(57)【要約】  この発明は構成要素（３５）を摩擦溶接するための方法に関する。その間、当該構成要素はともに、構成要素（３）が停止し、駆動された構成要素（５）が回転している際に、溶接されるべき位置において、押圧力アクチュエータ（８ａ）によって生成される相互の軸方向の押圧力（Ｆ）を受けて、加熱段階中に相対的に回転する。加えて、構成要素（３，５）が十分な摩擦加熱に晒された後、回転を減速させ、互いに対して静止している構成要素を、加熱段階中よりも著しく強い押圧力で押し合せる。回転している構成要素（５）は、コントローラ（１９）を備えた電気モータ（７）によって駆動され、その回転速度（ｎ）、トルク（ＲＦ）、押圧力（Ｆ）および前方深さ（Ｓ）がコントローラによって測定される。回転速度は、両方の構成要素間の軸方向の初期押圧力（Ｆ）に従って、コントローラにより、両方の構成要素の接触面を溶解させる初期回転速度に設定され、両方の構成要素の接触面が溶解した結果としてトルクが低下するまで維持される。その間に回転速度が下げられ、０にまで低減される。回転速度が０になると、押圧力は、両方の構成要素の接触面に固定された溶接がもたらされるように最大限にまで増大される。
2008506534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成要素（３，５）の摩擦溶接のためのプロセスであって、加熱段階中に、押圧力アクチュエータ（８ａ）によってもたらされる相互の軸方向の押圧力Ｆを受けて、２つの構成要素（３，４）が、溶接されるべき位置で相対的に回転させられ、一方の構成要素（３）は静止しており、駆動された構成要素（５）は回転させられており、さらに、構成要素（３，５）を十分に摩擦加熱した後、回転にブレーキがかけられ、互いに対して静止している構成要素（３，５）が、過熱段階中よりも著しく大きな押圧力で押合わされ、回転する構成要素（５）はコントローラ（１９）を備えた電気モータ（７）によって駆動され、前記電気モータ（７）の速度（ｎ）、トルク（ＲＦ）、押圧力（Ｆ）および送り深さ（ｓ）がコントローラ（１９）によって測定され、２つの構成要素（３，５）間の軸方向の初期押圧力（Ｆ）に応じて、速度（ｎ）が、コントローラ（１９）により、２つの構成要素（３，５）の接触面の部分溶解を引起す初期速度（ｎ）に調整され、２つの構成要素（３，５）の接触面の溶解の結果としてトルクが低下するまで維持され、トルクが低下すると、速度が下げられ、停止に至るまで低減され、この低減の終わりに、２つの構成要素（３，５）の接触面に強固な溶接された接続部（４５）が実現されるように押圧力（Ｆ）を最大限にまで増大させることを特徴とする、プロセス。
【請求項２】
請求項１に従ったプロセスを実現するための装置であって、電気モータ（７）の軸（２２）が、駆動された構成要素（５）の回転軸へと軸方向に遷移することを特徴とする、装置。
【請求項３】
電気モータ（７）および駆動された構成要素（５）が軸方向に堅固に相互接続されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
無スリップギアユニットが、電気モータ（７）と駆動された構成要素（５）との間に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のプロセスを実現するための装置。
【請求項５】
電気モータ（７）が線形の送り機器（６）によって担持され、前記送り機器（６）が押圧力アクチュエータ（８ａ）を有することを特徴とする、請求項２から４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
電気モータ（７）が押圧力センサ（１７）を備えることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
電気モータ（７）と送り機器（６）との接続部が行程センサ（１１）を備えることを特徴とする、請求項２から６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
電気モータ（７）、行程センサ（１１）、トルクセンサ（１８）および押圧力センサ（１７）がコントローラ（１９）を含む制御ループに接続され、トルク（ＲＦ）、速度（ｎ）、行程（ｓ）および押圧力（Ｆ）を示す測定データをコントローラ（１９）に供給し、電気モータ（７）および送り機器（６）が前記測定データの測定値に基づいて調整されることを特徴とする、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
駆動された構成要素を形成するスタッド（５）のための受取手段（４）と、静止している構成要素としての板形状構成要素（３）のための橋台（２）とを特徴とする、請求項２から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
橋台（２）が平坦面を有することを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
板形状構成要素（３）を橋台（２）に押し当てるダウンホルダ（１２）を特徴とする、請求項９または１０に記載の装置。
【請求項１２】
供給装置（１５）がスタッド（５）を供給するために設けられることを特徴とする、請求項２から１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
橋台（２）がＣ字型のアーム（１）によって送り機器（６）に接続されることを特徴とする、請求項２から１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
押圧力アクチュエータがトグルジョイント接続部の形をしており、そのトグルジョイント接続部の関節式レバー（７０，７１）が、モータ駆動の回転中にねじ調整ロッド（７３）によって互いの方に向かってまたは互いから離れるように移動することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構成要素を摩擦溶接するためのプロセスに関し、加熱段階中に、押圧力アクチュエータによってもたらされる相互の軸方向の押圧力を受けて、２つの構成要素が、溶接されるべき位置で相対的に回転させられ、一方の構成要素は静止しており、駆動された構成要素は回転させられており、さらに、当該構成要素を十分に摩擦加熱した後、回転にブレーキがかけられ、互いに対して静止している部分が、過熱段階中よりも著しく大きな押圧力で押合わされ、回転する構成要素はコントローラを備えた電気モータによって駆動され、上記電気モータの速度、トルク、押圧力および送り深さがコントローラによって測定される。
【背景技術】
【０００２】
このようなプロセスがＤＥ  １９９  ０２  ３５７  Ａ１に記載される。上記公報では、概して、摩擦段階中の摩擦トルクまたは摩擦力を考慮に入れた摩擦溶接機のための制御に関連して上述のプロセスが説明されている。加えて、その制御には複数の構成要素が含まれることが、概して当該公報の説明で述べられている。これらは、一方では、トルク／出力記録器、トルクコンピュータまたは出力コンピュータ、摩擦トルク調整器、送り調整器または圧力調整器、および送りセンサまたは圧力センサである。調整システムは送り制御に作用する。如何なる値または如何なる相互依存性に関しても、当該記載においては単に、摩擦トルクおよび／または摩擦力の設定値が一定であり得ることが述べられているにすぎない。しかしながら、それは、代替的には、摩擦時間、摩擦行程（Reibweg）、または摩擦角度、または送り行程、または他の任意の好適なパラメータに関する如何なる所望の関数として表されてもよい。したがって、供給装置は、所望の摩擦トルクおよび／または摩擦力を設定するための調整システムによって制御される。この情報は、摩擦溶接動作がどの構成要素またはパラメータに基づき得るかについての教示しか含まず、これがない場合、個々のセンサのどのような具体的な発見または測定結果が、制御の目的で、ある態様で主要な値として用いられ得るかが示される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これに基づき、ＤＥ  ２９９  ２２  ４２４Ｕ１に開示されるプロセスに従って、実際の摩擦プロセス中に、回転する構成要素の速度が絶えず変化し、このために摩擦係数が増大し、これにより、その値を適合させることによって最適なエネルギ利用が可能となり、材料の組合せおよび摩擦溶接の適用に応じて摩擦プロセス中に速度を上げるかまたは下げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これはこの発明の原点であり、安全かつ確実な一連の摩擦溶接プロセスを具体的に決定する所要の個々のプロセス値をともなったプロセスを開示している。これらのプロセス特徴は、２つの構成要素間の軸方向の初期押圧力（Ｆ）に応じて、速度（ｎ）が、コントローラにより、２つの構成要素の接触面の溶解（Anschmelzen）を引起す初期速度（ｎ）に調整され、２つの構成要素の接触面の溶解の結果としてトルクが低下するまで維持される点にあり、トルクが低下すると、速度が下げられ、停止に至るまで低減される。この低減の終わりに、２つの構成要素の接触面に強固な溶接（Verschweissung）が実現されるように押圧力（Ｆ）を最大限にまで増大させる。
【０００５】
これらのプロセスステップでは、コントローラは、まず、当該コントローラに記憶された初期速度を設定する。上記初期速度は、２つの構成要素の軸方向の初期押圧力に依存し
ている。次いで、上記初期速度および軸方向の初期押圧力は、接触面が溶解し始めるまで、摩擦溶接動作のために２つの構成要素間に必要とされる摩擦を引起す。これは、明らかに顕著なトルクの低下を招き、それが決定されると、コントローラによって速度が下げられ、停止に至るまで低減される。従って、トルク低下の測定値は、速度の低下についての信号となる。急激に進めることができない速度の低下が、結果として停止に近づき停止に至る速度をもたらすと、軸方向の押圧力が、速度の停止直前または停止直後に、規定された最大限にまで増大される。その結果として、上記増大した圧力が２つの構成要素の接触面において有効になり、これにより、最終的な強固な溶接がもたらされる。
【０００６】
この発明はさらに、上述のプロセスを実現するための装置に関する。上記装置は、有利には、電気モータの軸が、駆動された構成要素の回転軸へと軸方向に遷移するような設計である。電気モータの軸と駆動された構成要素の回転軸との間のこの直接接続により、結果として、不所望な質量慣性力（Massentraegheitskraeften）がなく、いかなるスリップも許さない接続がもたらされる。好ましくは、電気モータの軸から、駆動された構成要素の回転軸への遷移は、電気モータおよび駆動された構成要素が軸方向に堅く相互接続されるような設計となる。
【０００７】
使用される電気モータの種類に応じて、電気モータと駆動された構成要素との間に無スリップギアユニットを接続することも有利であり得る。上記ギアユニットは、使用される電気モータの特定の速度を考慮に入れている。
【０００８】
２つの構成要素を溶接するのに必要な駆動された構成要素の駆動を軸方向に送るために、押圧力アクチュエータを備えた電気モータは、有利には、線形の送り機器によって担持される。電気モータは、駆動された構成要素が静止している構成要素に押し当てられる押圧力を示すための押圧力センサを備え得る。
【０００９】
駆動された構成要素および静止している構成要素の相互貫入のチェックを可能にするために、送り機器は有利には行程センサを備える。これは、特に、静止している構成要素が薄い金属板である場合に重要となる。
【００１０】
その送り機器を備えた電気モータのコントローラが適切に有効になることを可能にするために、電気モータ、行程センサおよび押圧力センサは、コントローラを含む制御ループに接続され、上記センサは、トルク、速度、行程（Wegstrecke）および押圧力を示す測定データをコントローラに供給する。ここで、電気モータおよび送り機器は、上記測定データの測定値に基づいて調整され、トルクおよび速度は、電気モータに供給される電流の測定値に基づいて直接決定される。
【００１１】
この発明に従ったプロセスおよび装置は、有利には、スタッドを板形状構成要素に溶接するのに用いられてもよく、当該スタッドは駆動された構成要素を形成し、板形状構成要素は静止している構成要素を形成する。このような場合、当該装置は、たとえばチャックのようなスタッドのための受取手段と、板形状構成要素のための橋台（Widerlager）とを備える。上記橋台は、特に、平坦面を備えてもよい。
【００１２】
当該装置は、有利には、板形状構成要素がダウンホルダによって橋台に押し当てられ、これにより、ダウンホルダによって押さえつけられる規定された位置に当該板形状構成要素を導くように締付けられるような設計である。さらに、当該装置は、有利には、特に連続生産の際に当該装置を都合よく用いることができるように、スタッドを供給するための供給装置を備える。
【００１３】
装置の設計について、一方が橋台を形成し、他方が送り機器に接続されているＣ字型の
アームが有利に用いられる。
【００１４】
当該装置の有利な設計を達成するために、押圧力アクチュエータを設けることができる。上記押圧力アクチュエータは、トグルジョイント接続部（Kniehebelgelenkverbindung）の形をしており、その関節式レバーは、モータ駆動の回転中にねじ調整ロッド（Gewindestellstange）によって互いの方に向かってまたは互いから離れるように移動する。トグルジョイント接続部は、駆動された構成要素の極めて正確な変位と、さらに、高い押圧力とをもたらすことを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
この発明の具体的な実施例が図面に示される。
図１に示される装置は、スタッド５をパネル３に摩擦溶接するのに用いられる設計であり、これは、単にこのような装置の具体的な実施例にすぎない。というのも、この発明に従ったプロセスがまた、ともに溶接されるべき構成要素に関して適切に異なったデザインでなければならないかもしれない他の装置を用いて実現され得るからである。しかしながら、原則的に、常に基本的に類似しているかまたは同じ基本的な構成部分が存在する。
【００１６】
当該装置はＣ字型のアーム１を含み、当該アーム１は、その一方の端部にパネル３のための橋台２を備え、パネル３には、チャック４によって保持されるスタッドが溶接されている。アームＣの他方の端部は、押圧力アクチュエータ８ａを含み、電気モータ７を担持する送り機器６に一体化している。したがって、送り機器６は橋台２に対して静止している。というのも、上述のとおり、送り機器６および橋台２が、アーム１によって堅固に相互接続されているからである。送り機器６は送り駆動装置８を含み、当該送り駆動装置８は、ラム（Stoessel）９を通って摺動部１０に延在し、送り駆動装置８に従って上記摺動部１０を直線的にラム９の方に移動させる。上記移動中に、摺動部１０は、それに取付けられた電気モータ７を直線的に運び、これにより、スタッドを備えたチャック４の対応する直線的な移動がもたらされる。当該スタッドは、チャック４によって保持されている。スタッド５を備えた電気モータ７の、送り機器６に対するそれぞれの長手方向の変位を示すために、行程センサ１１が摺動部１０に取付けられる。送り機器６に対して摺動部１０が直線的に変位すると、上記行程センサ１１がずらされ、これにより、上記変位の長さが送り深さとして示される。電気モータ７、およびこれによりチャック４の変位について、送り駆動装置８は押圧力アクチュエータ８ａを備え、これが、一方で、正確に調整された長さと、これにより所要の押圧力とに関する上述の変位をもたらす。押圧力アクチュエータ８ａのこの機能が、図２に関連してより十分に説明される。
【００１７】
チャック４はダウンホルダ１２に囲まれており、チャック４と、その中に保持されたスタッド５とともに電気モータ７が下方向に移動すると、当該ダウンホルダ１２は、パネル３の方に移動し、最終的に、上記移動が終わると、パネル３にまで降りてくる。その結果、パネル３が、チャック４と、その中に保持されたスタッド５とともに電気モータ７に対して適所に安定して固定される。ダウンホルダ１２が（破線で示される）この位置にあれば、当該装置は摩擦溶接プロセスの準備が完了している。
【００１８】
電気モータ７の（破線で示される）回転軸１３は、チャック４の（破線で示される）軸１４と整列し、したがって、スタッド５の回転軸へと遷移する。図１に示される装置においては、電気モータ７の回転軸１３はチャック４に堅固に接続される。しかしながら、特に、高速の電気モータが用いられる場合、電気モータ７の回転軸１３とチャック４との間に無スリップギアユニットを挿入できることも指摘されるべきである。
【００１９】
処理されるべきスタッド５がチャック４に自動的に搭載されることを可能にするために、処理されるべき多数のスタッドを含む供給装置１５が設けられる。次いで、当該スタッ
ドが、供給装置１５から、可撓性のある供給チャネル１６を介してチャック４に導入される。
【００２０】
電気モータ７はさらに、圧力センサ１７およびトルクセンサ１８を備え、その動作モードが、図２に関する説明に関連してより十分に説明される。電気モータ７、押圧力センサ１７、トルクセンサ１８、行程センサ１１、送り駆動装置８、押圧力アクチュエータ８ａおよび供給装置１５は、ワイヤ５５、５６、５７、５８、５９、６０および６１によってコントローラ１９に接続される。その動作モードはまた、図２に関連してより十分に説明される。
【００２１】
図２は、設計部分が接続されている電気モータ７をより詳細に示す。電気モータ７は、ステータ巻線２０およびロータ２１を含む。ロータ２１は、チャック４に延在するシャフト２２上に位置する。スタッド５はチャック４によって係合されている。チャック４はダウンホルダ１２に囲まれており、当該ダウンホルダ１２は、ばね２３および２４によって前方に推進されて、パネル（図２には図示せず）に押し当てられている（パネル３については図１を参照）。図２においては、ダウンホルダ１２は、その先頭の位置で示されており、そこからパネル（図１を参照）にまで降りてくると、橋台２にパネルを押し当てる位置に押し戻され、スタッド５の前方端部がダウンホルダ１２の端縁３８と整列し、これに応じてばね２３および２４が圧縮されて、構成要素３を橋台２に対して締付ける。
【００２２】
電気モータ７のシャフト２２は、玉軸受２５で半径方向に保持される。加えて、電気モータ７は、スラスト軸受２６によって軸方向に支持され、当該スラスト軸受２６は、一方で、ハウジング２８のつば２７と接触し、シャフト２２のフランジ２９に押し当てられる。チャック４３とは反対の方向を向いたシャフト２２の端部に配置されているトルクセンサ３０および押圧力センサ３１は、公知の態様で、それらの測定値（トルク、押圧力）を供給し、図１に示されるように上記値をコントローラ１９に伝送する。
【００２３】
ハウジング２８は押圧力センサ３１に隣接しており、カバー３２によって閉じられる。また、シャフト２２上に搭載されたフランジ３３は、速度センサ３４における歯（図示せず）と係合しており、当該速度センサ３４は電気モータ７の速度の信号を示す。
【００２４】
図１にさらに示されるとおり、摺動部１０は、その側部が電気モータ７のハウジング２８に取付けられており、当該摺動部１０は、送り機器６によってモータ７の軸方向に直線的に動かされる。このような移動性を可能にするために、摺動部１０は長手方向のローラ３５に保持される。その変位が行程センサ１１によって測定され、送り駆動装置８の動作を通じて引起される。上記送り駆動装置８はラム９を介して摺動部１０に作用する。ねじ３６により、送り機器６は、Ｃ字型のアーム１のそれぞれの端部において送り駆動装置８に取付けられる。
【００２５】
図３は、当該装置に含まれているセンサによって測定される個々の測定値を示すグラフを表す。ここでは、実線は速度ｎを示し、破線は、スタッド５がパネル３に押し当てられる軸方向の押圧力Ｆを示す。点鎖線は電気モータ７によって供給されるトルクＲＦを示し、十字破線はスタッド５の動きｓを示す。まず、電気モータが、線３７において最高速度の範囲に入るまでその速度ｎで加速されることが当該グラフから明らかである。同時に、電気モータ７は、速度ｎで加速されると、電気モータ７を囲む部分とともにパネル３の上にまで下げられる。同時にトルクＲＦが上昇する。というのも、すなわち、線３７の時点でスタッド５がパネル３に到達し、ここで、スタッド５と摩擦接触しているパネル３との摩擦溶接のプロセスが開始される。第１に、速度ｎは本質的に同じままである。この摩擦期間中、トルクＲＦおよび押圧力Ｆは、スタッド５およびパネル３が部分溶解した結果、上記２つの構成要素間の摩擦とこれによりトルクＲＦとの急激な低下（これはコントロー
ラによって検出され、速度を下げるのに用いられる）が生じる（図３の線３９を参照）まで、本質的にそれらの達成された値のままであるのに対して、押圧力Ｆおよび低いトルクＲＦは実質的に不変のままである。当該プロセスにおいては、スタッド５は、たとえば１０分の数ミリメートルだけパネル３に貫通しており、ここでは、時間４０において、２つの構成要素間の摩擦を低減させる所望の溶解がスタッド５とパネル３との間に形成されている。このことは、期間４０の後のトルクＲＦの低下から明らかであり、その低下が、トルクセンサ１７によってコントローラ１９に報告される。その結果、コントローラ１９が、当該コントローラ１９によって決定される時間遅延に伴って押圧力Ｆを増大させるが、これは、時間４０と４１との間の期間に行われる。押圧力Ｆが増大すると、トルクＲＦは、速度ｎが広範囲にわたって低下している時間５２まで再び上昇する。その結果、時間５２から始まって、押圧力Ｆがコントローラによって低減され、最終的に値０に戻される。同時に、速度ｎの低下および押圧力Ｆの低下により、トルクＲＦがまた下げられて同様に値０に到達する。このとき、速度も値０に到達している。この時間５３では、部分溶解したスタッドが互いに強固に溶接されている。
【００２６】
図４ａ〜ｅは、摩擦溶接された接続部の一連の製造段階を示し、図４ａは、図１の、その最初の位置にある装置の前方端部を示す。ここでは、スタッド５がそこに締付けられているチャック４はパネル３からいくらか離れており、スタッド５を備えたチャック４はダウンホルダ１２に囲まれている。ダウンホルダ１２は最初の位置（図１を参照）で示されており、そこからパネル３にまで降りてきて、図４ｃに示される位置に押し戻される。チャック４は付加的にスラストボルト４２を含み、当該スラストボルト４２は、チャック４の一部として（図１および図２には図示せず）、溶接されるべきスタッド５に上述の押圧力を加える。
【００２７】
図４ｂは、ダウンホルダ１２がパネル３にまで下がりパネル３を橋台２に押し当てている位置で、図４ａからの構成を示す。
【００２８】
図４ｂに従った動作段階の後、スタッド５は、摩擦溶接動作を意図した領域でスタッド５がパネル３に接触し、その結果、摩擦溶接動作が開始し得るまで、図４ｃに図示のとおり、チャック４によってパネル３の方にさらに動かされる。ダウンホルダ１２は、図２に示されるばね２３、２４に対抗してさらに押し戻され、こうして、橋台２に関連してパネル３に特に大きな締付け力をかける。
【００２９】
図４ｃに示される段階の後、電気モータ７の起動と、その結果として生じる初期速度でのスタッド５の回転とにより、（図３に概略的に示される）摩擦溶接動作が引き続き行なわれ、これが、スタッド５およびパネル３のそれぞれの接触面の（図３に関連して説明される）摩擦と部分溶解とに繋がる。スタッド５はわずかな間隔だけパネル３に貫通し、動作の終わりには、図４ｄに示されるとおり、最終的にパネル３に強固に溶接される。
【００３０】
図４ｄに示される動作段階が完了すると、ここで、図４ｅに示されるように、チャック４およびダウンホルダ１２をパネルから遠ざけることができ、スタッド５が、チャック４から解放され、パネル３に強固に溶接されたままとなり得る。
【００３１】
図４ｄに従った動作段階における装置を示す図５は、パネル３へのスタッド５の完成した強固な摩擦溶接された接続部を示す。スタッド５は、ここでは、隣接する六角ボルト４３と溶接リング４４とを備えたシャンクを含み、当該溶接リング４４は上記六角形４３から離れるように軸方向に突き出ている。上記３つの構成部分は一体型に設計されている。溶接リング４４は、スタッド５全体に対して軸方向に配置された短い突起であり、上記突起は、摩擦溶接動作のために、その前面がパネル３上に降りてくる。上記前面と、それに面するパネル３の面とは、摩擦溶接動作のための２つの接触面を形成する。スタッド５お
よびパネル３のこのような設計は、この発明に従った上述のプロセスの使用と組合わされて、結果として特に薄い溶接ゾーン４５をもたらし、これにより、特に薄いパネルに対しても、この発明に従った摩擦溶接プロセスを用いることが可能となる。このようなパネルは、中でも自動車産業における本体の構築に用いられる。
【００３２】
図６は、図５に示されるスタッドと、パネル３との完成した摩擦溶接された接続部を示しており、上記パネル３には、摩擦溶接動作の前に、その両側の各々に薄いそれぞれのコーティング４６および４７が設けられている。このような薄いコーティングは同様に自動車本体の構築に用いられる。というのも、しばしば、塗料でコーティングされた金属の本体パネルで、本体シェル（Karosserie）の基礎を形成するからである。図６に図示のとおり、コーティング４６は摩擦溶接動作中に貫通され、そこには、コーティング４６からの加熱され縮んだ部分４８、４９および５０が形成される。上記部分は、摩擦溶接ゾーン４５に隣接したままにされる。摩擦溶接ゾーン４５は、リング４４から直接パネル３の内部材料へと遷移し、これにより結果として、特に強固で孔のない摩擦溶接された接続部がもたらされる。これは、上記摩擦溶接された接続部が摩擦溶接ゾーン４５の比較的薄いゾーンに集中しているために、実質的にパネルを貫通した加熱がなされず、このため、パネル３の裏側のコーティング４７にも損傷を及ぼさないという特定の利点を付加的に有する。
【００３３】
図７は、この発明に従ったプロセスを実現するための装置を示しており、当該装置は特別な種類の押圧力アクチュエータを用いている。これに関連して、上述の先行技術（ＤＥ
１９９  ０２  ３５７  Ａ１）がまず参照されるべきである。ここでは、液圧シリンダが、押圧力アクチュエータとして具体的に述べられ、さらに、押圧力アクチュエータが他のいかなる好適な設計であってもよいことが指摘される。図７に従った装置において用いられる押圧力アクチュエータは、２つの関節式レバー７０および７１とのトグルジョイント接続部である。上記２つの関節式レバーは、ねじ調整ロッド７３によって係合されるジョイント７２に結合される。ねじ調整ロッド７３はサーボモータ７４によって作動される。ジョイント７２とは反対の方向を向いたジョイント７５は、送り機器６の上方端部分７６に連接接続されている。上記上方端部分７６は静止しており、その結果、関節式レバー７０は、上方端部分７６に対してそれ自体を支持することができる。関節式レバー７１のジョイント７７は摺動部１０に連接接続されており、その結果、関節式レバー７１によって摺動部１０に加えられる圧力または張力により、矢印で示されるように摺動部１０が移動することとなる。
【００３４】
上記トグルジョイント接続部の動作モードは以下のとおりである。ねじ調整ロッド７３を回転させ、これにより、送り機器６の方に移動させると、２つのジョイント７５および７７が互いから遠ざかる。上方端部分７６が静止した位置にあるので、ジョイント７７は必然的に下方向、すなわち構成要素３の方に移動し、この場合には、２つの関節式レバー７０および７１によって形成される角度に応じて、いくらか強い圧力を摺動部１０に加えることができる。回転移動のための中間点を形成するジョイント７５を中心とした関節式レバー７０の必要な円形の動きを可能にするために、ねじ調整ロッド７３は、対応して作動する回り継手（Drehgelenk）７８を備える。
【００３５】
当該装置は、基本的に、図１に関連して説明されたのと同じ態様で制御され、２つのワイヤ５９および６０だけがサーボモータ７４に接続されている。
【００３６】
２つの関節式レバー７０および７１を備えたトグルジョイント接続部により、摺動部１０の非常に正確な変位を達成することができる。さらに、同時に、大きな力を摺動部１０に加えることもできる。その結果、トグルジョイント接続部により、スタッド５を備えたチャック４の供給運動を担う装置の部分について特に有利な設計がもたらされる。
【００３７】
この発明に従った上述のプロセスが以下のプロセス値を用いて実現され得ることが、実験により明らかとなった。
【００３８】
初期速度ｎ＝１０，０００ｒｐｍ；
トルクＲＦ＝２０〜４０Ｎ／ｍ；
押圧力Ｆ＝３〜１０ＫＮ；
構成要素ｓの摩擦接触中の駆動された構成要素の行程ｓ＝０．４〜０．８ｍｍ；
構成要素ｔの摩擦接触のためのタイムスパン＝０．５〜５秒。
【００３９】
上に指定されたプロセス値は一例となる。これらの値は、構成要素の材料およびそれらの接触面の大きさに応じて異なり得る。いずれにしても、これは、特に短い期間の摩擦溶接プロセスであり、当該プロセスはさらに、駆動された構成要素をわずかに短くし、かつ当該構成要素についての侵入深さを極めて小さくする必要があることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】パネル上へのスタッドの摩擦溶接に関連した、この発明に従ったプロセスを実現するための装置を示す図である。
【図２】図１に従った装置の部分的な断面図である。
【図３】個々のプロセスステップに関連した、この発明に従ったプロセスについての主要なパラメータを示すグラフである。
【図４ａ】摩擦溶接された接続部の一連の段階を示す図である。
【図４ｂ】摩擦溶接された接続部の一連の段階を示す図である。
【図４ｃ】摩擦溶接された接続部の一連の段階を示す図である。
【図４ｄ】摩擦溶接された接続部の一連の段階を示す図である。
【図４ｅ】摩擦溶接された接続部の一連の段階を示す図である。
【図５】パネルへのスタッドの摩擦溶接された接続部を示す図である。
【図６】コーティングされたパネルへのスタッドの摩擦溶接された接続部を示す図である。
【図７】トグルジョイント接続部を用いた押圧力アクチュエータの設計を示す図である。
【図１】
2008506534.tif 000003
【図２】
2008506534.tif 000004
【図３】
2008506534.tif 000005
【図４】
2008506534.tif 000006
【図５】
2008506534.tif 000007
【図６】
2008506534.tif 000008
【図７】
2008506534.tif 000009
【国際調査報告】
2008506534.tif 000010
2008506534.tif 000011
2008506534.tif 000012
2008506534.tif 000013
2008506534.tif 000014
2008506534.tif 000015