薄型材料激光在线打孔装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种薄型材料激光在线打孔装置，它包括高功率连续激光器、多棱镜分光机构、振镜扫描聚焦系统、打孔输出机构和走料机构；其中所述多棱镜分光机构包括多棱镜和驱动多棱镜旋转的高速电机，所述振镜扫描聚焦系统由Ｎ个振镜扫描聚焦机构组成，所述打孔输出机构则由与所述振镜扫描聚焦机构一一对应且设置在走料机构上方的Ｎ个激光打孔加工头组成，其中Ｎ≥２。本发明专利技术借助多棱镜分光机构仅采用单台高功率连续激光器即可对薄型材料进行大幅面密集制孔，不仅效率高，且生产的产品打孔间距更小、透气性能更好，同时整个装置结构简单、成本低，具备更高的性价比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄型材料激光在线打孔装置。
技术介绍
薄型材料是工业材料中的一种基本形式，很多薄型材料需要制备密集的微孔，例如卷烟行业的水松纸激光打孔，又或者是医药行业的橡胶膏剂，再或者是人造革、包装薄膜 等也需要进行密集透气孔制备。以橡胶膏剂这类薄型材料为例，其作为中药的主导剂型产品之一，在中药的发展 中占有重要地位，但传统的橡胶膏剂由于透气性差，会给患者带来皮肤红肿、瘙痒、溃烂等 副作用。为了解决这个问题，近几年来采用了的机械接触式冲孔打孔方法对生产的部分产 品进行打孔，以增加产品透气性，为橡胶膏剂产品的发展起到了较好的促进作用，该方法虽 然成本低，但却存在刀头难加工、易磨损、产品收率低、外观不美等缺点。随着科学技术的 发展，激光打孔技术也不断在药品生产中得到应用，用激光对生产的橡胶膏剂进行打孔能 提高产品收率和质量，且生产效率高，易管理。从2002年开始，华中科技大学激光研究院进 行"CO2激光超微切孔技术”的研发工作，研究成功"CO2激光超微切孔设备”，目前该成套设 备与工艺已得到了应用。采用该设备生产的密集微孔膏药受到了患者的欢迎，该项目的设 备和工艺分别申请了一项专利技术专利和一项专利技术专利专利技术专利为非金属薄型材料激光制孔 的方法和设备(申请号02139127.0)，专利技术专利为一种膏药材料的激光打孔装置(申请号 02279414. X)。上述专利技术的核心是使用了多台并联50 100瓦射频CO2激光器及与所属射频 CO2激光器一一对应的高速振镜系统，激光器发出的激光束通过振镜作用后扫描在100毫米 宽度范围内对连续运动的橡胶膏剂表面实施打孔。例如8台激光器和8个振镜系统并联即 可满足幅宽800毫米、打孔间距5毫米、生产线速度6 8米/分钟的生产要求。但是目前 上述专利设备存在的缺点是虽然采用多台中小功率射频激励CO2激光器并联的方式进行 打孔，但由于激光功率较低，在进行大幅面密集制孔时，效率仍显不足，加上设备整体投资 及成本仍不小，且生产过程中产生的废屑易堵塞其排气系统等缺点，因此该设备最终并没 有能够获得广泛的推广。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种薄型材料激光在线打孔装置，该装置能采用单台高功率 连续激光器对薄型材料进行大幅面密集制孔，不仅效率高，且生产的产品打孔间距更小、透 气性能更好，同时结构简单、成本低，具备更高的性价比。本专利技术的技术方案是一种薄型材料激光在线打孔装置，它包括高功率连续激光 器、多棱镜分光机构、振镜扫描聚焦系统、打孔输出机构和走料机构；其中所述多棱镜分光 机构包括多棱镜和驱动多棱镜旋转的高速电机，所述振镜扫描聚焦系统由N个振镜扫描聚 焦机构组成，所述打孔输出机构则由与所述振镜扫描聚焦机构一一对应且设置在走料机构上方的N个激光打孔加工头组成，其中N > 2。本专利技术中所述走料机构进一步包括薄型材料生产线传送支架及安装在薄型材料生产线传送支架上的收卷辊和放卷辊，所述薄型材料便由收卷辊带动在薄型材料生产线传 送支架上作连续运动；而所述N个激光打孔加工头设置在薄型材料生产线传送支架上方。更进一步的，所述走料机构还包括设置在薄型材料生产线传送支架下方的除尘风 机。更进一步的，所述N个振镜扫描聚焦机构可调节的均勻分布安装在一个以上的定 位轴上，而所述定位轴连接在所述薄型材料生产线传送支架上。本专利技术中所述每个激光打孔加工头内均进一步设有辅助气体喷射装置。激光器的功率越高，打孔的能力越强。在目前适于工业应用的激光器中，波长 10. 6 μ m的CO2激光器最适于加工非金属材料，其中功率在1000 10000瓦的轴快流CO2 激光器则是技术最成熟且性价比最高的激光器，目前已经有数万台此类激光器用于工业应 用。因此，本专利技术中的高功率连续激光器优选功率范围在1000 10000瓦的轴快流CO2激 光器。本专利技术中所述高速旋转的多棱镜可将高功率连续激光器输出的连续高功率激光 束分成N = L/ △ L个脉冲激光束，其中L为薄型材料生产线的幅宽，而△ L为单个振镜扫描 聚焦机构的打孔范围，即本专利技术中由高速旋转的多棱镜分成的脉冲激光束的数量根据薄型 材料生产线幅宽和振镜打孔的范围决定。本专利技术中所述每个振镜扫描聚焦机构进一步均由反射扫描振镜、平场聚焦镜及连 接所述反射扫描振镜的振镜扫描位置调节装置组成，所述多棱镜上设有多棱镜转速测量传 感器，可根据多棱镜的转速驱动振镜扫描位置调节装置调整振镜的X轴向扫描位置，同时 在所述走料机构上设有薄型材料运动速度测量传感器，可根据薄型材料的运动速度驱动振 镜扫描位置调节装置调整振镜的y轴向扫描位置；其中所述X轴向垂直于薄型材料运动方 向，而y轴向与薄型材料的运动方向一致。本专利技术的工作原理如下高功率连续激光器输出的连续高功率激光束，经过高速 旋转的多棱镜扫描分光，分成N束脉冲激光，每束脉冲激光束经反射扫描振镜反射扫描后， 再通过平场聚焦镜进行聚焦，最后经激光打孔加工头输出至连续运动的薄型材料表面的一 定宽度范围(例如100毫米)内，使薄型材料表明局部汽化，从而打出透气孔。N个振镜扫 描聚焦机构并排布置且同时工作，使得N个激光打孔加工头同时输出聚焦激光在连续运动 的薄型材料上实现纵向多排打孔，从而满足宽幅(例如800-2000毫米)在线打孔。具体工 作过程中，N个激光打孔加工头固定不动，每个激光打孔加工头内的辅助气体喷射装置用于 将汽化的薄型材料吹走，并由设置在薄型材料生产线传送支架下方的除尘风机清理，保持 生产线清洁。本专利技术与现有的专利技术非金属薄型材料激光制孔的方法和设备(申请号 02139127. 0)和一种膏药材料的激光打孔装置(申请号02279414. X)相比，相同之处是它们 最终都采用了振镜扫描聚焦机构扫描来进行打孔。但区别是现有的专利技术中进入振镜扫 描聚焦机构内的激光束直接来自多台独立的激光器，因此需要多台激光器并联工作；而本 专利技术中的多个激光束则来自同一个高功率激光器，即这些激光束是由高功率激光器输出的 连续高功率激光束通过一个高速旋转的多棱镜分割形成的，相比现有专利技术，本专利技术能够大大降低生产成本。在薄型材料的激光打孔技术中，激光束必须通过光路传输系统将光束传输到要打 孔的位置，激光器的能力是否能够发挥出来，光路传输系统的设计非常重要。薄型材料在线 打孔要求在很宽的区域内同时打孔，不论采用怎样的激光器都必须解决宽幅面内同时打孔 这个问题，本专利技术采用纵向多排打孔，其要求将连续的激光束分割成所要求的多束激光脉 冲，多棱镜分光技术特别适合。高速旋转的多棱镜分光效率高，占空比可调，能够承受高的 激光功率，因此与高功率激光配合能够获得更高的打孔能力，具有好的发展前景。本专利技术的优点是(1)本专利技术采用多棱镜分光机构将连续高功率激光束分成多路脉冲激光输出，相比现有技术的多激光器并联模式，不仅激光能量利用效率高，且使得装置结构更加简单、体 积更小、成本更低，使用寿命则更长，生产维护也更容易。(2)本专利技术采用高功率连续激光器作为加工光源，由于激光打孔加工头可以是多个，所以技术上没有对激光功率的限制，再加上现有的高功率连续激光器已经能够获得非 常高的功率输出，这样加工速度也没有限制，可以获得非常高的加工速度。(3)本专利技术采用高功率连续激光器(例如高功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄型材料激光在线打孔装置，其特征在于它包括高功率连续激光器（１）、多棱镜分光机构、振镜扫描聚焦系统、打孔输出机构和走料机构；其中所述多棱镜分光机构包括多棱镜（３）和驱动多棱镜（３）旋转的高速电机，所述振镜扫描聚焦系统由Ｎ个振镜扫描聚焦机构（５）组成，所述打孔输出机构则由与所述振镜扫描聚焦机构（５）一一对应且设置在走料机构上方的Ｎ个激光打孔加工头（９）组成，其中Ｎ≥２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培锋，王焄，孙长东，
申请(专利权)人：苏州市博海激光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]