JP2001087871A

JP2001087871A - パネル接合体の製造方法

Info

Publication number: JP2001087871A
Application number: JP26483499A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Hori; 久司堀; Shinya Makita; 慎也牧田
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 1999-09-20
Publication date: 2001-04-03

Abstract

(57)【要約】【課題】中空パネル接合体の長手方向の上反り変
形や、板厚が薄い場合でも中実パネル接合体の長手方向
の下反り変形を効果的に抑制することの可能なパネル接
合体の製造方法の提供を課題とする。【課題】複数のユニット中空パネル２を接合して
中空パネル接合体ＨＰＳ又は中実パネル接合体ＳＰＳを
製造するに際し、該パネル接合体ＨＰＳ，ＳＰＳが変形
する方向とは各々逆の方向に歪みを付与しながら摩擦攪
拌接合することを特徴として構成することを解決手段と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パネル接合体の製
造方法に関し、特に、複数のユニットパネル接合体を接
合してパネル接合体を製造する際の、接合時の局部的な
熱膨張収縮によるパネル接合体の変形を効果的に抑制す
ることの可能なパネル接合体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄肉のパネル接合体を通常のＭＩＧ溶接
法やＴＩＧ溶接法等の溶融接合法によって製造する場
合、溶融金属の凝固収縮及び凝固後の収縮応力によるい
わゆる溶接変形が生じるため、製造されるパネルの板厚
に制約を受け、一定板厚以下のパネル接合体をこれらの
方法で製造することは困難である。また、これらの方法
で薄肉のパネル接合体を製造した場合は、溶接後の変形
矯正に多大の時間と労力を必要とする。

【０００３】一方摩擦攪拌接合方法は固相接合であるた
め、前記のような溶融接合法にくらべて接合にともなう
変形が小さい。しかし、この摩擦攪拌接合方法でも、板
厚が薄い場合は接合変形が生じやすい。そこで、特開平
１０−２３０３７３号公報に開示の金属材の接合方法に
おいては、薄肉板材を摩擦攪拌接合して大型のパネル接
合体（接合構造物）を製造するに際して、接合方向に引
張力を加えながら摩擦攪拌接合を行って接合変形を抑制
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開平１０−２３
０３７３号公報に開示の方法には、以下のような問題点
がある。（１）長手方向両端部をクランプする必要があり、クラ
ンプされた部分は製品として使用できないので、製造歩
留まりが低くなる。（２）長手方向（接合方向)の変形には効果的ではある
が、幅方向の変形にはあまり効果が無い。また、中空のユニットパネルを接合して大型のパネル接
合体（接合構造物）を製造するに際しての接合変形の効
果的な抑制策を提案した先行技術文献は見当たらない。

【０００５】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、製造歩留まりを低下させることなく、中空パネル接
合体の長手方向の接合変形や、板厚が薄い場合の中実パ
ネル接合体の長手方向の接合変形を効果的に抑制するこ
との可能なパネル接合体の製造方法の提供を課題とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、中実材
（以後、ソリッド材と称する）を摩擦攪拌接合してパネ
ル接合体を製造した場合と中空材（以後、ホロー材と称
する）を摩擦攪拌接合してパネル接合体を製造した場合
の変形挙動を詳細に調査した。

【０００７】ソリッド材の幅方向端部同士を突合せ、上
面側から摩擦攪拌接合した場合、接合された上面が長手
方向に凸の形状即ち下反り状に変形した。これは、幅方
向の変形量が、接合始端部、接合中央部及び接合終端部
の各々の間で異なるために、長手方向（接合方向）にも
変形を生じたと考えられた。この幅方向の変形は、接合
時の膨張収縮によって生じ、接合上面の可塑化する幅が
回転ツールのピンの下端レベルの可塑化する幅よりも広
いために、接合時の上面の温度が下面のそれよりも高
く、接合後の上面の収縮量が下面のそれよりも大きい結
果、凹の形状に変形する。接合始端部及び接合終端部で
は端部であるためにこの幅方向変形に対する拘束力が小
さく、その変形量は大きい。接合中央部では、接合部周
辺からの拘束力が大きいために、この幅方向変形量は小
さくなる。

【０００８】一方、ホロー材の幅方向端部同士を突合
せ、上部面板側から摩擦攪拌接合した場合、接合された
上面が長手方向に凹の形状即ち上反り状に変形した。こ
れは、接合時の接合面の熱影響は上部面板のみに生じ、
上部面板だけが膨張収縮して、この上部面板と下部面板
との間の収縮量の不均一によって変形が生じると考えら
れた。ホロー材の場合は、上部面板の接合時にその膨張
収縮に対して上部面板と下部面板を繋ぐリブ及び下部面
板から常に拘束力を受けている。そのため、接合始端部
及び接合終端部と接合中央部との間の、接合部周辺から
の拘束力の差が前記のソリッド材の場合のように大きく
なく、その結果、接合始端部及び接合終端部と接合中央
部との間に、幅方向の変形量の差が出にくく、上部面板
と下部面板との間の長手方向の膨張収縮量の差がそのま
ま、長手方向の上反り変形になって現れるものと考えら
れた。

【０００９】又、前記の膨張収縮量は温度によって支配
されるので、当然、強制的に冷却を行えば、膨張量が減
少して収縮量も減少するので、変形量を減少させること
ができる。前記のようなソリッド材の接合始端部及び接
合終端部と接合中央部の幅方向変形量は、接合面側即ち
上面側と下面側の両方を冷却しながら摩擦攪拌接合する
ことで小さくでき、前記のような接合変形が抑制できる
ことが判明した。なお、下面側の冷却は被接合材をファ
ン送風により冷却する程度では効果が不充分であり、最
も温度が高くなる接合部直下の下面と接触している裏当
板を水冷する方がより効果的であった。

【００１０】しかし、ホロー材では、下部面板の下面を
冷却してもこれによる上反り変形の抑制効果は小さく、
又、上部面板の内側を効果的に冷却するのは多少困難で
ある。又、接合変形の主要因が上部面板の長手方向の収
縮にあるので、変形方向とは逆方向の歪みを付与するこ
とによってパネル接合体の変形を抑制できることを知見
した。

【００１１】ここで、特許請求の範囲及び以下の説明に
おいて使用する特定の用語の定義は、以下のとおりとす
る。（１）被嵌合部とは、個々の中空押出形材の幅方向端部
に形成され、複数の中空押出形材の幅方向端部同士を接
合するに際して、相互に嵌合される部分又は部材を意味
する。又、嵌合部とは、複数の中空押出形材の個々の幅
方向端部に形成された被嵌合部同士を相互に嵌合して部
分的に一体化された部分を意味する。（２）被突合せ部とは、個々の中空押出形材の幅方向端
部に形成され、複数の中空押出形材の幅方向端部同士を
接合するに際して、相互に突き合わされ（実質的に接触
し合う状態にされ）る部分又は部材を意味する。又、突
合せ部とは、複数の中空押出形材の個々の幅方向端部に
形成された前記被突合せ部同士を相互に突き合わせ（実
質的に接触し合う状態にし）て形成された部分を意味す
る。

【００１２】又、一対のホロー材（中空押出形材）１，
１を嵌合と摩擦攪拌接合とによって接合して、図７
（ｂ）に示すような中空パネル接合体ＨＰＳを製造する
場合に、図の紙面上側即ち面Ｕ側の上部突合せ部Ｆｃｕ
（図の破線で示す）の摩擦攪拌接合と、紙面下側即ち面
Ｂ側の下部嵌合部５ｂの下部突合せ部Ｆｃｂ（図の破線
で示す）の摩擦攪拌接合とを、どちらの突合せ部を先に
行うかによって接合されたパネル接合体ＨＰＳの変形挙
動に差が有り、前記上下２箇所の突合せ部Ｆｃｕ，Ｆｃ
ｂの摩擦攪拌接合の順序を決めてやることにより、パネ
ル接合体ＨＰＳの変形を抑制可能なことを知見した。こ
れは、後述するように、前記上下２箇所の突合せ部Ｆｃ
ｕ，Ｆｃｂの摩擦攪拌接合を各々行うに際して、その順
序を変えることにより、摩擦攪拌接合時の膨張収縮によ
る変形に対して、上部面板１ｕｐと下部面板１ｂｐの各
々が垂直リブ１Ａｒ、垂直リブ兼下部被嵌合部１Ｂｒｉ
及び中央部垂直リブ１Ｃｒを介して相互に作用させ合う
拘束力の大きさが異なるためと考えられた。本発明者等
は、以上の知見に基づいて以下の発明を成した。

【００１３】本発明のパネル接合体の製造方法は、前記
課題を解決するために、第１の手段として、複数のユニ
ットパネルを接合してパネル接合体を製造するに際し、
該パネル接合体が変形する方向とは逆の方向に所定の歪
みを付与しながら摩擦攪拌接合することを特徴とするよ
うに構成したものである。

【００１４】上記本発明においては、第２の手段とし
て、被接合ユニットパネルを接合後の変形方向とは逆の
方向に予め加工し、変形させておいてもよい。

【００１５】上記本発明においては、第３の手段とし
て、接合後の変形方向とは逆の方向の曲面を備えた裏当
板を用いて摩擦攪拌接合するようにしてもよい。

【００１６】上記本発明においては、第４の手段とし
て、被接合ユニットパネルに対して連続して相対移動す
る複数のローラによって接合後の変形方向とは逆の方向
の歪みを付与しながら摩擦攪拌接合するようにしてもよ
い。

【００１７】又、本発明のパネル接合体の製造方法は、
上記の課題を解決するために、第５の手段として、複数
のユニット中実パネルを接合してパネル接合体を製造す
るに際し、接合表面と接合裏面とを強制冷却しながら摩
擦攪拌接合することを特徴として構成したものである。

【００１８】上記本発明においては、第６の手段とし
て、水冷した裏当板を用いて接合裏面を強制冷却するこ
とがより望ましい。

【００１９】本発明は、又、前記の課題を解決するため
に、第７の手段として、押出し工程において、幅方向端
部に、被嵌合部が形成されるとともに、表裏一対の面板
の一方の側に被突合せ部が形成された複数の中空ユニッ
トパネルを接合して中空パネル構造体を製造するに際
し、前記被嵌合部同士を嵌合して嵌合部を形成するとと
もに、前記被突合せ部同士を突き合わせて突合せ部を形
成し、前記嵌合部を摩擦攪拌接合した後に前記突合せ部
を摩擦攪拌接合することを特徴とするように構成した。

【００２０】

【発明の実施の形態】請求項２に係る本発明のパネル接
合体の製造方法の実施の形態を、図面を参照して以下に
説明する。図1は、本実施の形態のパネル接合体の製造
方法における摩擦攪拌接合の様子を示す接合方向と直交
する方向（幅方向）からみた側面図である。本実施の形
態においては、（１）中空パネル接合体を製造するに際して、図１
（ａ）に示すように、ホロー材（中空押出形材）１を予
め所定の量Ｈｂ（ｍｍ）の下反りとなるように加工して
おき、摩擦攪拌接合用回転ツール３により、摩擦攪拌接
合する。（２）中実パネル接合体を製造するに際しては、図１
（ｂ）に示すように、ソリッド材（中実押出形材）２を
予め所定の量Ｈｕ（ｍｍ）の上反りとなるように加工し
ておき、摩擦攪拌接合用回転ツール３により、摩擦攪拌
接合する。なお、上記の下反りの所定の量Ｈｂ（ｍｍ），上反りの
所定の量Ｈｕ（ｍｍ）は、予め中空パネル接合体の上反
り、中実パネル接合体の下反りの各々に影響を与える要
因毎に、実験により求めておけばよい。

【００２１】上記のように構成された本実施の形態によ
れば、（１）中空パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
上反り方向の変形を生じるので、製品の中空パネル接合
体は略フラットとなる。（２）中実パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
下反り方向の変形を生じるので、製品の中実パネル接合
体は略フラットとなる。

【００２２】請求項３に係る本発明のパネル接合体の製
造方法の実施の形態を、図面を参照して以下に説明す
る。図２は、本実施の形態のパネル接合体の製造方法に
おける摩擦攪拌接合の様子を示す接合方向と直交する方
向（幅方向）からみた側面図である。本実施の形態にお
いては、（１）中空パネル接合体を製造するに際して、図２
（ａ）に示すように、ホロー材（中空押出形材）１を、
長手方向に正（凸）の所定の量Ｃｐ（ｍｍ）のキャンバ
ーを有する裏当板４ａを用いて、摩擦攪拌接合用回転ツ
ール３により下方に押圧しつつ、摩擦攪拌接合する。（２）中実パネル接合体を製造するに際しては、図２
（ｂ）に示すように、ソリッド材（中実押出形材）２
を、長手方向に負（凹）の所定の量Ｃｍ（ｍｍ）のキャ
ンバーを有する裏当板４ｂを用いて、摩擦攪拌接合用回
転ツール３により下方に押圧しつつ、摩擦攪拌接合す
る。なお、上記のキャンバーの所定の量Ｃｐ（ｍｍ），Ｃｍ
（ｍｍ）は、予め中空パネル接合体の上反り、中実パネ
ル接合体の下反りの各々に影響を与える要因毎に、実験
により求めておけばよい。

【００２３】上記のように構成された本実施の形態によ
れば、（１）中空パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
上反り方向の変形を生じるので、製品の中空パネル接合
体は略フラットとなる。（２）中実パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
下反り方向の変形を生じるので、製品の中実パネル接合
体は略フラットとなる。

【００２４】請求項４に係る本発明のパネル接合体の製
造方法の実施の形態を、図面を参照して以下に説明す
る。図３は、本実施の形態のパネル接合体の製造方法に
おける摩擦攪拌接合の様子を示す接合方向と直交する方
向（幅方向）からみた側面図である。本実施の形態にお
いては、（１）中空パネル接合体を製造するに際して、図３
（ａ）に示すように、ホロー材（中空押出形材）１を、
上面レベルが等しい前・後方の下部ローラ６ｆｂ，６ｂ
ｂと、これらのローラよりも上面を所定の量だけ高くし
た中央下部ローラ６ｃｂで支持しながら、上面を前・後
方の上部ローラ６ｆｕ，６ｂｕで下方へ押圧する。その
結果、ホロー材（中空押出形材）１は下反り状の歪を生
じる。そして、前記のローラ群を矢印ロで示す方向に回
転させ、ホロー材（中空押出形材）１を矢印イで示す長
手方向に送りつつ、前記中央下部ローラ６ｃｂの直上に
位置する摩擦攪拌接合用回転ツール３により下方に押圧
しつつ、摩擦攪拌接合する。（２）中実パネル接合体を製造するに際しては、図３
（ｂ）に示すように、ソリッド材（中実押出形材）２
を、上面レベルが等しい前・後方の下部ローラ６ｆｂ，
６ｂｂと、これらのローラよりも上面を所定の量だけ低
くした中央下部ローラ６ｃｂで支持する。これらのロー
ラを矢印ロで示す方向に回転させ、ソリッド材（中実押
出形材）２を矢印イで示す長手方向に送りつつ、前記中
央下部ローラ６ｃｂの直上に位置する摩擦攪拌接合用回
転ツール３により下方に押圧しつつ、摩擦攪拌接合す
る。その結果、ソリッド材（中実押出形材）２は上反り
状の歪を付与されながら摩擦攪拌接合されることにな
る。なお、上記のローラ群の配置は、予め中空パネル接
合体の上反り量、中実パネル接合体の下反りの各々に影
響を与える要因毎に、実験により求めておけばよい。

【００２５】上記のように構成された本実施の形態によ
れば、（１）中空パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
上反り方向の変形を生じるので、製品の中空パネル接合
体は略フラットとなる。（２）中実パネル接合体の場合は、摩擦攪拌接合により
下反り方向の変形を生じるので、製品の中実パネル接合
体は略フラットとなる。

【００２６】次に、請求項１、請求項２〜請求項４、請
求項５、請求項６の各々に係る本発明の実施の形態を、
具体的な実施例を参照して以下に説明する。

【００２７】１．実施例１請求項１、請求項２〜請求項４の各々の実施の形態とし
て、以下のような実験を行った。即ち、図４（ａ）に示
す断面形状・寸法で長さ１０００ｍｍのホロー材（中空
押出形材）１を用い、図4（ｂ）に示すように一対のホ
ロー材（中空押出形材）１，１の各々の幅方向端部の垂
直リブ１Ａｒ，１Ａｒの各々の外面同士を突合せて突合
せ部ＦＣを形成した。そして、該突合せ部ＦＣの上部
（図の破線で示す）ＦＣｕを摩擦攪拌接合して、摩擦攪
拌接合部Ｂｆｓｗを形成し、パネル接合体ＨＰＳを製造
した。

【００２８】その際、下記の方法により被接合材にパネ
ル接合体ＨＰＳの予想変形方向（長手方向の上反り）と
は逆方向の歪みを付与した。（１）前記図１（ａ）に示すように、一対の被接合ホロ
ー材１，１を接合後の変形方向とは逆の方向(長手方向
の下反り)に予め加工し、変形させておく。（２）前記図２（ａ）に示すように、一対の被接合ホロ
ー材１，１を接合後の変形方向とは逆の方向の曲面（凸
のキャンバー）を備えた裏当板を用いて摩擦攪拌接合す
る。（３）前記図３（ａ）に示すように、一対の被接合ホロ
ー材１，１を連続して移動するローラによって接合後の
変形方向とは逆の方向(長手方向の下反り)の歪みを付与
しながら摩擦攪拌接合する。なお、比較例として、前記実施例と同じ断面形状・寸法
で同じ長さのホロー材（中空押出形材）の幅方向端部同
士を、パネル接合体の予想変形方向（長手方向の上反
り）とは逆方向の歪みを付与しないで、摩擦攪拌接合し
てパネル接合体を製造した。

【００２９】上記のようにして製造した実施例及び比較
例の中空パネル接合体の製品の長手方向の上反り変形量
を以下のように測定した。即ち、斜視図である図６
（ａ）に示すように、定盤７のフラットな上面７ｕｓに
中空パネル接合体ＨＰＳの被接合上部面板１ｕｐが下に
なるように載せて、中空パネル接合体ＨＰＳの幅方向両
端部の下面と前記定盤７の上面７ｕｓとの隙間Ｈｕｇの
大きさを隙間ゲージで長手方向に数カ所づつ測定し、隙
間Ｈｕｇの最大値を上反り変形量とした。上反り量の測
定結果を下記表１に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１に示すように、請求項1、請求項２〜
請求項４の各々に係る本発明のパネル接合体の製造方法
によれば、製品のパネル接合体の上反り変形量は０．５
〜０．８ｍｍと小さく、比較例の５．０mmに比べて１／
６〜１／１０まで抑制できることが確認された。

【００３２】２．実施例２請求項６、請求項３の各々に係る本発明の実施の形態と
して、図５に示す断面形状・寸法、即ち、板厚２ｍｍ、
幅２００ｍｍで、長さが１０００ｍｍのソリッド材（中
実押出形材）２の幅方向端部２ｕｔ，２ｕｔ同士を突き
合せて摩擦攪拌接合し、中実パネル接合体ＳＰＳを製造
した。

【００３３】その際の、条件は下記のようにした。（ａ）本発明実施例−１接合上面をミスト冷却し、裏面を水冷裏当て銅板により
強制冷却した。（ｂ）比較例−１強制冷却も逆方向の歪み付与もなしとした。（ｃ）比較例−２接合上面の強制冷却は行わず、裏面を水冷裏当て銅板に
より強制冷却した。（ｄ）比較例−３接合上面をミスト冷却し、裏面の裏当て銅板の水冷は行
わなかった。（ｅ）本発明実施例−２強制冷却は行わず、前記図２（ｂ）に示すように、接合
後の変形方向とは逆の方向の曲面（凹のキャンバー）を
備えた裏当板を用いて摩擦攪拌接合した。

【００３４】上記の各々の条件の下に製造した中実パネ
ル接合体ＳＰＳの下反り変形量を以下のように測定し
た。即ち、斜視図である図６（ｂ）に示すように、定盤
７のフラットな上面７ｕｓに中実パネル接合体ＳＰＳの
被接合上面２ｕｓが上になるように載せて、中実パネル
接合体ＳＰＳの幅方向両端部の下面と前記定盤７の上面
７ｕｓとの隙間Ｈｂｇの大きさを隙間ゲージで長手方向
に数カ所づつ測定し、隙間Ｈｂｇの最大値を下反り変形
量とした。下反り変形量の測定結果を下記表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２に示すように、接合上面をミスト冷却
し、裏面を水冷裏当て銅板により強制冷却した本発明実
施例−１、及び、上下面の強制冷却を行わず、接合後の
予想変形方向とは逆の方向の曲面（凹のキャンバー）を
備えた裏当板を用いて摩擦攪拌接合した本発明実施例−
２の、各々の下反り量は０．３ｍｍ、０．４ｍｍで、強
制冷却も逆方向の歪み付与も行わなかった比較例−１の
下反り量４．０ｍｍの１／１０〜１／１３と極めて小さ
く、表裏両面のうち片面のみしか強制冷却を行わなかっ
た比較例−２、比較例−３の下反り量１．５ｍｍと比較
しても約１／４〜１／５と小さい。

【００３７】次に、請求項７に係る本発明の実施の形態
を、添付の図面と具体的な実施例を参照して以下に説明
する。図７（ａ）は下記の実施例３において使用したホ
ロー材（中空押出形材）１の断面形状、寸法を示す幅方
向断面図、図７（ｂ）は一対の図７（ａ）に示すホロー
材（中空押出形材）１，１の幅方向右端部１Ａと幅方向
左端部１Ｂの各々に形成された被嵌合部同士を嵌合し、
かつ突合わせて被嵌合部及び下部被突合せ部を形成する
とともに、上部面板１ｕｐ，１ｕｐに形成された被突合
せ部同士を突き合わせて上部突合せ部を形成し、これら
上下突合せ部を各々摩擦攪拌接合して製造したパネル接
合体ＨＰＳの主要部の長手方向から見た縦断面図であ
る。

【００３８】本実施の形態における中空パネル接合体Ｈ
ＰＳは、図７（ｂ）に示すように、一対のホロー材（中
空押出形材）１，１からなり、それぞれの中空押出形材
１，１の幅方向端部１Ａ，１Ｂに形成された、下部被嵌
合部１Ａｉｂ，１Ｂｉｂ同士を嵌合した下部嵌合部５ｂ
と、上部被嵌合部１Ａｉｕ，１Ｂｉｕ同士を嵌合した上
部嵌合部５ｕとを備える。そして、前記一対の中空押出
形材１，１のそれぞれの表裏一対の面板１ｕｐ，１ｂｐ
の一方の側の上部面板１ｕｐ，１ｕｐに形成された被突
合せ部１Ａｕ，１Ｂｕ同士を突き合せた上部突合せ部Ｆ
ｃｕが摩擦攪拌接合されて上部面板１ｕｐ側の摩擦攪拌
接合部Ｂｆｓｗが形成される。なお、前記上部突合せ部
Ｆｃｕを構成する一方の前記被突合せ部１Ａｕの被突合
せ面（換言すれば、上部突合せ部Ｆｃｕ）の直下の中空
部側に、他方の前記被突合せ部１Ｂｕの先端部をも支持
する垂直リブ１Ａｒを備えている。

【００３９】又、前記下部嵌合部５ｂを構成する下部被
嵌合部１Ａｉｂ，１Ｂｉｂ同士は、ホロー材１，１を下
部突合せ部Ｆｃｂの下部面板１ｂｐの下面側のエッジＥ
ｆｃｂ，Ｅｆｃｂ同士を突き合わせ、接触させて、この
接触線を中心として左側のホロー材１を図の紙面上を時
計回り方向に、右側のホロー材１を図の紙面上を時計と
逆回り方向に、各々回動させることによって、相互に嵌
合せしめられる。こうして形成された下部嵌合部５ｂの
一部を形成する下部突合せ部Ｆｃｂが摩擦攪拌接合され
て摩擦攪拌接合部Ｂｆｓｗが形成される。

【００４０】さらに、被突合せ部１Ｂｕの基部には、下
部の面板１ｂｐに起始する下部被嵌合部１Ｂｉｂの一部
と上部面板１ｕｐをつなぐ垂直リブ兼被嵌合部材１Ｂｒ
ｉが形成されていて、下部被嵌合部１Ｂｉｂの補強材と
中空パネル構造体ＨＰＳの補強材を兼ねている。又、前
記垂直リブ１Ａｒの上部から前記被突合せ部１Ｂｕの基
部の方向へ水平に、その上面が前記被突合せ部１Ｂｕの
下面に接するように棚部１Ａｓｕが張り出していて、先
端部に段状の上部被嵌合部１Ａｉｕが形成されており、
前記被突合せ部１Ｂｕの基部の下面に形成された溝状の
上部被嵌合部１Ｂｉｕと嵌合して上部嵌合部５ｕを構成
している。

【００４１】３．実施例３前記図７（ａ）に示した断面形状・寸法で長さが９００
ｍｍのホロー材の一対１，１を図７（ｂ）に示すように
嵌合、突合せて、上部突合せ部Ｆｃｕと下部突合せ部Ｆ
ｃｂとを各々形成し、それぞれの突合せ部を摩擦攪拌接
合して、摩擦攪拌接合部Ｂｆｓｗ，Ｂｆｓｗを形成し、
中空パネル接合体ＨＰＳを製造した。この際、上部突合
せ部Ｆｃｕと下部突合せ部Ｆｃｂの各々の摩擦攪拌接合
を下記の二通りの順序に分けておこなった。（ａ）請求項７に係る本発明の実施例として、最初に図
７（ｂ）のＢ面側即ち下部突合せ部Ｆｃｂを、次いで、
図７（ｂ）のＵ面側即ち上部突合せ部Ｆｃｕの摩擦攪拌
接合を行った。（ｂ）比較例として、最初に図７（ｂ）のＵ面側即ち上
部突合せ部Ｆｃｕを、次いで、図７（ｂ）のＢ面側即ち
下部突合せ部Ｆｃｂの摩擦攪拌接合を行った。

【００４２】前記の（ａ）,（ｂ）二通りの手順の各摩
擦攪拌接合後に、図８に示すように、定盤７のフラット
な上面７ｕｓに中空パネル接合体ＨＰＳの長手方向に変
形した凹面Ｍｆが下になるように載せて、中空パネル接
合体ＨＰＳの幅方向端部の下面と前記定盤７の上面７ｕ
ｓとの隙間Ｈｇの大きさを隙間ゲージで長手方向に１０
０ｍｍ間隔で測定し、図９に長手方向の隙間Ｈｇの分布
を示した。

【００４３】図９から、下記のことがわかる。（１）本発明実施例では、図９（ａ）の線１に示される
ように、Ｂ面側（下部）突合せ部Ｆｃｂの摩擦攪拌接合
後に、長手方向中央部で最大―０．６ｍｍ強のＢ面側か
ら見て凹の上反り変形が発生したが、続くＵ面側（上
部）突合せ部Ｆｃｕの摩擦攪拌接合後には、図９（ａ）
の線２に示されるように、ほぼフラットに戻った。（２）比較例では、図９（ｂ）の線１に示されるよう
に、Ｕ面側（上部）突合せ部Ｆｃｕの摩擦攪拌接合後
に、長手方向中央部で最大―０．２ｍｍのＵ面側に凹の
小さな上反り変形が発生したが、続くＢ面側（下部）突
合せ部Ｆｃｂの摩擦攪拌接合後には、図９（ｂ）の線２
に示されるように、長手方向中央部で最大―０．６ｍｍ
の上反り変形が残った。

【００４４】前記のような、本発明実施例と比較例の変
形挙動の差の理由について考察すれば、以下のとおりで
ある。（ａ）本発明実施例においては、先にＢ面側（下部）突
合せ部Ｆｃｂの摩擦攪拌接合を行った際には、一対のホ
ロー材１，１はＵ面側では接合されていないために、前
記請求項２〜請求項６に係る本発明の実施例１，２にお
ける比較例と同様に、ホロー材の通常の変形挙動と同じ
ように長手方向のＢ面側から見て凹の上反り変形が発生
したものと思われる。続く、Ｕ面側（上部）突合せ部Ｆ
ｃｕの摩擦攪拌接合時には、前記請求項２〜請求項６に
係る本発明の実施例１，２における比較例と同様に、ホ
ロー材の通常の変形挙動と同じように、長手方向のＵ面
側から見て凹の上反り変形が発生し、最初の反り変形と
は反対側に反り変形するために、二方向の反り変形が相
互に補償しあってフラットに戻ったものと考えられる。（ｂ）比較例においては、先にＵ面側（上部）の突合せ
部ＦＣｕの摩擦攪拌接合を行った場合、ホロー材の通常
の変形挙動と同じように長手方向のＵ面側に凹の上反り
変形が発生するが、下部嵌合部５ｂの拘束によりその上
反り変形量は小さい。続いて、Ｂ面側（下部）の突合せ
部ＦＣｂの摩擦攪拌接合を行ったとき、ホロー材の通常
の変形挙動と同じようにＢ面側（下部）の長手方向の凹
の上反り変形が大きく現れ、その変形量は前記のＵ面側
に凹の小さな上反り変形を大きく上回り、Ｂ面側（下
部）の長手方向の凹の上反り変形が大きく残ったものと
考えられる。

【００４５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１〜請求項６に係る本発明のパネル接合体の製造方法に
よれば、製造歩留まりを低下させることなく、ホロー材
（中空押出形材）の幅方向端部同士を上面から摩擦攪拌
接合して中空パネル接合体を製造する場合の長手方向の
上反り変形や、ソリッド材（中実押出形材）の板厚が薄
い場合でもその幅方向端部同士を摩擦攪拌接合して中実
パネル接合体を製造する場合の長手方向の下反り変形を
効果的に抑制することが可能である。また、請求項７に
係る本発明のパネル接合体の製造方法によれば、押出し
工程において、幅方向端部に、（相互の回動により嵌合
される）被嵌合部が形成されるとともに、表裏一対の面
板の一方の側に被突合せ部が形成された複数の中空ユニ
ットパネルを接合して中空パネル接合体を製造するに際
し、接合時の長手方向の反り変形を効果的に防止可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項２に係る本発明の実施の形態におけ
る摩擦攪拌接合の様子を示し、（ａ）は中空パネル接合
体の製造の場合を、（ｂ）は中実パネル接合体の製造の
場合を各々示す側面図である。

【図２】請求項３に係る本発明の実施の形態におけ
る摩擦攪拌接合の様子を示し、（ａ）は中空パネル接合
体の製造の場合を、（ｂ）は中実パネル接合体の製造の
場合を各々示す側面図である。

【図３】請求項４に係る本発明の実施の形態におけ
る摩擦攪拌接合の様子を示し、（ａ）は中空パネル接合
体の製造の場合を、（ｂ）は中実パネル接合体の製造の
場合を各々示す側面図である。

【図４】実施例１で用いたホロー材（中空押出形
材）の断面形状・寸法を示す縦断面図である。

【図５】実施例２で用いたソリッド材（中実押出形
材）の断面形状・寸法を示す縦断面図である。

【図６】パネル接合体の変形量の測定方法を示す斜
視図であって、（ａ）中空パネル接合体の上反り変形量
の測定方法を、（b）は中実パネル接合体の下反り変形
量の測定方法を示す。

【図７】（ａ）は実施例３で用いたホロー材（中空
押出形材）の断面形状・寸法を示す縦断面図、（ｂ）は
（ａ）に示したホロー材（中空押出形材）の一対の幅方
向右端部と幅方向左端部士を嵌合と摩擦攪拌接合により
接続して形成したパネル接合体の主要部の長手方向より
みた縦断面図である。

【図８】中空パネル接合体の長手方向の反り変形量
の測定方法を示す斜視図である。

【図９】中空パネル接合体の長手方向の反り変形量
を示す図であって、（ａ）は本発明実施例におけるもの
を、（ｂ）は比較例におけるものを各々示す。

【符号の説明】

１ホロー材（中空押出形材）１ｕｐ上部面板１ｂｐ下部面板１Ａ，１Ｂ幅方向端部１Ａｉｂ，１Ｂｉｂ下部被嵌合部１Ａｉｕ，１Ｂｉｕ上部被嵌合部１Ａｕ，１Ｂｕ被突合せ部１Ａｒ垂直リブ１Ｂｒｉ垂直リブ兼被嵌合部１Ｃｒ中央部リブ２ソリッド材（中実押出形材）２ｕｓ接合上面２ｂｓ下面２ｕｔ被突合せ部（厚肉部）２ｒリブ３回転ツール４，４ａ，４ｂ裏当板５ｂ下部嵌合部５ｕ上部嵌合部６ｆｂ前方下部ローラ６ｃｂ中央下部ローラ６ｂｂ後方下部ローラ６ｆｕ前方上部ローラ６ｂｕ後方上部ローラ７定盤７ｕｓ上面ＨＰＳ中空パネル接合体ＳＰＳ中実パネル接合体Ｆｃ突合せ部Ｆｃｕ上部突合せ部Ｆｃｂ下部突合せ部Ｂｆｓｗ摩擦攪拌接合部Ｍｆ凹面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3J001 AA03 DA00 EA00 4E067 AA05 BG00 BG06 DA13 DA17 EC00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のユニットパネルを接合してパネ
ル接合体を製造するに際し、該パネル接合体が変形する
方向とは逆の方向に所定の歪みを付与しながら摩擦攪拌
接合することを特徴としたパネル接合体の製造方法。
【請求項２】被接合ユニットパネルを接合後の変形
方向とは逆の方向に予め加工し、変形させておくことを
特徴とした請求項１に記載のパネル接合体の製造方法。
【請求項３】接合後の変形方向とは逆の方向の曲面
を備えた裏当板を用いて摩擦攪拌接合することを特徴と
した請求項１に記載のパネル接合体の製造方法。
【請求項４】被接合ユニットパネルに対して連続し
て相対移動する複数のローラによって接合後の変形方向
とは逆の方向の歪みを付与しながら摩擦攪拌接合するこ
とを特徴とした請求項１に記載のパネル接合体の製造方
法。
【請求項５】複数のユニット中実パネルを接合して
パネル接合体を製造するに際し、接合表面と接合裏面と
を強制冷却しながら摩擦攪拌接合することを特徴とした
パネル接合体の製造方法。
【請求項６】水冷した裏当板を用いて接合裏面を強
制冷却することを特徴とした請求項５に記載のパネル接
合体の製造方法。
【請求項７】押出し工程において、幅方向端部に、
被嵌合部が形成されるとともに、表裏一対の面板の一方
の側に被突合せ部が形成された複数のユニット中空パネ
ルを接合して中空パネル構造体を製造するに際し、前記被嵌合部同士を嵌合して嵌合部を形成するととも
に、前記被突合せ部同士を突き合わせて突合せ部を形成
し、前記嵌合部を摩擦攪拌接合した後に前記突合せ部を
摩擦攪拌接合することを特徴としたパネル接合体の製造
方法。