激光加工设备的制作方法

1.本发明涉及激光设备，尤其涉及一种激光加工设备。


背景技术：

2.激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的(如0.1mm左右)切缝，完成对材料的切割。
3.相关技术中，在激光切割加工中，待加工材料被切割后需要较长的时间冷却，例如刀模，在完全冷却后，才能进行卸料等后续操作。此外，一些材料加工中，温度过高容易导致材料变形等问题，例如钢化玻璃等。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种激光加工设备。
5.为实现上述目的，根据本发明实施例的激光加工设备，包括：
6.机台；
7.激光模组，所述激光模组位于所述机台的中间位置，所述激光模组具有一激光喷嘴，所述激光喷嘴的轴线沿竖直方向延伸，且所述激光喷嘴向上射出激光束；
8.两轴移动载架，所述两轴移动载架设在所述基台上，且与载放待加工物料并驱动所述待加工物料在x方向、y方向移动；
9.制冷装置，所述制冷装置包括三轴机械手及半导体制冷模组，所述三轴机械手位于所述机台上方，所述半导体制冷模组安装在所述三轴机械手上，以通过所述三轴机械手驱动所述半导体制冷模组在x方向、y方向及z方向移动而贴合在所述待加工物料上，对所述待加工物料进行冷却降温。
10.根据本发明实施例提供的激光加工设备，两轴移动架载放待加工物料移动，而激光模组提供激光束向上照射在待加工物料上，完成对物料的激光切割，在切割完成后，可以利用三轴机械手驱动半导体制冷模组贴近或贴靠在物料的上表面，利用半导体制冷模组对物料进行降温，使得物料能够快速冷却，进而方便进行后续步骤，提高加工效率。此外，在加工过程中，为了防止物料临近切割位置的区域温度过高，也可以利用三轴机械手驱动半导体制冷模组贴近或贴靠在物料的上表面，适当降低切割位置的周边区域温度，防止温度过高造成的变形及破裂等问题。
11.另外，根据本发明上述实施例的激光加工设备还可以具有如下附加的技术特征：
12.根据本发明的一个实施例，所述半导体制冷模组包括：
13.水冷板，所述水冷板内具有水冷通道，所述水冷通道内存储有冷却液，所述水冷板的下表面适于与待加工物料贴合；
14.半导体制冷片，所述半导体制冷片位于所述水冷板上方，所述半导体制冷片的冷
面贴设在所述水冷板的上表面；
15.散热器，所述散热器位于所述半导体冷凝片的上方且贴设在所述半导体冷凝片的热面。
16.根据本发明的一个实施例，所述半导体制冷模组还包括散热风扇，所述散热风扇设在所述散热器的上方，用以对所述散热器进行主动散热。
17.根据本发明的一个实施例，所述水冷板包括冷却板及盖板，所述冷却板的底面设有迂回状的冷却水槽，所述盖板固定在所述冷却板的底面，且所述盖板与所述冷却板之间设有密封环，以使所述冷却水槽内封闭后形成所述水冷通道。
18.根据本发明的一个实施例，所述半导体制冷模组还包括隔热棉，所述隔热棉贴设在所述水冷板的上表面，且所述隔热棉上镂空有与所述半导体冷凝片相适配的嵌装口，所述半导体制冷片嵌设在所述嵌装口中。
19.根据本发明的一个实施例，所述两轴移动载架包括：
20.两个第一导轨，两个所述第一导轨在x轴方向上相对平行设置在所述机台上，每个所述第一导轨沿y轴方向延伸；
21.第一丝杆传动机构，所述第一丝杆传动机构设在两个所述第一导轨之间且沿所述y轴延伸；
22.第一移动架，所述第一移动架架设在两个所述第一导轨上且沿y轴方向可滑动；
23.两个第二丝杆传动机构，两个所述第二丝杆传动机构分别设在所述第一移动架上y轴方向的两侧且沿x轴方向延伸；
24.两个第二导轨，两个所述第二导轨在y轴方向上相对平行设置在所述第一移动架上，每个所述第二导轨沿x轴方向延伸；
25.第二移动架，所述第二移动架设在两个所述第二导轨上且沿x轴方向可滑动，所述第二移动架适于载放待加工物料。
26.根据本发明的一个实施例，该激光加工设备还包括多个风筒及抽风设备，多个所述风筒设在所述机台上围绕所述激光喷嘴周向间隔布置，所述抽风设备与多个所述风筒连接，以对所述风筒进行抽风。
27.根据本发明的一个实施例，所述三轴机械手包括y轴直线模组、x轴直线模组、z轴直线模组及z轴缓降模组，所述y轴直线模组悬置在所述机台上方，所述x轴直线模组连接在所述y轴直线模组上且沿y轴方向运动，所述z轴直线模组连接在所述x轴直线模组上且沿x轴方向运动，所述z轴缓降模组连接在所述z轴直线模组上且沿z轴可滑动，所述制冷装置连接在所述z轴缓降模组上，在所述z轴缓降模组的驱动下上下运动。
28.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
30.图1是本发明实施例激光加工设备的结构示意图；
31.图2是本发明实施例激光加工设备的部分分解示意图；
32.图3是本发明实施例激光加工设备的部分结构的仰视图；
33.图4是本发明实施例激光加工设备中半导体制冷模组的结构示意图；
34.图5是本发明实施例激光加工设备中半导体制冷模组的剖视图；
35.图6是本发明实施例激光加工设备中半导体制冷模组一个视角的分解示意图；
36.图7是本发明实施例激光加工设备中半导体制冷模组另一个视角的分解示意图；
37.图8是本发明实施例激光加工设备中半导体制冷模组的水冷板的分解示意图；
38.图9是本发明实施例激光加工设备中两轴移动载架的分解图。
39.附图标记：
40.10、机台；
41.20、激光模组；
42.201、激光喷嘴；
43.202、激光管；
44.203、光学镜片模组；
45.30、两轴移动载架；
46.301、第一导轨；
47.302、第一丝杆传动机构；
48.303、第一移动架；
49.304、第二丝杆传动机构；
50.305、第二移动架；
51.31、风筒；
52.40、三轴机械手；
53.41、半导体制冷模组；
54.411、水冷板；
55.4111、冷却板；
56.4112、盖板；
57.4113、密封环；
58.h41、水冷通道；
59.412、半导体制冷片；
60.s01、冷面；
61.s02、热面；
62.413、散热器；
63.414、散热风扇；
64.415、隔热棉。
65.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
66.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
67.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
68.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
69.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
70.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
71.下面参照附图详细描述本发明实施例的激光加工设备。
72.参照图1至图9所示，根据本发明实施例提供的激光加工设备，包括机台10、激光模组20、两轴移动载架30及制冷装置。
73.具体地，激光模组20位于所述机台10的中间位置，所述激光模组20具有一激光喷嘴201，所述激光喷嘴201的轴线沿竖直方向延伸，且所述激光喷嘴201向上射出激光束。可以理解的是，激光模组20一般还包括激光管202及光学镜片模组203，激光管202发射的激光通过光学镜片模组203进行光学处理后形成激光束，并从激光喷嘴201向上射出。
74.两轴移动载架30设在所述基台上，且与载放待加工物料并驱动所述待加工物料在x方向、y方向移动。也即是，待加工物料可以载放在两轴移动载架30上，通过两轴移动载架30驱动待加工物料相对于激光喷嘴201移动，进而实现按照预定轨迹切割。
75.制冷装置包括三轴机械手40及半导体制冷模组41，所述三轴机械手40位于所述机台10上方，所述半导体制冷模组41安装在所述三轴机械手40上，以通过所述三轴机械手40驱动所述半导体制冷模组41在x方向、y方向及z方向移动而贴合在所述待加工物料上，对所述待加工物料进行冷却降温。
76.也就是说，三轴机械手40可以驱动半导体制冷模组41在机台10上方空间内移动，
可以使得半导体制冷模组41贴近或贴靠在两轴移动载架30上的待加工物料的顶面，利用该半导体制冷模组41对待加工物料进行主动式降温。
77.根据本发明实施例提供的激光加工设备，两轴移动架载放待加工物料移动，而激光模组20提供激光束向上照射在待加工物料上，完成对物料的激光切割，在切割完成后，可以利用三轴机械手40驱动半导体制冷模组41贴近或贴靠在物料的上表面，利用半导体制冷模组41对物料进行降温，使得物料能够快速冷却，进而方便进行后续步骤，提高加工效率。此外，在加工过程中，为了防止物料临近切割位置的区域温度过高，也可以利用三轴机械手40驱动半导体制冷模组41贴近或贴靠在物料的上表面，适当降低切割位置的周边区域温度，防止温度过高造成的变形及破裂等问题。
78.参照图4至图8所示，在本发明的一个实施例中，半导体制冷模组41包括水冷板411、半导体制冷片412及散热器413，水冷板411内具有水冷通道h41，所述水冷通道h41内存储有冷却液，所述水冷板411的下表面适于与待加工物料贴合。半导体制冷片412位于所述水冷板411上方，所述半导体制冷片412的冷面s01贴设在所述水冷板411的上表面。散热器413位于所述半导体冷凝片的上方且贴设在所述半导体冷凝片的热面s02。散热器413可以采用铝型材，其上表面配置有若干散热鳍片，增大散热面s02积，提高散热效率。
79.也就是说，水冷板411内具有冷却液，该水冷本可以采用导热性好的材质，例如铝材质，铜材质等，当三轴机械手40驱动半导体制冷模组41向下运动时，水冷板411的底面贴近或贴靠在物料的顶面，物料的热量传导至水冷板411，水冷板411将热量与冷却液进行热交换，冷却液吸收热量后温度升高，而半导体制冷片412的冷面s01贴设在水冷板411的上表面，如此，可以将冷量传导至水冷板411及冷却液，进而使得物料的热量经由水冷板411及半导体制冷片412快速传导至散热器413上，并通过该散热器413向外部传导，实现对物料进行快速散热，其降温速度块，且均匀稳定。
80.可以理解的是，半导体制冷模组41可以构造成不同的形状，例如矩形或圆形等，在使用中，根据切割路径形状选择采用不同形状的半导体制冷模组41，例如直线切割，可以采用矩形的半导体制冷模组41，而环形路径，可以采用圆形的半导体制冷模组41，使得半导体制冷模组41与切割路径适配。
81.参照图4至图7所示，在本发明的一个实施例中，半导体制冷模组41还包括散热风扇414，所述散热风扇414设在所述散热器413的上方，用以对所述散热器413进行主动散热。
82.在使用中，散热器413上的热量随着散热风扇414的气流快速传导至外部环境中，加快了散热器413的散热速度，进一步提高了散热效率和散热效果。
83.参照图5及图8所示，在本发明的一个实施例中，水冷板411包括冷却板4111及盖板4112，所述冷却板4111的底面设有迂回状的冷却水槽，所述盖板4112固定在所述冷却板4111的底面，且所述盖板4112与所述冷却板4111之间设有密封环4113，以使所述冷却水槽内封闭后形成所述水冷通道h41。
84.也就是说，水冷板411主要由冷却板4111和盖板4112组成，在冷却板4111上开设冷却水槽，利用盖板4112和密封环4113密封在冷却板4111的底部，限定出水冷通道h41，如此，方便于水冷板411的加工，使得内部的水冷通道h41覆盖各个位置，散热均匀，并且，这种结构也方便更换冷却液。
85.参照图5至图7所示，在本发明的一个实施例中，半导体制冷模组41还包括隔热棉
415，隔热棉415贴设在所述水冷板411的上表面，且所述隔热棉415上镂空有与所述半导体冷凝片相适配的嵌装口，所述半导体制冷片412嵌设在所述嵌装口中。
86.也就是说，隔热棉415包裹在半导体冷凝片的周围，如此，通过隔热面s02可以阻止半导体制冷片412的冷量向外传导，减少冷量的损失，提高制冷效率。
87.参照图9所示，在本发明的一些实施例中，两轴移动载架30包括两个第一导轨301、第一丝杆传动机构302、第一移动架303、两个第二丝杆传动机构304、两个第二导轨及第二移动架305。
88.两个所述第一导轨301在x轴方向上相对平行设置在所述机台10上，每个所述第一导轨301沿y轴方向延伸；第一丝杆传动机构302设在两个所述第一导轨301之间且沿所述y轴延伸。
89.第一移动架303架设在两个所述第一导轨301上且沿y轴方向可滑动。两个所述第二丝杆传动机构304分别设在所述第一移动架303上y轴方向的两侧且沿x轴方向延伸。
90.两个所述第二导轨在y轴方向上相对平行设置在所述第一移动架303上，每个所述第二导轨沿x轴方向延伸。第二移动架305设在两个所述第二导轨上且沿x轴方向可滑动，所述第二移动架305适于载放待加工物料。
91.也就是说，通过第一丝杆转动机构可以驱动第一移动架303在y轴方向移动，而通过第一移动架303上的第二丝杆传动机构304可以驱动第二移动架305在x轴方向移动，如此，可以实现第二移动架305沿x轴方向和y轴方向自由移动，其结构简单，驱动可靠，并且，利用第一丝杆传动机构302和第二丝杆传动机构304可以确保运动精度更高，进而提高切割的精度。
92.参照图1至图2所示，在本发明的一个实施例中，该激光加工设备还包括多个风筒31及抽风设备，多个所述风筒31设在所述机台10上围绕所述激光喷嘴201周向间隔布置，所述抽风设备与多个所述风筒31连接，以对所述风筒31进行抽风。
93.也就是说，在机台10上邻近激光喷嘴201的位置设置风筒31，而风筒31连接至抽风设备，通过抽风设备对风筒31进行抽风，风筒31产生吸入气流，将激光切割过程产生烟雾吸除，减少加工环境的污染。
94.在本发明的一个实施例中，三轴机械手40包括y轴直线模组、x轴直线模组、z轴直线模组及z轴缓降模组，所述y轴直线模组悬置在所述机台10上方，所述x轴直线模组连接在所述y轴直线模组上且沿y轴方向运动，所述z轴直线模组连接在所述x轴直线模组上且沿x轴方向运动，所述z轴缓降模组连接在所述z轴直线模组上且沿z轴可滑动，所述制冷装置连接在所述z轴缓降模组上，在所述z轴缓降模组的驱动下上下运动。
95.本实施例中，利用y轴直线模组、x轴直线模组、z轴直线模组实现在x轴、y轴及z轴方向上的移动，可以驱动半导体模组能够快速移动至所需的位置，而z轴缓降模组可以实现在z轴上高度位置的精细调节，确保半导体制冷片412的高度更加精确，通过高度位置的精细化调节，能调节温度传导的效果。
96.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
97.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。