CN215327747U

CN215327747U - 非接触式弧面玻璃切割设备

Info

Publication number: CN215327747U
Application number: CN202022572851.7U
Authority: CN
Inventors: 卢巍
Original assignee: Zhejiang Holy Laser Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Holy Laser Technology Co ltd
Priority date: 2020-11-09
Filing date: 2020-11-09
Publication date: 2021-12-28
Anticipated expiration: 2030-11-09

Abstract

本实用新型公开了一种非接触式弧面玻璃切割设备，包括：工作台，工作台上设置有用以放置三维弧面玻璃的搁放平台，搁放平台设置在移动定位机构上并在移动定位机构作用下沿X轴方向移动至指定加工位置；旋转机构，旋转机构与搁放平台连接用以带动指定加工位置上的三维弧面玻璃转动；出射头及聚焦镜，聚焦镜与出射头始终保持位置相对固定，出射头始终与三维弧面玻璃表面留有间隔。出射头配合横向移动模组与纵向移动模组沿预设路径位移，且出射头出射的激光束于出射头的移动过程中始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，出射头沿预设路径运动结束后，完成弧面玻璃的切割。由于激光束始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，提高了激光切割的切边质量。

Description

非接触式弧面玻璃切割设备

技术领域

本实用新型涉及玻璃切割技术领域，更具体的说，涉及一种非接触式弧面玻璃切割设备。

背景技术

现有技术中汽车后视镜等弧面玻璃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。

申请号为“201810369320.2”的一种快速精确激光切割三维弧面玻璃的装置与方法中提出了一种接触式三维弧面玻璃的加工装置，其通过激光头与切割弧面贴合，激光头沿切割路径行进完成弧面切割。但是上述加工方法仍存在激光头在切割过程中始终与弧面接触产生摩擦，导致激光头的使用寿命过低的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的不足而提供一种非接触式弧面玻璃切割设备。

解决上述技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种非接触式弧面玻璃切割设备，包括：

工作台，所述工作台上设置有移动定位机构；

用以放置三维弧面玻璃的搁放平台，所述搁放平台设置在移动定位机构上并在移动定位机构作用下沿X轴方向移动至指定加工位置；

旋转机构，所述旋转机构与所述搁放平台连接，且所述旋转机构用以带动指定加工位置上的三维弧面玻璃转动；

支架，所述支架设置于所述工作台上；

高速激光组件，所述高速激光组件设置在支架上且高速激光组件位于搁放平台上方；所述高速激光组件包括：

出射头及聚焦镜，所述聚焦镜与出射头始终保持位置相对固定，所述出射头具有一向下延伸的且始终与三维弧面玻璃表面留有间隔的顶点，在顶点处设有供激光射出的通孔；

纵向移动模组，与出射头及聚焦镜连接，用以根据预设路径带动出射头及聚焦镜沿Z轴方向移动，使得聚焦镜接收激光始终聚焦在三维弧面玻璃整个厚度内外；

横向移动模组，与纵向移动模组连接，用以根据预设路径带动出射头沿Y轴方向横向位移；

出射头配合横向移动模组与纵向移动模组沿预设路径位移，且出射头出射的激光束于出射头的移动过程中始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，出射头沿预设路径运动结束后，完成弧面玻璃的切割。

通过出射头向下延伸的顶点始终与三维弧面玻璃表面留有间隔，使得出射头不会与三维弧面玻璃基片产生摩擦，提高了出射头的使用寿命。且出射头出射的激光束于出射头的移动过程中始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，便于切割较厚的弧面玻璃，也提高了激光切割的切边质量。且采用三维弧面玻璃旋转切割的切割方式，三维弧面玻璃在切割过程中无需沿X轴方向做位移，提高了加工的精度。

在进一步的方案中，所述高速激光组件还包括基准座和固定座，所述固定座设置于所述支架上，所述基准座与固定座可转动连接，所述出射头与所述基准座连接；所述基准座上通过连接件连接有驱动电机，所述驱动电机驱动所述基准座相对于所述固定座转动，以实现出射头的转动；所述聚焦镜设置于所述出射头内，所述基准座与固定座上设置有用于引导激光始终入射至聚焦镜的反射镜组。通过驱动电机于切割过程中驱动出射头转动，实现出射头出射的激光束于出射头的移动过程中始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，相较于底部托盘上下移动使得激光束于出射头的移动过程中沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面精度更高，底部托盘上下移动只能使得出射头在切割一个工位上的弧面玻璃时入射角度接近90°，切割精度低，难以实现较厚玻璃的切割。

在进一步的方案中，所述反射镜组包括第一反射镜与和第二反射镜，所述第一反射镜设置于所述固定座内用于接收激光器发射的激光并使得激光发生反射，所述第二反射镜设置于所述基准座内用于接收第一反射镜反射的激光并使得激光反射至出射头内的聚焦镜。

在进一步的方案中，所述搁放平台包括托盘与支撑所述托盘的支撑座，所述托盘上设置有若干个气孔，所述气孔通过气路管道连接有用于使气孔处出形成负压的气动组件。通过气动组件使得气孔处出形成负压，防止三维弧面玻璃于转动过程中与托盘分离。

在进一步的方案中，所述旋转机构包括旋转平台与驱动旋转平台转动的驱动器，所述旋转平台设置于所述支撑座上，所述托盘设置于所述旋转平台的转动工位上。

在进一步的方案中，所述移动定位机构包括第一直线模组，所述第一直线模组包括第一直线导轨与两个可于所述第一直线导轨上滑动的第一滑台，所述搁放平台设置于所述第一滑台上；且两个第一滑台在第一直线导轨上于指定加工位置与三维弧面玻璃上料点之间依次往返，其中一个第一滑台位于指定加工位置时，另一个第一滑台位于三维弧面玻璃上料点。通过双工位同时经行切割与上料，提高了工作效率。

在进一步的方案中，所述横向移动模组设置于所述支架，所述横向移动模组上可沿Y轴方向移动设置有连接板，所述纵向移动模组设置于所述连接板，所述出射头及聚焦镜均可设置于所述纵向移动模组上；且所述横向移动模组上设置有防尘罩。通过防尘罩防止横向移动模组进灰，避免灰尘在横向移动模组移动过程中对移动件产生摩擦导致横向移动模组烧毁。

在进一步的方案中，所述横向移动模组包括第二直线导轨与可于所述第二直线导轨上滑动的第二滑台，所述第二滑台的头尾两端均设置有所述防尘罩，所述防尘罩沿第二直线导轨的长度方向设置，所述防尘罩的一端与所述第二滑台连接，所述防尘罩的另一端与所述第二直线导轨连接；所述第二滑台滑动时，位于第二滑台行进方向一侧的防尘罩折叠，且位于第二滑台另一侧的防尘罩拉伸。通过第二滑台带动防尘罩压缩拉伸，使得防尘罩可以一直覆盖横向移动模组上空余的导轨，提高防尘效果。

有益效果

通过出射头向下延伸的顶点始终与三维弧面玻璃表面留有间隔，使得出射头不会与三维弧面玻璃基片产生摩擦，提高了出射头的使用寿命。且出射头出射的激光束于出射头的移动过程中始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃表面，也提高了激光切割的切边质量。

且采用三维弧面玻璃旋转切割的切割方式，三维弧面玻璃在切割过程中无需沿X轴方向做位移，提高了加工的精度。

附图说明

图1为非接触式弧面玻璃切割设备的正试图；

图2为非接触式弧面玻璃切割设备的侧视图；

图3为非接触式弧面玻璃切割设备的等轴测视图；

图4为图3中A部分的放大图；

图5为出射头、聚焦镜、基准座和固定座构成的出射组件的正视图；

图6为图5B-B的剖视图；

图7为搁放平台的结构示意图；

图8为求导出射头转动角度的原理图；

图9为求导出射头的初始点未在三维弧面玻璃中心正上方的转动角度原理图；

图10为托盘纵向摆动使得对应加工工位上的三维弧面玻璃与出射头出射的激光束垂直的示意图。

示意图中的标号说明：

1-工作台，2-移动定位机构，21-第一直线导轨，22-第一滑台，3-搁放平台，31-托盘，32- 支撑座，33-气孔，34-气动组件，4-旋转机构，5-支架，6-高速激光组件，61-出射头，62-基准座，63-固定座，64-聚焦镜，65-第一反射镜，66-第二反射镜，67-驱动电机，68-纵向移动模组，第三直线导轨681，第三滑台682，69-横向移动模组，691-第二直线导轨，692-第二滑台，610-连接板，611-防尘罩，7-三维弧面玻璃。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细描述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

请参阅图1-9，本实施例提出了一种非接触式弧面玻璃切割设备，包括工作台1，工作台 1上设置有移动定位机构2、搁放平台3和旋转机构4。在本方案中，搁放平台3设置在移动定位机构2上并在移动定位机构2作用下沿X轴方向移动至指定加工位置。旋转机构4与搁放平台3连接，当移动定位机构2带动搁放平台3至指定加工位置时，旋转机构4带动搁放平台3上的三维弧面玻璃7转动。

具体的，移动定位机构2包括第一直线模组，所述第一直线模组包括第一直线导轨21与可于第一直线导轨21上滑动的第一滑台22。搁放平台3设置于第一滑台22上，通过第一滑台22带动搁放平台3于第一直线导轨21上滑动，实现搁放平台3于X轴方向的进给。

如图7所示，搁放平台3包括托盘31与支撑托盘31的支撑座32，旋转机构4包括旋转平台与驱动旋转平台转动的驱动器，旋转平台设置于支撑座32上，托盘31设置于旋转平台的转动工位上。本方案中，驱动旋转平台转动的驱动器为旋转电机，通过旋转电机与旋转平台上转动工位对应的转动板连接，以带动转动板旋转。当搁放平台3移动到指定加工位置时，旋转平台带动三维弧面玻璃7转动。

且为了防止三维弧面玻璃7于转动过程中与托盘31分离。托盘31上设置有若干个气孔 33，气孔33通过气路管道连接有用于使气孔33处出形成负压的气动组件34，通过在气孔33 处出形成负压，对托盘31上的三维弧面玻璃7形成真空吸附。

同时，工作台1上还设置有支架5，支架5上设置有高速激光组件6，且高速激光组件6 位于搁放平台3上方。高速激光组件6包括出射头61、聚焦镜64、基准座62、固定座63、横向移动模组69和纵向移动模组68。出射头61与聚焦镜64相对固定，横向移动模组69与出射头61及聚焦镜64连接，用以根据预设路径带动出射头61沿Y轴方向横向位移。纵向移动模组68与出射头61及聚焦镜64连接，用以根据预设路径带动出射头61及聚焦镜64沿 Z轴方向移动，使得聚焦镜64接收激光始终聚焦在三维弧面玻璃7整个厚度内外。

其中，横向移动模组69包括第二直线导轨691与可于所述第二直线导轨691上滑动的第二滑台692。第二导轨设置于支架5上，且第二滑台692上设置有连接板610。纵向移动模组 68包括第三直线导轨与可于所述第三直线导轨681上滑动的第三滑台682，第三直线导轨681 设置于连接板610。

固定座63设置于第三滑台682上。基准座62与固定座63可转动连接，具体的，请参阅图5与图6，固定座63上设置有转动平台，转动平台包括旋转板与驱动旋转板转动的驱动电机67，基准座62设置于转动平台的旋转板上，出射头61与基准座62连接。驱动电机67根据出射头61转动角度的求导方程带动旋转板转动，进而带动基准座62相对于固定座63转动。基准座62转动时带动出射头61转动，使得出射头61出射的激光束始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃7表面。

通过驱动电机67驱动出射头61转动，根据出射头61的位移量求导转动角度，可以保证出射头61出射的激光束始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃7表面。而假设此处采用托盘 31纵向摆动使得对应加工工位上的三维弧面玻璃7与出射头61出射的激光束垂直，出射头 61不摆动沿路线切割，如图10所示，此类加工方法下三维弧面玻璃7与出射头61出射的激光束只能是接近垂直，仍存在一定的角度偏差，只适用于较薄的玻璃的切割。但是本方案中驱动电机67驱动出射头61转动可以保证出射头61出射的激光束始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃7表面，切割精度高，且适用于较厚的弧面玻璃的切割。

且因为无需托盘31纵向摆动，本方案中采用托盘31旋转的切割方式，在切割过程中三维弧面玻璃7无需于X轴方向做位移，提高了加工精度。

请参阅图8和图9(实线为位移前出射头61与出射头61出射的激光，虚线为位移后出射头61与出射头61出射的激光)，为了得到出射头61转动角度的求导方程，出射头61未位移实现切割前，将出射头61所处位置定为初始点；转动角度的求导方程的表达式及其求导过程如下为：

O为三维弧面玻璃7对应圆弧的圆心，OC为位移前出射头61出射的激光，OD为位移后出射头61出射的激光。根据OC、OD与三维弧面玻璃7的交点，分别得到点A与点B，得到三角形OAB，其中，为了求得角AOB的值θ‘，就要先求得AB的长度，经由点B做AO 的垂线，得到三角形ABE与三角形OBE，BE的长度即为出射头61的横向位移距离Y。AB 的长度既为出射头61的纵向位移距离Z。

已知OA与OB为三维弧面玻璃7对应圆弧的半径R，OE的长度即为R-Z。根据三角函数定理，OB²＝OE²+BE²。

即可得到纵向位移距离Z的求导方程为：

Figure 209271DEST_PATH_GDA0003281372050000061

随后，根据三角函数定理，求导AB的值X，即为X²＝Y²+Z²。

接着，根据三角函数定理，得到

Figure 126411DEST_PATH_GDA0003281372050000062

再接着根据反三角函数定理，得到

Figure 906148DEST_PATH_GDA0003281372050000063

最后，做OC的平行线DF，角ODF即为出射头61的转动角度θ。因为DF//OC，所以θ＝θ′，即可得到

Figure 301358DEST_PATH_GDA0003281372050000064

且需要说明的是，如图9所示，由于出射头61出射激光开始切割时位置一定不在弧面玻璃的中心，但无论出射头61的起始点在什么位置，其计算公式都是相同的。

作为再一次的说明，θ为出射头61转动的角度；θ′为出射头61于初始点射出的激光束与出射头61转动后射出的激光束的夹角；Z为出射头61的纵向位移距离；R为三维弧面玻璃7 基片对应的圆弧的半径；Y为出射头61的横向位移距离。

且因为出射头61在位移过程中时刻转动，聚焦镜64设置于出射头61随着出射头61转动，所以为了避免激光无法入射至聚焦镜64而无法聚焦于三维弧面玻璃7的表面，基准座62与固定座63上设置有用于引导激光始终入射至聚焦镜64的反射镜组。反射镜组包括第一反射镜65与和第二反射镜66，第一反射镜65设置于固定座63内用于接收激光器发射的激光并使得激光发生反射，第二反射镜66设置于所述基准座62内用于接收第一反射镜65反射的激光并使得激光反射至出射头61内的聚焦镜64。

当三维弧面玻璃7放置于托盘31上时，第一滑台22带动搁放平台3于第一直线导轨21 上滑动至指定加工位置。随后气动组件34于气孔33处形成负压，吸附三维弧面玻璃7。旋转平台带动托盘31上的三维弧面玻璃7旋转。同时，出射头61配合横向移动模组69与纵向移动模组68沿预设路径位移，驱动电机67驱动出射头61摆动使得出射头61出射的激光束始终沿法线方向入射至三维弧面玻璃7表面。出射头61沿预设路径运动结束后，完成三维弧面玻璃7的切割。

且作为一种较优的实施方式，第一滑台22的数量为两个，且两个第一滑台22在第一直线导轨上于指定加工位置与三维弧面玻璃7的上料点之间依次往返，其中一个第一滑台22位于指定加工位置时，另一个第一滑台22位于三维弧面玻璃7的上料点。通过双工位可同时经行切割与上料，提高了工作效率。

另外，本方案中第二滑台692的头尾两端均设置有防尘罩611，防尘罩611沿第二直线导轨691的长度方向设置。防尘罩611的一端与所述第二滑台692连接，防尘罩611的另一端与所述第二直线导轨691连接。当第二滑台692滑动时，位于第二滑台692行进方向一侧的防尘罩611折叠，且位于第二滑台692另一侧的防尘罩611拉伸。通过防尘罩611防止横向移动模组69进灰，避免灰尘在横向移动模组69移动过程中与第二滑台692产生摩擦导致横向移动模组69烧毁。且通过第二滑台692带动防尘罩611压缩拉伸，使得防尘罩611可以一直覆盖横向移动模组69上空余的导轨，提高防尘效果。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，包括：

工作台，所述工作台上设置有移动定位机构；

支架，所述支架设置于所述工作台上；

纵向移动模组，与出射头及聚焦镜连接，用以根据预设路径带动出射头及聚焦镜沿Z轴方向移动，使得聚焦镜接收激光始终聚焦在三维弧形玻璃整个厚度内外；

2.根据权利要求1所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述高速激光组件还包括基准座和固定座，所述固定座设置于所述支架上，所述基准座与固定座可转动连接，所述出射头与所述基准座连接；所述基准座上通过连接件连接有驱动电机，所述驱动电机驱动所述基准座相对于所述固定座转动，以实现出射头转动；所述聚焦镜设置于所述出射头内，所述基准座与固定座上设置有用于引导激光始终入射至聚焦镜的反射镜组。

3.根据权利要求2所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述反射镜组包括第一反射镜与和第二反射镜；所述第一反射镜设置于所述固定座内，用于接收激光器发射的激光并使得激光发生反射；所述第二反射镜设置于所述基准座内，用于接收第一反射镜反射的激光并使得激光反射至出射头内的聚焦镜。

4.根据权利要求1所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述搁放平台包括托盘与支撑所述托盘的支撑座，所述托盘上设置有若干个气孔，所述气孔通过气路管道连接有用于使气孔处出形成负压的气动组件。

5.根据权利要求4所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述旋转机构包括旋转平台与驱动旋转平台转动的驱动器，所述旋转平台设置于所述支撑座上，所述托盘设置于所述旋转平台的转动工位上。

6.根据权利要求1所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述移动定位机构包括第一直线模组，所述第一直线模组包括第一直线导轨与两个可于所述第一直线导轨上滑动的第一滑台，所述搁放平台设置于所述第一滑台上；且两个第一滑台在第一直线导轨上于指定加工位置与三维弧面玻璃上料点之间依次往返，其中一个第一滑台位于指定加工位置时，另一个第一滑台位于三维弧面玻璃上料点。

7.根据权利要求1所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述横向移动模组设置于所述支架，所述横向移动模组上可沿Y轴方向移动设置有连接板，所述纵向移动模组设置于所述连接板，所述出射头及聚焦镜均可设置于所述纵向移动模组上；且所述横向移动模组上设置有防尘罩。

8.根据权利要求7所述非接触式弧面玻璃切割设备，其特征在于，所述横向移动模组包括第二直线导轨与可于所述第二直线导轨上滑动的第二滑台，所述第二滑台的头尾两端均设置有所述防尘罩，所述防尘罩沿第二直线导轨的长度方向设置，所述防尘罩的一端与所述第二滑台连接，所述防尘罩的另一端与所述第二直线导轨连接；所述第二滑台滑动时，位于第二滑台行进方向一侧的防尘罩折叠，且位于第二滑台另一侧的防尘罩拉伸。