具有可往复移动的穿梭机结构的激光围罩及其使用方法与流程

在此要求保护2014年3月31日提交的美国专利申请序列号61/972,552的权益，并且该披露通过援引并入本文。

发明背景

发明领域

本发明总体上涉及激光围罩，并且更具体地涉及一种具有一个或多个可移动的墙壁部分以便允许高效的材料传送和改进的加工效率的激光围罩。本发明还涉及一种在这样的激光围罩内加工工件的方法。

背景技术：
说明

激光加工可以包括(但不限于)切焊、热处理、对多种不同铁质材料和非铁质材料、基板、涂层和添加剂物质的材料去除和材料熔敷。在需要优化零部件生产的周期时间的制造环境和其他环境中，将零件移入和移出工作间的能力对于成功制造零件而言是关键的。

用于创造通向l级激光围罩内部的入口的典型设计和方法是通过使用移动门。门打开和关闭，允许人、传送台或穿梭机(shuttle)将材料移入和移出夹具，这些夹具固持住工件以供激光加工。门移动和材料传送是独立的顺序操作，即，在门打开之前工件不能移入或移出围罩，并且在门关闭并且安全开关接通之前激光不能开始加工。

传统上，激光围罩含有气动致动的门，以便在装卸工件过程中提供激光密封。打开激光器门所需的典型时间是大致3秒。用于将新零件移入工作间的典型时间是大致3秒，并且关闭激光器门所需的典型时间是大致3秒。如果激光加工时间是大致30秒，则常规系统中激光器“运行”时间是30/(3+3+3+30)＝76.9％。

技术实现要素：

出于解决上述问题的目的，本发明提出了一种根据权利要求1、9或15所述的激光加工单元和一种根据权利要求16所述的在这样的激光加工单元内加工工件的方法。可以从从属权利要求和说明中获得优选实施例。在更一般方面，本发明提供了一种用于加工工件的激光加工单元。该激光加工单元包括用于临时固持工件的至少一个传送站和限定对工件执行激光操作的空间的激光工作站。该激光工作站具有至少一个固定墙壁部分，该至少一个固定墙壁部分布置在该激光工作站与该至少一个传送站之间。

该激光加工单元可以包括至少一个可移动墙壁部分。该至少一个可移动墙壁部分在激光操作过程中可操作为与该至少一个固定墙壁形成激光密封。该激光加工单元还包括用于在工作站与该至少一个传送站之间传送工件的传送机器人。

进一步地，在激光操作期间，该至少一个可移动墙壁部分可以与该第一固定墙壁部分形成激光密封从而限定该激光工作站的至少一个壁。该至少一个墙壁准许至少一个激光机器人对位于该激光工作站上的工件执行激光操作同时防止从该激光工作站泄漏激光。

在所提出的配置中，提供激光密封所需的时间与将工件传送进出该工作站同时发生。通过除去气动致动的门，激光器“运行”时间将是30/(3+30)＝90.9％。这将引起14％的产量增长。

此外，在工件传送操作过程中，该至少一个可移动墙壁部分与传送机器人同时水平移动。

除了更一般的方面，该激光加工单元的特征在于，该至少一个固定墙壁部分包括密封形成边缘，该至少一个可移动墙壁部分包括密封形成边缘，并且该至少一个可移动墙壁部分上的密封形成边缘可操作为与该固定墙壁部分上的密封形成边缘形成激光密封。

除了更一般的方面，该激光加工单元还可以包括一对导轨和可操作为沿着这些导轨移动的穿梭机。根据第三方面的激光加工单元的特征在于，该至少一个传送站包括装载站和卸载站，该至少一个固定墙壁部分包括位于该工作站与该装载站之间的第一固定墙壁部分和位于该工作站与该卸载站之间的第二固定墙壁部分。此外，该至少一个可移动墙壁包括支撑在该穿梭机上并且可操作为与该第一固定墙壁形成激光密封的第一可移动墙壁部分以及支撑在该穿梭机上并且可操作为与该第二固定墙壁形成激光密封的第二可移动墙壁部分。

在工件传送操作过程中，第一和第二可移动墙壁部分中的每一者可以与传送机器人同时水平移动。

根据本发明的另一个更一般的方面，该激光加工单元的特征在于，在激光操作期间：该第一可移动墙壁部分与该第一固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第一侧壁并且该第二可移动墙壁部分与该第二固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第二侧壁。所形成的第一和第二侧壁准许至少一个激光机器人对位于该激光工作站上的工件执行激光操作同时防止从该激光工作站泄漏激光。

优选地，在工件传送操作过程中：该穿梭机可以沿着这些导轨以背离该装载站的第一方向使得该第一可移动墙壁部分横穿该激光工作站水平移动，从而允许装载该激光工作站，并且该穿梭机可以沿着这些导轨以背离该装载站的第一方向使得该第二可移动墙壁横穿该卸载工作站水平移动，从而允许卸载该激光工作站。该传送机器人将工件从该装载站传送越过该第一固定墙壁部分到达该激光工作站，并且还将成品工件从该激光工作站传送越过该第二固定墙壁部分到达该卸载站。在完成工件传送之后，该穿梭机以与第一方向相反的第二方向将第一和第二可移动墙壁部分一起移动，以便返回至其初始位置。

根据本发明的又另一个更一般的方面，该激光加工单元还可以进一步包括一对导轨和可操作为沿着导轨移动的穿梭机。该激光加工单元的特征在于，该至少一个传送站包括第一传送站和第二传送站。至少一个固定墙壁部分还包括位于该工作站与该第一传送站之间的第一固定墙壁部分、以及位于该工作站与该第二传送站之间的第二固定墙壁部分。该至少一个可移动墙壁部分包括支撑在该穿梭机上并且可操作为在第二穿梭机位置上与该第一固定墙壁形成激光密封的第一可移动墙壁部分、支撑在该穿梭机上并且可操作为在第一穿梭机位置上与该第一固定墙壁形成激光密封并且在第二穿梭机位置上与该第二固定墙壁部分形成激光密封的第二可移动墙壁部分、以及支撑在该穿梭机上可操作为在第一穿梭机位置上与该第二固定墙壁形成激光密封的第三可移动墙壁部分。

第五方面进一步特征在于，在工件传送操作过程中，穿梭机沿着轨道水平移动第一、第二和第三可移动墙壁部分中的每一者，这样的移动是与工件的运送同时发生的。

优选地，该激光加工单元的特征在于，可以当穿梭机在第一穿梭机位置上时在第一激光操作期间和当穿梭机在第二穿梭机位置上时在第二激光操作期间执行激光操作。

还优选的是，在第一激光操作期间，该第二可移动墙壁部分可以与该第一固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第一端壁并且该第三可移动墙壁部分与该第二固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第二端壁。这准许至少一个激光机器人对位于该激光工作站内的所述工件之一执行激光操作同时防止从该激光工作站泄漏激光。

类似地，在第二激光操作期间，该第一可移动墙壁部分可以与该第一固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第一端壁并且该第二可移动墙壁部分与该第二固定墙壁部分形成激光密封以限定该激光工作站的第二端壁。这还准许该至少一个激光机器人对位于该激光工作站内的所述工件之一执行激光操作同时防止在该第二激光操作期内从该激光工作站泄漏激光。

此外，在第一工件传送操作过程中，该穿梭机可以从该第一穿梭机位置移动到该第二穿梭机位置，该穿梭机沿着导轨使得该第一可移动墙壁部分横穿该第一传送站以背离该激光工作站的第一方向水平移动以便允许将成品工件卸载到该第一传送站中，该穿梭机可以以背离该激光工作站的第二固定墙壁部分的第一方向使得该第二可移动墙壁横穿该工作站水平移动以便允许将未完成的工件装载到该工作站中，并且该穿梭机沿着导轨以朝向该激光工作站的第一方向使得该第三可移动墙壁部分水平移动。

根据权利要求1，提供了一种激光加工单元。该激光加工单元包括工件装载站、和包括可操作来对工件执行激光操作的激光机器人的激光工作站。轨道从该工件装载站延伸通过该激光工作站。第一固定墙壁部分位于该激光工作站的近侧、将该激光工作站与该工件装载站分开。第二固定墙壁部分位于该激光工作站的与该近侧相反的远侧、是与该第一固定墙壁部分相偏移的。第一可移动墙壁部分被配置成与该第一固定墙壁部分形成激光密封。第二可移动墙壁部分被配置成与该第二固定墙壁部分形成激光密封。穿梭机可操作来沿着该轨道移动从而将该工件从该工件装载站输送到该激光工作站，其中，该第一可移动墙壁部分和第二可移动墙壁部分是由该穿梭机支撑的并且当该工件被输送到该激光工作站时与该穿梭机和该工件同时移动。

在某些实施例中，该激光加工单元包括包围该激光工作站的围罩。该围罩包括位于该激光工作站的近侧的第一端壁部分和位于该激光工作站的远侧的第二端壁部分。该第一固定墙壁部分和该第一可移动墙壁部分一起形成所述包围该激光工作站的围罩的该第一端壁部分的至少一部分。该第二固定墙壁部分和该第二可移动墙壁部分一起形成所述包围该工作站的围罩的该第二端壁部分的至少一部分。在该激光加工单元执行的工件传送操作过程中，该穿梭机沿着该轨道移动该第一可移动墙壁部分从而在该第一端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时将该工件通过该第一端壁部分上的该开口从该工件装载站移动至该激光工作站中，并且该穿梭机沿着该轨道移动该第二可移动墙壁部分从而在该第二端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时通过该第二端壁部分上的该开口将另一个工件从该激光工作站上移除。

在另外的实施例中，该轨道是第一轨道，并且该激光加工单元进一步包括从该工件装载站延伸通过该激光工作站的第二轨道，该穿梭机可操作为在该轨道上移动，其中，该第一固定墙壁部分和该第二固定墙壁部分位于该第一轨道与该第二轨道之间。该激光加工单元包括工件卸载站，其中，该工件卸载站通过该第二固定墙壁部分与该激光工作站分开。传送机器人支撑在该穿梭机上以用于在该工件传送操作过程中将该工件从该装载站运送到该激光工作站中并且在该工件传送操作过程中同时将另一个工件从该激光工作站运送到该工件卸载站。

在另外的实施例中，该传送机器人包括多个搬运臂，这些搬运臂被配置成用于在该工件传送操作过程中将该工件升起越过该第一固定墙壁部分并且在该工件传送操作过程中将另一个工件升起越过该第二固定墙壁部分。

在另外的实施例中，该第一可移动墙壁部分和该第二可移动墙壁部分中的一者在该工件传送操作过程中在该激光工作站内移动。

在某些实施例中，该工件装载站是第一工件装载站，并且该激光加工单元进一步包括第二工件装载站，其中，该第二工件装载站通过该第二固定墙壁部分与该激光工作站分开，并且该第二可移动墙壁部分被配置成用于在该激光加工单元执行工件传送操作过程中被该穿梭机移动横穿该激光工作站，并且在第一穿梭机位置上与该第二固定墙壁部分形成激光密封并且在第二穿梭机位置与该第一固定墙壁部分形成该激光密封。

在另外的实施例中，第三可移动墙壁部分由该穿梭机支撑以用于与该第一可移动墙壁部分和该第二可移动墙壁部分同时移动。该第三可移动墙壁部分被配置成在该第二穿梭机位置上与该第二固定墙壁部分形成激光密封，并且其中，在该工件传送操作过程中，在该第二可移动墙壁部分移动横穿该激光工作站时，该第一可移动墙壁部分移动横穿该第一工件装载站，而该第三可移动墙壁部分移动横穿该第二工件装载站。

在某些实施例中，围罩包围该激光工作站。该围罩包括位于该激光工作站的近侧的第一端壁部分和位于该激光工作站的远侧的第二端壁部分。该第一固定墙壁部分和该第一可移动墙壁部分一起形成所述包围该激光工作站的围罩的该第一端壁部分的至少一部分，并且该第一固定墙壁部分和该第一可移动墙壁部分包括对应的密封形成边缘，这些密封形成边缘在该第一固定墙壁部分与该第一可移动墙壁部分之间形成该激光密封。该第二固定墙壁部分和该第二可移动墙壁部分一起形成所述包围该激光工作站的围罩的该第二端壁部分的至少一部分，并且该第二固定墙壁部分和该第二可移动墙壁部分包括对应的密封形成边缘，这些密封形成边缘在该第二固定墙壁部分与该第二可移动墙壁部分之间形成该激光密封。

根据权利要求9，提供了一种激光加工单元。该激光加工单元包括工件装载站和工件卸载站。激光工作站位于该工件装载站与该工件卸载站之间，并且包括可操作来对工件执行激光操作的激光机器人。轨道从该工件装载站延伸通过该激光工作站到达该工件卸载站。第一固定墙壁部分将该激光工作站与该工件装载站分开。第二固定墙壁部分与该第一固定墙壁部分相偏移并且将该激光工作站与该工件卸载站分开。第一可移动墙壁部分被配置成与该第一固定墙壁部分形成激光密封。第二可移动墙壁部分被配置成与该第二固定墙壁部分形成激光密封。穿梭机可操作来沿着该轨道移动从而将该工件从该工件装载站输送到该激光工作站，其中，该第一可移动墙壁部分和第二可移动墙壁部分是由该穿梭机支撑的并且当该工件被输送到该激光工作站时与该穿梭机和该工件同时移动。

在某些实施例中，该激光加工单元包括包围该激光工作站的围罩。该围罩包括将该激光工作站与该工件装载站分开的第一端壁部分、以及将该激光工作站与该工件卸载站分开的第二端壁部分。该第一固定墙壁部分和该第一可移动墙壁部分一起形成所述包围该激光工作站的围罩的第一端壁部分的至少一部分，并且该第二固定墙壁部分和该第二可移动墙壁部分一起形成所述包围该工作站的围罩的第二端壁部分的至少一部分。在该激光加工单元执行的工件传送操作过程中，该穿梭机沿着该轨道并且横穿该激光工作站移动该第一可移动墙壁部分从而在该第一端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时将该工件通过该第一端壁部分上的该开口从该工件装载站移动至该激光工作站中，并且该穿梭机沿着该轨道并且横穿该工件卸载站移动该第二可移动墙壁部分从而在该第二端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时通过该第二端壁部分上的该开口将另一个工件从该激光工作站上移除。

在另外的实施例中，该轨道是第一轨道并且该工件是第一工件，并且该激光加工单元进一步包括从该工件装载站延伸通过该激光工作站的第二轨道，该穿梭机可操作为在该轨道上移动，其中，该第一固定墙壁部分和该第二固定墙壁部分位于该第一轨道与该第二轨道之间。传送机器人支撑在该穿梭机上以用于在该激光加工单元执行工件传送操作过程中将该第一工件从该装载站运送到该激光工作站中并且在该工件传送操作过程中同时将第二工件从该激光工作站运送到该工件卸载站中。在该工件传送操作过程中，该穿梭机沿着该轨道并且横穿该激光工作移动该第一可移动墙壁部分从而在该第一端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时将该第一工件通过该第一端壁部分上的该开口从该工件装载站移动至该激光工作站中，并且该穿梭机沿着该轨道并且横穿该工件卸载站移动该第二可移动墙壁部分从而在该第二端壁部分上形成开口，并且该穿梭机同时通过该第二端壁部分上的该开口将该第二工件从该激光工作站上移除。

在另外的实施例中，该第一可移动墙壁部分和该第二可移动墙壁部分是基本上C形的，并且形成在该第一可移动墙壁部分上的该开口和形成在该第二端壁部分上的该开口是基本上C形的。在另外的实施例中，该传送机器人包括：第一对搬运臂，这些搬运臂被配置成用于在该工件传送操作过程中将该第一工件升起越过该第一固定墙壁部分；以及第二对搬运臂，这些搬运臂被配置成用于在该工件传送操作过程中将该第二工件升起越过该第二固定墙壁部分。在又另外的实施例中，在该工件传送操作过程中，该穿梭机将该第一对搬运臂移动通过该第一端壁部分上的该开口，并且该穿梭机将该第二对搬运臂移动通过该第二端壁部分上的该开口。

根据权利要求15，提供了一种激光加工单元。该激光加工单元包括第一工件传送站、第二工件传送站、以及位于该第一工件传送站与该第二工件传送站之间的激光工作站。该激光工作站包括激光机器人，该激光机器人可操作来对工件执行激光操作。轨道从该第一工件传送站延伸通过该激光工作站到达该第二工件传送站。第一固定墙壁部分将该激光工作站与该第一工件传送站分开。第二固定墙壁部分与该第二固定墙壁部分相偏移并且将该激光工作站与该第二工件传送站分开。第一可移动墙壁部分被配置成与该第一固定墙壁部分形成激光密封。第二可移动墙壁部分被配置成与该第一固定墙壁部分和该第二固定墙壁部分两者形成激光密封。第三可移动墙壁部分被配置成与该第二固定墙壁部分形成激光密封。穿梭机可操作为沿着该轨道移动从而将该工件从该第一工件传送站或该第二工件传送站输送到该激光工作站，其中，该第一可移动墙壁部分、第二可移动墙壁部分和该第三可移动墙壁部分是由该穿梭机支撑的并且当该工件被输送到该激光工作站时与该穿梭机和该工件同时移动。

在某些实施例中，该第二可移动墙壁部分被配置成用于在该激光加工单元执行工件传送操作过程中被该穿梭机移动横穿该激光工作站，并且在第一穿梭机位置上与该第二固定墙壁部分形成激光密封并且在第二穿梭机位置与该第一固定墙壁部分形成该激光密封。

在另外的实施例中，在该工件传送操作过程中，在该第二可移动墙壁部分移动横穿该激光工作站时，该第一可移动墙壁部分移动横穿该第一工件传送站，而该第三可移动墙壁部分移动横穿该第二工件传送站。在又另外的实施例中，在该第一穿梭机位置上，该第一可移动墙壁部分与该第一固定墙壁部分形成激光密封，并且在该第二穿梭机位置上，该第三可移动墙壁部分与该第二固定墙壁部分形成激光密封。在又另外的实施例中，这些固定墙壁部分和可移动墙壁部分包括形成激光密封的对应密封形成边缘。

在某些实施例中，该激光加工单元包括布置在该穿梭机上并且在该第一工件传送站与该激光工作站之间可移动的第一工具托盘、以及布置在该穿梭机上并且在该第二工件传送站与该激光工作站之间可移动的第二工具托盘。

为了更全面理解本发明，读者参照以下详细说明部分，应结合附图来阅读该详细说明部分。贯穿以下详细说明并且在附图中，相同的数字指代相同的零件。

附图简要说明

图1是根据本发明的第一实施例的激光围罩和工件传送设备的透视图。

图2是图1设备的俯视图。

图3是图1至图2设备的侧视平面图。

图4是作为图1至图3设备的一个部件的激光密封系统的详细视图。

图5是图1至图2设备的侧视图。

图6是图1至图3的控制系统的简化示意图。

图7是示出了根据本发明的实施例的一种方法中的步骤的流程图。

图8A和8B是根据本发明的第二实施例的激光围罩和工件传送设备的透视图。

图9是根据本发明的第二实施例的透视图。

图10是图8至图9设备的侧视平面图。

图11是图8至图10设备的俯视平面图。

图12A和图12B是本发明的第二实施例的示例性边缘密封系统的示意性表示。

图13是本发明的实施例的流程图。

说明性实施例的详细说明

现在将结合附图描述本发明的多个说明性实施例。应理解，在此仅描述了说明本发明的所选择的实施例所需的结构和方法。本领域的技术人员应了解和理解其他常规结构、和系统的附属和辅助部件的结构。

第一实施例

如图1至图3中所示，激光加工单元10的第一实施例包括一对基本上彼此平行延伸的、并且布置在激光加工单元10的相反侧的轨道12、14。这些轨道具有第一(近)端16和第二(远)端18。穿梭机组件20可移动地附接至这些轨道并且可操作为沿着这些轨道朝任一方向在两端16、18之间选择性地和往复地移动。

穿梭机组件20具有可操作来沿着轨道使得穿梭机移动的致动器204(图6中示意性地示出)。该致动器可以例如包括马达和齿条齿轮系。

如图2中所示，装载站30、激光工作站32、和卸载站34对应地从第一轨道端16至第二轨道端18沿这些轨道安排在固定位置上。

第一固定墙壁部分40布置在装载站30与工作站32之间。第一固定墙壁部分40是基本上竖直的并且在轨道12、14之间延伸。第一固定墙壁部分40包括密封部42，该密封部围绕该第一固定墙壁部分的上侧边缘、左上侧边缘和右上侧边缘延伸并且被配置成用于当其与可移动墙壁部分60的对应边缘部紧密邻接时产生光密封，如将在此进一步描述的。

第二固定墙壁部分50与第一固定墙壁部分40间隔开，并且布置在卸载站34与工作站32之间。第二固定墙壁部分50是基本上竖直的并且在轨道12、14之间延伸。第二固定墙壁部分50包括密封部52，该密封部围绕第二固定墙壁部分50的上侧边缘、左上侧边缘和右上侧边缘延伸。

基本上永久的“实体”或其他已知永久类型的围罩500(图5中示出)包围工作站32，并且包括顶板502、第一和第二外端壁部分504、506、以及相反的侧壁部分(未示出)。

围罩的第一和第二外端壁部分504、506对应地形成第一和第二开口，每个开口是基本上矩形的、一侧朝向激光加工单元10的底部开放。第一和第二开口中每个开口由上围边、左围边和右围边限定。上围边、和左围边和右围边各自包括密封部，结构上(下述)类似于第一固定墙壁部分40的密封部42。

第一可移动墙壁部分60固定地附接至穿梭机20上以便与其同时移动。第一可移动墙壁部分60是基本上竖直的、C形的并且开口如所示面朝下而定向，并且包括密封部62。第一可移动墙壁部分60的形状使得限定出开放部C形的这些内边缘的尺寸与第一固定墙壁部分40的上边缘、左上侧边缘和右上侧边缘的尺寸相对应。以类似的方式，可移动墙壁部分的外侧边缘和上边缘在其上具有类似的密封部以便选择性地且密封地与围罩的端壁部上所形成的开口的内边缘部(未示出)对齐。

如图1中所示，在第一位置上，第一可移动墙壁部分60靠近固定墙壁部40布置，使得在第一固定墙壁部40的密封部42与第一可移动墙壁部分60的密封部62之间形成激光密封。以此方式，第一固定墙壁部分40和第一可移动墙壁部分60形成第一激光密封。

类似地，当在第一位置上时，第一可移动墙壁部分60的密封部62与围罩的第一端壁部分的对应边缘密封形成激光密封。第一固定墙壁部分40、第一可移动墙壁部分60、和第一端壁部分在激光加工单元10的第一端上形成激光密封。

第二可移动墙壁部分70固定地附接至穿梭机20上。第二可移动墙壁部分是基本上竖直的、C形的并且开口面朝下定向，并且以与以上结合第一可移动墙壁部分60描述的类似的方式包括密封部72。如图1中所示，在第一位置上，第二可移动墙壁部分70靠近第二固定墙壁部分50布置，使得在第二固定墙壁部分50的密封部52与第二可移动墙壁部分70的密封部72之间形成激光密封。以此方式，第二固定墙壁部分50和第二可移动墙壁部分70形成第二激光密封。

如以上关于激光加工单元10的第一端所描述的，当在第一位置上时，第二可移动墙壁部分70的密封部72还与围罩的第二端壁的密封部形成密封，使得第二固定墙壁部分50、第二可移动墙壁部分70和第二端壁部分在激光加工单元10的第二端上形成激光密封。

设备10进一步包括传送机器人80(图6)，该传送机器人具有第一对搬运臂82a、82b和第二对搬运臂84a、84b。第一对搬运臂82a、82b可操作来将工件W₁从装载站30传送越过第一固定墙壁40到达工作站32。第二对搬运臂84a、84b可操作来将工件W₂从工作站32传送至卸载站34。

每个搬运臂82a、82b、84a和84b包括单独的机构用于选择性地移向或移离布置在导轨之间的中心平面、上移或下移、以及沿导轨水平移动。

激光机器人90可操作来在工件容纳在工作站32中的同时执行激光操作，如在工件上切割、焊接和/或加热。

图4展示了通过固定墙壁部分40的密封部42和可移动固定墙壁部分60的密封部62形成激光密封。

密封部42是U形的，具有第一和第二向外延伸部44、46。向外延伸部44、46在垂直于固定墙壁部分40的方向上、沿着轨道12、14的轴线并且朝向工作站32延伸。第一和第二向外延伸部44、46中的每一者在离固定墙壁部分40最远的一端上形成有钩形部45、47。

密封部62是L形的，并且具有单个向外延伸部64。这单个的向外延伸部64在垂直于可移动墙壁部分60的方向上、沿着轨道12、14的轴线并且朝向装载站30延伸。这单个的向外延伸部64安排在可移动墙壁部分60上，使得当可移动墙壁移动到第一位置上时(如以上讨论的)，单个向外延伸部64在密封部42的第一与第二向外延伸部44、46之间延伸。这产生符合ANSI标准Zl36.X、人眼安全的激光密封。

相关技术领域的人员应理解，许多替代激光密封结构是已知的并且可以可替代地加以使用。美国专利5,643,477中披露了一种这样的替代激光密封结构，该专利的全部披露内容通过援引并入。

图6展示了激光加工单元10的示例性控制系统。控制单元200可操作来从多种不同传感器202接收输入以便控制传送机器人80、激光机器人90、和用于对穿梭机20提供动力的致动器204。

控制单元200可以是例如微控制器、电子控制单元、膝上计算机、或其他类型的计算机。传感器202可以包括例如用于检测例如工作空间的地点的位置传感器，用于检测穿梭机20、传送机器人80和激光机器人90的运动的加速度计，用于检测用于致动穿梭机20、传送机器人80和激光机器人90的马达的电流的电流传感器，用于检测例如在第一和第二可移动墙壁部分60、70与第一和第二固定墙壁部分40、50之间已经形成正确的激光密封的安全开关，以及用于监测激光加工单元10的表现的其他传感器。

传送机器人80和激光机器人90中的每一者应被理解为包括致动器(例如，马达)并且可操作来对来自控制单元200的控制信号进行响应。

第一实施例的操作

第一实施例中描述的激光加工单元10可以被理解为在三个操作期之间循环；工件传送期、返回并准备期、以及激光操作期。以下将参考图5来描述这种操作。

工件传送期

图5展示了工件传送期。在工件传送期，将新的未完成的工件从装载站30实际移动到工作站32，并且同时将成品工件从工作站32转移至卸载站34。

图5上的实心黑色箭头表明在工件传送期工件向上移动越过固定壁之一并且在另一侧向下移动。传送机器人将新的未完成的工件从装载站30传送到工作站，并且另一个传送机器人同时将成品工件从工作站32传送至卸载站34。

因为在工件传送期开始(紧跟着激光加工期)时，工作站32仍然密封防止激光泄漏，所以有必要提供临时开口来适应将工件移入和移出工作站32。在第一实施例中，是通过使得穿梭机20和所附接的可移动墙壁部分60、70沿着轨道朝着朝向轨道端18的方向移动、同时在工件传送期移动工件来完成打开工作站32的。穿梭机20和所附接的可移动墙壁部分60、70沿着轨道的这种移动在工作站32的每一端产生相应的C形开口(以可移动墙壁部分的形状)，搬运臂82a、82b、84a、84b和工件可以穿过该开口。

为了最小化工件传输期的持续时间，传送机器人80与工作站32的打开同时且同步地传送工件。随着穿梭机20将远端可移动墙壁部分70移向轨道第二(远)端18，传送机器人80同时将成品工件移出工作站32并移向卸载站34，并且未完成的工件也被提升越过第一固定墙壁40并进入工作站。

图5中展示了传送机器人和工件的运动。传送机器人的搬运臂82a、82b(图1)拾起装载站30中的未完成的工件、将其提起并越过第一固定墙壁部分40、并将其下放在工作站32中(例如，放到工件固持台上)。同时，搬运臂84a、84b拾起工作站32中的成品工件、将其提起并越过第二固定墙壁部分60、并将其下放在卸载站34中。

图5还用虚线展示了第一和第二可移动墙壁部分60’和70’在其朝向轨道远端18的方向的最大行程的位置。在这个位置上，已经充分移动了第一和第二可移动墙壁部分60’和70’以允许传送机器人80将工件放在其相应的新地点上。

如上所述，工件传送期与图7的流程图上的步骤S301相对应。

返回并准备期

在将工件放在上述其目的区域之后，穿梭机接着朝第二方向往复移动从而将机器人80的(现在是空的)臂82a、82b、84a、84b移回至其原始位置以准备另一个激光操作期。同时，穿梭机20将可移动墙壁部分60、70移回图5中的实心线所示的其原始位置。这将激光加工单元10置于工作台32再次密封的条件下。

返回并准备阶段中的第二阶段是这些组臂中的每个臂拾起新的工件从而再次开始循环，并且激光加工单元10可以对新放在工作站32中的未完成的工件安全地执行激光操作。这可以以同步方式或按顺序进行，其中远端这组臂84a、84b在近端这组臂82a、82b之前拾起工件，近端这组臂可以稍后运行。

如上所述，返回并准备期与图7上的流程图上的S302相对应。

激光操作期

在激光操作期，激光机器人90对位于工作站32中的工件执行激光切割和/或焊接操作。同时，未完成的工件被放置到装载站中并且接着装载在装载站30中的臂82a、82b中。

在激光操作期，穿梭机20位于第一位置上，在轨道的第一端16附近。因此，附接至穿梭机20的第一可移动墙壁部分60及第二可移动墙壁部分70也在第一位置上。如上所述，第一位置描述了一种安排：第一可移动墙壁部分60邻接第一固定墙壁部分40，使得第一可移动墙壁部分60的密封形成部62与第一固定墙壁部分40的密封形成边缘部42以及该隔室的对应外端壁(未示出)配合，从而形成第一激光密封。类似地，在第一位置上，第二可移动墙壁部分70的密封形成边缘72与第二固定墙壁部分50的密封形成边缘52、以及该隔室的对应外端壁(未示出)配合，从而形成第二激光密封。

图5示出了处于第一位置上的穿梭机20。图5还示出了处于第一位置上的第一和第二可移动墙壁部分60、70。

上述激光操作期与图7的流程图的步骤303相对应。

如上所述，与现有技术相比，第一实施例的激光加工单元具有减小工件传送期的持续时间的优点。这是因为根据本实施例，传送机器人80与可移动墙壁部分60、70的移动同步地移动工件。工件和可移动墙壁部分60、70在工件传送期开始时同步地朝一个方向(从轨道的第一端朝向轨道的第二端)移动，并且在将工件放在其新的相应地点上之后同步地朝另一个方向移动。

相反，根据常规方法，需要在将工件传送至工作站之前等待直至工作站中的滑动门打开，并且在重新关闭上工作站之前等待直至机器人臂82a、82b、84a和84b从工作站撤回、并且滑动门关闭。

第二实施例

如图8A、图8B、图9至图11、图12A和图12B中所示，第二激光加工单元610包括一对基本上彼此平行延伸的、并且布置在激光加工单元610的相反侧的轨道612、614。这些轨道具有第一端616和第二端618。穿梭机组件620可移动地附接至这些轨道上并且可操作为沿着这些轨道朝任一方向在两端616、618之间选择性地和往复地移动。

如在第一实施例中，第二实施例的穿梭机组件620具有可操作来使得穿梭机沿着轨道移动的致动器204(图6)。

如图11中可以最佳看到的，第一传送站630、激光工作站632和第二传送站634分别从第一轨道端616至第二轨道端618沿这些轨道安排在固定位置上。

基本上永久“实体”或其他已知永久类型的围罩800(图8A和图8B中的骨架图和图10中的侧视图中所示)包围工作站632。并且围罩800包括顶板802、第一和第二固定墙壁部分840、850以及相反的侧壁部分809、811。侧壁部分可以包括用于提供至围罩800内的激光工作站的入口的门808、810，如竖直的或过顶的门。

第一固定墙壁部分840布置在第一传送站630与工作站632之间。第一固定墙壁部分840是基本上竖直的并且在垂直于轨道612、614的方向上横穿轨道612、614延伸并且每一侧超出轨道612、614。为了允许材料在第一端传递进出激光工作站632，第一固定端壁部分840形成基本上矩形形状(其中，一侧朝向激光加工单元610的底部开放)的并且由上围边、左围边和右围边以及底部上的地板或支撑表面限定的第一开口。

第一固定端壁部分840进一步包括沿第一开口的围罩上边缘、左边缘和右边缘延伸的密封部842。密封部842被配置成用于在其与第一可移动墙壁部分660、或第二可移动墙壁部分670的对应边缘部紧密邻接时产生光密封，如将在此进一步详细描述的。

第二固定端壁部分850布置在第二传送站634与工作站632之间。第二固定端壁部分850是基本上竖直的并且在垂直于轨道612、614的方向上横穿这些轨道延伸并且每一侧超出这些轨道。为了允许材料在第二端传递进出激光工作站632，第二固定端壁部分850形成基本上矩形形状(其中，一侧朝向激光加工单元610的底部开放)的并且由围罩上边缘、左边缘和右边缘以及底部上的地板或支撑表面限定的第二开口。

第二固定端壁部分850进一步包括沿第二开口的围罩上边缘、左边缘和右边缘延伸的密封部852。密封部852被配置成用于在其与第二可移动墙壁部分670、或第三可移动墙壁部分700的对应边缘部紧密邻接时产生光密封，如也将在此进一步详细描述的。

第一可移动墙壁部分660固定地附接至穿梭机620上以便与其同时移动。第一可移动墙壁部分660是基本上竖直的、矩形的并且包括密封部662。可移动墙壁部分660的形状使得第一可移动墙壁部分660的上边缘、左边缘和右边缘的尺寸与第一固定端壁部分840上的第一开口的上围边、左围边和右围边的尺寸相对应。

如图8B、图10和图12A中所示，在第一位置上，第一可移动墙壁部分660靠近第一固定端壁部840布置，使得在第一固定端壁部840的密封部842与第一可移动墙壁部分660的密封部662之间形成激光密封。以此方式，第一固定端壁部分840和第一可移动墙壁部分662在激光加工单元610的第一端上形成第一激光密封。

第二可移动墙壁部分670固定地附接至穿梭机620上以便与其同时移动。第二可移动墙壁部分670是基本上竖直的、矩形的并且包括密封部672。第二可移动墙壁部分670的形状使得第二可移动墙壁部分670的上边缘、左边缘和右边缘的尺寸与第一固定端壁部分840上的第一开口的上侧围边、左侧围边和右侧围边的尺寸相对应，并且还与第二固定端壁部分850上的第二开口的上侧围边、左侧围边和右侧围边相对应。

如图8B、图10和图12A中所示，在第一位置上，第二移动墙壁部分670靠近第二固定端壁部850布置，使得在第二固定端壁部分850的密封部852与第二可移动墙壁部分670的密封部672之间形成激光密封。以此方式，第二固定端壁部分850和第二可移动墙壁部分670在激光加工单元610的第二端上形成第一激光密封。

第一工具托盘740可操作来将工件传送进出激光工作站632。第一工具托盘740布置在穿梭机620上，位于第一可移动墙壁部分660与第二可移动墙壁部分670之间。穿梭机620将第一工具托盘740在处于第一位置上的工作站632与处于第二位置上的第一传送站630之间往复移动。

第三可移动墙壁部分700固定地附接至穿梭机620上以便与其同时移动。第三可移动墙壁部分700是基本上竖直的、矩形的并且包括密封部702。第三可移动墙壁部分700的形状使得第三可移动墙壁部分700的上边缘、左边缘和右边缘的尺寸与第二固定端壁部分850上的第二开口的上侧围边、左侧围边和右侧围边的尺寸相对应。

如图8B、图10和图12A中所示，在第一位置上，第三可移动墙壁部分700与第二固定端壁部分850间隔开布置。以此方式，第三可移动墙壁部分700在第二传送站634的近端附近、超出轨道612、614的末端618、并且在第二固定端壁部分850对面。

第二工具托盘750可操作来将工件传送进出激光工作站632。第二工具托盘750布置在穿梭机620上，位于第二可移动墙壁部分670与第三可移动墙壁部分700之间。穿梭机620将第二工具托盘750在处于第一位置上的第二传送站634与处于第二位置上的激光工作站632之间往复移动。

第二激光加工单元610进一步包括可操作来将工件传送进出第一传送站630的第一传送机器人680和可操作来将工件传送进出第二传送站634的第二传送机器人682。

当穿梭机620处于第一位置上时，第二工具托盘750位于第二传送站634。第二传送机器人682将成品工件从第二工具托盘750上移除，并且然后将未完成的工件装载到第二工具托盘750上。

当穿梭机620处于第二位置上时(参见图8A和图12B)，第一工具托盘740位于第一传送站630。第一传送机器人680将成品工件从第一工具托盘740上移除，并且然后将未完成的工件装载到第一工具托盘740上。

激光机器人690可操作来在工件容纳在工作站632中的同时执行激光操作，如在工件上切割、焊接和/或加热。

激光加工单元610利用了类似于第一实施例中所述的系统的密封系统。然而，如图12A和图12B中所示，因为激光加工单元610的工作站632在穿梭机的第一和第二位置上必须是激光密封的，所以第一和第二固定墙壁部分840和850分别具有垂直于第一和第二固定墙壁部分840、850朝两个方向延伸的密封部842和852。

例如，第一固定墙壁部分840配备有密封边缘部842。密封边缘部842具有朝第一可移动墙壁部分660的方向延伸的第一向外延伸部和朝第二可移动墙壁部分670的方向延伸的第二向外延伸部。以此方式，第一固定墙壁部分可以与第一或第二可移动墙壁部分660、670中的任一者形成激光密封。

类似地，第二固定墙壁部分850配备有密封边缘部852。密封边缘部852还具有用于与第二或第三可移动墙壁部分670、700中的任一者形成密封的第一和第二向外延伸部。

进一步地，在第二实施例中，第二可移动墙壁部分670在穿梭机620处于第一位置上时与第二固定端壁部分850形成激光密封，并且在穿梭机620处于第二位置上时与第一固定端壁部分840形成激光密封。

进一步地，还如图12中所示，为了与第一和第二固定墙壁部分640、650形成激光密封，第二可移动墙壁部分670配备有密封边缘部672，该密封边缘部具有朝两个方向延伸的向外延伸部。以此方式，第二可移动墙壁部分670可以与第一或第二可移动墙壁部分840、850中的任一者形成激光密封。

如关于第一实施例所讨论的，相关技术领域的人员应理解，许多替代激光密封结构是已知的并且可以可替代地加以使用。

第二实施例的示例性控制系统类似于针对第一实施例描述的、并且图6中所示的控制系统，并且将不关于第二实施例进行详细讨论。

第二实施例的操作

参照图8A、图8B、图9至图11、图12A、图12B和图13，根据第二实施例，激光加工单元610可以被理解为通过四个操作期进行循环；第一工件传送期、第一激光操作期、第二工件传送期、第二激光操作期。

第一工件传送期

第一工件传送期被显示为图13的流程图中的步骤S901。

穿梭机620从第一位置移动至第二位置。穿梭机620将第二工具托盘750从第二传送站634移动至激光工作站632并且将第一工具托盘740从激光工作站632移动至第一传送站630。第二工具托盘750将新的未完成的工件从第二传送站运送至激光工作站632。同时，第一工具托盘740将成品工件运送至第一传送站630。

在第一工件传送期开始时，对工作站632密封防止激光泄漏。第一可移动墙壁部分660靠近第一固定墙壁部分840并与其形成密封。第二可移动墙壁部分670靠近第二固定墙壁部分850并与其形成密封。此外，在第一工件传送期开始时，第三可移动墙壁部分700在第二传送站634的近侧，位于超出第二轨道端618的地点处。

为了将材料传送进出工作站632，有必要打开激光工作站632。在第二实施例中，穿梭机620、和附接的第一、第二和第三可移动墙壁部分660、670、700以朝向轨道端616的第一方向移动。这种移动与第一和第二工具托盘740、750以及相关联工件的移动同时发生。穿梭机620和附接的可移动墙壁部分660和670沿着轨道的移动对应地临时打开位于工作站632的第一和第二端各自处的第一和第二开口，工具托盘740、750及其相关联工件可以穿过这些开口。

在第一工件传送期内，与工件、及第一和第二可移动墙壁部分660、670的移动同时地沿着轨道以朝向工作站632的方向移动第三可移动墙壁部分700。

在第一工件传送期结束时，穿梭机620位于第二位置上。与第一实施例相反，在第一工件传送期结束时，工作站632再次处于关闭和处于激光密封条件下。这是因为在穿梭机620处于第二穿梭机位置上时，第二可移动墙壁部分670靠近第一固定端壁部分840并且与其形成密封，并且第三可移动墙壁部分700靠近第二固定端壁部分850并且与其形成密封。第一可移动墙壁部分660与工作站632间隔开、沿着轨道612、614并且横穿第一传送站630。

图11以虚线展示了在第一材料传送期结束时第一工具托盘740’的位置。

第一激光操作期

第一激光操作期被显示为图13的流程图中的步骤S902。在第一激光操作期，激光机器人690对位于工作站632的工件执行激光切割和/或焊接操作。同时，传送机器人680将成品工件从位于第一传送站630中的第一工具托盘740上移除并且然后将新的未完成的工件放到第一工具托盘740上。

在第一激光操作期，第一、第二和第三可移动墙壁部分660、670和700位于在第一工件传送期结束时所描述位置上。第二和第三可移动墙壁部分670、700关闭激光工作站632。第一可移动墙壁部分660与工作站632间隔开、沿着轨道并且横穿第一传送站630。

第二工件传送期

第二工件传送期被显示为图13的流程图中的步骤S903。

穿梭机620从第二位置移动至第一位置。穿梭机620将第一工具托盘740从第一传送站630移动至激光工作站632并且将第二工具托盘740从激光工作站632移动至第二传送站634。第一工具托盘740将新的未完成的工件从第一传送站630运送至激光工作站632。同时，第二工具托盘750将成品工件运送至第二传送站634。

在第二工件传送期开始时，对工作站632密封防止了激光泄漏。第二可移动墙壁部分670靠近第一固定墙壁部分840并与其形成密封。第三可移动墙壁部分700靠近第二固定墙壁部分850并与其形成密封。此外，在第二工件传送期开始时，第一可移动墙壁部分660在第一传送站630的近侧，位于超出第一轨道端616的地点处。

穿梭机620、和附接的第一、第二和第三可移动墙壁部分660、670、700以朝向轨道端618的第二方向移动。这种移动与第一和第二工具托盘740、750以及相关联工件的移动同时发生。

穿梭机620和附接的第一和第三可移动墙壁部分670和700沿着轨道的移动对应地临时打开位于工作站632的第一和第二端各自处的第一和第二开口，工具托盘740、750及其相关联工件可以穿过这些开口。

在第二工件传送期内，与工件、及第二和第三可移动墙壁部分670、700的移动同时地沿着轨道以朝向工作站632的方向移动第一可移动墙壁部分660。

在第二工件传送期结束时，穿梭机620位于第一位置上。工作站632在此处于关闭和激光密封条件下。这是因为在穿梭机620处于第一穿梭机位置上时，第一可移动墙壁部分660靠近第一固定端壁部分840并且与其形成密封，并且第二可移动墙壁部分670靠近第二固定端壁部分850并且与其形成密封。第三可移动墙壁部分660与工作站632间隔开、沿着轨道612、614并且横穿第二传送站634。

第二激光操作期

第二激光操作期被显示为图13的流程图中的步骤S904。在第二激光操作期，激光机器人690对位于工作站632的工件执行激光切割和/或焊接操作。同时，传送机器人682将成品工件从位于第二传送站634中的第二工具托盘750上移除并且然后将新的未完成的工件放到第二工具托盘750上。

在第二激光操作期，第一、第二和第三可移动墙壁部分660、670和700位于在第二工件传送期结束时所描述位置上。第一和第二可移动墙壁部分660、670关闭激光工作站632。第三可移动墙壁部分700与工作站632间隔开、沿着轨道612、614并且横穿第二传送站634。

尽管在此已经关于多个特定说明性实施例描述了本发明，但前述说明旨在说明、而非限制本发明。本领域的技术人员将认识到，可以对说明性实施例的许多修改，这将是可操作的。所有在权利要求书范围内的这样的修改旨在是在本发明的范围和精神内的。

参考号

10 激光加工单元 70’ 墙壁部分

12 轨道 72 密封部

14 轨道 80 传送机器人

16 第一(近)端 82a 搬运臂

18 第二(远)端18 82b 搬运臂

20 穿梭机组件 84a 搬运臂

30 装载站 84b 搬运臂

32 激光工作站 90 激光机器人

34 卸载站 200 控制单元

40 第一固定墙壁部分 204 致动器

42 密封部 301 步骤

43 密封部 302 步骤

44 延伸部 303 步骤

45 钩形部 500 永久类型围罩

46 延伸部 502 顶板

47 钩形部 504 第一外端壁部分

50 第二固定墙壁部分 506 第二外端壁部分

52 密封部 610 加工单元

60 第一可移动墙壁部分 612 轨道

60’ 墙壁部分 614 轨道

62 密封部 616 轨道

64 向外延伸部 618 轨道

70 第二可移动墙壁部分 620 穿梭机组件

630 第一传送部分 852 密封部

632 激光工作站 902 步骤

634 第二传送部分 904 步骤

660 第一可移动墙壁部分 W₁ 工件

662 密封部 W₂ 工件

670 第二可移动墙壁部分

672 密封部

680 第一传送机器人

682 传送机器人

690 激光机器人

700 第三可移动墙壁部分

702 密封部

740 第一工具托盘

740’ 第一工具托盘

750 第二工具托盘

800 围罩类型

802 顶板

808 门

809 相反的侧壁部分

810 门

811 相反的侧壁部分

840 第一固定端壁部分

842 密封部

850 第二固定端壁部分