KR102266372B1 - 마찰 교반 용접 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 양태는, 마찰 교반 용접 장치(202)에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 장치(202)는, 스핀들 하우징(204), 그리고 축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능한 핀 툴(206)을 포함한다. 마찰 교반 용접 장치(202)는 또한 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 1 숄더(210); 및 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 2 숄더(212)를 포함한다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)에 대해 회전 가능하다.
Description
본 발명은 마찰 교반 용접 장치 및 방법에 관한 것이다.
2000 계열 및 7000 계열의 알루미늄 합금들과 같은 다양한 금속들로부터 형성된 부품들은, 종래에, 버트 조인트(butt joint)들과 같은 단순한 조인트 구성들과 연관되었던 마찰 교반 용접에 의해 결합될 수 있다. 코너 조인트(corner joint)들과 같은 보다 복잡한 조인트의 기하학적 형상들을 갖는 작업편들은, 용접 관통을 제한하는 단지 한쪽면으로부터 또는 양쪽면들로부터 순차적인 방식으로 마찰 교반 용접되며, 이는 복수 개의 고정 작업(fixturing operation) 및 추가의 고정 장비를 필요로 하여 사이클 시간 및 제조 비용의 증가를 유발한다.
이에 따라, 상기 인식된 고려사항들을 해결하고자 의도된 마찰 교반 용접 장치 및 방법이 유용함(utility)을 알게 되었다.
본 발명의 일 예는 마찰 교반 용접 장치에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 장치는, 스핀들 하우징(spindle hosuing) 및 축과 동심이며 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 회전 가능한 핀 툴(pin tool)을 포함한다. 마찰 교반 용접 장치는, 또한, 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 1 숄더(shoulder); 및 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 2 숄더를 포함한다. 핀 툴은 제 1 숄더 및 제 2 숄더에 대해 회전 가능하다.
본 발명의 일 예는 2 이상의 부품들의 결합 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 핀 툴과 동심인 축을 중심으로 마찰 교반 용접 장치의 스핀들 하우징에 대해 마찰 교반 용접 장치의 핀 툴을 회전시킴으로써 2 이상의 부품들의 조인트 인터페이스에 가소화된 재료(plasticized material)를 형성하는 단계; 및 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함한다. 제 1 숄더 및 제 2 숄더는 축을 따라 서로 대향하며 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
본 발명의 일 예는 마찰 교반 용접 장치에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 장치는, 스핀들 하우징 및 축과 동심이며 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 회전 가능한 핀 툴을 포함한다. 마찰 교반 용접 장치는 또한 제 1 숄더 및 제 2 숄더를 포함한다. 제 1 숄더 및 제 2 숄더 중 하나는 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 회전 가능하다. 제 1 숄더 및 제 2 숄더 중 다른 하나는 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
본 발명의 일 예는 2 이상의 부품들의 결합 방법에 관한 것이다. 상기 방법은, 핀 툴과 동심인 축을 중심으로 마찰 교반 용접 장치의 스핀들 하우징에 대해 마찰 교반 용접 장치의 핀 툴을 회전시킴으로써 2 이상의 부품들의 조인트 인터페이스에 가소화된 재료를 형성하는 단계; 및 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함한다. 제 1 숄더 및 제 2 숄더 중 하나는 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 회전 가능하다. 제 1 숄더 및 제 2 숄더 중 다른 하나는 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 실질적으로 회전 불가능하다. 제 1 숄더는 축을 따라 제 2 숄더에 대향한다.
본 발명의 예들을 일반적인 용어를 사용하여 이와 같이 설명하였지만, 이제 실척으로 반드시 도시되지는 않으며 수개의 도면들 전체를 통해 동일하거나 유사한 부품들을 동일한 도면부호들로 나타내는 첨부 도면들을 참조할 것이다.
도 1은 발명의 예시적 예가 구현될 수 있는 항공기의 예시이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 및 2 이상의 부품들의 정면도의 개략적 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 및 2 이상의 부품들의 정면도의 개략적 예시이다.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 8은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 9는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 12는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 13은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 14는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 15 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치 및 2 이상의 부품들의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 및 도 16 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치 및 2 이상의 부품들의 상세 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14, 도 15 및 도 17 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 16 및 도 18 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 정면도이다.
도 18은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 17 및 도 19 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측면도이다.
도 19는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 18 및 도 20 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 단면 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 19 및 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 단면 사시도이다.
도 21은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 20, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 21 및 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 전방 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 22에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측단면도이다.
도 24는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치를 사용하여 2 이상의 부품들을 결합하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치를 사용하여 2 이상의 부품들을 결합하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 26은 예시적 예에 따른 항공기 제조 및 서비스 방법의 블록도이다.
도 27은 예시적 예가 구현될 수 있는 항공기의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 및 2 이상의 부품들의 정면도의 개략적 예시이다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더 및 2 이상의 부품들의 정면도의 개략적 예시이다.
도 7은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 8은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 9는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 12는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다.
도 13은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다.
도 14는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 15 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치 및 2 이상의 부품들의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 및 도 16 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치 및 2 이상의 부품들의 상세 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14, 도 15 및 도 17 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 16 및 도 18 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 정면도이다.
도 18은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 17 및 도 19 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측면도이다.
도 19는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 18 및 도 20 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 단면 사시도이다.
도 20은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 19 및 도 21 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 단면 사시도이다.
도 21은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 20, 도 22 및 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 21 및 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 전방 단면도이다.
도 23은 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 22에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치의 상세 측단면도이다.
도 24는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2 및 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치를 사용하여 2 이상의 부품들을 결합하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 일 양태에 따른, 예컨대 도 2, 도 14 내지 도 23에 도시된 바와 같은 마찰 교반 용접 장치를 사용하여 2 이상의 부품들을 결합하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
도 26은 예시적 예에 따른 항공기 제조 및 서비스 방법의 블록도이다.
도 27은 예시적 예가 구현될 수 있는 항공기의 블록도이다.
상기 참조된 블록도(들)에서, 다양한 요소들 및/또는 구성요소들을 연결하는 실선(solid line)들은 기계, 전기, 유체, 광학, 전자기 및 그의 다른 커플링들 및/또는 조합들을 나타낼 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "커플링"은 직접적으로 뿐만 아니라 간접적으로 연관되는 것을 의미한다. 예컨대, 부재 A는 부재 B에 직접 연관될 수 있거나 이와 간접적으로, 예컨대 다른 부재 C를 통해 연관될 수 있다. 블록도(들)에서 묘사된 것들 이외의 커플링들이 또한 존재할 수 있다. 만약 있다면, 다양한 요소들 및/또는 구성요소들을 연결하는 파선(dashed line)들은 실선들에 의해 나타내는 것들과 기능 및 목적이 유사한 커플링들을 나타내지만, 파선들에 의해 나타낸 커플링들은 선택적으로 제공되거나 본 발명의 대안적인 또는 선택적인 양태들에 관한 것이다. 유사하게는, 파선들로 나타낸 임의의 요소들 및/또는 구성요소들은 본 발명의 대안적인 또는 선택적인 양태들을 가리킨다. 만약 있다면, 환경 요소들은 점선(dotted line)들로 나타낸다.
하기 설명에서, 다양한 특정 상세들이 제시된 개념들의 완전한 이해를 제공하기 위해서 설명된다. 제시된 개념들은 일부 또는 전부의 이러한 특정 상세들 없이 실시될 수 있다. 다른 예들에서, 주지된 프로세스 작동들은 설명된 개념들을 불필요하게 모호하게 하지 않기 위해서 상세히 설명되지는 않는다. 일부 개념들이 특정 예들과 함께 설명될 것이지만, 이러한 예들로 제한되는 것으로 의도되지는 않는다는 것이 이해될 것이다.
이제, 도면들을 참조하면, 특히, 도 1을 참조하면, 예시적 예가 구현될 수 있는 항공기의 예시가 묘사된다. 이 예시적 예에서, 항공기(100)는 동체(106)에 부착되는 날개(102) 및 날개(104)를 갖는다. 항공기(100)는 날개(102)에 부착되는 엔진(108) 및 날개(104)에 부착되는 엔진(110)을 포함한다.
동체(106)는 테일 섹션(tail section)(112)을 갖는다. 수평 안정타(horizontal stabilizer)(114), 수평 안정타(116), 및 수직 안정타(vertical stabilizer)(118)가 동체(106)의 테일 섹션(112)에 부착된다.
항공기(100)는 본원에서 도시되거나 설명된 장치 및 방법들을 사용하여 결합되는 부품들이 사용될 수 있는 항공기의 일 예이다. 예컨대, 날개(102), 날개(104), 또는 동체(106)의 부품들은 본원에 도시 또는 설명된 장치 및 방법들을 사용하여 결합될 수 있다.
도 1의 항공기(100)의 예시는, 예시적 예가 구현될 수 있는 방식에 대한 물리적 또는 구조적 제한들을 암시하는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 항공기(100)는 상용 항공기(commercial aircraft)이지만, 항공기(100)는 군용 항공기(military aircraft), 회전익 항공기(rotorcraft), 헬리콥터(helicopter), 무인 항공기(unmanned aerial vehicle) 또는 임의의 다른 적절한 항공기일 수 있다.
예시적 예들이 항공기에 대해서 설명되고 있지만, 장치 및 방법은 다른 유형들의 플랫폼들에 적용될 수 있다. 이 플랫폼은, 예컨대, 모바일 플랫폼(mobile platform), 고정식 플랫폼(stationary platform), 육상 기반 구조(land-based structure), 수상 기반 구조(aquatic-based structure) 및 우주 기반 구조(space-based structure)일 수 있다. 보다 자세하게는, 플랫폼은 수상함(surface ship), 탱크(tank), 병력 수송차(personnel carrier), 열차, 우주선(spacecraft), 우주 정거장(space station), 위성(satellite), 잠수함(submarine), 자동차(automobile), 발전소(power plant), 교량(bridge), 댐(dam), 집(house), 풍차(windmill), 제조 시설(manufacturing facility), 건물(building) 및 다른 적절한 플랫폼들일 수 있다.
예컨대, 도 2 및 도 16에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 예는 마찰 교반 용접 장치(202)에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 장치(202)는 스핀들 하우징(204) 및 핀 툴(206)을 포함하며, 핀 툴은 축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하다. 또한, 마찰 교반 용접 장치(202)는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 1 숄더(210), 및 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 2 숄더(212)를 포함한다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)에 대해 회전 가능하다.
마찰 교반 용접 장치(202)는 다양한 조인트 인터페이스의 기하학적 형상들을 가질 수 있는 2 이상의 부품(252)들을 결합하도록 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 조인트 인터페이스, 이를 테면, 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)는, 마찰 교반 용접 작업 중 2 이상의 부품(252)들의, 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)와 접촉하는 일부분이다.
핀 툴(206)은 핀 툴(206)과 핀 홀더(216) 사이의 상대 이동 없이 핀 홀더(216)에 의해 유지될 수 있다. 핀 홀더(216)는 스핀들 하우징(204) 내에 위치될 수 있다. 핀 홀더(216)는 축(208)을 따라 핀 툴(206)을 움직이도록 기능할 수 있다. 게다가, 핀 홀더(216)는 축(208)을 중심으로 핀 툴(206)을 회전시키도록 기능할 수 있다.
핀 툴(206)은 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 구조(222)를 통해 연장할 수 있다. 핀 툴(206)은 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 2 구조(238)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
핀 툴(206)이 스핀들 하우징(204)에 대해 회전할 수 있는 한편, 제 1 구조(222)가 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하지 못하도록, 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 구조(222)가 스핀들 하우징(204)에 연결될 수 있다. 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 구조(222)는 제 1 숄더(210), 제 1 냉각 재킷(224), 및 하나 이상의 레이디얼(radial) 및 스러스트(thrust) 베어링(228)을 포함한다. 제 1 구조(222)는 또한 다른 구성요소(도시 생략)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 제 1 구조(222)는 패스너(fastener)들, 베어링(bearing)들, 커넥터(connector)들 또는 다른 구성요소들을 포함할 수 있다.
제 1 숄더(210)는 마찰 교반 용접 작업 중 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)의 부분과 접촉할 수 있다. 제 1 냉각 재킷(224)은 제 1 숄더(210), 및 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)에 열적으로 커플링될 수 있다. 제 1 냉각 재킷(224)의 내부에 있는 냉각 유체는 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228), 및 제 1 숄더(210) 중 하나 이상으로부터 열을 제거할 수 있다.
하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)은 제 1 냉각 재킷(224)과 구조 어댑터(218) 사이에 위치될 수 있어 제 1 냉각 재킷(224)에 대해 구조 어댑터(structure adapter)(218)가 회전하는 것을 허용한다. 구조 어댑터(218)는 핀 툴(206)과 실질적으로 동일한 속도로 회전할 수 있다. 축방향 그리고 횡방향 부하(load)들이 핀 툴(206)로부터 구조 어댑터(218) 내로 전달되고 스핀들 하우징(204) 내로 더 전달된다.
핀 툴(206)은 제 2 구조(238)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 2 구조(238)는 제 2 숄더(212), 제 2 냉각 재킷(236), 및 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)을 포함한다. 또한, 제 2 구조(238)는 다른 공지된 요소(도시 생략)들을 포함할 수 있다. 예컨대, 제 2 구조(238)는 패스너들, 베어링들, 커넥터들, 또는 다른 공지된 요소들을 포함할 수 있다.
제 2 숄더(212)는 마찰 교반 용접 작업 중 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)의 부분과 접촉할 수 있다. 제 2 냉각 재킷(236)은 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244), 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상에 열적으로 커플링될 수 있다. 자세하게는, 일부 예들에서, 제 2 냉각 재킷(236)의 내부에 있는 냉각 유체는 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244), 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상으로부터 열을 제거할 수 있다. 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)은 앵귤러 콘택트 베어링(angular contact bearing)의 형태를 취할 수 있으며, 이 베어링은 제 2 숄더(212) 및 제 2 냉각 재킷(236)에 관계없이 핀 툴(206) 및 보빈 너트(bobbin nut)(240)가 회전하는 것을 허용할 수 있다.
하나 또는 그 초과의 예들에서, 제 1 숄더(210)는 이전에 참조된 바와 같이 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한데, 이는 제 1 숄더(210)가 이를 테면, 하기에 상세히 설명되는 회전 방지 디바이스(232)에 의해 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하는 것이 실질적으로 제한되기 때문이다. 부가적으로 또는 대안으로, 일부 예들에서, 제 1 숄더(210)는 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스의 기하학적 형상에 의해 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하는 것이 실질적으로 제한될 수 있다. 예컨대, 제 1 숄더(210)의 형상에 대한 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스의 기하학적 형상은, 2 이상의 부품(252)들 및 스핀들 하우징(204)에 대한 제 1 숄더(210)의 회전을 실질적으로 제한하는 것과 같은 형상일 수 있다.
하나 또는 그 초과의 예들에서, 제 2 숄더(212)는 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다. 핀 툴(206)은 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)을 통해 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 레이디얼 및 스러스트 베어링의 일 예는, 앵귤러 콘택트 베어링을 포함할 수 있다. 제 2 숄더(212)는 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스의 기하학적 형상에 의해 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하는 것이 실질적으로 제한될 수 있는 한편, 핀 툴(206)은 스핀들 하우징(204)에 대해 회전할 수 있다.
본 발명의 하나 또는 그 초과의 예들에 따라 축(208)을 중심으로 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 또는 양자 모두의 회전을 실질적으로 제한함으로써, 마찰 교반 용접 장치(202)는 복수 개의 상이한 조인트 인터페이스 구성들을 갖는 2 이상의 부품(252)들을 결합할 수 있을 것이다. 예컨대, 도 5 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 16)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 대향하는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)(이들 표면 중 하나 또는 양자 모두는 평면이 아님)을 갖는 2 이상의 부품(252)들을 결합할 수 있을 것이다.
일 양태에서, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 평면이 아닐 수 있지만, 실질적으로 평면 부분들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 5, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)의 실질적으로 평면 부분들은, 서로 (180°초과 또는 미만인) 각도(264)로 배향될 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)은 평면이 아닐 수 있지만, 실질적으로 평면 부분들을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 5, 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 실질적으로 평면 부분들은, 서로 (180°초과 또는 미만인) 각도(265)로 배향될 수 있다. 다른 양태에서, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상은 예컨대, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 만곡(curved)될 수 있다.
본원에 사용되는 바와 같이, 문구 "~중 하나 이상"은, 리스트된 아이템들에 사용될 때, 리스트된 아이템들 중 하나 또는 그 초과의 상이한 조합들이 사용될 수 있고 리스트의 각 아이템 중 하나 만이 요구될 수 있음을 의미한다. 예컨대, "아이템 A, 아이템 B, 또는 아이템 C 중 하나 이상"은, 제한 없이, 아이템 A, 또는 아이템 A 및 아이템 B를 포함할 수 있다. 이러한 예는 또한 아이템 A, 아이템 B 및 아이템 C, 또는 아이템 B 및 아이템 C를 포함할 수 있다. 아이템은 특정 물체, 물건, 또는 카테고리일 수 있다. 환언하면, "~중 하나 이상"은 아이템들 및 아이템들의 수의 임의의 조합이 리스트로부터 이용될 수 있지만, 리스트의 모든 아이템들이 요구되는 것은 아님을 의미한다.
예컨대, 도 2, 도 8 및 도 9에 예시된 바와 같이, 본 발명의 일 예는, 마찰 교반 용접 장치(202)에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 장치는 스핀들 하우징(204)(예컨대, 도 14에 예시됨) 및 핀 툴(206)을 포함하며, 핀 툴은 축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하다. 또한, 마찰 교반 용접 장치(202)는 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 포함한다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나는, 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 다른 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
예컨대, 도 8에 예시된 본 발명의 일 양태에서, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)이 평면 또는 실질적으로 평면일 때 회전하도록 구성될 수 있다. 제 2 숄더(212)가 도 8에서와 같이 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)(예컨대, 도 16에 도시됨)에 대해 실질적으로 회전 가능한 예시적 예들에서, 제 2 숄더(212)는 핀 툴(206)에 회전 가능하게 커플링될 수 있으며, 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 제 2 숄더(212)를 회전시키도록 제공된 구동기(drive)에 의해 회전될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 제 2 숄더(212)는, 제 2 숄더(212)가 스핀들 하우징(204)에 대해 핀 툴(206)의 회전에 의해 회전될 수 있도록 핀 툴(206)에 커플링될 수 있다.
예컨대, 도 9에 예시된 본 발명의 일 양태에서, 제 1 숄더(210)는, 제 1 숄더(210)가 2 이상의 부품(252)들의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)과 맞물림하고 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)이 평면 또는 실질적으로 평면일 때 회전하도록 구성될 수 있다. 제 1 숄더(210)가 도 9에서와 같이 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)(예컨대, 도 16에 도시됨)에 대해 실질적으로 회전 가능할 때, 회전 방지 디바이스(232)(예컨대, 도 16에 예시됨)는 제공되지 않을 수 있다. 게다가, 이러한 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 스핀들 하우징(204)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다.
일부 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 제 1 숄더(210)를 회전시키도록 제공된 구동기에 의해 회전될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 스핀들 하우징(204)에 대해 핀 툴(206)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 또 다른 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 구조 어댑터(218)(예컨대, 도 19에 도시됨)에 연결될 수 있다. 이러한 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 구조 어댑터(218)를 회전시키는 기구(mechanism)에 의해 회전될 수 있다.
예컨대, 도 5 내지 도 19에 도시된 바와 같이, 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)은, 축(208)을 따라 제 1 숄더(210)에 대해 이동가능하며, 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 대해 고정된다.
예컨대, 도 19에 묘사된 바와 같이, 핀 툴(206)은 구조 어댑터(218), 구조 홀더(220) 및 제 1 구조(222)를 통해 연장할 수 있다. 일부 예시적 예들에서, 구조 어댑터(218) 및 구조 홀더(220)는 스핀들 하우징(204)에 대해 제 1 구조(222)를 위치 및 유지하도록 기능할 수 있다. 일부 예들에서, 구조 어댑터(218) 및 구조 홀더(220)는 제 1 구조(222)를 스핀들 하우징(204)에 물리적으로 커플링할 수 있다.
제 1 구조(222)는 축(208)을 따라 스핀들 하우징(204)에 대해 이동 불가능할 수 있다. 이에 따라, 핀 툴(206)은, 핀 툴(206)이 축(208)을 따라 이동할 때 스핀들 하우징(204) 및 제 1 숄더(210)에 대해 이동할 수 있다.
핀 툴(206)은 제 2 숄더(212)를 포함하는 제 2 구조(238)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 더 자세하게는, 핀 툴(206)은 보빈 너트(240)에 대해 고정될 수 있으며, 이 보빈 너트는 예컨대, 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)을 통해 제 2 구조(238)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 핀 툴(206)이 보빈 너트(240)에 고정되기 때문에, 핀 툴(206)이 축(208)을 따라 이동함에 따라, 제 2 숄더(212)가 축(208)을 따라 또한 이동한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 마찰 교반 용접 장치(202)는 또한 제 1 숄더(210)에 열적으로 커플링되는 제 1 냉각 재킷(224) 및 제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 2 냉각 재킷(236)을 포함한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 냉각 재킷(224)은 유체 냉각 포트(226)를 포함할 수 있다. 냉각 디바이스(230)는 유체 냉각 포트(226)를 통해 제 1 냉각 재킷(224)에 커플링된다. 냉각 디바이스(230)는 상기에 나타낸 바와 같이 적어도 제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 1 냉각 재킷(224)의 내부에 냉각 유체를 공급할 수 있다. 이 냉각 유체는 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228), 및 제 1 숄더(210) 중 하나 이상으로부터 과도한 열을 제거할 수 있다. 부가적으로 또는 대안으로, 다른 냉각 디바이스가 제 1 냉각 재킷(224)에 커플링될 수 있다.
제 2 냉각 재킷(236)은 유체 냉각 포트(242)를 포함할 수 있다. 냉각 디바이스(246)는 유체 냉각 포트(242)를 통해 제 2 냉각 재킷(236)에 커플링된다. 일부 예들에서, 제 2 냉각 재킷(236)은 냉각 디바이스(230)에 부가적으로 또는 대안으로 커플링될 수 있다. 이에 따라, 하나 또는 그 초과의 냉각 디바이스들이 상기에 나타낸 바와 같이 적어도 제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 2 냉각 재킷(236)의 내부에 냉각 유체를 공급할 수 있다. 이 냉각 유체는 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244), 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상으로부터 과도한 열을 제거할 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 냉각 재킷(224) 및 제 2 냉각 재킷(236)은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
일부 예시적 예들에서, 제 1 냉각 재킷(224)은 제 1 숄더(210)에 직접 커플링될 수 있다. 그 결과, 제 1 냉각 재킷(224) 및 제 1 숄더(210) 각각은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하는 것이 실질적으로 제한될 수 있다. 상기 설명된 바와 같이, 핀 툴(206)은 축(208)을 중심으로 제 1 숄더(210) 및 제 1 냉각 재킷(224)에 대해 회전 가능할 수 있다.
또 다른 예시적 예들에서, 제 1 냉각 재킷(224)은 회전 방지 디바이스(232)(예컨대, 도 16에 예시됨)에 의해 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전하는 것이 실질적으로 제한될 수 있다. 일부 예시적 예들에서, 회전 방지 디바이스(232)는 제 1 구조(222)의 제 1 냉각 재킷(224)에 물리적으로 커플링될 수 있다. 또한, 회전 방지 디바이스(232)는 높이 조절 디바이스(234)를 포함할 수 있다. 높이 조절 디바이스(234)는 제 1 냉각 재킷(224)의 높이를 조절하도록 사용될 수 있다.
하나 또는 그 초과의 예들에서, 제 2 숄더(212)는 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다. 일부 예시적 예들에서, 제 2 냉각 재킷(236)은 제 2 숄더(212)에 물리적으로 직접 커플링될 수 있다.
일부 예시적 예들에서, 핀 툴(206)은 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)을 통해 제 2 냉각 재킷(236)과 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 레이디얼 및 스러스트 베어링의 일 예는, 앵귤러 콘택트 베어링을 포함할 수 있다. 이전에 나타낸 바와 같이, 제 2 냉각 재킷(236)은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능할 수 있다. 일부 예시적 예들에서, 회전 방지 디바이스는 제 2 구조(238)의 제 2 냉각 재킷(236)에 물리적으로 커플링될 수 있다.
예컨대, 도 5, 도 6 및 도 10을 참조하면, 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함한다. 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 제각기, 조인트 인터페이스(250)의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적일 수 있다. 제 1 접촉부(254)의 형상(262)은 2 이상의 부품(252)들의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)의 각도(264)에 영향을 미칠 수 있다. 제 2 접촉부(256)의 형상(266)은 2 이상의 부품(252)들의 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 각도(265)에 영향을 미칠 수 있다.
예시적 일 예에서, 2 이상의 부품(252)들은 180°와 같지 않은 각도(264)를 갖는 조인트 인터페이스(250)를 형성할 수 있다. 도 5 및 도 6은 180°와 같지 않은 각도(264)를 갖는 조인트 인터페이스(250)의 2 개의 예시적 예들을 묘사한다. 도 5는 180°미만인 각도(264)를 갖는 조인트 인터페이스(250)의 일 예를 묘사한다. 도 6은 180°초과인 각도(264)를 갖는 조인트 인터페이스(250)의 일 예이다.
일부 예시적 예들에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나 이상은 연속적이다. 예컨대, 도 7 내지 도 9에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 양자 모두는 연속적이다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나 이상은 불연속적이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 접촉부(254)는, 제 1 접촉부(254)의 2 개의 표면들 사이에 끼인(interposed) 제 3 접촉부(268)로 인해 불연속적일 수 있다. 도 6 및 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2 접촉부(256)는, 제 2 접촉부(256)의 2 개의 표면들 사이에 끼인 제 4 접촉부(270)로 인해 불연속적일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 예시이다. 자세하게는, 도 3은 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 2 및 도 16에 예시됨)의 제 1 숄더(210)의 정면도이다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254) 및 제 3 접촉부(268)를 갖는다. 제 1 접촉부(254)는 불연속 표면들을 포함한다. 자세하게는, 제 1 접촉부(254)의 표면들은 제 3 접촉부(268)에 의해 분리된다. 이러한 예시된 예에서, 제 3 접촉부(268)는 매끄러운 윤곽을 갖거나 반경을 갖는 표면이다. 제 3 접촉부(268)의 반경은, 제 1 숄더(210)에 의해 제조된 마찰 교반 용접식 조인트의 필렛 윤곽(fillet contour)에 영향을 미친다.
예컨대, 도 5 및 도 6을 참조하면, 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나의 적어도 일부는 평면이 아니다. 각도(264, 265)들 각각이 180°와 같지 않은 경우, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 평면이 아니다. 도 5 및 도 6은 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)가 평면이 아닌 2 개의 예시적 예들을 묘사한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적이다(mutually complementary). 본원에서 사용되는 바와 같이, 표면들은, 이 표면들이 서로 실질적으로 정반대일 때 상호 보완적이다. 예컨대, 제 1 접촉부(254)는 볼록 표면일 수 있는 한편, 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적인 오목 표면일 수 있다. 도 6은 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)가 상호 보완적인 예시적 일 예를 묘사한다.
도 6은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더, 및 2 이상의 부품들의 개략적인 정면도이다. 자세하게는, 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 16에 예시됨)의 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는 2 이상의 부품(252)들의 대향 표면들에 대해 묘사된다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210), 제 2 숄더(212), 및 2 이상의 부품(252)들을 통해 연장한다. 용접 작업 중, 제 1 숄더(210)의 제 1 접촉부(254)는 2 이상의 부품(252)들의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 맞닿아 가압된다(urged against). 제 2 숄더(212)의 제 2 접촉부(256)는 2 이상의 부품(252)들의 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 맞닿아 가압된다. 그 결과, 제 1 접촉부(254)의 형상(262)은 2 이상의 부품(252)들의 각도(264)에 기초하여 선택된다. 게다가, 제 2 접촉부(256)의 형상(266)은 2 이상의 부품(252)들의 각도(265)에 기초하여 선택된다.
묘사된 바와 같이, 제 1 접촉부(254)는 오목하며, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 볼록하다. 제 2 접촉부(256)는 볼록하며, 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)은 오목하다. 묘사된 바와 같이, 각도(264) 및 각도(265)는 합이 대략 360°가 된다. 그 결과, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적이다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 대칭이다. 본원에 사용되는 바와 같이, 표면들은, 이 표면들이 평면을 중심으로 반사 대칭(reflection symmetry)을 가질 때 상호 대칭이다. 도 5는 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)가 상호 대칭인 예시적 일 예를 묘사한다.
도 5는 본 발명의 일 양태에 따른, 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더, 및 2 이상의 부품들의 상세 정면도의 개략적 예시이다. 자세하게는, 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 16에 예시됨)의 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는, 2 이상의 부품(252)들의 대향 표면들에 대해 묘사된다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210), 제 2 숄더(212) 및 2 이상의 부품(252)들을 통해 연장한다. 용접 작업 중, 제 1 숄더(210)의 제 1 접촉부(254)는 2 이상의 부품(252)들의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 맞닿아 가압된다. 제 2 숄더(212)의 제 2 접촉부(256)는 2 이상의 부품(252)들의 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 맞닿아 가압된다. 그 결과, 제 1 접촉부(254)의 형상(262)은 2 이상의 부품(252)들의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)의 각도(264)에 기초하여 선택되며, 제 2 접촉부(256)의 형상(266)은 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 각도(265)에 기초하여 선택된다. 제 1 접촉부(254)는 볼록하며, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 오목하다. 제 2 접촉부(256)는 볼록하며, 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)은 오목하다. 묘사된 바와 같이, 각도(264)는 각도(265)와 실질적으로 동일하다. 이에 따라, 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 실질적으로 상호 대칭이다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 접촉부(254)는 제 2 접촉부(256)의 형상과는 다른 형상을 갖는다. 도 6 및 도 8은, 제 1 접촉부(254)가 제 2 접촉부(256)의 형상과 다른 형상을 갖는 예시적 예들을 묘사한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)(예컨대, 도 3에 예시됨)를 더 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)에 대향하는 제 4 접촉부(270)(예컨대, 도 10에 예시됨)를 더 포함한다. 예컨대, 도 2를 참조하면, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)는 조인트 인터페이스(250)에서 2 이상의 부품(252)들과 접촉할 수 있다. 제 3 접촉부(268)는 형상(272)을 가질 수 있다. 이 형상(272)은 소망하는 형상의 조인트 인터페이스(250) 내에 필렛 윤곽(255)을 형성하도록 선택될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 필렛 윤곽은 용접 중에 가소화된(plasticized) 조인트 내의 재료의 형상이다. 일부 예들에서, 필렛 윤곽(255)은 필렛 반경(257)일 수 있다.
제 4 접촉부(270)는 형상(274)을 가질 수 있다. 이 형상(274)은 소망하는 형상의 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하도록 선택될 수 있다. 일부 예들에서, 필렛 윤곽(251)은 필렛 반경(253)일 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 평면이 아니다. 도 3은 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상이 평면이 아닌 일 예를 예시한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)는 상호 대칭이다. 도 11은 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)가 상호 대칭인 일 예를 묘사한다.
도 11은 본 발명의 일 양태에 따른, 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더, 및 2 이상의 부품들의 개략적 정면도이다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210), 제 2 숄더(212), 및 2 이상의 부품(252)들을 통해 연장한다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)의 제 3 접촉부(268)는 매끄러운 윤곽을 갖거나 반경을 갖는 표면이다. 묘사된 바와 같이, 제 2 숄더(212)의 제 4 접촉부(270)는 매끄러운 윤곽을 갖거나 반경을 갖는 표면이다. 게다가, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)는 상호 대칭이다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 3 접촉부(268)는 제 4 접촉부(270)의 형상과 다른 형상을 갖는다. 도 12는 제 3 접촉부(268)가 제 4 접촉부(270)의 형상과 다른 형상을 갖는 예시적 일 예를 묘사한다.
도 12는 본 발명의 일 양태에 따른, 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더와 제 2 숄더, 및 2 이상의 부품들의 개략적 정면도이다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210), 제 2 숄더(212) 및 2 이상의 부품(252)들을 통해 연장한다. 묘사된 바와 같이, 제 2 숄더(212)의 제 4 접촉부(270)는 평면이다. 제 2 숄더(212)가 평면이기 때문에, 제 2 숄더(212)는 축을 중심으로 스핀들 하우징에 대해 회전 가능할 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나가 에지를 형성한다. 도 4 내지 도 6과 같은 도면들은, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상이 에지를 형성하는 예시적 예들을 묘사한다.
도 4는 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다. 자세하게는, 도 4는 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 16에 예시됨)의 제 1 숄더(210)의 정면도이다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254) 및 제 3 접촉부(268)를 갖는다. 제 1 접촉부(254)는 불연속 표면들을 포함한다. 자세하게는, 제 1 접촉부(254)의 표면들은 제 3 접촉부(268)에 의해 분리된다. 이러한 예시적 예에서, 제 3 접촉부(268)는 에지를 형성한다. 이전에 나타낸 바와 같이, 제 3 접촉부(268)의 윤곽은 결과로 발생하는 조인트의 필렛 윤곽에 영향을 미친다.
도 10은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 개략적 예시이다. 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210), 제 2 숄더(212), 및 2 이상의 부품(252)들을 통해 연장한다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)의 제 3 접촉부(268)는 에지를 형성한다. 묘사된 바와 같이, 제 2 숄더(212)의 제 4 접촉부(270)는 에지를 형성한다.
도 13에 도시된 다른 예에서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나는 평면 형상을 가질 수 있다. 도 13은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 제 1 숄더 및 제 2 숄더의 상세 정면도의 개략적 예시이다. 자세하게는, 도 13은 마찰 교반 용접 장치(202)(예컨대, 도 16에 예시됨)의 제 1 숄더(210)의 정면도이다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254) 및 제 3 접촉부(268)를 갖는다. 제 1 접촉부(254)는 불연속 표면들을 포함한다. 자세하게는, 제 1 접촉부(254)의 표면들은 제 3 접촉부(268)에 의해 분리된다. 묘사된 바와 같이, 제 3 접촉부(268)는 에지를 형성한다.
묘사된 바와 같이, 제 2 숄더(212)는 제 2 접촉부(256) 및 제 4 접촉부(270)를 갖는다. 제 2 접촉부(256)는 불연속 표면들을 포함한다. 자세하게는, 제 2 접촉부(256)의 표면들은 제 4 접촉부(270)에 의해 분리된다. 묘사된 바와 같이, 제 4 접촉부(270)는 평면 형상을 갖는다.
이제, 나머지 도면들로 돌아가면, 도 14 내지 도 23은 마찰 교반 용접 장치(202)의 물리적 구현을 묘사한다. 도 14는 본 발명의 일 양태에 따른 2 이상의 부품들 및 마찰 교반 용접 장치의 사시도의 예시이다. 도 14는 도 2의 마찰 교반 용접 장치(202)를 도시한다. 스핀들 하우징(204)은 제 1 구조(222)와 연관된다. 2 이상의 부품(252)들을 또한 볼 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 양태에 따른 2 이상의 부품들 및 마찰 교반 용접 장치의 상세한 사시도의 예시이다. 자세하게는, 도 15는 도 14의 15-15의 상세도이다. 도 15에서 볼 수 있는 바와 같이, 2 이상의 부품(252)들은 조인트 인터페이스(250)를 갖는다. 2 이상의 부품(252)들은 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 반대측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 갖는다.
마찰 교반 용접 장치(202)는, 제 1 구조(222)가 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)과 연관되도록 위치된다. 제 2 구조(238)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)과 연관된다.
도 16은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 상세 사시도의 예시이다. 2 이상의 부품(252)들은 도시되지 않는다. 묘사된 바와 같이, 회전 방지 디바이스(232)가 제 1 구조(222)와 연관된다. 회전 방지 디바이스(232)는 제 1 냉각 재킷(224) 및 제 1 숄더(210)를 포함하는 제 1 구조(222)의 회전을 방지하거나 제한할 수 있다. 회전 방지 디바이스(232)는 높이 조절 디바이스(234)를 포함한다. 이 예에서, 회전 방지 디바이스는 제 1 냉각 재킷(224)에 직접 커플링된다. 일부 예시적 예들에서, 회전 방지 디바이스(232)는 높이 조절 디바이스(234)를 포함하지 않을 수 있다. 또한 추가로, 일부 예시적 예들에서, 회전 방지 디바이스(232)는 상이한 커플링 메커니즘을 사용하여 제 1 구조(222)에 커플링될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 회전 방지 디바이스(232)는 제공되지 않을 수 있다.
제 2 구조(238)는 제 2 숄더(212), 제 2 냉각 재킷(236), 커버(241) 및 보빈 너트(240)를 포함한다. 보빈 너트(240)는 핀 툴(206)의 단부에 고정될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 상세 정면도의 예시이다. 자세하게는, 도 17은 도 16의 마찰 교반 용접 장치(202)의 정면도이다. 묘사된 바와 같이, 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254) 및 제 3 접촉부(268)를 갖는다. 제 2 숄더(212)는 제 2 접촉부(256) 및 제 4 접촉부(270)를 갖는다. 제 1 접촉부(254)는 제 2 접촉부(256)에 대향한다. 제 1 접촉부(254)는 처리중 2 이상의 부품(252)들(도시 생략)의 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)과 접촉할 수 있다. 묘사된 바와 같이, 제 1 접촉부(254)는 제 3 접촉부(268)에 의해 분리되는 불연속 표면이다. 묘사된 바와 같이 제 3 접촉부(268)는 매끄러운 윤곽을 가지거나 반경을 갖는 표면을 형성한다. 제 3 접촉부(268)는 제 4 접촉부(270)에 대향한다.
제 2 접촉부(256)는 처리중 2 이상의 부품(252)들(도시 생략)의 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)과 접촉할 수 있다. 묘사된 바와 같이, 제 2 접촉부(256)는 제 4 접촉부(270)에 의해 분리되는 불연속 표면이다. 묘사된 바와 같이 제 4 접촉부(270)는 매끄러운 윤곽을 가지거나 반경을 갖는 표면을 형성한다.
묘사된 바와 같이, 제 1 냉각 재킷(224)은 형상(1702)을 갖는다. 제 2 냉각 재킷(236)은 형상(1704)을 갖는다. 형상(1702)은 2 이상의 부품(252)(예컨대, 도 11에 예시됨)들의 형상에 의해 영향을 받을 수 있다. 자세하게는, 제 1 구조(222)가 2 이상의 부품(252)들을 결합하게 2 이상의 부품(252)들에 대해 위치될 수 있도록, 형상(1702)이 선택될 수 있다. 제 2 구조(238)가 2 이상의 부품(252)들을 결합하게 2 이상의 부품(252)들에 근접하게 위치될 수 있도록, 형상(1704)이 선택될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 상세한 측면도의 예시이다. 자세하게는, 도 18은 도 17의 마찰 교반 용접 장치(202)의 측면도이다. 이 도면에서, 유체 냉각 포트(226)는 제 1 냉각 재킷(224)에 연관된다. 게다가, 유체 냉각 포트(242)는 제 2 냉각 재킷(236)에 연관된다.
도 19는 본 발명의 일 양태에 따른 2 이상의 부품들 및 마찰 교반 용접 장치의 단면 사시도의 예시이다. 자세하게는, 도 19는 도 12의 2 이상의 부품(252)들 및 마찰 교반 용접 장치(202)의 사시도이다. 도 19는 조인트 인터페이스(250)를 따른 단면이다.
도 19에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 구조(222)는 다양한 부품들을 통해 스핀들 하우징(204)에 연결된다. 자세하게는, 제 1 구조(222)는 구조 어댑터(218) 및 구조 홀더(220)를 통해 스핀들 하우징(204)에 연결된다. 구조 홀더(220)는 스핀들 하우징(204) 및 구조 어댑터(218)에 결합될 수 있다. 구조 어댑터(218)는 제 1 구조(222)와 구조 홀더(220) 사이에 위치된다.
묘사된 바와 같이, 핀 툴(206)은 핀 홀더(216)를 포함한다. 핀 툴(206)은 스핀들 하우징(204), 제 1 구조(222), 및 제 2 구조(238)를 통해 연장한다. 묘사된 바와 같이, 마찰 교반 용접 장치(202)는 결합 작동 중이다. 결합 작동의 개시 이전에, 마찰 교반 용접 장치(202)는, 예컨대, 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)의 에지(1902)의 옆에 위치된다. 이후, 핀 툴(206)이 회전되고 조인트 인터페이스(250)를 향해 병진운동된다(translated). 회전하는 핀 툴(206)이 조인트 인터페이스(250)를 가소화하기 시작하면, 조인트 인터페이스(250)가 제 1 구조(222)와 제 2 구조(238) 사이, 보다 자세하게는, 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에서 클램핑될 때까지, 제 2 구조(238)가 축(208)을 따라 이동된다. 축(208)을 따라 제 2 구조(238)가 이동하는 것은 핀 홀더(216)를 사용하여 핀 툴(206)을 이동시킴에 의해 성취될 수 있다.
핀 툴(206)이 회전함에 따라, 마찰 교반 용접 장치(202)는 조인트 인터페이스(250)를 따라 전진할 수 있다. 자세하게는, 마찰 교반 용접 장치(202)는 축(1906)을 따라 이동될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 양태에 따른 2 이상의 부품들 및 마찰 교반 용접 장치의 상세 단면 사시도의 예시이다. 자세하게는, 도 20은 도 19의 20-20의 상세도이다.
이러한 예시적 예에서, 다양한 베어링들을 볼 수 있다. 예컨대, 제 1 구조(222)의 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)이 도 20에 묘사되어 있다. 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)은 제 1 구조(222)로부터 구조 어댑터(218) 내로 그리고 스핀들 하우징(204) 내로 부하를 전달할 수 있다. 제 2 구조(238)는 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)을 갖는다. 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(244)은, 핀 툴(206) 및 보빈 너트(240)가 제 2 숄더(212) 및 제 2 냉각 재킷(236)에 대해 회전하는 것을 허용할 수 있다. 환언하면, 축(208)을 중심으로 제 2 숄더(212) 및 제 2 냉각 재킷(236)을 회전시키지 않으면서 핀 툴(206)이 축(208)을 중심으로 회전할 수 있다. 2 이상의 부품(252)들은 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 클램핑될 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 상세 측단면도의 예시이다. 자세하게는, 도 21은 도 20의 마찰 교반 용접 장치(202)의 측단면도이다.
도 22는 본 발명의 일 양태에 따른 마찰 교반 용접 장치의 상세 전방 단면도의 예시이다. 자세하게는, 도 22는 도 21의 마찰 교반 용접 장치(202)의 전방 단면도이다.
도 14 내지 도 23은, 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)가 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 마찰 교반 용접 장치(202)를 예시한다. 도 14 내지 도 23의 마찰 교반 용접 장치(202)의 예시는, 예시적 실시예가 구현될 수 있는 방식에 대한 물리적 또는 구조적 제한들을 암시하는 것을 의미하지는 않는다. 예시된 구성요소들에 부가하여 또는 대체하여 다른 구성요소들이 사용될 수 있다. 일부 구성요소들은 불필요할 수 있다.
예컨대, 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)이 도 14 내지 도 23에 묘사되어 있지만, 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)이 일부 예시적 예들에서는 제공되지 않을 수 있다. 이러한 예시적 예들에서, 하나 이상의 레이디얼 및 스러스트 베어링(228)에 대한 대안들이 제공될 수 있다. 예컨대, 제 1 구조(222)는 스핀들 하우징(204)에 회전 불가능하게 커플링될 수 있다.
다른 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 제 1 냉각 재킷(224)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 또 다른 예시적 예들에서, 제 1 냉각 재킷(224)이 마찰 교반 용접 장치(202)에 제공되지 않을 수 있다.
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나가 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 가능한 예시적 예들에서, 이를 테면, 도 8 및 도 9에서, 이전에 설명된 몇몇 구성요소들이 사용될 수 있으며, 다른 구성요소들은 불필요할 수 있다. 예컨대, 제 1 숄더(210)가 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 가능한 예시적 예들에서, 도 9에서와 같이, 회전 방지 디바이스(232)가 제공되지 않을 수 있다. 게다가, 이러한 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 스핀들 하우징(204)에 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 일부 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 축을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 제 1 숄더(210)를 회전시키도록 제공된 구동기(drive)에 의해 회전될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 제 1 숄더(210)는 핀 툴(206)에 커플링되고 스핀들 하우징(204)에 대해 핀 툴(206)에 의해 회전될 수 있다.
제 2 숄더(212)가 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능한 예시적 예들에서, 도 8에서와 같이, 제 2 숄더(212)는 핀 툴(206)에 고정될 수 있다. 이들 예들에서, 제 2 숄더(212)는 스핀들 하우징(204)에 대해 핀 툴(206)에 의해 회전될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 제 2 숄더(212)는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 제 2 숄더(212)를 회전시키도록 제공된 구동기에 의해 회전될 수 있다.
주로 도 24를 참조하면, 본 발명의 일 예는 2 이상의 부품(252)들의 결합 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 핀 툴(206)과 동심인 축(208)을 중심으로 마찰 교반 용접 장치(202)의 스핀들 하우징(204)에 대해 마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)을 회전시킴으로써 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)에 가소화된 재료를 형성하는 단계(작업 2402); 및 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함한다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는 축을 따라 서로 대향하며 축을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다(작업 2404). 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이의 간격에 기초하여 가소화된 재료를 구속할 수 있다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는, 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상의 형상에 기초하여 가소화된 재료를 더 구속할 수 있다.
본원에서 설명된 방법(들)의 작업들을 설명하는 명세서 및 도시하는 도면(들)은, 작업들이 실행될 시퀀스를 반드시 결정하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 도리어, 하나의 예시적 순서가 지시되어 있지만, 작업들의 시퀀스는 적절하다면 변경될 수 있음이 이해될 것이다. 부가적으로, 본 발명의 일부 양태들에서, 본원에 설명된 작업들이 전부 실행될 필요는 없다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2400)은 또한, 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계를 포함한다(작업 2406). 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계에 의해, 조인트는 조인트 인터페이스(250)의 길이를 따라 형성될 수 있다. 핀 툴(206)이 조인트 인터페이스(250)를 따라 전진함에 따라 핀 툴(206)을 회전시킴으로써, 조인트 인터페이스의 길이를 따라 2 이상의 부품(252)들의 재료는 가소화되어 조인트를 형성할 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 축(208)은 제 1 축이며, 조인트 인터페이스(250)는 제 1 축에 실질적으로 수직한 제 2 축(예컨대, 도 19 및 도 20에 예시된 축(1906))을 따라 배치된다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2400)은 또한 서로에 대해 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시키는 단계를 포함한다(작업 2408). 일부 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들은 서로에 대해 대략 180°로 위치될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시키는 단계에 의해 형성된 각도(264) 및 각도(265) 중 하나 이상은, 180°미만일 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시키는 단계에 의해 형성된 각도(264) 및 각도(265) 중 하나 이상은, 180°초과일 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 2 이상의 부품들은 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 대향측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 포함한다. 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 예컨대, 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2400)은 또한 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)(예컨대, 도 23)을 형성하는 단계를 포함한다(작업 2410). 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 필렛 윤곽(251)은 필렛 반경(253)이다. 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 필렛 반경(253)은 실질적으로 0(zero)이다. 이러한 필렛 반경은, 예컨대 도 4에 예시된 바와 같이 에지를 형성하는 제 3 접촉부(268) 및/또는 제 4 접촉부(270)와 연관될 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 숄더(210)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 보완적인 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적이며 그리고 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하며, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 포함하고, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)를 향하는 제 4 접촉부(270)를 포함한다. 방법(2400)은 또한 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 마찰 교반 용접 장치(202)를 전진시키는 단계를 포함하며, 여기서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2400)은 또한 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 하나 이상의 냉각 재킷(224 또는 236)을 사용하여 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상을 냉각하는 단계를 포함한다(작업 2412).
주로 도 25를 참조하면, 본 발명의 일 예는 2 이상의 부품들의 결합 방법에 관한 것이다. 이 방법은, 핀 툴(206)과 동심인 축(208)을 중심으로 마찰 교반 용접 장치(202)의 스핀들 하우징(204)에 대해 마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)을 회전시킴으로써 2 이상의 부품(252)들의 조인트 인터페이스(250)에 가소화된 재료를 형성하는 단계(작업 2502); 및 마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함한다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)중 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하다. 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)중 다른 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다(작업 2504).
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2500)은 또한, 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계를 포함한다(작업 2506). 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계에 의해, 조인트는 조인트 인터페이스(250)의 길이를 따라 형성될 수 있다. 핀 툴(206)이 조인트 인터페이스(250)를 따라 전진함에 따라 핀 툴(206)을 회전시킴으로써, 조인트 인터페이스의 길이를 따라 2 이상의 부품(252)들의 재료가 가소화되어 조인트를 형성할 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2500)은 또한 서로에 대해 2 이상의 부품들을 각지게 배향시키는 단계를 포함한다(작업 2508). 일부 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들은 서로에 대해 대략 180°로 위치될 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시키는 단계에 의해 형성된 각도(264) 및 각도(265) 중 하나 이상은, 180°미만일 수 있다. 다른 예시적 예들에서, 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시키는 단계에 의해 형성된 각도(264) 및 각도(265) 중 하나 이상은, 180°초과일 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 2 이상의 부품들은 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 대향측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 포함한다. 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상과 상이한 형상을 갖는다. 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향시킴으로써 형성되는 각도(264) 및 각도(265)가 상이한 예시적 예들에서(예컨대, 도 6에 도시된 바와 같음), 결과로 발생하는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 결과로 발생하는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상은, 상이할 수 있다. 예컨대, 도 8 및 도 9에 예시된 예들과 같은 다른 예들에서, 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)의 형상은, 2 이상의 부품들이 서로에 대해 각도를 이루지 않을지라도 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상과 다를 수 있다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 이 방법(2500)은 또한 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하는 단계를 포함한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 필렛 윤곽(251)은 필렛 반경(253)이다. 선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 필렛 반경(253)은 실질적으로 0이다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 제 1 숄더(210)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 보완적인 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적이며 그리고 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하며, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 포함하고, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)를 향하는 제 4 접촉부(270)를 포함한다. 방법(2500)은 또한 핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 마찰 교반 용접 장치(202)를 전진시키는 단계를 포함하며, 여기서, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성한다.
선행하는 그리고/또는 후속하는 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 요지의 적어도 일부를 포함할 수 있는 본 발명의 일 양태에서, 방법(2500)은 또한 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 하나 이상의 냉각 재킷(224 또는 236)을 사용하여 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상을 냉각하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 요지의 청구될 수 있거나 청구될 수 없는 예시적이며 포괄적이지 않은 예들이 항목 A1 내지 D52에 제공된다:
A1. 마찰 교반 용접 장치(202)로서,
스핀들 하우징(204);
축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능한 핀 툴(206);
축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 1 숄더(210); 및
축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 2 숄더(212)를 포함하고,
핀 툴(206)은 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)에 대해 회전 가능하다.
A2. 항목 A1의 장치(202)에 있어서,
핀 툴(206)은 축(208)을 따라 제 1 숄더(210)에 대해 이동 가능하며, 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 대해 고정된다.
A3. 항목 A1 및 A2 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)에 열적으로 커플링되는 제 1 냉각 재킷(224); 및
제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 2 냉각 재킷(236)을 더 포함한다.
A4. 항목 A3의 장치(202)에 있어서,
제 1 냉각 재킷(224) 및 제 2 냉각 재킷(236)은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
A5. 항목 A1 내지 A4 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함한다.
A6. 항목 A5의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나 이상은 불연속적이다.
A7. 항목 A5 및 A6 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나의 적어도 일부는 평면이 아니다.
A8. 항목 A5의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적이다.
A9. 항목 A5의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 대칭이다.
A10. 항목 A5의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254)는 제 2 접촉부(256)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
A11. 항목 A1 내지 A6 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 더 포함하며,
제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)에 대향하는 제 4 접촉부(270)를 더 포함한다.
A12. 항목 A11의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 평면이 아니다.
A13. 항목 A11 및 A12 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)는 상호 대칭이다.
A14. 항목 A11 및 A12 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268)는 제 4 접촉부(270)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
A15. 항목 A11 내지 A13 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 에지를 형성한다.
B16. 2 이상의 부품들의 결합 방법으로서,
핀 툴(206)과 동심인 축(208)을 중심으로 마찰 교반 용접 장치(202)의 스핀들 하우징(204)에 대해 마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)을 회전시킴으로써 2 이상의 부품들의 조인트 인터페이스(250)에 가소화된 재료를 형성하는 단계(2402); 및
마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함하고,
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는 축(208)을 따라 서로 대향하며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
B17. 항목 B16의 방법에 있어서,
핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계(2406)를 더 포함한다.
B18. 항목 B17의 방법에 있어서,
축(208)은 제 1 축이며, 조인트 인터페이스(250)는 제 1 축에 실질적으로 수직한 제 2 축을 따라 배치된다.
B19. 항목 B16 내지 B18 중 어느 하나의 방법에 있어서,
서로에 대해 2 이상의 부품들을 각지게 배향하는 단계(2408)를 더 포함한다.
B20. 항목 B16 내지 B19 중 어느 하나의 방법에 있어서,
조인트 인터페이스(250)는 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 대향 측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 포함한다.
B21. 항목 B20의 방법에 있어서,
제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
B22. 항목 B20 및 B21 중 어느 하나의 방법에 있어서,
제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하는 단계(2410)를 더 포함한다.
B23. 항목 B22의 방법에 있어서,
필렛 윤곽(251)은 필렛 반경(253)이다.
B24. 항목 B23의 방법에 있어서,
필렛 반경(253)은 실질적으로 0이다.
B25. 항목 B22 내지 B24 중 어느 하나의 방법에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 보완적인 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적이며 그리고 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하며, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 포함하고, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)를 향하는 제 4 접촉부(270)를 포함하고,
핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 마찰 교반 용접 장치(202)를 전진시키는 단계를 더 포함하며, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성한다.
B26. 항목 B22 내지 B25 중 어느 하나의 방법에 있어서,
스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 하나 이상의 냉각 재킷(224 또는 226)을 이용하여 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상을 냉각하는 단계(2412)를 더 포함한다.
C27. 마찰 교반 용접 장치(202)로서,
스핀들 하우징(204);
축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능한 핀 툴(206);
제 1 숄더(210); 및
제 2 숄더(212)를 포함하며,
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하며, 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 다른 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
C28. 항목 C27의 장치(202)에 있어서,
핀 툴(206)은 축(208)을 따라 제 1 숄더(210)에 대해 이동될 수 있으며, 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 대해 고정된다.
C29. 항목 C27 및 C28 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)에 열적으로 커플링되는 제 1 냉각 재킷(224); 및
제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 2 냉각 재킷(236)을 더 포함한다.
C30. 항목 C29의 장치(202)에 있어서,
제 1 냉각 재킷(224)은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하다.
C31. 항목 C27 내지 C30 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함한다.
C32. 항목 C31의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나 이상은 불연속적이다.
C33. 항목 C31 및 C32 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나의 적어도 일부는 평면이 아니다.
C34. 항목 C31의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적이다.
C35. 항목 C31의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 대칭이다.
C36. 항목 C31 내지 C33 중 어느 하나의 장치(202)에 있어서,
제 1 접촉부(254)는 제 2 접촉부(256)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
C37. 항목 C31의 장치(202)에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 더 포함하며,
제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)에 대향하는 제 4 접촉부(270)를 더 포함한다.
C38. 항목 C37의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 평면이 아니다.
C39. 항목 C37의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270)는 상호 대칭이다.
C40. 항목 C37의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268)는 제 4 접촉부(270)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
C41. 항목 C37의 장치(202)에 있어서,
제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 에지를 형성한다.
D42. 2 이상의 부품들의 결합 방법으로서,
핀 툴(206)과 동심인 축(208)을 중심으로 마찰 교반 용접 장치(202)의 스핀들 하우징(204)에 대해 마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)을 회전시킴으로써 2 이상의 부품들의 조인트 인터페이스(250)에 가소화된 재료를 형성하는 단계(2402); 및
마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함하고,
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능하며,
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 다른 하나는 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하며,
제 1 숄더(210)는 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 대향한다.
D43. 항목 D42의 방법에 있어서,
핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계(2406)를 더 포함한다.
D44. 항목 D43의 방법에 있어서,
축(208)은 제 1 축이며, 조인트 인터페이스(250)는 제 1 축에 실질적으로 수직한 제 2 축을 따라 배치된다.
D45. 항목 D42 내지 D44 중 어느 하나의 방법에 있어서,
서로에 대해 2 이상의 부품(252)들을 각지게 배향하는 단계(2408)를 더 포함한다.
D46. 항목 D42 내지 D45 중 어느 하나의 방법에 있어서,
2 이상의 부품(252)들은 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 대향 측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 포함한다.
D47. 항목 D46의 방법에 있어서,
제 1 조인트 인터페이스 표면(258)은 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)의 형상과 상이한 형상을 갖는다.
D48. 항목 D46 및 D47 중 어느 하나의 방법에 있어서,
제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하는 단계(2410)를 더 포함한다.
D49. 항목 D48의 방법에 있어서,
필렛 윤곽(251)은 필렛 반경(253)이다.
D50. 항목 D49의 방법에 있어서,
필렛 반경(253)은 실질적으로 0이다.
D51. 항목 D48 내지 D50 중 어느 하나의 방법에 있어서,
제 1 숄더(210)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 보완적인 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적이며 그리고 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하며, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 포함하고, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)를 향하는 제 4 접촉부(270)를 포함하고,
핀 툴(206)이 회전하는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 마찰 교반 용접 장치(202)를 전진시키는 단계를 더 포함하며, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성한다.
D52. 항목 D48 내지 D51 중 어느 하나의 방법에 있어서,
스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 하나 이상의 냉각 재킷(224 또는 226)을 이용하여 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212) 중 하나 이상을 냉각하는 단계(2412)를 더 포함한다.
본 발명의 예들은, 도 26에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(2600) 및 도 27에 도시된 바와 같은 항공기(2700)의 맥락에서 설명될 수 있다. 사전 제작(pre-production) 중, 항공기 제조 및 서비스 방법(2600)은 항공기(2700)의 사양 및 설계(2602)와 재료 조달(2604)을 포함할 수 있다. 제작 중, 항공기(2700)의 구성요소 및 하위 조립체 제조(2606) 및 시스템 통합(2608)이 이루어진다. 이후, 항공기(2700)는, 인증 및 납품(2610)을 거쳐 운항(in service)(2612)될 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(2700)는 일상적인 유지보수 및 서비스(2614)가 예정된다(이는 또한, 수정, 재구성, 수리 등을 포함할 수 있음).
항공기 제조 및 서비스 방법(2600)의 프로세스들의 각각은 시스템 통합자(system integrator), 제 3 자, 및/또는 조작자(예컨대, 고객)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 이 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요 시스템 하청업체(subcontractor)들을 포함할 수 있고; 제 3 자는, 제한 없이, 임의의 수의 판매자(vendor)들, 하청업체들 및 공급체(supplier)들을 포함할 수 있고; 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업, 서비스 조직 등일 수 있다.
도 27에 도시된 바와 같이, 항공기 제조 및 서비스 방법(2600)에 의해 제조된 항공기(2700)는 2 이상의 고도의 시스템(2704)들 및 인테리어(2706)와 함께 기체(2702)를 포함할 수 있다. 고도의 시스템(2704)들의 예들은 추진 시스템(2708), 전기 시스템(2710), 유압 시스템(2712) 및 환경 시스템(2714) 중 하나 또는 그 초과의 시스템을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시되어 있지만, 본 발명의 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업들에 적용될 수 있다.
본원에 도시되거나 설명된 장치 및 방법들은 항공기 제조 및 서비스 방법(2600)의 단계들 중 하나 또는 그 초과의 임의의 단계들 중에 적용될 수 있다. 예컨대, 구성요소 및 하위 조립체 제조(2606)에 해당하는 구성요소들 또는 하위 조립체들은 항공기(2700)가 운항중일 때 생산된 구성요소들 또는 하위 조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 초과의 장치 양태들, 방법 양태들, 또는 이들의 조합의 양태들이, 구성요소 및 하위 조립체 제조(2606) 및 시스템 통합(2608) 중, 예컨대 항공기(2700)의 조립을 실질적으로 더 촉진시키거나 항공기의 비용을 감소시킴으로써, 활용될 수 있다. 유사하게, 하나 또는 그 초과의 장치 또는 방법 실현 양태들, 또는 이들의 조합의 양태들이, 예컨대 그리고 제한없이, 항공기(2700)가 운항, 및/또는 유지보수 및 서비스(2614) 동안 활용될 수 있다.
다양한 구성요소들, 특징들 및 기능성을 포함하는 장치 및 방법들의 상이한 예들 및 양태들이 본원에서 개시된다. 본원에 개시된 장치 및 방법들의 다양한 예시들 및 양태들은 본원에 개시된 장치 및 방법들의 다른 예들 및 양태들 중 임의의 예 및 양태의 구성요소들, 특징들 및 기능성 중 임의의 것을 임의의 조합으로 포함할 수 있고, 이러한 가능성들의 전부는 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다.
전술한 설명 및 관련된 도면들에서 제시된 교시들의 이점을 갖는다면, 개시된 요지의 많은 수정들이 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 명확해질 것이다. 따라서, 본 발명이 제공된 특정 예들 및 양태들로 제한되지 않고 그 수정들이 첨부의 청구항들의 범주 내에 있는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 게다가, 전술한 명세서 및 관련 도면들이 요소들 및/또는 기능들의 소정의 예시적 조합들을 설명하지만, 요소들 및/또는 기능들의 상이한 조합들이 첨부의 청구항들의 범주로부터 벗어나지 않고 실현될 수 있음이 상정되어야 한다.
Claims (16)
- 마찰 교반 용접 장치(202)로서,
스핀들 하우징(204);
축(208)과 동심이며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 회전 가능한 핀 툴(206);
축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 1 숄더(210); 및
축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한 제 2 숄더(212)를 포함하고,
상기 핀 툴(206)은 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)에 대해 회전 가능하며,
상기 제 1 숄더(210)는, 서로 각도를 이루며 상기 축(208)에 대하여 비스듬히 배치되는 평면 접촉부들을 포함하고, 상기 축(208)은 상기 각도를 그 정점에서 이등분하는,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 핀 툴(206)은 축(208)을 따라 제 1 숄더(210)에 대해 이동 가능하며, 축(208)을 따라 제 2 숄더(212)에 대해 고정되는,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 숄더(210)에 열적으로 커플링되는 제 1 냉각 재킷(224); 및
상기 제 2 숄더(212)에 열적으로 커플링되는 제 2 냉각 재킷(236)을 더 포함하는,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 냉각 재킷(224) 및 제 2 냉각 재킷(236)은 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능한,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 숄더(210)는 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하는,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나 이상은 불연속적인,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 5 항에 있어서,
적어도 상기 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256) 중 하나의 일부는 평면이 아닌,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 보완적인,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 접촉부(254) 및 제 2 접촉부(256)는 상호 대칭인,
마찰 교반 용접 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 접촉부(254)는 제 2 접촉부(256)의 형상과 상이한 형상을 갖는,
마찰 교반 용접 장치.
- 2 이상의 부품들의 결합 방법으로서,
마찰 교반 용접 장치(202)의 핀 툴(206)과 동심인 축(208)을 중심으로 마찰 교반 용접 장치(202)의 스핀들 하우징(204)에 대해 핀 툴(206)을 회전시킴으로써 2 이상의 부품들의 조인트 인터페이스(250)에 가소화된 재료를 형성하는 단계(2402); 및
마찰 교반 용접 장치(202)의 제 1 숄더(210)와 제 2 숄더(212) 사이에 가소화된 재료를 구속하는 단계를 포함하고,
제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)는 축(208)을 따라 서로 대향하며 축(208)을 중심으로 스핀들 하우징(204)에 대해 실질적으로 회전 불가능하며,
상기 제 1 숄더(210)는, 서로 각도를 이루며 상기 축(208)에 대하여 비스듬히 배치되는 평면 접촉부들을 포함하고, 상기 축(208)은 상기 각도를 그 정점에서 이등분하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
- 제 11 항에 있어서,
상기 핀 툴(206)을 회전시키는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 제 1 숄더(210) 및 제 2 숄더(212)를 전진시키는 단계(2406)를 더 포함하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
서로에 대해 2 이상의 부품들을 각지게 배향하는 단계(2408)를 더 포함하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
- 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
상기 조인트 인터페이스(250)는 조인트 인터페이스(250)의 일측 상에 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 조인트 인터페이스(250)의 대향 측 상에 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)을 포함하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하는 단계(2410)를 더 포함하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
- 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 숄더(210)는 제 1 조인트 인터페이스 표면(258)에 보완적인 제 1 접촉부(254)를 포함하며, 제 2 숄더(212)는 제 2 조인트 인터페이스 표면(260)에 보완적이며 그리고 제 1 접촉부(254)를 향하는 제 2 접촉부(256)를 포함하며, 제 1 숄더(210)는 제 3 접촉부(268)를 포함하고, 제 2 숄더(212)는 제 3 접촉부(268)를 향하는 제 4 접촉부(270)를 포함하고,
상기 핀 툴(206)을 회전시키는 동안 조인트 인터페이스(250)를 따라 마찰 교반 용접 장치(202)를 전진시키는 단계를 더 포함하며, 제 3 접촉부(268) 및 제 4 접촉부(270) 중 하나 이상은 제 1 조인트 인터페이스 표면(258) 및 제 2 조인트 인터페이스 표면(260) 중 하나 이상을 따라 조인트 인터페이스(250)에 필렛 윤곽(251)을 형성하는,
2 이상의 부품들의 결합 방법.
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