用于摩擦搅拌焊接的支撑器具和衬背配置的制作方法

用于摩擦搅拌焊接的支撑器具和衬背配置的制作方法
【专利摘要】一种旨在以支撑方式承载在用摩擦搅拌焊接连接的一个或多个工件上的支撑装置(20)，包括：固定器单元(30)；第一支撑轮(40)，可相对于固定器单元绕着第一旋转轴(R1)旋转；和第二支撑轮(50)，可相对于固定器单元围绕平行于第一旋转轴的第二旋转轴(R2)旋转；与固定器单元连接的支撑主体(60)，位于支撑轮之间且呈现向外翻转的支撑表面(61)；和环形挠性金属带(21)，在所述支撑轮的外围表面(41、51)上呈环形运转，且与支撑装置的支撑表面滑动接触，其中支撑装置被定形以在当其用支撑轮的外围表面以及用经由金属带抵着一个或多个工件静置的支撑主体的支撑表面承载在工件上时提供支撑。本发明还提供了一种包括这种支撑装置的衬背配置。
【专利说明】用于摩擦搅拌焊接的支撑器具和衬背配置

【技术领域】
[0001]本发明提供:一种根据专利权利要求1的前言所述的支撑装置，其被提供来以支撑方式承载在用摩擦搅拌焊接连接的一个或多个工件上，和一种根据专利权利要求13的前言所述的衬背配置，其支撑通过摩擦搅拌焊接形成在两个工件之间的焊缝。本发明还提供一种根据专利权利要求15的前言所述的方法，其用于经由摩擦搅拌焊接将沿着工件之间的缝隙延伸的两个工件安装在一起。

【背景技术】
[0002]摩擦搅拌焊接是熟知且证实的焊接方法，其尤其可用于将工件安装在一起且用于修复工件中的裂缝。借助于摩擦搅拌焊接相互安装的两个工件通过来自旋转焊接工具的摩擦生热而沿着其接合线塑化，所述旋转焊接工具横穿工件之间的缝隙同时抵着工件按压，在焊接操作期间，其将相对于彼此固定。焊接工具包括:旋转主体，其在焊接操作期间抵着工件按压；和销，其从主体延伸出，其被向前导引同时在工件之间的缝隙中旋转且与工件按压作用。如WO 93/10935 Al和W095/26254 Al中描述，焊接工具由比工件更硬的材料制造。焊接工具可制成为通过沿着或与固定放置的工件一起移动焊接工具或通过相对于以固定方式放置的焊接工具移动工件而横穿工件之间的缝隙。
[0003]在摩擦搅拌焊接下，必须抵着工件用大力按压焊接工具才可能使其摩擦生成足够热量来造成工件之间缝隙中工件的期望塑化。如果使用的焊接工具具有固定或可回缩销，那么必须抵着与焊接工具相反的工件背侧施加衬背来接收由焊接工具工件施加的压缩力的至少一部分并且使焊接操作期间塑化的材料保持在焊缝区域中。在平坦工件的焊接期间，举例来说，通常简单地抵着工件的后侧配置衬背，举例来说，通过使工件抵着呈长形梁或工作台形式的平面衬背静置。举例来说，当沿着在工件圆周方向上延伸的缝隙使用摩擦搅拌焊接来接合中空圆筒形工件时，然而其变得更难以建立必需的衬背，尤其是在工件将被接合来形成具有相对较小入孔的容器的情况下，例如(举例来说)航天器或飞机的燃料箱。在后一情况中，举例来说，可使用抵着其内部工件张紧的可移除环形衬背，举例来说，如美国专利US 6，247，634 BI中描述。然而，这种衬背的一个缺点是其必须特别适于将要接合的工件的尺寸，且工件内衬背的安装和移除会困难且耗时。在美国专利US6，070，784 A中，描述了一种替代解决方案，其中由支撑臂携载的可旋转衬背滚轮被施加到其内的工件。后一解决方案的一个缺点是支撑滚轮抵着工件显示有限的线性接触表面，其使得强烈需要衬背滚轮相对于施加到工件外部的焊接工具的正确定位，使得可建立良好品质的焊接。
[0004]在摩擦搅拌焊接下，还重要的是使用呈所谓的线轴工具形式的焊接工具，所述线轴工具是一种其中衬背件固定到焊接工具销的焊接工具。在这种情况中，衬背装置与焊接工具一起横穿将要接合的工件之间的缝隙。举例来说，美国专利US 6，237，835 BI中描述的这种解决方案可尤其用于沿着在工件圆周方向上延伸的缝隙接合中空圆筒形工件。然而，这种解决方案的一个缺点是其需要相对较昂贵的制备来使焊接工具开始焊接，包括在工件中预备钻孔用于焊接工具从工件内部扣住。在已经完成焊接操作之后，工件中另外保留了孔。另一缺点是这种类型的摩擦搅拌焊接是相对较敏感的焊接工艺且需要使用相对较昂贵的焊接工具。


【发明内容】

[0005]本发明的目标是生产一种新颖且有利的支撑装置，其被提供来以支撑方式按压在用摩擦搅拌焊接连接的一个或多个工件上，且其尤其适用于支撑通过摩擦搅拌焊接形成在两个工件之间的焊缝。
[0006]根据本发明，所述目标借助于呈现专利权利要求1中定义的特征的支撑装置来实现。
[0007]本发明特定支撑装置包括:
[0008]-固定器单元
[0009]-第一支撑轮，其由固定器单元携载，其呈现外围表面且其可相对于固定器单元绕着第一旋转轴旋转，
[0010]-第二支撑轮，其由固定器单元携载，其呈现外围表面且其可相对于固定器单元围绕平行于所述第一旋转轴的第二旋转轴旋转，
[0011]-与固定器单元连接的支撑装置，其位于支撑轮之间且呈现面向外的支撑表面，和
[0012]-环形挠性金属带，其在支撑轮的外围表面上呈环形运转，且以滑动方式按压支撑装置的支撑表面，其中支撑装置被定形以便用支撑轮的外围表面以及用经由金属带抵着一个或多个工件静置的支撑装置的支撑表面以滑动方式按压工件。
[0013]通过两个支撑轮和支撑装置，相互间隔放置的三个支撑点被布置在本发明特定支撑装置与工件之间，其提供了良好的负荷分配。通过使支撑装置的支撑表面的形状适于工件形状，在支撑装置与工件之间获得另外一个相对较大的压缩接收接触表面。如果支撑装置与工件之间存在相互移位，那么可通过使金属带通过在工件上滚动前进来避免金属带与工件之间的滑行，这取决于支撑装置相对于工件移位多少。通过这种方式，支撑装置可横穿与其表面支撑接触的工件而不损坏工件。
[0014]当支撑装置用来支撑通过摩擦搅拌焊接形成在两个工件之间的焊缝时，如同承载在支撑装置外表面上的金属带，支撑装置用作为衬背来接收由焊接工具的主体抵着工件施加的压缩力的至少一部分，且使焊接操作期间塑化的材料保持在由焊接工具形成的焊缝区域中。在这种情况中，支撑装置被提供成用相对于焊接工具定位在工件相对侧上的支撑装置的支撑表面来维持承载在工件上。如果支撑装置的支撑表面的形状适于工件形状，那么在支撑装置的支撑表面上运转的金属带部分给焊接工具提供相对较大的主动衬背表面，且这个主动衬背表面可横穿工件之间的缝隙而不会抵着工件滑动。位于这个衬背表面的两侧上的支撑轮用于支撑工件，因此降低焊接操作期间工件将弯曲的风险。在这种情况中，支撑装置在焊接操作期间保持相对于焊接工具定位。如果工件在焊接操作期间相对于固定焊接工具移动，那么支撑装置还将保持在固定位置，且如果焊接工具相对于固定工件移动，那么支撑装置将与焊接工具同步移动。通过使支撑装置的支撑表面的半径适于将通过摩擦搅拌焊接接合的两个中空圆筒形工件的内径，获得完全适于使工件内部支撑到在形成于这些工件之间的环形路径上延伸的焊缝的支撑装置。
[0015]根据本发明的一个实施方案形式，支撑装置包括驱动机构，其被放置成使第一支撑轮旋转。通过这种方式，利于支撑装置相对于支撑所邻接的工件的移动。
[0016]本发明另一实施方案的特征在于:
[0017]-第一齿轮，其与第一支撑轮以旋转稳定方式连接，
[0018]-第二齿轮，其与第二支撑轮以旋转刚性方式连接，且
[0019]-第二支撑轮被连接使其可由第一支撑轮经由在所述第一和第二齿轮上呈环形运转的呈驱动链或驱动带形式的环形挠性传送装置来驱动。
[0020]借助于传送装置和齿轮，第一和第二支撑轮可由同一个驱动机构来旋转。
[0021]根据本发明的另一实施方案形式，支撑装置包括弹簧加载张力调节装置，其定位成作用于传送装置使其保持张紧。
[0022]本发明的另一实施方案形式的特征在于:
[0023]-固定器单元包括底座部分和连接以便与底座部分一起枢转的固定器元件，其中可在相对于底座部分的各个旋转位置通过相对于底座部分绕着平行于所述第一和第二旋转轴的旋转轴来旋转固定器元件而调整固定器元件。
[0024]-支撑轮中的一个被支撑以便在固定器元件处旋转，且
[0025]-支撑装置呈现锁定装置用于将固定器元件牢固锁定在底座部分上相对于其的期望旋转位置。
[0026]通过相对于底座部分旋转固定器元件，可操纵被定位的支撑轮的位置以便在固定器元件处旋转且支撑装置可因此适于承载在具有不同半径的工件上。
[0027]根据本发明的另一实施方案形式，可在相对于固定器单元的底座部分的各个位置调整支撑装置，因此容许调整支撑装置相对于支撑轮的位置。通过这种方式，提供另一种可能来取决于支撑件的当前形状而调整支撑装置。
[0028]根据本发明的另一实施方案形式，支支撑装置与固定器单元可拆卸地连接。通过这种方式，可视需要用新支撑装置来更换损坏的支撑装置。通过用具有不同形状的支撑表面改变支撑装置，另外可能取决于工件的当前形状来调适支撑装置。
[0029]根据本发明的另一实施方案形式，支撑轮在其外围表面上具有摩擦增强涂层，优选的是橡胶材料，其中金属带被放置成承载在这层涂层上。通过这种方式，金属带与支撑轮之间存在更好的粘合，从而降低了金属带与支撑轮之间与其相关联的滑行风险。
[0030]根据本发明的支撑装置的其它有利特征源自于附属专利权利要求和下文说明。
[0031]本发明还提供了:一种公开专利权利要求13中定义的特征的衬背配置，其支撑通过用焊接工具摩擦搅拌焊接而形成在两个工件之间的焊缝，以及一种呈现专利权利要求15中定义的特征的方法，其用于通过摩擦搅拌焊接沿着在工件之间延伸的缝隙接合两个工件。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]应借助于参考附图举例的实施方案在下文中更详细地描述本发明。示出为:
[0033]图1用于摩擦搅拌焊接的焊接台的示意图，其包括根据本发明的两个支撑装置
[0034]图2是根据本发明的一个实施方案形式的支撑装置的透视图，其中支撑装置被定形成承载在弯曲工件上。
[0035]图3是根据图2的支撑装置的另一侧的透视图
[0036]图4是根据图3中的圆B的细节放大图
[0037]图5是根据图2的支撑装置的侧视图
[0038]图6是按照图2的支撑装置的水平图
[0039]图7是根据图2的支撑装置的部分剖视正视图
[0040]图8是根据本发明的支撑装置的侧视图，其中支撑装置被定形成承载在直工件上
[0041]图9是用于根据图1的焊接台的衬背配置的示意性侧视图，其中携载臂包括在衬背配置中且支撑臂以回缩位置示出
[0042]图10是包括在根据图9的衬背配置中的零件示意性水平视图，其中携载臂和支撑臂以回缩位置示出
[0043]图11是对应于图10的示意性水平图，但其中携载臂和支撑臂以延伸位置示出。

【具体实施方式】
[0044]图1描绘了用于摩擦搅拌焊接的焊接台1，其包括焊接工具5和衬背配置2。描绘的焊接台I被定形成以环形横截面形状接合工件3、4(又见图9至图11)用于形成(例如)航空器或飞机的燃料箱。焊接工具5是一种具有常规形状的用于摩擦搅拌焊接的焊接工具，其具有可旋转主体6和从主体延伸的销7(见图5)。在描绘的实例中，销7固定到主体6而与其一起旋转。主体6以旋转刚性方式与支撑的心轴9连接以便在机械底座8中旋转。这个心轴9借助于位于机械底座8中的驱动单元(未示出)(例如呈电动电机或液压电机的形式)来旋转。将被接合的两个工件3、4在焊接操作期间借助于未示出的固定张力调节工具而相对于彼此保持固定。
[0045]在焊接操作期间，焊接工具5横穿在工件3、4之间以弯曲路径延伸的缝隙10，而以高速旋转的主体6承载在工件3、4的外侧上，而同时销7在前进的同时抵着工件压缩作用而在缝隙10中旋转。由于主体6抵着工件3、4外侧旋转，所以摩擦产生的热造成工件的端缘在接近销7的区域中塑化。在描绘的实例中，缝隙10在工件圆周方向的区域中延伸，因此缝隙因描绘的工件3、4呈现环形横截面形式而以环形路径延伸。
[0046]在描绘的实例中，衬背配置2包括根据本发明实施方案形式的两个支撑装置20、20’。这些支撑装置中的第一个20用作为焊接工具5的衬背且被提供成相对于焊接工具的旋转主体6和销7承载在工件3、4上，以接收由焊接工具5抵着工件3、4经由主体6施加的压缩力的至少一部分，且使焊接操作期间塑化的材料保持在焊缝区域中。另一支撑装置20’用作为衬背配置2中的支撑装置。
[0047]各自支撑装置20、20 ’呈现:
[0048]-固定器单元30，
[0049]-第一支撑轮40，其由固定器单元30携载，其呈现外围表面41且其可相对于固定器单元30绕着第一旋转轴Rl旋转(见图1和图5)，和
[0050]-第二支撑轮50，其由固定器单元30携载，其呈现外围表面51且其可相对于固定器单元30围绕平行于所述第一旋转轴Rl的第二旋转轴R2旋转。
[0051]-与固定器单元30连接的支撑主体60，其位于支撑轮40、50之间且呈现向外翻转的支撑表面61,和
[0052]-环形挠性金属带21，其在支撑轮的外围表面41、51上呈环形运转，且与支撑装置的支撑表面61滑动接触。
[0053]支撑装置20、20’被定形以在当其用支撑轮的外围表面41、51以及用经由金属带21抵着工件3、4静置的支撑装置的支撑表面61承载在所述工件上时提供支撑。
[0054]有利地，支撑主体60可拆卸地连接到固定器单元30，视需要允许用具有相同形状的新支撑装置更换支撑装置或用具有不同形式的支撑表面61的支撑装置。
[0055]有利地，各自支撑轮40、50在其外围表面41、51上供应有摩擦增强涂层42、52，例如由橡胶材料制成，其中金属带21被定位以便承载在这层涂层42、52上。
[0056]在描绘的实施方案形式下，支撑装置20、20’包括驱动机构22，其被定位成使第一支撑轮40旋转。这个驱动机构22由固定器单元30携载,且举例来说,可以是电动电机或液压电机。
[0057]在描绘的实施方案形式下，第一齿轮43 (见图2和图5)与第一支撑轮40以旋转刚性方式连接，而第二齿轮53与第二支撑轮50以旋转刚性方式连接。在这种情况中，第二支撑轮50被连接使其可由第一支撑轮40经由在第一和第二齿轮43、53上呈环形运转且与其接合的呈驱动链或驱动带形式的环形挠性传送装置23来驱动。有利地，弹簧加载张力调节装置24被放置成作用于所述传送装置23使其保持张紧。在描绘的实例中，张力调节装置24固定在杆25上，杆25被安装以便在固定器单元30上移位，由此弹簧机构26被定位成作用于所述杆25上，从而使张力调节装置24保持抵着传送装置23向下按压。
[0058]在描绘的实施方案下，支撑轮40、50被放置以便因驱动机构22作用而旋转。作为替代方案，支撑装置20、20’可没有两个支撑轮40、50之间的驱动连接，因此第二支撑轮50不被制成为因驱动机构22作用而旋转。在这种情况中，第二支撑轮50因在当支撑装置横穿工件3、4时金属带21与支撑轮的外围表面51之间的摩擦力作用而旋转。作为另一替代方案，支撑装置20、20’可被设计成没有驱动机构，因此支撑轮40、50都不被驱动。在后一情况中，支撑轮40、50因在当支撑装置横穿工件3、4时金属带21与支撑轮的外围表面41、51之间的摩擦力作用而旋转。
[0059]在描绘的实施方案形式下，固定器单元30包括底座部分31和连接以便与底座部分31 —起枢转的固定器元件32，可在相对于底座部分31的各个旋转位置通过相对于底座部分绕着平行于支撑轮的第一和第二旋转轴Rl、R2的旋转轴A3 (见图5和图7)来旋转固定器元件32而调整固定器单元30。第一支撑轮40被支撑以便在底座部分31处旋转，而第二支撑轮50被支撑以便在固定器元件32处旋转。通过操纵固定器元件32相对于底座部分31的旋转位置，因此可操纵支撑轮40、50之间的相互位置。借助于锁定装置33，固定器元件32能够在相对于底座部分31的期望旋转位置旋转牢固地锁定到底座部分31。在描绘的实例中，固定器元件32与支撑的轴34(见图7)以旋转刚性方式连接以便在底座部分31的运转通孔35中旋转。在这种情况中，锁定装置33呈现锁定板36，其借助于螺丝钉37固定到所述轴34的一端。锁定板36承载在围绕所述孔35的突出部38上。借助于螺丝钉37，可导致锁定板36朝向轴34且抵着突出部38用于将固定器元件32牢固锁定在底座部分31的期望旋转位置中。
[0060]支撑主体60和驱动机构22固定到固定器单元的底座部分31且由其保持，且因此无法在旋转固定器单元的固定器元件32时一起旋转。支撑主体60与底座部分31刚性连接。有利地，支撑主体60可借助于合适的调整装置(未示出)在相对于固定器单元的底座部分31的各个位置进行调整，从而容许调节支撑装置相对于支撑轮40、50的位置。
[0061]相对于支撑主体60，金属带21在许多导引滚轮39 (见图3和图4)之间运转，导引滚轮39被支撑以便在固定器单元的底座部分31处旋转且其任务是防止金属带21相对于支撑轮40、50向侧面移位。因此，这些导引滚轮39使金属带21相对于支撑轮40、50保持在期望位置且防止金属带滑动离开支撑轮。
[0062]用作为焊接工具5衬背的支撑装置20旨在用相对于焊接工具5定位的支撑装置的支撑表面61来保持承载在工件3、4上，以允许支撑主体60接收由焊接工具5抵着工件3、4施加的压缩力的至少一部分并且允许承载在支撑表面61上的金属带21部分使焊接操作期间塑化的材料保持在由焊接工具形成的焊缝区域中。因此，支撑表面61和在支撑表面上延伸的金属带21部分覆盖在工件3、4的内侧，以及普遍通过旋转焊接工具的主体6和销7处理的缝隙10部分周围的区域上，如图5中所示。
[0063]如同焊接工具的主体6和销7，金属带21应由比工件3、4更硬的材料制造。举例来说，金属带21可由钢制造。
[0064]焊接工具销7在焊接操作期间不应与金属带21接触。举例来说，这可通过使用稍微短于工件3、4之间的缝隙10深度的销7，使得在焊接操作期间销的外端11定位成距金属带21较短距离来配置，如图5中所描绘。
[0065]在图2至图7描绘的支撑装置中，支撑主体60被定形成邻接弯曲工件。在这种情况中，支撑装置的支撑表面61弯曲且定位成延伸超出支撑轮的外围表面41、51。图8描绘了其中支撑主体60被定形成邻接直工件3’的替代实施方案形式。在后一情况中，支撑装置的支撑表面61是直的，且定位成与支撑轮的外围表面41、51齐平。
[0066]衬背配置2呈现用于携载支撑装置20的机械底座70。在图1、图9、图10和图11中描绘的实施方案形式下，第一支撑装置20由包括在机械底座70中的携载臂71携载。通过固定器元件的底座部分31，支撑装置20固定到这个携载臂71的外端。此外，机械底座70呈现底座部分72 (见图9)和由底座部分72支撑且以可移位方式与其连接的长形携载元件73。携载元件73可相对于底座部分72在其纵向移位。携载臂71由携载元件73支撑且被固定以便在携载元件的前端枢转。携载臂71可相对于携载元件73在回缩位置(见图9和图10)与展开的操作位置(见图1和图11)之间枢转，在回缩位置中携载臂71本质上在携载元件的纵向延伸，在展开的操作位置中携载臂71本质上垂直于携载元件的纵向延伸。
[0067]在图1、图9、图10和图11中描绘的实施方案形式下，机械底座70还呈现支撑臂74，其固定第二支撑装置20’。支撑装置20’经由固定器元件的底座部分31固定在这个支撑臂74的外端。支撑臂74由携载元件73携载且被固定以便相对于携载臂71在携载元件的前端枢转。支撑元件74可相对于携载元件73在回缩位置(见图9和图10)与展开的操作位置(见图1和图11)之间枢转，在回缩位置中支撑臂74本质上在携载元件的纵向延伸，在展开的操作位置中支撑臂74本质上垂直于携载元件的纵向延伸。第二支撑装置20’和支撑臂74意欲用来支撑携载臂71和携载元件73，从而通过所述方式防止其在由焊接工具主体6在焊接操作期间抵着第一支撑装置20施加的压缩力作用下移位。如果需要，具有附属支撑装置20’的一个或多个额外支撑臂74可被携载和固定在携载元件73上以便旋转。如果携载元件73足够刚硬，那么不需要使用支撑臂74和附属支撑装置20’。此外，无疑可使用携载不同于本文描述的支撑装置的另一种类型的支撑装置的支撑臂74。
[0068]机械底座70装备有合适类型的操控装置75a、75b用于相对于携载元件73枢转携载臂71和支撑臂74。在描绘的实例中，机械底座装备有呈液压缸形式的第一操控装置75a用于相对于携载元件73绕着第一旋转轴Al枢转携载臂71，以及呈液压缸形式的第二操控装置75b用于相对于携载元件73绕着第二旋转轴A2枢转支撑臂74。第一操控装置75a具有与携载元件73接合连接的圆筒部分76a以及与携载臂71接合连接的活塞杆77a，而第二操控装置75b具有与携载元件73接合连接的圆筒部分76b以及与支撑臂74接合连接的活塞杆77b。
[0069]第一支撑装置20便于能够在携载臂的纵向上移位以允许调整支撑主体60和支撑轮40、50到携载元件73的距离。在描绘的实例中，这可通过携载臂71的外部71a促成，夕卜部71a能够相对于携载臂的内部71b在携载臂的纵向上可伸缩地移位。外部71a可借助于液压缸(未示出)或某一其它合适的操纵装置而相对于内部71b移位。
[0070]第二支撑装置20’可用对应方式在支撑臂的纵向上合适地移位以允许调节支撑主体60和支撑轮40、50到携载元件73的距离。在描绘的实例中，这可通过支撑臂74的外部74a促成，外部74a能够相对于支撑臂的内部74b在支撑臂的纵向上可伸缩地移位。外部74a可借助于液压缸(未示出)或某一其它合适的操纵装置而相对于内部74b移位。
[0071]焊接工具5和第一支撑装置20被制成通过使焊接工具5和支撑装置20沿着固定工件相互同步移动，或通过使工件3、4在焊接工具5和支撑装置20保持在固定位置时移动而横穿将要接合的工件3、4之间的缝隙10。在图1、图9、图10和图11中描绘的焊接台I下，焊接工具5和支撑装置20、20’旨在在焊接操作期间保持在固定位置而工件3、4借助于未示出的合适驱动工具来旋转。工件3、4在这次旋转期间无疑地相对于彼此保持在固定位置。
[0072]在描绘的实例中，焊接台I用于接合第一工件3和第二工件4，第一工件3意欲形成容器的端部区段，第二工件4意欲形成容器的圆筒部分。在携载臂71和支撑臂74处于回缩位置的情况下，携载元件73的前部连同携载臂71、第一支撑装置20、支撑臂74和第二支撑装置20’可经由第一工件3中的入孔12而一起插入到工件3、4内的空间中，如图9和图10中描绘。在插入到所述空间之后，携载臂71和支撑臂74枢转出到展开位置，之后携载臂的外部71a和支撑臂的外部74a移位使得支撑装置20、20’的金属带21直接在缝隙10上方承载在工件3、4的内壁上。接着焊接工具主体6直接在工件3、4之间的缝隙10上方抵着工件3、4按压，且相对于第一支撑装置的支撑主体60的支撑表面61，同时焊接工具销7接收在缝隙10中。接着，工件3、4相对于焊接工具5和支撑装置20、20’低速旋转，使得焊接工具5和支撑装置20、20’横穿缝隙10，而焊接工具主体6和销7高速旋转从而在工件
3、4与焊接工具主体6之间的接触表面产生的摩擦热作用下在工件3、4之间建立焊缝。通过摩擦热塑化的材料在焊接工具主体6和第一支撑装置的金属带21作用下保持在缝隙10区域中，其接着凝固以在工件3、4之间形成焊缝。在焊接操作期间，工件3、4借助于固定张力调节工具(未示出)相对于彼此保持固定张紧状态，其方式使得面向彼此的工件端缘之间的缝隙10 (即空隙)不会超过形成不合标准焊缝的尺寸。
[0073]本发明无疑不以任何方式受限于上文描述的实施方案形式，而更确切地说，熟悉本领域中此项技术的人员应显而易知在本发明不因有多种修改可能性的原因而脱离如随附专利权利要求中定义的本发明的基本理念的情况下，其有多种修改可能性。
【权利要求】
1.一种旨在以支撑方式承载在用摩擦搅拌焊接连接的一个或多个工件上的支撑装置，其所述支撑装置(20、20’ )包括: -固定器单元(30)， -第一支撑轮(40)，其由所述固定器单元(30)携载，其呈现外围表面(41)且其可相对于所述固定器单元(30)绕着第一旋转轴(Rl)旋转，和 -第二支撑轮(50)，其由所述固定器单元(30)携载，其呈现外围表面(51)且其可相对于所述固定器单元(30)围绕平行于所述第一旋转轴(Rl)的第二旋转轴(R2)旋转， 其特征在于所述支撑装置(20、20’ )包括: -与固定器单元(30)连接的支撑主体(60)，其位于支撑轮(40、50)之间且呈现向外翻转的支撑表面(61),和 -环形挠性金属带(21)，其在所述支撑轮的所述外围表面(41、51)上呈环形运转，且与所述支撑装置的所述支撑表面￠1)滑动接触，其中所述支撑装置(20、20’ )被定形以在当其用所述支撑轮的所述外围表面(41、51)以及用经由所述金属带(21)抵着一个或多个工件静置的所述支撑主体的所述支撑表面￠1)承载在所述工件上时提供支撑。
2.根据权利要求1所述的支撑装置，其特征在于所述支撑装置(20、20’)包括驱动机构(22)，其被定位成使所述第一支撑轮(40)旋转。
3.根据权利要求2所述的支撑装置，其特征在于所述驱动机构(22)由所述固定器单元(30)携载。
4.根据权利要求2或3所述的支撑装置，其特征在于所述驱动机构(22)由电动电机或液压电机组成。
5.根据权利要求2至4中的一项所述的支撑装置，其特征在于: -第一齿轮(43)与所述第一支撑轮(40)以旋转刚性方式连接， -第二齿轮(53)与所述第二支撑轮(50)以旋转刚性方式连接，且 -所述第二支撑轮(50)被连接使其可由所述第一支撑轮(40)经由在所述第一和第二齿轮(43、53)上呈环形运转的呈驱动链或驱动带形式的环形挠性传送装置(23)来驱动。
6.根据权利要求5所述的支撑装置，其特征在于所述支撑装置(20、20’)包括弹簧加载张力调节装置(24)，其定位成作用于所述传送装置(23)使其保持张紧。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的支撑装置，其特征在于 -所述固定器单元(30)包括底座部分(31)和连接以便与底座部分(31) —起枢转的固定器元件(32)，其中可在相对于所述底座部分(31)的各个旋转位置通过相对于所述底座部分(31)绕着平行于所述第一和第二旋转轴(R1、R2)的旋转轴(A3)来旋转所述固定器元件(32)而调整所述固定器单元， -所述支撑轮中的一个(50)被支撑以便在所述固定器元件(32)处旋转，且-所述支撑装置(20、20’ )呈现锁定装置(33)用于将所述固定器元件(32)牢固锁定在所述底座部分(31)上相对于其的期望旋转位置。
8.根据权利要求7所述的支撑装置，其特征在于所述支撑主体￠0)被固定在所述固定器单元的所述底座部分(31)。
9.根据权利要求8所述的支撑装置，其特征在于所述支撑主体￠0)可在相对于所述固定器单元的所述底座部分(31)的各个位置进行调整，从而容许调节所述支撑主体相对于所述支撑轮(40、50)的位置。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的支撑装置，其特征在于所述支撑主体￠0)与所述固定器单元(30)可拆卸地连接。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的支撑装置，其特征在于所述金属带(21)由钢制成。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的支撑装置，其特征在于所述支撑轮(40、50)在其外围表面(41、51)上呈现摩擦增强涂层(42、52)，优选的是橡胶材料，其中所述金属带(21)被定位以便承载在这层涂层(42、52)上。
13.一种支撑通过用焊接工具摩擦搅拌焊接而形成在两个工件之间的焊缝的衬背配置，其特征在于所述衬背配置(2)呈现根据权利要求1至12中的一项的支撑装置(20)，其中所述支撑装置(20)意欲用具有所述支撑主体￠0)的所述支撑表面￠1)来保持承载在所述工件上，所述支撑主体￠0)包括在与所述工作工具相对定位的所述支撑装置中以允许所述支撑主体￠1)接收由所述焊接工具抵着所述工件施加的压缩力的至少一部分并且允许承载在所述支撑主体的所述支撑表面出1)上的所述金属带(21)使焊接操作期间塑化的材料保持在焊缝区域中。
14.根据权利要求13所述的衬背配置，其特征在于: -所述衬背配置(2)包括用于携载所述支撑装置(20)的机械底座(70)， -所述支撑装置(20)固定在携载臂(71)的外端，所述携载臂(71)包括在所述机械底座(70)中，且 -所述机械底座(70)包括长形携载元件(73)，其中所述携载臂(71)由所述携载元件(73)支撑且可相对于所述携载元件(73)在回缩位置与展开的工作位置之间枢转。
15.一种通过借助于焊接工具(5)的摩擦搅拌焊接而沿着在两个工件(3、4)之间延伸的缝隙(10)接合所述工件的方法，所述焊接工具(5)包括主体(6)和从所述主体延伸出的销(7)，其中所述焊接工具(5)在焊接操作期间横穿所述缝隙，而所述主体(6)抵着所述工件(3、4)的一侧压缩，而销(7)前进的同时在所述缝隙(10)中旋转，其特征在于根据权利要求I至12中的一项的支撑装置(20)用所述支撑主体￠0)的所述支撑表面￠1)来保持承载在所述工件(3、4)的另一侧上，所述支撑主体￠0)包括在所述支撑装置中与所述焊接工具(5)相对定位，其中所述支撑主体￠1)和承载在所述支撑主体的所述支撑表面(61)上的所述金属带(21)用作为衬背来接收由所述焊接工具主体(6)抵着所述工件施加的压缩力的至少一部分并且使焊接操作期间塑化的材料保持在由所述焊接工具(5)形成的所述焊缝区域中。
【文档编号】B23K37/04GK104169043SQ201280071460
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年2月9日 优先权日:2012年2月9日
【发明者】C·珀森 申请人:依赛彼公司