在移动网状物中激光切割形状的方法和系统的制作方法
【专利说明】在移动网状物中激光切割形状的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是2013年5月16日提交的申请号为61/824161的美国临时专利申请的正式申请，上述申请的内容通过引用被并入本发明中。
技术领域
[0002]本发明涉及在移动网状物形式的材料中切割形状的领域，更具体地涉及利用激光进行切割的方法。
【背景技术】
[0003]在网状物形式的材料中切割规则形状通常利用刀片完成。这在一定程度上是令人满意的，但仍受到某些约束。例如，刀片需要定期维护，并且改变切割形状通常需要完全改变刀片设置。因此尚有改进的空间，特别是在与此类系统相关的多功能性和/或维护费用方面存在冋题。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，提供在移动网状物中激光切割形状的方法，该方法包括:在保持网状物中的主要张力的同时，使网状物沿纵向方向移动穿过激光切割窗口，所述主要张力沿纵向方向作用；对网状物的至少一部分施加特定张力；以及在网状物的移动过程中、在所述激光切割窗口内，通过使所述激光束沿所述形状的一部分移动来切割出所述形状的一部分;与此同时，使所述特定张力的至少一部分在激光束处保持与该激光束的瞬时移动方向不同的方向。
[0005]上述形状的一部分可以是形状的后面部分，并且上述方法可进一步包括，在切割形状的后面部分的步骤之前，在上述激光切割窗口内，在所述网状物移动方法中，通过移动激光束沿形状的前面部分来切割形状前面部分，由此从上述主要张力释放网状物的一部分，施加特定张力的步骤可包括对所述网状物释放部分施加特定张力。
[0006]形状的后面部分至少部分地与形状的前面部分纵向对齐。
[0007]施加特定张力的步骤可包括在不同于纵向方向的方向施加特定张力，并且其中切割形状的一部分的步骤包括在纵向方向移动上述激光束。
[0008]特定张力可以施加在与纵向方向形成相对锐角的方向。
[0009]对网状物的释放部分施加特定张力的步骤可包括将网状物的释放部分固定在乳辊之间。
[0010]根据本发明的另一个方面，提供在移动网状物中激光切割形状的系统，所述系统包括:用于在保持网状物中的主要张力的同时，使网状物沿纵向方向移动穿过激光切割窗口的装置，所述主要张力沿纵向方向作用；用于对网状物的至少一部分施加特定张力的装置；以及用于在网状物的移动过程中、在所述激光切割窗口内，通过使所述激光束沿所述形状的一部分移动来切割出所述形状的一部分的切割装置，同时所述用于对网状物的至少一部分施加特定张力的装置使所述特定张力的至少一部分在激光束处保持与该激光束的瞬时移动方向不同的方向。
[0011]在阅读本发明之后，本领域技术人员将发现与本发明有关的更多进一步的特征及其组合。
【附图说明】
[0012]在附图中，
图1为在网状物形式的材料中切割形状的一个实施例的俯视图；
图2A至图2C为展示网状物穿过激光切割窗口的顺序图；
图3为展示利用乳辊对网状物的释放部分施加特定张力的俯视图；
图4A至图4C为展示在网状物中激光切割另一个形状的顺序图；
图5A和图5B展示了对网状物施加特定张力的变化例；
图6展示了利用两个激光束切割形状的一个实施例；
图7展示了利用两个激光束切割形状的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0013]图1展示了在移动网状物10形式的材料14中切割出形状12的第一实施例，其中上述网状物10沿图示为纵向方向16的方向移动。形状12可以通过，例如，从A点切到B点、然后再切至C点而切割出来。在某些实施例中也可以从C点至A点切割，但在本实施例中并不是优选的，原因是这样会对系统产生更多要求。为了在激光功率要求和/或切割质量方面达到满意效果，已经发现用激光切割应该在材料中维持有张力的时候进行，其中张力的至少一个分量始终垂直于激光束的瞬间切割方向。
[0014]网状物10形式的材料通常在网状物10中自然地含有主要张力18，并且主要张力18沿纵向方向16取向。上述主要张力通常通过网状物移动系统被施加至网状物10，上述网状物移动系统通常包括多个辊。
[0015]此后，如图1所示，对形状的第一部分，例如A点和B点之间的部分，的切割，可以利用激光有效地完成，而不需要任何特别的调适。如下为一种示例性过程:
上述网状物10穿过激光切割窗口 20移动，激光切割窗口 20可相对于地面固定，并且比如可以表征所述激光的激光束能在其中移动的界限。此后，要被切割的形状12渐进地穿过上述激光切割窗口 20，如图2A至图2C所示，上述过程中激光束在激光切割窗口 20内沿形状12移动，该过程通常还包括使激光束相对于上述激光切割窗口 20移动(在一维或二维空间)。实际上，可以理解的是，由于激光的功率要求取决于激光束沿形状12的一部分瞬间移动的速度，优选为保持激光束沿所述形状恒速运动。这可以通过软件实现，可利用软件控制激光束以变速沿与上述激光切割窗口 20相对的激光束路径移动，考虑到网状物的移动速度，就相当于以恒速沿所述形状移动激光束。在本说明书中，“激光束”通常是指被激光系统对准的点，而与激光束是连续的还是脉冲的无关。激光束相对于网状物的速度在本领域中通常称为“打标速度”。
[0016]参考图1，可以理解的是，当切割第一部分，比如部分I，随着激光束沿部分I移动，上述主要张力18连续地在网状物10上的激光束处施加张力，并且该主要张力18在纵向方向16上，保持如下取向:该取向在大体上不同于(比如非平行)激光束沿整个部分I移动的瞬间取向。这使得沿部分I激光切割的能力符合要求。
[0017]然而在沿形状ABC的其中一点，在本实施例中此点位于B点之后，激光束的瞬时移动方向变得充分地平行于主要张力18的纵向方向16，这导致不符合要求的激光切割。
[0018]此外，对部分AB进行的切割使得网状物的紧靠切口“上游”的部分免受网状物10中的主要张力18的作用。这会导致生成网状物10中的部分22，在该部分22处，张力不足以提供令人满意的切割，并且网状物10的该部分22可在切口上游纵向延伸至一定距离。该网状物10的基本不受主要张力18的作用的部分22被称为网状物10的释放部分22a。
[0019]已发现，所述形状的后面部分，例如沿路径BC的部分J或部分K，仍然可以以令人满意的方式进行激光切割。这可以通过在沿上述部分移动激光束之前，对网状物的释放部分22a施加特定张力24来实现。例如，当前面在部分(K)上游或下游一定距离内对网状物10的切割已使得主要张力18消失时，即使激光束在纵向方向16上例如沿部分J或部分K移动，上述特定张力24也可以在不同于激光束的瞬时移动方向的方向上的激光束处保持符合要求的张力。
[0020]纵向切割，比如沿部分J切割，可以通过对网状物10在横向方向施加特定张力来圆满地实现，反之，切割网状物10中与先前切割部分纵向对齐的部分(其中主要张力18已消失)可以通过对网状物1的释放部分22a施加特定张力来圆满地实现。
[0021]在如图3所示的实施例中，特定张力24a以与纵向方向成相对锐角Θ的方向被施加至释放部分22a。通过适当地选择上述锐角Θ作为要被切割的形状的函数，在这种情况下上述单一特定张力24a足以切割部分J和部分K。在本实施例中，利用乳辊26将上述特定张力24a施加至网状物10的两边，在切割BC段之前乳辊26“抓紧”网状物10的释放部分22a。上述乳辊可由两个沿相反方向旋转的滚筒组装而成，两个滚筒分布在释放部分22a的两个相对侧面。为了增加修剪处的抓力，滚筒可以被调节成紧密接触，并且可以进行特殊的表面处理。为了施加满意量的特定张力，上述乳辊的切向速度可以被调节至稍大于移动网状物的纵向速度——例如材料的伸长率大约在4%级别是符合要求的。在本实施例中，上述乳辊被设置为相对于与纵向方向垂直的方向成一小角度，这使得可以在修剪处产生一张力，该张力具有垂直于切割方向的分量。在备选实施例中，这种特定张力可由不同于乳辊的其它机构来施加，比如真空抽吸机，也有将网状物的释放部分从网状物的剩余部分拉离的效果。仍然备选地，上述特定张力可由例如在不同方向施加张力的机构的组合产生，所述在不同方向施加张力的机构例如:在纵向方向施加张力的乳辊和(作为补充样例)在横向方向施加张力的香蕉辊或香蕉棒。可以理解的是，当一张力分量被施加至一横向方向，例如通过与网状物的第一边缘相邻的乳辊施加并且朝向与主要张力相对倾斜的方向时，优选地利用在相反的横向方向施加的镜像张力来抵消上述张力，例如通过位于网状物的第二边缘附近的另一乳辊施加所述镜像张力并且朝向相对于主要张力方向相反的倾斜方向，从而避免将网状物“牵引”至一侧或另一侧。所述镜像张力可仅仅通过对网状物另一侧上的相应第二形状上的释放部分重复相同的“抓紧”和“牵引”动作来轻易地施加，所述第二形状例如图7中所示的形状54。
[0022]在图3所示的实施例中，可以认为B点是这样的切割位置:在该位置处，主要张力变得太小，以致于不能确保沿路径J的有效切割，同时，X为所述切割位置与网状物的边缘在垂直于材料移动方向的方向上的横向距离。还可以认为Y为网状物上的进入点与上述特定张力24a的施加位置之间的纵向距离，网状物速度为Z，并且激光束由