專利名稱：一種香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于激光打孔機，特別是一種用于降低香煙的焦油含量，在香煙過濾嘴上打孔的激光打孔機的光學(xué)裝置。
目前，煙草工業(yè)的關(guān)鍵之一是如何有效地降低香煙的焦油含量，減少焦油中尼古丁對人體健康的危害。采用的基本措施之一是在香煙過濾嘴上打孔。具體操作是在制作過濾嘴的包裝用的水松紙上打一排、或兩排、或多排小孔，這樣在吸煙者吸煙的同時吸入了一定量的空氣，達到降低焦油含量的目的。如果不進行打孔，一包質(zhì)量優(yōu)良的香煙的焦油含量約為18毫克，而一包打孔后的這種香煙的焦油含量可以根據(jù)需要準(zhǔn)確地控制在為0.5到12毫克之間的任何一個固定含量值。打孔的方法有電火花打孔和激光打孔。電火花打孔由于其固有的不穩(wěn)定性難以準(zhǔn)確地控制焦油含量因而質(zhì)量難以保證，透氣度不穩(wěn)定也不均勻。激光打孔是目前最好的方法，具有打孔均勻、穩(wěn)定可靠、透氣度準(zhǔn)確、孔型大小和密度等關(guān)鍵指標(biāo)易于控制等優(yōu)點。德國BAASEL公司目前有一種標(biāo)準(zhǔn)的香煙過濾嘴激光打孔機，其技術(shù)關(guān)鍵是①、用精密多面體棱鏡(例如14面棱鏡、或28面棱鏡、或56面棱鏡等等)與高速電機配合(最大轉(zhuǎn)速為每分鐘42000轉(zhuǎn))組成高速旋轉(zhuǎn)多棱鏡，首先將連續(xù)波激光器的光束變換成高速脈沖激光(每秒最高16萬個脈沖)；②、高速旋轉(zhuǎn)多面棱鏡將光束依次導(dǎo)入16路并行光學(xué)系統(tǒng)形成16路脈沖激光；③、聚焦系統(tǒng)將空間分離的16路激光聚焦在水松紙表面，并行地同時在水松紙的16個部位進行高速打孔，打孔速度最高達到每秒16萬個。BAASEL公司的技術(shù)方案的主要缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大(總體積大于3000mm×2000mm×1500mm)、靈活性差(只適合于線下打孔而不適合于在線打孔)、成本很高(一臺打孔機一般超過150萬美圓)。國內(nèi)外還有少量其他過濾嘴激光打孔機方案，但因速度和其他問題未能在標(biāo)準(zhǔn)的香煙生產(chǎn)線上應(yīng)用。生產(chǎn)線上要求的打孔速度最低為每秒2萬個，線下打孔一般要求更快，并且打孔機都必須與計算機相配合全自動控制。
本實用新型的目的是提供一種香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，這種激光打孔機的光學(xué)裝置，能夠?qū)⒁宦饭庵苯臃殖啥嗦饭馐?，而且結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用靈活、不僅可以線下打孔，而且可以在線打孔(即與卷煙機配合同步打孔、實現(xiàn)一邊打孔一邊包裝)，總成本不到BASSEL公司的八分之一。
為了達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案為一、直接采用高頻脈沖激光器作為激光光源，其脈沖頻率可達200kHz、脈沖寬度為3-6μS之間可調(diào)、單脈沖能量為10-100mJ可調(diào)，這種激光器的打孔最高速度為每秒20萬個。二、采用鏡片分光系統(tǒng)將激光器發(fā)出的一路光直接分成多路光束，可以是2路、或3路、或4路、-----、或16路以至更多路，避免使用結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制困難的高速旋轉(zhuǎn)多棱鏡系統(tǒng)。三、采用集成式聚焦系統(tǒng)將多路光束聚焦到水松紙表面并行打孔，這種集成式聚焦激光打孔頭的體積很小(只有200mm×180m×100mm)，調(diào)節(jié)簡單，可以方便地裝配在現(xiàn)有的多種標(biāo)準(zhǔn)的卷煙機上實施同步在線打孔，也能線下打孔。
以下結(jié)合附圖
，進一步描述本實用新型的結(jié)構(gòu)。
附圖是一個4路激光打孔機的示意圖(2路、或3路、或5路等與此類似)。(1)是高速脈沖激光器，其作用是高速打孔的激光光源；(2)是激光光束準(zhǔn)直鏡，在圓筒設(shè)置有一個凹透鏡和一個凸透鏡，其作用是將激光光束整形為可以長距離傳輸?shù)墓馐?，提高打孔的質(zhì)量；(3)是激光分光系統(tǒng)，其中a、f為全透窗口，c、d、e分別為1/4、1/3、1/2分光鏡，b為全反射鏡，且全反射鏡與分光鏡之間的角度可調(diào)，調(diào)整的范圍為0-30度；激光分光系統(tǒng)的作用是將一束激光分為能量相等的4束激光，同時也可以在4路激光束的每一路上串聯(lián)一個4路分光器就能形成16路激光光束；(4)是光閘——即開關(guān)，它由氣動元件或電動元件拖動激光吸收體，實現(xiàn)打開或閉合，光閘的作用是當(dāng)在線打孔不需要4路并列而只需要1路、或2路、或3路打孔時將其中的3路、或2路、或1路關(guān)閉，按照實際需要多少路激光就輸出多少路激光。(5)是集成式聚焦系統(tǒng)，它由反射鏡和與之垂直的聚焦鏡組成，聚焦鏡到香煙過濾嘴的水松紙表面的距離可調(diào)；其作用是將4路空間分離、能量相等的激光束聚焦到水松紙表面，形成4路并列的激光打孔頭，以實現(xiàn)不同要求的孔徑大小。
本實用新型的優(yōu)越性在于，這種香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，集成式聚焦激光打孔頭的體積小，調(diào)節(jié)方便，打孔的速率高，不僅能實現(xiàn)同步在線打孔，也能線下打孔，總成本不到BAASEL公司的八分之一。上述4路并列的激光打孔機的光學(xué)裝置說明了本實用新型的一個例子，比較容易推廣到一般情況。不失一般性，如果需要16路打孔，有兩種可供選擇的方案①、在4路打孔機的分光系統(tǒng)的每一路上串聯(lián)一個4路分光系統(tǒng)和聚焦系統(tǒng)，即將其中每1路再分為4路，總共就變成了16路。這一分光方案的優(yōu)點是可以實現(xiàn)打孔機的簡單化，模塊化，比較方便。②、另一方案是直接用分光系統(tǒng)將一束光分為16路而不是4路，這一方案的分光系統(tǒng)要復(fù)雜一些。這兩種方案的打孔能力都是16路，其實際使用的路數(shù)可以根據(jù)分光和光閘的配合使用得到任意路(1到16之間的任意路數(shù))的激光打孔效果。
權(quán)利要求1.一種適用于香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，它由高速脈沖激光器、激光準(zhǔn)直鏡、分光器、光閘和集成式聚焦裝置組成，其特征在于高速脈沖激光器輸出光束通過全反射鏡傳輸于設(shè)置在圓筒內(nèi)由一個凹透鏡和一個凸透鏡組成的激光光束準(zhǔn)直鏡，準(zhǔn)直后的激光光束傳輸于由兩個全透窗口和分光鏡組成的分光器，由分光器輸出的激光光束通過光閘控制傳輸?shù)接煞瓷溏R和聚焦鏡組成的集成式聚焦裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，其特征在于激光分光器內(nèi)的分光鏡C、D、E分別為1/4，1/3和1/2，，而且全反射鏡與分光鏡之間的角度可調(diào)，調(diào)整范圍為0°-30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，其特征在于激光分光器輸出的4路激光光束上，每一路上可串聯(lián)一個分光器和一個集成式聚焦系統(tǒng)，使之形成16路激光光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，其特征在于集成式聚焦系統(tǒng)由4個反射鏡和與之垂直的聚焦鏡組成，聚焦鏡到香煙過濾嘴表面的距離可調(diào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置，其特征在于光閘由氣動元件或電動元件拖動激光吸收體，使光路打開和閉合，并可在輸出激光光束數(shù)目范圍內(nèi)的調(diào)整任意數(shù)目的輸出光路。
專利摘要一種香煙過濾嘴激光打孔機的光學(xué)裝置,本實用新型涉及激光打孔機領(lǐng)域。其主要解決香煙過濾嘴高速在線打孔的問題,本實用新型直接采用高頻脈沖激光器作為激光光源和鏡片分光器將激光器發(fā)出的一路光直接分成多路光束,同時采用集成式聚焦聚系統(tǒng)將多路光束焦到過濾嘴表面的水松紙并行打孔,這種激光打孔的光學(xué)裝置,體積小,調(diào)節(jié)簡單,可以方便地裝配在現(xiàn)有的多種標(biāo)準(zhǔn)卷煙機上實施同步在線打孔,也能線下打孔。
文檔編號A24C5/00GK2465487SQ0121230
公開日2001年12月19日 申請日期2001年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月17日
發(fā)明者陳清明 申請人:陳清明