特許 7150570 摩擦撹拌接合用ツール及び摩擦撹拌接合方法

(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】

(24)【登録日】2022-09-30

(45)【発行日】2022-10-11

(54)【発明の名称】摩擦撹拌接合用ツール及び摩擦撹拌接合方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 20/12 20060101AFI20221003BHJP

【ＦＩ】

B23K20/12 344

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2018213170

(22)【出願日】2018-11-13

(65)【公開番号】P2020078817

(43)【公開日】2020-05-28

【審査請求日】2021-09-07

(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】吉川 脩平

(72)【発明者】

【氏名】波多野 遼一

【審査官】石川 健一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－２０２６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２５０２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２４８１７４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５９７１２４７（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６０５７４（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】

複数のワークの端部同士を突き合わせてなる第１突き合わせ部及び第２突き合わせ部を摩擦撹拌接合するためのツールであって、
撹拌軸と、
前記撹拌軸に相対回転不能に設けられ、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第１ショルダ部と、
前記撹拌軸に相対回転不能に設けられ、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第２ショルダ部と、
前記撹拌軸の周りにおける前記第１ショルダ部と前記第２ショルダ部との間の位置に取り付けられた第３ショルダ部とを備え、
前記第１ショルダ部と前記第３ショルダ部との間に前記第１突き合わせ部が挿入される第１隙間部が形成され、
前記第２ショルダ部と前記第３ショルダ部との間に前記第２突き合わせ部が挿入される第２隙間部が形成され、
前記第３ショルダ部は、前記摩擦撹拌接合時に、前記ワークに接触して前記ワークからの反力を受けることにより前記撹拌軸の傾きを阻止する傾き阻止部を有する、摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項2】

前記傾き阻止部は、前記第３ショルダ部における、前記第１隙間部で摩擦撹拌接合の行われる第１摩擦撹拌接合領域及び前記第２隙間部で摩擦撹拌接合の行われる第２摩擦撹拌接合領域よりも、前記第１突き合わせ部及び前記第２突き合わせ部の接合ラインに沿った方向の外側で、前記第３ショルダ部が前記ワークと接触する少なくとも１つの接触部を含む、請求項１に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項3】

前記少なくとも１つの接触部は、前記第３ショルダ部における第２ショルダ部側で前記ワークと接触する第２ショルダ部側接触部を含む、請求項２に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項4】

前記少なくとも１つの接触部は、前記第３ショルダ部における第１ショルダ部側で前記ワークと接触する第１ショルダ部側接触部を含む、請求項３に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項5】

前記接触部は、前記接合ラインに沿った方向に転がる転がり部である、請求項２から４のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項6】

前記転がり部は、円筒状のローラである、請求項５に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項7】

前記第３ショルダ部は、前記第１隙間部を介して前記第１ショルダ部と対向する第１対向部と、前記第２隙間部を介して前記第２ショルダ部と対向する第２対向部と、前記第１対向部と前記第２対向部との間に配置された弾性体と、を有し、
前記第１対向部と前記第２対向部とが、互いに相対的に前記撹拌軸の軸方向に移動可能に構成されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項8】

前記第３ショルダ部は、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸の回転に伴った回転を行わないように、回り止めを行う回り止め部を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項9】

前記回り止め部は、前記ワークに当接して前記第３ショルダ部の回り止めを行う、請求項８に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項10】

前記回り止め部は、前記第３ショルダ部が前記第１突き合わせ部及び前記第２突き合わせ部の接合ラインに沿って移動する際に、前記接合ラインに沿った方向に転がる円筒状のローラである、請求項９に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項11】

前記撹拌軸と前記第３ショルダ部との間にラジアル軸受を更に備え、
前記ラジアル軸受を介して、前記第３ショルダ部が、前記撹拌軸の周りに取り付けられている、請求項１から１０のいずれか１項に記載の摩擦撹拌接合用ツール。

【請求項12】

撹拌軸と、前記撹拌軸との間で相対回転不能に構成され、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第１ショルダ部と、前記撹拌軸との間で相対回転不能に構成され、前記撹拌軸が回転したときに同様に回転する第２ショルダ部と、前記撹拌軸の周りにおける前記第１ショルダ部と前記第２ショルダ部との間の位置に取り付けられた第３ショルダ部とを備えた摩擦撹拌接合用ツールを用いて摩擦撹拌接合を行う摩擦撹拌接合方法であって、
前記第１ショルダ部と前記第３ショルダ部との間の第１隙間部に複数のワークの端部同士を互いに突き合わせてなる第１突き合わせ部を挟み込む第１挟み込み工程と、
前記第２ショルダ部と前記第３ショルダ部との間の第２隙間部に複数のワークの端部同士を互いに突き合わせてなる第２突き合わせ部を挟み込む第２挟み込み工程と、
前記第３ショルダ部が前記ワークに接触して前記ワークからの反力を受けることにより前記撹拌軸の傾きを阻止しつつ、摩擦撹拌接合を行う摩擦撹拌接合工程と
を備えた、摩擦撹拌接合方法。

【請求項13】

前記摩擦撹拌接合工程では、前記第３ショルダ部が、前記第１隙間部で摩擦撹拌接合の行われる第１摩擦撹拌接合領域及び前記第２隙間部で摩擦撹拌接合の行われる第２摩擦撹拌接合領域よりも、前記第１突き合わせ部及び前記第２突き合わせ部の接合ラインに沿った方向の外側で、前記第３ショルダ部が前記ワークと接触することにより、前記撹拌軸の傾きを阻止する、請求項１２に記載の摩擦撹拌接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、摩擦撹拌接合によって板材同士の接合を行う際に用いられる摩擦撹拌接合用ツール及び摩擦撹拌接合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、板材の端部同士を突き合わせて接合するのに、摩擦撹拌接合が用いられることがある。摩擦撹拌接合においては、２つの板状の部材をリブ状の部材で連結させたダブルスキン材同士を、ボビン式のツールによって結合を行う技術が提案されている。そのような摩擦撹拌接合用ツールとして、特許文献１に開示されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２６０５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、撹拌軸と、撹拌軸の周りにおける上部に配置された上部ショルダと、撹拌軸の周りにおける下部に配置された下部ショルダと、撹拌軸の周りにおける上部ショルダと下部ショルダとの間に配置された中間ショルダとを有し、これらの上部ショルダ、下部ショルダ及び中間ショルダが一直線上に配置されると共に、全体が一体的に形成されたボビンツール式の摩擦撹拌接合用ツールについて開示されている。このような摩擦撹拌接合用ツールが用いられて摩擦撹拌接合が行われる際には、摩擦撹拌接合用ツールが、ワーク同士の突き合わせラインに沿って移動を行いながら、上部ショルダと中間ショルダとの間の位置及び中間ショルダと下部ショルダとの間の位置の２箇所で板材の接合が行われていく。従って、この摩擦撹拌接合用ツールでは、上下の２箇所の位置で同時に板材の接合が行われていく。

【0005】

その際、摩擦撹拌接合用ツールの撹拌軸には、摩擦撹拌接合が行われる際の移動方向とは逆方向への抵抗力が２箇所の位置でそれぞれ作用する。特に、摩擦撹拌接合用ツールの撹拌軸において、摩擦撹拌接合用ツールを保持する装置本体に取り付けられた側の位置では、抵抗力に加え、装置本体に取り付けられた側とは逆側の抵抗力による、比較的大きな回転モーメントも作用する。

【0006】

また、ダブルスキン材の厚み寸法が大きい場合には、上下の２つの隙間同士の間の長さが長くなる場合もある。その場合には、撹拌軸における、摩擦撹拌接合用ツールが本体に取り付けられた側の位置に、さらに大きな回転モーメントが作用し、これによって撹拌軸が屈曲し、ひいては摩擦撹拌接合用ツールの耐久性に影響が及ぶ可能性がある。

【0007】

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、摩擦撹拌接合用ツールの接合のための移動に伴う抵抗力が撹拌軸に作用したとしても、それによる耐久性への影響が抑えられた摩擦撹拌接合用ツール及び摩擦撹拌接合方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の摩擦撹拌接合用ツールは、複数のワークの端部同士を突き合わせてなる第１突き合わせ部及び第２突き合わせ部を摩擦撹拌接合するためのツールであって、撹拌軸と、前記撹拌軸との間で相対回転不能に構成され、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第１ショルダ部と、前記撹拌軸との間で相対回転不能に構成され、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第２ショルダ部と、前記撹拌軸の周りにおける前記第１ショルダ部と前記第２ショルダ部との間の位置に取り付けられた第３ショルダ部とを備え、前記第１ショルダ部と前記第３ショルダ部との間に前記第１突き合わせ部が挿入される第１隙間部が形成され、前記第２ショルダ部と前記第３ショルダ部との間に前記第２突き合わせ部が挿入される第２隙間部が形成され、前記第３ショルダ部は、前記摩擦撹拌接合時に、前記ワークに接触して前記ワークからの反力を受けることにより前記撹拌軸の傾きを阻止する傾き阻止部を有する。

【0009】

上記構成の摩擦撹拌接合用ツールでは、傾き阻止部によって撹拌軸の傾きが阻止されるので、撹拌軸の屈曲を抑えることができる。従って、摩擦撹拌接合用ツール耐久性を向上させることができる。

【0010】

本発明の摩擦撹拌接合方法は、撹拌軸と、前記撹拌軸に相対回転不能に設けられ、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第１ショルダ部と、前記撹拌軸に相対回転不能に設けられ、前記撹拌軸が回転したときに前記撹拌軸と共に回転する第２ショルダ部と、前記撹拌軸の周りにおける前記第１ショルダ部と前記第２ショルダ部との間の位置に取り付けられた第３ショルダ部とを備えた摩擦撹拌接合用ツールを用いて摩擦撹拌接合を行う摩擦撹拌接合方法であって、前記第１ショルダ部と前記第３ショルダ部との間の第１隙間部にワーク同士の互いに突き合わされる端部を挟み込む第１挟み込み工程と、前記第２ショルダ部と前記第３ショルダ部との間の第２隙間部にワーク同士の互いに突き合わされる端部を挟み込む第２挟み込み工程と、前記第３ショルダ部が前記ワークに接触して前記ワークからの反力を受けることにより前記撹拌軸の傾きを阻止しつつ、前記撹拌軸が回転しながら前記ワーク同士の接合ラインに沿って移動したときに、摩擦撹拌接合を行う摩擦撹拌接合工程とを備えている。

【0011】

上記構成の摩擦撹拌接合方法では、摩擦撹拌接合工程で、撹拌軸の傾きを阻止しつつ、摩擦撹拌接合が行われるので、撹拌軸の屈曲を抑えることができる。従って、摩擦撹拌接合用ツールの耐久性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、撹拌軸の傾きが阻止されるので、撹拌軸の屈曲を抑えることができ、摩擦撹拌接合用ツールの耐久性を向上させることができる。従って、長期間に亘って摩擦撹拌接合用ツールを使用することができ、摩擦撹拌接合を行う装置の運転コストを低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについての斜視図であり、（ａ）は斜め上方から見たものであり、（ｂ）は斜め下方から見たものである。

【図2】図１の摩擦撹拌接合用ツールの側面図である。

【図3】図２のIII－III線に沿う断面図である。

【図4】図１の摩擦撹拌接合用ツールを用いて摩擦撹拌接合が行われる際の、摩擦撹拌接合用ツール及びワークについての部分的な断面を示した斜視図である。

【図5】図１の摩擦撹拌接合用ツールを用いて摩擦撹拌接合が行われる際に、摩擦撹拌接合用ツールに作用する反力及び回転モーメントについて説明するための説明図である。

【図6】図１の摩擦撹拌接合用ツールを用いて摩擦撹拌接合が行われる際のフローについて示したフローチャートである。

【図7】図１の摩擦撹拌接合用ツールの変形例についての摩擦撹拌接合用ツールについての側面図である。

【図8】本発明の第２実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについての側面図であり、（ａ）は、ワークの上部の板材が上に凸となっている状態について示し、（ｂ）は、ワークの上部の板材が下に凸となっている状態について示している。

【図9】本発明の第３実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについての正面図である。

【図10】本発明の第４実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについての正面図である。

【図11】本発明の第５実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについての断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツールについて、添付図面を参照して説明する。図１（ａ）に、第１実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００について斜め上方から見た斜視図を示し、図１（ｂ）に、第１実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００について斜め下方から見た斜視図を示す。図２に、摩擦撹拌接合用ツール１００についての側面図を示す。図３に、摩擦撹拌接合用ツール１００についての断面図を示す。図３は、図２におけるIII－III線に沿う断面図である。

【0015】

図１ないし図３に示されるように、本実施形態の摩擦撹拌接合用ツール１００は、上部ショルダ（第１ショルダ部）１０と、下部ショルダ（第２ショルダ部）２０と、中間ショルダ（第３ショルダ部）３０と、撹拌軸４０とを備えている。中間ショルダ３０は、上部ショルダ１０と下部ショルダ２０との間の位置に配置されている。

【0016】

撹拌軸４０は、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０の内部を通されて配置されている。撹拌軸４０は、軸方向に比較的長く形成された円柱形状を有している。上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０は、撹拌軸４０の周りに取り付けられている。

【0017】

上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０は、撹拌軸４０によって内部を通されて撹拌軸４０の軸回りに固定されているので、撹拌軸４０との間で、相対回転不能に構成されている。従って、摩擦撹拌接合用ツール１００において、撹拌軸４０が回転駆動されると、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０は撹拌軸４０と共に回転する。

【0018】

中間ショルダ３０は、軸受５０を介して撹拌軸４０に取り付けられている。撹拌軸４０は、中間ショルダ３０の内部を通って配置されている。本実施形態では、軸受５０は、例えばラジアル軸受である。中間ショルダ３０が軸受５０を介して撹拌軸４０の軸回りに回転自在に取り付けられているので、撹拌軸４０が回転しても、中間ショルダ３０は撹拌軸４０と一体に回転することはない。つまり、撹拌軸４０が回転したときに、中間ショルダ３０は、撹拌軸４０と同様の回転を行わないようにすることが可能に構成されている。なお、本実施形態では、軸受５０はラジアル軸受であるが、軸受５０は他の軸受であってもよく、例えばスラスト軸受であってもよい。また、軸受５０は、ラジアル軸受とスラスト軸受としての機能の両方を備えていてもよい。

【0019】

上部ショルダ１０は、端面１０ａと、側周面１０ｂとを有している。端面１０ａは、中間ショルダ３０に対向する面である。側周面１０ｂは、撹拌軸４０の軸線周りに形成された側面である。上部ショルダ１０における、端面１０ａと、側周面１０ｂとの間の角部１０ｃは、面取りされていてもよい。また、下部ショルダ２０は、端面２０ａと、側周面２０ｂとを有している。端面２０ａは、中間ショルダ３０に対向する面である。下部ショルダ２０における側周面２０ｂは、撹拌軸４０の軸線周りに形成された側面である。下部ショルダ２０における、端面２０ａと、側周面２０ｂとの間の角部２０ｃは、面取りされていてもよい。

【0020】

中間ショルダ３０は、ワークの板材同士が接合される接合ラインに沿った方向（接合方向Ｄ１）の長さが、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０よりも大きくなるように構成されている。また、中間ショルダ３０は、ワークの板材同士が接合の際に突き合わされる方向（突き合わせ方向Ｄ２）の長さが、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０よりも大きくなるように形成されている。本実施形態では特に、中間ショルダ３０は、接合方向Ｄ１についての長さが長くなるように構成されており、突き合わせ方向Ｄ２に沿った長さよりも、接合方向Ｄ１に沿った長さの方が長く形成されている。

【0021】

中間ショルダ３０は、接合方向に交差する方向に沿う断面が略長方形となるように構成されていてもよい。中間ショルダ３０は、例えば、上部ショルダ１０と対向する端面３０ａと、側周面３０ｂと、下部ショルダ２０と対向する端面３０ｃとを有している。例えば、中間ショルダ３０における、上部ショルダ１０と対向する端面３０ａにおける径方向の外側の部分は、側周面３０ｂに向かうにつれて上部ショルダから離れるように傾斜している。また、例えば、中間ショルダ３０における、下部ショルダ２０と対向する端面３０ｃにおける径方向の外側の部分は、側周面３０ｂに向かうにつれて下部ショルダ２０から離れるように傾斜している。また、中間ショルダ３０は、中間ショルダ本体部２９を有している。

【0022】

中間ショルダ３０は、支持部材３２を有している（図２）。支持部材３２は、中間ショルダ本体部２９に取り付けられている。支持部材３２は、中間ショルダ３０の側周面３０ｂに取り付けられている。本実施形態では、支持部材３２は、中間ショルダ３０において接合方向Ｄ１についての外側の部分の側周面３０ｂに取り付けられている。２つの支持部材３２のそれぞれに、車輪（転がり部）３１が回転自在に取り付けられている。例えば、車輪３１の中心には、突き合わせ方向Ｄ２に延びる軸が取り付けられている。車輪３１は、例えば支持部材３２によって軸を中心に回転可能に支持されている。従って、車輪３１は、接合方向Ｄ１に向けて転がる。本実施形態では、例えば車輪３１は、円筒状のローラである。車輪３１は、円筒状のローラによって構成されているので、車輪３１がワークに対して当接する領域が突き合わせ方向Ｄ２に延びる線状となる。従って、車輪３１とワークとが線接触した状態で転がり、車輪３１がワーク上を接合方向Ｄ１に安定して転がることができ、中間ショルダ３０が安定して移動できる。本実施形態では、例えば、接合方向Ｄ１に沿って２箇所に配置された車輪３１は、中間ショルダ３０の中心位置を挟んで対称に配置されている。また、例えば、中間ショルダ３０における突き合わせ方向Ｄ２に２箇所に配置された車輪３１は、中間ショルダ３０の中心位置を挟んで対称に配置されている。

【0023】

また、中間ショルダ３０は、ワークに当接して回り止めを行う回り止め部３３を有している。回り止め部３３は、中間ショルダ３０の支持部材３２の上部に取り付けられている。回り止め部３３は、車輪３１の上方の位置に取り付けられている。本実施形態では、支持部材３２における突き合わせ方向Ｄ２の外側の両方の端部に、回り止め部３３がそれぞれ取り付けられている。回り止め部３３は、それぞれの支持部材３２に２つずつ取り付けられ、計４つが中間ショルダ３０に取り付けられている。回り止め部３３は、中間ショルダ３０におけるワーク同士の突き合わせ方向の両方の端部に取り付けられている。回り止め部３３は、例えば、円筒状のローラによって構成されてもよい。また、例えば、円筒状のローラは、回転軸３４を中心に回転自在に取り付けられている。

【0024】

上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間には、隙間（第１隙間部）ｘ１が形成されている。下部ショルダと中間ショルダとの間には、隙間（第２隙間部）ｘ２が形成されている。

【0025】

ワークは、上下２箇所の突き合わせ位置で、摩擦撹拌接合による接合が行われる。本実施形態では、接合の行われるワークは、それぞれ上下２つの板材ｗ１、ｗ２同士が、梁部材ｗ３によって接続された、いわゆるダブルスキン材として構成されている。

【0026】

上記のように構成された摩擦撹拌接合用ツール１００を用いて摩擦撹拌接合が行われる。摩擦撹拌接合が行われる際には、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１にワークの端部同士を突き合わせてなる突き合わせ部（第１突き合わせ部）ｗ４が挿入される。また、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２にワークの端部同士を突き合わせてなる突き合わせ部（第２突き合わせ部）ｗ５が挿入される。つまり、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１と、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２とに、それぞれワークの突き合わせ部ｗ４、ｗ５が挿入される。

【0027】

図４は、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１及び中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２に、それぞれワークの突き合わせ部ｗ４、ｗ５が配置された状態のワークＷ及び摩擦撹拌接合用ツール１００についての部分的な断面を示した斜視図である。

【0028】

図４に示されるように、摩擦撹拌接合は、接合方向Ｄ１に沿って行われる。接合方向Ｄ１に沿って摩擦撹拌接合が行われる際には、車輪３１が接合方向Ｄ１に沿って転がりながら、摩擦撹拌接合用ツールが接合方向Ｄ１に沿って移動する。車輪３１が転がりながら摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に移動するので、摩擦撹拌接合用ツール１００が移動する際の中間ショルダ３０とワークＷとの間の摩擦を低減させることができる。

【0029】

このとき、回り止め部３３がワークＷに当接した状態で、摩擦撹拌接合が行われる。回り止め部３３は、ワークＷに当接した状態で回転軸３４を中心に回転可能なので、摩擦撹拌接合を行うために摩擦撹拌接合用ツールが接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、回り止め部３３が接合方向Ｄ１に沿って転がりながら、回り止め部３３とワークＷとが当接した状態が維持される。

【0030】

回り止め部３３が接合方向Ｄ１に沿って転がりながら摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に移動することにより摩擦撹拌接合が行われるので、回り止め部３３とワークＷとの間の摩擦が低減される。従って、摩擦撹拌接合用ツール１００の移動が円滑に行われながら、回り止め部３３がワークＷに当接した状態を維持する。

【0031】

本実施形態では、摩擦撹拌接合用ツール及びワークＷがセットされた際には、中間ショルダ３０がそれぞれのワークＷの梁部材ｗ３によって挟み込まれ、中間ショルダ３０がそれぞれの梁部材ｗ３の両方に当接するように、摩擦撹拌接合用ツール１００が構成されている。また、中間ショルダ３０は、回り止め部３３でワークＷの梁部材ｗ３と当接するように構成されている。

【0032】

摩擦撹拌接合の行われる前に、摩擦撹拌接合用ツールにおける上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１と、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２と、に板材ｗ１、ｗ２が挟み込まれる。本実施形態では、隙間ｘ１と、隙間ｘ２と、に板材ｗ１、ｗ２を挟み込み、中間ショルダ３０の回り止め部３３を梁部材ｗ３と当接させるように、摩擦撹拌接合用ツール１００を配置する。回り止め部３３がワークＷに当接した状態で摩擦撹拌接合が行われるので、摩擦撹拌接合が行われる際には、中間ショルダ３０がワークＷによって支持される。従って、摩擦撹拌接合を行うために撹拌軸４０が回転したときに、中間ショルダ３０が撹拌軸４０の回転と共に回転することを抑えることができる。つまり、回り止め部３３は、撹拌軸４０が回転したときに中間ショルダ３０が撹拌軸４０の回転に伴う回転を行わないように、回り止めを行う。本実施形態では、回り止め部３３は、突き合わせ方向Ｄ２の両方の外側でワークＷと当接する。そのため、撹拌軸４０が回転したときには、回り止め部３３は、突き合わせ方向Ｄ２の両方の外側で、中間ショルダ３０が回転しないように回り止めを行っている。

【0033】

摩擦撹拌接合が行われる際には、撹拌軸４０が軸回りに回転しながら、撹拌軸４０の軸方向に交差しそれぞれの突き合わせ部ｗ４、ｗ５の接合ラインの延びる方向に沿って摩擦撹拌接合用ツール１００が移動する。摩擦撹拌接合用ツール１００が移動する際には、撹拌軸４０が回転することによって上部ショルダ１０が回転しながら、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間に配置された板材ｗ１同士の突き合わせ部ｗ４と上部ショルダ１０とが当接する。その際、板材ｗ１同士の突き合わせ部ｗ４と上部ショルダ１０とが当接した当接部分の裏側の位置で、板材ｗ１の突き合わせ部ｗ４と中間ショルダ３０とが当接する。

【0034】

中間ショルダ３０によって支持された状態で、回転する上部ショルダ１０と、板材ｗ１の突き合わせ部ｗ４とが当接するので、上部ショルダ１０と突き合わせ部ｗ４との間で摩擦熱が生じる。このときに生じる摩擦熱によって板材ｗ１における結合の行われる部分が塑性流動し軟化する。板材ｗ１における接合の行われる部分が軟化した状態で撹拌軸４０がその部分の撹拌を行うことにより、板材ｗ１の突き合わせ部ｗ４同士が撹拌されて接合が行われる。これにより、板材ｗ１の突き合わせ部同士の摩擦撹拌接合が行われる。

【0035】

また、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向への移動を行う際に、撹拌軸４０が回転することによって下部ショルダ２０が回転しながら、板材ｗ２の突き合わせ部ｗ５と下部ショルダ２０とが当接する。その際、板材ｗ２の突き合わせ部ｗ５と下部ショルダ２０とが当接した当接部分の裏側の位置で、突き合わせ部ｗ５と中間ショルダ３０とが当接する。

【0036】

中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２においても、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１と同様に、摩擦撹拌接合が行われる。中間ショルダ３０によって板材ｗ２の上側が支持された状態で、回転する下部ショルダ２０と、板材ｗ２同士の互いに突き合わされる端部とが当接するので、下部ショルダ２０と板材ｗ２の突き合わせ部ｗ５との間で摩擦熱が生じる。このときに生じる摩擦熱によって、板材ｗ２における結合の行われる部分が塑性流動し軟化する。板材ｗ２における接合の行われる部分が軟化した状態で撹拌軸４０がその部分の撹拌を行うことにより、板材ｗ２の突き合わされた突き合わせ部ｗ５同士が撹拌されて接合が行われる。これにより、板材ｗ２における突き合わせ部ｗ５同士の摩擦撹拌接合が行われる。

【0037】

このように、それぞれの板材ｗ１、ｗ２の突き合わせ部ｗ４、ｗ５を摩擦熱によって流動させると共に、それぞれの板材ｗ１、ｗ２の突き合わせ部ｗ４、ｗ５の流動された部分を撹拌軸４０によって撹拌して摩擦撹拌接合が行われる。本実施形態では、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の上部隙間部ｘ１と、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の下部隙間部ｘ２と、の両方で、同時に摩擦撹拌接合が行われる。そのため、１度に２つのワークＷにおける互いに突き合わされる突き合わせ部について、摩擦撹拌接合によって接合を行うことができる。これにより、効率的に、ワークＷ同士の接合を行うことができる。

【0038】

また、本実施形態では、中間ショルダ３０は、撹拌軸４０との間で相対回転可能に構成されているので、撹拌軸４０が軸回りに回転を行った際に、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０は撹拌軸４０の回転に伴って回転を行うが、中間ショルダ３０は撹拌軸４０の回転に伴う回転を行わない状態で摩擦撹拌接合を行うことができる。従って、接合の行われる部分での熱の発生を少なく抑えることができる。

【0039】

仮に、撹拌軸４０の軸回りの回転に伴って、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０と共に中間ショルダ３０も同様の回転を行う場合には、摩擦撹拌接合が行われる際に、摩擦撹拌接合用ツールとワークＷとの間で、比較的多くの熱が発生する。摩擦熱の発生が大きい場合には、ワークＷが熱によって流動し易く、その分ワークＷが軟らかい状態で摩擦撹拌接合が行われる。従って、その分バリが発生し易くなる。

【0040】

しかし、本実施形態では、摩擦撹拌接合が行われる際に、熱の発生量を少なく抑えることができるので、ワークＷが比較的固い状態で摩擦撹拌接合を行われ、ワークＷの表面に生じるバリの発生を少なく抑えることができる。これにより、摩擦撹拌接合の行われたワークＷの見栄えを良好にすることができ、ワークＷの意匠性を向上させることができる。

【0041】

また、ワークＷの内部に配線等を通す場合には、ワークＷの表面にバリがあると、バリが配線等と接触してしまい、配線等の配置の邪魔になってしまう可能性がある。本実施形態では、ワークＷでバリの発生が少なく抑えられるので、配線等がバリによって邪魔されずにワークＷ内部に配置される。従って、ワークＷの品質を向上させることができる。

【0042】

また、ワークＷにバリが発生し、そのバリがワークＷの内部で外れた場合には、ワークＷの内部でバリが移動し、それによってバリと配線等が接触してしまう可能性がある。本実施形態ではバリの発生が抑えられるので、ワークＷの内部でバリが外れることを抑えることができる。従って、ワークＷの品質を向上させることができる。

【0043】

また、摩擦撹拌接合によってワークＷにバリが生じると、ワークＷを構造物として設置した際に、そこで応力集中が生じる可能性があり、ワークＷの耐久性に影響を与える可能性がある。本実施形態では、バリの発生を少なく抑えることができるので、ワークＷ同士の接合部において耐久性を向上させることができる。

【0044】

また、本実施形態では、例えば、車輪３１は、４つのいずれについても、中間ショルダ３０における摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側の位置で、支持部材３２に回転自在に取り付けられている。従って、車輪３１は、中間ショルダ３０における摩擦撹拌接合領域Ｒ１、摩擦撹拌接合領域Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側の位置で、ワークＷと接触する。ここで、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２は、摩擦撹拌接合用ツール１００において摩擦撹拌接合に寄与する面領域のことである。また、図に示される例では、車輪３１は、接合方向Ｄ１について、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０よりも外側の位置に取り付けられている。

【0045】

中間ショルダ３０において、接合方向Ｄ１について、上部の隙間ｘ１で摩擦撹拌接合の行われる摩擦撹拌接合領域Ｒ１及び下部隙間部ｘ２で摩擦撹拌接合の行われる摩擦撹拌接合領域Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側で、中間ショルダ３０がワークＷと接触する部分のことを接触部（傾き阻止部）３９というものとする。本実施形態では、接触部３９は車輪３１である。

【0046】

図５に、摩擦撹拌接合の行われている際の、摩擦撹拌接合用ツールの側面図を示す。摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に移動して摩擦撹拌接合が行われると、摩擦撹拌接合用ツール１００の接合方向Ｄ１に対し逆方向の反力が摩擦撹拌接合用ツール１００に作用する。また、摩擦撹拌接合用ツール１００は、上部の位置で装置本体によって保持されている。その状態で摩擦撹拌接合用ツール１００によって摩擦撹拌接合が行われる際には、装置本体によって保持された部分に、摩擦撹拌接合用ツール１００を移動させるための力Ｆａが作用する。

【0047】

本実施形態では、摩擦撹拌接合領域Ｒ１及び摩擦撹拌接合領域Ｒ２の両方で摩擦撹拌接合がそれぞれ行われるので、ワークＷから摩擦撹拌接合用ツール１００に作用する反力は、摩擦撹拌接合領域Ｒ１及び摩擦撹拌接合領域Ｒ２のそれぞれで作用する。

【0048】

図５に示されるように、上部の隙間ｘ１の摩擦撹拌接合領域Ｒ１で作用する反力をＦ１とし、下部の隙間ｘ２の摩擦撹拌接合領域Ｒ２で作用する反力をＦ２とする。また、撹拌軸の回転軸において、反力Ｆ２によって上部の隙間ｘ１の位置に作用する回転モーメントをＭ１とする。また、上部の隙間ｘ１と下部の隙間ｘ２の距離をＨ１とする。回転モーメントＭ１は、反力Ｆ２と距離Ｈ１の積であり、撹拌軸４０の下部を接合方向Ｄ１の逆方向に向けて移動させて撹拌軸４０を傾斜させる方向に作用する。

【0049】

中間ショルダ３０は、車輪３１で下部のワークＷと接触するので、車輪３１がワークＷと当接した部分で、摩擦撹拌接合用ツール１００がワークＷから反力を受ける。接合方向Ｄ１の前方に配置された車輪３１でワークＷから受ける反力をＦ３とする。また、反力Ｆ３によって撹拌軸の回転軸に作用する回転モーメントをＭ２とする。また、撹拌軸の回転軸と車輪３１の距離をＨ２とする。回転モーメントＭ２は、反力Ｆ３と距離Ｈ２の積である。

【0050】

摩擦撹拌接合が行われる際に、摩擦撹拌接合用ツール１００に作用する反力Ｆ２によって上部の隙間ｘ１の位置で撹拌軸４０に回転モーメントＭ１が作用すると、撹拌軸４０が接合方向Ｄ１の前後方向に傾く。具体的には、中間ショルダ３０の接合方向Ｄ１の前方部分が下方に向かい、接合方向Ｄ１の後方部分が上方に向かうように、撹拌軸４０が傾く。

【0051】

このとき、接合方向Ｄ１の前方では、車輪３１が摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側の領域でワークＷと当接している。回転モーメントＭ１によって撹拌軸４０が傾こうとすると、下方に向かう接合方向Ｄ１の前方部分の車輪３１の位置でのワークＷからの反力Ｆ３が大きくなる。このとき、反力Ｆ３が大きくなるのに伴い、反力Ｆ３による回転モーメントＭ２も大きくなる。そのため、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントＭ１が、反力Ｆ３による回転モーメントＭ２によって打ち消され、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントの大きさを抑えることができる。

【0052】

また、車輪３１は、中間ショルダ３０における接合方向Ｄ１に関し前後のそれぞれの位置で、突き合わせ方向Ｄ２に関して２つ並べられて配置されている。従って、ワークＷからの反力Ｆ３は、突き合わせ方向Ｄ２に関して２箇所で中間ショルダ３０に作用する。そのため、反力Ｆ３が、突き合わせ方向Ｄ２に関して均等に作用する。また、反力Ｆ３による回転モーメントＭ２についても、突き合わせ方向Ｄ２に関して均等に作用する。そのため、中間ショルダ３０に作用する反力Ｆ３及び回転モーメントＭ２を、突き合わせ方向Ｄ２に関してバランスさせることができる。従って、中間ショルダ３０が、突き合わせ方向Ｄ２に関して、より安定した状態でワークＷ上に配置される。

【0053】

また、例えば、摩擦撹拌接合のための摩擦撹拌接合用ツール１００の移動が折り返し、接合方向が図５に示されるＤ１方向とは逆方向になったときには、接合方向がＤ１方向であるときと比べて、撹拌軸４０が傾こうとする方向が逆になる。摩擦撹拌接合用ツール１００の移動方向の前方部分が下方に向かい、移動方向の後方部分が上方に向かうように、撹拌軸４０が傾く。その場合、撹拌軸４０が傾こうとすると、摩擦撹拌接合用ツール１００の移動方向前方の車輪３１の位置で、ワークＷからの反力が大きくなる。このとき、ワークＷからの反力が大きくなるのに伴い、ワークＷからの反力による回転モーメント（Ｍ２とは逆方向）も大きくなる。そのため、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントが、ワークＷからの反力による回転モーメントによって打ち消され、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントの大きさを抑えることができる。

【0054】

このように、中間ショルダ３０の一部とワークＷとが中間ショルダ３０における接合方向Ｄ１の外側の位置で接触するので、摩擦撹拌接合の行われている部分Ｒ１、Ｒ２における撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントを打ち消すことができる。そのため、撹拌軸４０の傾きを抑えることができる。これにより、撹拌軸４０が屈曲することを抑えることができる。撹拌軸４０の屈曲を抑えることができるので、摩擦撹拌接合用ツール１００の耐久性を向上させることができる。

【0055】

また、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントが打ち消されるので、摩擦撹拌接合用ツール１００に作用する負荷を高くしても、摩擦撹拌接合用ツール１００がそれによって強度上の影響を受けることを抑えることができる。従って、摩擦撹拌接合を行う際の接合方向Ｄ１への移動速度を大きくすることができる。摩擦撹拌接合の際の移動速度を大きくすることができるので、摩擦撹拌接合をより効率的に行うことができる。

【0056】

また、本実施形態では、車輪３１は、摩擦撹拌接合領域Ｒ１及び摩擦撹拌接合領域Ｒ２よりも撹拌軸４０における径方向の外側の位置で、下部の隙間ｘ２に配置されたワークＷと接触する。中間ショルダ３０が摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも外側の領域でワークＷと接触するので、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、中間ショルダ３０が、接合方向Ｄ１について安定支持された状態でワークＷ上に配置される。

【0057】

そのため、撹拌軸４０における回転軸が安定した状態で摩擦撹拌接合用ツール１００が移動し、撹拌軸４０が傾斜して屈曲することを抑えることができる。これにより、摩擦撹拌接合用ツール１００の耐久性を向上させることができる。

【0058】

また、車輪３１は、中間ショルダ３０における接合方向Ｄ１に関し前後のそれぞれの位置で、突き合わせ方向Ｄ２に関して２つ並べられて配置されているので、突き合わせ方向Ｄ２に関しても中間ショルダ３０が摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも外側の領域でワークＷと接触する。従って、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、中間ショルダ３０が、突き合わせ方向Ｄ２についても安定した状態でワークＷ上に配置される。従って、突き合わせ方向Ｄ２について、撹拌軸４０が屈曲することを抑えることができる。

【0059】

また、本実施形態では、車輪３１は、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも、突き合わせ方向Ｄ２の外側の領域でワークＷと接触する。すなわち、中間ショルダ３０が、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも、突き合わせ方向Ｄ２の外側の領域でワークＷと接触している。中間ショルダ３０が、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも、突き合わせ方向Ｄ２の外側の領域でワークＷと接触しているので、突き合わせ方向Ｄ２についても撹拌軸４０が傾斜して屈曲することを抑えることができる。これにより、摩擦撹拌接合用ツール１００の耐久性をより向上させることができる。

【0060】

また、本実施形態では、車輪３１が接合方向Ｄ１に向かって転がりながら、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に向かって移動するように構成されているので、車輪３１は、中間ショルダ３０における下部（第２接触部側）でワークＷと接触する接触部（第２ショルダ部側接触部）として構成されている。車輪３１が転がりながら中間ショルダ３０が接合方向Ｄ１に移動するので、中間ショルダ３０とワークＷとの間で生じる摩擦を少なく抑えることができる。従って、中間ショルダ３０を、接合方向Ｄ１に沿って円滑に移動させることができる。

【0061】

また、本実施形態では、撹拌軸４０の回転に伴った回転を行わない中間ショルダ３０によってワークＷが支持された状態で、上部ショルダ１０及び下部ショルダ２０がそれぞれ撹拌軸４０の回転に伴う回転を行う。ワークＷが中間ショルダ３０によって支持された状態で摩擦撹拌接合が行われるので、ワークＷの強度が低い場合であっても摩擦撹拌接合を円滑に行うことができる。従って、例えばワークＷの板材ｗ１、ｗ２が薄い場合であっても、摩擦撹拌接合を良好に行うことができる。従って、ワークＷについての摩擦撹拌接合の適用範囲を広げることができる。

【0062】

なお、本実施形態では、円筒状のローラである車輪３１が転がることにより中間ショルダ３０が摩擦撹拌接合の行われる接合方向に沿って移動する形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、中間ショルダ３０におけるワークＷと接触する接触部３９は、接合方向に転がる球状のボールであってもよい。ボールが転がることによって、摩擦撹拌接合の行われる際に、中間ショルダ３０が接合方向Ｄ１に沿って移動するように構成されてもよい。

【0063】

また、中間ショルダ３０における下部ショルダ側の位置でワークＷに当接する部分に、ワークＷとの間の摩擦を低減させる低摩擦材が設けられていてもよい。低摩擦材として、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）が用いられてもよい。中間ショルダ３０における下部ショルダ側の位置でワークＷに当接する部分に、ＤＬＣによってコーティングが行われることにより、中間ショルダ３０における下部ショルダ側の位置でのワークＷと当接する部分の摩擦係数を小さくすることができる。従って、摩擦撹拌接合を行うために摩擦撹拌接合用ツール１００を接合方向Ｄ１に移動させる際に、中間ショルダ３０をワークＷに対し円滑に摺動させることができ、摩擦撹拌接合用ツール１００の移動の際の抵抗を小さくすることができる。この場合のように、中間ショルダ３０におけるワークＷと接触する接触部３９は、中間ショルダ本体部２９であってもよい。なお、中間ショルダ３０とワークＷとの間の摩擦を少なくすることができるのであれば、他の低摩擦材が用いられてもよい。

【0064】

また、本実施形態では、円筒状のローラである回り止め部３３が、ワークＷと当接して中間ショルダ３０の回り止めを行う形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、ボール状に構成された回り止め部が、ワークＷと当接して中間ショルダ３０の回り止めを行ってもよい。ワークＷと当接して回り止めを行うことが可能であれば、回り止め部３３は、ローラ以外の他の形状を有していてもよい。その際、回り止め部３３が、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に沿って移動するときに、接合方向Ｄ１に沿って転がることが可能である形状を有していれば、回り止め部３３とワークＷとの間の摩擦を抑えることができるので好ましい。

【0065】

図６に、本実施形態における摩擦撹拌接合方法の行われる際のフローについてのフローチャートを示す。摩擦撹拌接合が行われる際には、まず、摩擦撹拌接合用ツール１００及びワークＷをセットする。本実施形態では、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１に、ワークＷにおける接合の行われる板材の端部同士を互いに突き合わせてなる突き合わせ部ｗ４（図４）が挟み込まれて挿入される（第１挟み込み工程）（Ｓ１）。また、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２に、ワークＷにおける接合の行われる板材の端部同士を互いに突き合わせてなる突き合わせ部ｗ５（図４）が挟み込まれて挿入される（第２挟み込み工程）（Ｓ２）。摩擦撹拌接合用ツール１００におけるそれぞれの隙間ｘ１、ｘ２にワークＷの端部同士を互いに突き合わせてなる突き合わせ部ｗ４、ｗ５がセットされる際には、中間ショルダ３０の一部が、ワークＷと当接するように、ワークＷがセットされる。本実施形態では、摩擦撹拌接合用ツール１００におけるそれぞれの隙間ｘ１、ｘ２での摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側で、中間ショルダ３０に取り付けられた車輪３１とワークＷとが当接する（Ｓ３）。

【0066】

上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１にワークＷにおける端部同士を互いに突き合わせてなる突き合わせ部ｗ４を挟み込む工程と、中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２にワークＷにおける端部同士を互いに突き合わせてなる突き合わせ部ｗ５を挟み込む工程と、中間ショルダ３０に取り付けられた車輪３１とワークＷとを当接させる工程と、の間では、いずれの工程が先に行われてもよい。これらの工程が同時に行われてもよい。結果的に、上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１及び中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２にワークＷの突き合わせ部ｗ４、ｗ５が配置され、中間ショルダ３０に取り付けられた車輪３１とワークとが当接していれば、これらの工程はどのような順序で行われてもよい。

【0067】

摩擦撹拌接合用ツール１００及びワークＷがセットされると、撹拌軸４０を回転させる（Ｓ４）。撹拌軸４０を回転させた状態でワークＷに突き当てると共に、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に移動することにより、摩擦撹拌接合が行われる（Ｓ５）。撹拌軸４０が回転した状態で撹拌軸とワークＷとが当接すると、撹拌軸４０とワークＷとが当接している部分で摩擦熱が生じ、このときに生じる摩擦熱によってワークＷの板材における結合の行われる部分が塑性流動し軟化する。このとき、撹拌軸４０の傾きが阻止されながら、摩擦撹拌接合が行われる（摩擦撹拌接合工程）。

【0068】

摩擦撹拌接合は、ワークＷにおける互いに突き合わされる端部の全体について、摩擦撹拌接合が終了するまで行われる（Ｓ６）。ワークＷにおける突き合わせ部ｗ４、ｗ５の全体について摩擦撹拌接合が完了すると、摩擦撹拌接合を終了させる。

【0069】

なお、本実施形態では、摩擦撹拌接合用ツール１００におけるそれぞれの隙間ｘ１、ｘ２での摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも、突き合わせ方向Ｄ２の外側で、中間ショルダ３０がワークＷと接触することにより、接合方向Ｄ２に関する撹拌軸４０の傾きを抑えることのできる構成について説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも、接合方向Ｄ１の外側で且つ突き合わせ方向Ｄ２の内側で、中間ショルダ３０がワークＷと接触するように構成されてもよい。中間ショルダ３０が、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２よりも接合方向Ｄ１の外側でワークＷと接触していれば、突き合わせ方向Ｄ２について内側で接触していても、撹拌軸４０の屈曲を抑えることができる。

【0070】

また、上記実施形態では、中間ショルダ３０の下部にのみ車輪３１が設けられる構成について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。中間ショルダ３０は、下部だけでなく、上部（第１接触部）にも車輪３１が設けられていてもよい。つまり、中間ショルダ３０が、下部でワークＷと接触する接触部３９ａだけでなく、上部（第１ショルダ部側）でワークＷと接触する接触部（第１ショルダ部側接触部）３９ｂを備えていてもよい。このように、中間ショルダ３０は、上部の接触部３９ｂと下部の接触部３９ａとの両方でワークＷと接触する構成を備えていてもよい。

【0071】

図７に、中間ショルダ３０における上部ショルダ側についてのワークＷとの接触部３９ｂと、下部ショルダ側についてのワークＷとの接触部３９ａとが、車輪３１である構成についての、摩擦撹拌接合用ツール１００ａについての側面図を示す。車輪３１は、撹拌軸４０の軸方向について、中間ショルダ３０における上部ショルダ側の位置と、下部ショルダ側の位置とに設けられ、それぞれの位置で、接合方向Ｄ１についての前後にそれぞれ設けられている。また、車輪３１は、それぞれの位置で、突き合わせ方向Ｄ２に沿って、２つ設けられている。

【0072】

このように、中間ショルダ３０における上部ショルダ側の位置と、下部ショルダ側の位置とに、車輪３１が設けられてもよい。こうすることにより、中間ショルダ３０における下部ショルダ側の位置で摩擦を少なく抑えることができるだけでなく、上部ショルダ側の位置についても、摩擦を少なく抑えることができる。これにより、中間ショルダ３０を、接合方向Ｄ１に沿ってより円滑に移動させることができる。

【0073】

また、中間ショルダ３０は、上部ショルダ側においても、摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２の外側で、車輪３１とワークＷとを接触させている。従って、上側のワークＷによっても中間ショルダ３０が支持されるので、中間ショルダ３０がさらに広い領域でワークＷと接触する。これにより、摩擦撹拌接合用ツール１００ａが接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、接合方向Ｄ１に関して中間ショルダ３０がさらに安定してワークＷ上に配置される。

【0074】

また、車輪３１は、中間ショルダ３０における接合方向Ｄ１及び撹拌軸４０の軸方向に関しそれぞれの位置で、突き合わせ方向Ｄ２に関して２つ並べられて配置されている。従って、上部ショルダ側と下部ショルダ側との両方で、突き合わせ方向Ｄ２に関しても中間ショルダ３０が広い領域でワークＷと接触する。そのため、摩擦撹拌接合用ツール１００が接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、中間ショルダ３０が、突き合わせ方向Ｄ２についても安定した状態でワークＷ上に配置される。

【0075】

また、車輪３１が上部ショルダ側でもワークＷに接触しているので、車輪３１とワークＷとの間で生じる反力を、上部ショルダ側でもワークＷが受けることができる。中間ショルダ３０における下部ショルダ側に設けられた車輪３１のうち、接合方向Ｄ１の前方の車輪３１でワークから受ける反力をＦ４とし、中間ショルダ３０における上部ショルダ側に設けられた車輪３１のうち、接合方向Ｄ１の後方の車輪３１でワークＷから受ける反力をＦ５とする。

【0076】

図５を用いて述べたように、上部の隙間ｘ１の摩擦撹拌接合領域Ｒ１で作用する反力をＦ１とし、下部の隙間ｘ２の摩擦撹拌接合領域Ｒ２で作用する反力をＦ２としている。また、撹拌軸４０の回転軸において、反力Ｆ２によって上部の隙間ｘ１の位置に作用する回転モーメントをＭ１としている。さらに、反力Ｆ４によって撹拌軸の回転軸に作用する回転モーメントをＭ３とする。撹拌軸の回転軸と中間ショルダ３０の下部における前方の車輪３１の距離をＨ３とする。回転モーメントＭ３は、反力Ｆ４と距離Ｈ３との積である。また、反力Ｆ５によって撹拌軸の回転軸に作用する回転モーメントをＭ４とする。撹拌軸の回転軸と中間ショルダ３０の上部における後方の車輪３１の距離をＨ４とする。回転モーメントＭ４は、反力Ｆ５と距離Ｈ４の積である。

【0077】

図５の例と同様に、摩擦撹拌接合が行われる際に、摩擦撹拌接合用ツール１００に作用する反力Ｆ２によって上部の隙間ｘ１の位置で撹拌軸４０に回転モーメントＭ１が作用すると、撹拌軸４０が傾く。回転モーメントＭ１によって撹拌軸４０が傾こうとすると、中間ショルダ３０の下部における接合方向Ｄ１の前方部分の車輪３１の位置でのワークＷからの反力Ｆ４が大きくなる。このとき、反力Ｆ４が大きくなるのに伴い、反力Ｆ４による回転モーメントＭ３も大きくなる。さらに、回転モーメントＭ１によって撹拌軸４０が傾こうとすると、中間ショルダ３０の上部における接合方向Ｄ１の後方部分の車輪３１の位置でのワークＷからの反力Ｆ５が大きくなる。このとき、反力Ｆ５が大きくなるのに伴い、反力Ｆ５による回転モーメントＭ４も大きくなる。そのため、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントＭ１が、反力Ｆ４による回転モーメントＭ３及び反力Ｆ５による回転モーメントＭ４の両方によって打ち消され、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントの大きさをさらに抑えることができる。

【0078】

また、車輪３１は、中間ショルダ３０における接合方向Ｄ１及び撹拌軸４０の軸方向に関しそれぞれの位置で、突き合わせ方向Ｄ２に関して２つ配置されている。従って、ワークＷからの反力Ｆ４、Ｆ５は、ワークＷ同士の突き合わせ方向Ｄ２に関して２箇所で中間ショルダ３０に作用する。そのため、反力Ｆ４、Ｆ５が、ワークＷ同士の突き合わされる方向Ｄ２に関して均等に作用する。また、反力Ｆ４、Ｆ５による回転モーメントＭ３、Ｍ４についても、突き合わせ方向Ｄ２に関して均等に作用する。そのため、中間ショルダ３０に作用する反力Ｆ４、Ｆ５及び回転モーメントＭ３、Ｍ４を、突き合わせ方向Ｄ２に関してバランスさせることができる。従って、中間ショルダ３０が、突き合わせ方向Ｄ２に関して、より安定した状態でワークＷ上に配置される。

【0079】

また、例えば、摩擦撹拌接合のための摩擦撹拌接合用ツール１００ａの移動が折り返し、接合方向が図７に示されるＤ１方向とは逆方向になったときには、接合方向がＤ１方向であるときと比べて、撹拌軸４０が傾こうとする方向が逆になる。摩擦撹拌接合用ツール１００の移動方向の前方部分が下方に向かい、移動方向の後方部分が上方に向かうように、撹拌軸４０が傾く。その場合、撹拌軸４０が傾こうとすると、ワークＷからの反力が中間ショルダ３０の上部と下部との両方で共に大きくなる。このとき、上部と下部との両方についてのワークＷからの反力が大きくなるのに伴い、ワークＷからの反力による回転モーメント（Ｍ３、４とは逆方向）も大きくなる。そのため、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントが、ワークＷからの反力による２つの回転モーメントによって打ち消され、撹拌軸４０を傾けようとする回転モーメントの大きさをさらに抑えることができる。

【0080】

なお、本実施形態では、回り止め部３３をワークＷに当接させて、中間ショルダ３０の回り止めとして用いられている形態について説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されない。中間ショルダ３０の一部がワークＷ以外に当接することにより、中間ショルダ３０の回転が抑えられてもよい。例えば、ワークＷの板材ｗ１、ｗ２の間に治具が配置され、中間ショルダ３０が治具と当接することにより、中間ショルダ３０の回転が抑えられるように構成されていてもよい。

【0081】

また、本実施形態では、車輪３１は、中間ショルダ３０に４つあるいは８つ取り付けられる形態について説明した。しかしながら、本発明は上記実施形態に限定されない。車輪３１は、他の個数が設けられてもよい。例えば、車輪３１は、９つ以上であってもよいし、３つ以下、例えば２つであってもよい。車輪３１は、摩擦撹拌接合の際に中間ショルダ３０の接合方向Ｄ１への移動が円滑に行われるのであれば、いくつであってもよい。

【0082】

また、中間ショルダ３０における摩擦撹拌接合領域Ｒ１、Ｒ２の径方向の外側において、中間ショルダ３０の表面に、ワークＷとの間の摩擦を低減させるために、ローラやボールが設けられてもよい。また、中間ショルダ３０におけるワークＷと当接する部分の表面に、低摩擦材によってコーティングが行われてもよい。例えば、ＤＬＣによるコーティングが行われてもよい。こうすることによって、摩擦撹拌接合が行われる際に、中間ショルダ３０とワークＷとの間の摩擦をさらに低減させることができる。従って、摩擦撹拌接合を円滑に行うことができる。

【0083】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００ｂについて説明する。なお、上記第１実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【0084】

第２実施形態では、中間ショルダ３０における上部の隙間ｘ１を介して上部ショルダ１０と対向する対向部（第１対向部）３５ａと下部の隙間ｘ２を介して下部ショルダ２０と対向する対向部（第２対向部）３５ｂとが、互いに相対的に撹拌軸４０の軸方向に移動可能に構成され、対向部同士の間に弾性体が配置されている点で第１実施形態と異なる。

【0085】

図８に、第２実施形態における摩擦撹拌接合用ツール１００ｂについての側面図を示す。図８（ａ）には、中間ショルダ３０における、上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、の間の距離が比較的離れた状態についての摩擦撹拌接合用ツール１００ｂの側面図が示されている。また、図８（ｂ）には、中間ショルダ３０における、上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、の間の距離が比較的近接した状態についての摩擦撹拌接合用ツール１００ｂの側面図が示されている。

【0086】

図８（ａ）、（ｂ）に示されるように、ワークＷによっては、ワークＷの全体に亘って品質が安定しているわけではないものもある。そのようなワークＷにおいては、部位によっては寸法精度が高くない場合がある。例えば、板材がうねり、波打つように構成されている場合がある。その場合、図８（ａ）に示されるように、中間ショルダ３０は、板材が上に凸となる位置で板材と当接することもあれば、図８（ｂ）に示されるように、板材が下に凸となる位置で板材と当接することもある。

【0087】

このように板材が波打つように形成されている場合には、接合方向Ｄ１に沿った位置によっては、中間ショルダ３０における上部ショルダ側で板材と接触する接触位置と、下部ショルダ側で板材と接触する接触位置との間の距離が異なる。そのような場合に、中間ショルダ３０における上部ショルダ側で板材と接触する接触位置と、下部ショルダ側で板材と接触する接触位置と、の間の距離が一定であると、接合方向Ｄ１の一部で、中間ショルダ３０と板材との間に隙間が生じた状態で摩擦撹拌接合が行われることになり、摩擦撹拌接合を精度良く行うことができない可能性がある。

【0088】

本実施形態の摩擦撹拌接合用ツール１００ｂでは、中間ショルダ３０における上部の隙間ｘ１を介して上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと下部の隙間ｘ２を介して下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂとが、互いに相対的に撹拌軸４０の軸方向に移動可能に構成されている。さらに、中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、の間の位置には、弾性体が配置されている。本実施形態では、例えば、弾性体として、バネ３６が配置されている。

【0089】

中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、の間にバネ３６が配置されているので、中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、を、それぞれ互いに離れる方向に向けて付勢させることができる。中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、を、それぞれ互いに離れる方向に向けて付勢させた状態で、中間ショルダ３０が接合方向Ｄ１に沿って移動するので、板材が波打つように形成されている場合であっても、板材の形状の変化に追従して、中間ショルダ３０が、上方の板材と下方の板材との両方に当接した状態で移動することができる。従って、中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する対向部３５ａと、下部ショルダ２０と対向する対向部３５ｂと、を、ワークＷに確実に当接させた状態で、摩擦撹拌接合用ツール１００ｂが、摩擦撹拌接合を行うことができる。これにより、摩擦撹拌接合を精度良く行うことができる。

【0090】

なお、本実施形態では、弾性体としてバネ３６が用いられているが、本発明はこれに限定されない。弾性体は、バネ以外のものが用いられてもよい。例えば、ゴム等が用いられてもよい。

【0091】

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００ｃについて説明する。なお、上記第１実施形態及び第２実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【0092】

第３実施形態においては、摩擦撹拌接合の行われるワークＷのそれぞれの有する梁部材ｗ３の位置が第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。これに伴い、中間ショルダ３０の正面から見たときの形状が第１実施形態及び第２実施形態とは異なる。

【0093】

図４に示されるように、第１実施形態及び第２実施形態においては、摩擦撹拌接合用ツールを正面から見たときに、中間ショルダ３０は、突き合わせ方向Ｄ２に沿う断面が、Ｄ２方向に長い長方形となる例について説明した。これに対し、第３実施形態では、例えば、図９に示されるように、中間ショルダ３０を正面から見たときに、中間ショルダ３０は、上部ショルダ１０と対向する部分が、上方に向かうにつれて先細となるように湾曲して構成されている。

【0094】

第３実施形態では、突き合わせの行われるワークＷのそれぞれに設けられた梁部材ｗ３同士の間の間隔が、第１実施形態及び第２実施形態に比べて小さく形成されている。梁部材ｗ３同士の間の間隔を狭くした場合には、摩擦撹拌接合によって接合の行われたワークＷの剛性を向上させることができる。従って、ワークＷの剛性を向上させるために梁部材ｗ３同士の間隔を狭くした場合にも、ワークＷにおける梁部材ｗ３同士の間の間隔に合わせて、それぞれの梁部材ｗ３と当接するように、中間ショルダ３０における突き合わせ方向Ｄ２への長さが小さく形成されている。また、それぞれの梁部材ｗ３の形状に合わせ、中間ショルダ３０の上部の形状が、上方に向かうにつれて突き合わせ方向Ｄ２への長さが小さくなるように、先細に形成されている。

【0095】

中間ショルダ３０がこのように形成されることにより、ワークＷにおける梁部材ｗ３同士の間の間隔が狭い場合であっても、それぞれの梁部材ｗ３に当接した状態で摩擦撹拌接合を行うことができる。そのため、梁部材ｗ３によって、中間ショルダ３０の位置決めを行うことができる。従って、摩擦撹拌接合を精度良く行うことができる。また、中間ショルダ３０が梁部材ｗ３に当接することにより、梁部材ｗ３が中間ショルダ３０の回り止めとして機能する。従って、撹拌軸４０の回転に伴った回転を中間ショルダ３０が行わないように、中間ショルダ３０が梁部材ｗ３によって押さえられた状態で摩擦撹拌接合を行うことができる。従って、中間ショルダ３０が回転しない状態を維持したまま、摩擦撹拌接合を行うことができる。従って、摩擦撹拌接合を行う際に発生する熱を少なく抑えることができる。

【0096】

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００ｄについて説明する。なお、上記第１実施形態ないし第３実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【0097】

上記第１ないし第３実施形態では、接合の行われるワークＷのそれぞれが、上下に２枚が配置された板材ｗ１、ｗ２と、板材同士の間に配置された梁部材ｗ３と、を備えた例について説明した。これに対し、第４実施形態では、例えば断面がＵ字状の形状を有するワークＷが、上下の互いに突き合わされる端部で摩擦撹拌接合によって接合される形態について説明する。

【0098】

図１０に示されるように、第４実施形態では、ワークｗ６、ｗ７は、それぞれ内側に開口されたＵ字状に構成されている。内側に開口された部分の縁部同士が摩擦撹拌接合によって接合されることにより、突き合わせ方向Ｄ２に沿った断面が長方形となるように構成された閉断面を有する筒状のワークＷが形成される。

【0099】

本実施形態では、摩擦撹拌接合用ツール１００ｄにおける上部ショルダ１０と中間ショルダ３０との間の隙間ｘ１及び中間ショルダ３０と下部ショルダ２０との間の隙間ｘ２に、ワークＷにおける開口された部分の縁部が配置される。

【0100】

また、摩擦撹拌接合が行われる際には、内側に開口されたＵ字状のワークｗ６、ｗ７によって囲まれた領域の内側に中間ショルダ３０が配置された状態で、撹拌軸４０が回転しながら摩擦撹拌接合用ツール１００ｄが接合方向に沿って移動することにより摩擦撹拌接合が行われる。

【0101】

また、第４実施形態では、ワークｗ６、ｗ７の形状から、軸方向において隙間ｘ１と隙間ｘ２の間の領域において、ワークｗ６、ｗ７における突き合わせ方向Ｄ２に沿って対向する部分同士の間の長さが比較的長くなるように構成されている。ワークｗ６、ｗ７における突き合わせ方向Ｄ２に沿って対向する部分同士の間の長さが比較的長い場合であっても、中間ショルダ３０がワークｗ６、ｗ７に当接できるように、中間ショルダ３０が、突き合わせ方向Ｄ２の外側に向かって突出した突出部３７を有している。

【0102】

中間ショルダ３０は、ローラ３８を有している。ローラ３８は、突出部３７における突き合わせ方向Ｄ２の外側の端部に、回転自在に設けられている。また、ローラ３８は、外周面３８ａの突き合わせ方向Ｄ２の外側の一部が突出部３７から突き合わせ方向Ｄ２の外側に食み出すように、突出部３７に設けられている。ローラ３８は、回転軸３８ｂが撹拌軸４０の回転軸と平行となるように配置されている。２つのローラ３８は、外周面３８ａにおける突出部３７から外側に食み出した部分で、ワークｗ６、ｗ７のそれぞれと当接している。

【0103】

中間ショルダ３０が、突出部３７及びローラ３８を有し、突出部３７のワーク突き合わせ方向Ｄ２の外側の先端部にローラ３８が取り付けられているので、中間ショルダ３０からワークまでのワーク突き合わせ方向Ｄ２についての距離が長くても、突出部３７及びローラ３８を介して、中間ショルダ３０がワークｗ６、ｗ７と当接することができる。

【0104】

ローラ３８は、摩擦撹拌接合用ツール１００ｄが接合方向Ｄ１に沿って移動する際に、接合方向Ｄ１に沿った方向に転がるので、中間ショルダ３０とワークｗ６、ｗ７との間で生じる摩擦を少なく抑えることができる。従って、中間ショルダ３０を、接合方向Ｄ１に沿って円滑に移動させることができる。

【0105】

突出部３７及びローラ３８を介して、ワークｗ６、ｗ７と中間ショルダ３０が当接した状態で摩擦撹拌接合が行われるので、ワークｗ６、ｗ７によって、中間ショルダ３０の位置決めを行うことができる。

【0106】

また、突出部３７及びローラ３８を介して、ワークｗ６、ｗ７と中間ショルダ３０が当接した状態で摩擦撹拌接合が行われるので、中間ショルダ３０がワークｗ６、ｗ７によって支持された状態で摩擦撹拌接合を行うことができる。従って、ワークｗ６、ｗ７が中間ショルダ３０の回り止めとして機能することができる。これにより、撹拌軸４０が回転したときに、撹拌軸４０の回転に伴って中間ショルダ３０が回転しないように、中間ショルダ３０に対して回り止めが行われた状態で、摩擦撹拌接合を行うことができる。

【0107】

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００ｅについて説明する。なお、上記第１実施形態ないし第４実施形態と同様に構成される部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

【0108】

図１１に、第５実施形態に係る摩擦撹拌接合用ツール１００ｅについての断面図を示す。上記の第１ないし第４実施形態では、中間ショルダ３０は、全体が軸受５０を介して撹拌軸４０の軸回りに配置されているので、撹拌軸４０が回転したときに、中間ショルダ３０の全体が、撹拌軸４０と同様の回転を行わないようにすることが可能に構成されている。これに対し、第５実施形態の摩擦撹拌接合用ツール１００ｅでは、中間ショルダ３０が、上部ショルダ１０と対向する第１対向部３０ｄと、下部ショルダ２０と対向する第２対向部３０ｅと、車輪３１及び回り止め部３３を有する側方の周壁部３０ｆとを備え、中間ショルダ３０のうち周壁部３０ｆが軸受５０ａを介して撹拌軸４０の軸回りに配置されている。そのため、周壁部３０ｆは、撹拌軸４０に対し相対回転可能に取り付けられている。また、第１対向部３０ｄ及び第２対向部３０ｅは、撹拌軸４０によって内部を通されて撹拌軸４０の軸回りに固定され、撹拌軸４０との間で相対回転不能に構成されている。そのため、撹拌軸４０が回転駆動されると、周壁部３０ｆは回転しないが、第１対向部３０ｄ及び第２対向部３０ｅは撹拌軸４０の回転に伴って回転する。

【0109】

このように摩擦撹拌接合用ツール１００ｅが構成されることにより、摩擦撹拌接合用ツール１００ｅを用いて摩擦撹拌接合が行われる際に、第１対向部３０ｄ及び第２対向部３０ｅが撹拌軸４０の回転に伴った回転を行いながら摩擦撹拌接合を行うことができる。従って、摩擦撹拌接合用ツール１００ｅと当接する上下のワークの両方について、ワークの表と裏との両方でワークに対し相対的に回転を行いながら摩擦撹拌接合を行うことができる。そのため、摩擦撹拌接合用ツール１００ｅとワークとの間で大きな摩擦熱を発しながら摩擦撹拌接合を行うことができる。このように、中間ショルダ３０のうちの第１対向部３０ｄ及び第２対向部３０ｅが撹拌軸４０の回転に伴う回転を行いながら、摩擦撹拌接合用ツール１００ｅが摩擦撹拌接合を行うように構成されてもよい。

【0110】

この場合にも、周壁部３０ｆは、撹拌軸４０に対し相対回転可能に構成されているので、車輪３１は、摩擦撹拌接合が行われる際に、ワーク上を接合方向Ｄ１に安定して転がることができる。従って、中間ショルダ３０は、接合方向Ｄ１に移動することができる。また、その際、回り止め部３３が接合方向Ｄ１に沿って転がりながら、回り止め部３３がワークに当接した状態で、摩擦撹拌接合が行われる。そのため、回り止め部３３は、撹拌軸４０が回転したときに中間ショルダ３０が撹拌軸４０の回転に伴う回転を行わないように、中間ショルダ３０の回り止めを行う。

【0111】

結果的に、中間ショルダ３０における上部ショルダ１０と対向する部分及び下部ショルダ２０と対向する部分は、撹拌軸４０の回転に伴う回転を行いながら摩擦撹拌接合を行ってもよいし、撹拌軸４０の回転に伴う回転を行わずに摩擦撹拌接合を行ってもよい。

【符号の説明】

【0112】

１０ 上部ショルダ（第１ショルダ部）
２０ 下部ショルダ（第２ショルダ部）
３０ 中間ショルダ（第３ショルダ部）
３１ 車輪（転がり部）
３３ 回り止め部
３５ａ 対向部（第１対向部）
３５ｂ 対向部（第２対向部）
３６ バネ（弾性体）
３９ 接触部（傾き阻止部）
４０ 撹拌軸
５０ 軸受部（ラジアル軸受）
Ｒ１ 摩擦撹拌接合領域（第１摩擦撹拌接合領域）
Ｒ２ 摩擦撹拌接合領域（第２摩擦撹拌接合領域）
ｘ１ 隙間（第１隙間部）
ｘ２ 隙間（第２隙間部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】