專利名稱：薄型材料高速激光打孔方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于對(duì)薄形材料進(jìn)行高速激光打孔的方法，主要是關(guān)于對(duì)香煙過(guò)濾嘴外包裝用水松紙等薄形材料進(jìn)行高速激光打孔的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的能夠以每秒鐘數(shù)萬(wàn)個(gè)孔或更高的速度對(duì)薄型材料進(jìn)行激光打孔的裝置的基本技術(shù)方案有兩種第一種的基本思路是將高功率連續(xù)激光器發(fā)出的連續(xù)激光束用機(jī)械斬光盤斬波為激光脈沖序列，然后通過(guò)半透半反鏡組對(duì)斬波后形成的激光脈沖序列進(jìn)行光學(xué)分光，將其變換為等幅度的多路激光小脈沖序列，用這種多路等幅度的激光小脈沖序列進(jìn)行激光打孔；第二種技術(shù)方案的基本思路是采用高速旋轉(zhuǎn)的多棱鏡，將較低功率連續(xù)激光器發(fā)出的連續(xù)激光束依次掃入數(shù)個(gè)(例如8或16個(gè))獨(dú)立的光學(xué)聚焦頭，連續(xù)激光束的每次掃入就在聚焦頭中形成一個(gè)小激光脈沖，重復(fù)的掃入就在每一個(gè)聚焦頭中形成了一個(gè)小激光脈沖序列，用這種多路小激光脈沖序列進(jìn)行激光打孔。
顯然第一種技術(shù)方案中由于機(jī)械斬光盤的擋光部分擋住了大量的激光功率，而這些功率并不能用于打孔，所以造成很大的浪費(fèi)；原理上第二種技術(shù)方案中激光功率的絕大部分應(yīng)該能得到很好的利用，但采用該技術(shù)方案時(shí)，光學(xué)聚焦頭的個(gè)數(shù)至少要有八個(gè)以上，而單卷水松紙?jiān)诮^大多數(shù)情況下只要求打兩排或四排孔，這樣多數(shù)情況下激光器的大部分功率還是要被浪費(fèi)掉。
發(fā)明技術(shù)內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種高效率的對(duì)薄形材料進(jìn)行高速激光打孔的裝置，該裝置可以使激光器發(fā)出的激光功率得到最大程度上的利用。
發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的這種薄型材料高速激光打孔方法包括激光器、光學(xué)變換系統(tǒng)、多面體棱鏡、聚焦頭和走料機(jī)構(gòu)，其聚焦頭分兩組錯(cuò)開(kāi)排列，兩組分別對(duì)應(yīng)兩套獨(dú)立的單卷走料機(jī)構(gòu)。
所述的薄型材料高速激光打孔方法，其兩組聚焦頭分上下兩組交錯(cuò)排列，即上面一組聚焦頭分別位于下面一組聚焦頭相臨兩個(gè)聚焦頭之間，一組單卷走料機(jī)構(gòu)在兩組聚焦頭之間，與上面一組聚焦頭對(duì)應(yīng)，另組單卷走料機(jī)構(gòu)在下面一組聚焦頭的下面，與下面一組聚焦頭對(duì)應(yīng)。
所述的薄型材料高速激光打孔方法，其兩組聚焦頭分上下交錯(cuò)排列，聚焦頭至少有一組是位置可調(diào)整的，使兩組聚焦光斑集中到一個(gè)單卷走紙機(jī)構(gòu)上。
本發(fā)明從光學(xué)變換系統(tǒng)出來(lái)的激光束被分為兩組(如每組4束)，其中一組通過(guò)一套可調(diào)整的并行排列的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(如4個(gè))照射到一獨(dú)立的單卷走紙機(jī)構(gòu)的一卷水松紙上，另一組通過(guò)另一套可調(diào)整的并行排列的聚焦光學(xué)系統(tǒng)(如4個(gè))照射到另一獨(dú)立的單卷走紙機(jī)構(gòu)的一卷水松紙上。當(dāng)需要在單卷水松紙上打六排或八排孔時(shí)，調(diào)整兩套可調(diào)整的聚焦光學(xué)系統(tǒng)，使其聚焦光斑集中到一個(gè)單卷走紙機(jī)構(gòu)上，對(duì)該走紙機(jī)構(gòu)上的一卷水松紙打孔；當(dāng)需要在單卷水松紙上打二排或四排孔時(shí)，將兩套可調(diào)整的聚焦光學(xué)系統(tǒng)分開(kāi)，分別使其聚焦光斑集中到兩個(gè)獨(dú)立的單卷走紙機(jī)構(gòu)，同時(shí)對(duì)兩個(gè)獨(dú)立的單卷走紙機(jī)構(gòu)上的單卷水松紙進(jìn)行打孔，該激光打孔方法作到了充分利用激光能源、高效、靈活。


圖1為連續(xù)激光束經(jīng)光學(xué)變換系統(tǒng)變換為8路兩組(每組4路)激光脈沖序列示意圖。
圖2為兩組(每組4路)激光脈沖序列經(jīng)光學(xué)變換系統(tǒng)變換至上下兩組(每組4個(gè))聚焦頭對(duì)應(yīng)兩個(gè)獨(dú)立的單卷走紙機(jī)構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖3為兩組激光脈沖序列經(jīng)光路變換后分別導(dǎo)入兩組聚焦頭與兩路獨(dú)立單卷走紙機(jī)構(gòu)排列主視示意圖。
圖中序號(hào)為連續(xù)激光器1、全射反鏡2、光學(xué)變換系統(tǒng)3、多面體棱鏡4、光閘5、光學(xué)變換系統(tǒng)6和6｀、光學(xué)變換系統(tǒng)7和7｀、聚焦頭8｀和8、走紙機(jī)構(gòu)11和11｀、走紙機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪10和10｀、從動(dòng)輪9｀和9、支撐板12。
具體實(shí)施例方式
參照附圖1，連續(xù)激光器1發(fā)出的激光束經(jīng)全反射鏡2反射后進(jìn)入光學(xué)變換系統(tǒng)3，從光學(xué)變換系統(tǒng)3出來(lái)后的激光束投射到多面體棱鏡4上，多面體棱鏡4將接收到的激光束反射進(jìn)入光閘5。光閘5有兩個(gè)作用，其一為將接收到的連續(xù)激光束變換為8路激光脈沖序列；其二為控制這8路激光脈沖序列的導(dǎo)通與斷開(kāi)，即起到光閘的作用。從光學(xué)變換系統(tǒng)5出來(lái)的8路激光脈沖序列被光學(xué)變換系統(tǒng)6和6′分為兩組，每組4路。該兩組激光脈沖序列經(jīng)光路變換，分別進(jìn)入兩組光學(xué)變換系統(tǒng)7和7｀，如圖2。光學(xué)變換系統(tǒng)7和7｀將這兩組激光脈沖序列分別導(dǎo)入兩組聚焦頭8｀和8，8｀和8將接收到的激光脈沖序列聚焦到水松紙上打孔。參照?qǐng)D3，兩路獨(dú)立單卷走紙機(jī)構(gòu)11｀和11分別被布置于上下位置。走紙機(jī)構(gòu)11｀由主動(dòng)輪10｀、從動(dòng)輪9｀和一些定位裝置組成。未打孔的水松紙卷被固定在從動(dòng)輪9｀上，由主動(dòng)輪10｀帶動(dòng)以一定的線速度通過(guò)聚焦頭8｀正下方。聚焦頭8｀將從光學(xué)變換系統(tǒng)7｀接收到的激光脈沖序列聚焦在上路水松紙上，從而可以在上路水松紙上打出兩排到四排小孔。走紙機(jī)構(gòu)11由主動(dòng)輪10、從動(dòng)輪9和一些定位裝置組成。未打孔的水松紙卷被固定在從動(dòng)輪9上，由主動(dòng)輪10帶動(dòng)以一定的線速度通過(guò)聚焦頭8正下方。聚焦頭8將從光學(xué)變換系統(tǒng)7接收到的激光脈沖序列聚焦在下路水松紙上，從而可以在下路水松紙上打出兩排到四排小孔。聚焦頭8｀的長(zhǎng)度可以調(diào)整，根據(jù)需要選擇長(zhǎng)型或短型。當(dāng)需要在單卷水松紙上打兩排到四排小孔時(shí)，可選擇8｀為短型聚焦頭，從而上下兩路獨(dú)立單卷走紙機(jī)構(gòu)可同時(shí)工作；當(dāng)需要在單卷水松紙上打六排到八排小孔時(shí)，應(yīng)選擇8｀為長(zhǎng)型聚焦頭，如圖3虛線部分，從而只有下路走紙機(jī)構(gòu)11單獨(dú)工作。
附圖中多面體棱鏡為8面體棱鏡，但是若將其換為其他多面體棱鏡也是可以的。
附圖1中5用于將連續(xù)激光束變換為激光脈沖序列并起到光閘的作用，但是若將光學(xué)變換系統(tǒng)5去掉，用光學(xué)變換系統(tǒng)6和6｀來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的功能也是可以的。
附圖1、2中光學(xué)變換系統(tǒng)6和6｀、7和7｀、聚焦頭8和8｀各包含4路光學(xué)變換單元，但是若將其變?yōu)榘渌麛?shù)目路數(shù)的光學(xué)變換單元也是可以的。
附圖3為簡(jiǎn)化的兩組上下排列的聚焦頭與兩路獨(dú)立單卷走紙機(jī)構(gòu)排列示意圖，如若增加一些附加裝置或?qū)⒅鲝膭?dòng)輪變換位置也是可以的。
附圖給出了光源與走料機(jī)構(gòu)分置支撐板兩側(cè)，如果光源與走料機(jī)構(gòu)布置在支撐板同惻也是可以的。
因?yàn)樯鲜龈鞣N變化均屬于簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)變化，不再給出附圖和詳細(xì)說(shuō)明。但是本發(fā)明的核心是將聚焦頭分兩組錯(cuò)開(kāi)排列，兩組分別對(duì)應(yīng)兩套獨(dú)立的單卷走料機(jī)構(gòu)。因此，凡是將聚焦頭分兩組錯(cuò)開(kāi)排列，兩組分別對(duì)應(yīng)兩套獨(dú)立的單卷走料機(jī)構(gòu)，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種薄型材料高速激光打孔方法，包括激光器、光學(xué)變換系統(tǒng)、多面體棱鏡、光聚焦頭和走料機(jī)構(gòu)，其特征是聚焦頭分兩組錯(cuò)開(kāi)排列，兩組分別對(duì)應(yīng)兩套獨(dú)立的單卷走料機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型材料高速激光打孔方法，其特征是兩組，聚焦頭分上下兩組交錯(cuò)排列，即上面一組聚焦頭分別位于下面一組聚焦頭相臨兩個(gè)聚焦頭之間，一組單卷走料機(jī)構(gòu)在兩組聚焦頭之間，與上面一組聚焦頭對(duì)應(yīng)，另一組單卷走料機(jī)構(gòu)在下面一組聚焦頭的下面，與下面一組聚焦頭對(duì)應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型材料高速激光打孔方法，其特征是兩組聚焦頭分上下交錯(cuò)排列，聚焦頭至少有一組是位置可調(diào)整的，使兩組聚焦頭的光斑集中到一個(gè)單卷走紙機(jī)構(gòu)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄型材料高速激光打孔方法,包括激光器、光學(xué)變換系統(tǒng)、多面體棱鏡、光聚焦頭和走料機(jī)構(gòu),聚焦頭分兩組錯(cuò)開(kāi)排列,兩組分別對(duì)應(yīng)兩套獨(dú)立的單卷走料機(jī)構(gòu)。兩組聚焦頭至少有一組是位置可調(diào)整的,聚焦頭分上下兩組交錯(cuò)排列,即上面一組聚焦頭分別位于下面一組聚焦頭相鄰兩個(gè)聚焦頭之間,一組單卷走料機(jī)構(gòu)在兩組聚焦頭之間,與上面一組聚焦頭對(duì)應(yīng),另組單卷走料機(jī)構(gòu)在下面一組聚焦頭的下面,與下面一組聚焦頭對(duì)應(yīng)。光源與走料機(jī)構(gòu)分置支撐板兩側(cè)或同側(cè)均可。
文檔編號(hào)A24D3/00GK1327897SQ0111437
公開(kāi)日2001年12月26日 申請(qǐng)日期2001年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月24日
發(fā)明者周卓尤, 陳培鋒 申請(qǐng)人:武漢華工激光工程有限責(zé)任公司