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CN101497150B - 激光切割装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光切割装置，其包括一个激光源、一个镜筒、一个喷头、一个第一回转组件及一个第二回转组件，该激光源发出的激光束经镜筒聚焦后出射，该第一回转组件与第二回转组件相对激光源分别转动；该第一回转组件与镜筒相连并带动镜筒旋转，以使从镜筒出射的激光束绕其中心旋转；该喷头连接于该第二回转组件并可随第二回转组件转动。该激光切割装置具有切割精度高的优点。

Description

激光切割装置
技术领域
本发明涉及一种激光切割装置，尤其涉及一种具有喷头的激光切割装置。
背景技术
玻璃作为光学元器件的主要制成材料，在现代工业中得到广泛应用。然而采用传统的切割装置，如钻石刀切割制成的光学元器件的断口粗糙，导致制成的光学元器件的光学性能及强度较差。因此，为获得较佳质量的光学元器件，激光切割装置得以开发并迅速发展。与传统切割装置相比，激光切割装置具有加工精度高、产品的切割面光滑且一致性好等优点。
请参见图1，所示为一种现有的激光切割装置10，其用于对玻璃基板20进行切割。该激光切割装置10包括一个激光源11、一个聚焦镜筒12及一个冷却喷头13，该激光源11与聚焦镜筒12相对设置，该冷却喷头13固设于镜筒12上。激光源11发出的激光束经聚焦镜筒12聚焦后，投射于玻璃基板20上，以形成一个椭圆形光斑111。切割时，沿着X轴方向移动该玻璃基板20，以使该椭圆形光斑111的长轴b的延伸方向始终与预定切割直线L1的延伸方向保持一致，以使椭圆形光斑111的能量对称分布于预定切割直线L1的两侧，并且使冷却喷头13同时喷出冷却液体流131以对椭圆形光斑111经过的区域进行冷却，从而在玻璃基板20上按预定切割直线L1形成裂痕201，然后施加压力于该玻璃基板20的裂痕201两侧，以使其沿裂痕201断裂，从而完成对玻璃基板20的切割。
然而，请参阅图2，当玻璃基板20上的预定切割线L2为曲线时，该玻璃基板20虽然可曲线移动，但由于激光切割装置10的镜筒12通常被固定于加工机台的床身上，而喷水头13固设于镜筒12，所以当玻璃基板20沿着曲线移动时，该冷却喷头13喷出的冷却液体流131可能偏离玻璃基板20的预定切割线L2，从而造成对玻璃基板20的预定切割线L2两侧的不均匀冷却，导致切割精度降低。另外，由于激光切割装置10的镜筒12被固定于加工机台的床身上，所以由镜筒12射出的激光束不能绕其中心旋转，从而导致椭圆形光斑111的长轴b的延伸方向不能始终与椭圆形光斑111中心所在处的预定切割线L2的切线T的方向基本保持一致，而这将导致激光束能量在预定切割线L2两侧不对称分布，即不能沿预定切割线L2于玻璃基板20上形成裂痕，从而导致切割精度进一步降低。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种具较高切割精度的激光切割装置。
一种激光切割装置，其包括一个激光源、一个镜筒、一个喷头及一个回转组件，该激光源发出的激光束经镜筒聚焦后投射于待切割物上进行加热，该喷头用于喷出冷却物质流对待切割物进行冷却，该喷头连接于该回转组件上并可随该回转组件转动，从而使喷头喷出的冷却物质流始终位于待切割物的预定切割曲线上。
另一种激光切割装置，其包括一个激光源、一个镜筒、一个喷头、一个第一回转组件及一个第二回转组件，该激光源发出的激光束经镜筒聚焦后出射，该第一回转组件与第二回转组件相对激光源分别转动；该第一回转组件与镜筒相连并带动镜筒旋转，以使从镜筒出射的激光束绕其中心旋转；该喷头连接于该第二回转组件并可随第二回转组件转动。
相较现有技术，该激光切割装置中设置有回转组件带动喷头进行旋转，可使待切割物上的冷却物质流跟随激光束形成的光斑运动，且始终位于待切割物的预定切割曲线上，所以可对预定切割曲线两侧的部位均匀冷却。进一步地，当该激光束于待切割物上形成一个椭圆形光斑时，该激光切割装置中还设有另一个回转组件带动镜筒旋转，以使该椭圆形光斑的长轴的延伸方向可在切割过程中，始终与椭圆形光斑中心所在处的预定切割曲线的切线方向基本保持一致，所以可使激光束的能量始终在预定切割曲线的两侧对称分布以进行加热。故通过该激光切割装置获得的裂痕的形状可与预定切割曲线的形状保持一致，沿该裂痕使待切割物分裂后可制得预定形状的产品，因此，该激光切割装置具有较高的切割精度。
附图说明
图1是一种现有激光切割装置对玻璃基板进行直线切割的示意图。
图2是图1所示的激光切割装置沿预定切割曲线切割玻璃基板的示意图。
图3是本发明较佳实施例的激光切割装置对玻璃基板进行切割的示意图。
图4是图3所示的旋转头及喷水头的立体分解示意图。
图5是图3所示的旋转头及喷水头的立体剖面图。
图6是图3所示的激光切割装置沿预定切割曲线切割玻璃基板的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图及实施例对本发明的激光切割装置作进一步详细说明。
请参阅图3，本发明较佳实施例提供一种激光切割装置300，其用于对玻璃基板90进行切割。该激光切割装置300包括一个激光源40、一个旋转头50及一个喷水头60。该激光源40与旋转头50相对设置。该旋转头50包括一个镜筒51、一个第一回转组件52及一个第二回转组件53及一个固定板54。
请同时参阅图3至图5，该镜筒51包括一个为中空圆柱状的主体部511，该主体部511的一端部延伸有圆盘状凸缘512，该凸缘512上开设有多个贯穿该凸缘512的安装孔5121，另一端部固定连接有一个大致为中空圆柱状的镜片安装部513，且该镜片安装部513的直径大于主体部511的直径。聚焦镜片组515设置于该镜片安装部513内。
该第一回转组件52包括一个第一转子521及一个第一套筒523。该第一转子521为圆环形，其套设于镜筒51的主体部511上且与主体部511固定连接。本实施例中，第一转子521与主体部511的固定连接方式为：该第一转子521的一端面上开设有多个与凸缘512上安装孔5121相对应的螺孔5211，多个螺钉525穿过凸缘512的安装孔5121并与第一转子521上的螺孔5211配合，将第一转子521与镜筒51固定在一起。该第一转子521由导电材料制成，较佳由硅钢制成。该第一套筒523套设于第一转子521上，且第一转子521可于第一套筒523内转动。该第一套筒523的侧壁上开设有一个环形凹槽5231。该环形凹槽5231内绕设有多匝线圈527，该多匝线圈527与电源(图未示)连接。当多匝线圈527通电后，可产生电磁力使第一转子521转动。
该第二回转组件53包括一个第二转子531、一个连接件533、两个O形环535及一个第二套筒537。该第二转子531为圆环形，其套设于镜筒51的主体部511上且可相对主体部511转动。该第二转子531由导电材料制成，较佳由硅钢制成。该连接件533为圆环形，其套设于镜片安装部513上并可相对镜片安装部513转动。该连接件533的侧壁上开设有三个相互平行的环形槽5331，该两个O形环535分别套设于该连接件533两端的环形槽5331。该连接件533上还开设有一个通道5332，其两端分别连通连接件533中部的环形槽5331及喷头60。该连接件533及第二转子531可通过螺钉固定连接或焊接在一起。该第二套筒537套设于第二转子531及连接件533上，且该第二转子531及连接件533可在第二套筒537内转动。该第二套筒537的侧壁上对应第二转子531开设有环形凹槽5371。该环形凹槽5371内绕设有多匝线圈539，该多匝线圈539与电源连接。当多匝线圈539通电后，可产生电磁力使第二转子531转动。该第二套筒537上还开设有一个与连接件533中部的环形槽5331相通的通孔5372，外界的冷却液体可通过导管流入该通孔5372中。
该固定板54为长方体状，其中心开设有一个定位孔541以供镜筒51穿设，四个边角处分别开设有一个固定孔542，用于将该固定板54固定至加工机台上。
该喷水头60连接于该连接件533的底端，其包括一个与镜筒51轴向平行的杆状部61及由该杆状部61的末端垂直该杆状部61朝向镜筒51延伸形成的延伸部62。该喷水头60内部开设有通道63，该通道63的一端与连接件533上的通道5332相通，另一端连接有一个喷嘴64，用于使液体均匀地喷出。
组装时，将镜筒51的主体部511穿过第一转子521、固定板54、第二转子531及连接件533后，与镜片安装部513焊接至一起，接着将两个O形环535分别套设于该连接件533两端的环形槽5331处，再将第一套筒523套设于第一转子521上，将第二套筒537套设于第二转子531及连接件533上，并使该第二套筒537上的通孔5372与连接件533中部的环形槽5331相通，然后将第一套筒523及第二套筒537分别焊接至固定板54，即完成对该旋转头50的组装。此时，外界的冷却液体可通过导管流入第二套筒537上的通孔5372，接着依次经过连接件533上的环形槽5331、通道5332及喷水头60内的通道63后，由喷嘴64喷出；该两个O形环535套设于连接件533上，可防止冷却液体溢出。
请同时参阅图6，采用该激光切割装置300对玻璃基板90沿预定切割曲线P进行切割时，包括以下步骤：
(1)用钻石刀在玻璃基板90的表面刻出一个初始划痕901，该初始划痕901位于玻璃基板90的预定切割曲线P上；
(2)使激光源40发出的激光束经镜筒51内的聚焦镜片组515聚焦后，投射于玻璃基板90上形成一个椭圆形光斑402；
(3)按照预定切割曲线P移动该玻璃基板90，并同时将线圈527通电使第一转子521旋转，该第一转子521带动镜筒51旋转以使椭圆形光斑402绕其中心旋转，从而使椭圆形光斑402在玻璃基板90表面移动的过程中，该椭圆形光斑402的长轴B的延伸方向与椭圆形光斑402中心所在处的预定切割曲线P的切线方向基本保持一致；同时将线圈539通电使第二转子531旋转，该第二转子531带动喷水头60旋转，以使该喷水头60喷出的液体流602跟随该椭圆形光斑402运动且始终位于该预定切割曲线P上，从而于玻璃基板90上按预定切割曲线P形成一条裂痕；
(4)施加压力于该玻璃基板30的裂痕两侧，以使其沿裂痕断裂，从而完成对玻璃基板90的切割。
由于在激光切割装置300中设置有第二回转组件53带动喷水头60进行旋转，可使冷却液体流602跟随椭圆形光斑402运动，且始终位于预定切割曲线P上，所以可对预定切割曲线P两侧的部位均匀冷却。进一步地，该激光切割装置300中还设置有第一回转组件52带动镜筒51进行旋转，该椭圆形光斑402的长轴B的延伸方向可在切割过程中，始终与椭圆形光斑402中心所在处的预定切割曲线P的切线方向H基本保持一致，所以可使激光束的能量始终在预定切割曲线P的两侧对称分布以进行加热。因此，通过该激光切割装置300获得的裂痕的形状可与预定切割曲线P的形状保持一致，再通过机械力使玻璃基板90沿裂痕分裂后可制得预定形状的玻璃制品。因此，该种激光切割装置300具有较高的切割精度。
可以理解，该镜筒51也可在结构不同于第一回转组件52的回转组件带动下旋转，如由驱动电机及传动带组成的回转组件，该传动带两端分别套设于驱动电机的转轴及镜筒51，从而可通过电机带动镜筒51旋转。该第二转子531同样可通过传动带与驱动电机的转轴相连，从而在驱动电机带动下旋转。当然，上述结构中的传动带也可由多个传动齿轮代替。另外，当镜筒51由硅钢等导电材料制成时，该第一回转组件52中也可不包括第一转子521，当多匝线圈527通电后，可产生电磁力直接使镜筒51发生转动。此外，该喷水头60也可由喷出冷却气体的喷气头取代。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种激光切割装置，其包括一个激光源、一个镜筒及一个喷头，该激光源发出的激光束经镜筒聚焦后出射，其特征在于：该激光切割装置还包括一个第一回转组件及一个第二回转组件，该第一回转组件与第二回转组件相对激光源分别转动；该第一回转组件与镜筒相连并带动镜筒旋转，以使从镜筒出射的激光束绕该激光束的中心旋转；该喷头连接于该第二回转组件上并可随第二回转组件转动。
2.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：该第一回转组件包括一个第一套筒，其套设于该镜筒上，且该第一套筒上绕设有多匝线圈，该镜筒由导电材料制成，该多匝线圈通电后可使镜筒旋转。
3.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：该第一回转组件包括一个第一转子及一个第一套筒，该第一转子由导电材料制成，其套设于镜筒上并与镜筒固定连接，该第一套筒套设于该第一转子上；该第一套筒上绕设有多匝线圈，该多匝线圈通电后可使第一转子旋转，从而带动镜筒旋转。
4.如权利要求1所述的激光切割装置，其特征在于：该第二回转组件包括一个第二转子及一个第二套筒，该第二套筒套设于第二转子上；该第二转子由导电材料制成，该第二套筒上绕设有多匝线圈，该多匝线圈通电后可使第二转子旋转，以带动喷头旋转。
5.如权利要求4所述的激光切割装置，其特征在于：该第二转子为圆环形，其套设于镜筒上并可相对镜筒转动。
6.如权利要求5所述的激光切割装置，其特征在于：该第二回转组件还包括一个圆环形的连接件，其与第二转子固定连接，该喷头固设于该连接件上。
7.如权利要求6所述的激光切割装置，其特征在于：该连接件的侧壁上开设有三个环形槽，该第二回转组件还包括两个O形环；该两个O形环分别套设于两端的环形槽中；该连接件上还开设有一个通道，其两端分别与中间的环形槽及喷头相连通。
8.如权利要求7所述的激光切割装置，其特征在于：该第二套筒上开设有与连接件上的中间的环形槽相连通的通孔。
9.如权利要求8所述的激光切割装置，其特征在于：该喷头连接于该连接件的底端，其包括一个与镜筒轴向平行的杆状部及由该杆状部的末端垂直该杆状部朝向镜筒延伸形成的延伸部；该喷头内开设有通道，该通道的一端与连接件上的通道相通，另一端连接有一个喷嘴。
10.一种激光切割装置，其包括一个激光源、一个镜筒、一个喷头、第一回转组件及第二回转组件，该激光源发出的激光束经镜筒聚焦后投射于待切割物上进行加热，该喷头用于喷出冷却物质流对待切割物进行冷却，该喷头连接于该第二回转组件上并可随该第二回转组件转动，从而使喷头喷出的冷却物质流始终位于待切割物的预定切割曲线上，其特征在于：该第一回转组件与镜筒相连并带动镜筒旋转。
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