CN1095953C - 辊架装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种驱动装置，该装置包括一输入轴(34)，至少一个输出轴(22)，至少一个电机(26)，电机(26)与所述输入轴相连接，以驱动所述的输入轴。本发明的特征在于一个传动系统，该系统可根据电机的转动方向，以相同的方向在输出轴上实现两级齿轮变速。

Description

辊架装置
本发明涉及一种驱动装置，其包括一输入轴，至少一个输出轴及一个电机，该电机与所述输入轴相连接以驱动所述的输入轴。
在使用带材的机械中，例如在滚筒印花机中，纸材从设置于辊架上的纸辊上连续展开。辊架包括一些类型的托架，以用于至少两个纸辊。这种辊架通常装配有某种类型的驱动装置，从而在纸辊更换过程中，使新辊的转速从静止状态快速增加至所需的周向速度，该速度与纸辊上被展开的纸带之即时带速相等。此外，辊架还设置有一制动机构，以控制带速和纸带的张力。还可以设置其它的设备，例如摆辊，以控制和调整纸带上的张力。
对于具有大的转动惯量的大纸辊而言，就需要大的转矩以使纸辊达到所需的转速，尤其是需要在短时间内完成起动的情况下。一些辊架装配有用于驱动纸辊边缘的辊或传动皮带。这样就会出现问题：最外层可能会被损坏。此外，最外层上设置有胶带，用于将旧辊上纸带的末端与新辊上纸带的起始端连接在一起。当使用驱动辊或传动皮带时，胶带不能伸出纸带的整个宽度，这就意味着纸带的连接可能不好。
当纸辊几乎完全展开时，就会出现另一个问题。当辊的直径减小时，由于带速及辊的周边速度是恒定的，因此辊的转速将会急剧增加。所设置的托架及传动系统的转动惯量及其转速的增加将增加对扭矩的需求。可通过制动力矩部分完成这种扭矩的需求，其中制动力矩能够产生预定的带材张力。当增加对扭矩的需求时，如果没有施加额外的扭矩，那么就应该增加带材的张力。此外，在现代印刷机中，总的倾向是试图使带材的张力保持在一较低但恒定的水平，以实现良好的印刷质量，而且可以避免纸材的爆裂或类似情况的发生。该问题在当今要求增加带材的速度方面也尤为突出。为解决该问题，就需要对纸辊施加一个额外的扭矩。在这种情况下所需的扭矩并非等于起动新辊时的扭矩，而是需要一个远大于起动所需转矩的转矩。
除了辊架之外，该装置还根据不同的操作条件，可能沿同一转动方向需要两个不同的齿轮变速机构。
本发明的目的在于解决上述复杂的问题。根据本发明的一个方面，该目的可通过根据权利要求前序部分的装置来实现，其特征在于：一个传动系统，该系统能够根据电机的转动方向在输出轴上沿同一转动方向实现两级齿轮变速。
根据本发明的一个方面，其特征在于：传动系统设置有两条驱动路线，用于将电机的转动传递给托架装置，这两条驱动路线设置有不同数量的装置，以改变转动的方向，所述传递系统包括一用于每条驱动路线的自由飞轮轮毂，当相应驱动路线上的转动传递与输出轴的转动方向一致时，该自由飞轮的轮毂将被锁定，从而传递转动；当转动的传递与输出轴的转动方向不相对应时，自由飞轮的轮毂将脱开。
根据本发明的装置具有几个优点。根据操作的条件，例如在起动与输出轴相连接并具有很大转动惯量的装置，且转动速度又不是很高时，可施加一个较大的扭矩；或者在连续的操作或在额外的动力输出过程中，例如当纸辊已被展开很多的情况下，当将纸带从辊架上展开时，可将一较高的转速从电机传递给输出轴。此外，当电机未驱动输入轴时，该装置还允许输出轴的自由转动。
由于本发明的传动系统设置有两个可变换的驱动路线，因此就可能用一个电机或同一电机以低转数传递一个大的扭矩，或以大的转数传递一个小的扭矩。
此外，当采用不同数量的用于改变转动方向的装置及自由飞轮轮毂时，可以简单地通过改变电机的转动方向就能够通过轮毂不同的驱动路线容易地完成传动。
通过对优选实施例及权利要求书的详细说明，就可以清楚本发明的所有方面及其优点。
在以下对优选实施例的说明中，将参照以下附图：
图1示出了设置有用于多个辊的托架臂辊架的侧视图及局部剖视图，其中托架臂上安装有本发明的装置；
图2示出了相对图1转动90°的用于多个辊的托架臂；
图3为沿图2剖面线III-III的剖视图；
图4为沿图2剖面线IV-IV的剖视图；
图5为沿图3剖面线V-V的剖视图；
图6为沿图3剖面线VI-VI的剖视图；
图7示意性地示出了根据本发明装置在起动新纸辊时所起的作用；
图8示意性地示出了根据本发明装置在连续展开纸辊时所起的作用；
图9示意性地示出了根据本发明装置具有小直径，从而在纸辊上产生高转速的作用。
本发明所采用的辊架如图1所示，并整体上由附图标记10表示。在图示的实施例中，该辊架包括一框架12，该框架可在两个三角形构件14上的轴承内转动，从而使其绕一水平轴15转动，其中的一个三角形构件已在图1中被示出。一对用于辊的托架臂16设置于框架的两侧。托架臂最好沿水平方向设置于框架上。纸辊18设置于各对用于辊的托架臂之间。用于辊的托架臂16包括安装于轴22上的托架装置20，在本说明书中，轴22表示用于托架装置的轴，所述轴可在轴承24内转动。在本实施例中所示的托架装置被设计成卡盘，卡盘可与纸辊卷绕的芯棒相接合。一电机26设置于每对用于辊的托架臂之一上，如图2所示。
这种辊架在电机与用于托架装置的轴之间设置有一传动系统27。传动系统的构件如下所述。一皮带轮28安装于电机的输出轴上，而皮带轮28上还设置有带齿的皮带30。带齿的皮带围绕一第二皮带轮32转动，该皮带轮32被安装于图5和6所示的轴34之端部，在本文中，轴34表示输入轴，该输入轴设置于托架装置的轴22附近并与轴22平行。输入轴34可在轴承36内转动。
一第一齿轮38被设置于输入轴34上，该齿轮距输入轴之皮带轮的端部最近，一第二齿轮40距轴端一定距离处设置于输入轴34上。第一齿轮38与一第三齿轮42啮合，如图4所示。第三齿轮42通过轴承44可转动地装配在托架装置的轴22上。在第三齿轮和托架装置的轴之间设置有一自由飞轮轮毂46，当齿轮在常规的展开状态下沿与托架的轴转动方向相同的方向转动时，该轮毂将第三齿轮锁定在托架装置的轴22上；当齿轮沿相反的方向转动或处于静止状态时，轮毂与第三齿轮脱开。第一齿轮38的直径远小于第三齿轮42的直径，从而得到一个较小的齿轮变速。
设置于输入轴34上的第二齿轮40与第四齿轮48啮合，如图3和5所示，该第四齿轮可在轴52的轴承50内转动，在本说明书中，轴52表示中间轴。第四齿轮48与第五齿轮54啮合。第五齿轮54可在设置于托架装置的轴上的轴承56内转动。一自由飞轮轮毂58设置于第五齿轮和托架装置的轴之间，当齿轮沿与托架装置的轴之转向相同的方向转动而且纸带从纸辊上展开时，该自由飞轮轮毂将使第五齿轮锁定在托架装置的轴22上；当齿轮沿相反的转动方向转动或处于静止状态时，该自由飞轮轮毂将与第五齿轮脱开。第二齿轮40的直径远大于第四齿轮48的直径，而第四和第五齿轮具有相同的直径，从而得到较高的齿轮变速。整个传动系统最好设置于一个防护壳体内。
一常规的制动装置60设置于托架装置的轴22上并定位于固定装置20的相对端上，在此，不再对常规的制动装置60作出详细的说明。所述装置还包括控制和调整装置和一传动系统，该传动系统用于控制和调整电机、制动装置、一定转数的纸辊、纸带的张力等等，但未示出。
本发明装置将按照以下方式操作。纸辊18被安装在用于辊的托架臂16和接合在辊之中心的固定装置20之间。从图1中右侧纸辊上展开的纸带80通过不同的导向装置和张力控制辊82被输送给下一处理机械，这样辊就沿图中的逆时针方向转动。由于纸辊在开始时很重，而且具有很大的转动惯量，因此在第一次起动，尤其是在更换纸辊时需要帮助纸辊，以促使其达到所需的带速，从而使新纸辊快速达到与纸带之速度相同的周边速度。图7示出了根据本发明的装置是如何在纸辊的加速中起作用的情况。
电机26上加有一电压，以使其沿某一方向转动，在图7中沿顺时针方向转动。这种转动通过皮带传动系统28-32传递给输入轴34，其中传递系统具有一定的齿轮变速，从而使输入轴以远慢于电机的转速旋转。输入轴的转动使第一齿轮38和第二齿轮40转动。第一齿轮38的转动被传递给固定装置的轴22。由于第三齿轮42的转动方向与固定装置之轴用于展开纸辊的转动方向相同，因此就实现自由飞轮轮毂的锁定和紧密的配合。第二齿轮40的转动通过第四齿轮48被传递给第五齿轮54，该第五齿轮沿与固定装置的轴22之转向相反的方向转动，这样自由飞轮轮毂58将被脱开，因此就不会影响固定装置之轴的转动。
这样，电机的扭矩就会沿箭头VII所示的驱动路线传递给固定装置的轴。由于第一齿轮38的直径远小于第三齿轮42的直径，因此就能够使转速得到较低的齿轮变速，图示使固定装置之轴22上的扭矩增加，从而使纸辊与电机相关联。为克服纸辊的转动惯量并快速提高纸辊的转速，同时与给定的带速相比，转速还不是很高时，就需要一个很大的扭矩。
在完成将新纸辊连接到被展开的纸带上的操作后，当纸辊已通过电机和传递系统被加速到恰当的转速时，就可以更换纸辊了。通过使纸带被下一机械所拉动并由制动装置控制纸带的张力，而继续使纸辊展开。现在，关闭电机，如图8所示。在这种情况下，通过使固定装置的轴之转速快于齿轮，并且使固定装置的轴22自由转动而使两个自由飞轮的轮毂46、58脱开。纸辊的转速和张力通过制动装置60受到连续控制和调整。
当纸辊的直径减小时，就需要增加扭矩。在纸辊展开结束时，由于纸辊的直径已变得很小，而带速及纸辊的周边速度又是恒定不变的，因此将产生相当大的加速度。这种加速度将使固定装置、传动系统、制动装置的转动惯量需要更多的动力，以能够在不使纸带的张力很大的情况下展开纸辊，在实际中，纸带的张力不能增加到无限的程度。在这种情况下，就需要给电机26施加一个电压，以使其沿与纸辊加速的方向相反的方向转动，在图9中，沿逆时针方向转动。如上所述，转动将被传递给输入轴22及第一齿轮38、第二齿轮40。此时，由于转动方向相反，设置于第三齿轮42和固定装置的轴22之间的自由飞轮轮毂46将脱开，而设置于第五齿轮54和固定装置的轴22之间的自由飞轮轮毂58将被啮合。因此，动力就沿箭头IX所示的驱动路线从电机传递出去。由于第二齿轮40的直径远大于第四齿轮48的直径，而第四和第五齿轮的直径基本相等，这样就能够使转速得到较低的齿轮变速。
由于纸辊的直径较小，而纸带的速度又是恒定不变的，因此在这种情况下就需要高转速。从电机传递出来的扭矩对于这种齿轮变速系统而言较低，但在这种情况下，不需要扭矩很大。
应该理解：本发明并非仅限于上面的说明和图示的实施例，而且可在所附权利要求书的范围内对其作出变化和修改。
因此，也可在传动系统中使用其它的装置，例如传动皮带或类似的部件。应该理解除上述固定装置外，本发明还可采用其它的固定装置。

Claims (7)

1.一种辊架，其包括：一框架(12)；至少一个用于辊的托架臂(16)，所述托架臂设置于框架上；一用于托架装置的轴(22)，该轴设置于框架上；一托架装置(20)，设置于用于固定装置的轴(22)的一端上；一电机(26)；及设置于电机(26)与托架装置的轴(22)之间的传动系统(27)，其特征在于：所述传动系统(27)包括一第一齿轮(38)和一第二齿轮(40)，所述齿轮被固定装配在能够被电机(26)所驱动的一输入轴(34)上；一第三齿轮(42)和一第五齿轮(54)，设置于所述用于固定装置的轴(22)上；自由飞轮轮毂(46，58)分别设置于第三和第五齿轮之间的固定装置的轴(22)上，所述自由飞轮轮毂能够沿转动方向分别锁定相应的齿轮；一第四齿轮(48)，设置于一中间轴(52)上；第一齿轮(38)与第三齿轮(42)直接啮合，形成一第一驱动路线(VII)；而第二齿轮(40)通过第四齿轮(48)与第五齿轮(54)啮合，形成第二驱动路线(IX)；从而使传动系统能够根据电机的转动方向在输出轴上沿相同方向得到两级齿轮变速。
2.根据权利要求1的辊架，其特征在于：所述传动系统(27)还包括一最好为皮带驱动的传动装置(28，30，32，34)，从而将转动从电机传递给输入轴(34)。
3.根据上述权利要求之一的辊架，其特征在于：第一和第三齿轮的直径选择成能够相对电机的转数形成齿轮减速，第二、第四和第五齿轮的直径能够相对电机的转数形成一齿轮增速；当电机沿一转动方向转动时，电机的转动沿第一传动路线(VII)被传递，从而使用于该传动路线的自由飞轮轮毂(46)锁定，以将转动传递给固定装置的轴，同时用于第二传动路线(IX)的自由飞轮轮毂(58)脱开；当电机沿相反的方向转动时，电机的转动沿第二传动路线(IX)被传递，从而使用于该传递路线的自由飞轮轮毂(58)锁定，以将转动传递给输出轴，同时用于第一传递路线(VII)的自由飞轮轮毂(46)脱开。
4.根据上述权利要求之一的传动系统，其特征在于：第二齿轮(40)的直径远大于第四齿轮(48)的直径。
5.根据权利要求4的传动系统，其特征在于：第四和第五齿轮具有基本相同的直径，从而得到较高的齿轮变速。
6.根据权利要求1的传动系统，其特征在于：其被设置于一个防护壳体内。
7.根据上述权利要求之一的传动系统，其特征在于：自由飞轮轮毂(46，58)直接相邻设置于固定装置的轴(22)上，最好设置于固定装置的轴的中心点附近。
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