Brevet FR2573286A1 — publié le 19860523

La présente invention porte sur un dispositif de perçage de trous de ventilation dans des cigarettes ou des produits à fumer semblables. Pour fabriquer des cigarettes '1ventilées", on utilise des dispositifs de perçage dans lesquels l'"outil" per çant est un laser Avec les types connus de dispositifs de perçage à faisceau laser, les cigarettes sont généra- lement percées suivant deux techniques, la première utili sant un laser qui perce lesdits trous de ventilation dans les cigarettes pendant que celles-ci tournent autour de leur axe, et la deuxième utilisant des systèmes réfléchissants mobiles conçus pour renvoyer le faisceau laser dans différentes directions sur les cigarettes k percer pendant que celles-ci se déplacent par rapport k la source laser sans tourner autour de leur axe. Dans les deux cas, les types connus de dispositifs à faisceau laser utilisent une source laser pulsée de fré- quence telle qu'un trou soit percé & chaque impulsion. L'emploi d'une source laser pulsée rend cependant pratiquement impossible l'utilisation des types connus précités de dispositifs de perçage avec les machines de fabrication de cigarettes ou de montage de filtres à grand débit conçues pour produire Jusqu'à 10 000 cigarettes par minute. Pour cela, la fréquence d'impulsions nécessaire pour percer environ trente trous dans chaque cigarette est d'environ 3000 Hz, ce qui implique l'utilisation de sources laser relativement grosses de grande puissance. En outre, de telles fréquences d'impulsions donnent générale- ment des trous arrachés irréguliers d'aspect inacceptable. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif de perçage à faisceau laser conçu pour fonctionner sans heurts avec les machines de fabrication de cigarettes et de montage de filtres à grand débit et qui ne présente aucun des inconvénients précités. En considération de ce but, la présente invention porte sur un dispositif de perçage de trous de ventilation dans des cigarettes ou des produits i fumer semblables supportés par un taibour d'alimentation tournant autour de son axe, dit premier axe, et destinés à tourner autour de leur axe, dit deuxième axe, par rapport au tambour, ce dispositif de perçage comprenant une source laser et un système optique réfléchissant et focalisant conçu pour changer la direction du faisceau émis par cette source et le focaliser en des points téter innés de la surface de chaque cigarette ou produit semblable, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la source est conçue pour émettre un faisceau laser continu le long du premier axe et que le système optique comprend un ensemble mobile tournant autour du premier axe et conçu pour renvoyer le faisceau vers le premier axe et un élé- ment réfléchissant fixe pourvu d'un cercle de miroirs disposés autour du premier axe et destinés à intercepter l'un après l'autre le faisceau et le renvoyer vers l'ex- térieur sur les cigarettes ou produits -semblables. D t autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortent de la description suivante illustrée par les dessins, qui représentent un exemple non limitatif et sur lesquels La fig. 1 est une représentation en perspective d agencement préformé du dispositif de perçage de l'inven- tion et la fig. 2 est une coupe axiale du dispositif de la rig. 1. Sur la fig. 1, le chiffre 1 indique un dispositif de perçage conçu pour percer une série de trous 2 en cercle (fig. 2) dans des cigarettes 3. Chacune de ces dernières est en partie logée dans un siège 4 situé à la périphérie d'un tambour d'alimentation 3 conçu pour tourner autour de son axe à une vitesse constante donnée. Le dispositif 1 comprend une source laser continue 6 conçue pour émettre un faisceau 7 qui est renvoyé par un miroir fixe 8 le long dtun axe 9 qui coïncide avec l'axe de rotation du tambour 3. Le dispositif 1 comprend aussi un corps tubulaire 10 monté de façon à tourner autour de son axe, qui coïncide avec l'axe 9. Le corps tubulaire 10 est pourvu d'une couronne 11 qui est en prise avec un pignon 12 monté sur un moteur 13 conçu pour faire tourner le corps 10 à une vitesse constante donnée. De l'extrémité du corps 10, qui fait face au tambour 5, partent deux bras 14 et 13 qui portent respectivement un miroir 16 et un miroir 17. Le miroir 16 est destin à intercepter le faisceau 7 venant du corps 10 et le renvoyer vers l'extérieur sur le miroir 17 dans une direction sensiblement perpendiculaire à laxe 9. Comme le montre la fig. 2, le miroir 17 est placé de façon i renvoyer le faisceau 7 le long dtun axe 18 qui coupe lasse 9 en un point 19. L'axe 18 coïncide avec l'axe optique dune lentille focalisante 20 portée par un bras 21 qui fait corps avec le bras 13, cette lentille étant conçue pour focaliser le faisceau 7 en un point qui, si le faisceau focalisé n'était pas encore renvoyé, coinoiderait avec le point 19 quelle que soit la position angulaire autour de l'axe 9 de l'ensemble mobile 22 comprenant le corps tubulaire 10, les bras 14, 15 et 21, les miroirs 16 et 17 et la lentille 20. Le dispositif 1 comprend aussi un élément réfléchis- sant fixe 23 ayant la forme d'un tronc de pyramide régulier et placé de façon que son axe coïncide avec lasse 9 et que sa petite base fasse face au corps tubulaire 10. L'élément réfléchissant 23 a un nombre n-de faces égal au nombre de trous à percer dans le filtre 24 de chaque cigarette 3 saillant du tambour 3. Chaque face de l'élément réfléchissant 23 est pourvue d'une surface réfléchissante ou miroir 23 qui, pour un ensemble donné de positions angulaires de l'ensemble mobile 22, intercepte le faisceau 7 focalisé venant de la lentille 20 et le réfléchit vers l'extérieur dans une direction sensiblement radiale jusqu'à la formation d'un foyer réfléchi 26 à la surface des cigarettes 3. L'extrémité opposée au filtre 24 de chaque cigarette 3 est montée dans un support 27 placé axialement par rappert au siège 4 et assujetti à une roue dentée 28. Chaque roue dentée 28 engrène avec une couronne 29 conçue pour tourner par rapport au tambour 5 de façon à faire tourner les cigarettes 3 autour de leur axe pendant quelles sont avancées par le tambour 3. Pendant le fonctionnement, la relation entre les wi- tesses du tambour 3 et du corps tubulaire 10 est de ma- nitre générale telle qu'un tour complet de l'ensemble mobile 22 autour de son axe s'accompagne d'un pas en avant des cigarettes 3 gal à la distance entre deux ci garettes voisines. En outre, si n est le nombre de trous 2 à percer dans chaque cigarette 3, les cigarettes 3 sent percées pendant qu'elles sont avancées par le tambour S sur un arc de perçage de n pas en longueur, déplacement pendant lequel le mécanisme d'entrainement 27, 28, 29 fait faire à chaque cigarette 3 un tour complet autour de son axe. Dans la même hypothèse, l'élément réfléchissant 23 est pourvu de n miroirs 25 couvrant un arc dont l'angle au centre coïncide avec l'angle au centre de l'arc de perçage. Dans le cas du mode de fonctionnement précédent, à chaque tour complet de lwenseuble mobile 22 autour de son axe, le dispositif de perçage 1 perce un trou 2 dans chaque cigarette 3 sur l'arc de perçage précité, de sorte que chaque cigarette 3 sortant de l'arc de perçage est percée do n trous 2 également répartis le long d'une circonférence de son filtre 24. Pour mleux faire comprendre le fonctionnement du dispositif de perçage 1, on peut dire que, selon une loi de la physique, si un faisceau de lumière est focalisé par un dispositif focalisant on un point qui reste fixe dans l'espace quel que soit le mouvement du dispositif focalisant le long d'une trajectoire quelconque, une déviation du faisceau focalisé entraînera la création d'un nouveau foyer qui, comme le foyer initial, restera fixe dans l'espace en cas de changement de position du dispositif focalisant.Si maintenant on examine le dispositif 1 à la lumière de ce principe et considère que sans miroirs 23, le faisceau 7 est toujours focalise en un point fixe 19, on trouve que si l'on introduit un miroir 23, le faisceau 7 sera focalisé en un point 26 qui restera fixe dans l'espace pendant tout le temps que le faisceau 7 mettra à balayer ce miroir 23, et qui se déplacera brusquement pour prendre une nouvelle position fixe à la surface d'une cigarette 3 voisine quand le faisceau 7 commencera à balayer un nouveau miroir 23. Par conséquent, le faisceau 7 est "pulsé" par les miroirs 23, qui ont pour effet de localiser de façon cyclique le foyer du faisceau 7 on n points fixes répartis le long de l'arc de perçage. A chacun de ces points, le dispositif 1 perce un trou 2 à la surface de la cigarette 3 qui coïncide à cet instant avec la position de ce point. Comme chaque cigarette passe par tous lesdits points en parcourant l'arc de perçage, un nombre total n de trous 2 y auront été percés au moment où elle atteindra l'ex- trémie de l'arc de perçage. En outre, comme chaque cigarette 3, en parcourant l'arc de perçage, fait un tour complet autour de son axe à vitesse constante, les trous 2 seront également répartis autour d'elle. Quand elles sont frappées par le faisceau 7 focalisé, les cigarettes 3 continuent de se déplacer avec le tambour 5, de sorte que les trous 2 sont ordinairement ovales. Pour supprimer cet inconvénient et faire en sorte que le foyer du faisceau 7 se déplace avec chaque cigarette 3 pendant tout le temps du perçage de chaque trou 2, on modifie l'angle du miroir 17 et de ltase optique de la lentille 20 de façon à obtenir, en l'absence des miroirs 23, un foyer 30 situé à une distance donnée de l'axe 9. Lors de la rotation de l'ensemble mobile 22, le foyer 30 ne reste pas fixe dans 11 espace comme le foyer 19, mais décrit une circonférence centrée sur l1axe 9. De te, le foyer réfléchi 26 se déplace dans l'espace et, pendant que le faisceau 7 focalisé balaie lrun quelconque des miroirs 25, décrit un arc à une vitesse sensiblement proportionnelle au rayon de la circonférence décrite par le foyer 30. Par conséquent, en calculant ce rayon, on peut, pour chaque miroir 23, faire se déplacer le foyer réfléchi 26 avec la cigarette 3 pendant tout le temps de son perçage et ainsi obtenir des trous 2 parfaitement ronds. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de perçage (1) pour le perçage de trous de ventilation dans des cigarettes (3) ou des produits à fumer semblables supportés par un tambour d'alimentation (5) tournant autour de son axe, dit premier axe, et destinés à tourner autour de leur axe, dit deuxième axe, par rapport au tambour, ce dispositif de perçage (1) comprenant une source laser (6) et un système optique r4- fléchissant et focalisant conçu pour changer la direction du faisceau émis par cette source (6) et le focaliser en des points déterminés de la surface de chaque cigarette (3) ou produit semblable, ce dispositif étant caractérisé par le fait que la source (6) est conçue pour émettre un faisceau laser continu (7) le long du premier axe (9) et que le système optique comprend un ensemble mobile (22) tournant autour du premier axe (9) et conçu pour renvoyer le faisceau (7) vers le premier ase (9) et un élément réfléchissant fixe (23) pourvu dun cercle de miroirs (23) disposés autour du premier axe (9) et destinés & intercepter l'un après l'autre le faisceau (7 > et le renvoyer vers l'extérieur sur les cigarettes (3) ou produits semblables. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractéris par le fait que ltensesbl- mobile (22) comprend deux miroirs (16, 17), le premier placé sur le premier axe (9) pour renvoyer le faisceau (7) vers leexterieur et et le deu- xième destiné à recevoir le faisceau (7) réfléchi par le premier et le renvoyer vers le premier axe (9), et#com- prend aussi une lentille focalisante (20). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la lentille focalisante (20) est placée entre le deuxième miroir (17) et l'élément réfléchissant (23). 4 - Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que le deuxième miroir (17) et l'axe optique de la lentille (20) sont placés de façon à fournir, en l'absence de l'élément réfléchissant (23), un foyer (30) situé à une distance donnée du premier axe (9) et tournant autour de celui-ci avec 11 ensemble mobile (22).