DE2611325B2 - Einseitige wellpappenmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine einseitige WeII-pappenmasehine mit zwei zusammenwirkenden Riffelwalzen und mit einer mit der einen Riffelwalze zusammenwirkenden Anpreßwalze, wobei die Zahnfußkontur mindestens einer Riffelwalze als konkave Kurve ausgebildet ist und die Prägung in der Hauptsa-

i'> ehe bei Deckung der Mittellinien von Zahnkopf und Zahnfuß mit der Verbindungslinie der Walzenachse erfolgt.

Bei der einseitigen Wellpappenmaschine erfolgt das Wellen zwischen zwei sich gegensinnig drehenden,

-<> beheizten und an der Mantellinie gegeneinandergepreßten Riffelwalzen. Diese Riffelwalzen sind zylindrische Walzen mit in den Walzenmantel eingearbeiteten, der gewünschten Wellenform des zu wellenden Papieres entsprechenden, achsparallelen Riffeln mit

-'■> gleicher Tiefe bei beiden Walzen.

Die Riffclköpfe, d. h. die Zahnköpfe jeder Walze, pressen das Papier gegen die Riffeltäler, d. h. die Zahnfüße der jeweiligen Gegenwalze, und verformen es somit bleibend. Die Profilform der Riffelwalzen ist

so entsprechend so, daß eine Riffelwalzenverzahnung von der Verzahnung bei Zahnrädern grundlegend verschieden ist. Bei einer Riffelverzahnung muß jede Berührung Flanke-Papierbahn-Flanke unterbleiben. Dafür werden, um eine stabile Papierwelle zu be korn-

i"i men, die Riffelzähne mit hohen Liniendrücken über das dazwischenliegende Papier gegen die Zahntäler gepreßt und dabei noch eine beträchtliche Temperatur angewendet.

Die eine Riffelwalze, die keinen Antrieb von außen

in besitzt, wird mitgenommen, d. h. von der mit Antrieb versehenen Riffelwalze in Drehung versetzt. Dies geschieht im wesentlichen durch Reibschluß über das zwischen Zahnkopf und Zahnfuß eingeklemmte Papier. Eine wesentliche Drehmomentübertragung

r> würde mit einer Riffelverzahnung nicht möglich sein und ist auch nicht gefordert, da als Gegenmoment nur das von der Reibung der Riffelwalzenlagerung herrührende Moment anliegt. Entsprechend der gewünschten Papierwellenform setzt man die Riffel-

iii zähne bis zu dem heutigen Tage aus Kreisbögen und Geraden zusammen. Man nimmt auch die im Takt '.!er doppelten Zahnfrequenz auftretenden periodischen Achsabstandsänderungen zwischen den beiden Riffelwalzenmitten in Kauf, welche auftreten, weil

τ; keine einwandfreie Abwälzung erfolgt, und die in der Größenordnung von einigen hundertstel Millimeter liegen. Die in Hebeln gelagerte und mit Hydraulikzylindern angepreßte Riffelwalze gibt um diesen Betrag nach bzw. verringert und vergrößert periodisch ihre

wi Durchbiegung entsprechend.

Noch ungünstiger liegen die Verhältnisse in der Verleimzone zwischen dcen Riffelwalze und der
Anpreßwalze. Da letztere eine kreisrunde Form besitzt, wird jeder Riffebahn beim Vorbeilaufen einen

(V) Stoßimpuls über die beiden in dieser Zone dazwischenliegenden Papierbahnen auf die Anpreßwalze ausüben und diese veranlassen, im Takt der einfachen Zahnfrequenz eine Änderung ihres Abstandes von der

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Mitte der benachbarten Riffelwalze auszuführen. Die Grüße der Achsabstandsänderung entspricht der Bogenhöhc zwischen der über zwei benachbarte Zähne gel-igertcn Sehne und dem Außendurchmesser der Riffelwalze. Sie ist etwa doppelt so groß wie zwischen den beiden vorgenannten Riffelwalzen und kann bei Giobwellen bis nahe an ein Zehntel Millimeter herankommen.

\uch wenn der Betrag der Aehsabstancisänderung zwischen Anpreßwalze und Riffelwalze und zwischen zwei Riffclwalzen klein ist, so sind die auftretenden dynamischen Kräfte wegen der hohen Frequenz, welche bis in die Größenordnung von 800 Hz kommen kann und wegen der großen Walzenmassen (ca. 1000 kg je Walze) sehr erheblich. Man muß allein aus diesem Grund hohe Anpreßdrücke anwenden, um dauernden Kontakt zum durchlaufenden Papier von beiden Seiten aufrechtzuerhalten und um ein sauberes Prngen und Verleimen /.u gewährleisten.

Wenn die Anpreßdrücke den bei höheren Maschinengcschwindigkeilen stark ansteigenden, dynamischen Stoßkräften nicht mehr ausreichend entgegenwirken können, kommt es zum zeitweiligen Abheben der Walzen, schlechtem Ausprägen und Verleimen sowie den gefürchteten »Hoch-Tief-«Erscheinungen, bei welchen nur jede zweite Welle in der Papierbahn gut ausgeprägt und richtig verklebt ist. Die periodischen Achsabstandsänderungen sind darüber hinaus eine Hauptursache für das starke Maschinengeräusch bei einseitigen Wellpappenmaschinen.

Als Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht, ist eine einseitige Wellpappenmaschine bekannt, bei welcher die Prägung nur zwischen dem Kopf der Formrolle und dem Tal der Konturrolle erfolgt (US-PS 3053309). Zwischen dem Kopf der Konturrolle und dem Tal der Formrolle findet keine Prägung statt. Die Köpfe der Formrolle und die Täler der Konturrolle haben annähernd gleiche Umfangsgeschwindigkeit, d. h. die Teilkreise berühren sich in der Mitte des dort eingeklemmten Papiers. Das Profil der beiden Walzen ist unterschiedlich. Die Konturrolle wird hierbei angetrieben, wobei die nicht von außen angetriebene Formrolle gegen die stationär gelagerte Konturrolle gepreßt wird. Die Drehachse der Formrolle muß zufolge ihrer Massenträgheit und indem das Papier im Punkt des vollen Eingriffs entsprechend verformt wird, eine stationäre Lage beibehalten. Auch bei dieser bekannten einseitigen 'Wellpappenmaschine liegen kreisförmige Kopf- und Talquerschnitte der Köpfe und Täler vor. Damit ergeben sich die gleichen, eingangs genannten Schwierigkeiten.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Wellpappenmaschine mit Riffelwalzen (DT-AS 2 154889). Die Riffelzähne sind hierbei, bezogen auf die Mantellinie, derart einfach symmetrisch gebogen, daß jeder Zahn auf seiner halben Länge von der die Zahnenden verbindenden Linie einen Abstand von etwa einer Zahnteilung besitzt. Dadurch ergibt sich eine Achsabstandskonstanz zwischen den Achsen der Preßwalze und der beiden Riffelwalzen. Die Herstellung dieser Rifl'elzähne ist damit kostenaufwendig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter praktischer Beibehaltung der geometrischen Abmessungen der gewellten Papierbahn und der aus ihr und der glatten Deckbahn gebildeten einseitigen Wellpappe die periodischen Abstandsänderungen zu vermeiden, wobei jedoch das notwendige, ausreichende Flankensniel erhalten bleiben soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die jeweils zusammenwirkenden Bereiche von Zahnkopf und Zahnfuß derart ausgebildet sind, daß bei konstantem Achsabstand der jeweils zusammenwirkenden Riffelwalzen mindestens zwei Zähne über die gesamte Eingriffslänge gleichzeitig in Prägeeingriff sind und daß bei konstantem Achsabstand von Riffelwalze und Anpreßwalze die Anpreßwalze aehsparallele Längsrillen aufweist, deren Konturen Abwälzkurven des aus der Summe der Dicke von gewellter Papierbahn und aufzuklebender Deckbahn vergrößerten Zahnkopfes der mit der Anpreßwalze zusammenwirkenden zweiten Riffelwalze sind. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß durch die Ausbildung der entsprechenden Walzen das gleichzeitige Eingreifen zweier Zähne bei konstantem Achsabstand erreichbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß sich der Prägevorgang über mindestens eine ganze Zahnteilung erstreckt, wobei trotzdem ein ruhiger Lauf der Walzen und eine Geräuschminderung gegeben ist. Weiterhin ergeben sich folgende Vorteile:

a) sauberes, gleichmäßiges Prägen ohne »Hoch-Tief «-Erscheinungen;

b) sicheres Aufkleben der Deckbahn auf jeder Welle;

c) höhere Produktionsgeschwindigkeit der Wellpappenmaschine;

d) geringere Präge- bzw. Anpreßdrücke und damit günstigere Walzendimensionierung;

e) längere Lebensdauer der Riffelwalzen und der Anpreßwalze;

f) erhebliche Minderung des Betriebsgeräusches. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann jeder

Zahnkopf der Riffelwalzen nach einer konvexen Kurve mit von der Scheitellinie nach links und rechts sich stetig veränderndem Krümmungsradius ausgebildet sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die beiden Teilkreise, auf denen sich die Riffelwalzen theoretisch aufeinander abwälzen, in bezug auf den geriffelten Außendurchmesser der Walzen so gewählt sein, daß sich Eingriffsüberdeckungen im Bereich der jeweiligen Zahnkopf-Zahnfuß-Zone ergeben, deren Summe mindestens eine ganze Zahnteilung ausmacht.

Weiterhin ist es möglich, die Verzahnungen der Riffelwalzen so auszubilden, daß der Teilkreis der einen Riffelwalze im Bereich ihrer Zahnköpfe und der Teilkreis der anderen Riffelwalze im Bereich ihrer Zahnfüße verläuft.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann bei kreisbogenförmiger Zahnkopfkontur die Zahnfußkontur der einen Riffelwalze eine Äquidistante zu einer verlängerten Epizykloide und die Zahnfußkontur der anderen Riffelwalze eine Äquidistante zu einer verkürzten Epizykioide sein. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß kreisförmige Zahnköpfe mit der Wellenbahn des Papiers sich sauber in den als Abwälzkurven ausgebildeten Riffeltälern bei ausreichender Uberdeckung abwälzen, ohne daß das Papier zwischen den Zahnflanken geklemmt wird.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung können die Teilkreise, auf denen sich die Riffelwalze und die Anpreßwalze theoretisch aufeinander abwälzen, in bezug auf den Außendurchmesser der Walzen so gewählt sein, daß sich im Bereich der Anpreßwalzen-Rillen eine Eingriffsüberdeckung über mindestens eine ganze Zahnteilung ergibt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann

die Rillenkontur in der Anprcßwalze eine Äquidistante zu einer verlängerten oder verkürzten Epizykloide sein, bei kreisbogenförmigem Kopfprofil der mit der Anpreßwalze zusammenarbeitenden Riffelwalze.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer einseitigen Wellpappenmaschinc,

Fig. 2 einen Ausschnitt einer gewellten Papierbahn,

Fig. 3 Zahnkopf und Zahnfuß bei einer Riffelwalze,

Fig. 4 die geometrischen Beziehungen zwischen dem Zahnkopf und dem Zahnfuß zweier miteinander arbeitender Riffelwalzcn, mit dazwischenliegender gewellter Papierbahn,

Fig. 5 die erfindungsgemäße Ausbildung der Zahnköpfe und Zahnfüße zweier Riffelwalzen, mit dazwischenliegender Papierbahn,

Fig. 6 die erfindungsgemäße Ausbildung der Riffelwalze und der Anpreßwalze mit dazwischenliegender gewellter Papierbahn und Deckbahn.

In Fig. 1 ist schematisch eine einseitige Wellpappenmaschine dargestellt. Hierbei erfolgt das Wellen einer Papierbahn 1 zwischen zwei sich gegensinnig drehenden, beheizten und an der Mantellinic gcgeneinandergcprcßten Riffclwalzen 4 und 5. Vor dem Einlauf in die Wellpappenmaschine wird die zu wellende Bahn 1 in der Regel durch Vorheizen und Besprühen mit Niederdruckdampf für das Prägen geschmeidig gemacht, wohingegen die aufzuklebende glatte Papierbahn 2 beim Lauf über Vorheizzylinder erwärmt wird.

Die Riffelwalzen 4 und 5 weisen entsprechend der gewünschten Wellenform des zu wellenden Papiers 1 achsparallcle Riffeln 6 und 7 auf. In die Ringrillen 8' der ersten Riffelwalze 4 greifen Nasen 10 von sichelförmig geformten ortsfesten Führungsblechen 9 ein, welche die nicht mit Ringrillen versehene zweite Riffelwalze 5 auf der Seite des Papicrauslaufs aus der Prägezone in einem Bereich von ca. 180" mit einem Abstand, der etwas größer ist als die Papierdicke, halbkreisförmig umschließen. Durch die Nasen der Führungsblcchc wird das gewellte Papier 1 nach der Prägung aus den Riffeln der ersten Riffelwalze 4 herausgehoben und durch die der zweiten Riffelwalze 5 zugekehrte Innenkontur der Führungsblech^¹ in den Riffeln der Walze 5 festgehalten.

Etwa 90° nach der Prägezone, d. h. dem Zusammenwirkbereich der Walzen 4 und 5, erfolgt das Auftragen von Leim auf die Wellenkuppen des in den Riffeln der zweiten Riffelwalze 5 durch die Führungsbleche festgehaltenen gewellten Papiers 1 mittels einer sich drehenden Lcimauftragwalzc 11. Diese Walze 11 ist an den Stellen, an denen sich die Führungsbleehe befinden, mit konzentrischen Ringrillen 12 verschen, wodurch ihr Walzenmantel mit seinen zwischen den I'iihrungsblechen befindlichen, den Leimfilm tragenden Abschnitten so weit an die zweite Riffelwalze 5 angenähert werden kann, daß eine Leimübertragung auf die äußeren Wellcnkuppcn des gewellten Papiers 1 erfolgt. Die Umfangsgeschwindigkeit der I.L'imauftragswalzc M ist ungefähr gleich der Um fallgeschwindigkeit der zweiten Riffelwalze 5 und gleichgerichtet. Der l.i-imfilm auf die l.eimauftragswal/.c werden dadurch auf konstante Dicke gebracht.

daß der Überschuß des aus einer Leimwanne 13 geschöpften Leims in einem einstellbaren Spalt 14 zu einer mit der Leimauftragswalze zusammenarbeitenden Abquetschwalzc 15 oder zu einer nicht näher dargestellten Rakel abgequetscht wird.

Etwa 180" nach der Prägezone, also der ersten Riffelwalze 4 gegenüberliegend, wird die glatte Papierbahn 2 durch eine sogenannte Anpreßwalzc 8 mit glatter Oberfläche gegen die beleimten Wcllcnkuppen der in den Riffeln der zweiten Riffelwalze 5 befindlichen gewellten Bahn gepreßt und so mit ihr verleimt.

In der Vcrleimzonc wird damit die Teilung T der einseitigen Wellpappe 3 fixiert. Sie entspricht der Teilung der Riffelung 7 der zweiten Riffelwalze 5, gemessen auf deren Außendurchmesscr.

Wie bereits ausgeführt, besitzt die Riffelwalze 4 eine größere Anzahl, meist im gleichen Abstand voneinander, über die ganze Walzcnlängc verteilte, konzentrische Ringrillen 8', welche mit den feststehenden Führungsblcchcn 9 zusammenwirken und damit das gewellte Papier nach der Prägung aus den Riffeln der ersten Riffelwalze 4 herausheben.

Die zweite Riffelwalze 7 arbeitet mit einer Anpreßwalzc 8 zusammen. Die Anprcßwalze 8, die etwa den gleichen Durchmesser aufweist wie die beiden Riffelwalzen 4 und 5, ist wie diese beheizt, und zwar im Regelfall durch Dampf. Dieser Dampf wird über nicht näher dargestellte Drehführungen in die Hohlräume der hohl ausgeführten Walzen 4,5 und 8 gclcitcl. Das Kondensat wird über Siphonrohrc und Drehdurchführungen wieder aus den Walzen herausgefordert.

Mindestens eine der drei Walzen, und zwar die mit Ringrillen 8' versehene Riffelwalze 4, meistens aber auch die Anpreßwalzc 8, ist mit konvex- bzw. konkavballiger Mantelfläche ausgeführt, die entsprechend den angewendeten Präge- bzw. Anpreßdrücken so berechnet ist, daß konstante Liniendrücke über die ganze Papierbahnbreite gewährleistet sind.

Die Achsen der beiden Riffelwalzen 4 und 5 und der Anpreßwalzc 8 werden vorzugsweise in einer ca. 45° schrägen Ebene angeordnet. Das Lcimauftragswcrk liegt schräg unter der zweiten Riffelwalze 5, die als untere Riffelwalze bezeichnet wird.

Die erste Riffelwalze 4 wird als obere Riffelwalze bezeichnet. Die mit der Anprcßwalze 8 zusammenarbeitende Riffelwalze 5 und die Anpreßwalze 8 werden mit einer der gewünschten Produktionsgeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl angetrieben, wobei die Anprcßwalze 8 gegenüber der Riffelwalze 5 eine geringfügige kleinere Umfangsgeschwindigkeit (Nacheilung) hat, damit die Papierbahn 2 immer straff ist.

Die obere Riffelwalze, die Riffelwalze 4, hat keinen Antrieb, sondern wird beim Kämmen mit der Riffelwalze 5 während des Prägevorganges mitgenommen. Das Anpressen der Walzen aneinander in Pfeilrichtung 16 bzw. 17 (Figur) erfolgt üblicherweise durch Hydraulikzylinder, die auf beiden Seiten an Lagerhcbein angreifen, in denen die Lagerung dieser Walzen untergebracht ist und die ihrerseits in den ortsfesten Maschinengestellen schwenkbar gelagert sind. Angetriebene Walzen sind auch die Leimauflragswal/.cn 11 und die Abquetschwalze 15.

Gemäß Fig. 2 entspricht die Teilung T der Riffelung 7 der unteren Riffelwalze 5, gemessen auf deren Außendurchmesser, der Teilung der gewellten Bahn und damit nach tier Fixierung in der Vcrleimzone

durch Verkleben mit der glatten Bahn 2 auf der Teilung der einseitigen Wellpappe 3. Aus der in Fig. 2 dargestellten Wellenbahnkontur ist ersichtlich, daß bei gegebener Teilung '/' und Profilhöhe /; die Flanken 20 um so steiler und die Flankenwinkel u um so kleiner werden, je breiter die gekrümmten Wellenabschnitte 18 und 19 gewählt werden. In der Praxis sind die Grenzen für u dadurch bestimmt, daß ein »Fachwerk« mit möglichst guter Stabilität bei möglichst kleiner gestreckter Papierlänge entstehen soll.

Es hat sich gezeigt, daß man gute und stabile Wellpappen bei gleichzeitig günstigem Papierverbrauch mit Flankcnwinkel (t zwischen etwa 20 und 40° herstellen kann.

Das Riffelprofil herkömmlicher Riffelwalzen setzt sich gemäß Fig. 3, die einen stark vergrößerten Querschnitt durch einen Riffelzahn der unteren Riffelwalze 5 zeigt, aus Kreisbögen und Geraden zusammen. Die Riffelköpfe 21 werden mit einem Radius Rl ausgeführt, der etwas kleiner ist als der Talradius R2 der Zahnfüße 22. Die Zahnflanken 23 schließen geradlinig und tangential an Kopf- und Fußradius an.

Die Riffelung 6 der oberen Riffelwalze 4 ist in der herkömmlichen Ausführungsform der Riffelung 7 der unteren Riffelwalze 5 bezüglich der Profilabmessung identisch gleich - die Herstellung erfolgt üblicherweise mit dem gleichen Werkzeug. Die Profilabmessungen werden auch dann gleich ausführt, wenn die Walzen, was vorkommt, nicht gleiche Abmessungen haben. Entsprechend ihrem Durchmesser werden sie dann mit unterschiedlicher Riffelzahl ausgeführt. Meist werden jedoch Walzendurchmesser und Riffelzahl bei beiden Walzen gleich gewählt, schon, um bei Beschädigung eines Zahnes durch einen Fremdkörper nicht gleich eine Rundumbeschädigung beider Walzen zu bekommen.

Wenn beim Prägen des Papiers gemäß Fig. 4 ein Riffelzahn 24 der einen Riffelwalze mit seinem Kopf 21' der Papierbahn 1 in der Lücke zwischen zwei benachbarten Riffelzähnen 25 und 26 gegen den Fuß 22 der anderen Riffelwalze drückt bzw. Kopf 21 der zweiten Riffelwalze gegen Fuß 22' der ersten Riffelwalze, so erfolgt eine Pressung des Papiers jeweils nur zwischen dem Riffelkopf 21, 21' der einen Walze und dem Riffeltal 22, 22' der Gegenwalze.

Zwischen den Flanken erfolgt zufolge der Radiendifferenz zwischen Fußradius R2 und Kopfradius Rl (Fig. 3) keine Pressung, es ist ein gewisses Flankenspicl vorhanden. Dieses Flankenspiel ist erforderlich, um eine Papierbahn in der einseitigen Wellpappenmaschine zu wellen. Eine Quetschung in den Flanken würde unweigerlich zu Zerstörungserscheinungen bei den Papierflanken führen. Es wäre nicht möglich, auch nur einigermaßen genügende Produktionsgeschwindigkeiten zu erreichen, und die gefertigte Wellpappe hätte keine Stauchfestigkeit. Bei natürlicher Abnützung von Riffclwulzcn, die im wesentlichen nur an den der Pressung unterliegenden Köpfen und in den Tälern erfolgt, verschwindet allmählich das Flankenspiel, so daß der Walzcnsatz ausgewechselt werden muß.

Gemäß Fig. 5 und 6 erfolgt nun entsprechend der Erfindung in dem begrenzten Bereich zwischen Riffelköpfen und Riffelfüßen der beiden Riffelwalzcn 4 und 5 bzw. zwischen den Riffelköpfcn der unteren Riffelwalze 5 und der Anpreßwalzc 8 unter Einbeziehung der dazwischenliegenden Papierbahnen ein einwandfreies Abwälzen, welches so ist, daß es den Präge- bzw. Verlcimungsvorgang in keiner Weise beeinträchtigt.

Zwischen den Riffclzahnflanken wird keine Berührung bzw. Abwälzung zugelassen, sondern das dort notwendige, ausreichende Flankenspiel beibehalten. > Außerdem werden die geometrischen Abmessungen der gewellten Papierbahn gemäß Fig. 2 und der aus ihr und der glatten Deckbahn 2 gebildeten einseitigen Wellpappe 3 nicht oder nur unwesentlich verändert. Man kann beispielsweise die Zahnkopfform 21

ι« und/oder 2Γ in der Weise verändern, daß an Stelle eines Radius Rl eine andere konvexe Kurve mit vom Scheitelpunkt aus nach links und rechts sich stetig um kleine Beträge veränderndem Krümmungsradius wählt, wobei dieser Krümmungsradius an keiner Stelle

i^r> einen durch die Papierfestigkeit gegebenen Mindestwert unterschreiten darf.

In allen Fällen wird zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe der Talradius R2 bei mindestens einer Riffelwalze 4 bzw. 5 durch eine konkave Kurve ersetzt, die sich als Abwälzkurve des um die Wellenpapierdicke vergrößert gedachten Zahnkopfes der Gegenwalze ergibt, wenn man beide Walzen bei konstantem Achsabstand sich gegeneinander drehen läßt. Bei der Anpreßwalze 8 wird die Achsabstandskon-

2") stanz durch Abwälzen dadurch erreicht, daß man in ihre kreisrunde Oberfläche flache, achsparallele Längsrillen einarbeitet, deren Kontur sich wiederum als Abwälzkurve des um die Summe aus Wellen- und aufzuklebender Deckpapierdicke vergrößert geduch-

SO ten Zahnkopfes der mit der Anpreßwalze zusammenarbeitenden zweiten Riffelwalze 5 ergibt.

Damit praktisch brauchbare Abwälzkurven sowohl bei den Riffelwalzen 4 und 5 als auch bei der Anpreßwalze 8 entstehen, werden die Teilkreise, auf denen

i--> sich die Walzen theoretisch aufeinander abwälzen, und mit ihnen ihre Außendurchmesser bzw. ihre Umfangsgeschwindigkeiten entsprechend ausgewählt.

Es soll zunächst dargelegt werden, in welchen Grenzen die Riffelkopfkonturen verändert werden

-ι» dürfen und unter welchen Gesichtspunkten die entsprechenden Abwälzkurven als brauchbar angesehen werden können. Wie bereits ausgeführt, erhält man gute und stabile Wellpappen bei gleichzeitig günstigem Papierverbrauch gemäß Fig. 2 mit Flankenwinkein zwischen etwa 20 und 40°. Damit sind die Grenzen für die wählbaren Kopfformen gesetzt. Weiterhin darf der Krümmungsradius der Kopf kurve Rl an keiner Stelle kleiner als ein durch die Festigkeit der Wellenbahnen bestimmter Mindestradius sein. Man wird

•ίο bei der Festlegung der Riffel kopfform, die innerhalb der angegebenen Grenzen ansonsten frei wählbar ist, auch noch weitere Gesichtspunkte, wie z. B. die der Fertigungsmöglichkeit, berücksichtigen.

Fußkurven in den Riffelwalzen 4 und 5, welche als

γ, Abwälzkurven der gewählten Riffelköpfe entstehen, müssen, damit sie als brauchbar angesehen werden können, folgende Bedingungen erfüllen:

Die Präge- bzw. Anpreßkraft muß in jeder Drehwinkelphasc vom Riffclzahnkopf über das Papier bei

Mi günstigem Übertragungswinkel in die Abwälzkurvc der Gegenwalzc übergeleitet werden können.

Als Ubcrtragungswinkel β bzw. ß' ist der Winkel zwischen der Verbindungsgeraden von der jeweiligen Walzcnmittezum momentanen Berührungspunkt und

o^r, der Normalen, in diesem Berührungspunkt definiert (siehe Fig. 5 und d). Der Ubertragungswinkel β ist Null, wenn ein Zahnkopf genau in Richtung auf die Mitte der Gegcnwalze zeigt. Der momentane Beruh

rungspunkt liegt dann auf der Verbindungslinie der beiden Walzenmitten. Diese Phasenlage Null wiederholt sich bei jedem Zahn.

Am größten ist der Übertragungswinkel jeweils bei Eingriffsende. Als günstig können Übertragungswinkel bis in eine Größenordnung von 45° angesehen werden. Über jeweils mindestens eine halbe Zahnteilung nach links und rechts von der Phasenlage Null - insgesamt also über mindestens eine volle Zahnteilung - muß ein Überdeckungsrad vorliegen, damit die gewünschte Achsabstandskonstanz gewährleistet ist.

Bei den beiden Riffelwalzen 4 und 5, bei denen jeweils ein Riffelzahn einer Walze in die Zahnlücke der Gegenwalze eingreift, kann die Gesamt-Profilüberdeckung auf den Eingriffkopf 2Γ der Riffelwalze 4 mit Fuß 22 der Riffelwalze 5 und den Eingriffkopf 21 der Riffelwalze S mit Fuß 22' der Riffelwalze 4 aufgeteilt werden, d. h. im Grenzfall würde eine Eingriffsüberdeckung über je ± V₄ Zahnteilung vom Scheitelpunkt aus nach links und rechts, d. h. absolut über je eine halbe Zahnteilung ausreichen. Es muß sichergestellt werden, daß das Abwälzen keineswegs bis in die Flanken hinein stattfindet. Wenn dieser Fall bei bestimmten Kombinationen auftreten sollte, werden die Riffelzahnflanken bewußt so weit hohl ausgearbeitet, daß das erforderliche Flankenspiel überall vorliegt.

Bei den Abwälzkurven auf dem Mantel der Anpreßwalze 8 gemäß Fig. 6 werden nur solche Kurven als brauchbar angesehen, die die erforderliche Eingriffsüberdeckung bei einer Rillentiefe von nur wenigen lOtel Millimetern ergeben, weil durch solche flache Rillen die aufzuklebende Deckbahn 2 nicht unzulässig verformt und der Verklebevorgang nicht beeinträchtigt wird.

Es hat sich herausgestellt, daß vor allem die richtige Wahl der Teilkreise, auf denen sich die Walzen 4, 5 und 8 theoretisch aufeinander abwälzen, in bezug auf ihren Außendurchmesser und damit zu ihren Umfangsgeschwindigkeiten entscheidenden Einfluß auf die Brauchbarkeit der entstehenden Abwälzkurven ausübt, insbesondere, wenn man für die Riffelkopfkontur die Kreisbogenform beibehält. Es ergeben sich in diesem Fall z. B. brauchbare Abwälzkurven für die beiden Riffelwalzen 4 und 5, wenn der Teilkreis der einen Walze in den Bereich ihrer Zahnköpfe, der Teilkreis der anderen Walze in den Bereich ihrer Zahnfüße gelegt wird.

In Fig. 5 ist ein Beispiel für eine derartige erfindungsgemäße Riffelverzahnung dargestellt. Der Teilkreis 27 der oberen Riffelwalze 4 deckt sich bei diesem Beispiel genau mit deren Außendurchmesser zuzüglich Papierdicke, der Teilkreis 28 der unteren Riffelwalze 5 mit deren Fußdurchmesser.

Aus Fig. 5, in welcher zwei um eine halbe Zahnteilung gegeneinander versetzte Phasenlagen der Abwälzung in ausgezogen bzw. gestrichelten Linien dargestellt sind, und in welcher die gleichen Bezugszahlcn für die einzelnen Abschnitte der Riffelverzahnung gemäß Fig. 3 und 4 gewählt sind, ist ersichtlich, daß die kreisbogenförmigen Zahnköpfe 21 bzw. 21' mil der Wcllcnbuhn 1 im mittleren Bereich des Bildes sich sauber in den als Abwälzkurven ausgebildeten Riffeltülcrn 22 bzw. 22' bei ausreichender Überdeckung abwälzen, ohne daß das Papier zwischen den Zahnflanken 23 und 23' geklemmt wird.

Die Zahnfußkontur 22 der unteren Riffelwalze 5 ist in diesem Fall eine Äc|uidistante zu einer verlängerten Epizykloide.

Die Zahnfußkontur 22' der oberen Riffelwalze 4 ist eine Äquidistante zu einer verkürzten Epizykloide. Die Riffelteilung, gemessen am Außendurchmesser der oberen Riffelwalze, ist in diesem Beispiel etwas kleiner als die ebenfalls am Außendurchmesser gemessene Riffelteilung der unteren Riffelwalze 5. Dementsprechend differieren auch die Umfangsgeschwindigkeiten etwas, was die Eingriffsüberdeckung günstig beeinflußt. In Fig. 5 ist weiterhin erkennbar, wie die gestrichelt angedeutete Nase 10 der Führungsbleche 9 (Fig. 1) die Wellenbahn 1 veranlaßt, in der Riffelung der unteren Riffelwalze 5 zu verbleiben. Gemäß Fig. ή ist es für brauchbare Rillenkonturen

i""' im Walzenmantel der Anpreßwalze 8 als Abwälzkurven der Zahnköpfe der unteren Riffelwalze 5 insbesondere bei Kreisbogenkopfform erforderlich, die ideellen Teilkreise (31, 32 in Fig. 6), auf welchen theoretisch die beiden Walzen gleitungsfrei aufeinan-

-" der abrollen, aus der Abwälzzone weg zu verschieben. Diese Verschiebung kann entweder in Richtung gegen die Drehachse der unteren Riffelwalze 5 oder in Richtung gegen die Drehachse der Anpreßwalze 8 erfolgen. Im ersten Fall ergibt sich eine kleinere, im letzte-

-'"> ren Fall eine größere Umfangsgeschwindigkeit des Anpreßwalzenumfangs gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit des Außendurchmessers der unteren Riffelwalze 5, was die Eingriffsüberdeckung günstig beeinflußt, vor allem aber zu Rillen geringer Tiefe

J» führt.

Zwischen der Deckbahn 2 und dem Anpreßwalzenumfang findet gemäß Fig. 6 eine entsprechende Relativbewegung statt, die durch entsprechende Bremsung der Deckbahn 2 ohne Einfluß auf den Ver-

Ji klebevorgang bleibt. Die Zahl der Rillen 29 bei der Anpreßwalze 8 ist kleiner, gleich oder größer als die Riffelzahl der unteren Riffelwalze 5 zu wählen, je nach dem Durchmesserverhältnis des theoretischen Teilkreises 32 der Anpreßwalze 8 zum theoretischen

·)<> Teilkreis 31 der unteren Riffelwalze 5. Umgekehrtes gilt für die Drehzahlen, mit denen diese Walzen anzutreiben sind.

Aus Fig. 6, weichesein Beispiel für die Ausbildung der Rillen 29 in der Anpreßwalze 8 als Abwälzkurven

<·■> der um die Dicken der Wellen- und Deckbahn 1 und 2 vergrößert gedachten Zahnköpfe der unteren Riffelwalze 5 darstellt, ist wiederum die saubere Abwälzung ersichtlich. Die Rillenkontur läßt sich für das Beispiel wiederum als eine Äquidistante zu einer ver-

■■><> längerten Epizykloide bestimmen. Scharfkantige Übergänge zwischen der Rillenkontur 29 und dem zylindrischen Teil 30 des Anpreßwalzenumfangs werden durch Übergangsradien 33 vermieden.

Wenn man die Zahnkopfkontur der Riffelwalzen

"> nicht kreisförmig, sondern als eine andere stetig konvexe Kurve ausbildet, können andere Durchmesserverhältnisse der Teilkreise gewählt werden, die günstig sind für die Ausbildung der sich ergebenden Abwälzkurven. Als Beispiel für brauchbare Kopfkur-

w) vcn sind cllipscn-, parabcl- oder hyperbelartigc Formen sowie verlängerte oder verkürzte Hypozykloiden bzw. Äquidistanten zu den erwähnten Kurvenarten zu nennen.

Die hypozykloide-iirtigen Kopfformen ergeben

hi verlängerte oder verkürzte Epizykloide als Abwälzkurven in den Gegenwalzen.

Durch die vorliegende Erfindung wird daher vorteilhafterweise in jedem Fall die Aufgabe gelöst, die

periodischen Abstandsänderungen dadurch zu vermeiden, daß in dem begrenzten Bereich zwischen Riffelköpfen und Riffelfüßen der beiden Riffelwalzen 4 und 5 sowie zwischen den Riffelköpfen der unteren Riffelwalze 5 und der Anpreßwalze 8 unter Einbeziehung der dazwischenliegenden Papierbahnen 1 bzw. 1 und 2 ein einwandfreies Abwälzen erfolgt, welches jedoch so ist, daß es den Präge- und Verleimungsvor-

gang in keiner Weise beeinträchtigt. Zwischen den Riffelzahnflanken findet keine Berührung bzw. Abwälzung statt, es wird vielmehr das dort notwendige, ausreichende Flankenspiel beibehalten. Außerdem werden die geometrischen Abmessungen der gewellten Papierbahn 1 und der aus ihr und der glatten Deckbahn 2 gebildeten einseitigen Wellpappe 3 nicht oder nur unwesentlich verändert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Einseitige Wellpappenmaschine mit zwei zusammenwirkenden Riffelwalzen und mit einer, mit der einen Riffelwalze zusammenwirkenden Anpreßwalze, wobei die Zahnfußkontur mindestens einer Riffelwalze als konkave Kurve ausgebildet ist und die Prägung in der Hauptsache bei Dekkung der Mittellinien von Zahnkopf und Zahnfuß mit der Verbindungslinie der Walzenachse erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils zusammenwirkenden Bereiche von Zahnkopf (21) und Zahnfuß (22) derart ausgebildet sind, daß bei konstantem Achsabstand der jeweils zusammenwirkenden Riffelwalzen (4, 5) mindestens zwei Zähne über die gesamte Eingriffslänge gleichzeitig in Prägeeingriff sind und daii hei konstantem Achsabstand von Riffelwalze (5) und Vnpreßwalze (8) die Anpreßwalze (8) achsparallele Längsrillen (2) aufweist, deren Konturen Abwälzkurven des aus der Summe der Dicke von gewellter Papierbahn (1) und aufzuklebender Deckbahn (2) vergrößerten Zahnkopfes der mit der Anpreßwalze (8) zusammenwirkenden zweiten Riffelwalze (5) sind.

2. Wellpappenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Zahnkopf der Riffelwalzen (4,5) nach einer konvexen Kurve mit von der Scheitellinie nach links und rechts sich stetig veränderndem Kiiimmungsradius ausgebildet ist.

3. Wellpappenmaschine nach Anspruch 1 und

2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilkreise (27, 28), auf denen sich die Riffelwalzen (4, 5) theoretisch aufeinander abwälzen, in bezug auf den geriffelten Außendurchmesser der Walzen so gewählt sind, daß sich Eingriffsüberdeckungen im Bereich der jeweiligen Zahnkopf-Zahnfuß-Zone ergeben, deren Summe mindestens eine ganze Zahnteilung ausmacht.

4. Wellpappenmaschine nach Anspruch 1 und

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen der Riffelwalzen (4, 5) so ausgebildet sind, daß der Teilkreis (27) der einen Riffelwalze (4) im Bereich ihrer Zahnköpfe und der Teilkreis (28) der anderen Riffelwalze (5) im Bereich ihrer Zahnfüße verläuft.

5. Wellpappenmaschine nach Anspruch 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß bei kreisbogenförmiger Zahnkopfkontur (21, 21') die Zahnfußkontur (22) der einen Riffelwalze eine Äquidistante zu einer verlängerten Epizykloide und die Zahnfußkontur (22') der anderen Riffelwalze eine Äquidistante zu einer verkürzten Epizykloide ist.

6. Wcllpappenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkreise (31, 32), auf üenen sich die Riffelwalze (5) und die Anpreßwalze (8) theoretisch aufeinander abwälzen, in bezug auf den Außendurchmesser der Walzen so gewählt sind, daß sich im Bereich der Anpreßwalzen-Rillen (29) eine Eingriffsüberdekkung über mindestens eine ganze Zahnteilung ergibt.

7. Wellpappenmaschine nach Anspruch 1 und (S, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillenkontur (29) in der Anpreßwalze (8) eine Äquidistante zu einer verlängerten oder verkürzten lipizykloiden ist, bei kreisbogenförmigem Kopfprofil der mit der Anpreßwalze zusammenwirkenden Riffelwalze.