CN111069799A - 一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，包括浮旋输送装置和激光打孔装置；浮旋输送装置包括轴向转动的转碟，转碟的周圈设有若干自转的负压吸槽；激光打孔装置包括旋转棱镜、弧形柱透镜及若干反射镜，旋转棱镜于转碟的端部，与转碟同轴设置；弧形柱透镜沿转碟的周向，设于转碟的外圈；旋转棱镜接收的脉冲激光，经若干反射镜传递给弧形柱透镜，聚焦于被负压吸槽吸附的烟支的过滤嘴，并随负压吸槽的自转完成周向打孔。改变了传统激光打孔只能在平面上进行聚焦的缺点，激光在烟支自转的同时进行扫描打孔，没有损伤烟支始终在焦平面上打孔，打孔精度高，成型效果好、距离均匀、大小一致，操作方便易于调节，具有很强的实用性和广泛的适用性。

Description

一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置
技术领域
本发明涉及一种激光打孔装置，具体涉及一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，属于卷烟设备应用技术领域。
背景技术
激光具有高亮度、高单色性、高相干性以及方向性好的特性。
激光打孔原理指激光经过聚焦后照射到材料上，使材料温度急速升高至熔化或汽化，随着激光与被加工材料的相对运动，在被加工材料上形成圆孔或者线状孔从而达到打孔的目的。
在烟支上采用激光打孔可降低焦油对身体的侵害。常规的做法是对烟支的过滤嘴进行激光打孔，烟支在烟用卷接机组生产运行中的特定工位绕自身轴线旋转的同时被激光聚焦器发射脉冲激光截击打孔。
现有研究及应用的激光打孔方式，分别存在以下几种弊端：
1、双支长度的细棒支撑在滚筒表面并沿表面运行，两束激光只能在五个定点位置打孔，其打孔数量不可调，限制了现场应用的灵活性；
2、对称旋转的双吸附嘴，滚筒上的细棒物与旋转吸附嘴进行交接，旋转吸附嘴独立于滚筒之外，但是吸附嘴旋转速度较高，影响交接的稳定性；
3、多个激光打孔装置均匀分布在烟支能够完成自转至少360度的范围内，但由于打孔装置数量是一定的且安装位置固定，因此只能在烟支过滤嘴上打一定数量的孔，无法根据现场需求调节数量，应用前景受到限制；
4、通过拨烟轮搓烟支以实现烟支自转，激光定点发射脉冲在烟支自转一圈时完成对其表面的打孔，这种机械搓烟使烟支自转的方式打孔会对烟支表面造成一定损伤，且速度有限，限制了生产效率。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可在烟支旋转的同时，于宽范围扫描聚焦的激光打孔装置。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，包括浮旋输送装置和激光打孔装置；
所述浮旋输送装置包括轴向转动的转碟，转碟的周圈设有若干自转的负压吸槽；
所述激光打孔装置包括旋转棱镜、弧形柱透镜及若干反射镜，
所述旋转棱镜于转碟的端部，与转碟同轴设置；弧形柱透镜沿转碟的周向，设于转碟的外圈；
旋转棱镜接收的脉冲激光，经若干反射镜传递给弧形柱透镜，聚焦于被负压吸槽吸附的烟支的过滤嘴，并随负压吸槽的自转完成周向打孔。
上述旋转棱镜的侧面设有第一柱透镜，用于聚焦入射激光。
上述若干反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，
所述第一反射镜设于旋转棱镜的上端，第二反射镜设于弧形柱透镜的上端，第一反射镜接收旋转棱镜的激光后，经第二反射镜向弧形柱透镜投射。
进一步的，上述激光打孔装置为两组，包括两个分别与设于转碟两端的负压吸槽匹配的弧形柱透镜；
所述第二反射镜为两个，分别将第一反射镜投射的激光折向对应的弧形柱透镜。
上述旋转棱镜的周向由多个平面构成，每个平面均为反射面；
通过调节平面数和反射面长度，可调节不同激光的扫描范围。
上述负压吸槽自转一周的时间，与负压吸槽在弧形柱透镜下的公转时间相同。
上述转碟通过一端固连的动力轴公转；
所述转碟的两端活套一对转轮；于转轮之间的转碟外圈，转碟的两端分别固连轴盘，
在轴盘和转碟内腔之间设有多条负压通路，所述负压通路的一端与轴盘上预设的若干通孔相连通，另一端连通转碟内腔的负压抽吸装置；
所述通孔内设有负压吸风轴管，所述负压吸风轴管对应另一轴盘的端部开有负压吸槽，对应转轮的一端封口并外设与转轮的转齿匹配的圈齿；
由外置动力驱动的转轮联动负压吸槽自转。
进一步的，上述通孔沿轴盘的盘身周向、等间距的开设。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，通过在烟支运行的过程中同时实现自旋转，并且在烟支旋转的同时扫描激光跟随烟支位移，在烟支过滤嘴表面距离均匀的打上一圈大小一致的孔。
本发明通过设计弧形柱透镜实现对弧形表面进行聚焦，改变了传统激光打孔只能在平面上进行聚焦的缺点，激光跟踪烟支在烟支自转的同时进行扫描打孔，没有损伤烟支且打孔精度高，由于始终在焦平面上打孔，因此孔的成型效果较好。同时，通过调节旋转棱镜的平面数和反射面长度，可调节不同激光的扫描范围，与此同时旋转棱镜的转动带动激光在旋转棱镜上部一定范围内实现扫描；其结构简单，操作方便，易于调节，在较宽范围扫描聚焦，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置的结构示意图。
图2为本发明的激光打孔装置的结构示意图的侧示图。
图3为本发明的负压吸槽自转的动作示意图。
附图中标记的含义如下：1、第一柱透镜，2、旋转棱镜，3、第一反射镜，4、第二反射镜，5、第三反射镜，6、第二弧形柱透镜，7、第三弧形柱透镜，8、负压吸槽，9、转碟，10、入射激光，11、烟支，12、转轮，13、轴盘。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，由浮旋输送装置和激光打孔装置组成。
浮旋输送装置的主体为转碟9，转碟9的一端设有动力轴，由动力轴驱动转碟9转动。转碟9的两端活套一对转轮12，在转轮12之间，转碟9两端的外圈处分别固连一对轴盘13；转碟9的腔内设有负压抽吸装置，通过设于轴盘13和转碟9内腔之间的若干条负压通路，与轴盘13上预设的若干通孔相连通，优选的，通孔沿轴盘13的盘身周向、等间距的开设。通孔内设有沿转碟9轴向设置的负压吸风轴管，该负压吸风轴管的内侧端（对应另一轴盘13的端部）开有负压吸槽8，外侧端（对应转轮12的一端）闭合并设有与转轮12的转齿匹配的圈齿；转齿通过齿圈联动负压吸槽8及其内吸附的烟支11转动。
优选的，转碟9两侧的负压吸槽8分别一一对应，成直线排列。
转轮12由外置的动力驱动，包括齿轮盘、皮带轮等。
激光打孔装置由第一柱透镜1、旋转棱镜2、第一反射镜3、第二反射镜4、第三反射镜5、第二弧形柱透镜6和第三弧形柱透镜7组成。
旋转棱镜2为正多面柱体，周向由多个平面构成，每个平面均为反射面；旋转棱镜2设于转碟9的端部，与转碟9同轴设置。第一柱透镜1横设于旋转棱镜2的侧面，用于聚焦入射激光10。
第二弧形柱透镜6和第三弧形柱透镜7分别沿转碟9的周向设置，第一反射镜3设于旋转棱镜2的上端，第二反射镜4设于第二弧形柱透镜6的上端，第三反射镜5设于第三弧形柱透镜7的上端。如图1所示，形成的光路有2条，分别为：一束入射激光10由光源经第一柱透镜1汇集，依次经过旋转棱镜2、第一反射镜3、第二反射镜4后，由第二弧形柱透镜6汇聚，聚焦于由负压吸槽8吸附的烟支11的过滤嘴上；另一束入射激光10由光源经第一柱透镜1汇集，依次经过旋转棱镜2、第一反射镜3、第三反射镜5后，由第三弧形柱透镜7汇聚，聚焦于由另一侧的负压吸槽8吸附的烟支11的过滤嘴上。
于本发明中，当烟支11过滤嘴随转碟9运行一圆周轨迹时，称为公转；当烟支11过滤嘴随负压吸槽8转动一圆周轨迹时，即沿自身中轴旋转360度，称为自转。关于第二弧形柱透镜6和第三弧形柱透镜7的弧长度设置，及公转、自转的转速设置：本发明的负压吸槽8自转一周的时间，与负压吸槽8在弧形柱透镜下的公转时间相同，如附图3所示。
使用时，
优选的，将第一柱透镜1安装在转碟9的切面处，将两束入射激光10（脉冲激光）分别聚焦为两束线性激光。激光在入射到旋转棱镜2的某一反射面上时将激光向旋转棱镜2的上部反射，第一反射镜3将旋转棱镜2反射上来的激光反射并沿着轴向的方向传输，第二反射镜4和第三反射镜5将由第一反射镜3反射来的两束轴向激光向下方反射。弧形第二弧形柱透镜6和弧形第三弧形柱透镜7分别位于第三反射镜5和第二反射镜4下方，第三反射镜5和第二反射镜4反射过来的两束线性激光经由第二弧形柱透镜6和第三弧形柱透镜7聚焦后在烟支11过滤嘴表面形成圆形光斑，其弧形结构以实现在弧面扫描目的。
浮旋输送装置携带有负压，当烟支11被传送上浮旋输送装置后，负压吸住烟支11，随转碟9做公转，且自身同时自转；当烟支11过滤嘴公转到弧形柱透镜下方时，脉冲激光开始打孔并且跟随香烟进行扫描，在自转一个周期内完成扫描，实现在烟支11过滤嘴表面打孔一周的目的。此时下一只烟支11进入扫描范围继续循环上一步流程。
通过调节旋转棱镜2的平面数和反射面长度，可调节不同激光的扫描范围。与此同时旋转棱镜2的转动带动激光在旋转棱镜2上部一定范围内实现扫描。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，包括浮旋输送装置和激光打孔装置；
所述浮旋输送装置包括轴向转动的转碟，转碟的周圈设有若干自转的负压吸槽；
所述激光打孔装置包括旋转棱镜、弧形柱透镜及若干反射镜，
所述旋转棱镜于转碟的端部，与转碟同轴设置；弧形柱透镜沿转碟的周向，设于转碟的外圈；
旋转棱镜接收的脉冲激光，经若干反射镜传递给弧形柱透镜，聚焦于被负压吸槽吸附的烟支的过滤嘴，并随负压吸槽的自转完成周向打孔。
2.根据权利要求1所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述旋转棱镜的侧面设有第一柱透镜，用于聚焦入射激光。
3.根据权利要求1所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述若干反射镜包括第一反射镜和第二反射镜，
所述第一反射镜设于旋转棱镜的上端，第二反射镜设于弧形柱透镜的上端，第一反射镜接收旋转棱镜的激光后，经第二反射镜向弧形柱透镜投射。
4.根据权利要求3所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述激光打孔装置为两组，包括两个分别与设于转碟两端的负压吸槽匹配的弧形柱透镜；
所述第二反射镜为两个，分别将第一反射镜投射的激光折向对应的弧形柱透镜。
5.根据权利要求1所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述旋转棱镜的周向由多个平面构成，每个平面均为反射面；
通过调节平面数和反射面长度，可调节不同激光的扫描范围。
6.根据权利要求1所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述负压吸槽自转一周的时间，与负压吸槽在弧形柱透镜下的公转时间相同。
7.根据权利要求1所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述转碟通过一端固连的动力轴公转；
所述转碟的两端活套一对转轮；于转轮之间的转碟外圈，转碟的两端分别固连轴盘，
在轴盘和转碟内腔之间设有多条负压通路，所述负压通路的一端与轴盘上预设的若干通孔相连通，另一端连通转碟内腔的负压抽吸装置；
所述通孔内设有负压吸风轴管，所述负压吸风轴管对应另一轴盘的端部开有负压吸槽，对应转轮的一端封口并外设与转轮的转齿匹配的圈齿；
由外置动力驱动的转轮联动负压吸槽自转。
8.根据权利要求7所述的一种宽范围扫描聚焦的激光打孔装置，其特征在于，所述通孔沿轴盘的盘身周向、等间距的开设。
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