(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タバコ加工産業の棒状の製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するための方法であって、
回転軸（４）の回りを回転するドラム（６）を用いて、その胴回り上で製品（２，２’，２’’，２’’’）を保持して、製品（２，２’，２’’，２’’’）を横方向に移送する措置と、
製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するのに適した、少なくとも一つの高エネルギーの光線（１０ａ，１０ｂ）を供給する措置と、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、回転軸（４）から半径方向に対して外側に向かって出て行く方向に向ける措置と、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、ドラムの胴回りの外側で、ドラムの胴回りに対してほぼ平行に延びる方向に偏向させる措置と、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するために、ドラムの胴回りの外側で、ドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に偏向させる措置と、
ドラムの胴回り上に偏向された光線（１０ａ，１０ｂ）を、集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）によって、ほぼ固定位置にある少なくとも一つの焦点に集束させる措置と、
製品（２，２’，２’’，２’’’）を、ドラム（６）によって、この焦点を通過するように移送して、この光線（１０ａ，１０ｂ）によって、製品（２，２’，２’’，２’’’）に、穴（３０）を穿孔する措置と、
を有し、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、回転軸（４）の回りに掃引回転させて、
この回転軸（４）から出て行く光線（１０ａ，１０ｂ）を、少なくとも一つの光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）によって投射し、この光学系の焦点が、ほぼ回転軸（４）に位置する線上にあり、
この光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）が、光線（１０ａ，１０ｂ）の回転軸（４）の回りの掃引回転運動を光線（１０ａ，１０ｂ）の並進運動に変換し、
この光線（１０ａ，１０ｂ）の並進運動によって、集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）が、少なくとも二つ又は五つの、ドラム（６）の移送方向に順番に並んだ僅かに縦長の焦点を生成する、
方法。
【請求項２】
タバコ加工産業の棒状の製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するための装置であって、
その胴回り上で製品（２，２’，２’’，２’’’）を保持して、製品（２，２’，２’’，２’’’）を横方向に移送するための、回転軸（４）の回りを回転するドラム（６）と、
製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するのに適した、少なくとも一つの高エネルギーの光線（１０ａ，１０ｂ）を、ほぼ回転軸（４）から半径方向に対して外側に向かって出て行く方向に向けるための方向調整手段と、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、ドラムの胴回りの外側で、ドラムの胴回りに対してほぼ平行に延びる方向に偏向させるための第一の偏向手段（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）と、
この光線（１０ａ，１０ｂ）を、製品（２，２’，２’’，２’’’）を穿孔するために、ドラムの胴回りの外側で、ドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に偏向させるための第二の偏向手段（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）と、
ドラムの胴回り上への方向に偏向された光線（１０ａ，１０ｂ）を、ほぼ固定位置にある少なくとも一つの焦点に集束させるための集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）であって、これらの集束光学系は、ドラム（６）によって、その胴回り上に保持された製品（２，２’，２’’，２’’’）を、この焦点を通過するように移送し、これらの光線（１０ａ，１０ｂ）によって、製品（２，２’，２’’，２’’’）に一つの穴（３０）を穿孔可能なように配置されている集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）と、
回転軸（４）から出て行く光線（１０ａ，１０ｂ）を投射するための、少なくとも一つの光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）であって、この光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）の焦点が、ほぼ回転軸（４）に位置する線上にある光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）と、
を有し、
この方向調整手段（８）は、光線（１０ａ，１０ｂ）を回転軸（４）から外側に向かって出て行く方向に向けるとともに、光線（１０ａ，１０ｂ）を回転軸（４）の回りに掃引回転させるための回転可能なポリゴンミラー（８）を有し、このポリゴンミラーは、その表面をほぼドラム（６）の回転軸（４）を通過させる形で、ドラム（６）の回転軸（４）に対して平行な軸の回りを回転可能であり、
この光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）が、光線（１０ａ，１０ｂ）の回転軸（４）の回りの掃引回転運動を、光線（１０ａ，１０ｂ）の並進運動に変換するための、第二の固定位置の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）を有し、
この第二の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）と集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）は、第二の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）により実現された光線（１０ａ，１０ｂ）の並進運動によって、集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）が、少なくとも二つ又は五つの、ドラム（６）の回転方向に順番に並んで存在する焦点を生成可能であるように構成されるとともに、相互に調整されている、
装置。
【請求項３】
当該の光線（１０ａ，１０ｂ）を、回転軸（４）に対してほぼ垂直に供給するための手段（１２）を有する請求項２に記載の装置。
【請求項４】
当該の手段（１２）が、光線（１０ａ，１０ｂ）を、ほぼ回転軸（４）に位置する線上に集束する第一の固定位置の円柱レンズ（１２）を有する請求項３に記載の装置。
【請求項５】
当該のポリゴンミラー（８）が、ドラム（６）の回転方向と逆の方向に回転可能である請求項２から４までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項６】
当該の光線（１０ａ，１０ｂ）が、当該の焦点の間でパワーオフの状態に切り換え可能である請求項２から５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項７】
当該のポリゴンミラー（８）が、複数の切子面（１４）を有し、その切り子面の数は、光線（１０ａ，１０ｂ）が所定の切子面（１４）上に当っている場合に、ポリゴンミラー（８）の回転する間に、光線（１０ａ，１０ｂ）を回転軸（４）の回りに所定の角度に渡って掃引回転させるように選定される請求項２から６までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項８】
当該のポリゴンミラー（８）が、八つの切子面（１４）を有し、その結果光線（１０ａ，１０ｂ）が、一つの切子面（１４）上に滞留している間に、回転軸（４）の回りを９０°に渡って掃引回転可能である請求項７に記載の装置。
【請求項９】
当該の光線（１０ａ，１０ｂ）がポリゴンミラー（８）の一つの切子面（１４）上に滞留して、光線（１０ａ，１０ｂ）が掃引回転される間に、回転軸（４）から出て行く光線（１０ａ，１０ｂ）を第一の偏向手段（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）上に投射するための、それぞれ一つの第二の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）を持つ、五つの光学系（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）を有し、その際各第二の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）の焦点が、それぞれほぼ回転軸（４）に位置する線上にある請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
当該の光線（１０ａ，１０ｂ）が、第二の円柱レンズ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ）の中の一つからその次の第二の円柱レンズに移行する間、パワーオフの状態に切り換え可能である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
光線（１０ａ，１０ｂ）が、ポリゴンミラー（８）の一つの切子面（１４）上に滞留している間に、回転軸（４）の回りを所定の角度に渡って掃引回転された後に、その次の切子面（１４）に移行する際に、再びその開始位置に掃引回転されて戻るように、当該のポリゴンミラー（８）が構成されている請求項２から１０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
当該の光線（１０ａ，１０ｂ）が、一つの切子面（１４）からその次の切子面に移行する間、パワーオフの状態に切り換え可能である請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
光線（１０ａ，１０ｂ）が、回転するポリゴンミラー（８）の一つの切子面（１４）上に滞留して、光線（１０ａ，１０ｂ）が掃引回転される間に、この掃引回転運動の間に光線（１０ａ，１０ｂ）によって掃引回転される角度範囲内にある第一、第三、第五云々の製品（２，２’，２''，２''' ）だけが穿孔可能であり、その結果これらの穿孔された製品（２，２’，２''，２''' ）の各々に後続する製品（２，２’，２''，２''' ）は、それに続くポリゴンミラー（８）の切子面（１４）でのそれに続く掃引回転運動の間に初めて穿孔可能となるように、当該のポリゴンミラー（８）とドラム（６）の回転速度、ドラム（６）の胴回り、ドラム（６）の胴回り上における製品（２，２’，２''，２''' ）の間隔、ならびにポリゴンミラー（８）の切子面（１４）の数を互いに調整している請求項２から１２までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１４】
光線（１０ａ，１０ｂ）の所定の掃引回転運動の間に穿孔されなかった製品（２，２’，２''，２''' ）は、早くてそれに続く掃引回転運動の始めまでに、しかし遅くとも製品（２，２’，２''，２''' ）が、その直ぐ前を行く製品（２，２’，２''，２''' ）のために用いられていた集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）の下に到達した際に、これらの直ぐ前を行く製品（２，２’，２''，２''' ）のために事前に使用可能となっている各集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）の下に移送されて、それらの側面に穿孔されるように、当該の調整を行う請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）の少なくとも一つの固定位置の焦点を通って移送される各製品（２，２’，２''，２''' ）が、この焦点で穿孔可能なように、当該の調整を行う請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
当該の製品（２，２’，２’’，２’’’）を、それらがドラム（６）上に滞留している間に、それらの縦軸の回りに３６０°に渡って、一回又は三回回転させるための回転手段を有する請求項２から１５までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
光線（１０ａ，１０ｂ）が、回転軸（４）の回りを所定の角度に渡って掃引回転可能であり、製品（２，２’，２''，２''' ）が、当該の回転手段を用いて、それらが光線（１０ａ，１０ｂ）の所定の角度に対応する掃引回転範囲内に滞留している間に、それらの縦軸の回りに少なくとも３６０°に渡って回転可能であり、その結果各集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）の下で、製品（２，２’，２''，２''' ）の別の周縁部分が穿孔可能であるように、当該の調整を行う請求項１３から１６までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
当該の製品（２，２’，２''，２''' ）上に少なくとも二つの平行に延びる穿孔痕を形成するために、少なくとも二つのほぼ平行な光線（１０ａ，１０ｂ）を供給する請求項２から１７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
当該の少なくとも二つの光線（１０ａ，１０ｂ）を、僅かに収斂させて、ドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に偏向可能なように、第二の偏向手段（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）を構成する請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
当該の少なくとも一つの光線（１０ａ，１０ｂ）が、ほぼ円形の横断面を有する請求項２から１９までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２１】
当該の第一の偏向手段（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）が、ドラムの胴回りの外側にある、固定位置の第一の偏向ミラー（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）を有する請求項２から２０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２２】
当該の第二の偏向手段（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）が、ドラムの胴回りの外側にある、固定位置の第二の偏向ミラー（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆ，２２ｇ，２２ｈ，２２ｉ，２２ｊ）を有する請求項２から２１までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項２３】
当該の集束光学系（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）が、球面レンズ（２４，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ，２４ｇ，２４ｈ，２４ｉ，２４ｊ）を有する請求項２から２２までのいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タバコ加工産業の棒状の製品を穿孔するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ここでは、タバコ加工産業の棒状の製品とは、特に個々の紙巻きタバコ、二連フィルター付紙巻きタバコ(Doppelfilterzigarette) 、紙巻きタバコ用フィルターまたは紙巻きタバコのタバコロール(Tabakstock)、例えば刻みタバコから成るタバコロールであると解釈する。
【０００３】
初めに述べた方法および装置は、従来の技術で周知である。そのような方法および装置を用いて、例えば、所謂空気を通す紙巻きタバコを製造することができる。それは、フィルター領域に多数の穿孔を備えた紙巻きタバコであり、それらの穿孔は、喫煙者がタバコの煙と一緒に、ある程度の周囲の空気を吸い込むことを可能とするものである。これは、一方では吸い込んだタバコの煙を薄める利点および、他方では煙りの温度と、それによって煙りの中のニコチンとタールの含有量を低下させる利点を有する。
【０００４】
特許文献１は、例えば、穿孔する紙巻きタバコを、その縦軸の回りに回転させるために、それらを保持する移送ロールの外周とそれに対応する静止した支持台の凹面に展開する外側の面との間を転がす方法を提示しており、その際紙巻きタバコは、すでに支持台の貫通口を通り抜けて進むレーザー光線ビームを通過する前に、回りを取り囲む形で移送ロールの胴回り上に配置された保持位置から転がり出されるとともに、レーザー光線ビームを通過した後にも、移送ロールと支持台間を更に転がされる。これらの転がしは、移送ロールと支持台間の十分な押圧のもとに実行されなければならず、そして紙巻きタバコは、今日の高速な機械速度を考慮すると、この領域では、非常に高速な移送速度を有することとなるので、紙巻きタバコを望ましくない機械的な消耗に曝すこととなる。
【０００５】
これに対して、この消耗を探知して防止する装置がある。すなわち、例えば、特許文献２は、円筒形のロールの外周に渡って分散した窪み内に紙巻きタバコを配列させる装置を提示している。このロールは、中空軸によって駆動され、この中空軸の中には、別の中空軸が回転可能な形で軸支されている。この内側の中空軸は、外側の軸の外側にある末端部に、光線スプリッターならびにそれに後続する鏡を持っており、この鏡には、それぞれ集束レンズが割当てられている。これらの集束レンズは、光線スプリッターおよび鏡と同様に、内側の中空軸の前述した末端部の中に配置されている。中空軸の別の末端に配置されたレーザー光源は、パルス化されたレーザー光線を供給し、この光線は、内側の中空軸の中を進む。光線スプリッターと鏡により、このパルス化されたレーザー光線は、内側の中空軸の別の末端で二つの部分光線に分割され、これらの部分光線は、軸に配備されたスリットを通して、個々の紙巻きタバコのそれぞれの露出しているフィルター上に向けられる。この場合、内側の中空軸は、移送ロールと同じ方向であるが、より高い回転数で回転しており、その結果個々の紙巻きタバコは、それぞれ内側の中空軸が一回転する間に、それぞれ順番に一つの穴を開けられることとなる。
【０００６】
しかし、この周知の装置は、個々の紙巻きタバコしか穿孔することができないことが欠点である。
【０００７】
同じ欠点は、特許文献３で周知の初めに述べた種類の装置で見られる。この文献から、発散レンズを用いてレーザー光線を扇状に広げて、複数の凸レンズに当てる、紙巻きタバコに穴を開けるための装置が周知であり、これらの凸レンズは、移送ドラム上に回転可能な形で配置された一定数の凹所の各凹所に割当てられている。
【特許文献１】米国特許第４，２８１，６７０号明細書
【特許文献２】ドイツ特許公開第３３１３９６４号明細書
【特許文献３】ドイツ特許第３５１０１１９号明細書
【特許文献４】ドイツ特許第３３１３０６４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の課題は、初めに述べた種類の方法および装置を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、この発明にもどづき、請求項１による方法および請求項２５による装置によって解決される。
【００１０】
この発明の実施構成は、特に前述した従来技術の欠点を回避するものである。すなわち、この発明の実施構成は、移送ロールと支持台間での紙巻きタバコの回転および／または個々の紙巻きタバコを穿孔するとの制限を回避するものである。
【００１１】
この発明は、初めに述べた種類の方法および装置が、常に二連フィルター付紙巻きタバコの穿孔にも適さなければならず、このことは、外側から製品を移送するためのドラム上への方向を向いた高エネルギーの光線を用いて穿孔することによってのみ、経済的に妥当な形で可能であるとの認識を有するものである。
【００１２】
有利には、この光線を回転軸に対してほぼ垂直に供給する手段を配備する。更に有利には、この手段は、この光線をほぼ回転軸に位置する線上に集束する第一の、有利には固定位置の円柱レンズを有する。この場合、この方向調整手段は、光線を回転軸から外側に向かって出て行く方向に向けるとともに、光線を回転軸の回りに掃引回転させるために、その表面をほぼドラムの回転軸を通過させる形で、ドラムの回転軸に対して平行な軸の回りを回転するポリゴンミラーを有し、その際このポリゴンミラーは、ドラムの回転方向とは逆に回転可能である。この方法により、特に確実にかつ簡単に、この発明を実現することができる。
【００１３】
回転軸から出て行く光線を投射するために、更に少なくとも一つの光学系を配備して、この光学系の焦点がほぼ回転軸に位置する線上にあり、その際この光学系が、回転軸の回りの光線の掃引回転運動を光線の並進運動に変換するための、第二の、有利には固定位置の円柱レンズを備えている場合、有利には、光線の放射特性、例えば光線を二列にすること(Zweireihigkeit des Strahls)、光線の直径および偏光などを保持し続けることが保証される。
【００１４】
この発明の有利な実施例では、ドラムの胴回り上に偏向された光線を少なくとも一つのほぼ固定位置の焦点に集束するための集束光学系を配備している。この場合、この焦点は、光線が製品に穴を穿孔可能である形で、ドラムによってその胴回りに保持されている製品を、この焦点を通過して移送可能であるように配置される。この場合、第二の円柱レンズにより実現された光線の並進運動によって、この集束光学系で、ドラムの回転方向に対して順番に配置された、少なくとも二つの、有利には五つの焦点が形成可能なように、第二の円柱レンズと集束光学系とを構成、互いに調整する。有利には、光線は、これらの焦点間を移動する間、パワーオフの状態に切り換えられる。
【００１５】
ポリゴンミラーとドラムの回転速度、ドラムの胴回りとドラムの胴回り上における製品の間隔ならびにポリゴンミラーの切子面の数を互いに調整して、光線の掃引回転運動の間に、回転するポリゴンミラーの一つの切子面上に光線が滞留する間、この掃引回転運動の間に光線によって掃引回転される角度範囲内にある第一、第三、第五云々の製品だけを穿孔し、その結果穿孔された製品のそれぞれに後続する製品が、その後に続くポリゴンミラーの切子面でのその後に続く掃引回転運動の間に、初めて穿孔可能とすることも有利である。
【００１６】
この場合、光線の所定の掃引回転運動の間に、穿孔されなかった製品が、早くてもそれに続く掃引回転運動の始めまでに、しかし遅くともその直ぐ前を行く製品用に使用されていた集束光学系の下に製品が到達した時に、それぞれその直ぐ前を行く製品用に事前に使用可能になっている集束光学系の下に移送されて、その側面に穿孔されるように、この調整を確実に行う。
【００１７】
集束光学系の少なくとも一つの固定位置の焦点を通過して移送される製品が、それぞれこの焦点で穿孔されるように、この調整を行う。
【００１８】
製品を、その周縁上に一様に穿孔するために、製品がドラム上に滞留している間に、製品を、その縦軸の回りに３６０°に渡って、有利には一回、更に有利には三回回転させるための回転手段を配備することができる。回転軸の回りを所定の角度に渡って光線を掃引回転させる一方、その所定の角度に対応する光線の掃引回転範囲内に滞留している間に、この回転手段を用いて、製品を、その縦軸の回りに少なくとも３６０°に渡って回転可能とし、その結果各集束光学系の下で、製品の別の周縁部分を穿孔可能であって、最終的に製品の全周に渡って穿孔可能であるように、この装置の別の構成要素上において、この回転手段を調整する。
【００１９】
穿孔に使用する光線は、ほぼ円形の横断面、またはそれに代わって楕円の横断面を持つことができる。
【００２０】
この発明の別の有利な実施構成は、従属請求項に記載されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
ここで、添付の図面にもとづき、この発明の有利な実施例を記述する。
【００２２】
図１は、この発明にもとづく、タバコ加工産業の棒状の製品、ここでは紙巻きタバコ２を穿孔するための装置の第一の実施構成１の模式的な斜視図を示している。
【００２３】
装置１は、回転軸４の回りを反時計回りに回転可能なドラム６を有し、このドラムは、その胴回り上で横向きにして紙巻きタバコ２を保持するとともに、紙巻きタバコ２を横方向に移送する。このドラム６は、図４と５でドラム６の右下に図示されている、紙巻きタバコ２をドラム６に供給するための供給ドラム５と、図４と５でドラム６の左下に図示されている、紙巻きタバコ２をドラム６から受け取り、回収するための回収ドラム７との間にある。
【００２４】
更に、装置１は、ポリゴンミラー８として構成された方向調整手段を有し、この方向調整手段は、紙巻きタバコ２を穿孔するのに適した二つの高エネルギーのレーザー光線１０ａと１０ｂを、回転軸４から半径方向に対して外向きに出て行く方向に向きを変えるものである。この目的のために、ポリゴンミラー８は、同じ大きさの八つの切子面１４を有し、ドラム６の回転軸４に対して平行な軸１６の回りを回転可能である。この場合、この軸１６は、ポリゴンミラー８の切子面１４が、平均してほぼドラム６の回転軸４を通過して回転可能であるような形で配置される。ポリゴンミラー８は、時計回りに、従ってドラム６の回転方向と逆に回転可能である。
【００２５】
紙巻きタバコ２を穿孔するのに適した二つの高エネルギーのレーザー光線１０ａと１０ｂは、図示されていない炭酸ガスレーザーによって生成可能である。これらのレーザー光線１０ａ，１０ｂは、パルス化されて供給される。レーザー光線１０ａは、図１では手前に図示されており、一方レーザー光線１０ｂは、図１では後方に図示されている。
【００２６】
光線１０ａ，１０ｂの光路内で炭酸ガスレーザーとポリゴンミラー８との間には、固定位置に配置された第一の円柱レンズ１２があり、この円柱レンズを用いて、光線１０ａ，１０ｂを、ほぼ回転軸４に位置する線上に集束可能である。従って、切子面１４は、第一の円柱レンズ１２の焦点を通過させる形で回転可能である。
【００２７】
回転軸４から出て行く光線１０ａと１０ｂを投射するための光学系として機能する、五つの円柱レンズ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄおよび１８ｅは、回転軸４に対して同じ間隔を空けて、回転軸４の回りを取り囲んで円弧状に並んで配置されている。これらの円柱レンズ１８ａ〜１８ｅは、これらがポリゴンミラー８の回転によって生起されるレーザー光線１０ａ，１０ｂの回転軸４の回りの掃引回転運動を、円柱レンズ１８ａ〜１８ｅの表面に沿った並進運動に変換するように構成されている。ポリゴンミラー８の切子面１４によって生起される光線１０ａ，１０ｂの、ここでは９０°に渡る掃引回転運動は、円柱レンズ１８ａ〜１８ｅによってカバーされている。
【００２８】
各円柱レンズ１８ａ〜１８ｅは、ドラムの胴回りの外側に配置された第一の偏向ミラー２０ａ〜２０ｅに割当てられており、これらのミラーは、またもや固定位置の、第一の偏向手段として機能し、それぞれドラムの胴回りに対して４５°の角度の方向に向きを変化させるものである。これらの偏向ミラー２０ａ〜２０ｅを用いて、光線１０ａ，１０ｂを、ドラムの胴回りの外側で、ドラムの胴回りに対してほぼ平行に延びる方向に偏向することができる。
【００２９】
各第一の偏向ミラー２０ａ〜２０ｅは、ドラムの胴回りの外側に配置されている第二の偏向ミラー２２ａ〜２２ｊに割当てられており、これらの第二の偏向ミラーは、またもや固定位置の、第二の偏向手段として機能し、それぞれドラムの胴回りに対して４５°の角度の方向に向きを変化させるものである。この場合、第一の偏向ミラー２０ａ〜２０ｅは、光線１０ａをドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に、第二の偏向ミラー２２ａ〜２２ｊは、光線１０ｂをドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に偏向させるために機能する。
【００３０】
ドラムの胴回り上の方向にそれぞれ偏向された光線１０ａ，１０ｂを集束するための集束光学系として、球面レンズ２４が、第二の偏向ミラー２２ａ〜２２ｊとドラムの胴回りの間に対して垂直な形で、ドラムの胴回りに対してほぼ平行に配置されている。これらの球面レンズ２４は、光線１０ａ，１０ｂをほぼ固定位置の焦点上に集束することができる。この場合、球面レンズ２４と従ってそれらの焦点は、ドラム６によって、その胴回り上に保持された紙巻きタバコ２を、球面レンズ２４によって形成される焦点を通過させて移送可能とするとともに、光線１０ａ，１０ｂによって、それぞれ紙巻きタバコに一つ以上の穴を穿孔可能であるように構成・配置されている。
【００３１】
装置１の動作方法は、以下のとおりである。
【００３２】
レーザー光線１０ａと１０ｂは、炭酸ガスレーザーによって生成されて、第一の固定位置の円柱レンズ１２の方向に向けられており、この円柱レンズは、レーザー光線１０ａ，１０ｂを、ほぼ回転軸４に位置する線上に集束する。
【００３３】
ポリゴンミラー８は、その時点で円柱レンズ１２の焦点に位置する切子面１４で、これらの切子面１４上に当るレーザー光線１０ａと１０ｂを、五つの円柱レンズ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄおよび１８ｅの中の一つの方に跳ね返す。図１では、それは、レンズ１８ｂである。
【００３４】
円柱レンズ１８ａ〜１８ｅ（図１では、それはレンズ１８ｂである）は、ポリゴンミラー８の回転によって生起されるレーザー光線１０ａ，１０ｂの回転軸４の回りにおける掃引回転運動を、円柱レンズ１８ａ〜１８ｅ（図１では、それはレンズ１８ｂである）の表面に沿った並進運動に変換する。ポリゴンミラー８の回転速度と、それに伴う各円柱レンズ１８ａ〜１８ｅを通過する光線１０ａ，１０ｂの動きは、パルス化された光線１０ａと１０ｂのオン／オフ切換周波数にもとづいて調整されて、光線１０ａ，１０ｂが、円柱レンズ１８ａ〜１８ｄの中の一つを通過して掃引回転される間に、紙巻きタバコ２に一つの穿孔を付けるのに十分な持続時間の間に、数回、図示した例では五回、パワーオンの状態に切り換え可能とするものである。一つの円柱レンズ１８ａ〜１８ｄから次の円柱レンズに移行する間、レーザー、従って光線１０ａ，１０ｂは、パワーオフの状態に切り換えられる。
【００３５】
ポリゴンミラー８は、全部で八つの切子面１４を持っているので、ポリゴンミラー８が回転する間に、切子面１４のそれぞれは、光線１０ａと１０ｂが、その切子面１４上にある間に、光線１０ａと１０ｂを時計回りにそれぞれ９０°に渡って掃引回転させる。
【００３６】
第一の偏向ミラー２０ａ〜２０ｅは、ドラムの胴回りの外側で、光線１０ａ，１０ｂをドラムの胴回りに対してほぼ平行に延びる方向に偏向させる。次に、光線１０ａは、第二の偏向ミラー２２ａ〜２２ｅ（図１ではミラー２２ｂ）によって、第二のレーザー光線１０ｂは、第二の偏向ミラー２２ｆ〜２２ｊ（図１ではミラー２２ｇ）によって、ドラムの胴回りに対してほぼ垂直に延びる方向に偏向される。
【００３７】
それに続いて、そのようにドラムの胴回りに対して垂直に偏向されたレーザー光線１０ａと１０ｂは、レンズ２４によって、ドラム６上で回転する紙巻きタバコ２の円周面２ａ上に集束されて、その円周面２ａを穿孔する。
【００３８】
図１は、例えばレーザー光線１０ａ，１０ｂを、ポリゴンミラー８によって円柱レンズ１８ｂに、そこから偏向ミラー２０ｂに、このミラーから偏向ミラー２２ｂと２２ｇに、そしてこれらのミラーから球面レンズ２４に集束する様子を図示している。しかし、ポリゴンミラー８の八つの切子面１４の一つへのレーザー光線１０ａ，１０ｂの衝撃角は、ポリゴンミラー８の回転によって変化しており、レーザー光線１０ａ，１０ｂは、すべての円柱レンズ１８ａ〜１８ｅを通って、従ってすべての偏向レンズ２０ａ〜２０ｅをも通って、すべての第二の偏向レンズ２２ａ〜２２ｊを通って、そしてすべての集束レンズ２４をも通って進む形で、回転軸４の回りを９０°に渡って掃引回転され、そのようにして順々に集束レンズ２４の下を通して移送される、すべての紙巻きタバコ２を穿孔するものである。
【００３９】
図２は、第二の偏向ミラー２２ａ〜２２ｊの範囲を拡大して図示している。この場合、レーザー光線１０ａ，１０ｂは、ポリゴンミラー８の回転が進行するのに伴って、図１から時計方向に更に進んで掃引回転される位置で図示されており、その位置では、レーザー光線は、図２では図示されていない円柱レンズ１８ｃを通って、同じく図２では図示されていない偏向ミラー２０ｃで、そして偏向ミラー２２ｃ（光線１０ａ）と２２ｈ（光線１０ｂ）で偏向され、そこからレンズ２４ｃ（光線１０ａ）と２４ｈ（光線１０ｂ）によって、紙巻きタバコ２の円周面２ａ上に集束されて、その円周面２ａを穿孔する。
【００４０】
図３は、図２で図示した状態における図１の装置１の側面図を示している。
【００４１】
図４は、図１で図示した状態における図１の装置１の前面図を示している。
【００４２】
図５は、図２と比べて、なお一層進行した状態を示しており、この状態では、ポリゴンミラー８は、なお一層時計回りに回転しており、その結果レーザー光線１０ａ，１０ｂは、その切子面１４の端に到達し、それに伴い光線は、図１または４に図示された位置から、図２に図示された位置に、そして最終的に図５に図示された位置に掃引回転される。
【００４３】
ポリゴンミラー８が、図５に図示された位置から、更に時計回りに回転すると、光線１０ａ，１０ｂは、ポリゴンミラー８の次の切子面１４に至る。
【００４４】
この後続の切子面１４は、光線１０ａ，１０ｂに対して、より平坦な角度を成すので、レーザー光線１０ａ，１０ｂは、この後続の切子面１４上に移行すると、図５に図示した位置から反時計回りに９０°だけ跳ね戻る。
【００４５】
ここで、以下において、図６と７の模式図にもとづき、図１の装置１の動作方法を更に詳しく説明する。
【００４６】
図６と７は、それぞれ上方の部分に、ドラム６の胴回り上を移送される紙巻きタバコ２の模式図と、レンズ２４と光線１０ａの模式図を示している。図６と７の下方の部分には、それぞれその時にちょうど光線１０ａによって加工されている紙巻きタバコ２’の円周面２ａを、展開した状態で、紙巻きタバコ２のこの円周面２ａに既に穿孔された穴３０とともに図示している。
【００４７】
図６では、図１と４に図示されているとおりの、光線１０ａが円柱レンズ１８ｂ、偏向ミラー２０ｂ、第二の偏向ミラー２２ｂ、そして従ってこの第二の偏向ミラー２２ｂに割当てられたレンズ２４ｂに掃引回転されている状態の角度を図示している。
【００４８】
この時点では、ちょうどこの位置にある製品２’は、既に偏向ミラー２２ｅ，２２ｄおよび２２ｃに割当てられたレンズ２４ｅ〜２４ｃの焦点を通過している。円柱レンズ１８ｅ，１８ｄおよび１８ｃ上での掃引回転の間に五回パワーオンの状態に切り換えられたレーザー光線１０ａの、円柱レンズ１８ｅ，１８ｄおよび１８ｃによって生起された並進運動のために、製品２’の円周面２ａは、レンズ２４ｅ，２４ｄおよび２４ｃの下にそれぞれ滞留する間に、それぞれ五つの穴３０を穿孔されることとなる。
【００４９】
ここで、図６に図示された時点では、製品２’は、ドラム６の移送または回転方向に見て四番目の集束レンズ２４ｂの下にある。この時点では、レーザー光線１０ａも、この位置にある。なぜならば、光線１０ａがレンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅのところにある時に、常に一つの紙巻きタバコ２が、そのレンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの下に存在するように、ドラム６の回転速度、ポリゴンミラー８の回転速度、ポリゴンミラー８上の切子面１４の数、ドラム６の胴回り上での紙巻きタバコ２の間隔およびドラム６の円周が、互いに調整されているからである。更に、各紙巻きタバコ２が、各レンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの下で一回、すなわちこの場合全体で五回、五個の個別の穴３０をそれぞれ穿孔されるように、ドラム６の回転速度、ポリゴンミラー８の回転速度、ポリゴンミラー８上の切子面１４の数、ドラム６の胴回り上での紙巻きタバコ２の間隔およびドラム６の円周が、互いに調整されている。
【００５０】
図６では、円柱レンズ１８ｂの領域においてポリゴンミラー８により生起されるレーザー光線１０ａの掃引回転運動は、円柱レンズ１８ｂによって並進運動に変換されて、製品２’の円周面２ａの一部に、既に三つの穴を開けている。
【００５１】
ここで、レーザー光線１０ａは、ポリゴンミラー８の掃引回転運動とこの掃引回転運動の円柱レンズ１８ｂによる並進運動への変換によって、更に一層レンズ２４ｂ上で右の方に位置をずらされ、このようにして、円周面２ａ上で図示されている三つの穴３０以外に、その右側に、もう二つ別の穴が製品２’の円周面２ａに穿孔される。
【００５２】
続いて、製品２’がレンズ２４ｂの範囲外に到達する。同時に、レーザー１０ａも図６に図示されているレンズ２４ｂから離れて、ポリゴンミラー８によって、更に時計回りに、それに続くレンズ２４ｃ上に掃引回転され、その時にレンズ２４の直下に移送されてきた製品２''を穿孔する。
【００５３】
製品２’と２''の間にある製品２''' が、レンズ２４ｂの下に移送されてくるまでには、レーザー１０ａは、既にポリゴンミラー８によって時計回りにレンズ２４ｅにまで掃引回転されて、ポリゴンミラー８の後続の切子面１４に到達し、そのためパワーオフに切り換えられた状態で、反時計回りにレンズ２４ａ上で最も左側にある開始位置に掃引回転して戻され、円柱レンズ１８ａでは、レンズ２４ａ上において、時計回りにレンズ２４ａ上で最も右側にある位置にまでその位置をずらされ、そしてレンズ２４ａ上で最も右側にある位置から、レンズ２４ｂ上で最も左側にある位置に切り換えられる際にパワーオフの状態に切り換えられて、再びパワーオンの状態に切り換えられる。レーザー１０ａがレンズ２４ｂに到達したら直ぐに、製品２''' は、レーザー１０ａによってレンズ２４ｂを介して穿孔される。
【００５４】
このような方法で、製品２の各々は、レンズ２４ａ〜２４ｅの各範囲において、一つの穴３０をそれぞれ五回穿孔される。
【００５５】
同時に、紙巻きタバコ２は、胴回り上に回転可能な形で保持されている。これは、例えば特許文献３または特許文献４に開示されている方法の中の一つで実現することができる。ドラム６の胴回り上で紙巻きタバコ２を回転させることは、各レンズ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅの下で、紙巻きタバコ２の別の部分に穿孔することを保証するものである。従って、同時に製品２は、そのドラムの胴回り上で動く経路の間およびレンズ２４ａ〜２４ｅの下で３６０°に渡って一回回転されるので、製品２の円周面２ａ全体に一様に穴３０を備えた穿孔模様が生じることとなる。このことは、図６と７の下方に図示された円周面２ａから分かる。
【００５６】
図７は、円周面２ａを持つ製品２’が、その円周面２ａ上にほぼ完全に穴３０を穿孔された状態を図示している。図７に図示されている位置は、図７の円周面２ａ上で最も右に、紙巻きタバコ２’の未だ欠けている最後の穴３０を付ける直前での、レンズ２４ａ上で最も右のレーザー１０ａの位置を示している。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】この発明による装置の実施構成の模式的な斜視図
【図２】図１の実施構成の詳細図
【図３】図１の実施構成の側面図
【図４】図１の実施構成の前面図
【図５】図４でポリゴンミラーを更に回転させた場合の図
【図６】図１の実施構成の動作方法を示す模式図
【図７】図６で更に進行させた場合の模式図
【符号の説明】
【００５８】
１    この発明による装置
２，２’，２''，２'''     製品（紙巻きタバコ）
２ａ    製品（紙巻きタバコ）２の円周面
４    ドラム６の回転軸
５    供給ドラム
６    製品（紙巻きタバコ）２を保持するドラム
７    収納ドラム
８    ポリゴンミラー
１０ａ，１０ｂ    光線
１２    第一の円柱レンズ
１４    ポリゴンミラー８の切子面
１６    ドラム６の回転軸４に対して平行な軸
１８ａ〜１８ｅ    第二の円柱レンズ
２０ａ〜２０ｅ    第一の偏向手段（第一の偏向ミラー）
２２ａ〜２２ｊ    第二の偏向手段（第二の偏向ミラー）
２４，２４ａ〜２４ｊ    集束光学系（球面レンズ）
３０    穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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