菸草加工業中的物品穿孔裝置的製作方法

2023-06-17 10:14:11 3

專利名稱：菸草加工業中的物品穿孔裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種將菸草加工業中的杆狀物品的包皮材料局部製造成所期望的透氣性的裝置。
菸草加工業中的杆狀物品在此應理解為在製造過程中或在以後進行穿孔的所有物品。首先是過濾咀紙菸，也可能是普通紙菸或其它的杆狀吸菸物品或過濾杆。包皮材料是用於包捲菸草束或過濾束的包皮用紙帶、包皮用紙片等材料。其在供料時，切成成品時或作為物品包皮時能被穿孔。
通過紙菸或類似可吸物品的包皮材料上穿孔，在其包皮上形成所需局部透氣性，使吸菸者在吸菸時可吸入附帶空氣，這樣就可對尼古丁和冷凝物在吸菸時起作用。對包皮材料穿孔可用一個雷射器，其雷射用光學光束傳輸裝置引導至每個穿孔區，在那裡的包皮材料上形成所需的孔。
上述原理已在DE27 51 522A1(US4121595)中公開。用雷射相干光在包皮材料上穿孔可在十分精確的規定區域形成所需透氣性。紙菸生產線現代化生產機器都製造雙紙菸，再在後續工序中切成單支紙菸。帶過濾咀的單根菸草杆的包皮紙帶上或相連的雙紙菸，在兩個穿孔區穿孔是很合適的。因為每個所需穿孔區至少需有相鄰的兩個穿孔軌跡或兩排孔，如在DE 31 14603A1(US 4 46 91 11)所述帶材上穿孔，將雷射器射出的光束用分束器分成所需數目的分光束。DE 27 54 10 4C2(US 42 65 254)公開了怎樣用一個光束傳輸裝置和在不同位置上運動的振動鏡，用一個雷射器在兩個穿孔區穿孔或產生兩排孔。不過這種裝置的光束傳輸有點棘手，因為要使振動鏡在所需節拍精確運動及其調整是很難掌握的。DE 33 21 800C2(US 4 88 91 40)所述的另一種方法是在一個運動的材料段上可產生多排孔。該裝置有一個雷射器，分成兩有用光束，分別傳輸至兩個穿孔區，再分成多個分光束。每個分光束在一個運動的材料帶上所需穿孔區產生一個穿孔軌跡。該裝置所有分光束只能共同起作用，要精確改變包皮材料的透氣性和自由改變穿孔圖案幾乎是不可能的。此外，光束的分別傳輸至穿孔區導致不同的穿孔結果。在兩個穿孔區各產生一個穿孔軌跡或一排孔已在DE 27 51 522(US 4 28 16 70)中公開。這裡是由每個單獨的雷射器分別產生一排孔。當然該公開的裝置不能在一個穿孔區產生平行的多排孔或平行的多個穿孔軌跡。考慮到已有裝置費用非常高，都不實用。最後由DE 34 181 88 C2(US 50 60 668)公開了將一個雷射束分成兩分光束，分光束傳輸至兩穿孔區，用特殊透鏡將每一分光束再分成各自的兩束光，在每一穿孔區產生兩個軌跡或兩排孔。但是所需的特殊透鏡複雜且費用高。其重複製造和實際中的使用很難做到。要分別對單獨的分光束起作用是不可能的。傳輸系統和透鏡的差別能導致兩個穿孔區穿孔結果不同，以致包皮透氣性也不同。
本發明的任務是提供一種上面所述類型的另一種穿孔裝置。
完成上述任務的技術方案在於，將輻射源設計成能至少分成兩光束，而光束傳輸裝置和輻射頭設計成使得在一個共同穿孔區內的光束會聚成多光束。這樣就有可能使兩個或多個光束分別起作用，以及包皮材料的透氣性能十分精確地調整至所需值。此外，還有可能在穿孔區產生不同穿孔圖案。按照權利要求2構成雙光束或多光束，並始終僅用一共同的光學部件傳輸一組多光束的光，該裝置的結構簡單，相對而言不複雜，在穿孔區有一極恆定的比例。權利要求3的特徵部分使得在多個穿孔區產生兩個或多個穿孔軌跡或兩排或多排孔。還有可能多光束的每一光束分別起作用。在多光束中各部分光束的總和按所述方法形成的所有穿孔區的穿孔結果極相同。可十分自由地選用穿孔圖案。權利要求4和5包含光束傳輸裝置的有益特徵。權利要求6至9提供優先採用的光源特徵。其中權利要求6和7優先採用兩個雷射器作為光源。特別適用於現代高效機器，該機器有多個輸送帶必須同時快速依次在物品上穿孔。權利要求10和11用連續發射雷射器作輻射源，分別由脈衝發生器控制，目的是雷射束分束後產生的部分光束按要求作相應脈動，以便對包皮材料的穿孔產生作用。本發明另外實施例為權利要求12和13，在紙菸製造機上集成該裝置，特別是對現代高效機器在兩個不同輸送道上穿孔是有利的。
本發明的優點是提供一種菸草加工業中在杆狀物品包皮材料上製造所需透氣性區域的高效裝置。將一個光源的至少兩束光組成雙光束或多光束，使得有可能對形成穿孔軌跡或穿孔排產生作用。通過不同部分光束的脈衝序列分別作用可按有利的方式自由選擇不同的穿孔圖案。假使穿孔是發生在多個穿孔區，則本發明建議應用的雙光束或多光束可在所有穿孔區獲得極相一致的穿孔圖案。
本發明根據附圖作進一步說明。其中，

圖1是本發明裝置第一個實施例的示意圖；圖2是本發明的第二個實施例；圖3a-c是穿孔圖案不同的例子，圖4是本發明的第三個實施例。
圖1所示為本發明裝置的一個實施例示意圖。待穿孔的紙菸序號為1.圖中涉及雙支紙菸，只示出其中間部分的穿孔區2和3.這種雙支紙菸公知的組成是在軸向同心的兩菸草杆之間為兩倍長的過濾咀，這個菸草杆和過濾咀組合用塗有膠水的包皮紙連接。與過濾咀相鄰的菸草杆末端在圖中序號為4，被包皮紙包卷的過濾咀序號為6。雙支紙菸1在運輸鼓7上送入兩輻射頭(圖中未全部示出)11和12的光學件8和9的焦點範圍內。輻射頭11和12對準穿孔區2和3，使得光學件8和9將接收的輻射聚焦於紙菸1包皮的過濾咀區6的包皮上。藉助圖中未示出的相對輪面使紙菸在光學件8和9的焦點範圍內逆向旋轉360°，而光學件相對輻射頭11和12是靜止的。用此方法在紙菸上形成環狀穿孔軌跡或排孔13和14。紙菸位置固定的轉動傳動裝置如在US 42 81 670或US 42 65 25 4中作了詳細的圖示和說明。
圖1所示裝置的輻射源16是兩個脈衝雷射器17和18，其發出各自的雷射束19和21。兩雷射器與一控制裝置22相連接，分別進行控制，雷射器的脈衝序列可相互無關地進行調整。光束傳輸裝置23用轉向鏡24和26將光束19和21分兩路轉向，使兩束光傳送至半透鏡27。該半透鏡用作分束器，分束器將每一光束19和21的部分光輻射反射至輻射頭12的光學件9，該分束器還將每一光束19和21的部分輻射透射至轉向鏡28，再將該部分輻射光束反射至輻射頭11的光學件8。光束傳輸裝置23將分開的光束19和21合併為雙光束，首先用分束器27分成兩束雙光束，其中一束經輻射頭12的光學件9聚焦於穿孔區14，另一束經轉向鏡28和輻射頭11的光學件8聚焦於紙菸1的穿孔區13。每一個雙光束產生兩個相鄰的穿孔軌跡或兩排相鄰的孔13和14。因為每一個雙光束包含兩雷射束19和21的部分輻射，在紙菸兩個穿孔區的穿孔極相同。
雷射器17和18由控制裝置22分別控制。因此兩雷射器能規定不同的脈衝序列，可在穿孔區2和3形成不同的穿孔圖案。例如在圖3中表示了這些穿孔圖案，其中，同一部分用圖1中的相同序號表示，不需再作說明。在圖3a中孔排或穿孔軌跡14a和14b以及13a和13b在圓周方向上相互錯開。這種穿孔圖案是通過雷射器具有相同的時間節拍，而交替地發出脈衝來形成的。圖3b的孔圖案，其孔排精確相鄰，這種孔圖案是用雷射器同步脈衝產生的。為了產生圖3c所示的孔圖案，雷射器17和18交替地發出兩次脈衝。通過調整雷射器17和19的脈衝序列可產生許多穿孔圖案。此外，通過調整每一孔排的孔數，可十分精確地改變穿孔區的總透氣性。
圖2示意表示本發明的另一實施例及其應用例子。在這個例子中，輻射源16還是用兩個雷射器29和31，光束32和33首先各自用分束器34和36分成32a、32b、33a、33b。這些部分光束經光束傳輸裝置23的反射鏡24和26轉向至穿孔位置37和38。這兩個穿孔位置37和38是位於杆狀物品的兩個不同輸送道或輸送段上，還設有如圖1所示的分束器、轉向鏡、輻射頭和光學件。紙菸1、1a可同時在兩個不同的輸送道上的兩個輸送器7、7a處穿孔，這就可顯著地提高效率，或在相同的效率下，降低輸送速度，以及滾動時減小物品的負荷。每個滾筒7、7a的滾動過程如同圖1所示。輻射源16的雷射器29和31為如圖1中的脈衝雷射器。可對其進行相互獨立的控制。圖2實施例中用的是連續發射雷射器，其光束32和33通過旋轉快門39和41產生脈衝光束。旋轉快門由驅動器42和43驅動，分別由控制裝置44相互獨立地控制。為了清楚起見，在圖2中用二個控制裝置來表示。通過合適的控制旋轉快門39和41，與分別控制脈衝雷射器一樣可在穿孔區產生不同的穿孔圖案。另外的控制量例如脈衝長度，如同分別控制脈衝雷射器一樣也能用旋轉快門39和41分別調整。該裝置也允許在現代快速高效機器上對物品包皮材料可靠地穿出不同的孔圖案。
在圖4所示的本發明實施例中，輻射源16由一單一的雷射器46和一個分光器47組成，將輻射源16分成兩個光束48和49。光束傳輸裝置23有轉向鏡24和26，其大部分與圖1所示相同。該光束傳輸裝置23使光束48和49形成一個雙光束，如圖1所示經分束器27將雙光束再分成兩部分。雙光束輸入兩輻射頭，其光學件將雙光束聚焦於待穿孔物品上，這與圖1相同，在這裡不再做重複說明。圖4中需設局部透氣性的是材料帶51，例如一個沿縱向運動的包皮紙帶，其上用兩個雙光束在兩個穿孔區各形成兩個穿孔軌跡或兩排孔。
光束48和49分別由驅動器42和43驅動的旋轉快門52和53控制。
圖4所示裝置和圖1和圖2的裝置都能與一臺安裝過濾咀機組裝在一起，如前面DE 275 410 4C2(US 42 65 254)例子所述。假使待穿孔的材料為一個包皮紙帶51，則為這種包皮帶的單獨穿孔裝置可設置一按圖1、2或4的裝置。
必須指出，圖1和2的裝置也可用於材料帶穿孔而圖4的裝置也可用於已製成的香菸包皮的穿孔。
權利要求
1.一種將菸草加工業中的杆狀物品的包皮材料局部製造成所期望的透氣性的裝置，具有一個產生用於包皮材料穿孔的光束的輻射源，一個用於將光束聚焦於包皮材料上的帶有光學件的與包皮材料對準的輻射頭，以及將光束從輻射源傳輸至輻射頭的光束傳輸裝置，其特徵在於，輻射源(16)設計成能至少分成兩光束(19、21、32、33、48、49)，光束傳輸裝置(23)和輻射頭(11、12)設計成使得在一個共同穿孔區(2、3)內的光束會聚成多光束。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，用於多光束的輻射頭(11、12)具有一個共同的光學件(8，9)，它將光束聚焦於穿孔區(2，3)的相鄰的穿孔軌跡(13a，13b，14a，14b)。
3.如權利要求1或2中所述的裝置，其特徵在於，每一個穿孔區(2、3)至少有兩個對準穿孔區的輻射頭(11，12)，光束傳輸裝置(23)設有將輻射源(16)的光束(19，21，32，33，48，49)分成多個部分光束的分束器(27)，並將部分光束輸至輻射頭(11，12)，並將輻射源光束的部分光束合併成多光束，每一個輻射頭(11，12)的光學件(8，9)將上述多光束聚焦於有關的穿孔區(2，3)。
4.如權利要求1至3之一所述的裝置，其特徵在於，光束傳輸裝置(23)至少由分段多通道組成。
5.如權利要求1至4之一所述的裝置，其特徵在於，光束傳輸裝置(23)有共同的分束器(27)，用於將輻射源的光束分成多個多光束。
6.如權利要求1至5之一所述的裝置，其特徵在於，輻射源(16)至少有兩個獨立可控的脈衝雷射器(17，18)，用於至少發出兩個脈衝雷射光束(19，21)。
7.如權利要求1至5之一所述的裝置，其特徵在於，輻射源(16)至少具有兩個連續發射雷射器(29，31)，用於連續發出至少兩束雷射光束(32，33)，每一雷射光束設有使其脈衝化的脈衝發生裝置(39，41)。
8.如權利要求1至4之一所述的裝置，其特徵在於，輻射源(16)是一個具有分束器(27)的雷射器(46)，用於將雷射光束至少分成兩個光束(48，49)。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，雷射器(46)是一個連續發射雷射器。
10.如權利要求8或9所述的裝置，其特徵在於，光路(48，49)設有單獨的可控脈衝發生器(52，53)，用於形成脈衝光束。
11.如權利要求10所述的裝置，其特徵在於，設置在光路(48，49)中的脈衝發生器是具有可獨立控制的驅動裝置(42，43)的旋轉快門(52，53)。
12.如權利要求1至11之一所述的裝置，其特徵在於，該裝置用於橫軸方向輸送的紙菸(1)的包皮或包皮紙帶(51)的穿孔並與一臺安裝過濾咀機組合在一起。
13.如權利要求1至12之一所述的裝置，其特徵在於，至少有兩個輻射頭(11，12)對準待穿孔物品(1)的不同輸送道或輸送道的段中的穿孔區(2，3)。
全文摘要
本發明涉及一種菸草加工業中的杆狀物品的雷射穿孔裝置，一個輻射源(16)至少提供兩束光(19，21)，光束通過光束傳輸裝置(23)合成雙光束，再通過分束器(27)分成雙光束，將兩個雙光束輸送至對準物品(1)穿孔區(2，3)的輻射頭(11，12)，用光學件(8，9)聚焦於物品(1)的包皮上。每個雙光束包含輻射源(16)的每一雷射器的一部分光束。優點是在相鄰的穿孔區產生極相同的穿孔，這樣形成的包皮透氣性可精確地控制，還能製造不同的穿孔圖案。
文檔編號A24C5/14GK1146880SQ9610999
公開日1997年4月9日 申請日期1996年8月16日 優先權日1995年8月17日
發明者P·平克 申請人:豪尼機械製造股份公司