(57)【要約】構造アセンブリを製造する方法は、第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するよう位置決めするステップと、回転するプラグを境界面のところで第１及び第２の構造部材中に挿入し、それにより第１の構造部材を第２の構造部材に結合するステップとを含み、その結果として生ずる摩擦プラグ溶接は、構造部材間に比較的に強固な結合部をもたらすと共に、必要とする形成及び機械切削時間が短く、また、片側の設備一式と両立可能であり、加えて、摩擦プラグ溶接は、摩擦攪拌溶接のような他の結合方法とも両立可能である。
2005523165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
回転するプラグを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材と結合するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、前記プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記挿入するステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記境界面に沿った種々の位置で前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
プラグを前記第１の構造部材の外側表面に隣接して位置決めするステップと、
前記プラグを回転させるステップと、
前記回転させるステップと同時に、前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に前記プラグを挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、前記プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の位置決めするステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記境界面に沿った種々の位置で、前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１９】
第１の構造部材と、
少なくとも部分的に前記第１の構造部材に隣接して位置決めされ、前記第１の構造部材との間に境界面を画成するようになっている第２の構造部材と、
前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合する少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部と、
を備えている構造アセンブリ。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は先細の形状を有している、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２１】
前記第１及び第２の構造部材は異なる材料から構成されている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２２】
前記第１及び第２の構造部材は、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、及び合金鋼からなるグループから選択された材料で形成されている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方を形成する材料とは異なる材料で少なくとも部分的に構成されている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部のうちの少なくとも１つは、別の摩擦プラグ溶接結合部と少なくとも部分的にオーバーラップしている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して垂直に配置されている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して角度をつけて配置されている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２７】
前記第１及び第２の構造部材を結合する細長い溶接結合部を更に備えている、請求項１９に記載の構造アセンブリ。
【請求項２８】
前記細長い溶接結合部は、アーク溶接継手、抵抗溶接継手、ガス溶接継手及び摩擦攪拌溶接継手からなるグループから選択された溶接継手で構成されている、請求項２７に記載の構造アセンブリ。
【請求項２９】
前記細長い溶接結合部は、前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部を少なくとも部分的に消滅させるようになっている、請求項２７に記載の構造アセンブリ。
【請求項３０】
第１の構造部材と、
少なくとも部分的に前記第１の構造部材に隣接して位置決めされ、前記第１の構造部材との間に境界面を画成するようになっている第２の構造部材と、
前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合する少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部とを備え、該摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面のところで前記第１の構造部材を通って延び、かつ少なくとも部分的に前記第２の構造部材に入るようになっている、構造アセンブリ。
【請求項３１】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は先細の形状を有している、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３２】
前記第１及び第２の構造部材は異なる材料から構成されている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３３】
前記第１及び第２の構造部材は、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、及び合金鋼からなるグループから選択された材料で形成されている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方を形成する材料とは異なる材料で少なくとも部分的に構成されている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３５】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部のうちの少なくとも１つは、別の摩擦プラグ溶接結合部と少なくとも部分的にオーバーラップしている、請求項３４に記載の構造アセンブリ。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して垂直に配置されている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して角度をつけて配置されている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３８】
前記第１及び第２の構造部材を結合する細長い溶接結合部を更に備えている、請求項３０に記載の構造アセンブリ。
【請求項３９】
前記細長い溶接結合部は、アーク溶接継手、抵抗溶接継手、ガス溶接継手及び摩擦攪拌溶接継手からなるグループから選択された溶接継手で構成されている、請求項３８に記載の構造アセンブリ。
【請求項４０】
前記細長い溶接結合部は、前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部を少なくとも部分的に消滅させるようになっている、請求項３８に記載の構造アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦溶接に関し、特に、摩擦プラグ溶接による構造部材の結合に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙産業における構造アセンブリのようなものは、構造部材を互いに結合することによりしばしば構成されている。構造部材は、当該部材間の結合境界面に沿った溶接により、或いはリベット、ねじ又はボルトのような締結具を使用することにより、互いに結合することが可能である。多くの場合、結合過程を面倒にする複雑な幾何学的形状もしくは構成をもつ構造部材を結合することが必要である。例えば、曲線形状をもつ構造部材を結合する場合、間隙ができるのを防止すると共に結合境界面の邪魔にならないようにしながら、構造部材を互いに対して位置決めし固定することが難しい可能性がある。同様に、構造部材の中には、構造部材間の結合境界面に接近するのを制限する形状を有するものがある。例えば、タンク、或いはロケット又はミサイルのような宇宙航行体の外装を形成するためにドーム状のものを円筒体に結合する場合、ドーム状のもの及び円筒体の内側と外側の双方を同時に支持し固定することは難しい可能性がある。
【０００３】
従来、接近が難しい複雑な形状及び／又は結合境界面を有する構造部材を結合するときに、構造部材間に組立構造物又は設備一式を架設して、構造部材が結合される間、それらを位置決めした状態で固定することを支援している。例えば、ドーム状のものを円筒体に結合する場合、１つ以上の裏板或いはその他の支持部材（「設備一式もしくはツーリング」）を円筒体及びドーム状のものに取り付けて、構造部材を結合する際、円筒体上へのドーム状のものの位置決めを容易にすると共に、構造部材間の結合境界面を支持することが可能である。そして、設備一式は、構造部材が結合された後に除去することが可能となっている。しかしながら、設備一式を架設するには労力、時間及び材料が必要であり、従って、構造アセンブリの製造コストが上昇することになる。同様に、設備一式の除去は、更なる労力と加工時間が必要であり、これは製造コストを更に上昇させることになる。ある場合には、構造部材が結合されてしまった後に設備一式に接近して取り除くことは困難であるか又は不可能となることがあり、これは、結果として得られた構造アセンブリの総重量に悪影響を与える。重量及び強度は、航空宇宙産業において重大な関心事である。
【０００４】
製造コストを減少しようと努める中で、複雑な形状をもつ構造部材を結合する他の方法が提案されてきた。このような方法の１つでは、構造部材を互いに結合するために、リベットのような締結具を用いるものがある。しかしながら、リベットは予め穿設された孔を一般に必要とするので、リベットを使用して構造部材を結合することは、労働集約且つ時間浪費になることがある。その上、リベットは、構造部材が結合境界面でオーバーラップしていること或いは支持部材又は裏板が構造部材の各々とオーバーラップしていることを必要としているので、リベットを使用して結合できる結合構造の形式は制限されている。リベットはまた、構造部材間の結合境界面に沿って補助溶接結合部を形成するプロセスと干渉する可能性がある。具体的に言うと、リベットは溶接結合部中に完全に消滅されないかも知れず、これは、完成構造アセンブリにおける応力集中という結果を招く可能性があり、構造アセンブリの疲労強度を低下させることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、構造アセンブリを形成するため、構造部材を結合する改良方法の必要性が残っている。その方法は、費用対効果が高くなければならず、また、接近するのが難しい複雑な形状又は結合境界面をもつ構造部材を含め、種々の形状をもつ構造部材の結合を容易にしなければならない。その方法は、構造部材がオーバーラップしているかどうかに関係なく効果的でなければならない。更に、この方法は、融接技術及び摩擦攪拌溶接法のようなその他の結合方法と両立されなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、構造アセンブリを製造するための方法を提供している。本発明の一実施形態によると、この方法は、第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップを含んでいる。次いで、回転するプラグを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材と結合する。一実施形態において、この製造方法は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に開口を穿孔することを含んでいる。この開口は、前記プラグを受けるように構成されている。別の実施形態において、プラグは、それが第１及び第２の構造部材に挿入される前に所定寸法まで機械切削されている。別の実施形態において、前記プラグの少なくとも１つの端部は、前記プラグの端部が対応の構造部材の外側表面と面一になるように前記プラグの挿入に続いて機械切削されている。別の実施形態において、この方法は、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させるような、細長い溶接結合部を形成することを含んでいる。例えば、一実施形態によると、細長い溶接結合部は、回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通って移動させることにより、形成される。更に別の実施形態において、この方法は、前記境界面に沿った種々の位置で前記挿入するステップを繰り返すことを含んでいる。例えば、一実施形態によると、回転するプラグは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で挿入される。更に別の実施形態において、この方法は、宇宙航行体の外装を形成するために前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けることを含んでいる。
【０００７】
本発明のもう１つの実施形態によると、構造アセンブリを製造する方法は、第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するよう位置決めするステップを含んでいる。プラグは、前記第１の構造部材の外側表面に隣接して位置決めされる。該プラグは、回転させられると共に、この回転させるステップと同時に、前記第１及び第２の構造部材中に挿入される。一実施形態において、製造する方法は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、開口を穿孔することを含んでいる。この開口は、前記プラグを受けるように構成されている。もう１つの実施形態において、該プラグは、前記第１及び第２の構造部材中に挿入される前に所定寸法まで機械切削される。もう１つの実施形態において、前記プラグの少なくとも１つの端部は、前記プラグの端部が対応の構造部材の外側表面と面一になるように、前記プラグの挿入に続いて機械切削される。もう１つの実施形態において、この方法は、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させるような、細長い溶接結合部を形成することを含んでいる。例えば、一実施形態によると、細長い溶接結合部は、回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させることによって形成される。更に別の実施形態において、この方法は、前記境界面に沿った種々の位置で前記挿入するステップを繰り返すことを含んでいる。例えば、一実施形態によると、回転するプラグは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で挿入される。更に別の実施形態において、この方法は、宇宙航行体の外装を形成するために前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けることを含んでいる。
【０００８】
本発明はまた、第１の構造部材と、少なくとも部分的に該第１の構造部材に隣接して位置決めされ、該第１の構造部材との間に境界面を画成するようになっている第２の構造部材とを備えている構造アセンブリを提供するものである。少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合している。一実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、先細の形状（テーパ形状）を有している。別の実施形態において、前記第１及び第２の構造部材は異なる材料から構成されている。別の実施形態において、前記第１及び第２の構造部材は、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、又は合金鋼から形成されている。別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方を形成する材料とは異なる材料で少なくとも部分的に構成されている。別の実施形態において、少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、別の摩擦プラグ溶接結合部と少なくとも部分的にオーバーラップしている。別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は前記境界面に対して垂直に配置されている。更に別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して角度をつけて配置されている。更に別の実施形態において、細長い溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材を結合している。例えば、一実施形態によると、細長い溶接結合部は、アーク溶接継手、抵抗溶接継手、ガス溶接継手又は摩擦攪拌溶接継手から構成されている。別の実施形態によると、前記細長い溶接結合部は、前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部を少なくとも部分的に消滅させている。
【０００９】
本発明はまた、第１の構造部材と、少なくとも部分的に該第１の構造部材に隣接して位置決めされ、該第１の構造部材との間に境界面を画成するようになっている第２の構造部材とを備えている構造アセンブリを提供するものである。少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合し、当該摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面のところで前記第１の構造部材を通って延び、少なくとも部分的に前記第２の構造部材に入っている。一実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、先細の形状を有している。別の実施形態において、前記第１及び第２の構造部材は異なる材料から構成されている。別の実施形態において、前記第１及び第２の構造部材は、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、又は合金鋼から形成されている。別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方を形成する材料とは異なる材料で少なくとも部分的に構成されている。別の実施形態において、前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部は、別の摩擦プラグ溶接結合部と少なくとも部分的にオーバーラップしている。別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して垂直に配置されている。更に別の実施形態において、摩擦プラグ溶接結合部は、前記境界面に対して角度をつけて配置されている。更に別の実施形態において、細長い溶接結合部は、前記第１及び第２の構造部材を結合している。例えば、一実施形態によると、前記細長い溶接結合部は、アーク溶接継手、抵抗溶接継手、ガス溶接継手又は摩擦攪拌溶接継手から構成されている。別の実施形態によると、前記細長い溶接結合部は、前記少なくとも１つの摩擦プラグ溶接結合部を少なくとも部分的に消滅させている。
【００１０】
従って、構造部材の効果的な結合を可能にする構造アセンブリ及び関連の製造方法が提供されている。この方法は、費用対効果が高く、また、接近するのが難しい複雑な形状又は結合境界面をもつ構造部材を含め、種々の形状をもつ構造部材を結合するのに使用することができる。この方法は、構造部材がオーバーラップしているかどうかに関係なく使用することができる。更に、この方法は、融接及び摩擦攪拌溶接技術のようなその他の結合方法と両立することができる。
【００１１】
本発明の前述の利点、特徴及びその他の利点、特徴、並びにそれらが実現される方法は、好適且つ模範的な実施形態を示すものであり、必ずしも一定の縮尺で描かれていない添付図面に対してなされている本発明についての以下の詳細な説明を考慮することにより、一層容易に明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の全実施形態ではないが、その幾つかを示す添付図面を参照し、本発明について以下により詳しく説明する。実際に、本発明は、種々の異なる形態で実施可能であり、ここに示された実施形態に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、その開示内容が徹底しており且つ完全であり、そして本発明の範囲を当業者に十分に伝達するように提示されている。同様の数字は、全体を通して、同様の要素を示している。
【００１３】
図面、特に図１を参照すると、本発明の一実施形態による構造アセンブリ２１が示されている。この構造アセンブリ２１は、第１及び第２の構造部材４，５を互いに結合する摩擦プラグ溶接部２４を備えている。図２を参照すると、摩擦プラグ溶接部２４を形成するための本発明の一実施形態によるプラグ１が示されている。このプラグ１は、溶接すべき構造部材の寸法及び構成に応じて種々の形状を有することが可能である。図２に示した実施形態によると、プラグ１は、先細端部２を備えた円筒形本体部１ａを有している。別の実施形態において、プラグ１の端部２は、鈍端になっている、即ち丸みが付けられていてもよい。プラグ１は、このプラグ１を回転させるフライス盤、ドリル又はその他の装置（図示せず）のスピンドルに取り付けられるように構成された軸部３を備えている。プラグ１は消耗性であるので、該プラグ１は、以下にもっと十分に明らかにするように、構造部材４，５を形成するのに使用された材料に応じて種々の金属又は金属合金から形成されてもよい。例えば、一実施形態によると、プラグ１は、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、又は合金鋼から形成されている。
【００１４】
図３を参照すると、本発明の一実施形態に従って、構造アセンブリ２１を形成するために結合される前の第１及び第２の構造部材４，５が示されている。各構造部材４，５は、単一加工物から既知の製造装置を通じて、結果である構造アセンブリ２１の特定設計荷重及び仕様により要求されるような所定の形状及び厚さに加工されている。例えば、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）のフライス盤は、必要に応じて各構造部材４，５を機械加工するのに使用することが可能である。構造部材４，５は、限定ではなく単なる実例のためであるが、プレート、ブロック、管状部材及び曲線部材を含め、種々の形状で製造することができる。同様に、各構造部材４，５は、結果である構造アセンブリ２１の特定設計荷重及び仕様による要求に応じて、種々の材料から形成することが可能である。また、本発明の結合方法を使用して互いに結合できる構造部材の数は、２つに限定されることはなく、３つ以上の構造部材を含むことができる。別の実施形態（図示せず）によると、単一構造部材の両端部を互いに結合することが可能である。構造部材４，５は、限定ではなく単に実例のためであるが、アルミニウム、アルミ合金、チタニウム、チタン合金、又は合金鋼を含む、高い比強度を有する材料から形成されるのが好ましい。第１の構造部材４の少なくとも一部は、第２の構造部材５の一部と接触状態にあり、それにより第１及び第２の構造部材４，５の間に境界面１５を画成している。
【００１５】
本発明の一実施形態によると、構造部材４，５の一方又は双方は、プラグ１を受けるように準備されている。例えば、図４に例示したように、穿孔もしくはドリリング又はパンチングのような既知の製造方法を用いて、構造部材４，５の一方又は双方に１つ以上の開口６が形成されている。各開口６の寸法及び形状は、構造部材４，５の材料特性及び配置はもちろんのこと、プラグ１の寸法及び形状に基づいている。例えば、図４に示された開口６は、図２に例示されたプラグ１の端部２の角度に適合するようにテーパがついている。他の実施形態として、対応する開口６は、プラグ１の端部２よりも大きいか又は小さいテーパがついていてもよいし、或いは開口６は全くテーパを有していなくてもよい。各開口６は、プラグ及び構造部材４，５間に十分な摩擦が生ずるように、プラグ１の寸法よりも少なくとも若干小さい寸法を有しているのが好ましい。その他の実施形態において、開口は構造部材４，５に何ら形成されていない。例えば、プラグ１が比較的に鋭利な端部２を有していれば、或いは構造部材４，５が比較的に薄く且つ十分に軟質の材料であれば、開口６は不必要であるかも知れない。
【００１６】
図５を参照すると、摩擦プラグ溶接部２４を形成するための構造部材４，５内へのプラグ１の挿入が示されている。プラグ１の軸部３は、チャック又はコレット１１を用いて回転可能なスピンドル１２に取り付けられている。回転可能なスピンドル１２は、図５に矢印１０ａで示すように、該スピンドルを回転させ、それによりプラグ１を回転させるドリル又はフライス盤（図示せず）のような装置に取り付けられている。回転可能なスピンドル１２はまた、プラグ１を付勢して第１の構造部材４及び境界面１５を通り少なくとも部分的に第２の構造部材５に入れるように構成されていることが好ましい。
【００１７】
図４〜図６に示すように、裏板もしくは支持台７は、摩擦プラグ溶接プロセス中、第１及び第２の構造部材４，５を支持するように位置決めされている。本発明の一実施形態によると、支持台７は、プラグ１の端部２を受けるように構成された形状をもつ凹部８を画成している。例えば、支持台７の凹部８は、プラグ１の端部２に対応するようにテーパを付けることが可能である。他の実施形態（図示せず）において、支持台７は凹部８を画成していない。更に他の実施形態において、支持台７又は裏板は使用されず、例えば、その場合、構造部材４，５は自己保持するのに十分な強度及び厚さを有している。
【００１８】
回転プラグ１が強制されて第１の構造部材４の外側表面９を通り、結合境界面１５を経て、少なくとも部分的に第２の構造部材５に入り込むときに、プラグ１と構造部材４，５との間に摩擦が発生することになる。プラグ１は、図５に示すように、境界面１５に対して垂直に、或いは図１０に示すように境界面１５に対してある角度で構造部材４，５に挿入可能となっている。図１０を参照すると、プラグ１の長手方向軸線は、第１の構造部材４の外側表面９並びに構造部材４，５間の境界面１５に対して鋭角を形成している。本発明の別の実施形態において、プラグ１は構造部材４，５間の境界面１５に沿って挿入されている。例えば、図１１に示すように、プラグ１は、境界面１５の平面内にある方向への構造部材４，５中への挿入が可能に位置決めされている。構造部材４，５を結合するこの方法は、構造部材４，５を互いにオーバーラップさせる必要がないので、場合によっては有利である。代わりに、構造部材４，５は、互いに接近して配置され、境界面１５で結合されるようになっている。
【００１９】
摩擦は、プラグ１と該プラグに近い第１及び２の構造部材４，５の諸部分とを可塑化するのに十分な熱エネルギを発生するようになっている。一実施形態によると、図５に示すように、プラグ１は強制されて第１及び第２の構造部材４，５に通される。支持台７は、プラグ１が第２の構造部材５を出るときに同支持台７の凹部８がプラグ１の端部２を受けるように、プラグ１により出される力に抗して第１及び第２の構造部材４，５を支持すべく配置されている。その後、図６に示すように、スピンドル１２の回転が終了され、プラグ１は回転を止める。プラグ１及び構造部材の可塑化領域１３，１４が一緒に流れてプラグの外側に隣接する溶接部で冷えるときに、摩擦プラグ溶接部２４は、構造部材４，５を互いに結合して単一構造アセンブリ２１の形にする。プラグ１の可塑化領域１３及び第１の構造部材４の可塑化領域１４は、はみ出し又は異形材料の領域を形成することがあり、これは機械切削により除去可能である。本発明の一実施形態によると、プラグ１の少なくとも一端部は、プラグ１を構造部材４，５に挿入し摩擦プラグ溶接部２４を形成した後、機械切削されることになる。プラグ１は、第１及び第２の構造部材４，５の外側表面上にあるはみ出し部１４と一緒に機械切削されるので、プラグ１の端部は対応する外側表面と同一平面にある。
【００２０】
図７〜図９を参照すると、２つ以上のプラグ１は、構造部材を更に結合するため、境界面１５に沿って構造部材４，５内に挿入可能となっている。一実施形態によると、該プラグ１は、それらの間に所定の間隔を有して境界面１５に沿って挿入されている。別の実施形態によると、これらのプラグ１は、各プラグ１が少なくとも部分的に別のプラグ１とオーバーラップするように、挿入されている。例えば、図７に例示するように、構造アセンブリ２１の構造部材４，５は、構造アセンブリ２１の外側表面と面一であるように両端部について機械切削された複数の摩擦プラグ溶接部２４によって結合されており、摩擦プラグ溶接部２４の各々は、少なくとも１つの他の摩擦プラグ溶接部２４とオーバーラップしている。摩擦プラグ溶接部２４をオーバーラップさせるプロセスは、構造部材４，５を境界面１５の全長に沿って或いはその一部にのみ沿って結合するのに利用可能である。
【００２１】
上述したように、図面は、２つの構造部材４，５により形成された構造アセンブリ２１を示しているが、本発明は、構造アセンブリ２１を形成すべく３つ以上の構造部材を結合するために、或いは単一構造部材の２つの端部を結合するために、使用することが可能である。１つ以上の摩擦プラグ溶接部２４を使用して構造部材を結合することが可能であり、摩擦プラグ溶接部２４の各々は構造部材の一部又は全てを互いに結合することができる。
【００２２】
本発明の有利な１つの実施形態によると、図１２に示すように、摩擦プラグ溶接部２４は、より恒久的な溶接継手を形成できるように構造部材４，５を互いに一時的に位置決めし、固定する仮付け溶接のような一時的溶接部１６を形成するのに使用されている。図１２に示すように、その後、摩擦攪拌溶接工具１９を使用して、少なくとも部分的に摩擦プラグ溶接部２４を消滅させる、より恒久的な細長い摩擦攪拌溶接結合部２０を形成することが可能である。限定はされないが、アーク溶接継手、抵抗溶接継手又はガス溶接継手のような融接を含め、他の形式の細長い溶接結合部２５は、本発明の他の実施形態（図示せず）に従って形成することができる。細長い溶接結合部２５は、一時的溶接部１６の１つ以上の摩擦プラグ溶接結合部２４を少なくとも部分的に消滅させるのが好ましく、また、摩擦プラグ溶接結合部の各々を完全に消滅させるのがもっと好ましい。細長い溶接結合部２５は、一時的溶接部１６の摩擦プラグ溶接部２４を完全に消滅させることによって、通常のリベットに関連した応力集中を解消する利点がある。その上、一時的溶接部１６の摩擦プラグ溶接部２４が部分的に消滅されるに過ぎないときでも、以下にもっと十分に論じるように、本発明に基づいて形成された摩擦プラグ溶接部２４が越えはしないが構造部材４，５の材料特性と実質的に同等の材料特性を有しているので、結果として生ずる応力集中が実質的に軽減されることになる。
【００２３】
摩擦攪拌溶接は、軍事用及び商業用航空機の製造はもちろんのこと、高強度の溶接継手を必要とする他の用途においても使用することができる構造アセンブリを形成するために、構造部材を結合するのに利用されている。図１２に示すように、摩擦攪拌溶接には、構造部材４，５を互いに押し当てながら、回転する摩擦攪拌溶接工具１９のねじが切られたピン１９ａを１対の構造部材４，５の対向面間の境界面１５に挿入することが含まれている。構造部材４，５の間、又は単一構造部材の端部の間の境界面１５におけるねじが切られたピン１９ａの回転は摩擦を生じさせ、これが溶接部における加工物材料を可塑化するのに十分な熱エネルギを発生させることになる。摩擦攪拌溶接工具１９はまた、この摩擦攪拌溶接工具１９が一時的溶接部１６に沿って移動されるときに、溶接部内の可塑化した加工物材料を強固にするように構成された凹形肩部を備えている。構造部材４，５の可塑化領域が一緒に流れ溶接部で冷えるときに、摩擦攪拌溶接結合部２０は構造部材４，５を互いに結合して単一アセンブリ２１の形にする。摩擦攪拌溶接の総括的説明については、トーマス(Thomas)等に対する米国特許第５,４６０,３１７号に見られ、その全内容は参照によりここに組み込まれる。
【００２４】
摩擦攪拌溶接２０及び摩擦プラグ溶接部２４の特別な利点の１つは、溶接の形成が自生的であり、従来の溶接プロセスにおいて普通に用いられているような溶加材というよりはむしろ、可塑化された母材の固化によりもたらされることである。摩擦攪拌溶接結合部２０或いは摩擦プラグ溶接部２４は、大きさの順で約.０００１から.０００２インチ（３〜５ミクロン）に及ぶ等軸形状及び粒径を有する粒子をもつ微細化結晶粒組織を有するナゲットから構成されている。結晶粒組織の改善の結果として、摩擦攪拌溶接結合部２０及び摩擦プラグ溶接結合部２４は、微小亀裂の形成及び伝播の影響を受け難いと共に、強度、延性、靭性の向上はもちろんのこと、耐食性、耐疲労性の向上を提示することになる。
【００２５】
上述したように、構造部材４，５は類似材料又は非類似材料から形成することが可能である。構造部材４，５が、単に摩擦プラグ溶接部２４を使用して、或いは一時的溶接結合部１６としての摩擦プラグ溶接部２４と、より恒久的な溶接結合部２５としての細長い摩擦プラグ溶接部２４とを使用して結合される実施形態において、構造部材は、溶接不可であるか或いは従来の融接技術の使用により結合には不経済である、非類似金属から形成することが可能である。溶接不可の材料は、従来の融接技術により結合された場合、溶接部固化中に亀裂が入り易い比較的に脆弱な溶接継手を生産することになる。溶接不可の材料には、一般的に、アルミニウムや、特にＡＡ２０００系及び７０００系合金のような一部のアルミ合金がある。摩擦攪拌溶接及び摩擦プラグ溶接の使用は、溶接不可の材料により形成された構造部材４，５がしっかり結合されることを可能にする。摩擦攪拌溶接及び摩擦プラグ溶接はまた、溶接可能の材料を他の溶接可能の材料に、また、溶接不可の材料にしっかり結合するのにも使用することができる。従って、本発明の方法は、構造部材４，５を形成する材料が広範囲の軽量、高強度金属及び合金から選択されることを可能とし、それにより結果である構造アセンブリ２１の総重量の減少を容易にすることになる。
【００２６】
図１３を参照すると、本発明の一実施形態に従って、構造アセンブリ２１を製造するために構造部材を結合するのに行われる諸工程が示されている。この方法は、第１の構造部材を少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接して位置付け、それにより両者間に境界面を画成することを含んでいる。ブロック３０を参照のこと。一実施形態において、この方法は、第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも１つに、プラグを受けるように構成された開口を穿孔もしくはドリリングすることを含んでいる。ブロック３１を参照のこと。別の実施形態において、この方法は、プラグを所定の寸法に機械切削することを含んでいる。ブロック３２を参照のこと。その後、回転プラグを境界面のところで第１及び第２の構造部材に挿入し、それにより第１の構造部材を第２の構造部材に結合する。ブロック３３を参照のこと。この挿入ステップは、複数の摩擦プラグ溶接を用いて構造部材を結合するために境界面に沿った位置で繰り返すことが可能である。ブロック３４を参照のこと。例えば、より恒久的な溶接継手を形成するときに構造部材が互いにしっかり位置決めされるように、複数の摩擦プラグ溶接を使用して構造部材を互いに仮付け溶接することが可能である。一実施形態によると、少なくとも１つのプラグが少なくとも部分的に既存プラグにオーバーラップする位置で挿入される。ブロック３５を参照のこと。プラグの少なくとも１つの端部は、プラグの該端部が対応の構造部材の外側表面と面一になるように機械切削されることが好ましい。ブロック３６を参照のこと。より恒久的な溶接継手又は連続的な継手を必要とする構造アセンブリに対しては、この方法は、境界面に沿って第１及び第２の構造部材間に細長い溶接結合部を形成することを含む。ブロック３７を参照のこと。一実施形態によると、この細長い溶接結合部は、少なくとも部分的に１つ以上のプラグを消滅させる。例えば、回転する摩擦攪拌溶接プローブを境界面のところで第１及び第２の構造部材に挿入することが可能である。ブロック３８を参照のこと。その後、この回転する摩擦攪拌溶接プローブは、境界面により画成された通路に沿って第１及び第２の構造部材を通って移動させられる。ブロック３９を参照のこと。次いで、この方法は、宇宙航行体の外装を形成するために、構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けることを含めることが可能である。ブロック４０を参照のこと。
【００２７】
図１４を参照すると、本発明の別の実施形態に基づいて構造アセンブリを製造するために、構造部材を結合するのに行われる諸工程が示されている。この方法は、第１の構造部材を少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接して位置付け、それにより両者間に境界面を画成することを含んでいる。ブロック４１を参照のこと。一実施形態において、この方法は、第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも１つに、プラグを受けるように構成された開口を穿孔もしくはドリリングすることを含んでいる。ブロック４２を参照のこと。別の実施形態において、この方法は、プラグを所定の寸法に機械切削することを含んでいる。ブロック４３を参照のこと。次いで、プラグを第１の構造部材の外側表面近くに位置決めする。ブロック４４を参照のこと。このプラグを回転させる。ブロック４５を参照のこと。それからこの回転させるステップと同時に、このプラグを境界面のところで第１及び第２の構造部材に挿入し、それにより第１の構造部材を第２の構造部材に結合する。ブロック４６を参照のこと。この挿入ステップは、複数の摩擦プラグ溶接を用いて構造部材を結合するために境界面に沿った位置で繰り返すことが可能である。ブロック４７を参照のこと。例えば、より恒久的な溶接継手を形成するときに構造部材が互いにしっかり位置決めされるように、複数の摩擦プラグ溶接を使用して構造部材を互いに仮付け溶接することが可能である。一実施形態によると、少なくとも１つのプラグが少なくとも部分的に既存プラグにオーバーラップする位置で挿入される。ブロック４８を参照のこと。プラグの少なくとも１つの端部は、当該プラグの端部が対応する構造部材の外側表面と面一になるように機械切削されることが好ましい。ブロック４９を参照のこと。より恒久的な溶接継手又は連続的な継手を必要とする構造アセンブリに対しては、この方法は、境界面に沿って第１及び第２の構造部材間に細長い溶接結合部を形成することを含む。ブロック５０を参照のこと。一実施形態によると、この細長い溶接結合部は、少なくとも部分的に１つ以上のプラグを消滅させる。例えば、回転する摩擦攪拌溶接プローブを境界面のところで第１及び第２の構造部材に挿入することが可能である。ブロック５１を参照のこと。その後、この回転する摩擦攪拌溶接プローブは、境界面により画成された通路に沿って第１及び第２の構造部材を通って移動させられる。ブロック５２を参照のこと。次いで、この方法は、宇宙航行体の外装を形成するために、構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けることを含めることが可能である。ブロック５３を参照のこと。
【００２８】
本発明についての多くの変形例及びその他の実施形態は、前述の説明及び添付の図面に提示された教示内容の利点を有して、本発明が関係する技術に習熟した者に想到されるであろう。従って、言うまでもなく、本発明は、開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、また、上述の変形例及びその他の実施形態は、特許請求の範囲に含まれるべきものと考えられる。この明細書では特定の用語が用いられているが、それらは、単に一般的且つ説明的意味であり、限定のために使用されているのではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施形態に従って、摩擦プラグ溶接で構造部材を結合することにより形成された構造アセンブリを示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に従って、所定の寸法に機械切削されたプラグを示す正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に従って、結合のため位置決めされた２つの構造部材を示す正面図である。
【図４】図２のプラグを挿入する前に支持台上に配置された図３の２つの構造部材を示す正面図である。
【図５】本発明の一実施形態に従って、回転機械を使用して図３の２つの構造部材中への図２のプラグの挿入について示す正面図である。
【図６】本発明の一実施形態に従って、回転機械を使用してプラグを構造部材中に十分に挿入した状態の図５のプラグ及び構造部材を示す正面図である。
【図７】本発明の一実施形態に従って、複数の摩擦プラグ溶接により結合された２つの構造部材を示す正面図である。
【図８】本発明の一実施形態に従って、複数の摩擦プラグ溶接により結合された２つの構造部材を示すものであり、プラグ溶接部の各々は構造部材の外側表面と面一であるように既に機械切削されている正面図である。
【図９】プラグ溶接部のオーバーラップを示すもので、図８の摩擦プラグ溶接の平面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従って、プラグの中心軸線の方向が構造部材間の境界面により画成される平面と鋭角をなすように２つの構造部材に挿入されているプラグを示す正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従って、突き合わせられた２つの構造部材と、結合境界面のところで構造部材中に挿入可能に位置決めされたプラグとを示す斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に従って、既存の摩擦プラグ溶接を消滅させる細長い摩擦攪拌溶接継手の形成について示す斜視図である。
【図１３】本発明の一実施形態によって、構造アセンブリを製造するための方法を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の別の実施形態によって、構造アセンブリを製造するための方法を示すフローチャートである。
【図１】
2005523165.tif 000003
【図２】
2005523165.tif 000004
【図３】
2005523165.tif 000005
【図４】
2005523165.tif 000006
【図５】
2005523165.tif 000007
【図６】
2005523165.tif 000008
【図７】
2005523165.tif 000009
【図８】
2005523165.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2005523165.tif 000015
【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年10月19日(2004.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップと、
回転するプラグを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材と結合するステップと、
しかる後、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
前記挿入するステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記境界面に沿った種々の位置で前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含んでいる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップと、
前記プラグを前記第１の構造部材の外側表面に隣接して位置決めするステップと、
前記プラグを回転させるステップと、
前記回転させるステップと同時に、前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に前記プラグを挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合するステップと、
しかる後、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項９】
前記第２の位置決めするステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記境界面に沿った種々の位置で、前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
回転するプラグを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材と結合するステップと、
しかる後、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、前記プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記挿入するステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記境界面に沿った種々の位置で、前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２３】
構造アセンブリを製造する方法であって、
第１の構造部材を、少なくとも部分的に第２の構造部材に隣接させて、両者間に境界面を画成するように位置決めするステップと、
プラグを前記第１の構造部材の外側表面に隣接して位置決めするステップと、
前記プラグを回転させるステップと、
前記回転させるステップと同時に、前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に前記プラグを挿入し、それにより前記第１の構造部材を前記第２の構造部材に結合するステップと、
しかる後、前記境界面に沿って前記第１及び第２の構造部材の間に、少なくとも部分的に前記プラグを消滅させる細長い溶接結合部を形成するステップと、
を含む方法。
【請求項２４】
前記第１及び第２の構造部材のうちの少なくとも一方に、前記プラグを受けるように構成された開口を穿孔するステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記第２の位置決めするステップの前に前記プラグを所定寸法まで機械切削するステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記プラグの端部が、対応する構造部材の外側表面と面一になるように、前記挿入するステップに続いて前記プラグの少なくとも１つの端部を機械切削するステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記形成するステップは、
回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面のところで前記第１及び第２の構造部材中に挿入すること、及び
前記回転する摩擦攪拌溶接プローブを前記境界面により画成される通路に沿って前記第１及び第２の構造部材を通り移動させること、
を含んでいる、請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記境界面に沿った種々の位置で、前記挿入するステップを繰り返すステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記繰り返すステップは、既存のプラグに少なくとも部分的にオーバーラップする位置で前記回転するプラグを挿入することを含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
宇宙航行体の外装を形成するために、前記構造アセンブリを他の構造アセンブリに取り付けるステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。
【国際調査報告】
2005523165.tif 000017
2005523165.tif 000018
2005523165.tif 000019
2005523165.tif 000020