一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，包括激光器、光束传输系统和贝塞尔光束切割头，激光器发射皮秒脉冲激光；光束传输系统将激光器发射的皮秒脉冲激光传输到贝塞尔光束切割头，特点是光束传输系统设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩内，优点在于通过将光束传输系统设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩内，大大减少外部环境干扰，降低了功率损耗，大大提高了激光传输的稳定性，激光器输出端到贝塞尔切割头输出端光束功率传输效率为85％以上。传输效率为85％以上。传输效率为85％以上。

【技术实现步骤摘要】
一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置


[0001]本专利技术涉及一种玻璃管的切割装置，尤其是涉及一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置。

技术介绍

[0002]预灌封注射器是高端新型药品不可或缺的包装材料，医用玻璃管切割是预灌封注射器成型过程的一个关键环节，现在常用的切割装置是金刚石刀切割装置，但这种切割装置在切割时会形成大量玻璃碎屑，影响用药安全。工业界在2000年引入了CO2激光用来切割玻璃，原理上类似中世纪热铁杆+浇冷水的方法。利用大功率的激光来加热需要切割的地方，然后紧跟着用一个气体或水的冷却喷嘴进行冷却，因为冷却凝结的玻璃对周围产生张力，从而使得玻璃沿着切割面裂开。虽然激光工艺切割的玻璃相较于此前的机械切割不需要后续的研磨或抛光，但传统的CO2激光切割装置切割时仍会产生各种飞溅的小残渣并引起一些小的裂缝。原因为长脉宽的激光会产生很强的热效应，从而导致玻璃中热传导，且因为玻璃从固态到液态(或软化)而产生大量的应力。CO2激光切割虽然现在仍是玻璃切割中的主力，但是随着激光技术的飞速发展，脉冲宽度极短、峰值功率极高的超快激光渐渐被工业界所接受。采用基于超快脉冲激光贝塞尔光束进行大厚度透明材料切割，通过控制玻璃管件相对于超快激光束进行精确的相对运动诱导改性区域，生成等间距的众多贯穿性裂孔，并通过优化裂孔间距产生沿环状微裂纹，后期通过对存在微裂纹的玻璃管件施加外力，增加微裂纹处的应力，使玻璃管件沿微裂纹断裂，达到切断的目的可减少或避免碎屑的产生，保持切割部位玻璃结构和性能不发生变化，使切割后的玻璃管达到医用要求。但是由于需要与原来的生产线进行配套，因此从激光器到贝塞尔光束的激光切割头之间具有较长的距离，这会引起激光光束传输过程中的能量损耗，降低激光的稳定性。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种激光光束传输过程中的能量损耗低，激光稳定性高的预灌封注射器用玻璃管的切割装置。
[0004]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，包括激光器、光束传输系统和贝塞尔光束切割头，所述的激光器发射皮秒脉冲激光；所述的光束传输系统将所述的激光器发射的皮秒脉冲激光传输到所述的贝塞尔光束切割头，所述的光束传输系统设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩内。
[0005]与现有技术相比，本专利技术的优点在于通过将光束传输系统设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩内，大大减少外部环境干扰，降低了功率损耗，大大提高了激光传输的稳定性，激光器输出端到贝塞尔切割头输出端光束功率传输效率为85％以上。
[0006]优选地，所述的光束传输系统由扩束系统和光路转折系统组成，所述的激光器发射的皮秒脉冲激光经所述的扩束系统扩束后，经过所述的光路转折系统传输到所述的贝塞尔光束切割头。
[0007]优选地，所述的扩束系统是具有最高10倍扩束位数的可调倍数的扩束系统，所述的光路转折系统由两块相对于波长1064nm的高损伤阈值单波长介质膜高反镜组成。
[0008]优选地，所述的防尘封装罩中设置有控温装置。
[0009]优选地，所述的贝塞尔光束切割头由轴锥镜与双远心光学系统构成。
[0010]优选地，所述的双远心光学系统由第一透镜L1和第二透镜L2组成，所述的第一透镜L1的像方焦点与所述的第二透镜L2的物方焦点重合，所述的第一透镜L1的焦距f1＝152.5mm，所述的第二透镜L2的焦距f2＝10mm，所述的双远心光学系统的缩束比为β＝f2/f1。
[0011]优选地，所述的轴锥镜的底角γ＝2
°
。贝塞尔光束切割头采用γ＝2
°
的轴锥镜将入射的高斯光束转换为贝塞尔光束，在波长λ＝1064nm时，由第一透镜L1(入瞳直径为25.4mm，f1＝152.5mm)和第二透镜L2(入瞳直径为9mm，f2＝10mm)组成的双远心光学系统将贝塞尔光束中心主瓣直径缩小至约3μm，无衍射传输距离约为1.7mm。
[0012]现有预灌封注射器玻璃成型流水线的带动下能够进行自转，以使所述贝塞尔光束切割头对所述玻璃管进行旋转切割。
附图说明
[0013]图1为本专利技术切割装置的结构示意图，图中，1是激光器；2是光学传输系统，20是防尘封装罩，21是扩束系统，22是光路转折系统，221和222是介质膜高反镜；3是贝塞尔光束切割头；4是待切割玻璃管；
[0014]图2为本专利技术切割装置中的贝塞尔光束切割头的结构示意图，图中，31是轴锥镜，32是双远心光学系统，f1和f2分别为透镜L1和L2的焦距，z
max1
为采用轴锥镜产生的贝塞尔光束无衍射传输距离，ω为入射光束半径，n为轴锥镜的折射率，γ为轴锥镜的底角，k＝2π/λ为波数。θ1和θ2分别为缩束前后的贝塞尔光束半锥角，即贝塞尔光束波矢与光轴的夹角，D1表示缩束前的贝塞尔光束起始位置以透镜L1物方主点为参考点的物距，y和α分别为光线MN入射到透镜L2上相对于光轴的高度和与光轴的夹角。
具体实施方式
[0015]以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。
[0016]实施例：如图1所示，一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，包括发射皮秒脉冲激光的激光器1、设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩20内的光束传输系统2和贝塞尔光束切割头3，光束传输系统2由扩束系统21和光路转折系统22组成，扩束系统21是具有最高10倍扩束位数的可调倍数的扩束系统，光路转折系统22由两块相对于波长1064nm的高损伤阈值单波长介质膜高反镜221和222组成，激光器1发射的皮秒脉冲激光经扩束系统21扩束后，经过光路转折系统22传输到贝塞尔光束切割头3，为了更好地防止激光光路的偏移，在防尘封装罩20中设置有控温装置(图未显示)。
[0017]如图2所示，贝塞尔光束切割头3由轴锥镜31与双远心光学系统32构成，双远心光学系统32由第一透镜L1和第二透镜L2组成，第一透镜L1的焦距f1＝152.5mm，第二透镜L2的焦距f2＝10mm，第一透镜L1的像方焦点与第二透镜L2的物方焦点重合，双远心光学系统的缩束比为β＝f2/f1，轴锥镜31的底角γ＝2
°
，贝塞尔光束切割头3采用γ＝2
°
的轴锥镜31将入射的高斯光束转换为贝塞尔光束，在波长λ＝1064nm时，由第一透镜L1(入瞳直径为
25.4mm，f1＝152.5mm)和第二透镜L2(入瞳直径为9mm，f2＝10mm)组成的双远心光学系统32将贝塞尔光束中心主瓣直径缩小至约3μm，无衍射传输距离约为1.7mm。
[0018]超快激光皮秒贝塞尔切割头原理介绍：用皮秒激光的高峰值功率、超短脉冲、贝塞尔光束长焦深的特点，进行玻璃切割。贝塞尔光束利用超高峰值功率，形成直径基本上小于3μm的能流细丝，具有非常高的峰值功率密度，内部聚焦瞬间气化该区域材料产生一个气化带，并迅速向上下两表面扩散形成裂纹，实现热冲击波劈裂材料。
[0019]在玻璃激光切割中，不同玻璃材料的烧蚀阈值不同，当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，包括激光器、光束传输系统和贝塞尔光束切割头，所述的激光器发射皮秒脉冲激光；所述的光束传输系统将所述的激光器发射的皮秒脉冲激光传输到所述的贝塞尔光束切割头，其特征在于所述的光束传输系统设置在具有防尘和防水功能的防尘封装罩内。2.如权利要求1所述的一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，其特征在于所述的光束传输系统由扩束系统和光路转折系统组成，所述的激光器发射的皮秒脉冲激光经所述的扩束系统扩束后，经过所述的光路转折系统传输到所述的贝塞尔光束切割头。3.如权利要求2所述的一种预灌封注射器用玻璃管的切割装置，其特征在于所述的扩束系统是具有最高10倍扩束位数的可调倍数的扩束系统，所述的光路转折系统由两块相对于波长1064nm的高损伤阈值单波长介质膜高反...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金云，张文阳，韩尚池，燕超月，孙盛芝，陈国安，朱永江，禹长龙，
申请(专利权)人：宁波正力药品包装有限公司，
类型：发明
国别省市：