WO2012029176A1

WO2012029176A1 - 摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法

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Publication number: WO2012029176A1
Application number: PCT/JP2010/065154
Authority: WO
Inventors: 慎一加賀; 満小野瀬; 憲明富永; 斎藤　武彦; 泰嗣芳村; 平野　聡; 勝煥朴
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Abstract

　大型化を抑制し、生産効率を高め、非対称残留応力および強度アンバランスを抑制し、固着することなく、熱効率の優れた摩擦攪拌接合を行うため、ロボットアーム１２を駆動して、回転ツール５，６を２枚の金属板１，２の接合部Ｊの表面側と裏面側に相対向するように配置し、ツール回転駆動装置７，８とツール押圧装置９，１０とを駆動して、回転ツール５，６を回転させながら互いに近づく方向に移動して、回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧し、その状態で、ロボットアーム１２を駆動して、回転ツール５，６を回転させながら接合部Ｊに沿って移動させ、接合部Ｊを摩擦攪拌し、２枚の金属板１，２を接合する（両面摩擦攪拌接合）。

Description

摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法

　本発明は、金属材料の接合部を両面から摩擦攪拌し接合する摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法に関する。

　回転ツールを回転させながら、回転ツールのツール本体に設けられたショルダ部の表面を接合部材の表面と接触させ、ショルダ部の表面と接合部材の表面との摩擦熱を利用して摩擦攪拌し、接合部材を融点以下の固相状態で、材料を攪拌し接合する摩擦攪拌接合技術が知られている。この接合技術は、アルミ合金を主体として、様々な産業分野で実用化されている。

　摩擦攪拌接合技術において、少なくとも１つ以上の関節を有する多関節ロボットアームの先端に摩擦攪拌接合装置を取り付け、両面から摩擦攪拌接合する手法は、例えば特許文献１（日本特許第４３１３０２０号）の図５に示されている。この摩擦攪拌接合装置は、少なくとも１つ以上の関節を有する多関節ロボットアームの先端に、保持フレーム（基台）を介して取り付られる。該保持フレーム（基台）には、回転ツールおよび加圧ツールを相対向するように配置し、回転ツールと加圧ツールとの間に接合部が位置するようにロボットアームによって移動し、加圧ツールの押圧力と回転ツールの回転による摩擦熱を利用して、接合部を摩擦攪拌接合する。

　この摩擦攪拌接合装置は、ロボットアームの駆動により任意の接合位置に移動できる。また、回転ツールおよび加圧ツールを独立して駆動する構成とすることで、駆動機構を単純化および小形化することができる。

特許第４３１３０２０号

　特許文献１に記載の摩擦攪拌接合は、スポット接合である。したがって、ロボットアームの駆動により２枚の金属板の接合部に沿って移動することにより線接合に適用する場合に、従来技術にかかる摩擦攪拌接合装置および摩擦攪拌接合装置による片面摩擦攪拌接合には、以下の課題がある。

　第１に、摩擦攪拌接合装置を含むシステムの大型化および生産効率の問題がある。

　回転側の接合部は、回転ツールの回転による摩擦熱で接合部が軟化するため、回転ツールを接合部に沿って移動する際の抵抗力は小さい。一方、加圧ツールは回転せずに押圧した状態であるため、加圧ツールを接合部に沿って移動する際の抵抗力は大きくなる。

　このため、加圧ツールを駆動するロボットアームは、加圧ツールの抵抗力を上回る大きな駆動力を必要とし、大型化する。ロボットアームの大型化により、摩擦攪拌接合システムは大型化する。

　また回転を伴わない加圧ツールと接合部間のスティックスリップを防止するため、接合速度を制限する必要があり、生産効率を高める上で、大きな制約となる。

　第２に、非対称残留応力および強度アンバランスの問題がある。

　片面摩擦攪拌接合の場合は、入熱が回転ツール側の片側からのみであるため、表裏面に残留応力差が生じ、接合部材が反る問題がある。さらに、板厚方向の強度のアンバランスが発生し、表裏面で同一の耐引張・耐曲げ強度を得ることができない。

　第３に、固着の問題がある。

　突合せ接合において、接合部材の厚みが薄い場合には、加圧ツールのショルダ面と回転ツールのショルダ面間の距離が短くなり、接合部が高温状態で、加圧ツールのショルダ面に押圧されるため、接合部材と加圧ツールのショルダ面との接触面で固着する場合がある。そのため、１ｍｍ前後の板厚の突き合わせ接合は、実用化が困難であった。

　第４に、熱効率の問題がある。
　一般に、接合部材の厚みが厚くなるほど、摩擦攪拌接合時の攪拌深さは深くなり、それに応じて、投入する熱量を増やす必要がある。更に、片面摩擦攪拌接合では、材料に投入した熱が、回転を伴わない加圧ツールに熱拡散し、接合部の温度が低下するため、熱拡散相当分の余剰の熱量を投入しなければならず、熱効率に劣る問題がある。

　本発明の目的は、大型化を抑制し、生産効率を高め、非対称残留応力および強度アンバランスを抑制し、固着することなく、熱効率の優れた摩擦攪拌接合システムおよび摩擦攪拌接合方法を提供することである。

　上述した課題を解決する第１の発明は、ロボットアーム装置と、このロボットアーム装置に設けられ、ロボットアーム装置により２枚の金属板の接合部に沿って移動する摩擦攪拌接合装置とを備えた摩擦攪拌接合システムにおいて、前記摩擦攪拌接合装置は、接合部の表面側と裏面側に相対向するように配置された第１および第２の摩擦攪拌接合装置であり、前記接合部を摩擦攪拌する第１および第２の回転ツールと、前記第１および第２の回転ツールを接合部の表面側と裏面側に相対向するように装着し、前記第１および第２の回転ツールを回転駆動する第１および第２のツール回転駆動装置と、前記第１および第２のツール回転駆動装置に装着した前記第１および第２の回転ツールを互いに近づく方向に移動して、前記第１および第２の回転ツールを前記接合部の表面側と裏面側に押圧する第１および第２のツール押圧装置とを有することを特徴とするものである。

　また、上述した課題を解決する第２の発明は、上記摩擦攪拌接合システムにおいて、更に、第１および第２の保持部を有する保持フレームを備え、前記保持フレームは、前記ロボットアーム装置に含まれ、１つ以上の関節を有する多関節のロボットアームの先端に取り付けられ、前記第１の摩擦攪拌接合装置は、前記第1の保持部に保持され、前記第２の摩擦攪拌接合装置は、前記第２の保持部に保持されることを特徴とするものである。

　また、上述した課題を解決する第３の発明は、上記摩擦攪拌接合システムにおいて、前記ロボットアーム装置は、１つ以上の関節を有する多関節の第１および第２のロボットアームを有し、前記第１の摩擦攪拌接合装置は、前記第１のロボットアームの先端に取り付けられ、前記第２の摩擦攪拌接合装置は、前記第２のロボットアームの先端に取り付けられることを特徴とするものである。

　また、上述した課題を解決する第４の発明は、上記摩擦攪拌接合システムにおいて、記第１の回転ツールは、ショルダ部を先端部分に形成したツール本体と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも１つの突起部とを有し、前記第２の回転ツールは、ショルダ部を先端部分に形成したツール本体と、このツール本体の先端部分に形成され、前記２枚の金属板の接合時に前記突起部の先端部を収納する少なくとも１つの凹み部とを有することを特徴とするものである。

　また、上述した課題を解決する第５の発明は、上記摩擦攪拌接合システムにおいて、更に、ロボットアーム装置を制御するロボットアーム装置制御部と摩擦攪拌接合装置を制御する摩擦攪拌接合装置制御部とを有する制御装置を備えることを特徴とするものである。

　また、上述した課題を解決する第６の発明は、ロボットアーム装置と、このロボットアーム装置に設けられ、第１および第２の回転ツールと第１および第２のツール回転駆動装置と第１および第２のツール押圧装置とを有する第１および第２の摩擦攪拌接合装置とを備えた摩擦攪拌接合システムによる２枚の金属板を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、前記第１および第２の回転ツールの一方の回転ツールを、ショルダ部を先端部分に形成したツール本体と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも１つの突起部とを有する構成とし、前記第１および第２の回転ツールの他方の回転ツールを、ショルダ部を先端部分に形成したツール本体と、このツール本体の先端部分に形成され、前記２枚の金属板の接合時に前記突起部の先端部を収納する少なくとも１つの凹み部とを有する構成とし、前記ロボットアーム装置により、第１および第２の摩擦攪拌接合装置を前記２枚の金属板の接合部の表面側と裏面側に相対向するように配置することで、第１および第２の回転ツールを接合部の表面側と裏面側に相対向するように配置し、前記第１および第２のツール回転駆動装置により、前記第１および第２の回転ツールを回転させ、前記第１および第２のツール押圧装置により、前記第１および第２の回転ツールを互いに近づく方向に移動して、前記第１の回転ツールの突起部の先端部を前記第２の回転ツールの凹み部内に挿入するとともに、前記第１および第２の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面を前記接合部の表面側と裏面側に押圧し、前記第１の回転ツールの突起部の先端部を前記第２の回転ツールの凹み部内に挿入し、前記第１および第２の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面を前記接合部の表面側と裏面側に押圧した状態で、前記ロボットアーム装置により、前記第１および第２の回転ツールを前記接合部に沿って移動させ、前記第１および第２の回転ツールにより、前記接合部の板厚方向全域を摩擦攪拌することを特徴とするものである。

　本発明によれば、以下のような効果を得ることが出来る。

　第１、第２、第３、第６の発明において、第１および第２回転ツールを回転させることにより、従来技術のような回転を伴わない加圧ツールを接合部に沿って移動する際の大きな抵抗力は発生しない。これにより、ロボットアームやシステムの大型化を抑制できる。また、接合速度を上げ生産効率を高めることができる。

　また、両面摩擦攪拌接合とすることで、表裏面からの入熱量が概略同じになるため、表裏面に残留応力差が生じることを抑制し、接合部材の反りを軽減できる。更に、板厚方向の強度のアンバランスを抑制し、表裏面で同一の耐引張・耐曲げ強度を得ることができる。

　また、第１および第２回転ツールが回転する両面摩擦攪拌接合により、従来技術のような回転を伴わない加圧ツールが接合部材との接触面で固着することを回避でき、１ｍｍ前後の板厚の突き合わせ接合が容易にできる。

　また、表裏面から入熱する両面摩擦攪拌接合により、従来技術で生じていた回転を伴わない加圧ツールへの熱損失が防止でき、熱効率を改善できる。

　第４、第６の発明において、接合部の表裏面に対して相対向するように配置した第１および第２の回転ツールは別体であるため、第２の回転ツールの凹み部内の第１の回転ツールの突起部の挿入量（第１および第２の回転ツール間の距離）が０とならない範囲で、その挿入量を自由に調整することが出来る。これにより金属板の厚みが異なっても、金属板の厚みに合わせて、第２の回転ツールの凹み部内に第１の回転ツールの突起部を挿入して、突起部の長さの範囲内の厚みの金属板を両面から接合部の全範囲を摩擦攪拌接合することが出来る。これにより金属板の厚みに合わせて異なるプローブ長さを有する回転ツールに交換する必要がないため、異なるプローブ長さを有する回転ツールを多数準備する必要がなくなり、ランニングコストを抑え、経済性を向上することが出来る。

　また、第１および第２の回転ツールは、金属板の接合部の板厚方向全域を摩擦攪拌するため、接合部の強度を向上させることが出来る。

　第５の発明において、摩擦攪拌接合装置制御部を有する制御装置を備えることにより、第１および第２の回転ツールを位置一定制御および負荷一定制御することができる。

　ところで、第２の発明において、保持フレームを備えるため、金属板の幅が制限されるという新たな課題が発生する。金属板が大型化する場合は、保持フレームを大型化する必要がある。保持フレームが大型化すると、保持フレームを高剛性にする必要があり、保持フレームの重量も増加するため、これを駆動するロボットアームを大型化する必要がある。すなわち、摩擦攪拌接合システム全体を大型化する必要がある。

　第３の発明において、第２の発明のような保持フレームが不要なため、金属板の幅に係る制限を大幅に軽減できる。これにより、摩擦攪拌接合システムの大型化を抑制できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる両面摩擦攪拌接合システムの全体図である。比較のために示す従来技術に係る摩擦攪拌接合システムである。両面摩擦攪拌接合用ツールセットの好適な一例である。上下回転ツールを回転させながら摩擦攪拌接合する場合の接合方向（図３の断面と直角方向）に沿った断面図である。上下回転ツールの回転方向を同方向とし、回転ツールのショルダ径を同一にし、かつ回転ツールの軸芯を回転ツールの進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す斜視図である。上下回転ツールの回転方向を同方向とし、回転ツールのショルダ径を同一にし、かつ回転ツールの軸芯を回転ツールの進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す断面図である。上下回転ツールの回転方向を逆方向とし、回転ツールショルダ径を同一にし、かつ回転ツールの軸芯を回転ツールの進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す斜視図である。上下回転ツールの回転方向を逆方向とし、回転ツールショルダ径を同一にし、かつ回転ツールの軸芯を回転ツールの進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す断面図である。上下回転ツールの傾き角度を０度に設定して（ツールを傾けずに）上下回転ツールを接合部端面から挿入する際の説明図である。上下回転ツールを適度に傾けて上下回転ツールを接合部端面から挿入する際の様子を示す図である。回転ツールの軸心を傾けてプランジングレスで両面摩擦攪拌接合を行う運転方法を示す図である。制御装置が行う処理手順を示す制御フローである。制御装置が行う処理手順の他の例を示す制御フローである。本発明の第２の実施の形態に係わる両面摩擦攪拌接合システムの全体図である。比較のために示す第１の実施の形態における問題点を説明する図である。比較のために示す第１の実施の形態における同様な問題点を説明する図である。

　＜第１実施形態＞
　本発明の第１の実施の形態の基本的特徴について図面を参照して説明する。

　本実施の形態の基本構成について説明する。

　図１は、本実施の形態に係わる両面摩擦攪拌接合システムの全体図である。第１および第２の摩擦攪拌接合装置３，４は、第１および第２の回転ツール５，６と、第１および第２のツール回転駆動装置（モータ）７，８と、第１および第２のツール押圧装置９，１０を有している。第１および第２の回転ツール５，６は、接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に相対向するように配置され、接合部（Ｊ）を摩擦攪拌する。ツール回転駆動装置（モータ）７，８は回転ツール５，６を装着し回転駆動する。ツール押圧装置９，１０は、回転ツール５，６を互いに近づく方向に移動して、金属板の接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に押圧する。

　摩擦攪拌接合装置３，４は、保持フレーム３２を介してロボットアーム装置１１のロボットアーム１２の先端に取り付けられ、これにより、両面摩擦攪拌接合システムが構成される。保持フレーム３２は、略コ字型形状をしており、第１保持部３３と第２保持部３４と背面部３５とを有している。背面部３５はロボットアーム１２の先端に取り付けられる。第１保持部３３は、第１保持部３３端面に設けられたレール３６を介して第１摩擦攪拌接合装置３を保持する。第１摩擦攪拌接合装置３はツール押圧装置９の駆動によりレール３６上を移動する。第２保持部３４は、第２保持部３４端面に設けられたレール３７を介して第２摩擦攪拌接合装置４を保持する。第２摩擦攪拌接合装置４はツール押圧装置１０の駆動によりレール３７上を押圧方向に移動する。

　ロボットアーム装置１１は多関節のロボットアーム１２を有している。ロボットアーム１２は、保持フレーム３２を介して、摩擦攪拌接合装置３，４を所定の接合開始位置に移動するともに、２枚の金属板１，２の接合部Ｊに沿って移動する。ロボットアーム１２は複数の関節を有し、関節数に応じた自由度を有し、複雑な駆動が可能である。例えば、接合部Ｊが直線形状の場合だけでなく、曲線形状や波線形状などの場合でも対応可能である。

　両面摩擦攪拌接合システムは、更に、ロボットアーム装置用制御装置４１と摩擦攪拌接合装置用制御装置４２とを統括制御する統括制御装置４３を備える。ロボットアーム装置用制御装置４１は、ロボットアーム１２の移動駆動を制御する。摩擦攪拌接合装置用制御装置４２は、回転駆動装置７，８の回転駆動を制御し、ツール押圧装置９，１０の押圧駆動を制御する。

　本実施の形態の基本動作について説明する。接合の形態は、一例として、突き合わせ溶接である。なお、本明細書において、接合部とは２枚の金属板の接合されるべき部分を意味し、突き合わせ溶接では突き合わせ部に該当し、重ね合わせ溶接では重ね合わせ部に該当する。

　まず、ロボットアーム１２を駆動して、第１および第２の回転ツール５，６を２枚の金属板１，２の接合部Ｊの表面側と裏面側に相対向するように配置する。次いで、ツール回転駆動装置７，８とツール押圧装置９，１０とを駆動して、回転ツール５，６を回転させながら互いに近づく方向に移動して、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧する。次いで、その状態（回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを前記接合部の表面側と裏面側に押圧した状態）で、ロボットアーム１２を駆動して、回転ツール５，６を回転させながら接合部Ｊに沿って移動させる。これにより接合部Ｊが摩擦攪拌され、２枚の金属板１，２は接合部Ｊで接合される。

　本実施の形態の基本的な効果について説明する。

　図２は比較のために示す従来技術に係る摩擦攪拌接合システムである。この摩擦攪拌接合システムは、ロボットアーム１１２と、ロボットアーム１１２の先端に取り付けられた保持フレーム１３２と、保持フレーム１３２に相対向するように配置された回転ツール１０７および加圧ツール１０９を備え、ロボットアーム１１２を駆動して回転ツール１０７と加圧ツール１０９との間に接合部が位置するようにし、加圧ツール１０９の押圧力と回転ツール１０７の回転による摩擦熱を利用して、接合部を摩擦攪拌接合する。この摩擦攪拌接合システムは、スポット接合に係るものであるが、ロボットアーム１１２により２枚の金属板の接合部に沿って移動することにより線接合に適用する場合、摩擦攪拌接合装置を含むシステムの大型化および生産効率の問題があった。更に接合部は片面摩擦攪拌接合となり、非対称残留応力などや、固着や熱効率に係る問題があった。

　本実施の形態に係る両面摩擦攪拌接合システムは、第１および第２回転ツール５，６を回転させることにより、従来技術のような回転を伴わない加圧ツール１０９を接合部Ｊに沿って移動する際の大きな抵抗力は発生しない。これにより、ロボットアーム１２の大型化を抑制し、両面摩擦攪拌接合システムの大型化を抑制できる。また、接合速度を上げ生産効率を高めることができる。

　第１および第２の回転ツール５，６を回転させながら互いに近づく方向に移動して、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧することで、すなわち、両面摩擦攪拌接合とすることで、表裏面からの入熱量が概略同じになるため、表裏面に残留応力差が生じることを抑制し、接合部材の反りを軽減できる。更に、板厚方向の強度のアンバランスを抑制し、表裏面で同一の耐引張・耐曲げ強度を得ることができる。

　回転ツール５，６が回転する両面摩擦攪拌接合により、従来技術のような回転を伴わない加圧ツール１０９が接合部材との接触面で固着することを回避でき、１ｍｍ前後の板厚の突き合わせ接合が容易にできる。

　表裏面から入熱する両面摩擦攪拌接合により、従来技術で生じていた回転を伴わない加圧ツール１０９への熱損失が防止でき、熱効率を改善できる。

　以下に、本実施の形態に係わる更なる特徴について説明する。

　更なる特徴として、両面摩擦攪拌接合用ツールセットについて言及する。

　図３は、本実施の形態の両面摩擦攪拌接合用ツールセットの好適な一例である。ツールセットとは２つの回転ツール５，６の総称である。両面摩擦攪拌接合用ツールセットは、２枚の金属板１，２の接合部（突き合わせ部）Ｊの表面側と裏面側に相対向するように配置され、接合部Ｊを摩擦攪拌する第１および第２の回転ツール５，６を有している。第１の回転ツール５は、接合部Ｊを押圧するショルダ面５ｂを有するショルダ部５ｃを先端部分に形成したツール本体５ａと、このツール本体５ａの先端部分にショルダ面５ｂから突出するよう形成されたピン状の突起部（プローブ）５ｄとを有している。第２の回転ツール６は、接合部Ｊを押圧するショルダ面６ｂを有するショルダ部６ｃを先端部分に形成したツール本体６ａと、このツール本体６ａのショルダ面６ｂに形成され、２枚の金属板１，２の接合時に突起部５ｄの先端部を収納する凹み部６ｄとを有している。

　この両面摩擦攪拌接合用ツールセットを用いた両面摩擦攪拌接合の概略を説明する。まず、第１および第２の回転ツール５，６を２枚の金属板１，２の接合部Ｊの表面側と裏面側に相対向するように配置する。次いで、第１および第２の回転ツール５，６を回転させながら互いに近づく方向に移動して、第１の回転ツール５の突起部５ｄの先端部を第２の回転ツール６の凹み部６ｄ内に挿入するとともに、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧する。次いで、その状態（第１の回転ツール５の突起部５ｄの先端部を第２の回転ツール６の凹み部６ｄ内に挿入し、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧した状態）で、第１および第２の回転ツール５，６を回転させながら接合部Ｊに沿って移動させる。この移動の間の摩擦攪拌時、突起部５ｄは接合部Ｊの板厚方向全域に突入した状態にある。これにより接合部Ｊの板厚方向全域が摩擦攪拌され、２枚の金属板１，２は接合部Ｊの板厚方向全域で接合される。

　この両面摩擦攪拌接合用ツールセットによる効果について説明する。

　本実施の形態の両面摩擦攪拌接合において、接合部Ｊの表裏面に対して相対向するように配置した第１および第２の回転ツール５，６は別体であるため、第２の回転ツールの凹み部内の第１の回転ツールの突起部の挿入量（第１および第２の回転ツール間の距離）が０とならない範囲で、自由に調整することが出来る。これにより金属板１，２の厚みが異なっても、金属板１，２の厚みに合わせて、第２の回転ツール６の凹み部６ｄ内に第１の回転ツール５の突起部５ｄを挿入して、突起部５ｄの長さの範囲内の厚みの金属板を両面から接合部Ｊの全範囲を摩擦攪拌接合することが出来る。これにより金属板の厚みに合わせて異なるプローブ長さを有する回転ツールに交換する必要がないため、異なるプローブ長さを有する回転ツールを多数準備する必要がなくなり、ランニングコストを抑え、経済性を向上することが出来る。

　また、本実施の形態の両面摩擦攪拌接合によれば、第１および第２の回転ツール５，６は突き合わせた金属板１，２の接合部Ｊの板厚方向全域を摩擦攪拌するため、接合部Ｊの強度を向上させることが出来る。

　更に、第１および第２の回転ツール５，６は別体であって、両者間の距離を調整可能であるため、少なくとも一方の回転ツールの接合部への押し付けに負荷制御を採用することが出来る。このように負荷制御を採用することが出来るため、金属板の厚み（接合部の厚み）の微小変動に応じ、第１の回転ツール５の突起部５ｄの第２の回転ツール６の凹み部６ｄへの挿入量を調整することで、第１および第２のショルダ面５ｂ，６ｂ間の距離を固定せずに、両面から摩擦攪拌接合することが出来る。これにより金属板の厚みの微小変動によるショルダ面５ｂ，６ｂと金属板接合部表面との接触面における面圧が変動することを回避し、摩擦熱量の変動を抑え、接合部Ｊの品質低下（接合不良）を防止し、高い信頼性を有する接合が出来る。

　また、本実施の形態の両面摩擦攪拌接合によれば、第１および第２の回転ツール５，６は別体であるため、第１および第２の回転ツール５，６の先端部分が接合進行方向に向かって先行するように、それぞれの回転ツール軸芯を傾けることが出来る（後述）。これにより金属板１，２への押圧力を高めることが出来るため、摩擦攪拌接合による接合部の流動性を向上させ、接合不良を抑制し、高い信頼性を有する接合が出来る。

　更に、第１および第２の回転ツール５，６は別体であるため、第１および第２の回転ツール５，６の回転方向を接合部Ｊの表面側と裏面側で逆方向とすること出来る（後述）。これにより接合部Ｊの表面側からの攪拌によるせん断力と裏面側からの攪拌によるせん断力を接合部Ｊの内部で打ち消すことが出来、材料の破断を防止し、高い信頼性を有する接合が出来る。この効果は、第１及び第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂの直径を同じにした場合に、特に高くなる。

　更なる特徴として、第１および第２の回転ツール５，６の軸芯の傾斜について言及する。

　図４は、回転ツール５，６を回転させながら摩擦攪拌接合している場合の接合方向（図３の断面と直角方向）に沿った断面図である。

　本実施の形態では、第１および第２の回転ツール５，６の先端部分を、回転ツール５，６の進行方向に対してそれぞれの先行する方向にツール軸芯１５を傾けた状態で、回転ツール５，６を回転させながら摩擦攪拌接合する。

　このように回転ツール５，６の軸芯１５を傾けることによって、回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂと材料間の面圧を高め、摩擦攪拌接合による接合部の流動性を向上させ接合欠陥を抑制することが出来る。

　ここで、ツール軸芯１５を傾ける角度が大きすぎる場合には、進行方向後ろ側のショルダ面の金属板１，２への挿入量が増加する。その結果、金属板１，２へ挿入されたショルダ部５ｃ，６ｃの体積分の接合部の材料がビード外部へ放出され、接合部の厚みの局部的な減少が発生し、接合部の強度が低下する。特に接合する金属板１，２の板厚が２ｍｍ以下と薄い場合には、接合部の厚みの減少する割合が大きく、接合部から板破断する問題がある。

　したがって、金属板１，２の板厚が２ｍｍ以下の場合には、傾き角θ１またはθ２を０°を超え３°以下とすることで、接合部厚みの局部的な減少による接合部の強度低下を抑制し、接合部からの板破断を抑制することが出来る。更に、接合部の厚みの局部的な減少を抑制するためには、好適には傾き角θ１またはθ２を０°を超え２°以下、更に好適には０°を超え１°以下とする。

　更なる特徴として、第１および第２の回転ツール５，６の回転方向について言及する。

　図５および図６は、第１および第２回転ツール５，６の回転方向を同方向とし、回転ツール５，６のショルダ部５ｄ，６ｄ(ショルダ面５ｂ，６ｂ）の直径（ショルダ径）を同一にし、かつ回転ツール５，６の軸芯１５を回転ツール５，６の進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す図であり、図５は斜視図、図６は断面図である。

　図５および図６に示すように、第１および第２回転ツール５，６の回転方向が同方向である場合は、表裏面のショルダ部５ｃ，６ｃ間に挟まれる金属板の軟化領域部分に、上せん断力２７ａと下せん断力２７ｂのせん断力が同方向に働く。したがって、金属板１，２の厚みが薄い場合には、許容せん断力を超えるせん断力が作用し、材料が破断する場合がある。

　図７および図８は、第１および第２回転ツール５，６の回転方向を逆方向とし、回転ツール５，６のショルダ部５ｃ，６ｃ(ショルダ面５ｂ，６ｂ）の直径（ショルダ径）を同一にし、かつ回転ツール５，６の軸芯１５を回転ツール５，６の進行方向に対して同じ角度で傾けて摩擦攪拌接合している状態を示す図であり、図７は斜視図、図８は断面図である。

　本実施の形態では、図７および図８に示すように、第１および第２の回転ツール５，６の回転方向を表面側と裏面側で逆方向とする。これにより表面側からの攪拌によるせん断力２７ａと裏面側からの攪拌によるせん断力２７ｂを接合部の内部で打ち消すことが出来、母材と摩擦攪拌部との境界での破断を防止することが出来る。また、図示しない金属板１，２の把持装置の把持力を低減することが出来、該把持装置を簡素化出来る。

　また、第１および第２回転ツール５，６の回転速度を同じ速度にするように、回転駆動する第１回転ツール５回転用モータ７および第２回転ツール６回転用モータ８に摩擦攪拌接合装置用制御装置４２から指令を与え、制御することで、表裏面からの接合部への入熱量、摩擦力によるせん断力を同一に出来る。

　これにより、板厚方向において残留応力が均一となり、表裏面で耐引張・耐曲げ強度差が発生せず、強度信頼性が低下することを防止することが出来る。

　更なる特徴として、プランジングレスについて言及する。

　従来の片面摩擦攪拌接合おいて線接合の場合には、摩擦攪拌開始前に、回転ツールのショルダ面が金属板１，２の表面に接触した状態で、回転ツールを回転させることにより、回転ツールのショルダ面と金属板１，２の表面の摩擦発熱で、金属板材料の温度が材料が軟化する融点の約８０％程度の温度に上昇するまで挿入位置を保持するプランジングと呼ばれる作業が必要となる。金属板１，２が軟化した後に、摩擦攪拌深さ位置を固定させた状態あるいは摩擦攪拌装置のツール回転用モータ負荷を一定値に制御しながら回転ツールを接合方向へ移動させ、摩擦攪拌接合を行う。このプランジング作業は時間を要し、その分、接合のタクトタイムが長くなり、生産効率を高める上で制約となっていた。

　本発明者等は、両面摩擦攪拌接合を行う場合は、接合部の両面で摩擦熱を生成させるため、片面摩擦攪拌接合で生じていたような裏当て金への熱拡散が無くなり、温度上昇が短時間で達成されることに着目し、摩擦攪拌接合開始前のプランジング工程を省略することが可能ではないかと考え、金属板１，２の端面からプランジングをせずに直ちに摩擦攪拌接合を開始した。その結果、第１および第２の回転ツール５，６により金属板１，２が円滑に塑性流動することを確認した。

　更に好適には、第１および第２の回転ツール５，６のプローブまたは突起部５ｄと凹み部６ｄ間の隙間を事前に摩擦攪拌するなどし、接合する金属と同じ材質の材料で埋めておけば、初期の偏芯荷重による振動は抑制することが出来る。

　したがって、本発明の接合方法によれば、プランジング工程を省略したプランジングレスの摩擦攪拌接合を実現することが出来、これにより接合のタクトタイムを短縮し、生産効率を高めることが出来る。

　更なる特徴として、プランジングレスと第１および第２の回転ツール５，６の軸芯の傾斜について言及する。

　図９は、第１および第２の回転ツール５，６の傾き角度を０度に設定して（ツールを傾けずに）第１および第２の回転ツール５，６を接合部端面から挿入する際の説明図である。プランジングレスで摩擦攪拌を開始するために、第１および第２の回転ツール５，６を接合部端面２４から挿入する際のツール挿入位置は、接合部Ｊと前記回転ツール５，６の相対位置で決定される。図９に示すように前記回転ツール５，６の挿入位置が微小にずれ、過挿入となった場合には、回転ツール５，６側面で接合部端面２４を押付け、金属板１，２を座屈させる等のトラブルの発生並びに摩擦攪拌不良を起こす可能性がある。

　図１０は、第１および第２の回転ツール５，６を適度に傾けて第１および第２の回転ツール５，６を接合部端面２４から挿入する際の様子を示す図である。接合部端面２４からの円滑なツール挿入を果たすためには、図１０に示す通り、第１および第２の回転ツール５，６先端部のプローブが進行方向に対し先行する方向にツール軸心１５を傾けた状態で攪拌する。このときの傾き角θ１およびθ２は、好適には０°を超え１０°以下、更に好適には０°を超え６°以下、更に好適には０°を超え３°以下とする。

　これにより回転ツール５，６は、そのショルダ面から接合部端面２４に係合するため、ツール側面で接合部端面２４を押付けることがなくなり、金属板座屈等のトラブルや摩擦攪拌不良を起こすことなく、プランジングレスでスムーズに摩擦攪拌接合を開始することが出来る。そして、その後の接合過程において、第１および第２の回転ツール５，６の軸芯が傾いていることにより、前述したように、回転ツール５，６のショルダと材料間の面圧を高め、摩擦攪拌接合の際に発生するバリや接合欠陥を抑制することが出来る。

　更なる特徴として、プランジングレスで両面摩擦攪拌接合を行う運転方法について言及する。

　まず、その運転方法に係わる制御系について説明する。

　図１１は、回転ツール５，６の軸心１５を傾けてプランジングレスで両面摩擦攪拌接合を行う運転方法を示す図である。図１２は、制御装置４１～４３（図１参照）が行う処理手順を示す制御フローである。

　図１１および図１２に示す通り、摩擦攪拌接合開始前は、第１および第２のツール回転駆動装置７，８は待機位置２０ａ，２０ｂにある。この待機位置２０ａ，２０ｂにおいて、第１および第２の回転ツール５，６は軸芯１５を傾けた状態にある。また、図示しない第１および第２の本体ケースに取り付けられた図示しない第１および第２の位置計測器を用いて接合部Ｊと第１および第２のツール回転駆動装置７，８間の距離を測定し、回転ツール５，６の予定挿入深さを演算する（ステップＳ１）。次に、第１および第２のツール押圧装置９，１０内の押圧用モータを駆動して第１および第２の回転ツール５，６を予定挿入深さまで位置制御にて移動させる（ステップＳ２）。このとき、図示しない位置計測器の計測値に基づいて、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを所定範囲（例えば板厚ｔ）に設定する。そして、このようにツール挿入位置を位置制御にて保持した状態で、第１および第２の摩擦攪拌接合装置３，４を接合方向へ移動させ（ステップＳ２）接合部端面２４の摩擦攪拌開始位置２１ａ，２１ｂから摩擦攪拌接合を開始する。このとき、前述したように、位置制御のまま接合部端面２４から回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部端面２４に当てながら回転ツール５，６を金属板１，２に挿入することによって、プランジングレスで摩擦攪拌接合を開始する（図１１等参照）。

　ステップS２に記載の摩擦攪拌接合装置３，４の接合方向への移動は、ロボットアーム１２を駆動することにより行われる。なお、ロボットアーム１２は摩擦攪拌接合装置３，４を保持したまま、２枚の金属板１，２を移動させても良い。

　摩擦攪拌接合開始後、第１のツール５のツール回転駆動装置７の制御電流に基づいてツール回転駆動装置７の負荷が所定の値となるようにツール挿入位置を制御する負荷一定制御とし（ステップＳ３）、摩擦攪拌接合が終了する摩擦攪拌終了位置２２ａ，２２ｂ到達前に、その時点のツール挿入位置を保持する位置一定制御に切替え（ステップＳ３→Ｓ４）、摩擦攪拌終了位置２２ａ，２２ｂを通過させるように制御する。第２のツール６については、摩擦攪拌接合開始後も位置制御が維持され、位置制御のまま摩擦攪拌終了位置２２ａ，２２ｂを通過させる（ステップＳ３→Ｓ４）。

　このように摩擦攪拌接合開始後に、第２の回転ツール６は位置制御を維持し、第１の回転ツール５を負荷一定制御に切り替えることで、接合部Ｊの厚みが変動した場合でも安定して摩擦攪拌することが出来る。

　また、第１および第２の回転ツール５，６への負荷が一定となるため、回転ツール５，６の損耗や折損を抑制することが出来、回転ツール５，６の寿命を延ばすことが出来る。

　上記の各ステップの制御は制御装置４１～４３が図示しない第１および第２の位置計測器の計測値を入力し、この計測値と第１および第２のツール回転駆動装置７，８の制御電流に基づいて第１および第２のツール回転駆動装置７，８、第１および第２のツール押圧装置９，１０等の各種アクチュエータに作動指令を与えることにより行う。

　なお、上記運転方法では、第１の回転ツール５の負荷一定制御をツール回転駆動装置７の制御電流を用いて行ったが、その代わりに荷重計測器の計測値を用いて行ってもよい。また、第１および第２の回転ツール５，６の位置制御を第１および第２の位置計測器の計測値を用いて行ったが、その代わりに第１および第２の押圧用モータの回転量を検出するエンコーダ等の回転センサを用いて行ってもよい。

　図１３は、制御装置４１～４３（図１参照）が行う処理手順の他の例を示す制御フローである。この例では、図１２の摩擦攪拌開始位置２１ａ，２１ｂから摩擦攪拌終了位置２２ａ，２２ｂまでの範囲において、第１の回転ツール５のみを負荷一定制御とするのではなく、第１および第２の回転ツール５，６ともに負荷一定制御とするものである（ステップＳ３Ａ）。図１１では、その例が、摩擦攪拌開始位置２１ａ，２１ｂと摩擦攪拌終了位置２２ａ，２２ｂの範囲において、補足的にかっこ書きで記載されている。

　第１および第２の回転ツール５，６の制御方法において、第２の回転ツール６を摩擦攪拌接合後も位置一定制御とした場合、金属板の下面が基準面となる。この場合、金属板の変形などにより基準面が一定でない場合、材料が薄く（或いは材料の剛性が低く）、材料の変形抵抗が低い場合には、第１の回転ツール５のみの負荷一定制御による第１の回転ツール５からの金属板に対する押圧力で、表裏面の摩擦攪拌範囲を概ね一致させることが可能である。しかし、材料が厚く（或いは材料の剛性が高く）、材料の変形抵抗が高い場合には、第１の回転ツール５のみの負荷一定制御による金属板に対する押圧力では、金属板の表裏面の摩擦攪拌接合範囲を一致させることが困難な場合があることが確認された。

　金属板の表裏面の摩擦攪拌接合範囲が異なる場合は、板厚方向において残留応力のアンバランスが発生し、表裏面で耐引張・耐曲げ強度差が発生し、強度信頼性を低下させる一因となる可能性がある。

　また、第１および第２の回転ツール５，６の一方を位置制御とした場合には、表裏面における押圧力のアンバランスにより、金属板を把持している把持装置に押圧力による力が発生し、金属板の保持力に加えて、この表裏面の押圧力のアンバランスにより発生した把持装置に掛かる力を保持する必要があるため、把持装置が大型化する可能性がある。

　そこで、金属板が厚い場合或いは金属板の剛性が高い場合には、図１１のかっこ書きおよび図１３の制御フローのステップＳ３Ａに記載するように、摩擦攪拌接合開始後に、第２の回転ツール６も回転モータ負荷一定制御として、第１および第２の回転ツール５，６とも、負荷一定制御とする。これにより金属板の表面側からの入熱量および入熱範囲と裏面側からの入熱量および入熱範囲が同じとなり、表裏面の残量応力を均一にすることが出来、金属板の反りを防止出来る。

　なお、逆に、金属板が十分に薄い場合或いは金属板の剛性が十分に低い場合には、摩擦攪拌中も含め、第１および第２の回転ツール５，６を常に位置制御としてもよい。

　＜第２実施形態＞
　本発明の第２の実施の形態について説明する。

　本実施の形態の構成は、第１および第２の摩擦攪拌接合装置３，４については第１の実施の形態と共通であり、ロボットアーム装置１１の詳細構成について第１の実施の形態と相違する。

　図１４は、本実施の形態に係わる両面摩擦攪拌接合システムの全体図である。ロボットアーム装置１１は多関節の第１ロボットアーム１３と第２ロボットアーム１４とを有している。第１ロボットアーム１３は先端面にレール３６を設け、レール３６を介して第１摩擦攪拌接合装置３を保持する。第２ロボットアーム１４は先端面にレール３７を設け、レール３７を介して第２摩擦攪拌接合装置４を保持する。第１ロボットアーム１３は摩擦攪拌接合装置３を移動し、第２ロボットアーム１４は摩擦攪拌接合装置４を移動する。

　ロボットアーム１３，１４は複数の関節を有し、関節数に応じた自由度を有し、複雑な駆動が可能である。また、ロボットアーム装置用制御装置４１の制御により連動した駆動が可能である。

　ロボットアーム１３，１４を互いに連動するように駆動して、第１および第２の回転ツール５，６を２枚の金属板１，２の接合部Ｊの表面側と裏面側に相対向するように配置する。次いで、ツール回転駆動装置７，８とツール押圧装置９，１０とを駆動して、回転ツール５，６を回転させながら互いに近づく方向に移動して、第１および第２の回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを接合部Ｊの表面側と裏面側に押圧する。次いで、その状態（回転ツール５，６のショルダ面５ｂ，６ｂを前記接合部の表面側と裏面側に押圧した状態）で、ロボットアーム１３，１４を互いに連動するように駆動して、回転ツール５，６を回転させながら接合部Ｊに沿って移動させる。これにより接合部Ｊが摩擦攪拌され、２枚の金属板１，２は接合部Ｊで接合される。

　本実施の形態の効果について説明する。

　図１５は比較のために示す第１の実施の形態における問題点を説明する図である。ロボットアーム１２を駆動して、回転ツール５，６を紙面左から右に接合部Ｊに沿って移動させる。このとき、２枚の金属板１，２の幅、すなわち接合部Ｊの接合長Ｗは、保持フレーム３２に設けられた第１および第２の保持部３３，３４の腕長と摩擦攪拌接合装置３，４の半径長の合計である長さＬ未満に制限される。

　図１６も比較のために示す第１の実施の形態における同様な問題点を説明する図である。ロボットアーム１２を駆動して、回転ツール５，６を紙面手前側から裏側に接合部Ｊに沿って移動させる。このとき、金属板２の長さL２は、保持フレーム３２に設けられた第１および第２の保持部３３，３４の腕長と摩擦攪拌接合装置３，４の半径長の合計である長さＬ未満に制限される。

　したがって、金属板１，２が大型化し、接合長Ｗまたは長さＬ２が長くなる場合は、長さＬを長くするように保持フレーム３２を大型化する必要がある。保持フレーム３２が大型化して保持部３３，３４の腕長が長くなれば、保持フレーム３２に作用するモーメントも増加するため、保持フレーム３２を高剛性にする必要がある。保持フレーム３２の大型化、高剛性化により、保持フレーム３２の重量も増加するため、これを駆動するロボットアーム１２を大型化する必要がある。すなわち、両面摩擦攪拌接合システム全体を大型化する必要がある。

　本実施の形態では、保持フレーム３２がないため、金属板１，２の幅に係る制限を大幅に軽減できる。これにより、両面摩擦攪拌接合システムの大型化を抑制できる。

　また、第１の実施の形態におけるロボットアーム１２は摩擦攪拌接合装置３，４と保持フレーム３２とを保持するのに対し、第２の実施の形態におけるロボットアーム１３は摩擦攪拌接合装置３を保持し、ロボットアーム１４は摩擦攪拌接合装置４を保持する。ロボットアーム１３，１４一本当りが保持する重量が軽減することにより、ロボットアーム１３，１４を小型化することができる。

　本実施の形態では、保持フレーム３２がないため、第２の実施の形態におけるロボットアーム１３，１４の支点から摩擦攪拌接合装置３，４（作用点）までの長さは、第１の実施の形態におけるロボットアーム１２の支点から摩擦攪拌接合装置３，４（作用点）までの長さより短くなり、前述の重量軽減と合わせて、ロボットアーム１３，１４に作用するモーメントも軽減することによっても、ロボットアーム１３，１４を小型化することができる。

　ロボットアーム１３，１４の小型化および保持フレーム３２不要により、両面摩擦攪拌接合システムを小型化できる。

１，２　金属板
３　第１の摩擦攪拌接合装置
４　第２の摩擦攪拌接合装置
５　第１の回転ツール(上回転ツール)
５ａ　ツール本体
５ｂ　ショルダ部
５ｃ　ショルダ面
５ｄ　突起部(プローブ)
６　第２の回転ツール(下回転ツール)
６ａ　ツール本体
６ｂ　ショルダ部
６ｃ　ショルダ面
６ｄ　凹み部
５　入側上把持装置
５ａ，５ｂ　上下把持板
６　出側下把持装置
６ａ，６ｂ　上下把持板
７　第１のツール回転駆動装置
８　第２のツール回転駆動装置
９　第１のツール押圧装置
１０　第２のツール押圧装置
１１　ロボットアーム装置
１２　ロボットアーム
１３　第１のロボットアーム
１４　第２のロボットアーム
１５　ツール軸芯
２０ａ　上回転ツール待機位置
２０ｂ　下回転ツール待機位置
２１ａ　上摩擦攪拌接合開始位置
２１ｂ　下摩擦攪拌接合開始位置
２２ａ　上摩擦攪拌接合終了位置
２２ｂ　下摩擦攪拌接合終了位置
２４　摩擦攪拌開始金属板端面
２７ａ　上せん断力
２７ｂ　下せん断力
３２　保持フレーム
３３　第１保持部
３４　第２保持部
３５　背面部
３６　レール
３７　レール
４１　ロボットアーム装置用制御装置
４２　摩擦攪拌接合装置用制御装置
４３　統括制御装置
１０７　回転ツール
１０９　加圧ツール
１１２　ロボットアーム
１３２　保持フレーム
Ｊ　接合部
θ１，θ２　傾き角
Ｌ　保持部腕長と摩擦攪拌接合装置半径との合計長
Ｗ　接合長
Ｌ２　金属板長さ

Claims

　ロボットアーム装置（１１）と、このロボットアーム装置（１１）に設けられ、ロボットアーム装置（１１）により２枚の金属板（１，２）の接合部（Ｊ）に沿って移動する摩擦攪拌接合装置とを備えた摩擦攪拌接合システムにおいて、
　前記摩擦攪拌接合装置は、接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に相対向するように配置された第１および第２の摩擦攪拌接合装置（３，４）であり、
　前記接合部（Ｊ）を摩擦攪拌する第１および第２の回転ツール（５，６）と、
　前記第１および第２の回転ツール（５，６）を接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に相対向するように装着し、前記第１および第２の回転ツール（５，６）を回転駆動する第１および第２のツール回転駆動装置（７，８）と、
　前記第１および第２のツール回転駆動装置（７，８）に装着した前記第１および第２の回転ツール（５，６）を互いに近づく方向に移動して、前記第１および第２の回転ツール（５，６）を前記接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に押圧する第１および第２のツール押圧装置（９，１０）とを有する
　ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
　請求項１に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
　更に、第１および第２の保持部（３３，３４）を有する保持フレーム（３２）を備え、
　前記保持フレーム（３２）は、前記ロボットアーム装置（１１）に含まれ、１つ以上の関節を有する多関節のロボットアーム（１２）の先端に取り付けられ、
　前記第１の摩擦攪拌接合装置（３）は、前記第1の保持部（３３）に保持され、
　前記第２の摩擦攪拌接合装置（４）は、前記第２の保持部（３４）に保持される
　ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
　請求項１に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
　前記ロボットアーム装置（１１）は、１つ以上の関節を有する多関節の第１および第２のロボットアーム（１３，１４）を有し、
　前記第１の摩擦攪拌接合装置（３）は、前記第１のロボットアーム（１３）の先端に取り付けられ、
　前記第２の摩擦攪拌接合装置（４）は、前記第２のロボットアーム（１４）の先端に取り付けられる
　ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
　請求項１に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
　前記第１の回転ツール（５）は、ショルダ部（５ｃ）を先端部分に形成したツール本体（５ａ）と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも１つの突起部（５ｄ）とを有し、
　前記第２の回転ツール（６）は、ショルダ部（６ｃ）を先端部分に形成したツール本体（６ａ）と、このツール本体の先端部分に形成され、前記２枚の金属板の接合時に前記突起部（５ｄ）の先端部を収納する少なくとも１つの凹み部（６ｄ）とを有する
　ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
　請求項１に記載の摩擦攪拌接合システムにおいて、
　更に、ロボットアーム装置（１１）を制御するロボットアーム装置制御部（４１）と摩擦攪拌接合装置（３，４）を制御する摩擦攪拌接合装置制御部（４２）とを有する制御装置（４３）を備える
　ことを特徴とする摩擦攪拌接合システム。
　ロボットアーム装置（１１）と、このロボットアーム装置（１１）に設けられ、第１および第２の回転ツール（５，６）と第１および第２のツール回転駆動装置（７，８）と第１および第２のツール押圧装置（９，１０）とを有する第１および第２の摩擦攪拌接合装置（３，４）とを備えた摩擦攪拌接合システムによる２枚の金属板（１，２）を摩擦攪拌接合する摩擦攪拌接合方法であって、
　前記第１および第２の回転ツール（５，６）の一方の回転ツール（５）を、ショルダ部（５ｃ）を先端部分に形成したツール本体（５ａ）と、このツール本体の先端部分から突出するよう形成された少なくとも１つの突起部（５ｄ）とを有する構成とし、
　前記第１および第２の回転ツールの他方の回転ツール（６）を、ショルダ部（６ｃ）を先端部分に形成したツール本体（６ａ）と、このツール本体の先端部分に形成され、前記２枚の金属板（１，２）の接合時に前記突起部（６ｄ）の先端部を収納する少なくとも１つの凹み部（６ｄ）とを有する構成とし、
　前記ロボットアーム装置（１１）により、第１および第２の摩擦攪拌接合装置（３，４）を前記２枚の金属板の接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に相対向するように配置することで、第１および第２の回転ツール（５，６）を接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に相対向するように配置し、
　前記第１および第２のツール回転駆動装置（７，８）により、前記第１および第２の回転ツール（５，６）を回転させ、
　前記第１および第２のツール押圧装置（９，１０）により、前記第１および第２の回転ツール（５，６）を互いに近づく方向に移動して、前記第１の回転ツールの突起部（５ｄ）の先端部を前記第２の回転ツールの凹み部（６ｄ）内に挿入するとともに、前記第１および第２の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面（５ｂ，６ｂ）を前記接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に押圧し、
　前記第１の回転ツールの突起部の先端部（５ｄ）を前記第２の回転ツールの凹み部（６ｄ）内に挿入し、前記第１および第２の回転ツールの前記ショルダ部のショルダ面（５ｂ，６ｂ）を前記接合部（Ｊ）の表面側と裏面側に押圧した状態で、前記ロボットアーム装置（１１）により、前記第１および第２の回転ツール（５，６）を前記接合部（Ｊ）に沿って移動させ、
　前記第１および第２の回転ツール（５，６）により、前記接合部（Ｊ）の板厚方向全域を摩擦攪拌することを特徴とする摩擦攪拌接合方法。