[实用新型]二氧化碳激光穿孔机

说明书

本实用新型是一种二氧化碳激光穿孔机，主要用于卷烟过滤嘴水松纸的穿孔。

卷烟过滤嘴水松纸经激光穿孔后，吸烟时由于冷空气透过小孔进入过滤嘴与烟气接触，使焦油冷凝；同时CO能充分转化成CO₂，因而显著降低了吸烟时焦油及CO的吸入量，减少对吸烟者的危害。已有技术中所使用的激光穿孔机大致可分为两类。

第一类穿孔机采用脉冲CO₂激光器，脉冲频率直接决定穿孔速率，采用较高功率激光器时可分束成多束光同时打多排孔。此类激光器价格昂贵，当分束较多时分束系统复杂，造成整机成本上升。此外，分束系统易引起分束不均导致后续穿孔的孔形不一致。

第二类穿孔机采用连续CO₂激光器，利用机械元件进行调制，使连续激光转换成脉冲激光。这一结构的激光穿孔机如图1所示，调制盘1的圆柱面上有一排等间距排列的小孔，起调制光栏作用。中间滚轮2起传送纸带3的作用。激光器4输出的激光束经聚焦镜9聚焦后通过调制盘1的小孔打在运动着的纸带3上，在纸带3上形成所需小孔。该穿孔机结构简单，成本低，激光器相对寿命长，但存在着两个缺点。第一，激光利用小孔调制，未透过小孔的光未起作用，被损耗掉，使得激光利用率低。第二，由于光束调制的原因使所穿的孔形呈长圆形。

本实用新型的目的是为了克服上述已有技术的缺点，提供一种新型的CO₂激光穿孔机，利用一根连续CO₂激光管可同时打出多排圆形小孔，既做到结构简单，成本低廉，又是可靠性好，激光利用率高的穿孔机。

本实用新型主要由含有激光器4、沿激光器4输出的激光束G_r前进方向上首先置有调制分束组件5，沿调制分束组件5输出的平行激光束G_b前进的方向上置有穿孔组件6，穿孔组件6置于纸带3的穿孔区8上。被穿孔的纸带3由纸带传送机构7传送，在纸带传送机构7的中间滚轮2中间是纸带3的穿孔区8。如图2、图4所示。

激光器4采用连续CO₂激光管配连续激光电源构成。调制分束组件5包含沿激光束G_r前进方向上依次置有前置聚焦镜501、高速转镜502及后置聚焦镜503，前置聚焦镜501和后置聚焦镜503组成一个共有实焦点O的系统，该焦点O位置处于高速转镜502的反射平面上。穿孔组件6含有置在可调节的托板601上的两组同样规格、同样结构的反射聚焦部件602。如图2所示。

所说的调制分束组件5的功能是将单束平行激光束G_r转换成平行的宽带扫描激光束G_b。前置聚焦镜501和后置聚焦镜503是指能将激光束会聚在高速转镜502的反射平面上的共同焦点O上的装置。前置聚焦镜501和后置聚焦镜503可以是聚焦透镜，或者是聚焦反射镜，或者是组合聚焦镜，它们的尺寸及焦距大小可根据实际需求进行选择。高速转镜502是一个正多面柱体，每一面均镀上对激光全反射的膜层，独自构成一个反射镜面。转镜502的反射平面数m可根据需要确定，m取值范围一般可取m≥6。

上面所说的反射聚焦部件602含一块全反射镜6021和由n≥2块无间隙排列的长方形聚焦镜组成的聚焦镜列阵6022，如图3所示。反射聚焦部件602垂直于平行扫描激光束G_b方向置放，沿着扫描激光束G_b方向按穿孔要求相隔一定距离，其距离是可调的。两组或几组反射聚焦部件602均置于一块可调节的托板601上，该托板601可顺着平行扫描光束方向移动。两组或多组反射聚焦部件602无间隙排列的n块聚焦镜的总宽度与平行扫描激光束的宽度相同。纸带3的穿孔区8位于反射聚焦部件602的焦平面处，纸带3的运动方向与反射聚焦部件602成一定角度。

由激光器4发出的单束平行激光束G_r经调制分束组件5处理后成为一条平行的宽带扫描激光束G_b，进入反射聚焦部件602。垂直入射的带扫描激光束G_b在聚焦镜面上移动时，其焦点是重叠的，亦即移动的激光束经过聚焦镜后在焦平面上将得到一个点激光。因而平行扫描激光束依次扫过反射聚焦部件602共n块聚焦镜时将产生n个焦点光斑，而在纸带3上打出n个孔。光束的重复扫描与纸带3的移动相结合就在纸带3上形成了(每组n/2排)共n排小孔。托板601和反射聚焦部件602的间距可调可保证在不同宽度的纸带3上打出不同组间距的小孔。小孔的排间距由反射聚焦部件602与纸带3的夹角决定。在同一排上的小孔孔间距由脉冲频率和纸带3的线速度决定。