JP4924573B2 - ダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する方法に関する。

一対のダブルスキンパネル（以下、単に「パネル」ということがある。）を端部同士で突き合わせて摩擦攪拌接合する従来の方法を、図１４に示す。図１４（ａ）に示すように、一方のダブルスキンパネル１０’はアルミニウム合金製の中空押出形材であり、実質的に互いに平行な外板１１及び内板１２と、これらを接続するラチス１３，１３，…を備えており、さらに外板１１の端部と内板１２の端部とを接続する鉛直支持板１５を備えている。他方のダブルスキンパネル２０’も同様であり、外板２１、内板２２、ラチス２３，２３，…、鉛直支持板２５を備えている。

パネル１０’とパネル２０’とを接合するには、まず図１４（ｂ）に示すように、外板１１，２１を上にして鉛直支持板１５，２５を突き合わせ、その境界面上に攪拌ピン３２の中心線が位置するように回転ツール３０を外板１１，２１の突合せ部Ｔ１に上から押し込んで摩擦攪拌接合する。次に図１４（ｃ）に示すように、外板１１，２１が接合されたパネル１０’，２０’を上下反転させ内板１２，２２を上にして、鉛直支持板１５，２５の境界面上に攪拌ピン３２の中心線が位置するように回転ツール３０を内板１２，２２の突合せ部Ｔ２に上から押し込んで摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合中に回転ツール３０から外板１１，２１又は内板１２，２２に作用する下向きの押圧力は、剛性のある鉛直支持板１５，２５で支持されるため、突合せ部Ｔ１，Ｔ２が沈み込むことはなく、外板１１，２１の外側面同士及び内板１２，２２の外側面同士が平坦な状態でパネル１０’，２０’が接合される（特許文献１参照）。

特許第３０１４６５４号公報（［０００９］−［００１２］，図１）

しかしながら、ダブルスキンパネル１０’の厚さ（外板１１の外側面と内板１２の外側面との間隔）は、不可避的な製造誤差等に起因して、部位によって若干異なっていることがある。パネル２０’についても同様である。また、パネル１０’の厚さとパネル２０’の厚さが互いに若干異なっていることもある。したがって現実には、たとえば図１５（ａ）に示すように、接合前のパネル１０’の外板１１の外側面１１ａとパネル２０’の外板２１の外側面２１ａとの間に段差Ｄが生じていることが多い。そして、このまま摩擦攪拌接合すると、図１５（ｂ）に示すように、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間が段違いになったままパネル１０’，２０’が接合されてしまうので、製品として使いものにならなくなってしまう。

なお、このような問題は、ここで例示したような押出形材からなるダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合に限らず、実質的に互いに平行な外板及び内板を備えるあらゆるダブルスキンパネル（たとえばハニカムパネル等）の摩擦攪拌接合において妥当する。

本発明はこのような事情に鑑み、接合前に端部同士で突き合わせた状態で外側面間に段差があっても、接合後にはその段差が残らないように平坦に摩擦攪拌接合することのできるダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法を提案するものである。

すなわち、請求項１に係る発明は、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一外板の端部が支持されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二外板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一外板および前記第二外板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一外板の外側面と前記第二外板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二外板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二外板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とする。

請求項２に係る発明は、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一外板の端部が支持されており、かつ、前記第一外板の端部に第一係合部が形成されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二外板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されており、かつ、前記第二外板の端部に第二係合部が形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一外板および前記第二外板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一外板の外側面と前記第二外板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二外板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二外板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに前記第一係合部と前記第二係合部とを係合させ、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一外板の端部及び前記第二外板の端部に、厚さ方向に突出する凸条が形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一内板の端部が支持されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二内板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一内板および前記第二内板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一内板の外側面と前記第二内板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二内板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二内板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一内板の端部が支持されており、かつ、前記第一内板の端部に第一係合部が形成されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二内板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されており、かつ、前記第二内板の端部に第二係合部が形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一内板および前記第二内板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一内板の外側面と前記第二内板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二内板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二内板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに前記第一係合部と前記第二係合部とを係合させ、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項４または請求項５に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一内板の端部及び前記第二内板の端部に、厚さ方向に突出する凸条が形成されていることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、前記第一ダブルスキンパネルおよび前記第二ダブルスキンパネルがアルミニウム合金製の押出形材からなることを特徴とする。

本発明において、「実質的に互いに平行」とは、外板と内板とが完全に平行である状態の他、不可避的な製造誤差等に起因して外板と内板とが厳密には平行でなく僅かに傾斜した状態を含む。

本発明に係るダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法は、ダブルスキンパネルの外板の端部同士及び内板の端部同士を突き合わせ、突合せ部に外側から回転ツールを押し込んで外板同士又は内板同士を摩擦攪拌接合するものである。すると、たとえ接合前において各ダブルスキンパネルの外板と内板とが僅かに傾斜していたり両ダブルスキンパネルの厚さが僅かに異なっていて、両外板の外側面間又は両内板の外側面間に段差があったとしても、接合中及び接合後には両外板の外側面間の段差及び両内板の外側面間の段差がなく平坦になるように調節しながら、外板同士又は内板同士を摩擦攪拌接合することができる。

したがって、本発明に係るダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法によれば、製品の外観がよくなり、歩留まりを格段に向上させることができる。

また、摩擦攪拌接合時には回転ツールが押し込まれる部分のメタルが多少流出してしまうが、厚さ方向に突出する凸条（厚肉部）を外板の端部及び内板の端部に沿って形成しておけば、この凸条分の余分なメタルが流出したメタルを補充するので、接合不良が発生せず接合後の外観もよくなる。凸条は外向きに形成しても内向きに形成してもよい。

また、各ダブルスキンパネルの外板の端部及び内板の端部にそれぞれ係合部を形成しておけば、一対のダブルスキンパネルの端部同士を突き合わせて摩擦攪拌接合したときに、ちょうど外板の外側面同士及び内板の外側面同士が平坦になった状態で両パネルを位置決めすることができるので、安定的な接合が可能となる。

本発明によれば、接合前にダブルスキンパネルを端部同士で突き合わせた状態で外側面間に段差があっても、接合後にはその段差が残らないように平坦に摩擦攪拌接合することができるので、製品の外観がよくなり、歩留まりを格段に向上させることができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略するものとする。

図１は、ダブルスキンパネルの第一参考実施形態を表す斜視図である。同図に示すように、一方のパネル１０はアルミニウム合金製の中空押出形材であり、実質的に互いに平行な外板１１及び内板１２と、これらを接続するラチス１３，１３，…を備えており、さらに接合端部には接続部１４，１４が形成されている。このパネル１０と端部同士で突き合わされて摩擦攪拌接合される他方のパネル２０も同様であり、外板２１と、内板２２と、ラチス２３，２３，…と、接続部２４，２４とを備えている。パネル１０の接続部１４は、外板１１の端部と内板１２の端部とを接続する断面円弧形状であり、同様にパネル２０の接続部２４は、外板２１の端部と内板２２の端部とを接続する断面円弧形状である。

このようなパネル１０とパネル２０とを端部同士で突き合わせて摩擦攪拌接合するには、まず図２（ａ）に示すように、平坦な接合テーブル（図示せず）上で外板１１，２１を上にした状態でパネル１０，２０の端部同士を突き合わせて固定する。このとき、外板１１の端部と外板２１の端部とが実質的に接触して突合せ部Ｔ１となり、内板１２の端部と内板２２の端部とが実質的に接触して突合せ部Ｔ２となっている。現実にはこの状態で、不可避的な製造誤差等に起因してパネル１０，２０の厚さが若干異なり、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間に段差が生じていることが多い。この段差は極めて大きいものから、一見しただけでは判別できない程度の小さなものまで多種多様であるが、ここでは説明の便宜上、段差を極めて大きく図示している。以下も同様である。

次に、図２（ｂ）に示すように、パネル１０，２０の外板１１，２１を外側から摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合のための回転ツール３０は、径大のツール本体３１と、このツール本体３１の先端面から同軸で突出する径小の攪拌ピン３２とを備えており、ツール本体３１の先端面周囲にはショルダー部３３が形成されている。このような回転ツール３０を用いて、外板１１，２１の外側（図では上側）から突合せ部Ｔ１に対して、中心軸まわりに高速回転する回転ツール３０の攪拌ピン３２を挿入するとともにショルダー部３３を外板１１，２１の外側面１１ａ，２１ａに若干押圧した状態で、外板１１，２１の突合せラインに沿って回転ツール３０を紙面直交方向に移動させることにより、外板１１，２１の突合せ部Ｔ１を外側から摩擦攪拌接合するのである。

摩擦攪拌接合時には、パネル１０，２０の突合せ部Ｔ１に回転ツール３０からの内向き（図では下向き）の押圧力が作用するが、この押圧力は接続部１４，２４で支持される。ここで、接続部１４，２４は断面円弧形状であり、パネル１０，２０の厚さ方向（図では上下方向）に比較的撓み易くなっているので、回転ツール３０からの内向きの押圧力を受けた接続部１４，２４はそれぞれ、パネル１０の外板１１の外側面１１ａとパネル２０の外板２１の外側面２１ａとを平坦にするように撓み変形する。つまり、接合中に、外板１１，２１及び内板１２，２２は基本的に変形せず接続部１４，２４が変形することにより段差を吸収することとなり、接続部１４の撓み量は、接続部２４の撓み量に段差分を加えたものとなる。したがって、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間の段差を接続部１４，２４の撓み変形で吸収しながら突合せ部Ｔ１を接合することができ、接合後には図２（ｃ）に示すように、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとが実質的に平坦になる。

次に、図３（ａ）に示すように、外板１１，２１が接合されたパネル１０，２０を上下反転させて内板１２，２２を上にした状態で、内板１２，２２の突合せ部Ｔ２を外側から摩擦攪拌接合する。なお、外板１１，２１が接合された後でパネル１０，２０を上下反転させると、内板１２の外側面１２ａと内板２２の外側面２２ａとの間には段差がなく平坦になっているが、仮に平坦になっておらず段差があったとしても、外板１１，２１の突合せ部Ｔ１を摩擦攪拌接合するときと同様、接続部１４，２４の撓み変形でその段差を吸収しながら突合せ部Ｔ２を接合すればよい。突合せ部Ｔ２の接合後の状態を図３（ｂ）に示す。

このように、接合前におけるパネル１０の厚さとパネル２０の厚さが不可避的な製造誤差等に起因して若干異なり、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間、内板１２の外側面１２ａと内板２２の外側面２２ａとの間に段差があったとしても、外板１１，２１と内板１２，２２とを接続する接続部１４，２４が変形しながら回転ツール３０からの内向きの押圧力を支持することにより、接合中及び接合後には、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間、内板１２の外側面１２ａと内板２２の外側面２２ａとの間の段差をなくして平坦にすることができる。

なお、ここでは突合せ部Ｔ１を接合した後に、パネル１０，２０を上下反転して突合せ部Ｔ２を接合しているが、図４に示すように、突合せ部Ｔ１と突合せ部Ｔ２を同時に接合するようにしてもよい。

続いて、ダブルスキンパネルの第二参考実施形態を説明する。第一参考実施形態ではパネル１０の外板１１と内板１２とが平行であるとともに、パネル２０の外板２１と内板２２とが平行であり、しかもパネル１０，２０の厚さが若干異なっていたが、本参考実施形態では図５に示すように、外板１１と内板１２とが若干傾斜してパネル１０の厚さが端部に向かって徐々に大きくなっているとともに、外板２１と内板２２とが若干傾斜してパネル２０の厚さが端部に向かって徐々に大きくなっており、しかもパネル１０，２０を端部同士で突き合わせた状態で突合せ部に段差が生じている。このような場合も、第一参考実施形態と同様、撓み変形可能な接続部１４，２４で回転ツール３０の押圧力を調節支持することにより、接合中及び接合後には、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間、内板１２の外側面１２ａと内板２２の外側面２２ａとの間の段差をなくして平坦にすることができる。

図６は、ダブルスキンパネルの第三参考実施形態を表す断面図である。本参考実施形態は第一参考実施形態と略同様であるが、接続部１４，２４が外板１１，２１の端部と内板１２，２２の端部とを接続するようになっていない点が異なる。つまり、本参考実施形態の接続部１４，２４は、外板１１，２１の端部から少し離れた位置と内板１２，２２の端部から少し離れた位置とを接続している。この場合であっても、上記各参考実施形態と同様、撓み変形可能な接続部１４，２４で回転ツール３０の押圧力を調節支持することにより、接合中及び接合後には、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間、内板１２の外側面１２ａと内板２２の外側面２２ａとの間の段差をなくして平坦にすることができる。

図７（ａ）は、ダブルスキンパネルの第四参考実施形態を表す断面図である。本参考実施形態では、外板１１，２１の端部にそれぞれ合决り（あいじゃくり）形状の係合部１１ｂ，２１ｂが形成されており、係合部１１ｂ，２１ｂが互いに係合した状態で外板１１，２１の外側面１１ａ，２１ａが平坦になるようになっている。同様に、内板１２，２２の端部にもそれぞれ合决り形状の係合部１２ｂ，２２ｂが形成されており、係合部１２ｂ，２２ｂが互いに係合した状態で、内板１２，２２の外側面１２ａ，２２ａが平坦になるようになっている。つまり、係合部１１ｂ，２１ｂ，１２ｂ，２２ｂは位置決めの役割を果たす。
したがって、たとえば同図の場合、接合中に回転ツール３０から伝達される押圧力によって接続部１４が内向きに撓み、ちょうど外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとが平坦になったときに係合部１１ｂ，２１ｂが互いに係合し、この状態で位置決めされてそれ以後は互いにずれないようになるので、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとが平坦な状態で摩擦攪拌接合されるときの姿勢が安定し、正確かつ確実に段差を解消することができる。

図７（ｂ）は、ダブルスキンパネルの第五参考実施形態を表す断面図である。本参考実施形態は、係合部１１ｂ，２１ｂ，１２ｂ，２２ｂがテーパ形状であることを除けば、第四参考実施形態と同様である。

図８（ａ）は、ダブルスキンパネルの第六参考実施形態を表す断面図である。本参考実施形態では、外板１１，２１の端部に沿って厚さ方向外向きに突出する凸条（厚肉部）１１ｃ，２１ｃが形成されている。
凸条１１ｃ，２１ｃがない状態で、外板１１，２１の突合せ部に回転ツール３０を押し込んで摩擦攪拌接合すると、突合せ部のメタルが塑性流動して内向きに押し流され、突合せ部に空孔が発生して接合不良となったり、突合せ部が凹んで外観不良となることがある。しかし、本参考実施形態のように凸条１１ｃ，２１ｃを形成しておけば、押し流された体積分のメタルをこの凸条１１ｃ，２１ｃの余分なメタルが補うので、突合せ部に空孔を発生させずに良好な接合を行うことができ、接合後の突合せ部を凹ませずに外観良好とすることができる。接合後に外板１１，２１の外側面１１ａ，２１ａに突出する不要な部分があれば、グラインダ等を用いてそれを切削して平坦にする。なお、ここでは外板１１，２１の端部に凸条１１ｃ，２１ｃが形成されているが、もちろん内板１２，２２の端部に凸条を形成することもできる。

図８（ｂ）は、ダブルスキンパネルの第七参考実施形態を表す断面図である。本参考実施形態は、外板１１，２１の端部に沿って厚さ方向に突出する凸条１１ｃ，２１ｃが形成されている点で第六参考実施形態と同様であるが、凸条１１ｃ，２１ｃが内向きに突出している点で異なる。つまり本参考実施形態では、外板１１，２１の端部と内板１２，２２の端部とを接続する接続部１４，２４の板厚が、外板１１，２１と交差する部分及び内板１２，２２と交差する部分において大きくなっており、これが外板１１，２１の端部に沿って厚さ方向内向きに突出する凸条１１ｃ，２１ｃ及び内板１２，２２の端部に沿って厚さ方向内向きに突出する凸条１２ｃ，２２ｃとなっている。
したがって、摩擦攪拌接合時に押し流された体積分のメタルは凸条１１ｃ，２１ｃ，１２ｃ，２２ｃの余分なメタルによって補われ、突合せ部に空孔を発生させずに良好な接合を行うことができる。

なお、第六参考実施形態及び第七参考実施形態では凸条１１ｃ，２１ｃ，１２ｃ，２２ｃが接続部１４，２４と一体形成されているが、これらを別体に形成してもよいことは言うまでもない。

図９は、本発明に係るダブルスキンパネルの第八参考実施形態を表す断面図である。上記各参考実施形態では接続部１４，２４が断面円弧形状であったが、本参考実施形態では接続部１４，２４が断面くの字形状となっている。その他の点は、上記各参考実施形態と同様である。

図１０は、本発明に係るダブルスキンパネルの実施形態を表す断面図である。第一乃至第七参考実施形態のパネルは、接合中に、外板及び内板が基本的に変形せず接続部が変形することにより段差を吸収する構造であったが、本実施形態のパネルは、接合中に外板又は内板が変形することにより段差を吸収する構造である。つまり本実施形態のパネルは、外板１１，２１の端部又は内板１２，２２の端部が内向きに変形可能になっており、このことを利用して一対のダブルスキンパネル１０，２０の外板１１，２１の外側面１１ａ，２１ａ間の段差及び内板１２，２２の外側面１２ａ，２２ａ間の段差をなくすようにしたものである。

ここでは図１０（ａ）に示すように、一方のパネル１０はアルミニウム合金製の中空押出形材であり、実質的に互いに平行な外板１１及び内板１２と、これらを接続するラチス１３，１３，…とを備えており、他方のパネル２０も同様に、外板２１及び内板２２と、ラチス２３，２３，…とを備えている。そして、パネル１０の内板１２の端部は内向き（図では上向き）に撓み変形可能に形成され、パネル２０の外板２１の端部も内向き（図では下向き）に撓み変形可能に形成されている。また、外板１１，２１の端部には係合部１１ｂ，２１ｂが形成され、内板１２，２２の端部には係合部１２ｂ，２２ｂが形成されている。

このようなパネル１０とパネル２０とを端部同士で突き合わせて摩擦攪拌接合するには、まず、平坦な接合テーブル（図示せず）上で外板１１，２１を上にして、パネル１０，２０の端部同士を突き合わせて固定する。このとき、係合部１２ｂ，２２ｂは互いに係合して、内板１２，２２の外側面１２ａ，２２ａ間には段差がないが、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間には不可避的な段差が生じているものとする。

次に、図１０（ｂ）に示すように、パネル１０，２０の外板１１，２１を外側から摩擦攪拌接合する。摩擦攪拌接合時には、パネル１０，２０の突合せ部Ｔ１に回転ツール３０から伝達される内向きの押圧力が作用する。このとき、回転ツール３０から伝達される押圧力を受けた外板２１の端部は、図１１に示すように、あたかも片持梁の先端に集中荷重が作用したときのように内向き（図では下向き）に変形し、係合部１１ｂ，２１ｂが互いに係合したときにちょうど外板１１，２１の外側面１１ａ，２１ａ間の段差がなく実質的に平坦になる。したがって、外板１１の外側面１１ａと外板２１の外側面２１ａとの間の段差を外板２１の端部の内向きの撓み変形で吸収しながら突合せ部Ｔ１を接合することができ、接合後には段差がなくなる。また、内板１２，２２の突合せ部Ｔ２についても同様に、内板１２の内向きの撓み変形で吸収しながら摩擦攪拌接合すればよい。

なお、ここでパネル２０に着目すると、外板２１の端部のみが内向きに変形し内板２２の端部は内向きに変形しない構造となっているが、この他、たとえば図１２に示すように、外板２１の端部及び内板２２の端部の双方が内向きに変形する構造であってもよい。つまり、一枚のパネルについて、外板の端部と内板の端部のうちの一方又は双方が内向きに変形するようになっていればよい。なお、図１２からも分かるように、パネル１０，２０の端部同士を突き合わせた状態で、外板１１，２１の突合せ部Ｔ１と、内板１２，２２の突合せ部Ｔ２とが、同一鉛直面上に位置する必要はなく、パネルの幅方向にずれていても構わない。

また、図１３に示すように、位置決めのための係合部１１ｂ，２１ｂ，１２ｂ，２２ｂを省略することも可能である。さらに、図示はしないが、上記各参考実施形態で説明したような凸条を外板１１，２１の端部や内板１２，２２の端部に沿って形成してもよい。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、上記各参考実施形態中の技術要素を適宜組み合わせる等、発明の趣旨に応じた適宜の変更実施が可能であることはいうまでもない。
さらに具体的に言えば、一対のパネルの断面形状は左右対称である必要はない。ラチスは形状、寸法、位置、材質等を自由に定めることができ、なくてもよい。外板及び内板の金属組成は同一でもよいし異なっていてもよい。パネルは押出形材に限らず、平行な二枚の板材を備えるダブルスキンパネルであれば、ハニカムパネル等であってもよい。

ダブルスキンパネルの第一参考実施形態を表す斜視図である。 図１のパネルを摩擦攪拌接合する方法の一参考実施形態を説明するための手順断面図である。 図２に続く手順断面図である。 図１のパネルを摩擦攪拌接合する方法の他の参考実施形態を説明するための断面図である。 ダブルスキンパネルの第二参考実施形態を表す断面図である。 ダブルスキンパネルの第三参考実施形態を表す断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、ダブルスキンパネルの第四参考実施形態、第五参考実施形態を表す断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、ダブルスキンパネルの第六参考実施形態、第七参考実施形態を表す断面図である。 ダブルスキンパネルの第八参考実施形態を表す断面図である。 本発明に係るダブルススキンパネルの摩擦攪拌接合方法の実施形態を表す断面図である。 同要部拡大図である。 本発明に係るダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法の他の実施形態を表す断面図である。 本発明に係るダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法のさらに他の実施形態を表す断面図である。 従来のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法を説明する断面図である。 従来のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法の問題点を説明する断面図である。

符号の説明

１０，２０ ダブルスキンパネル
１１，２１ 外板
１１ａ，２１ａ 外側面
１１ｂ，２１ｂ 係合部
１１ｃ，２１ｃ 凸条
１２，２２ 内板
１２ａ，２２ａ 外側面
１２ｂ，２２ｂ 係合部
１２ｃ，２２ｃ 凸条
１３，２３ ラチス
１４，２４ 接続部
１５，２５ 鉛直支持板
３０ 回転ツール
３１ ツール本体
３２ 攪拌ピン
３３ ショルダー部
Ｄ 段差
Ｔ１，Ｔ２ 突合せ部

Claims (7)

1. 実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一外板の端部が支持されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二外板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、
   前記第一外板および前記第二外板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、
   突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一外板の外側面と前記第二外板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二外板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二外板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とするダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
2. 実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一外板の端部が支持されており、かつ、前記第一外板の端部に第一係合部が形成されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二外板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されており、かつ、前記第二外板の端部に第二係合部が形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、
   前記第一外板および前記第二外板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、
   突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一外板の外側面と前記第二外板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二外板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二外板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに前記第一係合部と前記第二係合部とを係合させ、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とするダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
3. 前記第一外板の端部及び前記第二外板の端部に、厚さ方向に突出する凸条が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
4. 実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一内板の端部が支持されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二内板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、
   前記第一内板および前記第二内板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、
   突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一内板の外側面と前記第二内板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二内板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二内板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とするダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
5. 実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第一外板及び第一内板を備えるとともに、前記第一外板と前記第一内板とを連結するラチスによって前記第一内板の端部が支持されており、かつ、前記第一内板の端部に第一係合部が形成されている第一ダブルスキンパネルと、実質的に互いに平行なアルミニウム合金製の第二外板及び第二内板を備え、片持状を呈する前記第二内板の端部が、前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形可能に形成されており、かつ、前記第二内板の端部に第二係合部が形成されている第二ダブルスキンパネルと、を摩擦攪拌接合するダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法であって、
   前記第一内板および前記第二内板を上にした状態で、前記第一外板の端部と前記第二外板の端部を突き合わせるとともに、前記第一内板の端部と第二内板の端部を突き合わせて配置し、
   突合せ部に上側から回転ツールを押し込んで前記第一ダブルスキンパネルと前記第二ダブルスキンパネルを摩擦攪拌接合する際、接合中の前記第一内板の外側面と前記第二内板の外側面とが平坦になるように、前記回転ツールから前記第二内板の端部に伝達された下向きの押圧力で前記第二内板の端部を前記第二外板と前記第二内板との距離が小さくなる方向に撓み変形させるとともに前記第一係合部と前記第二係合部とを係合させ、前記押圧力を前記ラチスで支持する、ことを特徴とするダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
6. 前記第一内板の端部及び前記第二内板の端部に、厚さ方向に突出する凸条が形成されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。
7. 前記第一ダブルスキンパネルおよび前記第二ダブルスキンパネルがアルミニウム合金製の押出形材からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のダブルスキンパネルの摩擦攪拌接合方法。

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