DE10357303A1

DE10357303A1 - Method and device for producing cigarettes

Info

Publication number: DE10357303A1
Application number: DE10357303A
Authority: DE
Inventors: Michael Rapp; Vincent Dr.-Ing. Kral
Original assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Current assignee: Focke and Co GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-05
Filing date: 2003-12-05
Publication date: 2005-07-07
Also published as: EP1694144A1; WO2005053443A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem ein Tabakstrang (15) von einem Hüllmaterialstreifen (17) umhüllt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit (23, 33, 36, 39) den umhüllten Tabakstrang (19) in einzelne stabförmige Abschnitte (24) trennt. Der umhüllte Tabakstrang (19) wird mit ultrakurz gepulstem, hochenergetischen Laserlicht eines Femtosekundenlasers (22) geschnitten, wobei das vom Laserlicht beaufschlagte Material (11, 17) zum Großteil nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht.The invention relates to a method and an apparatus for producing cigarettes or other smokable products, in which a tobacco rod (15) is enveloped by a wrapping material strip (17) and pressed at a predetermined speed on a laser cutting unit (23, 33, 36, 39). is passed, wherein the laser cutting unit (23, 33, 36, 39) the wrapped tobacco rod (19) into individual rod-shaped sections (24) separates. The wrapped tobacco rod (19) is cut with ultrashort pulsed, high-energy laser light of a femtosecond laser (22), wherein the material acted upon by the laser light (11, 17) for the most part passes almost without melting from the solid to the gaseous phase.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem ein Tabakstrang von einem Hüllmaterialstreifen umhüllt und mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit an einer Laser-Schneideinheit vorbeibewegt wird, wobei die Laser-Schneideinheit den umhüllten Tabakstrang in einzelne stabförmige Abschnitte trennt. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The The invention relates to a method for producing cigarettes or Other smokable products that have a tobacco rod from one wrapping material wrapped and passing a laser cutting unit at a predetermined speed is, wherein the laser cutting unit the wrapped tobacco rod into individual rod-shaped Sections separates. The invention further relates to a device to carry out of the procedure.

Die Prozessgeschwindigkeit heutiger Maschinen zur Herstellung von Zigaretten ist äußerst hoch. Aus diesen hohen Geschwindigkeiten resultiert das Problem starker Abnutzung der eingesetzten Komponenten. Insbesondere metallische Schneidmesser, die den endlosen, mit Zigarettenpapier umhüllten Tabakstrang in die einzelnen stabförmigen Abschnitte trennen, die die Länge einer Zigarette oder Vielfache davon aufweisen, unterliegen einem starken Verschleiß. In der DE 25 55 355 wurde deswegen vorgeschlagen, zum Schneiden des umhüllten Tabakstrangs einen Laser zu verwenden.The process speed of today's cigarette making machines is extremely high. These high speeds result in the problem of heavy wear of the components used. In particular, metallic cutting blades which separate the endless tobacco rod-wrapped tobacco rod into the individual rod-shaped portions having the length of a cigarette or multiples thereof are subject to severe wear. In the DE 25 55 355 was therefore proposed to use a laser for cutting the wrapped tobacco rod.

Nachteilig bei dem dort offenbarten Schneidverfahren ist allerdings, dass beim Schneidvorgang in den Materialien störende, thermisch bedingte Prozesse aktiviert werden. Der thermische Eintrag in das Material ist so groß, dass es insbe sondere zu einem Abbrand des umhüllenden Papiers, des Tabaks und der dem Tabak hinzugegebenen Beimischungen kommen kann. Ungewollte Geschmacksveränderungen der fertiggestellten Zigaretten können die Folge sein. Darüber hinaus können bei dem Schneidprozess unangenehme Gerüche entstehen.adversely in the cutting method disclosed therein, however, that at Cutting process in the materials disturbing, thermally induced processes to be activated. The thermal entry into the material is like this large, that in particular special to a burning of the enveloping paper, the tobacco and the admixtures added to the tobacco may come. unwanted changes in taste The finished cigarettes can be the result. Furthermore can unpleasant odors develop during the cutting process.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, das eingangs genannte Zigarettenherstellungsverfahren und die Vorrichtung dahingehend zu verbessern, dass ein schnelles und genaues Schneiden des umhüllten Tabakstranges möglich ist, wobei ein Abbrennen des Hüllmaterials, des Tabaks oder der Tabakbeimischungen sowie das Auftreten von unangenehmen Gerüchen deutlich reduziert oder vermieden wird.task It is therefore the object of the present invention to provide the above-mentioned cigarette manufacturing process and to improve the device so that a fast and precisely cutting the wrapped one Tobacco strings possible is, whereby a burning off of the wrapping material, of tobacco or tobacco admixtures as well as the appearance of unpleasant ones smells significantly reduced or avoided.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Art zum Herstellen von Zigaretten oder anderen rauchbaren Produkten, bei dem der umhüllte Tabakstrang mit ultra-kurz gepulstem, hochenergetischem Laserlicht eines Femtosekundenlasers geschnitten wird.These Task is solved by a method of the type mentioned above for the manufacture of cigarettes or other smokable products where the wrapped tobacco rod is with ultra-short pulsed, high-energy laser light of a femtosecond laser is cut.

Durch den Einsatz eines Femtosekundenlasers wird erreicht, dass das vom Laserlicht beaufschlagte Material nahezu ohne Schmelzvorgang von der festen in die gasförmige Phase übergeht. Die äußerst kurze Pulsdauer eines Femtosekundenlasers, die vorzugsweise im Bereich von 10 bis 10.000 fs (1 fs = 10^–5 s) liegt, führt dazu, dass der Laser in dem durch den Laserstrahl beaufschlagten Material Sublimationsprozesse initiiert. Der Abbrand von Papier, Tabak und Tabakbeimischungen wird vermieden.The use of a femtosecond laser ensures that the material acted upon by the laser light passes from the solid to the gaseous phase almost without melting. The extremely short pulse duration of a femtosecond laser, which is preferably in the range of 10 to 10,000 fs (1 fs = 10 ^-5 s), causes the laser in the material acted upon by the laser beam initiated sublimation processes. The burning off of paper, tobacco and Tabakbeimischungen is avoided.

Vorzugsweise wird ein Femtosekundenlaser eingesetzt, der Laserlicht einer Wellenlänge aussendet, die im Bereich von 350 bis 450 nm liegt, insbesondere im Bereich um ca. 390 nm – 410 nm. In diesem Wellenlängenbereich absorbiert, wie Messungen ergeben haben, Tabak das eingestrahlte Licht besonders stark, so dass die einzelnen Lichtpulse zu einem optimalen Energieeintrag führen.Preferably a femtosecond laser is used, which emits laser light of one wavelength, which is in the range of 350 to 450 nm, especially in the range around 390 nm - 410 nm. In this wavelength range As measurements have shown, tobacco absorbs the irradiated Light particularly strong, so that the individual light pulses to a lead to optimal energy input.

Weitere Merkmale der Erfindung, insbesondere bezogen auf die Führung bzw. Lenkung des Laserstrahls mittels geeigneter Ablenksysteme, ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung konkreter Ausführungsbeispiele sowie den Zeichnungen. Dabei zeigt:Further Features of the invention, in particular based on the leadership or Steering of the laser beam by means of suitable Ablenksysteme result yourself from the attached Dependent claims, the following description of specific embodiments and the drawings. Showing:

1 eine Teilansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von Zigaretten in schematischer Darstellung, 1 a partial view of a device for the production of cigarettes in a schematic representation,

2 einen Querschnitt einer Laser-Schneideinheit der Vorrichtung in schematischer Ansicht, 2 a cross-section of a laser cutting unit of the device in a schematic view,

3 die Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht, 3 the laser cutting unit in perspective view,

4 eine schematische Draufsicht auf einen Teil eines Zigarettenstrangs, 4 a schematic plan view of a part of a cigarette rod,

5 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht, 5 a further embodiment of a laser cutting unit in perspective view,

6 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht, 6 a further embodiment of a laser cutting unit in perspective view,

7 eine weitere Ausführungsform einer Laser-Schneideinheit in perspektivischer Ansicht, 7 a further embodiment of a laser cutting unit in perspective view,

8 eine Absorptionskurve von Tabak bzgl. elektromagnetischer Strahlung im Bereich von 200 bis ca. 1.200 nm. 8th an absorption curve of tobacco with respect to electromagnetic radiation in the range of 200 to about 1200 nm.

1 zeigt einen Teilausschnitt einer Vorrichtung 10 zur Herstellung von Filterzigaretten. 1 shows a partial section of a device 10 for the production of filter cigarettes.

In weiter nicht dargestellter Weise werden Tabakfasern 11 einem Saugstrangförderer 12 zugeführt. Der Saugstrangförderer 12 hält die Tabakfasern 11 durch Unterdruck fest und fördert diese als Tabakstrang 15 in Richtung des eingezeichneten Pfeils in einer horizontalen Ebene weiter. Unterhalb des Saugstrangförderers 12 ist ein Trimmer 13 angeordnet, der zur Abscheidung überschüssiger Tabakfasern 11 aus dem durch den Saugstrangförderer 12 bewegten Tabakstrang 15 dient. Dazu weist der Trimmer 13 eine umlaufende Trimmerscheibe 14 auf, die unterhalb des Saugstrangförderers 12 angeordnet ist, und zwar parallel beabstandet zu diesem.In a further manner not shown are tobacco fibers 11 a Saugstrangförderer 12 fed. The suction belt conveyor 12 keeps the tobacco fibers 11 by negative pressure and promotes this as a tobacco rod 15 in the direction of the arrow in a horizontal plane on. Below the Saugstrangförderers 12 is a trimmer 13 arranged to separate excess tobacco fibers 11 from the through the Saugstrangförderer 12 moved tobacco rod 15 serves. This is indicated by the trimmer 13 a rotating trimmer disc 14 on the below the suction belt conveyor 12 is arranged, in parallel spaced to this.

Der von überschüssigen Tabakfasern 11 befreite Tabakstrang 15 wird dann einem sogenannten Formatteil 16 zugeführt, wo er kontinuierlich mit einem Hüllmaterialstreifen 17 (Zigarettenpapier) umhüllt wird. Dazu wird der Tabakstrang 15 auf dem Hüllmaterialstreifen 17 abgelegt, der von einem umlaufenden Formatband 18 getragen wird. Anschließend werden die Längsseiten des Hüllmaterialstreifens 17 übereinander gelegt und miteinander verklebt, so dass ein vom Hüllmaterialstreifen 17 umhüllter Tabakstrang, nämlich ein Zigarettenstrang 19 gebildet ist.The excess of tobacco fibers 11 freed tobacco rod 15 then becomes a so-called format part 16 fed where he continuously with a wrapping material strip 17 (Cigarette paper) is wrapped. This is the tobacco rod 15 on the wrapping material strip 17 filed by a rotating format tape 18 will be carried. Subsequently, the long sides of the wrapping material strip 17 superimposed and glued together so that one of the wrapping material strip 17 wrapped tobacco rod, namely a cigarette rod 19 is formed.

Der Zigarettenstrang 19 wird an einer Dichtemessvorrichtung 20 vorbeigeführt, mittels der Messungen der Tabakdichte im Zigarettenstrang 19 durchgeführt werden.The cigarette rod 19 is at a density meter 20 passed by means of measurements of tobacco density in the cigarette rod 19 be performed.

Der Zigarettenstrang 19 wird dann über eine horizontal verlaufende Auflage- oder Stützfläche 21 an einer Laser-Schneideinheit 23 vorbeigefördert. Die Laser-Schneideinheit 23 schneidet den Zigarettenstrang 19 in stabförmige Zigarettenstrangabschnitte 24 doppelter Zigarettenlänge. Die Zigarettenstrangabschnitte 24 werden dann horizontal ausgerichteten Aufnahmen 26 einer Übergabespinne 25 zugeführt, die die Zigarettenstrangabschnitte 24 zur weiteren Bearbeitung weiterfördert.The cigarette rod 19 is then over a horizontally extending support or support surface 21 on a laser cutting unit 23 conveyed past. The laser cutting unit 23 cuts the cigarette rod 19 in rod-shaped cigarette rod sections 24 double cigarette length. The cigarette rod sections 24 then horizontally oriented shots 26 a handover spider 25 fed to the cigarette rod sections 24 for further processing.

Die Übergabespinne 25 ist als drehbares Rad ausgebildet, wobei die Aufnahmen 26, in die die geschnittenen Zigarettenabschnitte 24 hineinbewegt werden, entlang der einen Radseite nahezu auf einer Kreisbahn angeordnet sind. Jede Aufnahme 26 wiederum ist relativ zum Rad drehbar gelagert, so dass während einer Transportbewegung der Übergabespinne, d.h. während der Drehung des Rades, eine horizontale Ausrichtung der Aufnahmen 26 erfolgt, indem die Aufnahmen 26 eine der Drehbewegung jeweils entgegengerichtete Rotationsbewegung vollführen. Die Bewegungsrichtungen sind durch die entsprechenden Pfeile in der 1 gekennzeichnet.The handover spider 25 is designed as a rotatable wheel, the recordings 26 into which the cut cigarette sections 24 are moved along, are arranged along one side of the wheel almost on a circular path. Each receptacle 26 in turn is rotatably mounted relative to the wheel, so that during a transport movement of the transfer spreader, ie during the rotation of the wheel, a horizontal orientation of the images 26 done by taking the pictures 26 perform one of the rotational movement in each case opposite rotational movement. The directions of movement are indicated by the corresponding arrows in the 1 characterized.

Die Laser-Schneideinheit 23 ist schematisch dargestellt. Sie weist einen ND:YAG Femtosekundenlaser 22 auf, dessen Wellenlänge und dessen Impulsdauer so ausgewählt sind, dass eine Sublimation des vom Laser beaufschlagten Tabaks und des umhüllenden Zigarettenpapiers erfolgt, wodurch der Zigarettenstrang 19 optimal geschnitten wird, ohne dass Materialabbrände verursacht oder störende Gerüche produziert werden.The laser cutting unit 23 is shown schematically. It has an ND: YAG femtosecond laser 22 whose wavelength and whose pulse duration are selected such that a sublimation of the acted upon by the laser tobacco and the wrapping cigarette paper, whereby the cigarette rod 19 optimally cut, without material burns caused or disturbing odors are produced.

Die Laserstrahlen des Femtosekundenlasers 22 werden über ein Ablenksystem 27 und eine Planfeldinse 28 auf den Zigarettenstrang 19 gelenkt, um den Zigarettenstrang 19 in die einzelnen Zigarettenstrangabschnitte 24 zu schneiden. Zur vorteilhaften Ausnutzung des vorhandenen Raumes ist die Laser-Schneideinheit 23 unterhalb der Strangförderebene angeordnet.The laser beams of the femtosecond laser 22 Be about a deflection system 27 and a plane field lens 28 on the cigarette rod 19 steered to the cigarette rod 19 into the individual cigarette rod sections 24 to cut. For advantageous use of the existing space is the laser cutting unit 23 arranged below the strand conveying plane.

In 2 und 3 ist die Laser-Schneideinheit 23 detaillierter dargestellt. Das Ablenksystem 27 weist einen Polygon-Drehspiegel 29 auf, einen Galvanometer- oder Scanner-Spiegel 30 sowie die Planfeldlinse 28. Der Polygon-Drehspiegel 29 ist in einer zur horizontalen Zigarettenstrangförderebene parallelen Ebene angeordnet, und dabei um eine zur Zigarettenstrangförderebene senkrechte, vertikale Achse 31 drehbar. Die einzelnen Facetten 40 des Polygon-Drehspiegels 29 sind senkrecht zur Zigarettenstrangförderebene angeordnet, sie verlaufen dementsprechend vertikal.In 2 and 3 is the laser cutting unit 23 shown in more detail. The deflection system 27 has a polygonal rotating mirror 29 on, a galvanometer or scanner mirror 30 as well as the plan field lens 28 , The polygonal rotating mirror 29 is arranged in a plane parallel to the horizontal cigarette rod conveyance plane, and thereby about a cigarette rod conveying plane vertical, vertical axis 31 rotatable. The individual facets 40 of the rotating polygon mirror 29 are arranged perpendicular to the cigarette rod conveying plane, they are accordingly vertical.

Der Scanner-Spiegel 30, der eine ebene, rechteckige Spiegelfläche 41 aufweist, ist um eine senkrecht zu der Drehebene des Polygon-Drehspiegels 29 angeordnete Drehachse 32 drehbar, die entsprechend horizontal verläuft.The scanner mirror 30 , which has a flat, rectangular mirror surface 41 is perpendicular to the plane of rotation of the rotating polygon mirror 29 arranged axis of rotation 32 rotatable, which runs correspondingly horizontally.

Der Strahlengang des Femtosekundenlasers 22 verläuft folgendermaßen: Der Laserstrahl trifft auf eine Facette 41 des Polygon-Drehspiegels 29 und wird von dort auf die Spiegelfläche 41 des Scanner-Spiegel 30 abgelenkt. Der Scanner-Spiegel 30 lenkt den Strahl nach oben ab. Der Strahl durchtritt dann die Planfeldlinse 28, wird auf den mit hoher Geschwindigkeit geförderten Zigarettenstrang 19 fokussiert und schneidet diesen aufgrund der hohen Impulsenergie und der ultra-kurzen Pulse unter Sublimation des Materials in die Zigarettenstrangabschnitte 24.The beam path of the femtosecond laser 22 proceeds as follows: The laser beam hits a facet 41 of the rotating polygon mirror 29 and from there on the mirror surface 41 the scanner mirror 30 distracted. The scanner mirror 30 deflects the beam upwards. The beam then passes through the field lens 28 , is applied to the high speed promoted cigarette rod 19 focuses and cuts it due to the high pulse energy and the ultra-short pulses, with sublimation of the material into the cigarette rod sections 24 ,

Die Spiegel 29, 30 stehen während des Schneidvorgangs nicht still, sondern werden über geeignete, nicht dargestellte Steuerungsvorrichtungen um ihre Drehachsen 31 bzw. 32 gedreht. Die Drehung des Polygon-Drehspiegels 29 sorgt bei jedem Schneidvorgang für eine kontinuierliche Bewegung des Laserstrahls in Richtung der Förderbewegung des Zigarettenstrangs 19 (Längsablenkung). Sobald ein Schneidvorgang beendet ist, wird eine weitere Facette 41 des Polygon- Drehspiegels 29 vom Laserstrahl beaufschlagt und der Vorgang beginnt von Neuem.The mirror 29 . 30 Do not stand still during the cutting process, but are about appropriate, not shown control devices about their axes of rotation 31 respectively. 32 turned. The rotation of the rotating polygon mirror 29 ensures with each cutting process for a continuous movement of the laser beam in the direction of the conveying movement of the cigarette rod 19 (Longitudinal deflection). As soon as a cutting process is finished, another facet becomes 41 of the polygon turning mirror 29 acted upon by the laser beam and the process begins again.

Die Verschwenkung des Scanner-Spiegels 30 führt zu einer Bewegung des Laserstrahls quer zum Zigarettenstrang 19 (Querablenkung). Im Ergebnis werden diese beiden Bewegungen überlagert, so dass sich insgesamt eine schräg zum Zigarettenstrang 19 verlaufende Schneidbewegung des Laserstrahls ergibt.The pivoting of the scanner mirror 30 leads to a movement of the laser beam across the cigarette rod 19 (Horizontal angle). As a result, these two movements are superimposed, so that in total one obliquely to the cigarette rod 19 extending cutting motion of the laser beam results.

Durch diese überlagerte Bewegung wird die Bewegung des Zigarettenstranges 19 während des Schneidvorgangs kompensiert, d.h. die Schneidkante verläuft im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse der geschnittenen Zigarettenstrangabschnitte 24.Through this superimposed movement, the movement of the cigarette rod becomes 19 compensated during the cutting process, that is, the cutting edge is substantially perpendicular to the longitudinal axis of the cut cigarette rod sections 24 ,

4 stellt den Zusammenhang dar zwischen der Geschwindigkeitkomponente V_L des Laserstrahls, mit der dieser quer zur Zigarettenstranglängsachse durch den Zigarettenstrang 19 bewegt wird, der Geschwindigkeit V_S, mit der der Zigarettenstrang 19 gefördert wird sowie des sich daraus ergebenden Schneidwinkels α. Die Beziehung zwischen diesen Größen lautet α = arcsin (V_S / V_L). Der Laserstrahl muss demnach unter dem Winkel α schräg zur Zigarettenstrangquerrichtung durch den Strang 19 geführt werden, wenn der Betrag der Laserstrahlvorschubgeschwindigkeit in dieser Zigarettenstrangquerrichtung V_L beträgt und die Zigarettenstranggeschwindigkeit V_S. 4 represents the relationship between the speed component V _{L of} the laser beam, with which this transverse to the cigarette strand longitudinal axis through the cigarette rod 19 is moved, the speed V _S , with the cigarette rod 19 is promoted and the resulting cutting angle α. The relationship between these quantities is α = arcsin (V _S / V _L ). The laser beam must therefore at the angle α obliquely to the cigarette rod transverse direction through the strand 19 be guided when the amount of the laser beam feed speed in this cigarette rod transverse direction V _L and the cigarette rod speed V _S.

Die 5, 6 und 7 zeigen weitere Ausführungsformen von Laser-Schneideinheiten. Im Folgenden werden für gleiche Teile wie bei der Laser-Schneideinheit 23 die gleichen Bezugszeichen verwendet.The 5 . 6 and 7 show further embodiments of laser cutting units. The following are for the same parts as the laser cutting unit 23 the same reference numerals are used.

Bei der Laser-Schneideinheit 33 von 5 ist im Vergleich zur Laser-Schneideinheit 23 der Scanner-Spiegel durch einen weiteren Polygon-Drehspiegel 34 ersetzt worden. Die Drehachse 35 des Polygon-Drehspiegels 34 verläuft senkrecht zur Drehachse 31 des Polygon-Drehspiegels 29 in der Horizontalen und somit parallel zum Zigarettenstrang 19. Sowohl für die Querablenkung als auch die Längsablenkung des Laserstrahls sind demnach Polygon-Drehspiegel eingesetzt.At the laser cutting unit 33 from 5 is compared to the laser cutting unit 23 the scanner mirror by another polygon rotating mirror 34 been replaced. The rotation axis 35 of the rotating polygon mirror 34 runs perpendicular to the axis of rotation 31 of the rotating polygon mirror 29 in the horizontal and thus parallel to the cigarette rod 19 , Both for the transverse deflection and the longitudinal deflection of the laser beam therefore polygonal rotating mirror are used.

Die 6 zeigt eine Laser-Schneideinheit 36, bei der im Vergleich zur Laser-Schneideinheit 33 von 5 bezogen auf die Ausbreitungsrichtung des Laserstrahls der erste Polygon-Drehspiegel durch einen Scanner-Spiegel 37 ersetzt ist, der um eine vertikale, senkrecht zur Drehspiegelachse 35 des zweiten Polygon-Drehspiegels 34 verlaufende Drehachse 38 drehbar ist. Für die Querablenkung des Laserstrahls ist demnach der Polygon-Drehspiegel 34 verantwortlich, für die Längsablenkung der Scanner-Spiegel 37.The 6 shows a laser cutting unit 36 when compared to the laser cutting unit 33 from 5 based on the propagation direction of the laser beam, the first polygonal rotating mirror by a scanner mirror 37 is replaced by a vertical, perpendicular to the rotating mirror axis 35 the second polygon turning mirror 34 extending axis of rotation 38 is rotatable. For the transverse deflection of the laser beam is therefore the polygonal rotating mirror 34 responsible, for the longitudinal deflection of the scanner mirror 37 ,

In 7 ist eine Laser-Schneideinheit 39 zu erkennen, bei der zur Strahllenkung die zwei Scanner-Spiegel 30, 37 aus den 3 und 6 hintereinander angeordnet sind, deren Drehachsen 32 bzw. 38 senkrecht zueinander stehen, wobei die Drehachse 32 horizontal verläuft, die Drehachse 38 vertikal. Sowohl für die Quer- als auch für die Längsablenkung sind demnach Scanner-Spiegel vorgesehen.In 7 is a laser cutting unit 39 to recognize, for the beam steering, the two scanner mirror 30 . 37 from the 3 and 6 are arranged one behind the other, whose axes of rotation 32 respectively. 38 are perpendicular to each other, with the axis of rotation 32 runs horizontally, the axis of rotation 38 vertical. Accordingly, scanner mirrors are provided both for the transverse and for the longitudinal deflection.

8 zeigt eine Absorptionskurve 44 elektromagnetischer Strahlung bzw. Licht beim Durchgang durch Tabak. Auf der horizontalen Achse 42 ist die eingestrahlte Wellenlänge in nm aufgetragen, auf der vertikalen Achse 43 ein Maß für die Absorption. Dabei bedeutet der Wert Eins eine 100%-Absorption des eingestrahlten Lichts im Tabak, der Wert Null eine 100%-Transmission des eingestrahlten Lichts durch den Tabak hindurch. An der Kurve 44 ist deutlich zu erkennen, dass im Bereich von 200 bis ca. 450 nm eine besonders hohe Absorption des eingestrahlten Lichtes erfolgt. Wenn ein Laser dieser Wellenlängen eingesetzt wird, wird nahezu die gesamte eingestrahlte Energie absorbiert und somit vorteilhafterweise für den Schneidvorgang eingesetzt. 8th shows an absorption curve 44 electromagnetic radiation or light when passing through tobacco. On the horizontal axis 42 the irradiated wavelength is plotted in nm, on the vertical axis 43 a measure of absorption. The value of one means a 100% absorption of the incident light in the tobacco, the value zero, a 100% transmission of the incident light through the tobacco. At the bend 44 It can clearly be seen that in the range from 200 to about 450 nm, a particularly high absorption of the incident light takes place. When a laser of these wavelengths is used, almost all of the radiated energy is absorbed and thus advantageously used for the cutting process.

Das erfindungemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist nicht nur auf das Schneiden eines umhüllten Tabakstrangs begrenzt, sondern kann auch allgemein beim Schneiden eines bewegten Strangs aus faserigem Material eingesetzt werden, wie etwa beim Schneiden von einzelnen Filtern aus einem endlosen Filterstrang.The inventive method and the device according to the invention is not limited to cutting a wrapped tobacco rod, but rather can also be general when cutting a moving strand of fibrous Material used, such as when cutting individual Filtering from an endless filter strand.

1010: Vorrichtung zur Herstellung voncontraption for production of
: Zigarettencigarettes
1111: Tabakfasertobacco fiber
1212: Saugstrangförderersuction rod
1313: Trimmertrimmer
1414: Trimmerscheibetrimmer disc
1515: Tabakstrangtobacco rod
1616: Formatteilformat part
1717: Hüllmaterialstreifenwrapping material
1818: Formatbandformat tape
1919: Zigarettenstrangcigarette rod
2020: DichtemessvorrichtungDensity measurement device
2121: Auflageflächebearing surface
2222: Femtosekundenlaserfemtosecond laser
2323: Laser-SchneideinheitLaser cutting unit
2424: ZigarettenstrangabschnittCigarette rod section
2525: ÜbergabespinneTransfer spider
2626: Aufnahmeeinheitrecording unit
2727: Ablenksystemdeflection
2828: Linselens
2929: Polygon-DrehspiegelRotating polygonal mirror
3030: Scanner-SpiegelScanner mirror
3131: Drehachseaxis of rotation
3232: Drehachseaxis of rotation
3333: Laser-SchneideinheitLaser cutting unit
3434: Polygon-DrehspiegelRotating polygonal mirror
3535: Drehachseaxis of rotation
3636: Laser-SchneideinheitLaser cutting unit
3737: Scanner-SpiegelScanner mirror
3838: Drehachseaxis of rotation
3939: Laser-SchneideinheitLaser cutting unit
4040: Facettenfacets
4141: Spiegelflächemirror surface
4242: Wellenlänge in nmWavelength in nm
4343: Absorptionabsorption
4444: Absorptionskurve von Tabakabsorption curve of tobacco

Claims

Process for producing cigarettes or other smokable products, in which a tobacco rod ( 15 ) of a wrapping material strip ( 17 ) and at a predetermined speed on a laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) is moved past, wherein the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) the wrapped tobacco rod ( 19 ) into individual rod-shaped sections ( 24 ), characterized in that the wrapped tobacco rod ( 19 ) with ultra-short pulsed, high-energy laser light of a femtosecond laser ( 22 ) is cut, wherein the acted upon by the laser beam material ( 11 . 17 ) For the most part goes from almost no melting of the solid into the gaseous phase.

Method according to claim 1, characterized in that the femtosecond laser ( 22 ) Emits light of a wavelength which lies in the wavelength range between 340-450 nm, in particular in the range between approximately 390 nm-410 nm, and pulses of the pulse duration of 10 to 10,000 fs.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the laser beam of the femtosecond laser ( 22 ) by means of a suitable laser beam deflection system, a transverse movement, in particular from an outer side of the wrapped tobacco rod ( 19 ), wherein this transverse movement of the laser beam is superimposed on a movement in the strand feed direction which compensates for the tobacco rod speed, so that the cut produced runs essentially perpendicular to the longitudinal axis of the strand.

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the laser beam in particular vertically from below onto the coated tobacco rod ( 19 ).

Method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the laser beam is applied to the wrapped tobacco rod ( 19 ) is focused.

Device for producing cigarettes or other smokable products with a strand conveyor for conveying a single tobacco fiber ( 11 ), from a wrapping material strip ( 17 ) surrounded tobacco rod ( 19 ) at a predetermined speed and with a laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) for cutting the wrapped tobacco rod ( 19 ) into individual rod-shaped sections ( 24 ), wherein the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) a laser ( 22 ) whose beam for the cutting process on the wrapped tobacco rod ( 19 ) is steerable, characterized in that the laser ( 22 ) is an ultra-short pulsed femtosecond laser, wherein the material acted upon by the laser beam ( 11 . 17 ) For the most part goes from almost no melting of the solid into the gaseous phase.

Device according to claim 6, characterized in that the femtosecond laser ( 22 ) Emits light of a wavelength which lies in the wavelength range between 340-450 nm, in particular in the range of approximately 390 nm-410 nm, and pulses of the pulse duration of 10 to 10,000 fs.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) a deflection system, in particular an arrangement of mirrors ( 29 . 30 . 34 . 37 ), over which the laser beam is steerable on the tobacco rod.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the deflection system at least two deflecting mirrors ( 29 . 30 . 34 . 37 ), namely a beam deflection perpendicular to the tobacco strand longitudinal axis causing transverse deflection mirror ( 30 . 34 ) and a movement in the strand feed direction causing longitudinal deflection mirror ( 29 . 37 ).

Device according to claim 9, characterized in that the transverse deflecting mirror ( 34 ) and / or the longitudinal deflection mirror ( 29 ) several facets ( 40 ) having polygonal rotating mirror ( 29 . 34 ) are.

Device according to claim 9 or claim 10, characterized in that the axes of rotation ( 32 . 35 ) of the transverse deflecting mirror ( 30 . 34 ) and the axes of rotation ( 31 . 38 ) of the longitudinal deflecting mirror ( 29 . 37 ) are perpendicular to each other.

Device according to one or more of the preceding claims, at least claim 6, characterized in that the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) has a planar field optics, in particular a plane field lens ( 28 ), through which the laser beam strikes the wrapped tobacco rod ( 19 ) is focusable.

Device according to one or more of the preceding claims, at least claim 9, characterized in that the transverse deflecting mirror ( 34 ) a polygonal rotating mirror ( 34 ), and the longitudinal deflection mirror ( 37 ) a galvanometer mirror ( 37 ).

Device according to one or more of the preceding claims, at least according to claim 8, characterized in that the deflection mirrors ( 29 . 30 . 34 . 37 ) and the laser are arranged so that the laser beam almost vertically from below on the coated tobacco rod ( 19 ) is steerable.

Device according to one or more of the preceding claims, at least according to claim 6, characterized in that the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) in the conveying direction behind a format part ( 16 ) for wrapping the tobacco rod ( 15 ) with the wrapping material strip ( 17 ) is arranged.

Device according to one or more of the preceding claims, at least according to claim 6, characterized in that the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) in the conveying direction immediately before a transfer spider ( 25 ), which covers the individual sections ( 24 ) of the wrapped tobacco rod ( 19 ) continues after the cutting process.

Method for producing rod-shaped sections from a strand of fibrous material, in which the strand ( 15 ) at a predetermined speed on a laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) is moved past, wherein the laser cutting unit ( 23 . 33 . 36 . 39 ) the strand ( 19 ) into individual rod-shaped sections ( 24 ) separates, characterized in that the strand ( 19 ) with ultrashort pulsed, high-energy laser light of a femtosecond laser ( 22 ) is cut, wherein the acted upon by the laser beam material ( 11 . 17 ) For the most part goes from almost no melting of the solid into the gaseous phase.

Method according to claim 17, characterized by one or more features of claims 1-5.