Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten mit Mundstück Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten mit Mundstück, ins- besondere von Filterzigaretten, mit einem Perforationen bzw. Löcher aufweisenden Mundstück-oder Belagpapier, wobei die Perforationen bzw. Löcher im Bereich einer fort- laufenden Bahn des Belagmaterials bzw. Belagpapiers in regelmäßigen Lochgruppen angeordnet sind, insbesondere mit Längsreihen und Querreihen von Löchern, die durch einen Laserstrahl hergestellt sind.

Zigaretten sind überwiegend mit einem Mundstück, insbesondere mit einem Filter verse- hen. Dieses weist als äußere Umhüllung ein Mundstück-bzw. Belagpapier auf, welches zugleich die Verbindung zwischen Filter und Zigarette herstellt. Das Belagpapier ist mit einer Vielzahl von Löchern versehen für den Durchtritt von Luft.

Das Mundstück-bzw. Belagpapier wird durch Abtrennen von einer fortlaufenden Bahn im Bereich der Zigaretten-Herstellmaschine (Maker), nämlich insbesondere im Bereich eines Filteransetzers (Vorrichtung zum Verbinden von Filtern und Zigaretten) gebildet und mit der Zigarette verbunden. Die üblicherweise in geordneten Formationen, nämlich mit Längs-und Querreihen angeordneten Löcher werden außerhalb des Bereichs der Ziga- retten-bzw. Filterproduktion angebracht, und zwar bei der Fertigung des bahnförmigen Materials für das Belagpapier. Auch ist es bereits bekannt, bei dieser externen Vorberei- tung des Belagpapiers die Löcher mittels Laser anzubringen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Zigaretten mit Mundstück bzw. Filter zu verbessern und insbesondere das Anbringen der Perforationen bzw. Löcher in dem Belagpapier mit dem Herstellungsprozess der Zigaretten in Einklang zu bringen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Vorrichtung durch folgende Merk- male gekennzeichnet : a) die Bahn für das Mundstück-bzw. Belagpapier ist von einer Bobine insbesondere kontinuierlich abziehbar,

b) die Bahn ist durch ein Perforationsaggregat mit einem Laser hindurchförderbar, wobei durch den Laser während des Transports Löcher durch einen (einzigen) La- serstrahl herstellbar sind, insbesondere durch (etwa) gleichzeitiges Herstellen von Löchern zweier Querreihen, c) im Anschluss an das Perforationsaggregat ist die Bahn durch eine Leimstation hindurchförderbar, in der Leim im Bereich ausgewählter Flächen durch ein Belei- mungsaggregat auf die fortlaufende Bahn übertragbar ist, d) die mit Löchern sowie Leim versehene Bahn ist im Bereich einer Schneidstation durch Querschnitte in einzelne Zuschnitte des Beiagpapiers auftrennbar.

Erfindungsgemäß wird demnach das anderweitig hergestellte, bahnförmige Mundstück- bzw. Belagpapier unmittelbar im Bereich der Zigaretten-Herstellmaschine (Maker) für die Herstellung der Zigaretten vorbereitet, nämlich mit den Löchern und danach mit Leim ver- sehen. Dadurch ist vor allem die Bevorratung des Materials für das Belagpapier erleich- tert. Außerdem sind die Herstellungsprozesse besser aufeinander abstimmbar.

Erfindungsgemäß wird eine Materialbahn doppelter Breite mit zwei nebeneinander liegen- den Lochgruppen versehen, die gleichzeitig hergestellt werden, derart, dass nach der Beleimung jeweils Zuschnitte des Belagpapiers mit doppelter Breite, also mit zwei neben- einander liegenden Einheiten des Belagpapiers, von der Materialbahn abgetrennt werden.

Jede Lochgruppe ist einem Zuschnitt für Belagpapier zugeordnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist mit einem (einzigen) Laser versehen zur Erzeu- gung eines Laserstrahls, der (im Bereich der Zigaretten-Herstellmaschine oder extern) über eine Laseroptik mit Spiegeln und Linsen so abgelenkt wird, dass während des konti- nuierlichen Transports der (Papier-) Bahn jeweils gleichzeitig zwei Querreihen der Löcher nebeneinander liegend in der doppelt breiten Materialbahn hergestellt werden. Die so gebildeten, nebeneinander liegenden Lochgruppen bestehen aus Querreihen und Längs- reihen aus Löchern.

Eine besondere Laser-Perforationseinrichtung besteht aus einem Laser zur Erzeugung eines (einzigen) Laserstrahls, einem Strahllenker, insbesondere einem rotierenden Pris- menspiegel, einem Strahlreflektor, der vorzugsweise aus zwei Gruppen von Richtspiegeln besteht und einem Strahlumlenker aus vorzugsweise zwei Umlenkspiegeln, die oberhalb

der Materialbahn und jeweils einer Reihe von Lochgruppen zugeordnet sind. Bei diesem Laser-Perforationsaggregat sind Strahlreflektor und Strahlumlenker so zueinander, zur Materialbahn und zum Laserstrahl ausgerichtet, dass innerhalb eines extrem kurzen Zeit- raums zwei nebeneinander liegende Querreihen von Löchern hergestellt werden, insbe- sondere mit je vier Löchern. Die jeweils nächste Querreihe wird durch Veränderung des Strahllenkers bewirkt, also insbesondere durch Drehen des Prismenspiegels. Dies wird insbesondere durch eine Relativstellung zwischen der Gruppe der zum Strahlreflektor gehörenden Richtspiegel zu den Umlenkspiegeln des Strahlumlenkers erreicht.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbei- spielen näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 eine Einrichtung als Teil einer Zigaretten-Herstellmaschine bzw. eines Filteransetzers in schematischer Seitenansicht, Fig. 2 einen Ausschnitt II. der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, Fig. 3 die Einzelheit gemäß Fig. 2 in Draufsicht gemäß Pfeil 111. in Fig. 2, Fig. 4 die Perforationseinrichtung in Draufsicht, Fig. 5 eine Seitenansicht der Einrichtung in der Sichtebene V-V der Fig. 4, Fig. 6 eine Queransicht der Einzelheit gemäß Fig. 5 in der Sichtebene VI-VI, Fig. 7 eine Einzelheit der Vorrichtung gemäß Fig. 6 in vergrößertem Maßstab, Fig. 8 eine Laser-Perforationseinrichtung bei veränderter Relativstellung von Strahilenkorganen, Fig. 9 die Vorrichtung gemäß Fig. 8 in einer Seitenansicht gemäß Pfeil IX in Fig. 8, Fig. 10 die Ausführungsform gemäß Fig. 8 und Fig. 9 in einer Draufsicht, Fig. 11 einen Abschnitt einer Material-bzw. Papierbahn mit Lochgruppen in Draufsicht.

Die dargestellten Ausführungsbeispiele befassen sich mit der Perforation von Material- bahnen 10, insbesondere aus Papier, zum Herstellen von Zigaretten mit Mundstück bzw.

Filter. Die Materialbahn 10 ist so ausgebildet, dass durch Abtrennen jeweils Doppelzu- schnitte 11 mit je zwei nebeneinander liegenden Belagzuschnitten 12,13 hergestellt wer- den. Die Doppelzuschnitte 11 werden üblicherweise zum Herstellen einer Doppeizigarette verwendet, die danach im mittigen Bereich zwischen den Belagzuschnitten 12,13 durch-

trennt wird. Jeder Belagzuschnitt ist mit einer Gruppe von Löchern 14 versehen, also einer Lochgruppe 15,16. Diese bilden ein definiertes Feld innerhalb eines Belagzu- schnitts 12,13. Außerhalb der Lochgruppen 15,16 werden Leimfelder 17 gebildet, also lochfreie Bereiche, die mit Leim versehen werden, um den Belagzuschnitt 12,13 mit der Zigarette bzw. einem Filter zu verbinden.

Die Lochgruppen 15,16 bestehen aus in Reihen angeordneten Löchern 14, nämlich mit Querreihen 18 und Längsreihen 19. Jede Lochgruppe 15,16 besteht bei diesem Ausfüh- rungsbeispiel aus vier Längsreihen 19, jede Querreihe 18 mithin aus vier Löchern 14.

Die Löcher 14 werden in der Materialbahn 10 mittels Laser 20 hergestellt. Dieser erzeugt einen (einzigen) Laserstrahl 21. Eine Besonderheit besteht darin, dass durch den Laser- strahl 21 bei vorzugsweise kontinuierlich bewegter Materialbahn 10 gleichzeitig zwei Querreihen 18 durch Anbringen von Löchern 14 hergestellt werden. Der Laserstrahl 21 wird dabei innerhalb extrem kurzer Taktzeiten mehrmals abgelenkt, sodass die in einer gemeinsamen Querebene der Materialbahn 10 liegenden (acht) Löcher 14 der beiden Querreihen 18 faktisch gleichzeitig hergestellt werden, jedenfalls mit einem nicht wahr- nehmbaren Versatz. Durch diese exakte Querperforation der Materialbahn 10 werden geschlossene Lochgruppen 15,16 ausgerichtet nebeneinander liegend und mit Abstand in Richtung der Materialbahn 10 aufeinanderfolgend hergestellt. Dies ist erforderlich, wenn gemäß Ausführungsbeispiel der Fig. 1 die Laserperforation der Materialbahn im Bereich einer Zigarettenherstellmaschine bzw. eines Filteransetzers durchgeführt wird.

Fig. 1 zeigt eine Einrichtung bzw. ein Aggregat, welches einem (konventionellen) Filteran- setzer (nicht gezeigt) beigestellt wird. Die Materialbahn 10, insbesondere aus Papier, wird von einer Bobine 22 abgezogen, wird über Umlenkrollen geführt, durchläuft eine Biege- vorrichtung 23 zum Vorbiegen des Materials. Über eine Antriebsrolle 24 gelangt die Mate- rialbahn 10 in den Bereich eines Perforationsaggregats 25. Dieses besteht aus einer im Wesentlichen horizontalen, jedoch gewölbten Auflage 26, an der die Materialbahn mittels Saugbohrungen gleitend fixiert wird. Im Bereich dieser Auflage 26 zwischen Umlenkrollen 27 erfolgt die Anbringung der Löcher 14 mittels Lasereinheit 28. Danach wird die mit den Lochgruppen 15,16 versehene Materialbahn 10 einem Leimaggregat 29 zugeführt, wel- ches im Wesentlichen oberhalb des Perforationsaggregats 25 angebracht ist. Das Leim-

aggregat 29 weist eine Leimwalze 30 auf, die durch Anlage der Innenseite der Material- bahn 10 Leimbereiche, nämlich Leimfelder 17, auf die Materialbahn 10 überträgt.

Die mit Löchern 14 und Leim versehene Materialbahn gelangt sodann in den Bereich eines Schneidaggregats 31. Hier werden die einzelnen Zuschnitte, nämlich Doppelzu- schnitte 11, positionsgenau von der Materialbahn 10 abgetrennt und der weiteren Verar- beitung, nämlich einem Filteransetzaggregat zugeführt. Dem Schneidaggregat 31 ist ein Oszillator 32 vorgeordnet, der den zum Schneidaggregat 31 führenden Bereich der Mate- rialbahn 10 taktweise fördert, derart, dass nach dem Abtrennen jeweils eines (Doppel-) Zuschnitts 11 Abstände zwischen den aufeinander folgenden Zuschnitten ge- bildet werden. Die Herstellung kompletter, unmittelbar verarbeitungsfähiger Zuschnitte bzw. Doppelzuschnitte 11 für (Filter-) Zigaretten erfolgt demnach im Bereich der Zigaret- tenherstellmaschine.

Die Lasereinheit 28 ist in einem Gehäuse 33 angeordnet, aus dem der Laserstrahl 21 unten austritt. Die Lasereinheit 28 besteht aus dem Laser 20, einem Strahilenker in der Ausführung eines Polygonspiegels 34, einem Strahlreflektor, hier mit einer Gruppe von Richtspiegeln 35,36 sowie einem Umlenkreflektor in der Ausführung mit zwei Umlenk- spiegeln 37,38. Der Polygonspiegel 34 besteht aus einer Vielzahl von längs eines Kreis- bogens angeordneten, ebenen Einzelspiegeln 39. Der Polygonspiegel 34 bzw. die Einzel- spiegel 39 sind auf den ankommenden Laserstrahl 21 gerichtet. Zwischen dem Laser 20 und dem Polygonspiegel 34 befindet sich ein Ablenkspiegel 40, der den Laserstrahl 21 jeweils auf einen der Einzelspiegel 39 richtet. Der Polygonspiegel 34 ist drehend ange- trieben, insbesondere mittels Servomotor 41. Die Vielzahl der Einzelspiegel 39 wird wäh- rend der Umdrehung nacheinander in die Empfangsposition für den Laserstrahl 21 be- wegt.

Der vom Polygonspiegel 43 bzw. dem jeweiligen Einzelspiegel 39 reflektierte Laserstrahl 21 wird auf die Richtspiegel 35,36 gerichtet und von diesen reflektiert. Die Relativstellung ist so gewählt, dass der Laserstrahl 21 von dem betreffenden Einzelspiegel 39 nachein- ander auf alle Richtspiegel 35,36 auftrifft. Dies ergibt sich aus der (kontinuierlichen) Be- wegung des Einzelspiegels 39 infolge Drehung des Polygonspiegels 34 (Fig. 5). Die Richtspiegel 35,36 sind in zwei Spiegelgruppen 42,43 angeordnet, wobei jeder Einzel- spiegel 39 einem Loch 14 und jede Spiegelgruppe 42,43 einer Querreihe 18 zugeordnet

ist. Der Bewegungsablauf ist derart, dass durch den Einzelspiegeln 39 nacheinander die Richtspiegel 35,36 beaufschlagt und entsprechend (acht) Löcher 14 hergestellt werden, und zwar im Wesentlichen gleichzeitig, bezogen auf die Fördergeschwindigkeit der Mate- rialbahn 10.

Der von den Richtspiegeln 35,36 reflektierte Laserstrahl 21 wird nochmals umgelenkt, nämlich aus einer Ebene oberhalb der Materialbahn 10, insbesondere aus einer horizon- talen Ebene, in Abwärtsrichtung, nämlich auf die Materialbahn 10. Dabei wird der Laser- strahl 21 durch eine Linse 44 fokussiert.

Die Relativstellung zwischen den Reflektions-und Ablenkorganen der Lasereinheit 28 ist so gewählt, dass der (einzelne) Laserstrahl 21 faktisch gleichzeitig die Querreihen 18 der beiden Lochgruppen 15,16 bildet, wie in Fig. 11 anhand der punktförmigen Darstellung der Löcher 14 gezeigt. Dies wird vor allem dadurch erreicht, dass zwischen den Richt- spiegeln 35,36 einerseits und den (jeder Lochgruppe 15,16 zugeordneten) Umlenkspie- geln 37, 38 eine entsprechende Relativstellung gewählt ist. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 bis Fig. 5 sind die jeweils in einer Reihe nebeneinander angeordneten Richtspiegel 35,36 schräg zur Längserstreckung der Materialbahn 10 angeordnet, näm- lich zu einer gedachten Mittelachse 45. Auch der Polygonspiegel 34 ist in entsprechender Schrägstellung positioniert, und zwar in einer im Wesentlichen vertikalen Ebene drehend.

Die Umlenkspiegel 37, 38 oberhalb der Materialbahn 10 sind auf die zugeordnete Gruppe von Richtspiegeln positioniert, nämlich der Umlenkspiegel 37 zu den (vier) Richtspiegeln 35 und der Umlenkspiegel 38 zu den Richtspiegeln 36. Die Umlenkspiegel 37 sind so un- ter einem Winkel zur Längserstreckung der Materialbahn 10 bzw. zur Mittelachse 45 ge- richtet, und zwar mit unterschiedlichen Winkel, sodass die Umlenkspiegel 37,38-in Draufsicht-unter einem Winkel zueinander liegen. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 ist die Einheit der Richtspiegel 35,36 etwa unter einem Winkel 45° zur Mittelachse 45 angeord- net. Die Richtspiegel 35,36 werden innerhalb extrem kurzer Zeitspannen nacheinander von den Richtspiegeln 35 bzw. 36 beaufschlagt, unter Bildung der Querreihe 18 der Loch- gruppe 15 einerseits und der Lochgruppe 16 andererseits. Die Relativstellung ist in den Zeichnungen durch ein dreiachsiges Koordinatensystem mit den Achsen X, Y und Z dar- gestellt, wobei die Achsen X und Y sich in der Horizontalebene erstrecken.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 bis Fig. 10 wird nach dem gleichen Prinzip vorgegangen. Der Polygonspiegel 34 ist in einer vertikalen Ebene parallel zur Bewe- gungsrichtung der Materialbahn 10 angeordnet (Y-Achse). Der Laser 20 ist so positioniert, dass der ausgesandte Laserstrahl im Wesentlichen horizontal gerichtet ist. Die oberhalb des Polygonspiegels 34 positionierten Richtspiegel 35,36 sind-in zwei Gruppen zu je vier Richtspiegeln 35,36-in Höhe der oberhalb der Materialbahn 10 positionierten Um- lenkspiegel 37,38 angeordnet. Diese wiederum sind in zwei Richtungen schräg gestellt, derart, dass der von den Richtspiegeln 35,36 zugeführte, im Wesentlichen horizontale Laserstrahl 21 durch den zugeordneten Umlenkspiegel 37,38 erfasst und aufgrund der Relativstellung unter Bildung der Löcher 14 der Querreihen 18 auf die Materialbahn 10 gelenkt wird. Die beiden Richtspiegel 35,36 sind auch hier in unterschiedlichen Schräg- stellungen, jeweils in zwei Richtungen, angeordnet.

Die Lasereinheit 28 bzw. Lenk-und Reflektionsorgane derselben, sind in einem Gehäuse 46 angeordnet. Der Polygonspiegel 34 ist gemäß Fig. 6 quer zur Längserstreckung des Gehäuses 46 angeordnet. Die Richtspiegel 35,36 befinden sich innerhalb des Gehäuses 46. Die (zwei) Umlenkspiegel 37,38 sind als besondere Einheiten ausgebildet, nämlich mit Einzelgehäusen 47,48 für jeden Umlenkspiegel 37,38. An das Einzelgehäuse 47,48 schließt nach unten ein rohrförmiges, konvergierendes Anschlussstück 49 an. In diesem ist die Linse 44 angeordnet. Aus dem Anschlussstück 49 tritt unten der Laserstrahl 21 aus, und zwar entsprechend den Löchern 14 der Querreihen 18 in veränderlicher Posi- tion.

Dem Gehäuse 46 bzw. den Einzelgehäusen 47,48 ist eine Einrichtung zur Staubbeseiti- gung zugeordnet. Zu diesem Zweck ist jedes Anschlussstück 49 im unteren Teil von einem Außengehäuse 50 umgeben, welches an der Außenseite des Anschlussstücks 49 eine im Querschnitt ringförmige Absaugkammer 51 bildet. Diese ist nach unten offen und mit einem seitwärts gerichteten Absauganschluss 52 versehen. An das Anschlussstück 49 schließt eine Rohrleitung 53, die Druckluft in das Anschlussstück 49 einführt, und zwar unterhalb der Linse 44. In Verbindung mit dem Außengehäuse 50 wird in der Absaug- kammer ein Unterdruck erzeugt, sodass Staub aus diesem Bereich abgeleitet wird.

Des Weiteren wird Staub an der Unterseite der Materialbahn 10 abgesaugt, und zwar im Bereich der Auflage 26. Diese ist Teil eines Hohlkörpers, an den ebenfalls ein Absaugrohr 54 anschließt (Fig. 6).

Das Perforationsaggregat 25 bzw. die Lasereinheit 28 kann hinsichtlich der Ablenk-und Reflektionsorgane auch so ausgebildet sein, dass beispielsweise der Laserstrahl von den Richtspiegeln 35,36 unmittelbar auf die Materialbahn 10 gelenkt wird. Auch können der Strahllenker, der Strahlreflektor sowie der Strahlumlenker in anderer Weise ausgebildet sein.

***** Bezugszeichenliste 10 Materialbahn 11 Doppelzuschnitt 12 Belagzuschnitt 13 Belagzuschnitt 14 Loch 15 Lochgruppe 16 Lochgruppe 17 Leimfeld 18 Querreihe 19 Längsreihe 20 Laser 21 Laserstrahl 22 Bobine 23 Biegevorrichtung 24 Antriebsrolle 25 Perforationsaggregat 26 Auflage 27 Umlenkrollen 28 Lasereinheit 29 Leimaggregat 30 Leimwalze 31 Schneidaggregat 32 Oszillator 33 Gehäuse 34 Polygonspiegel 35 Richtspiegel 36 Richtspiegel 37 Umlenkspiegel 38 Umlenkspiegel 39 Einzelspiegel 40 Ablenkspiegel 41 Servomotor 42 Spiegelgruppe 43 Spiegelgruppe 44 Linse 45 Mittelachse 46 Gehäuse 47 Einzelgehäuse 48 Einzelgehäuse 49 Anschlussstück 50 Außengehäuse 51 Absaugkammer 52 Absauganschluss 53 Rohrleitung 54 Absaugrohr