CS244930B2 - Apparatus to create perforation in the rod objects - Google Patents

Description

Zařízení obsahuje děrovací stanici a dopravník pro postupné vedení tyčovitých předmětů děrovací stanicí a jeho podstatou je, že děrovací stanice (5) obsahuje soustavu laserových vysílačů (17, 19, 27) pro vysílání svazků (8) zaostřených laserových paprsků s předem, stanovenou ohniskovou vzdáleností v předem stanoveném pořadí, které jsou uloženy na nosném prstenci (16, 20) nejméně ne jedné křivce (25), přičemž délka dráhy každého svazku (8) mezi zaostřovacím bodem a bodem děrování na předmětu (3) je rovná ohniskové vzdálenosti.

Vynález se týká zařízení к vytváření perforací v předmětech tyčového tvaru a je použitelný zejména při výrobě kuřiva, především cigaret, ke kterým se také bude vztahovat následující popis, aniž by byl na tento obor omezen.

V oboru výroby cigaret je známé vytvářet takzvané „cigarety s přisáváním vzduchu“, to znamená cigarety opatřené v oblasti filtru velkým počtem maličkých otvorů, které umožňují, aby kuřák vdechoval současně s kouřem jisté množství vnějšího vzduchu; to má tu výhodu, že se vdechovaný kouř rozředuje a jeho teplota se snižuje, a že se tedy zmenšuje obsah škodlivých látek.

Cigarety s přisáváním vzduchu se vyráběly pomocí jehlových zařízení, jejichž účinnost se však postupně snižuje se zvyšováním výrobní rychlosti cigaretových strojů. Jehlová zařízení, spojená s poměrně rychlými cigaretovými stroji, se opotřebí ve velmi krátké době, takže se často musí přerušit výrobní cyklus.

Z těchto důvodů byly jehlové přístroje nedávno nahrazeny podle možnosti laserovými perforátory, které byly vyrobeny v podstatě ve dvou konstrukčních úpravách. Podle prvního provedení se svazek pulsních laserových poprsků vysílá pevným laserovým generátorem a vede na cigaretu, která se má perforovat. Cigareta se během perforování uvádí do rotačního pohybu kolem své osy, takže perforace na cigaretě jsou rozloženy v podstatě rovnoměrně alespoň po jedné obvodové kružnici.

Ve druhém provedení perforátoru se používá velmi výkonného laserového generátoru, který pro perforování každé jednotlivé cigarety vysílá jediný svazek paprsků, a svazek se rozdělí pevnými reflektory na větší počet svazků, jejichž počet odpovídá počtu požadovaných otvorů. V tomto případě se otvory v každé cigaretě vyrábějí současně a cigareta se nemusí otáčet kolem své osy.

Oba popsané konstrukční systémy mají značné nedostatky, které ztěžují jejich zavedení do praxe. První konstrukce vyžaduje, aby se každá cigareta odvalovala mezi dvěma protilehlými rovnoběžnými plochami tak, aby se otáčela kolem své osy. Protože cigareta byla bezprostředně předtím již změkčena po prvním odvalování, ke kterému dochází při spojování íiltru s tabákovou tyčkou, je další odvalování za účelem perforace filtru velice nevýhodné, poněvadž má nezbytně za následek částečné vysypání tabáku z cigarety. Druhé konstrukční provedení je naproti tomu nevýhodné z čistě ekonomických důvodů, protože vyžaduje velmi výkonný a tedy značně drahý laserový generátor.

Vynález odstraňuje uvedené nevýhody a jeho předmětem je zařízení к vytváření perforací v tyčovitých předmětech, zejména v cigaretách, které obsahuje děrovací stanici a dopravník pro postupné vedení tyčovitých předmětů děrovací stanicí.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že děrovací stanice obsahuje soustavu laserových vysílačů pro vysílání svazků zaostřených laserových paprsků s předem stanovenou ohniskovou vzdáleností v předem stanoveném pořadí, které jsou uloženy na nosném prstenci nejméně na jedné křivce, přičemž délka dráhy každého svazku mezi zaostřovacím bodem a bodem děrování na předmětu je rovná ohniskové vzdálenosti.

Pod pojmem „laserový vysílač“ se rozumí aktivní nebo pasivní člen, to znamená buď přímo generátor laserového svazku, nebo člen schopný odrážet svazek vysílaný generátorem.

V zařízení podle vynálezu se otvory na filtru cigarety perforují postupně za sebou, takže к perforování stačí laser s poměrně malým výkonem, a cigarety se během perforování neotáčejí kolem své osy a tedy nedochází к dalšímu změkčování cigarety a vysypání tabáku.

Laserové vysílače jsou vytvořeny odraznými členy, které jsou uloženy za laserovým generátorem v dráze svazku laserových paprsků pro vedení svazku na předměty určené к perforování. Mezi laserovým generátorem a odraznými členy je umístěn otočný reflektor pro selektivní vychylování svazku na každý odrazný člen upevněný na nosném prstenci. Přitom je odrazný člen tvořen zaostřovacím konkávním zrcadlem nebo rovinným zrcadlem, přičemž před rovinnými zrcadly je v dráze svazku laserových paprsků umístěno zaostřovací ústrojí.

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s příklady provedení znázorněnými na výkresech, kde značí obr. 1 schematický axonometrický pohled na první provedení podle vynálezu, obr. 2 schematický axonometrický pohled na obměněné provedení zařízení, obr. 3 diagram vysvětlující funkci zařízení podle obr. 1 a obr. 4 schematický axonometrický pohled na další provedení vynálezu.

Podle obr. 1 je dopravní buben 1 uložen otočně kolem své osy na neznázorněném nosiči a má na vnějším plášti soustavu rovnoběžných drážek 2. V každé drážce 2 je přidržována neznázorněným podtlakovým ústrojím cigareta 3, jejíž filtr 4 vyčnívá z drážky 2.

Při pohybu bubnu 1 prochází každá cigareta 3 děrovací stanicí 5, ve které se na filtru 4 vytvoří soustava neznázorněných otvorů, jejichž průměr je řádově několik tisícin milimetru.

Otvory nebo perforace se vytvářejí pomocí děrovacího ústrojí 6, které obsahují laserový generátor 7 vysílající svazek 8 laserových paprsků na pevný reflektor 9. Pevný reflektor 9 odráží svazek 8 na otočný reflektor 10, který je nesen otočným dílem

11. Ve znázorněném provedení je otočný díl 11 tvořen dutou trubkou, která je otočná kolem své podélné osy na neznázorněném nosníku a je uváděna do rotačního pohybu pohonem 12 přes převod 13. Otočný reflektor 10 má šikmou odraznou plochu 14, která je obrácena proti štěrbině 15 v otočném dílu 11 a umístěna tak, že při otáčení otočného dílu 11 tvoří tečnou rovinu k neznázorněné kuželové ploše, jejíž osa splývá s osou otočného dílu 11 a s osou té části svazku 8 laserových paprsků, která leží mezi oběma reflektory 9, 10.

Otočný reflektor 10 vede dopadající svazek 8 do děrovací stanice 5, která obsahuje nosný prstenec 16 pro· soustavu odrazných členů 17 rozmístěných podle předem stanoveného zákona po vnitrní ploše nosného prstence 16. Nosný prstenec 16 je uložen kolem otočného· dílu 11 mezi otočným reflektorem 10 a volnými konci filtrů 4.

V provedení podle obr. 1 dopadá svazek 8 laserových paprsků na odrazné členy 17, aniž by byl před nimi zaostřován. Zaostřování provádějí samotné odrazné členy 17, které jsou za tímto účelem tvořeny konkávními zrcadly.

V provedení podle obr. 2 je svazek 8 laserových paprsků zaostřován před dopadem na odrazné členy 17 zaostřovacím ústrojím 18 tvořeným spojnou čočkou, která je uložena mezi reflektory 9, 10 a jejíž osa splývá s osou otočného dílu 11. V důsledku toho jsou v provedení podle obr. 2 konkávní zrcadla z obr. 1 nahrazena rovinnými zrcadly. Rovinná zrcadla jsou uložena na nosném prstenci 20, který má jiný tvar než nosný prstenec 16 podle obr. 1, jak bude ještě vysvětleno v dalším textu.

Funkci děrovacího ústrojí podle obr. 1 lze . vysvětlit na základě diagramu z obr. 3.

Podle obr. 1 se dopravní buben 1 otáčí proti směru pohybu hodinových ručiček ve směru šipky a dopravuje cigarety 3 děrovací stanicí 5 předem stanovenou konstantní rychlostí. Jak ukazuje obr. 3, jde každá cigareta 3 během průchodu děrovací stanicí 5 po děrovacím oblouku, jehož začátek 21 ve směru pohybu cigaret 3 i konec 22 leží na křivce 23, po které se pohybují středy cigaret 3. Ve znázorněném příkladě je oblouk mezi začátkem 21 a koncem 22 křivky 23 rovný vzdálenosti mezi osami dvou sousedních drážek 2, měřené na obvodu bubnu 1. Během časového· intervalu, kdy každá cigareta 3 jde po křivce 23, vysílá laserový generátor 7 pulsní sled svazků 8 laserových paprsků. Každý z nich se odráží od rotujícího reflektoru 10 postupně na konkávní zrcadlo 17.

Středy konkávních zrcadel 17 jsou znázorněny na obr. 3 jako body 24 rozložené po křivce 25 tvaru kardioidy. Postupně přicházející svazky 8 laserových paprsků jsou odráženy od jednotlivých zrcadel 17 do bodů 26, které jsou rozloženy po· křivce 23 mezi začátkem 21 a koncem 22 a které zaujímá postupně během vytváření každého otvoru ve filtru 4 osa příslušné cigarety 3.

Křivka 25 typu kardioidy má takový tvar, aby vzdálenost „L“ mezi každým zrcadlem 17 a bodem 26, který lze považovat s dostatečnou přesností za bod děrování na filtru 4, byla trvale rovná ohniskové vzdálenosti svazku 8, tedy vzdálenosti mezi bodem, kde se laserové paprsky vychylují ze svých rovnoběžných drah a zaostřují do ohniska, a tímto ohniskem. Tento požadavek je splněn, protože v tomto případě každé konkávní zrcadlo 17 slouží jako zaostřovací člen.

Je zřejmé, že vzdálenost „L“ na obr. 3 ani křivka 25 neznázorňují skutečné poměry, nýbrž že tvoří průměty skutečných hodnot do roviny kolmé k ose bubnu 1. Křivka 25 může mít jiný tvar, než jaký je znázorněn na obr. 3, který se týká případu, kdy buben 1 a otočný reflektor 10 rotují v opačném smyslu. Za všech okolností musí mít křivka · 25 takový tvar, aby vzdálenost mezi každým bodem děrování a příslušným zaostřovacím členem, měřená v ose svazku 8, byla konstantní a rovná ohniskové vzdálenosti.

Z popsaného provedení lze pochopit, jaké rozdíly musejí být mezi oběma nosnými prstenci 16, 20. Tvar nosného prstence 16 z obr. 1 musí být takový, aby zůstávala konstantní vzdálenost mezi každým konkávním zrcadlem 17 a polohou bodu děrování na •filru 4 v okamžiku emise svazku 8 laserových paprsků; naproti tomu tvar nosného prstence 20 podle obr. 2 je zvolen tak, aby zůstával konstantní součet · dvou vzdáleností, přičemž první z nich je vzdálenost, kterou proběhne svazek 8 laserových paprsků mezi otočným reflektorem 10 a každým rovinným zrcadlem 19 a druhá je vzdálenost, kterou projde svazek 8 mezi rovinným zrcadlem 19 a polohou příslušného bodu děrování v okamžiku vyslání svazku 8.

Podle neznázorněného obměněného provedení může být otočný reflektor 10 z obr. 1 a 2 nahrazen trojbokým hranolem nebo jehlanem s „n“ boky tak, že svazek 8 vysílaný generátorem 7 se rozštěpí na dva nebo ,,n“ svazků. Pokud je výkon laserového generátoru 7 dostatečně veliký, je možné v tomto případě vytvořit současně dva nebo „n“ otvorů, které podle umístění reflektorů mohou být vytvořeny na jedné cigaretě, pohybující se uvnitř děrovací stanice 5, nebo na několika cigaretách procházejících děrovací stanicí 5.

Podle další neznázorněné obměny lze zařízení podle obr. 1 a 2 vytvořit tak, aby vytvářelo dva prstence otvorů, ležících v předem stanovené vzájemné vzdálenosti. Podobného výsledku lze dosáhnout zařízením podle obr. 1 a 2 obměněným tak, že na nosném prstenci 16 nebo 20 jsou umístěny dvě řady odrazných členů, jimž jsou přiřazeny otočné reflektory 10, které dostávají svazky 8 laserových paprsků dvou laserových generátorů 7 nebo z jediného laserového generátoru 7, jehož výstupní svazek je rozdělen jakýmkoli známým způsobem na dva svazky.

Popsané neznázorněné varianty provedení jsou s výhodou použitelné tehdy, když se mají perforovat takzvané dvojité cigarety, to znamená dvě cigarety, které jsou ' souosé a jsou spolu spojeny dvojitým filtrem. Dvojitý filtr se pak uprostřed rozřízne a tím se celek rozdělí na dvě cigarety s filtrem.

V takovém případě by mělo zařízení například dva bubny 1 podle obr. 1 spojené dohromady a nesoucí každý jeden konec dvojité cigarety. Oba bubny 1 by měly vzájemnou vzdálenost rovnou nejméně délce dvou filtrů 4. V mezeře mezi bubny 1 je pak uložen pevný nosný prstenec analogický s nosným prstencem 16, avšak opatřený konkávními zrcadly 17 rozmístěnými ve dvou kruzích, které by dostávaly svazky laserových paprsků odražené od dvou otočných reflektorů 10. ·

Popsané, neznázorněné varianty provedení mohou mít jediný laserový generátor 7, jehož vysílaný svazek 8 může procházet mezi oběma bubny 1, například středovým otvorem v trubkovém hřídeli jednoho z obou bubnů 1. Po rozdělení do dvou stejných svazků, například pomocí částečně odrazných zrcadel, pak dopadají laserové paprsky na oba otočné . reflektory 10.

Je samozřejmé, že v těchto neznázorněných provedeních musí být nosný prstenec pro dvě řady odrazných členů rozdělený dvěma diametrálními řezy na poloviční prstence, z nichž jeden je umístěn mezi oběma bubny 1 a druhý radiálně mimo bubny 1, aby dvojitá cigareta mohla procházet děrovací stanicí 5.

Zařízení podle obr. 4 je svou koncepcí podobné provedení podle obr. 1, od něhož se liší tím, že neobsahuje laserový generátor 7, pevný reflektor 9 ani otočný reflektor 10; laserové vysílače uložené na nosném prstenci jsou tvořeny laserovými diodami 27, které jsou napájeny v předem stanoveném pořadí a které vysílají postupně zaostřený svazek laserových paprsků, vytvářejících ve filtru 4 každé cigarety 3 příslušný otvor. Jinak je funkce zařízení podle obr. 4 analogická s funkcí provedení podle obr. 1 a 3.

Claims (5)

1. PŘEDMĚT

   1. Zařízení k vytváření perforací v tyčovitých předmětech, zejména v cigaretách, obsahující děrovací stanici a dopravník pro postupné vedení tyčovitých předmětů děrovací stanicí, vyznačené tím, že děrovací stanice (5) obsahuje soustavu laserových vysílačů (17, 19, 27) pro vysílání svazků (8) zaostřených laserových paprsků s předem stanovenou ohniskovou vzdáleností v předem stanoveném pořadí, které jsou uloženy na nosném prstenci (16, 20) nejméně na jedné křivce (25), přičemž délka dráhy každého svazku (8) mezi zaostřovacím bodem a bodem děrování na předmětu (3) je rovná ohniskové vzdálenosti.

   ,
2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že laserové vysílače jsou tvořeny odraznými členy (17, 19), které jsou uloženy za laVY N A I, E Z U sérovým generátorem (7) v dráze svazku (8) laserových paprsků pro vedení svazku (8) na předměty (3) určené k perforování.
3. 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že mezi laserovým generátorem (7) a odraznými členy (17, 19) je umístěn otočný reflektor (10) pro selektivní vychylování svazku (8) na každý odrazný člen (17, 19) upevněný na nosném prstenci (16, 20).
4. 4. Zařízení podle bodu 2 nebo 3, vyznačené tím, že každý odrazný člen je tvořen zaostřovacím konkávním zrcadlem (17).
5. 5. Zařízení podle bodu 2 nebo 3, vyznačené tím, že každý odrazný člen je tvořen rovinným zrcadlem (19), přičemž před rovinnými zrcadly (19) je v dráze svazku (8) laserových paprsků umístěno zaostřovací ústrojí (18).