CN103128436B - 自夹紧摩擦焊接工具 - Google Patents

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Abstract

一种自夹紧摩擦焊接工具，具有销和围绕销的夹紧装置。销具有连接端部和与连接端部相对的啮合端部，用于绕其纵轴转动及与工件装置的表面结合。夹紧装置可沿销的纵轴移动，用于在工件装置的表面上施加压力；夹紧装置具有逆轴承，逆轴承以允许其绕纵轴自由转动并防止其沿纵轴移动的方式被设置在销上；夹紧装置还具有围绕销的压紧元件，压紧元件设置在逆轴承的面向啮合端部一侧，并具有用于承靠工件装置的轴承表面。在逆轴承和压紧元件之间设置有弹性元件。销在连接端部上具有与机床的转动输出装置可拆卸地转动地固定连接的结合部。因此，该自夹紧摩擦焊接工具能够在很多机床上简单方便地互换安装。

Description

自夹紧摩擦焊接工具
技术领域
本申请涉及一种自夹紧摩擦焊接工具，该工具包括销和围绕销设置的夹紧装置，所述销具有连接端部和与连接端部相对的啮合端部，用于绕其纵轴转动(所述纵轴在啮合端部和连接端部之间延伸)，还用于通过啮合端部与工件装置的表面啮合，所述夹紧装置能够沿销的纵轴移动，并用于对工件装置的表面施加压力。
背景技术
一般而言，摩擦焊接是将两个互相贴靠的工件相对于彼此移动，产生的摩擦导致工件摩擦区域的材料被加热和塑化。如果两个工件互相贴合放置或相互挤压，则两个工件的塑化材料在接触区域结合。摩擦焊接的一个特殊优势在于：大量的不同材料可以被联结到一起，工件的被焊接过程影响的区域相对较小，并且处于相对较低的温度下。
基于该原则，发展了摩擦焊接的变型。例如在搅拌摩擦焊接中，摩擦能由抗磨损的转动工具产生，所述转动工具在要联结的两个工件之间的轴承表面附近移动或沿着穿过两个工件的材料移动，造成所述材料的沿所述工具的移动路径或移动路径附近的部分被塑化，使得所述两个工件在该区域被依次顺序联结。
现有技术(例如WO 01/28732A1)公开了一种摩擦焊接设备，所述设备具有被驱动而绕纵轴转动的销，所述销具有连接端部和与连接端部相对的啮合端部，其中连接端部被刚性地连接到摩擦焊接设备的输出端上，并且啮合端部用于与两个彼此贴放的工件的表面啮合，并穿透到所述工件的材料中。该公布文本还公开了一种摩擦焊接设备上的夹紧装置，所述夹紧装置围绕所述销并能沿所述销的纵轴相对于所述销移动，以便在工件上施加压力。所述夹紧装置安装在摩擦焊接设备的机架上，并从而能够相对于销独立移动。
然而，这种现有技术的摩擦焊接设备的不足之处在于，它不能作为机床以任何其它方式使用，例如用于钻床或铣床，因为至少所述夹紧装置是所述机床的一个固定部分，并且不能从机床上拆卸下来。另一方面，夹紧装置又是不可或缺的，因为在焊接过程中所述工件会相对于彼此移动，或会形成不希望的缝隙。
发明内容
因此，基于现有技术，本申请的目的在于提供一种摩擦焊接工具，该摩擦焊接工具具有夹紧装置，能够被设置在具有旋转驱动输出装置(例如输出轴)的机床上，并且能够在很多机床上简单方便地互换安装。
为达到上述目的，所述夹紧装置具有逆轴承(Counter Bearing)，所述逆轴承以允许所述逆轴承围绕销的纵轴自由转动并防止所述逆轴承沿着所述纵轴的方向移动的方式被设置在所述销的啮合端部和连接端部之间；所述夹紧装置具有围绕所述销的压紧元件，所述压紧元件设置在所述逆轴承的面向所述啮合端部的一侧，并具有用于承靠工件装置的轴承表面(Bearing Surface)；在所述逆轴承和所述压紧元件之间设置有弹性元件，因此，所述压紧元件能够沿着所述销的纵轴可弹性地滑动的方式被安装在所述销上；所述销在其连接端部上具有与机床的转动输出装置可拆卸地转动地固定连接的结合部。
这样便提供了一种摩擦焊接工具，其夹紧装置设置在所述销上并被弹性支撑，从而可以仅通过使所述销的结合部与机床的输出轴结合而使所述销和所述夹紧装置能作为通用系统通过各种机床被使用，或被连接到各种机床上。
本文中，本申请的弹性元件一般应理解为指弹性可变形的元件，其施加与沿所述纵轴的方向的形变相反的力，其中所述形变和所述力之间的关系不必为线性。因此，所述弹性元件并非只能是螺旋弹簧及其类似物。
在使用所述摩擦焊接工具焊接的过程中，所述销的连接端部被夹紧在现有钻床或铣床的卡盘中或被夹紧在现有机器人的输出轴的卡盘中。然后各输出轴或输出装置动作，使得所述压紧元件的轴承表面设置在要联结的工件的工件装置的表面上。
然后，使所述销转动并向工件装置的表面方向移动，因而将设置在所述压紧元件和所述逆轴承之间的弹性元件压缩。所述弹性元件上的压力顺次通过所述压紧元件被传递到工件装置的表面上，从而将工件装置的单个工件夹紧到一起，并防止所述工件在所述销进一步移向所述表面并最终与所述工件结合时打滑。
本申请中，术语“与工件装置的表面结合”应理解为是指所述销在工件的表面上的摩擦以及所述销穿透(穿入)位于工件表面下的工件的材料中。
此外，本申请中，术语“工件装置”应理解为是指一个或多个工件。本文中，一种可能性是两个工件彼此贴放，使两者部分重叠，摩擦焊接工具的销贴着面向所述销的最上层工件的表面摩擦，或穿透到所述表面中，并因此至少部分地将所述工件下层区域塑化。此时，所述压紧元件的轴承表面仅承靠一个工件。然而，术语“工件装置”还包括下述情况：多个工件彼此贴放并形成对接接头，所述摩擦焊接工具的销沿着平行于所述两个工件的接触表面在其材料中移动，或贴着该接触表面摩擦，从而沿着接触表面将两个工件的区域塑化。此处，所述压紧元件的轴承表面同时承靠多个工件。
本申请的摩擦焊接工具适用于产生点焊，即在不连续的位置焊接。例如，要求可以是仅通过点焊来联结两个工件，以便加速焊接过程或最小化受热的区域。
在所述销的结合部处，本申请的摩擦焊接工具能被连接到各种不同的机床上，包括加工中心、钻床或铣床甚至是手持工具(Hand Tool)。这样，可以设想将其夹紧到打槽机(Routing Machine)或手持工具的卡盘中。这是由于所述夹紧装置被直接固定到所述销上而实现的。
在优选实施例中，所述啮合端部具有垂直于所述销的纵轴延伸的摩擦表面。所述摩擦表面用于例如在使用“自夹紧混合摩擦扩散焊(Self Clamping HybridFriction Diffusion Bonding，SCHFDB)”时在工件装置的表面上施加转动力。此时，所述摩擦表面优选具有产生更有效的摩擦作用(即加快工件装置的材料塑化)的结构。
在另一优选实施例中，所述销的所述啮合端部具有沿着所述销的纵轴的方向延伸的并能穿透工件装置的表面的摩擦销。此处，特别优选地，所述销的啮合端部具有沿着所述纵轴的方向延伸的孔，并且，所述摩擦销以可滑动的方式容置于所述孔中，因此，可以调节所述摩擦销相对于所述销的啮合端部向外突出的长度，从而调节所述摩擦销穿透工件装置的表面的深度。
此外，特别优选地，所述销具有横向延伸至所述纵轴并与所述孔连通的螺纹孔，所述螺纹孔中螺接有固定螺丝，从而可以固定所述摩擦销相对于所述销的角位置(Angular Position)。另一优选的是，所述销具有自所述连接端部开始沿着所述纵轴的方向延伸并与所述孔连通的螺纹调节孔，所述螺纹调节孔中螺接有调节螺丝55。当设定所述摩擦销穿透工件装置的表面的深度时，所述调节螺丝则用作可调挡块(Adjustable Stop)。
在优选实施例中，设置在所述销的啮合端部上的所述摩擦销适用于在进行搅拌摩擦焊接过程如“自夹紧摩擦搅拌点焊(Self Clamping Friction Stir SpotWelding，SCFSSW)”时穿透工件装置的表面下的工件的材料，同时通过所述摩擦销的转动使工件的包围材料塑化。所述摩擦销可以具有沿所述摩擦销的周向表面的结构化表面，以便产生更有效的摩擦作用，即，加速工件的材料塑化。此处，所述摩擦销在所述孔中的位置可优选借助于所述调节螺丝被调节，并通过所述固定螺丝被固定。此时，所述摩擦销突出所述销的啮合端部以及所述孔以外，直至达到想要所述摩擦销穿透工件的材料中的深度为止。一旦达到该最大穿透深度，所述销的啮合端部碰到工件装置的表面，并防止所述摩擦销进一步穿透。
在优选实施例中，所述弹性元件被简单设计为螺旋弹簧，此时，可以通过限定所述弹簧的尺寸来限定由所述压紧元件施加在工件装置上的接触压力。但也，可以将所述弹性元件设计为弹性环。所述螺旋弹簧和所述弹性环均可围绕所述销设置，即所述销穿过被所述螺旋弹簧和所述弹性环包围的腔。所述螺旋弹簧具有基本线性的弹性性质，即相对于其形变为常量的弹簧刚度，同时所述弹性环的弹簧刚度同样也可以为常量，但是，也可以随所述弹性环的形变增加而变化。
在另一优选实施例中，所述弹性元件具有在所述纵轴的方向上的容积可变并填充有流体的环形腔，其中，所述环形腔与可控压源(Controllable PressureSource)进行流体交换。所述弹性元件或其刚度从而由可控的液压、气动泵或液压气动泵限定，其中所述流体的压强(即所述弹性元件中的气压和/或液压)是由与某些输入对应的所述泵所设定。例如，当所述摩擦销更深地穿透所述材料或施加到所述销上的转矩更低时，所述刚度可以随之降低，以便使例如由所述夹紧装置施加到工件装置上的压力适应单个工件之间的剪切力。这样便可在焊接过程的所有阶段均能防止所述工件相对于彼此打滑。
在优选实施例中，所述销具有环绕的径向突起，所述逆轴承具有带有环绕的径向凹槽的轴承座，所述凹槽与所述销的突起啮合/结合，使得所述销可以绕着所述销的纵轴相对于所述逆轴承做自由转动运动，并防止所述销沿着所述销的纵轴相对于所述逆轴承轴向移动。特别优选地，所述弹性元件设置在所述轴承座和所述压紧元件之间，并且所述逆轴承具有线性引导部，所述线性引导部与所述压紧元件啮合/结合，使得所述压紧元件能够沿着所述销的纵轴相对于所述逆轴承以被引导的方式滑动。
优选地，所述销的突起和所述轴承座之间设置有多个轴承元件(BearingElement)，从而降低了所述轴承座和所述销之间的摩擦。
这样，当所述压紧元件沿所述线性引导部在所述销的纵轴的方向上向所述逆轴承移动时，所述弹性元件被压缩。优选地，将所述轴承座和所述销的突起之间的所述轴承元件设计为滚动接触轴承(Rolling Contact Bearing)或滑动接触轴承(Sliding Contact Bearing)。这些所述轴承元件辅助并稳定所述销在其纵轴的方向上相对于所述逆轴承的移动，并限定所述销在其纵轴的方向上相对于所述逆轴承的位置。
优选地，所述销和所述夹紧装置(即所述逆轴承和所述压紧元件)均具有相对于所述销的纵轴基本旋转对称(Rotationally Symmetrical)的横截面。更优选地，所述销、所述弹性元件、所述压紧元件和所述逆轴承相对于彼此设置成：所述弹性元件同轴地围绕所述销，所述压紧元件和/或所述逆轴承同轴地围绕所述弹性元件。
在优选实施例中，所述压紧元件的所述轴承表面具有用于容纳塑化材料的围绕所述销的纵轴同轴设置的凹槽。在与工件装置的表面啮合过程中，被所述销或摩擦销移除的塑化材料可以被容纳到所述凹槽中，而不致使移除的塑化材料造成所述压紧元件离开工件装置的表面。此外，塑化材料由此被赋予可控的预定形状以区分点焊。
在另一优选实施例中，在所述压紧元件和所述销之间设置有优选为陶瓷元件的剥离器元件(Stripper Element)，所述剥离器元件设置在所述销上，并与垂直于所述销的纵轴的平面完全结合。所述剥离器元件用于在所述销自工件装置的表面移开(即被移除)时将粘附到所述销上的塑化工件材料自所述销上剥离，并将剥离的材料适当引导到所述压紧元件的凹槽中。此外，所述剥离器元件还用作在联结过程中防止塑化材料穿透该工具内部中的密封装置。
当所述弹性元件处于松弛的状态时，优选地，所述销相对于所述夹紧装置被设置为：所述啮合端部相对于所述轴承表面所在的平面向所述连接端部的方向偏移。这确保了当所述销接触工件装置的表面并与其结合时，所述压紧元件以一定的压力在所述工件装置的表面上挤压，以便夹紧所述表面。该偏移的大小必须与所需要的夹紧力和/或弹簧刚度相匹配。
附图说明
以下将结合附图进一步说明本申请，附图仅示出本申请的优选实施例。附图中：
图1示出了本申请的第一实施例的摩擦焊接工具沿销的纵轴方向的剖视示意图；
图2示出了图1中实施例的侧视示意图；
图3示出了图1中实施例的沿销的纵轴方向的平面示意图；
图4示出了图1中实施例的立体示意图；
图5示出了本申请的第二实施例的摩擦焊接工具沿销的纵轴方向的剖视示意图；以及
图6示出了本申请的第三实施例的摩擦焊接工具沿销的纵轴方向的剖视示意图。
具体实施方式
图1至图4示出了本申请的第一实施例的摩擦焊接工具1。摩擦焊接工具1具有销3和以允许转动运动的方式被固定的夹紧装置5。
销3相对于其纵轴7基本旋转对称，并且具有连接端部9和与连接端部9相对的啮合端部11。销3在其连接端部9处具有与机床的旋转输出装置(例如安装在输出轴上的卡盘)可拆卸地结合的结合部13。该机床可以是例如加工中心、钻床、铣床或手持工具。为此，啮合凹槽15设置于此处示出的优选示意性实施例中的结合部13的周向表面，所述凹槽与输出装置(即，例如卡盘)转动地固定连接。
销3的啮合端部11用于与由一个或多个可能彼此叠放或彼此相邻设置的工件组成的工件装置(未示出)的表面相结合。
在第一示意性实施例的情况下，销3具有位于销3的啮合端部11上且垂直于纵轴7的摩擦表面17(见图1)，摩擦表面17用于在所述工件装置的表面上摩擦，并至少部分地塑化所述工件装置的工件的顶部的底层材料。为此，摩擦表面17优选具有产生更有效的摩擦作用(即强化并加快工件装置的材料塑化)的结构(例如径向延伸的突起)。
销3还具有在纵轴7的径向方向上延伸的环绕的突起19，突起19用于与夹紧装置5的逆轴承21啮合/结合。
除了包含具有上部圆盘(Upper Disk)23和轴承座25的逆轴承21外，夹紧装置5还包含压紧元件27。
逆轴承21的轴承座25具有沿销3的纵轴7径向设置的环绕的凹槽29，凹槽29用于与销3的突起19啮合/结合，使得夹紧装置5的由轴承座25和上部圆盘23组成的逆轴承21能绕纵轴7相对于销3做自由转动运动，且防止以沿纵轴7方向移动的方式固定在销3上。
为此，在销3的突起19和轴承座25之间设置有多个轴承元件31(优选滚动接触轴承或滑动接触轴承)。这些轴承元件31辅助并稳定突起19相对于轴承座25的运动以及销3相对于夹紧装置5的转动。销3在其纵轴7方向上相对于逆轴承21的运动被相互啮合/结合的突起19与上部圆盘23和轴承座25阻止，轴承元件31避免了突起19相对于轴承座25的间隙。
设置于逆轴承21的面向销3的啮合端部11一侧的压紧元件27用于对工件装置施加压力，并且在其面向销3的啮合端部11的一侧，具有用于承靠工件装置的表面的轴承表面33。
逆轴承21具有相对于销3的纵轴7轴向对齐的线性引导部，所述引导部可为多个引导销35，引导销35活动设置在上部圆盘23和轴承座25上，并相对于销3的纵轴7平行延伸，引导销35进而牢牢安装在压紧元件27上，从而允许压紧元件27沿着销3的纵轴7相对于上部圆盘23和轴承座25或相对于逆轴承21被引导移动(见图2)。同时，压紧元件27的不是沿着销3的纵轴7方向的任何移动均被构成所述线性引导部的引导销35所阻止。
在压紧元件27和轴承座25或逆轴承21之间设置有弹性元件37，当压紧元件27沿线性引导部45向逆轴承21移动时，弹性元件37被压缩。
如图所示，夹紧装置5相对于销3的纵轴7同样具有基本转动对称的配置(见图3)，弹性元件37围绕销3，压紧元件27和/或逆轴承21围绕弹性元件37(图1)。
压紧元件27的轴承表面33具有与销3的纵轴7同轴的环形槽41，环形槽41用于容纳被销3与工件装置的表面相结合所抛出的塑化材料，并赋予所述表面预定的形状(图4)以区分工件装置的表面上的结合点。
在压紧元件27和销3之间设置有剥离器元件43，与垂直于销3的纵轴7的平面完全结合，剥离器元件43设置在压紧元件27和销3上，并优选由陶瓷材料形成。剥离器元件43用于在压紧元件27相对于销3移向啮合端部11时(即啮合端部11与工件装置的表面脱离)剥离粘附到销3的周向表面上的塑化材料。此外，剥离器元件43还用作在联结过程中防止塑化材料穿透该工具内部中的密封装置。
当弹性元件37处于松弛的状态下，销3相对于夹紧装置5被设置为：销3的啮合端部11相对于轴承表面33所在的平面向连接端部9的方向偏移。从而当弹性元件37处于松弛的状态下，啮合端部11和摩擦表面17相对于轴承表面33缩回(如图1所示)。
因此，当销3与工件装置的表面结合时，弹性元件37被压缩，即压紧元件27以一定的夹紧力在工件装置的表面上施加压力。从而能防止由于销3的转动所引起的工件之间的剪切力而导致的工件打滑。
摩擦焊接工具1的使用方法如下：首先，通过销3的结合部13将销3与机床的输出装置转动地固定连接，使啮合凹槽15与输出装置的元件完全啮合。
然后，将摩擦焊接工具1与工件装置贴放，使得压紧元件27的轴承表面33稳固地设置在工件装置的表面上，使销3的啮合端部11(由于轴承表面33和啮合端部11之间的偏移)初始设置在距离工件装置的待焊接区域上方的一定距离处。
工件装置可以具有例如设置在支撑物上的一个或更多个彼此叠放或部分重叠的板形工件，因此，所述工件由通过压紧元件27在最上层工件的表面上累积的压力固定或夹紧到一起，并因此相对于彼此固定位置，不能轻易打滑。
然后，通过机床的转动输出装置使销3转动。销3也相对于夹紧装置5转动，突起19在轴承座25中转动，压紧元件27通过其轴承表面33设置在工件装置的表面，所以不进行转动。
然后，使输出装置(销3)向工件装置的表面方向移动，直到销3的啮合端部11与工件装置的表面结合。在该运动过程中，逆轴承21通过构成线性引导部的引导销35相对于压紧元件27并朝向压紧元件27而被引导，因而不随销3转动。在压紧元件27和逆轴承21的相对运动过程中，形成弹性元件37的螺旋弹簧39被压缩，该压缩力被传递至工件装置的表面。
销3的啮合端部11相对于轴承表面33所在的平面的偏移以及螺旋弹簧39的抗挠性(Stiffness)应该匹配，使得即便当销3通过其啮合端部11与工件装置的表面结合时，也有足够的来自压紧元件27的夹紧力作用在工件装置上，从而确保工件不会相对于彼此打滑并且不会形成缝隙。
在销3与工件装置的表面结合过程中，被抛出的塑化材料可以由压紧元件27的轴承表面33中的环形槽41容纳，并被赋予预定的形状以便通过相同的方式区分焊接点。一旦工件的材料已经被充分塑化而产生需要的点，使销3向其连接端部9的方向与工件装置分离，粘附于销3的塑化材料通过剥离器元件43从销3上被剥离，并被引导到环形槽41中。在该过程中，剥离器元件43也起到密封装置的作用。
由本申请第一示例性实施例的上述描述清楚可见，本申请的摩擦焊接工具1可以以简单的方式(如通过连接端部11而无需设置附加的夹紧装置)被安装在现有机器人或机床的输出轴上。
图5示出了本申请的第二实施例的摩擦焊接工具1′，其中，采用相同的附图标记表示与第一实施例中相同的部件。
第二实施例的摩擦焊接工具1′与第一实施例一样也具有销3，销3相对于其纵轴7基本旋转对称，并且具有在纵轴7的径向方向上延伸的突起19。突起19同样通过凹槽29与逆轴承21的轴承座25啮合/结合，因此销3被固定在逆轴承21中，使得销可以转动但不能沿纵轴7轴向移动，还具有轴承元件31，以确保无间隙的转动。
同样在该示意性实施例中，压紧元件27通过由多个引导销35构成的线性引导部而被固定在逆轴承21上，使得压紧元件27可以沿纵轴7的方向移动，压紧元件27具有设置有环形槽41的轴承表面33。螺旋弹簧39形式的弹性元件37进一步设置在逆轴承21和压紧元件27之间。
一方面，销3具有连接端部9，连接端部9具有结合部13和设置在结合部13中的啮合凹槽15，从而使结合部13能被安装到被驱动转动的输出装置上。远离连接端部9的啮合端部11设置有摩擦表面17，该优选的示意性实施例中，啮合端部11具有沿着平行于销3的纵轴7的轴向方向延伸的孔45。突出摩擦表面17的摩擦销47容置于孔45中，当啮合端部11与工件装置的表面结合时，摩擦销47穿透工件装置的表面。
在第二实施例的摩擦焊接工具1′的销3中，突起19中还设置有沿着销3的纵轴7的径向方向延伸的螺纹孔49，螺纹孔49中容置有固定螺丝51，固定螺丝51用于将摩擦销47相对于销3以扭转刚性的方式固定。
销3中还设置有螺纹调节孔53，螺纹调节孔53自连接端部9延伸，螺纹调节孔53中容置有调节螺丝55。调节螺丝55形成用于摩擦销47的后挡块(RearStop)，因此，调节螺丝55的位置可用于设定摩擦销47相对于摩擦表面17向外突出的长度。摩擦销47可以具有沿其周边的结构表面，以便产生更有效的摩擦作用，并进而更迅速地强度更大地对材料进行塑化。
如同第一实施例，第二实施例具有完全包围销3的剥离器元件43。
第二实施例的摩擦焊接工具1可以以与第一实施例相似的方式使用，唯一的不同之处在于：摩擦销47穿透工件装置的工件表面，因此可以通过搅拌摩擦焊接过程产生对接接头或交叠接头等，使工件的材料被更深度地塑化。
但在所有情况下，本实施例中都有这样的优点，即摩擦焊接工具1′可以以简单的方式结合到机床的输出装置，并且无需在机床上设置附加的夹紧装置。
最后，图6示出了本申请的第三实施例的摩擦焊接工具的1″，其在弹性元件37的设计上与所述第二示意性实施例不同，但其它方面则具有相似的构造，因此，采用相同的附图标记表示相同的组成部分。
在前面两个实施例中，弹性元件37被设计为螺旋弹簧39，而本申请的第三实施例的摩擦焊接工具1″中的弹性元件37则被构造为使压紧元件27具有在纵轴7方向上的容积可变的密闭环形腔57，可以通过压连法兰(PressureConnection Flange)59将流体引入环形腔57中。环形腔57在纵轴7方向上的容积变化是通过压紧元件27的凹槽来形成不同的容积，轴承座25上的环状元件61部分地延伸至所述凹槽，从而使环形腔57被压紧元件27、环状元件61、销3和剥离器元件43完全包围而密闭。
在该设置中，环形腔57与可控压源63进行流体交换，可以使流体以可控的方式承受压力。因此可以通过环形腔57中的流体压强来控制作用在逆轴承21和压紧元件27之间的弹性力。从而例如可以在焊接过程中以需要的方式通过弹性元件37来调节所施加的接触压力。这可以这样来实施，使得接触压力在起初工件的材料尚未塑化时特别高，然后随材料的塑化和软化的增加而降低。
虽然上述实施例中对于弹性元件37使用了螺旋弹簧39或填充有加压流体的环形腔57，但是同样可以设想例如使用由弹性材料或几个弹性元件的设置组成的环，并且本申请并不局限于上述可能。

Claims (14)

1.一种摩擦焊接工具(1)，
具有销(3)，所述销(3)具有连接端部(9)和与所述连接端部(9)相对的啮合端部(11)，所述销(3)用于执行绕着所述销(3)的纵轴(7)的转动运动，所述销(3)同时用于通过所述啮合端部(11)与工件装置的表面结合，其中，所述纵轴(7)在所述啮合端部(11)和所述连接端部(9)之间延伸；以及
具有围绕所述销(3)的夹紧装置(5)，所述夹紧装置(5)能够沿着所述销(3)的所述纵轴(7)移动，并用于对所述工件装置的所述表面施加压力；
其特征在于，
所述夹紧装置(5)具有逆轴承(21)，所述逆轴承(21)以允许所述逆轴承(21)围绕所述销(3)的所述纵轴(7)自由转动并防止所述逆轴承(21)沿着所述纵轴(7)的方向移动的方式被设置在所述销(3)的所述啮合端部(11)和所述连接端部(9)之间；
所述夹紧装置(5)具有围绕所述销(3)的压紧元件(27)，所述压紧元件(27)设置在所述逆轴承(21)的面向所述啮合端部(11)的一侧，所述压紧元件(27)具有用于承靠所述工件装置的轴承表面(33)；
在所述逆轴承(21)和所述压紧元件(27)之间设置有弹性元件(37)，因此，所述压紧元件(27)以沿着所述销(3)的所述纵轴(7)可弹性地滑动的方式被安装在所述销(3)上；以及
所述销(3)在所述销(3)的所述连接端部(9)上具有与机床的转动输出装置可拆卸地转动地固定连接的结合部(13)。
2.根据权利要求1所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述啮合端部(11)具有垂直于所述纵轴(7)延伸的摩擦表面(17)。
3.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述啮合端部(11)具有沿着所述纵轴(7)的方向延伸的摩擦销(47)。
4.根据权利要求3所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述啮合端部(11)具有沿着所述纵轴(7)的方向延伸的孔(45)；并且
所述摩擦销(47)以可滑动的方式容置于在所述孔(45)中。
5.根据权利要求4所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述销(3)具有横向延伸至所述纵轴(7)并与所述孔(45)连通的螺纹孔(49)，所述螺纹孔(49)中螺接有固定螺丝(51)。
6.根据权利要求4所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述销(3)具有自所述连接端部(9)开始沿着所述纵轴(7)的方向延伸并与所述孔(45)连通的螺纹调节孔(55)，所述螺纹调节孔(55)中螺接有调节螺丝(53)。
7.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述弹性元件(37)被设计为螺旋弹簧(39)。
8.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述弹性元件(37)具有在所述纵轴(7)的方向上的容积可变的环形腔(57)；并且
所述环形腔(57)与可控压源(63)进行流体交换。
9.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述销(3)具有环绕的径向突起(19)；
所述逆轴承(21)具有带有环绕的径向凹槽(29)的轴承座(25)，所述凹槽(29)与所述销(3)的所述突起(19)结合，使得所述销(3)能够绕着所述销(3)的所述纵轴(7)相对于所述逆轴承(21)做自由转动运动，并防止所述销(3)沿着所述销(3)的所述纵轴(7)相对于所述逆轴承(21)轴向移动。
10.根据权利要求9所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述弹性元件(37)设置在所述轴承座(25)和所述压紧元件(27)之间；
所述逆轴承(21)具有线性引导部(35)，所述线性引导部(35)与所述压紧元件(27)结合，使得所述压紧元件(27)能够沿着所述销(3)的所述纵轴(7)相对于所述逆轴承(21)以被引导的方式滑动。
11.根据权利要求9所述的摩擦焊接工具，其特征在于，在所述销(3)的所述突起(19)和所述轴承座(25)之间设置有多个轴承元件(31)。
12.如权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，所述压紧元件(27)的所述轴承表面(33)具有用于容纳塑化材料的围绕所述销(3)的纵轴(7)同轴设置的凹槽(41)。
13.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，在所述压紧元件(27)和所述销(3)之间设置有优选为陶瓷元件的剥离器元件(43)，所述剥离器元件(43)设置在所述销(3)上，并与垂直于所述销(3)的所述纵轴(7)的平面完全结合。
14.根据权利要求1或2所述的摩擦焊接工具，其特征在于，当所述弹性元件(37)处于松弛的状态时，所述销(3)相对于所述夹紧装置(5)被设置为：所述啮合端部(11)，相对于所述轴承表面(33)所在的平面，向所述连接端部(9)的方向偏移。
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Termination date: 20161123

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