卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备，它由Ｋ台连续激光器、多棱镜分光机构和驱动水松纸连续运动的走纸机构组成；其中所述多棱镜分光机构由多棱镜、驱动多棱镜旋转的高速电机、与所述Ｋ台连续激光器输出光束分别对应的Ｋ个前段聚焦镜，以及安装在走纸机构上方且沿水松纸长度方向排列的Ｎ个具有聚焦功能的聚焦机构组成；所述Ｋ个前端聚焦镜以不同的倾斜角度布置，可将Ｋ台连续激光器输出的Ｋ路连续激光束以不同的入射角度同时聚焦于高速旋转的多棱镜的某个工作面上，其中Ｋ≥２，Ｎ＝２ｎ，ｎ≥２。本实用新型专利技术不仅加工效率高、工作稳定，且结构简单，造价低，能够降低生产成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备。
技术介绍
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打孔均勻、透气度稳定性高等优点，成为国际上广泛采用的方 式。目前，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)和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3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。
技术实现思路
本技术目的是为了克服现有水松纸激光打孔设备的不足而提供一种卷烟接 装纸多激光器并联式激光打孔设备，该设备利用并联式的多台连续激光器在运动水松纸上 进行高速多排透气微孔加工，不仅加工效率高、工作稳定，且结构简单，造价低，能够降低生 产成本。本技术的技术方案是一种卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备，它由 K台连续激光器、多棱镜分光机构和驱动水松纸连续运动的走纸机构组成；其中所述多棱 镜分光机构由多棱镜、驱动多棱镜旋转的高速电机、与所述K台连续激光器输出光束分别 对应的K个前端聚焦镜，以及安装在走纸机构上方且沿水松纸长度方向呈斜线或其它形式 密集排列的N个具有聚焦功能的聚焦机构组成；所述K个前端聚焦镜以不同的倾斜角度布 置，可将K台连续激光器输出的K路连续激光束以不同的入射角度同时聚焦于高速旋转的 多棱镜的某个工作面上，其中K彡2，N = 2η，η彡2。本技术所述的卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备中，每个聚焦机构进 一步均由第一聚焦镜、第一反射镜、第二反射镜和第二聚焦镜组成，所述N个第一聚焦镜对 应于所述多棱镜的某个工作面呈扇形排列，而所述N个第二聚焦镜则沿水松纸长度方向呈 斜线或其它形式密集排列于水松纸上方；并且所述每个聚焦机构的光轴均与水松纸表面垂直。本技术所述的卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备，所述K个前端聚焦 镜可以为反射式聚焦镜，也可以为透射式聚焦镜。本技术所述的卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备中，所述走纸机构同 常规技术一样，由收卷辊和放卷辊构成，所述水松纸由收卷辊带动旋转。本技术所述的卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备中，所述多棱镜的一 侧与高速电机转轴相连，并且所述多棱镜的面数M = 6 120。本技术的所述卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备中，所述连续激光器 为功率在50 4000瓦的连续激光器，例如功率为50 4000瓦的CO2连续激光器。本技术工作原理如下由走纸机构的收卷辊和放卷辊装夹水松纸，启动走纸机构，使走纸机构中的收卷 辊按设定的转速旋转，带动水松纸连续运动。使K台连续激光器输出相同功率的K路连续 激光束，分别经所述K个前端聚焦镜聚焦后，以不同的入射角度同时聚焦到高速旋转的多 棱镜的某个工作面上，所述K路连续激光束经多棱镜扫描后，形成具有不同空间扫描区域4的K路扇形反射式扫描光束；所述每一路扇形扫描光束依次扫过与其空间扫描区域对应的 N/K个独立的聚焦机构时，光束被分光、传输并聚焦于连续运动的水松纸表面(所述每一 路扇形扫描光束依次经聚焦机构内设的第一聚焦镜变换、第一反射镜和第二反射镜两次导 向、第二聚焦镜聚焦后，最终垂直于水松纸表面输出)，形成沿水松纸宽度方向密集排列的 N/K路打孔脉冲激光输出。所述K路扇形扫描光束则总共输出N/KXK = N路聚焦式脉冲激 光，对水松纸同时进行打孔，配合水松纸的连续运动，在水松纸表面形成N排沿其宽度方向 排列分布的小孔。本技术的优点是本技术提供的这种卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备，相比现有技 术，其优点如下1.由于采用多台连续激光器替代目前的单台相对较高功率激光器来获得同样的 打孔效果，使得设备整体造价低，结构简单、技术容易实现。2.由于采用多激光器并联的方式来对水松纸进行高速多排打孔，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，加工效率可较现有技术更高。3.由于采用多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连续激光器，大大提高了水松纸激光打孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种卷烟接装纸多激光器并联式激光打孔设备，其特征在于：它由Ｋ台连续激光器（１０１、１０２）、多棱镜分光机构和驱动水松纸（８）连续运动的走纸机构组成；其中所述多棱镜分光机构由多棱镜（２０４）、驱动多棱镜（２０４）旋转的高速电机、与所述Ｋ台连续激光器（１０１、１０２）输出光束分别对应的Ｋ个前端聚焦镜，以及安装在走纸机构上方且沿水松纸（８）长度方向呈斜线或其它形式密集排列的Ｎ个具有聚焦功能的聚焦机构组成；所述Ｋ个聚焦镜以不同的倾斜角度布置，可将Ｋ台连续激光器（１０１、１０２）输出的Ｋ路连续激光束以不同的入射角度同时聚焦于高速旋转的多棱镜（２０４）的某个工作面上，其中Ｋ≥２，Ｎ＝２ｎ，ｎ≥２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈培锋，孙长东，王焄，罗曦，周乐，
申请(专利权)人：苏州市博海激光科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]