CN208117006U - 用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组，包括接触头、聚焦镜以及纵向设置的直线轴承与中空光轴，中空光轴与直线轴承套接在一起，直线轴承上端连接有一固定座；接触头遮罩于聚焦镜外，聚焦镜设置于中空光轴下端，接触头也连接于中空光轴下端，中空光轴上端透过固定座连接有防坠环；聚焦镜与接触头始终保持位置相对固定，接触头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面接触的顶点，在顶点处设有供激光射出的通孔，接触头始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直；本实用新型聚焦模组的优点在于可以对3D不规则弧面的跟随，始终确保激光焦点在玻璃整个厚度内外，接触头的存在使得聚焦镜与接触头顶点的距离始终保持不变。

Description

用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别涉及激光聚能加工装置，具体的是涉及一种用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组。

背景技术

现有技术中汽车后视镜的加工是通过机械加工的方式来完成的，大致过程如下：将一方形的曲面玻璃作为原片，将玻璃刀装在自动切割机上，按照预设的尺寸参数进行划线切割，切出后视镜的形状，将多余的部分掰下来，将后视镜通过磨边机进行倒角磨边，再进行清洗，变成成品。

上述加工工艺存在的问题有：效率较低，需要经过多道工序，且需要进行清洗不够环保，而且在进行机械切割时，实际切割效果尺寸与输入的预设切割参数存在较大偏差，但是镜片外形尺寸又要求较高，所以无法满足要求，造成了很多次品；如用通止规方式来检验镜片尺寸是否合规，又会导致产品质量不稳定，因为止规是不锈钢材料，比玻璃硬度高，因此会产生磕碰导致不良产品生成，造成了浪费；如果要求较高的成品率的话，则对工人技术、经验要求都很苛刻，现有条件很难满足。

作为改进，利用激光在玻璃的任意位置进行高精度的切割；其原理是利用激光聚焦在玻璃表面，利用激光焦点带来的高温实现在玻璃经过的区域产生微爆，实现切割之目的；但由于玻璃是弧面不平整的，因此需要不断调整激光焦点的位置，现有技术中是先将要加工的玻璃形状、大小在软件里建模，获取尺寸参数，激光振镜在Z轴方向按照弧形玻璃高低移动，使焦点始终聚焦在玻璃表面，这种方式理论上是可行的，但是所有待加工的玻璃形状、尺寸并不都是统一精确的，会有偏差，这样就导致激光焦点难以始终聚焦在玻璃表面，也就给切割加工带来了问题。

发明内容

本实用新型克服了上述现有技术中所存在的技术问题，提供了一种精准度高、激光聚焦点无需调节的聚焦模组。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组，包括用于与三维弧面玻璃表面相接触的接触头、用于接收激光并进行聚焦的聚焦镜以及纵向设置的直线轴承与中空光轴，中空光轴与直线轴承套接在一起，直线轴承上端连接有一固定座；接触头遮罩于聚焦镜外，聚焦镜设置于中空光轴下端，接触头也连接于中空光轴下端，所述中空光轴上端透过固定座连接有防坠环；所述的聚焦镜与接触头始终保持位置相对固定，所述的接触头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面接触的顶点，在顶点处设有供激光射出的通孔，接触头始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。搁放平台移动时，接触头在自身重力作用下跟随三维弧形玻璃表面轮廓上下移动，并使顶点始终与三维弧形玻璃表面保持接触。

本实用新型是预先设计好聚焦镜的焦距，接触头的存在使得聚焦镜的聚焦点始终从接触头的顶点处射出，并使极小的2微米的激光焦点始终聚焦并贯穿在三维弧形玻璃整个厚度内外，激光的焦点最终形成的是8-12个激光脉冲串或者更多的焦点连成的焦点线段，激光脉冲串或者焦点线段始终穿透接触头顶点下方的三维弧面玻璃，玻璃放置在搁放平台并随着搁放平台运动时，接触头在重力的作用下始终与三维弧面玻璃接触，也就是接触头的顶点又始终与三维弧形玻璃表面保持接触，确保聚焦点始终贯穿在三维弧形玻璃整个厚度内外，实现精确定位，搁放平台只需要按照预设轨迹做二维运动，即可按照预设的形状将后视镜切割出来。

作为优选，中空光轴与防坠环螺纹连接，防坠环卡接于固定座上端面。这样的连接方式组装很方便。

作为优选，所述的接触头包括座体及一倒锥形体，所述的顶点为倒锥形体的尖端，座体与中空光轴下端螺纹连接，聚焦镜承托于倒锥形体内。倒锥形体的尖端顶点保证与玻璃有较少的接触面积，减少摩擦方便移动，聚焦镜卡接在倒锥形体与中空光轴下端之间。

采用了上述技术方案的本实用新型的原理及有益效果是：

本实用新型聚焦模组的最主要的优点在于可以对3D不规则弧面的跟随，始终确保激光焦点在玻璃整个厚度内外，接触头的存在使得聚焦镜与接触头顶点的距离始终保持不变，这个距离的设置使得聚焦镜的焦点段始终贯穿三维弧形玻璃厚度内外，对玻璃产生热裂，实现切割之目的；加工完后，也不用清洗磨边，大大提高了效率，减少了加工误差，并且更加节能环保。

附图说明

图1为实施例中本实用新型装置的立体结构示意图；

图2为图1的局部放大图（A部）；

图3为本实用新型中接触头与中空光轴、直线轴承的装配立体结构示意图；

图4为接触头与三维弧形玻璃的配合示意图；

图5为接触头与中空光轴、直线轴承组合在一起的局部剖视图。

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式如下：

实施例：本实用新型的聚焦模组为快速精确切割三维弧面玻璃的装置的重要组成部分，如图1-5所示，本实施例的切割装置包括支架1，用于放置三维弧面玻璃的搁放平台2，移动定位机构3及高速激光系统，其中，所述的搁放平台2设置在移动定位机构3上并在移动定位机构3作用下沿X轴或Y轴方向移动，高速激光系统设置在支架1上且高速激光系统位于搁放平台2上方；所述的支架包括水平支架4与竖直设置的Z向支架5。

所述的高速激光系统包括高速激光器6，反射镜7与波片8，以及纵向设置的直线轴承11、中空光轴12，和接触头9、聚焦镜10；中空光轴12与直线轴承11套接在一起，直线轴承11通过一固定座13固定设置在Z向支架5上，聚焦镜10设置于中空光轴12下端，接触头9也连接于中空光轴12下端，接触头9遮罩于聚焦镜10外，所述中空光轴12上端透过固定座13连接有防坠环15，中空光轴12与防坠环15螺纹连接，防坠环15卡接于固定座13上端面；具体的说，所述的接触头9包括座体91及一倒锥形体92，座体91与中空光轴12下端螺纹连接，聚焦镜10承托于倒锥形体92内，聚焦镜10的聚焦点与倒锥形体92尖端处的顶点93重合；在顶点93处设有供激光射出的通孔，接触头9始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。

高速激光器6、反射镜7设置在水平支架4上，波片8通过波片支架14固定连接于固定座13上，波片8中心正对中空光轴12；Z向支架5连接于水平支架4，固定座13设置在Z向支架5上。

如图1、4所示，搁放平台2移动时，接触头9在自身重力作用下跟随三维弧形玻璃16表面轮廓上下移动，并使顶点93始终与三维弧形玻璃16表面保持接触，这样也就使得聚焦镜10的激光聚焦点始终能够作用于玻璃进行热裂。

再进一步说，在Z向支架5上设有Z向直线电机17，所述的固定座13受Z向直线电机17驱动在Z向方向上下移动。

再具体的说，移动定位机构包括至少两个X向移动台18和一个Y向移动台19，所述的X向移动台18均同时与Y向移动台19相连，搁放平台2设置在X向移动台18上。所述的X向移动台18连接有一X向直线电机，搁放平台2在X向直线电机作用下沿X轴方向移动；Y向移动台19连接有一Y向直线电机，X向移动台18在Y向直线电机作用下沿Y轴方向移动。

此外，还包括有用于取放料的三维机械手(未图示)，三维机械手可采用KUKA公司生产的机械手，可以在空间内三维移动，十分灵活，所述的三维机械手与搁放平台相配合，用于取料、放料。

搁放平台2上设有多个用于夹紧玻璃的定位柱20，所述定位柱20设置在滑槽21内，定位柱20在内部设置的气缸的作用来回移动，在放置玻璃后，对玻璃进行夹紧。

本实用新型切割装置的工作过程如下：在控制系统的控制软件中根据要切割的玻璃形状、大小预设搁放平台2的运动轨迹，在搁放平台上放置并固定好三维弧形玻璃后，开启移动定位机构及高速激光系统，使搁放平台在移动定位机构的作用下沿预定轨迹在X轴、Y轴方向移动，而高速激光系统发出激光的聚焦点从接触头的顶点通孔射出，聚焦点连成的焦点段或脉冲串恰好覆盖玻璃整个厚度内外，搁放平台移动时，接触头在自身重力作用下跟随三维弧形玻璃表面轮廓上下移动，并使顶点始终与三维弧形玻璃表面保持接触，从而使激光聚焦点沿运动轨迹一周，达到切割之目的。

Claims (3)

1.用于三维弧面玻璃激光切割装置的聚焦模组，其特征是：包括用于与三维弧面玻璃表面相接触的接触头、用于接收激光并进行聚焦的聚焦镜以及纵向设置的直线轴承与中空光轴，中空光轴与直线轴承套接在一起，直线轴承上端连接有一固定座；接触头遮罩于聚焦镜外，聚焦镜设置于中空光轴下端，接触头也连接于中空光轴下端，所述中空光轴上端透过固定座连接有防坠环；所述的聚焦镜与接触头始终保持位置相对固定，所述的接触头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面接触的顶点，在顶点处设有供激光射出的通孔，接触头始终与三维弧面玻璃表面保持90度垂直。

2.根据权利要求1所述的聚焦模组，其特征是：中空光轴与防坠环螺纹连接，防坠环卡接于固定座上端面。

3.根据权利要求1所述的聚焦模组，其特征是：所述的接触头包括座体及一倒锥形体，所述的顶点为倒锥形体的尖端，座体与中空光轴下端螺纹连接，聚焦镜承托于倒锥形体内。