JPH0753099B2

JPH0753099B2 - 棒状物品の穿孔装置

Info

Publication number: JPH0753099B2
Application number: JP1281729A
Authority: JP
Inventors: 裕奥本; 真垣内; 孝雄古川; 秀一佐藤
Original assignee: Japan Tobacco Inc
Current assignee: Japan Tobacco Inc
Priority date: 1989-10-31
Filing date: 1989-10-31
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: EP0426069A2; EP0426069A3; DE69019461D1; DE69019461T2; EP0426069B1; JPH03147773A; US5103841A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、棒状物品の周面に複数の孔を形成する穿孔装
置に関する。さらに特定すれば、本発明はフイルタ付き
シガレットのフイルタの周面にレーザパルスによって複
数の孔を形成する装置の高速化を達成するためのもので
ある。

［従来の技術］フイルタ付きシガレットには、そのフイルタの周面に複
数の孔を形成したものがある。このようなシガレット
は、喫煙の際にこれらの孔から多量の空気が吸い込ま
れ、喫煙者に軽い喫煙感を与え、また煙流を希釈すると
ともにその温度を低下させ、有害な成分を低減させるこ
とができる。

従来、このようなシガレットのフイルタに多数の孔を穿
孔する装置としては、本願出願人と同じ出願人の「特開
昭63−294773号」に開示されているようなものがある。
この装置は、回転駆動される穿孔デイスクを備え、この
穿孔デイスクの周縁部には複数の保持アームが周方向に
配列されている。これらの保持アームは、前工程から供
給されるシガレットを保持し、この穿孔デイスクと共に
公転しながら自転する。また、この装置にはレーザパル
スを発生するレーザパルス発生源と、このレーザパルス
光を円錐形の多面鏡によって放射状に分割し、この分割
したレーザパルス光をそれぞれ上記の穿孔デイスクの回
転中心部から上記の各保持アームに保持されているシガ
レットのフイルタの周面に向けて放射状に照射する光学
系を備えている。

このような従来の装置は、保持アームに保持されている
シガレットが自転するとともにそのフイルタの周面にパ
ルス状のレーザ光が照射され、このフイルタの周面に複
数の孔が所定の間隔で穿孔される。また、この装置は、
主要な運動部品である穿孔デイスクおよび保持アーム等
がすべて回転運動を行うので、高速化が容易であり、大
量のシガレットを処理できる利点がある。

ところで、このような装置をシガレットの製造ラインに
設置した場合には、当然のことながら、前工程からの単
位時間当たりのシガレットの供給数とこの装置の単位時
間当たりの処理数とが一致する必要がある。このシガレ
ットの生産ラインでは、単位時間当たりのシガレットの
供給数が極めて多いので、これに対応してこの装置をで
きるだけ高速化する必要がある。

この従来の装置においては、上記の保持アームにはシガ
レットを保持するためのバキユームチャック機構や、こ
れらを自転させる歯車機構等が設けられるので、これら
の周方向の間隔を余り小さくできない。このため、これ
ら保持アームが受け取る単位時間当たりのシガレット本
数を前工程から供給される単位時間当たりのシガレット
本数と合致させると、この穿孔デイスクの周速度が極め
て高速化し、保持アームに保持されたシガレットに作用
する遠心力が大きくなり、このシガレットを保持しきれ
なくなる不具合が発生する。このため、この従来の装置
では、この穿孔デイスクの周速度の限界がこの装置の高
速化の限界を決定していた。

また、この穿孔デイスクの近傍には、保持アームにシガ
レットを供給する供給ローラやこの保持アームからシガ
レットを排出する排出ローラ等の供給、排出機構が配置
される。したがって、この保持アームに保持されたシガ
レットは、供給ローラから供給され、排出ローラによっ
て排出されるまでの間に少なくとも１回転の自転を完了
し、穿孔を終了しなければならない。これら供給ローラ
と排出ローラがたとえば穿孔デイスクに対して180゜離
間した位置に配置されている場合には、シガレットはこ
れらの間すなわち穿孔デイスクが180゜回転する間に穿
孔が終了されて排出され、残りの180゜の範囲では保持
アームにはシガレットが保持されていない。ところで、
この装置の光学系は、レーザビームを円錐形の多面鏡に
よって全周すなわち360゜の範囲にわたって放射状に分
割して径方向に照射するものである。したがって、残り
180゜の範囲では、空の保持アームに向けてレーザパル
スが照射されることになり、このレーザ光のエネルギの
損失が生じる。もちろん、180゜の範囲にのみレーザ光
を照射するような光学系を構成することも可能ではある
が、このような光学系は著しく複雑となり、実用的では
ない。このため、この従来の装置ではこの損失分を補償
するようにレーザパルス源の出力を大きくする必要があ
る。しかし、この装置の高速化のためには穿孔デイスク
の回転速度を高くする必要があり、このためにはレーザ
パルスの時間間隔を短くする必要があり、１パルス当た
りのエネルギが減少し、穿孔される孔の形状等に悪影響
を与える傾向がある。このため、レーザパルスのエネル
ギ損失はできるだけ小さくする必要がある。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、以上の事情に基づいてなされたもので、より
高速化が可能であり、またレーザビームのエネルギの損
失を少なくすることをができるシガレット等の棒状物品
の穿孔装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］本発明は、穿孔デイスクを２個設けるとともに、前工程
から棒状物品を受け取る供給ローラと上記の穿孔デイス
クの間に２個の中間供給ローラを設け、この供給中間ロ
ーラによって棒状物品を交互に半分ずつに振り分けて上
記の穿孔デイスクにそれぞれ供給するように構成されて
いる。また、レーザビームを導く光学系は、レーザ発生
源からのレーザ光を半分ずつに振り分けた後これらのレ
ーザビームをそれぞれ複数のビームに分割して180゜以
下の範囲で上記の各穿孔デイスクの中心から棒状物品に
照射するように構成されている。

［作用］本発明によれば、供給される２個の棒状物品は半分ずつ
に振り分けられて２個の穿孔デイスクに送られるので、
これらの穿孔デイスクの回転速度は従来の半分となり、
この装置の高速化が容易に達成できる。また、レーザビ
ームは半分に振り分けられた後に各穿孔デイスクの中心
から180゜以下の範囲にわたって棒状物品に照射され、
必要な範囲にのみ照射されるのでこのレーザ光のエネル
ギの損失が防止される。

［実施例］以下、図を参照して本発明の実施例を説明する。

この実施例は、フイルタ付きシガレットのフイルタの外
周にレーザビームによって複数の孔を所定の間隔で形成
する穿孔装置である。

図中の10,11,12,13,は、この装置のフレームの一部を構
成する支持板であって、これらは互いに平行に配置され
ている。そして、これら支持板10,11を貫通して２個の
支持スリーブ15a,15bが取り付けられている。そして、
これらの支持スリーブ15a,15b内には、中空の第１およ
び第２のデイスク軸16a,16bが挿通されており、これら
デイスク軸はそれぞれ軸受17によってこの支持スリーブ
15a,15bに回転自在に支承されている。そして、これら
デイスク軸16a,16bの先端部にはそれぞれ円板状をなす
第１の穿孔デイスク14aおよび第２の穿孔デイスク14bが
取り付けられており、これらの穿孔デイスク14a,14bは
上記のデイスク軸16a,16bと一体的に回転する。また、
上記のデイスク軸16a,16bの基端部には、それぞれ駆動
歯車18a,18bが取付けられており、これらの駆動歯車は
図示しない駆動機構に連結され、これら第１デイスク軸
16aおよび穿孔デイスク14aと、第２のデイスク軸16bお
よび穿孔デイスク14bとが、互いに同期して同じ速度で
回転駆動される。

また、これらの穿孔デイスク14a,14bの周縁部には、複
数の保持アーム19が配置されている。これらの保持アー
ム19の基端部は、軸受20によってこの穿孔デイスク14a,
14bに回転自在に支承されている。またこれらの保持ア
ーム19の基端にはそれぞれ歯車21が取付けられ、これら
の歯車21は２列の歯を有するリング歯車22a,22bに噛合
している。これらのリング歯車22a,22bは上記の支持ス
リーブ15a,15bの外周に同心に配置され、軸受23によっ
て回転自在に支承されている。このリング歯車22a,22b
は、後述する中間歯車を介して前記した図示しない駆動
機構と連結されており、上記の穿孔デイスク14a,14bの
回転と所定の関係をもって回転駆動される。これによっ
て、上記の各保持アーム19は、穿孔デイスク14a,14bと
ともに公転するとともにそれぞれ自転し、これら保持ア
ーム19は穿孔デイスクが１回転する間にこの穿孔デイス
クに対して３回転の自転をなすように構成されている。

また、これらの保持アーム19の先端部分は棒状をなし、
これらの穿孔デイスク14a,14bの前面から軸方向に突出
している。そして、この先端部分には断面が略半円形の
保持溝28が形成され、この保持溝28の底部には多数の吸
着孔29が形成されている。また、この保持アーム19内は
中空に形成され、バキューム通路24を構成しており、上
記の吸着孔29はこのバキューム通路24にそれぞれ連通し
ている。これらのバキューム通路24は、支持板10に形成
された円弧状の連通溝25、およびバキューム配管26を介
して図示しないバキューム機構に接続されている。した
がって、これらの保持アーム19の保持溝28内には、シガ
レットＣが負圧によって吸着保持されるように構成され
ている。なお、上記の連通溝28は、これらの穿孔デイス
ク14a,14bがシガレットＣを受取り、穿孔作業を終了し
てから排出するまでこのシガレットＣを保持している範
囲、例えば第１図において第１の穿孔デイスク14aの上
部の240゜の円弧状の範囲、および第２の穿孔デイスク1
4bの下部の240゜の円弧状の範囲にのみ形成されてい
る。また、これらの240゜の範囲以外の残り120゜の範囲
には、上記の連通溝28の代わりに円弧状の閉塞部材80が
設けられ、これらの閉塞部材80はスプリング81によって
このバキューム通路24の開口に押圧され、これらの開口
を閉塞するように構成されている。なお、これら保持ア
ーム19に保持されたシガレットＣに穿孔作業を行う範囲
は、この実施例では後述するように上記の240゜の範囲
の中央の120゜の範囲である。

また、これらの穿孔デイスク14a,14bの近傍には、供給
ローラ30および第１および第２の中間供給ローラ31a,31
bが設けられている。上記の供給ローラ30は、円板状を
なし、その周面には複数の保持溝32が形成されている。
そして、前工程から送られてくるシガレットＣはこの供
給ローラ30に受け取られ、保持溝32内に上記の保持アー
ムの場合と同様に負圧によって保持される。また、上記
の第２の中間供給ローラ31bは、この供給ローラ30と第
２の穿孔デイスク14bとの間に配置され、これらの外周
に接している。また、上記の第１の中間供給ローラ31a
は、第２の中間供給ローラ31bと第１の穿孔デイスク14a
との間に配置され、これらの外周に接している。そし
て、これらの中間供給ローラ31a,31bによって、供給ロ
ーラ30から供給されるシガレットＣは交互に半分ずつに
割り振られ、この半分ずつのシガレットＣはそれぞれ第
１および第２の穿孔デイスク14a,14bの保持アーム19に
送られるように構成されている。

第３図には、これらの中間供給ローラ31a,31bの構成を
示す。すなわち、これらの中間供給ローラ31a,31bは、
それぞれローラ軸40a,40bの先端部に取り付けられ、こ
れらのローラ軸40a,40bは前記の支持板10および支持板1
1を貫通して軸受41によって回転自在に支承されてい
る。これらのローラ軸40a,40bの基端部にはそれぞれ同
期歯車42a,42bが取り付けられ、これらの同期歯車は互
いに噛合し、これらのローラ軸40a,40bおよび第１およ
び第２の中間供給ローラ31a,31bが互いに同期して反対
方向に回転するように構成されている。また、これらロ
ーラ軸40a,40bの基端には、それぞれ駆動歯車47a,47bが
取付けられている。そして、第１の中間供給ローラ31a
側の駆動歯車47aは、中間歯車44a,45a,46aを介して前記
の第１の穿孔ローラ14a側のリング歯車22aに連結されて
おり、この第１の穿孔デイスク14aの回転およびその保
持アーム19の自転と所定の関係をもって回転駆動され
る。また、上記の第２の中間供給ローラ31b側の駆動歯
車47bも、上記と同様に中間歯車44b,45b,46bを介して上
記の第２の穿孔デイスク14bのリング歯車22bに連結され
ており、この第２の穿孔デイスク14bとその保持アーム1
9の回転と所定の関係をもって回転駆動される。そし
て、これら穿孔デイスク14a,14b、中間供給ローラ31a,3
1b、および供給ローラ30は互いに同じ周速度となるよう
に設定されている。なお、上記のローラ軸40bの基端に
は駆動プーリ64が取り付けられており、この駆動プーリ
はベルトを介して前述した図示しない駆動機構に連結さ
れており、この駆動プーリ64およびローラ軸40bを介し
てこの装置全体が駆動されるように構成されている。

また、これら中間供給ローラ31a,31bの周面には、複数
の断面略半円状の保持溝33が形成され、これら保持溝の
周方向の配列間隔は、上記供給ローラ30の保持溝32の配
列間隔と等しく、また上記穿孔デイスク14a,14bの保持
アーム19の配列間隔の1/2に設置されている。そして、
上記の第１の中間供給ローラ31aの１個おきの保持溝33
の底部には複数の吸着孔49を介してバキューム通路34a
が連通しており、これらのバキューム通路34aの先端部
は円弧状の連通溝35を介して図示しないバキューム機構
に連通するように構成されている。また、第２の中間供
給ローラの１個おきの保持溝33の底部には吸着孔49を介
してバキューム通路34bが連通され、これらのバキュー
ム通路34bの先端部は円弧状の連通溝38を介してバキュ
ーム機構に連通するように構成されている。さらに、こ
の第２の中間供給ローラ31bの残りの１個おきの保持溝3
3の底部は吸着孔を介してバキューム通路36bに連通して
おり、このバキューム通路36bの先端部は上記連通溝38
とは別の円弧状の連通溝39を介してバキューム機構に連
通するように構成されている。そして、上記の第１の中
間供給ローラ31aの連通溝35は、この第１の中間供給ロ
ーラ31aが第２の中間供給ローラ31bと接する位置と第１
の穿孔デイスク14aと接する位置との間の範囲にわたっ
て形成されている。また、上記の第２の中間ローラ31b
の連通溝38は、この第２の中間供給ローラ31bが供給ロ
ーラ30に接する位置と第２の穿孔デイスク14bと接する
位置との間にわたって形成され、また連通溝39はこの第
２の中間供給ローラ31bが供給ローラ30に接する位置と
第１の中間供給ローラ31aに接する位置との間にわたっ
て形成されている。

したがって、供給ローラ30の各保持溝32に保持されてい
るシガレットＣは、まず第２の中間供給ローラ31bの各
保持溝33に受け渡され、これらの各保持溝内に吸着保持
される。上記の連通溝39はこの第１の中間供給ローラ31
bが第１の中間供給ローラ31aに接する位置間にしか形成
されていないので、ひとつおきの保持溝がこの位置まで
移動すると、吸着保持が解放され、このひとつおきの保
持溝に保持されていたシガレットＣは第１の中間供給ロ
ーラ31aのひとつおきの保持溝33に受け渡される。そし
て、この第１の中間供給ローラ31aに受け渡されたシガ
レットＣは、第１の穿孔デイスク14aの各保持アーム19
に受け渡される。一方、この第２の中間供給ローラ31b
の残りのひとつおきの保持溝33に保持されているシガレ
ットＣは、そのまま保持されたまま移動し、第２の穿孔
デイスク14bの各保持アーム19に受け渡される。このよ
うにして、これらの中間供給ローヤ31a,31bによって、
供給ローラ30から供給されるシガレットを交互に半分ず
つに振り分け、これらの半分ずつのシガレットＣはそれ
ぞれ第１および第２の穿孔デイスク14a,14bの各保持ア
ーム19に受け渡される。

また、これら第１および第２の穿孔デイスク14a,14bに
対して前記の中間供給ローラ31a,31bと対称な位置に
は、第１図および第４図に示す第１および第２の２個の
中間排出ローラ51a,51bが設けられている。これらの中
間排出ローラ51a,51bは、上記の中間供給ローラと同じ
構成であるが、作動が逆のものであり、これら第１およ
び第２の穿孔デイスク14a,14bの保持アーム19から穿孔
の終了したシガレットＣを受取り、これらをひとつにま
とめて次のダイリユーションドラム52に送るものであ
る。なお、これらの中間排出ローラ51a,51bは上述のよ
うに中間供給ローラ31a,31bと同様の構成であり、第４
図中、対応する部分には同じ符号を付し、その詳細な説
明は省略する。また上記のダイリューションドラム52
は、シガレットＣに穿孔された孔からのの空気流入量を
測定し、その流入量が所定の範囲内であるか否かを検査
するものであり、この構成は本発明と直接の関連がない
ためその詳細な説明は省略する。また、上記の中間供給
ローラ31a,31bと中間排出ローラ51a,51bとは、上記の穿
孔デイスク14a.14bに対してその周方向に240゜離間した
位置に配置されており、これら中間供給ローラ31a,31b
がこれら穿孔ローラ14a,14bに受け渡されたシガレット
Ｃはこの240゜の範囲で保持アーム19にバキュームによ
って保持されて移動し、穿孔がなされた後に中間排出ロ
ーラ51a,51bに受け渡される。

また、この装置には、上記の穿孔デイスク14a,14bの保
持アームに保持されたシガレットＣのフイルタの外周面
にレーザビームによって複数の穿孔を行う光学系が設け
られており、以下この光学系の構成を説明する。

図中の61はレーザ発生源であり、断面円形のレーザビー
ム64を所定の時間間隔でパルス状に発生する。また、前
記の支持板11には支持部材62が突設されており、その先
端には分割反射体63が取付けられている。この分割反射
体63は、頂角が90゜の断面山形をなし、上記のレーザ発
生源61から照射された断面円形のレーザビーム64を断面
が半円形の２個の分割ビーム65a,65bに分割し、これら
を90゜の方向に反射するように構成されている。これら
の分割ビーム65a,65bは、反射体66a,66bによってさらに
90゜の角度で反射され、前述した第１および第２の穿孔
デイスク14a,14bの中空のデイスク軸16a,16b内の中心に
軸方向に入射する。

これらのデイスク軸16a,16bの先端部にはヘッド67a,67b
が設けられ、これらのヘッド67a,67bにはそれぞれ多面
反射体70a,70bが設けられている。これらの多面反射体7
0a,70bは、穿孔デイスク14a,14bの中心に配置されてお
り、円錐形をなし、多数の反射面を有し、入射した断面
円形のレーザビームを多数の穿孔ビーム68a,68bに分割
するとともにこれらを全周にわたって放射状に反射する
ものである。しかし、これらの多面反射体70a,70bに入
射する分割ビーム65a,65bは、上述のように断面半円形
に２分割されたものであるため、これらの分割ビームは
これらの多面反射体の半分の部分に入射し、その穿孔ビ
ーム68a,68bは半周すなわち180゜の範囲にのみ放射状に
反射される。なお、これら180゜の範囲にわたって放射
される穿孔ビーム68a,68bのうち、この180゜の範囲の両
端部のビームは不正確になる傾向があり、穿孔を正確に
行えない可能性があるので、この実施例では、この180
゜の範囲のうち中央部の120゜の範囲に放射されるビー
ムのみを穿孔作業に使用するように構成されている。こ
れらの穿孔ビーム68a,68bは、各保持アーム19に対応し
て上記のヘッド67a,67bに取付けられた複数のレンズ71
a,71bによって収束され、小径のスポットとなって上記
の保持アーム19に保持されたシガレットＣのフイルタの
部分の周面に照射され、穿孔を行う。なお、これら穿孔
ビーム68a,68bの放射範囲は、前記の中間供給ローラ31
a,31bから受け渡されたシガレットが中間排出ローラ51
a,51bに受け渡されるまで移動する範囲、すなわち第１
図において第１の穿孔デイスク14aの上部の240゜範囲の
うちの120゜の範囲、第２の穿孔デイスク14bの下部の24
0゜の範囲のうちの120゜の範囲に合致している。したが
って、保持アーム19に保持されたシガレットＣは、これ
らの範囲を移動する間に保持アーム19とともに１回転の
自転を行い、この際にそのフイルタの外周面に一連のパ
ルス状の穿孔ビーム68a,68bが照射され、このフイルタ
の周面に周方向に所定の間隔で配列された複数の孔が形
成される。

なお、本発明は上記の実施例には限定されず、各種の変
形が可能である。この実施例では、供給ローラから供給
されるシガレットをすべて第２の中間供給ローラが受取
り、この供給ローラ上のシガレットを一本おきに第１の
中間供給ローラが受け取るように構成したが、本発明は
これに限らず、たとえば、供給ローラ上のシガレットを
直接第１および第２の中間供給ローラが交互に受け取る
ように構成してもよい。また、上記のレーザビームを導
く光学系は、必ずしも上記の実施例のものには限定され
ず、各種の条件に対応して同様な作用をなす他の構成の
光学系を採用してもよい。また、本発明は、シガレット
に限らずその他の棒状物品の外周面に複数の孔を形成す
る装置としても使用できる。

［発明の効果］上述のごとく本発明は、前工程から供給される棒状物品
を２個の中間供給ローラによって交互に半分ずつに振り
分け、これら振り分けられた棒状物品を２個の穿孔デイ
スクに送り、穿孔をなすので、従来の装置と同じ数の棒
状物品を処理するのにこれらの穿孔デイスクの回転速度
を半分にできる。したがって、その分だけこの装置の高
速化を達成することができる。

また、本発明は、レーザ発生源から放射されたレーザビ
ームを半分に分割し、この半分のビームをそれぞれ穿孔
デイスクに送り、棒状物品が搬送されている範囲にのみ
照射するので、このレーザ光のエネルギが有効に利用さ
れ、その損失を低減することができる等、その効果は大
である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は正面図、第２図
は第１図のII−II線に沿う穿孔デイスクの縦断面図、第
３図は第１図のIII−III線に沿う中間供給ローラの縦断
図、第４図は第１図のIV−IV線に沿う中間排出ローラの
縦断面図である。 14a,14b……穿孔デイスク、19……保持アーム、30……
供給ローラ、31a,31b……中間供給ローラ、51a,51b……
中間排出ローラ、61……レーザ発生源、63……分割発射
体、70a,70b……多面反射体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転駆動される第１および第２の２個の穿
孔デイスクと、これらの穿孔デイスクの周縁部に周方向
に沿って配列され棒状物品を保持しこの穿孔デイスクと
共に公転するとともに自転する複数の保持アームと、前
工程から連続的に供給される棒状物品を受け取ってこれ
らを保持する供給ローラと、この供給ローラと上記の穿
孔デイスクとの間にそれぞれ配置され上記の供給ローラ
から供給される棒状物品を交互に半分ずつに振り分けて
それぞれ上記の第１および第２の穿孔デイスクの保持ア
ームに移送する第１および第２の２個の中間供給ローラ
と、上記の第１および第２の穿孔デイスクの保持アーム
から穿孔の終了した棒状物品をそれぞれ取り出すととも
にこれらの棒状物品をひとつにまとめる第１および第２
の２個の中間排出ローラと、レーザパルスを発生するレ
ーザ発生源と、このレーザ発生源からのレーザビームを
半分ずつに振り分けてそれぞれ上記の第１および第２の
穿孔デイスクの保持アームに保持されている棒状物品の
外周面に導く光学系とを具備したことを特徴とする棒状
物品の穿孔装置。