(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピラミッド形状の歯を持つ同種の歯部を備えた一組のローラを具備し、第１ローラが駆動手段に連結され、第２ローラがローラの歯部の係合によって駆動されることによって、一組のローラが共通して駆動され、この一組のローラが弾性的な方法で相互に押圧し合う、フォイルをエンボス加工する装置において、
前記一組のローラのうち第２ローラが、第１ローラに対し周方向、半径方向および軸方向に移動でき、これによって、自己安定化操作を可能にするために、ローラの歯部が所定の係合位置に相互に移動できる操作段階を備え、その係合位置で、各ローラの各歯が、他のローラの４つの歯の間で対称的に取り囲まれることを特徴とするフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項２】
相互に安定性ある位置では、前記一組のローラが最大侵入深さで互いに進入し合うことを特徴とする請求項１記載のフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項３】
前記歯の先端部が平坦になされていることを特徴とする請求項１記載のフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項４】
前記歯のエッジ部が切断されていることを特徴とする請求項３記載のフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項５】
前記平坦になされる量が、歯の高さの少なくとも２%、好ましくは５％から２５％の間であることを特徴とする請求項３記載のフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項６】
前記一組のローラが異なる高さの歯を備え、第２ローラが高さの低い歯を備えることを特徴とする請求項１記載のフォイルをエンボス加工する装置。
【請求項７】
主にペーパー状のフォイルをエンボス加工するための請求項１記載のフォイルをエンボス加工するための装置の使用方法。
【請求項８】
前記歯部が成形された後、エロージョン処理されることを特徴とする請求項１記載のフォイルをエンボス加工する装置のローラ製造方法。
【請求項９】
前記エロージョン処理が、エッチング、ガルバニックエロージョン或いはその他類似の方法によって行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
同種の歯部を備えるとともに、操作時に相互に係合する一組のエンボス加工用ローラによってフォイルをエンボス加工する装置の操作方法において、
連続した定常操作中、一組のローラが相互位置で操作され、この位置では、各ローラの接触領域にある各歯が他方のローラの４個の歯の間で少なくともほぼ対称的に取り囲まれることを特徴とするフォイルをエンボス加工する装置の操作方法。
【請求項１１】
前記一組のローラが、少なくとも始動時には回動され、ローラの相互に安定性のある所定の係合位置を得るために連行され、連続操作中、その位置にとどまることを特徴とする請求項１０記載のフォイルをエンボス加工する装置の操作方法。
【請求項１２】
安定性のある係合位置が得られた後、前記ローラが、軸方向及びまたは周方向にローラの相互の遊びを解消することによって、この相互位置にロックされることを特徴とする請求項１１記載のフォイルをエンボス加工する装置の操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォイルをエンボス加工する装置に関する。この装置は、同種の歯部を備え、駆動手段に連結されるとともに、共通して駆動される一組のローラを備え、この一組のローラは弾性的な方法で相互に押圧し合う。また、本発明は、フォイルをエンボス加工する装置の操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この装置は、操作中、相互に係合する同種の歯部を有する一組のローラを備えている。この種の装置は、米国特許第５，００７，２７１号明細書に詳細に記載されている。この周知のエンボス加工用装置の根底にある問題は、ローラの歯部を比較的高精度に加工するとはいえ、エンボス加工を高品質にするとともに、ローラの一方だけを駆動することで、他方のローラが駆動される時、エンボス加工用ローラを相互に同期させるということにある。ローラに要求される寿命を確保するために、２個のローラにそれぞれ硬化された歯が設けられていると、これらの要求を満たすことは困難であった。
【０００３】
エンボス加工用ローラの相互同期の要求を満たすために、両ローラの歯の周方向の列が同一平面内にあるように相互に整列され、その結果、歯のフランクが２個のローラの噛み合い領域で相互に接触し、駆動ローラによってアイドルローラが強制的に駆動される。
【０００４】
上述の配置またはエンボス加工用ローラの相互の整列は、エンボス加工され得るフォイル、特にパッキングフォイルが主としてアルミニウムからなるフォイルであるかぎり、実施に適している。しかしながら、今日では、ペーパーフォイルの使用が増加しており、しかも要望されている。このフォイルは、アルミニウムフォイルより実質的に堅く、周知のエンボス加工用ローラではもはや要求に合致しないことは明らかである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、新たな要求を満す装置、即ち、どんな種類のフォイルであっても最適にエンボス加工できる装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は本発明により、ピラミッド形状の歯を持つ同種の歯部を備えた一組のローラを具備し、第１ローラが駆動手段に連結され、第２ローラがローラの歯部の係合によって駆動されることによって、一組のローラが共通して駆動され、この一組のローラが弾性的な方法で相互に押圧し合う、フォイルをエンボス加工する装置において、前記一組のローラのうち第２ローラが、第１ローラに対し周方向、半径方向および軸方向に移動でき、これによって、自己安定化操作を可能にするために、ローラの歯部が所定の係合位置に相互に移動できる操作段階を備え、その係合位置で、各ローラの各歯が、他のローラの４つの歯の間で対称的に取り囲まれる、前記装置によって達成される。
【０００７】
本発明はまた、主にペーパー状のフォイルをエンボス加工する本発明の装置の使用方法、並びに歯が成形された後、エロージョン処理されるエンボス加工用ローラの製造方法に関する。
【０００８】
上述のように、本発明の特徴である、予め決められたローラの歯部相互の係合位置では、相互に安定性のある駆動と同期されたローラの回転とが確保されるだけではなく、エンボス加工され得る材料と無関係に最適なエンボス加工が確保される。さらに、本発明は、同種の歯部を備えるとともに、操作時に相互に係合する一組のエンボス加工用ローラによってフォイルをエンボス加工する装置の操作方法において、連続した定常操作中、ローラが相互位置で操作され、この位置では、各ローラの接触領域にある各歯が他方のローラの４個の歯の間で少なくともほぼ対称的に取り囲まれる、前記操作方法に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、有利な実施形態に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１０】
エンボス加工用装置の基本的な構成は上述の米国特許第５，００７，２７１号明細書に記載されたものが参照される。フォイルバンドは、歯部を備えた２個のエンボス加工用ローラの間を通過させられる。このローラの一方は固着されているとともに、駆動される。他方のローラは軸に回転自在に取り付けられるとともに、弾性、空気その他の手段によって調整可能な圧力で駆動ローラに対して押圧される。
【００１１】
両エンボス加工用ローラの表面には同種の歯部が設けられ、図１に、その歯部を概略展開図で示す。この歯部はピラミッド形状の複数の歯からなり、これらの歯は、周方向にかつその周方向に垂直な軸方向に列をなして配置される。上述のように、図１は概略図である。即ち、これらの歯部が、尖った先端部を備えたピラミッド状の正確な幾何学形状を有しているかのように示されている。このことは、上述の従来の技術の実施形態のものと同様である。
【００１２】
本発明の新規な特徴は、図２から図５に示すように、歯の先端部が平坦にされていることにある。即ち、歯はΔＡだけ短くなされている（図３）。実際のΔＡの値は、理論上の幾何学形状における歯の高さの少なくとも２％、好ましくは、５〜２５％である。それに加えて、ピラミッド形状または円錐ピラミッド形状のエッジ部は切断されている。切断は、歯部の加工の後に、一般的な仕上げエロージョン処理、例えば、主にエッジ部に作用するエッチング或いはガルバニックエロージョンを行うことで得られる。
【００１３】
エンボス加工用ローラの軸方向の相互位置が予め決められている、周知の実施形態と比較した場合の本発明の他の相違点は、以下に説明するように、安定性のある位置に相互に移動可能とするために、ローラが歯ピッチの少なくとも半分、好ましくは、歯ピッチの３／４の相対的な軸方向の遊びをもって相互に移動できることにある。
【００１４】
装置を始動することによって、先ずエンボス加工用ローラが、その間に挿入されたフォイルバンドとそれぞれ接合しそして相互に押圧しあって動作した時、ローラの接触領域において、図２と図３とに示す歯の相対的な位置がほぼ生じる。図２は、周方向の歯の相対的な位置関係を示し、図３は軸方向の歯の相対的な位置関係を示す。図３に示すように、歯のフランクは相互に接触し、これにより、相互の作用高さＥH1が生じる。
【００１５】
エンボス加工用ローラは回転しているので、ローラは軸方向に相互に移動しやすくなる。そして２個のローラの歯のフランクで、相互に完全にかみ合うならば、ローラまたはその歯部はより深く侵入し合い、その結果、より小さな作用高さＥH2を生じる。歯の相対的な位置は図４と図５とに示され、図４が周方向の歯の相対的な位置関係を示し、図５が軸方向の歯の相対的な位置関係を示す。各歯は、他方のローラの４個の歯で対称的に囲まれて係合される。即ち、各歯は、その歯のエッジ部に沿って相互に接触するように係合される。また、歯のエッジ部は切断され、そしてその先端部が平坦にされているので、経験が示すように、歯部が離脱せず安定性のあるより深い係合位置に、歯部が位置決め或いは捕捉される。従って、歯部それ自体は一定の位置において動安定化する。図６に示すように、この自己安定化の効果は、エンボス加工用ローラ間で押圧されるフォイルによって助長される。
【００１６】
２個のエンボス加工用ローラのどんな係合位置でも、エンボス加工され得る材料は構造的なエッジ部Ｋ１、Ｋ２の周辺で押圧される。このことはペーパーに張力を発生させ、この張力がアイドルローラに力Ｆ１及びＦ２を生じさせる。それによって、図６の不安定位置から図４及び図５の最大限侵入する安定性のある位置にエンボス加工用ローラが移動させられる。上述のように、軸方向或いは周方向に最大限侵入した相互に安定性のある位置からローラを移動するにはかなりの力が必要となる。従って、アイドルローラの安全かつ安定性のある駆動は、対応する係合領域において、相互に接触する歯の位置によって得られる。同時に、最適なエンボス加工、特にペーパーフォイルの最適なエンボス加工が得られる。また、係合の初期位置では、歯が、その軸方向のフランクで接触する。この場合、安定性のある係合位置は周方向に相対移動されることによって得られる。
【００１７】
図７及び図８は、エンボス加工処理を、本発明の係合位置（図７）と従来の歯の位置（図８）との比較で概略的に示す。両図において、一方のローラの歯の先端部は三角形により、他方のローラの歯の先端部は円により示されている。点線は、関連した破断線であり、本発明の歯の位置におけるエンボス加工長さが従来の位置におけるものより長くなるとともに、フォイルの筋(nerve)は張力を受けずに生じるだけでなく、対角線方向にも付加的に生じる。
【００１８】
しかしながら、信頼性のある操作にとって、一定の最小条件を満たす必要がある。図７の本発明のエンボス加工処理では、金属製ペーパーがその弾性のために２個のエンボス加工用ローラの一定のピッチ差ΔＴの動的補償を与える。言い換えると、本発明のエンボス加工では、ピッチ差ΔＴが一定の自己センタリング化ファクターより大きい場合、もはや可能ではない。どんな場合でも、自己センタリング化或いは自己同期化が確保できない場合、エンボス加工パターンはくずれる。以下に、関連する条件を示す。
【００１９】
Ｔ１は、第１ローラの半径方向ピッチである。
【００２０】
Ｔ２は、第２ローラの半径方向ピッチである。
【００２１】
ΔＴは、ピッチ差である。
【００２２】
ＴHTは、理論的な半径方向ピッチである（基準ピッチ）。
【００２３】
ＳZFは、自己センタリング化ファクターである。
【００２４】
ＥFは、経験則により定まるファクターであり、９８．７５である。
ＳZF＝ＴHT／ＥF、ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２、ＳZF≧｜ΔＴ｜
数値例を示すと、
Ｔ１が０．４０２、
Ｔ２が０．３９９、
ＴHTが０．４００の時、
ΔＴは、０．４０２−０．３９９＝０．００３となり、
ＳZFが、０．４００／９８．７５＝０．００４０５であるから、
０．００４０５≧０．００３となる。
【００２５】
このことは、自己センタリング化の効果を確保できたことを意味する。上述の寸法は全てｍｍで示している。
【００２６】
上述の有利な実施形態は、ローラの簡素化、信頼性及び長い寿命をもたらすとともに、フォイル材料とは無関係にエンボス加工を高品質なものとし、かつ操作を簡単にする。この実施形態は、上述の歯の形状を使用することで歯部を安定性のある相互位置に移動させることができる、という利点がある。しかしながら、このことは他の実施形態でも可能である。
【００２７】
ローラには、異なる高さの或いは同じ高さの歯を設けることもできる。即ち、ピッチは対応させなければならないが、平坦部の量を変えることもできる。歯が異なる高さを有する場合、アイドルローラ、即ち被駆動ローラに高さの低い歯を設けることが好ましい。僅かだけ大きな摩擦を受けるが、駆動ローラより交換することが容易だからである。
【００２８】
また、ローラには、前もって或いはあらく位置調整するための手段、例えば、始動時に相互に係合するローラの縁部はたは側部にあらい歯部が設けられ、従って、上述の手段が正確な係合と、それに続くローラの安定性のある位置への移動とをもたらす。この手段は、安定性のある位置への自由なローラの相互移動を可能にするために、十分な遊びを有していなければならない。
【００２９】
係合の安定位置が得られた時、相互位置でローラをロックすることができ、従って、安定位置から異なる位置までローラを飛び出す、というどんな危険も除去できる。例えば、安定位置が得られる時、アイドルローラの軸方向位置は、軸方向に移動可能なローラ軸をクランプすることによってロックでき、前もって離脱された遊びのないギアが２個のローラ間で連結される。
【００３０】
最後に、ローラはまた、遊びのないギアによって、或いは本発明のように相互係合が始端で予設定される位置において、相互に位置決めされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンボス加工用ローラの歯の概略展開図
【図２】装置が始動した時のエンボス加工用ローラの歯部の係合位置を示す図
【図３】装置が始動した時のエンボス加工用ローラの歯部の係合位置を示す図
【図４】エンボス加工用ローラの歯部の安定性のある係合位置を示す図
【図５】エンボス加工用ローラの歯部の安定性のある係合位置を示す図
【図６】ローラの相互位置の自己安定化に対し影響を与えるフォイルの供給を示す図
【図７】本発明のローラの歯部の安定性のある相互位置を概略的に示す図
【図８】ローラの安定性のある相互位置に対応する図
【符号の説明】
ΔＡ        理論上の幾何学形状における高さに対する平坦部の値
Ｔ１、Ｔ２  ローラの半径方向ピッチ
【図１】
0003664912.tif 000002
【図２】
0003664912.tif 000003
【図３】
0003664912.tif 000004
【図４】
0003664912.tif 000005
【図５】
0003664912.tif 000006
【図６】
0003664912.tif 000007
【図７】
0003664912.tif 000008
【図８】
0003664912.tif 000009