摩擦搅动焊接方法、其中所用的框架构件 和由此制成的产品

本发明涉及一种适用于连接如包括铝合金件等在内的由不同材质制成的构件的摩擦搅动焊接方法。

摩擦搅动焊接方法是这样一种焊接方法，即通过使一根插入两个构件(例如但非限定的，两个金属件如两个铝制件)间的连接区内的圆棒(转动体)转动并再通过沿接合线移动转动体来加热在连接区的这两个构件，由此使这两个构件的材料软化且发生塑性流动并进而被固相连接在一起，如在连接区中被焊接在一起。

过去，转动体包括一个插入连接区内的小直径段和一个位于连接区外的大直径段。小直径段和大直径段同轴。转动大直径段的一侧，并由此使大、小直径段转动。大、小直径段间的分界部分可稍微插入连接区中。根据摩擦搅动焊接方法的连接可用于对接部位和搭接部位。

上述现有技术已披露于例如日本的专利公开说明书平7-505090(EP0615480 B1)、《焊接与金属加工》(1995．1)的第13、14和16页中道斯所著的“摩擦搅动焊接及其发展简介”、以及美国专利申请号为08／820231且申请日为1997年3月18日的文件中。在这里，作为参考地引入这些文件的内容。

该现有技术也记载在T．Shinoda和Y．Kondoh的“采用摩擦搅动焊接的324板材的对接焊；摩擦搅动焊接工艺的研究”中，它刊登在第56期《日本焊接联合学会纪要》(1995年4月)的第208页和第209页上。这篇文章披露了一个不锈钢制的转动体(旋转工具)、板厚为6mm的纯铝制待焊接(连接)件(A1100)。转动体具有一个直径为20mm的大直径段和一个直径为6mm、轴向长度为5mm的小直径段(圆柱形)。在工作中，转动体的转速为1000rpm-2500rpm且以1．0mm／s-8．0mm／s的速率沿两个待焊接件移动。

在上段介绍的文章中，待焊接件是铝制件。铝合金也适用于摩擦搅动焊接。经研究，适用于摩擦搅动焊接的其它金属包括铜、钛和不锈钢。前述的EP 0615480 B1披露了塑性材料(如热塑性塑料)的摩擦搅动焊接。可利用本发明的方法焊接所有这些材料。

根据摩擦搅动焊接方法的各种试验，通过转动体大直径段的转动而对两个构件的连接区上表面的局部进行有屑机加工并在连接区的上表面上产生一个凹印。因构件的塑性变形而在凹印的两侧产生了一个加厚部分。

消除加厚部分很简单。但是，修补凹印就需要涂抹腻子等加工工序，结果造成高昂的生产成本。

另外，当两个构件的对接面的端面之间在连接加工前有间隙时，在连接区会产生像凹印这样的缺陷。结果造成了强度的降低，这尤其在大型结构中会造成麻烦。构件越大，则处理上述间隙就越困难(即间隙出现得越多)。因此，凹印变大并进而很容易产生缺陷。

例如在连接区被另一个构件覆盖的情况下，有凹印甚至不算是一个问题，且除了强度问题外没有其它任何问题(强度问题本身当然是一个严重的问题)。但当在车(例如有轨车辆)的车体侧表面等部位上有凹印时，从外观的角度考虑，则需要除去凹印。另外，即使在看不到凹印的情况下，从性能的一个方面出发(如焊接强度)，凹印也会成为一个问题。

本发明的一个目的是在通过摩擦搅动焊接方法连接两个构件(例如但非限定的是两个金属件，如铝合金件)时防止在连接区内产生凹印。

本发明的另一个目的是提供一种将通过摩擦搅动焊接方式连接的构件，它们避免了在位于焊合件间的连接区内形成凹印。

本发明的再一个目的是提供一种摩擦搅动焊接方法和由此制成的产品，这样在所述构件于连接前彼此对接的情况下或即使在构件被连在一起前其间有间隙(但所述构件彼此相邻)的情况下，避免了在焊接件的连接区内出现凹印。

上述目的可以通过这样一种措施来实现，即至少一个待连接构件在横截面内且在其与另一个构件的连接区处具有一个加厚部分，所述加厚部分突向用于进行摩擦搅动焊接的转动体。转动体具有例如由一种或几种比待焊接件的材质硬的材质构成的大直径段和小直径段。在连接过程中，小直径段先被插入待连接件的连接区内。待连接件彼此相邻且其中一个构件的加厚部分靠近另一个将由焊接与其相连的待焊接构件。在这两个构件都具有加厚部分的情况下，加厚部分可在连接区(接头形成区)内彼此相邻或只需要在该连接区内设置一个加厚部分。接着，使转动体进入这两个构件之间即连接区内，使转动体的小直径段被插入这两个构件的接头形成区中，而转动体的大直径段伸入加厚部分中(但未到达加厚部分下方)。随后，使转动体在连接区内沿待焊接构件移动，此时像上句所述的那样插入所述转动体以便进行摩擦搅动焊接。由于在接头形成区内设有加厚部分，所以可以避免在焊接件的连接区产生凹印(凹陷区)。通过使转动体的大直径段插入加厚部分(与加厚部分重叠)地安置转动体，在避免了于焊接接头处产生凹印的同时，可获得优异的焊接效果。有利的是，在移动转动体以便进行摩擦搅动焊接时，转动体的大直径段未在加厚部分的突起部分下方延伸。

构件的加厚部分可以与构件成一体并例如延伸到将靠近另一个将焊接的构件设定的构件边缘。

突起部分最好具有一个离焊接部位最远的侧端，所述侧端在横截面内是倾斜的(例如，与构件表面的平面(不是突起部分)成小于90度的锐角，见图4中的θ)。理想的情况是，这个离焊接部位最远的侧端与构件表面的平面的交角为15度到60度，且最佳为30度。

图1是表示本发明一个实施例的局部的纵向横截面图。

图2是表示在图1的结构经过摩擦搅动焊接之后的状态的纵向横截面图。

图3是表示在图1的结构经过摩擦搅动焊接之后而在一侧上进行精加工操作的状态的纵向横截面图。

图4是尺寸说明图。

图5是表示有轨车辆的车体的透视图。

图6是本发明另一个实施例的局部的纵向横截面图。

图7是表示本发明另一个实施例的连接区的侧向横截面图。

图8A是表示本发明的一个实施例的连接装置的纵向横截面图。

图8B是表示本发明另一个实施例的局部的纵向横截面图。

图8C是图8B的左视图。

图8D是表示本发明又一个实施例的局部的纵向横截面图。

图9是表示本发明又一个实施例的连接区的纵向横截面图。

图10是表示在图9所示结构经过摩擦搅动焊接之后的焊接结构的纵向横截面图。

图11是表示在图10所示结构的凸厚部分被抛光后而形成的结构的纵向横截面图。

图12是表示本发明另一个实施例的连接区的纵向横截面图。

图13是表示在图12所示的结构经过摩擦搅动焊接之后而形成的结构的纵向横截面图。

图14是表示在图13所示结构的凸厚部分被抛光后而形成的结构的纵向横截面图。

图15是表示本发明另一个实施例的连接区的纵向横截面图。

图16是表示在图15所示结构经过摩擦搅动焊接之后而形成的结构的纵向横截面图。

图17是有轨车辆的侧构件的主视图。

图18是沿图17的ⅩⅧ-ⅩⅧ线的横截面图。

图19是图8的右视图。

图20是表示本发明又一个实施例的局部的纵向横截面图。

以下参见图1-图5来描述本发明的一个实施例，此实施例用于有轨车辆的车体。

在图5中，有轨车辆的车体是由一个侧构架41、一个顶部构架42、一个底部构架43和一个位于纵向末端部上的构架44构成的。侧构架41是通过排列许多空心的挤压框架构件50、60并使其接触部位相连而形成的。如图1所示的那样进行连接。

顶部构架42和底部构架43都以同样的方式构成。侧构架41与顶部构架42间的连接以及侧构架41与底部构架43间的连接是采用MIG(金属电极惰性气体)保护焊等方式实现的。

图1示出了构成侧构架41的空心框架构件的接头部分。空心框架构件50和60是用如铝合金制成的挤压框架构件。空心框架构件50、60各包括两块板51、52和61、62以及连接上述两块板的斜板(肋板)53、63。多块斜板53、63被排列成珩架结构。斜板52、63的倾斜方向是交替的。

一个空心框架构件50的端部被插入另一个空心框架构件60的端部中。连接板51和52的立板54设置在空心框架构件50端部的附近。参考符号54是一个支承空心框架构件50的端部用的挤压件。

在立板54的厚度方向(在图1中，从右到左)的中心延长线上，待连接的框架构件的端部具有两个空心框架构件50和60的加厚部分(突起部分)。即，各空心框架构件50和60在进行连接的端部(焊接区W的中心)被加厚从而形成突起部分。

将板51、52和板61、62设置在焊接区W的附近(如见图2)且所述板经挤压变厚而在空心框架构件的前表面一侧上(沿厚度方向的外侧)形成加厚部分，或在面向用作实施连接工作(焊接)的工具的一侧，即面向是用于摩擦搅动焊接的工具的转动体70的那一侧上形成加厚部分。

加厚部分56和66分别成型于板51、52和板61、62的端部。加厚部分56和66的前表面(外表面)平滑相连且向板51、52和板61、62(非加厚部分，可能是平的)的前表面(外表面)倾斜。当两个加厚部分56和66被对准时，它们可形成图1所示的梯形，然而，本发明不局限于形成梯形的对准的加厚部分56、66。

作为摩擦搅动焊接的连接工具的转动体70和70分别安置在空心框架构件连接区的上侧和下侧。各转动体70在大直径圆棒71(大直径段)的顶端上具有一个小直径圆棒72(小直径段)，大直径段作为一基础部分。大直径段71和小直径段72同轴设置。

下转动体70在上转动体70的下方基本上垂直地向下设置。转动体70和70可沿接合线间隔设置，但是为了防止空心框架构件50和60弯曲，最好不使上转动体和下转动体在沿接合线的方向上间隔过远。转动体70的材质比空心框架构件50和60的材质硬。

通过使两个转动体70转动而将小直径段72插入空心框架构件50和60的连接区中。随后，使两个转动体70沿空心框架构件50和60的连接区的纵向作水平移动。这两个转动体70同时移动。

在摩擦搅动焊接的过程中，在上转动体70的一侧，转动体70的大直径段71和小直径段72间的分界部分73(一基本上扁平的部分)定位于上部73a上(所述上部在加厚部分56和66的顶点面一侧且在加厚部分56和66的内部)并且与板51和61的总体部分(非突起部分)的上表面延伸面有一个略微靠上的距离。就是说，当上转动体70的大直径段71伸到加厚部分上表面的下方时(如插入加厚部分中)，它不会伸到板51和61的非突起部分下方。

在下转动体70一侧，大直径段71和小直径段72间的分界部分73略微在板52和62的总体部分(非突起部分)的下表面延伸面的下方(在加厚部分56和66的顶点面侧与总体部分表面的延长面之间且在加厚部分56和66的内部)。

即，大直径段71和小直径段72间的分界部分73位于板51和52的非突起部分外表面延长线的外侧且还位于加厚部分56和66的内部。在图1中，线73a标明了分界部分73的一个位置。换句话说，相对于上转动体将大直径段插入在加厚部分的顶点面下方但不在板51和52的非突起部分延长线的下方的位置。相应地插入下转动体的大直径段。

在进行焊接的情况下，框架构件50和60被安装且固定在一底架上。在下表面的加厚部分的周围部分处没有底架。转动体70的转动中心就是连接区的中心，即这样的中心是立板54的厚度的中心。

在图4中描述了各部分尺寸间的关系。在两个加厚部分56和66(两个焊接部分55和56)对接的情况下，这两个加厚部分56和66(两个焊接部分56和66)的顶点宽度W1大于小直径段72的直径d，但小于大直径段71的直径D。

两个加厚部分56和66(两个焊接部分55和56)的基部的宽度W2大于大直径段71的直径D。两个加厚部分56和66(两个焊接部分55和56)的高度H1大于小直径段72的长度。

当大直径段71的下端位于两个加厚部分56和66(两个焊接部分55和56)的部位73a上时，小直径段72的尖端触及构件55或位于构件55附近。

图2示出了已完成摩擦搅动焊接的状态。图2示出了在图1上侧的连接(焊接)区W。在下侧的连接区与上侧的连接区是对称的。在连接区W的外表面侧上形成了一个指向空心框架构件内侧的凹印K。凸厚部分56T和66T位于凹印K的两侧。

凸厚部分56T和66T是加厚部分56和66的残余部分。凸厚部分56T和66T包括塑性变形的材料。凹印K的底面位于外侧部位73a处，即从板51和61的外表面向外。

在图1的上侧面是有轨车辆的车体外表面侧的情况下，例如通过磨床对上表面连接区的多余部分(从板51和61的总体部分(非加厚部分)的表面向外伸出的部分)进行机加工且由此形成与板51和61的总体部分的上表面一样的平面。由于上表面侧经过机加工，所以可以很容易地进行切削加工。

与上述相似地，在下表面侧上存在凹印K和凸厚部分56T和66T。但是，当凹印和凸厚部分位于车体的内表面侧时，由于它们被装饰板盖住了，所以无需进行机加工。

图3示出了如下所述的状态，即安装在底架111上的框架构件50和60穿过上侧和下侧连接在一起并随后在被安装到底架111上的状态下对上表面侧的凸厚部分56T和66T进行机加工。

根据上述结构，基本上可以防止出现延伸到板51和61的总体部分(非加厚部分)表面下方的凹印K。结果，无需进行堆焊并用腻子修补。

另外，在上述实施例中，加厚部分56和66的端部56a和66a彼此接触，但是，在加厚部分间存在间隙的情况下，在摩擦搅动焊接时被流化的加厚部分56和66的基体金属被压入上述间隙中。结果，在有间隙的情况下，在连接区内不产生缺陷。

具体地说，当加厚部分的高度(图4中的H1)为1mm时，其间间距为1mm的两个构件可被无缺陷地连接在一起。另外，可以使凹印K位于板51、52和板61、62的外表面的延长线的外侧。即，可以基本上且很容易地防止出现延伸至板61、62和板51、52的表面下的凹印K。

如上所示，根据本发明，两个待连接件可以相互接触，但无需接触；在待连接件的端部之间可以有间隙。根据本文所述，尽管两个待连接构件彼此相邻(对接)，但这两个构件可以彼此接触或可具有小的间隙。

例如，加厚部分56和66基部的宽度W2大于大直径段71的直径D。加厚部分56和66的顶点宽度W1大于小直径段72的直径d。当转动体70的中心偏离加厚部分56和66的中心时，上述尺寸是在考虑了两个框架构件间的间距的情况下确定的。

另外，连接区的加厚部分56和66在被连接到一起时可呈梯形。与加厚部分56和66被挤压成四边形的情况相比，在本发明中不存在多余部分。结果，本发明可节省少量的空心框架构件并且还可以降低生产成本。

另外，可以减少磨床的机加工量，这是因为例如只有加厚部分的残余部分需要机加工。另外，如图6所示，在加厚部分56和66的侧端51a和61a从板51和61的非加厚部分的外表面略微向上突出之后，可以使加厚部分56和66成梯形。

立板54防止了板51和61在加厚部分56和66因由转动体70引起的压力而弯向内侧。

在图1中，空心框架构件50的右端结构形状可采用空心框架构件的左端结构形状也可以采用空心框架构件60的右端结构形状。空心框架构件60的结构形状可采用相似结构。总而言之，最好连接两个空心框架构件。

通过采用一光学探测器检测对接部位来移动转动体70。通过检测加厚部分56和66的坡面56c和66c来决定转动体70在宽度方向上的位置。如图7所示，用于检测的坡面56n和66n可设置在加厚部分56m和66m的对面。可分别为加厚部分56m和66m或其中之一设置坡面56n(66n)。

在上述的各实施例中，两个连接区的两个端面56a和66a平行于转动体70的轴心。但是，两个端面56a和66a可相对转动体70的轴心倾斜。例如，构件50的端面56a是倾斜的，另一构件60的端面66a在上侧相对于端面56a是一致的。

根据这种结构，即使当两个端面间的间隙较大时，也可以根据转动体70的转动防止流化金属从挤压件55中流出。这种结构适于连接对接管。

参见图8A来描述连接装置。空心框架构件50和60被安装在底架111上且由夹具113固定住。这两个空心框架构件50和60的对接部分被适当地暂时焊接在一起。

上转动体70从一个沿宽度方向运行的移动座121上悬垂下来。移动座121沿门型活动架122的上部构架移动。活动架122沿一个纵向布置在空心框架构件50和60两侧的轨道123运行。

下转动体70设置在一个布置在两个底架111和111之间的移动座131上。移动座131安装在活动架132上并沿宽度方向移动。

活动架132沿轨道133移动且也沿空心框架构件50和60的纵向移动。下转动体70设置在移动座131的上部上。移动座131和121也使转动体70和70沿垂直方向移动。

许多压紧空心框架构件50和60用的滚轮124和134设置在移动座121和131上。滚轮124和134布置在转动体70和70的前部且位于加厚部分56和66的两侧。必要时，沿运行方向设置多排滚轮124和134。滚轮可加设在转动体70的前面和后面。

移动座121和131带有一个可检测待连接位置的探测器(图中未示出)。由探测器使移动座121和131沿宽度方向移动。在用激光作为探测器的情况下，探寻坡面56c，56c和66c，66c并检测待连接中心。

在用转动体70和70分别将空心框架构件50的上、下表面与空心框架60的上、下表面连在一起后且在空心框架构件50和60被安装在底架111上的情况下，通过切削掉上表面的凸厚部分而对空心框架构件50和60进行光滑地精加工。

当用手动工具进行磨削加工时，所述表面可被加工得更光滑。为此，可以把凸厚部分设置在上表面上以便进行机加工。

另外，首先由于凸厚部分经过机加工后的余量很少且随后用手动工具对残余的凸厚部分进行加工，所以可以缩短切削加工时间。在这种情况下，转动体70不占据移动座121的后部并将切削工具安装在移动座121上。在使转动体70转动的情况下，切削工具进行切削加工。

例如如图8B和8C所示，参见上表面侧的转动体70的后部，在上表面侧的移动座121上设有一个端部铣床126。端部铣床126切掉凸厚部分56T和66T。端部铣床126的下端位于一个略微离开空心框架构件50和60的上面板51和61的上表面的上部上。端部铣床126的直径比位于上述位置的凸厚部分56T和66T的宽度大许多。滚轮124和134从一上部位和一下部位向下推进到端部铣床126附近并由使端部铣床126的加工量均匀一致。

在上述实施例中，一对空心框架构件在端部分别具有加厚部分，但是，如图8D所示，可以形成这样的结构，即只有一个空心框架构件具有一加厚部分。加厚部分66的金属在位于空心框架构件50的板的上表面以及空心框架构件50和60之间的间隙中流动。另外，与上述相似地，在一个空心框架构件60中，加厚部分形成于上面板61上，而在另一个空心框架构件50中，下表面52具有加厚部分。

在上述实施例中，框架构件(如挤压框架构件)被例举为空心框架构件。但是，本发明可用于非空心的(如挤制)框架构件。随后将描述这样的实施例。

图9示出了一个在板形挤压框架构件31和32的端部具有加厚部分34和35的接头结构的例子，所述框架构件31和32是通过对接加厚部分34和35并进行摩擦搅动焊接而连接起来的。在焊接过程中，挤压框架构件31和32设置在支承工具(底架)36上。为了防止支承工具与连接区W相连，使这些支承工具36由比挤压框架构件31和32的材质硬的材料制成。

至于接头的对接面，由于转动体70旋转并且移动，所以可获得图10所示的连接区W。转动体70相对加厚部分34和35的位置关系与上述实施例中的位置关系相似。

随后，如图11所示，用磨床等工具光滑地除去凹印K和凸厚部分。连接装置的滚轮124等构件与上述实施例中的相应构件相似。

另外，在挤压框架构件等只有一个连接区的情况下，在图8A所示的实施例中，可设置一个支承挤压框架构件用的滚轮以取代下转动体70。在这种结构中，无需支承框架构件31和32的整个表面。结果，可简化底架结构。

图12-图14所示的实施例示出了各框架构件37和38的一个表面具有许多肋条39的情况。在与具有肋条39的表面相对的表面上，具有加厚部分34b和35b的框架构件37和38通过摩擦搅动焊接方式被连接在一起。底架36B支承肋条39的下端和加厚部分34b和35b的下表面。摩擦搅动焊接的实施过程与上述实施例相似。

图15-图16所示的实施例示出了具有加厚部分34b和35b的挤制框架构件37c和38c设置在肋条39一侧的情况。在这种结构中，底架36C的一侧变成平面。

结果，在允许肋条39的相对侧略微不平整的情况下，可以取消使连接区光滑的精加工工序，从而可以低成本地制造连接结构。连接区W是一个连接良好的区域而且它可以获得预定的厚度。

以下描述图17-图19所示的实施例。在图17中，有轨车辆的侧构架416是由许多挤压框架构件150和160构成的。在窗口172和172之间的和在进出口171和窗口172之间的各挤压框架构件150沿图17中的纵向延伸(即所述框架构件的长度方向为上述纵向)。在窗口172的下部和上部的各挤压框架构件160沿图17中的横向延伸(即所述框架构件的长度方向为上述横向)。即，挤压框架构件150和挤压框架构件160(即框架构件长度)沿彼此垂直相交的方向延伸。

与上述实施例相似，通过设有加厚部分，同向延伸的(指其长度方向相同)挤压框架构件150和150彼此相连，而且同向延伸的(指其长度方向相同)挤压框架构件160和160彼此相连。

图18示出了在框架构件150和160的延伸方向上的相交部分。图18示出了在摩擦搅动焊接前的状态。挤压框架构件150和160在板的一侧各具有一肋条153和163。挤压框架构件150和160不是空心框架构件。挤压框架构件150和160使板151和161支承在底架36C上。肋条153和163指向上部。肋条153和163的侧面是车辆的内侧，而板151和161的侧面是车辆的外侧。

挤压框架构件150的端部被挤压到肋条153的一侧上并且构成了一加厚部分156。加厚部分156被进一步挤压向待焊接的挤压框架构件160并构成一挤压部分157。挤压部分157与挤压框架构件160的板161的内侧(肋条163侧)搭接。部分挤压部分157的肋条163被切除。例如，挤压部分157的挤压量等于加厚部分156的宽度L1，即挤压部分157对应于加厚部分156。挤压部分157的尖端与加厚部分156相似地具有一个侧斜面。

由于从上部插入转动体70，所以当进行摩擦搅动焊接时，由于挤压部分157叠置在位于这两个挤压框架构件150和160的端部150b和160b之间的间隙150c上而使挤压部分157的金属等流向间隙150c。另外，金属也流向挤压框架构件160的上部。结果，与不带有加厚部分156和挤压部分157的情况相比并且进一步地与不只带有挤压部分157的情况相比，可以在上述的情况下获得良好的焊接效果。

由于通过切除挤压框架构件160的肋条163且由挤压部分157覆盖挤压框架构件160，所以在挤压部分157附近的板161可被压下并可获得良好的焊接效果。

三角形槽158开设于位于挤压框架构件150的端部150b和挤压框架构件160的端部160b间的加厚部分156的外表面上。此槽158起到了用于最初确定转动体70的位置的位标的作用。此槽158还用作一个用于探测器的标记。

图20示出了在肋条153侧未设置加厚部分156和挤压部分157的情况。肋条153和163安置在底架36B上。加厚部分156、挤压部分157和环绕这两部分的板151和161安置在一个从底架36B向上部伸出的底架上。在挤压框架构件160端部附近的肋条163被切除。使挤压框架构件150的加厚部分156和挤压部分157位于板151侧(车辆的外表面侧)。

在焊接挤压方向直交的框架构件的情况下，可以采用只有一个加厚部分156而不带挤压部分157的结构。另外，挤压部分朝相邻构件设置的结构可适用于空心挤压框架构件等。另外，挤压部分结构可适用于连接两个非直交的挤压框架构件即适用于焊接两个平行构件。

上述方法可适用于对接蜂窝板。各蜂窝板包括两个面板、一个位于这两个面板之间的蜂窝式芯件、以及一个设置在芯件的周围部分上的凸缘件等。

待连接的客体可以是管件等。在这种情况下，上述实施例的板可适当地由一个圆柱体取代。

可以通过采用本发明而避免产生延伸到连接件的表面下方的凹印。因此，可以简化连接件的精加工，所述精加工是为了产生一个穿过所述连接件间的接头的光滑表面。

另外，即使在将通过摩擦搅动焊接连接的构件之间有一处或多处间隙且这些间隙较大时，也可以避免产生延伸到连接件表面下方的凹印，由此简化提供一个穿过接头的光滑表面的精加工工作。

在不超出本发明的精神或实质特征的前提下，可以通过其它具体方式实施本发明。因此，从各个方面看，上述实施例应被认为是示意性的实施例而不是限定性的实施例。本发明的范围是由随后的权利要求书限定的而不是由上述说明书限定的。所以，所有落入权利要求的等同替换方式的范围和目的中的改动都包含在本权利要求书中。