與攪拌摩擦點焊(fssw)設備一起使用的裝置的製作方法

2023-06-04 19:13:11 1

專利名稱：與攪拌摩擦點焊(fssw)設備一起使用的裝置的製作方法
技術領域：
本發明總地涉及可與焊接設備一起使用的裝置，尤其涉及 攪拌摩擦點焊(FSSW)設備。
背景技術：
攪拌摩擦點焊(FSSW)是一種產生點焊而不熔化工件的 固態焊接工藝。在FSSW過程中，外形具有尖端的迴轉工具被插靠在兩 個或多個工件(例如平板金屬件)上，使得產生的摩擦將工件連接在一 起。在此期間，迴轉工具的尖端穿過頂部的工件並進入下面的工件中。 當迴轉工具的尖端離開頂部工件的接觸面並進入下面工件的接觸面時，
迴轉工具可使得上面的工件抬離並偏離開下面的工件。從而可在兩個工 件之間產生不合要求的空間或間隙，材料會流入其中。 參考圖1,已知具有展現了上述現象的上工件12和下工件 14的焊接組件10:注意上工件12靠近焊接16的搭接面如何未與下工 件14的搭接面齊平。由於撓曲的工件會與其它部件幹涉等等，所以具 有這樣的撓曲布置是不期望的。這種撓曲狀況與焊接組件20形成對照， 所述焊接組件20包括通過焊接26連接的上工件22和下工件24。在該 實例中，上下工件22、 24的"f荅接面是平的，並且4皮此齊平地接觸。

發明內容
根據一個實施例，提供了一種用來與焊接設備一起使用的 裝置，包括殼體部件、可動部件和偏壓部件。操作期間，所述焊接設備 朝著工件移動，使得可動部件的接觸表面接觸所述工件，並克服所述偏 壓部件的力而將所述可動部件推入所述殼體部件內。 根據另 一實施例，提供了 一種用於與焊接設備一起使用的 裝置，包括殼體部件、可動部件和偏壓部件。操作期間，所述可動部件 的接觸表面接觸所述工件，使得i)所述可動部件;波推入所述殼體部件 中；ii)在所述殼體部件中壓縮所述偏壓部件；以及iii)允許所述焊接 設備的迴轉工具延伸出所述可動部件並穿入所述工件。


結合附圖，下面描述本發明的優選實施例，圖中的附圖標 記表示相同的元件，其中 圖1為兩個焊接組件的透^L圖，其中右側的焊接組件具有 彼此不齊平的搭接面，左側的焊接組件具有彼此齊平的搭接面； 圖2為可與攪拌摩擦點焊(FSSW)設備一起使用的裝置 的具體實施例的透^L剖切圖； 圖3為圖2中示例裝置的側視剖切圖，其中示出所述裝置 在操作中；以及 圖4為可與攪拌摩擦點焊(FSSW)設備一起使用的裝置 的另一實施例的透^L剖切圖，其中這裡所示的實施例具有與圖2所示不 同的接觸表面。
具體實施例方式
本文公開的裝置可與攪拌摩擦點焊(FSSW)設備一起使 用，以便在焊接操作期間將一個或多個工件保持在大致平的或齊平的方 向。更具體地，所公開的裝置可安裝在或以其它方式連接到FSSW設備 的可4喿作端——即FSSWi殳備位於迴轉工具附近的部分——4吏得它施加 了抵靠上工件的穩定力。由該裝置施加的穩定力在FSSW設備的迴轉工 具通過上工件並穿入下工件時防止上工件撓曲。儘管下面的描述是在 FSSW設備的背景下被提供，但是應當理解，本文所公開的裝置可與本 領域內已知的其它類型的焊接設備一起使用，並不僅限於FSSW機械。 現在參考圖2，示出了可與焊接設備如FSSW設備一起使 用的裝置30的示例性實施例。根據該特定實施例，裝置30連接到FSSW 設備(未示出)的可操作端，包括環形套環40、殼體部件42、可動部 件44、偏壓部件46和止檔塊48。應當i^識到，該示例性實施例30 ^又 僅是一種可能性，還可使用包括那些具有比這裡所示的更多、更少或者 不同部件的其它實施例。環形套環40連接到裝置30的一個或多個部件上，並幫助 所述裝置連接到FSSW設備上。在該特定實施例中，環形套環40為在 第一端環繞殼體部件42的環形部件，其包括內螺紋50和安裝結構52。 內螺紋50繞著環形套環40的內表面周向地延伸，並與位於殼體部件42外表面的配合螺紋相嚙合。當然，除了螺紋，還可使用其它結構將環形
套環40連接或聯接到裝置30的座上，包括螺栓、螺釘、肩部、法蘭或 本領域內已知的任何其它連接結構。安裝結構52給環形套環40提供了 連接到FSSW設備的方法。在這裡所示的特定實施例中，安裝結構52 包括繞著環形套環40的圓周間隔開的多個螺栓孔。螺栓可插入所述螺 栓孔，使得它們接合在FSSW設備的安裝板中的配合螺栓孔內。應當理 解，可使用多種設計和實施方式將裝置30連接到焊接設備(例如FSSW 設備)；所示示例實施例僅僅是其中的一種。 殼體部件42包圍裝置30的各種零件和部件，根據該示例 實施例，所述殼體部件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、以及內肩68。才艮據該特定實施例，第一端60直徑大於 第二端64,並且包括與FSSW設備的安裝板或其它鄰接結構相配合的端 表面。第二端62為殼體部件42的外端，並且可大致與第二孔66同心。 殼體部件42的實際形狀可不同，但是幾種典型的形狀包括殼體部件 包括在第 一端60與第二端64之間延伸的 一個或多個圓柱形部分的非錐 形形狀、殼體部件從第一端60到第二端64逐漸變細成錐形形式的錐形 形狀(例如附圖中所示)、以及殼體部件在第一端60與第二端64之間 以凹形或凸形形式逐漸變細的曲面形狀、等等。如圖3中所清楚示出的， 第一和第二孔62、 66設計為容納迴轉焊接工具70，使得該工具可延伸 穿過所述孔，並接觸一個或多個工件74、 76,如將更加詳細所描述的。 第二端64可接收安裝在第二孔66內的可選襯套72。所述襯套促進了與 可動部件44的平順滑動，可由軸承或調節兩個零件之間的運動的任何 其它適當結構來替代。在不同的實施例中，省略了襯套72。 轉回圖2，內肩68位於殼體部件42的內側或內部，用作 可動元件44的止擋。4奐句話i兌，內肩68防止可動部件44淨皮偏壓部件 46推離或擠出殼體部件42。儘管這裡所示的內肩為位於殼體部件第二 端64附近的大致整體的環形肩部，但是應當理解，可使用能夠在殼體 部件內恰當地保持可動部件44的任何結構。例如，環形內肩68可由一 個或多個突片、止動件、錐形體等來替代，並且它還可遠離第二端64, 等等。 可動部件44在殼體部件42內來回滑動，其i殳計成在4妻觸 工件並在工件上施加穩定力，使得焊接操作期間工件可被保持在恰當的位置。圖2中所示具體實施例包括位於殼體部件42外側的接觸表面80、 位於殼體部件內側的外肩82、以及位於其間的滑動表面84。接觸表面 80設計成接觸並且壓靠在上工件74上，使得在焊接過程期間，上工件 被齊平地保持靠在下工件上。可動部件44在第二孔66內滑動，但是通 常並不旋轉。因此，當焊接工具70在其內轉動時，可動部件44一般在 旋轉方向上保持穩定(當然，可動部件44會有稍微的旋轉，但是通常 這種旋轉比不上旋轉工具70的旋轉)。 在圖2的實例中，接觸表面80為不連續的表面，該不連 續的表面包括環繞焊接工具70並接觸工件的兩個分離的表面。應當理 解，還可使用其它接觸表面結構，包括那些具有更少或更多數量的分離 的接觸表面(例如， 一個、三個、四個、五個4妻觸表面等)、以及具有 不同形狀和/或尺寸的表面。例如，圖4示出了另一實施例，其中接觸表 面90為連續表面，並包括用於接觸工件的單個環形表面；這只是一種 可能的實施方式，還可使用許多其它方式。在該實施例中，可動部件的 接觸表面90環繞配備有成形端頭92的迴轉焊接工具70。應當理解，這 裡所示的裝置可與任意數量的成形端頭、迴轉工具、FSSW設備、其它 焊接設備等一起使用，並不限於與這裡所示和描述的具體實施例一起使 用。 再參考圖2,外肩82從可動部件44向外延伸，並設計成 接合殼體部件的內肩68。在該特定實施例中，外肩82為繞著可動部件 44周向地延伸的環形肩部或法蘭，並且大小和形狀"^殳計為可嵌入由內肩 68產生的空間中。如同內肩68,外肩並不必須為這裡所示的環形肩部 或環，而是可由一個或多個突片、止動件、錐形體、突起或能夠與殼體
結構所替代。此外，外肩82不是必須位於圖中所示的精確位置；相反， 外肩可沿著可動部件44移動，使得其更靠近或更遠離接觸表面80。在 示例性布置中，外肩82包括接合偏壓部件46的第二端的第一環形表面 100、和位於外肩另一側使得其接合內肩68的第二環形表面102。偏壓部^f牛46在可動部件44上施加力，並將其推向工4牛。 在這裡所示的具體實施例中，偏壓部件為彈簧，具有接觸止擋塊48的 第一端110和接觸第一環形表面100的第二端112,如已經描述的。所 述彈簧可為錐形的，使得它適應殼體部件42的內部形狀；在該實例中，彈簧的第一端110直徑大於第二端112;但是，也可使用其它彈簧布置。 本領域的技術人員會認識到，偏壓部件46可包括大量不同類型彈簧中 的一種以及其它非彈簧部件，只要它們能夠施加^J氐靠可動部件44的適 當偏壓力即可。 止擋塊48給偏壓部件46提供了該偏壓部件可/人其4,開的 表面，根據這裡所示的具體實施例，所述止擋塊為由兩部分組成的部件， 包括第一環形環120和第二環形環122。所述第一環形環120可包括在 其外部的周向螺紋，這些螺紋設計成嚙合殼體部件42內部上的配合螺 紋。在某些情形下，還可期望將第一環形環120永久性地連接在殼體部 件內。第二環形環122的外部也包括周向螺紋，根據一種布置，該第二 環形環122是可調節的。換句話說，可通過將該環在殼體部件42內通 過螺紋來回移動來調節第二環形環122的位置。第二環形環122越靠近 可動部件44和裝置的第一端，偏壓部件46^皮壓縮得就越大。因此，通 過調節第二環形環122的位置，可調節由偏壓部件46施加的力，/人而 調節可動部件44施加的抵靠在工件上的穩定力。 參考圖3,示出了操作中的示例裝置30。在該實例中，FSSW 設備使用電機來將迴轉工具70沿著方向A旋轉，使用驅動機構使將回 轉工具沿著方向B前進。所述FSSW設備^皮推進，直到接觸表面80接 觸上工件74的頂部表面為止，在該點，所述設備的進一步前進引起可 動部件44克月良偏壓部件46的力而^f皮推入殼體部件42。這在圖3中示出， 其中可動部件的外肩82顯示為脫離殼體部件的內肩68。可動部件44施 加的穩定力與位於工件74、 76相對側上的支撐結構94配合，以便將工 件保持在平的和齊平的方向，特別是在焊接周圍的區域。這可幫助在回 轉工具70的成形端頭92穿入工件74、 76的搭接面時防止所述搭接面 撓曲，如圖1中所示。 在一個實施例中，裝置30設計為當可動部件44在完全壓 縮或收縮位置時，接觸表面80仍稍微延伸出殼體部件42。這防止了殼 體部件42的末端接觸上工件74的表面。應當理解，該示例布置，即與 支撐結構94協同操作的FSSW設備，只是裝置30的一種可能應用。裝 置30還可與任意數量的焊接設備一起使用，不只是FSSW設備，並且 可與其它支撐結構相互作用，例如C形夾或C形架，等等。應當理解，前面的描述不是本發明的限定，而是本發明一個或多個優先示例性實施例的描述。本發明不限於這裡所公開的特定實 施例，而是僅由所附權利要求來限定。另外，前面描述中所含的內容涉 及特定實施例並不構成本發明範圍的限定或者權利要求中所用術語的 定義，上面明確定義的術語或短語除外。各種其它實施方式以及各對所
易見的。所有這種實施方式、變化和修改都落在所附權利要求的範圍內。如說明書和權利要求書中所使用的，術語"例如"、"如，， "等等"和動詞"包括，，、"具有，，、"包含"以及其它動詞形式，當
結合一個或多個部件或其它項目的列表使用時，它們每個都構成為開放 式的，意味著所述列表並不認為排除其它、另外的部件或項目。其它術 語被認為是使用它們最廣義的合理含義，除非它們使用在需要不同解釋 的上下文中。
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權利要求
1.一種用來與焊接設備一起使用的裝置，包括殼體部件；可動部件，其至少部分地位於所述殼體部件內，並且具有用來接觸工件的接觸表面；以及偏壓部件，其至少部分地位於所述殼體部件內，其中在操作期間，所述焊接設備朝著所述工件被推進，使得所述接觸表面接觸所述工件，並克服所述偏壓部件的力而將所述可動部件推入所述殼體部件內。
2.如權利^4U所述的裝置，i中-述殼體部件從位:所述焊接設 備附近的較大第一端朝著位於所述工作附近的較小第二端逐漸變細。
3. 如權利要求2所述的裝置，其中所述較大第一端連接到用來將所 述裝置連接到焊接設備的環形套環。
4. 如權利要求2所述的裝置，其中所述較小第二端連接到用來可滑 動地接收所述可動部件的襯套。
5. 如權利要求l所述的裝置，其中所述可動部件還包括外肩和滑動 表面，所述外肩位於所述殼體部件內，所述接觸表面位於所述殼體部件 外部，所述滑動表面位於所述外肩與所述接觸表面之間並促進在所述殼 體部件的孔內的滑動。
6. 如權利要求5所述的裝置，其中所述外肩包括用來接合所述偏壓 部件的端部的第 一環形表面和用來接合所述殼體部件的內肩的第二環 形表面。
7. 如權利要求5所述的裝置，其中所述接觸表面為連續表面，所述 連續表面包括用來接觸所述工件的單一表面。
8. 如權利要求5所述的裝置，其中所述接觸表面為不連續表面，所 述不連續表面包括用來接觸所述工作的多個分離的表面。
9. 如權利要求l所述的裝置，其中所述偏壓部件為從第一端延伸至 第二端的彈簧，所述第一端與止擋塊接觸，所述第二端與所述可動部件 的外肩接觸。
10. 如權利要求l所述的裝置，還包括由兩部分組成的止擋塊，該 止擋塊包括連接到所述殼體部件的固定環形部件、和連接到所述殼體部 件並且能^L調節以影響所述偏壓部件施加的力的可調節環形部件。
11. 如權利要求l所述的裝置，其中所述殼體部件包括第一和第二孔，在操作期間，所述焊接設備的迴轉工具延伸通過所述第一和第二孔,件內。
12. —種用來與焊接設備一起使用的裝置，包括 殼體部件，其具有第一孔、第二孔和內肩；可動部件，其具有用來接觸工具的接觸表面、用來在所述殼體部件 的所述第二孔內滑動的滑動表面、以及用來接合所述殼體部件的內肩的 外肩；偏壓部件，其具有第一端和用於施加抵靠所述可動部件的力的第二 端，其中在操作期間，所述可動部件的所述接觸表面接觸所述工件，使 得i)所述可動部件被推入所述殼體部件中；ii)在所述殼體部件中壓 縮所述偏壓部件；以及iii)允許所述焊接設備的迴轉工具延伸出所述可動部件並穿入所述工件。
13. 如權利要求12所述的裝置，其中所述殼體部件包括位於所述焊 接設備附近的第 一端和位於所述工件附近的第二端。
14. 如權利要求13所述的裝置，其中所述殼體部件的第一端連接到 用來將所述裝置安裝到所述焊接設備的環形套環上。
全文摘要
本發明涉及一種用於與焊接設備如攪拌摩擦點焊(FSSW)設備一起使用的裝置，其在焊接操作期間將工件保持在大致平的或齊平的方向。所述裝置可安裝到FSSW設備的可操作端，使得其施加抵靠在上工件上的穩定力。所述裝置施加的穩定力在FSSW設備的迴轉工具穿過所述上工件並穿入下工件時防止所述上工件撓曲。在示例性實施例中，所述裝置包括殼體部件，該殼體部件在偏壓部件的力下可滑動地接收可動部件。
文檔編號B23K20/12GK101607352SQ20091014751
公開日2009年12月23日 申請日期2009年6月16日 優先權日2008年6月16日
發明者C·C·霍魯科, M·T·哈爾, R·T·茨曼斯基, Y·-L·陳 申請人:通用汽車環球科技運作公司