CN1143749C - 薄型材料高速激光打孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄型材料高速激光打孔方法，激光器1发出的激光束经全反射镜2反射后进入光学变换系统3，从光学变换系统3出来后的激光束投射到多面体棱镜4上，多面体棱镜4将接收到的激光束反射进入光闸5。光闸5有两个作用，其一为将接收到的连续激光束变换为8路激光脉冲序列；其二为控制这8路激光脉冲序列的导通与断开，即起到光闸的作用。从光学变换系统5出来的8路激光脉冲序列被光学变换系统6和6`分为两组，每组4路。该两组激光脉冲序列经光路变换，分别进入两组光学变换系统7和7`，如图2。光学变换系统7和7`将这两组激光脉冲序列分别导入两组聚焦头8`和8，8`和8将接收到的激光脉冲序列聚焦打孔。

Description

薄型材料高速激光打孔方法

                       技术领域

本发明是关于对薄形材料进行高速激光打孔的方法，主要是关于对香烟过滤嘴外包装用水松纸等薄形材料进行高速激光打孔的方法。

                       背景技术

现有的能够以每秒钟数万个孔或更高的速度对薄型材料进行激光打孔的装置的基本技术方案有两种：第一种的基本思路是将高功率连续激光器发出的连续激光束用机械斩光盘斩波为激光脉冲序列，然后通过半透半反镜组对斩波后形成的激光脉冲序列进行光学分光，将其变换为等幅度的多路激光小脉冲序列，用这种多路等幅度的激光小脉冲序列进行激光打孔；第二种技术方案的基本思路是采用高速旋转的多棱镜，将较低功率连续激光器发出的连续激光束依次扫入数个(例如8或16个)独立的光学聚焦头，连续激光束的每次扫入就在聚焦头中形成一个小激光脉冲，重复的扫入就在每一个聚焦头中形成了一个小激光脉冲序列，用这种多路小激光脉冲序列进行激光打孔。

显然第一种技术方案中由于机械斩光盘的挡光部分挡住了大量的激光功率，而这些功率并不能用于打孔，所以造成很大的浪费；原理上第二种技术方案中激光功率的绝大部分应该能得到很好的利用，但采用该技术方案时，光学聚焦头的个数至少要有八个以上，而单卷水松纸在绝大多数情况下只要求打两排或四排孔，这样多数情况下激光器的大部分功率还是要被浪费掉。

                       发明内容

本发明的目的是提供一种高效率的对薄形材料进行高速激光打孔的装置，该装置可以使激光器发出的激光功率得到最大程度上的利用。

发明是这样实现的：这种薄型材料高速激光打孔方法是：连续激光器1发出的激光束经全反射镜2反射后进入光学变换系统3，从光学变换系统3出来后的激光束投射到多面体棱镜4上，多面体棱镜4将接收到的激光束反射进入光闸5。光闸5有两个作用，其一为将接收到的连续激光束变换为8路激光脉冲序列；其二为控制这8路激光脉冲序列的导通与断开，即起到光闸的作用。从光学变换系统5出来的8路激光脉冲序列被光学变换系统6和6｀分为两组，每组4路。该两组激光脉冲序列经光路变换，分别进入两组光学变换系统7和7｀，如图2。光学变换系统7和7｀将这两组激光脉冲序列分别导入两组聚焦头8｀和8，8｀和8将接收到的激光脉冲序列聚焦到水松纸上打孔。

所述的薄型材料高速激光打孔方法，其两组聚焦头分上下两组交错排列，即上面一组聚焦头分别位于下面一组聚焦头相临两个聚焦头之间，一组单卷走料机构在两组聚焦头之间，与上面一组聚焦头对应，另组单卷走料机构在下面一组聚焦头的下面，与下面一组聚焦头对应。

所述的薄型材料高速激光打孔方法，其两组聚焦头分上下交错排列，聚焦头至少有一组是位置可上下调整的，使两组聚焦光斑集中到同一个单卷走纸机构上。

本发明从光学变换系统出来的激光束被分为两组(如每组4束)，其中一组通过一套可调整的并行排列的聚焦光学系统(如4个)照射到一独立的单卷走纸机构的一卷水松纸上，另一组通过另一套可调整的并行排列的聚焦光学系统(如4个)照射到另一独立的单卷走纸机构的一卷水松纸上。当需要在单卷水松纸上打六排或八排孔时，调整两套可调整的聚焦光学系统，使其聚焦光斑集中到一个单卷走纸机构上，对该走纸机构上的一卷水松纸打孔；当需要在单卷水松纸上打二排或四排孔时，将两套可调整的聚焦光学系统分开，分别使其聚焦光斑集中到两个独立的单卷走纸机构，同时对两个独立的单卷走纸机构上的单卷水松纸进行打孔，该激光打孔方法作到了充分利用激光能源、高效、灵活。

                       附图说明

图1为连续激光束经光学变换系统变换为8路两组(每组4路)激光脉冲序列示意图。

图2为两组(每组4路)激光脉冲序列经光学变换系统变换至上下两组(每组4个)聚焦头对应两个独立的单卷走纸机构侧视示意图。

图3为两组激光脉冲序列经光路变换后分别导入两组聚焦头与两路独立单卷走纸机构排列主视示意图。

图中序号为连续激光器1、全射反镜2、光学变换系统3、多面体棱镜4、光闸5、光学变换系统6和6｀、光学变换系统7和7｀、聚焦头8｀和8、走纸机构11和11｀、走纸机构主动轮10和10｀、从动轮9｀和9、支撑板12。

                    具体实施方式

参照附图1，连续激光器1发出的激光束经全反射镜2反射后进入光学变换系统3，从光学变换系统3出来后的激光束投射到多面体棱镜4上，多面体棱镜4将接收到的激光束反射进入光闸5。光闸5有两个作用，其一为将接收到的连续激光束变换为8路激光脉冲序列；其二为控制这8路激光脉冲序列的导通与断开，即起到光闸的作用。从光学变换系统5出来的8路激光脉冲序列被光学变换系统6和6｀分为两组，每组4路。该两组激光脉冲序列经光路变换，分别进入两组光学变换系统7和7｀，如图2。光学变换系统7和7｀将这两组激光脉冲序列分别导入两组聚焦头8｀和8，8｀和8将接收到的激光脉冲序列聚焦到水松纸上打孔。

参照图3，两路独立单卷走纸机构11｀和11分别被布置于上下位置。走纸机构11｀由主动轮10｀、从动轮9｀和一些定位装置组成。未打孔的水松纸卷被固定在从动轮9｀上，由主动轮10｀带动以一定的线速度通过聚焦头8｀正下方。聚焦头8｀将从光学变换系统7｀接收到的激光脉冲序列聚焦在上路水松纸上，从而可以在上路水松纸上打出两排到四排小孔。走纸机构11由主动轮10、从动轮9和一些定位装置组成。未打孔的水松纸卷被固定在从动轮9上，由主动轮10带动以一定的线速度通过聚焦头8正下方。聚焦头8将从光学变换系统7接收到的激光脉冲序列聚焦在下路水松纸上，从而可以在下路水松纸上打出两排到四排小孔。聚焦头8｀的长度可以调整，根据需要选择长型或短型。当需要在单卷水松纸上打两排到四排小孔时，可选择8｀为短型聚焦头，从而上下两路独立单卷走纸机构可同时工作；当需要在单卷水松纸上打六排到八排小孔时，应选择8｀为长型聚焦头，如图3虚线部分，从而只有下路走纸机构11单独工作。两路独立单卷走纸机构11｀和11分别被布置于上下位置。走纸机构11｀由主动轮10｀、从动轮9｀和一些定位装置组成。未打孔的水松纸卷被固定在从动轮9｀上，由主动轮10｀带动以一定的线速度通过聚焦头8｀正下方。聚焦头8｀将从光学变换系统7｀接收到的激光脉冲序列聚焦在上路水松纸上，从而可以在上路水松纸上打出两排到四排小孔。包括激光器、光学变换系统、多面体棱镜、聚焦头和走料机构，其聚焦头分两组错开排列，两组分别对应两套独立的单卷走料机构。

附图3为简化的两组上下排列的聚焦头与两路独立单卷走纸机构排列示意图，如若增加一些附加装置或将主从动轮变换位置也是可以的。

附图中多面体棱镜为8面体棱镜，但是若将其换为其他多面体棱镜也是可以的。

附图1中5用于将连续激光束变换为激光脉冲序列并起到光闸的作用，但是若将光学变换系统5去掉，用光学变换系统6和6｀来实现相同的功能也是可以的。附图1、2中光学变换系统6和6｀、7和7｀、聚焦头8和8｀各包含4路光学变换单元，但是若将其变为包含其他数目路数的光学变换单元也是可以的。附图给出了光源与走料机构分置支撑板两侧，如果光源与走料机构布置在支撑板同恻也是可以的。

因为上述各种变化均属于简单的结构变化，不再给出附图和详细说明。但是本发明的核心是将聚焦头分两组错开排列，两组分别对应两套独立的单卷走料机构。因此，凡是将聚焦头分两组错开排列，两组分别对应两套独立的单卷走料机构，均属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1、一种薄型材料高速激光打孔方法，包括连续激光器(1)发出的激光束经全反射镜(2)反射后进入光学变换系统(3)，从光学变换系统(3)出来后的激光束投射到多面体棱镜(4)上，多面体棱镜(4)将接收到的激光束反射进入光闸(5)，光闸(5)将接收到的连续激光束变换为8路激光脉冲序列，并控制这8路激光脉冲序列的导通与断开，8路激光脉冲序列被光学变换系统(6)和(6｀)分为两组，每组4路，该两组激光脉冲序列经光路变换，分别进入两组光学变换系统(7)和(7｀)，光学变换系统(7)和(7｀)将这两组激光脉冲序列分别导入两组聚焦头(8｀)和(8)，(8｀)和(8)将接收到的激光脉冲序列聚焦到被打孔的薄型材料上打孔。

2、根据权利要求1所述的薄型材料高速激光打孔方法，其特征是两组，聚焦头分上下两组交错排列，即上面一组聚焦头分别位于下面一组聚焦头相临两个聚焦头之间，一组单卷走料机构在两组聚焦头之间，与上面一组聚焦头对应，另一组单卷走料机构在下面一组聚焦头的下面，与下面一组聚焦头对应。

3、根据权利要求1所述的薄型材料高速激光打孔方法，其特征是两组聚焦头分上下交错排列，聚焦头至少有一组是位置可上下调整的，使两组聚焦头的光斑集中到同一个单卷走纸机构上。

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