[发明专利]点接合装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及点接合装置和方法。

背景技术

一种公知的点接合方法是搅拌摩擦点焊(frition stir spot welding)。在搅拌摩擦点焊中，在顶端上具有带肩探针的圆柱形冲头旋转并进入到待接合的层中。探针和工件层之间的滑动摩擦引起工件层软化及塑化而不熔化，探针的旋转使材料位移并引起两层工件的塑化部分混合。当取出冲头并冷却工件时，混合的塑化部分硬化并在两层工件之间产生焊接接合。

近来，通过搅拌摩擦机制实现材料的软化已被用在盲铆接上。不再为铆钉预先钻孔，而是将铆钉旋转进入到工件中，从而引起材料的搅拌摩擦软化。铆钉随后穿过工件，一旦材料冷却，铆钉就以通常的方式镦锻。此外，还研究了通过搅拌摩擦焊驱动紧固件(用于将工件的两层或更多层固定到一起，或者用于在由一层或多层形成的工件中提供锚定点，例如螺柱)并将它接合到工件上的可能性。在这种情况下，紧固件由硬度与工件的其中一层的硬度相似的材料制成，从而使紧固件自身塑化，并与工件的塑化部分混合。

现有的利用搅拌摩擦软化的点接合装置和方法(例如上述那些)利用至少一个致动器(马达)以产生紧固件或焊接冲头所需的旋转，以及至少一个附加致动器(马达)以产生驱动紧固件或冲头尖端进入到工件中所需的线性运动。使用两个致动器不仅增加了装置成本，还极大地增加了装置的体积和重量。增加的重量可能限制安装该装置的机械臂的性能或寿命，增加的体积可能使该装置无法进入狭小空间。使用两个致动器还会对装置的使用寿命和/或维护成本具有负面影响。

本发明的一个目的是消除或减轻前述缺点中的至少一个，和/或提供一种改进的或替代的点接合装置或一种改进的或替代的用于驱动紧固件，或执行搅拌摩擦点焊接或压铆操作的方法。

发明内容

在本说明书中，术语“包括”或“包含”的意思是包括所指定的组件，但是不排除其他组件的存在。

本说明书中描述的可选和/或优选特征可以单独使用，或者在适当情况下互相组合在一起使用，特别是按所附的权利要求中描述的组合使用。本说明书中所描述的本发明的每个方面的可选和/或优选特征在适当情况下还可以应用于本发明的其他方面。

根据本发明的第一个方面，提供了一种点接合装置，该点接合装置包括：马达；冲头，所述冲头用于驱动紧固件或者执行压接操作或搅拌摩擦点焊操作；第一传动机构，所述第一传动机构配置为在接合时将所述马达的旋转运动传递至所述冲头；第二传动机构，所述第二传动机构配置为在接合时将所述马达的旋转运动转换为所述冲头的线性运动，由此驱动所述冲头向着工件的方向移动；以及传动机构控制装置，所述传动机构控制装置设置为选择性地调节所述第一传动机构和所述第二传动机构中的至少一者的接合程度。

带有单个马达的能够产生旋转运动和线性运动的装置具有许多优点，包含单个马达不仅可以使装置比具有两个马达的等同装置便宜，而且还可以使其更轻，体积更小。重量轻还允许使用较轻的、功率较小的机械臂或其他类型的自动化装置，这些机械臂或自动化装置自身更加便宜，更轻和/或体积更小。体积更小的装置还有利于使其进入较小空间中。此外，包括单个马达的装置可以增加或简化寿命和/或降低装置的维护成本。此外，利用单个马达可有利于简化对装置的控制。例如，当装置由计算机控制时，与必须控制多个马达的装置相比，控制算法的大小和/或复杂度可以降低。这在必须对多个马达的动作进行协调的情况下(例如，马达的加速或减速，或者一个马达的动作会改变另一个马达上的负载)特别具有优势。

传动机构控制装置可以设置为选择性地调节所述第一传动机构和所述第二传动机构二者的接合程度。可替代地或另外地，所述传动机构控制装置可以设置为选择性地将所述第一传动机构和/或所述第二传动机构的接合程度调节为所述传动机构的可操作范围内的任何接合程度。

所述传动机构控制装置可以设置为选择性地在完全分离和完全接合之间调节所述第一传动机构和/或所述第二传动机构的接合程度。

所述第二传动机构可以包括连接至所述马达的第一螺纹件和连接至所述冲头的第二螺纹件，所述第一螺纹件和第二螺纹件的螺纹设置为直接或间接地互相作用，以将所述第一螺纹件相对于所述第二螺纹件的旋转转换为所述第二螺纹件的线性运动。所述第二传动机构还可以包括一个或多个中间螺纹件，每个所述中间螺纹件与所述第一螺纹件和所述第二螺纹件二者螺纹接合，所述第一螺纹件和所述第二螺纹件配置为通过一个或多个所述中间螺纹件互相作用。