專(zhuān)利名稱(chēng)：卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于激光打孔技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置。
背景技術(shù)：
吸煙有害健康是公認(rèn)的事實(shí)，降低焦油含量對(duì)改善吸煙群體的身體健康具有重要 意義。各國(guó)的卷煙制造商相繼投入了大量的人力、物力和巨額資金，對(duì)降低卷煙焦油含量的 理論方法、技術(shù)以及實(shí)踐應(yīng)用等方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究，并發(fā)展了多種降焦技術(shù)。卷煙接裝紙作為卷煙過(guò)濾嘴專(zhuān)用外包裝用紙，因其外觀類(lèi)似松木紋而曾得名水松 紙。濾嘴通風(fēng)稀釋技術(shù)的原理是通過(guò)在水松紙上打孔、使用高透氣度濾棒成型紙或在濾棒 上制成凹槽等方式，從而在抽吸卷煙時(shí)使外部空氣進(jìn)入濾嘴內(nèi)并對(duì)主流煙氣進(jìn)行稀釋?zhuān)?吸入人體的焦油量相對(duì)減少。該項(xiàng)技術(shù)已成為國(guó)際上采用最廣泛和最有效的降焦技術(shù)。目 前美國(guó)卷煙市場(chǎng)上有90%左右的卷煙和西歐市場(chǎng)上80%左右的卷煙都采用了通風(fēng)濾嘴， 另外在亞洲的日本等國(guó)，通風(fēng)濾嘴卷煙也占有相當(dāng)大的比例。采用通風(fēng)濾嘴這一簡(jiǎn)單、成熟 且非?？煽康慕到辜夹g(shù)，其降焦效果也十分明顯，如美國(guó)Carlton牌卷煙采用通風(fēng)濾嘴后 可降低卷煙焦油量70%以上，降低CO高達(dá)80%以上，且通過(guò)強(qiáng)化加香、加料措施，也使該卷 煙的吸味品質(zhì)保持了較高水平。目前我國(guó)過(guò)濾嘴香煙的比例已達(dá)95 %。隨著人類(lèi)對(duì)于吸煙者健康保護(hù)要求的日益 提高，能有效降低焦油含量、且減少尼古丁對(duì)人們健康傷害的水松紙打孔工藝得到迅速普 及。目前開(kāi)發(fā)和利用的水松紙打孔技術(shù)主要包括機(jī)械打孔、電火花打孔、激光打孔等 技術(shù)，其中激光打孔由于具有穩(wěn)定性高和準(zhǔn)確性高的特點(diǎn)，成為國(guó)際上廣泛采用的方式。激光打孔是利用激光輻射的高功率密度特點(diǎn)，將其聚焦加熱水松紙，使水松紙局 部達(dá)到汽化溫度，汽化成孔。目前已經(jīng)推出的水松紙激光打孔機(jī)產(chǎn)品，以德國(guó)和中國(guó)華中科技大學(xué)開(kāi)發(fā)的系列 水松紙激光打孔機(jī)為主要代表。但其均為直線型打孔機(jī)，即每一路激光只能固定打一排孔， 每排孔均為直線。玉溪金燦科技有限公司曾提出了多種由微孔構(gòu)成圖形的水松紙，例如中 國(guó)專(zhuān)利“帶有由微孔構(gòu)成圖形的卷煙用水松紙”(專(zhuān)利號(hào)ZL200410036764. 2)與中國(guó)專(zhuān)利 “一種帶有由微孔構(gòu)成圓弧形圖形的水松紙”(專(zhuān)利號(hào)ZL200420050165. 1)，但上述專(zhuān)利中 均未提供具體的水松紙表面微孔圖形打孔的實(shí)現(xiàn)方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是提供一種卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，該裝置能夠在水松紙 上進(jìn)行高速透氣微孔圖形或字符激光打孔，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、加工效率高。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，該裝置包括激光器 陣列、光路變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)、激光器電源陣列、激光器陣列冷卻系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)的走紙機(jī)構(gòu)，其中所述激光器陣列由并行排列的K個(gè)脈沖 激光器組成，所述激光器電源陣列由與控制系統(tǒng)電連接的K個(gè)激光器電源組成，K = 2 10，每個(gè)激光器電源對(duì)應(yīng)連接控制所述激光器陣列中的一個(gè)脈沖激光器；所述走紙機(jī)構(gòu)與 控制系統(tǒng)電連接，用于裝夾待加工的水松紙，并驅(qū)動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)，所述水松紙?jiān)诰€速度 檢測(cè)系統(tǒng)安裝在走紙機(jī)構(gòu)上并與控制系統(tǒng)電連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)水松紙的運(yùn)動(dòng)速度，并將 測(cè)得的速度信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)上；所述光路變換系統(tǒng)設(shè)于激光器陣列前部，用于將激光 器陣列輸出的K路脈沖激光束耦合傳輸并聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙的表面，形成沿水松紙 寬度方向呈直線形或斜線形密集排列的K路打孔脈沖激光；所述激光器陣列冷卻系統(tǒng)與控 制系統(tǒng)電連接，用于冷卻激光器陣列中的各脈沖激光器。本發(fā)明裝置中所述控制系統(tǒng)進(jìn)一步由主處理器、中斷處理輸出模塊和打孔圖形字 符數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊組成，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)與主處理器電連接并向主處理器發(fā)送 水松紙的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)，主處理器根據(jù)該速度信號(hào)并結(jié)合打孔圖形字符數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊中的 圖形或字符信息，通過(guò)中斷處理輸出模塊對(duì)所述激光器陣列中各脈沖激光器的出光時(shí)序、 脈沖頻率以及脈沖間隔進(jìn)行控制，在水松紙上打出所需的圖形或字符排列分布的小孔，同 時(shí)，所述主處理器與激光器陣列冷卻系統(tǒng)相連，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以保證所述激光器陣列中 各脈沖激光器的正常工作。本發(fā)明裝置中所述光路變換系統(tǒng)具體可由光路傳輸耦合系統(tǒng)與單透鏡聚焦系統(tǒng) 的組合。本發(fā)明裝置中所述光路變換系統(tǒng)也可以是光學(xué)耦合聚焦單元陣列，其由與脈沖激 光器一一對(duì)應(yīng)的K個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元組成，并且每個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元采用透射方式完 成聚焦，具體是它包括一個(gè)用于將脈沖激光器輸出的脈沖激光束進(jìn)行90°導(dǎo)向的45°反 射鏡和一個(gè)用于將反射光線會(huì)聚輸出的聚焦透鏡。當(dāng)然本發(fā)明裝置中每個(gè)光學(xué)耦合聚焦單 元也可以通過(guò)反射方式完成聚焦，具體是它包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置并用于將脈沖激光器輸出的 脈沖激光束實(shí)施兩次90°導(dǎo)向的45°反射鏡和一個(gè)用于將反射光線會(huì)聚輸出的反射聚焦
^Mi ο本發(fā)明裝置中所述走紙機(jī)構(gòu)同常規(guī)技術(shù)一樣包括收卷輥與放卷輥，水松紙裝夾在 收卷輥和放卷輥上，并由收卷輥旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)作連續(xù)的直線運(yùn)動(dòng)，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系 統(tǒng)具體是一個(gè)高精度編碼器，其安裝在收卷輥的轉(zhuǎn)軸上，或者也可以是任何與收卷輥等轉(zhuǎn) 速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸上，用于對(duì)水松紙的運(yùn)動(dòng)速度作實(shí)施檢測(cè)。采用本發(fā)明裝置實(shí)施卷煙接裝紙并行式激光打孔方法，其原理如下將K路并行 排列的脈沖激光器組成的激光器陣列輸出的K路脈沖激光束，經(jīng)光路變換系統(tǒng)耦合傳輸 后，聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙的表面，形成沿水松紙寬度方向呈直線形或斜線形密集排列 的K路打孔脈沖激光；藉由水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)水松紙的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)， 并將其速度信息反饋到控制系統(tǒng)，再通過(guò)控制系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)對(duì)所述激光器陣列中各脈 沖激光器的出光時(shí)序、脈沖頻率以及脈沖間隔時(shí)間進(jìn)行控制，配合水松紙的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，在水 松紙表面打出圖形或字符排列分布的小孔，其中K = 2 10。上述方法的具體實(shí)施步驟如下A.由走紙機(jī)構(gòu)的收卷輥和放卷輥裝夾水松紙；B.啟動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)，使收卷輥按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)；[0018]C.由K路并行排列的脈沖激光器組成的激光器陣列輸出的K路脈沖激光束，經(jīng)光 路變換系統(tǒng)耦合傳輸后，聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙的表面，形成沿水松紙寬度方向呈直線 形或斜線形密集排列的K路打孔脈沖激光，其中K = 2 10 ；D.通過(guò)水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)水松紙的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將其速度 信息反饋到控制系統(tǒng)；E.根據(jù)水松紙的運(yùn)動(dòng)速度信息，在控制系統(tǒng)對(duì)所述激光器陣列中各脈沖激光器的 出光時(shí)序、脈沖頻率以及脈沖間隔的集中控制下，配合水松紙的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，在水松紙上打出 所需的圖形或字符排列分布的小孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)采用多路脈沖激光并行式打孔，裝置造價(jià)低，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)容易實(shí)現(xiàn)，并可 以根據(jù)實(shí)際使用情況方便地更換其中任意一臺(tái)激光器，維護(hù)成本低。(2)通過(guò)控制系統(tǒng)與水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)的相互協(xié)調(diào)，可以在水松紙上進(jìn)行 高速透氣微孔圖形或字符激光打孔，打孔速度可達(dá)到與直線型打孔一樣的速度。(3)通過(guò)本發(fā)明裝置在水松紙上打出的透氣微孔圖形或字符分布，區(qū)別于現(xiàn)有的 直線形排列，具有外型美觀多變及防偽等功能，且可通過(guò)調(diào)整變化的透氣微孔分布來(lái)提供 濾嘴通風(fēng)的不同氣流分布形式，從而產(chǎn)生更加可控的降焦效果。(4)本發(fā)明裝置的光學(xué)變換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需采用振鏡等光學(xué)元件，且為固定光 路，因此工作穩(wěn)定。總之，本發(fā)明可以在水松紙上進(jìn)行高速圖形或字符打孔，打孔速度快，加工效率 高，產(chǎn)品質(zhì)量好，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述


圖1為本發(fā)明所提供的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置各部分連接關(guān)系示意圖；圖2為
圖1中所述控制系統(tǒng)的控制流程示意圖；圖3為
圖1中所述光路變換系統(tǒng)采用光路傳輸耦合系統(tǒng)與單透鏡聚焦系統(tǒng)相結(jié)合 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為
圖1中所述光路變換系統(tǒng)采用光學(xué)耦合聚焦單元陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖4中所述光學(xué)耦合聚焦單元采用透射方式聚焦的示意圖；圖6為圖4中所述光學(xué)耦合聚焦單元采用反射方式聚焦的示意圖；圖7為本發(fā)明所述并行式激光打孔點(diǎn)陣信息原理圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 結(jié)合
圖1、圖2和圖3所示為本發(fā)明卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置的 一種具體實(shí)施例，其由激光器陣列1、光路變換系統(tǒng)2、控制系統(tǒng)3、水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系 統(tǒng)4、激光器電源陣列5、激光器陣列冷卻系統(tǒng)6以及驅(qū)動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)的走紙機(jī)構(gòu)7，其 中所述激光器陣列1由并行排列的K = 7個(gè)脈沖激光器101、102、103、104、105、106、107組 成，各脈沖激光器可采用射頻激勵(lì)的氣體CO2激光器，其輸出功率約為50 2000瓦，激光輸 出波長(zhǎng)為10. 6 μ m，脈沖重復(fù)頻率可達(dá)10000Hz ；所述激光器電源陣列5由與控制系統(tǒng)3電
5連接的K = 7個(gè)激光器電源組成，每個(gè)激光器電源對(duì)應(yīng)連接控制所述激光器陣列1中的一 個(gè)脈沖激光器；所述各激光器電源的有效通斷和時(shí)間延遲受控制系統(tǒng)3的集中控制，從而 控制激光器陣列1中相應(yīng)的脈沖激光器出光，在水松紙10上進(jìn)行并行式激光打孔；所述走 紙機(jī)構(gòu)7與控制系統(tǒng)3電連接，用于裝夾待加工的水松紙10，并驅(qū)動(dòng)水松紙10連續(xù)運(yùn)動(dòng)，所 述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)4安裝在走紙機(jī)構(gòu)7上并與控制系統(tǒng)3電連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè) 水松紙10的運(yùn)動(dòng)速度，并將測(cè)得的速度信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)3上；所述光路變換系統(tǒng)2設(shè) 于激光器陣列1前部，用于將激光器陣列1輸出的K路脈沖激光束耦合傳輸并聚焦于連續(xù) 運(yùn)動(dòng)的水松紙10的表面，形成沿水松紙10寬度方向呈直線形或斜線形密集排列的K路打 孔脈沖激光；所述激光器陣列冷卻系統(tǒng)6與控制系統(tǒng)3電連接，用于冷卻激光器陣列1中的 各脈沖激光器。所述控制系統(tǒng)3由主處理器301、中斷處理輸出模塊302和打孔圖形字符數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 模塊303組成，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)4與主處理器301電連接并向主處理器301 發(fā)送水松紙10的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)，主處理器301根據(jù)該速度信號(hào)并結(jié)合打孔圖形字符數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)模塊303中的圖形或字符信息，通過(guò)中斷處理輸出模塊302對(duì)所述激光器陣列1中各脈 沖激光器的出光時(shí)序、脈沖頻率以及脈沖間隔進(jìn)行控制，在水松紙10上打出所需的圖形或 字符排列分布的小孔；同時(shí)，所述主處理器301與激光器陣列冷卻系統(tǒng)6相連，并對(duì)其進(jìn)行 監(jiān)控，以保證所述激光器陣列1中各脈沖激光器的正常工作。所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)4是整個(gè)裝置中較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了在運(yùn)動(dòng) 的水松紙10上準(zhǔn)確地打出所需圖形或字符排列分布的小孔，相應(yīng)打孔脈沖激光器的輸出 脈沖頻率必須與水松紙10的運(yùn)動(dòng)速度相配合，因此在打孔過(guò)程中需要對(duì)水松紙10的運(yùn)動(dòng) 速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。本實(shí)施例中所述走紙機(jī)構(gòu)同常規(guī)技術(shù)一樣包括收卷輥701與放卷輥 702，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)4是一個(gè)高精度編碼器，其安裝在收卷輥701的轉(zhuǎn)軸上， 工作時(shí)隨轉(zhuǎn)軸同步運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例中所述光路變換系統(tǒng)2采用光路傳輸耦合系統(tǒng)8與單透鏡聚焦系統(tǒng)9相 結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。由K(K = 2 10)路并行排列的脈沖激光器組成的激光 器陣列1輸出的K路沿水平方向傳輸?shù)拿}沖激光束，經(jīng)光路傳輸耦合系統(tǒng)8變換后，光路改 變90°并耦合進(jìn)入單透鏡聚焦系統(tǒng)9 ；耦合后的K路脈沖激光束經(jīng)單透鏡聚焦系統(tǒng)9聚焦 于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙10的表面，形成沿水松紙10寬度方向呈直線形密集排列的K路打孔 脈沖激光，在運(yùn)動(dòng)的水松紙10表面打出K排圖形或字符分布的微孔點(diǎn)陣排列。采用上述實(shí)施例裝置進(jìn)行卷煙接裝紙并行式激光打孔的方法具體分成下述幾個(gè) 步驟Α.由走紙機(jī)構(gòu)7的收卷輥701和放卷輥702裝夾水松紙10 ；B.啟動(dòng)走紙機(jī)構(gòu)7，使收卷輥701按設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)水松紙10連續(xù)運(yùn)動(dòng)；C.由K路并行排列的脈沖激光器組成的激光器陣列1輸出的K路脈沖激光束，經(jīng) 光路變換系統(tǒng)2耦合傳輸后，聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙10的表面，形成沿水松紙10寬度方 向呈直線形或斜線形密集排列的K路打孔脈沖激光，其中K = 7 ；D.通過(guò)水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)4對(duì)水松紙10的運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，并將其 速度信息反饋到控制系統(tǒng)3 ；Ε.根據(jù)水松紙10的運(yùn)動(dòng)速度信息，在控制系統(tǒng)3對(duì)所述激光器陣列1中各脈沖激
6光器101、102、103、104、105、106、107的出光時(shí)序、脈沖頻率以及脈沖間隔的集中控制下， 配合水松紙10的連續(xù)運(yùn)動(dòng)，在水松紙10上打出所需的圖形或字符排列分布的小孔。所述并行式激光打孔點(diǎn)陣信息原理如圖7所示圖中黑格代表激光器需要打孔的 點(diǎn)，白格代表不需要打孔的點(diǎn)。所述激光器陣列1輸出的K路脈沖激光束，經(jīng)光路變換系統(tǒng) 2耦合傳輸后，聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙10的表面，形成沿水松紙10寬度方向呈直線形密 集排列的K路打孔脈沖激光，對(duì)水松紙10進(jìn)行并行式打孔；同時(shí)，水松紙10由收卷輥701 旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)沿水平方向連續(xù)運(yùn)動(dòng)；因此通過(guò)控制所述激光器陣列1與水松紙10運(yùn)動(dòng)速度的相 互配合，在需要打孔的點(diǎn)打孔、在不需要的點(diǎn)忽略打孔，從而可以在水松紙上打出相應(yīng)的圖 形或字符分布微孔點(diǎn)陣。所述水松紙10上透氣微孔構(gòu)成的圖案包括簡(jiǎn)單圖形、字符以及簡(jiǎn)單的曲線或字 母等；實(shí)際中可將所需圖案數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為K行打孔點(diǎn)陣數(shù)據(jù)信息，并將其預(yù)先存入所述打孔 圖形字符數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊303。以每毫米一個(gè)微孔組成的圖形或字符點(diǎn)陣為例，本實(shí)施例的打 孔速度可以達(dá)到10m/s (即600m/min)。實(shí)施例2 結(jié)合圖4、圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別是，所述光路變換系統(tǒng) 2是光學(xué)耦合聚焦單元陣列，其由與脈沖激光器101、102、103、104、105、106、107 —一對(duì)應(yīng) 的K個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元201、202、203、204、205、206、207組成，每個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元均 采用透射方式完成聚焦，所述每個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元的組成是一個(gè)用于將脈沖激光器輸 出的脈沖激光束進(jìn)行90°導(dǎo)向的45°反射鏡11和一個(gè)用于將反射光線會(huì)聚輸出的聚焦透 鏡12。從脈沖激光器出射的脈沖激光束經(jīng)過(guò)45°反射鏡11后，光路改變90°，然后經(jīng)聚焦 透鏡12聚焦后，焦點(diǎn)落在待加工的水松紙10表面。本實(shí)施例其余同實(shí)施例1。實(shí)施例3 結(jié)合圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例2的區(qū)別是，所述每個(gè)光學(xué)耦合聚焦 單元通過(guò)反射方式完成聚焦，所述每個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元的組成是兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置并用于 將脈沖激光器輸出的脈沖激光束實(shí)施兩次90°導(dǎo)向的45°反射鏡和一個(gè)用于將反射光線 會(huì)聚輸出的反射聚焦鏡14，且本實(shí)施例中該反射聚焦鏡為拋物面反射聚焦鏡。從脈沖激光 器101出射的脈沖激光束經(jīng)過(guò)第一 45°反射鏡11后，光路改變90°，然后入射到第二 45° 反射鏡13，光路再改變90°，最后經(jīng)反射聚焦鏡14聚焦后，焦點(diǎn)落在待加工的水松紙10表 面。本實(shí)施例其余同實(shí)施例2。當(dāng)然如上所述的具體實(shí)施方式
并非是對(duì)本發(fā)明的限制，在本發(fā)明創(chuàng)意構(gòu)思實(shí)質(zhì)范 圍內(nèi)的添加、改型、替換也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于包括激光器陣列(1)、光路變換系統(tǒng)(2)、控制系統(tǒng)(3)、水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)(4)、激光器電源陣列(5)、激光器陣列冷卻系統(tǒng)(6)以及驅(qū)動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)的走紙機(jī)構(gòu)(7)，其中所述激光器陣列(1)由并行排列的K個(gè)脈沖激光器(101、102、103、104、105、106、107)組成，所述激光器電源陣列(5)由與控制系統(tǒng)(3)電連接的K個(gè)激光器電源組成，K＝2～10，每個(gè)激光器電源對(duì)應(yīng)連接控制所述激光器陣列(1)中的一個(gè)脈沖激光器；所述走紙機(jī)構(gòu)(7)與控制系統(tǒng)電連接，用于裝夾待加工的水松紙(10)，并驅(qū)動(dòng)水松紙(10)連續(xù)運(yùn)動(dòng)，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)(4)安裝在走紙機(jī)構(gòu)(7)上并與控制系統(tǒng)(3)電連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)水松紙(10)的運(yùn)動(dòng)速度，并將測(cè)得的速度信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)(3)上；所述光路變換系統(tǒng)(2)設(shè)于激光器陣列(1)前部，用于將激光器陣列(1)輸出的K路脈沖激光束耦合傳輸并聚焦于連續(xù)運(yùn)動(dòng)的水松紙(10)的表面，形成沿水松紙(10)寬度方向呈直線形或斜線形密集排列的K路打孔脈沖激光；所述激光器陣列冷卻系統(tǒng)(6)與控制系統(tǒng)(3)電連接，用于冷卻激光器陣列(1)中的各脈沖激光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng) (3)由主處理器(301)、中斷處理輸出模塊(302)和打孔圖形字符數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊(303)組 成，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)(4)與主處理器(301)電連接并向主處理器(301)發(fā)送 水松紙(10)的運(yùn)動(dòng)速度信號(hào)，主處理器(301)根據(jù)該速度信號(hào)并結(jié)合打孔圖形字符數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)模塊(303)中的圖形或字符信息，通過(guò)中斷處理輸出模塊(302)對(duì)所述激光器陣列(1) 中各脈沖激光器的出光時(shí)序、脈沖頻率以及脈沖間隔進(jìn)行控制，在水松紙(10)上打出所需 的圖形或字符排列分布的小孔，同時(shí)，所述主處理器(301)與激光器陣列冷卻系統(tǒng)(6)相 連，并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控，以保證所述激光器陣列(1)中各脈沖激光器的正常工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于所述光路變換 系統(tǒng)(2)為光路傳輸耦合系統(tǒng)(8)與單透鏡聚焦系統(tǒng)(9)的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于所述光路變換 系統(tǒng)(2)是光學(xué)耦合聚焦單元陣列，其由與脈沖激光器(101、102、103、104、105、106、107) 一一對(duì)應(yīng)的K個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元(201、202、203、204、205、206、207)組成，每個(gè)光學(xué)耦合 聚焦單元包括一個(gè)用于將脈沖激光器輸出的脈沖激光束進(jìn)行90°導(dǎo)向的45°反射鏡(11) 和一個(gè)用于將反射光線會(huì)聚輸出的聚焦透鏡(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于所述光路變換 系統(tǒng)(2)為光學(xué)耦合聚焦單元陣列，其由與脈沖激光器(101、102、103、104、105、106、107) 一一對(duì)應(yīng)的K個(gè)光學(xué)耦合聚焦單元(201、202、203、204、205、206、207)組成，每個(gè)光學(xué)耦合 聚焦單元包括兩個(gè)對(duì)稱(chēng)布置并用于將脈沖激光器輸出的脈沖激光束實(shí)施兩次90°導(dǎo)向的 45°反射鏡(11、13)和一個(gè)用于將反射光線會(huì)聚輸出的反射聚焦鏡(14)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，其特征在于所述走紙機(jī)構(gòu) (7)包括收卷輥(701)與放卷輥(702)，所述水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)(4)是一個(gè)高精度編 碼器，其安裝在收卷輥(701)的轉(zhuǎn)軸上，或者任何與收卷輥(701)等轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸上。專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種卷煙接裝紙并行式激光打孔裝置，該裝置包括激光器陣列、光路變換系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、水松紙?jiān)诰€速度檢測(cè)系統(tǒng)、激光器電源陣列、激光器陣列冷卻系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)水松紙連續(xù)運(yùn)動(dòng)的走紙機(jī)構(gòu)；該裝置能夠在水松紙上進(jìn)行高速透氣微孔圖形或字符激光打孔，并且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作穩(wěn)定、加工效率高。
文檔編號(hào)B23K26/04GK201693295SQ201020226658
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月17日
發(fā)明者孫長(zhǎng)東, 王焄, 羅曦, 陳培鋒 申請(qǐng)人:蘇州市博海激光科技有限公司