专利名称：压纹装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种压纹装置。
使用本发明可以有利于烟草行业中的包装材料(如铝或箔或其他材料)的压纹带(或板)，对本发明下面的描述仅作为示例。
更具体地，本发明涉及一种压纹装置，其包括分别围绕限定一个平面的第一和第二旋转轴反向旋转的第一和第二压纹辊，所述压纹辊沿位于所述平面中的节线彼此相切；以及推压组件，在使用时，该推压组件用于使压纹辊彼此挤压，以便以给定的压紧力夹紧在压纹辊之间的用于压纹的板材；所述旋转轴中至少其中之一是振动轴，其围绕垂直于所述平面的第三轴振动，并在所述平面中限定旋转中心。
背景技术：
在上述公知类型的压纹装置中，两个压纹辊中的一个压纹辊通常是安装成围绕固定旋转轴旋转的主动辊，而另一压纹辊通常是从动辊，从动辊安装成在支撑件上旋转，围绕固定枢轴或铰链振动，并承受必然会穿过该铰链轴的压紧力。
为了使从动压纹辊响应围绕其固定铰链的振动而产生的轴向位移最小，同定铰链的位置通常尽可能靠近于从动压纹辊的轴，因此需要位于从动压纹辊的与主动压纹辊相反的一侧。
在此结构中，如果由于任何异常而使诸如工作带相对于中心参考位置横向滑移，则反作用力施加点沿相切的节线移动，压紧力(仍穿过固定铰链)相对于反作用力偏离，因此产生了趋向于将此异常的作用放大的力矩。换句话说，产生了破坏力矩，该破坏力矩趋向于使从动压纹辊旋转而从相对于主动压纹辊平行的位置离开。当发生这种情况并且在两个压纹辊之间的工作材料的弹性反作用不能使系统恢复至其初始状态(即，两个压纹辊平行)时，本身不能够再次平衡的系统出现不当定位，这导致工作带的褶皱和/或带沿相切的节线受到的压紧差异造成的不均匀的压纹。
作为解决该问题的方案，通常需要多个复杂调节机构，所述调节机构设计成将从动辊的振动范围限制在狭窄的稳定“区域”，具中，工作材料的弹性反作用足以补偿由任何异常引起的对系统的初始平衡不利的影响。
尽管这些调节机构制造得精心和精确，但是，很明显，其不能预测工作材料的精确的实际响应，这会导致结构仍然是很不可靠的。
为了解决上述问题，可以对该结构进行修改，使得该固定铰链位于主动压纹辊的与从动压纹辊相反的一侧。在这种情况下，从动压纹辊可以理论上接近于“悬挂”体的状态，因此得到固有地稳定的系统。然而，在此结构中，固定铰链和从动压纹辊的轴之间的距离将导致从动压纹辊为响应从动压纹辊围绕固定铰链的相对较小的振动而产生不可接受的轴向位移。而且，在系统不稳定的情况下，再次平衡该系统完全取决于工作材料的弹性反作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种上述类型的压纹装置，其设计成可以消除上述缺点。
根据本发明，提供一种压纹装置，包括分别围绕限定一个平面的第一和第二旋转轴反向旋转的第一和第二压纹辊，所述压纹辊沿位于所述平面中的节线彼此相切；以及推压组件，在使用时，该推压组件用于使压纹辊彼此挤压，以便以给定的压紧力夹紧在压纹辊之间的用于压纹的板材料；所述旋转轴中至少其中之一是振动轴，其围绕垂直于所述平面的第三轴振动，并在所述平面中限定旋转中心；其特征在于，该旋转中心是旋转瞬心，该旋转瞬心响应该压紧力的反作用力的施加点沿所述压纹辊之间相切的节线的位移，可在所述平面内移动。
下面将通过参照附图的示例，描述本发明的多个非限制性实施例，在附图中图1示出了根据本发明的压纹装置的第一优选实施例的部分剖视的功能示意图；
图2示出了根据本发明的压纹装置的第二优选实施例的部分剖视的功能示意图；图3和图4分别示出了图1和图2的压纹装置的运行曲线图。
具体实施例方式
图1和图2中的标号1表示作为整体的压纹装置，其用以在包装材料(通常是箔带或箔板)的连续带(或板)2上压纹。
压纹装置1包括两个公知的压纹辊3和4，其安装于框架5上以围绕各自的轴6和7旋转，并分别具有圆柱形外表面，所述外表面含有各自的多个顶端(未示出)，所述多个顶端沿与压纹辊3和4的轴6和7共面的接触节线8啮合。
更具体地，压纹辊3是安装到与轴6同轴的相应轴杆9上的主动辊，该轴6通过轴承10的插入而安装到框架5上，并且有角度地连接到公知马达(未示出)的输出轴(未示出)上，其固定到框架5上以从马达接受给定的驱动扭矩。
压纹辊4通过内部轴承(未示出)的插入、以旋转方式安装到轴杆11上，该轴杆11与轴7同轴并以有角度的安装方式安装到支撑装置12上，并且压纹辊4通过齿轮传动装置由压纹辊3旋转，该齿轮传动装置包含安装到轴杆9上的齿轮13和与轴7同轴并与压纹辊4一体的齿轮14。
支撑装置12允许压纹辊4围绕旋转瞬心或铰链C(在所示的示例中，虚拟铰链)振动，该旋转瞬心或铰链C具有垂直于由轴6和7限定的固定平面的轴15，并可在该固定平面内沿横向移动。支撑装置12插在压纹辊4和推压组件16之间，推压组件16接下来插在支撑装置12和框架5之间，并且该支撑装置12向压纹辊4传递压紧力F，该压紧力F总是穿过旋转瞬心或铰链C并沿着基本垂直于轴6的方向被引导至压纹辊3上，以夹紧压纹辊3和4之间的带2。
至少在初始平衡的压印状态下，轴6和7彼此平行，并垂直于通过压纹辊3和4的中心线的参考轴17，并且在使用时垂直于通过在压纹辊3和4之间的工作带2的中心线。
支撑装置12包括由横向构件19和两个臂20限定的U形叉状件18，该横向构件19位于压纹辊4的与压纹辊3相反的一侧，所述臂20垂直于横向构件19并位于压纹辊4的相对两侧，且相对于参考轴17对称。
在图1的示例中，支撑装置12是由铰接四边形限定的铰接装置，该铰接四边形的框架由叉状件18限定，其安装到框架5上，以垂直于轴6并沿压紧力F的方向朝主动压纹辊3移动，并且横向构件19位于平行于轴6的位置。该铰接四边形还包括由轴杆11限定的横向构件；以及两个垂直于轴15并朝向压纹辊3彼此相交的连接杆21(或带子(tie)，只要在由上述四边形限定的铰接结构中，两个连接杆21被安装成进行牵引)。更具体地，在任一瞬间，连接杆21的作用线的交点限定了旋转瞬心或铰链C的位置。每个连接杆21由两个平行于轴15的销钉22和23铰接，其一端连接到轴杆11的相应端部，另一端连接到各自臂20的自由端。
在一未示出的变型中，安装两个连接杆21来进行牵引，但是是发散的(diverge)，即，臂20相对于参考轴17位于相关的销钉22之外。
在图2的示例中，支撑装置12是铰接“摆动”装置，其中，轴杆11的相对端固定到臂20的自由端上，并且横向构件19的表面24(该表面可以如实施例所示是平的，或者在未示出的变型中可以是向外凸起的曲面)在底座26的表面25上摆动，该底座26与叉状件18一起限定了支撑装置12并且该底座26通过推压组件16的插入而安装到框架5上，以在框架5上沿压紧力F的方向移动。在示出的示例中，表面25通过其朝向横向构件19的凸面弯曲，但是，在表面24弯曲的一变型(未示出)中，表面25还可以是平的或甚至是通过其朝向横向构件19的凹面弯曲。在一未示出的变型中，表面24可以通过其朝向底座26的凹面弯曲，并且表面25可以以其朝向横向构件19的凸面弯曲。
在实际使用中，表面24和25彼此滚动而不滑动，并且横向构件19和表面25之间的接触点限定了旋转瞬心和铰链C(在此情况下也是虚拟铰链)，其可沿表面24和25移动，作为压纹辊4围绕轴15的角位置的功能。
下面将参考图3和图4描述压纹装置1的运行，图3和图4以曲线形式显示出了当任何异常(例如侧滑、或带2停止)使压纹装置1不稳定时，压纹装置1能够自动恢复稳定，其能够通过将反作用力R的施加点A(初始位于参考轴17上)沿节线8横向移动到点A’；作为示例，A’位于点A的右侧。
应当指出的是，为了清晰起见，在图3和图4中高度放大了压纹辊4的振动。事实上，振动通常是几分之一度的级别(不能用曲线表示)，并且对于所有的意图及目的来说均可以认为是“无限小的”。
理论上，如果系统(在这种情况下，从动压纹辊4)受到均沿平行于同一固定平面作用的压紧力F和反作用力R，通常在此固定平面上旋转平移，并作为反作用力R的施加点A沿固定平面延伸的固定线(在这种情况下，节线8)移动的结果，无限小地振动，则总是可能以绝对项和相对系统的方式，确定可在固定平面内移动的旋转瞬心C；并且稳定瞬心(instantaneous centerof stability)SC，其与船类似可以限定为伪外心点(pseudo-metacentre)，该稳定瞬心SC是位于固定平面内的点，与该系统一体，并跟随该系统的无限小的振动在固定平面内且平行于固定线(节线8)以与旋转瞬心C相同的量移动。
曲线中，伪外心点或稳定瞬心SC是在旋转平移之前和之后压紧力F穿过的点。换句话说，参考图3和图4，稳定瞬心SC是由两条线的相交限定的点，在从动压纹辊4的旋转平移可以分为的两种运动中的每一种运动之后，假定沿所述两条线施加力F一条线是通过C和A’的线，并且相对于参考轴17的围绕C的无限小的振动；以及一条线是通过点C’的线，并通过C到C’的位移平行于参考轴17平移。因此，通过在固定枢轴系统中限定，旋转瞬心C和伪外心点或稳定瞬心SC是固定的并重合。
如上所述，由于为了稳定系统，将从动压纹辊4安装成围绕与位于节线8的与从动压纹辊4相反的一侧的固定枢轴或铰链振动是不够的，所以获得永久的稳定系统的唯一的方法是在支撑装置上支撑从动压纹辊4，在该稳定系统中从动压纹辊4的平移可能是不重要的，该支撑装置例如是铰接的或铰接摆动的支撑装置12，其使得从动压纹辊4围绕从伪外心点或稳定瞬心SC离开的旋转瞬心C振动，即围绕可沿所述固定平面移动的旋转瞬心C振动。
实际上，只有使用此类型的支撑装置，普通技术人员才能够确定压纹装置1的无数个物理几何变量，来确保压纹装置的永久的稳定性(在节线8的与从动压纹辊4相反的一侧的伪外心点或稳定瞬心SC)，并且确保旋转瞬心C保持在离从动压纹辊4可接受的距离。
如图3和图4所示，压纹装置1通过轴7在所述固定平面内、即在图3、图4的平面内的旋转位移(顺时针旋转和向左位移)以及通过旋转瞬心或铰链C沿与点A相同的方向的平移来响应点A到点A’的位移。
然而，如图3和图4所示，旋转瞬心或铰链C沿与点A相同的方向移动，但要比点A更远(即更快)，因此，产生了趋向于使系统整体恢复到其初始平衡状态(力F和R沿参考轴17彼此相对)的扭矩，因此显示出稳定的平衡状态。
为了确定由能够跟随压纹装置1对异常的响应而使反作用力R(指示R’)的施加点从A移动到A’的压纹装置1假定的理论位置，显示的曲线将该响应表示为似乎其执行两个连续的运动。
在两个运动中的第一个运动中，从动压纹辊4(在图3中仅显示了轴7，在图4中仅显示了横向构件19的平行于轴7并与轴7一体的表面24)围绕被认为是固定的旋转瞬心或铰链C旋转，其带动参考轴17，其假定为通过点A’的新构造17’。由于伪外心点或稳定瞬心SC初始位于沿轴17的位置，并且如上所述与振动系统一体，因此轴17至17’的旋转将伪外心点或稳定瞬心SC带到沿轴17’的新位置。
在两个运动中的第二个运动中，旋转瞬心或铰链C移动到C’，并且压紧力F(指示F’)假定正确的位置穿过C’并垂直于节线8，从而补偿反作用力R’并通常产生力矩。
如上所述，由于伪外心点或稳定瞬心SC位于沿轴17’的位置，并且被限定为与振动系统一体的点，其类似于旋转瞬心或铰链C沿平行于节线8的方向移动，所以伪外心点或稳定瞬心SC的沿轴17’的位置由参考轴17’与压紧力F’的作用线的交点来限定。
由于图3和图4的曲线将仅可被应用到无穷小振动的理论应用于有限振动，因此该曲线的结果并没有精确地与实际相符，而仅用作清晰地显示该系统响应异常移动的点A的趋向，以使旋转瞬心或铰链C沿与点A相同的方向移动，并同时产生稳定化力矩。
关于所示的支撑装置12的物理几何特征，应当指出，在图1的支撑装置12的情况下，通常能够通过操作作为带子并不作为推杆的连接杆21获得主要的稳定状态(节线8位于从动压纹辊4和伪外心点或稳定瞬心SC之间)。实际上，在后面的作为推杆的情况下，系统会不稳定。另一方面，在图2的支撑装置12的情况下，重要的是需要记住支撑从动压纹辊4在其上“摆动”的弯曲表面(在所示的示例中，表面25)的曲率半径越小，系统越接近于不稳定(固定枢轴即固定的SC和C都位于节线8的与从动压纹辊4相同的一侧)。因此，所述曲率半径需要足够大，例如至少等于旋转瞬心或铰链C和节线8之间的距离的两倍。如果表面24和25均弯曲(如前面的但未示出的)，则上述构思适于具有较小的曲率半径的系统。
给出上述构思，可以对压纹装置1进行多种变型(未示出)。例如，从动压纹辊4可以固定，而主动压纹辊3振动。该方案不会引起任何理论上的复杂性，仅是在关于驱动扭矩传输上存在一定难度(可以公知方式解决)。
或者，压纹辊3和4均可以振动。在此种压纹装置中，在传输驱动扭矩方面仍将是困难的，并且两个压纹辊的振动可以相当大，不受固定旋转轴的压纹辊的限制。尽管如此，有关于两个压纹辊之间的接触节线是固定的压纹装置的上述理论将清楚地表明了制造具有移动的接触节线(两个压纹辊都振动)的压纹装置的可能性，且相对容易地制造。
上述理论涉及两个辊的压纹装置。应当指出的是在包括两个以上的辊的压纹装置中，其同样也适用于所有的或部分的辊对。
权利要求
1.一种压纹装置，包括分别围绕限定一个平面的第一和第二旋转轴(6、7)反向旋转的第一和第二压纹辊(3、4)，所述压纹辊(3、4)沿位于所述平面中的节线(8)彼此相切；以及推压组件(16)，在使用时，该推压组件(16)用于使所述压纹辊(3、4)彼此挤压，以便以给定的压紧力(F)夹紧在所述压纹辊(3、4)之间的用于压纹的板材(2)；所述旋转轴(6、7)至少其中之一是振动轴(7)，其围绕垂直于所述平面的第三轴(15)振动，并在所述平面中限定旋转中心(C)；其特征在于，该旋转中心(C)是旋转瞬心(C)，该旋转瞬心(C)响应该压紧力(F)的反作用力(R)的施加点(A)沿所述压纹辊(3、4)之间相切的节线(8)的位移，可在所述平面内移动。
2.如权利要求1所述的压纹装置，其中，所述第一压纹辊(3)是主动压纹辊，并且所述第二压纹辊(4)是从动压纹辊。
3.如权利要求1所述的压纹装置，其中，所述振动轴(7)是该第二轴(7)；该第一轴(6)是固定轴；并且，该推压组件(16)连接到该第二压纹辊(4)。
4.如权利要求1所述的压纹装置，其中，在该压纹辊(3、4)中，与所述振动轴(7)同轴的一个压纹辊是围绕该第三轴(15)振动的振动压纹辊(4)；该振动压纹辊(4)由一支撑装置(12)支撑；并且所述支撑装置(12)插在该振动压纹辊(4)和该推压组件(16)之间。
5.如权利要求4所述的压纹装置，其中，该支撑装置(12)是铰接装置。
6.如权利要求5所述的压纹装置，其中，该支撑装置(12)包括铰接四边形。
7.如权利要求6所述的压纹装置，其中，所述铰接四边形包括框架(18)，其可通过该推压组件(16)平行于所述压紧力(F)移动；横向构件，其由与所述振动轴(7)同轴的轴杆(11)限定，并用于支撑所述振动压纹辊(4)的旋转；以及两个连接杆(21)，其垂直于该第三轴(15)，并具有在所述旋转瞬心(C)交叉的各自的作用线。
8.如权利要求7所述的压纹装置，其中，各连接杆(21)均是带子。
9.如权利要求4所述的压纹装置，其中，该支撑装置(12)是铰接的“摆动”装置。
10.如权利要求9所述的压纹装置，其中，该支撑装置(12)包括具有第一表面(25)的底座(26)；叉状件(18)，其包括横向构件(19)和两个臂(20)，该横向构件(19)具有第二表面(24)；以及轴杆(11)，其与所述振动轴(7)同轴，并且支撑所述振动压纹辊(4)；所述第一和第二表面(25、24)中的至少一个表面是弯曲表面(24)，其与所述第一和第二表面(25、24)中的另一个表面在限定该旋转瞬心(C)的点处接触。
11.如权利要求10所述的压纹装置，其中，所述推压组件(16)连接到该底座(26)。
12.如权利要求11所述的压纹装置，其中，所述弯曲表面(24)具有等于该旋转瞬心(C)和该节线(8)之间距离的至少两倍的半径。
13.如权利要求1所述的压纹装置，其中，任何瞬间及使用中，该压纹装置(1)具有限定为位于所述平面中的点的稳定瞬心(SC)，其与所述振动轴(7)一体，并跟随所述振动轴(7)的无限小的振动在所述平面内并平行于该节线(8)移动与旋转瞬心(C)相同的量；在使用中，该节线(8)位于该稳定瞬心(SC)和该振动轴(7)之间。
全文摘要
本发明涉及一种压纹装置(1)，其中，板材(2)在第一和第二压纹辊(3、4)之间供应，所述第一和第二压纹辊(3、4)分别围绕限定一个平面的第一和第二旋转轴(6、7)反向旋转，在使用时，所述压纹辊(3、4)中的一个压纹辊(4)受到朝向另一压纹辊(3)的压紧力(F)；并且其中，所述旋转轴(6、7)中的至少一个旋转轴(7)围绕虚拟铰链(C)或旋转瞬心旋转振动，该虚拟铰链(C)或旋转瞬心响应反作用力(R)的施加点(A)沿所述压纹辊(3、4)之间相切的节线(8)的位移，可在由旋转轴(6、7)限定的平面内移动。
文档编号B31F1/07GK1754687SQ200510089800
公开日2006年4月5日 申请日期2005年8月9日 优先权日2004年8月9日
发明者吉尔贝托·斯皮里托, 亚历山德罗·米纳雷利 申请人:吉第联合股份公司