探针42的旋转力而搅动和混合，同时，拐角部分4a填充有台肩部分2a的一部分材料。根据接合元件1和2的前进运动，软化的材料成塑性流态化绕探针42流动以填充形成在前进探针42后面的一个槽。然后，通过摩擦热的迅速损耗该被软化并搅动的材料将被冷却和固化。如此，接合元件1和2的贴靠部分3随着探针42的前进而接合。此时，如上所述，接合工具40的旋转轴线Q朝向第一接合元件侧1倾斜，并且第二接合元件2的台肩部分2a的一部分材料填充拐角部分4a。因此，接合的贴靠部分3’的表面形成在横跨第一接合元件1的表面和第二接合元件2的表面的一倾斜表面中，如图6所示。如图6所示，在接合的贴靠部分3’的表面上形成有微小的不平部分例如毛刺/焊疤。

在用探针42以这种方法接合贴靠部分3时，接合元件1和2在后侧支承辊32和第一至第三压辊21、22和23之间移动和引入。然后，包括从横向中间部分到接合的贴靠部分3’附近部分的在第一接合元件1相对于探针插入位置的接合方向后侧的区域，由第一后侧压辊21从上表面侧施压，包括从横向中间部分到接合的贴靠部分3’附近部分的在第二接合元件2相对于探针插入位置的接合方向后侧的区域，由第二后侧压辊22从上表面侧施压。此外，接合的贴靠部分3’从上表面侧受第三后侧压辊23施压。

如此，接合元件1和2受后侧压辊20挤压。因而，进一步地校正各接合元件1和2的扭曲和弯曲。此外，因为第三后侧压辊23的周边形成为一锥面，当接合的贴靠部分3’受第三后侧压辊23挤压时，接合的贴靠部分3’被施压。结果，该表面形成为如图7所示的一个柔和的倾斜表面。同时，形成在接合的贴靠部分3’的上表面上的微小的不平部分被施压和除去。因而，接合的贴靠部分3’的表面以柔和的倾斜状态被平滑化。此外，当接合的贴靠部分3’受挤压时，产生在接合的贴靠部分3’的表面上的残余张应力转换成残余压缩应力。因此，可以改善要获得的贴靠的接合元件的耐用性。

当接合元件1和2的贴靠部分3的接合端目标(scheduled)部分到达探针42时，将探针42从其上移开，并完成接合。因此，可以通过上述接合操作获得所希望的接合的贴靠接合元件。

如图7所示，第三后侧压辊23的周边的宽度和锥角分别为“a”和“Φ”，宽度“a”设为大于接合工具40的转子41的端面41a的直径D(即a＞D)，而锥角“Φ”设为小于旋转轴线Q朝向第一接合元件侧1倾斜相对垂直线T的倾斜角θ(即Φ＜θ)。该设定使得可以确保形成一希望的接合的贴靠部分3’的倾斜表面。此外，所述微小的不平部分可以可靠地通过加压而去除。

此外，因为接合的贴靠部分3’的上表面与第三后侧压辊23的冷却的周边接触，接合的贴靠部分3’会从上表面急冷。因此，接合强度得到改善，并且进一步除去了有时在接合的贴靠部分3’内产生的多余的热量，导致良好的接合状态。此外，因为接合的贴靠部分3’的下表面与后侧支承辊32的冷却的周边接触，贴靠部分3’会从下表面而急冷。因此，进一步地改善接合强度。

在本发明中，在背垫辊33的直径为“b”时，(见图3)，背垫辊33的直径“b”设定为等于接合工具40的转子41的端面41a的直径D或大于D(即b≥D)。通过如上所述设定直径“b”，可以可靠地从下表面接收由摩擦热软化的接合元件的材料。

在该摩擦搅动接合方法中，因为在接合时各接合元件1和2相对于探针插入位置的接合方向前侧受压，并且各接合元件1和2相对于探针插入位置的接合方向后侧受压，所以可以更可靠地校正各接合元件1和2的弯曲和扭曲。然后，因为贴靠部分3的接合在该状态下进行，可以更可靠地防止产生劣质的连接例如接合缺陷或热畸变。此外，因为贴靠部分3的接合是在各接合元件相对于探针插入位置的接合方向前侧的贴靠部分附近的部分受压的状态下进行的，所以可以有力地施压于待彼此贴靠的各接合元件的端部。因此，可以更可靠地防止产生劣质连接。

此外，因为沿平行于接合方向WD的方向的张力作用于各接合元件1和2，可以更可靠地防止构形缺陷例如弯曲、扭曲和偏斜，和抑制各接合元件1和2的表面振动。因此，可以更可靠地防止产生劣质连接。

此外，在该摩擦搅动接合装置80中，因为第一前侧压辊11和第二前侧压辊12一体地连接，可以简化用于支承这些辊子的支承夹具的结构。

此外，在通过该摩擦搅动接合方法接合的贴靠的接合元件中，因为接合的贴靠部分3’处于急冷状态，可以获得高接合强度。此外，因为接合的贴靠部分3’的上表面形成于跨过第一接合元件1的表面和第二接合元件2的表面的一个倾斜的表面内，所获得的贴靠的接合元件可以消除产生在台阶部分4中的应力集中。因此，可以获得显著的强度可靠性。

此外，因为通过挤压除去微小的的不平例如通过毛刺而平滑化倾斜的接合的贴靠部分3’的上表面，可以获得一良好的表面状态。因此，即使是在对该贴靠的接合元件进行刷漆时，可以在该接合的贴靠部分3’的上表面形成一良好状态的薄膜。

<示例>

下面，将示出根据第一实施例的摩擦搅动接合方法的具体示例。

首先，制备一种由铝合金(材料：JIS A5052-0，尺寸：长度1000mm×宽100mm×厚2mm)制成的长板状第一接合元件和由铝合金(材料：JISA5052-0，尺寸：长度1000mm×宽100mm×厚3mm)制成的长板状第二接合元件。

准备一具有带有一探针41a的转子41的工具作为接合元件40。一转子41的端面41a的直径D为9mm，探针42从转子端面41a伸出的长度是2.3mm。该探针42有一个M3螺纹轴向部分。

准备如图8A和8B中所示的辊子作为前侧压辊10，同时准备如图8C至8E中所示的辊子作为前侧压辊20。各辊子的结构如下。

图8A所示的前侧压辊10A是与传统相同的柱状元件，并设置成覆盖贴靠的部分。

图8B所示的前侧压辊10B具有与第一实施例的辊子10相同的结构。

图8C所示的后侧压辊20C是与传统相同的柱状元件。

图8D所示的后侧压辊20D是与第一实施例的辊子20相同的结构。

图8E所示的后侧压辊20E包括一第一后侧压辊21，第二后侧压辊22和一具有比第二后侧压辊22的直径小的柱状连接轴向部分24。第一后侧压辊21和第二后侧压辊22通过该柱状连接轴向部分24一体地连接。换句话说，后侧压辊20E不具有用于挤压接合的贴靠部分3’的第三后侧压辊。该后侧压辊20E设置成第一和第二后侧压辊21和22设置在该接合的贴靠部分的旁边。

<示例1>

第一接合元件1的侧边缘和第二接合元件2的侧边缘彼此贴靠并且下表面彼此平齐。然后，通过第一实施例的接合方法使贴靠部分3沿其整个长度接合。在该接合中，图8B所示的辊10B用作前侧压辊，图8D所示的辊20D用作后侧压辊。所述接合在下述条件下进行：接合工具40的转子41的转速为1000rpm；接合速率为700mm/min；接合工具40的旋转轴线Q朝向第一接合元件1的倾斜角θ为5°。

<示例2>

使用图8B所示的前侧压辊10B和图8C所示的后侧压辊20C。使接合元件1和2的贴靠部分3沿其整个长度进行接合。其它接合条件与上述示例1的相同。

<示例3>

使用图8A所示的前侧压辊10A和图8D所示的后侧压辊20D。使接合元件1和2的贴靠部分3沿其整个长度进行接合。其它接合条件与上述示例1的相同。

<示例4>

使用图8A所示的前侧压辊10A和图8E所示的后侧压辊20E。使接合元件1和2的贴靠部分3沿其整个长度进行接合。其它接合条件与上述示例1的相同。

<对比示例>

使用图8A所示的前侧压辊10A和图8C所示的后侧压辊20C。使接合元件1和2的贴靠部分3沿其整个长度进行接合。其它接合条件与上述示例1的相同。

对于通过上述示例1-4所获得的接合的贴靠元件，用肉眼观察该接合的贴靠部分的表面状态，并调查热畸变的量。

                            表1

	前侧压辊	后侧压辊	接合的贴靠部分的表面状态	热畸变
					示例1	图8B所示的辊子	图8D所示的辊子	○	3mm
示例2	图8B所示的辊子	图8C所示的辊子	△	3mm
					示例3	图8A所示的辊子	图8D所示的辊子	○	5mm
示例4	图8A所示的辊子	图8E所示的辊子	△	5mm
					对比示例	图8A所示的辊子	图8C所示的辊子	△	10mm

注(*)：○：很好

△：良好

关于表1中的热畸变量，将设置在一平面上的该获得的贴靠的接合元件的最大弯曲量表示为热畸变量。

如表中所示，在通过对比示例所获得的该接合的贴靠元件中，热畸变量为10mm，产生了较大的热畸变。另一方面，在通过示例1-4所获得的该接合的贴靠元件中，热畸变量为5mm或更小，热畸变的产生受到了抑制。特别是在示例1和2中的接合的贴靠元件中，热畸变量为3mm，进一步抑制了热畸变的产生。

此外，在通过对比示例所获得的该接合的贴靠元件中，在接合的贴靠部分中产生了未接合的部分，并产生了劣质的接合。另一方面，在通过示例1-4所获得的该接合的贴靠元件中，未产生未接合的部分，且接合状态良好。

此外，在通过示例2、4和对比示例所获得的该接合的贴靠元件中，在接合的贴靠部分中产生了微小的不平例如毛刺。相反，在通过示例1和3所获得的该贴靠的接合元件中，在接合的贴靠部分中没有产生了微小的不平。该表面在一倾斜的状态下平滑化，并且表面状态很好。

第二实施例

图9至16是用于说明根据本发明的第二实施例的摩擦搅动接合方法、用于制造贴靠的接合元件的方法，以及摩擦搅动接合装置的附图。在这些图中，相同的标号指定与上述第一实施例中的相同部件。在下文中，将通过集中于第一实施例与第二实施例之间的区别说明该第二实施例。

在该第二实施例中，如图9所示，前侧压辊10分成第一前侧压辊11和第二前侧压辊12。即，第一前侧压辊11和第二前侧压辊12是彼此分开的元件。第一前侧压辊11的外径和第二前侧压辊12的具有相同的尺寸。

在图9中，“50”表示一温度计装置(例如辐射温度计)用于测量接合元件1和2的接合的贴靠部分3’的表面温度。该温度计装置50设置在接合元件1和2的上表面侧探针插入位置和第三后侧压辊23之间。

在图10中，“60a”表示一用于第一前侧压辊11的倾斜角改变装置。如图11所示，该倾斜角改变装置60a用于改变第一前侧压辊11的轴线P1在一个平行第一接合元件1的上表面的平面内相对于第一接合元件1的贴靠方向N的倾斜角α1。此外，如图14所示，该倾斜角改变装置60a可用于改变第一前侧压辊11的轴线P1在一个一个垂直于一接合方向WD的平面内相对于第一接合元件1的贴靠方向N的倾斜角β1。第一前侧压辊11与该倾斜角改变装置60a连接。因此，通过该倾斜角改变装置60a，可以分别改变倾斜角α1和倾斜角β1。

在图10中，“61a”表示一用于第一前侧压辊11的控制器。该控制器61a用于基于所述温度计装置50获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置60a的操作，如图11所示。温度计装置50与该控制器61a连接。此外，倾斜角改变装置60a与该控制器61a连接。

在图10中，“61b”表示一用于第二前侧压辊12的倾斜角改变装置。如图11所示，该倾斜角改变装置60b用于改变第二前侧压辊12的轴线P2在一个平行第二接合元件2的上表面的平面内相对于第二接合元件2的贴靠方向N的倾斜角α2。此外，如图14所示，该倾斜角改变装置60b可用于改变第二前侧压辊12的轴线P2在一个一个垂直于一接合方向WD的平面内相对于第二接合元件2的贴靠方向N的倾斜角β2。第二前侧压辊12与该倾斜角改变装置60b连接。因此，通过该倾斜角改变装置60b，可以分别改变倾斜角α2和倾斜角β2。

在图10中，“61b”表示一用于第二前侧压辊12的控制器。该控制器61b用于基于所述温度计装置50获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置60b的操作，如图11所示。温度计装置50与该控制器61b连接。此外，倾斜角改变装置60b与该控制器61b连接。

在该摩擦搅动接合装置80中，如图9所示，前侧支承辊31分成第一前侧支承辊31a和第二前侧支承辊31b。即，第一前侧支承辊31a和第二前侧支承辊31b是分开的元件。第一前侧支承辊31a的外径和第二前侧支承辊31b的具有相同的尺寸。通过第一前侧支承辊31a，从下表面支承第一接合元件1相对于探针插入位置的接合方向前侧。此外，通过第二前侧支承辊31b，从下表面支承第二接合元件2相对于探针插入位置的接合方向前侧。

在图10中，“65a”表示一用于第一前侧支承辊31a的倾斜角改变装置，如图12所示，该倾斜角改变装置65a用于改变第一前侧支承辊31a的轴线S1在一个平行第一接合元件1的下表面的平面内相对于第一接合元件1的贴靠方向N的倾斜角γ1。第一前侧支承辊31a与该倾斜角改变装置65a连接。因此，通过该倾斜角改变装置65a，可以改变倾斜角γ1。

在图10中，“65b”表示一用于第二前侧支承辊31b的倾斜角改变装置，如图12所示，该倾斜角改变装置65b用于改变第二前侧支承辊31b的轴线S2在一个平行第二接合元件2的下表面的平面内相对于第二接合元件2的贴靠方向N的倾斜角γ2。第二前侧支承辊31b与该倾斜角改变装置65b连接。因此，通过该倾斜角改变装置65b，可以改变倾斜角γ2。

在该摩擦搅动接合装置80中，通过如下操作倾斜角改变装置60a使第一前侧压辊11如图13所示设置。即，将第一前侧压辊11设置成这样一个状态：第一接合元件1的贴靠部分侧3的一端相对于其另一端位于接合方向前侧位置，并且该辊11的轴线P1在一个平行第一接合元件1的上表面的平面内相对于第一接合元件1的贴靠方向N倾斜。通过如上设置第一前侧压辊11，根据第一接合元件1的运动，第一接合元件1的沿贴靠方向N的力作用于第一接合元件1。此外，在该摩擦搅动接合装置80中，通过如下操作倾斜角改变装置60b设置第二前侧压辊12。即，将第二前侧压辊12设置成这样一个状态：第二接合元件2的贴靠部分侧3的一端相对于其另一端位于接合方向前侧位置，并且该辊12的轴线P2在一个平行第二接合元件2的上表面的平面内相对于第二接合元件2的贴靠方向N倾斜。通过如上设置第二前侧压辊12，根据第二接合元件2的运动，沿第二接合元件2的贴靠方向N的力作用于第二接合元件2。因此，根据接合元件1和2的运动，接合元件1和2在贴靠部分3彼此牢牢地接触，并在接触状态下沿预定方向MD移动。

在该摩擦搅动接合装置80中，通过如下操作倾斜角改变装置65a使第一前侧支承辊31a如图13所示设置。即，将第一前侧支承辊31a设置成这样一个状态，第一接合元件1的贴靠部分侧3的一端相对于其另一端位于接合方向前侧位置，并且该辊31a的轴线S1在一个平行第一接合元件1的下表面的平面内相对于第一接合元件1的贴靠方向N倾斜。类似地，通过如下操作倾斜角改变装置65b设置第二前侧支承辊31b。即，将第二前侧支承辊31b设置成这样一个状态：第二接合元件2的贴靠部分侧3的一端相对于其另一端位于接合方向前侧位置，并且该辊31b的轴线S2在一个平行第二接合元件2的下表面的平面内相对于第二接合元件2的贴靠方向N倾斜。通过如上设置第一和第二前侧支承辊31a和31b，接合元件1和2在贴靠部分3彼此紧紧地接触。

在该摩擦搅动接合装置80中，通过如下操作倾斜角改变装置60a使第一前侧压辊11设置成如图15所示。也就是说，第一前侧压辊11以这样一种状态设置，即，在第一接合元件1的贴靠部分侧3的第一前侧压辊11的一端定位于高于它的另一端，并且该辊子11的轴线P1在一个垂直于接合方向WD的平面内相对于第一接合元件1的贴靠线N倾斜。在该状态下，第一前侧压辊11施压于第一接合元件1。类似地，通过如下操作倾斜角改变装置60b设置第二前侧压辊12。也就是说，第二前侧压辊12以这样一种状态设置，即，在第二接合元件2的贴靠部分侧3的第二前侧压辊12的一端定位于高于它的另一端，并且该辊子12的轴线P2在一个垂直于接合方向WD的平面内相对于第二接合元件2的贴靠线N倾斜。在该状态下，第二前侧压辊12施压于第二接合元件2。

如图16所示，在该摩擦搅动接合装置中，后侧支承辊32分成第一后侧支承辊32a和第二后侧支承辊32b。第一后侧支承辊32a的外径和第二后侧支承辊32b的具有相同的尺寸。第一接合元件1相对于探针插入位置的接合方向后侧由第一后侧支承辊32a从其下表面侧支承，而第二接合元件2相对于探针插入位置的接合方向后侧由第二后侧支承辊32b从其下表面侧支承。

在该第二实施例中，进行如下接合操作。在测量接合元件1和2的接合的贴靠部分3’的表面温度的同时，通过沿预定方向MD移动接合元件1和2使贴靠部分3与探针42接合。

在接合的贴靠部分3’的表面温度高于或低于预定温度的情况下，容易产生劣质接合处例如接合缺陷和热畸变。因此，如果在接合期间识别出接合的贴靠部分3’的表面温度高于或低于预定温度，基于从温度计装置50获得的测量值通过控制器61a和61b操作倾斜角改变装置60a和60b中的至少一个，以改变倾斜角β1或β2中的至少一个。因而，待由接合元件1和2接收的辊子的压力在贴靠方向N改变。结果，可以可靠地防止产生劣质接合处。倾斜角β1或β2的改变操作是自动进行的。因此，在该第二实施例中，可以进行接合而同时防止产生劣质接合处，并因此可以有效地进行劣质接合处的防止。

此外，在该第二实施例中，因为贴靠部分3与牢固地粘接的接合元件1和2接合，可以获得一牢固接合的贴靠部分3’。此外，可以防止贴靠部分3在移动接合元件1和2期间分离。

此外，因为前侧压辊10分成第一前侧压辊11和第二前侧压辊12，即使各接合元件1和2的厚度沿纵向波动，各接合元件1和2也可以被有力地施压。

此外，因为后侧支承辊32分成第一后侧支承辊32a和第二后侧支承辊32b，可以增加后侧支承辊32的设计自由度。因此，可以通过改变第一后侧支承辊32a和第二后侧支承辊32b的相互位置或改变其圆周速度防止接合元件1和2的曲折运动。此外，可以增加对各接合元件1和2的构形缺陷的矫直效果。

在该第二实施例中，举例说明了作为关于接合的贴靠部分3’的接合状态的特征的贴靠部分3’的表面温度。然而，在本发明中，关于接合状态的特征可以是例如贴靠部分3’的表面残余应力。

然而，本发明并不限于上述第一和第二实施例，而是允许各种变型。

例如，后侧压辊20可分成第一后侧压辊21，第二后侧压辊22和第三后侧压辊23。

此外，前侧压辊10和/或后侧压辊20可以形成为使得它们起到使接合元件1和2沿预定方向MD移动的驱动辊的作用，或者使它们设置有圆周速度控制机构。

此外，在根据本发明的摩擦搅动接合方法中，贴靠部分3可以通过使插入到接合元件1和2的贴靠部分3中的探针42沿位置固定的接合元件1和2的贴靠部分3移动而接合。在该情况下，探针的移动方向与接合方向一致。

第三实施例

图17至21是用于说明根据本发明的第三实施例的摩擦搅动接合方法、用于制造贴靠的接合元件的方法，以及摩擦搅动接合装置的附图。在这些图中，相同的标号指定与上述第一实施例中的相同部件。在下文中，将通过集中于第一实施例与第三实施例之间的区别说明该第三实施例。

在该第三实施例中，摩擦搅动接合装置80具有一加热辊91作为加热装置。该加热辊91由一个具有下述结构的背垫辊33构成。该背垫辊33的结构如下。如图18所示，在背垫辊33的纵向中间部分的周边表面部分，沿其整个圆周嵌入一电加热器91a作为加热源。如图17所示，用于向电加热器91a供电的电源供电线91b与电加热器91a连接。该背垫辊33由可以经受住电加热器91a所产生的热量的抗热材料制成。通过向电加热器91a供电产生热量，背垫辊33的周边被加热。

在该第三实施例中，前侧压辊10与在第二实施例中相同的方式分成第一前侧压辊11和第二前侧压辊12，如图17所示。即，第一前侧压辊11和第二前侧压辊12是彼此分开的元件。第一前侧压辊11的外径和第二前侧压辊12的外径具有相同的尺寸。

此外，如图17所示，后侧压辊20没有设置一第三后侧压辊，而是分成第一后侧压辊21和第二后侧压辊22。即，第一后侧压辊21和第二后侧压辊22是彼此分开的元件。第一后侧压辊21的外径和第二后侧压辊22的外径具有相同的尺寸。

在该第三实施例中，进行如下接合操作。即，通过电加热器91a预先加热背垫辊33的周边。然后，在接合期间，通过使加热的背垫辊33的周边与探针插入位置处的接合元件1和2的贴靠部分3的下表面接触，加热接合元件1和2的下表面。结果，背垫辊33的周边的热量传导到接合元件1和2的下表面，并且接着所传导的热量从下表面沿厚度方向传导。因而，接合元件1和2的沿厚度方向的下表面附近的部分温度变高。在图18和20中，“Y”表示在高温状态的接合元件1和2的一部分。在本发明中，因为下述原因优选地加热所述下表面以使得接合元件1和2的下表面的温度落在400℃至500℃的范围内。如果下表面的温度小于400℃，存在由于加热不充足而不能很好地进行材料的混合的可能性。另一方面，如果该温度超过500℃，存在接合元件1和2由于过热而熔化的可能性。

在背垫辊33的加热周边接触接合元件1和2的下表面的状态下，接合元件1和2二者沿预定方向MD移动。结果，根据接合元件1和2的运动，贴靠部分3通过探针42在探针插入位置接合。

在该第三实施例中，因为接合元件1和2的贴靠部分3的探针插入位置的下表面与加热的背垫辊33接触并因此被加热，接合元件1和2的沿厚度方向的下表面附近的部分处于高温状态。因此，在探针42的端部和接合元件1和2的下表面之间的材料可非常快地软化，导致材料充分地混合。因此，可以防止产生底部剩余部分R(见图31)，并如图21所示，贴靠部分3可以沿整个厚度长度接合。因此，根据该摩擦搅动接合方法，即使接合元件1和2的厚度尺寸沿纵向波动，也可以可靠地防止产生底部剩余部分，导致改善的接合强度。

此外，在该摩擦搅动接合方法中，因为在通过背垫辊33的周边加热接合元件1和2的贴靠部分3的探针插入位置的下表面的同时进行了接合，可以很好地进行接合操作并且有效地进行加热。

在本发明中，可以通过使加热辊91的加热的周边与所述下表面接触而加热接合元件1和2的探针插入位置的接合方向前侧的下表面的同时进行接合。

第四实施例

图22和23是用于说明根据本发明的第四实施例的摩擦搅动接合方法、用于制造贴靠的接合元件的方法，以及摩擦搅动接合装置的附图。在这些图中，相同的标号指定与上述第一实施例中的相同部件。在下文中，将通过集中于第三实施例与第四实施例之间的区别说明该第四实施例。

在该第四实施例中，摩擦搅动接合装置80具有一激光照射加热装置92作为加热装置。如图22中所示，该激光照射加热装置92设置在接合元件1和2的接合方向前侧的探针插入位置附近的下表面侧。另一方面，背垫辊33不具有内置电加热器。

该激光照射加热装置92具有一管口92b用于发射激光92a。该喷管92b被设置成发射端面朝上。

在该第四实施例中，接合时一束激光92a从喷管92b的发射端射出，并且该激光92a在探针插入位置的接合方向前侧照射接合元件1和2的贴靠部分3的下表面以加热该下表面。然后，热量从该下表面沿厚度方向传导。从而，接合元件1和2的下表面附近的部分温度将变高(“Y”表示该部分)。

在向接合元件1和2的下表面照射激光92a的同时，接合元件1和2沿预定方向MD移动。根据接合元件1和2的该运动，贴靠部分3通过探针42在探针插入位置接合。

在该第四实施例中，当接合元件1和2的高温部分Y根据接合元件1和2的运动而到达探针插入位置时，在探针42的端部和接合元件1和2的下表面之间的材料可非常快地软化，导致材料充分地混合。因此，可以防止产生底部剩余部分R(见图31)。

在本发明中，在探针插入位置的接合元件1和2的贴靠部分3的下表面没有例如一背垫辊33的阻碍时，可以在通过照射激光92a加热接合元件1和2的探针插入位置的下表面的同时进行接合。

第五实施例

图24和25是用于说明根据本发明的第五实施例的摩擦搅动接合方法、用于制造贴靠的接合元件的方法，以及摩擦搅动接合装置的附图。在这些图中，相同的标号指定与上述第一实施例中的相同部件。在下文中，将通过集中于第三实施例与第五实施例之间的区别说明该第五实施例。

在该第五实施例中，摩擦搅动接合装置80具有一高频感应加热装置93作为加热装置。该高频感应加热装置93设置在接合元件1和2的接合方向前侧的探针插入位置附近的下表面侧。另一方面，背垫辊33不具有内置电加热器。

该高频感应加热装置93具有一感应线圈93a。一高频电源(未示出)与该感应线圈93a相连接。如图25中所示，该感应线圈93a设置在接合元件1和2的下表面并与该下表面接触或在该下表面附近以跨过(bridge)贴靠部分3。

在该第五实施例中，接合时使高频电流通过感应线圈93a，从而在接合元件1和2的下表面产生一感应电流。因而加热该下表面。

在接合元件1和2的下表面产生感应电流的同时，沿预定方向MD移动接合元件1和2。根据接合元件1和2的该运动，贴靠部分3通过探针42在探针插入位置接合。

在该第五实施例中，当接合元件1和2的高温部分Y根据接合元件1和2的运动而到达探针插入位置时，在探针42的端部和接合元件1和2的下表面之间的材料可非常快地软化，导致材料充分地混合。因此，可以防止产生底部剩余部分R(见图31)。

在本发明中，在探针插入位置的接合元件1和2的贴靠部分3的下表面没有例如一背垫辊33的阻碍时，可以在通过在探针插入位置的下表面设置一感应线圈93a而在下表面产生一感应电流从而加热在贴靠部分3处的接合元件1和2的探针插入位置的下表面的同时进行接合。

第六实施例

图26至28是用于说明根据本发明的第六实施例的摩擦搅动接合方法、用于制造贴靠的接合元件的方法，以及摩擦搅动接合装置的附图。在这些图中，相同的标号指定与上述第一实施例中的相同部件。在下文中，将通过集中于第三实施例与第六实施例之间的区别说明该第六实施例。

在该第六实施例中，第一接合元件1的厚度t1为3毫米或更小，具体地为1毫米，第一接合元件1的厚度t1与第二接合元件2的厚度t2之间的关系由不等式：t2＞t1(见图28)给出。

摩擦搅动接合装置80具有一摩擦搅动接合辅助接合(sub-join)工具45用于接合底部剩余部分R(见图31)。在下文中，为了便于说明，用于从上表面侧接合所述接合元件1和2的贴靠部分3的上述接合工具40、转子41和探针42将分别称为“主要接合工具”，“主转子”和“主探针”。

该辅助接合工具45具有一较大直径的柱状辅助转子46和一较小直径的销状辅助探针47。该辅助探针47沿旋转轴线S从辅助转子46的端面46a的旋转中心一体地伸出。

辅助探针47的长度设定为比主要接合工具40的主探针42的短很多。特别优选的是该长度落在0.1mm-0.5mm的范围内。该辅助接合工具45的其它结构与上述主要接合工具40的相同。

辅助接合工具45设置在接合元件1和2的下表面侧的主要探针插入位置的接合方向前侧附近的部分并且辅助探针47面朝上设置。在该第六实施例中，辅助接合工具45的旋转辅助探针47从下表面侧插入到主要探针插入位置附近的接合方向前侧的部分。优选地，辅助转子46的端面46a压靠在接合元件1和2的下表面/端面上。然后，在该状态下，使接合元件1和2沿预定方向MD移动以使得主探针42和辅助探针47沿贴靠部分3前进。

此时，优选地，辅助探针47从下表面插入到贴靠部分3的插入深度δ由于以下原因落于0.1-0.5mm的范围内。如果辅助探针47的插入深度δ小于0.1mm，存在插入深度可能不充分并因此可能留下底部剩余部分的可能性。另一方面，如果辅助探针47的插入深度δ超过0.5mm，所需的用于移动接合元件1和2的力变大，这又使接合元件1和2的移动操作变得难以执行。因此，优选地，辅助探针47的插入深度δ落于0.1-0.5mm的范围内。

根据接合元件1和2的运动，在接合元件1和2的贴靠部分3处的探针插入位置的接合方向前侧附近的部分由辅助接合工具45的辅助探针47较浅地接合。当接合的部分到达主要接合工具40的主探针插入位置时，贴靠部分3由主探针42在整个厚度上接合。因此，可以防止产生底部剩余部分R(见图31)。

在本发明中，如图27中的假想线所示，所述结合可以在辅助接合工具45的旋转辅助探针47可从下表面侧插入到接合元件1和2的接合的贴靠部分3’的状态下进行。在主探针插入位置的接合元件1和2的贴靠部分3的下表面侧没有例如一背垫辊33的阻碍时，可以在通过在将辅助接合工具45的旋转辅助探针47在贴靠部分3插入接合元件1和2的主探针插入位置的下表面的同时进行接合。

此外，在根据本发明的摩擦搅动接合方法中，可以通过使插入到接合元件1和2的贴靠部分3中的旋转探针4 2沿固定的接合元件1和2的贴靠部分3移动而接合贴靠部分3。在该情况下，探针的移动方向与接合方向一致。

接着，将示出根据该第六实施例的摩擦搅动接合方法的具体示例。

<示例5>

制备由铝合金(材料：JIS A6063-T5，厚度：1mm)制成的长板状第一接合元件和由铝合金(材料：JIS A6063-T5，厚度：2mm)制成的长板状第二接合元件。然后，使接合元件1和2的侧边缘彼此贴靠并且下表面彼此平齐，并根据第三实施例的上述接合方法使所述元件的贴靠部分3沿整个长度接合。

<示例6>

根据第四实施例的上述接合方法使接合元件1和2的贴靠部分3沿整个长度接合。其它接合条件与上述第五实施例的相同。

<示例7>

根据第五实施例的上述接合方法使接合元件1和2的贴靠部分3沿整个长度接合。其它接合条件与上述第五实施例的相同。

<示例8>

根据第六实施例的上述接合方法使接合元件1和2的贴靠部分3沿整个长度接合。在该接合中，辅助接合工具45的辅助探针47的插入深度δ设定为0.1mm。其它接合条件与上述第五实施例的相同。

关于在上述示例5至8中获得的贴靠的接合元件，通过使用一显微镜观察各横截面，并且评估接合状态。结果，在任何贴靠的接合元件中没有产生底部剩余部分。该结果表明该接合的贴靠的接合元件具有高的结合强度和显著的强度可靠性。

下面总结本发明的效果。

根据本发明的第一方面的摩擦搅动接合方法，分别通过一第一前侧压辊和第二前侧压辊从上表面施压于第一接合元件和第二接合元件相对探针插入位置的接合方向前侧，可以在接合期间防止例如各接合元件的意外的移动等缺陷，并且还可以修正各接合元件的构形缺陷例如扭曲或弯曲。此外，在该状态下进行接合加工可以防止产生劣质接合处例如接合缺陷或热畸变，从而获得高质量的接合的贴靠接合元件。

根据本发明的第二方面的摩擦搅动接合方法，可以获得与本发明的第一方面的相同的效果。

根据本发明的第三方面的摩擦搅动接合方法，可以防止或抑制产生劣质的接合处，并因此可以获得高质量的贴靠接合元件。

根据本发明的第四方面的摩擦搅动接合方法，因为在探针插入位置或接合方向前侧加热接合元件的贴靠部分的下表面的同时接合所述贴靠部分，可以防止产生底部剩余部分，并因此可以获得具有高接合强度的接合的贴靠接合元件。

根据本发明的第五方面的摩擦搅动接合方法，因为贴靠部分通过以下方法而接合，即：使接合元件相对于主探针和辅助探针移动以使得探针在辅助接合工具的旋转辅助探针被插入接合元件的贴靠部分或接合的贴靠部分的状态下沿贴靠的部分前进，所以可以防止产生底部剩余部分，并因此可以获得具有高接合强度的贴靠接合元件。

根据本发明的第六方面的用于制造贴靠接合部分的方法，可以获得与本发明的第一方面的相同的效果。

根据本发明的第七方面的用于制造贴靠接合部分的方法，可以获得与本发明的第二方面的相同的效果。

根据本发明的第八方面的用于制造贴靠接合部分的方法，可以获得与本发明的第三方面的相同的效果。

根据本发明的第九方面的用于制造贴靠接合部分的方法，可以获得与本发明的第四方面的相同的效果。

根据本发明的第十方面的用于制造贴靠接合部分的方法，可以获得与本发明的第五方面的相同的效果。

根据本发明的第十一方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行本发明的第一方面的摩擦搅动接合方法或本发明的第六方面的用于制造贴靠接合部分的方法。

根据本发明的第十二方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行本发明的第二方面的摩擦搅动接合方法或本发明的第七方面的用于制造贴靠接合部分的方法。

根据本发明的第十三方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行本发明的第三方面的摩擦搅动接合方法或本发明的第八方面的用于制造贴靠接合部分的方法。

根据本发明的第十四方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行本发明的第四方面的摩擦搅动接合方法或本发明的第九方面的用于制造贴靠接合部分的方法。

根据本发明的第十五方面的摩擦搅动接合装置，可以有效地进行本发明的第五方面的摩擦搅动接合方法或本发明的第十方面的用于制造贴靠接合部分的方法。

本文中所用的上述术语和表达方法用作说明性的而非限制性的术语，并且不希望在使用这些术语和表达方法时排除任何所示或所述特性或其部分的等同物，而是认为在本发明的范围内可以有各种变型。

工业实用性

一种摩擦搅动接合方法，一种用于制造贴靠接合部分的方法，和一种摩擦搅动接合装置优选地适用于制造用于例如汽车、飞行器和轨道车辆等运输设备的地板材料、墙壁材料和天花板材料的金属板状元件。

Claims (43)

1.一种摩擦搅动接合方法，用于通过使接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一前侧压辊(11)和一第二前侧压辊(12)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)的相对于探针插入位置接合方向前侧的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

2.一种摩擦搅动接合方法，用于通过使接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一后侧压辊(21)和一第二后侧压辊(22)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时进行所述贴靠部分(3)的接合。

3.一种摩擦搅动接合方法，用于通过使接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一前侧压辊(11)和一第二前侧压辊(12)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧，和在分别通过一第一后侧压辊(21)和一第二后侧压辊(22)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

4.根据权利要求1或3所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在分别通过所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)从所述上表面侧施压于在所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的所述接合方向前侧的贴靠部分附近的至少一部分和施压于在所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的所述接合方向前侧的贴靠部分附近的至少一部分的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在通过一带有锥形周边的第三后侧压辊(23)从所述上表面侧施压于所述第一和第二接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

6.根据权利要求5所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述第三后侧压辊(23)的周边被冷却。

7.根据权利要求求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在通过使一冷却辊(32)的冷却周边保持与所述下表面接触而冷却所述第一和第二接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)的下表面同时，进行所述接合的贴靠部分(3)的接合。

8.根据权利要求1或3所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)是彼此分开的元件，和

在这样的状态下进行所述贴靠部分(3)的接合，即包括所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)的辊子中的至少一个辊子的轴线(P1，P2)在一个垂直于一接合方向(WD)的平面内相对于所述接合元件(1，2)的贴靠方向(N)倾斜。

9.根据权利要求1或3所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)是彼此分开的元件，和

在基于关于所述第一和第二接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)的接合状态的特征的一测量值改变所述第一前侧压辊(11)的轴线(P1)在一个垂直于一接合方向(WD)的平面内相对于所述第一接合元件(1)的贴靠方向(N)的倾斜角(β1)和所述第二前侧压辊(12)的轴线(P2)在一个垂直于一接合方向(WD)的平面内相对于所述第二接合元件(2)的贴靠方向(N)的倾斜角(β2)中的至少一个时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

10.根据权利要求1或3所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)是彼此分开的元件，和

在这样的状态下进行所述贴靠部分(3)的接合，即包括所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)的辊子中的至少一个辊子的轴线(P1，P2)在一个平行于所述接合元件(1，2)的上表面的平面内相对于所述接合元件(1，2)的贴靠方向(N)倾斜以使得沿贴靠方向(N)的力作用于所述接合元件(1，2)。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在这样的状态下进行所述贴靠部分(3)的接合，即所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的所述接合方向前侧分别由一第一前侧支承辊(31a)和与所述第一前侧支承辊(31a)分开的第二前侧支承辊(31b)从所述接合元件的下表面侧支承，并且包括所述第一前侧支承辊(31a)和第二前侧支承辊(31b)的辊子中的至少一个辊子的轴线(S1，S2)在一个平行于所述接合元件(1，2)的下表面的平面内相对于所述接合元件(1，2)的贴靠方向(N)倾斜以使得沿贴靠方向(N)的力作用于所述接合元件(1，2)。

12.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的所述接合方向后侧分别由一第一后侧支承辊(32a)和与所述第一后侧支承辊(32a)分开的第二后侧支承辊(32b)从所述接合元件的下表面侧支承的状态下，进行所述贴靠部分(3)的接合。

13.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在沿一平行于接合方向(WD)的张力作用于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)中的至少一个的状态下，进行所述贴靠部分(3)的接合。

14.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

15.根据权利要求1至3中任一项所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，在这样的状态下进行所述贴靠部分(3)的接合，即使所述接合元件(1，2)相对于从下表面侧插入第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)或一接合的贴靠部分(3’)的辅助接合工具(45)的旋转辅助探针(47)移动，以使得所述探针(42)和所述辅助探针(47)沿贴靠部分(3)前进。

16.一种摩擦搅动接合方法，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

17.根据权利要求16所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述加热是通过从在所述接合元件(1，2)的下表面与所述探针(42)相对设置的一背垫辊(33)的加热的周边的热传导而进行的。

18.一种摩擦搅动接合方法，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠且上和下表面彼此平齐的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在使所述接合元件(1，2)相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)或一接合的贴靠部分(3’)的辅助接合工具(45)的旋转辅助探针(47)移动，以使得所述探针(42)和所述辅助探针(47)沿贴靠部分(3)前进时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

19.根据权利要求18所述的摩擦搅动接合方法，其特征在于，所述辅助探针(47)的插入深度(δ)在0.1-0.5mm的范围内调节。

20.一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法，所述摩擦搅动接合方法用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一前侧压辊(11)和一第二前侧压辊(12)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

21.一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法，所述摩擦搅动接合方法用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一后侧压辊(21)和一第二后侧压辊(22)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

22.一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法，所述摩擦搅动接合方法用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在分别通过一第一前侧压辊(11)和一第二前侧压辊(12)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧，和在分别通过一第一后侧压辊(21)和一第二后侧压辊(22)从所述上表面侧施压于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

23.根据权利要求20至22中任一项所述的用于制造接合的贴靠元件的方法，其特征在于，在加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

24.根据权利要求20至22中任一项所述的用于制造接合的贴靠元件的方法，其特征在于，在使所述第一和第二接合元件(1，2)相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)或一接合的贴靠部分(3’)的辅助接合工具(45)的旋转辅助探针(47)移动，以使得所述探针(42)和所述辅助探针(47)沿贴靠部分(3)前进时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

25.一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法，所述摩擦搅动接合方法用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的同时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

26.一种用于通过进行一种摩擦搅动接合方法制造接合的贴靠元件的方法，所述摩擦搅动接合方法用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且下表面彼此平齐的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，

其中，在使所述接合元件(1，2)相对于从其下表面侧插入第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)或一接合的贴靠部分(3’)的辅助接合工具(45)的旋转辅助探针(47)移动，以使得所述探针(42)和所述辅助探针(47)沿贴靠部分(3)前进时，进行所述贴靠部分(3)的接合。

27.一种摩擦搅动接合装置，用于通过使接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，所述装置包括：

一用于从其上表面侧施压于所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧压辊(11)；和

一用于从其上表面侧施压于所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧压辊(12)。

28.一种摩擦搅动接合装置(80)，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，所述装置包括：

一用于从其上表面侧施压于所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧压辊(21)；和

一用于从其上表面侧施压于所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧压辊(22)。

29.一种摩擦搅动接合装置(80)，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从所述接合元件的上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且在其上表面侧具有一高度差的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，所述装置包括：

一用于从其上表面侧施压于所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧压辊(11)；

一用于从其上表面侧施压于所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二前侧压辊(12)；

一用于从其上表面侧施压于所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧压辊(21)；和

一用于从其上表面侧施压于所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向后侧的第二后侧压辊(22)。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括一带有一锥形周边的用于从所述上表面侧施压于所述接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)的第三后侧压辊(23)。

31.根据权利要求30所述的摩擦搅动接合装置，其特征在于，所述第三后侧压辊(23)的周边被冷却。

32.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括一用于通过使所述冷却辊(32)的冷却周边与所述第一和第二接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)的下表面保持接触而冷却所述下表面的冷却辊(32)。

33.根据权利要求27或29所述的摩擦搅动接合装置，其特征在于，所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)是彼此分开的元件，并且还包括一用于改变包括所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)的辊子中的至少一个辊子的轴线(P1，P2)在一个垂直于一接合方向(WD)的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向(N)的倾斜角(β1，β2)的倾斜角改变装置(60a，60b)。

34.根据权利要求33所述的摩擦搅动接合装置，还包括：

一用于测量关于所述接合元件的接合的贴靠部分(3’)的接合状态的特征的测量装置(50)；和

一用于基于所述测量装置(50)获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置(60a，60b)的操作的控制器(61a，61b)。

35.根据权利要求27或29所述的摩擦搅动接合装置，其特征在于，所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)是彼此分开的元件，并且还包括一用于改变包括所述第一前侧压辊(11)和第二前侧压辊(12)的辊子中的至少一个辊子的轴线(P1，P2)在一个平行所述接合元件的上表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向(N)的倾斜角(α1，α2)的倾斜角改变装置(60a，60b)。

36.根据权利要求35所述的摩擦搅动接合装置，还包括：

一用于测量关于所述接合元件的接合的贴靠部分(3’)的接合状态的特征的测量装置(50)；和

一用于基于所述测量装置(50)获得的测量值而控制所述倾斜角改变装置(60a，60b)的操作的控制器(61a，61b)。

37.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括：

一用于从其下表面侧支承所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第一前侧支承辊(31a)；

一用于从其下表面侧支承所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二前侧支承辊(31b)，所述第二前侧支承辊(31b)是与所述第一前侧支承辊(31a)分开的；和

一用于改变包括所述第一前侧支承辊(31a)和第二前侧支承辊(31b)的辊子中的至少一个辊子的轴线(S1，S2)在一个平行于所述接合元件的下表面的平面内相对于所述接合元件的贴靠方向(N)的倾斜角(γ1，γ2)的倾斜角改变装置(65a，65b)。

38.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括：

一用于从其下表面侧支承所述第一接合元件(1)相对于探针插入位置的接合方向后侧的第一后侧支承辊(32a)；

一用于从其下表面侧支承所述第二接合元件(2)相对于探针插入位置的接合方向前侧的第二后侧支承辊(32b)，所述第二后侧支承辊(31b)是与所述第一后侧支承辊(32a)分开的。

39.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括一用于将沿一平行于接合方向(WD)的张力作用于所述第一接合元件(1)和第二接合元件(2)中的至少一个的张力装置。

40.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，还包括一用于加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的加热装置(91，92，93)。

41.根据权利要求27至29中任一项所述的摩擦搅动接合装置，其特征在于，还包括一具有一旋转辅助探针(47)的辅助接合工具(45)，当所述贴靠部分(3)被接合或正被接合以接合在所述接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)处产生的底部剩余部分(R)时，所述旋转辅助探针(47)插入所述贴靠部分(3)或接合的贴靠部分(3’)。

42.一种摩擦搅动接合装置(80)，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，所述装置包括：

一用于加热所述贴靠部分(3)的探针插入位置的下表面或所述探针插入位置的接合方向前侧的下表面的加热装置(91，92，93)。

43.一种摩擦搅动接合装置(80)，用于通过使第一和第二接合元件(1，2)相对于从其上表面侧插入到所述第一和第二接合元件(1，2)的贴靠部分(3)的一接合工具(40)的旋转探针(42)移动以使得所述探针(42)沿所述贴靠部分(3)前进而接合彼此贴靠并且上和下表面彼此平齐的第一接合元件(1)和第二接合元件(2)，所述装置包括：

一具有一旋转辅助探针(47)的辅助接合工具(45)，其中，当所述贴靠部分(3)被接合或正被接合以接合在所述接合元件(1，2)的接合的贴靠部分(3’)处产生的底部剩余部分(R)时，所述旋转辅助探针(47)插入所述贴靠部分(3)或接合的贴靠部分(3’)。

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