专利名称：接触压料辊的制作方法
接触压料辊
背景技术：
常规幅材加工通常在例如长度取向机中使用压料辊以分隔幅材生产线的处于不同张カ下的部分，在所述长度取向机中幅材在轧夹部位之后加速。当幅材行进通过长度取向设备时，幅材拉伸过程会不但所述幅材的宽度上而且在幅材纵向上产生幅材厚度变化。 通常不是使用软压料辊就是使用硬压料辊来控制厚度变化。软轧辊表面(nip surface)可改变沿着辊表面的接触区域的宽度。所述变化可改变两个辊之间的相对移动，从而导致幅材磨损。以类似的方式，较硬轧辊表面可仅在缺陷和/或较厚的幅材厚度位置上产生较高的辊隙压力，并可引起显著不同的幅材应力。这种幅材应カ可通过幅材路径传播，从而导致幅材低陷(troughing)、幅材褶皱和最终的永久幅材畸变。
发明内容
在ー个方面，本发明提供了一种改进型接触压料辊，所述接触压料辊包括具有轴线的轴、环形接触所述轴的第一柔順材料以及多个堆叠环圈。所述多个堆叠环圈中的每个环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘，以及与所述轴线同心的外缘。在另一方面，本发明提供了一种组装改进型接触压料辊的方法，所述方法包括形成第一柔順材料，所述第一柔順材料与具有轴线的轴环形接触；以及在所述第一柔順材料上堆叠多个环圏。所述多个环圈中的每个环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘，以及外缘。用于组装改进型接触压料辊的方法还包括施加压カ以纵向压缩叠堆，将端板固定于所述轴上以保持在所述叠堆上的压力，以及从所述多个环圈中的每ー个环圈的外缘去除材料，使得所述外缘变得与所述轴线同心。在又一方面，本发明提供了一种用于轧夹幅材的系统，所述系统包括压料辊和第 ニ辊，所述第二辊平行于所述压料辊设置，并形成辊隙线。所述压料辊包括具有轴线的轴、 环形接触所述轴的第一柔順材料以及多个堆叠环圈。所述多个环圈中的每个环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘，以及与所述轴线同心的外缘。所述第二辊包括在所述辊隙线处从轴线偏移相同距离的外表面，其中接触所述第二辊和所述多个环圈的外缘的幅材能够在所述辊隙线处径向移动所述多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘。在又一方面，本发明提供了ー种用于轧夹幅材的方法，所述方法包括在压料辊和第二辊之间设置幅材，以及施加压カ以在所述压料辊和所述第二辊之间轧夹所述幅材。所述第二辊平行于所述压料辊设置，并形成辊隙线。所述压料辊包括具有轴线的轴、环形接触所述轴的第一柔順材料以及多个堆叠环圈。所述多个环圈中的每个环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘，以及与所述轴线同心的外缘。所述第二辊包括在所述辊隙线处从轴线偏移相同距离的外表面，其中所述幅材在所述辊隙线处径向移动所述压料辊中的多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘。所述发明内容并非旨在描述本发明所公开的每个公开的实施例或每种实施方式。 以下附图和具体实施方式
更具体地说明示例性实施例。
整个说明书中都參考了附图，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且其中
图IA为幅材生产线的透视示意图IB为轧夹部位的横截面示意图IC为轧夹部位的横截面示意图2为轧辊的横截面示意图3A-3C为改进型接触压料辊的一部分的透视示意图4Α为环圈的示意透视图4B-4D为环圈的示意俯视图5Α-5Ε示出了改进型接触压料辊的透视制造示意图；以及
图6示出了測量接触宽度与幅材厚度的关系曲线图。
附图未必按比例绘制。在附图中使用的相同标号表示相同的部件。然而，应当理
解，在给定附图中使用标号指示部件并非意图限制另ー个附图中用相同标号标记的部件。
具体实施例方式本申请描述了 ー种改进型接触压料辊，所述改进型接触压料辊可在轧夹部位中在所述改进型接触压料辊和接触辊之间提供改进的接触区域。所述改进型接触压料辊可通过提供补偿的柔順轧辊表面而克服与控制幅材厚度变化相关的难题。所述改进型接触压料辊一体地包括较软内芯，所述较软内芯可提供对幅材厚度变化的顺从，而刚性环圈和较硬外皮可保持均勻的接触区域。所述改进的接触区域可为基本上均勻的，而不论任何厚度变化，或存在于幅材材料中的任何缺陷如何。在ー个特定实施例中，所述改进型接触压料辊设计包括内轴，例如铝或钢等金属轴。所述内轴用第一柔順材料覆盖，所述第一柔順材料例如为硬度测验器硬度为约20的软的氨基甲酸酯材料。将多个环圈(例如大约3/16英寸(4.76mm)宽的堆叠的铝圈)设置于所述第一柔順材料和第二柔順材料上，所述第二柔順材料例如为硬度测验器硬度为约80-90的较硬的氨基甲酸酯表皮。所述改进型接触压料辊可为柔韧且适形的，允许两个辊之间的压カ在轧夹中沿着辊的辊隙线保持大约相等。常规长度取向机器可使用多“S”形环绕构造的数个辊以克服幅材畸变的问题。与该常规方法相反，所述改进型接触压料辊更有效地传送幅材，从而减少了在取向机器中所需辊的数量。较少的辊可实现费用的节省(包括只需购买较少的辊)、更少的维护以及极大改善的幅材形成。另外，后拉伸和涂布操作可不再需要“缓冲辊(bumper roll)”(即，捆在幅材边缘下的外端上以增加辊直径并由此増加摩擦的辊)，因为所述改进型接触压料辊可消除幅材应カ差异。所述改进型接触压料辊可改善滚动产出率(RTY)和最终产品质量。图IA为根据本发明的ー个方面，邻近轧夹部位120的幅材生产线100的透视示意图。在ー个特定实施例中，轧夹部位120可用于分隔具有不同张カ的幅材110的区域，所述不同张カ例如第一张カTl和第二张カT2，其中T2 > Tl。幅材张カ的差异可源自例如幅材长度取向机(LO)。幅材LO提供所述第二张カT2以沿着张カ方向拉伸所述幅材110。轧夹部位120将经受第二张カT2的幅材110与在轧夹部位120另ー侧的幅材110分隔，其中所述幅材例如从挤出机(未图示)以较低的第一张カTl喂入轧夹部位120。轧夹部位120包括第一压料辊130、第二压料辊140和辊隙线150。将所述第一和第二压料辊130、140沿着所述辊隙线150推压到一起，从而在幅材110上产生辊隙压カ“P”以防止通过辊隙线150 滑移，由此允许张カ差异。幅材110的均勻度会受到沿着辊隙线150的辊隙压力P的均勻度的影响。图IB为根据本发明的ー个方面，沿着图IA的截面A-A’，轧夹部位120的横截面示意图。在图IB中，第一压料辊130通过幅材110的标称幅材厚度“t”和在幅材110上的高度为“d”的缺陷115而与第二压料辊140分隔。缺陷115的存在会降低沿着辊隙线150的辊隙压力P的均勻度。在图IB所示的一种情况中，第一和第二压料辊130、140均可由非柔性材料(例如金属)制成。在这种情况下，无缺陷115的幅材110的区域可滑移经过辊隙线150，除非辊隙压力P足以在标称幅材厚度“t”下防止幅材110的滑移。这种压力P会在缺陷115通过辊隙线150时压缩缺陷115，从而在幅材110中产生畸变或不均勻度。图IC为根据本发明的另一方面，沿着图IA的截面A-A’，轧夹部位120的横截面示意图。在图IC中，第一压料辊130'由柔順材料制成，所述柔顺材料可充分变形以适应缺陷115，而不会不适当地増加沿着辊隙线150的辊隙压力P。第一压料辊130'的变形可改变沿着辊隙线150的接触宽度W。第一压料辊130'的变形也可改变第一压料辊的表面速度，因为所述第一压料辊130'的第一半径Rtl减小至第二半径礼。表面速度的改变会导致在缺陷115附近产生剪切力，从而在幅材110中产生畸变或不均勻度。图2为根据本发明的ー个方面，沿着图IA的辊隙线150的轧夹部位200的横截面示意图。轧夹部位200包括具有中心轴232的改进型接触压料辊230，所述中心轴232具有第一纵向轴线ぬ4。第一柔順材料236与轴232环形接触。第一柔順材料236可为具有较低弹性模量的任何材料，包括(例如)橡胶，如丁基橡胶或乙烯丙烯ニ烯单体(EPDM)橡胶；有机硅，如硅橡胶；共聚物，如苯乙烯丁ニ烯苯乙烯(SBQ嵌段共聚物或苯乙烯丁ニ烯乙烯苯乙烯(SEBQ嵌段共聚物；聚氨酯等。在ー个特定实施例中，第一柔順材料236可任选地包括多个空隙238，如在第一柔顺材料236内形成的多个气泡。在一些情况下，所述多个空隙238可改为在第一柔順材料 236中切削、钻孔、激光蚀刻、烧蚀或以其他方式形成的槽，如參照图3A-3C在别处所述。通常，所述多个空隙238可比所述柔顺材料更易于变形，以适应施加于第一柔順材料236上的压力。多个环圈260沿着表面266堆叠在一起。每个环圈260包括至少部分接触第一柔顺材料236的内缘沈2，以及与第一纵向轴线234同心的外缘沈4。每个环圈沈0的代表性几何形状參照图4A-4D在别处描述。每个环圈260具有比第一柔順材料236的弾性模量大的弹性模量。在ー个特定实施例中，每个环圈260可由如下材料制得金属，如铝或钢；金属合金，如铜或黄铜；工程塑料或硬质塑料，如丙烯腈丁ニ烯苯乙烯(ABS)、聚碳酸酷、Teflon 或Delrin ;或复合材料，如纤维增强塑料(FRP)等。在ー个特定实施例(未图示)中，可将材料(如聚合物材料)沿着表面266设置于相邻环圈260之间，以提供低滑动摩擦，如在别处所述。在ー些情况下，所述聚合物材料可包括聚四氟乙烯(PTFE)等。第一端板280和第二端板280 ‘被固定于轴232上，并分别与第一外环圈263和第 ニ外环圈相邻。在ー个特定实施例中，所述第一和第二端板观0、观0'分別与所述第一和第二外环圈263、261接触。在一些情况下，所述第一和第二端板观0、观0'提供纵向カ (即平行于所述第一纵向轴线234的力)，所述纵向力将所述多个环圈260推挤在一起。可调节所述纵向力的大小，以提供环圈260沿着表面266滑动的任何所需的容易度。第二柔順材料270与环圈沈0中的每ー个环圈的外缘264接触。第二柔順材料 270可为具有较低弹性模量的任何材料，包括例如用于第一柔順材料236的相同材料。在 ー个特定实施例中，第二柔順材料270可具有比所述第一柔順材料的弾性模量大的弹性模量。在ー个特定实施例中，第二柔順材料270可为聚氨酷。第二柔順材料270可为例如小于4mm厚、小于3mm厚、小于2mm厚、小于Imm厚、或小于500微米厚的薄涂层。通常，第二柔順材料270包括改进型接触压料辊外表面275，所述改进型接触压料辊外表面275具有足以降低与改进型接触压料辊外表面275接触的幅材210的滑移的摩擦系数。在ー个特定实施例中，第二柔性材料270可在所述多个环圈260上形成连续涂层。 在这种情况下，可在施加由第一和第二端板观0、观0'提供的纵向カ之后，将第二柔性材料 270涂布于所述多个环圈260上。在ー个特定实施例中，可将第二柔順材料270単独地涂布于每个环圈沈0的外缘264上，如在别处所述。返回至图2，轧夹部位200还包括具有第二轴M2的第二压料辊M0、通常平行于所述第一纵向轴线234的第二纵向轴线对4，和第二压料辊外表面M5。具有缺陷215的幅材210被轧夹在所述改进型接触压料辊外表面275和所述第二压料辊外表面245之间。如图2中所示，缺陷215导致环圈沈0的位移部分267相对于第一纵向轴线234移动，从而压縮第一柔順材料236。第一和第二压カP^ P2 (在位移部分267之外)以及第三压カP3 (在位移部分267之内)由第一柔順材料236通过环圈260和第二柔順材料270作用于幅材 210。在位移部分267内的环圈沈0的相对移动和第一柔順材料236的压缩可减小所述第一、第二和第三压カP:、P2> P3的变化，由此减小作用在缺陷215上的应力，并可减小由现有技术压料辊所导致的任何畸变或不均勻度，如在别处所述。图3A-3C为根据本发明的不同方面改进型接触压料辊300的一部分的透视示意图，所述改进型接触压料辊300在第一柔順材料336中具有多个空隙338A-338C。所述改进型接触压料辊300的部分包括与具有第一纵向轴线334的轴332环形接触的第一柔順材料 336。在图3A中，多个径向孔338A在第一柔順材料336中形成。在ー个特定实施例中， 所述多个径向孔338A中的每ー个可具有可为任何形状的横截面，所述形状包括例如圆形、 椭圆形、方形、三角形、任何无规形状，或它们的組合。所述多个径向孔338A可均勻或非均勻地分布于整个第一柔顺材料236中。所述多个径向孔338A中的每ー个可通过任何已知的技术形成，所述技术包括例如钻孔、激光打孔、直进切削、机械加工、烧蚀、模制等。在图加中，多个纵向孔338B在第一柔順材料336中形成。在ー个特定实施例中， 所述多个纵向孔338B中的每ー个可具有可为任何形状的横截面，所述形状包括例如圆形、 椭圆形、方形、三角形、任何无规形状，或它们的組合。所述多个纵向孔338B可均勻或非均勻地分布于整个第一柔順材料236中。所述多个纵向孔338B中的每ー个可通过任何已知的技术形成，所述技术包括例如钻孔、激光打孔、直进切削、机械加工、烧蚀、模制等。在图3C中，多个纵向槽338C在第一柔順材料336中形成。在ー个特定实施例中， 所述多个纵向槽338C中的每ー个可具有可为任何形状的横截面，所述形状包括例如圆形、椭圆形、方形、三角形、任何无规形状的一部分，或它们的組合。所述多个纵向槽338C可均勻或非均勻地分布于整个第一柔順材料236中。所述多个纵向槽338C中的每ー个可通过任何已知的技术形成，所述技术包括例如钻孔、激光打孔、直进切削、机械加工、烧蚀、模制等。图3A-3C所示的这些特定实施例并不意在包括所有可在第一柔順材料236中产生的种类繁多的多个空隙238。例如，可使用如上所述的孔和槽的任何組合，以及用于在材料中产生空隙的任何其他可设想的技木，所述空隙包括螺旋、狭槽、切ロ、如棱锥和圆柱体之类的表面结构等等。图4A为根据本发明的ー个方面的环圈460的示意透视图。在图4A中，环圈460 包括内缘462和外缘464、在所述内缘和外缘(462、464)之间的第一面466以及背对所述第一面466的第二面468。取决于用于环圈460的材料的类型，环圈460可使用任何合适的技术制得，所述技术包括例如冲切、激光切割或机械切削、模制、浇铸等。环圈460还包括在内缘和外缘(462、464)各自与第一面和第二面(466、468)之间的角边465。在ー个特定实施例中，角边465中的每ー个可为被斜切或带有倒角的，以减少或去除在制造过程中形成的任何毛刺。在一些情况下，可在第一面466和第二面468中的至少ー个上施加表面涂层。所述表面涂层(如果施加的话)可用来控制相邻环圈260之间的滑动摩擦，如对于图2的改进型接触压料辊230所述。在一些情况下，所述表面涂层可为 PTFE、氮化硼、氮化铝、镍等，或它们的組合。图4B为根据本发明的ー个方面的环圈460的示意俯视图。图4B所示的元件 460-468中的每ー个对应于已在之前描述的图4A所示的类似编号的元件460-468。例如， 图4A中的内缘462的描述对应于图4B中的内缘462的描述，等等。在图4B中，内缘462 具有内半径巧且外缘464具有外半径r2，所述内半径和外半径从纵向轴线434(类似于图 2所示的第一纵向轴线234)起始测量。外半径r2与纵向轴线434同心(如在别处所述)， 从而形成圆环。在一些情况下，内半径A也可与纵向轴线434同心。在一些情况下，内半径巧可与圆形不同，且不与纵向轴线434同心，如在别处所述。在ー个特定实施例中，半径差[V2-V1)占外半径r2的较小部分，例如，(r2-ri)/r2可小于约0. 25，小于约0. 20，小于约 0. 15，小于约0. 10，或小于约0. 05。图4C为根据本发明的ー个方面的环圈460的示意俯视图。图4C所示的元件 460-468中的每ー个对应于已在之前描述的图4A所示的类似编号的元件460-468。例如， 图4A中的内缘462的描述对应于图4C中的内缘462的描述，等等。在图4C中，内缘462由第一内缘462A和第二内缘462B代替，所述第一内缘462A和第二内缘462B在内缘462上形成花键462C。图4C所示的环圈460可例如与图2的第一柔順材料236 —起使用，以允许第一柔順材料236压缩而不包括任选的空隙238。在ー个特定实施例中，第一内缘462A可接触第一柔順材料236，因缺陷产生的压缩可导致第一柔順材料236 “渗”入花键462C之间的空间中，从而减轻ー些压缩压力。应了解图4C所示的花键构造仅为内缘462的许多可设想的变型的代表，所述可设想的变型可包括，例如波状结构，如正弦波；一系列规则或不规则凸起，如柱、棒、三角形、梯形或锥体；或可提供内缘462与所述第一柔順材料的部分接触的任何其他结构。图4D为根据本发明的ー个方面的环圈460的示意俯视图。图4D所示的元件 460-468中的每ー个对应于已在之前描述的图4B所示的类似编号的元件460-468。例如，图4B中的内缘462的描述对应于图4D中的内缘462的描述，等等。在ー个特定实施例中， 图4D示出了具有在组装图2所示的多个环圈260之前接触外缘464的第二柔順材料470 的环圈460。在图4D中，内缘462具有内半径T1，外缘464具有外半径r2，且第二柔順材料 470具有外缘475，所述外缘475具有表面半径r3，所有半径均从纵向轴线434(类似于图2 所示的第一纵向轴线234)起始测量。外半径r2与纵向轴线434同心(如在别处所述)，从而形成圆环。在一些情况下，内半径A也可与纵向轴线434同心。在一些情况下，内半径 A可与圆形不同，且不与纵向轴线434同心，如在别处所述。在ー个特定实施例中，半径差(r2_ri)占外半径r2的较小部分，例如，(r2_ri)/r2可小于约0. 25，小于约0. 20，小于约0. 15，小于约0. 10，或小于约0. 05。在ー个特定实施例中，半径差(r3-r2)，即第二柔順材料470的厚度“h”占半径差(ら-巧)的较小部分。例如， (r3-r2) / (r2-ri)可小于约0. 25，小于约0. 20，小于约0. 15，小于约0. 10，或小于约0. 05。图5Α-5Ε示出了根据本发明的ー个方面的改进型接触压料辊530的透视制造示意图。图5Α-5Ε所示的元件530-580中的每ー个对应于已在之前描述的图2所示的类似编号的元件230-观0。例如，图2中的轴232的描述对应于图5Α中的轴532的描述，等等。图5Α示出了具有纵向轴线534和轴外表面533的轴532。图5Β示出了设置为与轴外表面533接触的第一柔順材料536，所述第一柔順材料536具有端部539和第一柔顺材料表面537。可通过任何已知的制辊技术(包括例如模制)将所述第一柔順材料设置为与轴外表面533接触，并可通过已知技术(包括磨削)使第一柔順材料表面537与纵向轴线 534同心。多个空隙(未图示)可在第一柔順材料536中形成，如在别处所述。图5C示出了至少部分接触第一柔順材料536的堆叠的多个环圈560的第一外环圈561。每ー环圈560的尺寸被确定成使得当环圈位于叠堆中时保持过盈配合563。在ー个特定实施例中，角边565可为被斜切或带有倒角的，以在堆叠中的圈之间形成非结合接触。图5D示出了与第一外环圈561相邻的第一端板580、多个堆叠环圈560以及与第 ニ外环圈563相邻的第二端板580'。施加纵向カF以将多个环圈560挤压在一起，并沿着接触线582将端板固定于轴532上。轴532可用任何方法沿着接触线582固定，包括(例如)使用螺钉、固定螺钉、焊接、夹圈等等。在所述环圈被挤压在一起之后，可通过任何已知技术(包括例如磨削、铣削等)使多个环圈560的外缘564与纵向轴线534同心。图5Ε示出了根据本发明的ー个方面的改进型接触压料辊530。在图5Ε中，将具有第二柔順涂层表面575的第二柔順涂层570设置于多个环圈560上。可施用所述第二柔順涂层，并可通过任何已知技术使所述第二柔顺涂层与纵向轴线534同心，如别处所述。SM实例1-改进型接触压料辊的制造在外径为3. 50英寸(8. 89cm)且内径为2. 00英寸(5. 08cm)的24"长的铝管的每一端部内，加工出2. 626英寸(6. 670cm)直径和0. 4375英寸(1. Illcm)深的轴承内孔，所述轴承内孔用于能够接收直径1.50英寸(3.81cm)的轴的轴承。将所述管的外径切削加工成与轴承内孔的内径同心。将在3. 125英寸(7. 937cm)直径的螺栓圆上等距的六个#10-32 螺纹孔附加到所述管的每一端。将第一柔順层涂布于所述管上。所述第一柔順材料为涂布至所述管的外部的由 S. I. Industries, Inc.，Blaine, MN提供的硬度测验器硬度30的氯丁橡胶的0. 75英寸(1.91cm)厚的弾性体涂层。从0.188英寸(0.478cm)厚的铝片材上激光切割内径为5英寸(12.7cm)且外径为6英寸(15.2^m)的多个环圈(类似于图4A-4B所示的那些)。使用砂纸和去毛刺工具用手将所述环圈的边缘去毛刺，直至任何一对堆叠环圈可流畅地彼此滑动。每个环圈然后涂覆以用特氟隆浸渍的硬质阳极氧化膜(用Twin City Plating, Minneapolis, MN涂覆)，以改进它们的相互润滑性。精确测量经涂覆环圈的内径，并磨削所述弾性体涂层，直至所述弾性体涂覆的铝管的外径比所述环圈的内径大0. 001英寸(0. 0254mm)。然后在所述弾性体涂层中钻孔而形成孔的网格图案(类似于图3A所示的那些)。所述孔的直径为0. 125英寸(0. 318cm)，并在周边方向上间隔0.50英寸(1.27cm)，在轴线方向上间隔0.50英寸(1.27cm)。所述孔被钻至0. 62英寸(1. 57cm)的深度。为所述管的每一端制造铝端盖，每个端盖的外径等于经涂覆环圈的外径。在每个端盖的中心切削出孔以用作轴承空隙。在每个端盖上切削出一些间隙孔，使得这些孔的图案与在先机械加工至所述管的端部的#10-32螺纹孔的图案相匹配。将使用ー个端盖附装于所述管的一端，并用螺纹适配的螺钉可靠固定。将少量肥皂水作为润滑剂施用至所述弹性体涂层的表面以协助组装。将经涂覆的环圈推进至所述弾性体涂覆的管上。比所述经涂覆的环圈的内径略大的弾性体涂覆的管的外径产生适贴(snug)过盈配合。将每个环圈推进至所述经涂覆的管上，直至其完全接触在其之前安装的环圈。对所施加环圈中的最后ー个进行切削加工，以与所述铝管的端部齐平。然后将所述第二端盖附装于所述管的端部，并用螺纹适配的螺钉固疋。然后将经组装的辊的外表面磨平滑，并注意确保外径与轴承内孔同心。所得到的部分完工的压料辊(包括多个环圈，但无第二柔順材料)类似于图5D所示的制造示意图。 该部分完工的压料辊在如下实例2中测试。然后将硬度测验器硬度80的氨基甲酸酯的第二柔順弾性体层施加到部分完工辊上(由 S. I. hdustries，Inc.，Blaine，MN 提供)，以 0. 25 英寸(0.635cm)的厚度涂覆于组装辊的外表面。然后再次磨削氨基甲酸酯涂覆的辊，以使其平滑并使所述第二柔順弾性体层的厚度成为0. 125英寸(0.318cm)，并注意外径与所述轴承内孔同心。然后将轴承和轴附加到所述改进型接触压料辊，并将夹圈附加到所述轴以防止所述辊在所述轴上滑动。实例2-改进型接触压料辊的模拟模拟的改进型接触压料辊表明，可使由幅材厚度变化所导致的横向幅材接触 (cross web contact)和压カ变化达到最小。测试了数个不同的辊隙压力和幅材厚度，表明改进型接触压料辊产生较小的接触区域变化。将硬度测验器硬度80的氨基甲酸酯的0. 125英寸(0. 3175cm)厚的片材围绕实例1的部分完工的压料辊包裏，以模拟第二柔順材料涂层。将该模拟的改进型接触压料辊设置于固定的轴承壳体中，由两个3. 25英寸(8.255cm)内径的气压缸致动枢转4英寸 (10. 16cm)直径的铝压料辊以在两个辊之间施加辊隙力。释放压力，将厚度为0.030英寸 (0. 762mm)至0. 062英寸(1.575mm)的浇铸聚对苯ニ甲酸乙ニ醇酯(PET)的片材插入两个辊之间。在气压缸中使用50psi的空气压カ致动所述铝压料辊。图6示出了对于模拟的改进型接触压料辊和常规压料辊这二者的測量接触宽度与幅材厚度的关系曲线图。对于在两个辊之间具有聚酯膜的两个辊的系统，使用压力-辊隙传感器(可得自knsor Products, Inc. Madison, NJ)在轧辊接触的周边方向上测量长度 (即图6所示的测量接触宽度)。所述传感器沿着膜移动至不同的位置(每个位置具有已知的幅材厚度，示于图6中)，同时所述系统保持在恒定的气动压力下。然后使用常规4英寸(10. 16cm)直径的压料辊代替模拟的改进型接触压料辊重复所述程序。对于模拟的改进型接触压料辊，测量在50、60和90psi下的测量接触宽度与幅材厚度的关系，并分别绘制为线Al、A2和A3。对于常规压料辊，测量在50、60和90psi下的测量接触宽度与幅材厚度的关系，并分别绘制为线Bi、B2和B3。数据表明，相比于常规压料辊，模拟的改进型接触压料辊在所有压力下，在周边方向上接触长度随厚度的变化更小。除非另外指明，否则在说明书和权利要求中使用的表示部件的尺寸、数量和物理特性的所有数字应当被理解为由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在所述说明书和所附权利要求中所提出的数值参数为近似值，可根据本领域内的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性而变化。除了与本公开可能直接抵触的程度，本文引用的所有参考文献及出版物都明确地以引用方式全文并入本文中。虽然已经示出和描述了一些具体实施例，但本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以用多种替代形式和/或等同实施形式来代替所示出和描述的具体实施例。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施例的任何改型或变型。因此，本公开仅受权利要求书及其等同内容的限制。
权利要求
1.一种改进型接触压料辊，其包括轴，所述轴具有轴线；第一柔順材料，所述第一柔順材料与所述轴环形接触；多个堆叠环圈，每个环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘；以及与所述轴线同心的外缘。
2.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其还包括第二柔順材料，所述第二柔順材料接触所述多个堆叠环圈中的每ー个环圈的外缘。
3.根据权利要求2所述的改进型接触压料辊，其中所述第二柔順材料的弹性模量大于所述第一柔順材料的弹性模量。
4.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述第二柔順材料为接触所述外缘中的每ー个外缘的连续涂层。
5.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述第一柔順材料还包括多个空隙。
6.根据权利要求5所述的改进型接触压料辊，其中所述多个空隙包括多个径向空隙、 纵向空隙、内部空隙，或它们的組合。
7.根据权利要求5所述的改进型接触压料辊，其中所述多个空隙包括圆柱形空隙。
8.根据权利要求5所述的改进型接触压料辊，其中所述多个空隙的至少一部分与所述第一柔順材料的外表面相交。
9.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述内缘的至少一部分与所述轴线同ンし、。
10.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述多个堆叠环圈包括与第一端板相邻的第一外环圈，以及与第二端板相邻的第二外环圈，所述第一端板和所述第二端板都被固定在所述轴上。
11.根据权利要求10所述的改进型接触压料辊，其中所述第一外环圈和所述第二外环圈都分別与所述第一端板和所述第二端板接触。
12.根据权利要求11所述的改进型接触压料辊，其中所述第一端板和所述第二端板在所述多个堆叠环圈上保持纵向力。
13.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述内缘和所述外缘中的至少ー 个带有倒角。
14.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述多个堆叠环圈中的每ー个环圈包括在所述内缘和所述外缘之间的第一面以及背对所述第一面的第二面，其中所述第一面和第二面中的每ー个都为平滑的且去毛刺的。
15.根据权利要求14所述的改进型接触压料辊，还包括在所述第一面和第二面中的每一个上的表面涂层。
16.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，还包括设置于所述多个环圈中的每ー 个环圈之间的聚合物材料。
17.根据权利要求16所述的改进型接触压料辊，其中所述聚合物材料为聚四氟乙烯。
18.根据权利要求15所述的改进型接触压料辊，其中所述表面涂层包括聚四氟乙烯、氮化硼、氮化铝、镍或它们的組合。
19.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述第一柔順材料包括橡胶、有机硅、聚氨酯或它们的组合。
20.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述多个环圈中的每ー个环圈包括第三材料，所述第三材料具有比所述第二材料的弾性模量大的弹性模量。
21.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述多个环圈中的每ー个环圈包括金属。
22.根据权利要求21所述的改进型接触压料辊，其中所述金属为铝或钢。
23.根据权利要求1所述的改进型接触压料辊，其中所述多个环圈中的每ー个环圈包括硬质塑料。
24.ー种用于组装改进型接触压料辊的方法，其包括形成第一柔順材料，所述第一柔順材料与具有轴线的轴环形接触； 在所述第一柔順材料上堆叠多个环圈，每个所述环圈包括至少部分接触所述第一柔順材料的内缘，以及外缘；施加压カ以纵向压缩所述叠堆；将端板固定于所述轴上，以在所述叠堆上保持压カ；从所述多个环圈中的每ー个环圈的外缘去除材料，使得所述外缘变得与所述轴线同心。
25.根据权利要求M所述的方法，其还包括形成第二柔順材料，所述第二柔順材料接触所述多个环圈中的每ー个环圈的所述外缘。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述第二柔順材料的弾性模量大于所述第一柔顺材料的弹性模量。
27.根据权利要求M所述的方法，其中形成第一柔順材料包括将所述第一柔順材料模制到所述轴上。
28.根据权利要求M所述的方法，还包括在所述第一柔順材料中形成多个空隙。
29.根据权利要求观所述的方法，其中形成所述多个空隙包括模制、铣削、钻孔、磨削、 烧蚀或它们的組合。
30.根据权利要求M所述的方法，其中所述多个环圈中的每ー个环圈与所述第一柔順材料形成过盈配合。
31.根据权利要求25所述的方法，还包括磨削与所述轴同心的所述第二材料的外表
32. 一种用于轧夹幅材的系统，其包括 压料辊，所述压料辊包括 轴，所述轴具有轴线；第一柔順材料，所述第一柔順材料与所述轴环形接触； 多个堆叠环圈，每个环圈包括 至少部分接触所述第一柔順材料的内缘； 与所述轴线同心的外缘；以及第二辊，所述第二辊平行于所述压料辊设置，并形成辊隙线，所述第二辊具有在所述辊隙线处从所述轴线偏移相同距离的外表面，其中接触所述第二辊和所述多个堆叠环圈的外缘的幅材能够在所述辊隙线处径向移动所述多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘。
33.根据权利要求31所述的系统，还包括第二柔順材料，所述第二柔順材料接触所述多个堆叠环圈中的每ー个环圈的外缘，且其中接触所述第二辊和所述第二柔順材料的幅材能够在所述辊隙线处径向移动所述多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘。
34.根据权利要求32所述的系统，其中所述第二柔順材料的弾性模量大于所述第一柔顺材料的弹性模量。
35.根据权利要求32所述的系统，其中所述幅材在所述辊隙线处具有不均勻的厚度。
36.根据权利要求35所述的系统，其中通过所述多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘的位移，降低在所述辊隙线处所述幅材上的压カ变化。
37.ー种用于轧夹幅材的方法，其包括在权利要求32所述的系统的所述压料辊和所述第二辊之间设置幅材；以及施加压カ以轧夹所述压料辊和所述第二辊之间的所述幅材，其中所述幅材在所述辊隙线处径向移动所述压料辊中的多个堆叠环圈中的至少ー个环圈的外缘。
全文摘要
本发明提供了一种改进型接触压料辊、用于组装改进型接触压料辊的方法、用于轧夹幅材的系统，以及用于轧夹幅材的方法。所述改进型接触压料辊一体地包括较软内芯，所述较软内芯可提供对幅材厚度变化的顺从，而刚性环圈和较硬外皮可保持均匀的接触区域。
文档编号B65H20/02GK102548882SQ201080044786
公开日2012年7月4日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月13日
发明者凯文·B·纽豪斯, 布鲁斯·E·泰特, 沃尔多·L·洛佩斯 申请人:3M创新有限公司