CN202667925U - 卷烟接装纸激光打孔装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种卷烟接装纸激光打孔装置，包括激光器、多棱镜分光系统、打孔头和驱动水松纸连续运动的走纸机构，所述走纸机构由收卷辊和放卷辊构成，其特征是所述多棱镜分光系统由第一聚焦镜、第二聚焦镜、多棱镜、全反镜以及带动多棱镜旋转的高速电机组成；多棱镜的面数M≥5，每一个面均为反射面，多棱镜底面与高速电机相连，高速电机的转速n为0.5～4万转/分，第二聚焦镜到多棱镜反射面上扫描点O的距离L等于第二聚焦镜的焦距f；全反镜位于第二聚焦镜射出光束的光轴中心方向，且其镜面与水平方向成45°角。本实用新型中激光能量利用率高，保证了光束质量稳定，且机械结构简单、体积小、降低成本，使用寿命长，生产维护容易。

Description

卷烟接装纸激光打孔装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光打孔技术领域，特别是卷烟接装纸激光打孔装置。

背景技术

吸烟有害健康是公认的事实，降低焦油含量对改善吸烟群体的身体健康具有重要意义。各国的卷烟制造商相继投入了大量的人力、物力和巨额资金，对降低卷烟焦油含量的理论方法、技术以及实践应用等方面进行了广泛而深入的研究，并发展了多种降焦技术。

卷烟接装纸作为卷烟过滤嘴专用外包装用纸，因其外观类似松木纹而曾得名水松纸。滤嘴通风稀释技术的原理是：通过在水松纸上打孔、使用高透气度滤棒成型纸或在滤棒上制成凹槽等方式，从而在抽吸卷烟时使外部空气进入滤嘴内并对主流烟气进行稀释，使吸入人体的焦油量相对减少。该项技术已成为国际上采用最广泛和最有效的降焦技术。目前美国卷烟市场上有90％左右的卷烟和西欧市场上80％左右的卷烟都采用了通风滤嘴，另外在亚洲的日本等国，通风滤嘴卷烟也占有相当大的比例。采用通风滤嘴这一简单、成熟且非常可靠的降焦技术，其降焦效果也十分明显，如美国Carlton牌卷烟采用通风滤嘴后可降低卷烟焦油量70％以上，降低CO高达80％以上，且通过强化加香、加料措施，也使该卷烟的吸味品质保持了较高水平。

目前我国过滤嘴香烟的比例已达95％。随着人类对于吸烟者健康保护要求的日益提高，能有效降低焦油含量、且减少尼古丁对人们健康伤害的水松纸打孔工艺得到迅速普及。

目前开发和利用的水松纸打孔技术主要包括机械打孔、电火花打孔、激光打孔等技术，其中激光打孔由于具有稳定性高和准确性高的特点，成为国际上广泛采用的方式。

激光打孔是利用激光辐射的高功率密度特点，将其聚焦加热水松纸，使水松纸局部达到汽化温度，汽化成孔。

目前已经推出的水松纸激光打孔机产品，主要采用两组或者多组反射镜进行激光传输，激光经过两次或两次反射传输到达加工区域表面，打孔头对应一路脉冲激光聚焦点输出，但是实际制造过程中其设备光路系统较为复杂，体积庞大。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种将激光传输的双组或双组以上反射镜简化为单组反射镜，光束只经过一次反射即进入加工材料表面进行加工，从而达到简化整机系统、减少激光传输能量损耗和提高加工效率的目的卷烟接装纸激光打孔装置。

为了实现上述目的，本实用新型所设计的卷烟接装纸激光打孔装置，包括激光器、多棱镜分光系统、打孔头和驱动水松纸连续运动的走纸机构，所述走纸机构由收卷辊和放卷辊构成，其特征是所述多棱镜分光系统由第一聚焦镜、第二聚焦镜、多棱镜、全反镜以及带动多棱镜旋转的高速电机组成；多棱镜的面数M≥5，每一个面均为反射面，多棱镜底面与高速电机相连，高速电机的转速n为0.5～4万转/分，第二聚焦镜到多棱镜的反射面上扫描点O的距离L等于第二聚焦镜的焦距f；全反镜位于第二聚焦镜射出光束的光轴中心方向，且其镜面与水平方向成45°角。

本发明创造采用水平放置多棱镜简化光路技术，通过一组反射镜传输即到达加工区域材料表面，从而在高速运动的水松纸表面打出N排小孔，其相比于现有技术中采用两组或者多组反射镜进行激光传输，激光经过两次或多次反射传输到达加工区域表面的方式，大大简化了加工装置的结构，很大程度上减少了能量传输的损耗。

为了对打孔过程中水松纸的运动速度进行实时检测，本发明创造还设有控制系统、水松纸在线速度检测系统，控制系统分别与激光器、高速电机和水松纸在线速度检测系统电连接，水松纸在线速度检测系统位于收卷辊的转轴上；同时为了对激光器进行冷却，以保证其正常工作，所述激光器配套有激光器冷却系统。

所述激光器为CO2激光器，其输出功率从50～4000瓦连续可调，激光输出波长为10.6μm。

本实用新型提供的卷烟接装纸激光打孔装置，其工作步骤如下：

a.走纸机构的收卷辊和放卷辊之间装夹水松纸，启动走纸机构，使收卷辊按设计的转速旋转，并带动水松纸连续运动；

b.激光器开始连续射出激光束，连续激光束穿过第一聚焦镜聚焦于旋转多棱镜的反射面上，形成具有一定角度θ的N路扇形反射扫描光束，N≥1；

c.该发散的N路反射扫描光束穿过于其相对应的N个相互独立的第二聚焦镜，形成N路具有一定扫描宽度ΔL的平行扫描光束；

d.该N路平行扫描光束通过于其相对应的N个均与水平面成45°的全反镜唯一90°导向后，直接进入N个于其相对应排列的打孔头，形成N路脉冲激光；

e.该N路平行扫描的脉冲激光分别经打孔头聚焦后输出，每一个打孔头输出N个聚焦光点在运动水松纸的表面，水松纸表面就形成N排间隔排布的微细小孔。

本实用新型得到的卷烟接装纸激光打孔装置，其采用水平放置多棱镜简化光路技术，将连续高功率激光束分成N路聚焦脉冲激光束输出，分光后激光经过一次传输即进入打孔头。减少了激光的传输距离，降低了功率损耗，因此激光能量利用率高，保证了光束质量稳定，并且机械结构简单、体积小、降低成本，使用寿命长，生产维护容易；同时采用连续高功率CO2激光器，技术成熟，工作中无需特殊维护，保证设备长期可靠运行。

附图说明

图1是实施例1的整体示意图；

图2是实施例2的整体示意图。

图中：激光器1、水松纸2、多棱镜分光系统3、第一聚焦镜31、对棱镜32、反射面321、高速电机33、第二聚焦镜34、全反镜35、打孔头4、走纸机构5、收卷辊51、放卷辊52、水松纸在线速度检测系统6、激光器冷却系统7、控制系统8。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供的卷烟接装纸激光打孔装置，包括激光器1、多棱镜分光系统3、打孔头4和驱动水松纸2连续运动的走纸机构5，所述走纸机构5由收卷辊51和放卷辊52构成，待加工的水松纸2由收卷辊51和放卷辊52进行装夹，水松纸2由收卷辊51旋转带动连续运动；所述多棱镜分光系统3由第一聚焦镜31、第二聚焦镜34、多棱镜32、全反镜35以及带动多棱镜32旋转的高速电机33组成；多棱镜32的面数M≥5，每一个面均为反射面321，多棱镜32底面与高速电机33相连，高速电机33的转速n为0.5～4万转/分，第二聚焦镜34到多棱镜32的反射面321上扫描点O的距离L等于第二聚焦镜34的焦距f；全反镜35位于第二聚焦镜34射出光束的光轴中心方向，且其镜面与水平方向成45°角。

上述激光器1可采用CO2激光器，其输出功率从50～4000瓦连续可调，激光输出波长为10.6μm；也可以根据实际需要选择其它种类的激光器。

本实施例得到的卷烟接装纸激光打孔装置，其工作步骤如下：

a.走纸机构5的收卷辊51和放卷辊52之间装夹水松纸2，启动走纸机构5，使收卷辊51按设计的转速旋转，并带动水松纸2连续运动；

b.激光器1开始连续射出激光束，连续激光束穿过第一聚焦镜聚31焦于旋转多棱镜32的反射面321上，形成具有一定角度θ的N路扇形反射扫描光束，N≥1；

c.该发散的N路反射扫描光束穿过于其相对应的N个相互独立的第二聚焦镜34，形成N路具有一定扫描宽度ΔL的平行扫描光束；

d.该N路平行扫描光束通过于其相对应的N个均与水平面成45°的全反镜35唯一90°导向后，直接进入N个于其相对应排列的打孔头4，形成N路脉冲激光；

e.该N路平行扫描的脉冲激光分别经打孔头4聚焦后输出，每一个打孔头4输出N个聚焦光点在运动水松纸2的表面，水松纸2表面就形成N排间隔排布的微细小孔。

本实施例采用水平放置多棱镜32简化光路技术，将连续高功率激光束分成N路聚焦脉冲激光束输出，分光后激光经过一次传输即进入打孔头4。减少了激光的传输距离，降低了功率损耗，因此激光能量利用率高，保证了光束质量稳定，并且机械结构简单、体积小、降低成本，使用寿命长，生产维护容易；同时采用连续高功率CO2激光器，技术成熟，工作中无需特殊维护，保证设备长期可靠运行。

实施例2：

如图2所示，本实施例提供的卷烟接装纸激光打孔装置，其大体结构与实施例1一致，但是为了对打孔过程中水松纸2的运动速度进行实时检测，本实施例还安装了控制系统8、水松纸在线速度检测系统6，控制系统8分别与激光器1、高速电机33和水松纸在线速度检测系统电连接，水松纸在线速度检测系统6位于收卷辊51的转轴上；同时为了对激光器1进行冷却，以保证其正常工作，本实施例中的激光器1还配套有激光器冷却系统7。

Claims (3)

1.一种卷烟接装纸激光打孔装置，包括激光器(1)、多棱镜分光系统(3)、打孔头(4)和驱动水松纸(2)连续运动的走纸机构(5)，所述走纸机构(5)由收卷辊(51)和放卷辊(52)构成，其特征是所述多棱镜分光系统(3)由第一聚焦镜(31)、第二聚焦镜(34)、多棱镜(32)、全反镜(35)以及带动多棱镜(32)旋转的高速电机(33)组成；多棱镜(32)的面数M≥5，每一个面均为反射面(321)，多棱镜(32)底面与高速电机(33)相连，高速电机(33)的转速n为0.5～4万转/分，第二聚焦镜(34)到多棱镜(32)的反射面(321)上扫描点O的距离L等于第二聚焦镜(34)的焦距f；全反镜(35)位于第二聚焦镜(34)射出光束的光轴中心方向，且其镜面与水平方向成45°角。

2.根据权利要求1所述的卷烟接装纸激光打孔装置，其特征是还包括控制系统(8)、水松纸在线速度检测系统(6)和激光器冷却系统(7)；控制系统(8)分别与激光器(1)、高速电机(33)和水松纸在线速度检测系统(6)电连接，水松纸在线速度检测系统(6)位于收卷辊(51)的转轴上，激光器冷却系统(7)与激光器(1)配合。

3.根据权利要求1或2所述的卷烟接装纸激光打孔装置，其特征是所述激光器(1)为CO2激光器，其输出功率在50～4000瓦连续可调，激光输出波长为10.6μm。

Images