与搅拌摩擦点焊FSSW设备一起使用的装置.pdf

本发明涉及一种用于与焊接设备如搅拌摩擦点焊(FSSW)设备一起使用的装置，其在焊接操作期间将工件保持在大致平的或齐平的方向。所述装置可安装到FSSW设备的可操作端，使得其施加抵靠在上工件上的稳定力。所述装置施加的稳定力在FSSW设备的回转工具穿过所述上工件并穿入下工件时防止所述上工件挠曲。在示例性实施例中，所述装置包括壳体部件，该壳体部件在偏压部件的力下可滑动地接收可动部件。

1.  一种用来与焊接设备一起使用的装置，包括：
壳体部件；
可动部件，其至少部分地位于所述壳体部件内，并且具有用来接触工件的接触表面；以及
偏压部件，其至少部分地位于所述壳体部件内，其中在操作期间，所述焊接设备朝着所述工件被推进，使得所述接触表面接触所述工件，并克服所述偏压部件的力而将所述可动部件推入所述壳体部件内。

2.  如权利要求1所述的装置，其中所述壳体部件从位于所述焊接设备附近的较大第一端朝着位于所述工作附近的较小第二端逐渐变细。

3.  如权利要求2所述的装置，其中所述较大第一端连接到用来将所述装置连接到焊接设备的环形套环。

4.  如权利要求2所述的装置，其中所述较小第二端连接到用来可滑动地接收所述可动部件的衬套。

5.  如权利要求1所述的装置，其中所述可动部件还包括外肩和滑动表面，所述外肩位于所述壳体部件内，所述接触表面位于所述壳体部件外部，所述滑动表面位于所述外肩与所述接触表面之间并促进在所述壳体部件的孔内的滑动。

6.  如权利要求5所述的装置，其中所述外肩包括用来接合所述偏压部件的端部的第一环形表面和用来接合所述壳体部件的内肩的第二环形表面。

7.  如权利要求5所述的装置，其中所述接触表面为连续表面，所述连续表面包括用来接触所述工件的单一表面。

8.  如权利要求5所述的装置，其中所述接触表面为不连续表面，所述不连续表面包括用来接触所述工作的多个分离的表面。

9.  如权利要求1所述的装置，其中所述偏压部件为从第一端延伸至第二端的弹簧，所述第一端与止挡块接触，所述第二端与所述可动部件的外肩接触。

10.  如权利要求1所述的装置，还包括由两部分组成的止挡块，该止挡块包括连接到所述壳体部件的固定环形部件、和连接到所述壳体部件并且能被调节以影响所述偏压部件施加的力的可调节环形部件。

11.  如权利要求1所述的装置，其中所述壳体部件包括第一和第二孔，在操作期间，所述焊接设备的回转工具延伸通过所述第一和第二孔，同时所述可动部件克服所述偏压部件的力被非旋转地推入所述壳体部件内。

12.  一种用来与焊接设备一起使用的装置，包括：
壳体部件，其具有第一孔、第二孔和内肩；
可动部件，其具有用来接触工具的接触表面、用来在所述壳体部件的所述第二孔内滑动的滑动表面、以及用来接合所述壳体部件的内肩的外肩；
偏压部件，其具有第一端和用于施加抵靠所述可动部件的力的第二端，其中在操作期间，所述可动部件的所述接触表面接触所述工件，使得：i)所述可动部件被推入所述壳体部件中；ii)在所述壳体部件中压缩所述偏压部件；以及iii)允许所述焊接设备的回转工具延伸出所述可动部件并穿入所述工件。

13.  如权利要求12所述的装置，其中所述壳体部件包括位于所述焊接设备附近的第一端和位于所述工件附近的第二端。

14.  如权利要求13所述的装置，其中所述壳体部件的第一端连接到用来将所述装置安装到所述焊接设备的环形套环上。

与搅拌摩擦点焊(FSSW)设备一起使用的装置
技术领域
[0001]本发明总地涉及可与焊接设备一起使用的装置，尤其涉及搅拌摩擦点焊(FSSW)设备。
背景技术
[0002]搅拌摩擦点焊(FSSW)是一种产生点焊而不熔化工件的固态焊接工艺。在FSSW过程中，外形具有尖端的回转工具被插靠在两个或多个工件(例如平板金属件)上，使得产生的摩擦将工件连接在一起。在此期间，回转工具的尖端穿过顶部的工件并进入下面的工件中。当回转工具的尖端离开顶部工件的接触面并进入下面工件的接触面时，回转工具可使得上面的工件抬离并偏离开下面的工件。从而可在两个工件之间产生不合要求的空间或间隙，材料会流入其中。
[0003]参考图1，已知具有展现了上述现象的上工件12和下工件14的焊接组件10：注意上工件12靠近焊接16的搭接面如何未与下工件14的搭接面齐平。由于挠曲的工件会与其它部件干涉等等，所以具有这样的挠曲布置是不期望的。这种挠曲状况与焊接组件20形成对照，所述焊接组件20包括通过焊接26连接的上工件22和下工件24。在该实例中，上下工件22、24的搭接面是平的，并且彼此齐平地接触。
发明内容
[0004]根据一个实施例，提供了一种用来与焊接设备一起使用的装置，包括壳体部件、可动部件和偏压部件。操作期间，所述焊接设备朝着工件移动，使得可动部件的接触表面接触所述工件，并克服所述偏压部件的力而将所述可动部件推入所述壳体部件内。
[0005]根据另一实施例，提供了一种用于与焊接设备一起使用的装置，包括壳体部件、可动部件和偏压部件。操作期间，所述可动部件的接触表面接触所述工件，使得：i)所述可动部件被推入所述壳体部件中；ii)在所述壳体部件中压缩所述偏压部件；以及iii)允许所述焊接设备的回转工具延伸出所述可动部件并穿入所述工件。
附图说明
[0006]结合附图，下面描述本发明的优选实施例，图中的附图标记表示相同的元件，其中：
[0007]图1为两个焊接组件的透视图，其中右侧的焊接组件具有彼此不齐平的搭接面，左侧的焊接组件具有彼此齐平的搭接面；
[0008]图2为可与搅拌摩擦点焊(FSSW)设备一起使用的装置的具体实施例的透视剖切图；
[0009]图3为图2中示例装置的侧视剖切图，其中示出所述装置在操作中；以及
[0010]图4为可与搅拌摩擦点焊(FSSW)设备一起使用的装置的另一实施例的透视剖切图，其中这里所示的实施例具有与图2所示不同的接触表面。
具体实施方式
[0011]本文公开的装置可与搅拌摩擦点焊(FSSW)设备一起使用，以便在焊接操作期间将一个或多个工件保持在大致平的或齐平的方向。更具体地，所公开的装置可安装在或以其它方式连接到FSSW设备的可操作端——即FSSW设备位于回转工具附近的部分——使得它施加了抵靠上工件的稳定力。由该装置施加的稳定力在FSSW设备的回转工具通过上工件并穿入下工件时防止上工件挠曲。尽管下面的描述是在FSSW设备的背景下被提供，但是应当理解，本文所公开的装置可与本领域内已知的其它类型的焊接设备一起使用，并不仅限于FSSW机械。
[0012]现在参考图2，示出了可与焊接设备如FSSW设备一起使用的装置30的示例性实施例。根据该特定实施例，装置30连接到FSSW设备(未示出)的可操作端，包括环形套环40、壳体部件42、可动部件44、偏压部件46和止档块48。应当认识到，该示例性实施例30仅仅是一种可能性，还可使用包括那些具有比这里所示的更多、更少或者不同部件的其它实施例。
[0013]环形套环40连接到装置30的一个或多个部件上，并帮助所述装置连接到FSSW设备上。在该特定实施例中，环形套环40为在第一端环绕壳体部件42的环形部件，其包括内螺纹50和安装结构52。内螺纹50绕着环形套环40的内表面周向地延伸，并与位于壳体部件42外表面的配合螺纹相啮合。当然，除了螺纹，还可使用其它结构将环形套环40连接或联接到装置30的座上，包括螺栓、螺钉、肩部、法兰或本领域内已知的任何其它连接结构。安装结构52给环形套环40提供了连接到FSSW设备的方法。在这里所示的特定实施例中，安装结构52包括绕着环形套环40的圆周间隔开的多个螺栓孔。螺栓可插入所述螺栓孔，使得它们接合在FSSW设备的安装板中的配合螺栓孔内。应当理解，可使用多种设计和实施方式将装置30连接到焊接设备(例如FSSW设备)；所示示例实施例仅仅是其中的一种。
[0014]壳体部件42包围装置30的各种零件和部件，根据该示例实施例，所述壳体部件42包括具有第一孔62的第一端60、具有第二孔66的第二端64、以及内肩68。根据该特定实施例，第一端60直径大于第二端64，并且包括与FSSW设备的安装板或其它邻接结构相配合的端表面。第二端62为壳体部件42的外端，并且可大致与第二孔66同心。壳体部件42的实际形状可不同，但是几种典型的形状包括：壳体部件包括在第一端60与第二端64之间延伸的一个或多个圆柱形部分的非锥形形状、壳体部件从第一端60到第二端64逐渐变细成锥形形式的锥形形状(例如附图中所示)、以及壳体部件在第一端60与第二端64之间以凹形或凸形形式逐渐变细的曲面形状、等等。如图3中所清楚示出的，第一和第二孔62、66设计为容纳回转焊接工具70，使得该工具可延伸穿过所述孔，并接触一个或多个工件74、76，如将更加详细所描述的。第二端64可接收安装在第二孔66内的可选衬套72。所述衬套促进了与可动部件44的平顺滑动，可由轴承或调节两个零件之间的运动的任何其它适当结构来替代。在不同的实施例中，省略了衬套72。
[0015]转回图2，内肩68位于壳体部件42的内侧或内部，用作可动元件44的止挡。换句话说，内肩68防止可动部件44被偏压部件46推离或挤出壳体部件42。尽管这里所示的内肩为位于壳体部件第二端64附近的大致整体的环形肩部，但是应当理解，可使用能够在壳体部件内恰当地保持可动部件44的任何结构。例如，环形内肩68可由一个或多个突片、止动件、锥形体等来替代，并且它还可远离第二端64，等等。
[0016]可动部件44在壳体部件42内来回滑动，其设计成在接触工件并在工件上施加稳定力，使得焊接操作期间工件可被保持在恰当的位置。图2中所示具体实施例包括位于壳体部件42外侧的接触表面80、位于壳体部件内侧的外肩82、以及位于其间的滑动表面84。接触表面80设计成接触并且压靠在上工件74上，使得在焊接过程期间，上工件被齐平地保持靠在下工件上。可动部件44在第二孔66内滑动，但是通常并不旋转。因此，当焊接工具70在其内转动时，可动部件44一般在旋转方向上保持稳定(当然，可动部件44会有稍微的旋转，但是通常这种旋转比不上旋转工具70的旋转)。
[0017]在图2的实例中，接触表面80为不连续的表面，该不连续的表面包括环绕焊接工具70并接触工件的两个分离的表面。应当理解，还可使用其它接触表面结构，包括那些具有更少或更多数量的分离的接触表面(例如，一个、三个、四个、五个接触表面等)、以及具有不同形状和/或尺寸的表面。例如，图4示出了另一实施例，其中接触表面90为连续表面，并包括用于接触工件的单个环形表面；这只是一种可能的实施方式，还可使用许多其它方式。在该实施例中，可动部件的接触表面90环绕配备有成形端头92的回转焊接工具70。应当理解，这里所示的装置可与任意数量的成形端头、回转工具、FSSW设备、其它焊接设备等一起使用，并不限于与这里所示和描述的具体实施例一起使用。
[0018]再参考图2，外肩82从可动部件44向外延伸，并设计成接合壳体部件的内肩68。在该特定实施例中，外肩82为绕着可动部件44周向地延伸的环形肩部或法兰，并且大小和形状设计为可嵌入由内肩68产生的空间中。如同内肩68，外肩并不必须为这里所示的环形肩部或环，而是可由一个或多个突片、止动件、锥形体、突起或能够与壳体部件42的内部部件相干涉以将可动部件44保持在恰当位置的任何其它结构所替代。此外，外肩82不是必须位于图中所示的精确位置；相反，外肩可沿着可动部件44移动，使得其更靠近或更远离接触表面80。在示例性布置中，外肩82包括接合偏压部件46的第二端的第一环形表面100、和位于外肩另一侧使得其接合内肩68的第二环形表面102。
[0019]偏压部件46在可动部件44上施加力，并将其推向工件。在这里所示的具体实施例中，偏压部件为弹簧，具有接触止挡块48的第一端110和接触第一环形表面100的第二端112，如已经描述的。所述弹簧可为锥形的，使得它适应壳体部件42的内部形状；在该实例中，弹簧的第一端110直径大于第二端112；但是，也可使用其它弹簧布置。本领域的技术人员会认识到，偏压部件46可包括大量不同类型弹簧中的一种以及其它非弹簧部件，只要它们能够施加抵靠可动部件44的适当偏压力即可。
[0020]止挡块48给偏压部件46提供了该偏压部件可从其推开的表面，根据这里所示的具体实施例，所述止挡块为由两部分组成的部件，包括第一环形环120和第二环形环122。所述第一环形环120可包括在其外部的周向螺纹，这些螺纹设计成啮合壳体部件42内部上的配合螺纹。在某些情形下，还可期望将第一环形环120永久性地连接在壳体部件内。第二环形环122的外部也包括周向螺纹，根据一种布置，该第二环形环122是可调节的。换句话说，可通过将该环在壳体部件42内通过螺纹来回移动来调节第二环形环122的位置。第二环形环122越靠近可动部件44和装置的第一端，偏压部件46被压缩得就越大。因此，通过调节第二环形环122的位置，可调节由偏压部件46施加的力，从而调节可动部件44施加的抵靠在工件上的稳定力。
[0021]参考图3，示出了操作中的示例装置30。在该实例中，FSSW设备使用电机来将回转工具70沿着方向A旋转，使用驱动机构使将回转工具沿着方向B前进。所述FSSW设备被推进，直到接触表面80接触上工件74的顶部表面为止，在该点，所述设备的进一步前进引起可动部件44克服偏压部件46的力而被推入壳体部件42。这在图3中示出，其中可动部件的外肩82显示为脱离壳体部件的内肩68。可动部件44施加的稳定力与位于工件74、76相对侧上的支撑结构94配合，以便将工件保持在平的和齐平的方向，特别是在焊接周围的区域。这可帮助在回转工具70的成形端头92穿入工件74、76的搭接面时防止所述搭接面挠曲，如图1中所示。
[0022]在一个实施例中，装置30设计为当可动部件44在完全压缩或收缩位置时，接触表面80仍稍微延伸出壳体部件42。这防止了壳体部件42的末端接触上工件74的表面。应当理解，该示例布置，即与支撑结构94协同操作的FSSW设备，只是装置30的一种可能应用。装置30还可与任意数量的焊接设备一起使用，不只是FSSW设备，并且可与其它支撑结构相互作用，例如C形夹或C形架，等等。
[0023]应当理解，前面的描述不是本发明的限定，而是本发明一个或多个优先示例性实施例的描述。本发明不限于这里所公开的特定实施例，而是仅由所附权利要求来限定。另外，前面描述中所含的内容涉及特定实施例并不构成本发明范围的限定或者权利要求中所用术语的定义，上面明确定义的术语或短语除外。各种其它实施方式以及各对所公开实施例的各种变化和修改对于本领域的普通技术人员来讲是显而易见的。所有这种实施方式、变化和修改都落在所附权利要求的范围内。
[0024]如说明书和权利要求书中所使用的，术语“例如”、“如”“等等”和动词“包括”、“具有”、“包含”以及其它动词形式，当结合一个或多个部件或其它项目的列表使用时，它们每个都构成为开放式的，意味着所述列表并不认为排除其它、另外的部件或项目。其它术语被认为是使用它们最广义的合理含义，除非它们使用在需要不同解释的上下文中。