DE3431067A1 - Vorrichtung zur herstellung von ventilationsoeffnungen in zigaretten oder aehnlichen rauchwaren - Google Patents

Description

PRINZ, LEISER,"BUNKE ^.PARTNER

Patentanwälte European Patent Attorneys

München « Stuttgart

23. August 1984

G.D SOCIETA'PER AZIOlTI

Via Pomponia, 10

40100 BOLOGNA (Italien)

Unser Zeichen; G 1556

Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren.

Bei der Herstellung sogenannter "ventilierter" Zigaretten finden Lochvorrichtungen Verwendung, "bei welchen das "Lochwerkzeug" aus einer Laserquelle besteht. Bei "bekannten Ausführungen solcher Laserstrahllochvorrichtungen werden die Zigaretten im allgemeinen in zweierlei V/eise gelocht. Bei dem ersten Verfahren benutzt man eine Laserquelle, welche die Ventilationsöffnungen in den Zigaretten herstellt, während diese um ihre eigene Achse gedreht werden. Bei der zweiten Verfahrensweise kommen bewegliche Reflektierungssysteme zur Anwendung, welche den Laserstrahl in verschiedenen Richtungen auf die zu lochenden Zigaretten ablenken, während die Zigarette gegenüber der Laserquelle bewegt wird, ohne dabei eine Drehung um ihre Achse zu erfahren.

In "beiden Fällen wird bei bekannten Ausführungen von Laserstrahlvorrichtungen eine "pulsierende" Laserquelle verwendet, deren Frequenz so gewählt ist, daß bei jedem Puls ein Loch erzeugt wird.

Die Verwendung einer pulsierenden Laserquelle macht es jedoch praktisch unmöglich, die bekannten Lochvorrichtungen in Verbindung mit Maschinen zur Zigarettenherstellung oder zur Filteranbringung von hoher Arbeitsleistung d.h. mit einem Ausstoß von 10.000 Zigaretten in der Minute anzuwenden.

In einem solchen Falle beträgt die erforderliche Pulsfrequenz für die Anbringung von etwa 30 Löchern rund um jede Zigarette 5000 Hz, wofür verhältnismäßig große leistungsstarke Laserquellen benötigt wurden. Außerdem ergeben solche Pulsfrequenzen gewöhnlich unregelmäßige aufgeweitete Löcher von mangelhaftem Aussehen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahllochvorrichtung zu schaffen,,welche auch in Verbindung mit einer Zigarettenherstellungs- und Filteranbringungsmaschine mit hohen Ausstoßzahlen zügig und einwandfrei zusammenarbeitet und von den vorstehend genannten Nachteilen frei ist.

Bei dieser Aufgabenstellung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren, welche auf einem Zulieferer angeordnet sind. Die Vorrichtung hat eine Laserstrahlquelle und ein optisches Reflektions- und Fokussierungssystem, welches den von der Quelle kommenden Strahl ablenkt, nacheinander auf bestimmte Stellen der Oberfläche jeder Zigarette fokussiert, die dabei auf dem Zulieferer quer zu ihrer eigenen Achse über einen Lochbogen wandert. Die Vorrichtung kenn-

zeichnet sich dadurch, daß die Laserstrahlquelle so ausgebildet ist, daß sie einen ununterbrochenen laserstrahl längs einer festen, mit den Achsen der Zigaretten parallelen Achse aussendet, die aufeinanderfolgend mit jeder der Zigarettenachsen zusammenfällt, wenn sich die Zigaretten auf dem Lochbogen in eine bestimmte Stellung bewegen, daß das optische System eine bewegliche Einheit hat, die um die feste Achse umläuft und so beschaffen ist, daß es den Laserstrahl auf einen Festpunkt auf der festen Achse fokussiert und daß ein fester Reflektionskörper zwischen der beweglichen Einheit und dem Festpunkt angeordnet ist, der eine Anzahl von Reflektionseiementen trägt, die nacheinander von dem fokussierten Strahl bestrichen werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche ein nicht "beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

In der Zeichnung sind:

Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht der bevorzugten Ausführungsform der Lochvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1.

Die Lochvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 ist so ausgebildet, daß sie in einer Anzahl von Zigaretten einen Lochring 2 (Fig. 2) herstellen kann. Jede Zigarette ist in fester Stellung teilweise in einem Sitz 4 auf dem Umfang eines Zulieferers gelagert, der eine Trommel 5 aufweist, welche mit bestimmter konstanter Geschwindigkeit um ihre eigene Achse umlaufen

kann. Die Vorrichtung 1 enthält eine Laserquelle 6, die einen ununterbrochenen Strahl 7 abgibt, welcher durch einen festen Spiegel 8 längs einer Achse 9 reflektiert wird,-welche zu der Umlaufachse der Trommel 5 parallel ist und, wie aus Eig. 2 ersichtlich, mit der sich aus der Achse jeder Zigarette 3 ergebenden Stellung zusammenfällt, wenn die Zigarettenachse die Mittellinie eines Lochbogens erreicht, der dem Kreisbogenabstand entspricht, welcher von den Zigaretten 3 auf der Trommel 5 durchlaufen wird und längs welchem Löcher 2 anzubringen sind.

Die Vorrichtung 1 hat auch einen rohrförmigen Körper 10, der sich um seine mit der Achse 9 zusammenfallende eigene Achse drehen kann. Der rohrförmige Körper 10 hat einen äußeren Ring 11, welcher mit einem Antrieb, bestehend aus einem Ritzel 12 eines Motors 13, in Eingriff steht. Der Körper 10 kann also von dem Motor mit einer gegebenen konstanten Geschwindigkeit angetrieben werden.

Von dem der Trommel 5 zugekehrten Ende des Körpers 10 gehen zwei Arme 14 und 15 aus, welche Spiegel 16 bzw. 17 tragen. Der Spiegel 16 hat die Aufgabe, den von dem Körper 10 kommenden Strahl 7 abzufangen und ihn nach außen in eine Richtung, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Achse 9 verläuft, auf den Spiegel 17 abzulenken.

Gemäß Fig. 2 ist der Spiegel 17 so angeordnet, daß er den Strahl 7 längs einer die Achse 9 an einem Punkt 19 schneidenden Achse 18 ablenkt. Die Achse 18 fällt mit der optischen Achse der Fokussierungslinse 20 zusammen, die von dem an dem Arm 15 ansitzenden Arm 21 getragen wird. Die Linse ist so beschaffen, daß sie den Strahl 7 an einem Punkt fokussiert, welcher, sofern der fokussierte Strahl nicht weiter abgelenkt

wurde, unabhängig von der Winkelstellung, welche die bewegliche Einheit 22 mit dem rohrförmigen Körper 10, den Armen
14, 15 und 21, den Spiegeln 16 und 17 und der Linse 20 rund um die Achse 9 einnimmt, mit dem Punkt 19 zusammenfällt.

Die Vorrichtung 1 enthält außerdem einen festen Reflektionskörper 23, der aus zwei im wesentlichen mit der Achse 9 koaxialen Ringen 24 und 25 besteht, welche durch Schlitze 26
in zwei Teile geteilt sind, um einen Durchlaß für die Filter 27 auf den aus der Trommel 5 herausragenden Zigaretten 3 zu bilden.

Längs der Außenfläche 28 des Ringes 24 ist eine erste Anzahl von reflektierenden Elementen in Form von Spiegeln 29 angeordnet. Die Spiegelanzahl entspricht der Anzahl der Öffnungen 2. Jeder Spiegel 29 ist so angeordnet, daß er den von der
Linse 20 kommenden fokussierten Strahl 7 für einen bestimmten Bereich von Winkelstellungen der beweglichen Einheit 22 um die Achse 9 auffängt und auf ein entsprechendes reflektierendes Element bestehend aus einem Spiegel 30 auf der
Innenseite des Ringes 25 reflektiert.

Jeder Spiegel 30 ist so angeordnet, daß er den fokussierten Strahl 7, der von den entsprechenden Spiegeln 29 reflektiert wurde, in eine Richtung ablenkt, die im wese-ntlichen rechtwinklig zu der Achse 9 verläuft. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Flächen 28 und 31 so gestaltet, daß der Brennpunkt 32 des reflektierten Strahles 7 auf der Außenseite des Filters 27 gehalten wird, welcher gelocht werden soll.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Vorrichtung 1 sei auf das folgende bekannte physikalische Gesetz hingewiesen. Wenn ein Lichtstrahl auf einen Punkt fokussiert wird, welcher unabhängig von der Bewegung der Fokussierungsvorrich-

tung längs eines gegebenen Weges im Raum ortsfest bleibt, so ergibt jede Ablenkung des fokussierten Lichtstrahles die Bildung eines neuen Brennpunktes, welcher wie der ursprüngliche Brennpunkt bei einem Stellungswechsel der Fokussierungsvorrichtung im Raum ortsfest bleibt. Betrachtet man die Vorrichtung 1 unter Anwendung des erwähnten physikalischen Gesetzes und wird weiter angenommen, daß ohne die Spiegel 29 und 30 der Strahl 7 stets auf den Festpunkt 19 fokussiert ist, so folgt daraus, daß durch Einschaltung eines Spiegelpaares 29 und 30 der Strahl 7 auf einen Punkt 32 fokussiert wird, welche solange im Raum ortsfest bleibt, wie der Strahl 7 braucht, um die Spiegel 29 und 30 zu überstreichen. Es findet dann jedoch ein plötzlicher Übergang auf einen neuen Festpunkt 32 statt, wenn der Strahl 7 beginnt, ein neues Spiegelpaar 29 und 30 zu bestreichen. Wenn jede Zigarette 3 solange, bis sie gelocht ist, d.h. solange, bis die bewegliche Einheit 22 um die Achse 9 eine volle Umdrehung gemacht hat, mit ihrer mit der Achse 9 ausgerichteten Achse im Stillstand verbleibt, so ist die Yorrichtung 1 in der Lage, einen Ring mit der Anzahl η im wesentlichen fehlerlosen Löchern rund um die Kante des Filters 27 herzustellen, wobei η die Anzahl der entsprechenden Spiegelpaare 29, 30 ist. Diese idealen Bedingungen sind jedoch in der Praxis nicht vorhanden, weil während der Lochungszeit die gelochte Zigarette 3 von der Trommel 5 über einen Lochungsbogen getragen wird, welcher sich über die Achse 9 erstreckt und dessen Länge dem Abstand zwischen zwei benachbarten Zigaretten 3 entspricht.

Infolgedessen sind nur Öffnungen 2, die durch im wesentlichen tangential mit der Trommel 5 verlaufende Strahlen 7 hergestellt werden, im wesentlichen fehlerlos, während die anderen Öffnungen eine Übergröße erhalten. Der im übrigen sehr be-

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grenzte Ovalisierungseffekt .hängt von dem Ausmaß ab, in welchem der Strahl 7 radial zu der Trommel 5 einfällt.

Auf jeden Fall ist von Bedeutung, daß die vorgenannten Ergebnisse mit einer ununterbrochen abstrahlenden und nicht mit einer pulsierenden Laserquelle 6 erzielt werden. Der Strahl 7 ist gemäß der Erfindung zwar "pulsierend", aber nicht von der laserquelle aus, sondern infolge des Reflektionskörpers 23> wodurch eine beträchtliche Ersparnis an Energie und eine erhebliche Verminderung der Größe der laserquelle 6 erreicht wird.

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Claims (4)

1. PRINZ, LEISER-, BUNKE :&:P:A-RTNER Patentanwälte ■ European Patent Attorneys

   München Stuttgart 0 4 O I U D /

   23. August 1984 G.D SOCIETA'PER AZIONI

   Via Pomponia, 10

   40100 BOLOGNA (Italien)

   Unser Zeichen: G 1556

   Patentansprüche

   Vorrichtung zur Herstellung von Ventilations öffnungen in auf einem Zulieferer gelagerten Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren mit einer Laserstrahlquelle und einem optischen Reflektions- und Fokussierungssystem, welches den von der Quelle kommenden Strahl ablenkt, nacheinander auf bestimmte Stellen der Oberfläche jeder Zigarette fokussiert, die dabei auf dem Zulieferer quer zu ihrer eigenen Achse über einen Lochbogen wandert, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlquelle so ausgebildet ist, daß sie einen ununterbrochenen Laserstrahl (7) längs einer festen, mit den Achsen der Zigaretten (3) parallelen Achse (9) aussendet, die aufeinanderfolgend mit jeder der Zigarettenachsen zusammenfällt, wenn sich die Zigaretten auf dem Lochbogen in eine bestimmte Stellung bewegen, daß das optische System eine bewegliche Einheit (22) hat, die um die feste Achse (9) umläuft und so beschaffen ist, da3 es den Laserstrahl (7) auf einen Festpunkt (19) auf der festen Achse (9) fokussiert und daß ein fester Reflektionskörper (23) zwischen der beweglichen Einheit (2?) und dem Festpunkt (19) angeordnet ist, der eine Anzahl von Reflektionselementen (29, 30) trägt, die nacheinander von dem fokussierten Strahl (7) bestrichen werden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS der Reflektionskörper (23) eine Anzahl von ersten bzw. zweiten Spiegeln (29 "bzw. 30) trägt, welche einen Teil eines ersten bzw. eines zweiten Spiegelringes (24 bzw. 25) bilden, die die feste Achse (9) umgeben, wobei die ersten Spiegel. (29) den fokussierten Strahl (7) auf einen entsprechenden zweiten Spiegel (30) ablenken, während jeder der zweiten Spiegel (30) den fokussierten Strahl (7) im wesentlichen radial zu der festen Achse (9) auf die betreffende Zigarette (3) ablenkt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einheit (22) zwei Spiegel (16, 17) aufweist, von denen der erste (16) die feste Achse schneidet, um den Strahl (7) nach außen abzulenken, während der zweite (17) den Strahl von dem ersten Spiegel empfängt und gegen die feste Achse (9) ablenkt, und daß die bewegliche Einheit (22) weiterhin eine Fokussierungslinse (20) enthält, die den von dem zweiten Spiegel (17) reflektierten Strahl (7) auf den Festpunkt (19) fokussiert,
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Lochbogens dem Abstand zwischen zwei benachbarten Zigaretten (3) auf dem Zulieferer (5) gleicht und daß der Antrieb (12, 13) so beschaffen ist, daß die bewegliche Einheit (22) in der Zeit, in der jede Zigarette (3) sich längs dem lochbogen bewegt, eine volle Umdrehung macht.