WO2006115108A1

WO2006115108A1 - 摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用いた摩擦撹拌点接合方法

Info

Publication number: WO2006115108A1
Application number: PCT/JP2006/308092
Authority: WO
Inventors: Masaki Kumagai; Kenta Aoki
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries, Ltd.; Obara Corporation
Priority date: 2005-04-19
Filing date: 2006-04-18
Publication date: 2006-11-02
Also published as: US7654435B2; EP1872893A1; EP1872893A4; JP4754256B2; US20080006677A1; EP1872893B1; JP2006297434A; DE602006018438D1

Description

明細書

摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用レヽた摩擦撹拌点接合方法技術分野

[0001] 本発明は、摩擦撹拌点接合用回転工具及びそれを用いた摩擦撹拌点接合方法に係り、特に、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、それぞれ、軸回りに回転可能に且つ軸方向に別個に移動可能とされた複動式構造の摩擦撹拌点接合用回転工具と、それを用いて、摩擦撹拌点接合操作を円滑に続行せしめ得るに有効な方法に関するものである。

背景技術

[0002] 従来から、自動車の製造工程においては、そのボデ一部材ゃ各種部品が、複数の金属板部材を重ね合わせて、それらをリベットや抵抗スポット溶接の如き点接合にて連結して、一体化することにより、製造されてきており、また、そのような点接合による金属板材の連結形式は、鉄道車両を始めとする各種車両や、航空機等の輸送機分野において、また、家電製品、建材等の構造物等の分野においても、広く採用されてきている。

[0003] 一方、特許文献 1等において、接合時の入熱が少なぐ軟化や歪みの程度が少ない接合手法として、摩擦熱を利用して、金属部材を接合せしめるようにした摩擦撹拌接合法が提案されるに至り、更に、そのような摩擦撹拌接合手法を採用して、複数の金属板部材の重合せ部位を点接合せしめる技術が検討され、それによつて、従来の抵抗スポット溶接やリベットによる接合よりも、継手品質がよぐ良好な接合状態が安定して得られるとして、各種の摩擦撹拌点接合方法（Friction Stir Spot Welding)が、提案されて!ヽる (特許文献 2〜4等参照)。

[0004] しカゝしながら、それら提案された各種の摩擦撹拌点接合法は、何れも、基本的には、ロッド形状の工具本体の先端に、ピン形状の硬質プローブを一体的に設けてなる構造のピン型工具（回転工具)を用い、それを高速回転させながら、所定の金属板部材の重合せ部位に差し込み、そして、力かるピン型工具の工具本体の先端部にて構成されるショルダ部を重合せ部位に押圧することにより、それらショルダ部ゃプローブと重合せ部位との間に摩擦熱を発生させて、材料を塑性流動せしめ、かかるプロ一ブの周りに撹拌領域を形成することによって、そのようなプローブの差し込み部位にぉヽて、金属板部材の重合せ部位の点接合を行なわしめるようにしたものであるが、そのような点接合操作においては、かかるピン型工具を点接合の終了後に、金属板部材の重合せ部位に形成される撹拌領域 (撹拌部)から引き抜くと、そこに、ピン型ェ具の先端のプローブを含む差し込み部分に対応した形状の凹所 (穴）が残り、これが、塗装時における液溜まりの問題を惹起したり、接合されるべき金属板部材の継手強度 (結合強度）にも悪影響をもたらす等とヽぅ問題を内在してヽた。

[0005] このため、本願出願人の一人は、先に、特許文献 5において、プローブとショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造の回転ェ具を用い、接合されるべき金属板部材の重合せ部に対して、それぞれ、回転せしめられたプローブとショルダ部材の差し込み (突き出し）と当接によって、かかる重合せ部に摩擦撹拌領域を形成して、それら複数の金属板部材の接合を図った後、プロ一ブを摩擦撹拌領域カゝら引き抜きつつ、ショルダ部材を前進させて、摩擦撹拌領域の表面を押圧することによって、プローブ穴内に周囲の摩擦撹拌領域の材料を流れ込ませて、かかるプローブ穴を埋め、そして、プローブとショルダ部材のショルダ面とが面一となつたところで、回転工具を重合せ部力も離脱させるようにした手法を、明らかにした。

[0006] し力しながら、そのような複動式の回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法によれば、接合されるべき金属板部材の板厚が種々変化しても、一つの回転工具にて対応することが出来る特徴に加えて、摩擦撹拌領域にて与えられる接合部には、プローブの引き抜き穴が残ることが、効果的に回避され得ることとなるところから、接合強度の低下の問題や塗装時における液溜りの問題等も、有利に解消され得る特徴が発揮され得るのである力用いる回転工具が複動式構造であるが故に、プローブとショルダ部材との間には、必然的にクリアランス（隙間）が存在することとなり、そのために、そのようなクリアランスに、摩擦撹拌領域 (接合部)を構成する被接合金属板部材の材料が入り込み、凝着する問題があり、そしてそれによつて、プローブとショルダ部材との間における、互いに独立した作動 (移動）が困難となったり、ひいては、摩擦撹拌点接合操作を繰り返して行なうことが不可能となる問題力内在している。

[0007] なお、本発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある。

特許文献 1：特許第 2712838号公報

特許文献 2 :特開 2001— 321967号公報

特許文献 3：特開 2001— 314983号公報

特許文献 4：特開 2002— 120077号公報

特許文献 5：特開 2001— 259863号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] ここにおいて、本発明は、力かる事情を背景にして為されたものであって、その解決課題とするところは、プローブとショルダ部材との間の隙間等に入り込む材料の凝着によって惹起される問題を効果的に緩和乃至は回避して、摩擦撹拌点接合操作を円滑に繰返し行なヽ得るようにした摩擦撹拌点接合用回転工具を提供することにあり、また、他の課題とするところは、そのような回転工具を用いた摩擦撹拌点接合操作において、プローブとショルダ部材との間等に入り込んだ材料を、効果的に外部に排出せしめ得る方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0009] そして、本発明にあっては、上記した回転工具に係る課題の解決のために、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間力先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転ェ具を、その要旨とするものである。

[0010] また、本発明は、複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになつている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間、又はそのような隙間と共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、それぞれ、先端側にお、て狭小間隙とされて、る一方、基部側にぉ、ては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具をも、その要旨とするものである。

[0011] さらに、本発明にあっては、上記の摩擦撹拌点接合方法に係る課題を解決するために、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法を、その要旨としている。

[0012] そして、本発明にあっては、また、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法をも、その要旨としている。

[0013] カ卩えて、本発明にあっては、上述の如き本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部力前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法をも、その要旨とするものである。

発明の効果

[0014] 従って、力べの如き本発明に係る摩擦撹拌点接合用回転工具にあっては、プロ一ブとショルダ部材とが複動式構造とされ、それらの間に、即ち、プローブの外周面とショルダ部材の内周面との間に、隙間が存在していても、そのような隙間は、先端側において狭小間隙とされる一方、基部側においては、クリアランスの大きな拡大間隙とされてヽることにより、被接合金属部材の板状部を重ね合わせてなる重合せ部に形成される摩擦撹拌部 (接合部)から、塑性流動化された材料が、そのような回転工具のプローブとショルダ部材との間の隙間に流入する際、先端側の狭小間隙の存在によって、かかる材料の流入が抑制されつつ、ー且、入り込んだ材料は、クリアランスの大きな拡大間隙に導かれるようになるところから、それらプローブとショルダ部材との間の隙間に材料が凝着し、そしてそれらを固着せしめることによって惹起されるトラブルは、効果的に抑制乃至は阻止され得るようになるのである。

[0015] また、そのような隙間構造の採用による作用 ·効果は、ショルダ部材の外側に円筒状の押圧部材が外挿される複動式の摩擦撹拌点接合用回転工具にお!、て、かかる押圧部材の内周面とショルダ部材の外周面との間に形成される隙間を、狭小間隙と拡大間隙の組み合わせにおいて構成した場合においても、同様に、奏され得るところであり、摩擦撹拌部の塑性流動化された材料は、狭小間隙の存在によって、押圧部材とショルダ部材との間の隙間に流入することが効果的に抑制せしめられつつ、そのような狭小間隙の奥に位置する拡大間隙の存在によって、材料が流入しても、回転工具の基部側に有利に導かれ得て、材料の凝着によって惹起されるトラブルも、効果的に緩和乃至は回避され得ることとなるのである。

[0016] さらに、上記した本発明に従う摩擦撹拌点接合法によれば、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具を用いた摩擦撹拌点接合操作が実施された後、プローブとショルダ部材及び Z又はショルダ部材と押圧部材カ繰返し、軸方向に相対的に抜き差し移動せしめられること〖こより、被接合金属部材の重合せ部に形成された摩擦撹拌部から、それらプローブとショルダ部材との隙間及び Z又はショルダ部材と押圧部材との隙間に流入して溜まった、或いは固着した材料カスの排出が、効果的に促進せしめられることとなるのであり、これによつて、摩擦撹拌点接合操作を円滑に行なわしめ、また、そのような摩擦撹拌点接合操作の連続的な繰返し回数をより一層有利に増大せしめ得るのである。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例を示す縦断面説明図である。

[図 2]図 1に示される回転工具の先端部を拡大して示す説明図である。

[図 3]本発明に従う回転工具を用いた摩擦撹拌点接合方法の、前半の工程を示すェ程説明図であって、（a)、（b)及び (c)は、それぞれ各工程における一形態を示す説明図である。

圆 4]図 3に続く摩擦撹拌点接合の、後半の工程を示す説明図であって、（a)、（b)及び (c)は、それぞれ、その工程の一形態を示す説明図である。

[図 5]本発明に従う摩擦撹拌点接合方法に用いられた回転工具における材料カスの排出を促進せしめる工程の一例を示す工程説明図であって、（a)、（b)及び (c)は、それぞれ工程の一形態を示す説明図である。

[図 6]本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の他の一例を示す、図 1に対応する縦断面説明図である。

符号の説明

10 回転工具 12 プローブ

12a プローブ先端部 12b プローブ基部

14 ショルダ部材 14a ショルダ先端部

14b ショルダ基部 16 押圧部材

16a 押圧先端部 16b 押圧基部

18 保持筒体 20 圧縮コイルばね

22a 狭小間隙 22b 拡大間隙

24a 狭小間隙 24b 拡大間隙 26、 28a, 28b 排出孔

30 裏当て治具

32、 34 金属板

36 摩擦撹拌部 38 プローブ穴

40 接合部 42 押圧部材

44 保持部材 46 ステー

発明の態様

[0019] ところで、本発明は、前記した課題又は明細書全体の記載や図面から把握される課題を解決するために、以下に列挙せる如き各種の態様において、好適に実施され得るものであるが、また、以下に記載の各態様は、任意の組み合わせにおいても、採用可能である。なお、本発明の態様乃至は技術的特徴は、以下に記載のものに何等限定されることなぐ明細書全体の記載並びに図面に開示の発明思想に基づいて認識され得るちのであることが、理解されるべさである。

[0020] (1) 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側力回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側にぉ、て狭小間隙とされて、る一方、基部側にぉ、ては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。

[0021] (2) 前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになつている一方、該押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間力先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされてヽることを特徴とする上記態様（1)に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。このように、摩擦撹拌点接合用回転工具において、プローブとショルダ部材との間のみならず、ショルダ部材と押圧部材との間にも、隙間が必然的に形成される場合にあっては、それら二つの隙間の何れにも、本発明に従って、狭小間隙と拡大間隙とを組み合わせた構成が採用されることによって、材料固着によるトラブルの発生を有利に回避し、以て、回転工具としての使用寿命を、より一層増大せしめることが出来るのである。

[0022] (3) 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側力回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになって!/、る円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。

[0023] (4) 前記狭小間隙が、先端より軸方向に 0. 1〜： LOmmの長さにおいて、形成されている上記態様（1)乃至（3)の何れ力 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

[0024] (5) 前記ショルダ部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした上記態様（1)乃至 (4)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

この態様のように、ショルダ部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによつて、プローブとの間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを、有利に外部に排出することが出来ることとなり、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来るのである。

[0025] (6) 前記押圧部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした上記態様（2)乃至 (4)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

この態様においても、前記した態様 (5)と同様に、押圧部材の拡大間隙形成部位に排出孔を設けることによって、ショルダ部材との間の隙間に入り込んで、微細な粉状片となった材料カスを有利に外部に排出することが出来、以て、そのような隙間内に材料カスが蓄積されることを効果的に避けることが出来る。

[0026] (7) 上記態様（1)乃至 (6)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。

[0027] (8) 上記態様（1)乃至 (6)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

[0028] (9) 上記態様 (2)乃至 (6)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

[0029] (10) 上記態様 (2)乃至 (6)の何れ力 1つに記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部力前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

[0030] (11) 前記摩擦撹拌点接合操作が複数回実施された後、前記抜き差し移動操作が実施される上記態様 (8)乃至（10)の何れか 1つに記載の摩擦撹拌点接合方法。このように、複数回の摩擦撹拌点接合操作を行なった後、プローブや押圧部材等の抜き差し移動を繰り返すことによって、材料の凝着によるトラブルの発生を回避しつつ、摩擦撹拌点接合操作を、連続的に、繰返し行なうことが可能となるのである。発明を実施するための最良の形態

[0031] 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ、詳細に説明することとする。

[0032] 先ず、図 1には、本発明に従う摩擦撹拌点接合用回転工具の一例が、概略的に示されている。また、図 2には、図 1に示される摩擦撹拌点接合用回転工具の先端部が拡大して示されている。それらの図において、摩擦撹拌点接合用の回転工具 10は、ロッド状のプローブ 12と円筒状のショルダ部材 14と同じく円筒状の押圧部材 16とが、プローブ 12を中心にして、その外側にショルダ部材 14を外挿し、更にショルダ部材 14の外側に、押圧部材 16を外挿せしめてなる形態において、同軸的に配置されてなる構造において、構成されている。

[0033] 具体的には、プローブ 12は、図において下側となる、細長な細径、丸棒状のプロ一ブ先端部 12aと、このプローブ先端部 12aよりも大径の、基部側（図において上側）の丸棒状のプローブ基部 12bとを一体形成してなる構造を有しており、回転工具 10の中心に位置するように配置されている。なお、このプローブ 12は、従来と同様に、プローブ基部 12b側に連結される図示しない回転駆動装置によって、その軸回りに高速回転せしめられ得るようになって!/、ると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動及び引き込み作動）が可能とされて、る。

[0034] また、ショルダ部材 14にあっても、それは、プローブ先端部 12aよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる、小径薄肉円筒形状のショルダ先端部 14aと、そのようなショルダ先端部 14aよりも大径厚肉円筒形状の、基部側に位置するショルダ基部 14bとから、一体的に形成されて、プローブ 12に外揷せしめられている。なお、このショルダ部材 14も、プローブ 12と同様に、図示しない回転駆動機構によって、プローブ 12と同期して、或いはプローブ 12とは別個に、軸回りに高速回転せしめられ得るようになつていると共に、軸方向に往復移動（突き出し作動 +引き込み作動）が可能とされている。また、そのようなショルダ先端部 14aの被接合金属部材に当接乃至は押圧される先端面が、ショルダ面 14cとされている。そして、力かるショルダ部材 14のショルダ先端部 14aの、少なくとも被接合金属部材に接する部分は、先のプローブ 12におけるプローブ先端部 12aの、少なくとも被接合金属部材に接する部分と共に、そのような被接合金属部材 (重合せ部)の材質よりも硬い材質の材料にて形成されており、例えば、被接合金属部材がアルミ材の場合にあっては、鋼材にて形成されることとなる

[0035] さらに、押圧部材 16は、ノリ押え機能を有するものであって、ショルダ部材 14のショルダ先端部 14aの長さよりもやや短い長さにおいて軸方向に延びる小径薄肉円筒状の押圧先端部 16aと、基部側に位置する大径厚肉円筒状の押圧基部 16bとから一体形成されてなり、位置固定に設けられた保持筒体 18と、押圧基部 16bとの間に配設された、圧縮コイルばね 20によって、押圧部材 16が図 1に示される状態力も軸方向上方に移動せしめられたときに、下方への所定の付勢力が生ぜしめられ得るようになっている。なお、この押圧部材 16は、先のプローブ 12やショルダ部材 14とは異なり、後述する摩擦撹拌点接合操作中において、回転させられることはなぐ静止状態を保持し得るようになってヽる。

[0036] そして、図 1に示される如ぐ力かる押圧部材 16の内孔内にショルダ部材 14が挿入配置され、更にショルダ部材 14の内孔内にプローブ 12が挿入配置されることによつて、それら三部材（12、 14、 16)が、同軸的に配設せしめられているのである。

[0037] ところで、このような構成の回転工具 10においては、プローブ 12とショルダ部材 14 とが、それぞれ別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされているところから、それらプローブ 12とショルダ部材 14との間、更には、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間には、軸方向への移動や軸回りの回転を許容するために、必然的に僅かなクリアランス（間隙）力 S形成されることとなるが、そのような僅かな間隙であっても、被接合金属部材の摩擦撹拌部から材料が入り込み、凝着する問題が惹起されるようになるのである。

[0038] このため、本発明にあっては、図 2に拡大して示されているように、回転工具 10の先端部に位置する、プローブ 12のプローブ先端部 12aの外周面と、ショルダ部材 14のショルダ先端部 14aの内周面との間の隙間力先端側において狭小間隙 22aとされる一方、基部側においては、狭小間隙 22aよりも大なる隙間となる拡大間隙 22bとされているのであり、また、ショルダ部材 14のショルダ先端部 14aの外周面と、押圧部材 16の押圧先端部 16aの内周面との間の隙間にあっても、その先端側が狭小間隙 24aとされている一方、基部側においては、そのような狭小間隙 24aよりも大なる隙間となる拡大間隙 24bとされているのである。なお、力かるクリアランスの大きな隙間となる 2つの拡大間隙 22b及び 24bは、ここでは、ショルダ部材 14のショルダ先端部 14a の内周面及び押圧部材 16の押圧先端部 16aの内周面が、それぞれ、先端側よりも基部側において大径となる段付き面として、形成されていることによって、プローブ 12 のプローブ先端部 12aの外周面との間において、また、ショルダ部材 14のショルダ先端部 14aの外周面との間において、それぞれ形成されている。また、それら拡大間隙 22b、 24bは、図 1に示される如ぐそれぞれ、段付き構造において基部側に延び、プローブ基部 12bとショルダ基部 14bとの間及びショルダ基部 14bと押圧基部 16bとの間においても、それぞれ形成されている。

従って、このような回転工具 10の先端部構造においては、それぞれの狭小間隙 22 a及び 24aを通じて、被接合金属部材に形成される摩擦撹拌部の材料力プローブ先端部 12aとショルダ先端部 14aとの間の隙間や、ショルダ先端部 14aと押圧先端部 16aとの間の隙間に入り込んでも、基部側に位置する大きなクリアランスの拡大間隙 22b、 24b内に、それぞれ導かれ、そしてそこが材料カスを収容するポケット部となつて、力かる入り込んだ材料が排出された形態となるのであって、そのため、プローブ先端部 12aの外周面とショルダ先端部 14aの内周面と力入り込んだ材料にて、全周面に亘つて固着せしめられることがなぐまた同様に、ショルダ先端部 14aの外周面と押圧先端部 16aの内周面との間も、全面固着が効果的に回避乃至は抑制され得ることとなり、これによつて、プローブ 12やショルダ部材 14の回転作動や往復移動が阻害されるのが、有利に解消乃至は緩和されることとなるのである。また、それぞれの狭小間隙 22a、 24aにおいて、固着が生じた場合にあっても、それらの狭小間隙 22a、 24 aの軸方向長さを適宜に選定して、固着領域を制御し得るところから、大きな力を要することなぐプローブ 12やショルダ部材 14を、摩擦撹拌点接合操作中において、回転せしめていることにより、また、プローブ 12とショルダ部材 14の回転速度を相互に異ならしめることにより、それら狭小間隙 22aや 24aにおける固着を回避することが可能となるのである。

[0040] ここで、かかる狭小間隙 22a、 24aは、そのクリアランスの大きさに応じて、流入した材料による固着に基づくところのトラブルの発生が回避され得るような軸方向長さにおいて、設けられることとなるが、その軸方向長さ： x、 yとしては、一般に、 0. 1〜10 mm、好ましくは l〜8mm程度とされることとなる。この軸方向長さ： x、 yが、余りにも短くなると、その形成が困難となるからであり、また、長くなり過ぎた場合にあっては、それら狭小間隙 22a、 24a内に入り込んだ材料による部材間の固着が惹起されて、作動不良を生じる恐れが高くなるからである。なお、図 2において、ショルダ先端部 1 4aの外周面と押圧先端部 16aの内周面との間の狭小間隙 24aの軸方向長さ: yが、押圧先端部 16aの先端の小径部分の軸方向長さとして規定されているが、これは、摩擦撹拌点接合操作時においては、押圧先端部 16aの先端面とショルダ先端部 14 aの先端面となるショルダ面 14cと力面一となるからである。

[0041] また、それら狭小間隙 22a、 24aのクリアランスの大きさとしては、摩擦撹拌部において塑性流動する材料の入り込みが抑制され得るように、可及的に小さな隙間とされることが望ましぐ一般に、 0. 05-0. 5mm程度、好ましくは 0. 1〜0. 4mm程度の大きさの隙間とされていることが望ましい。それら狭小間隙 22a、 24aのクリアランスを大きくすると、そこに入り込む材料の量が多くなつて、固着等のトラブルを惹起しやすくなるからである。

[0042] さらに、拡大間隙 22b、 24bは、それぞれ、狭小間隙 22a、 24aよりも回転工具 10の基部側において、それら狭小間隙 22a、 24aのクリアランスよりも大きな隙間を与えるように設けられており、これによつて、それら狭小間隙 22a、 24aから入り込む材料を収容し、更に、後述するように、外部に排出するためのポケット部としての機能をも奏せしめるようになって!/、るのである力これらの機能を有利に実現せしめる上にお!ヽて、そのクリアランスの大きさとして、有利には、 0. 5mm以上、好ましくは lmm以上の大きさとされることとなる。なお、ここでは、狭小間隙 22a、 24aから拡大間隙 22b、 2 4bに至る面、ここでは、図 1及び図 2から明らかな如ぐショルダ先端部 14aの内周面及び押圧先端部 16aの内周面における小径部位から大径部位に移行する面が傾斜面とされて、狭小間隙 22a、 24a内に入り込んだ材料力拡大間隙 22b、 24b内にスムーズに導かれ得るようになっているのであり、更に図 1に示される如ぐショルダ先端部 14aからショルダ基部 14bに続くテーパ内周面と、押圧先端部 16aから押圧基部 16bに続くテーパ内周面によって、それぞれ、拡大間隙 22b、 24bが、回転工具 1 0の基部側へ大径の間隙として、延長せしめられている。

[0043] そして、力べの如き構成の回転工具 10には、また、ショルダ部材 14の拡大間隙 22b 形成部位や、押圧部材 16の拡大間隙 24b形成部位には、その筒壁を貫通する所定大きさの排出孔が形成され、狭小間隙 22a、 24aを通じて入り込んだ摩擦撹拌部の材料によって発生する粉状片カもなる材料カスが、そのような排出孔を通じて、外部に排出されるようになっている。ここでは、そのような排出孔として、ショルダ部材 14においては、その大径のショルダ基部 14bの筒壁を貫通する排出孔 26が形成されており、また、押圧部材 16に対しては、その大径の押圧基部 16bの筒壁を貫通するように排出孔 28aが形成され、更に、小径の押圧先端部 16aにも、拡大間隙 24b形成部位に位置するように、その筒壁を貫通する排出孔 28bが、複数形成されている。

[0044] このように、ショルダ部材 14や押圧部材 16に排出孔 26 ; 28a、 28b力 S設けられていることによって、それぞれ狭小間隙 22a、 24aを通じて、入り込む材料は、非回転状態の押圧部材 16内において、プローブ 12やショルダ部材 14が高速回転せしめられることにより、粉状片となって、それぞれの拡大間隙 22b、 24b内に導かれて、材料カスとして、存在することとなるのであり、そして、この微細な粉状片からなる材料カスが、それぞれの排出孔 26 ; 28a、 28bを通じて、外部に排出せしめられることとなるのである。なお、それら排出孔 26 ; 28a、 28bの大きさとしては、その機能を有効に奏せしめるべぐ一般に、 3mn！〜 10mm程度の直径を有する貫通孔として形成されることとなる。

[0045] ところで、このような本発明に従う回転工具 10を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対する摩擦撹拌点接合操作を実施するには、例えば、図 3〜図 4に示される如き工程に従って、実施されることとなる。

[0046] 因みに、図 3において、裏当て治具 30の上には、摩擦撹拌点接合せしめられる被接合金属部材の板状部を構成する 2枚の金属板 32、 34が、上下方向に重ね合わせられた状態で載置され、そして、従来と同様にして、位置固定にクランプされている。なお、それら 2枚の金属板 32、 34は、何れも、摩擦撹拌接合が可能な金属材質のものであって、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、銅、銅合金、鉄若しくはその合金等からなるものであり、また、それら金属板 32、 34には、同材質のものや、異なる材質のものが適宜に選択されることとなる。

[0047] そして、摩擦撹拌点接合操作のスタート時点においては、図 3 (a)に示されている如ぐ金属板 32、 34の重合せ部の上方に、回転工具 10の先端部を位置せしめた状態にお、て、プローブ 12 (プローブ先端部 12a)とショルダ部材 14 (ショルダ先端部 1 4a)を共に高速回転せしめ、その状態で、回転工具 10の先端部を下降させる。そして、押圧部材 16 (押圧先端部 16a)が、その先端面において、上側の金属板 32に当接された後、更に、押圧されると、押圧部材 16は、圧縮コイルばね 20 (図 1参照）の付勢力に抗して、後退 (上昇）し、プローブ 12及びショルダ部材 14の先端面と面一となって [ (b)参照]、その高速回転せしめられるプローブ 12及びショルダ部材 14の先端面が重合せ部に接触乃至は押し付けられることにより、金属板 32の側より摩擦発熱せしめられる。更に、その摩擦発熱により、金属板 32が軟化せしめられた状態において、（c)に示される如ぐプローブ 12が差し込まれ、そして、このプローブ 12による摩擦発熱作用が加わって、 2枚の金属板 32、 34に跨る摩擦撹拌部 36が形成される一方、ショルダ部材 14が後退せしめられて、プローブ 12の差し込み (突出）により余剰となった摩擦撹拌部 36の材料が、かかるショルダ部材 14の後退によって形成される空間にて吸収されるようになっている。このように、ショルダ部材 14の外側に押圧部材 16を配して、摩擦撹拌部 36の外周部となる金属板 32の表面を押圧しつつ、材料の吸収をショルダ部材 14の後退によって行なうことにより、ノリの発生の抑制がより一層効果的に行なわれ得るようになって、るのである。

[0048] 次いで、図 3 (c)の状態から、プローブ 12を後退せしめると、図 4 (a)に示される如く、プローブ 12の抜けた穴、所謂プローブ穴 38が、そのまま摩擦撹拌部 36に残るようになるところ力ら、かかるプローブ 12の後退と同時に、或いは後退の後に、ショルダ部材 14を前進（下降）させて、ショルダ部材 14の先端面のショルダ面 14cにて摩擦撹拌部 36の上面を押圧して、プローブ穴 38内に周囲の摩擦撹拌部 36の材料を流れ込ませて、（b)に示される如ぐプローブ穴 38を埋め、それを消滅させた後、（c)の如く、回転工具 10が上方に後退せしめられることにより、重ね合わされた 2枚の金属板 32、 34力プローブ穴 38の存在しない摩擦撹拌部 36にて与えられる接合部 40により、有効な継手強度を持って、強固に接合せしめられたものとなるのである。

[0049] なお、上記した摩擦撹拌点接合方法は、単なる一つの例示に過ぎないものであつて、公知の各種の手法に従って、実施され得るものであることは勿論、また、例示の方法の変形例として、図 3 (b)の工程に代えて、プローブ 12のみを突き出し (ショルダ部材 14は金属板 32に当接することなぐそれとの間に所定の空間が形成されている )、プローブ 12の当接により、摩擦発熱させて、金属板 32を軟ィ匕せしめ、そして、図 3 (c)の如く差し込んで、摩擦撹拌部 36を形成するようにすることも可能であり、これによって、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間の固着に基づくところのトラブルの発生を、より一層効果的に防止することが可能である。また、プローブ穴 38の穴埋めが完了した図 4 (b)に示される状態から、回転工具 10を、図 4 (c)の如く引き離す際に、 (b )の状態でプローブ 12を少し突き出す（図において下降させる）ことにより、ショルダ部材 14とワーク（32、 34)との間の固着や、押圧部材 16とワーク（32, 34)との間の固着を上手く剥がしつつ、回転工具 10の全体を効果的に離脱せしめることができるのであって、本発明においては、有利に採用される手法である。

[0050] そして、このような摩擦撹拌点接合方法において、本発明に従う回転工具 10は、有利に用いられて、プローブ 12とショルダ部材 14との間の隙間や、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間の隙間に材料が入り込んで惹起される問題を、有利に抑制乃至は解消し得るようにしたものであるが、本発明にあっては、そのような摩擦撹拌点接合操作が実施された後、回転工具 10におけるプローブ 12とショルダ部材 14とを、及び Z又はショルダ部材 14と押圧部材 16とを、繰返し、軸方向に相対的に抜き差し移動 (往復移動）させて、前記した摩擦撹拌部 36からそれらの間の隙間に流入して、溜まつた或いは固着した材料カスの排出を促進せしめる操作が、有利に採用されることとなる。

[0051] 図 5には、そのような材料カスの排出促進操作の一工程が示されており、その（a)に示される摩擦撹拌点接合操作の終了した状態の回転工具 10において、そのプロ一ブ 12が、（b)の如く突き出されたり、また、（c)の如く後退せしめられたりして、それが適数回繰り返されることによって、プローブ 12とショルダ部材 14との間の隙間に詰まつた、或いは凝着した材料 (カス）を、効果的に外部に排出せしめることが出来るのである。勿論、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間においても、同様な相対的抜き差し移動によって、それらの隙間に存在する材料 (カス)の効果的な排出が実現され得るものであり、更にプローブ 12とショルダ部材 14との間の相対的な抜き差し作動と、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間の相対的な抜き差し作動を、共に実施するようにすれば、より一層有効な材料 (カス)の排出を行なうことが出来ることとなる。

[0052] なお、そのようなプローブ 12とショルダ部材 14との間の相対的な抜き差し移動や、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間の相対的な抜き差し移動は、それぞれ、適宜に設定されたストローク長さにおいて行われ得るものであって、図 5 (c)に示される如ぐプローブ 12が、ショルダ部材 14内において、その拡大間隙 22b内に入り込むまで、後退せしめられる他、狭小間隙 22aの長さ（X)の範囲内において、往復移動させられるようにすることも可能であり、更に、そのような抜き差し移動の回数も、目的とする間隙からの材料 (カス)の排出に有効な複数回数が、適宜に選定されることとなる。

[0053] 特に、本発明にあっては、回転工具 10を用いて、摩擦撹拌点接合操作 (一箇所の接合)を複数回繰り返した後、前記抜き差し移動操作を行なうことが、点接合作業の効率ィ匕を図る等の点よりして、推奨され、複数回の摩擦撹拌点接合操作の終了毎に、材料 (カス)の排出を行なうようにすれば、摩擦撹拌点接合の連続的な作業性を有利に高め得ることとなる。また、プローブ 12やショルダ部材 14の回転 ·駆動部の抵抗が大きくなる等の現象を検知して、上述の如き抜出し移動操作を実施させるようにすることも、可會である。

[0054] 以上、本発明の代表的な実施形態につ!、て詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような実施形態に係る具体的な記述によつて、何等限定的に解釈されるものでないことが、理解されるべきである。

[0055] 例えば、上記の実施形態では、回転工具 10は、ショルダ部材 14の外側に押圧部材 16が外挿されてなる構造を有し、これによつて、摩擦撹拌点接合時に置けるノリの発生の抑制に大いに寄与せしめられているが、そのような押圧部材 16は、本発明において必須のものではなぐ更に、そのような押圧部材は、図 6に示される如き構造にお!、て設けることも可能である。

[0056] すなわち、図 6に示される回転工具 10の構造においては、押圧部材 42が位置固定に設けられた保持部材 44に対して、周方向の複数箇所に位置せしめられたステ一 46によって、軸方向に規制された範囲内において、移動可能に取り付けられると共に、ステー 46にて挿通された形態において、圧縮コイルスプリング 48が押圧部材 42と保持部材 44との間に配置されて、押圧部材 42に対して、図において下方の付勢力を作用せしめ得るようになっているのである。なお、この図 6に示される回転工具 10の他の部分の構造は、先に例示のものと同様であるので、同様な部分には同一の符号を付して、詳細な説明は省略することとする。

[0057] また、例示の具体例においては、プローブ 12とショルダ部材 14との間の隙間と共に、ショルダ部材 14と押圧部材 16との間の隙間にも、本発明が適用されて、それぞれ狭小間隙 22a、 24aと、拡大間隙 22b、 24bとの組み合わせ力もなる隙間構造において構成されているが、それら何れか一方の隙間に対して、本発明を適用することも可能である。

[0058] さらに、例示の具体例においては、拡大間隙 22b、 24bを形成するために、ショルダ部材 14の内周面や押圧部材 16の内周面が基部側において大径となる段付き面とされている力これに代えて、或いはこれと共に、プローブ 12の外周面ゃショルダ部材 14の外周面に、先端側よりも基部側において小径となる段付き面を形成することによって、狭小間隙に続く拡大間隙が基部側に形成されるようにすることも可能である。

[0059] カ卩えて、例示の具体例では、摩擦撹拌点接合されるべき被接合金属部材として、板材である金属板 32、 34を用いた例において、本発明の説明が為されている力また、そのような被接合金属部材の形状としては、板材に何等限定されるものではなく、摩擦撹拌点接合操作が施される重合せ部が、それぞれ、板状乃至は面板状である限りにおいて、何れの部材も、採用可能である。

[0060] その他、一々列挙はしないが、本発明は、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等をカ卩えた態様において、実施され得るものであり、また、そのような実施の態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも、本発明の範疇に属するものであることは、言うまでもな、ところである。

実施例

[0061] 以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものでないことは、また、言うまでもないところである。

[0062] <実施例 1 >

先ず、被接合金属部材として、厚さ： 1mmの 6000系アルミニウム板材（6016— T4 )の 2枚を準備する一方、図 1及び図 2に示される複動式構造の回転工具 10において、その狭小間隙 22a、 24aの軸方向長さ： x、 yが、それぞれ、 5mmとされたものを、準備した。

[0063] 次、で、それらアルミニウム板材の 2枚を重ね合わせ、その下板側に裏当て治具 30 を当接せしめた状態において、図 3及び図 4に示される如くして、摩擦撹拌点接合を行なった。具体的には、回転工具 10の押圧部材 16を上板側から当接せしめた後、プローブ 12とショルダ部材 14とをそれぞれ高速回転せしめつつ、それらが面一となるように、当接せしめ、次いで、プローブ 12を下板の厚さの 1Z3に達するまで差し込んで、摩擦撹拌部 36を形成し、更に、その後、プローブ 12を引き抜くときに、ショルダ部材 14を前進させて、摩擦撹拌部 36を押し込み、プローブ穴 38を埋め込み、それ力接合部 40の表面に残らないようにして、 2枚のアルミニウム板材の接合を行なつた。

[0064] その結果、押圧部材 16がショルダ部材 14の外周へのノリの発生を抑えたために、ノリの発生のない摩擦撹拌点接合が実現された。また、その接合部 40は、 0. 05m m以下の凹凸状態の表面であって、実質的に平坦な表面と認められるものであり、また、裏面も略平坦で健全なものであった。

[0065] そして、そのような摩擦撹拌点接合を続けて、 100回繰り返すことからなる、 100打点の点接合を行なったところ、回転工具 10におけるプローブ 12とショルダ部材 14との間の隙間に、アルミ (材料)が凝着し、プローブ 12を複動する負荷が大きくなつて、リミッターが働き、装置が停止した。このため、回転工具 10におけるプローブ 12とショルダ部材 14、及びショルダ部材 14と押圧部材 16を、図 5に示される如くして、それぞれ相対的に軸方向に 10mmの範囲で、 10回の抜き差し移動 (往復移動）を行なった。これにより、アルミのカスは、全て回転工具 10の先端及び胴部の穴（26 ; 28a、 28b )力も排出され、プローブ 12とショルダ部材 14と押圧部材 16とは、第 1回目の打点の場合と同様な状態となった。その後、力かる回転工具を用いて、摩擦撹拌点接合を行なったところ、更に、 100点の連続打点が可能であった。

<比較例 1 >

回転工具として、実施例 1とは異なり、拡大間隙 22b、 24bの設けられていない（従つて、狭小間隙 22a、 24aのみのクリアランスとなる）、また、胴部の排出孔 26； 28a、 2 8bの設けられていない回転工具を用いることの他は、実施例 1と同様にして、 2枚のアルミニウム板材の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施したところ、連続 15打点でアルミの凝着が激しぐ回転工具の抜き差しの荷重が高くなつて、リミッターが働き、装置が停止した。なお、プローブ 12とショルダ部材 14及びショルダ部材 14と押圧部材 16とを、それぞれ抜き差ししたが、アルミの凝着が強固であり、そのため、アルミカスを充分に除去することが出来なかった。

Claims

請求の範囲

[1] 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、該ショルダ部材の内周面と該プローブの外周面との間の隙間が、先端側にぉ、て狭小間隙とされて、る一方、基部側にぉ、ては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。

[2] 前記ショルダ部材の外周面に、同軸的に、円筒状の押圧部材が外挿され、該押圧部材の軸方向に作用せしめられる付勢力によって、該押圧部材の先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになつている一方、該押圧部材の内周面と前記ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされて!ヽることを特徴とする請求項 1に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

[3] 複数の被接合金属部材の各板状部を重ね合わせ、その重合せ部の一方の側から回転せしめられつつ差し込まれるロッド状のプローブと、該プローブの周りに外嵌されて同軸的に位置し、該一方の側の面に回転状態下に当接せしめられるショルダ面を有する円筒状のショルダ部材と、該ショルダ部材の外周面に同軸的に外挿され、軸方向に作用せしめられる付勢力によって、先端面が前記重合せ部の一方の側の面に押圧せしめられ得るようになつている円筒状の押圧部材とを備えた摩擦撹拌点接合用回転工具にして、

該プローブと該ショルダ部材とが別体に構成されて、別個に軸方向に移動可能とされた複動式構造とされていると共に、前記押圧部材の内周面と該ショルダ部材の外周面との間の隙間が、先端側において狭小間隙とされている一方、基部側においては該狭小間隙よりも大なる隙間となる拡大間隙とされていることを特徴とする摩擦撹拌点接合用回転工具。

[4] 前記狭小間隙が、先端より軸方向に 0. 1〜： LOmmの長さにおいて、形成されている請求項 1乃至請求項 3の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

[5] 前記ショルダ部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項 1乃至請求項 4の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

[6] 前記押圧部材の前記拡大間隙の形成部位に、筒壁を貫通する排出孔が形成され、前記狭小間隙を通じて入り込んだ前記被接合金属部材の材料カスが、該排出孔を通じて外部に排出され得るようにした請求項 2乃至請求項 4の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具。

[7] 請求項 1乃至請求項 6の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を備えた摩擦撹拌点接合装置。

[8] 請求項 1乃至請求項 6の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

[9] 請求項 2乃至請求項 6の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記ショルダ部材と前記押圧部材とを、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

[10] 請求項 2乃至請求項 6の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合用回転工具を用いて、複数の被接合金属部材の板状部の重合せ部に対して、摩擦撹拌点接合操作を実施した後、前記プローブと前記ショルダ部材及び該ショルダ部材と前記押圧部材を、それぞれ、繰り返し、軸方向に相対的に抜き差し移動させて、前記重合せ部の摩擦撹拌部から前記隙間に流入して溜まった或いは固着した前記被接合金属部材の材料カスの排出を促進せしめることを特徴とする摩擦撹拌点接合方法。

前記摩擦撹拌点接合操作が複数回実施された後、前記抜き差し移動操作が実施される請求項 8乃至請求項 10の何れか 1項に記載の摩擦撹拌点接合方法。