CN114763226B - 用于幅材传输控制装置的旋转框架结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于幅材传输控制装置的旋转框架结构，该旋转框架结构包括承载框架(10)和与承载框架平行延伸并承载用于要控制的幅材的输入辊(14)和输出辊(16)的旋转框架(12)，并且该旋转框架通过轴承可枢转地安装在承载框架(10)上，该轴承具有由承载框架和旋转框架中的一个(12)的控制面(34、36)限定的虚拟旋转中心(P)，控制面被另一个框架(10)上的凸轮从动件(38)扫过，框架通过一个框架(10)上的支撑滚轮(42)和另一个框架上的相对应的运行表面保持平行对齐，这些框架彼此连接以便通过驱动系统(22)枢转，其中控制面(34、36)是由三个控制曲线组成的，这些控制曲线形成在凸轮板(30)的外边缘上，该凸轮板刚性保持在框架其中一个(12)上，其中两条控制曲线(34)位于凸轮板的一侧，第三条控制曲线(36)位于凸轮板的另一侧，另一框架(10)具有三个凸轮从动件(38)，其分别与控制曲线之一相对应。

Description

用于幅材传输控制装置的旋转框架结构

技术领域

本发明涉及一种用于幅材传输控制装置的旋转框架结构，该旋转框架结构包括承载框架和与承载框架平行延伸并承载用于要控制的幅材的输入辊和输出辊的旋转框架，并且该旋转框架通过轴承可枢转地安装在承载框架上，该轴承具有由承载框架和旋转框架中的一个的控制面限定的虚拟旋转中心，控制面被另一个框架上的凸轮从动件扫过，框架通过一个框架上的支撑滚轮和另一个框架上的相对应的运行表面保持平行对齐，这些框架彼此连接以便通过驱动系统枢转

背景技术

当例如在轮转印刷机中处理运行的材料幅时，通常需要操纵或反馈控制幅材的运动，以防止幅材在横向于运行方向的方向上移动。为此，将幅材穿引过旋转框架结构，从而使其在输入辊和输出辊处分别偏转例如90°。如果运行方向偏离所需方向，则承载输入辊和输出辊的旋转框架相对于承载框架旋转，使得输入和输出辊采取另一姿势并将幅材引导回所需方向。

在大多数传统的旋转框架结构中，输入辊和输出辊以其平行的轴线安装在一个平面上，该平面与旋转框架平行但偏离旋转框架的平面，从而使辊可以自由旋转。旋转框架和承载框架大致能够叠合并且也布置在彼此错开的平面中，从而其可以相对于彼此枢转。因此，作为一个整体，旋转框架结构具有三层设计。

旋转框架相对于承载框架枢转所围绕的旋转中心理想情况下应位于输入辊的中心，以便使枢转轴与旋转框架的平面正交并相对于输入辊外顶点切向延伸。以这种方式，可以实现，当旋转框架枢转时，进入的幅材实际上保持静止，而输出的幅材沿所需方向偏移。

具有虚拟旋转中心的轴承具有以下优点，即可以实现枢轴的理想位置，而不会在该位置存在任何可能与进入的幅材发生碰撞的机械轴或轴承元件。

DE 20 2017 100 819 U1中公开了上述类型的旋转框架结构。定义虚拟旋转中心的控制面由以虚拟旋转中心为中心的圆柱形弯曲壁形成。对应的凸轮从动件由一组在壁的凹曲面侧和凸曲面侧上运行的从动滚轮组成，从而将与框架平行的平面内的运动自由度减少到旋转这一个自由度。支撑滚轮的运行表面由与框架平行延伸的支撑片形成，支撑滚轮分别设置在支撑片的两侧并在支撑片的两个表面上运行，从而框架在垂直于框架平面的方向上保持在一个固定位置，并且也不能围绕平行于框架平面延伸的轴倾斜。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有简化设计的旋转框架结构。

根据本发明，为了实现该目的，控制面由三个控制曲线构成，这些控制曲线形成在凸轮板的外边缘处，该凸轮板刚性地保持在框架的其中一个上，其中两个控制曲线位于凸轮板的一侧，第三个控制曲线位于凸轮板的另一侧，另一个框架具有三个凸轮从动件，分别与控制曲线的其中一个相对应。

在根据本发明的构造中，控制面可以简单地由单个板形成，该板可以被加工，例如通过激光切割，使得板的边缘形成具有期望曲率的控制曲线。由于凸轮从动件，例如从动滚轮，从相对两侧接合控制曲线，在平行于框架平面的方向上的运动自由度的限制仅通过三个凸轮从动件实现。以此方式，可以实现旋转框架的低阻力枢转运动，因此可以精确地控制该运动。

同时，由于承载框架和旋转框架的至少部分，即凸轮板和凸轮从动件，必须布置在一个共同平面中，因此框架结构(水平安装时)的结构高度能够较低，并且因此，在机器中安装旋转框架结构时获得了额外的设计自由度。

通过将承载框架和旋转框架大致布置在一个共同平面中，可以实现特别紧凑的设计，其中一个框架(例如旋转框架)以一定间隔围绕另一个框架(承载框架)。

凸轮板可以选择性地是旋转框架的一部分或承载框架的一部分。为简单起见，下面的描述中只讨论凸轮板形成旋转框架一部分的情况。由此，用其外腿围绕承载框架的旋转框架具有水平横杆，凸轮板布置在该水平横杆上，使得其也被承载框架的形成有凸轮从动件的部分围绕。

在一个有用的实施例中，确保框架平行对齐并且例如布置在承载框架上的支撑滚轮分别以很小的间隙容纳在形成在另一个框架(旋转框架)中的槽中，该槽的平行边缘形成支撑滚轮的运行表面。以这种方式，在垂直于框架平面的方向上的相对运动可以通过单个支撑滚轮来防止，因为该支撑滚轮只能在与框架平面平行的方向上的槽中运动。支撑滚轮和槽边缘之间的小的游隙使支撑滚轮能够在槽边缘中的一个或另一个上(这取决于支撑滚轮抵靠在两个槽边缘中的哪一个)以低摩擦力滚动。游隙可以保持得如此之低，以至于其小于框架在垂直于框架平面的方向上的相对运动的容许公差。

这种用于框架平行对齐的机构也可以独立地被利用。因此，本发明还包括用于幅材传输控制装置的旋转框架结构，所述旋转框架结构包括承载框架和与所述承载框架平行延伸并承载用于要控制的幅材的输入辊和输出辊的旋转框架，并且所述旋转框架通过轴承能够枢转地安装在所述承载框架上，所述轴承具有由所述承载框架和所述旋转框架中的一个的控制面限定的虚拟旋转中心，所述控制面被另一个框架上的凸轮从动件扫过，框架通过一个框架上的支撑滚轮和另一个框架上的相对应的运行表面保持平行对齐，这些框架彼此连接以便通过驱动系统枢转，其特征在于，每个支撑滚轮以很小的游隙容纳在形成在另一个框架中的槽中并且具有构成运行表面的平行边缘。

如果凸轮板被保持在平行于旋转框架平面延伸的横杆中，那么用于支撑滚轮的槽可以形成在将凸轮板连接到横杆的连接部件中。以此方式，可以实现旋转框架结构的特别简单的设计。沿着凸轮板的边缘滚动的从动滚轮可以可旋转地支撑在承载框架的板上，以便可绕竖直轴线旋转(如果框架的平面水平延伸)。该板还可以安装具有垂直腿的支架，其中接合在连接部件的槽中的支撑滚轮通过水平旋转轴线可旋转地支撑。

由于不可避免的制造公差，定义虚拟旋转中心的轴承具有一定的轴承游隙，这可能会影响幅材传输控制的准确性。此外，使旋转框架相对于承载框架有时在一个方向上并在另一时间向另一个方向移动的驱动系统通常具有一定的游隙。在一个有用的实施例中，驱动系统至少在一个方向上是自制动的。由此，轴承游隙和驱动系统中的游隙都可以通过使框架彼此之间、并抵抗驱动系统的自阻力而弹性偏置来容易地消除。该特征也可以独立地利用。因此，本公开还包括用于幅材传输控制装置的旋转框架结构，所述旋转框架结构包括承载框架和与所述承载框架平行延伸并承载用于要控制的幅材的输入辊和输出辊的旋转框架，并且所述旋转框架通过轴承能够枢转地安装在所述承载框架上，所述轴承具有由所述承载框架和所述旋转框架中的一个的控制面限定的虚拟旋转中心，所述控制面被另一个框架上的凸轮从动件扫过，框架通过一个框架上的支撑滚轮和另一个框架上的相对应的运行表面保持平行对齐，这些框架彼此连接以便通过驱动系统枢转，其特征在于驱动系统至少在一个方向是自制动的，并且框架在驱动系统自制动的旋转方向上相互弹性偏置。

例如，驱动系统可以是线性驱动器，其作用在形成在两个框架上的两个杠杆之间。弹性偏置可以例如通过将两个杠杆拉到一起的简单的张力弹簧来实现。

附图说明

现在将结合附图说明实施例示例，其中：

图1示出了旋转框架结构的示意俯视图；

图2示出了带有略微枢转的旋转框架的旋转框架结构；

图3示出了沿图1中箭头III-III方向观察的旋转框架结构的视图；

图4示出了沿图1中箭头IV-IV方向观察的旋转框架结构的放大侧视图；

图5示出了承载框架的底板的平面图；

图6示出了承载框架的支撑板的俯视图；

图7示出了承载框架的正视图；

图8和图9示出了用于将凸轮板紧固到旋转框架的两个紧固构件的前视图；和

图10示出了凸轮板的平面图。

具体实施方式

图1示出了旋转框架结构的俯视图，该结构包括可绕虚拟旋转中心P相对彼此枢转的承载框架10和旋转框架12。图2示出带有略微枢转的旋转框架的旋转框架结构。为便于区分，属于(固定)承载框架10的所有部件均以比可随旋转框架12移动的部件更粗的线条表示。

输入辊14和输出辊16可旋转地支撑在旋转框架12中，并且未示出、且其运动通过旋转框架结构来控制的材料幅穿引经过输入辊和输出辊。例如，材料幅可以以倒U形穿引方式向上运行(在图1中朝向观察者的方向)到输入辊14，在此将其偏转到水平方向上以便传递到输出辊16上，在此将其再次偏转，然后向下移动。

承载框架10具有水平底板18，在图1中其大部分被旋转框架12遮挡，从而仅底板18的左边缘可见。在图1的右侧，底板18形成杠杆20，该杠杆从旋转框架12的横向边缘伸出，并通过铰接式线性驱动器22连接到旋转框架的支架或杠杆24。当线性驱动器22将杠杆20和24拉到一起时，旋转框架12围绕穿过旋转中心P的竖直枢转轴枢转，如图2所示。该枢转轴形成输入辊14的切线，使得当旋转框架12旋转时，输入辊和随之进入的材料幅不进行任何侧向运动，而输出辊16和输出的材料幅在侧向方向上移位。

旋转框架12形成水槽形向下开口的壳体26，其顶壁形成横杆28，用于固定凸轮板30，该凸轮板容纳于壳体26的内部并通过在平面图中为梯形的壁构件32与该横杆28相连。凸轮板30的边缘在图1的下部形成两个圆弧形的控制曲线34，并且在上部形成另一个圆弧形的控制曲线36。控制曲线34和36以虚拟旋转中心P为中心。为了更清楚地示出控制曲线34、36的曲率，图1示出了延长的圆弧段(连续线)。与控制曲线34、36中的每一个相对应有从动滚轮38，该从动滚轮38被支撑在承载框架10上以便可绕竖直轴线旋转。三个从动滚轮38几乎无间隙地接合凸轮板30的边缘，从而该凸轮板以及因此整个旋转框架12只能围绕虚拟旋转中心P相对于承载框架进行圆周运动。

四个从底板垂直伸出并各自支撑一个支撑滚轮42的支架40焊接到承载框架10上。这些支撑滚轮42中的两个容纳在槽44(图8)中，该槽在梯形壁构件32的腿中水平延伸。壁构件32的这些腿成角度使得其与围绕虚拟旋转中心P的圆的弧相切地延伸。如果向下指向的力(重量)作用在旋转框架12上，则槽44的顶部边缘被推靠在支撑滚轮42上，使得壁构件32以及整个旋转框架12支撑在支撑滚轮42上。当旋转框架枢转时，支撑滚轮和槽之间存在相对运动，并且支撑滚轮沿着槽的顶部边缘滚动。

在旋转框架12受到向上指向的力的情况下，槽44的下边缘被推靠在支撑滚轮42上，并且在枢转运动的情况下，支撑滚轮将沿着槽的这些下边缘滚动。支撑滚轮42在槽44中的游隙一方面大到支撑滚轮能够低摩擦地移动，另一方面小到壁构件32相对于支撑框架的竖直运动，如游隙所允许的那样保持在允许的公差范围内。

旋转框架12的壳体26容纳另一个壁构件46，该壁构件在平面图中为梯形并固定在横杆28的底侧上，并且在该壁构件的成角度的腿中形成槽48(图9)。四个支撑滚轮42中的两个容纳在壁构件46的这些槽中。该壁构件的腿也成角度，使得其与围绕虚拟旋转中心P的圆的弧相切地延伸。壁构件46因此以与壁构件32相同的方式以低间隙通过支撑滚轮42引导和支撑。总而言之，支撑滚轮42在槽44、48中的接合防止了旋转框架相对于承载框架的竖直运动，并且旋转框架和承载框架保持精确平行对齐。

用于张力弹簧52一端的保持器50安装在承载框架的底板18上并且安装在由该底板形成的杠杆20上。张力弹簧的另一端锚定在旋转框架12的杠杆24处，从而产生永久张紧力，其倾向于将杠杆20和24拉到一起并使旋转框架12相对于承载框架10逆时针旋转。然而，线性驱动器22至少在其长度减小的方向上是自制动的，使得由张力弹簧52施加的扭矩实际上不会引起旋转框架12的旋转。然而，由弹簧52引起的弹性偏置具有以下效果，即，由控制曲线34、36和从动滚轮38形成的轴承中的任何游隙以及线性驱动器22及其与杠杆20、24的铰接接头中的任何游隙得以消除。

当由这里说明的旋转框架结构构成的机器运行时，材料幅的横向位置通过传感器检测，线性驱动器22由控制器控制，使得材料幅的位置被调整到一个目标值。在该反馈控制过程中，线性驱动器22交替地伸出和缩回，以便在一个方向或另一个方向上旋转旋转框架。张力弹簧52确保在该控制过程中不发生滞后，因为弹簧将始终保持系统的所有其中可能出现游隙的部件保持在间隙允许的运动范围的相同极限内。

图3示出了旋转框架结构的前视图。支撑板54焊接在承载框架10的底板18上，从动滚轮38可旋转地支撑在该支撑板54上。底板18和支撑板54的轮廓已在图5和图6中分开示出。图6还示出了用于从动滚轮38的轴承孔或轴承轴56。在图5中，这些轴承轴的位置以虚线示出。底板18具有容纳轴承轴端部的凹口58、60。

用于支撑滚轮42的支架40也焊接到支撑板54上。为了确保支架40的精确定位和安全固定，这些支架在面向支撑板54的边缘上形成有销钉，这些销钉未示出并且接合在支撑板54的相应销钉孔中。

图7以正视图示出了整个承载框架。形成用于支撑滚轮42的槽44的、具有梯形轮廓的壁构件32在图3中可见并且在图8中单独示出。该壁构件还在其顶部边缘处形成有突出的、接合在横杆28的相应销钉孔(未示出)中的销钉。

图9示出了壁构件46的前视图，该壁构件形成用于两个其他支撑滚轮42的槽48。该壁构件还在其顶部边缘处形成有用于接合到横杆28的销钉孔中的销钉64。

在图3中，壁构件46大部分被布置在其前面的壁构件32遮蔽，因此可见的仅是向下突出的柱栓66(图9)。这些柱栓在其底端形成有用于接合在凸轮板30的销钉孔70中的销钉68，该凸轮板的平面图在图10中单独示出。凸轮板30被焊接到销钉68并因此被固定处于其在旋转框架12中的位置。为了进一步稳定，凸轮板30在两端具有突出部72，这些突出部与壳体26的侧壁74中的相应凹口形状配合接合，如图3所示。

图4以侧视图示出了旋转框架结构。对承载框架而言，此处仅能看到底板18。旋转框架的壳体26的侧壁74在两端延伸以形成用于输入辊14和输出辊16的轴承支架76。这些轴承支架可以具有不同的形状，这取决于所需的材料幅穿引类型。图4示出了倒U形穿引的构造。在这种构造中，旋转框架结构的整个结构高度仅略大于输入辊14和输出辊16的直径。此外，图4示出了凸轮板的穿过侧壁74的突出部72之一。

Claims (15)

1.用于幅材传输控制装置的旋转框架结构，所述旋转框架结构包括承载框架和与所述承载框架平行延伸并承载用于要控制的幅材的输入辊和输出辊的旋转框架，并且所述旋转框架通过轴承能够枢转地安装在所述承载框架上，所述轴承具有由所述承载框架和所述旋转框架中的一个的控制面限定的虚拟旋转中心，所述控制面被另一个框架上的凸轮从动件扫过，框架通过一个框架上的支撑滚轮和另一个框架上的相对应的运行表面保持平行对齐，这些框架彼此连接以便通过驱动系统枢转，其特征在于，所述控制面是由三个控制曲线组成的，这些控制曲线形成在凸轮板的外边缘上，所述凸轮板刚性保持在框架其中一个上，其中两条控制曲线位于所述凸轮板的一侧，第三条控制曲线位于所述凸轮板的另一侧，另一框架具有三个凸轮从动件，其分别与控制曲线之一相对应。

2.根据权利要求1所述的旋转框架结构，其中所述凸轮板形成所述旋转框架的一部分，并且被所述承载框架的承载形成为从动滚轮的凸轮从动件的部分包围。

3.根据权利要求2所述的旋转框架结构，其中所述承载框架具有与所述凸轮板平行延伸的底板并且用于所述从动滚轮的轴承布置在所述底板上，使得所述从动滚轮的旋转轴与所述底板正交。

4.根据权利要求3所述的旋转框架结构，其中承载用于所述从动滚轮的轴承轴的支撑板安装在所述底板上以平放在所述底板上。

5.根据权利要求4所述的旋转框架结构，其中所述支撑滚轮能够旋转地支撑在其中的支架竖直布置在所述底板和支撑板之一上。

6.根据权利要求5所述的旋转框架结构，其中所述旋转框架具有两个平行的侧壁，所述侧壁具有用于输入辊和输出辊的突出的轴承支架以及连接所述侧壁的板状的横杆，所述凸轮板通过柱栓支撑在所述横杆上。

7.根据权利要求6所述的旋转框架结构，其中每个支撑滚轮容纳在形成于所述旋转框架中并且具有形成运行表面的平行边缘的槽中。

8.根据权利要求7所述的旋转框架结构，其包括至少一个壁构件，所述壁构件在平面图中为梯形并且具有相对于围绕所述虚拟旋转中心的圆相切地延伸的腿，所述槽形成在所述壁构件的腿中。

9.根据权利要求8所述的旋转框架结构，其包括两个梯形的壁构件，所述壁构件被布置为使得梯形的基线彼此平行并且两个所述壁构件的对称布置的腿形成与基线不同的角度，所述旋转框架结构包括总共四个支撑滚轮，其分别接合在壁构件的一个槽中。

10.根据权利要求9所述的旋转框架结构，其中壁构件中的一个形成用于保持凸轮板的柱栓。

11.根据权利要求5所述的旋转框架结构，其中所述支架具有接合在底板和/或支撑板的相应销钉孔中的销钉。

12.根据权利要求8至10中任意一项所述的旋转框架结构，其中所述壁构件具有接合在横杆和凸轮板的相应销钉孔中的销钉。

13.根据权利要求6所述的旋转框架结构，其中凸轮板具有与旋转框架的侧壁中的凹槽形状配合接合的突起部。

14.根据权利要求1所述的旋转框架结构，其中所述驱动系统在至少一个方向上自制动，并且所述框架在驱动系统自制动的旋转方向上相互弹性偏置。

15.根据权利要求14所述的旋转框架结构，其中，所述驱动系统是线性驱动器，其分别通过铰接接头连接到所述承载框架和所述旋转框架的杠杆上，并且压缩弹簧和张力弹簧之一在张力下保持在所述杠杆之间。