JP6683705B2 - 軸受、平坦基材変換ユニット、回転工具の取付け及び取外しのための方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転式変換工具を保持するための軸受に関する。本発明は、少なくとも１つの軸受を備えた平坦基材変換ユニットに関する。本発明はまた、少なくとも１つの回転式変換工具を保持軸受に取り付けるため及びそこから取り外すための方法に関する。

基材を変換するための機械は、包装材の製造を意図したものである。この機械において、厚紙の連続ウェブなどの初期平坦基材は、巻きを解かれ、１つ又はそれ以上の印刷機ユニットを備えた印刷ステーションによって印刷される。平坦基材は、次いで導入ユニットに移送され、次いでエンボス加工ユニットに移送され、場合によってはその後、折り目付けユニットに移送される。平坦基材は、次に打抜ユニットにおいて打ち抜かれる。屑部分の排出の後、得られた予成形品は、個々の箱を得るために切り離される。

回転式変換、すなわち、エンボス加工、折り目付け、打抜、屑排出、又は印刷機のユニットは、各々、シリンダ状の上部変換工具と、シリンダ状の下部変換工具とを備え、その間を平坦基材が変換されるために通過する。動作時、回転式変換工具は、同じ速度で、しかし互いに反対方向に回転する。平坦基材は、回転工具間に位置する間隙を通過し、これは、エンボス加工によってレリーフを形成し、折り目付けによってレリーフを形成し、回転式打抜によって平坦基材を打ち抜いて予成形品にし、屑を排出し、又は印刷中にパターンを印刷する。

回転工具の端は、電動システムによって回転駆動され、転がり軸受を設けた軸受によって支持される。軸受と回転工具の端との間の機能的クリアランスを調節することは難しいことを証明することができる。なぜなら、クリアランスが小さすぎる場合、回転工具の取付け及び取外しの操作は、回転工具に損傷を与えるリスクを生じさせる可能性があるからである。対照的に、端が十分にクランプ締めされていない場合、回転工具は、変換動作をスムーズに実行するためには互いに平行にしっかりと保持されている必要があるにもかかわらず、ずれる場合がある。

本発明の目的は、従来技術の短所を少なくとも部分的に解決する、軸受、変換ユニット、並びに回転工具の取付け及び取外しのための方法を提案することである。

この目的で、本発明の主題は、回転式変換工具を保持するための軸受であり、２つの端部転がり軸受装置と、２つの端部転がり軸受装置の間に置かれた少なくとも１つの中間部転がり軸受装置とを備え、２つの端部転がり軸受装置及び中間部転がり軸受装置は、回転工具の端と係合することが意図されており、該軸受は、中間部転がり軸受装置に半径方向予荷重力を作用させるように構成された少なくとも１つの機械式アクチュエータを備える。

中間部転がり軸受装置に作用する半径方向予荷重力は、端部転がり軸受装置の半径方向反作用力に対抗する。このことにより、転がり軸受装置が回転工具の端に締め付けられ、その結果、取付けは、保持軸受と回転工具の端との間のクリアランスがゼロ又は事実上ゼロを示すようになっている。このようにして実現されるクリアランスのテークアップは、軸受が精密な相対位置決め及び有効な保持剛性で回転工具を保持することを可能にする。

機械式アクチュエータは、中間部転がり軸受装置の外側リングに半径方向予荷重力を作用させるように構成することができる。より詳細には、機械式アクチュエータは、中間部転がり軸受装置の外側リングを半径方向に動かすように構成することができる。

１つの例示的な実施形態によれば、機械式アクチュエータは、半径方向予荷重力の印加を作動させる又は非作動にするように構成された制御要素を備える。したがって、保守段階の間、半径方向予荷重力を非作動にして、回転工具の取外し及び取付けをより容易にすることができる。

機械式アクチュエータは、ばね式又はねじ式の機械式アクチュエータといった、あらゆる型式の機械式アクチュエータを含むことができる。１つの例示的な実施形態によれば、機械式アクチュエータは、液圧式、電気式又は空気圧式シリンダなどのシリンダを備える。シリンダは、例えば、チャンバと、ピストンとを備え、その第１の端は、チャンバ内で中間部転がり軸受装置の外側リングに対して半径方向に可動であり、その第２の端は、中間部転がり軸受装置に固定されている。

１つの例示的な実施形態によれば、転がり軸受装置は各々、内側面と外側リングとを有する。転がり軸受装置の少なくとも１つの内側面は、回転工具の端の外面によって形成される。

本発明のさらなる主題は、折り目付け、エンボス加工、回転打抜、屑排出、又は印刷機ユニットなどの平坦基材変換用ユニットであり、上部回転式変換工具及び下部回転式変換工具を備えることが意図され、上部回転式変換工具及び下部回転式変換工具は、一方が他方の上方に配置され、該変換ユニットは、説明され、下記で特許請求されるような、回転式変換工具を保持するための少なくとも１つの軸受を備える。

１つの例示的な実施形態によれば、変換ユニットは、
−上部回転工具の端と係合することが意図され、その機械式アクチュエータが中間部転がり軸受装置を上方に動かすように構成された、保持軸受と、
−下部回転工具の端と係合することが意図され、その機械式アクチュエータが中間部転がり軸受装置を下方に動かすように構成された、保持軸受と、
を備える。

変換ユニットに作用する力の方向の、軸受と回転工具の端との間の垂直方向クリアランスが、このようにして低減される。

本発明のさらなる主題は、回転式変換工具を回転式変換工具の保持軸受に取り付けるための方法であり、これは、
−回転式変換工具を保持軸受に挿入するステップと、次いで
−端部転がり軸受装置の間に置かれた中間部転がり軸受装置に半径方向予荷重力を作用させるステップと、
を含む。

本発明のさらなる主題は、回転式変換工具を回転式変換工具の保持軸受から取り外すための方法であり、これは、
−端部転がり軸受装置の間に置かれた中間部転がり軸受装置に対する半径方向予荷重力の印加を非作動にするステップと、
−回転式変換工具の端を保持軸受から引き抜くステップと、
を含む。

さらなる利点及び特徴は、本発明の説明を読むこと、及び本発明の非限定的な例示的な実施形態を示す添付の図面から明らかになるであろう。

平坦基材を変換するための変換ラインの一例の全体図である。 上部回転工具及び下部回転工具の斜視図を示す。 第１の例示的な実施形態による変換ユニットの要素の縦断面図を示す。 軸受及び回転工具の端を示す、図３の変換ユニットの拡大図である。 第２の例示的な実施形態による変換ユニットの軸受の縦断面図を示す。 回転工具の端が軸受の端部転がり軸受装置の外側リングに嵌合した、図５と同様の図を示す。 回転工具の端が中間部転がり軸受装置の外側リングに嵌合した、図６と同様のそれに続く図を示す。 回転工具の端が軸受の転がり軸受装置の３つの外側リングに完全に嵌合した、図７と同様のそれに続く図を示す。 図８の平面ＩＸ−ＩＸの縦断面図を示す。

図２に示す長手方向、垂直方向及び横方向は、三面体Ｌ、Ｖ、Ｔで定められる。横方向Ｔは、平坦基材の長手移動方向Ｌに対して直角である。水平面は、平面Ｌ、Ｔに対応する。前方及び後方位置は、横方向Ｔに対して、それぞれ駆動部側及び駆動部の反対側として定められる。

平坦な厚紙又はリールに巻き回された紙の連続ウェブなどの平坦基材を変換するための変換ラインは、種々の動作を実行して、折畳み式の箱などの包装材を得ることを可能にする。図１に示すように、変換ラインは、平坦基材の通過の順に１つずつ配置された、巻き戻し部分１と、幾つかの印刷機ユニット２と、１つ又はそれ以上の一連のエンボス加工ユニットとそれに続く１つ又はそれ以上の一連の折り目付けユニット３と、それに続く回転式打抜ユニット４又は平盤ダイカットユニットと、製造された物体を受けるためのステーション５とを備える。

変換ユニット７は、上部回転工具１０及び下部回転工具１１を備え、これは、包装材を得るために、印刷、エンボス加工、折り目付け、打抜、屑排出などによって平坦基材を改造する。

回転工具１０及び１１は、変換ユニット７内で一方が他方の上方に互いに平行に取り付けられ、回転工具１０及び１１の回転軸Ａ１及びＡ２の方向でもある横方向Ｔに延びる（図２参照）。駆動部の反対側の回転工具１０及び１１の後端は、電動駆動手段によって回転駆動される。動作時、回転工具１０及び１１は、各回転軸Ａ１及びＡ２のまわりで反対方向に回転する（矢印Ｆｓ及びＦｉ）。平坦基材は、回転工具１０と１１との間に位置する間隙を、そこでエンボス加工及び／又は折り目付け及び／又は印刷されるために通過する。

回転工具の少なくとも１つである上部回転工具１０又は下部回転工具１１は、マンドレル１２と、マンドレル１２に横方向Ｔ（図２、矢印Ｇ）で装着することが可能な取外し可能スリーブ１３とを備えることができる。したがって、オペレータが、回転工具１０及び１１を交換することを所望する場合、回転工具１０及び１１全体ではなくスリーブ１３を交換するだけでこと足りる。スリーブ１３は完全な回転工具１０及び１１の重さに比べて低重量なので取扱いがより容易であることから、動作の変更をすばやく遂行することができる。さらに、スリーブ１３は、全体としての回転工具１０及び１１の価格に比べて安価である。したがって、幾つかの完全な回転工具１０及び１１を入手するよりも、１つの同じマンドレル１２を幾つかのスリーブ１３と組み合わせて用いることが有利である。

変換ユニット７は、回転工具１０、１１を保持してこれが回転することを可能にするために、その端１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂと係合することが意図された少なくとも１つの軸受１４、１５、１６及び１７を備える。より詳細には、変換ユニット７は、４つの軸受を備える。前方上部軸受１４は、上部回転工具１０の前端１０ａと係合することが意図される。前方下部軸受１５は、下部回転工具１１の前端１１ａと係合することが意図される。後方上部軸受１６は、上部回転工具１０の後端１０ｂと係合することが意図される。後方下部軸受１７は、下部回転工具１１の後端１１ｂと係合することが意図される。軸受１４、１５、１６、１７は、変換ユニット７のそれぞれの工具ホルダカラム２３内に、対になって一方が他方の上方に取り付けられる。

各軸受１４、１５、１６及び１７は、２つの端部転がり軸受装置２６及び２８と、端部転がり軸受装置２６、２８の間に置かれた中間部転がり軸受装置２７とを備え（図３参照）、転がり軸受装置２６、２７及び２８は、回転工具１０、１１の端１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂと係合することが意図されている。転がり軸受装置２６、２７及び２８は、逐次、横方向Ｔに同軸に配置される。

転がり軸受装置２６、２７及び２８は各々、例えば内側面と、外側リング３０ａ、３０ｂ、３０ｃとを備え、それらの間にニードル３１などの転がり要素が位置決めされる。さらに、転がり軸受装置２６、２７、２８の少なくとも１つの内側面は、回転工具１０、１１の端１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂの外面２９によって形成される。例えば、回転工具１０及び１１の端の外面２９は、全ての転がり軸受装置２６、２７及び２８の内側面を形成する（より明確に図６乃至図９で見ることができる）。

各軸受１４、１５、１６、１７はまた、それぞれの機械式アクチュエータ３２、３３を備え、これは、端部転がり軸受装置２６及び２８の間に置かれた中間部転がり軸受装置２７に半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’を作用させるように構成される。機械式アクチュエータ３２、３３は、例えば半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’を中間部転がり軸受装置２７の外側リング３０ｂに作用させるように構成される。より詳細には、機械式アクチュエータ３２、３３は、中間部転がり軸受装置２７の外側リング３０ｂを半径方向に動かすように構成することができる。例として、中間部転がり軸受装置２７を機械式アクチュエータ３２、３３によって引っ張ることによって、予荷重力を変換ユニット７の軸受１４、１５、１６及び１７に伝達することが可能になる。半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’は、したがって線形であり、一定の方向を有する。

中間部転がり軸受装置２７に作用する半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’は、端部転がり軸受装置２６、２８の変換仕事の半径方向反作用力Ｆｒ１、Ｆｒ３、Ｆｒ１’、Ｆｒ３’に対抗し、それにより転がり軸受装置２６、２７、２８を回転工具１０、１１のそれぞれの端１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂに締め付け、その結果、取付けは、軸受１４、１５、１６、１７と端１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂとの間のクリアランスがゼロ又は事実上ゼロを示すようになっている。このようにして実現されるクリアランスのテークアップは、軸受１４、１５、１６及び１７が精密な相対位置決め及び有効な保持剛性で回転工具１０、１１を保持することを可能にする。

１つの例示的な実施形態において、上部回転工具１０の端１０ａ、１０ｂと係合することが意図された軸受１４、１６に、それぞれの中間部転がり軸受装置２７を上方に動かすように構成されたそれぞれの機械式アクチュエータ３２を設ける。対応して、下部回転工具１１の端１１ａ、１１ｂと係合することが意図された軸受１５、１７に、それぞれの中間部転がり軸受装置２７を下方に動かすように構成されたそれぞれの機械式アクチュエータ３３を設ける。変換ユニットに作用する力の方向の、軸受１４、１５、１６、１７と回転工具１０、１１の端との間の垂直方向クリアランスが、このようにして低減される。

さらに、機械式アクチュエータ３２、３３は、半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’の作用を作動させる又は非作動にする制御要素を備えることができる。非作動状態において、すなわち中間部転がり軸受装置２７に半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’が作用していないとき、転がり軸受装置２６、２７、２８は、回転工具１０、１１の回転軸に沿って同軸に位置合わせされる。したがって、回転工具１０、１１の取外し及び取付けをより容易にするために、保守段階の間、半径方向予荷重力を非作動にすることが可能である。

機械式アクチュエータは、ばね式又はねじ式の機械式アクチュエータといった、あらゆる型式の機械式アクチュエータを含むことができる。図５乃至図９に示す例示的な実施形態によれば、機械式アクチュエータ３２、３３は、液圧シリンダなどのシリンダを備える。シリンダは、例えば、円筒形チャンバ３４と、ピストン３５とを備え、その第１の端３５ａは、チャンバ３４内で中間部転がり軸受装置２７の外側リング３０ｂに対して半径方向に動くことができ、その第２の端３５ｂは、中間部転がり軸受装置２７に固定される。

したがって、ピストンの第１の端３５ａは、チャンバ３４を、互いに隔離された第１及び第２の容積３４ａ、３４ｂに分離する。ピストン３５を動かすために流体を導入する又は排出するためのオリフィス３８を第２の容積３４ｂ内に設ける。シリンダはまた、少なくとも１つの圧縮ばねなどの弾性戻り部材３７を備え、これはピストン３５と第１のチャンバ３４ａとの間に置かれ、ピストン３５を押す。

ピストンの第１の端３５ａは、例えばチャンバ３４の円筒形状に対して相補的な円板形状を有する。ピストンの第２の端３５ｂは、例えばロッド形状を有し、半径方向予荷重力を中間部転がり軸受装置２７に伝達するために、外側リング３０ｂに固定される。

ピストンの第２の端３５ｂは、例えばピストン３５を貫通する軸受１４、１５、１６、１７のねじ４０によって外側リング３０ｂに固定される。ねじ４０の第１の端は、外側リング３０ｂに固定され、ねじ４０の第２の端は、第１の容積３４ａ内でピストンの第１の端３５ａと係合するヘッドを有する。外側リング３０ｂは、例えばねじ４０の第１の端が固定されることを可能にする半径方向突起を有する。

さらに、ピストン３５は、例えばピストンの第１の端３５ａとチャンバ３４との間に置かれた第１のシール４１を有する。第１のシール４１は、例えば環状であり、ピストンの第１の端３５ａのまわりに配置される。ピストン３５は、ピストンの第２の端３５ｂとチャンバ３４との間に置かれた第２のシール４２を有する。第２のシール４２は、例えば環状であり、ピストンの第２の端３５ｂのまわりに配置される。したがって、第２の容積３４ｂ内に収容された流体をシールされた状態で隔離することができる。

したがって、ピストン３５は、半径方向予荷重力が作用していない静止位置と、ピストン３５が中間部転がり軸受装置２７の外側リング３０ｂを動かす作動位置との間で動くことができる。オリフィス３８を通してチャンバ３４の第２の容積３４ｂに加圧流体を注入すると、ピストン３５が弾性戻り部材３７に押しつけられ、外側リング３０ｂを動かす。したがって、流体を注入し及び排出する行為が、半径方向予荷重力Ｆｏの作用を制御する。

軸受に、転がり軸受装置２６、２７、２８のための潤滑手段４３を設けることもできる。潤滑手段４３は、例えば軸受１４、１５、１６及び１７内に設けられたダクト４４を備え、該ダクトは、潤滑剤供給部に接続されるのみならず、各転がり軸受装置２６、２７、２８にもそれらを潤滑するために接続している。中間部転がり軸受装置２７の場合、ダクト４４は、例えば機械式アクチュエータ３２、３３を貫通する。例えば、図５で分かるように、潤滑手段４３のダクト４４は、ピストン３５を外側リング３０ｂに固定するねじ４０を貫通し、例えば転がり要素３１のところで外側リング３０ｂの外に至る。

変換ユニット７の初期状態（図５）において、軸受に回転工具は設けられていない。機械式アクチュエータ３２による半径方向予荷重力Ｆｏの作用は、非作動にされており、転がり軸受装置２６、２７、２８は同軸に位置合わせされ、それにより回転工具１０の端１０ａを導入することが可能になる。

端１０ａは、最初に端部転がり軸受装置２６の外側リング３０ａに挿入され（図６）、次いで順次、中間部転がり軸受装置２７（図７）に挿入され、最終的には全ての転がり軸受装置２６、２７、２８の中に挿入される（図８及び図９）。ひとたび回転工具１０の端１０ａが前方上部軸受１４内に完全に嵌め合わされると、チャンバ３４の第２の容積３４ｂのオリフィス３８を通して加圧流体を注入することによって、半径方向予荷重力Ｆｏが作用する。ピストン３５は、これによりチャンバ３４内で垂直方向に上昇し、中間部転がり軸受装置２７の外側リング３０ｂを上方に動かす。

したがって、機械式アクチュエータ３２によって中間部転がり軸受装置２７に作用する半径方向予荷重力Ｆｏの向きは、端部転がり軸受装置２６、２８の変換仕事の半径方向反作用力Ｆｒ１、Ｆｒ３に対抗し、それにより転がり軸受装置２６、２７、２８を回転工具１０の端１０ａに締め付け、その結果、取付けは、前方上部軸受１４と端１０ａとの間のクリアランスがゼロ又は事実上ゼロを示すようになっている。このようにして実現されるクリアランスのテークアップは、前方上部軸受１４が回転工具の精密な位置決め及び有効な保持剛性で回転工具１０を保持することを可能にする。

取外しの場合、回転工具１０、１１の端を軸受１４、１５、１６、１７から取り外す前に、流体の注入を停止することによって、半径方向予荷重力Ｆｏの印加が非作動にされる。このようにして、回転工具１０、１１の取外し及び取付けをより容易にするために、保守段階又は動作変更段階の間、半径方向予荷重力Ｆｏ、Ｆｏ’が作動しないようにすることができる。

本発明は、説明された及び図示された実施形態に限定されない。特許請求の範囲によって定められる範囲から別様に逸脱することなく、多数の修正を行うことができる。

Claims (11)

1. 回転式変換工具（１０、１１）を保持するための軸受であって、２つの端部転がり軸受装置（２６、２８）と、前記端部転がり軸受装置（２６、２８）の間に置かれた少なくとも１つの中間部転がり軸受装置（２７）とを備え、前記端部及び中間部転がり軸受装置（２６、２７、２８）は、前記回転式変換工具（１０、１１）の端（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）と係合することが意図されており、前記軸受は、前記中間部転がり軸受装置（２７）に、半径方向予荷重力（Ｆｏ、Ｆｏ’）を作用させるように構成された少なくとも１つの機械式アクチュエータ（３２、３３）を備えることを特徴とする、軸受（１４、１５、１６、１７）。
2. 前記機械式アクチュエータ（３２、３３）は、前記中間部転がり軸受装置（２７）の外側リング（３０ｂ）に半径方向予荷重力（Ｆｏ、Ｆｏ’）を作用させるように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載の軸受。
3. 前記機械式アクチュエータ（３２、３３）は、前記中間部転がり軸受装置（２７）の外側リング（３０ｂ）を半径方向に動かすように構成されたことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の軸受。
4. 前記機械式アクチュエータ（３２、３３）は、前記半径方向予荷重力（Ｆｏ、Ｆｏ’）の印加を作動させる又は非作動にするように構成された制御要素を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の軸受。
5. 前記機械式アクチュエータ（３２、３３）は、シリンダを備えることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の軸受。
6. 前記シリンダは、チャンバ（３４）と、ピストン（３５）とを備え、該ピストンの第１の端（３５ａ）は、チャンバ（３４）内で前記中間部転がり軸受装置（２７）の外側リング（３０ｂ）に対して半径方向に可動であり、該ピストンの第２の端（３５ｂ）は、前記中間部転がり軸受装置（２７）に固定されていることを特徴とする、請求項５に記載の軸受。
7. 前記端部及び中間部転がり軸受装置（２６、２７、２８）は各々、内側面と外側リング（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）とを有し、転がり軸受装置（２６、２７、２８）の少なくとも１つの内側面は、前記回転工具（１０、１１）の前記端（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）の外面（２９）によって形成されることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の軸受。
8. 一方が他方の上方に配置された上部回転工具（１０）及び下部回転工具（１１）を備えることが意図された平坦基材変換ユニットであって、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の少なくとも１つの軸受（１４、１５、１６、１７）を備えることを特徴とする、ユニット。
9. −前記上部回転工具（１０）の端（１０ａ、１０ｂ）と係合することが意図され、その機械式アクチュエータ（３２）が前記中間部転がり軸受装置（２７）を上方に動かすように構成された、軸受（１４、１６）と、
   −前記下部回転工具（１１）の端（１１ａ、１１ｂ）と係合することが意図され、その機械式アクチュエータ（３３）が前記中間部転がり軸受装置（２７）を下方に動かすように構成された、軸受（１５、１７）と、
   を備えることを特徴とする、請求項８に記載の変換ユニット。
10. 回転工具（１０、１１）を請求項１〜請求項７のいずれかに記載の軸受（１４、１５、１６、１７）に取り付けるための方法であって、
    −前記回転工具（１０、１１）の前記端（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）を前記軸受（１４、１５、１６、１７）に挿入するステップと、次いで
    −前記端部転がり軸受装置（２６、２８）の間に置かれた前記中間部転がり軸受装置（２７）に半径方向予荷重力（Ｆｏ、Ｆｏ’）を作用させるステップと、
    を含むことを特徴とする、方法。
11. 回転工具（１０、１１）を請求項１〜請求項７のいずれかに記載の軸受（１４、１５、１６、１７）から取り外すための方法であって、
    −前記端部転がり軸受装置（２６、２８）の間に置かれた前記中間部転がり軸受装置（２７）に対する半径方向予荷重力（Ｆｏ、Ｆｏ’）の印加を非作動にするステップと、
    −前記回転工具（１０、１１）の前記端（１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ）を前記軸受（１４、１５、１６、１７）から引き抜くステップと、
    を含むことを特徴とする、方法。

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