JP2002103061A - 摩擦攪拌接合装置及びその接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】本発明の目的は、回転する回転ツールを被接合
材に押込む際に発生する押込み力に対し、装置の変形等
を低減させ、回転ツールの押込み深さを適正に維持出来
る摩擦攪拌接合装置及びその接合方法を提供することに
ある。 【解決手段】本発明は、回転ツール１を被接合材に回転
させながら挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動に
よって接合する摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツ
ールと該回転ツールを回転させる駆動手段８とを設置す
る拘束部材７と、該拘束部材の前記回転ツールの対抗面
側に前記被接合材を載置させると共に前記回転ツールに
向けて昇降させる昇降テーブル９とを有することを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数素材の接合お
よび種々の素材表面を改質する摩擦攪拌接合装置および
接合方法に係り、特に素材が複雑な３次元形状をしてい
る場合に好適な装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】実質的に加工物の材質よりも硬い材質の
金属棒を被加工物の溶接部に挿入し、この金属棒を回転
させながら移動することによって、上記金属棒と上記加
工物との間で発生する摩擦熱により溶接する摩擦溶接方
法が、特許２７１２８３８号公報（ＷＯ９３／１０９３
５）に記載されている。この摩擦溶接方法は、金属棒と
加工物との摩擦熱により加工物を軟化させ、金属棒の回
転に伴う塑性流動現象を利用したものであり、加工物を
溶かして溶接するアーク溶接とは異なる原理に基づいて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らによれば、
特許２７１２８３８号公報に記載される摩擦溶接方法を
実行するためには、上記金属棒と被加工物表面との相対
位置関係が重要となる。塑性流動状態の金属が、溶接部
から、被加工物の表面に溢れ出ることを防止することが
要求される。すなわち、溶接部から金属が流出すること
によって溶接部に欠陥が発生する頻度が大きくなり、溶
接部の信頼性を低下させる原因となる。

【０００４】このため、この摩擦溶接方法の実行に際
し、回転する回転ツールを被加工物の表面から一定の深
さに挿入し、溶接中もこの深さを維持管理することが要
求される。

【０００５】ところが、一般には、被加工物の表面に凹
凸があれば、被加工物の送りに伴い被加工物表面の高さ
が変化する。また、溶接に伴い被加工物が加熱されるこ
とにより被加工物表面の高さが変化することもある。

【０００６】このような場合には、回転ツールと被加工
物との相対距離が変動し、回転ツールのショルダー部が
被加工物表面から挿入される挿入深さも変動してしま
う。

【０００７】また、被加工物の表面が平坦でなかった
り、２つの被加工物の高さが相異なる場合には、回転ツ
ールと被加工物表面との相対姿勢が変動することもあ
る。

【０００８】更に、この接合方法では、被接合材を塑性
変形させるのに十分な力で回転ツールを押し付ける必要
がある。

【０００９】上記のような理由から、接合面が３次元形
状をしている場合、回転ツールまたは被接合材を３次元
空間内で動かすと共に大きな力で回転ツールを押し付け
る必要がある。３次元空間内の任意の場所を溶接する設
備として、アーク溶接ロボット等が実用化されている。
しかし、溶接ロボットを摩擦攪拌接合に適用しようとし
た場合、アームの剛性が不充分なため、回転ツールの挿
入深さを適正な状態に維持することが不可能となる。摩
擦攪拌接合を溶接ロボットのような構成の設備で実現す
るには、回転ツールの押し付けに伴う荷重または変形を
補償または低減する構造とする必要がある。

【００１０】本発明の目的は、回転ツールと被接合材と
の相対位置関係を適正に維持出来、特に薄肉の接合に好
適な摩擦攪拌接合装置及びその接合方法を提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、実質的に被接
合材よりも硬い金属製の回転ツールを被接合材に回転さ
せながら挿入し、回転ツールを回転させた状態で移動す
ることにより、回転ツールと接合材との摩擦熱と塑性流
動現象によって接合する摩擦攪拌接合装置において、回
転ツールをその駆動手段と共にチャンバー状部材（拘束
部材）に取り付けられ、チャンバー状部材は自由自在に
稼動するロボット構造のアームに取り付けられ、チャン
バー状部材はアームを介して自由自在に移動可能な機能
とその支持構造を有することにある。即ち、上記目的は
接合過程における前記回転ツールの受ける反力をコンパ
クトに構成された前記チャンバー状部材で受けることで
解決される。前記チャンバー状部材はコンパクトにする
ことにより剛体となるので、変形を受けることが少な
く、接合線に対して回転ツールを正確に設定出来、特に
薄肉の接合において良好な接合が得られる。また、チャ
ンバー状部材は前記被接合材を挿入する入口と左右に開
口部を有し、チャンバー状部材内で長尺な物の接合が出
来るものである。

【００１２】回転ツールは被接合材に挿入するツール部
分とそのツール部分より直径が大きいショルダー部を有
し、このショルダー部によってツール部分で接合部より
外に出てくる被接合材を押し込むものである。

【００１３】回転ツールを被接合材に押し込む時の力
は、被接合材を塑性流動させるのに十分な大きさが必要
である。しかし、回転ツールを支持している部材の剛性
が小さいと、支持部材が変形してしまい、適正な押込み
量が維持できなくなる。チャンバー状部材に回転ツール
を取り付けることにより、発生する押し付け力はチャン
バー状部材に作用することになり、チャンバー状部材の
剛性が十分であれば、周辺部材の剛性と無関係に適正な
押込み量を実現できる。

【００１４】特に、ロボット構造のアームはピンにより
連結する構造となっており、アーム先端に作用する力に
より発生するトルクは、ピンに作用する。このため、ロ
ボット構造のアームは大きなトルクに対しての剛性が小
さいのが一般的である。チャンバー状部材を設けた場
合、回転ツールの押し付け力はチャンバー状部材の中で
釣り合っているため、押し付け力をアームで発生させる
必要がない。従って、剛性の小さなロボットのアームに
取り付けることが一層効果的となる。

【００１５】また、本発明は、回転ツールに対向した位
置に、回転ツールの回転軸方向に移動する部材を設ける
ことにある。被接合材に回転ツールを押し込むには、被
接合材と回転ツール間の相対距離が小さくなる必要があ
る。回転ツールに対向した位置に、回転ツールの回転軸
方向に移動する昇降テーブル状の部材を設けることによ
り、被接合材と回転ツール間の相対距離を変更すること
が可能になる。回転ツール自体を軸方向に移動可能な構
造にすることでも効果は同じであるが、昇降テーブル状
の部材を設けた場合の方が構造が簡単になる。

【００１６】また、本発明は、回転ツールに対向した位
置に、被接合材または被接合材支持部材と転動接触する
部材、ローラーを設けることにある。

【００１７】摩擦攪拌接合では、回転ツールと被接合材
が接合方向に相対的に移動する必要がある。すなわち、
被接合材が静止して回転ツールが接合線に沿って移動す
るか、あるいは、回転ツールが静止して被接合材が移動
する必要がある。どちらの場合においても、回転ツール
と被接合材以外の場所でしゅう動が生じると、被接合材
に傷が生じる場合があり、好ましくない。被接合材また
は被接合材支持部材と転動接触する部材を取り付けるこ
とで、摩耗や傷付きといった問題がなくなる。

【００１８】また、本発明は、被接合材の回転ツール挿
入面側から被接合材を押し付ける部材を設けることにあ
る。摩擦攪拌接合では被接合材に大きな力が作用するた
め、被接合材が動かないようにに強固に固定する必要が
ある。一般に被接合材の固定方法としては、被接合材を
乗せる支持台に固定治具を使用して固定する方法が採用
されている。この方法では、被接合材の大きさ、特に接
合方向の長さに応じて、複数箇所の固定が必要である。
しかし、必ずしも支持台に固定する必要はなく、被接合
材が固定されることが肝要である。本発明の構成によれ
ば、チャンバー状部材の部分で被接合材を固定できるの
で、固定個所の低減と工程の省略が可能になる。

【００１９】また、本発明は、被接合材をはさみ込むよ
うに回転ツールを対向して配置することにある。摩擦攪
拌接合で健全な接合部を得るためには、回転ツールを被
接合材の厚みにほぼ等しい深さまで押込む必要がある。
本発明者らは、接合時に発生する押込み反力は、回転ツ
ールの押込み深さの増加に伴って増加することを確認し
ている。被接合材をはさみ込むように回転ツールを配置
することで、回転ツールの押込み深さは約半分で十分と
なり、装置の負荷を低減でき、さらに、装置の小型化が
可能になる。

【００２０】また、本発明は、接合線方向に２つ以上の
回転ツールを配置することにある。接合時、回転ツール
の回転運動により、被接合材には回転ツールと同じ方向
に回転しようとする力が作用する。このため、被接合材
はこの回転力以上の力で拘束する必要がある。接合線方
向に２つ以上の回転ツールを配置した場合、被接合材の
回転力はこれらの回転ツールによるピン止め効果によ
り、無害化される。この際、回転ツールの回転方向を各
々の回転ツールで変えると、一層効果的な場合もある。

【００２１】また、本発明は、チャンバー状部材にフッ
ク状部材を設け、チャンバー状部材の開口部を塞ぐこと
により開口部の変形を無くすことが出来る。

【００２２】チャンバー状部材に開口部がある場合、回
転ツール押込み時の反力により、チャンバー状部材の開
口部はより広くなる方向になる。フック状部材で開口部
をふさぐことで、開口部が広がろうとする力は、フック
状部材に負荷し、開口部の広がりを軽減することができ
る。

【００２３】また、本発明は、被接合材を取り付ける支
持部材を回転運動する無端ベルト構造とするものであ
る。被接合材が長尺である場合、接合可能長さは支持部
材の長さ、すなわち、支持部材の有効ストロークで制約
されるが、支持部材を回転運動するベルト状部材構造と
することで、その制約はなくなる。

【００２４】また、本発明は、被接合材を取り付ける支
持部材を複数の概直方体部材をリング状に連ねたキャタ
ピラ状構造とすることで被接合材の固定ができる。概直
方体部材は、曲げ変形することなく回転運動することに
なるので、高い剛性の部材や硬質の材料、特定の熱物性
値を有する材料等、使用する材質を目的に応じて選定す
ることが可能になる。

【００２５】本発明は、回転ツールを被接合材に回転さ
せながら挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によ
って接合する摩擦攪拌接合方法において、前記回転ツー
ルをその回転駆動手段と共に拘束部材に設け、該拘束部
材を固定された前記被接合材に移動させると共に前記拘
束部材内で接合線に沿って移動させて前記接合するこ
と、又、拘束部材を前記被接合材に移動させ、前記拘束
部材内で前記被接合材を移動させて前記接合することを
特徴とする。

【００２６】本発明は、上述した摩擦攪拌接合装置又は
接合方法により接合された接合構造物にある。

【００２７】

【発明の実施の形態】〔実施例１〕図１は回転ツールを
拘束部材（以下チャンバー状部材という）に設けた斜視
図である。図２は本発明の摩擦攪拌接合装置の全体構成
図である。２つのアーム３ａ、３ｂがピン６ａ、６ｂ、
６ｃで連結され、アーム３ａの先端にチャンバー状部材
７が取り付けられた構成となっている。アーム３ｂは回
転テーブル４にピン６ｃによって連結され、回転テーブ
ル４は支持台５に回転可能に支持されている。回転ツー
ル１はチャッキング部材２によって被接合材の厚さに応
じた大きさに交換可能であり、主軸１５によって、主軸
回転モーター８からの回転が伝達される。被接合材は油
圧シリンダー１４によって昇降可能な昇降テーブル９に
接合出来るように載置される。

【００２８】チャンバー状部材７は３６０度回転可能で
あり、接合の状態に合わせて変えることが出来る。ま
た、チャンバー状部材７は前記被接合材を挿入する入口
と左右に開口部を有し、チャンバー状部材内で長尺な物
の接合が出来るものである。

【００２９】回転ツール１は、被加工物（被接合材）の
材質より、実質的に硬い材質で形成される。このような
回転ツール１の材質としては、工具鋼が好ましい。な
お、硬度に加えて、靱性、耐熱性などの要求を満たせ
ば、セラミックス、金属部材に表面焼き入れ部材などを
用いてもよい。

【００３０】また、回転ツール１は、接合線と被接合材
の法線とを含む面内において、法線に対して接合の進行
方向後方に予め定められた角度（以下、向え角という）
だけ回転軸を傾けてもよい。この向え角は、例えば、３
〜１０度である。

【００３１】アーム３ａ、３ｂは本実施例では上下に移
動できるようにピン６ａ、６ｂ、６ｃで連結されている
が、ユニバーサルジョイントによって自在に回転できる
ようにすることができる。アーム間の距離は油圧シリン
ダ又は歯車の組み合わせによって結合することにより調
整することができる。

【００３２】図３は比較にために示したチャンバー状部
材のない場合の摩擦攪拌接合装置である。他の構造は図
２と同様である。

【００３３】図４は図２で示した摩擦攪拌接合装置を使
用して接合を実施する場合の構成を示した図である（チ
ャンバー状部材７の部分のみ図示し、アーム３ａ等は図
示せず）。被接合材１３はローラー２１が昇降テーブル
９に接するように設けられたローラー付きテーブル１６
に載置され、拘束治具２２ａ、２２ｂにより固定されて
いる。接合は概略以下の手順で行われる。 （１）アーム３ａ、３ｂの移動により、昇降テーブル９
の上面がローラー２１の下端に接するように調整する。
この際、回転ツール１の先端が被接合材１３に当たらな
いように、油圧シリンダ１４を下降させておく。 （２）主軸回転モータ８を起動し、回転ツール１を回転
させる。 （３）油圧シリンダ１４により昇降テーブル９を徐々に
上昇させる。これにより、テーブル９と回転ツール１の
相対距離が小さくなり、回転ツール１のツール部分が被
接合材１３に押込まれて行く。回転ツール１の押し込み
に際して、チャンバー状部材７がコンパクトに構成され
ているので、剛性が高く、正確な深さでの挿入が得られ
る。 （４）回転ツール１が所定の深さまで押込まれた後、チ
ャンバー状部材７を接合線に沿って移動することにより
接合が行われる。

【００３４】図５は図３で示した摩擦攪拌接合装置を使
用して接合を実施する場合の構成を示した図である。１
７はテーブルである。回転ツール１を回転させた状態
で、アーム３ａ、３ｂの移動により、回転ツール１を被
接合材１３に押込み、回転ツール１が所定の深さまで押
込まれた後、回転ツール１を接合線に沿って移動する。
この場合での押し込みはその力が支持台５から回転ツー
ル１までの距離とそれまでの剛性とに係わるので正確な
深さに設定することが困難となる。

【００３５】図４に示した構成の場合、アーム３ａ、３
ｂに付加する垂直荷重は、接合開始前と接合中で変化が
見られない。一方、図５に示した構成の場合、回転ツー
ル１を被接合材１３に挿入し始めた時点からアーム３
ａ、３ｂに垂直荷重が付加され、接合中での最大値は50
0〜2000kgfであった。

【００３６】このように、本発明の構成によると、接合
時に発生する荷重がチャンバー状部材の中で釣り合って
いるので、装置本体への荷重を低減できることが確認で
きた。

【００３７】尚、本実施例ではチャンバー状部材７をロ
ボット型のアーム先端に取り付けたが、取り付けはロボ
ット型に限られたものではなく、その他の構造に対して
も効果は同じである。また、チャンバー状部材７の中の
昇降テーブル９の昇降は油圧シリンダに限られたもので
はなく、昇降機能と必要な剛性を満足することが重要で
あり、例えば、ボールねじ等でも効果は同じである。

【００３８】〔実施例２〕図６は本発明のチャンバー状
部材に回転ツールを設けた摩擦攪拌接合装置の他の例を
示す断面図である。本実施例では、前述の昇降テーブル
９に変わり、油圧シリンダ１４によって昇降可能にその
上部に軸受箱１１を設け、軸受箱１１にローラー１０
ａ、１０ｂを取り付けたものである。また、チャンバー
状部材７の上方に回転ツール１を挟んで両側に油圧シリ
ンダ１８ａ、１８ｂにより昇降可能なローラー２０ａ、
２０ｂを取り付けている。１９ａ、１９ｂは軸受けであ
る。

【００３９】図７は図６に示したチャンバー状部材７を
使用した場合の摩擦攪拌接合装置の一例を示す断面図で
ある（図ではチャンバー状部材のみ図示し、本体フレー
ムは図示していない）。キャタピラ状テーブル１２はチ
ャンバー状部材７内に挿入され、その上に被接合材１３
を載置させ、その回転により、被接合材１３が移動する
構成となっている。キャタピラ状部材は代表的には鉄系
合金が選択されるが、熱物性値、熱膨張率、硬さの観点
から、非鉄系合金（Ｃｕ合金、Ａｌ合金、Ｔｉ合金等）
やセラミックス等も選択できる。

【００４０】ローラー１０ａ、１０ｂ、２０ａ、２０ｂ
により、キャタピラ状部材１２に被接合材１３を押し付
けることで拘束している。

【００４１】このように、本発明の構成によると、キャ
タピラ状テーブルの回転により被接合材を移動させるの
で、被接合材が長尺の場合でも、テーブルの長さによる
制限を受けることなく接合が可能になる。

【００４２】尚、本実施例ではキャタピラ状テーブルに
ついて説明したが、キャタピラ状テーブルの代わりに、
図８に示すような回転する無端ベルトを使用しても同様
の効果が得られる。

【００４３】〔実施例３〕図９は本発明のチャンバー状
部材に２個の回転ツールを上下に設けた摩擦攪拌接合装
置の一例を示す断面図である。２９ａ、２９ｂ、２９
ｃ、２９ｄは軸受け、２５、２６、２７、２８は歯車、
３１はシャフトである。回転モータ８によりシャフト３
１に取り付けられた歯車２５、２６が回転する。歯車２
５、２６にはそれぞれ歯車２７、２８が噛み合ってお
り、回転ツール１ａ、１ｂが回転する構造である。回転
ツール１ｂは油圧シリンダー１４により上下に移動可能
となっており、これにより、回転ツール１ａと回転ツー
ル１ｂの間隔を変更することができる。この様に、被接
合材を回転ツール１ａ、１ｂで挟み込むことで被接合材
を両面で接合出来る。被接合材は図視されていないが、
図４、７、８と同様にテーブルに固定されて、チャンバ
ー状部材の移動又は、テーブルの移動によって接合され
る。

【００４４】ここで、厚みが４ｍｍの板状部材を突合せ
接合する場合を例に挙げる。回転ツールを接合材の片方
の面のみから押込む場合、回転ツールは約４ｍｍ押込む
必要があった。しかし、被接合材を回転ツールで挟み込
む上記構成（本実施形態）によると、回転ツール１ａ、
１ｂはそれぞれ約２ｍｍ押込むだけで十分となる。回転
ツール押込みの際に発生する荷重は、片方の面のみから
押込む場合に１０００〜２０００ｋｇｆとなる条件で
も、被接合材を回転ツールで挟み込む（本実施形態）場
合には、約半分の１０００ｋｇｆ以下となる。

【００４５】尚、本実施例では回転ツール１ａ、１ｂは
同じ方向に回転する構成になっているが、歯車の構成を
変えることで回転方向を異にすることもできる。また、
接合部の形態も突合せ（図１２）、重ね合わせ（図１
３）等、種々の接合形態を選択できる。更に、接合線全
部を接合する以外に、部分接合、点接合等も目的に応じ
て選択できる。

【００４６】〔実施例４〕図１０は本発明のチャンバー
状部材に２個の回転ツールを接合線に沿って縦に並べて
配置した摩擦攪拌接合装置の一例を示す断面図である。
８ａ、８ｂは主軸回転モータ、３１ａ、３１ｂはボール
ねじ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃは軸受け、３３ａ、３３
ｂは回転ツールホルダーである。チャンバー状部材７の
上部に接合線方向に２つの回転ツール１ａ、１ｂが配置
されている。それぞれの回転ツールはボールねじ３１
ａ、３１ｂの回転により、接合方向に移動可能である。
２つの回転ツール１ａ、１ｂは接合線において一部重な
る様にセットされる。

【００４７】この構成によれば、接合時に２つの回転ツ
ールが押込まれるので、接合材に発生する回転力を回転
ツールが負荷することになり、被接合材の回転を防止す
るための拘束が不要になる。

【００４８】〔実施例５〕図１１は本発明のチャンバー
状部材の被接合材の挿入側の開口部にフック上部材を設
けた断面図である（回転ツール、主軸回転モータ等は図
示せず、チャンバー状部材のみ図示している）。チャン
バー状部材７の開口部にフック状部材３０を設けること
により被接合材は開口部３４から挿入または取出し、接
合時にはフック状部材３０により開口部３４を閉じるこ
とができる。これにより、チャンバー状部材は開口部を
有するＣ型から、開口部のないＯ型になり、回転ツール
押込み時に発生する荷重に対して、より変形を小さくで
きる構造になる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、接合時に発生する荷重
がチャンバー状部材の中で釣り合っているので、装置本
体への荷重負荷を低減できる。また、被接合材を回転す
るベルトやキャタピラ状部材で載置支持し、その回転に
より、又支持テーブルに載置して被接合材を移動させる
ことで、被接合材が長尺の場合でも、テーブルの長さに
よる制限を受けることなく接合が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のチャンバー状部材に回転ツールを設け
た摩擦攪拌接合装置の一例を示す斜視図。

【図２】チャンバー状部材に回転ツールを取り付けた摩
擦攪拌接合装置の全体図。

【図３】チャンバー状部材のない摩擦攪拌接合装置の全
体図。

【図４】チャンバー状部材を取り付けた摩擦攪拌接合装
置の稼動時の全体図。

【図５】チャンバー状部材のない摩擦攪拌接合装置の稼
動時の全体図。

【図６】本発明のチャンバー状部材の他の例を示す断面
図。

【図７】キャタピラ状テーブルを備えた摩擦攪拌接合装
置の全体図。

【図８】回転する無端ベルトを備えた摩擦攪拌接合装置
の全体図。

【図９】本発明のチャンバー状部材に２個の回転ツール
を設けた摩擦攪拌接合装置の他の例を示す断面図。

【図１０】接合方向に２個の回転ツールを備えたチャン
バー状部材の断面図。

【図１１】チャンバー状部材にフック状部材を設けた構
成図。

【図１２】突合せ接合の斜視図。

【図１３】重ね合わせ接合の斜視図。

【符号の説明】

１…回転ツール、２…チャッキング部材、３ａ、３ｂ…
アーム、４…回転テーブル、５…支持台、６ａ、６ｂ、
６ｃ…ピン、７…チャンバー状部材、８、８ａ、８ｂ…
主軸回転モータ、９…昇降テーブル、１０…支持ローラ
ー、１１…軸受箱、１２…キャタピラ状テーブル、１
３、１３ａ、１３ｂ…被接合材、１４…油圧シリンダ、
１５…主軸、１６…ローラー付きテーブル、１７…テー
ブル、１８ａ、１８ｂ…油圧シリンダ、１９ａ、１９ｂ
…軸受け、２０ａ、２０ｂ…押さえローラー、２１…ロ
ーラー、２２ａ、２２ｂ…拘束治具、２３ａ、２３ｂ…
ベルト駆動ローラー、２４…ロッド、２５、２６、２
７，２８…歯車、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ…軸
受け、３０…フック、３１ａ、３１ｂ…ボールねじ、３
２ａ、３２ｂ、３２ｃ…軸受け、３３ａ、３３ｂ…回転
ツールホルダー、３４…開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 久宣 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岡本 和孝 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小田倉 冨夫 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立 設備エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 八周 信一 茨城県日立市会瀬町二丁目９番１号 日立 設備エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E067 BG00 CA01 CA04

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ツールを被接合材に回転させながら挿
   入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合す
   る摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回転
   ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材を有
   し、該拘束部材は前記被接合材を挿入する入口と左右に
   開口部を有し、前記拘束部材には前記回転ツールの対向
   面側に前記被接合材を載置すると共に前記回転ツールに
   向けて昇降する昇降テーブルが設けられていることを特
   徴とする摩擦攪拌接合装置。
2. 【請求項２】２個の回転ツールを被接合材に互いに回転
   させながら挿入し前記被接合材を表裏の両面で同時に接
   合する摩擦攪拌接合装置において、前記２個の回転ツー
   ルと該回転ツールを回転させる駆動手段とを互いに対向
   させて設置させる拘束部材を有し、該拘束部材は前記被
   接合材を挿入する入口と左右に開口部を有し、且つ前記
   拘束部材には少なくとも一方の前記回転ツールを互いに
   対向する側に向けて昇降する昇降手段が設けられている
   ことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
3. 【請求項３】２個の回転ツールを被接合材に互いに回転
   させながら挿入し前記被接合材を同じ表面で接合する摩
   擦攪拌接合装置において、前記２個の回転ツールと該回
   転ツールを回転させる駆動手段とを接合線方向に縦に並
   べて移動可能に設置させる拘束部材を有し、該拘束部材
   は前記被接合材を挿入する入口と左右に開口部を有し、
   前記拘束部材には前記回転ツールの対抗面側に前記被接
   合材を載置すると共に前記回転ツールに向けて昇降させ
   る昇降テーブルが設けられていることを特徴とする摩擦
   攪拌接合装置。
4. 【請求項４】請求項１又は３において、前記昇降テーブ
   ルは前記接合方向に回転するローラーが設けられている
   ことを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
5. 【請求項５】請求項４において、前記回転ツール側に該
   回転ツールを挟んで両側に前記接合方向に回転し前記被
   接合材を支持するローラーが設けられていることを特徴
   とする摩擦攪拌接合装置。
6. 【請求項６】請求項１〜５のいずれかにおいて、前記拘
   束部材は前記被接合材を挿入する開口部に前記拘束部材
   の開口部が開かないように固定可能なフック状部材が設
   けられていることを特徴とする摩擦攪拌接合装置。
7. 【請求項７】回転ツールを被接合材に回転させながら挿
   入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合す
   る摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回転
   ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材と、
   該拘束部材を上下方向に移動可能に支持する支持手段
   と、該支持手段を水平に回転可能に設置する支持台と、
   前記被接合材を前記拘束部材内で接合線に沿って移動可
   能に載置するテーブルとを備え、前記拘束部材は前記被
   接合材を挿入する入口と左右に開口部を有することを特
   徴とする摩擦攪拌接合装置。
8. 【請求項８】回転ツールを被接合材に回転させながら挿
   入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合す
   る摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回転
   ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材と、
   該拘束部材を自在に移動可能に支持するアームと、該ア
   ームを移動可能に設置される支持台と、前記被接合材を
   前記拘束部材内で接合線に沿って移動可能に載置するテ
   ーブルとを備え、前記拘束部材は前記被接合材を挿入す
   る入口と左右に開口部を有することを特徴とする摩擦攪
   拌接合装置。
9. 【請求項９】回転ツールを被接合材に回転させながら挿
   入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合す
   る摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回転
   ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材と、
   該拘束部材を上下方向に移動可能に支持する支持手段
   と、該支持手段を水平に回転可能に設置する支持台と、
   前記拘束部材を接合線に沿って駆動させる駆動手段と、
   前記被接合材を前記拘束部材内で前記接合が可能に載置
   するテーブルとを備え、前記拘束部材は前記被接合材を
   挿入する入口と左右に開口部を有することを特徴とする
   摩擦攪拌接合装置。
10. 【請求項１０】回転ツールを被接合材に回転させながら
    挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合
    する摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回
    転ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材
    と、該拘束部材を自在に移動可能に支持するアームと該
    アームを水平に回転可能に設置する支持台と、前記拘束
    部材を接合線に沿って駆動させる駆動手段と、前記被接
    合材を前記拘束部材内で前記接合が可能な状態に載置す
    るテーブルとを備え、前記拘束部材は前記被接合材を挿
    入する入口と左右に開口部を有することを特徴とする摩
    擦攪拌接合装置。
11. 【請求項１１】回転ツールを被接合材に回転させながら
    挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合
    する摩擦攪拌接合装置において、前記回転ツールと該回
    転ツールを回転させる駆動手段とを設置する拘束部材
    と、該拘束部材を移動可能に支持する支持手段と、該支
    持手段を水平に回転可能に設置する支持台と、前記被接
    合材を前記拘束部材内で移動可能に載置する無端ベルト
    とを備え、前記拘束部材は前記被接合材を挿入する入口
    と左右に開口部を有することを特徴とする摩擦攪拌接合
    装置。
12. 【請求項１２】前記拘束部材には前記回転ツールの対向
    面側に前記被接合材を載置させると共に前記回転ツール
    に向けて昇降させる昇降テーブルを有することを特徴と
    する請求項７〜１１のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装
    置。
13. 【請求項１３】前記回転ツールは２個を有し、前記２個
    の回転ツールは該回転ツールを回転させる駆動手段と共
    に互いに対向させて前記拘束部材に設けられ、少なくと
    も一方の前記回転ツールは互いに対向する側に向けて昇
    降する昇降手段を有することを特徴とする請求項７〜１
    １のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
14. 【請求項１４】前記回転ツールは２個を有し、前記２個
    の回転ツールは該回転ツールを回転させる駆動手段と共
    に接合線方向に縦に並べて移動可能に前記拘束部材に設
    けられ、該拘束部材の前記回転ツールの対向面側に前記
    被接合材を載置固定すると共に前記回転ツールに向けて
    昇降させる昇降テーブルを有することを特徴とする請求
    項７〜１１のいずれかに記載の摩擦攪拌接合装置。
15. 【請求項１５】回転ツールを被接合材に回転させながら
    挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合
    する摩擦攪拌接合方法において、前記回転ツールをその
    回転駆動手段と共に拘束部材に設け、該拘束部材を固定
    された前記被接合材に移動させると共に前記拘束部材内
    で接合線に沿って移動させて前記接合することを特徴と
    する摩擦攪拌接合方法。
16. 【請求項１６】回転ツールを被接合材に回転させながら
    挿入し前記被接合材との摩擦熱と塑性流動によって接合
    する摩擦攪拌接合方法において、前記回転ツールをその
    回転駆動手段と共に拘束部材に設け、該拘束部材を前記
    被接合材に移動させ、前記拘束部材内で前記被接合材を
    移動させて前記接合することを特徴とする摩擦攪拌接合
    方法。