JPS6070060A - 煙草又は煙草同等物に通気穴を穿孔するための穿孔装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は煙草又は煙草同等物に通気穴を穿孔するだめの
穿孔装置に関する。

従来の技術 通気煙草（ｖｅｎｔｉｌａｔｅｄ　ｃｉｇａｒｅｔｔｅ
　）と呼ばれる煙草を作るために、穿孔装置を使用する
ことが知られておシ、穿孔手段としてレーデ−源が使用
される。１ノ−ザービームを使用した公知の穿孔装置で
は煙草は一般的に二つの技術によ多穿孔されておシ、そ
の第一の技術は煙草を回転させながらレーザー源を使っ
て煙草に通気穴を設けることであシ、第二の技術は穿孔
すべき煙草に種々の方向にレーザービームの向きを変え
る可動反射システムを使用することであシ、この間に煙
草は自己の軸線上で回転することなくレーザー源に関連
して移動される。

上記いずれの場合においても、レーザー源としてパルス
状のレーザーを発射する装置が使用されておシ、その周
波数が各パルス毎に一つの穴を穿（ｊ） 孔するようになっている。

しかしながら、−分間にｔｏ、ｏｏｏ本の煙草を製造す
るようにした高生産性の煙草製造機械やフィルターアッ
センブリ機械に結合してそのような公知の穿孔装置を使
用することはｉ４ルス状レーザー源を利用する限シにお
いて実際上不可能になってきている。

発明が解決しようとする問題点 これを実施するためには、各煙草に３０個の穴を設ける
のに要求される・卆ルス周波数が約５，０００Ｈｚにも
なり、これは非常に大きな高出力レーザー源を使用する
ことを意味する。さらに、そのようなパルス周波数は普
通不規則で引き伸ばされた外観上容認できない穴を生じ
させる結果になる。

本発明の目的は高生産性の煙草製造機械及びフィルター
アッセンブリ機械に結合して円滑に作動することができ
且つ上述の欠点を解削したレーザービーム穿孔装置を提
供することである。

上記目的に則って、本発明は成る軸線の回シに回転可能
に取付けられた送シトラム上に支持され（４） た煙草又は煙草同等物に通気穴を穿孔するための穿孔装
置に関し、レーザー源と光学的反射及び焦点装置を具備
し、該光学的反射及び焦点装置は前記レーザー源から発
射されたビームの向きを変えて前記ドラムの回転軸線の
回シをそれ自身の軸線に対して横方向に走る煙草又は同
等物の各々の表面上に特定の幾つかの点で継続的に焦合
せるように形成されたものであシ、前記レーザー源が同
一のルートに沿って配置された前記煙草又は同等物の軸
線に平行な固定の軸線に沿って連続ビームを発射するよ
うに形成され、そして、前記光学装置が前記固定軸線の
回シを回転可能に取付けられた可動の反射及び焦点ユニ
ットと前記固定軸線の回夛に配置された二つのリングの
反射エレメントを備えた固定の反射メンバーとを具備し
、前記一方のリング上のエレメントが前記可動ユニット
上の二つの反射エレメント間に光学的に挿入されていて
前記固定軸線の垂線とともにエレメント毎に変化する角
度 ａ＝（２πＲ＋Ｐｃａｓｃ　）　／　４πｔ　（６Ｌ（
７Ｌ（９）を形成していることを特徴とする。

本発明のさらに他の特徴及び利点は非限定的例を示す添
付図面を参照して以下に詳細に説明される。

実施例 第１図の符号１は煙草３に複数個の穴２をリング状（第
２図）に穿つための穿孔装置を示すものである。煙草３
は各々送りドラム５の周囲に形成された座４内に固定位
置で部分的に収められ、ドラム５はその軸線の回シを力
えられた一定の速度で回転するように形成されている。

穿孔装置ｌは連続ビーム７を発射するように形成された
連続レーザー源６を具備し、ビーム７は固定のミラー８
によって軸線９に沿って反射され、軸線９はドラム５の
軸線に平行であシ且つ第２図に示されるように各煙草３
がドラム５上の煙草の円形走行距離に対応する穿孔円弧
の中心線に達したときに占める各煙草の軸線によって想
定された位置に一致し、穴２はその穿孔円弧に沿って穿
たれる。

穿孔装置ｔはさらに軸線９と一致する軸線の回シを回転
するように取付けられた筒状体１０を具備する。筒状体
１０はモータ１３の出力ピニオン１２と係合する外側リ
ング１１を備えていて与えられた一定の速度で駆動され
るようになっている。

筒状体ｌＯのドラム５に面する方の端部から二本のアー
ム１４．１５が延び、これらのアーム１４．１５はそれ
ぞれ反射エレメント即ちミラー１６９１７を支持してお
シ、ミラー１６は筒状体ｌＯからのビーム７を遮断して
軸線９に対してほぼ直角方向に外方に向きを変えるよう
に形成される。

第２図に示されるように、ミラー１７はビーム７を軸線
９と実質的に平行で焦点レンズ１９の光軸と一致する軸
線１８に沿って向きを変えるように形成され、レンズ１
９はアーム１５．！ニ一体のアーム２０に支持さね、る
。レンズ１９は点２１においてビーム７の焦点を合せる
ように形成され、焦点を合せられたビームがさらに向き
を変えられないならば、点２１は筒状体１０．アーム１
４゜（７） １５．２０、ミラー１６，１７及びレンズ１９からなる
可動ユニット２２と同じ速度で軸線９の回シを回転する
。

穿孔装置ｌはさらに固定の反射メンバー２３を具備し、
これは複数個からなる第一の反射エレメント即ちミラー
２４を備え、ミラー２４はほぼ不規則ピラミッド形体の
反射リング又は反射体２５の反射面を構成し、反射リン
グ２５は軸線９と一致する軸線を有する。反射メンバー
２３はさらに軸線９と共軸線上の固定リング２６を備え
、このリング２６は二つの溝２７によって二つの部分に
分割されていてドラム５から突出している煙草３のフィ
ルター２８を通過せしめるようになっている。リング２
６の内面２９には複数個からなる第二の固定反射エレメ
ント即ちミラー３ｏが軸線９の回シに一様に配置して取
付けられている。

この穿孔装置ｌでは、ビーム７はミラー１６によって複
数のミラー２４の一つに向かって継続的に向きを変えら
れ、ミラー２４は軸線９の垂線に対して種々に異った角
度ａを形成し、これについ（８） ては後でさらに詳しく説明される。

ビーム７が当ると、各ミラー２４はこれをミラー１７に
向かって向きを変え、ミラー１７は次いでレンズ１９を
通って軸線９と平行に対応するミラー３０に向かって反
射する。ビーム７が当ると、各ミラー３０はこれを軸線
９に対してほぼ直角方向に向きを変えさせて穿孔円弧上
の煙草３に向ける。

前述したように、ミラー３０がなければ、ビーム７は軸
線９と平行に進んで軸線９から距離Ｒの点２１で焦点を
合せるであろう。

この穿孔装置１では、ミラー２４と軸線９の垂線とによ
って形成される角度＆を注意深く選定することによって
、ビーム７が対応する各対のミラー２４．３０を横切る
限シにおいて焦点３１が穿孔すべきフィルター２８の外
面上の特定の一点に当るようにすることができ、そして
焦点３１は穿孔円弧上を前記の一点ととも動いて穿孔円
弧上を移動する煙草３の速度に対する各対のミラー２４
．３０に関する焦点３１の相対速度がほとんど零となる
ようにすることができ、よって実質的に丸い穴２を得る
ことができる。

言い換えれば、煙草３が−ステ　ｆ、即ちドラム５上の
二個の煙草３の隣接距離だけ前進するのに要する時間内
に可動ユニット２２が軸線９の回）を完全に一回転する
ような速度で筒状体ｉｏを回転させることによって、ビ
ーム７はミラー２４及び対応するミラー３０を継続的に
横切シ、ミラー３０はミラー２４及び穿孔すべき穴２の
個数と等しい◇ ビーム７が一個のミラー２４を横切るのに要する時間の
間中は、焦点３１は煙草３上の固定の一点に維持され、
そこでビーム７は一つのミラー２４に沿って動いている
ときに一つの穴２を穿孔し、ビーム７が次のミラー２４
に当るときに煙草３ととも動きつつ焦点が次の位置に移
る。

ミラー２４と軸線９の垂線とによって形成される角度息
を単に注意深く選択することによってどうして穿孔装置
がこれを行うことができるかを理解するためには、穿孔
装置ｌの運動を二つのステージに分けて考えるべきであ
ｐｌそれらの和が装置の実際の運動を与えるものであり
、各々のステージの効果がそれぞれ別個に調べられる。

以下の解析をできるだけ簡県にするために、両方のケー
スで焦点２１の運動のみを調べることにする。実際の焦
点３１は焦点２１の単なる反射像である。

穿孔装置ｌの実際の運動は、可動ユニット２２及び反射
体２５の双方が軸線９の回シを同一速度Ｑで回転する第
一のステージと、可動ユニット２２が静止し且つ反射体
２５が軸線９の回シを速度−Ｑで回転する第二のステー
ジとの和であると考えることができる。前記第一のステ
ージにおいては、ビーム７はミラー２４を横切る代シに
ミラー２４の一つに固定位置で当シ、ミラー１７によっ
て反射されて焦点を合せられたビーム７は平行を保ちな
がら軸線９の回υを速度Ｑで回転する。

その結果、焦点２１は軸線９の回シの実質的に円形軌道
に沿って走行し１、この第一のステージにおける焦点２
１の速度をＶ、　とすると、Ｖｌは次の（１１） 式で与えられる・ Ｖ、＝ＱＲ（１） 可動ユニ、ト２２が静止し且つ反射体２５が軸線９０回
りを回転するとした第二のステージについては、焦点２
１の運動を支配する式を立てるために第３図から第５図
が参照される。

第３図は軸線Ａの回りを回転するように取付けられたミ
ラーＳを示し、ミラーＳは前記軸線の垂線Ｎとともに角
度ａを形成している。軸線Ａに沿ってミラーＳに向けら
れたビームＦは、ミラーＳが第３図に実線で示される第
一の静止位置にあるときにビームＦとともに角度２ｍを
形成するような方向に反射される。

ミラーＳが破線で示されるように１８０度回転されると
、ビームＦは反対の方向に角度２１を形成するように反
射される。従って、ミラーＳが軸線人の回シで１８０度
回転されるにつれて、反射されたビームは軸線Ａと共軸
的に開き４ａを有する円錐の表面を描く。

第４図を詞ぺてみると、ビームＦは軸線Ａと−（１２） 致することなく軸線ＡとミラーＳとの交点から角度すを
形成しているのが分る。

反射の法則にもてはめると、ミラーＳが軸線Ａの回シを
回転するにつれて、反射されたビームは、入力ビームＦ
から（ａ−１−ｂ）の角度を形成する軸線をもつ円錐の
表面を描き、その開きは次式で与えられる。

（２ｂ＋２ｍ）−（２ｂ−２ｍ）＝４ａ　（２）第５図
を調べてみると、入力ビームＦが軸線Ａに対して傾斜し
ているばかシでなくミラーＳへの入射点がミラーＳと軸
線Ａとの交点からずれているのが分る。この場合には、
反射ビームはもは中完全な円錐面を描かずに円錐包絡面
を描くようにな）、それでもその開きは基本的に４＆で
ある。

第４図を調べてみると、回転しているのは反射体２５で
あ〕且つユニット２２が静止していると仮定すると、ミ
ラー１６によって反射されたビーム７は回転軸線９に関
して傾斜しておシ、軸線９から成る距離のとζろにある
地点でミラー２４に出会う。第５図の反射の例はこのよ
うにしてビーム７がミラー２４によって反射される様子
を示したものである。

さらに正確に言うと、ミラー１７の効果はミラー２４に
よって反射されたビームの運動を増幅する以外の何もの
でもないので、ここで調べている第二のステージの場合
には、焦点２１はｎ個の別個の円弧で軸線９の回りを動
き、ｎはミラー２４０個数である。前記円弧上のビーム
はそれぞれの円弧毎に変化し、第３図から第５図のいず
れか一つから容易に、反射されたビームの描く円錐が次
の式の半径Ｒ′のペース円をもつということができる。

Ｒ′１２ａｔ（３） ここで、ｔは円錐の側辺の長さに等しく、第２図の場合
にはミラー２４と焦点２１間の部分のビームの長さに等
しい。

言い換えると、前記各円弧のビームはそれぞれのミラー
２４の角度ａに応じて変化して次式に示す速度Ｖ、で焦
点２１によって走行される。

■、＝＝　２ａｔＱ　（４） 式（］）と（４）から、角度＆Ｏを計算することができ
、これはこのミラー２４にビーム７が横切っている際の
スペースにおいて焦点２１を静止的に維持させなければ
なら々い角度である。即ち、Ｖｌ十ｖｚ　＝Ｏ＝ＱＲ２
Ｑｔａｏ　（５）Ｒ／２　ｔ　＝　１１０　（６） 焦点２１及びその結果生じる反射像３１は各ミラー２４
に対して特定の点で静止を維持される必要はなく、穿孔
円弧即ちステップに沿っての煙草３の運動を補正するよ
うに動くのが要求され、ミラー２４の角度は次式に等し
くなる。

ａ＝ａＯ＋ａｌｃｏｓｃ　（７） ここで、Ｃは軸線９の回シの可動ユニット２２の回転の
角度、＆１は次式で与えられるものである。

Ｐ／２πＲ＝ａ　１　／　ａ　６　（Ｂ）ａ　１−ａ　
６　Ｐ　／　２πＲ（９）ここで、Ｐはステップの長さ
である。

発明の詳細 な説明した穿孔装置ｌでは、完全に円形状の複数個の穴
２が穿孔され、これは・量ルス状し−ザー源の代シに連
続レーザー源６を使用して得られたものでアシ、ビーム
７は反射メンバー２３によって・母ルス状にされたもの
であり、よってエネルギーをかなシ節約することができ
且つレーザー源６を非常に小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による穿孔装置の実施例の斜視図、第２
図は第１図の装置の断面図、第３図から第５図は第１図
及び第２図の装置の作動を説明するための図である。 ２・・・穴、３・・・煙草、５・・・送シトラム、６・
・・レーデ−源、７・・・ビーム、１６．１７・・・可
動ミラー、２５．２６・・・リング、２４．３０・・・
固定ミラー。 以下余白 第１頁の続き ０発　明　者　マイチ　カンテーロ　イタリア国。 ア、１ ３４Ｆ１−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、成る軸線の回シに回転可能に取付けられた送シトラ
   ム（５）上に支持された煙草（３）又は煙草同等物に通
   気穴を穿孔するだめの穿孔装置（１）であって、レーザ
   ー源（６）と光学的反射及び焦点装置を具備し、該光学
   的反射及び焦点装置は前記レーザー源（６）から光射さ
   れたビーム（７）の向きを変えて前記ドラム（５）の回
   転軸線の回シをそれ自身の軸線に対して横方向に走る煙
   草（３）又は同等物の各々の表面上特定の幾つかの点に
   継続的に焦点を合せるように形成されたものであシ、前
   記レーザー源（６）が同一のルートに沿って配置された
   前記煙草（３）又は同等物の軸線に平行な固定の軸線（
   ９）に沿って連続ビーム（７）を発射するように形成さ
   れ、そして、前記光学装置が前記固定軸線（９）の回シ
   を回転可能に取付けられた可動の反射及び焦点ユニット
   （２２）と前記固定軸線（９）の回シに配置された二つ
   のリング（２５，２６）の反射エレメント（２４，３０
   ）を備えた固定の反射メンバー（２３）とを具備し、前
   記一方のリング（２５）上のニレメン）（２４）が前記
   可動ユニッ）（２２）上の二つの反射ニレメン）（１６
   ，１７）間に光学的に挿入されていて前記固定軸線（９
   ）の垂線とともにエレメント毎に変化する角度 ａ＝（２πＲ十Ｐｃｏｓｃ　）　／　４πｔ　（６Ｌ（
   ７Ｌ（９）を形成していることを特徴とする穿孔装置。 ２、前記可動ユニッ）（２２）は前記固定の反射メンバ
   ー（２３）の前記反射ニレメン）（２４）に向かって選
   択的且つ継続的に前記ビーム（７）の向きを変えるため
   に前記固定軸線（９）と交差する第一のミラー（１６）
   と、前記反射ニレメン）（２４）によって反射されたビ
   ーム（２３）を受けてこれを前記固定軸線（９）とほぼ
   平行な方向に向きを変えるように形成された第二のミラ
   ー（１７）とを備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の穿孔装置。 ３．前記可動ユニッ）（２２）は前記ビーム（７）の進
   行方向で前記第二のミラー（１７）の下流側に焦点レン
   ズ（１９）を備えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の穿孔装置。 ４、前記二つのリング（２５、２６）の他方のリング（
   ２６）の反射エレメント（３０）は前記レンズ（１９）
   の光軸と選択的且つ継続的に交差するように配置され且
   つ前記ビーム（７）の進行方向で前記レンズの下流側に
   配置されていて前記ビームを前記固定軸線（９）に向か
   って向きを変えるようにしたことを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の穿孔装置。 ５、前記固定反射メンバー（２３）はその軸線が前記固
   定軸線（９）と実質的に一致するほぼ不規則ピラミッド
   形体の反射体（２５）を備え、該ピラミッドの各側面が
   反射面であって前記第一リングの前記反射エレメント（
   ２４）を形成することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第４項のいずれかに記載の穿孔装置。