在機器方向上對腹板開波紋的方法和設(shè)備的制造方法
【專利說明】在機器方向上對腹板開波紋的方法和設(shè)備
[0001] 相關(guān)專利申請的相互引用
[0002] 本申請要求2012年11月1日提交的美國臨時專利申請No. 61/721,079的好處， 在此通過引用合并該美國臨時專利申請。
【背景技術(shù)】
[0003] 與相同材料的無瓦楞（即，平坦）腹板相比，瓦楞腹板具有升高的強度并且尺寸穩(wěn) 定。例如，為了給予強度，在貯藏箱和運輸箱以及其他包裝材料中廣泛采用瓦楞紙板或者瓦 楞卡紙板。被稱為"雙壁"的典型瓦楞卡紙板結(jié)構(gòu)包括插在對置的被稱為"掛面（liner)"無 瓦楞紙板腹板之間的瓦楞紙板腹板。通常通過將每個掛面粘合到瓦楞腹板的相鄰波紋頂， 將對置掛面粘附到瓦楞腹板的對置面，以產(chǎn)生復(fù)合瓦楞結(jié)構(gòu)。首先以平面復(fù)合板制造該結(jié) 構(gòu)，然后，切割、折疊、粘合該結(jié)構(gòu)或者以其他方式將該結(jié)構(gòu)形成為要求的構(gòu)造，以產(chǎn)生包裝 箱或者其他包裝型式。
[0004] 諸如紙板的瓦楞腹板在瓦楞機中由平坦腹板形成。傳統(tǒng)的瓦楞機通過位于當從上 方觀看時在垂直于腹板的行進方向上的軸上旋轉(zhuǎn)的一對瓦楞輥之間的輥隙饋送平坦腹板。 每個瓦楞輥都具有多個縱向延伸的肋，用于限定圍繞外周分布的交替的峰和谷并且在輥的 長度上延伸。布置輥，使得在一個輥的肋容納在相鄰輥的谷中的情況下，其各肋在輥隙處互 鎖?；ユi的肋限定瓦楞格，在腹板經(jīng)過輥隙時，腹板通過瓦楞格行進。在通過瓦楞格拉出腹 板時，強制腹板符合瓦楞格的構(gòu)造，因此，成型為與經(jīng)過瓦楞格的通路的尺寸接近的腹板波 紋或者腹板瓦楞。因此，應(yīng)當明白，在傳統(tǒng)的瓦楞機中，波紋沿著與腹板行進通路橫切的方 向成型為腹板；即，波紋在相對于腹板的行進方向（機器方向）的橫向（垂直于機器方向） 上延伸。更簡單地說，傳統(tǒng)上，波紋沿著位于其橫向邊緣之間的腹板的寬度延伸。這種傳統(tǒng) 工藝的例子見美國專利No. 8, 057, 621 (請參見其圖7和7a)，在此通過引用合并該美國專 利。
[0005] 以這種方式使腹板成瓦楞可能破壞紙板或者其他腹板材料，因為這樣對進入 并且同時穿過瓦楞輥隙的腹板產(chǎn)生波動非常大的摩擦力和拉力。簡單地說，當在瓦楞 輥之間拉出腹板并且迫使腹板經(jīng)過瓦楞格時，腹板的張力以及垂直于進入的腹板的平 面的壓應(yīng)力因為由于瓦楞肋相對于腹板的往復(fù)運動并且由于在其正在形成瓦楞時通過 瓦楞格的腹板中發(fā)生滾動變化和拉動變化而形成連續(xù)波紋從而導(dǎo)致波幅和方向發(fā)生波 動。通過瓦楞輥之間的瓦楞格的腹板張力的波動特性有良好的記載；請參見例如Clyde H. Sprague, Development of a Cold Corrugating Process Final Report, The Institute of Paper Chemistry，Appleton，Wisconsin，Section 2，p.45，1985。因為被形成瓦愣，所以 導(dǎo)致腹板張力的巨大循環(huán)波幅在腹板中產(chǎn)生某些結(jié)構(gòu)破壞。
[0006] 除了不希望的張力影響，在垂直于機器方向的方向上對腹板形成瓦楞將造成與紙 板纖維橫切延伸的波紋，紙板纖維通常在機器方向上沿著腹板的長度延伸。因此，在垂直于 機器方向的方向上形成波紋必然在紙纖維中產(chǎn)生重定向并且造成起伏，這樣還可能導(dǎo)致強 度降低。
[0007] 解決上述問題的一種方式是在機器方向上對腹板形成瓦楞，使得波紋沿著腹板行 進通路方向，即，腹板自己的縱向延伸。這通常被稱為"縱向成瓦楞"或者"直線成瓦楞"。 縱向成瓦楞的一個問題是，因為形成縱向延伸的波紋，要將原始平坦腹板轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂星鸷?谷的腹板，縱向延伸的波紋必需占用腹板寬度（即，腹板在垂直于機器方向的橫向上的寬 窄）。換句話說，為了產(chǎn)生縱向延伸的波紋，腹板必須以垂直于機器方向的方向收緊，使得 其形成波紋后的總寬度小于形成波紋前的腹板寬度。形成瓦楞之前的原始平坦腹板的寬 度與其形成瓦楞之后的寬度之比被稱為"收縮比（take-up ratio)"。在傳統(tǒng)橫向成瓦楞 方法中，對于標準波紋尺寸，收縮比眾所周知。例如，傳統(tǒng)橫向成瓦楞的A波紋腹板呈現(xiàn)為 1. 56的典型收縮比，因為A波紋的波幅和間距是這樣的，使得對腹板產(chǎn)生A波紋使腹板長 度（即，其在與波紋橫切的方向上的直線尺寸）縮短了 64%，即，使開始長度與結(jié)束長度之 比等于1. 56。從另一方面說，在傳統(tǒng)的成瓦楞中，如果希望橫向成瓦楞的腹板的結(jié)束尺寸為 100碼，則考慮到產(chǎn)生A波紋消耗的腹板長度，必須對瓦楞機饋送156碼的平坦腹板。
[0008] 現(xiàn)在，除了該比例不僅適用于腹板的長度而且適用于腹板在垂直于機器方向的方 向上的寬度，直線成瓦楞呈現(xiàn)同樣的收縮比。這樣產(chǎn)生了特殊問題，因為在不破壞和撕裂腹 板的情況下，諸如直線成瓦楞輥的典型直線成瓦楞裝置不能同時收緊腹板寬度而又產(chǎn)生瓦 楞。例如，直線瓦楞輥具有沿著輥的長度以縱向分布的外周延伸肋和谷，其中一個輥的外周 肋容納于對置輥的外周谷中，反之亦然。除非考慮到完工產(chǎn)品在進入這些輥之間的輥隙之 前的收縮比充分壓縮腹板寬度，否則腹板寬度將顯著比進入輥隙的預(yù)期產(chǎn)品寬，并且為了 生產(chǎn)要求的產(chǎn)品，需要立即并且同時收緊腹板寬度并且成瓦楞。在不破壞并且撕裂腹板的 情況下，這不可能實現(xiàn)。為了解決該問題，應(yīng)當在腹板進入直線瓦楞輥或者其他瓦楞裝置之 前，根據(jù)預(yù)料的收縮比，使行進的腹板從其初始寬度收緊到其近似最終寬度。
[0009] 因為該原因，迄今為止，對于要求傳統(tǒng)波紋尺寸（例如，A波紋至E波紋）的實用 腹板寬度（例如，50英寸的最終寬度）的商業(yè)應(yīng)用，執(zhí)行直線成瓦楞不切實際。美國專利 No. 7, 691，045 (在此通過引用合并該美國專利）公開了一種機器，該機器在使腹板進入一 組輥而對腹板產(chǎn)生三維圖形之前，在垂直于機器方向的橫向上收緊行進的腹板。該機器利 用沿著機器方向布置的一系列對置輥對從腹板中心開始的腹板產(chǎn)生縱褶。此后的每個連續(xù) 輥組在先前成褶的每側(cè)產(chǎn)生兩個附加褶，直到整個腹板包括一系列縱褶或者波紋，使腹板 的總寬度到要求的程度。對于特別是不以商用規(guī)模使用的較窄寬度，這種機器能夠在下游 操作（諸如成瓦楞或者其他三維成型）之前收緊紙或者其他腹板的寬度。然而，不幸的是， 對于例如50英寸或者更大的商用寬度，連續(xù)形成縱向波紋所需的連續(xù)對置輥組的數(shù)量使 得該機器不切實際地長，產(chǎn)生非常大的腳印。因此，該機器不能被改裝到空間緊張的現(xiàn)有瓦 楞生產(chǎn)線中，并且對于新裝備，占據(jù)空間太大，以致不切實際。
[0010] 美國專利申請公開No. 2010/0331160(在此通過引用合并該美國專利申請公開） 與本專利申請轉(zhuǎn)讓給共同受讓人，其公開了另一種收緊行進腹板的寬度的機器。該機器采 用通常在機器方向上延伸的直線波紋形成條的對置組，其中條中的相鄰條之間的空間通常 沿著機器方向減小。對置的條組交錯，使得行進的腹板在其通過對置的條組時因為條之間 減小的橫向空間而逐步符合中間縱向波紋幾何形狀。該機器的優(yōu)點在于，能夠在較短的腹 板行進距離內(nèi)收緊行進的腹板，并且因此，在現(xiàn)有裝備中能夠改裝實際尺寸和腳印。然而， 在紙板腹板穿過對置的波紋形成條組之間的瓦楞格并且在橫向向內(nèi)收緊該紙板腹板時，腹 板中的各紙單元被橫向拖過該條，從而在整個腹板上產(chǎn)生與位置和時間有關(guān)的橫向張力變 化和波動，這不是希望的，并且可能導(dǎo)致破壞。
[0011] 希望根據(jù)下游處理希望的預(yù)定收縮比，在垂直于機器方向的方向上收緊行進的腹 板材料的寬度，同時將因為收緊操作而在腹板中產(chǎn)生的橫向張力或者摩擦力降低到最小或 者消除。然后，可以使收緊的腹板進入下游處理操作，諸如對腹板縱向成瓦楞或者產(chǎn)生三維 結(jié)構(gòu)的其他操作，這樣下游操作將從早期的收緊操作中產(chǎn)生的橫向收縮比獲益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 公開了一種形成裝置，該形成裝置沿著機器方向具有隔開的入端和出端。該形成 裝置包括多個從鄰近入端延伸到出端的波紋形成條。至少一個子組的多個波紋形成條彎 曲，使得該至少一個子組的多個波紋形成條在前進到出端時匯集在垂直于機器方向的方向 上。
[0013] 還公開了一種瓦楞模，該瓦楞模沿著機器方向具有隔開的入端和出端，該瓦楞模 具有在橫向截面中觀看鄰近入端具有第一正弦輪廓的連續(xù)平滑第一形成面。該第一形成面 在機器方向上平滑演變?yōu)樵跈M向截面中觀看鄰近出端的第二正弦輪廓。該第一正弦輪廓比 所述第二正弦輪廓具有較大的振幅和較低的頻率。
[0014] 還公開了一種瓦楞生產(chǎn)線，該瓦楞生產(chǎn)線包括沿著上述瓦楞模的機器方向位于上 游的上述形成裝置。構(gòu)造該形成裝置，以從形成裝置的出端送出已經(jīng)開有中間縱向波紋幾 何形狀的介質(zhì)材料的形成腹板。構(gòu)造瓦楞模，以容納該形成腹板，并且將該形成腹板從中間 縱向波紋幾何形狀轉(zhuǎn)換為具有接近最終要求的瓦楞幾何形狀的較低振幅、較高頻率的波紋 幾何形狀的近凈形狀。
[0015] 還公開了一種形成縱向瓦楞腹板的方法。該方法包括下面的步驟：在腹板沿著機 器方向上的腹板行進通路行進時，將全寬陣列的中間幾何形狀的縱向波紋均勻?qū)虢橘|(zhì)材 料的腹板中，從而將腹板的寬度基本上減小到對應(yīng)于要在所述最終寬度下在所述腹板中形 成的預(yù)選縱向瓦楞或者其他三維機構(gòu)的收縮比的最終寬度，其中當在內(nèi)部導(dǎo)入中間幾何形 狀波紋時，基本上腹板的哪一部分也不在垂直于機器方向的方向上橫過波紋形成單元。
[0016] 還公開了一種形成縱向瓦楞腹板的方法，該方法包括下面的步驟：通過對置組的 至少局部交錯波紋形成條之間限定的縱向波紋格，饋送在機器方向上具有初始寬度的介質(zhì) 材料的腹板，其中每組中的多個波紋形成條彎曲，使得相應(yīng)多個中的條在前進到出端時匯 聚到垂直于機器方向的方向上；并且通過在腹板通過格時在腹板中形成中間幾何形狀的縱 向波紋，將腹板的寬度減小到基本上最終寬度，其中通過格的腹板的各單元沿著多個波紋 形成條中的相應(yīng)各波紋形成條從相應(yīng)單元首先接觸相應(yīng)條的點一直到腹板從格出來跟隨 彎曲輪廓線。
[0017] 公開了又一種形成裝置，該形成裝置沿著機器方向具有隔開的入端和出端的，并 且多個波紋形成條從鄰近所述入端延伸到所述出端。至少一個子組的多個波紋形成條都具 有可變切線構(gòu)造，使得子組的條中的每個的虛切線在沿著長度的隔開地點越來越接近與機 器方向平行。這樣，該子組的波紋形成條在前進到出端時在垂直于機器方向的方向匯集。
【附圖說明】
[0018] 圖1是包括在此公開的形成裝置和縱向瓦楞模的縱向瓦楞生產(chǎn)線的原理圖。
[0019] 圖2是縱向瓦楞生產(chǎn)線中使用的形成裝置的透視圖，其中波紋形成條的相應(yīng)第一 (上）陣列和第二（下）陣列互相隔開。
[0020] 圖2a是示出位于圖2所示形成裝置的出端處的波紋形成條的詳情的近視圖。
[0021] 圖3是圖2所示形成裝置的透視圖，其中波紋形成條的第一陣列和第二陣列局部 接合，以使在形成裝置的入端和出端中間位置處開始的對置波紋形成條交錯，同時交錯程 度在機器方向上向著出端升高。
[0022] 圖3a是示出位于圖3所示形成裝置的出端處的交錯波紋形成條的詳情的近視圖。
[0023] 圖4a和4b是分別沿著垂直于各框架并且面對相關(guān)條組的線觀看，固定到相應(yīng)第 一框架和第二框架的相應(yīng)第一組和第二組波紋形成條的示意圖。
[0024] 圖4c是在此描述的例如圖4a和4b所示陣列中的一個陣列的波紋形成條陣列的 原理圖，示出了每個陣列中的橫向相鄰波紋形成條之間的恒定橫向間隔。
[0025] 圖5是在此描述的至少互相部分地交錯的第一組和第二組波紋形成條二者的平 面原理圖。該圖還示意地示出利用公開的形成裝置收緊腹板寬度，從而對于縱向成瓦楞適 應(yīng)與傳統(tǒng)的"A"和"C"波紋有關(guān)的收縮比。
[0026] 圖6是沿著圖2中的線6 - 6取的在此描述的波紋形成裝置中采用的波紋形成條 的橫向截面。
[0027] 圖7是在例如利用如圖3所示接合的波紋形成條的陣列的操作狀態(tài)下示出的在此 描述的形成裝置的側(cè)視圖。
[0028] 圖7a是在相同操作狀態(tài)下示出的圖7所示形成裝置的透視圖。
[0029] 圖8示出在此公開的形成裝置的變型實施例，其中形成裝置限定中間縱向瓦楞 格，在順序效應(yīng)腹板層調(diào)節(jié)中，該中間縱向瓦楞格跟隨完全通路，同時產(chǎn)生中間瓦楞，以在 下游操作之前收緊腹板寬度。
[0030] 圖9a是在此描述的用于將從公開的形成裝置出來的形成腹板轉(zhuǎn)變?yōu)榕c最終希望 的瓦楞幾何形狀可比的近凈形狀的瓦楞模的截面透視圖。
[0031] 圖9b是圖9a中的瓦楞模的透視圖，其中相應(yīng)半模310和320已經(jīng)接合。
[0032] 圖9c是圖9c所示瓦楞模的端視圖，示出了限定通過瓦楞模的初始正弦?guī)缀涡螤?的腹板通路的的肋的錐形構(gòu)造。
[0033] 圖10是當在在此描述的瓦楞模中，由在形成裝置中產(chǎn)生的中間瓦楞腹板形成近 凈形狀時，一部分行進腹板的局部透視圖。
[0034] 圖11是示出為了在縱向瓦楞輥之間限定用于對通過的腹板形成縱向瓦楞的瓦楞 輥隙接合的縱向瓦楞輥的透視圖。
【具體實施方式】
[0035] 圖1示出縱