一種大孔徑的薄型材料激光打孔方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光加工的方法及其裝置，具體的是說(shuō)一種薄型材料的激光打孔方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]薄型材料是工業(yè)材料中的一種基本形式，很多薄型材料需要制備密集的微孔，例如卷煙行業(yè)的水松紙激光打孔，又或者是醫(yī)藥行業(yè)的橡膠膏劑，再或者是人造革、包裝薄膜等也需要進(jìn)行密集透氣孔制備。
[0003]以橡膠膏劑這類薄型材料為例，其作為中藥的主導(dǎo)劑型產(chǎn)品之一，在中醫(yī)藥的發(fā)展中占有重要地位。但傳統(tǒng)橡膠膏劑由于透氣性差，會(huì)給患者帶來(lái)皮膚紅腫、瘙癢、潰爛等副作用。為了解決這個(gè)問(wèn)題，近幾年來(lái)采用機(jī)械接觸式?jīng)_孔打孔的方法對(duì)生產(chǎn)的貼膏產(chǎn)品進(jìn)行打孔，以增加產(chǎn)品透氣性，為橡膠膏劑產(chǎn)品的發(fā)展起到了較好的促進(jìn)作用。該機(jī)械打孔方法成本低，但存在刀頭難加工、易磨損、產(chǎn)品收率低、外觀不美等缺點(diǎn)。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，用激光對(duì)生產(chǎn)的橡膠膏劑進(jìn)行打孔，提高了產(chǎn)品收率和質(zhì)量，且生產(chǎn)效率高，易管理。
[0004]河南羚銳集團(tuán)與華中科技大學(xué)激光研宄院合作開(kāi)發(fā)的發(fā)明名稱為"非金屬薄型材料激光制孔的方法和設(shè)備(申請(qǐng)?zhí)?2139127.0)"的發(fā)明專利中，采用CO2激光超微切孔技術(shù)生產(chǎn)密集微孔貼膏受到了患者的廣泛歡迎，但這種打孔方法只能打出0.2-0.5_孔徑的微孔，而為了進(jìn)一步提高膏藥的透氣性，有時(shí)需要打出0.4-3.0mm甚至更大孔徑的透氣孔，但是現(xiàn)有技術(shù)很難實(shí)現(xiàn)，分析原因如下:
[0005]大孔徑透氣孔理論上可以利用激光按照切割的方式在材料上走圓形軌跡，這種切割方式通常用于靜態(tài)打孔，對(duì)于薄型材料而言，其走料速度較快，運(yùn)動(dòng)速度最高可達(dá)12m/min，采用激光跟隨薄型材料跟隨打孔時(shí)，由于單個(gè)孔的打孔時(shí)間僅為1ms左右，激光束只能在薄型材料表面劃出較淺的痕跡，并不將薄型材料打穿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種大孔徑的薄型材料激光打孔方法，采用連續(xù)激光器，利用多個(gè)微孔連接出一個(gè)更大孔徑的透氣孔，以獲得更好的透氣效果的方法。其孔徑大小、形式和分布均可調(diào)。
[0007]本發(fā)明還提供一種大孔徑的薄型材料激光打孔裝置，具有成本低、激光能量利用率高、加工效率高、無(wú)接觸等優(yōu)點(diǎn)。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的具體技術(shù)方案如下:
[0009]一種孔徑可調(diào)的薄型材料激光打孔方法，通過(guò)控制系統(tǒng)對(duì)振鏡系統(tǒng)的控制，并利用平場(chǎng)透鏡的聚焦作用，將激光器發(fā)出的激光聚焦到薄型材料指定位置，在薄型材料表面打出孔徑可調(diào)的透氣孔，具體步驟如下:
[0010](I)控制系統(tǒng)接收薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上的速度傳感器輸出的速度信號(hào)，計(jì)算出當(dāng)前打孔中心位置參數(shù)，然后控制振鏡系統(tǒng)，將激光器發(fā)出的激光經(jīng)平場(chǎng)透鏡集焦后傳輸?shù)奖⌒筒牧仙系漠?dāng)前打孔中心位置；
[0011](2)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)給振鏡系統(tǒng)，以打孔中心位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，控制激光束跟隨薄型材料的運(yùn)動(dòng)方向連續(xù)地在基準(zhǔn)點(diǎn)附近打出多個(gè)緊鄰相連的微孔；
[0012](3)使所有相連微孔組合成為一條閉合曲線，閉合曲線圍成一個(gè)大的透氣孔，從而在薄型材料表面打出一個(gè)大孔徑透氣孔；
[0013](4)控制系統(tǒng)連續(xù)接收速度傳感器輸出的速度信號(hào)重復(fù)上述步驟(1)-(3)，即可在薄型材料表面打出下一個(gè)大孔徑透氣孔，所述下一個(gè)大孔徑透氣孔與上一個(gè)大孔徑透氣孔間保持設(shè)定距離。
[0014]所述的激光器為連續(xù)激光器。
[0015]在步驟(4)中，在打完上一個(gè)大孔徑透氣孔后，再打下一個(gè)大孔徑透氣孔之前，控制系統(tǒng)控制振鏡系統(tǒng)將連續(xù)激光束跟隨上一個(gè)大孔徑透氣孔的打孔中心位置，以使所述下一個(gè)大孔徑透氣孔與上一個(gè)大孔徑透氣孔間保持設(shè)定距離。這樣就不會(huì)影響到薄型材料其他不打孔的部分。
[0016]所述閉合曲線圍成的大孔徑透氣孔為對(duì)稱的圓形，方形、三角形或梅花形圖案，或者為其它非對(duì)稱的圖案。
[0017]所述微孔的直徑為0.2-0.5mm。
[0018]所述的大孔徑透氣孔的直徑在0.4mm以上，優(yōu)選0.6mm以上，透氣孔的周長(zhǎng)不小于
1.2mm，優(yōu)選不小于1.8mm。
[0019]所述薄形材料厚度為不大于1.5_，薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)速度為4_12m/s。
[0020]用于上述方法的激光打孔裝置，包括激光器、振鏡系統(tǒng)、薄型材料及薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的輸入端分別與薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上的速度傳感器相連，輸出端與振鏡系統(tǒng)和激光器相連。
[0021]所述的激光器至薄型材料表面的激光傳輸光路上依次布置有振鏡系統(tǒng)和平場(chǎng)透鏡。
[0022]所述激光器優(yōu)選為連續(xù)激光器，如連續(xù)0)2激光器。
[0023]本發(fā)明中，一方面，由于振鏡的運(yùn)動(dòng)速度一般可以達(dá)到15m/s，激光以這樣高的速度從前一個(gè)透氣孔的位置運(yùn)動(dòng)到后一個(gè)透氣孔的位置時(shí)，在薄型材料表面是不會(huì)留下激光的運(yùn)動(dòng)痕跡的，這樣就不會(huì)影響到薄型材料的整體美觀，也就不需要將連續(xù)的激光輸出，調(diào)制成脈沖形式，可以使用常用的連續(xù)激光器；另一方面，雖然連續(xù)激光器無(wú)法直接動(dòng)態(tài)打出大孔徑孔，但利用連續(xù)激光器可打出微孔的特點(diǎn)，通過(guò)打出多個(gè)微孔相連成為一個(gè)閉合曲線形成一個(gè)大孔徑的透氣孔，巧妙的實(shí)現(xiàn)了利用低成本的連續(xù)激光器替代射頻激勵(lì)0)2激光器的目的，既可以節(jié)省設(shè)備成本，提高激光能量的利用率，又可以簡(jiǎn)化控制程序，降低控制成本。
[0024]薄型材料在運(yùn)動(dòng)時(shí)，其速度可能會(huì)發(fā)生變化，控制系統(tǒng)可根據(jù)時(shí)實(shí)檢測(cè)的薄型材料的速度，修正激光打孔的位置。通過(guò)接收薄型材料速度傳感器輸出的速度信號(hào)，在每個(gè)透氣孔的打孔過(guò)程中，控制系統(tǒng)給振鏡系統(tǒng)增加一個(gè)實(shí)時(shí)的速度跟隨量，使單個(gè)的透氣孔形式和整體的打孔間距和排列都能始終保持一致。
[0025]薄型材料表面的透氣孔是通過(guò)多個(gè)微孔相連成為一個(gè)閉合曲線而切下來(lái)的，通過(guò)調(diào)整每一個(gè)微孔相對(duì)打孔中心位置的距離，即可實(shí)現(xiàn)每個(gè)透氣孔孔徑的改變一一微孔距離中心位置遠(yuǎn)則透氣孔孔徑大，反之則孔徑小。另外，通過(guò)調(diào)整微孔的排列分布，可以改變透氣孔的形式，比如排列成圓形、星型或者梅花形，在透氣的同時(shí)還能起到防偽的作用，極為靈活可靠。
[0026]有益效果:
[0027]I)通過(guò)在薄型材料表面打出多個(gè)相連的微孔，使多個(gè)微孔形成一個(gè)閉合的曲線，最終形成大孔徑透孔，通過(guò)控制系統(tǒng)控制振鏡系統(tǒng)采用上述打孔方法使激光作用于高速運(yùn)行中的薄型材料上，快速完成動(dòng)態(tài)打孔過(guò)程，解決了過(guò)去在難以對(duì)薄型材料在動(dòng)態(tài)下打出大孔徑透孔的問(wèn)題，對(duì)厚度達(dá)1.5mm以下薄型材料也能形成大的透氣孔，大大提高了激光薄型材料打孔的工作效率。
[0028]2)通過(guò)本發(fā)明方法無(wú)需采用切割的方法打孔，無(wú)需使用高功率、高成本的射頻激勵(lì)0)2激光器，而僅需低功率(功率為80-200W)、低成本的連續(xù)激光器即可實(shí)現(xiàn)，從而大大降低了設(shè)備投資和運(yùn)行成本。
[0029]3)由于連續(xù)激光器打出的是微孔，其穿透好，多個(gè)微孔相連后形成的大孔徑透氣孔也能夠保證100%的有效穿透孔，大大提高了打孔有效率。
[0030]4)通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)程序的預(yù)設(shè)定，使得打出的大孔徑透氣孔的孔徑可調(diào)、形式可調(diào)，非常靈活方便。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2 (a)、圖2 (b)、圖2 (c)為微孔8連接成不同形狀的大孔徑透氣孔9示意圖；
[0033]圖3為薄型材料整體打孔示意圖。
[0034]其中，1-激光器、2-振鏡系統(tǒng)、3-平場(chǎng)透鏡、4-速度傳感器、5-薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、6-薄型材料、7-控制系統(tǒng)、8-微孔、9-透氣孔。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0036]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的裝置包括:激光器1、振鏡系統(tǒng)2、平場(chǎng)透鏡3以及控制系統(tǒng)7。其中，激光器I為連續(xù)CO2激光器，激光器I至薄型材料6表面的激光傳輸光路上依次布置有振鏡系統(tǒng)2和平場(chǎng)透鏡3。薄型材料運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)5中，501為放卷，502為收卷，在放卷501和收卷502之間的某一個(gè)輥軸503上，裝有檢測(cè)薄型材料運(yùn)動(dòng)的速度傳感器4，控制系統(tǒng)7的輸入端與速度傳感器4連接，輸出端分別與激光器I和振鏡系統(tǒng)2連接。通過(guò)傳感器4將薄型材料6運(yùn)行速度傳遞給控制系統(tǒng)7，控制系統(tǒng)7以此為基礎(chǔ)，輸出相應(yīng)的控制信息給振鏡系統(tǒng)2和激光器I控制激光打孔。
[0037]實(shí)施例1:
[0038]本實(shí)施例中:薄型材料6為0