DE68903066T2 - Perforiergeraet fuer gewebe. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Perforiervorrichtung zum Bilden einer Vielzahl von Reihen sehr kleiner Löcher in einer Bahn, wobei die Vorrichtung folgendes aufweist: ein Paar von drehbaren Führungstrommeln in Form von Hohlzylindern, deren jeweilige Achsen parallel zueinander sind; Maskenelemente, die jeweils einen Teil der Außenumfangsfläche der Führungstrommeln bilden und sehr kleine öffnungen haben, die umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen angeordnet sind; eine Transporteinrichtung, um die Bahn zu transportieren, so daß die Bahn auf die Außenumfangsflächen jeder Führungstrommel gewickelt wird, um einen Teil der Maskenelemente an der Außenumfangsfläche der einen der Führungstrommeln abzudecken und dann einen Teil der Maskenelemente an der Außenumfangsfläche der anderen der Führungstrommeln abzudecken und gleichzeitig ein Drehen der Führungstrommeln zu bewirken; und eine Laserstrahlbündelungseinrichtung, um Laserstrahlen durch die sehr kleinen Öffnungen der Maskenelemente auf die Bahn zu bündeln, die auf die Führungstrommeln gewickelt ist, um dadurch sehr kleine Löcher in der Bahn zu bilden.
• Eine solche Perforiervorrichtung ist in US-A-4 302 654 beschrieben, wobei für jede Führungstrommel ein gesonderter Laserstrahl vorgesehen ist, der von entsprechenden gesonderten Laserstrahlbündelungseinrichtungen eingeleitet und geführt wird, um auf die zugehörige Bahn zu wirken.
• Seit einiger Zeit sind viele Raucher dazu übergegangen, Filterzigaretten mit relativ leichtem Geschmack zu bevorzugen. Daher sind Filterzigaretten handelsüblich, bei denen eine Reihe von Perforationen im Filterpapier gebildet ist. Wenn die Perforationen durch das Filterpapier gebohrt sind, kann der Zigarettenrauch mit Luft verdünnt werden, die durch die Perforationen und den Filter in den Mund strömt, so daß Teer und Nikotin im Rauch in zufriedenstellender Weise an dem Filter adsorbiert werden können.
• Die Perforationen können in dem Filterpapier nach zwei Methoden gebildet werden. Bei der einen Methode wird eine Reihe von Perforationen durch das Filterpapier einer Filterzigarette gebohrt, nachdem die Zigarette fertiggestellt ist. Bei der anderen Methode wird vorher eine große Zahl von Perforationen durch eine Bahn gebohrt, die zu Filterpapierstücken zerkleinert wird, bevor eine Zigarette und ihr Filter mit Hilfe des Filterpapiers miteinander verbunden werden.
• Perforiervorrichtungen zur Durchführung des vorgenannten zweiten Verfahrens sind beispielsweise in der US-A-4 302 654 und der US-A-4 507 535 beschrieben. Beide Vorrichtungen weisen ein hohlzylindrisches Maskenelement auf, das drehbar gelagert ist. Eine Reihe von Öffnungen ist umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen in der Außenumfangsfläche des Maskenelements gebildet.
• Eine Bahn wird auf solche Weise transportiert, daß sie auf einen Teil der Außenumfangsfläche des Maskenelements gewickelt wird, während gleichzeitig ein Drehen des Maskenelements bewirkt wird. Laserstrahlen werden auf die Bahn durch die Öffnungen des Maskenelements während des Transports der Bahn aufgebracht, so daß eine Reihe oder Reihen von Perforationen in der Bahn gebildet werden.
• Die vorgenannten konventionellen Perforiervorrichtungen eignen sich zum Bilden von einer Reihe oder zwei Reihen von Perforationen. Zum Bilden von drei oder mehr Reihen von Perforationen muß jedoch die Innenkonstruktion des Maskenelements kompliziert sein. Insbesondere muß bei den konventionellen Perforiervorrichtungen das Maskenelement so viele Strahlführungen enthalten, wie Reihen von Perforationen durch die Bahn gebohrt werden sollen. Somit eignen sich diese Vorrichtungen nicht zur Bildung einer relativ großen Zahl von Reihen von Perforationen.
• Bei den konventionellen Vorrichtungen müssen außerdem in dem Maskenelement ebenso viele Reihen von Öffnungen gebildet sein, wie Reihen von Perforationen durch die Bahn gebohrt werden sollen. Wenn die Reihen von Öffnungen somit voneinander unabhängig sind, ist es schwierig, die Gestalt und Anordnung der Perforationen, die mit Hilfe der Laserstrahlen gebildet werden, die durch die einzelnen Reihen von Öffnungen des Maskenelements aufgebracht werden, gleichmäßig zu machen. Infolgedessen kann eventuell das äußere Erscheinungsbild des fertigen Produkts beeinträchtigt werden.
• Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung dieser Umstände entwickelt, und die Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Perforiervorrichtung einfacher Konstruktion, die regelmäßige Reihen von Perforationen gleichmäßiger Gestalt in einer Bahn bilden kann, um dadurch das äußere Erscheinungsbild der Bahn zu verbessern.
• Eine Perforiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß:
• - die Führungstrommeln um die Achsen herum frei drehbar angeordnet sind, wobei jede Führungstrommel folgendes aufweist: eine Umfangsöffnung, die in ihrer Außenumfangswand definiert ist, getrennte einzelne ringförmige Maskenelemente, deren Außenumfangsflächen in der gleichen zylindrischen Ebene wie die Außenumfangsflächen der Führungstrommeln liegen, und eine Vielzahl von Schlitzen, die in den Maskenelementen ausgebildet sind, um in der Axialrichtung der Führungstrommeln zu verlaufen und umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen angeordnet zu sein, wobei die Umfangsöffnungen der einzelnen Führungstrommeln in bezug auf die Axialrichtung der Führungstrommeln in verschiedenen axialen Positionen liegen; und daß:
• die Laserstrahlbündelungseinrichtung folgendes aufweist:
• - eine Laserstrahlquelle, um einen kontinuierlichen Laserstrahl parallel zu den jeweiligen Achsen der Führungstrommeln in Richtung zu dem Bereich in der Mitte zwischen den Führungstrommeln auszusenden,
• - einen Zwei-Segment-Spiegel, der zwischen der Laserstrahlquelle und den Führungstrommeln angeordnet und ausgebildet ist, um den von der Laserstrahlquelle ausgesandten Laserstrahl in Richtung zu den jeweiligen Achsen der Führungstrommeln zu reflektieren, so daß der Laserstrahl zweigeteilt wird,
• - Spaltstrahlführungseinrichtungen, um durch den Zwei- Segment-Spiegel erhaltene Spaltlaserstrahlen in die Führungstrommeln zu führen, so daß die Spaltlaserstrahlen koaxial damit sind,
• - Multisegment-Reflexionsspiegel, die jeweils fest auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel im Inneren der jeweiligen Führungstrommeln angeordnet und ausgebildet sind, um die Spaltlaserstrahlen in Richtung zu der auf die Führungstrommeln gewickelten Bahn zu reflektieren, so daß die Spaltlaserstrahlen radial in eine vorbestimmte Anzahl von Laserstrahlen unterteilt werden,
• - gleich viele Kondensorlinsen wie Laserstrahlen, die in vorbestimmten Abständen im Umfang ein und desselben Kreises zwischen dem jeweiligen Maskenelement und dem entsprechenden Multisegment-Reflexionsspiegel angeordnet und ausgebildet sind, um die von den Multisegment- Reflexionsspiegeln reflektierten unterteilten Laserstrahlen durch die Schlitze auf die Bahn auf den Führungstrommeln zu bündeln, und
• - Einstelleinrichtungen, um die Positionen der Kondensorlinsen in den Führungstrommeln in der Axialrichtung der Führungstrommeln voneinander verschieden zu machen.
• Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß der Zwei-Segment-Spiegel in Form eines dreiseitigen Prismas mit einem Paar von Reflexionsflächen ist, die ausgebildet sind, um den von der Laserstrahlquelle ausgesandten Laserstrahl zu teilen und zu reflektieren, wobei eine Kante, die zwischen den Reflexionsflächen definiert ist, auf die Laserstrahlquelle gerichtet und senkrecht zu einer Ebene ist, die die jeweiligen Achsen des Paars von Führungstrommeln enthält.
• Entsprechend einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltstrahlführungseinrichtungen Umlenkspiegel aufweisen, die jeweils auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel angeordnet und ausgebildet sind, um die von ihren entsprechenden Reflexionsflächen des Zwei-Segment-Spiegels reflektierten Spaltlaserstrahlen einzeln in Richtung zu den Multisegment- Spiegeln in den Führungstrommeln zu reflektieren.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Multisegment-Spiegel in Form einer regelmäßigen Polygonpyramide ist, die Kanten hat, die auf jeden entsprechenden Umlenkspiegel gerichtet sind, und die auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel angeordnet ist.
• Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jede Einstelleinrichtung folgendes aufweist: einen Halter, um die Kondensorlinse zu halten, Führungseinrichtungen, um den Halter in der Axialrichtung der Führungstrommel zu führen, und Vorschubspindeln, um den Halter in der Axialrichtung der Führungstrommel zu bewegen.
• Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist die Vorrichtung ein Gehäuse auf, das das Paar von Führungstrommeln und eine Vielzahl von Auslaßkanälen enthält, die mit dem Gehäuse verbunden sind.
• Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung ferner eine Kühleinrichtung auf, um die Multisegment-Spiegel zu kühlen.
• In Weiterbildung einer solchen Ausführungsform der Erfindung weist die Kühleinrichtung ein Kühlrohr auf, dessen eine Endöffnung nahe jedem entsprechenden Multisegment-Spiegel angeordnet ist, so daß Kühlluft aus der einen Endöffnung in Richtung zu dem Multisegment-Spiegel ausgestoßen wird.
• In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz eine Breite von 0,1 mm hat und der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Schlitzen 1,0 mm ist.
• Wenn bei der oben beschriebenen Perforiervorrichtung die Bahn an der einen Führungstrommel vorbeitransportiert wird, während gleichzeitig ein Drehen der Führungstrommeln bewirkt wird, werden die geteilten Laserstrahlen, die von den Multisegment-Spiegeln radial reflektiert werden, auf die Bahn durch ihre entsprechenden Kondensorlinsen und die Schlitze des Maskenelements gebündelt. Somit wird eine Vielzahl von Reihen von Perforationen in dem einen Seitenbereich der Bahn in bezug auf ihre Mittellinie gebildet. Während die Bahn anschließend die andere Führungstrommel passiert, wird eine Vielzahl von Reihen von Perforationen auch in dem anderen Seitenbereich der Bahn gebildet.
• Gemäß der Perforiervorrichtung der Erfindung wird ein Laserstrahl mittels des Zwei-Segment-Spiegels in Spaltlaserstrahlen geteilt, die Spaltlaserstrahlen werden weiter durch die Multisegment-Spiegel geteilt, die individuell in den Führungstrommeln angeordnet sind, und die weiter geteilten Laserstrahlen werden auf die Bahn geführt. Somit ist die Konstruktion des optischen Systems zum Führen der Laserstrahlen einfach. Außerdem ist es insbesondere zum Bilden von zwei oder mehr Reihen von Perforationen in jeder Führungstrommel nur erforderlich, daß die Zahl der Kondensorlinsen und der Reflexionsflächen jedes Multisegment-Spiegels erhöht wird. Somit braucht die innere Konstruktion in den Führungstrommeln nicht besonders kompliziert zu sein.
• Die Schlitze der Maskenelemente verlaufen in Querrichtung der Bahn, und jeder Laserstrahl, der auf die Bahn mittels jeder Kondensorlinse in jeder Führungstrommel gebündelt wird, durchsetzt einen und denselben Schlitz, um die Perforationen der einzelnen Reihen in der Bahn zu bilden. Auch wenn die Zahl von Reihen der Perforationen relativ groß ist, können daher die Gestalt und die Größe der einzelnen Perforationen sowie die Anordnung der Reihen gleichmäßig gemacht werden, so daß das äußere Erscheinungsbild von fertigen Produkten verbessert werden kann.
• Die Erfindung ergibt sich vollständiger aus der folgenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; die Zeichnungen zeigen in:
• Fig. 1 eine teilweise Schnittansicht einer Perforiervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
• Fig. 2 eine schematische Perspektivansicht, die einen Teil der Perforiervorrichtung von Fig. 1 zeigt;
• Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 zeigt;
• Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht, die einen Teil einer ringförmigen Maske zeigt, die in der Vorrichtung von Fig. 1 verwendet wird;
• Fig. 5 eine schematische Ansicht einer Einrichtung zum Transportieren einer Bahn zu der Vorrichtung von Fig. 1;
• Fig. 6 eine Draufsicht entlang der Linie VI-VI von Fig. 3;
• Fig. 7 eine Vorderansicht, die einen Teil der Bahn mit Perforationen zeigt; und
• Fig. 8 eine Perspektivansicht, die Filterzigaretten zeigt, die durch ein perforiertes Filterpapier miteinander verbunden sind.
• Eine in Fig. 1 gezeigte Perforiervorrichtung hat einen Rahmen 1, an dem drehbar ein Paar von Führungstrommeln 2a und 2b jeweils in Form eines Hohlzylinders über Lager 3 angeordnet ist. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Führungstrommeln 2a und 2b nebeneinander angeordnet. Diese Führungstrommeln sind in Fig. 2 nicht gezeigt.
• Die Führungstrommel 2a ist aus Trommelhälften 4a und 4b gebildet. Eine Umfangsöffnung 5 ist zwischen den Hälften 4a und 4b gebildet. Fig. 3 zeigt die Öffnung 5 im einzelnen.
• Die Umfangsöffnung 5 der Führungstrommel 2a ist durch eine ringförmige Maske 6 verschlossen. Die Maske 6, die aus Nickel besteht, hat eine Dicke von 0,1 mm, und eine Reihe von Schlitzen 7 ist auf der Außenumfangsfläche der Maske in regelmäßigen Abständen in ihrer Umfangsrichtung angeordnet. Wie Fig. 4 zeigt, verlaufen die Schlitze 7 in Richtung der Breite der Maske 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Abstand der Schlitze 7 jeweils 1,0 mm, und die Breite jedes Schlitzes ist 0,1 mm.
• Wie Fig. 3 zeigt, liegen ferner die jeweiligen Außenumfangsflächen der Führungstrommel 2a und der Maske 6 in der gleichen zylindrischen Ebene.
• Die Führungstrommel 2b hat im wesentlichen die gleiche Konstruktion wie die oben beschriebene Führungstrommel 2a. Daher werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um diejenigen Teile oder Bereiche der Führungstrommel 2b zu bezeichnen, die die gleichen Funktionen wie ihre Gegenstücke der Führungstrommel 2a haben. Es folgt nur eine Beschreibung der Unterschiede zwischen den beiden Führungstrommeln. Die axiale Position der Umfangsöffnung 5 der Maske 6 der Führungstrommel 2b ist von derjenigen der Maske 6 der Führungstrommel 2a verschieden. Insbesondere liegt die Maske 6 der Führungstrommel 2a auf der Seite des rechten Endes der Führungstrommel 2a, wie Fig. 1 zeigt, während die Maske 6 der Führungstrommel 2b auf der Seite des linken Endes der Führungstrommel 2b liegt.
• Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Bahn 8 kontinuierlich um die jeweiligen Außenumfangsflächen der Führungstrommeln 2a und 2b geführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Bahn 8 eine Papierbahn, die zu Filterpapieren für Filterzigaretten zerkleinert wird.
• Wenn die Bahn 8 die Führungstrommel 2a passiert hat, wird sie an der Führungstrommel 2b vorbeigeführt. Während die Bahn 8 auf diese Weise transportiert wird, werden die Führungstrommeln 2a und 2b unter Mitnahme durch die Bahn 8 gedreht.
• Fig. 5 zeigt eine Transporteinrichtung 9 für die Bahn 8. Die Transporteinrichtung 8 weist eine Bahnrolle 10 auf, die neben den Führungstrommeln 2a und 2b angeordnet ist. Die von der Rolle 10 ablaufende Bahn 8 wird zu der Führungstrommel 2a von Leitrollen 11 und 12 geleitet und wird dann der Führungstrommel 2b zugeführt. Danach wird die Bahn 8 an einer Leitrolle 13, einem Führungsblock 14, einer Antriebsrolle 15 und einer Leitrolle 16 vorbei transportiert, um auf eine Aufwickelrolle 17 gewickelt zu werden.
• Die Antriebsrolle 15, die mit einer Anpreßrolle 18 in Rollkontakt liegt, ist koaxial in eine Zahnrolle 19 eingesetzt. Ein Zahnriemen 21 ist um die Rolle 19 und zwischen ihr und ihrer zugehörigen Zahnrolle 20 geführt.
• Eine weitere Zahnrolle 22 ist auf der Zahnrolle 20 koaxial mit ihr angeordnet. Ein Zahnriemen 24 ist um die Rolle 22 und zwischen ihr und ihrer zugehörigen Zahnrolle 23 geführt. Die Rolle 23, die auf der Abtriebswelle eines Elektromotors (nicht gezeigt) angeordnet ist, kann in Richtung eines Pfeils von Fig. 5 gedreht werden. 25 und 26 bezeichnen jeweils einzelne Spannrollen.
• Eine Zahnrolle 27 ist auf der Aufwickelrolle 17 koaxial mit ihr angeordnet, und eine mit der Zahnrolle 27 zusammenwirkende Zahnrolle 28 ist neben der Antriebsrolle 19 angeordnet. Ein Zahnriemen 29 ist um die und zwischen den Rollen 27 und 28 geführt. Zahnräder 30 und 31, die miteinander kämmen, sind an der Rolle 28 bzw. der Rolle 19 so angeordnet, daß sie damit koaxial sind. 32 bezeichnet eine Spannrolle, die auf der Leitrolle 16 koaxial mit ihr angeordnet ist.
• Wenn bei der so ausgebildeten Transporteinrichtung 9 der Elektromotor angetrieben wird, so daß die Zahnrolle 23 in Richtung des Pfeils gedreht wird, wird die Antriebsrolle 19 ebenfalls in Richtung des Pfeils mittels der Zahnriemen 42 und 21 gedreht. Infolgedessen wird die Bahn 8 kontinuierlich von der Bahnrolle 10 abgezogen und läuft an den Führungstrommeln 2a und 2b vorbei, wie es bereits erwähnt wurde. Während die Antriebsrolle 19 sich in der genannten Weise dreht, wird ferner die Aufwickelrolle 17 ebenfalls in Richtung des Pfeils mittels der Zahnräder 30 und 31 und des Zahnriemens 29 gedreht. Somit wird die an der Rolle 19 vorbeitransportierte Bahn 8 auf die Rolle 17 aufgewickelt, sobald sie von der Rolle 10 abgezogen wird.
• Fig. 2 zeigt nur die Leitrollen 12 und 13 der Transporteinrichtung 9.
• Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 wird eine Strahl-Perforiereinrichtung 33 zum Bilden eines Paars von Reihengruppen von Perforationen in der Bahn 8, die über die Führungstrommeln 2a und 2b läuft, beschrieben.
• Die Strahl-Perforiereinrichtung 33 weist einen Laserstrahlgenerator 34 auf, der außerhalb des Rahmens 1 angeordnet ist, wie es durch einen Block in Fig. 1 gezeigt ist. Der Generator 34 hat die Funktion, einen kontinuierlichen kreisrunden Laserstrahl L in Richtung zu den Führungstrommeln 2a und 2b auszusenden. Der vom Generator 34 ausgesandte Laserstrahl L verläuft durch eine rohrförmige Strahlführung 36 und erreicht einen Zwei-Segment-Spiegel 37. Die Führung 36 und der Spiegel 37 sind auf einer zentralen Achse zwischen den Trommeln 2a und 2b angeordnet. Eine Unterbrechungskugel 38 zum Unterbrechen des Durchgangs des Strahls L ist drehbar in der Strahlführung 36 angeordnet. Ein Durchgangsloch 39 ist durch die Kugel 38 gebohrt. Nur wenn das Loch 39 der Kugel 38 koaxial mit der Führung 36 ist, wie Fig. 1 zeigt, kann der Laserstrahl L vom Laserstrahlgenerator 34 durch das Loch 39 gehen, um den Zwei-Segment-Spiegel 37 zu erreichen. Wenn die Unterbrechungskugel 38 aus der Position von Fig. 1 um 90º gedreht ist, wird der auf den Spiegel 37 gerichtete Strahl L unterbrochen.
• Der Zwei-Segment-Spiegel 37, der in Form eines dreiseitigen Prismas ausgebildet ist, dessen eine Kante auf den Laserstrahlgenerator 34 gerichtet ist, hat ein Paar von Reflexionsflächen 40a und 40b, die von der Kante geteilt sind und unter rechten Winkeln zueinander verlaufen. Die Kante des Spiegels 37 verläuft rechtwinklig zu der Achse des Laserstrahls L, so daß der Strahl L, der auf den Spiegel 37 trifft, in zwei Teile Lh in zwei zu seiner Achse senkrechten Richtungen geteilt wird, wenn er von den Flächen 40a und 40b reflektiert wird.
• Der Zwei-Segment-Spiegel 37 ist am Rahmen 1 durch einen Halterblock 41 befestigt. Insbesondere ist der Spiegel 37 an dem Block 41 so befestigt, daß seine Position in der Richtung, die senkrecht zu der Achse des vom Laserstrahlgenerator 34 ausgesandten Laserstrahls L ist, eingestellt werden kann. In der spiegelseitigen Endfläche des Halterblocks 41 ist eine Ausnehmung 42 gebildet, und eine Vorschubspindel 43 ist drehbar an dem Block 41 befestigt, so daß sie durch die Ausnehmung 42 hindurchgeht. In der Ausnehmung 42 ist die Spindel 43 in Gewindeeingriff mit einer Mutter 44, die an dem Zwei-Segment-Spiegel 37 festgelegt und am Drehen gehindert ist. Ein Schneckenrad 45 ist auf dem einem Ende der Spindel 43 angeordnet, und eine Schnecke 46 ist in Eingriff mit dem Schneckenrad 45. Wenn die Schnecke 46 von Antriebsmitteln (nicht gezeigt) gedreht wird, wird diese Drehung durch das Schneckenrad 45 auf die Vorschubspindel 43 übertragen, so daß die Spindel 43 ebenfalls gedreht wird. Somit kann die Position des Zwei-Segment-Spiegels 37 in der Richtung senkrecht zu der Achse des Laserstrahls L mittels der Mutter 44 verstellt werden.
• Da die Position des Zwei-Segment-Spiegels 37 auf diese Weise einstellbar ist, kann die vorgenannte Seite des Spiegels 37 mit der Achse des Laserstrahls L exakt ausgerichtet werden. Infolgedessen haben Spaltlaserstrahlen Lh, die einzeln von den Reflexionsflächen 40a und 40b des Spiegels 37 reflektiert werden, eine präzise Halbkreisform, wie Fig. 2 zeigt.
• Zwei Spaltlaserstrahlen Lh, die durch Zweiteilung des Laserstrahls L mit Hilfe des Zwei-Segment-Spiegels 37 erhalten sind, erreichen einzeln Umlenkspiegel 47a und 47b, woraufhin sie von Reflexionsflächen 48a und 48b der Spiegel 47a und 47b reflektiert werden. Die Flächen 48a und 48b der Spiegel 47a und 47b sind den Reflexionsflächen 40a bzw. 40b des Zwei-Segment-Spiegels 37 parallel dazu zugewandt. Somit sind die Spaltlaserstrahlen Lh, die von den Spiegeln 47a und 47b reflektiert werden, ihren jeweiligen Führungstrommeln 2a und 2b parallel mit dem ursprünglichen Laserstrahl L zugewandt.
• Die Umlenkspiegel 47a und 47b sind so angeordnet, daß ihre Positionen durch Mechanismen ähnlich dem Einstellmechanismus für den Zwei-Segment-Spiegel 37 einstellbar sind. Daher werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um diejenigen Elemente zu bezeichnen, die die gleichen Funktionen wie ihre Gegenstücke des Positionseinstellmechanismus für den Spiegel 37 haben. Bei den Positionseinstellmechanismen für die Umlenkspiegel 47a und 47b ist die Vorschubspindel 43 ausgebildet, um manuell gedreht zu werden, und der Halterblock 41 ist mit einem Gewindestift 49 versehen, um die Spindel 43 nach der Positionseinstellung für jeden Umlenkspiegel an einem Drehen zu hindern.
• Die Spaltlaserstrahlen Lh, deren Richtung von den Umlenkspiegeln 47a und 47b geändert wird, werden in Strahlverteiler 50a bzw. 50b geführt. Nachstehend folgt eine repräsentative Beschreibung des Strahlverteilers 50a, der dem Spiegel 47a zugeordnet ist.
• Der Strahlverteiler 50a hat ein zylindrisches Spiegelgehäuse 51, das in der Führungstrommel 2a angeordnet ist. Eine rohrförmige Strahlführung 52 erstreckt sich von dem Gehäuse 51 aus. Sie verläuft zum Umlenkspiegel 47a außerhalb der Führungstrommel 2a. Das vorspringende Ende der Führung 52, das sich zur Reflexionsfläche 48a des Spiegels 47a öffnet, ist mittels des Rahmens 1 fest gehalten.
• Ein Multisegment-Spiegel 53 ist an der Innenwandfläche des Spiegelgehäuses 51, die der Reflexionsfläche 48a des Umlenkspiegels 47a zugewandt ist, befestigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Spiegel 53 die Form einer regelmäßigen Polygonpyramide und hat insgesamt acht Reflexionsflächen 54. Jede Fläche 54 ist unter einem Winkel von 45º zu dem Spaltlaserstrahl Lh, der von dem Spiegel 47a umgelenkt ist, geneigt.
• Der Spaltlaserstrahl Lh, der von dem Umlenkspiegel 47a umgelenkt ist, geht durch die Strahlführung 52, um in das Spiegelgehäuse 51 einzutreten, woraufhin er auf nur eine Hälfte der Reflexionsflächen 54 des Multisegment-Spiegels 53 gelangt, d. h. auf vier Flächen 54, die in die zu der anderen Führungstrommel 2b entgegengesetzte Richtung weisen. Es ist zu beachten, daß eine solche Positionierung des Spaltlaserstrahls Lh durch den vorgenannten Positionseinstellmechanismus bewirkt wird.
• Somit verlaufen die geteilten Laserstrahlen Ls, die durch weitere Teilung des Spaltlaserstrahls Lh mit Hilfe von vier Reflexionsflächen 54 des Multisegment-Spiegels 53 erhalten werden, radial nach außen in bezug auf die Führungstrommel 2a, d. h. in Richtung der Bahn 8 auf der Trommel 2a.
• Bündelungseinheiten 55, deren Zahl den geteilten Laserstrahlen Ls entspricht, sind umfangsmäßig in Abständen auf der Umfangsfläche des Spiegelgehäuses 51 angeordnet. Die Fig. 3 und 6 zeigen eine der Einheiten 55 im einzelnen.
• Jede Bündelungseinheit 55 hat einen beweglichen Block 56, der an der Umfangsfläche des Spiegelgehäuses 51 befestigt ist, um in der Axialrichtung der Führungstrommel 2a, d. h. in Querrichtung der Bahn 8, bewegbar zu sein. In Fig. 6 bezeichnen 57a und 57b Führungsflächen, die auf der Umfangsfläche des Gehäuses 51 gebildet sind, um den beweglichen Block 56 zu führen.
• Ein Linsenhalter 58 ist an dem beweglichen Block 56 befestigt. Er hat die Form eines hohlen abgestuften Zylinders, der an beiden Enden offen ist. Der Halter 58 ist an dem Block 56 so befestigt, daß sein Ende mit kleinem Durchmesser beweglich in den Block 56 geschraubt ist. Eine Kondensorlinse 59 ist in dem Linsenhalter 58 untergebracht. Sie wird von einem Haltering 60 fest gehalten, der in den Endbereich mit großem Durchmesser des Halters 58 geschraubt ist. Die Linse 59 hat die Funktion, geteilte Laserstrahlen Ls auf die Bahn 8 durch die Schlitze 7 der Maske 6 an der Führungstrommel 2a zu bündeln. Somit liegt der Brennpunkt der Linse 59 auf der Bahn 8, die auf die Führungstrommel 2a gewickelt ist.
• Wie oben beschrieben, bündeln die Bündelungslinsen 59 der Bündelungseinheiten 55 die geteilten Laserstrahlen Ls auf die Bahn 8. Die Fokuspositionen der Linsen 59 weichen jedoch voneinander in der Querrichtung der Bahn 8 ab. Diese Abweichung kann durch Verschieben der beweglichen Blöcke 56 erreicht werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel können die Positionen der Blöcke 56 der Bündelungseinheiten 55 mit Hilfe eines Mechanismus eingestellt werden, der den vorgenannten Einstellmechanismen für den Zwei-Segment-Spiegel 37 und die Umlenkspiegel 47a und 47b gleicht. Wie Fig. 6 zeigt, ist ein Paar von Haltearmen 61 an dem Spiegelgehäuse 51 gebildet. Eine Vorschubspindel 62, die zwischen den Haltearmen 61 drehbar gelagert ist, ist in Gewindeeingriff mit einer Mutter 56a, die an dem beweglichen Block 56 befestigt ist. 63 ist ein Gewindestift zum Festlegen des Blocks 56 an dem Gehäuse 51.
• Der oben beschriebene Strahlverteiler 50a ist der Führungstrommel 2a zugeordnet. Der andere Strahlverteiler 50b, der der Führungstrommel 2b zugeordnet ist, hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der Verteiler 50a. Daher werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um diejenigen Elemente des Verteilers 50b zu bezeichnen, die die gleichen Funktionen wie ihre Gegenstücke am Verteiler 50a haben.
• Der Strahlverteiler 50b unterscheidet sich von dem Strahlverteiler 50a dadurch, daß das Spiegelgehäuse 51 in bezug auf die Axialrichtung der Führungstrommel 2b verlagert ist, und zwar, weil die Position der Maske 6 an der Trommel 2b von derjenigen der Maske 6 an der Führungstrommel 2a in Axialrichtung abweicht, wie es bereits gesagt wurde.
• In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 64 Auslaßkanäle, durch die Rauch, der von der Bahn 8 durch die Perforierarbeiten unter Anwendung des Laserstrahls ausgeht, abgeführt wird. Das Bezugszeichen 65 bezeichnet Kanäle für Kühlluft zum Kühlen des Multisegment-Spiegels 53. Die Kanäle 65 sind mit einer Kühlluftquelle (nicht gezeigt) verbunden.
• Bei der oben beschriebenen Perforiervorrichtung dreht sich die Führungstrommel 2a oder die Maske 6, während die Bahn 8 an der Führungstrommel 2a vorbeiläuft. Wenn in dieser Phase die geteilten Laserstrahlen Ls, die durch die Bündelungseinheiten 55 oder die Kondensorlinsen 59 des Strahlverteilers 50a übertragen werden, auf die Bahn 8 durch die Schlitze 7 der Maske 6 gebündelt werden, werden in der Bahn 8 Perforationen h aufeinanderfolgend in Abständen in der Längsrichtung der Bahn gebildet. Bei dieser Anordnung ist die Position der Maske 6 an der Führungstrommel 2a einseitig, und ferner weichen die Brennpositionen der Kondensorlinsen 59 des Strahlverteilers 50a voneinander in der Querrichtung der Bahn 8 ab. Wie Fig. 2 zeigt, werden daher vier Reihen von Perforationen durch einen Seitenbereich der Bahn 8, die an der Führungstrommel 2a vorbeitransportiert wird, gebohrt.
• Wenn die Bahn 8 danach an der Führungstrommel 2b vorbeiläuft, werden ebenfalls vier Reihen von Perforationen mittels des Strahlverteilers 50b der Trommel 2b durch die Bahn 8 gebohrt. Die Maske 6 des Verteilers 50b oder der Führungstrommel 2b liegt an dem Endbereich der Trommel 2b auf der Seite, die der Seite der Maske 6 der Führungstrommel 2a entgegengesetzt ist. Wie Fig. 2 zeigt, werden daher die letztgenannten vier Reihen von Perforationen durch den anderen Seitenbereich der Bahn 8 gebohrt, die an der Führungstrommel 2b vorbeitransportiert wird. Schließlich ist daher ein Paar von vierreihigen Linien von Perforationen separat in der bandähnlichen Bahn 8 gebildet, die an dem Paar von Führungstrommeln 2a und 2b vorbeitransportiert wurde, wie Fig. 7 zeigt.
• Die auf diese Weise perforierte Bahn 8 wird zu Filterpapieren T einer vorbestimmten Länge geschnitten. Jedes Filterpapier T wird, wie Fig. 8 zeigt, um zwei Zigaretten C und Filter F für zwei Zigaretten gewickelt, um sie miteinander zu verbinden. Danach wird der resultierende halbfertige Artikel für zwei Filterzigaretten in der Mitte durchtrennt. Somit können zwei einzelne Filterzigaretten als Endprodukte erhalten werden.

Claims (9)

1. Perforiervorrichtung zum Bilden einer Vielzahl von Reihen sehr kleiner Löcher in einer Bahn (8), wobei die Vorrichtung

folgendes aufweist:

- ein Paar von drehbaren Führungstrommeln (2a, 2b) in Form von Hohlzylindern, deren jeweilige Achsen parallel zueinander sind;

- Maskenelemente (6), die jeweils einen Teil der Außenumfangsfläche der Führungstrommeln (2a, 2b) bilden und sehr kleine Öffnungen (7) haben, die umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen angeordnet sind;

- eine Transporteinrichtung (9), um die Bahn (8) zu transportieren, so daß die Bahn (8) auf die Außenumfangsflächen jeder Führungstrommel (2a, 2b) gewickelt wird, um einen Teil der Maskenelemente (6) an der Außenumfangsfläche der einen der Führungstrommeln (2a, 2b) abzudecken und dann einen Teil der Maskenelemente (6) an der Außenumfangsfläche der anderen der Führungstrommeln (2a, 2b) abzudecken und gleichzeitig ein Drehen der Führungstrommeln (2a, 2b) zu bewirken; und

- eine Laserstrahlbündelungseinrichtung, um Laserstrahlen (L) durch die sehr kleinen Öffnungen (7) der Maskenelemente (6) auf die Bahn (8) zu bündeln, die auf die Führungstrommeln (2a, 2b) gewickelt ist, um dadurch sehr kleine Löcher (h) in der Bahn (8) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß:

- die Führungstrommeln (2a, 2b) um die Achsen herum frei drehbar angeordnet sind, wobei jede Führungstrommel (2a, 2b) folgendes aufweist: eine Umfangsöffnung (5), die in ihrer Außenumfangswand definiert ist, getrennte einzelne ringförmige Maskenelemente (6), deren Außenumfangsflächen in der gleichen zylindrischen Ebene wie die Außenumfangsflächen der Führungstrommeln (2a, 2b) liegen, und eine Vielzahl von Schlitzen (7), die in den Maskenelementen (6) ausgebildet sind, um in der Axialrichtung der Führungstrommeln (2a, 2b) zu verlaufen und umfangsmäßig in regelmäßigen Abständen angeordnet zu sein, wobei die Umfangsöffnungen (5) der einzelnen Führungstrommeln (2a, 2b) in bezug auf die Axialrichtung der Führungstrommeln (2a, 2b) in verschiedenen axialen Positionen liegen; und daß:

- die Laserstrahlbündelungseinrichtung folgendes aufweist:

- - eine Laserstrahlquelle (34), um einen kontinuierlichen Laserstrahl (L) parallel zu den jeweiligen Achsen der Führungstrommeln (2a, 2b) in Richtung zu dem Bereich in der Mitte zwischen den Führungstrommeln (2a, 2b) auszusenden,

- - einen Zwei-Segment-Spiegel (37), der zwischen der Laserstrahlquelle (34) und den Führungstrommeln (2a, 2b) angeordnet und ausgebildet ist, um den von der Laserstrahlquelle (34) ausgesandten Laserstrahl (L) in Richtung zu den jeweiligen Achsen der Führungstrommeln (2a, 2b) zu reflektieren, so daß der Laserstrahl (l) zweigeteilt wird,

- - Spaltstrahlführungseinrichtungen (47a, 47b), um durch den Zwei-Segment-Spiegel (37) erhaltene Spaltlaserstrahlen (Lh) in die Führungstrommeln (2a, 2b) zu führen, so daß die Spaltlaserstrahlen koaxial damit sind,

- - Multisegment-Reflexionsspiegel (53), die jeweils fest auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel (2a, 2b) im Inneren der jeweiligen Führungstrommeln (2a, 2b) angeordnet und ausgebildet sind, um die Spaltlaserstrahlen (Lh) in Richtung zu der auf die Führungstrommeln (2a, 2b) gewickelten Bahn (8) zu reflektieren, so daß die Spaltlaserstrahlen (Lh) radial in eine vorbestimmte Anzahl von Laserstrahlen (Ls) unterteilt werden,

- - gleich viele Kondensorlinsen (59) wie Laserstrahlen (Ls), die in vorbestimmten Abständen im Umfang ein und desselben Kreises zwischen dem jeweiligen Maskenelement (6) und dem entsprechenden Multisegment-Reflexionsspiegel (53) angeordnet und ausgebildet sind, um die von den Multisegment-Reflexionsspiegeln (53) reflektierten unterteilten Laserstrahlen (Ls) durch die Schlitze (7) auf die Bahn (8) auf den Führungstrommeln (2a, 2b) zu bündeln, und

- -Einstelleinrichtungen (58, 61, 62), um die Positionen der Kondensorlinsen (59) in den Führungstrommeln (2a, 2b) in der Axialrichtung der Führungstrommeln (2a, 2b) voneinander verschieden zu machen.

2. Perforiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwei-Segment-Spiegel (37) in Form eines dreiseitigen Prismas mit einem Paar von Reflexionsflächen (40a, 40b) ist, die ausgebildet sind, um den von der Laserstrahlquelle (34) ausgesandten Laserstrahl (L) zu teilen und zu reflektieren, wobei eine Kante, die zwischen den Reflexionsflächen (40a, 40b) definiert ist, auf die Laserstrahlquelle (34) gerichtet und senkrecht zu einer Ebene ist, die die jeweiligen Achsen des Paars von Führungstrommeln (2a, 2b) enthält.

3. Perforiervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltstrahlführungseinrichtungen Umlenkspiegel (47a, 47b) aufweisen, die jeweils auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel (2a, 2b) angeordnet und ausgebildet sind, um die von ihren entsprechenden Reflexionsflächen (40a, 40b) des Zwei-Segment-Spiegels (37) reflektierten Spaltlaserstrahlen (Lh) einzeln in Richtung zu den Multisegment-Spiegeln (53) in den Führungstrommeln (2a, 2b) zu reflektieren.

4. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Multisegment-Spiegel (53) in Form einer regelmäßigen Polygonpyramide ist, die Kanten hat, die auf jeden entsprechenden Umlenkspiegel (47a, 47b) gerichtet sind, und die auf der Achse jeder entsprechenden Führungstrommel (2a, 2b) angeordnet ist.

5. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einstelleinrichtung (58, 61, 62) folgendes aufweist: einen Halter (58), um die Kondensorlinse (59) zu halten, Führungseinrichtungen (57a, 57b), um den Halter (58) in der Axialrichtung der Führungstrommel (2a, 2b) zu führen, und Vorschubspindeln (61, 62), um den Halter (58) in der Axialrichtung der Führungstrommel (2a, 2b) zu bewegen.

6. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein Gehäuse (1) aufweist, das das Paar von Führungstrommeln (2a, 2b) und eine Vielzahl von Auslaßkanälen (64) enthält, die mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.

7. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die ferner eine Kühleinrichtung (65) aufweist, um die Multisegment-Spiegel (53) zu kühlen.

8. Perforiervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung ein Kühlrohr (65) aufweist, dessen eine Endöffnung nahe jedem entsprechenden Multisegment- Spiegel (53) angeordnet ist, so daß Kühlluft aus der einen Endöffnung in Richtung zu dem Multisegment-Spiegel (53) ausgestoßen wird.

9. Perforiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz (7) eine Breite von 0,1 mm hat und der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Schlitzen (7) 1,0 mm ist.