CN114380491A - 用于玻璃的激光切割设备及具有其的玻璃加工线 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及玻璃加工设备技术领域，特别涉及一种用于玻璃的激光切割设备及具有其的玻璃加工线，所述激光切割设备包括第一机架、第一机架上设有第一横梁，第一横梁上设有红外激光器、用于传递红外激光能量的第一转折镜组和第一激光切割座板，第一激光切割座板上设有第一外光路镜组和第一激光切割模组，本发明避免了传统切割工艺容易在切缝处产生缝隙和产生较多玻璃碎屑的弊端，通过本发明对整版玻璃进行切割处理后，无需进行掰片、磨边处理，可直接整版的送入到玻璃清洗机中进行清洗，接着整版的送入到钢化炉中进行钢化处理，极大的提高了玻璃加工的效率，避免了在上述掰片、磨边工序中出现损耗的问题，降低了玻璃加工的成本。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃加工设备技术领域，特别涉及一种用于玻璃的激光切割设备，以及具有该激光切割设备的玻璃加工线。
背景技术
玻璃是一种重要的材料，广泛应用于国民经济的许多行业，例如汽车工业、建筑业、医疗、显示器和电子产品等，目前最常见的玻璃类型是钠钙玻璃，也称为碱性玻璃，主要用于汽车工业，建筑业和家用电器领域，厚度通常为1.6到12mm。
玻璃的特征是坚硬的脆性，这给加工带来很大困难。传统的玻璃切割使用硬质合金或金刚石切割工具，切割过程通常如下：首先使用金刚石尖端或硬质合金砂轮或高硬度金属轮在玻璃表面上划刻，然后使用机械方法沿刻痕线切割玻璃。在用砂轮或机械轮对玻璃进行划刻时，会产生沿切割方向的切线张力，从而使玻璃样划痕破裂。这种切割方法的结果是边缘不光滑，表现为微小的裂纹、残留的不对称边缘应力和材料上的残留碎屑等。在许多应用中，由碎屑或局部应力引起为微小裂纹会导致设备故障，因此必须对切好的玻璃的边缘进行抛光以增强边缘强度；此外，在机械轮的加工中还需要辅助剂来辅助切割，并且辅助剂会粘附在玻璃成品的边缘上，需要通过水洗后超声清洗的方式进行处理，后续的加工操作和低产量将直接增加玻璃产品的成本。
现如今对玻璃产品的质量要求越来越高，必须实现更精确的加工结果，由于传统工艺难以满足微裂纹和边缘质量的要求，因此迫切需要玻璃切割的技术创新。现有技术中，激光切割技术已经成熟，已成功应用于金属板材、金属管材、有机板材和管材等材料的切割，极大地改变了传统的制造工艺。玻璃是无机材料，并且其导热率非常低，因此从理论上来讲，激光加工应该有更好的效果，这也带动了激光切割玻璃技术的发展。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种用于玻璃的激光切割设备，通过该玻璃切割设备实现玻璃切割的高精度、高效率和高质量，以显著提高玻璃加工的效率，减少玻璃切割后成品需要再次进行磨边工艺。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于玻璃的激光切割设备，包括第一机架，所述的第一机架具有一输送面用于承载玻璃并将其向前输送；
所述第一机架上设有一横跨在输送面上的第一横梁，所述第一横梁的两端与第一机架之间设有第一驱动机构用于驱动所述第一横梁沿玻璃的输送方向往复移动，所述第一横梁上设有红外激光器、用于传递红外激光能量的第一转折镜组和第一激光切割座板，所述第一激光切割座板经由第二驱动机构驱动在第一横梁上往复移动；
所述第一激光切割座板上设有第一外光路镜组和第一激光切割模组，所述第一激光切割模组包括第一激光器安装板及驱动所述第一激光器安装板在竖直方向往复移动的第一伺服电机，所述第一激光器安装板上设有激光切割头，所述第一外光路镜组可接收所述第一转折镜组的红外激光能量并将其传递至激光切割头，对输送面上的玻璃进行激光切割；
所述玻璃输送方向的后端还设有装载CO2激光器的第二机架用于对经过红外激光器切割后的切缝进行原位裂片。
在进一步的技术方案中，所述第二机架上设有第二横梁，所述第二横梁的两端与第二机架之间设有第三驱动机构用于驱动所述第二横梁沿玻璃的输送方向往复移动；
所述第二横梁上设有CO2激光器、用于传递激光能量的第二转折镜组和第二激光切割座板，所述第二激光切割座板经由第四驱动机构驱动在第二横梁上往复移动；
所述第二激光切割座板上设有第二外光路镜组和第二激光切割模组，所述第二激光切割模组包括第二激光器安装板及驱动所述第二激光器安装板在竖直方向往复移动的第二伺服电机，所述第二激光器安装板上设有聚焦镜，所述第二外光路镜组可接收所述第二转折镜组的激光能量并将其传递至所述聚焦镜。
在进一步的技术方案中，所述第一横梁的两端分别设有一L型支撑板，所述L型支撑板临近第一机架的一侧设有第一滑块，所述第一滑块与设置在第一机架上并沿其长度方向延伸布置的第一直线导轨构成滑动导向配合；
所述L型支撑板临近第一机架的一侧还设有第一铁芯线圈，所述第一铁芯线圈与设置在第一机架上并沿其长度方向铺设的第一永磁铁临近间隔布置，且在第一铁芯线圈通电后产生磁力，驱动所述L型支撑板移动。
在进一步的技术方案中，所述第二驱动机构包括设置在第一激光切割座板上的第二铁芯线圈和第二滑块；
所述第二滑块与设置在第一横梁上并沿其长度方向延伸布置的第二直线导轨构成滑动导向配合；
所述第二铁芯线圈与设置在第一横梁上并沿其长度方向铺设的第二永磁铁临近间隔布置，且在第二铁芯线圈通电后产生磁力，驱动所述第一激光切割座板移动。
在进一步的技术方案中，所述第一机架包括底部支撑框架及设置在所述底部支撑框架两侧的大理石板，所述第一驱动机构设置在所述大理石板上。
在进一步的技术方案中，所述第一激光器安装板上还设有打码器用于对玻璃进行打码标识。
在进一步的技术方案中，所述第一机架的两端设有缓冲器用于缓冲所述第一横梁。
在进一步的技术方案中，所述第一转折镜组包括90°外光路镜组一、90°外光路镜组二、90°外光路镜组三和90°外光路镜组四；
其中，所述90°外光路镜组一设置在红外激光器的激光发射口，用于接收红外激光能量并将其传递至90°外光路镜组二，所述90°外光路镜组二接收红外激光能量后，通过90°外光路镜组三和90°外光路镜组四传递至所述第一外光路镜组。
在进一步的技术方案中，所述第一转折镜组中设有激光扩束镜。
本发明还提供了一种基于上述激光切割设备的玻璃加工线。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
通过本发明提供的激光切割设备，有效的避免了传统切割工艺容易在切缝处产生缝隙和产生较多玻璃碎屑的弊端，并且，通过本发明提供的激光切割设备对整版玻璃进行切割处理后，无需进行掰片、磨边处理，可直接整版的送入到玻璃清洗机中进行清洗，接着整版的送入到钢化炉中进行钢化处理，降低单位面积清洗机能耗，增加钢化炉装载率，节约场地，极大的提高了玻璃加工的效率，避免了在上述掰片、磨边工序中出现损耗的问题，降低了玻璃加工的成本。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
附图说明
图1示出为根据本发明具体实施方式提供的一种用于玻璃的激光切割设备的结构示意图；
图2示出为根据本发明具体实施方式提供的一种第一机架的结构示意图；
图3示出为图2中A位置的放大示意图；
图4示出为根据本发明具体实施方式提供的一种第二机架的结构示意图；
图5示出为图4中B位置的放大示意图；
图中标号说明：1、玻璃；10、第一机架；101、底部支撑框架；102、大理石板；103、输送带；104、铁氟龙板；11、第一横梁；111、第二直线导轨；112、第二永磁铁；12、红外激光器；13、第一转折镜组；131、90°外光路镜组一；132、90°外光路镜组二；133、90°外光路镜组三；134、90°外光路镜组四；135、激光扩束镜；14、第一激光切割座板；141、第一外光路镜组；142、第一激光切割模组；1421、第一激光器安装板；1422、第一伺服电机；1423、激光切割头；1424、打码器；143、第二铁芯线圈；144、第二滑块；15、第一直线导轨；16、第一永磁铁；17、缓冲器；20、第二机架；21、CO2激光器；22、第二横梁；23、第二转折镜组；24、第二激光切割座板；241、第二外光路镜组；242、第二激光切割模组；2421、第二激光器安装板；2422、第二伺服电机；2423、聚焦镜；30、L型支撑板；31、第一滑块；32、第一铁芯线圈。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图，进一步阐明本发明。
需要说明的是，在本发明中，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如前所述，结合图1-5所示，本发明提供了用于玻璃的激光切割设备，该设备包括第一机架10，所述的第一机架10具有一输送面用于承载玻璃1并将其向前输送；
所述第一机架10上设有一横跨在输送面上的第一横梁11，所述第一横梁11的两端与第一机架10之间设有第一驱动机构用于驱动所述第一横梁11沿玻璃1的输送方向往复移动，所述第一横梁11上设有红外激光器12、用于传递红外激光能量的第一转折镜组13和第一激光切割座板14，所述第一激光切割座板14经由第二驱动机构驱动在第一横梁11上往复移动；
所述第一激光切割座板14上设有第一外光路镜组141和第一激光切割模组142，所述第一激光切割模组142包括第一激光器安装板1421及驱动所述第一激光器安装板1421在竖直方向往复移动的第一伺服电机1422，所述第一激光器安装板1421上设有激光切割头1423，所述第一外光路镜组141可接收所述第一转折镜组13的红外激光能量并将其传递至激光切割头1423，对输送面上的玻璃1进行激光切割；
所述玻璃1输送方向的后端还设有装载CO2激光器21的第二机架20用于对经过红外激光器12切割后的切缝进行原位裂片。
需要说明的是，本发明中，所述第一外光路镜组141是安装在第一激光切割座板14上的，图中并未示出其与第一激光切割座板14的安装架，在实际使用时，其仅仅跟随第一激光切割座板14在第二驱动机构的作用下沿第一横梁11的长度方向往复移动，以确保能够稳定接收来自第一转折镜组13的红外激光能量。
本发明提供的激光切割设备特别适用于厚度在3-12mm玻璃的裁切，基于现有的玻璃切割设备，具体如硬质合金或金刚石切割工具，针对厚度在3-12mm玻璃，在裁切后再进行裂片操作才能将玻璃完全裁切开来，并且在玻璃的切缝处容易产生裂纹，以及产生较多难以处理的玻璃碎屑，为此基于传统裁切设备裁切后需要针对每片玻璃进行磨边处理，然后再排版进入到钢化炉中实施钢化处理，如此造成玻璃生产加工的效率低，并且在对在玻璃进行裂片、磨边处理时还会存在一定的损耗，这都会造成玻璃产品的成本上升。
基于本发明提供的激光切割设备，先通过设置在第一机架10上的红外激光器12对整版玻璃进行一次激光切割，再将其输送到第二机架20上，通过CO2激光器21对经过红外激光器12切割后的切缝进行原位裂片，如此，避免了传统切割工艺容易在切缝处产生缝隙和产生较多玻璃碎屑的弊端，并且，通过本发明提供的激光切割设备对整版玻璃进行切割处理后，无需进行掰片、磨边处理，可直接整版的送入到玻璃清洗机中进行清洗，接着整版的送入到钢化炉中进行钢化处理，极大的提高了玻璃加工的效率，避免了在上述掰片、磨边工序中出现损耗的问题，降低单位面积清洗机能耗，增加钢化炉装载率，节约场地，降低了玻璃加工的成本。
在本发明的一个具体的实施方式中，所述第一机架10上的输送面由多根平行间隔布置的输送带103构成，为了避免在激光切割时损伤到所述输送带103，所述的第一机架10上还设有铁氟龙板104在激光切割时托举玻璃1，多根所述输送带103承载玻璃1并将其向前输送为本领域的现有技术，本发明在此不做赘述。
根据本发明提供的激光切割设备，本发明中，所述CO2激光器21的作用是对前一步红外激光器12激光切割后的路径再次照射一遍，以实现原位裂片，使得被裁切的玻璃完全断裂开来，作为该CO2激光器21在第二机架20上移动的一种具体实施方式，所述第二机架20上设有第二横梁22，所述第二横梁22的两端与第二机架20之间设有第三驱动机构用于驱动所述第二横梁22沿玻璃1的输送方向往复移动；需要指出的是，该第三驱动机构可具体选用与第一驱动机构相同的结构组成，以实现第二横梁22在第二机架20的长度方向往复移动；
所述第二横梁22上设有CO2激光器21、用于传递激光能量的第二转折镜组23和第二激光切割座板24，所述第二激光切割座板24经由第四驱动机构驱动在第二横梁22上往复移动；需要指出的是，该第四驱动机构可具体选用与第二驱动机构相同的结构组成，以实现第二激光切割座板24在第二横梁22的长度方向往复移动；
所述第二激光切割座板24上设有第二外光路镜组241和第二激光切割模组242，所述第二激光切割模组242包括第二激光器安装板2421及驱动所述第二激光器安装板2421在竖直方向往复移动的第二伺服电机2422，所述第二激光器安装板2421上设有聚焦镜2423，所述第二外光路镜组241可接收所述第二转折镜组23的激光能量并将其传递至所述聚焦镜2423。
本发明中，第一驱动机构的作用在于驱动第一横梁11，使其在第一机架10上移动，以带动第一横梁11上的红外激光组件移动到第一机架10上的不同位置，以实现对其输送面上承载的玻璃1的不同位置进行激光切割。
作为该第一驱动机构的一种具体的实施方式，结合图2所示，所述第一横梁11的两端分别设有一L型支撑板30，所述L型支撑板30临近第一机架10的一侧设有第一滑块31，所述第一滑块31与设置在第一机架10上并沿其长度方向延伸布置的第一直线导轨15构成滑动导向配合；
所述L型支撑板30临近第一机架10的一侧还设有第一铁芯线圈32，所述第一铁芯线圈32与设置在第一机架10上并沿其长度方向铺设的第一永磁铁16临近间隔布置，且在第一铁芯线圈32通电后产生磁力，驱动所述L型支撑板30移动。
通过上述第一驱动机构可实现红外激光组件在第一机架10的长度方向来回移动，通过第二驱动机构实现红外激光组件在第一机架10的宽度方向来回移动，通过二者配合将红外激光组件移动至第一机架10上输送面的任意位置，作为该第二驱动机构的一种具体的实施方式，结合图3所示，所述第二驱动机构包括设置在第一激光切割座板14上的第二铁芯线圈143和第二滑块144；
所述第二滑块144与设置在第一横梁11上并沿其长度方向延伸布置的第二直线导轨111构成滑动导向配合；作为优选地，所述第二直线导轨111沿第一横梁11的长度方向平行间隔的布置有两根，所述第二滑块144设置有两个，对应套置在两根第二直线导轨111上。
所述第二铁芯线圈143与设置在第一横梁11上并沿其长度方向铺设的第二永磁铁112临近间隔布置，且在第二铁芯线圈143通电后产生磁力，驱动所述第一激光切割座板14移动。
进一步的，在本发明的一个具体的实施例中，所述第一机架10包括底部支撑框架101及设置在所述底部支撑框架101两侧的大理石板102，所述第一驱动机构设置在所述大理石板102上。
在现有技术中，作为主要起到支撑作用的第一机架10，用于安装第一横梁11驱动组件的侧边框架通常是金属板材拼焊而成，但是在焊接时两侧的侧边框架可能存在一定的误差，并且在后续的使用过程中这种误差可能会进一步增大，导致激光切割设备在使用的过程中逐渐发生实际切割位置与预定切割位置的偏移，造成玻璃的成品质量受到影响；而在本发明中，通过在第一机架10的两侧边使用大理石板102，该大理石板102沿第一机架10的长度方向为一体式整体设计，不存在人工拼接、焊缝处理，并且在后续使用时也不会出现位置的偏差，确保了第一横梁11在使用过程时前后移动过程中的稳定性，进而确保了激光裁切设备在工作过程中的可靠性。
在本发明的一个具体的实施例中，所述第一激光器安装板1421上还设有打码器1424用于对玻璃1进行打码标识。通过该打码器1424对玻璃1进行打码标识，以方便对该玻璃1进行后续加工的使用、存储等操作。作为该打码器1424的一种具体的实施方式，所述打码器1424采用激光打码器，具体的可选择体积小巧，结构紧凑的激光打码器，以方便的安装在第一激光器安装板1421上，跟随其在水平向和竖直方向移动，所述激光打码器具体可举出如购自英谷激光的Grace X-355-3/5。
本发明中，所述第一机架10的两端设有缓冲器17用于缓冲所述第一横梁11。通过该缓冲器17的设置，避免了第一横梁11移动到第一机架10的两端时窜出的问题；作为优选地，为了提高缓冲效果，所述缓冲器17在所述第一机架10的每个端部均设置有两个，沿竖直方向间隔布置；作为该缓冲器17的一种具体的实施方式，具体可举出亚德客ACA3350-1油压缓冲器。
根据本发明提供的激光切割设备，本发明中，所述第一转折镜组13的作用在于将红外激光器12发出的红外激光能量经过一定的传递路径传递至移动布置在第一横梁11上的激光切割头1423上，如此为红外激光器12的布置提供一定的空间，使其布置在第一横梁11上的合适位置，并且在具体使用时，该红外激光器12仅仅是跟随第一横梁11移动，而并不跟随激光切割头1423在竖向上调整与待切割玻璃的距离，以及并不跟随激光切割头1423在第一机架10的宽度方向移动，确保了红外激光器12在使用过程中的稳定性。
在本发明的一个具体的实施例中，所述第一转折镜组13包括90°外光路镜组一131、90°外光路镜组二132、90°外光路镜组三133和90°外光路镜组四134；
其中，所述90°外光路镜组一131设置在红外激光器12的激光发射口，用于接收红外激光能量并将其传递至90°外光路镜组二132，所述90°外光路镜组二132接收红外激光能量后，通过90°外光路镜组三133和90°外光路镜组四134传递至所述第一外光路镜组141。
在本发明的一个具体的实施例中，为了扩展激光束的直径以及减小激光束的发散角，所述的第一转折镜组13中还设有激光扩束镜135。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，包括第一机架(10)，所述的第一机架(10)具有一输送面用于承载玻璃(1)并将其向前输送；所述第一机架(10)上设有一横跨在输送面上的第一横梁(11)，所述第一横梁(11)的两端与第一机架(10)之间设有第一驱动机构用于驱动所述第一横梁(11)沿玻璃(1)的输送方向往复移动；
所述第一横梁(11)上设有红外激光器(12)、用于传递红外激光能量的第一转折镜组(13)和第一激光切割座板(14)，所述第一激光切割座板(14)经由第二驱动机构驱动在第一横梁(11)上往复移动；
所述第一激光切割座板(14)上设有第一外光路镜组(141)和第一激光切割模组(142)，所述第一激光切割模组(142)包括第一激光器安装板(1421)及驱动所述第一激光器安装板(1421)在竖直方向往复移动的第一伺服电机(1422)，所述第一激光器安装板(1421)上设有激光切割头(1423)，所述第一外光路镜组(141)可接收所述第一转折镜组(13)的红外激光能量并将其传递至激光切割头(1423)，对输送面上的玻璃(1)进行激光切割；
所述玻璃(1)输送方向的后端还设有装载CO2激光器(21)的第二机架(20)用于对经过红外激光器(12)切割后的切缝进行原位裂片。
2.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第二机架(20)上设有第二横梁(22)，所述第二横梁(22)的两端与第二机架(20)之间设有第三驱动机构用于驱动所述第二横梁(22)沿玻璃(1)的输送方向往复移动；
所述第二横梁(22)上设有CO2激光器(21)、用于传递激光能量的第二转折镜组(23)和第二激光切割座板(24)，所述第二激光切割座板(24)经由第四驱动机构驱动在第二横梁(22)上往复移动；
所述第二激光切割座板(24)上设有第二外光路镜组(241)和第二激光切割模组(242)，所述第二激光切割模组(242)包括第二激光器安装板(2421)及驱动所述第二激光器安装板(2421)在竖直方向往复移动的第二伺服电机(2422)，所述第二激光器安装板(2421)上设有聚焦镜(2423)，所述第二外光路镜组(241)可接收所述第二转折镜组(23)的激光能量并将其传递至所述聚焦镜(2423)。
3.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一横梁(11)的两端分别设有一L型支撑板(30)，所述L型支撑板(30)临近第一机架(10)的一侧设有第一滑块(31)，所述第一滑块(31)与设置在第一机架(10)上并沿其长度方向延伸布置的第一直线导轨(15)构成滑动导向配合；
所述L型支撑板(30)临近第一机架(10)的一侧还设有第一铁芯线圈(32)，所述第一铁芯线圈(32)与设置在第一机架(10)上并沿其长度方向铺设的第一永磁铁(16)临近间隔布置，且在第一铁芯线圈(32)通电后产生磁力，驱动所述L型支撑板(30)移动。
4.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第二驱动机构包括设置在第一激光切割座板(14)上的第二铁芯线圈(143)和第二滑块(144)；
所述第二滑块(144)与设置在第一横梁(11)上并沿其长度方向延伸布置的第二直线导轨(111)构成滑动导向配合；
所述第二铁芯线圈(143)与设置在第一横梁(11)上并沿其长度方向铺设的第二永磁铁(112)临近间隔布置，且在第二铁芯线圈(143)通电后产生磁力，驱动所述第一激光切割座板(14)移动。
5.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一机架(10)包括底部支撑框架(101)及设置在所述底部支撑框架(101)两侧的大理石板(102)，所述第一驱动机构设置在所述大理石板(102)上。
6.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一激光器安装板(1421)上还设有打码器(1424)用于对玻璃(1)进行打码标识。
7.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一机架(10)的两端设有缓冲器(17)用于缓冲所述第一横梁(11)。
8.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一转折镜组(13)包括90°外光路镜组一(131)、90°外光路镜组二(132)、90°外光路镜组三(133)和90°外光路镜组四(134)；
其中，所述90°外光路镜组一(131)设置在红外激光器(12)的激光发射口，用于接收红外激光能量并将其传递至90°外光路镜组二(132)，所述90°外光路镜组二(132)接收红外激光能量后，通过90°外光路镜组三(133)和90°外光路镜组四(134)传递至所述第一外光路镜组(141)。
9.根据权利要求1所述的用于玻璃的激光切割设备，其特征在于，所述第一转折镜组(13)中设有激光扩束镜(135)。
10.一种具有权利要求1-9任意一项所述激光切割设备的玻璃加工线。
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- 2021-12-31 CN CN202111671386.5A patent/CN114380491A/zh active Pending
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