JP5740960B2 - 接合方法および接合装置 - Google Patents

Description

本発明は、抵抗加熱および摺動を用いた接合方法および接合装置に関する。

従来より、導電性の金属材料同士を互いに接合する方法として、抵抗溶接が使用されている。抵抗溶接は、導電性金属材料同士を接触させた状態で電極により挟み、電極から電流を与えることで、接合面の接触抵抗により生じる抵抗加熱により、導電性金属材料同士を溶融接合する方法である。例えば特許文献１には、接合する対の導電性金属材料を接触させた状態で電流を流し、抵抗加熱により表面の酸化膜を硫黄濃化層に置換した後、加振によって硫黄濃化層を強制剥離し、加圧により導電性金属材料を接合する方法が記載されている。

特開平７―１１６８６８号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の方法では、電流を供給して抵抗加熱した後に高面圧下で加振を行うため、加圧力によって導電性金属材料（被接合部材）が変形しやすい。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、被接合部材の変形を抑制可能な接合方法および接合装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る接合方法は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法である。当該接合方法は、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合工程を有している。そして、前記接合工程において、（ａ）前記被接合部材同士を相対的に押し付ける加圧力、（ｂ）摺動の変位、（ｃ）前記電極を経由した通電のうち、少なくとも１つを、前記被接合部材の前記接合面側に当該接合面を延長する延設部を介して、前記被接合部材に作用させる。

上記目的を達成する本発明に係る接合装置は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置である。当該接合装置は、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合手段を有している。当該接合手段は、前記被接合部材同士を相対的に押し付ける加圧手段と、前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、前記被接合部材の一方から他方へ前記電極を経由して電流を流すための電流供給手段と、を有している。当該接合装置は、（ａ）前記加圧手段による加圧力、（ｂ）前記摺動手段による摺動の変位、および（ｃ）前記電流供給手段による通電のうち、少なくとも１つを、前記被接合部材の前記接合面側に当該接合面を延長する延設部を介して、前記被接合部材に作用させる。

上記のように構成した接合方法および接合装置によれば、被接合部材の接合面側に当該接合面を延長する延設部を介して、加圧力、摺動の変位、および通電のうち少なくとも１つを被接合部材に作用させるため、加圧力、摺動変位または電極の接触による被接合部材の変形を抑制することができる。

第１実施形態に係る接合装置を示す概略側面図である。 第１実施形態に係る接合装置の被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第１実施形態に係る接合装置により接合する際のフローチャートである。 第１実施形態に係る接合装置の変形例における被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第２実施形態に係る接合装置の被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第３実施形態に係る接合装置の被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第３実施形態に係る接合装置の変形例における被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第４実施形態に係る接合装置の被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 第５実施形態に係る接合装置の被接合部材の近傍を示す概略断面図である。 実施形態に係る接合装置の変形例における被接合部材の近傍を示す概略断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る導電材料の接合装置１は、図１，２に示すように、導電性を備えた一対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合するための接合装置である。接合装置１は、概説すれば、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂを対向させ、一対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを相対的に摺動させつつ、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの一方から他方へ第１電極３および第２電極４（以下、第１電極および第２電極を単に電極ともいう。）を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、接合面１０２ａ，１０２ｂ同士を接合する接合手段を有している。抵抗加熱および摩擦熱（塑性流動）を利用する接合手段は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士を相対的に押し付ける加圧装置６（加圧手段）と、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを相対的に摺動させる摺動装置７（摺動手段）と、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの一方から他方へ電極３，４を経由して電流を流すための電流供給装置５（電流供給手段）と、被接合部材１０１ａ，１０１ｂと電極３，４とを相対的に押し付ける電極加圧装置１４（電極加圧手段）と、制御装置８（制御手段）を有する。制御装置９０は、加圧装置６、摺動装置７、電流供給装置５、および電極加圧装置１４のそれぞれの作動を制御する。以下、詳述する。

接合されるワークである被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、アルミニウム（Ａｌ）であるが、導電性を備える材料であれば特に限定されず、例えば鉄（Ｆｅ）やマグネシュウム（Ｍｇ）を適用することが可能である。に適用できる。また、アルミニウム（Ａｌ）−鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）−マグネシウム（Ｍｇ）等の異材接合であっても、適用可能である。

対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる箔状の中間材料１０３が挟まれる。中間材料１０３は、接合面１０２ａ，１０２ｂの形状に一致して形成されることが好ましい。被接合部材１０１ａ，１０１ｂがアルミニウムの場合、中間材料１０３には、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方の融点よりも低い温度で液相化する材料であれば、中間材料１０３として、例えば一般的なろう材やはんだ等を適用してもよい。中間材料１０３の厚さは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましいが、これに限定されず、また厚さが均一であっても部位に応じて異なってもよい。

被接合部材１０１ａは、被接合部材１０１ａの接合面１０２ａ側に、接合面１０２ａを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１０４ａ（延設部）を有している。また、被接合部材１０１ｂも、被接合部材１０１ｂの接合面１０２ｂ側に、接合面１０２ｂを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１０４ｂ（延設部）を有している。フランジ部１０４ａおよびフランジ部１０４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１０４ａおよびフランジ部１０４ｂは、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う周囲の、加圧装置６が配置される位置に対応して部分的に形成されており、接合後に機械加工等によって取り除かれる。

加圧装置６は、対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを押圧方向Ｚに加圧する装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。加圧装置６は、制御装置８に接続されて加圧力を任意に制御可能となっており、連結される第２加圧部材１２を進退動させることで、被接合部材１０１ｂのフランジ部１０４ｂを加圧可能となっている。

被接合部材１０１ａのフランジ部１０４ａは、第２加圧部材１２と対向するようにして固定的に配置される第１加圧部材１３（加圧部）に、下方への移動を規制されて保持される。したがって、加圧装置６、第２加圧部材１２および第１加圧部材１３は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂのフランジ部１０４ａ，１０４ｂを挟むようにして、対向する接合面１０２ａ，１０２ｂの間に加圧力を作用させる加圧手段として機能する。

電極加圧装置１４は、第２電極４を被接合部材１０１ｂに押圧させる装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。電極加圧装置１４は、制御装置８に接続されて加圧力を任意に制御可能となっている。

摺動装置７は、一方の被接合部材１０１ｂを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向Ｘへ摺動させる装置である。接合装置１は、上方の被接合部材１０１ｂを方向Ｘに沿って移動可能に保持するための第２固定部材９と、下方の被接合部材１０１ａの方向Ｘへの移動を規制するための第１固定部材１１とを備えており、摺動装置７は、第２固定部材９を介して被接合部材１０１ｂを摺動させる。

摺動装置７の機構には、例えば超音波加振、電磁式加振、油圧式加振またはカム式加振等が適用できるが、加振可能であればこれらに限定されない。摺動装置７は、制御装置８に接続されて、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。

電流供給装置５は、直流電流または交流電流を電極３，４へ与えることができる装置であり、制御装置８に接続されて、電流値および電圧値を任意に制御可能となっている。

制御装置８は、前述の加圧装置６、電極加圧装置１４、摺動装置７および電流供給装置５を統括的に制御する電子計算機である。制御装置８は、演算部、記憶部、入力部および出力部（いずれも不図示）を備えている。記憶部には、接合装置１全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が遂行される。

なお、制御装置８を設けずに、各々の装置を手動で作動させてもよい。

また、電極３，４は、必ずしも被接合部材１０１ａ，１０１ｂに直接接触しなくてもよく、例えば導電性を有する他の部材を介して接触してもよい。また、電極３，４の各々は、１つであっても複数の電極に分かれて設けられてよい。

また、中間材料１０３は、必ずしも設けられなくてもよい。

また、下方の第１電極３も、加圧装置によって被接合部材１０１ａに対して進退動可能であってもよい。

また、加圧装置６は、図１，２では被接合部材１０１ｂ側に設けられるが、被接合部材１０１ａ側に設けられてもよく、または両方に設けられてもよい。また、加圧装置６は、図１では２つ設けられているが、１つであっても、または３つ以上あってもよい。

また、摺動装置７は、被接合部材１０１ｂではなくて被接合部材１０１ａを摺動させる構成でもよく、または被接合部材１０１ａ，１０１ｂの両方を摺動させる構成でもよい。

次に、接合装置１を用いて被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合する方法を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。

初めに、図１，２に示すように、互いに接合する被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間に中間材料１０３を挟み、被接合部材１０１ａのフランジ部１０４ａが第１加圧部材１３と一致するように配置する。そして、被接合部材１０１ｂを第１固定部材１１によって固定し、被接合部材１０１ａを第２固定部材９によって摺動可能に保持する。

この後、加圧装置６を作動させて第２加圧部材１２により被接合部材１０１ｂのフランジ部１０４ｂを加圧する。これにより、被接合部材１０１ａ，１０１ｂのフランジ部１０４ａ，１０４ｂが、第２加圧部材１２と第１加圧部材１３の間に挟まれて、対向する接合面１０２ａ，１０２ｂの間に加圧力が生じる。加圧装置６による加圧力は、制御装置８で調節され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。

次に、制御装置８により摺動装置７を駆動させて、被接合部材１０１ｂを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向へ加振して摺動させる（予備摺動工程Ｓ１１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。

上記のように加圧しながら摺動させる予備摺動工程Ｓ１１が行われると、接合面１０２ａ，１０２ｂが摺動するとともに摩擦熱が発生して材料が軟化され、接合面１０２ａ，１０２ｂが磨耗しつつ塑性流動し、接合面１０２ａ，１０２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備摺動工程Ｓ１１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１０１ａ，１０１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備摺動工程Ｓ１１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。

予備摺動工程Ｓ１１の後には、第１接合工程Ｓ１２を行う。第１接合工程Ｓ１２では、第１電極３および第２電極４を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触させ、摺動装置７による摺動を維持しつつ、第１電極３と第２電極４の間に電流供給装置５によって電流を供給する。このようにして、摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加熱する。第１接合工程Ｓ１２では、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面１０２ａ，１０２ｂの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と摺動が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面１０２ａ，１０２ｂが均一に加熱される。

第１接合工程Ｓ１２の後には、第２接合工程Ｓ１３が行われる。第２接合工程Ｓ１３では、電流供給装置５による電流の供給を減少させる一方、加圧装置６による加圧力を増加させることによって摩擦熱が増加させられる。これにより、抵抗加熱による発熱量が減少し、軟化された材料を摺動によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行することになる。なお、電流供給装置５による電流の供給は、最終的には停止される。また、摩擦熱の増加は、摺動装置７を制御することによっても達成することが可能である。

第２接合工程Ｓ１３を終了する直前には、摺動装置７を停止させるが、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に摺動装置７によって被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい位置に位置決めする。なお、加圧装置６の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、摺動装置７を停止させる前に、加圧装置６による加圧力を低下させてもよい。加圧装置６による加圧力を低下させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの位置決め精度が向上し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが望ましい相対的位置となった状態で摺動装置７を停止させることができる。なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。

第２接合工程Ｓ１３の後には、冷却工程Ｓ１４を行う。冷却工程Ｓ１４では、制御装置８が、摺動装置７および電流供給装置５を停止させた後に、加圧装置６による加圧力を上昇させる。そして、予め設定した時間が経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置６による加圧を終了させる。または、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置８へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置６による加圧を終了させることもできる。この後、第２電極４を後退させて、接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂが装置から取り外される。

この後、接合されたフランジ部１０４ａ，１０４ｂを機械加工等により削り取って除去し、作業が終了する（除去工程Ｓ１５）。

本実施形態の接合方法によって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合界面には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、および中間材料１０３を介在して接合される中間層介在接合面が混在して形成される。

本接合方法では、摺動および抵抗加熱を併用して接合するため、接合面１０２ａ，１０２ｂに高い加圧力を付与せずとも、電流集中箇所が変化して均一な加熱が可能となり、接合面１０２ａ，１０２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができ、かつ低歪みで均一な面接合が可能となる。また、接合面１０２ａ，１０２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。

中間材料１０３は、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３において、共晶反応により低融点で液相化し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士、または中間材料１０３の被接合部材１０１ａ，１０１ｂへの相互拡散を促進させる。さらに、中間材料１０３は、酸素を遮断して接合面１０２ａ，１０２ｂの再酸化を抑制する役割を果たすため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。

なお、被接合部材１０１ａは、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う１方向に加振されるが、相対的に摺動するのであればこれに限定されず、例えば公転運動等のように、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う２方向へ加振することもできる。

また、予備摺動工程Ｓ１１は、必ずしも設けずに省略することができる。また、予備摺動工程Ｓ１１の代わり若しくは予備摺動工程Ｓ１１の前に、摺動装置７により摺動させるのではなしに、電流供給装置５により電極３，４へ電流を供給することで、接合面１０２ａ，１０２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ１２と第２接合工程Ｓ１３の間で、電流の供給を減少させつつ加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ１４も、必ずしも設けずに省略することができる。

また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂは、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う周囲の、加圧装置６が配置される部位に対応して形成されずに、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂを囲む全周に亘って形成されてもよい。また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂは、必ずしも接合の後に取り除かれなくてもよい。

また、第２接合工程Ｓ１３では、電流供給装置５による電流の供給を最終的に停止させるが、停止させた後に、第２電極４を被接合部材１０１ｂから離間させてもよい。第２接合工程Ｓ１３においては、加振による摺動速度が増加するが、通電不要のために必要のなくなった第２電極４を被接合部材１０１ａから離間させることで、第２電極４および被接合部材１０１ａの磨耗、凝着および溶着を抑制できる。

第１実施形態によれば、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂ側に、接合面１０２ａ，１０２ｂを延長するように段差状に突出してフランジ部１０４ａ，１０４ｂが形成され、加圧部材１２，１３が、このフランジ部１０４ａ，１０４ｂを加圧する。したがって、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを効率よく加圧することができ、加圧による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの変形を抑制できる。また、接合面１０２ａ，１０２ｂに加圧力を発生させやすいフランジ部１０４ａ，１０４ｂを設けることで、接合面１０２ａ，１０２ｂが複雑な形状であっても、接合面１０２ａ，１０２ｂ同士を接合することができる。また、摺動装置７による摺動変位が、摺動する被接合部材１０１ｂへ、変形し難いフランジ部１０４ｂを介して作用するため、摺動変位の入力による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの変形を抑制できる。

また、接合面１０２ａ，１０２ｂ同士を接合した後に、フランジ部１０４ａ，１０４ｂを除去するため、最終製品の軽量化および小型化が可能である。また、最終的に除去することを前提としてフランジ部１０４ａ，１０４ｂを設けることができるため、最終製品の形状に限定されることなしに、接合に望ましい位置にフランジ部１０４ａ，１０４ｂを形成することができる。また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂは後の除去工程Ｓ１５により取り除かれるため、加圧力および摺動変位の入力によりフランジ部１０４ａ，１０４ｂに変形等が生じても、問題とならない。

また、被接合部材１０１ｂの第２電極４が電気的に接続する部位の接合面１０２ｂからの距離Ｌ１（図２参照）が、フランジ部１０４ｂの接合面１０２ｂからの距離Ｌ２（図２参照）よりも長いため、第２電極４の被接合部材１０１ｂに対する接触部位に摺動装置７からの振動が伝わり難い。したがって、第２電極４および被接合部材１０１ｂの磨耗、凝着および溶着を抑制でき、かつ第２電極４の寿命を向上させることができる。

更に、フランジ部１０４ｂよりも接合面１０２ｂに対して離れた部位から電流を流される被接合部材１０１ｂを、対をなす他の被接合部材１０１ａに対して摺動させるため、第２電極４と被接合部材１０１ｂの間で摺動が発生し難い。したがって、第２電極４および被接合部材１０１ｂの磨耗、凝着および溶着を抑制でき、かつ第２電極４の寿命をより向上させることができる。

また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂを設けることで、第１電極３および第２電極４の被接合部材１０１ａ，１０１ｂに対する接触圧力を低減できることから、図４に示す第１実施形態に係る製造装置の変形例のように、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの例えば剛性の低い部位等にも第１電極１５および第２電極１６を接続でき、電極１５，１６の接続位置の、選択の自由度を拡大できる。

また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂ（延設部）を、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う全周に形成すれば、接合面１０２ａ，１０２ｂに作用する加圧力を全周に均一に分散し、接合むらを低減できる。また、フランジ部１０４ａ，１０４ｂ（延設部）が全周ではなく部分的に形成されれば、除去工程Ｓ１５におけるフランジ部１０４ａ，１０４ｂの除去が容易となる。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る接合装置２０は、一方の被接合部材１２１ａのフランジ部１２４ａの形状が、第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態に係る接合装置１と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

接合装置２０は、図５に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１２１ａ，１２１ｂを、接合面１２２ａ，１２２ｂの間に中間材料１０３を挟んで保持し、押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１２２ａ，１２２ｂに沿う方向Ｘへ相対的に摺動させつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１２１ａ，１２１ｂ同士を接合する装置である。

被接合部材１２１ａは、被接合部材１２１ａの接合面１２２ａ側に、接合面１２２ａを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１２４ａ（延設部）を有している。また、被接合部材１２１ｂも、被接合部材１２１ｂの接合面１２２ｂ側に、接合面１２２ｂを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１２４ｂ（延設部）を有している。フランジ部１２４ａおよびフランジ部１２４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１２４ａおよびフランジ部１２４ｂは、接合面１２２ａ，１２２ｂに沿う周囲の、加圧装置６が配置される位置に対応して形成されており、接合後に取り除かれる。

そして、被接合部材１２１ａのフランジ部１２４ａには、接合面１２２ａと反対側の面に、接合面１２２ａに対して傾斜する傾斜面１２５が形成されている。したがって、フランジ部１２４ａは、接合面１２２ａの縁部へ向かうほど薄肉となっている。

被接合部材１２１ａのフランジ部１２４ａは、第２加圧部材１２と対向するようにして固定的に配置される第１加圧部材２３（加圧部）に、下方への移動を規制されて保持される。フランジ部１２４ａの第１加圧部材２３が接する面には、傾斜面１２５が形成されており、第１加圧部材２３の先端部には、傾斜面１２５と対応して傾斜する第１傾斜加圧面２４が形成されている。

そして、接合装置２０は、第１実施形態において被接合部材１０１ａを固定的に保持するために設けられた第１固定部材１１（図２参照）が設けられていない。

第２実施形態では、第１加圧部材２３が、被接合部材１２１ａの傾斜面１２５と対応する第１傾斜加圧面２４を有しているため、被接合部材１２１ａに第１加圧部材２３を接触させて加圧すると、対向する接合面１２２ａ，１２２ｂに加圧力を発生させるだけでなく、被接合部材１２１ａを接合面１２２ａに沿う方向Ｘへ保持できる。すなわち、第１加圧部材２３は、第１実施形態における第１固定部材１１（図２参照）と同様の機能をも果たし、加圧および摺動に対する保持を同一部材で実現することができ、接合装置２０の小型化を図ることができる。

また、被接合部材１２１ａにのみ傾斜面１２５を形成し、傾斜面１２５が形成されない被接合部材１２１ｂを、傾斜面１２５が形成される被接合部材１２１ａに対して摺動させるため、被接合部材１２１ａを傾斜面１２５で固定的に保持しつつ、被接合部材１２１ｂの摺動と加圧を別部材で行うことができる。すなわち、固定的に保持される被接合部材１２１ａに傾斜面１２５を設けることで、接合装置２０の小型化を図りつつ、摺動される被接合部材１２１ｂの摺動を、被接合部材１２１ｂを加圧する第２加圧部材１２とは異なる第２固定部材９により行うことで、加圧と摺動を個別に調整することができる。
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る接合装置３０は、両方の被接合部材１３１ａ，１３１ｂのフランジ部１３４ａ，１３４ｂ（延設部）に、傾斜面１３５，１３６が形成される点で、第２実施形態と異なる。なお、第１，第２実施形態に係る接合装置と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

接合装置３０は、図６に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１３１ａ，１３１ｂを、接合面１３２ａ，１３２ｂの間に中間材料１０３を挟んで保持し、押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１３２ａ，１３２ｂに沿う方向Ｘへ相対的に摺動させつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１３１ａ，１３１ｂ同士を接合する装置である。

被接合部材１３１ａは、被接合部材１３１ａの接合面１３２ａ側に、接合面１３２ａを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１３４ａを有している。また、被接合部材１３１ｂも、被接合部材１３１ｂの接合面１３２ｂ側に、接合面１３２ｂを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１３４ｂを有している。フランジ部１３４ａおよびフランジ部１３４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１３４ａおよびフランジ部１３４ｂは、接合面１３２ａ，１３２ｂに沿う周囲に部分的に形成されており、接合後に取り除かれる。

そして、被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａには、接合面１３２ａと反対側の面に、接合面１３２ａに対して傾斜する傾斜面１３５が形成されている。したがって、フランジ部１３４ａは、接合面１３２ａの縁部へ向かうほど薄肉となっている。

また、被接合部材１３１ｂのフランジ部１３４ｂにも、接合面１３２ｂと反対側の面に、接合面１３２ｂに対して傾斜する傾斜面１３６が形成されている。したがって、フランジ部１３４ｂは、接合面１３２ｂの縁部へ向かうほど薄肉となっている。

被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａは、第１加圧部材２３によって下方への移動を規制されて保持される。第１加圧部材２３の先端部には、傾斜面１３５と対応して傾斜する第１傾斜加圧面２４が形成されている。

被接合部材１３１ｂのフランジ部１３４ｂは、被接合部材１３１ｂを摺動可能に保持する第２固定部材３１（加圧部）に固定される。この第２固定部材３１に摺動装置７が連結されているため、摺動装置７を作動させることで、第２固定部材３１を介して被接合部材１３１ｂを摺動させることができる。また、第２固定部材３１には、フランジ部１３４ｂの傾斜面１３６と対応して傾斜する第２傾斜加圧面３２が形成されている。したがって、第２固定部材３１は、被接合部材１３１ｂを摺動させることで、押圧方向Ｚへの加圧力を生じさせることができ、加圧および摺動を同一部品で実現することができる。

そして、接合装置３０は、第１，２実施形態において設けられた加圧装置６（図１，２，４，および５参照）が設けられていない。

第３実施形態では、第２固定部材３１が、被接合部材１３１ｂの傾斜面１３６と対応する傾斜した第２傾斜加圧面３２を有しているため、第２固定部材３１のみで、被接合部材１３１ｂを加圧しつつ摺動させることができる。

図７は、第３実施形態に係る製造装置の変形例であるが、被接合部材１３７ａ，１３７ｂの複雑な形状に合わせて、被接合部材１３７ａ，１３７ｂに第１電極３３および第２電極３４が接触可能な電極接触面１３８，１３９を設けてもよい。
＜第４実施形態＞
本発明の第４実施形態に係る接合装置４０は、被接合部材１３１ａ，１３１ｂを接合する点で、第３実施形態と共通するが、被接合部材１３１ａ，１３１ｂに電流を供給する構成が、第３実施形態に係る接合装置３０と異なる。なお、第１〜３実施形態に係る接合装置と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

接合装置４０は、図８に示すように、被接合部材１３１ａのフランジ部１３４ａを保持して下方への移動を規制する第１加圧部材４３（加圧部）を有している。第１加圧部材４３の先端部には、傾斜面１３５と対応して傾斜する第１傾斜加圧面４４が形成されており、傾斜面１３５と接して被接合部材１３１ａを保持できる。更に、第１加圧部材４３は、電流供給装置５に接続されて、電極としての機能を備えている。

接合装置４０は、更に、被接合部材１３１ｂのフランジ部１３４ｂを保持する第２固定部材４１（加圧部）を有している。第２固定部材４１には、摺動装置７が連結され、摺動装置７を作動させることで、第２固定部材４１を介して被接合部材１３１ｂを摺動させることができる。また、第２固定部材４１には、フランジ部１３４ｂの傾斜面１３６と対応して傾斜する第２傾斜加圧面４２が形成されている。第２固定部材４１は、第２傾斜加圧面４２によって被接合部材１３１ｂを摺動させることで、被接合部材１３１ｂを押圧方向Ｚへ押圧することができる。更に、第２固定部材４１は、電流供給装置５に接続されて、電極でもある第１加圧部材４３と対をなす電極として機能する。

第４実施形態では、第１傾斜加圧面４４が形成された第１加圧部材４３が、傾斜面１３５を有するフランジ部１３４ａを介して被接合部材１３１ａに電流を流し、かつ加圧力を作用させる機能を果たす。そして、第２傾斜加圧面４２が形成された第２固定部材４１が、傾斜面１３６を有するフランジ部１３４ｂを介して被接合部材１３１ｂを摺動させ、被接合部材１３１ｂに電流を流し、かつ加圧力を作用させる機能を果たす。したがって、被接合部材１３１ａ，１３１ｂの加圧、摺動および通電を、第１加圧部材４３および第２固定部材４１で実現することができる。

また、電極である第１加圧部材４３および第２固定部材４１が、フランジ部１３４ａ，１３４ｂに接触するため、電極の接触による被接合部材１３１ａ，１３１ｂの変形を抑制できる。しかも、フランジ部１３４ａ，１３４ｂは後の除去工程により取り除かれるため、電極の接触によって被接合部材１３１ａ，１３１ｂに磨耗、凝着、溶着および変形等が生じても、問題とならない。
＜第５実施形態＞
本発明の第５実施形態に係る接合装置５０は、加工される被接合部材１５１ａ，１５１ｂが、管状体である点で、第１〜第４実施形態と異なる。なお、第１実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。

接合装置５０は、図９に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１５１ａ，１５１ｂを、押圧方向Ｚに加圧しながら接合面１５２ａ，１５２ｂに沿う方向Ｘへ摺動装置７により摺動させつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１５１ａ，１５１ｂ同士を接合する装置である。

被接合部材１５１ａは、被接合部材１５１ａの接合面１５２ａ側に、接合面１５２ａを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１５４ａ（延設部）を有する管状の部材である。また、被接合部材１５１ｂも、被接合部材１５１ｂの接合面１５２ｂ側に、接合面１５２ｂを延長するように段差状に突出して形成されるフランジ部１５４ｂ（延設部）を有する管状の部材である。被接合部材１５１ａは、管状の被接合部材１５１ｂの内側に収まり、フランジ部１５４ａおよびフランジ部１５４ｂが接合されることで、隙間を有する２重管となる。

フランジ部１５４ａおよびフランジ部１５４ｂは、互いに接するように対応して形成されている。フランジ部１５４ａおよびフランジ部１５４ｂは、接合面１５２ａ，１５２ｂに沿う周囲に部分的に形成されており、接合後に取り除かれる。

そして、被接合部材１５１ａのフランジ部１５４ａには、接合面１５２ａと反対側の面に、接合面１５２ａに対して傾斜する傾斜面１５５が形成されている。したがって、フランジ部１５４ａは、接合面１５２ａの縁部へ向かうほど薄肉となっている。

また、被接合部材１５１ｂのフランジ部１５４ｂにも、接合面１５２ｂと反対側の面に、接合面１５２ｂに対して傾斜する傾斜面１５６が形成されている。したがって、フランジ部１５４ｂは、接合面１５２ｂの縁部へ向かうほど薄肉となっている。

被接合部材１５１ａのフランジ部１５４ａは、第１加圧部材５３（加圧部）によって下方への移動を規制されて保持される。第１加圧部材５３の先端部には、傾斜面１５５と対応して傾斜する第１傾斜加圧面５４が形成されており、傾斜面１５５と接して被接合部材１５１ａを保持できる。第１加圧部材５３は、電流供給装置５に接続されて、電極としての機能をも備えている。

接合装置５０は、更に、被接合部材１５１ｂのフランジ部１５４ｂを保持する第２固定部材５１（加圧部）を有している。第２固定部材５１には、摺動装置７が連結され、摺動装置７を作動させることで、第２固定部材５１を介して被接合部材１５１ｂを摺動させることができる。また、第２固定部材５１には、フランジ部１５４ｂの傾斜面１５６と対応して傾斜する第２傾斜加圧面５２が形成されている。第２固定部材５１は、第２傾斜加圧面５２によって被接合部材１５１ｂを摺動させることで、被接合部材１５１ｂを押圧方向Ｚへ押圧することができる。更に、第２固定部材５１は、電流供給装置５に接続されて、電極でもある第１加圧部材５３と対をなす電極として機能する。

第５実施形態のように、２重管を構成する被接合部材１５１ａ，１５１ｂであっても、フランジ部１５４ａおよびフランジ部１５４ｂを設けることで容易に接合することができる。

そして、第１傾斜加圧面５４が形成された第１加圧部材５３が、傾斜面１５５を有するフランジ部１５４ａを介して被接合部材１５１ａに電流を流し、かつ加圧力を作用させる機能を果たす。そして、第２傾斜加圧面５２が形成された第２固定部材５１が、傾斜面１５６を有するフランジ部１５４ｂを介して被接合部材１５１ｂを摺動させ、被接合部材１５１ｂに電流を流し、かつ加圧力を作用させる機能を果たす。したがって、被接合部材１５１ａ，１５１ｂの加圧、摺動および通電を、第１加圧部材５３および第２固定部材５１で実現することができる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第１電極および第２電極は、被接合部材に対して一方向（押圧方向Ｚ）から接触するのではなく、異なる方向から接触する構造であってもよい。また、被接合部材のフランジ部以外の部位に、加圧力を作用させてもよい。また、図１０に示す実施形態の変形例のように、被接合部材１６１ａ，１６１ｂのフランジ部１６４ａ，１６４ｂの接合面１６２ａ，１６２ｂと反対側の面に、接合面１６２ａ，１６２ｂの縁部へ向かうほど厚肉となる傾斜面１６５，１６６を形成してもよい。被接合部材１６１ｂのフランジ部１６４ｂは、被接合部材１６１ｂを摺動可能に保持する第２固定部材６１（加圧部）に固定される。この第２固定部材６１に摺動装置７が連結されているため、摺動装置７を作動させることで、第２固定部材６１を介して被接合部材１６１ｂを摺動させることができる。なお、被接合部材１６１ｂに第２固定部材６１を連結可能とするために、第２固定部材６１を上方からフランジ部１６４ｂに対して近接できるような機構が組み込まれることが好ましい。

１，２０，３０，４０，５０ 接合装置、
３，１５，３３ 第１電極、
４，１６，３４ 第２電極、
５ 電流供給装置（電流供給手段）、
６ 加圧装置（加圧手段）、
７ 摺動装置（摺動手段）、
８ 制御装置（制御手段）、
９ 第２固定部材、
１１ 第１固定部材、
１２ 第１加圧部材、
１３ 第２加圧部材（加圧部）、
１４ 電極加圧装置（電極加圧手段）、
２３，４３，５３ 第１加圧部材（加圧部）、
２４，４４，５４ 第１傾斜加圧面、
３１，４１，５１，６１ 第２固定部材（加圧部）、
３２，４２，５２ 第２傾斜加圧面、
１０３ 中間材料、
１０１ａ，１０１ｂ，１２１ａ，１２１ｂ，１３１ａ，１３１ｂ，１３７ａ，１３７ｂ，１５１ａ，１５１ｂ，１６１ａ，１６１ｂ 被接合部材、
１０２ａ，１０２ｂ，１２２ａ，１２２ｂ，１３２ａ，１３２ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１５２ａ，１５２ｂ，１６２ａ，１６２ｂ 接合面、
１０４ａ，１０４ｂ，１２４ａ，１２４ｂ，１３４ａ，１３４ｂ，１５４ａ，１５４ｂ，１６４ａ，１６４ｂ フランジ部、
１２５，１３５，１３６，１５５，１５６，１６５，１６６ 傾斜面、
Ｓ１１ 予備摺動工程、
Ｓ１２ 第１接合工程、
Ｓ１３ 第２接合工程、
Ｓ１４ 冷却工程、
Ｓ１５ 除去工程、
Ｘ 接合面に沿う方向、
Ｚ 押圧方向。

Claims (13)

1. 導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法であって、
   互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させて、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合工程を有し、
   前記接合工程において、（ａ）前記被接合部材同士を相対的に押し付ける加圧力、（ｂ）摺動の変位、（ｃ）前記電極を経由した通電のうち、少なくとも１つを、前記被接合部材の前記接合面側に当該接合面を延長する延設部を介して、前記被接合部材に作用させる接合方法。
2. 前記接合工程の後に、前記延設部を除去する除去工程を有する、請求項１に記載の接合方法。
3. 前記接合工程において、前記延設部の前記接合面と反対側にて前記接合面に対して傾斜して形成される傾斜面に、当該傾斜面と対応する形状の加圧部を接触させ、当該加圧部により前記被接合部材を保持しつつ加圧する請求項１または２に記載の接合方法。
4. 一対の前記被接合部材の一方にのみ前記傾斜部を形成し、
   前記接合工程において、傾斜部が形成されない前記被接合部材を、前記傾斜部が形成される前記被接合部材に対して摺動させる請求項３に記載の接合方法。
5. 前記接合工程において、前記延設部に、前記加圧力および前記変位の少なくとも一方を作用させる場合であって、前記被接合部材における部位のうち前記延設部よりも前記接合面に対して離れた前記延設部以外の部位から、前記電極により電流を流す請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合方法。
6. 前記接合工程において、前記被接合部材における部位のうち前記延設部よりも前記接合面に対して離れた前記延設部以外の部位から電流を流される前記被接合部材を、対をなす他の前記被接合部材に対して摺動させる請求項５に記載の接合方法。
7. 前記延設部は、前記接合面に沿う全周に形成される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の接合方法。
8. 導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置であって、
   互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電極を経由して電流を流して抵抗加熱することによって、前記接合面同士を接合する接合手段を有し、
   前記接合手段は、
   前記被接合部材同士を相対的に押し付ける加圧手段と、
   前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、
   前記被接合部材の一方から他方へ前記電極を経由して電流を流すための電流供給手段と、を有し、
   （ａ）前記加圧手段による加圧力、（ｂ）前記摺動手段による摺動の変位、（ｃ）前記電流供給手段による通電のうち、少なくとも１つを、前記被接合部材の前記接合面側に当該接合面を延長する延設部を介して、前記被接合部材に作用させる接合装置。
9. 前記被接合部材は、前記延設部の前記接合面と反対側に前記接合面に対して傾斜して形成される傾斜面を有し、
   前記傾斜面と対応する形状の傾斜加圧面が形成され、前記加圧手段による加圧力を前記延設部に伝達する加圧部を有する、請求項８に記載の接合装置。
10. 一対の前記被接合部材の一方にのみ前記傾斜部が形成され、
    前記摺動手段は、前記傾斜部が形成されない前記被接合部材を、傾斜部が形成される前記被接合部材に対して摺動させる、請求項９に記載の接合装置。
11. 前記延設部に、前記加圧力および前記変位の少なくとも一方を作用させる場合において、前記電極は、前記被接合部材における部位のうち前記延設部よりも前記接合面に対して離れた前記延設部以外の部位に電気的に接続される、請求項８〜１０のいずれか１項に記載の接合装置。
12. 前記摺動手段は、前記被接合部材における部位のうち前記延設部よりも前記接合面に対して離れた前記延設部以外の部位に前記電極が接続される前記被接合部材を、対をなす他の前記被接合部材に対して摺動させる、請求項１１に記載の接合装置。
13. 前記延設部は、前記接合面に沿う全周に形成される、請求項８〜１２のいずれか１項に記載の接合装置。

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