CN107107518A - 旋转工具心轴、加工平的基板的加工单元、和操作方法 - Google Patents

Abstract

一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴，其中套筒（13）安装在所述旋转工具心轴上，所述旋转工具心轴包括圆柱芯（14）；外周壁（17），所述外周壁（17）向所述套筒（13）施加径向压力来占据静止位置和锁定位置，将所述套筒（13）锁定于所述心轴（12）的适当位置；压力流体回路（21），所述压力流体回路（21）设于所述外周壁（17）与所述圆柱芯（14）之间，用于向所述套筒（13）施加径向压力；以及冷却流体回路（24），所述冷却流体回路（24）允许流体流入所述圆柱芯（14）的区域，冷却所述心轴（12）。

Description

旋转工具心轴、加工平的基板的加工单元、和操作方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴。本发明涉及一种包括至少一个旋转工具心轴的加工单元。本发明还涉及一种操作加工平的基板的加工单元的方法。

背景技术

一种加工基板的机器用于生产包装。在该机器中，首先将诸如连续卷状的卡纸板的初始平的基板展开，并通过包括一个或多个印刷机单元的印刷站进行印刷。然后将平的基板移至引入单元内，然后移至压印单元内，可能接着移至刻痕单元。然后在切割单元中切割平的基板。在排出废料区域之后，将所得到的预制件分段以获得单独的盒子。

旋转加工单元，即压印单元、刻痕单元、切割单元、废料排出单元，或者印刷机单元各包括圆柱形上加工工具和圆柱形下加工工具，平的基板经过这些上加工工具和下加工工具之间以被加工。在操作时，旋转加工工具以相同速度但彼此相反方向旋转。平的基板经过位于旋转工具之间的间隙，旋转工具通过压印形成浮雕，通过刻痕形成浮雕，通过旋转切割将平的基板切割成预制件，排出废料或者在印刷期间印刷图案。

滚筒更换操作被认为是耗时和乏味。操作员机械地断开滚筒，将滚筒从它的驱动机构移除。然后，操作员从加工机取出滚筒，并且通过将新的滚筒与它的驱动机构重新连接，来将新的滚筒安装在加工机内。滚筒的重量高，约50公斤至2000公斤。为了取出滚筒，操作员需要在起重机的帮助下将滚筒升起。

由于滚筒的重量相当高，不能很快地更换滚筒。此外，可能需要许多工具的更换来获得非常大量的彼此不同的盒子。这些工具必须提前很长时间订购，这与目前需要的生产变换不协调。此外，工具的生产成本相对较高，这些工具的产量要非常高才合乎成本效益。

因此，一些加工单元使用了由心轴和能够安装在心轴上的可移动套筒构成的旋转工具，所述可移动套筒具有用于进行加工的结构。所需要的是更换套筒而不是更换整个旋转工具。由于套筒的重量轻使工具的更换更容易，并且由于套筒较便宜而降低了成本。

平的基板经过连续的加工单元倾向于使平的基板加热，特别是当平的基板经过印刷机单元时。被加热的平的基板又使旋转工具加热，因为旋转工具通常是金属，是非常好的热导体。因此，套筒的尺寸通常造成减小在加工操作期间套筒与心轴之间的间隙。因而产生的困难在于，当加工单元停止时，由于套筒的导热性较心轴的导热性好，套筒比心轴更快冷却。于是很难从心轴移除套筒。

发明内容

本发明的目的是提出一种心轴、一种旋转工具、一种加工平的基板的加工单元、以及一种至少部分地解决现有技术的缺陷的操作方法。

为此，本发明的主题是一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴，其中套筒安装在所述旋转工具心轴上。所述旋转工具心轴包括：

-圆柱芯；

-外周壁，所述外周壁向所述套筒施加径向压力来占据静止位置和锁定位置，将所述套筒锁定于所述心轴的适当位置；以及

-压力流体回路，所述压力流体回路设于所述外周壁与所述圆柱芯之间，用于向所述套筒施加径向压力。

根据本发明的第一方面，旋转工具心轴的特征在于它包括冷却流体回路，所述冷却流体回路允许流体流入所述圆柱芯的区域，冷却所述心轴。

本发明的另一个主题是一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴，其中套筒安装在所述旋转工具心轴上。所述旋转工具心轴包括：

-圆柱芯；以及

-冷却流体回路，所述冷却流体回路允许流体流入所述圆柱芯的区域，冷却所述心轴。

根据本发明的第二方面，旋转工具心轴的特征在于它包括：

-外周壁，所述外周壁向所述套筒施加径向压力来占据静止位置和锁定位置，将所述套筒锁定于所述心轴的适当位置；以及

-压力流体回路，所述压力流体回路设于所述外周壁与所述圆柱芯之间，用于向所述套筒施加径向压力。

用于工具的压力流体回路用于将所述套筒固定到所述心轴上，从而形成完整的工具。冷却流体回路用于流体的流动和冷却，以便冷却所述心轴。该用于工具的冷却流体回路可以当所述加工单元停止时快速冷却所述心轴和所述套筒，从而更容易取出套筒。所述冷却流体回路可以使心轴和套筒组件的温度均匀。

根据一个特别有利的示例性实施例，压力回路和冷却回路连接在一起，从而与单一流体形成同一回路。根据一个示例性实施例，所述冷却回路的对接端口设置在所述心轴的前端，所述压力回路的对接端口设置在所述心轴的后端。所述两个对接端口例如与所述心轴的旋转轴线成一直线。

根据一个示例性实施例，所述两个对接端口各包括所述心轴的连接元件，用于与所述加工单元的互补连接元件接合，以将所述压力回路连接到所述冷却回路。

例如，所述连接元件和所述互补连接元件采用快速连接器类型，当它们断开时占据闭合断流位置，当它们连接时占据打开位置，允许流体通过。当所述互补连接元件断开时可自动闭合所述压力回路。

根据一个实施例，所述压力回路具有围绕所述圆柱芯、且与所述心轴的旋转轴线同轴的管形部分。在所述心轴的每一轴颈处所述压力回路具有至少一个轴向管道部分，所述轴向管道部分与所述对接端口连通。所述压力回路包括至少一个管道部分，所述管道部分用于将每一个轴向管道部分与所述管形部分连通。所述压力回路的这个实施例易于实现，并且可以在所述压力回路的整个内包壳表面均匀地保持套筒。这种形式的回路也可以使流体从心轴的一端流到心轴的另一端。

本发明的另一个主题是一种加工平的基板的加工单元(例如刻痕单元、压印单元、旋转切割单元、废料排出单元、或者印刷单元)，所述加工单元包括如下所述和要求保护的至少一个心轴。冷却回路待与配置成冷却流体的冷却模块连接。所述冷却回路与压力回路连接并形成例如闭合回路。

本发明的又一个主题是一种如下所述和要求保护的用于操作加工单元的方法。所述方法包括以下步骤：

-仅将压力回路的两个对接端口中之一与冷却回路连接；

-发送流体穿过所述压力回路，以致于外周壁向套筒施加径向压力，将所述套筒锁定在所述心轴的适当位置；以及

-将所述压力回路的所述两个对接端口与所述冷却回路连接，并且使冷却的流体流过所述压力回路来冷却所述心轴。

在例如闭合回路中流体流过所述压力回路，从而冷却所述心轴。所述压力回路中用于与所述冷却回路连接以将所述套筒固定到所述心轴的对接端口例如是设于驱动器对面并位于所述心轴的后部的对接端口。

因此，通过将压力回路连接到冷却回路或者将压力回路从冷却回路断开的动作，可使将套筒固定到心轴的动作或冷却心轴的动作易于受控和自动化。

附图说明

通过阅读本发明的描述和附图，本发明的其它优点和特征将变得显而易见，附图示出了本发明的非限制性示例性实施例，其中：

-图1是用于加工平的基板的加工线的例子的总视图；

-图2是上旋转工具和下旋转工具的透视图；

-图3是心轴的透视图；

-图4是压力回路与冷却回路连接，形成闭合回路的示意图；以及

-图5是加工单元的局部垂直剖视图，其中安装有两个旋转工具，每个旋转工具都包括心轴和固定到心轴的套筒。

图2所示的纵向、垂直和横向方向由三面体L、V、T限定。横向方向T是垂直于平的基板的纵向移动方向L的方向。水平面对应于平面L、T。前位置和后位置分别相对于横向方向T限定为在驱动器的一侧和在驱动器对面。

具体实施方式

用于加工平的基板(诸如平卡板纸或卷绕在卷轴上的连续纸卷)的加工线可以执行各种操作以获得诸如折叠盒的包装。如图1所示，加工线包括按照平的基板经过的次序布置的展开工位1、多个印刷机单元2、一个或多个串联的压印单元、接着是一个或多个串联的刻痕单元3、接着是旋转切割单元4或压盘模切单元、以及用于接收制成件的工位5。

加工单元7包括上旋转工具10和下旋转工具11，它们通过印刷、压印、刻痕、切割、排出废料等等来改变平的基板，以获得包装。

上下设置的旋转工具10和11平行于彼此安装在加工单元7中，并且沿横向方向T延伸，该横向方向T也是旋转工具10和11(见图2)的旋转轴线A1和A2的方向。于驱动器对面的旋转工具10和11的后端由电动驱动装置驱动旋转。在操作时，旋转工具10和11围绕旋转轴线A1和A2(箭头Fs和Fi)以相反方向旋转。平的基板经过位于旋转工具10和11之间的间隙，以便在该间隙内被压印和/或刻痕和/或切割和/或印刷。

两个旋转工具中的至少一个(上旋转工具10或下旋转工具11)可包括心轴12和可拆除套筒13，该可拆除套筒能够沿横向方向T安装在心轴12上(图2，箭G)。因此，当操作员想要更换旋转工具10和11时，所需要的只是更换套筒13而不是更换整个旋转工具10和11。由于套筒13的重量相对于整个旋转工具10和11的重量较轻，处理套筒13更容易，可快速地进行操作的转换。此外，与旋转工具10和11整体价格相比，套筒13比较便宜。因此，有利的是使用同一个心轴12与几个套筒13结合，而不是采用几个整体的旋转工具10和11。套筒13的整体形状为圆柱形。套筒13例如由铝材料制成。

心轴12包括形成旋转工具的旋转轴的圆柱芯14、前轴颈15和位于圆柱芯14的任一侧上的后轴颈16，以及围绕圆柱芯14的外周壁17(图3)。前轴颈15和后轴颈16的整体形状为圆柱形。它们分别由加工单元7的前轴承18和后轴承19保持。在操作时，于驱动器对面的旋转工具10和11的后轴承16由机动驱动系统20驱动旋转。心轴12的元件，即圆柱芯14、前轴颈15和后轴颈16、以及外周包壳17，都是由诸如钢的金属材料制成。

圆柱形外周壁17可以占据静止位置和锁定位置，其中外周壁17向套筒13施加径向压力，例如通过外周壁17的径向变形，将套筒13锁定在心轴12的适当位置。

心轴12还包括工具压力流体回路21，该工具压力流体回路21的一部分设于外周壁17与圆柱芯14之间(图4和图5)，以便控制由外周壁17施加的径向压力。压力回路21用于接收流体，使外周壁17压靠在套筒13的内包壳表面上，来将套筒13保持在心轴12上。因此，牢固地保持在心轴12上的套筒13可被驱动围绕旋转轴线A1和A2旋转。所述流体例如是油。

压力回路21包括与加工单元7的冷却流体回路24连通的对接端口22，允许流体流过压力回路21以冷却心轴12。根据一个示例性实施例，对接端口22设置在心轴12的前端。压力回路21包括设置在心轴12的后端的另一个对接端口23。因此，压力回路21可以通过设置于前轴颈15内的对接端口22的孔和通过设置于后轴颈16内的对接端口23的孔直通心轴12。两个对接端口22和23例如与心轴12的旋转轴线A1或A2成一直线，并且设置于前轴颈15和后轴颈16的相应端部。根据一个实施例，压力回路21具有轴向对称。

例如，压力回路21具有管形部分21a，两个轴向管道部分21b和两个径向管道部分21c(图5)。轴向管道部分21b和径向管道部分21c是线性的。管形部分21a与心轴12的旋转轴线A1或A2同轴。管形部分21a围绕圆柱芯14形成。例如，外周壁17缩套在圆柱芯14上然后与圆柱芯14焊接，留下几毫米的间隙形成压力回路21的管形部分21a。

轴向管道部分21b与心轴12的旋转轴线A1和A2成一直线，并且在相应的轴颈15和16中形成。每一个轴向管道部分21b将对接端口22和23与径向管道部分21c连通，形成一直角。每个径向管道部分21c径向延伸，以便于管形部分21a的一端的两个直径相对的点与轴向管道部分21b连通。压力回路21的这个实施例易于实现，并且可以在所述压力回路的整个内包壳表面均匀地保持套筒13。

压力回路21用于与冷却回路24连接，例如形成闭合回路(见图4)。加工单元7还包括冷却模块25，冷却模块25配置成冷却流过冷却回路24的流体。冷却模块25包括例如用于使流体流过冷却回路24的泵，以及能够冷却流过冷却回路24的流体的热交换器。

根据一个示例性实施例，两个对接端口22和23各包括心轴12的连接元件26，连接元件26，用于与加工单元7的互补连接元件27接合，以将压力回路21连接到冷却回路24。

连接元件26例如是牢固地安装在压力回路21的相应对接端口22和23的孔内的单独元件。连接元件26和互补连接元件27例如采用快速连接器类型。彼此接合的连接元件26和27的端部例如是阳/阴型。

所述快速连接器还配置成当它们彼此断开时占据闭合断流位置，以及当它们连接在一起时占据打开位置，允许流体通过。这使得当所述快速连接器断开时可以自动闭合压力回路21，这是为了使外周壁17施加径向压力以将套筒13固定在心轴12上所必需的。

在用于操作加工单元7的方法的例子中，为了将套筒13锁定在心轴12上的适当位置，仅将压力回路21的两个对接端口22和23中之一(例如设置于心轴12的后部的对接端口23)连接。设置于心轴12的前部的连接元件26的对接端口22然后处于闭合断流位置，闭合压力回路21(图5)。

然后，将流体送出通过压力回路21。冷却回路24与冷却模块25隔离。由压力回路21中的流体所施加的压力然后将外周壁17径向地推入锁定位置，将外周壁17压靠套筒13的内包壳表面，从而将套筒13牢固地固定到心轴12。

心轴12的两个连接元件26中的至少一个与加工单元7的互补连接元件27保持连接。因此，牢固地保持在心轴12上的套筒13可以被心轴12驱动旋转以便进行加工平的基板的加工操作。

在操作结束时，一旦加工单元7已经停止，也就是说当旋转工具不再旋转时，流体的压力减小，使套筒13与心轴12断开。

接下来，压力回路21的两个对接端口22中的另一个与冷却回路24连接。因此连接到互补连接元件27的连接元件26允许流体流过冷却回路24，形成闭合回路，以便所述流体由冷却模块25冷却并冷却心轴12。然后心轴12和套筒13可被冷却。当套筒13被充分冷却并且外周壁17处于其静止位置时，可以容易地移除套筒13。

因此，当加工单元7停止时，用于将套筒13固定到心轴12的压力回路21也用于冷却心轴12。压力回路21的该第二种用途可以加快心轴12的冷却，以便更容易和快速地释放套筒13。此外，通过连接或断开压力回路21的动作，可使将套筒13固定到心轴12或冷却心轴12的动作易于受控和自动化。

本发明不限于所描述的实施例。在不背离由权利要求组所界定的范围的情况下，可进行许多修改。

Claims (16)

1.一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴，其中套筒（13）安装在所述旋转工具心轴上，所述旋转工具心轴包括：

- 圆柱芯（14）；

- 外周壁（17），所述外周壁（17）向所述套筒（13）施加径向压力来占据静止位置和锁定位置，将所述套筒（13）锁定于所述心轴（12）的适当位置；以及

- 压力流体回路（21），所述压力流体回路（21）设于所述外周壁（17）与所述圆柱芯（14）之间，用于向所述套筒（13）施加径向压力，

其特征在于，所述旋转工具心轴包括冷却流体回路（24），所述冷却流体回路（24）允许流体流入所述圆柱芯（14）的区域，冷却所述心轴（12）。

2. 一种用于加工平的基板的加工单元的旋转工具心轴，其中套筒（13）安装在所述旋转工具心轴上，所述旋转工具心轴包括：

- 圆柱芯（14）；以及

- 冷却流体回路（24），所述冷却流体回路（24）允许流体流入所述圆柱芯（14）的区域，冷却所述心轴（12），

其特征在于，所述旋转工具心轴包括：

- 外周壁（17），所述外周壁向所述套筒（13）施加径向压力来占据静止位置和锁定位置，将所述套筒（13）锁定于所述心轴（12）的适当位置；以及

- 压力流体回路（21），所述压力流体回路设于所述外周壁（17）与所述圆柱芯（14）之间，用于向所述套筒（13）施加径向压力。

3.根据权利要求1或2所述的心轴，其特征在于，所述压力回路（21）和所述冷却回路（24）连接在一起。

4.根据前述权利要求中任一项所述的心轴，其特征在于，所述冷却回路（24）的对接端口（22）设置在所述心轴（12）的前端，所述压力回路（21）的对接端口（23）设置在所述心轴（12）的后端。

5. 根据权利要求4所述的心轴，其特征在于，所述两个对接端口（22, 23）与所述心轴（12）的旋转轴线（A1, A2）成一直线。

6. 根据权利要求4或5所述的心轴，其特征在于，所述两个对接端口（22, 23）各包括所述心轴（12）的连接元件（26），用于与所述加工单元（7）的互补连接元件（27）接合，以将所述压力回路（21）连接到所述冷却回路（24）。

7.根据权利要求6所述的心轴，其特征在于，所述连接元件（26）和所述互补连接元件（27）采用快速连接器类型，当它们断开时占据闭合断流位置，当它们连接时占据打开位置，允许流体通过。

8. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴，其特征在于，所述压力回路（21）具有围绕所述圆柱芯（14）且与所述心轴（12）的旋转轴线（A1, A2）同轴的管形部分（21a）。

9. 根据前述权利要求中任一项所述的心轴，其特征在于，在所述心轴（12）的每一轴颈（15, 16）处所述压力回路（21）具有至少一个轴向管道部分（21b），所述轴向管道部分与所述对接端口（22, 23）连通。

10.根据权利要求9所述的心轴，其特征在于，所述压力回路（21）包括至少一个管道部分（21c），所述管道部分（21c）用于将每一个轴向管道部分（21b）与所述管形部分（21a）连通。

11.一种加工平的基板的加工单元，所述加工单元包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的心轴（12）。

12.根据权利要求10所述的加工单元，其特征在于，所述冷却回路（24）与冷却流体的冷却模块（25）连接。

13.根据前述权利要求所述的加工单元，其特征在于，所述压力回路（21）与所述冷却回路（24）连接形成闭合回路。

14.一种操作根据权利要求11至13中任一项所述的加工单元的方法，其特征在于，包括以下步骤：

- 仅将压力回路（21）的两个对接端口（22, 23）中之一与冷却回路（24）连接；

- 发送流体穿过所述压力回路（21），以致于外周壁（17）向套筒（13）施加径向压力，将所述套筒（13）锁定在所述心轴（12）的适当位置；以及

- 将所述压力回路（21）的所述两个对接端口（22, 23）与所述冷却回路（24）连接，并且使冷却的流体流过所述压力回路（21）来冷却所述心轴（12）。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，在闭合回路中流体流过所述压力回路（21），从而冷却所述心轴（12）。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述压力回路（21）中用于与所述冷却回路连接以将所述套筒（13）固定到所述心轴（12）的对接端口是设于驱动器对面并位于所述心轴（12）的后部的对接端口（23）。