专利名称:香烟过滤嘴包装纸激光打孔机的制作方法
本发明涉及一种在香烟过滤嘴包装纸(简称包装纸)上预打孔的激光打孔机，其方法是利用脉冲激光束在香烟过滤嘴包装纸上制造通风环带，从而由过滤嘴中引进二次空气，减少烟气中有害物质的含量。
制造通风环带(稀释带)所采用的打孔方式有三种即机械针打孔、静电(火花放电)打孔、激光打孔，由于激光打孔精度高、孔形质量好、烟气稀释度高、且设备的成本並不高，因而日益显示其优越性。当前采用的激光打孔方式有(1)未包装前在包装纸上预打孔，(2)在脉冲激光束作用下，香烟旋转360°，在已包装的香烟过滤嘴上打孔，(3)激光器输出环形光束，利用多面镜反射，烟支无需转动，脉冲激光直接打孔。上述三种方法中，第一种方法比较简单。现多采用CO2气体激光器，轴向流动式，它在工作中要不断更换气体混合物中的CO2、N2、He，为此要考虑气体混合物的更换设备，气体的混合设备等，装置复杂，工作成本高，耗电量比较大，见Hauni perforation systems正在开发中的Ⅰ型激光打孔机，英国专利公开说明书GB2032325A等。
本发明的目的是利用小功率封离式CO2激光打孔技术，将光学部份，机械收送纸部分，电源、电控、测量部份有机综合，在保证打孔质量和生产效率，整机性能稳定，运行可靠前提下，大幅度降低设备成本与维修费用，整机结构简单易操作，打孔指标达到国际上先进水平。
发明是这样实现的，采用一种封离式CO2激光器，抽气除尘系统，机械送纸系统组合形成的激光打孔机，封离式CO2激光器输出功率25-50W，它包括平面全反射镜〔1〕，凹面局部反射镜〔6〕，储气管〔4〕，水冷管〔3〕，连接放电管和储气管的螺旋形回气管〔7〕，在平面全反射镜〔1〕、凹面局部反射镜〔6〕、毛细放电管上均安装水冷系统进水口〔8〕、出水口〔9〕，与安装水流继电器的水路接通，CO2激光器电极阴极〔2〕、阳极〔5〕接电源。
CO2激光打孔机的抽气除尘系统，利用排烟抽风机通过抽气通道〔12〕在抽气腔〔10〕内产生负压，並形成抽气通道〔12〕与进气通道〔11〕之间的高速气流，将激光打孔时在聚焦透镜〔19〕镜片、包装纸〔18〕打孔处〔20〕形成的烟雾和粉尘全部抽送至机外。同时，用送风机将新鲜压缩空气通过送气入口〔13〕、进气通道〔15〕进入压气腔〔14〕，再穿过斜形扫气通道〔16〕，吹向聚焦透镜〔19〕镜片，驱散镜片附近的烟雾，通过渐缩喷口〔17〕，进入抽气腔〔10〕后，形成高速气流。
在CO2激光打孔机的机械送纸系统中，交流电机〔23〕驱动恒速轴〔26〕，同时用直流电机〔22〕带动收纸轴〔25〕，其转速受收纸盘〔34〕直径的控制，当收纸盘的直径逐渐增大时，电机械杆〔31〕带动电位器〔32〕转动，从而控制可控硅调压部份输出电压逐渐减小，控制直流电机〔22〕转速变慢，使纸带转速始终保持均匀。
封离式CO2激光器，输出波长为10.6微米的不可见中红外光束，采用机械斩波方式将连续波改变为脉冲光束，将金属制的圆盘安装在交流调速电机〔36〕轴上，该圆盘周边每隔一定间距设置开槽挡光板〔35〕，采用调整调速电机电压来控制机械斩波圆盘转数，从而控制打孔的间隔与成孔的大小。
图1 封离式CO2激光器结构示意图图2 抽气除尘系统示意图(图中仅列两组聚焦透镜)图3 机械斩波工作原理图图4 激光器电源接线实例图图5 机械收、送纸系统示意图图6 聚焦系统示例(双镜头组)现结合附图与实例进一步叙述本发明的工作原理与具体结构参见图1CO2激光器是由一种长玻璃管或石英管构成，管内填充混合气体(CO2/He/N2)，其中CO2占9.5%、N2占14.3%、He占71.4%、水蒸汽占0.4-1.4%、其他气体如Xe、H2占3.3%。可控交流电源给储气管〔4〕内气体提供能量，工作电流10-16MA，最佳工作电流15MA，电压15KV，通过对管内电极施加的电压使混合气体电离，阴极〔2〕与阳极〔5〕采用冷阴极，电极材料为镍。
用平面全反射镜〔1〕，凹面局部反射镜〔6〕接CO2激光器两端，组成谐振腔。平面全反射镜〔1〕基底采用K8玻璃，表面镀金。凹面局部反射镜〔6〕采用单晶鍺为基底，磨成镜面后，表面镀金膜，但中部留一小片不镀金，输出激光束。
平面全反射镜〔1〕、凹面局部反射镜〔6〕、水冷管〔3〕的两端分别接冷却水管路的进水口〔8〕、出水口〔9〕。为了防止在断水情况下毛细放电管发热破坏激光器，在冷却水管路中安装了水流继电器，一旦出现断水现象，激光器上的高压电源即被切断。
振荡发生在CO2的两个振动能级(00°1和10°0)之间，输出波长为10.6微米的不可见中红外光。N2帮助激光上能级产生大量粒子数，在气体放电时，间接起到向CO200°1能级输送粒子的作用。He导热率高，有助于抽空激光下能级的粒子数，增加激光下能级10°0弛豫速率。水蒸汽(H2O)的作用是增大CO2分子下能级10°0弛豫时间，通过水蒸汽与电离附产物CO的化学作用CO+OH→CO2+H ……(1)导致了CO2的再生。
参见图4激光器输入220V交流电，经高压变压器升压，硅整流器全波整流后，並联电容1M，串联电感〔10H〕，再串联限流电阻400K、加到CO2激光器的两个电极〔2〕、〔5〕上。
参见图5，全机采用两台微型调速电机，实现纸带的传送及缠卷，设三根主轴，即放纸轴〔24〕、收纸轴〔25〕、及恒速轴〔26〕。恒速轴〔26〕由一台交流电机〔23〕驱动，保持恒速;而收纸轴〔25〕上的纸盘直径是不断变化的，它由直流电机〔22〕驱动，为了保持不变的走纸速度，收纸轴的转率应随纸盘直径的变化而变化，为此对收纸轴设有摩擦安全打滑套筒〔33〕，当收纸盘〔34〕直径逐渐增大时，电机械杆〔31〕带动电位器〔32〕转动，控制可控硅调压部份，使输出电压减小，直流电机转速变慢，使收纸轴工作可靠，放纸轴〔24〕不设动力，仅安装制动张紧装置〔28〕，它使放纸盘〔27〕恒速转动收纸卷紧，阻力稳定。
全部纸带在传送过程中，应当处在同一个中心平面内，可由放纸轴〔24〕、收纸轴〔25〕上的调整螺母，以及定位器〔30〕调整平面位置，纸带传送途中设有若干导向滚轴〔29〕，它的作用是改变走纸方向並改善纸的拉张力，以利卷紧。全部传动机构均采用滚珠轴承，使传动灵活，运动可靠。纸带传送速度可以调节，应根据激光源的功率，打孔的大小，以及生产率等因素，进行调试选择。
随动调速系统〔31、32、33〕上的纸盘可以减少收纸轴〔25〕与恒速轴〔26〕之间的速度滑差，即可保证收纸有一定的卷紧力，又可保证不会拉断纸带。
参见图6，本发明采用两支CO2激光发生器，输出功率20W，分别由两套高压电源供电。聚焦系统采用双镜头结构〔19〕，双镜头光心1、Ⅱ，每一镜头可以分别调焦，由镜头上的刻度显示微调数，整个镜头组装在一块滑板上，该滑板可以通过调节旋钮使镜头组左右移动。
聚焦透镜采用锗透镜，镜面镀有ZnS增透介质膜。脉冲光束进入聚焦系统，经过锗透镜把焦点聚在包装纸打孔处〔20〕。该处安装抽气除尘盒〔21〕要严格注意聚焦透镜〔19〕镜片的清洁和它的准确平面位置。
JK-1型香烟过滤嘴包装纸激光打孔机的主要技术参数打孔速度(水松纸) 0.65M/S(相当于3000支烟/分)孔径宽度 0.1～0.2mm孔径长度 0.2～1.0mm孔径间隔比 1∶1～1∶4包装纸宽度 48mm双排孔间距 25.5mm纸盘最大外径 390mm激光器输出功率 2×20W激光器工作电压 15KV激光器工作电流 16MA
电源电压 单相220V 50HZ耗电量 1.2KW冷却水流量 4升/分
权利要求
1.一种在香烟过滤嘴包装纸上预打孔的激光打孔机，具有CO2气体激光器，水冷系统，聚焦系统，本发明的特征是由封离式CO2激光器，抽气除尘系统，机械送纸系统组合形成的激光打孔机，封离式CO2激光器输出功率25-50W，它包括平面全反射镜[1]，凹面局部反射镜[6]，储气管[4]，水冷管[3]，连接放电管和储气管的螺旋形回气管[7]，在平面全反射镜[1]，凹面局部反射镜[6]，毛细放电管上均安装水冷系统进水口[8]，出水口[9]，与安装水流继电器的冷却水管路连通。CO2激光器电极阴极[2]，阳极[5]接电源。
2.如权利要求
1所述的CO2激光打孔机的抽气除尘系统，其特征是利用排烟抽风机通过抽气通道〔12〕在抽气腔〔10〕内产生负压，並形成抽气通道〔12〕与进气通道〔11〕之间的高速气流，将激光打孔时在聚焦透镜〔19〕镜片、包装纸〔18〕打孔处〔20〕形成的烟雾和粉尘全部抽送至机外;
3.如权利要求
2所述的抽气除尘系统，其特征是用送风机将新鲜压缩空气通过送气入口〔13〕、进气通道〔15〕进入压气腔〔14〕，再穿过斜形扫气通道〔16〕，吹向聚焦透镜〔19〕镜片，驱散镜片附近的烟雾，通过渐缩喷口〔17〕，进入抽气腔〔10〕后，形成高速气流;
4.如权利要求
1所述的机械送纸系统，其特征是由交流电机〔23〕驱动恒速轴〔26〕，同时用直流电机〔22〕带动收纸轴〔25〕，其转速受收纸盘〔34〕直径的控制，当收纸的直径逐渐增大时，电机械杆〔31〕带动电位器〔32〕转动，从而控制可控硅调压部份输出电压逐渐减小，控制直流电机〔22〕转速变慢，使纸带转速始终保持均匀;
5.如权利要求
1所述的封离式CO2激光器，输出波长为10.6微米的不可见中红外光束，其特征是利用机械斩波方式产生脉冲光束，将金属制的圆盘安装在交流调速电机〔36〕轴上，该圆盘周边每隔一定间距设置开槽挡光板〔35〕，采用调整调速电机电压来控制机械斩波圆盘转数;
专利摘要
一种香烟过滤嘴包装纸激光打孔机，利用该机在香烟过滤嘴包装纸上预打孔，制造通风环带，减少有害气体含量。它由(1)输出功率为25—50W的封离式CO
文档编号H01S3/14GK86100497SQ86100497
公开日1986年9月3日 申请日期1986年2月7日
发明者王国权, 葛洪生, 沈永康, 杜辉强, 林枫 申请人:铁道部科学研究院铁道继续教育中心导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan