CN101443129A - 金属丝缠绕雕刻辊及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种关于制造定量给料辊的方法，包括提供具有包络表面(1A)的辊主体(1)，金属丝(4)缠绕在其上以使得多圈金属丝形成为与包络表面(1A)接触，并且相邻圈的金属丝(4，4’，4”)彼此紧紧地接触，其中，对于相邻圈的金属丝(4，4’，4”)的至少主要部分，向外露出的金属丝(4)的表面设置有突起(11)和凹陷(12)。
Description
技术领域
本发明涉及一种雕刻(engraving)辊，其通过紧紧地缠绕部分金属丝以在辊上形成表面层而制造。
背景技术
涂覆运行的卷纸(web)特别是纸幅的方法是通过所谓的预剂量给料(predosed)辊进行涂覆。在该方法中，运行的卷纸通过辊挤夹处，其中涂覆混合物的预剂量给料的量转印到卷纸的一面或两面。在一些情况下，转印挤夹处可以由在一面上的一个辊和在另一面上的弹性刀形成。
通常，控制到转印辊的预剂量给料通过所谓的旋转杆进行。该杆可以具有光滑或者压花(embossed)的表面。如果杆的表面是光滑的，定量给料的量将取决于杆在转印辊上的力。该类型的定量给料(dosing)称为流体动力定量给料。如果旋转杆具有压花表面，预剂量给料的量将主要是以体积计的，也就是，预剂量给料的量由杆表面的凹陷能够容纳的涂覆混合物的量确定。该方法的缺点是涂覆混合物的量只能受凹陷的深度和涂覆混合物的属性影响。
一种长期已知的预剂量给料的方法是使用具有“雕刻图案”的雕刻辊，包括在定量给料辊的表面上的闭合单元(closed cell)。通过利用闭合单元，可以通过定量给料辊的转速控制定量给料的量。
通过在定量给料辊的表面上的闭合单元是指在表面中的彼此分开的凹陷/缺口。通常，这些凹陷/缺口具有棱锥形形状。
但是，生产雕刻图案成本校高且麻烦，并且这通常通过雕刻工具机械地进行，该雕刻工具在宽度上有限，并逆着辊表面挤压，在整个辊表面上连续馈送，这非常费时。通常，雕刻根据以下两个主要原理之一进行：
一个原理是直接在通常为钢制的支撑辊夹套中进行“压花(embossing)”。但是，该方法具有需要大的压花力以实现期望的缺口的主要缺点，其会导致辊的直度受到影响。另一个明显的缺点是当在磨损后翻新压花时，在执行新的压花之前通过去掉旧的压花的剩余材料，辊夹套的厚度减小。
根据第二个原理，压花在施加到钢夹套上的材料中进行。施加的材料较软，通常包括铜，其通过电解法施加。通过较软材料的涂覆具有便于压花的优点，因为压花力可以降低，而且压花仅在较软的材料中进行，其可以进行翻新而不影响支撑辊夹套。但是，缺点是较软的材料具有低的耐磨性，其意味着通常为铬的耐磨层必须施加在压花的软层的顶部。相应地，需要三步复杂和高级的操作，其意味着对于压花表面需要长的交付周期和高的生产成本。由于在生产线中可能的错误或者装运损坏，毁弃的风险也是一个主要缺点。
最后，SE9001219-6描述一种体积计的预剂量给料辊涂覆方法，其中通过悬臂辊进行定量给料，其表面设置有平行的圆周槽或者沟道。这些凹槽或者沟道通过紧紧地缠绕在辊表面上的金属丝(通常具有圆的剖面)实现，其比传统的雕刻辊的制造明显便宜和简单很多。在操作过程中，涂覆混合物连续地提供到各圈金属丝之间的凹陷，并且该涂覆混合物然后转移到转印辊。在该方法中，是由金属丝的直径确定的凹陷的深度影响预剂量给料的体积。该方法将实现卷纸运行方向的纵向以及横向的均一的定量给料。但是，该方法的缺点是在操作过程中定量给料的量不能通过机械调节控制，而是完全取决于金属丝的直径和涂覆混合物的属性。
还有另外一种制造雕刻辊的方法，其中支撑辊夹套的表面用耐用的陶瓷材料例如碳化钨涂覆，在其后通过激光形成压花。但是，该制造方法非常昂贵，并且其还具有表面的光滑度比上述的传统方法低的缺点。差的表面光滑度意味着更大的涂覆混合物阻塞雕刻凹陷的风险。
发明内容
本发明的目的是消除或者至少减少与根据上面描述的已知的传统生产方法相关的问题，其通过如权利要求1所述的方法实现。
得益于本发明，可能以一种更快和更便宜的方法来制造具有雕刻表面的定量给料辊，使得以比以前更加成本有效的方式来制造定量给料辊，其使得在操作过程中可能通过调节转动速度来适应超过定量给料的量。
在一优选的实施例中，新技术是基于在辊夹套上预雕刻金属丝的紧的缠绕。在一个优选的实施例中，雕刻图案包括在金属丝的横向的齿条状凹槽。雕刻图案以与缠绕相关或者单独操作的方式压花在金属丝上。金属丝材料优选不锈钢，但是在特定情况下，其可以包括一些其它合金例如铜。在又另一特定的情况下，金属丝可以是聚合物。金属丝的剖面可以在宽的范围内变化。例如，与雕刻侧面相对的侧面可以具有完全或者部分平的表面以实现与辊夹套的良好接触。在一些情况中，金属丝的侧表面(side surface)还可以更加平坦或更加不平以实现与相邻圈的金属丝的更好的接触。在一些特定的情况下，金属丝还可以具有完全正方形或者矩形的剖面。
在本发明的又另一特定实施例中，非雕刻的、完全正方形或者矩形的金属丝是紧紧地缠绕的。在这种情况中，雕刻传统地在随后的单独的操作中进行。
金属丝的截面通常在0.01-0.2mm2范围内，但是在一些情况下，其也可以在0.007-20mm2范围内。
为了保证紧紧缠绕的金属丝不在支撑件上滑动，金属丝在缠绕中要求预紧。在一些情况下，可以进行胶粘以改善与支撑件的接触。
附图说明
在下面，将参照附图详细描述本发明，其中：
图1示出根据本发明的用于缠绕金属丝以及同时压花金属丝以制造定量给料辊的设备的优选实施例，
图2示出根据本发明的设置有压花金属丝的定量给料辊的部分的透视图，
图3示出图2的截面III-III，
图4示出根据本发明的定量给料辊的修改部分，
图5示出图4中的截面V-V，
图6示出根据本发明的另一修改的实施例，
图7示出根据本发明的定量给料辊的部分的又一修改的实施例，
图8示出图7中的截面VIII-VIII，
图9示出根据本发明的部分的又一修改的实施例，
图10示出图9中的截面X-X，
图11示出根据本发明的部分的又一修改的实施例，
图12示出根据本发明的部分的又一修改的实施例，以及
图13示出根据本发明的部分的又一修改的实施例。
具体实施方式
图1示出借助于金属丝缠绕单元(总的用2表示)通过金属丝缠绕定量给料辊1的金属丝4层。其中，金属丝缠绕单元2包括压型和压花金属丝4的装置7以及预紧金属丝4的装置。单元2随着辊1的转动的同时以关于辊的每一圈对应金属丝的轴向宽度的辊的位移速率相对于辊与转动/中心轴平行地位移。该图没有示出用于该单元的实际位移进给机构(根据已知的技术)可以是传统的车床。用于缠绕工艺的起始材料是从线轴3展开的金属丝4。金属丝4被导引并且其张力通过许多导轮5而增加，其中，至少一个导轮5借助于圆柱/活塞单元6而加载张紧。通过制动导轮5，在金属丝4中产生额外的预紧。制动力以及因此的金属丝张紧是可以通过张紧单元6调节和控制的。压花和压型在压花工件7中进行。为了保证线圈之间的良好的接触，该单元配备有挤压装置8，其在当金属丝4包覆到辊1上时抵靠着最外的一圈金属丝挤压金属丝的外数第二圈。
图2和3示出根据本发明的定量给料辊的第一优选的实施例。仅示出该辊1的有限的一部分，该部分包括三相邻的压花金属丝4、4’、4”的外层。每一金属丝4用齿条状图案压花，其呈现最高点11和最低点12。最高点11是从一侧面到一侧面关于金属丝的纵向垂直地延伸的直线。同样谷12形成从一侧到一侧延伸，也就是与峰11平行的直线。在峰11和谷12之间有一平的向外倾斜的表面13A、13B，以使得从所述侧面观察从剖面的侧表面13A、13B形成大角度的V形，相邻侧表面13A、13B之间的角度适当地超过45°，更加优选地超过90°。相应地，齿状图案借助于压花单元7(见图1)与金属丝的缠绕相关地压花，或者，替代地，使用在压花后存储在适当的展开单元，例如根据图1的线轴/鼓3上的预压花的金属丝。
从图2可清楚看出，不仅可以成形/压花金属丝的向外的表面，而且可以成形/压花其它表面9，10。显然，该实施例的侧表面10被压花以成为基本平的，如同向内的表面9，其是向着辊表面1A。认识到，不同的压花形状将导致不同的属性，因此，本发明提供适应压花/成形的独特的可能性以满足改变各个特定客户期望/需要。压花具有在峰11和谷12之间的深度t，其在约0.01和1mm之间变化。矩形几乎正方形的金属丝4宽度为约0.1-4mm，优选0.2-0.5mm。
从图2和3还可以看出，在向外的表面和侧表面10之间的过渡的边缘部分14是倾斜的(适当地倾斜30和60°之间的角度)，以使得形成在金属丝的纵向延伸的纵向的沟道，该沟道在某种程度上与具有由向外的表面13A、13B划界(delimited)的横向(lateral)延伸的空间连通。
金属丝通过期望的张力(适合地在50-1500N/mm2之间，取决于金属丝的材料)被缠绕为与辊表面1A接触，以使得在施加的金属丝4中总有张紧负载，结果，在辊表面1A和金属丝4的后侧之间形成压缩力。本申请也被使得在二相邻的金属丝4的接触侧表面10之间有一定的压缩应力(通过挤压单元8实现)。该力可以在10和120N，一般在40-60N之间变化。压缩应力可以在3和400N/mm2，一般在20-150N/mm2之间变化。
如在图2中可以看出，在金属丝4相邻的两圈(例如4’，4”)之间在峰11和谷12之间的偏移量将是随机的，以使得峰11将有时与相邻的金属丝4的谷12对齐，而有时偏移量将是其它的某个。在任何情况下，紧紧地缠绕的金属丝4的表面结构中压花的图案将产生具有粘的内部连通的有限能力的空间Y，以使得产生实际上是闭合的空间/单元Y，从而使得体积计的定量给料可以通过定量给料辊1的转动速度控制。还可以从图2和3中看出，得益于根据本发明的柔性生产方法，可能通过安置倾斜的侧表面14，在金属丝4，4’的圈之间产生纵向沟道X(深度有限)。通过这些圆周沟道X的安置，因此可以使用另一些变量以优化来自辊1的超出的定量给料，这些可以被用以产生空间Y之间的一定的补偿效果。
图4和5示出本发明的第一修改的实施例。原理基本与已经关于图2和3描述的相同，由此将仅详细描述重要差异。首先，可以注意到，在每一金属丝4的向外的表面中的侧空间Y设置有平的表面形式的最低的水平面12。相应地，在此，在两相邻的峰11之间形成与图2和3所示的相比更大的空间Y。同样清楚的是，通过弯曲的表面13A，13B获得齿状结构，其与图2和3的平的表面相反。此外，显然，侧表面10也由弯曲表面形成，由此“自动”形成纵向的沟道X。同样在该实施例中，平的表面在后边缘处被压花，但是其仅沿着金属丝4的截面尺度的有限的部分延伸。
图6示出又另一修改的实施例，其也基本上是基于如上的相同的原理。该实施例的第一重要的差异是金属丝4是完全矩形形状的，以使得沿着整个侧表面10和在辊的包络表面1A和后表面9之间实现紧的接触。另一重要差异是多个锐角棱锥形形式的闭合单元15被压花在每一金属丝4的向外的表面中。如所示的，多个这样的压花15横向安置在每一金属丝4上，以使得在金属丝的每一截面中形成多个具有横向闭合空间Y的闭合的单元。如在纵向方向观察，这些棱锥形形状的凹陷15也适当地靠近彼此安置，适当地具有与在横向大致相同的间隔，以使得在辊表面1中形成大量的闭合的空间。如所示的，金属丝的较上的表面11形成上限，棱锥形的末端12形成空间Y的较低的部分。压花的深度在大约0.01和1mm之间变化。棱锥形形状凹陷的底部通常是正方形形状的，并且适当地，其具有大约0.1-0.5mm的侧尺度。
图7和8示出根据本发明的总的原理并根据如上所述的又一修改的实施例。原则上，图7和8的实施例可以看作在图6和图2-5中所示的之间的某种组合，如使用完全闭合的空间Y，其通过棱锥形形状的压花15’(类似于图6所示的)以及倾斜的侧表面14形成，以使得形成纵向沟道X(根据图2-5所示的)。相对于图6的一个重要差异是每一个压花15’足够大到在横向尺度中仅使用的单一的压花，以使得其在顶部表面11(其形成空间Y的上限)中横向延伸超过金属丝4的横向宽度的50％。(根据图6的实施例，对应的横向延伸仅约10-20％)。因此，认识到，根据图7和8的压花图案通常使得当辊1的圆周速度是一样时定量给料超出大于根据图6的安置的涂覆的液体的量。
图9和10示出根据本发明的又另一修改的实施例，其同样主要根据上述原理发挥功能，重要的差异在于在此不是使用棱锥形形状的压花，而是球形的压花，也就是，实质上具有半球形状的压花16。
图11示出根据本发明的又一改进，利用棱锥形形状的压花图案17，但是该压花图案相对于图6-8所示的是倒置的，以使得棱锥形形状部分17的末端与压花图案的最高点水平。相应地，在棱锥形形状的结构17之间形成某种类型的栅格形状的和平的结构12，其平的结构12形成为形成用于涂覆混合物的空间Y中的最低水平。同样在图11所示的实施例中，倾斜的侧表面14被安置形成纵向沟道X。
图12示出又另一实施例，其中部件18在压花图案中是向上的。在此，部件18不是真正的棱锥形形状，而是具有延伸为一直线的最高点11。如从图12中看出，部件18可以关于金属丝的方向不同地定位，也就是，相对于金属丝的延伸成直角或倾斜的，由此在图12中直线11关于金属丝的延伸成约45°延伸。认识到，该角度可以在0和90°之间变化，取决于期望的属性以及还有压花的形状。相应地，认识到，例如根据图2-5的齿状图案的角度也可以关于从图13中表示的修改清楚看出的角度而变化。
本发明并不限于上述的实施例，但可以在权利要求的范围内变化。例如，本领域技术人员将认识到很多不同类型的图案可以用于获得根据本发明的功能。相应地，认识到可以使用附图所示的不同类型的图案的组合，并且在间隔1和深度t之间的相互关系还可以在宽的范围内变化以提供不同类型的属性，例如取决于客户的特定的期望。同样认识到，在宽的范围内各种类型的材料可以用于金属丝4，除了别的以外还能够获得不同类型的属性，例如关于磨损和/或压花的能力。当然，成本方面是一个因素，就此而论其不是不相关的，并且可以控制用于金属丝4的材料的选取。同样认识到，可以使用很多类型的已知的压花或者成型方法以产生金属丝期望的截面/图案。同样认识到，本发明并不限于使用给出的原始形状的金属丝，而是在本发明的范围内，本方法容易地适应不同类型的初始形状，例如，圆的、椭圆的、正方形等。
本领域技术人员将认识到该原理同样可以用于较小的压花的旋转杆。
Claims (21)
1.一种关于制造定量给料辊的方法，包括提供具有包络表面(1A)的辊主体(1)，金属丝(4)缠绕在其上以使得多圈金属丝形成为与所述包络表面(1A)接触，并且相邻圈的金属丝(4，4’，4”)彼此紧紧地接触，其特征在于，对于所述相邻圈的金属丝(4，4’，4”)的至少大部分，向外露出的所述金属丝(4)的表面设置有突起(11)和凹陷(12)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突起(11)和所述凹陷(12)安置的以使得在所述辊(1)的所述向外露出的表面中形成至少部分划界的空间(Y)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，两相邻峰(11)，如在所述金属丝(4)的纵向观察，安置为具有在0.05和3mm之间，优选在0.1-0.8mm之间的间隔(1)。
4.如前述权利要求之任一所述的方法，其特征在于，所述突起(11)和所述凹陷(12)之间的深度(t)是在0.01和2mm，优选在0.02-0.2mm之间。
5.如前述权利要求之任一所述的方法，其特征在于，倾斜的侧表面部分(14)安置在所述金属丝(4)的较上表面和各侧表面(10)之间的过渡处，其倾斜的表面(14)在每一对相邻的金属丝之间形成连续的沟道(X)。
6.如前述权利要求之任一所述的方法，其特征在于，所述金属丝的成形是在与在所述包络表面(1A)的顶部上的所述金属丝(4)的施加相关的方向进行。
7.如权利要求1-5之任一所述的方法，其特征在于，预成形和适当的存储所述金属丝(4)以使得随后的所述金属丝的施加不需要同时成形。
8.一种适于在运行的卷纸上预剂量给料或者直接定量给料涂覆混合物的定量给料辊，包括具有包络表面(1A)的辊主体(1)，金属丝(4)在其上安置为具有多圈金属丝，相邻圈的金属丝(4，4’，4”)彼此紧紧地接触，其特征在于，对于所述相邻圈的金属丝(4，4’，4”)的至少大部分，向外露出的金属丝(4)的表面设置有突起(11)和凹陷(12)。
9.如权利要求8所述的定量给料辊，其特征在于，所述凹陷(12)安置的以使得在所述辊(1)的所述向外露出的表面中的所述突起(11)之间形成至少部分划界的空间(Y)。
10.如权利要求8或9所述的定量给料辊，其特征在于，两相邻峰(11)，如在所述金属丝(4)的纵向观察，安置为具有在0.05和3mm，优选地在0.10-0.8mm之间的间隔(1)。
11.如权利要求8-10之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述突起(11)和所述凹陷(12)之间的深度(t)是在0.01和2.00mm之间。
12.根据权利要求8-11之任一所述的定量给料辊，其特征在于，倾斜的侧表面(14)安置在所述金属丝(4)的较上表面和各侧表面(10)之间的过渡处，以在每一对相邻的金属丝之间形成连续沟道(X)。
13.如权利要求8-12之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述辊的直径是在8和2,000mm，更加优选地在80-1,500mm之间。
14.如权利要求8-13之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述金属丝的水平截面是在0.1和10mm之间。
15.如权利要求8-14之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述金属丝的竖直截面是在0.1和3mm之间。
16.如权利要求8-15之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述侧表面(10)和/或后侧表面(9)的至少一些是至少部分平的。
17.如权利要求8-16之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述空间(Y)的至少一些形成闭合的单元(15，16，17)。
18.如权利要求17所述的定量给料辊，其特征在于，所述突起(11)是由连续的表面组成。
19.如权利要求8-16之任一所述的定量给料辊，其特征在于，所述突起(11)设置在具有至少两个通常是分开的侧表面(13A，13B)的部分部件上。
20.如权利要求19所述的定量给料辊，其特征在于，所述部分部件在各金属丝(4)的各侧极限(10；14)之间延伸。
21.如权利要求19所述的定量给料辊，其特征在于，所述突起(11)设置在所述部分部件上，其侧表面(13A，13B)仅延伸所述金属丝(4)的各侧极限(10；14)之间的距离的有限的部分。
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