CN2873397Y - 水松纸激光在线切割设备 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种用于水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于它包括：激光器和光路变换系统、振镜扫描聚焦系统、走纸机构，所述的激光器固定在在支撑板上，激光器发出的激光依次经过光路变换系统，振镜扫描聚焦系统后，聚焦光斑作用于走纸机构上的水松纸表面，对水松纸进行切割。本实用新型利用激光对水松纸进行切割，为非接触式切割，不存在机械切割时的冲击和磨损，生产中噪音很低。并且可靠性高，工作寿命达数万小时，可以使设备长期连续可靠稳定地运行，不会因事故造成卷烟损失，且维护较少，降低生产成本，提高生产效率。

Description

水松纸激光在线切割设备
技术领域
本实用新型属于激光加工技术领域，特别涉及一种卷烟行业中水松纸的激光在线切割设备。
背景技术
水松纸是卷烟行业中用于过滤嘴包装的卷烟用纸。卷烟生产中要求每片切割的水松纸长度均匀，切缝整齐；而且切纸速度要求与在线生产中卷烟同步，因而对切纸速度和切纸同步均有要求。
目前，在烟草行业中水松纸的在线切割主要采用传统的机械切割方式，如滚刀式切割方式，滚刀虽然采用硬质合金制成，硬度高且锋利，但由于切纸频率太高，一般为8000次/分，很快会使刀形成磨损，进而使滚刀变钝，在连续生产中大约一星期就需要更换切刀。特别是当刀处于不能正常工作的临界状态时，往往会造成大量烟支不能因正常切割而毁损，给卷烟制造商带来损失，增加了成本和维修时间。滚刀式切割还存在着噪音较大的缺陷。
如何克服上述存在的不足，则是本实用新型所面临的设计课题。
发明内容
本实用新型提供了一种水松纸激光在线切割设备，它可以解决现有技术存在的滚刀损坏快，切割噪声大，易造成烟支损坏等问题。
为了达到解决上述技术问题的目的，本实用新型的技术方案是，一种用于水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于它包括：激光器和光路变换系统、振镜扫描聚焦系统、走纸机构，所述的激光器固定在在支撑板上，激光器发出的激光依次经过光路变换系统，振镜扫描聚焦系统后，聚焦光斑作用于走纸机构上的水松纸表面，对水松纸进行切割。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，激光器和光路变换系统包括激光器、激光电源、以及两面反射镜和导光筒组成的光路系统，激光器固定在支撑板上，第一面反射镜固定在支撑板上，镜面与出射激光束成45°夹角，在反射镜垂直下方支撑板上有一通光孔，所述的导光筒上端面与支撑板相连，导光筒中心线与支撑板上的通光孔中心同轴，第二面反射镜安装在导光筒腔内，处在第一面反射镜正下方，镜面成45°夹角设置，激光器发出的光束依次通过第一面反射镜、第二面反射镜后从导光筒出射，进入振镜扫描聚焦系统。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，振镜扫描聚焦系统包括振镜驱动电路、X轴振镜、Y轴振镜以及平场聚焦透镜，X轴振镜控制激光束的横向切割方向的运动，Y轴振镜进行纵向走纸方向的速度补偿。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，走纸机构由与卷烟生产线上主机传动相连的卷纸轮以及检测卷纸轮转速和位置的增量编码器组成，卷纸轮安装在底座上，增量编码器一端端面与底座箱体固定，增量编码器转轴与卷纸轮转轴相连，卷纸轮转动时带动编码器轴转动，编码器检测出卷纸轮的转速和位置。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，还包括用于控制激光器和振镜扫描聚焦系统的控制部分，控制部分包括中央控制单元、输入输出I/O接口，增量编码器输出反映卷纸轮转速和旋转位置的脉冲信号，脉冲信号传给中央控制单元，中央控制单元对信号进行计算处理并输出两路信号，一路信号送给激光电源，通过控制激光电源的开关控制激光器输出的开启和关断；一路信号送给振镜驱动电路，控制振镜的扫描速度和补偿速度。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，卷纸轮表面均布着多个吸气孔，通过抽气将水松纸吸附在卷纸轮表面，使水松纸处在平场聚焦透镜焦平面上。
在本实用新型进一步的细节技术方案中，激光器选用CO2气体激光器或YAG固体激光器。
本实用新型与现有机械式水松纸切割技术相比具有以下优点：
1.该设备利用激光对水松纸进行切割，为非接触式切割，不存在机械切割时的冲击和磨损，生产中噪音很低。
2.激光器及振镜扫描系统由控制系统集中控制，参数可以通过控制指令输入在线修改，操作控制规程既可根据需要进行方便地调整和改变。
3.激光器可靠性高，工作寿命达数万小时，可以使设备长期连续可靠稳定地运行，不会因事故造成烟支损失，且维护较少，降低生产成本，提高生产效率。
4.加工设备光路及机械结构部分简单紧凑。
5.激光是一种清洁的绿色能源，激光加工生产效率高，加工质量稳定可靠，具有良好的经济效益和社会效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细地描述。
图1为本实用新型水松纸激光在线切割设备总体结构示意图；
图2为水松纸激光在线切割设备前端示意图；
图3为水松纸激光在线切割设备控制原理方框图。
1.激光器；2.支撑板；3.导光筒；4.第二面反射镜；5.增量编码器；6.卷纸轮；7.底座；8.水松纸；9.平场聚焦透镜；10.Y轴振镜；11.X轴振镜；12.第一面反射镜；13.振镜驱动电路；14.激光束；15.控制柜；16.振镜扫描聚焦系统；17.中央控制单元；18.激光电源；19.控制指令输入；20.光路变换系统。
具体实施方式
参见图1、图2和图3，激光器1所采用的型为号Diamond K-250激光器，将其固定在支撑板2上，第一面反射镜12安装在支撑板2上，处于激光器1出光端的正前方，反射镜12镜面与激光束14成45°夹角，使激光束14经反射镜12反射后垂直向下。在支撑板2上靠近反射镜12处开有一通光孔，其中心与光路光轴同轴，导光筒3上端与支撑板2下表面固定，中心轴与光轴同轴。在导光筒3下端筒内装有第二面反射镜4，镜面与垂直下来的光束成45°夹角。振镜扫描聚焦系统16固定在导光筒3下端，其聚焦出光口斜向下，与水平面成约45°。在振镜扫描聚焦系统16斜下方为卷纸轮6，卷纸轮6的转轴安装在底座7上，底座7固定在地基上。
振镜扫描聚焦系统16内，在光路通道上依次有X轴振镜11，Y轴振镜10，平场聚焦透镜9采用焦距f＝100mm，从激光器1出来的激光束14依次经过反射镜12，反射镜4进入振镜扫描聚焦系统16，再经过X轴振镜11，Y轴振镜10，由平场聚焦透镜9聚焦后作用于吸附在卷纸轮6上的水松纸8上，对水松纸8进行切割。
还包括用于检测卷纸轮6转速和旋转位置的增量编码器5，型号为ISC6605-401C4000BZ1-5L，增量编码器5安装法兰安装在底座7侧面板上，通过联轴节与卷纸轮6的转轴相连，编码器5转轴与卷纸轮6同步转动，输出反映卷纸轮6转速和旋转位置的信号脉冲给控制系统。
卷纸轮6表面均布着多个吸气孔，图中未示出，通过抽气将水松纸8吸附在卷纸轮8表面，使水松纸8处在平场聚焦透镜9聚焦平面上。
控制柜15包括中央控制单元17，控制指令输入19，激光电源18以及其他安全控制继电控制电路等。加工参数通过控制指令输入19输入到中央控制单元17，增量编码器5将检测到的卷纸轮6转速和位置信号送给中央控制单元17，中央控制单元17对信号进行计算处理后送出两路控制信号，一路信号送给激光电源18，控制输出激光功率和激光束14的开启和关断；一路信号送给振镜驱动电路13，通过振镜驱动电路13驱动振镜扫描系统16来控制激光光斑扫描路径，对水松纸8进行切割。
上述说明并非是对本实用新型的限制，在本实用新型创意构思实质范围内，所进行的添加、改型、替换等，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于它包括：激光器和光路变换系统、振镜扫描聚焦系统、走纸机构，所述的激光器固定在在支撑板上，激光器发出的激光依次经过光路变换系统，振镜扫描聚焦系统后，聚焦光斑作用于走纸机构上的水松纸表面，对水松纸进行切割。
2.根据权利要求1所述的水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于激光器和光路变换系统包括激光器、激光电源、以及两面反射镜和导光筒组成的光路系统，激光器固定在支撑板上，第一面反射镜固定在支撑板上，镜面与出射激光束成45°夹角，在反射镜垂直下方支撑板上有一通光孔，所述的导光筒上端面与支撑板相连，导光筒中心线与支撑板上的通光孔中心同轴，第二面反射镜安装在导光筒腔内，处在第一面反射镜正下方，镜面成45°夹角设置，激光器发出的光束依次通过第一面反射镜、第二面反射镜后从导光筒出射，进入振镜扫描聚焦系统。
3.根据权利要求2所述的水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于振镜扫描聚焦系统包括振镜驱动电路、X轴振镜、Y轴振镜以及平场聚焦透镜，X轴振镜控制激光束的横向切割方向的运动，Y轴振镜进行纵向走纸方向的速度补偿。
4.根据权利要求3所述的水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于走纸机构由与卷烟生产线上主机传动相连的卷纸轮以及检测卷纸轮转速和位置的增量编码器组成，卷纸轮安装在底座上，增量编码器一端端面与底座箱体固定，增量编码器转轴与卷纸轮转轴相连，卷纸轮转动时带动编码器轴转动，编码器检测出卷纸轮的转速和位置。
5.根据权利要求1-4中任意一项权利要求所述的水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于还包括用于控制激光器和振镜扫描聚焦系统的控制部分，控制部分包括中央控制单元、输入输出I/O接口，增量编码器输出反映卷纸轮转速和旋转位置的脉冲信号，脉冲信号传给中央控制单元，中央控制单元对信号进行计算处理并输出两路信号，一路信号送给激光电源，通过控制激光电源的开关控制激光器输出的开启和关断；一路信号送给振镜驱动电路，控制振镜的扫描速度和补偿速度。
6.根据权利要求1或4所述水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于卷纸轮表面均布着多个吸气孔，通过抽气将水松纸吸附在卷纸轮表面，使水松纸处在平场聚焦透镜聚焦平面上。
7.根据权利要求1所述水松纸在线切割的激光加工设备，其特征在于激光器选用CO2气体激光器或YAG固体激光器。
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