CN117381196A - 一种钙钛矿全激光划线一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钙钛矿全激光划线一体机，属于激光加工技术领域，包括大理石基座以及大理石龙门架，大理石基座上固定设有一Y轴组件，Y轴组件上连接有用于装载工件的吸附载台，大理石龙门架上固定设有一X轴组件，X轴组件上连接有用于切割的切割头部件，大理石龙门架上安装有用于发射激光的光纤光路组件以及绿光皮秒光路组件；通过设有的光纤光路组件以及绿光皮秒光路组件，可提供两种用于制作钙钛矿的不同工艺，能够提高生产的效率，且绿光皮秒光路组件上设置的多个分光镜可将一束激光分成多束，从而分别进入到切割头内，通过各个切割头的的同时运动，可进行一次多划线操作，从而大幅度的提高生产效率。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术领域，具体涉及一种钙钛矿全激光划线一体机。
背景技术
钙钛矿材料是目前发展最快的无机非金属材料，钙钛矿是指一类陶瓷氧化物，此类氧化物最早被发现，是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物，在固体氧化物燃料电池、金属-空气电池和太阳能电池等领域有较广泛的应用，但钙钛矿材料属于难加工材料，具有高硬度、脆性大的特点，而且加工精度及速度要求越来越高。
现有对钙钛材料的加工一般采用机械刻蚀、金刚线刻蚀及普通激光加工等方法。机械刻蚀与产品有接触，容易造成产品损坏，且表面粗糙的蚀刻面，被蚀刻加工后有点蚀和沟槽，蚀刻件有凹坑影响产品性能，制作成本高且效率低；金刚线刻蚀也与产品有接触，容易造成产品损坏，机台切割过程中因排线拉斜产生的断线异常，导致硅片产出线痕异常甚至硅棒报废，一方面金刚线因断线损失带来的辅材成本上升，另一方面断线异常处理增加了切割时间、浪费人力，影响生产效率；而普通的激光加工幅面小，加工效率相对较低，也无法满足需求。因此设计一种新的钙钛矿全激光划线一体机很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钙钛矿全激光划线一体机，用以解决上述背景技术中所面临的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种钙钛矿全激光划线一体机，包括大理石基座以及设置在大理石基座上的大理石龙门架，所述大理石基座上固定设有一Y轴组件，所述Y轴组件上连接有用于装载工件的吸附载台，所述大理石龙门架上固定设有一X轴组件，所述X轴组件上连接有用于切割的切割头部件，所述大理石龙门架上位于切割头部件的左右两侧分别安装有用于发射激光的光纤光路组件以及绿光皮秒光路组件；
激光通过所述光纤光路组件以及绿光皮秒光路组件分光扩束反射的光路原理最终反射到切割头部件，实现对钙钛矿的加工。
进一步地，所述X轴组件包括对称设置在大理石龙门架上的第一直线导轨与第一直线电机，所述第一直线电机的定子设置在两条第一直线导轨上，所述第一直线电机的动子滑动设置在第一直线导轨201上，所述第一直线导轨上还设有第一滑块，所述第一滑块上连接有X轴安装板，所述X轴安装板上设有读数头。
进一步地，所述Y轴组件包括设置在大理石基座上的第二直线导轨以及第二直线电机，所述第二直线电机的定子设置在两个第二直线导轨之间，所述第二直线电机的动子可滑动设置在第二直线导轨，所述第二直线导轨上还设有第二滑块，所述第二滑块上设有Y轴安装板。
进一步地，所述绿光皮秒光路组件包括绿光激光器以及第一光路密封罩，所述绿光皮秒光路组件的光路组件位于第一光路密封罩内，所述绿光皮秒光路组件的光路组件包括依次设置在光路上的第一反射镜、第二反射镜、第一扩束镜、第一光阑、第一分光镜、第三反射镜、第二光阑、第二分光镜、第三分光镜、第四反射镜以及第五反射镜，且各个所述分光镜前均设有波片。
进一步地，所述光纤光路组件被设置在光纤光路组件外围的第二光路密封罩密封，所述光纤光路组件包括依次设置在光路上的第一光纤头、第二光纤头、第三光纤头、第四光纤头、第二扩束镜、第三扩束镜、第四扩束镜、第五扩束镜、第六反射镜、第七反射镜、第八反射镜以及第九反射镜。
进一步地，所述切割头部件包括设置在X轴组件上的载板，所述载板上设有多个分光切割组件，各个所述分光切割组件上均设有微动的Z轴传动模组，所述载板上还安装有一CCD器件，所述CCD器件设置在分光切割组件的前端，所述载板的两侧还设有吸尘器。
进一步地，所述CCD器件包括相机，所述相机上设有一补光器。
进一步地，所述吸附载台包括吸附板，所述吸附板上设有短边定位稍以及长边定位稍，所述吸附板的一侧还设有短边定位气缸，所述短边定位气缸的输出端连接有短边定位块，所述吸附板的另一侧设有长边定位气缸，所述长边定位气缸的输出端连接有长边定位块，所述吸附板的下方还设有一顶升气缸以及与顶升气缸配合的直线轴承，所述顶升气缸上设有一托板。
本发明的有益效果：
本发明采用激光加工可减少对工件的损坏，通过设有的光纤光路组件以及绿光皮秒光路组件，可提供两种用于制作钙钛矿的不同工艺，能够提高生产的效率，且绿光皮秒光路组件上设置的多个分光镜可将一束激光分成多束，从而分别进入到切割头内，通过各个切割头的的同时运动，可进行一次多划线操作，从而大幅度的提高生产效率。
本发明通过顶升气缸的上升下降对工件进行上下料操作，然后通过短边定位气缸及长边定位气缸对工件进行初定位，最终通过吸附板对工件进行吸附；由于产品较薄，上下料时，通过顶升气缸与托板的作用，可先托着工件，避免直接取放时对工件损坏。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明中Y轴组件的结构示意图；
图3为本发明中X轴组件的结构示意图；
图4为本发明中绿光皮秒光路组件的结构示意图；
图5为本发明中光纤光路组件的结构示意图；
图6本发明中切割头部件的结构示意图；
图7本发明中吸附载台的结构示意图；
图8本发明中底架的结构示意图；
图9本发明中机柜壳体的结构示意图；。
图中附图说明：
70、大理石基座；80、大理石龙门架；10、Y轴组件；30、吸附载台；20、X轴组件；60、切割头部件；40、光纤光路组件；50、绿光皮秒光路组件；104、第二直线导轨；101、第二滑块；102、Y轴安装板；106、第二直线电机的动子；107、第二直线电机的定子；201、第一直线导轨；202、第一直线电机的定子；203、X轴安装板；204、第一滑块；205、读数头；206、第一直线电机的动子；51、绿光激光器；52、第一光路密封罩；501、第一反射镜；502、第二反射镜；503、第一扩束镜；504、第一光阑；505、第一分光镜；506、第三反射镜；507、第二分光镜；508、第三分光镜；509、第四反射镜；510、第五反射镜；511、第二光阑；41、第二光路密封罩；401、第一光纤头；402、第二光纤头；403、第三光纤头；404、第四光纤头；405、第二扩束镜；406、第三扩束镜；407、第四扩束镜；408、第五扩束镜；409、第六反射镜；410、第七反射镜；411、第八反射镜；412、第九反射镜；601、载板；602、CCD器件；603、分光切割组件；604、Z轴传动模组；605、吸尘器；606、相机；607、补光器；301、短边定位稍；302、吸附板；303、长边定位稍；306、短边定位气缸；307、短边定位块；309、长边定位块；310、长边定位气缸；311、托板；312、顶升气缸；313、直线轴承；90、底架；901、方通架；91、机柜壳体；911、前观察门；912、前侧门；913、侧观察门；914、通风口。
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作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。
一种钙钛矿全激光划线一体机，如图1所示，包括大理石基座70以及设置在大理石基座70上的大理石龙门架80，大理石基座70上固定设有一Y轴组件10，Y轴组件10上连接有用于装载工件的吸附载台30，大理石龙门架80上固定设有一X轴组件20，X轴组件20上连接有用于切割的切割头部件60，大理石龙门架80上位于切割头部件60的左右两侧分别安装有用于发射激光的光纤光路组件40以及绿光皮秒光路组件50，激光通过光纤光路组件40以及绿光皮秒光路组件50分光扩束反射的光路原理最终反射到切割头部件60，实现对钙钛矿的加工。通过X轴组件20的驱动可以使切割头部件60沿着X轴运动，通过Y轴组件10的驱动可以使吸附载台30沿着Y轴运动，而激光经过一系列的分光扩束反射的光路原理最终反射到切割头部件60上，实现切割头部见沿X轴方向往复运动，一次可对吸附载台30上的工件进行同时划多条线的加工。而设置的光纤光路组件40以及绿光皮秒光路组件50可同时进行两种方式的钙钛矿加工，能有效提高加工效率；采用大理石基座70上的大理石龙门架80可保证更大幅面的加工精度及加工质量的稳定。如图8所示，大理石基座70的下方还设有底架90，底架90的内部设有低于四边的方通架901，大理石基座70固定于方通架901上并与底架90的四边平齐，从而从而降低了大理石基座70的安装高度，保证设备运行的稳定性。
如图9所示，而一体机上设有一个机柜壳体91，围成一个密闭空间，从而便于进行激光作业，机柜壳体91由冷轧钢板焊接而成。机柜壳体91前面设置有前观察门911、前侧门912及侧面有侧观察门913，前观察门911及侧观察门913与机柜壳体91都是通过合页连接，茶色亚克力板用做前观察门911及侧观察门913的窗口，便于观察设备里面运行状况同时也方便后期的设备检查和维修工作。前侧门912与机柜壳体91通过合页连接，显示器及键盘鼠标设置与前侧门912上，便于调试人员操作。机柜壳体91围成的密闭空间的后方设施有电气柜，机柜壳体91上还设有一通风口914，通风口914与风扇连接，可保证了激光加工过程中环境温度处于合适范围内，同时确保了电气内的电气元件的使用寿命。
如图2所示，Y轴组件10包括设置在大理石基座70上的第二直线导轨104以及第二直线电机，第二直线电机的定子107设置在两个第二直线导轨104之间，第二直线电机的动子106可滑动设置在第二直线导轨104，第二直线导轨104上还设有第二滑块101，第二滑块101上设有Y轴安装板102；通过第二直线电机到达第二滑块101滑动，从而带动Y轴安装板102上的吸附载台30运动，而采用直线电机具有高加速度、高速、高精度等优点，因此进一步提高了Y轴方向上的加工精度和定位精度。
如图3所示，X轴组件20包括对称设置在大理石龙门架80上的第一直线导轨201与第一直线电机，第一直线电机的定子202设置在两条第一直线导轨201上，第一直线电机的动子206滑动设置在第一直线导轨201上，第一直线导轨201上还设有第一滑块204，第一滑块204上连接有X轴安装板203，X轴安装板203上设有读数头205。通过第一直线电机的驱动了到达第一滑块204在第一直线导轨201上滑动，从而带动切割头部件60移动，当沿X轴方向运动时通过读数头205反馈到驱动器上进行补偿，由于直线电机具有高加速度、高速、高精度等优点，因此进一步提高了X轴方向上的加工精度和定位精度。
如图4所示，绿光皮秒光路组件50包括绿光激光器51以及第一光路密封罩52，绿光皮秒光路组件50的光路组件位于第一光路密封罩52内，绿光皮秒光路组件50的光路组件包括依次设置在光路上的第一反射镜501、第二反射镜502、第一扩束镜503、第一光阑504、第一分光镜505、第三反射镜506、第二光阑511、第二分光镜507、第三分光镜508、第四反射镜509以及第五反射镜510，且各个分光镜前均设有波片，绿光激光器51发出的机构可通过多个反射镜以及分光镜的配合，分成多束光进行同时作业，通过设置的第一光阑504以及第二光阑511便于对光路进行调节。而光路组件被第一光路密封罩52密封，防止加工过程中激光对人员的伤害，同时对上述的光学镜片起到防护作用，避免受到污染。每个分光镜的前面引入波片，以改变光的偏振方向，从而改变分光镜的透射光与反射光的比例，以实现各光束的功率比例，从上对激光进行充分的利用，绿光皮秒光路组件50上设置的多个分光镜可将一束激光分成多束，从而分别进入到切割头内，通过各个切割筒的的同时运动，可进行一次多划线操作，具体划线的条数操作可通过软件控制，可选择性的一次划出1-4条线，提高加工效率。
如图5所示，光纤光路组件40被设置在光纤光路组件40外围的第二光路密封罩41密封，光纤光路组件40包括依次设置在光路上的第一光纤头401、第二光纤头402、第三光纤头403、第四光纤头404、第二扩束镜405、第三扩束镜406、第四扩束镜407、第五扩束镜408、第六反射镜409、第七反射镜410、第八反射镜411以及第九反射镜412。同样通过各个光纤头、扩束镜以及反射镜的配合来实现光纤工艺加工，而该光路组件被第二光路密封罩41密封，防止加工过程中激光对人员的伤害，同时对上述的光学镜片起到防护作用，避免受到污染。
如图6所示，切割头部件60包括设置在X轴组件20上的载板601，载板601上设有多个分光切割组件603，各个分光切割组件603上均设有微动的Z轴传动模组604，载板601上还安装有一CCD器件602，CCD器件602设置在分光切割组件603的前端，载板601的两侧还设有吸尘器605，CCD器件602包括相机606，相机606上设有一补光器607。激光经过一系列反射到达各个分光切割组件603上实现切割，而各个分光切割组件603上都带有微动的Z轴传动模组604，微动的Z轴传动模组604对不同的分光切割组件603进行精确对焦，保证所分光的光斑一致性，从而保证加工质量；通过设置的CCD器件602可对工件进行精确定位，提高了加工精度，为了避免光暗的影响，特设有补光器607，从而可使工件定位更加精确，吸尘器605与切割头部件60是一起运动的，能及时吸走加工过程产生的烟尘，减少对激光头的污染。
如图7所示，吸附载台30包括吸附板302，吸附板302最大可放置1200mm*600mm的工件，吸附板302上设有短边定位稍301以及长边定位稍303，吸附板302的一侧还设有短边定位气缸306，短边定位气缸306的输出端连接有短边定位块307，吸附板302的另一侧设有长边定位气缸310，长边定位气缸310的输出端连接有长边定位块309，吸附板302的下方还设有一顶升气缸312以及与顶升气缸312配合的直线轴承313，顶升气缸312上设有一托板311。工件上料时，将工件放置在托板311上，通过顶升气缸312上升抬起上料，当顶升气缸312下降时，短边定位气缸306及长边定位气缸310工作，带动各自的定位块移动，来对工件进行初定位，最终通过吸附板302对工件进行吸附；由于产品较薄，上下料时，通过顶升气缸312与托板311的作用，可先托着工件，避免直接取放时对工件损坏。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种钙钛矿全激光划线一体机，包括大理石基座(70)以及设置在大理石基座(70)上的大理石龙门架(80)，其特征在于，所述大理石基座(70)上固定设有一Y轴组件(10)，所述Y轴组件(10)上连接有用于装载工件的吸附载台(30)，所述大理石龙门架(80)上固定设有一X轴组件(20)，所述X轴组件(20)上连接有用于切割的切割头部件(60)，所述大理石龙门架(80)上位于切割头部件(60)的左右两侧分别安装有用于发射激光的光纤光路组件(40)以及绿光皮秒光路组件(50)；
激光通过所述光纤光路组件(40)以及绿光皮秒光路组件(50)分光扩束反射的光路原理最终反射到切割头部件(60)，实现对钙钛矿的加工。
2.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述X轴组件(20)包括对称设置在大理石龙门架(80)上的第一直线导轨(201)与第一直线电机，所述第一直线电机的定子(202)设置在两条第一直线导轨(201)上，所述第一直线电机的动子(206)滑动设置在第一直线导轨201上，所述第一直线导轨(201)上还设有第一滑块(204)，所述第一滑块(204)上连接有X轴安装板(203)，所述X轴安装板(203)上设有读数头(205)。
3.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述Y轴组件(10)包括设置在大理石基座(70)上的第二直线导轨(104)以及第二直线电机，所述第二直线电机的定子(107)设置在两个第二直线导轨(104)之间，所述第二直线电机的动子(106)可滑动设置在第二直线导轨(104)，所述第二直线导轨(104)上还设有第二滑块(101)，所述第二滑块(101)上设有Y轴安装板(102)。
4.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述绿光皮秒光路组件(50)包括绿光激光器(51)以及第一光路密封罩(52)，所述绿光皮秒光路组件(50)的光路组件位于第一光路密封罩(52)内，所述绿光皮秒光路组件(50)的光路组件包括依次设置在光路上的第一反射镜(501)、第二反射镜(502)、第一扩束镜(503)、第一光阑(504)、第一分光镜(505)、第三反射镜(506)、第二光阑(511)、第二分光镜(507)、第三分光镜(508)、第四反射镜(509)以及第五反射镜(510)，且各个所述分光镜前均设有波片。
5.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述光纤光路组件(40)被设置在光纤光路组件(40)外围的第二光路密封罩(41)密封，所述光纤光路组件(40)包括依次设置在光路上的第一光纤头(401)、第二光纤头(402)、第三光纤头(403)、第四光纤头(404)、第二扩束镜(405)、第三扩束镜(406)、第四扩束镜(407)、第五扩束镜(408)、第六反射镜(409)、第七反射镜(410)、第八反射镜(411)以及第九反射镜(412)。
6.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述切割头部件(60)包括设置在X轴组件(20)上的载板(601)，所述载板(601)上设有多个分光切割组件(603)，各个所述分光切割组件(603)上均设有微动的Z轴传动模组(604)，所述载板(601)上还安装有一CCD器件(602)，所述CCD器件(602)设置在分光切割组件(603)的前端，所述载板(601)的两侧还设有吸尘器(605)。
7.根据权利要求6所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述CCD器件(602)包括相机(606)，所述相机(606)上设有一补光器(607)。
8.根据权利要求1所述的一种钙钛矿全激光划线一体机，其特征在于，所述吸附载台(30)包括吸附板(302)，所述吸附板(302)上设有短边定位稍(301)以及长边定位稍(303)，所述吸附板(302)的一侧还设有短边定位气缸(306)，所述短边定位气缸(306)的输出端连接有短边定位块(307)，所述吸附板(302)的另一侧设有长边定位气缸(310)，所述长边定位气缸(310)的输出端连接有长边定位块(309)，所述吸附板(302)的下方还设有一顶升气缸(312)以及与顶升气缸(312)配合的直线轴承(313)，所述顶升气缸(312)上设有一托板(311)。
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