DE2262721C3

DE2262721C3 - Embossing machine

Info

Publication number: DE2262721C3
Application number: DE19722262721
Authority: DE
Inventors: John Covington Va. DeLigt (V .St. A.)
Original assignee: Westvaco Corp
Current assignee: Westvaco Corp
Priority date: 1972-07-18
Filing date: 1972-12-21
Publication date: 1976-10-21

Description

Die vorliegende Lrfindung bezieht sich auf eine Prägemaschine zum beidseiligen Prägen beider Seiten von bahnfömiigeii Folien mit einer gravierten Prägewalze sowie einer Stützwalze, /wischen denen ein Walzenspalt gebildet ist, und einem endlosen Band, welches längs eines geschlossenen, durch den Walzenspalt hindurchgehenden Wege¹ um die Stützwalze herumgeführt ist.The present invention relates to an embossing machine for two-wire embossing of both sides of web-shaped foils with an engraved embossing roller and a support roller, between which a roller gap is formed, and an endless belt which runs along a closed path ¹ passing through the roller gap around the Support roller is passed around.

Es ist bereits eine Prägemaschine bekannt (s. DT-PS 24 297), bei welcher zwischen einer gravierten Prägewalze und einer Stützwalze ein Walzenspalt gebildet ist, durch welchen neben der zu prägenden Bahn ein endloses l'ilzband geführt ist. Bei Verwendung eines endlosen l'ilzbandes mil von Natur her relativ großer Dicke und geringer Klastizitäl bildet sich vor dem Walzenspalt eine stehende Welie aus, tue den PrägevorAn embossing machine is already known (see DT-PS 24 297), in which between an engraved embossing roller and a back-up roll, a nip is formed through which a next to the web to be embossed endless l'ilzband is led. When using a endless belt of felt which is relatively large by nature Thick and slight clasticity forms in front of the nip a standing Welie, do the embossing

gang nachteilig beeinflußt.gear adversely affected.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik liegi der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Piägemaschine der eingangs erwähnten Ganung zu schaffen, mit weleher auf einer durchlaufenden Bahn eine sehr klare PrätL'ni* fortlaufend vorgenommen werden kann, ohne daß der Prägevorgang durch Flattererscheinungen bzw. Fallen und die stehende Welle am endlosen Band im Bereich des Walzenspalts gestört wird.With regard to this state of the art the liegi The invention is based on the object of a stamping machine to create the Ganung mentioned at the beginning, with weleher A very clear PrätL'ni * can be made continuously on a continuous path without that the embossing process by fluttering or falling and the standing wave on the endless belt is disturbed in the area of the nip.

ίο Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß bei Verwendung einer dünnen elastischen Folie als endloses Band vor dem Walzenspalt eine Spannvorrichtung vorgesehen ist, welche quer über das endlose Band hinweg unter Krümmung des Bandes quer zu dessen Laufrichtung eine gleichförmige Längszugspannung des endlosen Bandes hervorruft.ίο According to the invention this is achieved in that at Using a thin elastic film as an endless belt in front of the nip a tensioning device is provided which transversely across the endless belt with curvature of the belt transversely to its running direction causes a uniform longitudinal tension of the endless belt.

Auf Grund der Tatsache, daß als endloses Band sehr dünne Folien verwendet werden, ergibt sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung wunschgemäß eine sehr klare Prägung der durchlaufenden Bahn. Durch Verwendung einer das endlose Band quer zur Laufrichtung wirkenden' Spannvorrichtung kann fernerhin erreicht werden, daß das endlose Band über die ganze Breite des Walzenspalts hinweg mehr oder weniger einer gleichmäßigen Zugbeanspruchung ausgesetzt wird, so daß das Auftreten von stehenden Wellen sowie von Fallen und Flaitererscheinungen vermieden wird. Auf diece Weise kann somit erreicht werden, daß der Prägevorgang selbst mit hohen Geschwindigkeiten ablaufen kann, ohne daß'dabei Störungen auftreten.Due to the fact that very thin foils are used as the endless belt, results in the frame According to the present invention, a very clear embossing of the continuous web is desired. Through The use of a tensioning device that acts across the running direction of the endless belt can also be achieved that the endless belt over the entire width of the nip more or less subjected to uniform tensile stress, so that the occurrence of standing waves as well of traps and flait phenomena is avoided. In this way it can thus be achieved that the The embossing process can even run at high speeds without disturbances occurring.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Folie ein Breiten-/ Dickenverhältnis von mehr als 1000 aufweist.It is advantageous if the film has a width / thickness ratio of more than 1000.

LJm eine möglichst gleichmäßige Verteilung der auf das endlose Band ausgeübten Zugkräfte zu erreichen, erscheint es fernerhin als vorteilhaft, wenn die Spannvorrichtung ein mit einer Reihe von öffnungen versehenes Rohr ist, mit welchem ein von einer Pumpe gefördertes Strömungsmittel gegen die Innenfläche des endlosen Bandes führbar ist.LJm to achieve the most uniform possible distribution of the tensile forces exerted on the endless belt, It also appears to be advantageous if the clamping device is provided with a series of openings Tube is with which a pump delivered fluid against the inner surface of the endless tape is feasible.

Das mit öffnungen versehene Rohr kann dabei wahlweise als Umlerikelement für das endlose Band oder als Zwischenclement zwischen der Umlenkwalze und dem Walzenspalt ausgebildet sein.
Um die gleichmäßige Verteilung der Zugkräfte im Bereich des Walzenspalts noch weiterhin zu verbessern, erweist es sich fernerhin als zweckmäßig, wenn das mit öffnungen versehene Rohr etwa in Höhe der durch den Walzenspalt gehenden Ebene angeordnet ist. Um zu erreichen, daß das oberhalb des mit Öffnungen versehenen Rohres gebildete Luftkissen über die gesamte Länge des Rohres hinweg eine eiwa gleichförmige Dicke besitzt, erweist es sich fernerhin als zweckmäßig, wenn die Außenfläche des mit öffnungen versehenen Rohres zusätzlich in Querrichtung zum endlosen Band gekrümmt ist.The tube provided with openings can optionally be designed as a reversing element for the endless belt or as an intermediate element between the reversing roller and the roller gap.
In order to further improve the uniform distribution of the tensile forces in the region of the roller gap, it has also proven to be expedient if the tube provided with openings is arranged approximately at the level of the plane passing through the roller gap. In order to ensure that the air cushion formed above the tube provided with openings has an approximately uniform thickness over the entire length of the tube, it is furthermore expedient if the outer surface of the tube provided with openings is additionally curved in the transverse direction to the endless belt .

Um schließlich noch zu erreichen, daß das endlose Band in seitlicher Richtung gut geführt wird, erweist es sich fernerhin als zweckmäßig, wenn das mit Öffnungen versehene Rohr an beiden Seiten mit jeweils einemIn order to finally achieve that the endless belt is well guided in the lateral direction, it proves furthermore to be useful if the tube provided with openings on both sides with one in each case

f.o Führungsstück zur seitlichen Führung des endlosen Bandes versehen ist.f.o guide piece is provided for the lateral guidance of the endless belt.

Die Erfindung soll nunmehr an Hand von Ausführiingsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung bezug genommen ist. EsThe invention will now be based on exemplary embodiments will be explained and described in more detail, reference being made to the drawing. It

(15 zeigt(15 shows

F i g. 1 eine seitliche Ansicht einer ersten Aiisführungsform der erfindungsgemäßen Prägemaschine,
F i g. 2 und 3 schemaiische Ansichten der Betriebs-F i g. 1 is a side view of a first embodiment of the embossing machine according to the invention,
F i g. 2 and 3 schematic views of the operational

Verhältnisse bei einer Prägemaschine gemäß dem bisherigen Stand det Technik,Conditions in an embossing machine according to the previous one State of the art,

Fi g. 4 eine schematische Teilansicht -- teilweise im Schnitt — einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgcmäUen Prägemaschine,Fi g. 4 is a schematic partial view - partly in Section - a second embodiment of the invention Embossing machine,

F i g. 5 und 6 Schnittansichten entlang der Linien V-V und Vl-Vl von F ig. 4,F i g. 5 and 6 sectional views along the lines V-V and Vl-Vl of F ig. 4,

Fig. 7 eine seitliche schematische Ansicht der Prägemaschine von F i g. 4, und7 is a side schematic view of the embossing machine from F i g. 4, and

F i g. 8 eine seitliche schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prägemaschine. F i g. Figure 8 is a side schematic view of a third Embodiment of the embossing machine according to the invention.

Gemäß F i g. 1 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein dünnes Endlosband 1 aus elastischem Material um eine Stützwalze 2 geführt, welche gegenüber einer mit einer Gravur versehenen Prägewalze 3 so ungeordnet ist, daß dazwischen ein Spalt frei bleibt. Durch den Spalt läuft von links nach rechts eine Papierbahn 4. Das endlose Band 1 wird mitteis Um.'enkelemente 5,6 und 7 in einer bestimmten Position [(ehalten. Zusätzlich ist eine Schwerkraft-Spannvorrir'ntung vorgesehen, welche aus einer Walze 8 besteht, die an einem Ende eines um einen Schwenkpunkt beweglichen Arms 9 gelagert ist. Das über das Umlenkelement 5 geführte endlose Band 1 ist in entgegengesetzter Richtung zum Walzenspalt gekrümmt, wodurch das endlose Band I in Längsrichtung gespreizt und beim Eintritt in den Salt möglichst gleichmäßig über die ganze Breite gespannt wird.According to FIG. 1, within the scope of the present invention, a thin endless belt 1 made of elastic material is guided around a support roller 2 which is so disordered with respect to an engraved embossing roller 3 that a gap remains free between them. A paper web 4 runs through the gap from left to right. The endless belt 1 is held in a certain position by means of reversing elements 5, 6 and 7 which is mounted at one end of an arm 9 movable about a pivot point. The endless belt 1 guided over the deflection element 5 is curved in the opposite direction to the roller gap, whereby the endless belt I spreads in the longitudinal direction and as evenly as possible when entering the salt the whole width is stretched.

Die in F i g. I dargestellte Anordnung arbeitet wie yo folgt: Um ein beidseitiges Prägen in einem Durchlauf durch den Walzenspalt zu erreichen, muß das endlose Band 1 aus einer dünnen, elastischen Folie bestehen. Dabei hat die Erfahrung gezeigt, daß die Prägung umso klarer wird, je dünner das endlose Band I ist. Wenn jedoch ein endloses Band I mit einem Breiten/Dickenverhältnis von mehr als 1000 bei einer Anordnung gemäß dem bisherigen Stand der Technik verwendet wird, tritt gemäß F i g. 2 im Beieich 30 eine extrusionsartige Verzerrung des endlosen Bandes auf. Da das Bandmaterial im wesentlichen nicht komprimierbar ist, wird der belastete Teil lediglich verschoben, wodurch an den Bahnrändern und in transversaler Richtung Falten 32 entstehen. Das entlang der Ränder des endlosen Bandes I ausgestoßene Material kann dabei seitlich frei fließen, während der mittlere Teil des endlosen Bandes 1 sich in Laufrichtung fortbewegt. Auf der Zuführseite zum Walzenspalt, an welcher Stelle die Fließbewegung des Bandmaterials in Spaltrichtung verläuft, entsteht demzufolge wegen einer gegenläufigen Bewegung des Bandmaterials ein Druckbelastungsbereich, so wie sich dies aus dem gezeigten Druckbelastungsdiagramm ergibt. Der abgegrenzte Bereich auf der einen Seite des Diagramms stellt dabei die Verteilung der Zugkräfte in dem betreffenden Bandabschnitt dar. Eine weitere Komplizierung ergibt sich dadurch, daß das endlose Band I auf Grund der Zugbeanspruchung im Bereich 33 eine Tendenz zur Querschnittsverminderung besitzt. Da durch die Reibung am Walzenspalt dem endlosen Band I Bewegungsenergie vermittels wird, sind die bei der Überwindung des Trägheits-, Reibungs- und Gravitationswiderstands des endlosen Bandes 1 auftretenden Zugbelastungen in dem Bereich 30a am größten. Der im Bereich 30a auftretende Materialüberschuß bildet unmittelbar vor dem Walzenspalt eine stehende Welle, wodurch beim Prägen Freilauffehler verursacht werden. Falls ferner die Amplitude dieser stehenden Welle nicht unter eine höchstzulässige Grenze beschränkt werden kann, wird die ganze stehende Welle in den Walzenspalt hineingezogen, wodurch das Prägemuster sowie das endlose Band 1 zerstört werden. Eine Zerstörung des endlosen Bandes I kann jedoch auch stattfinden, wenii versucht wird, das Auftreten einer stehenden Welle durch stärkeres Spannen des endlosen Bandes 1 zu verhindern, wobei ein Spannungsverteilungsprofil entsprechend F i g. 3 entsteht, gemäß welchem auch die Mitte des endlosen Bandes 1 einer Zugbelastung ausgesetzt wird. Dabei zeigt die Erfahrung von endlosen Bändern I mit einem Breiten/Dickenverhältnis von mehr als 1000. daß eine Tendenz zur starken Querschnittsverminderung in den Bereichen 33 und eine beginnende Längsfaltenbildung 34 besteht. Beim Einziehen in den Spalt haben diese Längsfalten genauso schädliche Auswirkungen wie stehende Wellen.The in F i g. I arrangement shown operates as yo follows: To a double-sided embossing in a single pass to achieve through the nip, the endless belt 1 must consist of a thin, elastic film. Experience has shown that the embossing becomes clearer the thinner the endless band I is. However, if an endless belt I with a width / thickness ratio of more than 1000 is used in a prior art arrangement, as shown in FIG. 2 in Beieich 30 an extrusion-like distortion of the endless belt. Since the band material is essentially incompressible, the loaded part is merely displaced, as a result of which folds 32 arise at the web edges and in the transverse direction. The material ejected along the edges of the endless belt I can flow freely laterally, while the middle part of the endless belt 1 moves in the running direction. On the feed side to the roller gap, at which point the flow movement of the strip material runs in the direction of the gap, a pressure load area arises due to an opposing movement of the strip material, as can be seen from the pressure load diagram shown. The delimited area on one side of the diagram represents the distribution of the tensile forces in the relevant belt section. A further complication arises from the fact that the endless belt I has a tendency to reduce cross-section due to the tensile stress in area 33. Since kinetic energy is imparted to the endless belt I by the friction at the nip, the tensile loads occurring in the overcoming of the inertia, frictional and gravitational resistance of the endless belt 1 are greatest in the region 30a. The excess material occurring in the area 30a forms a standing wave immediately in front of the nip, which causes freewheeling errors during embossing. Furthermore, if the amplitude of this standing wave cannot be restricted below a maximum permissible limit, the entire standing wave is drawn into the nip, whereby the embossing pattern and the endless belt 1 are destroyed. However, the endless belt I can also be destroyed if an attempt is made to prevent the occurrence of a standing wave by tightening the endless belt 1, with a stress distribution profile corresponding to FIG. 3 arises, according to which the center of the endless belt 1 is also subjected to a tensile load. The experience of endless belts I with a width / thickness ratio of more than 1000 shows that there is a tendency towards a strong reduction in cross section in the areas 33 and the formation of longitudinal folds 34. When drawn into the gap, these longitudinal folds have just as damaging effects as standing waves.

Das endlose Band I wird auf dei ungestützten Bandstrecke zwischen dem Walzenspalt und dem nächstliegenden Umlenkelement 5 einer ausreichenden Spannung ausgesetzt. Bei Dünnschichtbändern mit einem Breiten/Dickenverhältnis von mehr als 1000 erweist es sich dabei als nötig, eine gleichmäßig verteilte, von der Lage unabhängige Kraft aufzuwenden, um die stehende Welle aus einem kritischen Kontakt mit der Stützwalze 2 herauszubringen, sobald lokale Materialansammlungen entsteht. Dies kann bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform mit Hilfe eines gekrümmten Umlenkelements 5 erreicht werden, wodurch über die ganze Breite des endlosen Bandes I eine in etwa gleichförmige Zugspannung erzielbar ist.The endless belt I is on the unsupported belt stretch between the nip and the closest deflecting element 5 of sufficient tension exposed. In thin-film strips with a width / thickness ratio of more than 1000, it proves as necessary to use an evenly distributed force, independent of the position, to maintain the standing position Bring shaft out of critical contact with the back-up roll 2 as soon as local material accumulations arises. This can be done in the case of the in FIG. 1 embodiment shown with the help of a curved deflecting element 5 can be achieved, whereby over the entire width of the endless belt I an approximately uniform Tensile stress is achievable.

In Fig.4 bis 7 ist eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In diesem Fall besteht das Umlenkelement *.us einem Rohr 11, in welchem eine Reihe von öffnungen 12 vorgesehen sind. Dem Inneren des Rohres 11 wird über die Leitung 14 stetig Luft von einer Pumpe 13 zugeführt. Dadurch wird unter dem endlosen Band 1 ein Luftkissen gebildet. Zur seitlichen Führung des endlosen Bandes 1 sind an den Enden des Rohres Il Führungsstücke 15 befestigt, auf welchen wiederum je ein wellenförmig ausgebildetes Führungsblech 16 befestigt ist. Die Führungen 15, 16 üben demzufolge eine Rückstellkraft auf das endlose Band I aus und halten es in der Spur, falls dasselbe auf Grund von Verzerrungen im Walzenspalt aus der Spur geraten sollte. Das mit Öffnungen 12 versehene Rohr 11 kann zusätzlich noch in Querrichtung gekrümmt sen, wobei die Krümmung so ausgelegt ist, daß gemäß F i g. 7 der Annäherungswinkel λ im Bereich der Bandmitte größer als der Annäherungswinkel β im Bereich der Bandränder ist, demzufolge ein Winkeldifferential Δ zwischen dem Mittelteil des Bandes und seinen äußeren Rändern auftritt.A modified embodiment of the invention is shown in FIGS. In this case, the deflecting element * consists of a tube 11 in which a number of openings 12 are provided. Air from a pump 13 is continuously supplied to the interior of the tube 11 via the line 14. As a result, an air cushion is formed under the endless belt 1. For the lateral guidance of the endless belt 1, guide pieces 15 are attached to the ends of the tube II, on each of which a wavy guide plate 16 is attached. The guides 15, 16 consequently exert a restoring force on the endless belt I and keep it on track if the same should get off track due to distortions in the nip. The tube 11 provided with openings 12 can additionally be curved in the transverse direction, the curvature being designed so that according to FIG. 7 the approach angle λ in the region of the middle of the tape is greater than the approach angle β in the region of the tape edges, as a result of which an angular differential Δ occurs between the central part of the tape and its outer edges.

Die Funktionsweise der beschriebenen Anordnung ist wie folgt: Durch das mit Hilfe des Strömungsmittels gebildeten Luftkissen zwischen der Unterseite des endlosen Bandes 1 und der angrenzenden Oberfläche des Umlenkelements 5 ergibt sich eine relativ reibungslose Umlenkung des endlosen Bandes 1. Das Luftkissen bewirkt ferner, daß über die ganze Breite des endlosen Bandes 1 eine gleichmäßig verteilte Spannkraft erzeugt wird. Mit zunehmender lokaler Vergrößerung der stehenden Welle wird nämlich auch das gebildete Luftkissen dicker, demzufolge die in Längsrichtung wirkende Bandspannung konstant bleibt, wodurch wiederum ein weiteres Anwachsen der stehenden Welle verhindert wird. Da die Bandspannung und der Winkel α in einem so kritischen Verhältnis zueinander stehen, ist offen sichtlich, daß die zur Begrenzung einer stehenden WeI-The mode of operation of the arrangement described is as follows: With the aid of the fluid formed air cushion between the underside of the endless belt 1 and the adjacent surface of the Deflection element 5 results in a relatively smooth deflection of the endless belt 1. The air cushion causes Furthermore, that over the entire width of the endless belt 1 generates a uniformly distributed tension force will. With increasing local enlargement of the standing In the wave, the air cushion that is formed is also thicker, consequently the one acting in the longitudinal direction Belt tension remains constant, which in turn prevents further growth of the standing wave will. Since the belt tension and the angle α are in such a critical relationship to one another, it is open clearly that the boundaries of a standing white

Ie erforderliche Zugspannung auf ein Minimum reduziert werden kann, falls der Winkel λ auf ein lolerierbares Minimum beschränkt wird. Im Idealfall sollte das endlose Band i tangential dem Spalt zugeführt werden. Für die oben beschriebenen Band- und Betriebsbedienungen wird jedoch ein Annäherungswinkel λ von 10° für ausreichend erachtet. Da auf Grund des Winkeldifferentials Δ dieser Winkel in der Mitte des Bandes I eher noch um 1° verringert, wird im kritischen Bereich der Idealfall der tangentialen Annäherung erreicht.
F i g. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, welche sich zum Einbau bei herkömmlicheren Bandprägemaschinen eignet. Das Umlcnkelement ibt dabei als rotierende Umlenkwalze 50 ausgebildet. Zur Spannungssteuerung ist zwischen der Umlenkwalze 50 und dem Walzenspalt ein Rohr 60 quer zu dem endlosen Band I angeordnet. Der Aufbau des Rohres 60 enispricht dem Umlenkelement 5, wobei wahlweise eine gerade oder gebogene Achse vorgesehen sein kann. Mit Hilfe des Rohres 60 wird das endlose Band 1 /wi·The required tensile stress can be reduced to a minimum if the angle λ is restricted to a tolerable minimum. In the ideal case, the endless belt i should be fed tangentially to the gap. For the band and operating conditions described above, however, an approach angle λ of 10 ° is considered sufficient. Since, due to the angular differential Δ, this angle is reduced by 1 ° in the middle of the band I, the ideal case of tangential approximation is achieved in the critical area.
F i g. Figure 11 shows another embodiment of the invention which is suitable for incorporation into more conventional belt embossing machines. The deflecting element is designed as a rotating deflecting roller 50. For tension control, a tube 60 is arranged transversely to the endless belt I between the deflection roller 50 and the roller gap. The structure of the tube 60 corresponds to the deflection element 5, it being possible for a straight or curved axis to be provided. With the help of the tube 60, the endless belt 1 / wi

ίο sehen der Umlenkrolle 50 und dem Walzenspalt in Längsrichtung leicht gespannt.ίο see the pulley 50 and the nip in Slightly stretched lengthways.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Embossing machine for two-wire embossing of both Ropes of railway foil with an engraved one Embossing roller and a backup roller, between which a roller gap is formed, and an endless one Belt that runs along a closed path through the nip is guided around the support roller, thereby characterized in that when using a thin elastic film as an endless belt (1) before the nip a tensioning device (11, 60) is provided which transversely over the endless belt (1) under the curvature of the federal government (1) transversely to its running direction a uniform longitudinal tension of the endless belt (1).

2. Embossing machine according to claim I, characterized in that that the film has a width / thickness ratio of more than 1000.

3. Embossing machine according to claim 1, characterized in that that the clamping device is a tube provided with a series of openings (12) (11, 60) is. with which one of a pump (13) conveyed fluid can be guided against the inner surface of the endless belt (I).

4. Embossing machine according to claim 3, characterized in that that the tube (11) provided with openings (12) as a deflecting element (5) for the endless Band (1) is formed (Fig. 1).

5. Embossing machine according to claim 3, characterized in that the one provided with openings (12) Tube (60) is arranged between a deflection roller (50) and the roller gap (Fig. 8).

b. Embossing machine according to Claim 4 or 5, characterized in that the tube ((1. 60) provided with openings (12) is arranged approximately at the level of the plane passing through the nip.

7. Embossing machine according to one of claims 4 to

5, characterized in that the outer surface of the tube (11, 60) provided with openings (12) is additionally is curved in the transverse direction to the endless belt (1).

8. Embossing machine according to one of claims 3 to

6, characterized in that the tube (11, 60) provided with openings (12) on both sides with each a guide (15,! 6) is provided for the endless belt (1).