CN111390394A - 一种激光加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光加工设备，包括：底座支架、用于释放和收取柔性材料的放收卷系统、用于承载放收卷系统释放的柔性材料的加工平台、用于清洁放收卷系统释放的柔性材料的清洁系统、用于定位柔性材料加工位置的成像系统、用于发出激光刻蚀柔性材料的激光加工系统及控制系统；加工平台设置于放收卷系统传递的柔性材料的下方，放收卷系统和清洁系统均设置于底座上，成像系统和激光加工系统均设置于加工平台上，放收卷系统、清洁系统、成像系统及激光加工系统均与控制系统信号连接。本发明具有微米级的加工精度，加工速度可达到1000mm/s，传动精度高、传动错误不累计，且加工时不存在应力的影响，不会出现崩边的现象，大大的提高了良品率。

Description

一种激光加工设备

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体地说，涉及一种激光加工设备。

背景技术

目前由于柔性材料其厚度可控制，质量轻，可弯曲等特点，对于柔性材料的应用越来越多，比如：柔性太阳能电池，手机柔性屏幕，电视机柔性屏幕及各种柔性材料，对其进行各种加工成为必然趋势。

目前现有的柔性材料的加工方式大多是以用机械力对于柔性材料进行加工，这种加工方法加工速度慢，存在一定的误差值，也无法满足卷对卷的连续加工，并且加工处还会很容易出现崩边的情况，良品率低。

综上所述，如何提升柔性材料的加工速度、降低误差并提升良品率，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种加工速度快、误差率低、良品率高的激光加工设备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种激光加工设备，包括：底座支架、放收卷系统、加工平台、清洁系统、成像系统、激光加工系统和控制系统，所述放收卷系统用于释放和收取柔性材料、所述加工平台用于承载放收卷系统释放的柔性材料、所述清洁系统用于清洁放收卷系统传递的柔性材料、所述成像系统用于定位柔性材料和加工平台的相对位置、所述激光加工系统用于发出激光并刻蚀柔性材料的激光加工系统；

所述加工平台设置于所述放收卷系统传递的柔性材料的下方，所述放收卷系统和所述清洁系统均设置于所述底座支架上，所述成像系统和所述激光加工系统均设置于所述加工平台上，所述放收卷系统、所述清洁系统、所述成像系统及所述激光加工系统均与所述控制系统信号连接。

优选地，所述放收卷系统包括：传动机构、纠偏机构、计数装置及张力控制机构，所述传动机构包括放料机构和收料机构，所述放料机构用于释放柔性材料，所述收料机构用于收取所述放料机构释放的柔性材料；所述纠偏机构用于矫正所述收料机构和所述放料机构之间传递的柔性材料；所述计数装置用于计量柔性材料传递的长度；所述张力控制机构用于调节所述放料机构和所述收料机构之间传递的柔性材料的张紧力；

所述放料机构与所述收料机构均安装于所述底座支架上，所述纠偏机构、所述计数装置和所述张力控制机构均设置于所述放料机构和所述收料机构之间的所述底座支架上，所述放料机构、所述收料机构、所述计数装置和所述张力控制机构均与所述控制系统信号连接。

优选地，所述纠偏机构包括：两套纠偏反馈装置和两套纠偏执行装置，两套所述纠偏反馈装置贴合于所述放料机构和所述收料机构之间传递的柔性材料的下方，两套所述纠偏执行装置分别设置于所述放料机构和所述收料机构上，两套所述纠偏反馈装置和两套所述纠偏执行装置均与所述控制系统信号连接，所述控制系统用于根据两套所述纠偏反馈装置反馈的柔性材料的张紧度，控制两套所述纠偏执行装置运作，以调节所述放料机构和所述收料机构的相对位置，两套所述纠偏反馈装置均设置于所述放料机构和所述收料机构之间的所述底座支架上。

优选地，所述加工平台的顶部与所述加工平台上方的柔性材料之间设有吸附平台，所述吸附平台与所述控制系统信号连接。

优选地，所述清洁系统包括：双向除尘组件，所述双向除尘组件设置于所述吸附平台的侧面，且设置于所述加工平台上，所述双向除尘组件与所述控制系统信号连接。

优选地，所述的清洁系统包括：等离子清洗装置，所述等离子清洗装置设置于所述收卷系统和所述放卷系统之间的所述底座支架上；所述等离子清洗装置与所述控制系统信号连接。

优选地，所述成像系统包括：成像装置和照明装置，所述加工平台上方设有支架，所述成像装置安装于所述支架上，所述照明装置设置于所述成像装置的侧面并安装在所述支架上所述成像装置与所述照明装置均与所述控制系统信号连接。

优选地，所述激光加工系统包括：激光器激光器、激光处理机构、激光器平台和冷却系统，激光器平台设置于所述底座支架的侧面，所述激光器和所述冷却系统均安装于所述激光器平台上，所述激光器设置于所述加工平台的上方，且处于柔性材料的上方，所述激光器与所述控制系统信号连接；所述激光处理机构包括激光扩束镜、反射镜、场镜、激光器支架及二维振镜，所述激光扩束镜安装在所述激光器的前端并安装在所述激光器支架上；所述反射镜安装在所述激光扩束镜的前方并安装在所述激光器支架上；所述二维振镜安装在所述支架上，所述场镜安装在所述二维振镜光路走向的前端；所述二维振镜与所述控制系统信号连接。

控制系统控制放收卷系统通过放收柔性材料，使柔性材料在加工平台上传输，在收放柔性材料的过程中，控制系统会控制清洁系统对柔性材料进行清洁，从而保证柔性材料的清洁度，使柔性材料卷收起来后为清洁状态。当需要在柔性材料上加工图像时，控制系统控制成像系统识别柔性材料并定位需要加工图像的位置，成像系统将识别的图像发送至控制系统，控制系统经过分析后控制激光加工系统发射激光进行图像加工，从而完成柔性材料的加工，加工后具有图像的柔性材料被放收卷系统收起。

本发明具有微米级的加工精度，加工速度可达到1000mm/s，每次加工传动精度高(传动40mm，精度±0.5mm)、传动错误不累计，且加工时是由激光加工系统发射激光加工，不存在应力的影响，不会出现崩边的现象，大大的提高了良品率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的激光加工设备的侧视图；

图2为本发明所提供的激光加工设备俯视图；

图3为本发明所提供的激光头发射激光传播线路的示意图；

图4为本发明所提供的激光加工系统的示意图。

图1-4中：

1-收卷部件、2-纠偏机构、3-等离子清洗装置、4-张力反馈装置、5-柔性材料、6-吸附平台、7-场镜、8-成像装置、9-支架、10-放卷部件、11-加工平台、12-底座支架、13-照明装置、14-双向除尘组件、15-激光器、16-冷却系统、17-激光扩束镜、18-反射镜、19-二维振镜、20-张紧辊、21-激光器平台、22-纠偏执行装置、23-计数器。

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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种加工速度快、误差率低、良品率高的激光加工设备。

请参考图1～4，图1为本发明所提供的激光加工设备的侧视图；图2为本发明所提供的激光加工设备俯视图；图3为本发明所提供的激光头发射激光传播线路的示意图；图4为本发明所提供的激光加工系统的示意图。

一种激光加工设备，包括：底座支架12、放收卷系统、加工平台11、清洁系统、成像系统、激光加工系统和控制系统，放收卷系统用于释放和收取柔性材料5、加工平台11用于承载放收卷系统释放的柔性材料5、清洁系统用于清洁放收卷系统传递的柔性材料5、成像系统用于定位柔性材料5和加工平台11的相对位置、激光加工系统用于发出激光并刻蚀柔性材料5的激光加工系统；加工平台11设置于放收卷系统传递的柔性材料5的下方，放收卷系统和清洁系统均设置于底座支架12上，成像系统和激光加工系统均设置于加工平台11上，放收卷系统、清洁系统、成像系统及激光加工系统均与控制系统信号连接。

需要说明的是，底座支架12结构为任意结构，本申请所提供的加工平台11可以安装于底座支架12上，也可以放置于底座支架12上方，不与底座支架12连接，放收卷系统设置于底座上，在底座上方的空间内传递柔性材料5，由于加工平台11设置于底座上部，且柔性材料5需要在加工平台11上加工，所以，需要使加工平台11设置于柔性材料5的下方支撑柔性材料5，从而实现柔性材料5运动时的图案的连续加工。

加工平台11可以为任意结构，但是需要注意的是，由于柔性材料5在不受外力的情况下呈平面状，并且，在对柔性材料5加工时，柔性材料5需要平放，所以将加工平台11的上表面设置为平面，以使柔性材料5传递至加工平台11上时可以为平放状态。加工平台11可以采用大理石进行制作。

成像装置8用于采集柔性材料5的图像，并定位需要加工图像的位置，成像装置8可以采用摄像头等可以采集图像的装置。

激光加工系统为可以发出激光镭射至加工平台11上的柔性材料5上、并对柔性材料5进行激光加工的系统，激光加工系统可以调整激光镭射的位置，以加工不同的图案，激光加工系统的镭射位置可根据控制系统发出的信号调节。

控制系统控制放收卷系统通过放收柔性材料5，使柔性材料5在加工平台11上传输，在收放柔性材料5的过程中，控制系统会控制清洁系统对柔性材料5进行清洁，从而保证柔性材料5的清洁度，使柔性材料5卷收起来后为清洁状态。当需要在柔性材料5上加工图像时，控制系统控制成像系统识别柔性材料5并定位需要加工图像的位置，成像系统将识别的图像发送至控制系统，控制系统经过分析后控制激光加工系统发射激光进行图像加工，从而完成柔性材料5的加工，加工后具有图像的柔性材料5被放收卷系统收起。

本发明具有微米级的加工精度，加工速度可达到1000mm/s，每次加工传动精度高(传动40mm，精度±0.5mm)、传动错误不累计，且加工时是由激光加工系统发射激光加工，不存在应力的影响，不会出现崩边的现象，大大的提高了良品率。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，放收卷系统包括：传动机构、纠偏机构2、计数装置及张力控制机构，传动机构包括放料机构和收料机构，放料机构用于释放柔性材料5，收料机构用于收取放料机构释放的柔性材料5；纠偏机构2用于矫正收料机构和放料机构之间传递的柔性材料5；计数装置用于计量柔性材料5传递的长度；张力控制机构用于调节放料机构和收料机构之间传递的柔性材料5的张紧力；放料机构与收料机构均安装于底座支架12上，纠偏机构2、计数装置和张力控制机构均设置于放料机构和收料机构之间的底座支架12上，放料机构、收料机构、计数装置和张力控制机构均与控制系统信号连接。

需要说明的是，传动机构与控制系统信号连接，传动机构包括收卷部件1和放卷部件10，收卷部件1包括收卷辊、伺服电机及可活动的安装于底座支架12上的收卷架，放卷部件10包括放卷辊、伺服电机安及可活动的安装于底座支架12上的放卷架，收卷辊与放卷辊的位置相对设置，从而实现卷对卷的加工。

纠偏机构2与控制系统信号连接，纠偏机构2的寻边传感器对柔性材料5加工边部位置进行采集，并反馈给控制系统，之后通过纠偏执行装置22的丝杠移动收卷架和放卷架的位置，实现对柔性材料5的传递方向进行纠偏。纠偏机构2分别对收卷部件1和放卷部件100纠偏是为了满足加工系统的连续性卷对卷加工需求。

计数装置为计数器23，贴合于柔性材料5，计数装置与控制系统信号连接，计数装置用于实时记录柔性材质的传动距离并传输给控制系统，保证了柔性材质的传动距离更加精确，同时也保证了在激光加工过程中的精准。

张力控制机构用于调节由于卷径的变化而产生的张力不均；当张力控制机构的张力反馈装置4感受到柔性材料5的张力变小时，会将数据反馈给控制系统，控制系统控制收卷部件1和放卷部件10的位置，对柔性材料5的张紧力进行调节设置，张力控制机构可以保证柔性材料5可以始终保持张紧状态，利于加工。

张力反馈装置4包括可活动的设置于底座上的张力架，张力架上方设有张紧辊20，柔性材料5经过张紧辊20的上方，并接触张力反馈装置4的张力传感器，张力传感器采集柔性材料5的张力信息并发给控制系统，控制系统可以实时收取柔性材料5的张紧度，从而调节放卷部件10的放卷拉力，例如，当柔性材料5的张力过大时，控制系统根据放料辊的当前半径进行系统计算，然后放松放卷拉力，从而减小柔性材料5的张力，防止柔性材料5损坏；当柔性材料5的张力过小时，控制系统根据放料辊的当前半径进行系统计算，然后增强放卷拉力，从而加大柔性材料5的张力，防止柔性材料5褶皱，防止柔性材料5加工的图案产生瑕疵。通过在加工平台11两侧均设置张力反馈装置4可以使柔性材料5经过加工平台11上时保证张紧度，以保证加工图案的准确性。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，纠偏机构2包括：两套纠偏反馈装置和两套纠偏执行装置22，两套纠偏反馈装置贴合于放料机构和收料机构之间传递的柔性材料5的下方，两套纠偏执行装置22分别设置于放料机构和收料机构上，两套纠偏反馈装置和两套纠偏执行装置22均与控制系统信号连接，控制系统用于根据两套纠偏反馈装置反馈的柔性材料5的张紧度，控制两套纠偏执行装置22运作，以调节放料机构和收料机构的相对位置，两套纠偏反馈装置均设置于放料机构和收料机构之间的底座支架12上。在收卷部件1和放卷部件10上分别设置一套纠偏执行装置22，并分别设置一套纠偏反馈装置，可防止柔性材料5跑偏、脱离加工平台11，提高识别准确性。采用纠偏反馈装置与纠偏执行装置22进行纠偏可以提高纠偏精度。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，加工平台11的顶部与加工平台11上方的柔性材料5之间设有吸附平台6，吸附平台6与控制系统信号连接。需要说明的是，吸附平台6将柔性材料5吸附在吸附平台6的顶面上，防止由于柔性材料5在受到张力的情况下发生曲折。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，清洁系统包括：双向除尘组件14，双向除尘组件14设置于吸附平台6的侧面，且设置于加工平台11上，双向除尘组件14与控制系统信号连接。

需要说明的是，双向除尘组件设置于柔性材料5的下方，双向除尘组件14用于吸附柔性材料5的底面的杂质，使经过加工平台11的柔性材料5的底面保持清洁。双向除尘组件14对于吸附在吸附平台6上的柔性材料5产生的加工屑进行初次吸附清理。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，的清洁系统包括：等离子清洗装置3，等离子清洗装置3设置于收卷系统和放卷系统之间的底座支架12上；等离子清洗装置3与控制系统信号连接。

需要说明的是，等离子清洗装置3设置于柔性材料5的上方，设置等离子清洗装置3可以对柔性材料5的上部进行清洗，以保证柔性材料5在卷起后为清洁状态，柔性材料5经过等离子清洗装置3再一次清洗，效果会非常好。并且等离子清洗装置3的清洁度高，清洗效率较高。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，成像系统包括：成像装置8和照明装置13，加工平台11上方设有支架9，成像装置8安装于支架9上，照明装置13设置于成像装置8的侧面并安装在支架9上成像装置8与照明装置13均与控制系统信号连接。

需要说明的是，照明设备对加工的柔性材质进行照明，为成像装置8进行补光，成像装置8捕捉柔性材质上加工的形状，并发送至控制系统，控制系统经过运算后对柔性材质的位置进行调整。

加工平台11上设有支架9，成像装置8与照明装置13均设置于支架9上。支架9下部连接于加工平台11，上方处于柔性材料5的上方，将成像装置8和照明装置13均设置于柔性材料5上方的支架9上，支架9的形状和位置可以根据实际情况进行设置，或者可以根据成像装置8的工作情况进行调节，更有利于成像装置8的图像收集。

在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，激光加工系统包括：激光器15、激光处理机构、激光器平台21和冷却系统16，激光器平台21设置于底座支架12的侧面，激光器15和冷却系统16均安装于激光器平台21上，激光器15设置于加工平台11的上方，且处于柔性材料5的上方，激光器15与控制系统信号连接；激光处理机构包括激光扩束镜17、反射镜18、场镜7、激光器支架及二维振镜19，激光扩束镜17安装在激光器15的前端并安装在激光器支架上；反射镜18安装在激光扩束镜17的前方并安装在激光器支架上；二维振镜19安装在支架9上，场镜7安装在二维振镜19光路走向的前端；二维振镜19与控制系统信号连接。

需要说明的是，激光器15和冷却系统16可以设置于底座上，或者设置于加工平台11上，或者可以单独设置，激光器15最终通过激光处理机构镭射于柔性材料5上，激光处理机构的出光镜设置于柔性材料5的上方，以便于激光可以镭射到柔性材料5上，控制系统根据成像系统发送的图像和需要加工的图像调节激光处理机构的镭射方向。

激光扩束镜17、反射镜18都安装在激光器15支架9上；反射镜18、二维振镜19和场镜7均安装在支架9上。激光器15产生经过激光扩束镜17，再经反射镜18反射进入二维振镜19，再经场镜7打到柔性材质上进行加工。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的激光加工设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光加工设备，其特征在于，包括：底座支架(12)、放收卷系统、加工平台(10)、清洁系统、成像系统、激光加工系统和控制系统，所述放收卷系统用于释放和收取柔性材料(5)、所述加工平台(10)用于承载放收卷系统释放的柔性材料(5)、所述清洁系统用于清洁放收卷系统传递的柔性材料(5)、所述成像系统用于定位柔性材料(5)和加工平台(10)的相对位置、所述激光加工系统用于发出激光并刻蚀柔性材料(5)的激光加工系统；

所述加工平台(10)设置于所述放收卷系统传递的柔性材料(5)的下方，所述放收卷系统和所述清洁系统均设置于所述底座支架(12)上，所述成像系统和所述激光加工系统均设置于所述加工平台(10)上，所述放收卷系统、所述清洁系统、所述成像系统及所述激光加工系统均与所述控制系统信号连接。

2.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述放收卷系统包括：传动机构、纠偏机构(2)、计数装置及张力控制机构，所述传动机构包括放料机构和收料机构，所述放料机构用于释放柔性材料(5)，所述收料机构用于收取所述放料机构释放的柔性材料(5)；所述纠偏机构(2)用于矫正所述收料机构和所述放料机构之间传递的柔性材料(5)；所述计数装置用于计量柔性材料(5)传递的长度；所述张力控制机构用于调节所述放料机构和所述收料机构之间传递的柔性材料(5)的张紧力；

所述放料机构与所述收料机构均安装于所述底座支架(12)上，所述纠偏机构(2)、所述计数装置和所述张力控制机构均设置于所述放料机构和所述收料机构之间的所述底座支架(12)上，所述放料机构、所述收料机构、所述计数装置和所述张力控制机构均与所述控制系统信号连接。

3.根据权利要求2所述的激光加工设备，其特征在于，所述纠偏机构(2)包括：两套纠偏反馈装置和两套纠偏执行装置(22)，两套所述纠偏反馈装置贴合于所述放料机构和所述收料机构之间传递的柔性材料(5)的下方，两套所述纠偏执行装置(22)分别设置于所述放料机构和所述收料机构上，两套所述纠偏反馈装置和两套所述纠偏执行装置(22)均与所述控制系统信号连接，所述控制系统用于根据两套所述纠偏反馈装置反馈的柔性材料(5)的张紧度，控制两套所述纠偏执行装置(22)运作，以调节所述放料机构和所述收料机构的相对位置，两套所述纠偏反馈装置均设置于所述放料机构和所述收料机构之间的所述底座支架(12)上。

4.根据权利要求1所述的激光加工设备，其特征在于，所述加工平台(10)的顶部与所述加工平台(10)上方的柔性材料(5)之间设有吸附平台(6)，所述吸附平台(6)与所述控制系统信号连接。

5.根据权利要求4所述的激光加工设备，其特征在于，所述清洁系统包括：双向除尘组件(14)，所述双向除尘组件(14)设置于所述吸附平台(6)的侧面，且设置于所述加工平台(10)上，所述双向除尘组件(14)与所述控制系统信号连接。

6.根据权利要求5所述的激光加工设备，其特征在于，所述的清洁系统包括：等离子清洗装置(3)，所述等离子清洗装置(3)设置于所述收卷系统和所述放卷系统之间的所述底座支架(12)上；所述等离子清洗装置(3)与所述控制系统信号连接。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的激光加工设备，其特征在于，所述成像系统包括：成像装置(8)和照明装置(13)，所述加工平台(10)上方设有支架(9)，所述成像装置(8)安装于所述支架(9)上，所述照明装置(13)设置于所述成像装置(8)的侧面并安装在所述支架(9)上所述成像装置(8)与所述照明装置(13)均与所述控制系统信号连接。

8.根据权利要求7所述的激光加工设备，其特征在于，所述激光加工系统包括：激光器(15)、激光处理机构、激光器平台(21)和冷却系统(16)，激光器平台(21)设置于所述底座支架(12)的侧面，所述激光器(15)和所述冷却系统(16)均安装于所述激光器平台(21)上，所述激光器(15)设置于所述加工平台(10)的上方，且处于柔性材料(5)的上方，所述激光器(15)与所述控制系统信号连接；所述激光处理机构包括激光扩束镜、反射镜(16)、场镜(7)、激光器支架及二维振镜(17)，所述激光扩束镜安装在所述激光器(15)的前端并安装在所述激光器支架上；所述反射镜(16)安装在所述激光扩束镜的前方并安装在所述激光器支架上；所述二维振镜(17)安装在所述支架(9)上，所述场镜(7)安装在所述二维振镜(17)光路走向的前端；所述二维振镜(17)与所述控制系统信号连接。

Images