CN107984100A - 用于平面玻璃激光制孔的专用夹具以及激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具以及激光加工设备，包括支撑板、夹紧定位系统、固定系统以及循环水系统，夹紧定位系统和固定系统实现加工工件的夹紧和固定，循环水系统能够将加工过程中产生的杂质排除，避免杂质影响加工质量或者损坏加工设备。

Description

用于平面玻璃激光制孔的专用夹具以及激光加工设备

技术领域

本发明涉及激光加工领域，具体而言，涉及一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具以及激光加工设备。

背景技术

玻璃是硬脆性材料的一种，在手机、平板等屏幕保护行业应用广泛并且具有不可替代的实用价值。传统的平面玻璃触摸孔、听筒孔及摄像头孔依赖于专用刀具及机床的接触加工，这种加工方式对玻璃产生的应力大、成品率低。近年来，随着激光技术的逐渐成熟，利用超短脉冲激光对玻璃进行非接触式的冷加工的设备逐步走向市场。该类设备具有精度好、效率快、成品率高等特点。然而利用激光对玻璃进行加工时会产生大量的烟尘，这种玻璃烟尘对人体的伤害极大。

发明人在研究中发现，传统的激光加工制孔过程中夹具的使用至少存在如下缺点：

目前，玻璃在激光加工中普遍采用基座来定位，该类定位基座装载玻璃时，通过设置在定位基座的凸起来限定平面玻璃的位置。操作者需要根据玻璃尺寸手动调节定位凸起，以便玻璃被适当夹紧固定，位置固定后再手动操作将定位凸起移出加工范围，而后进入激光加工程序。人工操作定位的方式造成玻璃边缘裂痕损坏，产生大量的废品，响应速度极慢，激光等待时间过长，无法充分发挥激光加工快速精确的优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，以改善传统的夹具装夹精度低、操作复杂的问题。

本发明的目的在于提供一种激光加工系统，以改善传统的夹具装夹精度低、操作复杂的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述第一目的，本发明提供了一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，包括支撑板、夹紧定位系统、固定系统以及循环水系统；

所述夹紧定位系统包括限位部、第一伸缩结构、两个第一夹紧部和两个第二夹紧部，所述限位部安装于所述支撑板，两个所述第一夹紧部相对设置，两个所述第二夹紧部相对设置，两个所述第一夹紧部的连接线与两个所述第二夹紧部的连接线相互垂直；所述第一伸缩结构的两端分别与两个所述第一夹紧部连接，所述第二夹紧部包括第二伸缩结构和夹紧机构，所述夹紧机构安装于所述限位部，所述第二伸缩结构驱动连接所述夹紧机构，所述第二伸缩结构伸张时两个所述夹紧机构相互远离，所述第二伸缩结构收缩时两个所述夹紧机构相互靠近；

所述固定系统包括真空发生器和吸附板，所述真空发生器安装于所述支撑板，所述吸附板安装于所述真空发生器的输出端，两个所述第一夹紧部分别位于所述吸附板的两端，两个所述第二夹紧部分别位于所述吸附板的两侧；所述吸附板上设置有储水腔；

所述循环水系统包括储水罐、供水泵以及回水泵，所述回水泵连通所述储水腔和所述储水罐，所述回水泵连通所述储水腔和所述储水罐。

在本发明较佳的实施例中，所述夹紧机构包括两个夹紧组件，两个所述夹紧组件分别位于所述第二伸缩结构的两端，所述夹紧组件与所述第二伸缩结构转动连接，所述夹紧组件相对于所述第二伸缩结构转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述夹紧组件远离所述第二伸缩结构的一端与所述限位部转动连接，所述夹紧组件相对于所述限位部转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直。

在本发明较佳的实施例中，所述限位部包括主限位块和辅助限位块，所述第一夹紧部包括第一定位臂和第一定位轮组件，所述第一定位臂的一端与所述辅助限位块转动连接，所述第一定位臂相对于所述辅助限位块转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述第一伸缩结构与所述第一定位臂转动连接，所述第一定位臂相对于所述第一伸缩结构转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述第一定位轮组件安装于所述第一定位臂远离所述辅助限位块的一端；所述夹紧组件包括第二定位臂和第二定位轮组件，所述第二定位臂的一端与所述主限位块转动连接，所述第二定位臂与所述第二伸缩结构转动连接，所述第二定位轮组件安装于所述第二定位臂远离所述辅助限位块的一端。

在本发明较佳的实施例中，所述第一定位轮组件包括第一上轴承、第一隔套、第一下轴承、第一垫圈和第一定位套，所述第一上轴承、所述第一隔套、所述第一下轴承和所述第一垫圈依次安装于所述第一定位臂，所述定位套安装于所述第一上轴承和所述第一下轴承之间；所述第二定位轮组件包括第二上轴承、第二隔套、第二下轴承、第二垫圈和第二定位套，所述第二上轴承、所述第二隔套、所述第二下轴承和所述第二垫圈依次安装于所述第二定位臂，所述定位套安装于所述第二上轴承和所述第二下轴承之间。

在本发明较佳的实施例中，所述用于平面玻璃激光制孔的专用夹具包括两个所述夹紧定位系统和两个所述固定系统，两个所述夹紧定位系统和两个所述固定系统分别安装于所述支撑板，两个所述固定系统间隔设置，两个所述夹紧定位系统分别与两个所述固定系统配合。

在本发明较佳的实施例中，所述循环水系统还包括换向机构，所述换向机构与所述供水泵、回水泵和所述储水腔连通，所述供水泵和所述回水泵均设置为蠕动泵。

在本发明较佳的实施例中，所述吸附板上设置有导气槽，所述导气槽位于所述吸附板远离所述真空发生器的一侧。

在本发明较佳的实施例中，所述固定系统还包括支撑调节柱，所述支撑调节柱的两端分别与所述支撑板和所述吸附板连接，所述支撑调节柱用于调节所述吸附板与所述支撑板之间的距离。

在本发明较佳的实施例中，所述支撑调节柱设置为多个，多个所述支撑调节柱间隔设置。

基于上述第二目的，本发明提供了一种激光加工设备，包括加工装置和所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，所述用于平面玻璃激光制孔的专用夹具位于所述加工装置的输出端。

本发明实施例的有益效果是：

本发明提供的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具通过第一伸缩结构和第二伸缩结构带动第一夹紧部和夹紧机构运动，从而实现玻璃的夹紧和放松，这种装夹方式速度快，精度高，夹紧力恒定易控制，将工件更换时间降至最短，与激光的高速加工相匹配，降低了激光等待的能量消耗，充分发挥了激光设备的加工能力。加工过程中产生的粉末、碎屑能够及时有效排出，不易损坏加工设备。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的专用夹具的示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的夹紧定位系统的示意图；

图3示出了本发明实施例1提供的第一夹紧部的示意图；

图4示出了本发明实施例1提供的第二夹紧部的示意图；

图5示出了本发明实施例1提供的固定系统的示意图；

图6示出了本发明实施例2提供的专用夹具的示意图；

图7示出了本发明实施例1提供的循环水系统的示意图。

图标：101-支撑板；102-夹紧定位系统；103-固定系统；104-限位部；105-第一伸缩结构；106-第一夹紧部；107-第二夹紧部；108-第一定位臂；109-第一定位轮组件；110-第二伸缩结构；111-第二定位臂；112-第二定位轮组件；113-夹紧组件；114-吸附板；115-导气槽；116-支撑调节柱；117-专用夹具；118-循环水系统；119-储水罐；120-供水泵；121-回水泵；122-换向机构；123-储水腔。

具体实施方式

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，上面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行了清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参照图1至图5、图7，本实施例提供了一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，包括支撑板101、夹紧定位系统102、固定系统103以及循环水系统；

夹紧定位系统102包括限位部104、第一伸缩结构105、两个第一夹紧部106和两个第二夹紧部107，限位部104安装于支撑板101，两个第一夹紧部106相对设置，两个第二夹紧部107相对设置，两个第一夹紧部106的连接线与两个第二夹紧部107的连接线相互垂直；第一伸缩结构105的两端分别与两个第一夹紧部106连接，第二夹紧部107包括第二伸缩结构110和夹紧机构，夹紧机构安装于限位部104，第二伸缩结构110驱动连接夹紧机构，第二伸缩结构110伸张时两个夹紧机构相互远离，第二伸缩结构110收缩时两个夹紧机构相互靠近；

固定系统103包括真空发生器和吸附板114，真空发生器安装于支撑板101，吸附板114安装于真空发生器的输出端，两个第一夹紧部106分别位于吸附板114的两端，两个第二夹紧部107分别位于吸附板114的两侧。

循环水系统包括储水罐119、供水泵120以及回水泵121，所述回水泵121连通所述储水腔123和所述储水罐119，所述回水泵121连通所述储水腔123和所述储水罐119。

本实施例提供的专用夹具11通过第一伸缩结构105和第二伸缩结构110带动第一夹紧部106和夹紧机构运动，从而实现玻璃的夹紧和放松，这种装夹方式速度快，精度高，夹紧力恒定易控制，将工件更换时间降至最短，与激光的高速加工相匹配，降低了激光等待的能量消耗，充分发挥了激光设备的加工能力。另外，该专用夹具11可与自动上下料机构相配合，最大限度的实现自动化，提高整体设备的稳定性。

作为本实施例的较优实施方式，第一伸缩结构105和第二伸缩结构110可以是气缸，在安装气缸时，气缸的伸缩方向与两个第一夹紧部106之间的连接线方向平行。

夹紧机构包括两个夹紧组件113，两个夹紧组件113分别位于第二伸缩结构110的两端，夹紧组件113与第二伸缩结构110转动连接，夹紧组件113相对于第二伸缩结构110转动的轴心线与支撑板101的板面垂直，夹紧组件113远离第二伸缩结构110的一端与限位部104转动连接，夹紧组件113相对于限位部104转动的轴心线与支撑板101的板面垂直。

限位部104包括主限位块和辅助限位块，第一夹紧部106包括第一定位臂108和第一定位轮组件109，第一定位臂108的一端与辅助限位块转动连接，第一定位臂108相对于辅助限位块转动的轴心线与支撑板101的板面垂直，第一伸缩结构105与第一定位臂108转动连接，第一定位臂108相对于第一伸缩结构105转动的轴心线与支撑板101的板面垂直，第一定位轮组件109安装于第一定位臂108远离辅助限位块的一端；夹紧组件113包括第二定位臂111和第二定位轮组件112，第二定位臂111的一端与主限位块转动连接，第二定位臂111与第二伸缩结构110转动连接，第二定位轮组件112安装于第二定位臂111远离辅助限位块的一端。

第一伸缩结构105与第一定位臂108连接的位置位于辅助限位块与第一定位轮组件109之间。这样在控制第一定位轮组件109的位置时更加的方便快捷。

第一定位轮组件109包括第一上轴承、第一隔套、第一下轴承、第一垫圈和第一定位套，第一上轴承、第一隔套、第一下轴承和第一垫圈依次安装于第一定位臂108，定位套安装于第一上轴承和第一下轴承之间；第二定位轮组件112包括第二上轴承、第二隔套、第二下轴承、第二垫圈和第二定位套，第二上轴承、第二隔套、第二下轴承和第二垫圈依次安装于第二定位臂111，定位套安装于第二上轴承和第二下轴承之间。第一定位套和第二定位套可以采用塑料或尼龙等非金属制成，直接与平面玻璃接触，可以防止在夹紧过程中对玻璃端面造成损伤，各个气缸连杆机构均设计有行程调整装置，不仅可以实现平面玻璃的精确定位，还可以满足一定范围的工件变化。

吸附板114上设置有导气槽115，导气槽115位于吸附板114远离真空发生器的一侧。导气槽115可以让真空吸力在玻璃工件表面平均分布，从而更加稳固的固定玻璃工件。

固定系统103还包括支撑调节柱116，支撑调节柱116的两端分别与支撑板101和吸附板114连接，支撑调节柱116用于调节吸附板114与支撑板101之间的距离。

支撑调节柱116设置为多个，多个支撑调节柱116间隔设置。多个支撑调节柱116配合可以对吸附板114的板面进行调整，从而保证吸附板114与运动平面的平行精度。

本实施例中，循环水系统还包括换向结构122，所述换向结构122与所述供水泵120、回水泵121和所述储水腔123连通，所述供水泵120和所述回水泵121均设置为蠕动泵。换向结构122为换向阀组。需要说明的是，水介质为饮用级，普通桶装水即可，无须添加任何物质。储水罐119中的水流通过过滤系统后进入供水蠕动泵，在供水蠕动泵的作用下进入换向阀组，换向阀组与吸附板的进、出水口、回水蠕动泵联接，吸附板中的水流在蠕动泵组和换向阀的综合作用下可实现循环流动。

循环水输入及输出端分别布置蠕动泵提供水流，蠕动泵可以根据调试需求精确调节并稳定控制水流流量。可调式蠕动泵具有普通动力泵无法比拟的优点：

1、使用寿命高：流体只接触泵管，不接触泵体，避免因水流中含有杂质造成泵体的磨损；

2、精度高：重复精度，稳定性精度高，可以满足卡具中输入、输出的精确水流变化；

3、密封性好：具有良好的自吸能力，可空转，可防止回流。

本实施例提供的专用夹具11的工作流程如下：

初始状态时，真空发生器关闭，吸附板114无真空吸力，第一夹紧部106和第二夹紧部107均位于张开位置，各处限位装置调节完毕；

玻璃毛坯在人工或机械手作用下，被放置于吸附板114上；

第一伸缩结构105和第二伸缩结构110工作，通过第一定位臂108和第二定位臂111带动第一定位滚轮组件和第二定位轮组件112向玻璃边缘运动并夹紧定位；

真空发生器工作，产生真空，通过吸附板114“吸紧”玻璃工件固定；

第一伸缩结构105和第二伸缩结构110再次工作，通过第一定位臂108和第二定位臂111带动第一定位滚轮组件和第二定位轮组件112远离玻璃，直至所有的第一定位滚轮组件和第二定位轮组件112完全脱离加工区域，此时真空发生器依然工作提供固定吸力；

循环水系统开始工作，换向结构122将输入管路与吸附板中的储水腔123联通，此时供水泵120的流量大于回水泵121的流量，储水腔123中开始充斥纯净水。待吸附板内纯净水表面与玻璃下表面接触时，供水泵120和回水泵121流量改变至相同，实现循环流动的平衡；

开始激光加工，该过程产生的玻璃微粒被水流带离专用夹具区域，进入储水罐119，并经过过滤后重新进入水流循环；

激光加工完毕后，换向结构122工作，断开输入管路与支撑卡具的连接，并贯通输入输出管路，形成循环。此时，吸附板中残留水在回水泵121的作用下回到储水罐119。

真空发生器关闭，真空吸板吸力消失，可以人工或利用机械手下料。

实施例2

参照图6，本实施例也提供了一种专用夹具，本实施例是在实施例1的技术方案的基础上的进一步改进，实施例1描述的技术方案同样适用于本实施例，实施例1已公开的技术方案不再重复描述。

具体的，本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供的专用夹具的专用夹具包括两个夹紧定位系统102和两个固定系统103，两个夹紧定位系统102和两个固定系统103分别安装于支撑板101，两个固定系统103间隔设置，两个夹紧定位系统102分别与两个固定系统103配合。

本实施例提供的专用夹具布置有两套相同装置，可以同时满足两片玻璃的同时加工。

实施例3

本实施例提供了一种激光加工设备，包括加工装置和如上的专用夹具，专用夹具位于加工装置的输出端。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，包括支撑板、夹紧定位系统、固定系统以及循环水系统；

所述夹紧定位系统包括限位部、第一伸缩结构、两个第一夹紧部和两个第二夹紧部，所述限位部安装于所述支撑板，两个所述第一夹紧部相对设置，两个所述第二夹紧部相对设置，两个所述第一夹紧部的连接线与两个所述第二夹紧部的连接线相互垂直；所述第一伸缩结构的两端分别与两个所述第一夹紧部连接，所述第二夹紧部包括第二伸缩结构和夹紧机构，所述夹紧机构安装于所述限位部，所述第二伸缩结构驱动连接所述夹紧机构，所述第二伸缩结构伸张时两个所述夹紧机构相互远离，所述第二伸缩结构收缩时两个所述夹紧机构相互靠近；

所述固定系统包括真空发生器和吸附板，所述真空发生器安装于所述支撑板，所述吸附板安装于所述真空发生器的输出端，两个所述第一夹紧部分别位于所述吸附板的两端，两个所述第二夹紧部分别位于所述吸附板的两侧；所述吸附板上设置有储水腔；

所述循环水系统包括储水罐、供水泵以及回水泵，所述回水泵连通所述储水腔和所述储水罐，所述回水泵连通所述储水腔和所述储水罐。

2.根据权利要求1所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述夹紧机构包括两个夹紧组件，两个所述夹紧组件分别位于所述第二伸缩结构的两端，所述夹紧组件与所述第二伸缩结构转动连接，所述夹紧组件相对于所述第二伸缩结构转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述夹紧组件远离所述第二伸缩结构的一端与所述限位部转动连接，所述夹紧组件相对于所述限位部转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直。

3.根据权利要求2所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述限位部包括主限位块和辅助限位块，所述第一夹紧部包括第一定位臂和第一定位轮组件，所述第一定位臂的一端与所述辅助限位块转动连接，所述第一定位臂相对于所述辅助限位块转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述第一伸缩结构与所述第一定位臂转动连接，所述第一定位臂相对于所述第一伸缩结构转动的轴心线与所述支撑板的板面垂直，所述第一定位轮组件安装于所述第一定位臂远离所述辅助限位块的一端；所述夹紧组件包括第二定位臂和第二定位轮组件，所述第二定位臂的一端与所述主限位块转动连接，所述第二定位臂与所述第二伸缩结构转动连接，所述第二定位轮组件安装于所述第二定位臂远离所述辅助限位块的一端。

4.根据权利要求3所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述第一定位轮组件包括第一上轴承、第一隔套、第一下轴承、第一垫圈和第一定位套，所述第一上轴承、所述第一隔套、所述第一下轴承和所述第一垫圈依次安装于所述第一定位臂，所述定位套安装于所述第一上轴承和所述第一下轴承之间；所述第二定位轮组件包括第二上轴承、第二隔套、第二下轴承、第二垫圈和第二定位套，所述第二上轴承、所述第二隔套、所述第二下轴承和所述第二垫圈依次安装于所述第二定位臂，所述定位套安装于所述第二上轴承和所述第二下轴承之间。

5.根据权利要求1所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述用于平面玻璃激光制孔的专用夹具包括两个所述夹紧定位系统和两个所述固定系统，两个所述夹紧定位系统和两个所述固定系统分别安装于所述支撑板，两个所述固定系统间隔设置，两个所述夹紧定位系统分别与两个所述固定系统配合。

6.根据权利要求1所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述循环水系统还包括换向机构，所述换向机构与所述供水泵、回水泵和所述储水腔连通，所述供水泵和所述回水泵均设置为蠕动泵。

7.根据权利要求1所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述吸附板上设置有导气槽，所述导气槽位于所述吸附板远离所述真空发生器的一侧。

8.根据权利要求7所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述固定系统还包括支撑调节柱，所述支撑调节柱的两端分别与所述支撑板和所述吸附板连接，所述支撑调节柱用于调节所述吸附板与所述支撑板之间的距离。

9.根据权利要求8所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，其特征在于，所述支撑调节柱设置为多个，多个所述支撑调节柱间隔设置。

10.一种激光加工设备，其特征在于，包括加工装置和如权利要求1至9任一项所述的用于平面玻璃激光制孔的专用夹具，所述用于平面玻璃激光制孔的专用夹具位于所述加工装置的输出端。