CN101591137B - 激光切割装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光切割装置，其用于加热待加工物件，以沿该待加工物件上被加热的区域切割出所需物件。该激光切割装置包括一个激光头、一个聚焦模组及一个光转换单元。该激光头用于发射激光束。该聚焦模组用于将该激光头所发射的激光束整形成椭圆形。该光转换单元包括一个圆锥体形主体，该主体具有一个圆锥面，该圆锥面上形成一个光反射区，该椭圆形的激光束由相对该光反射区的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束平行于该主体的底面，该光反射区将该椭圆形的激光束反射并转换成新月状的激光束出射，以对该待加工物件进行加热。另外，本发明还涉及一种激光切割方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光切割装置及方法，尤其涉及一种对面板进行切割的激光切割装置及方法。
背景技术
在平面显示装置，如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)的制造过程中，通常需要对面板，如玻璃基板等进行切割，以得到所需尺寸的玻璃基板。上述切割过程通常包括以下步骤：根据所需玻璃基板的尺寸要求对玻璃基板进行加热；对加热区域进行冷却以产生裂纹(blink crack)；沿裂纹划线(scoring)；采用机械或手动方式分离出所需玻璃基板。具体可参阅Guo Dixin等人在2006年6月在International Joint Conference on Neural Networks，Page(s)：1106-1111上发表的Laser Cutting Parameters Optimization Based onArtificial Neural Network一文。
现有技术中，常用的激光切割装置由于激光束具良好的指向性，因此其一般只能用来对面板进行直线切割，而无法将面板切割成圆形等弧状轮廓结构，从而极大地限制了其使用范围。
有鉴于此，提供一种用于切割出具弧状轮廓的物件的激光切割装置及方法实为必要。
发明内容
下面将以实施例说明一种激光切割装置及方法，其用于切割出具弧状轮廓的物件。
一种激光切割装置，用于加热待加工物件，以沿该待加工物件上被加热的区域切割出所需物件，该激光切割装置包括：一个激光头，用于发射激光束；一个聚焦模组，用于将该激光头所发射的激光束整形成椭圆形；一个光转换单元，其包括一个圆锥体形主体，该主体具有一个底面及一个连接该底面的圆锥面，该圆锥面上形成一个光反射区，该椭圆形的激光束由相对该光反射区的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束平行于该主体的底面，该光反射区将该椭圆形的激光束反射并转换成新月状的激光束出射，以对该待加工物件进行加热。另外，该激光切割装置还包括一个喷射头，该喷射头沿该待加工物件上被加热的区域喷射冷却剂，以使该待加工物件产生裂纹。
一种采用上述激光切割装置的激光切割方法，其包括以下步骤：提供一个激光头，该激光头发射一激光束；该激光束通过一个聚焦模组，使该激光束整形成椭圆形；该椭圆形激光束入射至一个光转换单元，该光转换单元包括一个圆锥体形主体，该主体具有一个底面及一个连接该底面的圆锥面，该圆锥面上形成一个光反射区，该椭圆形的激光束由相对该光反射区的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束平行于该主体的底面，该光转换单元上的光反射区将该椭圆形的激光束反射并转换成新月状的激光束出射；该新月状的激光束照射待加工物件并对待加工物件进行加热；提供一个喷射头，该喷射头沿该待加工物件上被加热的区域喷射冷却剂，使得该待加工物件产生裂纹。
相对于现有技术，本发明所提供的激光切割装置及激光切割方法中，激光头所发射的激光束经过一个聚焦模组进行整形及一个光转换单元进行光转换后成为新月状的激光束，因此，可利用该新月状的激光束对待加工物件进行加热。当利用该新月状的激光束加工出一个弧状轮廓的加热带时，通过对该弧状轮廓加热带进行冷却、划线后，该待加工物件可分离出具有弧状轮廓的物件。由于新月状的光束与弧状轮廓相吻合，因此切割后所得到的物件具有切痕整齐的优点。另外，该光转换单元还可沿垂直于待加工物件的方向移动，以根据需要变换该弧状轮廓加热带的范围。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的激光切割装置的结构示意图。
图2是图1所示激光切割装置发出的激光束的转换示意图。
图3是图1所示激光切割装置形成的新月状激光束照射在待加工物件上的俯视示意图。
图4是本发明第二实施例提供的激光切割装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例作进一步详细说明。
请参阅图1，本发明第一实施例提供的激光切割装置100，其包括一个激光头12，一个聚焦模组14及一个光转换单元16。
请进一步参阅图2，该激光头12用于发射激光束。该聚焦模组14用于对激光头12所发射的激光束进行整形，以使由聚焦模组14出射的激光束为椭圆形的激光束R。
该光学转换单元16包括一个圆锥体形主体，该圆锥体形主体的圆锥面16a上具有一个光反射区，该光反射区可为镀在圆锥面16a上的一层反射膜160。该圆锥体形主体可采用透明材料，如玻璃，或是塑料如PMMA(Polymethylmethacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Poly Carbonate，聚碳酸脂)、硅树脂(silicone)等制成。优选地，该圆锥体形结构的顶角为90度。
进一步，该圆锥体形主体包括一个底面16b，该椭圆形的激光束R由相对该光反射膜160的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束R平行于该基体的底面16b。该椭圆形的激光束R在该反射膜160上发生反射并被光学转换成为新月状，该新月状的激光束S进而由垂直于该底面162的方向从该圆锥体形主体出射。
请一起参阅图2及图3，待加工物件10，如玻璃基板平行于该基体的底面16b设置。该新月状的激光束S由该圆锥体形主体出射后，其照射在该待加工物件10的待加工表面10a上，并在该待加工表面10a上形成一个如图2及图3所示的新月状的激光光斑S。可以理解的是，该待加工物件10可放置在一个基台17上，以利用该基台17承载该待加工物件10。
该新月状的激光束S可对该待加工物件10进行加热，该基台17可通过一个与其相机械耦合的伺服马达(图未示)带动其旋转。当基台17旋转时，承载在该基台17上的待加工物件10随之一起旋转(旋转中心不落在该新月状的光斑S上)，当其旋转满一周时，该待加工物件10的待加工表面10a即可形成一个圆形加热带，如图3所示。
进一步地，该激光切割装置100还包括一个喷射头19，其可喷射出冷却剂，以对该圆形加热带进行冷却。可以理解的是，当冷却剂作用在该圆形加热带上时，该圆形加热带将由于急剧变化的温度差而产生热应力，从而使该待加工物件10沿其待加工表面10a裂开并形成一圆形裂纹。由此，即可沿圆形该裂纹划线，并采用机械或手动方式分离出具圆形轮廓的物件。
可以理解的是，由于该新月状的激光束S与圆形轮廓相吻合，因此切割后所得到的物件具有切痕整齐的优点。
请参阅图4，本发明第二实施例提供的激光切割装置300，其与本发明第一实施便所提供的激光切割装置100基本相同，不同之处仅在于：该激光切割装置300进一步设置一个升降台318以带动光学转换单元16沿垂直于待加工物件10的方向运动。
该升降台318包括一个升降臂318a及一个支承杆318b。其中，该支承杆318b垂直于该待加工物件10，该升降臂318a的一端与该光学转换单元36相连接，另一端通过开设一个通孔318c套设在该支承杆318b上。另外，该升降台318还包括一个定位螺杆318c以对该升降臂318a进行定位。当该升降臂318a沿该支承杆318b滑动时，其可带动该光学转换单元36沿垂直于待加工物件10的方向运动。可以理解的是，当该光学转换单元36运动时，该圆形加热带的半径范围将相应地发生变化，具体地，当光学转换单元36沿远离待加工物件10的方向运动时，圆形加热带的半径变大，相反地，当光学转换单元36沿靠近待加工物件10的方向运动时，圆形加热带的半径变小。
当然，当上述圆形加热带的半径范围可经由移动光学转换单元36来进行调整时，最终切割得到的物件的半径范围也将相应地发生变化，即物件的半径大小可经由调节光学转换单元36与待加工物件10之间的距离来实现。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种激光切割装置，用于加热待加工物件，以沿该待加工物件上被加热的区域切割出所需物件，该激光切割装置包括：
一个激光头，用于发射激光束；
一个聚焦模组，用于将该激光头所发射的激光束整形成椭圆形；
一个光转换单元，其包括一个圆锥体形主体，该主体具有一个底面及一个连接该底面的圆锥面，该圆锥面上形成一个光反射区，该椭圆形的激光束由相对该光反射区的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束平行于该主体的底面，该光反射区将该椭圆形的激光束反射并转换成新月状的激光束出射，以对该待加工物件进行加热；以及
一个喷射头，该喷射头沿该待加工物件上被加热的区域喷射冷却剂，以使该待加工物件产生裂纹。
2.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，该光反射区为形成在该圆锥面上的一个反射膜。
3.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，该圆锥体形主体的顶角为90度。
4.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，该圆锥体形主体采用玻璃所制成。
5.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，该激光切割装置进一步包括一个基台，用于承载该待加工物件。
6.如权利要求5所述的激光切割装置，其特征在于，该激光切割装置进一步包括一个伺服马达，该伺服马达与该基台机械耦合，以驱动该基台及承载在该基台上的待加工物件一起旋转，进而利用该新月状的激光束在该待加工物件上加工出一个弧状轮廓的加热带。
7.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于，该激光切割装置进一步包括一个升降台，该升降台包括一个升降臂及一个支承杆，该升降臂滑动设置在该支承杆上，且其一端与该光学转换单元相连接，以带动该光转换单元沿垂直于该待加工物件的方向运动。
8.如权利要求7所述的激光切割装置，其特征在于，该升降臂的另一端通过开设在其上的一个通孔套设在该支承杆上。
9.一种激光切割方法，其包括以下步骤：
提供一个激光头，该激光头发射一激光束；
该激光束通过一个聚焦模组，使该激光束整形成椭圆形；
该椭圆形激光束入射至一个光转换单元，该光转换单元包括一个圆锥体形主体，该主体具有一个底面及一个连接该底面的圆锥面，该圆锥面上形成一个光反射区，该椭圆形的激光束由相对该光反射区的一侧入射至该圆锥体形主体，且该椭圆形的激光束平行于该主体的底面，该光转换单元上的光反射区将该椭圆形的激光束反射并转换成新月状的激光束出射；
该新月状的激光束照射待加工物件并对待加工物件进行加热；
提供一个喷射头，该喷射头沿该待加工物件上被加热的区域喷射冷却剂，使得该待加工物件产生裂纹。
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