CN102105256A - 用于高速切削的渐进激光切料装置 - Google Patents

Abstract

一种用于高速切削快速馈送的卷料带材的激光切料装置，包括沿纵向轴线重复循环行进的销输送器。至少两个可移动门架支撑在销输送器上方。每个门架能够沿纵向轴线移动至少有限长度。至少一个可移动激光头悬挂在每个门架上，激光头能够沿横向于或平行于装置的纵向轴线的多个轴线沿相应的门架移动。装置还具有定位在输送器的相对端的入口夹送辊组件和第二夹送辊组件。一对夹送辊与每个夹送辊组件配合以向在其间行进的带材施加张力。每个夹送辊沿输送器连续地馈送移动的带材，同时位于夹送辊组件之间的激光头从移动的带材渐进地切削坯料或切块的周边部分。从带材完全切断坯料或切块的激光器位于第二夹送辊组件之后。

Description

用于高速切削的渐进激光切料装置

技术领域

本申请要求2008年2月20日提交的临时申请No.61/066,369和2008年2月21日提交的临时申请No.61/066,601两者的优先权，在此将这两个申请以参见的方式引入。

本发明总的涉及一种用于高速切削材料的渐进激光切料装置，更具体地，涉及一种在连续移动的带材材料上沿多个轴线进行协调激光切削操作的装置。

背景技术

现有的基于压力的机械切料系统在位于压力机下面的带材材料的平坦、静态部分上执行材料切削操作。一般地，带材材料从卷料上拆下，在将带材馈送到自动供料装置中时被矫直。供料装置将带材馈送到带式输送器，然后带式输送器使带材沿皮带移动，直到带材位于机械压力机的正下方。然后，中止带式输送器的运动，直到机械压力机能够从带状材料切削坯料或切块。

生产率取决于频繁中止和重启输送器的运动以使机械压力机能够从带材的不同部分切削所花费的总时间；即，整个系统的每个部件，例如输送器、机械压力机和离线机器人系统等等，连贯地执行其相应的操作。

现有的基于压力的供料系统的生产率基本上被测定为从整个卷料切出坯料所花费的时间。由于输送器的反复启动和停止操作，该系统效率低；因此存在消除处理的启动和停止中断的需要。更具体地，存在在一个连续的阶段执行激光切削操作的需要，以便能够在连续移动的带材材料上执行连续的切削操作。

本公开涉及一种克服上述低效率及其它缺点的激光切料系统，同时提供更多有益效果。具体地，该激光切料系统包括在快速且连续地移动的带材材料上同时执行切削和切料操作的多个运动部件，因此消除或最小化对切削和切料过程的干扰。

发明内容

本公开涉及一种在从卷料连续地移动的带材材料上进行协调激光切削操作的渐进激光切料装置。

根据本公开一个方面，激光切料装置包括固定的输送器支架和可移动的、连续的销输送器，固定的输送器支架在装置的相对的第一和第二端部之间沿纵向轴线延伸，销输送器沿装置的所述纵向轴线行进。至少两个可移动门架在销输送器上方支撑在装置的相对侧上。所述至少两个门架中的每一个均能够沿装置的纵向轴线的至少有限部分移动。每个门架的每个移动长度均与切削阶段相关，该切削阶段也称作“单元”。每个门架上悬挂至少一个可移动激光头。每个激光头均能够在平行于或横向于装置的纵向轴线的方向上沿激光头的相应门架往复运动。每个门架上可悬挂多个激光头。

激光切料装置还包括至少两组夹送辊。第一对相对的夹送辊与输送器支架的第一端相邻地定位在卷料和销输送器之间。第二对相对的夹送辊与输送器支架的第二端相邻地定位在销输送器和辅助设备之间。夹送辊主要执行双重功能：(1)支撑带材的下侧以防止带材下垂；和，(2)以基本上等于移动的销输送器的速度的速度馈送带材通过装置。

根据本公开的另一方面，激光切料装置包括定位在纵向延伸的输送器支架的第一端的入口夹送辊组件和定位在输送器支架的第二相对端的第二或出口夹送辊组件。一对夹送辊与每个夹送辊组件配合以夹住在辊子之间行进的卷料材料的移动带材并向其施加张力。每个夹送辊以基本上等于行进的销输送器的速度的速度旋转。每个夹送辊沿输送器的纵向轴线连续地馈送移动的带材，同时插入在夹送辊组件之间的至少一个门架支撑的激光头沿横向于或平行于装置的纵向轴线的多个轴线中的一个移动，以从移动的带材渐进地切削坯料的至少一部分。位于第二夹送辊组件下游的第二或后续激光头从带材分离坯料。

一种用于高速切削快速馈送的卷料材料的渐进激光切料方法，包括至少以下步骤：(1)将带材材料从卷材线馈送到位于输送器的第一端的入口夹送辊组件；(2)将带材材料沿输送器馈送到位于输送器的第二相对端的第二或出口夹送辊组件；(3)通过在每个夹送辊组件处的一对相对的夹送辊之间馈送带材而向带材施加张力；(4)将计算机辅助设计数据下载到相关的控制系统内以计算并指令激光切料装置的夹送辊、门架、激光头和输送器的协调顺序和运动轨迹；以及，(5)在激光头从移动的带材渐进切削的同时沿输送器连续地移动带材。最后阶段包括在带材上执行的激光切削操作，以在带材通过第二夹送辊组件之后从带材切削或分开或完全分离坯料。

本公开的一方面是通过最小化或消除现有系统中存在的停留时间以提高生产率。本公开的另一方面在于通过提高快速馈送卷料的切削操作的速度，最大化所有阶段、特别是激光切削阶段的生产线的性能。

本公开的其它方面通过阅读和理解以下详细说明将更加明显。

附图说明

图1是根据本公开的优选实施例的用于高速切削快速馈送的卷料的渐进激光切料装置；

图2是从在渐进激光切料装置上行进的卷料带材按顺序激光切削切块的渐进激光切料装置的透视图；

图3是从在渐进激光切料装置上行进的卷材带材按顺序激光切削坯料的渐进激光切料装置的另一个透视图；

图4是图1所示激光切料装置的侧视图；

图5是包括在渐进激光切料装置内的夹送辊组件的侧视图；

图6是图5所示夹送辊组件的透视图；

图7是图2所示激光切料装置的侧视图；

图8是具有弯度的移动带材材料和在线检查系统的俯视图和侧视图；

图9是用于根据本公开的替代性实施例的渐进激光切料装置的单元的透视图；

图10是图9所示子组件的侧视图；以及，

图11是用于高速切削带材材料的渐进激光切料方法的示意性视图。

具体实施方式

对本公开来说，术语“坯料”和“改进型坯料”指的是由卷料带材形成的最终产品或成品。改进型坯料可包括简单轮廓，或可包括复杂外形和贯穿其中形成的孔。为了获得坯料的最终形状，从带材移走从任何孔中去除的材料。该去除的材料在此称为“切块”、“废料”或“下脚料”。

如此处为了方便的目的所使用的，术语“周边”表示切削的曲线形状。出于方便的目的，“周边部分”不仅仅指的是改进型坯料或废料部分的整个周边；而在此处使用的术语“周边部分”指的是意在由任一特定激光切削的局部或完整轮廓。该轮廓可以是所述(产生的或废料)部分的外周的一部分，其主要表示该部分的总的外部形状。周边还可表示孔(废料)形状的外周，切削该孔形状以便从目标改进型坯料的内部横截面区域去除。

根据本公开的优选实施例，参照附图1-4，示出用于高速切削操作的渐进激光切料装置10(以下同义地称为“输送系统”、“激光切削装置”、“激光切削系统”和“激光切料系统”)。具体地，执行激光切削操作以从快速馈送的卷料材料带材切削并分离坯料。本公开预期用于各种金属材料；但是，存在多种可馈送通过该装置的材料。在此公开的方法还能够在其它材料的平带材上执行，例如铝、塑料、胶合板、环氧树脂、纸以及玻璃等等，或可通过激光切削的任何其它卷材。

激光切料装置10是多站式生产线的一部分，以使其与位于激光切料装置的相对端的其它附属设备结合工作，例如卷绕加工设备、焊接设备、离线机器人、传送和堆放设备、以及在材料进入输送系统之前或退出输送系统之后加工材料的任何其他设备等等；即，可为给定生产线定制进入和退出设备。这种进入设备的例子包括矫直器600(图4)、剥皮机工作台700、压紧设备800以及剪头机950上的剪头机夹送辊900(图3)。

图1示出在激光切料装置10的第一端15和第二相对端17之间沿输送器的纵向轴线13延伸的输送器支架12，该输送器支架12包括支腿和龙门架。至少一个可移动销输送器14沿纵向轴线13在第一和第二端15、17之间形成连续的循环；即，销输送器14的运动支撑并支持从卷料18馈送的连续的带材材料16(图2)。参照图1，两个卷材材料18、19彼此偏置以形成包括两个并排的焊接带材的单个卷材，上述两个并排的焊接带可以是具有不同规格和厚度的材料。也就是说，产生的带材可具有用于不同坯料的不同厚度部分。本输送系统10的一方面在于销输送器14在多个坯料的激光切削之间既不停止运动也不重新开始运动。也就是说，销输送器14在整个切削操作中连续地运动。在带材连续运动的同时，本系统切削并去除切块20(图2)、220、221(图3)，并且从带材16切削并产生坯料200(图3)；在带材16的任一部分上执行的作业可在多个激光器之间分开。多个激光器类似地允许带材16的多个部分同时作业。

销输送器14包括多个隔开的销平板11(还示出在图4、9和10中)。每个销平板11包括一排均匀隔开且面向上的销9，销9在移动的同时支撑坯料以使材料顺畅地通过系统。每个销平板11的终端能够简单地固定到相对的带上，两个相对的带均绕销输送器14的可移动滑轮旋转。固定的最优选装置是连接夹。每个销平板11还能够简单地拆卸。可以预期，经过一段时间以后，激光会擦伤或可能损坏销平板11的销；因此销输送器14能够反复、单独地更换销平板11。

图2和3示出通过所述装置的带材16，其中，在多个阶段内从带材16切削并随后去除切块20、220、221和改进型坯料200(例如门面板、行李箱盖、主体侧面、罩板等等)。至少两个可移动门架22、24(以下同义地称为“机械手”或“常平架”)支撑在销输送器14之上。门架22、24示出为从输送器支架12的两个相对的、升高的、水平平行的支撑件26之一延伸或在两者之间延伸；但是，也可预见的是，本公开使用其他用于将门架22、24支撑在移动的带材16之上的装置。每个门架22、24能够沿纵向轴线13的至少一段有限的长度往复来回运动。每个门架22、24及其相应的有限长度与一个“单元”，即激光切削的其中一个阶段有关。通过沿每个水平支撑件26的内表面(图2和7)或下表面(图1、3和9)形成的门架凹槽或通道28实现门架22、24的有限长度的运动；即，门架22、24上的轮或类似的支撑件容纳在门架通道28内并沿门架通道28行进。

图2和7示出沿平行的支撑件26的有限长度形成的门架通道28。但是，所述通道不必将门架的运动限制于任何一个指定的单元。图3示出激光切料装置10的实施例，其中，每个门架22、24均能够行进输送器线路的整个长度。换句话说，用于供每个门架22、24行进的门架通道28在平行支撑件26的整个长度上延伸。门架22、24可以共用公共通道(该通道在图3中不可见，但是形成在图3中的平行支撑件的下表面上)，在这种情况下，控制器指定每个门架具有避免与其它门架碰撞的特定切削轮廓。以在操作期间不使两个门架22、24同时处在同一位置的方式划分门架22、24之间的切削轮廓。

至少一个可移动激光头30(以下还同义地称为“激光器”和“激光刀具”)悬挂在每个门架22、24上。每个激光头部30沿相应的门架22、24的纵向长度的至少一部分行进。门架的纵向轴线实质上是横向轴线27，横向轴线27横向于装置10的纵向轴线13。激光头30容纳在激光器通道32内并沿激光器通道32前后行进，激光器通道32形成在沿相应的门架22或24的一侧或下侧面延伸的表面中。每个门架22、24可悬挂多个激光头30，其中，每个激光头可在相应的或共用的激光器通道32的有限或整个长度上行进。可以不使两个激光器同时处在公共门架上的同一位置的方式在激光头之间划分切削轮廓。

实质上，当激光器30与相应的移动门架22、24一起运动时，激光束路径可在以下多个轴线上运行：(1)通过沿输送器线路的纵向轴线13行进的门架在第一轴线上的纵向运动；(2)通过沿相应门架22、24的纵向轴线27行进的激光头在第二轴线上的横向运动；以及，(3)通过相对于门架支撑降低和升高的激光头在第三轴线上的竖直运动。

一个激光器沿其中一个门架的纵向轴线27移动，同时另一个激光器沿另一个门架的纵向轴线移动。这样，激光切料装置10能够执行连续移动的带材材料16上的每个激光头30和门架22、24的协调运动。本输送系统10的一方面在于其能够将在带材材料16的各部分33(图2中的虚线所示)上执行的作业集中到至少两个较小的区域34内(图2中的虚线所示)。当材料在激光头下面通过时，每个激光头可对材料进行局部或完全切割。因此，在多个阶段中，每个激光头30均从移动的带材16渐进地切削切块20、220、221和/或坯料200的周边。由此最小化每个激光头30的激光束路径以使切削时间显著减小。

当带材16移动经过相应的门架22、24时，每个激光头30从带材16中切削坯料200或切块20、220、221的周边部分。第一激光30最初穿透带材材料16并开始切削切块20、220、221的周边部分36或坯料200的周边201(图3)。然后，后续的激光器30依次(例如第二或第三激光器)继续在第一激光器完成切削处切削周边部分。由于第一和后续激光器30能够切削带材材料16的有限部分，因此轮廓的周边的相对终端38之间存在未切削的材料长度或间隙。终端38之间的间隙或长度随着每次后续激光切削而缩短，但是坯料实际上与带材16保持连接，直到由切削序列中的最后激光器30完成最后切削。第二门架24上的其中一个激光头30通过从带材切除材料部分以由此分离坯料200来完成坯料轮廓的整个周边203(如图3所示)；因此，坯料200没有保持附着在带材16上的部分，坯料从带材上完全分离并去除以适当堆放。为了从带材16切断废料而完成任何切块20、220、221轮廓的整个周边的激光头可支撑在设置于第二销辊组件42之前(如图3所示)或之后(如图2所示)的门架上。

输送系统10将多个激光器30和门架22、24的运动与销输送器14结合起来。每个激光头30与从材料切削改进型坯料形状200或切块部分20、220、221的特定切削阶段或特定步骤相关。激光器30沿门架22、24的纵向轴线27的运动和门架沿所述装置的纵向轴线13的运动与销输送器14的纵向运动相配合，其中销输送器14以一定(恒定)的速度(例如，150英尺/分或50米/分或更快)移动带材材料16。激光器30和门架22、24的运动相协调以在带材以一定速度沿输送系统行进的同时在带材16上进行渐进的切削。例如，可以预期，每个门架22、24(和激光器)均能够以至少两倍于销输送器14移动速度的速度移动(即，100米/分)。也即，由于激光器能以两倍于带材的速度运动，因此激光器相对于运动的带材以50米/分的速度有效地移动。类似地，激光头30能够在纵向轴线27和/或竖向轴线上沿门架22、24快速地移动。在此对销输送器12，门架22、24，激光头30以及随后说明的夹送辊46中任一者的最大移动速度都没有特别的限制；相反地，在此的公开能够与多种技术使用，并能够以各种运动速度使用。

输送系统10还包括辅助带材16沿销输送器14运动的至少两个夹送辊组件40、42。这些夹送辊组件可包括在输送器支架12上并由其支撑(如图2所示)，或夹送辊组件可以是与输送器支架对准设置的单独装置(如图4所示)。入口夹送辊组件40位于或刚好紧靠输送器支架12的第一端15。该入口夹送辊组件40牵拉卷料18以将带材材料16馈送到销输送器14上。电机975(图3)或其它辅助卷材加工设备协助旋转卷料的卷轴44，以使带材16的最外层能够从卷料18连续地输送至销输送器14。更具体地，该辅助设备致动卷料所卷绕的卷轴44的机械旋转。

第二夹送辊组件42位于或靠近输送器支架12的第二相对端17。第二夹送辊组件42牵拉带材16以将其输送至定位在销输送器14下游的辅助设备。夹送辊组件40、42两者均包括一对平行、相对的夹送辊46，带材通过夹送辊46馈送。其中一个夹送辊46延伸跨过带材16的上表面，同时第二夹送辊延伸跨过带材的下表面。

图5示出夹送辊组件400的详细侧视图，夹送辊组件400包括以基本上等于销输送器的高度的高度支撑上、下夹送辊420、430的相邻表面的夹送辊架410。夹送辊组件400将上夹送辊420设置在与下夹送辊430(大致)相同的竖直面内。在相应的上、下夹送辊420、430的上面和下面为上、下支撑夹送辊440、450。

夹送辊组件400示出在图5和6中，包括支撑在夹送辊缸筒460上的一对夹送辊420、430。可以预期，夹送辊组件400可利用本领域公知的系统，并且通过现有部件，例如上、下桥500起作用。例如，每个夹送辊组件400利用齿轮箱470和电机480驱动每个夹送辊46旋转。每个夹送辊420、430通过可充当转轴的夹送辊联轴器490联接至齿轮箱470。

每个夹送辊46的长度至少等于或大于带材16的宽度。该长度对于确保所述一对夹送辊46在带材16通过辊子之间时有效地夹住带材16的整个宽度并向其施加力是必要的。在夹送辊组件40、42之间拉紧张力。该张力协助防止带材16下垂，该下垂一般由带材的重量和销输送器18的相对端之间的距离引起。对于更长的输送器支架12，具有一组夹送辊的至少一个第三中间夹送辊组件(未示出)设置在入口夹送辊组件40和第二夹送辊组件42之间以进一步减少带材16的下垂。

夹送辊46的第二功能是辅助带材16在生产线上向前运动。每对夹送辊46以基本上等于销输送器14的行进速度(即，达到150英尺/分或50米/分或更快)的速度旋转；但是，棍子对中的每个夹送辊沿辊子的纵向轴线相对于另一个沿相反的顺时针和逆时针方向旋转。

建立激光切削的策略性阶段或单元，使得直到带材16移动经过第二夹送辊组件42才执行坯料200的周边轮廓的最终分离或切削。带材16保持附着或为整体，即，坯料200在入口夹送辊组件40与第二夹送辊组件42之间的区域内保持附着在带材16上。因此，第一门架22设置在入口夹送辊组件40与第二夹送辊组件42之间。第二门架24设置在第二夹送辊组件42之外。激光切削装置10可进一步包括定位在门架22、24之间或前面或后面的任何位置的至少第三门架23。从第二门架24，即从切削序列的最后门架悬挂的激光头30从带材16完全切断或去除坯料200。

图3最佳地示出上述过程。图3示出包括外围三角形的废料形状202和在其中切削的内部盘状或圆形废料形状204的改进型坯料200。本公开还预期了其它坯料形状和废料形状。产生的末端坯料200是包括穿过其中心的圆孔206的多边形形状。坯料200在第二、最后夹送辊组件42之后的最后激光器232从带材16的相邻部分233上切断。中间激光器230通过切断切块220、221切削末端坯料200形状的轮廓的局部部分。

在本生产线中，废料部分220、221继续沿销输送器14行进，直到其从带材16脱落并落入与输送器线路邻接并在其下方定位的废料输送器48内。废料输送器48将丢弃的切块20(图2)、220、221(图3)运送至清理箱50(图2)。图1-4示出设置在销输送器14下方的水平面内的废料输送器48。这样，丢弃的废料部分20、220、221能够从带材上落下或掉下，在此由废料带式输送器运走。离线机器手(未示出)可以替代性地从带材16移走废料部分20。

激光切削装置10的附加特征是在线检查系统，该检查系统测量销输送器14的中心线与放置在带材16上的关键记录标志51之间的距离。通常，带材材料16具有弯度；也即带材在沿装置的纵向轴线13行进期间，在某点处横向移动。图8中示出这种弯度，其中弯度示出在叠加于正确行进的线性带材16’(虚线所示)上的带材16中。带材16可从输送器的中心线横向移开几个毫米，以使带材的中心线不再与销输送器14的中心线重合。在带材16沿纵向轴线13行进时，带材16的位置首先离开销输送器14的中心线然后又返回该中心线并非不正常。在线检查系统用于调节这些不希望的偏移。

图7示出一种在线检查系统能够感测带材16中的任何移动的方法。至少一个可视检查系统(以下与“可视检查传感器”和“可视检查摄像机”同义)52悬挂在从相对于水平支撑件26沿横向轴线延伸的梁53上。根据测得的带材16的横向不希望的运动，在线检查系统利用相关的控制器(未示出)计算并调节两个门架22、24和激光头30的指定运动。在线检查系统测量具有弯度的带材60的中心线与激光切削系统62的中心线(与正确行进的带材的中心线重合)之间的尺寸差。然后，该尺寸差被发送回系统控制，并且每个激光头30的切削程序被调整以便产生相同的成品坯料，不论尺寸差的大小如何。

实质上，传感器52确定带材16中弯度的大小，并且激光切削装置10对门架和激光器的运动轨迹进行实时、连续的调整。这些调整被算出并传递至控制器，然后控制器引导激光器30和门架22、24两者在其运动中进行实时改变以修正弯度的变化量。激光定位系统补偿带材16的弯度的不规则。在此没有限制在线检查系统启动调整的弯度范围；但是，可以预期，激光切削装置能够进行至少0-50mm弯度的切削调整。

图8示出带材中弯度的例子，为了图示的目的进行了夸大。带材16包括关键位置上的记录标志54，记录标志54最优选地标记在将被废弃的地方。每次可视检查传感器52读取记录标志54时，记录标志54致动传感器52以拍摄带材16的通过其下的那部分的顶部照片。从照片计算出尺寸，该计算结果更具体地是激光器切料装置的中心线58与具有弯度的带材16′的中心线58之间的变动量或距离56(在0到50mm或更多的范围内)。图解算法对快速照片进行估算，并且所测量距离的差值被传递至控制器。控制器利用那些测量值调整切削路径。

激光切削装置10的另外的特征是卷材映射系统。卷材映射系统基于在前输入的缺陷坐标跟踪卷材材料中的缺陷。通常地，终端用户知道卷材中具有缺陷也接受卷材，以从卷材供应商换取折扣。具有缺陷的带材16的部分不能使用。卷材映射系统允许生产线确定带材的有缺陷区域何时由激光切料系统10处理。卷材映射系统追踪带材16的有缺陷区域以使辅助端部堆放机(未示出)能够分离并排出由那些缺陷坐标上的材料产生的部件。该卷材映射系统的一个方面在于其节省了处理结束时与部件的可视检查有关的成本。卷材映射系统的另一方面在于其允许处理并使用有缺陷的卷材，而有缺陷的卷材已被许多使用现有切料生产线的终端用户所抛弃。

中央控制器与门架22、24，激光头30，带式输送器14以及夹送辊46通信以基于下载的特定用于形成的周边的计算机辅助设计数据协调每一个的运动。控制器或与其通信的程序产生最优化周边切削的分配和激光器30中的激光束路径需求的操作参数。激光切料系统10还能够利用计算机辅助设计信息形成激光切削路径，所述激光切削路径将由在前述应用中废弃的带材材料16生产部件。实质上，能够利用坯料之间残留材料的外部区域生产或者相似或者不相似的部件。利用附加材料的能力在不降低生产率的情况下使废料最小化。

多个激光头30可支撑在任一个门架22、24上。对于包括多个激光器30的门架，第一激光器用于切削第一周边轮廓，同时位于同一门架上的第二激光器用来在同一带材部分33上独立于第一周边轮廓切削第二周边轮廓。可替代地，当带材16的部分33在相应的门架22、24下面通过时，两个激光头均可在同一周边轮廓的不同部分上操作。激光器运动和激光器路径限制在同一段带材的不同部分34；但是，如果两个激光器为悬臂，则可在同一横截面区域内操作。

此外，控制器能够处理多种格式的二维CAD文件，控制器自动确定为了使由激光器切料处理产生的废料最少而应该采用的带材的宽度。在很多情况下，与传统系统产生的废料相比，废料可显著降低。控制器确定用于在最小化废料的同时产生最大数量部件的最佳嵌套配置。CAD数据转换为CNC机床工具代码。具有其中可提供机床工具代码的几种常用格式。然后，控制器处理机床工具代码，并立即划分线路上的每个激光器30之间的机床工具代码。几种算法用于确定初始激光头工作负荷。产生用于每个激光器的工作负荷的切削程序的CAD文件；可从任何二维CAD站进行工作负荷的手动调整。

本公开预期，还利用相关的机械致动器和电气控制系统支撑门架22、24和激光器30在输送器系统10上的运动。激光切料装置10能够使用各种众所周知的激光器中的任何一种，例如远程激光光学装置、纤维激光器、细圆盘激光器等等，或能够以可维持销输送器14的速度的速度切削的任何其它激光器。使用现有激光技术，可预期，输送器系统10能够以最小40-80米/分的速度移动带材。

本公开的另一特征是焊接站(未示出)，从不同卷料牵拉的两根或多根带材在进入第一夹送辊组件42之前在焊接站处被焊接或联接在一起。当前，有些制造商生产一次两个卷材的卷材线，但卷材并排焊接并重新绕在新的卷轴上。本生产线能够消除将焊接的卷材重新绕到新的卷轴上的步骤。实质上，参照图2，激光切料装置10处理从两个沿竖向偏置的卷材18、19牵拉的带材16，其中焊接站(未示出)在带材刚刚被馈送到入口夹送辊组件40之前将其焊接。带材16的厚度、宽度或等级可变，并且激光器设置成适应焊接带材的不同厚度。由两个卷材焊接的每个带材组合起来形成更大宽度的新带材。

图9和10示出激光切削装置10的替代性实施例。该替代性实施例可包括能够沿轴线对准的至少一个或多个单独的子组件或单元300，例如在夹送辊的相对组之间或在夹送辊组件之后。每个单元300包括移动支架310的销输送器305。每个单元300将至少一个激光头330支撑在从平行饿杆315中的一个或两个向外延伸的门架325上。单元300实施例的优势在于激光切削装置10可延长以用于更长的带材或产生更多切削，或可缩短以用于需要非常少的切削的操作。换句话说，单元300的实施例能够相对于每个单独操作的参数调整激光切削装置10的长度。图3和4的激光切削装置10的第二端部17处包括一个这样的单元300。该单元300刚好位于第二夹送辊组件42之后。

图11说明了用于成卷带材材料的高速切削的渐进激光切料的示例性方法100。尽管本公开的方法100以及其它方法以下说明和描述为一系列动作或过程，但可以理解，本公开的各种方法不受这些动作或过程的所示顺序限制。在这方面，根据本公开，一些动作或过程可以不同次序发生和/或与除在此所示和所述的动作或过程之外的其它动作或过程同时发生。还注意到，并非需要所有所示步骤都实施根据本公开的处理。此外，本公开的方法可与所示生产线设备以及与未说明或描述的其它装置(例如现有装置)联合执行，其中所有这些替代性方案均预期落入本发明和所附权利要求的范围之内。作为例子，图11的方法100可在图1-4的激光切料系统10中实施，用于快速馈送卷料材料的渐进高速切削。

参照图11的流程图，方法100在步骤102开始，其中，操作者将带材材料的前缘从卷料旋入入口夹送辊组件内(例如图1中的入口夹送辊组件40)。该卷料带材可通过人工或自动馈送到入口夹送辊组件中。类似地，焊接的卷料带材可馈送到入口夹送辊组件中。对于步骤104，操作者将带材的前缘拉至第二夹送辊组件(例如图1中的第二夹送辊组件42)。在下一步骤106中，操作者通过将带材馈送到两个夹送辊组件处的成对的夹送辊(例如图5和6中的夹送辊420、430)之间而向带材施加张力。

上述步骤102、104、106统称为准备或预处理步骤108。在利用图1-4的激光切料装置10的处理开始之前，操作者执行步骤110以下载特别用于所生产部件的计算机辅助设计信息。如果用于特殊处理的卷料材料有缺陷，则操作者在步骤112中预先输入对应于卷料中的缺陷的坐标。程序利用下载的信息计算并产生操作参数，在步骤114，操作参数优化坯料的周边切削及其激光束路径需求的分配。在步骤116中，该程序将选定的操作参数传送至控制器。在步骤118中，控制器向夹送辊(例如，图5和6中的夹送辊420、430)、门架(例如，图1-4中的门架22、24)和激光头(例如，图1-4中的激光头30)发送指令以协调其运动与移动的销输送器(例如，图1中的销输送器14)的速度配合。

切削阶段统称为步骤120。销输送器以恒定的速度连续运动的同时，执行切削带材的所有阶段。一旦向带材施加张力的步骤106发生，那么夹送辊便在步骤122中旋转以连续馈送带材材料。至少两个门架中的第一个的激光器穿过带材材料并切削坯料的周边的一部分，如步骤124所示。该第一门架位于入口夹送辊组件和第二夹送辊组件之间。入口夹送辊组件和第二夹送辊组件之间的任何切削阶段都不会导致坯料完全从带材分离。带材移动经过第二夹送辊组件后发生最终激光切削步骤126。在最终激光切削步骤126中，第二门架(例如，图1-40中的门架24)的激光头完成坯料的切削，这使得坯料从带材去除或完全分离。

方法100的顺序中的接下来的步骤统称为后激光切削步骤128。从带材切下的坯料在步骤130作为废料被移除。带材的剩余部分在步骤132中前进至辅助堆放设备；但是，如果操作者在步骤112中预先输入缺陷坐标，则卷材映射步骤134将在带材沿生产线移动时追踪对应于该坐标的带材部分的进程。如果来源于材料的一部分的生产部件与缺陷坐标相对应，则在步骤136中，辅助设备响应于指令而致动，以指令自动丢弃该生产部件。但是，如果来源于材料的一部分的生产部件不对应于缺陷坐标，则生产部件前进至辅助堆放设备(如步骤136所示)。

方法100还可包括在线检查步骤138。传感器通过测量销输送器14的中心线与放置在带材16上的关键记录标志之间的距离来测量带材的任何横向移动。在线检查步骤138向程序控制器发送偏移的任何测量结果，该程序控制器重新计算步骤114的操作参数。实时调整机构连接至控制器，控制器在步骤118中指令激光束和门架的改变的运动以补偿弯度的变化量。

已参照优选实施例对典型实施例作以说明。显然，在阅读和理解了上述详细说明后，其他人将会想到其修改和变型。意在使示例性实施例理解为包括所有这种修改和变型，只要它们落在权利要求及其等同设置的范围内即可。

Claims (22)

1.一种用于切削快速馈送的卷料材料的激光切料装置，所述装置包括：

相对的第一端和第二端；

输送器支架，所述输送器支架在所述装置的所述第一端和第二端之间沿所述装置的纵向轴线延伸；

输送器，所述输送器在所述第一端和第二端之间沿所述纵向轴线以重复的循环运动；

至少两个门架，所述门架由定位在所述输送器的相对侧的支撑构件支撑在所述输送器的上方，每个所述门架均能够沿所述纵向轴线移动至少有限的长度，每个所述有限的移动长度均与切削阶段相关，并且所述门架中的每个均具有横向于所述装置的所述纵向轴线的纵向轴线；以及，

至少一个可移动激光头，所述激光头悬挂在所述至少两个门架中的每个上，在卷料带材运动的同时，所述激光头中的每个均能够至少沿相应的所述门架的所述纵向轴线前后移动；

其中，所述激光切料装置能够在沿所述输送器连续移动的所述卷料带材上同时执行多个激光切削操作。

2.如权利要求1所述的激光器切料装置，还包括：

位于所述装置的所述第一端的入口夹送辊组件，所述入口夹送辊组件从相关的卷料牵拉卷料材料的带材，以将所述带材馈送到所述输送器支架上；

位于所述装置的所述第二端的第二夹送辊组件，所述第二夹送辊组件在纵向方向上牵拉所述带材，以辅助所述带材沿所述输送器支架的连续移动；

包括在所述入口夹送辊组件和第二夹送辊组件中的每个上的一对相对的夹送辊，所述夹送辊中的每个均具有延伸至少所述带材的宽度的长度，其中，当所述带材通过所述夹送辊之间时，所述夹送辊向所述带材施加张力。

3.如权利要求2所述的激光切料装置，其中，所述成对的夹送辊中的每对均以基本上等于所述销输送器的旋转运动的速度的速度旋转。

4.如权利要求1所述的激光切料装置，其中，所述可移动激光头中的每个均包括激光器，所述激光器在所述带材移动经过所述相应的门架时切削所述带材的坯料的周边部分，其中，所述装置能够在不停止所述输送器的运动的情况下切削所述带材。

5.如权利要求1所述的激光切料装置，其中，所述可移动激光头中的每个均包括激光器，所述激光器在所述带材移动经过所述相应的门架时切削所述带材的切块的周边部分。

6.如权利要求2所述的激光切料装置，其中，所述门架中的第一个插在所述入口夹送辊组件和所述第二夹送辊组件之间，并且所述第二夹送辊组件定位在所述第一门架和第二门架之间，其中，所述第二门架包括将坯料材料从所述带材分离的激光头。

7.如权利要求1所述的激光器切料装置，还包括在线检查系统，所述在线检查系统测量所述输送器的中心线与所述带材上的记录标志之间的距离，所述在线检查系统使控制器基于测得的所述带材中的弯度计算并调节所述至少两个门架和所述至少一个可移动激光头的运动。

8.如权利要求1所述的激光器切料装置，还包括卷材映射系统，所述卷材映射系统基于所述带材的缺陷坐标追踪所述卷材中的缺陷，所述卷材映射系统包括控制器，所述控制器命令相关的堆放机排出与所述缺陷坐标相关的带材部分。

9.如权利要求2所述的激光切料装置，还包括在将所述带材馈送至所述入口夹送辊组件之前由两个卷材焊接带材的装置，所述入口夹送辊组件能够同时接收从所述两个卷材牵拉的带材。

10.如权利要求1所述的激光切料装置，其中，所述输送器包括多个臂，所述臂上具有用于支撑所述卷料带材的销。

11.一种用于高速切削带材材料的渐进激光切削方法，包括：

将带材材料从卷材线馈送到位于输送器的第一端处的入口夹送辊组件；

将所述带材材料沿所述输送器馈送至位于所述输送器的第二相对端处的至少第二夹送辊组件；

通过在位于所述入口夹送辊组件和所述第二夹送辊组件处的一对夹送辊之间馈送所述带材而向所述带材施加张力；以及

在至少两个可移动激光头从所述带材渐进地切削坯料或切块部分的同时，沿所述输送器连续地移动所述带材。

12.如权利要求11所述的方法，还包括每个门架处的激光切削操作，其中，每个门架均与切削阶段相关，当所述带材移动经过所述激光头的相应门架时，所述激光头中的每个从所述带材切削坯料或切块的周边部分。

13.如权利要求12所述的方法，还包括在所述带材经过所述第二夹送辊组件之后在所述带材上执行的最终激光切削操作，所述最终激光切削操作从所述带材完全分离出所述坯料或切块。

14.如权利要求11所述的方法，还包括将计算机辅助设计数据下载到相关系统中以计算并指令用于所有所述夹送辊、所述激光头、门架以及所述输送器的协调顺序和运动轨迹的步骤。

15.如权利要求11所述的方法，还包括使所述成对夹送辊中的每对以基本上等于所述输送器的行进速度的速度旋转的步骤。

16.如权利要求15所述的方法，其中，所述输送器的所述行进速度为大约150英尺/分。

17.如权利要求11所述的方法，还包括在线检查步骤，所述在线检查步骤包括：

测量所述输送器的中心线与所述带材上的关键记录标志之间的距离；以及，

基于测得的所述带材中的弯度调整所述激光头的运动。

18.如权利要求11所述的方法，还包括卷材映射步骤，所述卷材映射步骤包括：

基于预先输入的缺陷坐标追踪所述卷材线中的缺陷；以及，

排出与所述缺陷坐标相关的带材部分。

19.如权利要求11所述的方法，还包括在所述入口夹送辊组件之前由两个卷材焊接带材的步骤，所述入口夹送辊组件能够同时接收从所述两个卷材牵拉的带材。

20.一种用于从卷料快速切削带材材料的激光切料装置，所述装置包括：

入口夹送辊组件，所述入口夹送辊组件位于具有纵向轴线的输送器支架的第一端；

第二夹送辊组件，所述第二夹送辊组件位于所述输送器支架的第二相对端；以及，

一对相对的夹送辊，所述一对相对的夹送辊与所述夹送辊组件中的每个相邻地定位并协作，所述一对夹送辊夹住在其间行进的移动卷料带材并向其施加张力；

其中，每个夹送辊以基本上等于所述输送器的行进速度的速度旋转；并且

其中，每个所述夹送辊沿所述输送器连续地馈送移动的带材，同时，定位在插入所述夹送辊组件之间的支撑构件上的至少两个激光头均沿横向于或平行于所述纵向轴线的多个轴线移动，以从所述材料带材渐进地切削坯料部分。

21.如权利要求20所述的激光切料装置，还包括：

可移动的、连续的销输送器，所述销输送器沿所述输送器的所述纵向延伸的轴线形成重复的循环；并且，

所述支撑构件包括支撑在所述销输送器上方的可移动门架，所述门架中的每个均能够在所述带材沿所述输送器移动的同时沿所述纵向轴线移动至少有限的长度，并且所述门架能够以两倍于所述输送器的速度的速度移动；

其中，所述至少两个激光头中的一个悬挂在所述门架中的每个上，所述激光头中的每个均能够沿横向于所述纵向轴线的轴线沿所述相应的门架移动；

其中，所述激光器切料装置能够在沿所述输送器馈送的移动卷料带材上执行多个激光切削操作。

22.如权利要求21所述的激光切料装置，其中，所述门架中的第一个位于所述入口夹送辊组件和所述第二夹送辊组件之间，并且所述第二夹送辊组件定位在所述第一门架和第二门架之间，其中，所述第二门架包括从所述移动的带材完全分离出坯料或切块的激光头。

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