JP2001054376A

JP2001054376A - 穿孔装置

Info

Publication number: JP2001054376A
Application number: JP2000190714A
Authority: JP
Inventors: Manfred Dombek; マンフレート・ドムベク
Original assignee: Hauni Maschinenbau GmbH
Current assignee: Koerber Technologies GmbH
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2001-02-27
Also published as: US6880559B2; US20030075190A1; DE19930330A1; DE50004539D1; CN1279916A; EP1072200A1; EP1072200B1; US6532966B1; ATE254857T1; CN1170489C; PL341043A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】縦長な、円筒形の物品特にシガレットの全周面
における穿孔を可能な限り簡単にする。【解決手段】物品１０に孔を形成するための少なくとも
一つのエネルギー豊富な光線３４を発生させるための少
なくとも一つの光源、回転軸線２０と周表面４０とを有
する転動ドラム１６、転動ドラムの周表面と共に、物品
のその縦軸線を中心とする自転運動を発生させかつ物品
が通過する転動路を形成する相手方面１８、および光線
が、物品が転動路１２を経て運動するの少なくとも或る
区間の間この物品に照射されるように、この光線を案内
するための光線案内手段３２，３６，４０，を備えてい
る様式の、実際に縦長で、円筒形の物品、特にシガレッ
トの周表面に孔３８を形成するための穿孔装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、物品に孔を形成す
るための少なくとも一つのエネルギー豊富な光線を発生
させるための少なくとも一つの光源、回転軸線と周表面
とを有する転動ドラム、転動ドラムの周表面と共に、物
品のその縦軸線を中心とする自転運動を発生させかつ物
品が通過する転動路を形成する相手方面、および光線
が、物品が転動路を経て運動する少なくとも或る区間の
間この物品に照射されるように、この光線を案内するた
めの光線案内手段、を備えている様式の、実際に縦長
で、円筒形の物品、特にシガレットの周面に孔を形成す
るための穿孔装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】このような装置は公知技術から知られて
おり、たばこ加工産業において、喫煙物質、特にシガレ
ットに所望の空気透過性帯域を与え、喫煙物質を吸った
際この空気透過性を経て周辺から冷たい空気が煙に混合
されるように、この喫煙物質を加工するのに使用され
る。この冷たい二次空気は煙内のニコチンと凝縮物の割
合いに影響を与える。

【０００３】レーザ光線により作業が行われる公知の穿
孔装置は、例えば米国特許第５，１４８，８１８号より
公知である。二本分のフイルタシガレットを転動させる
ために、互いに間隔をおいて同軸状に設けられているロ
ールが使用され、このロールを中心にして転動手段とし
て働くコンベヤベルトが巻回されており、従ってコンベ
ヤベルトとロール間にシガレットが存在することとな
る。コンベヤベルトがロールの速度と異なる速度で回転
するので、コンベヤベルトとロール間に存在しているシ
ガレットは自転運動させられる。更に、ロール間の中央
にはシガレット内に焼込みにより穿孔を形成する、周期
的に回転するレーザ光線を備たレーザ装置が存在してい
る。

【０００４】他の公知技術はドイツ連邦共和国特許第３
３１０９３０号から知られている。この公報には、
ドラムに載って回転している穿孔されるべきシガレット
に、このシガレットの被覆材料内において、複雑なハー
ト形の反射体−この中でレーザ装置が回転している−に
より適当な孔を形成する穿孔装置が開示されている。

【０００５】更に、他の公知の技術はドイツ連邦共和国
特許第３４３１０５１号から知られている。この公
報には、同様にレーザ装置が複雑な反射装置と組合わさ
れて使用されている。この場合も、レーザ光線は鏡と回
転する反射体とから成る経費を要する配設を介して、ロ
ールに載って回転しているシガレットの被覆材料上の穿
孔されるべき位置に導かれる。

【０００６】他の公知技術はドイツ連邦共和国特許第３
４３１０６７号から知られている。この公報には二
つの後に述べた公報に記載の装置部分との組合せが記載
されている。

【０００７】他の穿孔装置はドイツ連邦共和国特許第４
２１８２６６号から知られている。この装置にあっ
ては、移送されるべきシガレットは多数のロール間に存
在しており、従ってシガレットはこれらのロール間で自
転する。シガレットのための移送ロール上には多角形鏡
が設けられており、この多角形鏡はレーザ光線を穿孔さ
れるべきシガレット上に投射する。

【０００８】ドイツ連邦共和国特許第２７５１５２
２号から、他の穿孔装置が公知になっている。この穿孔
装置にあっては、シガレットは転動ドラムといわゆる転
動ブロックの間で自転させられ、追従されるレーザ光線
により穿孔される。レーザ光線の追従は周側面に多数の
鏡を備えているドラムによって行われる。従って、この
公知の技術にあっても、満足のいく穿孔結果を得るには
極めて大きな経費を要する。

【０００９】力学的な所与の条件により、穿孔はシガレ
ットが自転を半分だけ行っている間にこのシガレットに
形成される。従って、シガレットはレーザ光線により完
全に刺通される。これはエネルギーの浪費であり、被覆
材料内に比較的大きな孔を穿孔することとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】こう言ったことから本
発明の課題は、上記の公知の技術を改善し、縦長な、円
筒形の物品、特にシガレットの全周面における穿孔を可
能な限り簡単に可能にする穿孔装置を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、冒頭に記
載した様式の穿孔装置にあって、光線案内手段が転動ド
ラムの内部に設けられていることによって解決される。

【００１２】優れた発明の実施の態様により、旋回軸線
を中心にして旋回可能な少なくとも一つの旋回鏡を備え
ている光線案内手段が設けられている。このような旋回
鏡により、特にレーザ装置により発生されるレーザ光線
を、簡単な方法により光源からもしくはレーザ装置から
穿孔されるべき物品の集光点に転向することが可能なと
なる。その際、旋回鏡は、この旋回鏡の旋回軸線が鏡表
面内に存在するように設けられる。

【００１３】本発明による優れた他の構成により、旋回
鏡の旋回軸線は転動ドラムの回転軸線に対して同軸状に
指向しており、従って旋回鏡と穿孔されるべき物品上の
レーザ光線の集光点間の間隔が転動ドラムの半径と等し
くなり、旋回鏡の旋回運動の間一定にとどまる。

【００１４】本発明による穿孔装置の他の優れた構成に
あっては、転動ドラムの回転軸線に対して、旋回鏡の旋
回軸線の物品上のレーザ光線の集光点に対する間隔が転
動ドラムの半径よりも小さくなにるように、旋回鏡の旋
回軸線が摺動されていることである。この構成により、
レーザ光線を適当な光学機器により、０．１ｍｍの大き
さの孔径で孔が形成されるのに十分な集光点が転動ドラ
ムの内部において形成されると言う利点が得られる。何
故なら、通常はたばこ加工産業において使用されるレー
ザ光線は７−１１ｍｍの直径を有しているからである。
従って、所望の孔径をシガレット上に得るためには、レ
ーザ光線を適当な光学機器により細める必要がある。レ
ーザ光線を集光するには、大抵集光レンズか或いは集光
レンズと拡散レンズの組合せが使用される。旋回鏡と集
光点間に屈折光学機器を設けた本発明による構成によ
り、適当なレンズをその外径を比較的小さく選択するこ
とができ、かつ転動ドラム内に問題なく場所が見い出さ
れると言う利点が得られる。旋回鏡と集光点間の間隔が
転動ドラムの半径よりも大きな構成も他の光学機器を使
用することにより可能である。

【００１５】本発明による穿孔装置の特に優れている特
徴は、転動ドラムの周速度が、供給コンベヤ上の隣接し
ている物品が、その間隔に相応して一区間移動する時間
間隔内に、転動路内の物品がその円周よりも長い区間移
動するように設定されていることである。

【００１６】この際、物品がその円周を越える区間を移
動する時間間隔内の時間が、次の物品の穿孔を同じ位置
で始めるのに、出発位置内への旋回鏡の戻り旋回のため
に利用されるように構成されている場合特に有利であ
る。従って、この有利な構成により、転動ドラムの周速
度を高める簡単な方法により、エネルギーの豊富な光線
が旋回鏡により穿孔運動の開始位置に旋回して戻ること
の可能な時間の余裕が与えられる。このことは、転動路
内の物品のピッチ間隔に左右されない。例えば、供給手
段上の物品のピッチ間隔が１２πである場合、転動路内
の物品のピッチ間隔はこのピッチ間隔に等しいか、幾分
小さいか、或いは幾分大きい。この章節に記載した特徴
に関しては、−光線案内手段の位置に関係なく−権利保
護は請求していない。

【００１７】本発明の他の優れた構成にあっては、光屈
折手段が光源と旋回鏡との間に設けられている。この場
合、集光レンズと拡散レンズの可能なすべての組合せが
レーザ光線を集束するための手段として使用可能であ
る。

【００１８】更に、上記の両構成にあっては、集光レン
ズが表面積層体を備えており、かついわゆる回折的光学
機器として形成されていてもよい。このような表面積層
体により、例えばシガレットの穿孔の際角張った孔が所
望の場合、円形の断面を有するレーザ光線から、角張っ
た断面を有するレーザ光線を形成することが可能であ
る。また、回折的光学機器は入射するレーザ光線から二
つの投射するレーザ光線を形成することが可能である。
回折的光学機器は特に有利である。何故なら、この回折
的光学機器は、レーザ光線の集光を強めるからである。
こうして、比較的弱い集光レンズおよび比較的大きなレ
ーザ光線直径（＞７ｍｍ）の場合でも、穿孔すべき物品
上に比較的小さな孔（０．１ｍｍ）を形成することが可
能となる。

【００１９】上記のすべての構成の場合、光学機器によ
って投射された光線およびレーザ光線の可能な限り大き
な焦点深度を得ることが有利である。何故なら、旋回鏡
と穿孔されるべき物品上の集光点との間の間隔の、転動
ドラムの中心点に対して位置ずれして設けられている旋
回鏡によって誘起される変化を、看過し得るからであ
る。

【００２０】本発明による他の有利な構成により、転動
ドラムの外側に設けられている光源が、例えばレーザ装
置を備えており、この場合光線およびレーザ光線が転動
ドラムの回転軸線に対して平行に導光され、かつ光線案
内手段が転向鏡を備えており、この転向鏡は光線および
レーザ光線を光線案内手段の旋回鏡方向に転向する。従
って、この構成の場合、転動ドラム内の光線案内手段の
有利な配設は、転動ドラムの外側に設けられていてかつ
容易に近づきやすいレーザ光線との組合せを可能にす
る。

【００２１】以下に添付した図面に記載した発明の実施
態様につき本発明を詳細に説明する。

【００２２】

【発明の実施態様】図１は、本発明による穿孔装置１の
第一の発明の実施態様の概略側面図である。この穿孔装
置１は供給ドラム２を備えている。この供給ドラム２は
矢印４によって示した回転方向で回転軸線６を中心にし
て回転する。供給ドラム２は周面に等しいピッチ間隔で
連行体８を有している。この連行体８は、穿孔されるべ
き二本分のシガレット１０を吸気により供給ドラム２の
周表面に付着させるための（図示していない）開口を有
している。

【００２３】供給ドラム２は二本分のシガレット１０を
転動路１２に引渡す。この転動路１２は転動ドラム１６
の周表面１４と転動ブロック１７の表面によって形成さ
れている相手方転動面１８とから形成されている。転動
路１２はその長さ全体にわたって周表面１４と相手方転
動面１８間の等しい間隔を有している。矢印２２で示す
方向での回転軸線２０を中心とした転動ドラム１６と、
転動ドラム１６に対して静止している相手方転動ドラム
１８とが回転することにより、転動路１２内の二本分の
シガレット１０は転動運動させられる。この場合、転動
ドラム１６の周速度は、供給ドラム２上の隣接している
二本分のシガレット１０が供給ドラム２上でのそれらの
間隔に相応して或る距離を移動する時間間隔内に、転動
路１２内の二本分のシガレット１０がその円周よりも長
い距離を移動するように、選択されている。

【００２４】転動ドラム１６の回転軸線２０は供給ドラ
ム２の回転軸線６に対して平行に指向している。

【００２５】転動路１２を通過した後、二本分のシガレ
ット１０は転動路１２を去り、移送ドラム２４上に達す
る。この移送ドラム２４は、供給ドラム２の回転軸線６
に対して平行に設けられている回転軸線２６を中心にし
て、供給ドラム２の回転方向４に等しい矢印２８で示さ
れている回転方向で回転する。

【００２６】移送ドラム２４はその周表面上に同様に連
行体３０を有している。この連行体３０は供給ドラム２
の連行体８に相当する。移送ドラム２４にも連行体３０
に隣接して半径方向の開口が設けられており、この開口
により二本分のシガレット１０がこの移送ドラム２４の
周表面に吸着される。

【００２７】二本分のシガレット１０をこれが転動路１
２内を転動運動している間に穿孔するために、穿孔装置
１はレーザ装置として形成された（図示していない）光
源を備えている。この光源は転向鏡３２を介してレーザ
光線３４を旋回鏡３６上に集光する。この場合、レーザ
光線はレーザ装置により、先ず転動ドラム１６の回転軸
線２０に対して平行に、この転動ドラム１６の内部に導
光される。引続き転向鏡３２により、レーザ光線３４は
９０°だけ転向鏡３６方向に転向される。次いで、レー
ザ光線３４はあらためて転向鏡３６により転動ドラム１
６の周表面１４の方向に転向される。レーザ光線３４
は、転動ドラム１６の周表面１４を転動ドラム１６の周
方向で延在している開口３８を透過する。これらの開口
３８は可能な限り大きな転動面が得られるように、スリ
ット状に形成されている。

【００２８】二本分のシガレット１０が転動路内におい
てその周面を越える距離だけ移動すると言う上記の事実
により、旋回鏡３６に、物品がその周面を越える距離だ
け移動する時間間隔内に、同じ位置で次の二本分のシガ
レット１０の穿孔が開始されるように、その出発位置に
戻り旋回運動すると言う可能性が与えられる。

【００２９】旋回鏡３６と転動路１２の間には、平凸レ
ンズ４０が設けられている。この平凸レンズ４０はレー
ザ光線３４を、このレーザ光線３４の焦点が正確にこの
レーザ光線３４の転動路１２内の二本分のシガレット１
０上の集光点４２に存在するように集光する。

【００３０】二本分のシガレット１０が転動しながら転
動路１２を通過している間、レーザ光線３４は旋回鏡３
６により追従され、従って二本分のシガレット１０の全
周面が所望の位置で穿孔が形成される。この目的のた
め、レーザ光線３４は脈動される。

【００３１】図２には、図１による穿孔装置１の一部分
が図１における矢印４４に従った平面図で示されてい
る。

【００３２】図２は転動ドラム１６の回転軸線２０に対
して平行に、この転動ドラム１６内に達するレーザ光線
３４、転向鏡３２、旋回鏡３６およびレンズ４０を示し
ている。旋回鏡３６を旋回させるために駆動機構４６が
設けられている。

【００３３】図２に示すように、転向鏡３２は半透過性
に形成されている。従って、光線３４′内のレーザ光線
３４のレーザ光線の５０％が第二の転向鏡３２に、そし
てそこから第二の旋回鏡３６′上に集光される。この第
二の旋回鏡３６′は第二の駆動機構４６′によって駆動
される。この第二のレーザ光線３４′はこの旋回鏡３
６′から第二のレンズ４０′に集光される。従って、穿
孔装置１により互いに平行に指向している穿孔列が二本
分のシガレット１０上に穿孔される。

【００３４】図３は本発明による穿孔装置１の第二の発
明の実施態様を示している。図３において、図１に記載
の部分と同じ部分は同じ参照符号で示した。

【００３５】図１による発明の実施態様と異なる点は、
図３に示すように、転向鏡３２と旋回鏡３６との間にレ
ンズ４８が設けられていることである。従って、レーザ
光線３４は転向鏡３２から先ずレンズ４８に当たり、こ
れにより集光され、次いで引続き旋回鏡３６に当たり、
そこから穿孔されるべき物品−この場合も二本分のシガ
レット１０−に当たる。

【００３６】図４は、同様に図３による穿孔装置１の一
部分の概略平面図である。この場合も、図２おけると同
じ部材には同じ参照符号を付した。図２における発明の
実施態様との相違は、レンズ４８とレンズ４８′が転向
鏡３２と旋回鏡３６の間に、即ち転向鏡３２′と旋回鏡
３６′の間に設けられていることである。

【００３７】

【発明の効果】本発明の利点は特に、公知の技術の構造
が単純になったことにある。何故なら、光線案内手段を
転動ドラムの内部に設けることにより、その都度所望の
焦点へのレーザ光線の転向案内と偏向とを行うための経
費を要する鏡構造を構成しなくて済むからである。特に
付加的に、鏡を備えているドラムを使用しなくて済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による穿孔装置の第一の実施態様の概略
側面図である。

【図２】図１による穿孔装置の一部分の平面図である。

【図３】本発明による穿孔装置の第二の実施態様の概略
側面図である。

【図４】図３による穿孔装置の一部分の平面図である。

【符号の説明】

１穿孔装置２供給ドラム６回転軸線８連行体１０シガレット１２転動路１４周面１６転動ドラム１７転動ブロック１８相手形転動ドラム２２矢印２４移送ドラム２６回転軸線３０連行体３２転向鏡３４レーザ光線３６旋回鏡３６′第二の旋回鏡３８開口４０平凸レンズ４４矢印４６駆動機構４６′第二の駆動機構４８レンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項０１】物品（１０）に孔を形成するための少
なくとも一つのエネルギー豊富な光線（３４）を発生さ
せるための少なくとも一つの光源、回転軸線（２０）と
周表面（４０）とを有する転動ドラム（１６）、転動ド
ラム（１６）の周表面（４０）と共に、物品（１０）の
その縦軸線を中心とする自転運動を発生させかつ物品
（１０）が通過する転動路（１２）を形成する相手方面
（１８）、および光線（３４）が、物品（１０）が転動
路（１２）を経て運動する少なくとも或る区間の間この
物品（１０）に照射されるように、この光線（３４）を
案内するための光線案内手段（３２，３６，４０，４
８）、を備えている様式の、実際に縦長で、円筒形の物
品（１０）、特にシガレットの周表面に孔（３８）を形
成するための穿孔装置において、光線案内手段（３２，
３６，４０，４８）が転動ドラム（１６）の内部に設け
られていることを特徴とする穿孔装置。
【請求項０２】光線案内手段（３２，３６，４０，４
８）が旋回軸線を中心にして旋回可能な少なくとも一つ
の旋回鏡（３６）を備えていることを特徴とする請求項
１に記載の穿孔装置。
【請求項０３】転動ドラム（１６）の周速度が、供給
コンベヤ上の隣接している物品（１０）がその間隔に相
応して一区間移動する時間間隔内に転動路（１２）内の
物品（１０）がその円周よりも長い区間転動路（１２）
内を移動するように設定されていることを特徴とする請
求項１或いは２に記載の穿孔装置。
【請求項０４】物品（１０）がその周面を越える転動
区間を移動する時間間隔内の時間が、次の物品（１０）
の穿孔を同じ位置で始めるのに、出発位置内への旋回鏡
（３６）の戻り旋回のために利用されるように構成され
ていることを特徴とする請求項３に記載の穿孔装置。
【請求項０５】旋回軸線が旋回鏡（３６）の旋回面内
に存在していることを特徴とすることを特徴とする請求
項２から４までのいずれか一つに記載の穿孔装置。
【請求項０６】旋回鏡（３６）の旋回軸線が転動ドラ
ム（１６）の回転軸線（２０）に対して平行に指向して
いることを特徴とする請求項３に記載の穿孔装置。
【請求項０７】旋回鏡（３６）の旋回軸線が転動ドラ
ム（１６）の回転軸線（２０）に対して同軸に指向して
いることを特徴とする請求項６に記載の穿孔装置。
【請求項０８】物品（１０）上における、旋回鏡（３
６）の旋回軸線の光線（３４）の集光点（４２）からの
間隔が転動ドラム（１６）の半径よりも小さいことを特
徴とする請求項７に記載の穿孔装置。
【請求項０９】光線案内手段（３２，３６，４０，４
８）が少なくとも一つの光屈折手段（４０，４８）を有
していることを特徴とする請求項１から８までのいずれ
か一つに記載の穿孔装置。
【請求項１０】光屈折手段（４８）が光源と旋回鏡
（３６）との間に設けられていることを特徴とする請求
項２或いは９に記載の穿孔装置。
【請求項１１】光屈折手段（４０）が旋回鏡（３６）
と物品（１０）上における光線（３４）の集光点（４
２）との間に設けられていることを特徴とする請求項２
或いは９に記載の穿孔装置。
【請求項１２】光屈折手段が集光レンズ（４８）およ
び／または集光レンズと拡散レンズとの組合せおよび／
または回折的光学機器であることを特徴とする請求項９
から１１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１３】光源が転動ドラム（１６）の外側に設
けられており、この場合光線（３４）が転動ドラム（１
６）の回転軸線（２０）に対して平行にこの転動ドラム
（１６）内に達するように構成されていること、および
光線案内手段（３２，３６，４０，４８）が光線（３
４）を旋回鏡（３６）方向に転向して導くために転向鏡
（３２）を備えていることを特徴とする請求項２から１
２までのいずれか一つに記載の穿孔装置。
【請求項１４】転動ドラム（１６）が周方向で延在し
ている開口（３８）を備えており、この開口（３８）を
経て光線（３４）が物品（１０）に作用するように構成
されていることを特徴とする請求項１から１３までのい
ずれか一つに記載の穿孔装置。