CN104339082A - 材料连接头组件 - Google Patents

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Abstract

一种材料连接末端执行器，通常包括第一臂、光学组件、夹持件和第二臂。第一臂沿纵向轴线延伸。光学组件配置为使得能束聚焦。夹持件可动地联接到第一臂，夹持件被配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动。第二臂旋转地联接到第一臂，第二臂配置为相对于第一臂旋转。夹持件配置为可拆卸地将光学组件联接到第一臂，以允许光学组件从第一臂脱开。

Description

材料连接头组件
技术领域
本发明涉及用于使用焊接、软钎焊或硬钎焊将两个工件连接在一起的方法和组件。
背景技术
焊接、软钎焊和硬钎焊通常用于将工件附接在一起，尤其在车身的制造过程中。例如，两个或更多金属板可以使用焊接、软钎焊或硬钎焊附接在一起。
发明内容
本发明涉及用于将两个或更多工件进行硬钎焊、软钎焊或焊接的材料连接末端执行器。如在本文使用的，“材料末端执行器”例如是指能将两个连接工件附接在一起的工具的头部或端部部分。在一实施例中，材料连接末端执行器包括光学组件，其相对于工件可动，以便改变激光束相对于工件的形状、焦点或位置。材料连接末端执行器可以包括第一臂、光学组件、夹持件和第二臂。第一臂沿纵向轴线延伸。光学组件配置为使得能束聚焦。夹持件可动地联接到第一臂。夹持件配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动，以便使得激光束聚焦。第二臂旋转联接到第一臂。第二臂配置为相对于第一臂旋转。夹持件配置为可拆卸地将光学组件联接到第一臂，以允许光学组件从第一臂脱开。
在一实施例中，末端执行器可以进一步包括联接到第二臂的填料保持器。填料保持器可动地联接到第二臂。填料保持器可以枢转地联接到第二臂。末端执行器可以进一步包括在第一臂和第二臂之间联接的中间臂部分。中间臂部分可以可动地联接到第一臂。中间臂部分可以是板且可以配置为相对于第一臂枢转。中间臂部分可以可动地联接到第二臂。中间臂部分可以枢转地联接到第二臂。末端执行器可以进一步包括在夹持件和第一臂之间联接的可动联接件。可动联接件配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向相对于第一臂运动。
在一实施例中，材料连接末端执行器包括光学组件。光学组件配置为使得激光束聚焦。末端执行器进一步包括沿纵向轴线延伸的第一臂。末端执行器另外包括支撑光学组件的光学保持器。光学保持器联接到第一臂。末端执行器进一步包括第二臂、中间臂部分和填料保持器。中间臂部分可动地联接在第一臂和第二臂之间。填料保持器联接到第二臂。末端执行器进一步包括通过填料保持器支撑的填料丝。第二臂配置为相对于中间臂部分枢转，以使得填料保持器相对于光学组件运动，以便调整限定在激光束和填料丝之间的入射角度，所述填料丝被填料保持器保持。
在一实施例中，光学保持器配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动，以便使得激光束聚焦。填料保持器可动地联接到第二臂。填料保持器枢转地联接到第二臂。光学保持器可以配置为夹持件。
末端执行器可以进一步包括在第一臂和光学保持器之间联接的可动联接件。可动联接件可以滑动地联接到第一臂。第一臂可以限定槽道，且可动联接件可以包括滑动地设置在槽道中的突出部。中间臂部分可以是板。板可以可动地联接到第一臂。板可以枢转地联接到第一臂。光学保持器可以配置为可拆卸地将光学组件联接到第一臂。
本发明提供一种材料连接末端执行器，包括：第一臂，沿纵向轴线延伸；
光学组件，配置为使得能束聚焦；夹持件，可动地联接到第一臂，夹持件被配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动；第二臂，旋转地联接到第一臂，第二臂配置为相对于第一臂旋转；和其中夹持件配置为可拆卸地将光学组件联接到第一臂，以允许光学组件从第一臂脱开。
所述的材料连接末端执行器进一步包括联接到第二臂的填料保持器。
所述的材料连接末端执行器中，填料保持器可动地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器中，填料保持器枢转地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器进一步包括中间臂部分，在第一臂和第二臂之间联接，中间臂部分被可动地联接到第一臂。
所述的材料连接末端执行器中，中间臂部分是板且配置为相对于第一臂枢转。
所述的材料连接末端执行器中，中间臂部分可动地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器中，中间臂部分枢转地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器进一步包括联接在夹持件和第一臂之间的可动联接件，所述可动联接件被配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向相对于第一臂运动。
本发明提供一种材料连接末端执行器，包括：光学组件，配置为使得激光束聚焦；第一臂，沿纵向轴线延伸；光学保持器，支撑光学组件，光学保持器联接到第一臂；第二臂；中间臂部分，可动地联接在第一臂和第二臂之间；填料保持器，联接到第二臂；填料丝，通过填料保持器支撑；和其中第二臂配置为相对于中间臂部分枢转，以使得填料保持器相对于光学组件运动，以便调整限定在激光束和填料丝之间的入射角度，所述填料丝被填料保持器保持。
所述的材料连接末端执行器中，光学保持器配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动。
所述的材料连接末端执行器中，填料保持器可动地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器中，填料保持器枢转地联接到第二臂。
所述的材料连接末端执行器中，光学保持器配置为夹持件。
所述的材料连接末端执行器进一步包括可动联接件，联接在第一臂和光学保持器之间，可动联接件可滑动地联接到第一臂。
所述的材料连接末端执行器中，第一臂限定槽道，且可动联接件包括可滑动地设置在槽道中的突出部。
所述的材料连接末端执行器中，中间臂部分是板。
所述的材料连接末端执行器中，板可动地联接到第一臂。
所述的材料连接末端执行器中，板枢转地联接到第一臂。
所述的材料连接末端执行器中，光学保持器配置为将光学组件可拆卸地联接到第一臂。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是用于将两个或更多工件焊接、软钎焊或硬钎焊的末端执行器的示意性正视图；和
图2是图1所示的末端执行器的光学组件的示意性截面图。
具体实施方式
现在参见附图，图1示出了材料连接末端执行器或头部10可用于将例如金属材料制造的两个工件16A、16B焊接、软钎焊或硬钎焊在一起。如在本文使用的，术语“材料连接末端执行器”是指能将两个工件附接在一起的工具的端部部分。末端执行器10可以联接到机器人手臂(未示出)，所述机器人手臂能沿期望路径让末端执行器10运动。末端执行器10包括光学组件12和臂组件14。光学组件12配置为使得激光束17或任何其他能束聚焦、成型或改变。臂组件14配置为相对于工件16A、16B保持和调整光学组件12的位置。
参考图2，光学组件12可以包括多个能改变激光束17的透镜。例如，在所示实施例中，光学组件12包括光学壳体24、配置为使得通过激光源18发出的激光束17准直的一个或多个负透镜(negative lens)20和配置为将通过负透镜20准直的激光束会聚的一个或多个正透镜(positive lens)22。光学壳体24保持和容纳负透镜20和正透镜22。负透镜20可以具有第一直径D1，其可以为约2英寸。正透镜22可以限定第二直径D2，其也可以为约2英寸。每一个负透镜20和每一个正透镜22的第一直径D1和第二直径D2分别可以为约2英寸，以便使得激光破坏阈值最大化。例如，第一直径D1和第二直径D2可以为1.5到2.5英寸。光学组件12可以不存在反射镜，以便降低光学损失，使得光学表面损坏最小化，且使得通过损坏的光学表面造成的激光束17的变形消除或至少使其最小化。
再次参见图1，臂组件14可调整光学组件12相对于工件16A、16B的位置，以便调整激光束17的焦点。如此，臂组件12包括第一臂26和可动地联接到第一臂26的光学保持器38。光学保持器38可相对于第一臂26沿通过箭头32所示的第一或垂直方向运动。光学保持器38可拆卸地将光学组件12联接到臂组件14。
光学保持器38可配置为是夹持件机构50，其包括夹持件40和配置为支撑夹持件40的夹持件支撑部52。夹持件40被固定到夹持件支撑部52且可被解锁，以将光学组件12从臂组件14分离。因而，代替将整个末端执行器10更换，用户可仅用适用于不同应用(例如软钎焊、硬钎焊或焊接)的不同光学组件更换光学组件12。
继续参考图1，夹持件40例如可以包括第一夹持件部分42、第二夹持件部分44和夹持件紧固件46，例如螺纹，其将第一夹持件部分42和第二夹持件部分44互连。夹持件紧固件46可以从第一夹持件部分42和第二夹持件部分44中的至少一个脱开，以解锁夹持件40。具体说，在夹持件紧固件46脱开之后，第一夹持件部分42和第二夹持件部分44可彼此分离，由此允许光学组件12从臂组件14脱开。可以想到，夹持件40的一些部分(例如第一夹持件部分42和第二夹持件部分44)可以被调整，以允许光学组件12沿箭头32示出的第一或垂直方向、沿箭头48示出的第二或水平方向、和沿基本上与箭头32示出的第一方向和箭头48示出的第二方向垂直的另一方向(未示出)重新定位。箭头48示出的第二方向可以基本上垂直于箭头32示出的第一方向。如上所述，末端执行器10可以包括任何光学保持器38，其能可拆卸地将光学组件12联接到臂组件14。
末端执行器10进一步包括联接到光学组件12且配置为保护光学组件12不受污染的防护喷嘴72。防护喷嘴72包括第一喷嘴本体74和与低压气体/空气源78流体连通的喷嘴导管76。第一喷嘴本体74基本上是中空的。喷嘴导管76可将从低压气体源78而来的低压气体/空气连通到第一喷嘴本体74。低压气体/空气来源78可为防护喷嘴72提供低压气体/空气，其具有30磅每平方英寸(23)或更少的压力。操作期间，低压气体/空气从低压气体源78经由喷嘴导管76行进到第一喷嘴本体74。低压气体随后经由喷嘴开口(未示出)离开第一喷嘴本体74，所述喷嘴开口位于防护喷嘴72的边缘80处。
此外，臂组件14包括沿第一纵向轴线L1延伸的第一臂26，且具有第一或上臂端部部分28和与第一臂端部部分28相反的第二或下臂端部部分30。第一臂端部部分28可以沿箭头32示出的第一或垂直方向与第二臂端部部分30间隔开。箭头32示出的第一方向可以基本上平行于第一纵向轴线L1。进一步地，第一臂端部部分28可以联接到机器人手臂(未示出)，由此允许臂组件14相对于工件16A、16B的运动被机器人手臂(未示出)控制。第一臂26包括第一臂本体34且限定延伸到第一臂本体34中的槽道36。槽道36可以沿箭头32示出的第一方向或沿第一纵向轴线L1延伸。
臂组件14进一步包括联接在光学保持器38和第一臂26之间的可动联接件54。可动联接件54可相对于第一臂26运动，使得通过光学保持器38保持的光学组件12相对于第一臂26运动。可动联接件54可以包括直接地连接到夹持件支撑部52的第一联接件部分56和在第一联接件部分56和第一臂26之间联接的第二联接件部分58。此外，可动联接件54包括从第二联接件部分58延伸的突出部60。突出部可滑动地设置在槽道36中，由此允许可动联接件54相对于第一臂26滑动。可动联接件54相对于第一臂26的滑动运动允许通过光学保持器38保持的光学组件12相对于第一臂26平移。
臂组件14进一步包括沿箭头32示出的第一方向彼此间隔开的第一臂支撑部61和第二臂支撑部62。第一臂支撑部61和第二臂支撑部62每一个联接到第一臂26。例如，第一支撑件紧固件64可将第一臂支撑部61联接到第一臂26，且第二支撑件紧固件66可将第二臂支撑部62联接到第一臂26。第一偏压构件68(例如螺旋弹簧)联接在第一臂支撑部61和光学保持器38的一部分(例如夹持件支撑部52)之间。第二偏压构件70(例如螺旋弹簧)联接在第二臂支撑部62和光学保持器38的一部分(例如夹持件支撑部52)之间。第一偏压构件68和第二偏压构件70配置为将第一臂26朝向箭头32示出的第一方向偏压，以在可动联接件54通过第一支撑件紧固件64和第二支撑件紧固件66空间固定到第二臂26时保持可动联接件54处于相对于第一臂26的一定的位置。
在操作期间，可动联接件54可相对于第一臂26运动，以调整光学组件12的位置。一旦光学组件12处于期望位置，则使用第一支撑件紧固件64和第二支撑件紧固件66分别将第一臂支撑部61和第二臂支撑部62锁定到第一臂26，以便将光学组件12相对于第一臂26的位置固定。
臂组件14进一步包括将第一臂26和第二臂88互连的中间臂部分86。中间臂部分86可被配置为板82且旋转地在第二臂端部部分30处或附近联接到第一臂26。例如，臂组件14可以包括枢转地将中间臂部分86连接到第一臂26的第一枢转销90或任何其他合适联接件。因而，中间臂部分86可绕第一枢转销90相对于第一臂26枢转。因为第二臂88经由中间臂部分86联接到第一臂26，所以第二臂88也可相对于第一臂26旋转或枢转。臂组件14进一步包括第一臂紧固件92，例如螺纹，且配置为将中间臂部分86相对于第一臂26的位置固定。中间臂部分86也可以被称为第三臂。
中间臂部分86包括第一中间臂端部部分94和第二中间臂端部部分96。第一臂紧固件92可在第一中间臂端部部分94处或附近联接到第一中间臂部分86。而且，第一枢转销90在第一中间臂端部部分94处或附近联接到中间臂部分86。
中间臂部分86可以可动地在第二中间臂端部部分96处或附近联接到第二臂88。具体说，中间臂部分86可以旋转地联接到第二臂88。从而中间臂部分86可相对于第二臂88旋转。替换地或另外地，第二臂88可相对于中间臂部分86平移。在所示实施例中，臂组件14包括枢转地将第二臂88连接到中间臂部分86的第二枢转销98或任何其他合适联接件。因此，第二臂86可相对于中间臂部分86枢转。第二臂88配置为相对于中间臂部分86枢转，以让填料保持器114相对于光学组件12运动，以便调整激光束17(或任何其他能束15)和通过填料保持器114保持的填料丝124之间限定入射角度122。臂组件14可以进一步包括第二臂紧固件100(例如螺纹)，为配置为将第二臂88相对于中间臂部分86的位置固定。
如上所述，第二臂88可相对于中间臂部分86运动且包括第一臂端子部分102和与第一端子部分102相反的第二臂端子部分104。第二枢转销98和第二臂紧固件100可以在第一臂端子部分102处或附近联接到第二臂88。
末端执行器10进一步包括联接到第二臂88的风刀组件106。风刀组件106可通过朝向激光束17发射高压气体/空气流而保护光学组件12不受污染。该风刀组件106包括第二喷嘴本体108和与第二喷嘴本体108流体连通的通道110。第二喷嘴本体108基本上是中空的且配置为经由通道110从高压气体源112接收高压气体。高压气体源112含有高压气体/空气，其具有90磅每平方英寸(psi)或更大的压力。
臂组件14包括配置为填料结构116(例如填料丝124)的填料保持器114。填料结构116可以用填料制造，所述填料适用于例如纯金属或金属合金的硬钎焊、焊接或软钎焊。填料保持器114联接到第二臂88。进一步地，填料保持器114可以可动地联接到或静止地固定到第二臂88。例如，填料保持器114可以配置为相对于第二臂88旋转或平移。臂组件14可以进一步包括臂联接件120，例如枢转销或滑动销，将填料臂保持器连接到第二臂88。因此，填料臂保持器114可动地联接到第二臂88。例如，臂联接件120可配置为枢转销且填料臂保持器114可因此相对于第二臂88枢转，以调整在激光束17和填料结构116之间限定的入射角度122。替换地或另外地，填料臂保持器114可相对于第二臂88平移。替换地，臂联接件120可将第二臂保持器114保持在相对于第二臂88的固定位置。
在操作期间，激光束17通过激光源18发出。光学组件12随后将限定在两个邻近工件16A、16B之间的朝向工件16A、16B且朝向填料结构116的激光束17聚焦。激光束17使得填料结构116加热直到填料结构116熔化。最后，填料结构116冷却且固化，由此将两个工件16A、16B连接在一起。
附图中的详细的描述和显示是对本发明的支持和描述，而本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种材料连接末端执行器，包括；
第一臂，沿纵向轴线延伸；
光学组件，配置为使得能束聚焦；
夹持件，可动地联接到第一臂，夹持件被配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向运动；
第二臂，旋转地联接到第一臂，第二臂配置为相对于第一臂旋转；和
其中夹持件配置为可拆卸地将光学组件联接到第一臂，以允许光学组件从第一臂脱开。
2.如权利要求1所述的材料连接末端执行器，进一步包括联接到第二臂的填料保持器。
3.如权利要求2所述的材料连接末端执行器，其中填料保持器可动地联接到第二臂。
4.如权利要求2所述的材料连接末端执行器，其中填料保持器枢转地联接到第二臂。
5.如权利要求1所述的材料连接末端执行器，进一步包括联接在第一臂和第二臂之间的中间臂部分，中间臂部分被可动地联接到第一臂。
6.如权利要求1所述的材料连接末端执行器，其中中间臂部分是板且配置为相对于第一臂枢转。
7.如权利要求5所述的材料连接末端执行器，其中中间臂部分可动地联接到第二臂。
8.如权利要求5所述的材料连接末端执行器，其中中间臂部分枢转地联接到第二臂。
9.如权利要求1所述的材料连接末端执行器，进一步包括联接在夹持件和第一臂之间的可动联接件，所述可动联接件被配置为沿基本上平行于纵向轴线的方向相对于第一臂运动。
10.一种材料连接末端执行器，包括；
光学组件，配置为使得激光束聚焦；
第一臂，沿纵向轴线延伸；
光学保持器，支撑光学组件，光学保持器联接到第一臂；
第二臂；
中间臂部分，可动地联接在第一臂和第二臂之间；
填料保持器，联接到第二臂；
填料丝，通过填料保持器支撑；和
其中第二臂配置为相对于中间臂部分枢转，以使得填料保持器相对于光学组件运动，以便调整限定在激光束和填料丝之间的入射角度，所述填料丝通过填料保持器保持。
CN201410389312.6A 2013-08-08 2014-08-08 材料连接头组件 Pending CN104339082A (zh)

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