CN104245299A - 制造压花辊组的方法 - Google Patents

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Abstract

在制造用于压花包装材料的设备的压花辊的方法中，设备包括一组至少两个压花辊，其中一个辊被驱动，压花辊组包括凸辊和凹辊，凸辊具有包括结构性元件和/或标志结构的凸面结构，凹辊具有与凸辊的表面结构相关联的凹面结构，用于与凸辊共同进行压花操作，凹面结构的产生独立于先前产生的或者物理上预先存在的相关联的凸面结构。除了高压花精度之外，这还一方面允许产生种类非常多的压花结构，另一方面，使用种类非常多的材料，此外还允许减小压花材料中的横向张力。

Description

制造压花辊组的方法
本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的制造用于具有两个辊的对包装材料进行压花的设备的压花辊组的方法，并且本发明涉及根据上述方法制造的压花辊组，以及在对包装材料进行压花的设备中的对这些压花辊的使用。
用于烟草工业或者食品工业的包装箔借助压花辊设备来压花已经有一段时间，这些箔例如是包覆在若干香烟周围的所谓内衬，或者是用于巧克力、黄油或者类似食物、电子组件、珠宝、或者手表的包装材料。
最初，所谓的内衬由类似于例如家用箔的纯铝箔构成，并且通过让它们在两个辊之间通过进行压花，其中两个辊中的至少一个辊带有浮雕，即所谓的标志。直到约1980年，这样的辊对仍大部分由上面形成有浮雕的钢辊和弹性材料(例如橡胶、纸、或者丙烯酸玻璃)的反作用辊组成。通过将凸辊的浮雕压印到反作用辊即凹辊上，产生镜面对称的印记。
对于更复杂的标志，凸辊的浮雕被转移到凹辊上的一层，并且蚀刻出与凸起部分对应的凹痕，或者以其他方式雕刻出。最近，激光也被用于这一雕刻工艺。
由于凹辊的这种制造是要求高的，因此在约1980年之后，当本发明的申请人的US5007271被提出时，所谓的压上/压上(pin-up/pin-up)系统得到了越来越多的应用，其中两个相同的具有非常多的小齿的钢辊互锁，并且对通过它们的纸张进行压花。标志通过部分或者完全去除一个辊上的齿而产生。
而且，从而有可能产生所谓的光泽整理，其中通过由齿产生的大量的小凹痕在表面上产生无光表面从而也是更珍贵的表面外形。
EP01141691公开了一种位于印刷设备之后的压花设备，其具有凸的金属压花辊和弹性材料制成的凹的反作用辊，借此凹辊上的凹陷大于凸辊上的凸起。没有预见用该设备在没有早先印刷的情况下进行压花。除了可以用激光来制造凹陷外，没有公开两个辊的制造方法。
US5269983A也公开了具有金属凸辊和弹性凹辊的辊对。
DE102005056627Al公开了用于生产香烟组的内衬的坯料的方法和设备，包括一对压花辊，具有位于一个辊上的凸起和另一个辊上的相应的凹陷。没有公开关于辊对的制造方法的内容。
DE4342737Al公开了用一对辊生产压花内衬坯料的方法和设备，其中一个辊的一部分圆周上带有刻痕，而反作用辊的整个圆周上带有刻痕。没有暗示压花辊的制造方法。
同一申请人的EP2327502Al公开了通过激光设备构造压花辊的方法和设备。
EP1658965Al公开了一种压花设备，包括两对压花辊，一对用于箔的光泽整理，第二对用于图案压花。第二对辊可以包括凸辊和弹性凹辊，或者所谓的压上-压下(pin up-pin down)结构中的辊。没有公开这些辊的制造方法。
在开发压花技术，即压花辊制造技术的同时，包装材料也发生了变化，最初使用的全金属铝箔由纸箔代替，出于环境的考虑，纸箔的表面涂敷有越来越薄的金属层，后者近来通过溅射施加。近来，内衬上的金属层已经进一步减少，并且将来最终会被完全省略。
同时，正在试图用所谓的软包装代替传统的包装系统，在传统的包装系统中，香烟被包装在内衬内，并且该包装被插入纸板盒内，而所谓的软包装仅仅提供包覆箔，同时实现下述功能：一方面保持香烟湿润并保护它们免遭外部味道影响，另一方面为香烟的机械保护提供一定的挺度。
压花辊制造技术(尤其是由本发明的申请人开发的，例如见US7036347)的发展导致对内衬的装饰效果不断增加，并且导致广告宣传更加多样，其不仅用在了烟草工业中，而且用在了食品工业中。但是近来人们致力于强烈限制或者完全消除烟草产品的广告宣传，因此不再可能用对促销有效的设计将内衬压花到以前的程度。因此，正在寻求产生新的装饰效果的可能性，其在不使用醒目的压花、金边或此类装饰。
也正在考虑用于产品识别的新的可能性，迄今为止一直主要是保护国际知名的品牌名称的产品识别。现在，正在使用所谓的触觉效果，其通过纸张的特别的表面结构或者通过特别的刻痕产生。织物和纸张都带有可膨胀的红外(IR)吸收最优化的颜色，其产生所谓的伪压花。这一技术的目的可能是可感觉到的浮雕构造，用于(例如)产生柔和的表面或者无光泽的效果。但是在用于食品安全目的的应用中，湿法技术是不可靠的。
就触觉表面而言，消费者通过其触觉识别产品。此外，这可以产生盲文(Braille)作品或者用于产生隐藏的安全特征。以触觉方式产生的信息可(例如)根据由表面决定的反射系数通过激光照射而读出。此外，近期的发展旨在产生通过摩擦表面产生的可听效果。
烟草工业的另一个部分涉及香烟本身，例如涉及口件(也称为烟嘴)。
由于对烟草产品的立法日益严厉，并且由于一方面努力寻找其他特征，例如触觉的、听觉的、或者不同的光学特征，另一方面由于多样性不断增加的不同的包装材料，例如铝箔、涂敷金属的纸张、接装纸、混合箔、塑料箔、纸板、或者卡片材料，因此虽然传统的压上/压上型压花辊(其中驱动辊和反作用辊都具有许多齿)仍然可以完全且成功地用于内衬压花，但就上述目的而言，已经达到了它们的极限。
虽然已知的包括凸辊(具有凸结构)和凹辊(具有与凸结构反向适配的凹结构)的辊系统可扩大装饰元件的范围，但由于制造是成对的且要匹配，因此它们的生产是成本密集的，最重要的是非常耗时，因此用于工业压花(例如用于烟草工业的镀金属内衬)的辊系统的制造不足。
此外，精细压花只能用造价非常昂贵的此类辊来保证。另外，当在此情形中使用凸辊和反向适配的凹辊时，它们之间的箔会被压溃，以致在横向上出现对烟草产品纸张来说是不可接受的张力。此外，也达到了几乎不可控制的穿孔极限，并且对于高速线上加工，当压花时间处于毫秒范围内时，需要很高的压力。最终倾向于使用较厚的纸。
根据上述内容，本发明的一个目的在于提供一种制造压花辊组的方法，其允许在包装线上的线上加工中对最多种类材料的最为变化繁多的表面结构精细压花。在这里，术语“精细压花”指的是辊的精细压花结构的轮廓表现出的整体线性误差小于+/-10μm，角误差小于5°。这一目标由权利要求1的方法实现。
本发明的另一个目的是在排列有规律且均匀的结构的压花过程中保持被压花的箔的变形横向于运行方向的程度小，使得辊可以用在包装线上的线上加工中。这一目标由权利要求6的方法实现。
另一个目的是以所需的精度和数量以工业规模生产这样的辊组。这一目的由权利要求10的方法实现。根据从属权利要求和以下描述，其他目的和优点，例如用于产生皱纹的辊对的制造，变得显而易见。
下面将参照示例性实施方式的附图更详细地解释本发明。
图1示意性地展示了用在压花设备中的根据现有技术的压上/压上型压花辊组，两个辊都具有从圆筒突出的齿，
图2示意性地展示了根据现有技术的压上/压下型压花辊组，凹辊即压下辊被设计成与凸辊即压上辊反向适配。
图3示意性地展示了根据本发明的凸凹辊型压花辊组，
图4展示了图3的压花辊组的变形的实施方式，
图5展示了图3的压花辊组的另一个变形的实施方式，
图6展示了图5的压花组的凸辊的细节的三个不同的放大图，
图7展示了图5的压花辊组的变形的实施方式，
图8展示了图3的压花辊组的另一个变形的实施方式，
图9展示了用于生产根据本发明的凸凹辊结构的激光系统，
图10-16展示了根据图3的压花辊上的结构的实施方式的变型，
图17-20B展示了不反向适配的凸凹结构的实施方式的示意性剖视图，
图21-35展示了具有用于产生折皱的区域的辊对的实施方式的变型，
图36用透视图示意性地展示了根据本发明的辊的快速更换设备的第一示例性实施方式，
图37用剖视图展示了图21的组装好的设备，
图38用透视图示意性地展示了根据本发明的辊的快速更换设备的第二典型实施方式，
图39用透视图示意性地展示了根据本发明的辊的快速更换设备的第三典型实施方式，而
图40用透视图示意性地展示了根据本发明的辊的更换调换设备的另一示例性实施方式。
图1展示了根据现有技术的压花设备1，具有一组两个压上/压上型辊2和3。在该结构中，钢筒包括突出的齿4，齿大体是金字塔形，并且具有正方形或者矩形的底部。在香烟包装线和其他包装线上，本发明的申请人的已经用了这些辊超过二十年，驱动辊2的轴5被固定地支撑，而反作用辊3被驱动辊驱动并同步。在已知的方式中，这种压花设备可包括多于两个的压花辊，例如一个压花辊和两个反作用辊。
在此情况下，反作用辊3的轴5有利地可沿所有三个维度移动，以便一个辊的一个齿可以啮合在另一个辊的4个齿之间，并且可以实现无滑动的自动同步。为了生产标志和认证特征，驱动辊的齿或者被完全除去，或者被部分除去，从而产生随光的入射角和观察者的观察角而改变的图像。此外，通过微型雕刻在齿的顶部或者侧面产生认证特征或者按预定的安排除去或者改变某些齿是已知的。
为了在内衬即涂敷有金属的纸张上产生认证特征或者装饰，压上/压上的辊非常合适，并且已经成功地用了几十年。如上所述，对压花精度和对多样性日益增长的包装材料(诸如合成箔、混合箔、纸板、或者卡片材料)的适应性的更高的要求，以及可预料到的对广告宣传和对与此相关的新压花形式的更严格的限制规则，都暴露了压上/压上型压花辊设备的局限性。
除了使用压上/压上的辊(即两个或者多个凸辊)的设备之外，也用凸凹辊或者如图2所示用所谓的压上/压下的辊对进行压花。
根据图2的设备7包括两个辊2和8，其中凸辊2可以和图1中的相同，而凹辊8是所谓的压下的辊，并且凹痕9以反向适配的方式对应于辊2上的齿4。如图1所示，辊2由驱动器6驱动，而辊8由齿4驱动。为了确保压花操作平稳，齿和凹痕必须被非常精密地加工并相互调整。
制造第一凸辊2，并使之与凹辊钢筒接触，以便凸辊的齿被复制到凹筒上，并且光敏漆或者蜡层或相似物一般会被施加于凹筒上。随后，一般通过蚀刻，在凹筒上雕刻出与齿4对应的凹痕9。但是通过机加工或者通过激光系统在凹辊上雕刻出凹痕也是已知的。
基于这两种普通类型的压花辊，在它们的硬表面上形成非常多的符号、图像、字母、或类似物(一般称为“标志”)以及通常用肉眼看不见但可由合适的光学设备读取的安全特征或者认证特征是已知的。
由于制造现有技术的凸凹辊对所需的技术非常复杂，因此后者对于工业用途的应用非常有限。一般，这样的系统被做成技术标准，或者用于特别的目的。此外，具有反向适配结构的传统凸凹辊系统具有严重的缺点，尤其是在压花成排结构之后，箔会出现横向变形，这会使包装线上的下一工序很难进行。另外，造成的横向张力可能导致箔穿孔，从而使其不适合用在食品部门或者烟草工业中。
根据上述描述，对于压花可能性和质量进行实质性改进、并且也主要对于在线上加工中进行应用的主要需求是：辊的表面结构，尤其是凹辊的表面结构，可以制造得更加多样，更合理，并且尤其是更精确。尽管精度可以根据现有技术通过非常昂贵的蚀刻或者机械加工程序来保证，但要合理地从而也更加快速地制造表面结构花样繁多的凸凹辊却不行。
此外，另一个需求在于采取措施以便降低压花箔上的横向张力(这更经常出现在反向适配结构中)以便它们不再妨害下一工序。
一个解决方案在于相互独立地形成辊组中的辊的表面结构的形状，而不是按物理关联的关系先形成凸辊的形状，然后形成凹辊的形状。当前，这优选可以通过合适的激光系统用所需的精度并在所需的生产时间内完成，合适的激光系统不仅允许制造凸辊，而且允许合理地、精密地、并且最主要的是以多种形状并且相互独立地制造凹辊。
已经认识到由于凹结构不与相关联的凸结构反向配合，即不与后者精确对应，因此凸凹辊各自的制造允许实现横向张力的下降。由于凸结构例如齿的尺寸和形状未与凹辊上的凹痕的尺寸和形状精确对应，因此不仅压花质量得以提高，而且压花过的箔上的横向张力也得以实现足够的下降。
特别是在各自的辊上对两个烟嘴(tipping)卷筒料进行压花的情况下，这可能导致卷筒料翘曲，卷筒料翘曲特别是对剪切操作可能产生影响。根据本发明的申请人的WO2011/098376，该申请仅仅引用压上/压上辊，这一问题可以解决，因为两个烟嘴卷筒料上的标志线按位置相互偏移的方式排列。结果是切割烟嘴卷筒料时不产生张力，而且烟嘴卷筒料部分随后可以被粘合在香烟口件的周围，形成看不见接缝的烟嘴没有任何问题。
就本发明的凸凹辊而言，这不仅适用于压花相对较窄的烟嘴卷筒料，而且更一般来说，也适用于压花排列成排的结构。
图3展示了根据本发明的压花设备10的图解，包括凸辊P11和凹辊M11，以及它们的表面结构的放大图，其中描绘了菱形的粗糙结构GP1和GM1，也可见图10到16。
由于粗糙结构不是齿，因此驱动力是借助齿轮39和40从凸辊P11被传递到凹辊M11，其中凸辊P11由皮带驱动器6驱动。
在图4的变型的实施方式中，辊P11E和M11E显示出粗糙结构GPE和GME，其包括大写字母“E”。
在图5的变型的实施方式中，辊P11W和M11W显示出相同的粗糙结构GPE和GME，其包括大写字母“E”以及徽章W。在图6中，凸辊P11上的这一徽章W用不同的视图显示：在图6A中用顶视图，在图6B中用透视图，而在图6C中用剖视图。
图7展示了图5的辊对的变型的实施方式，其中提供了两个辊P11B和M11B，除了“E”的形状和徽章W之外，两个辊带有定位标记27和28，后者允许借助照相机使辊和被压花的材料同步。
图8展示了一对压花辊P11L和M11L，其中除了徽章之外没有其他结构，它们也带有标记27和28。
在图9中，示意性地展示了示例性的激光系统，它允许产生如图10-16所示的粗糙和精细结构，这些结构适合连续的精细雕刻，即宏观结构化工序。所述激光设备L12包括连接到控制电路13的激光器12和偏转单元14，其中控制电路13控制激光器12，而偏转单元14可包括分束器以及声光或者电光调制器或者多角镜。偏转单元14、聚焦光学装置15和偏转镜16形成雕刻单元17，该雕刻单元在X轴上可以线性移动，X轴象征性地用箭头X表示。可选地，整个激光设备L1可以在X轴上移动。
控制电路13被连接到位置检测器18，用于检测并评价旋转工件22的数据，在此情况下，压花辊是空白的。工件被由驱动器23驱动，其用旋转角φ表示。通过雕刻单元的线性位移和辊的旋转的组合，产生了恒定的螺旋线SL，它允许均匀的机加工。
偏转单元可例如包括一个或者多个分束器以及电光或者声光调制器或者一个或者多个多角镜，其应用允许将初始激光束分成两个或者多个激光束，两个或者多个激光束以互不干涉的相互距离同时照射到两个或者多个轨迹上。此外，各个脉冲的冲击之间的时间间隔可以选择得足够大，以免出现热过载。
通过使用短脉冲激光器，其中短脉冲激光器的激光脉冲在10飞秒和100皮秒之间，能量在非常短的时间段内施加，因此所谓的“冷消融”就变得可能，其中，在没有对附近材料进行不可接受的加热的情况下材料被很快蒸发。因此几乎可以完全避免材料的不合需要的液态，其中材料的不合需要的液态产生熔池(crater)边缘和飞溅。所需的结构在计算机上生成，计算机控制激光系统，因此是否是对凸辊或者是对凹辊的产生表面结构并不重要。对于辊，即它们的表面，使用例如合适的钢、硬金属或者陶瓷材料。
在图10-16中，展示了花样非常多的可能的表面结构中的几个结构。在这些图的每一幅中，粗糙结构GP1和GM1与图3中展示的相同，只是叠加的精细结构不同。描绘的粗糙结构的菱形21包括凸脊22P和凹槽22M。示例性的尺寸是纵向对角线为4到6毫米，尤其是4.6毫米，横向对角线为1.5毫米到3毫米，尤其是2.0毫米，而脊和槽22的宽度等于约0.2毫米。在放大图中，凹结构显示在图的左边，而凸结构在右边，这些结构是从底部左侧受照射的。
尤其如放大图所示，各精细结构FP和FM被叠加在粗糙结构GP1和GM1上，精细结构的形状有变化。在图10中，精细结构FPQ包括正方形。正方形的间距，即它们的循环间隔，等于约0.04毫米。如在图17-20中所示，凸和凹结构不是精确地反向适配，但它们的形状和尺寸相互之间有一定量的不同。
在图11中，精细结构FPD和FMD是钻石形，而非正方形。图11中的尺寸稍大于图10中的，即精细结构的节距在这里是0.07毫米，但不难理解，它也可以更小，例如0.05毫米，或者更大。
在图12中，精细结构FPRh和FMRh是菱形。在这里尺寸也与先前相同。
在图13中，精细结构FPR和FMR是圆形。在这里精细结构的节距也可等于0.07毫米。
在图14中，只显示了粗糙结构GP1和GM1，没有任何精细结构。这种结构特别适合产生触觉结构，触觉结构不仅能很好地感觉到，而且具有美学上令人愉悦的外形。以这种方式，可以产生例如盲文符号或者声学上可利用的结构。
在图15中，展示的是精细结构没有叠加在凸粗糙结构GP1上，而精细结构FM(Q，D，Rh，R)被叠加在如上所示的正方形、钻石形、菱形或者圆形的凹粗糙结构GM1上，或者可以包括如图5所示的徽章或者其他此类装饰。
在图16中，展示的是精细结构FP(Q，D，Rh，R)被叠加在凸粗糙结构GP1上，而凹粗糙结构GM1没有精细结构。
要注意，所描述实施方式只呈现了粗糙结构和精细结构的所有可能的形状中的一小部分。基于此，可以产生非常多的不同结构，例如，可包括少数几个分开的标志或者连合活体或者类似物，精细结构可以叠加到它们之上。除此之外，也可以用已知的方式叠加微观结构，从而产生例如一般肉眼不可见的认证特征或者其他区别性特征。
图17-20B示意性地显示了凹结构可如何与凸结构不同的一些可能。为了更好的呈现和视觉化，表面结构被显示为齿形，并且被放大，以便更清楚地展示偏差。
首先，为了能够指示故意的偏差，必须详细说明误差，即制造公差。如上所述，改进辊制造方法的一个目标主要是为了产生用于精细压花的更精确且更合适的结构，从而出现了实现小的制造公差的问题。这些公差尤其也受辊的表面质量的影响，因此使用硬表面是有利的。因此，辊可以是完全的硬金属辊，或者带有硬金属表面的金属辊，或者可以是完全的陶瓷辊，或者带有陶瓷表面的金属辊。所有这些材料都特别适合借助激光系统来精加工。在大多数情况下，为压花辊的表面提供合适的保护层是有利的。
例如，对于借助激光系统进行的预定机加工，就长度150毫米且直径70毫米的压花辊而言，2-4μm的旋转方向误差和+/-2μm的轴向误差是理想的，而在高度上，对于0.1毫米的齿高，误差当在0.5到3μm。对于形成例如80°的角度的两个相对的齿面，理想的角误差当小于3°。因此，对于新辊，结果是最大的线性误差为+/-5μm，因此制造偏差可能达到大约10μm。
但是由于这些值强烈受到测量和制造的影响，因此只有15μm及以上的凸结构与凹结构的线性偏差和4°及以上的角偏差可以有资格作有意的差别。结构的差别的上限由两个辊的配合可以不受妨害这一条件设定。
凸辊上的各相关结构和凹辊上的各相关结构之间的有意的差别很大程度上取决于被压花的材料。因此，用于压花厚度约30μm的箔的线性差别为约40μm，而用于压花厚度约300μm的卡片材料的线性差别为约120μm。
在图17-20B中，显示了对于某些结构，如果辊相互之间以某一恒定的距离布置则是有利的。对于压上/压上型辊系统，在本发明的申请人的WO2011/161002Al中描述了这样的恒定间隔为0.02到0.2毫米，其中，恒定间隔形式为其中一个辊上的凹陷，即恒定间隔形式为至少是箔宽度上直径的减小。
在根据图17-20B的例子中，其中一个辊的直径，有利的是凸辊的直径至少在箔的宽度上相对于辊的其余部分被减小大于0.02毫米的量。以这种方式，可以产生更均匀的压花。在图17-20B中，凸辊的这一凹陷或者减小的直径用‘S’表示。
可选地，还可以提供其他间隔方式来代替凹陷，例如电子的或者机械的间隔控制。
根据图17，凹辊M23具有表面结构SM23，其中凹痕的两个相对的侧面形成角α23，而凸辊P23具有结构SP23，其中齿的两个相对的侧面包括角β23，且β23小于α23。这些角的值可以为10°到110°，且差值在4°以上。
图18中的凹辊M24具有凹结构SM24，它的凹槽N24具有平的槽底。凸辊P24具有表面结构SP24，它的齿T24是圆的。
图19中的凹辊M25具有和先前相同的表面结构SM24，而凸辊P25的齿T25具有弄平的端部。
图20显示了另一实施方式的变型，其中凹辊M26具有带圆形凹槽N26的表面结构SM26，而凸辊P26的表面结构SP26中的齿T26也是圆的，但具有比凹槽N26小的半径。
图20A显示了另一实施方式的变型，其中凹辊M27具有带圆形凹槽N27的表面结构SM27，而凸辊P27的表面结构SP27中的键T27也是圆的，但具有比凹槽N27小的半径。
图20B显示了另一实施方式的变型，其中凹辊28具有带圆形凹槽N28的表面结构SM28，而凸辊P28的表面结构SP28中的齿T28也是圆的，但具有比凹槽N28小的半径。
根据图21-35的变型实施方式也是根据凹结构与凸结构不精确地反向适配这一原则产生的。这些变型涉及的辊对包括用于产生皱纹的区域。皱纹也可以服务于装饰目的。在不影响线上包装工序就难以将箔包覆在对象例如烟草产品周围的情况下，这样的皱纹是有利的。
在图21到35中，展示了具有辊对81P和81M的各个设备80，其中凸辊81P由驱动器6驱动，并且借助齿轮39，40与凹辊同步。在所描述的各示例性实施方式中的所有辊都具有例如由三角形TP或者TM和若干例如4个起皱区域82组成的基本结构，其也可显示出具有装饰效果的不同结构。
因此，图21的辊对P81R1和M81R1的起皱区域具有网格结构R，其中凸辊的网格是凸起的，而凹辊的网格是凹陷的。为了作为皱纹其作用，这些结构一般比三角形结构分别更凸出或凹陷。这适用于所描述的所有起皱结构。
相反地，图22的辊对P81R2和M81R2的起皱区域在凸辊上具有凹陷的网格结构而在凹辊上具有凸起的网格结构。
图23的P81R3、M81R3的起皱区域的网格结构对应于图21的网格结构，差别在于起皱区域没有延伸到辊的边缘。
图24-26的辊对P81LR1-3和M81LR1-3的起皱区域包括从凸辊或者从凹辊突出的沿径向排列的脊W，以及位于凹辊或者凸辊上的相应的凹痕。辊对P81LR3和M81LR3上的起皱区域比辊的长度短。
图27-29的辊对P81LL1-3和M81LL1-3的起皱区域包括从凸辊或者从凹辊突出的沿纵向排列的脊L，以及位于凹辊或者凸辊上的相应的凹痕。辊对P81LL3和M81LL3上的起皱区域比辊的长度短。
图30-32的辊对P81Z1-3和M81Z1-3的起皱区域包括从凸辊或者从凹辊突出的齿Z，以及位于凹辊或者凸辊上的相应的凹痕。辊对P81Z3和M81Z3上的起皱区域比辊的长度短。
图33-35的辊对P81K1-3和M81K1-3的起皱区域包括从凸辊或者从凹辊突出的、具有圆的横截面且朝其尖端成圆锥形变尖的齿K，以及位于凹辊或者凸辊上的相应的凹痕。辊对P81K3和M81K3上的起皱区域比辊的长度短。
根据示意性地展示的图17-20B，可以知道，由于凹辊的结构未与凸辊的结构反向适配，即凸辊的结构的尺寸以及形状和凹辊的相关结构彼此不同，因此导致两个辊之间的箔的挤压减少，从而在许多压花类型中大大降低了或者完全消除了被压花箔在横向上的任何变形。
这提供了显著的优点，即尽管辊之间有所需的高压，但箔的穿孔得以避免，并且包装线上的箔的下一工序也变得方便。只有这样，才可以使用这种类似于在包装线上的线上加工中已知的并且经常使用的压上/压上型辊的辊。在压花烟嘴或者布置在卷筒料中的结构的情况下，让两个卷筒料上的结构性元件相互偏移是有利的。
现有技术的凸凹辊总是成对制造的，并且由于凹辊形成为与凸辊反向适配的形状，因此每次不得不更换其中一个辊时，都不可避免地也要更换另一个辊。本发明的方法允许分别制造，因此可以单独更换凸辊或者凹辊，这是重要的优点，不仅是由于磨损行为上的差别，而且考虑到设计的可能性。
通常的压上/压上型辊的快速更换设备从本发明的申请人的US6665998中可知，并且从那时到现在已经用在全世界大部分的烟草纸压花设备上。在这些设备上，反作用辊的轴在所有三个坐标方向上是可移动的，以便允许压花辊自动同步。
图36和37的快速更换设备30包括外壳31，该外壳具有两个基座32和33，用于承接相应的辊支撑件34和35。辊支撑件34用于安装凸辊36，其中凸辊36由未显示的驱动器6驱动，而辊支撑件35用于安装凹辊37。根据图20，辊支撑件34被插入基座32中，而辊支撑件35被插入基座33中。外壳31被闭合板38闭合。
在本实施例中，如在根据图3-8所示的实施例中，凹辊借助位于辊一端的齿轮39和40被驱动的凸辊36驱动。为了确保同步所需的高精度，齿轮非常精密。但是，也可以使用其他同步装置，例如电动机。
在图37的剖视图中，可以看到在外部的驱动侧，在图的左边，凸辊36的辊轴41被可旋转地支撑在辊支撑件34中的滚针轴承42中，而在另一侧，被支撑在球轴承43中。辊支撑件的两端44和45分别被保持在外壳的和闭合板的相应的开口46和47中。为了将辊支撑件精确地且绝对地插入并安置在外壳内，外壳底部具有T形凹槽48，辊支撑件底部上的T形键49与T形凹槽48对应。
在一侧，在图的左边，凹辊37的辊轴50被支撑在辊支撑件35的壁51中，而在另一侧，被支撑在辊支撑件的第二壁52中。辊支撑件的盖子54的边缘53被加工成键的形状，其可以插入外壳31中相应的T形凹槽55中，而其中一个侧壁51装配到外壳壁上的相应开口56中。
所描述的第二辊由齿轮驱动的方案需要在将辊安装在辊支撑件中之后调节辊。这例如借助齿轮来实现。
在图38的快速更换设备59的变型的实施方式中，外壳60没有闭合板，但具有壁61，壁61具有半圆形的下开口62和近似矩形的上开口63。两个辊和辊支撑件与先前相同，并且用于承受凹辊支撑件的T形凹槽和外壳底部中的T形凹槽48也相同。后开口类似于如图所示的前开口62和63。在该实施方式中，辊支撑件也被绝对且精密地紧固在外壳内。
在图39的变型的实施方式中，快速更换设备64包括两个相同的辊支撑件65和66，每个都具有T形键49，一个辊支撑件65被引导并且保持在外壳67的底部，而另一个辊支撑件被引导并保持在外壳的67的顶部。两个辊支撑件被封闭板68紧固，其中封闭板68具有用于承接一个辊端的开口69。
在图40的典型实施方式中，快速更换设备70包括具有两个相对的侧壁72、73的外壳71，在每个侧壁中布置有两个开口74、75，以便承接两个带有齿轮39和40的压花辊筒36和37的轴76、77。在这个极度简化的示意图中，可以看到，首先是辊被插入外壳中，然后是轴被引入并紧固。此外，从这个实施例中还可以看出，在没有辊支撑件的情况下，也可以进行快速更换。

Claims (25)

1.用于制造压花辊组的方法，压花辊组用于具有两个辊的对包装材料的进行压花的设备，其特征在于，压花辊组包括凸辊和凹辊，凸辊具有包括结构性元件和/或标志结构的凸面结构，而凹辊具有与凸辊的表面结构相关联的凹面结构，用于与凸辊共同进行压花操作，并且，考虑到将压花辊用于线上加工中的精细压花而设计压花辊组，因此相关联的凹面结构的产生独立于先前产生的或者物理上预先存在的凸面结构。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，辊面结构的轮廓被制造成用于精细压花加工，其中总线性误差小于+/-15μm且角误差小于4°。
3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，压花辊的表面结构被成形为使得：在包装线上在对规则排列且均匀的压花图案进行线上压花的过程中，在包装材料中，在横向于辊的运行方向的方向上不产生残余张力。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，压花辊的表面结构被成形为使得：压花过的箔带有触觉上可感觉到的压花图案。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，触觉上可感觉到的压花图案包括特殊符号，例如盲文，或者声学上可利用的符号。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，一方面，凸辊的结构性元件的尺寸，并且另一方面凹辊的相关联的结构性元件的尺寸相互有确定量的偏差，但是不妨碍它们的配合。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，辊的结构性元件的线性尺寸彼此之间有意的偏差大于15μm，和/或结构性元件的边缘的角彼此偏离4°以上。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，为了降低被压花的材料中的横向张力，压花辊的标志结构被排列和设计成：在箔卷筒料通过压花辊之间的过程中，至少两部分可以以下述方式被压花在箔卷筒料上，即压花在一部分上的标志结构相对于另一部分上的各个标志结构在运行方向上偏移。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其特征在于，在凸辊上产生凸起的定位标记(27)，而在凹辊上产生相关联的下凹的定位标记(28)，或者反过来。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，压花辊的表面结构借助飞秒或者皮秒激光系统产生。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在辊的表面上产生粗糙结构和叠加的精细结构。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在辊对的表面上，产生用于起皱的区域，在一个辊上产生凸起的起皱结构，而在另一个辊上产生相关联的下凹的起皱结构，这些起皱结构分别比其他结构更凸或者更凹。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的方法，其特征在于，其中一个压花辊被制造成至少在包装材料卷筒料的宽度上，直径相对于压花辊的其余部分减小S的量，其中S的值大于0.02毫米。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其特征在于，包装材料适合包装食品和药物，或者是烟嘴纸、卷烟纸、内衬或者内衬纸、混合纸，合成箔、或者用于包装烟草产品的纸板或者卡片材料。
15.包括根据权利要求1-14所述的方法制造的凸辊(P11，P11B，P11E，P11L，P11W，P23-28，36，P81-R1-3；LR1-3；LL1-3；Kl-3)和凹辊(M11，M11B，M11E，M11L，M11W，M23-28，37；M81-R1-3；LR1-3；LL1-3；Kl-3)的压花辊组，其特征在于，凸辊上的结构性元件(GP1，GPB，GPE，GPL，GPW，FP-Q，D，Rh，R)和凹辊上的相关联的结构性元件(GM1，GMB，GME，GML，GMW，FM-Q，D，Rh，R)不反向适配，并且线性偏离15μm以上且角度偏离4°以上的预定量。
16.根据权利要求15所述的压花辊组，其特征在于，至少辊的表面由金属、硬金属或者陶瓷组成，并且表面可带有保护层。
17.根据权利要求15或者16所述的压花辊组，其特征在于，其中一个压花辊通过同步装置，优选地通过齿轮(39，40)，而连接到另一个压花辊。
18.根据权利要求15-17中任一项所述的压花辊组，其特征在于，两个压花辊(P81-R1-3；LR1-3；LL1-3；Kl-3)，(M81-R1-3；LR1-3；LL1-3；Kl-3)包括相互对应的区域(82)，相互对应的区域(82)分别具有用于产生起皱区域的凸起或者凹陷的结构(R，W，L，Z，K)，这些结构比其他结构分别更凸或者更凹。
19.根据权利要求15-18所述的压花辊组在压花设备中的使用，其特征在于，压花设备或者直接地或者借助机器人而被线上结合到包装线中。
20.根据权利要求19所述的使用，其特征在于，辊以优选在0.02毫米以上的确定的相互距离而布置。
21.根据权利要求19或者20所述的使用，其特征在于，压花辊组被布置在快速更换设备(30，59，64，70)内，快速更换设备被设计成压花辊(36，37)可单独且彼此独立地更换。
22.根据权利要求21所述的使用，其特征在于，压花辊(36，37)被可旋转地保持在各个辊支撑件(34，35；65，66)内，并且辊支撑件被紧固在可快速更换的外壳内的确切位置，并且辊支撑件可以单独且独立地移动，凸辊支撑件(34)的一端被支撑在滚针轴承(42)内，而其另一端被支撑在球轴承(43)内。
23.根据权利要求21或者22所述的使用，其特征在于，其中一个辊支撑件(34，65)的下半部具有键(49)，而外壳(31，60，67)的底部具有相应的凹槽(48)。
24.根据权利要求23所述的使用，其特征在于，另一个辊支撑件(66)的上半部具有键(49)，而在外壳(67)的上半部布置有凹槽(48)，或者其上侧的边缘(53)形成T形键，而外壳(60)的上侧具有T形凹槽。
25.根据权利要求22所述的使用，其特征在于，快速更换设备(70)包括具有两个相对壁(72，73)的外壳(71)，相对壁中的每个壁具有两个带紧固装置的开口(74，75)，用于承接和紧固辊(36，37)的轴(76，77)。
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