特許 6887922 複動式摩擦攪拌点接合方法、押圧ツールセット、及び、複動式摩擦撹拌点接合装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6887922

(24)【登録日】2021年5月21日

(45)【発行日】2021年6月16日

(54)【発明の名称】複動式摩擦攪拌点接合方法、押圧ツールセット、及び、複動式摩擦撹拌点接合装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20210603BHJP

【ＦＩ】

   B23K20/12 330

   B23K20/12 346

【請求項の数】11

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-172970(P2017-172970)

(22)【出願日】2017年9月8日

(65)【公開番号】特開2019-48308(P2019-48308A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2020年7月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】春名 俊祐

(72)【発明者】

【氏名】深田 慎太郎

(72)【発明者】

【氏名】二宮 崇

(72)【発明者】

【氏名】山田 悦子

(72)【発明者】

【氏名】平野 雅昭

【審査官】 岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／０９８３４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／０６３５３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１７／０４７５７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２９９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５０８２５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被接合物を部分的に攪拌する回転工具と、前記被接合物を押圧するクランプ部材とを備える摩擦攪拌点接合装置を用いて、前記被接合物を摩擦攪拌点接合する摩擦攪拌点接合方法であって、
前記回転工具は、予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有し、
前記クランプ部材は、前記ショルダ部材の外周を囲むようにして前記ピン部材と前記ショルダ部材との収容空間を形成する内周面と、前記被接合物と面接触可能な円環状の端面とを有し、
前記被接合物が支持され且つ前記クランプ部材の前記端面により前記被接合物が押圧された状態において、前記ピン部材と前記ショルダ部材とにより前記被接合物を摩擦攪拌点接合する接合ステップと、
前記接合ステップ後、前記ピン部材と前記ショルダ部材とが前記収容空間に収容された状態において、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、前記摩擦攪拌点接合装置により、前記回転工具側とその反対側とから押圧する押圧ステップと、を備える、摩擦攪拌点接合方法。

【請求項2】

前記押圧ステップでは、
前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように、前記被接合物の前記表面を押圧可能な端面を有する接合側押圧ツールが前記回転工具に取り付けられ、
前記接合側押圧ツールの前記端面により、前記被接合物の前記表面を押圧する、
請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項3】

前記押圧ステップでは、前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように、前記被接合物の前記表面を押圧可能な端面を有する接合側押圧ツールが前記回転工具に取り付けられ、
前記接合側押圧ツールは、前記被接合物の前記表面と対向配置される端面と、前記接合側押圧ツールの前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記表面を押圧可能に配置される接合側突出部とを有し、
前記押圧ステップでは、前記接合側突出部により、前記被接合物の前記表面を押圧する、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項4】

前記押圧ステップでは、前記クランプ部材の前記端面により、前記被接合物の前記表面を押圧する、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項5】

前記クランプ部材は、前記クランプ部材の前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物を押圧可能に配置されたクランプ側突出部を有し、
前記押圧ステップでは、前記クランプ側突出部により、前記被接合物の前記表面を押圧する、請求項１に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項6】

前記押圧ステップでは、
前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置され、前記被接合物の前記裏面と対向する対向面と、前記対向面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記裏面を押圧可能に配置された裏当側突出部とを有する裏当側押圧ツールを用い、
前記裏当側突出部により、前記被接合物の前記裏面を押圧する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項7】

前記押圧ステップでは、前記軸線方向から見て、前記被接合物を介して、前記回転工具側とその反対側とで前記被接合物の押圧位置が重なり合うように、前記被接合物を押圧する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の摩擦攪拌点接合方法。

【請求項8】

予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有する回転工具により、被接合物を部分的に攪拌して点接合する摩擦攪拌点接合装置に備えられ、摩擦撹拌点接合された前記被接合物を押圧するための押圧ツールセットであって、
前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように前記回転工具に取り付けられ、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面と対向配置される端面を有する接合側押圧ツールと、
前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置されて前記被接合物を支持し、前記被接合物の裏面と対向配置される対向面を有する裏当側押圧ツールと、
を備える、押圧ツールセット。

【請求項9】

予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有する回転工具により、被接合物を部分的に攪拌して点接合する摩擦攪拌点接合装置に備えられ、摩擦撹拌点接合された前記被接合物を押圧するための押圧ツールセットであって、
前記ショルダ部材の外周を囲むようにして前記ピン部材と前記ショルダ部材との収容空間を形成する内周面と、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面と対向配置される円環状の端面とを有するクランプ部材と、
前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置されて前記被接合物を支持し、前記被接合物の裏面と対向配置される対向面を有する裏当側押圧ツールと、を備える、押圧ツールセット。

【請求項10】

前記端面には、前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記表面を押圧可能に第１突出部が配置され、
前記対向面には、前記対向面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記裏面を押圧可能に第２突出部が配置されている、請求項８又は９に記載の押圧ツールセット。

【請求項11】

請求項８〜１０のいずれか１項に記載する押圧ツールセットに記載する裏当側押圧ツールの少なくともいずれかを備える、複動式摩擦攪拌点接合装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複動式摩擦攪拌点接合により形成された継手部分の疲労強度を向上させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に開示されるように、互いに独立して予め定められた軸線周りに回転可能且つ前記軸線方向に進退可能なピン部材及びショルダ部材と、ショルダ部材の外周を囲み且つ前記軸線方向に進退可能にクランプ部材とが設けられた複動式摩擦攪拌点接合装置が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１９６６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

摩擦攪拌点接合により被接合物を接合する場合、継手部分の疲労強度を向上させることが求められている。しかしながら、このような疲労強度の向上を図るための工程を単に設けると、接合体の製造効率が低下するおそれがある。

【0005】

本発明はこの課題に鑑みてなされたものであって、複動式摩擦攪拌点接合により形成される被接合物の継手部分における疲労強度の向上を効率よく図れるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る摩擦攪拌点接合方法は、被接合物を部分的に攪拌する回転工具と、前記被接合物を押圧するクランプ部材とを備える摩擦攪拌点接合装置を用いて、前記被接合物を摩擦攪拌点接合する摩擦攪拌点接合方法であって、前記回転工具は、予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有し、前記クランプ部材は、前記ショルダ部材の外周を囲むようにして前記ピン部材と前記ショルダ部材との収容空間を形成する内周面と、前記被接合物と面接触可能な円環状の端面とを有し、前記被接合物が支持され且つ前記クランプ部材の前記端面により前記被接合物が押圧された状態において、前記ピン部材と前記ショルダ部材とにより前記被接合物を摩擦攪拌点接合する接合ステップと、前記接合ステップ後、前記ピン部材と前記ショルダ部材とが前記収容空間に収容された状態において、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、前記摩擦攪拌点接合装置により、前記回転工具側とその反対側とから押圧する押圧ステップと、を備える。

【0007】

上記方法によれば、接合ステップ後、被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、被接合物の摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、摩擦攪拌点接合装置により、回転工具側とその反対側とから押圧する押圧ステップを行う。これにより、被接合物を摩擦攪拌点接合した後、被接合物の表面及び裏面を前記両側から押圧できる。よって、被接合物を圧縮し、被接合物の継手部分に良好に残留応力を付与できる。従って、被接合物の継手部分の疲労強度を向上できる。

【0008】

また、このような被接合物の押圧は、被接合物の摩擦攪拌点接合に用いた摩擦攪拌点接合装置を流用して実施できると共に、複数の摩擦攪拌点接合を一連の接合動作により行う場合には、この接合動作に付随して実施できる。よって、被接合物の摩擦攪拌点接合と押圧とを一連の動作で効率的に行うことができ、押圧工程を設けたことによる接合体の生産性低下を抑制できる。

【0009】

前記押圧ステップでは、前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように、前記被接合物の前記表面を押圧可能な端面を有する接合側押圧ツールが前記回転工具に取り付けられ、前記接合側押圧ツールの前記端面により、前記被接合物の前記表面を押圧してもよい。上記方法によれば、被接合物を摩擦攪拌点接合した後、比較的簡素な構造を有する接合側押圧ツールを用いて、被接合物を効率よく押圧できる。

【0010】

前記押圧ステップでは、前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように、前記被接合物の前記表面を押圧可能な端面を有する接合側押圧ツールが前記回転工具に取り付けられ、前記接合側押圧ツールは、前記被接合物の前記表面と対向配置される端面と、前記接合側押圧ツールの前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記表面を押圧可能に配置される接合側突出部とを有し、前記押圧ステップでは、前記接合側突出部により、前記被接合物の前記表面を押圧してもよい。

【0011】

上記方法によれば、接合側突出部を用いることで、被接合物の表面の所望領域を効率よく押圧できる。また、接合側突出部により被接合物を押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物を圧縮できる。このため、被接合物を押圧するための専用装置を別途用意しなくてもよい。従って、継手部分の疲労強度を向上させるためのコストや作業負担を軽減でき、継手部分の疲労強度を効率よく向上させることができる。

【0012】

前記押圧ステップでは、前記クランプ部材の前記端面により、前記被接合物の前記表面を押圧してもよい。これにより、クランプ部材を流用して、被接合物を効率よく押圧できる。

【0013】

前記クランプ部材は、前記クランプ部材の前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物を押圧可能に配置されたクランプ側突出部を有し、前記押圧ステップでは、前記クランプ側突出部により、前記被接合物の前記表面を押圧してもよい。

【0014】

上記方法によれば、クランプ側突出部を用いて、被接合物の表面の所望領域を効率よく押圧できる。また、クランプ側突出部により被接合物を押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物を圧縮できる。このため、被接合物を押圧するための専用装置を別途用意しなくてもよく、継手部分の疲労強度を向上させるためのコストや作業負担を軽減できる。

【0015】

前記押圧ステップでは、前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置され、前記被接合物の前記裏面と対向する対向面と、前記対向面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記裏面を押圧可能に配置された裏当側突出部とを有する裏当側押圧ツールを用い、前記裏当側突出部により、前記被接合物の前記裏面を押圧してもよい。

【0016】

上記方法によれば、裏当側突出部を用いることで、被接合物の裏当側押圧ツール側から被接合物の裏面の所望領域を効率よく押圧できると共に、裏当側突出部により被接合物を押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物を圧縮できる。

【0017】

押圧ステップでは、前記軸線方向から見て、前記被接合物を介して、前記回転工具側とその反対側とで前記被接合物の押圧位置が重なり合うように、前記被接合物を押圧してもよい。これにより、前記軸線方向から見て、被接合物の前記押圧位置が重なり合う領域を、被接合物の前記軸線方向両側から押圧でき、該領域の疲労強度を更に向上させることができる。

【0018】

本発明の別の態様に係る押圧ツールセットは、予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有する回転工具により、被接合物を部分的に攪拌して点接合する摩擦攪拌点接合装置に備えられ、摩擦撹拌点接合された前記被接合物を押圧するための押圧ツールセットであって、前記ピン部材と前記ショルダ部材との先端を覆うように前記回転工具に取り付けられ、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面と対向配置される端面を有する接合側押圧ツールと、前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置されて前記被接合物を支持し、前記被接合物の裏面と対向配置される対向面を有する裏当側押圧ツールと、を備える。

【0019】

上記構成によれば、被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、被接合物の摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、摩擦攪拌点接合装置の回転工具に取り付けた接合側押圧ツールと、被接合物の回転工具側とは反対側に配置された裏当側押圧ツールとにより、回転工具側とその反対側とから押圧できる。また、このような被接合物の押圧は、被接合物の摩擦攪拌点接合に用いた摩擦攪拌点接合装置に押圧ツールセットを備えさせることで、効率よく実施できる。

【0020】

また、本発明の別の態様に係る押圧ツールセットは、予め定められた軸線周りに回転し且つ前記軸線方向に進退可能に設けられたピン部材と、前記ピン部材の外周を囲んだ状態で前記軸線周りに回転し且つ前記ピン部材とは独立して前記軸線方向に進退可能に設けられたショルダ部材とを有する回転工具により、被接合物を部分的に攪拌して点接合する摩擦攪拌点接合装置に備えられ、摩擦撹拌点接合された前記被接合物を押圧するための押圧ツールセットであって、前記ショルダ部材の外周を囲むようにして前記ピン部材と前記ショルダ部材との収容空間を形成する内周面と、前記被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、前記被接合物の前記摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面と対向配置される円環状の端面とを有するクランプ部材と、前記被接合物の前記回転工具側とは反対側に配置されて前記被接合物を支持し、前記被接合物の裏面と対向配置される対向面を有する裏当側押圧ツールと、を備える。

【0021】

上記構成によれば、被接合物の摩擦攪拌された領域、及び、被接合物の摩擦攪拌された領域と隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、摩擦攪拌点接合装置のクランプ部材と、被接合物の回転工具側とは反対側に配置された裏当側押圧ツールとにより、回転工具側とその反対側とから押圧できる。また、このような被接合物の押圧は、被接合物の摩擦攪拌点接合に用いた摩擦攪拌点接合装置に押圧ツールセットを備えさせることで実施できるため、迅速に行える。

【0022】

前記端面には、前記端面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記表面を押圧可能に第１突出部が配置され、前記対向面には、前記対向面から前記軸線方向に突出して前記軸線周りに延び且つ前記被接合物の前記裏面を押圧可能に第２突出部が配置されていてもよい。

【0023】

上記構成によれば、接合側押圧ツール又はクランプ部材の端面に配置された第１突出部と、裏当側押圧ツールの対向面に配置された第２突出部とを用いて、被接合物の表面及び裏面の所望領域を効率よく押圧できると共に、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物を圧縮できる。このため、被接合物を押圧するための専用装置を別途用意しなくてもよく、継手部分の疲労強度を向上させるためのコストや作業負担を軽減でき、継手部分の疲労強度を効率よく向上させることができる。

【0024】

本発明の別態様に係る複動式摩擦攪拌点接合装置は、上記したいずれかの押圧ツールセットを備える。この構成によれば、被接合物を摩擦攪拌点接合した後、被接合物の表面を前記両側から押圧できる。従って、被接合物を圧縮し、被接合物の継手部分に良好に残留応力を付与できる。よって、被接合物の継手部分の疲労強度を向上できる。

【発明の効果】

【0025】

本発明の各態様によれば、複動式摩擦攪拌点接合により形成される被接合物の継手部分における疲労強度の向上を効率よく図れる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第１実施形態に係る複動式摩擦攪拌点接合装置の要部構成図である。

【図2】第１実施形態に係る押圧ツールセットの斜視図である。

【図3】第１実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を示すステップ図である。

【図4】（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。

【図5】第１実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物の継手部分の正面図である。

【図6】第１実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物の継手部分に被接合物の両端から引張荷重を加えたときの様子を示す断面図である。

【図7】第２実施形態に係る押圧ツールセットの斜視図である。

【図8】第２実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物の継手部分に被接合物の両端から引張荷重を加えたときの様子を示す断面図である。

【図9】（ａ）〜（ｆ）は、第３実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。

【図10】（ａ）〜（ｆ）は、第４実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。

【図11】（ａ）〜（ｆ）は、第５実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。

【図12】第６実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、図面を参照して各実施形態を説明する。

【0028】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る複動式摩擦攪拌点接合装置１の要部構成図である。図１では、回転工具２を断面で示すと共に、回転工具２と工具駆動部３との繋がりを破線により模式的に示している。

【0029】

装置１は、被接合物Ｗ（一例として一対の被接合材（第１板材Ｗ１及び第２板材Ｗ２））を摩擦攪拌点接合する。装置１は、回転工具２、工具駆動部３、制御部４、裏当部材５、及びクランプ部材８を備える。

【0030】

工具駆動部３は、回転工具２を予め定められた複数の位置に移動させると共に、回転工具２を回転駆動させる。制御部４は、回転工具２が有する各部材６〜８を駆動させるように、工具駆動部３を制御する。工具駆動部３の具体的な構造は限定されず、例えば公知の構造を利用できる。

【0031】

制御部４は、一例として、ＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭ等を備えたコンピュータであり、工具駆動部３の動作を制御する。ＲＯＭには、所定の制御プログラムが格納され、ＲＡＭには、オペレータにより入力された設定情報が記憶される。この設定情報には、例えば、板材Ｗ１，Ｗ２の各板厚値の情報と、各接合位置の情報とが含まれる。裏当部材５は、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側に配置されて被接合物Ｗを支持する。裏当部材５の一部は、被接合物Ｗを介して回転工具２と対向する。

【0032】

回転工具２は、被接合物Ｗを部分的に攪拌する。本実施形態の装置１は、裏当部材５により支持された被接合物Ｗを被接合物Ｗの支持された側とは反対側から回転工具２により部分的に攪拌する。回転工具２は、ピン部材６とショルダ部材７とを有する。回転工具２は、ピン部材６の外側にショルダ部材７が配置され、ショルダ部材７の外側にクランプ部材８が配置された入れ子構造を有する。

【0033】

ピン部材６は、予め定められた軸線Ｐ周りに回転し且つ軸線Ｐ方向に進退可能に設けられている。本実施形態のピン部材６は、軸線Ｐ方向に延びる円柱状に形成されている。ピン部材６の軸線Ｐ方向後端部（ピン部材６の被接合物Ｗ側とは反対側の端部）は、工具駆動部３の固定部（不図示）に支持されている。

【0034】

ショルダ部材７は、ピン部材６の外周を囲んだ状態で軸線Ｐ周りに回転し且つピン部材６とは独立して軸線Ｐ方向に進退可能に設けられている。ショルダ部材７は中空部７ａを有し、ピン部材６はショルダ部材７の中空部７ａに内挿されている。

【0035】

本実施形態の回転工具２では、ショルダ部材７の中空部７ａにピン部材６が内挿された状態で、ピン部材６とショルダ部材７とが、それぞれ独立して軸線Ｐ周りに回転し且つ軸線Ｐ方向に進退可能に設けられている。またショルダ部材７は、軸線Ｐ方向に延びる円筒状に形成されている。

【0036】

クランプ部材８は、ショルダ部材７の外周を囲むように設けられている。クランプ部材８は、ピン部材６とショルダ部材７とは独立して、軸線Ｐ方向に進退可能に設けられている。

【0037】

クランプ部材８は、円筒状の部材であって、端面８ａと内周面８ｂとを有する。内周面８ｂは、ショルダ部材７の外周を囲むようにしてショルダ部材７の収容空間（以下、単に収容空間と称する。）を形成する。

【0038】

端面（当接面）８ａは円環状であり、被接合物Ｗの表面（ここでは第１板材Ｗ１の板面）と対向配置される。端面８ａは、被接合物Ｗの表面と面接触可能に配置される。端面８ａは、軸線Ｐ方向に対して垂直な面に平行に延びている。

【0039】

被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合しない場合、収容空間には、ショルダ部材７の外周を囲むようにショルダ部材７が収容される。収容空間を形成する内周面８ｂは、クランプ部材８の内部において軸線Ｐ方向に延びている。収容空間には、ショルダ部材７とは独立してピン部材６も収容される。収容空間にピン部材６とショルダ部材７とが収容された場合、収容空間の開口は、ピン部材６とショルダ部材７とにより塞がれる。被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合する際、ピン部材６とショルダ部材７とは、収容空間から被接合物Ｗ側に延びる。

【0040】

クランプ部材８の軸線Ｐ方向後端部には、軸線Ｐ方向に被接合物Ｗに向けてクランプ部材８に付勢力を付与するためのスプリング９が配置されている。クランプ部材８は、スプリング９からの付勢力により、裏当部材５に支持された被接合物Ｗを軸線Ｐ方向に押圧する。クランプ部材８が被接合物Ｗから後退させられる際、クランプ部材８は、工具駆動部３により引き上げられ、被接合物Ｗから後退させられる。

【0041】

なお装置１は、例えば、Ｃ型フレーム構造を有していてもよい。この場合、回転工具２、工具駆動部３、制御部４、及びクランプ部材８は、装置１の上部に配置され、裏当部材５は、装置１の下部に配置されていてもよい。また装置１は、例えば、多関節ロボットに取り付けられていてもよい。また装置１は、回転工具２、工具駆動部３、制御部４、及びクランプ部材８が多関節ロボットに取り付けられ、裏当部材５が前記多関節ロボットとは別の構成（ポジショナー等）に取り付けられていてもよい。

【0042】

図２は、第１実施形態に係る押圧ツールセット１１の斜視図である。押圧ツールセット１１は、装置１に備えられ、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを装置１により押圧するために用いられる。

【0043】

図２に示すように、押圧ツールセット１１は、接合側押圧ツール１０と裏当側押圧ツール１５とを有する。接合側押圧ツール１０は、回転工具２に取り付けられる。本実施形態の接合側押圧ツール１０は、ピン部材６とショルダ部材７との先端を覆うように回転工具２に取り付けられる。一例として、接合側押圧ツール１０は、ピン部材６、ショルダ部材７、及びクランプ部材８の各先端と、クランプ部材８の外周とを覆うように回転工具２に取り付けられる。

【0044】

接合側押圧ツール１０は、円柱状であり、端面１０ａと接合側突出部１０ｂとを有する。端面１０ａは、被接合物Ｗの表面（ここでは第１板材Ｗ１の板面）と対向配置される。突出部１０ｂは、端面１０ａから軸線Ｐ方向に突出して軸線Ｐ周りに延び且つ被接合物Ｗの表面を押圧可能に配置される。接合側押圧ツール１０が回転工具２に取り付けられた状態では、突出部１０ｂは、端面１０ａから軸線Ｐ方向に突出する。突出部１０ｂは、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを押圧する圧子である。突出部１０ｂは、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを軸線Ｐ方向に押圧可能に配置される。

【0045】

突出部１０ｂは、通常の摩擦攪拌点接合装置の接合ステップに要する荷重出力範囲内において、被接合物Ｗの荷重伝達部位である接合界面に圧縮塑性歪を与えるための形状を有する。このように装置１は、被接合物Ｗに対する圧縮加工機構を備えている。

【0046】

具体的に、端面１０ａの突出部１０ｂ以外の領域は、平坦に形成されている。突出部１０ｂは、軸線Ｐ方向から見て、端面１０ａの周方向に延びる円環状に形成されている。一例として、突出部１０ｂの幅寸法及び高さ（軸線Ｐ方向）寸法は一定である。また、突出部１０ｂの長手方向に垂直な断面は矩形状である。

【0047】

突出部１０ｂの高さ（軸線Ｐ方向）寸法は、適宜設定可能である。被接合物Ｗが一対の板材Ｗ１，Ｗ２である場合、突出部１０ｂの高さ寸法は、例えば、板材Ｗ１の板厚寸法よりも小さい値に設定できる。

【0048】

突出部１０ｂの幅寸法及び高さ寸法の少なくともいずれかは、突出部１０ｂの複数位置において異なっていてもよい。また、突出部１０ｂの長手方向に垂直な断面は、矩形状に限定されず、例えば、被接合物Ｗに向けて凸となる放物線状でもよい。

【0049】

裏当側押圧ツール１５は、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側に配置されて被接合物Ｗを支持する。裏当側押圧ツール１５は、対向面１５ａと裏当側突出部１５ｂとを有する。対向面１５ａは、被接合物Ｗの裏面と対向して配置される。対向面１５ａの突出部１５ｂ以外の領域は、平坦に形成されている。

【0050】

突出部１５ｂは、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを押圧する圧子である。裏当側押圧ツール１５が装置１に備えられた状態では、突出部１５ｂは、対向面１５ａから軸線Ｐ方向に突出して軸線Ｐ周りに延び且つ被接合物Ｗの裏面を押圧可能に配置される。

【0051】

突出部１５ｂは、軸線Ｐ方向から見て対向面１５ａの周方向に延びる円環状に形成されている。一例として、突出部１５ｂは、突出部１０ｂと同一形状及びサイズに形成されている。

【0052】

本実施形態の押圧ツールセット１１は、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、回転工具２側と、その反対側（裏当側押圧ツール１５側）とで、突出部１０ｂ，１５ｂが重なり合う（ここでは完全に重なり合う）ように配置される。

【0053】

図３は、第１実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を示すステップ図である。図３に示すように、該方法では、複数のステップＳ１〜Ｓ４を順に含むシークエンスを行う。具体的には、所定の接合位置において摩擦攪拌点接合を行うために被接合物Ｗに対して回転工具２の位置合わせを行う位置合わせステップＳ１と、位置合わせステップＳ１後、被接合物Ｗが支持され且つクランプ部材８の端面８ａにより被接合物Ｗが押圧された状態において、ピン部材６とショルダ部材７とにより被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合する接合ステップＳ２とを行う。

【0054】

また接合ステップＳ２後、ピン部材６とショルダ部材７とを被接合物Ｗから後退させ、且つ、装置１に押圧ツールセット１１を取り付ける取付ステップＳ３と、取付ステップＳ３後、装置１により被接合物Ｗを押圧する押圧ステップＳ４とを行う。この押圧ステップＳ４により、被接合物Ｗに残留応力を付与し、被接合物Ｗの疲労強度を向上させる。

【0055】

図４の（ａ）〜（ｆ）は、第１実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。最初にオペレータは、設定情報を装置１に入力し、板材Ｗ１，Ｗ２を重ねた状態で裏当部材５に支持させる。制御部４は、回転工具２が予め定められた接合位置まで移動されるように、工具駆動部３を制御する（図４（ａ））。これにより位置合わせステップＳ１が行われ、回転工具２が被接合物Ｗに対して位置合わせされる。

【0056】

次に制御部４は、ピン部材６とショルダ部材７とが回転駆動されるように工具駆動部３を制御すると共に、ショルダ部材７とクランプ部材８とを被接合物Ｗの表面に当接するように、工具駆動部３を制御する。その後、制御部４は、ショルダ部材７を被接合物Ｗに押圧するように、工具駆動部３を制御する。これにより、端面８ａが被接合物Ｗの表面に面接触すると共に、ショルダ部材７が被接合物Ｗの内部に押し込まれて被接合物Ｗが摩擦攪拌される（図４（ｂ））。

【0057】

このとき制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗへの押込側端面を、ショルダ部材７の被接合物Ｗへの押込側端面よりも押し込み方向とは反対側に移動させるように、工具駆動部３を制御する。これにより、ショルダ部材７の摩擦攪拌により生じた被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３を、ショルダ部材７の中空部７ａに入り込ませる（図４（ｂ））。

【0058】

次に制御部４は、クランプ部材８の端面８ａを被接合物Ｗの表面に面接触させた状態で、ピン部材６とショルダ部材７との被接合物Ｗへの押込側端面を、ピン部材６とショルダ部材７とが被接合物Ｗの表面に接触する前の被接合物Ｗの表面位置に向けて移動させるように、工具駆動部３を制御する。

【0059】

これにより、ショルダ部材７による摩擦攪拌によってショルダ部材７の内部に入り込む被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３をピン部材６により埋め戻しながら、被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合する（図４（ｃ））。

【0060】

以上により接合ステップＳ２が行われ、被接合物Ｗが摩擦攪拌点接合されて、被接合物Ｗに、軸線Ｐ方向から見て（正面視において）円形状の摩擦攪拌された領域Ｊが形成される（図５参照）。

【0061】

次に制御部４は、ピン部材６、ショルダ部材７、及びクランプ部材８を被接合物Ｗから離隔（後退）させるように、工具駆動部３を制御する（図４（ｄ））。その後、オペレータは、回転工具２に接合側押圧ツール１０を取り付けると共に、裏当側押圧ツール１５を配置する。ここでは、裏当側押圧ツール１５を裏当部材５と交換するが、裏当部材５に裏当側押圧ツール１５を載置してもよい。裏当部材５を使用しない場合、被接合物Ｗは図示しない支持部材により支持してもよい。

【0062】

このとき軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、突出部１０ｂ，１５ｂが重なり合う（ここでは完全に重なり合う）ように、接合側押圧ツール１０と裏当側押圧ツール１５とを位置合わせする。これにより、押圧ツールセット１１の取付ステップＳ３が行われる。

【0063】

次に、接合ステップＳ２後（ここでは取付ステップＳ３後）、ピン部材６とショルダ部材７とがクランプ部材８の収容空間に収容された状態において、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊ、及び、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、装置１により、回転工具２側と、その反対側（裏当側押圧ツール１５側）とから押圧する。

【0064】

本実施形態では、取付ステップＳ３後、制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗに対する軸線Ｐ位置を接合ステップＳ２での軸線Ｐ位置に維持した状態で、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域との境界における表面及び裏面を、突出部１０ｂ，１５ｂにより押圧するように、工具駆動部３を制御する（図４（ｆ））。

【0065】

以上により押圧ステップＳ４が行われ、被接合物Ｗの突出部１０ｂにより押圧された部分に凹部Ｌが形成され，被接合物Ｗの突出部１５ｂにより押圧された部分に凹部Ｍが形成される。これにより、被接合物Ｗの凹部Ｌ，Ｍ間を含む領域に圧縮部（圧縮塑性歪部）Ｋが形成されて、被接合物Ｗに残留応力が付与される。本実施形態では、軸線Ｐ方向から見て円環状の突出部１０ｂ，１５ｂを用いることで、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域との境界における表面及び裏面の全周が一度に押圧されると共に、この境界における表面及び裏面の全周に一度に圧縮部Ｋが形成される。

【0066】

摩擦攪拌された領域Ｊの温度が摩擦攪拌温度よりも低下した状態で押圧ステップＳ４を行うことにより、被接合物Ｗは冷間圧縮される。その後制御部４は、クランプ部材８による圧縮を解除するように、工具駆動部３を制御する。

【0067】

図５は、第１実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物Ｗの継手部分の正面図である。図６は、第１実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物Ｗの継手部分に被接合物Ｗの両端から引張荷重を加えたときの様子を示す断面図である。

【0068】

図５に示すように、摩擦攪拌点接合後の被接合物Ｗには、正面視において円形状の摩擦攪拌された領域Ｊが形成されている。摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域との境界における表面及び裏面には、摩擦攪拌された領域Ｊの全周にわたって円環状の凹部Ｌ，Ｍが形成されている。凹部Ｌ，Ｍは、一例として、正面視において被接合物Ｗを介して完全に重なるように形成されている。正面視において被接合物Ｗの凹部Ｌ，Ｍと対応する領域には、円環状の圧縮部Ｋが形成されている。

【0069】

被接合物Ｗは、圧縮部Ｋが形成されたことで残留応力（圧縮残留応力）が付与され、疲労強度が向上されている。本実施形態の被接合物Ｗは、摩擦攪拌された領域Ｊの全周にわたって疲労強度が向上されている。

【0070】

このため、例えば図６に示すように、被接合物Ｗの第１板材Ｗ１と第２板材Ｗ２とに、各板材Ｗ１，Ｗ２が延びる方向に引張力Ｄ１を繰り返し負荷する疲労荷重が及び、摩擦攪拌領域Ｊの境界（接合境界）等が疲労破壊の起点及び進展経路となる場合、被接合物Ｗは、圧縮部Ｋに残留応力が付与されたことにより、疲労寿命が延長される。

【0071】

なお本願発明者らの検討により、実施例として、摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域との接合界面よりも摩擦攪拌された領域Ｊの内側に位置する被接合物Ｗの領域に圧縮部Ｋを形成したところ、継手部分の疲労寿命が１０倍程度向上することが確認された。

【0072】

以上説明したように、第１実施形態によれば、接合ステップＳ２後（ここでは取付ステップＳ３後）に押圧ステップＳ４を行うことで、被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合した後、被接合物Ｗの表面及び裏面を、回転工具２側とその反対側とから押圧できる。よって、被接合物Ｗを圧縮し、被接合物Ｗの継手部分に良好に残留応力を付与できる。従って、被接合物Ｗの継手部分の疲労強度を向上できる。

【0073】

また、このような被接合物Ｗの押圧は、被接合物Ｗの摩擦攪拌点接合に用いた装置１を流用して実施できると共に、複数の摩擦攪拌点接合を一連の接合動作により行う場合には、この接合動作に付随して実施できる。よって、被接合物Ｗの摩擦攪拌点接合と押圧とを一連の動作で効率的に行うことができ、押圧ステップＳ４を設けたことによる接合体の生産性低下を抑制できる。

【0074】

また押圧ステップＳ４では、ピン部材６とショルダ部材７との先端を覆うように回転工具２に取り付けられた接合側押圧ツール１０の突出部１０ｂにより、被接合物Ｗの表面を押圧するので、被接合物Ｗの表面の所望領域を効率よく押圧できる。また、突出部１０ｂにより被接合物Ｗを押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物Ｗを圧縮できる。このため、被接合物Ｗを押圧するための専用装置を別途用意しなくてもよい。従って、継手部分の疲労強度を向上させるためのコストや作業負担を軽減でき、継手部分の疲労強度を効率よく向上させることができる。

【0075】

また押圧ステップＳ４では、裏当側押圧ツール１５を用い、裏当側押圧ツール１５の突出部１５ｂにより被接合物Ｗの裏面を押圧するので、被接合物Ｗの裏当側押圧ツール１５側から被接合物Ｗの裏面の所望領域を効率よく押圧できると共に、突出部１５ｂにより被接合物Ｗを押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物Ｗを圧縮できる。

【0076】

また押圧ステップＳ４では、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、回転工具２側とその反対側とで被接合物Ｗの押圧位置が重なり合うように、被接合物Ｗを押圧するので、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗの重なり合う領域を、被接合物Ｗの軸線Ｐ方向両側から押圧でき、該領域の疲労強度を更に向上させることができる。

【0077】

また押圧ツールセット１１は、接合側押圧ツール１０と裏当側押圧ツール１５とを備えるので、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊ、及び、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、装置１の回転工具２に取り付けた接合側押圧ツール１０と、裏当側押圧ツール１５とにより、回転工具２側と裏当側押圧ツール１５側とから押圧できる。このような被接合物Ｗの押圧は、被接合物Ｗの摩擦攪拌点接合に用いた装置１に押圧ツールセット１１を備えさせることで、効率よく実施できる。

【0078】

また、接合側押圧ツール１０の端面１０ａには、接合側突出部（第１突出部）１０ｂが配置され、裏当側押圧ツール１５の対向面１５ａには、裏当側突出部（第２突出部）１５ｂが配置されているので、各突出部１０ｂ，１５ｂを用いて、被接合物Ｗの表面及び裏面の所望領域を効率よく押圧できると共に、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物を圧縮できる。次に、その他の実施形態について、先行する実施形態との差異を中心に説明する。

【0079】

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態に係る押圧ツールセット２１の斜視図である。図８は、第２実施形態の摩擦攪拌点接合方法により形成された被接合物Ｗの継手部分に被接合物Ｗの両端から引張荷重を加えたときの様子を示す断面図である。

【0080】

接合側押圧ツール２０の接合側突出部２０ｂは、端面２０ａの正面視において（軸線Ｐ方向から見て）、一定の曲率で湾曲しながら円弧状に形成されている。突出部２０ｂの長さは、適宜設定可能である。

【0081】

裏当側押圧ツール２５の裏当側突出部２５ｂは、端面２５ａの正面視において（軸線Ｐ方向から見て）、一定の曲率で円弧状に形成されている。突出部２５ｂの長さは、適宜設定可能である。本実施形態の突出部２０ｂ，２５ｂは、同一形状且つ同一サイズに形成されている。

【0082】

端面２０ａに平行な面内で、突出部２０ｂの円弧を円周の一部とする円の中心位置Ｏ１と、端面２５ａに平行な面内で、突出部２５ｂの円弧を円周の一部とする円の中心位置Ｏ２とが軸線Ｐ上に位置するように、押圧ツールセット２１が装置１に備えられた状態において、突出部２０ｂ，２５ｂは、軸線Ｐ方向から見て、軸線Ｐに対して点対称となる位置に配置される。

【0083】

また、端面１０ａに平行な面内において突出部２０ｂの長手方向両端と中心位置Ｏ１とを通る２線の間の角度は、適宜設定可能であるが、一例として数°以上数十°以下の範囲の値（ここでは３０°）に設定できる。

【0084】

また、対向面１５ａに平行な面内において突出部２５ｂの長手方向両端と中心位置Ｏ２とを通る２線の間の角度は、適宜設定可能であるが、一例として数°以上数十°以下の範囲の値（ここでは３０°）に設定できる。

【0085】

第２実施形態の取付ステップＳ３では、被接合物Ｗである一対の被接合材（ここでは板材Ｗ１，Ｗ２）の各々における摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域とのうち、各接合材の引張力Ｄ１が及ぶ側に予め突出部２０ｂ，２５ｂが配置されるように、押圧ツールセット２１が装置１に取り付けられる。

【0086】

図８に示すように、これにより押圧ステップＳ４では、一対の被接合材（ここでは板材Ｗ１，Ｗ２）の各々における摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域とのうち、引張力Ｄ１が及ぶ側の部分（被接合物Ｗの計２カ所）に、凹部Ｌ，Ｍが形成されると共に圧縮部Ｋが形成される。

【0087】

第２実施形態によれば、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊの全周のうち一部領域とその隣接領域とに部分的に圧縮部Ｋを形成しながら、引張力Ｄ１に対して必要な疲労強度を被接合物Ｗに付与できる。

【0088】

なお、押圧ツールセット２１が上記のように装置１に備えられた状態において、突出部２０ｂ，２５ｂは、軸線Ｐ方向から見て、軸線Ｐに対して点対称とはならないように配置されていてもよい。

【0089】

また突出部２０ｂ，２５ｂは、互いに異なる形状でもよい。例えば突出部２０ｂ，２５ｂのうち、一方が他方に比べて長くてもよいし、互いの高さ寸法が異なっていてもよい。

【0090】

また、被接合物Ｗの複数の位置に圧縮部Ｋ（凹部Ｌ，Ｍ）を形成するように、装置１に対する押圧ツールセット２１の位置を変化させながら、複数回の押圧ステップＳ４を行ってもよい。

【0091】

また、このように複数回の押圧ステップＳ４を行うことで、第１実施形態（図５参照）のように、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊとその隣接領域との境界における表面及び裏面の全周にわたって連続する圧縮部Ｋを形成してもよい。

【0092】

（第３実施形態）
図９（ａ）〜（ｆ）は、第３実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。第３実施形態の装置１は、押圧ツールセットとして、クランプ部材１８と裏当側押圧ツール２５とを備える。

【0093】

クランプ部材１８は、クランプ側突出部１８ｃを有する。この突出部１８ｃは、端面１８ａから軸線Ｐ方向に突出している。突出部１８ｃは、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを押圧する圧子である。突出部１８ｃは、摩擦攪拌点接合された被接合物Ｗを軸線Ｐ方向に押圧可能に配置されている。突出部１８ｃは、通常の摩擦攪拌点接合装置の接合ステップに要する荷重出力範囲内において、被接合物Ｗの荷重伝達部位である接合界面に圧縮塑性歪を与えるための形状を有する。

【0094】

具体的に、クランプ部材１８の端面１８ａの突出部１８ｃ以外の領域は、平坦に形成されている。端面１８ａは、軸線Ｐ方向から見て円環状に形成されている。突出部１８ｃは、軸線Ｐ方向から見て軸線Ｐの周方向に延びる円弧状に形成されている。即ち突出部１８ｃは、軸線Ｐ方向から見て、一定の曲率で湾曲しながら延びている。一例として、突出部１８ｃの幅寸法及び高さ（軸線Ｐ方向）寸法は一定である。また、突出部１８ｃの長手方向に垂直な断面は矩形状である。

【0095】

本実施形態の突出部１８ｃは、クランプ部材１８の内周面１８ｂの周縁に沿った円弧状に形成されている。突出部１８ｃは、端面１８ａの外縁よりも軸線Ｐ側に配置されている。一例として、突出部１８ｃは、内周面１８ｂと連続する位置に配置されている。突出部１８ｃの軸線Ｐ側側面は、内周面１８ｂと滑らかに連続している。

【0096】

一例として、突出部１８ｃの長さ寸法は、軸線Ｐ方向から見て、内周面１８ｂにおける周縁の全周長の１／２（半周長）の値に設定されている。突出部１８ｃの長さ寸法は、これに限定されず、第２実施形態の突出部２０ｂと同等でもよいし、内周面１８ｂの全周長の値に設定されていてもよい。即ち突出部１８ｃは、軸線Ｐ方向から見て円環状であってもよい。

【0097】

突出部１８ｃの高さ（軸線Ｐ方向）寸法は、適宜設定可能である。被接合物Ｗが一対の板材Ｗ１，Ｗ２である場合、突出部１８ｃの高さ寸法は、例えば、板材Ｗ１の板厚寸法よりも小さい値に設定できる。

【0098】

突出部１８ｃの幅寸法及び高さ寸法の少なくともいずれかは、突出部１８ｃの複数位置において異なっていてもよい。また、突出部１８ｃの長手方向に垂直な断面は、矩形状に限定されず、例えば、被接合物Ｗに向けて凸となる放物線状でもよい。また突出部１８ｃは、内周面１８ｂとは非連続な位置に配置されていてもよい。言い換えると、突出部１８ｃの軸線Ｐ側側面と、内周面１８ｂとの間には、段差が設けられていてもよい。

【0099】

裏当側押圧ツール２５は、第２実施形態のものと同様である。裏当側押圧ツール２５は、押圧ツールセットが装置１に備えられた状態において、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、突出部１８ｃ，２５ｂの少なくとも一部以上が重なる構成であることが望ましい。このため、本実施形態の突出部１８ｃ，２５ｂは、同様の形状を有している。また、押圧ツールセットが装置１に備えられた状態では、突出部１８ｃ，２５ｂは、一例として、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、完全に重なり合うように配置される。

【0100】

第３実施形態の摩擦攪拌点接合方法では、接合ステップＳ２後、ピン部材６とショルダ部材７とを被接合物Ｗから後退させ、且つ、所定位置において被接合物Ｗを押圧するために被接合物Ｗに対してクランプ部材１８の位置合わせを行う第２位置合わせステップＳ５と、第２位置合わせステップＳ５後、前記所定位置においてクランプ部材１８により被接合物Ｗを押圧する押圧ステップＳ４とを行う。この押圧ステップＳ４により、被接合物Ｗに残留応力を付与し、被接合物Ｗの疲労強度を向上させる。

【0101】

具体的には、第１実施形態と同様に位置合わせステップＳ１（第１位置合わせステップＳ１）が行われる（図９（ａ））。次に制御部４は、ピン部材６とショルダ部材７とが回転駆動されるように工具駆動部３を制御すると共に、ショルダ部材７とクランプ部材１８とが第２板材Ｗ２に向けて所定位置まで移動されるように、工具駆動部３を制御する。

【0102】

これにより、端面１８ａが被接合物Ｗの表面に面接触すると共に、クランプ部材１８の突出部１８ｃが被接合物Ｗの表面を押圧する。その結果、突出部１８ｃが押圧した被接合物Ｗの部分に、溝状の凹部Ｎが形成される。また、ショルダ部材７が被接合物Ｗの内部に押し込まれて被接合物Ｗが摩擦攪拌される（図９（ｂ））。

【0103】

また制御部４は、第１実施形態と同様に、ショルダ部材７による摩擦攪拌によってショルダ部材７の内部に入り込む被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３をピン部材６により埋め戻しながら、被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合するように、工具駆動部３を制御する（図９（ｃ））。

【0104】

以上により接合ステップＳ２が行われ、被接合物Ｗが摩擦攪拌点接合されて、被接合物Ｗに、軸線Ｐ方向から見て（正面視において）円形状の摩擦攪拌された領域Ｊが形成される。本実施形態の接合ステップＳ２では、押圧ステップＳ４において突出部１８ｃにより被接合物Ｗの表面を押圧する押圧位置とは異なる退避位置に突出部１８ｃを位置させた状態で、摩擦攪拌点接合が行われる。

【0105】

次に制御部４は、ピン部材６、ショルダ部材７、及びクランプ部材１８を被接合物Ｗから離隔（後退）させるように、工具駆動部３を制御する（図９（ｄ））。その後、オペレータは、裏当部材５を裏当側押圧ツール１５と交換する。また制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗに対する軸線Ｐ位置を、被接合物Ｗの表面に沿って、摩擦攪拌点接合時の位置Ｘ１から所定距離ずれた位置Ｘ２へ移動して回転工具２を位置合わせするように、工具駆動部３を制御する。位置Ｘ２は、本実施形態では摩擦攪拌された領域Ｊと重なる位置に設定される。

【0106】

また制御部４は、突出部１８ｃの軸線Ｐ周りの位置を、位置Ｘ２において、突出部１８ｃの長手方向中央が、凹部Ｎに隣接する摩擦攪拌された領域Ｊの周縁に位置し、且つ、突出部１８ｃが摩擦攪拌された領域Ｊの周方向に延びるように、工具駆動部３を制御する。またオペレータは、裏当側押圧ツール１５を、軸線Ｐ方向から見て突出部１８ｃ，２５ｂが重なり合う（一例として完全に重なり合う）位置に位置合わせする（図９（ｅ））。以上により第２位置合わせステップＳ５が行われる。

【0107】

第２位置合わせステップＳ５では、クランプ部材１８は、押圧ステップＳ４において、被接合物Ｗにおける回転工具２側の摩擦攪拌された領域Ｊの周縁に凹部Ｑを形成するため、突出部１８ｃの少なくとも一部以上が凹部Ｎとは重ならない領域で被接合物Ｗの表面を押圧可能に位置合わせされる。

【0108】

次に、接合ステップＳ２後、被接合物Ｗからピン部材６とショルダ部材７とを離隔させた状態において、被接合物Ｗの接合ステップＳ２により形成された摩擦攪拌された領域Ｊ、又は、摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、突出部１８ｃ，２５ｂにより押圧する。

【0109】

本実施形態では、第２位置合わせステップＳ５後、制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗに対する軸線Ｐ位置を位置Ｘ２に合わせた状態で、被接合物Ｗにおける回転工具２側の摩擦攪拌された領域Ｊの表面を突出部１８ｃにより押圧するように、工具駆動部３を制御する（図９（ｆ））。これにより、退避位置から押圧位置へ突出部１８ｃを移動させた状態で、突出部１８ｃ，２５ｂにより被接合物Ｗの表面及び裏面が押圧される。

【0110】

以上により押圧ステップＳ４が行われ、被接合物Ｗの回転工具２側に凹部Ｑが形成されると共に、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側に凹部Ｒが形成される。これにより被接合物Ｗは、圧縮部Ｋが形成されて残留応力が付与される。

【0111】

摩擦攪拌された領域Ｊの温度が摩擦攪拌温度よりも低下した状態で押圧ステップＳ４を行うことにより、被接合物Ｗは冷間圧縮される。その後、制御部４は、突出部１８ｃ，２５ｂによる圧縮を解除するように、工具駆動部３を制御する。

【0112】

第３実施形態によれば、突出部１８ｃを用いて、被接合物Ｗの表面の所望領域を効率よく押圧できる。また、突出部１８ｃにより被接合物Ｗを押圧することで、押圧面積を小さくできる分、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物Ｗを圧縮できる。このため、被接合物Ｗを押圧するための専用装置を別途用意しなくてもよい。

【0113】

従って、継手部分の疲労強度を向上させるためのコストや作業負担を軽減でき、継手部分の疲労強度を効率よく向上させることができる。また、このような被接合物Ｗの押圧は、被接合物Ｗの摩擦攪拌点接合に用いた装置１に押圧ツールセットを備えさせることで実施できるため、迅速に行える。

【0114】

（第４実施形態）
図１０（ａ）〜（ｆ）は、第４実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。第４実施形態の装置１は、押圧ツールセットとして、クランプ部材２８と裏当側押圧ツール３５とを備える。

【0115】

クランプ部材２８は、円筒状の部材であって、内周面２８ｂと端面２８ａとチャンバ部２８ｄとを有する（図１０（ａ）参照）。内周面２８ｂは、ショルダ部材７の外周を囲むようにしてショルダ部材７の収容空間を形成する。端面（当接面）２８ａは、軸線Ｐ方向から見て円環状であり、被接合物Ｗの表面（ここでは第１板材Ｗ１の板面）と面接触して該表面を押圧する。クランプ部材２８が装置１に備えられた状態では、端面２８ａは、軸線Ｐ方向に垂直な面に平行に延びている。

【0116】

チャンバ部２８ｄは、内周面２８ｂと端面２８ａとの間に介在して、内周面２８ｂよりも拡径方向に窪むと共に、被接合物Ｗ側に開口している。チャンバ部２８ｄは、クランプ部材２８の被接合物Ｗ側の端部（軸線Ｐ方向先端部）に設けられ、被接合物Ｗ側に開口している。即ちチャンバ部２８ｄは、クランプ部材２８の軸線Ｐ方向先端側で開口すると共に、クランプ部材２８の軸線Ｐ方向内側に窪んでいる。チャンバ部２８ｄは、被接合物Ｗに肉盛部Ｗ４（図１０（ｄ）参照）を形成するために用いられる。

【0117】

本実施形態のチャンバ部２８ｄの内表面は、端面２８ａの径方向内側の周縁からクランプ部材２８の軸線Ｐ方向内部に向けてクランプ部材２８の内径が漸減するように傾斜する傾斜面として形成されている。この内表面の端面２８ａの径方向中央には、収容空間の開口が形成されている。

【0118】

本実施形態のチャンバ部２８ｄの傾斜面（内表面）は、クランプ部材２８の軸線Ｐ方向に垂直な方向から見て曲線状に延びている。一例として傾斜面は、軸線Ｐ方向に垂直な方向から見て、端面２８ａの径方向内側の周縁から円弧状に延びた後、軸線Ｐに向けて、軸線Ｐ方向に垂直に延びている。なお傾斜面は、軸線Ｐ方向に垂直な方向から見て、端面２８ａの径方向内側の周縁から軸線Ｐ方向に向けて、直線状に延びていてもよい。

【0119】

また、軸線Ｐ方向に垂直な方向から見て、軸線Ｐの両側に位置する一対の傾斜面の形状は、本実施形態ではクランプ部材２８の軸線Ｐ周りの全周において対称形状であるが、これに限定されない。

【0120】

前記一対の傾斜面の形状は、軸線Ｐ方向に垂直な一方向から見て、非対称形状であってもよい。この場合、例えば、前記一対の傾斜面のうちの一方の傾斜面の形状が、他方の傾斜面に比べて軸線Ｐに垂直な方向に長く延びる形状であってもよい。

【0121】

またこの場合、前記一対の傾斜面のうち、後述する圧縮部Ｋ（図１０（ｆ）参照）の形成予定側における傾斜面の形状は、他方の傾斜面に比べて軸線Ｐに垂直な方向に長く延びる形状であってもよい。これにより、圧縮部Ｋを肉盛部Ｗ４の比較的広い領域に形成できる。

【0122】

収容空間は、クランプ部材２８のチャンバ部２８ｄよりも軸線Ｐ方向内側に設けられている。被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合しない場合、収容空間には、ショルダ部材７の外周を囲むようにショルダ部材７が収容される。収容空間を形成する内周面２８ｂは、クランプ部材２８の内部において軸線Ｐ方向に延びている。収容空間には、ショルダ部材７とは独立してピン部材６も収容される。収容空間にピン部材６とショルダ部材７とが収容された場合、収容空間の開口は、ピン部材６とショルダ部材７とにより塞がれる。被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合する際、ピン部材６とショルダ部材７とは、収容空間からチャンバ部２８ｄを介して被接合物Ｗ側に延びる。

【0123】

裏当側押圧ツール３５は、端面３５ｂと、端面３５ｂに囲まれて軸線Ｐ方向に窪む凹部３５ａとを有する（図１０（ｅ）参照）。端面３５ｂと凹部３５ａの底面とは、被接合物Ｗと対向する対向面である。

【0124】

端面３５ｂは、軸線Ｐ方向から見て円環状であり、被接合物Ｗの裏面（ここでは第１板材Ｗ１の板面）と面接触して該裏面を押圧する。また端面３５ｂは、裏当側押圧ツール３５の被接合物Ｗを支持する支持面である。裏当側押圧ツール３５が装置１に備えられた状態では、端面３５ｂは、軸線Ｐ方向に垂直な面に平行に延びている。

【0125】

凹部３５ａは、被接合物Ｗを介してチャンバ部２８ｄと対向する位置に配置され、被接合物Ｗの裏面に沿って延びている。一例として凹部３５ａは、軸線Ｐ方向から見て円形状である。凹部３５ａは、その周縁から裏当側押圧ツール３５の軸線Ｐ方向内部に向けて内径が漸減する傾斜面と、傾斜面に囲まれた底面とを有する。凹部３５ａの周縁の内径は、適宜設定可能であり、ここではショルダ部材７の外径よりも大きく設定されている。一例として、軸線Ｐに垂直な方向から見て、チャンバ部２８ｄと凹部３５ａとは、同一形状及びサイズに形成されている。

【0126】

ここで、チャンバ部２８ｄと凹部３５ａとの各開口の内径は、収容空間の開口の内径（ショルダ部材７の外径）よりも大きい。従って、第４実施形態において被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合した場合、チャンバ部２８ｄによって形成される肉盛部Ｗ４に対して、ピン部材６とショルダ部材７とによる摩擦攪拌により生じる摩擦攪拌された領域Ｊと、これに隣接する隣接領域との接合界面が形成される。

【0127】

第４実施形態の摩擦攪拌点接合方法では、所定の接合位置において摩擦攪拌点接合を行うために被接合物Ｗに対して回転工具２の位置合わせを行う位置合わせステップＳ１（以下、第１位置合わせステップＳ１と称する。）と、第１位置合わせステップＳ１後、接合位置においてピン部材６とショルダ部材７とを回転させながら被接合物Ｗに押し込んで被接合物Ｗを摩擦攪拌点接合すると共に、チャンバ部２８ｄ内に被接合物Ｗの一部を充填することで被接合物Ｗに肉盛部Ｗ４を形成する接合ステップＳ２とを行う。

【0128】

また接合ステップＳ２後、ピン部材６とショルダ部材７とを被接合物Ｗから後退させ、且つ、肉盛部Ｗ４の表面の所定の押圧位置において被接合物Ｗを押圧するために被接合物Ｗに対してクランプ部材２８の位置合わせを行う第２位置合わせステップＳ５と、第２位置合わせステップＳ５後、押圧位置においてクランプ部材２８の端面２８ａにより肉盛部Ｗ４を押圧すると共に、裏当側押圧ツール３５の端面３５ｂにより被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４側とは反対側の部分とを押圧する押圧ステップＳ４とを行う。

【0129】

この押圧ステップＳ４により、被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４と、被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４とは反対側の部分とを圧縮して、これらに残留応力を付与し、被接合物Ｗの疲労強度を向上させる。

【0130】

具体的にオペレータは、設定情報を装置１に入力し、板材Ｗ１，Ｗ２を重ねた状態で裏当部材５に支持させる。制御部４は、チャンバ部２８ｄの傾斜面の内周縁にショルダ部材７の被接合物Ｗへの押込側端面の外周縁を一致させると共に、ショルダ部材７の被接合物Ｗへの押込側端面の内周縁にピン部材６の被接合物Ｗへの押込側端面の外周縁が一致するように、工具駆動部３を制御する。

【0131】

また制御部４は、回転工具２が予め定められた接合位置まで移動されるように、工具駆動部３を制御する（図１０（ａ））。これにより第１位置合わせステップＳ１が行われ、回転工具２が被接合物Ｗに対して位置合わせされる。

【0132】

次に制御部４は、ピン部材６とショルダ部材７とが回転駆動されるように工具駆動部３を制御すると共に、ショルダ部材７とクランプ部材２８とが第２板材Ｗ２に向けて所定位置まで移動されるように、工具駆動部３を制御する。

【0133】

これにより、端面２８ａにより被接合物Ｗの表面が押圧された状態において、ピン部材６とショルダ部材７とにより被接合物Ｗが摩擦攪拌され、ピン部材６又はショルダ部材７の少なくともいずれか（ここでは図１０（ｃ）の状態も含めて両方）が被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３に押し込まれる（圧入される）ことで、チャンバ部２８ｄ内に軟化した被接合物Ｗの一部が充填されて被接合物Ｗに肉盛部Ｗ４が形成される（図１０（ｂ），（ｃ））。

【0134】

肉盛部Ｗ４は、ピン部材６とショルダ部材７とによる摩擦攪拌により生じた被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３と、塑性流動部Ｗ３の生成に伴って軟化した被接合物Ｗの軟化部とを含んでいる。

【0135】

このとき制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗへの押込側端面を、ショルダ部材７の被接合物Ｗへの押込側端面よりも押し込み方向とは反対側に移動させるように、工具駆動部３を制御する。これにより、被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３をショルダ部材７の中空部７ａに入り込ませる。

【0136】

次に制御部４は、クランプ部材２８の端面２８ａを被接合物Ｗの表面に面接触させた状態で、ピン部材６とショルダ部材７との被接合物Ｗへの押込側端面を、ピン部材６とショルダ部材７とが被接合物Ｗの表面に接触する前の被接合物Ｗの表面位置に向けて移動させるように、工具駆動部３を制御する（図１０（ｃ））。

【0137】

これにより、ショルダ部材７の内部に入り込んだ被接合物Ｗの塑性流動部Ｗ３をピン部材６により埋戻しながら、ショルダ部材７を収容空間内に退避させる。第４実施形態では、制御部４は、肉盛部Ｗ４の体積を考慮して、ピン部材６の被接合物Ｗへの押込側端面が肉盛部Ｗ４の表面（頂面）よりも被接合物Ｗの内側に位置されるように、工具駆動部３を制御する。

【0138】

以上により接合ステップＳ２が行われ、被接合物Ｗが摩擦攪拌点接合されて、肉盛部Ｗ４に摩擦攪拌された領域Ｊが形成される。摩擦攪拌された領域Ｊの中央には、ピン部材６によって凹部Ｓが形成される（図１０（ｄ）参照）。

【0139】

次に制御部４は、ピン部材６、ショルダ部材７、及びクランプ部材２８を被接合物Ｗから離隔（後退）させるように、工具駆動部３を制御する（図１０（ｄ））。その後、オペレータは、裏当部材５を裏当側押圧ツール３５と交換する。

【0140】

次に、端面２８ａを、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊ、及び、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する領域の少なくともいずれかの表面（ここでは両方の表面）と対向配置する。

【0141】

具体的に制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗに対する軸線Ｐ位置を、被接合物Ｗの表面に沿って、摩擦攪拌点接合時の位置Ｘ１から所定距離ずれた位置Ｘ２へ移動して回転工具２を位置合わせするように、工具駆動部３を制御する。またオペレータは、被接合物Ｗを介して、軸線Ｐ方向に端面２８ａ，３５ｂが重なり合う（一例として完全に重なり合う）ように、裏当側押圧ツール３５を位置合わせする（（図１０（ｅ））。

【0142】

以上により第２位置合わせステップＳ５が行われ、端面２８ａが肉盛部Ｗ４の頂面と対向するように位置合わせされると共に、端面３５ｂが被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４側とは反対側の部分と対向するように位置合わせされる。

【0143】

ここで、本実施形態の位置Ｘ２は、軸線Ｐ方向から見て、摩擦攪拌された領域Ｊと端面２８ａが重なる位置に設定される。一例として端面２８ａは、位置Ｘ２において肉盛部Ｗ４の頂面と接する際、摩擦攪拌された領域Ｊとこれに隣接する隣接領域との各周縁と面接触し、且つ、摩擦攪拌された領域Ｊの周方向に延びる領域に面接触するように設定される。

【0144】

また端面２８ａ，３５ｂは、肉盛部Ｗ４の頂部と軸線Ｐ方向に重なる位置において、摩擦攪拌された領域Ｊとこれに隣接する隣接領域とにわたって圧縮部Ｋを形成するように、被接合物Ｗの表面及び裏面を押圧可能に設定される。

【0145】

次に、ピン部材６とショルダ部材７とをクランプ部材２８の収容空間内に退避させた状態において、肉盛部Ｗ４のうちショルダ部材７により摩擦攪拌された領域Ｊ、又は、肉盛部Ｗ４のうち摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する領域の少なくともいずれか（ここでは両方）の表面を、端面２８ａにより押圧すると共に、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側の裏面を、端面３５ｂにより押圧する。

【0146】

本実施形態では、第２位置合わせステップＳ５後、制御部４は、ピン部材６の被接合物Ｗに対する軸線Ｐ位置を位置Ｘ２に合わせた状態で、肉盛部Ｗ４の摩擦攪拌された領域Ｊと、これに隣接する隣接領域との表面を、端面２８ａにより押圧すると共に、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側の裏面を、端面３５ｂにより押圧するように、工具駆動部３を制御する（図１０（ｆ））。

【0147】

以上により押圧ステップＳ４が行われ、被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４に圧縮部（圧縮塑性歪部）Ｋが形成されて、被接合物Ｗに残留応力が付与される。押圧ステップＳ４では、被接合物Ｗの肉盛部Ｗ４を囲む領域と端面２８ａとの接触を回避しながら、被接合物Ｗの表面及び裏面が端面２８ａ，３５ｂにより押圧される。

【0148】

摩擦攪拌された領域Ｊの温度が摩擦攪拌温度よりも低下した状態で押圧ステップＳ４を行うことにより、被接合物Ｗは冷間圧縮される。その後、制御部４は、クランプ部材２８による押圧を解除するように、工具駆動部３を制御する。

【0149】

第４実施形態によれば、被接合物Ｗの継手部分に局所的に残留応力を付与して、被接合物Ｗの継手部分の疲労強度を向上できる。また、被接合物Ｗの重量増加を抑制しながら、摩擦攪拌された領域Ｊとこれに隣接する隣接領域との間に位置する接合界面を増大できると共に、この接合界面に圧縮部Ｋを形成することで、被接合物Ｗの継手部分の剛性を更に向上できる。

【0150】

このように第４実施形態では、押圧ステップＳ４において、クランプ部材２８の端面２８ａと、裏当側押圧ツール３５の端面３５ｂとにより、被接合物Ｗの表面及び裏面を押圧するので、クランプ部材２８の端面２８ａと裏当側押圧ツール３５の端面３５ｂとを用いて、被接合物Ｗを効率よく押圧できる。

【0151】

また、第４実施形態の押圧ツールセットを用いることで、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊ、及び、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する隣接領域の少なくともいずれかの表面及び裏面を、回転工具２側と裏当側押圧ツール２５側とから押圧できる。

【0152】

（第５実施形態）
図１１（ａ）〜（ｆ）は、第５実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。第４実施形態との差異として、第５実施形態における摩擦攪拌点接合方法の接合ステップＳ２では、裏当側押圧ツール３５により被接合物Ｗを支持し、凹部３５ａ内に被接合物Ｗと摩擦攪拌混合可能な付加材料Ｗ５を供給した状態で（図１１（ａ））、付加材料Ｗ５を被接合物Ｗと摩擦攪拌点接合する。ここでは一例として、被接合物Ｗの板材Ｗ１，Ｗ２と付加材料Ｗ５との摩擦撹拌点接合を同時に行う（図１１（ｂ），（ｃ））。

【0153】

これにより付加材料Ｗ５は、凹部３５ａを型として成形されながら、被接合物Ｗと一体化される。従って、第５実施形態において形成される肉盛部Ｗ４の厚み寸法は、第４実施形態において形成される肉盛部Ｗ４の厚み寸法よりも増大される。被接合物Ｗを摩擦攪拌点結合して回転工具２を被接合物Ｗから離隔した後（図１１（ｄ））、押圧ステップＳ４では、被接合物Ｗの軸線Ｐ方向両側から肉盛部Ｗ４を端面２８ａ，３５ｂにより押圧して、肉盛部Ｗ４に圧縮部Ｋを形成する（図１１（ｅ），（ｆ））。

【0154】

このように、第５実施形態の摩擦攪拌点接合方法によれば、裏当側押圧ツール３５の凹部３５ａに供給した付加材料Ｗ５を用いて、肉盛部Ｗ４の厚み寸法を更に増大させることができる。よって、被接合物Ｗの重量増加を抑制しながら、摩擦攪拌された領域Ｊとこれに隣接する隣接領域との間に位置する接合界面を一層増大できると共に、この接合界面に圧縮部Ｋを形成して、被接合物Ｗの継手部分の剛性を第４実施形態よりも更に向上できる。

【0155】

また、摩擦撹拌混合前の被接合物Ｗと付加材料Ｗ５とを異なる材質に設定することで、被接合物Ｗに付加材料Ｗ５の材料特性を付加することもできる。よって、肉盛部Ｗ４の疲労強度を向上できると共に、摩擦攪拌点接合後の被接合物Ｗが有する特性の設計自由度を高めることができる。

【0156】

なお、付加材料Ｗ５の形状は適宜設定できる。付加材料Ｗ５は板状に限定されず、例えばブロック状や粉末状であってもよい。また第５実施形態の接合ステップＳ２では、被接合物Ｗの板材Ｗ１，Ｗ２と付加材料Ｗ５との摩擦撹拌点接合を同時に行う必要はなく、例えば、被接合物Ｗの板材Ｗ１，Ｗ２とを摩擦攪拌点接合した後、被接合物Ｗに付加材料Ｗ５を摩擦攪拌点接合してもよい。

【0157】

（第６実施形態）
図１２は、第６実施形態に係る摩擦攪拌点接合方法を説明するための断面図である。図１２は、押圧ステップＳ４の様子を示している。第６実施形態の装置１は、押圧ツールセットとして、接合側押圧ツール３０と裏当側押圧ツール４５とを備える。

【0158】

接合側押圧ツール３０は、端面３０ａとチャンバ部３０ｄとを有する。端面３０ａ（当接面）は、第４実施形態におけるクランプ部材２８の端面２８ａと同様の形状を有する。

【0159】

即ち、接合側押圧ツール３０が装置１に備えられた状態では、軸線Ｐ方向から見て、端面３０ａは円環状であり、被接合物Ｗの表面（ここでは第１板材Ｗ１の板面）と対向配置される。端面３０ａは、軸線Ｐ方向に垂直な面に平行に延びている。端面３０ａは、被接合物Ｗの表面を押圧可能に配置される。端面３０ａは、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊ、及び、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊと隣接する領域の少なくともいずれかの表面（ここでは両方の表面）と対向配置される。

【0160】

チャンバ部３０ｄは、接合側押圧ツール３０が装置１に備えられた状態において、接合側押圧ツール３０の被接合物Ｗ側となる端部（軸線Ｐ方向先端部）に設けられ、被接合物Ｗ側に開口している。即ちチャンバ部３０ｄは、接合側押圧ツール３０の軸線Ｐ方向先端側で開口すると共に、接合側押圧ツール３０の軸線Ｐ方向内側に窪んでいる。

【0161】

チャンバ部３０ｄの内表面は、端面３０ａの径方向内側の周縁からチャンバ部３０ｄの軸線Ｐ方向内部に向けて接合側押圧ツール３０の内径が漸減するように傾斜する傾斜面として形成されている。

【0162】

裏当側押圧ツール４５は、端面４５ｂの面積が異なる以外は、第４及び５実施形態の裏当側押圧ツール３５と同様の構成である。一例として端面４５ｂは、端面３０ａと面積が同一であるが、異なっていてもよい。

【0163】

第６実施形態では、接合ステップＳ２において、第１実施形態と同様に、被接合物Ｗに摩擦攪拌された領域Ｊが形成される（図４（ｃ），（ｄ）参照）。その後、取付ステップＳ３において、回転工具２に接合側押圧ツール３０が取り付けられると共に、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側に裏当側押圧ツール４５が配置される。本実施形態の端面３０ａ，４５ｂは、軸線Ｐ方向から見て、被接合物Ｗを介して、重なり合う（ここでは完全に重なり合う）位置に配置される。

【0164】

押圧ステップＳ４では、端面３０ａ，４５ｂにより、被接合物Ｗの表面及び裏面が押圧される。これにより、被接合物Ｗの摩擦攪拌された領域Ｊの全周とその隣接領域とにわたって圧縮部Ｋが形成される。第６実施形態では、端面３０ａ，４５ｂに装置１の押圧力を集中できるため、被接合物Ｗの回転工具２側とその反対側とから、比較的小さい押圧力でも良好に被接合物Ｗを圧縮できる。

【0165】

なお第６実施形態では、第５実施形態のように、裏当側押圧ツール４５の凹部４５ａに付加材料Ｗ５を供給することで、被接合物Ｗの回転工具２側とは反対側に肉盛部を形成してもよい。

【0166】

本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、その構成又は方法を変更、追加、又は削除できる。当然ながら、被接合物Ｗは、一対の板材Ｗ１，Ｗ２に限定されない。被接合物Ｗは、航空機、自動車、及び鉄道車両等の乗物の部品でもよいし、建築物の部品でもよい。

【産業上の利用可能性】

【0167】

本発明は、複動式摩擦攪拌点接合により形成される被接合物の継手部分における疲労強度の向上を効率よく図れるため、複動式摩擦攪拌点接合を利用した各分野に広く好適に利用可能である。

【符号の説明】

【0168】

Ｊ 摩擦攪拌された領域
Ｐ 軸線
Ｗ 被接合物
１ 複動式摩擦攪拌点接合装置
２ 回転工具
６ ピン部材
７ ショルダ部材
８，１８，２８ クランプ部材
８ａ，１８ａ，２８ａ クランプ部材の端面
８ｂ クランプ部材の内周面
１８ｃ クランプ側突出部（第１突出部）
１０，２０，３０ 接合側押圧ツール
１０ａ，２０ａ，３０ａ 接合側押圧ツールの端面
１０ｂ，２０ｂ 接合側突出部（第１突出部）
１１，２１ 押圧ツールセット
１５，２５，３５，４５ 裏当側押圧ツール
１５ａ 対向面
２５ａ，３５ｂ，４５ｂ 裏当側押圧ツールの端面（対向面）
１５ｂ，２５ｂ 裏当側突出部（第２突出部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】