JPH0657133B2 - 棒状物品に孔を形成する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、棒状物品に多数の孔を形成するための方法に
関する。

本発明は喫煙物品、特に紙巻煙草の生産に特に有利に適
用され、以下の記載は特にこの紙巻煙草について述べら
れるが、それによって本発明の応用が制限されるもので
はない。

〔従来の技術〕

紙巻煙草の製造において、いわゆる“通気孔付き”紙巻
煙草、すなわち、そのフィルター部分に複数個の孔が設
けられ煙と一緒にある割合の外部空気を吸い込むことが
できるようにし、吸い込む煙を薄めまたその温度と有害
要素の含有量を減少させるという二重の利点をもつよう
な、紙巻煙草を形成することが知られている。

前記の通気孔を形成するには、穿孔装置を用いることが
知られており、この穿孔装置は、なるべくは脈動型のレ
ーザー源と、紙巻煙草が所定の通路に沿って前進しまた
でき得ればその軸線周りに回転する時にレーザー光線を
この紙巻煙草上に指向させるよう配設された集光装置と
を具備している。

特に、穿孔されるべき紙巻煙草が、入口ローラによっ
て、この入口ローラに接して配置されかつその外周に沿
って複数個の架台の設けられている中間の穿孔ローラに
移送され、この架台の各々が穿孔されるべき各紙巻煙草
を受け入れまた穿孔される時これを前記穿孔ローラに接
している出口ローラに移送するように配置されている、
穿孔装置が知られている。

各架台が入口ローラと出口ローラとに接している各位置
を通過する時、各架台は、紙巻煙草を入口ローラ、穿孔
ローラ（中間ローラ）及び出口ローラの間に正しく移送
するのを容易にするため、穿孔ローラに対して所定の角
度の休止位置をとる。各架台が前記２つの接点の間の前
進通路の中央部分を横切る間、各架台は最初は角速度を
加速しながら軸転され、次に一定の角速度で軸転され、
その次に角速度を減速して軸転される。各紙巻煙草は穿
孔円弧（中間穿孔ローラ外周上の円弧通路部分）に沿っ
て前進する時に穿孔され、この穿孔円弧に沿って公転し
ながら対応架台がその軸線周りに前記一定の角速度で自
転し、それにより紙巻煙草の周囲の所定の個所を前記脈
動レーザー光線の作用に対して曝するようにする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記公知の穿孔装置において、各紙巻煙草は穿孔ローラ
に沿って前進する時に相当の正及び負の角加速度を受
け、これがその構造上の安定性をそこない、少なくとも
煙草が抜け出るような結果となる。

さらに前記架台の角速度を加速し、そして減速する必要
がある結果として穿孔円弧の長さが比較的小さくなる。
このため、穿孔に必要なエネルギーが非常に短かい時間
の間に各紙巻煙草に転移されなければならないので非常
に強力なレーザー源を用いなければならない。

最後に機械的な観点から、穿孔ローラがその軸線周りで
各１回転する間に架台がその軸線周りに零と所定の一定
値との間で回転するよう角速度を変化させる必要がある
ことにより、前記公知の穿孔装置は比較的複雑な構造を
有している。

本発明の目的は前記の欠点をなくした穿孔方法を提供す
ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記の目的は、棒状物品、特に紙巻煙草に孔を形成させ
る方法であって次のような段階を含んでなる本発明の方
法によって達成される。

−軸転可能な少くとも３つの物品搬送ローラとしての、
入口ローラ（４）、当該入口ローラに第１の点（７）で
接する中間ローラ（６）及び当該中間ローラに前記第１
接点から離間した第２の点（８）で接する出口ローラ
（５）の夫々の外周上に延在して成る搬送通路であっ
て、中間ローラ（６）の外周上に配位する前進通路中間
部分が該第１接点（７）から該第２接点（８）に至る円
弧をなしている、斯ゝる物品搬送通路を用い、前記各物
品（２）をその軸線を横切る方向に当該搬送路に沿って
並進移動させること、 −各物品（２）が中間ローラ（６）の前記円弧通路部分
に沿って前進する間には、中間ローラ（６）にその全周
に亘って一定のピッチ間隔で軸転可能に配設されている
複数の架台(31)の各々に各物品（２）を収容すること、 −各架台(31)を中間ローラ（６）の回転角速度の整数倍
に等しい一定の回転角速度で軸転させながら、該円弧通
路部分に沿って前進する間に整数の回数だけ軸転させる
こと、 −各物品（２）が該円弧通路部分に沿って前進する間に
各物品（２）にその外周面から穿設された複数の孔(15)
から成る少くとも１つの輪を形成するためにレーザー発
生器ユニット（９）を用いること。

〔実施例〕

本発明は、ある限定されない好適な実施態様を示す添付
図面を参照して以下に説明される。

第１図において、参照符号１は、紙巻煙草（シガレッ
ト）又は棒状物品２に孔をあけまたその全体が３で示さ
れるフィルター取付け機の部分を形成するための穿孔装
置全体を示している。

この穿孔装置１は入口ローラ４とこれと均等に回転する
出口ローラ５とを具備しこれらローラの間に穿孔作業用
の中間ローラ６が２つの離れた接点７及び８でローラ４
とローラ５に対し接するように配設されており、これら
の接点がローラ６の外周に沿って２つの円弧を区画形成
し、この２つの円弧の第１の円弧は点７及び８の間でロ
ーラ６の回転方向に延在して円弧通路部分を構成してい
る。この第１の部分を以下に“穿孔円弧”として識別さ
れまた第２の（残余の）円弧は以下に“復帰円弧”とし
て識別される。

ローラ４、ローラ６及びローラ５の外周上に紙巻煙草２
を搬送する通路が延在しており、ローラ４上の通路部分
は煙草２の供給（入口）路であり、ローラ５の通路部分
は煙草２の排出（出口）路であり、前記円弧通路部分、
所謂「穿孔円弧」は煙草２の外周面に多孔の輪（リン
グ）を形成する穿孔路といえる。

第２図に示されるように、穿孔装置１はまた、その全体
が９で示されかつローラ６の中央管軸12の中心穴11の軸
線に沿ってレーザー光線10を放射するよう配設されたパ
ルスレーザー発生器ユニットと、この光線10を実質的に
半径方向に屈折させるよう配設された反射装置13と、ロ
ーラ６と共に回転することができかつ少なくとも１つの
輪状の多数の小孔15を紙巻煙草２に形成するためにこの
紙巻煙草２上に光線10を集中させるよう配設された集光
装置14と、管軸12の軸線周りのローラ６の回転により生
じる紙巻煙草２の並進移動の間その軸線周りに所定の一
定角速度でこの紙巻煙草２を自転させるよう配設された
回転装置16とを具備している。

第２図に示すように、ローラ６には内側環状端部フラン
ジ17が設けられ、その内側周辺部は管軸12の環状端部フ
ランジ18の外側周辺部に堅く接合されている。管軸12は
ローラ６を貫通して延出しこのローラに連結された端部
から離れた端部において歯付き車19を支持し、この歯付
き車19は図示しない駆動源に図示しない方法で連結され
ている。

管軸12の中間部分はフィルター取付け機３の固定壁21の
孔20を通って延出する。壁21の外面に対して管状部材23
のフランジ22が堅く連結されており、この管状部材23は
管軸12と同軸でありかつ孔20を通り歯付き車19に向って
延出している。その１つだけが第２図に示されている複
数の軸方向ねじ24によって、もう１つの管状部材25がフ
ランジ22の外面に管状部材23と同軸に堅く連結され、こ
の管状部材23と共に２つの軸受26により管軸12を回転自
在に支持し、この軸受26の一方は部材23に係合し他方は
部材25に係合している。

ローラ６はフランジ17の外側周辺から壁21へと延出する
横壁27を具備し、また部材25の外側に配設された第１の
円筒部分28と、この第１の円筒部分28より大径でかつフ
ランジ22の外側に延出する第２の円筒部分29と、円筒部
分28及び29の対向端面を共に連結しかつローラ６の軸線
に対して直角な平面上に延在する中間平坦環状部分30と
からなっている。

回転装置16は円筒部分28の外側表面の周りに均等に分配
されている複数の軸転可能な架台31を具備し各架台31は
各紙巻煙草２のための座部を区画形成する縦溝32が設け
られ、各紙巻煙草２は図示しない吸引装置に連結された
導管33を介しての吸引作用により各溝32内に保持され
る。

各架台31は中間ローラ６が回転すると、その外周軌道上
をローラ軸に関して公転しながら、自転するように中間
ローラ６の外周面に配設されるものである。

架台31には、壁21に対面する端部にヘッド34が設けら
れ、このヘッド34から軸方向ピン35が、壁27の部分30を
貫通して形成された各穴36を通って回転自在に取付けら
れて延出している。

壁27の内側に位置する各ピンの端部に歯車列38の一方の
端部歯車を構成している歯付き車37がキー止めされ、上
記歯車列の他方の端部歯車39が管軸12上にキー止めされ
ている。歯車列38は、円筒部材23と25によってその両端
が回転自在に支持されかつこれらの部材23と25との間に
区画形成された空洞42の内部に収容されている軸41上に
キー止めされた、第１の歯付き車40を具備している。

軸41には第２の歯付き車43がキー止めされ、この歯付き
車43は、図示しない方法で空洞42内に支持されている歯
付き車44を介して円筒状リング歯車46の内歯45と噛み合
い、このリング歯車46は管軸12と同軸であり、かつ軸受
47を介し管状部材23と25によってその内部に支持されて
いる。このリング歯車46はさらに外歯48を具備し、この
外歯48が全てのピン35の歯付き車37と噛み合う。

軸受49を介し、管軸12を貫通して管軸50が回転自在に取
付けられ、この管軸50の第１の端部は、歯付き車19と同
じ端部側で管軸12から現出し、そして図示しない運動源
に連結されかつこの管軸50上にキー止めされた歯付き車
51を担持し、またこの管軸50の他の側の端部はフランジ
17と同じ端部側で管軸12から現出し細長い軸方向の溝52
を備えている。管軸50の中を光線10が縦走し、この光線
は反射装置13により溝52を通って管軸50の外側に向けて
屈折される。

反射装置13は傾斜鏡又は反射要素53を備え、この反射要
素53は管軸50の内側の光線10の通路に位置しかつこの光
線を溝52を通り環状室54の中へ実質的に半径方向に屈折
させるように配設されており、この環状室54はその一側
がフランジ17によりそしてその他側がフランジ17に平行
な環状壁55によって区画形成され、ローラ６の外側に配
設されている。壁55の外側周辺は管軸12と共軸の管状要
素56によってフランジ17と一体的に作られており、その
中央部に管軸50の一端が回転自在に係合している軸方向
の穴57を備えている。

管状要素56は集光装置14の支持部を形成し、この集光装
置14は１つのリング状に配された多数のレンズ58を備
え、この各レンズは、管状要素56の穿孔されるべき各紙
巻煙草２の端部に対面する位置に設けられた各半径方向
貫通穴59の中に収容されている。この紙巻煙草はその架
台31から片持ち梁式に適当に突出し、この装置の作動時
にその穿孔されるべき部分がフランジ17と壁55との間の
対応レンズ58に対面するように配置される。

作動時、歯付き車19、したがってまた管軸12とローラ６
はほぼ一定の角速度で回転し、この回転が歯車列38によ
って歯付き車37に伝達される。したがって、歯付き車19
の回転の結果、架台31はローラ６によってその長手方向
の軸線を横切る方向に並進移動され、また各架台は歯車
列38によって伝達されるトルクのために所定の角速度を
もってその軸線に関し自転する。

第１図を参照すると、ローラ６が回転して接点７に到達
した各架台31がその溝33の凹面を半径方向外側に向けて
紙巻煙草２を入口ローラ４から受け入れることができる
ように、各架台31はローラ６に対して角位相をもって配
されている。

紙巻煙草２は公知の吸引作用によりローラ４から対応架
台31の溝33に移送される。

各紙巻煙草２を受け取ると、各架台31は点７から点８へ
と穿孔円弧に沿って進むが、そのときローラ６の回転作
用によりその軸線を横切って並進移動をし、且つローラ
６の外周上で自転する。なお、各架台31の軸線はローラ
６の外周上で、ローラ６に対し相対的に不動である。歯
車列38の伝動比は必らず、少なくとも各架台31のその軸
線周りの厳密な完全２回の自転（即ち、完全２回の軸
転）がローラ６の完全１回の回転（即ち、完全１回の軸
転）に対応するようにしなければならない。これは、対
応する紙巻煙草２がローラ６からローラ５に移送される
ためには各架台31がその溝33を点７のみでなく点８にお
いても半径方向外側に向けさせなければならず、そして
また点７を通過する時は同じ角度位置に復帰しなければ
ならないからである。したがって、歯車列38は各架台31
が穿孔円弧を通過する時その軸線周りに少なくとも１回
の完全自転をするように、またこの架台31が復帰円弧を
通過する時に少なくともさらに１回の完全自転をするよ
うに寸法設計しなければならない。

ローラ６の回転中、管軸50は歯付き車51によってローラ
６の角速度よりも大きなほぼ一定の角速度で回転され
る。管軸50及びこれと一体の鏡53の回転によって、ユニ
ット９により連続的に放射されているレーザー光線10
は、穿孔円弧に沿って分配されている架台31によって担
持された紙巻煙草２に連続して当たるように、穿孔円弧
と復帰円弧を通過する。特に、鏡53によって屈折された
前記光線は連続して集光レンズ58に当たり、そしてこの
各レンズにより、光線がこのレンズ58を通過するに要す
る全時間の間、対応紙巻煙草２の周囲に配された各固定
焦点上に連続して集光される。

上記説明から、穿孔円弧に沿いその軸線を横切って前進
する紙巻煙草２よりも大きな速度で鏡53が移動するの
で、前記鏡53によって屈折された光線は前記煙草に到達
しレンズ58によって連続してその表面上に集光され、そ
れにより対応レンズ58を通る通路にしたがって各紙巻煙
草に孔15が形成されることは明らかである。

各紙巻煙草２が穿孔円弧を通過する時間中この紙巻煙草
に形成される孔15の数は同時に管軸50によって行われる
完全回転の数（即ち、整数の回転数）に等しい。紙巻煙
草２が対応架台31によってその軸線周りに連続して自転
されるので、前記孔15は各紙巻煙草２の外周面上に円形
の輪に沿って分配されることになる。

実際には、管軸12の角速度に対する管軸50の角速度の比
は、どの瞬間においても穿孔円弧に沿って分配されてい
る紙巻煙草２の数のオーダーである。特に、歯車列38
が、各架台31が穿孔円弧を通過する時点でその軸線周り
に１回の完全回転が完成するように構成されている場合
は、管軸12の角速度に対する管軸50の角速度の比は穿孔
円弧に沿って分配された紙巻煙草２の数に等しくなる。
これと対照的に、第１図に示す例のように、架台31が穿
孔円弧に沿いこれを横切って移送される時にその軸線周
りの完全１回転よりも多く自転される場合には、それに
より各紙巻煙草２がそれ自体の周りに１回転される時に
形成されるべき孔がその前の回転中に形成された孔に重
なるのを阻止するようにするために、前記の比は穿孔円
弧に沿って分配された紙巻煙草２の数とは相違させなけ
ればならない。

最後に、実際上使用されるユニット９は連続的でなく鏡
53がレンズ58に対面する時にのみ光線10が放射されるよ
うパルスを発するものとする。

これは、レーザー発生器ユニット９にとって適当な脈動
の連続を選ぶことによって容易に得られることが明らか
である。

しかしこの方法の代わりに、鏡53の角度位置を測定する
ことと鏡53がレンズ58に対面する時だけこのユニット９
を作動させることとからなる別の方法が好適である。こ
の方法を行うための種々の実際上の方法があり、これら
の方法は公知の技術から容易に推測できるものである。

第６図は、以下に説明するような作動装置又は発動装置
を用いた手段であって、前記の方法を行うための簡単な
電気機械的手段に関する。

第６図において、参照数字60は管軸12と同軸でフランジ
17と一体の円盤を示している。この円盤60は室54内に配
設され複数の周囲の歯61が設けられ、この各歯は各レン
ズ58と半径方向に整列している。円盤60に対面して配設
された付属具62が室54の内部で管軸50から半径方向に延
出し、歯61の輪に沿って動き得る誘電子要素63を支持し
ている。この誘電子要素63は各歯61の前方を通過する時
にユニット９の脈動を制御するのに用いることのできる
電気信号を発する。

架台31が穿孔円弧に沿う移動中その軸線周りの１回の完
全回転より多くの自転をする場合は、その軸線周りの紙
巻煙草の１回の完全回転の過程にあけられた孔が前の回
転中にあけられた孔と重なるのを阻止するような位相を
もって管軸12と50とは配置しなければならないことはす
でに述べた。

管軸12と50の角速度の比は、孔15が外周方向のみでなく
紙巻煙草に沿って軸方向にも分配穿設される場合に穿孔
円弧に沿って分配されている紙巻煙草の数に等しくする
ことができる。

これを行うための３つの異なった方法が第３，４及び５
図の実例によって示される。

第３図に示すように部材25の外側に延出する環状リング
64がフランジ17の外側周辺に一体に連結され、各架台31
に一致する軸方向の穴65を備え、この穴65の中に、リン
グ64とリング歯車46との間で摺動することができかつ対
応ピン35を回転自在に支持する摺動子67のための案内ロ
ッド66の一端が固定されている。このピンの歯付き車37
は、リング歯車46の歯48と摺動自在に係合し摺動子67に
よって移動されるどのような軸方向の位置においても常
に歯48と噛み合うような長さとなっている。

各摺動子67はその内面に連結された半径方向のカム従動
ローラ68を担持し、このローラ68は部材25の外面に設け
られたカム軸69と係合する。

作動時、各紙巻煙草２は穿孔円弧に沿うその前進時にレ
ンズ58の焦点に対して所定の軸方向の移動を行い、それ
により孔15の重なるのを阻止する。

これらの孔15は、溝69が連続した形状であるか又は段階
的な形状であるかによって実質的にらせん形の曲線に沿
うか又は並列した輪に沿うかして分配されることにな
る。

架台31を軸方向に固定して保持し、かつ溝69によって形
成されているのと同様なカム装置の推力のもとでローラ
６に対して軸方向に動く円盤上にレンズ58を取付けるこ
とにより、同じ結果が得られることは明らかである。

第４図及び第５図に示されるように、管状要素56は複数
の輪に配列されたレンズ58を支持している。この特別の
場合は、架台31が穿孔円弧に沿って前進する時その軸線
周りに２回の完全自転を行うという想定で２つの近接し
た輪のレンズ58がある。

作動装置72の出力ロッド71が管軸50のための閉鎖プラグ
70を貫通して摺動自在に取付けられかつ鏡53に連結され
ている。

第４図に示すように、光線10を各架台31と協働する近接
レンズ58の一方又は他方に選択して指向させるため、鏡
53が２つの位置の間でロッド71の推力のもとに管軸50に
沿って軸方向に摺動自在に取付けられており、この作動
装置は孔15が紙巻煙草２上で重なるのを阻止されるよう
に制御される。

第５図において、光線10を各対の近接レンズ58の一方又
は他方のレンズ上に選択して屈折させるため、管軸50の
軸線に直角な軸線を有し且つ鏡53を管軸50に連結してい
る枢軸73（ヒンジ）の周りにおいて鏡53に管軸50に対し
て２つの別の角度位置をとらせるようにロッド71が配設
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成された穿孔装置の概略図、 第２図は第１図の細部の第１の実施態様の軸方向断面
図、 第３図は第１図の細部の第２の実施態様の軸方向断面
図、 第４図は第１図の細部のさらに他の実施態様の軸方向断
面図、 第５図は第４図の実施態様の変形例の軸方向断面図、 第６図は第２，３，４及び５図の実施態様の細部の変形
を示す概略図である。 １……穿孔装置、２……紙巻煙草、 ４……入口ローラ、５……出口ローラ、 ６……中間ローラ、９……レーザー発生ユニット、 10……レーザー光線、13……反射装置、 14……集光装置、15……孔、 31……架台、53……反射要素（鏡）、 58……集光レンズ、60……円盤、 61……歯、62……付属具、 63……誘電子要素、68……従動ローラ、 69……溝。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】棒状物品（２）、特に紙巻煙草に複数の孔
   を形成する方法であって、下記の段階、すなわち、 −軸転可能な少くとも３つの物品搬送ローラとしての、
   入口ローラ（４）、当該入口ローラに第１の点（７）で
   接する中間ローラ（６）及び当該中間ローラに前記第１
   接点から離間した第２の点（８）で接する出口ローラ
   （５）の夫々の外周上に延在して成る搬送通路であっ
   て、中間ローラ（６）の外周上に配位する前進通路中間
   部分が該第１接点（７）から該第２接点（８）に至る円
   弧をなしている、斯ゝる物品搬送通路を用い、前記各物
   品（２）をその軸線を横切る方向に当該搬送路に沿って
   並進移動させること、 −各物品（２）が中間ローラ（６）の前記円弧通路部分
   に沿って前進する間には、中間ローラ（６）にその全周
   に亘って一定のピッチ間隔で軸転可能に配設されている
   複数の架台(31)の各々に各物品（２）を収容すること、 −各架台(31)を中間ローラ（６）の回転角速度の整数倍
   に等しい一定の回転角速度で軸転させながら、該円弧通
   路部分に沿って前進する間に整数の回数だけ軸転させる
   こと、 −各物品（２）が該円弧通路部分に沿って前進する間に
   各物品（２）にその外周面から穿設された複数の孔(15)
   から成る少くとも１つの輪を形成するためにレーザー発
   生器ユニット（９）を用いること、 の各段階を含んでなることを特徴とする棒状物品に孔を
   形成する方法。
2. 【請求項２】前記レーザーユニット（９）が、脈動レー
   ザー光線(10)を発生する発生器と各物品（２）に当該光
   線(10)を選択して指向させる少なくとも１つの反射要素
   (53)とを具備し前記反射要素(53)が中間ローラ（６）の
   軸線周りに回転可能に取付けられていて、当該反射要素
   (53)を中間ローラ（６）の角速度よりも大きな角速度で
   回転させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。
3. 【請求項３】各物品（２）と発生器ユニット（９）によ
   り放射されかつ反射要素(53)により反射されたレーザー
   光線(10)の対応焦点とを、各物品（２）が前記円弧通路
   部分を通過する間に中間ローラ（６）の回転軸方向に、
   相対移動させる段階を含んでなることを特徴とする特許
   請求の範囲第２項記載の方法。
4. 【請求項４】各架台(31)が中間ローラ（６）にその軸方
   向に摺動自在に連結され、円弧通路部分を各架台(31)が
   走行する間に前記軸方向の移動を行う作動手段(68,69)
   と各架台(31)が協働することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項記載の方法。
5. 【請求項５】中間ローラ(6)が各物品（２）のための少
   なくとも２つの集光レンズ(58)を備えた集光装置(14)を
   支持し、当該集光レンズ(58)が中間ローラ（６）の軸線
   に平行な方向に並列して配置されていて、反射されたレ
   ーザー光線(10)を前記２つのレンズ(58)の一方から他方
   に所定の関係にしたがって動かすように反射要素(53)を
   中間ローラ（６）に対して動かすことによって、前記相
   対移動を行うことを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の方法。
6. 【請求項６】反射要素(53)の移動が中間ローラ（６）の
   軸線方向への平行移動からなることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の方法。
7. 【請求項７】反射要素(53)の移動が中間ローラ（６）の
   回転軸線に直角な軸線に関する回転運動からなることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。
8. 【請求項８】反射要素(53)と協働して各時間に当該反射
   要素に放射されるレーザー脈動を前記円弧通路部分を通
   過中の物品（２）の１つに当てるように配設されている
   作動装置又は発動装置(60-63)によって、レーザー発生
   ユニット（９）を脈動的に作動させることを特徴とする
   前記特許請求の範囲各項中の１項に記載の方法。