CN103862836A - 组合式冷却和舒展辊组件 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于在印刷机中舒展并冷却卷筒纸的辊组件。辊组件包括：用于冷却和舒展卷筒纸的辊；以及与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置成在辊中产生偏斜。还提供了一种用于在印刷机中抵抗辊上的卷筒纸负荷的辊组件。辊组件包括：用于传送卷筒纸的辊，所述辊具有轴线；局部地缠绕在所述辊上并横向于所述轴线在辊上施加负载的卷筒纸；以及与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置成在辊上产生足够的力以在所述负载下保持辊的轴线为直线。

Description

组合式冷却和舒展辊组件
本申请要求2012年10月12日提交的编号为No.61/713297的美国临时专利申请的优先权，其全部内容被以引用方式并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及印刷机设备。
背景技术
美国专利No.6042525、6058844、6250220以及6843762据称公开了用于在印刷机中与印刷过的卷筒纸一起使用的舒展辊。舒展辊通常用于消除或减少卷筒纸中的褶皱和/或撕裂以及卷筒纸沟槽(fluting)。舒展辊可包括可翘曲(bowable)轴、翘曲辊以及互相连接的滚筒元件。轴或段可以通过轴承安装在辊上。
美国专利No.6606948公开了一种控制冷却辊系统的方法。该方法通过充分地冷却卷筒纸来防止后冷却印记(post-chill-marking)，并且设置冷却辊温度分布曲线以避免溶剂冷凝在冷却辊表面上从而避免冷凝印记。
发明内容
根据本发明的第一实施例，提供一种用于在印刷机中舒展并冷却卷筒纸的辊组件。辊组件包括用于冷却和舒展卷筒纸的辊和与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置以在所述辊中产生偏斜。根据本实施例的另一个方面，在所述偏斜下，辊的轴线优选是非直线形的。
根据本发明的第二实施例，提供一种用于在印刷机中抵抗辊上的卷筒纸负荷的辊组件。辊组件包括：用于传送卷筒纸的辊，所述辊具有轴线；局部地缠绕在所述辊上并横向于所述轴线在辊上施加负载的卷筒纸；以及与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置以在辊上产生足够的力，从而在所述负载下保持辊的轴线为直线。
根据第一和第二实施例的另一个方面，辊组件可包括与辊连接的致动器。在第一实施例的情况下，致动器导致推动辊使偏斜产生。在第二实施例的情况下，致动器导致推动辊产生足够的力。
根据第一和第二实施例的另一个方面，辊组件可包括：缠绕在所述辊上的卷筒纸，推动辊在不存在卷筒纸的区域中与所述辊接触。
根据第一和第二实施例的另一个方面，推动辊可在辊的大致中跨度处与所述辊接触。
根据第一和第二实施例的另一个方面，所述辊的端部优选不由于接触而偏斜。
根据第一和第二实施例的另一个方面，辊组件可进一步包括光源，其定位成朝向辊发射光，藉此当卷筒纸经过辊时，光源固化卷筒纸上的墨水。光源例如可以是紫外线光源。
根据第一和第二实施例的另一个方面，所述辊可以是柔性辊，其具有大约4英寸至大约10英寸的外径，优选大约7英寸至大约8英寸。就此而言，柔性辊可具有限定所述外径的外壳。优选地，所述外壳具有大约0.3±0.2英寸的壁厚，并且可例如由铝制成。
根据本发明的第三实施例，提供一种印刷机，其包括用于在卷筒纸上进行印刷的印刷部以及根据上述第一和/或第二实施例的一个或多个辊组件。
根据本发明的第四和第五实施例，一种用于舒展和冷却卷筒纸的方法包括：使卷筒纸经过第一实施例的辊组件的步骤，以及一种用于在印刷机中抵抗辊上的卷筒纸负荷的方法包括：使卷筒纸穿过第二实施例的辊组件的步骤。
根据本发明的第六实施例，一种最小化卷筒纸中的沟槽的方法包括如下步骤：使卷筒纸经过辊，辊冷却所述卷筒纸；使所述辊与推动辊接触以使得所述辊偏斜；并且由于所述辊的偏斜舒展卷筒纸。例如，辊可以是根据上述第一或第二实施例的辊。
根据本发明的第七实施例，一种用于在印刷机中舒展并冷却卷筒纸的辊组件，包括用于冷却和舒展卷筒纸的辊和用于在辊中产生偏斜的装置。
附图说明
下面将参照附图阐述本发明的优选实施例，其中：
图1示出了根据本发明的在卷筒纸基材上进行印刷的印刷机以及冷却和舒展辊组件；
图2和图3示出了在图1中示出的冷却和舒展辊组件；以及
图4示出了根据本发明的冷却和舒展辊组件的另一优选实施例。
具体实施方式
当薄卷筒纸、薄膜或其他薄基材经过印刷机时，在卷筒纸、薄膜或基材中会产生凹槽(trough)或沟槽。可使用成形辊或舒展辊来保持卷筒纸中的平坦度。可以使用翘曲轴线舒展辊、领结状或抛物线状辊和/或带有非金属插件的小直径铝冷却辊来保持卷筒纸或基材的平坦度。
在卷筒纸印刷机中代表性地使用冷却辊和翘曲轴线辊来分别实现冷却和舒展结果。轮廓成型的冷却辊，例如领结状或凹陷抛物线冷却辊在舒展中是有效的，但同样可能引起下游面外(out-of-plane)卷筒纸变形。此外，轮廓成型的冷却辊可在卷筒纸中引起横向变动的圆周应变，当在烘干-冷却跨度中采用时其能够永久地被“烫平”或设置。因为卷筒纸张力引起过多不利的辊弯曲，所以向小直径铝冷却辊添加轮廓成型。
大直径圆柱形冷却辊会导致夹带大量的空气，其导致薄膜或薄基材中的微沟槽。当与紫外线固化结合时，微沟槽会导致不均匀的冷却和基材变形。当印刷薄膜或基材时，轮廓成型的冷却辊不能防止微沟槽。正如本领域技术人员理解的，大直径冷却辊是具有大约为14.5英寸或更大的直径的冷却辊。
从卷筒纸起皱的角度，小直径柔性/可弯冷却辊不能生产需要的产品。凹陷托辊用来舒展冷却辊上游的基材，然而托辊会产生下游面外变形。可以在圆筒形冷却辊的上游使用翘曲轴线舒展辊。正如本领域技术人员理解的，小直径冷却辊是具有从大约4英寸的直径到大约10英寸的直径、优选从大约7至大约8英寸的直径的冷却辊。
本发明提供一种结合成单一冷却辊的用于冷却和卷筒纸舒展的冷却辊。由于小的边界层高度，这种性质的小直径冷却辊还提高有效传热系数。单个冷却辊的紧凑度允许辊用于印刷单元之间的站内冷却和/或干燥。
图1示出根据本发明的印刷机100，其包括冷却和舒展双重作用的组合辊60。印刷机100包括印刷部102，其包括例如四个印刷单元20，每个印刷单元在卷筒纸12上印刷不同的颜色。卷筒纸12沿方向A移动穿过印刷机100。每个印刷单元可包括两个印刷对，一个印刷对位于卷筒纸12的任一侧。每个印刷对分别包括一个印版滚筒30、32和一个橡皮布滚筒34、36。印版31、33可以分别安装在印刷滚筒30、32上，并且橡皮布35、37可以分别安装在橡皮布滚筒34、36上。橡皮布滚筒和印版滚筒可以为任何规格尺寸，例如，一圈、两圈、三圈等。
在由印刷部102印刷后，卷筒纸12穿过烘干机40。烘干机40例如可以是红外线烘干机或热风烘干机。在烘干机40之后需要冷却工序，因为卷筒纸12的温度会被加热至例如大约130℃，因此会影响墨水的塑性和粘性。冷却可以由冷却/舒展辊组件60实施。卷筒纸12优选地以尽可能大的包围角卷绕在冷却/舒展辊上以保证卷筒纸通过直接热传导被有效地冷却。然后，卷筒纸12进入用于折叠、裁切以及根据需要将卷筒纸成形为印刷产品的折叠机80。然后，印刷产品86被输送机84运送到更下游用于另外的处理或输送。卷筒纸12能同样送入卷绕处理而不折叠、裁切或成形。
图2和图3示出了单个冷却/舒展辊62和单个冷却/舒展辊组件60的碰撞或推动辊64的放大视图。推动辊64被配置和布置成向冷却/舒展辊62施加需要的力。优选地，组件60包括与推动辊64连接的致动器67，其导致推动辊64向冷却/舒展辊62施加需要的力。组件60可包括多个冷却/舒展辊，例如两个、三个、四个等等，以及多个推动辊。
冷却/舒展辊62可以是圆柱形，其具有相对小的直径，并且是柔性冷却辊。冷却/舒展辊62的宽度取决于印刷机的最大卷筒纸宽度。例如，在当前商业上可得到的印刷机中，“宽卷筒纸”印刷机可适应高达大约120″的卷筒纸宽度，“中等尺寸”卷筒纸印刷机通常可适应大约72英寸和75英寸之间的卷筒纸宽度，并且“窄卷筒纸”印刷机通常可适应小于或等于大约40″的卷筒纸宽度。因此，根据要使用冷却/舒展辊的印刷机，冷却/舒展辊具有宽度在大约40英寸至大约120英寸之间的卷筒纸接触外表面。冷却/舒展辊的卷筒纸接触外表面可具有大约4英寸至大约10英寸之间的外径，并优选大约7或8英寸。与通常由钢制成的坚硬或刚性的冷却辊相比，柔性冷却辊通常由铝制成。柔性冷却辊的柔韧程度是金属(通常为铝)外壳62.1的厚度和长度的函数。这能根据经验决定。例如，具有大约7英寸的外径和具有壁厚为0.3±0.2的铝外壳的柔性冷却辊适于上述窄、中等尺寸以及宽卷筒纸印刷机。与之相比，刚性(或非柔性)冷却辊通常具有大约15至16英寸之间的外径并由钢制成，并具有大约0.75-0.25″/+1.00英寸的壁厚。
推动辊64在冷却/舒展辊62的中跨度区域B以及在辊62未被卷筒纸12缠绕的区域接触冷却/舒展辊62。因而，推动辊64不接触卷筒纸12。而且，推动辊64的外表面长度比冷却/舒展辊62短得多，使得其只在中跨度区域B接触冷却/舒展辊。优选地，推动辊64是具有高硬度弹性体外层的金属(例如铝或钢)轮，所述弹性体外层例如为60-80肖氏硬度的D弹性体，并且例如可具有大约2至3英寸的宽度。然而，具体的材料和结构与如下事实相比不重要，与柔性冷却辊62相比推动辊64为刚性或坚硬，并且在其中跨区域B接触冷却辊62。推动辊64施加力至辊62，这将引起辊62偏斜，导致辊62具有非直线形的轴线63(图3)。当卷筒纸12在辊62延伸时，非直线形的轴线63将使卷筒纸12舒展。如图2所示，辊62的中跨度区域移动到偏斜位置65。辊62的端部61大致留在用实线表示的原始位置。
如上所述，可以相对于常规的刚性冷却辊减小辊62的壁厚以有助于辊62的柔韧性。就此而言，与通常具有大约0.75-0.25″/+1.00英寸的壁厚的刚性辊不同，辊62可具有大约0.3±0.2英寸的壁厚。还可将内部低流动阻力支撑添加至辊62。就此而言，正如本领域技术人员理解的，冷却辊通过使水流经冷却辊的内部来“冷却”卷筒纸。通常来说，流动阻力支撑件设在冷却辊的内部，例如包括内部阻碍件，内部阻碍件例如由非金属插入件制成。这些常规的流动阻力支撑件可以包括在辊62中。
代替推动辊64或者除了推动辊之外，还可使用其他用于使辊62偏斜、翘曲和/或弯曲的装置，并且可包括在轴承支撑的外部在辊62的端部61施加力矩。例如，如果你在冷却辊62的每个端部61沿相同方向在轴颈上施加非轴向力，冷却辊62将翘曲。作为一种例子，在冷却辊的每个端部施加到轴颈的向下的力将使冷却辊翘曲，使得冷却辊的中央向上移动；并且在冷却辊的每个端部施加到轴颈的向上的力将使冷却辊翘曲，使得冷却辊的中央向下移动。这些力可以通过例如弹簧、液压或气压活塞等制动器、或者螺钉施加，或者通过简单地将负载部件(例如套圈重量)固定到端部61而施加。用于偏斜的装置可以可选地包括其他使辊62偏斜、翘曲和/或弯曲的辊布置。
根据本发明的另一实施例，推动辊64可用于抵抗由卷筒纸负荷引起的辊62偏斜和趋向于导致沟槽的在卷筒纸12上的压缩力。在该实施例中，在卷筒纸负荷下，辊62的轴线63大致维持为直线形。换句话说，卷筒纸负荷(由卷筒纸施加到辊62的力)将趋向于使辊62变形或翘曲并可导致沟槽。推动辊64可用于抵抗辊62的变形。
图4示出了根据本发明的另一优选实施例，其具有与图1-3中类似的附图标记的类似部件。冷却/舒展辊组件160包括三个推动辊164和三个冷却/舒展辊162，每个冷却/舒展辊具有金属外壳162.1(为方便说明仅为一个辊162示出)。还设置了三个光源166，例如紫外线光源。光源166使用光来将墨水固化在卷筒纸112上。
还提供了一种用于冷却和舒展卷筒纸的方法。当卷筒纸12经过组合辊时，辊62冷却卷筒纸12。由与推动辊64的接触的力施加到辊62上的偏斜引起卷筒纸12在辊62上舒展，从而降低沟槽并舒展卷筒纸12。
多种致动器能用来配置推动辊64以施加需要的力，包括但不限于；支持臂、托架、偏心轮以及框架。例如，可以安装推动辊64用于在一对固定支撑件上旋转。可选地，支撑件可以例如通过使用弹簧、气缸或液压缸而被偏压。通过这种偏压式支撑件，可调节施加至辊62的力。可以通过手动进行这种调节，例如通过调整弹簧，或者液压缸或气缸，或者通过使用控制器自动地调节。优选地，使用气缸并且从印刷作业至印刷作业，无需修改偏压力。
在以上说明中，参照具体实施例及其实例说明了本发明。然而，明显的是，可以不背离如以下权利要求书中所提出的本发明宽泛的精神和范围地对本发明作出各种修改和变型。因此，说明书和附图被认为是说明性而非限制性的。

Claims (21)

1.一种用于在印刷机中舒展和冷却卷筒纸的辊组件，包括：
用于冷却和舒展卷筒纸的辊；以及
与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置成在所述辊中产生偏斜。
2.根据权利要求1所述的辊组件，还包括与所述辊连接的致动器，所述致动器促使推动辊使所述偏斜产生。
3.根据权利要求1的辊组件，还包括：
缠绕在所述辊上的卷筒纸，推动辊在不存在卷筒纸的区域中与所述辊接触。
4.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于，推动辊在所述辊的大致中跨度处与所述辊接触。
5.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于，所述辊的端部不由于接触而偏斜。
6.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于，在所述偏斜下，所述辊的轴线是非直线形的。
7.根据权利要求1所述的辊组件，还包括光源，其定位成朝向所述辊发射光，当卷筒纸经过所述辊时，光源固化卷筒纸上的墨水。
8.根据权利要求7所述的辊组件，其特征在于，光源为紫外线光源。
9.根据权利要求1所述的辊组件，其特征在于，所述辊为柔性辊，其具有大约4英寸至大约10英寸的外径。
10.根据权利要求9所述的辊组件，其特征在于，柔性辊具有限定所述外径的外壳。
11.根据权利要求10所述的辊组件，其特征在于，所述外壳具有大约0.3±0.2英寸的壁厚。
12.根据权利要求11所述的辊组件，其特征在于，外壳由铝制成。
13.根据权利要求11所述的辊组件，其特征在于，外径为大约7英寸至大约8英寸。
14.一种用于在印刷机中抵抗辊上的卷筒纸负荷的辊组件，包括：
用于传送卷筒纸的辊，所述辊具有轴线；
局部地缠绕在所述辊上并横向于所述轴线在辊上施加负载的卷筒纸；以及
与所述辊接触的推动辊，所述推动辊配置并布置成在辊上产生足够的力以在所述负载下保持辊的轴线为直线。
15.一种印刷机，包括：
用于在卷筒纸上进行印刷的印刷部；以及至少一个如权利要求1所述的辊组件。
16.根据权利要求15所述的印刷机，其特征在于，所述至少一个辊组件是多个辊组件。
17.一种用于舒展和冷却卷筒纸的方法，包括如下步骤：
使卷筒纸经过权利要求1所述的辊组件。
18.一种最小化卷筒纸中的沟槽的方法，包括如下步骤：
使卷筒纸经过辊，辊冷却所述卷筒纸；
使所述辊与推动辊接触以使所述辊偏斜；并且
由于所述辊的偏斜舒展卷筒纸。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述辊是如权利要求1所述的辊。
20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述辊是如权利要求13所述的辊。
21.一种用于在印刷机中舒展和冷却卷筒纸的辊组件，包括：用于冷却和舒展卷筒纸的辊；以及用于在辊中产生偏斜的装置。
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