CN101484253B - 辊支撑设备与使用该设备的辊涂头、辊涂机及涂布方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种辊支撑设备与使用该设备的辊涂头、辊涂机及涂布方法，所述辊支撑设备包括：辊支撑架，其用于可旋转地支撑与所述辊支撑架相关的涂头辊，所述辊支撑架适合相对于辊支撑架安装基座进行枢转运动。此外，本发明描述了一种适合于在辊涂机中使用的辊托架。辊托架包括用于可旋转支撑各自的辊的辊支撑架，并且还包括辊支撑架安装装置，其用于可移动地安装所述辊支撑架，以便在涂布位置与停止位置之间移动，其中所述辊支撑架安装装置在使用中基本上安装在各自的辊的上方，以便抑制所述辊支撑架安装装置的污染。

Description

辊支撑设备与使用该设备的辊涂头、辊涂机及涂布方法
技术领域
本发明总体涉及一种与辊涂设备相关的改进的辊支撑以及在辊涂设备中操作至少一对相互作用的支撑辊的方法。此外，还描述了一种结合本发明的改进的辊支撑的改进的辊涂设备。本发明的优选实施例还涉及相关的辊对相邻辊或表面的改进的力的调整和施加。
在整个说明书及其所附的权利要求书中，在使用词语“多个辊”或“辊”或其任何语法变化时，除非特别限定，均应视为扩展至安装在辊涂头上的一个或多个辊，所述辊涂头在使用时对钢或其它金属板形式的行进金属网进行涂布。因此，术语“辊”或“多个辊”可包括取料辊(pick-up roll)、计量辊、中间辊、涂布辊(applicator roll)等。
背景技术
辊涂是一种将涂料涂布在比如金属带材上的工艺，至少在一种公知的工艺中，旋转辊是被夹送或局部浸在涂料液中以获得一层涂料液，然后旋转辊通过直接接触金属带材或者接触反转涂布辊来传送涂料液，之后将涂料涂布在经过该涂布辊和支承辊(back-up roll)之间的金属带材的表面上。
在辊涂工艺中，接触力必须施加在转动辊和涂布辊之间，并且从涂布辊施加至带材。重要的是准确地估计这些力的量值。然而，在公知的系统中，由于辊支撑架和辊涂头的其它部件的偏转和共振以及由于涂料液对各种移动部件的污染增加了它们之间的阻力，所以很难准确地估计这些力的量值。由于调整装置的部件之间的反撞力(backlash)和各种摩擦阻力，所以很难准确估计各个辊之间的力。
此外，公知的辊涂系统由于人机工程学上较差的测试设备和/或调整布局而通常难以操作。
由于处在高负荷下并且必须被小型化以安装在小空间中，所以为了降低灵敏测量设备的污染，在公知的辊涂机中必须使用昂贵的部件。
本发明旨在消除一个或多个上述缺陷。
发明内容
根据本发明的第一方案，提供了一种适于在辊涂机中使用的辊支撑设备，所述辊支撑设备包括：辊支撑架安装基座；以及辊支撑架组件，所述辊支撑架组件包括：用于可旋转地支撑第一辊的第一辊支撑架，所述第一辊支撑架适合相对于辊支撑架安装基座进行枢转运动；以及用于可旋转地支撑第二辊的第二辊支撑架，所述第二辊支撑架安装至第一辊支撑架并适合相对于所述第一辊支撑架进行枢转运动，并且其中所述第一辊和第二辊适于在设备使用时处于滚动接触。
优选地，设有多个枢轴座(pivot mount)，其操作性地连接至所述第一和第二辊支撑架或与所述第一和第二辊支撑架形成为一体，以使所述辊支撑架适合围绕其上的枢轴座相对于所述辊支撑架安装基座枢转。
优选地，设有调整装置，以使所述辊支撑架组件围绕位于辊支撑架安装基座上的枢轴座旋转。
优选地，设有用于各辊支撑架的调整装置，以使各辊支撑架围绕各自的枢轴座旋转。
优选地，各辊支撑架包括邻近辊端部区域设置的两个端部架体，各端部架体包括用于可旋转地安装一个或多个辊的辊安装件以及用于增加辊支撑架强度的桁架结构。
优选地，各端部架体为大体呈三角形的实心壁的形式，以减少所述端部架体的偏转。
优选地，各调整装置设置在离其各自的枢轴座一选定距离的位置处，以便在使用中能提供围绕各自的枢轴座的扭矩并且远离由涂料液导致的污染。
优选地，各侧架体为枢转连杆的形式。
辊支撑架可基本上设置在辊的上方或下方。在某些实施例中，例如在被称为快速更换C型卷绕涂布机中，第一辊托架安装在支承辊的滚动轴线的下方，而第二辊托架安装在同一支承辊的滚动轴线的上方。采用此方式定向的辊托架的优点在于，这些涂布辊可以在同一支承辊上彼此比较靠近地设置，因而与其它公知的辊托架相比能降低所需的额外高度。
优选地，所述枢轴座包括深沟球轴承。使用这种装置，显著降低了枢转系统的相关摩擦阻力。
在本发明的一个实施例中，辊支撑设备形成辊涂头的一部分，所述辊涂头适于在作为安装至辊涂头上的涂布辊的第一辊与绕经安装在卷材或带材供给组件上的支承辊的卷材或带材之间施加力。处于涂布位置的涂布辊与作为装载有油漆或其它涂料的反转取料辊或中间辊的第二辊邻接，通过浸入填充有涂料流体的容器中并在该容器中旋转，或夹送来进行上述装载。涂料流体被传送至涂布辊，涂布辊又将涂料传送至行进的板材或卷材。中间辊可用于提供对涂料的进一步的计量和/或平整(smoothing)。
读者应当理解，本发明可用于C型卷绕涂布机、S型卷绕涂布机、立式涂布机、卧式涂布机、U型卷绕涂布机以及光洁度A级和光洁度B级涂布机(finish A and finish B coater)。
由本发明的辊支撑设备支撑的辊可以是：涂布辊、中间或计量辊、或取料辊。在一个实施例中，支撑涂布辊的辊支撑架被称为涂布连杆。第二连杆安装在涂布连杆上，涂布连杆形成第二连杆的辊支撑安装基座。
优选地，设置接合横向机构，其在使用中使辊支撑设备或托架在涂布辊与带材邻接的涂布位置和涂布辊与带材间隔开的停止位置之间移动。
在安装于第二连杆的第三连杆上可以设置第三辊，其中第二连杆形成第三连杆的辊支撑安装基座。第三连杆对由涂布辊沉积的涂层厚度提供改进的计量和精度。
调整装置可包括可调整的座。可调整的座可以是线性致动器，以使辊支撑组件的线性运动引起辊支撑组件旋转。线性致动器可以通过手轮、步进马达或伺服马达等致动。
可设置转接头组件(swivel assembly)，其允许辊支撑组件旋转而不会使线性致动器弯曲。
转接头组件可为拱形U状连杆或双拱形U状连杆的形式。调整区可包括多个线性致动器和多个与其相关的力传感器(force transducer)，并且可通过远离任何涂布区(位于任何辊之间的界面处)来保护调整区免受涂料液溅出和其它污染物的影响。
根据本发明的另一方案，提供了一种适于在具有一个或多个辊的辊涂机中使用的辊托架，所述辊托架包括：用于可旋转地支撑各自的辊的辊支撑架；所述辊托架包括辊支撑架安装装置，辊支撑架安装装置用于使辊支撑架可移动地安装在涂布位置与停止位置之间，其中所述辊支撑架安装装置在使用中基本上安装在各自的辊的上方，以便抑制从这些辊喷溅出的涂料液对所述辊支撑架安装装置的污染。
优选地，辊托架结合以上在本发明第一方案中所描述的辊支撑设备。刚刚描述的本发明的方案的安装装置可为线性轴承(linear bearing)或线性安装设备的形式。然而，在优选实施例中，安装装置为如上所述的枢轴座和滚子轴承(roller bearing)的形式。此处描述的本发明的两个方案的枢轴可以设置在任何适当的位置处。然而，在优选实施例中，枢轴设置在涂头上远离涂料喷射或溅出的位置处，并且优选设置在两个邻接的辊的切线上的位置处。这种设置保护轴承免受污染。将枢轴设置在切线上所带来的主要优点是，对于所有运行的辊的直径而言，使致动力输出与辊夹力压力(roll nip forcepressure)之间具有准确的线性关系。
在涂头的整个使用寿命中，降低轴承中的污染能阻止涂头施力精度的下降。
优选地，调整装置与污染区隔开一选定距离，这也能阻止涂头操作精度的下降，以及减少维修和停工时间。此外，调整装置还可远离枢轴，以便降低相对于辊夹压力的致动力需求，并且还留出放置线性致动器的较大空间，从而可以由负载传感器(load cells)获得高精度的测量。
优选地，高度可调的涂料容器连接至取料辊连杆，并包括保持该容器处于水平位置的矫平臂(levelling arm)。
根据本发明的又一方案，提供了一种包括辊支撑设备的辊涂头，所述辊支撑设备包括适于在辊涂机中使用的辊支撑架，所述辊支撑设备包括辊支撑架安装基座以及辊支撑架组件，所述辊支撑架组件包括：用于可旋转地支撑第一辊的第一辊支撑架，所述第一辊支撑架适合相对于与所述辊支撑架相关的涂头辊(head roll)进行枢转运动，所述辊支撑架适合相对于辊支撑架安装基座进行枢转运动；以及用于可旋转地支撑第二辊的第二辊支撑架，所述第二辊支撑架安装至第一辊支撑架并适合相对于所述第一辊支撑架进行枢转运动。
根据本发明的又一方案，提供了一种包括适于在辊涂机中使用的辊支撑设备的辊涂机，所述辊支撑设备包括辊支撑架安装基座以及辊支撑架组件，所述辊支撑架组件包括：用于可旋转地支撑第一辊的第一辊支撑架，所述第一辊支撑架适合相对于辊支撑架安装基座进行枢转运动；以及用于可旋转地支撑第二辊的第二辊支撑架，所述第二辊支撑架安装至第一辊支撑架并适合相对于所述第一辊支撑架进行枢转运动。
根据本发明的方法提供的是一种向表面涂布涂料的方法，其中涂布辊枢转地安装至涂布辊支撑架，将所述涂布辊支撑架枢转地安装至基座，将另一辊枢转地安装至另一辊支撑架，将所述另一辊支撑架枢转地安装至所述涂布辊支撑架，向所述另一辊提供涂料液并通过所述另一辊与所述涂布辊之间的滚动接触将涂料液传送至所述涂布辊，进而将液体涂料传送至与所述涂布辊滚动接触的表面。
附图说明
为了更清晰地理解本发明，附有示出了示例性实施例的附图，在附图中：
图1是根据本发明的优选实施例的结合有安装在托架上的辊支撑设备的涂头的侧视图；
图2至图5是类似于图1所示情况的侧视图，其中辊托架和涂头应用于涂布装置中，例如：
快速更换S型卷绕涂布机(Quick change S-wrap coater)(图2)；
S型卷绕涂布机(S-wrap coater)(图3)；
U型卷绕涂布机(U-wrap coater)(图4)；以及
立式涂布机(vertical coater)(图5)。
具体实施方式
参考附图，图1中示出了总体由附图标记10表示的辊涂组件。使用中，带材12绕过转向辊(turn roll)14和支承辊16，随后在未示出的一区域卷绕，所述区域一般指图纸(图1至图3)的底部和/或在箭头18、218、318的方向上。在涂布位置中，涂头20经由涂布辊25与带材12邻接以便向带材12的一侧涂覆涂料。其它涂头可以在相同侧(图2中的涂头21)或者在下侧(图2中的涂头22)向带材12添加其它涂料。
涂头20包括两个辊支撑设备24、26，两个辊支撑设备24、26分别具有辊支撑架33和43，辊支撑架43可旋转地支撑涂布辊25，而辊支撑架33可旋转地支撑取料辊25’。
辊支撑架33通过枢轴座23安装在辊支撑架43上，以相对其进行枢转运动。枢轴座32包括深沟球轴承或滚子轴承。辊支撑架43通过枢轴安装装置123安装在形式为辊支撑架托架30的辊支撑架安装基座28上。
辊支撑架33和43各采用板状形式以提供各自的连杆。辊支撑架33包括支柱区(brace region)37，以便形成桁架(truss)，所述桁架被填充以形成实心壁或板状形式。
调整装置40设置为使辊支撑架33围绕枢轴座23相对于辊支撑架43枢转。调整装置40的形式为线性致动器，其可由手动致动轮44、或步进马达、或伺服马达(未示出)来致动。调整装置40包括转接头(swivel)46，其允许辊支撑架33旋转而不使线性致动器42发生弯曲。转接头46包括一个或多个拱形U状连杆(clevis link)48和49。
调整装置140设置为使辊支撑架43围绕枢轴座123相对于辊支撑托架30枢转。胜于重复上一段落的描述，应当指出调整装置40的类似部件在调整装置140中采用相似的附图标记表示，枢轴座23和123也采用类似方式。尽管没有示出，安装在枢转支撑架上的第三辊可以安装在辊支撑架33上以便相对其进行枢转。
调整装置40与枢轴座23隔开一选定距离，以便增加机械优点，并且与污染区51相隔开，这种隔开的设置减少了马达、螺纹或类似物被将会增加这些机构中的摩擦的油漆和其它涂料污染。
设置形式为负载传感器的力测量设备50。该力测量设备邻近调整装置40设置，以便减少污染并且允许安装较大的单元。这允许使用更精确的装置。
枢轴座23也与污染区51相隔开，以便减少累积的摩擦。枢轴座123设置在支承辊16和涂布辊25的共切线80上的一位置处，因而由线性致动器40对带材12施加的力可被容易地计算，并且无过度损失地传递。对于所有运行的辊的直径，这种取向还使得在辊接触点处在切线上产生准确的线性接触，这使得致动力输出与辊夹力压力具有准确的线性关系。
设置安装在涂盘支撑机构上的涂料容器(coating reservoir)60。涂盘支撑机构62连接至辊支撑架33，这样涂盘支撑机构62与辊支撑架33一起移动，并且在调整容器60的高度时能阻止容器60与取料辊颈64接触。矫平臂65设置为使容器60保持水平布置。
辊支撑架托架30包括凸轮系统70，以便逐渐地增加与降低托架的加速度，从而在涂头20移向或离开托架30上的备用位置时，在容器60中的涂料液不会溅出。
在操作时，涂头20通过辊支撑架托架30移动到图1所示的涂布位置。在该图中，线性致动器142已经延伸以使架43相对于辊支撑架托架30枢转，从而使涂布辊25与带材12邻接。由于架43的桁架的实心壁的刚性和低偏转，以及在枢轴座123中的深沟球轴承的接触点处的低阻力，由致动器142施加的力公知地具有高精度。调整装置40也延伸，以使架33相对于架43枢转，从而经由取料辊25’向涂布辊25施加计量或其它力。这些辊旋转，辊25沿一个方向旋转而辊25’沿另一方向旋转，从而使经过的带材12被涂布。
有利地，利用本发明的优选实施例，与公知设计相关的摩擦死区和偏转以及共振均被降低了。通过辊支撑架的枢转特性、其由于桁架和支柱而具有的刚性、以及由于其位置远离污染区而使移动部件的污染减少，有利于减少上述精度问题。
在上述涂头组件20中，架33和43分别从下方支撑辊25’和25。
然而，在图2的实施例的涂头21中，这些辊(127和129)被从上方支撑。由于所有的涂头20和21的线性致动器均可以设置在用于调整的相同区域上，这就允许更好的人机工程学设计。此外，涂布辊29和129可被施加到带材12上，它们在支承辊弧上彼此十分靠近。
涂布辊129和取料辊127的这种支撑并不必局限于枢转架133和143，尽管这是优选的，如在快速更换S型卷绕涂布机的实施例中所示。
架133和143可以是安装在线性轴承(未示出)上的滑动架。
通过参考附图中示出的等同或类似部件，在此适于图1和图2中的实施例的描述可适用于图3至图5的实施例。
最后，应当理解的是，本发明的构思可以在其任何方面引入到多种不同的构造中，因而前述描述的普遍性不被附图的特殊性所代替。在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以将各种变换、改型和/或添加引入到部件的各种构造和布置中。

Claims (21)

1.一种适合于在辊涂机中使用的辊支撑设备，所述辊支撑设备包括辊支撑架安装基座以及辊支撑架组件，所述辊支撑架组件包括：用于可旋转地支撑第一辊的第一辊支撑架，所述第一辊支撑架适合相对于所述辊支撑架安装基座进行枢转运动；以及用于可旋转地支撑第二辊的第二辊支撑架，所述第二辊支撑架安装至所述第一辊支撑架并适合相对于所述第一辊支撑架进行枢转运动，并且其中所述第一辊和所述第二辊适合在所述设备使用时滚动接触。
2.根据权利要求1所述的辊支撑设备，其中设有多个枢轴座，所述枢轴座操作性地连接至所述第一辊支撑架和所述第二辊支撑架或与所述第一辊支撑架和所述第二辊支撑架形成为一体，以使所述第一辊支撑架和所述第二辊支撑架适合围绕所述枢轴座而相对于所述辊支撑架安装基座枢转。
3.根据权利要求2所述的辊支撑设备，其中设有调整装置，以使各辊支撑架围绕所述枢轴座旋转。
4.根据权利要求1所述的辊支撑设备，其中各辊支撑架包括邻近辊端部区域设置的两个端部架体，各端部架体包括用于可旋转地安装一个或多个辊的辊安装件，并形成为用于增加所述辊支撑架的强度的桁架结构。
5.根据权利要求4所述的辊支撑设备，其中各端部架体为大体呈三角形的壁的形式，以减少所述端部架体的偏转。
6.根据权利要求3所述的辊支撑设备，其中所述调整装置设置在离所述枢轴座一选定距离的位置处，以便能提供围绕所述枢轴座的扭矩并且抑制涂料液对所述调整装置的污染。
7.根据权利要求6所述的辊支撑设备，其中所述调整装置为线性致动器的形式，以使所述调整装置的线性运动引起所述辊支撑架围绕所述枢轴座进行角旋转。
8.根据权利要求1所述的辊支撑设备，其中所述辊支撑架安装基座为使所述辊支撑架组件在停止位置与涂布位置之间移动的辊支撑架托架。
9.根据权利要求8所述的辊支撑设备，其中设有用于使所述辊支撑架组件在停止位置与涂布位置之间移动的接合横向机构，所述接合横向机构操作性地连接至所述辊支撑架托架或与所述辊支撑架托架形成为一体。
10.根据权利要求1所述的辊支撑设备，其中所述第一辊为通过与经过的板材或卷材接触而向板材或卷材涂布涂料的涂布辊，所述第二辊为计量辊或取料辊。
11.根据权利要求3所述的辊支撑设备，其中各调整装置通过手轮、步进马达或伺服马达提供动力。
12.根据权利要求7所述的辊支撑设备，其中所述调整装置包括余量装置，以易于平稳地改变在所述线性致动器与所述辊支撑架之间的施力角度。
13.根据权利要求12所述的辊支撑设备，其中所述余量装置包括转接头，以使所述线性致动器的力大体上与所述线性致动器的纵向轴线重合，而与所述线性致动器的延伸元件的延伸长度无关。
14.根据权利要求13所述的辊支撑设备，其中所述转接头包括拱形U状连杆或双拱形U状连杆。
15.根据权利要求1所述的辊支撑设备，其中在涂布位置，所述第二辊的枢轴座设置在与使用时所述第一辊与所述第二辊之间的接触线相切的平面中。
16.根据权利要求2所述的辊支撑设备，其中所述枢轴座在所述设备被安装到辊涂机中时，位于所述辊的上方。
17.根据权利要求2所述的辊支撑设备，其中所述枢轴座在所述设备被安装到辊涂机中时，位于所述辊的下方。
18.根据权利要求2所述的辊支撑设备，其中各枢轴座包括深沟球轴承。
19.一种辊涂头，其包括根据权利要求1所述的辊支撑设备。
20.一种辊涂机，其包括根据权利要求19所述的辊涂头。
21.一种向表面涂布涂料的方法，其中涂布辊枢转地安装至涂布辊支撑架，所述方法包括：将所述涂布辊支撑架枢转地安装至基座；将另一辊枢转地安装至另一辊支撑架上；将所述另一辊支撑架枢转地安装至所述涂布辊支撑架上；向所述另一辊提供涂料液并通过所述另一辊与所述涂布辊之间的滚动接触将涂料液传送至所述涂布辊；以及将液体涂料传送至与所述涂布辊滚动接触的表面。
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