DE102004001327B4 - Method and apparatus for laser perforation of wide webs - Google Patents

Method and apparatus for laser perforation of wide webs Download PDF

Info

Publication number
DE102004001327B4
DE102004001327B4 DE102004001327A DE102004001327A DE102004001327B4 DE 102004001327 B4 DE102004001327 B4 DE 102004001327B4 DE 102004001327 A DE102004001327 A DE 102004001327A DE 102004001327 A DE102004001327 A DE 102004001327A DE 102004001327 B4 DE102004001327 B4 DE 102004001327B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
laser
optical
perforation
web
rotating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102004001327A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102004001327A1 (en
Inventor
Werner Grosse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grosse Werner 44536 Luenen De
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102004001327A priority Critical patent/DE102004001327B4/en
Publication of DE102004001327A1 publication Critical patent/DE102004001327A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102004001327B4 publication Critical patent/DE102004001327B4/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26FPERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/26Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet
    • B26F1/31Perforating by non-mechanical means, e.g. by fluid jet by radiation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/083Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction
    • B23K26/0838Devices involving movement of the workpiece in at least one axial direction by using an endless conveyor belt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36Removing material
    • B23K26/38Removing material by boring or cutting
    • B23K26/382Removing material by boring or cutting by boring
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30Organic material
    • B23K2103/40Paper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/30Organic material
    • B23K2103/42Plastics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02 – B23K2103/26

Abstract

Verfahren zur Laserperforation von breiten Warenbahnen (1), wie z.B. für Zigaretten, Mundstückbelag- oder Kaffeefilterpapiere, Filterumhüllungspapiere so genannte Plug-Wraps, Sicherheitspapiere, holografisch bedruckte, foliengepresste, beschichtete oder metallisierte Papier- oder Verpackungs- oder Kunststoffbahnen wie BOPP, LDPE, HDPE oder Spinvliese mit sichtbaren oder unsichtbaren Laserstrahlen, deren Lochreihen (23) im wesentlichen parallel zur Transportrichtung (14) der Warenbahn (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine kontinuierliche Vollkreisumlaufbewegung ein oder mehrere Laserstrahlen (5), die von oben und/oder unten dem rotierenden, kubischen Strahlteiler (36) zugeführt und auf die Horizontalebene umgelenkt sind, so dass alle im Außenkreis des optischen Hochleistungslasermultiplexers (2) umlaufend befindlichen, optischen Einzelkanäle (7, 8) vom einem oder mehreren, rotierenden Laserstrahlen (37, 40, 41, 42) über die Eintrittszylinderlinsen (29) innerhalb eines bestimmten und für alle Einzelkanäle gleiches Zeitfenster versorgt werden, so dass mindestens 40 optische Einzelkanäle mit minimalen Übertragungsverlusten der Strahlleistung und Strahlqualität verfügbar sind.method for laser perforation of wide webs (1), e.g. for cigarettes, Mundstückbelag- or coffee filter papers, filter wrap papers called plug wraps, Security papers, holographic printed, foil pressed, coated or metallised paper or packaging or plastic sheets like BOPP, LDPE, HDPE or spin nonwovens with visible or invisible ones Laser beams whose rows of holes (23) substantially parallel to Transport direction (14) of the web (1) are formed, characterized characterized in that by a continuous circular circulation movement a or more laser beams (5) from above and / or below the rotating, cubic beam splitter (36) and fed to the horizontal plane are deflected so that all the outer circle of the optical high-power laser multiplexer (2) circumferential single optical channels (7, 8) of one or more, rotating laser beams (37, 40, 41, 42) via the inlet cylinder lenses (29) within a specific time window and for all individual channels be supplied, so that at least 40 single optical channels with minimal transmission losses of Beam power and beam quality available are.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung beschreibt und umfasst ein Verfahren und Vorrichtung zur Laserperforation in bis zu 600 m/min bewegten und bis zu 2000 mm breiten Warenbahnen, wobei die erzeugten Laserlochreihen oder Lochreihengruppen im wesentlichen parallel zur Transportrichtung der Bahn angeordnet sind.The Invention describes and includes a method and apparatus for Laser perforation moved up to 600 m / min and up to 2000 mm wide webs, wherein the generated laser rows or rows of holes arranged substantially parallel to the transport direction of the web are.

Unter bewegtem Warenbahnen sind im Zusammenhang dieser Erfindung insbesondere Papier- oder anderweitig veredelte Bahnen zu verstehen, wie z.B. Zigaretten-, Mundstückbelag- und Kaffeefilterpapiere, Filterumhüllungspapiere so genannte Plug-Wrap, Sicherheitspapiere, holografisch bedruckte, foliengepresste, beschichtete oder metallisierte Papier- oder Verpackungs- oder auch bestimmte Kunststoffbahnen wie BOPP, LDPE, HDPE, Spinvliese usw. die zumindest im Bereich der Perforationen ein gewisses Maß an Gas- oder Wasserdurchlässigkeit aufweisen. Diese Materialien werden für verschiedene Weiterverarbeitungsprozesse im Format von 400–2000 mm als Großrollen, oder auch Jumbo Rollen genannt, in Längen bis zu 25.000 Metern und Rollendurchmessern bis 1500 mm ab- und aufgerollt. Daher sind in dieser Erfindung mit Breitbahnen Materialbreiten von mindestens 200 mm, was für Mundstückbelagpapiere auf mindestens 3 Bobbienen übertragbar ist, anzusehen.Under moving webs are in the context of this invention in particular Paper or otherwise finished webs, e.g. Cigarette, mouthpiece coating and coffee filter papers, filter wrap papers called plug-wrap, Security papers, holographic printed, foil pressed, coated or metallized paper or packaging or even certain Plastic sheets such as BOPP, LDPE, HDPE, spin nonwovens, etc. at least in the area of the perforations a certain degree of gas or water permeability exhibit. These materials are used for various finishing processes in the format of 400-2000 mm as large rolls, or also called Jumbo rolls, in lengths up to 25,000 meters and Roll diameters up to 1500 mm unrolled and rolled up. Therefore, in this Invention with broad webs material widths of at least 200 mm, which for tipping papers transferable to at least 3 bobs is to look at.

Im gleichen Zusammenhang wird die Laserperforation als Offline Perforation bezeichnet, und grenzt sich damit eindeutig zur Online Laserperforation an Zigarettenherstellungs- bzw. Filteransetzmaschinen oder auch Verpackungsmaschinen ab. Die mit dem menschlichen Auge normalerweise nicht sichtbaren, oder wenn gewünscht sichtbaren, Perforationen sind mit fokussierbaren Einzellaserstrahlen sehr präzise in der Lochgröße und Lochposition erzeugbar. Aufgrund der physikalischen Bedingungen und thermischen Eigenschaften und damit verbundenen Absorptionen der vorzugsweise verwendeten Warenbahnen kommen CO2-Leistungslaser im Wellenbereich von 10.4–10.8 μm zum Einsatz.in the Similarly, the laser perforation is called offline perforation and is clearly different from the online laser perforation to cigarette manufacturing or filter attachment machines or else From packaging machines. The ones with the human eye normally not visible, or if desired Visible, perforations are very strong with focusable single laser beams precise in the hole size and hole position produced. Due to the physical conditions and thermal Properties and associated absorptions of the preferred used webs come CO2 power lasers in the wave range from 10.4 to 10.8 μm.

Hierzu lassen sich die wesentlichen Fakten und Anforderungen der Offline Laserperforation für die eingangs genannten Warenbahnen wie folgt zusammen fassen:

  • • Materialflächengewichte: 16–100 g/m2
  • • Materialbahndicken: 30–80 μm
  • • Materialbedruckungen: unterschiedlichster Art und Positionen – meist außerhalb der Perforationsbereiche
  • • Bahnbreiten: 400–2000 mm
  • • Bahngeschwindigkeiten: bis zu 600 m/min
  • • statische Porositätsmessung: Luftdurchsatzmeßsysteme, z.B. Borgwaldt oder Sodimat
  • • physikalische Messeinheit der Gasdurchlässigkeit, hier als Porosität genannt für diese Meßsysteme: Coresta Units – ml/min/cm
  • • Porositätsbereiche: 80–4000 C.U.
  • • Porositätsvariationen: < 3 % bei Porositätsbereichen von > 400 C.U.
  • • Lochgrößen: 60–300 μm, als Mikro- oder Makrolöcher
  • • Lochdichten: 5–40 Löcher pro cm in Bahnlaufrichtung
  • • Lochformen: optimal rund bis leicht oval, ohne Außengrad
  • • Porosität pro Perforationsloch: 8–80 C.U.
  • • Anzahl der Laserlochreihen pro Bobienenseite und Bobiene: 2–6 auf jeder Seite – somit 4–12 für jede einzelne Bobiene
  • • minimale Abstände zwischen zwei nebeneinander liegenden Lochreihen: 1.0 mm
  • • Lochreihen- oder Lochreihengruppenabstand untereinander: 10–40 mm
  • • Anzahl der Einzellochreihen über die Bahnbreite verteilt: 8–120 und mehr
  • • Positionierung jeder Laserlochreihe über die Bahnbreite: +/– 0.1 mm
  • • Lochanzahl für alle Lochreihen zusammen: 100.000–2.000.000 Löcher pro Sekunde
  • • Kinetische Energie pro erzeugtes Laserloch – je nach Materialart: 2.0–4.0 mJ
  • • Zeitfenster des Laserstrahles pro Perforationsloch: 20–50 μs
  • • CO-2 Laser 10.6 μm Wellenlänge und optische Leistungen von 500–4000 Watt
  • • CW- oder Puls-Betrieb bis 10.000 Hz, einstellbares Impuls-Pausen-Verhältnis
  • • Schwankungen der optischen Laserleistung: 2–4 % max.
  • • Lasermoden: TEM00 Grundmode oder höhere Moden
  • • Strahlqualitätsfaktor: M = 0.6–1.0 mrad
  • • Energiedichten bei Fokussierungen des Hauptstrahles in Größenordnungen von 100–200 μm: 1–10·10E8 Watt/cm2
  • • Durchmesser des zugeführten Laserstrahles: 8–12 mm
  • • sehr präzise und gleich bleibende Materialbahnführung im Fokusbereich mit Bahnschwankungen < 100 μm
  • • Rotation von Drehspiegeln oder anderen optischen Elementen: 10.000–50.000 U/min
For this, the essential facts and requirements of the offline laser perforation for the initially mentioned webs can be summarized as follows:
  • • Stock weights: 16-100 g / m2
  • • Material web thicknesses: 30-80 μm
  • • Material printings: various types and positions - usually outside of the perforation areas
  • • Web widths: 400-2000 mm
  • • Web speeds: up to 600 m / min
  • • static porosity measurement: air flow measuring systems, eg Borgwaldt or Sodimat
  • • physical measuring unit of the gas permeability, here called porosity for these measuring systems: Coresta units - ml / min / cm
  • • Porosity ranges: 80-4000 CU
  • Porosity variations: <3% for porosity ranges of> 400 CU
  • • Hole sizes: 60-300 μm, as micro or macro holes
  • • Hole densities: 5-40 holes per cm in web direction
  • • Hole shapes: optimally round to slightly oval, without outer grade
  • • Porosity per hole: 8-80 CU
  • • Number of rows of laser holes per baton side and bobies: 2-6 on each side - thus 4-12 for each individual bobies
  • • minimum distances between two adjacent rows of holes: 1.0 mm
  • • Pitch or row spacing between each other: 10-40 mm
  • • Number of single-hole rows distributed across the web width: 8-120 and more
  • • Positioning of each laser hole row over the web width: +/- 0.1 mm
  • • Number of holes for all rows of holes together: 100,000-2,000,000 holes per second
  • • Kinetic energy per generated laser hole - depending on the material type: 2.0-4.0 mJ
  • • Time window of the laser beam per perforation hole: 20-50 μs
  • • CO-2 laser 10.6 μm wavelength and optical powers of 500-4000 watts
  • • CW or pulse operation up to 10,000 Hz, adjustable pulse-pause ratio
  • • Optical power fluctuations: 2-4% max.
  • • Laser modes: TEM00 basic mode or higher modes
  • • Beam quality factor: M = 0.6-1.0 mrad
  • • Energy densities for main beam focusing in the order of 100-200 μm: 1-10 · 10E8 Watt / cm2
  • • Diameter of the supplied laser beam: 8-12 mm
  • • very precise and constant material web guidance in the focus area with web fluctuations <100 μm
  • • Rotation of rotating mirrors or other optical elements: 10,000-50,000 rpm

Unter diesem physikalisch, technischen Hintergrund und den hohen Produktanforderungen ist die nachstehende Erfindung der Offline Laserperforation zu sehen und sind deren vorteilhaften Lösungen erarbeitet.Under this physical, technical background and the high product requirements The following invention of the offline laser perforation can be seen and are their advantageous solutions Developed.

Der Stand der Technik für das Auslenken, Umlenken, Weiterführen und Pulsen von CO2 Laserstrahlen ist in einer Vielzahl von internationalen und nationalen Patenten beschrieben, so dass an dieser Stelle die Schutzrechte mit dem Stand der Technik angegeben werden, die unmittel- oder mittelbar mit dem Perforieren der Warenbahnen aus den o.g. Anwendungsbereichen im Zusammenhang stehen.The state of the art for deflecting, diverting, propagating and pulsing CO2 laser beams is described in a large number of international and national patents, so that in this The intellectual property rights which are directly or indirectly related to the perforation of the webs from the above-mentioned fields of application are to be indicated with the prior art.

In den Patenten DE 29.18.283 C2 , DE 195.11.393A1 , FR 21.30.698 A1 und US 41.18.619 A sind grundlegende Verfahrensweisen und Vorrichtungen angegeben und ausführlich beschrieben, mit denen Laserstrahlen durch Drehspiegel, Polygone oder diffraktive, optische Elemente auch DOE's genannt, in einem Winkel meist unter 90 Grad ausgelenkt und/oder verdoppelt auf durchlaufende Papierbahnen zur Perforation benutzt werden.In the patents DE 29.18.283 C2 . DE 195.11.393A1 . FR 21.30.698 A1 and US 41.18.619 A Basic methods and devices are specified and described in detail, with which laser beams through rotating mirrors, polygons or diffractive optical elements also called DOEs, are deflected at an angle usually less than 90 degrees and / or doubled on continuous paper webs are used for perforation.

Diese Verfahrens- und Vorrichtungstechniken sind in den Jahren danach für viele Offline Laserperforationsmaschinen, als mehrfach Bobienenperforationsanlagen mit bis zu vier gleichzeitig bearbeiteten Bobienen, Bobienenlängen bis 4000 Metern, bis zu 32 Einzelstrahlkanälen, Bahnbreiten bis zu 400 mm, Bahngeschwindigkeiten bis 600 m/min und Lochsequenzen bis zu 500.000 L/Sek. erfolgreich konvertiert worden.These Process and device techniques are in the years thereafter for many Offline laser perforating machines, as multiple Bobienenperforationsanlagen with up to four simultaneously processed bobs, bobbin lengths up to 4000 meters, up to 32 single jet channels, web widths up to 400 mm, Web speeds up to 600 m / min and hole sequences up to 500,000 L / sec. successfully converted.

Aus Patenten zur Online Perforation Zigarettenherstellungs- oder Filteransetzmaschinen, z.B. der US 5.404.889 A , US 5.746.229 A , JP 100.34.365A , US 6.229.115 B1 , US 6.064.032 A , US 200.100.38.068 A1 , US 200.301.31.856 A1 , und US 200.201.580.50 A1 sind technologisch hochwertige Lösungen zur Laserstrahlum- und Auslenkung mit oszillierenden Spiegeln und speziellen, optischen Teilungselementen vertieft beschrieben. Diese beziehen sich ausschließlich auf maximal zwei Bobienen- bzw. zwei Bobienenstreifen, wobei die Laserperforation häufig durch die Mundstückbelagpapiere hindurch in den Filter eintritt, um die Nikotin- und Schadstoffanteile der unmittelbar danach hergestellten Zigaretten gesteuert abzusenken.From patents on online perforation cigarette manufacturing or filter attachment machines, eg the US 5,404,889 A . US 5,746,229 A . JP 100.34.365A . US 6,229,115 B1 . US 6,064,032 A . US 200.100.38.068 A1 . US 200.301.31.856 A1 , and US 200,201,580.50 A1 Technologically high-quality solutions for laser beam deflection and deflection with oscillating mirrors and special optical graduation elements are described in detail. These relate exclusively to a maximum of two Bobienen- or two Bobienenstreifen, the laser perforation often enters through the tipping papers through the filter to lower the nicotine and pollutant levels of cigarettes produced immediately afterwards.

In der PCT WO-99/58006 A1 und EP 0.624.424 B1 sind ON-LINE Laserperforationsverfahren und Vorrichtungen beschrieben, welche optische Elemente, z.B. akusto-optische Wandler, Prismenstrahlumlenkungen bei spezieller Papierbahnführung benutzen, um maximal zwei Bobienenstreifen direkt vor der Herstellung der Zigaretten zu perforieren. Dies gilt auch für die Offenlegungsschrift DE 43.28.894 A1 , in der zur Mehrfachstrahlteilung Prismenelemente sowie Strahlumlenkungs- und Linsen zur Perforationen von Substratbahnen verwandt werden.In PCT WO-99/58006 A1 and EP 0,624,424 B1 For example, ON-LINE laser perforation methods and devices are described which use optical elements, eg, acousto-optic transducers, prism beam redirectors with special paper web guidance, to perforate a maximum of two bobbin strips just prior to manufacture of the cigarettes. This also applies to the disclosure DE 43.28.894 A1 in which prism elements and beam deflection and lenses for the perforations of substrate webs are used for the multiple beam division.

Wie aus diesen Dokumenten zu ersehen ist, werden in der Regel zwei Bobienenstreifen Online perforiert sowie bei den Offline Laserperforationen bis maximal 4 Bobienen und 32 Einzelstrahlkanälen bei 90 Grad zur Bahnlaufrichtung mechanisch sehr aufwendigen, optischen Strahlführungen und Fokussierungen, um so die Positionierung jeder Laserperforationslinie auf die durchlaufende Materialbahn zu erzielen.As As can be seen from these documents are usually two Bobienenstreifen Perforated online as well as for offline laser perforations up to a maximum 4 bobbins and 32 single jet channels at 90 degrees to the web running direction mechanically very complex, optical beam guides and focussing, so the positioning of each laser perforation line on the traversing Material web to achieve.

In der Anmeldung DE 28.28.754 A1 werden zur Laserperforation schräg gestellte, rotierende, optische Zerhackerscheiben verwendet, durch deren Öffnungen und Reflektionselemente der Laserstrahl zur Perforationsstelle gelangt. Verständlicherweise sind hiermit eine Reihe von Nachteile hinsichtlich der Laserleistungsverluste, Strahlqualitätseinbußen an den optischen Kanten, der relativ schwierigen Positionierung der einzelnen Laserstrahlen, deren geometrischen Flexibilität und eine Limitierung der optischen Einzelkanäle von deutlich kleiner als 40 und damit verbundenen Bobienenanzahl und Materialbahnbreite verbunden.In the application DE 28.28.754 A1 are used for laser perforation oblique, rotating, optical chopper discs, passes through the openings and reflection elements of the laser beam to the perforation. Understandably, this involves a number of disadvantages with regard to laser power losses, beam quality losses at the optical edges, the relatively difficult positioning of the individual laser beams, their geometric flexibility and a limitation of the individual optical channels of significantly less than 40 and the associated number of bays and web width.

Aus der Anmeldung DE 37.42.553 A1 ist bekannt, dass pendelnde Galvanometer einen Laserstrahl im Winkelbereich von z.B. +/– 30 Grad auslenken und auf Sammellinsen treffen, durch denen dann der aus gelenkte Laserstrahl in angekoppelte Einzelfasern eintreten und weitergeführt werden kann. Hierbei handelt es sich nicht um eine rotierende Umlaufbewegung im Vollkreis von 360 Grad, was bei diesem Verfahren und deren Vorrichtung nicht vorgesehen und auch nicht praktisch machbar ist.From the registration DE 37.42.553 A1 It is known that oscillating galvanometers deflect a laser beam in the angular range of, for example, +/- 30 degrees and impinge on converging lenses, through which the deflected laser beam can then enter into connected individual fibers and be continued. This is not a 360 degree 360 degree rotating orbital motion, which is not intended and practicable with this method and apparatus.

In der Anmeldeschrift DE 199.29.426 A1 wird der Laserstrahl mittels einer Lochblende in drei Teilstrahlen aufgeteilt und einem vierkantigen Prisma Stumpf zugeführt. Damit findet die Laserstrahlteilung bereits an der Lochblende statt, was bekannte Nachteile in der Einbuße der Strahlqualität an diesem Element und in weiteren an den optischen Kanten des Prisma Stumpfes beinhaltet.In the application DE 199.29.426 A1 The laser beam is divided by means of a pinhole in three sub-beams and fed to a four-edged prism stump. Thus, the laser beam splitting already takes place at the pinhole, which includes known disadvantages in the loss of the beam quality at this element and in other at the optical edges of the prism stump.

Dem Stand der Technik bekanntes Verfahren und deren Vorrichtung zum Multiplexen eines Laserstrahles ist in der Anmeldung DE 40.08.605 A1 beschrieben, mit denen der Laserstrahl durch schwenkbare und halbdurchlässige Umlenkspiegel in Einzelfasern einmündet. Diese Methode ist nicht zum Laserperforieren geeignet, da sie im optischen Leistungsbereich von 500 Watt–4000 Watt enorme Verluste beim Strahlblocken auslöst, die Anzahl der optischen Einzelkanäle aufgrund des festen Aufbaues gering und die Bearbeitungsstelle des Lasers fest eingestellt ist.The prior art known method and its apparatus for multiplexing a laser beam is in the application DE 40.08.605 A1 described, with which the laser beam opens through swiveling and semi-permeable deflection mirrors in individual fibers. This method is not suitable for laser perforation, since it causes enormous losses in the beam blocking in the optical power range of 500 watts-4000 watts, the number of individual optical channels due to the solid structure is low and the processing point of the laser is fixed.

Ein Verfahren und Vorrichtung zur OFF-LINE Laserperforation von breiten Mundstückbelagpapierenbahnen ist in der Patentschrift EP 0.909.606 A1 angegeben. Hier werden mit fest um 90 Grad zur Bahnlaufrichtung ausgerichteten, mechanisch sehr aufwendigen Laserstrahlführungen bis zu 40 Einzelstrahlkanäle über die Bahnbreite generiert und mit automatisierten Bobienenwechseleinrichtungen ganze Produktionsrollen, und dies auch mit Online Porositätseinrichtungen, welche direkt nach der Perforationssektion angeordnet sind, perforationstechnisch veredelt.A method and apparatus for OFF-LINE laser perforation of wide tipping paper webs is disclosed in the specification EP 0909606 A1 specified. Here, up to 40 individual beam channels across the web width are generated with mechanically very elaborate laser beam guides fixed at 90 degrees to the direction of web travel and entire production rolls with automated bobbin changing devices, and this also with Online Poro sitätseinrichtungen, which are arranged directly after the perforation, perforation technically finished.

Zum Stand der Technik und dieser Erfindung nahe stehenden Patentschrift EP.0.909.606 A1 zeigt eine erste Betrachtung, dass die Gesamtzahl der optischen Strahlkanäle auf 40 und die daraus resultierenden Laserperforationslinien auf eine pro Bobienenseite bei 20 Bobienen limitiert ist. Dies resultiert aus den geometrischen und räumlichen Ausdehnungen sowie des technologisch immensen Aufwandes der starren und präzisen Laserstrahlführungen sowie deren Umlenkungen und Fokussierungen auf die Materialbahn. Dies ist ein großer Nachteil bei der Breitbahn Laserperforationen mit bis zu 20 gleichzeitig verarbeiteten Bobienen, da produktionstechnisch auch zwei oder drei Laserperforationslochreihen pro Bobienenseite und somit bis zu 120 optische Einzelkanäle benötigt werden. Dies lässt sich selbstredend mit festen Laserstrahlführungen nicht realisieren.The patent related to the prior art and this invention EP.0.909.606 A1 shows a first consideration that the total number of optical beam channels is limited to 40 and the resulting laser perforation lines are limited to one per bobbin side for 20 bobbins. This results from the geometric and spatial dimensions and the technologically immense effort of the rigid and precise laser beam guides and their deflections and focusing on the web. This is a major disadvantage in the case of broad-web laser perforations with up to 20 simultaneously processed bobs, since two or three rows of laser perforations per bobbin side and thus up to 120 individual optical channels are required in terms of production technology. This can not be realized, of course, with fixed laser beam guides.

Als Ergänzung und im Zusammenhang mit dieser Erfindung stehenden Informationen als Zukaufteile oder Systeme für flexible Laserstrahlführungen sowie zu Mehrfach-Strahlteilern finden sich in den nachstehenden Publikationen.

  • • Standardisierte, flexible Strahlführungssysteme für die Lasermaterialbearbeitung, Photonik 5/2002, Dieter Frank, Firma GMS Frank Optic Products GmbH Berlin.
  • • Flexible Hohlwellenleiter für Laseranwendungen, Prof. Dr. K. Behler, Fachhochschule Gießen-Friedberg, Fachbereich Elektrotechnik II, Hannover-Messe 2002.
  • • Flexible hollow-Core-Waveguides for CO2-Lasers, potential and limitation as beam guiding system for material processing, Prof. Dr. Behler 2003, Second International WLT-Conference on Lasers in Manufacturing June 2003, Munich.
  • • Hollow Silica Waveguides from Polymicro Products; high-power laser fibres, CeramOptec GmbH 2003, data sheet PT-HSW/12-02, http://www.Polymicro.com.
  • • Lincoln Laser high-speed scanner Laser products: Firma Lincoln Laser, Phönix USA
  • • Ligo Laboratory G030270-00-D: suspension with quadruple beam splitters. Edmund Optics: multiple beam splitters, http://www.edmundoptics.de
  • • Laserline GmbH: Strahlweichen/Strahlteiler für Diodenlaser, http://www.laserline.de
  • • Omicron Laserage: Lasereffekte mit Mehrfachstrahlteilern, http://www.laserage.de
  • • Spekle-Messtechnik am Lehrstuhl für Messsystem/Sensortechnik, http://zeus.eikon.de
  • • Ein neues Slablaser-Konzept ermöglicht verbesserte Strahleigenschaften, Keming Du, Edge Wave GmbH 2003, IPL-Aachen.
  • • Weg des Laserstrahles vom Lasergerät zum Werkstück 2003, Firma Trumpf GmbH.
  • • Press-release Perfolite, high-end-Perfolas, 2001–2003, Rofin Baasel Lasertech GmbH.
  • • Laserperforation mit MLP-10 und MLP-50, MLT-Micro Laser Technology GmbH.
As a supplement and related to this invention information as purchased parts or systems for flexible laser beam guides and multiple beam splitters can be found in the following publications.
  • • Standardized, flexible beam guidance systems for laser material processing, Photonik 5/2002, Dieter Frank, GMS Frank Optic Products GmbH Berlin.
  • • Flexible Hollow Waveguides for Laser Applications, Prof. Dr. med. K. Behler, University of Applied Sciences Gießen-Friedberg, Department of Electrical Engineering II, Hannover Fair 2002.
  • Flexible hollow-core waveguides for CO2 lasers, potential and limitation as beam guiding system for material processing, Prof. Dr. med. Behler 2003, Second International WLT Conference on Lasers in Manufacturing June 2003, Munich.
  • • Hollow Silica Waveguides from Polymicro Products; high-power laser fibers, CeramOptec GmbH 2003, data sheet PT-HSW / 12-02, http://www.Polymicro.com.
  • • Lincoln laser high-speed scanner Laser products: Lincoln Laser, Phoenix USA
  • • Ligo Laboratory G030270-00-D: suspension with quadruple beam splitter. Edmund Optics: multiple beam splitter, http://www.edmundoptics.de
  • • Laserline GmbH: beam switches / beam splitters for diode lasers, http://www.laserline.de
  • • Omicron Laserage: Laser effects with multiple beam splitters, http://www.laserage.de
  • • Spekle measuring technology at the chair of measuring system / sensor technology, http://zeus.eikon.de
  • • A new slab laser concept enables improved beam properties, Keming Du, Edge Wave GmbH 2003, IPL-Aachen.
  • • Path of the laser beam from the laser device to the workpiece 2003, Trumpf GmbH.
  • • Press release Perfolite, high-end Perfolas, 2001-2003, Rofin Baasel Lasertech GmbH.
  • • Laser perforation with MLP-10 and MLP-50, MLT-Micro Laser Technology GmbH.

Ein wesentlicher Aspekt der Laserperforation ist in der Limitierung der Lochsequenzen bei 100.000 bis ca. 400.000 Löcher pro Sekunde, der zugeführten, optischen Strahlleistung eines Laserstrahles von derzeit ca. 2000 Watt bei Offline und ca. 300 Watt bei Online Laser-Perforationssystemen mit hoch rotierenden Polygon- oder Drehspiegeln zu sehen, da ansonsten die Einzelenergien für jedes erzeugte Laserloch in der Materialbahn nicht mehr ausreichen. Dies lässt sich nach der angegebenen Auflistung leicht ermitteln.One essential aspect of the laser perforation is in the limitation the hole sequences at 100,000 to about 400,000 holes per second, the supplied optical Beam power of a laser beam of currently about 2000 watts at Offline and about 300 watts for online laser perforation systems with high-revving Polygon or rotating mirrors to see, otherwise the individual energies for each produced laser hole in the material web is no longer sufficient. This is possible Easily determine according to the given list.

Des weiteren ist aus den Patentschrift DE 29.18.282 A1 , DE 195.11.393 A1 , FR 21.30.698 A1 , US 41.18.619 A und der PCT WO-99/58006 A1 sowie aus den praktischen Verfahrensweisen von im Markt befindlichen Laserperforationsanlagen bekannt, dass eine automatisierte und völlig selbsttätige Einstellung der Laserlinienpositionierung und Fokussierung auf die Materialbahn gänzlich unmöglich ist, weil zum einen die optischen Einzelstrahlkanäle nicht motorisch verstellbar und/oder keine geometrische Perforations- und optische Porositätserfassung nach der Perforationssektion, und andererseits optische Online Positions-Porositätsmesssysteme, wie z.B. wie in der auf die gleiche Anmelderin zurückgehende DE 102.51.610 A1 beschrieben, nicht vorhanden sind. Und dies bei Anlagen mit bis zu 32 optischen Einzelkanälen.Furthermore, from the patent DE 29.18.282 A1 . DE 195.11.393 A1 . FR 21.30.698 A1 . US 41.18.619 A and PCT WO-99/58006 A1 and from the practical procedures of laser perforation systems on the market that an automated and completely automatic adjustment of the laser line positioning and focusing on the material web is completely impossible, because on the one hand the optical single beam channels not motorized and / / or no geometric perforation and optical porosity detection after the perforation section, and on the other hand on-line optical porosity measurement systems, such as those in the same Applicant's DE 102.51.610 A1 described, are not present. And this for systems with up to 32 individual optical channels.

Daher ist daher leicht einzusehen, dass eine manuelle Einstellung der Geometrien aller Einzelstrahlkanäle außerordentlich mühevoll, zeitintensiv und im weiteren eine spätere Kontrolle während der laufenden Perforation fast gänzlich unmöglich ist, so dass Abweichungen in der Laserlinienposition wie auch in der Lochqualität einzelner Lochreihen und damit verbundener Porositätsabweichung, z.B. ausgelöst durch Verschmutzungen an den Laserköpfen, Einflüsse der Absaugluft und Verschmutzungen der Umlenkwalzen auf die Fokussierung, geringer Bahnkantenversatz und der gleichen mehr, erst zum Ende der produzierten Bobiene und zum Stillstand der Maschine erkennbar sind.Therefore is therefore easy to see that a manual setting of Geometries of all single beam channels extraordinarily laboriously, time-consuming and later a later check during the current Perforation almost entirely impossible is, so that deviations in the laser line position as well as in the hole quality individual rows of holes and associated porosity deviation, e.g. triggered due to contamination on the laser heads, influences of the exhaust air and dirt the deflection rollers on the focusing, low web edge offset and the same more, until the end of the produced Bobiene and can be seen to stop the machine.

Auch sind in der Produktionspraxis die mit Änderungen der Lochqualitäten verbundene Porositätsabweichungen während der laufenden Perforation nicht direkt kompensierbar, da fast ausschließlich alle Verfahren die optische Laserleistung als Strahlquelle sehr konstant halten, aber nach der Strahlaufteilung und Fokussierung keine Einwirkungsmöglichkeiten auf die Änderung der Intensität der optischen Einzelstrahlkanäle bestehen.Also are in production practice associated with changes in hole qualities Porositätsabweichungen while The current perforation can not be compensated directly, as almost all of them Process the optical laser power as a beam source very constant hold, but after the beam splitting and focusing no impact possibilities on the change the intensity the optical single beam channels consist.

Somit sind Lochqualitäts- und Perforationsprofilkontrollen und dem sich anschließenden Regelkreis zu Trendnachführungen für das Perforationssystem simultan nicht möglich, was beim hohen Automatisierungsgrad der Produktionsanlagen äußert nachteilig ist. Dies gilt im besonderen Maße für ein automatisiertes, schnelles Rüsten und Einstellen der Perforationsköpfe über die Bahnbreite hinsichtlich der Positionierung und Anfangsporosität, wie dies z.B. zur motorischen Unter/Obermesserpositionierung von Rollenschneidanlagen bekannt ist.Consequently are hole quality and Perforationsprofilkontrollen and the subsequent control loop to trend updates for the Perforation system simultaneously not possible, what with the high level of automation the production equipment is disadvantageous is. This applies in particular for an automated, fast setup and adjusting the perforation heads over the Web width in terms of positioning and initial porosity, e.g. for motorized sub / upper blade positioning of slitter winder systems is known.

Abschließend sei noch erwähnt, dass fast alle Offline Laserperforationsverfahren und im Markt erhältlich Laserperforationsanlagen Bobiene für Bobiene veredeln, was praktisch bedeutet, dass nach jedem Bobienenschnitt von 3000 oder 4000 Metern Länge die Maschine angehalten wird, Bobienen ausgetauscht und dann die Maschine wieder in den Produktionsbetrieb versetzt wird. Dieser Start-Stopp-Betrieb reduziert nicht nur die Gesamteffizienz der Anlage sondern erzeugt durch die Beschleunigungs- und Bremsphasen auch einen nicht unerheblichen Anteil von Ausschussmaterial in der Größenordnung von 4–8 %.In conclusion, be yet mentioned that almost all offline laser perforation and commercially available laser perforation systems Bobiene for Bobiene ennoble, which means in practice, that after each bobien cut of 3000 or 4000 meters in length the machine is stopped, bobbins exchanged and then the Machine is put back into production. This Start-stop operation not only reduces the overall efficiency of the Plant but generated by the acceleration and braking phases also a not inconsiderable percentage of scrap material in the Magnitude from 4-8 %.

Daher ist leicht einzusehen, dass bei sehr hohen Bahngeschwindigkeiten bis zu 600 m/min und hochgerüsteten Laser- und Perforationsleistungen die Stoppphasen zum Austausch der fertigen und zur Vorbereitung der neuen Bobienen bis zu 5 Minuten betragen kann, was dazu führt, das bei 3000 Meter langen Bobienen die Stillstandzeit zwischen 30–50 % betragen kann. Therefore is easy to see that at very high web speeds up to 600 m / min and upgraded Laser and perforation services the stop phases for replacement the finished and to prepare the new Bobienen be up to 5 minutes can, what causes, that with 3000 meters long Bobienen the idle time between 30-50% amounts to can.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile der dem Stand der Technik entsprechenden Verfahren und Vorrichtungen auszugleichen und hiermit eine technische Lösung anzugeben, mit der eine deutlich höhere Anzahl von Laserstrahlkanälen, und dies von 40 bis zu 120 Einzelkanälen und mehr bei Bahnbreiten bis zu 2000 mm, möglich sind.Therefore The invention is based on the object, the disadvantages indicated the prior art methods and devices and to hereby provide a technical solution with which a significantly higher Number of laser beam channels, and this from 40 to 120 individual channels and more at web widths up to 2000 mm, possible are.

Das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung zur Laserperforation von breiten Warenbahnen wird durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 bzw. durch die Merkmale der Vorrichtung nach Anspruch 16 gelöst.The inventive method and apparatus for laser perforation of wide webs is by the features of the method according to claim 1 or by the Characteristics of the device according to claim 16 solved.

Die Lösung besteht darin, dass mit einem Hochleistungslasermultiplexer, in deren Zentrum sich ein rotierender, kubischer Strahlteiler befindet, der zugeführte Laserstrahl in einem 360 Grad Vollwinkel in zwei oder vier Einzelstrahlen an deren Seitenflächen geteilt austritt und auf eine hohe Zahl von optischen Eintrittskanälen mit angekoppelten Fasern gelenkt wird. Die Enden aller Fasern sind mit Kollimator- und Fokussieroptiken als Mikroperforationsköpfe versehen und können durch deren Flexibilität und räumlichen Freiheitsgrad auf ideale Weise und mit den im Markt befindlichen motorischen Positionierungssystemen, wie z.B. an Rollenschneidern verwandt, in die durchlaufende Materialbahn mit den Laserperforation an beliebigen Stellen und nach Maßgabe der Perforationsraster, versehen. Somit werden in dieser Erfindung die in der bisherigen Technik sehr aufwendig eingesetzten, optischen Umlenkungs- und mechanisch hochwertigen Führungselemente gänzlich vermieden.The solution is that with a high-power laser multiplexer, in whose center is a rotating, cubic beam splitter, the supplied Laser beam in a full 360 degree angle in two or four beams on their side surfaces shared exit and with a high number of optical entrance channels with coupled fibers is directed. The ends of all fibers are with Provide collimating and focusing optics as microperforation heads and can by their flexibility and spatial Degree of freedom in an ideal way and with those in the market motor positioning systems, such as e.g. on slitter cutters related, in the continuous web with the laser perforation arbitrary places and as required the perforation grid, provided. Thus, in this invention the very expensive used in the previous art, optical Deflection and mechanically high-quality guide elements completely avoided.

Ein weiterer Erfindungsvorteil ergibt sich dadurch, dass mit dem kubischen Strahlteiler durch die Zweifach oder Vierfach Laserstrahlteilung deren Rotationsfrequenz sich um den Faktor 2 bzw. um Faktor 4, gegenüber nur einem umlaufenden und zuvor abgelenkten Laserstrahl reduziert, was die Belichtungszeit, also die Laserverweilzeit auf jeden einzelnen optischen Kanal, verlängert und so die eingangs genannten Energierelationen bei zu 120 und mehr optischen Einzelkanälen einhält.One Another advantage of the invention results from the fact that with the cubic Beam splitter by the double or quad laser beam splitting whose rotation frequency is by a factor of 2 or by a factor of 4, compared to only a circulating and previously deflected laser beam reduces what the exposure time, so the laser dwell time on each one optical channel, extended and so the energy ratios mentioned above at 120 and more single optical channels comply.

Erfindungsgemäß ist erkannt und durch eine Vielzahl von Untersuchungen und praktischen Tests bestätigt worden, dass nur mit einer kreisförmigen Anordnung eines Hochleistungslasermultiplexer die hohe Zahl von optischen Einzelkanälen von z.B. 80, 120 oder mehr, möglich sind, als dies bisher mit der Polygonstrahlauffächerungs- und Wellenbogentechnik bis maximal 32 Einzelkanälen mit Strahlauslenkungen eines Laserleistungsstrahles von kleiner 90 Grad praktiziert wird.According to the invention is recognized and been confirmed by a variety of investigations and practical tests, that only with a circular arrangement a high-power laser multiplexer the high number of optical Single channels from e.g. 80, 120 or more, possible are, as yet with the Polygonstrahlauffächerungs- and Wellenbogentechnik up to a maximum of 32 individual channels with beam deflections of a laser power beam of smaller 90 degrees is practiced.

Des weiteren ist es technologisch und produktionstechnisch ein großer Vorteil, das mit dem zweifach oder vierfach Strahlteiler die kreisförmig umlaufenden Laserstrahlen mit sehr hohen optischen Leistungen betrieben werden können, was eine elementare Vorrausetzung für die notwendige Laserenergie pro Perforationsloch von 2.0–4 mJ in der Materialbahn ist.Of Furthermore, it is technologically and production-wise a big advantage that with the double or quadruple beam splitter the circular encircling Laser beams are operated with very high optical powers can, which is an elementary prerequisite for the necessary laser energy Per perforation hole of 2.0-4 mJ is in the material web.

Darüber hinaus sind Zweifach-Laserstrahlausgänge als Laserquellen, mit jeweils 2·500 Watt oder 2·2000 Watt optischer Leistung, verfügbar, was die Zuführung auf die erfinderische Vorrichtung mit bis zu 120 oder auch mehr optischen Einzelkanälen deutlich vereinfacht.Furthermore are dual laser beam outputs as laser sources, each with 2 x 500 watts or 2 x 2000 watts optical power, available, what the feed on the inventive device with up to 120 or more optical single channels clearly simplified.

Eine Alternative für den Einsatz von speziellen optischen Fasern und deren Laserstrahlweiterführung vom Hochleistungslasermultiplexer zum Perforationsort der Warenbahn besteht aus motorisch verstellbaren Umlenkspiegeln und den sich in senkrechter Ebene anschließenden Fokussiereinheiten und Mikroperforationsköpfen. Hierbei ist die kreisförmige Laserstrahlauffächerung des Hochleistungslasermultiplexer konstruktiv so gestaltet, dass deren Gesamtdurchmesser kleiner oder auch größer ist als die Bahnbreite und die Einrichtung ober- oder unterhalb der durchlaufenden Materialbahn zur Anordnung kommt. Mit der geometrischen Verstellung der Umlenkspiegel aller Einzelstrahlkanäle gegenüber dem Zentrum der Strahlzuführung, und der dabei entstehenden Schrägverstellung gegenüber der quer durchlaufenden Materialbahn, lassen sich die Laserperforationslinien an den gewünschten Positionen erzeugen. Da sich die Strahlführungen eines jeden Einzelkanals nur in der Länge ändern, bleiben die Fokussierungs- oder Strahldivergenzeigenschaften in erster Nährung unberührt, so dass der zuvor angegebene Strahlqualitätsfaktor erhalten bleibt. Und dies unter Beachtung der sehr nah und oder weiter voneinander positionierten Laserlochlinien, von z.B. 1.0 mm und 40 mm, je nach Bobienenbreite und Rasterung. Durch eine leichte Schrägstellung der Gesamtanordnung gegenüber der Materialbahn werden Überlappungen im 90 und 180 Grad Bereich der Einzelkanäle vermieden.An alternative for the use of special optical fibers and their Laserstrahlweiterführung from the high-power laser multiplexer to the perforation of the web consists of motorized deflection mirrors and the adjoining in a vertical plane focusing units and microperforation heads. Here, the circular Laserstrahlauffächerung the high-power laser multiplexer is structurally designed so that their Overall diameter is smaller or larger than the web width and the device above or below the continuous web comes to the arrangement. With the geometric adjustment of the deflection of all individual beam channels relative to the center of the beam feed, and the resulting skew relative to the transverse continuous material web, the laser perforation lines can be generated at the desired positions. Since the beamlines of each individual channel change only in length, the focus or beam divergence properties remain untouched in the first approximation so that the beam quality factor indicated above is preserved. And this taking into account the very close and / or further positioned laser line, for example, 1.0 mm and 40 mm, depending on the Bobienenbreite and screening. By a slight inclination of the overall arrangement relative to the material web overlaps in the 90 and 180 degrees range of the individual channels are avoided.

Weitere Alternativen zum rotierenden, kubischen Strahlteiler im Zentrum des Hochleistungslasermultiplexers lassen sich durch die Verwendung von rotierenden Umlenkelementen oder auch Polygone mit geneigten Facetten angeben, welche dann den oder die beiden zugeführten Laserstrahlen in 360 Grad Vollkreis mit hoher Geschwindigkeit umlaufen lassen. Im Innenkreis des Hochleistungslasermultiplexers wird dann in gleicher Weise der umlaufende Laserstrahl in jeden optischen Einzelkanal eingekoppelt.Further Alternatives to the rotating, cubic beam splitter in the center The high performance laser multiplexer can be characterized by the use of rotating deflecting elements or even polygons with inclined facets indicate which then the or the two supplied laser beams in 360 degrees Rotate full circle at high speed. In the inner circle of the high-power laser multiplexer is then the same circulating laser beam coupled into each single optical channel.

Eine Besonderheit stellt hierbei die Alternative mit dem hoch rotierenden Polygonrad und geneigten Facetten, z.B. sechs Facetten, dar. Die vierfach und nicht gepulste Laserstrahlzuführung und damit verbundene Strahlauffächerung im Bereich von jeweils 4·2·45 Grad der zugeordneten Kreisabschnitte von z.B. 4·30 Einzelkanälen bietet eine gute verfahrenstechnische und technologische Realisierung der eingangs genannten Basisvoraussetzung. A Special feature here is the alternative with the high-rotating Polygon wheel and inclined facets, e.g. six facets, dar. The quadruple and non-pulsed laser beam delivery and associated jet spread in the range of 4 x 2 x 45 degrees the associated circular sections of e.g. 4 · 30 single channels offers a good process engineering and technological realization of the beginning basic requirement.

Durch die Neigung der Polygonflächen lassen sich z.B. vier Laserstrahlen von oben schräg einfallend zuführen, ohne dass eine Lückung zur Stahlabdeckung der zuvor genannten Teilkreisabschnitte von z.B. 4·2·45 Grad im Vollkreis des Hochleistungsmultiplexers in horizontaler und gleicher Ebene zu den optischen Einzelkanälen entsteht.By the inclination of the polygon surfaces can be e.g. four laser beams obliquely incident from above respectively, without a gap for steel covering the aforementioned pitch circle sections of e.g. 4 · 2 · 45 degrees in the full circle of the high-performance multiplexer in horizontal and equal Level to the individual optical channels arises.

Weitere Verfahrens- und Vorrichtungsvorteile dieser Erfindung ergeben sich aus der relativ einfachen Laserstrahlführung mit konventionellen, optischen Komponenten, der absoluten Baugleichheit aller Einzelkanäle, der kompakten Ausführung aller Umlenk- und Perforationsköpfe, deren mechanisch-motorischen Lineareinheiten sehr preiswert, zu erwerben sind.Further Process and device advantages of this invention will become apparent from the relatively simple laser beam guidance with conventional, optical components, the absolute identity of all individual channels, the compact design all deflection and perforation heads, their mechanical-motor linear units very inexpensive to purchase are.

Des weiteren ist hervor zu heben, dass der technologische und mechanische Aufwand zur Strahlführung und Erzeugung von hoher Anzahl optischer Einzelkanäle mit dem erfinderischen, kreisförmigen Hochleistungslasermultiplexer deutlich geringer ist, als dies mit konventionellen festen Strahlführungen bei deutlich geringeren, optischen Einzelkanälen machbar wäre. Damit sind die technologische Realisierung und der investive Aufwand für bis zu 120 oder mehr optischen Einzelkanälen und Breitbahnen bis zu 2000 mm praktisch erst machbar geworden.Of Another is to emphasize that the technological and mechanical Effort for beam guidance and generating a high number of individual optical channels with the inventive, circular High-power laser multiplexer is significantly lower than this conventional fixed beamlines would be feasible with significantly smaller, single optical channels. In order to are the technological realization and the investment effort for up to 120 or more individual optical channels and wide webs up to 2000 mm practically become feasible.

Ein weiterer nicht zu unterschätzender Vorteil der erfinderischen Lösung besteht darin, dass die eingangs genannte geometrische Perforations- und optische Porositätserfassung, z.B. wie in der DE 102.51.610 A1 beschrieben, eingesetzt werden kann und durch deren funktionalen Rückführung alle Laserstrahlführungen und damit verbundene Perforationslochlinien quer zur Materialbahn automatisiert und exakt positionierbar sind. Sowie deren Porositäten und Lochqualitäten einer jeden Lochreihe oder Lochreihengruppe zu erfassen und über die motorischen Fokussierungen der erfinderischen Vorrichtungen in bestimmten Bereichen, ohne dass sich deren Lochqualitäten verschlechtern, nachzustellen, um so die wesentlichen Produktgrößen bei dem Laserperforieren weitgehend konstant zu halten.Another not to be underestimated advantage of the inventive solution is that the above-mentioned geometric perforation and optical porosity detection, for example, as in the DE 102.51.610 A1 described, can be used and through the functional feedback all laser beam guides and associated Perforationslochlinien are automated transversely to the web and accurately positioned. As well as their porosities and hole qualities of each row of holes or row of holes to capture and on the motor focus of the inventive devices in certain areas, without deteriorating their hole qualities, adjust, so as to keep the essential product sizes in the laser perforation largely constant.

Nachstehend einige Berechnungen, welche beispielhaft für Mundstückbelagpapierbahnen ausgeführt sind, was eine Vergleichbarkeit mit den eingangs aufgestellten Anforderungen erlaubt. Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, wird dies in vorteilhafter Weise erfüllt, was praktische Tests der ersten technologischen Industrieausführungen bestätigt haben. Gleichermaßen lassen sich weitere Berechnungsbeispiele mit anderen physikalischen Bedingungen für andere Materialbahnarten daraus ableiten.below some calculations, which are exemplified for tipping paper webs, what a comparability with the initially established requirements allowed. As can be seen from the results, this becomes more advantageous Way fulfilled, what practical tests of the first technological industrial designs approved to have. equally can be further calculation examples with other physical Conditions for derive other material web types from it.

Für die Lochwiederholungsrate einer jeden Lochreihe und insgesamt für alle gilt:

  • • bei A = 20 Löcher pro cm perforierter Lochlinie und Bahngeschwindigkeiten von 120 m/min: (120 m/min/60Sek./min)·100 cm·20 Löcher/cm = 4000 Löcher pro Sekunde pro cm – pro Einzellochreihe
  • • bei 120 Einzelkanälen: 120·4000 Löcher/Sekunde = 480.000 Löcher pro Sekunde
  • • bei B = 20 Löcher pro cm perforierter Lochlinie und Bahngeschwindigkeiten von 300 m/min: (300 m/min/60Sek./min)·100 cm·20 Löcher/cm = 10.000 Löcher pro Sekunde pro cm – pro Einzellochreihe
  • • bei 120 Einzelkanälen: 120·10.000 Löcher/Sekunde = 1.200.000 Löcher pro Sekunde
For the hole repetition rate of each row of holes and in total for all:
  • • at A = 20 holes per cm perforated hole line and web speeds of 120 m / min: (120 m / min / 60 sec / min) x 100 cm x 20 holes / cm = 4000 holes per sec per cm - per single hole row
  • • 120 individual channels: 120 x 4000 holes / second = 480,000 holes per second
  • At B = 20 holes per cm perforated hole line and web speeds of 300 m / min: (300 m / min / 60 sec / min) × 100 cm × 20 holes / cm = 10,000 holes per second / cm - per single hole row
  • • 120 individual channels: 120 · 10,000 holes / second = 1,200,000 holes per second

Zur Rotation des Strahlteiles oder geneigten Polygons gilt:
Für den Vierfachsstrahlteiler errechnet sich eine Rotation von:

  • • bei A = 4000 L/Sek/4 = 1000 U/Sek.
For rotation of the beam part or inclined polygon, the following applies:
For the quadruple beam splitter, a rotation of:
  • • at A = 4000 L / sec / 4 = 1000 U / sec.

Für das Polygon mit 6 Facetten und vier Laserstrahlen:

  • • bei A = 4.000 L/Sek./6/4 = 166.66 U/Sek.
  • • bei B = 10.000 L/Sek./6/4 = 416.66 U/Sek.
For the polygon with 6 facets and four laser beams:
  • • at A = 4,000 L / sec. / 6/4 = 166.66 U / sec.
  • • at B = 10,000 L / s / 6/4 = 416.66 U / s.

Kalkulation der Zeitdauer und Laserenergie pro zugeführtem oder geteiltem Strahl:
Für den Vierfachsstrahlteiler errechnet sich theoretisch:

  • • bei A = 1000 U/Sek. und 120 Einzelkanälen: 1/1000 Sek./(120/4) = 33.2 μs abzüglich der Zeit für das Ein- und Austauchen des Laserstrahles in die volle optische Öffnungsweite des Eintrittkanals mit ca. 40 % = ca. 20 μs
  • • bei A = 4000 Löcher/Sek. und 3.5 mJ/Loch = 4000·3.5 mJ·30 = 420 Watt
Calculation of time and laser energy per fed or split beam:
For the quad beam splitter theoretically calculated:
  • • at A = 1000 U / sec. and 120 individual channels: 1/1000 sec./(120/4) = 33.2 μs minus the time for the laser beam to enter and exit the full optical aperture of the inlet channel with approx. 40% = approx. 20 μs
  • • at A = 4000 holes / sec. and 3.5 mJ / hole = 4000 x 3.5 mJ x 30 = 420 watts

Für geneigte Polygon mit 6 Facetten errechnet sich theoretisch:

  • • bei A = 1000 U/Sek. und 120 Einzelkanälen: 1/1000 Sek./(120/4/6) = 200 μs abzüglich der Zeit für das Ein- und Austauchen des Laserstrahles in die volle optische Öffnungsweite des Eintrittkanals mit ca. 40 % = ca. 120 μs
  • • bei A = 4.000 Löcher/Sek. und 3.5 mJ/Loch = 4000·3.5 mJ·30 = 420 Watt pro Laserleistungsstrahl – bei 4 Strahlen = 1680 gesamte Laserleistung
  • • bei B = 10.000 Löcher/Sek. und 3.5 mJ/Loch = 10.000·3.5 mJ·30 = 1050 Watt pro Laserleistungsstrahl – bei 4 Strahlen = 4200 Watt gesamte Laserleistung
For inclined polygon with 6 facets is theoretically calculated:
  • • at A = 1000 U / sec. and 120 individual channels: 1/1000 sec./(120/4/6) = 200 μs minus the time for the laser beam to enter and exit the full optical aperture of the inlet channel with approx. 40% = approx. 120 μs
  • • at A = 4,000 holes / sec. and 3.5 mJ / hole = 4000 x 3.5 mJ x 30 = 420 watts per laser power beam - at 4 beams = 1680 total laser power
  • • at B = 10,000 holes / sec. and 3.5 mJ / hole = 10,000 x 3.5 mJ x 30 = 1050 watts per laser power beam - at 4 beams = 4200 watts total laser power

Wie aus den einfachen, theoretischen Berechnungsbeispielen zu ersehen ist, bewegen sich die wesentlichen physikalischen Größen in den eingangs aufgelisteten Größenordnungen, was sich in der Praxis weiter bestätigt hat.As from the simple, theoretical calculation examples is, the essential physical quantities move in the initially listed magnitudes, which has been further confirmed in practice.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten, weiterzubilden und anzugeben. Dazu ist einerseits auf die in den Patentansprüchen 1–20 beschriebenen Ausführungen, und andererseits auf die nachfolgenden Erläuterungen mehrerer Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen 1–15 zu verweisen.It are now different ways to advantageously design the teaching of the present invention to further educate and indicate. On the one hand on the one hand in the claims 1-20 described designs, and on the other hand, to the following explanations of several embodiments to refer to the invention with reference to the drawings 1-15.

In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und mittels der Zeichnungen werden auch im allgemein bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. Dies insbesondere für Materialbahnen wie Mundstückbelagpapiere wie aber auch Verpackungsbahnen jeglicher Art und Ausführung.In Connection with the explanation the preferred embodiments The invention and the drawings are also in general preferred embodiments and developments of the teaching explained. This especially for Material webs such as tipping papers as well as packaging webs of any kind and design.

Hierbei zeigen die Zeichnungen im einzelnen:in this connection show the drawings in detail:

1: die schematische Draufsicht des Hochleistungslasermultiplexers mit der Zuführung eines Laserstrahles und rotierendem Umlenkelement für 80 optische Einzelkanäle und Faserauskopplung auf die darunter befindliche Materialbahn 1 : The schematic plan view of the high-power laser multiplexer with the supply of a laser beam and rotating deflection for 80 individual optical channels and fiber extraction on the underlying material web

2: die schematische Seitenansicht des in 1 dargestellten, erfinderischen Hochleistungslasermultiplexers mit Laserstrahlzuführung und Einzelfaserauskopplung 2 : the schematic side view of the in 1 illustrated, inventive high performance laser multiplexer with laser beam feed and single fiber decoupling

3: die Seitenansicht der Faserauskopplung mit dem Perforationskopf über die Materialbahn 3 : the side view of the fiber extraction with the perforation head over the material web

4: Draufsicht auf die Materialbahn mit den Laserlochreihen nach 1 4 : Top view on the material track with laser rows after 1

5: die schematische Draufsicht auf den Hochleistungslasermultiplexer mit der Zuführung eines Laserstrahles, dem rotierenden Umlenkelement, 80 optische Einzelkanäle sowie die motorisch verstellbaren Strahlumlenkungs- und Fokussiereinrichtungen auf die darunter befindliche Materialbahn 5 : The schematic plan view of the high-power laser multiplexer with the supply of a laser beam, the rotating deflecting element, 80 individual optical channels and the motorized Strahlumlenkungs- and focusing on the underlying material web

6: eine Seitenansicht zu 5 6 : a side view too 5

7: eine Seitenansicht der 5 mit Laserstrahlzuführung, dem rotierenden kubischen Strahlteiler sowie die motorisch verstellbaren Strahlumlenkungs- und Fokussiereinrichtungen auf die darunter befindliche Materialbahn 7 : a side view of the 5 with laser beam supply, the rotating cubic beam splitter and the motorized beam deflection and focusing on the underlying material web

8: eine schematische Draufsicht auf den Hochleistungslasermultiplexer, der Rotation von vier Laserstrahlen nach deren Teilung durch den rotierenden kubischen Strahlteiler, 80 optischen Einzelkanäle, motorisch verstellbaren Strahlumlenkungs- und Fokussiereinrichtungen und die darunter befindliche Materialbahn 8th : A schematic plan view of the high-power laser multiplexer, the rotation of four laser beams after their division by the rotating cubic beam splitter, 80 individual optical channels, motorized beam deflection and focusing and the underlying material web

9: eine Seitenansicht der 8, allerdings mit vierfach Laserstrahlzuführung, einem rotierenden Polygonrad mit geneigten Facetten, der Einzelstrahlumlenkung durch die motorisch verstellbaren Strahlumlenkungs- und Fokussiereinrichtungen und die darunter befindliche Materialbahn 9 : a side view of the 8th , but with fourfold laser beam feed, a rotating polygon wheel with inclined facets, the single beam deflection by the motorized beam deflection and focusing devices and the underlying material web

10: eine Draufsicht auf die Materialbahn mit den Laserlochreihen nach 8 10 : A plan view of the material web with the laser rows of holes behind 8th

11: eine Draufsicht auf die Materialbahn mit den Laserlochreihen nach 8 und weiteren Lochreihendetails 11 : A plan view of the material web with the laser rows of holes behind 8th and further hole row details

12: eine Draufsicht auf die Materialbahn mit den Laserlochreihen nach 8 und weiteren Lochreihendetails 12 : a top view of the material web with the laser rows of holes 8th and further hole row details

13: die Gesamtansicht der Breitbahn-Laserperforationsmaschine 13 : the general view of the wide web laser perforation machine

14: die Seitenansicht der Breitbahn-Laserperforationsmaschine 14 : the side view of the broad-web laser perforation machine

15: die Gesamtansicht der Faser gekoppelten Perforationssektion 15 : the overall view of the fiber coupled perforation section

1 zeigt die schematische Draufsicht der 360 Grad-Vorrichtung als optischer Hochleistungslasermultiplexer (2) mit der Laserstrahlzuführung (3) für den Laserhauptstrahl und rotierendem Umlenkelement (4), welcher vom High-Speed Motor (9) betrieben ist. Der umlaufende Laserstrahl (5) mit Richtungsangabe (6) überstreicht zu jedem 360 Grad Vollwinkelumlauf die 80 hier dargestellten optischen Einzelkanäle (7, 8) mit deren optischen Einlassöffnung mit vorgesetzter Zylinderlinse (10). Die Eintrittslinsen (10), deren Angabe (7, 8) gleichzeitig den ersten und letzten optischen Kanal definieren, fokussieren den jeweils eintretenden Laserstrahl auf die Faserankopplung (12). Die Auskopplungen erfolgen über die CO2-Hohlleiterfaser (13). Unterhalb der Hochleistungslasermultiplexers ist die durchlaufende Materialbahn (1), mit der Vorschubsrichtung (14), eingezeichnet. 1 shows the schematic plan view of the 360 degree device as a high performance optical laser multiplexer ( 2 ) with the laser beam supply ( 3 ) for the laser main beam and rotating deflecting element ( 4 ), which from the high-speed engine ( 9 ) is operated. The orbiting laser beam ( 5 ) with direction indication ( 6 ) sweeps over the 80 individual optical channels shown here for each full 360 degree turn ( 7 . 8th ) with its optical inlet opening with superior cylindrical lens ( 10 ). The entrance lenses ( 10 ), their indication ( 7 . 8th ) simultaneously define the first and last optical channel, focus the respectively entering laser beam on the fiber coupling ( 12 ). The decoupling takes place via the CO 2 waveguide fiber ( 13 ). Below the high-power laser multiplexer is the continuous material web ( 1 ), with the feed direction ( 14 ).

Durchmesser und räumliche Anordnung des optischen Hochleistungslasermultiplexers (2) sind völlig unabhängig von der Materialbahnbreite und nur bestimmt durch die geometrischen Dimensionen und optischen Elementanordnungen. In diesem Beispiel erfolgt die Anordnung direkt über die Materialbahn (1), in der 13 z.B. direkt am CO-2 Laserquellenausgang.Diameter and spatial arrangement of the high performance laser multiplexer ( 2 ) are completely independent of the material web width and only determined by the geometric dimensions and optical element arrangements. In this example, the arrangement takes place directly over the material web ( 1 ), in the 13 eg directly at the CO-2 laser source output.

In Weiterführung dieser Ansicht zeigt 2 die Seitenansicht mit der Laserstrahlzuführung (3) und der Laserstrahlzuführungsrichtung (15). Über den festen Strahlumlenkspiegel (16) gelangt der Laserhauptstrahl auf die Fokussierlinse (17), welche aufgrund der hohen Energiedichte meist wassergekühlt ist, mit der ein Strahldurchmesser von bis zu einer Größe von ca. 200 μm Durchmesser auf dem hoch rotierendem Umlenkelement (4) projektiert ist, und so um 90 Grad umgelenkt und im Vollkreiswinkel von 360 Grad durch die Rotationsrichtung (6) auf die Zylinderlinsen (10) zur jeweiligen Fokussierlinse (11) dann zur Fasereinkopplung (12) gelangt. Das hoch rotierende Umlenkelement (4) kann als Planspiegel oder als Parabolspiegel ausgebildet sein, und beinhaltet in seiner Halterung eine mechanisch präzise Auswuchtung zum Ausgleich der hohen Fliehkräfte.In continuation of this view shows 2 the side view with the laser beam supply ( 3 ) and the laser beam feed direction ( 15 ). About the fixed beam deflecting mirror ( 16 ) the laser main beam reaches the focusing lens ( 17 ), which is usually water-cooled due to the high energy density, with a beam diameter of up to a size of about 200 microns diameter on the highly rotating deflection ( 4 ) is projected, and thus deflected by 90 degrees and in the full circle angle of 360 degrees through the direction of rotation ( 6 ) on the cylindrical lenses ( 10 ) to the respective focusing lens ( 11 ) then to the fiber input ( 12 ). The high-rotating deflection element ( 4 ) may be formed as a plane mirror or as a parabolic mirror, and includes in its holder a mechanically precise balancing to compensate for the high centrifugal forces.

Weitere optische Details bedürfen an dieser Stelle keiner weiteren Erläuterung, da sie in den eingangs genannten Patentschriften ausführlich erklärt sind.Further require optical details At this point, no further explanation, as in the beginning mentioned patent specifications in detail are explained.

Jede mit dem Laserstrahl (3) beaufschlagte CO-2 Hohlleiterfaser (13), mit z.B. 50 oder 200 μm Innenkerndurchmesser, ist der Weise nach 3 ausgeführt. An deren Ende ist die Kollimatoroptik (19) und mit der motorisch verstellbaren Fokussieroptik (20) angeordnet und als Mikroperforationskopf ausgebildet, so dass eine sehr feine Fokussierung für Lochgrößen von 50–200 μm Durchmesser auf der in Vorschubrichtung (14) durchlaufenden Materialbahn (1) stattfinden kann. Diese Fokussieroptiken (20) sind auch als Mikroperforationsköpfe bezeichnet, und werden, wie eingangs detailliert beschrieben, über die Bahnbreite in zwei Reihen verteilt, motorisch und automatisiert positioniert und erzeugen so die jeweiligen Laserlochreihen.Each with the laser beam ( 3 ) acted upon CO-2 waveguide fiber ( 13 ), with eg 50 or 200 μm inner core diameter, is the way to 3 executed. At the end is the collimator optics ( 19 ) and with the motorically adjustable focusing optics ( 20 ) arranged and designed as a micro perforation, so that a very fine focusing for hole sizes of 50-200 microns in diameter in the feed direction ( 14 ) continuous material web ( 1 ) can take place. These focusing optics ( 20 ) are also referred to as microperforation heads, and are, as described in detail above, distributed over the web width in two rows, motorized and automatically positioned and thus generate the respective laser rows of holes.

Unter 4 ist eine Draufsicht auf die Materialbahn (1) und deren (14) dargestellt. Zur exakten Materialbahnführung dienen die beiden Umlenkwalzen (22). Des weiteren ist anzugeben, dass die Kollimatoroptik (19) und damit ausgebildeten Perforationsköpfe, deren mechanischen Halterungen und motorischen Querverstellungen der Einfachheit an dieser Stelle nicht weiter dargestellt sind, da die Perforationsentstehung auf der Materialbahn (1) in den weiteren 10, 11 und 12 erfolgt.Under 4 is a plan view of the material web ( 1 ) and their ( 14 ). For exact web guidance serve the two guide rollers ( 22 ). It should also be stated that the collimator optics ( 19 ) and thus formed perforation heads whose mechanical supports and motorized transverse adjustments of simplicity at this point are not shown, since the Perforationsentstehung on the material web ( 1 ) in the other 10 . 11 and 12 he follows.

Diese können in der Y-Ebene zweireihig aufgeteilt oder auch in der Y-Ebene zweireihig versetzt angeordnet sein. Als Beispiel der in dieser Verfahrensweise und Reihenfolge erzeugten Lochreihen sind mit (23, 24, 25, 26, 27, 28) gekennzeichnet. Die nicht weiter bezeichneten Kollimatoroptik und damit ausgebildeten Perforationstöpfe für die Lochreihen (24, 25, 26, 27, 28) sind mit dem unter (19) gleichwertig.These can be split in two rows in the Y plane or arranged in two rows in the Y plane. As an example of the rows of holes produced in this procedure and sequence are with ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ). The not further designated collimator optics and thus formed perforation pots for the rows of holes ( 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ) are with the under ( 19 ) equivalent.

In 5 bildet der Hochleistungslasermultiplexer (2) die Ausgangsbasis mit der darunter durchlaufenden Materialbahn (1) und deren Vorschubsrichtung (14). Mit dem vom High-Speed Motor (9) angetriebenen, optischen Umlenkelement (4) wird der Laserstrahl (5) umgelenkt und belichtet bei jedem Vollkreisumlauf alle hier dargestellten 80 optischen Einzelkanäle. Im Unterschied zu den zuvor genannten Ausführungen sind hier motorisch verstellbare Strahlumlenkungs- und Fokussiereinrichtungen (30) für jeden optischen Einzelkanal verwandt, mit denen durch die Bewegungsrichtung und Schrägverstellung (32) und dem sich daraus ergebenen Verstellwinkel (33) gegenüber der X- und Y-Achse auftritt und somit die Positionen jeder einzelnen Laserlochreihe, und dies völlig unabhängig voneinander, in bestimmten Abstandsbereichen möglich sind. Ein jeder Perforationskopf (31) ist direkt in senkrechter Richtung zur Materialbahn (1) angeordnet, was in 6 veranschaulicht ist.In 5 forms the high performance laser multiplexer ( 2 ) the starting base with the material web passing through underneath ( 1 ) and their feed direction ( 14 ). With the high-speed engine ( 9 ) driven, optical deflecting element ( 4 ) the laser beam ( 5 ) and illuminates each of the 80 individual optical channels shown on each full cycle. In contrast to the previously mentioned embodiments, here motor-adjustable beam deflection and focusing devices ( 30 ) are used for each individual optical channel with which by the direction of movement and oblique adjustment ( 32 ) and the resulting adjustment angle ( 33 ) occurs with respect to the X- and Y-axis and thus the positions of each individual laser hole row, and this completely independently of each other, are possible in certain distance ranges. Each perforation head ( 31 ) is directly in the direction perpendicular to the material web ( 1 arranged what is in 6 is illustrated.

Die Kennzeichnung für den ersten optischen Kanal (7) und der im Vollkreis umlaufend letzte optische Kanal (8) sind hier eingetragen. Die erzeugten Laserlochlinien unterliegen der gleichen Bezeichnung (23, 24, 25, 26, 27, 28), wobei der notwendige räumliche Versatz der einzelnen Perforationsköpfe zu eng benachbarten Laserlochreihen sich deutlich hervorhebt.The identifier for the first optical channel ( 7 ) and the last round in a full circle optical channel ( 8th ) are registered here. The generated laser hole lines are subject to the same name ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ), wherein the necessary spatial offset of the individual perforation heads to closely adjacent rows of laser holes is clearly highlighted.

Grundsätzlich ist die Vollkreisanordnung des Hochleistungslasermultiplexers (2) und den Einzel- oder auch Mehrfachstrahlumlenkungen, welche in den Zeichnungsbeispielen nicht weiter angegeben sind, konstruktiv so gewählt, dass sowohl deren Gesamtdurchmesser kleiner aber auch größer als die Materialbahnbreite sowie ober- und unterhalb der Materialbahn (1) angeordnet sein kann, um auf diese Weise optimale Positionsverschiebungen und Geometrien für die Laserlochreihen zu erhalten. Basically, the full circle arrangement of the high power laser multiplexer ( 2 ) and the single or multiple beam deflections, which are not specified in the drawing examples, constructively chosen so that both the overall diameter smaller but larger than the material web width and above and below the material web ( 1 ) can be arranged so as to obtain optimal position shifts and geometries for the laser rows of holes.

Im weiteren sind die Ausführungsmöglichkeiten des Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) auch so zu verstehen, dass durch mehrfache Einzelstrahlumlenkungen, ausgehend vom Strahlablenkungszentrum und auch außerhalb der Bahnbreite, die Einzelstrahlen optisch auf die Bahnbreite wieder zurückgeführt sind was letztlich eine direkte Parallelverschiebung in X-Richtung gegenüber der in Y-Richtung durchlaufenden Materialbahn (1) erlaubt.Furthermore, the execution options of the high-power laser beam multiplexer ( 2 ) also be understood that by multiple individual beam deflections, starting from the beam deflection center and also outside the web width, the individual beams are optically traced back to the web width which ultimately a direct parallel displacement in the X direction relative to the passing in the Y direction web ( 1 ) allowed.

Dies hat den großen Vorteil, dass keine langen Verschiebebewegungen, wie dies bei der Schrägverstellung und Veränderungen des Winkels in der X-Achse der Fall ist, ergeben, und so eine direkte. Vergleichbarkeit in der Positionierung der Perforationslochreihen auf beliebigen Stellen der Materialbahn bei extrem kurzen Verschiebewegen gegeben ist, wie dies bei bisherigen Offline Laserperformationsanlagen für schmale Bahnbreiten mit bis zu vier Bobienen praktiziert wird.This has the big one Advantage that no long displacement movements, as with the oblique adjustment and changes of the angle in the X-axis is the case, and so a direct. Comparability in the positioning of the perforation hole rows on any part of the material web with extremely short displacement is given, as with previous offline laser performance equipment for narrow Rail widths with up to four bobbies is practiced.

Darüber hinaus soll noch erwähnt werden, dass der konstruktive Einheit des Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) eine extrem hohe mechanische Stabilität aufweist und in der Präzision derart ausgeführt ist, wie dies von konventionellen CO2 Leistungsstrahlführungen bekannt ist. In addition, it should be mentioned that the structural unit of the high-power laser beam multiplexer ( 2 ) has an extremely high mechanical stability and is designed in the precision, as is known from conventional CO2 power beam guides.

Im Anschluss an 5 ist deren Seitenansicht mit Details unter 6 veranschaulicht. In der schon mehrfach beschriebenen Weise führt der von oben zugeführte Laserstrahl die Umlaufbewegung über das rotierende, optische Umlenkelement (4) und dem High-Speed Motor (9) in Rotationsrichtung (6) aus. Die Zylinderlinse (29) und die motorisch verstellbare Strahlumlenkungs- und Fokussiereinheit (30) mit dem festen Strahlumlenkspiegel (16) führt den umlaufenden Laserstrahl (34) umgelenkt vertikal nach unten (35) auf die motorisch verstellbare Fokussieroptik (20) zu, mit der im Fokus die Laserlochlinie auf die Materialbahn (1), mit Vorschubsrichtung (14), entsteht.In connection to 5 is their side view with details below 6 illustrated. In the manner already described several times, the laser beam supplied from above carries out the circulation movement via the rotating optical deflection element (FIG. 4 ) and the high-speed engine ( 9 ) in the direction of rotation ( 6 ) out. The cylindrical lens ( 29 ) and the motorized beam deflection and focussing unit ( 30 ) with the fixed beam deflecting mirror ( 16 ) guides the circulating laser beam ( 34 ) deflected vertically downwards ( 35 ) on the motorically adjustable focusing optics ( 20 ) with focus on the laser hole line on the web ( 1 ), with feed direction ( 14 ), arises.

In der Ausführung unter 7 ist ein rotierender kubischer Strahlteiler (36) mit der Strahlzuführungsrichtung (15) von oben, anstelle des rotierenden optischen Umlenkelements (4), eingesetzt. Auch hier erfolgt der Antrieb über den High-Speed Motor (9). Der hoch rotierende Strahlteiler (36) hat die Grundform eines Kubus mit dem Strahleintritt (38) von unten und/oder oben und somit einem vierfachen Teilstrahlaustritt (39) an deren Seitenkanten bei unten und oben, bzw. zweifachen bei nur einer Zuführungsweise, bei fast identischen Leistungs- und Strahlqualitätsmerkmalen. Die Ausführungsvarianten sind an dieser Stelle nicht weiter angegeben, wobei auch anstelle der kubischen Zweifach- und Vierfachstrahlteiler (36) Vierfachparabolspiegel möglich sind.In the execution under 7 is a rotating cubic beam splitter ( 36 ) with the beam feed direction ( 15 ) from above, instead of the rotating optical deflecting element ( 4 ). Again, the drive via the high-speed motor ( 9 ). The high-rotating beam splitter ( 36 ) has the basic shape of a cube with the beam entrance ( 38 ) from below and / or above and thus a quadruple partial beam exit ( 39 ) at their side edges at the bottom and top, and two times in only one Zuführungsweise, with almost identical performance and beam quality characteristics. The variants are not specified here at this point, whereby instead of the cubic double and quadruple beam splitters ( 36 ) Quadruple parabolic levels are possible.

Wie in 6 erläutert, folgen die zwei oder vier umlaufenden Teilstrahlen (37) in jedem optischen Einzelkanal dem Weg zu den Zylinderlinsen (29), verschiebbaren (32) Strahlumlenkungsspiegeln (6) und als umgelenkter Teilstrahl (35) in vertikaler Richtung zu jedem Perforationskopf (31) und der adaptierten, motorischen Fokussieroptik (20). Mit dem fokussierten Laserstrahl (21) entstehen die gewünschten Laserlochreihen in der Materialbahn (1) bei deren (14).As in 6 explained, follow the two or four rotating partial beams ( 37 ) in each single optical channel the way to the cylindrical lenses ( 29 ), movable ( 32 ) Beam deflection mirrors ( 6 ) and as deflected partial beam ( 35 ) in the vertical direction to each perforation head ( 31 ) and the adapted, motorized focusing optics ( 20 ). With the focused laser beam ( 21 ), the desired rows of laser holes are formed in the material web ( 1 ) in whose ( 14 ).

Zum besseren Verständnis der rotierenden, vierfach Laserteilstrahlen (37, 40, 41, 42) nach 7 ist hierzu in 8 eine Draufsicht des Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) dargestellt. Der rotierende kubische Strahlteiler (36) erzeugt die vier Teilstrahlen A-1 (37) und A-2 (41) aus dem Laserhauptstrahl A analog hierzu B-1 (40) und B-2 (42) aus dem Laserhauptstrahl B zeitlich simultan, so dass sich die optischen Strahlengänge (7, 8) mit den Zylinderlinsen (29) am Strahleintritt zu jedem 360 Grad Umlauf in Rotationsrichtung (6) und sich zeitlich um den Faktor vier schneller gegenüber dem rotierenden optischen Umlenkelement (4) belichten lassen. Dies hat die schon zuvor beschriebenen Vorteile hinsichtlich der gewünschten hohen Lochfolgefrequenz für jeden optischen Einzelkanal, vom ersten (7) bis zum letzten (8), und die daraus resultierenden Laserlochlinien (23, 24, 25, 26, 27, 28). Die Materialbahn (1) wird auch hierbei in Vorschubsrichtung (14) transportiert. Zur Positionierung der Strahlumlenk- und Fokussiereinrichtung 30 und dem Durchmesser der Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) wird auf die Ausführungen der 5 verwiesen.For a better understanding of the rotating, fourfold laser partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) to 7 is this in 8th a top view of the high power laser beam multiplexer ( 2 ). The rotating cubic beam splitter ( 36 ) generates the four partial beams A-1 ( 37 ) and A-2 ( 41 ) from the laser main beam A analogous to this B-1 ( 40 ) and B-2 ( 42 ) from the main laser beam B simultaneously, so that the optical beam paths ( 7 . 8th ) with the cylindrical lenses ( 29 ) at the beam entrance to each 360 degree revolution in the direction of rotation ( 6 ) and time by a factor of four faster compared to the rotating optical deflection element ( 4 ). This has the advantages already described with respect to the desired high hole repetition frequency for each single optical channel, from the first ( 7 ) to the last ( 8th ), and the resulting laser hole lines ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ). The material web ( 1 ) is also in this case in the feed direction ( 14 ). For positioning the beam deflecting and focusing device 30 and the diameter of the high power laser beam multiplexer ( 2 ) is based on the remarks of the 5 directed.

Eine andere Ausführungsform ist in 9 als Seitenansicht zur Strahlrotation mit einem Polygonrad und geneigten Facetten (43) zu sehen, welches ebenfalls vom High-Speed Motor (9) angetrieben wird.Another embodiment is in 9 as a side view of the beam rotation with a polygon wheel and inclined facets ( 43 ), which is also from the high-speed engine ( 9 ) is driven.

Das Polygonrad (43) hat vorzugsweise 6 Facetten mit der z.B. bei vier gleichzeitig einfallenden Laserstrahlen auch vier Strahlauslenkungen über einen Auffächerungsbereich von viermal 90 Grad zum Vollwinkel von 360 Grad zur Versorgung aller optischen Einzelkanäle (7, 8) entstehen.The polygon wheel ( 43 ) preferably has six facets with, for example, four simultaneously deflecting laser beams four beam deflections over a fanning range of four times 90 degrees to the full angle of 360 degrees to supply all optical single channels ( 7 . 8th ) arise.

Der schräg von oben, z.B. in einem Winkel von 30 Grad, einfallende und vorfokussierte Laserstrahl (44) wird vorzugsweise mit einer wassergekühlten Fokussierlinse (17) auf einen sehr kleinen Durchmesser, z.B. im Bereich von 50 bis 200 μm, auf das rotierende Polygon (43) fokussiert, und trifft im definierten Winkelbereich mit dem ungelenkten rotierende Laserstrahl (45) die optischen Einzelkanäle mit deren Zylinderlinsen (29) am optischen Einlass. Die Strahlweiterführung innerhalb eines jeden optischen Einzelkanals erfolgt in der mehrfach beschriebenen Weise über feste Strahlumlenkspiegel (16) motorisch verstellbaren Strahlumlenk- und Fokussiereinrichtung (30), deren Bewegungsrichtung (32) dargestellt ist. Damit wird der um gelenkte Laserstrahl (35) auf die motorische verstellbare Fokussieroptik (20) und dem Perforationskopf (31) zugeführt.The obliquely from above, eg at an angle of 30 degrees, incident and pre-focused laser beam ( 44 ) is preferably used with a water-cooled focusing lens ( 17 ) to a very small diameter, eg in the range of 50 to 200 μm, on the rotating polygon ( 43 ) and hits in the defined angular range with the unguided rotating laser beam ( 45 ) the individual optical channels with their cylindrical lenses ( 29 ) at the optical inlet. The beam transmission within each individual optical channel takes place in the manner described several times via fixed beam deflection mirrors (US Pat. 16 ) motor-adjustable Strahlumlenk- and focusing device ( 30 ) whose direction of movement ( 32 ) is shown. This is the order of the guided laser beam ( 35 ) on the motorized adjustable focusing optics ( 20 ) and the perforation head ( 31 ).

Die Schrägzuführung, dies kann von oben oder unten erfolgen, des vorfokussierten Laserstrahles (44) auf das rotierende Polygon mit geneigten Facetten (43), welches im Zentrum des Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) angeordnet ist, hat den schon zuvor genannten Vorteil, dass keine räumlichen Aussparrungen oder Auslassungen im Hochleistungslaserstrahlmultiplexers (2) notwendig sind, und dieser Innenkreis und vollständig in sich geschlossen, umlaufend mit den optischen Einzelkanälen (7, 8) bestückt werden kann.The oblique feed, this can be done from above or below, the pre-focused laser beam ( 44 ) on the rotating polygon with inclined facets ( 43 ) located in the center of the high power laser beam multiplexer ( 2 ) has the advantage already mentioned that no spatial Aussparrungen or omissions in Hochleistungslaserstrahlmultiplexers ( 2 ) and this inner circle and completely self-contained, circulating with the individual optical channels ( 7 . 8th ) can be fitted.

Über den Auffächerungsbereich von z.B. vier mal 90 Grad oder anderen Konstellationen zum Vollwinkel von 360 Grad und zur Versorgung aller optischen Einzelkanäle (7, 8) sind optische Laserleistungen von 4·500 Watt oder auch 4·1000 Watt einsetzbar, was mit aktuellen CO2 Laserquellen problemlos realisierbar ist. Mit dieser Lösung lassen sich selbst extrem hohe Perforationsleistungen und damit verbundene Porositäten bis zu 1000 C.U. pro Lochreihengruppe, Vorschubgeschwindigkeiten der Materialbahnen (1) bis 300 m/min und Lochfrequenzen bis 2.000.000 Löcher pro Sekunde generieren.Over the fanning range of eg four times 90 degrees or other constellations to the full angle of 360 degrees and for the supply of all single optical channels ( 7 . 8th ) are optical laser power of 4 · 500 watts or 4 · 1000 watts used, which is easily implemented with current CO2 laser sources. With this solution, even extremely high perforation performance and associated porosities can be achieved up to 1000 CU per row of holes, feed rates of the material webs ( 1 ) to 300 m / min and hole frequencies up to 2,000,000 holes per second.

Sich daran anschließend erklärt 10 eine entsprechende Aufteilung der einzelnen Laserlochreihen über die Bahnbreite, wie dies schon in 4 erstmalig ausgeführt ist. Die Materialbahn (1) ist über zwei Umlenkwalzen (22) sehr präzise in Vorschubsrichtung (14) geführt und beinhaltet die beispielhaft von der Kollimatoroptik (19) generierte Laserlochreihe (23). Die anderen in der Y-Achse jeweils versetzten Kollimatoroptiken (19) und damit verbundenen Perforationsköpfe (31) erzeugen die Laserlochreihen (24, 47, 48, 49, 50). Dieses Beispiel ist gut auf die Laserperforation von Verpackungsbahnen übertragbar.Explained afterwards 10 a corresponding division of the individual laser rows of holes over the web width, as already in 4 first executed. The material web ( 1 ) is via two guide rollers ( 22 ) very precise in the feed direction ( 14 ) and includes the example of the collimator optics ( 19 ) generated laser hole series ( 23 ). The other collimator optics offset in the Y-axis ( 19 ) and associated perforation heads ( 31 ) generate the laser rows of holes ( 24 . 47 . 48 . 49 . 50 ). This example is well transferable to the laser perforation of packaging webs.

Eine vergrößere Darstellung der Laserlochreihenanordnung auf der Materialbahn (1), wie dies beispielhaft für Mundstückbelagpapiere in 11 angegeben ist. Deutlich sind hier die zuvor angegebenen Laserlochreihen (23, 24, 25, 26, 27, 28) sowie im weiteren die Laserlochreihen (51, 52, 53, 54) im jeweiligen Abschnitt über die Bahnbreite verteilt zu erkennen. Die vorgesehenen Bobbienenabschnitte (55, 56, 57) sind entsprechend gekennzeichnet und werden im späteren Rollenschneidprozess dort geteilt. Für sich selbstredend sind die in Vorschubsrichtung (14) der Materialbahn (1) ausgeprägten Laserlochreihen bei diesem Beispiel eine gewählte Doppelperforationslochreihengruppe pro Bobienenseite.An enlarged view of the laser hole row arrangement on the material web ( 1 ), as exemplified for tipping paper in 11 is specified. Clearly the here indicated laser hole rows ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ) as well as the laser hole rows ( 51 . 52 . 53 . 54 ) in the respective section distributed over the web width to recognize. The intended bobble sections ( 55 . 56 . 57 ) are marked accordingly and will be shared in the later slitting process. Of course, in the feed direction ( 14 ) of the material web ( 1 ) in this example, one selected double perforation row row group per bob side.

In der weiteren Vergrößerung der 12 findet sich diese Anordnung wieder, wobei zusätzlich noch zwei Bedruckungsstreifen (61) und die spätere Schnittkanten (62) einer jeden Einzelbobbiene, auf jeden Bobienenabschnitt (55, 56) widerspiegeln. Zur Veranschaulichung der Durchmesser eines jeden Laserperforationsloches (59), die sich im Größenbereich von 50–200 μm bewegen aber nur geringfügig während der Laserperforation sich verändern, sind deren Abstände (60) einer jeden Lochreihe in (14) angegeben.In the further enlargement of the 12 This arrangement can be found again, with two additional print strips ( 61 ) and the later cut edges ( 62 ) of each individual bobbie, on each 55 . 56 ). To illustrate the diameter of each laser perforation hole ( 59 ), which move in the size range of 50-200 μm but change only slightly during the laser perforation, their distances are ( 60 ) of each row of holes in ( 14 ).

Die abschließenden Zeichnungen der 1315 vermitteln einen Gesamtüberblick und praktische Ausführungsbeispiele zur erfinderischen Breitbahn Laserperforationsanlage.The final drawings of the 13 - 15 provide an overall view and practical embodiments of the inventive Breitbahn laser perforation system.

Danach zeigt 13 die Gesamtansicht der Breitbahnlaserperforationsanlage mit der Abrolleinrichtung (63), mittig eingefügter Perforationssektion und mechanischer Einrichtung (69), dem sich anschließenden optischen Online Porositätsmesssystem (68) und der Aufrolleinrichtung (64). Die Materialbahn (1) rollt sich in der angegebenen Vorschubsrichtung (14) ab. Die gemeinsame oder auch einzelnen CO-2 Laserquellen (66) führen in diesem Beispiel über zwei Strahlzuführungen (3) den beiden Hochleistungslaserstrahlmultiplexern (2) den Laserstrahl zu, der hier beispielhaft und aus Strahlführungsgründen nicht über die Materialbahn (1) sondern direkt nach der Laserquelle (66) positioniert sind. Alle Einzelfasern (13) sind in einfach zu installierender Weise den motorisch verstellbaren Fokussieroptiken (20) zuführbar.After that shows 13 the overall view of the broad web laser perforation system with the unwinding device ( 63 ), centrally inserted perforation section and mechanical device ( 69 ), the subsequent optical online porosity measuring system ( 68 ) and the roll-up device ( 64 ). The material web ( 1 ) rolls in the specified feed direction ( 14 ). The common or individual CO-2 laser sources ( 66 ) lead in this example via two beam feeds ( 3 ) the two high-power laser beam multiplexers ( 2 ) to the laser beam, the example here and for beam guiding reasons not on the material web ( 1 ) but directly after the laser source ( 66 ) are positioned. All individual fibers ( 13 ) are easy to install the motorized focusing optics ( 20 ) can be fed.

Der räumliche Abstand zwischen beiden Hochleistungslaserstrahlmultiplexern (2) und der Perforationssektion kann bis zu fünf Meter betragen, wie dies z.B. von industriellen CO2 Leistungslaseranlagen zum Schweißen, Fügen, Trennen, Veredeln und anderer Materialbearbeitungen bekannt ist, was die weiteren Vorteile, insbesondere auch die der hohen Flexibilität und Integration der Laserstrahlfasern (13) auf beiden motorisch verstellbaren Einrichtungen zur Positionierung (67) eines jeden Perforationskopfes (31) innerhalb der Perforationssektion (69), in den erfinderischen Ausführungen besonders hervorhebt.The spatial distance between both high power laser beam multiplexers ( 2 ) and the perforation section can be up to five meters, as is known, for example, industrial CO2 power laser systems for welding, joining, cutting, finishing and other material processing, what the other benefits, especially the ho flexibility and integration of the laser beam fibers ( 13 ) on both motorized positioning devices ( 67 ) of each perforation head ( 31 ) within the perforation section ( 69 ), in the innovative achievements particularly emphasizes.

14 vermittelt einen Eindruck der gesamten Breitbahnlaserperforationsmaschine in der Seitenansicht. Deutlich sind hierbei die beiden Umlenkwalzen (22) und die motorisch verstellbaren Fokussieroptiken (20) zu erkennen. 14 gives an impression of the entire Breitbahnlaserperforationsmaschine in the side view. Clearly here are the two guide rollers ( 22 ) and the motorically adjustable focusing optics ( 20 ) to recognize.

Einen weiteren Ausschnitt zeigt die abschließende 15 die gesamte Perforationssektion (69) und (14) der Materialbahn (1). In dieser Ansicht sind die beiden motorisch verstellbaren Einrichtungen zur Positionierung (69), mit Aufnahme der einzelnen Perforationsköpfe (31), deren Faserzuführung (13) vergrößert dargestellt. Alle weiteren Details bedürfen keiner weiteren Erläuterung.Another section shows the final 15 the entire perforation section ( 69 ) and ( 14 ) of the material web ( 1 ). In this view, the two motorized positioning devices ( 69 ), with recording of the individual perforation heads ( 31 ), whose fiber feed ( 13 ) shown enlarged. All further details need no further explanation.

Grundsätzlich ist noch anzufügen, dass bei allen hier beispielhaft beschriebenen Ausführungen die zugeführten Laserleistungsstrahlen im Dauerbetrieb, also nicht gepulst, aber auch zeitlich und in Abhängigkeit von den Rotationen der Strahlumlenkungs- oder Strahlteilungskomponenten und Strahlpositionen vor den Einlassöffnungen der Einzelkanäle getriggert, gepulst werden können.Basically still to add that in all embodiments described here by way of example the supplied Laser power beams in continuous operation, so not pulsed, but also in time and in dependence from the rotations of the beam redirecting or beam splitting components and beam positions triggered in front of the inlet ports of the individual channels, can be pulsed.

Zum Abschluss sei hervorgehoben, daß die erfinderische Lehre durch die vielen Ausführungsbeispiele lediglich erläutert, jedoch keinesfalls eingeschränkt ist. Vielmehr lässt die erfindungsgemäße Lehre auch weitere Verfahrensschritte und Vorrichtungsvarianten zur Laserperforation von breiten Warenbahnen zu, die andere bzw. weitere konstruktive Merkmale aufweisen.To the Conclusion is emphasized that the inventive Teaching through the many embodiments merely explained but not restricted is. Rather lets the teaching of the invention also further process steps and device variants for laser perforation from wide webs, the other or more constructive features exhibit.

11
durchlaufende, breite Warenbahncontinuous, wide web
22
HochleistungslasermultiplexerHigh-power laser Multiplexer
33
Laserstrahlzuführunglaser beam delivery
44
rotierendes optisches Umlenkelementrotating optical deflecting element
55
umgelenkter und rotierender Laserstrahldiverted and rotating laser beam
66
Rotationsrichtungdirection of rotation
77
erster optischer Kanalfirst optical channel
88th
letzter optischer Kanallast optical channel
99
high-speed Motoreinrichtung für hohe Drehzahlenhigh-speed Motor device for high speeds
1010
Zylinderlinse für den Strahleintrittcylindrical lens for the beam entrance
1111
Fokussierlinsefocusing lens
1212
Fasereinkopplungfiber coupling
1313
CO2-HohlleiterfaserCO2 waveguide fiber
1414
BahnlaufrichtungWeb direction
1515
Zuführungsrichtung des Laserstrahlesfeed direction of the laser beam
1616
fester Strahlumlenkspiegelsolid Strahlumlenkspiegel
1717
Fokussierlinse Nullfocusing lens zero
1818
fokussierter Laserstrahlfocused laser beam
1919
Kollimatoroptik am Hohlfaserendecollimator optics at the hollow fiber end
2020
motorisch verstellbare Fokussieroptikmotor adjustable focusing optics
2121
fokusierter Laserstrahl auf der Warenbahn (1)focused laser beam on the web ( 1 )
2222
Umlenkwalzendeflection rollers
2323
erzeugte Laserperforationsreihe 1generated Laser perforation series 1
2424
erzeugte Laserperforationsreihe 2generated Laser perforation series 2
2525
erzeugte Laserperforationsreihe 3generated Laser perforation series 3
2626
erzeugte Laserperforationsreihe 4generated Laser perforation series 4
2727
erzeugte Laserperforationsreihe 5generated Laser perforation series 5
2828
erzeugte Laserperforationsreihe 6generated Laser perforation series 6
2929
Zylinderlinse für den Strahleintrittcylindrical lens for the beam entrance
3030
motorisch verstellbare Strahlumlenkung- und Fokussiereinrichtungmotor adjustable beam deflection and focusing device
3131
Perforationskopf – bezeichnet nach der Strahlendfokussierung zur Warenbahn (1)Perforation head - referred to after Strahlendfokussierung to the web ( 1 )
3232
Bewegungsrichtung und Schrägverstellung der Strahlumlenkungseinheit 30 Direction of movement and oblique adjustment of the beam deflection unit 30
3333
Verstellwinkel der Strahlumlenkungseinheit zur Bahnlaufrichtung (14)Adjusting angle of the beam deflecting unit to the web running direction ( 14 )
3434
der Strahlumlenkungseinheit zugeführter Laserstrahlof the Beam deflection unit supplied laser beam
3535
um gelenkter Laserstrahlaround steered laser beam
3636
rotierender kubischer Strahlteiler für zwei- oder vierfach Laserstrahlteilungrotating cubic beam splitter for two or fourfold laser beam division
3737
umlaufender Teilstrahl A-1 von Strahlzuführung A – hier aus Zuführungsrichtung (15)Circumferential partial beam A-1 of beam feed A - here from feed direction ( 15 )
3838
Laserstrahleintritt – von oben als A bezeichnet – in den rotierenden kubischen Laser beam entrance - from above designated as A - in the rotating cubic
Strahlteiler (36)Beam splitter ( 36 )
3939
Teilstrahlaustritt – hier nur als A-1 gezeichnetPartial beam exit - here only drawn as A-1
4040
rotierender Teilstrahl B-1 aus der Laserstrahlzuführung Brotating Partial beam B-1 from the laser beam supply B
4141
rotierender Teilstrahl A-2 aus der Laserstrahlzuführung Arotating Partial beam A-2 from the laser beam supply A.
4242
rotierender Teilstrahl B-2 aus der Laserstrahlzuführung Brotating Partial beam B-2 from the laser beam supply B
4343
rotierendes Polygon mit geneigten Facettenrotating Polygon with inclined facets
4444
vorfokussierter LaserstrahlPrefocused laser beam
4545
vom Polygon um gelenkter und rotierender Laserstrahlfrom Polygon around steered and rotating laser beam
4646
Schrägeinfallsrichtung des LaserstrahlesOblique incidence direction of the laser beam
4747
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 3 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 3 on the web ( 1 )
4848
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugte via an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 4 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 4 on the web ( 1 )
4949
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 5 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 5 on the web ( 1 )
5050
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 6 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 6 on the web ( 1 )
5151
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 7 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 7 on the web ( 1 )
5252
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 8 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 8 on the web ( 1 )
5353
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 9 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 9 on the web ( 1 )
5454
über einen optischen Kanal und zugehörigen Perforationskopf (31) erzeugtevia an optical channel and associated perforation head ( 31 ) generated
Laserperforationslochreihe 10 auf der Warenbahn (1)Laser perforation hole row 10 on the web ( 1 )
5555
späterer Bobienenabschnitt 1later Bobie section 1
5656
späterer Bobienenabschnitt 2later Bobie section 2
5757
späterer Bobienenabschnitt 3 later Bobie section 3
5858
nicht benanntNot named
5959
mit dem Laserstrahl erzeugtes EinzelperforationslochWith single perforation hole generated by the laser beam
6060
Abstand der Einzelperforationslöcher in Bahnlaufrichtung (14)Distance of the individual perforation holes in the direction of web travel ( 14 )
6161
Bedruckungsstreifen auf der Warenbahn (1)Printing strips on the web ( 1 )
6262
spätere Schnittkante zur Aufsplittung der breiten Warenbahn (1) in einzelne Bobienen later cutting edge for splitting the wide web ( 1 ) into individual bobies
6363
Abrolleinrichtungunrolling
6464
Aufrolleinrichtungretractor
6565
WarenbahnrolleWeb roll
6666
CO-2 LaserquellenCO-2 laser sources
6767
motorisch verstellbare Einrichtung zur Positionierung eines jeden einzelnenmotor adjustable device for positioning each one
Perforationskopfes (31) über die gesamte Breite der Warenbahn (1)Perforation head ( 31 ) over the entire width of the web ( 1 )
6868
optisches online Porositätsmesssystemoptical online porosity measuring system
6969
Perforationssektion und deren mechanischen EinrichtungPerforationssektion and their mechanical device

Claims (20)

Verfahren zur Laserperforation von breiten Warenbahnen (1), wie z.B. für Zigaretten, Mundstückbelag- oder Kaffeefilterpapiere, Filterumhüllungspapiere so genannte Plug-Wraps, Sicherheitspapiere, holografisch bedruckte, foliengepresste, beschichtete oder metallisierte Papier- oder Verpackungs- oder Kunststoffbahnen wie BOPP, LDPE, HDPE oder Spinvliese mit sichtbaren oder unsichtbaren Laserstrahlen, deren Lochreihen (23) im wesentlichen parallel zur Transportrichtung (14) der Warenbahn (1) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine kontinuierliche Vollkreisumlaufbewegung ein oder mehrere Laserstrahlen (5), die von oben und/oder unten dem rotierenden, kubischen Strahlteiler (36) zugeführt und auf die Horizontalebene umgelenkt sind, so dass alle im Außenkreis des optischen Hochleistungslasermultiplexers (2) umlaufend befindlichen, optischen Einzelkanäle (7, 8) vom einem oder mehreren, rotierenden Laserstrahlen (37, 40, 41, 42) über die Eintrittszylinderlinsen (29) innerhalb eines bestimmten und für alle Einzelkanäle gleiches Zeitfenster versorgt werden, so dass mindestens 40 optische Einzelkanäle mit minimalen Übertragungsverlusten der Strahlleistung und Strahlqualität verfügbar sind.Method for laser perforation of wide webs ( 1 ), such as for cigarettes, tipping or coffee filter papers, filter wrapping papers, so-called plug-wraps, security papers, holographically printed, foil-pressed, coated or metallized paper or packaging or plastic sheets such as BOPP, LDPE, HDPE or spin nonwovens with visible or invisible laser beams. their rows of holes ( 23 ) substantially parallel to the transport direction ( 14 ) of the web ( 1 ) are formed, characterized in that by a continuous circular circulation movement one or more laser beams ( 5 ) from above and / or below the rotating, cubic beam splitter ( 36 ) and are deflected to the horizontal plane, so that all in the outer circle of the optical high-performance laser multiplexer ( 2 ) circumferential, individual optical channels ( 7 . 8th ) of one or more rotating laser beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) via the inlet cylinder lenses ( 29 ) are supplied within a certain time window, which is the same for all individual channels, so that at least 40 individual optical channels with minimal transmission losses of the beam power and beam quality are available. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Laserstrahlzuführung (3) im Wellenlängenbereich von 10.4–10.8 μm zentrisch von oben und/oder unten in ein schnell rotierendes, kubisches Strahlteilerelement (36) erfolgt, und an deren Seitenflächen zeitlich simultan bei annähernd gleicher Leistungsteilung, vier Teilstrahlen (37, 40, 41, 42) an vier Seitenflächen oder zwei Teilstrahlen (37, 41) an zwei Seitenflächen ohne nennenswerte Verluste in der Divergenz oder Strahlqualität austreten und sich damit die Rotationsfrequenz des Strahlteilerelementes (36) und deren umlaufenden Laserteilstrahlen (37, 40, 41, 42) um den Faktor vier bzw. zwei gegenüber nur einer Laserstrahlführung innerhalb des Hochleistungslasermultiplexers (2) reduziert.A method according to claim 1, characterized in that a laser beam supply ( 3 ) in the wavelength range of 10.4-10.8 microns centric from above and / or below in a fast rotating, cubic beam splitter element ( 36 ) takes place, and at the side surfaces temporally simultaneously at approximately the same power division, four partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) on four side surfaces or two partial beams ( 37 . 41 ) emerge on two side surfaces without significant losses in the divergence or beam quality and thus the rotational frequency of the beam splitter element ( 36 ) and their circulating laser partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) by a factor of four or two compared to only one laser beam guide within the high-power laser multiplexer ( 2 ) reduced. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zeitlich simultan aus dem rotierenden kubischen Strahlteiler (36) austretenden Teilstrahlen (37, 40, 41, 42) durch Rotation (6) im 360 Grad Vollwinkel die umlaufend befindlichen, optischen Einzelkanäle (7, 8) in der Anzahl von 40–200 sequenziell versorgt werden.A method according to claim 1 and 2, characterized in that the temporally simultaneously from the rotating cubic beam splitter ( 36 ) emerging partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) by rotation ( 6 ) in the 360 degree full angle, the circumferential, individual optical channels ( 7 . 8th ) are sequentially supplied in the number of 40-200. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des kubischen Strahlteilers (36) auch ein optisches Umlenkelement (4), als Einfach- oder Vierfach Parabolspiegel die Strahlumlenk- und Rotationsbewegung im Vollkreis von 360 Grad innerhalb des Hochleistungslasermultiplexers (2) ausführt.A method according to claim 1, characterized in that instead of the cubic beam splitter ( 36 ) also an optical deflection element ( 4 ), as a single or quadruple parabolic mirror, the 360 ° full-circle beam deflection and rotation movement within the high-power laser multiplexer ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zur Strahlumlenk- und Rotationsbewegung Polygone mit geneigten Facetten (43) einsetzbar sind, deren Neigungsgrad und Anordnung so gewählt ist, dass bis zu vier Laserstrahlzuführungen möglich sind, und diese ausgelenkt (37, 40, 41, 42) jeweils mit zwei oder vier Kreisabschnitten von 180 oder 90 Grad innerhalb des Hochleistungslasermultiplexers (2) der optischen Einzelkanäle (7, 8) bedienen.A method according to claim 1, characterized in that the Strahlumlenk- and rotational movement polygons with inclined facets ( 43 ) are used, the degree of inclination and arrangement is chosen so that up to four laser beam feeds are possible, and this deflected ( 37 . 40 . 41 . 42 ) each with two or four circular sections of 180 or 90 degrees within the high-power laser multiplexer ( 2 ) of the individual optical channels ( 7 . 8th ) serve. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–5 dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Hochleistungslasermultiplexer (2) und deren direkten Positionierung ober- und/oder unterhalb der Warenbahn (1) mit den vielzahligen, sternförmig angeordneten, motorisch verstellbaren Strahlumlenkung- und Fokussiereinrichtungen (30) und fest angebauten Strahlumlenkspiegeln (16) bei deren Zu- und Wegbewegung vom Zentrum eine Schrägverstellung (33) parallel zur Transportrichtung (14) entsteht, mit der sich die Laserlochreihen (23, 24, 25, 26, 27, 28) in bestimmten Bereichen über die Warenbahnbreite positionieren lassen.Method according to claim 1 or more of claims 2-5, characterized in that with the high-power laser multiplexer ( 2 ) and their direct positioning above and / or below the web ( 1 ) with the various star-shaped, motor-adjustable beam deflection and focusing devices ( 30 ) and fixedly mounted Strahlumlenkspiegeln ( 16 ) in their movement and movement away from the center of an oblique adjustment ( 33 ) parallel to the transport direction ( 14 ) arises, with which the laser rows of holes ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ) in certain areas about the goods position web width. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–6 dadurch gekennzeichnet, dass durch eine zweireihige Aufteilung und Zuordnung der Einzelkanäle (7, 8) sowohl bei den sternförmig angeordneten, motorisch verstellbaren Strahlumlenkung- und Fokussiereinrichtungen (30) wie auch bei der Hohleiter Faserverwendung (13) eng benachbarte Positionierungen der Laserlochreihen (23, 24, 25, 26, 27, 28) möglich sind.Method according to claim 1 or more of claims 2-6, characterized in that by a double-row division and assignment of the individual channels ( 7 . 8th ) both in the star-shaped, motor-adjustable Strahlumlenkung- and focusing ( 30 ) as well as in the case of waveguide fiber use ( 13 ) closely adjacent positions of the laser rows of holes ( 23 . 24 . 25 . 26 . 27 . 28 ) possible are. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–7 dadurch gekennzeichnet, dass alle optischen Einzelkanäle (7, 8) eine motorisch verstellbare Fokussieroptik (20) zur Warenbahn verwenden, um so die Lochgrößen (59) und Porositäten einzustellen.Method according to claim 1 or more of claims 2-7, characterized in that all individual optical channels ( 7 . 8th ) a motorically adjustable focusing optics ( 20 ) to the web, so the hole sizes ( 59 ) and porosities. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–8 dadurch gekennzeichnet, dass Hohlleiterfasern (13) anstelle von festen Strahlführungen den Laserleistungsstrahl im optischen Hochleistungslasermultiplexer (2) aufnehmen, diesen flexibel der Perforationssektion (69) und deren mechanischen Einrichtung zuführen, dort motorisch positionierbar ist sowie jeder optische Einzelkanal (7, 8) am Ende der Hohlleiterfaser eine motorische Kollimatoroptik (19) und Fokussiereinheit (20) zur Warenbahn (1) als Merkmal besitzt.Method according to claim 1 or more of claims 2-8, characterized in that waveguide fibers ( 13 ) instead of fixed beam guides the laser power beam in the optical high-power laser multiplexer ( 2 ), this flexible the perforation section ( 69 ) and their mechanical device, where it can be positioned by motor and each individual optical channel ( 7 . 8th ) at the end of the waveguide fiber a motor collimator optics ( 19 ) and focusing unit ( 20 ) to the web ( 1 ) as a feature. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–9 dadurch gekennzeichnet, dass eine Strahlfokussierung (18) vor dem hoch rotierenden Umlenkelement (4), dem Parabolspiegel oder Polygon mit geneigten Facetten (43) im Durchmesserbereich von 50–500 μm vorgesehen ist.Method according to claim 1 or more of claims 2-9, characterized in that a beam focusing ( 18 ) in front of the highly rotating deflection element ( 4 ), the parabolic mirror or polygon with inclined facets ( 43 ) is provided in the diameter range of 50-500 microns. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–10 dadurch gekennzeichnet, dass durch mehrere, vom kubischen Strahlteiler (36) erzeugte und simultan umlaufende Laserteilstrahlen (37, 40, 41, 42) oder direkt über ein rotierendes Umlenkelement (4) zugeführte Laserstrahlen mit hoher optischer Leistung im Bereich von 500–2000 Watt bis zu 200 optische Einzelkanäle (7, 8) bedienen kann, Lochsequenzen bis zu 2.000.000 Löcher pro Sekunde erzeugen und gleichzeitig die geforderten Einzelenergien pro Perforationsloch (59) im Bereich von 1.5–4.0 mJ sicherstellen kann.A method according to claim 1 or more of claims 2-10, characterized in that by a plurality, by the cubic beam splitter ( 36 ) and simultaneously circulating laser partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) or directly via a rotating deflecting element ( 4 ) supplied laser beams with high optical power in the range of 500-2000 watts up to 200 single optical channels ( 7 . 8th ), create hole sequences up to 2,000,000 holes per second and at the same time the required individual energies per perforation hole ( 59 ) in the range of 1.5-4.0 mJ. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–11 dadurch gekennzeichnet, dass die Lochsequenzen eines jeden optischen Einzelkanals (7, 8) durch die Rotationsdrehzahl des Strahlumlenk- (4) oder Strahlteilungselements (36) sowie von der Anzahl der Laserteilstrahlen (37, 40, 41, 42) bestimmt sind.Method according to claim 1 or more of claims 2-11, characterized in that the hole sequences of each individual optical channel ( 7 . 8th ) by the rotational speed of the Strahlumlenk- ( 4 ) or beam splitting element ( 36 ) as well as the number of laser partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) are determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–12 dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlzuführung (3) ungepulst oder in Abhängigkeit der aktuellen Position der rotierenden Strahlumlenkungs- (4) oder Strahlteilungskomponente (36) eine jeweilige Triggerung zur Laserstrahlpulsung erfolgt, wenn die Strahlposition sich exakt im Zentrum der optischen Einlassöffnung eines jeden Einzelkanals (7, 8) befindet. Method according to claim 1 or more of claims 2-12, characterized in that the laser beam feed ( 3 ) unpulsed or depending on the current position of the rotating beam deflection ( 4 ) or beam splitting component ( 36 ) a respective trigger for laser beam pulsing takes place when the beam position is exactly in the center of the optical inlet opening of each individual channel ( 7 . 8th ) is located. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–13 dadurch gekennzeichnet, dass sich ein optisches Porositätsmesssystem (68) direkt hinter der Perforationssektion und deren mechanischen Einrichtung (69) befindet und deren Messwerte für die Lochreihenpositionen, Lochqualitäten und Porositäten einer jeden Lochreihengruppe auf das Laserperforationssystem und deren Einzelkanäle (7, 8) zurück geführt sind, um so auftretenden Änderungen automatisiert zu kompensieren.Method according to claim 1 or more of claims 2-13, characterized in that an optical porosity measuring system ( 68 ) directly behind the perforation section and its mechanical device ( 69 ) and their measured values for the hole row positions, hole qualities and porosities of each hole row group on the laser perforation system and their individual channels ( 7 . 8th ) to automatically compensate for such changes occurring. Verfahren nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochleistungslasermultiplexereinheit (2) ober- und/oder unterhalb der Warenbahn (1) angeordnet sein kann und deren Außendurchmesser kleiner oder größer als die Bahnbreite der Warenbahn (1) ist. Method according to claim 1 or more of claims 2-15, characterized in that the high power laser multiplexer unit ( 2 ) above and / or below the web ( 1 ) and whose outer diameter is smaller or larger than the web width of the web ( 1 ). Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass die Hochleistungslasermultiplexereinheit (2) im Vollkreis von 360 Grad aufgebaut ist, in deren Zentrum sich die Laserstrahlzuführung (3), Strahlumlenkung (5) oder Strahlteilerkomponente (4, 36) befindet und in deren Strahlumlaufebene des Außenkreises mehr als 40 optische Einzelkanäle (7, 8), bestehend aus Eintritts- und Zylinderlinsen (10), umlaufend und lückenlos angeordnet sind.Device for carrying out the method according to one or more of claims 2-15, characterized in that the high-power laser multiplexer unit ( 2 ) is constructed in the full circle of 360 degrees, in the center of which the laser beam feed ( 3 ), Beam deflection ( 5 ) or beam splitter component ( 4 . 36 ) and in whose beam circulation plane of the outer circle more than 40 individual optical channels ( 7 . 8th ), consisting of entrance and cylindrical lenses ( 10 ), are arranged circumferentially and completely. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler als rotierender optischer Kubus (36) ausgebildet ist, in deren Zentrum der Laserstrahl (15) von oben und unten zugeführt ist, innerhalb des Kubus (36) geteilt und so umgelenkt wird, dass an deren Außenkanten die Teilstrahlen (37, 40, 41, 42) mit gleicher optischer Leistung austreten.Device for carrying out the method according to claim 1 or more of claims 2-15, characterized in that the beam splitter as a rotating optical cube ( 36 ) is formed, in the center of which the laser beam ( 15 ) is supplied from above and below, inside the cube ( 36 ) is divided and deflected so that at the outer edges of the partial beams ( 37 . 40 . 41 . 42 ) emerge with the same optical power. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Hochleistungs-Lasermultiplexereinheit (2) ein rotierendes, optisches Umlenkelement (4) angeordnet ist und aus einem Einfach- oder Mehrfachparabolspiegel besteht, mit dem die Strahlumlenkung (5) und Rotation (6) ausgeführt wird.Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or more of claims 2-15, characterized in that in the center of the high power laser multiplexer unit ( 2 ) a rotating, optical deflection element ( 4 ) is arranged and consists of a single or multiple parabolic mirror with which the beam deflection ( 5 ) and rotation ( 6 ) is performed. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass im Zentrum der Hochleistungs-Lasermultiplexereinheit (2) das rotierende optische Umlenkelement (4) ein Polygonrad mit 3–12 geneigten Facetten (43) ist, um so bis zu vier Laserstrahlen im gleichen Einfallswinkel dem Polygonrad zuzuführen, bei deren Rotation (6) sich dann vier gleiche Kreisabschnitte von jeweils 90 Grad zur Strahlauffächerung und Versorgung (37, 40, 41, 42) der optischen Einzelkanäle (7, 8) ausbilden.Apparatus for carrying out the method according to claim 1 or more of claims 2-15 characterized in that in the center of the high power laser multiplexer unit ( 2 ) the rotating optical deflection element ( 4 ) a polygon wheel with 3-12 inclined facets ( 43 ) is so as to supply up to four laser beams at the same angle of incidence to the polygon wheel, in the rotation ( 6 ) then four equal circular sections of each 90 degrees to the beam fan and supply ( 37 . 40 . 41 . 42 ) of the individual optical channels ( 7 . 8th ) train. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder mehrer der Ansprüche 2–15 dadurch gekennzeichnet, dass die Enden eines jeden optischen Einzelkanals (7, 8) und deren Hohleiterfasern (13) aus aufgesetzten Kollimatoroptiken (19) und motorisch verstellbaren Fokussieroptiken (20) bestehen.Device for carrying out the method according to claim 1 or more of claims 2-15, characterized in that the ends of each individual optical channel ( 7 . 8th ) and their waveguide fibers ( 13 ) made of attached collimator optics ( 19 ) and motorized focusing optics ( 20 ) consist.
DE102004001327A 2004-01-08 2004-01-08 Method and apparatus for laser perforation of wide webs Expired - Fee Related DE102004001327B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004001327A DE102004001327B4 (en) 2004-01-08 2004-01-08 Method and apparatus for laser perforation of wide webs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004001327A DE102004001327B4 (en) 2004-01-08 2004-01-08 Method and apparatus for laser perforation of wide webs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102004001327A1 DE102004001327A1 (en) 2005-08-04
DE102004001327B4 true DE102004001327B4 (en) 2006-06-14

Family

ID=34716373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102004001327A Expired - Fee Related DE102004001327B4 (en) 2004-01-08 2004-01-08 Method and apparatus for laser perforation of wide webs

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102004001327B4 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT514283B1 (en) 2013-04-19 2015-09-15 Tannpapier Gmbh Plasmaperforation
AT515408B1 (en) * 2014-04-03 2015-09-15 Tannpapier Gmbh Diffusion-optimized tipping paper
DE102015001150A1 (en) 2015-01-30 2015-07-02 Daimler Ag Method for producing a component and component

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118619A (en) * 1977-08-02 1978-10-03 R. J. Reynolds Tobacco Company Rotary beam chopper and scanning system
DE2918283C2 (en) * 1979-05-07 1983-04-21 Carl Baasel, Lasertechnik KG, 8000 München Device for substrate treatment with a rotating mirror or the like.
DE3742553A1 (en) * 1986-12-22 1988-06-30 Gen Electric LIGHT, ESPECIALLY LASER BEAM DIRECTING DEVICE AND METHOD, AND LASER WORKPLACE SYSTEM
US5404889A (en) * 1991-09-25 1995-04-11 G.D Societa' Per Azioni Device for perforating cigarette wrapping material by means of at least one laser beam
DE19511393A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Baasel Carl Lasertech Device for treating substrates, in particular for perforating paper
EP0624424B1 (en) * 1991-11-21 1997-02-12 Japan Tobacco Inc. Apparatus for boring perforations in a web sheet
JPH1034365A (en) * 1996-07-26 1998-02-10 Seiko Epson Corp Laser micro-perforation method and device therefor
US5746229A (en) * 1995-08-24 1998-05-05 G.D Societa' Per Azioni Perforating unit for producing ventilated cigarettes
WO1998039135A1 (en) * 1997-03-05 1998-09-11 Japan Tobacco Inc. Hole making device for web material
WO1999058006A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Molins Plc Cigarette manufacture
US6064032A (en) * 1997-05-30 2000-05-16 Hauni Maschinenbau Ag Apparatus in a filter tipping machine for manipulating a web
US20010038368A1 (en) * 2000-05-08 2001-11-08 Fujitsu Limited, Kawasaki, Japan Display data conversion apparatus and led head using the apparatus
US20020158050A1 (en) * 2001-04-30 2002-10-31 Helmut Voss Device for perforating rod-shaped articles, particularly in the tobacco-processing industry
US20030131865A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-17 Richmond David J. Rotatable hair brush
DE10251610A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-27 Werner Grosse Simultaneous optical porosity measurement and detection of perforations in continuous material webs, especially paper webs, using powerful illumination sources which are moved transversely over the web

Patent Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4118619A (en) * 1977-08-02 1978-10-03 R. J. Reynolds Tobacco Company Rotary beam chopper and scanning system
DE2828754A1 (en) * 1977-08-02 1979-02-15 Reynolds Tobacco Co R ROTATING, OPTICAL CHOPPING DEVICE AND USE THEREOF
DE2918283C2 (en) * 1979-05-07 1983-04-21 Carl Baasel, Lasertechnik KG, 8000 München Device for substrate treatment with a rotating mirror or the like.
DE3742553A1 (en) * 1986-12-22 1988-06-30 Gen Electric LIGHT, ESPECIALLY LASER BEAM DIRECTING DEVICE AND METHOD, AND LASER WORKPLACE SYSTEM
US5404889A (en) * 1991-09-25 1995-04-11 G.D Societa' Per Azioni Device for perforating cigarette wrapping material by means of at least one laser beam
EP0624424B1 (en) * 1991-11-21 1997-02-12 Japan Tobacco Inc. Apparatus for boring perforations in a web sheet
DE19511393A1 (en) * 1995-03-28 1996-10-02 Baasel Carl Lasertech Device for treating substrates, in particular for perforating paper
US5746229A (en) * 1995-08-24 1998-05-05 G.D Societa' Per Azioni Perforating unit for producing ventilated cigarettes
JPH1034365A (en) * 1996-07-26 1998-02-10 Seiko Epson Corp Laser micro-perforation method and device therefor
WO1998039135A1 (en) * 1997-03-05 1998-09-11 Japan Tobacco Inc. Hole making device for web material
EP0909606A1 (en) * 1997-03-05 1999-04-21 Japan Tobacco Inc. Hole making device for web material
US6064032A (en) * 1997-05-30 2000-05-16 Hauni Maschinenbau Ag Apparatus in a filter tipping machine for manipulating a web
US6229115B1 (en) * 1997-05-30 2001-05-08 Hauni Maschinenbau Ag Method of and apparatus in a filter tipping machine for manipulating in a web
WO1999058006A1 (en) * 1998-05-14 1999-11-18 Molins Plc Cigarette manufacture
US20010038368A1 (en) * 2000-05-08 2001-11-08 Fujitsu Limited, Kawasaki, Japan Display data conversion apparatus and led head using the apparatus
US20020158050A1 (en) * 2001-04-30 2002-10-31 Helmut Voss Device for perforating rod-shaped articles, particularly in the tobacco-processing industry
US20030131865A1 (en) * 2002-01-17 2003-07-17 Richmond David J. Rotatable hair brush
DE10251610A1 (en) * 2002-11-06 2004-05-27 Werner Grosse Simultaneous optical porosity measurement and detection of perforations in continuous material webs, especially paper webs, using powerful illumination sources which are moved transversely over the web

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004001327A1 (en) 2005-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4328894C2 (en) Laser processing device and associated method
DE2918283C2 (en) Device for substrate treatment with a rotating mirror or the like.
DE19511393B4 (en) Apparatus for substrate treatment, in particular for perforating paper
EP2596899B1 (en) Method and device for the interference structuring of flat samples
EP2429755A1 (en) Device and method for machining the circumference of a material strand by means of a laser
DE102007037133A1 (en) Method for producing material-attenuation regions/perforations in a substrate, comprises introducing a laser-light beam on a substrate, projecting a projection lens of the light beam and diffracting light into the partial light beam
DE102014206358A1 (en) Method and laser cutting machine for laser cutting small openings
DE102004001327B4 (en) Method and apparatus for laser perforation of wide webs
DE2932421C2 (en) Device for the production of a perforation matrix in flat material
EP1427563B1 (en) Device for substrate treatment by means of laser radiation
DE60127132T2 (en) DEVICE FOR DISCONNECTING AND / OR FOR PEFORATION
EP0962154A2 (en) Method and apparatus for processing a strip of coating paper
DE102010026107A1 (en) Apparatus and method for process gas accompanied machining of workpieces with energetic radiation
WO2008138370A1 (en) Laser cutting device, in particular for the cross-cutting of webs of paper or film, with a scanning mirror arrangement and in particular a diverging lens and a focusing mirror
EP4149711A1 (en) Laser-cutting method and laser-cutting installation
EP2383067B1 (en) Device for inserting notches or slits separated from each other in a longitudinal direction in a sheet of material moved in this longitudinal direction using a laser beam
DE69827549T2 (en) Device for processing a material web transversely to its longitudinal direction
EP1254736A2 (en) Device for perforating objects rod-like articles in particular of the tobacco-processing industry
DE102022110078A1 (en) Device and method for modifying the beam profile of a laser beam
WO2022111867A1 (en) Laser machining device having multiple applications
DE102004012081A1 (en) Micro laser perforation of line patterns in strip material involves repeated cutting of rows of waveform, zig-zag or similar pattern lines over a set material length using a deflected laser beam
WO2004016847A1 (en) Method, device and installation for cutting textiles by means of a laser beam
DE102019204032B4 (en) Device for generating a spatially modulatable power density distribution from laser radiation
DE10152526B4 (en) Device for substrate treatment by means of laser radiation
EP1358036B1 (en) Device for treating substrates by laser irradiation

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8122 Nonbinding interest in granting licences declared
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: SCHMIDT, DIETMAR, DIPL.-PHYS., HäGENDORF, CH

8381 Inventor (new situation)

Inventor name: GROSSE, WERNER, 45657 RECKLINGHAUSEN, DE

8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GROSSE, WERNER, 44536 LUENEN, DE

8339 Ceased/non-payment of the annual fee