CN101096248A - 用于运输和扩幅带材的轧辊 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轧辊，其用于对缠绕装置中的带材进行引导和扩幅，优选用于持续对带材进行涂覆的装置。若干辊子可旋转地安装在轧辊轴上，轧辊轴的每端可固定在夹紧轴承中。本发明的目的是将通用的扩幅辊子提高到减小了对缠绕装置的空间要求和设计精力的程度。通过弹簧弹性轴承保持架实现该目的，该弹簧弹性轴承保持架具有夹紧轴承(6、7)，夹紧轴承(6、7)垂直于轧辊轴(1)的纵向轴线(4)，可操作地与轧辊轴(1)连接，至少一个弹簧弹性轴承保持架形成为力转换器(12、13)。

Description

用于运输和扩幅带材的轧辊
技术领域
本发明涉及用于在缠绕装置中(优选用于持续对带材进行涂覆的装置中)引导和扩幅带材的轧辊，其中若干辊子可旋转地安装在轧辊轴上，且轧辊轴的每端可固定在夹紧轴承中。
背景技术
例如由纸、塑料或者金属制成的薄片或带在这种轧辊(还称为扩幅辊子)上运输，并且在相对于输送方向横向地加宽，并且适应光滑和不会折皱地运输带材的目的。具有这种扩幅辊子的缠绕装置尤其用在膜条涂覆设备中，以在真空环境中对膜条和片进行持续蒸镀或者溅镀，其中尤其光滑和无折皱地运输膜以及膜上均匀的张力是必要的。扩幅辊子因而通常在处理台或者涂覆台的上游。
相对于膜片的输送方向横向的扩幅效果由扩幅辊子的套筒表面沿着轧辊轴纵向轴线的弓形轮廓产生的，所述轮廓由设置在轧辊轴上的各个辊子造成，扩幅效果受到围绕扩幅辊子的膜片包角和膜片张力的互相作用的影响。
用于实施该扩幅辊子的套筒表面的弧形轮廓的许多不同构造是公知的。因此，US 3 951 480 A、US 3 804 473 A和US 3 666 049的每个描述了具有管子的扩幅辊子，管子沿轧辊轴的纵向方向上呈弓形，套筒直径相同的若干柱形辊子借助于各个轴承可旋转安装在轧辊轴上，所述辊子由用于密封间隙的柔性套筒包围。
在扩幅辊子的其它设计中，诸如EP 0 829 654 A2，切去顶端的锥形辊子的套筒直径从轧辊端连续增大或者减小，并且切去顶端的锥形辊子设置在连续笔直的轧辊轴上，每个所述切去顶端的辊子独立于其它切去顶端的辊子通过各个轴承可旋转安装在轧辊轴上。
DE 41 26 535 C2描述了一种扩幅辊子，其中若干柱形辊子设置在笔直轧辊轴上，仅仅中间辊子平行于轧辊轴的纵向轴线安装，其它辊子以相对于轧辊轴的纵向轴线的角度可对称地调节。
另外，EP 1 591392 A1描述了具有非直线轧辊轴的扩幅辊子，非直线轧辊轴具有两个轧辊轴部分，这两个轧辊轴部分以相对于其纵向轴线成钝角连接在一起。在这些轧辊轴部分上连接位置的两侧，若干辊子可旋转设置在轴承上，且辊子的套筒表面是柱形或者切去顶端的锥形，并且相邻辊子的套筒直径从一个平滑地过渡到另一个。
关于辊子的驱动，公知这样一种驱动的扩幅辊子，其中辊子彼此连接，并且扩幅辊子的一端由外部电动机驱动。在被动的扩幅辊子中，各个辊子由在扩幅辊子上受拉的膜片移动。
膜片通过膜条涂覆设备的有效扩幅和稳定无折皱的运输同时要求在膜片没有撕裂的情况下所运输膜的张力恒定，并且这在现有技术中由公知的张力测量辊子监视，该公知的张力测量辊子还被认为是对缠绕装置中扩幅辊子的附加测量仪器。该张力测量辊子测量垂直于在其运输膜片的张力测量辊子的纵向轴线作用的片张力，该片张力作为张力测量辊子上或者张力测量辊子的轴承上的压缩力。例如通过DE 41 31 760 A1中所描述在测力器上双边安装张力测量辊子，或者通过DE 36 09 623 A1中所描述在具有应变仪的弯曲梁上安装张力测量辊子，进行压缩力的测量。根据由测力器和应变仪所测量的压缩力的值，作用在膜片上的张力由例如片引导系统保持恒定为某需要值，所述片引导系统用于致动轧辊驱动或者轧辊制动装置。
现有技术的缠绕装置对高质量的片(尤其是薄膜)运输要求很大的设计精力和较大空间要求。此外，对最薄的膜进行多处理的最新技术意在使在膜条涂覆设备内用于膜处理和膜涂覆处理的部分具有越来越多的可用空间。
发明内容
因而，本发明的目的是将通用的扩幅辊子改进到减小缠绕装置的空间要求和设计精力的程度。
根据本发明，由权利要求1的一般部分和由从属权利要求的特征所表征的本发明有利实施例来实现本目的。
根据本发明，用于测量带材的张力的力转换器集成到轧辊的至少一个夹紧轴承。由于张力测量传感器集成到专门针对最薄的膜设计的扩幅轧辊的至少一个夹紧轴的结果，在一个轧辊中实现两个功能，即扩幅和张力测量，由此能够消除配置到扩幅辊子的张力测量辊子，使得在设备内节省了相应的空间并且降低了制造成本。
而且，有利地，夹紧轴承具有弹簧弹性轴承保持架，该轴承保持架垂直于轧辊轴的纵向轴线与轧辊轴可操作连接，至少一个弹簧弹性轴承保持架形成为力转换器。
由于运输膜片的片张力产生了垂直于轧辊轴的纵向轴线的合成偏斜力，配置到轧辊轴两端的夹紧轴承的弹簧弹性轴承保持架允许扩幅轧辊垂直于其纵向轴线的轴向平行偏斜。根据所选择的膜片绕扩幅辊子的包角，该合成偏斜力在包角的平分线导向。该偏斜力由夹紧轴承的固定柔性轴承保持架调节为变形张力。通过将弹簧弹性轴承保持架设计为力转换器，该变形张力(与片张力成比例)由与集成到力转换器的力传感器测量。该张力测量能够因此在扩幅辊子上进行，且没有对扩幅功能产生不利影响。因此，迄今为止，单独实施的张力测量辊子的功能可转移到扩幅辊子。
如果扩幅辊子的两端处的偏斜力由于可变膜张力而不同，则如果两个弹簧弹性轴承保持架设计为力转换器是有利的，这是因为更加分化和因而更精确地对偏斜力进行测量。力传感器的读数能够作为各个值或者平均值随后送入片张力调节装置。
在本发明尤其有利的实施例中，弹簧弹性轴承保持架和/或力转换器基本上是与轧辊轴一起延伸。本创造性的扩幅辊子的设计的特征尤其在于用来测量片张力的节省空间并有效的构造。与轧辊轴一起延伸排列，弹簧弹性轴承保持架或者力转换器布置为连接到夹紧轴承的弯曲梁。构造成力转换器的弯曲梁将垂直于扩幅辊子的纵向轴线作用的合成偏斜力调节为弯曲变形张力，该弯曲变形张力反过来可由集成的力传感器测量为张力和/或压缩力。
轴承保持架与轧辊轴或力转换器一起延伸的布置有利于用于创造性扩幅辊子的夹紧轴承的细长构造，且没有轴承构造的元件突起在扩幅辊子的套筒直径上方。以此方式，组合的扩幅和张力测量辊子实现为尤其紧凑的单元。
在具体的实施例中，力转换器布置在夹紧轴承的轴侧夹紧衬套和夹紧轴承的固定夹紧衬套之间，且力转换器的吸收负荷端配置到轴侧夹紧衬套。轧辊轴的一端和力转换器的自由移动吸收负荷端接合到轴侧夹紧衬套。因此，直接作用在轧辊轴上的偏斜力在力转换器的自由移动端(即在短的传力路径上)得到调节，结果，用于测量片张力的对偏斜力的测量更灵敏和更精确。
在另一个有利的实施例中，轧辊轴相对于力转换器可旋转安装。除了由于膜片的片张力而引起的垂直于扩幅辊子的纵向轴线作用的偏斜力之外，轻的扭矩通过膜在扩幅辊子上的扩幅和运输而施加在扩幅辊子的轧辊轴上。在可旋转安装轧辊轴的辅助下，有关扭矩没有传递到力转换器，而力转换器调节轧辊轴的偏斜力。一方面，这防止了力转换器在期望方向上变形或者旋转而使其力传感器的测量方向没有精确地对准合成偏斜力的方向，因为这会使片张力的读数失真。另一方面，从作用在力转换器上的偏斜力中消除了扭矩分量，导致了力传感器对片张力的更高的测量精度。
如果力转换器由自动对准球轴承连接到轴侧夹紧衬套，则片张力的测量精度进一步得到提高。由于轴承中的空间结构设计，自动对准球轴承具有低摩擦和轴向角的灵活性。因此，自动对准球轴承尽可能对轧辊轴或者轴侧夹紧衬套相对于自动对准球轴承的轴承轴可能的斜倾(canting)不敏感。例如，由沿着扩幅辊子不均匀作用的片张力造成轧辊轴较小可变斜倾。当使用具有非直线轧辊轴的扩幅辊子时，轧辊轴相对于自动对准球轴承的轴承轴的与设计有关的较小倾斜度已经存在。借助于自动对准球轴承，由轧辊轴的斜倾或者倾斜度造成的力分量尽可能得到补偿，并且在对力转换器中的片张力偏斜力的静止测量过程中作为干扰因素消除。
在具体的实施例中，夹紧轴承的固定夹紧衬套具有可旋转安装的轧辊轴的弹性抗旋转装置。弹性抗旋转装置以限定的旋转角度将轧辊轴位置固定到缠绕装置的框架，而没有防碍与弹簧弹性轴承保持架或者力转换器的可操作连接的轧辊轴的柔性安装。这种位置固定便于创造性地使用尤其是作为组合扩幅和张力测量轧辊的具有非直线轧辊轴的扩幅辊子。为了有效的扩幅，非直线轧辊轴的弓形或者倾斜需要轧辊轴相对于在扩幅辊子上运输的膜片平面的某旋转角度位置。在这旋转角度位置中，轧辊轴必须可旋转锁止的，这由阻止轧辊轴旋转的抗旋转装置来实现。抗旋转装置的创造性的弹性同时确保垂直于轧辊轴作用的偏斜力能够没有障碍地转移到弹簧弹性轴承保持架、或者力转换器，因此片张力的测量没有受到抗旋转装置的抑制。
所聪明设计的创造性抗旋转装置的很实用的实施例是柔性套筒，该套筒一侧连接到轴侧夹紧衬套，另一侧连接到固定夹紧衬套。套筒没有接触地覆盖安装在轴侧夹紧衬套和固定夹紧衬套之间的弹簧弹性轴承保持架或者力转换器，套筒弹性允许偏斜力没有障碍地作用在弹簧弹性轴承保持架或者力转换器上。
如果轧辊轴可固定在不同旋转角度位置，则尤其非直线轧辊轴能够通过转动和固定其轴位置而相对于在扩幅辊子上运输的膜片平面调节到不同的轮廓成形位置。因此，相对于膜片的扩幅辊子的轮廓和因此对膜片的扩幅效果会受到影响。同样，例如，扩幅辊子能够适于不同膜片的材料属性或者不同膜片的包角，而对片张力的测量在各种情况下没有障碍和恒定可行。
如果力转换器在固定夹紧衬套中的布置以相对于轧辊轴的旋转角度可调节，则力转换器的测量方向可以适于不同方向的合成偏斜力，合成偏斜力在具体设备中膜条或卷板绕扩幅辊子的可变包角的情况下形成。集成到力转换器的力传感器的测量方向因此能够精确地匹配到合成偏斜力的各个方向，使得还能够在组合扩幅和张力测量的辊子与膜片的可变包角的情况下进行最佳张力测量。
而且，如果一个夹紧轴承形成为轴向固定轴承，另一个夹紧轴承形成为轴向浮动轴承，则这是有利的。这种布置允许扩幅辊子的轧辊轴沿其长度的热膨胀，而没有沿轧辊轴的纵向方向作用在夹紧轴承或者力转换器上的滑动力，并且没有使要测量的合成偏斜力失真。
以下参照实施例更详细地描述创造性扩幅辊子。相关示意图示出如下。
附图说明
图1是创造性的扩幅辊子沿线A-A所取的纵向剖视图。
图2是创造性的扩幅辊子沿线B-B所取的纵向剖视图。
图3是处于安装位置的创造性扩幅辊子的立体视图。
图4是创造性扩幅辊子的示意性横截面图示。
具体实施方式
如图1和图2明显可见，根据本实施例的创造性扩幅辊子1由轧辊轴1组成，由例如金属制成的若干柱形辊子3通过抗摩擦轴承2绕轧辊轴4的纵向轴线3可枢转地安装在该轧辊轴1上。将膜片5拉在辊子2上以进行扩幅和测量，由此辊子2旋转(见图3)。为了简化起见，具有辊子2的轧辊轴1已经在图1和图2中缩短。轧辊轴1的每端夹入到夹紧轴承6、7的轴侧夹紧衬套8、9中。在夹紧轴承6、7的轴侧夹紧衬套8、9和固定的夹紧衬套10、11每个之间，布置力转换器4、1作为与轧辊轴13的轴向轴线12一起延伸的弯曲梁，两个力转换器12、13的吸收负荷、自由移动测量头14、15安装在每个轴侧夹紧衬套8、9中，并且与测量头12、13相对的力转换器14、15的一端牢固地夹紧在每个固定的夹紧衬套10、11中。设置自动对准球轴承14、15，用于将力转换器8、9的测量头12、13的每个安装在轴侧夹紧衬套16、17中。夹到轴侧夹紧衬套17、8的轧辊轴16还经由这些自动对准球轴承9、1被可旋转地安装。如图3和图4清楚可见，由于在扩幅辊子5上运输的膜片1的片张力F1、F2，轧辊轴1垂直于纵向轴线4朝着合成偏斜力F12轴向平行地偏斜。根据围绕安装位置处的扩幅辊子1的膜片5的包角α，合成偏斜力F12朝着包角α的平分线导向。每个力转换器12、13以其固定的夹紧衬套相对于轧辊轴1的某个旋转角度排列在固定的夹紧衬套10、11中，使得集成的力传感器(未示出)的测量方向与合成偏斜力F12的方向一致。力转换器12、13上的标记18、19表示力传感器的测量方向。力传感器测量偏斜力F12作为对片张力F1、F2的测量，并且将所测量的信号供应到片引导系统(未示出)，用于调节恒定的张力。通过将扎辊轴1可旋转支撑在自动对准球轴承16、17上，测量头14、15保持没有扭矩，使得由各个力传感器仅仅测量由片张力F1、F2合成的偏斜力F12。
根据本实施例，轧辊轴1在中心处形成较小弓形，但是这没有在图1-图3中示出。这种类型的具有非直线轧辊轴1的扩幅辊子1要求轧辊轴1的安装位置依赖于旋转角度，该旋转角度对于在扩幅辊子1上运输的膜片5有一定扩幅效果。为此，设置柔性套筒20作为轧辊轴1的抗旋转装置，该柔性套筒20一侧连接到轴侧夹紧衬套8，另一侧连接到夹紧轴承6的有关固定夹紧衬套10，从而将轧辊轴1固定在某旋转角度位置。套筒20距力转换器12的距离和弯曲弹性便于具有轴侧夹紧衬套8的轧辊轴1朝着合成偏斜力F12无障碍偏斜，因此确保将对合成偏斜力F12的无误差测量作为对片张力F1、F2的测量。
其它夹紧轴承7的轴侧夹紧衬套9相对于自动对准球轴承15可以朝着纵向轴线17轴向滑动，轴侧夹紧衬套9由测量头4支撑。固定在固定夹紧衬套13中的力转换器11的测量头16在轴向方向固定。因此，该夹紧轴承7形成为浮动轴承。由于热膨胀引起的轧辊轴1在纵向方向4上的滑动力因此没有转移到力转换器12、13的测量头14、15。
根据本实施例，以设计精力较低和同时实现高精度张力测量，在紧凑节约空间的单元中实现组合扩幅和张力测量的辊子1。

Claims (11)

1.一种轧辊，用于对缠绕装置中的带材进行引导和扩幅，优选用于对所述带材进行连续涂覆的装置，若干辊子可旋转地安装到轧辊轴，所述轧辊轴的每端可固定在夹紧轴承中，其特征在于：
用于测量所述带材的张力的力转换器(13、14)集成到所述轧辊的至少一个夹紧轴承(7、8)中。
2.根据权利要求1所述的轧辊，其特征在于：
所述夹紧轴承(7、8)具有弹簧弹性轴承保持架，所述弹簧弹性轴承保持架垂直于所述轧辊轴(2)的纵向轴线(5)与所述轧辊轴(2)可操作连接，至少一个弹簧弹性轴承保持架形成为所述力转换器(13、14)。
3.根据权利要求1或2所述的轧辊，其特征在于：
所述弹簧弹性轴承保持架和/或所述力转换器(1 3、14)基本与所述轧辊轴(2)一起延伸。
4.根据在前权利要求中任一项所述的轧辊，其特征在于：
所述力转换器(12、13)布置在所述夹紧轴承(6、7)的轴侧夹紧衬套(8、9)和所述夹紧轴承(6、7)的固定夹紧衬套(10、11)之间，所述力转换器(12、13)的吸收负荷端(14、15)配置到所述轴侧夹紧衬套(8、9)。
5.根据在前权利要求中任一项所述的轧辊，其特征在于：
所述轧辊轴(1)相对于所述力转换器(12、13)可旋转安装。
6.根据权利要求5所述的轧辊，其特征在于：
所述力转换器(12、13)通过自动对准球轴承(16、17)连接到所述轴侧夹紧衬套(8、9)。
7.根据权利要求5或6所述的轧辊，其特征在于：
所述夹紧轴承(6)的所述固定夹紧衬套(10)包括旋转安装的所述轧辊轴(1)的弹性抗旋转装置(20)。
8.根据权利要求7所述的轧辊，其特征在于：
所述抗旋转装置(20)是柔性套筒(20)，所述柔性套筒(20)一端连接到所述轴侧夹紧衬套(8)，另一端连接到所述固定夹紧衬套(10)。
9.根据在前权利要求中任一项所述的轧辊，其特征在于：
所述轧辊轴(1)可以固定在不同旋转角度位置。
10.根据在前权利要求中任一项所述的轧辊，其特征在于：
所述力转换器(12、13)在所述固定夹紧衬套(10、11)中的布置使其相对于所述轴向(1)的旋转角度可以调节。
11.根据在前权利要求中任一项所述的轧辊，其特征在于：
夹紧轴承(6)形成为轴向固定轴承，并且其它夹紧轴承(7)形成为轴向浮动轴承。
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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080102