用于高输出的激光修整的系统和方法
【专利说明】用于高输出的激光修整的系统和方法
[0001]现有申请的交叉引用
[0002]本PCT专利申请要求于2013年11月12日提交的、名称为“System And Method ForHigh Output Laser Trimming(用于高输出的激光修整的系统和方法)”、序列号为61/902，861的美国临时专利申请的权益，该美国临时专利申请的全部公开内容被认为是本申请的公开内容的一部分并且在此通过参引并入本文。
技术领域
[0003]本发明总体上涉及用于高输出的激光切割的系统和方法。
【背景技术】
[0004]激光切割装置比如自动机式激光器(roboticlaser)通常用于修整或以其他方式切割由金属片形成的部件，比如用于机动车辆的管道、B柱和其他底盘部件。自动机式激光器可以包括能够切割金属材料的任何类型的激光器，例如纤维激光器、盘形激光器或掺钕钇铝石榴石(NchY3Al5O12)激光器。包括有激光器的计算机数控(CNC)臂能够交替地用于修整金属部件。这种切割过程在封闭的工作间中进行，使得人不暴露于来自激光器的可能有害的光。
[0005]利用自动机械或CNC臂进行的激光切割通常提供准确且精确的结果。然而，进行激光切割过程所需的设备和占地空间需要较高的资金成本。此外，由于激光器不应当在通向封闭的工作间的任何门是敞开的时工作，因此每当金属部件被移入工作间中或从工作间中移出时，处理时间就被浪费。
【发明内容】
[0006]本发明包括一种资金成本降低的且加工时间减少的用于切割多个部件的激光切割系统。该系统包括由多个第一壁封闭的工作间以及设置在封闭的工作间中的至少一个激光切割装置。具有一对双门的至少一个内部腔室沿封闭的工作间设置。内部腔室由至少一个第二壁和第一壁中的至少一个第一壁封闭。双门包括第一门和第二门，其中，第一门沿第一壁中的封闭内部腔室的一个第一壁布置以允许所述部件穿过第一门，第二门沿第二壁中的封闭内部腔室的一个第二壁布置以允许所述部件穿过第二门。在激光切割装置切割部件的同时，每次门中的仅一个门打开。
[0007]在切割第一部件之前，在第二门关闭时，第一部件穿过双门中的一个门并进入内部腔室。接着，在第一门关闭时，第一部件穿过第二门并进入封闭的工作间。由于每次仅一个门打开，因此来自激光器的光不会漏出封闭的工作间。因此，激光切割装置可以持续切割第一部件，同时第二部件进入或离开工作间以充分利用也被称为“激光开启时间”的激光切害J时间。
[0008]本发明还提供了一种用于对多个部件进行激光切割的方法。该方法包括:在封闭的工作间中对至少一个第一部件进行激光切割;在对至少一个第一部件进行激光切割的同时，将至少一个第二部件保持在封闭的工作间中、与至少一个第一部件相邻的位置处；以及在封闭的工作间中对至少一个第二部件进行激光切割。该方法还包括在将内部腔室连接至封闭的工作间的第二门关闭时并且在对至少一个第一部件或至少一个第二部件进行激光切割的同时，将至少一个第三部件传送穿过第一门并进入到内部腔室中。双门系统防止激光泄漏并防止激光潜在地接触位于封闭的工作间外部的人员。
【附图说明】
[0009]通过参照结合附图考虑时的以下详细描述，本发明变得更好理解，同时本发明的其他优点将易于被领会，在附图中:
[0010]图1是根据一个示例性实施方式的自动机式激光切割系统的平面图；
[0011]图2是封闭的工作间的侧视图，其示出了根据示例性实施方式的双门；
[0012]图3是根据示例性实施方式的两组双门的正视图；
[0013]图4是根据示例性实施方式的封闭的工作间的正视截面图；
[0014]图5是根据第二示例性实施方式的自动机式激光切割系统的平面图；
[0015]图6是根据第三示例性实施方式的自动机式激光切割系统的平面图；
[0016]图7是示例性激光切割方法的流程图；以及
[0017]图8是另一示例性激光切割方法的流程图。
【具体实施方式】
[0018]本发明提供了一种用于对各种部件比如用于机动车辆的管道、B柱和其他底盘部件进行激光切割的高输出系统10。图1是根据一个示例性实施方式的系统10的平面图。示例性系统10包括单个封闭的工作间12，该封闭的工作间12包括至少一个用于切割部件的激光切割装置14，而通常在单个封闭的工作间12中包括多个激光切割装置14。激光切割装置14通常包括自动机式激光器。然而，替代自动机式激光器或者除了自动机式激光器之外，系统10还可以替代性地采用至少两个计算机数控(CNC)臂，所述至少两个CNC臂中的每个CNC臂均包括激光器。另外，尽管示例性的激光切割系统10通常用于对由诸如钢或铝之类的金属形成的部件进行修整，但是系统10还可以用于对由其他材料形成的部件进行切割。在一个示例性实施方式中，系统10用于对由铝或铝合金通过高压模铸(HPDC)形成的部件进行激光切割。在另一实施方式中，系统10用于对由铝或铝合金通过低压模铸(LPDC)形成的部件进行激光切割。激光切割步骤通常包括对部件进行激光修整，但也可以包括其他类型的切割。
[0019]系统10包括用于在不让任何激光漏出封闭的工作间12的情况下允许部件进入及离开封闭的工作间21的至少一组双门16、18。因此，激光切割装置14能够在其他部件进入及离开封闭的工作间12的同时持续地修整一个或更多个部件。
[0020]图1中示出的示例性系统包括四个对部件进行修整的激光切割装置14，但是系统10可以根据所需的输出、待被修整的部件的尺寸和数目、以及可用的资源而替代性地包括任何数目的激光切割装置14。在该实施方式中，激光切割装置14是自动机式激光器，并且自动机式激光器中的两个自动机式激光器同时修整一个部件同时另外两个自动机式激光器同时修整另一部件。系统10能够一次切割一到十个部件，这取决于激光切割装置14的数目以及部件的尺寸。与每个封闭的工作间12具有仅一个激光切割装置14的系统相比，在单个封闭的工作间12中布置多个激光切割装置14并且通过多个激光切割装置同时切割每个部件和/或同时地切割多个部件为每个部件提供了更短的切割时间并且减小了所需的占地空间。
[0021]自动机式激光器或附接至CNC臂的激光器可以包括能够切割金属的任何类型的激光器，例如纤维激光器、盘形激光器或掺钕乾招石植石(Nd: Y3AI5O12)激光器。不例性实施方式的激光切割装置14围绕切割工位20并且优选地联接至框架(未示出)并且安装至封闭的工作间12的顶壁。替代性地，激光切割装置14可以布置在封闭的工作间12的地板上，如图4中所示。示例性实施方式的每个自动机式激光器均包括用于切割金属部件的激光切割头15，也在图4中示出。容纳激光切割装置14的工作间12由被称为第一壁的多个壁11封闭，其中，所述多个壁11防止任何激光漏出封闭的工作间12。与每个工作间具有仅一个激光切割装置的系统相比，由于单个封闭的工作间12中的所述多个激光切割装置14，因此系统10需要较小的占地空间并且提供较短的加工时间。
[0022]系统1还包括至少一个内部腔室22和用于在没有任何激光漏出封闭的工作间12的情况下允许部件进入及离开封闭的工作间12的至少一组双门16、18。在示例性实施方式中，系统10在激光切割工位20的每侧均包括一个内部腔室22，并且因此在切割工位20的每侧均有一组双门16、18。每组双门16、18均包括第一门16和第二门18。每个内部腔室22均位于第一门16中的一个第一门与第二门18中的一个第二门之间。内部腔室22也由被称为第二壁的壁23封闭，以防止碰巧进入内部腔室22的任何激光泄漏。在图1的示例性实施方式中，第一门16沿着封闭的工作间12的同一第一壁11布置，并且第一门16将内部腔室22连接至部件装载区域32。第二门18各自沿与第一门16平行面向的第二壁23布置并且将内部腔室22连接至封闭的工作间12。在激光切割系统10的运行期间，在第二门18关闭时，部件被输送穿过第一门16。接着，第一门16关闭，并且在第一门16关闭时，部件被输送穿过第二门18进入封闭的工作间12中。
[0023]图2是根据一个示例性实施方式的系统10的双门16、18、