CN107110197A - 轴承、平的基板的加工单元、以及安装和移除旋转工具的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于保持旋转加工工具（10,11）的轴承，包括两个端部滚动轴承装置（26,28）、至少一个位于所述两个端部滚动轴承装置（26,28）之间的中间滚动轴承装置（27）、以及至少一个机械致动器（32,33），所述端部和中间滚动轴承装置（26,27,28）用于与所述旋转工具（10,11）的端部（10a,10b,11a,11b）接合，所述机械致动器配置成对所述中间滚动轴承装置（27）施加径向预载力（Fo,Fo’）。

Description

轴承、平的基板的加工单元、以及安装和移除旋转工具的方法

技术领域

本发明涉及一种用于保持旋转加工工具的轴承。本发明涉及一种平的基板的加工单元，所述加工单元包括至少一个轴承。本发明还涉及一种将至少一个旋转加工工具安装于保持轴承中的方法和一种将所述至少一个旋转加工工具从所述保持轴承移除的方法。

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。

旋转工具的端部由机动系统驱动旋转，并且由设有滚动轴承的轴承支撑。调整轴承与旋转工具的端部之间的功能性间隙可能是难处理的。这是因为在间隙太小的情况下，安装和移除旋转工具的操作可能会损害该旋转工具。相反，在端部没有被充分夹紧的情况下，旋转工具可以偏移，然而旋转工具需要稳固地保持成彼此平行，以流畅地进行加工操作。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种轴承、加工单元、以及安装和移除旋转工具的方法，其至少部分地解决现有技术的缺点。

为此，本发明的主题是一种用于保持旋转加工工具的轴承，包括两个端部滚动轴承装置、至少一个位于两个端部滚动轴承装置之间的中间滚动轴承装置、以及至少一个机械致动器，所述两个端部滚动轴承装置和所述中间滚动轴承装置用于与所述旋转工具的端部接合，所述机械致动器配置成对所述中间滚动轴承装置施加径向预载力。

施加在所述中间滚动轴承装置上的径向预载力与端部滚动轴承装置的径向反作用力相反。这使所述滚动轴承装置在旋转工具的端部上收紧，使得在安装后该保持轴承与旋转工具的端部之间没有间隙或几乎没有间隙。如此实现的间隙的占据允许轴承保持旋转工具时具有精确的相对定位和有效的保持刚度。

机械致动器可配置成在中间滚动轴承装置的外环上施加径向预载力。更具体地，机械致动器可配置成使中间滚动轴承装置的外环径向地移动。

根据一个示例性实施例，所述机械致动器包括配置成启动及停止施加径向预载力的控制元件。因此，在维护阶段期间可停止径向预载力的施加，以便易于移除和安装旋转工具。

所述机械致动器可以包括任何类型的机械致动器，例如弹簧或螺杆机械致动器。根据一个示例性实施例，所述机械致动器包括气缸，例如液压缸、电动缸或气动缸。所述气缸包括例如腔室和活塞，所述活塞的第一端能够沿相对于所述中间滚动轴承装置的外环的径向方向在所述腔室中移动，所述活塞的第二端固定到所述中间滚动轴承装置。

根据一个示例性实施例，所述滚动轴承装置各具有内表面和外环。由旋转工具的端部的外表面形成所述滚动轴承装置的至少一个内表面。

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(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)，所述加工单元包括上旋转加工工具和下旋转加工工具，所述上旋转加工工具和下旋转加工工具被上下设置，所述加工单元包括至少一个如下所述和要求保护的用于保持旋转加工工具的轴承。

根据一个示例性实施例，所述加工单元包括：

-用于与所述上旋转工具的端部接合的保持轴承，所述保持轴承的机械致动器配置成使所述中间滚动轴承装置向上移动；以及

-用于与所述下旋转工具的端部接合的保持轴承，所述保持轴承的机械致动器配置成使所述中间滚动轴承装置向下移动。

因此，减小了沿施加在所述加工单元上的力的方向上的轴承与旋转工具的端部之间的垂直间隙。

本发明的又一个主题是一种将旋转加工工具安装于旋转加工工具的保持轴承中的方法，包括以下步骤：

-将所述旋转加工工具的端部插入所述保持轴承；以及然后

-对位于所述端部滚动轴承装置之间的所述中间滚动轴承装置施加径向预载力。

本发明的再一个主题是一种将旋转加工工具从旋转加工工具的保持轴承移除的方法，包括以下步骤：

-停止对位于所述端部滚动轴承装置之间的所述中间滚动轴承装置施加径向预载力；以及

-从所述保持轴承抽出所述旋转加工工具的端部。

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是根据第一示例性实施例的加工单元的组件的垂直剖视图；

-图4是图3所示的加工单元的放大图，图中示出了轴承和旋转工具的端部；

-图5是根据第二示例性实施例的加工单元的轴承的垂直剖视图；

-图6是类似于图5的垂直剖视图，其中旋转工具的端部安装在轴承的端部滚动轴承装置的外环中；

-图7是类似于图6并从图6继续的垂直剖视图，其中旋转工具的端部安装在中间滚动轴承装置的外环中；

-图8是类似于图7并从图7继续的垂直剖视图，其中旋转工具的端部完全安装在轴承的滚动轴承装置的三个外环中；以及

-图9是按照图8中剖面IX-IX剖取的垂直剖视图。

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限定为在操作员的一侧和在操作员的对面。

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。由电动驱动装置驱动旋转工具10和11的后端(在操作员的对面)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。

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。

加工单元7包括至少一个轴承14,15,16和17，该轴承14,15,16和17用于与旋转工具10,11的端部10a,10b,11a,11b接合，以便保持旋转工具10,11，并允许旋转工具10,11旋转。更具体地，加工单元7包括四个轴承。前上轴承14用于与上旋转工具10的前端10a接合。前下轴承15用于与下旋转工具11的前端11a接合。后上轴承16用于与上旋转工具10的后端10b接合。后下轴承17用于与下旋转工具11的后端11b接合。轴承14,15,16,17成对地上下安装在加工单元7的相应的工具架柱23中。

每个轴承14,15,16和17包括两个端部滚动轴承装置26和28以及位于端部滚动轴承装置26,28(见图3)之间的中间滚动轴承装置27，所述滚动轴承装置26,27和28用于与旋转工具10,11的端部10a,10b,11a,11b接合。所述滚动轴承装置26,27和28沿横向方向T一个接一个地同轴设置。

所述滚动轴承装置26,27和28各包括例如内表面和外环30a,30b,30c，诸如针31的滚动元件定位在所述内表面和所述外环之间。此外，旋转工具10,11的端部10a,10b,11a,11b的外表面29形成滚动轴承装置26,27,28的至少一个内表面。例如，旋转工具10和11的端部的外表面29形成所有滚动轴承装置26,27和28的内表面(如图6至图9更清楚示出)。

每个轴承14,15,16,17还包括相应的机械致动器32,33，所述机械致动器配置成对位于端部滚动轴承装置26和28之间的中间滚动轴承装置27施加径向预载力Fo,Fo’。机械致动器32,33配置成例如在中间滚动轴承装置27的外环30b上施加径向预载力Fo,Fo’。更具体地，机械致动器32,33可配置成使中间滚动轴承装置27的外环30b径向地移动。作为例子，用机械致动器32,33牵引中间滚动轴承装置27能够将预载力传递到加工单元7的轴承14,15,16和17。因此，径向预载力Fo,Fo’是线性的并且具有恒定的方向。

对中间滚动轴承装置27施加的径向预载力Fo,Fo’与端部滚动轴承装置26,28的加工工作的径向反作用力Fr1,Fr3,Fr1’,Fr3’相反，从而使所述滚动轴承装置26,27,28在旋转工具10,11的相应端部10a,10b,11a,11b上收紧，使得在安装后轴承14,15,16和17与端部10a,10b,11a,11b之间没有间隙或几乎没有间隙。如此实现的间隙的占据允许轴承14,15,16和17保持旋转工具10,11时具有精确的相对定位和有效的保持刚度。

根据一个示例性实施例，用于与上旋转工具10的端部10a,10b接合的轴承14,16设有相应的机械致动器32，该机械致动器32配置成使相应的中间滚动轴承装置27向上移动。相应地，用于与下旋转工具11的端部11a,11b接合的轴承15,17设有相应的机械致动器33，该机械致动器33配置成使相应的中间滚动轴承装置27向下移动。因此减小了沿施加在所述加工单元上的力的方向上的轴承14,15,16,17与旋转工具10,11的端部之间的垂直间隙。

此外，机械致动器32,33可包括控制元件，该控制元件配置成启动及停止施加径向预载力Fo,Fo’。在停止施加的状态下，也就是说，当没有对中间滚动轴承装置27施加径向预载力Fo,Fo’时，所述滚动轴承装置26,27,28沿旋转工具10,11的旋转轴线同轴地对齐。因此，可以在维护阶段期间停止施加径向预载力，使移除和安装旋转工具10,11更容易。

机械致动器可包括任何类型的机械致动器，诸如弹簧或螺杆机械致动器。根据图5至图9所示的示例性实施例，机械致动器32,33包括诸如液压缸的气缸。气缸包括例如圆柱形腔室34和活塞35，活塞35的第一端35a能够相对于中间滚动轴承装置27的外环30b的径向方向在腔室34内移动，活塞35的第二端35b固定到中间滚动轴承装置27。

因此，活塞的第一端35a将腔室34分成彼此隔离的第一容积和第二容积34a，34b。于第二容积34b内设有孔38，所述孔用于引进或排出流体以使活塞35移动。所述气缸还包括至少一个弹性回位构件37，例如压缩弹簧，所述弹性回位构件37设于活塞35与第一腔室34a之间并推动活塞35。

所述活塞的第一端35a具有例如与腔室34的圆柱形形状互补的圆盘形状。所述活塞的第二端35b具有例如杆状并且固定到外环30b以便把所述径向预载力传给中间滚动轴承装置27。

所述活塞的第二端35b例如通过轴承14,15,16,17的穿过活塞35的螺钉40固定到外环30b。螺钉40的第一端固定在外环30b内，而螺钉40的第二端具有头部，所述头部与所述活塞的第一端35a在第一容积34a内接合。外环30b具有例如允许螺钉40的第一端被固定的径向突起。

此外，活塞35具有例如设于所述活塞的第一端35a与腔室34之间的第一密封件41。第一密封件41例如是环形的并且围绕所述活塞的第一端35a设置。活塞35具有设于所述活塞的第二端35b与腔室34之间的第二密封件42。第二密封件42例如是环形的并围绕所述活塞的第二端35a设置。因此，容纳在第二容积34b内的流体可以密封的方式隔离。

因此，活塞35能够在静止位置和活动位置之间移动，在所述静止位置中没有施加径向预载力，而在所述活动位置中，活塞35移动中间滚动轴承装置27的外环30b。将加压流体经孔38注入腔室34的第二容积34b，以抵抗弹性回位构件37上而推动活塞35，以移动外环30b。因此，注入和排出流体的动作控制径向预载力Fo的施加。

所述轴承还可设有用于滚动轴承装置26,27,28的润滑装置43。润滑装置43包括例如设置在轴承14,15,16和17内的管道44，所述管道44不仅与润滑剂供应设备连接，还与每个滚动轴承装置26,27,28连接，以便润滑它们。对于中间滚动轴承装置27，管道44通过例如机械致动器32,33。例如，如图5所示，润滑装置43的管道44穿过将活塞35固定到外环30b的螺钉40，并且例如在滚动元件31处导出外环30b。

在加工单元7的初始状态下(图5)，所述轴承未设有旋转工具。停止通过机械致动器32施加径向预载力Fo，并且滚动轴承装置26,27,28同轴地对齐，从而允许引入旋转工具10的端部10。

首先将端部10a插入端部滚动轴承装置26的外环30a中(图6)，然后继续插入中间滚动轴承装置27中(图7)，最后插入所有的滚动轴承装置26，27,28中(图8和图9)。一旦旋转工具10的端部10a已经完全安装到前上轴承14中时，通过腔室34的第二容积34b的孔38注入加压流体，以施加径向预载力Fo。因此，活塞35在腔室34内垂直升高，使中间滚动轴承装置27的外环30b向上移动。

机械致动器32对中间滚动轴承装置27施加的径向预载力Fo的方向与端部滚动轴承装置26,28的加工工作的径向反作用力Fr1,Fr3相反，从而使滚动轴承装置26,27,28在旋转工具10的端部10a上收紧，使得在安装后前上轴承14与端部10a之间没有间隙或几乎没有间隙。如此实现的间隙的占据允许前上轴承14保持旋转工具10时具有精确的定位和有效的保持刚度。

为了进行移除，通过停止注入流体来停止施加径向预载力Fo，然后从轴承14,15,16,17移除旋转工具10,11的端部。因此可在维护阶段期间或改变操作阶段期间停止径向预载力Fo,Fo’，使移除和安装旋转工具10,11更容易。

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 (11)

1.一种用于保持旋转加工工具（10, 11）的轴承，包括两个端部滚动轴承装置（26,28）、至少一个位于所述两个端部滚动轴承装置（26, 28）之间的中间滚动轴承装置（27）、以及至少一个机械致动器（32, 33），所述端部和中间滚动轴承装置（26, 27, 28）用于与所述旋转工具（10, 11）的端部（10a, 10b, 11a, 11b）接合，所述机械致动器配置成对所述中间滚动轴承装置（27）施加径向预载力（Fo, Fo’）。

2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于，所述机械致动器（32, 33）配置成在所述中间滚动轴承装置（27）的外环（30b）上施加径向预载力（Fo, Fo’）。

3.根据权利要求1或2所述的轴承，其特征在于，所述机械致动器（32, 33）配置成使所述中间滚动轴承装置（27）的外环（30b）径向地移动。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承，其特征在于，所述机械致动器（32, 33）包括控制元件，所述控制元件配置成启动及停止施加所述径向预载力（Fo, Fo'）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承，其特征在于，所述机械致动器（32, 33）包括气缸。

6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于，所述气缸包括腔室（34）和活塞（35），所述活塞的第一端（35a）能够沿相对于所述中间滚动轴承装置（27）的外环（30b）的径向方向在所述腔室（34）中移动，所述活塞的第二端（35b）固定到所述中间滚动轴承装置（27）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的轴承，其特征在于，所述端部和中间滚动轴承装置（26, 27, 28）各具有内表面和外环（30a, 30b, 30c），由所述旋转工具（10, 11）的端部（10a, 10b, 11a, 11b）的外表面（29）形成滚动轴承装置（26, 27, 28）的至少一个内表面。

8.一种平的基板的加工单元，包括上下设置的上旋转工具（10）和下旋转工具（11），其特征在于，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轴承（14, 15,16, 17）。

9.根据权利要求8所述的加工单元，包括：

- 用于与所述上旋转工具（10）的端部（10a, 10b）接合的轴承（14, 16），所述轴承（14,16）的机械致动器（32）配置成使所述中间滚动轴承装置（27）向上移动；以及

- 用于与所述下旋转工具（11）的端部（11a, 11b）接合的轴承（15, 17），所述轴承（15,17）的机械致动器（33）配置成使所述中间滚动轴承装置（27）向下移动。

10. 一种将旋转工具（10, 11）安装于根据权利要求1至7中任一项所述的轴承（14,15, 16, 17）的方法，其特征在于，包括以下步骤：

- 将所述旋转工具（10, 11）的端部（10a, 10b, 11a, 11b）插入所述轴承（14, 15,16, 17）中；以及然后

- 对位于所述端部滚动轴承装置（26, 28）之间的所述中间滚动轴承装置（27）施加径向预载力（Fo, Fo’）。

11. 一种将旋转工具（10, 11）从根据权利要求1至7中任一项所述的轴承（14, 15,16, 17）移除的方法，其特征在于，包括以下步骤：

- 停止对位于所述端部滚动轴承装置（26, 28）之间的所述中间滚动轴承装置（27）施加径向预载力（Fo, Fo’）；以及

- 从所述轴承（14, 15, 16, 17）抽出所述旋转工具（10, 11）的端部（10a, 10b, 11a,11b）。