(57)【要約】【課題】摩擦ビット接合するシステム及び方法を提供する。【解決手段】加工対象物材料を摩擦ビット接合する工具は、先細るピン及び非切断ティップを有するビットを含む。ビットは、上表面内で窪み、または上表面から延在し、ビットにトルクを伝達して、回転軸の周りでビットを回転させるように構成された少なくとも１つの機構を有する、ピンとは反対の上表面を有する。【選択図】図１
2019195847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物材料を摩擦ビット接合する工具であって、
先細るピンと、
非切断ティップと、
上表面内で窪んだ少なくとも１つの機構を有する、前記ピンとは反対の前記上表面であって、前記少なくとも１つの機構は、前記ビットにトルクを伝達して、回転軸の周りで前記ビットを回転させるように構成される、前記上表面と、
を有するビットを含む、前記工具。
【請求項２】
前記ビットは、前記ピンと前記上表面との間で肩部を有する、請求項１に記載の工具。
【請求項３】
前記非切断ティップは、丸みを帯びている、請求項１に記載の工具。
【請求項４】
前記ピンは、前記回転軸に対する面角において方位付けられ、前記面角は、前記回転軸に垂直でない、請求項１に記載の工具。
【請求項５】
前記ピンは、加工対象物材料に係合し、加工対象物材料を流動させるように構成された１つ以上の表面機構を有する面を含む、請求項１に記載の工具。
【請求項６】
前記ビットは、前記ビットの全径の１０％〜５０％であるビット高さを有する、請求項１に記載の工具。
【請求項７】
前記ビットは、前記ビットの全径の５０％よりも低いピン高さを有する、請求項６に記載の工具。
【請求項８】
前記ピンは、円錐状ピンである、請求項１に記載の工具。
【請求項９】
摩擦ビット接合する工具であって、
回転軸の周りで回転可能なドライバ本体と、
前記ドライバ本体から突出した少なくとも１つの機械的連結機構と、
を有するドライバと、
前記ドライバに結合されたビットであって、前記ビットは、非切断ティップ、ピン、及び前記ピンとは反対の上表面を有し、前記上表面は、前記上表面内で窪み、前記少なくとも１つの機械的連結機構から前記ビットにトルクを伝達して、前記回転軸の周りで前記ビットを回転させるように構成された少なくとも１つの相補的連結機構を含む、前記ビットと、
を含む、前記工具。
【請求項１０】
前記ドライバは更に、前記回転軸の周りで回転するように構成された少なくとも１つの切断機を含む、請求項９に記載の工具。
【請求項１１】
前記切断機の刃先は、前記ビットの前記上表面と軸方向に平に位置付けられる、請求項１０に記載の工具。
【請求項１２】
前記ドライバは更に、前記ドライバ本体内に磁石を含み、前記ビットに軸方向に磁力を加えるように構成される、請求項９に記載の工具。
【請求項１３】
前記磁石は、電磁石である、請求項１２に記載の工具。
【請求項１４】
前記ビットは、強磁性材料を含む、請求項９に記載の工具。
【請求項１５】
加工対象物を摩擦ビット接合（ＦＢＪ）する方法であって、
回転軸の周りでドライバを回転させることと、
前記ドライバを使用して、前記加工対象物と接触してビットを回転させることと、
前記加工対象物に軸方向に前記ビットを移動させ、加工対象物材料を変位させることと、
加工対象物表面にフラッシュされた前記ビットの上表面を有する前記ビットにより前記加工対象物材料を摩擦攪拌することと、
前記加工対象物内で前記ビットを停止することと、
前記ビットが前記加工対象物内に残るように前記ドライバから前記ビットを切断することと、
を含む、前記方法。
【請求項１６】
前記加工対象物に軸方向に前記ビットを移動させ、加工対象物材料を変位させることは、前記ビットにより加工対象物材料を切断することなく、加工対象物材料を変位させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドライバ上で少なくとも１つの切断機により鋳ばりを除去することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
軸方向に閾値力まで前記ドライバ上で前記ビットを保持することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記ドライバから前記ビットを切断することは、前記閾値力を克服することを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記加工対象物を摩擦攪拌することは、１，０００ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍの回転速度において前記ビットを回転させることを含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
固相接合工程において溶接可能材料を相互に取り付けるために、金属の摩擦攪拌加工（「ＦＳＰ」）が使用されてきた。ＦＳＰは、熱及び摩擦を生じさせて溶接可能材料を移動させるために溶接可能材料の表面に対してプレス加工されたピンの動きを使用する。材料は、可塑化することができ、第１の材料が接合される第２の材料と共に物理的に攪拌することができる。ピン、ピン及び肩部、または別の「ＦＳＰ工具」は、加工対象物と接触して回転することができる。加工対象物に対してＦＳＰ工具を付勢するために、ＦＳＰティップに力が加えられる。ＦＳＰ工具は、加工対象物の材料を攪拌するために、加工対象物に沿って移動する。２つの平板からの混合材料の物理工程は、平板を接合する。
【０００２】
ＦＳＰは、他の溶接工程の潜在的な欠陥の多くを回避する固相工程において溶接可能材料を接合する。例えば、ＦＳＰは、全体的に元の材料から区別することができない工具の経路に沿った攪拌された領域を作り出す。ＦＳＰは、追加の材料を含むことなく、またはシールドガスを使用することなく実行されることがある。金属不活性ガス（「ＭＩＧ」）溶接などのいくつかの溶接方法は、接着を作り出すために追加の材料を導入することがある。タングステン不活性ガス（「ＴＩＧ」）溶接などの他の溶接方法は、１つ以上の加工対象物を加熱するために、消耗可能でない接点を使用することがある。しかしながら、加熱によって、１つ以上の加工対象物は、液相を実現することがあり、１つ以上の加工対象物において相変化のリスクを生じることがある。相変化は、接着の整合性、及び潜在的には、加工対象物自体完全性を損なうことがある。相変化または他の反応の可能性を制限するために、ＴＩＧ溶接及び同様の工程は、接触エリアの周りで不活性ガス「シールド」を利用する。
【０００３】
従来のＦＳＰは、消耗可能でないビットを使用し、ＦＳＰ工具が加工対象物から引き込まれるときに空間を残す。摩擦ビット接合（ＦＢＪ）は、ＦＢＪ工程によって消耗される消耗可能ビットを使用し、作り出された接合部の切り離せない部分になる。ＦＢＪ接合部は典型的には、少なくとも１つの仕上げ段階、時に、仕上がった表面を作り出すための更なる段階を必要とする。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施形態では、加工対象物材料を摩擦ビット接合する工具は、先細るピンを有するビットを含み、非切断ティップを有する。ビットは、ビットにトルクを伝達して、回転軸の周りでビットを回転させるように構成された、上表面内で窪んだ少なくとも１つの機構を有する、ピンとは反対の上表面を有する。
【０００５】
いくつかの実施形態では、摩擦ビット接合する工具は、ビット及びドライバを含む。ドライバは、回転軸の周りで回転可能なドライバ本体及びドライバ本体から突出する少なくとも１つの機械的連結機構を有する。ビットは、ビットにトルクを伝達して、回転軸の周りでビットを回転させるように構成された、上表面内で窪んだ少なくとも１つの相補的連結機構を有する、ピンとは反対の上表面を有する。
【０００６】
いくつかの実施形態では加工対象物を摩擦ビット接合する方法は、回転軸の周りでドライバを回転させることと、ドライバを使用して、加工対象物と接触してビットを回転させることとを含む。方法は更に、加工対象物に軸方向にビットを移動させ、加工対象物材料を変位させることを含む。方法は、加工対象物表面によりフラッシュされたビットの上表面を有するビットにより加工対象物材料を摩擦攪拌し、次いで、加工対象物内でビットを停止し、ビットが加工対象物内に残るようにドライバからビットを切断することによって続ける。
【０００７】
この要約は、詳細な説明において以下で更に説明される概念の選択を導入するために提供される。この要約は、特許請求される主題の重要な特徴または必須の特徴を識別することを意図しておらず、特許請求される主題の範囲を限定することの補助として使用されることも意図していない。
【０００８】
開示の実施形態の追加の特徴及び利点は、以下の説明において示され、説明から部分的に明らかになり、またはそのような実施形態の実施によって習得されることができる。そのような実施形態の特徴及び利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘される器具及び組み合わせによって実現及び取得されることができる。それらの特徴及び他の特徴は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲から更に完全に明らかになり、または以下に示されるようにそのような実施形態の実施によって習得されることができる。
【０００９】
開示の上述された特徴及び他の機構が取得されることができる方式を説明するために、添付図面において例示されるそれらの特定の実施形態を参照することによって更なる特定の説明が提供される。理解をより明確にするために、様々な添付図面の全体を通じて、同じ要素は同じ参照符号で示されている。図面の一部は、概念の簡略表現または誇張された表現である場合があり、他の図面は、例えば、実施形態を同一縮尺で描かれると見なされるべきである。図面がいくつかの実施例の実施形態を表すと理解するために、添付図面の使用を通じて追加の特異性及び詳細と共に実施形態が記述及び説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示のいくつかの実施形態に従った、摩擦ビット接合システムの斜視図である。
【図２】本開示のいくつかの実施形態に従った、突合せ接合部を溶接する摩擦ビット接合システムの斜視図である。
【図３−１】本開示のいくつかの実施形態に従った、重ね接合部を溶接する摩擦ビット接合システムの斜視図である。
【図３−２】図３−１において例示される重ね接合部の実施形態の側断面図である。
【図４】図３−１の摩擦ビット接合工具の実施形態の分解断面図である。
【図５】図３−１の摩擦ビットドライバの実施形態の端面図である。
【図６】図３−１の摩擦ビットの実施形態の端面図である。
【図７】図３−１の摩擦ビットの実施形態の側断面図である。
【図８】本開示のいくつかの実施形態に従った、接合部を摩擦ビット接合する斜視図である。
【図９】本開示のいくつかの実施形態に従った、加工対象物を摩擦ビット接合する方法を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本開示は概して、摩擦攪拌溶接、接合、加工、または他の摩擦攪拌手順のための摩擦ビット接合（ＦＢＪ）工具の効率性を高めるデバイス、システム、及び方法に関する。更に具体的には、本明細書で説明される実施形態のいくつかは、ＦＢＪ工程の間にほぼ仕上がった表面を作り出すＦＢＪ工具の設計、製造、及び使用に関する。例えば、ＦＢＪ工具は、１つ以上の加工対象物を摩擦攪拌し、接合部内でＦＢＪビットを消耗させると共に、後続の機械手順または仕上げ手順を必要性とすることなく、元の加工対象物表面によりフラッシュされる表面を残し、鋳ばりまたは他の破片をなくすために使用されてもよい。
【００１２】
いくつかの実施形態では、本開示に従ったＦＢＪ工具は、ＦＢＪビット及びＦＢＪドライバを含む。ＦＢＪビットは、加工対象物または加工対象物（複数）を摩擦攪拌するために、ＦＢＪビットとドライバとの間の機械的連結を通じてドライバによって回転してもよい。ＦＢＪビットはその後、ドライバが引き込まれるとき、加工対象物の表面によりフラッシュされたＦＢＪビットの表面を有する接合部に残ってもよい。
【００１３】
いくつかの実施形態では、ＦＢＪビットは、円錐状（円錐台状を含む）、湾曲状、または他の非切断ティップを有する。ＦＢＪビットのティップは、加工対象物材料を加工対象物及び／または接合部の攪拌された領域から変位させる軸方向の力により加工対象物に押し込まれてもよい。いくつかの実施形態では、ＦＢＪ工具のドライバは、攪拌された領域の周りで加工対象物の表面から鋳ばりを切断し、または他に除去するための１つ以上の切断要素を含む。他の実施形態では、ドライバは、攪拌された領域の周りで加工対象物の表面を圧縮及び／または研磨するための１つ以上の研磨器を含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、加工対象物材料に切断する代わりに、加工対象物材料の変位によるＦＢＪビットの貫通は、加工対象物材料の移動の量を増大させることができる。いくつかの実施例では、ＦＢＪ工具は、加工対象物と接触したＦＢＪ工具の回転に加え、変位すると熱エネルギーを生じさせることができる。ＦＢＪ工具は次いで、ＦＳＰ工具の作業表面の回転による実質的な円運動において加工対象物材料を遊動させるために、加工対象物材料を摩擦でドラッグしてもよい。他の実施例では、ＦＢＪ工具は、加工対象物材料を流動させるように加工対象物材料と機械的に係合するピン及び／または肩部上で１つ以上の表面機構を含む。増大した流量は、より短い時間内に溶接を完了するために、より強い溶接を作り出すことができ、及び／または加工対象物表面にわたって増大した並進速度を可能にすることができる。
【００１５】
図１は、加工対象物１０４と接触したＦＢＪ工具１０２を有するＦＢＪシステム１００の実施形態を例示する。加工対象物１０４と接触した回転軸１０５の周りのＦＢＪ工具１０２の回転は、被攪拌ゾーン１０６内で加工対象物１０４を攪拌することができ、被攪拌ゾーン１０６を超えて熱影響ゾーン１０８を作り出すことができる。いくつかの実施形態では、ＦＢＪは、消耗可能ＦＢＪビットによる加工対象物材料の被攪拌ゾーン１０６及び／または熱影響ゾーン１０８内の粒子構造を精緻化するように加工対象物１０４を攪拌する。例えば、加工対象物材料の水晶構造は、加工対象物の製造に少なくとも部分的に依存することがある。製造時の粒子構造は、仕上がった部分に対して望ましくないことがある。複数の加工対象物を接合するためにＦＢＪが使用されることがある一方、加工対象物の摩擦攪拌加工（ＦＳＰ）により消耗可能ビットが使用されることがある。
【００１６】
いくつかの実施例では、鋳造加工対象物は、各々の粒子内で変形がほぼない、相対的に大きな粒子サイズを有するランダムな配向を有する（すなわち、テクスチャがない）。鋳造アルミニウムのＦＳＰは、より小さい平均的な粒子サイズを作り出すために（微細構造の境界密度を高める）、粒子サイズを精緻化することができる。鋳造アルミニウムのＦＳＰは更に、粒子内で内部歪みを生じさせることがある。粒子の境界密度及び内部歪みの一方または両方を高めることは、アルミニウムの硬度を高めることができる。
【００１７】
他の実施例では、押し出された加工対象物または巻かれた加工対象物は、仕上がった部分において望ましくないことがある、粒子構造への好ましい配向を示す（例えば、アルミニウムにおける＜１０１＞テクスチャまたは＜００１＞テクスチャのそれぞれ）。例えば、アルミニウム棒内の押し出されたテクスチャは、車軸として使用されるとき、アルミニウムの機械的摩耗率を高めることができる。アルミニウムのＦＳＰは、アルミニウム棒の粒子構造を機械的に変化させることができ、及び／または棒表面の押し出されたテクスチャを除去することができる。配向テクスチャは、異方性硬度もしくは堅牢性、または酸化率など、加工対象物の他の機械的または化学的特性に影響を与えることがある。
【００１８】
他の実施形態では、ＦＢＪは、第２の加工対象物への第１の加工対象物の摩擦攪拌溶接を指す。例えば、図２は、突合せ接合部を攪拌溶接する図１のＦＢＪシステム１００及びＦＢＪ工具を例示する。第１の加工対象物１０４−１は、突合せ接合部１１０内で第２の加工対象物１０４−２に接触して位置付けられてもよく、第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２は、ＦＢＪによって突合せ接合部１１０に沿って接合されてもよい。ＦＢＪ工具１０２は、被攪拌ゾーン１０６内で周方向に、及び突合せ接合部１１０に垂直に第１の加工対象物材料及び第２の加工対象物材料を流動させて、第１の加工対象物１０４−１と第２の加工対象物１０４−２との間で材料を転移させ、突合せ接合部１１０に沿って第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２を機械的に接合してもよい。
【００１９】
攪拌溶接は、第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２の材料を塑性的に移動させて、微細構造レベルで第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２を連結する固相接合工程である。いくつかの実施形態では、第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２は、同一の材料である。例えば、第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２は、両方ともＡＡ  ６０６５アルミニウム合金であってもよい。他の実施形態では、第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２は、異なる材料である。例えば、第１の加工対象物１０４−１は、単相アルミニウム合金であってもよく、第２の加工対象物１０４−２は、単相銅合金であってもよい。他の実施例では、第１の加工対象物１０４−１は、ＡＡ  ６０６３アルミニウム合金であり、第２の加工対象物１０４−２は、ＡＡ  ７０７５アルミニウム合金である。
【００２０】
更なる別の実施形態では、ＦＢＪによる攪拌溶接は、図３−１に例示される実施形態など、重ね接合部内で相互に隣接した第１の加工対象物及び第２の加工対象物の摩擦攪拌を含む。ＦＢＪ工具１０２は、第１の加工対象物１０４−１の表面に接触して位置付けられてもよく、ＦＢＪ工具１０２は、第１の加工対象物１０４−１及び、任意選択で、第２の加工対象物１０４−２に押し込まれて、第１の加工対象物材料及び第２の加工対象物材料を塑性的に移動させて、重ね接合部１１２において第１の加工対象物１０４−１及び第２の加工対象物１０４−２を連結してもよい。
【００２１】
いくつかの実施形態では、ＦＢＪによって溶接された重ね接合部１１１は、溶接された突合せ接合部よりも大きな軸方向荷重を必要とすることがある。増大した軸方向荷重は、非切断ＦＢＪビットが加工対象物材料を変位させるために使用されるとき、より大きな熱エネルギー及び材料のより大きな流動を生じさせることがある。例えば、図３−２は、図３−１の重ね接合部１１２の側断面図である。
【００２２】
図４は、本開示に従った、ＦＢＪ工具１０２の実施形態の側断面図である。いくつかの実施形態では、ＦＢＪ工具１０２は、ドライバ１１６に結合されたビット１１４を有する。ビット１１４は、ドライバ１１６に対して回転して固定され、その結果、ＦＢＪシステム１００によるドライバ１１６の回転は、ＦＢＪビット１１４を回転させることができる。他の実施形態では、ビット１１４は、ドライバ１１６に対して軸方向に固定され、その結果、ドライバ１１６の軸方向運動が、ビット１１４の軸方向運動を生じさせる。例えば、ビット１１４は、閾値力までドライバ１１６に軸方向に固定され得る。閾値力を上回ることは、ドライバ１１６からビット１１４を切断することができる。閾値力は、ビット１１４がＦＢＪ工具１０２を位置付けるようにドライバ１１６により移動することを可能にすることができ、その後、溶接が完了すると、ビット１１４が加工対象物（複数可）に残ることを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、閾値力は、０．５ｌｂｓ．（２．２２Ｎ）よりも大きい。他の実施形態では、閾値力は、１．０ｌｂｓ．（４．４５Ｎ）よりも大きい。更なる他の実施形態では、閾値力は、５．０ポンド（２２．２４Ｎ）よりも大きい。
【００２３】
閾値力は、ビット１１４及びドライバ１１６を分離するために必要な力であってもよく、加工対象物１０４−１、１０４−２への下方向の軸方向圧縮力は、１，０００ｌｂｓ．（４．４５ｋＮ）、２，０００ｌｂｓ．（８．９０ｋＮ）、４，０００ｌｂｓ．（１７．８ｋＮ）、６，０００ｌｂｓ．（２６．７ｋＮ）、８，０００ｌｂｓ．（３５．６ｋＮ）、１０，０００ｌｂｓ．（４４．５ｋＮ）、１５，０００ｌｂｓ．（６６．８ｋＮ）、２０，０００ｌｂｓ．（８９．０ｋＮ）、２０，０００ｌｂｓ．（８９．０ｋＮ）超、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にあってもよい。例えば、軸方向の力は、１，０００ｌｂｓ．（４．４５ｋＮ）よりも大きくてもよい。他の実施例では、軸方向の力は、２０，０００ｌｂｓ．（８９．０ｋＮ）よりも小さくてもよい。更なる他の実施例では、軸方向の力は、１，０００ｌｂｓ．（４．４５ｋＮ）〜２０，０００ｌｂｓ．（８９．０ｋＮ）であってもよい。更なる実施例では、軸方向の力は、１，０００ｌｂｓ．（４．４５ｋＮ）〜１０，０００ｌｂｓ．（４４．５ｋＮ）であってもよい。少なくとも１つの実施例では、軸方向の力は、３，７５０ｌｂｓ．（１６．７ｋＮ）〜４，２５０ｌｂｓ．（１８．９ｋＮ）であってもよく、特定の実施形態では、４，０００ｌｂｓ．（１７．８ｋＮ）である。
【００２４】
いくつかの実施形態では、ビット１１４は、工具鋼、ニッケル合金（例えば、ニッケル超合金）、アルミニウム合金（例えば、ＡＡ  ６０６５）、またはＦＢＪビット１１４が接着することを意図される加工対象物と冶金的に適合するいずれかの他の材料など、鉄合金を含み、または鉄合金から構成される。例えば、ビット１１４は、突合せ接合部内で加工対象物１０４−１、１０４−２の両方と冶金的に適合してもよい。他の実施例では、ビット１１４は、重ね接合部１１２内で底部加工対象物（すなわち、第２の加工対象物１０４−２）と冶金的に適合する。いくつかの実施形態では、ビット１１４は、ビット１１４及び加工対象物（複数可）１０４−１、１０４−２の冶金的な適合を改善するための１つ以上の被膜を有する。他の実施形態では、ビット１１４は、ビット１１４の耐浸食性及び／または耐摩耗性を改善するための１つ以上の被膜を有する。更なる他の実施形態では、ビット１１４は、ビット１１４の耐腐食性を改善するための１つ以上の被膜を有する。
【００２５】
いくつかの実施形態では、重ね接合部１１２における加工対象物１０４−１、１０４−２からの加工対象物材料の変位は、ビット１１４のいずれかの回転及び加工対象物材料の攪拌の前でさえ、被攪拌ゾーン１０６内で加工対象物材料を妨げ、加工対象物材料を流動させる。故に、切断とは対照的に、変位によるビット１１４の貫通は、より大きな加工対象物材料の全体的な移動を可能にし、結果として生じる溶接の同質性及び強度を高めることができる。
【００２６】
閾値力は、ドライバ１１６へのビット１１４の取付メカニズムに少なくとも部分的に関連することがある。例えば、図４は、その間の取付メカニズムを示す図３−１のビット１１４及びドライバ１１６の実施形態の分解斜視図である。
【００２７】
いくつかの実施形態では、ビット１１４は、回転軸１０５の周りで回転して、加工対象物材料を移動させるように構成される。ビット１１４は、ピン１１８及び肩部１２０を有してもよい。例えば、ピン１１８は、加工対象物材料への貫通、及び加工対象物材料のその後の攪拌を促進することができる。肩部１２０は、ピン１１８よりも広くてもよく、ピン１１８によって変位された加工対象物材料を含んでもよく、更に、加工対象物材料の攪拌を促進することができる。他の実施形態では、ビット１１４は、ピン１１８を有するが、肩部１２０を有さない。
【００２８】
ドライバ１１６は、ドライバ本体１２２と、ドライバ１１６がビット１１４上で相補的連結機構１２６を連結し、相補的連結機構１２６と係合することを可能にする、１つ以上の機械的連結機構１２４とを含んでもよい。例えば、機械的連結機構１２４は、突出してもよく、またはビット１１４上で窪みもしくは他の相補的連結機構１２６と係合する支柱であってもよい。他の実施例では、ビット１１４上の相補的連結機構１２６は、突出し、またはドライバ１１６上で窪みもしくは他の機械的連結機構１２４と係合する支柱である。ビット１１４上での突出または他の隆起した相補的連結機構１２６を有する実施形態では、ＦＢＪ工程が完了した後、隆起した相補的連結機構１２６を除去し、平面表面を作り出すために、追加の仕上げ段階が実行されてもよい。
【００２９】
いくつかの実施形態では、ドライバ１１６は、ＦＢＪ工程の間に鋳ばりまたは他の破片を除去するための切断機１２８を含む。例えば、切断機１２８は、ドライバ本体１２２に結合されてもよく、その結果、切断機は、ドライバ１１６が回動するにつれて回転軸１０５の周りを回転する。切断機１２８は、加工対象物から材料を切断し、ＦＢＪの後に実質的に平坦な表面を作り出すように位置付けられてもよい。他の実施形態では、ＦＢＪシステムは、鋳ばりまたは他の加工対象物材料を除去する、切断機１２８によって生じた切断物に対する排出及び／または収集システムを含む。例えば、排出及び／または収集システムは、切断物を収集し、切断物の廃棄または再使用を容易にするバキュームシステム及び／または廃棄物収集ビンを含んでもよい。
【００３０】
他の実施形態では、加工対象物へのビット１１４の貫通の深さを判定するために、切断機１２８が使用される。例えば、切断機１２８がその加工対象物表面に接触するとき、ドライバ１１６は、軸方向運動、及びビット１１４の関連した軸方向の貫通を中断してもよい。他の実施例では、加工対象物材料へのビット１１４及びドライバ１１６の貫通を制限するために、切断機１２８の刃先は、ビット１１４の上表面と軸方向に平に位置付けられる。他の実施形態では、ドライバ本体１２２は、ドライバ１１６が回転軸１０５の周りを回転するにつれて、加工対象物の表面を切断しないが、加工対象物の表面に接触する、１つ以上の研磨器、艶出器、または平滑化要素を支持する。いくつかの実施例では、加工対象物へのビット１１４の貫通の深さを判定するために、研磨器または平滑化要素が使用される。
【００３１】
図５は、図４のドライバ１１６の実施形態の端面図である。図４に関連して説明されるように、ドライバ１１６は、複数の機械的連結機構１２４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、機械的連結機構１２４は、回転軸１０５の周りで角度間隔において位置付けられる。例えば、機械的連結機構１２４は、回転軸の周りで等しい角度間隔において位置付けられてもよい。いくつかの実施例では、３つの機械的連結機構１２４を有するドライバ１１６は、１２０度の角度間隔において位置付けられた機械的連結機構１２４を有する。２つの機械的連結機構１２４を有するドライバ１１６は、１８０度の間隔において位置付けられた機械的連結機構１２４を有してもよい。他の実施例では、ドライバ１１６は、４個、５個、６個、７個、８個、またはそれよりも多い機械的連結機構１２４を有する。
【００３２】
他の実施形態では、ドライバ１１６は、等しくない間隔において位置付けられた機械的連結機構１２４を有する。例えば、３つの機械的連結機構１２４を有するドライバ１１６は、１１０度、１２０度、及び１３０度の、相互の角度間隔において位置付けられた機械的連結機構１２４を有してもよい。２つの機械的連結機構１２４を有するドライバ１１６は、１７０度及び１９０度の間隔において位置付けられた機械的連結機構１２４を有してもよい。
【００３３】
図４に関連して説明されるように、ドライバ１１６は、ドライバ１１６の回転方向１３２に方位付けられた複数の切断機１２８を含んでもよい。切断機１２８は、工具鋼またはコバルトクロム合金、タングステン炭化物などの炭化物、ダイヤモンドもしくは多結晶質立方晶窒化硼素などの他の超硬材料、または他の材料などの、硬材料を含んでもよく、または硬材料から構成されてもよい。
【００３４】
いくつかの実施形態では、切断機１２８は、回転軸１０５の周りで標準の角度間隔において位置付けられる。例えば、切断機１２８は、回転軸の周りで等しい角度間隔において位置付けられてもよい。いくつかの実施例では、３つの切断機１２８を有するドライバ１１６は、１２０度の角度間隔において位置付けられた切断機１２８を有する。２つの切断機１２８を有するドライバ１１６は、１８０度の間隔において位置付けられた切断機１２８を有してもよい。他の実施例では、ドライバ１１６は、４個、５個、６個、７個、８個、またはそれよりも多い切断機１２８を有する。
【００３５】
他の実施形態では、ドライバ１１６は、等しくない間隔において位置付けられた切断機１２８を有する。例えば、３つの切断機１２８を有するドライバ１１６は、１１０度、１２０度、及び１３０度の、相互の角度間隔において、または１１０度、１１０度、１４０度の、相互の角度間隔において位置付けられた切断機１２８を有してもよい。２つの切断機１２８を有するドライバ１１６は、１７０度及び１９０度の間隔において、または１５０度及び２１０度の間隔において位置付けられた切断機１２８を有してもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、機械的連結機構１２４は、ドライバ１１６からビット１１４にトルクを伝達することに加え、図６に示されるように、ビット１１４の相補的連結機構１２６との摩擦適合を有する。いくつかの実施形態では、ビット１１４及びドライバ１１６の軸方向接続は、機械的連結機構１２４及び相補的連結機構１２６のうちの１つ以上の間の摩擦適合に少なくとも部分的に起因している。他の実施形態では、ドライバ１１６は、ドライバ１１６に対してビット１１４を保持するための保持メカニズムを含む。例えば、ドライバ１１６は、機械的連結機構１２４と係合されたドライバ１１６に対してビット１１４を保持するためにビット１１４に磁力を加える磁石１３４をドライバ１１６に含んでもよい。他の実施形態では、磁石１３４は、軸方向にビット１１４を解放することを無効にされることができる電磁石である。同一または更なる他の実施形態では、磁石１３４は、ＦＢＪ工程の間に熱損傷から磁石１３４を保護するために熱的に絶縁される。更なる実施形態では、保持メカニズムは、ドライバ１１６に対してビット１１４を保持するバキューム保持システムを含む。
【００３７】
図６は、図４に例示されたピンとは反対の上表面１４０に対向する、図４のビット１１４の実施形態の上面図である。ビット１１４は、回転軸１０５の周りで回転するように構成されてもよい。そのようにして、相補的連結機構１２６は、回転軸１０５の周りで角度間隔において位置付けられてもよい。相補的連結機構１２６の角度位置は、図５に関連して説明されたように、ドライバの機械的連結機構の位置に一致するように選択されてもよい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、ビット１１４は、ドライバ上でビット１１４を保持するためにドライバに磁力を加えるように位置付けられた磁石１３８を含む。他の実施形態では、ビット１１４は、磁石を有さないが、磁性（強磁性など）材料を含み、または磁性材料から構成される。ドライバ上に位置付けられた磁石は、ビット１１４に磁場を加え、ドライバ１１６上でビット１１４を保持する磁力を生じさせることができる。磁石１３８を有する実施形態では、磁石１３８は、ビット１１４の上表面１４０によりフラッシュされてもよく、その結果、ビット１１４は、ＦＢＪ工程の間に接合部内で消耗されるとき、平坦な上表面１４０を提示する。
【００３９】
ビット１１４の磁石１３８及び相補的連結機構１２６は、図７におけるビット１１４の側断面図に例示される。相補的連結機構１２６は、ビット１１４の肩部１２０の肩部高さ１４４に対する上表面１４０からの連結深さ１４２を有してもよい。いくつかの実施形態では、連結深さ１４２は、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１００％超、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にある肩部高さ１４４の割合である。例えば、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の５０％よりも高くてもよい。他の実施例では、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の１００％よりも低くてもよい。更なる他の実施例では、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の５０％〜１００％であってもよい。更なる実施例では、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の６０％〜９０％であってもよい。少なくとも１つの実施例では、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の１００％よりも高くてもよい。
【００４０】
図７は、平面上表面１４０を有するビット１１４の実施形態を例示するが、ビット１１４の他の実施形態は、非平面上表面１４０を有する。例えば、ビット１１４は、ボルト上のトラスネジと同様の、凸状である上表面１４０を有してもよい。他の実施例では、上表面１４０は、凹状であってもよく、その結果、上表面１４０の一部がビット１１４のピン１１８に向かって窪む。少なくとも１つの実施例では、上表面１４０は、平面である部分及び平面でない部分を有する円錐台状であってもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ビット１１４は、全体的に円錐状のピン１１８、及び実質的に平坦な肩部１２０を有する。同一または他の実施形態では、加工対象物材料の流動を肩部１２０に方向付けるように、湾曲推移部１４６がピン１１８と隣接肩部１２０との間に位置付けられてもよい。他の実施形態では、ビット１１４は、ピン１１８を有し、肩部１２０を有さない。更なる他の実施形態では、ピン１１８は、加工対象物材料と係合し、ビット１１４の周りで加工対象物材料の流動を高めるための、１つ以上の表面機構をそこに有する面１４８を有する。
【００４２】
いくつかの実施形態では、ピン１１８は、ピン１１８の回転の間に加工対象物材料の移動を増大させるための１つ以上の表面機構を含む。例えば、ピン１１８は、ＦＢＪビット１１４から離れて放射状に変位する代わりに、被攪拌ゾーンの半径中心に向かって循環するように被攪拌ゾーン内の材料を付勢するための螺旋状表面機構を有してもよい。そのようなピン表面機構は、溶接ゾーン内で加工対象物材料が薄くなることを減少させ、及び／または加工対象物材料が薄くなることを防止するための重ね接合部摩擦攪拌溶接において有益となることがある。ピン輪郭の線形部分及び／または湾曲部分の角度との組み合わせにおける螺旋状ピン表面機構は、攪拌された領域内でも下方向に向かって加工対象物材料を循環させてもよい。そのような表面機構は、攪拌された加工対象物材料を第１の加工対象物から第２の加工対象物に促して、重ね接合部を形成するための重ね摩擦攪拌溶接において有益となることがある。
【００４３】
図７におけるピン１１８は、肩部高さ１４４に対するピン高さ１５０を有する。いくつかの実施形態では、ピン高さ１５０は、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、１１０％、１２０％、１３０％、１４０％、１５０％、１５０％超、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にある肩部高さ１４４の割合である。例えば、ピン高さ１５０は、肩部高さ１４４の５０％よりも高くてもよい。他の実施例では、ピン高さ１５０は、肩部高さ１４４の１５０％よりも低くてもよい。更なる他の実施例では、ピン高さ１５０は、肩部高さ１４４の５０％〜１５０％であってもよい。更なる実施例では、ピン高さ１５０は、肩部高さ１４４の７５％〜１２５％であってもよい。少なくとも１つの実施例では、連結深さ１４２は、肩部高さ１４４の１５０％よりも高くてもよい。
【００４４】
いくつかの実施形態では、ピン１１８は、ビット高さ１３６に対するピン高さ１５０を有する。ピン高さ１５０は、ビット高さ１３６の５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にあってもよい。例えば、ピン高さ１５０は、ビット高さ１３６の１０％よりも高くてもよい。別の実施例では、ピン高さ１５０は、ビット高さ１３６の２５％よりも高くてもよい。更なる別の実施例では、ピン高さ１５０は、ビット高さ１３６の５０％よりも高くてもよい。
【００４５】
いくつかの実施形態では、ピン１１８は、ビット１１４の全径１５４に対する長手方向におけるピン高さ１５０を有する。図７では、全径１５４は、ビット１１４の最大直径、または上表面１４０の直径である。ピン高さ１５０は、全径１５４の５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にあってもよい。例えば、ピン高さ１５０は、全径１５４の５％よりも高くてもよい。別の実施例では、ピン高さ１５０は、全径１５４の１００％よりも低くてもよい。更なる別の実施例では、ピン高さ１５０は、全径１５４の１０％〜５０％であってもよい。少なくとも１つの実施例では、ピン高さ１５０は、全径１５４の１５％〜３５％であってもよい。
【００４６】
他の実施形態では、ビット１１４は、全径１５４に関連するビット高さ１３６を有する。ビット高さ１３６は、全径１５４の５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にあってもよい。例えば、ビット高さ１３６は、全径１５４の５％よりも高くてもよい。別の実施例では、ビット高さ１３６は、全径１５４の１００％よりも低くてもよい。更なる別の実施例では、ビット高さ１３６は、全径１５４の１０％〜５０％であってもよい。更なる実施例では、ビット高さ１３６は、全径１５４の２５％〜４０％であってもよい。少なくとも１つの特定の実施例では、ビット高さ１３６は、厚みのある加工対象物を接合するときなど、全径１５４の１００％よりも高くてもよく、及び／またはＦＢＪ配置の場所は、相対的に小さな横方向の空間を有する。
【００４７】
図７は、先細ったピン１１８を有するビット１１４を例示する。いくつかの実施形態では、ピン１１８は、少なくとも部分的に線形であるピン輪郭を有する。他の実施形態では、ピン１１８は、少なくとも部分的に湾曲したピン輪郭を有する。更なる他の実施形態では、ピン１１８は、湾曲した部分及び線形である部分を有するピン輪郭を有する。例えば、図７に例示されるピン１１８の実施形態は、湾曲推移部１４６及び線形面１４８を有するピン輪郭を含む。
【００４８】
ビット１１４は、非切断ティップ１５２を有してもよく、非切断ティップ１５２は、加工対象物材料を切断することなく、加工対象物材料を変位させることによって、ビット１１４が加工対象物を貫通することを可能にする。いくつかの実施形態では、ビット１１４は、丸みを帯びたティップ１５２を有する。他の実施形態では、ティップ１５２は、尖っていてもよい。更なる他の実施形態では、ティップ１５２は、平面であり、面１４８は、任意選択で、角度付けられ、その結果、ピン１１８は、円錐台状である。更なる実施形態では、ティップ１５２は、ピン直径１５６にわたって平面であり、その結果、ピン１１８は、実質的に円筒状である。少なくとも１つの実施形態では、ティップ１５２は、加工対象物材料と係合し、加工対象物材料に貫通することを支援するための少なくとも１つのパイロット機構を含む。
【００４９】
他の実施形態では、ティップ１５２は、加工対象物材料への貫通を加速化するための１つ以上の切断機構を含む切断ティップである。切断機構は、ピン直径１５６よりも短い直径を有するパイロット孔を切断することができ、その結果、ピン１１８は、パイロット孔の外側で放射状に加工対象物材料を変位させる。例えば、切断機構は、ピン直径１５６の５０％の直径を有するパイロット孔を切断することができ、ピン１１８の面１４８は、パイロット孔の外側で加工対象物材料を変位させることができる。
【００５０】
いくつかの実施形態では、ピン１１８は、ビット１１４の全径１５４に関連するピン直径１５６を有する。例えば、ピン直径１５６は、５％、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、１００％、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にある全径１５４の割合であってもよい。例えば、ピン直径１５６は、全径１５４の５％よりも高くてもよい。別の実施例では、ピン直径１５６は、全径１５４の１００％よりも低くてもよい。更なる別の実施例では、ピン直径１５６は、全径１５４の１０％〜９０％であってもよい。少なくとも１つの実施例では、ピン直径１５６は、全径１５４の２５％〜７５％であってもよい。
【００５１】
いくつかの実施形態では、ピン１１８は、ピン１１８の面１４８と、３０度、４０度、４５度、５０度、６０度、７５度、８０度、８５度、９０度、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にある回転軸１０５との間の面角１５８を有する。例えば、面１４８は、３０度よりも大きい面角１５８において方位付けられてもよい。他の実施例では、面１４８は、９０度よりも小さい面角１５８において方位付けられる。更なる他の実施例では、面１４８は、３０度〜９０度の面角１５８において方位付けられる。更なる実施例では、面１４８は、４５度〜８０度の面角１５８において方位付けられる。少なくとも１つの実施例では、面１４８は、回転軸１０５に対して６０度の面角１５８において方位付けられる。少なくとも別の実施例では、面１４８は、回転軸１０５に垂直でない面角１５８において方位付けられる。
【００５２】
図８は、ＦＢＪを介して第１の加工対象物１０４−１を第２の加工対象物１０４−２に溶接した後の重ね接合部１１２の実施形態の斜視図である。いくつかの実施形態では、ビット１１４は、重ね接合部１１２内で消耗される。ビット１１４は、加工対象物表面１６０によりフラッシュされた重ね接合部１１２内に残ってもよく、その結果、上表面１４０、被攪拌ゾーン１０６、及び加工対象物表面１６０は、連続し、及び／または相互に平面となる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、ビット１１４の一部が加工対象物表面１６０から突出する場合でさえ、ビット１１４は、加工対象物表面によりフラッシュされると考えられる。例えば、ビット１１４は、加工対象物表面１６０から５．０ミリメートル以下で突出してもよい。他の実施例では、ビット１１４は、加工対象物表面１６０から３．０ミリメートル以下で突出する。更なる他の実施例では、ビット１１４は、加工対象物表面から１．０ミリメートル以下で突出する。他の実施形態では、ビット１１４の上表面１４０は、加工対象物１０４−１、１０４−２内に窪み、その結果、上表面１４０の一部は、加工対象物表面１６０の下にある。例えば、上表面１４０は、５．０ミリメートル以下で窪んでもよい。他の実施例では、上表面１４０は、３．０ミリメートル以下で窪む。更なる他の実施例では、上表面１４０は、１．０ミリメートル以下で窪む。
【００５４】
いくつかの実施形態では、重ね接合部１１２の被攪拌ゾーン１０６は、仕上がったエリア１６２を含み、または仕上がったエリア１６２によって囲まれる。仕上がったエリア１６２は、ＦＢＪ工程の間にドライバの切断機及び／または平滑化要素によって接触される重ね接合部の領域であってもよい。例えば、図４に例示される切断機１２８などの切断機は、ＦＢＪ工具の回転軸に対してビット１１４の外側に放射状に位置付けられてもよい。したがって、切断機は、ビット１１４の接触によって生成された被攪拌ゾーン１０６の外側に放射状に加工対象物表面１６０と相互作用することができる。いくつかの実施形態では、仕上がったエリア１６２は、切断表面を含み、切断表面では、ＦＢＪ工程の間に変位した鋳ばりまたは他の加工対象物材料が加工対象物表面１６０から除去される。他の実施形態では、仕上がったエリア１６２は、被攪拌ゾーン１０６に隣接する加工対象物材料を切断することなく、平滑化要素によって研磨され、または他に平滑化された、研磨表面を含む。
【００５５】
図９は、ＦＢＪ工具により加工対象物を摩擦攪拌する方法２６４の実施形態を例示するフローチャートである。方法２６４は、２６６において、ドライバを回転させることと、２６８において、ドライバにより加工対象物と接触してビットを回転させることとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、ドライバ及びビットは、１ｒｐｍ、５０ｒｐｍ、１００ｒｐｍ、１，０００ｒｐｍ、５，０００ｒｐｍ、１０，０００ｒｐｍ、２０，０００ｒｐｍ、４０，０００ｒｐｍ、６０，０００ｒｐｍ、６０，０００ｒｐｍ超、またはそれらの間のいずれかの値のうちのいずれかを含む、上限値、下限値、または上下限値を有する範囲にある回転速度において回転する。例えば、ドライバ及びビットの回転速度は、１ｒｐｍよりも高くてもよい。他の実施例では、ドライバ及びビットの回転速度は、６０，０００ｒｐｍよりも低い。更なる他の実施例では、回転速度は、１ｒｐｍ〜６０，０００ｒｐｍである。更なる実施例では、回転速度は、５０ｒｐｍ〜２０，０００ｒｐｍである。少なくとも１つの実施例では、回転速度は、１００ｒｐｍ〜１０，０００ｒｐｍである。
【００５６】
いくつかの実施形態では、方法２６４は更に、２７０において、加工対象物に軸方向にビットを移動させ、加工対象物材料を変位させることを含む。加工対象物にビットを押し込むことは、ビットの回転が熱エネルギーを生じさせる前または後に材料を変位させることができる。いくつかの実施例では、ビットの軸方向運動による加工対象物材料の変形、及び加工対象物材料の関連する変位は、ＦＢＪのための加工対象物材料を軟化させ、及び／または可塑化する熱エネルギーを生じさせる。
【００５７】
方法２６４は、２７２において、ビットにより加工対象物を摩擦攪拌することと、被攪拌ゾーン内でビットを加工対象物材料に接着するために、２７４において、加工対象物内でビットを停止することとを含んでもよい。いくつかの実施形態では、加工対象物を摩擦攪拌することは、加工対象物材料がビットによって変位するにつれて、加工対象物から鋳ばりを除去することを含む。鋳ばりは、ドライバ内で共有回転軸の周りで回転するドライバ上で１つ以上の切断機によって除去されてもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、ビットは、３．０秒を下回って、摩擦攪拌の回転速度から停止される。他の実施形態では、ビットは、１．０秒を下回って、摩擦攪拌の回転速度から停止される。更なる他の実施形態では、ビットは、０．５秒を下回って、摩擦攪拌の回転速度から停止される。更なる実施形態では、ビットは、０．１秒を下回って、摩擦攪拌の回転速度から停止される。
【００５９】
いくつかの実施形態では、方法２６４は、ビットを停止した後、２７６において、ドライバからビットを切断することを含む。例えば、加工対象物内でビットを停止すると、ビットは、加工対象物材料に接着されてもよく、加工対象物から離れて軸方向にドライバを移動させることは、ビットからドライバを切断することができる。いくつかの実施形態では、ドライバからビットを切断することは、閾値力を上回りドライバからビットを切断することを含む。少なくとも１つの実施形態では、ドライバからビットを切断することは、ビットからの磁力を除去するようにドライバ内の電磁石を無効にすることを含む。
【００６０】
本開示に従ったＦＢＪシステムは、消耗可能ビットにより加工対象物の摩擦攪拌を可能にすることができると共に、ビットが貫通されると、加工対象物材料を変位させることによって加工対象物材料の流動を高めることができる。少なくとも１つの実施形態では、本開示に従ったビットは、ＦＢＪ工程が完了した後に追加の仕上げ段階なしに、加工対象物表面を有するフラッシュ表面を提供する。
【００６１】
冠詞「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、前述の説明において要素のうちの１つ以上が存在することを意味することを意図している。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、及び「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、記載された要素以外の追加の要素が存在してもよいことを意味することを意図している。加えて、本開示の「１つの実施形態（ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」または「実施形態（ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ）」への言及は、記載された特徴をも組み込む追加の実施形態の存在を排除すると解釈されることを意図していないことが理解されるべきである。例えば、本明細書における実施形態に関連して説明されたいずれかの要素は、そのような特徴が相互に排他的でない限り、本明細書で説明されるいずれかの他の実施形態のいずれかの要素と組み合わせ可能であってもよい。本明細書で述べられた数、割合、比率、または他の値は、その値を含み、本開示の実施形態の範囲内にある当業者によって認識されるように、「約（ａｂｏｕｔ）」または「おおよそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」の述べられた値である他の値をも含むことを意図している。したがって、述べられた値は、所望の機能を実行し、または所望の結果を達成するために述べられた値に少なくとも十分に近い値を包含するのに十分に広く解釈されるべきである。述べられた値は、適切な製造または生産工程において予期されることになる少なくとも変形を含んでもよい。
【００６２】
当業者は、本開示を考慮して、同様の構造が本開示の趣旨及び範囲から逸脱しないこと、並びに本開示の趣旨及び範囲から逸脱せずに、本明細書で開示された実施形態に様々な変更、置き換え、及び変形が行われてもよいことを理解するはずである。機能的な「ミーンズプラスファンクション」クローズを含む同等構造は、同一の方式で動作する構造的同等物、及び同一の機能を提供する同等構造物の両方を含む、記載された機能を実行するとして本明細書で説明された構造物を網羅することを意図している。本出願は、語「する手段（ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ）」が関連する機能を伴って現れる請求項を除くいずれかの請求項についてのミーンズプラスファンクションまたは他の機能的請求項を引き起こさないことを明確に意図している。請求項の意味及び範囲内に収まる実施形態への各々の追加、削除、及び修正は、その請求項によって包含されることになる。
【００６３】
本明細書で使用されるような用語「おおよそ」、「約」、及び「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ」は、なおも所望の機能を実行し、または所望の結果を達成する、述べられた量に近い量を表す。例えば、用語「おおよそ」、「約」、及び「実質的に」は、述べられた量の５％未満、１％未満、０．１％未満、及び０．０１％未満内にある量を指してもよい。更に、前述の説明におけるいずれかの方向または参照フレームは、相対的な方向または移動であるにすぎないことを理解されるべきである。例えば、「上方」及び「下方」または「上」及び「下」へのいずれかの言及は、関連する要素の相対的な位置または移動の説明にすぎない。
【００６４】
本開示は、その趣旨または特性から逸脱することなく、他の特定の形式で具体化されてもよい。説明された実施形態は、例示的であり、限定的ではないものと見なされることになる。したがって、開示の範囲は、上述した説明によってではなく、添付の特許請求の範囲によって示される。特許請求の範囲の同等物の意味及び範囲内にある変更は、それらの範囲内で具体化されることになる。
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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