組合式冷卻和舒展輥組件的制作方法
【專利摘要】提供一種用于在印刷機(jī)中舒展并冷卻卷筒紙的輥組件。輥組件包括：用于冷卻和舒展卷筒紙的輥；以及與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置成在輥中產(chǎn)生偏斜。還提供了一種用于在印刷機(jī)中抵抗輥上的卷筒紙負(fù)荷的輥組件。輥組件包括：用于傳送卷筒紙的輥，所述輥具有軸線；局部地纏繞在所述輥上并橫向于所述軸線在輥上施加負(fù)載的卷筒紙；以及與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置成在輥上產(chǎn)生足夠的力以在所述負(fù)載下保持輥的軸線為直線。
【專利說明】組合式冷卻和舒展輥組件
[0001]本申請要求2012年10月12日提交的編號為N0.61/713297的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容被以引用方式并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明總體上涉及印刷機(jī)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]美國專利N0.6042525,6058844,6250220以及6843762據(jù)稱公開了用于在印刷機(jī)中與印刷過的卷筒紙一起使用的舒展輥。舒展輥通常用于消除或減少卷筒紙中的褶皺和/或撕裂以及卷筒紙溝槽(fluting)。舒展輥可包括可翹曲(bowable)軸、翹曲輥以及互相連接的滾筒元件。軸或段可以通過軸承安裝在輥上。
[0004]美國專利N0.6606948公開了一種控制冷卻輥系統(tǒng)的方法。該方法通過充分地冷卻卷筒紙來防止后冷卻印記(post-chill-marking),并且設(shè)置冷卻棍溫度分布曲線以避免溶劑冷凝在冷卻輥表面上從而避免冷凝印記。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，提供一種用于在印刷機(jī)中舒展并冷卻卷筒紙的輥組件。輥組件包括用于冷卻和舒展卷筒紙的輥和與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置以在所述輥中產(chǎn)生偏斜。根據(jù)本實施例的另一個方面，在所述偏斜下，輥的軸線優(yōu)選是非直線形的。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，提供一種用于在印刷機(jī)中抵抗輥上的卷筒紙負(fù)荷的輥組件。輥組件包括:用于傳送卷筒紙的輥，所述輥具有軸線；局部地纏繞在所述輥上并橫向于所述軸線在輥上施加負(fù)載的卷筒紙；以及與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置以在輥上產(chǎn)生足夠的力，從而在所述負(fù)載下保持輥的軸線為直線。
[0007]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，輥組件可包括與輥連接的致動器。在第一實施例的情況下，致動器導(dǎo)致推動輥使偏斜產(chǎn)生。在第二實施例的情況下，致動器導(dǎo)致推動輥產(chǎn)生足夠的力。
[0008]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，輥組件可包括:纏繞在所述輥上的卷筒紙，推動輥在不存在卷筒紙的區(qū)域中與所述輥接觸。
[0009]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，推動輥可在輥的大致中跨度處與所述輥接觸。
[0010]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，所述輥的端部優(yōu)選不由于接觸而偏斜。
[0011]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，輥組件可進(jìn)一步包括光源，其定位成朝向輥發(fā)射光，藉此當(dāng)卷筒紙經(jīng)過輥時，光源固化卷筒紙上的墨水。光源例如可以是紫外線光源。
[0012]根據(jù)第一和第二實施例的另一個方面，所述輥可以是柔性輥，其具有大約4英寸至大約10英寸的外徑，優(yōu)選大約7英寸至大約8英寸。就此而言，柔性輥可具有限定所述外徑的外殼。優(yōu)選地，所述外殼具有大約0.3±0.2英寸的壁厚，并且可例如由鋁制成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，提供一種印刷機(jī)，其包括用于在卷筒紙上進(jìn)行印刷的印刷部以及根據(jù)上述第一和/或第二實施例的一個或多個輥組件。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的第四和第五實施例，一種用于舒展和冷卻卷筒紙的方法包括:使卷筒紙經(jīng)過第一實施例的輥組件的步驟，以及一種用于在印刷機(jī)中抵抗輥上的卷筒紙負(fù)荷的方法包括:使卷筒紙穿過第二實施例的輥組件的步驟。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第六實施例，一種最小化卷筒紙中的溝槽的方法包括如下步驟:使卷筒紙經(jīng)過輥，輥冷卻所述卷筒紙；使所述輥與推動輥接觸以使得所述輥偏斜；并且由于所述輥的偏斜舒展卷筒紙。例如，輥可以是根據(jù)上述第一或第二實施例的輥。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第七實施例，一種用于在印刷機(jī)中舒展并冷卻卷筒紙的輥組件，包括用于冷卻和舒展卷筒紙的輥和用于在輥中產(chǎn)生偏斜的裝置。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面將參照附圖闡述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中:
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的在卷筒紙基材上進(jìn)行印刷的印刷機(jī)以及冷卻和舒展輥組件；
[0019]圖2和圖3示出了在圖1中示出的冷卻和舒展輥組件；以及
[0020]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的冷卻和舒展輥組件的另一優(yōu)選實施例。
【具體實施方式】
[0021]當(dāng)薄卷筒紙、薄膜或其他薄基材經(jīng)過印刷機(jī)時，在卷筒紙、薄膜或基材中會產(chǎn)生凹槽(trough)或溝槽。可使用成形輥或舒展輥來保持卷筒紙中的平坦度?？梢允褂寐N曲軸線舒展輥、領(lǐng)結(jié)狀或拋物線狀輥和/或帶有非金屬插件的小直徑鋁冷卻輥來保持卷筒紙或基材的平坦度。
[0022]在卷筒紙印刷機(jī)中代表性地使用冷卻輥和翹曲軸線輥來分別實現(xiàn)冷卻和舒展結(jié)果。輪廓成型的冷卻輥，例如領(lǐng)結(jié)狀或凹陷拋物線冷卻輥在舒展中是有效的，但同樣可能引起下游面外(out-of-plane)卷筒紙變形。此外，輪廓成型的冷卻輥可在卷筒紙中引起橫向變動的圓周應(yīng)變，當(dāng)在烘干-冷卻跨度中采用時其能夠永久地被“燙平”或設(shè)置。因為卷筒紙張力弓丨起過多不利的輥彎曲，所以向小直徑鋁冷卻輥添加輪廓成型。
[0023]大直徑圓柱形冷卻輥會導(dǎo)致夾帶大量的空氣，其導(dǎo)致薄膜或薄基材中的微溝槽。當(dāng)與紫外線固化結(jié)合時，微溝槽會導(dǎo)致不均勻的冷卻和基材變形。當(dāng)印刷薄膜或基材時，輪廓成型的冷卻輥不能防止微溝槽。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，大直徑冷卻輥是具有大約為14.5英寸或更大的直徑的冷卻輥。
[0024]從卷筒紙起皺的角度，小直徑柔性/可彎冷卻輥不能生產(chǎn)需要的產(chǎn)品。凹陷托輥用來舒展冷卻輥上游的基材，然而托輥會產(chǎn)生下游面外變形?？梢栽趫A筒形冷卻輥的上游使用翹曲軸線舒展輥。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，小直徑冷卻輥是具有從大約4英寸的直徑到大約10英寸的直徑、優(yōu)選從大約7至大約8英寸的直徑的冷卻輥。
[0025]本發(fā)明提供一種結(jié)合成單一冷卻輥的用于冷卻和卷筒紙舒展的冷卻輥。由于小的邊界層高度，這種性質(zhì)的小直徑冷卻輥還提高有效傳熱系數(shù)。單個冷卻輥的緊湊度允許輥用于印刷單元之間的站內(nèi)冷卻和/或干燥。
[0026]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的印刷機(jī)100，其包括冷卻和舒展雙重作用的組合輥60。印刷機(jī)100包括印刷部102，其包括例如四個印刷單元20，每個印刷單元在卷筒紙12上印刷不同的顏色。卷筒紙12沿方向A移動穿過印刷機(jī)100。每個印刷單元可包括兩個印刷對，一個印刷對位于卷筒紙12的任一側(cè)。每個印刷對分別包括一個印版滾筒30、32和一個橡皮布滾筒34、36。印版31、33可以分別安裝在印刷滾筒30、32上，并且橡皮布35、37可以分別安裝在橡皮布滾筒34、36上。橡皮布滾筒和印版滾筒可以為任何規(guī)格尺寸，例如，一圈、兩圈、二圈等。
[0027]在由印刷部102印刷后，卷筒紙12穿過烘干機(jī)40。烘干機(jī)40例如可以是紅外線烘干機(jī)或熱風(fēng)烘干機(jī)。在烘干機(jī)40之后需要冷卻工序，因為卷筒紙12的溫度會被加熱至例如大約130°C，因此會影響墨水的塑性和粘性。冷卻可以由冷卻/舒展輥組件60實施。卷筒紙12優(yōu)選地以盡可能大的包圍角卷繞在冷卻/舒展輥上以保證卷筒紙通過直接熱傳導(dǎo)被有效地冷卻。然后，卷筒紙12進(jìn)入用于折疊、裁切以及根據(jù)需要將卷筒紙成形為印刷產(chǎn)品的折疊機(jī)80。然后，印刷產(chǎn)品86被輸送機(jī)84運(yùn)送到更下游用于另外的處理或輸送。卷筒紙12能同樣送入卷繞處理而不折疊、裁切或成形。
[0028]圖2和圖3示出了單個冷卻/舒展輥62和單個冷卻/舒展輥組件60的碰撞或推動輥64的放大視圖。推動輥64被配置和布置成向冷卻/舒展輥62施加需要的力。優(yōu)選地，組件60包括與推動輥64連接的致動器67，其導(dǎo)致推動輥64向冷卻/舒展輥62施加需要的力。組件60可包括多個冷卻/舒展輥，例如兩個、三個、四個等等，以及多個推動輥。
[0029]冷卻/舒展輥62可以是圓柱形，其具有相對小的直徑，并且是柔性冷卻輥。冷卻/舒展輥62的寬度取決于印刷機(jī)的最大卷筒紙寬度。例如，在當(dāng)前商業(yè)上可得到的印刷機(jī)中，“寬卷筒紙”印刷機(jī)可適應(yīng)高達(dá)大約120"的卷筒紙寬度，“中等尺寸”卷筒紙印刷機(jī)通?？蛇m應(yīng)大約72英寸和75英寸之間的卷筒紙寬度，并且“窄卷筒紙”印刷機(jī)通常可適應(yīng)小于或等于大約40"的卷筒紙寬度。因此，根據(jù)要使用冷卻/舒展輥的印刷機(jī)，冷卻/舒展輥具有寬度在大約40英寸至大約120英寸之間的卷筒紙接觸外表面。冷卻/舒展輥的卷筒紙接觸外表面可具有大約4英寸至大約10英寸之間的外徑，并優(yōu)選大約7或8英寸。與通常由鋼制成的堅硬或剛性的冷卻輥相比，柔性冷卻輥通常由鋁制成。柔性冷卻輥的柔韌程度是金屬(通常為鋁)外殼62.1的厚度和長度的函數(shù)。這能根據(jù)經(jīng)驗決定。例如，具有大約7英寸的外徑和具有壁厚為0.3±0.2的鋁外殼的柔性冷卻輥適于上述窄、中等尺寸以及寬卷筒紙印刷機(jī)。與之相比，剛性(或非柔性)冷卻輥通常具有大約15至16英寸之間的外徑并由鋼制成，并具有大約0.75-0.25" /+1.00英寸的壁厚。
[0030]推動輥64在冷卻/舒展輥62的中跨度區(qū)域B以及在輥62未被卷筒紙12纏繞的區(qū)域接觸冷卻/舒展輥62。因而，推動輥64不接觸卷筒紙12。而且，推動輥64的外表面長度比冷卻/舒展輥62短得多，使得其只在中跨度區(qū)域B接觸冷卻/舒展輥。優(yōu)選地，推動輥64是具有高硬度彈性體外層的金屬(例如鋁或鋼)輪，所述彈性體外層例如為60-80肖氏硬度的D彈性體，并且例如可具有大約2至3英寸的寬度。然而，具體的材料和結(jié)構(gòu)與如下事實相比不重要，與柔性冷卻輥62相比推動輥64為剛性或堅硬，并且在其中跨區(qū)域B接觸冷卻輥62。推動輥64施加力至輥62，這將引起輥62偏斜，導(dǎo)致輥62具有非直線形的軸線63(圖3)。當(dāng)卷筒紙12在輥62延伸時，非直線形的軸線63將使卷筒紙12舒展。如圖2所示，輥62的中跨度區(qū)域移動到偏斜位置65。輥62的端部61大致留在用實線表示的原始位置。
[0031]如上所述，可以相對于常規(guī)的剛性冷卻輥減小輥62的壁厚以有助于輥62的柔韌性。就此而言，與通常具有大約0.75-0.25" /+1.00英寸的壁厚的剛性輥不同，輥62可具有大約0.3±0.2英寸的壁厚。還可將內(nèi)部低流動阻力支撐添加至輥62。就此而言，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，冷卻輥通過使水流經(jīng)冷卻輥的內(nèi)部來“冷卻”卷筒紙。通常來說，流動阻力支撐件設(shè)在冷卻輥的內(nèi)部，例如包括內(nèi)部阻礙件，內(nèi)部阻礙件例如由非金屬插入件制成。這些常規(guī)的流動阻力支撐件可以包括在輥62中。
[0032]代替推動輥64或者除了推動輥之外，還可使用其他用于使輥62偏斜、翹曲和/或彎曲的裝置，并且可包括在軸承支撐的外部在輥62的端部61施加力矩。例如，如果你在冷卻輥62的每個端部61沿相同方向在軸頸上施加非軸向力，冷卻輥62將翹曲。作為一種例子，在冷卻輥的每個端部施加到軸頸的向下的力將使冷卻輥翹曲，使得冷卻輥的中央向上移動；并且在冷卻輥的每個端部施加到軸頸的向上的力將使冷卻輥翹曲，使得冷卻輥的中央向下移動。這些力可以通過例如彈簧、液壓或氣壓活塞等制動器、或者螺釘施加，或者通過簡單地將負(fù)載部件(例如套圈重量)固定到端部61而施加。用于偏斜的裝置可以可選地包括其他使輥62偏斜、翹曲和/或彎曲的輥布置。
[0033]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，推動輥64可用于抵抗由卷筒紙負(fù)荷引起的輥62偏斜和趨向于導(dǎo)致溝槽的在卷筒紙12上的壓縮力。在該實施例中，在卷筒紙負(fù)荷下，輥62的軸線63大致維持為直線形。換句話說，卷筒紙負(fù)荷(由卷筒紙施加到輥62的力)將趨向于使輥62變形或翹曲并可導(dǎo)致溝槽。推動輥64可用于抵抗輥62的變形。
[0034]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，其具有與圖1-3中類似的附圖標(biāo)記的類似部件。冷卻/舒展輥組件160包括三個推動輥164和三個冷卻/舒展輥162，每個冷卻/舒展輥具有金屬外殼162.1 (為方便說明僅為一個輥162示出)。還設(shè)置了三個光源166，例如紫外線光源。光源166使用光來將墨水固化在卷筒紙112上。
[0035]還提供了一種用于冷卻和舒展卷筒紙的方法。當(dāng)卷筒紙12經(jīng)過組合輥時，輥62冷卻卷筒紙12。由與推動輥64的接觸的力施加到輥62上的偏斜引起卷筒紙12在輥62上舒展，從而降低溝槽并舒展卷筒紙12。
[0036]多種致動器能用來配置推動輥64以施加需要的力，包括但不限于；支持臂、托架、偏心輪以及框架。例如，可以安裝推動輥64用于在一對固定支撐件上旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，支撐件可以例如通過使用彈簧、氣缸或液壓缸而被偏壓。通過這種偏壓式支撐件，可調(diào)節(jié)施加至輥62的力。可以通過手動進(jìn)行這種調(diào)節(jié)，例如通過調(diào)整彈簧，或者液壓缸或氣缸，或者通過使用控制器自動地調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，使用氣缸并且從印刷作業(yè)至印刷作業(yè)，無需修改偏壓力。
[0037]在以上說明中，參照具體實施例及其實例說明了本發(fā)明。然而，明顯的是，可以不背離如以下權(quán)利要求書中所提出的本發(fā)明寬泛的精神和范圍地對本發(fā)明作出各種修改和變型。因此，說明書和附圖被認(rèn)為是說明性而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在印刷機(jī)中舒展和冷卻卷筒紙的輥組件，包括: 用于冷卻和舒展卷筒紙的輥；以及 與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置成在所述輥中產(chǎn)生偏斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥組件，還包括與所述輥連接的致動器，所述致動器促使推動輥使所述偏斜產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的輥組件，還包括: 纏繞在所述輥上的卷筒紙，推動輥在不存在卷筒紙的區(qū)域中與所述輥接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥組件，其特征在于，推動輥在所述輥的大致中跨度處與所述棍接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥組件，其特征在于，所述輥的端部不由于接觸而偏斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥組件，其特征在于，在所述偏斜下，所述輥的軸線是非直線形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥組件，還包括光源，其定位成朝向所述輥發(fā)射光，當(dāng)卷筒紙經(jīng)過所述輥時，光源固化卷筒紙上的墨水。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輥組件，其特征在于，光源為紫外線光源。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的 輥組件，其特征在于，所述輥為柔性輥，其具有大約4英寸至大約10英寸的外徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輥組件，其特征在于，柔性輥具有限定所述外徑的外殼。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的輥組件，其特征在于，所述外殼具有大約0.3±0.2英寸的壁厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輥組件，其特征在于，外殼由鋁制成。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的輥組件，其特征在于，外徑為大約7英寸至大約8英寸。
14.一種用于在印刷機(jī)中抵抗輥上的卷筒紙負(fù)荷的輥組件，包括: 用于傳送卷筒紙的輥，所述輥具有軸線； 局部地纏繞在所述輥上并橫向于所述軸線在輥上施加負(fù)載的卷筒紙；以及與所述輥接觸的推動輥，所述推動輥配置并布置成在輥上產(chǎn)生足夠的力以在所述負(fù)載下保持輥的軸線為直線。
15.—種印刷機(jī),包括: 用于在卷筒紙上進(jìn)行印刷的印刷部；以及至少一個如權(quán)利要求1所述的輥組件。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的印刷機(jī)，其特征在于，所述至少一個輥組件是多個輥組件。
17.一種用于舒展和冷卻卷筒紙的方法，包括如下步驟: 使卷筒紙經(jīng)過權(quán)利要求1所述的輥組件。
18.—種最小化卷筒紙中的溝槽的方法，包括如下步驟: 使卷筒紙經(jīng)過輥，輥冷卻所述卷筒紙； 使所述輥與推動輥接觸以使所述輥偏斜；并且 由于所述輥的偏斜舒展卷筒紙。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述輥是如權(quán)利要求1所述的輥。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述輥是如權(quán)利要求13所述的輥。
21.一種用于在印刷機(jī)中舒展和冷卻卷筒紙的輥組件，包括:用于冷卻和舒展卷筒紙的輥；以及用于在輥中產(chǎn)生偏斜的`裝置。
【文檔編號】B41F13/02GK103862836SQ201310584933
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月12日
【發(fā)明者】L·E·扎加爾, J·B·弗勞塔科, D·M·珀杜 申請人:高斯國際美洲公司