WO2014097419A1

WO2014097419A1 - 接合材の製造方法、及び接合用治具

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Publication number: WO2014097419A1
Application number: PCT/JP2012/082900
Authority: WO
Inventors: 加藤　慶訓
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2012-12-19
Filing date: 2012-12-19
Publication date: 2014-06-26
Also published as: JP5863996B2; CN104718045B; US9393640B2; CN104718045A; EP2937169A1; EP2937169B1; JPWO2014097419A1; EP2937169A4; EP2937169B8; US20150273623A1

Abstract

　接合材の製造方法は、板材同士の突合せ部の突合せ線の延長線を跨ぐように配置されて、該延長線と交差する位置からエンドタブを支持するとともに、この延長線に沿って配置される第一のショルダが通過可能な溝部と該溝部を臨む開口部とが形成された接合用治具を準備する工程と、板材同士を突合せて配置する工程と、接合用治具を突合せ線の端部に配置する工程と、接合用治具にエンドタブを設置するとともに該エンドタブを板材に対して位置合わせする工程と、延長線に対して溝部側となる位置に、第一のショルダ及び該第一のショルダに連結されたプローブを配置する工程と、第一のショルダ及びプローブに対応する位置に第二のショルダを配置する工程と、第二のショルダとプローブとを連結し、エンドタブを第一のショルダと第二のショルダとで挟み込む工程と、摩擦撹拌接合を実行する工程と、を備える。

Description

接合材の製造方法、及び接合用治具

　本発明は、部材同士を突き合わせて接合する接合材の製造方法、及びこれに用いられる接合用治具に関する。

　二つの部材からなるワークを接合する方法の一つとして摩擦攪拌接合が知られている。摩擦攪拌接合は、ワークの突合せ部分を工具のショルダ面で加圧した状態で該工具を回転させることにより、ワーク表面に生じさせた摩擦熱によってワークを接合する接合方法である。

　ところで、このような摩擦攪拌接合には、ボビンツールと呼ばれる工具を用いることがある。ボビンツール型工具は、一のショルダ面を有する表面側ショルダをワークの表面側に配置し、また一のショルダ面と対向する他のショルダ面を有する裏面側ショルダをワークの裏面側に配置して、これら二つのショルダをワークを貫通するプローブによって接続する。このようにして二つのショルダのショルダ面でワークの表面及び裏面を挟み込んで加圧し、摩擦熱を生じさせるとともにプローブによってワークを攪拌することでワークの摩擦攪拌接合が行われる。

　このような摩擦撹拌接合にあっては、接合開始位置と終了位置での接合欠陥の発生を防止するように、ワークの突合せ部分の端部にエンドタブを配置して、エンドタブ上を接合開始位置及び接合終了位置とする手法がとられている。

　ここで、特許文献１には、このようなエンドタブを設けてボビンツールによって摩擦撹拌接合を行う手法が開示されている。また、特許文献２には、エンドタブ（タブ板）を拘束する治具が開示されている。

特開２００４－２４３３７５号公報特開２００８－３０２４２１号公報

　しかしながら、特許文献１では、治具を用いてエンドタブを固定するとの記載はあるものの、具体的な固定方法について明示されていない。さらに特許文献２の治具は、ボビンツールを用いた摩擦撹拌接合に適用されるものではない。

　本発明は、容易かつ確実にエンドタブを固定するとともにボビンツールを用いて摩擦撹拌接合を行うことで接合材を製造する接合材の製造方法、及び接合に用いられる接合用治具を提供する。

　本発明の第一の態様に係る接合材の製造方法は、第一のショルダと第二のショルダとで板材同士の突合せ部を挟み込んで摩擦撹拌接合する接合材の製造方法であって、前記突合せ部の突合せ線の延長線を跨ぐように配置されて、該延長線と交差する位置からエンドタブを支持するとともに、前記延長線に沿って配置される前記第一のショルダが通過可能な溝部と該溝部を臨む開口部とが形成された接合用治具を準備する工程と、前記板材同士を突合せて配置する工程と、前記接合用治具を前記突合せ線の端部に配置する工程と、前記治具に前記エンドタブを設置するとともに該エンドタブを前記板材に対して位置合わせする工程と、前記延長線に対して前記溝部側となる位置に、前記第一のショルダ及び該第一のショルダに連結されたプローブを配置する工程と、前記第一のショルダ及び前記プローブに対応する位置に前記第二のショルダを配置する工程と、前記第二のショルダと前記プローブとを連結し、前記エンドタブを前記第一のショルダと前記第二のショルダとで挟み込む工程と、摩擦撹拌接合を実行する工程と、を備える。

　このような接合材の製造方法によると、接合用治具によって、板材の突合せ線の延長線上でエンドタブを支持することができる。このため、エンドタブを板材に溶接取り付け等することなくエンドタブを用いた摩擦撹拌溶接接合が可能となる。
　さらに、接合用治具には、第一のショルダとプローブとが通過可能に、突合せ線の延長線に沿って溝部が形成されている。このため、第一のショルダと第二のショルダとをプローブによって連結した状態で突合せ線及び延長線に沿って摩擦撹拌接合を行う際、即ちボビンツールを用いて接合を行う際でも、接合の進行にともなって第一のショルダがこの溝部内を通過することが可能となる。よって、ボビンツールのよっても、板材の摩擦撹拌接合を確実に実行することができる。
　また、接合用治具には溝部を臨む開口部が形成されているため、第二のショルダにプローブを連結する際に、確実に連結されたかどうかの連結状況を目視で確認することができる。

　また、本発明の第二の態様に係る接合材の製造方法では、上記第一の態様における前記接合用治具として、前記開口部は、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向に向かって、前記第一のショルダ及び前記プローブと同軸上で貫通する第一開口部を有する接合用治具を用いてもよい。

　このように開口部が前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向に向かって、即ち、接合方向に直交する方向に貫通する第一開口部を有することによって、この第一開口部を通じて工具を挿入し、プローブと第二のショルダを連結することができるため、連結作業を容易に行うことができる。

　さらに、本発明の第三の態様に係る接合材の製造方法では、上記第二の態様における前記接合用治具として、前記第一開口部は、前記第一のショルダの外径よりも大きな外径を有する接合用治具を用いてもよい。

　このような第一開口部によって、第一開口部を通じて第一のショルダ及びプローブを第二のショルダに連結することができるので、第一のショルダと第二のショルダを組み付けるための開口を別途設ける必要がない。よって治具の製造コストを抑えて、エンドタブ、ボビンツールを用いた摩擦撹拌接合が可能となる。

　また、本発明の第四の態様に係る接合材の製造方法では、上記第一から三の態様における前記接合用治具として、前記開口部は、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向に直交する方向に貫通し、前記第一のショルダと前記プローブとの連結部分を臨む第二開口部を有する接合用治具を用いてもよい。

　このように、開口部が第二開口部を有することによって、第一のショルダとプローブとの連結部分を容易に目視することができるため、確実に第一のショルダと第二のショルダとが組み付けられた状態で、摩擦撹拌接合を実行することができる。よって、確実な接合が可能となるため接合材の品質向上につながる。

　さらに、本発明の第五の態様に係る接合材の製造方法では、上記第四の態様における前記接合用治具として、前記第二開口部は、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向の開口寸法が、前記プローブに前記第二のショルダを連結した状態で第一のショルダが該第二開口部内に収容される大きさとなっている接合用治具を用いてもよい。

　このような第二開口部によって、プローブを第二のショルダに連結し、第一のショルダと第二のショルダとを組み付ける際に、第一のショルダ全体を目視できるため、より確実に第一のショルダと第二のショルダとが組み付けられた状態で、摩擦撹拌接合を実行することができる。さらに、組み付けの際には、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向に直交する方向、即ちこれら第一のショルダの径方向から第一のショルダへアクセスすることも可能となり、第二開口部へ工具を挿入することで、プローブと第二のショルダを連結することができるため、第一のショルダと第二のショルダとの組み付け作業をさらに容易に行うことができる。

　また、本発明の第六の態様に係る接合材は、第一のショルダと第二のショルダとで板材同士の突合せ部を挟み込んで摩擦撹拌接合する際に用いられる接合用治具であって、前記突合せ部の突合せ線の延長線を跨ぐように配置されて、該延長線と交差する位置からエンドタブを支持するとともに、前記延長線に沿って配置される溝部と該溝部を臨む開口部とが形成されている。

　このような接合用治具によって、エンドタブを板材に溶接取り付け等することなくエンドタブを用いた摩擦撹拌接合が可能となる。さらに、第一のショルダと第二のショルダとをプローブによって連結して摩擦撹拌接合を行う際、接合の進行にともなって第一のショルダが溝部内を通過することができるため、ボビンツールのよって板材の摩擦撹拌接合を確実に実行することができる。また第二のショルダにプローブを連結する際に、開口部によって連結状況を目視しながら作業を行うことができる。

　本発明の接合材の製造方法及び接合用治具によれば、容易かつ確実にエンドタブを固定するとともにボビンツールを用いて摩擦撹拌接合を行うことで接合材を製造することが可能となる。

本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる摩擦撹拌溶接装置を示す正面図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる摩擦撹拌溶接装置に関し、回転ツールを拡大して示す正面図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法で製造される接合材を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる接合用治具を示す上面図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる接合用治具を示す側面図であって、図４ＡのＡ－Ａ断面を示す。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法の手順を示すフロー図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる接合用治具をセットした接合前の様子を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る接合材の製造方法に用いられる接合用治具をセットした接合中の様子を示す斜視図である。

　以下、本発明の実施形態に係る接合材Ｗの製造方法、及び接合用治具１について説明する。
　まず初めに、接合材Ｗの製造に用いられる摩擦撹拌接合装置１００の一例、及び摩擦撹拌接合によって製造される接合材Ｗについて説明する。
　図１に示すように、摩擦撹拌接合装置１００は、土台となるベッド１０１と、ベッド１０１に載置された定盤１０２と、定盤１０２の周りを囲むようにベッド１０１に設けられた門型をなす装置本体１０３と、装置本体１０３に設けられた加工ヘッド１０４とを備えている。

　ベッド１０１は、板状をなして摩擦撹拌接合時の反力を受ける。

　定盤１０２は、上面がベッド１０１に対して直交するＺ軸方向の基準面（ＸＹ平面）となり、この上面に被接合部材となる板材Ｗ１同士を突合わせた状態で固定する。

　装置本体１０３は、ベッド１０１において定盤１０２の左右方向（Ｙ軸方向）両側で上方に立ち上がった後、定盤１０２の上方でＹ軸方向に延在することで門型をなしている。また、この装置本体１０３はＹ軸方向に定盤１０２と平行な平面内で直交するＸ軸方向に移動可能とされている。

　加工ヘッド１０４は、定盤１０２の上方において装置本体１０３に取り付けられてＺ軸方向の下方に向かって延び、装置本体１０３に対してＹ軸方向に相対移動可能に設けられている。またこの加工ヘッド１０４は回転機構１０５を有して、Ｚ軸を中心に回転可能となっている。
　そして加工ヘッド１０４には、その下端部に回転ツール１０６が固定される。

　図２に示すように、回転ツール１０６は、Ｙ軸方向に突合わされた二つの板材Ｗ１の突合せ部Ｗ１ａに対して、Ｚ軸方向の下方に配置される下ショルダ１１１（第一のショルダ）と、上方に配置される上ショルダ１１３（第二のショルダ）と、下ショルダ１１１と上ショルダ１１３とを連結するプローブ１１２とを有している。

　下ショルダ１１１は、Ｚ軸方向に平行な軸線を中心とした円柱状をなし、摩擦撹拌接合時には上面１１１ｂが板材Ｗ１に接触する。

　プローブ１１２は、下ショルダ１１１と同軸上に、下ショルダ１１１に連結されて上面１１１ｂからＺ軸方向の上方に向かって延び、下ショルダ１１１の外径よりも小径の棒状の部材である。また、このプローブ１１２の外周面には雄ネジ部１１２ａが形成されており、突合せ部Ｗ１ａをＺ軸方向に貫通して配置される。

　上ショルダ１１３は加工ヘッド１０４の回転機構１０５に取り付けられ、下ショルダ１１１、プローブ１１２と同軸上に設けられた略円柱状をなし、摩擦撹拌接合時には下面１１３ｂが板材Ｗ１に接触するとともに、プローブ１１２の雄ネジ部１１２ａが螺合する雌ネジ部１１３ａが、下面１１３ｂからＺ軸方向に凹むように形成されている。

　即ち、回転ツール１０６は、被接合部材となる二つの板材Ｗ１をＺ軸方向から挟み込んで上ショルダ１１３、プローブ１１２、下ショルダ１１１とが一体で回転することで摩擦撹拌接合を行うボビンツールとなっている。よってこのＺ軸方向が上ショルダ１１３と下ショルダ１１１とが近接離間する方向となっている。

　ここで回転機構１０５、または定盤１０２は、Ｚ軸方向に昇降自在となっており、定盤１０２に固定された板材Ｗ１と、回転ツール１０６との間のＺ軸方向の相対位置が調整される。

　なお、本実施形態での摩擦撹拌接合装置１００は一例であり、例えば、回転ツール１０６をＸＹ平面内で移動不能となるように固定して、定盤１０２をＸＹ平面内で移動させることで、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の位置調整を行ってもよい。

　図３に示すように、接合材Ｗは、二つの板材Ｗ１をＹ軸方向に突合せ、上記摩擦撹拌接合装置１００の回転ツール１０６を回転させることによって摩擦熱で周辺を塑性流動させ、二つの板材Ｗ１を一体化することで製造される。

　次に、本実施形態での接合材Ｗの製造方法について、実際に接合が行われる際に用いられる接合用治具１について説明する。
　以下、被接合部材となる板材Ｗ１は、軌道系交通システムの車両や、鉄道車両の構体等に用いられるアルミニウム合金のダブルスキンパネルであるとし、このダブルスキンパネルの上面板を接合する場合について説明を行うが、図１から図３に示したような単純な板材Ｗ１についても同様の手法で接合可能である。

図４Ａ、図４Ｂ、図６、図７に示すように、接合用治具１は、摩擦撹拌接合を行っている状態でＸ軸方向に延びる直方体形状をなしている。
　具体的には、Ｚ軸方向の下部でＸＹ平面内に配される底板２と、底板２におけるＹ軸方向の両端部に設けられてＺ軸方向の上方に立ち上がる一対の側板３と、底板２におけるＸ軸方向の一方側の端部に設けられてＺ軸方向の上方に立ち上がる端部側板４とを有しており、延長線Ｌ１に平行な中心線Ｌ２を境にＹ軸方向に対称形状となっている。

　底板２は、Ｚ軸方向の下方で、定盤１０２に固定されたスクリュージャッキ１１６によって支持されており、Ｚ軸方向に昇降可能となっている。なお、このスクリュージャッキ１１６は、底板２と一体に設けられていてもよい。即ち、接合用治具１自体に昇降機能を持たせてもよい。

　さらにこの底板２には、Ｘ軸方向の一方側（板材Ｗ１と離間する側）の、端部側板４と側板３とで挟まれる位置で、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔である第一開口部Ｈ１が形成されている。この第一開口部Ｈ１の孔径は、下ショルダ１１１の外径よりも大きく形成されており、第一開口部Ｈ１の軸中心は上記中心線Ｌ２と垂直に交わる。

　また、二つの側板３は、底板２との間に空間を形成しており、この空間はＸ軸方向に延びる溝部Ｈとなっている。この溝部ＨのＹ軸方向の寸法は、図４Ａに示すように、下ショルダ１１１の外径よりも大きくなっており、これにより、下ショルダ１１１がＸ軸方向に移動可能となっている。

　端部側板４は、その上面が、側板３の上面と同一平面上（ＸＹ平面に平行な平面上）に配置され、これら端部側板４と側板３とにエンドタブＷ２が載置されて設けられる。そして、エンドタブＷ２、端部側板４、二つの側板３、底板２によって囲まれた空間が第二開口部Ｈ２となる。
　また、図４Ｂに示すように、下ショルダ１１１がプローブ１１２を介して上ショルダ１１３に組み付けられている状態で、下ショルダ１１１全体が第二開口部Ｈ２内に収容されるように、端部側板４及び側板３のＺ軸方向の寸法が決定されている。

　ここで、下ショルダ１１１は、摩擦撹拌接合の開始前では、プローブ１１２がＺ軸方向の下方に延びた状態で上ショルダ１１３に組み付けられており、摩擦撹拌接合開始後には、プローブ１１２は油圧によって引き上げられ、下ショルダ１１１の上面１１１ｂがエンドタブＷ２に接触する。従って、第二開口部Ｈ２のＺ軸方向の寸法は、このプローブ１１２のストローク量を考慮して決定される。

　このようにして第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２、溝部Ｈは互いに連通しており、即ち、第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２は、溝部Ｈを臨む開口部となっている。

　次に、図５から図７を参照しながら、上記接合用治具１を用いて接合材Ｗを製造する工程について、詳細を説明する。

　まず、板材準備工程Ｓ１を実行する。即ち、板材Ｗ１同士を突き合わせて摩擦撹拌接合装置１００の定盤１０２に固定する。

　次に、治具準備工程Ｓ２を実行する。即ち、別途製造した上記接合用治具１を準備する。

　次に、治具設置工程Ｓ３を実行する。即ち、被接合部材である二つの板材Ｗ１における上面板の突合せ部Ｗ１ａについて突合せ線Ｌの延長線Ｌ１上に、この延長線Ｌ１をＹ軸方向に跨ぐように配置し突合せ線Ｌの端部で、板材Ｗ１にＸ軸方向から接触するか、または近接して設ける。

　次に、エンドタブ設置工程Ｓ４を実行する。即ち、図６に示すように、エンドタブＷ２の設置と位置合わせを行う。エンドタブＷ２を接合用治具１のＺ軸方向の上部に設置し、即ち側板３と端部側板４の上面に載置して、接合用治具１を支持するスクリュージャッキ１１６によってエンドタブＷ２を板材Ｗ１とが面一となるように高さ調整を行う。エンドタブＷ２は、板材Ｗ１と同じ厚さ寸法の板材である。
　また、高さ調整とともに、Ｙ軸方向の両側、及びＸ軸方向の一方側で定盤１０２に固定されたクランプ１１５によって、上ショルダ１１３に干渉しないようにＺ軸方向の上方から接合用治具１に向かってエンドタブＷ２を押し付けて固定する。またこのエンドタブＷ２は、二つの板材Ｗ１に向かってＸ軸方向から押し付けるようにして固定する。このようにして、延長線Ｌ１と交差するＺ軸方向の下方から、接合用治具１がエンドタブＷ２を支持している。

　またエンドタブＷ２におけるＸ軸方向の中途位置に、Ｚ軸方向に貫通するパイロットホールＷ２ａを形成する。このパイロットホールＷ２ａは摩擦撹拌接合の開始点となるものであり、孔径はプローブ１１２の外径と略同一寸法とされている。

　次に、回転ツール準備工程Ｓ５を実行する。即ち、下ショルダ１１１及びプローブ１１２を、第一開口部Ｈ１を通じて第二開口部Ｈ２内に配置するとともに、プローブ１１２をエンドタブＷ２のパイロットホールＷ２ａに挿通させる。また、上ショルダ１１３を摩擦撹拌接合装置１００の回転機構１０５に取り付けるとともに、プローブ１１２と対応する位置、即ちプローブ１１２と同軸上となるように位置調整を行う。

　次に、回転ツール設置工程Ｓ６を実行する。即ち、プローブ１１２の雄ネジ部１１２ａを上ショルダ１１３の雌ネジ部１１３ａに螺合させて、これらプローブ１１２と上ショルダ１１３とを連結するとともに、上ショルダ１１３の下面１１３ｂをエンドタブＷ２に接触させる。そして、摩擦撹拌接合装置１００によって油圧でプローブ１１２をＺ軸方向上方に引っ張り上げ、下ショルダ１１１の上面をエンドタブＷ２に接触させて、エンドタブＷ２を上ショルダ１１３及び下ショルダ１１１によって挟み込む。（図２参照）

　最後に、摩擦撹拌接合工程Ｓ７を実行する。即ち、図７に示すようにエンドタブＷ２を挟み込んだ状態で回転ツール１０６を回転させながら、Ｘ軸方向に進行させ、二つの板材Ｗ１を接合し、接合材Ｗを製造する。

　このような接合材Ｗの製造方法においては、接合用治具１によって、板材Ｗ１の突合せ線Ｌの延長線Ｌ１上でエンドタブＷ２を支持することができるとともに、板材Ｗ１にＸ軸方向に押し付けるようにして設置可能である。このため、エンドタブＷ２を板材Ｗ１に溶接取り付け等する必要がなくなるので、エンドタブＷ２取り付けにともなう作業を簡略化できる。

　さらに、接合用治具１には、下ショルダ１１１とプローブ１１２とが通過可能に、突合せ線Ｌの延長線Ｌ１に沿って溝部Ｈが形成されているため、下ショルダ１１１と上ショルダ１１３とをプローブ１１２によって連結して摩擦撹拌接合を行う際、即ちボビンツールを用いて接合を行う際でも、接合の進行にともなって下ショルダ１１１がこの溝部Ｈ内を通過することが可能となる。よって、ボビンツールのよって板材Ｗ１の摩擦撹拌接合を確実に実行することができる。

　また、接合用治具１には溝部Ｈを臨む第一開口部Ｈ１及び第二開口部Ｈ２が形成されているため、上ショルダ１１３にプローブ１１２を連結する際に、連結状況を目視しながら作業を行うことができる。

　さらに、第一開口部Ｈ１を通じて工具を挿入し、プローブ１１２と上ショルダ１１３とを連結することができるため、連結作業を容易に行うことができるとともに、第一開口部Ｈ１が下ショルダ１１１の外径よりも大きな外径を有しているため、第一開口部Ｈ１を通じてプローブ１１２と上ショルダ１１３とを連結することができる。よって、下ショルダ１１１と上ショルダ１１３を組み付けるための開口を別途設ける必要がなく、接合用治具１の製造コストを抑えて、エンドタブＷ２、ボビンツールを用いた摩擦撹拌接合が可能となる。

　また、第二開口部Ｈ２によって、下ショルダ１１１とプローブ１１２との連結部分を目視することができるため、確実に下ショルダ１１１と上ショルダ１１３とが組み付けられた状態で摩擦撹拌接合を実行することができ、接合材Ｗの品質向上につながる。

　特に、本実施形態では油圧によってプローブ１１２を上方に引っ張り上げて下ショルダ１１１の上面１１１ｂをエンドタブＷ２に接触させて摩擦撹拌接合を行うが、この際の接触圧はそれほど大きくなく、他の手法によって接触圧を計測することは難しい。この点、本実施形態では第二開口部Ｈ２によって、連結部分を目視可能であるため、接触状態の確認が可能である。さらに連結部分を目視可能であることで、なんらかの原因でプローブ１１２を上方に引っ張り上げる油圧装置が機能せず、下ショルダ１１１がエンドタブＷ２に接触しないまま摩擦撹拌接合が開始されてしまうことを防止することが可能であり、接合品質の向上につながる。

　さらに、第二開口部Ｈ２のＺ軸方向の寸法が下ショルダ１１１を収容する寸法に形成されているため、例えばこの第二開口部Ｈ２へ工具を挿入することで、プローブ１１２と上ショルダ１１３とを連結することができる。よって、下ショルダ１１１と上ショルダ１１３との組み付け作業をさらに容易に行うことができる。

　特に、板材Ｗ１の設置位置、及び接合用治具１の設置位置は、作業性、振動発生等の問題により、できるだけ定盤１０２に近いＺ軸方向の低い位置とされることが好ましい。従って、接合用治具１の底板２が定盤１０２に近接している場合、第一開口部Ｈ１を通じて下ショルダ１１１を接合用治具１内に設置することが難しい場合もある。このような場合であっても、第二開口部Ｈ２によって、下ショルダ１１１をＹ軸方向から接合用治具１内に設置したり、工具による上ショルダ１１３への組み付けが可能となるため、さらなる作業性の向上につながる。

　本実施形態の接合材Ｗの製造方法、及び接合用治具１によると、接合用治具１には溝部Ｈ、第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２が形成されているため、容易かつ確実にエンドタブＷ２を固定するとともに、回転ツール１０６、即ちボビンツールを用いて摩擦撹拌接合を行って接合材Ｗを製造することが可能となる。

　以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付のクレームの範囲によってのみ限定される。

　例えば、接合用治具１には、第一開口部Ｈ１、第二開口部Ｈ２は必ずしも両方が形成されていなくともよい。即ち、いずれか一方の開口部のみで、下ショルダ１１１を接合用治具１内に設置でき、下ショルダ１１１が溝部Ｈに向かって動作可能であり、かつプローブ１１２と上ショルダ１１３の連結状態を目視できればよい。

　また、第一開口部Ｈ１及び第二開口部Ｈ２の両方を形成する場合であっても、第一開口部Ｈ１が形成されていれば、第二開口部Ｈ２は必ずしも上述の実施形態の寸法に形成されていなくともよく、少なくともプローブ１１２と上ショルダ１１３との連結状況を目視できればよい。

　さらに、摩擦撹拌接合工程Ｓ７の実行時に、エンドタブＷ２に空気や冷却水を供給することで、エンドタブＷ２の熱膨張を抑制しながら接合材Ｗを製造できる。さらに接合用治具１に、例えば銅などの熱伝導率の高い材料を用いることで、エンドタブＷ２の熱膨張を抑制できるため、接合品質の向上につながる。

　また第二開口部Ｈ２は、Ｘ軸方向に開口していてもよい。即ち、接合用治具１の端部側板４を貫通するようにしてもよい。この場合、第二開口部Ｈ２はＹ軸方向に必ずしも開口していなくともよい。即ち、側板３が底板２のＸ軸方向全域にわたって設けられていてもよい。

　本発明は、部材同士を突き合わせて接合する接合材の製造方法、及びこれに用いられる接合用治具に関する。本発明の接合材の製造方法、接合用治具によれば、容易かつ確実にエンドタブを固定するとともに、ボビンツールを用いて摩擦撹拌接合を行って可能である。

１…接合用治具　２…底板　３…側板　４…端部側板　Ｗ２ａ…パイロットホール　Ｈ…溝部　Ｈ１…第一開口部（開口部）　Ｈ２…第二開口部（開口部）　Ｗ１…板材　Ｗ１ａ…突合せ部　Ｗ２…エンドタブ　Ｗ…接合材　Ｌ…突合せ線　Ｌ１…延長線　Ｌ２…中心線　Ｓ１…板材準備工程　Ｓ２…治具準備工程　Ｓ３…治具設置工程　Ｓ４…エンドタブ設置工程　Ｓ５…回転ツール準備工程　Ｓ６…回転ツール設置工程　Ｓ７…摩擦撹拌接合工程　１００…摩擦撹拌接合装置　１０１…ベッド　１０２…定盤　１０３…装置本体　１０４…加工ヘッド　１０５…回転機構　１０６…回転ツール　１１１…下ショルダ（第一のショルダ）　１１１ｂ…上面　１１２…プローブ　１１２ａ…雄ネジ部　１１３…上ショルダ（第二のショルダ）　１１３ａ…雌ネジ部　１１３ｂ…下面　１１５…クランプ　１１６…スクリュージャッキ　

Claims

　第一のショルダと第二のショルダとで板材同士の突合せ部を挟み込んで摩擦撹拌接合する接合材の製造方法であって、
　前記突合せ部の突合せ線の延長線を跨ぐように配置されて、該延長線と交差する位置からエンドタブを支持するとともに、前記延長線に沿って配置される前記第一のショルダが通過可能な溝部と該溝部を臨む開口部とが形成された接合用治具を準備する工程と、
　前記板材同士を突合せて配置する工程と、
　前記接合用治具を前記突合せ線の端部に配置する工程と、
　前記接合用治具に前記エンドタブを設置するとともに該エンドタブを前記板材に対して位置合わせする工程と、
　前記延長線に対して前記溝部側となる位置に、前記第一のショルダ及び該第一のショルダに連結されたプローブを配置する工程と、
　前記第一のショルダ及び前記プローブに対応する位置に前記第二のショルダを配置する工程と、
　前記第二のショルダと前記プローブとを連結し、前記エンドタブを前記第一のショルダと前記第二のショルダとで挟み込む工程と、
　摩擦撹拌接合を実行する工程と、
　を備える接合材の製造方法。
　前記接合用治具として、前記開口部は、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向に向かって、前記第一のショルダ及び前記プローブと同軸上で貫通する第一開口部を有する接合用治具を用いる請求項１に記載の接合材の製造方法。
　前記接合用治具として、前記第一開口部は、前記第一のショルダの外径よりも大きな外径を有する接合用治具を用いる請求項２に記載の接合材の製造方法。
　前記接合用治具として、前記開口部は、前記第一のショルダが前記第二のショルダから離間する方向に直交する方向に貫通し、前記第一のショルダと前記プローブとの連結部分を臨む第二開口部を有する接合用治具を用いる請求項１から３のいずれか一項に記載の接合材の製造方法。
　前記接合用治具として、前記第二開口部は、前記第一のショルダと前記第二のショルダとが近接離間する方向の開口寸法が、前記プローブに前記第二のショルダを連結した状態で第一のショルダが該第二開口部内に収容される大きさとなっている接合用治具を用いる請求項４に記載の接合材の製造方法。
　第一のショルダと第二のショルダとで板材同士の突合せ部を挟み込んで摩擦撹拌接合する際に用いられる接合用治具であって、
　前記突合せ部の突合せ線の延長線を跨ぐように配置されて、該延長線と交差する位置からエンドタブを支持するとともに、前記延長線に沿って配置される溝部と該溝部を臨む開口部とが形成された接合用治具。