[发明专利]自适应摩擦元件焊接工艺和控制

说明书

本公开提供了“自适应摩擦元件焊接工艺和控制”。一种安装摩擦元件的方法包括驱动摩擦元件穿过顶面板并将摩擦元件摩擦焊接到底面板。至少一个附加面板可以在或可以不在顶面板与底面板之间。而且，在摩擦元件的安装期间控制至少一个关键摩擦元件焊接(FEW)参数，在摩擦元件的安装期间监测至少一个关键FEW参数，并且根据至少一个关键FEW受监测参数并响应于所述至少一个关键FEW受监测参数表现出至少一个关键FEW工艺特性的完成而实时地调整至少一个关键FEW受控参数。至少一个关键FEW受控参数的非限制性示例包括摩擦元件的RPM和施加到摩擦元件的插入力。

技术领域

本公开涉及摩擦焊接，并且具体地涉及摩擦元件焊接。

背景技术

本部分中的陈述仅提供了与本公开相关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

在组装线制造期间，摩擦元件焊接(FEW)工艺可以是用于将诸如铝或铝合金等不同材料接合到钢的能量和成本有效工艺。例如，并且参考图1，通过一系列渐进图示示出了示例性摩擦元件焊接工艺，其中摩擦元件1以高RPM旋转并以轴向力(在本文中也称为“插入力”)施加到上部件2和下部件3。当摩擦元件1旋转并且施加插入力时，上部件2和下部件3的材料软化，因此允许摩擦元件1穿透这些部件。当摩擦元件1的头部4邻接上部件2时，施加到摩擦元件1的旋转和轴向力被去除，然后上部件2和下部件3的材料硬化或再结晶，因此形成摩擦元件1与上部件2和下部件3之间以及摩擦焊接总成5的机械连接。这种紧固方法在高生产环境(诸如汽车车身零件/面板的组装)中是有效且经济的。然而，通过FEW工艺接合的上面板和/或下面板的变化(例如，厚度变化)可能导致FEW接头性能变化。

本公开解决了经由FEW工艺接合在一起的面板的变化的问题以及与FEW工艺相关的其他问题。

发明内容

本部分提供了对本公开的总体概述，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

根据本公开的一种形式，一种安装摩擦元件的方法包括驱动所述摩擦元件穿过至少顶面板并使用摩擦元件焊接(FEW)机将所述摩擦元件焊接到底面板。而且，所述方法包括：控制在所述摩擦元件的安装期间所述FEW机的至少一个关键FEW受控参数；监测在所述摩擦元件的安装期间所述FEW机的至少一个关键FEW受监测参数；以及根据所述至少一个关键FEW受监测参数并响应于所述至少一个关键FEW受监测参数表现出至少一个关键FEW工艺特性的完成而实时地调整所述FEW机的所述至少一个关键FEW受控参数，使得基于对所述FEW机的所述至少一个关键FEW受控参数的所述调整而自适应地安装所述摩擦元件。在一些变型中，所述至少一个关键FEW受控参数是所述摩擦元件的RPM和施加在所述摩擦元件上的插入力中的至少一者，并且所述至少一个关键FEW受监测参数是使所述摩擦元件旋转的电动马达的扭矩、所述摩擦元件的安装期间的时间、所述摩擦元件的安装期间的能量消耗、所述摩擦元件的安装期间所述电动马达的电流以及所述摩擦元件的安装期间伺服马达的电流中的至少一者。

在至少一个变型中，所述摩擦元件的所述驱动和焊接包括用电动马达旋转与所述摩擦元件接合的钻头(bit)，以及用伺服马达向所述钻头施加插入力。

在一些变型中，所述至少一个关键FEW特性是所述摩擦元件轴移动穿过所述顶面板、所述摩擦元件的远端穿透所述顶面板、用所述摩擦元件的所述远端清理来自所述底面板的碎屑、用所述摩擦元件的所述远端去除所述底面板的上表面上的涂层、将所述摩擦元件焊接到所述底面板以及在焊接之后在插入期间所述摩擦元件的变形中的至少一者。

在至少一个变型中，所述方法还包括将所述至少一个关键FEW受监测参数与至少一个存储的关键FEW受监测参数进行比较，并且根据所述比较实时地调整所述至少一个关键FEW受控参数。在此类变型中，可以从远程数据库提供所述至少一个存储的关键FEW受监测参数。

在一些变型中，所述方法还包括安装多个摩擦元件，以及在所述多个摩擦元件的所述安装期间收集所述至少一个关键FEW受控参数并将其存储在远程数据库中。