DE8219311U1

DE8219311U1 - Vorrichtung zum perforieren von artikeln der tabakverarbeitenden industrie

Info

Publication number: DE8219311U1
Application number: DE19828219311
Authority: DE
Original assignee: Hauni Werke Koerber and Co KG
Current assignee: Koerber AG
Priority date: 1982-07-06
Filing date: 1982-07-06
Publication date: 1983-12-22

Description

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Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefa1 teter Laser-I
Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, 30. Juni 1982

Vorrichtung zum Perforieren von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Perforieren von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie mit einem Laser
als Strahlungsquelle für energiereiche, kohärente Strahlung, mit Fördermitteln zum Fördern der zu perforierenden Artikel in den Strahlengang des Lasers und mit Mitteln zum Ausrichten der vom Laser ausgehenden Strahlung auf die zu perforierende Partie der Artikel.

Unter Artikeln der tabakverarbeilöiden Industrie sollen im
hier vorliegenden Zusammenhang alle die Artikel verstanden
werden, die im Zuge der Herstellung von rauchbaren Artikeln mit einer Perforation versehen werden. Solche Artikel sind
also Hüllmaterialstreifen zum Umhüllen von Tabaksträngen
oder Filtersträngen, Belagpapierstreifen, Belagpapierblättchen, Zigaretten, Filterzigaretten, Filterstäbe usw.

Durch die Perforation des Hüllmaterials von Zigaretten bzw. Zigarettenfiltern können diese mit einer Zone gewünschter
Luftdurch-1 ässigkeit versehen werden, wodurch der Gehalt von Nikotin und Kondensat im Rauch von Zigaretten oder ähnlichen rauchbaren Artikeln beeinflußt werden kann. Zur Perforation von Hüllmaterial für Filter und Zigaretten ist es bekannt,
sich der Strahlung eines Lasers zu bedienen (DE-OS 27 51 522). Die von dem Laser ausgehende kohärente Strahlung ergibt eine sehr genaue und konstante Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit der Umhüllung der Rauchartikel.

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Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefaiteter Laser-I Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, 30. Juni 1982

Die Herstellung von Filterzigaretten erfolgt auf modernen Produktionsmaschinen gewöhnlich paarweise, d. h. vom hergestellten Zigarettenstrang werden Doppelstäbe abgeschnitten, aus ihrer längsaxialen in eine queraxiale Bewegungsrichtung umgelenkt, in Einzelstäbe zertrennt und axial auseinandergeschoben, so daß zwischen die Einzelstäbe Filterabschnitte eingelegt werden können. Die Zigarette-Filter-Zigarettegruppen werden mittels eines Beiagblättchens miteinander verbunden, so daß eine doppeltlange Filterzigarette entsteht, die schließlich in Einzelzigaretten zertrennt wird. Sollen nun die Zigaretten mit einer Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit versehen werden, so ist es zweckmäßig, den die einzelnen Tabakstäbe mit dem Filterabschnitt verbindenden Belagpapierstreifen oder die verbundenen Doppel zigaretten mit zwei parallelen Perforationsreihen zu versehen. Da gewöhnlich jede Perforationsreihe aus mehreren Lochreihen besteht, muß die von einem Laser ausgehende Strahlung mehrfach geteilt werden. Ein Strahltei1 er, der das leistet, ist in der DE-OS 31 14 603 beschrieben. Obwohl mit diesem Strahlteiler sehr gute Ergebnisse erzielt werden, ist er insofern noch nicht ganz befriedigend, als er wegen der doppelten Strahlteilung relativ hohen Aufwand für die Fertigung und die Justierung der optischen Systeme erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art anzugeben, welche bei kompakter Bauweise eine Strahlung höherer Energie abgibt und die zur Erzeugung mehrerer Perforationsreihen mit jeweils mehreren Lochreihen weniger optischen Aufwand erfordert.

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Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefalteter Laser-I
Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, 30. Juni 1982

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der
Laser mindestens zwei miteinander gekoppelte Resonatoren aufweist und daß an den freien Enden der beiden Resonatoren zur Erzeugung zweier Nutzstrahlen teildurchlässige Spiegel vorgesehen sind. Die Verwendung zweier gekoppelter Resonatoren bedeutet eine Erhöhung der Strahlungsenergie des Lasers. Die Anordnung von teildurchlässigen Spiegeln an beiden freien
Enden der Resonatoren ergibt zwei Nutzstrahlen, die beide
für die Perforation zur Verfugung stehen. Der optische Aufwand für die Strahlteilung ist dadurch erheblich vermindert.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin,
daß die Resonatoren des Lasers parallel zueinander angeordnet und an einem Ende so miteinander verbunden sind, daß ein etwa U-förmiger Resonatorraum gebildet wird, daß an den miteinander verbundenen Enden der Resonatoren für die optische Kopplung Umlenkspiegel eingesetzt sind und daß an den
freien Enden der Resonatoren teildurchlässige Spiegel angebracht sind. Durch diese Ausbildung des Lasers ergibt sich
eine sehr kompakte Bauweise bei gleichzeitig erhöhter Strahlungsenergie, die sich auf zwei parallele Nutzstrahlen verteilt. In Fortführung der Erfindung sind jedem Laserausgang optische Umlenkmittel zum Führen des Laserstrahls und eine
Optik zum Fokussieren des Laserstrahls auf die zu perforierende Partie der Artikel zugeordnet. Sollen in jeder Perforationsreihe mehrere Lochreihen erzeugt werden, so sind gemäß der Erfindung jedem Laserausgang wenigstens ein Strahlteiler, optische Umlenkmittel zum Führen des Laserstrahls
und der Teilstrahlen und Optiken zum Fokussieren der Strah-

Ten auf die zu perforierende Partie der Artikel zugeordnet. Gemäß der Erfindung ist für jede Perforationsreihe nur noch ein Strahlteiler erforderlich, um mehrere Lochreihen in jeder Perforationsreihe zu erzeugen. Der optische Aufwand für die Strahlteilung ist daher erheblich reduziert. Hinzu kommt,
daß der Laser mit zwei gekoppelten Resonatoren eine polarisierte Strahlung abgibt, die präzise geteilt werden kann, was gegenüber der bekannten Vorrichtung einen weiteren Vorteil bedeutet.

Zum Perforieren eines bewegten Materialstreifens, wie beispielsweise eines Belagpapierstreifens, ist die Vorrichtung nach der Erfindung einer Streifenführung zugeordnet. Sollen stabförmige Artikel, wie z. B. Doppelzigaretten₅ perforiert werden, so ist die Vorrichtung einem stabförmige Artikel
fördernden Querförderer zugeordnet.

Gemäß der Erfindung ist es auch denkbar, einen Laser mit einem einzigen Resonator zu verwenden und an beiden Enden des Resonators teildurchlässige Spiegel anzuordnen. Auch auf diese Weise können zwei Nutzstrahlen für die Perforation von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie erzeugt werden.

Für den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Laser mit mindestens zwei miteinander gekoppelten Resonatoren wird selbständiger Schutz beansprucht.

Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß für die
Erzeugung zweier Nutzstrahlen nur ein einziger Laser erforderlich ist. Das setzt den Aufwand für die optische Strahl-

teilung erheblich herab. Der Laser hat nach der Erfindung trotz hoher Strahlungsenergie nur einen relativ geringen Raumbedarf, wenn die miteinander gekoppelten Resonatoren parallel zueinander angeordnet sind. Da der Laser mit zwei gekoppelten Resonatoren polarisierte Strahlung abgibt, ist eine sehr präzise Strahlteilung möglich, was ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Vorrichtung ist. Die Hintereinanderschaltung mehrerer Laser erlaubt die Erzeugung einer entsprechenden Anzahl von Lochreihen ohne hohen optischen Aufwand. So können mit zwei Lasern vier Lochreihen perforiert werden.

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Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher beschrieben .

Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung

nach der Erfindung,

i Figur IA einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1, |

Figur 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung | nach der Erfindung mit Streifenführung in Drauf- f sieht und I

Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III in I

Figur 2. |

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Stw.: Zigarettenpapier perfori^ren-gefalteter Laser-I Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, 30. Juni 1982

Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Ein Materialstreifen 1, beispielsweise ein Belagpapierstreifen zur Herstellung von Filterzigaretten, der in Richtung des Pfeils 2 bewegt wird, ist mit zwei Zonen 3 und 4 gewünschter Luftdurchlässigkeit zu versehen. Jede dieser Zonen 3 und 4 soll zwei Lochreihen 3a und 3b bzw. 4a und 4b aufweisen. Die Perforation des Materialstreifens 1 erfolgt mittels eines Lasers 6, der gemäß der Erfindung zwei Resonatoren 7 und 8 aufweist. Die Resonatoren 7 und 8 sind parallel .zueinander angeordnet und an einem Ende über eine Brücke 9 so miteinander verbunden, daß ein U-förmiger Resonatorraum entsteht. Zur optischen Kopplung der Resonatoren 7 und 8 sind Umlenkspiegel und 12 vorgesehen. Die freien Enden 13 und 14 der Resonatoren 7 und 8 sind mitteildurchlässigen Spiegeln 16 und 17 versehen, so daß dem Laser zwei Nutzstrahlen 18 und 19 entnommen werden können. Je nach dem Grad der Durchlässigkeit der teildurchlässigen Spiegel 16 und 17 unterscheidet sich die Energie der Nutzstrahlen 18 und 19. Ist die Durchlässigkeit der Spiegel 16 und 17 gleich, so ist die Energie der Nutzstrahlen 18 und 19 auch gleich.

Die dem "Laser 6 durch die teildurchlässigen Spiegel 16 und 17 entnommene Strahlung 18 und 19 ist polarisiert, so daß eine präzise Strahlteilung mit optischen Mitteln möglich ist. Figur IA zeigt schematisch die Strahltei1jng am Beispiel des Nutzstrahls 18. Der Strahl 18 gelangt zunächst zu einem der Zone 3 zugeordneten teildurchlässigen Spiegel 21,

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der einen Teil der Strahlungsenergie zur zu perforierenden Mater'ialbahn 1 umlenkt und den anderen Teil zu einem totalreflektierenden Spiegel 22 durchläßt, der seinerseits diesen Teilstrahl zur Materialbahn 1 umlenkt. Mit 23 und 23¹ angedeutete Optiken fokussieren die Teilstrahlen auf die zu perforierenden Partien 3 und 4 der Materialbahn 1. Setzt man als Strahlteiler 21 einen halbdurchlässigen Spiegel ein, so wird der Strahl 18 in zwei genau gleiche Teilstrahlen aufgeteilt, die gleiche Perforationen 3b und 4b erzeugen. Die optische Anordnung im Strahlengang des Nutzstrahls 19 ist dieselbe wie in Figur IA, so daß die Zonen 3 und 4 mit je zwei Lochreihen 3a und 3b bzw. 4a und 4b versehen werden.

Der Betrieb des Lasers stimmt vollkommen mit dem eines Lasers mit nur einem Resonator überein, so daß hinsichtlich seiner Funktionsweise und seiner Steuerung beispielsweise auf die DE-OS 27 51 522 verwiesen werden kann.

Figur 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in Draufsicht. Diese Vorrichtung weist einen Laser 6 auf, der ebenso aufgebaut ist wie der im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebene. Aus den freien Enden der Resonatoren 7 und 8 treten parallele Laserstrahlen 24 und 24' aus, zu deren Umlenkung Umlenkspiegel 26 und 26' sowie 27 und 27' vorgesehen sind. Ober die Umlenkspiegel werden die Strahlen 24 und 24' in das Innere eines Strahlungskopfes 28 geleitet. Zur Veranschaulichung ist der Strahlengang samt den Umlenkspiegeln in Figur 2 sichtbar gezeigt, auch wo er, wie Figur 3 zeigt,· im Innern des Strahlungskopfes 28 verläuft, und daher in der Draufsicht eigentlich un-

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Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefal teter Laser-I Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, 30. Juni 1982

sichtbar ist. Figur 3 zeigt den Strahlungskopf 28 im Schnitt entlang der Linie III-III in Figur 2. Dieser besteht aus einem Grundkörper 29 mit einer Strahleneintrittsöffnung 31 und Bohrungen 32, 33 und 33' zur Führung der Laserstrahlung. Im Schnittbereich der Strahleneintrittsöffnung 31 mit der Bohrung 32 ist der Umlenkspiegel 27 angeordnet. Im Schnittbereich der Bohrung 32 mit der Bohrung 33 liegt ein teildurchlässiger Umlenkspiegel 34 und im Schnittbereich der Bohrung 33' mit der Bohrung 32 ein totalreflektierender Spiegel 34', Der teildurchlässige Spiegel 34 ist halbdurchlässig, um den Laserstrahl 24 in zwei gleiche Teilstrahlen aufzuteilen.

Ein mit dem Grundkörper 29 verbundener Aufsatzteil enthält den Bohrungen im Grundkörper zugeordnete Bohrungen 36 und 36', in welche Optiken 37 und 37' zum Fokussieren der Laserstrahlung auf die zu perforierende Partie des Materialstreifens 1 eingesetzt sind.

In Figur 2 und 3 ist die Führung des Material streifens I durch Rollen 38 und 39 angedeutet. Wie Figur 3 erkennen läßt, läuft die zu perforierende Materialbahn 1 über die Rollen 3"8 und 39 und wird durch Rollen 41 und 41" im Bereich der Strahlengänge der Laserstrahlung gespannt. Der Antrieb der Materialbahn 1 erfolgt über eine Rolle 42, die von einem Motor 43 angetrieben ist.

Ein Strahlungskopf, wie er im hier vorliegenden Zusammenhang benutzt werden kann, ist in Einzelheiten in der DE-OS 31 14 603 der Anmelderin beschrieben, auf die-in diesem Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird.

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Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung ist im Zusammenhang mit der Perforation eines bewegten Materialstreifens beschrieben worden. Die Vorrichtung kann hierzu in eine entsprechende Maschine, beispielsweise in eine Filteransetzmaschine integriert sein, um aeo. für die Verbindung von Zigarette-Filterabschnitt-Zigarette-Gruppen erforderlichen Belagpapierstreifen zu perforieren. Sie kann auch in einer getrennten Perforiereinrichtung enthalten sein, bei der der perforierte Streifen vor seiner Weiterverarbeitung zunächst wieder auf eine Bobine aufgewickelt wird. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist natürlich auch zum Perforieren von stabförmigen Artikeln geeignet, wozu sie beispielsweise zur Perforation von doppeltlangen Filterzigaretten ebenfalls in eine Filteransetzmaschine eingebaut sein kann. Führungsvorrichtungen für den bewegten Materialstreifen und die stabförmigen Artikel während des Perforierens und die notwendigen Anordnungen für den Betrieb des Lasers sind in der DE-OS 27 51 522 beschrieben, auf welche hier ebenfalls verwiesen wi rd.

Wie die Beschreibung zeigt, bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung den Vorteil, daß eine Laserstrahlung sehr großer Energie bereitgestellt wird, die bereits vom Laser aus in zwei Nutzstrahlen vorliegt. Da die von den gekoppelten Laserresonatoren ausgehende Laserstrahlung polarisiert ist, ist eine sehr präzise Strahlteilung möglich, was als weiterer Vorteil anzusehen ist. Hinzu kommt, daß der Laser mit zwei parallel angeordneten Resonatoren im Verhältnis zu seiner Leistung nur einen sehr geringen Platzbedarf hat.

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Es ist ein Laser beschrieben worden, dessen Resonatoren U-förmig miteinander gekoppelt sind. Es ist natürlich auch möglich, einem Laser mit einem einzigen Resonator an beiden Enden über halbdurchlässige Spiegel zwei Nutzstrahlen zu entnehmen.

Es können auch mehr als zwei Resonatoren miteinander gekoppelt sein, wodurch sich eine weiter vergrößerte Strahlungsenergie ergibt.

Die Zahl der dem Laser entnommenen Nutzstrahlen läßt sich erhöhen, indem man auch in den Koppelbereichen der Resonatoren teildurchlässige Spiegel als Umlenkspiegel einsetzt.

Claims

Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefalteter Laser-I Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, den 18. März 1983 Gebrauchsmusteranmeldung G 82 19 311.8

Schutzansprüche

1. Vorrichtung zum Perforieren von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie mit einem Laser als Strahlungsquelle für energiereiche, kohärente Strahlung, mit Fördermitteln zum Fördern der zu perforierenden Artikel in den Strahlen gang des Lasers und mit Mitteln zum Ausrichten der vom Laser ausgehenden Strahlung auf die zu perforierende Partie der Artikel, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (6) mindestens zwei durch eine Resonatorraumverbindung (9) und Umlenkspiegel (11, 12) miteinander gekoppelte Resona-

\ ¹⁵ toren (7, 8) aufweist und daß an den freien Enden der beiden Resonatoren zur Erzeugung zweier Nutzstrahlen (18, 19) teildurchlässige Spiegel (16, 17) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Resonatoren (7, 8) des Lasers (6) parallel zueinander angeordnet und an einem Ende so miteinander verbunden sind, daß ein etwa U-förmiger Resonatorraum gebildet wird, daß an den miteinander verbundenen Enden der Resonatoren für die optische Kopplung Umlenkspiegel (11, 12) einge setzt sind und daß an den freien Enden (13, 14) der Reso natoren (7, 8) teildurchlässige Spiegel (16, 17) angebracht sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn-

zeichnet, daß jedem Laserausgang (13, 14) optische Umlenkmittel (21, 22, 27, 27', 34, 34') zum Führen des Laserstrahls (18, 19, 24, 24') und eine Optik (23, 23¹, 37, 37') zum Fokussieren des Laserstrahls auf die zu perforierende

Partie der Artikel (1) zugeordnet sind. 35

Stw.: Zigarettenpapier perforieren-gefalteter Laser-I Hauni-Akte 1716 - Bergedorf, den 18.März 1983

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Laserausgang (13, 14) wenigstens ein Strahlteiler (21, 34), optische Umlenkmittel (22, 26, 26', 27, 27¹J, 34') zum Führen des Laserstrahls und der Teilstrahlen und Optiken (23, 23', 37, 37') zum Fokussieren der Strahlen auf die zu perforierende Partie der Artikel JLO zugeordnet sind.

'5. Vorrichtung zum Perforieren insbesondere von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie mittels energiereicher, kohärenter Strahlung mit einem Laser-, Fördermitteln zum

!5 Fördern der zu perforierenden Artikel durch den Strahlengang des Lasers und mit Mitteln zum Ausrichten der vom Laser ausgehenden Strahlung auf die zu perforierende Partie der Artikel, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator des Lasers zur Erzeugung zweier Nutzstrahlen an beiden Enden teildurchlässige Spiegel aufweist.

6. Vorrichtung zum Perforieren insbesondere von Artikeln der tabakverarbeitenden Industrie mittels energiereicher, kohärenter Strahlung mit einem Laser, Fördermitteln zum Fördern der zu perforierenden Artikel durch den Strahlengang des Lasers und mit Mitteln zum Ausrichten der vom Laser ausgehenden Strahlung auf die zu perforierende Partie der Artikel, dadurch gekennzeichnet,daß der Laser (6) zwei durch eine Resonatorraumverbindung (9) und Umlenk spiegel (11, 12) miteinander gekoppelte Resonatoren (7, 8) aufweist.