JPH1190655A - 摩擦攪拌接合方法 - Google Patents

摩擦攪拌接合方法

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JPH1190655A
JPH1190655A JP10022988A JP2298898A JPH1190655A JP H1190655 A JPH1190655 A JP H1190655A JP 10022988 A JP10022988 A JP 10022988A JP 2298898 A JP2298898 A JP 2298898A JP H1190655 A JPH1190655 A JP H1190655A
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靖男 石丸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】回転体の回転による摩擦攪拌接合において、接
合部の凹みの発生を防止する。 【解決手段】中空型材５０，６０の接合部の端部は外側
に突出する厚肉部５６，６６を有する。２つの厚肉部を
突き合せると台形状である。回転体７０，７０を厚肉部
５６，６６に挿入し、回転させて接合する。回転体７０
の大径部７１を一般部の板５１，５２，６１，６２の外
面の延長線上から外側に位置させた状態で、回転させ
る。２つの厚肉部の間に隙間が有っても所望の接合がで
きる。接合後、厚肉部５６、６６を切削して平滑にす
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、例えば、アルミニ
ウム合金材等の接合に用いる摩擦攪拌接合に関する。
【０００２】
【従来の技術】摩擦攪拌接合方法は、接合部に挿入した
丸棒（回転体という。）を回転させながら接合線に沿っ
て移動させ、接合部を発熱、軟化させ、塑性流動させ、
固相接合する方法である。回転体は、接合部に挿入する
小径部と、外部に位置する大径部とからなる。小径部と
大径部は同軸である。大径部側を回転させる。小径部と
大径部の境は、接合部に若干挿入されている。摩擦攪拌
接合方法による接合は突き合せ部、重ね部に適用され
る。これは特表平７−５０５０９０号公報（ＥＰ０６１
５４８０Ｂ１）、Welding & Metal Fabrication, Janua
ry 1995 １３頁から１６頁に示されている。
【０００３】また、被接合材の材質については前記特表
平７−５０５０９０号公報に示されている。被接合材、
回転体の材質、寸法、回転速度、移動速度については、
溶接学会全国大会講演概要 第５６集（‘９５−４）２
０８頁から２０９頁に示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】摩擦攪拌接合方法の種
々な実験によれば、２つの部材の接合部の上面の一部の
部材は回転体の大径部の回転によって切り子のごとく飛
ばされ、接合部の上面に凹みが生ずる。凹みの両側には
部材の塑性変形による厚肉部が生ずる。
【０００５】厚肉部は削除すればよいが、凹みの補修は
パテ等を必要とし、高価となる。
【０００６】さらに、接合前に２つの部材の突き合せ部
の端面の間に隙間がある場合には、接合部に凹み等の欠
陥が発生する。このため、強度低下を生じ、大型構造物
においては特に問題になる。部材が大きくなることによ
って、前記隙間の管理は困難になり、凹みが大きくな
り、また、欠陥が発生しやすくなる。
【０００７】この接合部が他の部材で覆われる等によっ
て、凹みの存在が問題にならない場合は、強度の点を除
けば問題はない。しかし、車両の車体の側面等において
は、見栄えの観点から凹みは除かなければならない。ま
た、見えない場合においても、凹みが性能上問題になる
場合がある。
【０００８】本発明の目的は、接合部の凹みの発生を防
止することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、回転体側に
向けて突出する厚肉部を接合すべき対象物に設けるこ
と、によって達成できる。回転体の大径部の先端の小径
部が厚肉部に入り、大径部は非突出部の延長線と厚肉部
の頂との間の厚肉部内に位置している。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１から図５
により、鉄道車両の車体への適用について説明する。図
５において、鉄道車両の車体は、側構体４１、屋根構体
４２、床構体４３、長手方向の端部の妻構体４４から構
成される。側構体４１は、中空の押出し型材（５０，６
０）を並列に複数並べ、それを接合して構成している。
接合は図１のように行われる。屋根構体４２、床構体４
３も同様に構成される。側構体４１と屋根構体４２との
接続、側構体４１と床構体４３との接続はＭＩＧ溶接等
で行う。
【００１１】図１は側構体４１を構成する中空型材の継
手部（接合部）を示すものである。中空型材５０，６０
はアルミニウム合金の押出し型材である。中空型材５
０，６０は２つの板５１，５２，６１，６２とこれを接
続する斜めの板（リブ）５３，６３とからなる。斜めの
板５３，６３はそれぞれ複数あり、トラス状に配置して
いる。板５３，６３の傾斜の方向は交互である。
【００１２】一方（第１）の中空型材５０の端部は他方
（第２）の中空型材６０の端部に入っている。中空型材
５０の端部の近くには板５１と板５２とを接合する垂直
な板５４がある。５５は中空型材６０の端部を支える突
出片である。
【００１３】板５４の厚さ方向（図１において、左右方
向）の中心の延長線上に、２つの中空型材５０，６０の
接合用の厚肉部（突出部）５６，６６の端部（すなわ
ち、中空型材５０，６０の突き合せ部の端部（接合部Ｗ
の中心））が位置する。接合部Ｗの近くの板５１，５
２，６１，６２は前面側（中空型材の厚さ方向における
外側、接合作業を行う側、すなわち、接合用工具の回転
体７０側である。）に所定の幅で所定高さで突出して厚
肉部になっている。厚肉部５６、６６の大きさは後述す
るように回転体７０の大きさや２つの中空型材５０、６
０の隙間等で決まる。厚肉部５６、６６は板５１、５
２、６１、６２の端部のそれぞれにある。厚肉部５６、
６６の前面（外面）と板（非突出部）５１，５２，６
１，６２の前面（外面）とは滑らかに接続しており、傾
斜している。２つの厚肉部５６，６６を突き合せるとそ
の形状は台形状である。
【００１４】なお、型材５０，６０の突き合せ、または
圧肉部５６，６６の突き合せとは、２つの型材の端部５
６ａ、６６ａ同士が接触している場合、および２つの型
材の端部５６ａ、６６ａの間に隙間がある場合の両方を
いう。
【００１５】中空型材の接合部の上方および下方のそれ
ぞれに接合用工具である回転体７０，７０を配置してい
る。回転体７０は、基部の大径の丸棒（大径部）７１の
先端に小径の丸棒（小径部）７２を設置している。大径
部７１と小径部７２とは同軸である。上方の回転体７０
の実質的に鉛直方向に下方の回転体７０が位置してい
る。２つの回転体７０、７０は接合線に沿って離れてい
てもよいが、中空型材５０、６０の曲がりを防止するた
め、大きく離れていない方がよい。回転体７０は中空型
材５０，６０よりも硬い材質である。
【００１６】２つの回転体７０、７０を回転させなが
ら、小径部７２を中空型材５０，６０の接合部に挿入す
る。そして、２つの中空型材５０，６０の接合部の長手
方向に沿って水平方向に移動させる。２つの回転体７
０，７０は同時に移動させる。
【００１７】摩擦攪拌接合時において、上側の回転体７
０においては、大径部７１と小径部７２との境（実質的
に平らである。）７３を、一般部（非突出部）の板５
１，６１の上面（中空型材５０、６０の厚さ方向におけ
る外側の面）よりも若干上方（突出した厚肉部５６、６
６の頂の面側で、厚肉部５６、６６内）７３ａに位置す
るようにする。下側の回転体７０においては、大径部７
１と小径部７２との境７３を、一般部（非突出部）の板
５１，６１の下面（中空型材の厚さ方向における外側の
面）よりも若干下方（突出した厚肉部５６、６６の頂に
面側で、厚肉部５６、６６内）に位置するようにする。
つまり、上下の回転体７０、７０の境７３は非突出部の
板５１、６１の外側の面の延長線よりも外側（厚肉部５
６、６６の頂側）で、厚肉部５６、６６の中に位置して
いる。図１の線７３ａは境７３の位置である。このよう
に、小径部７２は突き合せ部にあり、大径部７１と小径
部７２の境７３は、厚肉部５６、６６を除く部分におけ
る板５１、６１の外側の面の延長線と厚肉部５６、６６
の頂との間に位置する。
【００１８】接合作業の際には、型材５０、６０は架台
に載せられ、固定させられている。下面の厚肉部の周囲
には架台はない。回転体７０の回転中心は接合部の中
心、即ち板５４の厚さの中心にある。
【００１９】図４において、各部の大きさの関係を説明
すると、２つの厚肉部５６、６６を突き合せた際の厚肉
部５６、６６の頂の幅Ｗ１は小径部７２の径よりも大き
く、大径部７１の径よりも小さい。２つの厚肉部５６、
６６の基部の幅Ｗ２は大径部７１の径よりも大きい。厚
肉部５６、６６の高さＨ１は小径部７２の長さよりも大
きい。大径部７１の下端を厚肉部５６、６６の位置７３
ａに位置させたとき、小径部７２の先端は突出片５５に
至るか、その近傍に位置している。接合部５６、６６の
頂の板５１、６１側と基部の板５１、６１側とは斜面５
６ｃ、６６ｃで接続している。
【００２０】図２は摩擦攪拌接合を完了した状態であ
る。図２は図１の上側の接合部を示している。下側の接
合部は上側の接合部に対して対象である。接合部Ｗの外
面側には中空型材の内側に向けて凹みＫを生じている。
凹みＫの両側には厚肉部５６Ｔ，６６Ｔがある。厚肉部
５６Ｔ，６６Ｔは厚肉部５６，６６の残りである。厚肉
部５６Ｔ，６６Ｔは塑性変形したものを含む。凹みＫの
底面は、一般部の板５１，６１の外面よりも外側の位置
７３ａにある。
【００２１】図１の上面側を鉄道車両の車体の外面側と
すると、上面の接合部の余分な部分（一般部の板５１，
６１の上面の延長線上から上側）をグラインダーで切削
し、一般部の板５１，６１の上面の高さと同一平面にな
るようにする。上面側を切削するので、切削作業が容易
である。下面側にも同様に凹みＫと厚肉部５６Ｔ，６６
Ｔがあるが、車体の内面側とすると、化粧板で覆うので
切削は必要ない。図３は架台１１１に載せた型材５０、
６０を上下から接合し、次に、架台１１１に載せた状態
で上面側の厚肉部５６Ｔ，６６Ｔを削除した状態を示
す。
【００２２】これによれば、凹みＫの発生を実質的に防
止できるものである。このため、肉盛り溶接や、パテに
よる補修を不要にできるものである。
【００２３】また、上記実施例では厚肉部５６，６６の
端部５６ａ，６６ａ同士が接触しているが、両者の間に
隙間がある場合は、摩擦攪拌接合によって流動化した厚
肉部５６，６６の母材がこの隙間に押し込まれる。この
ため、隙間がある場合においても、接合部に欠陥が発生
しない。具体的には厚肉部の高さ（板５１、５２、６
１、６２の外面からの突出代）を１ｍｍにすると隙間が
１ｍｍでも欠陥無く接合できる。また、凹みＫの位置
を、板５１，５２，６１，６２の外面の延長線上から外
側に位置させることができる。すなわち、凹みの発生を
実質的に容易に防止をできるものである。
【００２４】厚肉部５６，６６の基部の幅Ｗ２は大径部
７１の径Ｄよりも大きい。厚肉部５６，６６の頂部の幅
Ｗ１は小径部７２の径ｄよりも大きい。これらは回転体
７０の中心が厚肉部５６，５６の中心からずれた場合、
および２つの型材の隙間を考慮して定める。
【００２５】また、厚肉部５６，６６の頂と基部とは斜
面５６ｃ、６６ｃで接続されている。すなわち、２つの
厚肉部５６、６６を突き合せたとき、台形状である。こ
のため、厚肉部５６，６６を斜面５６ｃ、６６ｃを有し
ない四角形に突出させた場合に比べて、中空型材に余分
な部分がない。このため、中空型材の材料を少なくで
き、製作を安価にできる。また、グラインダーによる切
削量を少なくでき、簡単にできるものである。厚肉部５
６、６６は２つの型材の接合部に金属を補充するもので
あるので、台形状であってもよい。なお、図６に示すよ
うに、非突出部の板５１、６２の外面から突出部５１
ａ、６１ａを若干立ち上げた後、突出部５６、６６の台
形部を設けるようにしてもよい。
【００２６】板５４は回転体７０，７０による圧縮力に
よって厚肉部５６，６６が内側に曲がるのを防止する。
【００２７】図１において、中空型材５０の右端の形状
は左端の形状であっても、中空型材６０の右端の形状で
あってもよい。中空型材６０も同様である。要は２つの
型材を接合できればよい。
【００２８】回転体７０は突き合せ部を光学センサで検
出して移動する。厚肉部５６、６６の斜面５６ｃ，６６
ｃを検出して、回転体７０の幅方向の位置を定める。図
７はセンシング用の斜面５６ｎ，６６ｎを２つの厚肉部
５６ｍ，６６ｍが向き合う部分に設けたものである。斜
面５６ｎ（６６ｎ）はそれぞれの厚肉部５６ｍ，６６ｍ
に設けても、一方に設けてもよい。
【００２９】上記各実施例では２つの接合部の端面５６
ａ，６６ａは回転体７０の軸心に平行であるが、２つの
端面５６ａ，６６ａが回転体７０の軸心に対して傾斜し
ていてもよい。例えば、一方の部材５０の端面５６ａが
傾斜しており、これに他方６０の部材の端面６６ａが上
方に重なるようにしてもよい。これによれば、２つの端
面の間隔が大きくても、回転体７０の回転によって流動
化した金属が片５５との間から流出することを防止でき
るものである。この形状はパイプ同士の接続に適してい
る。
【００３０】図８によって接合装置を説明する。中空型
材５０，６０は架台１１１，１１１に載せられ、クラン
プ１１３で固定されている。２つの中空型材５０、６０
の突き合せ部は所定の隙間になっている。２つの中空型
材５０、６０の突き合せ部は適宜仮止め溶接されてい
る。
【００３１】上側の接合用装置７０は幅方向に走行する
走行体１２１から吊り下げられている。走行体１２１は
門型の走行体１２２の上部のフレームに沿って移動す
る。走行体１２２は中空型材５０，６０両側の長手方向
に沿ったレール１２３に沿って走行する。下側の回転体
７０は２つの座１１１，１１１の間の走行体１３１に設
置されている。走行体１３１は走行体１３２に載せてあ
り、幅方向に移動する。走行体１３２はレール１３３に
沿って中空型材５０，６０の長手方向に沿って走行す
る。上側の回転体７０の下方に下側の回転体がある。走
行体１２１，１３１は回転体７０，７０を上下動させ
る。
【００３２】走行体１２１，１３１には中空型材５０，
６０を押さえるローラ１２４，１３４をそれぞれ複数設
置している。ローラ１２４，１３４は回転体７０，７０
の前方において厚肉部５６，６６の両側にある。ローラ
１２４，１３４は走行方向に沿って必要により複数列設
ける。ローラは回転体７０の前後に追加できる。
【００３３】走行体１２１，１３１には接合すべき位置
を検出するセンサ（図示せず。）を設置している。セン
サによって走行体１２１，１３１を幅方向に移動させ
る。センサとしてレーザを用いた場合には斜面５６ｃ，
５６ｃ，６６ｃ，６６ｃを求め、接合すべきの中心を検
出する。
【００３４】回転体７０、７０で型材５０、６０の上下
面を接合した後、架台１１１、１１１に型材５０、６０
を載せた状態で、上面の厚肉部を切削して平滑に仕上げ
る。切削のグラインダー作業は手作業で行うとより平滑
にできる。このため、切削作業する厚肉部は上面にある
と良い。
【００３５】なお、まず、厚肉部を機械で若干残して切
削し、その後、手作業で切削するようにすると、切削作
業を短くできる。この場合、回転体７０の若干後方にお
いて、走行体１２１に切削工具を設置する。回転体７０
が回転する際に切削工具も切削作業を行う。
【００３６】例えば、図９、図１０に示すように、上面
側の回転体７０の後方において、エンドミル１２６を上
面側の走行体１２１に設置する。エンドミル１２６は厚
肉部５６、６６を切削する。エンドミル１２６の下端の
位置は中空型材５０、６０の上面の板５１、６１の上面
よりも若干上方の位置である。エンドミル１２６の径は
前記位置の厚肉部５６、６６の幅よりも十分に大きい。
ローラ１２４、１３４はエンドミル１２６の近傍におい
て上下から押え、エンドミル１２６による切削量が同一
になるようにしている。
【００３７】上記実施例では接合する一対の中空型材の
端部にそれぞれ厚肉部があったが、図１１のように一方
の中空型材６０のみに厚肉部６６がある場合でも可能で
ある。厚肉部６６の金属は中空型材５０、６０の隙間お
よび中空型材５０の板の上面に移動する。また、一方の
中空型材６０においては上面の板６１に厚肉部があり、
他方の中空型材５０においては下面の板６１に厚肉部が
ある場合も同様である。
【００３８】上記実施例の押出し型材は中空型材である
場合について説明したが、中空でない押出し型材にも適
用できるものである。以下に実施例を示す。
【００３９】図１２は平板状の押出し型材３１、３２の
端部に、それぞれ厚肉部３４、３５を有し、厚肉部３
４、３５同士を突き合せて接合する継手形状の例を示
す。この時、押出し型材３１、３２には裏当て治具（架
台）３６を配置している。この裏当て治具３６は、接合
部Ｗとの接合を防止するため、押出し型材３１、３２よ
りも硬い材質のものを用いる。この継手の突き合せ面に
沿って、回転体７０を回転しながら移動させることによ
り、図１３に示す接合部Ｗが得られる。厚肉部３４、３
５に対する回転体７０の条件は前記実施例と同様であ
る。次に、図１４のように、凹みＫおよび厚肉部分をグ
ラインダー等で平滑に除去する。接合装置のローラ１２
４等は前記実施例と同様である。
【００４０】なお、１つの接合部のみの押出し型材等の
場合は、図８の実施例において、下側の回転体７０の代
わりに、押出し型材を支えるローラを配置することがで
きる。これによれば、型材３１、３２の全ての面を支持
する必要がなく、架台の構造を簡単にできるものであ
る。
【００４１】図１５から図１７は、板の一方の面に複数
のリブ３９を有し、リブ３９とは反対の面に厚肉部３４
ｂ、３５ｂを有した押出し型材３７、３８を摩擦攪拌接
合する場合である。架台３６Ｂはリブ３９の下端と厚肉
部３４、３５の下面を載せる。摩擦攪拌接合は上記実施
例と同様である。
【００４２】図１８から図１９の実施例は、リブ３９側
に厚肉部３４ｂ、３５ｂを設けた押出し型材３７ｃ、３
８ｃの場合である。これによれば架台３６Ｃ側は平にな
る。このため、リブ３９とは反対側に若干の凹凸があっ
てもよい場合は、平滑にする仕上げ処理を省略すること
ができ、安価に製造することができる。接合部Ｗは、良
好な接合部となり、所定の厚さを得ることができる。
【００４３】図１８から図１９の実施例において、型材
３７ｃ、３８ｃを車体に適用する場合、厚肉部３４ｂ、
３５ｂが車内側になるので、厚肉部３４ｂ、３５ｂの切
削を不要にできる。しかし、接合部の車外側に未接合部
が生じ易く、厚肉部３４ｂの端部と厚肉部３５ｂの端部
との間をパテで埋め、塗装することが必要になる。しか
し、図１５から図１７の実施例では車外側には未接合部
はなく、塗装の必要も無い。また、図１５から図１７の
実施例においては厚肉部３４ｂ、３５ｂの周囲にリブ３
９が無いので、ローラ１２４で押さえやすい。
【００４４】図２０から図２２の実施例を説明する。図
２０において、鉄道車両の側構体４１ｂは、複数の押出
し型材１５０、１６０を組み合せて構成している。出入
り口１７１と窓１７２との間の押出し型材１５０、１５
０、および、窓１７２と窓１７２との間の押出し型材１
５０、１５０のそれぞれの押出し方向は、図２０におい
て縦方向である。窓１７２の下部の押出し型材１６０、
１６０、および、窓１７２の上部の押出し型材１６０、
１６０のそれぞれの押出し方向は、図２０において横方
向である。つまり、押出し型材１５０の押出し方向と押
出し型材１６０の押出し方向とは直交している。
【００４５】押出し方向を同一方向とした押し出し型材
１５０、１５０同士の接合部、および押出し型材１６
０、１６０同士の接合部は、前記実施例のように、厚肉
部を設けて接合している。
【００４６】押出し方向が直交する部分は図２１のよう
になっている。図２１は摩擦攪拌接合の前である。押出
し型材１５０、１６０は板の一方側にリブ１５３、１６
３を有する。中空型材ではない。押出し型材１５０、１
６０は板１５１、１６１を架台３６Ｃに載せている。リ
ブ１５３、１６３が上方を向いている。リブ１５３、１
６３側が車内側であり、板１５１、１６１側が車外側で
ある。
【００４７】押出し型材１５０の端部はリブ１５３側に
突出して厚肉部１５３を構成している。厚肉部１５３は
さらに接合する押出し型材１６０に向けて突出して、突
出部１５７を構成している。突出部１５７は押出し型材
１６０の板１６１の内面側（リブ１６３側）に重なって
いる。突出部１５７の部分のリブ１６３は切削してなく
なっている。突出部１５７の突出量Ｌ２は、厚肉部の幅
Ｌ１と同様である。つまり、突出部１５７は厚肉部１５
６に相当する。突出部１５７の先端は厚肉部１５６と同
様に斜めになっている。
【００４８】上方から回転体７０を挿入して摩擦攪拌接
合を行うと、２つの押出し型材１５０、１６０の端部１
５０ｂ、１６０ｂの間１５０ｃの上方に突出部１５７が
あるので、突出部１５７等の金属が隙間１５０ｃに供給
される。また、押出し型材１６０の上方にも金属が供給
される。このため、厚肉部１５６および突出部１６７が
無い場合、または突出部のみが無い場合に比べて、良好
な接合が得られる。
【００４９】押出し型材１６０のリブ１５３を切り欠い
て突出部に重なるようにしているので、突出部１５７の
近傍の板１６１を押さえることができ、良好な接合がで
きる。
【００５０】押出し型材１５０の端部１５０ｂと押出し
型材１６０の端部１６０ｂとの間に相当する位置の厚肉
部１５６の外面には３角形状の溝１５８がある。最初に
回転体７０の位置を定める際の位置のマークになる。ま
た、センサのマークになる。
【００５１】図２３は、厚肉部の１５６および突出部１
５７をリブ１５３側に設けない場合である。リブ１５
３、１６３は架台３６Ｂに載っている。厚肉部１５６、
突出部１５７およびこれらの周辺の板１５１、１６１は
架台３６Ｂから上方に突出した架台に載っている。端部
１６０ｂの近傍のリブ１６３を切り欠いている。押出し
型材１６０の厚肉部１５６および突出部１５７は板１５
１側（車両の外面側）にある。
【００５２】押出し方向が直交する押出し型材の場合に
は、厚肉部１５６のみの場合でも可能である。また、隣
接する部材に向けて突出部を設けることは、中空型材等
にも適用できる。また、２つの押出し型材が直交しない
もの、すなわち平行な部材間の場合のも適用できる。
【００５３】公知のハニカムパネル同士の接合に適用で
きる。ハニカムパネルは２枚の面板と、２枚の面板の間
のハニカム状の芯材と、芯材の周囲に配置した縁材と、
とからなる。接合すべき対象物はパイプ等にも適用でき
る。この場合、前記実施例の板等の用語は適宜、筒に読
み替える。
【００５４】本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の
各請求項の記載の文言あるいは課題を解決するための手
段の項の記載の文言に限定されず、当業者がそれから容
易に置き換えられる範囲のも及ぶものである。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、接合部の凹みを実質的
に除く接合を行うことができるものである。また、接合
部の隙間が大きい場合でも接合部の凹みを実質的に除く
接合ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の接合部の縦断面図である。
【図２】図１において摩擦攪拌接合後の縦断面図であ
る。
【図３】図１において摩擦攪拌接合後、仕上げ加工をし
た状態の縦断面図である。
【図４】各部の大きさを説明する図である。
【図５】鉄道車両の車体の斜視図である。
【図６】本発明の他の実施例の接合部の要部の縦断面図
である。
【図７】本発明の他の実施例の接合部の要部の縦断面面
図である。
【図８】本発明の一実施例の接合装置の縦断面図であ
る。
【図９】図８の接合装置の要部の側面図である。
【図１０】図９の左側面図である。
【図１１】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図であ
る。
【図１２】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図であ
る。
【図１３】図１２において摩擦攪拌接合後の縦断面図で
ある。
【図１４】図１２において厚肉部を平滑に仕上げ後の縦
断面図である。
【図１５】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図であ
る。
【図１６】図１５において摩擦攪拌接合後の縦断面図で
ある。
【図１７】図１３において厚肉部を平滑に仕上げ後の縦
断面図である。
【図１８】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図であ
る。
【図１９】図１８において摩擦攪拌接合後の縦断面図で
ある。
【図２０】鉄道車両の側構体の正面図である。
【図２１】図２０の２１−２１断面図である。
【図２２】図２１の右側面図である。
【図２３】本発明の他の実施例の接合部の縦断面図であ
る。
【符号の説明】
３１、３２、３７、３７ｃ、３８、３８ｃ：型材、３
６、３６Ｂ，３６Ｃ：架台、３９：リブ、７０：接合用
の回転体、７１：大径部、７２：小径部、５０，６０：
中空型材、５１，５２，５３，５４，６１，６２，６
３：板、５６，６６：厚肉部、５６ｃ、６６ｃ：斜面、
１１１：架台、１５０、１６０：押出し型材、１５１、
１６１：板、１５３、１６３：リブ、１５６：厚肉部、
１５７：突出部。
───────────────────────────────────────────────────── 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 青田 欣也 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

Claims (49)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】一方の面から突出する厚肉部を端部に有す
    る第１の部材の前記厚肉部に、第２の部材の端部を突き
    合せ、 大径部の先端に小径部を有する回転体の前記小径部を前
    記厚肉部を含む前記突き合せ部に挿入した状態で、か
    つ、前記厚肉部を除く部分における前記第１の部材の前
    記面の延長線と前記厚肉部の頂との間に、前記大径部と
    前記小径部との境を位置させた状態で、前記回転体を回
    転させながら前記突き合せ部に沿って相対的に移動させ
    ること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  2. 【請求項２】請求項１において、２つの前記部材の接合
    後の使用状態における外側の面を前記一方の面としてい
    ること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  3. 【請求項３】請求項１において、摩擦攪拌接合の後、前
    記厚肉部を、前記外側の面と実質的に同一高さに切削す
    ること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  4. 【請求項４】請求項１において、２つの前記部材を接合
    後の使用状態における内側の面を前記一方の面としてい
    ること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  5. 【請求項５】請求項１において、２つの前記部材を突き
    合せる際に、前記厚肉部の頂と前記面とを接続する面が
    斜面である前記厚肉部に前記第２の部材の前記端部を突
    き合せること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  6. 【請求項６】一方の面から突出する厚肉部を端部に有す
    る２つの部材の前記厚肉部を突き合せ、 大径部の先端に小径部を有する回転体の前記小径部を前
    記厚肉部に挿入した状態で、かつ、前記厚肉部を除く部
    分における一方の前記部材の前記面の延長線と前記厚肉
    部の頂との間に、前記大径部と前記小径部との境を位置
    させた状態で、前記回転体を回転させながら前記厚肉部
    に沿って相対的に移動させること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  7. 【請求項７】請求項６において、前記２つの部材の前記
    厚肉部を突き合せる際に、該厚肉部の突出代が前記２つ
    の部材において実質的に同一である前記部材を突き合せ
    ること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  8. 【請求項８】請求項６において、前記２つの部材の前記
    厚肉部を突き合せる際に、前記厚肉部の頂と前記面とを
    接続する面が斜面である前記２つの部材を突き合せるこ
    と、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  9. 【請求項９】並んだ２つの板と、該２つの板を接続する
    板とからなる部材を２つ有し、前記それぞれの部材の前
    記板同士を突き合せており、 この状態において、前記部材の厚さ方向の一方の側の突
    き合せ部の少なくとも一方の板の端部には前記厚さ方向
    の外側に突出する厚肉部を備えており、他方の側の突き
    合せ部の少なくとも一方の板の端部には前記厚さ方向の
    外側に突出する厚肉部を備えており、 前記一方の側の前記突き合せ部および前記他方の側の前
    記突き合せ部を実質的に同時に摩擦攪拌接合を行い、 前記摩擦攪拌接合の後、前記２つの部材をその状態にお
    いて、前記一方の側の突き合せ部の前記厚肉部を切削す
    ること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  10. 【請求項１０】請求項９において、前記切削する側を上
    面に位置させて、前記摩擦攪拌接合を行うこと、を特徴
    とする摩擦攪拌接合方法。
  11. 【請求項１１】一方の面から突出する厚肉部を端部に有
    する第１の部材の前記厚肉部に、第２の部材の端部を突
    き合せ、 回転体を回転させながら前記厚肉部を含む突き合せ部に
    沿って移動させて摩擦攪拌接合を行い、 前記摩擦攪拌接合の後、２つの前記部材をその状態にお
    いて、前記厚肉部を切削すること、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  12. 【請求項１２】請求項１１において、前記切削は、前記
    回転体の移動と共に切削工具を前記突き合せ部に沿って
    移動させて、行うこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  13. 【請求項１３】請求項１１において、前記切削する前記
    厚肉部を上面側に位置させて摩擦接合を行うこと、を特
    徴とする摩擦攪拌接合方法。
  14. 【請求項１４】板の一方の面にのみ複数のリブを有し、
    該板の端部において他方の面に厚肉部を有する第１の部
    材の前記厚肉部に、第２の部材の端部を突き合せ、 前記リブを下方に向けて架台の載せた前記第１の部材と
    前記第２の部材の突き合せ部に、回転体を回転させなが
    ら前記突き合せ部に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行
    なうこと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  15. 【請求項１５】請求項１４において、前記摩擦攪拌接合
    の後、２つの前記部材をその状態において前記厚肉部を
    切削すること、を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  16. 【請求項１６】請求項１５において、前記切削は、前記
    回転体の移動と共に切削工具を前記突き合せ部に沿って
    移動させて行なうこと、を特徴とする摩擦攪拌接合方
    法。
  17. 【請求項１７】板の一方の面にのみ複数のリブを有し、
    該板の端部において前記一方の面に厚肉部を有する第１
    の部材の前記厚肉部に、第２の部材の端部を突き合せ、 前記リブを上方に向けて架台の載せた前記第１の部材と
    前記第２の部材の突き合せ部に、回転体を回転させなが
    ら突き合せ部に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行なう
    こと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  18. 【請求項１８】並んだ２つの板と、該２つの板を接続す
    る板とからなる部材を２つ備え、 一方の前記部材の前記２つの板の端部と他方の前記部材
    の前記２つの板の端部とを接合しており、 前記２つの部材の２つの接合部のうちの一方の接合部の
    外面は平であり、 他方の接合部の外面には前記板から前記部材の厚さ方向
    の外側に突出する厚肉部があること、 を特徴とする構造体。
  19. 【請求項１９】請求項１８において、前記厚肉部は実質
    的に台形状であること、を特徴とする構造体。
  20. 【請求項２０】請求項１８において、前記厚肉部には、
    前記厚さ方向の内側に凹む凹み部が前記接合部に沿って
    あること、を特徴とする構造体。
  21. 【請求項２１】請求項１８において、前記構造体は車体
    であり、前記外面は車外側であること、を特徴とする車
    体。
  22. 【請求項２２】並んだ２つの板と、該２つの板を接続す
    る板とからなる部材を２つ備え、 一方の前記部材の前記２つの板と他方の前記２つの板と
    を突き合せて接合しており、 前記部材の厚さ方向の少なくとも一方の側の前記接合部
    の少なくとも一方の板の端部には前記厚さ方向の外側に
    突出する厚肉部を備えており、 前記厚肉部は、前記突出した頂の面から前記一方の板の
    他端側であって前記板の面に向けて傾斜した面を有する
    こと、 を特徴とする構造体。
  23. 【請求項２３】請求項２２において、前記斜面を有する
    前記厚肉部は、前記少なくとも一方の側のそれぞれの板
    に有すること、を特徴とする構造体。
  24. 【請求項２４】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    部材を２つ備え、 一方の前記部材の前記板の端部と他方の前記部材の前記
    板の端部とを接合しており、 該接合部において、少なくとも一方の前記板には、該板
    の他方の面側から前記リブとは反対側に突出する厚肉部
    を設けており、 該厚肉部は、前記突出した頂の面から前記一方の板の他
    端側であって前記板の面に向けて傾斜した面を有するこ
    と、 を特徴とする構造体。
  25. 【請求項２５】請求項２４において、前記斜面を有する
    前記厚肉部は、前記一方の部材および他方の部材のそれ
    ぞれの板に有すること、を特徴とする構造体。
  26. 【請求項２６】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    部材を２つ備え、 一方の前記部材の前記板の端部と他方の前記部材の前記
    板の端部とを接合しており、 該接合部において、少なくとも一方の前記部材の前記板
    には、該板の前記一方の面から前記リブの突出方向に突
    出する厚肉部を設けていること、 を特徴とする構造体。
  27. 【請求項２７】請求項２６において、前記厚肉部は、前
    記突出した頂の面から前記板の他端側であって前記板の
    面に向けて傾斜した面を有すること、を特徴とする構造
    体。
  28. 【請求項２８】請求項２６において、前記斜面を有する
    前記厚肉部は、前記一方の部材および他方の部材のそれ
    ぞれの板に有すること、を特徴とする構造体。
  29. 【請求項２９】請求項２６において、前記構造体は車体
    であり、前記一方の面は車内側であること、を特徴とす
    る構造体。
  30. 【請求項３０】第１の部材の端部と第２の部材の端部と
    を接合しており、 該接合部において、少なくとも前記一方の部材には、該
    部材から突出する厚肉部を設けており、 該厚肉部は、前記突出した頂の面から該部材の他端側で
    あって該部材に向けて傾斜した面を有すること、 を特徴とする構造体。
  31. 【請求項３１】請求項３０において、前記斜面を有する
    前記厚肉部は、前記一方の部材および他方の部材のそれ
    ぞれに有すること、を特徴とする構造体。
  32. 【請求項３２】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の両端において、前記板の他方の
    面側から前記リブとは反対側に突出する厚肉部を設けて
    いること、 を特徴とする押出し型材。
  33. 【請求項３３】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の両端において、前記板の前記一
    方の面から突出する厚肉部を設けていること、 を特徴とする押出し型材。
  34. 【請求項３４】板の一方の面にのみリブを有した押出し
    型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記板の他方の面側から前記リブとは反対側に突出
    する厚肉部を設けており、 該厚肉部は、前記突出した頂の面から前記押出し型材の
    他端側であって前記板の面に向けて傾斜した面を有する
    こと、 を特徴とする押出し型材。
  35. 【請求項３５】板の一方の面にのみリブを有した押出し
    型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記板の前記一方の面から突出する厚肉部を設けて
    おり、 該厚肉部は、前記突出した頂の面から前記押出し型材の
    他端側であって前記板の面に向けて傾斜した面を有する
    こと、 を特徴とする押出し型材。
  36. 【請求項３６】２つの板と、該２つの板を接続する複数
    の板とからなる押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記２つの板のそれぞれに、該押出し型材の厚さ方
    向の外側に突出する厚肉部を設けており、 前記それぞれの厚肉部は前記押出し型材の幅方向の両端
    に設けていること、 を特徴とする押出し型材。
  37. 【請求項３７】２つの板と、該２つの板を接続する板と
    からなる押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記２つの板のそれぞれに、該押出し型材の厚さ方
    向の外側に突出する厚肉部を設けており、 前記それぞれの厚肉部は、前記外側に突出した頂から前
    記押出し型材の他端側であって前記板の面に向けて傾斜
    した面を有すること、 を特徴とする押出し型材。
  38. 【請求項３８】第１の部材と第２の部材の端部とを突き
    合せたとき、前記第１の部材の一方の面から該第１の部
    材の厚さ方向に突出させた厚肉部からさらに前記第２の
    部材に向けて突出させた部分を、前記第２の部材の前記
    端部に重ならせ、 回転体の大径部の先端の小径部を前記厚肉部の頂側から
    前記厚肉部を含む前記突き合せ部に挿入した状態で、か
    つ、前記厚肉部を除く部分における前記第１の部材の前
    記面の延長線と前記厚肉の頂との間に、前記大径部と前
    記小径部との境を位置させた状態で、前記回転体を回転
    させながら前記突き合せ部に沿って相対的に移動させる
    こと、 を特徴とする摩擦撹拌接合方法。
  39. 【請求項３９】第１の押出し型材の押出し方向に対して
    第２の押出し型材の押出し方向が直交するように両者を
    突き合せたとき、前記第１の押出し型材の一方の面から
    該第１の押出し型材の厚さ方向に突出させた厚肉部から
    さらに前記第２の押出し型材に向けて突出させた端部
    を、前記第２の押出し型材に重ならせ、 回転体の大径部の先端の小径部を前記厚肉部の頂側から
    前記厚肉部を含む前記突き合せ部に挿入した状態で、か
    つ、前記厚肉部を除く部分における前記第１の部材の前
    記面の延長線と前記厚肉の頂との間に、前記大径部と前
    記小径部との境を位置させた状態で、前記回転体を回転
    させながら前記突き合せ部に沿って相対的に移動させる
    こと、 を特徴とする摩擦撹拌接合方法。
  40. 【請求項４０】第１の押出し型材の押出し方向に対して
    直交する方向の端部において、該第１の押出し型材の厚
    さ方向の一方の面から突出する厚肉部に、第２の押出し
    型材の押出し方向の端部が直交するように突き合せ、 回転体の大径部の先端の小径部を前記外側から前記厚肉
    部を含む前記突き合せ部に挿入した状態で、かつ、前記
    厚肉部を除く部分における前記第１の部材の前記面の延
    長線と前記厚肉の頂との間に、前記大径部と前記小径部
    との境を位置させた状態で、前記回転体を回転させなが
    ら前記突き合せ部に沿って相対的に移動させること、 を特徴とする摩擦撹拌接合方法。
  41. 【請求項４１】板の一方の面にのみ複数のリブを有し、
    該板の端部において前記一方の面または他方の面に厚肉
    部を有する第１の押出し型材の前記厚肉部に、板の他方
    の面にのみ複数のリブを有する第２の押出し型材の端部
    を突き合せ、 該突き合せたとき、前記第１の押出し型材の押出し方向
    は前記第２の押出し型材の押出し方向に対して直交して
    おり、 前記突き合せたとき、前記第２の押出し型材の前記端部
    は前記リブを前記板の面と同一面まで切削しており、 前記第１の押出し型材の前記端部と前記第２の押出し型
    材の前記端部との突き合せ部に、回転体を回転させなが
    ら突き合せ部に沿って移動させて摩擦攪拌接合を行なう
    こと、 を特徴とする摩擦攪拌接合方法。
  42. 【請求項４２】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    押出し型材を２つ備え、 一方の前記押出し型材の押出し方向と他方の前記押出し
    型材の押出し方向とは直交しており、 前記一方の押出し型材の前記板の端部と前記他方の前記
    押出し型材の前記板の端部とを接合しており、 前記２つの押出し型材の接合部の近傍において、前記接
    合部の接合線に直交する前記リブを前記板の面と実質的
    に同一面になるように切削していること、 を特徴とする構造体。
  43. 【請求項４３】請求項４２において、前記切削したリブ
    を有しない前記押出し型材に前記リブ側に突出する厚肉
    部を有すること、を特徴とする構造体。
  44. 【請求項４４】板の一方の面にのみ複数のリブを有した
    押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記板の他方の面側から該押出し型材の厚さ方向の
    外側に突出する厚肉部があり、 該厚肉部は前記板に実質的に平行に該押出し型材の端部
    に向けて突出していること、 を特徴とする押出し型材。
  45. 【請求項４５】請求項４４において、前記厚肉部は、前
    記突出した頂の面から前記押出し型材の他端側であって
    前記板の面に向けて傾斜した斜面を有すること、を特徴
    とする押出し型材。
  46. 【請求項４６】請求項４５において、前記板に実質的に
    平行に該押出し型材の端部に向けて突出した端部におい
    て、前記斜面に直交する方向の斜面を有すること、を特
    徴とする押出し型材。
  47. 【請求項４７】２つの板と、該２つの板を接続する板と
    からなる押出し型材において、 該押出し型材の幅方向の少なくとも一方の端部におい
    て、前記２つの板のそれぞれに、該押出し型材の厚さ方
    向の外側に突出する厚肉部があり、 該それぞれの厚肉部は前記板に実質的に平行に該押出し
    型材の端部に向けて突出していること、 を特徴とする押出し型材。
  48. 【請求項４８】請求項４７において、前記それぞれの厚
    肉部は、前記外側に突出した位置から前記押出し型材の
    他端側であって前記板の面に向けて傾斜した斜面を有す
    ること、を特徴とする押出し型材。
  49. 【請求項４９】請求項４８において、前記板に実質的に
    平行に該押出し型材の端部に向けて突出したそれぞれの
    端部において、前記斜面に直交する方向の斜面を有する
    こと、を特徴とする押出し型材。
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