阅读说明：本技术 一种用于细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置 (Rotary focusing device for laser drilling of thin rod object ) 是由 梅林� 韩梅玲 吴君映 于 2020-05-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置,安置在烟支传输装置的一侧,用于烟支打孔,主要包括光学旋转聚焦装置,光学旋转聚焦装置绕单根烟支高速旋转并向烟支表面射出激光,该设计改变了传统的打孔思路,能够实现烟支不动的情况下、多烟支同时打孔。(The invention discloses a rotary focusing device for laser drilling of a thin rod object, which is arranged on one side of a cigarette transmission device and used for drilling cigarettes.)

一种用于细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置

技术领域：

本发明属于激光打孔设备领域，特别涉及一种细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置。

背景技术：

一直以来，细棒物体的在线式打孔，均是采用或者细棒物体围绕其轴线原地旋转360°，由固定式聚焦装置进行穿孔；或者是细棒物体围绕输送鼓轮运行的同时，围绕自身的轴线旋转360°，期间，激光通过扫描的方法跟踪细棒物体的运行轨迹进行穿孔。本公司也研发过相关结构，这些打孔的方式是可行的，但是，多个细棒物体必须进行同时旋转，增加了结构难度，也增加了机械故障率。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

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本发明的目的在于提供一种细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置，从而克服上述现有技术中的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种一种用于细棒物体激光打孔的旋转聚焦装置，安置在细棒传输装置的一侧，用于细棒物体打孔，主要包括光学旋转聚焦装置，所述光学旋转聚焦装置绕细棒物体高速旋转并向细棒物体表面射出激光。

优选地，上述技术方案中，所述光学旋转聚焦装置包括中空旋转轴和至少两组对称分布在旋转轴上的光学聚焦装置组成，光学聚焦装置在旋转轴的带动下绕旋转轴旋转，激光穿过旋转轴照射至光学聚焦装置上。

优选地，上述技术方案中，还包括内部中空的U型旋转体，所述U型旋转体包括两条对称的外伸臂和连接两条外伸臂的支撑臂，两组光学聚焦装置安装在U型旋转体的两条外伸臂中，两组光学聚焦装置的射出光均汇聚于细棒物体表面，中空旋转轴固连在U型旋转体的支撑臂外侧，中空旋转轴内设由分光镜和多面反射镜组成的光学镜片组，入射光穿过中空旋转轴射入支撑臂中的分光镜中，分光镜的反射光通过反射镜反射进入一组光学聚焦装置，分光镜的折射光通过反射镜反射进入另一组光学聚焦装置。

优选地，上述技术方案中，所述光学旋转聚焦装置为一组或多组。

优选地，上述技术方案中，光学旋转聚焦装置为一组，当细棒物体运输到光学聚焦装置的激光射程内时、此时，U型旋转体的旋转轴轴心与细棒物体的轴线重合，所述光学旋转聚焦装置快速旋转完成烟支表面周向打孔。

优选地，上述技术方案中，光学旋转聚焦装置为多组，多组光学聚焦装置在输送器的带动下同步细棒物体的运动，运动轨迹在某个特定段内与细棒物体的运行轨迹基本重合；重合段的光学旋转聚焦装置外侧设有光源和光学扫描装置，所述光学扫描装置将光源发出的激光投射入处于重合段的光学旋转聚焦装置中；所述光学旋转聚焦装置的U型旋转体的旋转轴轴心，在重合段，与被跟踪的细棒物体的轴线重合。

优选地，上述技术方案中，输送器为输送带或者输送链条，所述光学旋转聚焦装置的旋转轴连接在输送器的固定块上，输送器的一侧设有齿条或摩擦条，所述旋转轴上装配有可啮合所述齿条的齿轮或摩擦轮，当所述旋转轴的齿轮或摩擦轮运行到齿条或摩擦条上方时、所述旋转轴带动光学旋转装置自转。

优选地，上述技术方案中，所述光学扫描装置为旋转反射器或者角度变换器加光学反射弧组成。

优选地，上述技术方案中，旋转反射器由旋转轴和至少一面立在旋转轴外侧圆周上的弧形反射镜组成；所述旋转反射器围绕旋转轴旋转时，带动弧形反射面旋转，从而改变入射光束的反射点位置，实现输出光束与烟支运行的同步跟踪。

优选地，上述技术方案中，角度变换器为振镜或者旋转多面棱镜；所述入射光束经过角度变换器的变换输出后，形成一系列围绕角度变换器圆点向外发散的输出光束，再由弧形反射镜变换后，形成输出光束与烟支运行的同步跟踪；所述的弧形反射镜的反射面曲线为球面曲线或者抛物面曲线，所述角度变换器位于该曲线的焦点位置。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明另辟蹊径，将原先的烟支旋转、激光设备静止改为烟支静止、激光设备旋转的加工方式，在前面背景技术描述的技术方案中，或采用细棒高速原地旋转（对于高速传输的设备来说，细棒物体高速原地旋转必然通过外力使得细棒物体滚转，而易发生堵塞或损坏）；

或采用细棒物体慢速旋转运行的同时，聚焦装置必须跟踪细棒物体运行，同时激光通过扫描装置使得光束既能跟踪细棒的运行位置也能跟踪其旋转角度的变化，且激光控制系统适时地发出光束，所以这个技术方案尽管可行，但是，系统构成比较复杂，对控制系统和软件设计要求很高。

而本方案的技术出发点是慢速时采用单一旋转体在固定点旋转，细棒运行为间隙运行方式，当细棒运行至打孔位置时停顿后，旋转体旋转并发出激光而实现打孔，打孔完成后细棒继续运行离开打孔位置；

快速时，多个旋转体固定在输送装置上，由机械传动确保每个旋转体与细棒物体保持一个同步跟踪和运行。当细棒进入打孔区域时，旋转体开始旋转，同时旋转体跟踪细棒物体的运行，激光光束通过两路同时聚焦到细棒物体表面，实现快速打孔，由于，双聚焦头的同时聚焦打孔，每个聚焦头负责180°细棒表面的打孔，所以降低了旋转体的旋转速度，同时，双聚焦头的采用可以有利于旋转体的旋转动平衡的实现。本技术方案对于慢速打孔和快速打孔均能够很好地满足其技术要求，结构比较简单，细棒物体没有损伤或堵塞。

附图说明：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为光学旋转聚焦装置的一种旋转方式示意图；

图3为单光学旋转聚焦装置的结构示意图；

图4为光学旋转聚焦装置的光学原理示意图；

图5为光学扫描装置结构示意图；

图6为光学扫描装置结构示意图。

具体实施方式

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下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，一种在线细棒激光打孔的旋转聚焦装置，由以下构成：输送装置、细棒物体、光学旋转聚焦装置、光学跟踪装置、激光光源构成。

烟支的输送装置有适合高速连续运行的输送装置或慢速间隙运行的输送装置，高速连续运行的输送装置为带有吸风槽的直线输送装置，优选皮带输送装置，例如图1和图2；

慢速间隙运行的输送装置为带有吸风槽的直线输送装置或者圆弧式输送装置，优选输送鼓轮，慢速间隙运行时，无需光学跟踪装置，一个光学旋转聚焦装置固定位置间歇性自动旋转，例如图3。

光学跟踪装置，带动一个或多个光学旋转聚焦装置，跟踪细棒物体的运行，期间使得所述旋转聚焦装置的旋转轴的延长线与细棒物体的中心轴在打孔区域内为重合状态。

光学旋转聚焦装置如图4所示，其由旋转轴、旋转体、反射镜、和至少一个聚焦镜构成；

U型旋转体优选为对称的、开口的状的U型，围绕中心轴进行旋转，打孔状态的细棒的中心轴位于其中心轴的延长线上，所述的细棒物体通过U型的开口实现细棒的出和入；

光学旋转聚焦装置的光学镜片组如图4所示，包含：50%的分光镜片、100%反射镜以及反射镜片组、双路的聚焦装置，聚集镜片位于U型旋转体的两个外伸臂端处，其他的镜片置于支撑臂中；50%的分光镜片、100%反射镜片的光束中心，与U型旋转体的旋转中心轴线相重合；

旋转体的旋转轴，为空心结构，入射光束从中心通过，照射到同轴安置的50%分光镜片和100%反射镜片上，分别射向U型的两个端面。

旋转体的旋转速度设置为每支细棒打孔期间对应旋转体旋转第一个180°，并实现细棒圆周的360°打孔；前一支细棒物体离开、后一支细棒物体进入开口的U型旋转体，期间对应旋转体旋转第二个180°。重复上述过程，实现细棒物体的进出、以及打孔的过程。

光学跟踪装置，由输送器和光学扫描器构成；

输送器参见图1和图2，带动光学旋转聚焦装置跟踪细棒运行轨迹，优选为直线输送器，至少一个光学旋转聚焦装置安装在其输送器上，所述的输送器优选为输送带或输送链。

如图2所示，光学旋转聚焦装置通过固定块安置在输送带或输送链上，由输送器马达带动运行，跟踪细棒物体的输送装置实物运行速度或定位，从而确保在打孔区域内，光学旋转装置的中心轴始终与细棒物体的中心轴相重合。旋转体，或者由摩擦轮副驱动，或者由齿轮齿条带动旋转，所述的齿轮安置在旋转体中心轴上，当输送器带动固定块，带动旋转体直线运行的过程中，齿轮在齿条或者摩擦轮在摩擦条上滚动，从而带动旋转体的旋转。

光学扫描器我们建议是两种分别如图5和图6所示，由旋转反射器或角度变换器和光学反射弧构成，优选角度变换器和光学反射弧；

角度变换器如图6所示，优选振镜或旋转多面棱镜，入射光经过角度变换器的镜面反射后，以一定的角度发散式照射到反射弧的反射面上，经过弧面的反射后，转化为平行的光束输出，从而实现对光学旋转聚焦装置的跟踪。

旋转反射器如图5所示，由旋转轴，以及轴圆周上的至少一面反射弧构成，入射光束照射在旋转的反射弧上，旋转轴带动反射弧旋转，使得反射弧的反射点随旋转轴的角度变换而改变，从而实现一系列的平行光束输出，实现对光学旋转聚焦装置的跟踪。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。