材料加工系统中的锁定机构的制作方法

材料加工系统中的锁定机构
1.对相关申请的交叉引用本技术要求在2019年6月25日提交的美国临时专利申请no. 62/866249的权益和优先权，该临时专利申请的全部内容为本技术的受让人所有，并且通过引用的方式以其整体并入于本文中。
技术领域
2.本发明大体上涉及材料加工系统(诸如，工业激光切割系统)的阳性构件和阴性构件上的锁定机构。


背景技术：

3.材料加工系统(诸如，等离子体切割系统、激光切割系统或液体射流切割系统)在材料的加热、切割、刨削以及标记中广泛地使用。例如，等离子体弧喷灯(plasma arc torch)大体上包括电极、具有安装于喷灯本体内的中央出口孔口的喷嘴、电连接件、用于冷却的通路以及用于弧控制流体(例如，等离子体气体)的通路。在操作中，等离子体弧喷灯产生等离子体弧，该等离子体弧是电离气体的收缩射流，其具有高温和足够的动量以帮助移除熔融金属。包括多个消耗品(例如，切割头中的喷嘴和孔口)的液体射流切割系统被构造成通过以高速施加液体(诸如，水)的射流以迅速地侵蚀工件来切割工件。大体上包括喷嘴、气体流、光学系统以及用于生成激光束的高功率激光器的激光切割系统被构造成使激光束和气体流穿过喷嘴，以撞击在工件上来切割或以其他方式修改工件。
4.能够在材料加工系统中使用连接机构来将多种构件联接在一起。在一些情况下，这些连接机构能够便于构件的快速的连接和断开。大体上，连接机构已可用于气动(空气软管)以及液压管线。在这些中，一些连接设计支持如下的“推入配合(push fit)”、“推锁(push lock)”或“推动以连接(push to connect)”型锁定机构：所述锁定机构允许将阳性构件(例如，插头)安装到阴性构件(例如，接纳器/保持器)中，直到阳性构件被锁定到恰当的位置。阳性构件的移除要求使与在阳性构件和阴性构件之间的锁定单元以机械方式对接的套筒缩回，这进而允许这些锁定单元从与所啮合的阳性构件的接触脱出，使得阳性构件可自由地从阴性构件移除。在这些设计中，套筒的移除不需要使锁定单元脱离，相反，这经由重力或施加额外的外力来完成。这些设计已扩展到材料加工领域中，诸如用于激光切割系统中的激光喷嘴，其中，激光喷嘴在系统内的对准比空气软管在系统内的对准更加至关重要。在这些激光切割系统中，锁定单元典型地属于以下的类型：球、棒或销。图1示出了现有技术的气动连接机构100，其采用成组的一个或多个锁定球102作为阳性构件104与阴性构件106之间的锁定单元。阳性构件104可为插头，并且，阴性构件106可为插座。如上所述，可缩回套筒108能够联接到阴性构件106，并且被构造成通过弹簧机构110来平移远离锁定球102，以容许相对于阳性构件104释放锁定球102，而不以机械方式致动锁定球102从接合位置的收回。相反，通过在重力作用下在通道中向后滚动，或由于施加到阳性构件104的脱离力来收回锁定球102。在一些实施例中，o型环112用于提供气密密封并且使附近的空气流
动最大限度地减小。
5.图2示出了现有技术的另一种气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定销202以便与阳性构件(未示出)接合的阴性构件206。阳性构件能够经由定位成与阴性构件206的近侧端部208相反的远侧开口204设置到阴性构件206中。可缩回套筒212能够联接到阴性构件206，并且被构造成通过弹簧机构210来平移远离锁定销202，以相对于阳性构件释放锁定销202，而不致动锁定销202从接合位置的收回。大体上，除了使用锁定销202而不是锁定球102，图2的连接机构以与图1的机构基本上相同的方式操作。在一些实施例中，在阳性构件完全地插入到阴性构件206中时，增压气体被释放。具体来说，阳性构件适于将连接到阀214的弹簧216压下，以使阀214与阀密封件218分离，由此产生间隙，增压气体通过该间隙行进。
6.图3a-c示出了现有技术的又一种气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定棒302以便与阳性构件(未示出)接合的阴性构件300。具体来说，图3b示出了具有三个锁定棒302的阴性构件300，并且，图3c示出了具有两个锁定棒302的阴性构件300。为了与阳性构件接合，阴性构件300的锁定棒302适于滚动到其位于阴性构件300的中空本体306的壁上的相应的凹槽(未示出)中，以便与设置于中空本体306内部的阳性构件接合。可缩回套筒308能够联接到阴性构件300，并且能够被构造成通过弹簧机构310来平移远离锁定棒302，以释放锁定棒302，以便随后从其相应的凹槽收回。类似于图1和图2的现有技术的设计，使套筒308平移远离锁定棒302不会主动地驱动锁定棒302从接合位置收回。相反，通过在重力作用下来在其相应的凹槽中向后滚动，或由于施加到阳性构件的脱离力来收回锁定棒302。而且，在该设计中，锁定棒302相对于其凹槽的移动被局限于与阴性构件300的纵向轴线垂直的径向平面，这可以防止锁定棒302完全地座置于其相应的凹槽中，以实现与阴性构件300的中空本体306中的阳性构件的紧密公差配合。
7.图4示出现有技术的又一种气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定销802以便与阳性构件(未示出)接合的阴性构件800。阳性构件能够经由定位成与阴性构件800的近侧端部808相反的远侧开口804设置到阴性构件800的中空本体806中。为了接合阳性构件，阴性构件800的锁定销802适于被插入到锁定销802的位于阴性构件800的中空本体806的壁上的相应通道中，以便与位于中空本体806内部的阳性构件接合。可缩回套筒810能够联接到阴性构件800，并且被构造成通过弹簧机构812来平移远离锁定销802，以释放锁定销802，以便随后从锁定销802的相应的通道收回。再者，类似于图1-3c的现有技术设计，使套筒810平移远离锁定销802不会主动地驱动锁定销802从接合位置收回。相反，锁定销802通过在重力作用下来在其相应的通道中向后滚动，或由于施加到阳性构件的脱离力而被收回。在一些实施例中，在阳性构件被完全地插入到阴性构件800中时，增压气体被释放，这将连接到阀814的弹簧816压下，以使阀814与阀垫圈818分离，由此产生间隙，增压气体通过该间隙行进。
8.大体上，图1-4的示例性气动连接机构中的球、销以及棒锁定单元是复杂的且难以制造、会生成不一致的接合，并且经由相对大的啮合构件相遇的接触区域提供有限的公差对准。在一些情况下，由于这些设计间接施加固持力，因而所述这些设计在构件上产生不一致和/或不期望的固持力。例如，在与接合位置处的阳性构件进行接触时，现有技术的阴性构件的销、球或棒可能不会完全地插入于它们的通道中，因此不能保证将阳性构件紧密地
固持到阴性构件。另外，这些设计要求多个步骤以用于使阳性构件从阴性构件脱离，诸如，使套筒缩回，随后定向构件以便于在重力作用下脱离，或以某种方式在阳性构件上推动以实现脱离。因而，需要如下的连接机构设计：所述连接机构设计弥补这些缺陷，同时支持材料加工系统中的构件(诸如，在激光切割系统中的喷嘴与喷嘴保持器之间的构件)的快速的连接和断开。


技术实现要素：

9.本发明提供用于具有工业切割构件(例如，激光消耗品、激光喷嘴、等离子体切割消耗品、等离子体喷嘴、等离子体电极、等离子体筒、等离子体喷灯等等)的材料加工系统的锁定机构。在一些实施例中，本发明的锁定机构能够支持与现有的系统/产品(例如，现有的激光喷嘴)的可互换性。大体上，本锁定机构使用较小的接触区域来改善啮合的构件的对准，同时使用固持力的直接施加(例如，在轴向方向和径向方向两者上施加)来提供可靠、容易且快速的连接和断开以及经改善的固持力。
10.在一个方面中，本发明以一种用于激光加工系统的激光加工头的喷嘴保持器为特征。该喷嘴保持器包括被成形为以啮合方式接合激光喷嘴的基本上圆柱形的中空本体。中空本体限定延伸穿过中空本体的纵向轴线和围绕中空本体的周边分散开的多个孔隙。每个孔隙从中空本体的内壁延伸到外壁。喷嘴保持器还包括多个卡爪，所述多个卡爪被构造成通过延伸穿过中空本体的多个孔隙来可操作地接合中空本体内的激光喷嘴。喷嘴保持器进一步包括套筒，该套筒联接到中空本体，并且基本上包围中空本体和多个卡爪的至少部分。套筒包括卡爪缩回器，卡爪缩回器可沿着纵向轴线移动，以使多个卡爪相对于纵向轴线在轴向上且在径向上物理地移位，以便使多个卡爪从激光喷嘴脱离。
11.在另一方面中，本发明以一种用于激光加工系统的激光加工头的喷嘴保持器为特征。该喷嘴保持器包括被成形为以啮合方式接合激光喷嘴的基本上圆柱形的中空本体。中空本体限定延伸穿过中空本体的纵向轴线和围绕中空本体的周边分散开的多个孔隙，其中，每个孔隙从中空本体的内壁延伸到外壁。喷嘴保持器还包括多个卡爪，所述多个卡爪被构造成通过延伸穿过中空本体的多个孔隙来可操作地接合激光喷嘴。喷嘴保持器进一步包括套筒，该套筒联接到中空本体和多个卡爪，并且基本上包围中空本体和多个卡爪。套筒包括：包括与多个卡爪中的每个的凸缘物理地接触的卡爪缩回器的远侧部分；以及被构造成连接到中空本体的近侧部分。套筒还包括设置于近侧部分与远侧部分之间的弹簧。该弹簧被构造成在多个卡爪上施加偏压力，以使多个卡爪在纵向上且在径向上移位，使得卡爪延伸穿过多个孔隙中的相应的孔隙来接合激光喷嘴。卡爪缩回器适于克服弹簧的偏压力以使多个卡爪在纵向上且在径向上移位远离孔隙中的相应的孔隙，以便从激光喷嘴脱离。
12.在又一方面中，本发明以一种用于使激光喷嘴相对于激光加工系统中的激光加工头的喷嘴保持器接合和脱离的方法为特征。该方法包括提供具有在周向上围绕激光喷嘴的外表面设置的凹槽的激光喷嘴。该方法还包括提供喷嘴保持器，该喷嘴保持器具有：(i)基本上圆柱形的中空本体，其被成形为以啮合方式接合激光喷嘴，其中，中空本体限定延伸穿过中空本体的纵向轴线；(ii)多个孔隙，其围绕中空本体的周边分散开，每个孔隙从中空本体的内壁延伸到外壁；(iii)多个卡爪；以及(iv)套筒，其围绕中空本体和多个卡爪设置。该方法另外包括：将激光喷嘴设置到喷嘴保持器的中空本体中；以及由位于套筒中的弹簧在
远侧方向上偏压多个卡爪中的每个的近侧端部。该方法进一步包括基于由弹簧进行的偏压，使多个卡爪相对于纵向轴线在径向上且在纵向上移位，使得卡爪延伸穿过多个孔隙来接合激光喷嘴的凹槽。
13.在一些实施例中，该方法还包括：在与多个卡爪中的每个的远侧凸缘物理地接触的卡爪缩回器上在近侧方向上施加力；以及通过卡爪缩回器来使多个卡爪在径向上且在纵向上移位远离多个孔隙中的相应的孔隙，由此使激光喷嘴从喷嘴保持器脱离。
14.以上的方面中的任一个能够包括以下的特征中的一个或多个。在一些实施例中，多个卡爪中的每个限定卡爪本体，该卡爪本体具有近侧部分和远侧部分，其中，第二纵向轴线在近侧部分和远侧部分之间延伸。远侧部分被构造成便于使卡爪与激光喷嘴接合，并且，近侧部分被构造成便于使卡爪从激光喷嘴脱离。在一些实施例中，在卡爪本体的至少部分位于对应的孔隙内时，第二纵向轴线相对于中空本体的纵向轴线以非法向角度定向。
15.在一些实施例中，每个卡爪的远侧部分包括基本上球状的末端，该基本上球状的末端被构造成延伸穿过对应的孔隙，以与激光喷嘴的互补地成形的凹槽接合。在一些实施例中，每个卡爪的近侧部分包括被构造成维持与套筒的卡爪缩回器的物理接触的至少一个凸缘。在一些实施例中，凸缘相对于卡爪本体的第二纵向轴线在法向方向上延伸。在一些实施例中，卡爪缩回器被构造成接合多个卡爪中的相应的卡爪的凸缘，以使卡爪物理地移位并且使卡爪从多个孔隙缩回，以便从激光喷嘴脱离。
16.在一些实施例中，多个卡爪包括围绕中空本体定位成在周向上分开大约120度的三个卡爪。
17.在一些实施例中，套筒包括近侧部分和远侧部分。近侧部分被构造成连接到中空本体，并且远侧部分包括卡爪缩回器。在一些实施例中，套筒进一步在近侧部分处包括设置于套筒的内表面上的螺纹接合区段。螺纹接合区段被构造成以啮合方式接合激光加工系统的切割头。
18.在一些实施例中，套筒进一步包括设置于近侧部分与远侧部分之间的弹簧。在一些实施例中，弹簧被构造成施加偏压力，以使多个卡爪相对于纵向轴线在轴向上且在径向上移位，使得多个卡爪延伸穿过多个孔隙中的相应的孔隙来接合激光喷嘴。在一些实施例中，在弹簧延伸时，多个卡爪适于产生中空本体的比激光喷嘴的外径更小的有效内径。在一些实施例中，卡爪缩回器维持与多个卡爪中的每个的远侧端部的物理接触。卡爪缩回器可沿着纵向轴线滑动，并且被构造成克服弹簧的偏压力以使卡爪在径向上且在轴向上移位远离孔隙中的相应的孔隙，以便从激光喷嘴脱离。
19.在一些实施例中，中空本体、多个卡爪以及套筒由至少一种导电材料制成。喷嘴保持器能够形成通过该喷嘴保持器的传导电流路径。在一些实施例中，密封表面被设置于中空本体的内壁上。密封表面被构造成接纳o型环，该o型环以密封方式接合由多个卡爪固持到喷嘴保持器的激光喷嘴的对应的表面。
附图说明
20.结合附图，可以通过参考以下的描述来更好地理解以上所描述的本发明的优点连同另外的优点。附图不一定按比例绘制，相反，重点大体上在于示出本发明的原理。
21.图1示出了现有技术的气动连接机构，其将成组的一个或多个锁定球采用为阳性
构件与阴性构件之间的锁定单元。
22.图2示出现有技术的另一个气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定销以便与阳性构件接合的阴性构件。
23.图3a-c示出现有技术的又一个气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定棒以便与阳性构件接合的阴性构件。
24.图4示出现有技术的又一个气动连接机构，其包括采用成组的一个或多个锁定销以便与阳性构件接合的阴性构件。
25.图5a和图5b分别示出根据本发明的一些实施例的在接合到材料加工系统的阳性构件之前的阴性构件的截面图和分解图。
26.图6示出根据本发明的一些实施例的用于图5a和图5b的阴性构件的连接机构的卡爪的示例性构造。
27.图7a和图7b分别示出根据本发明的一些实施例的卡爪相对于图5a和图5b的阴性构件的套筒的多种元件的分解图和部分截面图。
28.图8a和图8b分别示出根据本发明的一些实施例的在接合之后的图5a和图5b的阴性构件和阳性构件的截面图和侧视图。
29.图9示出根据本发明的一些实施例的用于操作图5a和图5b的阴性构件和阳性构件的连接机构的示例性过程。
具体实施方式
30.图5a和图5b分别示出根据本发明的一些实施例的在接合到材料加工系统的阳性构件402之前的阴性构件404的截面图和分解图。阳性构件402和阴性构件404并入有互补的气动推入配合连接机构，该气动推入配合连接机构使得所述阳性构件402和阴性构件404能够相对于彼此接合和脱离。在图5a和图5b的实施例中，阳性构件被示出为用于激光切割系统的激光喷嘴402，并且，阴性构件示出为激光切割系统的激光保持器404。在使这两个构件的阳性连接机构和阴性连接机构接合时，激光喷嘴402的至少部分被设置于喷嘴保持器404中，并且被可移除地接合到该喷嘴保持器404。如本领域普通技术人员所理解的那样，图5a和图5b的连接机构能够容易地适于连接激光切割系统的其他构件或不同的工业材料加工系统(诸如，等离子体切割系统或水射流切割系统)的构件。
31.如在图5a和图5b中所示出的那样，喷嘴保持器404大体上包括：(i)基本上圆柱形的中空本体406，其被成形为以啮合方式接纳并且接合激光喷嘴402；(ii)多个卡爪426，其围绕中空本体406设置；以及(iii)套筒418，其联接到中空本体406，同时基本上包围中空本体406和卡爪426的至少一区段。喷嘴保持器404的中空本体406限定近侧端部408和远侧端部410，其中，纵向轴线a延伸穿过所述近侧端部408和远侧端部410。远侧端部410是激光头的操作期间最靠近工件的端部，喷嘴保持器404被安装在该激光头中，并且，近侧端部408与远侧端部410相反。中空本体406的远侧端部410包括用于接纳激光喷嘴402的开口411。另外，多个孔隙412围绕中空本体406的周边分散开，其中，每个孔隙412从中空本体406的内壁414延伸到外壁416。在一些实施例中，三个或更多个孔隙412均匀地围绕中空本体406的周边设置(例如，围绕中空本体406在周向上分开大约120度)。
32.保持器404的多个卡爪426被构造成通过延伸穿过中空本体406的多个孔隙412中
的相应的孔隙412来与中空本体406内的激光喷嘴402可操作地接合。卡爪426大体上围绕中空本体406的外周边定位在与孔隙412大约相同的径向位置处。在一些实施例中，三个或更多个卡爪426围绕中空本体406的外周边均匀地设置(例如，围绕中空本体406在周向上分开大约120度)。图6示出根据本发明的一些实施例的用于图5a和图5b的阴性构件(例如，喷嘴保持器)404的连接机构的卡爪426的示例性构造。如所示出的那样，每个卡爪426限定卡爪本体502，该卡爪本体502具有近侧部分504和远侧部分506，其中，纵向轴线b在所述近侧部分504与远侧部分506之间延伸。卡爪本体502的远侧部分506被构造成便于使卡爪426与位于中空本体406中的激光喷嘴402接合。例如，每个卡爪本体502的远侧部分506能够包括基本上弯曲(例如，球状)的末端，该末端被构造成延伸穿过中空本体406中的对应的孔隙412，以与激光喷嘴402的互补地成形的凹槽431接合(如在图5a和图5b中所示出的那样)。每个卡爪本体502的近侧部分504被构造成便于使卡爪426从激光喷嘴402脱离。如在图6中所示出的那样，卡爪本体502的近侧部分504包括至少一个凸缘508，该凸缘508基本上垂直(即，法向)于卡爪本体502的纵向轴线b延伸。卡爪426的凸缘508适于接触喷嘴保持器404的套筒418的部分，其中，套筒418能够使卡爪426移位远离凹槽431和孔隙412，由此使喷嘴保持器404从激光喷嘴402脱离。在下文中描述了关于这些脱离特征的细节。
33.关于图5a和图5b，喷嘴保持器404的套筒418联接到中空本体406，并且基本上包围中空本体406的外壁416的至少部分。套筒418包括远侧部分420、近侧部分422以及设置于所述远侧部分420与近侧部分422之间的弹簧430。在一些实施例中，套筒418的近侧部分422被构造成诸如经由压入配合使套筒418联接到中空本体406。在一些实施例中，套筒418的近侧部分422能够包括一个或多个螺纹接合区段432，所述一个或多个螺纹接合区段432被设置于内表面上以通过啮合方式接合切割头(未示出)。
34.套筒418也基本上包围卡爪426，使得每个卡爪426的至少部分(例如，近侧部分504)被设置于套筒418的远侧部分420与近侧部分422之间。图7a和图7b分别示出根据本发明的一些实施例的卡爪426相对于图5a和图5b的阴性构件(例如，喷嘴保持器)404的套筒418的多种元件的分解图和部分截面图。套筒418的弹簧430的远侧端部能够直接地接触近侧部分504或经由夹在弹簧430与卡爪426之间的中间平移件436来与每个卡爪426的近侧部分504物理地连通。在一些实施例中，中间平移件436被构造为斜坡，该斜坡在接合期间将对应的卡爪426驱动/引导到相应的孔隙412中，或在脱离期间驱动/引导该卡爪426远离孔隙412。弹簧430的近侧端部能够与套筒418的近侧部分422物理地连通(例如，直接地接触)，如以上所描述的那样，该近侧部分422被加接到中空本体406。在一些实施例中，弹簧430的近侧端部被加接到套筒418的近侧部分422。弹簧430被构造成经由直接接触或经由中间平移件436在每个卡爪426的近侧部分504上在远侧方向上施加偏压力，以使卡爪426相对于纵向轴线a在轴向上且在径向上(例如，在对角线上)移位，使得卡爪426延伸穿过其在中空本体406中的对应孔隙412。
35.因此，在弹簧430位于其延伸位置并且未将压缩力施加到弹簧430时，每个卡爪426的至少部分被推压，以嵌套于其对应的孔隙412内。而且，每个卡爪本体502的纵向轴线b相对于中空本体402的纵向轴线a以非法向角度定向，同时每个卡爪426驻留于其对应的孔隙412中。在喷嘴保持器404准备好与激光喷嘴402接合时，发生这样的定位(如在图5a和图5b中所示出的那样)：其中，卡爪426的远侧端部506从中空本体406的内壁414暴露并且突出。
在喷嘴402与喷嘴保持器404接合之后，也发生这样的定位：其中，每个卡爪426的球状末端提供狭窄的精确表面，一旦激光喷嘴402被插入到喷嘴保持器404中，该狭窄的精确表面就接触并且锁定到激光喷嘴404的凹槽431中。图8a和图8b分别示出根据本发明的一些实施例的在接合之后的图5a和图5b的阴性构件(例如，喷嘴保持器)402和阳性构件(例如，激光喷嘴)404的截面图和侧视图。如所示出的那样，当弹簧430在阳性构件402与阴性构件404之间延伸在接合位置时，卡爪426嵌套于它们的相应孔隙412中，其中，卡爪426的位于远侧端部506处的球状末端与激光喷嘴402的凹槽431相互配合。因此，在接合位置，卡爪426适于产生中空本体406的有效内径，该有效内径小于激光喷嘴402的外径。因为卡爪426可在其相应的孔隙412内在径向方向和轴向方向两者上平移，所以所述卡爪426能够产生精确地配合喷嘴402的凹槽431的动态/可调整的内径(例如，可动态地调整以实现公差配合)。而且，在接合位置，喷嘴保持器404与喷嘴402之间的直接且精确的接触经由卡爪426实现。
36.返回参考图5a和图5b，在一些实施例中，套筒418的远侧部分420适于限定卡爪缩回器428，该卡爪缩回器428维持与每个卡爪426的近侧部分504(诸如，凸缘508)物理地接触。卡爪缩回器428可沿着纵向轴线a平移/滑动。卡爪缩回器428被构造成接合相应的卡爪426的凸缘508，并且，当在近侧方向上接纳外力时，该卡爪缩回器428被构造成克服弹簧430的偏压力并且使卡爪426从其孔隙412物理地移位/缩回，以便从激光喷嘴402脱离。因为凸缘506相对于中空本体406的纵向轴线a在非法向方向上成角度，所以由卡爪缩回器428在凸缘506上施加的力引起卡爪426相对于纵向轴线a既在轴向上又在径向上(例如，在对角线上)移位。在一些实施例中，为了脱离目的而施加到卡爪缩回器428的外力来自人类操作者或不同的机器(changing machine)。
37.在一些实施例中，喷嘴保持器404包括设置于中空本体406的内壁414上的密封表面。该密封表面被构造成接纳o型环440，该o型环440以密封方式接合激光喷嘴402的对应表面，该激光喷嘴402由位于接合位置的卡爪426固持到喷嘴保持器402。在一些实施例中，中空本体406、多个卡爪426、以及套筒418由至少一种导电材料(诸如，相同的传导材料或不同的传导材料)制成。因此，喷嘴保持器404能够形成通过该喷嘴保持器404的传导电流路径，该传导电流路径用于在接合时将电流传导到激光喷嘴402和从激光喷嘴402传导电流。
38.大体上，为了与阳性构件(例如，激光喷嘴402)接合，卡爪426在阴性构件(例如，喷嘴保持器)404中的使用在两个构件402、404之间(例如，在卡爪的末端/远侧部分504处)提供了更靠近且更精确的接触位置。因此，用来接合两个构件402、404的力被更直接地施加，以用于增强的安全性。另外，将缩回机构定位于卡爪426的近侧部分506处(例如，凸缘508处)允许卡爪426驻留于更靠近与喷嘴保持器404的远侧开口410邻近的入口/出口端口。这使得能够相对于阴性构件404更容易地安装和移除阳性构件402，并且提供比图1-4的现有技术设计的固持力更好的固持力，因为阴性构件404的卡爪426将更直接的力从弹簧430施加到阳性构件402以用于更靠近工件的更牢靠的连接。在一些实施例中，阳性构件402与阴性构件404之间的纵向对准和径向对准更精确，因为与图1-4的现有技术布置相反，卡爪426的末端处的准确接触点是已知的，而在图1-4的现有技术的布置中，可跨过任何杆或销的大表面产生接触，这可导致跨过一个或多个杆或销的不平衡的连接。而且，因为卡爪426驻留于缩回机构本身中(例如，与卡爪缩回器428物理地接触)，所以在脱离期间，卡爪426被卡爪缩回器428拉开，然而需要将额外的推力施加到阳性构件以实现脱离，或构件需要以某种方
式定向成在重力作用下促进脱离。
39.图9示出根据本发明的一些实施例的用于操作图5a和图5b的阴性构件和阳性构件的连接机构的示例性过程900。在步骤902处，提供阳性构件(例如，激光喷嘴)402，其中，激光喷嘴402包括连接特征，诸如在周向上设置于喷嘴402的外表面周围的凹槽431。在步骤904处，提供阴性构件(例如，喷嘴保持器404)，以便与阳性构件402接合。为了接合喷嘴402和喷嘴保持器404，喷嘴402首先经由中空本体406的远侧开口410设置到喷嘴保持器404的基本上圆柱形的中空本体406中(步骤906)。在喷嘴保持器404(该喷嘴保持器404基本上包围中空本体406的外壁416的至少部分)的套筒418中的弹簧430被构造成使套筒418的一个或多个卡爪426偏压，以便与中空本体406中的喷嘴402接合(步骤908)。具体来说，弹簧430适于经由与近侧部分504的直接接触或套筒418的中间平移件436来在每个卡爪426的近侧部分504上在远侧方向上施加偏压力。由弹簧430施加的力适于使卡爪426相对于中空本体406的纵向轴线a既在径向上又在纵向上移位，使得卡爪426延伸穿过所述卡爪426的在中空本体406上的对应的孔隙412(步骤910)。使卡爪426延伸穿过孔隙412允许每个卡爪426的远侧部分506相互配合到中空本体406内的激光喷嘴402的凹槽431中，由此在激光喷嘴402与喷嘴保持器404之间实现牢靠的接合。
40.在一些实施例中，为了使激光喷嘴402从喷嘴保持器404脱离，在套筒418的远侧部分420处，将外力(沿着纵向轴线a在近侧方向上)施加到可平移的卡爪缩回器428。卡爪缩回器428被构造成维持与卡爪426中的每个的近侧部分504(诸如，与每个卡爪426上的凸缘508)物理接触。施加到卡爪缩回器428的外力使卡爪缩回器428在近侧方向上移位，这进而使卡爪426既在纵向上又在径向上(相对于纵向轴线a)移位(例如，驱动)，以从所述卡爪426的相应的孔隙412缩回，由此使卡爪426从喷嘴402的凹槽431脱离。因此，阴性构件404对与阳性构件402的脱离进行致动。在卡爪426缩回之后，能够无任何阻碍地从喷嘴保持器404的中空本体406移除喷嘴402。
41.在本发明的上下文内，关于特定的度的数值的用语“大约”能够构造为涵盖与该特定的度的数值的
±
四度的偏差的范围。应当理解的是，本发明的各种方面和实施例能够以多种方式组合。本领域普通技术人员能够基于本说明书的教导而容易地确定如何组合所述各种实施例。本领域技术人员还可能在阅读本说明书时想出改型。