[发明专利]机器人式激光焊接步进器

权利要求书

1.一种激光焊接步进器，该激光焊接步进器能够被操作以接合两个或多个叠置的金属件，所述激光焊接步进器包括：

沿纵向轴线延伸的细长的支撑柱；

光学头，该光学头能够沿支撑柱轴向地移动并且设置有光学器件，该光学器件被构造为沿通过光学头的保护窗的路径将激光束聚焦在焊接区域上；以及

第一臂，该第一臂从保护窗的下游沿所述路径安装至支撑柱，并且连接至光学头，以在原位置与焊接位置之间运动，在该焊接位置中，第一臂压靠位于焊接位置的多个金属件中的一个，第一臂被构造为包围焊接区域，以阻止激光辐射漏出到焊接区域之外，

第一臂被构造为具有内周表面，所述内周表面限定细长的隧道，该细长的隧道构造有敞开的上游端和下游端，所述隧道被构造为被下述轴向地横穿：

激光束，

轴向流动的第一加压气体介质流，以及

轴向流动的第二气体介质流，该第二气体介质流处于比第一加压气体介质流的压力小的第二压力下，第二压力被选择以防止形成空气涡流，其中轴向流动的第一加压气体介质流和轴向流动的第二气体介质流基本上最小化保护窗与在隧道中流动的焊接残渣之间的接触。

2.根据权利要求1所述的激光焊接步进器，还包括第一真空源，该第一真空源与隧道的下游端流体连通，并且当在隧道的上游端与下游端之间产生压力梯度时能够操作该真空源以从隧道中提取第一流和第二流，从而使用该第一流和第二流使焊接残渣通过隧道的下游端从隧道中排空。

3.根据权利要求1所述的激光焊接步进器，还包括：

第二臂，该第二臂可拆卸地连接至支撑柱，以及

彼此对齐并且可拆卸安装至对应的第一臂和第二臂的第一材料支撑压力端工件和第二材料支撑压力端工件，在使用激光束的焊接操作期间，所述压力端工件以预定的力压靠相应的待焊接的金属工件。

4.根据权利要求1所述的激光焊接步进器，还包括：

光电检测器，该光电检测器被构造为检测通过待焊接工件传播的激光辐射，以及

控制器，该控制器从光电检测器接收信号，并且可操作以将传播的激光束的强度与参考值匹配，以使得当测量的强度与该参考值不匹配时，调整激光束的功率并且提高焊缝的质量。

5.根据权利要求3所述的激光焊接步进器，其中，第二臂可滑动地安装至所述柱并且构造有连接到一起以限定L形形状的第一部件和第二部件，第二部件构造有限定中空内部的内表面，该内表面被构造为朝向光电检测器反射传播的激光束。

6.根据权利要求5所述的激光焊接步进器，还包括真空单元，该真空单元与L形臂的第二部件的自由端流体连通，所述真空单元能够被操作以在所述中空内部产生足以从所述中空内部中去除焊接残渣的压力差。

7.根据权利要求5所述的激光焊接步进器，其中，L形臂构造有容纳焊接残渣的可拆卸底部，在更换该底部时从该底部去除焊接残渣。

8.根据权利要求5所述的激光焊接步进器，还包括：气动致动器，该气动致动器连接至所述柱，并且该气动致动器能够操作以使第二臂在远离待接合的金属工件的一个轴向方向上轴向移动，以避免第二臂与该待接合的金属工件碰撞，并且该气动致动器还能够操作以使第二臂在朝向该工件的相反的轴向方向上轴向移动。

9.根据权利要求8所述的激光焊接步进器，其中，气动致动器构造有：

多个预应力弹簧，该多个预应力弹簧产生第一力，以防止第二臂在所述相反的轴向方向主动地移动，以及

多个气缸，该多个气缸每一个都连接至预应力弹簧，并且能够被操作以将第二力施加给弹簧，以使得弹簧压缩，以使得当第二力超过第一力时使第二臂在所述相反的轴向方向上朝向所述工件移动。

10.根据权利要求8所述的激光焊接步进器，还包括定位传感器，该定位传感器能够被操作以确定所述臂相对于彼此的位置，其中，当第二臂位于第一臂下方时，施加给弹簧并且足以使第二臂移动的第二力大于当第二臂位于第一臂上方时的第二力。