CN200967824Y - 一种皮革密集微孔激光打孔装置 - Google Patents

一种皮革密集微孔激光打孔装置 Download PDF

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陈培锋
邓建春
江章宁
夏向东
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Huazhong University of Science and Technology
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Abstract

本实用新型涉及一种皮革密集微孔激光打孔装置，包括激光器和光学变换机构，光学变换机构由反射镜组和全反镜组、一个或多个由一个旋转多棱镜、一个反射镜和多个聚焦镜组成的集成打孔头构成，光学变换机构将激光器输出的连续激光束形成多个集成打孔头，集成打孔头位于皮革传送架上，打孔头固定不动，皮革连续运动，每一个打孔头在连续运动的皮革上打出一列透气孔。本实用新型具有结构简单、激光能量利用效率高、成本低、性能可靠的优点，可以实现皮革的高速透气微孔加工。

Description

一种皮革密集微孔激光打孔装置
所属技术领域
本实用新型涉及一种皮革密集微孔激光打孔装置。
背景技术
皮革产品是人们日常生活中的必须，皮革产品上制备微细的透气孔改善皮革透气性能可以大大提高皮革的应用范围。
皮革材料密集透气微孔的制备，可以采用激光加工。这类加工的特点是采用脉冲激光聚焦在材料表面，利用激光的高能量密度熔化汽化材料，从而制备出微孔。由于是皮革材料上制备微孔，因此每一个激光脉冲所需要的能量一般都很低；但为了保证必须的生产效率，激光脉冲的重复频率要求很高，一般很难由激光器直接获得这样高的脉冲重复频率。
为了获得具有一定能量的足够高重复频率激光脉冲，可以采用连续激光通过多棱镜扫描多个聚焦镜的方式获得多路激光脉冲输出。发明者的多个专利申请已经将上面基本原理应用于水松纸激光打孔、膏药打孔和轧辊表面毛化。但上述申请专利的特点是将激光束通过多棱镜依次扫描过多个分离的聚焦头，因此难免有一部分激光能量扫描在聚焦头之间，造成能量损失；另外由于聚焦头的体积一般不能太小，因此聚焦头之间的间隔不能太小，这样当孔或坑要求很密集时采用上述技术就有一定困难；最后系统一般比较庞大。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种体积小，聚焦点密集的皮革密集微孔激光打孔装置，以克服现有技术的上述不足。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括激光器和光学变换机构，其中光学变换机构由反射镜组和全反镜组、一个或多个由一个旋转多棱镜、一个反射镜和多个聚焦镜组成的集成打孔头构成，光学变换机构将激光器输出的连续激光束形成多个集成打孔头，集成打孔头位于皮革传送架上，打孔头固定不动，皮革连续运动，每一个打孔头在连续运动的皮革上打出一列透气孔。
本实用新型通过上述具体设计，极大提高了皮革打孔的速度，具有结构简单、激光能量利用效率高、成本低、性能可靠的优点，可以实现皮革的高速透气微孔加工。
附图说明
以下结合附图和实施例说明本实用新型的详细内容。
图1为本发明中一个密集聚焦点加工头示意图；
图2为本发明中一种将高功率激光束分成多路较低功率激光束的具体实施方式示意图；
图3为多个密集聚焦点加工头共同形成大面积加工系统的位置关系示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的皮革密集微孔激光打孔装置，包括激光器1和光学变换机构，其中：激光器1为高功率连续激光器，光学变换机构由半透半反镜组2和全反镜组3，一个或多个由一个旋转多棱镜7、一个反射镜8和多个聚焦镜9组成的集成打孔头5。光学变换机构将激光器1输出的连续激光束形成多个集成打孔头5，集成打孔头5内部装有辅助气体喷射机构，这些打孔头位于皮革传送架上，打孔头固定不动，皮革连续运动，每一个打孔头在连续运动的皮革上打出一列透气孔。
可采用多个普通激光器代替一个高功率连续激光器1，分别进行密集聚焦打孔。高功率连续激光器1采用成熟性价比高的快流CO2激光器于保障生产稳定高效非常重要。功率范围在2000～10000瓦的快流CO2激光器已经非常成熟。
激光器提供打孔的能力，激光功率越高，打孔的能力越强。在目前适于工业应用的激光器中，波长10.6μm的CO2激光器最适于加工非金属材料。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，高功率连续CO2激光器1输出的光经过一组光学半透半反镜2和全反镜3，分成N束能量为原光束1/N的连续光4，以便于在宽幅面内同时打孔，例如4-16束。
如图2所示，经过光学分光后的一束连续光4照射在高速旋转的多棱镜7上，这里的多棱镜采用八边形，如果边数为其它也是可以的(例如8-50面)。旋转多棱镜7将光束4扫描成扇形输出的扫描光，经过反射镜8反射后变为平行扫描的平行光，平行扫描的光束依次扫过10-40个密集排列的聚焦镜9(激光聚焦头)进行聚焦，形成10-40个点阵脉冲聚焦点，聚焦点阵聚焦在材料表面，同时打出密集微孔。
皮革12在皮革传送架上移动，移动方向与多棱镜的轴向一致，移动的速率由走料机构通过工控机控制。集成打孔头5内设有辅助气体喷射装置，用于将汽化的皮革材料吹走，保持生产线清洁。
图3为多棱镜的位置关系示意图，其中八束激光4便是由图1中光学分光后得到的八束，因为皮革生产线上皮革未裁减之前的幅宽约为1400mm，分成八束激光就是为了满足这个幅宽的同时打孔，只要能满足幅宽要求，分成其它数也是可以的。八个集成打孔头5分成两组分别安装在两个公共轴10和11上，这样可以保证每个集成聚焦加工头相对静止，以致打出来的孔位置相对固定，同时便于多棱镜的转速控制，两组多棱镜之间的相互位置可以调节，保证打孔均匀，皮革不会有地方打不到孔。
激光器1的开关和功率大小，旋转多棱镜7的转速，走料机构的拉动速率，聚焦镜9(激光聚焦头)的横向纵向平移及其中的辅助气体喷射装置均由工控机控制。
如果不需要直接在皮革的生产线上直接对宽幅皮革打孔，那么可以采用一个低功率激光，不经过光学分光，只采用一个多点聚焦头对窄幅的皮革打孔，这种形式特别适合在鞋厂对已经裁减后的鞋革打孔。

Claims (3)

1、一种皮革密集微孔激光打孔装置，包括激光器和光学变换机构，其特征在于：光学变换机构由反射镜组(2)和全反镜组(3)、一个或多个由一个旋转多棱镜(7)、一个反射镜(8)和多个聚焦镜(9)组成的集成打孔头(5)构成，光学变换机构将激光器(1)输出的连续激光束形成多个集成打孔头(5)，集成打孔头(5)位于皮革传送架上，打孔头固定不动，皮革(12)连续运动，每一个打孔头在连续运动的皮革上打出一列透气孔。
2、根据权利要求1所述的皮革密集微孔激光打孔装置，其特征在于：激光器(1)采用高功率连续激光器。
3、根据权利要求2所述的皮革密集微孔激光打孔装置，其特征在于：采用多个普通激光器代替一个高功率激光器，分别进行分光。
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