點接合裝置和方法與流程

本發明涉及點接合裝置和方法。

背景技術：
一種公知的點接合方法是攪拌摩擦點焊(fritionstirspotwelding)。在攪拌摩擦點焊中，在頂端上具有帶肩探針的圓柱形沖頭旋轉并進入到待接合的層中。探針和工件層之間的滑動摩擦引起工件層軟化及塑化而不熔化，探針的旋轉使材料位移并引起兩層工件的塑化部分混合。當取出沖頭并冷卻工件時，混合的塑化部分硬化并在兩層工件之間產生焊接接合。近來，通過攪拌摩擦機制實現材料的軟化已被用在盲鉚接上。不再為鉚釘預先鉆孔，而是將鉚釘旋轉進入到工件中，從而引起材料的攪拌摩擦軟化。鉚釘隨后穿過工件，一旦材料冷卻，鉚釘就以通常的方式鐓鍛。此外，還研究了通過攪拌摩擦焊驅動緊固件(用于將工件的兩層或更多層固定到一起，或者用于在由一層或多層形成的工件中提供錨定點，例如螺柱)并將它接合到工件上的可能性。在這種情況下，緊固件由硬度與工件的其中一層的硬度相似的材料制成，從而使緊固件自身塑化，并與工件的塑化部分混合。現有的利用攪拌摩擦軟化的點接合裝置和方法(例如上述那些)利用至少一個致動器(馬達)以產生緊固件或焊接沖頭所需的旋轉，以及至少一個附加致動器(馬達)以產生驅動緊固件或沖頭尖端進入到工件中所需的線性運動。使用兩個致動器不僅增加了裝置成本，還極大地增加了裝置的體積和重量。增加的重量可能限制安裝該裝置的機械臂的性能或壽命，增加的體積可能使該裝置無法進入狹小空間。使用兩個致動器還會對裝置的使用壽命和/或維護成本具有負面影響。本發明的一個目的是消除或減輕前述缺點中的至少一個，和/或提供一種改進的或替代的點接合裝置或一種改進的或替代的用于驅動緊固件，或執行攪拌摩擦點焊接或壓鉚操作的方法。

技術實現要素：
在本說明書中，術語“包括”或“包含”的意思是包括所指定的組件，但是不排除其他組件的存在。本說明書中描述的可選和/或優選特征可以單獨使用，或者在適當情況下互相組合在一起使用，特別是按所附的權利要求中描述的組合使用。本說明書中所描述的本發明的每個方面的可選和/或優選特征在適當情況下還可以應用于本發明的其他方面。根據本發明的第一個方面，提供了一種點接合裝置，該點接合裝置包括：馬達；沖頭，所述沖頭用于驅動緊固件或者執行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作；第一傳動機構，所述第一傳動機構配置為在接合時將所述馬達的旋轉運動傳遞至所述沖頭；第二傳動機構，所述第二傳動機構配置為在接合時將所述馬達的旋轉運動轉換為所述沖頭的線性運動，由此驅動所述沖頭向著工件的方向移動；以及傳動機構控制裝置，所述傳動機構控制裝置設置為選擇性地調節所述第一傳動機構和所述第二傳動機構中的至少一者的接合程度。帶有單個馬達的能夠產生旋轉運動和線性運動的裝置具有許多優點，包含單個馬達不僅可以使裝置比具有兩個馬達的等同裝置便宜，而且還可以使其更輕，體積更小。重量輕還允許使用較輕的、功率較小的機械臂或其他類型的自動化裝置，這些機械臂或自動化裝置自身更加便宜，更輕和/或體積更小。體積更小的裝置還有利于使其進入較小空間中。此外，包括單個馬達的裝置可以增加或簡化壽命和/或降低裝置的維護成本。此外，利用單個馬達可有利于簡化對裝置的控制。例如，當裝置由計算機控制時，與必須控制多個馬達的裝置相比，控制算法的大小和/或復雜度可以降低。這在必須對多個馬達的動作進行協調的情況下(例如，馬達的加速或減速，或者一個馬達的動作會改變另一個馬達上的負載)特別具有優勢。傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地調節所述第一傳動機構和所述第二傳動機構二者的接合程度。可替代地或另外地，所述傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地將所述第一傳動機構和/或所述第二傳動機構的接合程度調節為所述傳動機構的可操作范圍內的任何接合程度。所述傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地在完全分離和完全接合之間調節所述第一傳動機構和/或所述第二傳動機構的接合程度。所述第二傳動機構可以包括連接至所述馬達的第一螺紋件和連接至所述沖頭的第二螺紋件，所述第一螺紋件和第二螺紋件的螺紋設置為直接或間接地互相作用，以將所述第一螺紋件相對于所述第二螺紋件的旋轉轉換為所述第二螺紋件的線性運動。所述第二傳動機構還可以包括一個或多個中間螺紋件，每個所述中間螺紋件與所述第一螺紋件和所述第二螺紋件二者螺紋接合，所述第一螺紋件和所述第二螺紋件配置為通過一個或多個所述中間螺紋件互相作用。在所述第二傳動機構包括第一螺紋件和第二螺紋件(它還可以包括或者不包括一個或多個中間螺紋件)，并且所述傳動機構控制裝置設置為選擇性地調節所述第一傳動機構和所述第二傳動機構二者的接合程度的情況下，所述傳動機構控制裝置可以配置為通過旋轉地連接所述第一螺紋件和所述第二螺紋件，以限制所述第一螺紋件和所述第二螺紋件之間的相對旋轉，從而使所述第一傳動機構接合，并且配置為通過限制所述第二螺紋件的旋轉，以使所述第一螺紋件和所述第二螺紋件之間產生相對旋轉，從而使所述第二傳動機構接合。在情況如此的實施方式中，所述第一螺紋件和所述第二螺紋件的螺紋可以配置為通過所述第一螺紋件和所述第二螺紋件之間的摩擦阻力來旋轉地連接所述第一螺紋件和所述第二螺紋件，并且所述螺紋配置為響應于所述螺紋的軸向負荷的改變而改變所提供的摩擦阻力的大小。在這里使用構件的旋轉連接來表示一個構件的旋轉引起另一個構件的旋轉。兩個旋轉連接的構件可以或者不沿著相同方向和/或不以相同角速度旋轉。在上述實施方式中，點接合裝置還可以包括線性致動器，該線性致動器設置為抵抗所述沖頭的軸向運動，從而向所述第一螺紋件和所述第二螺紋件中的一者或二者的螺紋施加負荷。替代地或另外地，點接合裝置還可以包括彈性件，所述彈性件配置為向所述螺紋構件中的一者或二者的螺紋施加負載。在裝置包括這樣的彈性件，并且所述第二傳動機構包括一個或多個中間螺紋件的情況下，所述彈性件可以直接或間接地作用于所述中間螺紋件。該彈性件可以配置為通過以下方式向所述螺紋施加負荷：相對于所述第一螺紋件和/或第二螺紋件軸向地驅動所述中間螺紋件、向著所述第一螺紋件或第二螺紋件徑向地驅動所述中間螺紋件或沿著任意合適方向驅動所述中間螺紋件。所述傳動機構控制裝置可以包括離合器。所述離合器可以包括大量磁流變或電流變流體，所述磁流變或電流變流體保存在旋轉地連接至所述馬達的組件和旋轉地連接至所述沖頭的組件之間的腔體中，所述離合器還包括電場或磁場生成器，該電場或磁場生成器設置為選擇性地向所述流體施加電場或磁場，以改變所述流體的粘度。在傳動機構控制裝置包括離合器的情況下，所述傳動機構控制裝置可以配置為通過控制所述離合器所允許的滑移的量來選擇性地調節所述第一傳動機構的接合程度。所述傳動機構控制裝置可以包括可變作用制動系統。該可變作用制動系統可以包括大量磁流變或電流變流體，所述磁流變或電流變流體保存在旋轉地固定的組件和旋轉組件之間的腔體中，所述可變作用制動器還可以包括電場或磁場生成器，所述電場或磁場生成器設置為選擇性地向所述流體施加電場或磁場，以改變所述流體的粘度。在傳動機構控制裝置包括可變作用制動系統的情況下，所述傳動機構控制裝置可以配置為通過控制所述可變作用制動器系統所允許的滑移的量來選擇性地調節所述第二傳動機構的接合程度。所述點接合裝置可包括控制器，所述控制器配置為通過一個或多個傳感器監控所述點接合裝置的運行。可替代地或另外地，所述點接合裝置可以包括控制器，所述控制器配置為通過一個或多個傳感器收集所述點接合裝置的狀態或動態運行的反饋，并且計算和/或實時調節所述點接合裝置的所述狀態或動態運行。所述點接合裝置可以配置為能夠適應任何合理的工藝過程(processprofile)可能需要的對力/運動的時間控制。所述點接合裝置的所述第一傳動機構基本上可以包括所述第二傳動機構的所有組件。這可以理解為所述第一傳動機構可以包括所述第二傳動機構的所有組件，或者所述第二傳動機構的除了對其功能影響很小或沒有影響的一個或多個組件之外的所有組件。或者，所述第二傳動機構基本上可以包括所述第一傳動機構的所有的組件。又或者，兩個傳動機構都互不包括基本上所有的組件。所述第一傳動機構和第二傳動機構可以是實質上相同的實體。根據本發明的第二個方面，提供了一種點接合裝置，該點接合裝置包括：沖頭，所述沖頭用于驅動緊固件或者執行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作；以及鐓鍛模具，所述鐓鍛模具與所述沖頭的末端相對，所述鐓鍛模具的至少一部分可選擇性地旋轉。借助模具的一部分可選擇性地旋轉可使得模具在工件的與緊固件或沖頭相反的一側上進行摩擦加熱，以替代緊固件或沖頭對工件進行摩擦加熱或另外對工件進行摩擦加熱，通過更大程度地控制工件經受摩擦加熱的區域，可以滿足對不同材料層進行穿透的不同要求。例如，可以只加熱工件的底層，但是如果通過緊固件進行加熱，則其他層(同樣與緊固件接觸的)也會被加熱。此外，由于能夠在與緊固件相反的一側上對工件進行加熱，可以在工件的所有層或者至少外層將被直接加熱的情況下加快緊固過程，因為工件的兩側可以被同時加熱。鐓鍛模具可以包括由外圍環包圍的中心部分，所述中心部分可選擇性地旋轉，所述外圍環旋轉地固定。所述中心部分可以相對于所述外圍環在伸展位置和縮回位置之間移動。所述中心部分在所述伸展位置以及所述縮回位置中可以選擇性地旋轉。根據本發明的第三個方面，提供了一種用于驅動緊固件，或執行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作的方法，該方法包括：使緊固件或沖頭與工件接觸；在第一傳動機構的作用下使所述緊固件或所述沖頭旋轉，所述第一傳動機構在接合時將馬達的旋轉運動傳遞至所述緊固件或沖頭；在第二傳動機構的作用下驅動所述緊固件或所述沖頭進入到所述工件中，所述第二傳動機構在接合時將所述馬達的旋轉運動轉換為所述緊固件或所述沖頭的線性運動，其中所述第一傳動機構和所述第二傳動機構中的至少一者的接合程度由傳動機構控制裝置選擇性地調節。除了本發明的第一個方面所討論過的優點，本發明的第三個方面方法還可以提供進一步的改進，尤其是關于驅動緊固件。例如，通過使緊固件旋轉以通過摩擦加熱使工件軟化，可以將緊固件，例如自沖鉚釘，用于在室溫下太硬或太脆的工件材料。同樣，工件的軟化允許使用比在室溫下使用的緊固件更軟或更脆的緊固件。緊固件材料選擇的這種較大靈活性可以更加充分地優化緊固件的其它特性，例如重量或耐腐蝕性。緊固件的摩擦加熱可以改善其延展性，允許脆性材料暫時變得更有延展性，因此成形性更好。這可以降低使材料內的緊固件變形所需的力。所述第一傳動機構和第二傳動機構的接合程度均可由所述傳動機構控制裝置選擇性地調節。所述緊固件或所述沖頭可以在與工件接觸之前和/或在接觸的同時和/或在接觸之后旋轉。所述緊固件或所述沖頭可以在被驅動進入工件的整個行程中旋轉，或者，所述緊固件或沖頭可以在被驅動進入工件時不旋轉。或者，所述緊固件或所述沖頭可以在其進入工件的一部分行程中旋轉，在其進入工件的另一部分行程中不旋轉。所述沖頭可以執行壓接操作，或者執行攪拌摩擦點焊操作。所述方法中使用的裝置的運行可以通過一個或多個傳感器由控制器進行監控。可替代地，或者另外地，所述方法中使用的裝置的狀態或動態運行的反饋可以通過一個或多個控制器由控制器進行收集，所述控制器計算和/或實時調節所述裝置的所述狀態或動態運行。所述第一傳動機構和所述第二傳動機構中至少一者的接合程度隨所述工件施加在所述緊固件或所述沖頭上的力的變化而波動，所述力的變化是由工件的變形阻力引起的。根據本發明的第四個方面，提供了一種用于驅動緊固件或執行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作的方法，該方法包括：使緊固件或沖頭與工件接觸；選擇性地旋轉與所述緊固件或所述沖頭相對的鐓鍛模具的至少一部分；以及驅動所述緊固件或所述沖頭進入到所述工件中。所述鐓鍛模具的旋轉部分可以在與工件接觸之前和/或在接觸的同時和/或在接觸之后旋轉。所述沖頭可以執行壓接操作，或者執行攪拌摩擦點焊操作。根據本發明的第五個方面，提供了一種點接合裝置，該點接合裝置包括：馬達；沖頭，所述沖頭用于驅動緊固件或者執行壓接操作或攪拌摩擦點焊操作；多功能傳動機構，所述多功能傳動機構配置為執行第一功能和第二功能，所述第一功能是將所述馬達的旋轉運動傳遞至所述沖頭，所述第二功能是將所述馬達的旋轉運動轉換為所述沖頭的線性運動；以及傳動機構控制裝置，所述傳動機構控制裝置設置為選擇性地調節所述多功能傳動機構執行所述第一功能和所述第二功能中至少一者的程度。為避免疑義，所述多功能傳動機構可以包括用于執行所述第一功能和所述第二功能中的一者的特征或組件。此外，該點接合裝置還可以包括附加機構，通過該附加機構，所述馬達的旋轉運動能夠被轉變或轉換為所述沖頭的旋轉運動或線性運動。所述傳動機構控制裝置可以設置為選擇性地調節所述多功能傳動機構執行所述第一功能、所述第二功能或者所述兩種功能的程度。多功能傳動機構執行每種功能的程度可以完全獨立(即，其執行所述第一功能的程度可以不受其執行所述第二功能的程度的影響，反之亦然)。或者，多功能傳動機構執行所述第一功能的程度可以部分或完全依賴于其執行所述第二功能的程度，和/或反之亦然。例如，多功能傳動機構執行所述第一功能和第二功能中的一者的程度(在其這樣做的總能力中所占的比例)可以是其執行另一個功能的程度的倒數。在這種情況下，降低多功能傳動機構執行一個功能的程度會相應地增加其執行另一個功能的程度。在本發明的第五個方面的一個實施方式中：所述多功能傳動機構包括連接至所述馬達的第一螺紋件和連接至所述沖頭的第二螺紋件；所述第一螺紋件和第二螺紋件的螺紋配置為直接或間接地互相作用，以將所述第一螺紋件相對于所述第二螺紋件的旋轉轉換為所述第二螺紋件的線性運動，從而執行所述多功能傳動機構的所述第二功能；以及所述第一螺紋件和所述第二螺紋件配置為旋轉地連接，使所述第一螺紋件的旋轉帶動所述第二螺紋件旋轉，從而執行所述多功能傳動機構的所述第一功能。本發明的第一個方面所描述的可選特征中的一個或多個可以在本發明的第五個方面中使用。例如，本發明的第一個方面中所描述的關于第一傳動機構和/或第二傳動機構的可選特征中的一個或多個可以應用于本發明的第五個方面中的多功能傳動機構。另舉一例，本發明的第一個方面中所描述的關于傳動機構控制裝置的可選特征中的一個或多個可以應用于本發明的第五個方面中的傳動機構控制裝置。根據本發明的第六個方面，提供了一種制造產品的方法，該方法包括使用根據本發明的第一，第二或第五個方面的裝置將工件的兩層或更多層固定在一起。根據本發明的第七個方面，提供了一種包括工件的產品，該工件由利用根據本發明的第一，第二或第五個方面的裝置和/或根據本發明的第三或第四個方面的方法固定在一起的兩層或更多層形成。關于本發明的第六和第七個方面，所述產品可以為運載工具(例如，摩托車、汽車、貨車、卡車或飛機)。工件的層的例子包括運載工具的底盤、隔熱/隔音面板和運載工具的車身面板。所描述和說明的實施方式應該理解為說明性的，而非限制性的，可以理解的是，本發明只顯示和描述了優選實施方式，本發明還保護權利要求所限定的在本發明的保護范圍內所作的改變和修改。應該理解，盡管本說明書中使用諸如更好的、更好地、優選的或者更優選的這樣的詞語來表示所描述的特征可能是理想的，但是不一定是必須的，缺乏該特征的實施方式可能落入所附的權利要求中所限定的本發明的保護范圍中。關于權利要求，當使用諸如一個、一者、至少一個或者至少一部分這樣的詞語來作為特征的引語時，除非在權利要求中另有說明，不意味著權利要求限制為僅僅一個這種特征。當使用至少一部分和/或一部分時，除非另有說明，該結構可以包括一部分和/或整個結構。附圖說明下面僅以示例的方式，參照附圖來描述本發明的特定實施方式，在這些附圖中：圖1是根據本發明的第一實施方式的裝置的局部剖切側視圖；圖2是第一實施方式的裝置的一部分結構的局部剖切立體圖，顯示了第一傳動機構、第二傳動機構和傳動機構控制裝置；圖3是第一實施方式中的離合器的剖切立體圖；圖4是第一實施方式中的可變作用致動系統的剖切立體圖；圖5是根據本發明的第二實施方式的方法中在各階段的一系列剖切側視圖；圖6是本發明的第三實施方式中的鐓鍛模具的局部剖切側視圖，所述鐓鍛模具的中心部分位于伸展位置；圖7是本發明的第三實施方式中的鐓鍛模具的局部剖切側視圖，所述鐓鍛模具的中心部分位于縮回位置，還顯示了裝置的鼻部、沖頭、C形框架和模具馬達；圖8是適于本發明使用的滾柱螺桿機構的剖切結構示意圖；圖9是適于本發明使用的另一種滾柱螺桿機構的部分立體結構示意圖；圖10是適于本發明使用的又一種滾柱螺桿機構的剖切立體結構示意圖；圖11是適于本發明使用的絲桿機構的剖切側視圖；圖12是適于本發明使用的另一種絲桿機構的剖切側視圖；以及圖13為第一實施方式的包括有線性制動器的結構通過修改的剖切側視圖；圖14為根據本發明的第五實施方式的攪拌摩擦壓接操作中在各階段的一系列剖切側視圖；圖15為根據本發明的第五實施方式的攪拌摩擦壓接操作中的一種替代鐓鍛模具的剖切側視圖。具體實施方式現在參考附圖，圖1顯示了本發明的第一實施方式的自沖鉚釘驅動裝置的設置，該自沖鉚釘驅動裝置可以是根據本發明的第一方面的攪拌摩擦點焊裝置的一個例子。該裝置具有C形框架1，該C形框架1安裝在機械臂(未顯示)的端部上。在C形框架1的一端上設置有鉚釘驅動組件2、鼻部3，在鼻部3中設置有用于驅動鉚釘16進入到工件5中的沖頭4。該沖頭4能夠進行線性運動和旋轉運動，在任何一種情況下，沖頭4由單個馬達6驅動，如下所述。在C形框架的另一端上設置有鐓鍛模具7，該鐓鍛模具7與沖頭4相對設置。在圖1中，鼻部3和沖頭4顯示為伸出狀態(例如，鉚釘16剛被驅動進入到工件5中)。圖2更詳細地顯示了圖1中圈起來的區域(未顯示C形框架)。第一傳動機構8配置為當該第一傳動機構由傳動機構控制裝置接合時通過將馬達6的旋轉運動傳遞至沖頭4而使沖頭4能夠旋轉。第一傳動機構8包括滾柱螺母管9、離合器接合塊10、旋轉襯套11、帶鍵管12、滾柱螺桿13和柱塞14。離合器接合塊10大體上是環形的元件，該環形的元件旋轉地固定至滾柱螺母管9，以使得滾柱螺母管的旋轉帶動離合器接合塊10旋轉。旋轉襯套11大體上是管狀的元件，該管狀元件不能軸向移動但能夠旋轉。帶鍵管12大體上是管狀的元件，該管狀的元件能夠傳遞制動力(下面討論)并作為容納在它的鉆孔中的組件的引導構件。帶鍵管12可以進行旋轉運動和線性運動。其旋轉地固定至旋轉襯套11，但是能夠在旋轉襯套11內軸向滑動。柱塞14是細長的構件，該細長的構件將沖頭4連接至滾柱螺桿13，在它們之間傳遞旋轉運動和/或線性運動。第一傳動機構8的組件同軸且同心設置，以使得該第一傳動機構占據的空間最小化，并且這些組件由軸承15支撐。為了使沖頭4旋轉，滾柱螺母管9、離合器接合塊10、旋轉襯套11、帶鍵管12、滾柱螺桿13和柱塞14旋轉地連接(下面將進行更詳細的解釋)。這樣，由馬達6驅動的滾柱螺母管9的旋轉引起柱塞14旋轉。沖頭4安裝在柱塞14上，所以柱塞14的旋轉引起沖頭也旋轉。沖頭4的尖端上設置有一組徑向槽(不可見)，該組徑向槽與鉚釘16的頭部上的互補徑向脊部(不可見)嚙合，由此，當沖頭旋轉時該鉚釘16也旋轉。圖2還顯示了第二傳動機構17，該第二傳動機構17配置為在該第二傳動機構由傳動機構控制裝置接合時通過將馬達6的旋轉運動轉換為沖頭4的線性運動使該沖頭4線性移動。在該實施方式中，第二傳動機構17的形式是滾柱螺桿機構。第二傳動機構17包括滾柱螺母管9、滾柱螺桿13和多個螺紋滾柱18。滾柱螺母管9是第一螺紋件的一個例子，滾柱螺桿13是第二螺紋件的一個例子，螺紋滾柱18是中間螺紋件的一個例子。滾柱螺母管9和滾柱螺桿13的螺紋設置為通過螺紋滾柱18間接地互相作用，該動作將滾柱螺母管9(由馬達6驅動)相對于滾柱螺桿13的旋轉轉換為滾柱螺桿13(通過柱塞14連接至沖頭4)的線性運動。該實施方式的傳動機構控制裝置包括離合器19和可變作用制動系統20，該離合器9和可變作用制動系統20分別在圖3和圖4中進行更詳細的顯示。如下所述，沖頭4的旋轉運動通過離合器19控制，沖頭的線性運動通過可變作用制動系統20控制。通過可變作用制動系統20和離合器19，傳動機構控制裝置能夠選擇性地調節第一傳動機構8和第二傳動機構17的接合程度。如同下面所解釋的那樣，它能夠將每個傳動機構的接合程度調節為完全分離(即傳動機構不起作用)和完全接合(馬達的所有旋轉運動都通過傳動機構傳遞/轉換)之間的任何接合程度。離合器19包括摩擦板23，該摩擦板23通過銷子24連接至離合器接合塊10，該銷子24允許摩擦板23軸向移動，但是阻止摩擦板23和離合器接合塊10(離合器接合塊10旋轉地固定至滾柱螺母管9)之間的任何實質性地相對旋轉。摩擦板23具有摩擦面25，該摩擦面25面向旋轉襯套11(該旋轉襯套11軸向固定)的相對的摩擦面26。離合器彈簧27將摩擦板23向離合器接合塊10偏置，從而使得摩擦面25和摩擦面26保持分開。可以選擇性地對電磁鐵28供電以吸引摩擦板23并使摩擦面25與摩擦面26接觸，離合器19接合。通過摩擦板23使得離合器接合塊10與旋轉襯套11接合實現離合器19的接合，使第一傳動機構8接合。離合器接合塊旋轉地連接至滾柱螺母管9，該滾柱螺母管9由馬達6驅動。旋轉襯套11通過鍵30相對于帶鍵管12旋轉地固定，該帶鍵管12相對于滾柱螺桿13旋轉地固定。滾柱螺桿13通過柱塞14相對于沖頭4旋轉地固定。因此，通過使離合器19接合來旋轉地連接沖頭4和馬達6。換句話說，當離合器19接合時，滾柱螺母管9(通過離合器接合塊10、摩擦板23、旋轉襯套11和帶鍵管12)旋轉地連接至滾柱螺桿13。因此，滾柱螺母管9和滾柱螺桿13之間的相對旋轉被限制，確保馬達6的旋轉運動的至少一部分不被第二傳動機構7轉換為沖頭4的線性運動。通過控制電磁鐵28的通電程度，磁鐵28的吸引力可以選擇性地變化，從而控制離合器19的摩擦面25與摩擦面26之間允許的滑移的量，由此控制第一傳動機構8的接合程度。離合器19所允許的滑移的量以及第一傳動機構8的接合程度可以從完全不允許滑移(即第一傳動機構8完全接合)變化為滑移完全不受限制(即第一傳動機構8完全分離)，或者在二者之間(即第一傳動機構8部分接合)任意變化。如圖4所示，可變作用制動系統20包括圍繞旋轉組件(在這種情況下是旋轉襯套11)設置的一組旋轉地固定的制動墊32。制動墊32的遠離旋轉襯套的一側是具有流體端口34的彈性囊33，通過所述流體端口34可以引入流體，例如空氣或者油。將流體引入到彈性囊33中使其膨脹，彈性囊33的膨脹使得制動墊32與旋轉襯套11摩擦接合。通過應用可變作用制動系統20使第二傳動機構17接合，這是通過限制滾柱螺桿13的旋轉(通過限制與滾柱螺桿13旋轉連接的旋轉襯套11的旋轉)實現的。這提供了滾柱螺母管9(由馬達6驅動旋轉)和滾柱螺桿13之間的相對旋轉，該相對旋轉通過第二傳動機構17轉換為滾柱螺桿13的線性運動。由此，通過柱塞14軸向固定至滾柱螺桿13的沖頭4，以及帶鍵管12(它也軸向固定至滾柱螺桿13)進行線性運動。線性運動的方向取決于滾柱螺母管9和滾柱螺桿13的螺紋的方向，以及滾柱螺母管9的旋轉方向。通過控制彈性囊33中的流體的量，將制動墊32擠壓在旋轉襯套11上的力可以選擇性地變化，從而控制制動墊32和旋轉襯套11之間允許的滑移的量，由此控制第二傳動機構17的接合程度。可變作用制動系統20所允許的滑移的量(以及第二傳動機構17的接合程度)可以從完全不允許滑移(即，第二傳動機構17完全接合)變化為滑移完全不受限制(即，第二傳動機構17完全分離)，或者在二者之間(即，第二傳動機構17部分接合)任意變化。現在將描述根據本發明的第二實施方式的方法，該實施方式是本發明的第三個方面的實施方式。該第二實施方式的方法利用第一實施方式的裝置，使用相應的附圖標記，但是應該理解的是，本發明的第三個方面的其它實施方式可以使用本發明的第一個方面的范圍之外的裝置。返回至圖1至圖4，傳動機構控制裝置通過可變作用制動系統20和離合器19選擇性地調節第一傳動機構8和第二傳動機構17的接合程度。該傳動機構控制裝置能夠將第一傳動機構8和第二傳動機構17各自的接合程度調節為完全分離(即傳動機構不起作用)和完全接合(馬達的所有旋轉運動都通過傳動機構傳遞/轉換)之間的任何接合程度。圖5用圖5a至圖5e所示的各階段顯示了第二實施方式的方法。參考圖5a并結合圖1至圖4，為了驅動鉚釘16進入到工件5中，鉚釘安裝在沖頭4的尖端上，其中沖頭4的徑向槽(不可見)與鉚釘16的徑向脊部(不可見)互鎖。工件5位于沖頭4、鉚釘16與鐓鍛模具7之間，對馬達6供電，并使傳動機構控制裝置的可變作用制動系統20接合。這限制了可變作用制動系統20所允許的滑移(借助通過流體端口34向彈性囊33中引入所需量的流體)，并使第二傳動機構17接合。因此，鉚釘16和沖頭4向著工件5線性前進。當鉚釘16接觸工件5時，傳動機構控制裝置的可變作用制動系統20被釋放(通過允許流體從彈性囊33流出以使彈性囊收縮)，從而使第二傳動機構17脫離接合。此外，對電磁鐵28完全供電，全力將離合器19的摩擦面25與摩擦面26擠壓在一起，以消除離合器中的滑移，并使第一傳動機構8完全接合。這引起沖頭4以及鉚釘16抵著工件5旋轉。鉚釘16和工件5之間的滑動摩擦產生的熱量在鉚釘處使工件5軟化(參見圖5b)。在離合器19允許一定程度的滑移，但維持第一傳動機構8部分接合的情況下，輕微地使用可變作用制動系統20(通過向彈性囊33中引入相對少量的流體)以使第二傳動機構17也部分接合，并在旋轉鉚釘16的同時將驅動該鉚釘16進入到工件5中，這在圖5c中顯示。與傳統自沖鉚釘一樣，當鉚釘16進入到工件5中時，工件通過鐓鍛模具7變形，工件材料的流動引起鉚釘16的末端被鐓鍛并向外擴展到工件5中，這在圖5d中顯示。當鉚釘16完全插入時，離合器19被完全釋放以使第一傳動機構8分離，完全應用可變作用制動系統20以使第二傳動機構17完全接合，對馬達6供電以使其沿著相反方向旋轉，從而將沖頭4從工件5撤回(圖5e顯示)。然后將新的鉚釘16安裝到沖頭的尖端上。圖6顯示了本發明的第三實施方式中的鐓鍛模具7。該實施方式是本發明的第二個方面的實施方式。該第二實施方式與第一實施方式一樣使用相同的鉚釘驅動組件，并使用相應的附圖標記。但是，其他實施方式可以使用與第一實施方式的裝置不同的裝置。例如，第三實施方式的鐓鍛模具可以與傳統自沖鉚接裝置組合使用，其中沖頭(以及鉚釘16)被線性驅動，不旋轉。第三實施方式的鐓鍛模具包括中心部分37，該中心部分37由外圍環38包圍。所述中心部分37和外圍環38同心設置。在第三實施方式中，中心部分的尖端具有突出的鐓鍛尖部39，但是在其他實施方式中，所述中心部分可以具有不同輪廓，例如，它可以是半球形的、扁平的、凹形的，或者具有中心凹陷。外圍環38固定至C形框架1，使其不能旋轉。中心部分37設置為在模具馬達40的作用下可選擇性地旋轉。在第三實施方式中，中心部分37的直徑基本上與鉚釘16的直徑相同，但是，在其他實施方式中，其直徑可以小于鉚釘的直徑，或者大于鉚釘的直徑。在圖6中，所顯示的中心部分37位于伸展位置。中心部分37設置為在鉚釘16被驅動進入到工件5中時被壓回到縮回位置(圖7中顯示)。中心部分37通過彈簧(未顯示)被偏置到伸展位置，但是通過沖頭4的鉚釘驅動力(通過鉚釘和工件5作用)該中心部分37被壓回到縮回位置。當中心部分37位于縮回位置時，在鐓鍛模具中，中心部分37的鐓鍛尖部39和外圍環38的末端之間形成空腔42。鐓鍛尖部39和空腔42用于使工件5變形，并如上所述那樣鐓鍛鉚釘16。在第三實施方式中，中心部分37可以在伸展位置以及縮回位置旋轉，但是在其他實施方式中，它可能只能在伸展位置旋轉，或者只能在縮回位置旋轉。現在描述本發明的第四實施方式。該實施方式是本發明的第四個方面的實施方式。該第四實施方式的方法使用第三實施方式的裝置，并使用相應的附圖標記。但是，應該理解的是，其他實施方式可以使用本發明的第二個方面的范圍之外的裝置。此外，由于利用第一實施方式的鉚釘驅動組件2驅動鉚釘16的方法已經在第二實施方式中進行了描述，因此現在只詳細討論第四實施方式中方法的附加步驟。在鉚釘16安裝在沖頭4的尖端上，并且工件5位于沖頭4和鉚釘16與鐓鍛模具7之間的情況下，鉚釘16和沖頭4向著工件5的方向移動。當鉚釘16接觸工件5時，鐓鍛模具7的中心部分37(其由于彈簧的偏置作用而位于伸展位置)在模具馬達40的作用下開始旋轉。中心部分37的旋轉所產生的摩擦熱量在鉚釘16和鐓鍛模具7的位置使工件5軟化，鉚釘16被驅動進入到軟化的工件5中。在鉚釘16進入到工件5中時，中心部分37抵抗彈簧的作用從伸展位置被壓回到縮回位置，在中心部分37的鐓鍛尖部39和外圍環38的末端之間形成空腔42。來自沖頭4的力使鉚釘16和鐓鍛模具7之間的工件的材料變形(例如，在第四實施方式中，變形到空腔42中)，工件材料的流動使得鉚釘16的末端被鐓鍛并向外展開到工件5中。當鉚釘被驅動，中心部分37位于縮回位置時，中心部分37繼續旋轉以維持加熱(以及軟化)效果。中心部分37的旋轉還可有助于通過類似于金屬旋壓的機理幫助鉚釘16擴口。當鉚釘完全插入時，縮回沖頭4，連接有鉚釘16的工件5從鐓鍛模具移除。中心部分隨后在彈簧的作用下返回至伸展位置。在不偏離由所附的權利要求所限定的本發明的保護范圍的情況下，可以對上述裝置和方法做出許多修改。例如，裝置可以安裝在固定自動化裝置-臺座上，或者允許對裝置進行手動定位的平衡梁上，而不是機械臂上。任何實施方式中的第一傳動機構包括的組件可能少于上面羅列的所有組件，或者可以包括其他組件而非上述組件，或者在上述組件之外還包括其他組件。該第一傳動機構還可以采用任何其他合適的形式，例如同軸或徑向偏移的簡單的齒輪箱、行星齒輪箱、滑輪組件或者諧波驅動器。此外，盡管在第一實施方式中沖頭通過該沖頭中與鉚釘頭部中的互補徑向脊部嚙合的徑向槽旋轉地驅動鉚釘，但是可以使用任何其他合適的接口方式。例如，鉚釘的頭部可以具有徑向槽，沖頭具有徑向脊部，或者沖頭和鉚釘可以通過單一形狀的突起和凹槽(例如，十字槽，六角槽或梅花槽)，或者通過多個具有互補形狀和空間的突起和凹槽嚙合。需要注意的是，裝置的動能而非馬達的轉矩可被用來提供一部分或所有的鉚釘驅動力或旋轉力。例如，滾柱螺母管可以在沖頭和鉚釘向著工件線性前進時逐步加速并聚集角動量，當鉚釘接觸工件且其旋轉運動和線性運動受到抵抗時，旋轉的滾柱螺母管的動能能夠傳遞至沖頭，以補充(或替代)馬達產生的力，并驅動鉚釘進入到工件中。使用動能來提供至少一部分驅動力或旋轉力可以允許使用較小功率的馬達(和傳動裝置，如果使用的話)，該較小功率的馬達更便宜和/或更輕，和/或具有較低功耗。利用動能來提供一部分鉚接力的實施方式可以使用飛輪來儲存所需的動能。利用旋轉動能可能特別有益，因為可以通過傳動機構控制裝置來控制旋轉動能所產生的線性運動的速度。由于不同材料對緩慢或快速應變速率的反應不同，因此，具有對沖頭的線性速度進行控制的能力可以提升裝置或方法的多功能性。可替代地或另外地，馬達的轉矩可以直接提供一部分或所有的鉚接力。例如，如果在工藝過程(processprofile)(后面描述)中需要暫停，為使得裝置停止，這可能必須消耗裝置的動能，在暫停之后再累積動能。額外動能的消耗和累積可能對裝置施加應力(需要將裝置建造的更重，或者需要更經常的維護)，或者可能使鉚接工藝變慢。因此，在一些實施方式中，優選使用直接從馬達產生的轉矩，來提供所有必須的力，并使裝置中累積的動能最小化。盡管第一實施方式的第二傳動機構是滾柱螺桿，但是它的形式也可以是滾珠螺桿、絲桿或任何其他合適的機構。為避免疑義，還可以對滾珠螺桿機構的螺紋進行預加載，例如，通過軸向或徑向地推擠滾珠(例如，通過向滾珠螺桿的滾珠滾道應用上面描述的關于滾柱螺桿機構的籠狀體的概念中的一種)實現所述預加載。此外，雖然第一實施方式的第二傳動機構使用能夠在較長的管狀螺母管中移動的軸向上較短的螺桿，但是也可以使用更加傳統的能夠沿著較長的螺桿軸向移動的軸向上較短的螺母。但是，前一種結構可以允許使用更簡單的制動機構來限制可以軸向移動的組件的旋轉。此外，使用內螺紋組件作為驅動組件允許圍繞它的外圍設置額外的質量，從而增加它的慣性力矩。在裝置像上面所描述的那樣使用動能來提供一部分鉚釘驅動力的情況下，這可能是有利的。在一個實施方式中，就可以驅動緊固件的軸向力而言，1至4kN的力可能是合適的。一旦工件已經通過摩擦加熱充分軟化，這個力可以足夠驅動鉚釘進入到工件中。但是，高達10kN的力可能被用來進行攪拌摩擦點焊。如果過程中包括利用傳統方式驅動自沖鉚釘的步驟(即，鉚釘被驅動進入未被摩擦加熱軟化的工件層)，則可能使用高達80kN的驅動力，1000至3000轉/每分鐘的轉速可能用來進行攪拌摩擦焊接或壓接，3000至12000轉/每分鐘的轉速可能用來進行鉚接。在一個實施方式中，在第二傳動機構中可以設置具有較高導程的螺紋，以在接合時提供更快的線性運動。15mm或以上，優選為50mm或以上，更優選地為100mm或以上的導程可能特別合適。在一些實施方式中，相對粗糙的螺紋，像螺距為5mm或以上的螺紋可能是優選的。盡管本發明的特征和參數可能取決于諸如所需的工藝過程(processprofile)以及工件和緊固件(如果合適)的材料這樣的因素，但是上述指導原則被視為是優選的。在第一實施方式和第二實施方式的背景下，術語“可變作用制動系統”可以理解為這樣一種制動器系統：在該制動器系統中，制動器所允許的滑移的量可以根據應用制動器的力度而變化。也就是說，它所施加的制動力的受控程度大于簡單地開/關。但是，可變作用制動系統可以由傳動機構控制裝置控制，以使得它只能夠不允許滑移，或者不限制滑移。第一實施方式的可變作用制動系統可以包括單...