接合方法および接合装置
【課題】接合面の全体を均一に接合可能な接合方法および接合装置を提供する。
【解決手段】互いに接合される導電性を備えた一対の被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂを対向させ、前記被接合部材１ａ，１ｂの一方に対して他方を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材１ａ，１ｂの一方から他方へ電流を流して抵抗加熱することで、接合面２ａ，２ｂの高面圧部に摩耗，塑性流動および材料拡散を生じさせ、時々刻々と電流集中箇所を変化させつつ接合面２ａ，２ｂ同士を接合する。
【解決手段】互いに接合される導電性を備えた一対の被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂを対向させ、前記被接合部材１ａ，１ｂの一方に対して他方を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材１ａ，１ｂの一方から他方へ電流を流して抵抗加熱することで、接合面２ａ，２ｂの高面圧部に摩耗，塑性流動および材料拡散を生じさせ、時々刻々と電流集中箇所を変化させつつ接合面２ａ，２ｂ同士を接合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗加熱および加振摩擦を用いた接合方法および接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性の金属材料同士を互いに接合する方法として、抵抗溶接が使用されている。抵抗溶接は、導電性金属材料同士を接触させた状態で電極により挟み、電極から電流を与えることで、接合面の接触抵抗により生じる抵抗加熱により、導電性金属材料同士を溶融接合する方法である。例えば特許文献１には、接合する対の導電性金属材料を接触させた状態で加振し、表面の絶縁被覆を剥がした後に加振を停止させ、抵抗加熱により溶融接合する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１―１３８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の方法では、電流を供給した際に、接合面における高面圧部に電流が集中するため、接合面における電流のあまり流れない部位は加熱されず、限定された面積および形状しか接合できない。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、接合面の全体を均一に接合可能な接合方法および接合装置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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る接合方法は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法である。当該接合方法は、互いに接合される被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る接合装置は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置である。当該接合装置は、一対の前記被接合部材の各々に電流を供給する一対の電極と、前記電極に電流を供給する電流供給手段と、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、を有する。当該接合装置は、更に、前記接合面を対向させた被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して前記接合面同士の間で抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段を有する。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明に係る接合方法の他の様相は、互いに接合される導電性を備えた被接合部材の接合面を対向させ、一対前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法である。当該接合方法は、前記被接合部材への電流入力経路を複数設け、前記被接合部材に電流を流す際に、少なくとも１つの前記電流入力経路における電流入力値を制御する。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明に係る接合装置の他の様相は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置である。当該接合装置は、前記被接合部材への複数の電流入力経路を規定し、前記電流入力経路の少なくとも１つの電流量を調整可能な電流入力部と、前記電流入力部に電流を供給する電流供給手段と、を有する。当該接合装置は、更に、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した接合方法および接合装置によれば、被接合部材を摺動させつつ抵抗加熱を行って接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に摺動が作用して摩耗，塑性流動および材料拡散が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面を均一に加熱し、接合面の全体を均一に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る導電材料の接合装置を示す概略側面図である。
【図２】本実施形態に係る導電材料の接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う断面図である。
【図４】図１の４−４線に沿う断面図である。
【図５】本実施形態に係る導電材料の接合装置の電極近傍における電流の経路を模式的に示す概略図である。
【図６】本実施形態に係る導電材料の接合装置により接合する際のフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る導電材料の接合装置の運転条件の一例を示すグラフである
【図８】断面が円形管の被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図９】断面が２重管の被接合部材の接合面近傍の断面図であり、（Ａ）は断面が円形、（Ｂ）は断面が矩形の被接合部材を示す。
【図１０】非接触部のない被接合部材の接合面近傍の断面図であり、（Ａ）は断面が円形、（Ｂ）は断面が矩形の被接合部材を示す。
【図１１】円形管の内部に中実部が形成された被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図１２】矩形断面に２つの非接触部が並んだ被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図１３】第２実施形態に用いられる接合方法の基本原理を説明するための接合装置を示す概略側面図である。
【図１４】第２実施形態に用いられる接合方法のフローチャートである。
【図１５】第２実施形態に係る接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図１６】第２実施形態における第１接合工程を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第２実施形態に係る接合装置の他の例を示す電極近傍の部分拡大側面図である。
【図１８】第２実施形態に係る接合装置の更に他の例を示す電極近傍の部分拡大側面図である。
【図１９】図１８の１９−１９線に沿う断面図である。
【図２０】第３実施形態に係る接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図２１】第３実施形態における第１接合工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る導電材料の接合装置１０は、図１〜４に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１ａ，１ｂを互いに接合させる装置である。接合装置１０は、被接合部材１ａ，１ｂを、互いに接合させる接合面２ａ，２ｂを対向させて保持し、接合面方向Ｚ（接合面２ａ，２ｂの法線方向）に加圧しながら接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘへ摺動させつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合する。
【００１４】
接合装置１０は、対の被接合部材１ａ，１ｂの各々に接する対の電極２０ａ，２０ｂと、電極２０ａ，２０ｂに電流を与える電流供給装置３０（電流供給手段）と、電極２０ａ，２０ｂを被接合部材１ａ，１ｂの接合面方向Ｚへ加圧する加圧装置４０（加圧手段）とを有している。更に、接合装置１０は、被接合部材１ｂを加振する（摺動させる）加振装置５０（加振手段、摺動手段）と、接合装置１０を制御する制御装置６０（制御手段）とを有している。
【００１５】
本実施形態における被接合部材１ａ，１ｂは、図２〜４に示すように、接合面方向Ｚに貫通する貫通孔３ａ，３ｂを備えた、矩形断面の中空形状を有する導電性材料により構成されている。したがって、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂ同士を接触させて対向配置した際に、接触せずに互いに離間して空間部を形成する非接触部４ａ，４ｂが、各々の接合面２ａ，２ｂに囲まれるようにして設けられている。電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの延長線は、接合面２ａ，２ｂではなく非接触部４ａ，４ｂに位置する。なお、非接触部４ａ，４ｂは、接合面２ａ，２ｂ同士を接触させて対向配置した際に互いに接触せずに離間すればよく、例えば一方の被接合部材１ａ（または１ｂ）にのみ貫通孔３ａ（または３ｂ）が設けられてもよい。また、非接触部４ａ，４ｂは、貫通孔ではなく、凹部であってもよい。
【００１６】
被接合部材１ａ，１ｂは、導電性を備える材料であれば特に限定されないが、本実施形態では鋳造されたアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【００１７】
対の被接合部材１ａ，１ｂの間には、図２に示すように、被接合部材１ａ，１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる導電性を備えた箔状の共晶箔５（中間材料）が挟まれる。共晶箔５は、接合面２ａ，２ｂの形状に一致して形成されることが好ましく、本実施形態では、矩形の環状に形成されている。被接合部材１ａ，１ｂがアルミの場合、共晶箔５には、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）やケイ素（Ｓi）等を用いることができる。共晶箔５の厚さは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましいが、これに限定されず、また厚さが均一であっても部位に応じて異なってもよい。また、共晶箔５は、かならずしも設けられなくてもよい。
【００１８】
各々の電極２０ａ，２０ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂと、電極板２３ａ，２３ｂとを有し、電極板２３ａ，２３ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂの被接合部材１ａ，１ｂと対向する面に複数（本実施形態では４本）の電極板固定ボルト２２によって連結される。電極本体２１ａ，２１ｂは、図２に示すように、軸状に延びる軸状部２６ａ，２６ｂと、電極板２３ａ，２３ｂが固定される固定部２７ａ，２７ｂとで構成される。電極本体２１ａ，２１ｂは被接合部材１ａ，１ｂと直接的に接触せずに、電極板２３ａ，２３ｂが被接合部材１ａ，１ｂと接触する。電極本体２１ａ，２１ｂの固定部２７ａ，２７ｂには、被接合部材１ａ，１ｂと対向する側と反対側から被接合部材固定ボルト２４を挿入可能であり、被接合部材固定ボルト２４を被接合部材１ａ，１ｂに形成されるねじ孔６に螺合させることで、被接合部材１ａ，１ｂを電極本体２１ａ，２１ｂへ軸力によって締結可能である。被接合部材１ａ，１ｂの各々は、複数（本実施形態では８本）の被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段、締結部）によって電極２０ａ，２０ｂに締結され（図３参照）、各々の締結軸力を個別に変更可能となっている。本実施形態において、電極本体２１ａ，２１ｂは、被接合部材１ａ，１ｂを相対的に摺動可能に保持する保持部材としての機能をも備えている。
【００１９】
被接合部材１ａ，１ｂには、図２に示すように、電極２０ａ，２０ｂと対向する面に位置決め部としての位置決め孔７ａ，７ｂが形成されており、位置決め部材である位置決め用の位置決めピン１１ａ，１１ｂが嵌合可能となっている。電極板２３ａ，２３ｂには、位置決めピン１１ａ，１１ｂが貫通する貫通孔２９ａ，２９ｂが形成されている。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂの固定部２７ａ，２７ｂの内部に、被接合部材１ａ，１ｂと対向する面から突出、後退が可能に設けられている。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、ばね部材１２ａ，１２ｂにより後退する方向（後方）へ付勢されており、位置決めピン１１ａ，１１ｂの後方には、外部の油圧源または空圧源である位置決め部材作動装置１４（位置決め部材作動手段）から流体が供給される流体供給部１３ａ，１３ｂが形成されている。位置決め部材作動装置１４は、制御装置６０により制御されて駆動されることで、流体供給部１３ａ，１３ｂに流体を供給し、または流体供給部１３ａ，１３ｂから流体を排出させて、位置決めピン１１ａ，１１ｂを進退動させる。したがって、位置決め部材作動装置１４によって固定部２７ａ，２７ｂから位置決めピン１１ａ，１１ｂを突出させて、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入させることで、電極２０ａ，２０ｂに対して、被接合部材１ａ，１ｂを正確に位置決めできる。これにより、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの相対的な位置を、正確に位置決めすることが可能となる。
【００２０】
位置決めピン１１ａ，１１ｂは、電極２０ａ，２０ｂ、被接合部材１ａ，１ｂよりも電気抵抗値の大きい材料により形成される。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、例えば樹脂等の絶縁材料により形成される。または、一例として、電極２０ａ，２０ｂが銅製で、被接合部材１ａ，１ｂがアルミニウム製である場合には、位置決めピン１１ａ，１１ｂを鉄等の導電材料により形成することもできる。
【００２１】
電極板２３ａ，２３ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂと同一の材料若しくは類似の材料により形成されることが好ましい。電極板２３ａ，２３ｂの被接合部材固定ボルト２４が貫通するボルト貫通孔２５（図２参照）は、被接合部材固定ボルト２４の径よりも孔径が十分大きいことが好ましい。ボルト貫通孔２５の径が被接合部材固定ボルト２４の径と同程度の場合には、被接合部材１ａ，１ｂの被接合部材固定ボルト２４が螺合するねじ孔６の近傍に電流が集中して流れ、ねじ孔６に負担が掛かるが、被接合部材固定ボルト２４の径よりも孔径が十分大きければ、ねじ孔６に電流が流れ難くなり、ねじ孔６の破損の発生を抑制できる。
【００２２】
なお、被接合部材固定ボルト２４は、電極本体２１ａ，２１ｂおよび電極板２３ａ，２３ｂよりも電流が流れ難い材料により作製されており、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材固定ボルト２４の間で電流が流れる際に、被接合部材固定ボルト２４が導電媒体となり難い構造となっている。
【００２３】
電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間には、電極板２３ａ，２３ｂが挟まれているため、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ電流が流れる際には、電極本体２１ａ，２１ｂと電極板２３ａ，２３ｂの間の接触抵抗と、電極板２３ａ，２３ｂと被接合部材１ａ，１ｂの問の接触抵抗が存在する。したがって、２つの接触抵抗が直列に接続された構成となり、電極板２３ａ，２３ｂが存在せずに電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂが直接接触する場合と比較して、同一の締結軸力における総接触抵抗が大きくなる。したがって、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の総接触抵抗は、電極板２３ａ，２３ｂが設けられることで、締結軸力に対する接触抵抗感度が増大するため、締結軸力の変更による接触抵抗の調整幅が広がる。また、電極板２３ａ，２３ｂが電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間に設けられることで、取替えの困難な電極本体２１ａ，２１ｂが被接合部材１ａ，１ｂとの間の抵抗加熱により溶融されることを抑制できる。なお、接触抵抗感度をより増大させるために、電極板２３ａ，２３ｂを複数枚重ねて設置してもよい。
【００２４】
加圧装置４０は、電極２０ａ，２０ｂを介して対の被接合部材１ａ，１ｂを接合面方向Ｚに加圧する装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。加圧装置４０は、制御装置６０に接続されて加圧力を任意に制御可能となっている。
【００２５】
加振装置５０は、対の被接合部材１ａ，１ｂの一方を、接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘ（接合面の法線に直交する方向）へ加振する装置である。加振装置５０の機構は、例えば超音波振動によるもの、電磁式振動によるもの、またはカム式振動によるもの等である。加振装置５０は、制御装置６０に接続されて、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。加振装置５０は、摺動される被接合部材１ｂの変位を検出する変位検出部５１（図１参照）を備える。変位検出部５１は、例えば変位センサーや変位検出用のエンコーダである。
【００２６】
電流供給装置３０は、直流電流または交流電流を電極２０ａ，２０ｂへ与えることができる装置であり、制御装置６０に接続されて、電流値および電圧値を任意に制御可能となっている。
【００２７】
制御装置６０は、前述の加圧装置４０、加振装置５０、電流供給装置３０および位置決め部材作動装置１４を統括的に制御する電子計算機である。制御装置６０は、演算部、記憶部、入力部および出力部を備えている。記憶部には、接合装置１０全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１０に被接合部材１ａ，１ｂの接合工程Ｓ２を進行させる。
【００２８】
電流供給装置３０から電極２０ａ，２０ｂへ電流が流れる経路には、接触抵抗検知装置７０（接触抵抗検知部）が設けられている。接触抵抗検知装置７０は、電圧計かつ電流計であり、電圧かつ電流の変化を計測して、被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗値を検知できる。接触抵抗検知装置７０による検知信号は、制御装置６０に入力される。なお、接触抵抗検知装置７０は、被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗を検知できるのであれば、他の位置に設置されてもよい。
【００２９】
加振装置５０には、加振力から、接合面２ａ，２ｂの間の摩擦力を検知する摩擦力検知装置８０が設けられている。摩擦力検知装置８０による検知信号は、制御装置６０に入力される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る接合装置１０により導電部材を接合する方法を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３１】
初めに、互いに接合する被接合部材１ａ，１ｂを準備し、図２に示すように、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを突出させ、電極板固定ボルト２２によって電極板２３ａ，２３ｂ（電流入力部）を電極本体２１ａ，２１ｂに固定した状態の電極２０ａ，２０ｂに、被接合部材固定ボルト２４によって被接合部材１ａ，１ｂを固定する。これにより、位置決めピン１１ａ，１１ｂは、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入されて、被接合部材１ａ，１ｂが電極２０ａ，２０ｂに対して正確に位置決めされる。このとき、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、ボルト毎に調節することができる。被接合部材固定ボルト２４の締結軸力が高いと、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗が低下し、電流が流れやすくなる。すなわち、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、ボルト毎に調節することで、電流入力部である電極板２３ａ，２３ｂから被接合部材１ａ，１ｂへの複数の電流入力経路における各々の電流量を調整することができる。したがって、被接合部材固定ボルト２４の位置に応じて締結軸力を変更することで、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ流れる電流の経路を調整することができる。一例として、図５は、簡易的に接合面２ａ，２ｂに３箇所の電流経路を有するとしたモデルを示すが、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近い被接合部材固定ボルト２４ａよりも、遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力を高くすることができる。被接合部材１ａ，１ｂには、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近い経路ほど電流が流れやすいため、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力を高くすることで、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。したがって、接合面２ａ，２ｂにおける電流値が極力均一となるように、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整し、加圧装置４０による加圧力は一定として接合することが好ましい。このように被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整することで、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流の経路を変更または各電流入力経路の電流量を調整できるため、分流防止のために複数のトランス（変圧器）を設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となってコスト削減および省スペース化が可能となる。
【００３２】
被接合部材固定ボルト２４により被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して固定した後、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを後退させ、位置決め孔７ａ，７ｂから引き抜く。これにより、この後の工程において、被接合部材１ａ，１ｂの通電、摺動によって生じる位置決めピン１１ａ，１１ｂの発熱や磨耗を抑制できる。また、位置決めピン１１ａ，１１ｂが、電極２０ａ，２０ｂ、被接合部材１ａ，１ｂよりも電気抵抗値の大きい材料により形成されていれば、位置決めピン１１ａ，１１ｂに通電し難くなり、通電による位置決めピン１１ａ，１１ｂの発熱や磨耗を抑制できる。
【００３３】
次に、共晶箔５を被接合部材１ａ，１ｂの間に配置し、加圧装置４０により被接合部材１ａ，１ｂを近接させて、共晶箔５を介して被接合部材１ａ，１ｂ同士を予め設定された加圧力で加圧する。加圧装置４０による加圧力は、制御装置６０で調整され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。
【００３４】
次に、図６，７に示すように、制御装置６０により加振装置５０が駆動されて、下側の被接合部材１ｂを、接合面２ａ，２ｂに沿う方向へ一定の振幅（または、一定の加振力）で加振する（予備加振工程（予備摺動工程）Ｓ１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。被接合部材１ｂの加振方向は、接合面２ａ，２ｂに沿う１方向への往復運動とすることで、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。すなわち、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、例えば一方向に延びる溝に凸部が嵌合する形態であってもよい。また、接合面２ａ，２ｂに互いに嵌合するような部位がなければ、被接合部材１ｂが接合面２ａ，２ｂに沿って公転運動するように加振することもできる。ここで公転運動とは、被接合部材１ｂが自転せずに円軌道を描くように振れ回ることを意味する。被接合部材１ｂが公転運動するように加振すれば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００３５】
上記のように加圧力を与えながら加振する予備加振工程Ｓ１が行われると、接合面２ａ，２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱されることにより材料が軟化され、接合面２ａ，２ｂが磨耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備加振工程Ｓ１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１ａ，１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備加振工程Ｓ１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。
【００３６】
予備加振工程Ｓ１では、制御装置６０において、接触抵抗検知装置７０より入力される信号から接合面２ａ，２ｂ間の接触抵抗値を特定し、図６に示すように、予め設定された閾値Ｌ１と比較する。接合面２ａ，２ｂの間の面圧が均一化すると、接触抵抗が低下するため、制御装置６０は、接触抵抗値が閾値Ｌ１以下となった際に予備加振工程Ｓ１を終了させて、次の接合工程Ｓ２へ移行させる。
【００３７】
接合工程Ｓ２では、加振装置５０による加振を維持しつつ、電流供給装置３０により電極２０ａ，２０ｂへ電流を付与し、加振加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１ａ，１ｂを加熱する。接合工程Ｓ２では、電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面２ａ，２ｂの酸化膜が強制的に剥離されるとともに、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と加振も作用して摩耗，塑性流動および材料拡散が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面２ａ，２ｂが均一に加熱される。
【００３８】
共晶箔５は、共晶反応により被接合部材１ａ，１ｂよりも低融点で液相化し、酸素を遮断して接合面の再酸化を抑制する役割を果たす。共晶箔５を用いることで、真空雰囲気と長時間が必要であった真空ろう付けに対し、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。なお、共晶箔５は、かならずしも設けられなくてもよい。
【００３９】
共晶箔５は、膜厚を部位に応じて変化させることができ、これにより、接合面２ａ，２ｂにおける面圧を調整することできる。すなわち、接合面２ａ，２ｂの低面圧部に対応する共晶箔５の部位を厚くすることで、接合の際の面圧を確保することができる。なお、共晶箔５の膜厚を調整する方法として、膜厚を部位に応じて変更するだけでなく、例えば複数毎に分かれた共晶箔を用いたり、または複数枚重ねたりすることもできる。
【００４０】
本接合工程Ｓ２では、加振による摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用するため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与する必要がなく、接合面２ａ，２ｂの面積の大きな被接合部材１ａ，１ｂであっても加熱して、後の工程で接合することができる。すなわち、例えば加振による摩擦加熱のみで加熱して接合する場合には、摩擦入熱量を稼ぐために高面圧で材料を押し付ける必要があるが、材料が変形してしまうため、限定された面積や形状の被接合部材しか接合できない。また、例えば抵抗加熱のみで加熱して接合する場合には、高面圧部に電流が集中して流れて接合されることになり、接合面の接合箇所が不均一になるため、やはり接合面の大きさや形状が限定される。また、例えば高周波加熱を利用して加熱して接合する場合には、接合面の外周しか加熱できず、やはり接合面の大きさや形状が限定される。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、接合工程Ｓ２において、加振による摩擦加熱および抵抗加熱を併用して加熱させるため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与せずとも電流集中箇所が変化し、接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても加熱して最終的に接合することができ、かつ低歪みな面接合が可能である。
【００４２】
また、接合面２ａ，２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００４３】
また、例えば被接合部材の一方を回転させて接合面で摩擦熱を発生させて接合する場合には、接合面の形状が円形に限定されるのに対し、本接合工程Ｓ２では、加振により摩擦熱を発生させるため、接合面２ａ，２ｂの形状が円形に限定されず、かつ非接触部４ａ，４ｂを設けることもできる。このため、例えば内部に流体の流路を有する複雑な形状等であっても、接合面２ａ，２ｂの全体を気密性を保ちつつ加熱して接合することができる。
【００４４】
また、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの延長線が、接合面２ａ，２ｂではなく非接触部４ａ，４ｂに位置するものであっても、短時間、低入熱で加熱して接合することができる。
【００４５】
そして、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力が高くなるように、被接合部材固定ボルト２４ａ，２４ｂおよび２４ｃの締結軸力が調整されているため、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流が、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存せずに極力均一化されている。このため、接合面２ａ，２ｂの接触面圧が均一な場合に、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に加熱することができる。
【００４６】
なお、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近づくほど、接合面２ａ，２ｂにおける電流値が小さくなるように設定することもできる。このようにすれば、接合工程Ｓ２の始めにおいて、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い部位に電流が流れやすいため、中心軸Ｙから遠い部位を優先的に加熱し、この後、加圧装置４０により加圧力を上昇させ、電極２０ａ，２０ｂから近い部位を加熱することができる。すなわち、加圧装置４０により加圧力を上昇させると、電流に対する締結軸力の影響が小さくなり、中心軸Ｙから近い部位には本来的に電流が流れやすいため、電極２０ａ，２０ｂから近い部位を加熱することができる。
【００４７】
また、接合面２ａ，２ｂにおける接触面圧が不均一の場合、接触面圧が高い部位の近傍の被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を低くすることもできる。これにより、接触面圧が高い部位において電流を流れ難くし、低面圧部への分流を促して、極力均一な加熱を行ことができる。したがって、接合面２ａ，２ｂにおける発熱量が極力均一となるように被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整して接合することが好ましい。
【００４８】
また、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、高面圧部に近づくほど、接合面２ａ，２ｂにおける発熱量が小さくなるように設定することもできる。このようにすれば、接合工程Ｓ２の始めにおいて、低面圧部が優先的に加熱され、この後、加圧装置４０により加圧力を上昇させ、高面圧部を加熱することができる。すなわち、加圧装置４０により加圧力を上昇させると、電流に対する締結軸力の影響が小さくなり、締結軸力の低い高面圧部にも電流が流れやすくなるため、接合面を加熱することができる。
【００４９】
このように、締結軸力や加圧力を調整することで、加熱される部位を任意に変更でき、望ましい運転条件を適宜設定することが可能である。
【００５０】
接合工程Ｓ２においては、図６，７に示すように、所定時間、抵抗加熱により被接合部材１ａ，１ｂの温度を上昇させ（第１接合工程Ｓ２ａ）、この後、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させてもよい（第２接合工程Ｓ２ｂ）。抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させる方法としては、加圧装置４０による加圧力を増加させるだけで実現できる。加圧装置４０による加圧力が増加すると、接合面２ａ，２ｂにおける面圧が高くなることで接触抵抗が減少し、抵抗加熱による発熱量が減少する。さらに、接合面２ａ，２ｂにおける面圧が高くなることで接合面２ａ，２ｂにおける摩擦力が増大し、加振による発熱量が増加する。このように、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることで、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進する過程から、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行する。なお、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させる方法としては、かならずしも加圧装置４０の加圧力を増加させる方法に限定されず、例えば電流供給装置３０や加振装置５０を制御することでも実現でき、または加圧装置４０に他の装置を組み合わせて実現することもできる。
【００５１】
なお、第１接合工程Ｓ２ａから第２接合工程Ｓ２ｂへの移行は、制御装置６０により行うことができるが、図６に示すように、予め設定した時間（閾値Ｔ１）を経過した際に移送したり、または被接合部材１ａ，１ｂの温度等を計測して、予め設定した温度に達した際に移行させることもできる。
【００５２】
第２接合工程Ｓ２ｂでは、制御装置６０において、接触抵抗検知装置７０から入力される信号から接合面２ａ，２ｂ間の接触抵抗を特定し、予め設定された閾値Ｌ２と比較する。接合面２ａ，２ｂの間の接合が進行すると、接触抵抗値が低下するため、制御装置６０は、接触抵抗値が閾値Ｌ２以下となった際に、接合が完了したと判断して接合工程Ｓ２を終了させて、次の冷却工程Ｓ３へ移行させる。
【００５３】
なお、接合の完了を判断する方法として、接触抵抗値の変化により判断するのではなく、摩擦力検知装置８０により検知される接合面２ａ，２ｂにおける摩擦力により判断することもできる。摩擦力は、接合が進行するほど大きくなるため、計測される摩擦力が、予め設定された閾値以上になった際に、接合が完了したと判断して接合工程Ｓ２を終了させる。なお、摩擦力の計測は、他に方法より行われてもよい。
【００５４】
接合工程Ｓ２を終了する際には、加振装置５０を停止させるが、被接合部材１ａ，１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に加振装置５０によって被接合部材１ａ，１ｂを規定の位置に位置決めする。このとき、被接合部材１ａ，１ｂが位置決めピン１１ａ，１１ｂによって電極２０ａ，２０ｂに対して高精度に位置決めされているため、加振装置５０を制御することで、被接合部材１ａと被接合部材１ｂを正確に位置決めできる。加振装置５０は、変位検出部５１により計測される変位信号に基づいて加振源（例えば、サーボモータ等）をフィードバック制御するサーボ機構を備えることで、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの相対的変位をより正確に位置決めできる。フィードバック制御を実行する制御手段は、加振装置５０内に設けられても、制御装置６０に設けられてもよい。なお、加圧装置４０の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置５０を停止させる前に、加圧装置４０による加圧力を低下させてもよい。加圧装置４０による加圧力を低下させると、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め精度が向上し、被接合部材１ａ，１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置５０を停止させることができる。また、被接合部材１ａ，１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【００５５】
冷却工程Ｓ３では、制御装置６０が、加振装置５０および電流供給装置３０を停止させ、加圧装置４０による加圧力を上昇させる。図６に示すように、予め設定した時間（閾値Ｔ２）を経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置４０による加圧を終了させる。または被接合部材１ａ，１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置６０へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置４０による加圧を終了させることもできる。冷却工程Ｓ３の終了直前には、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを再び突出させ、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入させることを試みる。そして、位置決めピン１１ａ，１１ｂを位置決め孔７ａ，７ｂに挿入可能であった場合には、被接合部材１ａ，１ｂが適正な位置で接合されたことを確認できる。また、位置決めピン１１ａ，１１ｂを位置決め孔７ａ，７ｂに挿入できない場合には、予備加振工程Ｓ１や接合工程Ｓ２において、被接合部材１ａ，１ｂの電極２０ａ，２０ｂに対する保持力が不足する等によって位置ずれが生じていること、または熱変形による歪みが大きいことを確認できる。この後、被接合部材固定ボルト２４を被接合部材１ａ，１ｂから抜き取り、接合された被接合部材１ａ，１ｂが装置から取り外される。
【００５６】
なお、予備加振工程Ｓ１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備加振工程Ｓ１の代わり若しくは予備加振工程Ｓ１の前に、加振装置５０により摺動させるのではなしに、電流供給装置３０により電流を供給することで、接合面２ａ，２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ２ａと第２接合工程Ｓ２ｂの間で、電流の供給を減少させる一方で加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ２aおよび第２接合工程Ｓ２ｂを１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ３も、かならずしも設けずに省略することができる。
【００５７】
本実施形態に係る導電部材の接合方法によれば、接合面方向Ｚに加圧力を加えながら被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合面に沿う方向Ｘへ相対的に振動させつつ、抵抗加熱により接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と振動が作用して、摩耗，塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面２ａ，２ｂを均一に加熱し、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に接合でき、かつ低歪みな面接合が可能である。また、接合面２ａ，２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、かつ材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００５８】
また、被接合部材１ａ，１ｂは、互いに離間する非接触部４ａ，４ｂが接合面２ａ，２ｂに囲まれて設けられるため、例えば内部に流体の流路を有する複雑な形状等であっても、接合面２ａ，２ｂの全面を気密性を保ちつつ接合することができる。
【００５９】
また、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙの延長線に対して外側に位置しても、接合面２ａ，２ｂの全面を接合できるため、短時間、低入熱で接合することができる。
【００６０】
また、接合工程Ｓ２の前に、抵抗加熱せずに接合面方向Ｚに加圧力を加えながら被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合面に沿う方向Ｘへ相対的に振動させる予備加振工程Ｓ１を有するため、接合面２ａ，２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱されて摩耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧を均一化することができる。
【００６１】
また、予備加振工程Ｓ１において、接触抵抗検知装置７０により検知される接触抵抗が、予め設定された閾値Ｌ１以下となった際に接合工程Ｓ２を開始させることで、接触抵抗が均一化した後に、接合工程Ｓ２に移行することができる。
【００６２】
また、被接合部材１ａ，１ｂ同士の間に共晶反応材料（中間材料）を介在させることで、共晶反応材料が共晶反応により低融点で液相化し、酸素を遮断して接合面の再酸化を抑制できる。このため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【００６３】
また、共晶反応材料が、部位により厚さの異なる膜状に形成されることで、接合面２ａ，２ｂにおける面圧を調整することできる。
【００６４】
また、共晶反応材料が、接合面２ａ，２ｂに加圧力を加えた際の相対的に面圧の低い位置に対応する共晶反応材料の厚さを相対的に厚く形成されることで、接合の際の面圧を確保することができる。
【００６５】
また、接合工程Ｓ２において、接合時間の経過に伴い、抵抗加熱による発熱量を減少させるとともに加振（摺動）による発熱量を増加させれば、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進した後、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進することができる。
【００６６】
また、接合工程Ｓ２において、接合時間の経過の伴い、接合面２ａ，２ｂに作用する加圧力を増加させれば、加圧装置４０を調節するのみで、容易に抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることができる。
【００６７】
また、被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段）により被接合部材１ａ，１ｂにおける電流経路を調整することで、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整すれば、分流防止のために複数のトランスを設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となる。また、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整することで、均一な面接合を実現できる。
【００６８】
また、電流経路調整手段が、被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して軸力で締結する複数の被接合部材固定ボルト２４（締結部）を有し、締結軸力を個別に変更することで接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整できるため、容易に接触抵抗を調整することができる。
【００６９】
また、被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから離れるにしたがって大きくすることで、中心軸Ｙから離れた部位に電流を流れやすくすることができる。これにより、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。
【００７０】
また、接合面２ａ，２ｂにおいて、相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力を、他の被接合部材固定ボルト２４の締結軸力よりも小さくすれば、相対的に面圧の高い位置の近傍に電流が流れ難くすることができる。これにより、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極の中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。
【００７１】
また、被接合部材１ａ，１ｂと電極本体２１ａ，２１ｂの間に導電性の電極板２３ａ，２３ｂを介在させるため、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ電流が流れる際に、電極本体２１ａ，２１ｂと電極板２３ａ，２３ｂの間の接触抵抗と、電極板２３ａ，２３ｂと被接合部材の間の接触抵抗が存在することになる。したがって、２つの接触抵抗が直列に接続された構成となり、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の総接触抵抗が大きくなる。このため、被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力に対する接触抵抗感度が増大し、接触抵抗の調整幅が広がる。
【００７２】
また、接合工程Ｓ２において、接触抵抗検知装置７０により被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗を検知し、当該接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ２以下となった際に接合工程Ｓ２を停止するようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて接触抵抗値が低下するため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００７３】
また、接合工程Ｓ２において、摩擦力検知装置８０により被接合部材１ａ，１ｂの間の摩擦力を検知し、当該摩擦力が予め設定された闇値以上となった際に接合工程Ｓ２を停止するようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて摩擦力が大きくなるため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００７４】
また、被接合部材１ａ，１ｂの加振を、往復運動により行えば、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。
【００７５】
また、被接合部材１ａ，１ｂの加振を、公転運動により行えば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００７６】
また、接合面２ａ，２ｂにおける抵抗加熱の総入熱量が、加振による摩擦加熱の総入熱量よりも大きければ、加振加熱に必要な加圧力を低く抑えることができ、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができる。また、加振装置５０による加振力および加圧装置４０による加圧力が小さくてよいため、加圧装置４０や加振装置５０を小型に抑えることができ、接合装置１０を簡素かつ省スペースに構成することができる。
【００７７】
本実施形態に係る導電部材の接合装置１０によれば、一対の被接合部材１ａ，１ｂを加振しつつ電極２０ａ，２０ｂに電流を供給する加振抵抗加熱を行うように、電流供給装置３０および加振装置５０を制御する制御装置６０を有している。このため、抵抗加熱により加熱された被接合部材１ａ，１ｂの高面圧部に加圧力と振動が作用して摩耗，塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面２ａ，２ｂを均一に加熱し、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に接合でき、かつ低歪みな面接合が可能である。
【００７８】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱を行う前に、被接合部材１ａ，１ｂを抵抗加熱させずに予備加振するように電流供給装置３０および加振装置５０を制御するため、接合面２ａ，２ｂが摩擦熱により加熱されて摩耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧を均一化することができる。
【００７９】
また、制御装置６０が、予備加振において、接触抵抗検知部７０により検知される接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ１以下となった際に加振抵抗加熱を開始させるようにすれば、接触抵抗が均一化した後に、接合工程Ｓ２に移行することができる。
【００８０】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、接合時間の経過に伴い加圧装置４０の加圧力を増加させるようにすれば、加圧装置４０を調節するのみで、容易に抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることができる。
【００８１】
また、被接合部材１ａ，１ｂにおける電流経路を変更する被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段）を有するため、分流防止のために複数のトランスを設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となる。また、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整することで、均一な面接合を実現できる。
【００８２】
また、電流経路調整手段が、被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して軸力によって締結する２つ以上の被接合部材固定ボルト２４（締結部）であれば、締結軸力を個別に変更することで接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整できるため、容易に接触抵抗を調整することができる。
【００８３】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、接触抵抗検知装置７０により検知される接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ２以下となった際に加振抵抗加熱を停止させるようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて接触抵抗値が低下するため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００８４】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、摩擦力検知装置８０により検知される摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に加振抵抗加熱を停止させるようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて摩擦力が大きくなるため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００８５】
また、加振装置５０による加振が、往復運動であれば、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。
【００８６】
また、加振装置５０による加振が、公転運動であれば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００８７】
また、抵抗加熱による被接合部材１ａ，１ｂへの総入熱量が、加振により生じる摩擦加熱による被接合部材１ａ，１ｂへの総入熱量よりも大きくなるように、制御装置６０が電流供給装置３０、加振装置５０および加圧装置４０の少なくとも１つを制御すれば、加振加熱に必要な加圧力を低く抑えることができ、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができる。また、加振装置５０による加振力および加圧装置４０による加圧力が小さくてよいため、加圧装置４０や加振装置５０を小型に抑えることができ、接合装置１０を簡素かつ省スペースに構成することができる。
【００８８】
なお、被接合部材は、接合面が接触した状態で加振可能であれば、形状は限定されない。例えば、図８〜１０は、他の例である被接合部材の接合面近傍における断面を示すが、図８に示すように、円形断面の内部に非接触部４ｃが形成されてもよい。なお、符号２０ｂは、電極を表している。
【００８９】
また、図９（Ａ）に示すように、非接触部４ｄ，４ｅが円形断面の２重管であってもよく、図９（Ｂ）に示すように、非接触部４ｆ，４ｇが矩形断面の２重管であってもよい。また、管構造は３重巻以上であってもよく、断面形状が矩形や円形以外の形状であってもよい。
【００９０】
また、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、非接触部が形成されなくてもよく、断面形状が矩形や円形、または他の形状であってもよい。また、図１１に示すように、管体の内部に、電極中心軸Ｙの延長線上に位置する中実体８が設けられるように非接触部４ｈが形成されてもよい。また、図１２に示すように、２つの非接触部４ｉ，４ｊが並んで配置され、電極中心軸Ｙの延長線上に２つの非接触部４ｉ，４ｊの間の壁体９が形成されてもよい。なお、図１２の形態において、非接触部が３つ以上並んでもよく、壁体９が電極中心軸Ｙの延長線上に存在しなくてもよい。
【００９１】
なお、軸状部２６ａ，２６ｂと固定部２７ａ，２７ｂは、別体で構成されてもよい。
【００９２】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る接合装置１００は、図１５に示すように、被接合部材１０１ａに対して複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ（電流入力部）が設けられ、被接合部材１０１ａに対する各々の電流量を制御できる点で、第１実施形態に係る接合装置１０と異なる。
【００９３】
接合装置１００は、図１３に示すように、対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの各々に接する対の第１電極１０３および第２電極１０４（以下、第１電極および第２電極を単に電極ともいう。）と、電極１０３，１０４に電流を供給する電流供給装置１０５（電流供給手段）と、電極１０３，１０４を被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面方向Ｚ（接合面に直交する方向）へ加圧する加圧装置１０６（加圧手段）とを有している。更に、接合装置１００は、被接合部材１０１ａを摺動させる加振装置１０７（摺動手段）と、各装置１０５，１０６，１０７を制御する制御装置１０８（制御手段）とを有している。電極１０３，１０４の少なくとも一方（本実施形態では、電極１０３）は、複数の電極に分かれて設けられる。
【００９４】
被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、アルミニウム（Ａｌ）であるが、導電性を備える材料であれば特に限定されずに適用できる。また、アルミニウム（Ａｌ）−鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）−マグネシウム（Ｍｇ）等の異材接合であっても、適用可能である。
【００９５】
対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間には、披接合部材１０１ａ，１０１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる箔状の共晶材１０１ｃが挟まれる。共晶材１０１ｃは、接合面１０２ａ，１０２ｂの形状に一致して形成されることが好ましい。被接合部材１０１ａ，１０１ｂがアルミニウムの場合、共晶材１０１ｃには、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方の融点よりも低い温度で液相化する材料であれば、共晶材１０１ｃの替わりに材料として適用することもできる。共晶材１０１ｃの厚さは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましいが、これに限定されず、また厚さが均一であっても部位に応じて異なってもよい。
【００９６】
加圧装置１０６は、電極１０３，１０４を介して対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合面方向Ｚに加圧する装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。加圧装置１０６は、制御装置１０８に接続されて加圧力を任意に制御可能となっている。
【００９７】
加振装置１０７は、一方の被接合部材１０１ａを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向Ｘ（接合面の法線に直交する方向）へ摺動させる装置である。接合装置１００は、上方の被接合部材１０１ａを方向Ｘに沿って移動可能に保持するための保持部１０９（保持部材）と、下方の被接合部材１０１ｂを固定するための固定部１１１（保持部材）とを備えており、加振装置１０７は、保持部１０９を介して被接合部材１０１ａを摺動させる。保持部１０９および固定部１１１は、被接合部材１０１ａおよび被接合部材１０１ｂの相対的な位置を正確に位置決めするための位置決め部材として機能する。加振装置１０７は、摺動される被接合部材１０ａの変位を検出する変位検出部１０７ａを備える。変位検出部１０７ａは、例えば変位センサーや変位検出用のエンコーダである。
【００９８】
加振装置１０７の機構には、例えば超音波加振、電磁式加振、油圧式加振またはカム式加振等が適用できるが、加振可能であればこれらに限定されない。加振装置１０７は、制御装置１０８に接続されて、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。
【００９９】
電流供給装置１０５は、直流電流または交流電流を電極１０３，１０４へ与えることができる装置であり、制御装置１０８に接続されて、電流値および電圧値を任意に制御可能となっている。
【０１００】
制御装置１０８は、前述の加圧装置１０６、加振装置１０７および電流供給装置１０５を統括的に制御する電子計算機である。制御装置１０８は、演算部、記憶部、入力部および出力部を備えている。記憶部には、接合装置１００全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１００による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が遂行される。
【０１０１】
なお、制御装置１０８を設けずに、各々の装置を手動で作動させてもよい。
【０１０２】
また、電極１０３，１０４は、かならずしも被接合部材１０１ａ，１０１ｂに直接接触しなくてもよく、例えば導電性を有する他の部材を介して接触してもよい。
【０１０３】
また、共晶材１０１ｃは、かならずしも設けられなくてもよい。また、共晶材１０１ｃの替わりに、一般的なろう材やはんだを適用してもよい。
【０１０４】
また、加圧装置１０６は、図１３では第１電極１０３側に設けられるが、第２電極１０４側に設けられてもよく、または両方に設けられてもよい。また、加圧装置１０６は、電極１０３，１０４を介して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加圧しているが、電極１０３，１０４を介さずに直接的に被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加圧する構成であってもよい。この場合には、電極１０３，１０４を加圧する加圧装置１０６に加え、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体を加圧する他の加圧装置が設けられる。
【０１０５】
また、加振装置１０７は、被接合部材１０１ａではなくて被接合部材１０１ｂを加振する構成でもよく、または被接合部材１０１ａ，１０１ｂの両方を加振する構成でもよい。
【０１０６】
次に、接合装置１００を用いて被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合する方法を、図１４に示すフローチャートに沿って説明する。
【０１０７】
初めに、図１３に示すように、互いに接合する被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間に共晶材１０１ｃを挟み、電極１０３，１０４の間に被接合部材１０１ａ，１０１ｂを保持する。被接合部材１０１ｂは固定部１１１に固定され、被接合部材１０１ａは保持部１０９に振動可能に保持される。
【０１０８】
続いて、加圧装置１０６によって、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士を予め設定された加圧力で加圧する。加圧装置１０６による加圧力は、制御装置１０８で調節され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。
【０１０９】
次に、制御装置１０８により加振装置１０７を駆動させて、被接合部材１０１ａを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向へ加振して摺動させる（予備摺動工程Ｓ１１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。
【０１１０】
上記のように加圧しながら摺動させる予備摺動工程Ｓ１１が行われると、接合面１０２ａ，１０２ｂが摺動するとともに摩擦熱が発生して材料が軟化され、接合面１０２ａ，１０２ｂが磨耗しつつ塑性流動し、接合面１０２ａ，１０２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備摺動工程Ｓ１１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１ａ，１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備摺動工程Ｓ１１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。
【０１１１】
予備摺動工程Ｓ１１の後には、第１接合工程Ｓ１２を行う。第１接合工程Ｓ１２では、第１電極１０３および第２電極１０４を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触させ、加振装置１０７による摺動を維持しつつ、第１電極１０３と第２電極１０４の間に電流供給装置１０５によって電流を供給する。このようにして、摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加熱する。第１接合工程Ｓ１２では、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面１０２ａ，１０２ｂの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と摺動が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面１０２ａ，１０２ｂが均一に加熱される。
【０１１２】
第１接合工程Ｓ１２の後には、第２接合工程Ｓ１３が行われる。第２接合工程Ｓ１３では、電流供給装置１０５による電流の供給を減少させる一方、加圧装置１０６による加圧力を増加させることによって摩擦熱が増加させられる。これにより、抵抗加熱による発熱量が減少し、軟化された材料を摺動によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行することになる。なお、電流供給装置１０５による電流の供給は、最終的には停止される。また、摩擦熱の増加は、加振装置１０７を制御することによっても達成することが可能である。
【０１１３】
第２接合工程Ｓ１３を終了する直前には、加振装置１０６を停止させるが、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に加振装置１０７によって被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい位置に位置決めする。このとき、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが、位置決め部材である保持部１０９および固定部１１１に保持されているため、加振装置１０７を制御することで、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂを正確に位置決めできる。加振装置１０６は、変位検出部１０７ａにより計測される変位信号に基づいて加振源（例えば、サーボモータ等）をフィードバック制御するサーボ機構を備えることで、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂの相対的変位をより正確に位置決めできる。フィードバック制御を実行する制御手段は、加振装置１０６内に設けられても、制御装置１０８に設けられてもよい。なお、加圧装置１０６の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置１０７を停止させる前に、加圧装置１０６による加圧力を低下させてもよい。加圧装置１０７による加圧力を低下させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの位置決め精度が向上し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置１０７を停止させることができる。なお、被接合部材１ａ，１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【０１１４】
第２接合工程Ｓ１３の後には、冷却工程Ｓ１４を行う。冷却工程Ｓ１４では、制御装置１０８が、加振装置１０７および電流供給装置１０５を停止させ、加圧装置１０６による加圧力を上昇させる。そして、予め設定した時間が経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置１０６による加圧を終了させる。または、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置１０８へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置１０６による加圧を終了させることもできる。この後、電極１０３，１０４を後退させて、接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂが装置から取り外される。これにより、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が完了する。
【０１１５】
本実施形態の接合方法によって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合界面には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、および共晶材１０１ｃを介在して接合される中間層介在接合面が混在して形成される。
【０１１６】
共晶材１０１ｃは、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程１３において、共晶反応により低融点で液相化し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士、または共晶材１０１ｃの被接合部材１０１ａ，１０１ｂへの相互拡散を促進させる。さらに、共晶材１０１ｃは、酸素を遮断して接合面１０２ａ，１０２ｂの再酸化を抑制する役割を果たすため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【０１１７】
本接合方法では、摺動および抵抗加熱を併用して接合するため、接合面１０２ａ，１０２ｂに高い加圧力を付与せずとも、電流集中箇所が変化して均一な加熱が可能となり、接合面１０２ａ，１０２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができ、かつ低歪みで均一な面接合が可能である。また、接合面１０２ａ，１０２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【０１１８】
なお、被接合部材１０１ａは、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う１方向に加振されるが、相対的に摺動するのであればこれに限定されず、例えば公転運動等のように、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う２方向へ加振することもできる。
【０１１９】
また、予備摺動工程Ｓ１１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備摺動工程Ｓ１１の替わり若しくは予備摺動工程Ｓ１１の前に、加振装置１０７により摺動させるのではなしに、電流供給装置１０５により電極１０３，１０４へ電流を供給することで、接合面１０２ａ，１０２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ１２と第２接合工程Ｓ１３の間で、電流の供給を減少させる一方で加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ１４も、かならずしも設けずに省略することができる。
【０１２０】
次に、第２実施形態に係る接合装置１００の具体的な構成を説明する。接合装置１００は、図１５に示すように、摺動される被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えている。なお、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４は、１つのみである。被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４よりも多く、第１電極１０３の被接合部材１０１ａに対する接触総面積が、第２電極１０４の被接合部材１０１ｂに対する接触総面積よりも大きくなる。このため、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流密度が、第２電極１０４よりも低くなる。したがって、被接合部材１０１ａを摺動させることで、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａが摺動する際の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃおよび被接合部材１０１ａの磨耗や溶着を、被接合部材１０１ｂを摺動させる場合よりも低減させることができる。
【０１２１】
そして、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々には、制御装置１０８によって制御される第１電流調整部１１２ａ、第２電流調整部１１２ｂ、第３電流調整部１１２ｃ（以下、第１電流調整部、第２電流調整部および第３電流調整部を単に電流調整部という。）が接続されている。そして、制御装置１０８によって電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを制御することで、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに供給される電流量を制御可能となっている。電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃには、例えば可変変圧器を用いるが、可変抵抗器を用いることも可能である。
【０１２２】
また、電流供給装置１０５から第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ電流が流れる経路には、電流供給装置１０５の電圧を計測可能な電圧計１１３が設けられており、更に、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々へ流れる電流量を計測可能な第１電流計１１４ａ、第２電流計１１４ｂ、第３電流計１１４ｃ（以下、第１電流計、第２電流計および第３電流計を単に電流計ともいう。）が設けられている。
【０１２３】
そして、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにおける計測信号は、いずれも制御装置１０８に入力される。したがって、制御装置１０８では、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの計測結果並びに電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調整量から、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃから第２電極１０４への３つの電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出することができる。
【０１２４】
すなわち、例えば第１電極１０３ａから第２電極１０４への電流経路Ｋ１においては、電圧計１１３により計測される電圧および第１電流調整部１１２ａの電圧から第１電流経路Ｋ１における電圧を算出でき、この値を第１電流計１１４ａにより検出される電流値で割ることで、第１電流経路Ｋ１における総抵抗値を算出できる。この総抵抗値には、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体の抵抗値、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗値、および第２電極１０４と被接合部材１０１ｂの間の接触抵抗値等が含まれており、総抵抗値に対する接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の比率は、加圧力等に応じて変化する。したがって、例えば予め実験や解析等により参照テーブルを作成しておくことで、計測された条件に応じて、算出された総抵抗値から接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出できる。
【０１２５】
同様にして、電圧計１１３により計測される電圧および第２，第３電流調整部１１２ｂ、１１２ｃの電圧、第２，第３電流計１１４ｂ，１１４ｃにより検出される電流値から、第２，第３電流経路Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出できる。このように、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ、電流調整部１１２および制御装置１０８は、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出するための接触抵抗検知部として機能する。なお、接触抵抗検知部は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できるのであれば、上記した構成に限定されず、適宜設計可能である。
【０１２６】
そして、第１接合工程Ｓ１２において、図１６に示すように、接触抵抗検知部により検出された接触抵抗値から、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性を判別する（Ｓ２１）。判別は、例えば、制御装置１０８において、検出された電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の差が、予め設定された閾値範囲内にあれば均一とし、閾値範囲外であれば、不均一と判別できる。なお、閾値は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２７】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一と判別された場合には、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極ほど、電流量が小さくなるように電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを制御する（Ｓ２２）。本実施形態では、第１電極１０３ａが、第１電極１０３ｂ，１０３ｃよりも接合面１０２ａ，１０２ｂの重心に近いため、第１電極１０３ａの電流値が他の第１電極１０３ｂ，１０３ｃの電流値よりも小さくなるように、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの少なくとも１つを制御装置１０８によって制御する。これにより、複数の電極からの電流が重畳しやすい接合面１０２ａ，１０２ｂの重心近傍の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２８】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一と判別された場合には、接触面圧が高い部位の近傍の第１電極１０３、すなわち接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が高いと検知された第１電極１０３ほど、他の第１電極１０３よりも電流量が小さくなるように電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの少なくとも１つを制御する（Ｓ２３）。電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調節量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２９】
第１接合工程Ｓ１２が終了すると、図１４に示す第２接合工程Ｓ１３へ戻ることになる。
【０１３０】
なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面圧の均一性は、かならずしも接触抵抗検知部も設けて判別する構成でなくてもよい。したがって、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面圧が均一であることが接合前にわかっている場合や、接触面圧が不均一であって接触面圧の高い部位が接合前にわかっている場合には、接触抵抗検知部により接触面圧の均一性を判別せずに、図１６に示す判別工程Ｓ２１を省略して、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを調整して接合する工程であるステップＳ２２またはＳ２３を実施することができる。
【０１３１】
本実施形態によれば、被接合部材１０１ａへの電流入力経路（第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）が複数設けられ、被接合部材１０１ａ，１０１ｂに電流を流す際に、少なくとも１つの電流入力経路（本実施形態では、３つの第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）における電流入力値を制御装置１０８で制御できるため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能である。
【０１３２】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給するための同極の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが複数設けられ、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流量を調節することで、電流入力経路における電流入力値を制御するため、電流量を調節するだけで、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能となる。
【０１３３】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極（例えば、第１電極１０３ａ）の電流量を、他の電極（例えば、第１電極１０３ｂ，１０３ｃ）の電流量よりも相対的に小さくするように制御することができる（図１６のステップＳ２２を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が均一と判断できる場合に、電流が重畳する接合面１０２ａ，１０２ｂの中心部の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１３４】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極１０３の電流量を、他の電極１０３の電流量よりも相対的に小さくするように制御することができる（図１６のステップＳ２３を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が不均一と判断できる場合に、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１３５】
また、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧を検出して、検出された接触面圧に基づいて第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流量を制御できるため、個体毎の望ましい接合条件を自動的に判別して接合可能となる。
【０１３６】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４よりも多いため、接触総面積が大きく電流密度の小さい。したがって、摺動される被接合部材１０１ａと接する電極が電流密度の小さい方であるため、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａが摺動する際の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの磨耗や溶着を低減させることができる。
【０１３７】
なお、図１７は、第２実施形態の接合装置の変形例を示すが、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第２電極１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを備えてもよい。または、被接合部材１０１ａに接する第１電極１０３よりも、被接合部材１０１ｂに接する第２電極１０４を多くすることも可能である。また、図１８，１９に示す第２実施形態の接合装置の他の変形例のように、被接合部材１０１ａに接する第１電極１０３ｄ，１０３ｅと、被接合部材１０１ｂに接する第２電極１０４ｄ，１０４ｅを、接合面方向Ｚに重ならないようにすることもできる。このようにすることで、第１電極１０３ｄ，１０３ｅと第２電極１０４ｄ，１０４ｅの間で流れる電量を分散させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化することができる。
【０１３８】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る接合装置１２０は、図２０に示すように、複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの被接合部材１０１ａに対する各々の加圧力を制御することで、被接合部材１０１ａ，１０１ｂにおける複数の電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の発熱量を制御する点で、第２実施形態に係る接合装置１００と異なる。なお、第２の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１３９】
第３実施形態に係る接合装置１２０は、第２実施形態と同様に、被接合部材１０１ａに電流を供給する電極１０３として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えており、かつ被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４が１つ設けられている。各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃには、加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが独立して設けられており、各々の加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを独立して制御することで、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの加圧力を調節可能となっている。複数の加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗を変化させることで電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を調節する電流経路調節手段としても機能する。
【０１４０】
電流供給装置１０５から第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ電流が流れる電流経路には、電流供給装置１０５の電圧を計測可能な電圧計１１３が設けられており、更に、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々へ流れる電流量を計測可能な電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが設けられている。
【０１４１】
そして、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにおける計測信号は、いずれも制御装置１０８に入力される。したがって、制御装置１０８では、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの計測結果から、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃから第２電極１０４への３つの電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における総抵抗値を算出できる。この総抵抗値には、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体の抵抗値、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗値、および第２電極１０４と被接合部材１０１ｂの間の接触抵抗値等が含まれており、総抵抗値に対する被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の比率は、加圧力等に応じて変化する。したがって、例えば予め実験や解析等により参照テーブルを作成しておくことで、計測された条件に応じて、算出された総抵抗値から被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できる。
【０１４２】
同様にして、電圧計１１３により計測される電圧値および第２，第３電流計１１４ｂ，１１４ｃにより検出される電流値から、第２，第３電流経路Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できる。このように、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃおよび制御装置１０８は、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出するための接触抵抗検知部として機能する。なお、接触抵抗検知部は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できるのであれば、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃおよび制御装置１０８により構成される構造に限定されず、適宜設計可能である。
【０１４３】
そして、第１接合工程Ｓ１２において、図２１に示すように、接触抵抗検知部により検出された接触抵抗値から、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性を判別する。判別は、例えば、制御装置１０８において、検出された接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧の差が、予め設定された閾値範囲内にあれば均一とし、閾値範囲外であれば、不均一と判別できる。なお、閾値は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４４】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一と判別された場合には、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極ほど、被接合部材１０１ａに対する加圧力が小さくなるように加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを制御する。本実施形態では、第１電極１０３ａが、第１電極１０３ｂ，１０３ｃよりも接合面１０２ａ，１０２ｂの重心に近いため、第１電極１０３ａの被接合部材１０１ａに対する加圧力を減少させる。このため、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗は増加し、第１電極１０３ａから被接合部材１０１ａへ流れる電流量が減少する。これにより、複数の電極からの電流が重畳しやすい接合面１０２ａ，１０２ｂの重心近傍の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４５】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一と判別された場合には、接触面圧が高い部位の近傍の電極３、すなわち被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面の接触抵抗値が低く検知された第１電極１０３を押圧する加圧装置１０６の加圧力が小さくなるように、加圧装置１０６を制御装置１０８により制御する。これにより、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗が増大し、第１電極１０３ａから被接合部材１０１ａへ流れる電流量が減少する。これにより、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させて、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流のばらつきを低減させることができる。加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４６】
なお、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性は、かならずしも接触抵抗検知部も設けて判別する構成でなくてもよい。すなわち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一であることが接合前にわかっている場合や、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一であって接触面圧の高い部位が接合前にわかっている場合には、接触抵抗検知部により接触面圧の均一性を判別せずに、図２１に示す判別工程Ｓ３１を省略して、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを調整する工程であるステップＳ３２またはＳ３３を実施することができる。
【０１４７】
本実施形態によれば、被接合部材１０１ａに電流を供給するための第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａとの間の接触面圧を調整することで、電流入力経路（本実施形態では、３つの第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）における電流入力値を制御するため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能となる。
【０１４８】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給するための同極の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが複数設けられ、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの接触対象に対する加圧力を独立して制御できるため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能である。
【０１４９】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極（例えば、第１電極１０３ａ）の被接合部材１０１ａ（接触対象）に対する加圧力を、他の電極（例えば、第１電極１０３ｂ，１０３ｃ）の加圧力よりも相対的に小さくするように制御することができる（図２１のステップＳ３２を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が均一と判別できる場合に、重心からの距離が相対的に近い第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａとの間の接触抵抗を増加させて第１電極１０３ａからの電流量を減少させて、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１５０】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い第１電極１０３の被接合部材１０１ａに対する加圧力を、他の第１電極１０３の加圧力よりも相対的に低くするように制御することができる（図２１のステップＳ３３を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が不均一と判別できる場合に、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、低面圧部へ分流させて接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１５１】
また、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧を検出して、検出された接触面圧に基づいて第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの加圧力を制御できるため、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの個体毎の望ましい接合条件を自動的に判別して接合することができる。
【０１５２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第２，第３実施形態における複数の第１電極１０３は、２つであっても、または４つ以上であってもよい。また、複数の第１電極１０３は、被接合部材１０１ａに対して一方向から接触するのではなく、異なる方向から接触する構造であってもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１ａ，１ｂ，１０１ａ，１０１ｂ 被接合部材、
２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ 接合面、
４ａ，４ｂ 非接触部、
５ 共晶箔（共晶反応材料）、
７ａ，７ｂ 位置決め孔（位置決め部）、
１３ 位置決め部材作動装置（位置決め部材作動手段）、
１１ａ，１１ｂ 位置決めピン（位置決め部材）、
１０，１００，１２０ 接合装置、
２０ａ，２０ｂ 電極（電流入力部、保持部材）、
１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ 第１電極（電流入力部）、
１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ 第２電極、
２１ａ，２１ｂ 電極本体、
２３ａ，２３ｂ 電極板（電流入力部）、
２４ 被接合部材固定ボルト（電流経路調整手段 締結部）、
２５ ボルト貫通孔、
３０，１０５ 電流供給装置（電流供給手段）、
４０，１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ 加圧装置（加圧手段）、
５０，１０７ 加振装置（摺動手段）、
６０，１０８ 制御装置（制御手段）、
７０ 接触抵抗検知装置（接触抵抗検知部）、
８０ 摩擦力検知装置（摩擦力検知部）、
１０１ｃ 共晶材（共晶反応材料）、
１０９ 保持部（保持部材、位置決め部材）、
１１１ 固定部（保持部材、位置決め部材）、
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ 電流調整部、
１１３ 電圧計、
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ 電流計、
Ｌ１ 閾値、
Ｌ２ 閾値、
Ｓ１，Ｓ１１ 予備加振工程（予備摺動工程）、
Ｓ２ 接合工程、
Ｓ２ａ，Ｓ１２ 第１接合工程、
Ｓ２ｂ，Ｓ１３ 第２接合工程、
Ｓ３，Ｓ１４ 冷却工程、
Ｘ 接合面に沿う方向、
Ｙ 電極中心軸、
Ｚ 接合面方向。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗加熱および加振摩擦を用いた接合方法および接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、導電性の金属材料同士を互いに接合する方法として、抵抗溶接が使用されている。抵抗溶接は、導電性金属材料同士を接触させた状態で電極により挟み、電極から電流を与えることで、接合面の接触抵抗により生じる抵抗加熱により、導電性金属材料同士を溶融接合する方法である。例えば特許文献１には、接合する対の導電性金属材料を接触させた状態で加振し、表面の絶縁被覆を剥がした後に加振を停止させ、抵抗加熱により溶融接合する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１―１３８２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の方法では、電流を供給した際に、接合面における高面圧部に電流が集中するため、接合面における電流のあまり流れない部位は加熱されず、限定された面積および形状しか接合できない。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、接合面の全体を均一に接合可能な接合方法および接合装置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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る接合方法は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法である。当該接合方法は、互いに接合される被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する。
【０００７】
上記目的を達成する本発明に係る接合装置は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置である。当該接合装置は、一対の前記被接合部材の各々に電流を供給する一対の電極と、前記電極に電流を供給する電流供給手段と、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる摺動手段と、を有する。当該接合装置は、更に、前記接合面を対向させた被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して前記接合面同士の間で抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段を有する。
【０００８】
また、上記目的を達成する本発明に係る接合方法の他の様相は、互いに接合される導電性を備えた被接合部材の接合面を対向させ、一対前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法である。当該接合方法は、前記被接合部材への電流入力経路を複数設け、前記被接合部材に電流を流す際に、少なくとも１つの前記電流入力経路における電流入力値を制御する。
【０００９】
また、上記目的を達成する本発明に係る接合装置の他の様相は、導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置である。当該接合装置は、前記被接合部材への複数の電流入力経路を規定し、前記電流入力経路の少なくとも１つの電流量を調整可能な電流入力部と、前記電流入力部に電流を供給する電流供給手段と、を有する。当該接合装置は、更に、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段を有する。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように構成した接合方法および接合装置によれば、被接合部材を摺動させつつ抵抗加熱を行って接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に摺動が作用して摩耗，塑性流動および材料拡散が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面を均一に加熱し、接合面の全体を均一に接合できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る導電材料の接合装置を示す概略側面図である。
【図２】本実施形態に係る導電材料の接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図３】図１の３−３線に沿う断面図である。
【図４】図１の４−４線に沿う断面図である。
【図５】本実施形態に係る導電材料の接合装置の電極近傍における電流の経路を模式的に示す概略図である。
【図６】本実施形態に係る導電材料の接合装置により接合する際のフローチャートである。
【図７】本実施形態に係る導電材料の接合装置の運転条件の一例を示すグラフである
【図８】断面が円形管の被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図９】断面が２重管の被接合部材の接合面近傍の断面図であり、（Ａ）は断面が円形、（Ｂ）は断面が矩形の被接合部材を示す。
【図１０】非接触部のない被接合部材の接合面近傍の断面図であり、（Ａ）は断面が円形、（Ｂ）は断面が矩形の被接合部材を示す。
【図１１】円形管の内部に中実部が形成された被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図１２】矩形断面に２つの非接触部が並んだ被接合部材の接合面近傍の断面図である。
【図１３】第２実施形態に用いられる接合方法の基本原理を説明するための接合装置を示す概略側面図である。
【図１４】第２実施形態に用いられる接合方法のフローチャートである。
【図１５】第２実施形態に係る接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図１６】第２実施形態における第１接合工程を説明するためのフローチャートである。
【図１７】第２実施形態に係る接合装置の他の例を示す電極近傍の部分拡大側面図である。
【図１８】第２実施形態に係る接合装置の更に他の例を示す電極近傍の部分拡大側面図である。
【図１９】図１８の１９−１９線に沿う断面図である。
【図２０】第３実施形態に係る接合装置の電極近傍を示す部分拡大側面図である。
【図２１】第３実施形態における第１接合工程を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
【００１３】
＜第１実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る導電材料の接合装置１０は、図１〜４に示すように、導電性を有する一対の被接合部材１ａ，１ｂを互いに接合させる装置である。接合装置１０は、被接合部材１ａ，１ｂを、互いに接合させる接合面２ａ，２ｂを対向させて保持し、接合面方向Ｚ（接合面２ａ，２ｂの法線方向）に加圧しながら接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘへ摺動させつつ、抵抗加熱を行うことで被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合する。
【００１４】
接合装置１０は、対の被接合部材１ａ，１ｂの各々に接する対の電極２０ａ，２０ｂと、電極２０ａ，２０ｂに電流を与える電流供給装置３０（電流供給手段）と、電極２０ａ，２０ｂを被接合部材１ａ，１ｂの接合面方向Ｚへ加圧する加圧装置４０（加圧手段）とを有している。更に、接合装置１０は、被接合部材１ｂを加振する（摺動させる）加振装置５０（加振手段、摺動手段）と、接合装置１０を制御する制御装置６０（制御手段）とを有している。
【００１５】
本実施形態における被接合部材１ａ，１ｂは、図２〜４に示すように、接合面方向Ｚに貫通する貫通孔３ａ，３ｂを備えた、矩形断面の中空形状を有する導電性材料により構成されている。したがって、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂ同士を接触させて対向配置した際に、接触せずに互いに離間して空間部を形成する非接触部４ａ，４ｂが、各々の接合面２ａ，２ｂに囲まれるようにして設けられている。電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの延長線は、接合面２ａ，２ｂではなく非接触部４ａ，４ｂに位置する。なお、非接触部４ａ，４ｂは、接合面２ａ，２ｂ同士を接触させて対向配置した際に互いに接触せずに離間すればよく、例えば一方の被接合部材１ａ（または１ｂ）にのみ貫通孔３ａ（または３ｂ）が設けられてもよい。また、非接触部４ａ，４ｂは、貫通孔ではなく、凹部であってもよい。
【００１６】
被接合部材１ａ，１ｂは、導電性を備える材料であれば特に限定されないが、本実施形態では鋳造されたアルミニウム（Ａｌ）が用いられる。
【００１７】
対の被接合部材１ａ，１ｂの間には、図２に示すように、被接合部材１ａ，１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる導電性を備えた箔状の共晶箔５（中間材料）が挟まれる。共晶箔５は、接合面２ａ，２ｂの形状に一致して形成されることが好ましく、本実施形態では、矩形の環状に形成されている。被接合部材１ａ，１ｂがアルミの場合、共晶箔５には、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）やケイ素（Ｓi）等を用いることができる。共晶箔５の厚さは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましいが、これに限定されず、また厚さが均一であっても部位に応じて異なってもよい。また、共晶箔５は、かならずしも設けられなくてもよい。
【００１８】
各々の電極２０ａ，２０ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂと、電極板２３ａ，２３ｂとを有し、電極板２３ａ，２３ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂの被接合部材１ａ，１ｂと対向する面に複数（本実施形態では４本）の電極板固定ボルト２２によって連結される。電極本体２１ａ，２１ｂは、図２に示すように、軸状に延びる軸状部２６ａ，２６ｂと、電極板２３ａ，２３ｂが固定される固定部２７ａ，２７ｂとで構成される。電極本体２１ａ，２１ｂは被接合部材１ａ，１ｂと直接的に接触せずに、電極板２３ａ，２３ｂが被接合部材１ａ，１ｂと接触する。電極本体２１ａ，２１ｂの固定部２７ａ，２７ｂには、被接合部材１ａ，１ｂと対向する側と反対側から被接合部材固定ボルト２４を挿入可能であり、被接合部材固定ボルト２４を被接合部材１ａ，１ｂに形成されるねじ孔６に螺合させることで、被接合部材１ａ，１ｂを電極本体２１ａ，２１ｂへ軸力によって締結可能である。被接合部材１ａ，１ｂの各々は、複数（本実施形態では８本）の被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段、締結部）によって電極２０ａ，２０ｂに締結され（図３参照）、各々の締結軸力を個別に変更可能となっている。本実施形態において、電極本体２１ａ，２１ｂは、被接合部材１ａ，１ｂを相対的に摺動可能に保持する保持部材としての機能をも備えている。
【００１９】
被接合部材１ａ，１ｂには、図２に示すように、電極２０ａ，２０ｂと対向する面に位置決め部としての位置決め孔７ａ，７ｂが形成されており、位置決め部材である位置決め用の位置決めピン１１ａ，１１ｂが嵌合可能となっている。電極板２３ａ，２３ｂには、位置決めピン１１ａ，１１ｂが貫通する貫通孔２９ａ，２９ｂが形成されている。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂの固定部２７ａ，２７ｂの内部に、被接合部材１ａ，１ｂと対向する面から突出、後退が可能に設けられている。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、ばね部材１２ａ，１２ｂにより後退する方向（後方）へ付勢されており、位置決めピン１１ａ，１１ｂの後方には、外部の油圧源または空圧源である位置決め部材作動装置１４（位置決め部材作動手段）から流体が供給される流体供給部１３ａ，１３ｂが形成されている。位置決め部材作動装置１４は、制御装置６０により制御されて駆動されることで、流体供給部１３ａ，１３ｂに流体を供給し、または流体供給部１３ａ，１３ｂから流体を排出させて、位置決めピン１１ａ，１１ｂを進退動させる。したがって、位置決め部材作動装置１４によって固定部２７ａ，２７ｂから位置決めピン１１ａ，１１ｂを突出させて、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入させることで、電極２０ａ，２０ｂに対して、被接合部材１ａ，１ｂを正確に位置決めできる。これにより、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの相対的な位置を、正確に位置決めすることが可能となる。
【００２０】
位置決めピン１１ａ，１１ｂは、電極２０ａ，２０ｂ、被接合部材１ａ，１ｂよりも電気抵抗値の大きい材料により形成される。位置決めピン１１ａ，１１ｂは、例えば樹脂等の絶縁材料により形成される。または、一例として、電極２０ａ，２０ｂが銅製で、被接合部材１ａ，１ｂがアルミニウム製である場合には、位置決めピン１１ａ，１１ｂを鉄等の導電材料により形成することもできる。
【００２１】
電極板２３ａ，２３ｂは、電極本体２１ａ，２１ｂと同一の材料若しくは類似の材料により形成されることが好ましい。電極板２３ａ，２３ｂの被接合部材固定ボルト２４が貫通するボルト貫通孔２５（図２参照）は、被接合部材固定ボルト２４の径よりも孔径が十分大きいことが好ましい。ボルト貫通孔２５の径が被接合部材固定ボルト２４の径と同程度の場合には、被接合部材１ａ，１ｂの被接合部材固定ボルト２４が螺合するねじ孔６の近傍に電流が集中して流れ、ねじ孔６に負担が掛かるが、被接合部材固定ボルト２４の径よりも孔径が十分大きければ、ねじ孔６に電流が流れ難くなり、ねじ孔６の破損の発生を抑制できる。
【００２２】
なお、被接合部材固定ボルト２４は、電極本体２１ａ，２１ｂおよび電極板２３ａ，２３ｂよりも電流が流れ難い材料により作製されており、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材固定ボルト２４の間で電流が流れる際に、被接合部材固定ボルト２４が導電媒体となり難い構造となっている。
【００２３】
電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間には、電極板２３ａ，２３ｂが挟まれているため、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ電流が流れる際には、電極本体２１ａ，２１ｂと電極板２３ａ，２３ｂの間の接触抵抗と、電極板２３ａ，２３ｂと被接合部材１ａ，１ｂの問の接触抵抗が存在する。したがって、２つの接触抵抗が直列に接続された構成となり、電極板２３ａ，２３ｂが存在せずに電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂが直接接触する場合と比較して、同一の締結軸力における総接触抵抗が大きくなる。したがって、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の総接触抵抗は、電極板２３ａ，２３ｂが設けられることで、締結軸力に対する接触抵抗感度が増大するため、締結軸力の変更による接触抵抗の調整幅が広がる。また、電極板２３ａ，２３ｂが電極本体２１ａ，２１ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間に設けられることで、取替えの困難な電極本体２１ａ，２１ｂが被接合部材１ａ，１ｂとの間の抵抗加熱により溶融されることを抑制できる。なお、接触抵抗感度をより増大させるために、電極板２３ａ，２３ｂを複数枚重ねて設置してもよい。
【００２４】
加圧装置４０は、電極２０ａ，２０ｂを介して対の被接合部材１ａ，１ｂを接合面方向Ｚに加圧する装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。加圧装置４０は、制御装置６０に接続されて加圧力を任意に制御可能となっている。
【００２５】
加振装置５０は、対の被接合部材１ａ，１ｂの一方を、接合面２ａ，２ｂに沿う方向Ｘ（接合面の法線に直交する方向）へ加振する装置である。加振装置５０の機構は、例えば超音波振動によるもの、電磁式振動によるもの、またはカム式振動によるもの等である。加振装置５０は、制御装置６０に接続されて、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。加振装置５０は、摺動される被接合部材１ｂの変位を検出する変位検出部５１（図１参照）を備える。変位検出部５１は、例えば変位センサーや変位検出用のエンコーダである。
【００２６】
電流供給装置３０は、直流電流または交流電流を電極２０ａ，２０ｂへ与えることができる装置であり、制御装置６０に接続されて、電流値および電圧値を任意に制御可能となっている。
【００２７】
制御装置６０は、前述の加圧装置４０、加振装置５０、電流供給装置３０および位置決め部材作動装置１４を統括的に制御する電子計算機である。制御装置６０は、演算部、記憶部、入力部および出力部を備えている。記憶部には、接合装置１０全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１０に被接合部材１ａ，１ｂの接合工程Ｓ２を進行させる。
【００２８】
電流供給装置３０から電極２０ａ，２０ｂへ電流が流れる経路には、接触抵抗検知装置７０（接触抵抗検知部）が設けられている。接触抵抗検知装置７０は、電圧計かつ電流計であり、電圧かつ電流の変化を計測して、被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗値を検知できる。接触抵抗検知装置７０による検知信号は、制御装置６０に入力される。なお、接触抵抗検知装置７０は、被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗を検知できるのであれば、他の位置に設置されてもよい。
【００２９】
加振装置５０には、加振力から、接合面２ａ，２ｂの間の摩擦力を検知する摩擦力検知装置８０が設けられている。摩擦力検知装置８０による検知信号は、制御装置６０に入力される。
【００３０】
次に、本実施形態に係る接合装置１０により導電部材を接合する方法を、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３１】
初めに、互いに接合する被接合部材１ａ，１ｂを準備し、図２に示すように、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを突出させ、電極板固定ボルト２２によって電極板２３ａ，２３ｂ（電流入力部）を電極本体２１ａ，２１ｂに固定した状態の電極２０ａ，２０ｂに、被接合部材固定ボルト２４によって被接合部材１ａ，１ｂを固定する。これにより、位置決めピン１１ａ，１１ｂは、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入されて、被接合部材１ａ，１ｂが電極２０ａ，２０ｂに対して正確に位置決めされる。このとき、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、ボルト毎に調節することができる。被接合部材固定ボルト２４の締結軸力が高いと、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗が低下し、電流が流れやすくなる。すなわち、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、ボルト毎に調節することで、電流入力部である電極板２３ａ，２３ｂから被接合部材１ａ，１ｂへの複数の電流入力経路における各々の電流量を調整することができる。したがって、被接合部材固定ボルト２４の位置に応じて締結軸力を変更することで、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ流れる電流の経路を調整することができる。一例として、図５は、簡易的に接合面２ａ，２ｂに３箇所の電流経路を有するとしたモデルを示すが、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近い被接合部材固定ボルト２４ａよりも、遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力を高くすることができる。被接合部材１ａ，１ｂには、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近い経路ほど電流が流れやすいため、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力を高くすることで、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。したがって、接合面２ａ，２ｂにおける電流値が極力均一となるように、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整し、加圧装置４０による加圧力は一定として接合することが好ましい。このように被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整することで、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流の経路を変更または各電流入力経路の電流量を調整できるため、分流防止のために複数のトランス（変圧器）を設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となってコスト削減および省スペース化が可能となる。
【００３２】
被接合部材固定ボルト２４により被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して固定した後、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを後退させ、位置決め孔７ａ，７ｂから引き抜く。これにより、この後の工程において、被接合部材１ａ，１ｂの通電、摺動によって生じる位置決めピン１１ａ，１１ｂの発熱や磨耗を抑制できる。また、位置決めピン１１ａ，１１ｂが、電極２０ａ，２０ｂ、被接合部材１ａ，１ｂよりも電気抵抗値の大きい材料により形成されていれば、位置決めピン１１ａ，１１ｂに通電し難くなり、通電による位置決めピン１１ａ，１１ｂの発熱や磨耗を抑制できる。
【００３３】
次に、共晶箔５を被接合部材１ａ，１ｂの間に配置し、加圧装置４０により被接合部材１ａ，１ｂを近接させて、共晶箔５を介して被接合部材１ａ，１ｂ同士を予め設定された加圧力で加圧する。加圧装置４０による加圧力は、制御装置６０で調整され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。
【００３４】
次に、図６，７に示すように、制御装置６０により加振装置５０が駆動されて、下側の被接合部材１ｂを、接合面２ａ，２ｂに沿う方向へ一定の振幅（または、一定の加振力）で加振する（予備加振工程（予備摺動工程）Ｓ１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。被接合部材１ｂの加振方向は、接合面２ａ，２ｂに沿う１方向への往復運動とすることで、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。すなわち、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、例えば一方向に延びる溝に凸部が嵌合する形態であってもよい。また、接合面２ａ，２ｂに互いに嵌合するような部位がなければ、被接合部材１ｂが接合面２ａ，２ｂに沿って公転運動するように加振することもできる。ここで公転運動とは、被接合部材１ｂが自転せずに円軌道を描くように振れ回ることを意味する。被接合部材１ｂが公転運動するように加振すれば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００３５】
上記のように加圧力を与えながら加振する予備加振工程Ｓ１が行われると、接合面２ａ，２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱されることにより材料が軟化され、接合面２ａ，２ｂが磨耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備加振工程Ｓ１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１ａ，１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備加振工程Ｓ１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。
【００３６】
予備加振工程Ｓ１では、制御装置６０において、接触抵抗検知装置７０より入力される信号から接合面２ａ，２ｂ間の接触抵抗値を特定し、図６に示すように、予め設定された閾値Ｌ１と比較する。接合面２ａ，２ｂの間の面圧が均一化すると、接触抵抗が低下するため、制御装置６０は、接触抵抗値が閾値Ｌ１以下となった際に予備加振工程Ｓ１を終了させて、次の接合工程Ｓ２へ移行させる。
【００３７】
接合工程Ｓ２では、加振装置５０による加振を維持しつつ、電流供給装置３０により電極２０ａ，２０ｂへ電流を付与し、加振加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１ａ，１ｂを加熱する。接合工程Ｓ２では、電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面２ａ，２ｂの酸化膜が強制的に剥離されるとともに、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と加振も作用して摩耗，塑性流動および材料拡散が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面２ａ，２ｂが均一に加熱される。
【００３８】
共晶箔５は、共晶反応により被接合部材１ａ，１ｂよりも低融点で液相化し、酸素を遮断して接合面の再酸化を抑制する役割を果たす。共晶箔５を用いることで、真空雰囲気と長時間が必要であった真空ろう付けに対し、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。なお、共晶箔５は、かならずしも設けられなくてもよい。
【００３９】
共晶箔５は、膜厚を部位に応じて変化させることができ、これにより、接合面２ａ，２ｂにおける面圧を調整することできる。すなわち、接合面２ａ，２ｂの低面圧部に対応する共晶箔５の部位を厚くすることで、接合の際の面圧を確保することができる。なお、共晶箔５の膜厚を調整する方法として、膜厚を部位に応じて変更するだけでなく、例えば複数毎に分かれた共晶箔を用いたり、または複数枚重ねたりすることもできる。
【００４０】
本接合工程Ｓ２では、加振による摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用するため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与する必要がなく、接合面２ａ，２ｂの面積の大きな被接合部材１ａ，１ｂであっても加熱して、後の工程で接合することができる。すなわち、例えば加振による摩擦加熱のみで加熱して接合する場合には、摩擦入熱量を稼ぐために高面圧で材料を押し付ける必要があるが、材料が変形してしまうため、限定された面積や形状の被接合部材しか接合できない。また、例えば抵抗加熱のみで加熱して接合する場合には、高面圧部に電流が集中して流れて接合されることになり、接合面の接合箇所が不均一になるため、やはり接合面の大きさや形状が限定される。また、例えば高周波加熱を利用して加熱して接合する場合には、接合面の外周しか加熱できず、やはり接合面の大きさや形状が限定される。
【００４１】
これに対し、本実施形態では、接合工程Ｓ２において、加振による摩擦加熱および抵抗加熱を併用して加熱させるため、接合面２ａ，２ｂに高い加圧力を付与せずとも電流集中箇所が変化し、接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても加熱して最終的に接合することができ、かつ低歪みな面接合が可能である。
【００４２】
また、接合面２ａ，２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００４３】
また、例えば被接合部材の一方を回転させて接合面で摩擦熱を発生させて接合する場合には、接合面の形状が円形に限定されるのに対し、本接合工程Ｓ２では、加振により摩擦熱を発生させるため、接合面２ａ，２ｂの形状が円形に限定されず、かつ非接触部４ａ，４ｂを設けることもできる。このため、例えば内部に流体の流路を有する複雑な形状等であっても、接合面２ａ，２ｂの全体を気密性を保ちつつ加熱して接合することができる。
【００４４】
また、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの延長線が、接合面２ａ，２ｂではなく非接触部４ａ，４ｂに位置するものであっても、短時間、低入熱で加熱して接合することができる。
【００４５】
そして、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い被接合部材固定ボルト２４ｂ，２４ｃの締結軸力が高くなるように、被接合部材固定ボルト２４ａ，２４ｂおよび２４ｃの締結軸力が調整されているため、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流が、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存せずに極力均一化されている。このため、接合面２ａ，２ｂの接触面圧が均一な場合に、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に加熱することができる。
【００４６】
なお、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙに近づくほど、接合面２ａ，２ｂにおける電流値が小さくなるように設定することもできる。このようにすれば、接合工程Ｓ２の始めにおいて、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから遠い部位に電流が流れやすいため、中心軸Ｙから遠い部位を優先的に加熱し、この後、加圧装置４０により加圧力を上昇させ、電極２０ａ，２０ｂから近い部位を加熱することができる。すなわち、加圧装置４０により加圧力を上昇させると、電流に対する締結軸力の影響が小さくなり、中心軸Ｙから近い部位には本来的に電流が流れやすいため、電極２０ａ，２０ｂから近い部位を加熱することができる。
【００４７】
また、接合面２ａ，２ｂにおける接触面圧が不均一の場合、接触面圧が高い部位の近傍の被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を低くすることもできる。これにより、接触面圧が高い部位において電流を流れ難くし、低面圧部への分流を促して、極力均一な加熱を行ことができる。したがって、接合面２ａ，２ｂにおける発熱量が極力均一となるように被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を調整して接合することが好ましい。
【００４８】
また、被接合部材固定ボルト２４の締結軸力を、高面圧部に近づくほど、接合面２ａ，２ｂにおける発熱量が小さくなるように設定することもできる。このようにすれば、接合工程Ｓ２の始めにおいて、低面圧部が優先的に加熱され、この後、加圧装置４０により加圧力を上昇させ、高面圧部を加熱することができる。すなわち、加圧装置４０により加圧力を上昇させると、電流に対する締結軸力の影響が小さくなり、締結軸力の低い高面圧部にも電流が流れやすくなるため、接合面を加熱することができる。
【００４９】
このように、締結軸力や加圧力を調整することで、加熱される部位を任意に変更でき、望ましい運転条件を適宜設定することが可能である。
【００５０】
接合工程Ｓ２においては、図６，７に示すように、所定時間、抵抗加熱により被接合部材１ａ，１ｂの温度を上昇させ（第１接合工程Ｓ２ａ）、この後、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させてもよい（第２接合工程Ｓ２ｂ）。抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させる方法としては、加圧装置４０による加圧力を増加させるだけで実現できる。加圧装置４０による加圧力が増加すると、接合面２ａ，２ｂにおける面圧が高くなることで接触抵抗が減少し、抵抗加熱による発熱量が減少する。さらに、接合面２ａ，２ｂにおける面圧が高くなることで接合面２ａ，２ｂにおける摩擦力が増大し、加振による発熱量が増加する。このように、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることで、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進する過程から、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行する。なお、抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させる方法としては、かならずしも加圧装置４０の加圧力を増加させる方法に限定されず、例えば電流供給装置３０や加振装置５０を制御することでも実現でき、または加圧装置４０に他の装置を組み合わせて実現することもできる。
【００５１】
なお、第１接合工程Ｓ２ａから第２接合工程Ｓ２ｂへの移行は、制御装置６０により行うことができるが、図６に示すように、予め設定した時間（閾値Ｔ１）を経過した際に移送したり、または被接合部材１ａ，１ｂの温度等を計測して、予め設定した温度に達した際に移行させることもできる。
【００５２】
第２接合工程Ｓ２ｂでは、制御装置６０において、接触抵抗検知装置７０から入力される信号から接合面２ａ，２ｂ間の接触抵抗を特定し、予め設定された閾値Ｌ２と比較する。接合面２ａ，２ｂの間の接合が進行すると、接触抵抗値が低下するため、制御装置６０は、接触抵抗値が閾値Ｌ２以下となった際に、接合が完了したと判断して接合工程Ｓ２を終了させて、次の冷却工程Ｓ３へ移行させる。
【００５３】
なお、接合の完了を判断する方法として、接触抵抗値の変化により判断するのではなく、摩擦力検知装置８０により検知される接合面２ａ，２ｂにおける摩擦力により判断することもできる。摩擦力は、接合が進行するほど大きくなるため、計測される摩擦力が、予め設定された閾値以上になった際に、接合が完了したと判断して接合工程Ｓ２を終了させる。なお、摩擦力の計測は、他に方法より行われてもよい。
【００５４】
接合工程Ｓ２を終了する際には、加振装置５０を停止させるが、被接合部材１ａ，１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に加振装置５０によって被接合部材１ａ，１ｂを規定の位置に位置決めする。このとき、被接合部材１ａ，１ｂが位置決めピン１１ａ，１１ｂによって電極２０ａ，２０ｂに対して高精度に位置決めされているため、加振装置５０を制御することで、被接合部材１ａと被接合部材１ｂを正確に位置決めできる。加振装置５０は、変位検出部５１により計測される変位信号に基づいて加振源（例えば、サーボモータ等）をフィードバック制御するサーボ機構を備えることで、被接合部材１ａと被接合部材１ｂの相対的変位をより正確に位置決めできる。フィードバック制御を実行する制御手段は、加振装置５０内に設けられても、制御装置６０に設けられてもよい。なお、加圧装置４０の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置５０を停止させる前に、加圧装置４０による加圧力を低下させてもよい。加圧装置４０による加圧力を低下させると、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め精度が向上し、被接合部材１ａ，１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置５０を停止させることができる。また、被接合部材１ａ，１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【００５５】
冷却工程Ｓ３では、制御装置６０が、加振装置５０および電流供給装置３０を停止させ、加圧装置４０による加圧力を上昇させる。図６に示すように、予め設定した時間（閾値Ｔ２）を経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置４０による加圧を終了させる。または被接合部材１ａ，１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置６０へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置４０による加圧を終了させることもできる。冷却工程Ｓ３の終了直前には、位置決め部材作動装置１４により位置決めピン１１ａ，１１ｂを再び突出させ、被接合部材１ａ，１ｂの位置決め孔７ａ，７ｂに挿入させることを試みる。そして、位置決めピン１１ａ，１１ｂを位置決め孔７ａ，７ｂに挿入可能であった場合には、被接合部材１ａ，１ｂが適正な位置で接合されたことを確認できる。また、位置決めピン１１ａ，１１ｂを位置決め孔７ａ，７ｂに挿入できない場合には、予備加振工程Ｓ１や接合工程Ｓ２において、被接合部材１ａ，１ｂの電極２０ａ，２０ｂに対する保持力が不足する等によって位置ずれが生じていること、または熱変形による歪みが大きいことを確認できる。この後、被接合部材固定ボルト２４を被接合部材１ａ，１ｂから抜き取り、接合された被接合部材１ａ，１ｂが装置から取り外される。
【００５６】
なお、予備加振工程Ｓ１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備加振工程Ｓ１の代わり若しくは予備加振工程Ｓ１の前に、加振装置５０により摺動させるのではなしに、電流供給装置３０により電流を供給することで、接合面２ａ，２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ２ａと第２接合工程Ｓ２ｂの間で、電流の供給を減少させる一方で加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ２aおよび第２接合工程Ｓ２ｂを１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ３も、かならずしも設けずに省略することができる。
【００５７】
本実施形態に係る導電部材の接合方法によれば、接合面方向Ｚに加圧力を加えながら被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合面に沿う方向Ｘへ相対的に振動させつつ、抵抗加熱により接合するため、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と振動が作用して、摩耗，塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面２ａ，２ｂを均一に加熱し、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に接合でき、かつ低歪みな面接合が可能である。また、接合面２ａ，２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、かつ材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【００５８】
また、被接合部材１ａ，１ｂは、互いに離間する非接触部４ａ，４ｂが接合面２ａ，２ｂに囲まれて設けられるため、例えば内部に流体の流路を有する複雑な形状等であっても、接合面２ａ，２ｂの全面を気密性を保ちつつ接合することができる。
【００５９】
また、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙの延長線に対して外側に位置しても、接合面２ａ，２ｂの全面を接合できるため、短時間、低入熱で接合することができる。
【００６０】
また、接合工程Ｓ２の前に、抵抗加熱せずに接合面方向Ｚに加圧力を加えながら被接合部材１ａ，１ｂ同士を接合面に沿う方向Ｘへ相対的に振動させる予備加振工程Ｓ１を有するため、接合面２ａ，２ｂが摺動するとともに摩擦熱により加熱されて摩耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧を均一化することができる。
【００６１】
また、予備加振工程Ｓ１において、接触抵抗検知装置７０により検知される接触抵抗が、予め設定された閾値Ｌ１以下となった際に接合工程Ｓ２を開始させることで、接触抵抗が均一化した後に、接合工程Ｓ２に移行することができる。
【００６２】
また、被接合部材１ａ，１ｂ同士の間に共晶反応材料（中間材料）を介在させることで、共晶反応材料が共晶反応により低融点で液相化し、酸素を遮断して接合面の再酸化を抑制できる。このため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【００６３】
また、共晶反応材料が、部位により厚さの異なる膜状に形成されることで、接合面２ａ，２ｂにおける面圧を調整することできる。
【００６４】
また、共晶反応材料が、接合面２ａ，２ｂに加圧力を加えた際の相対的に面圧の低い位置に対応する共晶反応材料の厚さを相対的に厚く形成されることで、接合の際の面圧を確保することができる。
【００６５】
また、接合工程Ｓ２において、接合時間の経過に伴い、抵抗加熱による発熱量を減少させるとともに加振（摺動）による発熱量を増加させれば、接触抵抗により材料を高温にして軟化を促進した後、軟化された材料を加振によって掻き混ぜるようにして一体化を促進することができる。
【００６６】
また、接合工程Ｓ２において、接合時間の経過の伴い、接合面２ａ，２ｂに作用する加圧力を増加させれば、加圧装置４０を調節するのみで、容易に抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることができる。
【００６７】
また、被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段）により被接合部材１ａ，１ｂにおける電流経路を調整することで、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整すれば、分流防止のために複数のトランスを設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となる。また、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整することで、均一な面接合を実現できる。
【００６８】
また、電流経路調整手段が、被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して軸力で締結する複数の被接合部材固定ボルト２４（締結部）を有し、締結軸力を個別に変更することで接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整できるため、容易に接触抵抗を調整することができる。
【００６９】
また、被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙから離れるにしたがって大きくすることで、中心軸Ｙから離れた部位に電流を流れやすくすることができる。これにより、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極２０ａ，２０ｂの中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。
【００７０】
また、接合面２ａ，２ｂにおいて、相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力を、他の被接合部材固定ボルト２４の締結軸力よりも小さくすれば、相対的に面圧の高い位置の近傍に電流が流れ難くすることができる。これにより、被接合部材１ａ，１ｂに流入する電流を、電極の中心軸Ｙからの距離に依存させずに極力均一化することができる。
【００７１】
また、被接合部材１ａ，１ｂと電極本体２１ａ，２１ｂの間に導電性の電極板２３ａ，２３ｂを介在させるため、電極２０ａ，２０ｂから被接合部材１ａ，１ｂへ電流が流れる際に、電極本体２１ａ，２１ｂと電極板２３ａ，２３ｂの間の接触抵抗と、電極板２３ａ，２３ｂと被接合部材の間の接触抵抗が存在することになる。したがって、２つの接触抵抗が直列に接続された構成となり、電極２０ａ，２０ｂと被接合部材１ａ，１ｂの間の総接触抵抗が大きくなる。このため、被接合部材固定ボルト２４（締結部）の締結軸力に対する接触抵抗感度が増大し、接触抵抗の調整幅が広がる。
【００７２】
また、接合工程Ｓ２において、接触抵抗検知装置７０により被接合部材１ａ，１ｂの間の接触抵抗を検知し、当該接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ２以下となった際に接合工程Ｓ２を停止するようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて接触抵抗値が低下するため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００７３】
また、接合工程Ｓ２において、摩擦力検知装置８０により被接合部材１ａ，１ｂの間の摩擦力を検知し、当該摩擦力が予め設定された闇値以上となった際に接合工程Ｓ２を停止するようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて摩擦力が大きくなるため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００７４】
また、被接合部材１ａ，１ｂの加振を、往復運動により行えば、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。
【００７５】
また、被接合部材１ａ，１ｂの加振を、公転運動により行えば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００７６】
また、接合面２ａ，２ｂにおける抵抗加熱の総入熱量が、加振による摩擦加熱の総入熱量よりも大きければ、加振加熱に必要な加圧力を低く抑えることができ、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができる。また、加振装置５０による加振力および加圧装置４０による加圧力が小さくてよいため、加圧装置４０や加振装置５０を小型に抑えることができ、接合装置１０を簡素かつ省スペースに構成することができる。
【００７７】
本実施形態に係る導電部材の接合装置１０によれば、一対の被接合部材１ａ，１ｂを加振しつつ電極２０ａ，２０ｂに電流を供給する加振抵抗加熱を行うように、電流供給装置３０および加振装置５０を制御する制御装置６０を有している。このため、抵抗加熱により加熱された被接合部材１ａ，１ｂの高面圧部に加圧力と振動が作用して摩耗，塑性流動が生じ、高面圧部の面圧が低下することにより時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、接合面２ａ，２ｂを均一に加熱し、接合面２ａ，２ｂの全体を均一に接合でき、かつ低歪みな面接合が可能である。
【００７８】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱を行う前に、被接合部材１ａ，１ｂを抵抗加熱させずに予備加振するように電流供給装置３０および加振装置５０を制御するため、接合面２ａ，２ｂが摩擦熱により加熱されて摩耗，塑性流動し、接合面２ａ，２ｂの間の面圧を均一化することができる。
【００７９】
また、制御装置６０が、予備加振において、接触抵抗検知部７０により検知される接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ１以下となった際に加振抵抗加熱を開始させるようにすれば、接触抵抗が均一化した後に、接合工程Ｓ２に移行することができる。
【００８０】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、接合時間の経過に伴い加圧装置４０の加圧力を増加させるようにすれば、加圧装置４０を調節するのみで、容易に抵抗加熱による発熱量を減少させ、かつ加振による発熱量を増加させることができる。
【００８１】
また、被接合部材１ａ，１ｂにおける電流経路を変更する被接合部材固定ボルト２４（電流経路調整手段）を有するため、分流防止のために複数のトランスを設ける必要がなく、簡素な装置構成が可能となる。また、接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整することで、均一な面接合を実現できる。
【００８２】
また、電流経路調整手段が、被接合部材１ａ，１ｂを電極２０ａ，２０ｂに対して軸力によって締結する２つ以上の被接合部材固定ボルト２４（締結部）であれば、締結軸力を個別に変更することで接合面２ａ，２ｂにおける接触抵抗を調整できるため、容易に接触抵抗を調整することができる。
【００８３】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、接触抵抗検知装置７０により検知される接触抵抗が予め設定された閾値Ｌ２以下となった際に加振抵抗加熱を停止させるようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて接触抵抗値が低下するため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００８４】
また、制御装置６０が、加振抵抗加熱において、摩擦力検知装置８０により検知される摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に加振抵抗加熱を停止させるようにすれば、接合面２ａ，２ｂの接合の進行に応じて摩擦力が大きくなるため、閾値により容易に接合の完了を判断できる。
【００８５】
また、加振装置５０による加振が、往復運動であれば、１方向にさえ摺動可能であれば加振が可能であるため、接合面２ａ，２ｂが平面でなくてもよく、接合面２ａ，２ｂの形状の自由度が向上する。
【００８６】
また、加振装置５０による加振が、公転運動であれば、接合面２ａ，２ｂ同士の相対的な運動が停止しないことから、動摩擦係数のみが作用して摩擦係数が安定するため、加振時の振動が滑らかとなり、接合面２ａ，２ｂを均一に磨耗させることができる。
【００８７】
また、抵抗加熱による被接合部材１ａ，１ｂへの総入熱量が、加振により生じる摩擦加熱による被接合部材１ａ，１ｂへの総入熱量よりも大きくなるように、制御装置６０が電流供給装置３０、加振装置５０および加圧装置４０の少なくとも１つを制御すれば、加振加熱に必要な加圧力を低く抑えることができ、被接合部材１ａ，１ｂの接合面２ａ，２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができる。また、加振装置５０による加振力および加圧装置４０による加圧力が小さくてよいため、加圧装置４０や加振装置５０を小型に抑えることができ、接合装置１０を簡素かつ省スペースに構成することができる。
【００８８】
なお、被接合部材は、接合面が接触した状態で加振可能であれば、形状は限定されない。例えば、図８〜１０は、他の例である被接合部材の接合面近傍における断面を示すが、図８に示すように、円形断面の内部に非接触部４ｃが形成されてもよい。なお、符号２０ｂは、電極を表している。
【００８９】
また、図９（Ａ）に示すように、非接触部４ｄ，４ｅが円形断面の２重管であってもよく、図９（Ｂ）に示すように、非接触部４ｆ，４ｇが矩形断面の２重管であってもよい。また、管構造は３重巻以上であってもよく、断面形状が矩形や円形以外の形状であってもよい。
【００９０】
また、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、非接触部が形成されなくてもよく、断面形状が矩形や円形、または他の形状であってもよい。また、図１１に示すように、管体の内部に、電極中心軸Ｙの延長線上に位置する中実体８が設けられるように非接触部４ｈが形成されてもよい。また、図１２に示すように、２つの非接触部４ｉ，４ｊが並んで配置され、電極中心軸Ｙの延長線上に２つの非接触部４ｉ，４ｊの間の壁体９が形成されてもよい。なお、図１２の形態において、非接触部が３つ以上並んでもよく、壁体９が電極中心軸Ｙの延長線上に存在しなくてもよい。
【００９１】
なお、軸状部２６ａ，２６ｂと固定部２７ａ，２７ｂは、別体で構成されてもよい。
【００９２】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態に係る接合装置１００は、図１５に示すように、被接合部材１０１ａに対して複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ（電流入力部）が設けられ、被接合部材１０１ａに対する各々の電流量を制御できる点で、第１実施形態に係る接合装置１０と異なる。
【００９３】
接合装置１００は、図１３に示すように、対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの各々に接する対の第１電極１０３および第２電極１０４（以下、第１電極および第２電極を単に電極ともいう。）と、電極１０３，１０４に電流を供給する電流供給装置１０５（電流供給手段）と、電極１０３，１０４を被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面方向Ｚ（接合面に直交する方向）へ加圧する加圧装置１０６（加圧手段）とを有している。更に、接合装置１００は、被接合部材１０１ａを摺動させる加振装置１０７（摺動手段）と、各装置１０５，１０６，１０７を制御する制御装置１０８（制御手段）とを有している。電極１０３，１０４の少なくとも一方（本実施形態では、電極１０３）は、複数の電極に分かれて設けられる。
【００９４】
被接合部材１０１ａ，１０１ｂは、アルミニウム（Ａｌ）であるが、導電性を備える材料であれば特に限定されずに適用できる。また、アルミニウム（Ａｌ）−鉄（Ｆｅ）、アルミニウム（Ａｌ）−マグネシウム（Ｍｇ）等の異材接合であっても、適用可能である。
【００９５】
対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間には、披接合部材１０１ａ，１０１ｂと共晶反応する共晶反応材料からなる箔状の共晶材１０１ｃが挟まれる。共晶材１０１ｃは、接合面１０２ａ，１０２ｂの形状に一致して形成されることが好ましい。被接合部材１０１ａ，１０１ｂがアルミニウムの場合、共晶材１０１ｃには、アルミニウムと共晶反応する亜鉛（Ｚｎ）、ケイ素（Ｓｉ）、銅（Ｃｕ）、錫（Ｓｎ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの少なくとも一方の融点よりも低い温度で液相化する材料であれば、共晶材１０１ｃの替わりに材料として適用することもできる。共晶材１０１ｃの厚さは、例えば１０〜１００μｍであることが好ましいが、これに限定されず、また厚さが均一であっても部位に応じて異なってもよい。
【００９６】
加圧装置１０６は、電極１０３，１０４を介して対の被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合面方向Ｚに加圧する装置であり、例えば油圧シリンダ等が組み込まれている。加圧装置１０６は、制御装置１０８に接続されて加圧力を任意に制御可能となっている。
【００９７】
加振装置１０７は、一方の被接合部材１０１ａを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向Ｘ（接合面の法線に直交する方向）へ摺動させる装置である。接合装置１００は、上方の被接合部材１０１ａを方向Ｘに沿って移動可能に保持するための保持部１０９（保持部材）と、下方の被接合部材１０１ｂを固定するための固定部１１１（保持部材）とを備えており、加振装置１０７は、保持部１０９を介して被接合部材１０１ａを摺動させる。保持部１０９および固定部１１１は、被接合部材１０１ａおよび被接合部材１０１ｂの相対的な位置を正確に位置決めするための位置決め部材として機能する。加振装置１０７は、摺動される被接合部材１０ａの変位を検出する変位検出部１０７ａを備える。変位検出部１０７ａは、例えば変位センサーや変位検出用のエンコーダである。
【００９８】
加振装置１０７の機構には、例えば超音波加振、電磁式加振、油圧式加振またはカム式加振等が適用できるが、加振可能であればこれらに限定されない。加振装置１０７は、制御装置１０８に接続されて、加振周波数、加振振幅および加振力等を任意に制御可能となっている。
【００９９】
電流供給装置１０５は、直流電流または交流電流を電極１０３，１０４へ与えることができる装置であり、制御装置１０８に接続されて、電流値および電圧値を任意に制御可能となっている。
【０１００】
制御装置１０８は、前述の加圧装置１０６、加振装置１０７および電流供給装置１０５を統括的に制御する電子計算機である。制御装置１０８は、演算部、記憶部、入力部および出力部を備えている。記憶部には、接合装置１００全体を制御するためのプログラムが格納されており、このプログラムが演算部にて実行されることで、接合装置１００による被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が遂行される。
【０１０１】
なお、制御装置１０８を設けずに、各々の装置を手動で作動させてもよい。
【０１０２】
また、電極１０３，１０４は、かならずしも被接合部材１０１ａ，１０１ｂに直接接触しなくてもよく、例えば導電性を有する他の部材を介して接触してもよい。
【０１０３】
また、共晶材１０１ｃは、かならずしも設けられなくてもよい。また、共晶材１０１ｃの替わりに、一般的なろう材やはんだを適用してもよい。
【０１０４】
また、加圧装置１０６は、図１３では第１電極１０３側に設けられるが、第２電極１０４側に設けられてもよく、または両方に設けられてもよい。また、加圧装置１０６は、電極１０３，１０４を介して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加圧しているが、電極１０３，１０４を介さずに直接的に被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加圧する構成であってもよい。この場合には、電極１０３，１０４を加圧する加圧装置１０６に加え、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体を加圧する他の加圧装置が設けられる。
【０１０５】
また、加振装置１０７は、被接合部材１０１ａではなくて被接合部材１０１ｂを加振する構成でもよく、または被接合部材１０１ａ，１０１ｂの両方を加振する構成でもよい。
【０１０６】
次に、接合装置１００を用いて被接合部材１０１ａ，１０１ｂを接合する方法を、図１４に示すフローチャートに沿って説明する。
【０１０７】
初めに、図１３に示すように、互いに接合する被接合部材１０１ａ，１０１ｂの間に共晶材１０１ｃを挟み、電極１０３，１０４の間に被接合部材１０１ａ，１０１ｂを保持する。被接合部材１０１ｂは固定部１１１に固定され、被接合部材１０１ａは保持部１０９に振動可能に保持される。
【０１０８】
続いて、加圧装置１０６によって、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士を予め設定された加圧力で加圧する。加圧装置１０６による加圧力は、制御装置１０８で調節され、例えば２〜１０ＭＰａ程度が好ましいが、これに限定されない。
【０１０９】
次に、制御装置１０８により加振装置１０７を駆動させて、被接合部材１０１ａを、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う方向へ加振して摺動させる（予備摺動工程Ｓ１１）。加振周波数および加振振幅は、特に限定されないが、一例として、加振振幅は１００〜１０００μｍ程度が好ましく、加振周波数は１０〜１００Ｈｚ程度が好ましい。
【０１１０】
上記のように加圧しながら摺動させる予備摺動工程Ｓ１１が行われると、接合面１０２ａ，１０２ｂが摺動するとともに摩擦熱が発生して材料が軟化され、接合面１０２ａ，１０２ｂが磨耗しつつ塑性流動し、接合面１０２ａ，１０２ｂの間の面圧がある程度均一化される。更に、予備摺動工程Ｓ１１は、アルミニウムの表面の酸化皮膜を除去して皮膜厚さの違いによる接触抵抗のばらつきを低減させ、後の工程で抵抗加熱した際の発熱量のばらつきを抑える効果を発揮する。したがって、接合する前に、アルミニウムである被接合部材１ａ，１ｂの表面を脱脂し、更にワイヤブラシによりブラッシングして表面の酸化膜を除去する等の処置が不要となり、作業性が向上する。なお、当然、予備摺動工程Ｓ１１の前にブラッシング等の処置を行ってもよい。
【０１１１】
予備摺動工程Ｓ１１の後には、第１接合工程Ｓ１２を行う。第１接合工程Ｓ１２では、第１電極１０３および第２電極１０４を被接合部材１０１ａ，１０１ｂに接触させ、加振装置１０７による摺動を維持しつつ、第１電極１０３と第２電極１０４の間に電流供給装置１０５によって電流を供給する。このようにして、摩擦加熱および抵抗加熱の両方を併用して被接合部材１０１ａ，１０１ｂを加熱する。第１接合工程Ｓ１２では、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流が集中する高面圧部において抵抗加熱が大きく作用して加熱され、接合面１０２ａ，１０２ｂの酸化膜が強制的に剥離される。更に、抵抗加熱により加熱された高面圧部に加圧力と摺動が作用して塑性流動および材料拡散が生じ、かつ高面圧部が磨耗して時々刻々と電流集中箇所が変化する。これにより、電流の流れが分散し、接合面１０２ａ，１０２ｂが均一に加熱される。
【０１１２】
第１接合工程Ｓ１２の後には、第２接合工程Ｓ１３が行われる。第２接合工程Ｓ１３では、電流供給装置１０５による電流の供給を減少させる一方、加圧装置１０６による加圧力を増加させることによって摩擦熱が増加させられる。これにより、抵抗加熱による発熱量が減少し、軟化された材料を摺動によって掻き混ぜるようにして一体化を促進する過程へ移行することになる。なお、電流供給装置１０５による電流の供給は、最終的には停止される。また、摩擦熱の増加は、加振装置１０７を制御することによっても達成することが可能である。
【０１１３】
第２接合工程Ｓ１３を終了する直前には、加振装置１０６を停止させるが、被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい相対的位置で接合するために、最終的に加振装置１０７によって被接合部材１０１ａ，１０１ｂを望ましい位置に位置決めする。このとき、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが、位置決め部材である保持部１０９および固定部１１１に保持されているため、加振装置１０７を制御することで、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂを正確に位置決めできる。加振装置１０６は、変位検出部１０７ａにより計測される変位信号に基づいて加振源（例えば、サーボモータ等）をフィードバック制御するサーボ機構を備えることで、被接合部材１０１ａと被接合部材１０１ｂの相対的変位をより正確に位置決めできる。フィードバック制御を実行する制御手段は、加振装置１０６内に設けられても、制御装置１０８に設けられてもよい。なお、加圧装置１０６の加圧力が大きいと位置決め精度が低下するため、加振装置１０７を停止させる前に、加圧装置１０６による加圧力を低下させてもよい。加圧装置１０７による加圧力を低下させると、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの位置決め精度が向上し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂが望ましい相対的位置となった状態で加振装置１０７を停止させることができる。なお、被接合部材１ａ，１ｂを位置決めするための他の構成を別途設けてもよい。
【０１１４】
第２接合工程Ｓ１３の後には、冷却工程Ｓ１４を行う。冷却工程Ｓ１４では、制御装置１０８が、加振装置１０７および電流供給装置１０５を停止させ、加圧装置１０６による加圧力を上昇させる。そして、予め設定した時間が経過した際に、冷却が終了したと判断し、加圧装置１０６による加圧を終了させる。または、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの温度を計測する温度計（不図示）から制御装置１０８へ入力される信号が所定値以下となった後、冷却が終了したと判断し、加圧装置１０６による加圧を終了させることもできる。この後、電極１０３，１０４を後退させて、接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂが装置から取り外される。これにより、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合が完了する。
【０１１５】
本実施形態の接合方法によって接合された被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合界面には、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が拡散することで接合される拡散接合面、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの材料が塑性流動することで接合される塑性流動接合面、および共晶材１０１ｃを介在して接合される中間層介在接合面が混在して形成される。
【０１１６】
共晶材１０１ｃは、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程１３において、共晶反応により低融点で液相化し、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ同士、または共晶材１０１ｃの被接合部材１０１ａ，１０１ｂへの相互拡散を促進させる。さらに、共晶材１０１ｃは、酸素を遮断して接合面１０２ａ，１０２ｂの再酸化を抑制する役割を果たすため、大気中における短時間、低入熱での接合が可能となり、量産化が容易となる。
【０１１７】
本接合方法では、摺動および抵抗加熱を併用して接合するため、接合面１０２ａ，１０２ｂに高い加圧力を付与せずとも、電流集中箇所が変化して均一な加熱が可能となり、接合面１０２ａ，１０２ｂが大面積の場合や複雑な形状の場合であっても接合することができ、かつ低歪みで均一な面接合が可能である。また、接合面１０２ａ，１０２ｂの表層のみを溶融して接合するため、加熱時間を短縮でき、更に、材料内に気体を含有している鋳造品であっても、加熱により材料内の気体が膨張、噴出し難く、良好な接合を実現できる。
【０１１８】
なお、被接合部材１０１ａは、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う１方向に加振されるが、相対的に摺動するのであればこれに限定されず、例えば公転運動等のように、接合面１０２ａ，１０２ｂに沿う２方向へ加振することもできる。
【０１１９】
また、予備摺動工程Ｓ１１は、かならずしも設けずに省略することができる。また、予備摺動工程Ｓ１１の替わり若しくは予備摺動工程Ｓ１１の前に、加振装置１０７により摺動させるのではなしに、電流供給装置１０５により電極１０３，１０４へ電流を供給することで、接合面１０２ａ，１０２ｂを抵抗加熱により軟化させてもよい。また、第１接合工程Ｓ１２と第２接合工程Ｓ１３の間で、電流の供給を減少させる一方で加圧力を増加させることなしに、第１接合工程Ｓ１２および第２接合工程Ｓ１３を１つの接合工程として実施することもできる。また、冷却工程Ｓ１４も、かならずしも設けずに省略することができる。
【０１２０】
次に、第２実施形態に係る接合装置１００の具体的な構成を説明する。接合装置１００は、図１５に示すように、摺動される被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えている。なお、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４は、１つのみである。被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４よりも多く、第１電極１０３の被接合部材１０１ａに対する接触総面積が、第２電極１０４の被接合部材１０１ｂに対する接触総面積よりも大きくなる。このため、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流密度が、第２電極１０４よりも低くなる。したがって、被接合部材１０１ａを摺動させることで、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａが摺動する際の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃおよび被接合部材１０１ａの磨耗や溶着を、被接合部材１０１ｂを摺動させる場合よりも低減させることができる。
【０１２１】
そして、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々には、制御装置１０８によって制御される第１電流調整部１１２ａ、第２電流調整部１１２ｂ、第３電流調整部１１２ｃ（以下、第１電流調整部、第２電流調整部および第３電流調整部を単に電流調整部という。）が接続されている。そして、制御装置１０８によって電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを制御することで、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃに供給される電流量を制御可能となっている。電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃには、例えば可変変圧器を用いるが、可変抵抗器を用いることも可能である。
【０１２２】
また、電流供給装置１０５から第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ電流が流れる経路には、電流供給装置１０５の電圧を計測可能な電圧計１１３が設けられており、更に、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々へ流れる電流量を計測可能な第１電流計１１４ａ、第２電流計１１４ｂ、第３電流計１１４ｃ（以下、第１電流計、第２電流計および第３電流計を単に電流計ともいう。）が設けられている。
【０１２３】
そして、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにおける計測信号は、いずれも制御装置１０８に入力される。したがって、制御装置１０８では、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの計測結果並びに電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調整量から、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃから第２電極１０４への３つの電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出することができる。
【０１２４】
すなわち、例えば第１電極１０３ａから第２電極１０４への電流経路Ｋ１においては、電圧計１１３により計測される電圧および第１電流調整部１１２ａの電圧から第１電流経路Ｋ１における電圧を算出でき、この値を第１電流計１１４ａにより検出される電流値で割ることで、第１電流経路Ｋ１における総抵抗値を算出できる。この総抵抗値には、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体の抵抗値、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗値、および第２電極１０４と被接合部材１０１ｂの間の接触抵抗値等が含まれており、総抵抗値に対する接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の比率は、加圧力等に応じて変化する。したがって、例えば予め実験や解析等により参照テーブルを作成しておくことで、計測された条件に応じて、算出された総抵抗値から接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出できる。
【０１２５】
同様にして、電圧計１１３により計測される電圧および第２，第３電流調整部１１２ｂ、１１２ｃの電圧、第２，第３電流計１１４ｂ，１１４ｃにより検出される電流値から、第２，第３電流経路Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出できる。このように、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ、電流調整部１１２および制御装置１０８は、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出するための接触抵抗検知部として機能する。なお、接触抵抗検知部は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できるのであれば、上記した構成に限定されず、適宜設計可能である。
【０１２６】
そして、第１接合工程Ｓ１２において、図１６に示すように、接触抵抗検知部により検出された接触抵抗値から、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性を判別する（Ｓ２１）。判別は、例えば、制御装置１０８において、検出された電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の差が、予め設定された閾値範囲内にあれば均一とし、閾値範囲外であれば、不均一と判別できる。なお、閾値は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２７】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一と判別された場合には、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極ほど、電流量が小さくなるように電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを制御する（Ｓ２２）。本実施形態では、第１電極１０３ａが、第１電極１０３ｂ，１０３ｃよりも接合面１０２ａ，１０２ｂの重心に近いため、第１電極１０３ａの電流値が他の第１電極１０３ｂ，１０３ｃの電流値よりも小さくなるように、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの少なくとも１つを制御装置１０８によって制御する。これにより、複数の電極からの電流が重畳しやすい接合面１０２ａ，１０２ｂの重心近傍の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２８】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一と判別された場合には、接触面圧が高い部位の近傍の第１電極１０３、すなわち接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が高いと検知された第１電極１０３ほど、他の第１電極１０３よりも電流量が小さくなるように電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの少なくとも１つを制御する（Ｓ２３）。電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの調節量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１２９】
第１接合工程Ｓ１２が終了すると、図１４に示す第２接合工程Ｓ１３へ戻ることになる。
【０１３０】
なお、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面圧の均一性は、かならずしも接触抵抗検知部も設けて判別する構成でなくてもよい。したがって、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面圧が均一であることが接合前にわかっている場合や、接触面圧が不均一であって接触面圧の高い部位が接合前にわかっている場合には、接触抵抗検知部により接触面圧の均一性を判別せずに、図１６に示す判別工程Ｓ２１を省略して、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを調整して接合する工程であるステップＳ２２またはＳ２３を実施することができる。
【０１３１】
本実施形態によれば、被接合部材１０１ａへの電流入力経路（第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）が複数設けられ、被接合部材１０１ａ，１０１ｂに電流を流す際に、少なくとも１つの電流入力経路（本実施形態では、３つの第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）における電流入力値を制御装置１０８で制御できるため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能である。
【０１３２】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給するための同極の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが複数設けられ、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流量を調節することで、電流入力経路における電流入力値を制御するため、電流量を調節するだけで、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能となる。
【０１３３】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極（例えば、第１電極１０３ａ）の電流量を、他の電極（例えば、第１電極１０３ｂ，１０３ｃ）の電流量よりも相対的に小さくするように制御することができる（図１６のステップＳ２２を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が均一と判断できる場合に、電流が重畳する接合面１０２ａ，１０２ｂの中心部の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１３４】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極１０３の電流量を、他の電極１０３の電流量よりも相対的に小さくするように制御することができる（図１６のステップＳ２３を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が不均一と判断できる場合に、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１３５】
また、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧を検出して、検出された接触面圧に基づいて第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの電流量を制御できるため、個体毎の望ましい接合条件を自動的に判別して接合可能となる。
【０１３６】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給する第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４よりも多いため、接触総面積が大きく電流密度の小さい。したがって、摺動される被接合部材１０１ａと接する電極が電流密度の小さい方であるため、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａが摺動する際の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの磨耗や溶着を低減させることができる。
【０１３７】
なお、図１７は、第２実施形態の接合装置の変形例を示すが、被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第２電極１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃを備えてもよい。または、被接合部材１０１ａに接する第１電極１０３よりも、被接合部材１０１ｂに接する第２電極１０４を多くすることも可能である。また、図１８，１９に示す第２実施形態の接合装置の他の変形例のように、被接合部材１０１ａに接する第１電極１０３ｄ，１０３ｅと、被接合部材１０１ｂに接する第２電極１０４ｄ，１０４ｅを、接合面方向Ｚに重ならないようにすることもできる。このようにすることで、第１電極１０３ｄ，１０３ｅと第２電極１０４ｄ，１０４ｅの間で流れる電量を分散させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化することができる。
【０１３８】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態に係る接合装置１２０は、図２０に示すように、複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの被接合部材１０１ａに対する各々の加圧力を制御することで、被接合部材１０１ａ，１０１ｂにおける複数の電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３の発熱量を制御する点で、第２実施形態に係る接合装置１００と異なる。なお、第２の実施形態と同様の機能を有する部位については同一の符号を使用し、重複を避けるため、その説明を省略する。
【０１３９】
第３実施形態に係る接合装置１２０は、第２実施形態と同様に、被接合部材１０１ａに電流を供給する電極１０３として、複数の（本実施形態では、一例として３つの）第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを備えており、かつ被接合部材１０１ｂに電流を供給する第２電極１０４が１つ設けられている。各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃには、加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃが独立して設けられており、各々の加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを独立して制御することで、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの加圧力を調節可能となっている。複数の加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃは、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗を変化させることで電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３を調節する電流経路調節手段としても機能する。
【０１４０】
電流供給装置１０５から第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃへ電流が流れる電流経路には、電流供給装置１０５の電圧を計測可能な電圧計１１３が設けられており、更に、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの各々へ流れる電流量を計測可能な電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃが設けられている。
【０１４１】
そして、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃにおける計測信号は、いずれも制御装置１０８に入力される。したがって、制御装置１０８では、電圧計１１３および電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの計測結果から、各々の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃから第２電極１０４への３つの電流経路Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３における総抵抗値を算出できる。この総抵抗値には、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値、被接合部材１０１ａ，１０１ｂ自体の抵抗値、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗値、および第２電極１０４と被接合部材１０１ｂの間の接触抵抗値等が含まれており、総抵抗値に対する被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値の比率は、加圧力等に応じて変化する。したがって、例えば予め実験や解析等により参照テーブルを作成しておくことで、計測された条件に応じて、算出された総抵抗値から被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できる。
【０１４２】
同様にして、電圧計１１３により計測される電圧値および第２，第３電流計１１４ｂ，１１４ｃにより検出される電流値から、第２，第３電流経路Ｋ２，Ｋ３における接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できる。このように、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃおよび制御装置１０８は、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を算出するための接触抵抗検知部として機能する。なお、接触抵抗検知部は、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接合面１０２ａ，１０２ｂの接触抵抗値を検出できるのであれば、電圧計１１３、電流計１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃおよび制御装置１０８により構成される構造に限定されず、適宜設計可能である。
【０１４３】
そして、第１接合工程Ｓ１２において、図２１に示すように、接触抵抗検知部により検出された接触抵抗値から、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性を判別する。判別は、例えば、制御装置１０８において、検出された接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧の差が、予め設定された閾値範囲内にあれば均一とし、閾値範囲外であれば、不均一と判別できる。なお、閾値は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４４】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一と判別された場合には、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極ほど、被接合部材１０１ａに対する加圧力が小さくなるように加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃを制御する。本実施形態では、第１電極１０３ａが、第１電極１０３ｂ，１０３ｃよりも接合面１０２ａ，１０２ｂの重心に近いため、第１電極１０３ａの被接合部材１０１ａに対する加圧力を減少させる。このため、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗は増加し、第１電極１０３ａから被接合部材１０１ａへ流れる電流量が減少する。これにより、複数の電極からの電流が重畳しやすい接合面１０２ａ，１０２ｂの重心近傍の電流量を減少させ、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。なお、加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４５】
接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一と判別された場合には、接触面圧が高い部位の近傍の電極３、すなわち被接合部材１０１ａ，１０１ｂの接触面の接触抵抗値が低く検知された第１電極１０３を押圧する加圧装置１０６の加圧力が小さくなるように、加圧装置１０６を制御装置１０８により制御する。これにより、第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａの間の接触抵抗が増大し、第１電極１０３ａから被接合部材１０１ａへ流れる電流量が減少する。これにより、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させて、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける電流のばらつきを低減させることができる。加圧装置１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃの調整量は、実験や解析等に基づいて設定することができる。
【０１４６】
なお、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧の均一性は、かならずしも接触抵抗検知部も設けて判別する構成でなくてもよい。すなわち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が均一であることが接合前にわかっている場合や、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が不均一であって接触面圧の高い部位が接合前にわかっている場合には、接触抵抗検知部により接触面圧の均一性を判別せずに、図２１に示す判別工程Ｓ３１を省略して、電流調整部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃを調整する工程であるステップＳ３２またはＳ３３を実施することができる。
【０１４７】
本実施形態によれば、被接合部材１０１ａに電流を供給するための第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃと被接合部材１０１ａとの間の接触面圧を調整することで、電流入力経路（本実施形態では、３つの第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）における電流入力値を制御するため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能となる。
【０１４８】
また、被接合部材１０１ａに電流を供給するための同極の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃが複数設けられ、第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの接触対象に対する加圧力を独立して制御できるため、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける発熱量を制御することが可能である。
【０１４９】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂの重心からの距離が相対的に近い電極（例えば、第１電極１０３ａ）の被接合部材１０１ａ（接触対象）に対する加圧力を、他の電極（例えば、第１電極１０３ｂ，１０３ｃ）の加圧力よりも相対的に小さくするように制御することができる（図２１のステップＳ３２を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が均一と判別できる場合に、重心からの距離が相対的に近い第１電極１０３ａと被接合部材１０１ａとの間の接触抵抗を増加させて第１電極１０３ａからの電流量を減少させて、接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１５０】
また、本実施形態では、同極である複数の第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃのうち、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い第１電極１０３の被接合部材１０１ａに対する加圧力を、他の第１電極１０３の加圧力よりも相対的に低くするように制御することができる（図２１のステップＳ３３を参照）。したがって、接合面１０２ａ，１０２ｂの接触面圧が不均一と判別できる場合に、電流集中が起きる高面圧部を通過する電流量を減少させることで、低面圧部へ分流させて接合面１０２ａ，１０２ｂに流れる電流量をより均一化できる。
【０１５１】
また、接合面１０２ａ，１０２ｂにおける接触面圧を検出して、検出された接触面圧に基づいて第１電極１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの加圧力を制御できるため、被接合部材１０１ａ，１０１ｂの個体毎の望ましい接合条件を自動的に判別して接合することができる。
【０１５２】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、第２，第３実施形態における複数の第１電極１０３は、２つであっても、または４つ以上であってもよい。また、複数の第１電極１０３は、被接合部材１０１ａに対して一方向から接触するのではなく、異なる方向から接触する構造であってもよい。
【符号の説明】
【０１５３】
１ａ，１ｂ，１０１ａ，１０１ｂ 被接合部材、
２ａ，２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ 接合面、
４ａ，４ｂ 非接触部、
５ 共晶箔（共晶反応材料）、
７ａ，７ｂ 位置決め孔（位置決め部）、
１３ 位置決め部材作動装置（位置決め部材作動手段）、
１１ａ，１１ｂ 位置決めピン（位置決め部材）、
１０，１００，１２０ 接合装置、
２０ａ，２０ｂ 電極（電流入力部、保持部材）、
１０３，１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ 第１電極（電流入力部）、
１０４，１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ 第２電極、
２１ａ，２１ｂ 電極本体、
２３ａ，２３ｂ 電極板（電流入力部）、
２４ 被接合部材固定ボルト（電流経路調整手段 締結部）、
２５ ボルト貫通孔、
３０，１０５ 電流供給装置（電流供給手段）、
４０，１０６，１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ 加圧装置（加圧手段）、
５０，１０７ 加振装置（摺動手段）、
６０，１０８ 制御装置（制御手段）、
７０ 接触抵抗検知装置（接触抵抗検知部）、
８０ 摩擦力検知装置（摩擦力検知部）、
１０１ｃ 共晶材（共晶反応材料）、
１０９ 保持部（保持部材、位置決め部材）、
１１１ 固定部（保持部材、位置決め部材）、
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ 電流調整部、
１１３ 電圧計、
１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ 電流計、
Ｌ１ 閾値、
Ｌ２ 閾値、
Ｓ１，Ｓ１１ 予備加振工程（予備摺動工程）、
Ｓ２ 接合工程、
Ｓ２ａ，Ｓ１２ 第１接合工程、
Ｓ２ｂ，Ｓ１３ 第２接合工程、
Ｓ３，Ｓ１４ 冷却工程、
Ｘ 接合面に沿う方向、
Ｙ 電極中心軸、
Ｚ 接合面方向。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法であって、
互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合工程を有する接合方法。
【請求項２】
前記接合工程の前に、抵抗加熱せずに、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の当該被接合部材を相対的に摺動させる予備摺動工程を有する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記接合工程において、前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させつつ相対的に摺動させて抵抗加熱した後、前記加圧力を低減させて摺動を停止させることで前記被接合部材同士を位置決めする、請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記接合工程の前に、一対の前記被接合部材を相対的に摺動可能に保持する保持部材に対して位置を規定する位置決め部材により、前記被接合部材の位置決めを行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させて前記被接合部材の位置決めを行った後、前記接合工程の前に、前記位置決め部材を後退させて前記被接合部材の位置決め部から引き抜く、請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記接合工程の後に、前記当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させる、請求項４または５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記位置決め部材に、前記被接合部材および前記保持部材よりも電気抵抗値の大きい材料を適用する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項８】
前記予備摺動工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部により接触抵抗を検知し、当該検知された接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に前記接合工程を開始する、請求項２に記載の接合方法。
【請求項９】
互いに接合される前記接合面の間に、前記被接合部材の少なくとも一方よりも融点の低い導電性の中間材料を介在させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記中間材料は、部位により厚さの異なる膜状に形成されてなる、請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記中間材料は、対向する前記接合面の間に加圧力を作用させた際の相対的に面圧の低い部位に対応する厚さが相対的に厚く形成された、請求項１０に記載の接合方法。
【請求項１２】
前記接合工程において、接合時間の経過に伴い、抵抗加熱による発熱量を減少させるとともに摺動による摩擦の発熱量を増加させる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１３】
前記接合工程において、前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させつつ相対的に摺動させて抵抗加熱し、接合時間の経過に伴い、前記接合面に作用する加圧力を増加させる、請求項１２に記載の接合方法。
【請求項１４】
前記被接合部材における電流経路を調整する電流経路調整手段により電流経路を調整することで、前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１５】
前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力で締結する複数の締結部を有し、当該締結部の締結軸力を個別に変更することで前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項１４に記載の接合方法。
【請求項１６】
前記締結部の締結軸力を、前記被接合部材に接する電極の中心軸から離れるにしたがって大きくする、請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１７】
前記接合面における相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される前記締結部の締結軸力を、他の締結部の締結軸力よりも小さくする、請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１８】
前記締結部により、前記電極を構成する電極本体に前記被接合部材を締結し、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に導電性の部材を介在させる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１９】
前記接合工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部により接触抵抗を検知し、当該接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に、前記接合工程を停止する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２０】
前記接合工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の摩擦力を検知する摩擦力検知部により摩擦力を検知し、当該摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に、前記接合工程を停止する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２１】
前記被接合部材の摺動は、往復運動により行われる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２２】
前記被接合部材の摺動は、公転運動により行われる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記抵抗加熱による前記被接合部材への総入熱量は、前記摺動により生じる摩擦加熱による前記被接合部材への総入熱量よりも大きい、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２４】
互いに接合される前記被接合部材は、互いに離間する非接触部が前記接合面に囲まれて形成される、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２５】
前記接合面は、前記被接合部材に接する電極よりも中心軸の延長線に対して外側に位置する、請求項２４に記載の接合方法。
【請求項２６】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置であって、
一対の前記被接合部材の各々に電流を供給する一対の電極と、
前記電極に電流を供給する電流供給手段と、
一対の前記被接合部材を、当該被接合部材の互いに接合される接合面を対向させて相対的に摺動させる摺動手段と、
一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段と、を有する接合装置。
【請求項２７】
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行う前に、一対の前記被接合部材を抵抗加熱させずに相対的に摺動させる予備摺動を行うように前記摺動手段を制御する、請求項２６に記載の接合装置。
【請求項２８】
対向する前記接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後、前記加圧力を低減させて摺動を停止させることで前記接合面同士を位置決めするように前記加圧手段および摺動手段を制御する、請求項２６または２７に記載の接合装置。
【請求項２９】
一対の前記被接合部材を相対的に摺動可能に保持する保持部材と、
前記保持部材に対する前記被接合部材の位置を規定する位置決め部材と、を有する請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３０】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記位置決め部材を進退動させる位置決め部材作動手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行う前に、前記位置決め部材作動手段を制御して前記位置決め部材を後退させて前記被接合部材の位置決め部から引き抜く、請求項２９に記載の接合装置。
【請求項３１】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記位置決め部材を進退動させる位置決め部材作動手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後、前記位置決め部材作動手段を制御して前記当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させる、請求項２９または３０に記載の接合方法。
【請求項３２】
前記位置決め部材は、前記被接合部材および前記保持部材よりも電気抵抗値の大きい材料により形成される、請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３３】
互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給する前に一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる予備摺動において、前記接触抵抗検知部により検知される接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を開始させる、請求項２７に記載の接合装置。
【請求項３４】
前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を開始した後、時間の経過に伴い前記加圧手段の加圧力を増加させる、請求項２６〜３３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３５】
前記被接合部材における電流経路を変更する電流経路調整手段を有する、請求項２６〜３４のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３６】
前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力によって締結する２つ以上の締結部である、請求項３５に記載の接合装置。
【請求項３７】
互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後において、前記接触抵抗検知部により検知される接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に前記電流供給手段および摺動手段を停止させる、請求項２６〜３６のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３８】
互いに接合される前記被接合部材の間の摩擦力を検知する摩擦力検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後において、前記摩擦力検知部により検知される摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に前記電流供給手段および摺動手段を停止させる、請求項２６〜３６のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３９】
前記摺動手段による摺動は、往復運動である、請求項２６〜３８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４０】
前記摺動手段による摺動は、公転運動である、請求項２６〜３８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４１】
前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記抵抗加熱による前記被接合部材への総入熱量が、前記摺動により生じる摩擦加熱による前記被接合部材への総入熱量よりも大きくなるように前記電流供給手段、摺動手段および加圧手段の少なくとも１つを制御する、請求項２６〜４０のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４２】
互いに接合される導電性を備えた被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法であって、
前記被接合部材への同極から電流入力経路を複数設け、前記被接合部材に電流を流す際に、同極の前記電流入力経路のうち少なくとも１つの電流入力経路における電流入力値を独立して調整する接合方法。
【請求項４３】
前記被接合部材に電流を流す際に、前記被接合部材へ電流を供給する同極の複数の電極の少なくとも１つの電流量を独立して調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４２に記載の接合方法。
【請求項４４】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面の重心からの距離が相対的に近い電極の電流量を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４３に記載の接合方法。
【請求項４５】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面における接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極の電流量を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４３に記載の接合方法。
【請求項４６】
前記接合面における接触面圧を検出し、検出された当該接触面圧に基づいて前記電極の電流量を調整する、請求項４４または４５に記載の接合方法。
【請求項４７】
前記被接合部材に電流を流す際に、前記被接合部材へ電流を供給する電極の被接合部材に対する接触面圧を調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４２〜４６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項４８】
前記被接合部材へ電流を供給する同極の複数の電極のうち少なくとも１つの電極の接触対象に対する加圧力を独立して調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４７に記載の接合方法。
【請求項４９】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面の重心からの距離が相対的に近い電極の前記接触対象に対する加圧力を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４８に記載の接合方法。
【請求項５０】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面における接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極の前記接触対象に対する加圧力を、他の同極の電極の加圧力よりも相対的に低くするように調整する、請求項４８に記載の接合方法。
【請求項５１】
前記接合面における接触面圧を検出し、検出された当該接触面圧に基づいて前記電極の加圧力を調整する、請求項４９または５０に記載の接合方法。
【請求項５２】
前記被接合部材の各々に電流を供給する各極の電極の接触対象に対する接触総面積を異ならせ、前記接触総面積が大きい極の電極から電流を供給される一方の被接合部材を摺動させる、請求項４８〜５１のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５３】
前記被接合部材を前記電極に対して軸力で締結する複数の締結部の締結軸力を個別に変更することで前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項４７に記載の接合方法。
【請求項５４】
前記締結部の締結軸力を、前記被接合部材に接する電極の中心軸から離れるにしたがって大きくする、請求項５３に記載の接合方法。
【請求項５５】
前記接合面における相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される前記締結部の締結軸力を、他の締結部の締結軸力よりも小さくする、請求項５３に記載の接合方法。
【請求項５６】
前記締結部により、前記電極を構成する電極本体に前記被接合部材を締結し、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に導電性の部材を介在させる、請求項５３〜５５のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５７】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置であって、
前記被接合部材への複数の電流入力経路を規定し、前記電流入力経路の少なくとも１つの電流量を調整可能な電流入力部と、
前記電流入力部に電流を供給する電流供給手段と、
互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段と、を有する接合装置。
【請求項５８】
前記電流入力部は、前記被接合部材に電流を供給する同極の複数の電極であり、
当該複数の電極の少なくとも１つの電流量を調整するための電流調整部を有する、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項５９】
前記電流入力部は、前記被接合部材に電流を供給する同極の複数の電極であり、
当該複数の電極の少なくとも１つの接触対象に対する加圧力を調整可能な加圧手段を有する、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項６０】
前記被接合部材における電流経路を変更する電流経路調整手段を有し、前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力によって締結する２つ以上の締結部である、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項６１】
前記電極は、前記締結部により前記被接合部材に締結される電極本体と、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に介在される導電性の部材と、を有する、請求項６０に記載の接合装置。
【請求項６２】
前記被接合部材の各々に電流を供給する各極の電極の接触対象に対する接触総面積が異なり、
前記摺動装置は、前記接触総面積が大きい極の電極から電流を供給される一方の被接合部材を摺動させる、請求項５７〜６１のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項１】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合方法であって、
互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合工程を有する接合方法。
【請求項２】
前記接合工程の前に、抵抗加熱せずに、互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させ、一対の当該被接合部材を相対的に摺動させる予備摺動工程を有する、請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
前記接合工程において、前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させつつ相対的に摺動させて抵抗加熱した後、前記加圧力を低減させて摺動を停止させることで前記被接合部材同士を位置決めする、請求項１または２に記載の接合方法。
【請求項４】
前記接合工程の前に、一対の前記被接合部材を相対的に摺動可能に保持する保持部材に対して位置を規定する位置決め部材により、前記被接合部材の位置決めを行う、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させて前記被接合部材の位置決めを行った後、前記接合工程の前に、前記位置決め部材を後退させて前記被接合部材の位置決め部から引き抜く、請求項４に記載の接合方法。
【請求項６】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記接合工程の後に、前記当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させる、請求項４または５に記載の接合方法。
【請求項７】
前記位置決め部材に、前記被接合部材および前記保持部材よりも電気抵抗値の大きい材料を適用する、請求項４〜６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項８】
前記予備摺動工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部により接触抵抗を検知し、当該検知された接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に前記接合工程を開始する、請求項２に記載の接合方法。
【請求項９】
互いに接合される前記接合面の間に、前記被接合部材の少なくとも一方よりも融点の低い導電性の中間材料を介在させる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１０】
前記中間材料は、部位により厚さの異なる膜状に形成されてなる、請求項９に記載の接合方法。
【請求項１１】
前記中間材料は、対向する前記接合面の間に加圧力を作用させた際の相対的に面圧の低い部位に対応する厚さが相対的に厚く形成された、請求項１０に記載の接合方法。
【請求項１２】
前記接合工程において、接合時間の経過に伴い、抵抗加熱による発熱量を減少させるとともに摺動による摩擦の発熱量を増加させる、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１３】
前記接合工程において、前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させつつ相対的に摺動させて抵抗加熱し、接合時間の経過に伴い、前記接合面に作用する加圧力を増加させる、請求項１２に記載の接合方法。
【請求項１４】
前記被接合部材における電流経路を調整する電流経路調整手段により電流経路を調整することで、前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１５】
前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力で締結する複数の締結部を有し、当該締結部の締結軸力を個別に変更することで前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項１４に記載の接合方法。
【請求項１６】
前記締結部の締結軸力を、前記被接合部材に接する電極の中心軸から離れるにしたがって大きくする、請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１７】
前記接合面における相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される前記締結部の締結軸力を、他の締結部の締結軸力よりも小さくする、請求項１５に記載の接合方法。
【請求項１８】
前記締結部により、前記電極を構成する電極本体に前記被接合部材を締結し、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に導電性の部材を介在させる、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項１９】
前記接合工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部により接触抵抗を検知し、当該接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に、前記接合工程を停止する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２０】
前記接合工程において、互いに接合される前記被接合部材の間の摩擦力を検知する摩擦力検知部により摩擦力を検知し、当該摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に、前記接合工程を停止する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２１】
前記被接合部材の摺動は、往復運動により行われる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２２】
前記被接合部材の摺動は、公転運動により行われる、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２３】
前記抵抗加熱による前記被接合部材への総入熱量は、前記摺動により生じる摩擦加熱による前記被接合部材への総入熱量よりも大きい、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２４】
互いに接合される前記被接合部材は、互いに離間する非接触部が前記接合面に囲まれて形成される、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項２５】
前記接合面は、前記被接合部材に接する電極よりも中心軸の延長線に対して外側に位置する、請求項２４に記載の接合方法。
【請求項２６】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置であって、
一対の前記被接合部材の各々に電流を供給する一対の電極と、
前記電極に電流を供給する電流供給手段と、
一対の前記被接合部材を、当該被接合部材の互いに接合される接合面を対向させて相対的に摺動させる摺動手段と、
一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段と、を有する接合装置。
【請求項２７】
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行う前に、一対の前記被接合部材を抵抗加熱させずに相対的に摺動させる予備摺動を行うように前記摺動手段を制御する、請求項２６に記載の接合装置。
【請求項２８】
対向する前記接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後、前記加圧力を低減させて摺動を停止させることで前記接合面同士を位置決めするように前記加圧手段および摺動手段を制御する、請求項２６または２７に記載の接合装置。
【請求項２９】
一対の前記被接合部材を相対的に摺動可能に保持する保持部材と、
前記保持部材に対する前記被接合部材の位置を規定する位置決め部材と、を有する請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３０】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記位置決め部材を進退動させる位置決め部材作動手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を行う前に、前記位置決め部材作動手段を制御して前記位置決め部材を後退させて前記被接合部材の位置決め部から引き抜く、請求項２９に記載の接合装置。
【請求項３１】
前記位置決め部材は、前記被接合部材に形成される位置決め部に挿入可能であって前記保持部材から進退動可能な位置決め部材であり、
前記位置決め部材を進退動させる位置決め部材作動手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後、前記位置決め部材作動手段を制御して前記当該位置決め部材を前記被接合部材の位置決め部に挿入させる、請求項２９または３０に記載の接合方法。
【請求項３２】
前記位置決め部材は、前記被接合部材および前記保持部材よりも電気抵抗値の大きい材料により形成される、請求項２９〜３１のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３３】
互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給する前に一対の前記被接合部材を相対的に摺動させる予備摺動において、前記接触抵抗検知部により検知される接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を開始させる、請求項２７に記載の接合装置。
【請求項３４】
前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱を開始した後、時間の経過に伴い前記加圧手段の加圧力を増加させる、請求項２６〜３３のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３５】
前記被接合部材における電流経路を変更する電流経路調整手段を有する、請求項２６〜３４のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３６】
前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力によって締結する２つ以上の締結部である、請求項３５に記載の接合装置。
【請求項３７】
互いに接合される前記被接合部材の間の接触抵抗を検知する接触抵抗検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後において、前記接触抵抗検知部により検知される接触抵抗が予め設定された閾値以下となった際に前記電流供給手段および摺動手段を停止させる、請求項２６〜３６のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３８】
互いに接合される前記被接合部材の間の摩擦力を検知する摩擦力検知部を有し、
前記制御手段は、前記電流供給手段および摺動手段を作動させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記電極に電流を供給して対向する前記接合面の間で抵抗加熱させた後において、前記摩擦力検知部により検知される摩擦力が予め設定された閾値以上となった際に前記電流供給手段および摺動手段を停止させる、請求項２６〜３６のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項３９】
前記摺動手段による摺動は、往復運動である、請求項２６〜３８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４０】
前記摺動手段による摺動は、公転運動である、請求項２６〜３８のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４１】
前記被接合部材の対向する接合面の間に加圧力を作用させる加圧手段を有し、
前記制御手段は、前記抵抗加熱による前記被接合部材への総入熱量が、前記摺動により生じる摩擦加熱による前記被接合部材への総入熱量よりも大きくなるように前記電流供給手段、摺動手段および加圧手段の少なくとも１つを制御する、請求項２６〜４０のいずれか１項に記載の接合装置。
【請求項４２】
互いに接合される導電性を備えた被接合部材の接合面を対向させ、一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ、前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱により前記接合面同士を接合する接合方法であって、
前記被接合部材への同極から電流入力経路を複数設け、前記被接合部材に電流を流す際に、同極の前記電流入力経路のうち少なくとも１つの電流入力経路における電流入力値を独立して調整する接合方法。
【請求項４３】
前記被接合部材に電流を流す際に、前記被接合部材へ電流を供給する同極の複数の電極の少なくとも１つの電流量を独立して調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４２に記載の接合方法。
【請求項４４】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面の重心からの距離が相対的に近い電極の電流量を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４３に記載の接合方法。
【請求項４５】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面における接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極の電流量を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４３に記載の接合方法。
【請求項４６】
前記接合面における接触面圧を検出し、検出された当該接触面圧に基づいて前記電極の電流量を調整する、請求項４４または４５に記載の接合方法。
【請求項４７】
前記被接合部材に電流を流す際に、前記被接合部材へ電流を供給する電極の被接合部材に対する接触面圧を調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４２〜４６のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項４８】
前記被接合部材へ電流を供給する同極の複数の電極のうち少なくとも１つの電極の接触対象に対する加圧力を独立して調整することで、前記電流入力経路における電流入力値を調整する、請求項４７に記載の接合方法。
【請求項４９】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面の重心からの距離が相対的に近い電極の前記接触対象に対する加圧力を、他の同極の電極の電流量よりも相対的に小さくするように調整する、請求項４８に記載の接合方法。
【請求項５０】
前記同極の複数の電極のうち、前記接合面における接触面圧が相対的に高い部位からの距離が相対的に近い電極の前記接触対象に対する加圧力を、他の同極の電極の加圧力よりも相対的に低くするように調整する、請求項４８に記載の接合方法。
【請求項５１】
前記接合面における接触面圧を検出し、検出された当該接触面圧に基づいて前記電極の加圧力を調整する、請求項４９または５０に記載の接合方法。
【請求項５２】
前記被接合部材の各々に電流を供給する各極の電極の接触対象に対する接触総面積を異ならせ、前記接触総面積が大きい極の電極から電流を供給される一方の被接合部材を摺動させる、請求項４８〜５１のいずれか一項に記載の接合方法。
【請求項５３】
前記被接合部材を前記電極に対して軸力で締結する複数の締結部の締結軸力を個別に変更することで前記接合面における接触抵抗を調整する、請求項４７に記載の接合方法。
【請求項５４】
前記締結部の締結軸力を、前記被接合部材に接する電極の中心軸から離れるにしたがって大きくする、請求項５３に記載の接合方法。
【請求項５５】
前記接合面における相対的に面圧の高い位置の近傍に配置される前記締結部の締結軸力を、他の締結部の締結軸力よりも小さくする、請求項５３に記載の接合方法。
【請求項５６】
前記締結部により、前記電極を構成する電極本体に前記被接合部材を締結し、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に導電性の部材を介在させる、請求項５３〜５５のいずれか１項に記載の接合方法。
【請求項５７】
導電性を備えた一対の被接合部材を接合するための接合装置であって、
前記被接合部材への複数の電流入力経路を規定し、前記電流入力経路の少なくとも１つの電流量を調整可能な電流入力部と、
前記電流入力部に電流を供給する電流供給手段と、
互いに接合される前記被接合部材の接合面を対向させて一対の前記被接合部材を相対的に摺動させつつ前記被接合部材の一方から他方へ電流を流して抵抗加熱を行うように前記電流供給手段および摺動手段を制御する制御手段と、を有する接合装置。
【請求項５８】
前記電流入力部は、前記被接合部材に電流を供給する同極の複数の電極であり、
当該複数の電極の少なくとも１つの電流量を調整するための電流調整部を有する、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項５９】
前記電流入力部は、前記被接合部材に電流を供給する同極の複数の電極であり、
当該複数の電極の少なくとも１つの接触対象に対する加圧力を調整可能な加圧手段を有する、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項６０】
前記被接合部材における電流経路を変更する電流経路調整手段を有し、前記電流経路調整手段は、前記被接合部材を前記電極に対して軸力によって締結する２つ以上の締結部である、請求項５７に記載の接合装置。
【請求項６１】
前記電極は、前記締結部により前記被接合部材に締結される電極本体と、電気的に接続される前記被接合部材と電極本体の間に介在される導電性の部材と、を有する、請求項６０に記載の接合装置。
【請求項６２】
前記被接合部材の各々に電流を供給する各極の電極の接触対象に対する接触総面積が異なり、
前記摺動装置は、前記接触総面積が大きい極の電極から電流を供給される一方の被接合部材を摺動させる、請求項５７〜６１のいずれか１項に記載の接合装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−２４８４０（Ｐ２０１２−２４８４０Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７９８１１（Ｐ２０１０−２７９８１１）
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月１５日（２０１０．１２．１５）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]