CN111108298A - 特别用于纸张加工工具的具有含有预紧轴承的三个轴承的轴承单元 - Google Patents

Abstract

轴承单元，特别用于旋转加工工具。本发明公开了一种非常紧凑的无间隙轴承单元。轴承无间隙运行，而从其轴上组装和拆卸轴承单元时则有相当大的间隙。轴承单元包括具有两个外部轴承（12）的第一轴承组和具有中间轴承（14）的第二轴承组。轴承组（12，14）中的一个是可移动的，并且可以通过预紧单元径向移动以在启动时消除间隙。借助放大杆（20），预紧单元可以与气动致动器或液压致动器一起工作。

Description

特别用于纸张加工工具的具有含有预紧轴承的三个轴承的轴 承单元

技术领域

本发明涉及一种轴承单元，特别是用于旋转加工工具的轴承单元，其具有两个外部轴承和一个中间轴承，以及一种预紧单元，该预紧单元适于使一个轴承组相对于另一个轴承组移位。

背景技术

从文献WO 2016/087052中已知这种类型的轴承单元。它用于容纳滚筒轴的端部。滚筒是旋转加工工具的一部分，该旋转加工工具可以是印刷机或用于制造包装的机器。

这种旋转加工装置的示例可以在图1中看到。机器具有机架2，该机架2支撑所有组件。在这些组件中，有一个固定滚筒3和一个可移动滚筒4。

在图1中，在可移动滚筒4被示出的位置处，该可移动滚筒4相对于其工作位置在轴向和竖直方向上均已移动。因此，滚筒4的轴承柱(bearing stud)5不被支撑在相关的轴承单元6中。

在与轴承柱5相对的一侧，滚筒4被支撑在滑架7中，滑架7被安装在机架2上，从而可以在竖直方向上移动。为此，提供了槽8。此外，滑架7允许在滚筒4处于适当位置时轴向移动滚筒4。

为了使图1的旋转加工工具处于工作状态，首先将滚筒4沿竖直方向降低，然后沿轴向方向向右移动，以将轴承柱5接合到轴承单元6中。

轴承单元6配置为在工作状态下无间隙地支撑轴承柱5。同时，必须能够从轴承单元6轴向插入或退出轴承柱5。这可以通过选择轴承柱5的外径略小于轴承单元6中所含轴承的内径来实现，由此允许轴承柱5轴向插入轴承单元6中，而不会机械损坏轴承柱或轴承。在将轴承柱5插入轴承单元6中之后，通过使一个轴承组相对于另一个轴承组在径向方向上移位，消除了产生的间隙。

通过消除间隙，我们可以消除印刷机高速运行时出现的大多数寄生振动(spurious vibration)。

在上述现有技术文献中，通过将中间轴承安装成能够在径向方向上在轴承单元内移动，并且通过使预紧单元向中间轴承施加力来实现移位。结果，轴承柱5被“夹紧”在两个固定的外部轴承和沿径向方向移动的中间轴承之间。

在现有技术中，预紧单元是连接到中间轴承或中间轴承的支撑件的活塞，从而在中间轴承上施加所需的预紧力。

由于用于预紧中间轴承的力必须很高(大约为5至10kN)，因此预紧单元中活塞的直径必须很大。这产生了一些问题，因为轴承单元附近的空间是有限的。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种轴承单元，该轴承单元需要较小的空间，但是同时在机械上简单并且允许施加很大的预紧力。

为了实现该目的，本发明提出了一种如上所述的轴承单元，其特征在于，预紧单元包括放大杆，该放大杆布置成将致动力转换成更大的预紧力。本发明基于使用机械放大的总体思想，该机械放大将预紧单元的较小的力转换为可用于使轴承相对于彼此移位的较大的力。这允许使用较小的预紧单元，该预紧单元可以更容易地安装到轴承单元。

优选地，杆(lever)与中间轴承配合，然后该中间轴承布置成可与外部轴承移位。从机械角度看，通过相对于中间轴承移动两个外部轴承，也可以达到相同的效果(无间隙地支撑轴承柱)。

除了消除间隙之外，预紧还允许改变滚筒4的一些机械特性。例如，可以通过改变预紧力来改变旋转加工单元的固有频率(或共振频率)。而且，滚筒的(测微的)变形轮廓会受到预紧力的影响。

根据一个优选的实施方式，放大杆是单臂杆，这意味着，预紧单元和被移位的轴承都布置在与杆的枢转轴线相比的杆的同一侧。这种构造导致放大杆的长度短，从而有助于轴承单元的紧凑性。

以一种有利的方式，放大杆平行于轴承的旋转轴线延伸。由于放大杆的厚度，放大杆根据轴向的这种布置导致与预紧单元相关联的轴承单元的小尺寸。用于插入预紧单元的体积受到限制，因为印刷机的旋转加工工具在同一区域内还包括其他具有自己轴承的滚筒。放大杆的这种布置有助于轴承单元的紧凑性。

优选地，放大杆的一端接合在设置在轴承单元处的支撑件的后面。因此，不必为放大杆提供复杂的枢轴轴承。准确地说，简单的机械接合就足够了，再次有助于轴承单元的紧凑构造。

优选地，支撑件是紧固到轴承单元的单独的元件，从而允许在需要的情况下以简单的方式更换它。

接合在支撑件后面的放大杆的端部优选以叉状方式形成，从而为放大杆提供宽的机械稳定的支撑。

根据优选的实施方式，预紧单元是气动致动器，其适于使放大杆相对于轴承单元枢转。通常可以在根据本发明的轴承单元可以用于其的旋转加工工具处获得气动压力。

根据替代的实施方式，预紧单元是液压致动器，其适于使放大杆相对于轴承单元枢转。与使用气动致动器相比，液压压力允许施加更高的压力。

致动器优选地包括活塞缸单元布置，其中活塞相对于轴承单元保持静止。已经发现，如果不是移动活塞而是移动气缸，则可以以更紧凑的方式形成预紧单元。

通过将气缸形成为放大杆中的通孔可以实现非常紧凑的构造。只需要关闭气缸的一侧。这可以通过安装与通孔相关的盖子来实现。盖子只能承受气缸室内的压力。因此，比较小的厚度就足够了。

优选地，设置有两个活塞，两个活塞布置在沿着放大杆的中心线布置的两个气缸开口中。使用两个活塞会增加预紧单元提供的力。沿着放大杆的中心线相互间隔布置活塞确保预紧单元的宽度保持较小。

优选地，在杆中形成有连接开口，用于在气缸开口之间建立压力连接，从而避免了外部管道或软管。

根据一个优选的实施方式，设置有密封元件，用于在气缸的内壁和布置在其内的活塞之间进行密封并且用于使活塞在气缸内居中。活塞可以以“浮动的方式”布置，这意味着它可以沿径向移动。如果防止活塞的轴向位移这就是足够的。为此，活塞可以例如搁置在支撑板上。

支撑板通过两个锚固件连接到轴承单元，这些锚固件在放大杆的相对两侧延伸。这再次增加了轴承单元的紧凑构造。

与致动方向平行测量的致动器高度不超过放大杆厚度的三倍。这允许在非常狭窄的空间中使用预紧单元。

附图说明

现在将参考附图中所示的实施方式说明本发明。在图中，

图1示出了具有轴承单元的旋转加工工具；

图2是轴承单元的第一侧视图；

图3是轴承单元的第二侧视图；

图4是图3的轴承单元沿图2的IV-IV平面的剖视图；

图5是类似于图4的视图的视图，是沿图2的平面V-V截取的；

图6是带有气动致动器的放大杆的平面图；和

图7是沿着平面VII-VII通过图6的放大杆和致动器的横截面。

具体实施方式

在图2至图7中详细示出了根据本发明的轴承单元6。它包括主体10，该主体10适于连接至机架2并承载三个轴承。

尤其是在图4和图5中可以看出，提供了第一组轴承12，在此由固定在主体10内的轴承组成。此外，提供了第二组轴承，在此由轴承14组成。轴承14布置在轴承12之间并安装在主体10内，以便沿径向方向可移动(参见图4和图5中的箭头A)。为此，轴承14被容纳在滑块16中，该滑块16被容纳在主体10的凹部18内。

由于它们相对于彼此的位置，轴承12可以被称为外部轴承，而轴承14是中间轴承。

为了相对于主体10和外部轴承12移动滑块16以及随之一起的轴承14，提供了预紧单元，在图6和图7中可以看到该预紧单元的主要部件。

预紧单元包括放大杆20和致动器22。放大杆20用于将由致动器22产生的致动力放大为作用在滑块16和中间轴承14上的更大的预紧力。

如特别在图6中可以看到的，放大杆20在其包括枢转轴线P的端部处以叉状方式形成，因为存在两个间隔开的接合部分21。放大杆20与滑块16之间的接合线E布置在放大杆20相对于主体10绕其枢转的枢转轴线P与致动器22的位置之间。因此，放大杆20是单臂杆。

放大杆20的基本结构是坚固的金属板，其一端(在图6和图7中位于左侧)支撑在轴承单元6上，并且在另一端承载致动器22。放大杆20的金属板延伸并被保持，使得放大杆20的中心线C平行于轴承12和14的旋转轴线R并且平行于轴承柱5的旋转轴线。如图4和图5所示的实施例，放大杆20放置在主体10的下方。减小了主体10与放大杆20的体积。

有利地，由于用作柔性叶片(blade)的柔性板(未示出)，放大杆20可以连接到主体10，并允许放大杆围绕轴线P枢转。板的功能是当预紧单元闲置时将放大杆保持在适当位置。作为板的替代，可以使用绕轴线P枢转的铰链，但是由于枢转的幅度低且作用力大，因此最好使用板解决方案。

为了获得高放大系数，接合线E被布置成靠近枢转轴线P。因此，可以获得大约5至10的放大比。在具体的实施方式中，已经证明大约6至7的放大系数是有效的。

由于滑块的必要位移约为1mm，最大2mm，因此可以实现高放大系数以及装备的紧凑性。

致动器22形成为气动致动器，可以经由气动连接24向其供应气压。

为了将气压转化成为放大杆20的位移，致动器22包括活塞/气缸单元26，该活塞/气缸单元26具有在形成于放大杆20中的气缸30内布置的两个活塞28。

气缸30由圆形孔形成，这些圆形孔从放大杆20的主要侧面中的一个朝另一个延伸完全穿过放大杆20。气缸30在其一侧上通过盖子32封闭，盖子32连接到放大杆20的主要外表面之一。密封件34将盖子32和放大杆20之间密封。四个安装螺钉36用于均匀地压缩密封件34以紧密密封气缸室38。

活塞28自由浮动地布置在气缸室38内。它们在径向上的位置由圆形密封件40确定，该圆形密封件40在相应的气缸30的内壁和相应的活塞28的外轮廓之间进行密封。

活塞28以其与盖子32相对的端面抵靠在支撑板42上，该支撑板42通过锚固件44保持在轴承单元6上。

如特别是在图6和图7中可以看到的，两个活塞28布置在两个气缸30中，两个气缸30彼此相邻地位于放大杆20的中心线C上。气动压力可以经由形成在放大杆20内的内部通道46施加到与气动连接件24相邻的气缸室38。在两个气缸30之间的放大杆20中形成有连接开口48，以确保在第一气缸室38中建立的气动压力也存在于第二气缸室中。

特别地，从图3至图5中可以看出由放大杆20和致动器22形成的预紧单元被安装到轴承单元6的方式。

放大杆20以其与致动器22相对的自由端接合在设置在主体10上的支撑件50的后面。支撑件50在这里形成为单独的元件，其通过多个紧固螺钉52紧固至主体10。

支撑件50形成用于放大杆20的机械支撑并且限定了枢转轴线。但是，没有形成枢转铰链。而是，放大杆20简单地滑动到形成在支撑件50和主体10之间的凹部中，从而机械地保持在垂直于轴承12和14的旋转轴线R的方向上。在平行于旋转轴线R的方向，放大杆20可以通过向右移动(相对于图3至图5)而与支撑件50脱离。

支撑板42通过锚固件44机械地连接到轴承单元6。因此，作用在活塞28上的任何反作用力都传递到轴承单元6。

锚固件44在放大杆20的相对侧上延伸，实现了非常紧凑的构造。锚固件44可用于机械地引导放大杆20。

现在将参照图4描述轴承单元6的操作。在开始状态下，将轴承柱5插入轴承单元6中，中间轴承14处于其旋转轴线与外部轴承12的旋转轴线重合的位置。这样，轴承柱5即可轻松地沿轴向方向插入轴承单元6中。

在轴承柱5处于正确的轴向位置之后，将压力提供给气缸室38。气缸室38中的压力趋向于将活塞28从气缸室中推出。然而，由于活塞28抵靠在支撑板42上，支撑板42又相对于主体10保持静止，因此经由盖子32作用在放大杆20上的反作用力导致整个放大杆20沿逆时针方向绕枢转轴线P旋转(参见图4中的箭头B)。

当放大杆20与滑块16配合时，放大杆20沿逆时针方向的旋转导致中间轴承14相对于外部轴承12移位。参考图4，中间轴承14向上移位，从而在轴承柱5上施加力F1。在外部轴承12上产生了相应的反作用力F2。因此，轴承柱5无间隙地保持在轴承单元6中。轴承单元6允许在中间轴承14上产生必要的径向推力而变得非常紧凑。特别地，致动器22具有平行于活塞28相对于放大杆20的移位方向测量的高度，该高度不大于放大杆20的厚度的三倍。

而且，整个轴承(包括预紧单元)的外部占地面积在径向方向之一上要比没有任何预紧单元的相同轴承大约10％到20％-25％。因此，该系统可以适用于可用空间很小的系统，如图1所示的系统。

当旋转加工设备运行时，将滚筒4插入轴承单元6，并且将预紧力施加到一个轴承上，该设备将表现出给定的固有频率。该设备不能在不影响输出质量的情况下以固有频率运行。因此，能够改变设备的固有频率可能是有利的。这可以通过改变施加到放大杆20并因此施加到轴承的预紧力来实现。在本发明的一个特定实施方式中，类似于附图中所示的实施方式，通过将施加到轴承上的预紧力从4kN更改为8kN，固有频率从230Hz变为233Hz。同样，通过增加预紧力，我们增加了施加在滚筒4上(也位于轴承外部)的变形。

Claims (16)

1.轴承单元（6），特别用于旋转加工工具，具有两个外部轴承（12）和一个中间轴承（14），以及适合于将轴承组（12，14）中的一个相对于另一个轴承组（14，12）移动的预紧单元（20，22），其特征在于，预紧单元包括放大杆（20），放大杆（20）布置成将致动力转换成更大的预紧力。

2.根据权利要求1所述的轴承单元，其中杆（20）与所述中间轴承（14）配合。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的轴承单元，其中放大杆（20）是单臂杆。

4.根据前述权利要求中任一项所述的轴承单元，其中放大杆（20）平行于轴承（12，14）的旋转轴线（R）延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的轴承单元，其中放大杆（20）的端部（21）接合在设置在轴承单元（6）处的支撑件（50）的后面。

6.根据权利要求5所述的轴承单元，其中支撑件（50）是紧固到轴承单元（6）的单独的元件。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的轴承单元，其中接合在所述支撑件（50）后面的放大杆的端部（21）以叉状方式形成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的轴承单元，其中预紧单元包括气动致动器（22），所述气动致动器（22）适于使放大杆（20）相对于轴承单元枢转。

9.根据权利要求8所述的轴承单元，其中致动器包括活塞/气缸布置（28，30），其中所述活塞（28）相对于轴承单元（6）保持静止。

10.根据权利要求9所述的轴承单元，其中气缸（30）由放大杆（20）中的通孔形成。

11.根据权利要求10所述的轴承单元，其中盖子（32）与所述通孔相关联。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的轴承单元，其中设置有两个活塞（28），所述两个活塞（28）布置在沿着所述放大杆（20）的中心线布置的两个气缸开口（30）中。

13.根据权利要求12所述的轴承单元，其中在杆（20）中形成有连接开口（48），用于在气缸开口（30）之间建立压力连接。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的轴承单元，其中设置有密封元件（40），用于在气缸（30）的内壁和布置在其中的活塞（28）之间进行密封并且使所述活塞（28）在气缸（30）中对中。

15.根据权利要求9至14中任一项所述的轴承单元，其中所述活塞（28）抵靠在支撑板（42）上。

16.用于改变接合到根据权利要求1所述的轴承单元中的滚筒（4）的机械特性的方法，包括改变施加到所述预紧单元的放大杆（20）的致动力的大小的步骤。

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