EP1694144A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten

Info

Publication number
EP1694144A1
EP1694144A1 EP04819585A EP04819585A EP1694144A1 EP 1694144 A1 EP1694144 A1 EP 1694144A1 EP 04819585 A EP04819585 A EP 04819585A EP 04819585 A EP04819585 A EP 04819585A EP 1694144 A1 EP1694144 A1 EP 1694144A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
cutting unit
rod
tobacco rod
tobacco
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP04819585A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Rapp
Vincent Kral
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Focke and Co GmbH and Co KG
Original Assignee
Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Focke and Co GmbH and Co KG filed Critical Focke and Co GmbH and Co KG
Publication of EP1694144A1 publication Critical patent/EP1694144A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • B23K26/0846—Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt for moving elongated workpieces longitudinally, e.g. wire or strip material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A24—TOBACCO; CIGARS; CIGARETTES; SIMULATED SMOKING DEVICES; SMOKERS' REQUISITES
    • A24C—MACHINES FOR MAKING CIGARS OR CIGARETTES
    • A24C5/00—Making cigarettes; Making tipping materials for, or attaching filters or mouthpieces to, cigars or cigarettes
    • A24C5/14—Machines of the continuous-rod type
    • A24C5/28—Cutting-off the tobacco rod
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/062—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam
    • B23K26/0622—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses
    • B23K26/0624—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by direct control of the laser beam by shaping pulses using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1 ns or less
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B23K26/0821—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head using multifaceted mirrors, e.g. polygonal mirror

Definitions

  • the invention relates to a method for producing cigarettes or other smokable products, in which a tobacco rod is enveloped by a strip of wrapping material and is moved past a laser cutting unit at a predetermined speed, the laser cutting unit separating the wrapped tobacco rod into individual rod-shaped sections ,
  • the invention further relates to a device for performing the method.
  • a disadvantage of the cutting method disclosed there, however, is that disruptive, thermal processes are activated in the materials during the cutting process.
  • the thermal input into the material is so great that the wrapping paper, the tobacco and the admixtures added to the tobacco can burn, in particular. This can result in unwanted changes in the taste of the finished cigarettes.
  • unpleasant smells can arise during the cutting process.
  • the object of the present invention is therefore to improve the cigarette manufacturing method and the device mentioned at the outset in such a way that the wrapped tobacco rod can be cut quickly and precisely, with burning off of the wrapping material, the tobacco or the tobacco admixtures and the occurrence of unpleasant odors is significantly reduced or avoided.
  • This object is achieved by a method of the type mentioned at the outset for producing cigarettes or other smokable products, in which the coated tobacco rod is cut with ultra-short pulsed, high-energy laser light from a femtosecond laser.
  • a femtosecond laser ensures that the material exposed to the laser light changes from the solid to the gaseous phase almost without melting.
  • a femtosecond laser is preferably used, which emits laser light of a wavelength which is in the range from 350 to 450 nm, in particular in the range around approx. 390 nm - 410 nm.
  • tobacco absorbs the incident light particularly strongly in this wavelength range , so that the individual light pulses lead to an optimal energy input.
  • FIG. 2 shows a cross section of a laser cutting unit of the device in a schematic view
  • FIG. 3 shows the laser cutting unit in a perspective view
  • FIG. 5 shows a further embodiment of a laser cutting unit in a perspective view
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a laser cutting unit in a perspective view
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a laser cutting unit in a perspective view
  • FIG. 1 shows a partial section of a device 10 for producing filter cigarettes.
  • tobacco fibers 11 are fed to a suction line conveyor 12.
  • the suction strand conveyor 12 holds the tobacco fibers 11 under vacuum and conveys them further as a tobacco strand 15 in the direction of the arrow shown in a horizontal plane.
  • a trimmer 13 is arranged below the suction strand conveyor 12 and serves to separate excess tobacco fibers 11 from the tobacco strand 15 moved by the suction strand conveyor 12.
  • the trimmer 13 has a circumferential trimmer disk 14, which is arranged below the suction line conveyor 12, at a distance parallel to it.
  • the tobacco rod 15 freed from excess tobacco fibers 11 is then fed to a so-called format part 16, where it is continuously wrapped with a wrapping material strip 17 (cigarette paper).
  • a wrapping material strip 17 cigarette paper
  • the tobacco rod 15 on the Sheath material strips 17 stored, which is carried by a circumferential format belt 18.
  • the longitudinal sides of the wrapping material strip 17 are then placed one above the other and glued to one another, so that a tobacco rod, namely a cigarette rod 19, is wrapped in the wrapping material strip 17.
  • the cigarette rod 19 is guided past a density measuring device 20, by means of which the tobacco density in the cigarette rod 19 is carried out.
  • the cigarette rod 19 is then conveyed past a laser cutting unit 23 via a horizontally extending support or support surface 21.
  • the laser cutting unit 23 cuts the cigarette rod 19 into rod-shaped cigarette rod sections 24 of twice the length of a cigarette.
  • the cigarette rod sections 24 are then fed horizontally aligned receptacles 26 to a transfer spider 25 which conveys the cigarette rod sections 24 for further processing.
  • the transfer spider 25 is designed as a rotatable wheel, the receptacles 26 into which the cut cigarette sections 24 are moved are arranged along one side of the wheel almost on a circular path.
  • Each receptacle 26 is in turn rotatably mounted relative to the wheel, so that during a transport movement of the transfer spider, i.e. during the rotation of the wheel, the receptacles 26 are aligned horizontally in that the receptacles 26 carry out a rotational movement opposite to the rotary movement.
  • the directions of movement are indicated by the corresponding arrows in FIG. 1.
  • the laser cutting unit 23 is shown schematically. It has an ND. ⁇ AG
  • Femtosecond laser 22 the wavelength and the pulse duration of which are selected such that the tobacco exposed by the laser and the wrapping cigarette paper are sublimated, as a result of which the cigarette rod 19 is cut optimally without causing material burns or producing unpleasant smells.
  • the laser beams of the femtosecond laser 22 are directed onto the cigarette rod 19 via a deflection system 27 and a plane field lens 28 in order to cut the cigarette rod 19 into the individual cigarette rod sections 24.
  • the laser cutting unit 23 is arranged below the strand conveyor level.
  • the laser cutting unit 23 is shown in more detail in FIGS. 2 and 3.
  • the deflection system 27 has a polygon rotating mirror 29, a galvanometer or scanner mirror 30 and the plane field lens 28.
  • the polygon rotating mirror 29 is arranged in a plane parallel to the horizontal cigarette rod conveyor plane, and is rotatable about a vertical axis 31 perpendicular to the cigarette rod conveyor plane.
  • the individual facets 40 of the polygon rotating mirror 29 are arranged perpendicular to the cigarette rod conveyor plane, and accordingly run vertically.
  • the scanner mirror 30, which has a flat, rectangular mirror surface 41, can be rotated about an axis of rotation 32 which is arranged perpendicular to the plane of rotation of the polygon rotating mirror 29 and which runs correspondingly horizontally.
  • the beam path of the femtosecond laser 22 runs as follows: The laser beam strikes a facet 41 of the polygon rotating mirror 29 and is deflected from there onto the mirror surface 41 of the scanner mirror 30. The scanner mirror 30 deflects the beam upwards. The beam then passes through the plane field lens 28, is focused on the cigarette rod 19, which is conveyed at high speed, and cuts it into the cigarette rod portions 24 due to the high pulse energy and the ultra-short pulses, with sublimation of the material.
  • the mirrors 29, 30 do not stand still during the cutting process, but are rotated about their axes of rotation 31 and 32 by means of suitable control devices, not shown.
  • the rotation of the polygon rotating mirror 29 ensures a continuous movement of the laser beam in the direction of the conveying movement of the cigarette rod 19 (longitudinal deflection) during each cutting process. As soon as a cutting process has ended, a further facet 41 of the polygon rotating mirror 29 is acted upon by the laser beam and the process starts again.
  • the pivoting of the scanner mirror 30 leads to a movement of the laser beam across the cigarette rod 19 (transverse deflection). As a result, these two movements are superimposed, so that overall there is a cutting movement of the laser beam which runs obliquely to the cigarette rod 19.
  • This superimposed movement compensates for the movement of the cigarette rod 19 during the cutting process, i.e. the cutting edge runs essentially perpendicular to the longitudinal axis of the cut cigarette rod sections 24.
  • Fig. 4 shows the relationship between the speed component VL of the laser beam with which it is moved transversely to the longitudinal axis of the cigarette rod through the cigarette rod 19, the speed V s at which the cigarette rod 19 is conveyed and the resulting cutting angle ⁇ .
  • the laser beam must therefore be guided at an angle ⁇ obliquely to the cigarette rod cross direction through the rod 19 if the amount of the laser beam feed speed in this cigarette rod cross direction is V and the cigarette rod speed V s .
  • 5, 6 and 7 show further embodiments of laser cutting units. In the following, the same reference numerals are used for the same parts as in the laser cutting unit 23.
  • the scanner mirror has been replaced by a further polygon rotating mirror 34 in comparison to the laser cutting unit 23.
  • the axis of rotation 35 of the polygon rotating mirror 34 runs perpendicular to the axis of rotation 31 of the polygon rotating mirror 29 in the horizontal and thus parallel to the cigarette rod 19. Accordingly, polygon rotating mirrors are used for the transverse deflection and the longitudinal deflection of the laser beam.
  • FIG. 6 shows a laser cutting unit 36, in which, in comparison to the laser cutting unit 33 from FIG. 5, the first polygon rotating mirror is replaced by a scanner mirror 37, which is replaced by a vertical one, based on the direction of propagation of the laser beam , perpendicular to the rotating mirror axis 35 of the second polygon rotating mirror 34 rotating axis 38 is rotatable.
  • the polygon rotating mirror 34 is therefore responsible for the transverse deflection of the laser beam, and the scanner mirror 37 for the longitudinal deflection.
  • FIG. 7 shows a laser cutting unit 39, in which the two scanner mirrors 30, 37 from FIGS. 3 and 6 are arranged one behind the other for beam guidance, the axes of rotation 32 and 38 of which are perpendicular to one another, the axis of rotation 32 runs horizontally, the axis of rotation 38 vertically. Accordingly, scanner mirrors are provided for both transverse and longitudinal deflection.
  • FIG. 8 shows an absorption curve 44 of electromagnetic radiation or light as it passes through tobacco.
  • the incident wavelength is plotted in nm on the horizontal axis 42, and a measure of the absorption on the vertical axis 43.
  • the value one means a 100% absorption of the incident light in the tobacco
  • the value zero means a 100% transmission of the incident light Light through the tobacco. It can be clearly seen from curve 44 that a particularly high absorption of the incident light occurs in the range from 200 to approximately 450 nm. If a laser of these wavelengths is used, almost all of the radiated energy is absorbed and thus advantageously used for the cutting process.
  • the inventive method and the device according to the invention is not only limited to the cutting of a wrapped tobacco rod, but can also be used in general when cutting a moving rod of fibrous material, such as when cutting individual filters from an endless filter rod.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Cigar And Cigarette Tobacco (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem ein Tabakstrang (15) von einem Hüllmaterialstreifen (17) umhüllt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) den umhüllten Tabakstrang (19) in einzelne stabförmige Abschnitte (24) trennt. Der umhüllte Tabakstrang (19) wird mit ultrakurz gepulstem, hochenergetischem Laserlicht eines Femtosekundenlasers (22) geschnitten, wobei das vom Laserlicht beaufschlagte Material (11, 17) zum Grossteil nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem ein Tabakstrang von einem Hüllmaterialstreifen umhüllt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit den umhüllten Tabak- sträng in einzelne stabförmige Abschnitte trennt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Prozessgeschwindigkeit heutiger Maschinen zur Herstellung von Zigaretten ist äußerst hoch. Aus diesen hohen Geschwindigkeiten resultiert das Problem starker Abnutzung der eingesetzten Komponenten. Insbesondere metallische Schneidmesser, die den endlosen, mit Zigarettenpapier umhüllten Tabakstrang in die einzelnen stabförmigen Abschnitte trennen, die die Länge einer Zigarette oder Vielfache davon aufweisen, unterliegen einem starken Verschleiß. In der DE 25 55 355 wurde deswegen vorgeschlagen, zum Schneiden des umhüllten Tabakstrangs einen Laser zu verwenden.
Nachteilig bei dem dort offenbarten Schneidverfahren ist allerdings, dass beim Schneidvorgang in den Materialien störende, thermisch bedingte Prozesse aktiviert werden. Der thermische Eintrag in das Material ist so groß, dass es insbesondere zu einem Abbrand des umhüllenden Papiers, des Tabaks und der dem Tabak hinzugegebenen Beimischungen kommen kann. Ungewollte Geschmacksveränderungen der fertiggestellten Zigaretten können die Folge sein. Darüber hinaus können bei dem Schneidprozess unangenehme Gerüche entstehen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Zigarettenherstellungsverfahren und die Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass ein schnelles und genaues Schneiden des umhüllten Tabakstranges möglich ist, wobei ein Abbrennen des Hüllmaterials, des Tabaks oder der Tabakbeimi- schungen sowie das Auftreten von unangenehmen Gerüchen deutlich reduziert oder vermieden wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem der umhüllte Tabakstrang mit ultra-kurz gepulstem, hochenergetischem Laserlicht eines Femtosekundenlasers geschnitten wird.
Durch den Einsatz eines Femtosekundenlasers wird erreicht, dass das vom Laserlicht beaufschlagte Material nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht. Die äußerst kurze Pulsdauer eines Femtosekundenlasers, die vorzugsweise im Bereich von 10 bis 10.000 fs (1 fs = 10"15 s) liegt, führt dazu, dass der Laser in dem durch den Laserstrahl beaufschlagten Material Sublimationsprozesse initiiert. Der Abbrand von Papier, Tabak und Tabakbeimischungen wird vermieden.
Vorzugsweise wird ein Femtosekundenlaser eingesetzt, der Laserlicht einer Wellenlänge aussendet, die im Bereich von 350 bis 450 nm liegt, insbesondere im Bereich um ca. 390 nm - 410 nm. In diesem Wellenlängenbereich absorbiert, wie Messungen ergeben haben, Tabak das eingestrahlte Licht besonders stark, so dass die einzelnen Lichtpulse zu einem optimalen Energieeintrag führen.
Weitere Merkmale der Erfindung, insbesondere bezogen auf die Führung bzw. Lenkung des Laserstrahls mittels geeigneter Ablenksysteme, ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele sowie den Zeichnungen. Dabei zeigt: Fig. 1 eine Teilansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Zigaretten in schematischer Darstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt einer Laser-Schneideinheit der Vorrichtung in schematischer Ansicht, Fig. 3 die Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Zigarettenstrangs,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspekti- vischer Ansicht,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht,
Fig. 8 eine Absorptionskurve von Tabak bzgl. elektromagnetischer Strahlung im Bereich von 200 bis ca. 1.200 nm.
Fig. 1 zeigt einen Teilausschnitt einer Vorrichtung 10 zur Herstellung von Filterzigaretten.
In weiter nicht dargestellter Weise werden Tabakfasern 11 einem Saugstrang- förderer 12 zugeführt. Der Saugstrangförderer 12 hält die Tabakfasern 11 durch Unterdruck fest und fördert diese als Tabakstrang 15 in Richtung des eingezeichneten Pfeils in einer horizontalen Ebene weiter. Unterhalb des Saugstrangförderers 12 ist ein Trimmer 13 angeordnet, der zur Abscheidung überschüssiger Tabakfasern 11 aus dem durch den Saugstrangförderer 12 bewegten Tabakstrang 15 dient. Dazu weist der Trimmer 13 eine umlaufende Trimmerscheibe 14 auf, die unterhalb des Saugstrangförderers 12 angeordnet ist, und zwar parallel beabstandet zu diesem.
Der von überschüssigen Tabakfasern 11 befreite Tabakstrang 15 wird dann einem sogenannten Formatteil 16 zugeführt, wo er kontinuierlich mit einem Hüllmaterialstreifen 17 (Zigarettenpapier) umhüllt wird. Dazu wird der Tabakstrang 15 auf dem Hüllmaterialstreifen 17 abgelegt, der von einem umlaufenden Formatband 18 getragen wird. Anschließend werden die Längsseiten des Hüllmaterialstreifens 17 übereinander gelegt und miteinander verklebt, so dass ein vom Hüllmaterialstreifen 17 umhüllter Tabakstrang, nämlich ein Zigarettenstrang 19 gebildet ist.
Der Zigarettenstrang 19 wird an einer Dichtemessvorrichtung 20 vorbeigeführt, mittels der Messungen der Tabakdichte im Zigarettenstrang 19 durchgeführt werden.
Der Zigarettenstrang 19 wird dann über eine horizontal verlaufende Auflage- oder Stützfläche 21 an einer Laser-Schneideinheit 23 vorbeigefördert. Die Laser- Schneideinheit 23 schneidet den Zigarettenstrang 19 in stabförmige Zigaretten- strangabschnitte 24 doppelter Zigarettenlänge. Die Zigarettenstrangabschnitte 24 werden dann horizontal ausgerichteten Aufnahmen 26 einer Übergabespinne 25 zugeführt, die die Zigarettenstrangabschnitte 24 zur weiteren Bearbeitung weiterfördert.
Die Übergabespinne 25 ist als drehbares Rad ausgebildet, wobei die Aufnahmen 26, in die die geschnittenen Zigarettenabschnitte 24 hineinbewegt werden, entlang der einen Radseite nahezu auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Jede Aufnahme 26 wiederum ist relativ zum Rad drehbar gelagert, so dass während einer Transportbewegung der Übergabespinne, d.h. während der Drehung des Rades, eine horizontale Ausrichtung der Aufnahmen 26 erfolgt, indem die Aufnahmen 26 eine der Drehbewegung jeweils entgegengerichtete Rotationsbewegung voll- führen. Die Bewegungsrichtungen sind durch die entsprechenden Pfeile in der Fig. 1 gekennzeichnet.
Die Laser-Schneideinheit 23 ist schematisch dargestellt. Sie weist einen ND.ΥAG
Femtosekundenlaser 22 auf, dessen Wellenlänge und dessen Impulsdauer so ausgewählt sind, dass eine Sublimation des vom Laser beaufschlagten Tabaks und des umhüllenden Zigarettenpapiers erfolgt, wodurch der Zigarettenstrang 19 optimal geschnitten wird, ohne dass Materialabbrände verursacht oder störende Gerüche produziert werden.
Die Laserstrahlen des Femtosekundenlasers 22 werden über ein Ablenksystem 27 und eine Planfeldinse 28 auf den Zigarettenstrang 19 gelenkt, um den Zigarettenstrang 19 in die einzelnen Zigarettenstrangabschnitte 24 zu schneiden. Zur vorteilhaften Ausnutzung des vorhandenen Raumes ist die Laser-Schneideinheit 23 unterhalb der Strangförderebene angeordnet.
In Fig. 2 und Fig. 3 ist die Laser-Schneideinheit 23 detaillierter dargestellt. Das Ablenksystem 27 weist einen Polygon-Drehspiegel 29 auf, einen Galvanometeroder Scanner-Spiegel 30 sowie die Planfeldlinse 28. Der Polygon-Drehspiegel 29 ist in einer zur horizontalen Zigarettenstrangförderebene parallelen Ebene angeordnet, und dabei um eine zur Zigarettenstrangförderebene senkrechte, vertikale Achse 31 drehbar. Die einzelnen Facetten 40 des Polygon-Drehspiegels 29 sind senkrecht zur Zigarettenstrangförderebene angeordnet, sie verlaufen dementsprechend vertikal.
Der Scanner-Spiegel 30, der eine ebene, rechteckige Spiegelfläche 41 aufweist, ist um eine senkrecht zu der Drehebene des Polygon-Drehspiegels 29 angeordnete Drehachse 32 drehbar, die entsprechend horizontal verläuft.
Der Strahlengang des Femtosekundenlasers 22 verläuft folgendermaßen: Der Laserstrahl trifft auf eine Facette 41 des Polygon-Drehspiegels 29 und wird von dort auf die Spiegelfläche 41 des Scanner-Spiegel 30 abgelenkt. Der Scanner- Spiegel 30 lenkt den Strahl nach oben ab. Der Strahl durchtritt dann die Planfeldlinse 28, wird auf den mit hoher Geschwindigkeit geförderten Zigarettenstrang 19 fokussiert und schneidet diesen aufgrund der hohen Impulsenergie und der ultrakurzen Pulse unter Sublimation des Materials in die Zigarettenstrangabschnitte 24. Die Spiegel 29, 30 stehen während des Schneidvorgangs nicht still, sondern werden über geeignete, nicht dargestellte Steuerungsvorrichtungen um ihre Drehachsen 31 bzw. 32 gedreht. Die Drehung des Polygon-Drehspiegels 29 sorgt bei jedem Schneidvorgang für eine kontinuierliche Bewegung des Laserstrahls in Richtung der Förderbewegung des Zigarettenstrangs 19 (Längsablenkung). Sobald ein Schneidvorgang beendet ist, wird eine weitere Facette 41 des Polygon- Drehspiegels 29 vom Laserstrahl beaufschlagt und der Vorgang beginnt von Neuem.
Die Verschwenkung des Scanner-Spiegels 30 führt zu einer Bewegung des Laserstrahls quer zum Zigarettenstrang 19 (Querablenkung). Im Ergebnis werden diese beiden Bewegungen überlagert, so dass sich insgesamt eine schräg zum Zigarettenstrang 19 verlaufende Schneidbewegung des Laserstrahls ergibt.
Durch diese überlagerte Bewegung wird die Bewegung des Zigarettenstranges 19 während des Schneidvorgangs kompensiert, d.h. die Schneidkante verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der geschnittenen Zigarettenstrangabschnitte 24.
Fig. 4 stellt den Zusammenhang dar zwischen der Geschwindigkeitkomponente VL des Laserstrahls, mit der dieser quer zur Zigarettenstranglängsachse durch den Zigarettenstrang 19 bewegt wird, der Geschwindigkeit Vs, mit der der Zigarettenstrang 19 gefördert wird sowie des sich daraus ergebenden Schneidwinkels α. Die Beziehung zwischen diesen Größen lautet α = aresin (Vs / V ). Der Laserstrahl muss demnach unter dem Winkel α schräg zur Zigarettenstrangquerrichtung durch den Strang 19 geführt werden, wenn der Betrag der Laserstrahlvorschubgeschwindigkeit in dieser Zigarettenstrangquerrichtung V beträgt und die Zigaretten- Stranggeschwindigkeit Vs. Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen von Laser-Schneideinheiten. Im Folgenden werden für gleiche Teile wie bei der Laser-Schneideinheit 23 die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Bei der Laser-Schneideinheit 33 von Fig. 5 ist im Vergleich zur Laser-Schneideinheit 23 der Scanner-Spiegel durch einen weiteren Polygon-Drehspiegel 34 ersetzt worden. Die Drehachse 35 des Polygon-Drehspiegels 34 verläuft senkrecht zur Drehachse 31 des Polygon-Drehspiegels 29 in der Horizontalen und somit parallel zum Zigarettenstrang 19. Sowohl für die Querablenkung als auch die Längsablenkung des Laserstrahls sind demnach Polygon-Drehspiegel eingesetzt.
Die Fig. 6 zeigt eine Laser-Schneideinheit 36, bei der im Vergleich zur Laser- Schneideinheit 33 von Fig. 5 bezogen auf die Ausbreitungsrichtung des Laser- Strahls der erste Polygon-Drehspiegel durch einen Scanner-Spiegel 37 ersetzt ist, der um eine vertikale, senkrecht zur Drehspiegelachse 35 des zweiten Polygon- Drehspiegels 34 verlaufende Drehachse 38 drehbar ist. Für die Querablenkung des Laserstrahls ist demnach der Polygon-Drehspiegel 34 verantwortlich, für die Längsablenkung der Scanner-Spiegel 37.
In Fig. 7 ist eine Laser-Schneideinheit 39 zu erkennen, bei der zur Strahllenkung die zwei Scanner-Spiegel 30, 37 aus den Fig. 3 und 6 hintereinander angeordnet sind, deren Drehachsen 32 bzw. 38 senkrecht zueinander stehen, wobei die Drehachse 32 horizontal verläuft, die Drehachse 38 vertikal. Sowohl für die Quer- als auch für die Längsablenkung sind demnach Scanner-Spiegel vorgesehen.
Fig. 8 zeigt eine Absorptionskurve 44 elektromagnetischer Strahlung bzw. Licht beim Durchgang durch Tabak. Auf der horizontalen Achse 42 ist die eingestrahlte Wellenlänge in nm aufgetragen, auf der vertikalen Achse 43 ein Maß für die Absorption. Dabei bedeutet der Wert Eins eine 100%-Absorpfion des eingestrahlten Lichts im Tabak, der Wert Null eine 100%-Transmission des eingestrahlten Lichts durch den Tabak hindurch. An der Kurve 44 ist deutlich zu erkennen, dass im Bereich von 200 bis ca. 450 nm eine besonders hohe Absorption des eingestrahlten Lichtes erfolgt. Wenn ein Laser dieser Wellenlängen eingesetzt wird, wird nahezu die gesamte eingestrahlte Energie absorbiert und somit vorteilhafterweise für den Schneidvorgang eingesetzt.
Das erfindungemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur auf das Schneiden eines umhüllten Tabakstrangs begrenzt, sondern kann auch allgemein beim Schneiden eines bewegten Strangs aus faserigem Material eingesetzt werden, wie etwa beim Schneiden von einzelnen Filtern aus einem endlosen Filterstrang.
Bezugszeichenliste
10 Vorrichtung zur Herstellung 35 Drehachse von Zigaretten 36 Laser-Schneideinheit
11 Tabakfaser 37 Scanner-Spiegel
12 Saugstrangförderer 38 Drehachse
13 Trimmer 39 Laser-Schneideinheit
14 Trimmerscheibe 40 Facetten
15 Tabakstrang 41 Spiegelfläche
16 Formatteil 42 Wellenlänge in nm
17 Hüllmaterialstreifen 43 Absorption
18 Formatband 44 Absorptionskurve von Tabak
19 Zigarettenstrang
20 Dichtemessvorrichtung
21 Auflagefläche
22 Femtosekundenlaser
23 Laser-Schneideinheit
24 Zigarettenstrangabschnitt
25 Übergabespinne 6 Aufnahmeeinheit 7 Ablenksystem 8 Linse 9 Polygon-Drehspiegel 0 Scanner-Spiegel 1 Drehachse 2 Drehachse 3 Laser-Schneideinheit 4 Polygon-Drehspiegel

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem ein Tabakstrang (15) von einem Hüllmaterialstreifen (17) umhüllt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) den umhüllten Tabakstrang (19) in einzelne stabförmige Abschnitte (24) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der umhüllte Tabakstrang (19) mit ultra-kurz gepulstem, hochenergetischem Laserlicht eines Femtosekundenlasers (22) geschnitten wird, wobei das vom Laserstrahl beaufschlagte Material (11 , 17) zum Großteil nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Femtosekundenlaser (22) Licht einer Wellenlänge aussendet, die im Wellenlängenbereich zwischen 340 - 450 nm liegt, insbesondere im Bereich zwischen etwa 390 nm - 410 nm, sowie Pulse der Pulsdauer von 10 bis 10000 fs.
3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl des Femtosekundenlasers (22) mittels eines geeigneten Laserstrahl-Ablenksystems eine Querbewegung, insbe- sondere von einer Außenseite des umhüllten Tabakstrangs (19) zur anderen ausführt, wobei dieser Querbewegung des Laserstrahls eine die Tabakstranggeschwindigkeit kompensierende Bewegung in Strangvorschubrichtung überlagert wird, sodass der erzeugte Schnitt im Wesentlichen senkrecht zur Stranglängsachse verläuft.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl insbesondere vertikal von unten auf den umhüllten Tabakstrang (19) gerichtet wird.
5. Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten mit einem Strangförderer zum Fördern eines aus einzelnen Tabakfasern (11 ) geformten, von einem Hüllmaterialstreifen (17) umgebenen Tabakstranges (19) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und mit einer Laser- Schneideinheit (23, 33, 36, 39) zum Schneiden des umhüllten Tabakstrangs (19) in einzelne stabförmige Abschnitte (24), wobei die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) einen Laser (22) aufweist, dessen Strahl für den Schneidvorgang auf den umhüllten Tabakstrang (19) lenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (22) ein ultra-kurz gepulster Femtosekundenlaser ist, wobei das vom Laserstrahl beaufschlagte Material (11 , 17) zum Großteil nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Femtosekundenlaser (22) Licht einer Wellenlänge aussendet, die im Wellenlängenbereich zwischen 340 - 450 nm liegt, insbesondere im Bereich um etwa 390 nm - 410 nm, sowie Pulse der Pulsdauer von 10 bis 10000 fs.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser- Schneideinheit (23, 33, 36, 39) ein Ablenksystem, insbesondere eine Anordnung von Spiegeln (29, 30, 34, 37) aufweist, über das der Laserstrahl auf den Tabak- sträng lenkbar ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) in Förderrichtung hinter einem Formatteil (16) zum Um- hüllen des Tabakstrangs (15) mit dem Hüllmaterialstreifen (17) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, zumindest nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) in Förderrichtung unmittelbar vor einer Übergabespinne (25) angeordnet ist, die die einzelnen Abschnitte (24) des umhüllten Tabakstrangs (19) nach dem Schneidvorgang weiterfördert.
10. Verfahren zum Herstellen von stabförmigen Abschnitten aus einem Strang faserigen Materials, bei dem der Strang (15) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) den Strang (19) in einzelne stabförmige Abschnitte (24) trennt, dadurch gekennzeichnet, dass der Strang (19) mit ultrakurz gepulstem, hochenergetischem Laserlicht eines Femtosekundenlasers (22) geschnitten wird, wobei das vom Laserstrahl beaufschlagte Material (11 , 17) zum Großteil nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein oder mehrere Merkmale der Ansprüche 1 - 4.
EP04819585A 2003-12-05 2004-11-12 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten Withdrawn EP1694144A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10357303A DE10357303A1 (de) 2003-12-05 2003-12-05 Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten
PCT/EP2004/012818 WO2005053443A1 (de) 2003-12-05 2004-11-12 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1694144A1 true EP1694144A1 (de) 2006-08-30

Family

ID=34638487

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP04819585A Withdrawn EP1694144A1 (de) 2003-12-05 2004-11-12 Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1694144A1 (de)
DE (1) DE10357303A1 (de)
WO (1) WO2005053443A1 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2060191A1 (de) * 2007-11-16 2009-05-20 Bühler AG Lebensmittel-Zusammensetzung auf der Basis von Reis und Verfahren zu ihrer Herstellung
IT202100011279A1 (it) * 2021-05-04 2022-11-04 Gd Spa Apparato e metodo per la produzione di segmenti dell’industria del tabacco dotati di perforazioni

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE609837C (de) * 1935-02-25 Progress Maschinenfabrik Fried Schneidvorrichtung fuer Strangzigarettenmaschinen
US3475760A (en) * 1966-10-07 1969-10-28 Ncr Co Laser film deformation recording and erasing system
GB1333867A (en) * 1971-04-30 1973-10-17 Molins Ltd Cut-off mechanism for continuous rod cigarette-making machines
US4009723A (en) * 1975-01-13 1977-03-01 Brown & Williamson Tobacco Corporation Method for cutting a tobacco product rod and increasing the end strength thereof
US5645087A (en) * 1995-04-05 1997-07-08 Hauni Maschinenbau Ag Method of and apparatus for decontaminating the exposed surfaces of filter mouthpieces in smokers' products
DE19960797C1 (de) * 1999-12-16 2001-09-13 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Öffnung in einem metallischen Bauteil
DE60234823D1 (de) * 2001-04-04 2010-02-04 Coherent Deos Gütegeschalteter co2 laser für materialbearbeitung
US6720519B2 (en) * 2001-11-30 2004-04-13 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. System and method of laser drilling
DE10216590B4 (de) * 2002-04-14 2007-06-14 Paul Dr. Weigl Verfahren zur maschinellen Fertigung von zahnärztlichen Restaurationen aus Keramik

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2005053443A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE10357303A1 (de) 2005-07-07
WO2005053443A1 (de) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2754104C2 (de) Vorrichtung zum Herstellen einer Zone gewünschter Luftdurchlässigkeit in einem Hüllmaterialstreifen für stabförmige Artikel der tabakverarbeitenden Industrie
DE4122273C2 (de) Vorrichtung zum transversalen Schneiden eines sich fortbewegenden Streifens
DE102008020575B4 (de) Perforationsvorrichtung
DE19722799A1 (de) Verfahren zum Bearbeiten eines Streifens und Anordnung in einer Filteransetzmaschine
DE69104994T2 (de) Apparatus und verfahren zum schneiden einer bahn.
DE2942225A1 (de) Vorrichtung zum bilden von lochreihen in blattmaterial
DE112015001864T5 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Laserschneiden einer Bahn aus Fasermaterial
DE4038928A1 (de) Vorrichtung zum perforieren von zigaretten
DE10354743A1 (de) Laserperforation
DE69210339T2 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Perforieren von Zigarettenbogenmaterial mittels wenigstens eines Laserstrahls
EP2571679B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur erzeugung von schlauchabschnitten zur herstellung von beuteln
EP0962154A2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Belagpapierstreifens
DE2555355A1 (de) Verfahren zum zerschneiden eines endlosen tabakstrangs
DE2936490C2 (de) Verfahren zum Herstellen von Faser-Zigarettenfiltern
DE69000893T2 (de) Vorrichtung zum perforieren von lueftungsloechern in zigaretten oder dergleichen.
EP1694144A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum herstellen von zigaretten
EP1254736A2 (de) Vorrichtung zum Perforieren von stabförmigen Gegenständen insbesondere der Tabak verarbeitenden Industrie
EP1647800B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zum Messen des Durchmessers eines stabförmigen Gegenstandes insbesondere der Tabak verarbeitenden Industrie
DE4301575C2 (de) Verfahren zum Schneiden von Draht- oder Bandmaterial mit Laserstrahlung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE69000341T2 (de) Verfahren und geraet zum perforieren von zigaretten oder dergleichen mittels laserstrahlen.
EP0536683B1 (de) Vorrichtung zur Führung eines Laserstrahls
DE19928848A1 (de) Vorrichtung zum Schneiden von Materialbahnen aus Papier oder Kunststoff
EP0536685B1 (de) Vorrichtung zur Herstellung von materialangepasst perforierten Endlosformularen
EP1754418B1 (de) Verfahren und Einrichtung zur Zufuhr eines Zusatzstoffes auf eine Filtermaterialbahn
DE3334572A1 (de) Vorrichtung zum schneiden von queraxial gefoerderten stabfoermigen artikeln der tabakverarbeitenden industrie

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20060329

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE GB IT PL

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE GB IT PL

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20070412