[发明专利]用于进行激光切割和焊接的设备

说明书

对相关申请的交叉参考

本申请要求于2007年6月26日提交的美国临时专利申请 60/946,233的优先权，所述临时专利申请的整体披露内容在此作为参 考被引用。

技术领域

本发明涉及一种用于对材料进行激光切割和焊接以便形成袋和其 它组件的设备。

背景技术

塑料袋通常由切割塑料板材制成。在许多情况下，使用激光切割 塑料板材并将它们焊接在一起。特别是，CO₂激光器在焊接和切割塑料 材料方面几乎是通用的。这种构型(10.6μm)中产生的激光能量被迅 速吸收，因而使得该系统在这种应用场合是高效的。已公知的是：可 能通过改变激光器的焦点和停留时间的方式对热塑材料进行切割、标 记或焊接。

然而，使用前述激光切割并焊接塑料材料而形成袋和组件的做法 也还存在一定问题。首先，一些现有技术的装置使得必须将膜板材定 向在垂直平面中。这使得很难支承较大的板材，而且无法保证在实际 操作过程中将板材与激光器之间的距离保持在为了不至于烧损或损伤 将要焊接的接缝的各个部分而必需的紧密公差下。该垂直取向使得无 法对端口或其它固定装置进行支承，所述端口或其它固定装置可能需 要被附接到板材上。

前述系统需要双激光源-在两块板材的任一侧上分别设置一个 激光源。在其它系统中，需要复杂的分束器组件对热塑材料进行焊接 和切割。其还需要使用两个空气喷嘴-在两块板材的每侧上设置一个 空气喷嘴-以使该板材受力而形成为实现有效焊接所需的紧密接触。 这种双空气喷嘴系统使制造工艺变得复杂，这是因为该系统使得难以 保持两条激光束的焦点，从而实现一致的焊接或切割。双激光器系统 还需要专用的光学器件才能防止一个激光器的激光束被联接回其它激 光器内而损伤所述其它激光器。

接下来，另一形成塑料袋的装置使用真空下压台(vacuum hold down table)和单个激光器，所述激光器可围绕该台移动以便实施切 割和焊接操作。其使用框架或滚筒使要焊接的板材伸展开来而形成紧 密接触。该发明的缺点在于：板材在伸展过程中存在扭曲的倾向，且 可能导致最终的产品中出现皱褶，且该方法需要使用加热的滚筒和台 板。更重要的是，这种框架化方法和设备限制了能够制成的袋或组件 的尺寸，这是因为极大的板材无法被有效地拉伸，从而使得无法在整 块板材范围内保持均匀的接触。在一些新的应用场合中，尤其是对于 用于培养细胞的袋而言，需要制造较大的袋，这种袋的尺寸易于超过 6×10英尺。

透明膜(clear film)的激光切割存在的另一个问题是：气化膜 颗粒倾向于重新沉积到膜表面上。这样会导致膜的外表不美观，从而 并不适于制造药用产品。其它现有技术的装置的主要限制在于：它们 限于二维或平面组件。但通常希望将热塑板材焊接在一起以便形成三 维结构。为了实现这一目的，需要一种焊接方法和设备，该方法和设 备具有较小的焊接区，要被焊接的板材可沿任何方向自由地移动通过 所述焊接区，而不会受到固定框架的任何限制。

因此，需要提供一种系统，所述系统使得使用者可保持一致的焊 接和切割以便简单地形成袋或组件。此外，需要提供一种系统，所述 系统使得使用者可制造出较大的袋，该袋的尺寸易于超过6×10英尺。

发明内容

本发明正是在考虑到上述技术背景的前提而完成的，且本发明的 目的在于提供一种系统和方法，所提供的系统使得可对材料进行一致 焊接或切割以便形成袋和其它组件。