CN110421272A - 一种半自动化激光切割系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光加工技术领域，具体提供了一种半自动化激光切割系统及方法，将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。结构简单，操作方便，利用旋转交换的上下料方式配上激光切割玻璃，节拍损失时间少，生产效率高，切割质量好，对产品的破坏程度小，能保证手机显示屏的整体强度，保证产品合格率。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种半自动化激光切割系统及方法。
背景技术
传统研磨工艺生产效率低，并且加工过程中会产生粉尘碎屑，需要加冷却清洗液，而且研磨头属于消耗品，都会产生污染，性价比低。由于激光切割粉尘碎屑少、表面光整且后续处理工艺少，从而在玻璃等硬质材料领域诞生了激光切割工业应用。
激光切割工业应用始于上个世纪70年代，早期用于硬木板切非穿透槽、嵌刀片等领域，随着工业技术发展，现已广泛应用于各种金属和非金属切割领域。玻璃属于高硬度、高熔点的脆性材料，一般的加工方法难以满足工艺需求，而采用激光精密切割技术切割玻璃，能大幅度改善玻璃的表面质量。
目前的激光加工设备还处于单机试产阶段，人工上下料，生产效率相对较低，人工成本高，为提高生产效率及节省人工成本，故研发一种用于手机显示面板的半自动激光切割设备，用更先进是制造工艺来提高生产力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中喷嘴堵塞及清洗效率低的问题。
为此，本发明提供了一种半自动化激光切割系统，包括：上料定位台、送料模组、激光加工单元、裂片装置及旋转取料装置；
所述上料定位台用于固定并定位待加工玻璃产品；
所述旋转取料装置用于抓取所述待加工玻璃产品并旋转移动至激光加工位，并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
所述裂片装置用于将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
所述送料模组用于将所述待加工玻璃产品移送至所示旋转取料装置的上料位，或将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
优选地，所述系统还包括废料搜集盒，所述废料搜集盒位于所述裂片装置的下方。
优选地，所述系统还包括水平支撑模组，所述水平支撑模组包括支撑底板、大理石底座、大理石立柱，所述大理石底座置于地基上，所述支撑底板及所述大理石立柱分别安装在所述大理石底座的两端，所述支撑底板上安装有上料定位台、送料模组、裂片装置及旋转取料装置，所述大理石立柱上安装有激光加工单元。
优选地，所述旋转取料装置包括旋转取料龙门，所述旋转取料龙门设有可180°旋转的以交换位置的一对弹簧吸盘组，所述弹簧吸盘组用于吸取或放下所述待加工玻璃产品或所述已加工玻璃产品。
优选地，所述弹簧吸盘组包括至少两个弹簧吸盘。
优选地，所述上料定位台包括X轴定位柱组及Y轴定位柱组，所述X轴定位柱组及Y轴定位组向中心靠拢以定位并固定玻璃产品，或所述X轴定位柱组及Y轴定位组远离中心以松开玻璃产品。
优选地，所述X轴定位柱组包括两个沿着X轴相对设置的X轴定位柱，两个所述X轴定位柱分别与X轴方向螺杆反向旋入连接；
所述Y轴定位柱组包括两个沿着Y轴相对设置的Y轴定位柱，两个所述Y轴定位柱分别与Y轴方向螺杆反向旋入连接。
优选地，所述激光加工单元包括CCD视觉模块、皮秒激光器及切割头，所述CCD视觉模块用于识别所述待加工玻璃产品的位置，所述皮秒激光器发出激光至切割头，所述切割头对准所待加工玻璃产品的边角位置切割。
优选地，所述裂片装置包括裂片顶针，所述裂片顶针用于将经过激光切割后对应位置上的边角料压掉。
本发明还提供了一种半自动化激光切割方法，包括：
将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
本发明的有益效果：本发明提供的这种半自动化激光切割系统及方法，将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。结构简单，操作方便，利用旋转交换的上下料方式配上激光切割玻璃，节拍损失时间少，生产效率高，切割质量好，对产品的破坏程度小，能保证手机显示屏的整体强度，保证产品合格率。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明半自动化激光切割系统的系统结构示意图；
图2是本发明半自动化激光切割系统的激光加工单元的结构示意图；
图3是本发明半自动化激光切割系统的上料定位台的结构示意图；
图4是本发明半自动化激光切割系统的裂片装置的结构示意图；
图5是本发明半自动化激光切割系统的旋转取料装置的结构示意图；
图6是本发明半自动化激光切割系统的已加工玻璃产品的结构示意图。
附图标记说明：激光加工单元1，上料定位台2，送料模组3，裂片装置4，旋转取料装置5，废料收集盒6，支撑底板7，大理石底座11，大理石立柱12，大理石光路板13，XY轴直线电机14，加工平台15，皮秒激光器16，光路模块17，切割头18，CCD视觉系统19，上料吸附板21，Y轴定位柱22，X轴定位柱23，步进电机24，已加工玻璃产品25，裂片底座41，裂片立柱42，裂片横梁43，裂片滑板44，裂片气缸45，裂片顶针46，旋转取料龙门51，升降气缸固定板52，直线轴承53，升降气缸54，伺服电机55，中空旋转平台56，吸盘支撑杆57，未加工玻璃产品58，弹簧吸盘59，激光切割缝251，边角废料252。
具体实施方式
下面将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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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装置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。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本发明提供了一种半自动化激光切割系统，包括：上料定位台、送料模组、激光加工单元、裂片装置及旋转取料装置；
所述上料定位台用于固定并定位待加工玻璃产品；
所述旋转取料装置用于抓取所述待加工玻璃产品并旋转移动至激光加工位，并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
所述裂片装置用于将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
所述送料模组用于将所述待加工玻璃产品移送至所示旋转取料装置的上料位，或将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
由此可知，如图1至图6所示，一种半自动化激光切割系统包括激光加工单元1和上下料单元2，所述上下料单元2上设置支撑底板7、送料模组3、上料定位台2、裂片装置4及旋转取料装置5等。所述激光加工单元1设置有大理石底座11、大理石立柱12、大理石光路板13、XY轴直线电机14、加工平台15、CCD视觉系统19、皮秒激光器16、光路模块17及切割头18；所述支撑底板7与所述大理石底板11相连，所述支撑底板7上安装有送料模组3和裂片装置4，所述上料定位台2固定在送料模组3上，人工将四片玻璃产品同时放置在所述上料定位台2上表面，按启动按钮，上料定位台2自动夹紧并吸附玻璃产品后移送至所述旋转取料装置5下方；所述旋转取料装置5安装在所述大理石底座11上，所述大理石底座11上还安装有大理石立柱12和XY轴直线电机14，所述大理石立柱12上固定有大理石光路板13，所述大理石光路板13上安装有皮秒激光器16、CCD视觉系统19、光路模块17及切割头18；所述XY轴直线电机14上固定有加工平台15，玻璃产品吸附于所述加工平台15上表面；所述旋转取料装置5将四片玻璃产品同时吸起旋转180°后放置在所述加工平台15上吸附，所述加工平台15吸附好玻璃产品后由所述XY轴直线电机14移送至所述CCD视觉系统19下方抓标定位，定位完成后所述大理石光路板13上皮秒激光器16、光路模块17、切割头18所组成的激光切割系统加工玻璃产品，形成激光切割缝251；加工完成后所述XY轴直线电机14将吸附于加工平台15上的玻璃产品移送至所述旋转取料装置5下方，所述旋转取料装置5将加工完成后的已加工玻璃产品25与新送未加工的未加工玻璃产品58同时吸起旋转180°放料(每次四个一起加工)，新未加工玻璃产品58继续去加工；加工完成后的已加工玻璃产品25在所述上料定位台2上夹紧定位后由所述送料模组3移送至所述裂片装置4下方，所述裂片装置4上的裂片顶针46下压，将激光切割过后对应位置上的玻璃小角压掉；裂片完成后所述送料模组3将载有已加工玻璃产品25的上料定位台2移送至上料口，人工下料后上新料，至此完成一轮玻璃产品的激光加工。
优选的方案，所述系统还包括废料搜集盒，所废料搜集盒位于所述裂片装置的下方。由此可知，如图1所示，所述裂片装置4下方设置有废料收集盒6用于收集裂片后的玻璃废料。
优选的方案，所述系统还包括水平支撑模组，所述水平支撑模组包括支撑底板、大理石底座、大理石立柱，所述大理石底座置于地基上，所述支撑底板及所述大理石立柱分别安装在所述大理石底座的两端，所述支撑底板上安装有上料定位台、送料模组、裂片装置及旋转取料装置，所述大理石立柱上安装有激光加工单元。由此可知，如图1所示，大理石底座11、大理石立柱12及大理石光路板13对整个系统起到一个水平定位的作用，提高加工精度。
优选的方案，所述旋转取料装置包括旋转取料龙门，所述旋转取料龙门设有可180°旋转的以交换位置的一对弹簧吸盘组，所述弹簧吸盘组用于吸取或放下所述待加工玻璃产品或所述已加工玻璃产品。由此可知，如图1和图5所示，旋转取料装置5开始工作，固定在升降气缸固定板52上的升降气缸54和直线轴承53带动固定在吸盘支撑杆57上弹簧吸盘59下压，至已加工玻璃产品25上表面吸附，将四片产品同时吸起，伺服电机55驱动中空旋转平台56将四片产品旋转180°，升降气缸54下压将已加工玻璃产品25放置在加工平台15上吸附。
优选的方案，所述弹簧吸盘组包括至少两个弹簧吸盘。由此可知，如图5所示，每个弹簧吸盘组包括四个弹簧吸盘，因此一次性每组加工四个玻璃产品。
优选的方案，所述上料定位台包括X轴定位柱组及Y轴定位柱组，所述X轴定位柱组及Y轴定位组向中心靠拢以定位并固定玻璃产品，或所述X轴定位柱组及Y轴定位组远离中心以松开玻璃产品。所述X轴定位柱组包括两个沿着X轴相对设置的X轴定位柱，两个所述X轴定位柱分别与X轴方向螺杆反向旋入连接；所述Y轴定位柱组包括两个沿着Y轴相对设置的Y轴定位柱，两个所述Y轴定位柱分别与Y轴方向螺杆反向旋入连接。
由此可知，如图3所示，上料定位台2上的X轴定位柱23和Y轴定位柱22通过步进电机24驱动同时向内移动，推动已加工玻璃产品25自动归正位置后，上料吸附板21开吸附将产品牢牢吸住，X轴定位柱23和Y轴定位柱22复位。具体地原理为：步进电机24包括X轴方向的驱动电机，驱动电机的输出轴通过蜗轮蜗杆传递，蜗杆上螺纹连接有沿着X轴方向前后两个螺纹块，两个螺纹块螺旋线相反，且每个螺纹块与一个X轴定位柱23连接，当步进电机24旋转带动蜗杆旋转，蜗杆旋转便可使得一个轴如X轴或Y轴上的X轴定位柱23向中心靠拢便可使得待玻璃产品25沿着X轴方向运动至指定的地方。同理，Y轴定位柱22的工作原理也一样。X轴定位柱23和Y轴定位柱22一起配合运动便可使得已加工玻璃产品25移动至指定的位置，便于下一个工序的对接。
优选的方案，所述激光加工单元包括CCD视觉模块、皮秒激光器及切割头，所述CCD视觉模块用于识别所述待加工玻璃产品的位置，所述皮秒激光器发出激光至切割头，所述切割头对准所待加工玻璃产品的边角位置切割。由此可知，如图1、图2及图6所示，所述大理石光路板13上安装有皮秒激光器16、CCD视觉系统19、光路模块17及切割头18；所述XY轴直线电机14上固定有加工平台15，玻璃产品吸附于所述加工平台15上表面；所述旋转取料装置5将四片玻璃产品同时吸起旋转180°后放置在所述加工平台15上吸附，所述加工平台15吸附好玻璃产品后由所述XY轴直线电机14移送至所述CCD视觉系统19下方抓标定位，定位完成后所述大理石光路板13上皮秒激光器16、光路模块17、切割头18所组成的激光切割系统加工玻璃产品，形成激光切割缝251。
优选的方案，所述裂片装置包括裂片顶针，所述裂片顶针用于将经过激光切割后对应位置上的边角料压掉。由此可知，如图4所示，裂片装置4上的裂片顶针46下压，将激光切割过后对应位置上的C角废料252压掉，所述裂片装置4下方设置有废料收集盒6，用于收集裂片后的玻璃废料。
本发明还提供了一种半自动化激光切割方法，包括：
将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
具体的工作流程参照如图1至图6如下所示：
(1)将4片待切割的已加工玻璃产品25人工分别放置在上料定位台2的上料吸附板21的四个工位上，按下启动按钮；
(2)上料定位台2上的X轴定位柱23和Y轴定位柱22通过步进电机24驱动同时向内移动，推动已加工玻璃产品25自动归正位置后，上料吸附板21开吸附将产品牢牢吸住，X轴定位柱23和Y轴定位柱22复位。具体地原理为：步进电机24包括X轴方向的驱动电机，驱动电机的输出轴通过蜗轮蜗杆传递，蜗杆上螺纹连接有沿着X轴方向前后两个螺纹块，两个螺纹块螺旋线相反，且每个螺纹块与一个X轴定位柱23连接，当步进电机24旋转带动蜗杆旋转，蜗杆旋转便可使得一个轴如X轴或Y轴上的X轴定位柱23向中心靠拢便可使得待玻璃产品25沿着X轴方向运动至指定的地方。同理，Y轴定位柱22的工作原理也一样。X轴定位柱23和Y轴定位柱22一起配合运动便可使得已加工玻璃产品25移动至指定的位置，便于下一个工序的对接。
(3)送料模组3将上料定位台2上的已加工玻璃产品25移栽至旋转取料装置5下方；
(4)旋转取料装置5开始工作，固定在升降气缸固定板52上的升降气缸54和直线轴承53带动固定在吸盘支撑杆57上弹簧吸盘59下压，至已加工玻璃产品25上表面吸附，将四片产品同时吸起，伺服电机55驱动中空旋转平台56将四片产品旋转180°，升降气缸54下压将已加工玻璃产品25放置在加工平台15上吸附；
(5)加工平台15移动到CCD视觉模块19下方开始抓标定位；同时，上料定位台2回到上料口继续人工上新料；
(6)定位完成后由大理石光路板13上皮秒激光器16、光路模块17、切割头18所组成的激光切割系统按图加工玻璃产品；同时，上料完成的未加工玻璃产品58定位吸附完后由送料模组3带动上料定位台2移栽至旋转取料装置5下方等待；
(7)加工完成后XY轴直线电机14将吸附于加工平台15上的产品移送至旋转取料装置5下方；
(8)旋转取料装置5将加工完成后的已加工玻璃产品25与新送未加工的未加工玻璃产品58同时吸起旋转180°，交换放料；
(9)新未加工玻璃产品58继续去加工，同时，加工完成后的已加工玻璃产品25在上料定位台2上夹紧定位后由送料模组3移送至裂片装置4下方；
(10)裂片装置4上的裂片顶针46下压，将激光切割过后对应位置上的C角废料252压掉，所述裂片装置4下方设置有废料收集盒6，用于收集裂片后的玻璃废料；
(11)裂片完成后送料模组3将载有已加工玻璃产品25的上料定位台2移送至上料口；
(12)人工下料后继续上新料，至此完成一轮玻璃产品的激光加工。
本发明的有益效果：本发明提供的这种半自动化激光切割系统及方法，将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。结构简单，操作方便，利用旋转交换的上下料方式配上激光切割玻璃，节拍损失时间少，生产效率高，切割质量好，对产品的破坏程度小，能保证手机显示屏的整体强度，保证产品合格率。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种半自动化激光切割系统，其特征在于，包括：上料定位台、送料模组、激光加工单元、裂片装置及旋转取料装置；
所述上料定位台用于固定并定位待加工玻璃产品；
所述旋转取料装置用于抓取所述待加工玻璃产品并旋转移动至激光加工位，并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
所述裂片装置用于将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
所述送料模组用于将所述待加工玻璃产品移送至所示旋转取料装置的上料位，或将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
2.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述系统还包括废料搜集盒，所述废料搜集盒位于所述裂片装置的下方。
3.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述系统还包括水平支撑模组，所述水平支撑模组包括支撑底板、大理石底座、大理石立柱，所述大理石底座置于地基上，所述支撑底板及所述大理石立柱分别安装在所述大理石底座的两端，所述支撑底板上安装有上料定位台、送料模组、裂片装置及旋转取料装置，所述大理石立柱上安装有激光加工单元。
4.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述旋转取料装置包括旋转取料龙门，所述旋转取料龙门设有可180°旋转的以交换位置的一对弹簧吸盘组，所述弹簧吸盘组用于吸取或放下所述待加工玻璃产品或所述已加工玻璃产品。
5.根据权利要求4所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述弹簧吸盘组包括至少两个弹簧吸盘。
6.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述上料定位台包括X轴定位柱组及Y轴定位柱组，所述X轴定位柱组及Y轴定位组向中心靠拢以定位并固定玻璃产品，或所述X轴定位柱组及Y轴定位组远离中心以松开玻璃产品。
7.根据权利要求6所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述X轴定位柱组包括两个沿着X轴相对设置的X轴定位柱，两个所述X轴定位柱分别与X轴方向螺杆反向旋入连接；
所述Y轴定位柱组包括两个沿着Y轴相对设置的Y轴定位柱，两个所述Y轴定位柱分别与Y轴方向螺杆反向旋入连接。
8.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述激光加工单元包括CCD视觉模块、皮秒激光器及切割头，所述CCD视觉模块用于识别所述待加工玻璃产品的位置，所述皮秒激光器发出激光至切割头，所述切割头对准所待加工玻璃产品的边角位置切割。
9.根据权利要求1所述的半自动化激光切割系统，其特征在于：所述裂片装置包括裂片顶针，所述裂片顶针用于将经过激光切割后对应位置上的边角料压掉。
10.一种半自动化激光切割方法，其特征在于，包括：
将待加工玻璃产品移送至旋转取料装置处，所述旋转取料装置将待加工玻璃产品旋转移动至激光加工位，旋转同时并将激光加工位上已加工完成的已加工玻璃产品旋转移动放置于所述裂片装置上；
利用所述裂片装置将将已加工玻璃产品上残留的边角废料去除；
将边角废料去除的玻璃产品移送至上料定位台供取走。
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