激光切割设备的激光切割装置

本申请是申请号为201911051566.6，申请日为2019年10月31日，发明名称为“一种激光切割设备”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及激光切割技术领域，具体是涉及一种激光切割设备的激光切割装置。

背景技术

激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开，是激光加工行业中最重要的一项应用技术。激光切割技术可实现各种金属，非金属板材及众多复杂零件的切割，通过激光切割后的工件精度高，切割面平整，工件整体受到的影响非常小，因此激光切割技术的应用非常广泛，在汽车工业、航空航天、国防等领域均有所涉及。

随着激光切割设备的不断更新和切割工艺的日益先进，在显示面板的切割工艺上，激光切割的应用也越来越广泛。现有的激光切割设备一般包括工作平台以及设置在工作平台上方的激光切割装置，并通过控制器控制激光切割装置工作，激光切割装置包括移动机构以及激光源(激光头)。目前的激光切割设备上，激光切割装置一般只设有一个激光源(激光头)，在激光切割的过程中，激光源(激光头)正对着显示面板进行切割；在这种切割形式下，部分的激光会被显示面板反射，而被反射回来的激光很容易损伤激光源的镜头。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光切割设备的激光切割装置，该激光切割装置通过设置多个激光头，让多个激光头的激光从不同角度汇聚到同一点上对显示面板进行切割，从而反射光会沿不同角度散开，避免了强光反射到激光头的镜头，对镜头造成损坏，提高了激光头的使用寿命。

本发明的技术方案：激光切割设备的激光切割装置，包括滚珠丝杆十字滑台；所述滚珠丝杆十字滑台上安装有激光发生装置支架；所述激光发生装置支架上设有一组沿同一圆周分布的激光发生装置；所述激光发生装置包括伺服电机以及与伺服电机的转轴固定连接的激光头，所述激光头的发射方向与所述圆周的中心线相交。

与现有技术相比，本申请的激光切割设备的激光切割装置，通过在激光发生装置支架上设置多个沿同一圆周分布的激光头，让多个激光头的光线从不同角度照射并汇聚到同一点上，实现能量叠加，对显示面板进行切割，从而反射光会从不同角度散开，避免了激光头因强光反射造成损伤；此外，本发明中的激光头单个功率较低，可靠性更高，故障率更低。

作为优化，所述激光发生装置支架上设有激光测距仪。本发明的激光切割装置应用时，设置于工作平台上，并与控制器相连，且激光测距仪朝向工作平台；此时，在控制器设置的待切割显示面板厚度与实际厚度不一致时，系统可以主动识别待切割显示面板的实际厚度，使伺服电机将激光头的照射角度调整至正确位置，保证切割作业的顺利进行，同时，避免了激光没有在显示面板上正确汇聚至一点而造成显示面板的局部损伤。

作为优化，所述激光发生装置支架的外轮廓呈圆形，所述激光发生装置安装于所述激光发生装置支架的外周。圆形的激光发生装置支架制造方便，有利于控制生产成本，此外，激光发生装置支架呈圆形还具有方便安装激光发生装置的特点。

作为优化，所述激光发生装置的数量为9-15个，并沿所述圆周的周向均匀分布，其中单个激光头的激光功率为3w-20w。多个激光头一起工作可以降低激光头损坏的概率，但是当激光头的数量过多时，其使用成本将会提高，发明人摸索发现，设置9-15个为佳；而激光功率设置为3w-20w时使得总的激光切割功率可以满足切割各种显示面板的功率要求。进一步，所述激光发生装置的激光头的数量为单数。此时，激光头为非对称设置，被反射的激光不会照射到其它激光头，从源头上避免了激光头被反射光损伤的可能。优选的，所述激光发生装置的数量为9个，其中单个激光头的激光功率为10w。

作为优化，所述滚珠丝杆十字滑台为双导轨结构。此时，激光发生装置支架在十字滑台上的移动更加稳定。

附图说明

图1是本发明的激光切割设备的激光切割装置的结构示意图；

图2是本发明中的激光发生装置安装于激光发生装置支架上的结构示意图；

图3是本发明中的滚珠丝杆滑台的结构示意图；

图4是激光头的旋转原理图；

图5是本发明的一个具体应用案例的示意图；

图6是图5中的工作平台的A向视图。

附图中的标记为：1-工作平台；2-激光发生装置支架；3-激光发生装置，31-伺服电机，32-激光头；4-滚珠丝杆十字滑台，41-第一滚珠丝杆滑台，42-第二滚珠丝杆滑台，43-第一电机，44-第二电机，45-固定座，46-滑块，47-滚珠丝杆，48-联轴器，49-底座；5-控制器；6-激光测距仪；7-显示面板；71-预切痕。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

参见图1至图4，本发明的激光切割设备的激光切割装置，包括滚珠丝杆十字滑台4；所述滚珠丝杆十字滑台4上安装有激光发生装置支架2；所述激光发生装置支架2上设有一组沿同一圆周分布的激光发生装置3；所述激光发生装置3包括伺服电机31以及与伺服电机31的转轴固定连接的激光头32，所述激光头32的发射方向与所述圆周的中心线相交。

作为一个具体实施例：参见图2，所述激光发生装置支架2的外轮廓呈圆形，所述激光发生装置3安装于所述激光发生装置支架2的外周。圆形的激光发生装置支架2制造方便，有利于控制生产成本，此外，激光发生装置支架2呈圆形还具有方便安装激光发生装置3的特点。

作为一个具体实施例：所述激光发生装置3的数量为9-15个，并且均匀分布于所述圆周上，其中单个激光头32的激光功率为3w-20w。多个激光头32一起工作可以降低激光头32损坏的概率；但是当激光头的数量过多时，其使用成本将会提高，发明人摸索发现，设置9-15个为佳；而激光功率设置为3w-20w时使得总的激光切割功率可以满足切割各种显示面板的功率要求。进一步的，所述激光发生装置3的激光头32的数量为单数。此时，激光头32为非对称设置，被反射的激光不会照射到其他激光头32，从源头上避免了激光头32被反射光损伤的可能。作为一个优选的实施例：所述激光发生装置3的数量为9个，其中单个激光头32的激光功率为10w。

作为一个具体实施例：所述滚珠丝杆十字滑台4为双导轨结构。此时，激光发生装置支架2在滚珠丝杆十字滑台4上的移动更加稳定。

本发明中的滚珠丝杆十字滑台4包括第一滚珠丝杆滑台41以及与所述第一滚珠丝杆滑台41垂直设置的第二滚珠丝杆滑台42；所述第一滚珠丝杆滑台41通过滑块46与所述激光发生装置支架2滑动连接；所述第一滚珠丝杆滑台41通过第一电机43驱动，所述第二滚珠丝杆滑台43通过第二电机44驱动；所述第一电机43和第二电机44均与控制器相连。如图3所示，滚珠丝杆滑台由底座49、固定座45、滑块46以及滚珠丝杆47组成。滚珠丝杆是一种精密而又省力的传动机构，其具有传动精度高、运行平稳、传动效率高等优点，而且其摩擦损失小，使用寿命较长，在本发明中使用滚珠丝杆滑台带动激光发生装置支架2的运行，有利于控制其移动精度以及控制成本；此外，通过电机来驱动滚珠丝杆47的运动，其控制精确度高、调速方便，而且能耗低、效率高，使用的成本较低。

作为本发明的一个具体应用案例：参见图5和图6，将激光切割装置设置于工作平台1上，激光切割装置与控制器5相连，由控制器5控制其工作；所述控制器5固定安装于所述工作平台1上(此时，整机紧凑且操作方便)；激光切割装置中的激光头32朝向工作平台1设置。如图6所示，工作时，第一电机43驱动第一滚珠丝杆滑台41以及激光发生装置支架2运动，所述激光头32发出的激光沿着Y轴方向切割放置在所述工作平台1上的材料；第二电机44驱动第二滚珠丝杆滑台42带动所述第一滚珠丝杆滑台41以及激光发生装置支架运动，所述激光头32发出的激光沿着X轴方向切割材料。此外，所述第一滚珠丝杆滑台41和所述第一电机43之间以及所述第二滚珠丝杆滑台42和所述第二电机44之间均通过联轴器48连接固定。使用联轴器48连接，安装比较容易，而且可以保证滚珠丝杆47转轴与电机转轴两轴的中心线位置在有少量偏差时，可以各自平稳转动，而扭矩传递不受影响，保证传动性能；此外，联轴器48还具有一定的缓冲减震性能以及过载安全保护作用。

通常，待切割的显示面板7的厚度是确定的，那么激光头32照射的方向也是确定的，伺服电机31会根据控制器5的指令将激光头32调整至正确角度，但是，有时候，也可能出现待切割显示面板7的实际厚度与控制器5中设置的厚度不一致(一般是认为疏忽造成的)，这种情况下，就需要对数据进行修正，使伺服电机31可以将激光头32调整至正确的照射角度。作为一个具体实施例：所述激光发生装置支架2上设有朝向工作平台1的激光测距仪6，从而可以通过测量激光测距仪6与待切割显示面板7的距离确定待切割显示面板7的厚度。此时，在控制器5中设置的待切割显示面板7厚度与实际厚度不一致时，系统可以主动识别待切割显示面板7的实际厚度，使伺服电机31将激光头32的照射角度调整至正确位置，保证切割作业的顺利进行，同时，避免了激光没有在显示面板7上正确汇聚至一点而造成显示面板7的局部损伤。

激光切割原理：将待切割的显示面板7放置于工作平台1上；启动第一电机43和第二电机44，驱动第一滚珠丝杆滑台41以及第二滚珠丝杆滑台42运动并带动激光发生装置支架2运动，使得激光发生装置支架2的圆周中心线与待切割显示面板7的预切痕71呈90°；激光测距仪6测量出其与待切割显示面板7的距离，发送给控制器5，控制器5计算出待切割显示面板7的实际厚度，判断出正确焦点位置与激光发生装置支架2圆心的距离H，(当在控制器5中设置的待切割显示面板7厚度与实际厚度不一致时，系统以测量得出的实际厚度为准，避免错误切割)激光头32的旋转中心与激光发生装置支架2圆心的距离L根据结构已知，参见图4，通过三角函数可计算出每个激光头32所需要调整的角度a，控制器5发送指令到每个伺服电机31上，伺服电机31驱动激光头32以相同的转速进行旋转，使其调整相应的角度；当调整好角度后，每个激光头32发出相应的激光，多束激光的能量聚焦到同一点，对工作平台1上的待切割显示面板7进行切割；切割时，第一电机43驱动第一滚珠丝杆带动激光发生装置支架2运动，使激光头32发出的激光沿着Y轴方向切割放置在工作平台1上的显示面板7；第二电机44驱动第二滚珠丝杆带动所述第一滚珠丝杆滑台41以及激光发生装置支架2运动，使激光头32发出的激光沿着X轴方向切割显示面板7。

本发明中的待切割的显示面板7可以是LED、FPD、PET等液晶显示屏面板或手机触摸屏面板。

上述对本申请中涉及的发明的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该发明技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本申请的公开，可以在不违背所涉及的发明构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本申请保护范围之内的其它的技术方案。