DE3431092A1

DE3431092A1 - Vorrichtung zur herstellung von ventilationsoeffnungen in zigaretten oder aehnlichen rauchwaren

Info

Publication number: DE3431092A1
Application number: DE19843431092
Authority: DE
Inventors: Maichi Bologna Cantello; Santo Renzo Gobbi; Riccardo Mattei; Armando Neri
Original assignee: GD SpA
Current assignee: GD SpA
Priority date: 1983-09-12
Filing date: 1984-08-23
Publication date: 1985-03-21
Also published as: GB2146227A; GB2146227B; IT8303556A0; US4633891A; DE3431092C2; GB8421494D0; IT1168682B

Description

PRINZ, LEISER,- BUNKE-i&i-FABTNER Patentanwälte "·"" £üropeah F-ätent "Attorneys

München 3 Stuttgart 3 4 0 I U 9 2

23. August 1984 G.D SOGIETA'PER AZIONI

Via Potnponia, 10

40100 BOLOGNA (Italien)

Unser Zeichen; G 1555

Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren

Die Erfindung "bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren.

Bei der Herstellung sogenannter "ventilierter" Zigaretten finden Lochvorrichtungen Verwendung, bei welchen das "Lochwerkzeug" aus einer Laserquelle "besteht. Bei "bekannten Ausführungen solcher Laserstrahllochvorrichtungen werden die Zigaretten im allgemeinen in zweierlei Weise gelocht. Bei dem ersten Verfahren "benutzt man eine Laserquelle, welche die Ventilationsöffnungen in den Zigaretten herstellt, während diese um ihre eigene Achse gedreht werden. Bei der zweiten Verfahrensweise kommen "bewegliche Reflektierungssysteme zur Anwendung, welche den Laserstrahl in verschiedenen Richtungen auf die zu lochenden Zigaretten ablenken, während die Zigarette gegenüber der Laserquelle bewegt wird, ohne dabei eine Drehung um ihre Achse zu erfahren.

In beiden Fällen wird bei bekannten Ausführungen von Laserstrahlvorrichtungen eine "pulsierende" Laserquelle verwendet, deren Frequenz so gewählt ist, daß bei jedem Puls ein Loch erzeugt wird.

Die Verwendung einer pulsierenden Laserquelle macht es jedoch praktisch unmöglich, die bekannten Lochvorrichtungen in Verbindung mit Maschinen zur Zigarettenherstellung oder zur Filteranbringung von hoher Arbeitsleistung d.h. mit einem Ausstoß von 10.000 Zigaretten in der Minute anzuwenden.

In einem solchen Falle beträgt die erforderliche Pulsfrequenz für die Anbringung von etwa 30 Löchern rund um jede Zigarette 5000 Hz, wofür verhältnismäßig große leistungsäarke Laserquellen benötigt würden. Außerdem ergeben solche Pulsfrequenzen gewöhnlich unregelmäßige aufgeweitete Löcher von mangelhaftem Aussehen.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Laserstrahllochvorrichtung zu schaffen, welche auch in Verbindung mit einer Zigarettenherstellungs- und Filteranbringungsmaschine mit hohen Ausstoßzahlen zügig und einwandfrei zusammenarbeitet und von den vorstehend genannten Nachteilen frei ist.

Bei dieser Aufgabenstellung betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung von VentilationsÖffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren, welche auf einer Zuliefer=- trommel gelagert sind und eine Drehung rund um ihre eigene erste Achse stattfindet, und wobei eine Drehung gegenüber der Trommel um ihre eigene zweite Achse erfolgt. Die Lochvorrichtung weist eine Laserquelle und ein optisches Reflektions- und Fokussierungssystem auf, welches dazu bestimmt ist, den von der Laserquelle ausgehenden Strahl abzulenken und auf bestimmte -Punkte auf der Oberfläche jeder Zigarette oder ähnlichen Rauchware zu fokussieren. Die Vorrichtung kennzeichnet sich

dadurch, daß die Laserquelle längs der genannten ersten Achse einen kontinuierlichen Laserstrahl aussendet und daß das optische System eine "bewegliche Einheit aufweist, die rund um die erste Achse umläuft und den Strahl nach der ersten Achse hin ablenkt, während ein feststehendes Reflexionsglied mit einem Kranz von Spiegeln rund um die erste Achse angeordnet ist, welches in Aufeinanderfolge den Strahl abfängt und ihn nach außen auf die Zigaretten oder sonstigen Rauchwaren ablenkt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung, die ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. In der Zeichnung sind:

Pig. 1 eine schaubildliche Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der "Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen gemäß der Erfindung und

Pig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Pig. 1.

Pig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1, mit welcher in einer Anzahl von Zigaretten 3 ein Kranz von Öffnungen 2 (Pig. 2) hergestellt werden kann. Jede der Zigaretten 3 ist teilweise innerhalb eines Sitzes 4 auf dem Umfang der Zuliefertrommel 5 gelagert, welche sich mit konstanter Geschwindigkeit um ihre eigene Achse dreht. Die Vorrichtung 1 hat eine kontinuierlich abstrahlende Laserquelle 6, welche einen Strahl 7 liefert, der durch einen festen Spiegel 8 auf einer Achse 9 abgelenkt wird,die mit der Drehachse der Trommel 5 zusammenfällt.

Die Vorrichtung 1 enthält weiterhin einen rohrförmigen Körper 10, der so gelagert ist, daß er sich um seine eigene Achse drehen kann, die ebenfalls mit der Achse 9 zusammenfällt. Der rohrförmige Körper 10 hat einen äußeren Ring 11, welcher mit

einem Ritzel 12 auf der Antriebswelle eines Motors 13 kämmt, so daß der Körper 10 von dem Motor mit einer "bestimmten konstanten Geschwindigkeit gedreht werden kann.

An dem der Trommel 5 zugekehrten Ende trägt der Körper 10 zwei Arme 14 und 15 mit Spiegeln 16 "bzw. 17. Der Spiegel 16 hat die Aufgabe, den von dem Körper 10 kommenden Strahl 7 abzufangen und nach außen etwa rechtwinklig zur Achse 9 auf einen Spiegel 17 zu lenken.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Spiegel 17 so angeordnet, daß er den Strahl 7 längs einer Achse 18 ablenkt, welche die Achse 9 . an einem Punkt 19 schneidet. Die Achse 18 fällt mit der optischen Achse einer Fokussierungslinse 20 auf einem Arm 21 zusammen, der mit dem Arm 15 verbunden ist. Die Linse 20 ist so beschaffen, daß sie mit dem Strahl 7 einen Brennpunkt an einer Stelle bildet, welche, wenn der Strahl nicht weiterhin abgelenkt wird, mit dem Punkt 19 zusammenfällt, und zwar unabhängig von der Winkelstellung, die die bewegliche Einheit 22, bestehend aus dem rohrförmigen Körper 10, den Armen 14, und 21, den Spiegeln 16 und 17 und der linse 20, rund um die Achse 9 einnimmt.

Zu der Vorrichtung 1 gehört auch ein feststehender Reflektierungskörper 23, der die Gestalt eines regelmäßigen Pyramidenstumpfes hat und koaxial mit der Achse 9 so angeordnet ist, daß die kleine Fläche des Pyramidenstumpfes dem rohrförmigen Körper 10 zugekehrt ist. Der Reflektierungskörper 23 hat eine Anzahl η von Flächen, wobei die Anzahl η der Anzahl der Löcher entspricht, die in dem Filter 24 jeder aus der Trommel 5 herausragenden Zigarette 3 hergestellt werden sollen. Jede Fläche von dem Reflektierungskörper 23 hat eine reflektierende Oberfläche oder einen Spiegel 25, wodurch in einer gegebenen Reihe

von Winkelstellungen der "beweglichen Einheit 22 der fokussierte Strahl 7, welcher von der linse 20 kommt, abgefangen und etwa in radialer Richtung nach außen abgelenkt wird, bis er auf einer Zigarettenoberfläche einen Brennpunkt 26 bildet.

Das dem Filter 24 abgekehrte Ende jeder Zigarette 3 befindet sich innerhalb eines Halters 27, der mit dem Sitz 4 axial fluchtet und mit einer Zähnung 28 versehen ist. Jede Zähnung 28 kämmt mit einem Zahnkranz 29, der bezüglich der Trommel 5 sich so dreht, daß die Zigaretten 3 bei ihrer Zulieferung durch die Trommel 5 um ihre eigene ' Achse gedreht werden.

Im Betrieb ist das Geschwindigkeitsverhältnis zwischen der Trommel 5 und dem rohrförmigen Körper 10 im allgemeinen so, daß einem vollständigen Umlauf der beweglichen Einheit 22 ^ura ihre eigene Achse ein Förderschritt der Zigaretten 3 entspricht, welcher die Größe des Abstandes zwischen zwei benachbarten Zigaretten 3 hat. Wenn η die Anzahl der Öffnungen 2 ist, die in jeder Zigarette 3 hergestellt werden sollen, so werden die Zigaretten 3 bei der Förderbewegung auf der Trommel 5 auf einem Lochkreis aus η Schrittlängen gelocht, bei dem jede Zigarette 3 um ihre eigene Achse durch den Antrieb 27, 28, 29 eine volle Drehung erfährt. Unter der gleichen Annahme ist der Reflektierungskorper 23 mit η Spiegeln 25 besetzt, die rund auf einem Bogen angeordnet sind, dessen Winkel in der Mitte mit dem Winkel des Lochkreisbogens zusammenfällt.

Unter der Annahme der vorstehenden Betriebsweise stellt die Lochvorrichtung 1 bei jedem vollständigen Umlauf der beweglichen Einheit 22 rund um ihre Achse ein Loch in jeder Zigarette 3 auf dem Lochkreisbogen her, so daß jede Zigarette 3,

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die von dem Lochkreisbogen kommt, einen Ring von η Löchern 2 aufweist, die gleichmäßig über den Umfang des Filters 24 verteilt sind.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise der Vorrichtung 1 sei auf das folgende bekannte physikalische Gesetz hingewiesen. Wenn ein Lichtstrahl durch eine Fokussierungsvorrichtung auf einen Punkt fokussiert wird, welcher im Raum ortsfest bleibt, so ergibt jede Ablenkung des fokussierten Lichtstrahles unabhängig von der Bewegung der Fokussierungsvorrichtung längs eines Weges nach dem erwähnten Gesetz die Bildung eines neuen Brennpunktes, welcher wie der ursprüngliche Brennpunkt bei einem Stellungswechsel der Fokussiervorrichtung im Raum ortsfest bleibt. Betrachtet man die Vorrichtung 1 unter Anwendung des erwähnten physikalischen Gesetzes und wird weiter angenommen, daß ohne die Spiegel 25 der Strahl 7 stets auf den Festpunkt 19 fokussiert ist, so ergibt sich, daß bei Einschaltung eines Spiegels 25 der Strahl 7 auf einen Punkt 26 fokussiert wird, welcher im Raum solange ortsfest bleibt, wie der Strahl 7 braucht, um den Spiegel 25 zu überstreichen. Es findet dann jedoch ein plötzlicher Übergang auf einen neuen Festpunkt 26 auf der Fläche einer benachbarten Zigarette 3 statt, wenn der Strahl 7 beginnt, einen neuen Spiegel 25 zu bestreichen. Infolgedessen ist der Strahl 7 durch die Spiegel 25 "pulsierend" mit der Wirkung, daß der Brennpunkt des Strahles 7 in einer Reihenfolge auf η Stellen zu liegen kommt, welche sich auf feste Stellungen zueinander rund um den Lochungskreis verteilen.

Da jede Zigarette auf dem Lochkreisbogen alle genannten Stellen durchläuft, so wird die Zigarette beim Erreichen des Endes des Lochkreisbogens insgesamt η Öffnungen 2 erhalten haben. Weil jede Zigarette 3 beim Durchlauf des Lochkreisbogens eine voll-

ständige Drehung um ihre eigene Achse mit konstanter Geschwindigkeit ausführt, so werden die Öffnungen 2 rund um die Zigarette 3 gleichmäßig verteilt sein.

Die von dem fokussierten Strahl 7 getroffenen Zigaretten 3 setzen ihre Bewegung auf der Trommel 5 fort, so daß die Öffnungen 2 üblicherweise eine ovale Gestalt "bekommen. Um diesen Nachteil zu beseitigen und sicherzustellen, daß sich der Brennpunkt des Strahles 7 zusammen mit jeder Zigarette 3 solange mit bewegt, bis die Öffnung 2 hergestellt ist, ist der Winkel des Spiegels 17 und die Brennpunktachse der Linse 20 zu verändern, so daß bei nicht vorhandenem Spiegel 25 sich ein Brennpunkt 30 in einem bestimmten Abstand von der Achse 9 ergibt.

Infolge der Drehung der beweglichen Einheit 22 bleibt der Brennpunkt 30 im Gegensatz zu dem Brennpunkt 19 nicht ortsfest im Raum, sondern er wandert auf einer ttmfangslinie mit dem Mittelpunkt auf der Achse 9. In ähnlicher Weise wandert der reflektierte Brennpunkt 26 im Raum, wobei er, während der Strahl 7 irgend einen der Spiegel 25 bestreicht, einen Bogen mit einer Geschwindigkeit beschreibt, die im wesentlichen dem Radius der Umfangslinie proportional ist, auf der sich der Brennpunkt 30 bewegt.

Durch Berechnung dieses Radiusses ist es somit möglich, bei jedem Spiegel 25 den reflektierten Brennpunkt 26 zu veranlassen, sich solange mit der Zigarette 3 zu bewegen, als auf ihr eine Öffnung hergestellt wird. Dadurch erhält man völlig runde Öffnungen 2.

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Claims

PRINZ, LEISER; BlJNKE-.&: PARTNER Patentanwälte ■···· Europea"n Patent "Attorneys München Stuttgart 3 431092 23. August 1984 G.D SOGIETA'PER AZIOKI Via Pomponia, 10 40100 BOLOG-IU (Italien) Unser Zeichen: G 1555 Pat entansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Ventilationsöffnungen in Zigaretten oder ähnlichen Rauchwaren, die sich auf einer um die eigene erste Achse umlaufenden Zuliefertrommel "befinden und gegenüber der Trommel um die eigene zweite Achse gedreht werden, und wobei die Vorrichtung eine Laserstrahlquelle und ein optisches Reflektions- und Fokussierungssystem aufweist, welches den von der Quelle kommenden Strahl ablenkt und auf bestimmte Stellen auf der Oberfläche der Zigarette od.dgl. fokussiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlquelle (6) so ausgebildet ist, daß sie längs der ersten Achse (9) einen kontinuierlichen Laserstrahl (7) liefert und daß das optische System eine bewegliche Einheit (22) hat, die um die erste Achse (9) umläuft und so beschaffen ist, daS es den Laserstrahl (7) gegen die erste Achse (9) ablenkt, während ein fester Reflexionskörper (23) mit einem Kranz von Spiegeln (25) rund um die erste Achse (9) angeordnet und so ausgebildet ist, daß es den Strahl (7) aufeinanderfolgend auffängt und nach außen gegen die Zigaretten od.dgl. (3) ablenkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Einheit (22) zwei Spiegel (16, 17) hat, von denen der erste, auf der ersten Achse (9), den Strahl (7) nach außen ablenkt, während der zweite den von dem ersten reflektierten Strahl (7) empfängt und gegen die erste Achse (9) ablenkt und wobei die mobile Einheit (22) auch eine Fokussierungslinse (20) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungslinse (20) zwischen dem zweiten Spiegel (17) und dem Reflexionskörper (23) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Spiegel (17) und die optische Achse der Linse (20) so angeordnet sind, daß sie bei fehlendem Reflektionskörper (23) in einem bestimmten Abstand von der ersten Achse (9) einen Brennpunkt (30) bilden, der zusammen mit der beweglichen Einheit (22) um die Achse (9) umläuft.