CN113772942A - 一种玻璃激光切割装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种玻璃激光切割装置及方法，涉及激光加工技术领域。包括激光切头、切割平台、安装在切割平台下方的联动机构，所述联动机构用于带动所述切割平台按照规定轨迹移动，所述激光切头与所述切割平台对应设置，所述激光切头按照规定轨迹进行切割，所述切割平台上设置有吸附平台和至少一个夹爪组件，所述吸附平台用于吸附待切割玻璃，所述夹爪组件滑动设置在切割平台上用于夹紧待切割玻璃的去除部分，然后带动所述去除部分与待切割玻璃分开。本发明采用贝塞尔光束和拔片式裂片结合方式，大大降低了崩边的可能性。

Description

一种玻璃激光切割装置及方法

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种玻璃激光切割装置及方法。

背景技术

传统的玻璃切割手段采用硬质合金或者金刚石刀具，被广泛应用于许多应用中，其切割流程主要分为两个步骤。首先，玻璃被金刚石刀尖或硬质合金砂轮，在玻璃的表面产生一条裂纹，之后，采用机械手段将玻璃沿着裂纹线分割开，切割过程中产生碎屑、碎块和微裂痕，使切割边缘的强度降低，而且这种切割方法仅仅适用于普通的玻璃，而对于厚度≤0.1mm的超薄柔性玻璃(UTG)这种方法并不适用。

现有技术中切割UTG主要存在以下问题：

(1)现有的激光切割技术，切割光束焦深较短，而且UTG本身较薄，很难将焦点聚焦在UTG玻璃上，容易出现未切透的现象，并且在反复加工过程中由于底部反射激光，会出现切割道发黄等问题；

(2)常规激光切割采用顶针式，通过对切道施加垂直的力度，从而实现裂片，这种切割方式会导致UTG破损、崩边，使得UTG无法进行量产要求。

发明内容

为了解决上述背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供了一种玻璃激光切割装置及方法，切割焦深长，玻璃变形较小，不容易破损，采用贝塞尔光束和拔片式裂片结合方式，大大降低了崩边的可能性。

本发明实施例提供的具体技术方案如下：

一种玻璃激光切割装置，包括激光切头、切割平台、安装在切割平台下方的联动机构，所述联动机构用于带动所述切割平台按照规定轨迹移动，所述激光切头与所述切割平台对应设置，所述激光切头按照规定轨迹进行切割，所述切割平台上设置有吸附平台和至少一个夹爪组件，所述吸附平台用于吸附待切割玻璃，所述夹爪组件滑动设置在切割平台上用于压紧待切割玻璃的去除部分，然后带动所述去除部分与待切割玻璃分开。

进一步的，所述夹爪组件在吸附平台外周对称设置有至少两个。

进一步的，所述夹爪组件包括支撑底座、固定座、压紧臂和压头，所述支撑底座对应设置在所述去除部分下方，所述固定座设置在所述支撑底座上，所述固定座上转动穿设有第一转动轴，所述压紧臂通过第一转动轴转动连接在固定座上，所述压紧臂远离固定座的一端连接有压头，所述压头用于压紧所述去除部分。

进一步的，所述夹爪组件还包括锁紧件，所述锁紧件安装在固定座上，用于控制所述压紧臂带动所述压头靠近和远离所述吸附平台。

进一步的，所述压头上连接有压块。

进一步的，所述切割平台上设置有滑轨，所述支撑底座上连接有滑块，所述滑块滑动连接在滑轨上。

进一步的，所述夹爪组件上还连接有驱动组件，所述驱动组件用于驱动夹爪组件滑动，所述驱动组件为电机、油缸或者气缸中的一种。

进一步的，所述吸附平台和支撑底座之间设置有缝隙镂空。

优选的，所述吸附平台连接有真空组件。

一种基于如上所述的玻璃激光切割装置的切割方法，包括以下步骤：

驱动组件驱动夹爪组件滑动靠近吸附平台，将待切割玻璃放置在吸附平台上，吸附平台对待切割玻璃进行吸附；激光切头按照规定轨迹对待切割玻璃移动切割；切割完成后，调节锁紧件实现夹爪组件压紧待切割玻璃的去除部分，驱动组件驱动夹爪组件向远离吸附平台的方向运动，实现去除部分与待切割玻璃分开，得到产品；吸附平台停止吸附，取走产品。

进一步的，所述激光切头为贝塞尔切割头。

本发明实施例具有如下有益效果：

1.通过本发明中的激光切头、切割平台、安装在切割平台下方的联动机构、吸附平台以及夹爪组件的设置，工作人员将待切割玻璃放置在吸附平台上，然后调节激光切头对应在待切割玻璃上，激光切头按照规定轨迹对待切割玻璃进行切割，切割完成后，工作人员调节夹爪组件夹紧去除部分，然后带动去除部分与待切割玻璃分离开，这种拔片式裂片，大大降低了崩边的可能性，待切割玻璃变形较小，不容易破损；

2.通过夹爪组件和驱动组件的设置，待激光切头按照规定轨迹完成切割后，工作人员调节压头压紧待切割玻璃的去除部分，通过压头与支撑底座的配合实现对去除部分的夹紧，然后通过驱动组件带动夹爪组件向远离吸附平台的方向移动，实现了简单、快捷的拔片式裂片，大大提高了工作人员的操作效率，而且使得切割后的玻璃边缘完整；

3.本发明中还采用了贝塞尔切割头，切割焦深长，可有效覆盖不同玻璃厚度范围，然后采用贝塞尔切割头与拔片方式相结合，有效改善了崩边问题，而且可以实现碎屑小于3μm；

4.本发明中在吸附平台与支撑底座之间设置有缝隙镂空，缝隙镂空与激光切头的切割轨迹相对应，通过缝隙镂空的设置可有效减少底部高强度反射光，降低热影响区域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是用于体现本申请的切割装置的整体结构示意图；

图2是用于体现本申请中的夹爪组件的结构示意图；

图3是用于体现本申请中的切割光路的示意图；

图中：1、切割平台；2、吸附平台；3、夹爪组件；4、支撑底座；401、承接台；5、固定座；501、第一转动轴；6、压紧臂；7、压头；701、压棒；702、定位件；8、压块；9、锁紧件；901、定位架；902、锁紧块；903、固定轴；904、第二转动轴；905、第三转动轴；906、手柄；10、滑轨；11、驱动组件；12、滑块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本申请的发明人在对UTG进行切割的过程中发现：现有的激光切割技术，切割光束焦深较短，而且UTG本身较薄，很难将焦点聚集在UTG玻璃上，容易出现未切透的现象，并且在反复加工过程中，由于底部反射激光，会出现切割道发黄等问题。还有，常规激光切割采用顶针式，通过对切道施加垂直的力度，从而实现裂片，这种切割方式会导致UTG破损、崩边，使得UTG无法进行量产要求。基于以上问题，本发明人提出了一种玻璃激光切割装置及方法，切割焦深长，玻璃变形较小，不容易破损，采用贝塞尔光束和拔片式裂片结合方式，大大降低了崩边的可能性。

实施例一

一种玻璃激光切割装置，如图1和2所示，包括激光切头、切割平台1、安装在切割平台1下方的联动机构，联动机构用于带动切割平台1按照规定轨迹移动，其中包括在X轴、Y轴以及Z轴方向的移动。激光切头对应设置在切割平台1上方，而且激光切头为贝塞尔切割头，激光切头按照规定轨迹移动对切割平台1上的待切割玻璃进行切割。具体的，切割平台1上还设置有吸附平台2和四个夹爪组件3，吸附平台2用于吸附固定待切割玻璃，吸附平台2通过管路连接有真空组件，真空组件用于调节吸附平台2呈真空吸附状态或者正常状态，四个夹爪组件3对称设置在吸附平台2外周，夹爪组件3滑动连接在切割平台1上。切割玻璃时，先夹爪组件3向靠近吸附平台2的方向滑动，切割完成后，夹爪组件3夹紧待切割玻璃的去除部分，然后夹爪组件3向远离吸附平台2的方向滑动，带动去除部分与待切割玻璃分离开，实现待切割玻璃的拔片式裂片。

本申请中切割平台1为矩形，其具体形状不作限定，其切割平台1的形状可根据待切割玻璃的形状进行调整，包括但不限于圆形、多边形等。

具体的，夹爪组件3包括支撑底座4、固定座5、压紧臂6和压头7，支撑底座4对应设置在去除部分下方，而且支撑底座4上靠近吸附平台2的一侧设置有承接台401，承接台401用于承接待切割玻璃的去除部分。固定座5通过连接件拆卸连接在支撑底座4上，具体的，连接件为螺栓，固定座5上横向穿设有第一转动轴501，第一转动轴501同时贯穿压紧臂6，实现压紧臂6通过第一转动轴501转动安装在固定座5上。在压紧臂6远离固定座5的一端安装有压头7，压头7包括压棒701和定位件702，压棒701穿设在压紧臂6上，压棒701上端还套设有定位件702，定位件702用于限制压棒701在切割过程中从压紧臂6中脱出，压头7对应设置在承接台401上方，压头7和承接台401配合形成对去除部分的夹紧。

进一步，为了确保压头7和承接台401能够稳固地夹紧去除部分，在压头7下方还安装有压块8，压块8的靠近待切割玻璃的整个侧面贴紧在待切割玻璃上，实现对其待切割玻璃的最大面积的压紧，压棒701贯穿压块8，实现与压块8的连接，通过压块8和承接台401的设置，加强了夹爪组件3对待切割玻璃的去除部分的夹紧，从而有利于之后的裂片。

为了防止激光切头对待切割玻璃进行切割过程中，压头7从去除部分滑落，出现夹爪组件3对去除部分夹的不紧的情况，因此设置夹爪组件3还包括锁紧件9。锁紧件9包括定位架901、锁紧块902、固定轴903、第二转动轴904、第三转动轴905和手柄906，固定轴903、第二转动轴904和第三转动轴905沿定位架901的端部向手柄906所在方向依次设置。固定轴903贯穿定位架901和固定座5，实现定位架901铰接在固定座5上，第二转动轴904贯穿定位架901中部以及压紧臂6中部设置，同时锁紧块902的两端呈双耳板型，锁紧块902的第一端穿设也转动穿设在第二转动轴904上，与定位架901、压紧臂6同轴转动。第三转动轴905同时贯穿定位架901、锁紧块902的第二端，实现二者的同轴转动。工作人员调节手柄906带动压紧臂6转动，实现以第二转动轴904和第一转动轴501为支点，在杠杆原理下，工作人员调节手柄906向远离压头7的方向转动，使得压头7从去除部分上离开，相反的，手柄906向靠近压头7的方向转动，使得锁紧块902抵触在压紧臂6上，实现锁紧块902对压紧臂6位置的固定，避免出现切割过程中夹爪组件3待切割玻璃夹持不紧的现象。

如图1和2所示，在吸附平台2与支撑底座4之间设置有缝隙镂空，缝隙镂空与激光切头的切割轨迹相对应，通过缝隙镂空的设置可有效减少底部高强度反射光，降低热影响区域。

具体的，在切割平台1上安装有滑轨10，支撑底座4的下方通过连接件拆卸连接有滑块12，具体的，连接件为螺栓，滑轨10在支撑底座4下方对称设置两个，两个滑轨10分别与滑块12一一对应，确保夹爪组件3沿滑轨10稳定滑动，避免其发生歪斜，滑块12滑动配合连接在滑轨10上，实现了夹爪组件3与切割平台1之间的滑动连接。在滑轨10的两侧还设置有导向槽，滑块12上固定连接有导向条，通过导向条配合连接在导向槽内，确保滑块12沿滑轨10稳定滑动，降低发生卡顿现象的可能性。

为了进一步提高拔片式裂片的效率，在夹爪组件3上还连接有驱动组件11，驱动组件11设置在支撑底座4远离吸附平台2的一侧，驱动组件11用于驱动夹爪组件3沿滑轨10滑动，提高了夹爪组件3拔片式裂片的效率，同时机械驱动的力度更大，效率更高，使得裂片时玻璃的变形较小，不容易破损，有利于切割玻璃的工业化生产。

具体实施过程：对待切割玻璃进行切割时，工作人员调节驱动组件11开关，驱动组件11驱动夹爪组件3沿滑轨10向靠近吸附平台2的方向滑动到对应位置，将待切割玻璃放置在吸附平台2上，然后打开真空组件开关，使得吸附平台2在真空状态下吸附固定其上面的待切割玻璃；此时，激光切头按照规定轨迹对待切割玻璃进行切割。切割完成后，此时待切割玻璃的去除部分置于承接台401上，工作人员通过手柄906调节压块8压紧在待切割玻璃的去除部分，使得夹爪组件3夹紧去除部分，然后驱动组件11驱动夹爪组件3向远离吸附平台2的方向滑动，使得去除部分与待切割玻璃分离开，得到产品，关闭真空组件，吸附平台2停止吸附，取走产品，实现对待切割玻璃的拔片式裂片，完成对待切割玻璃的切割、裂片。此时玻璃的变形较小，几乎无损伤，而且裂片边缘平整，不容易发生崩边。

而且，通过贝塞尔切头与拔片式裂片相结合，有效改善了崩边较大的问题，实现碎屑小于3μm，而且本申请中玻璃变形小，而且拔片式裂片操作简单方便，可满足切割玻璃的工业化生产。

实施例二

对应以上实施例，本申请提供了一种切割方法，包括以下步骤：首先，工作人员调整激光切头对应在切割平台1上方，其中激光切头为贝塞尔切头。工作人员调节驱动组件11开关，驱动组件11驱动夹爪组件3沿滑轨10向靠近吸附平台2的方向滑动到对应位置，将待切割玻璃放置在吸附平台2上，然后打开真空组件开关，使得吸附平台2在真空状态下吸附固定其上面的待切割玻璃；此时，激光切头按照规定轨迹对待切割玻璃进行切割。切割完成后，此时待切割玻璃的去除部分置于承接台401上，同时工作人员通过手柄906调节压块8压紧待切割玻璃的去除部分，使得夹爪组件3夹紧去除部分，然后驱动组件11驱动夹爪组件3向远离吸附平台2的方向滑动，使得去除部分与待切割玻璃分离开，得到产品，关闭真空组件，吸附平台2停止吸附，取走产品，实现对待切割玻璃的拔片式裂片，完成对待切割玻璃的切割、裂片。此时玻璃的变形较小，几乎无损伤，而且裂片边缘平整，不容易发生崩边。

具体的，如图3所示，激光切头还包括激光发射器、扩束镜、第一反射镜、第二反射镜和第三反射镜，激光发射器、扩束镜、第一反射镜和第二反射镜安装在相应位置上，第三反射镜和贝塞尔切头可移动设置，并且在切割过程中按照规定轨迹进行切割。

具体的，切割光路如图3所示，激光发射器发射激光经过扩束镜进入第一反射镜，经过第一反射镜反射大部分进入第二反射镜，经过第二反射镜反射大部分进入第三反射镜，然后通过第三反射镜反射大部分进入贝塞尔切头，以实现激光切割。由于贝塞尔光束聚焦，切割焦深长，因此可有效应用于不同厚度的玻璃的切割。

尽管已描述了本发明实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例中范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种玻璃激光切割装置，包括激光切头、切割平台和安装在切割平台下方的联动机构，所述联动机构用于带动所述切割平台按照规定轨迹移动，所述激光切头与所述切割平台对应设置，所述激光切头按照规定轨迹进行切割，其特征在于：所述切割平台上设置有吸附平台和至少一个夹爪组件，所述吸附平台用于吸附待切割玻璃，所述夹爪组件滑动设置在切割平台上用于夹紧待切割玻璃的去除部分，然后带动所述去除部分与待切割玻璃分开。

2.根据权利要求1所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述夹爪组件在吸附平台外周对称设置有至少两个。

3.根据权利要求1所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述夹爪组件包括支撑底座、固定座、压紧臂和压头，所述支撑底座对应设置在所述去除部分下方，所述固定座设置在所述支撑底座上，所述固定座上转动穿设有第一转动轴，所述压紧臂通过第一转动轴转动连接在固定座上，所述压紧臂远离固定座的一端连接有压头，所述压头用于压紧所述去除部分。

4.根据权利要求3所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述夹爪组件还包括锁紧件，所述锁紧件安装在固定座上，用于控制所述压紧臂带动所述压头靠近和远离所述吸附平台。

5.根据权利要求3所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述压头上连接有压块。

6.根据权利要求3所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述切割平台上设置有滑轨，所述支撑底座上连接有滑块，所述滑块滑动连接在滑轨上。

7.根据权利要求1所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述夹爪组件上还连接有驱动组件，所述驱动组件用于驱动夹爪组件滑动，所述驱动组件为电机、油缸或者气缸中的一种。

8.根据权利要求3所述的玻璃激光切割装置，其特征在于：所述吸附平台和支撑底座之间设置有缝隙镂空。

9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的玻璃激光切割装置的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

驱动组件驱动夹爪组件滑动靠近吸附平台，将待切割玻璃放置在吸附平台上，吸附平台对待切割玻璃进行吸附；激光切头按照规定轨迹对待切割玻璃移动切割；切割完成后，调节锁紧件实现夹爪组件压紧待切割玻璃的去除部分，驱动组件驱动夹爪组件向远离吸附平台的方向运动，实现去除部分与待切割玻璃分开，得到产品；吸附平台停止吸附，取走产品。

10.根据权利要求9所述的切割方法，其特征在于：所述激光切头为贝塞尔切割头。

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