JP6776480B1 - 攪拌ピン、摩擦攪拌接合用工具、および、工作機械 - Google Patents

Abstract

攪拌ピンは、ピンホルダに保持される基端部と、ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な攪拌部と、基端部と攪拌部との間に配置され、攪拌部とともに第１軸まわりに回転可能な中間部とを具備する。基端部から攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、中間部は、第１部分と、第１部分の第１方向側に配置される第２部分とを備える。第１部分は、第２部分の外表面と比較して第１軸から離れる方向に突出する突出部を備える。また、突出部の第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材を受け止める環状の受け面を規定する。

Description

本発明は、攪拌ピン、摩擦攪拌接合用工具、および、工作機械に関する。

摩擦攪拌接合（Ｆｒｉｃｔｉｏｎ Ｓｔｉｒ Ｗｅｌｄｉｎｇ）が知られている。摩擦攪拌接合では、接合対象物である２つのワークに押し付けられた工具を回転させることにより、当該２つのワークが互いに接合される。より具体的には、工具の回転によって生じる摩擦熱によって金属製ワークが軟化される。軟化した金属は、工具の回転によって、工具の周辺を流動する。工具の周辺を流動する金属が固まることによって、２つのワークが接合される。

関連する技術として、特許文献１には、摩擦攪拌用工具が開示されている。特許文献１に記載の摩擦攪拌用工具は、攪拌プローブ、および、ショルダを備える。また、攪拌プローブには、流動物の流動方向を攪拌プローブの軸方向から径方向に変える流動阻害面が形成されている。流動阻害面によって流動が遮られた流動金属は、円環状の流動物収容部に溜められる。特許文献１に記載の摩擦攪拌用工具では、攪拌プローブが直接回転駆動軸に接続されている。

また、特許文献２には、摩擦攪拌接合用工具が開示されている。特許文献２に記載の摩擦攪拌接合用工具は、攪拌ピンと、第一の面を有するハウジングとを備える。ハウジングには、第一の面に形成された収容穴とハウジングの外部とを連通する排出穴（余剰金属を排出する排出穴）が形成されている。

特開２０１８−１１７８号公報 特許第６５１２７２７号公報

本発明の目的は、ピンホルダへの屑材の付着を抑制可能な攪拌ピン、摩擦攪拌接合用工具、および、工作機械を提供することである。

いくつかの実施形態における攪拌ピンは、ピンホルダに保持される基端部と、ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な攪拌部と、前記基端部と前記攪拌部との間に配置され、前記攪拌部とともに前記第１軸まわりに回転可能な中間部とを具備する。前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備える。前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備える。前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材を受け止める環状の受け面を規定する。

いくつかの実施形態における摩擦攪拌接合用工具は、ワークを押圧可能なショルダ面を有するショルダ部材と、前記ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な攪拌ピンとを具備する。前記攪拌ピンは、ピンホルダに保持される基端部と、攪拌部と、前記基端部と前記攪拌部との間に配置される中間部とを具備する。前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備える。前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備える。前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材が前記ピンホルダに付着するのを抑制する環状の受け面を規定する。

いくつかの実施形態における工作機械は、摩擦攪拌接合用工具と、加工対象物であるワークを支持するワーク支持部材と、前記摩擦攪拌接合用工具を支持する工具支持部材と、前記工具支持部材を前記ワーク支持部材に対して相対移動させる第１駆動装置と、攪拌ピンを回転駆動する第２駆動装置と、前記第１駆動装置および前記第２駆動装置を制御する制御装置とを具備する。前記摩擦攪拌接合用工具は、前記ワークを押圧可能なショルダ面を有するショルダ部材と、前記ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な前記攪拌ピンと、ピンホルダとを具備する。前記攪拌ピンは、前記ピンホルダに保持される基端部と、攪拌部と、前記基端部と前記攪拌部との間に配置される中間部とを具備する。前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備える。前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備える。前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材が前記ピンホルダに付着するのを抑制する環状の受け面を規定する。

本発明により、ピンホルダへの屑材の付着を抑制可能な攪拌ピン、摩擦攪拌接合用工具、および、工作機械を提供することができる。

図１は、第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具を模式的に示す概略断面図である。 図２は、第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具の一部を拡大して示す概略拡大断面図である。 図３は、第１の実施形態における攪拌ピンを模式的に示す概略断面図である。 図４は、第２の実施形態における摩擦攪拌接合用工具を模式的に示す概略断面図である。 図５は、第２の実施形態における摩擦攪拌接合用工具の一部を拡大して示す概略拡大断面図である。 図６は、第２の実施形態における攪拌ピンを模式的に示す概略断面図である。 図７は、第２の実施形態における攪拌ピンを模式的に示す概略斜視図である。 図８は、第２の実施形態の第１変形例における攪拌ピンを模式的に示す概略斜視図である。 図９は、第２の実施形態の第２変形例における攪拌ピンを模式的に示す概略斜視図である。 図１０は、第２の実施形態の第３変形例における攪拌ピンを模式的に示す概略斜視図である。 図１１は、第３の実施形態における摩擦攪拌接合用工具の一部を拡大して示す概略拡大断面図である。 図１２は、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。 図１３は、第４の実施形態における工作機械を模式的に示す概略部分断面図である。 図１４は、実施形態の変形例における摩擦攪拌接合用工具を模式的に示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、いくつかの実施形態における攪拌ピン３、摩擦攪拌接合用工具１００、および、工作機械２００について説明する。なお、以下の実施形態の説明において、同一の機能を有する部位、部材については同一の符号を付し、同一の符号が付された部位、部材についての繰り返しとなる説明は省略する。

（方向および用語の定義）
本明細書において、攪拌ピン３の基端部３０（または、ショルダ部材７の基端部）から、攪拌ピン３の攪拌部３７（または、ショルダ部材７のショルダ面７２ｓ）に向かう方向を「第１方向ＤＲ１」と定義する。また、第１方向ＤＲ１と反対の方向を「第２方向ＤＲ２」と定義する。例えば、攪拌ピン３の先端が下方を向くように配置される場合、第１方向ＤＲ１は、下方向に対応し、第２方向ＤＲ２は、上方向に対応する。

本明細書において、工作機械は、摩擦攪拌接合用工具を取り付け可能な任意の機械を意味する。工作機械は、複数の異なる種類の加工を実行可能な複合加工機（例えば、マシニングセンタ）であってもよい。工作機械は、例えば、金属を、切断、切削、研削、または、接合可能な機械である。

本明細書において、摩擦攪拌によってワークから分離される材料のことを屑材と呼ぶ。摩擦攪拌接合用工具１００によって接合されるワークが金属製ワークである場合、本明細書において「ワーク」は「金属製ワーク」に読み替えられ、「屑材」は「金属屑」に読み替えられる。ただし、本明細書における摩擦攪拌接合用工具１００が、非金属製ワーク（例えば、樹脂製ワーク）の接合に使用されることは排除されない。

（第１の実施形態）
図１乃至図３を参照して、第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ａ、および、攪拌ピン３Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ａを模式的に示す概略断面図である。図２は、第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ａの一部を拡大して示す概略拡大断面図である。図３は、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａを模式的に示す概略断面図である。

第１の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ａは、ショルダ部材７と、攪拌ピン３Ａとを具備する。

図１に記載の例では、ショルダ部材７は、接合対象物であるワークを押圧可能なショルダ面７２ｓを有する。ショルダ面７２ｓは、ショルダ部材７の第１方向ＤＲ１側の端面である。ショルダ面７２ｓは、攪拌ピン３Ａの回転によって軟化された材料（ワークを構成する材料）を平坦にする。図１に記載の例では、ショルダ面７２ｓは、第１方向ＤＲ１（換言すれば、後述の第１軸ＡＸ）に垂直な面である。

図１に記載の例では、ショルダ部材７は、ショルダ面７２ｓを有する第１部材７０と、第２部材７６とを含む。第１部材７０は、第２部材７６に取り付けられる。図１に記載の例では、第１部材７０と第２部材７６とがネジ結合されている。ショルダ部材７が、第１部材７０および第２部材７６を含む場合、第２部材７６を交換する頻度を、第１部材７０を交換する頻度より少なくすることができる。その結果、摩擦攪拌接合用工具１００Ａを使用する際のランニングコストが低減される。

図１に記載の例では、ショルダ部材７は、２つの部品（７０、７６）のアセンブリによって構成されている。代替的に、ショルダ部材７は、１つの部品によって構成されてもよく、３つ以上の部品のアセンブリによって構成されてもよい。

図１に記載の例では、ショルダ部材７は、第１方向ＤＲ１に沿って延在する内部空間ＳＰを有し、当該内部空間ＳＰに、攪拌ピン３Ａの少なくとも一部が配置される。よって、ショルダ部材７は、攪拌ピン３Ａの少なくとも一部を収容するハウジング部材としても機能する。図１に記載の例では、ショルダ部材７の内部空間ＳＰに、攪拌ピン３Ａの全体が配置されている。

攪拌ピン３Ａの攪拌部３７は、回転状態でワークに挿入される。攪拌ピン３Ａは、プローブと呼ばれることもある。攪拌ピン３Ａとワークとの間の摩擦により発生する摩擦熱によりワークを構成する材料（より具体的には、金属材料）が軟化する。軟化された材料は、攪拌ピン３Ａの回転によって攪拌される。攪拌された材料が固まることによりワークが接合される。

図１に記載の例では、攪拌ピン３Ａは、ショルダ部材７に対して、第１軸ＡＸまわりに相対回転可能である。

図１に記載の例では、攪拌ピン３Ａはワークに対して相対回転するが、ショルダ面７２ｓはワークに対して相対回転しない。ショルダ面７２ｓがワークに対して相対回転しない場合、ショルダ面７２ｓがワークに対して相対回転する場合と比較して、摩擦熱が発生する領域を小さくすることができる。その結果、ワークの変形が抑制され、バリの発生が抑制され、良好な接合面を形成することができる。また、ショルダ面７２ｓがワークに対して相対回転しない場合、ワークと回転体（より具体的には、攪拌ピン３Ａ）との間の接触面積が小さくなる。このため、摩擦攪拌接合を実行するに際して、回転体（より具体的には、攪拌ピン３Ａ）をワークに押し付ける力を小さくすることができる。

攪拌ピン３Ａは、基端部３０と、中間部３４と、攪拌部３７（換言すれば、先端部）とを備える。

基端部３０は、ピンホルダ８に保持される部分である。ピンホルダ８が第１軸ＡＸまわりを回転すると、ピンホルダ８に保持された基端部３０は、ショルダ部材７に対して第１軸ＡＸまわりを相対回転する。

攪拌ピン３Ａがピンホルダ８に取り付けられるとき、基端部３０は、ピンホルダ８の先端８ｅよりも第２方向ＤＲ２側に配置される。

攪拌部３７は、ワークに挿入されて、ワークを構成する材料を攪拌する部分である。攪拌部３７は、ショルダ面７２ｓよりも第１方向ＤＲ１側に突出する。攪拌部３７は、ショルダ部材７に対して第１軸ＡＸまわりに相対回転可能である。攪拌部３７が第１軸ＡＸまわりを回転することにより、攪拌部３７に接触するワークが摩擦攪拌される。

中間部３４は、基端部３０と攪拌部３７との間に配置される部分である。図２に記載の例では、ピンホルダ８の先端８ｅよりも第１方向ＤＲ１側に配置され、ショルダ面７２ｓよりも第２方向ＤＲ２側に配置される部分が中間部３４である。

中間部３４は、攪拌部３７とともに第１軸ＡＸまわりに回転可能である。また、中間部３４は、基端部３０とともに第１軸ＡＸまわりに回転可能である。攪拌部３７、中間部３４、および、基端部３０は、例えば、一体成形された１つの部品によって構成される。

図２に記載の例では、中間部３４は、第１部分３４０と、第１部分３４０の第１方向ＤＲ１側に配置される第２部分３４４とを備える。

第１部分３４０は、第２部分３４４の外表面３４４ｔと比較して第１軸ＡＸから離れる方向に突出する突出部３４１を備える。また、突出部３４１の第１方向ＤＲ１側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材を受け止める環状の受け面３４１ｓを規定する。

環状の受け面３４１ｓの機能について説明する。

図２に記載の例において、ワークと攪拌部３７とが接触した状態で攪拌部３７が第１軸ＡＸまわりを回転する場合を想定する。この場合、摩擦攪拌によってワークから分離される材料（換言すれば、屑材）の一部が、ショルダ部材７の先端部７２に形成された第１貫通孔部７２ｈを介して、ショルダ部材７内に進入する。ショルダ部材７内に進入した屑材は、環状の受け面３４１ｓによって受け止められる。環状の受け面３４１ｓによって受け止められた屑材は、環状の受け面３４１ｓが第１軸ＡＸまわりを回転することによって生じる遠心力によって、第１軸ＡＸから離れる方向に移動する。

ピンホルダ８に付着した屑材が冷えて固まると、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ａとが屑材を介して固着する可能性がある。これに対して、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａ、および、摩擦攪拌接合用工具１００Ａでは、屑材が第１軸ＡＸから離れる方向に移動することにより、当該屑材が、ピンホルダ８（特に、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ａとの間の境界ＢＲ）に付着することが抑制される。

第１の実施形態における攪拌ピン３Ａ、および、摩擦攪拌接合用工具１００Ａでは、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ａとが、屑材を介して互いに固着することが抑制される。よって、攪拌ピン３Ａをピンホルダ８から容易に分離することができる（換言すれば、攪拌ピン３Ａを容易に交換することができる。）。また、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ａとの間に屑材が進入しないため、ピンホルダ８が変形すること（より具体的には、攪拌ピン３Ａを受容する第１孔部８１ｈが変形すること）が防止される。

続いて、図１乃至図３を参照して、第１の実施形態において採用可能な任意付加的な構成について説明する。

（環状の受け面３４１ｓ）
図３に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの外径は、攪拌ピン３Ａの基端部３０の外径と等しい。換言すれば、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１（すなわち、環状の受け面３４１ｓ上の点のうち、第１軸ＡＸから最も離れている点）が第１軸ＡＸまわりを回転することによって規定される第１仮想円の半径を第１半径Ｄ１と定義し、基端部３０の最外縁Ｐ２（すなわち、基端部３０の外周面上の点のうち、第１軸ＡＸから最も離れている点）が第１軸ＡＸまわりを回転することによって規定される第２仮想円の半径を第２半径Ｄ２と定義するとき、第１半径Ｄ１は、第２半径Ｄ２と等しい。また、図３に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１と第１軸ＡＸとの間の距離が、攪拌ピン３Ａの外周面上の任意の点と第１軸ＡＸとの間の距離の最大値と一致する。

図２に例示されるように、攪拌ピン３Ａの基端部３０がピンホルダ８によって保持される場合、攪拌ピン３Ａの基端部３０の外面の位置とピンホルダ８の内面の位置とは概ね一致する。このため、環状の受け面３４１ｓに受け止められた屑材が、遠心力によって、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１を超えて第１軸ＡＸから離れる方向に移動することにより、当該屑材が、攪拌ピン３Ａの基端部３０の外面とピンホルダ８の内面との間に進入することが防止される。

なお、屑材が、攪拌ピン３Ａの基端部３０の外面とピンホルダ８の内面との間に進入することをより確実に防止する観点から、環状の受け面３４１ｓの外径は、攪拌ピン３Ａの基端部３０の外径よりも大きいことが好ましい（図６を参照。）。換言すれば、上述の第１半径Ｄ１は、上述の第２半径Ｄ２よりも大きいことが好ましい。

図２に記載の例では、環状の受け面３４１ｓは、凸状の湾曲面（換言すれば、第１方向ＤＲ１側に凸な湾曲面）を含む。この場合、環状の受け面３４１ｓとショルダ部材７（より具体的には、後述の第１内面７２ｂ）との間の隙間が小さくなる。よって、屑材が、環状の受け面３４１ｓと第１内面７２ｂとの間の隙間に進入することが抑制される。

図２に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの外側部分３４１０ｓは、攪拌部３７に向かうにつれて、第１軸ＡＸに近づく方向に傾斜する傾斜面ＴＳを含む。この場合、環状の受け面３４１ｓの外側部分３４１０ｓと比較して、環状の受け面３４１ｓの内側部分３４１１ｓが第１方向ＤＲ１側に突出する。よって、環状の受け面３４１ｓの内側部分３４１１ｓとショルダ部材７（より具体的には、第１内面７２ｂ）との間の隙間が小さくなる。こうして、屑材が、環状の受け面３４１ｓと第１内面７２ｂとの間の隙間に進入することが抑制される。傾斜面ＴＳの断面形状（第１軸ＡＸを含む面における断面形状）は、図２に例示されるように曲線形状であってもよいし、直線形状であってもよい。

（第１部分３４０および第２部分３４４）
図３に記載の例において、中間部３４の第１部分３４０は、環状の受け面３４１ｓの第１方向ＤＲ１側の端Ｐ３よりも第２方向ＤＲ２側の部分である。図２に例示されるように、攪拌ピン３Ａがピンホルダ８に取り付けられるとき、中間部３４の第１部分３４０は、ピンホルダ８の先端８ｅよりも第１方向ＤＲ１側に配置される。こうして、第１部分３４０に配置された環状の受け面３４１ｓは、屑材が、ピンホルダ８に付着することを抑制する。また、第１部分３４０は、ショルダ部材７の第１内面７２ｂよりも第２方向ＤＲ２側に配置される。よって、第１部分３４０に配置された環状の受け面３４１ｓは、ショルダ部材７の内部に進入する屑材を受け止めることができる。

図３に記載の例において、中間部３４の第２部分３４４は、環状の受け面３４１ｓの第１方向ＤＲ１側の端Ｐ３よりも第１方向ＤＲ１側の部分である。また、中間部３４の第２部分３４４は、攪拌部３７よりも第２方向ＤＲ２側の部分である。図２に例示されるように、攪拌ピン３Ａの外側にショルダ部材７が配置されるとき、中間部３４の第２部分３４４は、ショルダ面７２ｓと環状の受け面３４１ｓとの間に配置される。図２に記載の例では、第２部分３４４の一部は、ショルダ部材７の第１貫通孔部７２ｈの内部に配置されている。

ショルダ部材７の第１貫通孔部７２ｈを通ってショルダ部材７の内部に進入する屑材は、環状の受け面３４１ｓに向かう方向に、第２部分３４４の外表面３４４ｔによってガイドされる。第１軸ＡＸに垂直な断面における第２部分３４４の外表面３４４ｔの形状は、例えば、円形状である。

（攪拌部３７）
図３に記載の例では、攪拌部３７は、先細り形状（換言すれば、テーパ形状）を有する。攪拌部３７の側面の少なくとも一部には、ねじが形成されていてもよい。第１軸ＡＸに垂直な面における攪拌部３７の断面形状は、円形状であってもよいし、略多角形形状（例えば、角丸三角形形状）であってもよいし、その他の形状であってもよい。

（基端部３０）
図３に記載の例では、攪拌ピン３Ａの基端部３０は、外周面３０ｔと、基端面３０ｓとを備える。外周面３０ｔは、円弧面状の第１面３１ｔと、平面状の第２面３２ｔとを含んでいてもよい。

図２に記載の例では、第１面３１ｔは、ピンホルダ８の第１孔部８１ｈを規定するピンホルダ８の内周面と相補的な形状を有する。第１軸ＡＸに垂直な断面における第１面３１ｔの形状は、円弧形状である。

基端部３０は、第１固定部材８３によって押圧される被押圧面を有する。図２に記載の例では、被押圧面は、上述の第２面３２ｔである。第１軸ＡＸに垂直な断面における第２面３２ｔの形状は、直線形状である。

被押圧面（より具体的には、第２面３２ｔ）が第１固定部材８３に押圧されることにより、攪拌ピン３Ａの基端部３０は、ピンホルダ８に対して相対移動不能なようにピンホルダ８に固定される。

基端部３０は、後述のストッパ部材８５によって第１方向ＤＲ１に沿う方向における位置が調整される位置調整面ＧＳを有する。図１に記載の例では、位置調整面ＧＳは、基端面３０ｓである。基端面３０ｓは、例えば、平坦面である。ストッパ部材８５によって、位置調整面ＧＳの位置が調整されるメカニズムについては、後述される。

（ショルダ部材７）
図２に記載の例ではショルダ部材７は、ショルダ面７２ｓと、第１内面７２ｂとを有する。ショルダ面７２ｓは、ショルダ部材７の第１方向ＤＲ１側の面であり、第１内面７２ｂは、環状の受け面３４１ｓに対向する面である。

図２に記載の例では、ショルダ部材７の第１内面７２ｂと環状の受け面３４１ｓとの間の隙間が微小隙間となるように攪拌ピン３Ａの位置を調整可能である。この場合、第１内面７２ｂと環状の受け面３４１ｓとの間の隙間に屑材が進入しにくい。

なお、本明細書において、「微小隙間」とは、屑材の進入が実質的に抑制される間隔を意味する。微小隙間（換言すれば、第１内面７２ｂと環状の受け面３４１ｓとの間の間隔）は、例えば、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、あるいは、０．５ｍｍ以下である。

図２に記載の例では、ショルダ部材７は、第１貫通孔部７２ｈに加え、ショルダ部材７の内部に進入する屑材をショルダ部材７の外部に排出する第２貫通孔部７４ｈを備える。

図２に記載の例では、第１貫通孔部７２ｈは、ショルダ部材７のショルダ面７２ｓに形成されている。第１貫通孔部７２ｈは、第１方向ＤＲ１に沿って延在する。

図２に記載の例では、第２貫通孔部７４ｈは、ショルダ部材７の側面に形成されている。第２貫通孔部７４ｈは、第１方向ＤＲ１と交差する方向（例えば、第１方向ＤＲ１と直交する方向）に延在する。図２に記載の例では、ショルダ部材７が備える第２貫通孔部７４ｈ（換言すれば、屑材を排出するための貫通孔部）の数は、１個である。代替的に、ショルダ部材７が備える第２貫通孔部７４ｈの数は、２個、あるいは、３個以上であってもよい。

ショルダ部材７が第２貫通孔部７４ｈを備える場合、ショルダ部材７の内部に屑材が留まることが抑制される。その結果、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８と、屑材（より具体的には、金属屑）との間の摩擦によって、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８が磨耗することが抑制される。また、屑材がショルダ部材７の外部に排出される場合、屑材（より具体的には、金属屑）がショルダ部材７の内部で継続的に攪拌されることが抑制される。その結果、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８の過熱が抑制される。

以上のとおり、ショルダ部材７が第２貫通孔部７４ｈを備える場合、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８の状態が良好に維持される。こうして、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８の寿命（耐用期間）を長くすることができる、また、攪拌ピン３Ａ、および／または、ピンホルダ８の状態が良好に維持される場合には、ワークの接合面の品質も良好に維持される。

図２に例示されるように、屑材をショルダ部材７の外部に効率的に排出する観点から、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１をとおり第１軸ＡＸに垂直な断面ＣＳ１が第２貫通孔部７４ｈを横切るように、攪拌ピン３Ａの位置を調整可能であることが好ましい。この場合、屑材が環状の受け面３４１ｓから受ける遠心力を利用して、当該屑材を、第２貫通孔部７４ｈに誘導することができる。

図２に記載の例では、第２貫通孔部７４ｈの第２方向ＤＲ２側の開口ＯＰ１が、環状の受け面３４１ｓによって実質的に覆われ、第１軸ＡＸ側の開口ＯＰ２が、攪拌ピン３Ａの外周面（３４４ｔ）によって実質的に覆われている。この場合、第１貫通孔部７２ｈからショルダ部材７の内部に進入した屑材が、円滑に、第２貫通孔部７４ｈに誘導される。

図２に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１が、第２貫通孔部７４ｈの第２方向ＤＲ２側の端Ｐ４よりも第１方向ＤＲ１側にある。この場合、ショルダ部材７の内部に進入した屑材が、第２貫通孔部７４ｈを超えて第２方向ＤＲ２側に移動することが効果的に抑制される。こうして、屑材が第２貫通孔部７４ｈを超えて深く進入することに起因して、ショルダ部材７の内部に屑材が長期間留まることが抑制される。

ショルダ部材７の第１内面７２ｂと環状の受け面３４１ｓとの間の隙間が微小隙間となるように環状の受け面３４１ｓの位置を調整する観点、あるいは、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１の位置が、第２貫通孔部７４ｈの第２方向ＤＲ２側の端Ｐ４よりも第１方向ＤＲ１側となるように環状の受け面３４１ｓの位置を調整する観点から、摩擦攪拌接合用工具１００Ａ（より具体的には、ピンホルダ８）は、第１方向ＤＲ１における環状の受け面３４１ｓの位置を調整する調整機構Ｇ（図１を参照。）を備えることが好ましい。調整機構Ｇの詳細については、後述される。

（ピンホルダ８）
図１に記載の例では、摩擦攪拌接合用工具１００Ａは、攪拌ピン３Ａとともに第１軸ＡＸまわりに回転可能なピンホルダ８を備える。

ピンホルダ８は、ホルダ本体８０と、攪拌ピン３Ａの基端部３０を受容する第１孔部８１ｈと、攪拌ピン３Ａの基端部３０をホルダ本体８０に固定する第１固定部材８３とを備える。

第１孔部８１ｈは、ホルダ本体８０に形成され、第１方向ＤＲ１に沿って延在する。図１に記載の例では、第１孔部８１ｈは、攪拌ピン３Ａの基端部３０を受容可能であるとともに、後述のストッパ部材８５の先端部を受容可能である。

図１に記載の例では、ホルダ本体８０は、第２孔部８２ｈを備える。第２孔部８２ｈは、ホルダ本体８０の側壁に形成される。第２孔部８２ｈは、第１孔部８１ｈに連通する。

第２孔部８２ｈには、攪拌ピン３Ａの基端部３０を固定する第１固定部材８３が挿入される。第１固定部材８３は、例えば、止めネジである。図２に記載の例では、第１固定部材８３は、第２孔部８２ｈに形成された雌ネジ部８２ａに螺合する雄ネジ部８３ａを有する。

（調整機構Ｇ）
図１に記載の例では、ピンホルダ８は、環状の受け面３４１ｓの位置を調整する調整機構Ｇを備える。調整機構Ｇは、攪拌ピン３Ａの位置調整面ＧＳ（より具体的には、基端面３０ｓ）に接触するストッパ部材８５と、ストッパ部材８５の移動をガイドするガイド部８６とを備える。

ガイド部８６は、例えば、ピンホルダ８（より具体的には、ホルダ本体８０）の側壁に形成される第３孔部８６ｈによって構成される。図１に記載の例では、第３孔部８６ｈは、第１孔部８１ｈに連通する。第３孔部８６ｈは、第１孔部８１ｈに対して傾斜するように配置されている。

図１に記載の例では、ガイド部８６（より具体的には、第３孔部８６ｈ）に沿ってストッパ部材８５の位置が調整されることにより、第１方向ＤＲ１に沿う方向におけるストッパ部材８５（より具体的には、攪拌ピン３Ａの位置調整面ＧＳに接触するストッパ面８５ｓ）の位置が調整される。第１方向ＤＲ１に沿う方向におけるストッパ面８５ｓの位置が調整されることにより、ストッパ面８５ｓに接触するように配置される位置調整面ＧＳの位置が調整される。また、位置調整面ＧＳの位置が調整されることにより、第１方向ＤＲ１における環状の受け面３４１ｓの位置が調整される。

図１に記載の例では、ストッパ部材８５は、第３孔部８６ｈに形成された雌ネジ部８６ａに螺合する雄ネジ部を有する止めネジである。

図１に記載の例では、ストッパ部材８５の位置が調整された後、ストッパ部材８５に当接するように攪拌ピン３Ａが第１孔部８１ｈに挿入される。その後、攪拌ピン３Ａが第１固定部材８３によってホルダ本体８０に固定される。こうして、攪拌ピン３Ａがピンホルダ８に位置決め固定される。

（第２の実施形態）
図４乃至図１０を参照して、第２の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ、および、攪拌ピン３Ｂについて説明する。図４は、第２の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ｂを模式的に示す概略断面図である。図５は、第２の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ｂの一部を拡大して示す概略拡大断面図である。図６は、第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂを模式的に示す概略断面図である。図７は、第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂを模式的に示す概略斜視図である。図８は、第２の実施形態の第１変形例における攪拌ピン３Ｂを模式的に示す概略斜視図である。図９は、第２の実施形態の第２変形例における攪拌ピン３Ｂを模式的に示す概略斜視図である。図１０は、第２の実施形態の第３変形例における攪拌ピン３Ｂを模式的に示す概略斜視図である。

第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ）は、環状の受け面３４１ｓが、フランジＦに形成されている点で、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ａ）とは異なる。その他の点では、第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ）は、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ａ）と同様である。

第２の実施形態では、フランジＦを中心に説明し、第１の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第２の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態において説明済みの事項を第２の実施形態に適用できることは言うまでもない。

第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂは、ピンホルダ８に保持される基端部３０と、中間部３４と、攪拌部３７（換言すれば、先端部）とを備える。攪拌ピン３Ｂの基端部３０の構造および形状としては、第１の実施形態において説明された基端部３０の構造および形状を採用可能であり、攪拌ピン３Ｂの攪拌部３７の構造および形状としては、第１の実施形態において説明された攪拌部３７の構造および形状を採用可能である。

図５に示されるように、中間部３４は、第１部分３４０と、第２部分３４４とを備える。第２部分３４４の構造および形状としては、第１の実施形態において説明された構造および形状を採用可能である。

第１部分３４０は、環状の受け面３４１ｓの第１方向ＤＲ１側の端Ｐ３よりも第２方向ＤＲ２側に配置される部分である。また、第２部分３４４は、環状の受け面３４１ｓの第１方向ＤＲ１側の端Ｐ３よりも第１方向ＤＲ１側に配置される部分である。

図５に記載の例では、第１部分３４０は、第２部分３４４の外表面３４４ｔと比較して第１軸ＡＸから離れる方向に突出する突出部３４１を備える。図５に記載の例では、突出部３４１は、第１軸ＡＸから離れる方向に突出するフランジＦを含む。フランジＦは、鍔またはディスクと呼ばれることもある。

図５に記載の例において、フランジＦの第１方向ＤＲ１側の面は、環状の受け面３４１ｓを規定する。環状の受け面３４１ｓの形状としては、第１の実施形態において説明された形状を採用可能である。また、ショルダ部材７（より具体的には、第２貫通孔部７４ｈ）に対する環状の受け面３４１ｓの配置としては、第１の実施形態において説明された配置を採用可能である。

第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ）は、環状の受け面３４１ｓを備える。よって、第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ）は、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ａ）と同様の効果を奏する。

また、突出部３４１がフランジＦを備える場合、フランジＦの第２方向ＤＲ２側の面（換言すれば、フランジＦの背面３４２）は、ピンホルダ８の第１方向ＤＲ１側の先端８ｅ（あるいは、端面８０ｅ）と対向する。よって、フランジＦは、ピンホルダ８の第１方向ＤＲ１側の先端８ｅの少なくとも一部を覆うこと（換言すれば、保護すること）が可能である。また、フランジＦは、ピンホルダ８の第１方向ＤＲ１側の先端８ｅに、屑材が付着するのを防止することが可能である。

図５に記載の例では、攪拌部３７から基端部３０に向かう方向にみて（換言すれば、第２方向ＤＲ２沿う方向にみて）、攪拌ピン３Ｂの基端部３０の外面とピンホルダ８の内面との間の境界ＢＲが、フランジＦによって覆われている。この場合、屑材が、攪拌ピン３Ｂの基端部３０の外面とピンホルダ８の内面との間に進入することが防止される。その結果、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ｂとが、屑材を介して互いに固着することが防止される。よって、攪拌ピン３Ｂをピンホルダ８から容易に分離することができる（換言すれば、攪拌ピン３Ｂを容易に交換することができる。）。また、ピンホルダ８と攪拌ピン３Ｂとの間に屑材が進入しないため、ピンホルダ８が変形すること（より具体的には、攪拌ピン３Ｂを受容する第１孔部８１ｈが変形すること）が防止される。

また、図６に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの外径は、攪拌ピン３Ｂの基端部３０の外径よりも大きい。換言すれば、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１（すなわち、環状の受け面３４１ｓ上の点のうち、第１軸ＡＸから最も離れている点）が第１軸ＡＸまわりを回転することによって規定される第１仮想円の半径を第１半径Ｄ１と定義し、基端部３０の最外縁Ｐ２（すなわち、基端部３０の外周面上の点のうち、第１軸ＡＸから最も離れている点）が第１軸ＡＸまわりを回転することによって規定される第２仮想円の半径を第２半径Ｄ２と定義するとき、第１半径Ｄ１は、第２半径Ｄ２よりも大きい。また、図６に記載の例では、環状の受け面３４１ｓの最外縁Ｐ１と第１軸ＡＸとの間の距離が、攪拌ピン３Ｂの外周面上の任意の点と第１軸ＡＸとの間の距離の最大値と一致する。

第１半径Ｄ１が、第２半径Ｄ２よりも大きい場合、攪拌ピン３Ｂの基端部３０の外面と、ピンホルダ８の内面との境界ＢＲが、環状の受け面３４１ｓの背後に隠れることとなる。よって、屑材が、攪拌ピン３Ｂの基端部３０の外面とピンホルダ８の内面との間に進入することが、確実に防止される。

（第１変形例における攪拌ピン３Ｂ）
図７に記載の例では、フランジＦの外縁形状が円形状である。代替的に、図８に例示されるように、フランジＦの外縁形状は、非円形形状（例えば、６角形形状等の多角形形状）であってもよい。

（第２変形例における攪拌ピン３Ｂ）
図７および図８に記載の例では、環状の受け面３４１ｓが、滑らかな表面によって構成されている。代替的に、環状の受け面３４１ｓには、突起、凹み、または、溝が形成されていてもよい。

図９に記載の例では、環状の受け面３４１ｓに、複数の突起３４１ｄが形成されている。環状の受け面３４１ｓに複数の突起３４１ｄが形成されている場合、環状の受け面３４１ｓと、ショルダ部材７との間に進入した屑材が、複数の突起３４１ｄによって、掻き出される。図９に記載に記載の例では、複数の突起３４１ｄが、第１軸ＡＸまわりに等角度間隔で配置されている。なお、複数の突起３４１ｄの配置は、図９に記載の例に限定されず任意である。

環状の受け面３４１ｓに形成される突起３４１ｄの形状は、周方向（より具体的には、攪拌ピン３Ｂの回転方向Ｒ１とは反対の方向）に沿って、径方向（換言すれば、第１軸ＡＸに垂直な方向）における幅Ｗが徐々に拡大する形状であってもよい。代替的に、あるいは、付加的に、環状の受け面３４１ｓに形成される突起３４１ｄの形状は、周方向（より具体的には、攪拌ピン３Ｂの回転方向Ｒ１とは反対の方向）に沿って、高さ（換言すれば、第１方向ＤＲ１への突出高さ）が徐々に大きくなる形状であってもよい。

（第３変形例における攪拌ピン３Ｂ）
図１０に記載の例では、環状の受け面３４１ｓに、溝（より具体的には、螺旋溝３４１ｍ）が形成されている。螺旋溝３４１ｍの形状は、周方向（より具体的には、攪拌ピン３Ｂの回転方向Ｒ１とは反対の方向）に沿って、第１軸ＡＸからの距離が徐々に増加する形状であることが好ましい。この場合、螺旋溝３４１ｍが攪拌ピン３Ｂとともに第１軸ＡＸまわりを回転することにより、螺旋溝３４１ｍと接触する屑材が径外方向に移動する。

（第３の実施形態）
図１１および図１２を参照して、第３の実施形態におけるショルダ部材７Ｃ、および、摩擦攪拌接合用工具１００Ｃについて説明する。図１１は、第３の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ｃの一部を拡大して示す概略拡大断面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ矢視断面図である。なお、図１１および図１２において、攪拌ピン３およびピンホルダ８は、破線で表示されている。

第３の実施形態におけるショルダ部材７Ｃ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｃ）は、ショルダ部材７の先端部７２の形状および構造に特徴を有する。その他の点では、第３の実施形態におけるショルダ部材７Ｃ（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｃ）は、第１の実施形態におけるショルダ部材７（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ａ）、あるいは、第２の実施形態におけるショルダ部材７（または、摩擦攪拌接合用工具１００Ｂ）と同様である。

第３の実施形態では、ショルダ部材７Ｃを中心に説明し、第１の実施形態または第２の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第３の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態または第２の実施形態において説明済みの事項を第３の実施形態に適用できることは言うまでもない。

ショルダ部材７（より具体的には、ショルダ部材７の先端部７２）は、攪拌ピン３が挿通される第１貫通孔部７２ｈを備える。第３の実施形態における攪拌ピン３は、第１の実施形態における攪拌ピン３Ａであってもよいし、第２の実施形態における攪拌ピン３Ｂであってもよいし、その他の攪拌ピンであってもよい。

図１１に記載の例では、ショルダ部材７（より具体的には、ショルダ部材７の先端部７２）は、屑材受容部７２０を備える。屑材受容部７２０は、第１貫通孔部７２ｈよりも基端側（換言すれば、第２方向ＤＲ２側）に配置される。

図１１に記載の例では、屑材受容部７２０を規定する壁面７２０ｓ（より具体的には、屑材受容部７２０の内周面）と、攪拌ピン３の外周面とによって、屑材を受容するポケットＰＣが形成されている。

図１１に記載の例では、ショルダ部材７（より具体的には、ショルダ部材７の先端部７２）は、屑材を排出する第２貫通孔部７４ｈを備える。また、図１１に記載の例では、ポケットＰＣが、当該第２貫通孔部７４ｈと連通している。この場合、ポケットＰＣに一時的に受容された屑材を、第２貫通孔部７４ｈを介して、ショルダ部材７の外部に排出することができる。

図１１に記載の例では、ショルダ部材７が備える第２貫通孔部７４ｈ（換言すれば、排出孔部）の数は、１個である。代替的に、ショルダ部材７が備える第２貫通孔部７４ｈの数は、２個以上であってもよい。

図１１に記載の例では、ポケットＰＣの第２方向ＤＲ２側の端が、環状の受け面３４１ｓによって覆われている。この場合、ポケットＰＣに進入した屑材が、環状の受け面３４１ｓによって、第２貫通孔部７４ｈに円滑に誘導される。また、図１１に記載の例では、ポケットＰＣの第１方向ＤＲ１側の端が、ショルダ部材７の先端部７２に設けられた内向き突出部７２ｒによって実質的に覆われている。よって、ポケットＰＣへの屑材の進入が、内向き突出部７２ｒによって抑制される。

図１１に記載の例では、屑材受容部７２０をとおり第１軸ＡＸに垂直な断面ＣＳ２が、第２貫通孔部７４ｈを横切るように、屑材受容部７２０が配置されている。この場合、屑材受容部７２０に受け入れられた屑材を、遠心力を利用して、円滑に第２貫通孔部７４ｈに移動させることができる。

図１２に記載の例では、屑材受容部７２０の内径Ｄ３は、第１貫通孔部７２ｈの内径Ｄ４よりも大きい。この場合、第１貫通孔部７２ｈを通ってショルダ部材７内に進入する屑材は、屑材受容部７２０によって円滑に受け入れられる。

図１２に記載の例では、ショルダ部材７の第１内面７２ｂ（換言すれば、環状の受け面３４１ｓに対向する面、あるいは、第２方向ＤＲ２を向く面）は、第１エリア７２１と、第１エリア７２１よりも第１方向ＤＲ１側に凹んだ第２エリア７２２とを有する。第１エリア７２１と第２エリア７２２とは、傾斜面７２３を介して接続されていてもよい。代替的に、あるいは、付加的に、第１エリア７２１と第２エリア７２２とは、段差部７２４を介して接続されていてもよい。図１２に記載の例では、第２エリア７２２の一方側に傾斜面７２３が配置され、第２エリア７２２の他方側に段差部７２４が配置されている。

図１２に記載の例では、ショルダ部材７の第１内面７２ｂが、第１エリア７２１と、第１エリア７２１よりも第１方向ＤＲ１側に凹んだ第２エリア７２２とを有する。この場合、屑材受容部７２０の内側の領域（より具体的には、ポケットＰＣ）に進入した屑材が、円滑に、第２エリア７２２の背部の領域（攪拌部３７が下方を向くように配置される場合には、第２エリア７２２の背部の領域は、第２エリア７２２の直上の領域に該当する。）に導かれる。

ショルダ部材７の第１内面７２ｂが傾斜面７２３を備える場合、第１エリア７２１と環状の受け面３４１ｓとの間の微小隙間に進入した屑材を、当該傾斜面７２３を介して、第２エリア７２２の背部の領域に円滑に導くことができる。また、第１エリア７２１と第２エリア７２２との間に段差部７２４がある場合、第２エリア７２２の背部の領域に導かれた屑材が、第１エリア７２１と環状の受け面３４１ｓとの間の微小隙間に進入しにくくなる。

図１２に記載の例では、第１軸ＡＸに沿う方向にみて、第１軸ＡＸから第２貫通孔部７４ｈの排出開口ＥＰに向かう角度範囲ＡＲ１内に、上述の第２エリア７２２が配置されている。この場合、第２エリア７２２の背部の領域に導かれた屑材が、円滑に、第２貫通孔部７４ｈの排出開口ＥＰに向かって移動する。

図１２に例示されるように、第１軸ＡＸに沿う方向にみて、第１軸ＡＸから第２貫通孔部７４ｈの排出開口ＥＰに向かう角度範囲ＡＲ１内に、上述の傾斜面７２３が配置されていてもよい。

（第４の実施形態）
図１３を参照して、第４の実施形態における工作機械２００について説明する。図１３は、第４の実施形態における工作機械２００を模式的に示す概略部分断面図である。

工作機械２００は、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄ、ワーク支持部材２０１、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄを支持する工具支持部材２０３、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させる第１駆動装置２０５、攪拌ピン３を回転駆動する第２駆動装置２０７、および、制御装置２０９を具備する。

第４の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００Ｄは、例えば、上述のいずれかの実施形態における摩擦攪拌接合用工具（１００Ａ；１００Ｂ；１００Ｃ）である。摩擦攪拌接合用工具については、第１の実施形態乃至第３の実施形態において説明済みであるため、摩擦攪拌接合用工具についての繰り返しとなる説明は省略する。

ワーク支持部材２０１は、加工対象物（より具体的には、接合対象物）であるワークＷを支持する。ワーク支持部材２０１は、例えば、ワークＷが固定される支持テーブルである。図１３に記載の例では、ワーク支持部材２０１（支持テーブル）に第１ワークＷ１および第２ワークＷ２が支持されている。第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とは、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄによって接合される。第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とは、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄによって、連続的に（換言すれば、線状に）接合されてもよい。代替的に、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とは、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄによって、スポット接合（換言すれば、点接合）されてもよい。

図１３に記載の例では、工作機械２００は、ベース２０２と、ワーク支持部材２０１をベース２０２に対して相対移動させる駆動装置２０５ａ（例えば、支持テーブル駆動装置）を備える。当該駆動装置２０５ａは、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させる第１駆動装置２０５のうちの１つである。

工具支持部材２０３は、摩擦攪拌接合用工具１００Ｄを支持する。図１３に記載の例では、工具支持部材２０３は、ショルダ部材７が固定されるフレーム２０３ａと、ピンホルダ８に回転力を伝達するシャフト２０３ｂとを備える。工具支持部材２０３は、主軸台と呼ばれることもある。また、シャフト２０３ｂは、回転主軸と呼ばれることもある。

図１３に記載の例では、工作機械２００は、第２ベース２０４と、工具支持部材２０３を第２ベース２０４に対して相対移動させる駆動装置２０５ｂを備える。当該駆動装置２０５ｂは、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させる第１駆動装置２０５のうちの１つである。

第１駆動装置２０５は、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させる装置である。図１３に記載の例では、第１駆動装置２０５は、ワーク支持部材２０１をベース２０２に対して相対移動させる駆動装置２０５ａ、および、工具支持部材２０３を第２ベース２０４に対して相対移動させる駆動装置２０５ｂを含む。代替的に、第１駆動装置２０５は、駆動装置２０５ａおよび駆動装置２０５ｂのうちの一方のみを備えていてもよい。

図１３に記載の例では、駆動装置２０５ａは、ワーク支持部材２０１を、水平面に沿う方向（換言すれば、ＸＹ平面に沿う方向）に移動させる装置である。

図１３に記載の例では、駆動装置２０５ｂは、工具支持部材２０３を、３次元的に移動させる装置である。換言すれば、駆動装置２０５ｂは、工具支持部材２０３をＸ軸に沿う方向に移動させることができ、工具支持部材２０３をＹ軸に沿う方向に移動させることができ、工具支持部材２０３をＺ軸に沿う方向に移動させることができる。図１３に記載の例では、Ｚ軸は、鉛直方向に沿う方向であり、第１方向ＤＲ１に平行な方向である。

第２駆動装置２０７は、攪拌ピン３を回転駆動する。より具体的には、第２駆動装置２０７は、シャフト２０３ｂと動力伝達可能に接続されており、第２駆動装置２０７は、シャフト２０３ｂおよびピンホルダ８を介して、攪拌ピン３を回転駆動する。

制御装置２０９は、第１駆動装置２０５および第２駆動装置２０７を制御する。図１３に記載の例では、制御装置２０９は、第１駆動装置２０５を制御する第１駆動装置制御手段２０９ａと、第２駆動装置２０７を制御する第２駆動装置制御手段２０９ｂとを備える。

第１駆動装置２０５が制御装置２０９（より具体的には、第１駆動装置制御手段２０９ａ）から制御信号を受信すると、第１駆動装置２０５は、ワーク支持部材２０１および／または工具支持部材２０３を移動させる。換言すれば、第１駆動装置２０５が制御装置２０９から制御信号を受信すると、第１駆動装置２０５は、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させる。

第２駆動装置２０７が制御装置２０９（より具体的には、第２駆動装置制御手段２０９ｂ）から制御信号を受信すると、第２駆動装置２０７は、攪拌ピン３を第１軸ＡＸまわりに回転させる。より具体的には、第２駆動装置２０７が制御装置２０９から制御信号を受信すると、第２駆動装置２０７は、シャフト２０３ｂを回転させる。シャフト２０３ｂの回転は、ピンホルダ８を介して攪拌ピン３に伝達される。こうして、攪拌ピン３が第１軸ＡＸまわりを回転する。

図１３に記載の例では、制御装置２０９は、プログラムおよびデータを記憶する記憶装置２０９１（換言すれば、メモリ）を備える。記憶装置２０９１に記憶されたプログラムを制御装置２０９が実行することにより、当該制御装置２０９は、上述の第１駆動装置制御手段２０９ａおよび／または第２駆動装置制御手段２０９ｂとして機能する。

図１３に記載の例では、工作機械２００は、制御装置２０９に制御パラメータ等を入力する入力装置２０８を備える。

工作機械２００は、上述のいずれかの実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００を備える。このため、第４の実施形態における工作機械２００が備える摩擦攪拌接合用工具１００は、第１の実施形態乃至第３の実施形態における摩擦攪拌接合用工具１００と同様の効果を奏する。また、第４の実施形態における工作機械２００は、第１駆動装置２０５、第２駆動装置２０７、および、制御装置２０９を備える。このため、工作機械２００は、工具支持部材２０３をワーク支持部材２０１に対して相対移動させ、かつ、攪拌ピン３を回転させることにより、第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを所望の態様にて接合することができる。

また、図１３に記載の例では、ショルダ部材７は、回転駆動されないフレーム２０３ａに取り付けられている。この場合、ワークＷからショルダ部材７（より具体的には、ショルダ面７２ｓ）が受ける力は、フレーム２０３ａによって支持される。よって、工具支持部材２０３とシャフト２０３ｂとの間に介在するベアリングには、大きな軸方向荷重が作用しない。このため、第４の実施形態における工作機械２００は、シャフト２０３ｂを高速回転させることが可能である。よって、第４の実施形態における工作機械２００は、必ずしも、摩擦攪拌接合加工のための専用機械である必要はない。換言すれば、第４の実施形態における工作機械２００は、摩擦攪拌接合加工と切削加工との両方を実行可能な複合加工機械であってもよい。この場合、摩擦攪拌接合を行う際には、工具支持部材２０３に摩擦攪拌接合用工具１００を取り付け、切削加工を行う際には、工具支持部材２０３に切削工具を取り付ければよい。

本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態にも適用可能である。さらに、各実施形態における任意付加的な構成は、適宜省略可能である。

例えば、上述の実施形態では、ショルダ部材７が、第２貫通孔部７４ｈ（換言すれば、排出孔部）を備える例について説明された。代替的に、図１４に例示されるように、ショルダ部材７に、第２貫通孔部７４ｈが形成されていなくてもよい。

３、３Ａ、３Ｂ…攪拌ピン、７、７Ｃ…ショルダ部材、８…ピンホルダ、８ｅ…先端、３０…基端部、３０ｓ…基端面、３０ｔ…外周面、３１ｔ…第１面、３２ｔ…第２面、３４…中間部、３７…攪拌部、７０…第１部材、７２…先端部、７２ｂ…第１内面、７２ｈ…第１貫通孔部、７２ｒ…内向き突出部、７２ｓ…ショルダ面、７４ｈ…第２貫通孔部、７６…第２部材、８０…ホルダ本体、８０ｅ…端面、８１ｈ…第１孔部、８２ａ…雌ネジ部、８２ｈ…第２孔部、８３…第１固定部材、８３ａ…雄ネジ部、８５…ストッパ部材、８５ｓ…ストッパ面、８６…ガイド部、８６ａ…雌ネジ部、８６ｈ…第３孔部、１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ…摩擦攪拌接合用工具、２００…工作機械、２０１…ワーク支持部材、２０２…ベース、２０３…工具支持部材、２０３ａ…フレーム、２０３ｂ…シャフト、２０４…第２ベース、２０５…第１駆動装置、２０５ａ…駆動装置、２０５ｂ…駆動装置、２０７…第２駆動装置、２０８…入力装置、２０９…制御装置、２０９ａ…第１駆動装置制御手段、２０９ｂ…第２駆動装置制御手段、３４０…第１部分、３４１…突出部、３４１ｄ…突起、３４１ｍ…螺旋溝、３４１ｓ…受け面、３４２…背面、３４４…第２部分、３４４ｔ…外表面、７２０…屑材受容部、７２０ｓ…壁面、７２１…第１エリア、７２２…第２エリア、７２３…傾斜面、７２４…段差部、２０９１…記憶装置、３４１０ｓ…外側部分、３４１１ｓ…内側部分、ＡＸ…第１軸、ＢＲ…境界、ＥＰ…排出開口、Ｆ…フランジ、Ｇ…調整機構、ＧＳ…位置調整面、ＯＰ１…開口、ＯＰ２…開口、ＳＰ…内部空間、ＴＳ…傾斜面、Ｗ…ワーク、Ｗ１…第１ワーク、Ｗ２…第２ワーク

Claims (8)

1. ワークを押圧可能なショルダ面を有するショルダ部材と、
   前記ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な攪拌ピンと
   を具備し、
   前記攪拌ピンは、
   ピンホルダに保持される基端部と、
   攪拌部と、
   前記基端部と前記攪拌部との間に配置される中間部と
   を具備し、
   前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備え、
   前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備え、
   前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材が前記ピンホルダに付着するのを抑制する環状の受け面を規定し、
   前記第１方向に沿う方向における前記環状の受け面の位置を調整する調整機構を更に具備し、
   前記調整機構は、前記基端部の基端面に接触するストッパ部材を備える
   摩擦攪拌接合用工具。
2. 前記調整機構は、前記ストッパ部材の移動をガイドするガイド部を備える
   請求項１に記載の摩擦攪拌接合用工具。
3. 前記ショルダ部材は、前記環状の受け面と対向する第１内面を備え、
   前記第１内面と前記環状の受け面との間の隙間が微小隙間となるように前記攪拌ピンの位置を調整可能である
   請求項１または２に記載の摩擦攪拌接合用工具。
4. 前記ショルダ部材は、
   前記ショルダ部材の先端部に形成され、前記攪拌ピンが挿通される第１貫通孔部と、
   前記ショルダ部材の内部に進入する前記屑材を前記ショルダ部材の外部に排出する第２貫通孔部と
   を備える
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の摩擦攪拌接合用工具。
5. 前記環状の受け面の最外縁をとおり前記第１軸に垂直な断面が前記第２貫通孔部を横切るように、前記攪拌ピンの位置を調整可能である
   請求項４に記載の摩擦攪拌接合用工具。
6. 前記ピンホルダは、
   ホルダ本体と、
   前記ホルダ本体に形成され、前記攪拌ピンの前記基端部を受容する第１孔部と、
   前記攪拌ピンの前記基端部を前記ホルダ本体に固定する第１固定部材と、
   前記ホルダ本体に形成され、前記第１固定部材が挿入される第２孔部と、
   前記ストッパ部材の移動をガイドする前記ガイド部と
   を備える
   請求項２に記載の摩擦攪拌接合用工具。
7. 摩擦攪拌接合用工具と、
   加工対象物であるワークを支持するワーク支持部材と、
   前記摩擦攪拌接合用工具を支持する工具支持部材と、
   前記工具支持部材を前記ワーク支持部材に対して相対移動させる第１駆動装置と、
   攪拌ピンを回転駆動する第２駆動装置と、
   前記第１駆動装置および前記第２駆動装置を制御する制御装置と
   を具備し、
   前記摩擦攪拌接合用工具は、
   前記ワークを押圧可能なショルダ面を有するショルダ部材と、
   前記ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な前記攪拌ピンと、
   ピンホルダと
   を具備し、
   前記攪拌ピンは、
   前記ピンホルダに保持される基端部と、
   攪拌部と、
   前記基端部と前記攪拌部との間に配置される中間部と
   を具備し、
   前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備え、
   前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備え、
   前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材が前記ピンホルダに付着するのを抑制する環状の受け面を規定し、
   前記摩擦攪拌接合用工具は、前記第１方向に沿う方向における前記環状の受け面の位置を調整する調整機構を更に具備し、
   前記調整機構は、前記基端部の基端面に接触するストッパ部材を備える
   工作機械。
8. ピンホルダに保持される基端部と、
   ショルダ部材に対して第１軸まわりに相対回転可能な攪拌部と、
   前記基端部と前記攪拌部との間に配置され、前記攪拌部とともに前記第１軸まわりに回転可能な中間部と
   を具備し、
   前記基端部から前記攪拌部に向かう方向を第１方向と定義するとき、前記中間部は、第１部分と、前記第１部分の前記第１方向側に配置される第２部分とを備え、
   前記第１部分は、前記第２部分の外表面と比較して前記第１軸から離れる方向に突出する突出部を備え、
   前記突出部の前記第１方向側の面は、摩擦攪拌によって形成される屑材を受け止める環状の受け面を規定し、
   前記環状の受け面には、突起、凹み、または、溝が形成されている
   攪拌ピン。

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