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，會給患者帶來皮膚紅腫、瘙癢、潰爛等副作用。為了解決這個問題，近幾年來采用機械接觸式?jīng)_孔打孔的方法對生產(chǎn)的貼膏產(chǎn)品進行打孔，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作用。該機械打孔方法成本低，但存在刀頭難加工、易磨損、產(chǎn)品收率低、外觀不美等缺點。近年來，隨著科學技術(shù)發(fā)展，用激光對生產(chǎn)的橡膠膏劑進行打孔，提高了產(chǎn)品收率和質(zhì)量，且生產(chǎn)效率高，易管理。
[0004]河南羚銳集團與華中科技大學激光研宄院合作開發(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?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，而為了進一步提高膏藥的透氣性，有時需要打出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，對于薄型材料而言，其走料速度較快，運動速度最高可達12m/min，采用激光跟隨薄型材料跟隨打孔時，由于單個孔的打孔時間僅為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，利用多個微孔連接出一個更大孔徑的透氣孔，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、無接觸等優(yōu)點。
[0008]實現(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，通過控制系統(tǒng)對振鏡系統(tǒng)的控制，并利用平場透鏡的聚焦作用，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)接收薄型材料運動系統(tǒng)上的速度傳感器輸出的速度信號，計算出當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)平場透鏡集焦后傳輸?shù)奖⌒筒牧仙系漠斍按蚩字行奈恢茫?br>[0011](2)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號給振鏡系統(tǒng)，以打孔中心位置為基準點，控制激光束跟隨薄型材料的運動方向連續(xù)地在基準點附近打出多個緊鄰相連的微孔；
[0012](3)使所有相連微孔組合成為一條閉合曲線，閉合曲線圍成一個大的透氣孔，從而在薄型材料表面打出一個大孔徑透氣孔；
[0013](4)控制系統(tǒng)連續(xù)接收速度傳感器輸出的速度信號重復(fù)上述步驟(1)-(3)，即可在薄型材料表面打出下一個大孔徑透氣孔，所述下一個大孔徑透氣孔與上一個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，在打完上一個大孔徑透氣孔后，再打下一個大孔徑透氣孔之前，控制系統(tǒng)控制振鏡系統(tǒng)將連續(xù)激光束跟隨上一個大孔徑透氣孔的打孔中心位置，以使所述下一個大孔徑透氣孔與上一個大孔徑透氣孔間保持設(shè)定距離。這樣就不會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稱的圓形，方形、三角形或梅花形圖案，或者為其它非對稱的圖案。
[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_，薄型材料運動系統(tǒng)的運動速度為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動系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)的輸入端分別與薄型材料運動系統(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，由于振鏡的運動速度一般可以達到15m/s，激光以這樣高的速度從前一個透氣孔的位置運動到后一個透氣孔的位置時，在薄型材料表面是不會留下激光的運動痕跡的，這樣就不會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)激光器無法直接動態(tài)打出大孔徑孔，但利用連續(xù)激光器可打出微孔的特點，通過打出多個微孔相連成為一個閉合曲線形成一個大孔徑的透氣孔，巧妙的實現(xiàn)了利用低成本的連續(xù)激光器替代射頻激勵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，又可以簡化控制程序，降低控制成本。
[0024]薄型材料在運動時，其速度可能會發(fā)生變化，控制系統(tǒng)可根據(jù)時實檢測的薄型材料的速度，修正激光打孔的位置。通過接收薄型材料速度傳感器輸出的速度信號，在每個透氣孔的打孔過程中，控制系統(tǒng)給振鏡系統(tǒng)增加一個實時的速度跟隨量，使單個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多個微孔相連成為一個閉合曲線而切下來的，通過調(diào)整每一個微孔相對打孔中心位置的距離，即可實現(xiàn)每個透氣孔孔徑的改變一一微孔距離中心位置遠則透氣孔孔徑大，反之則孔徑小。另外，通過調(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，在透氣的同時還能起到防偽的作用，極為靈活可靠。
[0026]有益效果:
[0027]I)通過在薄型材料表面打出多個相連的微孔，使多個微孔形成一個閉合的曲線，最終形成大孔徑透孔，通過控制系統(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行中的薄型材料上，快速完成動態(tài)打孔過程，解決了過去在難以對薄型材料在動態(tài)下打出大孔徑透孔的問題，對厚度達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)通過本發(fā)明方法無需采用切割的方法打孔，無需使用高功率、高成本的射頻激勵0)2激光器，而僅需低功率(功率為80-200W)、低成本的連續(xù)激光器即可實現(xiàn)，從而大大降低了設(shè)備投資和運行成本。
[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)通過對控制系統(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-平場透鏡、4-速度傳感器、5-薄型材料運動系統(tǒng)、6-薄型材料、7-控制系統(tǒng)、8-微孔、9-透氣孔。
【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0036]參照圖1，本發(fā)明的裝置包括:激光器1、振鏡系統(tǒng)2、平場透鏡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和平場透鏡3。薄型材料運動系統(tǒng)5中，501為放卷，502為收卷，在放卷501和收卷502之間的某一個輥軸503上，裝有檢測薄型材料運動的速度傳感器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。通過傳感器4將薄型材料6運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]實施例1:
[0038]本實施例中:薄型材料6為0