[發(fā)明專利]點接合裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380037446.5
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104640648B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發(fā)明（設計）人: S·E·布萊克特;W·格斯提拉
• 申請（專利權）人: 亨羅布有限公司
• 主分類號: B21J15/02
• 分類號: B21J15/02;B21J15/26;F16D27/112;F16D3/00;B21J15/04;B23K20/12
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司11283
• 代理人: 李翔,黃志興

技術領域

本發(fā)明涉及點接合裝置和方法。

背景技術

一種公知的點接合方法是攪拌摩擦點焊(frition stir spot welding)。在攪拌摩擦點焊中，在頂端上具有帶肩探針的圓柱形沖頭旋轉并進入到待接合的層中。探針和工件層之間的滑動摩擦引起工件層軟化及塑化而不熔化，探針的旋轉使材料位移并引起兩層工件的塑化部分混合。當取出沖頭并冷卻工件時，混合的塑化部分硬化并在兩層工件之間產生焊接接合。

近來，通過攪拌摩擦機制實現(xiàn)材料的軟化已被用在盲鉚接上。不再為鉚釘預先鉆孔，而是將鉚釘旋轉進入到工件中，從而引起材料的攪拌摩擦軟化。鉚釘隨后穿過工件，一旦材料冷卻，鉚釘就以通常的方式鐓鍛。此外，還研究了通過攪拌摩擦焊驅動緊固件(用于將工件的兩層或更多層固定到一起，或者用于在由一層或多層形成的工件中提供錨定點，例如螺柱)并將它接合到工件上的可能性。在這種情況下，緊固件由硬度與工件的其中一層的硬度相似的材料制成，從而使緊固件自身塑化，并與工件的塑化部分混合。

現(xiàn)有的利用攪拌摩擦軟化的點接合裝置和方法(例如上述那些)利用至少一個致動器(馬達)以產生緊固件或焊接沖頭所需的旋轉，以及至少一個附加致動器(馬達)以產生驅動緊固件或沖頭尖端進入到工件中所需的線性運動。使用兩個致動器不僅增加了裝置成本，還極大地增加了裝置的體積和重量。增加的重量可能限制安裝該裝置的機械臂的性能或壽命，增加的體積可能使該裝置無法進入狹小空間。使用兩個致動器還會對裝置的使用壽命和/或維護成本具有負面影響。

本發(fā)明的一個目的是消除或減輕前述缺點中的至少一個，和/或提供一種改進的或替代的點接合裝置或一種改進的或替代的用于驅動緊固件，或執(zhí)行攪拌摩擦點焊接或壓鉚操作的方法。

發(fā)明內容

在本說明書中，術語“包括”或“包含”的意思是包括所指定的組件，但是不排除其他組件的存在。

本說明書中描述的可選和/或優(yōu)選特征可以單獨使用，或者在適當情況下互相組合在一起使用，特別是按所附的權利要求中描述的組合使用。本說明書中所描述的本發(fā)明的每個方面的可選和/或優(yōu)選特征在適當情況下還可以應用于本發(fā)明的其他方面。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種點接合裝置，該點接合裝置包括：馬達；沖頭，所述沖頭用于驅動緊固件或者執(zhí)行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作；第一傳動機構，所述第一傳動機構配置為在接合時將所述馬達的旋轉運動傳遞至所述沖頭；第二傳動機構，所述第二傳動機構配置為在接合時將所述馬達的旋轉運動轉換為所述沖頭的線性運動，由此驅動所述沖頭向著工件的方向移動；以及傳動機構控制裝置，所述傳動機構控制裝置設置為選擇性地調節(jié)所述第一傳動機構和所述第二傳動機構中的至少一者的接合程度。

帶有單個馬達的能夠產生旋轉運動和線性運動的裝置具有許多優(yōu)點，包含單個馬達不僅可以使裝置比具有兩個馬達的等同裝置便宜，而且還可以使其更輕，體積更小。重量輕還允許使用較輕的、功率較小的機械臂或其他類型的自動化裝置，這些機械臂或自動化裝置自身更加便宜，更輕和/或體積更小。體積更小的裝置還有利于使其進入較小空間中。此外，包括單個馬達的裝置可以增加或簡化壽命和/或降低裝置的維護成本。此外，利用單個馬達可有利于簡化對裝置的控制。例如，當裝置由計算機控制時，與必須控制多個馬達的裝置相比，控制算法的大小和/或復雜度可以降低。這在必須對多個馬達的動作進行協(xié)調的情況下(例如，馬達的加速或減速，或者一個馬達的動作會改變另一個馬達上的負載)特別具有優(yōu)勢。

傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地調節(jié)所述第一傳動機構和所述第二傳動機構二者的接合程度。可替代地或另外地，所述傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地將所述第一傳動機構和/或所述第二傳動機構的接合程度調節(jié)為所述傳動機構的可操作范圍內的任何接合程度。

所述傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地在完全分離和完全接合之間調節(jié)所述第一傳動機構和/或所述第二傳動機構的接合程度。

所述第二傳動機構可以包括連接至所述馬達的第一螺紋件和連接至所述沖頭的第二螺紋件，所述第一螺紋件和第二螺紋件的螺紋設置為直接或間接地互相作用，以將所述第一螺紋件相對于所述第二螺紋件的旋轉轉換為所述第二螺紋件的線性運動。所述第二傳動機構還可以包括一個或多個中間螺紋件，每個所述中間螺紋件與所述第一螺紋件和所述第二螺紋件二者螺紋接合，所述第一螺紋件和所述第二螺紋件配置為通過一個或多個所述中間螺紋件互相作用。