EP1790466A1 - Embossing roll and method for embossing a web or a sheet - Google Patents
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- EP1790466A1 EP1790466A1 EP06023985A EP06023985A EP1790466A1 EP 1790466 A1 EP1790466 A1 EP 1790466A1 EP 06023985 A EP06023985 A EP 06023985A EP 06023985 A EP06023985 A EP 06023985A EP 1790466 A1 EP1790466 A1 EP 1790466A1
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Definitions
- the present invention relates to an embossing roller and a method for producing an embossing pattern in a material web or in a blank.
- the invention is particularly applicable in the context of multi-ply tissue napkins or tissue handkerchiefs consisting of several plies of tissue paper, the tissue plies being held together by embossing.
- the embossing station comprises a pair of rollers, which on the one hand has an embossing roller and on the other a counter-roller. Between the two rollers is a passage or embossing gap, through which the material web is guided.
- the embossing roll has a plurality of embossing pins projecting radially from its lateral surface, while the counter-roller is provided with a smooth lateral surface.
- paper handkerchiefs are often produced to achieve high productivity by means of multi-web manufacturing machines having multiple juxtaposed rows of benefits.
- they have for holding the tissue layers typically arranged at its edge Edge embossing and a substantially unembossed mirror surface surrounded by the edge embossing.
- the roll construction does not have to be increased.
- the engagement surface ie the sum of those end faces of embossing pins, which are at the same time more or less in engagement with the material web to be embossed, substantially constant.
- a transversely over all benefit rows extending engagement surface band mentally defined by the plane of the embossing roll unwound in the plane and being as long as the sum of the widths of all the benefit rows.
- the width of the engagement surface band is determined at least as a function of the diameter of the embossing roller, preferably additionally in dependence on the height or the radial projection of the embossing pins over the lateral surface and / or the thickness of the material web or the blank and / or or the width of the Recgespaltes.
- the presettable width of the engagement surface band should approximately reflect the actual engagement conditions between the embossing pins and the material web. It is therefore based on the order of magnitude of the distance over which the material web or the blank is pressed or compressed during embossing.
- the width of the engagement surface band is smaller than the aforementioned distance.
- a substantially constant engagement surface in the sense of the present invention means that an intervention parameter to be calculated may not exceed a certain maximum value. An example of the calculation of this intervention parameter will be described later.
- the fact that the aforementioned engagement surface remains essentially constant in this sense hardly occur between embossing roller and counter-roller embossing force fluctuations, which lead to the unwanted chatter vibrations in the prior art.
- the stamping forces occurring between the two rolls are essentially constant according to the invention, so that chatter vibrations are no longer excited.
- a substantially constant engagement surface can be achieved, for example, by a specific arrangement of embossing pins of the same size on the lateral surface of the embossing roller. Additionally or alternatively, it is conceivable to form the embossing pins with different sized end faces for engagement in the material web and thereby to keep the engagement surface constant.
- the embossing roller 1 has on its lateral surface 2 only partially illustrated embossing pins 3 for introducing embossing recesses in a material web 6, which in Fig. 1 from the right to is passed through the gap between the rollers 1 and 4 on the left.
- the mantle surface 5 of the counter-roller 4 is smooth, ie it has no embossing projections.
- Fig. 2 shows the partial development of the lateral surface 2 of a known from the prior art embossing roller in the plane.
- a total of four utility rows N 1 , N 2 , N 3 , N 4 lying adjacent to each other in roller axial direction z with the respective widths b N1 , b N2 , b N3 , b N4 can be seen, which fill the entire width of the material web 6.
- the embossing pattern is embossed on the material web 6.
- the embossing patterns in each row of use N 1 , N 2 , N 3 , N 4 are in the circumferential direction of the embossing roll 1 or rotational angle direction ⁇ offset from one another.
- Embossing patterns used in tissue paper generally have a rectangular shape.
- the embossing patterns shown in Fig. 2 are, in contrast, each square or rectangular.
- the embossing pattern is in the form of an edge embossing at its edge.
- the edge embossment completely surrounds or encloses a continuous, unembossed mirror surface S, which is located in the inner field of the edge embossing, as can be seen in FIG.
- the mirror surface S is preferably greater than or equal to one quarter of the total product area, i. the total area of the paper tissue comprising the mirror surface S and the surface of the edge embossing. Possibly.
- a narrow, unembossed strip between the edge embossing and the product or tissue border may constitute another component of the total area of the tissue.
- Any logo or similar impressions in the mirror surface S are also taken into account in this context, so that the associated stamping surfaces, which are comparatively small in relation to the edge embossing, are not attributed to the mirror surface S itself. Incidentally, it is conceivable that the edge embossing the mirror surface S not completely closed circumferentially, but only partially surrounds.
- Substantially constant in the sense of the following invention is preferably intended to mean that in the case of two-lane production machines with two use rows N 1 , N 2 the inequality M e ⁇ 30 % and in four-lane manufacturing machines with four utility rows N 1 , N 2 , N 3 , N 4 the inequality M e ⁇ 20 % applies.
- the calculation of the engagement surface parameter M e takes place with the aid of electronic data processing.
- FIGS. 3 and 4 prior art embossing patterns and according to the present invention are juxtaposed.
- FIG. 3 shows the part of a conventional embossing pattern, as also shown several times in FIG. 2.
- the embossing pin diameter for producing the embossing pattern according to FIG. 3 was 0.4 mm.
- 4 shows the part of an embossing pattern which takes into account the condition according to the invention of a substantially constant engagement surface. As can be seen, the corner of the per se square embossing pattern in the transition region E is rounded.
- the embossing pin diameters for producing the embossing recesses in the region E were 0.5 mm, while the embossing pin diameters for producing the embossing recesses outside the region E were 0.4 mm as in the embossing pattern according to FIG. 3.
- FIG. 5 shows a comparison of the size of the engagement surfaces in the production of the embossing pattern according to FIG. 3 and of the embossing pattern according to FIG. 4 as a function of the angle of rotation ⁇ .
- N 4 is also shown engaging surface 4 summed over all the rows of blanks N 1, N 2, N 3, N.
- the accumulated engagement surface oscillates between the values of about 80 mm 2 and about 190 mm 2 .
- the size of the engagement surface only oscillates between approximately 80 mm 2 and approximately 90 mm 2 , as can be seen from the right half of the diagram of FIG. 5.
- the engagement surface parameter M e remains far below 20%.
- chatter vibrations can additionally be counteracted by reducing the accumulated engagement surface as much as possible.
- FIG. 8 shows the detail "X" from FIG. 1 for explaining the definition according to the invention of the width ⁇ l of the engagement surface band EFB 1 or EFB 2 .
- width .DELTA.l of the engagement surface band which in particular can also be determined empirically, are conceivable.
- the width .DELTA.l should always be smaller than the distance .DELTA.M drawn in FIG. 8, over which the material web 6 is pressed during the embossing process differently from its original thickness t.
- the width .DELTA.l should always be smaller than the distance .DELTA.M drawn in FIG. 8, over which the material web 6 is pressed during the embossing process differently from its original thickness t.
- the embossing quality of an embossing pattern produced according to the invention is determined on the one hand by the formation of the embossing recesses per se (penetration depth of the pins into the material web) and on the other by the uniformity of the arrangement of the embossing depressions relative to one another.
- the embossing quality can be assessed on the basis of gray levels of the embossing pattern.
- the intensity of the grayscale of the individual embossing depressions provides a measure of the quality, i. H. for the embossing depth and the geometry of the embossing point, dar.
- the course of the gray scale or embossing intensity depending on the rotation angle can be represented.
- the conventional embossing pattern results in the curve shown in Fig. 6 below.
- the course of the corresponding gray scale or embossing intensity of the ideal reference embossing pattern is shown.
- the ideal intensity average is 9.4%
- the mean intensity value for the conventional embossed pattern is 2.8%.
- the modulation representing a mean deflection amount is 1.2% for the reference emboss pattern, and is 86.0% for the conventional embossed pattern.
- the gray scale or embossing intensity in a selected area is plotted in the diagram according to FIG. 7 in the form of the lower curve there.
- the upper curve corresponds - as in FIG. 6 - again to the ideal reference embossing pattern.
- the selected area is characterized by being an area in which a constant course of embossing is expected, i. in which the diameters and the arrangement of the embossing points do not change as a function of the development angle ⁇ .
- the mean value of the embossing intensity of the embossing pattern produced according to the invention is 2.2%, while that of the reference embossing pattern is 5.5%.
- the modulation of the embossed pattern produced according to the invention is 27.4%, while that of the reference embossing pattern is 0.8%.
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prägewalze und ein Verfahren zum Erzeugen eines Prägemusters in einer Materialbahn oder in einem Zuschnitt. Die Erfindung ist insbesondere in Zusammenhang mit mehrlagigen Tissueservietten oder Tissuetaschentüchern anwendbar, die aus mehreren Lagen Tissuepapier bestehen, wobei die Tissuelagen durch Verprägen miteinander zusammengehalten werden.The present invention relates to an embossing roller and a method for producing an embossing pattern in a material web or in a blank. The invention is particularly applicable in the context of multi-ply tissue napkins or tissue handkerchiefs consisting of several plies of tissue paper, the tissue plies being held together by embossing.
Es ist bekannt, in Maschinen zur Herstellung von Papiertaschentüchern eine Prägestation anzuordnen, die die vorzugsweise aus Tissuepapier bestehende Materialbahn mit einem Prägemuster versieht. Hierzu umfasst die Prägestation ein Walzenpaar, das zum einen eine Prägewalze und zum anderen eine Gegenwalze aufweist. Zwischen den beiden Walzen befindet sich ein Durchtritts- oder Prägespalt, durch den hindurch die Materialbahn geführt wird. Die Prägewalze weist eine Vielzahl aus ihrer Mantelfläche radial hervorstehender Prägestifte auf, während die Gegenwalze mit einer glatten Mantelfläche versehen ist.It is known to arrange a stamping station in machines for the production of paper tissues, which provides the material web, which preferably consists of tissue paper, with an embossing pattern. For this purpose, the embossing station comprises a pair of rollers, which on the one hand has an embossing roller and on the other a counter-roller. Between the two rollers is a passage or embossing gap, through which the material web is guided. The embossing roll has a plurality of embossing pins projecting radially from its lateral surface, while the counter-roller is provided with a smooth lateral surface.
Insbesondere Papiertaschentücher werden zum Erreichen einer hohen Produktivität häufig mittels mehrbahniger Herstellungsmaschinen, die mehrere nebeneinander verlaufende Nutzenreihen aufweisen, produziert. Im Übrigen weisen sie zum Zusammenhalten der Tissuelagen typischerweise eine an ihrem Rand angeordnete Randprägung sowie eine von der Randprägung umgebene, im Wesentlichen ungeprägte Spiegelfläche auf.In particular, paper handkerchiefs are often produced to achieve high productivity by means of multi-web manufacturing machines having multiple juxtaposed rows of benefits. Incidentally, they have for holding the tissue layers typically arranged at its edge Edge embossing and a substantially unembossed mirror surface surrounded by the edge embossing.
Während des Betriebs des gegenläufig rotierenden Walzenpaares treten vor allem in mehrbahnigen Herstellungsmaschinen zur Herstellung randgeprägter Papiertaschentücher aufgrund der Prägekräfte Walzenschwingungen auf, die sich nachteilig auf die Qualität des Prägemusters in dem späteren Papiertaschentuch auswirken. Diesem als "Rattern" bezeichneten Phänomen könnte durch eine insgesamt steifere Konstruktion der Walzen sowie deren Lagerungen teilweise entgegengewirkt werden. Dies ist insbesondere wegen der damit verbundenen, Abmessungs- und Gewichtszunahme der Walzen unerwünscht.During the operation of the counter-rotating pair of rollers occur mainly in multi-lane manufacturing machines for producing edge-embossed paper tissues due to the embossing forces roll vibrations, which adversely affect the quality of the embossing pattern in the subsequent tissue paper. This phenomenon, called "chattering", could be partially counteracted by an overall stiffer design of the rolls and their bearings. This is undesirable, in particular because of the associated dimensional and weight increase of the rolls.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Prägewalze und ein Verfahren zum Erzeugen eines Prägemusters in einer Materialbahn oder in einem Zuschnitt zu schaffen, bei der bzw. bei dem in einer mehrbahnigen Herstellungsmaschine zur Herstellung randgeprägter Papiertaschentücher möglichst keine Ratterschwingungen auftreten und gleichzeitig die Steifigkeit der Walzenkonstruktion nicht erhöht werden muss.It is therefore the object of the present invention to provide an embossing roller and a method for producing an embossing pattern in a material web or in a blank, in which or in which in a multi-lane manufacturing machine for producing edge-embossed paper handkerchiefs possible no chatter vibrations occur and at the same time the rigidity The roll construction does not have to be increased.
Diese Aufgabe wird mittels einer Prägewalze und eines Verfahrens zum Erzeugen eines Prägemusters mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 5 gelöst.This object is achieved by means of an embossing roll and a method for producing an embossing pattern having the features of
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Eingriffsfläche, d.h. die Summe derjenigen Stirnflächen von Prägestiften, die sich gleichzeitig mehr oder weniger in Eingriff mit der zu prägenden Materialbahn befinden, im Wesentlichen konstant zu halten. Hierzu wird ein quer über alle Nutzenreihen verlaufendes Eingriffsflächenband definiert, das gedanklich über die in die Ebene abgewickelte Mantelfläche der Prägewalze gelegt wird und so lang ist wie die Summe der Breiten aller Nutzenreihen. Die Breite des Eingriffsflächenbandes wird erfindungsgemäß wenigstens in Abhängigkeit von dem auf die Mantelfläche der Prägewalze bezogenen Durchmesser vorgegeben, vorzugsweise zusätzlich in Abhängigkeit von der Höhe bzw. dem radialen Überstand der Prägestifte über die Mantelfläche und/oder der Dicke der Materialbahn bzw. des Zuschnitts und/oder der Weite des Prägespaltes. Die vorzugebende Breite des Eingriffsflächenbandes soll näherungsweise die tatsächlichen Eingriffsverhältnisse zwischen den Prägestiften und der Materialbahn widerspiegeln. Sie orientiert sich daher der Größenordnung nach an derjenigen Strecke, über welche hinweg die Materialbahn bzw. der Zuschnitt beim Prägen ein- oder zusammengedrückt wird. Vorzugsweise ist die Breite des Eingriffsflächenbandes kleiner als die vorgenannte Strecke.According to the invention, it is proposed to keep the engagement surface, ie the sum of those end faces of embossing pins, which are at the same time more or less in engagement with the material web to be embossed, substantially constant. For this purpose, a transversely over all benefit rows extending engagement surface band mentally defined by the plane of the embossing roll unwound in the plane and being as long as the sum of the widths of all the benefit rows. According to the invention, the width of the engagement surface band is determined at least as a function of the diameter of the embossing roller, preferably additionally in dependence on the height or the radial projection of the embossing pins over the lateral surface and / or the thickness of the material web or the blank and / or or the width of the Prägespaltes. The presettable width of the engagement surface band should approximately reflect the actual engagement conditions between the embossing pins and the material web. It is therefore based on the order of magnitude of the distance over which the material web or the blank is pressed or compressed during embossing. Preferably, the width of the engagement surface band is smaller than the aforementioned distance.
Eine im Wesentlichen konstante Eingriffsfläche im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass ein zu berechnender Eingriffsparameter einen bestimmten Maximalwert nicht überschreiten darf. Ein Beispiel für die Berechnung dieses Eingriffsparameters wird später beschrieben. Dadurch, dass die vorgenannte Eingriffsfläche in diesem Sinne im Wesentlichen konstant bleibt, treten zwischen Prägewalze und Gegenwalze kaum noch Prägekraftschwankungen auf, die im Stand der Technik zu den unerwünschten Ratterschwingungen führen. Die zwischen den beiden Walzen auftretenden Prägekräfte sind erfindungsgemäß im Wesentlichen konstant, so dass Ratterschwingungen nicht mehr angeregt werden.A substantially constant engagement surface in the sense of the present invention means that an intervention parameter to be calculated may not exceed a certain maximum value. An example of the calculation of this intervention parameter will be described later. The fact that the aforementioned engagement surface remains essentially constant in this sense, hardly occur between embossing roller and counter-roller embossing force fluctuations, which lead to the unwanted chatter vibrations in the prior art. The stamping forces occurring between the two rolls are essentially constant according to the invention, so that chatter vibrations are no longer excited.
Eine im Wesentlichen konstante Eingriffsfläche kann beispielsweise durch eine bestimmte Anordnung gleich groß dimensionierter Prägestifte auf der Mantelfläche der Prägewalze erreicht werden. Zusätzlich oder alternativ ist denkbar, die Prägestifte mit verschieden großen Stirnflächen für den Eingriff in die Materialbahn auszubilden und dadurch die Eingriffsfläche konstant zu halten.A substantially constant engagement surface can be achieved, for example, by a specific arrangement of embossing pins of the same size on the lateral surface of the embossing roller. Additionally or alternatively, it is conceivable to form the embossing pins with different sized end faces for engagement in the material web and thereby to keep the engagement surface constant.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung am Beispiel einer vier-bahnigen Herstellung von Papiertaschentüchern anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1:
- eine schematische Schnittdarstellung eines Prägewalzenpaares;
- Fig. 2:
- eine Teilabwicklung einer Prägewalzenoberfläche mit insgesamt vier Nutzenreihen;
- Fig. 3:
- ein aus dem Stand der Technik bekanntes Prägemuster für ein Papiertaschentuch;
- Fig. 4:
- ein mit der erfindungsgemäßen Prägewalze hergestelltes Prägemuster eines Papiertaschentuchs;
- Fig. 5:
- ein Diagramm, das Eingriffsflächen nach dem Stand der Technik sowie gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber stellt;
- Fig. 6:
- ein Diagramm zur Gegenüberstellung eines herkömmlichen Prägemusters mit einem Referenzprägemuster;
- Fig. 7:
- ein Diagramm zur Gegenüberstellung eines erfindungsgemäß hergestellten Prägemusters und des Referenzprägemusters; und
- Fig. 8:
- eine vergrößerte Darstellung des Details "X" aus Fig. 1 zur Erläuterung der Festlegung der Breite des Eingriffsflächenbandes.
- Fig. 1:
- a schematic sectional view of an embossing roller pair;
- Fig. 2:
- a partial processing of an embossing roller surface with a total of four benefit rows;
- 3:
- a known from the prior art embossing pattern for a tissue paper;
- 4:
- an embossed pattern of a paper tissue made with the embossing roll of the invention;
- Fig. 5:
- a diagram that faces the engagement surfaces according to the prior art and according to the present invention;
- Fig. 6:
- a diagram for comparing a conventional embossing pattern with a reference embossing pattern;
- Fig. 7:
- a diagram for comparison of an embossed pattern according to the invention and the reference embossing pattern; and
- Fig. 8:
- an enlarged view of the detail "X" of Fig. 1 for explaining the determination of the width of the engagement surface band.
Fig. 1 zeigt eine im Uhrzeigersinn rotierende Prägewalze 1 sowie eine im Gegenuhrzeigersinn rotierende Gegenwalze 4. Die Prägewalze 1 weist auf ihrer Mantelfläche 2 nur zum Teil dargestellte Prägestifte 3 zum Einbringen von Prägevertiefungen in eine Materialbahn 6 auf, die in Fig. 1 von rechts nach links durch den Spalt zwischen den Walzen 1 und 4 hindurchgeführt wird. Die Manteloberfläche 5 der Gegenwalze 4 ist glatt ausgebildet, d. h. sie weist keinerlei Prägevorsprünge auf.The
Fig. 2 zeigt die Teilabwicklung der Mantelfläche 2 einer aus dem Stand der Technik bekannten Prägewalze in die Ebene. Es sind insgesamt vier in Walzenaxialrichtung z nebeneinander liegende Nutzenreihen N1, N2, N3, N4 mit der jeweiligen Breite bN1, bN2, bN3, bN4 zu erkennen, die die gesamte Breite der Materialbahn 6 ausfüllen. In jeder Nutzenreihe N1, N2, N3, N4 erfolgt die Prägung eines Prägemusters auf die Materialbahn 6. Wie zu erkennen ist, sind die Prägemuster in jeder Nutzenreihe N1, N2, N3, N4 in Umfangsrichtung der Prägewalze 1 bzw. Drehwinkelrichtung α zueinander versetzt.Fig. 2 shows the partial development of the
Bei Papiertaschentüchern verwendete Prägemuster weisen im Allgemeinen eine Rechteckform auf. Die in Fig. 2 gezeigten Prägemuster sind im Gegensatz dazu jeweils quadratisch oder rechteckig. Bei den als Endprodukt entstehenden, fertigen Papiertaschentüchern befindet sich das Prägemuster in Form einer Randprägung an deren Rand. Die Randprägung umgibt oder umschließt bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vollständig eine zusammenhängende, ungeprägte Spiegelfläche S, die sich in dem Innenfeld der Rändprägung befindet, wie in Fig. 2 zu erkennen ist. Die Spiegelfläche S ist vorzugsweise größer oder gleich einem Viertel der gesamten Produktfläche, d.h. der Gesamtfläche des Papiertaschentuches umfassend die Spiegelfläche S und die Fläche der Randprägung. Ggf. kann ein schmaler, ungeprägter Streifen zwischen der Randprägung und dem Produkt- bzw. Papiertaschentuchrand einen weiteren Bestandteil der Gesamtfläche des Papiertaschentuchs darstellen. Etwaige Logo- oder ähnliche Einprägungen in die Spiegelfläche S werden in diesem Zusammenhang auch berücksichtigt, so dass die zugehörigen, im Verhältnis zu der Randprägung vergleichsweise kleinen Prägeflächen auch nicht der Spiegelfläche S selbst zugerechnet werden. Im Übrigen ist denkbar, dass die Randprägung die Spiegelfläche S nicht vollständig geschlossen umlaufend, sondern lediglich teilweise umgibt.Embossing patterns used in tissue paper generally have a rectangular shape. The embossing patterns shown in Fig. 2 are, in contrast, each square or rectangular. In the case of the finished paper handkerchiefs resulting from the end product, the embossing pattern is in the form of an edge embossing at its edge. In the exemplary embodiment shown, the edge embossment completely surrounds or encloses a continuous, unembossed mirror surface S, which is located in the inner field of the edge embossing, as can be seen in FIG. The mirror surface S is preferably greater than or equal to one quarter of the total product area, i. the total area of the paper tissue comprising the mirror surface S and the surface of the edge embossing. Possibly. For example, a narrow, unembossed strip between the edge embossing and the product or tissue border may constitute another component of the total area of the tissue. Any logo or similar impressions in the mirror surface S are also taken into account in this context, so that the associated stamping surfaces, which are comparatively small in relation to the edge embossing, are not attributed to the mirror surface S itself. Incidentally, it is conceivable that the edge embossing the mirror surface S not completely closed circumferentially, but only partially surrounds.
Über die gesamte Breite der Materialbahn 6 sind in Fig. 2 zum Zwecke der Illustration zwei gedachte Eingriffsflächenbänder EFB1 und EFB2 eingezeichnet. Diese Eingriffsflächenbänder weisen jeweils eine Breite Δl auf und kennzeichnen exemplarisch diejenigen Eingriffsflächen Ae(α1) und Ae(α2) als die Summe der Stirnflächen derjenigen Prägestifte 3, die sich an verschiedenen Winkelpositionen α1 und α2 der Abwicklung gleichzeitig im Eingriff befinden und somit zu den Zeitpunkten t1 und t2 an dem Prägevorgang beteiligt sind.
Zur Vermeidung der Ratterschwingungen wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, durch Veränderung des Prägemusters, Änderung der Anzahl der Prägepunkte und/oder der Größe der einzelnen Prägepunkte die Eingriffsfläche im Wesentlichen konstant zu halten. Hierzu wird der folgende Eingriffsflächenparameter Me gebildet:
- Ae max =
- maximale Eingriffsfläche in dem Eingriffsflächenband während einer vollständigen Umdrehung der Prägewalze 1 (über eine vollständige Abwicklung),
- Ae min =
- minimale Eingriffsfläche in dem Eingriffsflächenband während einer vollständigen Umdrehung der Prägewalze 1 (über eine vollständige Abwicklung).
To avoid chatter vibrations, it is proposed according to the invention to keep the engagement surface essentially constant by changing the embossing pattern, changing the number of embossing points and / or the size of the individual embossing points. For this purpose, the following engagement surface parameter M e is formed:
- A e max =
- maximum engagement surface in the engagement surface band during one complete revolution of the embossing roll 1 (over a complete development),
- A e min =
- minimum engagement surface in the engagement surface band during one complete revolution of the embossing roller 1 (over a complete unwinding).
Im Wesentlichen konstant im Sinne der folgenden Erfindung soll vorzugsweise bedeuten, dass bei zwei-bahnigen Herstellungsmaschinen mit zwei Nutzenreihen N1, N2 die Ungleichung
Anzustreben ist ein Eingriffsflächenparameter von Me = 0 %, d. h. derjenige Zustand, in dem die Eingriffsfläche mathematisch exakt konstant ist. Solange der Maximalwert des Eingriffsflächenparameters Me die Höhe von 30 % bzw. 20 % nicht überschreitet, erhält man jedoch Prägeergebnisse, die bei visueller Bewertung keine Rattermarken aufweisen.It is desirable to have an engagement surface parameter of M e = 0%, ie the state in which the engagement surface is mathematically exactly constant. As long as the Maximum value of the engagement surface parameter M e does not exceed the height of 30% or 20%, however, obtained embossing results that have no chatter marks on visual evaluation.
In den Figuren 3 und 4 sind Prägemuster aus dem Stand der Technik sowie gemäß der vorliegenden Erfindung einander gegenübergestellt. Fig. 3 zeigt den Teil eines herkömmlichen Prägemusters, wie es auch mehrfach in Fig. 2 gezeigt ist. Der Prägestiftdurchmesser zur Herstellung des Prägemusters gemäß Fig. 3 betrug 0,4 mm. Fig. 4 zeigt den Teil eines Prägemusters, das der erfindungsgemäßen Bedingung einer im Wesentlichen konstanten Eingriffsfläche Rechnung trägt. Wie zu erkennen ist, ist die Ecke des an sich quadratischen Prägemusters in dem Übergangsbereich E abgerundet. Die Prägestiftdurchmesser zur Erzeugung der Prägevertiefungen in dem Bereich E betrugen 0,5 mm, während die Prägestiftdurchmesser zur Erzeugung der Prägevertiefungen außerhalb des Bereiches E 0,4 mm wie bei dem Prägemuster gemäß Fig. 3 betrugen.In FIGS. 3 and 4, prior art embossing patterns and according to the present invention are juxtaposed. FIG. 3 shows the part of a conventional embossing pattern, as also shown several times in FIG. 2. The embossing pin diameter for producing the embossing pattern according to FIG. 3 was 0.4 mm. 4 shows the part of an embossing pattern which takes into account the condition according to the invention of a substantially constant engagement surface. As can be seen, the corner of the per se square embossing pattern in the transition region E is rounded. The embossing pin diameters for producing the embossing recesses in the region E were 0.5 mm, while the embossing pin diameters for producing the embossing recesses outside the region E were 0.4 mm as in the embossing pattern according to FIG. 3.
Fig. 5 zeigt eine Gegenüberstellung der Größe der Eingriffsflächen bei der Herstellung des Prägemusters gemäß Fig. 3 und des Prägemusters gemäß Fig. 4 in Abhängigkeit von dem Drehwinkel α. Neben den Eingriffsflächen für die insgesamt vier Nutzenreihen N1, N2, N3, N4 ist auch die über alle Nutzenreihen N1, N2, N3, N4 aufsummierte Eingriffsfläche dargestellt. In dem linken Diagrammhälfte der Fig. 5, in welcher die Verhältnisse bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Prägemuster dargestellt sind, pendelt die aufsummierte Eingriffsfläche zwischen den Werten von ca. 80 mm2 und ca. 190 mm2. Im Gegensatz dazu wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, dass die Größe der Eingriffsfläche nur zwischen ca. 80 mm2 und ca. 90 mm2 pendelt, wie der rechten Diagrammhälfte der Fig. 5 zu entnehmen ist. Die zugehörigen Eingriffsflächenparameter Me ergeben sich in Fig. 5 zu Me = 44 % (linke Diagrammhälfte) und Me = 11 % (rechte Diagrammhälfte). Dies zeigt anschaulich, wie erfindungsgemäß das Schwingen der Größe der Eingriffsfläche minimiert und entsprechend Ratterschwingungen vermieden werden können. Bei dem Ausführungsbeispiel mit vier Nutzenreihen N1, N2, N3, N4 bleibt der Eingriffsflächenparameter Me weit unter 20 %.FIG. 5 shows a comparison of the size of the engagement surfaces in the production of the embossing pattern according to FIG. 3 and of the embossing pattern according to FIG. 4 as a function of the angle of rotation α. In addition to the engagement surfaces for a total of four rows of blanks N 1, N 2, N 3, N 4 is also shown engaging surface 4 summed over all the rows of blanks N 1, N 2, N 3, N. In the left half of the diagram of FIG. 5, in which the conditions are shown in the embossing pattern known from the prior art, the accumulated engagement surface oscillates between the values of about 80 mm 2 and about 190 mm 2 . In contrast, it is achieved with the method according to the invention that the size of the engagement surface only oscillates between approximately 80 mm 2 and approximately 90 mm 2 , as can be seen from the right half of the diagram of FIG. 5. The corresponding engagement surface parameters M e are shown in FIG. 5 as M e = 44% (left half of the diagram) and M e = 11% (right half of the diagram). This clearly shows how, according to the invention, the oscillation of the size of the engagement surface can be minimized and corresponding chatter vibrations can be avoided. In the exemplary embodiment with four use rows N 1 , N 2 , N 3 , N 4 , the engagement surface parameter M e remains far below 20%.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann Ratterschwingungen zusätzlich entgegen gewirkt werden, indem die aufsummierte Eingriffsfläche so weit wie möglich reduziert wird.In the context of the present invention, chatter vibrations can additionally be counteracted by reducing the accumulated engagement surface as much as possible.
Fig. 8 zeigt das Detail "X" aus Fig. 1 zur Erläuterung der erfindungsgemäßen Festlegung der Breite Δl des Eingriffsflächenbandes EFB1 bzw. EFB2.FIG. 8 shows the detail "X" from FIG. 1 for explaining the definition according to the invention of the width Δl of the engagement surface band EFB 1 or EFB 2 .
Beispielsweise kann für die Breite Δl die Strecke 2 x AB gewählt werden. Zur näherungsweisen Modellierung der tatsächlichen Verhältnisse in dem Prägespalt wird für die in Fig. 8 gezeigte Strecke BD Folgendes angenommen:
- t =
- Dicke der Materialbahn (6) oder des Zuschnitts;
- h =
- radialer Überstand der Prägestifte (3) über die Mantelfläche (2); und
- s =
- Weite des Prägespaltes.
- t =
- Thickness of the material web (6) or of the blank;
- h =
- radial projection of the embossing pins (3) over the lateral surface (2); and
- s =
- Width of the impression gap.
Ausgehend von dieser Annahme ergibt sich für die Breite Δl des Eingriffsflächenbandes:
- R =
- auf die
Stirnflächen der Prägestifte 3 bezogener Radius der Prägewalze (1).
- D =
- auf die
Stirnflächen der Prägestifte 3 bezogener Durchmesser der Prägewalze 1 in mm
- R =
- on the end faces of the embossing pins 3 relative radius of the embossing roller (1).
- D =
- On the end faces of the embossing pins 3 related diameter of the
embossing roller 1 in mm
Eine alternative Möglichkeit, die Breite Δl des Eingriffsflächenbandes festzulegen, besteht darin, die in Fig. 8 zu erkennende Strecke 2 x BC zu wählen. Zur näherungsweisen Modellierung kann in diesem für die in Fig. 8 gezeigte Strecke BE Folgendes angenommen werden:
- t =
- Dicke der Materialbahn (6) oder des Zuschnitts;
- h =
- radialer Überstand der Prägestifte (3) über die Mantelfläche (2); und
- s =
- Weite des Prägespaltes.
- t =
- Thickness of the material web (6) or of the blank;
- h =
- radial projection of the embossing pins (3) over the lateral surface (2); and
- s =
- Width of the impression gap.
Ausgehend von dieser Annahme ergibt sich für die Breite Δl des Eingriffsflächenbandes alternativ:
- R =
- auf die
Stirnflächen der Prägestifte 3 bezogener Radius der Prägewalze (1).
- D =
- auf die
Stirnflächen der Prägestifte 3 bezogener Durchmesser der Prägewalze 1 in mm
- R =
- on the end faces of the embossing pins 3 relative radius of the embossing roller (1).
- D =
- On the end faces of the embossing pins 3 related diameter of the
embossing roller 1 in mm
Denkbar sind über die beiden oben genannten Möglichkeiten hinaus noch weitere Festlegungen der Breite Δl des Eingriffsflächenbandes, die insbesondere auch empirisch ermittelt werden können. Die Breite Δl sollte jedoch stets kleiner sein als die in Fig. 8 eingezeichnete Strecke ΔM, über welche hinweg die Materialbahn 6 während des Prägevorgangs abweichend von ihrer ursprünglichen Dicke t eingedrückt wird. Erfindungsgemäß sollen unabhängig von der Wahl der Methode zur Festlegung der Breite Δl die oben genannten Ungleichungen betreffend den Eingriffsflächenparameter Me gelten.Beyond the above-mentioned possibilities, further definitions of the width .DELTA.l of the engagement surface band, which in particular can also be determined empirically, are conceivable. However, the width .DELTA.l should always be smaller than the distance .DELTA.M drawn in FIG. 8, over which the
Dem hier insbesondere in den Fig. 3 bis 7 gezeigten und diskutierten Ausführungsbeispiel liegen folgende Geometrieparameter zu Grunde:
Die Prägequalität eines erfindungsgemäß erzeugten Prägemusters wird zum einen von der Ausbildung der Prägevertiefungen an sich (Eindringtiefe der Stifte in die Materialbahn) und zum anderen von der Gleichmäßigkeit der Anordnung der Prägevertiefungen relativ zueinander bestimmt. Die Prägequalität ist anhand von Graustufen des Prägemusters beurteilbar. Die Intensität der Graustufen der einzelnen Prägevertiefungen stellt ein Maß für die Qualität, d. h. für die Prägetiefe sowie die Geometrie des Prägepunktes, dar.The embossing quality of an embossing pattern produced according to the invention is determined on the one hand by the formation of the embossing recesses per se (penetration depth of the pins into the material web) and on the other by the uniformity of the arrangement of the embossing depressions relative to one another. The embossing quality can be assessed on the basis of gray levels of the embossing pattern. The intensity of the grayscale of the individual embossing depressions provides a measure of the quality, i. H. for the embossing depth and the geometry of the embossing point, dar.
Wie in Fig. 6 gezeigt, kann der Verlauf der Graustufen- bzw. Prägeintensität in Abhängigkeit von dem Drehwinkel dargestellt werden. Für das herkömmliche Prägemuster ergibt sich die in Fig. 6 unten gezeigte Kurve. In Fig. 6 oben ist der Verlauf der entsprechenden Graustufen- bzw. Prägeintensität des idealen Referenzprägemusters dargestellt. Der ideale Intensitätsmittelwert liegt bei 9,4 %, während der Intensitätsmittelwert bei dem herkömmlichen Prägemuster bei 2,8 % liegt. Die ein Maß für den Ausschlag um den Mittelwert darstellende Modulation liegt für das Referenzprägemuster bei 1,2 %, während sie bei dem herkömmlichen Prägemuster 86,0 % beträgt.As shown in Fig. 6, the course of the gray scale or embossing intensity depending on the rotation angle can be represented. For the conventional embossing pattern results in the curve shown in Fig. 6 below. In Fig. 6 above, the course of the corresponding gray scale or embossing intensity of the ideal reference embossing pattern is shown. The ideal intensity average is 9.4%, while the mean intensity value for the conventional embossed pattern is 2.8%. The modulation representing a mean deflection amount is 1.2% for the reference emboss pattern, and is 86.0% for the conventional embossed pattern.
Die Graustufen- bzw. Prägeintensität in einem ausgewählten Bereich ist in dem Diagramm gemäß Fig. 7 in Form der dort unteren Kurve aufgetragen. Die obere Kurve entspricht - wie in Fig. 6 - wieder dem idealen Referenzprägemuster. Der ausgewählte Bereich zeichnet sich dadurch aus, dass er ein Bereich ist, in dem ein konstanter Verlauf der Prägung erwartet wird, d.h. in dem sich die Durchmesser und die Anordnung der Prägepunkte in Abhängigkeit von dem Abwicklungswinkel α nicht ändern. Wie zu erkennen ist, liegt der Mittelwert der Prägeintensität des erfindungsgemäß hergestellten Prägemusters bei 2,2 %, während derjenige des Referenzprägemusters bei 5,5 % liegt. Die Modulation des erfindungsgemäß hergestellten Prägemusters beträgt 27,4 %, während diejenige des Referenzprägemusters bei 0,8 % liegt.The gray scale or embossing intensity in a selected area is plotted in the diagram according to FIG. 7 in the form of the lower curve there. The upper curve corresponds - as in FIG. 6 - again to the ideal reference embossing pattern. The selected area is characterized by being an area in which a constant course of embossing is expected, i. in which the diameters and the arrangement of the embossing points do not change as a function of the development angle α. As can be seen, the mean value of the embossing intensity of the embossing pattern produced according to the invention is 2.2%, while that of the reference embossing pattern is 5.5%. The modulation of the embossed pattern produced according to the invention is 27.4%, while that of the reference embossing pattern is 0.8%.
Je näher die in den Fig. 6 bzw. 7 die untere Kurve an der in den Fig. 6 bzw. 7 oberen Kurve liegt, umso besser ist die Qualität des hergestellten Prägemusters. Je kleiner der tatsächlich erreichte Modulationswert ist, um so besser stimmt die Gleichmäßigkeit des hergestellten Prägemusters mit der Gleichmäßigkeit des idealen Referenzprägemusters überein.The closer that in FIGS. 6 and 7 the lower curve lies at the upper curve in FIGS. 6 and 7, the better the quality of the embossed pattern produced. The smaller the actual modulation value achieved, the better the uniformity of the produced embossing pattern is consistent with the uniformity of the ideal reference embossing pattern.
Vergleicht man vor diesem Hintergrund die Abweichungen des erfindungsgemäß hergestellten Prägemusters gemäß Fig. 7 mit den Abweichungen des herkömmlichen Prägemusters gemäß Fig. 6, so ergibt sich, dass mit der vorliegenden Erfindung sowohl die Prägeintensität (Dunkelheit der Prägepunkte) als auch die Gleichmäßigkeit der Prägepunktverteilung verbessert werden konnte.If one compares the deviations of the embossing pattern according to the invention according to FIG. 7 from the deviations of the conventional embossing pattern according to FIG. 6, it can be seen that with the present invention both the embossing intensity (darkness of the embossing points) and the uniformity of the embossing point distribution are improved could be.
- 11
- Prägewalzeembossing roller
- 22
- Mantelfläche der PrägewalzeLateral surface of the embossing roll
- 33
- Prägestifteembossing pins
- 44
- Gegenwalzebacking roll
- 55
- Mantelfläche der GegenwalzeLateral surface of the counter roll
- 66
- Materialbahnweb
- Ee
- ÜbergangsbereichTransition area
- RR
- Maschinenrichtungmachine direction
- SS
- Spiegelflächemirror surface
- EFB1 EFB2 EFB 1 EFB 2
- EingriffsflächenbandEngaging surface tape
- LB L B
- Länge des EingriffsflächenbandesLength of the engagement surface band
- Δl.DELTA.l
- Breite des EingriffsflächenbandesWidth of the engagement surface band
- N1, N2, N3, N4 N 1 , N 2 , N 3 , N 4
- Nutzenreihenrows of blanks
- bN1, bN2, bN3, bN4 b N1 , b N2 , b N3 , b N4
- Breiten der NutzenreihenWidths of benefit rows
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet, dass
die Prägestifte (3) derart auf der Mantelfläche (2) angeordnet und/oder die Flächen deren Stimseiten derart bemessen sind, dass die Eingriffsfläche während einer vollständigen Umdrehung der Prägewalze (1) im Wesentlichen konstant ist, wobei das Eingriffsflächenband (EFB1, EFB2) eine Rechteckform mit einer vorgegebenen Breite (Δl) und einer Länge (LB) aufweist, die der Summe der quer zu der Maschinenrichtung (R) gemessenen Breiten (bN1, bN2, bN3, bN4) aller Nutzenreihen (N1, N2, N3, N4) entspricht.Embossing roller for producing an embossing pattern by embossing a material web (6) or a blank in an embossing gap, wherein the embossing pattern is ultimately on an end product and the end product often in several, juxtaposed benefit rows (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ) is produced with the aid of a production machine, which is traversed by the material web (6) or the blank in a machine direction (R), and wherein the embossing pattern has an edge embossing arranged at the edge of the end product and a substantially unembossed one at least partially surrounded by the edge embossing Mirror surface (S), wherein the embossing roller (1) comprises a lateral surface (2) with a plurality of embossing pins (3) each having an end facing away from the lateral surface (2) for engagement in the material web (6) or the blank, where the sum of those faces of the faces that are imaginary about the settlement of Mantelfläc he (2) engaged engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 ) are engaged, forms an engagement surface,
characterized in that
the embossing pins (3) are arranged on the lateral surface (2) and / or the surfaces of their end faces are dimensioned such that the engagement surface is substantially constant during a complete revolution of the embossing roller (1), wherein the engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 ) has a rectangular shape with a predetermined width (Δl) and a length (L B ) equal to the sum of the widths (b N1 , b N2 , b N3 , b N4 ) of all rows of benefits (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ).
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite (Δl) des Eingriffsflächenbandes (EFB1, EFB2)
characterized in that
the width (Δl) of the engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 )
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite (Δl) des Eingriffsflächenbandes (EFB1, EFB2)
characterized in that
the width (Δl) of the engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 )
dadurch gekennzeichnet, dass
sie für eine zwei-bahnige Herstellungsmaschine mit zwei Nutzenreihen (N1, N2) ausgelegt ist und die im wesentlichen konstante Eingriffsfläche bedeutet, dass für einen Eingriffsflächenparameter Me mit
wobei
characterized in that
it is designed for a two-lane manufacturing machine with two rows of benefits (N 1 , N 2 ) and the substantially constant engagement surface means that for an engagement surface parameter M e with
in which
dadurch gekennzeichnet, dass
sie für eine vier-bahnige Herstellungsmaschine mit vier Nutzenreihen (N1, N2, N3, N4) ausgelegt ist und die im wesentlichen konstante Eingriffsfläche bedeutet, dass für einen Eingriffsflächenparameter Me mit
wobei
characterized in that
it is designed for a four-lane manufacturing machine with four rows of benefits (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ) and the substantially constant engagement surface means that for an engagement surface parameter M e
in which
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Ausbilden von das Prägemuster repräsentierenden Prägevertiefungen derart in die Materialbahn oder den Zuschnitt eingegriffen wird, dass die Eingriffsfläche während einer vollständigen Umdrehung der Prägewalze (1) im Wesentlichen konstant ist, wobei das Eingriffsflächenband (EFB1, EFB2) eine Rechteckform mit einer vorgegebenen Breite Δl und einer Länge LB aufweist, die der Summe der quer zu der Maschinenrichtung (R) gemessenen Breiten (bN1, bN2, bN3, bN4) aller Nutzenreihen (N1, N2, N3, N4) entspricht.A method for producing an embossing pattern by embossing a material web (6) or a blank in an embossing gap, wherein the embossing pattern is ultimately on an end product and the end product often in several, adjacent rows of benefits (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ) is produced with the aid of a production machine, which is traversed by the material web (6) or the blank in a machine direction (R), and wherein the embossing pattern has an edge embossing arranged at the edge of the end product and a substantially unembossed one at least partially surrounded by the edge embossing Mirror surface (S), and wherein an embossing roller (1) having a lateral surface (2) is used with a plurality of embossing pins (3), each facing away from the lateral surface (2) end face for engagement in the material web (6) or Have a cut, wherein the sum of those surfaces of the end faces, which are in an imaginary, over the settlement of the lateral surface (2) engaged engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 ) are engaged, forms an engagement surface,
characterized in that
for embossing recesses representing the embossing pattern is engaged in the web or blank so that the engaging surface is substantially constant during one complete revolution of the embossing roller (1), the engaging surface belt (EFB 1 , EFB 2 ) being of a rectangular shape having a predetermined width Δl and a length L B corresponding to the sum of the widths (b N1 , b N2 , b N3 , b N4 ) measured across the machine direction (R) of all utility rows (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ) ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite (Δl) des Eingriffsflächenbandes (EFB1, EFB2) zu
characterized in that
the width (Δl) of the engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 ) to
dadurch gekennzeichnet, dass
die Breite (Δl) des Eingriffsflächenbandes (EFB1, EFB2) zu
characterized in that
the width (Δl) of the engagement surface band (EFB 1 , EFB 2 ) to
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahn (6) oder der Zuschnitt in einer zwei-bahnigen Herstellungsmaschine mit zwei Nutzenreihen (N1, N2) geprägt wird und die im wesentlichen konstante Eingriffsfläche bedeutet, dass für einen Eingriffsflächenparameter Me mit
characterized in that
the material web (6) or the blank in a two-lane manufacturing machine with two rows of benefits (N 1 , N 2 ) is embossed and the substantially constant engagement surface means that for an engagement surface parameter M e
dadurch gekennzeichnet, dass
die Materialbahn (6) oder der Zuschnitt in einer vier-bahnigen Herstellungsmaschine mit vier Nutzenreihen (N1, N2, N3, N4) geprägt wird und die im wesentlichen konstante Eingriffsfläche bedeutet, dass für einen Eingriffsflächenparameter Me mit
wobei
characterized in that
the material web (6) or the blank in a four-lane manufacturing machine with four rows of benefits (N 1 , N 2 , N 3 , N 4 ) is stamped and the substantially constant engagement surface means that for an engagement surface parameter M e with
in which
dadurch gekennzeichnet, dass
es mit einem Prägemuster versehen ist, das nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10 erzeugt wurde.Tissue,
characterized in that
it is provided with an embossed pattern, which was produced by the method according to one of claims 6 to 10.
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DE502006004849D1 (en) | 2009-10-29 |
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DE3619765A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING A CUTTING TOOL DEVICE AND TOOLING DEVICE PRODUCED BY THIS METHOD |
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