壓紋裝置的製作方法

2023-06-01 13:26:46 1

專利名稱：壓紋裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種壓紋裝置。
使用本發明可以有利於菸草行業中的包裝材料(如鋁或箔或其他材料)的壓紋帶(或板)，對本發明下面的描述僅作為示例。
更具體地，本發明涉及一種壓紋裝置，其包括分別圍繞限定一個平面的第一和第二旋轉軸反向旋轉的第一和第二壓紋輥，所述壓紋輥沿位於所述平面中的節線彼此相切；以及推壓組件，在使用時，該推壓組件用於使壓紋輥彼此擠壓，以便以給定的壓緊力夾緊在壓紋輥之間的用於壓紋的板材；所述旋轉軸中至少其中之一是振動軸，其圍繞垂直於所述平面的第三軸振動，並在所述平面中限定旋轉中心。
背景技術：
在上述公知類型的壓紋裝置中，兩個壓紋輥中的一個壓紋輥通常是安裝成圍繞固定旋轉軸旋轉的主動輥，而另一壓紋輥通常是從動輥，從動輥安裝成在支撐件上旋轉，圍繞固定樞軸或鉸鏈振動，並承受必然會穿過該鉸鏈軸的壓緊力。
為了使從動壓紋輥響應圍繞其固定鉸鏈的振動而產生的軸向位移最小，同定鉸鏈的位置通常儘可能靠近於從動壓紋輥的軸，因此需要位於從動壓紋輥的與主動壓紋輥相反的一側。
在此結構中，如果由於任何異常而使諸如工作帶相對於中心參考位置橫向滑移，則反作用力施加點沿相切的節線移動，壓緊力(仍穿過固定鉸鏈)相對於反作用力偏離，因此產生了趨向於將此異常的作用放大的力矩。換句話說，產生了破壞力矩，該破壞力矩趨向於使從動壓紋輥旋轉而從相對於主動壓紋輥平行的位置離開。當發生這種情況並且在兩個壓紋輥之間的工作材料的彈性反作用不能使系統恢復至其初始狀態(即，兩個壓紋輥平行)時，本身不能夠再次平衡的系統出現不當定位，這導致工作帶的褶皺和/或帶沿相切的節線受到的壓緊差異造成的不均勻的壓紋。
作為解決該問題的方案，通常需要多個複雜調節機構，所述調節機構設計成將從動輥的振動範圍限制在狹窄的穩定「區域」，具中，工作材料的彈性反作用足以補償由任何異常引起的對系統的初始平衡不利的影響。
儘管這些調節機構製造得精心和精確，但是，很明顯，其不能預測工作材料的精確的實際響應，這會導致結構仍然是很不可靠的。
為了解決上述問題，可以對該結構進行修改，使得該固定鉸鏈位於主動壓紋輥的與從動壓紋輥相反的一側。在這種情況下，從動壓紋輥可以理論上接近於「懸掛」體的狀態，因此得到固有地穩定的系統。然而，在此結構中，固定鉸鏈和從動壓紋輥的軸之間的距離將導致從動壓紋輥為響應從動壓紋輥圍繞固定鉸鏈的相對較小的振動而產生不可接受的軸向位移。而且，在系統不穩定的情況下，再次平衡該系統完全取決於工作材料的彈性反作用。

發明內容
本發明的目的是提供一種上述類型的壓紋裝置，其設計成可以消除上述缺點。
根據本發明，提供一種壓紋裝置，包括分別圍繞限定一個平面的第一和第二旋轉軸反向旋轉的第一和第二壓紋輥，所述壓紋輥沿位於所述平面中的節線彼此相切；以及推壓組件，在使用時，該推壓組件用於使壓紋輥彼此擠壓，以便以給定的壓緊力夾緊在壓紋輥之間的用於壓紋的板材料；所述旋轉軸中至少其中之一是振動軸，其圍繞垂直於所述平面的第三軸振動，並在所述平面中限定旋轉中心；其特徵在於，該旋轉中心是旋轉瞬心，該旋轉瞬心響應該壓緊力的反作用力的施加點沿所述壓紋輥之間相切的節線的位移，可在所述平面內移動。


下面將通過參照附圖的示例，描述本發明的多個非限制性實施例，在附圖中圖1示出了根據本發明的壓紋裝置的第一優選實施例的部分剖視的功能示意圖；
圖2示出了根據本發明的壓紋裝置的第二優選實施例的部分剖視的功能示意圖；圖3和圖4分別示出了圖1和圖2的壓紋裝置的運行曲線圖。
具體實施例方式
圖1和圖2中的標號1表示作為整體的壓紋裝置，其用以在包裝材料(通常是箔帶或箔板)的連續帶(或板)2上壓紋。
壓紋裝置1包括兩個公知的壓紋輥3和4，其安裝於框架5上以圍繞各自的軸6和7旋轉，並分別具有圓柱形外表面，所述外表面含有各自的多個頂端(未示出)，所述多個頂端沿與壓紋輥3和4的軸6和7共面的接觸節線8嚙合。
更具體地，壓紋輥3是安裝到與軸6同軸的相應軸杆9上的主動輥，該軸6通過軸承10的插入而安裝到框架5上，並且有角度地連接到公知馬達(未示出)的輸出軸(未示出)上，其固定到框架5上以從馬達接受給定的驅動扭矩。
壓紋輥4通過內部軸承(未示出)的插入、以旋轉方式安裝到軸杆11上，該軸杆11與軸7同軸並以有角度的安裝方式安裝到支撐裝置12上，並且壓紋輥4通過齒輪傳動裝置由壓紋輥3旋轉，該齒輪傳動裝置包含安裝到軸杆9上的齒輪13和與軸7同軸並與壓紋輥4一體的齒輪14。
支撐裝置12允許壓紋輥4圍繞旋轉瞬心或鉸鏈C(在所示的示例中，虛擬鉸鏈)振動，該旋轉瞬心或鉸鏈C具有垂直於由軸6和7限定的固定平面的軸15，並可在該固定平面內沿橫向移動。支撐裝置12插在壓紋輥4和推壓組件16之間，推壓組件16接下來插在支撐裝置12和框架5之間，並且該支撐裝置12向壓紋輥4傳遞壓緊力F，該壓緊力F總是穿過旋轉瞬心或鉸鏈C並沿著基本垂直於軸6的方向被引導至壓紋輥3上，以夾緊壓紋輥3和4之間的帶2。
至少在初始平衡的壓印狀態下，軸6和7彼此平行，並垂直於通過壓紋輥3和4的中心線的參考軸17，並且在使用時垂直於通過在壓紋輥3和4之間的工作帶2的中心線。
支撐裝置12包括由橫向構件19和兩個臂20限定的U形叉狀件18，該橫向構件19位於壓紋輥4的與壓紋輥3相反的一側，所述臂20垂直於橫向構件19並位於壓紋輥4的相對兩側，且相對於參考軸17對稱。
在圖1的示例中，支撐裝置12是由鉸接四邊形限定的鉸接裝置，該鉸接四邊形的框架由叉狀件18限定，其安裝到框架5上，以垂直於軸6並沿壓緊力F的方向朝主動壓紋輥3移動，並且橫向構件19位於平行於軸6的位置。該鉸接四邊形還包括由軸杆11限定的橫向構件；以及兩個垂直於軸15並朝向壓紋輥3彼此相交的連接杆21(或帶子(tie)，只要在由上述四邊形限定的鉸接結構中，兩個連接杆21被安裝成進行牽引)。更具體地，在任一瞬間，連接杆21的作用線的交點限定了旋轉瞬心或鉸鏈C的位置。每個連接杆21由兩個平行於軸15的銷釘22和23鉸接，其一端連接到軸杆11的相應端部，另一端連接到各自臂20的自由端。
在一未示出的變型中，安裝兩個連接杆21來進行牽引，但是是發散的(diverge)，即，臂20相對於參考軸17位於相關的銷釘22之外。
在圖2的示例中，支撐裝置12是鉸接「擺動」裝置，其中，軸杆11的相對端固定到臂20的自由端上，並且橫向構件19的表面24(該表面可以如實施例所示是平的，或者在未示出的變型中可以是向外凸起的曲面)在底座26的表面25上擺動，該底座26與叉狀件18一起限定了支撐裝置12並且該底座26通過推壓組件16的插入而安裝到框架5上，以在框架5上沿壓緊力F的方向移動。在示出的示例中，表面25通過其朝向橫向構件19的凸面彎曲，但是，在表面24彎曲的一變型(未示出)中，表面25還可以是平的或甚至是通過其朝向橫向構件19的凹面彎曲。在一未示出的變型中，表面24可以通過其朝向底座26的凹面彎曲，並且表面25可以以其朝向橫向構件19的凸面彎曲。
在實際使用中，表面24和25彼此滾動而不滑動，並且橫向構件19和表面25之間的接觸點限定了旋轉瞬心和鉸鏈C(在此情況下也是虛擬鉸鏈)，其可沿表面24和25移動，作為壓紋輥4圍繞軸15的角位置的功能。
下面將參考圖3和圖4描述壓紋裝置1的運行，圖3和圖4以曲線形式顯示出了當任何異常(例如側滑、或帶2停止)使壓紋裝置1不穩定時，壓紋裝置1能夠自動恢復穩定，其能夠通過將反作用力R的施加點A(初始位於參考軸17上)沿節線8橫向移動到點A』；作為示例，A』位於點A的右側。
應當指出的是，為了清晰起見，在圖3和圖4中高度放大了壓紋輥4的振動。事實上，振動通常是幾分之一度的級別(不能用曲線表示)，並且對於所有的意圖及目的來說均可以認為是「無限小的」。
理論上，如果系統(在這種情況下，從動壓紋輥4)受到均沿平行於同一固定平面作用的壓緊力F和反作用力R，通常在此固定平面上旋轉平移，並作為反作用力R的施加點A沿固定平面延伸的固定線(在這種情況下，節線8)移動的結果，無限小地振動，則總是可能以絕對項和相對系統的方式，確定可在固定平面內移動的旋轉瞬心C；並且穩定瞬心(instantaneous centerof stability)SC，其與船類似可以限定為偽外心點(pseudo-metacentre)，該穩定瞬心SC是位於固定平面內的點，與該系統一體，並跟隨該系統的無限小的振動在固定平面內且平行於固定線(節線8)以與旋轉瞬心C相同的量移動。
曲線中，偽外心點或穩定瞬心SC是在旋轉平移之前和之後壓緊力F穿過的點。換句話說，參考圖3和圖4，穩定瞬心SC是由兩條線的相交限定的點，在從動壓紋輥4的旋轉平移可以分為的兩種運動中的每一種運動之後，假定沿所述兩條線施加力F一條線是通過C和A』的線，並且相對於參考軸17的圍繞C的無限小的振動；以及一條線是通過點C』的線，並通過C到C』的位移平行於參考軸17平移。因此，通過在固定樞軸系統中限定，旋轉瞬心C和偽外心點或穩定瞬心SC是固定的並重合。
如上所述，由於為了穩定系統，將從動壓紋輥4安裝成圍繞與位於節線8的與從動壓紋輥4相反的一側的固定樞軸或鉸鏈振動是不夠的，所以獲得永久的穩定系統的唯一的方法是在支撐裝置上支撐從動壓紋輥4，在該穩定系統中從動壓紋輥4的平移可能是不重要的，該支撐裝置例如是鉸接的或鉸接擺動的支撐裝置12，其使得從動壓紋輥4圍繞從偽外心點或穩定瞬心SC離開的旋轉瞬心C振動，即圍繞可沿所述固定平面移動的旋轉瞬心C振動。
實際上，只有使用此類型的支撐裝置，普通技術人員才能夠確定壓紋裝置1的無數個物理幾何變量，來確保壓紋裝置的永久的穩定性(在節線8的與從動壓紋輥4相反的一側的偽外心點或穩定瞬心SC)，並且確保旋轉瞬心C保持在離從動壓紋輥4可接受的距離。
如圖3和圖4所示，壓紋裝置1通過軸7在所述固定平面內、即在圖3、圖4的平面內的旋轉位移(順時針旋轉和向左位移)以及通過旋轉瞬心或鉸鏈C沿與點A相同的方向的平移來響應點A到點A』的位移。
然而，如圖3和圖4所示，旋轉瞬心或鉸鏈C沿與點A相同的方向移動，但要比點A更遠(即更快)，因此，產生了趨向於使系統整體恢復到其初始平衡狀態(力F和R沿參考軸17彼此相對)的扭矩，因此顯示出穩定的平衡狀態。
為了確定由能夠跟隨壓紋裝置1對異常的響應而使反作用力R(指示R』)的施加點從A移動到A』的壓紋裝置1假定的理論位置，顯示的曲線將該響應表示為似乎其執行兩個連續的運動。
在兩個運動中的第一個運動中，從動壓紋輥4(在圖3中僅顯示了軸7，在圖4中僅顯示了橫向構件19的平行於軸7並與軸7一體的表面24)圍繞被認為是固定的旋轉瞬心或鉸鏈C旋轉，其帶動參考軸17，其假定為通過點A』的新構造17』。由於偽外心點或穩定瞬心SC初始位於沿軸17的位置，並且如上所述與振動系統一體，因此軸17至17』的旋轉將偽外心點或穩定瞬心SC帶到沿軸17』的新位置。
在兩個運動中的第二個運動中，旋轉瞬心或鉸鏈C移動到C』，並且壓緊力F(指示F』)假定正確的位置穿過C』並垂直於節線8，從而補償反作用力R』並通常產生力矩。
如上所述，由於偽外心點或穩定瞬心SC位於沿軸17』的位置，並且被限定為與振動系統一體的點，其類似於旋轉瞬心或鉸鏈C沿平行於節線8的方向移動，所以偽外心點或穩定瞬心SC的沿軸17』的位置由參考軸17』與壓緊力F』的作用線的交點來限定。
由於圖3和圖4的曲線將僅可被應用到無窮小振動的理論應用於有限振動，因此該曲線的結果並沒有精確地與實際相符，而僅用作清晰地顯示該系統響應異常移動的點A的趨向，以使旋轉瞬心或鉸鏈C沿與點A相同的方向移動，並同時產生穩定化力矩。
關於所示的支撐裝置12的物理幾何特徵，應當指出，在圖1的支撐裝置12的情況下，通常能夠通過操作作為帶子並不作為推桿的連接杆21獲得主要的穩定狀態(節線8位於從動壓紋輥4和偽外心點或穩定瞬心SC之間)。實際上，在後面的作為推桿的情況下，系統會不穩定。另一方面，在圖2的支撐裝置12的情況下，重要的是需要記住支撐從動壓紋輥4在其上「擺動」的彎曲表面(在所示的示例中，表面25)的曲率半徑越小，系統越接近於不穩定(固定樞軸即固定的SC和C都位於節線8的與從動壓紋輥4相同的一側)。因此，所述曲率半徑需要足夠大，例如至少等於旋轉瞬心或鉸鏈C和節線8之間的距離的兩倍。如果表面24和25均彎曲(如前面的但未示出的)，則上述構思適於具有較小的曲率半徑的系統。
給出上述構思，可以對壓紋裝置1進行多種變型(未示出)。例如，從動壓紋輥4可以固定，而主動壓紋輥3振動。該方案不會引起任何理論上的複雜性，僅是在關於驅動扭矩傳輸上存在一定難度(可以公知方式解決)。
或者，壓紋輥3和4均可以振動。在此種壓紋裝置中，在傳輸驅動扭矩方面仍將是困難的，並且兩個壓紋輥的振動可以相當大，不受固定旋轉軸的壓紋輥的限制。儘管如此，有關於兩個壓紋輥之間的接觸節線是固定的壓紋裝置的上述理論將清楚地表明了製造具有移動的接觸節線(兩個壓紋輥都振動)的壓紋裝置的可能性，且相對容易地製造。
上述理論涉及兩個輥的壓紋裝置。應當指出的是在包括兩個以上的輥的壓紋裝置中，其同樣也適用於所有的或部分的輥對。
權利要求
1.一種壓紋裝置，包括分別圍繞限定一個平面的第一和第二旋轉軸(6、7)反向旋轉的第一和第二壓紋輥(3、4)，所述壓紋輥(3、4)沿位於所述平面中的節線(8)彼此相切；以及推壓組件(16)，在使用時，該推壓組件(16)用於使所述壓紋輥(3、4)彼此擠壓，以便以給定的壓緊力(F)夾緊在所述壓紋輥(3、4)之間的用於壓紋的板材(2)；所述旋轉軸(6、7)至少其中之一是振動軸(7)，其圍繞垂直於所述平面的第三軸(15)振動，並在所述平面中限定旋轉中心(C)；其特徵在於，該旋轉中心(C)是旋轉瞬心(C)，該旋轉瞬心(C)響應該壓緊力(F)的反作用力(R)的施加點(A)沿所述壓紋輥(3、4)之間相切的節線(8)的位移，可在所述平面內移動。
2.如權利要求1所述的壓紋裝置，其中，所述第一壓紋輥(3)是主動壓紋輥，並且所述第二壓紋輥(4)是從動壓紋輥。
3.如權利要求1所述的壓紋裝置，其中，所述振動軸(7)是該第二軸(7)；該第一軸(6)是固定軸；並且，該推壓組件(16)連接到該第二壓紋輥(4)。
4.如權利要求1所述的壓紋裝置，其中，在該壓紋輥(3、4)中，與所述振動軸(7)同軸的一個壓紋輥是圍繞該第三軸(15)振動的振動壓紋輥(4)；該振動壓紋輥(4)由一支撐裝置(12)支撐；並且所述支撐裝置(12)插在該振動壓紋輥(4)和該推壓組件(16)之間。
5.如權利要求4所述的壓紋裝置，其中，該支撐裝置(12)是鉸接裝置。
6.如權利要求5所述的壓紋裝置，其中，該支撐裝置(12)包括鉸接四邊形。
7.如權利要求6所述的壓紋裝置，其中，所述鉸接四邊形包括框架(18)，其可通過該推壓組件(16)平行於所述壓緊力(F)移動；橫向構件，其由與所述振動軸(7)同軸的軸杆(11)限定，並用於支撐所述振動壓紋輥(4)的旋轉；以及兩個連接杆(21)，其垂直於該第三軸(15)，並具有在所述旋轉瞬心(C)交叉的各自的作用線。
8.如權利要求7所述的壓紋裝置，其中，各連接杆(21)均是帶子。
9.如權利要求4所述的壓紋裝置，其中，該支撐裝置(12)是鉸接的「擺動」裝置。
10.如權利要求9所述的壓紋裝置，其中，該支撐裝置(12)包括具有第一表面(25)的底座(26)；叉狀件(18)，其包括橫向構件(19)和兩個臂(20)，該橫向構件(19)具有第二表面(24)；以及軸杆(11)，其與所述振動軸(7)同軸，並且支撐所述振動壓紋輥(4)；所述第一和第二表面(25、24)中的至少一個表面是彎曲表面(24)，其與所述第一和第二表面(25、24)中的另一個表面在限定該旋轉瞬心(C)的點處接觸。
11.如權利要求10所述的壓紋裝置，其中，所述推壓組件(16)連接到該底座(26)。
12.如權利要求11所述的壓紋裝置，其中，所述彎曲表面(24)具有等於該旋轉瞬心(C)和該節線(8)之間距離的至少兩倍的半徑。
13.如權利要求1所述的壓紋裝置，其中，任何瞬間及使用中，該壓紋裝置(1)具有限定為位於所述平面中的點的穩定瞬心(SC)，其與所述振動軸(7)一體，並跟隨所述振動軸(7)的無限小的振動在所述平面內並平行於該節線(8)移動與旋轉瞬心(C)相同的量；在使用中，該節線(8)位於該穩定瞬心(SC)和該振動軸(7)之間。
全文摘要
本發明涉及一種壓紋裝置(1)，其中，板材(2)在第一和第二壓紋輥(3、4)之間供應，所述第一和第二壓紋輥(3、4)分別圍繞限定一個平面的第一和第二旋轉軸(6、7)反向旋轉，在使用時，所述壓紋輥(3、4)中的一個壓紋輥(4)受到朝向另一壓紋輥(3)的壓緊力(F)；並且其中，所述旋轉軸(6、7)中的至少一個旋轉軸(7)圍繞虛擬鉸鏈(C)或旋轉瞬心旋轉振動，該虛擬鉸鏈(C)或旋轉瞬心響應反作用力(R)的施加點(A)沿所述壓紋輥(3、4)之間相切的節線(8)的位移，可在由旋轉軸(6、7)限定的平面內移動。
文檔編號B31F1/07GK1754687SQ200510089800
公開日2006年4月5日 申請日期2005年8月9日 優先權日2004年8月9日
發明者吉爾貝託·斯皮裡託, 亞歷山德羅·米納雷利 申請人:吉第聯合股份公司