專利名稱：雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光打孔設(shè)備，具體的說是一種雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備。
背景技術(shù)：
卷煙接裝紙作為卷煙過濾嘴專用外包裝用紙，因其外觀類似松木紋而曾得名水松紙。通過在水松紙上打孔、使用高透氣度濾棒成型紙或在濾棒上制成凹槽等方式，從而在抽吸卷煙時(shí)使外部空氣進(jìn)入濾嘴內(nèi)并對(duì)主流煙氣進(jìn)行稀釋，使吸入人體的焦油量相對(duì)減少，該項(xiàng)技術(shù)已成為國際上采用最廣泛和最有效的降焦技術(shù)。目前開發(fā)和利用的水松紙打孔技術(shù)主要包括機(jī)械打孔、電火花打孔、激光打孔等技術(shù)，其中激光打孔由于具有打孔均勻、透氣度穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，成為國際上廣泛采用的方式。已經(jīng)研制成功且用于生產(chǎn)的水松紙激光打孔設(shè)備通常采用機(jī)械式斬光盤光束調(diào)制原理(例如中國專利“在線式水松紙激光打孔卷煙接嘴機(jī)”，專利號(hào)ZL02263600. 5)或旋轉(zhuǎn)式多棱鏡掃描分光原理(例如中國專利“水松紙激光打孔機(jī)”，專利號(hào)ZL200820147995. 4)兩種基本方案，將連續(xù)激光器輸出的連續(xù)激光束變換成脈沖激光束，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水松紙表面進(jìn)行在線透氣微孔加工。同時(shí)，由于多棱鏡掃描分光方式對(duì)激光能量的利用率較機(jī)械式斬光盤高很多，因而水松紙激光打孔技術(shù)一般偏向于米用多棱鏡掃描分光的方式對(duì)連續(xù)激光束進(jìn)行變換，以實(shí)現(xiàn)打孔脈沖式激光輸出。目前，基于多棱鏡掃描分光方式的水松紙激光打孔設(shè)備的基本原理是利用單臺(tái)連續(xù)激光器輸出連續(xù)激光束，并將其聚焦于旋轉(zhuǎn)式多棱鏡的某個(gè)工作面上；這個(gè)工作面在旋轉(zhuǎn)過程中將激光束依次掃過N個(gè)(例如4、8、16、32個(gè))緊密排列的獨(dú)立聚焦系統(tǒng)，每個(gè)獨(dú)立的聚焦系統(tǒng)在激光掃過時(shí)接受到一部分激光；當(dāng)多棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，每一個(gè)多棱鏡的工作面都給上述的N個(gè)聚焦系統(tǒng)分配一個(gè)脈沖，這樣旋轉(zhuǎn)式多棱鏡便將進(jìn)入的連續(xù)激光束分成N路脈沖激光輸出；N路脈沖激光分別經(jīng)N個(gè)獨(dú)立的聚焦系統(tǒng)聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙表面，從而在水松紙上打出N排直線型排列分布的小孔。上述方法采用旋轉(zhuǎn)式多棱鏡掃描方式將一束連續(xù)激光束分割成N束(例如4、8、16、32束)脈沖激光，因此每一束脈沖激光的能量只是連續(xù)激光束功率的N分之一。對(duì)于上述基于多棱鏡掃描分光原理的常規(guī)水松紙激光打孔設(shè)備而言，走紙速度越快，則要求激光器的功率越高；反之，走紙速度越慢，則需要的激光器功率越低。目前一般廠家為得到較高的紙盤盤面平整度，在使用激光水松紙打孔設(shè)備時(shí)，往往將實(shí)際的走紙速度設(shè)定在理論最高走紙速度的一半左右，這就導(dǎo)致了激光器功率沒有得到最大限度的使用，不利于提高加工效率，降低卷煙制造商的生產(chǎn)成本。目前，雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備(例如中國專利“薄型材料高速激光打孔方法”，專利號(hào)ZL01114374. 6)中的兩路水松紙走紙機(jī)構(gòu)均是排布在設(shè)備的前方，并沒有真正的實(shí)現(xiàn)雙工位，在實(shí)際操作中不方便，而且兩路水松紙對(duì)應(yīng)的光路完全一樣且沒有可調(diào)節(jié)性，因而該設(shè)備使用過程中不夠靈活，不能最大限度上滿足顧客不同的生產(chǎn)需求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙工位，操作簡便，可靈活調(diào)節(jié)的雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備。技術(shù)方案包括由連續(xù)激光器至走紙機(jī)構(gòu)上水松紙表面的激光傳輸光路上依次布置的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、分光聚焦鏡組、分光反射鏡組及聚焦頭組，所述分光聚焦鏡組包括扇形排列的N個(gè)分光聚焦鏡，所述分光反射鏡組包括N個(gè)分光反射鏡，所述N個(gè)分光反射鏡的軸心在N路扇形排列的激光傳輸光路上呈傾斜排列，(可依次將N路激光反射到對(duì)應(yīng)打孔工位上的聚焦頭)，聚焦頭組包括N個(gè)聚焦頭,所述聚焦頭包括聚焦頭反射鏡及聚焦頭聚焦鏡，且N > 2，所述分光聚焦鏡、分光反射鏡、聚焦頭一一對(duì)應(yīng)依次布置。優(yōu)選所述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、分光聚焦鏡組和分光反射鏡組中均在同一水平面上，使上述機(jī)構(gòu)之間的激光傳輸光路也相應(yīng)在同一水平面上。 所述走紙機(jī)構(gòu)有兩套，分設(shè)于N個(gè)分光反射鏡的兩側(cè)，所述N個(gè)分光反射鏡被分為兩組，分別與兩側(cè)的走紙機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)。所述多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)包括依次布置的前端聚焦鏡及由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多棱鏡。所述前端聚焦鏡為透射式·聚焦鏡或反射式聚焦鏡。所述N個(gè)分光聚焦鏡呈扇形排列，可將由多棱鏡某一工作面上反射出的呈扇形排列的N路激光光束進(jìn)行聚焦，然后傳輸給對(duì)應(yīng)的分光反射鏡輸出，所述N個(gè)分光反射鏡的軸心在扇形排列的N路激光光束傳輸光路上呈傾斜排列，N個(gè)分光反射鏡軸心連線可形成一條斜線或近似斜線的曲線，傾斜排列的傾斜角度范圍α優(yōu)選為為30-75度，以N個(gè)分光反射鏡間反射的激光光束不會(huì)相互干擾為好，從而可通過調(diào)節(jié)分光反射鏡的反射角度(如調(diào)節(jié)分光反射鏡沿軸心旋轉(zhuǎn))，將激光光束反射到需要打孔的走紙機(jī)構(gòu)方向，再通過聚焦頭傳輸至水松紙需要打孔的部位。這種結(jié)構(gòu)可以控制使N個(gè)分光反射鏡將脈沖激光光束全部反射至一套走紙機(jī)構(gòu)方向，也可通過分組的方式，控制不同分組中分光反射鏡的反射角度，將N路(脈沖)激光光束分成兩組，分別反射至位于N個(gè)分光反射鏡兩側(cè)的兩套走紙機(jī)構(gòu)方向。每組分光反射鏡的個(gè)數(shù)可根據(jù)需要合理設(shè)計(jì)，兩組分光反射鏡的個(gè)數(shù)可相同，也可不同，配合控制兩套走紙機(jī)構(gòu)上水松紙的移動(dòng)速度(移動(dòng)速度相同或不同)，進(jìn)而可以在兩盤水松紙上打出不同密度或間距的孔。所述走紙機(jī)構(gòu)的水松紙可由收卷輥和放卷輥帶動(dòng)行走，所述多棱鏡可在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。有益效果1.由于在分光反射鏡組兩側(cè)安裝獨(dú)立走紙機(jī)構(gòu)，故而雙盤水松紙的加工完全獨(dú)立互不干擾，故在實(shí)際生產(chǎn)中，廠家可根據(jù)需要選擇兩路走紙機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)行，或者只運(yùn)行其中一路走紙機(jī)構(gòu)，或者一路進(jìn)行較少打孔排數(shù)加工而另一路進(jìn)行較多打孔排數(shù)加工等多種控制方式，大大提高了水松紙激光打孔設(shè)備的靈活性，操作更加安全，可靠。2. 采用本發(fā)明分光的方式，實(shí)現(xiàn)雙盤水松紙同時(shí)進(jìn)行高速多排打孔，打孔速度快，故可以實(shí)現(xiàn)高透氣度條件下的高效水松紙激光打孔，加工效率比現(xiàn)有技術(shù)更高。3.使得該設(shè)備相較于同等效率的打孔設(shè)備的整體造價(jià)更低，技術(shù)也容易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn) 品質(zhì)量好，使用壽命長。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖2為本實(shí)用新型走紙機(jī)構(gòu)及對(duì)應(yīng)聚焦頭的示意圖。圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)原理示意圖。其中，1-連續(xù)激光器、2-導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、3-多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、301-電機(jī)、302-前端聚焦鏡、303-多棱鏡、4-分光聚焦鏡組、401-分光聚焦鏡、5-分光反射鏡組、501-分光反射光鏡、6_聚焦頭組、601-聚焦頭、6001-聚焦頭反射鏡、6002-聚焦頭聚焦鏡、7-走紙機(jī)構(gòu)、701-收卷輥、702-放卷輥、703-水松紙、8-走紙機(jī)構(gòu)、803-水松紙。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步解釋說明實(shí)施例1 :參照圖1及圖2，本實(shí)用新型包括由連續(xù)激光器I至走紙機(jī)構(gòu)上水松紙表面的激光傳輸光路上依次布置的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)2、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)3、分光聚焦鏡組4、分光反射鏡組5及聚焦頭組6，所述聚焦鏡組4包括N個(gè)分光聚焦鏡401，N個(gè)分光聚焦鏡組對(duì)應(yīng)于所述多棱鏡303的某一工作面呈扇形排列，所述分光反射鏡組5包括N個(gè)分光反射鏡501，所述N個(gè)分光反射鏡501的軸心5001在N路扇形排列的激光傳輸光路上呈傾斜排列，N個(gè)分光反射鏡軸心5001連線為一條斜線或近似斜線的曲線(與水平線間夾角的角度范圍為30-75度)，,依次將N路激光反射到對(duì)應(yīng)打孔工位上的聚焦頭,所述分光聚焦頭組6包括N個(gè)聚焦頭601,所述聚焦頭601包括聚焦頭反射鏡6001及聚焦頭聚焦鏡6002,本實(shí)施例中N=8,所述分光聚焦鏡401、分光反射鏡501、聚焦頭601 —一對(duì)應(yīng)依次布置。所述走紙機(jī)構(gòu)有兩套，即走紙機(jī)構(gòu)7和走紙機(jī)構(gòu)8，分設(shè)于分光反射鏡組5的兩側(cè)，所述N個(gè)分光反射鏡501被分為兩組，分別與兩側(cè)的走紙機(jī)構(gòu)7、8對(duì)應(yīng)。所述多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)3包括依次布置的前端聚焦鏡302 (為透射式聚焦鏡)及由電機(jī)301驅(qū)動(dòng)的多棱鏡303 (面數(shù)M = 30)。所述走紙機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)，以走紙機(jī)構(gòu)7為例，包括收卷輥701、放卷輥702以及水松紙703，走紙機(jī)構(gòu)8的結(jié)構(gòu)與走紙機(jī)構(gòu)7相同。所述分光反射鏡501的反射角度可調(diào)。工作原理走紙機(jī)構(gòu)7、8工作帶動(dòng)相應(yīng)的水松紙703、803連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)，雙盤走紙速度均為350m/min。連續(xù)激光器I輸出連續(xù)的脈沖激光光束經(jīng)由導(dǎo)光機(jī)構(gòu)2導(dǎo)向，再經(jīng)前端聚焦鏡302導(dǎo)向并聚焦后，聚焦于由電機(jī)301驅(qū)動(dòng)高速旋轉(zhuǎn)的多棱鏡303的某個(gè)工作面上，從而形成沿所述多棱鏡303旋轉(zhuǎn)方向呈均勻分布的扇形反射式掃描寬光束。再使所述扇形掃描寬光束依次掃過扇形排列的N個(gè)(N=8)分光聚焦鏡401和斜線排列的N個(gè)(N=8)分光反射鏡501,令掃描寬光束被聚焦、分光、傳輸,再經(jīng)聚焦頭反射鏡6001和聚焦頭聚焦鏡6002聚焦于在分光反射鏡組5兩側(cè)走紙機(jī)構(gòu)7、8上運(yùn)行的水松紙703、803表面(垂直于水松紙703、803表面輸出)，N個(gè)(N=8)聚焦頭601則總共對(duì)應(yīng)輸出8路脈沖激光光束，本實(shí)施例中，水松紙703對(duì)應(yīng)4路脈沖激光，水松紙803也對(duì)應(yīng)4路脈沖激光，進(jìn)而對(duì)設(shè)備前后面板(即第一反射鏡組5兩側(cè)的位置)走紙機(jī)構(gòu)7、8上的水松紙703、803同時(shí)進(jìn)行打孔，配合水松紙703,803的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，最終在水松紙703、803表面各形成4排沿其寬度方向排列分布的小孔。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，8路脈沖中反射向水松紙703、803的脈沖路數(shù)可以相同，也可不同。采用上述實(shí)施例設(shè)備加工的水松紙可滿足單只卷煙透氣度300C. U的要求，且其走紙速度可達(dá)到350m/min,該速度與采用單臺(tái)輸出功率200瓦的全金屬射頻激勵(lì)CO2連續(xù)激光器構(gòu)成的單盤水松紙激光打孔設(shè)備的走紙速度完全相同；加工效率等同于兩臺(tái)配備100瓦CO2連續(xù)激光器的單盤四頭水松紙激光打孔設(shè)備，但是成本相較于等效的水松紙激光打孔設(shè)備要低得多。由此可見，本實(shí)用新型設(shè)備大大降低了制造成本，提高了加工效率。實(shí)施例2 與實(shí)施例1不同的是，通過調(diào)整所述分光反射鏡組5的反射方向，使8個(gè)分光反射鏡501全部對(duì)應(yīng)反射至水松紙803方向；將前端聚焦鏡302變?yōu)榉瓷涫骄劢圭R，使連續(xù)激光器I射出的激光光束被前端聚焦鏡302同時(shí)反射、聚焦并導(dǎo)向至多棱鏡303。通過調(diào)節(jié)分光反射鏡組5中分光反射鏡501的反射方向，可以選擇分向兩側(cè)水松紙的激光路數(shù)，使得激光打孔變得更為靈活，打孔速度更快，提高了打孔的效率。
權(quán)利要求1.一種雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備，包括由連續(xù)激光器至走紙機(jī)構(gòu)上水松紙表面的激光傳輸光路上依次布置的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、分光聚焦鏡組、分光反射鏡組及聚焦頭組，其特征在于，所述分光聚焦鏡組包括扇形排列的N個(gè)分光聚焦鏡，所述分光反射鏡組包括N個(gè)分光反射鏡，所述N個(gè)分光反射鏡的軸心在N路扇形排列的激光傳輸光路上呈傾斜排列，聚焦頭組包括N個(gè)聚焦頭，所述聚焦頭包括聚焦頭反射鏡及聚焦頭聚焦鏡，且N ^ 2，所述分光聚焦鏡、分光反射鏡和聚焦頭一一對(duì)應(yīng)依次布置，所述走紙機(jī)構(gòu)有兩套，分設(shè)于分光反射鏡組的兩側(cè)，所述N個(gè)分光反射鏡被分為兩組，分別與兩側(cè)的走紙機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備，其特征在于，所述多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)包括依次布置的前端聚焦鏡及由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的多棱鏡。
3.如權(quán)利要求2所述的雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備，其特征在于，所述前端聚焦鏡為透射式聚焦鏡或反射式聚焦鏡。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備，其特征在于，所述導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、分光聚焦鏡組和分光反射鏡組中均在同一水平面上，使上述機(jī)構(gòu)之間的激光傳輸光路也相應(yīng)在同一水平面上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種雙工位卷煙接裝紙激光打孔設(shè)備，解決了現(xiàn)有設(shè)備打孔效率低、靈活性差的問題。包括由連續(xù)激光器至走紙機(jī)構(gòu)上水松紙表面的激光傳輸光路上依次布置的導(dǎo)光機(jī)構(gòu)、多棱鏡掃描機(jī)構(gòu)、分光聚焦鏡組、分光反射鏡組及聚焦頭組，所述分光聚焦鏡組包括扇形排列的N個(gè)分光聚焦鏡，所述分光反射鏡組包括N個(gè)分光反射鏡，所述N個(gè)分光反射鏡的軸心在N路扇形排列的激光傳輸光路上呈傾斜排列，聚焦頭組包括N個(gè)聚焦頭，所述聚焦頭包括聚焦頭反射鏡及聚焦頭聚焦鏡，且N≥2，所述分光聚焦鏡、分光反射鏡和聚焦頭一一對(duì)應(yīng)依次布置。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)效率高、設(shè)備成本低、靈活性好。
文檔編號(hào)B23K26/08GK202877730SQ20122046698
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者陳培鋒, 王焄, 梁喬春 申請人:武漢市凱瑞迪激光技術(shù)有限公司