JP3669412B2 - 摩擦攪拌接合用回転ツール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦攪拌接合用回転ツールに関し、特に、上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長手方向に延びるリブ材又はコア材等の連結・補強部材を介して一体に形成した中空材又はハニカムパネル等の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士又は長さ方向端部同士を突き合わせて、長さ方向に延びる突合わせ部又は幅方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の面板の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
（Ａ）正断面図である図３５（ａ）〜（ｃ）に示されるように、上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板７１、７２又は８１、８２を備え、前記上下の面板７１、７２又は８１、８２同士を長さ方向（紙面に垂直な方向）に延びるリブ材７３又はコア材８３等の連結・補強部材を介して一体に形成した中空材７０ａ、７０ｂ又はハニカムパネル８０ａ、８０ｂ等の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板７１、７２又は８１、８２の幅方向の端面同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部７５又は８５を形成し、上下の突合わせ部７５又は８５を摩擦攪拌接合する際に、前記突合わせ部７５又は８５の各々の中空材７０ａ、７０ｂ又はハニカムパネル８０ａ、８０ｂの上下の面板７１、７２又は８１、８２の間に長さ方向に延びる垂直リブ材又は垂直縁材（枠材）等の連結・補強部材がない場合には、従来、例えば以下のような手段が採用されている。即ち、特開平１０−５２７７２号公報やＥＰ０７９７０４３Ａ２号公報に開示され、前記図３５（ａ）又は（ｂ）に示されるように、攪拌ピンＳＰを備えた回転ツールＲＴを用いて、中空材７０ａ、７０ｂ又はハニカムパネル８０ａ、８０ｂの上下の面板７１、７２又は８１、８２の各々の突合わせ部７５又は８５のそれぞれを貫通して、該それぞれの突合わせ部７５又は８５と前記垂直縁材７４、７４又は縁材（枠材）８４、８４の上下両端部の各々を一体として摩擦攪拌接合する方法である。
なお、図３５（ｃ）に示すように、中空材７０ａ、７０ｂの上下の面板７１、７２とリブ材７３とで形成される中空部７６内の前記突合わせ部７５を中心とした位置に、中空部７６の形状・寸法に対応した裏当部材７７を配置し、上下から板部材面板７１、７２の各々の突合わせ部７５を回転ツールＲＴを用いて摩擦攪拌接合した後に、前記裏当金部材７７を撤去する方法もある。
【０００３】
また、
（Ｂ）長さ方向（紙面に平行な方向）の断面図である図３６（ａ）、（ａ）のオ−オ線矢視（幅方向）断面図である（ｂ）に示されるように、上記のような構造をもつ中空材９０ａ、９０ｂからなる一対の被接合部材の、長さ方向の端部同士を突合わせて幅方向に延びる突合わせ部９５を形成し、該突合わせ部９５を摩擦攪拌接合により接合する際に、下記のような手段を採用することが、特開平１０−７６３７５号公報に開示されている。
即ち、突合わせ部９５における上下の面板９１、９２とリブ９３で囲まれた中空部９６内に、両中空材９０ａ、９０ｂに跨がる状態で中子９４を嵌挿し、前記上下の突合わせ部９５の各々に沿って矢印ｔr の方向に摩擦攪拌接合を施し、両中空材９０ａ、９０ｂの上下の面板９１と９２の各々同士、面板９１と９２のそれぞれと中子９４、及び、リブ９３と中子９４とをそれぞれ接合する方法である。
【０００４】
さらに、
（Ｃ）長さ方向断面図である図３７の（ａ）に示されるように、前記のような構造をもつハニカムパネル１００ａ、１００ｂからなる一対の被接合部材の、長さ方向の端部間を摩擦攪拌接合により接合するに際に、両ハニカムパネル１００ａ、１００ｂの長さ方向端部まで、コア材１０３が形成されている場合には、下記のような手段の採用が提案されている。
即ち、両ハニカムパネル１００ａ、１００ｂの長さ方向の端部間に、上下のそれぞれの端部が両ハニカムパネル１００ａ、１００ｂの上部面板１０１の上面１０１ｕｓと下部面板１０２の下面１０２ｂｓの各々より、やや上下に各々突出する接合部材１０４を挟み、該接合部材１０４の幅Ｗ104 より大きな外径ＤRTの回転ツ−ルＲＴを用いて、接合部材１０４の上下両端部から摩擦攪拌接合を施し、前記図３５（ａ）の摩擦攪拌接合後の断面図である（ｂ）に示されるように、上部面板１０１、１０１と接合部材１０４の上端部に跨がる上部接合部ＷＢu と、下部面板１０２、１０２と接合部材１０４の下端部に跨がる下部接合部ＷＢｂとを形成し、接合部材１０４を介して両ハニカムパネル１００ａ、１００ｂの長さ方向端部間を間接的に接合する方法である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来技術（Ａ）〜（Ｃ）には、以下に述べるような問題点がある。
（１）上記（Ａ）の技術においては、垂直縁材７４、７４又は縁材（枠材）８４、８４等の連結・補強部材、あるいは裏当金部材７７を、上記（Ｂ）の技術においては、中子９４を、上記（Ｃ）の技術においては、接合部材１０４を、それぞれの中空材やハニカムパネルの形状・寸法に対応したものを、予め製作し、それぞれの突合わせ部７５、８５、９５やハニカムパネル１００ａ、１００ｂの長さ方向の端部間に配設し、場合によっては仮固定しておく必要がある。従って、垂直縁材７４、７４、縁材（枠材）８４、８４あるいは裏当金部材７７、中子９４や接合部材１０４の製作と配設・仮固定のための工程とコストが増えることになる。
【０００６】
（２）上記従来技術（Ａ）〜（Ｃ）の何れの場合においても、上下二方向からの摩擦攪拌接合が必要であり、摩擦攪拌接合後の上下両面に、回転ツールＲＴの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残り、製品の化粧面としての外観性に劣るため、用途によっては、化粧面となる方の面を研磨して、前記回転ツールＲＴの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットを除去する必要があり、研磨工程が必要となって、研磨コストだけ製品の製造コストが増加する。
【０００７】
（３）上記従来技術（Ａ）〜（Ｃ）の何れの場合においても、上下二方向からの摩擦攪拌接合が必要であり、これを一基の摩擦攪拌接合装置で行う場合、被接合部材の反転作業を含めて、摩擦攪拌接合作業時間の延長と摩擦攪拌接合装置の設備生産性の低下をもたらす。
【０００８】
上記（３）項の問題点を解決する方法として、前記特開平１０−５２７７２号公報には、以下のような方法が開示されている。
即ち、正断面図である図３８に示すように、押出加工法により製作した上下の面板８１、８２、コア材８３とからなるハニカムパネル８０ａ、８０ｂは、上下の面板８１、８２の各々の突合わせ部８５を中心として、縁材８４、８４が予め配設され、固定台ＳＢに配置され、左右及び上下方向から固定治具ＳＴによって固定される。前記縁材８４、８４の部分に、上下方向から回転ツールＲＴに取り付けられた攪拌ピンＳＰを挿入する。回転ツールＲＴはロボットＲＢに取り付けられた駆動モータＤＭによる駆動力で回転しながら接合方向（図の紙面に垂直な方向）に移動し、ハニカムパネル８０ａ、８０ｂを摩擦攪拌接合する。
【０００９】
上記のように上下に設けられた摩擦攪拌接合装置により、上下より同時に摩擦攪拌接合することによって、摩擦攪拌接合作業能率及び設備の生産性は大幅に向上するが、設備コストが略倍増し、経済性に問題がある。
【００１０】
（１）本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長手方向に延びるリブ材又はコア材等の連結・補強部材を介して一体に形成した中空材又はハニカムパネル等のそれぞれからなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合するに際し、
従来のように垂直縁材や枠材を配設することが不要で、
また、設備コストの略倍増を招くことなく、
さらに、下部の面板の裏面には回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、下部面板の裏面を何ら研磨や処理をすることなく製品の化粧面として使用可能であり、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合することが可能な摩擦攪拌接合用回転ツールの提供を第１の課題とする。
【００１１】
（２）本発明は、また、上記従来技術の問題点を解消し、上記のような構造を有する中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向に延びる突合わせ部を形成するか、又は前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合するに際し、
該突合わせ部における上下の面板とリブで囲まれた中空部内に、両中空材に跨がる状態で中子を嵌挿することなく、
又は、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士又は幅方向端部同士の間に接合部材を介在させることなく、
前記上下の面板の各々の長さ方向端部同士又は幅方向端部同士を突き合わせて突合わせ部を形成した場合に、該突合わせ部にリブ材同士又はコア材同士の突合わせ部が形成されて、通常の摩擦攪拌接合用回転ツールでは、前記リブ材やコア材によって物理的に邪魔されて回転ツールの突合わせ部に沿った移動が不可能なため摩擦攪拌接合が不可能な場合でも、前記邪魔になるリブ材やコア材の部分を除去する機能を備え、前記摩擦攪拌接合用回転ツールの突合わせ部に沿った移動を可能とし、
さらに上記の中空材又はハニカムパネルの下部の面板の裏面には、回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、下部面板の裏面を何らの研磨や処理をすることなく、製品の化粧面として使用可能であるように、
上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合することが可能な摩擦攪拌接合用回転ツールの提供を第２の課題とする。
【００１２】
（３）本発明は、又、上記のような上下同時の摩擦攪拌接合において、上部面板の接合部にトンネル状空洞欠陥等の接合部欠陥を発生させることなく、又、摩擦攪拌接合用回転ツールの寿命を大幅に延ばすことができる摩擦攪拌接合用回転ツールの提供を第３の課題とする。
【００１３】
（４）本発明は、さらに、前記従来技術の問題点を解消し、上記第１〜第３の課題の少なくとも一つを達成することが可能な摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、中空材又はハニカムパネル等の上下の面板の各々の肉厚や、上下の面板の間隔が一定範囲内で変化しても、それらの変化に対応して寸法の変更・調整・固定が容易に行え、一種類の回転ツールで、多種類の形状・寸法の中空材又はハニカムパネル等の上下同時の摩擦攪拌接合が可能であって、多種類の形状・寸法の摩擦攪拌接合用回転ツールを準備しておき、その都度取り替える必要のない摩擦攪拌接合用回転ツールの提供を第４の課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記第１の課題を解決するための手段として、
上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールを、
凹面の底面を備えた上部回転体と、
該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
を備えてなるように構成したものである。
【００１５】
本発明は、上記第２の課題を解決するための手段として、
上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向に延びる突合わせ部を形成するか、又は前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールであって、
凹面の底面を備えた上部回転体と、
該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
前記下部回転体の高さ方向の当該中空材の中空部全域にわたり、前記突合わせ部を中心として、少なくとも前記下部回転体の外周面の直径以上の幅範囲内の、前記中空材のリブ又はハニカムパネルのコア材を削除又は破砕するよう、前記下部回転体の外周方向に複数設けられた刃物と、
を備えてなるように構成した。
【００１６】
本発明は、上記第３の課題を解決するために、上記の手段を採用した摩擦攪拌接合用回転ツールを、第１の手段として、
前記上部攪拌ピン部の外径が、前記下部攪拌ピン部の外径以上に、
前記下部回転体の凹面、平面又は凸面の上面の外径が、前記上部回転体の凹面又は平面の底面の外径と略等しく、
前記下部回転体の凹面の底面の外径が、前記上部回転体の凹面又は平面の底面の外径と同等又はそれ以下に、
各々形成されてなるように構成した。
【００１７】
本発明は又、上記の手段を採用した摩擦攪拌接合用回転ツールを、第２の手段として、
前記上部攪拌ピンの外径Ｄusp(mm) が下記式１を満足するように構成した。

ここで、
ｔup：上部面板の突合わせ部の板厚(mm)
Ｈhp：中空材又はハニカムパネルの高さ(mm)
【００１８】
本発明は又、前記第４の課題を解決するための手段として、上記のいずれかの手段を採用した摩擦攪拌接合用回転ツールを、
前記下部回転体の肩を基準高さ位置とした場合に、前記上部回転体の肩の相対的高さ位置と前記下部回転体の上面の相対的高さ位置及び前記下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の少なくとも一つが変更・固定可能に形成された変更・固定構造を備えるように構成した。
【００１９】
本発明は又、前記第２の課題と第４の課題とを同時に解決するための手段として、
前記下部回転体の底面の下端（以後、下部回転体の肩と称する）を基準高さ位置とした場合に、少なくとも該下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造を備え、前記下部回転体の肩から該下部回転体の上面までの高さの変化に対応可能なように、
前記下部回転体の上部の外周面に所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の上面の位置から下方へ伸びる上部刃物と、
前記下部回転体の下部の外周面に、前記上部刃物の取付け位置と位相差を有するように所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の肩の位置より所定の高さだけ上方の位置からさらに上方へ伸びる下部刃物とを、
前記上部刃物の下部と前記下部刃物の上部とが常に上下方向に一部重複するように設けることにより、
全体として前記下部回転体の高さ方向の当該中空材の中空部全域にわたり、前記突合わせ部を中心とした、少なくとも前記下部回転体の外周面の直径以上の幅範囲内の、前記中空材のリブ又はハニカムパネルのコア材を削除又は破砕可能なように形成して構成した。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の実施の形態を、添付の図面と実施例を参照して以下に説明する。
【００２１】
請求項１に係る本発明の実施の形態は、正面図である図１、斜視図である図２に示すように、
平坦な裏当て定盤６４の上面に載置され、上下に所定の間隔Ｈｕｂをおいて平行な一対の面板６１ｕ、６１ｂを備え、前記上下の面板同士を長さ方向（図１の紙面に垂直な方向、図２の矢印ｌの方向）に延びるリブ材６２、６２等の連結・補強部材を介して一体に形成した中空材６０Ａ、６０Ｂの各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板６１ｕ、６１ｂの幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向（図２の矢印ｌの方向）に延びる突合わせ部６３ｕ、６３ｂを形成し、上下の突合わせ部６３ｕ、６３ｂを同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａを、
凹面の底面２ｂｓを備えた上部回転体２と、
該上部回転体２の底面２ｂｓに同心に設けられた上部攪拌ピン部３と、
該上部攪拌ピン３の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面４ｕｓと、凹面の底面４ｂｓとを備えた下部回転体４と、
該下部回転体４の底面４ｂｓに同心に設けられた下部攪拌ピン部５と、
を備えてなるように基本的に構成したものである。
【００２２】
なお、上部回転体２の底面２ｂｓの下端（以後、上部回転体の肩２ｓと称する）と下部回転体４の上面４ｕｓの上端との間隔は、前記上部面板６１ｕの厚みｔup(mm)より略前記上部回転体の肩２ｓの上部面板６１ｕへの押し込み深さの分だけ若干小さく形成されている。
また、下部回転体４の高さＨ4 (mm)、換言すれば下部回転体４の上面４ｕｓの上端から下面４ｂｓの下端（以後、下部回転体の肩４ｓと称する）までの高さは、前記上部面板６１ｕの下面と下部面板６１ｂの上面との間隔Ｈｕｂ(mm)より前記下部回転体の肩４ｓの下部面板６１ｂへの押し込み深さだけ僅かに大きく形成されている。
【００２３】
上記のように構成された本発明の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａを図２の矢印ｒの方向へ回転せしめながら、上部突合わせ部６３ｕと下部突合わせ部６３ｂに沿って図２の矢印ｌの方向に移動することにより、上部突合わせ部６３ｕと下部突合わせ部６３ｂとを同時に能率よく摩擦攪拌接合することができる。
又、摩擦攪拌接合時に回転ツール１Ａを上方から上部面板６１ｕを押圧する力Ｆは、下部回転体４、下部面板６１ｂを介して裏当て定盤６４で担うので、前記突合わせ部に垂直縁材や枠材を配設することが不要である。又、上下に摩擦攪拌接合装置を配設することによる設備コストの略倍増を招くことなく、さらに下部の面板６１ｂの裏面６１ｂｓには、回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、何ら研磨や処理をすることなく、製品の化粧面として使用可能であるという利点がある。
なお、上記の実施の形態は、上下の面板をコア材からなる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルにも同様に適用可能で、上記と同様の作用・効果を奏する。
【００２４】
請求項２に係る本発明の摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態は、正面図である図３（ａ）、該図３（ａ）のα−α線平断面図である図３（ｂ）、正断面斜視図である図４、図４の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂの前進方向（矢印ｗの方向）の前方未接合部位置βーβ線位置における一対の中空部材の突合わせ状態を示すβーβ線矢視断面図である図５、図４の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂの前進方向（矢印ｗの方向）の後方の既接合部位置γ−γ線位置における一対の中空部材の突合わせ接合状態を示すγ−γ線矢視断面図である図６に示すように、
上下に所定の間隔Ｈｕｂをおいて平行な一対の面板６６ｕ、６６ｂを備え、前記上下の面板６５ｕ、６５ｂ同士を長さ方向に延びるリブ材６７、６７からなる連結・補強部材を介して一体に形成した中空材６５Ａと６５Ｂの各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板６６ｕ、６６ｂの長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向（矢印ｗの方向）に延びる突合わせ部６８ｕ、６８ｂを形成し、上下の突合わせ部６８ｕ、６８ｂを同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂを、
凹面の底面２ｂｓを備えた上部回転体２と、
該上部回転体２の底面２ｂｓに同心に設けられた上部攪拌ピン部３と、
該上部攪拌ピン部３の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面４ｕｓと、凹面の底面４ｂｓとを備えた下部回転体４と、
該下部回転体４の底面４ｂｓに同心に設けられた下部攪拌ピン部５と、
前記下部回転体４の高さ方向の略全域にわたり、前記突合わせ部６８ｕ、６８ｂを中心として、少なくとも前記下部回転体４の外周面の直径Ｄ4(mm) 以上の幅範囲内の、前記中空材６５Ａと６５Ｂのリブ６７を削除又は破砕する、前記下部回転体４の外周方向に複数設けられた刃物６と、
を備えてなるように基本的に構成されている。
【００２５】
上記の刃物６は前記下部回転体４の外周面の高さ方向に伸びる刃物保持溝４ｇから略等角度ピッチで複数（例えば、図３では８枚）放射状に外方へ突出した刃物基部６ｂｓと、これら刃物基部６ｂｓの先端部から前記下部回転体４の矢印ｒで示す回転方向の接線と略平行な方向もしくは接線より前記下部回転体の外周面に接近する方向に鍵形に屈曲した刃先部６ｅｇよりなる。
【００２６】
なお、上部回転体の肩２ｓと下部回転体４の上面４ｕｓの上端との間隔は、前記上部面板６６ｕの厚みｔup(mm)より略前記上部回転体の肩２ｓの上部面板６６ｕへの押し込み深さの分だけ若干小さく形成されている。
また、下部回転体４の高さＨ4(mm) 、換言すれば下部回転体４の上面４ｕｓの上端から下部回転体の肩４ｓまでの高さＨ4(mm) は、前記上部面板６１ｕの下面と下部面板６１ｂの上面との間隔Ｈｕｂ(mm)より略前記下部回転体の肩４ｓの下部面板６６ｂへの押し込み深さだけ僅かに大きく形成されている。
【００２７】
上記のように構成された本発明の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂを図の矢印ｒの方向へ回転せしめながら、上部突合わせ部６８ｕと下部突合わせ部６８ｂに沿って中空材６５Ａと６５Ｂの幅方向（図４の矢印ｗの方向）へに移動することにより、前記下部回転体４に装着された複数の刃物６によって、前記下部回転体４の矢印ｗの方向への移動の妨げとなるリブ６７の前記突合わせ部６８ｒの周囲を切削・破砕しながら前記摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂを幅方向（矢印ｗの方向）へ移動せしめることが可能となる。
その結果、図６に示すように、図５に示した一対の中空材６５Ａ、６５Ｂの各々のリブ６７、６７がそれらの突合わせ部６８ｒから刃物６の刃先部６ｅｇの回転半径ずつ前記の刃物６により切除されて、摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂの下部回転体４が支障なく前進し、上下の接合部ＷＢｕ、ＷＢｂが同時に形成される。
【００２８】
上記の作用の結果、中空材６５Ａと６５Ｂの長手方向端部を突き合わせた上部突合わせ部６８ｕと下部突合わせ部６８ｂとを同時に能率よく摩擦攪拌接合することができる。
又、前記突合わせ部における上下の面板６６ｕ、６６ｂとリブ６７で囲まれた中空部内に、両中空材に跨がる状態で中子を嵌挿することなく、また、上記のような構造を有する中空材やハニカムパネルの各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士の間に接合部材を介在させる必要もない。
さらに、下部の面板６６ｂの裏面には、回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、何らの研磨や処理をすることなく、製品の化粧面として使用可能であるという利点がある。
【００２９】
なお、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用回転ツール１Ｂの下部回転体４に装着される刃物６は、前記のような実施の形態に限られず、例えば、刃物基部の先端部を下部回転体４の外周面の接線に略平行に鍵形に屈曲せしめて刃先を形成した複数の帯状刃物を、下部回転体の外周面の上端から下端までらせん状に装着してもよい。
【００３０】
請求項１、請求項３に係る本発明の実施の形態は、前記図１に示されるように、上部攪拌ピン部３の外径Ｄ3(mm) が、前記下部攪拌ピン部５の外径Ｄ5(mm) 以上に、前記下部回転体４の凹面、平面又は凸面の上面４ｕｓの外径Ｄ4us(mm) が、前記上部回転体２の凹面または平面の底面の外径Ｄ2bs と略等しく、前記下部回転体４の凹面又は平面の底面４ｂｓの外径Ｄ4bs(mm) が、前記上部回転体２の凹面又は平面の底面２ｂｓの外径Ｄ2bs(mm) と同等又はそれ以下に、各々形成されてなるように基本的に構成される。
【００３１】
つぎに、請求項４、請求項５に係る本発明の実施の形態を以下に具体的な実施例を参照して説明する。
「実施例１」
「ＪＩＳ Ｈ ４１００」に規定されるアルミニウム合金押出形材６０６１−Ｔ６材で、コの字形状の押出形材の上下の面板同士を突き合わせて、摩擦攪拌接合を行った。図７に示す一対のコの字形押出形材の高さＨｈｐ(mm)を５０mm、１００mm、１５０mmの３水準に、上下面板の板厚ｔp(mm) を１．５mm、３．０mm、６．０mmの３水準に設定した。また上下面板の板厚ｔp (mm)の各々に応じて、図１に示す摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａの下部攪拌ピン部５の外径Ｄ5 (mm)、下部回転体４の凹面の底面４ｂｓの直径Ｄ4bs (mm)、上部攪拌ピン部３の外径Ｄ3(mm) 、上部回転体２の底面２ｂｓの直径Ｄ2bs(mm) のそれぞれを下記表１に示すように選んで、摩擦攪拌接合実験を行い、接合部上端の溝状欠陥や接合部上部のトンネル状空洞欠陥等の接合部欠陥の有無と、回転ツール１Ａの寿命（所定の長さを摩擦攪拌接合した際の変形・破損の有無）を調査し、各々の判定定結果を下記表２、表３に示す記号で表示し、前記のコの字形押出形材の高さＨｈｐ(mm)のそれぞれについて、下記表４〜表６の各々に示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【表２】

【００３４】
【表３】

【００３５】
【表４】

【００３６】
【表５】

【００３７】
【表６】

【００３８】
上記表４〜表６から下記のことがいえる。
（１）摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａの上部攪拌ピン部の直径Ｄ3(mm) が、前記式１を満たす場合は、前記のような接合部欠陥を生じることなく上部面板を問題なく接合できるとともに、上部攪拌ピン部の寿命も長い。
（２）摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａの上部攪拌ピン部の直径Ｄ3(mm) が、下記式１の下限より小さい場合は、接合部欠陥は生じないが、上部攪拌ピン部の寿命が短く実用的ではない。

ここで、
ｔup：上部面板の突合わせ部の板厚(mm)
Ｈhp：中空材又はハニカムパネルの高さ(mm)
（３）摩擦攪拌接合用回転ツール１Ａの上部攪拌ピン部の直径Ｄ3(mm) が、上記式１の上限より大きい場合は、上部攪拌ピン部の寿命が非常に長いが、塑性流動化（可塑化）固相で直径の大きな攪拌ピンの移動後の空間を満足に埋める能力が不足して、接合部上部の溝状欠陥やトンネル状空洞欠陥等の接合部欠陥が発生する。
【００３９】
請求項６、請求項７に係る本発明の実施の形態は、図１に付した記号を用いて説明すると、前記下部回転体４の底面４ｂｓの下端即ち下部回転体の肩４ｓを基準高さ位置ＳＶＰとした場合に、前記上部回転体２の底面２ｂｓの下端即ち上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sと前記下部回転体４の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us 及び前記下部攪拌ピン部５の下端の相対的高さ位置Ｐ5bのうちの少なくとも一つを変更・固定自在に形成される変更・固定構造を備えて、基本的に構成される。
【００４０】
以下に、添付の図面を参照しつつ、請求項６、請求項７に係る本発明の実施の形態を、Ａ．上部回転体の肩２ｓの相対的な高さ位置Ｐ2sの変更・固定構造Ｂ．下部回転体４の上面４ｕｓの相対的な高さ位置Ｐ4us の変更・固定構造Ｃ．下部攪拌ピン部の下端５ｂの相対的な高さ位置Ｐ5bの変更・固定構造Ｄ．上部回転体の肩２ｓの相対的な高さ位置Ｐ2sの変更・固定構造、兼、下部回転体４の上面４ｕｓの相対的な高さ位置Ｐ4us の変更・固定構造Ｅ．上部回転体２の肩２ｓの相対的な高さ位置Ｐ2sおよび下部回転体４の上面４ｕｓの相対的な高さ位置Ｐ4us の変更・固定構造、兼、下部攪拌ピン部の下端５ｂの相対的な高さ位置Ｐ5bの変更・固定構造をそれぞれ備える摩擦攪拌接合用回転ツールに分けて、具体的な実施の形態の構成とその作用について説明する。
【００４１】
Ａ．上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造を備える摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態
図１で付した符号を用いて説明すると、中空形材やハニカムパネルの上面板の板厚ｔup(mm)の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を変化させることが可能な摩擦攪拌接合用回転ツール１の摩擦攪拌接合用回転ツール1 の実施の形態について以下に説明する。
【００４２】
Ａ−１．第１の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図８（ａ）、（ａ）のＡ−Ａ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＢ−Ｂ線矢視平断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の外径Ｄ3 よりも僅かに大きな内径で、前記上部回転体２の底面２ｂｓから上方へ所定の高さに穿設され、少なくとも上部に回転ツールの回転方向とは逆方向が締め込み方向である雌ネジ部２ｈｓｃを設けた上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈを備える上部回転体２と、
前記下部回転体４の上面４ｕｓから同心に所定の高さだけ上方へ突出し、上部に前記上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈの前記雌ネジ部２ｈｓｃに螺合する雄ネジ部３ｓｃを備えた上部攪拌ピン部３と、
螺合した前記上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈの雌ネジ部２ｈｓｃと前記上部攪拌ピン部３の雄ネジ部３ｓｃとの間の緩み防止手段として、前記上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈの螺挿された前記上部攪拌ピン部３の上端面より上方に配設されたコイルスプリング２ｓｐを備えて、基本的に構成されている。
【００４３】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記上部回転体２に対して前記下部回転体４を相対的に正・逆回転させることにより、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。
又、前記コイルスプリング２ｓｐが前記上部攪拌ピン部３を常に下方へ付勢しているため、又、上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈの上部雌ネジ部２ｈｓと前記上部攪拌ピン部の上部の雄ネジ部３ｓのネジが、回転ツール１の回転方向とは逆方向が締め込み方向であるように刻設しておけば、摩擦攪拌接合中の螺合した前記上部攪拌ピン螺挿用孔２ｈの雌ネジ部２ｈｓｃと前記上部攪拌ピン部３の雄ネジ部３ｓｃとの間の緩みが効果的に防止される。
さらに、上記のネジのピッチをネジの強度や刻設の精度の観点からみて可能な限り小さくし、又ネジの傾斜角を可能な限り小さくすることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sの上下方向への変更を極めて精度よく行うことができる。
上記の作用の総合的な結果として、本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの上面板の板厚ｔup(mm)の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を非常に精度よく変化させることが可能であり、又、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。
【００４４】
Ａ−２．第２の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図９（ａ）、（ａ）のＣ−Ｃ線矢視平断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の外径Ｄ3 よりも僅かに大きな内径で、前記上部回転体の底面２ｂｓから同心に上方へ所定の高さに穿設された上部攪拌ピン挿入用孔２ｈを備える上部回転体２と、
前記下部回転体４の上面４ｕｓから同心に所定の高さだけ上方へ突出し、前記上部回転体２の前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈにその上部が挿入された上部攪拌ピン部３と、
前記上部回転体２の前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの側方の外周面から上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの内面までに貫通するネジ孔２ｂｈと、
該ネジ孔２ｂｈに螺挿され先端が前記上部攪拌ピン部３の上部の外周面に当接して、該上部攪拌ピン部３と前記上部回転体２との間の相対的回転及び相対的上下摺動を防止するボルト２ｓｂと、該ボルト２ｓｂの緩み防止用手段としてのナット又はスプリングワッシャー２ｓｎと、を備えて基本的に構成されている。
【００４５】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、前記ボルト２ｓｂを緩めてから、前記上部回転体２に対して前記下部回転体４を相対的に上下方向にシフトさせることにより、前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈとこの孔に上部を挿入された上部攪拌ピン部３の上部とを、相対的に上下方向に摺動させ、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。
又、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sの変更後に、前記ボルト２ｓｂを締め込み、該ボルト２ｓｂの先端を、前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈに挿入された上部攪拌ピン部３の上部の外周面に当接させ、上部攪拌ピン部３の上部の外周面を前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの内周に押し付けることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置を固定できるとともに、上部攪拌ピン部３と前記上部回転体２の相対的回転を防止できる。
【００４６】
Ａ−３．第３の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図１０（ａ）、（ａ）のＤ−Ｄ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＥ−Ｅ線矢視平断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の外径Ｄ3(mm) より僅かに大きな内径で、前記上部回転体の底面２ｂｓから同心に上方へ所定の高さに穿設された下部孔２ｈｂと、該下部孔２ｈｂの上端から同心に上方に穿設された前記下部孔２ｈｂの直径以下の円に内接する断面多角形の上部孔２ｈｕとからなる上部攪拌ピン部挿入用孔２ｈを、備える上部回転体２と、
前記下部回転体４の上面４ｕｓから同心に所定の高さだけ上方へ突出し、前記上部回転体２の前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈに挿入され上部に前記断面多角形の上部孔２ｈｕに挿入される多角柱部３ｓｑを備えた上部攪拌ピン部３と、
前記上部回転体２の前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの側方の外周面から上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの内面までに貫通するネジ孔２ｂｈと、
該ネジ孔２ｂｈに螺挿され先端が前記上部攪拌ピン部３の外周面に当接して、該上部攪拌ピン部３と前記上部回転体２との間の相対的上下摺動を防止するボルト２ｓｂと、を備えて基本的に構成されている。
【００４７】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記ボルト２ｓｂを緩めてから、前記上部回転体２に対して前記下部回転体４を相対的に上下方向にシフトさせることにより、前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈとこの孔に上部を挿入された上部攪拌ピン部３の上部とを、相対的に上下方向に摺動させ、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。
また、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sの変更後に、前記ボルト２ｓｂを締め込み、該ボルト２ｓｂの先端を前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈに挿入された上部攪拌ピン部３の上部の外周面に当接させ、上部攪拌ピン部３の上部の外周面を前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの内周に押し付けることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを固定できるとともに、上部攪拌ピン部３と前記上部回転体２の相対的回転を防止できる。
さらに、前記上部攪拌ピン挿入用孔２ｈの上部の前記断面多角形の上部孔２ｈｕに上部攪拌ピン部３の上部の多角柱部３ｓｑが嵌合しているため、上部攪拌ピン部３と前記上部回転体２の相対的回転を完全に防止できる。
【００４８】
Ａ−４．第４の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図１１（ａ）、（ａ）のＦ−Ｆ線矢視平断面図である（ｂ）、及び（ａ）のＧ−Ｇ線矢視平断面図である（ｃ）に示されるように、
前記上部回転体２の外径よりも小さな外径で、少なくとも下部に回転ツールの回転方向とは逆方向が締め込み方向である雄ネジ部６ｓを備え、前記上部攪拌ピン部３が下端面に同心に連結された中心円柱体６と、
該中心円柱体６の雄ネジ部６ｓに螺合するネジ孔７ｓを有する円筒部７と、
該円筒部７の下端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔８ｈを備え、その下面が前記上部回転体の底面２ｂｓとされる環状体部８と、
螺合した前記中心円柱体６の雄ネジ部６ｓｃと前記円筒部７のネジ孔７ｓｈとの間の緩み防止手段としてのナット６ｓｎと、からなる上部回転体２を備えて、基本的に構成される。
【００４９】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記ナット６ｓｎを緩めて前記中心円柱体６の雄ネジ部６ｓｃの上部へ退避させた後に、前記円筒部７を中心円柱体６に対して相対的に正・逆回転させて、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。その後、前記ナット６ｓｎを下方へ移動するように締め込んで、該ナット６ｓｎにより、前記円筒部７の上端面を下方に押圧し、螺合した前記中心円柱体６の雄ネジ部６ｓｃと前記円筒部７のネジ孔７ｓｈとの間の緩みを防止することができる。
又、前記中心円柱体６の下部の雄ネジ部６ｓｃのネジと、これに螺合する前記円筒部７のネジ孔７ｓｈのネジが、回転ツール１の回転方向とは逆方向が締め込み方向であるように刻設しておけば、螺合した前記中心円柱体６の雄ネジ部６ｓと前記円筒部７のネジ孔７ｓとの間の緩みをさらに効果的に防止することができる。
さらに、上記のネジのピッチをネジの強度や刻設の精度の観点からみて可能な限り小さくし、ネジの傾斜角を可能な限り小さくすることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sの上下方向への変更を極めて精度よく行うことができる。
上記の作用の総合的な結果として、本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの上面板の板厚ｔp(mm) の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を非常に精度よく変化させることが可能であるとともに、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。
【００５０】
Ａ−５．第５の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図１２（ａ）、（ａ）のＨ−Ｈ線矢視平断面図である（ｂ）、及び（ａ）のＩ−Ｉ線矢視平断面図である（ｃ）に示されるように、
前記上部回転体２の外径よりも小さな直径の円に内接する多角形断面を備え、前記上部攪拌ピン部が下端面に同心に連結された中心多角柱体９と、
該中心多角柱体９の挿入される中心多角形孔１０ｈを有する外筒部１０と、
該外筒部１０の下端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔８ｈを備え、その下面が前記上部回転体の底面とされる環状体部８と、
前記外筒部１０の外周面から前記中心多角形孔１０ｈの内面まで貫通するネジ孔１０ｂｈと、
該ネジ孔１０ｂｈに螺挿され先端が前記中心多角柱体９の外周面に当接して該中心多角柱体９と前記外筒部１０との間の相対的上下摺動を防止するボルト１０ｓｂと、を備えて基本的に構成される。
【００５１】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記ボルト１０ｓｂを緩めて、前記中心多角柱体９と前記外筒部１０及び環状体８を上下方向へ相対的に摺動させることにより、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。
その後、前記ボルト１０ｓｂを締め込んで、該ボルト１０ｓｂの先端を前記中心多角柱体９の外周面に当接させ、該外周面を前記外筒部１０の中心多角形孔１０ｈの内周面の一部に押し付けることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置を固定できる。
さらに、前記外筒部１０の中心多角形孔１０ｈに前記中心多角柱体９が嵌合しているため、前記外筒部１０及び環状体８と前記多角柱体９との間の相対的回転を強固に防止できる。
【００５２】
Ａ−６．第６の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、立断面図である図１３（ａ）、（ａ）のＪ−Ｊ線矢視平断面図である（ｂ）、及び（ａ）のＫ−Ｋ線矢視平断面図である（ｃ）に示されるように、
前記上部回転体２の外径よりも小さな直径を有し、その外周面に１乃至複数のスプライン１１ｓｐを備えるとともに、前記上部攪拌ピン部３が下端面に同心に連結された中心円柱体１１と、該中心円柱体１１の挿入される中心円形孔１２ｈを有し、該中心円形孔１２ｈの内周面に前記スプライン１１ｓｐの各々と係合する１乃至複数のスプライン溝１２ｈｇを備えた円筒部１２と、
該円筒部１２の下端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔８ｈを備え、その下面が前記上部回転体の底面２ｂｓとされる環状体部８と、
前記円筒部１２の外周面から前記中心円形孔１２ｈの内面まで貫通するネジ孔１２ｂｈと、
該ネジ孔１２ｂｈに螺挿され先端が前記中心円柱体１１の外周面に当接して該中心円柱体１１と前記円筒部１２との間の上下摺動を防止するボルト１２ｓｂと、を備えて基本的に構成される。
【００５３】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記ボルト１２ｓｂを緩めて、前記中心円柱体１１と前記円筒部１２び環状体８を上下方向へ相対的に摺動させることにより、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを上下方向に変更することができる。
その後、前記ボルト１２ｓｂを締め込んで、該ボルト１２ｓｂの先端を前記中心多角柱体９の外周面に当接させ、該外周面を前記外筒部１０の中心円形孔１２ｈの内周面の一部に押し付けることにより、前記上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sを固定できる。
さらに、前記円筒部１２の中心円形孔１２h の内周面の１乃至複数のスプライン溝１２ｈｇに前記中心円柱体１１の外周面の１乃至複数のスプライン１１ｓｐの各々が係合しているため、前記円筒部１２及び環状体部８と前記中心円柱体１１との間の相対的回転を完全に防止できる。
【００５４】
Ａ−７．第７、第８の実施の形態
本二つの実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、
立断面図である図１４（ａ）、（ａ）のＬ−Ｌ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＭ−Ｍ線矢視平断面図である（ｃ）、及び（ａ）のＮ−Ｎ線矢視平断面図である（ｄ）と、
立断面図である図１５（ａ）、（ａ）のＯ−Ｏ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＰ−Ｐ線矢視平断面図である（ｃ）、及び（ａ）のＱ−Ｑ線矢視平断面図である（ｄ）と、
にそれぞれ示されるように、
前記上部回転体２の外径よりも小さな外径を有する断面円形状か又は小さな外径の円に内接する多角形断面形状を備え、前記上部攪拌ピン部３が下端面に同心に連結された中心回転軸体１３と、
該中心回転軸体１３の下部外周面に沿って上下方向摺動自在に、かつ、該中心回転軸体１３との間の相対回転不可能に外嵌された外筒部１４と、
該外筒部１４の下端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔８ｈを備え、その下面が前記上部回転体の底面２ｂｓを形成する環状体部８と、
前記中心軸体１３に外嵌された前記外筒部１４の上端面より上方の中心回転軸体１３の外周面に外嵌固定、又は、上下位置調節自在に外嵌固定され、前記外筒部１４の外径と略等しい外径を有するストッパ１５と、
前記外筒部１４の上端面と前記ストッパ１５の下端面との間の前記中心回転軸体１３の周囲に配設され、前記外筒部１３を常時下方に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング１６と、を備えて基本的に構成される。
【００５５】
第７の実施の形態においては、さらに具体的には、前記図１４に示されるように、
前記中心回転軸体１３の下部外周面に１乃至複数のスプライン１３ｓｐが設けられ、前記外筒部１４の内周面に前記スプライン１３ｓｐに係合するスプライン溝１４ｓｐｇを設けるとともに、
前記中心回転軸体１３の上部１３ｕの外周面に雄ネジ部１３ｓｃが刻設され、前記ストッパ１５に該雄ネジ部１３ｓｃに螺合する雌ネジ１５ｓｃが刻設されている。
【００５６】
第８の実施の形態においては、さらに具体的には、前記図１５に示されるように、
前記中心回転軸体１３が多角柱体であり、前記外筒部１４は該多角柱体に外接する多角形中心孔断面１３ｈを備えており、
前記ストッパ１５は前記多角柱体に外接する多角形断面中心孔１５ｈを備えており、該ストッパ１５の外周面から中心孔内面に貫通するネジ孔１５ｂｎが設けられるとともに、
該ネジ孔１５ｂｎに螺挿され前記多角柱体の外周面に先端が当接して該多角柱体に前記ストッパ１５を固定するボルト１５ｓｂと、該ボルト１５ｓｂの緩み止めナット１５ｓｎを備えている。
【００５７】
上記のように構成された第７の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記中心軸体１３と外筒部１４がスプライン１３ｓｐとスプライン溝１４ｓｐｇとの係合により相対的上下摺動自在に、かつ、相対的回転不可能に保持されている。
また、上部面板ＵＰを上部回転体２の底面２ｂｓと下部回転体４の上面４ｕｓで挟んだとき、前記コイルスプリング１６により、前記外筒部１４とその下端に一体をなすよう形成された環状体部８とが常に下方へ付勢されているので、前記上面板ＵＰの板厚ｔup(mm)に応じて、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置が自動的に調節される。
また、前記中心回転軸体１３の上部１３ｕの外周面に雄ネジ部１３ｓｃに螺合したストッパ１５を中心回転軸体１３に対して、相対的に正逆回転させることにより、その位置を上下方向に移動させることができ、上部面板ＰＵの板厚ｔup(mm)やその他摩擦攪拌接合時の設定条件に応じて、前記付勢手段としてのコイルスプリング１６の付勢力を自由に変えることができ、安定した摩擦攪拌接合が可能になる。
【００５８】
上記のように構成された第８の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記中心軸体１３が多角柱体であり、前記外筒部１４は該多角柱体に外接する多角形断面中心孔１４ｈを備えているので、両者は相対的上下摺動自在に、かつ、相対的回転不可能に嵌合している。
また、上部面板ＵＰを上部回転体２の底面２ｂｓと下部回転体４の上面４ｕｓで挟んだとき、前記コイルスプリング１６により、前記外筒部１４とその下端に一体をなすように形成された環状体部８とが、常に下方へ付勢されているので、前記上面板ＵＰの板厚ｔup(mm)に応じて、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sが自動的に調節される。
また、前記ストッパ１５を中心軸体１３に固定しているボルト１５ｓｂを緩めてストッパ１５を上下方向に移動し、目的の位置でボルト１５ｓｂを再度締め込んでストッパ１５を固定することによって、上部面板ＰＵの板厚ｔup(mm)やその他摩擦攪拌接合時の設定条件に応じて、前記付勢手段としてのコイルスプリング１６の付勢力を自由に変えることができ、安定した摩擦攪拌接合が可能になる。
【００５９】
Ａ−８．第９〜第１１の実施の形態
本三つの実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、
立断面図である図１６（ａ）、（ａ）のＲ−Ｒ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＳ−Ｓ線矢視平断面図である（ｃ）と、
立断面図である図１７（ａ）、（ａ）のＴ−Ｔ線矢視平断面図である（ｂ）、（ａ）のＵ−Ｕ線矢視平断面図である（ｃ）と、
立断面図である図１８（ａ）、（ａ）のＶ−Ｖ線矢視平断面図である（ｂ）と、の各々のグル−プに示されるように、
上部回転体２の底面２ｂｓの外径Ｄ2bs と略同じ外径の上部回転軸１７と、
該上部回転軸１７の下端面１７ｂｓと前記下部回転体４の上面４ｕｓとの間を同心に連結する上部攪拌ピン部３と、
該上部攪拌ピン部３の上部３ｕの外周に上下方向摺動自在に、かつ、相対的回転不可能に外嵌され、その下面が前記上部回転体２の底面２ｂｓとされるとともに、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔１８ｈを備えた環状体１８と、
前記上部回転軸体１７の下端面１７ｂｓと前記環状体部１８の上端面との間の前記上部攪拌ピン部３の周囲に配設され、前記環状体１８を常時下方に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング１６と、を備えて基本的に構成される。
【００６０】
第９の実施の形態においては、さらに具体的には、前記図１６に示されるように、
前記環状体１８の上端面の外周部面に複数のガイドバー１９が上方へ伸びるように設けられ、前記上部回転軸体１７の下部外周面には、前記複数のガイドバー１９の各々と係合するガイド溝１７ｇが設けられている。
【００６１】
第１０の実施の形態においては、さらに具体的には、前記図１７に示されるように、
前記上部攪拌ピン部３ｕの上部外周面に１乃至複数のスプライン１８ｓｐが設けられるとともに、前記環状体１８の中心孔１８ｈの上部の内周面に前記スプライン１８ｓｐの各々が係合する１乃至複数のスプライン溝１８ｓｐｇが設けられている。
【００６２】
第１１の実施の形態においては、さらに具体的には、前記図１８に示されるように、
前記上部攪拌ピン部３ｕの上部が多角形柱とされ、前記環状体１８の中心孔１８ｈが上記多角形柱の断面よりも僅かに大きな寸法の相似多角形断面をもつように形成されている。
なお、上記の断面多角形は、摩擦攪拌接合時の回転する上部攪拌ピン部３に対する上部面板ＵＰからの抵抗が過大にならないように、また、塑性流動化（可塑化）した固相金属の上部攪拌ピン部での流動を円滑に保つために、六角形以上、好ましくは八角形以上で十二角形程度までの多角形であればよい。
【００６３】
上記のように構成された第９〜第１１の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、
前記第９の実施の形態の場合は、前記環状体１８の上端面の外周部に設けられた複数のガイドバー１９の各々と、前記上部回転軸１７の下部外周面に設けられた複数のガイド溝の各々との係合により、
前記第１０の実施の形態の場合は、上部攪拌ピン部３の上部３ｕの外周面の１乃至複数のスプライン３ｕｓｐの各々と、前記環状体１８の中心孔１８ｈの上部内周面の１乃至複数のスプライン溝１８ｓｐｇの各々との係合により、
前記第１１の実施の形態の場合は、多角形柱に形成された上部攪拌ピン部３の上部３ｕと、多角形孔に形成された前記環状体１８の中心孔１８ｈとの嵌合により、
それぞれの上部攪拌ピン部３とそれぞれの環状体部１８との間は、相対的上下摺動自在に、かつ、相対的回転不可能になっている。
又、上記のうちの何れの場合にも、上部面板ＵＰを上部回転体２の底面２ｂｓと下部回転体４の上面４ｕｓで挟んだとき、前記コイルスプリング１６により、前記環状体１８が常に下方へ付勢されているので、前記上部面板ＵＰの板厚ｔup(mm)に応じて上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sが自動的に調節される。
【００６４】
以上、請求項６、請求項７に係る本発明の摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態のうち、上部回転体の肩の相対的な高さ位置の変更・固定構造を備える摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態について説明したが、上記の実施の形態以外にも種々の変形例が考えられる。例えば、前記図８〜図１０の各々を参照して、Ａ−１項〜Ａ−３項において説明した第１〜第３の実施の形態における各々の上部攪拌ピン部３を、上部回転体２の底面２ｓｂから同心に下方へ所定の高さだけ突出するように固定し、下部回転体４側に、その上面から所定の深さに前記上部攪拌ピン部挿入用孔を穿設するようにし、各々の上部攪拌ピン部３の形状、各々の上部攪拌ピン挿入用孔の形状、各々の上部攪拌ピン挿入用孔に挿入された各々の上部攪拌ピン部３の上下方向の位置の変更・固定のための構造と、上部攪拌ピン部３と下部回転体４との相対的回転防止のための構造を、前記第１〜第３の実施の形態の各々と同じように形成してもよい。
【００６５】
上記の各々の実施の形態の作用の総合的な効果として、該実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの上面板の板厚ｔp(mm) の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を精度よく変化させることが可能であるとともに、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。その結果、それぞれの上面板の板厚に対応した摩擦攪拌接合用回転ツールを多種類用意し、その都度取り替える必要がなくなる。
【００６６】
Ｂ．下部回転体の上面の相対的な高さ位置の変更・固定構造を備える摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態
図１で付した符号を用いて説明すると、中空形材やハニカムパネルの上部面板の下面と下部面板の上面との間の間隔Ｈｕb(mm)の変化に対応して、下部回転体の上面４ｕｓと下部回転体の肩４ｓとの間の間隔を変化させることが可能な摩擦攪拌接合用回転ツール１の実施の形態について以下に説明する。
【００６７】
Ｂ−１．第１の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、下部回転体の上面の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、
立断面図である図１９（ａ）、（ａ）のイ−イ線矢視平断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下端に同心に固定され、前記上部回転体２の底面２ｂｓの外径に略等しい外径の上面４ｕｓを有し、少なくとも下部に雄ネジ部４ｕｓｃが刻設された上部円柱体４ｕと、
所定の直径の底面４ｂｓに同心に前記下部攪拌ピン部５を固定し、少なくとも上部に雄ネジ部４ｂｓｃが刻設された下部円柱体４ｂと、
前記上部円柱体４ｕの下端面と前記下部円柱体４ｂの上端面との間隔を所定の範囲内で調節可能なように、前記上部円柱体４ｕと前記下部円柱体４ｌの各々の外周部に刻設された前記雄ネジ部４ｕｓｃ、４ｂｓｃの各々に上部と下部の各々の雌ネジ部１９ｓｃが螺合し、前記上部円柱体４ｕと前記下部円柱体４ｂとを連結する連結用円筒部１９と、
螺合した前記連結用円筒部１９の雌ネジ部１９ｓｃと前記上部円柱体４ｕ及び前記下部円柱体４ｂのそれぞれの雄ネジ部４ｕｓｃと４ｂｓｃとの間の緩み防止手段として、前記上部円柱体４ｕの下端面と前記下部円柱体４ｂの上端面の両面の間の、前記連結用円筒部１９の内部に配設され、常に前記両面を上下方向に離隔させる方向に付勢するコイルスプリング２０と、を備えて基本的に構成される。
【００６８】
なお、上記の上部円柱体４ｕ、下部円柱体４ｂ、連結用円筒部１９のそれぞれのネジ部は、摩擦攪拌接合用回転ツールの回転方向とは反対方向が締め込み方向となるように刻設した方が、摩擦攪拌接合中のネジ螺合部の緩み防止のために望ましい。
【００６９】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、上記の上部円柱体４ｕ及び／又は下部円柱体４ｂと連結用円筒部１９とを、相対的に正・逆回転させることによって、前記上部円柱体４ｕの下端面と前記下部円柱体４ｂの上端面との間隔を所定の範囲内で調節し、下部回転体４の上端面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us を変化させることが可能である。
また、上記のコイルスプリング２０により前記上部円柱体４ｕの下端面と前記下部円柱体４ｂの上端面の両面の間が常に上下方向に離隔するように付勢されているので、螺合した前記連結用円筒部１９の雌ネジ部１９ｓｃと前記上部円柱体４ｕ及び前記下部円柱体４ｂの各々の雄ネジ部４ｕｓｃと４ｂｓｃとの間のネジ山の間の「がた」（空隙）が無くなって上記のネジ部同士の間の緩みを防止でき、その結果下部回転体４の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ2sが所定の位置に確実に固定される。
【００７０】
Ｂ−２．第２の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、下部回転体の上面の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、
立断面図である図２０（ａ）、（ａ）のロ−ロ線矢視平断面図である（ｂ）、及び（ａ）のハ−ハ線矢視平断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下端に同心に固定され、前記上部回転体２の底面２ｂｓの直径に略等しい上面４ｕｓを有する上部円柱体４ｕと、
所定の外径の底面４ｂｓに同心に前記下部攪拌ピン部５を固定した下部円柱体４ｂと、
前記上部円柱体４ｕの下端面と前記下部円柱体４ｂの上端面との間隔を所定の範囲内で調節可能なように、前記上部円柱体４ｕの小径の下部４ｕｂの外周面に刻設された雄ネジ部４ｕｓｃと、
前記下部円柱体４ｂの上端面外周部に一体をなすように結合され上方へ伸びる連結用円筒部２１と、
該連結用円筒部２１の内周面に刻設され、前記雄ネジ部４ｕｓｃに螺合するネジ孔２１ｓｈと、
螺合した前記上部円柱体４ｕの小径の下部４ｕｂの外周面に刻設された雄ネジ部４ｕｓｃと、前記連結用円筒部２１の内面のネジ孔２１ｓｈとの間の緩み防止手段としての、上部円柱体４ｕの小径の下部４ｕｂの雄ネジ部４ｕｓｃの前記円筒部２１の上端面より上に螺嵌され、前記円筒部２１の上端面を常時下方に押し付けるよう、前記雄ネジ部４ｕｓｃと螺合するネジ孔２２ｓｈを備えたストッパ２２と、を備えて基本的に構成される。
【００７１】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、上記のストッパ２２を緩めて上部円柱体４の小径の下部４ｕｂの上方へ退避させておき、上部円柱体４ｕと下部円柱体４ｂ及び連結用円筒部２１とを相対的に回転させることにより、下部回転体の肩４ｓを基準の高さ位置ＳＶＰとした場合の下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us を変化させることができる。
その後前記ストッパ２２を締め込んで、その下端を前記連結用円筒部２１の上端面に強く押し付けるによって、前記下部回転体４の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us を固定することができる。
【００７２】
Ｂ−３．第３の実施の形態
本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、下部回転体の上面の相対的な高さ位置の変更・固定構造が、
立断面図である図２１（ａ）、（ａ）のニ−ニ線矢視平断面図である（ｂ）、及び（ａ）のホ−ホ線矢視平断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下端に同心に固定され、前記上部回転体の底面２ｂｓの外径に略等しい外径の上面４ｕｓを有し、下部に中心ネジ孔２３ｕｈを備えた上部カップ状体２３ｕと、
所定の外径の底面４ｂｓに同心に前記下部攪拌ピン部５を形成し上部に中心ネジ孔２３ｂｈを備えた下部カップ状体２３ｂと、
前記上部カップ状体２３ｕの下端面と前記下部カップ状体２３ｂの上端面との間隔を一定の範囲内で調節可能なように、前記上部カップ状体２３ｕの中心ネジ孔２３ｕｈに上部を、前記下部カップ状体２３ｂの中心ネジ孔２３ｂｈに下部を各々螺挿される、少なくとも上部と下部に雄ネジ部２４ｓｃを備えた連結用ボルト２４と、
前記上下のカップ状体２３ｕ、２３ｂの中心ネジ孔２３ｕｈ、２３ｂｈの各々と前記連結用ボルト２４の雄ネジ部２４ｓｃとの間の緩み防止手段としての、雌ネジ２５ｕｓｃ、２５ｂｓｃを各々備え、前記連結用ボルト２４の上下の雄ネジ部２４ｓｃ、２４ｓｃの各々に螺合する上下の緩み止めナット２５ｕ、２５ｂと、を備えて基本的に構成される。
【００７３】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、上記の上下の緩み止めナット２５ｕ及び／又は２５ｂを緩めて、各々、上方、下方に退避させておき、前記連結用ボルト２４と上部カップ状体２３ｕ及び／又は下部カップ状体２３ｂとの間を相対回転させて、これらの位置を上下方向に変化させることができる。
その後、上記の上下の緩み止めナット２５ｕ及び／又は２５ｂを締め込んで、前記上部カップ状体２３ｕ及び／又は下部カップ状体２３ｂの位置を固定できるとともに、前記連結用ボルト２４と前記上部カップ状体２３ｕ及び／又は下部カップ状体２３ｂとの相対回転も防止することができる。
【００７４】
上記のように構成された第１〜第３の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツールのそれぞれのネジ部は、摩擦攪拌接合用回転ツールの回転方向とは反対方向が締め込み方向となるように刻設した方が、摩擦攪拌接合中のネジ螺合部の緩み防止のために望ましい。
【００７５】
又、前記の第１〜第３の実施の形態の各々のネジ部におけるネジのピッチをネジの強度等の観点から可能なかぎり小さくし、またネジの傾斜角も可能な限り小さくすることにより、極めて精度よく下部回転体４の上面の相対的高さ位置Ｐ4usを変化させることができる。
【００７６】
Ｂ−４．第４〜第６の実施の形態
本三つの実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造は、
正断面図である図２２（ａ）及び（ａ）のヘ−ヘ線矢視平断面図である（ｂ）、
正断面図である図２３（ａ）及び（ａ）のト−ト線矢視平断面図である（ｂ）、
正断面図である図２４（ａ）及び（ａ）のチ−チ線矢視平断面図である（ｂ）、
の各々のグループに示すように、
上部攪拌ピン部３の下端に同心に固定された前記上部回転体２の底面２ｂｓの外径に略等しい外径の上面を有する上部円柱体２６又は上部カップ状体２７と、
所定の外径の底面４ｂｓに同心に前記下部攪拌ピン部５を固定した下部円柱体２８と、
前記上部円柱体２６又は上部カップ状体２７と前記下部円柱体２８とを、同心に、相互の上下方向間隔を一定範囲内で自動調節可能なように、かつ、相対回転不可能なように連結する後記の連結手段と、
前記上部円柱体２６又は上部カップ状体２７の下端面と前記下部円柱体２８の上端面との両面の間に配設され、該両面の間隔が常に大きくなる方向に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング２９と、を備えて基本的に構成される。
【００７７】
第４の実施の形態は、さらに具体的には、前記連結手段が、上記下部円柱体２８の上端面外周部から上方へ延びる複数のガイドバー３０と、上記上部円柱体２６の下部外周面に、前記複数のガイドバー３０の各々と係合するように複数刻設されたガイド溝２６ｇとから構成される。
【００７８】
第５の実施の形態は、さらに具体的には、前記連結手段が、上記下部円柱体２８の上端面から同心に上方へ延びる多角柱体３１と、上記上部カップ状体２７の下部に設けられ、前記多角柱体に外嵌される多角形断面孔２７ｓｑｈとから構成される。
【００７９】
第６の実施の形態は、さらに具体的には、前記連結手段が、上記下部円柱体２８の上端面から同心に上方へ延び、外径が上記下部円柱体２８及び上部カップ状体２７よりも小さく、その外周面に１乃至複数のスプライン３２ｓｐを備えた円柱体３２と、前記上部カップ状体２７の下部に設けられ、前記１乃至複数のスプライン３２ｓｐの各々に係合するスプライン溝２７ｓｐｇを備えた円形孔２７ｓｈとから構成される。
【００８０】
上記のように構成された、第４の実施の形態においては、ガイドバー３０とガイド溝２６ｇとの係合により、
第５の実施の形態においては、多角柱体３１と断面多角形孔２７ｓｈとの嵌合により、
第６の実施の形態においては、外周面に１乃至複数のスプライン２７ｓｐを備えた円柱体３２と、前記上部カップ状体２７の下部に設けられ、前記１乃至複数のスプライン３２ｓｐの各々に係合するスプライン溝２７ｓｐｇを備えた円形孔２７ｓｈとの嵌合により、
上部円柱体２６又は上部カップ状体２７と下部円柱体２８とが、相対回転不可能に、かつ、相互の上下方向間隔の変化が可能になっており、また、前記付勢手段としてのコイルスプリング２９により、相互の上下方向間隔が常に大きくなるように付勢されている。
その結果、中空材やハニカムパネルの上部面板の下面と下部面板の上面との間の変化に応じて、前記下部回転体４の上面４ｕｓの相対的高さ位置が自動的に変化し、下部回転体の肩４ｓから上面４ｕｓまでの高さが自動的に調整される。
【００８１】
上記の各々の実施の形態の作用の総合的な効果として、これらの実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの上部面板の下面と下部面板の上面との間の間隔Ｈｕｂ(mm)の変化に対応して、下部回転体の上端面４ｕｓと下部回転体の肩４ｓとの間の高さを精度よく変化させることが可能であるとともに、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。その結果、それぞれの前記間隔Ｈｕｂ(mm)に対応した摩擦攪拌接合用回転ツールを多種類用意し、その都度取り替える必要がなくなる。
【００８２】
Ｃ．下部攪拌ピンの下端の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態
図１で付した符号を用いて説明すると、中空形材やハニカムパネルの下部面板の板厚ｔbp(mm)の変化に対応して、下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5 を変化させることが可能な摩擦攪拌接合用回転ツール１の実施の形態について以下に説明する。
【００８３】
Ｃ−１．第１の実施の形態
本実施の形態における下部攪拌ピンの下端の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図２５（ａ）、（ａ）のリ−リ線矢視断面図である（ｂ）、及び（ａ）のヌ−ヌ線断面図である（ｃ）に示すように、
前記下部攪拌ピン部５の上部外径Ｄ5(mm) より僅かに大きな内径を備え、前記下部回転体４の底面４ｂｓから上方へ所定の高さに穿設され、少なくとも上部に回転ツールの回転方向とは逆方向が締め込み方向である雌ネジ部４ｈｓｃを設けた下部攪拌ピン螺挿用孔４ｈを備えてなる下部回転体４と、
上部に前記下部攪拌ピン螺挿用孔４ｈの前記雌ネジ部４ｈｓｃに螺合する雄ネジ部５ｓｃを備えた下部攪拌ピン部５と、
螺合した前記下部攪拌ピン部螺挿用孔４ｈの雌ネジ部４ｈｓｃと前記下部攪拌ピン５の雄ネジ部５ｓｃとの間の緩み防止手段としての、下部攪拌ピン部５の上端面より上方の前記下部攪拌ピン部螺挿用孔４ｈの上部に配設されて前記下部攪拌ピン部５を常に下方へ付勢するコイルスプリング４ｃｐと、を備えて基本的に構成される。
【００８４】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記上部回転体４に対して前記下部攪拌ピン部５を相対的に回転させることにより、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の前記下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを上下方向に変更することができる。又、前記コイルスプリング４ｓｐが前記下部攪拌ピン部５を常に下方へ付勢しているため、又、下部攪拌ピン螺挿用孔４ｈの上部雌ネジ部４ｈｓｃと前記下部攪拌ピン部５の上部の雄ネジ部５ｓｃのネジを回転ツール１の回転方向とは逆方向が締め込み方向であるように刻設しておけば、摩擦攪拌接合中の螺合した前記上部攪拌ピン螺挿用孔４ｈの雌ネジ部４ｈｓｃと前記下部攪拌ピン部５の雄ネジ部５ｓｃとの間の緩みが効果的に防止される。
さらに、上記のネジのピッチをネジの強度や刻設の精度の観点からみて可能な限り小さくし、又ネジの傾斜角を可能な限り小さくすることにより、前記下部攪拌ピン部５の下端の相対的高さ位置Ｐ５の上下方向への変更を極めて精度よく行うことができる。
上記の作用の総合的な結果として、本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの上面板の板厚ｔp(mm) の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を非常に精度よく変化させることが可能であるとともに、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。
【００８５】
Ｃ−２．第２の実施の形態
本実施の形態における下部攪拌ピンの下端の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図２６（ａ）、（ａ）のル−ル線矢視断面図である（ｂ）に示すように、
前記下部攪拌ピン部５の外径Ｄ5(mm) より僅かに大きな内径で、前記下部回転体の底面４ｂｓから同心に上方へ所定の高さに穿設された下部攪拌ピン挿入用孔４ｈを備える下部回転体４と、
前記下部回転体４の下面から同心に所定の高さだけ下方へ突出し、その上部が前記下部回転体の前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈに挿入された下部攪拌ピン部５と、
前記下部回転体４の前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの側方の外周面から下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの内面まで貫通するネジ孔４ｂｈと、
該ネジ孔４ｂｈに螺挿され先端が前記下部攪拌ピン部５の外周面に当接して、該下部攪拌ピン部５と前記上部回転体４との間の相対的回転及び相対的上下摺動を防止するボルト４ｓｂと、該ボルト４ｓｂの緩み止めナット４ｓｎと、を備えて基本的に構成される。
【００８６】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記ボルト４ｓｂを緩めてから、前記下部回転体４に対して前記下部攪拌ピン部５を相対的に上下方向にシフトさせることにより、前記上部攪拌ピン挿入用孔４ｈとこの孔に上部を挿入された下部攪拌ピン部５の上部とを、相対的に上下方向に摺動させ、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の、前記下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを上下方向に変更することができる。
又、前記下部攪拌ピン部５の下端の相対的高さ位置Ｐ5bの変更後に、前記ボルト４ｓｂを締め込み、該ボルト４ｓｂの先端を、前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈに挿入された下部攪拌ピン部５の上部の外周面に当接させ、下部攪拌ピン部５の上部の外周面を前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの内周に押し付けることにより、前記下部攪拌ピン部５の相対的高さ位置Ｐ5bを固定できるとともに、下部攪拌ピン部５と前記下部回転体４との相対的回転を防止できる。
【００８７】
Ｃ−３．第３の実施の形態
本実施の形態における下部攪拌ピンの下端の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図２７（ａ）、（ａ）のヲ−ヲ線矢視断面図である（ｂ）、及び（ａ）のワ−ワ線矢視断面図である（ｃ）に示すように、
前記下部攪拌ピン部５の外径Ｄ5(mm) より僅かに大きな内径で前記下部回転体の底面４ｂｓから同心に上方へ所定の高さに穿設された下部孔４ｈｂと、該下部孔４ｈｂの上端から同心に上方に穿設された前記下部孔４ｈｂの直径以下の円に内接する多角形断面の上部孔４ｈｕとからなる下部攪拌ピン部挿入用孔４ｈと、を備える下部回転体４と、
前記下部回転体の底面４ｂｓから同心に所定の高さだけ下方へ突出し、前記下部回転体４の前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈにその上部を挿入され、上部に前記多角形断面の上部孔４ｈｕに挿入される多角柱部５ｓｑを備えた下部攪拌ピン部５と、
前記下部回転体４の前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの側方の外周面から下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの内面までに貫通するネジ孔４ｂｈと、
該ネジ孔４ｂｈに螺挿され先端が前記下部攪拌ピン部５の外周面に当接して、該下部攪拌ピン部５と前記下部回転体４との間の相対的上下摺動を防止するボルト４ｓｂと、該ボルトの緩み止めナット４ｓｎを備えて基本的に構成される。
【００８８】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、前記ボルト４ｓｂを緩めてから、前記下部回転体４に対して前記下部攪拌ピン部５を相対的に上下方向にシフトさせることにより、前記上部攪拌ピン挿入用孔４ｈとこの孔に上部を挿入された上部攪拌ピン部５の上部とを、相対的に上下方向に摺動させ、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の前記下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを上下方向に変更することができる。
また、前記下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bの変更後に、前記ボルト４ｓｂを締め込み、該ボルト４ｓｂの先端を前記上部攪拌ピン挿入用孔４ｈに挿入された下部攪拌ピン部５の上部の外周面に当接させ、下部攪拌ピン部５の上部の外周面を前記上部攪拌ピン挿入用孔４ｈの内周に押し付けることによって、前記下部攪拌ピン部５の下端の相対的高さ位置Ｐ５を固定できるとともに、下部攪拌ピン部５と前記下部回転体４との相対的回転を防止できる。
さらに、前記下部攪拌ピン挿入用孔４ｈの上部の前記断面多角形の上部孔４ｈｕに下部攪拌ピン部５の上部の多角柱部５ｓｑが嵌合しているため、下部攪拌ピン部５と前記下部回転体４の相対的回転を完全に防止できる。
【００８９】
前記第１〜第３実施の形態の各々の上記の作用の総合的な結果として、これら実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１は、中空形材やハニカムパネルの下部面板の板厚ｔbp(mm)の変化に対応して、上部回転体の肩２ｓと下部回転体の上面４ｕｓとの間の間隔を精度よく変化させることが可能であるとともに、安定した摩擦攪拌接合を行うことが可能である。
【００９０】
Ｄ．上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態
図１で付した符号を用いて説明すると、中空形材やハニカムパネルの上部面板の厚みｔup(mm)と上部面板の下面と下部面板の上面と間の間隔Ｈｕｂ(mm)の変化に対応して、下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の、上部回転体の肩２ｓと下部回転体４の上面４ｕｓの各々の相対的高さＰ2sとＰ4usの両方を変化させることが可能な摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態について以下に説明する。
【００９１】
Ｄ−１．第１の実施の形態
本実施の形態における上部回転体の肩の相対的高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図２８（ａ）、（ａ）のカ−カ線矢視断面図である（ｂ）、及び（ａ）のヨ−ヨ線矢視断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３から下方に延びる、前記上部回転体２の底面２ｂｓの外径よりも小さな外径で、少なくとも上部に雄ネジ部３３ｕｓｃを備えた中心円柱体３３と、該中心円柱体３３の雄ネジ部３３ｕｓｃに螺合する雌ネジ部３４ｕｓｃを有する上部円筒部３４ｕと、
該上部円筒部３４ｕの上端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔３５ｕｈを備え、その上面が前記下部回転体４の上面４ｕｓとされる上部環状体部３５ｕと、
螺合した前記中心円柱体３３の上部の雄ネジ部３３ｕｓｃと前記上部円筒部３４ｕの雌ネジ部３４ｕｓｃとの間の緩み防止手段としての、前記上部円筒部３４ｕの下面に上面が当接するように前記中心円柱体３３の雄ネジ部３３ｕｓｃに螺合された上部緩み止めナット３６ｕと、
前記中心円柱体３３の下部の雄ネジ部３３ｂｓｃに螺合する雌ネジ部３４ｂｓｃを有する下部円筒部３４ｂと、
該下部円筒部３４ｂの下端に一体をなすように形成され、その下面が前記下部回転体４の底面４ｂｓとされ、該底面４ｂｓに同心に前記下部攪拌ピン部５が固定される下部円盤体部３５ｂと、
螺合した前記中心円柱体３３の下部の雄ネジ部３３ｂｓｃと前記下部円筒部３４ｂの雌ネジ部３４ｂｓｃとの間の緩み防止手段としての、前記下部円筒部３４ｂの上面に下面が当接するように前記中心円柱体３３の雄ネジ部３３ｂｓｃに螺合された下部緩み止めナット３６ｂと、を備えて基本的に構成されている。
【００９２】
なお、前記の緩み防止手段としての上部緩み止めナット３６ｕと下部緩み止めナット３６ｂとの代わりに、前記上部円筒部３４ｕの下面と下部円筒部３４ｂの上面との間にコイルスプリングを配設して、上部円筒部３４ｕと下部円筒部３４ｂの各々をそれぞれを上方と下方へ常に付勢しておくようにしてもよい。
【００９３】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記上部緩み止めナット３６ｕを緩めて下方へ退避させ、又前記下部緩み止めナット３６ｂを緩めて上方へ退避させ、前記中心円柱体３３と前記上部円筒部３４ｕおよび下部円筒部３４ｂとを相対回転させることにより、下部回転体４の肩４ｓの位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2s及び下部回転４の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usを変更することができる。
その後、前記上部緩み止めナット３６ｕ及び下部緩み止めナット３６ｂを締め込んで、それぞれの上面と下面を前記上部円筒部３４ｕの下面と下部円筒体３４ｂの上面の各々に強く当接させることによって、上記の相対的高さ位置Ｐ2sとＰ4usを固定することができる。
【００９４】
Ｄ−２．第２の実施の形態
本実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図２９（ａ）、及び（ａ）のタ−タ線矢視断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下部に設けられた雄ネジ部３ｓｃを螺挿する所定の深さのネジ孔３７ｈを上部に穿設され、その上面が前記下部回転体４の上面４ｕｓとされる上部円盤部３７ｕと、
螺合された前記上部攪拌ピン部３の下部の雄ネジ部３ｓｃと前記上部円盤部３７ｕのネジ孔３７ｕｓｈとの間の緩み防止手段としての、前記ネジ孔３７ｕｓｈの上部攪拌ピン部３の下端より下方の空間に配設され前記上部攪拌ピン部３の下端を常に上方へ付勢するコイルスプリング３ｃｓと、
前記上部円盤部３７ｕの下面に同心に一体をなすように形成され、外周面に雄ネジ部３８ｕｓｃを備えた上部連結用円柱体３８ｕと、
下面が下部回転体４の底面４ｂｓとされ、この底面４ｂｓに同心に上端が固定され所定の高さだけ下方へ突出する下部攪拌ピン部５を備えた下部円盤体４０と、
該下部円盤体４０の上面に同心に一体をなすよう形成され、外周面に雄ネジ部３８ｂｃｓを備えた前記上部連結用円柱体３８ｕと同径の下部連結用円柱体３８ｂと、
前記の上部連結用円柱体３８ｕの雄ネジ部３８ｕｓｃに上部の雌ネジ部３９ｓｃが、下部連結用円柱体３８ｂの雄ネジ部３８ｂｓｃに下部の雌ネジ部３９ｓｃがそれぞれ嵌合して、上下の連結用円柱体３８ｕと３８ｂを連結する連結用円筒体３９と、
螺合された前記上部連結用円柱体３８ｕの雄ネジ部３８ｕｓｃ及び前記下部連結用円柱体３８ｂの雄ネジ部３８ｂｓｃと、連結用円筒体３９の雌ネジ部３９ｓｃとの間の緩み防止手段としての、前記上部連結用円柱体３８ｕの下面と下部連結用円柱体３８ｂの上面との間の前記連結用円筒体３９の内部に配設され、前記上部連結用円柱体３８ｕの下面と下部連結用円柱体３８ｂの上面の両面を常に相互に離隔する方向に付勢するコイルスプリング４１と、を備えて基本的に構成される。
【００９５】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、前記回転体２と前記上部円盤部３７ｕとを相対的回転させるとともに、前記連結用円筒体３９と上部連結用円柱体３８ｕ及び／又は下部連結用円柱体３８ｂとを相対的回転させることにより、下部回転体４の肩４ｓの位置を基準高さ位置ＳＶＰとした場合の上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sと下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usとを変更することができる。
なお、本実施の形態においては、前記コイルスプリング３ｃｓによる上部攪拌ピン部３の上方への付勢作用と、前記コイルスプリング４１による上下の連結用円柱体３８ｕと３８ｂの各々の上方及び下方への付勢作用とが常に期待でき、変更後の上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sと下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usとがそれぞれ自動的に固定される。
【００９６】
上記Ｄ−１項の第１の実施の形態と、Ｄ−２項の第２の実施の形態における各雄ネジ部及び雌ネジ部をそれらの締め込み方向が摩擦攪拌接合用回転ツール１の回転方向と逆方向になるようにネジを刻設することにより、摩擦攪拌接合中の螺合した雄ネジ部と雌ネジ部との緩み防止作用が強化される。
又、上記のネジのピッチと傾斜角度をできるだけ小さくすることにより、上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sと下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usの変更が極めて精度よく可能となる。
【００９７】
Ｄ−３．第３、第４の実施の形態
第３の実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図３０（ａ）、及び（ａ）のレ−レ線矢視断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下方に延びる、前記上部回転体２の底面２ｓの外径よりも小さな外径を備え、外周部に１乃至複数のスプライン４２ｕｓｐを備えた上部中心軸体４２ｕと、
前記１乃至複数のスプライン４２ｕｓｐの各々に係合する１乃至複数のスプライン溝４３ｓｐｇを備え、前記上部中心軸体４２ｕの外周面に沿って上下方向摺動自在に、かつ、該上部中心軸体４２ｕとの間の相対回転不可能に外嵌された上部外筒部４３ｕと、
該上部外筒部４３ｕの上端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔４４ｕｈを備え、その上面が前記下部回転体４の上面４ｕｓとされる上部環状体部４４ｕと、
前記上部中心軸体４２ｕの下端に同心に連続した連結軸体４５と、
前記連結軸体４５の下端に同心に連続し、外周部に１乃至複数のスプライン４２ｂｓｐを備えた下部中心軸体４２ｂと、
前記１乃至複数のスプライン４２ｂｓｐの各々に係合する１乃至複数のスプライン溝４３ｓｐｇを備え、前記下部中心軸体４２ｂの外周面に沿って上下方向摺動自在に、かつ、該下部中心軸体４２ｌとの間の相対回転不可能に外嵌された下部外筒部４３ｂと、
該下部外筒部４３ｂの下端に一体をなすように形成され、その下面が前記下部回転体４の底面４ｂｓとされ、該底面４ｂｓに同心に固定され所定の高さだけ下方へ突出した下部攪拌ピン部５を備えた下部円盤体部４４ｂと、
前記上部外筒部４３ｕの下面と前記下部外筒部４３ｂの上面との両面間に、前記連結軸体４５を取り囲むように配設され、前記両面が常に相互に離隔する方向に付勢するコイルスプリング４６と、を備えて基本的に構成される。
【００９８】
第４の実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図３１（ａ）、及び（ａ）のソ−ソ線矢視断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下方に延びる、前記上部回転体４の底面４ｕｓの外径よりも小さな円に内接する多角形断面を有する中心軸体４７と、
前記多角形断面に相似の多角形断面を有する中心孔４８ｕｈを備え、前記中心軸体４７の上部外周面に沿って上下方向摺動自在に、かつ、該中心軸体４７との間の相対回転不可能に外嵌された上部外筒部４８ｕと、
該上部外筒部４８ｕの上端に一体をなすように形成され、前記上部攪拌ピン部３が相対的上下摺動自在に貫通する中心貫通孔４９ｕｈを備え、その上面が前記下部回転体４の上面４ｕｓとされる上部環状体部４９ｕと、
前記中心軸体４７の多角形断面に相似の多角形断面を有する中心孔４８ｂｈを備え、前記中心軸体４７の下部外周面に沿って上下方向摺動自在に、かつ、該中心軸体４７との間の相対回転不可能に外嵌された下部外筒部４８ｂと、
該下部外筒部４８ｂの下端に一体をなすように形成され、その下面が前記下部回転体４の底面４ｂｓとされ、該底面４ｂｓに同心に固定され該底面より下方に所定の高さだけ突出する下部攪拌ピン部５を備える下部円盤体部４９ｂと、
前記上部外筒部４８ｕの下面と前記下部外筒部４８ｂの上面との両面の間で前記中心軸体４７を取り囲むように配設され、前記両面の間の間隔が常に大きくなる方向に付勢する付勢手段としてのコイルスプリング５０と、を備えて基本的に構成される。
【００９９】
上記のように構成された第３と第４の実施の形態における摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、コイルスプリング４６、５０の付勢力を適切に選択し、下部回転体の肩４ｓを前記のように構成された中空材又はハニカムパネルの下部面板に上面から所定の深さだけ押し込み、下部回転体の上面４ｕｓと上部回転体の肩２ｓとの間に上部面板を挟むとともに、図１に示したのと同様に摩擦攪拌接合用回転ツール１を矢印Ｆで示すように下方へ押圧し、上部回転体の肩２ｓを上部面板にその上面から所定の深さだけ押し込むようにする。
その結果、上部面板の厚みｔup(mm)と、上部面板の下面と下部面板の上面との間の間隔Ｈｕｂ(mm)の変化に対応して、下部回転体の肩４ｓの位置を基準の高さ位置ＳＶＰとした場合の上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2sと下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us とが、コイルスプリング４６、５０のそれぞれの付勢作用により自動的に調節される。
【０１００】
Ｅ．上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造及び下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造、兼、下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態
Ｅ−１．第１の実施の形態
本実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造及び下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図３２（ａ）、（ａ）のツ−ツ線矢視断面図である（ｂ）、及び（ａ）のネ−ネ線矢視断面図である（ｃ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下端に一体となるよう形成され、前記下部回転体４の上端部を構成する上部円盤体部５１と、
該上部円盤体部５１の下面に同心に一体となるよう形成され、外径が前記上部円盤体５１の外径よりも小さく、外周に雄ネジ部５２ｓｃを刻設された上部中心円柱体部５２と、
該上部中心円柱体部５２の雄ネジ部５２ｓｃに螺合する雌ネジ部５３ｓｃを備える下部円筒部５３と、
該下部円筒部５３の下端に同心に一体となるよう形成され、その中心に上部雌ネジ部５４ｓｃを備えた下部攪拌ピン部貫通孔５４ｈを設けた下部環状体部５４と、
前記下部攪拌ピン部貫通孔５４ｈを貫通し、上部の雄ネジ部５ｓｃが前記下部攪拌ピン部貫通孔５４ｈの上部雌ネジ部５４ｓｃに螺合する下部攪拌ピン部５と、
前記下部環状体部５４の上面より上方に突出した下部攪拌ピン部５の上部の雄ネジ部５ｓｃに、下面が下部環状体５４の上面に当接するように螺合された緩み止めナット５ｓｎと、
螺合した上部中心円柱体部５２の雄ネジ部５２ｓｃと下部円筒部５３の雌ネジ部５３ｓｃとの緩み止め防止手段としての、前記上部中心円柱体部５２の雄ネジ部５２ｓｃに螺嵌され、下面が前記下部円筒部５３の上面に当接しこれを下方に押圧する緩み止めナット５５と、を備えて基本的に構成される。
【０１０１】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、緩み止めナット５５を緩めて上方へ退避させ、上部中心円柱体５２と下部円筒部５３とを相対的回転させることにより、下部回転体の肩４ｓの位置を基準高さ位置ＳＶＰとしたときの上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2s及び下部回転体の上端面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us を変化させることができる。
その後、前記緩み止めナット５５を締め込んで、その下面を前記下部円筒部５３の上面に当接させこれを下方に押圧することにより、前記相対的高さ位置Ｐ2s及びＰ4usを固定できる。
また、下部攪拌ピン部５の上部の雄ネジ部５ｓｃに螺合された緩み止めナット５ｓｎを緩めて上方へ退避させ、下部攪拌ピン部５を下部環状体５４に対して相対回転させることにより、下部回転体の肩４ｓの位置を基準高さ位置ＳＶＰとしたときの下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを変化させることができる。
その後、前記緩み止めナット５ｓｎを締め込んで、下面を下部環状体５４の上面に当接させこれを下方に押圧するようにすれば前記相対的高さ位置Ｐ5bを固定することができる。
【０１０２】
更に上記の実施の形態において、各雄ネジ部およびこれに螺合する雌ネジ部のネジのピッチとネジの傾斜角度を可能な限り小さくすることによって、上記の上部回転体の肩２ｓの相対的高さ位置Ｐ2s及び下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usと下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを非常に精度よく変化させることができる。
【０１０３】
Ｅ−２．第２の実施の形態
本実施の形態における上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造及び下部回転体の上面の高さ位置の変更・固定構造、兼、下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造は、立断面図である図３３（ａ）、及び（ａ）のナ−ナ線矢視断面図である（ｂ）に示すように、
前記上部攪拌ピン部３の下端に同心に一体をなすように形成され、その上面が前記下部回転体の上面４ｕｓとされるとともに、内部に中心孔５６ｈを備えた上部カップ状体５６と、
該上部カップ状体５６の前記中心孔５６ｈに、上部を上部カップ状体５６との相対的上下摺動自在に、かつ相対的回転不可能に嵌挿される中心軸体５７と、
該中心軸体５７の下端に同心に一体をなすよう形成され、その下面が前記下部回転体４の底面４ｂｓを形成するとともに、該底面４ｂｓの中心から上方に穿孔され、前記下部攪拌ピン部５の上部が嵌挿される下部円形孔５８ｂｈと、該下部円形孔５８ｂｈの上端に連続し該下部円形孔５８ｂｈの内径以下の直径の円に内接する多角形の断面を有する上部多角形孔５８ｕｈとを備えた下部円盤体部５８と、
前記上部カップ状体５６の下端面と前記下部円盤体部５８の上端面との間に介挿され、これらの両面同士が上下に離反する方向に常時付勢するコイルスプリング２９と、
上部に前記下部円盤体部５８の上部多角形孔５８ｕｈに嵌挿される上部多角柱部５ｓｑを備え、中部が前記下部円盤体５８の下部円形孔５８ｂｈに嵌挿されるとともに、前記下部回転体４の底面４ｂｓから所定の高さだけ下方へ突出する下部攪拌ピン部５と、
前記上部多角形孔５８ｕｈの下端部側方の前記下部円盤体部５８の外周面から、前記上部多角形孔５８ｕｈの内面まで貫通するネジ孔５８ｂｓｈと、該ネジ孔５８ｂｓｈに螺挿され、先端が上部多角形孔５８ｕｈに嵌挿された前記下部攪拌ピン部５の上部多角柱部５ｓｑの側面に当接するボルト５８ｓｂと、該ボルト５８ｓｂの緩み止めナット５８ｓｎと、からなる下部円盤体５８と前記下部攪拌ピン部５との間の相対的上下方向摺動防止手段と、を備えて基本的に構成される。
【０１０４】
なお、図３３に示す上記の実施の形態においては、上部カップ状体５６の中心孔５６ｈは多角形断面（図では正方形断面）を備え、この中心孔５６ｈに嵌挿される中心軸体５７も上記の多角形に相似の多角形を備えるように構成したが、前記中心孔５６ｈを内周面に１乃至複数のスプライン溝を備えた円形孔とし、この中心孔５６ｈに嵌挿される中心軸体５７を、その外周面に前記スプライン溝のそれぞれに係合する１乃至複数のスプラインを備えた円柱体として形成しても、同じ作用・効果が得られる。
【０１０５】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１においては、コイルスプリング２９の付勢作用により、前記のように構成された中空材やハニカムパネルの上部面板の下面と下部面板の上面との間隔Ｈｕｂの変化に対応して、下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準の高さ位置ＳＶＰとした場合の下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4us を自動的に変化させ、かつ固定することができる。
また、前記ボルト５８ｓｂを緩めて、前記下部攪拌ピン部５を下部円盤体５８に対して相対的に上下方向にシフトさせることにより、前記下部回転体の肩４ｓの高さ位置を基準の高さ位置ＳＶＰとした場合の下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを変化させることができる。
その後、前記ボルト５８ｓｂを締め込んで、その先端で前記下部攪拌ピン部５の上部多角柱部５ｓｑの側面を押圧することにより、前記下部攪拌ピン部５の下端５ｂの相対的高さ位置Ｐ5bを固定できる。
【０１０６】
以上、請求項６、請求項７に係る本発明の摩擦攪拌接合用回転ツールの実施の形態について、具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られるものでなく、具体的な説明は省略するが、さらに、以下に述べるような多数の変形例が考えられる。
【０１０７】
Ｆ．前記Ａ項で説明した上部回転体の肩の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図８〜図１８の各々に示される第１〜第１１の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
前記Ｂ項で説明した下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図１９〜図２４の各々にに示される第１〜第６の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
前記Ｃ項で説明した下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図２５〜図２７の各々にに示される第１〜第３の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
の二つ以上を組み合わせた構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツール。
【０１０８】
Ｇ．前記Ｄ項で説明した上部回転体の肩の相対的高さ位置の変更・固定構造、兼、下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図２８〜図３１に示される第１〜第４の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
前記Ｃ項で説明した下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図２５〜図２７の各々に示される第１〜第３の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
を組み合わせた構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツール。
【０１０９】
Ｈ．前記Ａ項で説明した上部回転体の肩の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図８〜図１８の各々に示される第１〜第１１の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
前記Ｅ項で説明した上部回転体の肩の高さ位置の変更・固定構造及び下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造、兼、下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の変更・固定構造を有する図３２、図３３の各々に示される第１、第２の実施の形態のなかの何れか一つの構造、
を組み合わせた構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツール。
【０１１０】
上記Ｆ項〜Ｈ項にしめす実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツールの各々は、前記のようにそれぞれの組み合わせに採用された各々の実施の形態の作用・効果を併せ持つものである。
【０１１１】
請求項８に係る本発明の実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｃは、立断面図である図３４（ａ）、（ａ）のラ−ラ線矢視断面図である（ｂ）、（ｂ）のム−ム線矢視立断面図である（ｃ）、及び（ｃ）のウ−ウ線矢視断面図である（ｄ）に示されるように、前記下部回転体の肩４ｓを基準高さ位置ＳＶＰとした場合に、少なくとも該下部回転体の上面４ｕｓの相対的高さ位置Ｐ4usの変更・固定構造を備え、前記下部回転体の肩４ｓから該下部回転体の上面４ｕｓまでの高さの変化に対応可能なように、前記下部回転体４の上部の外周面に所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の上面４ｕｓの位置から下方へ伸びる上部刃物５９ｕと、前記下部回転体４の下部の外周面に、前記上部刃物５９ｕの取付け位置と位相差を有するように所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の肩４ｓの位置より所定の高さだけ上方の位置からさらに上方へ伸びる下部刃物５９ｂとを、前記上部刃物５９ｕの下部と前記下部刃物５９ｂの上部とが常に上下方向に一部重複するように設けることにより、全体として前記下部回転体４の高さ方向の当該中空材の中空部全域にわたり、前記突合わせ部を中心とした少なくとも前記下部回転体４の外周面の直径以上の幅範囲内の前記中空材のリブ材６７、６７又はハニカムパネルのコア材を削除又は破砕可能なように、基本的に構成される。
【０１１２】
上記摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｃのより具体的な実施の形態は、以下に示すとおりである。
即ち、前記図２３を参照して説明した下部回転体の上面の相対的高さの変更・固定構造を有する摩擦攪拌接合用回転ツール１の構造に以下のような構造を付加して、基本的に構成されている。
（１）上部カップ状体２７の外周面に、例えば外周方向に４５度ずつ離隔して上下方向に設けられた刃物保持溝２７ｇに、先端が鍵型に屈曲し、刃先が摩擦攪拌接合用回転ツール１の回転方向（矢印ｒの方向）を向くように形成された上部刃物５９ｕが植設され、その下端は後記下部刃物５９ｂの上端面より下の位置まで伸ている。
（２）下部円盤体２８の外周面に、例えば上記上部刃物５９ｕの配設位置より２２．５度ずつ離隔して上下方向に設けられた刃物保持溝２８ｇに、先端が鍵型に屈曲し、刃先が摩擦攪拌接合用回転ツール１の回転方向（矢印ｒの方向）を向くように形成された下部刃物５９ｂが植設され、その上端は前記上部刃物５９ｕの下端より上の位置まで伸ている。
【０１１３】
上記のように構成された本実施の形態の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｃにおいては、図３〜図５を参照して説明した前記請求項２に係る本発明の摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｂの場合と同様に、上下に所定の間隔Ｈｕｂをおいて平行な一対の面板６６ｕ、６６ｂを備え、前記上下の面板６６ｕ、６６ｂ同士を長さ方向に延びるリブ材６７、６７からなる連結・補強部材を介して一体に形成した中空材６５Ａと６５Ｂの各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板６６ｕ、６６ｂの長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向（矢印ｗの方向）に延びる突合わせ部６８ｕ、６８ｂを形成し、上下の突合わせ部６８ｕ、６８ｂを同時に摩擦攪拌接合する際に、
前記上下の面板の間隔Ｈｕｂが変化した場合に、その間隔Ｈｕｂに対応するようにコイルスプリング２９が伸縮し、下部回転体の肩４ｓから下部回転体の上面４ｕｓまでの高さが自動的に調節される。
その際に、上部刃物５９ｕと下部刃物５９ｂの下部回転体４の外周方向における位置が一定の角度ずつずれているので、上下の刃物同士が衝突することがなく、下部回転体の肩４ｓから下部回転体の上面４ｕｓまでの高さの自動調節の支障となることはない。
また、上部刃物５９ｕの下部と下部刃物５９ｂの上部が、常に上下方向に一部重複しているので、前記請求項２に係る本発明の実施の形態と同様に、上部面板の下面から下部面板の上面までの間の略高さ方向全域にわたり、両側のリブ材６７、６７をそれぞれ突合わせ部を中心とした刃先部の回転半径と同じ幅で切除することができ、摩擦攪拌接合用回転ツール１Ｃの中空材やハニカムパネルの幅方向への移動を円滑に行うことができる。
【０１１４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限られるものではなく、構成の要旨を逸脱しない範囲内で、他の実施の形態を含むことは言うまでもない。
【０１１５】
【発明の効果】
本発明の摩擦攪拌接合用回転ツールは以下のような優れた効果を奏する。
（１）本第１の発明によれば、上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長手方向に延びるリブ材又はコア材等の連結・補強部材を介して一体に形成した中空材又はハニカムパネル等の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、該突合わせ部を摩擦攪拌接合するに際し、
従来のように垂直縁材や枠材を配設することが不要で、
また、設備コストの略倍増を招くことなく、
さらに下部の面板の裏面には回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、下部面板の裏面を何ら研磨や処理をすることなく製品の化粧面として使用可能であり、
上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合することが可能である。
【０１１６】
（２）本第２の発明によれば、上記のような構造を有する中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向に延びる突合わせ部を形成し、該突合わせ部摩擦攪拌接合するに際し、
該突合わせ部における上下の面板とリブで囲まれた中空部内に、両中空材に跨がる状態で中子９４を嵌挿することなく、
また、上記のような構造を有するハニカムパネルの各々からなる一対の被接合部材の、各々の面板の長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向に延びる突合わせ部を形成し、該突合わせ部摩擦攪拌接合するに際し、
前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士の間に接合部材を介在させることなく、
さらに上記の中空材又はハニカムパネルの下部の面板の裏面には、回転ツールの底面の回転移動軌跡あるいはアンダーカットが跡として残らないため、下部面板の裏面を何らの研磨や処理を施すことなく、製品の化粧面として使用可能であり、
前記上下の各々の長さ方向端部同士を突き合わせて、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合することが可能である。
【０１１７】
（３）本第３の発明によれば、上下同時の摩擦攪拌接合において、上部面板の接合部に溝状欠陥やトンネル状空洞欠陥等の接合部欠陥を発生させることなく、又、摩擦攪拌接合用回転ツールの寿命を大幅に延ばすことができる。
【０１１８】
（４）本第４の発明によれば、上記第１又は第２の発明の摩擦攪拌接合用回転ツールにおいて、
中空材又はハニカムパネル等の上下の面板の各々の肉厚や、上下の面板の間隔が一定範囲内で変化しても、それらの変化に対応して寸法の変更・調整が容易に行え、一種類の回転ツールで、多種類の形状・寸法の中空材又はハニカムパネル等の上下同時の摩擦攪拌接合が可能であり、多種類の形状・寸法の摩擦攪拌接合用回転ツールを準備しておきその都度取り替えるという必要性もない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態の立面図である。
【図２】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールによる中空材長手方向の摩擦攪拌接合状況を示す断面斜視図である。
【図３】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のα−α線矢視断面図である。
【図４】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールによる中空材幅方向の摩擦攪拌接合状況を示す断面斜視図である。
【図５】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールによる中空材幅方向の摩擦攪拌接合状況を示す図４のβ−β線矢視断面図である。
【図６】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールによる中空材幅方向の摩擦攪拌接合状況を示す図４のγ−γ線矢視断面図である。
【図７】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールによるＣ型中空材の摩擦攪拌接合状況を示す正面図である。
【図８】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図９】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図１０】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図１１】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＧ−Ｇ線矢視断面図である。
【図１２】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図である。
【図１３】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＪ−Ｊ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＫ−Ｋ線矢視断面図である。
【図１４】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＬ−Ｌ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＭ−Ｍ線矢視断面図、（ｄ）は（ａ）のＮ−Ｎ線矢視断面図である。
【図１５】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）の０−０線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＰ−Ｐ線矢視断面図、（ｄ）は（ａ）のＱ−Ｑ線矢視断面図である。
【図１６】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＲ−Ｒ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のＳ−Ｓ線矢視断面図である。
【図１７】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＴ−Ｔ線矢視断面図、（ｂ）は（ａ）のＵ−Ｕ線矢視断面図である。
【図１８】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のＶ−Ｖ線矢視断面図である。
【図１９】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のイ−イ線矢視断面図である。
【図２０】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のロ−ロ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のハ−ハ線矢視断面図である。
【図２１】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のニ−ニ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のホ−ホ線矢視断面図である。
【図２２】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のヘ−ヘ線矢視断面図である。
【図２３】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のト−ト線矢視断面図である。
【図２４】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のチ−チ線矢視断面図である。
【図２５】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のリ−リ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のヌ−ヌ線矢視断面図である。
【図２６】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のル−ル線矢視断面図である。
【図２７】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のヲ−ヲ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のワ−ワ線矢視断面図である。
【図２８】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のカ−カ線矢視断面図、（ｃ）は（ａ）のヨ−ヨ線矢視断面図である。
【図２９】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のタ−タ線矢視断面図である。
【図３０】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のレ−レ線矢視断面図である。
【図３１】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のソ−ソ線矢視断面図である。
【図３２】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のツ−ツ線矢視断面図である。
【図３３】 本発明に係る摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のナ−ナ線矢視断面図である。
【図３４】 本発明に係る本発明の摩擦攪拌接合用回転ツールの一実施の形態を示し、（ａ）は立面図、（ｂ）は（ａ）のラ−ラ線矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）のム−ム線矢視断面図である。
【図３５】 従来の中空材又はハニカムパネルの上下面板の幅方向端部同士の突合わせ部の摩擦攪拌接合方法を示し、（ａ）は中空材の、（ｂ）はハニカムパネルの、（ｃ）は中空材の別の方法を示す正断面図である。
【図３６】 従来の中空材の上下面板の長手方向端部同士の突合わせ部の摩擦攪拌接合方法を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のオ−オ矢視線断面図である。
【図３７】 従来のハニカムパネルの上下面板の幅方向端部同士の突合わせ部の別の摩擦攪拌接合方法を示し、（ａ）は摩擦攪拌接合前の、（ｂ）は摩擦攪拌接合後の正断面図である。
【図３８】 従来のハニカムパネルの上下面板の幅方向端部同士の突合わせ部を上下同時に摩擦攪拌接合する方法を示す正面図である。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 摩擦攪拌接合用回転ツール
２ 上部回転体
２ｂｓ 上部回転体の底面
２ｓ 上部回転体の肩
３ 上部攪拌ピン部
４ 下部回転体
４ｕｓ 下部回転体の上面
４ｂｓ 下部回転体の底面
４ｓ 下部回転体の肩
５ 下部攪拌ピン部
５ｂ 下部攪拌ピン部の下端
６ 刃物
６ｂｓ 刃物基部
６ｅｇ 刃先部
６ｕ，５９ｕ 上部刃物
６ｂ，５９ｂ 下部刃物
６０Ａ，６０Ｂ 中空材
６１ｕ，６６ｕ 上部面板
６１ｂ，６６ｂ 下部面板
６２，６７ リブ材
６３ｕ，６８ｕ 上部突合わせ部
６３ｂ，６８ｂ 下部突合わせ部
６４ 定盤
６５Ａ，６５Ｂ 中空材
ＳＶＰ 基準高さ位置
Ｐ2s 上部回転体の肩の相対的高さ位置
Ｐ4us 下部回転体の上面の相対的高さ位置
Ｐ5b 下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置

Claims (8)

1. 上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールであって、
   凹面の底面を備えた上部回転体と、
   該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
   該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
   該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
   を備え、
   前記上部攪拌ピン部の外径が、前記下部攪拌ピン部の外径以上に、
   前記下部回転体の凹面、平面又は凸面の上面の外径が、前記上部回転体の凹面の底面の外径と略等しく、
   前記下部回転体の凹面の底面の外径が、前記上部回転体の凹面の底面の外径と同等又はそれ以下に、
   各々形成されてなる摩擦攪拌接合用回転ツール。
2. 上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の長さ方向端部同士を突き合わせて幅方向に延びる突合わせ部を形成するか、又は前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールであって、
   凹面の底面を備えた上部回転体と、
   該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
   該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
   該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
   前記下部回転体の高さ方向の当該中空材の中空部全域にわたり、前記突合わせ部を中心として、少なくとも前記下部回転体の外周面の直径以上の幅範囲内の、前記中空材のリブ又はハニカムパネルのコア材を削除又は破砕するよう、前記下部回転体の外周方向に複数設けられた刃物と、
   を備えてなる摩擦攪拌接合用回転ツール。
3. 前記上部攪拌ピン部の外径が、前記下部攪拌ピン部の外径以上に、
   前記下部回転体の凹面、平面又は凸面の上面の外径が、前記上部回転体の凹面の底面の外径と略等しく、
   前記下部回転体の凹面の底面の外径が、前記上部回転体の凹面の底面の外径と同等又はそれ以下に、
   各々形成されてなる請求項２に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。
4. 前記上部攪拌ピンの外径Ｄ3(mm) が、下記式１を満足する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。
   ２．０×ｔup＋０. ０８×Ｈhp≦Ｄ3≦５．５×ｔup＋０. ０８×Ｈhp −−−式１
   ここで、
   ｔup：上部面板の突合わせ部の板厚(mm)
   Ｈhp：中空材又はハニカムパネルの高さ(mm)
5. 上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に 摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールであって、
   凹面の底面を備えた上部回転体と、
   該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
   該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
   該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
   を備え、
   前記上部攪拌ピンの外径Ｄ 3(mm) が、下記式１を満足する摩擦攪拌接合用回転ツール。
   ２．０×ｔ up ＋０ . ０８×Ｈ hp ≦Ｄ 3 ≦５．５×ｔ up ＋０ . ０８×Ｈ hp −−−式１
   ここで、
   ｔ up ：上部面板の突合わせ部の板厚 (mm)
   Ｈ hp ：中空材又はハニカムパネルの高さ (mm)
6. 前記下部回転体の底面の下端（以後、下部回転体の肩と称する）を基準高さ位置とした場合に、前記上部回転体の底面下端（以後、上部回転体の肩と称する）の相対的高さ位置、前記下部回転体の上面の相対的高さ位置及び前記下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の少なくとも一つが変更・固定自在に形成された変更・固定構造を備えてなる、
   請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。
7. 上下に所定の間隔をおいて平行な一対の面板を備え、前記上下の面板同士を長さ方向に延びる連結・補強部材を介して一体に形成したハニカムパネルと称するものを含む中空材の各々からなる一対の被接合部材の、前記上下の各々の面板の幅方向端部同士を突き合わせて長さ方向に延びる突合わせ部を形成し、上下の突合わせ部を同時に摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合用回転ツールであって、
   凹面の底面を備えた上部回転体と、
   該上部回転体の底面に同心に設けられた上部攪拌ピン部と、
   該上部攪拌ピン部の下端に同心に設けられ、凹面、平面又は凸面の上面と、凹面の底面とを備えた下部回転体と、
   該下部回転体の底面に同心に設けられた下部攪拌ピン部と、
   を備え、
   前記下部回転体の底面の下端（以後、下部回転体の肩と称する）を基準高さ位置とした場合に、前記上部回転体の底面下端（以後、上部回転体の肩と称する）の相対的高さ位置、前記下部回転体の上面の相対的高さ位置及び前記下部攪拌ピン部の下端の相対的高さ位置の少なくとも一つが変更・固定自在に形成された変更・固定構造を備えてなる、摩擦攪拌接合用回転ツール。
8. 前記下部回転体の底面の下端（以後、下部回転体の肩と称する）を基準高さ位置とした場合に、少なくとも下部回転体の上面の相対的高さ位置の変更・固定構造を備え、
   前記下部回転体の肩から該下部回転体の上面までの高さの変化に対応可能なように、
   前記下部回転体の上部の外周面に所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の上面の位置から下方へ伸びる上部刃物と、
   前記下部回転体の下部の外周面に、前記上部刃物の取付け位置と位相差を有するように所定の角度間隔で設けられ、前記下部回転体の肩の位置より所定の高さだけ上方の位置から上方へ伸びる下部刃物とを、
   前記上部刃物の下部と前記下部刃物の上部とが常に上下方向に一部重複するように設けることにより、
   全体として前記下部回転体の高さ方向の当該中空材の中空部全域にわたり、前記突合わせ部を中心とした少なくとも前記下部回転体の外周面の直径以上の幅範囲内の、前記中空材のリブ又はハニカムパネルのコア材を削除又は破砕可能なように形成してなる、請求項７に記載の摩擦攪拌接合用回転ツール。

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