枠構造体の製造方法および枠構造体
【課題】厚さの大きい枠構造体を容易に製造することを課題とする。
【解決手段】金属製の複数の枠部材１０，１０をその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、枠部材１０，１０の接合面１８，１８を、面削加工して平坦にする面削工程と、枠部材１０，１０の接合面１８，１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＢを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする。
【解決手段】金属製の複数の枠部材１０，１０をその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、枠部材１０，１０の接合面１８，１８を、面削加工して平坦にする面削工程と、枠部材１０，１０の接合面１８，１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＢを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠構造体の製造方法および枠構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
この摩擦撹拌接合を用いて、金属部材同士を接合する発明が数多く提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２には、複数の金属プレート部材を複数重ね合わせて、金属プレート部材の表面側から回転ツールを押し込んで移動させることで、金属プレート部材の一部を塑性流動化して、金属プレート部材同士を一体化して接合する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００７−３００４３号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２８５８４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人は、長尺の直方体の金属部材を互いに接合して、額縁状の枠部材を形成する技術を開発中である。具体的には、一の金属部材の端面を隣接する金属部材の側面に接合して、その突合部を摩擦撹拌して接合することで、４本の金属部材を矩形の枠状に一体化する。この枠部材は、化学蒸着（ＣＶＤ＝Chemical Vapor Deposition）装置のフレーム等に用いられる部材であって、所定の厚さと気密性および水密性が要求される。しかしながら、前記した一般的な摩擦撹拌接合方法では、所望の厚さと気密性および水密性を確保するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、摩擦撹拌接合を用いて所望の厚さと気密性および水密性を確保できる金属部材同士の接合方法を提案している（特願２００６−２７１２４３）。この接合方法は、所定の厚さを有する金属部材同士を接合する方法であって、金属部材同士の突合部に対して、金属部材の表面側から摩擦撹拌を行う第一の本接合工程と、裏面側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程とを備えており、第二の本接合工程において、第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの撹拌ピンを入り込ませつつ摩擦撹拌を行うようになっている。このような接合方法によれば、回転ツールの撹拌ピンの略２倍の厚さの枠部材を形成できるとともに、接合部における気密性や水密性を高めることができる。
【０００６】
近年では、さらなる枠部材の大型化が要求されているが、前記した接合方法では、枠部材の厚さは、回転ツールの大きさによって決まってくるので、枠部材の厚さを厚くするためには、回転ツールを大きくしなければならず手間と費用がかかり、また、回転ツールを大きくしたとしても、製造できる枠部材の厚さには限度があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、厚さの大きい枠構造体を容易に製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、金属製の複数の枠部材をその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、前記枠部材の接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、前記枠部材の接合面を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、前記枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする枠構造体の製造方法である。
【０００９】
このような方法によれば、枠部材を重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さの枠構造体を製造することができる。また、重ねられた枠部材の外周面側から枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、接合面を面削加工して平坦にすることによって、枠部材同士が隙間なく密着し、さらに接合面を脱脂することによって、接合面から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができ、枠構造体の接合部の気密性および接着性を向上することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記本接合工程において、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１１】
このような方法によれば、外周面の全周に亘って塑性化領域を介して枠部材を一体化できるので、気密性を大幅に向上することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記本接合工程において、前記枠部材の内周面側からの前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１３】
このような方法によれば、外周面と内周面とで二重のシール効果が得られるので、気密性をさらに向上することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記本接合工程前に、前記枠部材の外周面を構成する複数の平面のうちの一つに現れる前記枠部材同士の境界線の一端側に第一タブ材を配置するとともに、前記境界線の他端側に第二タブ材を配置するタブ材配置工程と、前記第一タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、前記第二タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１５】
このような方法によれば、第一タブ材から枠部材同士の突合部、第二タブ材へと摩擦撹拌を行うことによって、一の外周平面の一端から他端まで突合部（境界線）の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。また、摩擦撹拌接合を第一タブ材または第二タブ材上で終了させることによって、接合用回転ツールの抜き穴が枠部材に形成されない。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、前記境界線に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、前記第一タブ材接合工程、前記仮接合工程および前記第二タブ材接合工程は、前記仮接合用回転ツールを用いて連続して摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項４に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１７】
このような方法によれば、第一タブ材接合工程の終点での回転ツールの離脱作業が不要となるとともに、仮接合工程の始点での回転ツールの挿入作業が不要となる。さらに、仮接合工程の終点での回転ツールの離脱作業が不要となり、第二タブ材接合工程の始点での回転ツールの挿入作業が不要となる。したがって、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記本接合工程前に、前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１９】
このような方法によれば、多くの時間を要する接合用回転ツールの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、前記本接合工程において、前記枠部材の内周面に現れる前記枠部材同士の境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記枠部材の内周面に現れる前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２１】
このような方法によれば、突合部（境界線）に抜き穴が形成されないので、枠部材同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修することを特徴とする請求項７に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２３】
このような方法によれば、補修用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の内周面側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置を平坦に仕上げることが容易にでき、美観を損なうことがない。
【００２４】
請求項９に係る発明は、前記枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２５】
このような方法によれば、接合部の気密性の高い枠部材を形成することができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前記枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしていることを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２７】
このような方法によれば、接合部同士が集中しないので、応力集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、前記枠部材の入隅部における前記枠部材同士の突合部は、溶接によって接合することを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２９】
このような方法によれば、枠部材の内周面の突合部においても全周に亘って接合することができるので、枠構造体の気密性を向上することができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明は、金属製の枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせ、前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行い、前記枠部材同士を接合したことを特徴とする枠構造体である。
【００３１】
このような構成によれば、枠部材を重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さを確保することができる。また、重ねられた枠部材の外周面の枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る枠構造体の製造方法および枠構造体によれば、厚さの大きい枠構造体を容易に製造することができることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、二個の枠部材１０を厚さ方向に重ねて突き合わせた形態を例に挙げて説明する。まず、本発明に係る枠構造体の製造方法によって製造された枠構造体１の構成を説明する。
【００３４】
図１および図３に示すように、かかる枠構造体１は、金属製の二個の枠部材１０，１０がその厚さ方向に複数重ねられて突き合わされ、摩擦撹拌接合によって枠部材１０，１０同士が接合されて形成されている。枠部材１０は、金属部材の断面が略正方形で、全体で平面視長方形の矩形枠状を呈している。
【００３５】
図１及び図２に示すように、互いに重ねられて突き合わされた枠部材１０，１０は、その枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って外周面１１側から摩擦撹拌を行うことで塑性化領域Ｗ１が形成されて枠部材１０，１０同士が一体化されて接合されている。枠部材１０の外周面１１における摩擦撹拌は、突合部１２の全周に亘って接合用回転ツールを移動させて行われており、外周面１１に塑性化領域Ｗ１が形成されている。また、摩擦撹拌は、枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って内周面１３側からも行われ、内周面１３側に塑性化領域Ｗ２が形成されている。なお、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００３６】
図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、枠部材１０，１０同士の突合部１２の幅全体に亘って摩擦撹拌が行われている。枠部材１０の内周面１３の枠部材１０，１０同士の突合部１２の入隅部１４（図１および図２参照）は、後記する回転ツールの挿入が困難であるため溶接によって接合されている。
【００３７】
図３に示すように、本実施形態では、枠部材１０は、矩形枠状を呈しており、複数の直線状の金属部材１５を枠状に接合して形成されている。枠部材１０は、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行って接合して一体形成されている。ここで、隣接する金属部材１５，１５同士は互いに直交しており、併せて平面視Ｌ字状を呈している。金属部材１５は、断面が略正方形の長尺直方体の形状を呈しており、長手方向の端面が、隣接する金属部材１５の側面に突き合わされて接合されている。互いに隣接する金属部材１５，１５同士の接合は、摩擦撹拌によって行われる。摩擦撹拌接合は、表面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ５を形成した後に、裏面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ６を形成することで行われている。各塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦撹拌が行われている。
【００３８】
図４に示すように、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７は、重ねられて隣接する枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７に対してオフセットしている。具体的には、一方の枠部材１０（以下、「１０ａ」と表示する場合がある）は、図３の（ａ）に示すように、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。他方の枠部材１０（以下、「１０ｂ」と表示する場合がある）は、図３の（ｂ）に示すように、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｃ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｄ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。このように構成することで、図４に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを重ねて突き合わせた際に、枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ａ」と表示する場合がある）と、枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ｂ」と表示する場合がある）とが、同じ位置で同じ方向に重なることはない。
【００３９】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【００４０】
かかる枠構造体の製造方法は、複数（本実施形態では２つ）の金属製の枠部材１０をその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、枠部材１０，１０同士の接合面１８（図３参照）を、面削加工して平坦にする面削工程と、接合面１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＢ（図６参照）を移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする。
【００４１】
本実施形態では、前記各工程の前に、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行い、枠部材１０を一体的に接合する枠部材製造工程を行う。
【００４２】
まず、枠部材製造工程において互いに接合される金属部材１５を詳細に説明するとともに、この金属部材１５を接合する際に用いられる金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を詳細に説明する。
【００４３】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、金属部材１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦撹拌可能な金属材料からなる。本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同一組成の金属材料で形成されている。また、本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同等の断面形状（略正方形形状）の長尺直方体状に形成されており、隣接する金属部材１５，１５同士の突合部１６における厚さ寸法が同一になっている。
【００４４】
また、直方体形状を呈するブロック状の金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を枠部材１０の外周面１１側と内周面１３側から挟むように配置されるものであって、それぞれ、金属部材１５，１５に添設され、金属部材１５の側面に現れる金属部材１５，１５の継ぎ目（厚さ方向に沿った境界線）を覆い隠す。金属部材１５，１５の突合部１６の一端側（外周側）に金属部材接合用第一タブ材５１を配置して、金属部材接合用第一タブ材５１の当接面５３を、一方の金属部材１５の外側の側面および他方の金属部材１５の端面に当接させるとともに、金属部材１５，１５により形成されたＬ字の入隅部となる突合部１６の他端側（内周側）に金属部材接合用第二タブ材５２を配置して、金属部材接合用第二タブ材５２の二つの当接面５４を金属部材１５，１５の内側の側面に当接させる。なお、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部１６における金属部材１５の厚さ寸法と同一となっている。
【００４５】
次に、図６を参照して、仮接合に用いる回転ツールＡ（以下、「仮接合用回転ツールＡ」という。）および本接合に用いる回転ツールＢ（以下、「本接合用回転ツールＢ」という。）を詳細に説明する。
【００４６】
図６の（ａ）に示す仮接合用回転ツールＡは、金属部材１５（図５参照）よりも硬質である工具鋼などの金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ａ１と、このショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１に突設された撹拌ピン（プローブ）Ａ２とを備えて構成されている。仮接合用回転ツールＡの寸法・形状は、金属部材１の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、本接合よりも小さな負荷で仮接合を行うことが可能となるので、仮接合時に摩擦撹拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、さらには、仮接合用回転ツールＡの移動速度（送り速度）を本接合用回転ツールＢの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、仮接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
【００４７】
ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ａ１の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１の外径よりも小さくなっている。
【００４８】
撹拌ピンＡ２は、ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、撹拌ピンＡ２の周面には、螺旋状に刻設された撹拌翼が形成されている。
【００４９】
図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢは、工具鋼など金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｂ１と、このショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１に突設された撹拌ピン（プローブ）Ｂ２とを備えて構成されている。
【００５０】
ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１は、仮接合用回転ツールＡと同様に、凹面状に成形されている。撹拌ピンＢ２は、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。
【００５１】
以下、枠部材製造工程を詳細に説明する。枠部材製造工程は、（１）準備工程、（２）第一の予備工程、（３）第一の本接合工程、（４）第一の補修工程、（５）第一の横断補修工程、（６）第二の予備工程、（７）第二の本接合工程、（８）第二の補修工程、（９）第二の横断補修工程を含む。なお、第一の予備工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程は、金属部材１５の表面２０側から実行される工程であり、第二の予備工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から実行される工程である。
【００５２】
（１）準備工程
図５を参照して準備工程を説明する。本実施形態に係る準備工程は、接合すべき金属部材１５，１５を突き合せる突合工程と、金属部材１５，１５同士の突合部１６の両側に金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を配置するタブ材配置工程と、金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を溶接により金属部材１５，１５に仮接合する溶接工程とを具備している。
【００５３】
突合工程では、接合すべき金属部材１５，１５を平面視Ｌ字状に配置し、一方の金属部材１５の側面に他方の金属部材１５の端面を密着させる。
【００５４】
タブ材配置工程では、金属部材１５，１５の突合部１６の一端側（外周側）に金属部材接合用第一タブ材５１を配置して金属部材接合用第一タブ材５１の当接面５３（図５の（ｂ）参照）を一方の金属部材１５の外周面１１側の側面および他方の金属部材１５の端面に当接させるとともに、金属部材１５，１５により形成された入隅部（金属部材１５，１５の内側の側面により形成された角部）となる突合部１６の他端側（内周側）に金属部材接合用第二タブ材５２を配置して金属部材接合用第二タブ材５２の当接面５４，５４（図５の（ｂ）参照）を金属部材１５，１５の内周面１３側の側面に当接させる。
【００５５】
溶接工程では、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とにより形成された入隅部５１ｂを溶接するとともに、入隅部５１ｂとは逆側の接合端部（突き合わされた金属部材１５，１５同士で構成されるＬ字の出隅部分）に位置し、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とが面一となる平面接合部５１ｃを溶接して金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とを接合し、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とにより形成された入隅部５２ｂ，５２ｂを溶接して金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とを接合する。
【００５６】
準備工程が終了したら、金属部材１５，１５、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。
【００５７】
（２）第一の予備工程
第一の予備工程は、金属部材１５，１５と金属部材接合用第一タブ材５１との突合部２２（図５参照）を接合する金属部材接合用第一タブ材接合工程と、金属部材１５，１５同士の突合部１６を仮接合する仮接合工程と、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３（図５参照）を接合する金属部材接合用第二タブ材接合工程と、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置に本接合用回転ツールＢの挿入用の下穴Ｐ１を形成する下穴形成工程とを具備している。
【００５８】
本実施形態の第一の予備接合工程では、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部２２，１６，２３に対して連続して摩擦撹拌を行う。
【００５９】
本実施形態の第一の予備接合工程における摩擦撹拌の手順を図７および図８を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
まず、図７の（ａ）に示すように、金属部材接合用第一タブ材５１の適所に設けた開始位置ＳＰの直上に仮接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２を開始位置ＳＰに押し付ける。撹拌ピンＡ２が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が塑性流動化し、図７の（ｂ）に示すように、撹拌ピンＡ２が金属部材接合用第一タブ材５１に挿入される。
【００６１】
撹拌ピンＡ２の全体が金属部材接合用第一タブ材５１に入り込み、かつ、ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１の全面が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触したら、図８に示すように、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２に向けて相対移動させる。
【００６２】
なお、仮接合用回転ツールＡを移動させる際には、ショルダ部Ａ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＡの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００６３】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の始点ｓ２まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【００６４】
第一タブ材接合工程では、金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材１５，１５との突合部２２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、金属部材１５，１５と金属部材接合用第一タブ材５１の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部２２に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく第一タブ材接合工程の始点ｓ２から終点ｅ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【００６５】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部２２に入り込むと、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１を引き離そうとする力が作用するが、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１により形成された入隅部５１ｂと平面接合部５１ｃを溶接によりそれぞれ仮接合しているので、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１との間に目開きが発生することがない。
【００６６】
仮接合用回転ツールＡが第一タブ材接合工程の終点ｅ２に達したら、終点ｅ２で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ１まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ１で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ１での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００６７】
本実施形態では、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る摩擦撹拌のルートを金属部材接合用第一タブ材５１上に設定し、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に移動させる際の移動軌跡を金属部材接合用第一タブ材５１上に形成する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る工程中において、金属部材１５，１５に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００６８】
仮接合工程では、金属部材１５，１５同士の突合部１６（図５の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、金属部材１５，１５の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部１６の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ１から終点ｅ１まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールＡの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００６９】
仮接合用回転ツールＡが仮接合工程の終点ｅ１に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。すなわち、第二タブ材接合工程の始点ｓ３でもある仮接合工程の終点ｅ１で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく第二タブ材接合工程に移行する。
【００７０】
第二タブ材接合工程では、金属部材１５，１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３，２３に対して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、第二タブ材接合工程の始点ｓ３が、突合部２３，２３の中間に位置しているので、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートに折返し点ｍ３を設け、仮接合用回転ツールＡを始点ｓ３から折返し点ｍ３に移動させた後に（図８の（ａ）参照）、仮接合用回転ツールＡを折返し点ｍ３から終点ｅ３に移動させることで（図８の（ｂ）参照）、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３まで連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、仮接合用回転ツールＡを始点ｓ３〜折返し点ｍ３間で往復させた後に、仮接合用回転ツールＡを終点ｅ３まで移動させることで、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、始点ｓ３から折返し点ｍ３に至る摩擦撹拌のルートおよび折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートは、それぞれ、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との継ぎ目（突合部２３）上に設定する。
【００７１】
始点ｓ３、折返し点ｍ３および終点ｅ３の位置関係に特に制限はないが、本実施形の如く仮接合用回転ツールＡを左回転させている場合には、少なくとも折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートにおいて仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に金属部材１，１が位置するように、第二タブ材接合工程の始点ｓ３、折返し点ｍ３および終点ｅ３の位置を設定することが望ましい。この場合、始点ｓ３〜折返し点ｍ３間においては、往路においても復路においても金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との継ぎ目上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを移動させることが望ましい。このようにすると、始点ｓ３から折返し点ｍ３に至るまでの間に、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に金属部材１５が位置し、金属部材１５側に接合欠陥が発生したとしても、その後に行われる折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌において仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に金属部材１５が位置することになるので、前記した接合欠陥が是正され、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００７２】
図８の（ｂ）に示すように、仮接合用回転ツールＡが第二タブ材接合工程の終点ｅ３に達したら、終点ｅ３で摩擦撹拌を終了させずに、金属部材接合用第二タブ材５２上に設けた終了位置ＥＰまで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰに達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＡ２を終了位置ＥＰから離脱させる。
【００７３】
続いて、下穴形成工程を実行する。下穴形成工程は、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置に下穴Ｐ１（図８の（ｂ）参照）を形成する工程である。本実施形態に係る下穴形成工程では、金属部材接合用第一タブ材５１の表面で、金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。
【００７４】
下穴Ｐ１は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴Ｐ１の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができるが、このほか、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２（図６の（ａ）参照）よりも大型で且つ本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２（図６の（ｂ）参照）よりも小型の撹拌ピンを有する回転ツールを回転させつつ抜き差しすることでも形成することができる。
【００７５】
また、下穴Ｐ１の位置（すなわち、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置）にも制限はなく、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３上や金属部材接合用第二タブ材５２に形成してもよいし、突合部２２に形成してもよいが、本実施形態の如く金属部材１５の表面２０側に現れる金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目（境界線）の延長線上か、あるいは、図示は省略するが、金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目の端部に形成することが望ましい。
【００７６】
なお、金属部材１５，１５の継ぎ目（突合部１６）の延長線上や金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３上に下穴Ｐ１を形成する場合には、図９に示すように、当該延長線上に第一の予備工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＰを設け、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２を離脱させたときに形成される抜き穴をそのまま下穴とするか、あるいは抜き穴を図示せぬドリルなどで拡径して下穴を形成してもよい。このようにすると、下穴の加工作業を省略あるいは簡略化することが可能となるので、作業時間を短縮することが可能となる。
【００７７】
（３）第一の本接合工程
第一の予備工程が終了したら、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１６に対して金属部材１５の表面２０側から摩擦撹拌を行う。
【００７８】
第一の本接合工程では、図１１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属部材接合用第一タブ材５１上の開始位置ＳＭ１に形成した下穴Ｐ１に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ１まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ１から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ１まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、金属部材接合用第一タブ材５１に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ１を設け、金属部材接合用第二タブ材５２に終了位置ＥＭ１を設けているが、開始位置ＳＭ１と終了位置ＥＭ１の位置を限定する趣旨ではない。
【００７９】
図１１の（ａ）〜（ｃ）を参照して第一の本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１１の（ａ）に示すように、下穴Ｐ１（開始位置ＳＭ１）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ１に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ１に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ１の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ１の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００８０】
撹拌ピンＢ２の全体が金属部材接合用第一タブ材５１に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触したら、図１１の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、さらに、突合部２２を横切らせて突合部１６に突入させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ５（以下、「表側塑性化領域Ｗ５」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００８１】
金属部材１５への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に金属部材１５の表面２０側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、金属部材１５，１５間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して金属部材１５，１５間の目地を閉塞しているので、金属部材１５，１５間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【００８２】
本実施形態では、まず、図１０に示すように、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ撹拌ピンＢ２を開始位置ＳＭ１（すなわち、図８の（ｂ）に示す下穴Ｐ１）に挿入し、摩擦撹拌を開始する。
【００８３】
金属部材１５，１５の突合部１６の一端まで摩擦撹拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールＢを突合部１６に突入させ、金属部材１５，１５同士の継ぎ目上に設定された摩擦撹拌のルートに沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させることで、突合部１６の一端から他端まで連続して摩擦撹拌を行う。突合部１６の他端まで本接合用回転ツールＢを相対移動させたら、摩擦撹拌を行いながら金属部材１５から離反する方向に本接合用回転ツールＢを斜めに移動させ、そのまま金属部材接合用第二タブ材５２上に設定された終了位置ＥＭ１に向けて相対移動させる。
【００８４】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ１に達したら、図１１の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ１（図１１の（ｂ）参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ１において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００８５】
なお、図９に示すように、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３に開始位置ＳＭ１を設けた場合には、図１２に示すように、本接合用回転ツールＢを左回転させつつ撹拌ピンＢ２を開始位置ＳＭ１（すなわち、図９に示すＥＰの位置）に挿入し、摩擦撹拌を開始する。このようにすれば、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を圧入する際に、塑性流動化した金属の一部が金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との間にある微細な隙間に流れ込み、その後に塑性流動化した金属の前記した隙間への逸散が緩和されるので、肉不足による接合欠陥が生じ難くなる。
【００８６】
また、下穴Ｐ１に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２（図６の（ｂ）参照）を圧入すると、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とを引き離そうとする力が作用するが、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とにより形成された入隅部５２ｂ，５２ｂを溶接により仮接合しているので、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との間に目開きが発生することがない。
【００８７】
金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端まで摩擦撹拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールＢを突合部１６に突入させ、金属部材１５，１５の継ぎ目上に設定された摩擦撹拌のルートに沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させることで、突合部１６の一端から他端まで連続して摩擦撹拌を行う。突合部１６の他端まで本接合用回転ツールＢを相対移動させたら、摩擦撹拌を行いながら突合部２２を横切らせ、そのまま終了位置ＥＭ１に向けて相対移動させる。
【００８８】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ１に達したら、本接合用回転ツールＢを回転させながら上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ１から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ１において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００８９】
なお、本実施形態においては、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ１を、金属部材接合用第一タブ材５１上または突合部２３に設けた場合を例示したが、図１３に示すように、金属部材接合用第二タブ材５２上に設けてもよい。
【００９０】
（４）第一の補修工程
第一の本接合工程が終了したら、図１４に示すように、第一の本接合工程により金属部材１５に形成された表側塑性化領域Ｗ５に対して摩擦撹拌を第一の補修工程を実行する。本実施形態に係る第一の補修工程では、図１４および図１５に示すように、表側塑性化領域Ｗ５のうち、少なくとも、第一の補修領域Ｒ１および第二の補修領域Ｒ２に対して本接合用回転ツールＢよりも小型の補修用回転ツールＣ（図１４の（ｂ）参照）により摩擦撹拌を行う。
【００９１】
第一の補修領域Ｒ１に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）の進行方向に沿って形成される虞のあるトンネル欠陥を分断することを目的として行われるものである。本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、進行方向の左側にトンネル欠陥が発生する虞があるので、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ５の上部を少なくとも含むように第一の補修領域Ｒ１を設定するとよい。
【００９２】
第二の補修領域Ｒ２に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部２２を横切る際に表側塑性化領域Ｗ５に巻き込まれた酸化皮膜（金属部材１５の側面と金属部材接合用第一タブ材５１の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ１を金属部材接合用第一タブ材５１に設け、かつ、本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）を左回転させた場合には、進行方向の左側にある表側塑性化領域Ｗ５の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、金属部材接合用第一タブ材５１に隣接する表側塑性化領域Ｗ５のうち、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ５の上部を少なくとも含むように第二の補修領域Ｒ２を設定するとよい。
【００９３】
第一の補修工程では、図１５に示すように、一の補修用回転ツールを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一の補修領域Ｒ１および第二の補修領域Ｒ２に対して連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第一の補修領域Ｒ１、第二の補修領域Ｒ２の順序で摩擦撹拌を行う場合を例示するが、摩擦撹拌の順序を限定する趣旨ではない。
【００９４】
第一の補修工程における摩擦撹拌の手順を、図１５を参照してより詳細に説明する。
まず、金属部材１５の適所に設けた開始位置ＳＲに補修用回転ツールＣの撹拌ピンを挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、第一の補修領域Ｒ１（図１４の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、開始位置ＳＲを挟んで終了位置ＥＲと反対側に折返し点ＭＲを設け、補修用回転ツールＣを折返し点ＭＲに向かって相対移動させた後に、折返し点ＭＲで折り返し、その後、突合部１６（図１０参照）に沿って相対移動させることで、第一の補修領域Ｒ１（図１４の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。
【００９５】
第一の補修領域Ｒ１に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第二の補修領域Ｒ２に移動させ、第二の補修領域Ｒ２に対して摩擦撹拌を行う。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第二の補修領域Ｒ２が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【００９６】
第二の補修領域Ｒ２に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを終了位置ＥＲに移動させ、補修用回転ツールＣを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＣ２（図１４の（ｂ）参照）を終了位置ＥＲから離脱させる。
【００９７】
（５）第一の横断補修工程
第一の補修工程が終了したら、図１６に示すように、表側塑性化領域Ｗ５を複数回横断するように横断用回転ツールＤを移動させることで、表側塑性化領域Ｗ５に対して摩擦撹拌を行う第一の横断補修工程を実行する。
【００９８】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（表側塑性化領域Ｗ５の中央線）上において複数の再塑性化領域Ｗ７，Ｗ７，…が互いに離間するように設定されていて、本実施形態では、表側塑性化領域Ｗ５を横切る複数の交差ルートＦ１，Ｆ１，…と、隣り合う交差ルートＦ１，Ｆ１の同側の端部同士を繋ぐ移行ルートＦ２，Ｆ２，…とを備えている。
【００９９】
交差ルートＦ１は、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと直交している。また、移行ルートＦ２は、表側塑性化領域Ｗ５の長手方向の右側あるいは左側に設けられていて、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっている。
【０１００】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。
本実施形態でも、一の横断用回転ツールＤを、一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように、表側塑性化領域Ｗ５を挟んでジグザグ状に移動させることで、摩擦撹拌の開始位置ＳＣから終了位置ＥＣまで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０１】
第一の横断補修工程では、まず、金属部材１５の適所に設けた開始位置ＳＣに横断用回転ツールＤの撹拌ピンＤ２（図１７参照）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、一つ目の交差ルートＦ１に沿って連続して摩擦撹拌を行う。一つ目の交差ルートＦ１の終点ｅ１０に到達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を変更して、移行ルートＦ２に沿って移動させ、表側塑性化領域Ｗ５の側方にある金属に対して連続して摩擦撹拌を行う。横断用回転ツールＤが二つ目の交差ルートＦ１の始点ｓ１０に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を変更して二つ目の交差ルートＦ１に沿って移動させ、表側塑性化領域Ｗ５に対して連続して摩擦撹拌を行う。以上のような過程を繰り返し、横断用回転ツールＤが最後の交差ルートＦ１の終点ｅ１０に達したら、横断用回転ツールＤを終了位置ＥＣに移動させ、横断用回転ツールＤを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＤ２（図１７参照）を終了位置ＥＣから離脱させる。
【０１０２】
第一の横断補修工程が終了したら、第一の予備接合工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材１５，１５を裏返し、裏面２１を上にする。
【０１０３】
（６）第二の予備工程
金属部材１５，１５を裏返したら、第二の予備工程を実行する。本実施形態に係る第二の予備工程は、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ２（図１８参照）に下穴Ｐ２（図１９の（ａ）参照）を形成する下穴形成工程を具備している。この下穴形成工程は、前記した第一の予備工程における下穴形成工程と同等の手順で行われる。
【０１０４】
（７）第二の本接合工程
第二の予備工程が終了したら、図１８に示すように、第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して、突合部１６に対して金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程を実行する。第二の本接合工程は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第二の本接合工程では、図１９の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して、突合部１６に対して金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行う。突合部１６に対して摩擦撹拌を行う際には、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ５に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を入り込ませつつ摩擦撹拌を行う（図１９の（ｂ）参照）。
【０１０５】
第二の本接合工程では、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２の突合部２３に設けた下穴Ｐ２（開始位置ＳＭ２）に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく金属部材接合用第一タブ材５１に設けた終了位置ＥＭ２まで移動させる。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０６】
図１９の（ａ）〜（ｃ）を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１９の（ａ）に示すように、下穴Ｐ２の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ２に挿入する。
【０１０７】
撹拌ピンＢ２の全体が金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２の突合部２３に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が突合部２３の表面に接触したら、図１９の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら本接合用回転ツールＢを金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に向けて相対移動させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ６（以下、「裏側塑性化領域Ｗ６」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０１０８】
本実施形態においては、第一の本接合工程と第二の本接合工程において同一の本接合用回転ツールＢを用いているので、裏側塑性化領域Ｗ６の断面積は、表側塑性化領域Ｗ３の断面積と同等になる。なお、第一の本接合工程の場合と同様に、本接合用回転ツールＢを移動させる際には、ショルダ部Ｂ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、本接合用回転ツールＢの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。また、金属部材１５への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に裏面２１側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。
【０１０９】
金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に到達したら、金属部材１５，１５の継ぎ目に沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させて突合部１６の他端まで連続して摩擦撹拌を行い、さらに、摩擦撹拌を行いながら終了位置ＥＭ２まで相対移動させる。
【０１１０】
突合部１６に対して摩擦撹拌を行う際には、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を入り込ませつつ摩擦撹拌を行う。このようにすると、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３の深部が、撹拌ピンＢ２によって再び摩擦撹拌されることになるので、表側塑性化領域Ｗ３の深部に接合欠陥が連続的に形成されていたとしても、当該接合欠陥を分断して不連続にすることが可能となり、ひいては、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。
【０１１１】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ２に達したら、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ２から離脱させる（図１９の（ｃ）参照）。
【０１１２】
なお、第一の本接合工程で残置された抜き穴Ｑ１（図１０参照）と第二の本接合工程における本接合用回転ツールＢの移動ルートとが重なると、塑性流動化した金属が抜き穴Ｑ１に流れ込み、接合欠陥が発生する虞があるので、抜き穴Ｑ１から離れた位置に第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ２（抜き穴Ｑ２（図１８参照））を設けるとともに、抜き穴Ｑ１を避けるように第二の本接合工程における摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を移動させることが望ましい。
【０１１３】
また、第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２が第一の本接合工程の抜き穴Ｑ１を通過しない場合であっても、その離隔距離が小さい場合には、塑性流動化した金属が抜き穴Ｑ１に押し出され、接合欠陥が発生する虞があるので、より好適には、第一の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ１と、第二の本接合工程における本接合用回転ツールＢの移動軌跡（本実施形態では終了位置ＥＭ２）との平面視での最短距離を、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１の外径以上にすることが望ましい。
【０１１４】
なお、本実施形態の如く第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して第二の本接合工程を行えば、作業効率が向上してコストの削減を図ることが可能になり、さらには、表側塑性化領域Ｗ５の断面積と裏側塑性化領域Ｗ６の断面積とが同等になるので、接合部の品質が均質になるが、第一の本接合工程と第二の本接合工程とで異なる形態の本接合用回転ツールを用いても差し支えない。
【０１１５】
第一の本接合工程と第二の本接合工程とで異なる形態の本接合用回転ツールを用いる場合には、例えば図２０の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の長さＬ１と第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢ’の撹拌ピンＢ２’の長さＬ２の和を、突合部１６における金属部材１５の肉厚ｔ以上に設定することが望ましい。なお、撹拌ピンＢ２，Ｂ２’の長さＬ１，Ｌ２が、それぞれ肉厚ｔ未満であることは言うまでもない。このようにすれば、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３の深部が、第二の本接合工程で使用する本接合用回転ツールＢ’の撹拌ピンＢ２’によって再び摩擦撹拌されることになるので、表側塑性化領域Ｗ３の深部に接合欠陥が連続的に形成されていたとしても、当該接合欠陥を分断して不連続にすることが可能となり、ひいては、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。
【０１１６】
（８）第二の補修工程
第二の本接合工程が終了したら、第二の本接合工程により金属部材１５に形成された裏側塑性化領域Ｗ６に対して摩擦撹拌を行う第二の補修工程を実行する。第二の補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
（９）第二の横断補修工程
【０１１８】
第二の補修工程が終了したら、第二の本接合工程により金属部材１５に形成された裏側塑性化領域Ｗ６に対して摩擦撹拌を行う第二の横断補修工程を実行する。第二の横断補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の横断補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１１９】
第二の横断補修工程が終了したら、第二の予備工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２を切除する。
【０１２０】
以上のような（１）〜（９）の工程を経ることで、肉厚が４０（ｍｍ）を超えるような極厚の金属部材１５，１５を接合する場合であっても、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。また、前記の工程を複数行い、４本の金属部材１５をそれぞれ接合することによって、図３の（ａ）および（ｂ）に示すような枠部材１０ａ，１０ｂを形成することができる。
【０１２１】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法の、枠部材１０，１０同士を接合する工程について説明する。本実施形態における製造方法は、枠部材１０の接合面１８を、面削加工して平坦にする面削工程と、面削加工された接合面１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、重ねられた枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有しており、本接合工程前に、枠部材１０，１０の外周面１１のうちの一外周平面１１ａに現れる境界線（枠部材１０，１０同士の突合部１２）の両端に第一タブ材６０と第二タブ材７０をそれぞれ配置するタブ材配置工程と、第一タブ材６０と枠部材１０，１０との突合部６５に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、第二タブ材７０と枠部材１０，１０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有している。さらに、本実施形態における製造方法は、第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、一外周平面１１ａの枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、本接合工程前に、接合用回転ツールの開始位置に、下穴を形成する下穴形成工程をさらに有する。
【０１２２】
以下、枠部材１０，１０同士を接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法の各工程を詳細に説明する。かかる製造方法は、（１０）面削工程、（１１）脱脂工程、（１２）突合工程、（１３）タブ材配置工程、（１４）溶接工程、（１５）第一タブ材接合工程、（１６）仮接合工程、（１７）第二タブ材接合工程、（１８）第一の下穴形成工程、（１９）第一の本接合工程、（２０）第一の補修工程、（２１）第一の横断補修工程、（２２）第二の下穴形成工程、（２３）第二の本接合工程、（２４）抜き穴補修工程、（２５）第二の補修工程、（２６）第二の横断補修工程、（２７）入隅部溶接工程を含む。なお、第一の下穴形成工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程は、枠部材１０の外周面１１側から実行される工程であり、第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程は、枠部材１０の内周面１３側から実行される工程である。なお、（１０）〜（１４）の工程が、摩擦撹拌接合を行う前の準備工程に該当する。
【０１２３】
（１０）面削工程
面削工程では、枠部材１０を図示せぬ架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。そして、隣り合う枠部材１０との接合面１８（図３の（ａ）および（ｂ）参照）となる面（上側の枠部材１０ａの下面と、下側の枠部材１０ｂの上面）の全体に亘ってフライス盤等の工具を用いて面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。これによって、接合面の平坦度が向上し、枠部材１０，１０同士が密着するようになる。なお、接合面１８以外に、第一タブ材６０と第二タブ材７０が当接される面（外周面１１）にも面削加工を施しておくのが好ましい。
【０１２４】
（１１）脱脂工程
脱脂工程では、面削加工された各枠部材１０を、図示せぬ脱脂用の処理槽のアルコールやアセトン等の脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除く。これによって、接合面１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができる。
【０１２５】
（１２）突合工程
突合工程では、図４に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを、その長手方向と短手方向が揃うように重ねて突き合わせる。ここで、面削加工および脱脂を施した各枠部材１０ａ，１０ｂの接合面１８，１８同士が当接するように重ねる。このとき、一方の枠部材１０ａは、その長手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されており、他方の枠部材１０ｂは、その短手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。したがって、各枠部材１０ａ，１０ｂの塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、互いに直角に交差することとなり、枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａは、重ねられて隣接する枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットする。このように、配置することによって、枠構造体１の厚さ方向全体に亘って、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で構成される部分を少なくすることができる。
【０１２６】
（１３）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、接合すべき枠部材１０ａ，１０ｂ同士の摩擦撹拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材（第一タブ材６０および第二タブ材７０）を準備する工程であり、本実施形態では、重ねられた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の両端に第一タブ材６０と第二タブ材７０をそれぞれ配置する工程を各外周平面の接合ごとに行う。
【０１２７】
図２１乃至図２３に示すように、本実施形態では、第一タブ材６０および第二タブ材７０は、直方体形状を呈しており、重ねられた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａの両端で、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を挟むように配置されるものである。第一タブ材６０および第二タブ材７０は、その一面６２，７２（図２２および図２３参照）が、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａと面一になるように枠部材１０ａ，１０ｂに添設され、一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂおよび第二直交平面１１ｃにそれぞれ当接してその端部を覆い隠す。第一タブ材６０および第二タブ材７０の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材６０および第二タブ材７０の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を重ねた枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ寸法と同一にしている。
【０１２８】
タブ材配置工程では、重ねられて突き合わされた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａ（図２２および図２３参照）に現れる境界線（枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２）の一端側に第一タブ材６０を配置して第一タブ材６０の当接面６１（図２２および図２３参照）を枠部材１０の外周面１１の一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂ（図２１参照）に当接させる。このとき、第一タブ材６０の一面６２が、一外周平面１１ａと面一になるように配置する。その後、第一タブ材６０の配置側とは逆側で一外周平面１１ａと直交する第二直交平面１１ｃ（図２２参照）に第二タブ材７０を配置する。
【０１２９】
なお、第一タブ材６０および第二タブ材７０は、本実施形態では、新たな部材を用いて形成しているが、枠部材製造工程で使用して切除した金属部材接合用第一タブ材５１同士または金属部材接合用第二タブ材５２同士をそれぞれ重ね合わせて再利用してもよい。この場合、枠部材１０ａ，１０ｂとの当接面を面削加工して平坦にして利用する。
【０１３０】
（１４）溶接工程
溶接工程では、図２１に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０とにより形成された入隅部６０ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと、これと直交する第一タブ材６０の面６３とにより形成された角部６０ａ）を溶接して枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０とを接合する。また、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０とにより形成された入隅部７０ａ（図２２参照）を溶接して枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０とを接合する。なお、入隅部６０ａ，７０ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【０１３１】
面削工程から溶接工程までの準備工程が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂ、第一タブ材６０および第二タブ材７０を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台上で、突合工程とタブ材配置工程を実行する。
【０１３２】
（１５）第一タブ材接合工程（表面接合工程）
第一タブ材接合工程は、第一の本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、図２１および図２２に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１と直交する表面２０ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ方向一側に位置する枠部材１０ａの平面視枠状の表側の表面２０ａ）と第一タブ材６０との突合部６４を接合する表面接合工程と、図２２および図２３に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの一端部における第一タブ材６０との突合部６５を接合する外周面接合工程とを具備している。
【０１３３】
第一タブ材接合工程の表面接合工程では、図２１に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きのコ字状の移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。
【０１３４】
具体的には、まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、図６の（ａ）に示すものと同等の仮接合用回転ツールＡを左回転させつつ下降させて撹拌ピンを開始位置ＳＰ１に押し付ける。撹拌ピンが第一タブ材６０の表面に接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンの周囲にある金属が塑性流動化し、撹拌ピンＡ２が第一タブ材６０に挿入される。
【０１３５】
撹拌ピンの全体が第一タブ材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２１に向けて相対移動させる。
【０１３６】
なお、仮接合用回転ツールＡを移動させる際には、ショルダ部の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＡの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１３７】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の始点ｓ２１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２１で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま突合部６４に沿って移動させて第一タブ材６０と枠部材１０ａとの突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａと第一タブ材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく始点ｓ２１から終点ｅ２１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１３８】
なお、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａが位置するように始点ｓ２１と終点ｅ２１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、枠部材１０ａ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の枠構造体１（図１参照）を得ることが可能となる。
【０１３９】
ちなみに、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａが位置するように第一タブ材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合の終点ｅ２１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合の始点ｓ２１の位置に終点を設ければよい。
【０１４０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部６４に入り込むと、枠部材１０ａと第一タブ材６０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１４１】
仮接合用回転ツールＡが終点ｅ２１に達したら、終点ｅ２１で摩擦撹拌を終了させずに、第一タブ材６０の表面に設けた終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ１から離脱させる。
【０１４２】
表面接合工程が終了した後、外周面接合工程を実行する前に、第二タブ材接合工程における表面接合工程を先行して実行する。図２２に示すように、突合部１２の、第一タブ材６０とは逆側の端部で、前記した第一タブ材接合工程の表面接合工程と同様の工程を実行して、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１と直交する表面２１ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ方向他側に位置する枠部材１０ｂの平面視枠状の裏側の表面２１ａ）と第二タブ材７０との突合部７４を接合する。この工程が、第二タブ材接合工程における表面接合工程となる。
【０１４３】
（１５）第一タブ材接合工程（外周面接合工程）
その後、第一タブ材接合工程の外周面接合工程を実行する。第一タブ材接合工程の外周面接合工程は、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程と連続的に実行される工程であって、図２２および図２３に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６５、一外周平面１１ａ上の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ材７０との突合部７５に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させて、第一タブ材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程の３つの工程を連続して実行する。なお、本実施形態では、第一タブ材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２を設け、第二タブ材７０に終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１４４】
第一タブ材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌の手順を図２２および図２３を参照してより詳細に説明する。
【０１４５】
図２２および図２３に示すように、まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールＡ（図２３参照）を位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２を開始位置ＳＰ２に押し付ける。
【０１４６】
撹拌ピンＡ２の全体が第一タブ材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２２（図２３参照）に向けて相対移動させる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１４７】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２２まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２２で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま突合部６５に沿って移動させて突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく始点ｓ２２から終点ｅ２２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１４８】
なお、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第一タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２２と終点ｅ２２の位置を設定することが望ましい。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１４９】
ちなみに、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第一タブ材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の終点ｅ２２の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の始点ｓ２２の位置に終点を設ければよい。
【０１５０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部６５に入り込むと、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａと第一タブ材６０との間に目開きが発生することがない。
【０１５１】
仮接合用回転ツールＡが第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２に達したら、終点ｅ２２で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ１２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ１２で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ１２での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５２】
本実施形態では、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る摩擦撹拌のルートを第一タブ材６０に設定し、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に移動させる際の移動軌跡を第一タブ材６０に形成する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る工程中において、枠部材１０ａ，１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５３】
なお、第一タブ材接合工程における摩擦撹拌のルートと、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る摩擦撹拌のルートのうち第一タブ材接合工程における摩擦撹拌のルートに平行な部分との離隔距離ｄ１（図２３参照）は、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。すなわち、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の始点ｓ２から終点ｅ２に移動させた際に形成された移動軌跡と、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に移動させた際に形成された移動軌跡との離隔距離ｄ１を、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る工程中において、仮接合用回転ツールＡの枠部材１０に接合欠陥が発生したとしても、当該接合欠陥が枠部材１０に及び難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５４】
（１６）仮接合工程
仮接合工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの突合部１２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂの継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、一外周平面１１ａの突合部１２の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ１２から終点ｅ１２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールＡの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５５】
仮接合用回転ツールＡが仮接合工程の終点ｅ１２に達したら、終点ｅ１２で摩擦撹拌を終了させずに第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま第二タブ材接合工程の外周面接合工程に移行する。すなわち、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ３２で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく第二タブ材接合工程の外周面接合工程に移行する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５６】
本実施形態では、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る摩擦撹拌のルートを第二タブ材７０に設定し、仮接合用回転ツールＡを仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の始点ｓ３２に移動させる際の移動軌跡を第二タブ材７０に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る工程中において、枠部材１０に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５７】
なお、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る摩擦撹拌のルートのうち後記する第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌のルートに平行な部分と、第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌のルートとの離隔距離ｄ２は、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。すなわち、仮接合用回転ツールＡを仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に移動させた際に形成された移動軌跡と、仮接合用回転ツールＡを第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２から終点ｅ３２（図２３参照）に移動させた際に形成された移動軌跡との離隔距離ｄ２（図２３参照）を、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る工程中において、仮接合用回転ツールＡの枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生したとしても、当該接合欠陥が枠部材１０ａ，１０ｂに及び難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５８】
（１７）第二タブ材接合工程（外周面接合工程）
第二タブ材接合工程の外周面接合工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ材７０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２から終点ｅ３２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１５９】
なお、仮接合用回転ツールＡを右回転させているので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２と終点ｅ３２の位置を設定する。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。ちなみに、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の終点ｅ３２の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の始点ｓ３２の位置に終点を設ければよい。
【０１６０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンが突合部７５に入り込むと、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０により形成された入隅部７０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１６１】
仮接合用回転ツールＡが第二タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ３２に達したら、終点ｅ３２で摩擦撹拌を終了させずに、第二タブ材７０に設けた終了位置ＥＰ２（図２２および図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１６２】
仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ２から離脱させる。
【０１６３】
（１８）第一の下穴形成工程
続いて、第一の下穴形成工程を実行する。第一の下穴形成工程は、図２３および図２４に示すように、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３に下穴Ｐ３を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入予定位置に下穴Ｐ３を形成する工程である。
【０１６４】
下穴Ｐ３は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、図２３に示すように、本実施形態では、第二タブ材７０の表面で、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。下穴Ｐ３の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている（図２４および図２６参照）。なお、本実施形態では、第二タブ材７０に下穴Ｐ３を形成しているが、下穴Ｐ３の位置に特に制限はなく、第一タブ材６０に形成してもよいし、突合部６５，７５に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の延長線上に形成することが望ましい。なお、下穴Ｐ３の最大穴径、深さや容積は、枠構造体の製造工程における下穴Ｐ１（図６の（ｂ）参照）と同等になるように形成する。
【０１６５】
（１９）第一の本接合工程
第一の下穴形成工程が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示すものと同等の本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して枠部材１０ａ，１０ｂの一外周平面１１ａ側から摩擦撹拌を行う。
【０１６６】
第一の本接合工程では、図２６の（ａ）〜（ｃ）に示すように、第二タブ材７０上の開始位置ＳＭ３に形成した下穴Ｐ３に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ３まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ３から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ３まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二タブ材７０に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３を設け、第一タブ材６０に終了位置ＥＭ３を設けているが、開始位置ＳＭ３と終了位置ＥＭ３の位置を限定する趣旨ではない。
【０１６７】
図２６の（ａ）〜（ｃ）を参照して第一の本接合工程をより詳細に説明する。まず、図２６の（ａ）に示すように、下穴Ｐ３（開始位置ＳＭ３）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ３に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ３に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ３の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が第二タブ材７０の表面に当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ３の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１６８】
撹拌ピンＢ２の全体が第二タブ材７０に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が第二タブ材７０の表面に接触したら、図２６の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の一端に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、さらに、突合部７５を横切らせて突合部１２に突入させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ１（以下、「外周面側塑性化領域Ｗ１」という。）が形成される（図２５参照）。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０１６９】
枠部材１０への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に枠部材１０の一外周平面１１ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、枠部材１０ａ，１０ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の接合面１８，１８を面削加工するとともに、仮接合工程を実行して枠部材１０ａ，１０ｂ間の目地を閉塞しているので、枠部材１０ａ，１０ｂ間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【０１７０】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ３に達したら、図２６の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ３（図２６の（ｂ）参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ３において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１７１】
（２０）第一の補修工程
第一の本接合工程が終了したら、枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の補修工程を行う。第一の補修工程は、第一の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う工程であり、外周面側塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。
【０１７２】
本実施形態に係る第一の補修工程では、図２７に示すように、外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、少なくとも、第一の補修領域Ｒ１１、第二の補修領域Ｒ１２および第三の補修領域Ｒ１３に対して摩擦撹拌を行う。
【０１７３】
第一の補修領域Ｒ１１に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢの進行方向に沿って形成される虞のあるトンネル欠陥を分断することを目的として行われるものである。本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側にトンネル欠陥が発生する虞があり、左回転させた場合には進行方向の右側にトンネル欠陥が発生する虞があるので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第一の補修領域Ｒ１１を設定するとよい。
【０１７４】
第二の補修領域Ｒ１２に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部６５を横切る際に外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた酸化皮膜（枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと第一タブ材６０の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ３を第一タブ材６０に設けた場合、本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の右側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高く、左回転させた場合には進行方向の左側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、第一タブ材６０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、平面視して進行方向の右側に位置する外周面側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第二の補修領域Ｒ１２を設定するとよい。
【０１７５】
第三の補修領域Ｒ１３に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部７５を横切る際に外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた酸化皮膜（枠部材１０ａ，１０ｂの第二直交平面１１ｃと第二タブ材７０の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３を第二タブ材７０に設けた場合、本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高く、左回転させた場合には進行方向の右側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、第二タブ材７０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、平面視して進行方向の左側に位置する外周面側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第三の補修領域Ｒ１３を設定するとよい。
【０１７６】
本実施形態に係る第一の補修工程では、本接合用回転ツールＢよりも小型の補修用回転ツールＣ（枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の回転ツール）を用いて摩擦撹拌を行う。このようにすると、塑性化領域が必要以上に広がることを防止することが可能となる。
【０１７７】
第一の補修工程では、一の補修領域に対する摩擦撹拌が終了する度に補修用回転ツールＣを離脱させてもよいし、補修領域ごとに形態の異なる補修用回転ツールＣを使用してもよいが、本実施形態では、図２７に示すように、一の補修用回転ツールＣを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一の補修領域Ｒ１１、第二の補修領域Ｒ１２および第三の補修領域Ｒ１３に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、本実施形態に係る第一の補修工程では、摩擦撹拌の開始位置ＳＲ２に挿入した補修用回転ツールＣの撹拌ピンＣ２（図６の（ｂ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＲ２まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＲ２を設けるとともに、第二タブ材７０に終了位置ＥＲ２を設け、第二の補修領域Ｒ１２、第一の補修領域Ｒ１１、第三の補修領域Ｒ１３の順序で摩擦撹拌を行う場合を例示するが、開始位置ＳＲ２と終了位置ＥＲ２の位置や摩擦撹拌の順序を限定する趣旨ではない。
【０１７８】
第一の補修工程における摩擦撹拌の手順をより詳細に説明する。まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＲ２に補修用回転ツールＣの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、第二の補修領域Ｒ１２に対して摩擦撹拌を行う。
【０１７９】
第二の補修領域Ｒ１２に対して摩擦撹拌を行うと、枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと第一タブ材６０の当接面に形成されていた酸化皮膜が外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた場合であっても、当該酸化皮膜を分断することが可能となるので、第一タブ材６０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１においても接合欠陥が発生し難くなる。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第二の補修領域Ｒ１２が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【０１８０】
第二の補修領域Ｒ１２に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第一の補修領域Ｒ１１に移動させ、前記した第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿って連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿ってトンネル欠陥が連続して形成された場合であっても、これを確実に分断することが可能となるので、接合欠陥が発生し難くなる。
【０１８１】
第一の補修領域Ｒ１１に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第三の補修領域Ｒ１３に移動させ、第三の補修領域Ｒ１３に対して摩擦撹拌を行う。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂの第二直交平面１１ｃと第二タブ材７０の当接面に形成されていた酸化皮膜が外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた場合であっても、当該酸化皮膜を分断することが可能となるので、第二タブ材７０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１においても接合欠陥が発生し難くなる。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第三の補修領域Ｒ１３が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【０１８２】
第三の補修領域Ｒ１３に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを終了位置ＥＲ２に移動させ、補修用回転ツールＣを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＲ２から離脱させる。このとき、第一タブ材６０上の終了位置ＥＲ２において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１８３】
（２１）第一の横断補修工程
第一の横断補修工程も、第一の本接合工程により枠部材１０，１０に形成された外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う工程であり、外周面側塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性があるトンネル欠陥を分断する目的で行われるものである。
【０１８４】
本実施形態に係る第一の横断補修工程では、図２８に示すように、外周面側塑性化領域Ｗ１を複数回横断するように横断用回転ツールＤを移動させることで、外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う。すなわち、第一の横断補修工程では、外周面側塑性化領域Ｗ１を複数回横断するように摩擦撹拌のルートを設定する。このようにすると、外周面側塑性化領域Ｗ１に沿ってトンネル欠陥が形成されていたとしても、当該トンネル欠陥を充分な確実性をもって分断することが可能となる。
【０１８５】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、外周面側塑性化領域Ｗ１に形成される複数の塑性化領域（以下、「再塑性化領域」という。）Ｗ３，Ｗ３，…が第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（すなわち、外周面側塑性化領域Ｗ１の中央線）上において互いに離間するように設定する。
【０１８６】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートには、外周面側塑性化領域Ｗ１を横切る複数の交差ルートＦ１１と、隣り合う交差ルートＦ１１，Ｆ１１の同側の端部同士を繋ぐ移行ルートＦ１２とが設けられている。すなわち、第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、外周面側塑性化領域Ｗ１の側方から始まって外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで反対側に向かうように設定される第一の交差ルートＦ１１と、この交差ルートＦ１１の終点ｅ１１から始まって第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（枠部材１０ａ，１０ｂの継ぎ目）に沿うように設定される移行ルートＦ１２と、この移行ルートＦ１２の始点ｓ１１から始まって外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで反対側に向かうように設定される第二の交差ルートＦ１１と、を少なくとも備えている。
【０１８７】
交差ルートＦ１１は、外周面側塑性化領域Ｗ１を横切るように設定された摩擦撹拌のルートであり、本実施形態では、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと直交している。交差ルートＦ１１の始点ｓ１１と終点ｅ１１は、外周面側塑性化領域Ｗ１の側方に位置しており、外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで対向している。
【０１８８】
交差ルートＦ１１の始点ｓ１１と終点ｅ１１の位置は、横断用回転ツールＤの全体が外周面側塑性化領域Ｗ１から抜け出るような位置に設定することが望ましいが、外周面側塑性化領域Ｗ１から必要以上に離れた位置に設定すると、横断用回転ツールＤの移動距離が増大してしまうので、本実施形態では、始点ｓ１１から外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁までの距離および外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁から終点ｅ１１までの距離が、横断用回転ツールＤのショルダ部の外径の半分と等しくなるような位置に設定している。つまり、交差ルートＦ１１の長さ（始点ｓ１１から終点ｅ１１までの距離）は、外周面側塑性化領域Ｗ１の幅寸法に、ショルダ部の外径を加えた値と等しくなる。ちなみに、横断用回転ツールＤにより形成される塑性化領域の幅寸法は、ショルダ部の外径と略等しくなるので、交差ルートＦ１１の長さは、外周面側塑性化領域Ｗ１の幅寸法に、横断用回転ツールＤにより形成される塑性化領域の幅寸法を加えた値と略等しくなる。
【０１８９】
移行ルートＦ１２は、一の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１からこの交差ルートＦ１１よりも摩擦撹拌の終了位置ＥＣ２側に位置する他の交差ルートＦ１１の始点ｓ１１に至る摩擦撹拌のルートであり、本実施形態では、外周面側塑性化領域Ｗ１の右側あるいは左側に設けられていて、かつ、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっている。
【０１９０】
移行ルートＦ１２は、移行ルートＦ１２に沿って横断用回転ツールＤを移動させることで形成される塑性化領域Ｗ４が外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁に接触するような位置に設定することが望ましい。
【０１９１】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。なお、本実施形態では、前記した補修用回転ツールＣ（図２７参照）を横断用回転ツールＤとして使用することとし、その詳細な説明は省略する。
【０１９２】
本実施形態では、一の横断用回転ツールＤを、一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するようにジグザグ状に移動させることで、摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２から終了位置ＥＣ２まで連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２に挿入した横断用回転ツールＤの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＣ２まで移動させる。なお、外周面側塑性化領域Ｗ１を横断する度に、横断用回転ツールＤを離脱させても差し支えない。また、本実施形態では、枠部材１０に摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２を設けるとともに、第二タブ材７０に終了位置ＥＣ２を設けた場合を例示するが、開始位置ＳＣ２と終了位置ＥＣ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１９３】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順をより詳細に説明する。
第一の横断補修工程では、まず、枠部材１０の適所に設けた開始位置ＳＣ２に横断用回転ツールＤの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、一つ目の交差ルートＦ１１に沿って連続して摩擦撹拌を行う。
【０１９４】
交差ルートＦ１１に沿って横断用回転ツールＤを移動させると、外周面側塑性化領域Ｗ１の上部にある金属が再び摩擦撹拌されることになるので、前記した第一の補修工程で分断しきれなかったトンネル欠陥や第一の補修工程における摩擦撹拌のルートから外れた位置に形成されていたトンネル欠陥などを充分な確実性をもって分断することができる。
【０１９５】
横断用回転ツールＤが一つ目の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿う方向に変更し、移行ルートＦ１２に沿って移動させる。つまり、横断用回転ツールＤを終点ｅ１１で離脱させずにそのまま移行ルートＦ１２に沿って移動させ、外周面側塑性化領域Ｗ１１の側方にある金属に対して連続して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、移行ルートＦ１２が、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっているので、移行ルートＦ１２を傾斜させる場合に比べて、移行ルートＦ１２の距離が短くなる。
【０１９６】
横断用回転ツールＤが二つ目の交差ルートＦ１１の始点ｓ１１に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を外周面側塑性化領域Ｗ１に交差する方向に変更するとともに、横断用回転ツールＤを離脱させずにそのまま二つ目の交差ルートＦ１１に沿って移動させ、外周面側塑性化領域Ｗ１に対して連続して摩擦撹拌を行う。
【０１９７】
以上のような過程を繰り返し、横断用回転ツールＤが最後の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１に達したら、横断用回転ツールＤを終了位置ＥＣ２に移動させ、横断用回転ツールＤを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＣ２から離脱させる。このとき、第一タブ材６０上の終了位置ＥＣ２において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１９８】
このように、複数の再塑性化領域Ｗ３，Ｗ３，…を第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート上において互いに離間させれば、外周面側塑性化領域Ｗ１の全体に再塑性化領域を形成する場合に比べて、横断用回転ツールＤの横断回数や方向転換の回数が少なくなり、その結果、第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートの総延長が短くなるので、横断用回転ツールＤの動きに無駄がなくなり、ひいては、トンネル欠陥を効率よく分断することが可能となる。
【０１９９】
なお、補修用回転ツールＣとは異なる回転ツールを横断用回転ツールＤとしても差し支えないが、この場合でも、本接合用回転ツールＢよりも小型であることが望ましい。また、本接合用回転ツールＢによるトンネル欠陥は、その撹拌ピンの上端から１／３までの範囲に形成されることが多いので、横断用回転ツールＤの撹拌ピンの長さは、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の長さの１／３以上とすることが望ましいが、１／２よりも大きくなると、塑性化領域が必要以上に広がる虞があるので、１／２以下とすることが望ましい。
【０２００】
第一の横断補修工程が終了したら、第一の予備工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、第一タブ材６０および第二タブ材７０を切除する。
【０２０１】
その後、枠部材１０ａ，１０ｂを回転させて、外周面１１のうち他の三面の外周表面に対して、前記した（１３）タブ材配置工程、（１４）溶接工程、（１５）第一タブ材接合工程、（１６）仮接合工程、（１７）第二タブ材接合工程、（１８）第一の下穴形成工程、（１９）第一の本接合工程、（２０）第一の補修工程、（２１）第一の横断補修工程およびバリの除去、第一タブ材６０および第二タブ材７０の切除をそれぞれ繰り返して行い、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０２０２】
（２２）第二の下穴形成工程
枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周の摩擦撹拌が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３が上を向くように、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。
【０２０３】
続いて、第二の下穴形成工程を実行する。第二の下穴形成工程は、図２９に示すように、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ４に下穴Ｐ４を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、枠部材１０ａ（または１０ｂ）の内周面１３上の本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入予定位置に下穴Ｐ４を形成する工程である。
【０２０４】
下穴Ｐ４は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、枠部材１０ａの内周面１３の表面で、突合部から偏移した位置に形成する。下穴Ｐ４の位置は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の一平面内における突合部１２の一端部近傍で、且つ、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＢが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合って直交する内周面１３と所定の距離を確保している。下穴Ｐ４の形態に特に制限はないが、本実施形態では、下穴Ｐ３（図２３参照）と同様に円筒状としている。なお、本実施形態では、一方の枠部材１０ａの内周面１３の表面に下穴Ｐ４を形成しているが、下穴Ｐ４の位置に特に制限はなく、他方の枠部材１０ｂの内周面１３の表面に形成してもよいし、突合部１２上に形成してもよい。
【０２０５】
（２３）第二の本接合工程
第二の下穴形成工程が終了したら、内周面１３の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行う。なお、第二の本接合工程では、本接合用回転ツールＢは、先端が直角に屈曲したアーム（図示せず）の先端で回転自在に支持されており、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側からの摩擦撹拌を行うようになっている。
【０２０６】
第二の本接合工程では、下穴Ｐ４に本接合用回転ツールＢの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ４まで移動させる。終了位置ＥＭ４は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の表面に現れる枠部材１０ａ，１０ｂ同士の境界線（突合部１２）から偏移した位置とする。終了位置ＥＭ４は、開始位置ＳＭ４とは逆側となる突合部１２の他端側近傍に設けられており、境界線（突合部１２）から偏移した位置となっている。また、終了位置ＥＭ４は、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＢが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保して決定されている。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ４から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ４まで連続して平面視コ字状の摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、枠部材１０ａの内周面１３に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４を設けているが、開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４の位置を限定する趣旨ではない。開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４は、枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよいし、一方を枠部材１０ａの内周面１３に設けて、他方を枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよい。
【０２０７】
図３１の（ａ）〜（ｃ）を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。まず、図３１の（ａ）に示すように、下穴Ｐ４（開始位置ＳＭ４）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ４に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ４に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ４の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が枠部材１０ａの表面に当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ４の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０２０８】
撹拌ピンＢ２の全体が枠部材１０ａに入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が枠部材１０ａの表面に接触したら、図３１の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら内周面１３の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の一端近傍に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、突合部１２に突入させる。その後、本接合用回転ツールＢの移動方向を変更して（図３０参照）、突合部１２に沿って突合部１２の他端近傍まで相対移動させる。さらに、本接合用回転ツールＢの移動方向を変更して（図３０参照）、終了位置ＥＭ４へと相対移動させる。本接合用回転ツールＢを変更して移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ２（以下、「内周面側塑性化領域Ｗ２」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０２０９】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ４に達したら、図３１の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ４（図２９および図３０参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ４において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ４が不可避的に形成されることになるが、後の抜き穴補修工程で補修する。
【０２１０】
（２４）抜き穴補修工程
抜き穴補修工程は、第二の本接合工程において枠部材１０ａの内周面１３に形成された抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）Ｑ４に充填用金属部材Ｈを充填する充填用金属部材挿入工程（図３１の（ｃ）参照）と、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈの突合部８０に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う補修接合工程（図３２参照）と、補修接合工程において充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）Ｑ５に溶接金属Ｋを充填する補修溶接工程（図３３参照）と、を具備するものである。
【０２１１】
充填用金属部材挿入工程は、図３１の（ｃ）に示すように、第二の本接合工程において形成された抜き穴Ｑ４に、抜き穴Ｑ４と同形の充填用金属部材Ｈを挿入して、抜き穴Ｑ４を埋める工程である。なお、充填用金属部材Ｈを挿入する前に、抜き穴Ｑ４の内周面を機械加工によって面削しておくのが好ましい。充填用金属部材Ｈは、枠部材１０ａと同一組成の金属材料で形成されており、抜き穴Ｑ４の内空部と同等の形状（本実施形態では円錐台形状）を呈している。なお、本実施形態では、枠部材１０ａと同一組成の金属材料で充填用金属部材Ｈを形成しているが、これに限定されるものではなく、摩擦撹拌可能な金属材料であれば、異なった組成の金属で形成してもよい。
【０２１２】
補修接合工程は、図３２に示すように、枠部材１０ａの抜き穴Ｑ４の周壁と充填用金属部材Ｈの外周縁との突合部８０に対して、図示しない補修用回転ツールを用いて摩擦撹拌を行う工程である。本実施形態で用いる補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等である。補修接合工程では、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目上に設定された摩擦撹拌の開始位置ＳＲ３に、補修用回転ツールの撹拌ピンを入り込ませ、突合部８０に沿って一周するように、補修用回転ツールを相対移動させることで、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０２１３】
本実施形態では、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行った後に、補修用回転ツールを、充填用金属部材Ｈの表面の中心位置に設定された摩擦撹拌の終了位置ＥＲ３（第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ４）まで移動させ、補修用回転ツールを終了位置ＥＲ３から離脱させる。このように、終了位置ＥＲ３で補修用回転ツールの撹拌ピンを上方に離脱させると、終了位置ＥＲ３に補修用回転ツールの撹拌ピンと略同形の小型の抜き穴Ｑ５が形成される（図３２および図３３参照）。
【０２１４】
なお、本実施形態では、補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等であるものを用いているが、これに限定されるものではなく、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目に沿って、円周状に撹拌ピンを移動させることができる大きさであれば、他の回転ツールを用いてもよく、仮接合工程等で使用した他の回転ツールを用いてもよい。
【０２１５】
補修溶接工程では、図３３に示すように、充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴Ｑ５内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴Ｑ５内に溶接金属Ｋを充填する。
【０２１６】
なお、補修溶接工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、枠部材１０ａと異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。また、補修溶接工程では、抜き穴Ｑ５に溶接金属Ｋを充填した後に、枠部材１０ａの内周面１３よりも盛り上がっている部分の溶接金属Ｋを切除することが望ましい。
【０２１７】
（２５）第二の補修工程
第二の補修工程は、第二の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された内周面側塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、内周面側塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。第二の補修工程は、内周面側塑性化領域Ｗ２において、本接合用回転ツールＢの進行方向の左右側いずれかで、トンネル欠陥が発生する虞のある一方（本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側で、左回転させた場合には進行方向の右側）に直線状に摩擦撹拌を行う点と、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０２１８】
なお、補修用回転ツールＣを枠部材１０ａの内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０２１９】
（２６）第二の横断補修工程
第二の横断補修工程は、第二の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された内周面側塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、内周面側塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性があるトンネル欠陥を分断する目的で行われるものである。第二の横断補修工程は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の横断補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０２２０】
なお、横断用回転ツールＤを枠部材１０ａの内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０２２１】
（２７）入隅部溶接工程
入隅部溶接工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合する。具体的には、図１に示すように、入隅部１４にすみ肉溶接を行うことで、突合部１２の摩擦撹拌が行なわれていない部分を接合する。
【０２２２】
なお、補修溶接工程は、すみ肉溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。
【０２２３】
入隅部溶接工程が終了したら、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程、第二の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去する。
【０２２４】
その後、枠部材１０ａ，１０ｂを回転させて、内周面１３のうち他の三面の内周表面に対して、前記した（２２）第二の下穴形成工程、（２３）第二の本接合工程、（２４）抜き穴補修工程、（２５）第二の補修工程、（２６）第二の横断補修工程、（２７）入隅部溶接工程およびバリの除去をそれぞれ繰り返し行い、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面の突合部１２の摩擦撹拌および溶接を行う。
【０２２５】
以上のような工程を経ることで、従来の枠部材１０の２倍の厚さの枠構造体１を製造することができ、従来、製造可能であった枠構造体１の厚さと比較して、厚さを大幅に厚くすることができる。
【０２２６】
特に、本実施形態では、枠部材１０は、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する直線状の金属部材１５の側面に突き合わせて、金属部材１５の表裏両面から摩擦撹拌を行い、複数の金属部材１５を枠状に接合しているので、摩擦撹拌の撹拌深さの２倍近い厚さの枠部材１０を形成でき、より一層厚い枠構造体１を製造することができるとともに、枠構造体１の気密性を向上させることができる。
【０２２７】
また、枠部材１０，１０の外周面１１の枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って摩擦撹拌を行うことで、枠部材１０，１０同士を容易かつ確実に接合することができる。特に、本実施形態では、枠部材１０，１０の外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行っているので、外周面１１の全周に亘って塑性化領域Ｗ１を介して枠部材１０，１０同士を一体化でき、気密性を大幅に向上することができる。さらに、枠部材１０同士の接合面１８，１８を面削加工して平坦にすることによって、枠部材１０，１０同士が隙間なく密着し、また、接合面１８，１８を脱脂することによって、接合面１８，１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。したがって、枠部材１０，１０同士の摩擦撹拌による接合性を高めることができ、枠構造体１の接合部の気密性および接着性を向上することができる。
【０２２８】
さらに、本実施形態では、枠部材１０，１０の内周面１３の突合部１２に沿っても摩擦撹拌を行っているので、枠部材１０，１０の外周面１１と内周面１３とで二重のシール効果が得られるので、気密性をさらに向上することができる。本実施形態では、特に、枠部材１０，１０の内周面１３における突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合しているので、枠部材１０，１０の内周面１３においても全周に亘って枠部材１０，１０同士を接合することができる。したがって、枠構造体１の内周面１３側と外周面１１側とにおける気密性をさらに向上することができる。また、回転ツールの挿入が困難である入隅部１４を溶接で接合しているので、容易に内周面１３の突合部１２の全周を接合することができる。
【０２２９】
また、本実施形態では、本接合工程前に、枠部材１０，１０の外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける枠部材１０，１０同士の突合部１２の一端側に第一タブ材６０を配置して仮接合するとともに、一外周平面１１ａにおける枠部材１０，１０同士の突合部１２の他端側に第二タブ材７０を配置して仮接合しているので、第一タブ材６０から、枠部材１０，１０同士の突合部１２、第二タブ材７０へと摩擦撹拌を行うことによって、一外周平面１１ａの一端から他端まで突合部１２の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。これによって、枠部材１０，１０の外周面１１における突合部１２の全周に亘る摩擦撹拌を容易にかつ確実に行うことができる。さらに、接合用回転ツールの抜き穴が枠部材１０，１０上に形成されないので、接合強度および枠構造体１自体の強度が低下することがない。なお、抜き穴は、第一タブ材６０または第二タブ材７０に形成されることとなるが、第一タブ材６０および第二タブ材７０を切除することで容易に取り除くことができる。
【０２３０】
また、第一タブ材６０および第二タブ材７０の摩擦撹拌は、間に枠部材１０，１０同士の突合部１２の仮接合工程を挟んで連続して行われるので、第一タブ材接合工程の終点での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となるとともに、仮接合工程の始点での回転ツールＡの挿入作業が不要となる。さらに、仮接合工程の終点での回転ツールＡの離脱作業が不要となり、第二タブ材接合工程の始点での回転ツールＡの挿入作業が不要となるので、予備的な接合作業の効率化・迅速化を大幅に図ることが可能となる。
【０２３１】
さらに、本実施形態では、本接合工程前に、接合用回転ツールＢの開始位置ＳＭ３に、当該接合用回転ツールＢの挿入用の下穴Ｐ３を形成するようにしているので、多くの時間を要する接合用回転ツールＢの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０２３２】
また、内周面１３の突合部１２の本接合工程において、接合用回転ツールＢを、内周面１３の枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って移動させた後に突合部１２から枠部材１０の内周面１３上に偏移させて抜き取って、この位置を終了位置ＥＭ４としたことによって、突合部１２に抜き穴Ｑ４が形成されないので、枠部材１０，１０同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、その後、終了位置ＥＭ４に形成された回転ツール抜き穴Ｑ４を補修するようにしたので、枠部材１０，１０の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【０２３３】
抜き穴Ｑ５に溶接金属Ｋを埋めて補修を行っているので、枠部材１０，１０の内周面１３側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置ＥＲ３を平坦に仕上げることが容易にでき、枠構造体１の美観を損なうことがない。
【０２３４】
また、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ａが、隣接して重ねられる枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットしているので、接合部１７，１７同士が集中しないので、枠部材１０にかかる応力の集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【０２３５】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更が可能である。例えば、前記した実施形態においては、２つの枠部材１０，１０を重ねて枠構造体１を形成しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の枠部材１０を重ねてもよい。このようにすれば、より一層厚さの大きい枠構造体を形成することができる。
【０２３６】
また、例えば、前記した実施形態では、図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重複するように形成されているが、これに限定されるものではなく、各塑性化領域の底部同士が重複していなくてもよい。
【０２３７】
さらに、前記した実施形態では、脱脂工程において、面削加工された各枠部材１０を脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除いたが、これに限定されるものではなく、接合面１８に直接アルコールやアセトン等を適量散布した後に、ウエスと呼ばれる布によって、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れとともに拭き取るようにしてもよい。ここで、アルコールとして、遺伝子組み換えによる品種改良がされたトウモロコシ、大豆等の穀物を発酵させて得られたエチルアルコールを抽出、精製したいわゆるバイオエタノールを使用すれば、経済面および環境面から見て好ましい。勿論、接合面１８の表面だけでなく、２つの枠部材１０，１０の突合部１２の外周面１１側と内周面１３側に付着した加工油等の油脂分や汚れも同時に拭き取ることが望ましいのは言うまでもない。
【０２３８】
また、前記した実施形態では、枠部材１０，１０の内周面１３に形成された抜き穴Ｑ４を補修しているが、内周面１３の摩擦撹拌を行う際にタブ材を用いて、このタブ材上に抜き穴を形成するようにしてもよい。このようにすれば、最終的にタブ材を切除するので、抜き穴の補修を行わなくても済む。
【図面の簡単な説明】
【０２３９】
【図１】第一の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係る枠構造体を示した断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る枠構造体の枠部材を示した図であって、（ａ）は上側に配置される枠部材を示した斜視図、（ｂ）は下側に配置される枠部材を示した斜視図である。
【図４】第一の実施形態に係る枠構造体の接合前の状態を示した斜視図である。
【図５】第一の実施形態に係る金属部材、金属部材接合用第一タブ材および金属部材接合用第二タブ材の配置を説明するための図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】（ａ）は仮接合用回転ツールを説明するための側面図、（ｂ）は本接合用回転ツールを説明するための側面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は仮接合用回転ツールを開始位置に挿入する状況を説明するための模式的な側面図である。
【図８】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための、（ａ）は第二タブ材接合工程の途中の状態を示した平面図、（ｂ）は第二タブ材接合工程の完了後の状態を示した平面図である。
【図９】第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１０】第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための断面図である。
【図１２】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の本接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１３】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の本接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１４】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の補修工程において摩擦撹拌を行う領域を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の補修工程を説明するための平面図である。
【図１６】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の横断補修工程を説明するための平面図である。
【図１７】図１６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１８】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第二の本接合工程を説明するための平面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第二の本接合工程を説明するための断面図である。
【図２０】（ａ）は枠部材製造工程における第一の本接合工程で用いる本接合用回転ツールを示す側面図、（ｂ）は第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールを示す側面図である。
【図２１】第一の実施形態に係る枠部材、第一タブ材および第二タブ材の配置を説明するための斜視図である。
【図２２】第一の実施形態に係る第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための斜視図である。
【図２３】第一の実施形態に係る第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための平面図である。
【図２４】本接合用回転ツールを説明するための側面図である。
【図２５】第一の実施形態に係る第一の本接合工程を説明するための平面図である。
【図２６】図２５のＥ−Ｅ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための断面図である。
【図２７】第一の実施形態に係る第一の補修工程を説明するための平面図である。
【図２８】第一の実施形態に係る第一の横断補修工程を説明するための平面図である。
【図２９】第一の実施形態に係る第二の本接合工程の加工前の状態を説明するための断面図である。
【図３０】第一の実施形態に係る第二の本接合工程の状態を説明するための断面図である。
【図３１】図３０のＦ−Ｆ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る第二の本接合工程を説明するための断面図である。
【図３２】第一の実施形態に係る抜け穴補修工程を説明するための平面図である。
【図３３】第一の実施形態に係る抜け穴補修工程を説明するための断面図である。
【０２４０】
１ 枠構造体
１０ 枠部材
１１ 外周面
１２ 突合部
１３ 内周面
１４ 入隅部
１５ 金属部材
１６ 突合部
１７ 接合部
６０ 第一タブ材
７０ 第二タブ材
Ａ 仮接合用回転ツール
Ｂ 本接合用回転ツール
Ｐ３ 下穴
Ｐ４ 下穴
Ｑ４ 抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）
Ｑ５ 抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）
Ｈ 充填用金属部材
Ｋ 溶接金属
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠構造体の製造方法および枠構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属部材同士を接合する方法として、摩擦撹拌接合（ＦＳＷ＝Friction Stir Welding）が知られている。摩擦撹拌接合とは、回転ツールを回転させつつ金属部材同士の突合部に沿って移動させ、回転ツールと金属部材との摩擦熱により突合部の金属を塑性流動させることで金属部材同士を固相接合させるものである。
【０００３】
この摩擦撹拌接合を用いて、金属部材同士を接合する発明が数多く提案されている。例えば、特許文献１または特許文献２には、複数の金属プレート部材を複数重ね合わせて、金属プレート部材の表面側から回転ツールを押し込んで移動させることで、金属プレート部材の一部を塑性流動化して、金属プレート部材同士を一体化して接合する技術が示されている。
【特許文献１】特開２００７−３００４３号公報（図１）
【特許文献２】特開平１１−２８５８４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、本出願人は、長尺の直方体の金属部材を互いに接合して、額縁状の枠部材を形成する技術を開発中である。具体的には、一の金属部材の端面を隣接する金属部材の側面に接合して、その突合部を摩擦撹拌して接合することで、４本の金属部材を矩形の枠状に一体化する。この枠部材は、化学蒸着（ＣＶＤ＝Chemical Vapor Deposition）装置のフレーム等に用いられる部材であって、所定の厚さと気密性および水密性が要求される。しかしながら、前記した一般的な摩擦撹拌接合方法では、所望の厚さと気密性および水密性を確保するのが困難であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、摩擦撹拌接合を用いて所望の厚さと気密性および水密性を確保できる金属部材同士の接合方法を提案している（特願２００６−２７１２４３）。この接合方法は、所定の厚さを有する金属部材同士を接合する方法であって、金属部材同士の突合部に対して、金属部材の表面側から摩擦撹拌を行う第一の本接合工程と、裏面側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程とを備えており、第二の本接合工程において、第一の本接合工程で形成された塑性化領域に回転ツールの撹拌ピンを入り込ませつつ摩擦撹拌を行うようになっている。このような接合方法によれば、回転ツールの撹拌ピンの略２倍の厚さの枠部材を形成できるとともに、接合部における気密性や水密性を高めることができる。
【０００６】
近年では、さらなる枠部材の大型化が要求されているが、前記した接合方法では、枠部材の厚さは、回転ツールの大きさによって決まってくるので、枠部材の厚さを厚くするためには、回転ツールを大きくしなければならず手間と費用がかかり、また、回転ツールを大きくしたとしても、製造できる枠部材の厚さには限度があった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、厚さの大きい枠構造体を容易に製造することができることができる枠構造体の製造方法および枠構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、金属製の複数の枠部材をその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、前記枠部材の接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、前記枠部材の接合面を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、前記枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする枠構造体の製造方法である。
【０００９】
このような方法によれば、枠部材を重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さの枠構造体を製造することができる。また、重ねられた枠部材の外周面側から枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。さらに、接合面を面削加工して平坦にすることによって、枠部材同士が隙間なく密着し、さらに接合面を脱脂することによって、接合面から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができ、枠構造体の接合部の気密性および接着性を向上することができる。
【００１０】
請求項２に係る発明は、前記本接合工程において、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１１】
このような方法によれば、外周面の全周に亘って塑性化領域を介して枠部材を一体化できるので、気密性を大幅に向上することができる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記本接合工程において、前記枠部材の内周面側からの前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１３】
このような方法によれば、外周面と内周面とで二重のシール効果が得られるので、気密性をさらに向上することができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、前記本接合工程前に、前記枠部材の外周面を構成する複数の平面のうちの一つに現れる前記枠部材同士の境界線の一端側に第一タブ材を配置するとともに、前記境界線の他端側に第二タブ材を配置するタブ材配置工程と、前記第一タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、前記第二タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１５】
このような方法によれば、第一タブ材から枠部材同士の突合部、第二タブ材へと摩擦撹拌を行うことによって、一の外周平面の一端から他端まで突合部（境界線）の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。また、摩擦撹拌接合を第一タブ材または第二タブ材上で終了させることによって、接合用回転ツールの抜き穴が枠部材に形成されない。
【００１６】
請求項５に係る発明は、前記第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、前記境界線に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、前記第一タブ材接合工程、前記仮接合工程および前記第二タブ材接合工程は、前記仮接合用回転ツールを用いて連続して摩擦撹拌を行うことを特徴とする請求項４に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１７】
このような方法によれば、第一タブ材接合工程の終点での回転ツールの離脱作業が不要となるとともに、仮接合工程の始点での回転ツールの挿入作業が不要となる。さらに、仮接合工程の終点での回転ツールの離脱作業が不要となり、第二タブ材接合工程の始点での回転ツールの挿入作業が不要となる。したがって、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記本接合工程前に、前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００１９】
このような方法によれば、多くの時間を要する接合用回転ツールの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、前記本接合工程において、前記枠部材の内周面に現れる前記枠部材同士の境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記枠部材の内周面に現れる前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２１】
このような方法によれば、突合部（境界線）に抜き穴が形成されないので、枠部材同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、終了位置の接合用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修することを特徴とする請求項７に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２３】
このような方法によれば、補修用回転ツール抜き穴を補修することで、枠部材の内周面側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置を平坦に仕上げることが容易にでき、美観を損なうことがない。
【００２４】
請求項９に係る発明は、前記枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２５】
このような方法によれば、接合部の気密性の高い枠部材を形成することができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明は、前記枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしていることを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２７】
このような方法によれば、接合部同士が集中しないので、応力集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【００２８】
請求項１１に係る発明は、前記枠部材の入隅部における前記枠部材同士の突合部は、溶接によって接合することを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法である。
【００２９】
このような方法によれば、枠部材の内周面の突合部においても全周に亘って接合することができるので、枠構造体の気密性を向上することができる。
【００３０】
請求項１２に係る発明は、金属製の枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせ、前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行い、前記枠部材同士を接合したことを特徴とする枠構造体である。
【００３１】
このような構成によれば、枠部材を重ねて突き合わせているので、従来の枠部材の少なくとも２倍以上の厚さを確保することができる。また、重ねられた枠部材の外周面の枠部材同士の突合部に沿って摩擦撹拌を行うだけで容易かつ確実に接合することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明に係る枠構造体の製造方法および枠構造体によれば、厚さの大きい枠構造体を容易に製造することができることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、二個の枠部材１０を厚さ方向に重ねて突き合わせた形態を例に挙げて説明する。まず、本発明に係る枠構造体の製造方法によって製造された枠構造体１の構成を説明する。
【００３４】
図１および図３に示すように、かかる枠構造体１は、金属製の二個の枠部材１０，１０がその厚さ方向に複数重ねられて突き合わされ、摩擦撹拌接合によって枠部材１０，１０同士が接合されて形成されている。枠部材１０は、金属部材の断面が略正方形で、全体で平面視長方形の矩形枠状を呈している。
【００３５】
図１及び図２に示すように、互いに重ねられて突き合わされた枠部材１０，１０は、その枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って外周面１１側から摩擦撹拌を行うことで塑性化領域Ｗ１が形成されて枠部材１０，１０同士が一体化されて接合されている。枠部材１０の外周面１１における摩擦撹拌は、突合部１２の全周に亘って接合用回転ツールを移動させて行われており、外周面１１に塑性化領域Ｗ１が形成されている。また、摩擦撹拌は、枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って内周面１３側からも行われ、内周面１３側に塑性化領域Ｗ２が形成されている。なお、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００３６】
図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、枠部材１０，１０同士の突合部１２の幅全体に亘って摩擦撹拌が行われている。枠部材１０の内周面１３の枠部材１０，１０同士の突合部１２の入隅部１４（図１および図２参照）は、後記する回転ツールの挿入が困難であるため溶接によって接合されている。
【００３７】
図３に示すように、本実施形態では、枠部材１０は、矩形枠状を呈しており、複数の直線状の金属部材１５を枠状に接合して形成されている。枠部材１０は、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行って接合して一体形成されている。ここで、隣接する金属部材１５，１５同士は互いに直交しており、併せて平面視Ｌ字状を呈している。金属部材１５は、断面が略正方形の長尺直方体の形状を呈しており、長手方向の端面が、隣接する金属部材１５の側面に突き合わされて接合されている。互いに隣接する金属部材１５，１５同士の接合は、摩擦撹拌によって行われる。摩擦撹拌接合は、表面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ５を形成した後に、裏面側から回転ツールを挿入して突合部１６に沿って移動させて塑性化領域Ｗ６を形成することで行われている。各塑性化領域Ｗ５，Ｗ６は、その底部同士が互いに重合するように形成されており、金属部材１５，１５同士の突合部１６の厚さ全体に亘って摩擦撹拌が行われている。
【００３８】
図４に示すように、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７は、重ねられて隣接する枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７に対してオフセットしている。具体的には、一方の枠部材１０（以下、「１０ａ」と表示する場合がある）は、図３の（ａ）に示すように、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ａ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｂ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。他方の枠部材１０（以下、「１０ｂ」と表示する場合がある）は、図３の（ｂ）に示すように、長方形枠の長手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｃ」と表示する場合がある）の端面が、長方形枠の短手方向に沿って配置された金属部材１５（以下、「１５ｄ」と表示する場合がある）の側面に突き合わされて摩擦撹拌によって接合されている。このように構成することで、図４に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを重ねて突き合わせた際に、枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ａ」と表示する場合がある）と、枠部材１０ｂの金属部材１５，１５同士の接合部１７（以下、「１７ｂ」と表示する場合がある）とが、同じ位置で同じ方向に重なることはない。
【００３９】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法を説明する。
【００４０】
かかる枠構造体の製造方法は、複数（本実施形態では２つ）の金属製の枠部材１０をその厚さ方向に接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法であって、枠部材１０，１０同士の接合面１８（図３参照）を、面削加工して平坦にする面削工程と、接合面１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールＢ（図６参照）を移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有することを特徴とする。
【００４１】
本実施形態では、前記各工程の前に、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する金属部材１５の側面に突き合わせて、その突合部１６に沿って摩擦撹拌を行い、枠部材１０を一体的に接合する枠部材製造工程を行う。
【００４２】
まず、枠部材製造工程において互いに接合される金属部材１５を詳細に説明するとともに、この金属部材１５を接合する際に用いられる金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を詳細に説明する。
【００４３】
図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、金属部材１５は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、マグネシウム、マグネシウム合金など摩擦撹拌可能な金属材料からなる。本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同一組成の金属材料で形成されている。また、本実施形態では、各金属部材１５，１５・・は、同等の断面形状（略正方形形状）の長尺直方体状に形成されており、隣接する金属部材１５，１５同士の突合部１６における厚さ寸法が同一になっている。
【００４４】
また、直方体形状を呈するブロック状の金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を枠部材１０の外周面１１側と内周面１３側から挟むように配置されるものであって、それぞれ、金属部材１５，１５に添設され、金属部材１５の側面に現れる金属部材１５，１５の継ぎ目（厚さ方向に沿った境界線）を覆い隠す。金属部材１５，１５の突合部１６の一端側（外周側）に金属部材接合用第一タブ材５１を配置して、金属部材接合用第一タブ材５１の当接面５３を、一方の金属部材１５の外側の側面および他方の金属部材１５の端面に当接させるとともに、金属部材１５，１５により形成されたＬ字の入隅部となる突合部１６の他端側（内周側）に金属部材接合用第二タブ材５２を配置して、金属部材接合用第二タブ材５２の二つの当接面５４を金属部材１５，１５の内側の側面に当接させる。なお、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１５と同一組成の金属材料で形成している。また、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を突合部１６における金属部材１５の厚さ寸法と同一となっている。
【００４５】
次に、図６を参照して、仮接合に用いる回転ツールＡ（以下、「仮接合用回転ツールＡ」という。）および本接合に用いる回転ツールＢ（以下、「本接合用回転ツールＢ」という。）を詳細に説明する。
【００４６】
図６の（ａ）に示す仮接合用回転ツールＡは、金属部材１５（図５参照）よりも硬質である工具鋼などの金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ａ１と、このショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１に突設された撹拌ピン（プローブ）Ａ２とを備えて構成されている。仮接合用回転ツールＡの寸法・形状は、金属部材１の材質や厚さ等に応じて設定すればよいが、少なくとも、後記する本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）よりも小型にする。このようにすると、本接合よりも小さな負荷で仮接合を行うことが可能となるので、仮接合時に摩擦撹拌装置に掛かる負荷を低減することが可能となり、さらには、仮接合用回転ツールＡの移動速度（送り速度）を本接合用回転ツールＢの移動速度よりも高速にすることも可能になるので、仮接合に要する作業時間やコストを低減することが可能となる。
【００４７】
ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１は、塑性流動化した金属を押えて周囲への飛散を防止する役割を担う部位であり、本実施形態では、凹面状に成形されている。ショルダ部Ａ１の外径の大きさに特に制限はないが、本実施形態では、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１の外径よりも小さくなっている。
【００４８】
撹拌ピンＡ２は、ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。また、撹拌ピンＡ２の周面には、螺旋状に刻設された撹拌翼が形成されている。
【００４９】
図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢは、工具鋼など金属部材１よりも硬質の金属材料からなり、円柱状を呈するショルダ部Ｂ１と、このショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１に突設された撹拌ピン（プローブ）Ｂ２とを備えて構成されている。
【００５０】
ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１は、仮接合用回転ツールＡと同様に、凹面状に成形されている。撹拌ピンＢ２は、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の中央から垂下しており、本実施形態では、先細りの円錐台状に成形されている。
【００５１】
以下、枠部材製造工程を詳細に説明する。枠部材製造工程は、（１）準備工程、（２）第一の予備工程、（３）第一の本接合工程、（４）第一の補修工程、（５）第一の横断補修工程、（６）第二の予備工程、（７）第二の本接合工程、（８）第二の補修工程、（９）第二の横断補修工程を含む。なお、第一の予備工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程は、金属部材１５の表面２０側から実行される工程であり、第二の予備工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から実行される工程である。
【００５２】
（１）準備工程
図５を参照して準備工程を説明する。本実施形態に係る準備工程は、接合すべき金属部材１５，１５を突き合せる突合工程と、金属部材１５，１５同士の突合部１６の両側に金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を配置するタブ材配置工程と、金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材接合用第二タブ材５２を溶接により金属部材１５，１５に仮接合する溶接工程とを具備している。
【００５３】
突合工程では、接合すべき金属部材１５，１５を平面視Ｌ字状に配置し、一方の金属部材１５の側面に他方の金属部材１５の端面を密着させる。
【００５４】
タブ材配置工程では、金属部材１５，１５の突合部１６の一端側（外周側）に金属部材接合用第一タブ材５１を配置して金属部材接合用第一タブ材５１の当接面５３（図５の（ｂ）参照）を一方の金属部材１５の外周面１１側の側面および他方の金属部材１５の端面に当接させるとともに、金属部材１５，１５により形成された入隅部（金属部材１５，１５の内側の側面により形成された角部）となる突合部１６の他端側（内周側）に金属部材接合用第二タブ材５２を配置して金属部材接合用第二タブ材５２の当接面５４，５４（図５の（ｂ）参照）を金属部材１５，１５の内周面１３側の側面に当接させる。
【００５５】
溶接工程では、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とにより形成された入隅部５１ｂを溶接するとともに、入隅部５１ｂとは逆側の接合端部（突き合わされた金属部材１５，１５同士で構成されるＬ字の出隅部分）に位置し、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とが面一となる平面接合部５１ｃを溶接して金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１とを接合し、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とにより形成された入隅部５２ｂ，５２ｂを溶接して金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とを接合する。
【００５６】
準備工程が終了したら、金属部材１５，１５、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。
【００５７】
（２）第一の予備工程
第一の予備工程は、金属部材１５，１５と金属部材接合用第一タブ材５１との突合部２２（図５参照）を接合する金属部材接合用第一タブ材接合工程と、金属部材１５，１５同士の突合部１６を仮接合する仮接合工程と、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３（図５参照）を接合する金属部材接合用第二タブ材接合工程と、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置に本接合用回転ツールＢの挿入用の下穴Ｐ１を形成する下穴形成工程とを具備している。
【００５８】
本実施形態の第一の予備接合工程では、図８の（ａ）および（ｂ）に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部２２，１６，２３に対して連続して摩擦撹拌を行う。
【００５９】
本実施形態の第一の予備接合工程における摩擦撹拌の手順を図７および図８を参照してより詳細に説明する。
【００６０】
まず、図７の（ａ）に示すように、金属部材接合用第一タブ材５１の適所に設けた開始位置ＳＰの直上に仮接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２を開始位置ＳＰに押し付ける。撹拌ピンＡ２が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が塑性流動化し、図７の（ｂ）に示すように、撹拌ピンＡ２が金属部材接合用第一タブ材５１に挿入される。
【００６１】
撹拌ピンＡ２の全体が金属部材接合用第一タブ材５１に入り込み、かつ、ショルダ部Ａ１の下端面Ａ１１の全面が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触したら、図８に示すように、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２に向けて相対移動させる。
【００６２】
なお、仮接合用回転ツールＡを移動させる際には、ショルダ部Ａ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＡの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンＡ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【００６３】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の始点ｓ２まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま第一タブ材接合工程に移行する。
【００６４】
第一タブ材接合工程では、金属部材接合用第一タブ材５１と金属部材１５，１５との突合部２２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、金属部材１５，１５と金属部材接合用第一タブ材５１の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部２２に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく第一タブ材接合工程の始点ｓ２から終点ｅ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【００６５】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部２２に入り込むと、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１を引き離そうとする力が作用するが、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１により形成された入隅部５１ｂと平面接合部５１ｃを溶接によりそれぞれ仮接合しているので、金属部材１５と金属部材接合用第一タブ材５１との間に目開きが発生することがない。
【００６６】
仮接合用回転ツールＡが第一タブ材接合工程の終点ｅ２に達したら、終点ｅ２で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ１まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ１で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ１での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００６７】
本実施形態では、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る摩擦撹拌のルートを金属部材接合用第一タブ材５１上に設定し、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に移動させる際の移動軌跡を金属部材接合用第一タブ材５１上に形成する。このようにすると、第一タブ材接合工程の終点ｅ２から仮接合工程の始点ｓ１に至る工程中において、金属部材１５，１５に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００６８】
仮接合工程では、金属部材１５，１５同士の突合部１６（図５の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、金属部材１５，１５の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部１６の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ１から終点ｅ１まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールＡの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【００６９】
仮接合用回転ツールＡが仮接合工程の終点ｅ１に達したら、そのまま第二タブ材接合工程に移行する。すなわち、第二タブ材接合工程の始点ｓ３でもある仮接合工程の終点ｅ１で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく第二タブ材接合工程に移行する。
【００７０】
第二タブ材接合工程では、金属部材１５，１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３，２３に対して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、第二タブ材接合工程の始点ｓ３が、突合部２３，２３の中間に位置しているので、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートに折返し点ｍ３を設け、仮接合用回転ツールＡを始点ｓ３から折返し点ｍ３に移動させた後に（図８の（ａ）参照）、仮接合用回転ツールＡを折返し点ｍ３から終点ｅ３に移動させることで（図８の（ｂ）参照）、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３まで連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、仮接合用回転ツールＡを始点ｓ３〜折返し点ｍ３間で往復させた後に、仮接合用回転ツールＡを終点ｅ３まで移動させることで、第二タブ材接合工程の始点ｓ３から終点ｅ３まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、始点ｓ３から折返し点ｍ３に至る摩擦撹拌のルートおよび折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートは、それぞれ、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との継ぎ目（突合部２３）上に設定する。
【００７１】
始点ｓ３、折返し点ｍ３および終点ｅ３の位置関係に特に制限はないが、本実施形の如く仮接合用回転ツールＡを左回転させている場合には、少なくとも折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌のルートにおいて仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に金属部材１，１が位置するように、第二タブ材接合工程の始点ｓ３、折返し点ｍ３および終点ｅ３の位置を設定することが望ましい。この場合、始点ｓ３〜折返し点ｍ３間においては、往路においても復路においても金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との継ぎ目上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを移動させることが望ましい。このようにすると、始点ｓ３から折返し点ｍ３に至るまでの間に、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に金属部材１５が位置し、金属部材１５側に接合欠陥が発生したとしても、その後に行われる折返し点ｍ３から終点ｅ３に至る摩擦撹拌において仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に金属部材１５が位置することになるので、前記した接合欠陥が是正され、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【００７２】
図８の（ｂ）に示すように、仮接合用回転ツールＡが第二タブ材接合工程の終点ｅ３に達したら、終点ｅ３で摩擦撹拌を終了させずに、金属部材接合用第二タブ材５２上に設けた終了位置ＥＰまで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰに達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＡ２を終了位置ＥＰから離脱させる。
【００７３】
続いて、下穴形成工程を実行する。下穴形成工程は、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置に下穴Ｐ１（図８の（ｂ）参照）を形成する工程である。本実施形態に係る下穴形成工程では、金属部材接合用第一タブ材５１の表面で、金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。
【００７４】
下穴Ｐ１は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものである。下穴Ｐ１の形成方法に制限はなく、例えば、図示せぬ公知のドリルを回転挿入することで形成することができるが、このほか、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２（図６の（ａ）参照）よりも大型で且つ本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２（図６の（ｂ）参照）よりも小型の撹拌ピンを有する回転ツールを回転させつつ抜き差しすることでも形成することができる。
【００７５】
また、下穴Ｐ１の位置（すなわち、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置）にも制限はなく、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３上や金属部材接合用第二タブ材５２に形成してもよいし、突合部２２に形成してもよいが、本実施形態の如く金属部材１５の表面２０側に現れる金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目（境界線）の延長線上か、あるいは、図示は省略するが、金属部材１５，１５同士の突合部１６である継ぎ目の端部に形成することが望ましい。
【００７６】
なお、金属部材１５，１５の継ぎ目（突合部１６）の延長線上や金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３上に下穴Ｐ１を形成する場合には、図９に示すように、当該延長線上に第一の予備工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＰを設け、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２を離脱させたときに形成される抜き穴をそのまま下穴とするか、あるいは抜き穴を図示せぬドリルなどで拡径して下穴を形成してもよい。このようにすると、下穴の加工作業を省略あるいは簡略化することが可能となるので、作業時間を短縮することが可能となる。
【００７７】
（３）第一の本接合工程
第一の予備工程が終了したら、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１６に対して金属部材１５の表面２０側から摩擦撹拌を行う。
【００７８】
第一の本接合工程では、図１１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、金属部材接合用第一タブ材５１上の開始位置ＳＭ１に形成した下穴Ｐ１に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ１まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ１から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ１まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、金属部材接合用第一タブ材５１に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ１を設け、金属部材接合用第二タブ材５２に終了位置ＥＭ１を設けているが、開始位置ＳＭ１と終了位置ＥＭ１の位置を限定する趣旨ではない。
【００７９】
図１１の（ａ）〜（ｃ）を参照して第一の本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１１の（ａ）に示すように、下穴Ｐ１（開始位置ＳＭ１）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ１に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ１に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ１の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ１の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【００８０】
撹拌ピンＢ２の全体が金属部材接合用第一タブ材５１に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が金属部材接合用第一タブ材５１の表面５１ａに接触したら、図１１の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、さらに、突合部２２を横切らせて突合部１６に突入させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ５（以下、「表側塑性化領域Ｗ５」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【００８１】
金属部材１５への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に金属部材１５の表面２０側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、金属部材１５，１５間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、仮接合工程を実行して金属部材１５，１５間の目地を閉塞しているので、金属部材１５，１５間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【００８２】
本実施形態では、まず、図１０に示すように、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ撹拌ピンＢ２を開始位置ＳＭ１（すなわち、図８の（ｂ）に示す下穴Ｐ１）に挿入し、摩擦撹拌を開始する。
【００８３】
金属部材１５，１５の突合部１６の一端まで摩擦撹拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールＢを突合部１６に突入させ、金属部材１５，１５同士の継ぎ目上に設定された摩擦撹拌のルートに沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させることで、突合部１６の一端から他端まで連続して摩擦撹拌を行う。突合部１６の他端まで本接合用回転ツールＢを相対移動させたら、摩擦撹拌を行いながら金属部材１５から離反する方向に本接合用回転ツールＢを斜めに移動させ、そのまま金属部材接合用第二タブ材５２上に設定された終了位置ＥＭ１に向けて相対移動させる。
【００８４】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ１に達したら、図１１の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ１（図１１の（ｂ）参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ１において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００８５】
なお、図９に示すように、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との突合部２３に開始位置ＳＭ１を設けた場合には、図１２に示すように、本接合用回転ツールＢを左回転させつつ撹拌ピンＢ２を開始位置ＳＭ１（すなわち、図９に示すＥＰの位置）に挿入し、摩擦撹拌を開始する。このようにすれば、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を圧入する際に、塑性流動化した金属の一部が金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との間にある微細な隙間に流れ込み、その後に塑性流動化した金属の前記した隙間への逸散が緩和されるので、肉不足による接合欠陥が生じ難くなる。
【００８６】
また、下穴Ｐ１に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２（図６の（ｂ）参照）を圧入すると、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とを引き離そうとする力が作用するが、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２とにより形成された入隅部５２ｂ，５２ｂを溶接により仮接合しているので、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２との間に目開きが発生することがない。
【００８７】
金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端まで摩擦撹拌を行ったら、そのまま本接合用回転ツールＢを突合部１６に突入させ、金属部材１５，１５の継ぎ目上に設定された摩擦撹拌のルートに沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させることで、突合部１６の一端から他端まで連続して摩擦撹拌を行う。突合部１６の他端まで本接合用回転ツールＢを相対移動させたら、摩擦撹拌を行いながら突合部２２を横切らせ、そのまま終了位置ＥＭ１に向けて相対移動させる。
【００８８】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ１に達したら、本接合用回転ツールＢを回転させながら上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ１から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ１において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【００８９】
なお、本実施形態においては、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ１を、金属部材接合用第一タブ材５１上または突合部２３に設けた場合を例示したが、図１３に示すように、金属部材接合用第二タブ材５２上に設けてもよい。
【００９０】
（４）第一の補修工程
第一の本接合工程が終了したら、図１４に示すように、第一の本接合工程により金属部材１５に形成された表側塑性化領域Ｗ５に対して摩擦撹拌を第一の補修工程を実行する。本実施形態に係る第一の補修工程では、図１４および図１５に示すように、表側塑性化領域Ｗ５のうち、少なくとも、第一の補修領域Ｒ１および第二の補修領域Ｒ２に対して本接合用回転ツールＢよりも小型の補修用回転ツールＣ（図１４の（ｂ）参照）により摩擦撹拌を行う。
【００９１】
第一の補修領域Ｒ１に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）の進行方向に沿って形成される虞のあるトンネル欠陥を分断することを目的として行われるものである。本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、進行方向の左側にトンネル欠陥が発生する虞があるので、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ５の上部を少なくとも含むように第一の補修領域Ｒ１を設定するとよい。
【００９２】
第二の補修領域Ｒ２に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部２２を横切る際に表側塑性化領域Ｗ５に巻き込まれた酸化皮膜（金属部材１５の側面と金属部材接合用第一タブ材５１の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ１を金属部材接合用第一タブ材５１に設け、かつ、本接合用回転ツールＢ（図６の（ｂ）参照）を左回転させた場合には、進行方向の左側にある表側塑性化領域Ｗ５の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、金属部材接合用第一タブ材５１に隣接する表側塑性化領域Ｗ５のうち、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ５の上部を少なくとも含むように第二の補修領域Ｒ２を設定するとよい。
【００９３】
第一の補修工程では、図１５に示すように、一の補修用回転ツールを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一の補修領域Ｒ１および第二の補修領域Ｒ２に対して連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第一の補修領域Ｒ１、第二の補修領域Ｒ２の順序で摩擦撹拌を行う場合を例示するが、摩擦撹拌の順序を限定する趣旨ではない。
【００９４】
第一の補修工程における摩擦撹拌の手順を、図１５を参照してより詳細に説明する。
まず、金属部材１５の適所に設けた開始位置ＳＲに補修用回転ツールＣの撹拌ピンを挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、第一の補修領域Ｒ１（図１４の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、開始位置ＳＲを挟んで終了位置ＥＲと反対側に折返し点ＭＲを設け、補修用回転ツールＣを折返し点ＭＲに向かって相対移動させた後に、折返し点ＭＲで折り返し、その後、突合部１６（図１０参照）に沿って相対移動させることで、第一の補修領域Ｒ１（図１４の（ａ）参照）に対して摩擦撹拌を行う。
【００９５】
第一の補修領域Ｒ１に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第二の補修領域Ｒ２に移動させ、第二の補修領域Ｒ２に対して摩擦撹拌を行う。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第二の補修領域Ｒ２が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【００９６】
第二の補修領域Ｒ２に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを終了位置ＥＲに移動させ、補修用回転ツールＣを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＣ２（図１４の（ｂ）参照）を終了位置ＥＲから離脱させる。
【００９７】
（５）第一の横断補修工程
第一の補修工程が終了したら、図１６に示すように、表側塑性化領域Ｗ５を複数回横断するように横断用回転ツールＤを移動させることで、表側塑性化領域Ｗ５に対して摩擦撹拌を行う第一の横断補修工程を実行する。
【００９８】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（表側塑性化領域Ｗ５の中央線）上において複数の再塑性化領域Ｗ７，Ｗ７，…が互いに離間するように設定されていて、本実施形態では、表側塑性化領域Ｗ５を横切る複数の交差ルートＦ１，Ｆ１，…と、隣り合う交差ルートＦ１，Ｆ１の同側の端部同士を繋ぐ移行ルートＦ２，Ｆ２，…とを備えている。
【００９９】
交差ルートＦ１は、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと直交している。また、移行ルートＦ２は、表側塑性化領域Ｗ５の長手方向の右側あるいは左側に設けられていて、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっている。
【０１００】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。
本実施形態でも、一の横断用回転ツールＤを、一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように、表側塑性化領域Ｗ５を挟んでジグザグ状に移動させることで、摩擦撹拌の開始位置ＳＣから終了位置ＥＣまで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０１】
第一の横断補修工程では、まず、金属部材１５の適所に設けた開始位置ＳＣに横断用回転ツールＤの撹拌ピンＤ２（図１７参照）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、一つ目の交差ルートＦ１に沿って連続して摩擦撹拌を行う。一つ目の交差ルートＦ１の終点ｅ１０に到達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を変更して、移行ルートＦ２に沿って移動させ、表側塑性化領域Ｗ５の側方にある金属に対して連続して摩擦撹拌を行う。横断用回転ツールＤが二つ目の交差ルートＦ１の始点ｓ１０に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を変更して二つ目の交差ルートＦ１に沿って移動させ、表側塑性化領域Ｗ５に対して連続して摩擦撹拌を行う。以上のような過程を繰り返し、横断用回転ツールＤが最後の交差ルートＦ１の終点ｅ１０に達したら、横断用回転ツールＤを終了位置ＥＣに移動させ、横断用回転ツールＤを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＤ２（図１７参照）を終了位置ＥＣから離脱させる。
【０１０２】
第一の横断補修工程が終了したら、第一の予備接合工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材１５，１５を裏返し、裏面２１を上にする。
【０１０３】
（６）第二の予備工程
金属部材１５，１５を裏返したら、第二の予備工程を実行する。本実施形態に係る第二の予備工程は、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ２（図１８参照）に下穴Ｐ２（図１９の（ａ）参照）を形成する下穴形成工程を具備している。この下穴形成工程は、前記した第一の予備工程における下穴形成工程と同等の手順で行われる。
【０１０４】
（７）第二の本接合工程
第二の予備工程が終了したら、図１８に示すように、第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して、突合部１６に対して金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行う第二の本接合工程を実行する。第二の本接合工程は、金属部材１５，１５同士の突合部１６を本格的に接合する工程である。本実施形態に係る第二の本接合工程では、図１９の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して、突合部１６に対して金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行う。突合部１６に対して摩擦撹拌を行う際には、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ５に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を入り込ませつつ摩擦撹拌を行う（図１９の（ｂ）参照）。
【０１０５】
第二の本接合工程では、金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２の突合部２３に設けた下穴Ｐ２（開始位置ＳＭ２）に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく金属部材接合用第一タブ材５１に設けた終了位置ＥＭ２まで移動させる。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ２から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１０６】
図１９の（ａ）〜（ｃ）を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。
まず、図１９の（ａ）に示すように、下穴Ｐ２の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ２に挿入する。
【０１０７】
撹拌ピンＢ２の全体が金属部材１５と金属部材接合用第二タブ材５２の突合部２３に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が突合部２３の表面に接触したら、図１９の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら本接合用回転ツールＢを金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に向けて相対移動させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ６（以下、「裏側塑性化領域Ｗ６」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０１０８】
本実施形態においては、第一の本接合工程と第二の本接合工程において同一の本接合用回転ツールＢを用いているので、裏側塑性化領域Ｗ６の断面積は、表側塑性化領域Ｗ３の断面積と同等になる。なお、第一の本接合工程の場合と同様に、本接合用回転ツールＢを移動させる際には、ショルダ部Ｂ１の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、本接合用回転ツールＢの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。また、金属部材１５への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に裏面２１側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。
【０１０９】
金属部材１５，１５同士の突合部１６の一端に到達したら、金属部材１５，１５の継ぎ目に沿って本接合用回転ツールＢを相対移動させて突合部１６の他端まで連続して摩擦撹拌を行い、さらに、摩擦撹拌を行いながら終了位置ＥＭ２まで相対移動させる。
【０１１０】
突合部１６に対して摩擦撹拌を行う際には、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を入り込ませつつ摩擦撹拌を行う。このようにすると、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３の深部が、撹拌ピンＢ２によって再び摩擦撹拌されることになるので、表側塑性化領域Ｗ３の深部に接合欠陥が連続的に形成されていたとしても、当該接合欠陥を分断して不連続にすることが可能となり、ひいては、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。
【０１１１】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ２に達したら、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ２から離脱させる（図１９の（ｃ）参照）。
【０１１２】
なお、第一の本接合工程で残置された抜き穴Ｑ１（図１０参照）と第二の本接合工程における本接合用回転ツールＢの移動ルートとが重なると、塑性流動化した金属が抜き穴Ｑ１に流れ込み、接合欠陥が発生する虞があるので、抜き穴Ｑ１から離れた位置に第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ２（抜き穴Ｑ２（図１８参照））を設けるとともに、抜き穴Ｑ１を避けるように第二の本接合工程における摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を移動させることが望ましい。
【０１１３】
また、第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２が第一の本接合工程の抜き穴Ｑ１を通過しない場合であっても、その離隔距離が小さい場合には、塑性流動化した金属が抜き穴Ｑ１に押し出され、接合欠陥が発生する虞があるので、より好適には、第一の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ１と、第二の本接合工程における本接合用回転ツールＢの移動軌跡（本実施形態では終了位置ＥＭ２）との平面視での最短距離を、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１の外径以上にすることが望ましい。
【０１１４】
なお、本実施形態の如く第一の本接合工程で使用した本接合用回転ツールＢを使用して第二の本接合工程を行えば、作業効率が向上してコストの削減を図ることが可能になり、さらには、表側塑性化領域Ｗ５の断面積と裏側塑性化領域Ｗ６の断面積とが同等になるので、接合部の品質が均質になるが、第一の本接合工程と第二の本接合工程とで異なる形態の本接合用回転ツールを用いても差し支えない。
【０１１５】
第一の本接合工程と第二の本接合工程とで異なる形態の本接合用回転ツールを用いる場合には、例えば図２０の（ａ）および（ｂ）に示すように、第一の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の長さＬ１と第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールＢ’の撹拌ピンＢ２’の長さＬ２の和を、突合部１６における金属部材１５の肉厚ｔ以上に設定することが望ましい。なお、撹拌ピンＢ２，Ｂ２’の長さＬ１，Ｌ２が、それぞれ肉厚ｔ未満であることは言うまでもない。このようにすれば、第一の本接合工程で形成された表側塑性化領域Ｗ３の深部が、第二の本接合工程で使用する本接合用回転ツールＢ’の撹拌ピンＢ２’によって再び摩擦撹拌されることになるので、表側塑性化領域Ｗ３の深部に接合欠陥が連続的に形成されていたとしても、当該接合欠陥を分断して不連続にすることが可能となり、ひいては、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。
【０１１６】
（８）第二の補修工程
第二の本接合工程が終了したら、第二の本接合工程により金属部材１５に形成された裏側塑性化領域Ｗ６に対して摩擦撹拌を行う第二の補修工程を実行する。第二の補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１１７】
（９）第二の横断補修工程
【０１１８】
第二の補修工程が終了したら、第二の本接合工程により金属部材１５に形成された裏側塑性化領域Ｗ６に対して摩擦撹拌を行う第二の横断補修工程を実行する。第二の横断補修工程は、金属部材１５の裏面２１側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の横断補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０１１９】
第二の横断補修工程が終了したら、第二の予備工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、金属部材接合用第一タブ材５１および金属部材接合用第二タブ材５２を切除する。
【０１２０】
以上のような（１）〜（９）の工程を経ることで、肉厚が４０（ｍｍ）を超えるような極厚の金属部材１５，１５を接合する場合であっても、接合部における気密性や水密性を向上させることが可能となる。また、前記の工程を複数行い、４本の金属部材１５をそれぞれ接合することによって、図３の（ａ）および（ｂ）に示すような枠部材１０ａ，１０ｂを形成することができる。
【０１２１】
次に、本実施形態に係る枠構造体の製造方法の、枠部材１０，１０同士を接合する工程について説明する。本実施形態における製造方法は、枠部材１０の接合面１８を、面削加工して平坦にする面削工程と、面削加工された接合面１８を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、枠部材１０，１０をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、重ねられた枠部材１０，１０の外周面１１側から枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有しており、本接合工程前に、枠部材１０，１０の外周面１１のうちの一外周平面１１ａに現れる境界線（枠部材１０，１０同士の突合部１２）の両端に第一タブ材６０と第二タブ材７０をそれぞれ配置するタブ材配置工程と、第一タブ材６０と枠部材１０，１０との突合部６５に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、第二タブ材７０と枠部材１０，１０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有している。さらに、本実施形態における製造方法は、第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、一外周平面１１ａの枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、本接合工程前に、接合用回転ツールの開始位置に、下穴を形成する下穴形成工程をさらに有する。
【０１２２】
以下、枠部材１０，１０同士を接合して枠構造体１を形成する枠構造体の製造方法の各工程を詳細に説明する。かかる製造方法は、（１０）面削工程、（１１）脱脂工程、（１２）突合工程、（１３）タブ材配置工程、（１４）溶接工程、（１５）第一タブ材接合工程、（１６）仮接合工程、（１７）第二タブ材接合工程、（１８）第一の下穴形成工程、（１９）第一の本接合工程、（２０）第一の補修工程、（２１）第一の横断補修工程、（２２）第二の下穴形成工程、（２３）第二の本接合工程、（２４）抜き穴補修工程、（２５）第二の補修工程、（２６）第二の横断補修工程、（２７）入隅部溶接工程を含む。なお、第一の下穴形成工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程は、枠部材１０の外周面１１側から実行される工程であり、第二の下穴形成工程、第二の本接合工程、第二の補修工程および第二の横断補修工程は、枠部材１０の内周面１３側から実行される工程である。なお、（１０）〜（１４）の工程が、摩擦撹拌接合を行う前の準備工程に該当する。
【０１２３】
（１０）面削工程
面削工程では、枠部材１０を図示せぬ架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。そして、隣り合う枠部材１０との接合面１８（図３の（ａ）および（ｂ）参照）となる面（上側の枠部材１０ａの下面と、下側の枠部材１０ｂの上面）の全体に亘ってフライス盤等の工具を用いて面削加工を行い表面の凹凸を取り除く。これによって、接合面の平坦度が向上し、枠部材１０，１０同士が密着するようになる。なお、接合面１８以外に、第一タブ材６０と第二タブ材７０が当接される面（外周面１１）にも面削加工を施しておくのが好ましい。
【０１２４】
（１１）脱脂工程
脱脂工程では、面削加工された各枠部材１０を、図示せぬ脱脂用の処理槽のアルコールやアセトン等の脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除く。これによって、接合面１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができ、摩擦撹拌の接合性を高めることができる。
【０１２５】
（１２）突合工程
突合工程では、図４に示すように、各枠部材１０ａ，１０ｂを、その長手方向と短手方向が揃うように重ねて突き合わせる。ここで、面削加工および脱脂を施した各枠部材１０ａ，１０ｂの接合面１８，１８同士が当接するように重ねる。このとき、一方の枠部材１０ａは、その長手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されており、他方の枠部材１０ｂは、その短手方向に沿って塑性化領域Ｗ３，Ｗ４が形成されている。したがって、各枠部材１０ａ，１０ｂの塑性化領域Ｗ３，Ｗ４は、互いに直角に交差することとなり、枠部材１０ａの金属部材１５，１５同士の接合部１７ａは、重ねられて隣接する枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットする。このように、配置することによって、枠構造体１の厚さ方向全体に亘って、塑性化領域Ｗ３，Ｗ４で構成される部分を少なくすることができる。
【０１２６】
（１３）タブ材配置工程
タブ材配置工程は、接合すべき枠部材１０ａ，１０ｂ同士の摩擦撹拌の開始位置や終了位置が設けられる当て部材（第一タブ材６０および第二タブ材７０）を準備する工程であり、本実施形態では、重ねられた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の両端に第一タブ材６０と第二タブ材７０をそれぞれ配置する工程を各外周平面の接合ごとに行う。
【０１２７】
図２１乃至図２３に示すように、本実施形態では、第一タブ材６０および第二タブ材７０は、直方体形状を呈しており、重ねられた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａの両端で、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を挟むように配置されるものである。第一タブ材６０および第二タブ材７０は、その一面６２，７２（図２２および図２３参照）が、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａと面一になるように枠部材１０ａ，１０ｂに添設され、一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂおよび第二直交平面１１ｃにそれぞれ当接してその端部を覆い隠す。第一タブ材６０および第二タブ材７０の材質に特に制限はないが、本実施形態では、金属部材１と同一組成の金属材料で形成している。また、第一タブ材６０および第二タブ材７０の形状・寸法にも特に制限はないが、本実施形態では、その厚さ寸法を重ねた枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ寸法と同一にしている。
【０１２８】
タブ材配置工程では、重ねられて突き合わされた枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１のうちの一外周平面１１ａ（図２２および図２３参照）に現れる境界線（枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２）の一端側に第一タブ材６０を配置して第一タブ材６０の当接面６１（図２２および図２３参照）を枠部材１０の外周面１１の一外周平面１１ａと直交する第一直交平面１１ｂ（図２１参照）に当接させる。このとき、第一タブ材６０の一面６２が、一外周平面１１ａと面一になるように配置する。その後、第一タブ材６０の配置側とは逆側で一外周平面１１ａと直交する第二直交平面１１ｃ（図２２参照）に第二タブ材７０を配置する。
【０１２９】
なお、第一タブ材６０および第二タブ材７０は、本実施形態では、新たな部材を用いて形成しているが、枠部材製造工程で使用して切除した金属部材接合用第一タブ材５１同士または金属部材接合用第二タブ材５２同士をそれぞれ重ね合わせて再利用してもよい。この場合、枠部材１０ａ，１０ｂとの当接面を面削加工して平坦にして利用する。
【０１３０】
（１４）溶接工程
溶接工程では、図２１に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０とにより形成された入隅部６０ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと、これと直交する第一タブ材６０の面６３とにより形成された角部６０ａ）を溶接して枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０とを接合する。また、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０とにより形成された入隅部７０ａ（図２２参照）を溶接して枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０とを接合する。なお、入隅部６０ａ，７０ａの全長に亘って連続して溶接を施してもよいし、断続して溶接を施してもよい。
【０１３１】
面削工程から溶接工程までの準備工程が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂ、第一タブ材６０および第二タブ材７０を図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。なお、溶接工程を省略する場合には、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台上で、突合工程とタブ材配置工程を実行する。
【０１３２】
（１５）第一タブ材接合工程（表面接合工程）
第一タブ材接合工程は、第一の本接合工程に先立って行われる工程であり、本実施形態では、図２１および図２２に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１と直交する表面２０ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ方向一側に位置する枠部材１０ａの平面視枠状の表側の表面２０ａ）と第一タブ材６０との突合部６４を接合する表面接合工程と、図２２および図２３に示すように、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの一端部における第一タブ材６０との突合部６５を接合する外周面接合工程とを具備している。
【０１３３】
第一タブ材接合工程の表面接合工程では、図２１に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きのコ字状の移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。
【０１３４】
具体的には、まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ１の直上に仮接合用回転ツールＡを位置させ、続いて、図６の（ａ）に示すものと同等の仮接合用回転ツールＡを左回転させつつ下降させて撹拌ピンを開始位置ＳＰ１に押し付ける。撹拌ピンが第一タブ材６０の表面に接触すると、摩擦熱によって撹拌ピンの周囲にある金属が塑性流動化し、撹拌ピンＡ２が第一タブ材６０に挿入される。
【０１３５】
撹拌ピンの全体が第一タブ材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２１に向けて相対移動させる。
【０１３６】
なお、仮接合用回転ツールＡを移動させる際には、ショルダ部の軸線を鉛直線に対して進行方向の後ろ側へ僅かに傾斜させてもよいが、傾斜させずに鉛直にすると、仮接合用回転ツールＡの方向転換が容易となり、複雑な動きが可能となる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンから離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１３７】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の始点ｓ２１まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２１で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま突合部６４に沿って移動させて第一タブ材６０と枠部材１０ａとの突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａと第一タブ材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部６４に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく始点ｓ２１から終点ｅ２１まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１３８】
なお、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａが位置するように始点ｓ２１と終点ｅ２１の位置を設定することが望ましい。このようにすると、枠部材１０ａ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の枠構造体１（図１参照）を得ることが可能となる。
【０１３９】
ちなみに、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａが位置するように第一タブ材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合の終点ｅ２１の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合の始点ｓ２１の位置に終点を設ければよい。
【０１４０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部６４に入り込むと、枠部材１０ａと第一タブ材６０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１４１】
仮接合用回転ツールＡが終点ｅ２１に達したら、終点ｅ２１で摩擦撹拌を終了させずに、第一タブ材６０の表面に設けた終了位置ＥＰ１まで連続して摩擦撹拌を行う。仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰ１に達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ１から離脱させる。
【０１４２】
表面接合工程が終了した後、外周面接合工程を実行する前に、第二タブ材接合工程における表面接合工程を先行して実行する。図２２に示すように、突合部１２の、第一タブ材６０とは逆側の端部で、前記した第一タブ材接合工程の表面接合工程と同様の工程を実行して、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１と直交する表面２１ａ（すなわち、枠部材１０ａ，１０ｂの厚さ方向他側に位置する枠部材１０ｂの平面視枠状の裏側の表面２１ａ）と第二タブ材７０との突合部７４を接合する。この工程が、第二タブ材接合工程における表面接合工程となる。
【０１４３】
（１５）第一タブ材接合工程（外周面接合工程）
その後、第一タブ材接合工程の外周面接合工程を実行する。第一タブ材接合工程の外周面接合工程は、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程と連続的に実行される工程であって、図２２および図２３に示すように、一の仮接合用回転ツールＡを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、突合部６５、一外周平面１１ａ上の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ材７０との突合部７５に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２に挿入した仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＰ２まで移動させて、第一タブ材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程の３つの工程を連続して実行する。なお、本実施形態では、第一タブ材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＰ２を設け、第二タブ材７０に終了位置ＥＰ２を設けているが、開始位置ＳＰ２と終了位置ＥＰ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１４４】
第一タブ材接合工程の外周面接合工程、仮接合工程および第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌の手順を図２２および図２３を参照してより詳細に説明する。
【０１４５】
図２２および図２３に示すように、まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＰ２の直上に仮接合用回転ツールＡ（図２３参照）を位置させ、続いて、仮接合用回転ツールＡを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＡ２を開始位置ＳＰ２に押し付ける。
【０１４６】
撹拌ピンＡ２の全体が第一タブ材６０に入り込み、かつ、ショルダ部の下端面の全面が第一タブ材６０の表面に接触したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ第一タブ材接合工程の始点ｓ２２（図２３参照）に向けて相対移動させる。仮接合用回転ツールＡを移動させると、その撹拌ピンの周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＡ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化する。
【０１４７】
仮接合用回転ツールＡを相対移動させて第一タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２２まで連続して摩擦撹拌を行ったら、始点ｓ２２で仮接合用回転ツールＡを離脱させずにそのまま突合部６５に沿って移動させて突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部６５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく始点ｓ２２から終点ｅ２２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１４８】
なお、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第一タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ２２と終点ｅ２２の位置を設定することが望ましい。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１４９】
ちなみに、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に微細な接合欠陥が発生する虞があるので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第一タブ材接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の終点ｅ２２の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の始点ｓ２２の位置に終点を設ければよい。
【０１５０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンＡ２が突合部６５に入り込むと、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第一タブ材６０により形成された入隅部６０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａと第一タブ材６０との間に目開きが発生することがない。
【０１５１】
仮接合用回転ツールＡが第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２に達したら、終点ｅ２２で摩擦撹拌を終了させずに仮接合工程の始点ｓ１２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま仮接合工程に移行する。すなわち、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ１２で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく仮接合工程に移行する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、仮接合工程の始点ｓ１２での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５２】
本実施形態では、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る摩擦撹拌のルートを第一タブ材６０に設定し、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に移動させる際の移動軌跡を第一タブ材６０に形成する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る工程中において、枠部材１０ａ，１０ｂに接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５３】
なお、第一タブ材接合工程における摩擦撹拌のルートと、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る摩擦撹拌のルートのうち第一タブ材接合工程における摩擦撹拌のルートに平行な部分との離隔距離ｄ１（図２３参照）は、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。すなわち、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の始点ｓ２から終点ｅ２に移動させた際に形成された移動軌跡と、仮接合用回転ツールＡを第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に移動させた際に形成された移動軌跡との離隔距離ｄ１を、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。このようにすると、第一タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ２２から仮接合工程の始点ｓ１２に至る工程中において、仮接合用回転ツールＡの枠部材１０に接合欠陥が発生したとしても、当該接合欠陥が枠部材１０に及び難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５４】
（１６）仮接合工程
仮接合工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの突合部１２に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂの継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、一外周平面１１ａの突合部１２の全長に亘って連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく仮接合工程の始点ｓ１２から終点ｅ１２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、仮接合工程中における仮接合用回転ツールＡの離脱作業が一切不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５５】
仮接合用回転ツールＡが仮接合工程の終点ｅ１２に達したら、終点ｅ１２で摩擦撹拌を終了させずに第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２（図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行い、そのまま第二タブ材接合工程の外周面接合工程に移行する。すなわち、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２まで仮接合用回転ツールＡを離脱させずに摩擦撹拌を継続し、さらに、始点ｓ３２で仮接合用回転ツールＡを離脱させることなく第二タブ材接合工程の外周面接合工程に移行する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となり、さらに、第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２での仮接合用回転ツールＡの挿入作業が不要となることから、予備的な接合作業のより一層の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０１５６】
本実施形態では、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る摩擦撹拌のルートを第二タブ材７０に設定し、仮接合用回転ツールＡを仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の始点ｓ３２に移動させる際の移動軌跡を第二タブ材７０に形成する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る工程中において、枠部材１０に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５７】
なお、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る摩擦撹拌のルートのうち後記する第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌のルートに平行な部分と、第二タブ材接合工程の外周面接合工程における摩擦撹拌のルートとの離隔距離ｄ２は、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。すなわち、仮接合用回転ツールＡを仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に移動させた際に形成された移動軌跡と、仮接合用回転ツールＡを第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２から終点ｅ３２（図２３参照）に移動させた際に形成された移動軌跡との離隔距離ｄ２（図２３参照）を、仮接合用回転ツールＡのショルダ部の外径以上確保する。このようにすると、仮接合工程の終点ｅ１２から第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２に至る工程中において、仮接合用回転ツールＡの枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生したとしても、当該接合欠陥が枠部材１０ａ，１０ｂに及び難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。
【０１５８】
（１７）第二タブ材接合工程（外周面接合工程）
第二タブ材接合工程の外周面接合工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の一外周平面１１ａの他端部における第二タブ材７０との突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。具体的には、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０の継ぎ目（境界線）上に摩擦撹拌のルートを設定し、当該ルートに沿って仮接合用回転ツールＡを相対移動させることで、突合部７５に対して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、仮接合用回転ツールＡを途中で離脱させることなく第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２から終点ｅ３２まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１５９】
なお、仮接合用回転ツールＡを右回転させているので、仮接合用回転ツールＡの進行方向の右側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点ｓ３２と終点ｅ３２の位置を設定する。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂ側に接合欠陥が発生し難くなるので、高品質の接合体を得ることが可能となる。ちなみに、仮接合用回転ツールＡを左回転させた場合には、仮接合用回転ツールＡの進行方向の左側に枠部材１０ａ，１０ｂが位置するように第二タブ材接合工程の外周面接合工程の始点と終点の位置を設定することが望ましい。具体的には、図示は省略するが、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の終点ｅ３２の位置に始点を設け、仮接合用回転ツールＡを右回転させた場合の始点ｓ３２の位置に終点を設ければよい。
【０１６０】
なお、仮接合用回転ツールＡの撹拌ピンが突合部７５に入り込むと、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０を引き離そうとする力が作用するが、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０により形成された入隅部７０ａを溶接により仮接合するとともに、クランプ等の治具で拘束しているので、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０との間に目開きが発生することがない。なお、必要に応じて、枠部材１０ａ，１０ｂと第二タブ材７０との接合部の外周面１１側も溶接にて固定するようにしておいてもよい。この際、摩擦撹拌接合を行う範囲と溶接部が重ならないようにするのが好ましい。
【０１６１】
仮接合用回転ツールＡが第二タブ材接合工程の外周面接合工程の終点ｅ３２に達したら、終点ｅ３２で摩擦撹拌を終了させずに、第二タブ材７０に設けた終了位置ＥＰ２（図２２および図２３参照）まで連続して摩擦撹拌を行う。
【０１６２】
仮接合用回転ツールＡが終了位置ＥＰ２に達したら、仮接合用回転ツールＡを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＰ２から離脱させる。
【０１６３】
（１８）第一の下穴形成工程
続いて、第一の下穴形成工程を実行する。第一の下穴形成工程は、図２３および図２４に示すように、第一の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３に下穴Ｐ３を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入予定位置に下穴Ｐ３を形成する工程である。
【０１６４】
下穴Ｐ３は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、図２３に示すように、本実施形態では、第二タブ材７０の表面で、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２である継ぎ目（境界線）の延長線上に形成する。下穴Ｐ３の形態に特に制限はないが、本実施形態では、円筒状としている（図２４および図２６参照）。なお、本実施形態では、第二タブ材７０に下穴Ｐ３を形成しているが、下穴Ｐ３の位置に特に制限はなく、第一タブ材６０に形成してもよいし、突合部６５，７５に形成してもよいが、好適には、本実施形態の如く枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の延長線上に形成することが望ましい。なお、下穴Ｐ３の最大穴径、深さや容積は、枠構造体の製造工程における下穴Ｐ１（図６の（ｂ）参照）と同等になるように形成する。
【０１６５】
（１９）第一の本接合工程
第一の下穴形成工程が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示すものと同等の本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して枠部材１０ａ，１０ｂの一外周平面１１ａ側から摩擦撹拌を行う。
【０１６６】
第一の本接合工程では、図２６の（ａ）〜（ｃ）に示すように、第二タブ材７０上の開始位置ＳＭ３に形成した下穴Ｐ３に本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンＢ２を途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ３まで移動させる。すなわち、第一の本接合工程では、下穴Ｐ３から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ３まで連続して摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、第二タブ材７０に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３を設け、第一タブ材６０に終了位置ＥＭ３を設けているが、開始位置ＳＭ３と終了位置ＥＭ３の位置を限定する趣旨ではない。
【０１６７】
図２６の（ａ）〜（ｃ）を参照して第一の本接合工程をより詳細に説明する。まず、図２６の（ａ）に示すように、下穴Ｐ３（開始位置ＳＭ３）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ３に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ３に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ３の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が第二タブ材７０の表面に当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ３の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０１６８】
撹拌ピンＢ２の全体が第二タブ材７０に入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が第二タブ材７０の表面に接触したら、図２６の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の一端に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、さらに、突合部７５を横切らせて突合部１２に突入させる。本接合用回転ツールＢを移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ１（以下、「外周面側塑性化領域Ｗ１」という。）が形成される（図２５参照）。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０１６９】
枠部材１０への入熱量が過大になる虞がある場合には、本接合用回転ツールＢの周囲に枠部材１０の一外周平面１１ａ側から水を供給するなどして冷却することが望ましい。なお、枠部材１０ａ，１０ｂ間に冷却水が入り込むと、接合面に酸化皮膜を発生させる虞があるが、本実施形態においては、枠部材１０ａ，１０ｂ同士の接合面１８，１８を面削加工するとともに、仮接合工程を実行して枠部材１０ａ，１０ｂ間の目地を閉塞しているので、枠部材１０ａ，１０ｂ間に冷却水が入り込み難く、したがって、接合部の品質を劣化させる虞がない。
【０１７０】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ３に達したら、図２６の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ３（図２６の（ｂ）参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ３において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ１が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１７１】
（２０）第一の補修工程
第一の本接合工程が終了したら、枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の補修工程を行う。第一の補修工程は、第一の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う工程であり、外周面側塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。
【０１７２】
本実施形態に係る第一の補修工程では、図２７に示すように、外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、少なくとも、第一の補修領域Ｒ１１、第二の補修領域Ｒ１２および第三の補修領域Ｒ１３に対して摩擦撹拌を行う。
【０１７３】
第一の補修領域Ｒ１１に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢの進行方向に沿って形成される虞のあるトンネル欠陥を分断することを目的として行われるものである。本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側にトンネル欠陥が発生する虞があり、左回転させた場合には進行方向の右側にトンネル欠陥が発生する虞があるので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、平面視して進行方向の左側に位置する表側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第一の補修領域Ｒ１１を設定するとよい。
【０１７４】
第二の補修領域Ｒ１２に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部６５を横切る際に外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた酸化皮膜（枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと第一タブ材６０の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ３を第一タブ材６０に設けた場合、本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の右側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高く、左回転させた場合には進行方向の左側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、第一タブ材６０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、平面視して進行方向の右側に位置する外周面側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第二の補修領域Ｒ１２を設定するとよい。
【０１７５】
第三の補修領域Ｒ１３に対する摩擦撹拌は、本接合用回転ツールＢが突合部７５を横切る際に外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた酸化皮膜（枠部材１０ａ，１０ｂの第二直交平面１１ｃと第二タブ材７０の当接面に形成されていた酸化皮膜）を分断することを目的として行われるものである。本実施形態の如く本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ３を第二タブ材７０に設けた場合、本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高く、左回転させた場合には進行方向の右側にある外周面側塑性化領域Ｗ１の上部に酸化皮膜が巻き込まれている可能性が高いので、本接合用回転ツールＢを右回転させた本実施形態においては、第二タブ材７０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１のうち、平面視して進行方向の左側に位置する外周面側塑性化領域Ｗ１の上部を少なくとも含むように第三の補修領域Ｒ１３を設定するとよい。
【０１７６】
本実施形態に係る第一の補修工程では、本接合用回転ツールＢよりも小型の補修用回転ツールＣ（枠部材製造工程における第一の補修工程と同様の回転ツール）を用いて摩擦撹拌を行う。このようにすると、塑性化領域が必要以上に広がることを防止することが可能となる。
【０１７７】
第一の補修工程では、一の補修領域に対する摩擦撹拌が終了する度に補修用回転ツールＣを離脱させてもよいし、補修領域ごとに形態の異なる補修用回転ツールＣを使用してもよいが、本実施形態では、図２７に示すように、一の補修用回転ツールＣを一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するように移動させて、第一の補修領域Ｒ１１、第二の補修領域Ｒ１２および第三の補修領域Ｒ１３に対して連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、本実施形態に係る第一の補修工程では、摩擦撹拌の開始位置ＳＲ２に挿入した補修用回転ツールＣの撹拌ピンＣ２（図６の（ｂ）参照）を途中で離脱させることなく終了位置ＥＲ２まで移動させる。なお、本実施形態では、第一タブ材６０に摩擦撹拌の開始位置ＳＲ２を設けるとともに、第二タブ材７０に終了位置ＥＲ２を設け、第二の補修領域Ｒ１２、第一の補修領域Ｒ１１、第三の補修領域Ｒ１３の順序で摩擦撹拌を行う場合を例示するが、開始位置ＳＲ２と終了位置ＥＲ２の位置や摩擦撹拌の順序を限定する趣旨ではない。
【０１７８】
第一の補修工程における摩擦撹拌の手順をより詳細に説明する。まず、第一タブ材６０の適所に設けた開始位置ＳＲ２に補修用回転ツールＣの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、第二の補修領域Ｒ１２に対して摩擦撹拌を行う。
【０１７９】
第二の補修領域Ｒ１２に対して摩擦撹拌を行うと、枠部材１０ａ，１０ｂの第一直交平面１１ｂと第一タブ材６０の当接面に形成されていた酸化皮膜が外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた場合であっても、当該酸化皮膜を分断することが可能となるので、第一タブ材６０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１においても接合欠陥が発生し難くなる。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第二の補修領域Ｒ１２が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【０１８０】
第二の補修領域Ｒ１２に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第一の補修領域Ｒ１１に移動させ、前記した第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿って連続して摩擦撹拌を行う。このようにすると、本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿ってトンネル欠陥が連続して形成された場合であっても、これを確実に分断することが可能となるので、接合欠陥が発生し難くなる。
【０１８１】
第一の補修領域Ｒ１１に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを離脱させずにそのまま第三の補修領域Ｒ１３に移動させ、第三の補修領域Ｒ１３に対して摩擦撹拌を行う。このようにすると、枠部材１０ａ，１０ｂの第二直交平面１１ｃと第二タブ材７０の当接面に形成されていた酸化皮膜が外周面側塑性化領域Ｗ１に巻き込まれた場合であっても、当該酸化皮膜を分断することが可能となるので、第二タブ材７０に隣接する外周面側塑性化領域Ｗ１においても接合欠陥が発生し難くなる。なお、補修用回転ツールＣで摩擦撹拌できる領域に比して第三の補修領域Ｒ１３が大きい場合には、摩擦撹拌のルートをずらしつつ補修用回転ツールＣを何度かＵターンさせればよい。
【０１８２】
第三の補修領域Ｒ１３に対する摩擦撹拌が終了したら、補修用回転ツールＣを終了位置ＥＲ２に移動させ、補修用回転ツールＣを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＲ２から離脱させる。このとき、第一タブ材６０上の終了位置ＥＲ２において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１８３】
（２１）第一の横断補修工程
第一の横断補修工程も、第一の本接合工程により枠部材１０，１０に形成された外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う工程であり、外周面側塑性化領域Ｗ１に含まれている可能性があるトンネル欠陥を分断する目的で行われるものである。
【０１８４】
本実施形態に係る第一の横断補修工程では、図２８に示すように、外周面側塑性化領域Ｗ１を複数回横断するように横断用回転ツールＤを移動させることで、外周面側塑性化領域Ｗ１に対して摩擦撹拌を行う。すなわち、第一の横断補修工程では、外周面側塑性化領域Ｗ１を複数回横断するように摩擦撹拌のルートを設定する。このようにすると、外周面側塑性化領域Ｗ１に沿ってトンネル欠陥が形成されていたとしても、当該トンネル欠陥を充分な確実性をもって分断することが可能となる。
【０１８５】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、外周面側塑性化領域Ｗ１に形成される複数の塑性化領域（以下、「再塑性化領域」という。）Ｗ３，Ｗ３，…が第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（すなわち、外周面側塑性化領域Ｗ１の中央線）上において互いに離間するように設定する。
【０１８６】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートには、外周面側塑性化領域Ｗ１を横切る複数の交差ルートＦ１１と、隣り合う交差ルートＦ１１，Ｆ１１の同側の端部同士を繋ぐ移行ルートＦ１２とが設けられている。すなわち、第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートは、外周面側塑性化領域Ｗ１の側方から始まって外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで反対側に向かうように設定される第一の交差ルートＦ１１と、この交差ルートＦ１１の終点ｅ１１から始まって第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート（枠部材１０ａ，１０ｂの継ぎ目）に沿うように設定される移行ルートＦ１２と、この移行ルートＦ１２の始点ｓ１１から始まって外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで反対側に向かうように設定される第二の交差ルートＦ１１と、を少なくとも備えている。
【０１８７】
交差ルートＦ１１は、外周面側塑性化領域Ｗ１を横切るように設定された摩擦撹拌のルートであり、本実施形態では、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと直交している。交差ルートＦ１１の始点ｓ１１と終点ｅ１１は、外周面側塑性化領域Ｗ１の側方に位置しており、外周面側塑性化領域Ｗ１を挟んで対向している。
【０１８８】
交差ルートＦ１１の始点ｓ１１と終点ｅ１１の位置は、横断用回転ツールＤの全体が外周面側塑性化領域Ｗ１から抜け出るような位置に設定することが望ましいが、外周面側塑性化領域Ｗ１から必要以上に離れた位置に設定すると、横断用回転ツールＤの移動距離が増大してしまうので、本実施形態では、始点ｓ１１から外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁までの距離および外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁から終点ｅ１１までの距離が、横断用回転ツールＤのショルダ部の外径の半分と等しくなるような位置に設定している。つまり、交差ルートＦ１１の長さ（始点ｓ１１から終点ｅ１１までの距離）は、外周面側塑性化領域Ｗ１の幅寸法に、ショルダ部の外径を加えた値と等しくなる。ちなみに、横断用回転ツールＤにより形成される塑性化領域の幅寸法は、ショルダ部の外径と略等しくなるので、交差ルートＦ１１の長さは、外周面側塑性化領域Ｗ１の幅寸法に、横断用回転ツールＤにより形成される塑性化領域の幅寸法を加えた値と略等しくなる。
【０１８９】
移行ルートＦ１２は、一の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１からこの交差ルートＦ１１よりも摩擦撹拌の終了位置ＥＣ２側に位置する他の交差ルートＦ１１の始点ｓ１１に至る摩擦撹拌のルートであり、本実施形態では、外周面側塑性化領域Ｗ１の右側あるいは左側に設けられていて、かつ、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっている。
【０１９０】
移行ルートＦ１２は、移行ルートＦ１２に沿って横断用回転ツールＤを移動させることで形成される塑性化領域Ｗ４が外周面側塑性化領域Ｗ１の側縁に接触するような位置に設定することが望ましい。
【０１９１】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順を詳細に説明する。なお、本実施形態では、前記した補修用回転ツールＣ（図２７参照）を横断用回転ツールＤとして使用することとし、その詳細な説明は省略する。
【０１９２】
本実施形態では、一の横断用回転ツールＤを、一筆書きの移動軌跡（ビード）を形成するようにジグザグ状に移動させることで、摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２から終了位置ＥＣ２まで連続して摩擦撹拌を行う。すなわち、摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２に挿入した横断用回転ツールＤの撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＣ２まで移動させる。なお、外周面側塑性化領域Ｗ１を横断する度に、横断用回転ツールＤを離脱させても差し支えない。また、本実施形態では、枠部材１０に摩擦撹拌の開始位置ＳＣ２を設けるとともに、第二タブ材７０に終了位置ＥＣ２を設けた場合を例示するが、開始位置ＳＣ２と終了位置ＥＣ２の位置を限定する趣旨ではない。
【０１９３】
第一の横断補修工程における摩擦撹拌の手順をより詳細に説明する。
第一の横断補修工程では、まず、枠部材１０の適所に設けた開始位置ＳＣ２に横断用回転ツールＤの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）して摩擦撹拌を開始し、一つ目の交差ルートＦ１１に沿って連続して摩擦撹拌を行う。
【０１９４】
交差ルートＦ１１に沿って横断用回転ツールＤを移動させると、外周面側塑性化領域Ｗ１の上部にある金属が再び摩擦撹拌されることになるので、前記した第一の補修工程で分断しきれなかったトンネル欠陥や第一の補修工程における摩擦撹拌のルートから外れた位置に形成されていたトンネル欠陥などを充分な確実性をもって分断することができる。
【０１９５】
横断用回転ツールＤが一つ目の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を本接合工程における摩擦撹拌のルートに沿う方向に変更し、移行ルートＦ１２に沿って移動させる。つまり、横断用回転ツールＤを終点ｅ１１で離脱させずにそのまま移行ルートＦ１２に沿って移動させ、外周面側塑性化領域Ｗ１１の側方にある金属に対して連続して摩擦撹拌を行う。本実施形態では、移行ルートＦ１２が、第一の本接合工程における摩擦撹拌のルートと平行になっているので、移行ルートＦ１２を傾斜させる場合に比べて、移行ルートＦ１２の距離が短くなる。
【０１９６】
横断用回転ツールＤが二つ目の交差ルートＦ１１の始点ｓ１１に達したら、横断用回転ツールＤの移動方向を外周面側塑性化領域Ｗ１に交差する方向に変更するとともに、横断用回転ツールＤを離脱させずにそのまま二つ目の交差ルートＦ１１に沿って移動させ、外周面側塑性化領域Ｗ１に対して連続して摩擦撹拌を行う。
【０１９７】
以上のような過程を繰り返し、横断用回転ツールＤが最後の交差ルートＦ１１の終点ｅ１１に達したら、横断用回転ツールＤを終了位置ＥＣ２に移動させ、横断用回転ツールＤを回転させつつ上昇させて撹拌ピンを終了位置ＥＣ２から離脱させる。このとき、第一タブ材６０上の終了位置ＥＣ２において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、本実施形態では、そのまま残置する。
【０１９８】
このように、複数の再塑性化領域Ｗ３，Ｗ３，…を第一の本接合工程における摩擦撹拌のルート上において互いに離間させれば、外周面側塑性化領域Ｗ１の全体に再塑性化領域を形成する場合に比べて、横断用回転ツールＤの横断回数や方向転換の回数が少なくなり、その結果、第一の横断補修工程における摩擦撹拌のルートの総延長が短くなるので、横断用回転ツールＤの動きに無駄がなくなり、ひいては、トンネル欠陥を効率よく分断することが可能となる。
【０１９９】
なお、補修用回転ツールＣとは異なる回転ツールを横断用回転ツールＤとしても差し支えないが、この場合でも、本接合用回転ツールＢよりも小型であることが望ましい。また、本接合用回転ツールＢによるトンネル欠陥は、その撹拌ピンの上端から１／３までの範囲に形成されることが多いので、横断用回転ツールＤの撹拌ピンの長さは、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の長さの１／３以上とすることが望ましいが、１／２よりも大きくなると、塑性化領域が必要以上に広がる虞があるので、１／２以下とすることが望ましい。
【０２００】
第一の横断補修工程が終了したら、第一の予備工程、第一の本接合工程、第一の補修工程および第一の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去し、さらに、第一タブ材６０および第二タブ材７０を切除する。
【０２０１】
その後、枠部材１０ａ，１０ｂを回転させて、外周面１１のうち他の三面の外周表面に対して、前記した（１３）タブ材配置工程、（１４）溶接工程、（１５）第一タブ材接合工程、（１６）仮接合工程、（１７）第二タブ材接合工程、（１８）第一の下穴形成工程、（１９）第一の本接合工程、（２０）第一の補修工程、（２１）第一の横断補修工程およびバリの除去、第一タブ材６０および第二タブ材７０の切除をそれぞれ繰り返して行い、枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０２０２】
（２２）第二の下穴形成工程
枠部材１０ａ，１０ｂの外周面１１の突合部１２の全周の摩擦撹拌が終了したら、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３が上を向くように、図示せぬ摩擦撹拌装置の架台に載置し、クランプ等の図示せぬ治具を用いて移動不能に拘束する。
【０２０３】
続いて、第二の下穴形成工程を実行する。第二の下穴形成工程は、図２９に示すように、第二の本接合工程における摩擦撹拌の開始位置ＳＭ４に下穴Ｐ４を形成する工程である。すなわち、下穴形成工程は、枠部材１０ａ（または１０ｂ）の内周面１３上の本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入予定位置に下穴Ｐ４を形成する工程である。
【０２０４】
下穴Ｐ４は、本接合用回転ツールＢの撹拌ピンＢ２の挿入抵抗（圧入抵抗）を低減する目的で設けられるものであり、本実施形態では、枠部材１０ａの内周面１３の表面で、突合部から偏移した位置に形成する。下穴Ｐ４の位置は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の一平面内における突合部１２の一端部近傍で、且つ、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＢが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合って直交する内周面１３と所定の距離を確保している。下穴Ｐ４の形態に特に制限はないが、本実施形態では、下穴Ｐ３（図２３参照）と同様に円筒状としている。なお、本実施形態では、一方の枠部材１０ａの内周面１３の表面に下穴Ｐ４を形成しているが、下穴Ｐ４の位置に特に制限はなく、他方の枠部材１０ｂの内周面１３の表面に形成してもよいし、突合部１２上に形成してもよい。
【０２０５】
（２３）第二の本接合工程
第二の下穴形成工程が終了したら、内周面１３の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２を本格的に接合する第一の本接合工程を実行する。本実施形態に係る第一の本接合工程では、図６の（ｂ）に示す本接合用回転ツールＢを使用し、仮接合された状態の突合部１２に対して枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行う。なお、第二の本接合工程では、本接合用回転ツールＢは、先端が直角に屈曲したアーム（図示せず）の先端で回転自在に支持されており、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側からの摩擦撹拌を行うようになっている。
【０２０６】
第二の本接合工程では、下穴Ｐ４に本接合用回転ツールＢの撹拌ピン（図示せず）を挿入（圧入）し、挿入した撹拌ピンを途中で離脱させることなく終了位置ＥＭ４まで移動させる。終了位置ＥＭ４は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の表面に現れる枠部材１０ａ，１０ｂ同士の境界線（突合部１２）から偏移した位置とする。終了位置ＥＭ４は、開始位置ＳＭ４とは逆側となる突合部１２の他端側近傍に設けられており、境界線（突合部１２）から偏移した位置となっている。また、終了位置ＥＭ４は、第二の本接合工程において用いる本接合用回転ツールＢが、直交して隣り合う内周面１３の表面と干渉しないように、隣り合う内周面１３と所定の距離を確保して決定されている。すなわち、第二の本接合工程では、下穴Ｐ４から摩擦撹拌を開始し、終了位置ＥＭ４まで連続して平面視コ字状の摩擦撹拌を行う。なお、本実施形態では、枠部材１０ａの内周面１３に摩擦撹拌の開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４を設けているが、開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４の位置を限定する趣旨ではない。開始位置ＳＭ４と終了位置ＥＭ４は、枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよいし、一方を枠部材１０ａの内周面１３に設けて、他方を枠部材１０ｂの内周面１３に設けてもよい。
【０２０７】
図３１の（ａ）〜（ｃ）を参照して第二の本接合工程をより詳細に説明する。まず、図３１の（ａ）に示すように、下穴Ｐ４（開始位置ＳＭ４）の直上に本接合用回転ツールＢを位置させ、続いて、本接合用回転ツールＢを右回転させつつ下降させて撹拌ピンＢ２の先端を下穴Ｐ４に挿入する。撹拌ピンＢ２を下穴Ｐ４に入り込ませると、撹拌ピンＢ２の周面（側面）が下穴Ｐ４の穴壁に当接し、穴壁から金属が塑性流動化する。このような状態になると、塑性流動化した金属を撹拌ピンＢ２の周面で押し退けながら、撹拌ピンＢ２が圧入されることになるので、圧入初期段階における圧入抵抗を低減することが可能となり、また、本接合用回転ツールＢのショルダ部Ｂ１が枠部材１０ａの表面に当接する前に撹拌ピンＢ２が下穴Ｐ４の穴壁に当接して摩擦熱が発生するので、塑性流動化するまでの時間を短縮することが可能となる。つまり、摩擦撹拌装置の負荷を低減することが可能となり、加えて、本接合に要する作業時間を短縮することが可能となる。
【０２０８】
撹拌ピンＢ２の全体が枠部材１０ａに入り込み、かつ、ショルダ部Ｂ１の下端面Ｂ１１の全面が枠部材１０ａの表面に接触したら、図３１の（ｂ）に示すように、摩擦撹拌を行いながら内周面１３の枠部材１０ａ，１０ｂ同士の突合部１２の一端近傍に向けて本接合用回転ツールＢを相対移動させ、突合部１２に突入させる。その後、本接合用回転ツールＢの移動方向を変更して（図３０参照）、突合部１２に沿って突合部１２の他端近傍まで相対移動させる。さらに、本接合用回転ツールＢの移動方向を変更して（図３０参照）、終了位置ＥＭ４へと相対移動させる。本接合用回転ツールＢを変更して移動させると、その撹拌ピンＢ２の周囲にある金属が順次塑性流動化するとともに、撹拌ピンＢ２から離れた位置では、塑性流動化していた金属が再び硬化して塑性化領域Ｗ２（以下、「内周面側塑性化領域Ｗ２」という。）が形成される。ここで、塑性化領域とは、回転ツールの摩擦熱によって加熱されて現に塑性化している状態と、回転ツールが通り過ぎて常温に戻った状態の両方を含むこととする。
【０２０９】
本接合用回転ツールＢが終了位置ＥＭ４に達したら、図３１の（ｃ）に示すように、本接合用回転ツールＢを回転させつつ上昇させて撹拌ピンＢ２を終了位置ＥＭ４（図２９および図３０参照）から離脱させる。なお、終了位置ＥＭ４において撹拌ピンＢ２を上方に離脱させると、撹拌ピンＢ２と略同形の抜き穴Ｑ４が不可避的に形成されることになるが、後の抜き穴補修工程で補修する。
【０２１０】
（２４）抜き穴補修工程
抜き穴補修工程は、第二の本接合工程において枠部材１０ａの内周面１３に形成された抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）Ｑ４に充填用金属部材Ｈを充填する充填用金属部材挿入工程（図３１の（ｃ）参照）と、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈの突合部８０に対して内周面１３側から摩擦撹拌を行う補修接合工程（図３２参照）と、補修接合工程において充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）Ｑ５に溶接金属Ｋを充填する補修溶接工程（図３３参照）と、を具備するものである。
【０２１１】
充填用金属部材挿入工程は、図３１の（ｃ）に示すように、第二の本接合工程において形成された抜き穴Ｑ４に、抜き穴Ｑ４と同形の充填用金属部材Ｈを挿入して、抜き穴Ｑ４を埋める工程である。なお、充填用金属部材Ｈを挿入する前に、抜き穴Ｑ４の内周面を機械加工によって面削しておくのが好ましい。充填用金属部材Ｈは、枠部材１０ａと同一組成の金属材料で形成されており、抜き穴Ｑ４の内空部と同等の形状（本実施形態では円錐台形状）を呈している。なお、本実施形態では、枠部材１０ａと同一組成の金属材料で充填用金属部材Ｈを形成しているが、これに限定されるものではなく、摩擦撹拌可能な金属材料であれば、異なった組成の金属で形成してもよい。
【０２１２】
補修接合工程は、図３２に示すように、枠部材１０ａの抜き穴Ｑ４の周壁と充填用金属部材Ｈの外周縁との突合部８０に対して、図示しない補修用回転ツールを用いて摩擦撹拌を行う工程である。本実施形態で用いる補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等である。補修接合工程では、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目上に設定された摩擦撹拌の開始位置ＳＲ３に、補修用回転ツールの撹拌ピンを入り込ませ、突合部８０に沿って一周するように、補修用回転ツールを相対移動させることで、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行う。
【０２１３】
本実施形態では、突合部８０の全周に亘って摩擦撹拌を行った後に、補修用回転ツールを、充填用金属部材Ｈの表面の中心位置に設定された摩擦撹拌の終了位置ＥＲ３（第二の本接合工程における摩擦撹拌の終了位置ＥＭ４）まで移動させ、補修用回転ツールを終了位置ＥＲ３から離脱させる。このように、終了位置ＥＲ３で補修用回転ツールの撹拌ピンを上方に離脱させると、終了位置ＥＲ３に補修用回転ツールの撹拌ピンと略同形の小型の抜き穴Ｑ５が形成される（図３２および図３３参照）。
【０２１４】
なお、本実施形態では、補修用回転ツールは、ショルダ部の外径が突合部８０の半径と略同等であるものを用いているが、これに限定されるものではなく、枠部材１０ａと充填用金属部材Ｈとの継ぎ目に沿って、円周状に撹拌ピンを移動させることができる大きさであれば、他の回転ツールを用いてもよく、仮接合工程等で使用した他の回転ツールを用いてもよい。
【０２１５】
補修溶接工程では、図３３に示すように、充填用金属部材Ｈの表面に形成された抜き穴Ｑ５内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴Ｑ５内に溶接金属Ｋを充填する。
【０２１６】
なお、補修溶接工程は、ＭＩＧ溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。また、溶接材料は、枠部材１０ａと異なっていてもよいが、本実施形態では同一の材料を用いている。また、補修溶接工程では、抜き穴Ｑ５に溶接金属Ｋを充填した後に、枠部材１０ａの内周面１３よりも盛り上がっている部分の溶接金属Ｋを切除することが望ましい。
【０２１７】
（２５）第二の補修工程
第二の補修工程は、第二の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された内周面側塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、内周面側塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性がある接合欠陥を補修する目的で行われるものである。第二の補修工程は、内周面側塑性化領域Ｗ２において、本接合用回転ツールＢの進行方向の左右側いずれかで、トンネル欠陥が発生する虞のある一方（本接合用回転ツールＢを右回転させた場合にはその進行方向の左側で、左回転させた場合には進行方向の右側）に直線状に摩擦撹拌を行う点と、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０２１８】
なお、補修用回転ツールＣを枠部材１０ａの内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０２１９】
（２６）第二の横断補修工程
第二の横断補修工程は、第二の本接合工程により枠部材１０ａ，１０ｂに形成された内周面側塑性化領域Ｗ２に対して摩擦撹拌を行う工程であり、内周面側塑性化領域Ｗ２に含まれている可能性があるトンネル欠陥を分断する目的で行われるものである。第二の横断補修工程は、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３側から摩擦撹拌を行うという点以外は、前記した第一の横断補修工程と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【０２２０】
なお、横断用回転ツールＤを枠部材１０ａの内周面１３から離脱するときに、内周面１３上の終了位置において撹拌ピンと略同形の抜き穴が不可避的に形成されることになるが、抜き穴補修工程の補修溶接工程と同様に、抜き穴内にＭＩＧ溶接等の肉盛溶接を行うことで、抜き穴内に溶接金属を充填するようにする。
【０２２１】
（２７）入隅部溶接工程
入隅部溶接工程では、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面１３の突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合する。具体的には、図１に示すように、入隅部１４にすみ肉溶接を行うことで、突合部１２の摩擦撹拌が行なわれていない部分を接合する。
【０２２２】
なお、補修溶接工程は、すみ肉溶接に限定するものではなく、他の公知の溶接を行ってもよい。
【０２２３】
入隅部溶接工程が終了したら、第二の本接合工程、抜き穴補修工程、第二の補修工程、第二の横断補修工程における摩擦撹拌で発生したバリを除去する。
【０２２４】
その後、枠部材１０ａ，１０ｂを回転させて、内周面１３のうち他の三面の内周表面に対して、前記した（２２）第二の下穴形成工程、（２３）第二の本接合工程、（２４）抜き穴補修工程、（２５）第二の補修工程、（２６）第二の横断補修工程、（２７）入隅部溶接工程およびバリの除去をそれぞれ繰り返し行い、枠部材１０ａ，１０ｂの内周面の突合部１２の摩擦撹拌および溶接を行う。
【０２２５】
以上のような工程を経ることで、従来の枠部材１０の２倍の厚さの枠構造体１を製造することができ、従来、製造可能であった枠構造体１の厚さと比較して、厚さを大幅に厚くすることができる。
【０２２６】
特に、本実施形態では、枠部材１０は、直線状の金属部材１５の端面を、隣接する直線状の金属部材１５の側面に突き合わせて、金属部材１５の表裏両面から摩擦撹拌を行い、複数の金属部材１５を枠状に接合しているので、摩擦撹拌の撹拌深さの２倍近い厚さの枠部材１０を形成でき、より一層厚い枠構造体１を製造することができるとともに、枠構造体１の気密性を向上させることができる。
【０２２７】
また、枠部材１０，１０の外周面１１の枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って摩擦撹拌を行うことで、枠部材１０，１０同士を容易かつ確実に接合することができる。特に、本実施形態では、枠部材１０，１０の外周面１１の突合部１２の全周に亘って摩擦撹拌を行っているので、外周面１１の全周に亘って塑性化領域Ｗ１を介して枠部材１０，１０同士を一体化でき、気密性を大幅に向上することができる。さらに、枠部材１０同士の接合面１８，１８を面削加工して平坦にすることによって、枠部材１０，１０同士が隙間なく密着し、また、接合面１８，１８を脱脂することによって、接合面１８，１８から油等の有機物や水分を取り除くことができるので、塑性化領域Ｗ１，Ｗ２に有機物の残渣や分解ガスが混入するのを防止することができる。したがって、枠部材１０，１０同士の摩擦撹拌による接合性を高めることができ、枠構造体１の接合部の気密性および接着性を向上することができる。
【０２２８】
さらに、本実施形態では、枠部材１０，１０の内周面１３の突合部１２に沿っても摩擦撹拌を行っているので、枠部材１０，１０の外周面１１と内周面１３とで二重のシール効果が得られるので、気密性をさらに向上することができる。本実施形態では、特に、枠部材１０，１０の内周面１３における突合部１２の入隅部１４を、溶接によって接合しているので、枠部材１０，１０の内周面１３においても全周に亘って枠部材１０，１０同士を接合することができる。したがって、枠構造体１の内周面１３側と外周面１１側とにおける気密性をさらに向上することができる。また、回転ツールの挿入が困難である入隅部１４を溶接で接合しているので、容易に内周面１３の突合部１２の全周を接合することができる。
【０２２９】
また、本実施形態では、本接合工程前に、枠部材１０，１０の外周面１１のうちの一外周平面１１ａにおける枠部材１０，１０同士の突合部１２の一端側に第一タブ材６０を配置して仮接合するとともに、一外周平面１１ａにおける枠部材１０，１０同士の突合部１２の他端側に第二タブ材７０を配置して仮接合しているので、第一タブ材６０から、枠部材１０，１０同士の突合部１２、第二タブ材７０へと摩擦撹拌を行うことによって、一外周平面１１ａの一端から他端まで突合部１２の全長に亘って摩擦撹拌接合を行うことができる。これによって、枠部材１０，１０の外周面１１における突合部１２の全周に亘る摩擦撹拌を容易にかつ確実に行うことができる。さらに、接合用回転ツールの抜き穴が枠部材１０，１０上に形成されないので、接合強度および枠構造体１自体の強度が低下することがない。なお、抜き穴は、第一タブ材６０または第二タブ材７０に形成されることとなるが、第一タブ材６０および第二タブ材７０を切除することで容易に取り除くことができる。
【０２３０】
また、第一タブ材６０および第二タブ材７０の摩擦撹拌は、間に枠部材１０，１０同士の突合部１２の仮接合工程を挟んで連続して行われるので、第一タブ材接合工程の終点での仮接合用回転ツールＡの離脱作業が不要となるとともに、仮接合工程の始点での回転ツールＡの挿入作業が不要となる。さらに、仮接合工程の終点での回転ツールＡの離脱作業が不要となり、第二タブ材接合工程の始点での回転ツールＡの挿入作業が不要となるので、予備的な接合作業の効率化・迅速化を大幅に図ることが可能となる。
【０２３１】
さらに、本実施形態では、本接合工程前に、接合用回転ツールＢの開始位置ＳＭ３に、当該接合用回転ツールＢの挿入用の下穴Ｐ３を形成するようにしているので、多くの時間を要する接合用回転ツールＢの挿入作業の時間を短縮することができ、接合作業の効率化・迅速化を図ることが可能となる。
【０２３２】
また、内周面１３の突合部１２の本接合工程において、接合用回転ツールＢを、内周面１３の枠部材１０，１０同士の突合部１２に沿って移動させた後に突合部１２から枠部材１０の内周面１３上に偏移させて抜き取って、この位置を終了位置ＥＭ４としたことによって、突合部１２に抜き穴Ｑ４が形成されないので、枠部材１０，１０同士の接合性が高くなり気密性が向上する。また、その後、終了位置ＥＭ４に形成された回転ツール抜き穴Ｑ４を補修するようにしたので、枠部材１０，１０の美観を損なうことなく、強度の低下を防止できる。
【０２３３】
抜き穴Ｑ５に溶接金属Ｋを埋めて補修を行っているので、枠部材１０，１０の内周面１３側の最終仕上げにおいて、面削量を低減することができ、終了位置ＥＲ３を平坦に仕上げることが容易にでき、枠構造体１の美観を損なうことがない。
【０２３４】
また、枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ａが、隣接して重ねられる枠部材１０の金属部材１５，１５同士の接合部１７ｂに対してオフセットしているので、接合部１７，１７同士が集中しないので、枠部材１０にかかる応力の集中を防止することができ、強度の低下を防止できる。
【０２３５】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、これに限定されるものではなく本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更が可能である。例えば、前記した実施形態においては、２つの枠部材１０，１０を重ねて枠構造体１を形成しているが、これに限定されるものではなく、３つ以上の枠部材１０を重ねてもよい。このようにすれば、より一層厚さの大きい枠構造体を形成することができる。
【０２３６】
また、例えば、前記した実施形態では、図２に示すように、各塑性化領域Ｗ１，Ｗ２は、その底部同士が互いに重複するように形成されているが、これに限定されるものではなく、各塑性化領域の底部同士が重複していなくてもよい。
【０２３７】
さらに、前記した実施形態では、脱脂工程において、面削加工された各枠部材１０を脱脂処理液内に浸けて、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れを取り除いたが、これに限定されるものではなく、接合面１８に直接アルコールやアセトン等を適量散布した後に、ウエスと呼ばれる布によって、接合面１８に付着した加工油等の油脂分や汚れとともに拭き取るようにしてもよい。ここで、アルコールとして、遺伝子組み換えによる品種改良がされたトウモロコシ、大豆等の穀物を発酵させて得られたエチルアルコールを抽出、精製したいわゆるバイオエタノールを使用すれば、経済面および環境面から見て好ましい。勿論、接合面１８の表面だけでなく、２つの枠部材１０，１０の突合部１２の外周面１１側と内周面１３側に付着した加工油等の油脂分や汚れも同時に拭き取ることが望ましいのは言うまでもない。
【０２３８】
また、前記した実施形態では、枠部材１０，１０の内周面１３に形成された抜き穴Ｑ４を補修しているが、内周面１３の摩擦撹拌を行う際にタブ材を用いて、このタブ材上に抜き穴を形成するようにしてもよい。このようにすれば、最終的にタブ材を切除するので、抜き穴の補修を行わなくても済む。
【図面の簡単な説明】
【０２３９】
【図１】第一の実施形態に係る枠構造体を示した斜視図である。
【図２】第一の実施形態に係る枠構造体を示した断面図である。
【図３】第一の実施形態に係る枠構造体の枠部材を示した図であって、（ａ）は上側に配置される枠部材を示した斜視図、（ｂ）は下側に配置される枠部材を示した斜視図である。
【図４】第一の実施形態に係る枠構造体の接合前の状態を示した斜視図である。
【図５】第一の実施形態に係る金属部材、金属部材接合用第一タブ材および金属部材接合用第二タブ材の配置を説明するための図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】（ａ）は仮接合用回転ツールを説明するための側面図、（ｂ）は本接合用回転ツールを説明するための側面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は仮接合用回転ツールを開始位置に挿入する状況を説明するための模式的な側面図である。
【図８】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための、（ａ）は第二タブ材接合工程の途中の状態を示した平面図、（ｂ）は第二タブ材接合工程の完了後の状態を示した平面図である。
【図９】第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１０】第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための断面図である。
【図１２】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の本接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１３】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の本接合工程の変形例を説明するための平面図である。
【図１４】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の補修工程において摩擦撹拌を行う領域を説明するための図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１５】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の補修工程を説明するための平面図である。
【図１６】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第一の横断補修工程を説明するための平面図である。
【図１７】図１６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１８】第一の実施形態に係る枠部材製造工程における第二の本接合工程を説明するための平面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第二の本接合工程を説明するための断面図である。
【図２０】（ａ）は枠部材製造工程における第一の本接合工程で用いる本接合用回転ツールを示す側面図、（ｂ）は第二の本接合工程で用いる本接合用回転ツールを示す側面図である。
【図２１】第一の実施形態に係る枠部材、第一タブ材および第二タブ材の配置を説明するための斜視図である。
【図２２】第一の実施形態に係る第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための斜視図である。
【図２３】第一の実施形態に係る第一タブ材接合工程、仮接合工程、第二タブ材接合工程を説明するための平面図である。
【図２４】本接合用回転ツールを説明するための側面図である。
【図２５】第一の実施形態に係る第一の本接合工程を説明するための平面図である。
【図２６】図２５のＥ−Ｅ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る枠部材の製造工程における第一の本接合工程を説明するための断面図である。
【図２７】第一の実施形態に係る第一の補修工程を説明するための平面図である。
【図２８】第一の実施形態に係る第一の横断補修工程を説明するための平面図である。
【図２９】第一の実施形態に係る第二の本接合工程の加工前の状態を説明するための断面図である。
【図３０】第一の実施形態に係る第二の本接合工程の状態を説明するための断面図である。
【図３１】図３０のＦ−Ｆ線における断面図であって、（ａ），（ｂ）および（ｃ）は、第一の実施形態に係る第二の本接合工程を説明するための断面図である。
【図３２】第一の実施形態に係る抜け穴補修工程を説明するための平面図である。
【図３３】第一の実施形態に係る抜け穴補修工程を説明するための断面図である。
【０２４０】
１ 枠構造体
１０ 枠部材
１１ 外周面
１２ 突合部
１３ 内周面
１４ 入隅部
１５ 金属部材
１６ 突合部
１７ 接合部
６０ 第一タブ材
７０ 第二タブ材
Ａ 仮接合用回転ツール
Ｂ 本接合用回転ツール
Ｐ３ 下穴
Ｐ４ 下穴
Ｑ４ 抜き穴（接合用回転ツール抜き穴）
Ｑ５ 抜き穴（補修用回転ツール抜き穴）
Ｈ 充填用金属部材
Ｋ 溶接金属
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の複数の枠部材をその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、
前記枠部材の接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、
前記枠部材の接合面を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、
前記枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、
前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する
ことを特徴とする枠構造体の製造方法。
【請求項２】
前記本接合工程において、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項３】
前記本接合工程において、前記枠部材の内周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項４】
前記本接合工程前に、
前記枠部材の外周面を構成する複数の平面のうちの一つに現れる前記枠部材同士の境界線の一端側に第一タブ材を配置するとともに、前記境界線の他端側に第二タブ材を配置するタブ材配置工程と、
前記第一タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、
前記第二タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項５】
前記第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、
前記境界線に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、
前記第一タブ材接合工程、前記仮接合工程および前記第二タブ材接合工程は、前記仮接合用回転ツールを用いて連続して摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項６】
前記本接合工程前に、
前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項７】
前記本接合工程において、前記枠部材の内周面に現れる前記枠部材同士の境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記枠部材の内周面に現れる前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項８】
前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修する
ことを特徴とする請求項７に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項９】
前記枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしている
ことを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記枠部材の入隅部における前記枠部材同士の突合部は、溶接によって接合する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１２】
金属製の枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせ、
前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行い、前記枠部材同士を接合した
ことを特徴とする枠構造体。
【請求項１】
金属製の複数の枠部材をその厚さ方向に接合して枠構造体を形成する枠構造体の製造方法であって、
前記枠部材の接合面を、面削加工して平坦にする面削工程と、
前記枠部材の接合面を、脱脂して表面の油脂を除去する脱脂工程と、
前記枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせる突合工程と、
前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う本接合工程と、を有する
ことを特徴とする枠構造体の製造方法。
【請求項２】
前記本接合工程において、前記突合部の外周面側全周に亘って前記接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項３】
前記本接合工程において、前記枠部材の内周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールをそれぞれ移動させて摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項４】
前記本接合工程前に、
前記枠部材の外周面を構成する複数の平面のうちの一つに現れる前記枠部材同士の境界線の一端側に第一タブ材を配置するとともに、前記境界線の他端側に第二タブ材を配置するタブ材配置工程と、
前記第一タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第一タブ材接合工程と、
前記第二タブ材と前記枠部材との突合部に対して摩擦撹拌を行う第二タブ材接合工程と、をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項５】
前記第一タブ材接合工程と前記第二タブ材接合工程との間に、
前記境界線に沿って仮接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行う仮接合工程をさらに有し、
前記第一タブ材接合工程、前記仮接合工程および前記第二タブ材接合工程は、前記仮接合用回転ツールを用いて連続して摩擦撹拌を行う
ことを特徴とする請求項４に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項６】
前記本接合工程前に、
前記接合用回転ツールの挿入位置に下穴を形成する下穴形成工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項７】
前記本接合工程において、前記枠部材の内周面に現れる前記枠部材同士の境界線に沿って移動させた前記接合用回転ツールを、前記枠部材の内周面に現れる前記境界線から偏移させた位置で抜き取って、この位置を終了位置とし、
その後、前記終了位置に形成された接合用回転ツール抜き穴を補修する補修工程をさらに備えた
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項８】
前記補修工程において、前記接合用回転ツール抜き穴に充填用金属部材を充填して補修用回転ツールによって前記枠部材と接合した後、その終了位置に形成された補修用回転ツール抜き穴に溶接金属を埋めて補修する
ことを特徴とする請求項７に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項９】
前記枠部材は、矩形枠状を呈しており、直線状の金属部材の端面を、隣接する直線状の金属部材の側面に突き合わせて摩擦撹拌によって接合して形成される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記枠部材の前記金属部材同士の接合部が、隣接する前記枠部材の前記金属部材同士の接合部に対してオフセットしている
ことを特徴とする請求項９に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記枠部材の入隅部における前記枠部材同士の突合部は、溶接によって接合する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項１０のいずれか１項に記載の枠構造体の製造方法。
【請求項１２】
金属製の枠部材をその厚さ方向に複数重ねて突き合わせ、
前記枠部材の外周面側から前記枠部材同士の突合部に沿って接合用回転ツールを移動させて摩擦撹拌を行い、前記枠部材同士を接合した
ことを特徴とする枠構造体。
【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２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
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【図１４】
【図１５】
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【図１８】
【図１９】
【図２０】
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【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【公開番号】特開２００９−２１４１３１（Ｐ２００９−２１４１３１Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９６７３（Ｐ２００８−５９６７３）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【出願人】（０００００４７４３）日本軽金属株式会社 (627)
【Ｆターム（参考）】
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