JP7083771B2 - 摩擦撹拌接合用工具 - Google Patents

Description

本発明は、先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記プローブの回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具に関する。

特許文献１の図９には、プローブの外周面にプローブの回転軸に沿って延在した外周凹部を形成した摩擦撹拌接合用工具が開示されている。この外周凹部は、その全長に亘って一定幅に形成されている。

特開２００８－３０７６０６号公報（図９、［０００７］）

上述した摩擦撹拌接合用工具では、プローブの摩擦熱によって軟化した材料をプローブの側方から外周凹部内に取り込みプローブの先端側に塑性流動させることができる。しかしながら、外周凹部がその全長に亘って一定幅に形成されているため、外周凹部に取り込める材料の体積が比較的少ない。そのため、プローブによって軟化材料を十分に撹拌することができず、良好な接合品質を得ることができないおそれがある。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、良好な接合品質を得ることができる摩擦撹拌接合用工具を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、前記外周面には、前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、前記第１外周エッジの基端と前記第２外周エッジの基端とを互いに連結するとともに前記プローブの基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジと、が設けられ、前記第１外周エッジは、前記第３外周エッジの一端から前記先端面まで直線状に延在し、前記第２外周エッジは、前記第３外周エッジの他端から前記先端面まで直線状に延在し、前記第１外周エッジと前記第２外周エッジとの間隔は、前記プローブの先端方向に向かって広くなり、前記第１外周エッジ及び前記第２外周エッジの一方は、前記回転軸に沿って延在し、前記第１外周エッジ及び前記第２外周エッジの他方は、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方又は前記回転方向後方に傾斜するように延在している、摩擦撹拌接合用工具である。
本発明の第２の態様は、先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、前記外周面には、前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、が設けられ、前記第１外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方に傾斜するように延在し、前記第２外周エッジは、前記回転軸に沿って延在している、摩擦撹拌接合用工具である。
本発明の第３の態様は、先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、前記外周面には、前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、前記第１外周エッジの基端と前記第２外周エッジの基端とを互いに連結するとともに前記プローブの基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジと、が設けられ、前記第１外周エッジは、前記第３外周エッジの一端から前記先端面まで直線状に延在し、前記第２外周エッジは、前記第３外周エッジの他端から前記先端面まで直線状に延在し、前記第１外周エッジと前記第２外周エッジとの間隔は、前記プローブの先端方向に向かって広くなり、前記第１外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方に傾斜するように延在し、前記第２外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向後方に傾斜するように延在している、摩擦撹拌接合用工具である。

本発明によれば、外周凹部がプローブの先端方向に向かって幅広に形成されているため、外周凹部を一定幅で形成した場合と比較して、外周凹部内に取り込める軟化材料の量（体積）を増加させることができる。これにより、軟化材料の撹拌効率を向上させることができるため、良好な接合品質を得ることができる。

本発明の一実施形態に係る摩擦撹拌接合用工具を備えた摩擦撹拌接合システムの概略全体構成図である。 摩擦撹拌接合用工具の部分斜視図である。 図３Ａは、図２の摩擦撹拌接合用工具の側面図であり、図３Ｂは、図２の摩擦撹拌接合用工具を先端方向から見た図である。 図２に示す摩擦撹拌接合用工具を用いた重ね接合の斜視説明図である。 図４の重ね接合の断面説明図である。 図６Ａは、第１変形例に係るプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具の側面図であり、図６Ｂは、図６Ａの摩擦撹拌接合用工具を用いた重ね接合の断面説明図である。 図７Ａは、第２変形例に係るプローブを備えた摩擦撹拌接合用工具の側面図であり、図７Ｂは、図７Ａの摩擦撹拌接合用工具を用いた重ね接合の断面説明図である。

以下、本発明に係る摩擦撹拌接合用工具について、摩擦撹拌接合システムとの関係において好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、摩擦撹拌接合システム１２は、摩擦撹拌接合用工具１０（以下、「接合用工具１０」ということがある。）を回転させながらワークＷに押し付けることにより、ワークＷに対して摩擦撹拌接合（ＦＳＷ：Friction Stir Welding）を行うものである。

ワークＷは、例えば、板状の第１部材１００と板状の第２部材１０２とを有する。ワークＷは、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに重ねられた状態で固定台１３に固定される。

第１部材１００及び第２部材１０２のそれぞれは、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅、鉄、チタン、又はこれらの合金等の金属材料により構成される。第１部材１００及び第２部材１０２は、互いに同一の材料で構成されてもよいし、互いに異なる材料で構成されてもよい。なお、第１部材１００及び第２部材１０２の少なくともいずれかは、樹脂材料により構成されてもよい。第１部材１００及び第２部材１０２の大きさ及び形状は適宜設定される。

摩擦撹拌接合システム１２は、産業用の多関節型のロボット１４と、ロボット１４のロボットアーム１４ａの先端に接続部１６を介して設けられた接合装置本体１８と、接合装置本体１８に着脱可能な接合用工具１０と、システム全体を統括的に制御する制御部２０とを備える。

ロボット１４は、ワークＷに対する接合装置本体１８の位置及び姿勢を調整することにより、接合用工具１０をワークＷに対して相対的に移動させる。具体的に、ワークＷに対して線接合を行う場合、ロボット１４は、接合用工具１０がワークＷに対して接合方向（図４の矢印Ｆ方向）に移動するように接合装置本体１８の位置及び姿勢を調整する。つまり、ロボット１４は、接合用工具１０の移動手段及び傾動手段として機能する。

接合装置本体１８は、Ｃ字状の支持アーム２２と、支持アーム２２の一端部に設けられた駆動ユニット２４と、駆動ユニット２４に設けられて接合用工具１０をクランプするチャック部２６と、支持アーム２２の他端部に設けられた受け部材２７とを含む。

駆動ユニット２４は、チャック部２６に装着された接合用工具１０を所定の回転方向（図２の矢印Ｒ方向）に回転させるための回転用モータ２８と、接合用工具１０を回転軸Ａｘ方向（図２の矢印Ｂ方向）に進退させるためのアクチュエータ３０とを有する。受け部材２７は、ワークＷに対して摩擦撹拌接合を行う際に、チャック部２６（接合用工具１０）のワークＷを挟んだ反対側に位置する。受け部材２７は、接合用工具１０からワークＷに作用する押圧力（加圧力）を受ける。

接合用工具１０は、概略円筒状のホルダ３２と、ホルダ３２に着脱可能なツール３４とを備える。ホルダ３２の基端部は、チャック部２６にクランプされる。ホルダ３２の先端部には、ツール３４がホルダ３２と同軸に取り付け可能である。ツール３４は、消耗品であって、摩擦撹拌接合を行うことによって摩耗した際に新品に交換される。

図２～図３Ｂに示すように、ツール３４は、概略円柱状のショルダ３６と、ショルダ３６の先端面３６ａに設けられた小径のプローブ３８とを有する。接合用工具１０は、回転軸Ａｘを中心に矢印Ｒ方向に回転させた状態でプローブ３８をワークＷ内に埋設させることによりワークＷを接合する。

ツール３４は、円柱状の金属材料に対して切削加工を施すことにより製造される。ただし、ツール３４は、切削加工以外の方法（例えば、鋳造法、積層法等）により製造されてもよい。ツール３４の構成材料としては、ワークＷよりも硬度が高く、且つ、耐熱性及び耐摩耗性に優れた工具鋼が好適に用いられる。ただし、ツール３４の構成材料は、工具鋼に限定されず、適宜設定可能である。

ショルダ３６の基端部（矢印Ｂ２方向の端部）は、ホルダ３２（図１参照）に対して着脱可能に形成されている。ショルダ３６の先端面３６ａ（矢印Ｂ１方向の端面）は、平坦に形成されている（図２及び図３Ａ参照）。

プローブ３８は、ショルダ３６の先端面３６ａから先端方向（矢印Ｂ１方向）に突出している（図２及び図３Ａ参照）。プローブ３８は、ショルダ３６に対して同軸に設けられている。プローブ３８の外径及び突出長は、接合対象であるワークＷの形状、大きさ、材質等に応じて適宜設定される。

プローブ３８は、円柱状に形成され、先端面３８ａ及び外周面３８ｂを有する。プローブ３８の先端面３８ａは、平坦に形成されている。ただし、プローブ３８の先端面３８ａには、基端方向（矢印Ｂ２方向）に窪んだ凹部が形成されてもよい。

プローブ３８の外周面３８ｂには、プローブ３８の回転軸Ａｘに沿って先端面３８ａまで延在した複数（図示例では３つ）の外周凹部４０（側面溝）が形成されている。複数の外周凹部４０は、プローブ３８の周方向に等角度間隔（図示例では、１２０°間隔）に配置されている（図２及び図３Ｂ参照）。各外周凹部４０は、プローブ３８の外周面３８ｂから先端面３８ａに向かって幅広に形成されている。各外周凹部４０の基端は、プローブ３８の基端近傍に位置している。

プローブ３８は、プローブ３８の周方向に隣り合う外周凹部４０の間に爪部４２を有する。換言すれば、プローブ３８は、外周凹部４０の数に対応した数の爪部４２を有する。各爪部４２は、プローブ３８の周方向に沿った幅寸法が基端から先端に向かって小さく形成されている（図２参照）。

図２及び図３Ａにおいて、プローブ３８の外周面３８ｂには、第１外周エッジ４４、第２外周エッジ４６、第３外周エッジ４８が形成されている。第１外周エッジ４４は、各外周凹部４０におけるプローブ３８の回転方向前方（矢印Ｒ方向）の縁部を形成する。第１外周エッジ４４は、プローブ３８の回転軸Ａｘに対して平行に延在している。第１外周エッジ４４の基端（一端、矢印Ｂ２方向の端）は、プローブ３８の矢印Ｂ方向の中央よりも基端側に位置する。第１外周エッジ４４の先端（他端、矢印Ｂ１方向の端）は、プローブ３８の先端面３８ａに位置する。

第２外周エッジ４６は、各外周凹部４０におけるプローブ３８の回転方向後方（矢印Ｒ方向とは反対方向）の縁部を形成する。第２外周エッジ４６は、プローブ３８の先端方向に向かって回転方向後方に傾斜するように延在している。第２外周エッジ４６は、直線状に延在している。第２外周エッジ４６の基端（一端、矢印Ｂ２方向の端）は、プローブ３８の矢印Ｂ方向の中央よりも基端側に位置する。第２外周エッジ４６の先端（他端、矢印Ｂ１方向の端）は、プローブ３８の先端面３８ａに位置する。

プローブ３８の回転軸Ａｘと直交する方向（プローブ３８の側方）から見て、プローブ３８の回転軸Ａｘに対する第２外周エッジ４６の傾斜角度θ１は、適宜設定可能である。なお、第２外周エッジ４６とプローブ３８の先端面３８ａとのなす角度θ２は、鈍角である。

第３外周エッジ４８は、各外周凹部４０におけるプローブ３８の基端方向（矢印Ｂ２方向）の縁部を形成する。第３外周エッジ４８は、第１外周エッジ４４の基端と第２外周エッジ４６の基端とを互いに連結する。第３外周エッジ４８は、矢印Ｂ２方向に凸となるように湾曲している。換言すれば、第３外周エッジ４８は、プローブ３８の回転軸Ａｘから直交する方向（プローブ３８の側方）から見て逆Ｕ字状に形成されている。

図２～図３Ｂにおいて、プローブ３８の先端面３８ａには、先端エッジ５０が形成されている。先端エッジ５０は、外周凹部４０の先端縁部を形成する。先端エッジ５０は、第１外周エッジ４４の先端と第２外周エッジ４６の先端とを互いに連結する。先端エッジ５０は、プローブ３８の回転軸Ａｘ（内方）に向かって凸となるように湾曲している。先端エッジ５０の曲率は、適宜設定可能である。先端エッジ５０は、第１外周エッジ４４の先端から第２外周エッジ４６の先端まで直線状に延在してもよい。

次に、上述した接合用工具１０を用いてワークＷの第１部材１００（例えば、鉄板）と第２部材１０２（アルミニウム合金板）とを重ね接合する例について説明する。

この場合、図１において、ワークＷは、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに重ねられた状態で固定台１３に固定される。具体的に、図４及び図５に示すように、第１部材１００の一方の面（第１外面１００ａ）は、ショルダ３６側に位置する。第１部材１００の他方の面（第１内面１００ｂ）は、第２部材１０２の一方の面（第２内面１０２ｂ）に接触している。第２部材１０２の他方の面（第２外面１０２ａ）は、受け部材２７に接触する。

そして、制御部２０は、駆動ユニット２４の駆動を制御することにより、接合用工具１０を回転させながらワークＷに向かって（矢印Ｂ１方向）に移動させ、プローブ３８の先端面３８ａを第１部材１００の第１外面１００ａに押し付ける。

そうすると、図５に示すように、プローブ３８は、第１部材１００を切削しながら第１部材１００内に挿入される。この際、プローブ３８と第１部材１００との間に摩擦熱が発生するため、第１部材１００のうちプローブ３８の周囲が軟化する。

続いて、プローブ３８の先端面３８ａが第２部材１０２の第２内面１０２ｂに到達すると、プローブ３８は、第２部材１０２を切削しながら第２部材１０２内に挿入される。この際、プローブ３８と第２部材１０２との間に摩擦熱が発生するとともに第１部材１００で発生した摩擦熱が第２部材１０２に伝達するため、第２部材１０２のうちプローブ３８の周囲が軟化する。そして、プローブ３８が完全にワークＷ内に埋設し、ショルダ３６の先端面３６ａが第１部材１００の第１外面１００ａに接触した状態となる。

第１部材１００の軟化した部分（第１軟化材料１０４）と第２部材１０２の軟化した部分（第２軟化材料１０６）とは、プローブ３８の回転に引きずられて塑性流動して互いに撹拌される（混ざり合う）。

具体的に、プローブ３８が回転すると、プローブ３８の側方に存在する第１軟化材料１０４が外周凹部４０内に取り込まれる。この際、第２部材１０２には、プローブ３８の先端エッジ５０及び第２外周エッジ４６によって切削されることにより接合界面（新生面）が形成される。そして、外周凹部４０内に取り込まれた第１軟化材料１０４は、プローブ３８の回転力によって第２外周エッジ４６の傾斜に沿ってプローブ３８の先端方向（矢印Ｂ１方向）に塑性流動する。すなわち、外周凹部４０内の第１軟化材料１０４は、外周凹部４０内に入り込んだ第２軟化材料１０６を排出しながら第２部材１０２の接合界面に導かれる。これにより、プローブ３８の先端方向の接合界面において、第１軟化材料１０４と第２軟化材料１０６とが互いに撹拌される。

そして、図４に示すように、接合用工具１０の回転と加圧を維持しながら、接合用工具１０を接合方向（矢印Ｆ方向）に移動させることで、第１部材１００と第２部材１０２とが互いに摩擦撹拌接合されて一体化される。これにより、ワークＷに接合部１０８（接合ビード）が形成される。

この場合、本実施形態に係る接合用工具１０は、以下の効果を奏する。

外周凹部４０は、プローブ３８の先端方向に向かって幅広に形成されている。

このような構成によれば、外周凹部４０を一定幅で形成した場合と比較して、外周凹部４０内に取り込める第１軟化材料１０４の量（体積）を増加させることができる。これにより、第１軟化材料１０４と第２軟化材料１０６との撹拌効率を向上させることができるため、良好な接合品質を得ることができる。

プローブ３８には、外周凹部４０におけるプローブ３８の回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ４４と、外周凹部４０におけるプローブ３８の回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ４６とが設けられている。第１外周エッジ４４は、回転軸Ａｘに沿って延在し、第２外周エッジ４６は、プローブ３８の先端方向に向かってプローブ３８の回転方向後方に傾斜するように延在している。

このような構成によれば、外周凹部４０内に取り込まれた第１軟化材料１０４をプローブ３８の回転力によって第２外周エッジ４６に沿ってプローブ３８の先端方向に塑性流動させることができる。これにより、撹拌効率を一層向上させることができる。また、プローブ３８のワークＷへの押し付け力（加圧力）を低減することができるため、接合用工具１０の耐久性を向上させることができる。さらに、第２外周エッジ４６とプローブ３８の先端面３８ａとのなす角度θ２を鈍角にすることができるため、第２外周エッジ４６の先端角部の剛性（強度）を効果的に高めることができる。よって、プローブ３８の耐久性を一層向上させることができる。

プローブ３８には、第１外周エッジ４４の基端と第２外周エッジ４６の基端とを互いに連結するとともにプローブ３８の基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジ４８が設けられている。

このような構成によれば、プローブ３８の側方に存在する材料を外周凹部４０内に円滑に流入させることができる。

外周凹部４０は、プローブ３８の周方向に複数設けられている。

このような構成によれば、プローブ３８の側方に存在する材料を外周凹部４０内に一層円滑に流入させることができる。

（第１変形例）
次に、第１変形例に係るプローブ３８Ａについて説明する。なお、プローブ３８Ａの説明において、上述したプローブ３８と同一の構成については、同一の参照符号を付し、その説明を省略する。また、プローブ３８Ａにおいて、プローブ３８と同様の構成については、同様の作用効果を奏する。後述する第２変形例のプローブ３８Ｂについても同様である。

図６Ａに示すように、プローブ３８Ａは、外周凹部４０に代えて外周凹部４０ａを有する。外周凹部４０ａは、プローブ３８Ａの先端方向に向かって幅広に形成されている。プローブ３８Ａには、第１外周エッジ４４ａ、第２外周エッジ４６ａ、第３外周エッジ４８及び先端エッジ５０が設けられている。

第１外周エッジ４４ａは、外周凹部４０ａにおけるプローブ３８Ａの回転方向前方（矢印Ｒ方向）の縁部を形成する。第１外周エッジ４４ａは、プローブ３８Ａの先端方向に向かってプローブ３８Ａの回転方向前方に傾斜するように延在している。第１外周エッジ４４ａは、直線状に延在している。プローブ３８Ａの側方から見て、プローブ３８Ａの回転軸Ａｘに対する第１外周エッジ４４ａの傾斜角度θ３は、上述したプローブ３８の傾斜角度θ１と同様に設定される。

第２外周エッジ４６ａは、外周凹部４０ａにおけるプローブ３８Ａの回転方向後方（矢印Ｒ方向とは反対方向）の縁部を形成する。第２外周エッジ４６ａは、プローブ３８Ａの回転軸Ａｘに沿って延在している。

第１変形例では、プローブ３８Ａには、外周凹部４０ａにおけるプローブ３８Ａの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ４４ａと、外周凹部４０ａにおけるプローブ３８Ａの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ４６ａとが設けられている。第１外周エッジ４４ａは、プローブ３８Ａの先端方向に向かってプローブ３８Ａの回転方向前方に傾斜するように延在し、第２外周エッジ４６ａは、プローブ３８Ａの回転軸Ａｘに沿って延在している。

このような構成によれば、図６Ｂに示すように、外周凹部４０ａ内に取り込まれた第１軟化材料１０４をプローブ３８Ａの回転力によって第１外周エッジ４４ａに沿ってプローブ３８Ａの先端方向に塑性流動させることができる。これにより、第１軟化材料１０４と第２軟化材料１０６との撹拌効率を向上させることができる。

（第２変形例）
次に、第２変形例に係るプローブ３８Ｂについて説明する。図７Ａに示すように、プローブ３８Ｂは、外周凹部４０に代えて外周凹部４０ｂを有する。外周凹部４０ｂは、プローブ３８Ｂの先端方向に向かって幅広に形成されている。プローブ３８Ｂには、第１外周エッジ４４ｂ、第２外周エッジ４６、第３外周エッジ４８及び先端エッジ５０が設けられている。

第１外周エッジ４４ｂは、外周凹部４０ｂにおけるプローブ３８Ｂの回転方向前方の縁部を形成する。第１外周エッジ４４ｂは、プローブ３８Ｂの先端方向に向かってプローブ３８Ｂの回転方向前方に傾斜するように延在している。第１外周エッジ４４ｂは、直線状に延在している。プローブ３８Ｂの側方から見て、プローブ３８Ｂの回転軸Ａｘに対する第１外周エッジ４４ｂの傾斜角度θ４は、傾斜角度θ１と同様に設定される。

第２変形例では、プローブ３８Ｂには、外周凹部４０ｂにおけるプローブ３８Ｂの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ４４ｂと、外周凹部４０ｂのプローブ３８Ｂの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ４６とが設けられている。第１外周エッジ４４ｂは、プローブ３８Ｂの先端方向に向かってプローブ３８Ｂの回転方向前方に傾斜するように延在し、第２外周エッジ４６は、プローブ３８Ｂの先端方向に向かってプローブ３８Ｂの回転方向後方に傾斜するように延在している。

このような構成によれば、図７Ｂに示すように、外周凹部４０ｂ内に取り込まれた第１軟化材料１０４をプローブ３８Ｂの回転力によって第１外周エッジ４４ｂと第２外周エッジ４６との両方に沿ってプローブ３８Ｂの先端方向に流動させることができる。これにより、第１軟化材料１０４と第２軟化材料１０６との撹拌効率を向上させることができる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

接合用工具１０は、３枚以上の板材が重ねられたワークＷを重ね接合するものであってもよい。接合用工具１０は、２枚の板材の端面を互いに突き合わせた状態でその突合せ部分を摩擦撹拌接合する突合せ接合に用いることもできる。外周凹部４０、４０ａ、４０ｂは、プローブ３８、３８Ａ、３８Ｂに１つ、２つ、又は４つ以上設けられてもよい。

以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。

上記実施形態は、先端面（３８ａ）及び外周面（３８ｂ）を有するプローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）を備え、前記外周面（３８ｂ）には、前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）の回転軸（Ａｘ）に沿って前記先端面（３８ａ）まで延在した外周凹部（４０、４０ａ、４０ｂ）が形成され、前記回転軸（Ａｘ）を中心に前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）を回転させた状態でワーク（Ｗ）内に埋設させることにより前記ワーク（Ｗ）を接合する摩擦撹拌接合用工具（１０）であって、前記外周凹部（４０、４０ａ、４０ｂ）は、前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）の先端方向に向かって幅広に形成されている、摩擦撹拌接合用工具（１０）を開示している。

上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記外周面（３８ｂ）には、前記外周凹部（４０）における前記プローブ（３８）の回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ（４４）と、前記外周凹部（４０）における前記プローブ（３８）の回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ（４６）と、が設けられ、前記第１外周エッジ（４４）は、前記回転軸（Ａｘ）に沿って延在し、前記第２外周エッジ（４６）は、前記プローブ（３８）の先端方向に向かって前記プローブ（３８）の前記回転方向後方に傾斜するように延在してもよい。

上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記外周面（３８ｂ）には、前記外周凹部（４０ａ）における前記プローブ（３８Ａ）の回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ（４４ａ）と、前記外周凹部（４０ａ）における前記プローブ（３８Ａ）の回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ（４６ａ）と、が設けられ、前記第１外周エッジ（４４ａ）は、前記プローブ（３８Ａ）の先端方向に向かって前記プローブ（３８Ａ）の前記回転方向前方に傾斜するように延在し、前記第２外周エッジ（４６ａ）は、前記回転軸（Ａｘ）に沿って延在してもよい。

上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記外周面（３８ｂ）には、前記外周凹部（４０ｂ）における前記プローブ（３８Ｂ）の回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジ（４４ｂ）と、前記外周凹部（４０ｂ）における前記プローブ（３８Ｂ）の回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジ（４６）と、が設けられ、前記第１外周エッジ（４４ｂ）は、前記プローブ（３８Ｂ）の先端方向に向かって前記プローブ（３８Ｂ）の前記回転方向前方に傾斜するように延在し、前記第２外周エッジ（４６）は、前記プローブ（３８Ｂ）の先端方向に向かって前記プローブ（３８Ｂ）の前記回転方向後方に傾斜するように延在してもよい。

上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記外周面（３８ｂ）には、前記第１外周エッジ（４４、４４ａ、４４ｂ）の基端と前記第２外周エッジ（４６、４６ａ）の基端とを互いに連結するとともに前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）の基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジ（４８）が設けられてもよい。

上記の摩擦撹拌接合用工具（１０）において、前記外周凹部（４０、４０ａ、４０ｂ）は、前記プローブ（３８、３８Ａ、３８Ｂ）の周方向に複数設けられてもよい。

１０…摩擦撹拌接合用工具 ３８、３８Ａ、３８Ｂ…プローブ
３８ａ…先端面 ３８ｂ…外周面
４０、４０ａ、４０ｂ…外周凹部 ４４、４４ａ、４４ｂ…第１外周エッジ
４６、４６ａ…第２外周エッジ ４８…第３外周エッジ
Ａｘ…回転軸 Ｗ…ワーク

Claims (5)

1. 先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、
   前記外周面には、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、
   前記第１外周エッジの基端と前記第２外周エッジの基端とを互いに連結するとともに前記プローブの基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジと、が設けられ、
   前記第１外周エッジは、前記第３外周エッジの一端から前記先端面まで直線状に延在し、
   前記第２外周エッジは、前記第３外周エッジの他端から前記先端面まで直線状に延在し、
   前記第１外周エッジと前記第２外周エッジとの間隔は、前記プローブの先端方向に向かって広くなり、
   前記第１外周エッジ及び前記第２外周エッジの一方は、前記回転軸に沿って延在し、
   前記第１外周エッジ及び前記第２外周エッジの他方は、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方又は前記回転方向後方に傾斜するように延在している、摩擦撹拌接合用工具。
2. 請求項１記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
   前記第１外周エッジは、前記回転軸に沿って延在し、
   前記第２外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向後方に傾斜するように延在している、摩擦撹拌接合用工具。
3. 先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、
   前記外周面には、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、が設けられ、
   前記第１外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方に傾斜するように延在し、
   前記第２外周エッジは、前記回転軸に沿って延在している、摩擦撹拌接合用工具。
4. 先端面及び外周面を有するプローブを備え、前記外周面には、前記プローブの回転軸に沿って前記先端面まで延在した外周凹部が形成され、前記回転軸を中心に前記プローブを回転させた状態でワーク内に埋設させることにより前記ワークを接合する摩擦撹拌接合用工具であって、
   前記外周面には、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向前方の縁部を形成する第１外周エッジと、
   前記外周凹部における前記プローブの回転方向後方の縁部を形成する第２外周エッジと、
   前記第１外周エッジの基端と前記第２外周エッジの基端とを互いに連結するとともに前記プローブの基端方向に凸状に湾曲した第３外周エッジと、が設けられ、
   前記第１外周エッジは、前記第３外周エッジの一端から前記先端面まで直線状に延在し、
   前記第２外周エッジは、前記第３外周エッジの他端から前記先端面まで直線状に延在し、
   前記第１外周エッジと前記第２外周エッジとの間隔は、前記プローブの先端方向に向かって広くなり、
   前記第１外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向前方に傾斜するように延在し、
   前記第２外周エッジは、前記プローブの先端方向に向かって前記プローブの前記回転方向後方に傾斜するように延在している、摩擦撹拌接合用工具。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用工具であって、
   前記外周凹部は、前記プローブの周方向に複数設けられている、摩擦撹拌接合用工具。
   

Images