专利名称：烟草加工业中的物品穿孔装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将烟草加工业中的杆状物品的包皮材料局部制造成所期望的透气性的装置。
烟草加工业中的杆状物品在此应理解为在制造过程中或在以后进行穿孔的所有物品。首先是过滤咀纸烟，也可能是普通纸烟或其它的杆状吸烟物品或过滤杆。包皮材料是用于包卷烟草束或过滤束的包皮用纸带、包皮用纸片等材料。其在供料时，切成成品时或作为物品包皮时能被穿孔。
通过纸烟或类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气性，使吸烟者在吸烟时可吸入附带空气，这样就可对尼古丁和冷凝物在吸烟时起作用。对包皮材料穿孔可用一个激光器，其激光用光学光束传输装置引导至每个穿孔区，在那里的包皮材料上形成所需的孔。
上述原理已在DE27 51 522A1(US4121595)中公开。用激光相干光在包皮材料上穿孔可在十分精确的规定区域形成所需透气性。纸烟生产线现代化生产机器都制造双纸烟，再在后续工序中切成单支纸烟。带过滤咀的单根烟草杆的包皮纸带上或相连的双纸烟，在两个穿孔区穿孔是很合适的。因为每个所需穿孔区至少需有相邻的两个穿孔轨迹或两排孔，如在DE 31 14603A1(US 4 46 91 11)所述带材上穿孔，将激光器射出的光束用分束器分成所需数目的分光束。DE 27 54 10 4C2(US 42 65 254)公开了怎样用一个光束传输装置和在不同位置上运动的振动镜，用一个激光器在两个穿孔区穿孔或产生两排孔。不过这种装置的光束传输有点棘手，因为要使振动镜在所需节拍精确运动及其调整是很难掌握的。DE 33 21 800C2(US 4 88 91 40)所述的另一种方法是在一个运动的材料段上可产生多排孔。该装置有一个激光器，分成两有用光束，分别传输至两个穿孔区，再分成多个分光束。每个分光束在一个运动的材料带上所需穿孔区产生一个穿孔轨迹。该装置所有分光束只能共同起作用，要精确改变包皮材料的透气性和自由改变穿孔图案几乎是不可能的。此外，光束的分别传输至穿孔区导致不同的穿孔结果。在两个穿孔区各产生一个穿孔轨迹或一排孔已在DE 27 51 522(US 4 28 16 70)中公开。这里是由每个单独的激光器分别产生一排孔。当然该公开的装置不能在一个穿孔区产生平行的多排孔或平行的多个穿孔轨迹。考虑到已有装置费用非常高，都不实用。最后由DE 34 181 88 C2(US 50 60 668)公开了将一个激光束分成两分光束，分光束传输至两穿孔区，用特殊透镜将每一分光束再分成各自的两束光，在每一穿孔区产生两个轨迹或两排孔。但是所需的特殊透镜复杂且费用高。其重复制造和实际中的使用很难做到。要分别对单独的分光束起作用是不可能的。传输系统和透镜的差别能导致两个穿孔区穿孔结果不同，以致包皮透气性也不同。
本发明的任务是提供一种上面所述类型的另一种穿孔装置。
完成上述任务的技术方案在于，将辐射源设计成能至少分成两光束，而光束传输装置和辐射头设计成使得在一个共同穿孔区内的光束会聚成多光束。这样就有可能使两个或多个光束分别起作用，以及包皮材料的透气性能十分精确地调整至所需值。此外，还有可能在穿孔区产生不同穿孔图案。按照权利要求2构成双光束或多光束，并始终仅用一共同的光学部件传输一组多光束的光，该装置的结构简单，相对而言不复杂，在穿孔区有一极恒定的比例。权利要求3的特征部分使得在多个穿孔区产生两个或多个穿孔轨迹或两排或多排孔。还有可能多光束的每一光束分别起作用。在多光束中各部分光束的总和按所述方法形成的所有穿孔区的穿孔结果极相同。可十分自由地选用穿孔图案。权利要求4和5包含光束传输装置的有益特征。权利要求6至9提供优先采用的光源特征。其中权利要求6和7优先采用两个激光器作为光源。特别适用于现代高效机器，该机器有多个输送带必须同时快速依次在物品上穿孔。权利要求10和11用连续发射激光器作辐射源，分别由脉冲发生器控制，目的是激光束分束后产生的部分光束按要求作相应脉动，以便对包皮材料的穿孔产生作用。本发明另外实施例为权利要求12和13，在纸烟制造机上集成该装置，特别是对现代高效机器在两个不同输送道上穿孔是有利的。
本发明的优点是提供一种烟草加工业中在杆状物品包皮材料上制造所需透气性区域的高效装置。将一个光源的至少两束光组成双光束或多光束，使得有可能对形成穿孔轨迹或穿孔排产生作用。通过不同部分光束的脉冲序列分别作用可按有利的方式自由选择不同的穿孔图案。假使穿孔是发生在多个穿孔区，则本发明建议应用的双光束或多光束可在所有穿孔区获得极相一致的穿孔图案。
本发明根据附图作进一步说明。其中，
图1是本发明装置第一个实施例的示意图；图2是本发明的第二个实施例；图3a-c是穿孔图案不同的例子，图4是本发明的第三个实施例。
图1所示为本发明装置的一个实施例示意图。待穿孔的纸烟序号为1.图中涉及双支纸烟，只示出其中间部分的穿孔区2和3.这种双支纸烟公知的组成是在轴向同心的两烟草杆之间为两倍长的过滤咀，这个烟草杆和过滤咀组合用涂有胶水的包皮纸连接。与过滤咀相邻的烟草杆末端在图中序号为4，被包皮纸包卷的过滤咀序号为6。双支纸烟1在运输鼓7上送入两辐射头(图中未全部示出)11和12的光学件8和9的焦点范围内。辐射头11和12对准穿孔区2和3，使得光学件8和9将接收的辐射聚焦于纸烟1包皮的过滤咀区6的包皮上。借助图中未示出的相对轮面使纸烟在光学件8和9的焦点范围内逆向旋转360°，而光学件相对辐射头11和12是静止的。用此方法在纸烟上形成环状穿孔轨迹或排孔13和14。纸烟位置固定的转动传动装置如在US 42 81 670或US 42 65 25 4中作了详细的图示和说明。
图1所示装置的辐射源16是两个脉冲激光器17和18，其发出各自的激光束19和21。两激光器与一控制装置22相连接，分别进行控制，激光器的脉冲序列可相互无关地进行调整。光束传输装置23用转向镜24和26将光束19和21分两路转向，使两束光传送至半透镜27。该半透镜用作分束器，分束器将每一光束19和21的部分光辐射反射至辐射头12的光学件9，该分束器还将每一光束19和21的部分辐射透射至转向镜28，再将该部分辐射光束反射至辐射头11的光学件8。光束传输装置23将分开的光束19和21合并为双光束，首先用分束器27分成两束双光束，其中一束经辐射头12的光学件9聚焦于穿孔区14，另一束经转向镜28和辐射头11的光学件8聚焦于纸烟1的穿孔区13。每一个双光束产生两个相邻的穿孔轨迹或两排相邻的孔13和14。因为每一个双光束包含两激光束19和21的部分辐射，在纸烟两个穿孔区的穿孔极相同。
激光器17和18由控制装置22分别控制。因此两激光器能规定不同的脉冲序列，可在穿孔区2和3形成不同的穿孔图案。例如在图3中表示了这些穿孔图案，其中，同一部分用图1中的相同序号表示，不需再作说明。在图3a中孔排或穿孔轨迹14a和14b以及13a和13b在圆周方向上相互错开。这种穿孔图案是通过激光器具有相同的时间节拍，而交替地发出脉冲来形成的。图3b的孔图案，其孔排精确相邻，这种孔图案是用激光器同步脉冲产生的。为了产生图3c所示的孔图案，激光器17和18交替地发出两次脉冲。通过调整激光器17和19的脉冲序列可产生许多穿孔图案。此外，通过调整每一孔排的孔数，可十分精确地改变穿孔区的总透气性。
图2示意表示本发明的另一实施例及其应用例子。在这个例子中，辐射源16还是用两个激光器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。这些部分光束经光束传输装置23的反射镜24和26转向至穿孔位置37和38。这两个穿孔位置37和38是位于杆状物品的两个不同输送道或输送段上，还设有如图1所示的分束器、转向镜、辐射头和光学件。纸烟1、1a可同时在两个不同的输送道上的两个输送器7、7a处穿孔，这就可显著地提高效率，或在相同的效率下，降低输送速度，以及滚动时减小物品的负荷。每个滚筒7、7a的滚动过程如同图1所示。辐射源16的激光器29和31为如图1中的脉冲激光器。可对其进行相互独立的控制。图2实施例中用的是连续发射激光器，其光束32和33通过旋转快门39和41产生脉冲光束。旋转快门由驱动器42和43驱动，分别由控制装置44相互独立地控制。为了清楚起见，在图2中用二个控制装置来表示。通过合适的控制旋转快门39和41，与分别控制脉冲激光器一样可在穿孔区产生不同的穿孔图案。另外的控制量例如脉冲长度，如同分别控制脉冲激光器一样也能用旋转快门39和41分别调整。该装置也允许在现代快速高效机器上对物品包皮材料可靠地穿出不同的孔图案。
在图4所示的本发明实施例中，辐射源16由一单一的激光器46和一个分光器47组成，将辐射源16分成两个光束48和49。光束传输装置23有转向镜24和26，其大部分与图1所示相同。该光束传输装置23使光束48和49形成一个双光束，如图1所示经分束器27将双光束再分成两部分。双光束输入两辐射头，其光学件将双光束聚焦于待穿孔物品上，这与图1相同，在这里不再做重复说明。图4中需设局部透气性的是材料带51，例如一个沿纵向运动的包皮纸带，其上用两个双光束在两个穿孔区各形成两个穿孔轨迹或两排孔。
光束48和49分别由驱动器42和43驱动的旋转快门52和53控制。
图4所示装置和图1和图2的装置都能与一台安装过滤咀机组装在一起，如前面DE 275 410 4C2(US 42 65 254)例子所述。假使待穿孔的材料为一个包皮纸带51，则为这种包皮带的单独穿孔装置可设置一按图1、2或4的装置。
必须指出，图1和2的装置也可用于材料带穿孔而图4的装置也可用于已制成的香烟包皮的穿孔。
权利要求
1.一种将烟草加工业中的杆状物品的包皮材料局部制造成所期望的透气性的装置，具有一个产生用于包皮材料穿孔的光束的辐射源，一个用于将光束聚焦于包皮材料上的带有光学件的与包皮材料对准的辐射头，以及将光束从辐射源传输至辐射头的光束传输装置，其特征在于，辐射源(16)设计成能至少分成两光束(19、21、32、33、48、49)，光束传输装置(23)和辐射头(11、12)设计成使得在一个共同穿孔区(2、3)内的光束会聚成多光束。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，用于多光束的辐射头(11、12)具有一个共同的光学件(8，9)，它将光束聚焦于穿孔区(2，3)的相邻的穿孔轨迹(13a，13b，14a，14b)。
3.如权利要求1或2中所述的装置，其特征在于，每一个穿孔区(2、3)至少有两个对准穿孔区的辐射头(11，12)，光束传输装置(23)设有将辐射源(16)的光束(19，21，32，33，48，49)分成多个部分光束的分束器(27)，并将部分光束输至辐射头(11，12)，并将辐射源光束的部分光束合并成多光束，每一个辐射头(11，12)的光学件(8，9)将上述多光束聚焦于有关的穿孔区(2，3)。
4.如权利要求1至3之一所述的装置，其特征在于，光束传输装置(23)至少由分段多通道组成。
5.如权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，光束传输装置(23)有共同的分束器(27)，用于将辐射源的光束分成多个多光束。
6.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，辐射源(16)至少有两个独立可控的脉冲激光器(17，18)，用于至少发出两个脉冲激光光束(19，21)。
7.如权利要求1至5之一所述的装置，其特征在于，辐射源(16)至少具有两个连续发射激光器(29，31)，用于连续发出至少两束激光光束(32，33)，每一激光光束设有使其脉冲化的脉冲发生装置(39，41)。
8.如权利要求1至4之一所述的装置，其特征在于，辐射源(16)是一个具有分束器(27)的激光器(46)，用于将激光光束至少分成两个光束(48，49)。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，激光器(46)是一个连续发射激光器。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，光路(48，49)设有单独的可控脉冲发生器(52，53)，用于形成脉冲光束。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，设置在光路(48，49)中的脉冲发生器是具有可独立控制的驱动装置(42，43)的旋转快门(52，53)。
12.如权利要求1至11之一所述的装置，其特征在于，该装置用于横轴方向输送的纸烟(1)的包皮或包皮纸带(51)的穿孔并与一台安装过滤咀机组合在一起。
13.如权利要求1至12之一所述的装置，其特征在于，至少有两个辐射头(11，12)对准待穿孔物品(1)的不同输送道或输送道的段中的穿孔区(2，3)。
全文摘要
本发明涉及一种烟草加工业中的杆状物品的激光穿孔装置，一个辐射源(16)至少提供两束光(19，21)，光束通过光束传输装置(23)合成双光束，再通过分束器(27)分成双光束，将两个双光束输送至对准物品(1)穿孔区(2，3)的辐射头(11，12)，用光学件(8，9)聚焦于物品(1)的包皮上。每个双光束包含辐射源(16)的每一激光器的一部分光束。优点是在相邻的穿孔区产生极相同的穿孔，这样形成的包皮透气性可精确地控制，还能制造不同的穿孔图案。
文档编号A24C5/14GK1146880SQ9610999
公开日1997年4月9日 申请日期1996年8月16日 优先权日1995年8月17日
发明者P·平克 申请人:豪尼机械制造股份公司