利用直径为100到300μm之间的激光光斑对卫生产品和部件进行切削加工的方法和装置制造方法及图纸

技术编号:948265 阅读:190 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种对工件(A)、特别是卫生产品与部件(A)中选择的工件激光加工的装置,包括激光源(1),配置(2,3)为直径50μm至2000μm激光光斑,用于(A)。激光波长优选9μm至11μm,光束模式在OO、D和Q模式选取。(1)发出非平行光,(1)与反射器(3)间的光程可变,调整激光直径。为激光束转向(A),提供加压管道,反射系统(2),偏转系统(3)。提供运动系统(3,9),形成光斑与(A)间扫描运动;实时控制单元(4),将光斑相应功率作为相对运动瞬时速度函数,调节(4),相对运动优选输送机(9),方向(z)输送工件;至少一个偏转单元(3),给光斑偏转运动,至少一个分量在工件(A)进给方向(z)为横向的方向(x)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及激光加工技术,具体而言即涉及所述加工在卫生产品上的应用以及用 于制造所述产品的部件(包括原材料)。本专利技术可被应用于诸如采用激光技术实现切削和/或焊接的工艺,以应用于一次性 吸附产品的生产线,这些产品诸如婴儿尿布、尿失禁患者用产品、女用卫生护垫、各 类干湿抹布以及任何类型的单次包装清洁剂。
技术介绍
目前,为了对诸如前述的产品进行焊接和Z或切削操作,会采用通常称为"头"的 机械单元。为简单起见,我们的分析仅限于切削工艺(显然针对切削的分析也基本上适用于焊 接工艺),切削头通常包括一个构架、 一个对刃辊子和一个刀刃辊子,以及各种附属元 件,如用于清洗对刃和刀刃的系统、润滑系统以及施加切削力的系统。该单元采用电 机驱动,可确保向其可动零件传动。刀刃由专用材料制成。通常,为获得特别硬从而抗磨的切削刃,可采用专用钢, 如工具用钢,或者采用包含碳化鴒(HM)的烧结材料。采用钢和HM所获得的硬度不 可比较实际上,前者硬度在60到64 HRC之间,而后者可获得最高1,600 HV10的硬 度。当然,刀刃寿命和所需成本也与硬度成正比。当前的切削头技术有各种问题。首先,钢制刀刃的寿命有限在最佳情形下(即使采取特殊解决方案、专用钢以及 受控的热处理),其寿命也不会超过2000万次"切削",其中术语"切削"用于表示单次切 削操作。由硬质金属制成的刀刃有更长的寿命,可以很容易地达到l亿次切削,但存在刃磨 的问题。对钢而言,很容易找到具有相应装备并能够对此类刀刃进行刃磨的车间,而要对采用硬质金属制成的刀刃进行正确的刃磨,则需要刀具本身制造商介入。这种需 求不可避免地会造成采用所述刀刃的生产工序存在"瓶颈"。当前技术的另 一个重要局限是改变其规格的问题(即产品的尺寸和/或形式)。在此 情况下,必须更换整个头,从而意味着相当大的时间浪费以及由此造成的生产损失。 显然,切削型面形状的任何变更,即使是最小的变更,也必须要采购新的刀刃辊子。机械切削技术的另 一些问题来源于由生产工艺和与切削工艺本身相关的问题所导 致的形状的局限。具体而言,对于第一种情况,收敛切削刃圓角的半径存在局限,不能小于3MM, 而对于第二种情况,例如,不能进行横切,因为这种情况下必须有非常高的切削压 力,会损坏整个系统,大大缩短刀刃的寿命。为克服与机械切削技术相关的问题,迄今为止已考虑了采用激光技术的可能性。关于这一点,可参考编号为P2001-145659的日本专利申请,其中明确介绍了一种 制造吸附性产品的方法,该方法釆用激光设备来执行沿一规定加工路径切削的功能, 对每一工件,至少从第一支路到第二支路进行。EP-A-1 447 068号文件以更为具体的表述介绍了一种采用激光束和预定义路径加工 产品的方法,这些产品例如卫生产品,它们以给定方向运动。该加工涉及工件与激光 束之间沿某一路径的相对运动,该路径对每一 工件而言均包含至少 一个第 一 支路和一 个第二支路。所述的方法设想存在至少一个第一激光束和一个第二激光束,以进行加 工。光束以横向偏转(而相对于工件的进给方向,则为纵向偏转),其中的每一光束则 分别针对每一工件定义了加工路径的第 一支路和第二支路。EP-A-1 447 668号文件所述为单件加工装置以及能量沿切削型面正确分布方面的大 幅改进,其目的是防止对所加工的产品造成不良影响。该文件介绍了对能够处理至少2 个激光束的发生器的选择,该激光器能够独立工作,以简化所需要的加工,提高其绩 效。
技术实现思路
虽然以EP-A-1 447 668号文件为代表的解决方案做出了相当大的改进,仍然需要能 够对影响产品(如上述卫生产品)以激光技术加工的工艺和参数加以干预乃至控制。1具体而言,需要有对机械、设备及专用控制器的可用最优布局,该布局应专门针对 所述应用领域的工艺、原材料及产品进行开发。本专利技术的目的是完全满足上述需求。根据本专利技术,所述目的可以通过具备后文权利要求中具体特征的方法来实现。本专利技术还涉及相应的装置。权利要求是本文给出的涉及本专利技术的技术说明的整体组 成部分。附图说明以下将完全通过非限制性的举例并参照附图对本专利技术进行说明,其中图1为能够按照本专利技术所述方案工作的装置的平面示意图2以侧视图更为详细地示出了本专利技术所述方案的工作条件;图3至图6示出了可用于本专利技术所述方案领域的激光源的优选特性。具体实施例方式图1中的图涉及本专利技术装置的总体配置,它作为一个整体,对应于前文已提到的 EP-A-1 447 668号文件中所述的装置。在图1中,参考标号1所指为一激光源(因为下文所详述的原因,所述激光源可以 采用2台),所述激光源被设计用以产生一个或多个激光束,以加工通常以Z向定义的 方向运动的工件A (此处假设速度恒定,且采取从右至左的方向,如图l所示)。工件A通常由本说明书引言部分所述类型的卫生产品构成。指向工件A的激光在工件自身上形成一个交互作用光斑。所述交互作用光斑是要 在工件A上施加沿预设路径的焊接或切削等操作,该路径可能对应于工件A的自身边 界。1即使下文所给出的说明不会再进一步引用在工件A上进行的焊接和/或切削操作, 仍应了解本专利技术所述的方案可应用于必须釆用激光加工工件(如工件A)或用以生产前 述工件或产品A的部件(原材料、各种性质的插件等)的任何场合。通常,假设加工可以连续进行,或者断续进行(即在离散点或区段),以形成点焊, 或在离散点或区段上的穿孔(所谓的刺孔或冲孔)等。在本专利技术所示实施例(在此重申,仅为示例)中,由光源1 (如前所述,可能有加 倍)生成的一个或多个激光束被发送至两个光传输单元2,并由此到达具备扫描功能的 部件3,以控制光束的位置和准直。通过这种方式,可以将至少两个不同的激光束指向工件A,并可对每一激光束独 立地施加偏转运动,偏转方向可以为工件A的运动方向(图1的Z轴),也可以为相 对所述的工件A的运动方向的横向(图1的X轴)。在优选方式下,激光源1为C02型,总功率为2 KW,由此每一光束就可能有1 KW 的可用功率。为实现较宽的功率选择范围,同样推荐釆用前述类型激光源,在有原材 料类型和/或高加工速度(如最高1000M/MIN)要求的情况下,它最高可以管理5KW 的功率。通常(这一点将在本说明之后更为全面地介绍),对于切削加工,激光源1配以 OO模式类型的光束模式工作,而对于焊接加工,则配以不同的模式,如D模式或Q模 式。在釆用能够发射两个功率光束的光源或发生器l的条件下,可以对产品或工件A的 每一面采用一个光束进行独立的加工,而在需要时也可以仅采用一个光束。例如,假设要对传统型(即市售"开口"式)新生儿用尿裤(尿布)进行激光加工 (如用激光切削产品的轮廓),采用两个光束一边用一个加工就更为方便和高效。对于以垂直于工件A流向Z方向加工的套穿式(市售封口式,有时也称为"训纟东-阵") 的类似产品,优选仅采用一个光束加工。在这种情况下,事实上,片上切口形状基本 为椭圓形,其中心位于分离两件相邻产品的横向切割线上。在此情况下,激光发生器 在每一件产品在其前方通过时激发光束,并随后进行切割,然后关闭光束,直至下一产品到达。对激光束进行光束平行校正并控制其位置的扫描器3可以包含以下装置,如 GENERAL SCANNING INC.本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种对工件A进行激光加工的方法,所述工件A选自卫生产品与所述产品的部件,该激光加工涉及对所述工件以激光光斑进行加工,其特征是所述激光光斑的直径在50μm到2000μm之间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员:塞拉菲诺卢皮内蒂保罗帕斯夸洛尼
申请(专利权)人:法麦凯尼柯设备有限责任公司
类型:发明
国别省市:IT[意大利]

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