CN110587154A - 一种在线烟支激光打孔系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及烟支打孔技术领域，具体为一种在线烟支激光打孔系统，包括机箱、安装在所述机箱内部的传输机构以及安装在机箱顶部的激光仓。该在线烟支激光打孔系统中，通过将从动转辊贴合在主动转辊上，当主动转辊转动时，从动转辊随着主动转辊一并旋转，此时烟支在主动转辊和从动转辊之间滚动，通过主动转辊和从动转辊的转动，实现烟支的转动，整体结构简单，便于安装，且烟支旋转平稳，打孔精度高，通过设置的进料传输机构、送料传输机构以及出料传输机构，实现烟支的多级传输，同时在且传输平稳，烟支不易掉落。

Description

一种在线烟支激光打孔系统

技术领域

本发明涉及烟支打孔技术领域，具体为一种在线烟支激光打孔系统。

背景技术

随着生活水平的提高，人们在满足香烟感官刺激的同时，也开始重视香烟对人体的危害。降低卷烟的焦油含量已经成为烟草行业发展趋势。进一步降低卷烟焦油的含量，提高产品技术含量，增加产品附加值，从而扩大市场消费，提高经济效益。这是卷烟企业在竞争中求生存，在竞争中求发展的必由之路。烟支在线激光打孔技术，是降焦经济快捷有效的手段。它是烟支在卷接过程中，在卷烟咀棒中部利用高能激光，将水松纸打穿，形成微小孔洞，当卷烟在吸食的过程中，起到稀释烟气，从而降低了焦油含量，降低了对人体、对环境的不良影响。

在对烟支进行打孔时，需要沿着烟支一圈进行打孔，现有的烟支打孔多采用激光打孔鼓轮和搓烟轮实现烟支转动并打孔，但打孔鼓轮和搓烟轮结构复杂，不易安装，导致打孔效果不精准，影响烟支生产的合格率。鉴于此，我们提出一种在线烟支激光打孔系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线烟支激光打孔系统，以解决上述背景技术中提出的打孔鼓轮和搓烟轮结构复杂，不易安装，导致打孔效果不精准，影响烟支生产的合格率的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明提供一种在线烟支激光打孔系统，包括机箱、安装在所述机箱内部的传输机构以及安装在机箱顶部的激光仓，所述传输机构自上到下一侧分别设置有进料传输机构、送料传输机构以及出料传输机构，所述进料传输机构和所述送料传输机构一侧安装有限位箱，所述送料传输机构的一端安装有定位机构，所述定位机构包括一对固定板，两个固定板之间分别设置有主动转辊和从动转辊，其中一个所述固定板外壁安装有用于驱动所述主动转辊转动的旋转电机，所述从动转辊的两端分别设置有转轴，所述转轴的一端安装有轴承环，所述固定板的内壁还开设有滑槽。

作为优选，所述轴承环和所述滑槽滑动配合。

作为优选，两个所述转轴的外壁分别套设有转环，两个所述转环之间安装有连接架，所述连接架的一端安装有伸缩气缸，两个所述固定板的一端设置有安装板。

作为优选，所述进料传输机构包括一对第一挡板，两个所述第一挡板之间设置有进料传输带，所述第一挡板的一端设置有下料斗，所述送料传输机构包括一对第二挡板，两个所述第二挡板之间安装有送料传输带，所述出料传输机构包括一对第三挡板，两个所述第三挡板之间安装有下料传输带，所述第三挡板的一端安装有出料斗。

作为优选，所述机箱的顶部安装有与其内部相通的进料斗，所述进料斗靠近所述进料传输带一侧。

作为优选，所述机箱的底部四周分别安装有底脚，所述出料斗穿过所述机箱底部，并延伸至所述机箱外部。

作为优选，所述激光仓包括工作腔，所述工作腔的底部安装有与其内部相连通的反射腔，所述反射腔的底部安装有与其内部相连通的照射腔。

作为优选，所述工作腔的内壁顶部安装有激光器。

作为优选，所述反射腔的内壁分别安装有呈倾斜设置的第一反射镜和第二反射镜。

作为优选，上述任意一项所述的在线烟支激光打孔系统的操作步骤如下：

S1、上料烟支：将烟支从进料斗放入，烟支顺着进料斗掉落至进料传输带内，此时烟支顺着进料传输带传输至下料斗一侧，并顺着下料斗掉落至送料传输带上，此时烟支顺着送料传输带传输至定位机构上；

S2、旋转烟支：将旋转电机接通电源，使其工作，旋转电机带动主动转辊顺时针旋转，同时将伸缩气缸接通电源，使其工作，通过伸缩气缸将连接架顶出，直到从动转辊贴合在主动转辊上，此时主动转辊带动从动转辊转动，从动转辊逆时针旋转，当烟支掉落在主动转辊时，主动转辊时顺时针旋转，将烟支推送到从动转辊一侧，直到烟支位于主动转辊和从动转辊之间，而主动转辊和从动转辊之间贴合紧密，烟支无法从主动转辊和从动转辊之间掉落，此时烟支在主动转辊和从动转辊之间滚动，实现烟支的转动；

S3、激光打孔：将激光器接通电源，使其工作，激光器反射激光，激光从工作腔发出，并通过第一反射镜和第二反射镜反射后，从照射腔射出，将激光照射在烟支需要打孔的位置上，此时只需要调节激光器的工作，并配合烟支的转动，即可实现烟支上的环形打孔；

S4、排出烟支：将伸缩气缸接通电源，使其工作，伸缩气缸通过连接架带动从动转辊回收，从动转辊远离主动转辊，此时从动转辊和主动转辊之间产生间隙，烟支从主动转辊和从动转辊之间掉落，烟支掉落在下料传输带上，并顺着下料传输带传输至出料斗内，最终烟支从出料斗内排出。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、该在线烟支激光打孔系统中，通过将从动转辊贴合在主动转辊上，当主动转辊转动时，从动转辊随着主动转辊一并旋转，此时烟支在主动转辊和从动转辊之间滚动，通过主动转辊和从动转辊的转动，实现烟支的转动，整体结构简单，便于安装，且烟支旋转平稳，打孔精度高。

2、该在线烟支激光打孔系统中，通过设置的进料传输机构、送料传输机构以及出料传输机构，实现烟支的多级传输，同时在且传输平稳，烟支不易掉落。

3、该在线烟支激光打孔系统中，通过设置的激光器，并通过第一反射镜和第二反射镜反射后，从照射腔射出，将激光照射在烟支需要打孔的位置上，此时只需要调节激光器的工作，并配合烟支的转动，即可实现烟支上的环形打孔。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的传输机构结构示意图；

图3为本发明的定位机构结构拆分图；

图4为本发明的进料传输机构和送料传输机构安装结构示意图；

图5为本发明的出料传输机构结构示意图；

图6为本发明的激光仓结构示意图；

图7为本发明的激光仓内部结构示意图。

图中：1、机箱；11、进料斗；12、底脚；2、传输机构；21、进料传输机构；211、第一挡板；212、进料传输带；213、下料斗；22、送料传输机构；221、第二挡板；222、送料传输带；23、出料传输机构；231、第三挡板；232、下料传输带；233、出料斗；24、限位箱；25、定位机构；251、固定板；252、主动转辊；253、从动转辊；254、旋转电机；255、滑槽；256、转轴；257、轴承环；258、转环；259、连接架；2510、伸缩气缸；2511、安装板；3、激光仓；31、工作腔；32、反射腔；33、照射腔；34、激光器；35、第一反射镜；36、第二反射镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

一方面，本发明提供一种在线烟支激光打孔系统，如图1-图3所示，包括机箱1、安装在机箱1内部的传输机构2以及安装在机箱1顶部的激光仓3，传输机构2自上到下一侧分别设置有进料传输机构21、送料传输机构22以及出料传输机构23，进料传输机构21和送料传输机构22一侧安装有限位箱24，送料传输机构22的一端安装有定位机构25，定位机构25包括一对固定板251，两个固定板251之间分别设置有主动转辊252和从动转辊253，其中一个固定板251外壁安装有用于驱动主动转辊252转动的旋转电机254，从动转辊253的两端分别设置有转轴256，转轴256的一端安装有轴承环257，固定板251的内壁还开设有滑槽255。

本实施例中，轴承环257和滑槽255滑动配合，通过轴承环257在滑槽255内滑动，实现从动转辊253在固定板251内滑动。

进一步的，两个转轴256的外壁分别套设有转环258，两个转环258之间安装有连接架259，连接架259的一端安装有伸缩气缸2510，两个固定板251的一端设置有安装板2511，通过伸缩气缸2510推动连接架259，实现从动转辊253的移动。

具体的，转环258和转轴256转动连接，便于从动转辊253转动时，转轴256在转环258内旋转。

值得说明的是，主动转辊252和从动转辊253的外表面均套设有一层橡胶套，使得主动转辊252和从动转辊253表面摩擦力大，当从动转辊253接触在主动转辊252上时，主动转辊252能够带动从动转辊253旋转，同时设置橡胶套能够减少主动转辊252和从动转辊253的间隙，防止烟支从主动转辊252和从动转辊253之间掉落。

此外，伸缩气缸2510的一端焊接在固定板251上，同时伸缩气缸2510的伸缩轴焊接在连接架259上，能够对伸缩气缸2510进行固定，便于伸缩气缸2510水平顶出连接架259。

除此之外，旋转电机254的转速足够慢，转速控制在5-10r/min，使得主动转辊252和从动转辊253相对转动产生的力不足以挤压烟支掉落。

本发明的在线烟支激光打孔系统在对烟支转动时，将旋转电机254接通电源，使其工作，旋转电机254带动主动转辊252顺时针旋转，同时将伸缩气缸2510接通电源，使其工作，通过伸缩气缸2510将连接架259顶出，直到从动转辊253贴合在主动转辊252上，此时主动转辊252带动从动转辊253转动，从动转辊253逆时针旋转，当烟支掉落在主动转辊252时，主动转辊252时顺时针旋转，将烟支推送到从动转辊253一侧，直到烟支位于主动转辊252和从动转辊253之间，而主动转辊252和从动转辊253之间贴合紧密，烟支无法从主动转辊252和从动转辊253之间掉落，此时烟支在主动转辊252和从动转辊253之间滚动，实现烟支的转动；

本发明的在线烟支激光打孔系统在对烟支下落时，将伸缩气缸2510接通电源，使其工作，伸缩气缸2510通过连接架259带动从动转辊253回收，从动转辊253远离主动转辊252，此时从动转辊253和主动转辊252之间产生间隙，烟支从主动转辊252和从动转辊253之间掉落。

实施例2

作为本发明的第二种实施例，为了便于对烟支进行传输，本发明人员还设置有传输机构2，作为一种优选实施例，如图4和图5所示，进料传输机构21包括一对第一挡板211，两个第一挡板211之间设置有进料传输带212，第一挡板211的一端设置有下料斗213，送料传输机构22包括一对第二挡板221，两个第二挡板221之间安装有送料传输带222，出料传输机构23包括一对第三挡板231，两个第三挡板231之间安装有下料传输带232，第三挡板231的一端安装有出料斗233。

本实施例中，机箱1的顶部安装有与其内部相通的进料斗11，进料斗11靠近进料传输带212一侧，便于将烟支从进料斗11投入后，烟支顺着进料斗11掉落至进料传输带212上进行传输。

进一步的，机箱1的底部四周分别安装有底脚12，出料斗233穿过机箱1底部，并延伸至机箱1外部，使得机箱1底部和地面有足够的空间，便于将出料斗233伸出，进而烟支顺着出料斗233排出。

具体的，传输机构2整体固定安装在机箱1的内壁上，具体的固定安装方式可采用现有技术中任意一种固定安装方式，比如焊接、螺纹连接等等，为了保障安装的稳定性，本发明优选采用焊接方式。

此外，进料传输带212、送料传输带222和下料传输带232均采用电机驱动方式实现进料传输带212、送料传输带222和下料传输带232的转动，同时进料传输带212、送料传输带222和下料传输带232的传输方式为现有技术，本发明人员在此不在赘述。

除此之外，进料传输带212的转动方向为逆时针旋转，使得进料传输带212向下料斗213一侧传输，送料传输带222的转动方向为顺时针旋转，使得送料传输带222向下料传输带232一侧传输，下料传输带232转动反向为逆时针旋转，使得下料传输带232向出料斗233一侧传输。

同时，定位机构25安装在送料传输机构23一侧的底端，使得烟支顺着送料传输机构23落入定位机构25上。

本实施例的在线烟支激光打孔系统在对烟支传输时，将烟支从进料斗11放入，烟支顺着进料斗11掉落至进料传输带212内，此时烟支顺着进料传输带212传输至下料斗213一侧，并顺着下料斗213掉落至送料传输带222上，此时烟支顺着送料传输带222传输至定位机构25上，当烟支从定位机构25落下时，烟支掉落在下料传输带232上，并顺着下料传输带232传输至出料斗233内，最终烟支从出料斗233内排出。

实施例3

作为本发明的第三种实施例，为了便于对烟支的烟蒂上进行打孔，本发明人员还设置有激光仓3，作为一种优选实施例，如图6和图7所示，激光仓3包括工作腔31，工作腔31的底部安装有与其内部相连通的反射腔32，反射腔32的底部安装有与其内部相连通的照射腔33，工作腔31的内壁顶部安装有激光器34，反射腔32的内壁分别安装有呈倾斜设置的第一反射镜35和第二反射镜36。

本实施例中，第一反射镜35和第二反射镜36均呈45°倾斜设置，且第一反射镜35设置在工作腔31和反射腔32的连接处，第二反射镜36设置在反射腔32和照射腔33的连接处，使得激光从工作腔31发出，并通过第一反射镜35和第二反射镜36反射后，从照射腔33射出。

进一步的，激光器34选用YAG型激光器，YAG型激光器输出的波长为1.06μm，同时能与光纤耦合，借助时间分割和功率分割多路系统能方便地将一束激光传输给多个工位或远距离工位，便于激光加工实现柔性化。

由于激光是波长单一、亮度极高、空间相干性和时间相干性都非常好的相干光，它具有良好的可聚焦性。激光经过光学系统的整理、聚焦和传输，在焦点处可得到直径为十几至几微米的细小光斑，使得焦点处激光的功率密度高达10⁵～10¹³W/cm²，在焦面处的激光功率密度，等于激光输出功率除以光点面积，其公式如下：

式中，F为焦面处的激光功率密度，P为激光输出功率，d为焦面处光点的直径。

具体的，激光打孔原理如下，激光经聚焦后作为高强度热源对材料进行加热，当激光功率密度为10⁵～10⁶W/cm²就能对各种材料进行熔化或者气化，进而实现打孔效果。

此外，激光在照射过程中会产生有一定的发散角，假设激光束的发散角为θ，聚焦透镜的焦距为f，则在焦面上的光点的直径d为：

d＝f·θ

打孔时，孔的纵截面的形状在很大程度上取决于焦平面与像面之间的光束形状，光束的形状则由内部边界光的光程决定，本发明涉设计，要使这些光线的交点与物镜的前焦点重合，光束的柱形部分的长度可用下式求：

式中，X为柱形光束的长度；f为物镜的焦距；θ为激光的发散角；d为光栏直径或谐振腔内光线最小截面的直径；d′为柱形光束的直径。

本发明的在线烟支激光打孔系统在进行打孔时，当烟支进入定位机构25后，烟支在主动转辊252和从动转辊253之间滚动，实现烟支的转动，同时将激光器34接通电源，使其工作，激光器34反射激光，激光从工作腔31发出，并通过第一反射镜35和第二反射镜36反射后，从照射腔33射出，将激光照射在烟支需要打孔的位置上，此时只需要调节激光器34的工作，并配合烟支的转动，即可实现烟支上的环形打孔。

另一方面，本发明还提供了该在线烟支激光打孔系统的操作方法，其操作步骤如下：

S1、上料烟支：将烟支从进料斗11放入，烟支顺着进料斗11掉落至进料传输带212内，此时烟支顺着进料传输带212传输至下料斗213一侧，并顺着下料斗213掉落至送料传输带222上，此时烟支顺着送料传输带222传输至定位机构25上；

S2、旋转烟支：将旋转电机254接通电源，使其工作，旋转电机254带动主动转辊252顺时针旋转，同时将伸缩气缸2510接通电源，使其工作，通过伸缩气缸2510将连接架259顶出，直到从动转辊253贴合在主动转辊252上，此时主动转辊252带动从动转辊253转动，从动转辊253逆时针旋转，当烟支掉落在主动转辊252时，主动转辊252时顺时针旋转，将烟支推送到从动转辊253一侧，直到烟支位于主动转辊252和从动转辊253之间，而主动转辊252和从动转辊253之间贴合紧密，烟支无法从主动转辊252和从动转辊253之间掉落，此时烟支在主动转辊252和从动转辊253之间滚动，实现烟支的转动；

S3、激光打孔：将激光器34接通电源，使其工作，激光器34反射激光，激光从工作腔31发出，并通过第一反射镜35和第二反射镜36反射后，从照射腔33射出，将激光照射在烟支需要打孔的位置上，此时只需要调节激光器34的工作，并配合烟支的转动，即可实现烟支上的环形打孔；

S4、排出烟支：将伸缩气缸2510接通电源，使其工作，伸缩气缸2510通过连接架259带动从动转辊253回收，从动转辊253远离主动转辊252，此时从动转辊253和主动转辊252之间产生间隙，烟支从主动转辊252和从动转辊253之间掉落，烟支掉落在下料传输带232上，并顺着下料传输带232传输至出料斗233内，最终烟支从出料斗233内排出。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种在线烟支激光打孔系统，包括机箱(1)、安装在所述机箱(1)内部的传输机构(2)以及安装在机箱(1)顶部的激光仓(3)，其特征在于：所述传输机构(2)自上到下一侧分别设置有进料传输机构(21)、送料传输机构(22)以及出料传输机构(23)，所述进料传输机构(21)和所述送料传输机构(22)一侧安装有限位箱(24)，所述送料传输机构(22)的一端安装有定位机构(25)，所述定位机构(25)包括一对固定板(251)，两个固定板(251)之间分别设置有主动转辊(252)和从动转辊(253)，其中一个所述固定板(251)外壁安装有用于驱动所述主动转辊(252)转动的旋转电机(254)，所述从动转辊(253)的两端分别设置有转轴(256)，所述转轴(256)的一端安装有轴承环(257)，所述固定板(251)的内壁还开设有滑槽(255)。

2.根据权利要求1所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述轴承环(257)和所述滑槽(255)滑动配合。

3.根据权利要求1所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：两个所述转轴(256)的外壁分别套设有转环(258)，两个所述转环(258)之间安装有连接架(259)，所述连接架(259)的一端安装有伸缩气缸(2510)，两个所述固定板(251)的一端设置有安装板(2511)。

4.根据权利要求1所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述进料传输机构(21)包括一对第一挡板(211)，两个所述第一挡板(211)之间设置有进料传输带(212)，所述第一挡板(211)的一端设置有下料斗(213)，所述送料传输机构(22)包括一对第二挡板(221)，两个所述第二挡板(221)之间安装有送料传输带(222)，所述出料传输机构(23)包括一对第三挡板(231)，两个所述第三挡板(231)之间安装有下料传输带(232)，所述第三挡板(231)的一端安装有出料斗(233)。

5.根据权利要求4所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述机箱(1)的顶部安装有与其内部相通的进料斗(11)，所述进料斗(11)靠近所述进料传输带(212)一侧。

6.根据权利要求4所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述机箱(1)的底部四周分别安装有底脚(12)，所述出料斗(233)穿过所述机箱(1)底部，并延伸至所述机箱(1)外部。

7.根据权利要求1所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述激光仓(3)包括工作腔(31)，所述工作腔(31)的底部安装有与其内部相连通的反射腔(32)，所述反射腔(32)的底部安装有与其内部相连通的照射腔(33)。

8.根据权利要求7所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述工作腔(31)的内壁顶部安装有激光器(34)。

9.根据权利要求7所述的在线烟支激光打孔系统，其特征在于：所述反射腔(32)的内壁分别安装有呈倾斜设置的第一反射镜(35)和第二反射镜(36)。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的在线烟支激光打孔系统，其操作步骤如下：

S1、上料烟支：将烟支从进料斗(11)放入，烟支顺着进料斗(11)掉落至进料传输带(212)内，此时烟支顺着进料传输带(212)传输至下料斗(213)一侧，并顺着下料斗(213)掉落至送料传输带(222)上，此时烟支顺着送料传输带(222)传输至定位机构(25)上；

S2、旋转烟支：将旋转电机(254)接通电源，使其工作，旋转电机(254)带动主动转辊(252)顺时针旋转，同时将伸缩气缸(2510)接通电源，使其工作，通过伸缩气缸(2510)将连接架(259)顶出，直到从动转辊(253)贴合在主动转辊(252)上，此时主动转辊(252)带动从动转辊(253)转动，从动转辊(253)逆时针旋转，当烟支掉落在主动转辊(252)时，主动转辊(252)时顺时针旋转，将烟支推送到从动转辊(253)一侧，直到烟支位于主动转辊(252)和从动转辊(253)之间，而主动转辊(252)和从动转辊(253)之间贴合紧密，烟支无法从主动转辊(252)和从动转辊(253)之间掉落，此时烟支在主动转辊(252)和从动转辊(253)之间滚动，实现烟支的转动；

S3、激光打孔：将激光器(34)接通电源，使其工作，激光器(34)反射激光，激光从工作腔(31)发出，并通过第一反射镜(35)和第二反射镜(36)反射后，从照射腔(33)射出，将激光照射在烟支需要打孔的位置上，此时只需要调节激光器(34)的工作，并配合烟支的转动，即可实现烟支上的环形打孔；

S4、排出烟支：将伸缩气缸(2510)接通电源，使其工作，伸缩气缸(2510)通过连接架(259)带动从动转辊(253)回收，从动转辊(253)远离主动转辊(252)，此时从动转辊(253)和主动转辊(252)之间产生间隙，烟支从主动转辊(252)和从动转辊(253)之间掉落，烟支掉落在下料传输带(232)上，并顺着下料传输带(232)传输至出料斗(233)内，最终烟支从出料斗(233)内排出。