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带有循环圈传送机和经协调的检修的激光工作站

阅读:1024发布:2021-04-07

专利汇可以提供带有循环圈传送机和经协调的检修的激光工作站专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种激光加工单元(10)包括 工件 加载站、和激光工作站(14),该激光工作站具有执行激光操作的激光机械手。柔性循环圈从加载站延伸穿过工作站,用于将工件从加载站传送至工作站。第一固定墙部分将工作站与加载站分开。第二固定墙部分与第一固定墙部分偏离。第一可动 门 (58,60)被配置成用于与第一固定墙部分形成不透激光的密封。第二可动门(58,60)被配置成用于与第二固定墙部分形成不透激光的密封。密封凸起(68,70)被附接至柔性循环圈。当工件被 定位 在加载站中的时候,密封凸起(68,70)与第一可动门(58,60)形成不透激光的密封;当工件被定位在工作站中的时候,该密封凸起与第二可动门(58,60)形成不透激光的密封。,下面是带有循环圈传送机和经协调的检修的激光工作站专利的具体信息内容。

1.一种激光加工单元(10),包括:
一个工件加载站;
一个激光工作站(14),该激光工作站包括一个激光机械手,该激光机械手能够操作来在一个工件上进行激光操作;
一个柔性循环圈,该柔性循环圈从该工件加载站延伸穿过该激光工作站,并且被配置成用于将该工件从该工件加载站传送至该激光工作站;
一个第一固定墙部分,该第一固定墙部分在该激光工作站的一个近侧将该激光工作站与该工件加载站分开;
一个第二固定墙部分,该第二固定墙部分在该激光工作站的与该近侧相反的一个远侧与该第一固定墙部分偏离;
一个第一可动,该第一可动门被配置成用于与该第一固定墙部分形成不透激光的密封;
一个第二可动门,该第二可动门被配置成用于与该第二固定墙部分形成不透激光的密封;以及
一个密封凸起(68,70),该密封凸起被附接至该柔性循环圈用于与该工件同时运动,其中,当该工件被定位在该工件加载站中的时候,该密封凸起(68,70)与该第一可动门形成不透激光的密封,当该工件被定位在该激光工作站(14)中的时候,该密封凸起与该第二可动门形成不透激光的密封。
2.如权利要求1所述的激光加工单元(10),其中:该柔性循环圈包括一个从动皮带,该从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,并且该主动上部皮带部分包括用于支撑该工件的多个面朝上的工件支撑件,并且该被动下部皮带部分包括多个面朝下的工件支撑件,其中,这些面朝上的工件支撑件具有第一构型,并且这些面朝下的工件支撑件具有与该第一构型不同的第二构型,该第二构型用于当被移动至一个面朝上的主动位置时支撑不同形状的工件。
3.如权利要求1所述的激光加工单元(10),进一步包括一个工件卸载站和多个另外的密封凸起,这些另外的密封凸起被附接至该柔性循环圈用于与该工件同时运动,其中:
该激光工作站(14)被定位在该工件加载站与该工件卸载站之间,并且
在该激光加工单元的操作过程中,每个另外的密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封,并且随后与该第二可动门形成不透激光的密封。
4.如权利要求2所述的激光加工单元(10),进一步包括一个工件卸载站和多个另外的密封凸起,这些另外的密封凸起被附接至该柔性循环圈用于与该工件同时运动,其中:
该激光工作站(14)被定位在该工件加载站与该工件卸载站之间,并且
在该激光加工单元的操作过程中,每个另外的密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封,并且随后与该第二可动门形成不透激光的密封。
5.如权利要求3所述的激光加工单元(10),其中每个另外的密封凸起被配置为一个面朝上的通道,用于接纳该第一可动门的一个下边缘并且随后接纳该第二可动门的一个下边缘。
6.如权利要求4所述的激光加工单元(10),其中每个另外的密封凸起被配置为一个面朝上的通道,用于接纳该第一可动门的一个下边缘并且随后接纳该第二可动门的一个下边缘。
7.如权利要求1所述的激光加工单元(10),其中:
该柔性循环圈包括一个从动皮带,该从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,并且该从动皮带在该激光加工单元(10)的操作过程中转动,该激光加工单元(10)进一步包括多个另外的密封凸起,这些另外的密封凸起被附接至该从动皮带用于与该工件同时运动,并且
在该从动皮带的转动过程中,这些另外的密封凸起中的每一者被该主动上部皮带部分移动以便与该第一可动门并且随后与该第二可动门形成对应的不透激光的密封,并且被该被动下部皮带部分再循环。
8.如权利要求2所述的激光加工单元(10),其中:
该从动皮带在该激光加工单元(10)的操作过程中转动,该激光加工单元(10)进一步包括多个另外的密封凸起,这些另外的密封凸起被附接至该从动皮带用于与该工件同时运动,并且
在该从动皮带的转动过程中,这些另外的密封凸起中的每一者被该主动上部皮带部分移动以便与该第一可动门并且随后与该第二可动门形成对应的不透激光的密封,并且被该被动下部皮带部分再循环。
9.如权利要求4和6中任一项所述的激光加工单元(10),其中:
该从动皮带在该激光加工单元(10)的操作过程中转动,这些另外的密封凸起被附接至该从动皮带用于与该工件同时运动,并且
在该从动皮带的转动过程中,这些另外的密封凸起中的每一者被该主动上部皮带部分移动以便与该第一可动门并且随后与该第二可动门形成对应的不透激光的密封,并且被该被动下部皮带部分再循环。
10.如权利要求3和5中任一项所述的激光加工单元(10),其中:
该柔性循环圈包括一个从动皮带,该从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,并且该从动皮带在该激光加工单元(10)的操作过程中转动,这些另外的密封凸起被附接至该从动皮带用于与该工件同时运动,并且
在该从动皮带的转动过程中,这些另外的密封凸起中的每一者被该主动上部皮带部分移动以便与该第一可动门并且随后与该第二可动门形成对应的不透激光的密封,并且被该被动下部皮带部分再循环。
11.如权利要求1-8中任一项所述的激光加工单元(10),其中,该柔性循环圈被配置成用于往复运动,使得:
在由该激光加工单元(10)执行的第一工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在一个第一方向上运动,以将该工件从该工件加载站传送至该激光工作站(14),并且在由该激光加工单元(10)执行的第二工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在与该第一方向相反的一个第二方向上运动,以将该工件从该激光工作站(14)返回至该工件加载站。
12.如权利要求9所述的激光加工单元(10),其中,该柔性循环圈被配置成用于往复运动,使得:
在由该激光加工单元(10)执行的第一工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在一个第一方向上运动,以将该工件从该工件加载站传送至该激光工作站(14),并且在由该激光加工单元(10)执行的第二工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在与该第一方向相反的一个第二方向上运动,以将该工件从该激光工作站(14)返回至该工件加载站。
13.如权利要求10所述的激光加工单元(10),其中,该柔性循环圈被配置成用于往复运动,使得:
在由该激光加工单元(10)执行的第一工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在一个第一方向上运动,以将该工件从该工件加载站传送至该激光工作站(14),并且在由该激光加工单元(10)执行的第二工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在与该第一方向相反的一个第二方向上运动,以将该工件从该激光工作站(14)返回至该工件加载站。
14.一种激光加工单元(10),包括:
一个工件加载站;
一个工件卸载站;
定位在该工件加载站与该工件卸载站之间的一个激光工作站(14),并且该激光工作站包括一个激光机械手,该激光机械手能够操作来在一个工件上进行激光操作;
一个柔性循环圈,该柔性循环圈从该工件加载站穿过该激光工作站延伸至该工件卸载站,并且被配置成用于将该工件从该工件加载站传送至该激光工作站以及从该激光工作站传送至该工件卸载站;
一个第一固定墙部分,该第一固定墙部分在该激光工作站的一个近侧将该激光工作站与该工件加载站分开;
一个第二固定墙部分,该第二固定墙部分在该激光工作站的与该近侧相对的一个远侧与该第一固定墙部分偏离;
一个第一可动门,该第一可动门被配置成用于与该第一固定墙部分形成不透激光的密封;
一个第二可动门,该第二可动门被配置成用于与该第二固定墙部分形成不透激光的密封;以及
一个密封凸起(68,70),该密封凸起被附接至该柔性循环圈用于与该工件同时运动,其中,当该工件被定位在该工件加载站中的时候,该密封凸起(68,70)与该第一可动门形成不透激光的密封,当该工件被定位在该激光工作站(14)中的时候,该密封凸起与该第二可动门形成不透激光的密封,并且当该工件从该激光工作站(14)被传送至该工件卸载站时,该密封凸起运动穿过该工件卸载站。
15.如权利要求14所述的激光加工单元(10),其中,该柔性循环圈包括一个第一从动皮带,该第一从动皮带具有用于支撑工件的多个工件支撑件(48)。
16.如权利要求15所述的激光加工单元(10),其中,该激光加工单元(10)进一步包括一个第二从动皮带和多个横向构件(46),该多个横向构件在该第一从动皮带与该第二从动皮带之间延伸,用于与该工件同时运动,其中,该多个工件支撑件(48)被安装到这些横向构件(46)上。
17.如权利要求15-16中任一项所述的激光加工单元(10),其中,该柔性循环圈的该第一从动皮带包括一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,并且该柔性循环圈的该第一从动皮带在该激光加工单元(10)的操作过程中转动,并且在该柔性循环圈的该第一从动皮带的转动过程中,该密封凸起通过该被动下部皮带部分从该工件卸载站被再循环至该工件加载站。
18.如权利要求15-16中任一项所述的激光加工单元(10),进一步包括多个另外的密封凸起(68,70),这些另外的密封凸起被附接至该柔性循环圈的该第一从动皮带用于与该工件同时运动,其中,在该激光加工单元(10)的操作过程中,每个另外的密封凸起(68,70)与该第一可动门形成不透激光的密封,并且随后与该第二可动门形成不透激光的密封。
19.如权利要求17所述的激光加工单元(10),进一步包括多个另外的密封凸起(68,
70),这些另外的密封凸起被附接至该柔性循环圈的该第一从动皮带用于与该工件同时运动,其中,在该激光加工单元(10)的操作过程中,每个另外的密封凸起(68,70)与该第一可动门形成不透激光的密封,并且随后与该第二可动门形成不透激光的密封。
20.如权利要求18所述的激光加工单元(10),其中,每个另外的密封凸起被配置为一个面朝上的通道,用于接纳该第一可动门的一个下边缘并且随后接纳该第二可动门的一个下边缘。
21.如权利要求19所述的激光加工单元(10),其中,每个另外的密封凸起被配置为一个面朝上的通道,用于接纳该第一可动门的一个下边缘并且随后接纳该第二可动门的一个下边缘。
22.一种激光加工单元(10),包括:
一个第一工件转运站;
一个第二工件转运站;
定位在该第一工件转运站与该第二工件转运站之间的一个激光工作站(14),并且该激光工作站包括一个激光机械手,该激光机械手能够操作来在一个第一工件上进行激光操作;
一个第一固定墙部分,该第一固定墙部分将该激光工作站(14)与该第一工件转运站分开;
一个第二固定墙部分,该第二固定墙部分与该第一固定墙部分偏离并且将该激光工作站(14)与该第二工件转运站分开;
一个第一可动门,该第一可动门被配置成用于与该第一固定墙部分形成不透激光的密封;
一个第二可动门,该第二可动门被配置成用于与该第二固定墙部分形成不透激光的密封;以及
一个柔性循环圈,该柔性循环圈从该第一工件转运站穿过该激光工作站(14)延伸至该第二工件转运站;
其中,该柔性循环圈被配置成用于往复运动,使得:
在由该激光加工单元执行的第一工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在一个第一方向上运动以将该第一工件从该第一工件转运站传送至该激光工作站(14)并且将该第二工件从该激光工作站(14)传送至该第二工件转运站,并且
在由该激光加工单元(10)执行的第二工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在与该第一方向相反的一个第二方向上运动,以将该第一工件从该激光工作站(14)返回至该第一工件转运站并且将一个第三工件从该第二工件转运站传送至该激光工作站(14),其中,该柔性循环圈包括一个第一从动皮带,并且该激光加工单元还包括:
一个中央密封凸起,该中央密封凸起被附接至该第一从动皮带用于与该第一从动皮带同时运动,其中在该第一从动皮带的第一位置中,该中央密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封,并且在该第一从动皮带的第二位置中,该中央密封凸起与该第二可动门形成不透激光的密封。
23.如权利要求22所述的激光加工单元(10),其中,该第一从动皮带具有用于同时支撑该第一工件和该第二工件的多个工件支撑件(48)。
24.如权利要求23所述的激光加工单元(10),其中,该激光加工单元(10)进一步包括一个第二从动皮带和多个横向构件(46),该多个横向构件在该第一从动皮带与该第二从动皮带之间延伸,其中,该多个工件支撑件(48)被安装到这些横向构件(46)上。
25.如权利要求22-23中任一项所述的激光加工单元(10),进一步包括:
一个右密封凸起,该右密封凸起被附接至该第一从动皮带用于与该第一从动皮带同时运动并且在该第一从动皮带的第二运动方向上与该中央密封凸起偏离;以及一个左密封凸起,该左密封凸起被附接至该第一从动皮带用于与该第一从动皮带同时运动并且在该第一从动皮带的第一运动方向上与该中央密封凸起偏离,其中:
在该第一从动皮带的第一位置中,当该中央密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封时,该左密封凸起同时与该第二可动门形成不透激光的密封,并且
在该第一从动皮带的第二位置中,当该右密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封时,该中央密封凸起同时与该第二可动门形成不透激光的密封。
26.如权利要求24所述的激光加工单元(10),进一步包括:
一个右密封凸起,该右密封凸起被附接至该第一从动皮带用于与该第一从动皮带同时运动并且在该第一从动皮带的第二运动方向上与该中央密封凸起偏离;以及一个左密封凸起,该左密封凸起被附接至该第一从动皮带用于与该第一从动皮带同时运动并且在该第一从动皮带的第一运动方向上与该中央密封凸起偏离,其中:
在该第一从动皮带的第一位置中,当该中央密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封时,该左密封凸起同时与该第二可动门形成不透激光的密封,并且
在该第一从动皮带的第二位置中,当该右密封凸起与该第一可动门形成不透激光的密封时,该中央密封凸起同时与该第二可动门形成不透激光的密封。
27.如权利要求22-23和26中任一项所述的激光加工单元(10),其中:
该第一从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,
该主动上部皮带部分包括被配置成用于支撑该第一工件、该第二工件和该第三工件的多个面朝上的工件支撑件,这些面朝上的工件支撑件具有第一构型,该第一构型对应于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状,并且
该被动下部皮带部分包括多个面朝下的工件支撑件,并且这些面朝下的工件支撑件具有不同于该第一构型的第二构型,该第二构型用于当被移动至一个面朝上的主动位置时支撑另外的工件,所述另外的工件具有不同于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状。
28.如权利要求24所述的激光加工单元(10),其中:
该第一从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,
该主动上部皮带部分包括被配置成用于支撑该第一工件、该第二工件和该第三工件的多个面朝上的工件支撑件,这些面朝上的工件支撑件具有第一构型,该第一构型对应于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状,并且
该被动下部皮带部分包括多个面朝下的工件支撑件,并且这些面朝下的工件支撑件具有不同于该第一构型的第二构型,该第二构型用于当被移动至一个面朝上的主动位置时支撑另外的工件,所述另外的工件具有不同于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状。
29.如权利要求25所述的激光加工单元(10),其中:
该第一从动皮带具有一个主动上部皮带部分和一个被动下部皮带部分,
该主动上部皮带部分包括被配置成用于支撑该第一工件、该第二工件、和该第三工件的多个面朝上的工件支撑件,这些面朝上的工件支撑件具有第一构型,该第一构型对应于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状,并且
该被动下部皮带部分包括多个面朝下的工件支撑件,并且这些面朝下的工件支撑件具有不同于该第一构型的第二构型,该第二构型用于当被移动至一个面朝上的主动位置时支撑另外的工件,所述另外的工件具有不同于该第一工件、该第二工件和该第三工件的形状。

说明书全文

带有循环圈传送机和经协调的检修的激光工作站

[0001] 本申请要求于2014年3月31日提交的美国临时专利申请序列号61/972,761的权益并且其披露内容通过引用结合于此。发明领域
[0002] 本发明涉及一种激光处理单元。本发明的实施例总体上涉及激光处理单元或工作站,该激光处理单元或工作站具有带有可动门的激光围墙以及用于将工件转运进或转运出这些激光围墙的工件操纵系统。技术背景
[0003] 激光加工可以包括但不限于各种质材料和非铁材料、基底、涂层和添加剂物质的切割、焊接热处理、材料去除以及材料沉积。在有必要使零部件生产的循环时间最优化的生产和其他环境中,将零件移进或移出工作间对于零件生产商的成功是重要的。
[0004] 用于形成进入1级激光围墙内部的入口的典型设计和方法是通过使用活动门来实现的。门开启和关闭以允许人员、转运台或穿梭机将材料移进或移出夹具,这些夹具夹住工件用于激光加工。门活动和材料转运通常一直是独立的顺序操作,即直到门打开,工件才能移进或移出围墙,并且直到门关闭并且建立安全开关接触,激光才能开始加工。门的操作和工件进入激光围墙的运动之间的协调一直是最小的,并且这种传统的系统不允许工件穿过激光加工单元的线性流动。
[0005] 所需要的是材料操控系统和方法,在该系统和方法中,这种门的操作与工件传送机的运动同步,以便使在门的操作过程中损失的激光操作时间最小化。优选地,这种系统会允许工件穿过激光加工单元基本上线性的流动,这样可以使其成为组装线的一部分。
[0006] 说明
[0007] 为了使在门的操作过程中损失的激光操作时间最小化,描述了一种激光加工单元。下面的总结呈现了简化的总结,以提供对本文所讨论的装置、系统和方法的一些方面的基本理解。该概述不是本文讨论的装置、系统和方法的广泛的综述。这并不旨在确定关键的元素或限定这样的装置、系统和方法的范围。它唯一的目的是以简化的形式呈现一些概念,作为稍后呈现的更详细的说明的序言。
[0008] 根据本发明的一个方面,提供了一种激光加工单元,该激光加工单元包括工件加载站和激光工作站。该激光工作站包括激光机械手,该激光机械手可操作来在工件上进行激光操作。柔性循环圈从工件加载站延伸穿过激光工作站,并且被配置成用于将工件从工件加载站传送至激光工作站。第一固定墙部分在激光工作站的近侧将激光工作站与工件加载站分开。第二固定墙部分在激光工作站的与该近侧相反的远侧与第一固定墙部分偏离。第一可动门被配置成用于与第一固定墙部分形成不透激光的密封。第二可动门被配置成用于与第二固定墙部分形成不透激光的密封。密封凸起被附接至柔性循环圈用于与工件同时运动。当工件被定位在工件加载站中的时候,该密封凸起与第一可动门形成不透激光的密封;当工件被定位在激光工作站中的时候,该密封凸起与第二可动门形成不透激光的密封。
[0009] 根据本发明的另一方面,提供了激光加工单元,该激光加工单元包括工件加载站、工件卸载站、和定位在该工件加载站与该工件卸载站之间的激光工作站。该激光工作站包括激光机械手,该激光机械手可操作来在工件上进行激光操作。柔性循环圈从工件加载站穿过激光工作站延伸至工件卸载站。柔性循环圈被配置成用于将工件从工件加载站传送至激光工作站以及从激光工作站传送至工件卸载站。第一固定墙部分在激光工作站的近侧将激光工作站与工件加载站分开。第二固定墙部分在激光工作站的与该近侧相反的远侧与第一固定墙部分偏离。第一可动门被配置成用于与第一固定墙部分形成不透激光的密封。第二可动门被配置成用于与第二固定墙部分形成不透激光的密封。密封凸起被附接至柔性循环圈用于与工件同时运动。当工件被定位在工件加载站中的时候,该密封凸起与第一可动门形成不透激光的密封;当工件被定位在激光工作站中的时候,该密封凸起与第二可动门形成不透激光的密封。当工件从激光工作站被传送至工件卸载站时,该密封凸起运动穿过工件卸载站。
[0010] 根据本发明的另一方面,提供了激光加工单元,该激光加工单元包括第一工件转运站、第二工件转运站、和定位在该第一工件转运站与该第二工件转运站之间的激光工作站。该激光工作站包括激光机械手,该激光机械手可操作来在第一工件上进行激光操作。第一固定墙部分将该激光工作站与该第一工件转运站分开。第二固定墙部分与该第一固定墙部分偏离,并且将该激光工作站与该第二工件转运站分开。第一可动门被配置成用于与第一固定墙部分形成不透激光的密封。第二可动门被配置成用于与第二固定墙部分形成不透激光的密封。柔性循环圈从第一工件转运站穿过激光工作站延伸至第二工件转运站。柔性循环圈被配置成用于往复运动,这样使得在由该激光加工单元执行的第一工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在第一方向上运动以将第一工件从第一工件转运站传送至激光工作站并且将第二工件从激光工作站传送至第二工件转运站。在由该激光加工单元执行的第二工件转运操作的过程中,该柔性循环圈在与第一方向相反的第二方向上运动,以将第一工件从激光工作站返回至第一工件转运站并且将第三工件从第二工件转运站传送至激光工作站。
[0011] 附图简要说明
[0012] 图1是示例性激光加工单元的透视图;
[0013] 图2是示例性激光加工单元的平面图;
[0014] 图3是激光加工单元的一部分的透视图;
[0015] 图4是激光加工单元的一部分的透视图;
[0016] 图5是示例性激光加工单元的平面图;
[0017] 图6是激光加工单元的一部分的透视图;
[0018] 图7是激光加工单元的一部分的透视图;
[0019] 图8是激光加工单元的一部分的平面图;
[0020] 图9是激光加工单元的一部分的平面图;
[0021] 图10是激光加工单元的一部分的示意图;并且
[0022] 图11是方框图
[0023] 发明详细说明
[0024] 本发明的实施例涉及用于在工件上执行激光操作(例如切割、焊接等)的激光加工单元。现在将参照附图描述本发明,其中相同的参考编号在通篇中被用来指代相同的要素。将理解的是,各种附图不必以彼此按比例的方式来绘制,在给定的附图内也同样是这样,并且特别地,部件的尺寸被任意地绘制,以便于对附图的理解。在以下描述中,出于解释的目的,阐述了多个具体的细节以便提供对本发明的全面理解。然而,可以为明显的是,本发明可以被实践而不需要这些具体的细节。附加地,本发明的其他实施方案是可能的并且本发明能够以除了如所描述的方式之外的方式被实践和实施。在描述本发明中采用的术语和短语是出于促进对本发明的理解的目的,并且不应该被认为是限制性的。
[0025] 图1是激光加工单元10的透视图,并且图2是该激光加工单元的平面图。该激光加工单元包括第一工件转运站12、激光工作站14、和第二工件转运站16。在转运站12、16处,工件18可以被加载到激光加工单元10上或者从该激光加工单元上卸载。转运站12、16可以包括用于将工件从激光加工单元10加载和/或卸载的一个或多个转运机械手20、22。
[0026] 通过激光加工单元10,工件18从工件转运站12、16被传送至激光工作站14,并且从激光工作站被传送至工件转运站。在某些实施例中,激光加工单元被配置成用于提供工件穿过激光加工单元的线性流动,这可以允许在组装线中使用激光加工单元10。例如,未加工的第一工件可以在第一工件转运站12处被加载到激光加工单元上。未加工的第一工件接着被传送至激光工作站14并经受激光加工,例如通过可操作来执行激光操作的机械手24。当第一工件在激光工作站14中被加工时,未加工的第二工件可以在第一工件转运站12处被加载到激光加工单元10上。在第一工件已经在激光工作站14中被加工后,第一工件被传送至第二工件转运站18,并且同时未加工的第二工件被传送至激光工作站。当第二工件在激光工作站14中被加工时,第一工件可以在第二工件转运站18处由转运机械手22从激光加工单元10上移除,并且在第一工件转运站12处第三未加工的工件可以被放置到激光加工单元上。在这种实施例中,第一工件转运站12可以被考虑为工件加载站,并且第二工件转运站16可以被考虑为工件卸载站。可以看到,工件流动穿过激光加工单元10,以总体上线性的方向26从第一工件转运站12穿过激光工作站14到达第二工件转运站16。替代地,工件可以以相反方向28流动,从第二工件转运站16穿过激光工作站14到达第一工件转运站12。在这两者之中任一的情景中,工件线性地流动穿过激光加工单元10,这可以允许激光加工单元被安装在组装线环境中。激光加工单元10可以被配置成用于选择性地在两者之中任一方向上移动工件,以适应组装线中的变化。
[0027] 在某些实施例中,激光加工单元10可以规定工件的往复运动,以允许工件在相同的工件转运站处被加载和卸载。例如,在第一工件转运操作过程中,未加工的第一工件可以从第一工件转运站12被传送至激光工作站14,并且同时,经加工的第二工件可以从激光工作站被传送至第二工件转运站16。可以看到,在第一工件转运操作过程中,工件在方向26上朝第二工件转运站16移动。当第一工件在激光工作站14中被加工时,未加工的第三工件可以通过转运机械手22在第二工件转运站16处被放置到激光加工单元10上。在一个或多个机械手24在第一工件上执行激光操作后,第二工件转运操作被执行以将这些工件在相反方向28上朝第一工件转运站12移动。在第二工件转运操作过程中,第一工件被返回至第一工件转运站12,并且未加工的第三工件被传送至激光工作站14。这样,激光加工单元10可以在第一方向26和与第一方向相反的第二方向28上以往复运动的方式移动工件。图8和9中展示了工件的往复运动。
[0028] 激光加工单元10可以被配置成用于选择性地以线性或往复方式操作,以为最终用户提供更大的灵活性。激光加工单元10可以包括可以是本地的或者远程的控制面板30或其他用户界面,用于控制激光加工单元的操作(例如,启动、停止、运动方向、激光操作选择、工件选择、工件质量等等)。
[0029] 图1和图2的实施例示出了定位在工件转运站12、16和激光工作站中每一者处的单个工件。然而,应当理解的是,激光加工单元10可以被配置成用于在工件转运站12、16和/或激光工作站14容纳任何数量的工件。例如,激光工作站14可以包括若干个分站,在这些分站处对应的工件被同时加工。
[0030] 现在将描述激光加工单元10的结构细部。
[0031] 激光加工单元10包括至少一个柔性循环圈,用于将工件从激光工作站14来回移动。示例性柔性循环圈包括皮带、驱动链条等等。在图中示出的实施例中,激光加工单元10具有两个柔性循环圈,或皮带构件32、34,这些皮带构件从第一工件转运站12(或工件加载站)穿过激光工作站14延伸至第二工件转运站16(或工件卸载站)。皮带构件32、34基本上平行于彼此延伸,并被定位在激光加工单元10的相反横侧面处。
[0032] 激光加工单元10包括机架36,该机架将皮带构件32、34和工件支撑在工厂地面上。如图1至图5中可以看到的,皮带构件32、34安装在皮带轮38上。皮带轮38允许皮带构件以任一方向或以方向26、28旋转。皮带轮38在机架的相对末端被附接至机架36。机架36的每个末端,在那个末端的皮带轮38被轴40连接,这样使得这些皮带轮以相同的速度同时运行。因为皮带轮38被皮带构件32、34和轴40连接,这些皮带构件可以被共同的伺服达42驱动,该伺服马达被附接至机架。
[0033] 伺服马达42可以通过变速箱44被联接至皮带轮38,该变速箱驱动所述皮带轮之一。伺服马达可以被控制以在方向26、28中的任何一个方向上驱动皮带构件32、34。如希望,激光加工单元10可以包括变频驱动器(VFD),用于将电源供应至伺服马达42,这样使得皮带构件32、34可以可变速度被驱动。
[0034] 在某些实施例中,皮带轮38可以包括轮齿,这些轮齿接合皮带构件32、34内侧上的槽口,以帮助无滑动地驱动皮带构件。
[0035] 皮带构件32、34具有主动上部皮带部分,该部分是或现在可以是用来传输工件的。如图5中最佳看到的,皮带构件32、34还具有被动下部皮带部分,该部分现在是被动的。被动下部皮带部分与主动上部皮带部分向相反的方向运动,并且在皮带构件32、34转动时可以被再循环至皮带的上部。被动下部皮带部分可以被再循环以变成主动上部皮带部分。然而,如果激光加工单元10以往复运动的方式操作,被动下部皮带部分将不会被再循环,而是将沿着激光加工单元10的下侧往复运动。
[0036] 横向构件46在皮带构件32、34之间延伸。横向构件46被附接至皮带构件32、34并且被皮带构件32、34移动。横向构件46在激光加工单元10的操作过程中支撑工件。如图6中示出的,横向构件46可以具有用于支撑工件的一个或多个工件支撑件48。横向构件46和工件支撑件48可以一起形成用于穿过激光加工单元10运输工件的穿梭机。工件支撑件48是可以被定制成用于支撑相应的工件类型的工具。例如,工件支撑件48可以被安排成第一构型以接合工件的凹陷或其他结构元件。如果要在激光加工单元10中加工另一种类型的工件(例如,具有不同形状),则可以改变工件支撑件48的安排,或者替换该工件支撑件,以便容纳不同形状的工件。工件支撑件48通常不会具有将工件夹持在位的夹紧构件。而是,当工件沿着激光加工单元10移动时,工件仅仅会停放在工件支撑件48上。
[0037] 当皮带构件32、34在激光加工单元10的操作过程中转动时,工件支撑件48从面朝上位置行进至面朝下位置,并且可以沿着激光加工单元10的下侧再循环(例如,返回至第一工件转运站12)。在某些实施例中,工件支撑件48可以包括接合滚轮轨(未示出)的一个或多个滚轮50,以便在工件支撑件沿着激光加工单元10的下侧行进时支撑工件支撑件的重量。
[0038] 如果激光加工单元10被配置成用于如上讨论的往复运动操作,则主动上部皮带部分和上横梁可以具有多个面朝上的工件支撑件48,该工件支撑件具有对应于一个工件类型的形状的构型,并且被动下部皮带部分和下横梁可以具有多个面朝下的工件支撑件,该工件支撑件具有对应于不同工件类型的形状的构型。汽车门、汽车引擎罩是不同工件类型的实例,并且面朝上的工件支撑件可以被配置成(例如被安排成)用于运载汽车门,并且面朝下的工件支撑件可以被不同地配置成用于运载汽车引擎罩。当需要在激光工作站14中加工汽车引擎罩时,面朝下的工件支撑件可以被移动到面朝上的位置中。主动的、面朝上的工件支撑件48可以包括基本上相同的两组工件支撑件或者用于在激光加工单元10之中移动汽车门的两个基本相同的穿梭机。类似地,被动的、面朝下的工件支撑件48可以包括基本上相同的两组工件支撑件或者用于当处于主动位置中时在激光加工单元10之中移动汽车引擎罩的两个基本相同的穿梭机。在加工汽车门的第一往复运动操作中,未加工的第一汽车门可以通过第一穿梭机从第一工件转运站12被传送至激光工作站14,并且经加工的第二汽车门可以通过第二、相同的穿梭机从激光工作站14被传送至第二工件转运站16。当第一汽车门在激光工作站14中被加工时,经加工的第二汽车门可以从第二穿梭机上移除并且被未加工的第三汽车门替换。当激光工作站14中的第一汽车门的加工完成时,经加工的第一汽车门可以通过第一穿梭机被传送至第一工件转运站12,并且未加工的第三汽车门可以通过第二穿梭机从第二工件转运站15被传送至激光工作站14。因此,皮带构件32、34,横梁构件46和工件支撑件可以往复运动的方式操作,以相反的方向26、28来回移动以在激光加工单元10之中转运工件。同时,被动的、面朝下的工件支撑件将沿着皮带构件32、34的下侧经历类似的往复运动。当需要加工汽车引擎罩的时候,面朝下的工件支撑件可以被移动到面朝上的位置中并且类似于汽车门工件支撑件(该汽车门工件支撑件现在将面朝下)那样被操作。
[0039] 应理解的是,激光加工单元10可以被操作用于提供穿过该激光加工单元的工件的线性流动,或者以往复运动的方式。如上面所讨论的,如果以往复运动的方式被操作,则激光加工单元10可以被配置成用于容纳具有不同形状的工件。如果被操作用于提供工件的线性流动,则所有的工件支撑件或穿梭机通常会具有基本上类似的构型,以便一次容纳一种工件类型。
[0040] 参考图1至图4,激光工作站14被围墙52围绕。围墙52可以包括第一固定墙部分54(例如,在激光工作站14的近侧)、从第一固定墙部分偏离的第二固定墙部分56(例如,在激光工作站的与该近侧相反的远侧)、以及在第一固定墙部分与第二固定墙部分之间延伸的相对的侧墙55、57。围墙52也可以包括顶棚(未示出)。围墙52的主要用途是在激光加工过程中提供不透激光和用眼安全的环境(例如,根据ANSI标准Z136.X.)。
[0041] 第一固定墙部分54和第二固定墙部分56包括开口,通过这些开口,工件被转运进入或转运出激光工作站14。皮带构件32、34也穿过固定墙部分54、56中的开口。激光加工单元10进一步包括可动门58、60,分别用于关闭和打开固定墙部分54、56中的开口。在工件转运操作过程中,门58、60处于打开位置以允许工件穿过第一和第二固定墙部分54、56。然而,在激光加工过程中,门58、60处于关闭位置以防止激光从围墙52中逃逸。
[0042] 门58、60在图中被示出为被配置成用于竖直运动。然而,门58、60可以被配置成用于其他方向上的运动,例如平方向上。门58、60在图1中被示出为处于关闭位置,并且在图7中被示出为处于打开位置。
[0043] 如图3和图4中最佳看到的,可动门58、60可以被机动的门操作器62、64打开和关闭。机动的门操作器62、64的操作和用于驱动皮带构件32、34的伺服马达42的操作可以基于处理器的控制器受到控制。机动的门操作器62、64可以具有适合于移动门54、56的各种传动机构。图中示出的示例性门操作器62、64具有皮带传动器。然而,其他门操作器可以包括链条传动器、螺杆或轴传动器、气动操作器、液压操作器等等。门操作器62、64还可以包括平衡配重弹簧(未示出)以便协助移动门。
[0044] 竖直密封通道66沿着可动门58、60的侧面。门58、60在竖直密封通道66之中移动,并且当门处于关闭位置时,该移动通道用于在门周围形成不透激光的密封。密封通道66的主要用途是防止在激光加工过程中激光穿过固定墙部分54、56中的开口以及门58、60的周围逃逸出激光工作站14。密封通道66还可以起到可动门58、60的轨道的作用。示例性竖直密封通道可以是“C”或“L”形的。在图10中,示意性地示出示例性竖直密封通道66。
[0045] 激光加工单元10还可以包括具有“U”形的水平密封通道,用于与门58、60的下边缘形成不透激光的密封。水平密封通道可以包括固定通道,这些固定通道与门58、60的不与皮带构件32、34重叠的部分对齐。水平密封通道还可以包括小的(狭窄的)可动密封凸起68、70,这些密封凸起被附接至皮带构件32、34,与皮带构件一起运动,并且可以接纳门的下边缘。可动密封凸起68、70在图10中示意性地示出并且也可以在图3和图4中看到。当对齐时,固定水平密封通道和可动密封凸起可以形成基本上连续的水平密封通道,用于密封可动门的下边缘。例如,固定水平密封通道和可动密封凸起68、70可以由U形通道支柱形成。
[0046] 同时,皮带构件32、34具有许多对密封凸起68、70,用于与门58、60形成不透激光的密封。密封凸起68、70与皮带构件32、34一起运动并且在皮带构件转动时可以被再循环,或者被来回转移(例如在门58与门60之间),如果激光加工单元10以往复运动模式操作。例如,皮带构件32、34可以各自具有能够与门58、60中的任一者形成不透激光的密封的六个密封凸起。
[0047] 当被放置到激光加工单元10上的时候,工件18将总体上被定心在四个密封凸起之间(在每个皮带构件32、34上位于工件前方的一个邻近的密封凸起,以及在每个皮带构件上位于工件后方的一个邻近的密封凸起)。当该工件被定位在工件转运或加载站中的时候,位于工件前方的邻近的密封凸起(例如,在工件朝向激光工作站14的行进方向上),可以与最近的可动门形成不透激光的密封。当工件被移动至激光工作站14时,位于工件前方的邻近的密封凸起将被移动以便与第二可动门形成不透激光的密封。同时,位于工件后方的邻近的密封凸起将被移动直到与第一可动门形成不透激光的密封。因此,当工件在激光工作站14中经受激光加工时,工件总体上被定心在四个密封凸起之中,这四个密封凸起将与可动门58、60两者形成不透激光的密封。根据激光工作站14的宽度,密封凸起68、70沿着皮带构件被间隔开,并且皮带构件32、34的运动和定位受到控制,这样使得在每次工件转运操作后邻近的或附近的密封凸起将与可动门58、60对齐。激光加工单元10的控制系统可以包括合适的传感器或反馈装置,用于保证在关闭门和/或执行激光加工之前可动密封凸起68、70与可动门58、60对齐。
[0048] 如果激光加工单元10操作以便提供穿过该激光加工单元的工件的线性流动(即,非往复运动),每个密封凸起将依次与一个门形成不透激光的密封,然后与另一个门形成不透激光的密封,并且接着随工件移动穿过工件卸载站,并且最终被再循环至工件加载站。皮带构件32、34的主动上部皮带部分使密封凸起移动穿过工件转运或加载/卸载站并且穿过激光工作站,然而被动下部皮带部分使这些密封凸起再循环。
[0049] 如果激光加工单元10以往复运动模式操作以将工件在转运站与激光工作站之间来回移动,则皮带构件32、34上的三对密封凸起可以被用来与可动门58、60形成密封。这三对密封凸起可以包括中央一对、左边一对、右边一对(例如当在图8和图9的平面图中被观察时)。在皮带构件32、34的第一位置中,中央这对密封凸起将与第一门形成不透激光的密封,并且左边这对密封凸起将与第二门形成不透激光的密封。当皮带转换至第二位置中时(例如在方向26上),右边这对密封凸起将与第一门形成不透激光的密封,并且中央这对密封凸起将与第二门形成不透激光的密封。皮带可以从第二位置转换回第一位置,在该第一位置中,中央这对密封凸起将再次与第一门形成不透激光的密封,并且左边这对密封凸起将再次与第二门形成不透激光的密封。
[0050] 图11是用于该激光加工单元的示例性控制系统的方框图。控制器72可以控制转运机械手20、22和激光机械手24的操作。控制器72还可以控制驱动皮带构件的伺服马达42的操作,以及可动门的马达操作器62、64的操作。控制器72接收来自用户界面74的用户输入(例如,启动命令、停止命令、程序选择等等),并且可以监控各种传感器76的状态(例如,位置传感器编码器、限位开关等等)。控制器72和用户界面74可以是激光加工单元的控制面板30(图2)的一部分。控制器72可以是电子控制器并且可以包括一个或多个处理器。例如,控制器72可以包括微处理器微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑控制器(PLC)、离散逻辑电路等等中的一个或更多个。控制器72可以进一步包括存储器78并且可以存储程序指令,所述程序指令使得处理器提供本文中赋予它的功能。存储器78可以包括一个或多个易失的、非易失的、磁性的、光学的、或者电气的媒体,如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可檫可编程ROM(EEPROM)、闪存等等。
[0051] 如图1中最佳示出的,激光加工单元10可以进一步包括用于保护人员的安全围栏80和护板、以及用于盛放经加工的或未加工的工件的工件仓82。激光加工单元10可以进一步包括次级传送机84,用于移除来自激光工作站14的被切割部分和其他碎料。次级传送机
84可以被配置成用于将被切割部分和其他碎料运输至容器86,用于最终处置。
[0052] 应该明显的是,本公开是以实施例的方式并且可以通过添加、更改或消除来作出各种改变而不脱离本公开所包含的教导的合理范围。因此,本发明不限于本公开的特定的细节,除非所附的权利要求书被必要地如此限定。
[0053] 参考号
[0054] 10 激光加工单元                57 墙部分
[0055] 12 传送站                      58 门
[0056] 14 激光工作站                  60 门
[0057] 16 传送站                      62 门操作器
[0058] 18 传送站                      64 门操作器
[0059] 20 传送机械手                  66 通道
[0060] 22 传送机械手                  68 密封凸起
[0061] 26 线性方向                    70 密封凸起
[0062] 28 相反方向                    72 控制器
[0063] 30 控制面板                    74 用户界面
[0064] 32 皮带构件                    76 传感器
[0065] 34 皮带构件                    78 存储器
[0066] 36 框架                        80 安全围栏
[0067] 38 皮带轮                      82 工件仓
[0068] 40 轴                          84 传送机
[0069] 42 伺服马达                    86 容器
[0070] 46 横向构件
[0071] 48 工件支撑件
[0072] 50 滚轮
[0073] 52 围墙
[0074] 54 墙部分
[0075] 55 墙部分
[0076] 56 墙部分
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