CN202877736U

CN202877736U - 一种卷烟接装纸激光打孔设备

Info

Publication number: CN202877736U
Application number: CN 201220469925
Authority: CN
Inventors: 陈培锋; 王焄; 刘著新
Original assignee: Kai Ruidi Laser Technology Co Ltd Of Wuhan City
Current assignee: HENAN LIANFA PAPER CO Ltd
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-09-14

Abstract

本实用新型涉及一种卷烟接装纸激光打孔设备，解决了现有卷烟接装纸激光打孔设备成本高、透气度和加工效率低的问题。技术方案包括由连续激光器至走纸机构上的水松纸表面的激光传输光路上依次布置的导光机构、前端聚焦镜、多棱镜、以及对应多棱镜工作面呈扇形排列的多个分光聚焦机构，所述连续激光器、导光机构及前端聚焦镜均有N个，N≥2，N个前端聚焦镜可将N个连续激光器输出的N路连续激光束以不同的入射角度同时汇聚于多棱镜的工作面上。本实用新型成本低、操作简便、打孔效率高、孔隙透气度好。

Description

一种卷烟接装纸激光打孔设备

技术领域

本实用新型涉及一种激光打孔设备，具体的说是一种卷烟接装纸激光打孔设备。

背景技术

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。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打孔均匀、透气度稳定性高等优点，成为国际上广泛采用的方式。

已经研制成功且用于生产的水松纸激光打孔设备通常采用机械式斩光盘光束调制原理（例如：中国专利“在线式水松纸激光打孔卷烟接嘴机”，专利号：ZL02263600.5）或旋转式多棱镜扫描分光原理（例如：中国专利“水松纸激光打孔机”，专利号：ZL200820147995.4）两种基本方案，将连续激光器输出的连续激光束变换成脉冲激光束，以实现对水松纸表面进行在线透气微孔加工。同时，由于多棱镜扫描分光方式对激光能量的利用率较机械式斩光盘高很多，因而水松纸激光打孔技术一般偏向于采用多棱镜扫描分光的方式对连续激光束进行变换，以实现打孔脉冲式激光输出。

目前，基于多棱镜扫描分光方式的水松纸激光打孔设备的基本原理是：利用单台连续激光器输出连续激光束，并将其聚焦于旋转式多棱镜的某个工作面上；这个工作面在旋转过程中将激光束依次扫过N个（例如4、8、16、32个）紧密排列的独立聚焦系统，每个独立的聚焦系统在激光扫过时接受到一部分激光；当多棱镜旋转时，每一个多棱镜的工作面都给上述的N个聚焦系统分配一个脉冲，这样旋转式多棱镜便将进入的连续激光束分成N路脉冲激光输出；N路脉冲激光分别经N个独立的聚焦系统聚焦于连续运动的水松纸表面，从而在水松纸上打出N排直线型排列分布的小孔。上述方法采用旋转式多棱镜扫描方式将一束连续激光束分割成N束（例如4、8、16、32束）脉冲激光，因此每一束脉冲激光的能量只是连续激光束功率的N分之一。

随着卷烟降焦幅度要求的日益提高，卷烟制造商对于激光打孔水松纸的透气度要求也越来越高。但对上述基于多棱镜扫描分光原理的常规水松纸激光打孔设备而言，在保证具有较高的打孔加工效率前提之下，透气度越高则要求设备所采用激光器的输出功率也越高。但高功率激光器往往价格较高，因而大大降低了设备的性价比，难以被厂家接受；但若设备所采用激光器的输出功率较低，则必须在降低待加工水松纸走纸机构的运动速度前提之下，以保证其具有足够的透气度指标，从而大大降低了水松纸激光打孔的加工效率。

目前，水松纸激光打孔机一般只配备一台激光器，而为了达到较高的走纸速度，所配备的单个激光器功率很高，当然其成本就很高。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，提供一种成本低、结构简单、操作简便、打孔效率高、孔隙透气度好的卷烟接装纸激光打孔设备。

技术方案包括由连续激光器至走纸机构上的水松纸表面的激光传输光路上依次布置的导光机构、前端聚焦镜、多棱镜、以及对应多棱镜工作面呈扇形排列的多个分光聚焦机构，所述连续激光器、导光机构及前端聚焦镜均有N个，N≥2，N个前端聚焦镜可将N个连续激光器输出的N路连续激光束以不同的入射角度同时汇聚于多棱镜的工作面上。其中，优选N=2。

所述走纸机构有K个，所述多个分光聚焦机构被划分为K组，与K个走纸机构对应，其中，K≥2，优选K=2。

所述前端聚焦镜为反射式聚焦镜或透射式聚焦镜。

所述分光聚焦机构包括沿激光传输光路上依次布置分光聚焦镜、分光反射镜、聚焦头反射镜和聚焦头聚焦镜。

所述K个走纸机构之间可以上下或前后布置。

所述多棱镜可由高速电机带动实现转动，并且所述多棱镜的面数最好为M＝8～120。

所述连续激光器为功率在50～2000瓦的连续激光器，例如功率为50～2000瓦玻璃管CO₂连续激光器等。

所述走纸机构由收卷辊和放卷辊构成，所述多路走纸机构分别由各自的收卷辊和放卷辊协调带动水松纸移动。

走纸机构理论上可设置2或甚至更多个，但考虑打孔效率及透气度以及实际生产需要，设置2个或3个走纸机构即可，同理，多个聚焦机构也相应被分成2组或3组为好。

N个导光机构和N个前端聚焦镜将N个连续激光器输出的N路连续激光束一一导向并聚焦后，以不同入射角度同时聚焦汇聚于高速旋转的多棱镜的工作面上，从而形成沿所述多棱镜旋转方向分布的多路扇形扫描宽光束，并被多个分光聚焦机构聚焦，多个分光聚焦机构根据预先设计的K个走纸机构被分成K组，每组聚焦机构对每个走纸机构上的水松纸进行打孔。

有益效果：

1．由于激光器功率越低，成采购成本会成倍下降，基于此，本实用新型可集成多个较低输出功率的连续激光器，以替代目前的单台高功率激光器来获得同样或甚至更好的打孔效果，使得设备整体造价低，结构简单、技术容易实现。

2．由于采用K台连续激光器并联的方式来对水松纸进行激光打孔，故在实际生产中，厂家可根据需要选择和配置具有不同输出功率的多台连续激光器，大大提高了水松纸激光打孔设备的灵活性。

3．本实用新型的分光方式，可对多个走纸机构上的水松纸同时进行高速多排打孔，打孔速度快，故可以实现高透气度条件下的高效水松纸激光打孔，加工效率比现有技术更高。进一步的，通过分光技术，还可对不同走纸机构上的每排打孔数量进行灵活设定，无需均分。

总之，本实用新型利用多台较低功率激光器以及上下独立排列的N路独立走纸机构在两盘水松纸上同时进行高速多排打孔，打孔速度快，加工效率高，产品质量好，并且整体造价低、灵活性高、使用寿命长、工作稳定。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构及工作原理图。

图2为本实用新型聚焦机构分光示意图。

图3为本实用新型实施例2的结构及工作原理图。

图4为本实用新型实施例3的结构及工作原理图。

其中，101-连续激光器、102-连续激光器、201-导光机构、202-导光机构、203-前端聚焦镜、204-前端聚焦镜、3-多棱镜、4-分光聚焦镜、5-分光反射镜、6-聚焦头反射镜、7-聚焦头聚焦镜、801-水松纸、802-水松纸、901-收卷辊、902-放卷辊、903-收卷辊、904-放卷辊、10-分光聚焦机构。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步解释说明：

实施例1：

参照图1，本实施例中，沿激光传输光路依次布置有两个激光器101、102（本实施例中所述两路连续激光器101、102均为功率100瓦的玻璃管CO₂连续激光器）、与之对应的导光机构201、202、前端聚焦镜203、204（为透射式聚焦镜）、多棱镜3（本实施例中多棱镜的面数M=30）、以及多个分光聚焦机构10（本实施例中为8个分光聚焦机构），所述每个分光聚焦机构10包括沿激光传输光路依次布置的分光聚焦镜4、分光反射镜5、聚焦头反射镜6和聚焦头聚焦镜7，多个分光聚焦镜4对应于所述多棱镜3的工作面呈扇形排列，连续运动的走纸机构包括第一走纸机构及第二走纸机构，两个走纸机构上下平行排列，参照图2，所述8个分光聚焦机构被均分成两组A、B，每组4个分光聚焦机构10（根据具体需要也可以不均分，如一组为3个，一组为5个），分别与两个走纸机构对应，所述走纸机构中的第一走纸机构包括收卷辊901、放卷辊902及水松纸801，第二走纸机构包括收卷辊903、放卷辊904及水松纸802。所述多棱镜3可由高速电机输出轴连接多棱镜3的转轴使其转动，此结构为现有技术，在图中未示出。

工作原理：

两路走纸机构的速度均为350m/min，两台连续激光器101、102输出两束连续激光束，经由导光机构201、202导向，再经两个前端聚焦镜203、204以不同的入射角度同时汇聚于高速旋转的多棱镜3的某个工作面上，从而形成沿所述多棱镜3旋转方向呈均匀分布的扇形反射式扫描宽光束，所述扇形扫描宽光束依次扫过8个独立的分光聚焦机构10，扫描宽光束在A、B两组分光聚焦机构中也被分成2组，每组各自有4路光束，经分光后两组光束沿各自分光光路传输并分别聚焦于上下独立排列的两路走纸机构上运动的两盘水松纸801、802表面（通过每个分光聚焦机构10内的光束依次经分光聚焦镜4、分光反射镜5和聚焦头反射镜6、聚焦头聚焦镜7，最后分别垂直于两盘水松纸801、802表面输出），最终在水松纸801、802表面形成4排沿其宽度方向排列分布的小孔。

采用上述实施例设备加工的水松纸可满足单只卷烟透气度300C.U的要求，且其走纸速度可达到350m/min，该速度与采用单台输出功率200瓦的全金属射频激励CO₂连续激光器构成的水松纸激光打孔设备的走纸速度完全相同，但是成本相较于等效的水松纸激光打孔设备要低得多；且其加工效率等同于两台配备100瓦CO₂连续激光器的四头水松纸激光打孔设备。由此可见，本实用新型设备大大降低了制造成本，大大提高了加工效率。

实施例2：

如图3所示，本实用新型的另一种具体实施方式，区别在于它将实施例1的前端聚焦镜203、204由透射式聚焦镜改成反射式聚焦镜，兼具反射、聚焦的功能，其余同实施例1。具体参见图3。

实施例3：

如图4所示，本实用新型的另一种具体实施方式，区别在于它将实施例1的上下方向排列的两路走纸机构改成了前后布置，其余同实施例1。具体参见图4。

根据需要还可以设计3个（或者更多的）走纸机构，相应的，多个分光聚焦机构10也被分成3组（或者更多组），以对应3个走纸机构，使激光光束相应被分光成3组，实现同时对3套走纸机构上的水松纸进行打孔的目的。

根据需要还可以设计1个走纸机构，相应的，多个分光聚焦机构10对应1个走纸机构，使激光光束全部射入同一水松纸上进行高效打孔作业。

当然，以上仅是本实用新型设备的一种具体应用范例，对本实用新型设备的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本实用新型设备还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型设备所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种卷烟接装纸激光打孔设备，包括由连续激光器至走纸机构上的水松纸表面的激光传输光路上依次布置的导光机构、前端聚焦镜、多棱镜、以及对应多棱镜工作面呈扇形排列的多个分光聚焦机构，其特征在于，所述连续激光器、导光机构及前端聚焦镜均有N个，N≥2，N个前端聚焦镜可将N个连续激光器输出的N路连续激光束以不同的入射角度同时汇聚于多棱镜的工作面上。

2.如权利要求1所述的卷烟接装纸激光打孔设备，其特征在于，所述走纸机构为K个，K≥2，所述多个分光聚焦机构被划分K组，与K个走纸机构对应。

3.如权利要求1或2所述的卷烟接装纸激光打孔设备，其特征在于，所述前端聚焦镜为反射式聚焦镜或透射式聚焦镜。

4.如权利要求1或2所述的卷烟接装纸激光打孔设备，其特征在于，所述分光聚焦机构包括沿激光传输光路上依次布置分光聚焦镜、分光反射镜、聚焦头反射镜和聚焦头聚焦镜。

5.如权利要求2所述的卷烟接装纸激光打孔设备，其特征在于，所述K个走纸机构可以上下或前后布置。