專利名稱：用于棍狀體的打孔裝置，尤其用于煙草加工工業(yè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到在棍狀體薄殼材料上的所需區(qū)域里制造透氣孔的裝置，此裝置尤其適用于煙草加工工業(yè)，使用一個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體，旋轉(zhuǎn)體帶有至少一個(gè)可反射含能量光束的反射面，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)在棍狀體的外殼材料上形成打孔區(qū)域，這里旋轉(zhuǎn)體上反射面至少要有一段，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，它將折射射在它上面的被反射的光束。
通過(guò)在香煙或其它棍狀形的可吸物的薄殼材料上打孔則在一段外殼上形成所需的透氣區(qū)，吸煙者在吸煙時(shí)通過(guò)此透氣區(qū)吸入一些附加空氣。因此在吸煙時(shí)將影響到尼古丁和焦油的含量以及煙的口感。在煙體的薄殼材料上打孔首選的是激光，其光束通過(guò)光學(xué)鏡頭被引導(dǎo)到所需打孔區(qū)域，在薄殼材料上打出所需的均勻排列的孔。
用于傳送將被打孔的香煙或其它棍狀形可吸物的傳送體通常使用的是圓形鼓體或類似形狀。圓鼓體將香煙橫向地傳遞過(guò)激光照射點(diǎn)。為了不僅僅只在香煙薄殼材料上的一點(diǎn)上打孔，而是能夠至少在一段表面上打孔，香煙在橫向傳遞時(shí)將有一個(gè)滾動(dòng)裝置使香煙滾動(dòng)，此滾動(dòng)裝置對(duì)置于傳送體而觸及于香煙。
在香煙由滾動(dòng)裝置使其滾動(dòng)時(shí)，它還將由傳送裝置在其橫軸方向上向前傳遞。這里對(duì)應(yīng)于香煙或棍狀形可吸物的每一個(gè)完整的滾動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，其橫向方向傳遞路徑應(yīng)相當(dāng)于其一圓周長(zhǎng)。因此還需要一個(gè)裝置，讓光束能夠相應(yīng)的跟隨移動(dòng)。
對(duì)此就是一開(kāi)始提到的圍繞一個(gè)可旋轉(zhuǎn)軸安置的旋轉(zhuǎn)體。旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)通常由一個(gè)拖動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)體上有一個(gè)反射面，在其旋轉(zhuǎn)時(shí)其反射面將反射由光束源發(fā)出的帶能量的光束，通常這個(gè)光束是一個(gè)激光束。被反射的光束將被聚焦于棍狀體的薄殼材料上而在其上產(chǎn)生所需的打孔區(qū)域。作為反射面的鏡面在旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)反射入射光束并使它的聚焦點(diǎn)連續(xù)移動(dòng)而形成一個(gè)軌跡。這樣就使光束跟隨香煙的橫向傳遞成為可能。
在此還需提出，光束源發(fā)出的含能量的光束通常經(jīng)過(guò)調(diào)制，尤其是具有脈沖形式而為了在打孔區(qū)域打出非連續(xù)的一行或多行孔。通過(guò)調(diào)整脈沖序列，以此方式可以產(chǎn)生多種不同的打孔模式，尤其是每行不同孔數(shù)的孔。
EP1 018 392 A2描述了一個(gè)在圓周上尤其是在香煙的圓周上打孔的裝置。這個(gè)打孔裝置帶有一個(gè)光源，它能產(chǎn)生至少一個(gè)含能量的光束，用此光束可在香煙的薄殼材料上打孔，有一個(gè)引導(dǎo)光束的引導(dǎo)體，一個(gè)由這個(gè)引導(dǎo)體產(chǎn)生的光束的作用區(qū)域，在這個(gè)光束作用區(qū)域內(nèi)輸送的香煙將被打出小孔，使在作用區(qū)域內(nèi)的被傳遞的香煙沿自身縱軸滾動(dòng)的滾動(dòng)裝置，以使光束能在作用區(qū)域里照射在香煙的圓周上，以及用于傳遞香煙通過(guò)這個(gè)作用區(qū)域的傳遞裝置。光束引導(dǎo)體至少由一個(gè)傾斜鏡組成。此外在光束到達(dá)其作用區(qū)域前還安置有一個(gè)光束折射器件，被引導(dǎo)入的光束通過(guò)這個(gè)光束折射器件將完全地被聚焦在工作區(qū)域范圍里的香煙圓周面上。因此這個(gè)裝置能夠當(dāng)香煙在橫向傳遞時(shí)使光束跟隨香煙，在香煙的圓周方向上打出分布的小孔。
DE40 38 928 A1提供了一種在香煙上打孔的裝置，它帶有一個(gè)含有分段平面的旋轉(zhuǎn)體。分段或段狀的平面相互之間并行排列并起到折射鏡的作用用于激光束的香煙打孔。以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸的一個(gè)角度入射于平面的激光束將由每段平面交替地導(dǎo)向不同的路徑，各路徑是平行的。以此方式對(duì)應(yīng)于旋轉(zhuǎn)體上平面的數(shù)量將產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的打孔數(shù)量。當(dāng)然此裝置只適用于一支香煙的薄殼材料上打孔，并且香煙在其軸向方向上互相之間要有一定間隔地排列。此外此裝置不適用于當(dāng)香煙或棍狀體橫軸方向傳遞時(shí)的光束跟隨，并在其圓周上打分布孔。
DE195 11 393 A1是一種已知的用于在香煙紙帶上打孔的裝置，它同樣帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)體。這個(gè)已知裝置的旋轉(zhuǎn)體由一個(gè)多角鏡組成，在它旋轉(zhuǎn)時(shí)一個(gè)激光束將被周期性地通過(guò)一個(gè)一定的角度范圍被折射出去。在這個(gè)被多角鏡折射出去的激光束的光束路徑上有一組互相安置的光學(xué)元件，通過(guò)每一個(gè)光學(xué)元件將光束聚焦在相應(yīng)的要打孔的薄殼材料上。以此方式將在香煙紙帶上產(chǎn)生和光學(xué)元件相應(yīng)數(shù)量的互相挨在一起的打孔區(qū)。這種已知的裝置用在還未卷在香煙上的香煙紙帶的打孔。對(duì)此香煙紙帶將在一個(gè)平面的底面上展開(kāi)。為了能夠打出互相挨著的孔的軌跡，香煙紙帶必須相應(yīng)地運(yùn)動(dòng)。此外這個(gè)裝置既未實(shí)現(xiàn)，也不適用于在橫向方向上傳送的已卷好的香煙的圓周方向上的薄殼材料上打孔。
對(duì)于以上所述的裝置雖然它們都能在事先預(yù)定的位置上打出不連續(xù)的孔；然而這些裝置并不能產(chǎn)生連續(xù)移動(dòng)的聚焦光束，尤其是不能用于在橫向傳遞的棍狀體的圓周方向上的薄殼材料上打孔。
這個(gè)任務(wù)是利用一個(gè)以上所述的類型將其反射面轉(zhuǎn)換為彎曲的曲面來(lái)解決的。
當(dāng)旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)時(shí)，具有彎曲狀的反射面段使照射在其上的被反射光束連續(xù)移動(dòng)。本發(fā)明由一個(gè)簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)，使用本發(fā)明將使光束以有效的方式連續(xù)跟隨成為可能。因此本發(fā)明尤其適用于在棍狀體圓周方向上的薄殼材料上的區(qū)域打孔，如香煙，而同時(shí)它們又沿著橫軸方向運(yùn)動(dòng)。
如果本發(fā)明主要用于沿橫軸運(yùn)動(dòng)的棍狀體的薄殼材料上的打孔，則所有的設(shè)置應(yīng)該如此，在每一個(gè)工作節(jié)拍里光束沿著聚焦路徑移動(dòng)，移動(dòng)長(zhǎng)度和棍狀體的周長(zhǎng)相應(yīng)，而旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)一個(gè)從一段彎曲的反射面的起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的角度，同時(shí)被照射的棍狀體沿其軸滾動(dòng)360°。
反射面的彎曲段是有目的的做成帶狀形的。
在這個(gè)現(xiàn)在特意選出的方案中，反射面的彎曲段具有螺旋形狀。其螺旋軸應(yīng)和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸平行并一致。此外此螺旋軸應(yīng)和光束的入射方向平行并且螺旋形的反射面的上升角應(yīng)為常數(shù)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)，即螺旋形狀的反射面圍繞平行于入射光方向的螺旋軸的旋轉(zhuǎn)，入射光就好像以一個(gè)角度照射在平面鏡上，而平面鏡沿著其法線在移動(dòng)。和類似于此的鏡面設(shè)置裝置相比，本發(fā)明在結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)上具有明顯的簡(jiǎn)化。
此外旋轉(zhuǎn)體應(yīng)該具有圓筒的形狀，圓筒軸和旋轉(zhuǎn)軸一致，反射面成形于圓筒的表面。
另外反射面要安置成和圓筒的平面有一定角度。
按照本發(fā)明，反射面可以是由一個(gè)彎曲面或由多個(gè)這樣的彎曲面段連續(xù)安置在一起而形成或組成。
在另一種選擇方案中，反射面也可以由一個(gè)一定數(shù)量的彎曲段組成，它們以互相分開(kāi)的方式安置。而每一段之間有跳躍或不連續(xù)的形式。另外每一個(gè)彎曲段在旋轉(zhuǎn)體的圓周方向上互相之間可以有一段距離，這里彎曲段的起始范圍可以落在第一個(gè)平面上而終止范圍落在第二個(gè)平面上，這兩個(gè)平面和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸有一定角度，而通常為垂直于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸，并且互相平行相互之間有一段距離。反射面的彎曲段應(yīng)是有目的的沿著旋轉(zhuǎn)體的表面均勻分布。此外反射面可以是由許多小曲面或小塊面組成，這里旋轉(zhuǎn)體圍繞旋轉(zhuǎn)軸向前旋轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)一定的角度后，入射的光束將自動(dòng)的從一個(gè)先前的反射面段或小塊面的終止點(diǎn)跳躍去下一個(gè)反射面段或小塊面的起始點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)體上從一段彎曲段的起始點(diǎn)到終止點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)角度應(yīng)和當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)過(guò)這一角度時(shí)形成的聚焦光束路徑相對(duì)應(yīng)。而且旋轉(zhuǎn)體應(yīng)該在一個(gè)工作節(jié)拍里轉(zhuǎn)過(guò)這一旋轉(zhuǎn)角度。
重要的是各個(gè)彎曲段及其形狀、走勢(shì)、方向和/或傾角應(yīng)完全一致，因此反射面可以是由多個(gè)相同的部分組成。
最后反射面的彎曲段或反射面的每一個(gè)彎曲面可以有目的地和旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)軸形成45°傾角。這個(gè)傾角顯示有極好的效果。
以下借助附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步描述。其中
一個(gè)輸入圓鼓將從煙支制造機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的煙傳遞給兩個(gè)接力鼓2，接力鼓2將按接力方式傳過(guò)來(lái)的煙轉(zhuǎn)為列排列并以每列兩支每?jī)芍еg有一定距離的方式傳遞給編排鼓3。濾嘴條從濾嘴盒4出來(lái)通過(guò)切割鼓6，被圓形切割刀切割成兩倍于通常過(guò)濾嘴長(zhǎng)度的濾嘴頭，并由接力鼓8排為接力狀，由移動(dòng)鼓9將其轉(zhuǎn)為列排列并由加速鼓11將濾嘴放在編排鼓3上的兩支煙的中間。
如此煙-濾嘴-煙的組合將繼續(xù)向前傳遞，并且在軸向上緊挨著。然后它們將被傳遞到傳遞鼓12。薄紙帶13將從紙帶卷14由以抽引輥16為形式的輸送器抽出。薄紙帶13將被引導(dǎo)過(guò)一個(gè)帶尖角邊緣的預(yù)折器17預(yù)折，由上粘合劑裝置18涂粘合劑并在涂層鼓19上由刀鼓21切割。被切割下的薄紙片將在傳遞鼓12上粘合在煙-濾嘴-煙上并由卷動(dòng)鼓22通過(guò)卷動(dòng)手23將其卷繞在煙-濾嘴-煙上。
如此產(chǎn)生和完成的雙過(guò)濾嘴煙組合體將通過(guò)干燥鼓24傳向切割鼓26并在其上完成在過(guò)濾嘴上的切割而大量生產(chǎn)出單支的過(guò)濾嘴香煙，同時(shí)廢品過(guò)濾嘴香煙也將被拋除。一個(gè)和傳遞鼓27與收集鼓28共同作用的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)29翻轉(zhuǎn)處于一側(cè)的過(guò)濾嘴香煙并同時(shí)將其傳遞去另一側(cè)直接通過(guò)傳遞鼓27與收集鼓28未翻轉(zhuǎn)的過(guò)濾嘴香煙。經(jīng)過(guò)檢測(cè)鼓31過(guò)濾嘴香煙將到達(dá)拋鼓32，在拋除過(guò)程之前過(guò)濾嘴香煙還將完成香煙頭的掃描探測(cè)。一個(gè)和止動(dòng)鼓33共同作用的放置鼓34安放過(guò)濾嘴香煙于放置帶36上。
在過(guò)濾嘴安置機(jī)中在橫向輸送的方向上安裝有激光頭37，在此例中在干燥鼓24或收集鼓28的附近。激光頭37是光學(xué)打孔裝置的一部分，它作為光源產(chǎn)生和射出一個(gè)激光束，在以下借助于圖3a～3d和圖4a、4b它在兩種不同的方案中還將繼續(xù)說(shuō)明。光學(xué)打孔裝置的一個(gè)主要部件是圓柱形的旋轉(zhuǎn)鏡44，如圖2所示。圓柱形的旋轉(zhuǎn)鏡44安置在它的可旋轉(zhuǎn)的圓柱體軸44a上。使旋轉(zhuǎn)鏡44旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置在圖上未畫出。在工作時(shí)旋轉(zhuǎn)鏡44以固定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。從激光頭37(

圖1)產(chǎn)生的激光束38，在圖2中它僅以虛線示意了其光束軸，它將以圓柱體軸44a的方向照射在旋轉(zhuǎn)鏡44上面。旋轉(zhuǎn)鏡44具有帶狀的反射段形式，在它們上面入射的激光束38將被反射出去。反射光束48，在圖2中同樣僅以虛線示意地畫出了它的光束軸，將以垂直于圓柱體軸44a的角度，即在徑向方向上離開(kāi)旋轉(zhuǎn)鏡44。
在圖2中尤其可以清楚識(shí)別的是一段帶狀反射段46的形狀和走勢(shì)。帶狀的反射段46形成一個(gè)螺旋形或部分螺旋形的鏡面，這里螺旋軸和旋轉(zhuǎn)鏡44的圓柱體軸即旋轉(zhuǎn)軸44a重合。另外在這個(gè)設(shè)計(jì)例子中，帶狀反射面46是垂直于旋轉(zhuǎn)鏡44的圓柱體的圓周面而設(shè)置的。
從圖2可進(jìn)一步看出，在這個(gè)設(shè)計(jì)例子中入射激光束38的入射方向平行于旋轉(zhuǎn)鏡44的旋轉(zhuǎn)軸44a。因?yàn)榧す忸^是固定安置的，入射激光束38也是固定的。入射激光束38無(wú)論如何必須照射在螺旋形的鏡面46上，并且被折射而產(chǎn)生反射光束48。
將帶狀反射段46既帶狀反射鏡面46的螺旋形上升角-有目的設(shè)為常數(shù)-則有如下結(jié)果，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鏡44沿箭頭B的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射光束48將從帶狀反射段46的起始點(diǎn)46a到終止點(diǎn)46b橫著光束軸的方向移動(dòng)一段特定距離。這段距離相當(dāng)于一支煙的周長(zhǎng)，而光束將在煙的薄殼材料，即薄紙上打上相應(yīng)的小孔。
此外旋轉(zhuǎn)鏡44的旋轉(zhuǎn)必須和香煙的滾動(dòng)相適應(yīng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)鏡44旋轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)從帶狀反射段46的起始點(diǎn)46a到終止點(diǎn)46b的角度，香煙應(yīng)同時(shí)滾動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)360°。
在這個(gè)設(shè)計(jì)例子中帶狀反射段46具有45°上升角，而入射激光束38和反射光束48之間的折射角為90°。從原理上說(shuō)也可以是其它的角度安排。
旋轉(zhuǎn)鏡44可以是如圖2所示形式只以一個(gè)帶狀的反射段46出現(xiàn)或者也可以是以多個(gè)如此的帶狀反射段46的形式出現(xiàn)。圖3a所示的是一個(gè)以第一種方式實(shí)現(xiàn)的光學(xué)打孔裝置。從光學(xué)頭37產(chǎn)生的激光束38從橫截面上看具有圓形形狀；圖3b為它的示意圖，它是圖3a中由點(diǎn)劃線b-b位置標(biāo)示的激光束38的橫截面圖。在圖3a中通過(guò)一個(gè)安置在激光頭37外的光學(xué)鏡片39將激光束38轉(zhuǎn)換成一個(gè)所謂的平面光束，它的橫截面具有直線的形狀；如圖3c所示，它是圖3a中由點(diǎn)劃線c-c位置標(biāo)示的在光學(xué)鏡片39后的激光束38的橫截面圖。在圖3a～3d所示的設(shè)計(jì)中，光學(xué)打孔裝置為一個(gè)含有導(dǎo)引頭的箱體40所示，通過(guò)箱體上對(duì)著激光頭37的開(kāi)口42由光學(xué)鏡片39轉(zhuǎn)換過(guò)的激光束38入射進(jìn)箱體40。在箱體40里激光束38照射在安置在那的圓柱形的旋轉(zhuǎn)鏡44上，此旋轉(zhuǎn)鏡在此前借助于圖2已單獨(dú)描述過(guò)。
對(duì)于在圖3a～3d中單獨(dú)描述過(guò)的光學(xué)鏡片39也可設(shè)想為，激光頭37可以直接產(chǎn)生橫截面為線形的激光束。比如可將光學(xué)鏡片39安置在激光頭37里。
從旋轉(zhuǎn)鏡44上的帶狀反射段46反射出來(lái)的光束48將繼續(xù)通過(guò)一個(gè)部分圓柱體的鏡頭50，這個(gè)鏡頭是以其軸垂直于被反射出來(lái)的光束48而安置的。圖3d是這個(gè)部分圓柱體鏡頭50的橫截面圖。通過(guò)這個(gè)部分圓柱體鏡頭50則橫截面圖為線形的光束48將被轉(zhuǎn)換成會(huì)聚光束，此光束將作為聚焦光束52射向已有薄紙包卷的香煙60的圓周上，并且在射在薄紙的光點(diǎn)位置上沿著圓周的方向由聚焦光束52產(chǎn)生打孔區(qū)域。
當(dāng)聚焦光束52照射時(shí)香煙還沿其橫軸向前傳遞著并且同時(shí)沿著其縱軸滾動(dòng)。這里可見(jiàn)一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的滾動(dòng)鼓70，在圖3a～3d中只畫出了它的局部圖。這個(gè)滾動(dòng)鼓70可以是圖1過(guò)濾嘴安置機(jī)中的干燥鼓24或收集鼓28。滾動(dòng)鼓70沿著它的外圓等距離地排有一列突掾72，每?jī)蓚€(gè)突掾72之間的范圍稱為滾動(dòng)段74。每一個(gè)滾動(dòng)段74起始于第一個(gè)突掾72的第一個(gè)邊沿76終止于第二個(gè)突掾72的第二個(gè)邊沿77，沿著滾動(dòng)鼓70的縱軸或旋轉(zhuǎn)方向A看過(guò)去，滾動(dòng)段具有盆的形狀。每一個(gè)滾動(dòng)段上帶有一支香煙，在圖3a上為了更好的總觀全圖，只有左邊的一支香煙標(biāo)示為“60”。在聚焦光束52的照射范圍下香煙60在滾動(dòng)段74里沿著圓周方向或旋轉(zhuǎn)方向A的方向借助于對(duì)置滾帶78而產(chǎn)生滾動(dòng)，對(duì)置滾帶78輕觸于香煙60。對(duì)置滾帶78是一個(gè)環(huán)帶，它圍繞著兩個(gè)平行的輥軋80，81而滾動(dòng)。滾動(dòng)段74和對(duì)置滾帶78分別為沿著橫軸方向傳遞的香煙形成各自的滾動(dòng)面和對(duì)置滾動(dòng)面，這里橫軸傳遞方向即為旋轉(zhuǎn)方向A的方向。
在這第一個(gè)由圖3a描述的設(shè)計(jì)方案里，每支香煙60在兩個(gè)突掾72的相應(yīng)的兩個(gè)邊沿76，77上是由在圖中未進(jìn)一步畫出的吸口或類似的機(jī)構(gòu)吸持住的，而且是在對(duì)置滾帶78還未接觸香煙前在先行邊沿76位置上和滾帶脫離開(kāi)香煙后在后行邊沿77位置上吸持住香煙。在這個(gè)設(shè)計(jì)方案里對(duì)置滾帶78止住處在先行的第一個(gè)邊沿76上的香煙60，因此這支香煙在滾動(dòng)段74上產(chǎn)生相對(duì)于滾動(dòng)鼓70的反滾動(dòng)，而最后滾動(dòng)到后行的第二個(gè)邊沿77上。因此在這個(gè)圖3a～3d設(shè)計(jì)方案里滾動(dòng)鼓70的圓周速度被選擇為大于對(duì)置滾帶78的前行速度。在圖3a所示的示例中，被聚焦光束52照射的那支香煙處于先行的第一個(gè)邊沿76位置上。通常或至少經(jīng)?？赡苁潜痪劢构馐?2照射的香煙在圖3a上已經(jīng)處于兩個(gè)邊沿76和77之間的位置上或可能是在滾動(dòng)段74的中間位置附近。
其他的安置方法和其他的向前速度也可能是可行的。而起決定性的僅僅是，在受聚焦光束52的照射下，香煙60要沿著它的縱軸旋轉(zhuǎn)360°。比如，可以在環(huán)形對(duì)置滾帶78的位置上安置一塊固定滾面，這將尤其顯示出其在空間比較狹小的情況下的優(yōu)勢(shì)。
這里還將指出另一種可能的選擇，光學(xué)鏡片39將從激光頭37產(chǎn)生的橫截面為圓形的激光束38轉(zhuǎn)換為橫截面為點(diǎn)形的激光束，這樣就可以取消部分圓柱體鏡頭50。而在此基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，激光頭37可以制造成從其里直接產(chǎn)生出橫截面為點(diǎn)形的激光束。當(dāng)然如此的調(diào)制模式會(huì)要求一個(gè)相應(yīng)的高成本的結(jié)構(gòu)。
光學(xué)打孔裝置的第二種設(shè)計(jì)方案可以如此設(shè)置，從光學(xué)頭37產(chǎn)生的激光束將被轉(zhuǎn)換為會(huì)聚光束。如此設(shè)計(jì)的主要部分，它和圖3a～3d所示的第一種方案的不同部分描述在示意4a、4b中。
這個(gè)第二種設(shè)計(jì)方案為一個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44旁還有第二個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡45。這里圖4a所示的示意圖與圖2和圖3a的示意圖相比視角轉(zhuǎn)過(guò)了90°，而且旋轉(zhuǎn)鏡44和旋轉(zhuǎn)鏡45的旋轉(zhuǎn)軸44a和45a以及入射的激光束38光束路徑都垂直于圖4a的圖平面，而圖4b是這個(gè)第二個(gè)方案的側(cè)視圖，它和圖2和圖3a的視角一致。
在圖4a、4b中展示的第二個(gè)設(shè)計(jì)方案和圖3a～3d中展示的第一個(gè)設(shè)計(jì)方案的主要區(qū)別在于，在圖3a～3d中的光學(xué)鏡片39在第二個(gè)方案里將是一個(gè)簡(jiǎn)單的會(huì)聚鏡片組合39a，安置在激光頭37(在圖4a、4b中未畫出)和旋轉(zhuǎn)鏡44與旋轉(zhuǎn)鏡45之間。由于是兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45，則激光頭37和會(huì)聚鏡片組39a必須共同作用產(chǎn)生兩條互相平行的激光束38，如圖4a所示。通常會(huì)聚鏡片組39a是由兩個(gè)互相緊靠的鏡片段組成的，如圖4a進(jìn)一步所示意的。會(huì)聚鏡片組39a的聚焦距離是如此設(shè)定的，其經(jīng)由總的光束路徑形成的聚焦點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地落于旋轉(zhuǎn)鏡44的后面，而且會(huì)聚光束經(jīng)折射后其最后的聚焦點(diǎn)將落在已經(jīng)包上薄紙的香煙60的圓周上。
通過(guò)會(huì)聚鏡片組39a激光束38將被轉(zhuǎn)換為會(huì)聚光束。在這個(gè)第二個(gè)方案里還有一種選擇是，激光頭37可以直接產(chǎn)生會(huì)聚的光束。比如將會(huì)聚鏡片組39a直接安置在激光頭37里。另外要指出的是，按照?qǐng)D4a、4b所示的第二個(gè)方案同樣可以有一個(gè)如圖3a～3d所示的含有導(dǎo)引頭的箱體，然而這在圖4a、4b中并未畫出。
按照?qǐng)D4a，在這第二個(gè)方案里兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45是鏡象對(duì)稱安置的，這里垂直于圖4a圖面的入射激光束38將一直被兩個(gè)相對(duì)立的帶狀反射段46反射，并由此產(chǎn)生兩束反射光束48和49。這兩束反射光束48和49將被折射鏡58折射，然后作為聚焦光束52、54照射在香煙60上，如圖4a、4b和圖5所示。
圖4a、4b所示的這個(gè)第二種光學(xué)打孔裝置的方案，是一種涉及到兩支香煙的打孔方案，其下還將進(jìn)一步說(shuō)明。兩支以實(shí)線表示的香煙，在圖4a、4b中以60-I標(biāo)示，處在聚焦光束52、54的起始位置上，以60-II標(biāo)示的虛線表示的兩支香煙代表了移動(dòng)的終止位置，而其相應(yīng)的移動(dòng)距離是C。在這個(gè)方案里香煙在打孔時(shí)的橫向移動(dòng)和聚焦光束52、54的光束路徑方向有一定的角度，這在圖4b上更容易識(shí)別。通過(guò)旋轉(zhuǎn)鏡44的旋轉(zhuǎn)使光束產(chǎn)生位移而由此產(chǎn)生的焦點(diǎn)移動(dòng)軌跡并不垂直于聚焦光束52、54的光束軸線，因?yàn)楣馐丈湓诓糠致菪蔚膸钚蔚姆瓷涠?6上受到反射后產(chǎn)生反射光束48、49及聚焦光束52、54，它們的長(zhǎng)度有相應(yīng)的變化。
從圖4a示意圖可見(jiàn)，在這個(gè)案例里每個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45有四個(gè)帶狀反射段46，每一個(gè)帶狀反射段46占有四分之一圓周。每一個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45在其圓柱體的圓周上平均分配，即以90°安置這四個(gè)帶狀反射段46。每個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45的四個(gè)帶狀反射段46形成四個(gè)部分彎曲段，它們?cè)谛螤?、走?shì)、方向和傾角上完全一致。反射段46的起始范圍46a(圖2)落在第一個(gè)想象的平面上，這個(gè)想象的平面靠近旋轉(zhuǎn)體的一個(gè)平面或和這個(gè)平面重合，而反射端46的終止范圍46b(圖2)落在第二個(gè)想象的平面上，這個(gè)想象的平面靠近旋轉(zhuǎn)體的另一個(gè)平面或和這個(gè)平面重合，這里第一個(gè)和第二個(gè)想象平面和旋轉(zhuǎn)鏡44或45的任意一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸44a或45a垂直。
在這個(gè)設(shè)計(jì)方案下，旋轉(zhuǎn)鏡44、45在每一個(gè)工作節(jié)拍內(nèi)將旋轉(zhuǎn)90°，而將被打孔的香煙同時(shí)滾動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)360°并橫向沿著箭頭A的方向傳遞過(guò)距離C。在下一個(gè)工作節(jié)拍內(nèi)旋轉(zhuǎn)鏡44、45繼續(xù)再轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)90°，下一支香煙將被打孔。因此相應(yīng)于在每一個(gè)工作節(jié)拍內(nèi)旋轉(zhuǎn)鏡44、45旋轉(zhuǎn)過(guò)的角度(在這個(gè)設(shè)計(jì)方案里是90°)在這段時(shí)間里聚焦光束52所形成的聚焦路徑為距離C。
在旋轉(zhuǎn)鏡44、45旋轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)相應(yīng)于工作節(jié)拍的旋轉(zhuǎn)角度后入射激光束38將自動(dòng)地跳躍回每一個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡44、45的下一個(gè)帶狀反射段46的起始部分46a(圖2)。
因?yàn)槿肷浼す馐?8有一定的橫截面，則相應(yīng)于每一個(gè)工作節(jié)拍的可用的旋轉(zhuǎn)角度稍小于與兩個(gè)相鄰的反射段46之間的角度距離。因此為了在每一個(gè)工作節(jié)拍內(nèi)優(yōu)化可用的激光投入時(shí)間和可用的激光束路徑，入射激光束38將通過(guò)會(huì)聚鏡片組39a會(huì)聚成一個(gè)光束直徑小于激光頭37產(chǎn)生的光束直徑的激光束。
在此還要補(bǔ)充說(shuō)明的是，這個(gè)設(shè)計(jì)方案所涉及的是雙光束方案，對(duì)雙支香煙打孔。如前已述，這樣的雙支香煙是在生產(chǎn)中形成的，在兩支軸向排成直線的煙卷中間放有一個(gè)兩倍長(zhǎng)的濾嘴，而這個(gè)由兩個(gè)煙卷和一個(gè)兩倍長(zhǎng)的濾嘴組成的組合體將由涂有粘和劑的簿紙片粘接在一起。
如果要在雙支香煙的外層上打孔，則這個(gè)雙支香煙要放在一個(gè)圓鼓上，在圖1所示的過(guò)濾嘴安置機(jī)上可以是干燥鼓24或收集鼓28，并且在兩個(gè)聚焦光束52、54的聚焦范圍里(見(jiàn)圖4a、4b)，而所產(chǎn)生的打孔軌跡在這個(gè)雙支香煙60的圓周方向上為兩個(gè)環(huán)狀的孔序列62和64并互相之間有一定的距離，其中一個(gè)孔軌跡62在一支香煙的濾嘴上，另一個(gè)孔軌跡64在另一支香煙的濾嘴上，如圖5的局部圖所示。
具有螺旋形狀的帶狀反射段46在螺旋鏡44或45旋轉(zhuǎn)時(shí)，就如一個(gè)傾斜的平面，當(dāng)這個(gè)傾斜平面沿其法線移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生同樣的作用，當(dāng)然這里有一個(gè)區(qū)別，螺旋形鏡面的旋轉(zhuǎn)鏡具有運(yùn)動(dòng)學(xué)上更簡(jiǎn)單的特性。圖4b展示了它的工作方式，圖中除了兩個(gè)帶狀反射段46的螺旋形狀的鏡面外還有與其相關(guān)的以虛直線畫出的傾角線。這個(gè)虛直線同時(shí)代表了帶狀反射段46的螺旋形鏡面的展開(kāi)的傾斜反射面。從圖4b可明顯看出，通過(guò)平行移動(dòng)這個(gè)反射平面，從它的起始位置，在圖中它以46-I標(biāo)示，到它的終止位置46-II，反射光束將橫向的向下折射移動(dòng)，從它的起始位置，在圖中以實(shí)線表示的反射束并被標(biāo)示為48-I，到它的終止位置，以虛線表示的被標(biāo)示為48-II的光束。另外從圖4b中還可看出，螺旋鏡44沿箭頭B轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)特定角度后，相當(dāng)于反射平面平行移動(dòng)后，入射激光束38將跳躍去下一個(gè)螺旋形反射段46的起始位置，這里前一個(gè)反射段46-I的終止位置和下一個(gè)反射段46-II的起始位置是疊合在一起的。
出于更好的描述以及空間位置的原因，在圖4a、4b中畫出了已提到過(guò)的反射鏡58。而作為選擇，如果空間位置狹小，在按照?qǐng)D4a、4b的第二個(gè)方案里，反射鏡58可以去掉而直接將反射光束48、49聚焦在香煙60上。相反按照?qǐng)D3a～3d的第一個(gè)方案也可以安置一個(gè)相應(yīng)的反射鏡，如果空間位置許可的化。
最后在此還將指出，按照?qǐng)D3a～3d的第一個(gè)方案也可以象圖4a、4b的第二個(gè)方案一樣，使用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)鏡以兩束光束的方式在雙支煙上打孔。
權(quán)利要求
1.在棍狀體(60)，尤其是煙草加工工業(yè)中棍狀體的薄殼材料上制造所需透氣區(qū)域(62，64)的裝置，包括一個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸(44a)可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體(44)，在這個(gè)旋轉(zhuǎn)體(44)上至少有一個(gè)反射面(46)用于反射帶有能量的光束(38)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體(44)旋轉(zhuǎn)時(shí)光束(38)在薄殼材料上形成打孔區(qū)域(62)，這里反射面(46)至少有一個(gè)反射段(46)，在旋轉(zhuǎn)體(44)旋轉(zhuǎn)時(shí)反射光束(48)由反射段(46)反射出去，其特征在于，反射段(46)有彎曲形式。
2.按照權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，反射面的彎曲段(46)有帶狀形狀。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，反射面彎曲段(46)有螺旋形走向。
4.按照權(quán)利要求3所述的裝置，在此指出，反射面彎曲段(46)的螺旋軸平行于旋轉(zhuǎn)體(44)的旋轉(zhuǎn)軸(44a)或者和此軸重合。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的裝置，其特征在于，反射面彎曲段(46)的螺旋軸平行于光束(38)的入射方向。
6.按照以上至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)體(44)具有圓柱體的形狀，圓柱體的軸就是旋轉(zhuǎn)軸(44a)而在圍繞圓柱體則安置有反射面(46)。
7.按照以上至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，反射面(46)和旋轉(zhuǎn)體(44)的外表之間有一定的角度。
8.按照以上至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，反射面具有一定數(shù)量彎曲段(46)，它們是互相分開(kāi)安置的。
9.按照權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，在每一個(gè)彎曲段(46)之間是跳躍的或不連續(xù)的。
10.按照權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，彎曲段(46)的起始范圍(46a)落在第一個(gè)平面上，終止范圍(46b)落在第二個(gè)平面上，這兩個(gè)平面互相平行，而且最好是它們垂直于旋轉(zhuǎn)體(44)的旋轉(zhuǎn)軸(44a)并互相之間有一段距離。
11.按照權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，反射面的幾個(gè)彎曲段(46)完全平均分配地安置在旋轉(zhuǎn)體(44)的圓周上。
12.按照從8到11至少一項(xiàng)的權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，幾個(gè)彎曲段(46)按照它們的形狀，走勢(shì)，方向和/或傾角應(yīng)完全一致。
13.按照以上至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，彎曲段(46)和旋轉(zhuǎn)體(44)的旋轉(zhuǎn)軸(44a)形成一個(gè)45°的傾角。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)在棍狀體(60)的薄殼材料上制造所需透氣區(qū)域(62，64)的裝置，尤其是用于煙草加工工業(yè)，它包括一個(gè)圍繞旋轉(zhuǎn)軸(44a)可旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體(44)，在這個(gè)旋轉(zhuǎn)體(44)上至少有一個(gè)反射面(46)用于反射帶有能量的光束(38)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體(44)旋轉(zhuǎn)時(shí)光束(38)在薄殼材料上形成打孔區(qū)域(62)，這里反射面(46)至少有一個(gè)反射段(46)，在旋轉(zhuǎn)體(44)旋轉(zhuǎn)時(shí)反射光束(48)由反射段(46)反射出。本發(fā)明的特別之處在于，反射段(46)有彎曲形式，尤其是具有螺旋形走向。
文檔編號(hào)B23K26/08GK1432306SQ0310103
公開(kāi)日2003年7月30日 申請(qǐng)日期2003年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月8日
發(fā)明者曼弗雷德·東貝克 申請(qǐng)人:豪尼機(jī)械制造股份公司