DE4038928A1 - Vorrichtung zum perforieren von zigaretten - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Zigarettenherstellung und betrifft insbesondere die Herstellung von ventilierten Ziga­ retten, bei denen im Bereich des Filter- oder Mundstückendes Perforationen vorgesehen sind.

Es ist bekannt, Perforationen in den Umhüllungen fertiger oder nahezu fertiger Zigaretten mit Hilfe eines fokussierten Laserstrahles herzustellen. Bei bekannten Systemen für diesen Zweck wird typischerweise die Zigarette um ihre eigene Achse gedreht, was für die Zigarette schädlich sein kann. Andererseits sind bekannte Systeme mechanisch oder optisch kompliziert oder haben einen extrem hohen Laser- Leistungsbedarf. Ein Ziel der Erfindung besteht darin, zumindest einige dieser Schwierigkeiten zu überwinden.

Die GB 22 30 688 A offenbart ein Verfahren zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laserstrahls, bei dem Zigaret­ ten nacheinander in queraxialer Richtung gefördert werden, ein Laserstrahl auf verschiedene Bahnen glenkt wird, und zwar mittels eines Drehkörpers, dessen Bewegung vorzugsweise mit der der Zigaretten synchronisiert ist und der Strahl auf den verschiedenen Bahnen so fokussiert wird, daß jede Ziga­ rette mit einer Reihe von in Umfangsrichtung und/oder Längs­ richtung beabstandeten Perforationen versehen wird. Der Drehkörper kann abgestufte reflektierende Flächen aufweisen, die im wesentlichen parallele Strahlen erzeugen, welche an­ schließend reflektiert und auf verschiedene Zigaretten und/oder verschiedene Längspositionen jeder Zigarette fokus­ siert werden. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere, jedoch nicht ausschließlich auf eine Vorrichtung zum Durch­ führen eines ähnlichen Verfahrens anwendbar. Die Offenbarung der obigen GB-Druckschrift soll Teil der Offenbarung der vorliegenden Anmeldung sein.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vor­ richtung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laser­ strahls gekennzeichnet durch einen Drehkörper mit mindestens einer reflektierenden Fläche, die einen Strahl während einer Drehung des Drehkörpers intermittierend schneidet, so daß der Strahl durch die reflektierende Fläche auf eine Bahn ge­ lenkt wird und mindestens einer weiteren Bahn folgt, wenn der Strahl von der Fläche nicht geschnitten wird, wobei die Bahnen zu verschiedenen Zigarettenpositionen führen, so daß die Strahlen auf diesen Bahnen Perforationen an verschiede­ nen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette erzeugen, und mit dem Drehkörper synchronisierte Steuermit­ tel zur Steuerung der Menge der auf einer Bahn gelenkten Energie.

Hierbei ist anzumerken, daß die Energiemenge im allgemeinen zur Größe der Perforation in Beziehung steht, welche ihrer­ seits mit dem Ventilationsgrad der fertigen Zigarette zusam­ menhängt. Wenn, was üblicherweise der Fall ist, die Laser­ leistung unveränderlich ist, d. h. der Laserstrahl ist bei gleicher Leistung kontinuierlich oder, falls er an der Quel­ le (oder sonstwo) gepulst ist, die Energiemenge jedes Impul­ ses ist konstant, so kann die Energiemenge in der Weise gesteuert werden, daß die Zeitdauer gesteuert wird, während der eine reflektierende Fläche Strahlung auf eine bestimmte Bahn lenkt. Die Steuermittel können daher eine Einrichtung zum Ändern der Drehgeschwindigkeit des Drehkörpers relativ zu der der Geschwindigkeit umfassen (die normalerweise in queraxialer Richtung z. B. auf einer Fördertrommel gefördert wird). Im allgemeinen wird jedoch bevorzugt, die Geschwin­ digkeit des Drehkörpers und die der Zigaretten zu synchroni­ sieren, so daß der Perforationsgrad bei veränderlicher Herstellungsgeschwindigkeit der Zigaretten konstant bleiben kann, da eine Änderung der Geschwindigkeit des Drehkörpers relativ zu der der Zigaretten eine unwillkommene Komplizie­ rung bedeuten würde. Eine bevorzugte Anordnung zum Steuern der Menge der auf eine Bahn gerichteten Energie besteht darin, den Drehwinkel des Drehkörpers zu verändern, während­ dessen eine reflektierende Fläche den Strahl auf ihre zuge­ hörige Bahn lenkt. Wenn somit beispielsweise der Drehkörper kreisförmig bezüglich seiner Drehachse ausgebildet ist und eine reflektierende Fläche einen Sektor dieser Kreisform einnimmt, so kann, falls der Umfang der reflektierenden Fläche geringfügig modifiziert wird, so daß sie nicht radi­ ale Ränder hat, die Winkelerstreckung der reflektierenden Fläche entsprechend dem radialen Abstand von der Achse des Drehkörpers variieren. Wenn daher der Laserstrahl auf einem ersten Radius auftrifft, so ist der Anteil jeder Umdrehung des Drehkörpers, währenddessen die reflektierende Fläche den Strahl auf ihre zugehörige Bahn reflektiert, verschieden von demjenigen, der sich ergibt, wenn der Strahl auf einem zwei­ ten Radius auftrifft. Die Einrichtung zum Ändern des Dreh­ winkels, währenddessen die reflektierende Fläche wirksam ist, kann daher eine Einrichtung umfassen, die eine Relativ­ bewegung des Drehkörpers und des auftreffenden Laserstrahles bewirkt, um die radiale Stelle zu ändern, an der der Laser­ strahl auf die reflektierende Fläche auftrifft. Wenn die Achse des Drehkörpers gegenüber dem auftreffenden Strahl geneigt ist, läßt sich dies dadurch erreichen, daß der Dreh­ körper relativ zu dem Strahl entweder in axialer oder deaxi­ aler Richtung bewegt wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt der Dreh­ körper eine Reihe von reflektierenden und durchlässigen Abschnitten (z. B. reflektierende Flächen und Zwischenräume oder abgestufte reflektierende Flächen), die sich um den Drehkörper herum erstrecken. Wenn der Drehkörper einen kreisförmigen Umfang hat, so kann jeder dieser Abschnitte einen Sektor mit radialen Übergängen zwischen den Abschnit­ ten einnehmen. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Drehkörper mit abgestuften reflektierenden Flächen reflektierende Flä­ chen und Zwischenräume in zumindest einer Arbeitsebene besitzt und sich somit als ein Drehkörper betrachten läßt, der eine Reihe von reflektierenden und durchlässigen Ab­ schnitten besitzt. Bei dieser Ausführungsform ist eine ab­ sorbierende (oder möglicherweise reflektierende) Maske mit nicht radialen Rändern am Drehkörper angeordnet, um sich mit diesem zu drehen, und sie bildet das Mittel, durch das die effektive Winkelerstreckung jedes Abschnitts z. B. einer re­ flektierenden Fläche variiert wird. Bei einer solchen Anord­ nung können der Drehkörper und der auftreffende Strahl immer noch relativ zueinander bewegbar sein, um Änderungen in der Betriebsdauer jedes Abschnitts zu ermöglichen. Stattdessen kann es akzeptabel sein, auswechselbare Masken für unter­ schiedliche Ventilationsgrade vorzusehen; in diesem Fall brauchen die Masken keine nicht radialen Übergänge zu haben, und eine Relativbewegung zwischen dem Drehkörper und dem Strahl ist nicht erforderlich. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Maske mit einer komplexen Struktur in Form relativ beweglicher Elemente, die verstellbar sind, um für das erforderliche Abdecken jedes Abschnitts zu sorgen, wie­ derum ohne das Erfordernis einer Relativbewegung zwischen Drehkörper und auftreffendem Strahl. Diese komplexen Masken können so gesteuert werden, daß sich ihre effektive Form während der Drehung des Drehkörpers ändert.

Ein weiteres reflektierendes drehbares Teil, das mit dem Drehkörper synchronisiert sein kann, kann vorgesehen werden, um einen von der Fläche des Drehkörpers reflektierten Strahl weiter abzulenken. Solch ein drehbares Teil kann abwechselnd angeordnete reflektierende und durchlässige Anschnitte (vor­ zugsweise gleicher Winkelbreite) aufweisen, die so angeord­ net sind, daß sie den reflektiereten Strahl abwechselnd auf parallele Bahnen lenken, die zu Zigaretten in dem einen oder anderen zweier sich queraxial bewegender Ströme führen. Die durchlässigen Abschnitte können einfach aus Zwischenräumen zwischen den reflektierenden Abschnitten bestehen; stattdes­ sen können sie jedoch auch aus transparenten Elementen, z. B. Linsen bestehen. Solch ein drehbares Teil wird daher zweck­ mäßigerweise mit dem Drehkörper in einer herkömmlichen Filteransetzmaschine kombiniert, die zwei parallele, sich queraxial bewegende Ströme von Filterzigaretten erzeugt.

Das drehbare Teil und der Drehkörper sind vorzugsweise syn­ chronisiert und so ausgebildet, daß mindestens ein reflek­ tierender und ein transparenter Abschnitt des drehbaren Teils jeder reflektierenden Fläche des Drehkörpers zuge­ ordnet ist; der von jeder der Flächen reflektierte Strahl wird somit zwischen den beiden Zigarettenströmen zeitlich aufgeteilt. Das drehbare Teil und der Drehkörper können um eine gemeinsame Achse drehbar sein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrich­ tung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laser­ strahls gekennzeichnet durch einen Drehkörper mit mindestens einer reflektierenden Fläche, die während der Drehung des Drehkörpers einen Strahl intermittierend schneidet, so daß der Strahl von der reflektierenden Fläche auf eine Bahn gelenkt wird und mindestens einer weiteren Bahn folgt, wenn der Strahl von der reflektierenden Fläche nicht geschnitten wird, wobei die Bahnen zu unterschiedlichen Zigarettenposi­ tionen führen, so daß die Strahlen auf den Bahnen Perfora­ tionen an verschiedenen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette erzeugen, und eine Einrichtung, die die Möglichkeit bietet, einen auf die reflektierende Fläche auftreffenden oder einen von dieser reflektierten Strahl teilweise aufzufangen, um denjenigen Anteil der Strahlung, die auf die der reflektierenden Fläche zugeordnete Bahn ge­ lenkt wird, zu verringern. Vorzugsweise umfaßt die Vorrich­ tung ferner eine Reihe von beabstandeten reflektierenden Elementen, die mit dem Drehkörper synchron drehbar und so ausgebildet sind, daß sie einen von einer Fläche des Dreh­ körpers reflektierten Strahl auf eine erste und eine zweite Bahn lenken, je nachdem, ob der Strahl von einem reflektie­ renden Element aufgefangen wird oder nicht.

Wenngleich der Ausdruck "Laser" durchgehend verwendet wird, ist die Erfindung jedoch auf andere kohärente Strahlung anwendbar, die in der Lage ist, Perforationen in Zigaretten­ umhüllungen einzubrennen oder in anderer Weise zu erzeugen. Wenn ferner von "Zigaretten" die Rede ist, so sollen jedoch durch diesen Ausdruck nicht andere rauchbare Gegenstände bzw. unvollständige Zigaretten oder Zigarettenanordnungen ausgeschlossen werden. Beispielsweise erzeugt eine Filteran­ setzmaschine üblicherweise Doppellängenanordnungen, die anschließend zur Herstellung von Filterzigaretten in der Mitte durchgeschnitten werden: Die Erfindung ist selbstver­ ständlich auf die Perforation solcher Doppellängenanord­ nungen ebenfalls anwendbar.

Wenn in der Anmeldung von Reflektoren zum Fokussieren eines Laserstrahls die Rede ist, so versteht es sich, daß dieser Ausdruck auch eine Kombination von Reflektoren und getrenn­ ter Fokussierelemente, z. B. Linsen, umfaßt.

Da der Strahl automatisch zwischen verschiedenen Zigaretten­ teilen umgeschaltet wird, in dem Reflektoren (und/oder Zwi­ schenräume) durch die Bahn des Strahls laufen, kann ein kontinuierlicher Laserstrahl statt des üblichen gepulsten Strahles verwendet werden. Dieser erlaubt eine bessere Aus­ nutzung des Lasers bzw. die Verwendung eines Lasers geringe­ rer Leistung. Insbesondere kann ein Wellenleiterlaser statt des bisher erforderlichen Hochleistungs-Niederdruck-Glasla­ sers verwendet werden (wenngleich die Verwendung derartiger Glaslaser nicht ausgeschlossen wird).

Es versteht sich, daß die verschiedenen Aspekte der Erfin­ dung gemeinsam bzw. in der gleichen Vorrichtung verwendet werden können.

Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Perforieren der Außenhüllen von Zigaretten;

Fig. 1A, 1B, 1C und 1D vergrößerte Ansichten von Einzelheiten in Fig. 1;

Fig. 2 einen Querschnitt einer weiteren Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten;

Fig. 3 eine andere Schnittansicht der Vorrichtung in Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung in den Fig. 2 und 3;

Fig. 5 eine teilweise perspektivische Ansicht einer wei­ teren Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten;

Fig. 6 eine Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung in Fig. 5;

Fig. 7A eine perspektivische Ansicht eines Drehkörpers;

Fig. 7B eine Draufsicht auf den Drehkörper in Fig. 7A;

Fig. 7C eine graphische Darstellung der Laserimpulse, die von dem Drehkörper in Fig. 7A erzeugt werden;

Fig. 8 einen Querschnitt eines abgewandelten Drehkörpers;

Fig. 9 eine teilweise perspektivische Ansicht einer wei­ teren Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten;

Fig. 10 eine teilweise perspektivische Ansicht einer wei­ teren Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten;

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Drehkörpers;

Fig. 12 eine Draufsicht auf den Drehkörper in Fig. 11.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung trägt eine Föder­ trommel 26 Filterzigaretten 28 in regelmäßig beabstandeten Nuten 29 (von denen nicht alle in der Zeichnung zu sehen sind). Die Fördertrommel 26 trägt die Filterenden der Ziga­ retten, die sich über das Ende der Fördertrommel an einem statischen Laserstrahl 32 vorbei erstrecken. Der Laserstrahl 32 wird von einer Linse 33 auf einen Punkt einer Linie 34 fokussiert, durch den die Zigaretten 28 nacheinander von der Fördertrommel 26 bewegt werden. Der Laserstrahl 32 wird mehrfach (z. B. fünfmal) gepulst, während sich eine Zigarette 28 an der Stelle 28A unterhalb des Laserstrahls vorbeibe­ wegt, um mehrere Perforationen innerhalb eines Sektors 36 um einen oberen Teil des Umfangs einer Zigarette herum zu er­ zeugen. Der Laserstrahl ist auf der Oberfläche einer vorbei­ laufenden Zigarette exakt fokussiert nur an Stellen zwischen dem oberen "Totpunkt" und den Enden des Sektors 36: eine solche Stelle ist bei einer Zigarette in der Position 28B in Fig. 1A dargestellt. Der Arbeitsvorgang stützt sich auf die Tatsache, daß der Laserstrahl 32 angemessene Perforationen an Stellen innerhalb von ±1 mm seines tatsächlichen Fokus erzeugen kann. Wie in Fig. 1A angedeutet ist, verläuft somit die Linie 34 ungefähr 1 mm unterhalb der oberen Tot­ punktstelle einer durch den Laserstrahl 32 wandernden Ziga­ rette 28 und ungefähr 1 mm oberhalb des Punktes, in dem sich der Sektor 36 mit dem Umfang der Zigarette schneidet. Die Perforationen können daher an jeder vorbeilaufenden Ziga­ rette durch Pulsieren des Laserstrahles 32 erzeugt werden, so daß er in Umfangsrichtung beabstandete Perforationen innerhalb des Sektors 36 produziert, wenn sich die Zigarette am Strahl vorbei bewegt. Der Sektor 36 erstreckt sich um un­ gefähr ±60° um den Umfang der Zigarette 28 herum.

Falls der Laserstrahl 32 unter Verwendung zweier Laser geringer Leistung erzeugt werden soll, kann ein Polari­ sierspiegel 139 verwendet werden, der durchlässig bezüglich eines ersten Strahls 140 aus polarisierter Strahlung eines ersten Lasers ist, jedoch, wie in Fig. 1 gezeigt, bezüglich eines zweiten Strahls 141 aus anders polarisierter Strahlung eines zweiten Lasers reflektierend ist. Die beiden Laser bewirken eine Zeitteilung bei der Herstellung der Perfo­ ration und können daher von niedrigerer Leistung sein als bei der Erzeugung des Strahls 32 mittels eines einzigen Lasers.

Es haben nicht sämtliche Peforationen einer Zigarette die gleiche Form: So sind die Perforationen an der Oberseite mehr kreisförmig, während die an den Seiten eine längliche Form haben. Die Größe der Perforationen kann während der Dauer der Impulse gesteuert werden. Vorzugsweise wird die Dauer jedes Impulses so gesteuert, daß die Perforationen ungefähr die gleiche Fläche haben. Ggf. können die Impulse bewußt verlängert werden, um Schlitze statt Löcher herzu­ stellen: Dies nutzt den Laser besser aus. Um einen Ausgleich für die Tatsache zu schaffen, daß die Perforationen in der Nähe des Randes des Sektors 36 länger sind als in der Mitte (z. B. an der Oberseite einer Zigarette), kann der Laser­ strahl 32 näher an einer durch die Ränder des Sektors 36 verlaufenden Linie (35 in Fig. 1A) oder sogar über dieser Linie hinaus fokussiert werden. Der Laserstrahl 32 ist somit geringfügig defokussiert und breiter an der Oberseite einer Zigarette und schmaler an der Seite, wo sich der Strahl in oder nahe an seinem Fokus befindet, wie dies in den Fig. 1B und 1C angedeutet ist, die Perforationen 37 bzw. 39 an der Oberseite bzw. der Seite einer Zigarette zeigen. Da die - insbesondere durch den Auftreffwinkel des Strahls 32 bedingte - Länge der Perforation 39 größer ist als die durch die Zigarettenbewegung bedingte Länge der Perforation 37, kann Sorge dafür getroffen werden, daß der Breitenunter­ schied des die Perforationen 37 bzw. 39 bildenden Strahls 32 den Längenunterschied kompensiert, so daß die Flächen der Perforationen 37 und 39 ungefähr gleich sind. Wenn daher beispielsweise die Länge der Perforation 39 ungefähr zweimal so groß ist wie die der Perforation 37, können die Flächen der Perforationen dadurch ungefähr gleich gemacht werden, daß durch die Fokussierung des Strahls 32 seine Breite an der Perforation 37 ungefähr zweimal so groß wie an der Perfora­ tion 39 ist. Zu berücksichtigen ist, daß eine gewisse Län­ gung der Perforationen 37 und 39 aufgrund der Zigarettenbe­ wegung stattfindet und daß diese Längung nicht exakt die gleiche für jede Perforation ist, und zwar aufgrund der ge­ ringfügig unterschiedlichen Geschwindigkeiten an den ver­ schiedenen Radien der Fördertrommel 26.

Wie bei anderen optischen Systemen erzeugt eine Kombination von Linsen und/oder Spiegeln, die den Laserstrahl fokussieren sollen, einen Fleck einer Größe, die durch die Eigenschaften der speziellen Linsen und/oder Spiegel bestimmt wird. Die Strecke, über der der Fleck eine ungefähr konstante Größe hat, kann als Fokustiefe bezeichnet werden. Wegen der verän­ derlichen Auftreffwinkel und der geringfügig unterschied­ lichen Geschwindigkeiten jeder Perforation oder Loch-"Posi­ tion" und da die pro Flächeneinheit erforderliche Energie zum Entfernen (d. h. Abbrennen) der Zigarettenumhüllung als konstant angesehen werden kann, muß für einen Strahl, der innerhalb seiner normalen Fokustiefe arbeitet, die Leistung des Strahls verändert werden, um die Löcher mit Effizienz zu erzeugen. Wenn ferner die Fläche der Löcher konstant sein soll, ist die Dauer der Impulse des jedes Loch erzeugenden Strahls veränderlich. Um die Komplikationen einer Regelung zu vermeiden, die zu diesem Zweck erforderlich wäre, wird erfindungsgemäß ein profilierter Strahl verwendet, dessen Größe (und möglicherweise Form) sich in Abhängigkeit von seinem Abstand zu der letzten Fokussierline bzw. dem letzten Fokussierspiegel so ändert, daß ein Ausgleich für den sich ändernden Auftreffwinkel und die Geschwindigkeit der Ziel­ zigarette geschaffen wird, so daß die Intensität, d. h. die Energie pro Flächeneinheit auf der Zigarette konstant bleibt. Unter dieser Voraussetzung erzeugen Impulse der gleichen Leistung und Dauer Löcher gleicher Fläche mit der gleichen Eindringtiefe. Die Form der Löcher ist nicht die gleiche an allen Stellen. Durch geeignete Auslegung der Fokussiereinrichtung kann das Strahlprofil dem erforderlichen Strahlprofil weitgehend angenähert werden, was eine be­ trächtliche Vereinfachung der Regelung bedeutet. Im übrigen haben nicht alle Laser die Fähigkeit, die Leistung zu regeln, wie dies bei vielen der Einrichtung mit "profi­ liertem Strahl" erforderlich wäre; diese Einrichtung erlaubt daher die Verwendung relativ billiger Laser, die diese Fähigkeit nicht haben.

Der gleiche Laserstrahl 32 kann zur Herstellung von Perfo­ rationen in anderen Teilen der Zigaretten 28 auf der För­ dertrommel 26 verwendet werden, indem er zu Zeiten betrieben wird, zu denen er nicht mit einer Zigarette an oder in der Nähe der Position 28A ausgerichtet ist. Die in der Position 28C befindliche Zigarette kann daher durch gepulste Strahlen 32A in der gleichen Weise wie die Zigarette 28 perforiert werden. Eine zusätzliche Fokussierlinse 38 ist vorgesehen, um den Strahl 32A auf eine Linie 40 zu fokussieren, die sich un­ gefähr 1 mm unterhalb der Oberseite der Zigarette an der Position 28B befindet, so daß Perforationen in einem Sektor hergestellt werden können, der sich um ungefähr ±60° um jede Zigarette herum erstreckt.

Um eine gerade Bahn für den Strahl 32A zu ermöglichen, soll­ te eine Zigarette in der Position 28C mit einem Zwischenraum zwischen den Zigaretten 28 an der Oberseite der Förder­ trommel 26 ausgerichtet sein (d. h., die Zigaretten in der Position 28A und 28C sollten nicht zueinander ausgerichtet sein, wie in der Zeichnung gezeigt). Selbstverständlich kann, falls erforderlich, der Strahl 32A durch einen oder mehrere Spiegel abgelenkt oder zurückgerichtet (oder zurück­ gerichtet und fokussiert) werden. Auf diese Weise kann der Strahl, der zwischen den Zigaretten an der Oberseite der Fördertrommel 26 durchläuft, von einem Spiegel 42 zurück­ gerichtet und fokussiert werden, um die Unterseite einer Zigarette 28 mittels eines auf der Linie 44 fokussierten Strahles 32B zu perforieren. Der Strahl 32 und die Linse 33 können geringfügig geneigt sein, so daß der Strahl 32A die Mittelachse der Trommel 36 vermeidet, wo ein Hindernis (z. B. eine Antriebswelle) sein kann.

Die Strahlen 32A und 32B sind in der Lage, eine weitere Reihe von in Umfangsrichtung beabstandeten Perforationen zu erzeugen, die sich um ±60° an der Unterseite der Zigarette erstrecken. Um Perforationen außerhalb des Bereiches der Strahlen 32 und 32A bzw. 32B herzustellen, ist ein weiterer Spiegel 45 vorgesehen, der eine oder mehrere Perforationen an den Seiten der Zigaretten mit Hilfe eines Strahls 32C erzeugt. Es könnte noch ein weiterer Spiegel vorgesehen werden, der den Strahl 32A (oder 32B) ablenkt, um eine Per­ foration auf der anderen Seite jeder Zigarette zu erzeugen. Die Strahlen 32A oder 32B und 32C arbeiten sämtlich durch den Zwischenraum zwischen aufeinanderfolgenden Zigaretten 28 oder zumindest in der Zeit, in der der Strahl nicht direkt auf die Oberseiten der Zigaretten an oder in der Nähe der Position 28A einwirkt.

Statt Strahlen 32C zu benutzen, um Perforationen außerhalb der mit den Strahlen 32 und 32A oder 32B erreichbaren nor­ malen Bereichen herzustellen, kann eine zusätzliche Laser­ quelle zur Lieferung eines Strahls 132 verwendet werden, der von einer Linse 134 zu einem Strahl 132A fokussiert wird, von dem ein Teil unmittelbar durch einen halbversilberten Spie­ gel 134 dringt, um auf eine Zigarette 31 aufzutreffen, und von dem ein anderer Teil 132B von einem Spiegel 134 reflek­ tiert wird, um auf einer Zigarette 29 aufzutreffen. Da die Laserquelle für den Strahl 132 weniger Perforationen als die Laserquelle für den Strahl 132 erzeugt, kann sie von gerin­ gerer Leistung sein. Ein halbversilberter Spiegel entspre­ chend dem Spiegel 134 kann dazu benutzt werden, einen Teil des Spiegels 132C zurückzurichten, so daß Perforationen an einem seitlichen Teil einer zusätzlichen Zigarette (z.B. 28C) zur gleichen Zeit hergestellt werden können, wie an einem seitlichen Teil der Zigarette, der direkt von dem Strahl 32C perforiert wird.

Eine andere Möglichkeit, die Zigaretten in Umfangsbereichen, die für die Strahlen 32 und 32A oder 32B nicht ohne weiteres zugänglich sind, mit einer Ventilierung zu versehen, ist in Fig. 1D veranschaulicht. Fig. 1D zeigt eine Zigarette 128, die von den Strahlen 32 und 32A oder 32B mit Perforationen an gegenüberliegenden Teilen 129 ihres Umfangs versehen wird. Die Perforationen 133 und ihre Tiefe sind schematisch angedeutet: Durch Steuerung der Dauer und/oder Leistung der die äußeren Perforationen 133A bildenden Impulse werden diese Perforationen größer und/oder tiefer, so daß eine Ven­ tilierung für die perforationsfrei ausgebildeten Umfangs­ bereiche 135 vorhanden ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann der Strahl 32 von der Laserquelle aus direkt radial auswärts statt radial einwärts gerichtet werden, beispielsweise durch Verwendung eines oder mehrerer Reflektoren, die einen parallel zur Achse der Trommel 26 verlaufenden Quellenstrahl zurücklen­ ken. In diesem Fall können Perforationen an den radial äußeren Teilen der Zigarette durch ortsfeste Spiegel erzeugt werden, die radial außerhalb der Trommel 26, z. B. an Stellen entsprechend der des Spiegels 45, angeordnet sind.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein System, das ein System ent­ sprechend dem der Fig. 1 und 1A bis 1D verwendet und insbesondere zum Perforieren der beiden Ströme von Filter­ zigaretten geeignet ist, die aus einer Filteransetzmaschine austreten. Wie in Fig. 2 zu sehen ist, bewegen Fördertrom­ meln 60, 62 Zigaretten 64 an einem ersten Laserstrahl 66 vorbei, der auf eine umlaufende Scheibe 68 gerichtet ist, welche abwechselnd klare und reflektierende Segmente auf­ weist. Wenn ein reflektierendes Segment der Scheibe 68 den Strahl 66 auffängt, wird dieser durch die Fokussierlinse 70 auf eine von der Trommel 60 getragene Zigarette 64 reflek­ tiert. Wenn sich ein klares Segment der Scheibe 68 im Weg des Strahls 66 befindet, dringt der Strahl 66 durch die Scheibe 68, und er wird von einem ortsfesten Reflektor 72 durch eine Fokussierlinse 74 auf eine von der Trommel 62 getragene Zigarette 64 reflektiert. Die Linsen 70 und 74 fokussieren den Strahl in der gleichen Weise wie die Linsen 33 und 38 in Fig. 1.

Der Strahl 66 ist gepulst, und die Drehung der Scheibe 68 ist entsprechend zeitlich gesteuert, so daß eine Reihe von Perforationen in jeder der von den Trommeln 60 und 62 getra­ genen Zigaretten 64 erzeugt werden kann, während sie sich an der Stelle der Laserstrahlen vorbeibewegen.

Ein zweiter Laserstrahl 76 ist an einer anderen Winkelstelle der Trommeln 60, 62 angeordnet und arbeitet mit einer ent­ sprechenden umlaufenden Scheibe 78 und einem ortsfesten Reflektor 80 zusammen, um Perforationen an den einwärts gerichteten Abschnitten der von den Trommeln 60, 62 getra­ genen Zigaretten 64 zu erzeugen. Spiegel ähnlich dem Spiegel 45 in Fig. 4 können vorgesehen werden, um zusätzliche Per­ forationen zwischen den entsprechenden Reihen von Perfora­ tionen zu erzeugen, die von den in den Fig. 2 und 3 gezeigten Strahlen erzeugt sind. Statt getrennter Laser­ strahlen 66 und 76 kann ein einzelner Laserstrahl, wie in Fig. 1, verwendet werden: Die Anordnung der Fig. 2 und 3, bei der getrennte Strahlen verwendet werden, ist geeig­ net, wenn der Umfangsabstand zwischen den Zigaretten 64 zeitlich nicht ausreicht, damit während der Drehung der Trommeln 60, 62 ein dem Strahl 32A entsprechender Strahl die radial inneren Umfangsteile der Zigaretten zwischen der Per­ forierung der radial äußeren Umfangsteile der Zigaretten perforieren kann.

Fig. 4 zeigt im Detail die umlaufende Scheibe 68, die aus den reflektierenden Segmenten 68A und den klaren Segmenten 68B besteht. Wenn der Strahl 66 an der Quelle gepulst wird, kann ein zusätzlicher Strahlchopper in Form eines mit der Scheibe 68 umlaufenden segmentierten Rades 82 vorgesehen werden, um insbesondere jedem Impuls eine saubere Vorder­ kante zu verleihen, (d. h. um transiente Stöße zu vermeiden, die andernfalls beim elektronischen Einschalten jedes Impul­ ses auftreten könnten). Die Segmente der Räder 82 werden somit zeitlich so gesteuert, daß sie kurzzeitig jeden Strahlimpuls unterbrechen, nachdem er an der Quelle einge­ schaltet worden ist.

Statt unmlaufender Scheiben 68 und 78, die eine Zeitteilung des Laserstrahls bewirken, könnten halbversilberte Spiegel für eine Leistungsteilung des Stahles verwendet werden.

Bisher war von einem Pulsieren des Laserstrahls (das übli­ cherweise jedoch nicht notwendigerweise an der Quelle statt­ findet) die Rede. Wenn jedoch die Leistung des Lasers auf die zum Perforieren erforderliche Energie abgestimmt ist (d. h. abhängig von Anzahl und Größe pro Zeit), so kann es zweckmäßiger sein, den Laser kontinuierlich laufen zu lassen und auf externe Mittel zurückzugreifen, um die Zeit zu steu­ ern, während welcher der Laserstrahl an einer zu perforie­ renden bestimmten Stelle verweilt. Typischerweise können die externen Mittel dazu benutzt werden, den Laserstrahl zwi­ schen verschiedenen Stellen, üblicherweise an verschiedenen Zigaretten, umzuschalten. Somit lassen sich beispielsweise Scheiben entsprechend den Scheiben 68 und 78 dazu benutzen, einen kontinuierlichen Strahl zwischen den Zigaretten auf den Fördertrommeln 60 uns 62 hin- und herzuschalten. Der kontinuierliche Einsatz eines Lasers liefert einen besseren Wirkungsgrad hinsichtlich der Leistungsausbeute, so daß physikalisch kleinere Laser geringerer Leistung verwendet werden können. Beispielsweise lassen sich im Zusammenhang mit der beschriebenen Anordnung Wellenleiterlaser mit einer Ausgangsleistung von bis zu 150 Watt einsetzen, was früher zum Perforieren von Zigaretten nicht möglich war.

Es ist bekannt, die Größe der Perforationen in Abhängigkeit von der gemessenen Ventilation vorher perforierter Ziga­ retten zu steuern, um einen gewünschten Ventilationswert zu erzielen. Bei einem gepulsten Laser kann dies durch Ändern der Dauer des Impulses erreicht werden. Bei einem kontinu­ ierlich emittierenden Laser wird dieselbe Steuerung durch Ändern der Leistung des Lasers erreicht. Beispielsweise kann der Laserstrahl 18 so modifiziert werden, daß die resultie­ renden Strahlen auf den Zigaretten geringfügig defokussiert sind, d. h. einen geringfügig größeren Bereich überdecken, und die Leistung des Strahls kann geringfügig erhöht werden, um eine ausreichende Intensität aufrecht zu erhalten, wo­ durch geringfügig größere Perforationen hergestellt werden. Der gleiche Effekt kann durch Oszillieren des Laserstrahls 18 erzielt werden, um ihn geringfügig nicht parallel zur Achse der Trommel zu machen, wiederum so, daß der Bereich der Zigarette, auf den der fokussierte Strahl auftrifft, variiert werden kann (möglicherweise mit einer Erhöhung der Impulsdauer und/oder -leistung).

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine Vorrichtung zum Erzeugen von in Längsrichtung beabstandeten Perforationen an einer Zigarette 1. Ein Laserstrahl 2 wird von einer ersten Linse 3 so fukussiert, daß ein Zwischenbild in einer Ebene 4 ent­ steht, und zwar nach Reflexion durch einen Drehkörper 5 in Form eines abgestuften Spiegels. Der Spiegel 5 besitzt drei abgestufte Flächen 5A, 5B und 5C, von denen jede einen Sek­ tor einnimmt, der sich 120° um die Drehachse des Spiegels 5 herum erstreckt. Wie in Fig. 6 gezeigt, entstehen bei Dre­ hung des Spiegels 5 Zwischenbilder 4A, 4B und 4C, die in der Ebene 4 gegeneinander versetzt sind, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Bahnlängen von der Linse zu den entspre­ chenden reflektierenden Flächen 5A, 5B und 5C am Spiegel 5. Die Zwischenbilder 4A, 4B und 4C werden von einer zweiten Linse 6 refokussiert, um Perforationen an den Endfokus ent­ sprechend den in Längsrichtung beabstandeten Stellen 7A, 7B und 7C an der Zigarette 1 zu erzeugen.

Wenngleich die die Zwischenbilder enthaltende Ebene 4 nicht parallel zu dem Strahl 2 ist, kann durch eine geringfügige Schrägstellung der Achse der Linse 6 zu dem Strahl (in diesem Fall ungefähr 7,5°) die Ebene des Endfokus auf der Zigarette 1 angeordnet werden, die zweckmäßigerweise zu dem Strahl 2 parallel ist. Typischerweise liegen die Stellen 7A und 7C entsprechend der Längserstreckung der Perforationen an der Zigarette 1 bis zu 3 mm auseinander. Wenngleich dies in Fig. 7 nicht gezeigt ist, kann die Zigarette 1 auf einer Nuttrommel gefördert werden, welche Teil einer Filteran­ setzmaschine bildet.

Die Zwischenbilder 4A, 4B und 4C brauchen nicht hinter dem Spiegel 5 gebildet werden, sondern können auch in Strahl­ richtung vor oder auf dem Spiegel liegen.

Die Fig. 7A und 7B zeigen den Spiegel der Fig. 5 und 6 zusammen mit einem umlaufenden Teil 8 in Form einer Maske, die die reflektierenden Flächen 5A, 5B und 5C verdeckt. Die Maske ist mit dem Spiegel 5 drehbar und besitzt eine Fläche, die mit drei sich verjüngenden radialen Armen versehen ist, welche oberhalb der Übergangsstellen zwischen den Flächen 5A, 5B und 5C verlaufen. Die Fläche der Maske 8 kann nicht­ reflektierend (d. h. absorbierend) ausgebildet sein, oder sie kann einen auftreffenden Strahl zu einer benachbarten Senke (z. B. aus absorbierendem Material mit hoher thermischer Masse) reflektieren, oder sie kann eine diffuse "Lambert"- Oberfläche haben, die so rauh ist, daß keine gerichtete Reflextion stattfindet. Wie in Fig. 7B gezeigt, trifft der Strahl 2 bei einer Drehung des Spiegels 5 auf einem vor­ gegebenen Radius entsprechend dem Kreis 9 in Fig. 7B und entsprechend der speziellen Breite der sich verjüngenden Arme der Maske 8 auf. Die Zeitspannen, während der Strahl 2 von den Flächen 5A, 5B und 5C reflektiert wird, relativ zu den Zeitspannen, während er von den Armen der Maske 8 ge­ schluckt wird, läßt sich durch Änderungen des Radius des Kreises 9 ändern. Der Strahl 2 wird somit länger reflek­ tiert, wenn der Radius des Kreises 9 größer ist, und er wird bei kleinerem Radius kürzer reflektiert. Eine Möglichkeit, um dies zu erzielen, besteht darin, die Drehachse des Spie­ gels 5 relativ zu dem Strahl 2 in Querrichtung zu verschie­ ben, wie durch den Pfeil 10 in Fig. 7A angedeutet ist. Eine Bewegung der Achse in der gezeigten Richtung vergrößert den Radius des Kreises 9 und erhöht somit die Verweildauer des reflektierten Strahls 2R an einer bestimmten Stelle auf der Zigarette 1. Auf diese Weise läßt sich die Größe der herge­ stellten Perforation und somit der Ventilationsgrad pro An­ zahl von Perforationen steuern, da innerhalb der zu erwar­ enden Betriebsdauer ein direkter (wenn auch nicht notwendi­ gerweise linearer) Zusammenhang zwischen der Verweildauer und der Perforationsgröße besteht.

Fig. 7C zeigt ein Diagramm, in dem die Intensität des re­ flektierten Strahls 2R (unabhängig von einer Verschiebung oder Richtung) über der Zeit aufgetragen ist. Die Auswirkung einer Änderung des Radius des Kreises 9 besteht darin, die Breite des Impulses 11 relativ hoher Intensität zu ändern, und zwar so, wie der Strahl von einer der Flächen 5A, 5B oder 5C reflektiert wird.

Eine Verschiebung der Lage des Spiegels 5 (oder einfach der Maske 8) entlang der Achse hat die Wirkung, daß der effek­ tive Radius des Kreises 9 in der Ebene der Maske geändert wird, und kann somit zur Steuerung des Ventilationsgrades benutzt werden. In der gleichen Weise kann natürlich die Maske durch eine Maske einer anderen Form ersetzt werden.

Fig. 8 zeigt eine Anordnung, bei der ein abgestufter umlau­ fender Spiegel 5 mit einer Maske 8 versehen ist, deren Posi­ tion axial beweglich ist. Zu diesem Zweck ist die Maske 8 mit einer zylindrischen Welle 200 verbunden, die eine obere axiale Bohrung 202 aufweist, in der ein Zapfen 204 drehbar gelagert ist. Das untere Ende der Welle 200 trägt einen quer verlaufenden Stift 206, dessen Enden in gegenüberliegende Schlitze 208 eines zylindrischen Teils 210 greifen, das mit dem Spiegel 5 drehbar ist. Der Zapfen 204 ist schwenkbar mit einem Ende eines Hebels 212 verbunden, der seinerseits an einem Bügel 214 schwenkbar gelagert ist. Das andere Ende des Hebels 212 ist mit einer Betätigungsstange 216 verbunden. Ein Antrieb 218 (z. B. ein Motor) ist vorgesehen, um die Be­ tätigungsstange 216 entgegen der Wirkung einer die Betäti­ gungsstange umgebenden Rückholfeder 220 zu bewegen.

Eine Abwärtsbewegung der Betätigungsstange 216 durch den Antrieb 218 hat eine entsprechende Aufwärtsbewegung der Maske 8 zur Folge. Der Antrieb 218 ist somit in der Lage, die Maske 8 relativ zum Spiegel 5 zu positionieren, um den Betrag, um den die Maske 8 in den Weg des ankommenden Laser­ strahls 2 ragt, zu verändern. In der mit voll ausgezogenen Linien in Fig. 8 gezeigten Stellung ragt die Maske 8 nur geringfügig in den Weg des Laserstrahls 2 (d. h. entsprechend größeren Perforationen und einem höheren Ventilationsgrad); in der mit strichpunktierten Linien gezeigten Stellung ragt die Maske 8 um einen größeren Betrag in den Weg des Laser­ strahls 2 (entsprechend kleineren Perforationen und einem niedrigeren Ventilationsgrad). Durch Eingriff des Stiftes 206 in die Schlitze 208 wird sichergestellt, daß die Maske 8 in jeder Stellung, in der sie von dem Antrieb 218 bewegt wird, mit dem Spiegel 5 (dessen Antrieb in der Zeichnung nicht gezeigt ist) umläuft.

Eine Wärmesenke 220 absorbiert den von der Maske 8 reflek­ tierten Teil des Laserstrahls 2. Die Stahlen 2R, die von dem Spiegel 5 reflektiert wurden, verlaufen auf ihren Bahnen zu den Zigaretten.

Fig. 9 zeigt eine Anordnung, bei der der Strahl 2 von dem abgestuften umlaufenden Spiegel 5 reflektiert wird und der reflektierte Strahl 2R zu einem reflektierenden Zerhackerrad 12 gelenkt wird, welches an seinem Umfang mit einer Reihe von Zwischenräumen und reflektierenden Abschnitten versehen ist, die abwechselnd die Strahlen schneiden. Der Effekt dieser Anordnung ist der, daß der Strahl 2R, wenn er von einem reflektierenden Abschnitt des Rades 12 aufgefangen wird, zu einem statischen Spiegel 13 und anschließend auf eine Bahn 2B gelenkt wird, die parallel zu dem ursprüng­ lichen Strahl 2R verläuft. Das Rad 12 kann somit dazu be­ nutzt werden, den Strahl 2R zwischen parallelen Bahnen seitlich aufzuteilen, z. B. um ihn auf verschiedene Ziga­ retten zu lenken. Das Rad 12 ist mit dem Spiegel 5 syn­ chronisiert und vorzugsweise so ausgebildet, daß Strahlen von jeder reflektierenden Fläche des Spiegels 5 während jeder Umdrehung des Spiegels 5 zu jeder Bahn gelangen. Wenn somit beispielsweise das Rad 12 mit derselben Geschwindig­ keit wie der Spiegel 5 umläuft, sollte es mindestens einen Zwischenraunm und ein reflektierenden Element für jede Fläche des Spiegels haben.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung, bei der der Spiegel 5 und die Maske 8 gemeinsam mit dem Zerhackerrad 12 auf einer gemein­ samen Welle angebracht sind, so daß sie eine Baueinheit 14 bilden. Ein ankommender Strahl 2 läuft durch eine erste Fo­ kusierlinse 3 und der reflektierte Strahl wird zu einem statischen Spiegel 15 gelenkt, der so angeordnet ist, daß er den Strahl quer über die Bahn des Zerhackerrades 12 lenkt, so daß ein Strahl, der durch die Zwischenräume zwischen den reflektierenden Elementen des Zerhackerrades hindurchtritt, anschließend auf einen weiteren stationären Spiegel 16 auf­ trifft und auf eine Bahn 2A gelenkt wird. Wenn der von dem Spiegel 15 reflektierte Strahl von einem reflektierenden Element des Zerhackerrades 12 aufgefangen wird, wird er auf eine Bahn 2B gelenkt, die parallel zu der Bahn 2A verläuft. Jeder der Strahlen 2A und 2B wird anschließend durch ent­ sprechende Spiegel 17A, 17B und Linsen 18A, 18B reflektiert und fokussiert, so daß sie auf den von Trommeln 19A und 19B getragenen Zigaretten 1A und 1B letztendlich fokussiert wer­ den.

Die Baueinheit 14 erfüllt somit drei grundsätzliche Funk­ tionen. Sie erzeugt eine Anordnung von abgestuften Abbildun­ gen aufgrund der abgestuften Flächen des Spiegels 5, so daß in Längsrichtung beabstandete Perforationen an jeder Ziga­ rette 1A und 1B erzeugt werden kann. Ferner sorgt sie für eine Steuerung des Ventilationsgrades durch Ändern des Radius, an dem der Strahl 2 auf dem Rad 5 auftrifft, und zwar durch Zusammenwirken mit einer Maske 8 (oder statt dessen dadurch, daß die Maske 8 durch eine Maske einer ande­ ren Form ersetzt wird). Schließlich sorgt sie mit Hilfe des Zerhackerrades 12 dafür, daß der reflektierte Strahl auf die beiden Bahnen aufgeteilt wird, so daß zwei Zigarettenströme, wie sie üblicherweise aus einer Filteransetzmaschine austre­ ten, durch die gleiche Vorrichtung perforiert werden können.

In den Zeichnungen ist der Spiegel 5 mit nur drei abgestuf­ ten Flächen versehen. In der Praxis können jedoch mehr Flächen, z. B. bis zu 30 oder mehr vorgesehen werden. Die Baueinheit 14 kann dann mit einer Drehzahl (in U/min) be­ trieben werden, die der Anzahl der Zigaretten entspricht, die pro Minute von der der Baueinheit zugeordneten Maschine hergestellt wird, wobei die Anzahl der abgestuften Spiegel­ flächen der Gesamtzahl der Löcher pro Zigarette entspricht.

Die Reihenfolge der drei Grundelemente, d. h. der Maske 8, des Spiegels 5 und des Zerhackerrades 12, muß nicht wie in der Baueinheit 14 dargestellt sein. Das Zerhackerrad 12 könnte oberhalb der Maske 8 angeordnet werden (so lange es nicht den ankommenden Strahl 2 schneidet - beispielweise könnte es ringförmig ausgebildet sein). Dies könnte den Vor­ teil haben, den Gesamtdurchmesser der Baueinheit zu verrin­ gern, was bei hohen Drehzahlen von besonderem Vorteil wäre.

Bei der in Fig. 10 gezeigten Anordnung hat die Maske 8, die den Ventilationsgrad steuert, den gleichen Einfluß auf die Strahlen 2A und 2B. Manchmal kann es erforderlich sein, die Perforationsgröße unabhängig in jeder Bahn zu steuern, um Unterschiede zwischen den Bahnen, z. B. ein Altern der ent­ sprechenden optischen Komponenten, zu berücksichtigen. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, ein zusätz­ liches ringförmiges Teil an der Baueinheit 14 vorzusehen, das mit einem verzahnten oder ähnlichem Profil versehen ist, welches den Strahl 2A "auffangen" kann. Eine Verstellung des Anteils des "aufgefangenen" Strahl 2A kann dann durch eine geringfügige Bewegung des Spiegels 16 erzielt werden. Wo­ durch eine Verstellung der Maske 8 (die beide Strahlen 2A und 2B beiinflußt) und des Spiegels 16 (um die Auswirkung des zusätzlichen drehbaren Teiles auf den Strahl 2A zu ändern) läßt sich ein Bereich relativer Ventilationsgrade durch die Strahlen 2A und 2B schaffen.

Eine andere Möglichkeit, den Ventilationsgrad der von den Strahlen 2A, 2B bearbeiteten Zigaretten 1A bzw. 1B zu ändern, besteht darin, ein lichtundurchlässiges (absorbie­ rendes oder reflektierendes) Teil vorzusehen, das einen Teil eines oder beider Strahlen auffängt. Eine zweckmäßige Anord­ nung, insbesondere wenn die Strahlen relativ dicht beieinan­ der liegen, besteht darin, in dem Raum zwischen den Strahlen ein lichtundurchlässiges Teil anzuordnen, das seitlich in beiden Richtungen bewegbar ist, um somit den einen oder anderen Strahl teilweise aufzufangen und dadurch dessen effektive Leistung zu verringern. Das lichtundurchlässige Teil kann selbst als Wärmesenke wirken oder die ankommende Strahlung zu einer solchen Wärmesenke lenken oder einfach die Strahlung zerstreuen.

Die Fig. 11 und 12 zeigen eine abgewandelte Baueinheit 20, die bei einem System entsprechend dem in Fig. 10 gezeigten verwendbar ist. Die Baueinheit 20 besitzt eine der Maske 8 entsprechende Maske, die jedoch der Übersichtlichkeit wegen in den Fig. 12 und 13 nicht gezeigt ist. In der gleichen Weise arbeitet die Baueinheit 20 mit statischen Spiegeln und Linsen ähnlich denen in Fig. 10 zusammen; diese sind jedoch in den Fig. 11 und 12 ebenfalls nicht gezeigt. Die Bauein­ heit 20 besitzt mehrere Flächen, von denen lediglich die drei Flächen 20A, 20B und 20C in den Fig. 11 und 12 dar­ gestellt sind. Zur Verdeutlichung sind die Abstufungen zwi­ schen den Flächen übertrieben dargestellt. Die Baueinheit 20 besitzt ein einteiliges Zerhackerrad 21 mit reflektierenden Elementen 21A und Zwischräumen 21B gleicher Winkelbreite. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, erstreckt sich jede reflektie­ rende Fläche 20A, 20B und 20C um den gleichen Winkel und ist zu einem reflektierenden Element 21A und einem Zwischenraum 21B des Rades 21 winkelmäßig ausgerichtet. Diese Anordnung kann zweckmäßigerweise zusammen mit zwei Laserstrahlen 22A und 22B verwendet werden, die von getrennten Laserquellen kommen und die auf die entsprechenden Flächen 20A, 20B usw. mit einem Winkelabstand auftreffen, der dem eines reflek­ tierenden Elementes 21A (oder Zwischenraumes 21B) ent­ spricht. Die Folge ist, daß die reflektierten Strahlen 22C, 22D in Gegenphase zwischen den beiden Bahnen umgeschaltet werden (d. h. die reflektierten Strahlen 22C, 22D können den Strahlen 2A, 2B in dem System der Fig. 10 entsprechen). Die Verwendung zweier Laserstrahlen 22A, 22B hat den Vorteil, daß bei Ausfall einer Laserquelle die andere mit einge­ schränkter Leistungsfähigkeit (d. h. verringerter Venti­ lation, verringerter Betriebsgeschwindigkeit des Systems und/oder Verschlechterung des Perforationsbildes) weiter­ laufen kann.

Die Anzahl der in jeder Zigarette erzeugten Perforationen kann durch einfaches Blockieren der abgestuften Spiegel­ flächen verändert werden. Dies läßt sich entweder manuell (z. B. durch Auswechseln der Maske 8) oder automatisch als integraler Teil einer komplexen Maskenkonstruktion erzielen. Was die zuletzt genannte Möglichkeit betrifft, so könnte die Maske 8 durch eine komplexe Maske mit mehreren relativ be­ weglichen Elementen ersetzt werden. Die Möglichkeit, die Anzahl der Perforationen pro Zigarette zu verringern, wäre besonders dort von Nutzen, wo ein geringer Ventilationsgrad erforderlich ist, da in diesem Fall im allgemeinen nur eine kleine Anzahl von Perforationen benötigt wird.

Die abgestuften Flächen im Spiegel 5 (oder in der Baueinheit 20) brauchen nicht alle die gleiche Höhe zu haben. Wenn die Höhen "zufällig" sind, werden die Perforationen über den zur Verfügung stehenden Längsbereich verstreut, statt in regel­ mäßigen Reihen geschnitten zu werden. Das entstehende Muster kann "diskreter" als vorbekannte Konfigurationen aussehen und somit für die Zigarettenhersteller und/oder -verbraucher attraktiver sein.

Bei jedem der in Verbindung mit den Fig. 5-12 beschriebenen Systemen wird davon ausgegangen, daß der ankommende Laser­ strahl kontinuierlich ist, wobei der Strahl zwischen den verschiedenen Stellen umgeschaltet wird, an denen er von dem Rad 5 oder den anderen reflektierenden Elementen benötigt oder von der Maske 8 (oder einer ähnlichen Maske) absorbiert (oder an eine Senke abgelenkt) wird. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, das gleiche System mit einem gepulsten Laserstrahl zu verwenden, falls dies erwünscht ist. Bei der Herstellungsgeschwindigkeit moderner Zigarettenherstellungs­ maschinen (z. B. 10 000 Zigaretten pro Minute) und der von einigen Herstellern verlangten Anzahl von Perforationen kann die zum Pulsen des Lasers erforderliche Umschaltgeschwindig­ keit relativ hoch und somit für gewisse Lasertypen nicht er­ reichbar sein.

Es versteht sich, daß die Vorrichtungen der Fig. 5-12 in Verbindung mit den Vorrichtungen der Fig. 1-4 verwendet werden können.

Die Herstellung von Perforationen mittels Laserstrahlen erzeugt notwendigerweise Verbrennungsprodukte, die vorzugs­ weise aus dem unmittelbaren Bereich der Vorrichtung entfernt werden. Ein Grund hierfür ist der, daß die Oberflächen der Linsen und Spiegel andernfalls mit diesen Verbrennungspro­ dukten beschichtet werden können und dann mit geringerem Wirkungsgrad arbeiten. Eine Möglichkeit zum Entfernen sol­ cher unerwünschter Verbrennungsprodukte besteht darin, einen entsprechenden Luftstrom über die perforiert werdenden Ziga­ retten und/oder angrenzende fokussierende bzw. reflektierende Elemente zu leiten.

Die Erwähnung halbversilberter Spiegel (z. B. Spiegel 134 in Fig. 1) impliziert nicht notwendigerweise den Einsatz von Spiegeln, wie sie bei optischen Frequenzen verwendet werden: Bei den Laserfrequenzen, wie sie üblicherweise zum Herstel­ len von Perforationen in Zigaretten verwendet werden, sind die üblicherweise eingestzten entsprechenden Vorrichtungen sogenannte Strahlteiler (beam splitter) meist von multidielektrischer Bauart.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laserstrahls, gekennzeichnet durch einen Drehkörper (5; 20) mit mindestens einer reflektierenden Fläche (5A; 20A), die einen Strahl (2) während einer Drehung des Dreh­ körpers (5; 20) intermittierend schneidet, so daß der Strahl durch die reflektierende Fläche (5A; 20A) auf eine Bahn gelenkt wird und mindetens einer weiteren Bahn folgt, wenn der Strahl von der Fläche nicht geschnitten wird, wobei die Bahnen zu verschiedenen Zigarettenpositionen (7A, 7B, 7C) führen, so daß die Strahlen auf diesen Bahnen Perforationen an verschiedenen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette erzeugen, und mit dem Drehkörper (5; 20) synchronisierte Steuermittel (8) zur Steuerung der Menge der auf eine Bahn gelenkten Energie.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuermittel (8) an dem Drehkörper (5) vorgesehen oder dem Drehkörper (5) zugeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuermittel einer Einrichtung (8) zum Ändern des Drehwinkels des Drehkörpers umfassen, innerhalb dessen die reflektierende Fläche (5A) den Strahl (2) auf die besagte eine Bahn lenkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die den Drehwinkel ändernde Einrichtung (8) Mittel umfaßt, die eine Winkelbreite der reflektierenden Fläche (5A) definieren, welche sich mit dem Abstand von der Achse des Drehkörpers (5) ändert.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Steuermittel eine Einrichtung (10; 218) umfas­ sen, welche eine Relativbewegung des Strahls (2) und des Drehkörpers (5) erzeugt, so daß der Strahl auf der reflek­ tierenden Fläche mit unterschiedlichen radialen Abständen von der Achse auftrifft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die die Winkelbreite definierende Einrich­ tung aus einem Auffangkörper (8) besteht, der mit dem Drehkörper (5) drehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Auffangkörper (8) und der Drehkörper (5) koaxial zueinander angeordnet sind und daß die Steuermittel eine Einrichtung (218) umfassen, die eine axiale Relativbe­ wegung zwischen dem Auffangkörper und dem Drehkörper er­ zeugt.

8. Vorrichtung anch einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (5) eine Reihe reflektierender und durchlässiger Abschnitte (5A) aufweist, die sich um den Drehkörper herum erstrecken, wobei jeder Abschnitt einen Sektor mit radialen Übergängen zwischen den Abschnitten einnimmt, und daß ein koaxialer Auffangkörper (8) vorgesehen ist, der relativ zu einem auftreffenden Strahl (2) vor dem Drehkörper (5) angebracht ist, wobei der Auffangkkörper eine Reihe auffangender und durchlässiger Abschnitte aufweist, die mit nicht radialen Übergängen zwischen den Abschnitten versehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die auffangenden und durchlässigen Abschnitte des Auffangkörpers (8) bezüglich der reflektierenden und durch­ lässigen Abschnitte (5A) des Drehkörpers (5) symmetrisch angeordnet sind, um die gleiche Wirkung auf jeden der reflektierenden und durchlässigen Abschnitte auszuüben.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (5; 20) mehrere reflektierende Flächen (5A-C; 20A-C) auf unter­ schiedlicher Höhe relativ zu seiner Drehachse aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, gekennzeichnet durch ein reflektierendes drehbares Teil (12; 21), das einen von der reflektierenden Fläche des Drehkörpers (5; 20) reflektierten Strahl weiter ablenkt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das drehbare Teil (12; 21) abwechselnd an­ geordnete reflektierende und durchlässige Abschnitte (21A, 21B) aufweist, die einen von der reflektierenden Fläche reflektieren Strahl abwechselnd auf parallele Bahnen lenkt, die zu verschiedenen Zigarettenpositionen führen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das drehbare Teil (12; 21) und der Drehkörper (5; 20) synchronisiert und so ausgebildet sind, daß minde­ stens ein reflektierender und ein durchlässiger Abschnitt (21A, 21B) des drehbaren Teils der reflektierenden Fläche (20A) des Drehkörpers (5; 20) zugeordnet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11, 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das drehbare Teil (12; 21) und der Drehkörper (5; 20) um eine gemeinsame Achse drehbar sind.

15. Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laserstrahls, gekennzeichent durch einen Drehkörper (5; 20) mit mindestens einer reflektierenden Fläche (5A; 20A), die während der Drehung des Drehkörpers einen Strahl (2) intermittierend schneidet, so daß der Strahl von der reflektierenden Fläche auf eine Bahn gelenkt wird und min­ destens einer weiteren Bahn folgt, wenn der Strahl von der reflektierenden Fläche nicht geschnitten wird, wobei die Bahnen zu unterschiedlichen Zigarettenpositionen (7A, 7B, 7C) führen, so daß die Strahlen auf den Bahnen Perforationen an verschiedenen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette erzeugen, und eine Einrichtung (8), die die Möglichkeit bietet, einen auf die reflektierende Fläche auf­ treffenden oder einen von dieser reflektierten Strahl teil­ weise aufzufangen, um denjenigen Anteil der Strahlung, der auf die der reflektierenden Fläche zugeordnete Bahn gelenkt wird, zu verringern.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 15, gekennzeichnet durch eine Reihe beabstandeter reflektie­ render Teile (12; 21), die synchron mit dem Drehkörper (5; 20) drehbar und so ausgebildet sind, daß sie einen von der reflektierenden Fläche des Drehkörpers reflektierten Strahl auf eine erste und zweite Bahn lenken, je nachdem, ob der Strahl von dem reflektierenden Teil aufgefangen wurde oder nicht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß die reflektierenden Teile (12; 21) und der Dreh­ körper (5; 20) um eine gemeinsame Achse drehbar sind.

18. Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laserstrahls, gekennzeichnet durch einen Drehkörper (5; 20), der mit reflektierenden Flächen (5A; 20A) auf un­ terschiedlicher Höhe relativ zu seiner Drehachse versehen ist, wobei die reflektierenden Flächen so angeordnet sind, daß sie einen Strahl (2) nacheinander während einer Drehung des Drehkörpers schneiden und den Strahl auf verschiedene Bahnen lenken, um Perforationen an verschiedenen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette zu erzeugen, und am Drehkörper vorgesehene oder dem Drehkörper zugeord­ nete Steuermittel (8) zum Steuern der Menge der auf eine Bahn gelenkten Energie.

19. Vorrichtung zum Perforieren von Zigaretten mittels eines Laserstrahls, gekennzeichnet durch einen Drehkörper (5; 20), der mit reflektierenden Flächen (5A; 20A) auf un­ terschiedlicher Höhe relativ zu seiner Drehachse versehen ist, wobei die reflektierenden Flächen so angeordnet sind, daß sie einen Strahl (2) während einer Drehung des Drehkör­ pers schneiden und den Strahl auf unterschiedliche Bahnen lenken, um Perforationen an verschiedenen Zigaretten oder an verschiedenen Stellen einer Zigarette zu erzeugen, und eine Einrichtung (8), die die Möglichkeit bietet, den auf min­ destens eine der reflektierenden Flächen auftreffenden oder von diesen reflektierten Strahl teilweise aufzufangen, um denjenigen Anteil der Strahlung, der auf die der reflektie­ renden Fläche zugeordnete Bahn gelenkt wird, zu verringern.