CN103890419A - 空气辊单元 - Google Patents
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Abstract
这里提供了一种空气辊单元的结构,它防止轴损坏,并能够降低成本。空气辊单元(1)装备有:轴(21),该轴与辊主体(20)连接;轴环(3),该轴环附接在轴(21)上;空气轴承(4),该空气轴承(4)支承轴环(3),且并不与该轴环接触;以及旋转止动板(6),该旋转止动板(6)安装在轴环(3)上,且推力板(5)置于它们之间。轴环(3)的内径(r2)设置成大于轴(21)的外径(r1)。狭缝形成于各旋转止动板(6)中,该狭缝径向连接旋转止动板的内周表面(65)和外周表面(66);且埋头孔螺钉孔(68)从外周表面(66)形成为跨过该狭缝(67)。螺栓(83)插入埋头孔螺钉孔(68)中,且旋转止动板(6)能够通过拧紧或松开螺栓(83)而安装在轴(21)上或从该轴(21)上拆卸。
Description
技术领域
本发明涉及一种以非接触方式支承辊的空气辊单元。
背景技术
以非接触方式支承辊的空气辊单元用于输送带、片材、薄膜等,这需要很高的旋转精度。空气辊单元包括辊和空气轴承,该空气轴承以非接触方式支承与辊连接的轴。作为这种空气辊单元的实例,专利文献1公开了一种空气辊单元,该空气辊单元包括:辊;轴,该轴与辊形成一体,并与辊同心;以及空气轴承,该空气轴承以非接触方式支承轴。
引用列表
专利文献
专利文献1:日本未审查专利申请文献No.2003-200091
发明内容
技术问题
不过,当空气向空气轴承的供给停止或者过大冲击施加给辊时(由于在空气辊单元的操作过程中的故障等),空气轴承可以与轴接触,从而损坏该轴。根据损坏程度,轴可能必须修复。特别是,当辊和轴相互形成一体时,辊可能必须与该轴一起修复,这增加了成本。
而且,为了使得轴以非接触的方式由空气轴承来支承,需要形成较小间隙,用于允许压缩空气层置于轴的外周表面和空气轴承的内周表面之间。因此,轴的外周表面需要高精度地加工。特别是,很难高精度地加工长轴的外周表面,这增加了成本。
本发明考虑到上述问题,本发明的目的是提供一种空气辊单元的结构,它能够防止损坏轴,并降低成本。
问题的解决方案
为了解决该问题,在本发明中,轴环附接在轴上,空气轴承布置成以非接触方式支承该轴环。而且,提供有用于将轴环附接在轴上和将轴环从轴上拆卸的附接装置,轴环的内径大于轴的外径。
例如,本发明提供了一种以非接触方式支承辊的空气辊单元,它包括:轴,该轴与辊连接;轴环,该轴环的内径比轴的外径更大,且轴可拆卸地插入该轴环中;空气轴承,该空气轴承以非接触方式支承轴环的外周表面;以及附接装置,用于将轴环附接在轴上,以便可从该轴上拆卸。
发明的有利效果
根据本发明,因为附接在轴上的轴环由空气轴承来支承,因此即使当空气向空气轴承的供给停止或者过大冲击施加给辊时(由于故障等),轴也由轴环保护。因此,能够防止轴直接与空气轴承接触,并防止该轴受损。而且,因为轴环能够比轴的长度更短,因此能够高精度地加工外周表面。因此,能够方便用于形成较小间隙的加工,该较小间隙用于使得压缩空气层置于轴环的外周表面和空气轴承的内周表面之间,还能够降低成本。而且,提供了用于将轴环附接在轴上和将轴环从该轴上拆卸的附接装置,且轴环的内径设置成大于轴的外径。因此,能够方便轴环的更换,并防止轴环相对于轴旋转,从而防止损坏外周表面。
附图说明
图1是根据本发明实施例的空气辊单元1的局部剖视图,其中该空气辊单元的一部分省略。
图2是图1中所示的空气辊单元1的侧视图。
图3是辊2的正视图,该辊2的一部分省略。
图4A是轴环3的正视图,而图4B是沿图4A的线B-B的剖视图。
图5A是推力板5的正视图,而图5B是沿图5A的线C-C的剖视图。
图6A是空气轴承4的正视图,而图6B是沿图6A的线D-D的剖视图。
图7A是旋转止动板6的正视图,而图7B是沿图7A的线E-E的剖视图。
图8A是壳体7的正视图,而图8B是沿图8A的线F-F的剖视图。
图9是由图1中的“A”表示的部分的放大图,是示意表示当空气供给空气轴承4时辊2的支承状态的视图。
具体实施方式
下面将介绍本发明的实施例。
图1是根据本发明实施例的空气辊单元1的局部剖视图,其中,该空气辊单元1的一部分省略,而图2是图1中所示的空气辊单元1的侧视图。
如图中所示,根据本发明实施例的空气辊单元1包括:辊2,该辊2有轴21;柱体轴环3,该柱体轴环3附接在轴21上;空气轴承4,该空气轴承4以非接触方式支承轴环3;推力板5,该推力板5限制空气轴承4沿推力方向的运动;旋转止动板6,该旋转止动板6防止轴环3相对于轴21旋转;以及壳体7,该壳体7支承空气轴承4。
图3是辊2的正视图,其中,该辊2的一部分省略。
如图中所示,辊2包括:辊本体20,用于传送物体例如带、片材或薄膜;以及轴21,该轴21与辊本体20的两端表面22形成一体。轴21形成为与辊本体20同心,以便从辊本体20的两端表面22凸出。轴21设置为这样的台阶形轴,使得基部部分(与辊本体20的端表面22连接的部分)23有比远端部分24更大的直径。因此,台阶表面25形成于轴21的基部部分23与远端部分24连接的部分上。
图4A是轴环3的正视图,而图4B是沿图4A的线B-B的剖视图。
如图中所示,轴环3包括柱体轴环本体30和从靠近轴环本体30一端表面31的外周凸出的凸缘32。轴环3优选是由与轴21相同的材料形成。
用于附接推力板5的多个螺钉孔34形成于轴环本体30的另一端表面33上。
轴21从凸缘32插入轴环本体30中,以使得靠近凸缘32的端表面31与轴21的台阶表面25接触。而且,轴环本体30的内径r2设置成稍微大于(例如,等于或小于4μm的间隙)轴21的外径r1,以使得轴环3能够很容易地从轴21上拆卸。
图5A是推力板5的正视图,而图5B是沿图5A的线C-C的剖视图。
如图中所示,推力板5有空心盘形状,具有与轴环3的内径r2近似相同的内径r4。用于附接轴环3的多个螺栓孔53形成为从一个表面51穿透至另一表面52,且用于附接旋转止动板6的多个螺钉孔54形成为开口于一个表面51。
在轴21(轴环3附接在该轴21上)从该另一表面52插入推力板5中的状态下,螺栓81插入用于附接轴环3和推力板5的螺栓孔53中,以便螺纹连接至轴环3的螺钉孔34中。这样,推力板5附接在轴环3的该另一端表面33上。在这种情况下,推力板5的该另一表面52面对轴环3的凸缘32的、靠近轴环本体31的表面36。
图6A是空气轴承4的正视图,图6B是沿图6A的线D-D的剖视图。
如图中所示,空气轴承4包括:柱体轴承本体40;凸缘43,该凸缘43从轴承本体40的一端表面41的外周凸出;用于径向支承的多孔烧结层45,该多孔烧结层45形成于轴承本体40的内周表面44上;以及用于推力支承的多孔烧结层46,该多孔烧结层46形成于轴承本体40的两端表面41和42上。固定销孔47形成于轴承本体40的一端表面41上。卡环槽49形成于轴承本体40的外周表面48上。
空气轴承4附接在轴环3上,以使得凸缘43面对轴环3的凸缘32。而且,空气轴承4的内径r5设置成比轴环3的外径r3大用于径向支承的压缩空气层L1的厚度的两倍(见图9),如后面所述,这样,轴环3能够以非接触方式沿径向方向支承(具体地说,用于径向支承的压缩空气层L1形成于轴环3的外周表面35和空气轴承4的内周表面44之间)。而且,从空气轴承4的一端表面41至另一端表面42的长度d2设置成比从轴环3的另一端表面33至凸缘32的、靠近轴环本体31的表面36的长度d1短用于在两侧(后面论述)推力支承的压缩空气层L2的厚度,这样,推力板5能够以非接触方式沿推力方向支承轴环(具体地说,用于推力支承的压缩空气层L2(见图9)能够形成于轴环3的凸缘32的、靠近轴环本体31的表面36和空气轴承4的另一端表面42之间以及形成于空气轴承4的一端表面41和推力板5的另一表面52之间。
用于径向支承的多孔烧结层45与形成于轴承本体40的内周表面44上的空气通道410(见图9)连接。由泵(未示出)通过空气通道410来供给的压缩空气将通过在用于径向支承的多孔烧结层45中的孔而从用于径向支承的多孔烧结层45的表面(轴承本体40的内周表面44)均匀排出。类似的,用于推力支承的多孔烧结层46与形成于轴承本体40的两端表面41和42上的空气通道411(见图9)连接。由泵(未示出)通过空气通道411来供给的压缩空气将通过在用于推力支承的多孔烧结层46中的孔而从用于推力支承的多孔烧结层46的表面(空气轴承4的两端表面41和42)均匀排出。固定销孔47是形成为插入固定销(未示出)的销孔,该固定销用于在压缩空气并不供给空气轴承4的状态下在空气辊单元1的传送、加载等过程中防止空气轴承4的内周表面44与轴环3的外周表面35由于轴21的空转而滑动接触。卡环槽49是形成为附接卡环85的槽,该卡环85用于保持空气轴承4(该空气轴承4保持在壳体7中)。
图7A是旋转止动板6的正视图,而图7B是沿图7A的线E-E的剖视图。
如图中所示,旋转止动板6为空心盘形,并包括:多个螺栓孔63,用于附接推力板5,这些螺栓孔63从一个表面61穿透至另一表面62;固定销孔64,该固定销孔64从一个表面61穿透至另一表面62;狭缝67,该狭缝67沿径向方向连接旋转止动板6的内周表面65和外周表面66;以及埋头孔螺纹孔68,用于保持轴21,该埋头孔螺纹孔68从外周表面66延伸成横过狭缝67。
在轴21从另一表面插入旋转止动板6中,以使得旋转止动板6的该另一表面62与推力板5的一个表面51接触的状态下,螺栓82插入旋转止动板6的螺栓孔63中,以便螺纹连接至推力板5的螺纹孔54中。这样,旋转止动板6和轴环3固定在一起。而且,用于防止轴21空转的固定销(未示出)插入固定销孔64中,以使得远端推入空气轴承4的固定销孔47中。这样,将防止空气轴承4相对于轴21旋转和空气轴承4沿轴向方向运动。
当螺栓83插入和固定至埋头孔螺钉孔68中时(见图2),狭缝67的间隙t1减小。旋转止动板6的内径r6也减小。因此,旋转止动板6牢固保持轴21,并固定在该轴21上。因此,在螺栓83并不插入和固定至埋头孔螺钉孔68中的状态下,旋转止动板6的内径r6大于轴21的外径r1,因此旋转止动板6能够很容易地从轴21上拆卸。在螺栓83插入和固定至埋头孔螺钉孔68中的状态下,旋转止动板6的内径r6小于轴21的外径r1,因此旋转止动板6牢固保持轴21。
图8A是壳体7的正视图,而图8B是沿图8A的线F-F的剖视图。
如图中所示,壳体7包括:壳体本体70,该壳体本体70保持空气轴承4;球形衬套74,用于装配空气轴承4的空心部分740形成于该球形衬套74中;保持器75,该保持器75保持球形衬套74;以及空心盘形止动器76。
壳体本体70包括:通孔,用于保持空气轴承4,该通孔从一个表面71穿透至另一表面72;以及螺钉孔77,用于附接止动器76,该螺钉孔77开口于一个表面71。壳体本体70的通孔73设置为台阶形孔,具有用于保持该保持器75的台阶79。当保持球形衬套74(空气轴承4在该球形衬套74中推入空心部分740内)的保持器75从壳体本体70的一个表面71插入通孔73内时,保持器75与该台阶79接触,从而防止保持器75沿从壳体本体70的另一表面72取出保持器75的方向运动。
用于附接壳体本体70的多个螺栓孔78形成于止动器76上,以便从一个表面761穿透至另一表面762。而且,止动器76的内径r7设置成大于在球形衬套75的端部部分处的外径r8和小于在壳体本体70的一端表面71上的通孔73的外径r9。在保持球形衬套74(空气轴承4在该球形衬套74中推入空心本体740内)的保持器75与壳体本体70的通孔73的台阶79接触的状态下,当通过将螺栓84插入止动器76的螺栓孔78内以便螺纹连接至壳体本体70的螺钉孔77中,从而将止动器76附接在壳体本体70的一个表面71上时,该止动器76防止保持器75沿从壳体本体70的一个表面71取出的方向运动。因此,空气轴承4保持在壳体7中。在这种状态下,当卡环85附接在空气轴承4的卡环槽49上时,将防止保持在壳体7中的空气轴承4沿推力方向运动。
下面将介绍在具有上述结构的空气辊单元1中,当空气供给空气轴承4时轴21的支承状态。
图9是图1中的部分“A”的放大图,是示意表示当空气供给空气轴承4时辊2的支承状态的视图。
如图中所示,在处于装配状态(图1的状态)的空气辊单元1中,当压缩空气从泵(未示出)供给形成于空气轴承4中的空气通道410时,压缩空气c1从用于径向支承的多孔烧结层45的表面(空气轴承4的内周表面44)均匀排出。因此,用于径向支承的压缩空气层L1形成于在轴环3的外周表面35和空气轴承4的内周表面44之间的间隙t2中。用于径向支承的压缩空气层L1允许附接在轴21上的轴环3以非接触方式沿径向方向被支承。类似的,当压缩空气供给形成于空气轴承4中的空气通道411时,压缩空气c2从用于推力支承的多孔烧结层46的表面(空气轴承4的两端表面41和42)均匀排出。因此,用于推力支承的压缩空气层L2分别形成于在轴环3的凸缘32的、靠近轴环本体30的表面36和空气轴承4的另一端表面42之间的间隙t3中以及在空气轴承4的一端表面41和推力板5的另一表面52之间的间隙t4中。用于推力支承的这些压缩空气层L2允许附接在轴21上的轴环3以非接触方式沿推力方向被支承。
在空气辊单元1中,当根据另外方法来控制轴向运动(不同于使用如上所述的推力支承来控制轴向运动)时,可以不提供推力支承和推力板5。而且,在这种情况下,也可以不提供轴环3的凸缘32。
本发明的一个实施例已经在上面介绍。
在根据本发明实施例的空气辊单元1中,轴环3附接在轴21的外周上,空气轴承4布置成使得轴环3以非接触方式进行支承。而且,使用旋转止动板6使得轴环3(推力板5附接在该轴环3上)能够附接在轴21上和从轴21上拆卸。还有,轴环3的内径r2大于轴21的外径r1。
这样,因为附接在轴21的外周上的轴环3由空气轴承4来支承,因此使得轴环3能够保护轴21,以便即使当空气向空气轴承4的供给停止或者过大冲击施加给辊2时(由于故障等)也防止轴21受损。
而且,因为轴环3能够制成为比轴21的长度更短,因此能够很容易高精度地加工外周表面35(与轴21相比)。因此,能够很容易地在轴环3的外周表面35和空气轴承4的内周表面44之间形成用于径向支承的压缩空气层L1的较小间隙t2,以降低成本。
而且,使用旋转止动板6使得轴环3(推力板5附接在该轴环3上)能够附接在轴21上和从轴21上拆卸,且轴环3的内径r2大于轴21的外径r1。因此,能够方便轴环3的更换,并防止轴环3相对于轴21旋转。因此,能够防止轴21的外周表面由于滑动接触等而受损。
而且,在根据本发明实施例的空气辊单元1中,狭缝67形成于旋转止动板6上,以便连接内周表面65和外周表面66,且用于保持轴21的埋头孔螺钉孔68形成为从外周表面66延伸为横过该狭缝67。通过将螺栓83插入埋头孔螺钉孔68内以便紧固或松开该螺栓83,从而改变旋转止动板6的内径r6,因此旋转止动板6能够附接在轴21上和从该轴21上拆卸。因此,能够很容易地将轴环3附接在螺钉孔21上和从该螺钉孔21上拆卸,并在更换轴环3时提高可工作性。
而且,在根据本发明实施例的空气辊单元1中,通过使用螺栓81将推力板5固定在轴环3上和通过使用螺栓82将旋转止动板6固定在推力板5上而将轴环3固定在旋转止动板6上。因此,能够很容易地当将轴环3附接在旋转止动板6上和从该旋转止动板6上拆卸,并在更换轴环3时进一步提高可工作性。
而且,在根据本发明实施例的空气辊单元1中,固定销孔47形成于轴承本体40的一端表面41上,固定销孔64形成于旋转止动板6上,以便从一个表面61穿透至另一表面62。因此,能够通过将固定销(未示出)插入旋转止动板6的固定销孔64中(以使得远端推入轴承本体40的固定销孔47内)而限制空气轴承4相对于螺钉孔21旋转。因此,能够防止螺钉孔21在空气辊单元1的传送、加载等过程中空转。
而且,例如当提供具有多种内径和外径的轴环3,以使得操作人员能够选择用于螺钉孔21的外径r1和空气轴承4的轴承本体40的内径r5的理想轴环3时,能够提供这样的通用性,即操作人员不需要选择螺钉孔21和空气轴承4的组合。
本发明并不局限于上述实施例,在本发明的精神范围内能够进行多种变化。
例如,在上述实施例中,尽管空气轴承4具有这样的结构,其中,用于径向支承的多孔烧结层45形成于轴承本体40的内周表面44上,且用于推力支承的多孔烧结层46形成于轴承本体40的两端表面41和42上,但是本发明并不局限于此。
空气轴承4可以没有用于推力支承的多孔烧结层46。尽管在这种情况下,从用于径向支承的多孔烧结层45排出的压缩空气c1也能够运动至在轴环3的凸缘32的、靠近轴环本体30的表面36和空气轴承4的另一端表面42之间的间隙t3中以及在空气轴承4的一端表面41和推力板5的另一表面52之间的间隙t4中,以便形成用于推力支承的压缩空气层L2。
而且,代替用于径向支承的多孔烧结层45和用于推力支承的多孔烧结层46,也可以使用这样的结构,其中,自形成的孔或与空气轴承4中的空气通道410和411连接的孔眼形成于轴承本体40的内周表面44上或者内周表面44和两端表面41、42上。
工业实用性
例如,本发明能够用于空气辊单元,该空气辊单元能够防止损坏辊的轴,并降低成本。
参考标号列表
1:空气辊单元
2:辊
3:轴环
4:空气轴承
5:推力板
6:旋转止动板
7:壳体
20:辊本体
21:轴
22:辊本体20的端表面
23:轴21的基部部分
24:轴21的远端部分
25:轴21的台阶表面
30:轴环本体
31:轴环本体30的一端表面
32:凸缘
33:轴环本体30的另一端表面
34:螺钉孔
40:轴承本体
41:轴承本体40的一端表面
42:轴承本体40的另一端表面
43:凸缘
44:轴承本体40的内周表面
45:用于径向支承的多孔烧结层
46:用于推力支承的多孔烧结层
47:固定销孔
48:轴承本体40的外周表面
49:卡环槽
51:推力板5的一个表面
52:推力板5的另一表面
53:用于附接轴环的螺栓孔
54:用于附接旋转止动板的螺钉孔61:旋转止动板6的一个表面
62:旋转止动板6的另一表面
63:螺栓孔
64:固定销孔
65:旋转止动板6的内周表面
66:旋转止动板6的外周表面
67:狭槽
68:埋头孔螺钉孔
70:壳体本体
71:壳体本体70的一个表面
72:壳体本体70的另一表面
73:通孔
74:球形衬套
75:保持器
76:止动器
77:螺钉孔
78:螺栓孔
79:通孔73的台阶
81-84:螺栓
85:卡环
410、411:空气通道
740:空心部分
Claims (5)
1.一种以非接触方式支承辊的空气辊单元,包括:
轴,该轴与辊连接;
轴环,该轴环的内径比该轴的外径大,且该轴可拆卸地插入该轴环中;
空气轴承,该空气轴承以非接触方式支承轴环的外周表面;以及
附接装置,用于将该轴环附接在该轴上,以便可从该轴上拆卸。
2.根据权利要求1所述的空气辊单元,其中:
该附接装置包括:
空心盘形旋转止动板,该轴插入该空心盘形旋转止动板中;以及
固定装置,用于将该轴环固定在该空心盘形旋转止动板上,以便可拆卸。
3.根据权利要求2所述的空气辊单元,其中:
该固定装置包括:
空心盘形推力板,该空心盘形推力板附接在该轴环的一端表面上;以及
螺栓,用于将该推力板固定在旋转止动板上。
4.根据权利要求2或3所述的空气辊单元,其中:
销插入孔形成于该空气轴承的一端表面上;
用于使得固定销通过的销插入通孔形成于该旋转止动板上,该固定销用于限制该空气轴承和该轴的旋转;以及
该固定销的远端部分穿过该销插入通孔而插入该销插入孔中。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的空气辊单元,其中:
沿径向方向延伸的狭缝和横过该狭缝的螺钉孔形成于该旋转止动板上;以及
该空气辊单元还包括螺钉,该螺钉从该旋转止动板的外周表面插入以便穿过该狭缝,并螺纹连接至该螺钉孔中,以便调节该狭缝的间隙。
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JP2011185284A (ja) * | 2010-03-04 | 2011-09-22 | Ihi Corp | 流体軸受構造及び形状検出装置 |
CN102203441A (zh) * | 2008-12-16 | 2011-09-28 | 沃依特专利有限责任公司 | 用于可旋转的并且通过振动激励可沿其旋转轴线的方向移动的辊子,尤其是机架辊的轴承结构及用于控制这种辊子的运行方式的方法 |
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WO2013061813A1 (ja) | 2013-05-02 |
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JP2013092223A (ja) | 2013-05-16 |
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