JP2020534484A - 特に紙加工用具用の予荷重軸受を含む３つの軸受を備えた軸受ユニット - Google Patents

Abstract

特に回転加工用具用の軸受ユニットである。本発明は、非常にコンパクトで遊びの無い軸受ユニットを開示する。軸受は、遊び無しで作動するが、軸受ユニットを軸に対して組み付ける場合又はそこから取り外す場合に適度の遊びを有する。軸受ユニットは、２つの外側軸受（１２）の第１の軸受グループと、中間軸受（１４）の第２の軸受グループを含む。軸受グループ（１２、１４）の一方は可動であり、予荷重ユニットによって半径方向に変位させることができ、作動時に遊びが無くなるようになっている。増幅レバー（２０）によって、予荷重ユニットは、空気圧式アクチュエータ又は油圧式アクチュエータのいずれかで作用することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、外側軸受及び中間軸受、並びに該軸受グループのうちの一方を該軸受グループの他方に対して変位させるようになった予荷重ユニットを有する、特に回転加工用具用の軸受ユニットに関する。

この種の軸受ユニットは、国際公開第２０１６／０８７０５２号より公知である。これは、ドラム軸の端部を受け入れるように機能する。ドラムは、印刷機又はパッケージ製造機とすることができる回転加工用具の一部である。

当該回転加工ユニットの一例は図１に示されている。機械は、全ての構成要素を支持する機械フレーム２を有する。構成要素の中には、固定ドラム３及び可動ドラム４がある。

図１において、可動ドラム４は、作動位置に対して軸方向及び垂直方向の両方において変位した位置で示されている。従って、ドラム４の軸受スタッド５は、関連する軸受ユニット６で支持されていない。

ドラム４は、軸受スタッド５の反対側で、垂直方向に変位可能なように機械フレーム２に取り付けられたキャリッジ７によって支持される。この目的のためにスロット７が設けられている。さらに、キャリッジ７は、適切な位置にある場合にドラム４が軸方向に変位することを可能にする。

図１の回転加工用具を作動状態に設定するために、まずドラム４が垂直方向に降下し、次に軸受スタッド５が軸受ユニット６に係合するように軸方向右側に進む。

作動状態において、軸受ユニット６は、遊び無しで軸受スタッド５を支持するように構成される。それに加えて、軸受スタッド５を軸受ユニット６に挿入すること又はそこから引き戻すことを可能にする必要がある。これは、軸受スタッド５の外径を軸受ユニット６に収容された軸受の内径よりも僅かに小さく選択することで達成され、これにより、軸受スタッド又は軸受に機械的な損傷を与えることなく、軸受スタッド５を軸受ユニット６へ軸方向に挿入することが可能になる。軸受スタッド５が軸受ユニット６に挿入された後に結果として生じる遊びは、軸受グループの一方を軸受グループの他方に対して半径方向に変位させることで無くなる。

遊びを無くすことで、プレス機が高速で作動する場合に発生する最も不必要な振動を排除することができる。

上記の従来技術の文献において、変位は、中間軸受を軸受ユニットの中で半径方向に変位できるように取り付けること、及び予荷重ユニットが中間軸受上に力を作用させるようにすることで実現される。その結果、軸受スタッド５は、２つの固定された外側軸受と、半径方向に変位する中間軸受との間でクランプされる。

従来、予荷重ユニットは、中間軸受に結合されたピストン又は中間軸受の支持体であり、これによって中間軸受に必要な予荷重力を与える。

中間軸受に予荷重を与える力は、かなり大きく（５から１０ＫＮ程度）、予荷重ユニットのピストンの直径はかなり大きいことが必要である。これは、軸受ユニットの近くの空間が制限されるというようないくつかの問題を生じる。

国際公開第２０１６／０８７０５２号

従って、本発明の目的は、省スペースであると同時に機械的に単純で大きな予荷重力を与える軸受ユニットを提案することである。

この目的を達成するために、本発明は、予荷重ユニットが作動力をより大きな予荷重力に変換するように配置された増幅レバーを備えることを特徴とする上記に定義されたような軸受ユニットを提案する。本発明は、予荷重ユニットのより小さな力を、各軸受を互いに変位させるのに利用できるより大きな力に変換する、機械的増幅を使用する一般概念に基づく。これによって、軸受ユニットに対してより簡単に適合することができる、より小さな予荷重ユニットを使用することができる。

好ましくは、レバーは中間軸受と協働し、従って、中間軸受は、外側軸受に対して変位可能なように配置される。機械的見地から、同じ効果（軸受スタッドを遊び無しで支持する）は、２つの外側軸受を中間軸受に対して変位させることでも得ることができる。

遊びを無くすことに加えて、予荷重によって、ドラム４のいくつかの機械的特性を変えることができる。例えば、予荷重力を変えることで、回転加工ユニットの固有周波数（又は共振周波数）を変更することができる。また、ドラムの（マイクロメトリック）変形プロファイルは、予荷重力の影響を受ける。

好ましい実施形態において、増幅レバーは片腕式レバーであり、予荷重ユニット及び変位される軸受の両方は、枢動軸に対してレバーの同じ側に配置されることを意味する。この構成によって、長さの短い増幅レバーがもたらされ、軸受ユニットの小型化に貢献する。

好都合な様式において、増幅レバーは、軸受の回転軸に対して平行に延びる。軸方向による増幅レバーのこの構成は、増幅レバーの厚さの結果として予荷重ユニットと関連する軸受ユニットの小型化につながる。印刷機の回転加工用具は、同じ領域に自身の軸受を有する他のドラムを備えるので、予荷重ユニットを挿入する容積は制限される。この増幅レバーの構成は、軸受ユニットの小型化に貢献する。

好ましくは、増幅レバーの端部は、軸受ユニットに設けられた支持体の後方に係合する。従って、増幅レバー用の高性能なピボット軸受を設ける必要はない。代わりに、単純な機械的係合手段で十分であり、この場合も軸受ユニットのコンパクトな構成に貢献する。

好ましくは、支持体は、軸受ユニットに締結された別個の要素であり、従って、これは必要な場合に単純な方法で交換することができる。

支持体の後方に係合する増幅レバーの端部は、好ましくはフォーク状様式で形成され、これによって、増幅レバーの幅広で機械的に安定した支持がもたらされる。

好ましい実施形態によれば、予荷重ユニットは、増幅レバーを軸受ユニットに対して枢動させるようになった空気圧式アクチュエータである。空気圧は、通常、本発明の軸受ユニットを用いることができる回転加工用具で容易に利用できる。

別の実施形態において、予荷重ユニットは、増幅レバーを軸受ユニットに対して枢動させるようになった油圧式アクチュエータである。油圧によって、空気圧式アクチュエータで用いるよりも高い圧力を加えることができる。

好ましくは、アクチュエータは、ピストン／シリンダーユニット構成を備え、ピストンは、軸受ユニットに対して固定支持される。予荷重ユニットは、移動するのがピストンではなくシリンダーの場合によりコンパクトな様式で形成できることが分かっている。

シリンダーを増幅レバー内の貫通穴として形成することで非常にコンパクトな構成が実現する。シリンダーの片側だけを閉鎖すれば良い。これは、貫通穴に関連するカバーを取り付けることで実現することができる。カバーは、シリンダー室の圧力に耐えるだけで良い。従って、比較的薄い厚さで十分である。

好ましくは、２つのピストンが設けられ、これらは増幅レバーの中心線に沿って配置された２つのシリンダー開口内に配置される。２つのピストンを用いることで、予荷重ユニットが利用できる力が大きくなる。各ピストンを増幅レバーに沿って互いに離間して配置すると、予荷重ユニットの幅を小さなままとすることが保証される。

好ましくは、各シリンダー開口の間の圧力接続を確立するために、レバー内に接続開口が形成され、これにより外部のチューブ又はホースが不要になる。

好ましい実施形態によれば、シリンダーの内壁と内部に配置されたピストンとの間をシールするために又はシリンダーの中でピストンをセンタリングするために、シール要素が設けられる。ピストンは、「浮動様式」で配置することができ、半径方向に移動できることを意味する。ピストンの軸方向変位を防止するだけで十分である。このために、ピストンは、例えば当接板の上に載っている。

当接板は、固定具で軸受ユニットに結合され、固定具は、増幅レバーの反対側に延びる。これは、同様に軸受ユニットのコンパクトな構成に貢献する。

アクチュエータは、作動方向に関して平行に測定すると、増幅レバーの厚さの３倍を超えない高さである。これにより、予荷重ユニットを非常に限られた空間で使用できる。

本発明は、以下に図面を参照して説明される。

軸受ユニットを備えた回転加工用具を示す。 軸受ユニットの第１の側面図である。 軸受ユニットの第３の側面図である。 図２の平面ＩＶ−ＩＶに沿った図３の軸受ユニットの断面図である。 図２の平面Ｖ−Ｖに沿って切り取った図４と同様の図である。 空気圧式アクチュエータを備えた増幅レバーの平面図である。 平面ＶＩＩ−ＶＩＩに沿った図６の増幅レバー及びアクチュエータの断面図である。

図２から７には、本発明による軸受ユニット６が詳細に示されている。軸受ユニット６は、機械フレーム２に連結されかつ３つの軸受を保持するようになった本体１０を備える。

特に図４及び５から分かるように、第１のグループの軸受１２が設けられており、これらは、ここでは本体１０の中で固定保持される軸受で構成される。さらに、第２のグループが設けられており、これは、ここでは軸受１４を構成する。軸受１４は、各軸受１２の間に配置され、半径方向（図４及び５の矢印Ａ参照）に変位できるように本体１０の中に取り付けられている。このため、軸受１４は、本体１０の凹部１８の中に受け入れられたスライダー１６に収容される。

互いに対する位置に起因して、軸受１２は外側軸受、軸受１４は中間軸受と呼ぶことができる。

本体１０及び外側軸受１２に対してスライダー１６及び内部の軸受１４を変位させるために、予荷重ユニットが設けられ、その主要な構成要素は図６及び７に示されている。

予荷重ユニットは、増幅レバー２０及びアクチュエータ２２を備える。増幅レバー２０は、アクチュエータ２２が生成した作動力を、スライダー１６及び中間軸受１４に作用するより大きな予荷重力へ増幅するよう作用する。

特に図６から分かるように、増幅レバー２０の端部は、枢動軸Ｐを含むフォーク状様式で形成され、２つの離間した係合部２１が存在する。増幅レバー２０とスライダー１６との間の係合ラインＥは、その周りを増幅レバー２０が本体１０に対して枢動する枢動軸Ｐと、アクチュエータ２２の位置との間に配置される。従って、増幅レバーは、片腕式レバーである。

増幅レバー２０の基本構成は、固体金属板であり、一端は（図６及び７の左側）、軸受ユニット６で支持され、反対端は、アクチュエータ２２を保持する。増幅レバー２０の金属板は、増幅レバー２０の中心線Ｃが軸受１２及び１４の回転軸Ｒに対して並びに軸受スタッド５の回転軸に対して平行であるように延在して保持される。図４及び５に示す一例として、増幅レバー２０は、本体１０の下方に配置される。増幅レバー２０を備える本体１０の嵩高性が低減される。

好都合には、増幅レバー２０は、可撓ブレードとして機能する可撓板（図示せず）によって本体１０に結合され、これにより増幅レバーは枢動軸Ｐの周りで枢動することができる。可撓板の機能は、予荷重ユニットの待機時に増幅レバーを所定位置に維持することである。可撓板に代わる手段として、枢動軸Ｐの周りで枢動するヒンジを利用することができるが、枢動の大きさが小さくかつ作用する力が大きいので、可撓板による解決手法が好ましい。

大きな増幅係数を得るために、係合ラインＥは、枢動軸Ｐの近くに配置される。従って、５から１０程度の増幅倍率を得ることができる。特定の実施形態において、６から７程度の増幅係数が有効であることが分かっている。

必要なスライダーの変位が１ｍｍ、最大で２ｍｍ程度であるというと事実から、装置の小型化と共に大きな増幅係数が可能となる。

アクチュエータ２２は、空気接続部２４から空気圧を供給することができる空気圧式アクチュエータとして形成される。

空気圧を増幅レバー２０の変位に変換するために、アクチュエータ２２は、増幅レバー２０に形成されたシリンダー３０の中に配置された２つのピストン２８を有するピストン／シリンダーユニット２６を備える。

シリンダー３０は、一方の主側面から他方に向かって増幅レバー２０を貫通して延びる円形穴で形成される。この側面の一方側で、シリンダー３０はカバー３２よって閉鎖され、カバー３２は、増幅レバー２０の主外面の一方に結合される。シール３４は、カバー３２と増幅レバー２０との間をシールする。４本の取付けねじ３６は、シリンダー室３８をしっかりとシールするようシール３４を均等に圧縮するように機能する。

ピストン２８は、シリンダー室３８の中で自由に浮動する状態で配置される。ピストンの半径方向での位置は、それぞれのシリンダー３０の内壁とそれぞれのピストン２８の外面形状との間をシールする円形シール４０で決まる。

カバー３２とは反対側のピストン２８の端面は、固定具４４を用いて軸受ユニット６に保持される当接板４２の上に載っている。

特に図６及び７から分かるように、２つのピストン２８は、増幅レバー２０の中心線Ｃ上で互いに隣接して位置決めされた２つのシリンダー３０の中に配置される。空気圧は、増幅レバー２０の中に形成された内部経路４６を介して空気接続部２４に隣接するシリンダー室３８に供給することができる。接続開口４８は、２つのシリンダー３０との間で増幅レバー２０に形成され、第１のシリンダー室３８で確立された空気圧が、第２のシリンダー室にも存在することを保証する。

増幅レバー２０及びアクチュエータ２２から構成された予荷重ユニットを軸受ユニット６に取り付ける方法は、特に図３から５に示されている。

増幅レバー２０は、アクチュエータ２２とは反対側の自由端で本体１０に設けられた支持体５０の後方に係合する。ここでは、支持体５０は、複数の取付けねじ５２によって本体１０へ締結された別個の要素として形成される。

支持体５０は、増幅レバー２０のための機械的当接部を形成して、枢動軸を定める。しかしながら、枢動ヒンジは形成されない。代わりに、増幅レバー２０は、単純に支持体５０と本体１０との間に形成された凹部の中に滑り込み、軸受１２及び１４の回転軸Ｒに対して直交する方向に機械的に保持されるようになっている。回転軸Ｒに平行な方向において、増幅レバー２０は、右方向（図３から５に関して）に移動させることで支持体５０から取り外すことができる。

当接板４２は、固定具４４によって軸受ユニット６に対して機械的に結合される。従って、ピストン２８に作用する何らかの反力は、軸受ユニット６に伝達される。

固定具４４は増幅レバー２０の反対側に延びるので、非常にコンパクトな構成が得られる。固定具４４は、増幅レバー２０を機械的に案内するよう機能することができる。

図４を参照して軸受ユニット６の動作を説明する。軸受スタッド５が軸受ユニット６に挿入される初期状態において、中間軸受１４は、その回転軸が外側軸受１２の回転軸と一致する位置にある。従って、軸受スタッド５は、軸受ユニット６の中に軸方向に容易に挿入することができる。

軸受スタッド５が正しい軸方向位置となった後、シリンダー室３８に対して圧力が供給される。シリンダー室３８内の圧力は、シリンダー室からピストン２８を追い出す傾向がある。しかしながら、ピストン２８は、本体１０に対して固定保持される当接板４２の上に載るので、反力がカバー３２を介して増幅レバー２０に作用し、その結果、増幅レバー２０の全体が、枢動軸Ｐの周りで反時計回りに回転する（図４の矢印Ｂ参照）。

増幅レバー２０はスライダー１６と協働するので、増幅レバー２０の反時計回りの回転によって、中間軸受１４は、外側軸受１２に対して変位する。図４を参照すると、中間軸受１４は上向きに変位するので、軸受スタッド５上に力Ｆ１が作用する。外側軸受１２には対応する反力Ｆ２が生じる。結果として、軸受スタッド５は遊び無しで軸受ユニット６に保持される。軸受ユニット６は、中間軸受１４において必要な大きさの半径方向スラストを生じることができるが非常にコンパクトである。特に、アクチュエータ２２は、増幅レバー２０に対するピストン２８の変位方向に関して平行に測定すると、増幅レバー２０の厚さの３倍を超えない高さを有する。

また、予荷重ユニットを含む完成軸受の外部占有面積は、予荷重ユニット無しの全く同じ軸受よりも半径方向の１つにおいて１０％から２０％−２５％程度大きい。従って、本システムは、図１に示すように利用可能な空間が少ないシステムに適合することができる。

ドラム４が軸受ユニット６に挿入され、予荷重力が軸受のうちの１つに加えられた状態での回転加工ユニットの作動時、ユニットは、所望の固有周波数を呈する。ユニットは、出力品質に影響を与えることなく固有周波数で作動することができない。従って、ユニットの固有周波数を変更できることは好都合な場合がある。これは、増幅レバー２０、従って軸受に加えられる予荷重力を変えることで行うことができる。各図面に示されたものと同様の本発明の特定の実施形態において、軸受に加えられる予荷重力を４ｋＮから８ｋＮに変更することで、固有周波数は２３０Ｈｚから２３３Ｈｚに変わる。また、予荷重を増加させることで、（同様に軸受の外側から）ドラム４に加えられた変形量が増加する。

１０ 本体
１２ 外側軸受
１４ 中間軸受
１６ スライダー
１８ 凹部
２０ 予荷重ユニット
４２ 当接板
５０ 支持体
５２ 取付けねじ

Claims (16)

1. ２つの外側軸受（１２）及び中間軸受（１４）、並びに前記軸受グループ（１２、１４）の一方を前記軸受グループ（１４、１２）の他方に対して変位させるようになった予荷重ユニット（２０、２２）を有する、特に回転加工用具用の軸受ユニット（６）であって、
   前記予荷重ユニットは、作動力をより大きな予荷重力に変換するようになった増幅レバー（２０）を備えることを特徴とする軸受ユニット。
2. 前記増幅レバー（２０）は、前記中間軸受（１４）と協働する、請求項１に記載の軸受ユニット。
3. 前記増幅レバー（２０）は、片腕式レバーである、請求項１又は２に記載の軸受ユニット。
4. 前記増幅レバー（２０）は、前記軸受（１２、１４）の回転軸（Ｒ）に対して平行に延びる、請求項１から３のいずれかに記載の軸受ユニット。
5. 前記増幅レバー（２０）の端部（２１）は、前記軸受ユニット（６）に設けられた支持体（５０）の後方に係合する、請求項１から４のいずれかに記載の軸受ユニット。
6. 前記支持体（５０）は、前記軸受ユニット（６）に締結された別個の要素である、請求項５に記載の軸受ユニット。
7. 前記支持体（５０）の後方に係合する前記増幅レバーの前記端部（２１）は、フォーク状様式で形成される、請求項５又は６に記載の軸受ユニット。
8. 前記予荷重ユニットは、前記軸受ユニットに対して前記増幅レバー（２０）を枢動させるようになった空気圧式アクチュエータ（２２）を備える、請求項１から７のいずれかに記載の軸受ユニット。
9. 前記アクチュエータは、ピストン／シリンダー構成（２８、３０）を備え、前記ピストン（２８）は、前記軸受ユニット（６）に対して固定保持される、請求項８に記載の軸受ユニット。
10. 前記シリンダー（３０）は、増幅レバー（２０）内の貫通穴によって形成される、請求項９に記載の軸受ユニット。
11. カバー（３２）が、前記貫通穴に関連する、請求項１０に記載の軸受ユニット。
12. ２つのピストン（２８）が設けられ、前記２つのピストン（２８）は、前記増幅レバー（２０）の中心線に沿って配置された２つのシリンダー開口（３０）の中に配意される、請求項９から１１のいずれかに記載の軸受ユニット。
13. 前記増幅レバー（２０）内には、前記シリンダー開口（３０）の間の圧力接続を確立するための接続開口（４８）が設けられる、請求項１２に記載の軸受ユニット。
14. 前記シリンダー（３０）の内壁と内部に配置された前記ピストン（２８）との間をシールするための、及び前記シリンダー（３０）の中で前記ピストン（２８）をセンタリングするためのシール要素（４０）が設けられる、請求項９から１３のいずれかに記載の軸受ユニット。
15. 前記ピストン（２８）は、当接板（４２）の上に載っている、請求項９から１４のいずれかに記載の軸受ユニット。
16. 請求項１の軸受ユニットに係合したドラム（４）の機械的特性を変更する方法であって、前記予荷重ユニットの前記増幅レバー（２０）に加えられた作動力の大きさを変えるステップを含む、方法。

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