本發明涉及激光切割技術領域，更具體地說，涉及一種無錐度激光切割設備及其切割方法。

背景技術：

作為一種耐高溫、耐磨、耐腐蝕的高硬度透明材料，藍寶石已經廣泛應用在平板顯示、智能手機屏幕和攝像頭保護鏡片等消費電子行業。由于藍寶石的莫氏硬度較高，僅次于金剛石，因此，采用傳統刀輪加工藍寶石時，會導致藍寶石的邊緣崩邊較大，且對刀輪的磨損損耗也較大。

雖然現有技術中公開了一種激光切割藍寶石的設備，但是，由于該設備中的激光器輸出的激光束為高斯光束，而高斯光束具有能量分布中心大、邊緣小的特性，即聚焦光束為v形光束，因此，會不可避免地造成藍寶石正對激光束表面的切割尺寸大于背對激光束表面的切割尺寸，從而導致藍寶石的切割斷口呈現上底大、下底小的梯形分布，進而導致藍寶石的切割邊緣的錐度較大，其錐度α在10°～16°之間，不利用切割后的藍寶石的應用。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明提供了一種無錐度激光切割設備及其切割方法，以解決現有的激光切割設備導致的藍寶石的切割邊緣錐度較大的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種無錐度激光切割設備，包括上料組件、分度送料組件、多個承接臺、第一激光切割組件、第二激光切割組件、第三激光切割組件、翻面組件和下料組件；

所述上料組件用于將上料盒中的待切割的樣品搬運到相應的承接臺上；

所述分度送料組件用于所述樣品在所述承接臺之間的搬運、所述承接臺與激光切割組件的切割平臺之間的搬運以及所述切割平臺之間的搬運；

所述第一激光切割組件用于采用激光對相應的切割平臺上的所述樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條；

所述翻面組件用于對相應的所述承接臺上的樣品進行翻面；

所述第二激光切割組件用于采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對相應的切割平臺上的所述樣品的反面進行首次切割；

所述第三激光切割組件用于采用激光沿著所述透光線條對相應的切割平臺上的所述樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品；

所述下料組件用于將相應的承接臺上切割后的樣品搬進儲料盒中。

優選的，所述第一激光切割組件包括出射激光的納秒激光器、對所述激光進行反射的第一振鏡和對所述激光進行聚焦的第一場鏡；所述第一振鏡和所述第一場鏡依次設置在所述納秒激光器的出光光路上。

優選的，所述第二激光切割組件包括出射高斯光束的皮秒激光器、將高斯光束轉換為貝塞爾光束的光束整形系統和對所述貝塞爾光束進行聚焦的第一聚光鏡，所述光束整形系統和所述第一聚光鏡依次設置在所述皮秒激光器的出光光路上。

優選的，所述第三激光切割組件包括出射激光光束的二氧化碳激光器、對所述激光光束進行反射的第二振鏡和對所述激光光束進行聚焦的第二場鏡；所述第二振鏡和所述第二場鏡依次設置在所述二氧化碳激光器的出光光路上。

優選的，所述上料組件包括結構機架、固定在所述結構機架上的第一橫向滑軌、與所述第一橫向滑軌連接的縱向滑軌、沿所述縱向滑軌移動的翻轉組件和位于所述翻轉組件下方的上料盒；

所述翻轉組件的底部具有吸取所述上料盒中的待切割的樣品的上料吸盤，且所述翻轉組件可帶動所述上料吸盤旋轉，以將所述上料吸盤上吸附的所述待切割的樣品搬運至所述上料組件對應的承載臺上。

優選的，所述分度送料組件包括升降底座、固定在升降底座上的升降柱、位于所述升降柱頂部的升降平臺，所述升降平臺具有多個機械臂，每個所述機械臂都具有吸附所述樣品的真空吸盤；

所述升降平臺可帶動所述多個機械臂沿軸心轉動，以實現所述樣品在所述承接臺之間的搬運、所述承接臺與所述切割平臺之間的搬運以及所述切割平臺之間的搬運。

優選的，所述下料組件包括搬運切割后的樣品的搬運機構、放置所述切割后的樣品的儲料盒和搬運所述儲料盒的搬運組件；

所述搬運機構用于從所述第三激光切割組件的切割平臺上吸附切割后的樣品并將所述樣品放置在接料板上；

所述搬運組件用于將排滿所述樣品的所述接料板搬進所述儲料盒中。

優選的，所述搬運機構包括支柱、固定在所述支柱上的第二橫向滑軌和沿所述第二橫向滑軌滑動的第一滑塊，所述第一滑塊的下端具有吸取所述切割后的樣品的下料吸盤。

優選的，所述搬運組件包括第三橫向滑軌和沿所述第三橫向滑軌滑動的機械手，所述機械手用于夾取所述接料板，并將排滿所述樣品的所述接料板搬進所述儲料盒中。

一種無錐度激光切割設備的切割方法，應用于如上任一項所述的激光切割設備，包括：

上料組件將上料盒中的待切割的樣品搬運到相應的承接臺上；

分度送料組件將所述上料組件承接臺上的所述樣品搬運至第一激光切割組件的切割平臺上，使所述第一激光切割組件采用激光對所述切割平臺上的所述樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條；

所述分度送料組件將所述第一激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至翻面組件的承接臺上；

所述翻面組件對所述承接臺上的樣品進行翻面；

所述分度送料組件將所述翻面組件承接臺上的樣品搬運至第二激光切割組件的切割平臺上，使第二激光切割組件采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對所述切割平臺上的所述樣品的反面進行首次切割；

所述分度送料組件將所述第二激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至所述第三激光切割組件的切割平臺上，使所述第三激光切割組件采用激光沿著所述透光線條對所述切割平臺上的所述樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品；

所述分度送料組件將所述第三激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至下料組件的承載臺上，使所述下料組件將切割后的樣品搬進儲料盒中。

與現有技術相比，本發明所提供的技術方案具有以下優點：

本發明所提供的無錐度激光切割設備及其切割方法，上料組件上料以及分度送料組件送料后，第一激光切割組件采用激光對樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條，第二激光切割組件采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對樣品的反面進行首次切割，第三激光切割組件采用激光沿著所述透光線條對樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品，之后，下料組件將切割后的樣品搬進儲料盒中。由于貝塞爾光束的聚焦光束并不是v形光束，而是直徑小、焦深長、準直精度高的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，采用貝塞爾光束切割的樣品的邊緣錐度較小甚至無錐度，更有利于切割后的樣品的應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的無錐度激光切割設備的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的上料組件的結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的分度送料組件的結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的翻面組件的結構示意圖；

圖5為本發明實施例提供的搬運機構的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的搬運組件的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的無錐度激光切割設備的切割方法的流程圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供了一種無錐度激光切割設備，如圖1所示，該設備包括主機架1、固定于所述主機架1上的底座2和固定于所述底座2上的上料組件3、分度送料組件4、多個承接臺5、第一激光切割組件6、第二激光切割組件7、第三激光切割組件8、翻面組件(圖中未示出)和下料組件9。

其中，所述上料組件3用于將上料盒30中的待切割的樣品a搬運到相應的承接臺5上；

所述分度送料組件4用于所述樣品a在所述承接臺5之間的搬運、所述承接臺5與激光切割組件的切割平臺之間的搬運以及所述切割平臺之間的搬運；

所述第一激光切割組件6用于采用激光對相應的切割平臺上的所述樣品a正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條；

所述翻面組件用于對所述樣品a進行翻面；

所述第二激光切割組件7用于采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對相應的切割平臺上的所述樣品a的反面進行首次切割；

所述第三激光切割組件8用于采用激光沿著所述透光線條對相應的切割平臺上的所述樣品a的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品；

所述下料組件9用于將相應的承接臺5上切割后的樣品a搬進儲料盒中。

需要說明的是，本實施例中的樣品a為復合基片，該復合基片包括透鏡基底和油墨層，也就是說，該樣品a的正面為油墨層、反面為透明基底。進一步地，該透明基底可以是藍寶石材料，也可以是玻璃、陶瓷、硅等透明材料，本發明并不僅限于此，在其他實施例中，待切割的樣品a還可以是不具有油墨層的透明基片等。

由于第二激光切割組件7出射的貝塞爾光束的聚焦光束不是v形光束，而是直徑小、焦深長、準直精度高的光束，因此，采用貝塞爾光束切割的樣品的邊緣錐度較小甚至無錐度，更有利于切割后的樣品的應用。第三激光切割組件8出射的激光沿著透光線條或沿著第二激光切割組件7形成的切割軌跡照射時，會加熱處理釋放樣品材料內部的應力，實現樣品的成品與廢料的分離，由于二次切割即熱熔切割對邊緣錐度的影響較小，因此，本實施例中最終形成的切割樣品的邊緣錐度仍較小。

本實施例中，第一激光切割組件6包括出射激光的納秒激光器、對所述納秒激光器出射的激光進行反射的第一振鏡和對所述第一振鏡反射的激光進行聚焦的第一場鏡；所述第一振鏡和所述第一場鏡依次設置在所述納秒激光器的出光光路上。

第二激光切割組件7包括出射高斯光束的皮秒激光器、將高斯光束轉換為貝塞爾光束的光束整形系統和對所述貝塞爾光束進行聚焦的第一聚光鏡，所述光束整形系統和所述第一聚光鏡依次設置在所述皮秒激光器的出光光路上。

進一步地，光束整形系統包括將高斯光束轉換為貝塞爾光束的軸錐棱鏡、對貝塞爾光束進行擴束的擴束鏡和對貝塞爾光束進行聚焦的第二聚光鏡；其中，軸錐棱鏡、擴束鏡和第二聚光鏡依次設置在皮秒激光器出光光路上。

本實施例中，第三激光切割組件8包括出射激光光束的二氧化碳激光器、對所述激光光束進行反射的第二振鏡和對所述激光光束進行聚焦的第二場鏡；所述第二振鏡和所述第二場鏡依次設置在所述二氧化碳激光器的出光光路上。

本實施例中，第一激光切割組件6、第二激光切割組件7和第三激光切割組件8都包括運動平臺、設置在運動平臺上的切割平臺、切割頭和對位部件。運動平臺可帶動切割平臺和切割平臺上的樣品a沿x軸、y軸和z軸運動，切割頭用于出射激光，對位部件用于對切割頭的切割位置進行對位，以使所述切割頭出射的光束沿著預設路徑對所述樣品進行激光切割。

其中，第一激光切割組件6、第二激光切割組件7和第三激光切割組件8的運動平臺和切割平臺都固定在底座2上，切割頭和對位部件都通過支架固定在運動平臺和切割平臺的上方，且該切割頭和對位部件都位于上料組件3、分度送料組件4和下料組件9的上方。

本實施例中，如圖2所示，所述上料組件3包括結構機架31、固定在所述結構機架31上的第一橫向滑軌32、與所述第一橫向滑軌32連接的縱向滑軌33、沿所述縱向滑軌33移動的翻轉組件34和位于所述翻轉組件34下方的上料盒30；

所述翻轉組件34的底部具有吸取所述上料盒30中的待切割的樣品a的上料吸盤35，且所述翻轉組件34可帶動所述上料吸盤35旋轉，如沿順時針旋轉90°，以將所述上料吸盤35上吸附的所述待切割的樣品a搬運至所述與上料組件3對應的承載臺5上。

本實施例中，如圖3所示，分度送料組件4包括升降底座40、固定在升降底座40上的升降柱41、位于所述升降柱41頂部的升降平臺42，所述升降平臺42具有多個機械臂43，每個所述機械臂43都具有吸附所述樣品a的真空吸盤44；所述升降平臺42可帶動所述多個機械臂43繞軸心轉動以及上下移動，如繞軸心順時針或逆時針旋轉，以實現所述樣品a在所述承接臺5之間的搬運、所述承接臺5與所述切割平臺之間的搬運以及所述切割平臺之間的搬運。優選地，本實施例中的升降平臺42具有八個機械臂43，且每個機械臂43都能旋轉至一個對應的承接臺5或切割平臺的上方。

本實施例中，如圖4所示，翻面組件包括升降的承接臺101、真空吸盤102、與所述真空吸盤102連接并帶動所述真空吸盤102翻面的旋轉氣缸103、帶動所述旋轉氣缸103和真空吸盤102前后移動的前后氣缸104。

本實施例中，下料組件9包括搬運切割后的樣品a的搬運機構、放置所述切割后的樣品a的儲料盒90和搬運所述儲料盒90的搬運組件；所述搬運機構用于從所述第三激光切割組件8的切割平臺上吸附切割后的樣品a并將所述樣品a放置在接料板上；所述搬運組件用于將排滿所述樣品a的所述接料板搬進所述儲料盒90中。

如圖5所示，所述搬運機構包括支柱501、固定在所述支柱501上的第二橫向滑軌502和沿所述第二橫向滑軌502滑動的第一滑塊503，所述第一滑塊503的下端具有吸取所述切割后的樣品a的下料吸盤504a。

如圖6所示，搬運組件包括第三橫向滑軌601和沿所述第三橫向滑軌601滑動的機械手602，所述機械手602用于夾取所述接料板，并將排滿所述樣品a的所述接料板搬進所述儲料盒90中。

下面以待切割的樣品a為復合基片為例對激光切割設備的切割流程進行說明。

首先，上料組件3的翻轉組件34沿著縱向滑軌33向下移動，使得翻轉組件34底部的上料吸盤35吸附待切割的樣品a，然后翻轉組件34沿著縱向滑軌33向上移動，并帶動上料吸盤35旋轉90°，將待切割的樣品a放置在對應的承載臺5上。其中，當上料盒30中的待切割的樣品a依次取出后，縱向滑軌33、翻轉組件34和上料吸盤35會沿著第一橫向滑軌32滑動，以便能夠取出上料盒30內部的待切割的樣品a。

之后，分度送料組件4中的升降平臺42沿升降柱41下降，使得相應的一個機械臂43上的真空吸盤44吸附上料組件3對應的承載臺5上的待切割的樣品a，然后升降平臺42沿升降柱41上升，并繞軸心旋轉一定角度，使得待切割的樣品a位于第一激光切割組件6的切割平臺上方，然后升降平臺42沿升降柱41下降，將待切割的樣品a放置在第一激光切割組件6的切割平臺上。之后，第一激光切割組件6采用激光對樣品a正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條。其中，第一激光切割組件6的運動平臺帶動樣品a運動，可在樣品a上形成預設軌跡的線條，例如，形成縱橫交錯的線條等。

第一激光切割組件6對樣品a切割完成后，分度送料組件4會將第一激光切割組件6切割平臺上的樣品a搬運至翻面組件的承接臺101上，承接臺101可上下移動，真空吸盤102可前后移動，當真空吸盤102移動到承接臺101上方后，真空吸盤102會吸附承接臺101上的樣品a，然后旋轉氣缸103會帶動真空吸盤102翻面即旋轉180°，使得樣品a由正面朝上變為反面朝上，然后，真空吸盤102將反面朝上的樣品a放置在承接臺101上。

分度送料組件4將承接臺101上的樣品a搬運至第二激光切割組件7的切割臺上，之后，第二激光切割組件7采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對樣品a的反面進行首次切割；首次切割完成后，分度送料組件4將第二激光切割組件7切割臺上的樣品a搬運至第三激光切割組件8的切割臺上，然后第三激光切割組件8采用激光沿著透光線條對樣品a的反面進行二次切割，以切斷分離樣品a。

之后，分度送料組件4將第三激光切割組件8的切割臺上的樣品a搬運至下料組件9對應的承接臺5上，第一滑塊503沿著第二橫向滑軌502滑動到承接臺5上方，然后第一滑塊503上的下料吸盤504吸附樣品a，然后第一滑塊503沿著第二橫向滑軌502滑動到機械手602夾取的接料板上方，并將吸附的樣品a放置在接料板上。當樣品a在接料板上依次排滿后，機械手602會沿著第三橫向滑軌601滑動，將接料板搬進一側的儲料盒90中。

本發明實施例提供的無錐度的激光切割設備，上料組件上料以及分度送料組件送料后，第一激光切割組件采用激光對樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條，第二激光切割組件采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對樣品的反面進行首次切割，第三激光切割組件采用激光沿著所述透光線條對樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品，之后，下料組件將切割后的樣品搬進儲料盒中。由于貝塞爾光束的聚焦光束并不是v形光束，而是直徑小、焦深長、準直精度高的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，采用貝塞爾光束切割的樣品的邊緣錐度較小甚至無錐度，更有利于切割后的樣品的應用。

本發明實施例還提供了一種無錐度激光切割設備的切割方法，應用于上述任一實施例提供的激光切割設備，如圖7所示，本實施例提供的切割方法包括:

s701:上料組件將上料盒中的待切割的樣品搬運到相應的承接臺上；

s702:分度送料組件將所述上料組件承接臺上的所述樣品搬運至第一激光切割組件的切割平臺上，使所述第一激光切割組件采用激光對所述切割平臺上的所述樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條；

s703:所述分度送料組件將所述第一激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至翻面組件的承接臺上；

s704:所述翻面組件對所述承接臺上的樣品進行翻面；

s705:所述分度送料組件將所述翻面組件承接臺上的樣品搬運至第二激光切割組件的切割平臺上，使第二激光切割組件采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對所述切割平臺上的所述樣品的反面進行首次切割；

s706:所述分度送料組件將所述第二激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至所述第三激光切割組件的切割平臺上，使所述第三激光切割組件采用激光沿著所述透光線條對所述切割平臺上的所述樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品；

s707:所述分度送料組件將所述第三激光切割組件切割平臺上切割后的所述樣品搬運至下料組件的承載臺上，使所述下料組件將切割后的樣品搬進儲料盒中。

本實施例中的激光切割的具體流程與上述實施例相同，在此不再贅述。

本發明實施例提供的無錐度的激光切割設備的切割方法，上料組件上料以及分度送料組件送料后，第一激光切割組件采用激光對樣品正面的油墨層進行燒蝕形成透光線條，第二激光切割組件采用貝塞爾光束沿著所述透光線條對樣品的反面進行首次切割，第三激光切割組件采用激光沿著所述透光線條對樣品的反面進行二次切割，以切斷分離所述樣品，之后，下料組件將切割后的樣品搬進儲料盒中。由于貝塞爾光束的聚焦光束并不是v形光束，而是直徑小、焦深長、準直精度高的聚焦光束，因此，與高斯光束相比，采用貝塞爾光束切割的樣品的邊緣錐度較小甚至無錐度，更有利于切割后的樣品的應用。

本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。