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特許7673634攪拌接合物体の製造方法

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2025-04-28

(45)【発行日】2025-05-09

(54)【発明の名称】攪拌接合物体の製造方法

(51)【国際特許分類】

B23K 20/12 20060101AFI20250430BHJP

【ＦＩ】

B23K20/12 346

B23K20/12 342

B23K20/12 340

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021207000

(22)【出願日】2021-12-21

(65)【公開番号】P2023092034

(43)【公開日】2023-07-03

【審査請求日】2024-04-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】弁理士法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柴田健司

(72)【発明者】

【氏名】早川昌汰

【審査官】岩見勤

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１７４５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２４５５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２０２６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１４８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６１６８０６７（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ２０／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転可能に構成されているプローブ（１５）を備える工具（１０）を準備することと、
第１被加工物（３０Ａ）と第２被加工物（３０Ｂ）とを合わせた状態に配置することと、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域（５０）によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることと、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制部材（２０、１００）によって抑制することと、を含み
前記抑制部材（２０）は、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物、前記第２被加工物のうち少なくとも一方の被加工物を冷却する冷却用流体を前記一方の被加工物に向けて送り出す冷却器であり、
前記第１被加工物、前記第２被加工物は、それぞれ、板状に形成されており、
前記第１被加工物と前記第２被加工物とを合わせた状態に配置することは、前記第１被加工物を前記第２被加工物に対して厚み方向（Ｈａ）の一方側に配置した状態で前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記厚み方向に重ね合わせることであり、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることとは、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に対して前記厚み方向の前記一方側から押し付けつつ、前記プローブを前記第１被加工物の端部（４０ａ）に沿って移動させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を攪拌して前記攪拌領域を前記端部に沿って形成してこの形成した前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることであり、
前記第１被加工物のうち、予め想定される前記プローブの移動軌跡を想定移動軌跡（５６）とし、前記第１被加工物のうち前記想定移動軌跡に対して前記端部側に位置する領域を端部側領域（５２）とし、前記第１被加工物のうち前記想定移動軌跡に対して前記端部側領域と反対側に位置する反対側領域（５３）とした場合に、
前記プローブの移動方向（Ｙｃ）に直交し、かつ前記厚み方向に直交する方向を幅方向（Ｗｈ）としたとき、前記端部側領域の前記幅方向の寸法（Ｌａ）は、前記反対側領域の前記幅方向の寸法（Ｌｂ）に比べて小さくなっており、
前記端部側領域を構成する材料は、前記反対側領域を構成する材料に比べて、少なくなっており、
前記冷却用流体を前記冷却器から前記少なくとも一方の被加工物に向けて送り出すことは、前記第１被加工物のうち前記端部側領域に向けて前記冷却器からの前記冷却用流体を送り出すことである攪拌接合物体の製造方法。

【請求項2】

回転可能に構成されているプローブ（１５）を備える工具（１０）を準備することと、
第１被加工物（３０Ａ）と第２被加工物（３０Ｂ）とを合わせた状態に配置することと、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域（５０）によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることと、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制部材（２０、１００）によって抑制することと、を含み、
前記抑制部材（２０）は、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物、前記第２被加工物のうち少なくとも一方の被加工物を冷却する冷却用流体を前記一方の被加工物に向けて送り出す冷却器であり、
前記第１被加工物、前記第２被加工物は、それぞれ、板状に形成されており、
前記第１被加工物と前記第２被加工物とを合わせた状態に配置することは、前記第１被加工物の端部（４１ａ）と前記第２被加工物の端部（４０ｂ）とを突き合わさるように前記第１被加工物と前記第２被加工物とを配置することであり、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物、前記第２被加工物に押し付けて前記摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を攪拌して前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることとは、
前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とに沿って前記プローブを移動させつつ、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とに対して、前記第１被加工物、前記第２被加工物のそれぞれの厚み方向（Ｈａ）の一方側から押し付けて前記摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とを前記プローブにより攪拌して前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることであり、
前記プローブの移動方向（Ｙｃ）に直交し、かつ前記厚み方向に直交する方向を幅方向（Ｗｈ）としたとき、前記第１被加工物の前記幅方向の寸法（Ｗａ）は、前記第２被加工物の前記幅方向の寸法（Ｗｂ）に比べて小さくなっており、
前記第１被加工物（３０Ａ）を構成する材料は、前記第２被加工物（３０Ｂ）を構成する材料に比べて少なくなっており、
前記冷却用流体を前記冷却器から前記少なくとも一方の被加工物に向けて送り出すことは、前記冷却用流体を前記第１被加工物に向けて前記冷却器から吹き出すことである攪拌接合物体の製造方法。

【請求項3】

回転可能に構成されているプローブ（１５）を備える工具（１０）を準備することと、
第１被加工物（３０Ａ）と第２被加工物（３０Ｂ）とを合わせた状態に配置することと、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域（５０）によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることと、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制部材（２０、１００）によって抑制することと、を含み、
前記抑制部材（１００）は、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物、前記第２被加工物のうち少なくとも一方の被加工物を押し付ける押し付け部であり、
前記第１被加工物、前記第２被加工物は、それぞれ、板状に形成されており、
前記第１被加工物と前記第２被加工物とを合わせた状態に配置することは、前記第１被加工物を前記第２被加工物に対して厚み方向（Ｈａ）の一方側に配置した状態で前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記厚み方向に重ね合わせることであり、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることとは、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に対して前記厚み方向の前記一方側から押し付けつつ、前記プローブを前記第１被加工物の端部（４０ａ）に沿って移動させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を攪拌して前記攪拌領域を前記端部に沿って形成してこの形成した前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることであり、
前記第１被加工物のうち、予め想定される前記プローブの移動軌跡を想定移動軌跡（５６）とし、前記第１被加工物のうち前記想定移動軌跡に対して前記端部側に位置する領域を端部側領域（５２）とし、前記第１被加工物のうち前記想定移動軌跡に対して前記端部側領域と反対側に位置する反対側領域（５３）とした場合に、
前記プローブの移動方向（Ｙｃ）に直交し、かつ前記厚み方向に直交する方向を幅方向（Ｗｈ）としたとき、前記端部側領域の前記幅方向の寸法（Ｌａ）は、前記反対側領域の前記幅方向の寸法（Ｌｂ）に比べて小さくなっており、
前記端部側領域を構成する材料は、前記反対側領域を構成する材料に比べて、少なくなっており、
前記押し付け部は、前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物のうち前記端部側領域を押し付ける攪拌接合物体の製造方法。

【請求項4】

回転可能に構成されているプローブ（１５）を備える工具（１０）を準備することと、
第１被加工物（３０Ａ）と第２被加工物（３０Ｂ）とを合わせた状態に配置することと、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物および前記第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を前記プローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域（５０）によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることと、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制部材（２０、１００）によって抑制することと、を含み、
前記抑制部材（１００）は、
前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物、前記第２被加工物のうち少なくとも一方の被加工物を押し付ける押し付け部であり、
前記第１被加工物、前記第２被加工物は、それぞれ、板状に形成されており、
前記第１被加工物と前記第２被加工物とを合わせた状態に配置することは、前記第１被加工物の端部（４１ａ）と前記第２被加工物の端部（４０ｂ）とを突き合わさるように前記第１被加工物と前記第２被加工物とを配置することであり、
前記プローブを回転させながら前記第１被加工物、前記第２被加工物に押し付けて前記摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物および前記第２被加工物を攪拌して前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることとは、
前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とに沿って前記プローブを移動させつつ、前記プローブを回転させながら前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とに対して、前記第１被加工物、前記第２被加工物のそれぞれの厚み方向（Ｈａ）の一方側から押し付けて前記摩擦熱を発生させて前記摩擦熱により軟化した前記第１被加工物の前記端部と前記第２被加工物の前記端部とを前記プローブにより攪拌して前記攪拌領域によって前記第１被加工物および前記第２被加工物を接合させることであり、
前記プローブの移動方向（Ｙｃ）に直交し、かつ前記厚み方向に直交する方向を幅方向（Ｗｈ）としたとき、前記第１被加工物の前記幅方向の寸法（Ｗａ）は、前記第２被加工物の前記幅方向の寸法（Ｗｂ）に比べて小さくなっており、
前記第１被加工物（３０Ａ）を構成する材料は、前記第２被加工物（３０Ｂ）を構成する材料に比べて少なくなっており、
前記押し付け部は、前記プローブによる前記攪拌に伴って前記攪拌領域を構成する材料が前記攪拌領域から押し出されることを抑制するために、前記第１被加工物を押し付ける攪拌接合物体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、攪拌接合物体の製造方法、攪拌接合用工具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、板状の第１被加工物に対してＴ字状の第２被加工物が立設した状態で第２被加工物のうち第１被加工物に突き合わされた突き合わせ部を第１被加工物に攪拌接合する接合方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

この接合方法では、第２被加工物のうち突き合わせ部と第１被加工物に攪拌接合用工具の回転工具を回転させながら押し付けて摩擦熱を発生させてこの摩擦熱により突き合わせ部を第１被加工物に攪拌接合する。この際に、突き合わせ部に攪拌接合用工具のローラを押し付けることにより、摩擦熱に起因して突き合わせ部が変形することを抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２０－１３１２５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明者等は、上述の接合方法を参考にして、第１被加工物と第２被加工物とを合わせた状態に配置して、攪拌接合用工具の回転工具を回転させながら第１被加工物および第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて攪拌接合することについて検討した。

【0006】

本発明者等の検討によれば、第１被加工物および第２被加工物には、摩擦熱より金属材料が軟化して攪拌された攪拌領域が形成され、この攪拌領域から回転工具によって金属材料が第１被加工物のうち端部側、或いは第２被加工物のうち端部側に押し出される。このため、第１被加工物の端部側、或いは第２被加工物の端部側には、攪拌領域から押し出される金属材料によって変形部が形成されることが分かった。
本発明は上記点に鑑みて、攪拌領域から材料が押し出されること抑えることにより、第１被加工物および第２被加工物が変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、攪拌接合物体の製造方法において、回転可能に構成されているプローブ（１５）を備える工具（１０）を準備することと、
第１被加工物（３０Ａ）と第２被加工物（３０Ｂ）とを合わせた状態に配置することと、プローブを回転させながら第１被加工物および第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて摩擦熱により軟化した第１被加工物および第２被加工物をプローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域（５０）によって第１被加工物および第２被加工物を接合させることと、
プローブによる攪拌に伴って攪拌領域を構成する材料が攪拌領域から押し出されることを抑制部材（２０、１００）によって抑制することと、を含み
抑制部材（２０）は、
プローブによる攪拌に伴って攪拌領域を構成する材料が攪拌領域から押し出されることを抑制するために、第１被加工物、第２被加工物のうち少なくとも一方の被加工物を冷却する冷却用流体を一方の被加工物に向けて送り出す冷却器であり、
第１被加工物、第２被加工物は、それぞれ、板状に形成されており、
第１被加工物と第２被加工物とを合わせた状態に配置することは、第１被加工物を第２被加工物に対して厚み方向（Ｈａ）の一方側に配置した状態で第１被加工物および第２被加工物を厚み方向に重ね合わせることであり、
プローブを回転させながら第１被加工物および第２被加工物に押し付けて摩擦熱を発生させて摩擦熱により軟化した第１被加工物および第２被加工物をプローブによって攪拌してこの攪拌した攪拌領域によって第１被加工物および第２被加工物を接合させることとは
プローブを回転させながら第１被加工物および第２被加工物に対して厚み方向の一方側から押し付けつつ、プローブを第１被加工物の端部（４０ａ）に沿って移動させて摩擦熱により軟化した第１被加工物および第２被加工物を攪拌して攪拌領域を端部に沿って形成してこの形成した攪拌領域によって第１被加工物および第２被加工物を接合させることであり、
第１被加工物のうち、予め想定されるプローブの移動軌跡を想定移動軌跡（５６）とし、第１被加工物のうち想定移動軌跡に対して端部側に位置する領域を端部側領域（５２）とし、第１被加工物のうち想定移動軌跡に対して端部側領域と反対側に位置する反対側領域（５３）とした場合に、
プローブの移動方向（Ｙｃ）に直交し、かつ厚み方向に直交する方向を幅方向（Ｗｈ）としたとき、端部側領域の幅方向の寸法（Ｌａ）は、反対側領域の幅方向の寸法（Ｌｂ）に比べて小さくなっており、
端部側領域を構成する材料は、反対側領域を構成する材料に比べて、少なくなっており、
冷却用流体を冷却器から少なくとも一方の被加工物に向けて送り出すことは、第１被加工物のうち端部側領域に向けて冷却器からの冷却用流体を送り出すことである。

【0008】

したがって、プローブによる攪拌に伴って攪拌領域から材料が押し出されることを抑制することができる。このため、第１被加工物および第２被加工物が変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法を提供することができる。

【0012】

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態における攪拌接合物体の製造方法に用いられる攪拌接合用工具の構成を示す図である。

【図2】第１実施形態における図１の攪拌接合用工具のツールおよびプローブのＡ矢視図である。

【図3】第１実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程を示すフローチャートである。

【図4】第１実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の側面図である。

【図5】第１実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図6】第１実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、攪拌接合用工具およびノズルを平行移動させる様子を示す斜視図である。

【図7】第１実施形態の対比例における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の側面図である。

【図8】第１実施形態の対比例における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図9】第２実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程を示すフローチャートである。

【図10】第２実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、互いの端部を突き合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の側面図である。

【図11】第２実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、互いの端部を突き合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図12】第２実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、２つの被加工物の接合部に沿って攪拌接合用工具およびノズルを平行移動させる様子を示す斜視図である。

【図13】第２実施形態の対比例における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、互いの端部を突き合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の側面図である。

【図14】第２実施形態の対比例における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、互いの端部を突き合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図15】第３実施形態における攪拌接合物体の製造方法に用いられる攪拌接合用工具の構成を示す図である。

【図16】第３実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程を示すフローチャートである。

【図17】第３実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および押し付け工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の側面図である。

【図18】第３実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および押し付け工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図19】第４実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程を示すフローチャートである。

【図20】第４実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および押し付け工程の説明を補助するための図であり、互いの端部を突き合わせた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図21】第４実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および押し付け工程の説明を補助するための図であり、２つの被加工物の接合部に沿って攪拌接合用工具およびノズルを平行移動させる様子を示す斜視図である。

【図22】他の実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わされた状態で攪拌接合される２つの被加工物の上面図である。

【図23】第２実施形態における攪拌接合物体の製造方法の工程において攪拌接合および冷却の工程の説明を補助するための図であり、厚み方向に重ね合わされた状態で攪拌接合される２つの被加工物の下面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

【0015】

（第１実施形態）
第１実施形態の攪拌接合物体の製造方法について図１～図８を参照して説明する。

【0016】

まず、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法で用いられる攪拌接合用工具１について図１、図２等を参照して説明する。

【0017】

本実施形態の攪拌接合用工具１は、図１を示すように、回転工具１０、および冷却器２０を備える。回転工具１０は、電動モータ１１、ホルダ１２、ツールホルダ１３、ツール１４、およびプローブ１５を備える。

【0018】

電動モータ１１は、矢印Ｙａの如く回転軸１１ａを回転させる。ホルダ１２は、電動モータ１１を支持するモータホルダであり、図示しない送り機構によって支持されている。

【0019】

ホルダ１２には、冷却器２０のホース２５ｂを支持するためのホースホルダ１１ｂが設けられている。このことにより、ホルダ１２は、電動モータ１１および冷却器２０のホース２５ｂを支持することになる。

【0020】

ツールホルダ１３は、筒部１３ａ、および蓋部１３ｂを備える。筒部１３ａは、軸線方向Ｙｇに貫通する中空部１３ｃを有して回転軸１１ａの軸線Ｓａを中心とする円筒状に形成されている。軸線方向Ｙｇは、軸線Ｓａが延びる方向である。筒部１３ａは、軸線Ｓａを中心とする外径寸法が、軸線方向Ｙｇの他方側から軸線方向Ｙｇの一方側に向かうほど小さくなっている。

【0021】

蓋部１３ｂは、筒部１３ａの中空部１３ｃのうち軸線方向Ｙｇの他方側に配置されている。このことにより、蓋部１３ｂは、筒部１３ａの中空部１３ｃを軸線方向Ｙｇの他方側から塞ぐことになる。

【0022】

蓋部１３ｂには、軸線方向Ｙｇの他方側に開口する軸穴部１３ｄが設けられている。軸穴部１３ｄには、電動モータ１１の回転軸１１ａが螺合された状態で填め込まれている。このことにより、ツールホルダ１３の蓋部１３ｂに電動モータ１１の回転軸１１ａが接続されていることになる。

【0023】

ツール１４は、回転軸１１ａの軸線Ｓａを中心とする円柱状に形成されている。ツール１４のうち軸線方向Ｙｇの他方側は、ツールホルダ１３の筒部１３ａの中空部１３ｃのうち軸線方向Ｙｇの一方側に填め込まれている。このことにより、ツール１４は、ツールホルダ１３によって保持されている。

【0024】

プローブ１５は、図１および図２に示すように、ツール１４のうち軸線方向Ｙｇの一方側の端面から軸線方向Ｙｇの一方側に突起するように形成されている。プローブ１５は、回転軸１１ａの軸線Ｓａを中心とする円柱状に形成されている。このことにより、プローブ１５は、ツール１４とともに、矢印Ｙｂの如く、軸線Ｓａを中心とする回転自在に構成されていることになる。

【0025】

本実施形態のプローブ１５およびツール１４を構成する金属材料としては、被加工物３０Ａ、３０Ｂよりも硬い材料あれば良く、例えば、ダイス鋼、ハイス鋼、チタン、タングステン等、或いはそれらの合金を用いることができる。

【0026】

本実施形態のプローブ１５のうち軸線Ｓａを中心とする外径寸法が、ツール１４のうち軸線Ｓａを中心とする外径寸法よりも小さくなっている。プローブ１５は、後述するように、被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し込まれて摩擦熱を発生させて被加工物３０Ａ、３０Ｂを構成する金属材料を軟化して攪拌する役割を果たす。

【0027】

冷却器２０は、タンク２１、ポンプ２２、バルブ２３、ノズル２４、およびホース２５ａ、２５ｂを備える抑制部材である。

【0028】

タンク２１は、冷却用気体を圧縮した状態で貯える。本実施形態の冷却用気体としては、空気、窒素ガス、二酸化炭素ガス等の冷却用流体が用いられる。ポンプ２２は、タンク２１の出口からホース２５ａを通して排出される冷却用気体を加圧して送出する。ホース２５ａは、タンク２１の出口とポンプ２２の入口との間を接続する。ホース２５ａは、タンク２１の出口からの冷却用気体をポンプ２２の入口に導く。

【0029】

ノズル２４は、ポンプ２２からホース２５ｂを通して送出される冷却用気体を吹き出す。ホース２５ｂは、ポンプ２２の出口とノズル２４の入口とを接続する。ホース２５ｂは、ポンプ２２の出口から送出される冷却用気体をノズル２４の入口に導く。

【0030】

バルブ２３は、ホース２５ｂの中間部に配置されて、ホース２５ｂのうち気体が流れる気体流路の断面積を調整する。このため、バルブ２３は、ポンプ２２の出口からノズル２４に流れる気体流量を調整することになる。

【0031】

この冷却器２０では、ポンプ２２がタンク２１内から冷却用気体を吸い込むと、タンク２１内の液体は気化して冷却用気体がホース２５ａを通してポンプ２２の入口に流れる。この冷却用気体はポンプ２２によって圧縮されて出口から吐出する。この吐出された冷却用気体はバルブ２３およびホース２５ｂを通してノズル２４から吹き出される。

【0032】

以上のように構成される回転工具１０のツール１４、プローブ１５、冷却器２０のノズル２４は、送り機構によって位置が制御される。

【0033】

次に、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法について図３～図８を参照して説明する。図３は、攪拌接合物体の製造方法を示すフローチャートである。図４、図７は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す側面図であり、回転工具１０のうちツール１４、プローブ１５以外の図示を省略している。図５、図８は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す上面図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。図６は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す斜視図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。

【0034】

まず、第１工程であるステップＳ１００において、図１、図２に示す攪拌接合用工具１を準備する。

【0035】

次に、第２工程であるステップＳ１１０において、図４に示すように、図示しないテーブル上に、被加工物３０Ａを被加工物３０Ｂに対して厚み方向Ｈａ一方側に配置した状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを厚み方向Ｈａに重ね合わせる。このとき、被加工物３０Ａの端部４０ａと被加工物３０Ｂの端部４２ａとが重なるように被加工物３０Ａ、３０Ｂを配置する。

【0036】

被加工物３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、金属材料によって板状に形成されている。端部４０ａは、被加工物３０Ａのうち幅方向Ｗｈの一方側に形成されている。端部４２ａは、被加工物３０Ｂのうち幅方向Ｗｈの一方側に形成されている。被加工物３０Ａ、３０Ｂにおいて、幅方向Ｗｈは厚み方向Ｈａに直交する方向である。

【0037】

本実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの厚み方向Ｈａは、天地方向に一致している。厚み方向Ｈａの一方側は、天地方向の上側に一致している。このため、被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに対して天地方向上側に配置されている。

【0038】

ここで、被加工物３０Ａ、３０Ｂを構成する金属材料としては、アルミニウム、銅、マグネシウム、チタン、軟鋼、亜鉛、鉛、或いは、これらの合金を用いることができる。さらに、被加工物３０Ａ、３０Ｂを構成する材料としては、金属材料以外のプラスチック等の樹脂材料等を用いてもよい。

【0039】

次に、第３工程であるステップＳ１２０において、攪拌接合用工具１によって攪拌接合によって被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合して攪拌接合物体を製造する。

【0040】

具体的には、被加工物３０Ａのうち幅方向Ｗｈの一方側の端部４０ａと攪拌接合用工具１との間の距離Ｌａの方が、幅方向Ｗｈの他方側の端部４１ａと攪拌接合用工具１との間の距離Ｌｂに比べて小さくなる位置に攪拌接合用工具１を配置する。

【0041】

これに伴い、電動モータ１１によってツール１４およびプローブ１５を矢印Ｙａの如く回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに対して厚み方向Ｈａ一方側から押し付ける。

【0042】

このとき、ツール１４およびプローブ１５の回転数としては、例えば、１０００ｒｐｍ以上で２００００ｒｐｍ以下の範囲内の回転数に設定される。

【0043】

このため、被加工物３０Ａおよびプローブ１５の間の摩擦熱より被加工物３０Ａが軟化してプローブ１５が被加工物３０Ａに挿入される。さらに、プローブ１５と被加工物３０Ｂとの間に摩擦熱が発生する。このことにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂおよびプローブ１５の間の摩擦熱より被加工物３０Ａ、３０Ｂが軟化して攪拌される。

【0044】

このように、攪拌接合用工具１のツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けた状態で、攪拌接合用工具１を端部４０ａに沿って図５の移動方向Ｙｃに移動させる。本実施形態の移動方向Ｙｃは、幅方向Ｗｈに直交し、かつ厚み方向Ｈａに直交する方向である。

【0045】

これに伴い、被加工物３０Ａ、３０Ｂには、摩擦熱より金属材料が軟化して攪拌された攪拌領域５０が端部４０ａに沿って移動方向Ｙｃに亘って形成される。その後、攪拌領域５０が放熱されて冷却されることにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合する接合領域５１が移動方向Ｙｃに亘って形成される。

【0046】

ここで、以下、説明の便宜上、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち、予め想定されるプローブ１５の移動軌跡を想定移動軌跡５６とする。

【0047】

被加工物３０Ａのうち、プローブ１５の想定移動軌跡５６に対して端部４０ａ側に位置する領域を端部側領域５２とする。被加工物３０Ａのうち、プローブ１５の想定移動軌跡５６に対して端部側領域５２と反対側に位置する領域を反対側領域５３とする。

【0048】

被加工物３０Ｂのうち、プローブ１５の想定移動軌跡５６に対して端部４２ａ側に位置する領域を端部側領域７２とする。被加工物３０Ｂのうち、プローブ１５の想定移動軌跡５６に対して端部側領域７２と反対側に位置する領域を反対側領域７３とする。

【0049】

本実施形態では、被加工物３０Ａのうち端部側領域５２の幅方向Ｗｈの寸法は、反対側領域５３の幅方向Ｗｈの寸法に比べて、小さい。このため、被加工物３０Ａのうち端部側領域５２は、反対側領域５３に比べて、金属材料（すなわち、余肉）が少ない。
これにより、端部側領域５２は、反対側領域５３に比べて、放熱性が低くなる。これに伴い、端部側領域５２は、反対側領域５３に比べて、最高温度が高くなる。したがって、端部側領域５２は、反対側領域５３に比べて、変形抵抗が小さくなる。

【0050】

さらに、被加工物３０Ｂのうち端部側領域７２の幅方向Ｗｈの寸法は、反対側領域７３の幅方向Ｗｈの寸法に比べて、小さい。このため、被加工物３０Ｂのうち端部側領域７２は、反対側領域７３に比べて、金属材料が少ない。
これにより、端部側領域７２は、反対側領域７３に比べて、放熱性が低くなる。これに伴い、端部側領域７２は、反対側領域７３に比べて、最高温度が高くなる。したがって、端部側領域７２は、反対側領域７３に比べて、変形抵抗が小さくなる。

【0051】

ここで、後述する冷却用気体によって被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却しない場合には、上述の如くツール１４およびプローブ１５が金属材料を攪拌することに伴って、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出される。攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ｂのうち端部４２ａ側に押し出される。

【0052】

このため、攪拌領域５０には、外部に開口する溝（すなわち、クラック）６１や内部に形成される空孔６１ａが設けられる。さらに、被加工物３０Ａのうち攪拌領域５０に対して端部４０ａ側は、攪拌領域５０から押し出された金属材料が起因して変形する。このことにより、図７、図８に示すように、被加工物３０Ａのうち攪拌領域５０に対して端部４０ａ側には、変形部６０が形成される。

【0053】

これに加えて、被加工物３０Ｂのうち攪拌領域５０に対して端部４２ａ側は、攪拌領域５０から押し出された金属材料が起因して変形する。このことにより、図７に示すように、被加工物３０Ｂのうち攪拌領域５０に対して端部４２ａ側には、変形部６０ａが形成される。

【0054】

そこで、本実施形態では、冷却器２０のノズル２４をツール１４に対して被加工物３０Ａの端部４０ａ側で、かつ被加工物３０Ａに対して厚み方向Ｈａ一方側（すなわち、天地方向上側）に配置する。このとき、冷却器２０のノズル２４を被加工物３０Ａの端部側領域５２に向けて配置する。

【0055】

ここで、上述の如く、冷却器２０のホース２５ｂが攪拌接合用工具１のホースホルダ１１ｂによって支持されている。これに加えて、送り機構によって攪拌接合用工具１を端部４０ａに沿って移動方向Ｙｃに移動させる際に、ノズル２４が攪拌接合用工具１に追従して端部４０ａに沿って移動する。すなわち、ツール１４およびプローブ１５とノズル２４とが平行に移動される。

【0056】

このため、攪拌接合用工具１によって被加工物３０Ａ、３０Ｂに攪拌領域５０が形成される際に、被加工物３０Ａの端部側領域５２のうちツール１４に対して端部４０ａ側には、ノズル２４から冷却用気体が吹き出される。

【0057】

このとき、被加工物３０Ａの端部側領域５２のうち、ノズル２４からの冷却用気体が吹き付けられる領域は冷却用気体によって冷却されて冷却領域３１が生成される。

【0058】

ここで、上述の如く、ノズル２４が攪拌接合用工具１に追従して端部４０ａに沿って移動する。このため、端部側領域５２には、冷却領域３１が攪拌領域５０に沿って形成される。

【0059】

このとき、冷却領域３１は、冷却用気体によって冷却される前の状態に比べて、変形抵抗が大きくなる。さらに、冷却領域３１は、攪拌領域５０の一部を冷却して、冷却用気体によって冷却される前の状態に比べて、攪拌領域５０を小さくすることができる。

【0060】

このとき、被加工物３０Ｂのうち冷却領域３１に接触する接触領域３２は、冷却領域３１によって冷却される。このため、被加工物３０Ｂの接触領域３２は、冷却領域３１によって冷却される前の状態に比べて、変形抵抗が大きくなる。

【0061】

このようにノズル２４からの冷却用気体によって被加工物３０Ａ、３０Ｂが冷却される。このことにより、攪拌領域５０が小さくなり、被加工物３０Ａの端部側領域５２の冷却領域３１の変形抵抗と被加工物３０Ｂの端部側領域７２の接触領域３２の変形抵抗とがそれぞれ大きくなる。

【0062】

このため、攪拌接合用工具１のツール１４、プローブ１５が金属材料を攪拌しても、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出されることが抑えられる。これに加えて、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ｂのうち端部４２ａ側に押し出されることが抑えられる。よって、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち端部４０ａ、４２ａ側に変形部６０、６０ａが発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0063】

以上説明した本実施形態によれば、攪拌接合物体の製造方法は、回転可能に構成されているプローブ１５を備える攪拌接合用工具１を準備する準備工程を備える。

【0064】

攪拌接合物体の製造方法は、金属材料によって板状に形成されている被加工物３０Ａ、３０Ｂを厚み方向Ｈａに重ね合わせた状態に配置する配置工程を備える。

【0065】

攪拌接合物体の製造方法は、プローブ１５を回転させながら被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けて摩擦熱を発生させる攪拌接合工程を備える。攪拌接合工程では、摩擦熱により軟化した被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌してこの攪拌した攪拌領域５０を冷却させることにより被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合する。

【0066】

攪拌接合工程は、攪拌領域５０から押し出される金属材料に起因して被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑制するための冷却用気体を冷却器２０から被加工物３０Ａに向けて吹き出す工程である。

【0067】

具体的には、攪拌接合工程は、被加工物３０Ａの端部側領域５２のうち、プローブ１５に対して端部４０ａ側に冷却器２０のノズル２４から冷却用気体を吹き出す。このため、被加工物３０Ａの端部側領域５２のうち、プローブ１５に対して端部４０ａ側の領域は、冷却器２０のノズル２４から冷却用気体が吹き付けられて冷却されて冷却領域３１が生成される。これに伴い、被加工物３０Ｂのうち冷却領域３１に接触する接触領域３２を冷却することができる。

【0068】

これにより、冷却領域３１、接触領域３２は、冷却器２０のノズル２４からの冷却用気体を吹き出される前の状態に比べて、それぞれの変形抵抗を大きくなる。このため、攪拌接合用工具１のツール１４、プローブ１５が被加工物３０Ａ、３０Ｂの金属材料を攪拌しても、攪拌領域５０から金属材料が攪拌領域５０から被加工物３０Ａ、３０Ｂの端部４０ａ、４２ａ側に押し出されることが抑えられる。

【0069】

よって、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち攪拌領域５０に対して端部４０ａ、４２ａ側に変形部６０、６０ａが発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0070】

以上により、被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却することにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法を提供することができる。
このように構成される実施形態では、次の（１）（２）の作用効果を得ることができる。

【0071】

（１）攪拌接合用工具１は、回転可能に構成されて、回転させながら、被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けて摩擦熱を発生させてこの発生される摩擦熱により被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌するプローブ１５を有する回転工具１０を備える。

【0072】

攪拌接合用工具１は、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち少なくとも一方の被加工物３０Ａを冷却する冷却用気体を被加工物３０Ａに向けて送り出す冷却器２０を備える。このため、攪拌領域５０から押し出される金属材料に起因して被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑制することができる。

【0073】

以上により、上述の攪拌接合物体の製造方法に用いるのに適した攪拌接合用工具を提供することができる。
（２）回転工具１０は、プローブ１５を回転させる電動モータ１１と、電動モータ１１を保持するホルダ１２とを備える。

【0074】

冷却器２０は、冷却用気体を貯えるタンク２１と、タンク２１から流れ出る冷却用気体を被加工物１０Ａに向けて送り出すノズル２４と、タンク２１から流れ出る冷却用流体をノズル２４に導くためのホース２５ａ、２５ｂとを備える。

【0075】

ホルダ１２は、電動モータ１１にホース２５ｂを保持させるホースホルダ１１ｂを備える。以上により、ノズル２４およびホース２５ｂを移動させる専用の送り機構を設けることなく、回転工具１０の電動モータ１１に追従してホースホルダ１１ｂ、ノズル２４を追従して移動させることができる。

【0076】

このため、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち摩擦熱より金属材料が軟化して攪拌された攪拌領域５０に沿って冷却領域３１が生成される。したがって、回転工具１０の移動方向Ｙｃに亘って変形部６０が形成されることを抑えることができる。

【0077】

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂを重ね合わされた状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合した例について説明した。しかし、本第２実施形態では、被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わさせた状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合した例について説明する。

【0078】

次に、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法について図１、図２、図９～図１４を参照して説明する。図９は、攪拌接合物体の製造方法を示すフローチャートである。図９において、図３と同一ステップは、同一工程を示し、その説明を省略する。

【0079】

図１０、図１３は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す側面図であり、回転工具１０のうちツール１４、プローブ１５以外の図示を省略している。図１１、図１４は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す上面図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。図１２は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す斜視図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。

【0080】

まず、第１工程であるステップＳ１００において、図１、図２に示す攪拌接合用工具１を準備する。

【0081】

次に、第２工程であるステップＳ１１０Ａにおいて、図１０に示すように、図示しないテーブル上において、被加工物３０Ａ、３０Ｂを配置して被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わされた状態にする。被加工物３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、金属材料によって板状に形成されている。本実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの厚み方向Ｈａは、天地方向に一致している。

【0082】

次に、第３工程であるステップＳ１２０Ａにおいて、攪拌接合用工具１によって攪拌接合によって被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを接合して攪拌接合物体を製造する。

【0083】

本実施形態では、端部４０ａは、被加工物３０Ａのうち幅方向Ｗｈの一方側に形成されている。端部４１ａは、被加工物３０Ａのうち幅方向Ｗｈの他方側に形成されている。
端部４０ａは、幅方向Ｗｈに交差する方向に延びるように形成されている。端部４１ａは、端部４０ａに沿って延びるように形成されている。

【0084】

被加工物３０Ａの幅方向Ｗｈの寸法Ｗａは、被加工物３０Ｂの幅方向Ｗｈの寸法Ｗｂに比べて小さくなっている。被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに比べて金属材料が小さくなっている。

【0085】

このとき、被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとに対して厚み方向Ｈａの一方側（すなわち、天地方向上側）に攪拌接合用工具１を配置する。

【0086】

これに伴い、電動モータ１１によってツール１４およびプローブ１５を矢印Ｙａの如く回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに対して厚み方向Ｈａの他方側に押し付ける。

【0087】

このため、被加工物３０Ａ、３０Ｂおよびプローブ１５の間の摩擦熱より被加工物３０Ａ、３０Ｂが軟化してプローブ１５が被加工物３０Ａ、３０Ｂに挿入される。さらに、プローブ１５と被加工物３０Ａ、３０Ｂとの間に摩擦熱が発生する。

【0088】

このことにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂおよびプローブ１５の間の摩擦熱より被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとが軟化して攪拌される。

【0089】

このように、攪拌接合用工具１のツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けた状態で、図１１の移動方向Ｙｃに、攪拌接合用工具１を端部４１ａ、４０ｂに沿って移動させる。移動方向Ｙｃは、幅方向Ｗｈに直交する方向である。

【0090】

これに伴い、被加工物３０Ａ、３０Ｂには、摩擦熱より金属材料が軟化して攪拌された攪拌領域５０が移動方向Ｙｃに亘って形成される。その後、攪拌領域５０が放熱されて冷却されることにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合する接合領域５１が移動方向Ｙｃに亘って形成される。

【0091】

ここで、被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに比べて、金属材料（すなわち、肉部）が少ない。このため、被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに比べて、放熱性が低くなる。これに伴い、被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに比べて、最高温度が高くなる。このため、被加工物３０Ａは、被加工物３０Ｂに比べて、変形抵抗が小さくなる。

【0092】

ここで、後述する冷却用気体によって被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却しない場合には、上述の如くツール１４およびプローブ１５が金属材料を攪拌することに伴って、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａに押し出される。

【0093】

このため、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じる。これに加えて、被加工物３０Ａは、攪拌領域５０から押し出された金属材料が起因して変形する。このことにより、被加工物３０Ａには、図１３、図１４に示すように、変形部６０が形成される。

【0094】

そこで、本実施形態では、冷却器２０のノズル２４を被加工物３０Ａに対して厚み方向Ｈａ一方側（すなわち、上側）で、かつツール１４に対して被加工物３０Ａの端部４０ａ側に配置する。このとき、冷却器２０のノズル２４を被加工物３０Ａに向けて配置する。

【0095】

ここで、冷却器２０のホース２５ｂが、上述の如く、攪拌接合用工具１のホースホルダ１１ｂによって支持されている。これに加えて、攪拌接合用工具１を、上述の如く、端部４１ａ、４０ｂに沿って移動させる際に、ノズル２４を攪拌接合用工具１に追従して端部４０ａに沿って移動する。

【0096】

このため、攪拌接合用工具１によって被加工物３０Ａ、３０Ｂに攪拌領域５０が形成される際に、被加工物３０Ａのうちツール１４に対して端部４０ａ側にノズル２４からの冷却用気体が吹き出される。

【0097】

このため、被加工物３０Ａのうちノズル２４からの冷却用気体が吹き付けられる領域が冷却されて冷却領域３１ａが生成される。冷却領域３１ａは、攪拌領域５０に沿って移動方向Ｙｃに亘って形成される。冷却領域３１ａは、ノズル２４から冷却用気体が吹き付けられる前の状態に比べて、変形抵抗が大きくなる。

【0098】

【0099】

攪拌接合物体の製造方法は、金属材料によって板状に形成されている被加工物３０Ａの端部４１ａと金属材料によって板状に形成されている被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わせた状態に配置する配置工程を備える。

【0100】

攪拌接合物体の製造方法は、プローブ１５を回転させながら被加工物３０Ａ、３０Ｂの端部４１ａ、４０ｂに厚み方向Ｈａ一方から押し付けて摩擦熱を発生させて摩擦熱により被加工物３０Ａ、３０Ｂの端部４１ａ、４０ｂを攪拌接合する攪拌接合工程を備える。

【0101】

攪拌接合工程は、摩擦熱により軟化した被加工物３０Ａ、３０Ｂをプローブ１５により攪拌して攪拌領域５０から金属材料から押し出されることに起因して被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑制する。

【0102】

具体的には、攪拌接合工程は、冷却用気体を冷却器２０のノズル２４から被加工物３０Ａのうち、ツール１４に対して端部４０ａ側の領域に冷却用気体を吹き出して冷却させる。このことにより、被加工物３０Ａのうち、ツール１４に対して端部４０ａ側に攪拌領域５０に沿って冷却領域３１ａを生成することができる。

【0103】

このため、冷却領域３１ａの変形抵抗を冷却器２０のノズル２４からの冷却用気体が吹き付けられる前の状態に比べて、大きくすることができる。以上により、攪拌接合用工具１のツール１４、プローブ１５が被加工物３０Ａ、３０Ｂを構成する金属材料を攪拌しても、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａの端部４０ａに押し出されることが抑えられる。よって、被加工物３０Ａに変形部６０が発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0104】

以上により、被加工物３０Ａを冷却することにより、被加工物３０Ａが変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法、およびこれに用いるのに適した攪拌接合用工具を提供することができる。

【0105】

本実施形態では、ホルダ１２は、電動モータ１１にホース２５ｂを保持させるホースホルダ１１ｂを備える。このため、ノズル２４およびホース２５ｂを移動させる専用の送り機構を設けることなく、回転工具１０の電動モータ１１に追従してホースホルダ１１ｂ、ノズル２４を追従して移動させることができる。
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、被加工物３０Ａの端部４０ａ側を冷却用気体によって冷却して変形抵抗を大きくすることにより、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出されることを抑える例について説明した。

【0106】

しかし、被加工物３０Ａの端部４０ａ側を荷重アーム１００のローラ１４０で押し付けることにより、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出されることを抑える例について図１５～図１８を参照して説明する。

【0107】

まず、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法で用いられる攪拌接合用工具１について図１５を参照して説明する。

【0108】

本実施形態の攪拌接合用工具１は、図１５を示すように、回転工具１０と、荷重アーム１００とを備える。本実施形態の回転工具１０と上記第１実施形態の回転工具１０とは同じである。荷重アーム１００は、抑制部材として、上記第１実施形態の冷却器２０に代えて設けられたものである。

【0109】

荷重アーム１００は、押し付け部として、アーム部１１０、コイルスプリング１２０、ローラ支持部１３０、およびローラ１４０を備える。

【0110】

アーム部１１０は、軸線方向Ｓｄに延びる柱状に形成されている。アーム部１１０のうち軸線方向Ｓｄの一方側が攪拌接合用工具１のホルダ１２に対してボルト１１２による締結によって支持されている。ローラ支持部１３０は、アーム部１１０のうち軸線方向Ｓｄの他方側においてボルト１３１、１３２によって支持されている。

【0111】

本実施形態のローラ支持部１３０は、アーム部１１０に対してボルト１３１の軸線方向に変位が自在になる支持されている。軸線方向は、軸線Ｓｚが延びる方向である。軸線Ｓｚは、図１５の紙面垂直方向に延びる仮想線である。

【0112】

ローラ１４０は、軸線Ｓｂを中心とする円柱状に形成されている。ローラ１４０は、軸線Ｓｂを中心として回転自在になるようにローラ支持部１３０によって支持されている。本実施形態では、後述するように、ローラ１４０は、その外周面が被加工物３０Ａ、３０Ｂを押し付けられる。

【0113】

コイルスプリング１２０は、力発生部材として、アーム部１１０の中空部１１１内に配置されているバネである。コイルスプリング１２０のうちの軸線方向Ｓｄの一端側がローラ支持部１３０に固定されている。

【0114】

コイルスプリング１２０のうち軸線方向Ｓｄの他端側が調整ボルト１２１によって支持されている。調整ボルト１２１は、コイルスプリング１２０に対して軸線方向Ｓｄの他端側に配置されている。

【0115】

このことより、コイルスプリング１２０は、調整ボルト１２１によって軸線方向Ｓｄの一方側に押し付けられて弾性変形した状態で、ローラ支持部１３０、ローラ１４０に弾性力を与えることになる。

【0116】

調整ボルト１２１は、その軸線がコイルスプリング１２０の軸線に一致するように配置されている。調整ボルト１２１は、アーム部１１０に螺合された状態でアーム部１１０に支持されている。

【0117】

調整ボルト１２１は、その軸線を中心として回転されることにより、アーム部１１０に対して軸線方向Ｓｄの変位可能になるように構成されている。本実施形態では、調整ボルト１３１の軸線方向Ｓｄの位置によって、調整ボルト１３１がコイルスプリング１２０に押し付ける力を変化させることができる。

【0118】

したがって、調整ボルト１３１の締め付け量によって調整ボルト１３１の軸線方向Ｓｄの位置が変位して、コイルスプリング１２０がローラ支持部１３０、ローラ１４０に与える弾性力を調整することができる。

【0119】

次に、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法について図１６、図１７、図１８を参照して説明する。

【0120】

図１６は、攪拌接合物体の製造方法を示すフローチャートである。図１７は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す側面図であり、回転工具１０のうちツール１４、プローブ１５以外の図示を省略している。図１７において、荷重アーム１００のうちローラ支持部１３０、ローラ１４０以外の図示を省略している。

【0121】

図１８は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す上面図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。図１８において、荷重アーム１００のうちローラ１４０以外の図示を省略している。

【0122】

図１６のうちステップＳ１００は、図３のうちステップＳ１００と同一ステップであり、図１６のうちステップＳ１１０は、図３のうちステップＳ１１０と同一ステップである。

【0123】

まず、第１工程であるステップＳ１００において、上記第１実施形態と同様に、図１、図２に示す攪拌接合用工具１を準備する。

【0124】

次に、第２工程であるステップＳ１１０において、上記第１実施形態と同様に、図１７に示すように、図示しないテーブル上に、被加工物３０Ａを被加工物３０Ｂに対して厚み方向Ｈａ一方側に配置した状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを厚み方向Ｈａに重ね合わせる。このとき、被加工物３０Ａの端部４０ａと被加工物３０Ｂの端部４２ａとが重なるように被加工物３０Ａ、３０Ｂを配置する。

【0125】

次に、第３工程であるステップＳ１２０Ｂにおいて、攪拌接合用工具１によって攪拌接合によって被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合して攪拌接合物体を製造する。

【0126】

具体的には、被加工物３０Ａのうち幅方向Ｗｈの一方側の端部４０ａと攪拌接合用工具１との間の距離Ｌａの方が幅方向Ｗｈの他方側の端部４１ａと攪拌接合用工具１との間の距離Ｌｂに比べて小さくなる位置に攪拌接合用工具１を配置する。

【0127】

【0128】

【0129】

このように、攪拌接合用工具１のツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けた状態で、攪拌接合用工具１を端部４０ａに沿って図１８の移動方向Ｙｃに移動させる。本実施形態の移動方向Ｙｃは、幅方向Ｗｈに直交する方向である。

【0130】

【0131】

ここで、以下、説明の便宜上、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち、予め想定されるプローブ１５の移動軌跡を想定移動軌跡５６とする。

【0132】

【0133】

【0134】

【0135】

【0136】

ここで、後述する荷重アーム１００によって被加工物３０Ａを押し付けない場合には、上述の如くツール１４およびプローブ１５が金属材料を攪拌することに伴って、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出される。攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ｂのうち端部４２ａ側に押し出される。

【0137】

【0138】

【0139】

そこで、本実施形態では、荷重アーム１００のローラ１４０を、被加工物３０Ａにおいてツール１４に対して端部４０ａ側のうち厚み方向Ｈａ一方側（すなわち、天地方向上側の角部）に配置する。

【0140】

このとき、ローラ１４０がアーム部１１０によって支持された状態でコイルスプリング１２０の弾性力を端部４２ａ側からローラ１４０を介して被加工物３０Ａを攪拌領域５０側に与える。このことにより、ローラ１４０が被加工物３０Ａをその端部４２ａ側から攪拌領域５０側に押し付けることになる。

【0141】

ここで、上述の如く、荷重アーム１００が攪拌接合用工具１のホルダ１２によって支持されている。これに加えて、送り機構によって攪拌接合用工具１を端部４０ａに沿って移動方向Ｙｃに移動させる際に、ローラ１４０が攪拌接合用工具１に追従して回転しながら端部４０ａに沿って移動する。すなわち、ツール１４およびプローブ１５とローラ１４０とが平行に移動される。

【0142】

このため、攪拌接合用工具１によって被加工物３０Ａ、３０Ｂに攪拌領域５０が形成される際に、被加工物３０Ａの端部側領域５２のうちツール１４に対して端部４０ａ側は、ローラ１４０によって押し付けられる。

【0143】

したがって、攪拌接合用工具１のツール１４、プローブ１５が金属材料を攪拌しても、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ａのうち端部４０ａ側に押し出されることが抑えられる。

【0144】

これに加えて、攪拌領域５０からの金属材料が被加工物３０Ｂのうち端部４２ａ側に押し出されることが抑えられる。

【0145】

よって、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち端部４０ａ、４２ａ側に変形部６０、６０ａが発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0146】

【0147】

攪拌接合物体の製造方法は、被加工物３０Ａを被加工物３０Ｂに対して厚み方向Ｈａの一方側に配置した状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを厚み方向に重ね合わせる配置工程を備える。

【0148】

【0149】

本実施形態の攪拌接合工程では、荷重アーム１００がローラ１４０によって被加工物３０Ａのうちプローブ１５に対して端部４０ａ側を攪拌領域５０に向けて押し付ける。このため、プローブ１５による攪拌に伴って攪拌領域５０を構成する金属材料が攪拌領域５０から押し出されることを抑制することができる。

【0150】

さらに、本実施形態では、荷重アーム１００がローラ１４０によって被加工物３０Ａの端部４０ａ側を被加工物３０Ｂに向けて押し付ける。よって、被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち攪拌領域５０に対して端部４０ａ、４２ａ側に変形部６０、６０ａが発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0151】

以上により、被加工物３０Ａ、３０Ｂを荷重アーム１００がローラ１４０によって押し付けることにより、被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法を提供することができる。

【0152】

（３）攪拌接合用工具１は、上記第１、第２実施形態で説明したプローブ１５を有する回転工具１０以外に、荷重アーム１００を備える。荷重アーム１００は、ローラ１４０によって、プローブ１５が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌した攪拌領域５０から金属材料が押し出されることを抑制するために被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち少なくとも一方の被加工物を押し付ける。

【0153】

以上により、上述の攪拌接合物体の製造方法に用いるのに適した攪拌接合用工具を提供することができる。

【0154】

（４）荷重アーム１００は、そのアーム部１１０が攪拌接合用工具１のホルダ１２によって支持されている。これに加えて、送り機構によって攪拌接合用工具１を端部４０ａに沿って移動方向Ｙｃに移動させる際に、ローラ１４０が攪拌接合用工具１に追従して回転しながら端部４０ａに沿って移動する。すなわち、ローラ１４０とノズル２４とが平行に移動される。

【0155】

このため、攪拌接合用工具１によって被加工物３０Ａ、３０Ｂに攪拌領域５０が形成される際に、ローラ１４０が被加工物３０Ａの端部４０ａを攪拌領域５０に沿って押し付けることができる。このため、被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを攪拌領域５０に沿って抑制することができる。

【0156】

（５）調整ボルト１２１は、その軸線を中心として回転されることにより、アーム部１１０に対して軸線方向Ｓｄの変位可能になるように構成されている。このため、調整ボルト１３１の軸線方向Ｓｄの位置によって、調整ボルト１３１がコイルスプリング１２０に押し付ける力を変化させることができる。

【0157】

したがって、調整ボルト１３１の軸線方向Ｓｄの位置によって、コイルスプリング１２０がローラ支持部１３０、ローラ１４０を介して被加工物３０Ａ、３０Ｂを押しつける弾性力を調整することができる。
（第４実施形態）
上記第３実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂを重ね合わされた状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合した例について説明した。しかし、本第４実施形態では、被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わさせた状態で被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合した例について説明する。

【0158】

次に、本実施形態の攪拌接合物体の製造方法について図１５、図１９～図２１を参照して説明する。図１９は、攪拌接合物体の製造方法を示すフローチャートである。図１９において、図９と同一ステップは、同一工程を示し、その説明を省略する。

【0159】

図２０は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す側面図であり、回転工具１０のうちツール１４、プローブ１５以外の図示を省略している。図２０において、荷重アーム１００のうちローラ支持部１３０、ローラ１４０以外の図示を省略している。

【0160】

図２１は、回転工具１０が被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する工程を示す上面図であり、回転工具１０のうちツール１４以外の図示を省略している。図２１において、荷重アーム１００のうちローラ１４０以外の図示を省略している。

【0161】

まず、第１工程であるステップＳ１００において、図１５に示す攪拌接合用工具１を準備する。

【0162】

次に、第２工程であるステップＳ１１０Ａにおいて、図２０に示すように、図示しないテーブル上において、被加工物３０Ａ、３０Ｂを配置して被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わされた状態にする。被加工物３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、金属材料によって板状に形成されている。本実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの厚み方向Ｈａは、天地方向に一致している。

【0163】

次に、第３工程であるステップＳ１２５Ａにおいて、攪拌接合用工具１によって攪拌接合によって被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを接合して攪拌接合物体を製造する。

【0164】

【0165】

【0166】

【0167】

【0168】

【0169】

【0170】

このように、攪拌接合用工具１のツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂに押し付けた状態で、図２１の移動方向Ｙｃに、攪拌接合用工具１を端部４１ａ、４０ｂに沿って移動させる。移動方向Ｙｃは、幅方向Ｗｈに直交する方向である。

【0171】

【0172】

【0173】

ここで、後述する荷重アーム１００のローラ１４０により被加工物３０Ａを押し付けない場合には、上述の如くツール１４およびプローブ１５が金属材料を攪拌することに伴って、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａに押し出される。

【0174】

【0175】

そこで、本実施形態では、荷重アーム１００のローラ１４０を被加工物３０Ａにおいてツール１４に対して端部４０ａ側のうち厚み方向Ｈａ一方側（すなわち、天地方向上側の角部）に配置する。

【0176】

このとき、ローラ１４０がアーム部１１０によって支持された状態でコイルスプリング１２０の弾性力をローラ１４０を介して端部４２ａ側から被加工物３０Ａを攪拌領域５０側に与える。このことにより、ローラ１４０が被加工物３０Ａをその端部４２ａ側から攪拌領域５０側に押し付けることになる。

【0177】

【0178】

【0179】

【0180】

【0181】

攪拌接合物体の製造方法は、被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとを突き合わさるように被加工物３０Ａ、３０Ｂを配置する配置工程を備える。

【0182】

攪拌接合物体の製造方法では、プローブ１５を回転させながら被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとに対して、被加工物３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの厚み方向Ｈａの一方側から押し付けて摩擦熱を発生させる。

【0183】

攪拌接合物体の製造方法では、摩擦熱により軟化した被加工物３０Ａの端部４１ａと被加工物３０Ｂの端部４０ｂとをプローブ１５により攪拌してこの攪拌した攪拌領域５０を冷却して被加工物３０Ａ、３０Ｂを接合させる。

【0184】

攪拌接合物体の製造方法では、荷重アーム１００のローラ１４０が被加工物３０Ａの端部４０ａを攪拌領域５０側に押し付ける。これにより、プローブ１５による攪拌に伴って攪拌領域５０から金属材料が押し出されることを抑制することができる。

【0185】

よって、被加工物３０Ａのうち攪拌領域５０に対して端部４０ａ側に変形部６０が発生することが抑えられる。また、攪拌領域５０には、溝６１や空孔６１ａが生じることも抑えられる。

【0186】

以上により、被加工物３０Ａを荷重アーム１００がローラ１４０によって押し付けることにより、被加工物３０Ａが変形することを抑えるようにした攪拌接合物体の製造方法を提供することができる。

【0187】

（他の実施形態）
（１）上記第１、第２、第３、第４実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂとして、金属材料によって板状に形成されている部材を用いた例について説明した。しかし、これに限らず、被加工物３０Ａ、３０Ｂとして、金属材料によって板状以外の形状に形成されている部材を用いてもよい。例えば、特許文献１と同様に、第１被加工物に対して立設するように配置される形状の部材を第２被加工物としてもよい。

【0188】

（２）上記第１、第２実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂといった２つの被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、冷却用気体を被加工物３０Ａに吹き出した例について説明した。しかし、これに代えて、３つ以上の被加工物を攪拌接合する際に、３つ以上の被加工物のうちいずれかの被加工物に冷却用気体を吹き出していずれかの被加工物が変形することを抑えるようにしてもよい。

【0189】

さらに、上記第３、第４実施形態において３つ以上の被加工物を攪拌接合する際に、３つ以上の被加工物のうちいずれかの被加工物に荷重アーム１００がローラ１４０によって押し付けることにより上記いずれかの被加工物が変形することを抑えるようにしてもよい。

【0190】

（３）上記第１、第２実施形態では、冷却器２０のノズル２４から冷却用気体を被加工物３０Ａのうちツール１４に対して外周側（すなわち、端部４０ａ側）に吹き出した例について説明した。

【0191】

しかし、図２０、図２１に示す如く、冷却器２０のノズル２４から冷却用気体を被加工物３０Ａのうちツール１４に対して内周側に吹き出してもよい。

【0192】

図２０は、被加工物３０Ａ、３０Ｂを上側から視た上面図であり、図２１は、被加工物３０Ａ、３０Ｂを下側から視た下面図である。

【0193】

具体的には、被加工物３０Ａ、３０Ｂは、上記第１実施形態と同様に、厚み方向に重ね合わされている。被加工物３０Ｂは、被加工物３０Ａに対して厚み方向の他方側（すなわち、天地方向下側）に配置されている。被加工物３０Ａ、３０Ｂは、それぞれ、面方向中央側にて厚み方向に貫通する穴部７０、７１が形成されている。

【0194】

この場合、電動モータ１１によってツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち穴部７０、７１に対して外周側の領域に押し付ける。

【0195】

これに伴い、攪拌接合用工具１のツール１４およびプローブ１５を回転させながら、ツール１４およびプローブ１５を被加工物３０Ａに押し付けた状態で、図２０の矢印Ｙｅの如く、攪拌接合用工具１を被加工物３０Ｂのうち内周側端部４３ａに沿って移動させる。

【0196】

これに伴い、被加工物３０Ａ、３０Ｂおよびプローブ１５の間の摩擦熱より被加工物３０Ａ、３０Ｂが軟化して攪拌される。これに伴い、攪拌領域５５が形成される。この攪拌領域５０が放熱されて被加工物３０Ａ、３０Ｂが接合される接合領域５１が形成される。

【0197】

ここで、被加工物３０Ａの外周側端部４３ｂおよび攪拌接合用工具１の間の距離に比べて、被加工物３０Ａの内周側端部４３ａおよび攪拌接合用工具１の間の距離の方が小さくなる位置に攪拌接合用工具１のプローブ１５を配置する。

【0198】

このとき、被加工物３０Ａのうち想定移動軌跡５６に対して内周側端部４３ａ側に位置する内周側領域８０は、被加工物３０Ａのうち想定移動軌跡５６に対して外周側に位置する外周側領域８１に比べて、金属材料が少なくなる。このため、内周側領域８０は、外周側領域８１に比べて、放熱性が低くなる。これに伴い、内周側領域８０は、外周側領域８１に比べて、最高温度が高くなる。このため、内周側領域８０は、外周側領域８１に比べて、変形抵抗が小さくなる。

【0199】

ここで、冷却用気体によって被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却しない場合には、上述の如く、ツール１４およびプローブ１５が金属材料を攪拌することに伴って、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａの内周側端部４３ａ側に押し出される。

【0200】

このため、被加工物３０Ａのうち内周側領域８０は、攪拌領域５０から押し出された金属材料が起因して変形する。このことにより、被加工物３０Ａのうち内周側領域８０には、図示しない変形部が発生する。さらに、攪拌領域５５には、図示しない欠損（すなわち、クラック）が生じる。

【0201】

そこで、上記第１実施形態と同様に、被加工物３０Ａの内周側領域８０のうちツール１４に対して内周側端部４３ａ側に冷却器２０のノズル２４から冷却用気体が吹き付けられ冷却されて図示しない冷却領域が生成される。

【0202】

このとき、上記冷却領域は、ノズル２４から冷却用気体が吹き付けられる前の状態に比べて、変形抵抗が大きくなる。このため、上記第１実施形態と実質的に同様に、被加工物３０Ｂのうち上記冷却領域に接触する接触領域は、上記冷却領域によって冷却されるため、被加工物３０Ｂの上記接触領域の変形抵抗が大きくなる。

【0203】

以上により、攪拌接合用工具１のツール１４、プローブ１５が金属材料を攪拌しても、攪拌領域５０から金属材料が被加工物３０Ａ、３０Ｂの内周側領域に押し出されることが抑えられる。よって、被加工物３０Ａ、３０Ｂに変形部６０が発生することが抑えられる。また、攪拌領域には、欠損が生じることも抑えられる。

【0204】

（４）上記第１、第２実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、回転工具１０、冷却器２０のノズル２４のそれぞれの位置を送り機構によって制御した例について説明した。

【0205】

しかし、これに限らず、被加工物３０Ａ、３０Ｂを搭載する送り台を採用して、被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、送り台によって被加工物３０Ａ、３０Ｂの位置を制御してもよい。

【0206】

或いは、被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、回転工具１０および冷却器２０のノズル２４のそれぞれの位置を送り機構によって制御しつつ、被加工物３０Ａ、３０Ｂのそれぞれの位置を送り台によって制御してもよい。

【0207】

また、回転工具１０、冷却器２０のノズル２４のそれぞれの位置の制御するために送り機構に代わるロボットアーム等を用いてもよい。

【0208】

（５）上記第１、第２実施形態では、被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、
被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却するための冷却用流体として冷却用気体を用いた例について説明した。

【0209】

しかし、これに代えて、被加工物３０Ａ、３０Ｂを攪拌接合する際に、被加工物３０Ａ、３０Ｂを冷却するための冷却用流体として冷却用液体を用いてもよい。

【0210】

すなわち、被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑制するために被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち少なくとも一方の被加工物を冷却するための冷却用流体として冷却用液体
を少なくとも一方の被加工物に送り出すことになる。

【0211】

（６）上記第１、第２実施形態では、ノズル２４がプローブ１５に追従して移動させるために、ホースホルダ１１ｂによって電動モータ１１にホース２５ｂを支持させる例について説明した。

【0212】

しかし、これに限らず、冷却器２０の位置を回転工具１０と独立して制御する送り機構を採用して、この送り機構を制御してノズル２４がプローブ１５に追従して移動させるようにもよい。

【0213】

（７）上記第１実施形態では、被加工物３０Ａの端部側領域５２にノズル２４から冷却用気体を吹き出すようにした例について説明した。これに限らず。被加工物３０Ａの端部側領域５２と反対側領域５３との両方にノズル２４から冷却用気体が吹き出すようにしてもよい。

【0214】

（８）上記第２実施形態では、被加工物３０Ａにノズル２４から冷却用気体を吹き出すようにした例について説明した。これに限らず。被加工物３０Ａ、３０Ｂの両方にノズル２４から冷却用気体が吹き出すようにしてもよい。

【0215】

（９）上記第１、第２、第３、第４実施形態では、プローブ１５は、回転軸１１ａの軸線Ｓａを中心とする円柱状に形成され、かつツール１４のうち軸線方向Ｙｇの一方側の端面から軸線方向Ｙｇの一方側に突起するように形成されている例について説明した。しかし、これに代えて、プローブ１５を（ａ）（ｂ）のようにしてもよい。

【0216】

（ａ）プローブ１５は、回転軸１１ａの軸線Ｓａを中心とする角柱状に形成され、ツール１４のうち軸線方向Ｙｇの一方側の端面から軸線方向Ｙｇの一方側に突起するように形成されている。

【0217】

（ｂ）プローブ１５としては、軸線方向Ｙｇの他方側から軸線方向Ｙｇの一方側に向けて断面積が小さくなる円錐形状に形成されてもよい。この場合、ツール１４自体を廃止してもよい。

【0218】

（１０）上記第３実施形態では、荷重アーム１００のローラ１４０により被加工物３０Ａ、３０Ｂのうち被加工物３０Ａを押し付ける例について説明した。しかし、これに代えて、荷重アーム１００のローラ１４０により被加工物３０Ａ、３０Ｂの両方を押し付けるようにしてもよい。

【0219】

（１１）上記第３、第４実施形態では、荷重アーム１００が攪拌接合用工具１のホルダ１２によって支持されている例について説明した。しかし、荷重アーム１００と攪拌接合用工具１とを独立して配置してもよい。この場合、送り機構が荷重アーム１００と攪拌接合用工具１とをそれぞれ独立して位置制御するようにしてもよい。

【0220】

また、回転工具１０、荷重アーム１００のそれぞれの位置の制御するために送り機構に代わるロボットアーム等を用いてもよい。

【0221】

（１２）上記第１、第２実施形態では、冷却器２０から吹き出される冷却用流体を用いて被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑えるようにした例について説明した。上記第３、第４実施形態では、荷重アーム１００を用いて被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑えるようにした例について説明した。

【0222】

しかし、上記第１、第２実施形態および上記第３、第４実施形態において、冷却器２０から吹き出される冷却用流体と荷重アーム１００とを用いて被加工物３０Ａ、３０Ｂが変形することを抑えるようにしてもよい。

【0223】

上記第３実施形態において、ローラ支持部１３０、およびローラ１４０を介して被加工物３０Ａ、３０Ｂに力を与える力発生部材をコイルスプリング１２０とした例について説明した。上記第４実施形態において、ローラ支持部１３０、およびローラ１４０を介して被加工物３０Ａに力を与える力発生部材をコイルスプリング１２０とした例について説明した。

【0224】

しかし、これに限らず、コイルスプリング１２０以外の板バネ等の各種のバネを力発生部材として用いてもよい。また、圧縮気体をバネとするガスシリンダを力発生部材としてよい。

【0225】

（１３）なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

【符号の説明】

【0226】

１０回転工具
１１電動モータ
１４ツール
１５プローブ
２０冷却器
２４ノズル

【図1】