CN1203549A - 两个压花辊筒转速不同的压花和层压机 - Google Patents

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Abstract

一种压花和层压机具有表面设有第一套凸起(P3)的第一压花辊筒(3),表面设有第二套凸起(P5)的第二压花辊筒(5),所说两个压花辊筒之间形成一个辊隙,还有第一和第二压辊(7、9)分别与第一和第二压花辊筒(3、5)配合;其中所说第一套和所说第二套凸起(P3、P5)这样制成,使在所说间隙内第一套的某些凸起(P3)能与第二套的某些凸起(P5)重合,而第一套的另外一些凸起与第二套的另外一些相应的凸起不在同一相位上。两个辊筒之间的传动机构允许两个辊筒能够有滑动和相位差异,以便使凸起产生均匀的磨损。

Description

两个压花辊筒转速不同的压花和层压机
技术领域
本发明涉及一种压花和层压机，该机包括表面设有第一套凸起的第一压花辊筒和表面设有第二套凸起的第二压花辊筒，所说两个压花辊筒之间形成一个辊隙，还有第一和第二压辊分别与第一和第二压花辊筒配合；其中所说第一和所说第二套凸起是这样制成的，使在所说辊隙中第一套的某些凸起可与第二套的某些凸起重合，而第一套的另外一些凸起则与第二套的另外一些相应的凸起不在同一相位上。
现有技术
压花辊筒通常用来加工纸层使它成为半成品以便用来生产成卷卫生纸、成卷厨房纸、纸巾、餐巾纸等。
传统型式的压花和层压装置及方法例如在US-A-3,414,459中曾有说明。所说明的装置具有两个完全相同并对称的压花辊筒，其凸起在与相应辊筒轴线平行的线上对准。为了克服这种装置的某些缺点，EP-B-0,370,972曾描述了一种压花机，其中两个辊筒完全对称而其凸起也是成线对齐，只是所有这些线都相对于各自对应的辊筒轴线而倾斜。
这类已知装置(被称为凸纹对凸纹机，tip-to-tip machine)的两个压花辊筒是对称的，必须完全在同一相位上，这样在其最接近的区域内，两个辊筒才能实际上在其凸起位置上互相接触，用压力和胶粘剂把两层材料连结起来，其时在一个辊筒的所有的凸起和另一个辊筒的对应凸起之间有着准确的对应。实质上，一个辊筒的凸起被设置在右旋螺旋线上，而另一个辊筒的凸起被设置在左旋螺旋线上，这两螺旋线相对于各自对应的辊筒的轴线，具有相等但相反的斜度。这样就可制出带状产品，其中一个层的凸起与另一层的凸起重合并粘结其上，而一套凸起是在胶粘剂涂敷到其中一层的凸起上以后才抵压到另一套凸起上的。
当所用辊筒上设有非常小而非常密实的凸起时，为了克服由此发生的某些问题，曾有人提出(EP-A-0,426,548)两个层应该用不同的图案来压花，换句话说，在图案内的至少一个对准方向上，一个层的凸起具有一个与设在另一层的同一方向上的凸起不同的间隔。这样便可得到一条带，其中两个层只是在有限的区域内而不是在带的整个区域上互相接触。
实际上，为了使两层连结并层压而使它们通过两个压花辊筒之间的间隙时，一个压花辊筒上只有某些凸起可与另一个辊筒上的凸起对应。这样两个压花辊筒上只有很小区域内的凸起受到机械应力和压应力(在那里两层被结合)，而大部分区域内的凸起没有受到应力(在那里在两个辊筒的凸起之间并没有相互对应的关系)。
在凸纹对凸纹式的压花机中，两个压花辊筒总是准确地被保持在同一相位上，并被调节使一个辊筒的凸起与另一辊筒的凸起总是准确地被保持在同一相位上。为此目的，两个辊筒用一对齿轮机械地连接，并设有装置以便重新设定齿轮啮合时的游隙。调节压花机是一件极其费时和复杂的操作，特别是因为下列众多的原因而需进行的调节：凸起的尺寸很小，机加工的公差很小，由于本身的重量和压花应力造成的静力变形，及在正常操作条件下由于压辊包覆层被压缩所产生的热而引起的热变形。
在两个压花辊筒之间进行层压时施加在两个层上的压力是相当大的。当如同EP-A-0,426,548那样，还要缩减接触面积时，应力集中就会发生，单位压力就会增加，从而在接触区内的凸起最后就会被压垮。
事实上，已经发现，如同EP-A-0,426,548所描述的那样用来生产带材的压花辊筒在外接区域(接触区域)损坏起来远比传统的压花辊筒快，这是因为传统压花辊筒的设计要求在操作时在层压区内一个辊筒的所有凸起与另一辊筒的凸起必须准确地重合，从而将应力分散到一个大的表面积上的缘故。
本发明的概述
本发明的目的是要生产出一种压花和层压机，它可不需在两个压花辊筒之间进行相位的匹配，同时可以消除压力集中，从而将辊筒上的凸起压垮的缺点。
为此目的，在两个压花辊筒之间设置的传动系统可允许两个辊筒之间有滑动并且不将两个辊筒保持在同一相位上。这个对上述问题的解决方案是基于对这样一事实的认识，那就是如果在两个压花辊筒之间的层压间隙内两个辊筒的凸起只是在某些区域内而不是在整个接触线上互相对应，那就没有必要使两个辊筒的相位互相一效。滑动率可约为0.5-3‰。
这样就可保证压花辊筒有一较长的使用寿命，不仅因为压力已被分布到所有的凸起上从而导致较缓慢的损坏，而且还因为凸起能承受较大程度的碾压。在那些凸起在某些区域内被变形的系统中，工作凸起不久便会被压低，因此在未变形的凸起不互相干扰的情况下不可能使两层材料正确地层压。但按照本发明的压花机就不是这种情况，其中碾压是在整个辊筒上均匀地进行的，因此凸起的压低能够通过压花辊筒间隙的减小而容易地被补偿。在典型的已知系统中，就将胶粘剂涂敷到纸层上而言，在一定区域内集中碾压也会引起严重问题。这是因为当辊筒间的接触区降低到低于相邻区域时，支承在辊筒上的纸层就不再能在这些区域内接受胶粘剂，因此两个纸层就不能连结在一起。集中在两个压花辊筒之间的接触区内的程度有限的碾压足够使两个要离开压花和层压机的层之间的粘合丧失。
不需相位匹配及采用能在两个辊筒之间产生滑动的传动机构使我们有可能摆脱调节机械所需的整套繁复的操作，这样就能相当可观地节省时间和金钱，还可避免由于凸起被局部压低而造成的各种问题。
采用皮带传动机构，例如还可具有降低传动系统的构造和维护费用的好处。在此以前通常用来传动的齿轮系统的润滑问题也就不成问题，并且传动机构的噪声也可减少。
采用两个直径略有不同的压花辊筒和使用适当直径的平皮带轮，使两个辊筒的周边速率在理论上相等(除了由于传动机构的型式而产生的滑动外)，还可得到更多的好处。这样，两个辊筒在其中一个抵压在另一个上转动时会不断改变它们的相互接触点，即使皮带的滑动为零也会如此。按照本发明的压花机的另外一些有利的特征将在下面的说明和所附的权利要求中指出：
附图的简要说明
从下面所示出的本发明的一个实用而非限定性的范例的说明和附图中可对本发明有更清楚的了解。在附图中：
图1为一压花和层压机的示意图；
图2和3为在一可能的实施例中，两个压花辊筒的圆筒形表面的平面展开的一部分在图1中分别从II-II和III-III看去的视图；
图4为两个被压花和连结的纸层的一部分在从图1到3所示的压花机出来时的图；
图4A为带状材料的一个概略的剖面图，该剖面与材料的表面垂直并与凸起的对准方向之一平行；
图5为一与图4类似的视图，图中示出由两个压花辊筒制出并以相同的角度切割的两个连结层；
图6为图5中一部分的放大图；
图7为两个压花辊筒之间的传动系统的一个修改的实施例。
本发明实施例的详细说明
参阅图1，先对用标号1指出的压花和层压机进行综合说明。
轴线平行设置且在其表面上设有压花凸起的两个压花辊筒3和5被安装在机器1的机架上，在两个辊筒3和5所形成的间隙内，凸起(或凸起中的一些，后面还将说明)互相接触。
压花辊筒3与一压辊7配合，该压辊也可设有压花表面，或者表面可被一层易变形材料如橡胶等覆盖。标号9指出一个与压辊7类似的第二压辊，该压辊与压花辊筒5配合。这两压辊7和9分别装在铰接的可动元件7A和9A上，并受到一个弹性力例如通过两个气缸和活塞系统7B、9B来的弹性力的作用，该力将相应的压辊压紧在相应的压花辊筒3和5上。
N3和N5表示两个纸材料层或类似物，它们分别在压花辊筒3和压辊7之间及压花辊筒5和压辊9之间被输送进来，因此它们分别被压花。这两压花层仍然保留接合在相应的压花辊筒3和5上，而在用单元14将胶粘剂涂敷到层N3的凸起上以后，这两压花层才在两个压花辊筒3和5的间隙内被连结在一起，在那里一个压花辊筒的凸起所转动的距离小于从另一个压花辊筒的凸起出来的两个层N3和N5的结合厚度。这样便可得到胶粘两层并形成一条双层带材N2所需的压力，此后该带材被返回辊10和12或用其他已知方法移走，以便在生产线上接受进一步的加工，例如卷绕成卷。
两个压花辊筒3和5上所制出的凸起P3和P5是这样分布的，使在两个层被连结的区域内，只有一些凸起P3与相应的凸起P5重合，而在其他区域内则没有重合。
这一点可用已知方法来做到，如将凸起按EP-A-0,426,548所说的方式来分布，即将一个辊筒上的凸起的间隔做成与另一个辊筒上的凸起的间隔不同。但这样做的缺点是两个压花辊筒必须用不同的工具来加工。
或者，两个压花辊筒3、5可这样制造，它们可以有相同的压花图案，但被设置在不同的斜度，以致在一个辊筒的所有凸起与另一辊筒的所有凸起之间没有叠置即对应，但在一定区域内却有叠置或重合。
为此目的，按照第一实施例，当两个压花辊筒3和5都从同一侧看去时(图1中的II-II和III-III线)，可以看到有两套凸起(压花辊筒3上的第一套和压花辊筒5上的第二套)，分别以部分平面展开图在图2和3中示出。
第一套的凸起P3(压花辊筒3)是在Lx3和Ly3所指出的第一和第二对准方向上对准的，在这两个方向之间形成一个不等于零的角度α。在图2所示的例子中，凸起P3是按相同的间隔沿Lx3和Ly3设置的，但并非必需这样。方向Lx3与第一压花辊筒3的轴线A3的方向形成一个2°的角度β3。
在压花辊筒5上的第二套的凸起P5是在Lx5和Ly5所指出的第三和第四对准方向上对准的，如图3所示。在这两个方向之间形成一个相同的角度α(或至少一个非常接近α的角度，例如相差约为1-3°)，并且这两个方向是相对于压花辊筒5的轴线方向A5而沿相同的方向定向的。方向Lx5如同图2中的方向Lx3那样，在图3中从左到右向下倾斜。在本实施例中，第三对准方向Lx5与压花辊筒5的轴线A5形成的角度β5与β3不同，并等于6°。
分别按两个压花辊筒3和5上的凸起P3和P5排列而成的图案在两层N3和N5上压出相应的凸起P3′和P5′。因此在两层被连结起来后，一个层上的每一个凸起并不与另一层上的相应凸起叠层或重合。但如图4所示，在一定区域内，两层的凸起是有对应关系的。两个凸起重合的区域被两层上的凸起不重合的区域隔开。另外，凸起P3′和P5′重合的区域是在不与两个压花辊筒3和5的轴线A3和A5平行的两个对准方向上对准的。这意味着，当两层N3和N5被连结时，两个压花辊筒的凸起P3和P5在带材的层压(即连结)区域内的接触是逐渐发生的，这样可有效地减少机器的振动、机械应力和噪声。
在图4中，Lx3’、Ly3’和Lx5’、Ly5’分别表示在第一和第二层上的凸起P3′和P5′的对准方向。字母F表示离开压花机的带材的前进方向。
当两个对准方向Lx3和Lx5以相同的角度倾斜例如β3＝β5＝3°时，又可得到被连结的层N3和N5的凸起在一定区域内重合的好处，只是重合区被设置在与压花辊筒3和5的轴线平行的对准方向上，如图5所示。在这种情况下，虽然不再有减少振动的优点，但却可得到使两个压花辊筒3和5具有完全相同的切口(同样对于凸起)的优点。
图6为图5的示意性的放大图，从图中清晰可见凸起P3′和P5′的重合区。
在上文中涉及的凸起具有截角锥体的形状，这是最常用的形状。它们容易用简单的机加工过程例如特形铣制出。在这种情况下，对准方向可有利地与截角锥体的四边形底的对角线方向重合。但不同形状的凸起并非不可用。
另外，凸起对准方向的上述倾斜特征可统一于整个相应辊筒上；换句话说，方向Lx3、Ly3、Lx5和Ly5可分别在压花辊筒3或5的整个纵长向展开图上具有相同的倾斜角。但这并不是主要的，对准方向的倾斜角可沿着辊筒轴线逐渐变化，或者可在辊筒的连续区段上变化。
还应该注意到，如果两个对准方向Lx3和Lx5相对于相应辊筒3和5的轴线作相反方向的倾斜，并与相应的轴线形成不同的角度，也可获得凸起P3、P5部分叠置的类似效果。
当压花辊筒3、5按照图2-6的说明制造时以及其上的凸起P3、P5按不同的间隔设置时，可使凸起在一定区域内互相接触，这样会防止压花辊筒只在一定区域内被碾压而损坏，从而很快使凸起损坏得不能应用。按照本发明，用来使两个压花辊筒转动的传动机构允许在两个辊筒之间有滑动，因此允许两个辊筒移动到不在同一相位上。图1示出这种型式的传动机构的一个实施例，其中用一平皮带53环绕在驱动皮带轮51上。平皮带53还环绕一个键装在辊筒3的轴上的皮带轮55和一个键装在辊筒5的轴上的皮带轮57。为了使两个辊筒在不同的方向上转动(辊筒3按顺时针向，辊筒5按反时针向)，皮带的外面环绕在皮带轮55上，而皮带的内面环绕在皮带轮57上。标号59所指为一张紧皮带轮，它可使两个辊筒3和5之间的辊隙能被调节。
如同本行业的技术人员所知道的那样，这种型式的传动机构是不能在两个皮带轮55、57之间维持相位匹配的，因此在两个辊筒之间发生少量的滑动或相位不一致的移动在所难免。尽管这种现象在传统的采用凸纹对凸纹连结的压花方法中是完全不能接受的，但按照本发明，正好就是传动机构的这种特性被利用来获得各种利益和效果，即分散碾压力，提高辊筒的使用寿命，减少调节和维护的操作，和整个消除两个辊筒的初始调节。另外还有一个优点是能够显著地减少传动机构的噪声。
为了使接触压力保持恒定，可恒温控制两个压花辊筒3、5。已经发现，当机器冷却时将压花辊筒3、5的间隙调节到0.05mm，这个间隙在机器运转20分钟后将会消失或显著减小，这是因为在运转时由于温度的上升(由于两个压辊的作用而产生热)，从而使压花辊筒沿径向膨胀所致。采用一个恒温的控制系统，例如采用恒温的热交换液使它在压花辊筒3、5内循环，便有可能在操作周期开始前，使辊筒的温度保持在一稳定的水平上，从而可在凸起之间设定正确的间隙，而这间隙在整个操作中可保持不变。
作为增添或作为替代，有可能采用一个系统来控制两个压花辊筒3、5之间的压力，使这个压力保持在一个恒定的水平上。这个系统在图1中被概略地示出。第二压花辊筒5和第二压辊9被一摆动元件16承载着，该摆动件在16A处铰接在本机器的结构上，并被一气缸和活塞促动器18抵压在一固定挡块20上。而摆动件16的延伸部24所承载的可动且可调节的挡块22与固定挡块20配合作用。固定挡块20上设有载荷传感器，它能将一个与可动挡块22所施加的力成比例的信号发送给控制单元。当系统的几何尺寸、气缸和活塞促动器18所施加的力以及固定挡块20上载荷传感器所检测到的力均为已知时，便有可能推导出两个压花辊筒3、5之间的作用功率。因此只要将载荷传感器检测到的力保持恒定(可用专用的促动器连续调节可调挡块22)，便能使两个压花辊筒3、5之间的压力保持在一恒定的预定值。
如上所述，在两个压花辊筒3和5之间的皮带传动机构具有相当大的优点。但本发明的主要目的也可采用另一种不同型式的传动机构来完成，例如一个这样构造的齿轮传动机构，它能使两个压花辊筒不在同一相位上，换句话说，它能在两个辊筒3和5的周边速率之间保持一个微小的差异，例如约为1-2‰。图7所示的齿轮传动系统就能做到这一点。两个齿轮63和65分别被键装在两个辊筒3、5的轴上。
与传统的压花机不同，两个齿轮63和65并不直接啮合，但有另外三个齿轮67、68、69位在其间，其中最后一个为一惰轮，而齿轮66、67被键装到单根辅助轴上。这样，通过每一齿轮的齿数的适当选择，便能得到所需要的在辊筒3和5之间的速比，例如前面所说的约1-2‰的速差，惰轮68使两个辊筒3和5能以相反的方向转动。
应该知道，图上所示只是一个例子，只是用来作为本发明的一个实际指示，而本发明可在不超越本发明的指导思想的范围内作出多种形式和布置的改变。在所附权利要求中的标号，目的是在结合说明和附图阅读权利要求时更容易了解，它们并不限制权利要求书上提出的保护范围。

Claims (14)

1、压花和层压机，它包括一个表面设有第一套凸起(P3)的第一压花辊筒(3)，和一个表面设有第二套凸起(P5)的第二压花辊筒(5)，所说两个压花辊筒之间形成一个辊隙，还有第一和第二压辊(7、9)分别与第一和第二压花辊筒(3、5)配合；其中所说第一和所说第二套凸起(P3、P5)是这样制造的，使在所说间隙内某些第一套凸起(P3)能与某些第二套凸起(P5)重合，而第一套的另外一些凸起与第二套的另外一些相应的凸起则不在同一相位上，其特征为，两个压花辊筒(3、5)用一传动机构机械连接，该传动机构可使两个辊筒不在同一相位上并使它们之间有少量的相对滑动。
2、按照权利要求1所述的压花和层压机，其特征为，所说传动机构为一平滑皮带传动机构。
3、按照权利要求2所述的压花和层压机，其特征为，所说皮带传动机构为一单根在驱动皮带轮(51)上绕行的皮带(53)，该皮带还这样环绕两个键装在两个辊筒(3、5)上的皮带轮(55、57)上使两个压花辊筒(3、5)在相反的方向上转动。
4、按照权利要求2或3所述的压花和层压机，其特征为，所说皮带为一平皮带。
5、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，第一套的凸起(P3)以第一间隔在第一对准方向(Lx3)上设置，并以第二间隔在第二对准方向(Ly3)上设置，并且所说第一和所说第二对准方向之间形成一个不等于零的角度(α)；而第二套的凸起(P5)以所说第一间隔在第三对准方向(Lx5)上设置，并以所说第二间隔在第四对准方向(Ly5)上设置，并且所说第三和所说第四对准方向之间形成一个与所说第一和所说第二方向形成的角度(α)近似相等的角度；所说第一对准方向(Lx3)与所说第三对准方向(Lx5)相对于各自对应的压花辊筒(3、5)的轴线(A3、A5)在相同的方向上倾斜，所说第一和所说第三对准方向(Lx3、Lx5)相对于各自对应的压花辊筒(3、5)的轴线(A3、A5)具有相同的倾斜角(β3＝β5)或具有不同的倾斜角(β3、β5)。
6、按照权利要求1到4中一项或多项的压花和层压机，其特征为，第一套凸起(P3)以第一间隔在第一对准方向(Lx3)上设置，并以第二间隔在第二对准方向(Ly3)上设置，所说第一和所说第二对准方向之间形成一个不等于零的角度(α)；第二套凸起(P5)以所说第一间隔在第三对准方向(Lx5)上设置，并以所说第二间隔在第四对准方向(Ly5)上设置，所说第三和所说第四对准方向之间形成一个与所说第一和所说第二对准方向形成的角度(α)近似相等的角度；并且所说第一对准方向(Lx3)与所说第三对准方向(Lx5)相对于各自对应的压花辊筒(3、5)的轴线(A3、A5)在相反的方向上倾斜并与所说轴线形成不同的角(β3、β5)。
7、按照权利要求1到4中一项或多项的压花和层压机，其特征为，第一套凸起(P3)在对准方向上对准时所用的间隔不同于第二套凸起(P5)在相应的对准方向上所用的间隔。
8、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，所说凸起的密度在6到150个凸起/cm2之间，最好在10到60个凸起/cm2之间。
9、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，两个压花辊筒(3、5)在操作时被保持在一个受控制的温度下。
10、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，该机包括一载荷传感器(20)能发出与两个压花辊筒(3、5)之间的压力成比例的信号，还有一个控制系统，能根据所说信号，使两个压花辊筒(3、5)之间的压力保持恒定。
11、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，两个压花辊筒具有不同的直径。
12、按照权利要求1和5-11中一项或多项的压花和层压机，其特征为，所说传动机构具有一套齿轮(63-68)，能使两个压花辊筒以略为不同的周边速率转动。
13、按照以上权利要求中一项或多项的压花和层压机，其特征为，两个压花辊筒之间的滑动约为0.5-3‰。
14、压花和层压方法，其包括：
带材的第一层(N3)被压花并环绕在设有第一套凸起(P3)的第一压花辊筒(3)上；
带材的第二层(N5)在与第一层(N3)分开的情况下被压花并环绕在设有第二套凸起(P5)的第二压花辊筒(5)上；
两个压花层(N3、N5)在所说两个压花辊筒之间形成的层压间隙内被层压在一起，胶粘剂被涂敷在至少一层所说层上，两个压花辊筒上的凸起(P3、P5)只是在所说层压间隙的一定区域内互相对应，其特征为，
所说两个压花辊筒(3、5)彼此并不保持在同相位上。
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