CN215316326U - 激光加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种激光加工系统，涉及激光加工技术领域。该激光加工系统，通过定位治具真空吸附轻薄工件，避免对轻薄工件的刚性夹持，能够避免在定位过程中将轻薄工件的刮伤；通过驱动装置驱动定位治具，以调整轻薄工件待加工位的位置，以方便调整待加工位的位置，保证加工效果；通过激光器发射激光束，该激光束通过光路装置的引导和聚焦后能够在待加工位上完成加工，与传统加工方式相比，利用激光束功率密度大的特点能够使待加工位处的材料迅速升华，加工效果好且效率高，激光加工过程中几乎不消耗耗材，从而能够降低加工成本，由于激光加工时激光器不与轻薄工件接触，可进一步避免在加工过程中将轻薄工件划伤。

Description

激光加工系统

技术领域

本实用新型涉及激光加工技术领域，尤其涉及一种激光加工系统。

背景技术

键盘膜加工的传统方式是采用丝印机或机械切割机，但是这种方式加工键盘膜具有加工效果差、耗材消耗较大、不适用于轻薄工件且加工效率低等一系列问题，尤其是对于一些有特殊应用场合，键盘膜等轻薄工件的材质非常特殊，很容易刮伤，且加工效果要求非常高，同时加工工艺繁多，传统加工方式已经无法满足加工要求。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种激光加工系统，旨在解决传统加工方式不适用于轻薄工件的加工且轻薄工件易刮伤的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种激光加工系统，包括：

定位治具，用于真空吸附轻薄工件；

驱动装置，用于驱动所述定位治具，以调整所述轻薄工件待加工位的位置；激光器，用于发射激光束以对所述待加工位进行加工；及

光路装置，用于将所述激光束引导并聚焦在所述待加工位上。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述定位治具包括壳体和定位板，所述壳体设有与真空设备连通的腔体，所述定位板用于支撑所述轻薄工件，所述定位板上设有与所述腔体连通的通孔，所述真空设备能够通过所述腔体在所述通孔处形成负压，以吸附所述轻薄工件。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述激光加工系统还包括视觉定位装置，所述视觉定位装置用于检测和比对所述待加工位的视觉特征点，辅助所述驱动装置记忆和调整所述待加工位的位置。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述驱动装置包括水平驱动机构以及设置在所述水平驱动机构上的升降机构，所述定位治具设置在所述升降机构上，所述水平驱动机构和所述升降机构根据记忆的所述待加工位的位置切换所述轻薄工件的位置。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述光路装置包括沿所述激光束的光路顺次设置的方头、镜头和透反镜。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述激光加工系统还包括红光预览组件，所述激光束和所述红光预览组件发出的红光光束在经过所述光路装置后的路径相同。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述视觉定位装置包括与所述透反镜相对设置的相机以及位于所述相机与所述透反镜之间的视觉镜头，所述视觉镜头设置在所述相机上。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述激光器为绿光皮秒激光器。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述激光加工系统还包括抽尘装置、吹气装置和冷却装置，所述抽尘装置吸收所述激光束加工所述待加工位时产生的烟尘，所述吹气装置用于将所述激光束加工所述待加工位时产生的颗粒吹散并脱离所述轻薄工件表面，所述冷却装置用于对所述激光器进行冷却。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述抽尘装置包括架体和设置在所述架体上的吸尘壳，所述吸尘壳能够通过所述架体调整其与所述轻薄工件之间位置，所述吸尘壳靠近所述轻薄工件的一侧设有吸尘口，所述烟尘能够经所述吸尘口吸入所述吸尘壳并由所述吸尘壳排出。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述吹气装置包括万向管和与所述万向管连通的喷嘴，所述万向管能够改变所述喷嘴的位置，以调整所述喷嘴与所述轻薄工件的位置。

在所述激光加工系统的一些实施例中，所述冷却装置包括用于容纳冷却介质的箱体、用于将冷却介质输送至所述激光器的管路、用于对冷却介质进行散热的散热组件以及设置在所述箱体上的控制面板，所述控制面板用于控制冷却介质输送流量以及通过所述散热组件调节冷却介质的温度。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

上述激光加工系统，通过定位治具真空吸附轻薄工件，避免对轻薄工件的刚性夹持，能够避免在定位过程中将轻薄工件的刮伤；通过驱动装置驱动定位治具，以调整轻薄工件待加工位的位置，以方便调整待加工位的位置，保证加工效果；通过激光器发射激光束，该激光束通过光路装置的引导和聚焦后能够在待加工位上完成加工，与传统加工方式相比，利用激光束功率密度大的特点能够使待加工位处的材料迅速升华，加工效果好且效率高，激光加工过程中几乎不消耗耗材，从而能够降低加工成本，由于激光加工时激光器不与轻薄工件接触，可进一步避免在加工过程中将轻薄工件划伤。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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。

其中：

图1为一个实施例中激光加工系统的轴视图；

图2为图1所示激光加工系统去掉罩体后的轴视图；

图3为图1所示激光加工系统去掉罩体后另一视角的轴视图；

图4为图1所示激光加工系统中定位治具的俯视图；

图5为图1所示激光加工系统中定位治具的仰视图；

图6为图1所示激光加工系统中视觉定位装置、光路装置和红光预览组件的装配示意图；

图7为图1所示激光加工系统中水平驱动机构的轴视图；

图8为图1所示激光加工系统中升降机构的轴视图；

图9为图1所示激光加工系统中激光器与安装架的装配示意图；

图10为图1所示激光加工系统中抽尘装置的轴视图；

图11为图1所示激光加工系统中吹气装置的轴视图；

图12为图1所示激光加工系统中冷却装置的轴视图；

图13为图1所示激光加工系统中冷却装置另一视角的轴视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供的激光加工系统10用于轻薄工件的加工，例如，键盘膜，尤其是一些有特殊应用场合的键盘膜，该键盘膜的材质非常特殊，很容易刮伤，且加工效果要求非常高，同时加工工序较多，比如型号标记，圆孔、方形孔切割等。当然在本实用新型的其他实施例中，该激光加工系统10还能够用于对其他轻薄工件的加工，亦或应用于其他工件的其他加工工序，此处不作唯一限定。

请一并结合图1至图13，现对本实用新型实施例提供的激光加工系统10进行说明。该激光加工系统10包括定位治具100、驱动装置200、激光器300和光路装置400。具体地，定位治具100用于真空吸附键盘膜。如此避免对键盘膜的刚性夹持，能够避免在定位过程中将键盘膜的刮伤。驱动装置200用于驱动定位治具100，以调整键盘膜待加工位的位置。上述设置能够方便调整待加工位的位置，保证加工效果。本实施例中，驱动装置200和激光器300均设置在基台500上。基台500上还设有罩体510。该罩体510与基台500围设形成激光加工环境，提高了激光加工过程中安全防护性。激光器300用于发射激光束以对待加工位进行加工。光路装置400用于将激光束引导并聚焦在待加工位上。通过激光器300发射激光束，该激光束通过光路装置400的引导和聚焦后能够在待加工位上完成加工，与传统加工方式相比，利用激光束功率密度大的特点能够使待加工位处的材料迅速升华，加工效果好且效率高，激光加工过程中几乎不消耗耗材，从而能够降低加工成本，由于激光加工时激光器300不与键盘膜接触，可进一步避免在加工过程中将键盘膜划伤。

请继续参阅图2至图5，定位治具100包括壳体110和定位板120，壳体110设有与真空设备连通的腔体，定位板120用于支撑键盘膜，定位板120上设有与腔体连通的通孔130，真空设备能够通过腔体在通孔130处形成负压，以吸附键盘膜。定位板120能够保证键盘膜平整，同时利用通孔130处的负压使得键盘膜紧贴定位板120，保证在驱动定位治具100的过程中，键盘膜能始终保持平整，避免产生褶皱影响加工效果。壳体110与驱动装置200连接且壳体110上设有接头140。该接头140用于连接真空设备。

如图6所示，在一个实施例中，激光加工系统10还包括视觉定位装置600，视觉定位装置600用于检测和比对键盘膜的视觉特征点，辅助驱动装置200记忆和调整待加工位的位置。通过上述设置使得键盘膜表面的光线能够进入视觉定位装置600，获得成像，形成视觉信息，即得到视觉特征点。该视觉定位装置600与驱动装置200配合工作的过程是，通过驱动装置200将键盘膜各个待加工位切换到激光束加工区域和视觉定位装置600的视野内，视觉定位装置600检测键盘膜不同待加工位的视觉特征点，并自动记录上述键盘膜的待加工位的视觉定位信息，后续键盘膜激光加工时直接调用，自动定位完成后即可出激光束加工。

请一并结合图2、图3、图7和图8，驱动装置200包括水平驱动机构210以及设置在水平驱动机构210上的升降机构220，定位治具100设置在升降机构220上，水平驱动机构210和升降机构220根据记忆的待加工位的位置切换键盘膜的位置。为了更好的对本实用新型的实施例进行说明，在图2中建立空间直角坐标系。水平驱动机构210根据记忆的待加工位位置的X轴和Y轴坐标驱动升降机构220处于光路装置400引导的激光束的光路上，升降机构220根据待加工位置位的Z轴坐标调整定位治具100位置，完成激光束与键盘膜之间的对焦及补偿。本实施例中，水平驱动机构210包括X轴驱动组件211和设置在X轴驱动组件211上的Y轴驱动组件212，X轴驱动组件211通过Y轴驱动组件212驱动升降机构220沿X轴运动，Y轴驱动组件212驱动升降机构220沿Y轴运动。具体地，X轴驱动组件211包括第一外壳、第一电机、第一滑块和第一滑道，第一电机和第一滑道均收容于第一外壳内，第一电机驱动第一滑块相对第一滑道移动。Y轴驱动组件212包括第二外壳、第二电机、第二滑块和第二滑道，第二外壳设置在第一滑块上，第二电机和第二滑道均收容于第二外壳内，第二电机驱动第二滑块相对第二滑道移动。升降机构220设置在第二滑块上。升降机构220能够根据不同待加工位，精确调节焦平面，保证了局部加工效果。水平驱动机构210还包括拖链213和锁紧块214。该拖链213用来固定第一电机和第二电机的走线及与壳体110的腔体连通的气管等的布局，解决缠绕问题。该锁紧块214用于将第一外壳和第二外壳连接，避免运输过程中X轴驱动组件211和Y轴驱动组件212出现滑动，甚至发生撞击。

请继续参阅图6，光路装置400包括沿激光束的光路顺次设置的方头410、镜头420和透反镜430。方头410用于实现角度偏移扫描。镜头420设置在方头410的出光口一侧且与方头410连接，镜头420用于激光束聚焦，实现一定BOX范围高精度激光加工。透反镜430用于将从镜头420中发出的激光束反射至键盘膜上，而使其他光线透过，实现对光线的半反半透。本实施例中，透反镜430能够实现激光束90°折反，从而方便激光加工系统10各功能部件的布局。

进一步地，视觉定位装置600包括与透反镜430相对设置的相机610以及位于相机610与透反镜430之间的视觉镜头620，视觉镜头620设置在相机610上。本实施例中，相机610和视觉镜头620设置在透反镜430的正上方，利用透反镜430半反半透特性，键盘膜表面的光线(包括红光和环境光)能够穿过透反镜430，经视觉镜头620进入相机610，获得成像，形成视觉信息。视觉定位装置600和光路装置400采用外同轴结构，减少视觉定位装置600和光路装置400中各部件运动，视觉定位装置600直接拍摄键盘膜特征，完成数据分析同时，激光束通过光路装置400反射至键盘膜表面实现精准加工。

进一步地，激光加工系统10还包括红光预览组件440，激光束和红光预览组件440发出的红光光束在经过光路装置400后的路径相同。红光预览组件440用于判断激光出光中心，即激光束到达待加工位的中心点，以便调整相机610和升降机构220的相对位置，使得激光出光中心、相机610视野中心和待加工位三者重合。无需开启激光，红光预览组件440可配合视觉定位装置600、升降机构220、水平驱动机构210创建对应的视觉信息，即键盘膜某一待加工位的视觉信息、X轴、Y轴和Z轴坐标。

如图9所示，在上述实施例的基础上，激光器300为绿光皮秒激光器300。采用绿光皮秒激光器300，对于皮秒激光脉冲，脉冲弛豫时间小于电子和晶格相互作用时间，材料可以直接升华，避免产生重铸层，从而可以获得一个很小的热影响区。如图2和图3所示，本实施例中，激光器300通过安装架310设置在基台500上。相机610、方头410、透反镜430和红光预览组件440通过安装支架450设置在激光器300的外壁上。相机610能够沿安装支架450调整其与透反镜430之间的距离。安装支架450上还设有保护罩460。相机610、视觉镜头620、透反镜430和镜头420收容于保护罩460内，以防止外界对上述结构的破坏。

请一并结合图2、图3以及图10至图13，在上述一些列实施例的基础上，激光加工系统10还包括抽尘装置700、吹气装置800和冷却装置900。抽尘装置700吸收激光束加工待加工位时产生的烟尘，提高加工视野的清晰度，有利于提高加工效果，同时减少了人工吸入加工产生的烟尘造成的危害。吹气装置800用于将激光束加工待加工位时产生的颗粒吹散并脱离键盘膜表面。如此能够避免颗粒对激光加工的影响，提高加工效果。冷却装置900用于对激光器300进行冷却。冷却装置900能够保证激光器300处于稳定的工作状态，避免激光器300过热造成的输出不稳定以及对激光器300各部件的损害，从而提高激光器300的寿命。

请继续参阅图10，抽尘装置700包括架体710和设置在架体710上的吸尘壳720，吸尘壳720能够通过架体710调整其与键盘膜之间位置，吸尘壳720靠近键盘膜的一侧设有吸尘口721，烟尘能够经吸尘口721吸入吸尘壳720并由吸尘壳720排出。如此一来，通过调整吸尘壳720与键盘膜之间的距离，即能够保证吸尘口721能够吸入烟尘，又能够不影响加工视野。本实施例中，架体710包括固定端711和直角支架712，直角支架712通过固定端711与安装架310连接，直角支架712能够提高吸尘壳720的连接稳定性。同时，本实施例中，直角支架712上还设有肋板，可进一步提高直角支架712的刚性，从而进一步提高吸尘壳720的连接稳定性。直角支架712上设有多个滑槽，滑槽用于吸尘壳720调整位置以及用于直角支架712与固定端711之间调整位置。吸尘壳720上设有排烟管730。该排烟管730可与负压装置连通，以在吸尘口721处形成吸入烟尘的负压。

请继续参阅图11，吹气装置800包括万向管810和与万向管810连通的喷嘴820，万向管810能够改变喷嘴820的位置，以调整喷嘴820与键盘膜的位置。利用万向管810能够变形和能够保持变形形状的特点，在需要使用喷嘴820吹散颗粒时调整喷嘴820的位置并保持该位置不动，当不需要喷嘴820吹散颗粒时可将喷嘴820移开并保持其移入的位置不动。本实施例中，吹气装置800还包括设置在激光器300外壁上的底座830。底座830上设有与气源连通的气源接头840。底座830设有将气源接头840和万向管810连通的气道。万向管810上设有阀门850，以控制气源的流量。

请继续参阅图3、图12和图13，冷却装置900包括用于容纳冷却介质的箱体910、用于将冷却介质输送至激光器300的管路、用于对冷却介质进行散热的散热组件920以及设置在箱体910上的控制面板930，控制面板930用于控制冷却介质输送流量以及通过散热组件920调节冷却介质的温度。本实施例中，冷却介质为纯净水。通过控制面板930控制能够保证激光器300处于良好的散热环境中，进一步提高激光器300的寿命。散热组件920为风扇组件920。通过控制面板930控制，保证了箱体910自身散热，进而提高了冷却介质与激光器300之间的换热量。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (12)

1.一种激光加工系统，其特征在于，包括：

定位治具，用于真空吸附轻薄工件；

驱动装置，用于驱动所述定位治具，以调整所述轻薄工件待加工位的位置；

激光器，用于发射激光束以对所述待加工位进行加工；及

光路装置，用于将所述激光束引导并聚焦在所述待加工位上。

2.根据权利要求1所述的激光加工系统，其特征在于，所述定位治具包括壳体和定位板，所述壳体设有与真空设备连通的腔体，所述定位板用于支撑所述轻薄工件，所述定位板上设有与所述腔体连通的通孔，所述真空设备能够通过所述腔体在所述通孔处形成负压，以吸附所述轻薄工件。

3.根据权利要求2所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括视觉定位装置，所述视觉定位装置用于检测和比对所述待加工位的视觉特征点，辅助所述驱动装置记忆和调整所述待加工位的位置。

4.根据权利要求3所述的激光加工系统，其特征在于，所述驱动装置包括水平驱动机构以及设置在所述水平驱动机构上的升降机构，所述定位治具设置在所述升降机构上，所述水平驱动机构和所述升降机构根据记忆的所述待加工位的位置切换所述轻薄工件的位置。

5.根据权利要求4所述的激光加工系统，其特征在于，所述光路装置包括沿所述激光束的光路顺次设置的方头、镜头和透反镜。

6.根据权利要求5所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括红光预览组件，所述激光束和所述红光预览组件发出的红光光束在经过所述光路装置后的路径相同。

7.根据权利要求6所述的激光加工系统，其特征在于，所述视觉定位装置包括与所述透反镜相对设置的相机以及位于所述相机与所述透反镜之间的视觉镜头，所述视觉镜头设置在所述相机上。

8.根据权利要求7所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光器为绿光皮秒激光器。

9.根据权利要求8所述的激光加工系统，其特征在于，所述激光加工系统还包括抽尘装置、吹气装置和冷却装置，所述抽尘装置吸收所述激光束加工所述待加工位时产生的烟尘，所述吹气装置用于将所述激光束加工所述待加工位时产生的颗粒吹散并脱离所述轻薄工件表面，所述冷却装置用于对所述激光器进行冷却。

10.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述抽尘装置包括架体和设置在所述架体上的吸尘壳，所述吸尘壳能够通过所述架体调整其与所述轻薄工件之间位置，所述吸尘壳靠近所述轻薄工件的一侧设有吸尘口，所述烟尘能够经所述吸尘口吸入所述吸尘壳并由所述吸尘壳排出。

11.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述吹气装置包括万向管和与所述万向管连通的喷嘴，所述万向管能够改变所述喷嘴的位置，以调整所述喷嘴与所述轻薄工件的位置。

12.根据权利要求9所述的激光加工系统，其特征在于，所述冷却装置包括用于容纳冷却介质的箱体、用于将冷却介质输送至所述激光器的管路、用于对冷却介质进行散热的散热组件以及设置在所述箱体上的控制面板，所述控制面板用于控制冷却介质输送流量以及通过所述散热组件调节冷却介质的温度。

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