CN103878919A - 辊筒架 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辊筒架，其包括至少两个固定在一壳体中的辊筒，在所述辊筒之间可形成一辊筒间隙，其中所述辊筒在端侧以可转动的方式支承在轴承中，并且所述辊筒中至少一个设计为进给辊筒并具有一调节系统，借助所述调节系统，所述进给辊筒的轴承能在改变辊筒间隙的情况下进行偏移，其中所述调节系统具有一齿条和一小齿轮，所述小齿轮与所述齿条处于齿啮合中，并能在一电机驱动下进行旋转，其中可以在改变所述小齿轮和齿条之间的齿啮合深度的情况下改变所述小齿轮和齿条之间的间距。

Description

辊筒架

技术领域

本发明涉及一种辊筒架，其包括至少两个固定在一壳体中的辊筒，在所述辊筒之间可形成一辊筒间隙，其中所述辊筒在端侧以可转动的方式支承在轴承中，并且所述辊筒中至少一个设计为进给辊筒并具有一调节系统，借助所述调节系统，所述进给辊筒的轴承能在改变辊筒间隙的情况下进行偏移。

背景技术

同类型的辊筒架例如应用于塑料膜和塑料板的制造。一种典型的应用实例是所谓的砑光机，在所述砑光机中，在挤出过程中形成的熔液在从宽缝工具中流出后被导引穿过两个辊筒之间的可调节的砑光间隙。所述熔液在此过程中得到冷却并如此地成型，从而形成一条在整个薄膜面上厚度一致，并且外观均匀的薄膜带。同类型的所谓的砑光机膜例如由聚苯乙烯、聚丙烯或聚酯制成，并例如在食品的运输和保鲜以及在汽车业应用广泛。

砑光机通常包括至少两个辊筒，其中一个辊筒设计为固定的，至少另一个辊筒设计为进给辊筒。该进给辊筒可通过以调节系统进行偏移，从而实现在固定和可调节的辊筒之间不同的砑光间隙设置。通过这种方式能制造不同厚度的薄膜。

已知的砑光机通常配有液压调节系统，所述液压调节系统具有各种缺点。在此所使用的液压液（通常为油）在泄漏时会污染薄膜带，从而使其无法使用。此外，需要定期更换的液压溶液成本较高，并且相应的装置占地较大。最后，液压系统经常无法以所需的精度进行控制，从而必须使用额外的、昂贵的测量装置，用于确定所设置的砑光间隙并在需要时用于后续调整。

US 4 434 713 A揭示一种包括多个辊筒的压延机，其中最上方的辊筒能对设有调节装置的、位于其下方的另一辊筒施加压紧压力。从最下方的辊筒开始，通过啮合的液压缸进行间隙设置。

US 2 861 504 A和US 1 989 038 A描述的是包括设有轴-轴螺母系统的辊筒调整装置的压延机。但是为了确保可调节性，包括一轴和一在上面滑动的轴螺母的同类型系统不可避免地在两个调节装置中具有较大的游隙，从而使这种设计不适合于精确的间隙设置，例如在砑光机中。

发明内容

本发明的目的是提供一种辊筒架，通过所述辊筒架能克服现有技术的所述缺点，并实现对辊筒间隙的高精度、理想地无游隙设置。

一种具有权利要求1所述特征的辊筒架是本发明用于达成上述目的的解决方案。

本发明的有利的设计方案和改进方案是附属权利要求的主题。

在本发明中，用于设置辊筒间隙的调节系统具有一齿条和一小齿轮，所述小齿轮与所述齿条处于齿啮合中，并能在一电机驱动下进行旋转，其中可以在改变所述小齿轮和齿条之间的齿啮合深度的情况下改变所述小齿轮和齿条之间的间距。

换而言之，本发明的主要思路在于通过一机电系统来取代目前用于辊筒进给的液压系统。采用本发明的设计，并包括齿条和小齿轮的同类型系统在精确定位方面胜过传统的液压系统，是经济的替代方案。

具体地，一齿条啮合在所述进给辊筒的轴承上，并与一能通过电机驱动的小齿轮如此地共同作用，使得所述电机和小齿轮的旋转运动转化为所述齿条和进给辊筒轴承的线性运动。根据所述电机的旋转方向，所述进给辊筒能在改变辊筒间隙的情况下朝一固定的辊筒或远离其运动。齿条和小齿轮对应的齿部如此地设计，从而能实现对调节行程的十分精确的设置。由此能实现最低至微米级别的调节行程。

由于在本发明中，所述小齿轮和齿条之间的间距是可改变的，因而可设置和改变所述调节装置的这两个处于啮合中的部件之间的齿啮合深度。通常小齿轮和与其对应的齿条之间的齿啮合深度确定为一预先指定的尺寸，当所述小齿轮借助对应的电机旋转时，所述尺寸基于占优势的齿隙确保小齿轮轮齿在所述齿条齿部中的活动自由性。但是例如在到达所需位置后，如果通过相应地减小所述小齿轮和齿条之间的间距来提高齿啮合的深度，则现有的齿隙也会减小，并在理想情况下几乎完全消失。

本发明利用上述的这种效应，借助本身有利的齿条-小齿轮系统来确保方便的调节，并消除所述调节装置内的游隙。通过这种方式，已经在实验中将游隙设置到1/100mm以下。

一旦需要重新改变所述辊筒间隙，则可以首先通过扩大小齿轮和齿条之间的间距，将所述齿啮合深度和伴随其的齿隙重新提高到普通水平，然后通过转动小齿轮使其移动所需的调节行程，直至重新开始游隙消除过程。

由于仅在很少的情况下需要进行调节，可借助所述调节装置进行长期的设置，因为即使在游隙已消除的情况下也能进行调节。

在本发明的一种替代方案中，所述小齿轮和电机以中间隔有一可更换的间隔板的方式固定在壳体上，并且所述间隔板的厚度定义小齿轮和齿条之间的间距。通过选择适合的间隔板厚度，或对该板进行相应的返工（如机械打磨），能以所需的程度消除所述调节装置内的游隙。

根据本发明的一种建议，可以通过一啮合在所述小齿轮上的偏心轮传动机构改变所述小齿轮和齿条之间的间距，所述偏心轮传动机构能在相应的操纵时，例如通过一手摇柄或可控制的传动装置来对小齿轮相对齿条的间距进行所需改变。

此外，所述小齿轮11和齿条10之间的间距还能以可松开的方式固定，用于确保稳定的设置状态。通过这种方式还可对所述小齿轮相对齿条施加一预应力，用于彻底消除两者间的游隙。所述小齿轮和齿条还可配备适当的涂层，例如PVD涂层，用于例如尽可能减小摩擦和磨损。

根据本发明的一种建议，所述齿条和小齿轮设计为斜齿，用于实现更大的齿面支承面。

此外，所述齿条还可经过淬火、磨削和磨光，用于实现良好的稳定性。

根据本发明的一种设计方案，所述进给辊筒在两个轴承上各具有一根据本发明的、由齿条和小齿轮以及对应的驱动电机组成的调节系统。优选地，所述两个调节系统能进行集中控制，从而使辊筒能进行十分精确的平行移动，并在整个辊筒长度上对辊筒间隙进行尺寸一致的设置。

在本发明的另一种建议中，所述调节系统的小齿轮和电机之间布置有一传动机构。通过这样的传动机构，例如能实现驱动装置的传动比。在本发明的一种有利的设计方案中，所述传动机构构造为扭转刚度高、齿隙小的行星齿轮传动机构，由此能实现特别高的传动比。

根据本发明的一种设计方案，驱动所述小齿轮的电机是伺服电机。除了紧凑的构造外，伺服电机的特点还在于十分良好的调节特性，并能实现以微米级别的精度到达目标位置。

在本发明的辊筒架的另一种设计方案中设置有三个辊筒，其中至少两个辊筒构造为进给辊筒。在这样的布置中，能对两个辊筒间隙进行设置，并且例如需砑光的薄膜带能依次通过两个砑光间隙进行导引，由此能在砑光过程中实现非常好的效果。

最后，本发明的辊筒架还能实现所谓的X交叉，其中一个进给辊筒以相对不可调节的辊筒可交错的方式得到支承，用于对不可避免的辊筒弯曲进行补偿，也就是说，这两个辊筒的理想化中线不再彼此平行，而是彼此稍微交错，从而能在两个辊筒间设置一不受弯曲影响的、恒定的间隙。

附图说明

下面借助实施例，并参照附图对本发明进行进一步的说明。

图1本发明的辊筒架的俯视图；

图2图1的辊筒架的侧视图；

图3本发明的辊筒架的一部分的视图；

图4本发明减小齿隙的原理的示意图；

图5a本发明的辊筒架的一种替代方案的按照图3的视图；

图5b图5a的装置的侧视图

具体实施方式

图1和图2示出一砑光机的整体标记为1的辊筒架，所述辊筒架包括三个平行布置的辊筒2、3、15，所述辊筒固定在一支架16中。所有三个辊筒2、3、15在端侧通过轴承5、6、7、8、18、19与所述支架16连接，并在所述轴承中以可转动的方式得到支承。所有三个辊筒2、3、15各具有一自有的驱动电机17，通过所述电机能使其转动起来。

布置在中间的辊筒3是一固定辊筒，而两个辊筒2、15构造为进给辊筒。所述两个进给辊筒在两侧各配有一调节系统9，通过所述调节系统，对应的轴承5、6、18、19连同被接纳在其中的辊筒2、15能沿所述支架16线性移动。

通过移动轴承1、6、18、19能设置所述辊筒2和3之间的辊筒间隙4，以及辊筒3和15之间的辊筒间隙20。

对所述调节系统9的结构和工作原理的以下说明限于图1左下方所示的、用于辊筒2的轴承5的偏移的调节系统9。由于辊筒架结构的对称性，同理适用于布置在辊筒2的另一端上的调节系统9，以及控制辊筒15的位置的两个调节系统9。

所述调节系统9具有一齿条10和一与其共同作用的小齿轮11。所述齿条10啮合在轴承5上。所述小齿轮11能在一伺服电机12和一位于两者间的行星齿轮传动机构14的驱动下进行旋转，由此使所述齿条10和由其带动的轴承5以线性且被导引的方式通过所述支架结构16移动。根据所述伺服电机12的旋转方向，所述移动朝向固定的辊筒3或远离之。通过使用伺服电机，能十分精确地到达所需位置。

为了使所述辊筒2能精确地、平行于固定辊筒3移动和定位，用于两个轴承5和6的进给运动的所述调节系统9的驱动同步进行。

一旦通过对调节系统9的上述操纵使所述进给辊筒2、15移动了所需的调节行程，并且已将相对固定辊筒3的辊筒间隙设置为所需的尺寸，所有可调节的辊筒必须尽可能以无游隙的方式得到支承，以确保产品质量尽可能地稳定，从而即使在辊筒之间的表面压力进行调整时也将所述辊筒间隙保持在所需的尺寸。

为此，包括其行星齿轮传动机构14和由其驱动旋转的小齿轮11的所述伺服电机12，如图3所示，支承在一偏心轮传动机构中，所述偏心轮传动机构由一包括外齿部的环形偏心轮90和一啮合在所述外齿部中的小齿轮91组成，通过一啮合在栓92上的旋转工具（未示出）或适合的驱动电机，所述小齿轮能围绕其自身的轴线旋转，并由于齿啮合而带动偏心轮90一起转动。

如图4的示意图所示，在沿一个或另一个转动方向操纵所述偏心轮90时，会导致与所述齿条10啮合的小齿轮11在所述齿条10的齿根100中偏移或背向所述齿根偏移，如图4中箭头S所示。

当通过操纵所述偏心轮90，使所述小齿轮11沿箭头S方向向右偏移时，所述小齿轮11的小齿轮轮齿111在所述齿条10中的齿啮合深度增加，从而小齿轮11和齿条10之间的间距T相应地减小。同时所述小齿轮11和齿条10之间的齿隙也相应地减小，从而能几乎彻底消除所述小齿轮11和齿条10之间的游隙。

如需重新操纵所述调节系统9，用于改变进给辊筒2、15和固定辊筒3之间的辊筒间隙，则首先借助所述小齿轮91如此地转动偏心轮90，使所述小齿轮11如图4所示，沿箭头S的反方向向左运动，从而通过增大小齿轮11和齿条10之间的间距T来减小小齿轮11和齿条10之间的齿啮合深度，直至重新实现足够的齿隙，用于所述小齿轮11沿箭头方向R轻松地转动，并作为反应，沿V方向移动。一旦通过这种方式调整到了所需的新的辊筒间隙，即重新操纵所述偏心轮90，用于再次尽可能地减小齿啮合深度。

作为备选方案，所述齿隙还可以持续地减小并保持至一最低值，因为即使这样，所述小齿轮11也能在所述齿条10中运动。然而，所设置的较小的齿条齿隙实现了对辊筒间隙高精度的设置。

在制造砑光机薄膜时，在塑化单元中制造，并从宽缝工具中流出的熔液流被导入图1的砑光机中，并在此首先导引通过辊筒2，然后穿过辊筒间隙4，在辊筒3下方经由辊筒间隙20再次通过辊筒15导引。在所述砑光机上通常连有一卷取机，在所述卷取机中缠绕着生产的薄膜。对砑光机的所述辊筒2、3、15进行冷却，以冷却熔液流。

在图1所示的情况中，所述辊筒间隙4打开幅度较大，例如用于在开始时卷入待砑光的熔液流。一旦熔液流被通过辊筒2、3、15导引，并穿过辊筒间隙4、20，可通过轴承5、6的偏移，以上述方式减小所述辊筒间隙4至一预先设置的、对于对应的砑光过程所需的尺寸。图1中以辊筒间隙20为例示出了对砑光间隙的这样的窄幅设置。图2的侧视图示出了位于两个由于相应的移动而产生的彼此分离的位置中的、构造为进给辊筒的辊筒2。

利用本发明的、具有一伺服电机和一行星齿轮传动机构的辊筒架，可根据所使用的辊筒类型，施加最高至500000N的保持力和最高100000N的移动力。通过这种方式可实现的移动行程通常在150和200mm之间，而定位精度在5m和2m之间。

本发明的包括机电调节系统的辊筒架的优点主要在于相对液压系统而言精确的可控制性和简化的处理。此外，所述机电系统还具有更紧凑的结构和更小的磨损。由于通过本发明的系统所实现的、进给辊筒的精确的可定位性，可以省去用于后续调整辊筒间隙的额外的测量和调整装置，从而通过使用机电系统而实现经济性的优点。

在图5a、图5b的实施例中，驱动所述小齿轮11的电机（12）以中间隔有一可更换的间隔板120的方式固定在壳体上，其中所述间隔板120的厚度定义小齿轮11和齿条10之间的间距，并由此定义所述小齿轮11的小齿轮轮齿在齿条10中的齿啮合深度。

如果例如通过更换和/或加工所述间隔板120而改变其厚度，则小齿轮11和齿条10之间的间距，以及由此所述齿隙也相应地变化。所述间隔板120设计地越薄，所述游隙即越小。从而能将所述齿隙调整为一尽可能最佳的最小值。

最后，如图5b所示，在所示实施例中，两个进给辊筒2、15均设有一调节系统9，但所述进给辊筒15额外地构造有一相对调节系统9转动90°布置的第二调节系统9a，借助所述第二调节系统能为固定辊筒3设置一轴向交错，用于补偿所述辊筒的弯曲。

Claims (11)

1.一种辊筒架（1），其包括至少两个固定在一壳体（16）中的辊筒（2,3），在所述辊筒之间可形成一辊筒间隙（4），其中所述辊筒（2,3）在端侧以可转动的方式支承在轴承（5,6,7,8）中，并且所述辊筒（2,3）中至少一个设计为进给辊筒并具有一调节系统（9），借助所述调节系统，所述进给辊筒的轴承（5,6）能在改变辊筒间隙（4）的情况下进行偏移，其特征在于，所述调节系统（9）具有一齿条（10）和一小齿轮（11），所述小齿轮与所述齿条处于齿啮合中，并能在一电机（12）驱动下进行旋转，其中可以在改变所述小齿轮和所述齿条之间的齿啮合深度的情况下改变所述小齿轮（11）和所述齿条（10）之间的间距。

2.根据权利要求1所述的辊筒架（1），其特征在于，可以通过一啮合在所述小齿轮（11）上的偏心轮传动机构改变所述小齿轮（11）和所述齿条（10）之间的间距。

3.根据权利要求1所述的辊筒架（1），其特征在于，所述小齿轮（11）和所述电机（12）以中间隔有一可更换的间隔板（120）的方式固定在壳体（16）上，并且所述间隔板（120）的厚度定义所述小齿轮（11）和所述齿条（10）之间的间距。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，所述小齿轮（11）和所述齿条（10）之间的间距能够以可松开的方式固定。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，所述进给辊筒在两个轴承（5,6）上各具有一调节系统（9）。

6.根据权利要求5所述的辊筒架（1），其特征在于，所述进给辊筒的两个调节系统（9）能集中控制。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，所述调节系统（9）的小齿轮（11）和电机（12）之间布置有一传动机构（14）。

8.根据权利要求7所述的辊筒架（1），其特征在于，所述传动机构（14）构造为行星齿轮传动机构。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，所述电机（12）是伺服电机。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，设置有三个辊筒（2,3,15），其中至少两个辊筒（2,15）构造为进给辊筒。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的辊筒架（1），其特征在于，所述进给辊筒（2,15）中的至少一个以相对所述辊筒（2）可交错的方式得到支承，从而能对弯曲进行补偿。

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