金屬絲纏繞雕刻輥及其製造方法

2023-04-26 13:57:21

專利名稱：金屬絲纏繞雕刻輥及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種雕刻(engraving)輥，其通過緊緊地纏繞部分金屬絲以在 輥上形成表面層而製造。
背景技術：
塗覆運行的巻紙(web)特別是紙幅的方法是通過所謂的預劑量給料 (predosed)輥進行塗覆。在該方法中，運行的巻紙通過輥擠夾處，其中塗覆 混合物的預劑量給料的量轉印到巻紙的一面或兩面。在一些情況下，轉印 擠夾處可以由在一面上的一個輥和在另一面上的彈性刀形成。
通常，控制到轉印輥的預劑量給料通過所謂的旋轉杆進行。該杆可以 具有光滑或者壓花(embossed)的表面。如果杆的表面是光滑的，定量給料的 量將取決於杆在轉印輥上的力。該類型的定量給料(dosing)稱為流體動力定 量給料。如果旋轉杆具有壓花表面，預劑量給料的量將主要是以體積計的， 也就是，預劑量給料的量由杆表面的凹陷能夠容納的塗覆混合物的量確定。 該方法的缺點是塗覆混合物的量只能受凹陷的深度和塗覆混合物的屬性影 響。
一種長期已知的預劑量給料的方法是使用具有"雕刻圖案"的雕刻輥， 包括在定量給料輥的表面上的閉合單元(closedceil)。通過利用閉合單元，可 以通過定量給料輥的轉速控制定量給料的量。
通過在定量給料輥的表面上的閉合單元是指在表面中的彼此分開的凹 陷/缺口。通常，這些凹陷/缺口具有稜錐形形狀。
但是，生產雕刻圖案成本校高且麻煩，並且這通常通過雕刻工具機械 地進行，該雕刻工具在寬度上有限，並逆著輥表面擠壓，在整個輥表面上 連續饋送，這非常費時。通常，雕刻根據以下兩個主要原理之一進行
一個原理是直接在通常為鋼製的支撐輥夾套中進行"壓花 (embossing)"。但是，該方法具有需要大的壓花力以實現期望的缺口的主要 缺點，其會導致輥的直度受到影響。另一個明顯的缺點是當在磨損後翻新壓花時，在執行新的壓花之前通過去掉舊的壓花的剩餘材料，輥夾套的厚 度減小。
根據第二個原理，壓花在施加到鋼夾套上的材料中進行。施加的材料 較軟，通常包括銅，其通過電解法施加。通過較軟材料的塗覆具有^f更於壓 花的優點，因為壓花力可以降低，而且壓花僅在較軟的材料中進行，其可 以進行翻新而不影響支撐輥夾套。但是，缺點是較軟的材料具有低的耐磨 性，其意味著通常為鉻的耐磨層必須施加在壓花的軟層的頂部。相應地， 需要三步複雜和高級的操作，其意味著對於壓花表面需要長的交付周期和 高的生產成本。由於在生產線中可能的錯誤或者裝運損壞，毀棄的風險也 是一個主要缺點。
最後，SE9001219-6描述一種體積計的預劑量給料輥塗覆方法，其中通 過懸臂輥進行定量給料，其表面設置有平行的圓周槽或者溝道。這些凹槽 或者溝道通過緊緊地纏繞在輥表面上的金屬絲(通常具有圓的剖面)實現，其 比傳統的雕刻輥的製造明顯便宜和簡單很多。在操作過程中，塗覆混合物 連續地提供到各圈金屬絲之間的凹陷，並且該塗覆混合物然後轉移到轉印 輥。在該方法中，是由金屬絲的直徑確定的凹陷的深度影響預劑量給料的 體積。該方法將實現巻紙運行方向的縱向以及橫向的均一的定量給料。但 是，該方法的缺點是在操作過程中定量給料的量不能通過機械調節控制， 而是完全取決於金屬絲的直徑和塗覆混合物的屬性。
還有另外一種製造雕刻輥的方法，其中支撐輥夾套的表面用耐用的陶 瓷材料例如碳化鎢塗覆，在其後通過雷射形成壓花。但是，該製造方法非
面光滑度意味著更大的塗覆混合物阻塞雕刻凹陷的風險。

發明內容
本發明的目的是消除或者至少減少與根據上面描述的已知的傳統生產 方法相關的問題，其通過如權利要求1所述的方法實現。
得益於本發明，可能以一種更快和更便宜的方法來製造具有雕刻表面 的定量給料輥，使得以比以前更加成本有效的方式來製造定量給料輥，其 使得在^J喿作過程中可能通過調節轉動速度來適應超過定量給料的量。
在一優選的實施例中，新技術是基於在輥夾套上預雕刻金屬絲的緊的纏繞。在一個優選的實施例中，雕刻圖案包括在金屬絲的橫向的齒條狀凹 槽。雕刻圖案以與纏繞相關或者單獨操作的方式壓花在金屬絲上。金屬絲 材料優選不鏽鋼，但是在特定情況下，其可以包括一些其它合金例如銅。 在又另一特定的情況下，金屬絲可以是聚合物。金屬絲的剖面可以在寬的 範圍內變化。例如，與雕刻側面相對的側面可以具有完全或者部分平的表
面以實現與輥夾套的良好接觸。在一些情況中，金屬絲的側表面(side surface) 還可以更加平坦或更加不平以實現與相鄰圈的金屬絲的更好的接觸。在一 些特定的情況下，金屬絲還可以具有完全正方形或者矩形的剖面。
在本發明的又另一特定實施例中，非雕刻的、完全正方形或者矩形的 金屬絲是緊緊地纏繞的。在這種情況中，雕刻傳統地在隨後的單獨的操作 中進行。
金屬絲的截面通常在0.01-0.2mm2範圍內，但是在一些情況下，其也可 以在0.007-20 mm2範圍內。
為了保證緊緊纏繞的金屬絲不在支撐件上滑動，金屬絲在纏繞中要求 預緊。在一些情況下，可以進行膠粘以改善與支撐件的接觸。


在下面，將參照附圖詳細描述本發明，其中
圖1示出根據本發明的用於纏繞金屬絲以及同時壓花金屬絲以製造定 量給料輥的設備的優選實施例，
圖2示出根據本發明的設置有壓花金屬絲的定量給料輥的部分的透視
圖，
圖3示出圖2的截面in-ni,
圖4示出根據本發明的定量給料輥的修改部分，
圖5示出圖4中的截面V-V，
圖6示出根據本發明的另 一修改的實施例，
圖7示出根據本發明的定量給料輥的部分的又一修改的實施例，
圖8示出圖7中的截面VIII-VIII,
圖9示出根據本發明的部分的又一修改的實施例，
圖IO示出圖9.中的截面X-X，
圖11示出根據本發明的部分的又一修改的實施例，圖12示出根據本發明的部分的又一修改的實施例，以及 圖13示出根據本發明的部分的又一修改的實施例。
具體實施例方式
圖1示出藉助於金屬絲纏繞單元(總的用2表示)通過金屬絲纏繞定量給 料輥1的金屬絲4層。其中，金屬絲纏繞單元2包括壓型和壓花金屬絲4 的裝置7以及預緊金屬絲4的裝置。單元2隨著輥1的轉動的同時以關於 輥的每一圈對應金屬絲的軸向寬度的輥的位移速率相對於輥與轉動/中心軸 平行地位移。該圖沒有示出用於該單元的實際位移進給機構(根據已知的技 術)可以是傳統的車床。用於纏繞工藝的起始材料是從線軸3展開的金屬絲 4。金屬絲4被導引並且其張力通過許多導輪5而增加，其中，至少一個導 輪5藉助於圓柱/活塞單元6而加載張緊。通過制動導輪5，在金屬絲4中 產生額外的預緊。制動力以及因此的金屬絲張緊是可以通過張緊單元6調 節和控制的。壓花和壓型在壓花工件7中進行。為了保證線圈之間的良好 的接觸，該單元配備有擠壓裝置8，其在當金屬絲4包覆到輥1上時抵靠著 最外的 一 圈金屬絲擠壓金屬絲的外數第二圈。
圖2和3示出根據本發明的定量給料輥的第一優選的實施例。僅示出 該輥1的有限的一部分，該部分包括三相鄰的壓花金屬絲4、 4， 、 4"的外 層。每一金屬絲4用齒條狀圖案壓花，其呈現最高點11和最低點12。最高 點11是從一側面到一側面關於金屬絲的縱向垂直地延伸的直線。同樣谷12 形成從一側到一側延伸，也就是與峰11平行的直線。在峰11和谷12之間 有一平的向外傾斜的表面13A、 13B，以使得從所述側面觀察從剖面的側表 面13A、 13B形成大角度的V形，相鄰側表面13A、 13B之間的角度適當地 超過45° ,更加優選地超過90。。相應地，齒狀圖案藉助於壓花單元7(見 圖l)與金屬絲的纏繞相關地壓花，或者，替代地，使用在壓花後存儲在適 當的展開單元，例如根據圖1的線軸/鼓3上的預壓花的金屬絲。
從圖2可清楚看出，不僅可以成形/壓花金屬絲的向外的表面，而且可 以成形/壓花其它表面9， 10。顯然，該實施例的側表面IO一皮壓花以成為基 本平的，如同向內的表面9，其是向著輥表面1A。認識到，不同的壓花形 狀將導致不同的屬性，因此，本發明提供適應壓花/成形的獨特的可能性以 滿足改變各個特定客戶期望/需要。壓花具有在峰11和谷12之間的深度t，其在約0.01和1 mm之間變化。矩形幾乎正方形的金屬絲4寬度為約0.1-4 mm， 優選0.2-0.5 mm。
從圖2和3還可以看出，在向外的表面和側表面IO之間的過渡的邊緣 部分14是傾斜的(適當地傾斜30和60°之間的角度)，以使得形成在金屬絲 的縱向延伸的縱向的溝道，該溝道在某種程度上與具有由向外的表面13A、 13B劃界(delimited)的橫向(lateral)延伸的空間連通。
金屬絲通過期望的張力(適合地在50-1500N/mm2之間，取決於金屬絲 的材料)被纏繞為與輥表面1A接觸，以使得在施加的金屬絲4中總有張緊 負載，結果，在輥表面1A和金屬絲4的後側之間形成壓縮力。本申請也被 使得在二相鄰的金屬絲4的接觸側表面IO之間有一定的壓縮應力(通過擠壓 單元8實現)。該力可以在10和120N， 一般在40-60N之間變化。壓縮應力 可以在3和400N/mm2, —般在20-150N/mn^之間變化。
如在圖2中可以看出，在金屬絲4相鄰的兩圈(例如4，， 4")之間在峰 11和谷12之間的偏移量將是隨機的，以使得峰11將有時與相鄰的金屬絲4 的谷12對齊，而有時偏移量將是其它的某個。在任何情況下，緊緊地纏繞 的金屬絲4的表面結構中壓花的圖案將產生具有粘的內部連通的有限能力 的空間Y,以使得產生實際上是閉合的空間/單元Y，從而使得體積計的定 量給料可以通過定量給料輥1的轉動速度控制。還可以從圖2和3中看出， 得益於根據本發明的柔性生產方法，可能通過安置傾斜的側表面14,在金 屬絲4, 4，的圏之間產生縱向溝道X(深度有限)。通過這些圓周溝道X的 安置，因此可以使用另一些變量以優化來自輥1的超出的定量給料，這些 可以被用以產生空間Y之間的一定的補償效果。
圖4和5示出本發明的第一修改的實施例。原理基本與已經關於圖2 和3描述的相同，由此將僅詳細描述重要差異。首先，可以注意到，在每 一金屬絲4的向外的表面中的側空間Y設置有平的表面形式的最低的水平 面12。相應地，在此，在兩相鄰的峰ll之間形成與圖2和3所示的相比更 大的空間Y。同樣清楚的是，通過彎曲的表面13A， 13B獲得齒狀結構，其 與圖2和3的平的表面相反。此外，顯然，側表面IO也由彎曲表面形成， 由此"自動，，形成縱向的溝道X。同樣在該實施例中，平的表面在後邊鄉彖 處被壓花，但是其僅沿著金屬絲4的截面尺度的有限的部分延伸。
圖6示出又另一修改的實施例，其也基本上是基於如上的相同的原理。該實施例的第一重要的差異是金屬絲4是完全矩形形狀的，以使得沿著整 個側表面10和在輥的包絡表面1A和後表面9之間實現緊的接觸。另 一重 要差異是多個銳角稜錐形形式的閉合單元15被壓花在每一金屬絲4的向外 的表面中。如所示的，多個這樣的壓花15橫向安置在每一金屬絲4上，以 使得在金屬絲的每一截面中形成多個具有橫向閉合空間Y的閉合的單元。 如在縱向方向觀察，這些稜錐形形狀的凹陷15也適當地靠近;f皮此安置，適 當地具有與在橫向大致相同的間隔，以使得在輥表面1中形成大量的閉合
的空間。如所示的，金屬絲的較上的表面11形成上限，稜錐形的末端12 形成空間Y的較低的部分。壓花的深度在大約0.01和1 mm之間變化。稜 錐形形狀凹陷的底部通常是正方形形狀的，並且適當地，其具有大約0.1-0.5 mm的側尺度。
圖7和8示出根據本發明的總的原理並根據如上所述的又一修改的實 施例。原則上，圖7和8的實施例可以看作在圖6和圖2-5中所示的之間的 某種組合，如使用完全閉合的空間Y,其通過稜錐形形狀的壓花15，(類似 於圖6所示的)以及傾斜的側表面14形成，以使得形成縱向溝道X(4艮據圖 2-5所示的)。相對於圖6的一個重要差異是每一個壓花15，足夠大到在橫 向尺度中僅使用的單一的壓花，以使得其在頂部表面ll(其形成空間Y的上 限)中橫向延伸超過金屬絲4的^黃向寬度的50%。 0艮據圖6的實施例，對應 的橫向延伸僅約10-20%)。因此，認識到，根據圖7和8的壓花圖案通常使 得當輥1的圓周速度是一樣時定量給料超出大於根據圖6的安置的塗覆的 液體的量。
圖9和IO示出根據本發明的又另一修改的實施例，其同樣主要根據上 述原理髮揮功能，重要的差異在於在此不是使用稜錐形形狀的壓花，而是 球形的壓花，也就是，實質上具有半球形狀的壓花16。
圖11示出根據本發明的又一改進，利用稜錐形形狀的壓花圖案17，但 是該壓花圖案相對於圖6-8所示的是倒置的，以使得稜錐形形狀部分17的 末端與壓花圖案的最高點水平。相應地，在稜錐形形狀的結構17之間形成 某種類型的柵格形狀的和平的結構12，其平的結構12形成為形成用於塗覆 混合物的空間Y中的最低水平。同樣在圖11所示的實施例中，傾斜的側表 面14被安置形成縱向溝道X。
圖12示出又另一實施例，其中部件18在壓花圖案中是向上的。在此，部件18不是真正的稜錐形形狀，而是具有延伸為一直線的最高點11。如從 圖12中看出，部件18可以關於金屬絲的方向不同地定位，也就是，相對 於金屬絲的延伸成直角或傾斜的，由此在圖12中直線11關於金屬絲的延 伸成約45°延伸。認識到，該角度可以在0和90。之間變化，取決於期望 的屬性以及還有壓花的形狀。相應地，認識到，例如根據圖2-5的齒狀圖案 的角度也可以關於從圖13中表示的修改清楚看出的角度而變化。
本發明並不限於上述的實施例，但可以在權利要求的範圍內變化。例 如，本領域技術人員將認識到很多不同類型的圖案可以用於獲得根據本發 明的功能。相應地，認識到可以使用附圖所示的不同類型的圖案的組合， 並且在間隔1和深度t之間的相互關係還可以在寬的範圍內變化以提供不同 類型的屬性，例如取決於客戶的特定的期望。同樣認識到，在寬的範圍內 各種類型的材料可以用於金屬絲4，除了別的以外還能夠獲得不同類型的屬 性，例如關於磨損和/或壓花的能力。當然，成本方面是一個因素，就此而 論其不是不相關的，並且可以控制用於金屬絲4的材料的選取。同樣認識 到，可以使用很多類型的已知的壓花或者成型方法以產生金屬絲期望的截 面/圖案。同樣認識到，本發明並不限於使用給出的原始形狀的金屬絲，而 是在本發明的範圍內，本方法容易地適應不同類型的初始形狀，例如，圓 的、橢圓的、正方形等。
本領域技術人員將認識到該原理同樣可以用於較小的壓花的旋轉杆。
權利要求
1. 一種關於製造定量給料輥的方法，包括提供具有包絡表面(1A)的輥主體(1)，金屬絲(4)纏繞在其上以使得多圈金屬絲形成為與所述包絡表面(1A)接觸，並且相鄰圈的金屬絲(4，4』，4」)彼此緊緊地接觸，其特徵在於，對於所述相鄰圈的金屬絲(4，4』，4」)的至少大部分，向外露出的所述金屬絲(4)的表面設置有突起(11)和凹陷(12)。
2. 如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述突起(11)和所述凹陷(12) 安置的以使得在所述輥(l)的所述向外露出的表面中形成至少部分劃界的空 間(Y)。
3. 如權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，兩相鄰峰(ll),如在 所述金屬絲(4)的縱向觀察，安置為具有在0.05和3mm之間，優選在 0. l-0.8mm之間的間隔(l)。
4. 如前述權利要求之任一所述的方法，其特徵在於，所述突起(ll)和 所述凹陷(12)之間的深度(t)是在0.01和2 mm,優選在0.02-0.2 mm之間。
5. 如前述權利要求之任一所述的方法，其特徵在於，傾斜的側表面部 分(14)安置在所述金屬絲(4)的較上表面和各側表面(10)之間的過渡處，其傾 斜的表面(14)在每一對相鄰的金屬絲之間形成連續的溝道(X)。
6. 如前述權利要求之任一所述的方法，其特徵在於，所述金屬絲的成 形是在與在所述包絡表面(1A)的頂部上的所述金屬絲(4)的施加相關的方向 進行。
7. 如權利要求1-5之任一所述的方法，其特徵在於，預成形和適當的 存儲所述金屬絲(4)以使得隨後的所述金屬絲的施加不需要同時成形。
8. —種適於在運行的巻紙上預劑量給料或者直接定量給料塗覆混合物 的定量給料輥，包括具有包絡表面(IA)的輥主體(I),金屬絲(4)在其上安置 為具有多圈金屬絲，相鄰圈的金屬絲(4， 4，， 4")彼此緊緊地接觸，其特徵 在於，對於所述相鄰圈的金屬絲(4， 4，， 4")的至少大部分，向外露出的金 屬絲(4)的表面設置有突起(l l)和凹陷(12)。
9. 如權利要求8所述的定量給料輥，其特徵在於，所述凹陷(12)安置 的以使得在所述輥(l)的所述向外露出的表面中的所述突起(ll)之間形成至 少部分劃界的空間(Y)。
10. 如權利要求8或9所述的定量給料輥，其特徵在於，兩相鄰峰(ll)， 如在所述金屬絲(4)的縱向觀察，安置為具有在0.05和3 mm,優選地在 0.10-0.8 mm之間的間隔(l)。
11. 如權利要求8-10之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述突 起(11)和所述凹陷(12)之間的深度(t)是在0.01和2.00 mm之間。
12. 根據權利要求8-11之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，傾斜 的側表面(14)安置在所述金屬絲(4)的較上表面和各側表面(10)之間的過渡 處，以在每一對相鄰的金屬絲之間形成連續溝道(X)。
13. 如權利要求8-12之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述輥 的直徑是在8和2,000 mm，更加優選地在80-1,500醒之間。
14. 如權利要求8-13之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述金 屬絲的水平截面是在0.1和10mm之間。
15. 如權利要求8-14之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述金 屬絲的豎直截面是在0.1和3mm之間。
16. 如權利要求8-15之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述側 表面(10)和/或後側表面(9)的至少一些是至少部分平的。
17. 如權利要求8-16之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述空 間(Y)的至少一些形成閉合的單元(15, l6， n)。
18. 如權利要求17所述的定量給料輥，其特徵在於，所述突起(ll)是 由連續的表面組成。
19. 如權利要求8-16之任一所述的定量給料輥，其特徵在於，所述突 起(11)設置在具有至少兩個通常是分開的側表面(13A， 13B)的部分部件上。
20. 如權利要求19所述的定量給料輥，其特徵在於，所述部分部件在 各金屬絲(4)的各側極限(10; 14)之間延伸。
21. 如權利要求19所述的定量給料輥，其特徵在於，所述突起(ll)設 置在所述部分部件上，其側表面(13A， 13B)僅延伸所述金屬絲(4)的各側極 限(10; 14)之間的距離的有限的部分。
全文摘要
本發明涉及一種關於製造定量給料輥的方法，包括提供具有包絡表面(1A)的輥主體(1)，金屬絲(4)纏繞在其上以使得多圈金屬絲形成為與包絡表面(1A)接觸，並且相鄰圈的金屬絲(4，4』，4」)彼此緊緊地接觸，其中，對於相鄰圈的金屬絲(4，4』，4」)的至少主要部分，向外露出的金屬絲(4)的表面設置有突起(11)和凹陷(12)。
文檔編號D21H23/58GK101443129SQ200780012988
公開日2009年5月27日 申請日期2007年2月27日 優先權日2006年4月11日
發明者黑肯·卡爾森 申請人:馬特森烏德瓦拉有限責任公司