可快速对位的激光打孔鼓轮装置及卷接机的应用

米德宇 韦干付 梁卫东

广西中烟工业有限责任公司 广西 南宁 530001

引言

快速对位激光打孔鼓轮装置及卷接机在各行业具有广泛应用前景。例如，在食品包装行业，类似的对位技术可应用于包装机械中的打孔和定位需求。通过使用该装置，可以实现食品包装中精确的打孔定位，提高包装效果和质量。在纸品加工领域。纸张在制造过程中常常需要进行打孔、定位和孔眼处理。传统的方法往往需要手动操作或使用复杂的设备来实现对位和打孔，效率较低。而采用快速对位激光打孔鼓轮装置及卷接机，可以实现自动化的纸张打孔和定位，提高生产效率和准确性[1]。对位原理和设计也可应用于其他需要精确定位的机械设备中，如精密装配、自动化生产线等。

1 快速对位激光打孔鼓轮装置概述

本文提出一种快速对位激光打孔鼓轮装置在烟草行业中的应用，该装置包括打孔轮、拨烟装置、激光装置和对位件。打孔轮表面沿外周等间隔形成多个凸起，提供更好的打孔效果和稳定性。拨烟装置由调整支架和拨烟轮组成，调整支架设置在卷接机上，拨烟轮通过调整支架可调节地设置。对位件为长方体结构，放置在打孔轮和拨烟装置之间的间隙内，用于快速准确地对位调整。装置外形结构如图1所示。

图1 快速对位激光打孔鼓轮装置及卷接机外形结构

打孔轮的表面沿外周侧等间隔形成多个凸起，这种设计可以提供更好的打孔效果和稳定性[2]。拨烟装置包括调整支架和拨烟轮，调整支架设置在变速齿轮箱的箱体上，而拨烟轮可以通过调整支架进行可调节地设置。这种结构允许灵活地调整拨烟轮的位置，以适应不同的工艺需求。拨烟轮的表面形成有拨条，这些拨条在烟支传送过程中起到拨动和定位烟支的作用，确保准确的打孔位置。

对位件的长度等于打孔轮的宽度，确保能够完全覆盖打孔轮的表面，提供稳定的对位效果。对位件的宽度等于相邻凸起之间的间距，实现精确的匹配，确保准确的对位。对位件的高度略小于烟支的直径，确保烟支在传送过程中与对位件紧密接触，提供稳定的对位支撑。对位件采用不锈钢材料，具有耐腐蚀性和机械强度，适用于烟草行业的要求。

该卷接机可以配置多个可快速对位的激光打孔鼓轮装置，以提高生产效率和同时处理多个烟支的能力。通过使用该装置，实现了打孔轮和拨烟轮的快速准确对位，避免了传统方法中的不便和不准确性问题，确保了烟支的生产质量。

2 快速对位激光打孔鼓轮装置

2.1 提高了对位的效率和准确性

传统的对位方法需要借助量棒进行调整，操作不便且容易产生误差。而采用对位件的设计，可以快速、准确地实现打孔轮和拨烟轮的对位，避免了传统方法中的不便和不准确性问题。

2.2 提升了烟支生产质量

通过精确的对位调整，确保打孔位置准确无误，避免烟支产生打孔位置与打孔数目不正确、烟支压烂和压皱等问题，从而提高了烟支的生产质量。

2.3 多个装置的配置可提高生产效率

卷接机可以配置多个可快速对位的激光打孔鼓轮装置，以提高生产效率和同时处理多个烟支的能力，满足大规模生产的需求。

3 应用在卷接机上的效果分析

解决了传统卷接机在进行打孔轮和拨烟轮对位存在的问题，改造快速对位激光打孔鼓轮装置，在运用到实际的生产活动中，还需要进行试样验证和相应调整。

3.1 试样烧灼评价激光射束

试样目的：试样在激光射束的烧灼位置点评价激光射束的调整方式。

准备：关LASER，钥匙开关S1打向“0”，安装好激光烧灼试样架后将试样片贴在试样架的托板正中间，从托板的侧面将其推进试样架需要确定卡入，再关上防护罩。

试样：接通LASER后，总开关S1打向“1”，投入开关S3打向“1”。在控制系统启动之后调为手动控制界面，工作方式调到点烧灼，并返回钮设定短时间接通激光射束为2s，在控制界面中按“启动”和“发射”按键，此时烧灼试样上将会产生激光烧灼点。产生烧灼点后按“停止发射”键停止。从试样架取出托板检查试样片上的烧灼点位置。

分析：从两方面分析烧灼点，一方面是分析试样片上的烧灼点位置是否在正中间，如果偏离则需要调整转向镜位置；另一方面是烧灼点的形状，合格的烧灼点应当近似圆形，如出现扁形状、山丘状、边沿锯齿形、椭圆等情形，则需要检查镜片，必要时换谐振腔。

3.2 辊动装置的调整

辊动装置在辊动鼓轮与拨烟辊中心连线上的位置，烟支就在辊动装置上鼓轮打孔。辊动鼓轮辊动面与拨烟辊之间的距离大约比所生产烟支直径短0.6mm，例如生产直径7.8mm的烟支，其距离为7.2mm，而当生产比较软的烟支或生产速度较高的时候该距离还需要进一步缩小，应当到比烟支直径短0.7mm，检查此距离可采用调整量棒。

辊动装置调整方法：首先放几支与所要生产烟支直径相当的嘴棒或烟支在启动槽内，转动鼓直到第一支烟位于两辊动鼓面之间，同时再检查确保烟支中心点是位于中心连线上。调整辊动装置时松开两根螺鞘，便于调整辊动位置，根据调整要求旋转辊动鼓轮方向，调整好之后再重新上紧螺鞘，通过生产不打孔的烟支观察辊动位置是否调整到位。

3.3 烧灼点调整

在进行单排打孔、烟支直径正确、重量正确、材料适合的前提下，可进行烧灼点的调整。调整烧灼点有两方面的目的，一是为了达到最佳的LASER功率，第二是为了获得肉眼几乎辨别不出的烧灼孔，因此烧灼点调整是非常有必要的。

通过样品试验的方式制作出烧灼点曲线图，这个曲线图是调整烧灼点的判断依据。辊动位置已经调整为正常的情况下才能进行试验，采用通气度测量仪获得和制作烧灼点曲线图。关于烧灼点调整的参数方面，如脉冲时间、通气度、孔数这些工艺数值应该和生产条件下相同的参数，如果事先没有确定相关参数，可先使用脉冲时间30μs和孔数12数值设置。

3.3.1 制作曲线图。射束分配头内的透镜位置和通气度都跟孔宽有关，最佳透镜位置也就跟通气度有关，可以通过曲线图找到。曲线图制作步骤：关LASER，同时钥匙开关S1打向“0”，之后将射束分配头拆下，透镜筒调到起始位，松开固定螺钉并旋转螺丝直到透镜筒边沿退回1.5mm左右为止。旋转调整螺丝要适量，旋出太多会导致调整螺丝不能再次旋进去，如出现错误操作的补救方法是从激光射束分配头上拆下顶盖，调整螺丝能旋进为止。射束分配头安装到机器后，需要进行再次的检查透镜筒位置有没有对准辊动位烟支中心线，如没对准就要旋开射束分配器以及偏心螺丝，旋转的方式可以调整偏心鞘达到调整射束分配器位于合适的位置。接通LASER，打开总开关S1，等待控制系统启动，按“自动”而进入自动参数设置画面，将“启动”和“发射”开关按下，如果LASER备就绪，将钥匙开关S打向“1”。如果激光准备就绪，以额定生产速度生产烟支，观察射束有没有出现以及是否位于烟支的正中间照射烧灼。抽取30～40支烟作为一组放置在有先后顺序编号标记的盒子中。当结束一组烟支的测试，停下机器进行调整顺时针旋转螺丝一圈即0.5mm的行程，再次进行烟支的测试，这样就产生第二组30～40支烟的记录，经过多次重复这些步骤直到螺丝旋到尽头通常是6.5圈的行程，这时将获得多组测试烟支样本。通过这些先后顺序编号的标记盒子中的烟支，统计并计算每10支烟支的通气度平均值，这也是对应每次调整的透镜位置，通过数理统计方法将计算好的平均通气度标记在二维坐标系图表上就可以得到一些离散点，并拟合连成一条曲线，这个曲线就可以用于分析问题。

3.3.2 曲线分析。最佳透镜位置与合适的功率相关联，通过分析平均通气度曲线得到孔最窄的位置即通气度最小的地方，透镜的最佳烧灼点就是依据这个来调整。推算出最佳的透镜位置后，就可以通过调整螺丝退回相应圈数达到所要求的最佳的透镜位置。需要注意的是很小烟支位置的改变会产生较大通气度的降低，因此射束质量和LASER功率对通气度的改变很灵敏，容易造成偏差的发生。

3.3.3 焰口大小的问题。烟支与透镜的间距不匹配，是烧灼点激光射线没有调整好的原因。焰口较小的情况，烧灼点调整正确，焰口调到最小就是最佳调整。孔的形状和分布方面，激光打孔形状通常都是椭圆形，并且椭圆形的轴长与生产速度正相关。要求烟支柱体上打孔分布必须是均匀的，否则需要对打孔起始点和结束点之间相关的参数进行调整，或者如果孔间距不一致时进行设定首孔位置这一相关参数。

3.4 通气度的最终调整

烧灼点调好后，打孔孔数与间隔时间这些通气度相关参数可以根据要求计算出来。在固定的孔数情况下，调整脉冲时间就可以达到合适的通气度。如果没有规定孔数，按照上述的孔数12和脉冲时间30μs这个数值设定提供了一个粗略的估计。设定功率的判断依据，除了制作曲线图外，还可以通过水松纸封口处的烧灼孔的形态作为参考，因为这位置孔的空白横切面理论上要比其他位置的孔稍微要小[3]。如果位置的孔与其他的孔一样烧穿透，则说明功率太高；反之如果很明显比其他孔小且没有完全烧穿，则说明功率太低。

3.5 电气调整

内部功率表的校正：测试头或第一个转向镜如果有更换过，或者LASER功率存在问题时，需要对内部功率表进行校正。校正的方式是外接一个外部功率表，通过外接功率表的调整数值与显示器上显示的内部功率表数值一致达到调整目的。外接功率表步骤包括：首先关掉LASER，再将钥匙开关S1打向“0”，在连接水冷却系统的情况下把射束分配头拆下并装上功率测试头，外接功率表连接到功率测试头后，打开LASER和总开关S1，控制系统启动在显示器上观察和调整显示功率数值的稳定。调整功率设定值能够使得显示器上的功率数值和外接功率表上的数值上一致。

3.6 维护工作

维护工作重点在于激光射束分配头的清洁。拆下射束分配头凭肉眼对着光线朝着分配头激光射束入口往里观察，如果里面观察到明亮的黄色光线说明是干净的，而里面出现影纹、斑点、发暗的情形则说明有污渍需要清洗。污渍不多的情况下可以用酒精和毛刷清洁，但不能使用棉花签清洁；如果存在较多污渍时则需要拆下透镜，并标记好透镜筒跟射束分配头之间的相对位置，透镜筒中的污渍可以用汽油和蒸馏水进行清除和清洗。

4 结束语

本研究介绍了快速对位激光打孔鼓轮装置及卷接机的应用实践。通过应用实例的验证和技术原理的分析，展示了该装置在烟草行业和其他行业中的先进性和实际效果。该装置通过快速准确的对位调整，解决了传统方法中的对位困难和不准确性问题，提高了生产效率和产品质量。同时，该技术在其他行业中的应用前景也具有广阔的市场潜力。通过进一步研究和推广应用，该装置有望为相关行业的生产提供更加稳定和高效的技术支持。