專利名稱：水松紙激光在線切割設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種卷煙行業(yè)中水松紙的激光在線切割設(shè)備。
背景技術(shù)：
水松紙是卷煙行業(yè)中用于過濾嘴包裝的卷煙用紙。卷煙生產(chǎn)中要求每片切割的水松紙長度均勻，切縫整齊；而且切紙速度要求與在線生產(chǎn)中卷煙同步，因而對(duì)切紙速度和切紙同步均有要求。
目前，在煙草行業(yè)中水松紙的在線切割主要采用傳統(tǒng)的機(jī)械切割方式，如滾刀式切割方式，滾刀雖然采用硬質(zhì)合金制成，硬度高且鋒利，但由于切紙頻率太高，一般為8000次/分，很快會(huì)使刀形成磨損，進(jìn)而使?jié)L刀變鈍，在連續(xù)生產(chǎn)中大約一星期就需要更換切刀。特別是當(dāng)?shù)短幱诓荒苷９ぷ鞯呐R界狀態(tài)時(shí)，往往會(huì)造成大量煙支不能因正常切割而毀損，給卷煙制造商帶來損失，增加了成本和維修時(shí)間。滾刀式切割還存在著噪音較大的缺陷。
如何克服上述存在的不足，則是本實(shí)用新型所面臨的設(shè)計(jì)課題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供了一種水松紙激光在線切割設(shè)備，它可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的滾刀損壞快，切割噪聲大，易造成煙支損壞等問題。
為了達(dá)到解決上述技術(shù)問題的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是，一種用于水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于它包括激光器和光路變換系統(tǒng)、振鏡掃描聚焦系統(tǒng)、走紙機(jī)構(gòu)，所述的激光器固定在在支撐板上，激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過光路變換系統(tǒng)，振鏡掃描聚焦系統(tǒng)后，聚焦光斑作用于走紙機(jī)構(gòu)上的水松紙表面，對(duì)水松紙進(jìn)行切割。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，激光器和光路變換系統(tǒng)包括激光器、激光電源、以及兩面反射鏡和導(dǎo)光筒組成的光路系統(tǒng)，激光器固定在支撐板上，第一面反射鏡固定在支撐板上，鏡面與出射激光束成45°夾角，在反射鏡垂直下方支撐板上有一通光孔，所述的導(dǎo)光筒上端面與支撐板相連，導(dǎo)光筒中心線與支撐板上的通光孔中心同軸，第二面反射鏡安裝在導(dǎo)光筒腔內(nèi)，處在第一面反射鏡正下方，鏡面成45°夾角設(shè)置，激光器發(fā)出的光束依次通過第一面反射鏡、第二面反射鏡后從導(dǎo)光筒出射，進(jìn)入振鏡掃描聚焦系統(tǒng)。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，振鏡掃描聚焦系統(tǒng)包括振鏡驅(qū)動(dòng)電路、X軸振鏡、Y軸振鏡以及平場聚焦透鏡，X軸振鏡控制激光束的橫向切割方向的運(yùn)動(dòng)，Y軸振鏡進(jìn)行縱向走紙方向的速度補(bǔ)償。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，走紙機(jī)構(gòu)由與卷煙生產(chǎn)線上主機(jī)傳動(dòng)相連的卷紙輪以及檢測卷紙輪轉(zhuǎn)速和位置的增量編碼器組成，卷紙輪安裝在底座上，增量編碼器一端端面與底座箱體固定，增量編碼器轉(zhuǎn)軸與卷紙輪轉(zhuǎn)軸相連，卷紙輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器檢測出卷紙輪的轉(zhuǎn)速和位置。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，還包括用于控制激光器和振鏡掃描聚焦系統(tǒng)的控制部分，控制部分包括中央控制單元、輸入輸出I/O接口，增量編碼器輸出反映卷紙輪轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)傳給中央控制單元，中央控制單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出兩路信號(hào)，一路信號(hào)送給激光電源，通過控制激光電源的開關(guān)控制激光器輸出的開啟和關(guān)斷；一路信號(hào)送給振鏡驅(qū)動(dòng)電路，控制振鏡的掃描速度和補(bǔ)償速度。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，卷紙輪表面均布著多個(gè)吸氣孔，通過抽氣將水松紙吸附在卷紙輪表面，使水松紙?zhí)幵谄綀鼍劢雇哥R焦平面上。
在本實(shí)用新型進(jìn)一步的細(xì)節(jié)技術(shù)方案中，激光器選用CO2氣體激光器或YAG固體激光器。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有機(jī)械式水松紙切割技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.該設(shè)備利用激光對(duì)水松紙進(jìn)行切割，為非接觸式切割，不存在機(jī)械切割時(shí)的沖擊和磨損，生產(chǎn)中噪音很低。
2.激光器及振鏡掃描系統(tǒng)由控制系統(tǒng)集中控制，參數(shù)可以通過控制指令輸入在線修改，操作控制規(guī)程既可根據(jù)需要進(jìn)行方便地調(diào)整和改變。
3.激光器可靠性高，工作壽命達(dá)數(shù)萬小時(shí)，可以使設(shè)備長期連續(xù)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，不會(huì)因事故造成煙支損失，且維護(hù)較少，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
4.加工設(shè)備光路及機(jī)械結(jié)構(gòu)部分簡單緊湊。
5.激光是一種清潔的綠色能源，激光加工生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述。


圖1為本實(shí)用新型水松紙激光在線切割設(shè)備總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為水松紙激光在線切割設(shè)備前端示意圖；圖3為水松紙激光在線切割設(shè)備控制原理方框圖。
1.激光器；2.支撐板；3.導(dǎo)光筒；4.第二面反射鏡；5.增量編碼器；6.卷紙輪；7.底座；8.水松紙；9.平場聚焦透鏡；10.Y軸振鏡；11.X軸振鏡；12.第一面反射鏡；13.振鏡驅(qū)動(dòng)電路；14.激光束；15.控制柜；16.振鏡掃描聚焦系統(tǒng)；17.中央控制單元；18.激光電源；19.控制指令輸入；20.光路變換系統(tǒng)。
具體實(shí)施方式
參見
圖1、圖2和圖3，激光器1所采用的型為號(hào)Diamond K-250激光器，將其固定在支撐板2上，第一面反射鏡12安裝在支撐板2上，處于激光器1出光端的正前方，反射鏡12鏡面與激光束14成45°夾角，使激光束14經(jīng)反射鏡12反射后垂直向下。在支撐板2上靠近反射鏡12處開有一通光孔，其中心與光路光軸同軸，導(dǎo)光筒3上端與支撐板2下表面固定，中心軸與光軸同軸。在導(dǎo)光筒3下端筒內(nèi)裝有第二面反射鏡4，鏡面與垂直下來的光束成45°夾角。振鏡掃描聚焦系統(tǒng)16固定在導(dǎo)光筒3下端，其聚焦出光口斜向下，與水平面成約45°。在振鏡掃描聚焦系統(tǒng)16斜下方為卷紙輪6，卷紙輪6的轉(zhuǎn)軸安裝在底座7上，底座7固定在地基上。
振鏡掃描聚焦系統(tǒng)16內(nèi)，在光路通道上依次有X軸振鏡11，Y軸振鏡10，平場聚焦透鏡9采用焦距f＝100mm，從激光器1出來的激光束14依次經(jīng)過反射鏡12，反射鏡4進(jìn)入振鏡掃描聚焦系統(tǒng)16，再經(jīng)過X軸振鏡11，Y軸振鏡10，由平場聚焦透鏡9聚焦后作用于吸附在卷紙輪6上的水松紙8上，對(duì)水松紙8進(jìn)行切割。
還包括用于檢測卷紙輪6轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置的增量編碼器5，型號(hào)為ISC6605-401C4000BZ1-5L，增量編碼器5安裝法蘭安裝在底座7側(cè)面板上，通過聯(lián)軸節(jié)與卷紙輪6的轉(zhuǎn)軸相連，編碼器5轉(zhuǎn)軸與卷紙輪6同步轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出反映卷紙輪6轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)脈沖給控制系統(tǒng)。
卷紙輪6表面均布著多個(gè)吸氣孔，圖中未示出，通過抽氣將水松紙8吸附在卷紙輪8表面，使水松紙8處在平場聚焦透鏡9聚焦平面上。
控制柜15包括中央控制單元17，控制指令輸入19，激光電源18以及其他安全控制繼電控制電路等。加工參數(shù)通過控制指令輸入19輸入到中央控制單元17，增量編碼器5將檢測到的卷紙輪6轉(zhuǎn)速和位置信號(hào)送給中央控制單元17，中央控制單元17對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理后送出兩路控制信號(hào)，一路信號(hào)送給激光電源18，控制輸出激光功率和激光束14的開啟和關(guān)斷；一路信號(hào)送給振鏡驅(qū)動(dòng)電路13，通過振鏡驅(qū)動(dòng)電路13驅(qū)動(dòng)振鏡掃描系統(tǒng)16來控制激光光斑掃描路徑，對(duì)水松紙8進(jìn)行切割。
上述說明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，在本實(shí)用新型創(chuàng)意構(gòu)思實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，所進(jìn)行的添加、改型、替換等，也應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種用于水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于它包括激光器和光路變換系統(tǒng)、振鏡掃描聚焦系統(tǒng)、走紙機(jī)構(gòu)，所述的激光器固定在在支撐板上，激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過光路變換系統(tǒng)，振鏡掃描聚焦系統(tǒng)后，聚焦光斑作用于走紙機(jī)構(gòu)上的水松紙表面，對(duì)水松紙進(jìn)行切割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于激光器和光路變換系統(tǒng)包括激光器、激光電源、以及兩面反射鏡和導(dǎo)光筒組成的光路系統(tǒng)，激光器固定在支撐板上，第一面反射鏡固定在支撐板上，鏡面與出射激光束成45°夾角，在反射鏡垂直下方支撐板上有一通光孔，所述的導(dǎo)光筒上端面與支撐板相連，導(dǎo)光筒中心線與支撐板上的通光孔中心同軸，第二面反射鏡安裝在導(dǎo)光筒腔內(nèi)，處在第一面反射鏡正下方，鏡面成45°夾角設(shè)置，激光器發(fā)出的光束依次通過第一面反射鏡、第二面反射鏡后從導(dǎo)光筒出射，進(jìn)入振鏡掃描聚焦系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于振鏡掃描聚焦系統(tǒng)包括振鏡驅(qū)動(dòng)電路、X軸振鏡、Y軸振鏡以及平場聚焦透鏡，X軸振鏡控制激光束的橫向切割方向的運(yùn)動(dòng)，Y軸振鏡進(jìn)行縱向走紙方向的速度補(bǔ)償。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于走紙機(jī)構(gòu)由與卷煙生產(chǎn)線上主機(jī)傳動(dòng)相連的卷紙輪以及檢測卷紙輪轉(zhuǎn)速和位置的增量編碼器組成，卷紙輪安裝在底座上，增量編碼器一端端面與底座箱體固定，增量編碼器轉(zhuǎn)軸與卷紙輪轉(zhuǎn)軸相連，卷紙輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)編碼器軸轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器檢測出卷紙輪的轉(zhuǎn)速和位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于還包括用于控制激光器和振鏡掃描聚焦系統(tǒng)的控制部分，控制部分包括中央控制單元、輸入輸出I/O接口，增量編碼器輸出反映卷紙輪轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)位置的脈沖信號(hào)，脈沖信號(hào)傳給中央控制單元，中央控制單元對(duì)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算處理并輸出兩路信號(hào)，一路信號(hào)送給激光電源，通過控制激光電源的開關(guān)控制激光器輸出的開啟和關(guān)斷；一路信號(hào)送給振鏡驅(qū)動(dòng)電路，控制振鏡的掃描速度和補(bǔ)償速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于卷紙輪表面均布著多個(gè)吸氣孔，通過抽氣將水松紙吸附在卷紙輪表面，使水松紙?zhí)幵谄綀鼍劢雇哥R聚焦平面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于激光器選用CO2氣體激光器或YAG固體激光器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于水松紙?jiān)诰€切割的激光加工設(shè)備，其特征在于它包括激光器和光路變換系統(tǒng)、振鏡掃描聚焦系統(tǒng)、走紙機(jī)構(gòu)，所述的激光器固定在在支撐板上，激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過光路變換系統(tǒng)，振鏡掃描聚焦系統(tǒng)后，聚焦光斑作用于走紙機(jī)構(gòu)上的水松紙表面，對(duì)水松紙進(jìn)行切割。本實(shí)用新型利用激光對(duì)水松紙進(jìn)行切割，為非接觸式切割，不存在機(jī)械切割時(shí)的沖擊和磨損，生產(chǎn)中噪音很低。并且可靠性高，工作壽命達(dá)數(shù)萬小時(shí)，可以使設(shè)備長期連續(xù)可靠穩(wěn)定地運(yùn)行，不會(huì)因事故造成卷煙損失，且維護(hù)較少，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B23K26/00GK2873397SQ20052008794
公開日2007年2月28日 申請日期2005年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者陳培鋒 申請人:青島弘國工貿(mào)有限公司