CN104169595A - 三环轴承 - Google Patents
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Abstract
一种轴承包括固定环(16)和用于支撑可旋转元件的端部的旋转环(14)。旋转环的轴线从固定环的轴线横向移置。偏心环(12)将旋转环与固定环分开。偏心环相对于固定环可旋转并且通过角接触滚珠轴承(ACBB)(11)与固定环分开。偏心环通过第二轴承(13)与旋转环分开,偏心环与固定环或旋转环基本上同轴。
Description
背景技术
胶版或数字印刷系统以及其它系统和装置采用圆柱形辊。例如,在胶版印刷中,用于形成图像的油墨可初始地沉积在印版滚筒。当印版滚筒绕其轴线滚动时,油墨可被转印到相邻的橡皮滚筒(由于橡皮滚筒的表面可由可置换的橡皮布覆盖- 在胶版印刷中,该滚筒可被称为胶版滚筒),该橡皮滚筒也与印版滚筒协调地绕其轴线旋转。最后,油墨可从橡皮滚筒转印到印刷介质(例如,纸张),该印刷介质在其在旋转的橡皮滚筒和协调旋转的压印滚筒之间推进时被压紧。
装置或设备的辊的端部可安装在轴承上,该轴承使辊能够以减小的摩擦绕其轴线滚动。在一些装置中,辊的轴线可以是可移动的。例如,辊的端部可偏心地安装到可旋转盘。因此,使盘旋转可改变辊的轴线的位置。
例如,轴线的位置可以是可移动的,以便调整辊和另一元件之间(例如,在印版滚筒和橡皮滚筒之间)的间隙。在其它情况下,可调整轴线的位置,以便调整由辊施加在另一元件上的压紧力(例如,在橡皮滚筒和压印滚筒之间的滚隙压力)。
附图说明
在说明书的结论部分中特别地指明和清楚地要求保护了被视为本发明的主题。然而,当与附图一起阅读时,通过参考以下详细描述,本发明关于操作的组织和方法,以及本发明的目的、特征和优点可以得到最好的理解,其中:
图1示出用于滚动元件的偏心安装的三环轴承的示例;
图2示出图1中所示三环轴承的面;
图3示出图1中所示三环轴承的截面;
图4示出通过图1中所示三环轴承的直径的径向横截面;
图5示出通过滚筒的示例的截面,该滚筒安装在诸如图1中所示三环轴承的三环轴承中;以及
图6示意性地示出利用用于滚动元件的偏心安装的三环轴承的示例的倾斜公差。
具体实施方式
三环轴承的示例可包括构型成固定在空间中的环,本文称之为固定环。例如,固定环可由夹具连接或保持。本文中称为旋转环的轴承的另一个环被构型成保持或连接到诸如辊或滚筒的可旋转元件的端部(或其它部分)。旋转环的轴线相对于固定环横向移置。在旋转环和固定环之间是包括偏心定位的内孔并且在本文中称为偏心环的环。旋转环和固定环中的一个与偏心环基本上同轴,而另一个位于偏心定位的内孔内并且与该内孔基本上同轴。因此,偏心环相对于固定环的旋转可将旋转环横向地平移。旋转环相对于偏心环的旋转使可旋转元件能够滚动或旋转。
例如,固定环可以是外环,而偏心环与固定环同轴。旋转环安装在偏心环中偏心放置的内孔内且与该内孔同轴。偏心环相对于固定环的相对旋转可因此改变旋转环的轴线相对于固定环和偏心环的公共轴线的位置。
在另一示例中,固定环可安装在偏心环中偏心放置的内孔内。固定环可围绕偏心环的周边安装。例如,旋转元件可安装或连接到外部旋转环(例如,中空部段可配合在外部旋转环上或者可螺钉连接或螺栓连接到外部旋转环)。偏心环绕固定环的旋转可使外部旋转环相对于内部固定环的轴线移动。
将固定环与偏心环分开的轴承包括角接触滚珠轴承(ACBB)。例如,固定环可包括具有基本上相等的直径的两个或更多个部件环。固定环可因此通过将部件环彼此同轴且相邻地放置而形成。每对相邻的部件环由可调整的间隙分开。每个部件环包括至少一个倾斜表面。偏心环的面对表面包括凹槽,ACBB的滚珠可配合到该凹槽中。减小固定环的两个相邻的部件环之间的间隙的尺寸(例如,减小至零,使得部件环接触)可将ACBB的径向和轴向间隙减小至零或更小。(小于零的间隙意味着压力配合,其中滚珠被挤压在ACBB的元件之间。)这样减小的径向间隙可增加或最大化偏心环相对于固定环的旋转的精度。此外,由于ACBB的每个滚珠与相邻表面的接触区域基本上为单个点,滚动摩擦可被减小或最小化(例如,相对于圆柱滚子轴承或滚针轴承,其中每个滚子与相邻表面之间的接触区域为基本上线性的)。
倾斜表面的取向可被选择,以便有利于或抵抗旋转环的轴线(和连接到旋转环的轴或旋转元件)相对于固定环的轴线的角度偏差(偏斜)。例如,倾斜表面的面对面构造可允许继续旋转(例如,可以不明显地增加ACBB的摩擦),即使轴线偏斜。另一方面,倾斜表面的背对背构造可提供扭矩,该扭矩抵抗轴线的相对偏斜,或者在轴线偏斜时有助于增加ACBB的阻力。
在旋转环和偏心环之间的轴承可包括圆柱滚子轴承(CRB)、滚珠轴承(例如,深槽轴承、自对准轴承或ACBB)、滚针轴承、球面滚子轴承、或任何其它合适的轴承。在旋转环和偏心环之间的轴承中的径向间隙也可减小至零或以下,以便最大化该轴承的精度。
最小化固定环和偏心环之间的摩擦以及增加它们的相对旋转的精度可有利于调整在安装到旋转环的旋转元件(例如,压印滚筒)和相邻地安装到该旋转元件的元件(例如,橡皮滚筒)之间施加的力(例如,滚隙压力)。例如,供应到电动机以用于使偏心环相对于固定环旋转的电流可被监测。由电动机提供的扭矩可从电流导出。最小化的摩擦和偏心环与固定环之间的相对旋转的最大化的精度可允许计算所施加的力。因此,力在(例如,数字或胶版印刷装置的)操作期间可被连续地监测和调整。
类似地,在旋转元件和另一元件之间(例如,在数字或胶版印刷装置的印版滚筒和橡皮滚筒之间)的距离可以是可连续调整的。例如,在相邻元件之间的距离可由传感器(例如,光学式、机械式、声学式、或电磁式)监测或从三环轴承及相邻元件的测得角度和已知几何形状导出。
诸如具有零或以下径向间隙的ACBB或CRB的精密轴承的使用也可有利于将振动减小至最小值并且增加轴承和相关联的子系统的使用寿命。当在数字或胶版印刷装置中使用时,精密轴承可减小振动并允许连续监测在橡皮滚筒和相邻的压印滚筒之间的滚隙压力(nip pressure)。因此,相比使用另一种类型的轴承,可提高印刷质量。
诸如数字或胶版印刷装置的滚筒的滚筒或其它可旋转元件的中心轴的端部可被插入穿过三环轴承的旋转环的中心开口。旋转环可包含在偏心放置的内孔内,该内孔由三环轴承的偏心环包围。滚筒的中心轴的位置可以是通过偏心环相对于最外部固定环的旋转可调整的。可附接用于使偏心环相对于固定环旋转的电动机,而不使用齿轮或其它传动元件。例如,无框电动机的转子可直接附接到偏心环,而无框电动机的定子可直接附接到固定环。提供到无框电动机以使无框电动机的转子旋转的电流可被监测。此外,编码器可指示偏心环相对于固定环的当前取向。然后可分析编码器和电流以产生由滚筒施加于相邻主体(例如,数字或胶版印刷装置的相邻滚筒)上的力。编码器读数可被分析以产生滚筒的位置,例如,以计算该滚筒和相邻滚筒之间的间隙。
例如,适合在数字或胶版印刷装置中使用的三环轴承可包括外部固定环、中间偏心环和内部旋转环。
图1示出用于滚筒的偏心安装的三环轴承的示例。图2示出图1中所示三环轴承的面。图3示出图1中所示三环轴承的截面。图4示出穿过图1中所示三环轴承的直径的横截面。
三环轴承10包括安装在固定环16内的偏心环12。偏心环12与固定环16基本上同轴,具有公共轴线21。固定环16包括由间隙22分开的固定环部段16a和固定环部段16b。
ACBB 11将偏心环12与固定环16分开。如图所示,ACBB 11的轴承滚珠20布置在具有相等直径的两个同轴圆中。其中安装固定环16的框架或另一机械构造可将固定环部段16a和固定环部段16b压紧在一起,以减小间隙22的宽度(例如,减小至零),以便形成固定环16。
环部段16a和环部段16b各自分别包括倾斜表面28a或28b。如图所示,倾斜表面28a和28b面向彼此(面对面构造)。将固定环部段16a和固定环部段16b压紧在一起以闭合间隙22可造成倾斜表面28a和28b与轴承滚珠20和滚珠凹槽26配合以形成ACBB 11。倾斜表面28a和28b与轴承滚珠20和滚珠凹槽26的配合可最小化ACBB 11内的径向间隙(在轴承滚珠20与倾斜表面28a和28b之间以及在滚珠与滚珠凹槽26之间的空间)。ACBB 11内减小的径向间隙可导致固定环16与偏心环12精确的相对定位。
在其它示例中,可使用超过两圈的轴承滚珠。用于限制轴承滚珠的倾斜表面可背向彼此(背对背构造)。
旋转环14偏心地安装在偏心环12内。因此,旋转环14的旋转环轴线23从偏心环12和固定环16的公共轴线21横向移置。因此,偏心环12的径向宽度(从ACBB 11的内侧到CRB 13的外侧径向测量)轴向地变化。因此,偏心环12的环形部段12a窄于偏心环12的环形部段12b。旋转环14包围中心孔24 (与旋转环14大约同轴)。例如,中心孔24可被构型用于插入诸如数字或胶版印刷装置的滚筒的旋转元件的轴。因此,偏心环12的旋转可改变在插入的轴和固定环16 (或相邻的滚筒或其它部件)之间的径向距离。
旋转环14通过CRB 13与偏心环12分开。圆柱轴承13包括轴承圆柱体18。轴承圆柱体18被限制在旋转环14的外侧和偏心环12的内侧之间。如图所示,CRB 13的轴承圆柱体18布置在具有相等直径的两个同轴圆中。在其它示例中,可使用多于或少于两排的圆柱轴承或滚针轴承。
面向中心孔24的旋转环14的内表面15可以是渐缩的。内表面15的这种渐缩可允许围绕插入中心孔24内的对应地渐缩的轴的紧密配合。例如,插入的渐缩轴的收窄端可以是带螺纹的(例如,在轴的外表面上或在轴的内部轴向孔内)。当带螺纹端被插入中心孔24时,拧紧对应地带螺纹的螺母或螺钉可将轴相对于旋转环14保持就位。
倾斜表面28a和28b的角度可被构型成用以有利于旋转环14 (和插入的轴)的轴线和固定环16的轴线之间的不对准(偏斜)。在如图所示的面对面构型中,倾斜表面28a和28b朝彼此成角度。力可由倾斜表面28a和28b施加在轴承滚珠20上,该力被线性地传递到插入中心孔24中的轴。利用面对面构型,力被施加到插入中心孔24中的轴或其它旋转元件的点可彼此靠近。当力被施加到轴的点彼此靠近时,抵抗轴(相对于固定环的轴线)的偏斜的扭矩被最小化。此外,倾斜表面28a和28b的角度可被选择使得由倾斜表面28a和28b两者施加的力沿轴传递到大约单个轴向位置,例如点25 (由于偏心环12的偏心性,角度不在中心孔24的中心处相交,并且点25相对于中心孔24的中心的位置可针对通过三环轴承10的不同径向截面而变化)。例如,点25可与ACBB 11的轴线(例如,可从旋转环轴线23移置的公共轴线21)基本上重合。因此,如果轴的轴线相对于固定环16的轴线不对准或偏斜,极少或没有额外的力(扭矩)施加在轴承滚珠20上。因此,当轴线偏斜时,在ACBB 11中的摩擦可能不会明显地增加。
通过允许旋转环14的轴线相对于固定环16的轴线偏斜,一对三环轴承10可被操纵以调整轴的角度,轴的端部被插入两个三环轴承10中每一个的中心孔24中。例如,支撑轴的相对两端的一对三环轴承10中的一个的偏心环12可独立于另一个的偏心环12旋转。例如,被支撑的轴的取向可被调整至平行于相邻的部件(例如,另一个滚筒)。
在三环轴承的一些示例中,可利用倾斜表面的背对背构型(其中倾斜表面背向彼此)。利用这样的背对背构型,力被施加到轴的地方之间的距离被最大化(例如,该距离始终大于倾斜表面之间的距离)。所产生的增加的轴向扭矩可抵抗被插入或以其它方式连接到三环轴承的旋转环中的轴的偏斜或旋转。
三环轴承的示例可用来支撑旋转元件,例如,数字或胶版印刷装置的滚筒。
图5示出通过滚筒的示例的截面,该滚筒安装在诸如图1中所示三环轴承的三环轴承中。滚筒30的圆柱形轴34被插入轴承10的旋转环14中。圆柱形轴34以对应于旋转环14的内表面15 (图4中示出)的锥度的方式渐缩。例如,圆柱形轴34的锥度角可以约等于内表面15的锥度角。元件(例如,冷却组件50或类似的元件)可插入穿过旋转环14的中心孔24 (图1)并与圆柱形轴34配合。
固定环部段16a和16b被保持在轴承箱夹具31内。当固定环部段16a和16b由轴承箱夹具31保持时,板32将横向力施加到固定环部段16a和16b。所施加的横向力可将固定环部段16a和16b压紧在一起。将固定环部段16a和16b压紧在一起可提供将ACBB 11内的径向间隙减小至零或更小的力(小于零的径向间隙指示挤压ACBB 11的轴承滚珠20的压力配合)。径向间隙中的这种减小可使偏心环12相对于固定环16的旋转的精度最大化。因此,在偏心环12和固定环16之间的游隙可被最小化。
滚筒30可由(例如,由外部旋转电动机和小齿轮提供动力的)滚筒旋转齿轮46旋转。
滚筒30的横向位置可由偏心环12相对于固定环16的旋转来调整。偏心环旋转电动机40可使偏心环12旋转。
在所示无框电动机构造中,偏心环旋转电动机40的定子42可经由定子螺钉49直接联接到轴承箱夹具31。因此,定子42连接到固定环16。偏心环旋转电动机40的转子44由转子螺钉48连接到偏心环12。因此,转子44的旋转直接导致偏心环12的旋转。因此,偏心环旋转电动机40直接连接到固定环16和偏心环12,而没有任何居间齿轮或其它传动元件。
转子44相对于定子42的、或偏心环12相对于固定环16的旋转状态可由编码器52 (例如,磁性编码器)测量。来自52的读数可被解译以产生转子44和定子42之间、或偏心环12和固定环16之间的相对角度。传动元件的不存在可最小化或消除转子44和偏心环12的旋转之间的反冲、延迟或其它失配或不准确。因此,在转子44和定子42之间测得的相对角度可准确而直接地解释为偏心环12和固定环16之间同时存在的相对角度,或反之亦然。
类似地,提供至偏心环旋转电动机40的电流可由合适的电流测量电路监测。测得电流可被解释为产生由偏心环旋转电动机40施加的扭矩。传动元件的不存在可允许减小或最小化的摩擦力,这可以造成由偏心环12(向圆柱形轴34)施加的扭矩弱于由转子44施加的扭矩。因此,偏心环旋转电动机40的测得扭矩可被准确而直接地解释为由偏心环12施加的同时存在的扭矩。
偏心环12的测得旋转角度和由偏心环12施加的测得扭矩可被解释为产生由滚筒30施加在相邻的滚筒或其它元件上的滚隙压力(或其它力)(计算也需要知道滚筒30的物理尺寸以及相邻滚筒或其它元件的尺寸和位置)。由滚筒30施加的扭矩T可通过向量方程T = r × F与滚隙压力F和位移向量r (例如,在偏心环12的中心轴线与滚筒30和相邻的滚筒或元件之间的接触点之间)相关。例如,位移向量r可从偏心环12的测得旋转角度并且根据滚筒30的物理尺寸和滚筒30及相邻的滚筒或元件的几何构造的知识来计算。
因此,通过连续地监测偏心环12的旋转角度和由偏心环旋转电动机40施加的扭矩,滚隙压力或其它力的量值的计算值可被连续地监测。如果滚隙压力或其它力偏离预定的可接受范围(或接近该范围的极限),则偏心环12的旋转角度可被调整,以便使该力处于可接受的范围内。例如,随着滚筒30或相邻的滚筒绕其轴线旋转,在滚筒30和相邻的滚筒之间的接触线处的滚隙压力可以变化。这样的变化可能是由于例如围绕橡皮滚筒的印刷橡皮布的厚度中的变化(橡皮布跳动)、滚筒中的一个的形状上的变化(滚筒或转筒跳动)、或压在两个相邻的滚筒之间的诸如纸张的印刷介质的厚度上的变化(纸张跳动)。因此,即使存在这样的变化,包括使用本文所述三环轴承的示例安装的滚筒的数字或胶版印刷装置也可提供一致的印刷质量。
ACBB 11可被构型成使得偏心环12的轴线的(和旋转环14、滚筒30、滚筒旋转齿轮46和圆柱形轴34的平行的公共轴线的)取向可相对于固定环16的轴线的取向倾斜(偏斜)有限量。例如,倾斜表面28a和28b的坡度(图4)可被构型成用以容忍(例如,最少地抵抗)这样的倾斜。由倾斜表面28a和28b施加的力可在圆柱形轴34上施加最小的倾斜扭矩,归因于在这样的力被施加在圆柱形轴34上的点(例如,由点25 (图4)所表示的)之间的最小间距。
图6示意性地示出利用用于滚动元件的偏心安装的三环轴承的示例的倾斜公差。
滚筒30的圆柱形轴34a被插入三环轴承10a的旋转环14中。类似地,滚筒30的圆柱形轴34b被插入三环轴承10b的旋转环14中。滚筒30被倾斜以匹配相邻的滚筒30'的取向。为了实现滚筒30的所需取向,三环轴承10a的偏心环12被旋转使得旋转环14和圆柱形轴14a移动远离相邻的滚筒30'。同时,三环轴承10b的偏心环12被旋转使得旋转环14和圆柱形轴14b朝相邻的滚筒30'移动。结果,三环轴承10a的偏心环12相对于三环轴承10a的固定环16倾斜。类似地,三环轴承10b的偏心环12相对于三环轴承10b的固定环16倾斜。这样的倾斜可通过对ACBB 11的倾斜的构型公差来实现。(为了进行说明,由旋转环14的位置中的偏移指示的滚筒30的倾斜量和偏心环12的偏心度的量可相比本文所述三环轴承的用途的典型示例而夸大。)
在不存在这样的对倾斜的构型公差的情况下,两个三环轴承的(例如,三环轴承10a的和三环轴承10b的)偏心环将不得不一前一后移动(例如,三环轴承10a和三环轴承10b两者的旋转环14或者朝向或者远离相邻的滚筒30'同时旋转),以便确保所保持的滚筒或其它元件的轴线保持平行于固定环的轴线。滚筒的轴线将不可能倾斜。
Claims (15)
1.一种轴承,包括:
固定环;
用于支撑可旋转元件的端部的旋转环,所述旋转环的轴线从所述固定环的轴线横向移置;以及
偏心环,其将所述旋转环与所述固定环分开,所述偏心环能相对于所述固定环旋转并且通过角接触滚珠轴承(ACBB)与所述固定环分开,所述偏心环通过第二轴承与所述旋转环分开,所述偏心环与所述固定环或所述旋转环基本上同轴。
2. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述固定环包围所述偏心环并且与所述偏心环基本上同轴。
3. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述角接触滚珠轴承(ACBB)的滚珠布置在基本上相等直径的两个基本上同轴的圆中。
4. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述角接触滚珠轴承(ACBB)包括倾斜表面的面对面构造以限制所述角接触滚珠轴承(ACBB)的滚珠。
5. 根据权利要求4所述的轴承,其中,每个倾斜表面的坡度使得由所述表面施加在所述角接触滚珠轴承(ACBB)的每个滚珠上的力基本上朝所述角接触滚珠轴承(ACBB)的轴线导向。
6. 根据权利要求4所述的轴承,其中,所述偏心环的所述轴线的取向能相对于所述固定环的所述轴线倾斜。
7. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述角接触滚珠轴承(ACBB)的径向间隙为零或更小。
8. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述第二轴承包括圆柱滚子轴承。
9. 根据权利要求8所述的轴承,其中,所述圆柱滚子轴承的圆柱体布置在基本上相等直径的两个基本上同轴的圆中。
10. 根据权利要求8所述的轴承,其中,所述圆柱滚子轴承的径向间隙为零或更小。
11. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述第二轴承包括选自于由滚针轴承、滚珠轴承和球面滚子轴承所组成的轴承组的轴承。
12. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述旋转环由所述偏心环包围,所述旋转环的所述轴线相对于所述偏心环的所述轴线横向移置。
13. 根据权利要求12所述的轴承,其中,所述旋转环包括中心孔,所述可旋转元件的所述端部能插入所述中心孔中。
14. 根据权利要求1所述的轴承,其中,所述固定环连接到电动机的定子,并且其中,所述偏心环连接到所述电动机的转子。
15. 根据权利要求14所述的轴承,其中,所述可旋转元件的滚隙压力能基于所述电动机的电流并基于所述偏心环相对于所述固定环的测得取向来计算。
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