JP2019155410A - 摩擦撹拌接合ツール、摩擦撹拌接合装置、および摩擦撹拌接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プローブピンの突出長さの変化および破損を防止することができる摩擦撹拌接合ツール、摩擦撹拌接合装置、および摩擦撹拌接合方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る摩擦撹拌接合ツールは、一方の端部側に設けられた螺旋状の第１の溝と、他方の端部側に設けられた螺旋状で第１の溝と逆巻きの第２の溝と、を有し、柱状を呈するプローブピン部品を備え、前記第２の溝に適合する螺旋状の凸部が内壁に設けられた第１の孔を有するショルダ部品を前記第２の溝で締結して成り、前記プローブピン部品の前記第１の溝を設けた部分が前記ショルダ部品の端面から突出している。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、摩擦撹拌接合ツール、摩擦撹拌接合装置、および摩擦撹拌接合方法に関する。

摩擦攪拌接合（FSW：Friction Stir Welding）においては、回転するツール（工具）の押圧力と回転モーメントによって接合する部材（母材）を塑性流動させる。
ツールには、ショルダと、ショルダの一方の端面に設けられたプローブピンとが設けられている。ツールは略円柱形状を呈し、円柱端面の外周部分はショルダと呼称される。ショルダの略中央にはプローブピンが設けられている。また、プローブピンの側面には、螺旋状の溝が設けられている。
摩擦攪拌接合を行う際には、ツールを回転させるとともに、ショルダが０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度接合する部材へ潜るようにツールを接合する部材の内部へ挿入する。すると、摩擦熱により接合する部分の材料が軟化し、螺旋状の溝により軟化した材料の一部が下向きに旋回するように流動する。

ここで、薄板を突き合わせて摩擦攪拌接合を実施するには、プローブピン高さの低いツールが必要となる場合がある。例えば、板の厚みが２．０ｍｍ程度の場合、プローブピンのショルダ面からの突出長さ（高さ寸法）は１．７ｍｍ〜１．８ｍｍ程度となる。ところが、プローブピンは、ショルダの端面に設けられているので、プローブピンのショルダの端面からの突出長さ（高さ寸法）が短くなると、螺旋状の溝を加工するための工具と、ショルダの端面とが干渉して、螺旋状の溝の加工が困難となる。
一般的に、ツールのプローブピンの径とショルダ外周径の比は１：２．５〜１：３程度である。したがって、ショルダ外周からプローブピン側面までの距離はショルダ外周径の約１／３程度となる。
プローブピンの径は、接合中の破損を防止するためプローブピン高さの１倍以上とすることが多い。以上のことから、厚みが２．０ｍｍ程度の板用のツールでは、例えば、プローブピンの径は３ｍｍ程度、ショルダ径は９ｍｍ程度とされる。ショルダ外周からピン側面までの距離は３ｍｍ程度とされる。このとき、１．７ｍｍ〜１．８ｍｍ程度程度の高さのプローブピンの側面への溝加工は、ショルダ外周と工具の干渉により困難である。工具を薄化して加工する手段はあるが、工具が破損し易く、ツールの製造コストが増加してしまう。

この場合、プローブピンと、ショルダとを別々に形成し、プローブピンをショルダに取り付けるようにすれば、突出長さが短いプローブピンであっても螺旋状の溝を加工することができる。そのため、螺旋状の溝を有するプローブピンをショルダに挿入し、ボルトをプローブ側面へ突き当ててプローブピンをショルダに固定する技術が提案されている。

しかしながら、ボルトによりプローブピンを固定すると、摩擦攪拌接合を行った際に生じる摩擦熱が伝わることでボルトが緩み、プローブピンの突出長さが変化するおそれがある。プローブピンの突出長さが変化すると、プローブピンが破損したり、接合部分の品質が悪くなったりするおそれがある。あるいは、ボルトを突き当てるためにプローブピン側面の一部を平坦化することでプローブピンの断面積が減少し接合中に破損するおそれがある。
そこで、プローブピンをショルダに取り付ける場合であっても、プローブピンの突出長さの変化および破損を防止することができる技術の開発が望まれていた。

特開２００４−２９１０５７号公報 特開２００８−３６６６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、プローブピンの突出長さの変化および破損を防止することができる摩擦撹拌接合ツール、摩擦撹拌接合装置、および摩擦撹拌接合方法を提供することである。

実施形態に係る摩擦撹拌接合ツールは、一方の端部側に設けられた螺旋状の第１の溝と、他方の端部側に設けられた螺旋状で第１の溝と逆巻きの第２の溝と、を有し、柱状を呈するプローブピン部品を備え、前記第２の溝に適合する螺旋状の凸部が内壁に設けられた第１の孔を有するショルダ部品を前記第２の溝で締結して成り、前記プローブピン部品の前記第１の溝を設けた部分が前記ショルダ部品の端面から突出している。

摩擦撹拌接合ツールを例示するための模式斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、摩擦撹拌接合ツールの模式断面図である。 プローブピン部品の模式図である。 比較例に係るプローブピンの製造加工時の様子を例示するための模式図である。 比較例に係るプローブピンを例示するための模式断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る摩擦撹拌接合ツールを例示するための模式図である。 摩擦撹拌接合装置を例示するための模式図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
（摩擦撹拌接合ツール）
図１は、摩擦撹拌接合ツール１を例示するための模式斜視図である。
図２（ａ）〜（ｃ）は、摩擦撹拌接合ツール１の模式断面図である。
図２（ａ）は、摩擦撹拌接合ツール１の模式断面図である。
図２（ｂ）は、ショルダ部品２およびシャンク３の模式断面図である。
図２（ｃ）は、プローブピン部品４の模式図である。
図３は、プローブピン部品４の模式図である。
図１および図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、摩擦撹拌接合ツール１（以下、単にツール１と称する）は、ショルダ部品２、シャンク３、およびプローブピン部品４から成り、プローブピン部品４とショルダ部品２は各々に設けた螺旋溝で締結されている。ショルダ部品２とシャンク３とプローブピン部品１は略同軸に配置されている。
なお、ショルダ部品２およびシャンク３は、一体に形成することができる。

図１および図３に示すように、プローブピン部品４は、円柱状を呈するものとすることができる。プローブピン部品４は、ショルダ部品２の端面２ａ（ショルダ面）の略中央に設けられている。
プローブピン部品４の一方の端部側には螺旋状の溝４ａ（第１の溝の一例に相当する）が設けられている。プローブピン部品４の他方の端部側には螺旋状の溝４ｂ（第２の溝の一例に相当する）が設けられている。プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分は、ショルダ部品２の端面２ａから突出し、ツールにおけるプローブピンとなる。プローブピン部品４の溝４ｂが設けられた部分は、ショルダ部品２の内部に設けられている。螺旋状の溝４ａの巻き方向は、螺旋状の溝４ｂの巻き方向と逆になっている。例えば、図１および図３に示すように、溝４ａの巻き方向を左巻とし、溝４ｂの巻き方向を右巻とすることができる。例えば、溝４ａは左ネジの谷、溝４ｂは右ネジの谷とすることができる。
ただし、溝４ａ、４ｂの巻き方向は例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、溝４ａの巻き方向を右巻とし、溝４ｂの巻き方向を左巻とすることができる。例えば、溝４ａは右ネジの谷、溝４ｂは左ネジの谷とすることができる。

溝４ａ、４ｂのピッチ寸法および深さには特に限定はない。溝４ａ、４ｂのピッチ寸法および深さは同じとすることもできるし、ピッチ寸法および深さの少なくともいずれかを異なるものとすることができる。
この場合、プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分はツールのプローブピンとなり、接合する部材の内部に挿入される。そのため、プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分は、溝４ｂが設けられた部分よりも強度が大きくなるようにすることが好ましい。例えば、溝４ａは、溝４ｂよりもピッチ寸法が短くなるようにすることができる。例えば、溝４ａは、溝４ｂよりも深さが浅くなるようにすることができる。プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分の強度が、溝４ｂが設けられた部分の強度よりも大きければ、プローブピン部品４が破損するのを抑制することができる。
溝４ｂは２つの部品を締結するためのものであり、溝形成に用いる切削工具の入手の容易性を考慮すると、ネジ規格に則った形状とすることが望ましい。一方で、プローブピン部品４の溝４ａはネジ規格で規定された溝深さよりも浅い方がよい。これは、溝４ａを設けられた部分に高温下で負荷されるせん断力への抗力を確保するためである。溝４ａが設けられた部分はツールのプローブピンとして機能し、接合する部材の内部へ挿入され高温下で被接合材を攪拌する。ツールは回転しながら水平に移動するためプローブピン部品４にはせん断力が負荷される。この時、溝４ａを浅くすることで折損の起点となる可能性を低減できる。

ショルダ部品２の形態には特に限定はないが、耐摩耗性や製造性などを考慮すると円柱状とすることが好ましい。
また、ショルダ部品２の端面２ａに開口する孔２ｂの内壁には、溝４ｂに適合した螺旋状の凸部２ｂが設けられている。例えば、左巻の溝４ｂが設けられている場合には左巻の凸部２ｂを設けることができる。例えば、溝４ｂが左ネジの谷の場合には、凸部２ｂは左ネジの山とすることができる。例えば、右巻の溝４ｂが設けられている場合には右巻の凸部２ｂを設けることができる。例えば、溝４ｂが右ネジの谷の場合には、凸部２ｂは右ネジの山とすることができる。

シャンク３は、ショルダ部品２の、孔２ｂ（第１の孔の一例に相当する）が開口する側とは反対側の端部に設けられている。シャンク３とショルダ部品２は、ショルダ部品２の孔２ｂが開口する側とは反対の端部で結合されている。シャンク３は、摩擦攪拌接合装置１００に対するツール１の取り付け部分である。シャンク３は、例えば、円柱状を呈するものとすることができる。

また、図１〜図３においては、円柱状のプローブピン部品４を例示したがこれに限定されるわけではない。
例えば、プローブピン部品４の、溝４ａが設けられた側の端部は、先端に向かうに従い直径が小さくなるようにしてもよい。例えば、プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分（プローブピン）は、円錐台状を呈したものとすることができる。なお、円錐台状とは、包絡線が円錐台状のことである。プローブピン部品４の溝４ａが設けられた部分は、ショルダ部品２の端面２ａから突出し、接合する部材に挿入される。そのため、この部分が円錐台状を呈していれば、ツール１を接合する部材に挿入する際に、ツール１および部材の負荷を軽減することができる。
例えば、回転させたツールを接合する部材へ挿入する過程においては、摩擦熱は十分に発生しておらず、軟化していない硬い部材を変形させることになる。このときプローブピン部品４には大きな力が負荷される。ここで、プローブピン部品４の端部を円錐台形状にして先端の断面積を減少させると、プローブピン部品４への負荷が部材への挿入過程において漸次的に増加するようになりプローブピン部品４の破損を防ぐことができる。

プローブピン部品４、ショルダ部品２、およびシャンク３の材料には特に限定はないが、プローブピン部品４とショルダ部品２は、加工する部材の材料よりも硬い材料を用いる。
プローブピン部品４の材料は、例えば、接合対象がアルミニウムであれば、工具鋼を用いることができる。接合対象が銅の場合には、例えば、タングステン合金を用いることができる。
ショルダ部品２およびシャンク３の材料は、プローブピン部品４の材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

次に、溝４ａの作用について説明する。
プローブピン部品４の、接合する部材に挿入される部分（プローブピン）に螺旋状の溝４ａが設けられていれば、ツール１の回転方向に加えてプローブピンの先端方向にも材料を塑性流動させることができる。この場合、ツール１は、材料がプローブピン先端方向（部材の裏面方向）へ塑性流動する方向に回転する。例えば、左巻の溝４ａが設けられている場合には、ツール１をシャンク３側から見て、時計回りにツール１を回転させる。右巻の溝４ａが設けられている場合には、ツール１をシャンク３側から見て、反時計回りにツール１を回転させる。
塑性流動の際に、材料が部材の裏面方向に流れれば、溝４ａが設けられている部分の挿入深さを浅くすることができる。例えば、接合する部材の厚みの９０％〜９５％の深さに溝４ａが設けられている部分を挿入すれば、プローブピン４の中心軸方向の塑性流動により、厚みの１００％を接合することが可能となる。
例えば、接合する部材へのツール１の挿入深さは、接合中にプローブピン部品４が接合材の裏当てに接触して破損しないよう接合する部材の厚さの９０％〜９５％とする。部材の裏面方向に塑性流動を生じさせることで部材の残りの厚み５％〜１０％でも塑性流動が発生し部材の厚みの１００%を接合することができる。

次に、溝４ｂが設けられた部分についてさらに説明する。
図４は、比較例に係るプローブピン５４の製造加工時の様子を例示するための模式図である。
図４に例示をしたものは、プローブピン５４とショルダ部品２とが一体に形成された場合である。
この様なプローブピン５４の側面に螺旋状の溝を形成する場合には、図４に示すように、工具２００をプローブピン５４の側面に押し当てるようにする。この場合、プローブピン５４の端面２ａからの突出長さ（高さ寸法）Ｈが短くなると、工具２００と端面２ａとが干渉して螺旋状の溝の加工が困難となる。
例えば、一般的に、ツールのプローブピン５４の径とショルダ外周径の比は１：２．５〜１：３程度である。したがって、ショルダ外周からプローブピン５４の側面までの距離はショルダ外周径の約１／３程度となる。
プローブピン５４の径は、接合中の破損を防止するためプローブピン５４の高さの１倍以上とすることが多い。以上のことから、厚みが２．０ｍｍ程度の板用のツールでは、例えば、プローブピン５４の径は３ｍｍ程度、ショルダ径は９ｍｍ程度とされる。ショルダ外周からピン側面までの距離は３ｍｍ程度とされる。このとき、１．７ｍｍ〜１．８ｍｍ程度程度の高さのプローブピン５４の側面への溝加工は、ショルダ外周と工具の干渉により困難である。工具を薄化して加工する手段はあるが、工具が破損し易く、ツールの製造コストが増加してしまう。
そのため、プローブピン５４の突出長さＨが２ｍｍ以下になると、螺旋状の溝の加工は困難である。
その結果、プローブピン５４とショルダ部品２とが一体に形成されていると、外形寸法の小さいプローブピン５４に螺旋状の溝を設けられなくなる。

図５は、比較例に係るプローブピン６４を例示するための模式断面図である。
図５に示すように、プローブピン６４はショルダ部品２から分離可能となっているので、プローブピン６４の端面２ａからの突出長さが短い場合であっても、プローブピン６４の側面に螺旋状の溝を形成することができる。すなわち、プローブピン６４の、端面２ａから突出した部分の側面に螺旋状の溝４ａを設けることができる。
なお、プローブピン６４の、ショルダ部品２の内部に設けられる部分の側面には螺旋状の溝が設けられていない。また、端面２ａに開口し、プローブピン６４が挿入される孔の内壁にも螺旋状の溝が形成されていない。そのため、プローブピン６４の固定は、ボルト２０１により行われる。

ボルト２０１により、プローブピン６４をショルダ部品２に固定すると、摩擦攪拌接合を行った際にボルト２０１が緩む場合がある。ボルト２０１が緩むと、プローブピン６４の端面２ａからの突出長さが変化するおそれがある。プローブピン６４が端面２ａから飛び出した場合には、プローブピン６４の先端と、摩擦撹拌接合装置１００の被接合部材の載置部などとが干渉してプローブピン６４が破損するおそれがある。プローブピン６４が端面２ａから引っ込んだ場合には、接合する部材への挿入深さが短くなる。そのため、接合部分の強度が低くなったり、欠陥が発生したりして、接合部分の品質が悪くなるおそれがある。

これに対して、本実施の形態に係るプローブピン部品４の側面に設けられた螺旋状の溝４ｂには、端面２ａに開口する孔２ｂの内壁に設けられた螺旋状の凸部２ｂが螺合されている。
ここで、回転させたプローブピン部品４を接合する部材に挿入すると、プローブピン部品４には反対方向の回転力が作用する。

前述したように、左巻の溝４ａが設けられている場合には、ツール１をシャンク３側から見て、時計回りにツール１を回転させる。そのため、プローブピン部品４には反時計回りの反力が作用する。左巻の溝４ａが設けられている場合には、右巻の溝４ｂが設けられているので、プローブピン部品４に反時計回りの反力が作用すると、プローブピン部品４はショルダ部品２の内部に向けて押し付けられる。そのため、プローブピン部品４の端面２ａからの突出長さが変化するのを抑制することができる。

また、右巻の溝４ａが設けられている場合には、ツール１をシャンク３側から見て、反時計回りにツール１を回転させる。そのため、プローブピン部品４には時計回りの反力が作用する。右巻の溝４ａが設けられている場合には、左巻の溝４ｂが設けられているので、プローブピン部品４に時計回りの反力が作用すると、プローブピン部品４はショルダ部品２の内部に向けて押し付けられる。そのため、プローブピン部品４の端面２ａからの突出長さが変化するのを抑制することができる。

次に、プローブピン部品４の取り付け方法を例示する。
図２に示すように、プローブピン部品４の、溝４ａが設けられた側の端部には柄部４ｃを設けることができる。プローブピン部品４と柄部４ｃは、一体に形成することができる。柄部４ｃは、柱状を呈し、スパナなどの工具により把持することができるようになっている。そのため、プローブピン部品４の溝４ｂが設けられた側を孔２ｂに取り付ける際には、工具により柄部４ｃを回すことで締め付けを行うことができる。プローブピン部品４をショルダ部品２に取り付けた後、切削加工により柄部４ｃを除去する。この様にして、プローブピン部品４をショルダ部品２に取り付けることができる。

図６（ａ）〜（ｃ）は、他の実施形態に係る摩擦撹拌接合ツール１１を例示するための模式図である。
図６（ａ）は、摩擦撹拌接合ツール１１（以下、単にツール１１と称する）の模式断面図である。
図６（ｂ）は、ショルダ部品２およびシャンク１３の模式断面図である。
図６（ｃ）は、プローブピン部品１４の模式図である。
図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、ツール１１は、ショルダ部品２、シャンク１３、およびプローブピン部品１４を備えている。

ショルダ部品２およびシャンク１３は、一体に形成することができる。
シャンク１３は、前述したシャンク３に孔１３ａ（第２の孔の一例に相当する）を追加したものとすることができる。孔１３ａの一方の端部は、ショルダ部品２に設けられた孔２ｂに連通している。孔１３ａの他方の端部は、シャンク１３の、ショルダ部品２側とは反対側の端面に開口している。

プローブピン部品１４は、前述したプローブピン部品４のショルダ部品側に柄部１４ｄを追加したものとすることができる。プローブピン部品４と柄部１４ｄは、一体に形成することができる。柄部１４ｄの材料は、プローブピン部品４の材料と同じとすることができる。
柄部１４ｄは、柱状を呈したものとすることができる。柄部１４ｄの一方の端部は、プローブピン部品４の、溝４ｂが形成された側の端部に接続されている。

図６（ａ）に示すように、プローブピン部品１４をショルダ部品２に取り付けた際には、柄部１４ｄは孔１３ａの内部を延び、柄部１４ｄの端部が、シャンク１３の、ショルダ部品２側とは反対側の端面から突出するようになっている。
すなわち、柄部１４ｄは、プローブピン部品４の溝４ｂが設けられた側の端部に設けられている。柄部１４ｄは、シャンク１３の孔１３ａが開口する端面から突出している。

柄部１４ｄの端部が突出していれば、スパナなどの工具により把持することができる。そのため、プローブピン部品１４を取り付ける際には締め付けを行い、プローブピン部品１４を取り外す際には締め付けを緩めることができる。すなわち、プローブピン部品１４の着脱が容易となる。

また、柄部１４ｄの突出している端部を、後述する加工部１０３のツールホルダ１０３ｂなどに当接させることができる。そのため、プローブピン部品１４の端面２ａからの突出長さが変化するのを抑制することができる。この場合、プローブピン部品１４を強固に締め付ける必要がないので、プローブピン部品１４のショルダ部品２との締結がさらに容易となる。

本実施の形態に係るツール１、１１とすれば、摩擦攪拌接合を行った際にプローブピン部品４、１４に作用する反力により、プローブピン部品４、１４をショルダ部品２の内部に向けて押し付けることができる。そのため、プローブピン部品４、１４の端面２ａからの突出長さが変化するのを抑制することができる。

（摩擦撹拌接合装置）
次に、摩擦撹拌接合装置１００について例示をする。
図７は、摩擦撹拌接合装置１００を例示するための模式図である。
摩擦撹拌接合装置１００は、部材１５０と部材１５１とを接合する。なお、摩擦撹拌接合装置１００は、突き合わせ接合を行うものに限定されるわけではない。部材の接合形態は適宜変更することができる。
摩擦撹拌接合装置１００は、床面などに設置することができる。
なお、摩擦撹拌接合装置１００の加工部１０３は、６軸垂直多関接ロボットなどのハンドに取り付けることもできる。

図７に示すように、摩擦撹拌接合装置１００には、載置部１０１、保持部１０２、および加工部１０３が設けられている。
載置部１０１は、載置台１０１ａおよび昇降部１０１ｂを有する。
載置台１０１ａには、部材１５０、１５１が載置される。部材１５０、１５１の材料は、摩擦攪拌接合法により塑性流動させることができるものであれば特に限定はない。部材１５０、１５１の材料は、例えば、金属とすることができる。金属は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金、および鉄などとすることができる。
部材１５０、１５１の形態には特に限定はない。例えば、図７に例示をしたような板状の部材１５０、１５１とすることもできるし、ブロック状の部材１５０、１５１とすることもできる。
また、載置台１０１ａは、保持部１０２により保持された部材１５０、１５１を水平方向に移動させることもできる。載置台１０１ａは、例えば、ＸＹテーブルなどとすることもできる。
昇降部１０１ｂは、例えば、加工部１０３と、加工部１０３に取り付けられたツール１（１１）を鉛直方向に移動させる。昇降部１０１ｂは、例えば、サーボモータなどの制御モータ、昇降を行う際のガイド、ボールネジなどの伝動部材などを備えたものとすることができる。
なお、載置台１０１ａが水平方向に移動せず、昇降部１０１ｂが鉛直方向および水平方向に移動するようにしてもよい。

保持部１０２は、部材１５０、１５１を保持する。保持部１０２の構成は、部材１５０、１５１を保持することができるものであれば特に限定はない。例えば、保持部１０２は、サーボモータなどの制御モータや、油圧シリンダなどを備え、機械的に部材１５０、１５１を保持するものとすることができる。保持部１０２は、電磁チャックやバキュウムチャックなどを備えたものであってもよい。

加工部１０３は、加工ヘッド１０３ａ、ツールホルダ１０３ｂ、および回転モータ１０３ｃを有する。
加工ヘッド１０３ａは、昇降部１０１ｂに接続されている。加工ヘッド１０３ａの一端にはツールホルダ１０３ｂが回転可能に設けられ、加工ヘッド１０３ａの他端には回転モータ１０３ｃが取り付けられている。
加工ヘッド１０３ａの内部には回転軸１０３ａ１が設けられている。回転軸１０３ａ１の一端には回転モータ１０３ｃが接続され、回転軸１０３ａ１の他端にはツールホルダ１０３ｂが接続されている。そのため、回転モータ１０３ｃは、回転軸１０３ａ１を介して、ツールホルダ１０３ｂ、ひいてはツールホルダ１０３ｂに取り付けられたツール１（１１）を回転させることができる。
ツールホルダ１０３ｂは、ツール１（１１）のシャンク３（１３）を保持する。ツールホルダ１０３ｂは、例えば、シャンク３（１３）を保持する機械的なチャックなどとすることができる。
回転モータ１０３ｃは、例えば、サーボモータなどの制御モータとすることができる。

摩擦撹拌接合を行う際には、回転モータ１０３ｃによりツール１（１１）を回転させる。また、昇降部１０１ｂにより、回転させたツール１（１１）を部材１５０、１５１に向けて下降させ、プローブピン部品４を部材１５０、１５１の内部に挿入する。そして、載置台１０１ａにより、回転させたツール１（１１）の水平方向における位置を変化させて、ツール１（１１）が、部材１５０と部材１５１との当接部分に沿って移動するようにする。なお、昇降部１０１ｂにより、回転させたツール１（１１）の水平方向および鉛直方向の移動を行う様にしてもよい。
摩擦撹拌接合を終了させる際には、昇降部１０１ｂにより、回転させたツール１（１１）を部材１５０、１５１から引き抜けばよい。

（摩擦撹拌接合方法）
本実施の形態に係る摩擦撹拌接合方法は、前述した摩擦撹拌接合ツール１（１１）を用いた摩擦撹拌接合方法である。
この摩擦撹拌接合方法においては、ツール１（１１）をシャンク３（１３）側から見た場合に、溝４ａの巻き方向とは逆の方向に、ツール１（１１）を回転させる。
例えば、溝４ａの巻き方向が左巻（例えば、左ネジ）の場合には、ツール１（１１）をシャンク３（１３）側から見た場合に、右巻（例えば、時計回り）に回転させる。
例えば、溝４ａの巻き方向が右巻（例えば、右ネジ）の場合には、ツール１（１１）をシャンク３（１３）側から見た場合に、左巻（例えば、反時計回り）に回転させる。
この様にすれば、プローブピン部品４（１４）はショルダ部品２の内部に向けて押し付けられる。そのため、プローブピン部品４（１４）の端面２ａからの突出長さが変化するのを抑制することができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１ 摩擦撹拌接合ツール、２ ショルダ部品、２ａ 端面、３ シャンク、４ プローブピン部品、４ａ 溝、４ｂ 溝、１１ 摩擦撹拌接合ツール、１３ シャンク、１４ プローブピン部品、１４ｄ 柄部、１００ 摩擦撹拌接合装置、１０３ 加工部、１５０ 部材、１５１ 部材

Claims (8)

1. 一方の端部側に設けられた螺旋状の第１の溝と、他方の端部側に設けられた螺旋状で第１の溝と逆巻きの第２の溝と、を有し、柱状を呈するプローブピン部品を備え、
   前記第２の溝に適合する螺旋状の凸部が内壁に設けられた第１の孔を有するショルダ部品を前記第２の溝で締結して成り、前記プローブピン部品の前記第１の溝を設けた部分が前記ショルダ部品の端面から突出している擦攪拌接合ツール。
2. 前記第１の溝は、ネジ溝である請求項１記載の摩擦撹拌接合ツール。
3. 前記第２の溝は、ネジ溝であり、
   前記螺旋状の凸部は、ネジ山である請求項１または２に記載の摩擦撹拌接合ツール。
4. 前記プローブピン部品の、前記第１の溝が設けられた側の形状は、先端に向かうに従い直径が小さくなっている請求項１〜３のいずれか１つに記載の摩擦撹拌接合ツール。
5. 前記プローブピン部品の材料は、前記ショルダ部品の材料とは異なる請求項１〜４のいずれか１つに記載の摩擦撹拌接合ツール。
6. 前記ショルダ部品の、前記第１の孔が開口する側とは反対側の端部に設けられたシャンクをさらに備え、
   前記シャンクは、一方の端部が前記第１の孔と連通し、他方の端部が前記シャンクの前記ショルダ部品側とは反対側の端面に開口する第２の孔を有し、
   前記プローブピン部品は、前記第２の溝が設けられた側の端部に設けられ、前記シャンクの前記第２の孔が開口する端面から突出する柄部をさらに有している請求項１〜５のいずれか１つに記載の摩擦撹拌接合ツール。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の摩擦撹拌接合ツールを回転可能な加工部を備えた摩擦撹拌接合装置。
8. 請求項１〜６のいずれか１つに記載の摩擦撹拌接合ツールを用いた摩擦撹拌接合方法であって、
   前記摩擦撹拌接合ツールをシャンク側から見た場合に、前記第１の溝の巻き方向とは逆の方向に、前記摩擦撹拌接合ツールを回転させる摩擦撹拌接合方法。
   

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