JP2016190255A - 接合体、接合方法、及び、接合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クラックの発生を防止し疲労強度を向上する接合体を提供する。
【解決手段】 接合体５０は、第一部材５１、第一部材５１に当接するよう設けられる第二部材５２、及び、第一部材５１の端部に設けられる接合部５５を有する。接合部５５は、第二部材５２が有する端面５２１と接合している。接合部５５の外壁５６は、端面５１１の第一延長面ＶＰ５１と端面５２１との交線Ｌ５０に対して垂直な平面であって接合部５５の中心Ｃ５５を通る平面を仮想平面とすると、当該仮想平面上の断面形状が端面５２１に垂直な方向における端面５１１の長さｔ５１の二倍以下の半径Ｒ５０を有する仮想円ＶＣ５の円弧形状となるよう形成されている。また、接合部５５の外壁５６は、端面５２１上の外壁５６の当該仮想平面上の断面形状に接する接線Ｌ５１と端面５２１の当該仮想平面上の断面形状線Ｌ５２とがなす角度が９０度以上となるよう形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、少なくとも二つ以上の部材が溶接によって接合されている接合体、少なくとも二つ以上の部材を接合する接合方法、及び、その接合方法に用いる接合装置に関する。

従来、二つの部材のいずれか一方の部材の一部を熱または圧力によって溶融し、当該溶融した部位を利用して一の部材と他の部材とを接合する溶接方法が知られている。溶接によって接合された接合体は、溶接をおこなうときに溶融したのちに凝固する接合部を有する。この接合部には、溶接時の初期不良として、表面及び内部にクラックが発生する場合がある。クラックが発生すると、一の部材と他の部材との接合力が低下する。そこで、例えば、特許文献１には、第一部材、第二部材、及び、第一部材が有する第一接合面と第二部材が有する第二接合面とに接合する接合部を備え、第一部材、第二部材、及び、接合部を通る平面を仮想平面とすると、第二接合面上の接合部の外壁の仮想平面上における断面形状の接線と第二接合面の仮想平面上における断面形状に接する接線とがなす角度が９０度以上となるよう接合部が形成されている接合体が記載されている。

特開平１１−１０４８６５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の接合体のように、二つの部材を重ね合わせたり突き合わせたりする構成の接合体では、接合部の表面に応力が集中し、クラックが発生しやすい。また、特許文献１に記載の接合体が炭素鋼やニッケル−リンめっきが表面に施されている銅合金から形成されている場合、クラックがさらに発生しやすい。このため、当該接合体に繰り返し応力が作用すると当該クラックが大きくなり、接合体が破損するおそれがある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、クラックの発生を防止し疲労強度を向上する接合体を提供することにある。

本発明は、接合体であって、第一部材、第二部材、及び、接合部を備える。
第一部材は、第一端面を有する。
第二部材は、第一部材と当接するよう設けられ、第一端面に非平行に形成されている第二端面を有する。
接合部は、第一部材の第一端面を有する端部に設けられ、第二端面と接合する。
本発明の接合体は、第一端面の第一延長面と第二端面との交線、または、第一端面と第二端面の第二延長面との交線に対して垂直な平面であって接合部の中心を通る平面を仮想平面とすると、接合部が有する外壁の仮想平面上の断面形状は、第二端面または第二延長面に垂直な方向における第一端面の長さの二倍以下の半径を有する仮想円の円弧形状であることを特徴とする。また、本発明の接合体は、第二端面上の外壁の仮想平面上の断面形状に接する第一接線と第二端面の仮想平面上の断面形状に接する第二接線とがなす角度は、９０度以上であることを特徴とする。

本発明の接合体は、第二部材と接合する接合部を第一部材の端部に備える。接合部は、外壁の仮想平面上の断面形状が第二端面または第二延長面に垂直な方向における第一端面の長さの二倍以下の半径を有する仮想円の円弧形状となるよう形成されている。これにより、応力集中によって接合部にクラックが発生することを防止することができる。
また、接合部の外壁は、第二端面に接する接合部の外壁の仮想平面上の断面形状に接する第一接線と第二端面の仮想平面上の断面形状に接する第二接線とがなす角度が９０度以上となるよう形成されている。これにより、接合部と第二端面との接合部分に繰り返し作用する応力によって接合部と第二部材との接合が解除されにくくなる。
このように、本発明の接合体は、クラックの発生を防止し、かつ、繰り返し作用する応力によって接合部と第二部材との接合が解除されにくくなるよう接合部の外壁が形成されている。これにより、応力の繰り返し作用による疲労破壊が起こりにくく、接合体の疲労強度を向上することができる。

本発明の第一実施形態による接合装置の模式図。 本発明の第一実施形態による接合体の模式図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。 （ａ）本発明の第二実施形態による接合体の接合前の断面図、（ｂ）本発明の第二実施形態による接合体の接合後の断面図。 （ａ）本発明の第三実施形態による接合体の接合前の断面図、（ｂ）本発明の第三実施形態による接合体の接合後の断面図。 （ａ）本発明の第四実施形態による接合体の斜視図、（ｂ）本発明の第四実施形態による接合体の上面図。 本発明の第五実施形態による接合装置の模式図。 本発明の第五実施形態による接合体の模式図。 本発明の第六実施形態による接合装置の模式図。 本発明の第七実施形態による接合装置の模式図。 図１０のＸＩ矢視図。

本発明の複数の実施形態を図に基づき説明する。

（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による接合体、接合方法、及び、接合装置を図１〜３に基づいて説明する。

最初に、接合体５０の構成を説明する。接合体５０は、第一部材５１、第二部材５２、接合部５５などから構成されている。第一部材５１及び第二部材５２は、炭素鋼から平板状に形成されている部材である。接合体５０では、図１に示すように、第一部材５１の長手方向と第二部材５２の長手方向とが略平行となるよう設けられている。

接合部５５は、第二部材５２の「第二端面」としての端面５２１上に載置されている第一部材５１の端部５１２に設けられる。接合部５５は、第一部材５１の一部が溶接時に溶融され、その後凝固することで形成される。接合部５５は、第二部材５２の端面５２１と接合するよう設けられている。第一実施形態では、「第一端面」としての端面５１１の第一延長面ＶＰ５１と端面５２１とは略垂直に交わるよう形成されている。なお、図１に示す接合部５５には、接合部５５の表面形状をわかりやすくするため、複数の形状線Ｓ５０（図１中の二点鎖線）を示している。接合部５５の形状の詳細は、後述する。

次に、第一部材５１と第二部材５２とを接合する接合装置１を図１に基づいて説明する。接合装置１は、第一支持部１１、第二支持部１２、「加熱手段」としてのレーザ発振部１３、及び、制御部１４などを備える。

第一支持部１１は、第一部材５１の第二部材５２とは反対側の端面に当接可能に設けられている。第一支持部１１は、第一部材５１を第二部材５２の方向に付勢可能である。
第二支持部１２は、第二部材５２の第一部材５１とは反対側の端面に当接可能に設けられている。第二支持部１２は、第二部材５２を第一部材５１の方向に付勢可能である。
第一支持部１１及び第二支持部１２は、図１に示すように、第一部材５１と第二部材５２とが当接している状態を維持するよう挟み込みつつ、レーザ発振部１３が発振するレーザが所望の位置に照射されるよう第一部材５１及び第二部材５２を支持する。

レーザ発振部１３は、第一部材５１を溶融可能なレーザを発振する。レーザ発振部１３が発振するレーザ（図１では、二点鎖線Ｌ１）は、第一支持部１１が支持する第一部材５１の端部５１２に照射される。

制御部１４は、レーザ発振部１３と電気的に接続している（図１の実線矢印Ｌ１３）。制御部１４は、外部から入力される情報に基づいてレーザ発振部１３の作動を制御する。

次に、第一部材５１と第二部材５２とを接合する接合方法について説明する。
最初に、「当接工程」として、端面５１１の第一延長面ＶＰ５１と第二部材５２の端面５２１とが略垂直に交わるよう第二部材５２の端面５２１上に第一部材５１の端部５１２を載置する。
次に、「溶融工程」として、第一部材５１の端部５１２の一部にレーザを照射し、端部５１２の一部を溶融する。溶融によって流動性を有するようになった端部５１２の一部は、変形しつつ端面５２１上を移動する。このとき、端部５１２の一部が有する熱などによって端面５２１に窪み５２２が形成される（図３参照）。
次に、「接合工程」として、溶融している端部５１２の一部を凝固させると、図３に示す断面形状を有する接合部５５が形成される。第一実施形態による第一部材５１と第二部材５２とを接合する接合方法では、このようにして、接合部５５を介して第一部材５１と第二部材５２とが接合する接合体５０が形成される。

第一実施形態による接合体５０は、接合部５５の形状に特徴がある。ここでは、図２、３に基づいて接合部５５の形状を説明する。

最初に、図３に示す断面図の位置について、図１においてレーザが照射される方向からみた接合体５０を示す図２の模式図に基づいて説明する。
図３に示す第一部材５１、第二部材５２、及び、接合部５５の断面図は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。具体的には、図３は、端面５１１の第一延長面ＶＰ５１（図３参照）と端面５２１との交線Ｌ５０に対して垂直な平面であって、接合部５５の中心Ｃ５５を通る平面である仮想平面ＶＰ１における断面図である。

接合部５５の外壁５６は、仮想平面ＶＰ１上の断面形状が図３に示す仮想円ＶＣ５の円弧状となるよう形成されている。仮想円ＶＣ５の半径Ｒ５０は、端面５２１に垂直な方向において、第一部材５１の端面５２１に当接する当接面５１３から第一部材５１の第二部材５２とは反対側の外壁５１４までの長さｔ５１の二倍以下となるよう形成されている。また、第一実施形態では、外壁５６の断面形状は、仮想円ＶＣ５の中心Ｃ５０からみて凸状に形成されている。
また、外壁５６は、端面５２１上の外壁５６の断面形状に接する「第一接線」として接線Ｌ５１と端面５２１の「第二接線」としての断面形状線Ｌ５２とがなす角度αが９０度以上になるよう形成されている。

第一実施形態による接合体５０では、第一部材５１と第二部材５２とは接合部５５によって接合されている。接合部５５は、外壁５６の形状が第一部材５１の端面５２１に垂直な方向の長さｔ５１の二倍以下となる半径Ｒ５０を有する仮想円ＶＣ５の円弧状に形成されている。これにより、応力の集中によって接合部５５にクラックが発生することを防止することができる。
また、外壁５６は、端面５２１上の外壁５６の断面形状に接する接線Ｌ５１と端面５２１の断面形状線Ｌ５２とがなす角度αが９０度以上になるよう形成されている。これにより、第一部材５１の一部が溶融されて形成される接合部５５と第二部材５２との接合部分に繰り返し作用する応力によって接合部５５と第二部材５２との接合が解除されにくくなる。
このように、接合体５０は、クラックの発生を防止し、かつ、繰り返し作用する応力によって接合部５５と第二部材５２との接合が解除されにくくなるよう、接合部５５の外壁５６が形成されている。これにより、応力の繰り返し作用による疲労破壊が起こりにくく、接合体５０の疲労強度を向上することができる。

また、第一部材５１及び第二部材５２は、炭素鋼から形成されている。炭素鋼の場合、第一部材５１及び第二部材５２における熱伝導率が高いため、「溶融工程」においてレーザが照射され流動性を有するようになった溶融部が凝固するとき応力が収集しやすい。第一実施形態では、外壁５６の断面形状を半径Ｒ５０を有する仮想円ＶＣ５の円弧状に形成することによって、このような熱伝導率が高い炭素鋼に適用してもクラックの発生を防止することができる。したがって。第一実施形態では、炭素鋼から形成される接合体５０の疲労強度を向上することができる。

（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による接合体を図４に基づいて説明する。第二実施形態は、接合体の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第二実施形態による接合体６０の模式図を図４に示す。接合体６０は、第一部材６１、第二部材６２、接合部６５などから構成されている。第一部材６１及び第二部材６２は、炭素鋼から筒状に形成されている。第一部材６１及び第二部材６２は、それぞれの中心軸が中心軸ＣＡ６上にあるよう配置されている。第一部材６１は、内径が第二部材６２の外径と同じ大きさになるよう形成されている。これにより、第二部材６２は、図４（ａ）に示すように、第一部材６１の内側に挿入可能である。

接合部６５は、第二部材６２の径方向外側に形成されている「第二端面」としての外壁６２１上に載置されている第一部材６１の端部６１２に設けられる。接合部６５は、第一部材６１の一部が溶接時に溶融され、その後凝固することで形成される。接合部６５は、第二部材６２の外壁６２１と接合するよう設けられている。第二実施形態では、「第一端面」としての端面６１１の第一延長面ＶＰ６１と外壁６２１とは略垂直に交わるよう形成されている。

第二実施形態による接合方法では、「当接工程」として、第一部材６１の端部６１２の内側に第二部材６２を挿入する。これにより、第一部材６１と第二部材６２とが当接する。このとき、端面６１１の第一延長面ＶＰ６１と第二部材６２の外壁６２１との交線を交線Ｌ６０とする。

次に、「溶融工程」として、第二部材６２と当接している第一部材６１の端部６１２にレーザを照射し、端部６１２を溶融する。このとき、第二実施形態では、レーザは、第一部材６１の径方向外側を周方向に移動し、周方向に端部６１２を溶融する。溶融し流動性を有するようになった端部６１２は、変形しつつ外壁６２１上を移動する。
次に、「凝固工程」として、溶融した端部６１２を凝固させると、図４（ｂ）に示す断面形状を有する接合部６５が形成される。これにより、接合体６０が形成される。

第二実施形態では、接合部６５の外壁６６は、交線Ｌ６０に対して垂直な平面であって中心軸ＣＡ６を含む仮想平面上の断面形状が図４（ｂ）に示す仮想円ＶＣ６の円弧状となるよう形成されている。仮想円ＶＣ６の半径Ｒ６０は、外壁６２１に垂直な方向において第一部材６１の外壁６２１に当接する当接面６１３から第一部材６１の第二部材６２とは反対側の外壁６１４までの長さｔ６１の二倍以下とである。また、外壁６６は、外壁６２１上の外壁６６の断面形状に接する「第一接線」としての接線Ｌ６１と外壁６２１の「第二接線」としての断面形状線Ｌ６２とがなす角度βが９０度以上になるよう形成されている。これにより、接合部６５にクラックが発生することを防止し、かつ、繰り返し作用する応力によって接合部６５と第二部材６２との接合が解除されにくくする。したがって、接合体６０の疲労強度を向上することができる。

また、接合部６５は、第二部材６２の周方向に延びるよう形成されている。これにより、接合体６０の疲労強度をさらに向上することができる。

（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による接合体を図５に基づいて説明する。第三実施形態は、接合体の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第三実施形態による接合体７０の模式図を図５に示す。接合体７０は、第一部材７１、第二部材７２、接合部７５などから構成されている。第一部材７１及び第二部材７２は、炭素鋼から柱状に形成されている。第一部材７１及び第二部材７２は、それぞれの中心軸が中心軸ＣＡ７上にあるよう配置されている。第一部材７１は、外径が第二部材７２の外径より大きく形成されている。

接合部７５は、第二部材７２と当接する第一部材７１の軸方向の端部７１２に設けられている。接合部７５は、第二部材７２の径方向外側に有する「第二端面」としての外壁７２１と接合するよう設けられている。接合部７５は、第一部材７１の一部が溶接時に溶融され、その後凝固することで形成される。第三実施形態では、「第一端面」としての端面７１１と外壁７２１の第二延長面ＶＰ７２とは略垂直に交わるよう形成されている。

第三実施形態による接合方法では、「当接工程」として、第一部材７１の端面７１１と第二部材７２とを当接させる。このとき、端面７１１と外壁７２１の第二延長面ＶＰ７２との交線を交線Ｌ７０とする。

次に、「溶融工程」として、第一部材７１の端部７１２にレーザを照射し、端部７１２の一部を溶融する。このとき、第三実施形態では、レーザは、第一部材７１の径方向外側を周方向に移動し、周方向に端部７１２を溶融する。溶融し流動性を有するようになった端部７１２は、変形しつつ外壁７２１上を移動する。
次に、「凝固工程」として、溶融した端部７１２を凝固させると、図５（ｂ）に示す形状の接合部７５が形成される。これにより、接合体７０が形成される。

第三実施形態では、接合部７５の外壁７６は、交線Ｌ７０に対して垂直な平面であって中心軸ＣＡ７を含む仮想平面上の断面形状が図５（ｂ）に示す仮想円ＶＣ７の円弧状となるよう形成されている。仮想円ＶＣ７の半径Ｒ７０は、第二延長面ＶＰ７２に垂直な方向において第二延長面ＶＰ７２から第一部材７１の径方向外側の外壁７１４までの長さｔ７１の二倍以下となるよう形成されている。また、外壁７６は、外壁７２１上の外壁７６の断面形状に接する「第一接線」としての接線Ｌ７１と外壁７２１の「第二接線」としての断面形状線Ｌ７２とがなす角度γは、９０度以上になるよう形成されている。これにより、接合部７５にクラックが発生することを防止し、かつ、繰り返し作用する応力によって接合部７５と第二部材７２との接合が解除されにくくする。したがって、接合体７０の疲労強度を向上することができる。

また、接合部７５は、第二部材７２の周方向に延びるよう形成されている。これにより、接合体７０の疲労強度をさらに向上することができる。

（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による接合体を図６に基づいて説明する。第四実施形態は、接合体の形状が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第四実施形態による接合体８０の模式図を図６に示す。接合体８０は、「第一の部材」としての第一部材８１、第二部材５２、接合部５５などから構成されている。第一部材８１は、炭素鋼から平板状に形成されている。接合部５５は、図６に示すように、第一部材８１の端部８１２において第一部材８１の中央寄りに設けられている。なお、図６に示す接合部５５には、接合部５５の表面形状をわかりやすくするため、複数の形状線Ｓ５０（図６中の二点鎖線）を示している。

第一部材８１は、第一部材８１の端部８１２が有する二つの角部８１３、８１４が面取りされている。具体的には、図６（ｂ）に示すように、第一部材８１の「第一端面」としての端面８１１の第一延長面と第二部材５２の端面５２１との交線Ｌ８０の延長線を延長線Ｌ８３とすると、角部８１３、８１４は、延長線Ｌ８３に沿って接合部５５から離れるに従って延長線Ｌ８３から離れるよう形成されている。

例えば、角部が面取りされていない第一部材と第二部材とを接合するとき、接合部の交線の方向において一方の側から他方の側に順に第一部材の端部を加熱すると、先に加熱された一方の側の温度と後に加熱される他方の側の温度との差によって二つの角部に第二部材に対する第一部材の異なる拘束力が作用する。この拘束力の違いは、接合部に作用する応力となって接合部を破壊するおそれがある。
第四実施形態では、接合部５５の両側に位置する第一部材８１の二つの角部８１３、８１４が面取りされているため、面取りされた部分での第二部材５２に対する第一部材８１の拘束力が小さくなるため、当該拘束力に起因する接合部５５への作用力が小さくなる。したがって、接合体８０の疲労強度を向上することができる。

（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による接合方法及び接合装置を図７、８に基づいて説明する。第五実施形態は、接合方法及び接合装置が第四実施形態と異なる。なお、第四実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第五実施形態による接合装置２の模式図を図７に示す。接合装置２は、第一支持部１１、第二支持部１２、レーザ発振部１３、駆動部２５、及び、制御部１４などを備える。

駆動部２５は、レーザ発振部１３を第一部材８１及び第二部材５２に対して相対移動可能に支持している。駆動部２５は、制御部１４と電気的に接続している（図７の実線矢印Ｌ２５）。駆動部２５は、制御部１４が出力する指令信号に基づいてレーザ発振部１３を駆動し、レーザが照射される位置を変更可能である。

第五実施形態による接合方法では、「溶融工程」として、端部８１２の一部を溶融する。このとき、駆動部２５は、図８に示す点線矢印ＬＭ８のように、レーザが第一部材８１と第二部材５２とを交互に照射するようレーザ発振部１３を駆動する。また、第五実施形態では、接合部５５の中心Ｃ８５を中心として回転するようレーザを照射する。溶融によって流動性を有するようになった端部８１２の一部は、変形しつつ端面５２１上を移動する。
「溶融工程」の後、「接合工程」として、溶融している端部８１２の一部を凝固させると、接合部５５が形成される。

第五実施形態では、溶融工程において、レーザが第一部材８１と第二部材５２とに交互に照射されるようレーザ発振部１３を駆動する。レーザが第一部材８１と第二部材５２とに交互に照射されると、第一部材８１のみにレーザが照射される場合に比べ第二部材５２も加熱されるため、第一部材８１と第二部材５２との温度差が小さくなる。これにより、接合工程において接合部５５が形成されるとき、第一部材８１の温度変化による変形量と第二部材５２の温度変化による変形量との違いによって接合部５５に作用する応力を小さくすることができる。したがって、接合体８０の疲労強度を向上することができる。

（第六実施形態）
次に、本発明の第六実施形態による接合装置を図９に基づいて説明する。第六実施形態は、接合装置が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第六実施形態による接合装置３の模式図を図９に示す。接合装置３は、第一支持部１１、第二支持部１２、レーザ発振部１３、「温度検出手段」としての温度検出部３６１、３６２、及び、制御部１４などを備える。

温度検出部３６１、３６２は、いわゆる、放射温度計である。温度検出部３６１、３６２は、第二部材５２の端面５２１の温度を非接触で検出する（図９の点線矢印Ｌ３６）。具体的には、温度検出部３６１は、角部８１３近傍の端面５２１の温度を検出する。また、温度検出部３６２は、角部８１４近傍の端面５２１の温度を検出する。温度検出部３６１、３６２は、制御部１４と電気的に接続している（図９の実線矢印Ｌ３６１、Ｌ３６２）。温度検出部３６１、３６２は、検出した温度を信号として制御部１４に出力する。制御部１４では、温度検出部３６１、３６２が出力する端面５２１の温度に基づいてレーザ発振部１３が発振するレーザの強度を制御する。

第六実施形態による接合装置３では、制御部１４は、温度検出部３６１、３６２が出力する端面５２１の二箇所の温度差が小さくなるようレーザの強度を調整する。これにより、接合工程において接合部５５が形成されるとき、第一部材８１の温度変化による変形量と第二部材５２の温度変化による変形量との違いによって接合部５５に作用する応力を小さくすることができる。したがって、接合体８０の疲労強度を向上することができる。

（第七実施形態）
次に、本発明の第七実施形態による接合装置を図１０、１１に基づいて説明する。第七実施形態は、接合装置が第一実施形態と異なる。なお、第一実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。

第七実施形態による接合装置４の模式図を図１０に示す。接合装置４は、第一支持部１１、第二支持部１２、レーザ発振部１３、「温度検出手段」としての温度検出部４７１、４７２、及び、制御部１４などを備える。

温度検出部４７１、４７２は、いわゆる、熱電対である。温度検出部４７１、４７２は、図１１に示すように、第二支持部１２内に設けられている。温度検出部４７１、４７２は、第二部材５２の温度を検出する。具体的には、温度検出部４７１は、角部８１３近傍の第二部材５２の温度を検出する。また、温度検出部４７２は、角部８１４近傍の第二部材５２の温度を検出する。温度検出部４７１、４７２は、制御部１４と電気的に接続している（図１０の実線矢印Ｌ４７１、Ｌ４７２）。温度検出部４７１、４７２は、検出した温度を信号として制御部１４に出力する。制御部１４では、温度検出部４７１、４７２が出力する第二部材５２の温度に基づいてレーザ発振部１３が発振するレーザの強度を制御する。

第七実施形態による接合装置４では、制御部１４は、温度検出部４７１、４７２が出力する第二部材５２の二箇所の温度差が小さくなるようレーザの強度を調整する。これにより、接合工程において接合部５５が形成されるとき、第一部材８１の温度変化による変形量と第二部材５２の温度変化による変形量との違いによって接合部５５に作用する応力を小さくすることができる。したがって、接合体８０の疲労強度を向上することができる。

接合装置４では、第六実施形態の放射温度計に比べ比較的安価な熱電対を用いて第二部材５２の温度を検出している。これにより、接合装置４の設備コストを低減することができる。

また、接合装置４では、温度検出部４７１、４７２が第二支持部１２内に設けられているため、第六実施形態の放射温度計に比べ接合装置４の体格を小さくすることができる。

（他の実施形態）
「第一端面」の第一延長面と「第二端面」、または、「第一端面」と「第二端面」の第二延長面とは略垂直に交わるとした。しかしながら、「第一端面」と「第二端面」との関係はこれに限定されない。「第一端面」の第一延長面と「第二端面」、または、「第一端面」と「第二端面」の第二延長面とが交わるよう第一部材と第二部材とが設けられればよい。

第二実施形態では、第一部材及び第二部材は、筒状に形成されているとした。しかしながら、第二部材の形状はこれに限定されない。柱状であってもよい。

第四実施形態では、第一部材の二つの角部は、いずれも面取りされるとした。しかしながら、いずれか一方の角部のみ面取りされていてもよい。

第六、七実施形態では、放射温度計または熱電対を使って第二部材の端面の温度を検出するとした。しかしながら、第二部材の端面の温度を検出する方法は、これに限定されない。

第五実施形態では、面取りされた接合体を形成するとき、レーザが第一部材と第二部材とに交互に照射されるようレーザ発振部を駆動するとした。第一実施形態による接合体のように面取りされていない接合体や、第二実施形態による接合体のように筒状の接合体、第三実施形態による接合体のように柱状の接合体を形成するときにもレーザが第一部材と第二部材とに交互に照射されるようレーザ発振部を駆動してもよい。

第六、七実施形態では、面取りされた接合体を形成するとき、温度検出部によって第二部材の二箇所の温度を検出し、レーザの強度を調整するとした。第一実施形態による接合体のように面取りされていない接合体や、第二実施形態による接合体のように筒状の接合体、第三実施形態による接合体のように柱状の接合体を形成するときにも、温度検出部によって第二部材の二箇所の温度を検出し、レーザの強度を調整するとしてもよい。

上述の実施形態では、第一部材及び第二部材は、炭素鋼から形成されるとした。しかしながら、第一部材及び第二部材を形成する材料はこれに限定されない。ステンレス鋼、または、アルミから形成されてもよい。また、第一部材及び第二部材が銅から形成される場合、第一端面または第二端面の少なくとも一方には、ニッケル−リンめっきが設けられていてもよい。

上述の実施形態では、第一部材を加熱する「加熱手段」は、レーザであるとした。しかしながら、加熱手段の種類は、これに限定されない。電子ビーム、または、アークであってもよい。

このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

５０、６０、７０、８０・・・接合体
５１、６１、７１、８１・・・第一部材
５２、６２、７２ ・・・第二部材
５５、６５、７５、８５・・・接合部
５６、６６、７６ ・・・外壁
５１１、６１１、７１１、８１１・・・端面（第一端面）
５２１、６２１、７２１・・・端面（第二端面）
Ｌ５０、Ｌ６０、Ｌ７０、Ｌ８０・・・交線
Ｌ５１、Ｌ６１、Ｌ７１・・・接線（第一接線）
Ｌ５２、Ｌ６２、Ｌ７２・・・接線（第二接線）
ＶＰ１ ・・・仮想平面
ＶＰ５１、ＶＰ６１ ・・・第一延長面
ＶＰ７２ ・・・第二延長面
ＶＣ５、ＶＣ６、ＶＣ７・・・仮想円

Claims (13)

1. 第一端面（５１１、６１１、７１１、８１１）を有する第一部材（５１、６１、７１、８１）と、
   前記第一部材に当接するよう設けられ、前記第一端面に非平行に形成されている第二端面（５２１、６２１、７２１）を有する第二部材（５２、６２、７２）と、
   前記第一部材の前記第一端面を有する端部（５１２、６１２、７１２、７１２）に設けられ、前記第二端面と接合する接合部（５５、６５、７５、８５）と、
   を備え、
   前記第一端面の第一延長面（ＶＰ５１、ＶＰ６１）と前記第二端面との交線（Ｌ５０、Ｌ６０、Ｌ８０）、または、前記第一端面と前記第二端面の第二延長面（ＶＰ７２）との交線（Ｌ７０）に対して垂直な平面であって前記接合部の中心（Ｃ５５）を通る平面を仮想平面（ＶＰ１）とすると、
   前記接合部が有する外壁（５６、６６、７６）の前記仮想平面上の断面形状は、前記第二端面または前記第二延長面に垂直な方向における前記第一端面の長さ（ｔ５１、ｔ６１、ｔ７１）の二倍以下の半径（Ｒ５０、Ｒ６０、Ｒ７０）を有する仮想円（ＶＣ５、ＶＣ６、ＶＣ７）の円弧形状であり、かつ、前記第二端面上の前記外壁の前記仮想平面上の断面形状に接する第一接線（Ｌ５１、Ｌ６１、Ｌ７１）と前記第二端面の前記仮想平面上の断面形状に接する第二接線（Ｌ５２、Ｌ６２、Ｌ７２）とがなす角度は、９０度以上であることを特徴とする接合体。
2. 前記第一部材は、筒状に形成され、
   前記第二部材は、前記第一部材の内径と同じ外径を有する筒状または柱状に形成され、
   前記第二部材は、前記第一部材の内側に挿入されるよう設けられることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
3. 前記第一部材は、柱状に形成され、
   前記第二部材は、前記第一部材の外径より小さい外径を有する柱状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
4. 前記接合部は、前記第二部材の径方向外側の周方向に延びるよう形成されることを特徴とする請求項２または３に記載の接合体。
5. 前記第一部材及び前記第二部材は、板状に形成され、
   前記端部は、前記第二部材の前記第二端面上に載置され、
   前記接合部は、前記端部の中央寄りに設けられ、
   前記端部の角部（８１３、８１４）の少なくとも一つは、前記交線の延長線（Ｌ８３）に沿って前記接合部から離れるに従って前記交線から離れるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の接合体。
6. 前記第一部材及び前記第二部材は、炭素鋼、ステンレス鋼、または、アルミから形成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の接合体。
7. 前記第一部材及び前記第二部材は、銅から形成され、
   前記第一端面及び前記第二端面の少なくとも一方には、ニッケル−リンめっきが設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の接合体。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の接合体を形成する接合方法であって、
   前記第一端面と前記第二端面とを当接させる当接工程と、
   前記第一端面と前記第二端面とに接合可能な材料を前記第一端面と前記第二端面との間で溶融する溶融工程と、
   前記第一端面と前記第二端面との間で溶融した材料を凝固させて前記接合部を形成し、前記第一部材と前記第二部材とを接合する接合工程と、
   を含むことを特徴とする接合方法。
9. 前記溶融工程において、前記第一部材と前記第二部材とを交互に加熱することを特徴とする請求項８に記載の接合方法。
10. 請求項８または９に記載の接合方法に用いる接合装置（１、２、３、４）であって、
    前記第一部材を支持する第一支持部（１１）と、
    前記第二部材を支持する第二支持部（１２）と、
    前記第一部材と前記第二部材とを接合可能な材料を加熱可能な加熱手段（１３）と、
    を備えることを特徴とする接合装置。
11. 前記加熱手段は、レーザ、電子ビーム、または、アークであることを特徴とする請求項１０に記載の接合装置。
12. 前記第二部材の前記接合部と接合する部位の近傍の少なくとも二箇所以上の温度を検出し、当該検出した温度に応じた電気信号を出力する複数の温度検出手段（３６１、３６２、４７１、４７２）と、
    前記加熱手段及び前記温度検出手段と電気的に接続し、前記温度検出手段が出力する電気信号に基づいて前記加熱手段を制御する制御部（１４）と、
    をさらに備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の接合装置。
13. 前記温度検出手段は、放射温度計であることを特徴とする請求項１２に記載の接合装置。

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