JP2022538804A - 長さに沿って溶接を形成するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

接合部（１０６）の長さに対して溶接（１０４）を形成するための方法。方法は、第１の部材（１００）の第１の縁部を第２の部材（１０２）の第２の縁部に近接して位置決めして、前記接合部（１０６）を形成することから始まり、前記接合部（１０６）は、前記接合部（１０６）上の第１の位置（１１０）から前記接合部（１０６）上の第２の位置（１１２）までの前記長さに沿って溶接される。再充填スポット溶接装置（１１８）のクランプリングは、前記長さの未溶接部分を囲むように配置される。前記クランプリングは、前記第１の部材（１００）の上面及び前記第２の部材（１０３）の上面に接触する。前記再充填スポット溶接装置（１１８）を用いて第１の再充填スポット溶接プロセスは実行され、前記接合部（１０６）上の第１のスポット溶接において前記第１の部材（１００）と前記第２の部材（１０２）とを接合する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２４日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＣＯＭＰＬＥＴＩＮＧ Ａ ＷＥＬＤ ＡＬＯＮＧ Ａ ＬＥＮＧＴＨ」と題された米国仮特許出願第６２／８６５，３７１号、及び２０２０年１月３日に出願された「ＳＹＳＴＥＭ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＦＯＲＭＩＮＧ Ａ ＷＥＬＤ ＡＬＯＮＧ Ａ ＬＥＮＧＴＨ」と題された米国仮特許出願第６２／９５６，６８４号に関連し、その利益を主張しており、その全体が参照により本明細書に援用されている。

本発明は、概して、テーラードメタルブランク、特に、テーラードメタルブランクの製造中に長さに沿って溶接を完成させるための技術に関する。

メタルブランク、特にシートメタルブランクは、特定の用途のために製造することができる。例えば、自動車業界では、種々の用途向けにテーラードメタルブランクが作成されることが多い。かかるテーラードメタルブランクは、溶接プロセス又は他の接合プロセスを介して２つ以上のメタルブランクを一緒に接合することによって作成することができる。多くの場合、２つ以上のメタルブランクを接合するために使用される溶接プロセスでは、接合部の端部より前に終了する溶接が作成される。かかる溶接は、接合部の端部に完全に取り込まれず、溶接接合部の完全性及び強度に問題を引き起こす場合がある。

この概要は、より詳細な説明及び添付の図面に続く例示的な非限定的な実施形態の種々の態様の一般的な理解を可能にするのを助けるために本明細書で提供される。ただし、この概要は、広範囲又は網羅的な概観を意図したものではない。代わりに、本概要の唯一の目的は、以下の種々の実施形態のより詳細な説明の前置きとして、一部の例示的な非限定的な実施形態に関連する一部の概念を簡略化された形で提示することである。

種々の非限定的な実施形態において、接合部の長さに対して溶接を形成するための技術が提供される。本技術は、第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして、接合部を形成することを含み、接合部は、接合部上の第１の位置から接合部上の第２の位置までの長さに沿って溶接される。再充填スポット溶接装置のクランプリングは、長さの未溶接部分を囲むように配置される。クランプリングは、第１の部材の上面及び第２の部材の上面に接触する。第１の再充填スポット溶接プロセスは、再充填スポット溶接装置を用いて実行され、接合部上の第１のスポット溶接において第１の部材と第２の部材とを接合する。

別の実施形態では、溶接を形成するための方法は、第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして、接合部を形成することを含み、接合部は、接合部上の第１の位置から接合部上の第２の位置までの長さに沿って溶接される。溶接プロセスを実行して、長さの一部に沿って接合部に溶接が形成され、溶接には後退孔が含まれる。追加の材料が後退孔の上に配置される。再充填スポット溶接装置のクランプリングは、追加の材料及び後退孔を囲むように配置される。再充填スポット溶接プロセスは、再充填スポット溶接装置を使用して実行され、追加の材料からの材料で後退孔を充填する。

別の実施形態では、接合部の長さに対して溶接を形成するための方法は、第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして接合部を形成することを含む。再充填スポット溶接装置の少なくとも１つのクランプリングは、長さの未溶接部分を囲むように配置され、クランプリングは、第１の部材の上面及び第２の部材の上面に接触する。少なくとも１つの再充填スポット溶接プロセスが、再充填スポット溶接装置を用いて実行され、接合部の１又は複数のスポット溶接において第１の部材及び第２の部材を接合する。

本発明のこれら及び他の特徴は、図面、詳細な説明、及び添付の特許請求の範囲を考慮すれば明らかになるであろう。

本発明は、特定の部品及び部品の配置において物理的形態をとることができ、その好ましい実施形態は、本明細書において詳細に説明され、本明細書の一部を形成する添付の図面に示される。

図１は、再充填スポット溶接装置内に位置決めされている一対の構成要素の斜視図である。 図２は、溶接接合部の長さに沿った未完成の溶接の上面図である。 図３は、溶接接合部の長さに沿った未完成の溶接の底面図である。 図４は、例示的な再充填スポット溶接装置の断面図である。 図５は、２つの部材間の接合部の長さに対して溶接を完成させるための例示的な非限定的な実施形態のフロー図を示す。 図６は、一対の部材間の溶接接合部の未溶接部分でロックダウンされている再充填スポット溶接装置クランプリングの斜視図である。 図７は、一対の部材間の溶接接合部に対して実行される再充填スポット溶接プロセスの斜視図である。 図８は、クランプリングを後退させる前の再充填スポット溶接ツールの斜視図である。 図９は、再充填スポット溶接プロセス後の完成した溶接の斜視図である。 図１０は、後退孔を有する溶接の上面図である。 図１１は、後退孔を有する溶接の底面図である。 図１２は、溶接の後退孔を充填するための例示的な非限定的な実施形態のフロー図を示す。 図１３は、後退孔が充填された溶接接合部の上面図である。 図１４は、接合部を形成するように配置された部材の上面図である。 図１５は、接合部上に形成された第１のスポット溶接の上面図である。 図１６は、接合部に沿って形成された第１のセットのスポット溶接の上面図である。 図１７は、接合部に沿って形成された第１のセットのスポット溶接及び第２のスポット溶接の上面図である。 図１８は、接合部の全長に沿って形成された第１のセットのスポット溶接及び第２のセットのスポット溶接の上面図である。 図１９は、接合部上に形成された第１の端部スポット溶接及び第２の端部スポット溶接の上面図である。 図２０は、接合部の長さに沿って溶接を形成するための例示的な非限定的実施形態のフロー図を示している。

複数の部品から形成されたテーラードブランク（メタルブランクなど）には、特に自動車産業及び一般的な種々の製造業において多くの用途を有する。ただし、複数の部品を接合するために使用される特定の技術では、溶接接合部の縁部に未溶接部分が残る場合がある。特定のプロセスを介して接合される場合、システム及び方法は、不十分に接合された材料のセクションを残す可能性があることを理解されたい。例えば、溶接可能な領域は、溶接の突入及び後退を用いたシームの残りの部分とは異なる場合がある。本明細書に記載されている種々の技術によれば、端部溶接技術及びシステムを使用して、接合部の長さに対して溶接が完成される。特定の他の実施形態では、接合部の長さに沿った複数の場所に再充填スポット溶接プロセスを適用して、部品を一緒に組み合わせることができる。

本明細書で提供される技術のこれらの利点及び他の利点は、当業者には明らかであろう。

図面を参照すると、同様の参照番号は、複数の図を通して同一又は対応する部品を示す。異なる図に同様の要素を含めることは、必ずしも所与の実施形態がかかる要素を含むこと、又は本発明の全ての実施形態がかかる要素を含むことを意味するものではない。実施例及び図は例示に過ぎず、特許請求の範囲及び精神によって測定される本発明を限定することを意味するものではない。更に、図面は縮尺通りの特徴を描写していない場合があることを理解されたい。図面は、可視化を容易にするために特定の特徴を拡大又は誇張する場合がある。

図１は、接合部において溶接１０４によって一緒に接合された第１の部材１００及び第２の部材１０２を示している。第１の部材１００及び第２の部材１０２の各々は、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタン、鋳鉄、金属合金、又は異なる金属の組み合わせを含むがこれらに限定されない金属で作製することができる。第１の部材１００及び第２の部材１０２の各々は、特に、それぞれの形状、サイズ、長さ、厚さ、高さ、幅、表面仕上げを含み得る。第１の部材１００及び第２の部材１０２は、同じ材料で作製することができ、又は、それらは異なる材料で作製することができる。特定の実施形態では、第１の部材１００及び第２の部材１０２は、一緒にテーラードブランクを形成し得る。例えば、テーラードブランクは２つ以上の部材から形成することができ、部材は溶接操作によって接合される。テーラードブランクには、ある形状が含まれ得、テーラードブランクを形成する各部材はそれぞれの特性（例えば、形状、サイズ、長さ、幅、高さ、重量、厚さ、組成、表面仕上げ、表面パターンなど）を含み得ることを理解されたい。本明細書に記載のシステム及び方法は、不連続性、欠陥、及び他の溶接の問題を軽減しながら、１又は複数の溶接を備えたテーラードブランクの製造を容易にする。

溶接システム（以下でより詳細に説明する）を利用して、第１の部材１００と第２の部材１０２との間で溶接を実行し、テーラードブランクの一部を作成することができる。特に、第１の部材１００は、第１の部材１００の第１の縁部が第２の部材１０２の第２の縁部に近接及び／又は整列して、作成されるテーラードブランクの一部に従って接合部１０６を形成するように位置決めすることができる。図１～３に示すように、第１の部材１００及び第２の部材１０２は、重なり合わない配置で位置決めすることができる。特定の実施形態において、第１の部材１００及び第２の部材１０２は、重なり合うように位置決めされ得ることを理解されたい。テーラードブランクを作成するために、１又は複数の溶接が実行され得、かつ／又は２つ以上の部材が取り付けられ得ることを更に理解されたい。接合部１０６は、接合部１０６上の第１の位置から接合部１０６上の第２の位置まで、長さ１０８に沿って溶接することができる。長さ１０８には、接合部１０６の第１の端部１１０から接合部１０６の第２の端部１１２までの接合部１０６の全長、第１の端部１１０から第１の端部１１０と第２の端部１１２との間の接合部１０６上の位置までの長さ、第１の端部１１０と第２の端部１１２との間の接合部１０６上の位置から第２の端部１１２までの長さ、又は第１の位置から第２の位置までの長さのうちの少なくとも１つが含まれ得、ここで、両方の位置は、第１の端部１１０と第２の端部１１２との間の接合部１０６に沿っている。溶接プロセスは、長さ１０８が溶接部分１１４及び未溶接部分１１６を含むように、長さ１０８の一部に沿って接合部１０６上に溶接１０４を形成するために溶接システムによって実行され得る。溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接、レーザ溶接、又は別の接合プロセスによって形成することができるが、これらに限定されない。溶接プロセスは、主題の開示の範囲から逸脱することなく、正常な工学的判断で選択できることを理解されたい。代表的な溶接１０４を有するテーラードブランクの上面図を図２に示し、代表的な溶接１０４を有するテーラードブランクの底面図を図３に示す。

図４は、代表的な再充填摩擦攪拌スポット溶接装置１１８（以下、再充填スポット溶接装置）の断面図を示している。再充填スポット溶接装置の技術は、種々のツール又はデバイスを用いて実行することができ、かかるツール及びデバイスは、主題の開示の範囲から逸脱することなく、正常な工学的判断で選択できることを理解されたい。少なくとも第１の部材１００と第２の部材１０２との間の溶接を実行する溶接システムは、再充填スポット溶接装置１１８を更に利用し得る。再充填スポット溶接装置１１８を利用して、未溶接部分１１６を覆うスポット溶接を実行することによって、接合部１０６の所望の長さ１０８の溶接１０４を完成させることができる。再充填スポット溶接装置１１８は、クランプリング１２０（非回転カラーとも称される）、回転ショルダ１２２、及びプローブ１２４を含む。再充填スポット溶接装置１１８は、特に、ロボットアーム、テーブル、固定具に結合されたコンソールに取り付けられ得、更に、コントローラ、手動操作、又はそれらの組み合わせによって操作され得る。特に、円筒形を有する溶接スポット装置１１８は、未溶接部分１１６の長さに対応する直径を有するように構成することができる。別の実施形態では、再充填スポット溶接プロセスは、未溶接部分の長さを覆うために、１又は複数のステーション又は場所であり得る。換言すれば、システム及び方法は、未溶接部分の長さを覆い、修理するために使用される複数の（例えば、左右に、互いに近接した）再充填スポット溶接ステーションを含み得る。溶接スポット装置１１８の形状は、未溶接長さ１１６がクランプリング１２０によって覆われること、囲まれること、又は包まれることのうちの少なくとも１つを可能にするために、任意の適切な形状で選択又は製造され得ることを理解されたい。クランプリング１２０は、第１の部材１００及び第２の部材１０２の両方の上面に接触して、支持されたテーブル又は他の固定具上の第１の部材１００及び第２の部材１０２に下向きの力を与えて、第１の部材１００及び第２の部材１０２の移動を抑制することができる。クランプされると、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、（以下でより詳細に説明するように）未溶接部分１１６上でスポット溶接を実行することができる。クランプリング１２０は、正常な工学的判断に基づいて選択することができ、種々の寸法（例えば、高さ、長さ、幅、厚さ、サイズ、形状など）を含み得ることを理解されたい。例えば、クランプリング１２０は、溶接システムのプロセス又は材料に基づく非リング形状であってもよい。

ここで図５に着目すると、接合部１０６の長さ１０８の溶接１０４を完成させるための技術の方法５００を示すフロー図が示されている。参照番号５０２において、第１の部材１００の第１の縁部は、第２の部材１０２の第２の縁部に近接して位置決めされて、接合部１０６を形成する。第１の部材１００の第１の縁部及び第２の部材１０２の第２の縁部は、重なり合わないように位置決めすることができる。例えば、第１の縁部及び第２の縁部を互いに整列させて、第１の部材１００と第２の部材１０２との間に衝頭接合部を作成することができる。接合部１０６は、接合部１０６上の第１の位置から接合部１０６上の第２の位置まで、長さ１０８に沿って溶接することができる。前述のように、第１の位置及び第２の位置は、正常な工学的判断に基づいて選択することができ、接合部１０６の第１の端部１１０、接合部１０６の第２の端部１１２、又はそれらの間の任意の点を含む接合部１０６上の任意の場所に配置することができる。例えば、第１の位置又は第２の位置は、第１の部材及び第２の部材により形成されるテーラードブランクの形状に依存し得る。

参照番号５０４では、溶接プロセスが実行されて、長さ１０８が溶接部分１１０及び未溶接部分１１２を含むように、長さ１０８の一部に沿って接合部１０６上に溶接１０４が形成される。例えば、溶接プロセスは、摩擦攪拌溶接、レーザ溶接、他の溶接技術、又はろう付けもしくははんだ付けなどの別の接合プロセスであり得るが、これらに限定されない。

参照番号５０６において、再充填スポット溶接装置１１８のクランプリング１２０は、長さ１０８の未溶接部分１１２を囲むように配置される。一旦配置されると、クランプリング１２０は、第１の部材１００及び第２の部材１０２の両方の表面に接触し、圧力を加えて第１の部材１００及び第２の部材１０２を所定の位置にクランプすることによって機能する。クランプリング１２０はまた、再充填スポット溶接プロセス全体を通して、クランプリング１２０内の材料の流れを封じ込めるように機能する。特定の実施形態では、第１の部材１００及び第２の部材１０２をアンビル１２６又は他の支持部材上に配置して、第１の部材１００及び第２の部材１０２に支持をもたらし、再充填スポット溶接プロセス中の材料の変形を防ぐことができる。一実施形態では、アンビル１２６は、使用される溶接プロジェクト又はブランクに基づいて、特定の形状でカスタマイズすることができる。特定の実施形態では、再充填スポット溶接装置１１８のクランプリング１２０は、長さ１０８の未溶接部分１１２の一部のみを囲むように配置される。

参照番号５０８において、再充填スポット溶接プロセスは、再充填スポット溶接装置１１８を用いて実行される。特に、再充填スポット溶接プロセスは、以下の工程を含み得る。このプロセスは、部材材料が塑性状態に達するまで、摩擦によって熱を生成するように回転ショルダ１２２及びプローブを作動させることを含み得る。スポット溶接プロセスの変数（例えば、回転速度、プローブの移動速度、回転を適用する時間など）は、第１の部材１００又は第２の部材１０２のうちの少なくとも１つのパラメータに基づいて選択できることを理解されたい。部材材料が塑性状態に達した後、本方法は、回転ショルダ１２２が第１の部材１００及び第２の部材１０２の両方の表面に突入する間にプローブ１２４を後退させることを含む。次に、本方法は、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４の方向を逆にして、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４をそれらの開始位置に戻すことを含む。特定の実施形態では、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４の動きは、回転ショルダ１２２が最初に後退し、プローブ１２４が第１の部材１００及び第２の部材１０２の表面に突入するように入れ替えられる。ショルダ１２２及びプローブが開始位置に戻った後、本方法は、クランプリング１２０を第１の部材１００及び第２の部材１０２から解放し、再充填スポット溶接装置１１８を第１の部材１００及び第２の部材１０２から取り外すことを含む。

図６～９は、図５の方法の一部を実行する再充填スポット溶接システムを示している。図６～９に示されたシステムは、本方法を実行するために使用することができ、正常な工学的判断で組み立てることができるシステムの一例にすぎないことを理解されたい。図６に示すように、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、第１の部材１００及び第２の部材１０２に接触して、長さ１０８の未溶接部分１１２を囲む。一実施形態では、再充填スポット溶接システムは、例えば、プローブ１２４が長さ１０８の未溶接部分１１２全体を囲んでいない場合、複数の場所で本技術を実行することができる。回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、部材材料が塑性状態に達するまで、摩擦によって熱を発生させる。図７に示されるように、次に、回転ショルダ１２２が第１の部材１００及び第２の部材１０２の両方の表面に突入する間、プローブ１２４は後退する。プローブ１２４の後退により、突入する回転ショルダ１２２によって押し避けられた材料が流れるための容積１２８が生じる。次に、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、方向を逆にして、開始位置に戻る。この段階の間、プローブ１２４は、回転ショルダ１２２が後退している間に、回転ショルダ１２２によって第１の部材１００及び第２の部材１０２の表面に形成された空洞に材料を押し戻す。回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、最終的に、図８に示されるように開始位置に戻る。

ここで図９に着目すると、クランプリング１２０が第１の部材１００及び第２の部材１０２から解放され、再充填スポット溶接装置１１８が取り外される。長さのうちの未溶接部分１１６は、再充填スポット溶接装置１１８によって溶接され、スポット溶接１３０を形成することによって長さ１０８に沿って溶接１０４を完成させる。再充填スポット溶接プロセスの後、完成した溶接１０４には、元の溶接部分１１４及びスポット溶接１３０が含まれる。図９に示される実施形態では、スポット溶接１３０は、接合部１０６の第２の端部１１２まで延在する長さ１０８の溶接１０４を完成させる。しかしながら、所望の長さ１０８は、接合部１０６の第２の端部１１２の前に、接合部１０６上の第２の位置で終了し得ることを理解されたい。

ここで図１０及び１１に着目すると、特定の実施形態では、第１の部材１０００及び第２の部材１００２が摩擦攪拌溶接プロセスによって接合部１００６で一緒に接合される場合、得られた溶接１００４は、後退孔１００７を含み得る。図１０はテーラードブランクの一部の上面図であり、図１１はテーラードブランクの一部の底面図である。後退孔１００７は、溶接１００４の端部で摩擦攪拌溶接ツールが後退した場所から残された空間に材料が流れ込まなかった結果として生じたものである。これらの実施形態では、再充填スポット溶接プロセスの前に、追加の材料１００９を後退孔１００７に追加することができる。一実施形態では、追加の材料１００９はスラグであり得る。追加の材料１００９は、後退孔１００７を充填するように設計された任意の材料から作製され得、アルミニウム、鋼、ステンレス鋼、鋳鉄、合金、又はかかる材料の組み合わせなどの金属が含まれる。特定の実施形態では、追加の材料１００９は、対応する第１の部材１０００及び／又は第２の部材１００２の材料と整合するように選択される。他の実施形態では、追加の材料１００９は、第１の部材１０００及び／又は第２の部材１００２とは材料が異なるように選択される。追加材料１００９のサイズ及び形状は、後退孔のサイズ、及び再充填摩擦スポット溶接装置１１８のクランプリング１２０の直径を考慮して、正常な工学的判断を使用して選択することができる。一実施形態では、追加の材料１００９は、溶接後に後退孔を充填するのに十分大きい形状及びサイズであって、再充填摩擦スポット溶接装置１１８のクランプリング１２０によって囲まれるのに十分小さい形状及びサイズであるように選択される。

ここで図１２に着目すると、方法１２００を示すフロー図は、後退孔１００６を有する溶接１００４を完成させるための技術を示している。参照番号１２０２において、第１の部材１０００の第１の縁部は、第２の部材１００２の第２の縁部に近接して位置決めされて、接合部１００６を形成する。例えば、第１の縁部及び第２の縁部を互いに整列させて、第１の部材１０００と第２の部材１００２との間に衝頭接合部を作成することができる。接合部１００６は、接合部１０６上の第１の位置から接合部１０６上の第２の位置までの長さ１００８に沿って溶接される。前述のように、第１の位置及び第２の位置は、正常な工学的判断に基づいて選択することができ、接合部１００６の第１の端部１０１０、接合部１００６の第２の端部１０１２、又はそれらの間の任意の点を含む接合部１００６上の任意の場所に配置することができる。

参照番号１２０４では、溶接プロセスが実行されて、長さ１００８の一部に沿って接合部１００６上に溶接１００４が形成される。特定の実施形態では、溶接プロセスの性質により、後退孔１００７を有する溶接部分１０１４を含む長さ１００８の溶接１００４が作成される。一実施形態では、溶接プロセスは摩擦攪拌溶接プロセスである。

参照番号１２０６では、追加の材料１００９が、後退孔１００７の上に配置される。参照番号１２０８では、再充填スポット溶接装置のクランプリング１２０は、追加の材料１００９及び後退孔１００７を囲むように配置される。参照番号１２１０では、再充填スポット溶接プロセスは、再充填スポット溶接装置１２０を用いて実行される。再充填スポット溶接プロセスは、追加の材料１００９、及び特定の実施形態では、第１の部材１０００及び第２の部材１００２の一部に突入する回転ショルダ１２２を含み、これにより、追加の材料１００９からの材料が、後退孔１００７の容積を充填するようになる。図１３は、追加の材料１００９からの材料を後退孔１００７に取り込む再充填スポット溶接１０３０を有する溶接１００４の２つの例を示している。

図１４～１８に示すように、複数の再充填スポット溶接を使用して、溶接接合部の長さに沿って溶接を作成できる。ここで図１４に着目すると、第１の部材１４０２及び第２の部材１４０４が隣接して、接合部１４０６を作成する。第１の部材１４０２及び第２の部材１４０４は、重なり合わないように位置決めすることができる。特定の実施形態では、第１の部材１４０２及び第２の部材１４０４は、重なり合うように位置決めされ得ることを理解されたい。第１の部材１４０２及び第２の部材１４０４は、同じ厚さ又は異なる厚さを有することができる。図１５に示されるように、第１のスポット溶接１４０８は、接合部１４０６に沿った位置に作成することができる。一実施形態では、第１のスポット溶接１４０８は、接合部１４０６の縁部に形成される。

一実施形態では、接合部の長さは、異なるパスで作成したスポット溶接で溶接することができる。例えば、図１６に示されるように、第１のセットのスポット溶接１４１０は、接合部１４０６の長さに沿って作成することができる。第１のセットのスポット溶接１４１０は、接合部１４０６に沿った連続する個々のスポット溶接間に間隙１４１２を作成するように互い違いにされた複数の個々のスポット溶接（例えば、第１のスポット溶接１４０８）を含む。第１のセットのスポット溶接１４１０は、接合部１４０６の全長に及び得、又は接合部１４０６の全長の一部に及び得ることを理解されたい。特定の実施形態では、第１のセットのスポット溶接１４１０の個々のスポット溶接は、再充填スポット溶接装置１１８などの単一のスピンドル溶接機によって行うことができる。これらの実施形態では、単一のスピンドル（各スピンドルは、クランプリング１２０、回転ショルダ１２２、及びプローブ１２４を含み得る）は、第１のスポット溶接１４０８を実行し、次いで、接合部１４０６に沿った所望の溶接の後続の位置に再び位置決めすることができる。別の実施形態では、第１の部材１４０２及び第２の部材１４０４は、単一のスピンドルが接合部１４０６に沿って所望の溶接の後続の位置決めを実行できるように、スピンドルに対して再び位置決めすることができる。

他の実施形態では、第１のセットのスポット溶接１４１０のうちの複数の個々のスポット溶接は、複数のスピンドルを有する再充填スポット溶接装置によって同時に行うことができる。これらの実施形態では、複数のスピンドルの位置は、固定間隙１４１２を生成するように固定することができ、又は複数のスピンドルの位置は、ユーザが第１のセットのスポット溶接１４１０の後続のスポット溶接間の間隙１４１２のサイズを選択できるように調整可能であり得る。一実施形態では、再充填スポット溶接装置上の各スピンドルの位置を個別に調整して、溶接間の間隙１４１２のサイズを変更し得るようにすることができる。別の実施形態では、各スピンドルの位置は、溶接間に均一な間隙１４１２のサイズを作成するように調整される。スピンドルは、種々のサイズのスピンドルと交換することもできる。例えば、再充填スポット溶接装置は、異なるサイズ及び／又は異なるサイズの間隙１４１２の複数のスピンドルを含むように変更することができる。一実施形態では、複数のスピンドルを有する再充填スポット溶接装置は、１回の溶接操作で同時に第１のセットの溶接１４１０全体を形成し得る。別の実施形態では、複数のスピンドルを有する再充填スポット溶接装置は、第１のセットの溶接１４１０一部を同時に形成し、次に、接合部１４０６に沿って再び位置決めされ、第１のセットの溶接１４１０の後続の部分を形成し得る。特定の実施形態では、再充填スポット溶接装置は、スピンドルの追加又は取り外しを可能にするように変更することができる。これらの実施形態では、ユーザは、スピンドルを追加するか、又は取り外して、溶接のセットごとのスポット溶接の数を選択及びカスタマイズすることができる。第１のセットの溶接１４１０の作成に関する上記の実施形態は、例えば、第２のセットの溶接１４１４などの後続の溶接パスにも適用できることを理解されたい。

特定の実施形態では、スポット溶接の追加のパスを適用して、連続溶接を作成することができる。ここで図１７及び１８に着目すると、接合部１４０６の長さに沿って第２のセットのスポット溶接１４１４を作成することができる。第２のセットのスポット溶接１４１４は、第１のセットのスポット溶接１４１０の連続する溶接間の間隙（例えば、間隙１４１２）を充填するために適用される第２の個々のスポット溶接を含む。例えば、第２のスポット溶接１４１６は、第１のスポット溶接１４０８に隣接して適用することができ、又は、間隙１４１２を少なくとも部分的に包含するように第１のスポット溶接１４０８と重なり合うように適用することができる。第２のセットのスポット溶接１４１４は、第１のセットのスポット溶接１４１０の連続する溶接間の残りの間隙を充填するために適用される複数の追加のスポット溶接を含み、これにより、接合部１４０６に沿った連続溶接１４１８が完成される。したがって、連続溶接１４１８（例えば、完全に取り込まれた溶接）は、接合部１４０６の縁部から縁部までの全長に及び得、又は接合部１４０６の一部に及び得る。第２のセットのスポット溶接１４１４の複数の個々のスポット溶接は、第１のセットの溶接１４１０に関して上述したように、再充填スポット溶接装置１１８などの単一のスピンドル溶接機を用いて、又は複数のスピンドルを有する再充填スポット溶接装置によって同時に形成できることを理解されたい。

第２のセットのスポット溶接１４１４はまた、個々の溶接が第１のセットのスポット溶接１４１０の連続する溶接間の間隙１４１２を部分的にのみ充填するように適用することができる。これらの実施形態では、接合部に沿って連続溶接１４１８を完成させるために、溶接の追加のパスを実行することができる。第１のセットのスポット溶接１４１０の連続する溶接間の間隙１４１２が大きいほど、間隙１４１２を完全に充填するために必要な溶接パスの数が多くなる。

連続溶接１４１８も単一のパスで形成できることを理解されたい。かかる実施形態では、第１のセットのスポット溶接１４１０の各連続スポット溶接は、前のスポット溶接の縁部に適用されるか、又は前のスポット溶接と重なり合う。換言すれば、第１のセットのスポット溶接１４１０は、間に間隙１４１２がない個々の連続するスポット溶接を含み得る。

ここで図１９に着目すると、接合部１４０６は、接合部１４０６の第１の端部に適用される第１の端部スポット溶接１９０２と、接合部１４０６の反対側の端部に適用される第２の端部スポット溶接１９０４とを使用して溶接することができる。この実施形態では、第１の端部スポット溶接１９０２と第２のスポット溶接１９０４との間の接合部１４０６の長さは溶接されていない。

ここで図２０に着目すると、接合部１４０６の長さに沿って溶接を形成するための方法２０００が示されている。参照番号２００２において、第１の１４０２及び第２の部材１４０４は、接合部の第１の位置から接合部の第２の位置までの長さに沿って溶接される接合部１４０６を形成するように位置決めされる。第１の部材１４０２及び第２の１４０４は、重なり合わないように位置決めすることができる。参照番号２００４では、第１の再充填スポット溶接プロセスが、再充填スポット溶接装置を用いて実行されて、長さに沿って第１のセットのスポット溶接１４１０を作成する。第１のセットのスポット溶接１４１０は、複数の第１の個々のスポット溶接を含む。第１の再充填スポット溶接プロセス中に、未溶接材料の複数の間隙１４１２が、連続する第１の個々のスポット溶接間に残され得る。参照番号２００６では、第２の再充填スポット溶接プロセスが、再充填スポット溶接装置を用いて実行されて、長さに沿って第２のセットのスポット溶接１４１４を作成する。第２のセットのスポット溶接１４１４は、複数の間隙１４１２を少なくとも部分的に包含するように位置決めされ得る複数の第２の個々のスポット溶接を含む。

本明細書に記載の実施形態の種々の特徴又は態様は、他の実施形態のいずれかと任意の組み合わせで利用できることを理解されたい。

本明細書で使用される場合、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。つまり、別段明記されていない限り、又は文脈から明らかでない限り、「ＸがＡ又はＢを採用する」という句は、自然な包括的順列のいずれかを意味することを意図している。つまり、「ＸはＡ又はＢを採用する」という句は、次のいずれかの場合、すなわち、ＸがＡを採用するか、ＸがＢを採用するか、又はＸがＡ及びＢの両方をする場合に満たされる。更に、本出願で使用される文言「ａ」及び「ａｎ」及び添付の特許請求の範囲は、別段明記されない限り、又は単数形に向けられる文脈から明確でない限り、一般に「１又は複数」を意味すると解釈されるべきである。更に、本明細書で使用される場合、「例示的」という用語は、「何かの例示又は例として機能する」ことを意味することを意図している。

例示的な実施形態は、本明細書で上記に記載されている。上記の装置及び方法が、請求された主題の一般的な範囲から逸脱することなく、変更及び修正を組み込むことができることは、当業者には明らかであろう。特許請求された主題の範囲内にかかる全ての修正及び変更を含めることを意図している。更に、「含む」という用語が詳細な説明又は特許請求の範囲のいずれかで使用される限り、かかる用語は、特許請求の範囲において移行語として使用される場合に解釈されるように、用語「含む」と同様に包括的であることが意図される。

図４は、代表的な再充填摩擦攪拌スポット溶接装置１１８（以下、再充填スポット溶接装置）の断面図を示している。再充填スポット溶接装置の技術は、種々のツール又はデバイスを用いて実行することができ、かかるツール及びデバイスは、主題の開示の範囲から逸脱することなく、正常な工学的判断で選択できることを理解されたい。少なくとも第１の部材１００と第２の部材１０２との間の溶接を実行する溶接システムは、再充填スポット溶接装置１１８を更に利用し得る。再充填スポット溶接装置１１８を利用して、未溶接部分１１６を覆うスポット溶接を実行することによって、接合部１０６の所望の長さ１０８の溶接１０４を完成させることができる。再充填スポット溶接装置１１８は、クランプリング１２０（非回転カラーとも称される）、回転ショルダ１２２、及びプローブ１２４を含む。再充填スポット溶接装置１１８は、特に、ロボットアーム、テーブル、固定具に結合されたコンソールに取り付けられ得、更に、コントローラ、手動操作、又はそれらの組み合わせによって操作され得る。特に、円筒形を有するスポット溶接装置１１８は、未溶接部分１１６の長さに対応する直径を有するように構成することができる。別の実施形態では、再充填スポット溶接プロセスは、未溶接部分の長さを覆うために、１又は複数のステーション又は場所であり得る。換言すれば、システム及び方法は、未溶接部分の長さを覆い、修理するために使用される複数の（例えば、左右に、互いに近接した）再充填スポット溶接ステーションを含み得る。スポット溶接装置１１８の形状は、未溶接長さ１１６がクランプリング１２０によって覆われること、囲まれること、又は包まれることのうちの少なくとも１つを可能にするために、任意の適切な形状で選択又は製造され得ることを理解されたい。クランプリング１２０は、第１の部材１００及び第２の部材１０２の両方の上面に接触して、支持されたテーブル又は他の固定具上の第１の部材１００及び第２の部材１０２に下向きの力を与えて、第１の部材１００及び第２の部材１０２の移動を抑制することができる。クランプされると、回転ショルダ１２２及びプローブ１２４は、（以下でより詳細に説明するように）未溶接部分１１６上でスポット溶接を実行することができる。クランプリング１２０は、正常な工学的判断に基づいて選択することができ、種々の寸法（例えば、高さ、長さ、幅、厚さ、サイズ、形状など）を含み得ることを理解されたい。例えば、クランプリング１２０は、溶接システムのプロセス又は材料に基づく非リング形状であってもよい。

ここで図１２に着目すると、方法１２００を示すフロー図は、後退孔１００７を有する溶接１００４を完成させるための技術を示している。参照番号１２０２において、第１の部材１０００の第１の縁部は、第２の部材１００２の第２の縁部に近接して位置決めされて、接合部１００６を形成する。例えば、第１の縁部及び第２の縁部を互いに整列させて、第１の部材１０００と第２の部材１００２との間に衝頭接合部を作成することができる。接合部１００６は、接合部１０６上の第１の位置から接合部１０６上の第２の位置までの長さ１００８に沿って溶接される。前述のように、第１の位置及び第２の位置は、正常な工学的判断に基づいて選択することができ、接合部１００６の第１の端部１０１０、接合部１００６の第２の端部１０１２、又はそれらの間の任意の点を含む接合部１００６上の任意の場所に配置することができる。

参照番号１２０６では、追加の材料１００９が、後退孔１００７の上に配置される。参照番号１２０８では、再充填スポット溶接装置のクランプリング１２０は、追加の材料１００９及び後退孔１００７を囲むように配置される。参照番号１２１０では、再充填スポット溶接プロセスは、再充填スポット溶接装置１１８を用いて実行される。再充填スポット溶接プロセスは、追加の材料１００９、及び特定の実施形態では、第１の部材１０００及び第２の部材１００２の一部に突入する回転ショルダ１２２を含み、これにより、追加の材料１００９からの材料が、後退孔１００７の容積を充填するようになる。図１３は、追加の材料１００９からの材料を後退孔１００７に取り込む再充填スポット溶接１０３０を有する溶接１００４の２つの例を示している。

Claims (20)

1. 接合部の長さに対して溶接を形成するための方法であって、
   第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして、前記接合部上の第１の位置から前記接合部上の第２の位置までの前記長さに沿って溶接される前記接合部を形成することと、
   再充填スポット溶接装置の、前記第１の部材の上面及び前記第２の部材の上面に接触するクランプリングを、前記長さの未溶接部分を囲むように配置することと、
   前記再充填スポット溶接装置を用いて第１の再充填スポット溶接プロセスを実行して、前記接合部上の第１のスポット溶接において前記第１の部材と前記第２の部材とを接合することと、
   を含む、方法。
2. 前記クランプリングを配置する前に、溶接プロセスを実行して、前記長さが溶接部分及び前記未溶接部分を含むように、前記長さの一部に沿って前記接合部上に前記溶接の一部を形成すること
   を更に含む、請求項１に記載の方法。
3. 前記クランプリングが、前記長さの前記未溶接部分全体を囲むように位置決めされている、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第１の再充填スポット溶接プロセスが、前記接合部上の前記第１の位置から前記接合部上の前記第２の位置までの前記長さに沿って前記溶接を完成させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第１の位置が、前記接合部の第１の端部にあり、前記第２の位置が、前記接合部の第２の端部にある、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記第１の位置又は前記第２の位置のうちの少なくとも１つが、前記接合部の第１の端部と前記接合部の第２の端部との間に位置する、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記再充填スポット溶接装置を用いて１又は複数の追加のスポット溶接プロセスを実行して、前記接合部上の前記第１のスポット溶接と異なる位置に少なくとも第２のスポット溶接を作成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
8. 前記第２のスポット溶接が、前記接合部上の前記第１のスポット溶接と前記異なる位置に作成され、前記第１のスポット溶接と前記第２のスポット溶接との間に未溶接材料の間隙を形成する、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１のスポット溶接及び前記少なくとも第２のスポット溶接が、前記接合部上の前記第１の位置から前記接合部上の前記第２の位置までの前記接合部の前記長さに沿って前記溶接を形成する、請求項７に記載の方法。
10. 前記再充填スポット溶接装置を用いて前記第１の再充填スポット溶接プロセスを実行することにより、前記長さに沿って第１のセットのスポット溶接が作成され、前記第１のセットのスポット溶接が、複数の第１の個々のスポット溶接を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記第１のセットのスポット溶接を作成する間、連続する第１の個々のスポット溶接間に未溶接材料の複数の間隙を残すことと、
    前記再充填スポット溶接装置を用いて第２の再充填スポット溶接プロセスを実行して、前記長さに沿って、前記複数の間隙を少なくとも部分的に包含するように位置決めされた複数の第２の個々のスポット溶接を含む第２のセットのスポット溶接を作成することと、
    を更に含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記再充填スポット溶接装置が、単一のスピンドルを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記再充填スポット溶接装置が、複数のスピンドルを含む、請求項１～１１のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記第１の再充填スポット溶接プロセスを実行する前に、前記再充填スポット溶接装置上の前記複数のスピンドルのスピンドル位置を調整すること
    を更に含む、請求項１３に記載の方法。
15. 接合部の長さに対して溶接を形成するための方法であって、
    第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして、前記接合部上の第１の位置から前記接合部上の第２の位置までの長さに沿って溶接される前記接合部を形成することと、
    溶接プロセスを実行して、前記長さの一部に沿って前記接合部上に後退孔を含む前記溶接を形成することと、
    前記後退孔の上に追加の材料を配置することと、
    前記追加の材料及び前記後退孔を囲むように再充填スポット溶接装置のクランプリングを配置することと、
    前記再充填スポット溶接装置を用いて再充填スポット溶接プロセスを実行して、前記追加の材料からの材料で前記後退孔を充填することと、
    を含む、方法。
16. 前記追加の材料が、前記第１の部材又は前記第２の部材のうちの少なくとも１つの前記材料と整合するように選択された金属を含む、請求項１５に記載の方法。
17. 接合部の長さに対して溶接を作成するための方法であって、
    第１の部材の第１の縁部を第２の部材の第２の縁部に近接して位置決めして、前記接合部を形成することと、
    再充填スポット溶接装置の、前記第１の部材の上面及び前記第２の部材の上面に接触する少なくとも１つのクランプリングを、前記長さの未溶接部分を囲むように配置することと、
    前記再充填スポット溶接装置を用いて少なくとも１つの再充填スポット溶接プロセスを実行して、前記接合部上の１又は複数のスポット溶接において前記第１の部材と前記第２の部材とを接合することと、
    を含む、方法。
18. 前記１又は複数のスポット溶接が、前記溶接全体を構成する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記１又は複数のスポット溶接が、前記溶接の一部を構成する、請求項１７に記載の方法。
20. 前記再充填スポット溶接装置が、複数のスピンドルを含む、請求項１７～１９のいずれか一項に記載の方法。

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