專利名稱：具有工件移動(dòng)裝置的清掃系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清掃系統(tǒng)，尤其涉及一種具有一工件移動(dòng)裝置的清掃系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
諸如銅焊之類的金屬接合工藝通常需要將多個(gè)基底金屬元件加熱到低于基底金屬熔點(diǎn)的高些的溫度。然后可使填充材料與被加熱了的諸基底金屬材料元件接觸，在這些接觸處填充材料熔化并隨后流過(guò)諸基底金屬元件之間的空隙而形成銅焊的工件。
在加熱過(guò)程中，氧氣的存在會(huì)對(duì)金屬接合工藝產(chǎn)生負(fù)面影響。例如，在基底金屬的表面上會(huì)生成一層氧化層，由于改變了基底金屬的特性，這會(huì)對(duì)銅焊工藝產(chǎn)生負(fù)面影響。為了使這些負(fù)面影響最小，生產(chǎn)商們開(kāi)發(fā)出了諸多方法和裝置(比如清掃裝置)，在施加上述的加熱之前減少暴露于基底金屬的氧氣。
一種此類清掃裝置在2003年1月21授予Till的美國(guó)專利6,508,976(‘976專利)中有所描述。‘976專利描述了一種以至少部分液化的形式向一腔室供應(yīng)吹洗氣體的裝置。當(dāng)被引入腔室時(shí)，氣體的液化部分在從液態(tài)向氣態(tài)轉(zhuǎn)變的過(guò)程中經(jīng)歷較大的體積膨脹。為了保持腔室中的壓力和大氣環(huán)境，該腔室可與周邊大氣部分地隔絕?！?76專利的清掃系統(tǒng)包括一密封件以將腔室的大氣環(huán)境與腔室以外的周邊大氣隔絕，從而在腔室中產(chǎn)生、保持和/或操縱人工大氣。
雖然‘976專利的清掃裝置有可能減少氧氣污染的影響，當(dāng)保持腔室中的大氣同環(huán)境大氣隔絕的密封件會(huì)增加清掃裝置的復(fù)雜程度和成本。另外，由于‘976專利的清掃裝置是設(shè)計(jì)用來(lái)清掃一腔室的，因此它會(huì)不適用于清掃復(fù)雜的工件，這些工件具有例如難以在一腔室清掃裝置中清掃的聚集空氣的幾何形狀。此外，由于‘976專利的裝置無(wú)法集中在工件上的一個(gè)具體區(qū)域上，因此清掃工藝的效率會(huì)低。
本發(fā)明的清掃系統(tǒng)解決上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種清掃裝置。該清掃裝置包括一吹洗氣體源和一氣體輸送系統(tǒng)。該氣體輸送系統(tǒng)被構(gòu)造成用來(lái)產(chǎn)生來(lái)自該吹洗氣源、被導(dǎo)向一工件的吹洗氣流。清掃裝置還包括一移動(dòng)系統(tǒng)，該移動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造成產(chǎn)生工件和受引導(dǎo)的吹洗氣流之間的相對(duì)移動(dòng)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種清掃一工件的方法。該方法包括將一氣體輸送系統(tǒng)所產(chǎn)生的受引導(dǎo)的吹洗氣流導(dǎo)向工件。該方法還包括產(chǎn)生工件和氣體輸送系統(tǒng)之間的相對(duì)移動(dòng)。


圖1是所揭示的一示例性金屬接合系統(tǒng)(joining system)的示意圖；以及圖2A是另一個(gè)所揭示的示例性金屬接合系統(tǒng)的示意圖。
圖2B是圖2A所示金屬接合系統(tǒng)的截面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)示例性金屬接合系統(tǒng)10，它具有一清掃系統(tǒng)12和一接合系統(tǒng)14?？蓪⒃摻饘俳雍舷到y(tǒng)10構(gòu)造成用來(lái)接合相同或不同金屬的元件，比如鋁、銅、鋼、或本領(lǐng)域已知的其它金屬或合金。可將元件通過(guò)清掃系統(tǒng)12移到接合系統(tǒng)14，諸元件在接合系統(tǒng)14處變成接合好的諸工件。出于本發(fā)明的目的，可將一工件15限定為一工件元件、一局部接合的工件或一接合的工件。還可以設(shè)想清掃系統(tǒng)12和接合系統(tǒng)14可為單個(gè)成一體的系統(tǒng)。還設(shè)想如果需要的話可省略接合系統(tǒng)14，而清掃系統(tǒng)12也可用于其它不包括金屬接合的應(yīng)用場(chǎng)合，比如工件15的工業(yè)清洗。
清掃系統(tǒng)12可包括多個(gè)互相配合以將不想要的氣體從工件15中吹洗出去的元件。出于本發(fā)明的目的，可將清掃定義為將不想要的氣體全部或部分地從工件15的至少一個(gè)區(qū)域中替換掉。不想要的氣體可以是被認(rèn)為會(huì)對(duì)接合工藝有負(fù)面影響的氣體，比如殘留空氣。清掃系統(tǒng)12可包括一清掃殼體16、一氣源18、一氣體輸送系統(tǒng)20和一移動(dòng)系統(tǒng)22。設(shè)想如果需要的話可省略清掃殼體16。
清掃殼體16可用于在清掃過(guò)程中容納并隔絕工件15。具體來(lái)說(shuō)，清掃殼體16可包括一大致封閉的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有一進(jìn)口和一出口(未示出)以使吹洗氣體進(jìn)入以及不想要的氣體或空氣排出。清掃殼體16還可包括一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口(未示出)，以使工件15進(jìn)入和離開(kāi)清掃殼體16。清掃殼體16可將工件15與周邊大氣隔絕開(kāi)來(lái)，以便于清掃或接合。例如，清掃殼體16可提供預(yù)定的壓力、溫度、濕度值、化學(xué)成分，或在清掃殼體16中保持任何其它本領(lǐng)域已知的狀態(tài)以完成所需的任務(wù)，比如幫助接合工件15。
氣源18可包括一儲(chǔ)池24，該儲(chǔ)池被構(gòu)造成以液態(tài)、氣態(tài)或氣液混合態(tài)來(lái)儲(chǔ)存吹洗氣體。具體來(lái)說(shuō)，儲(chǔ)池24可為位于清掃殼體16附近的一壓力容器?？稍试S吹洗氣體離開(kāi)儲(chǔ)池24并膨脹到清掃殼體16中以迫使不想要的氣體離開(kāi)工件15。吹洗氣體可為減少金屬氧化的“惰性氣體”，例如氮?dú)?、氬氣或本領(lǐng)域已知的任何其它氣體。
氣體輸送系統(tǒng)20可包括互相作用以產(chǎn)生從儲(chǔ)池24向著工件15的被引導(dǎo)的吹洗氣流。具體來(lái)說(shuō)，氣體輸送系統(tǒng)20可包括一氣體輸送支承件28和一個(gè)或多個(gè)氣體噴嘴26。設(shè)想氣體輸送系統(tǒng)20可包括許多附加的或不同的元件，比如調(diào)節(jié)器、截流閥或其它本領(lǐng)域中已知的輸送系統(tǒng)裝置。氣體輸送系統(tǒng)20可通過(guò)一流體通道30連接于氣源18。該流體通道30可包括一剛性管、一柔性管或其它適合的管子，用于將吹洗氣體導(dǎo)向氣體輸送系統(tǒng)20。還設(shè)想被引導(dǎo)的吹洗氣體流可為連續(xù)的或不連續(xù)的。
可將諸氣體噴嘴26構(gòu)造成將被引導(dǎo)的清掃空氣集中于工件15。例如，氣體噴嘴26可包括錐形、管狀結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成用來(lái)增加吹洗氣體的流動(dòng)效率。設(shè)想氣體噴嘴26可具有除錐形以外的結(jié)構(gòu)。氣體噴嘴26可含有一個(gè)或多個(gè)氣體噴嘴開(kāi)口27，吹洗氣體可流過(guò)這些開(kāi)口。還設(shè)想氣體噴嘴26的數(shù)量可以比圖1和2所示的數(shù)量多或少。可將諸氣體噴嘴26排成一條直線，因此，與單個(gè)氣體噴嘴26相比，可將吹洗氣體導(dǎo)向更大的工件15的面積。設(shè)想諸氣體噴嘴26或者可以排列成平面陣列或其它適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)以增加清掃工藝的效率或有效性。例如，諸氣體噴嘴26可位于圍繞工件15的多個(gè)位置上?？蓪?lái)自諸氣體噴嘴26和/或多個(gè)位置的諸氣體噴嘴26的吹洗氣流同時(shí)或順序地導(dǎo)向工件15。
可將氣體輸送支承件28構(gòu)造成能為氣體噴嘴26提供結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。具體來(lái)說(shuō)，氣體輸送支承件28可包括一個(gè)或多個(gè)在結(jié)構(gòu)上與氣體噴嘴26互相連接和/或?qū)怏w噴嘴26連接到清掃殼體16上的元件。氣體輸送支承件28可設(shè)置一共用的內(nèi)部總管31，該總管將流體通道與諸氣體噴嘴26相連。
移動(dòng)系統(tǒng)22可包括一個(gè)或多個(gè)移動(dòng)裝置，這些移動(dòng)裝置被構(gòu)造成能在清掃過(guò)程中相對(duì)于吹洗氣體移動(dòng)工件15。例如，移動(dòng)系統(tǒng)22可包括一第一移動(dòng)裝置32，該移動(dòng)裝置被構(gòu)造成沿直線平移工件15；以及一第二移動(dòng)裝置34，該移動(dòng)裝置被構(gòu)造成可確定工件15的方位?？蓪⒌谝缓偷诙苿?dòng)裝置構(gòu)造成在不同的時(shí)間或同時(shí)平移工件15并確定工件15的方位。設(shè)想第一移動(dòng)裝置32在清掃之前、期間或之后移動(dòng)工件15?；蛘?，可將第一移動(dòng)裝置32構(gòu)造成沿曲線方向平移工件15?？蓪⒌诙苿?dòng)裝置34構(gòu)造成對(duì)工件15確定方位為大約90°的角度?？蓪⒌谝灰苿?dòng)裝置32和第二移動(dòng)裝置34結(jié)合在一個(gè)成一體的移動(dòng)裝置中，該裝置可平移工件15并確定工件15的方位?？勺詣?dòng)或手動(dòng)控制移動(dòng)系統(tǒng)22，且可連續(xù)或不連續(xù)地移動(dòng)工件15。
第一移動(dòng)裝置32可位于氣體輸送系統(tǒng)20和工件15之間?？蓪⒁苿?dòng)裝置構(gòu)造成允許吹洗氣流通過(guò)移動(dòng)裝置。例如，第一移動(dòng)裝置32可包括傳送帶、輥?zhàn)踊蚱渌m當(dāng)?shù)囊苿?dòng)裝置。或者，第一移動(dòng)裝置32可不位于氣體輸送系統(tǒng)20與工件15之間。
可將第二移動(dòng)裝置34構(gòu)造成用來(lái)在清掃過(guò)程中改變工件15的方位。例如，第二移動(dòng)裝置34可包括杠桿、提升機(jī)、機(jī)械手臂或任何其它適當(dāng)?shù)囊苿?dòng)裝置。設(shè)想可將第二移動(dòng)裝置34構(gòu)造成結(jié)合直線平移又可確定工件15的方位。還設(shè)想如果需要的話可省略第一和第二移動(dòng)裝置。
可將接合系統(tǒng)14構(gòu)造成通過(guò)例如施加熱量將工件15接合起來(lái)。具體來(lái)說(shuō)，可通過(guò)銅焊工藝、鎢極惰性氣體保護(hù)焊工藝、金屬焊條惰性氣體保護(hù)焊工藝、電弧焊工藝、氣焊工藝、摩擦焊接工藝、或任何其它可從清掃步驟中受益的金屬接合工藝來(lái)接合工件15。例如，在清掃之后，可加熱工件15并將它們連在一起。可使用填充材料，以在將不想要的氣體從工件15清掃出之后接合工件15。設(shè)想如果需要的話可省略填充材料。還設(shè)想或者可在加熱之前將工件15連在一起。金屬接合系統(tǒng)10可包括一熔爐36以在接合工藝的過(guò)程中向工件15施加熱量。
熔爐36可包覆并有利于接合工藝。具體來(lái)說(shuō)，熔爐36可包括一熔爐殼體38和一熱源40。設(shè)想熔爐36還可包括其它的元件，比如熄火裝置(未示出)以冷卻工件15。第二移動(dòng)裝置34可延伸進(jìn)入或通過(guò)熔爐36以便于工件15從清掃系統(tǒng)移到接合系統(tǒng)。還設(shè)想如果清掃系統(tǒng)12和接合系統(tǒng)14成一體，則氣體噴嘴26和/或移動(dòng)系統(tǒng)22可位于熔爐36中。
可將熔爐殼體38構(gòu)造成在接合過(guò)程中使工件15隔絕。具體來(lái)說(shuō)，熔爐殼體38可包括一大致封閉的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口(未示出)以使工件15可以進(jìn)入和/或離開(kāi)熔爐殼體38。在具有一成一體的熔爐36和清掃系統(tǒng)12的金屬接合系統(tǒng)中，熔爐殼體38可具有一進(jìn)口和出口(未示出)以使吹洗氣體進(jìn)入并使不想要的氣體或空氣排出。熔爐殼體38可使工件15與周邊大氣隔絕，以便于接合和/或清掃。例如，可將熔爐殼體38構(gòu)造成在熔爐殼體38的內(nèi)部設(shè)置預(yù)定的溫度、壓力、濕度水平和/或化學(xué)成分。
可將熱源40構(gòu)造成向工件15施加熱量。熱源40可采用導(dǎo)電元件、火焰擴(kuò)散元件、摩擦形成元件(friction-forming element)或任何其它適合的發(fā)熱元件。設(shè)想可用手動(dòng)或自動(dòng)工藝來(lái)施加熱量。
圖2A示出了圖1所示的清掃系統(tǒng)12的另一個(gè)實(shí)施例。與圖1類似，圖2A包括清掃殼體16、氣源18和移動(dòng)系統(tǒng)22。然而與圖1相反，圖2A的氣體輸送系統(tǒng)20為可移動(dòng)的。這樣，氣體輸送系統(tǒng)20可包括諸移動(dòng)氣體噴嘴26以將被引導(dǎo)的吹洗氣體集中朝向工件15?；蛘撸ぜ?5可相對(duì)于諸固定的氣體噴嘴26移動(dòng)，或者工件15和氣體噴嘴26可同時(shí)移動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，諸氣體噴嘴26可連接于沿導(dǎo)軌44移動(dòng)的一驅(qū)動(dòng)裝置42。在這個(gè)實(shí)施例中，流體通道30可由柔性材料構(gòu)成以適應(yīng)噴嘴26的移動(dòng)。
圖2B示出了圖2A所示清掃系統(tǒng)12的橫截面圖。圖2B示出了清掃殼體16、氣體輸送系統(tǒng)20、氣體噴嘴26和工件15的橫截面圖。特別地，圖2B示出了由氣體噴嘴26集中導(dǎo)向工件15的吹洗氣流。
可將驅(qū)動(dòng)裝置42構(gòu)造成與導(dǎo)軌44接合，從而沿導(dǎo)軌44移動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，在清掃工藝過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)裝置42可將諸氣體噴嘴26從工件15的一端移到工件的另一端，或者可集中在工件15的一個(gè)特定區(qū)域上。例如，驅(qū)動(dòng)裝置42可包括任何用于沿導(dǎo)軌44移動(dòng)氣體噴嘴26的裝置，比如渦輪、風(fēng)動(dòng)馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)、液壓致動(dòng)器或任何合適的裝置。在驅(qū)動(dòng)裝置42包括一風(fēng)動(dòng)馬達(dá)的情況中，氣源18的一部分可轉(zhuǎn)向供應(yīng)風(fēng)動(dòng)馬達(dá)。設(shè)想可手動(dòng)或自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)裝置42以在任何所需的清掃模式下移動(dòng)氣體噴嘴26。
導(dǎo)軌44可從清掃殼體16的一端延伸到清掃殼體16的另一端，以幫助氣體噴嘴26的移動(dòng)。導(dǎo)軌44可連接于清掃或熔爐殼體38，并可具有一利于清掃的軌跡設(shè)計(jì)。特別地，導(dǎo)軌44的軌跡可設(shè)計(jì)用來(lái)增加清掃工藝的效率，且可為直線或曲線形。設(shè)想導(dǎo)軌44可具有輪齒、凹口、凹槽、鏈條元件或任何其它便于氣體噴嘴26沿導(dǎo)軌44移動(dòng)的元件。
工業(yè)應(yīng)用性所揭示的申請(qǐng)中的清掃系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于工業(yè)工藝中。雖然清掃系統(tǒng)12是要用于金屬接合系統(tǒng)的，但它也可以用于清洗或其它可從工件的清掃中受益的工業(yè)工藝。將不想要的氣體從工件中置換出來(lái)可提高接合的最終質(zhì)量。下面將解釋金屬接合系統(tǒng)10的工作。
工件15可在進(jìn)入接合系統(tǒng)14之前通過(guò)清掃系統(tǒng)12。例如，可將工件15裝載到第一移動(dòng)裝置32中以移動(dòng)進(jìn)入清掃殼體16。在清掃殼體16中，氣體可從氣源18經(jīng)流體通道30到達(dá)諸氣體噴嘴26。當(dāng)在氣體噴嘴26和工件15之間相對(duì)移動(dòng)時(shí)，諸氣體噴嘴26可將所引導(dǎo)的氣流集中對(duì)著工件15。工件15可相對(duì)于氣體噴嘴26移動(dòng)，氣體噴嘴26可相對(duì)于工件15移動(dòng)，或者這兩個(gè)移動(dòng)都可進(jìn)行(見(jiàn)圖2)被導(dǎo)向工件15的吹洗氣流可將聚集在工件15中的不想要的氣體驅(qū)走。清掃工藝過(guò)程中在工件15和/或氣體噴嘴26之間的相對(duì)移動(dòng)可產(chǎn)生相對(duì)于工件15的吹洗氣流的變化。由于通過(guò)改變吹洗氣流作用在不想要的聚集的氣體上的力，聚集在工件15的復(fù)雜幾何形狀中的不想要的氣體可由吹洗氣體取代。
在清掃工藝之后，工件15可從清掃殼體16移動(dòng)到熔爐殼體38內(nèi)。然后，在向工件15施加填充材料之前或之后，熱源40可向工件施加熱量。設(shè)想工件15可在清掃系統(tǒng)12中被部分加熱，并且/或者在接合工藝之后回到清掃系統(tǒng)12以用吹洗氣流來(lái)冷卻接合好的工件。
因?yàn)榕c現(xiàn)有的清掃系統(tǒng)相比，清掃系統(tǒng)12可減少清掃時(shí)間，因此可提高清掃工藝的效率。具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)榍鍜吖ぜ?5所用的時(shí)間通常要比清掃整個(gè)腔室少，因此可減少清掃時(shí)間。通過(guò)只清掃工件15上所需的區(qū)域從而減少在清掃工藝過(guò)程中被移去的不想要的氣體體積，可進(jìn)一步提高清掃工藝的效率。特別地，由于充分清掃工件15所需的時(shí)間和吹洗氣體較少，因此可節(jié)省成本。
對(duì)那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)，顯然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型而不背離本發(fā)明的范圍。在參考了這里所揭示的清掃系統(tǒng)的說(shuō)明和實(shí)施之后，其它的實(shí)施例對(duì)那些熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。應(yīng)該認(rèn)為本說(shuō)明書(shū)和實(shí)例只是示例性的，本發(fā)明的實(shí)際范圍應(yīng)由所附權(quán)利要求及其等效內(nèi)容來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種清掃裝置，包括一吹洗氣體供應(yīng)源；一氣體輸送系統(tǒng)，該氣體輸送系統(tǒng)被構(gòu)造成用來(lái)產(chǎn)生來(lái)自氣源、被導(dǎo)向一工件的吹洗氣流；以及一移動(dòng)系統(tǒng)，該移動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造成能產(chǎn)生工件和受引導(dǎo)的吹洗氣流之間的相對(duì)移動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的清掃裝置，其特征在于，移動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造成相對(duì)于受引導(dǎo)的吹洗氣流平移工件。
3.如權(quán)利要求1所述的清掃裝置，其特征在于，氣體輸送系統(tǒng)包括至少一個(gè)氣體噴嘴，以將受引導(dǎo)的氣流向著工件集中。
4.如權(quán)利要求3所述的清掃裝置，其特征在于，氣體輸送系統(tǒng)被構(gòu)造成相對(duì)于工件移動(dòng)至少一個(gè)氣體噴嘴。
5.如權(quán)利要求1所述的清掃裝置，其特征在于，吹洗氣體包括氮?dú)狻?br> 6.一種清掃一工件的方法包括將一氣體輸送系統(tǒng)所產(chǎn)生的受引導(dǎo)的吹洗氣流導(dǎo)向工件；以及產(chǎn)生工件和氣體輸送系統(tǒng)之間的相對(duì)移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)包括移動(dòng)工件。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，相對(duì)移動(dòng)包括旋轉(zhuǎn)大約90°。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)包括移動(dòng)氣體輸送系統(tǒng)。
10.一種金屬接合系統(tǒng)包括被構(gòu)造成用來(lái)加熱一工件的一熔爐；以及如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一清掃裝置。
全文摘要
清掃裝置包括一吹洗氣源和一氣體輸送系統(tǒng)。將該氣體輸送系統(tǒng)構(gòu)造成用來(lái)產(chǎn)生來(lái)自氣源、被導(dǎo)向一工件的吹洗氣流。清掃裝置還包括一移動(dòng)系統(tǒng)，該移動(dòng)系統(tǒng)被構(gòu)造成產(chǎn)生工件和受引導(dǎo)的吹洗氣流之間的相對(duì)移動(dòng)。
文檔編號(hào)C21D1/74GK1868614SQ200610081978
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月24日
發(fā)明者K·C·貝茨, G·D·凱爾, 馬久波 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司