一种电子玻璃激光切割机的制作方法

1.本公开涉及电子玻璃切割技术领域，尤其涉及一种电子玻璃激光切割机。


背景技术：

2.电子玻璃，一般是指可应用于电子、微电子、光电子领域的一类高技术玻璃产品，主要用于制作显示面板、集成电路以及具有光电、热电、声光、磁光等功能元器件的玻璃材料。
3.目前电子玻璃切割方式主要机械刀轮切割，但是刀轮切割具有产生玻璃粉尘、切割后玻璃边部质量较差仍需磨边、难开孔等问题，并且对于0.1mm一下的超薄玻璃，刀轮很难进行切割操作。除了机械刀轮切割外，部分电子玻璃还会采用激光切割，其优点是切割无粉尘、边部质量优良、可切割异形孔，且对于0.1mm以下玻璃同样具有优良的切割性能。但现有的激光切割设备一般不同时具有裂片、测厚等功能，且切割厚度兼容性不高，功能单一，产线流水长且所占空间大，所以激光切割设备还有很大的提升空间。


技术实现要素：

4.本公开所要解决的一个技术问题是：提供一种适用于于电子玻璃且功能齐备的高集成化且占用空间小的切割设备。
5.为解决上述技术问题，本公开实施例提供一种电子玻璃激光切割机，包括：运动平台，其包括基架、直线驱动系统和切割平台；激光切割系统，其包括第一激光输送系统和切割激光头；激光裂片系统，其包括第二激光输送系统和裂片激光头；定位系统；以及，激光测厚系统；其中，一直线驱动系统带动切割平台于基架沿y轴方向做往复运动，一直线驱动系统带动切割激光头、裂片激光头、定位系统和激光测厚系统于基架同步沿z轴方向做往复运动以靠近或远离所述切割平台，一直线驱动系统带动沿z轴方向做往复运动的直线驱动系统于基架沿x轴方向做往复运动。
6.在一些实施例中，切割平台包括切割面板、侧板和底板，切割面板和底板沿z轴方向相对设置，侧板分别连接切割面板和底板，使得切割面板、侧板和底板围设形成真空腔室，侧板设有连通真空腔室的真空抽吸孔，切割面板设有连通真空腔室的真空吸附孔，切割面板远离真空腔室一侧的表面形成用于承托电子玻璃的支撑面。
7.在一些实施例中，支撑面的外周侧设有限位部。
8.在一些实施例中，切割激光头、裂片激光头、定位系统和激光测厚系统均安装于与沿z轴方向往复运动的直线驱动系统驱动连接的滑动板且均朝向切割平台设置。
9.在一些实施例中，第一激光输送系统安装于基架；第一激光输送系统包括皮秒激光器、第一扩束镜和第一反射镜；由皮秒激光器射出的激光经由第一扩束镜扩束，再经第一反射镜反射至切割激光头。
10.在一些实施例中，第二激光输送系统安装于基架，第二激光输送系统包括二氧化碳激光器、第二扩束镜和第二反射镜；由二氧化碳激光器射出的激光经由第二扩束镜扩束，
再经第二反射镜反射至裂片激光头。
11.在一些实施例中，定位系统包括视觉镜头、光源和视觉处理器；视觉镜头和光源同步运动。
12.在一些实施例中，激光测厚系统包括测厚镜头、激光光源和分析处理器；测厚镜头和激光光源同步运动。
13.在一些实施例中，还包括底架和箱体；运动平台放置于底架；箱体罩设于运动平台的外侧，箱体对应运动平台开有送料窗口。
14.在一些实施例中，还包括电气工控系统，电气工控系统分别与直线驱动系统、激光切割系统、激光裂片系统、定位系统和激光测厚系统连接。
15.通过上述技术方案，本公开提供的电子玻璃激光切割机。能够带来以下至少一种有益效果：
16.1、本公开集切割、裂片、定位和测厚多功能于一体，并通过三维运动(x轴方向、y轴方向和z轴方向)实现对电子玻璃不同位置的定位切割、裂片和测厚，高度集成化且空间占用面积小，自动化和智能化程度高，切割精度高、速度快、切割无(低)粉尘，且切割后玻璃边部质量优良；切割厚度和尺寸兼容性高，既可以切割常规电子玻璃(厚度尺寸一般为0.1～1mm)，同时也适用于0.1mm以下的超薄玻璃(utg)；还可实现异形孔的切割，应用范围广且综合效率高。
17.2、本公开采取真空吸附电子玻璃，使得电子玻璃能够完整呈现，避免机械固定对切割、裂片、测厚或定位等过程产生干涉问题，且真空吸附可实现电子玻璃与支撑面之间的牢固贴合，通过反吹还可实现电子玻璃与支撑面的快速分离，降低电子玻璃与支撑面的吸附着力，实现电子玻璃的快速固定和分离，便于电子玻璃的取料和放料。
18.3、本公开仅切割激光头、裂片激光头、视觉镜头、测厚镜头等必要部件跟随z轴方向和x轴方向的位移，降低其运输能耗，节约成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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获得其他的附图。
20.图1是本公开实施例公开的电子玻璃激光切割机的一种结构示意图；
21.图2是本公开实施例公开的电子玻璃激光切割机的另一种结构示意图；
22.图3是图2的另一视角结构示意图。
23.附图标记说明：
24.1、底架；2、箱体；3、运动平台；3-1、基架；3-2、直线驱动系统；3-3、切割平台；4、激光切割系统；4-1、皮秒激光器；4-2、第一扩束镜；4-3、第一反射镜；4-4、切割激光头；5、激光裂片系统；5-1、二氧化碳激光器；5-2、第二扩束镜；5-3、第二反射镜；5-4、裂片激光头；6、定位系统；6-1、视觉镜头；7、激光测厚系统；7-1、测厚镜头；8、电气工控系统。
具体实施方式
25.下面结合附图和实施例对本公开的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本公开的原理，但不能用来限制本公开的范围，本公开可以以许多不同的形式实现，不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
26.本公开提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
27.需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是大于或等于两个；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本公开和简化描述，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公开的限制。当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
28.此外，本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。
29.还需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。
30.本公开使用的所有术语与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
31.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
32.如图1所示，本公开实施例提供一种电子玻璃激光切割机，包括：运动平台3，运动平台3包括基架3-1、直线驱动系统3-2和切割平台3-3；激光切割系统4，激光切割系统4包括第一激光输送系统和切割激光头4-4；激光裂片系统5，激光裂片系统5包括第二激光输送系统和裂片激光头5-4；定位系统6；以及，激光测厚系统7；其中，一直线驱动系统3-2带动切割平台3-3于基架3-1沿y轴方向做往复运动，一直线驱动系统3-2带动切割激光头4-4、裂片激光头5-4、定位系统6和激光测厚系统7于基架3-1同步沿z轴方向做往复运动以靠近或远离所述切割平台3-3，一直线驱动系统3-2带动沿z轴方向做往复运动的直线驱动系统3-2于基架3-1沿x轴方向做往复运动。值得说明的是，x轴方向、y轴方向和z轴方向为两两垂直的三个方向，附图所示仅为一种具体实施方式，并非对本公开的方向限定。为了便于说明，本公
开将实现x轴方向往复运动的直线驱动系统3-2称之为x轴直线驱动系统，实现y轴方向往复运动的直线驱动系统3-2称之为y轴直线驱动系统，实现z轴方向往复运动的直线驱动系统3-2称之为z轴直线驱动系统。
33.在一些实施例中，切割平台3-3包括切割面板、侧板和底板，切割面板和底板沿z轴方向(即高度方向)相对设置，侧板分别连接切割面板和底板，使得切割面板、侧板和底板围设形成真空腔室，侧板设有连通真空腔室的真空抽吸孔，切割面板设有连通真空腔室的真空吸附孔，切割面板远离真空腔室一侧的表面形成用于承托电子玻璃的支撑面。在实际应用中，真空腔室通过真空抽吸孔与真空设备连通，当需要对电子玻璃进行吸附固定时，抽真空使得电子玻璃仅仅贴合于支撑面；当需要对完成加工需求(切割裂片、测厚等)电子玻璃进行取料时，不再抽真空使得电子玻璃能够被轻松取下，甚至于，还可通过真空吸附孔反向吹风，从而使得电子玻璃在风力的作用下降低其自身与支撑面之间的附着力而更易于脱离支撑面。在其他实施例中，电子玻璃的固定也可通过翻转气缸或者定位气缸等从电子玻璃的外周侧或者上表面压紧实现电子玻璃的固定。
34.在一些实施例中，支撑面的外周侧设有限位部。为了便于电子玻璃的上料，避免其偏移多大而伸出支撑面而给切割、裂片、测厚等过程造成困扰，通过在支撑面的外周侧设置限位部，从而确保电子玻璃能够有效承托于支撑面，从而保证切割、裂片和测厚等过程的顺利进行。在实际应用中，限位部可为设置于支撑面的凸起形成，也可为安装于支撑面的外侧的限位柱或限位螺栓等形成。
35.在一些实施例中，第一激光输送系统安装于基架3-1；第一激光输送系统包括皮秒激光器4-1、第一扩束镜4-2和第一反射镜4-3；由皮秒激光器4-1射出的激光经由第一扩束镜4-2扩束，再经第一反射镜4-3反射至切割激光头4-4，最后在切割激光头4-4内进行聚焦后射出到切割平台3-3上进行电子玻璃切割，由于皮秒激光是对电子玻璃进行打孔切割，孔距之间仍有玻璃连接，此时玻璃并未完全断裂开，需裂片后才可分开。
36.在一些实施例中，第二激光输送系统安装于基架3-1，第二激光输送系统包括二氧化碳激光器5-1、第二扩束镜5-2和第二反射镜5-3；由二氧化碳激光器5-1射出的激光经由第二扩束镜5-2扩束，再经第二反射镜5-3反射至裂片激光头5-4，最后在裂片激光头5-4内进行聚焦后射出到切割平台3-3上的已经过皮秒激光切割过玻璃表面，沿着皮秒激光切割轨迹进行裂片，其原理是二氧化碳激光会射在皮秒激光切割线上产生高温，使孔间连接的玻璃因热膨胀而断开。
37.在一些实施例中，定位系统6包括视觉镜头6-1、光源和视觉处理器；视觉镜头6-1和光源同步运动。在实际应用中，视觉镜头6-1和光源可分开设置或组装于一体。视觉镜头6-1和光源安装于z轴直线驱动系统上，电子玻璃上料后视觉镜头6-1移动到对应标记点对电子玻璃进行精确定位。值得说明的是，本公开的定位系统6可为视频定位系统、图像帧定位系统、扫描定位系统、光定位系统等。
38.在一些实施例中，激光测厚系统7包括测厚镜头7-1、激光光源和分析处理器；测厚镜头7-1和激光光源同步运动。在实际应用中，测厚镜头7-1和激光光源可分开设置或组装于一体。测厚镜头7-1安装z轴直线驱动系统上，通过x轴和y轴运动来实现对电子玻璃指定位置厚度测量记录和分析。
39.在一些实施例中，切割激光头4-4、裂片激光头5-4、定位系统6(即视觉镜头6-1和
光源)和激光测厚系统7(即测厚镜头7-1和激光光源)均安装于与沿z轴方向往复运动的直线驱动系统3-2驱动连接的滑动板且均朝向切割平台3-3设置。当然，在其他实施例中，视觉处理器、分析处理器、第一激光输送系统、第二激光输送系统也可选择性地安装于滑动板。但为了降低能耗，减少滑动板的移动载重，这些部件选择性地安装于基架3-1或其他地方。
40.如图1-3所示，在一些实施例中，激光切割系统4、激光裂片系统5和激光测厚系统7的光路均设置有防护罩，避免灰尘等杂质侵入，防止杂质影响激光品质，确保激光切割系统4和激光裂片系统5运行的稳定性、可靠性和安全性。
41.如图1-3所示，在一些实施例中，还包括底架1和箱体2；运动平台3放置于底架1；箱体2罩设于运动平台3的外侧，箱体2对应运动平台3开有送料窗口。箱体2罩设于运动平台3的外侧，从而隔绝加工区域和工作人员工作区域，提高工作人员作用安全性和健康。在实际应用中，箱体2可为透明箱体或者局部透明箱体，从而便于工作人员观察作业过程，遇到问题及时进行人工干预，提高本公开运行的安全性、稳定性和可靠性。
42.在一些实施例中，基架3-1包括基台和龙门架；龙门架安装于基台远离送料窗口一端，切割平台3-3活动安装于基台靠近送料窗口一端；切割平台3-3与y轴直线驱动系统连接(或切割平台3-3安装于y轴直线驱动系统)，从而使得切割平台3-3实现y轴方向的往复运动。x轴直线驱动系统安装于龙门架靠近送料窗口一侧的侧壁，z轴驱动系统安装于x轴直线驱动系统(或z轴驱动系统与x轴直线驱动系统)，而滑动板与z轴驱动系统连接(或滑动板安装于z轴驱动系统)。
43.如图2和3所示，第一激光输送系统和第二激光输送系统安装于龙门架的上端面，切割激光头4-4和裂片激光头5-4优选分设于滑动板沿x轴方向的两侧，对应的，第一反射镜4-3安装于切割激光头4-4沿z轴方向的正上方，第二反射镜5-3安装于裂片激光头5-4沿z轴方向的正上方。基台安装于底架1的上表面，箱体2罩设于基台的外周侧并安装于底架1。运动平台3为石质平台等不易与光产生物化反应的材料均可。运动平台3为大理石运动平台，大理石经长期天然时效，组织结构均匀，线胀系数极小，内应力完全消失，不易变形；而且具有硬度高，刚性好，耐磨性强，温度变形小，使用寿命长等优点。底架1可为石质底架、金属底架、塑料底架或木质底架。在本公开的一种具体实施例中，底架1为采用钢管焊接而成的框架结构，牢固可靠稳定，底部装有脚轮和可调脚杯，方便本公开激光切割机的移动和支撑调整，框架结构四周装有封板和门板，便于放置设备附件。箱体2采用钢板焊接而成，美观可靠，四周装有门板，方便设备操作和维护，在箱体2上装有照明和换热风扇等附件，便于定位系统6对电子玻璃的定位，同时也便于工作人员随时观察本公开的运行状态；换热风扇有效降低本公开的内部工作环境，确保其运行稳定的稳定性和可靠性，保证电子产品加工质量的一致性和高质量。
44.如图1所示，在一些实施例中，还包括电气工控系统8，电气工控系统8分别与直线驱动系统3-2、激光切割系统4、激光裂片系统5、定位系统6和激光测厚系统7连接。电气工控系统8安装于箱体2的外侧壁，便于工作人员对本公开的运行情况的观察和设置等操作。电气工控系统8包括工控机、显示器、驱动器和电气辅料等部分，通过电气工控系统8最终实现本激光切割机的激光器开关、激光调整、x/y/z轴运动控制、视觉定位、测厚分析等功能。
45.在一些实施例中，直线驱动系统3-2(即x轴直线驱动系统、y轴直线驱动系统和z轴直线驱动系统)可为直线电机、丝杠副、齿轮齿条驱动机构等可实现直线往复运动的驱动机
构中的一种或多种组合。当直线驱动系统3-2为直线电机时，y轴直线电机安装于基石表面，动子上载有切割平台3-3，使切割平台3-3实现y轴运动；x轴直线电机安装在龙门架侧面，动子上安装z轴直线电机，使z轴直线电机沿x轴移动；z轴动子上装有滑动板(即切割激光头4-4、裂片激光头5-4、视觉镜头6-1、测厚镜头7-1等部件)，x轴和y轴水平移动实现切割、裂片、定位、测厚功能，z轴竖直移动实现各镜头(即切割激光头4-4、裂片激光头5-4、视觉镜头6-1、测厚镜头7-1)焦距调节。各轴(x轴、y轴、z轴)机械定位精度均小于5μm。当直线驱动系统3-2为丝杠副时，则实现y轴方向运动的丝杠副的螺母安装于切割平台3-3，该丝杠副的丝杆轴接并安装于基架3-1；实现z轴方向运动的丝杠副的螺母安装于滑动板，该丝杠副的丝杆轴接并安装于x轴直线驱动系统；实现x轴方向运动的丝杠副的螺母安装于z轴直线驱动系统，该丝杠副的丝杆轴接并安装于基架3-1；每一丝杠副的螺母和螺杆螺接。当直线驱动系统3-2为齿轮齿条驱动机构时，则实现y轴方向运动的齿轮齿条驱动机构的齿条与切割平台3-3连接，该齿轮齿条驱动机构的齿轮转动安装于基架3-1；实现z轴方向运动的齿轮齿条驱动机构的齿条与滑动板连接，该齿轮齿条驱动机构的齿轮转动安装于x轴直线驱动系统；实现x轴方向运动的齿轮齿条驱动机构的齿条与z轴直线驱动系统连接，该齿轮齿条驱动机构的齿轮安装于基架3-1；每一齿轮齿条驱动机构的齿轮和齿条啮合连接。
46.基于本公开的激光切割机的一种电子玻璃切割工艺为：电子玻璃通过取料窗口实现人工/自动上料
→
切割平台3-3吸真空固定
→
定位系统6对电子玻璃进行定位
→
激光切割系统4按照指定形状对电子玻璃进行切割
→
激光裂片系统5对电子玻璃进行裂片
→
激光测厚系统7对电子玻璃进行测厚分析
→
切割平台3-3解除真空固定
→
电子玻璃过取料窗口实现人工/自动下料。
47.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
48.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。