TW201446461A - 滾輪架 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種滾輪架，其包括至少兩個安裝在一殼體中的滾輪，在該滾輪之間可形成一滾輪間隙，其中該滾輪在端側以可轉動的方式支承在軸承中，並且該滾輪中至少一個設計為進給滾輪並具有一調節系統，借助該調節系統，將能移動該進給滾輪的軸承，因而改變滾輪間隙，其中該調節系統具有一齒條和一小齒輪，該小齒輪的齒部嚙合該齒條的齒部，並能在一馬達驅動下進行旋轉，其中可藉由改變該小齒輪和齒條之間的齒嚙合深度，改變該小齒輪和該齒條之間的間距。

Description

滾輪架

本發明涉及一種滾輪架，其包括至少兩個固定在一殼體中的滾輪，在該滾輪之間可形成一滾輪間隙，其中該滾輪在端側以可轉動的方式支承在軸承中，並且該滾輪中至少一個設計為進給滾輪並具有一調節系統，借助該調節系統，將能移動該進給滾輪的軸承，因而改變滾輪間隙。

同類型的滾輪架例如應用於塑膠膜和塑膠板的製造。一種典型的應用實例是所謂的砑光機(calendar stacks)，在該砑光機中，在擠出過程中形成的熔液在從寬縫工具中流出後被導引穿過兩個滾輪之間的可調節的砑光間隙。該熔液在此過程中得到冷卻並如此地成型，從而形成一條在整個薄膜面上厚度一致，並且外觀均勻的薄膜帶。同類型的所謂的研光機膜例如由聚苯乙烯、聚丙烯或聚酯製成，並例如在食品的運輸和保鮮以及在汽車業應用廣泛。

砑光機通常包括至少兩個滾輪，其中一個滾輪設計為固定的，至少另一個滾輪設計為進給滾輪。該進給滾輪可藉由調節系統進行移動，從而實現在固定和可調節的滾輪之間不同的砑光間隙設置。以這種方式能製造不同厚度的薄膜。

已知的砑光機通常配有液壓調節系統，該液壓調節系統具有各種缺點。在此所使用的液壓液(通常為油)在洩漏時會污染薄膜帶，從而使其無法使用。此外，需要定期更換的液壓溶液成本較高，並且相應的 裝置占地較大。最後，液壓系統經常無法以所需的精度進行控制，從而必須使用額外的、昂貴的測量裝置，用於確定所設置的砑光間隙並在需要時用於後續調整。

US 4 434 713 A揭示一種包括多個滾輪的壓延機，其中最上方的滾輪能對設有調節裝置的、位於其下方的另一滾輪施加壓緊壓力。從最下方的滾輪開始，通過嚙合的液壓缸進行間隙設置。

US 2 861 504 A和US 1 989 038 A描述的是包括設有軸-軸螺母系統的滾輪調整裝置的壓延機。但是為了確保可調節性，包括一軸和一在上面滑動的軸螺母的同類型系統不可避免地在兩個調節裝置中具有較大的游隙，從而使這種設計不適合於精確的間隙設置，例如在砑光機中。

本發明的目的是提供一種滾輪架，以克服現有技術的所述缺點，並實現對滾輪間隙的高精度、理想地無游隙設置。

一種具有申請專利範圍第1項所述特徵的滾輪架是本發明用於達成上述目的的解決方案。

本發明的有利的實施例和改進方案是附屬申請專利範圍的主題。

在本發明中，用於設置滾輪間隙的調節系統具有一齒條和一小齒輪，該小齒輪與該齒條處於齒嚙合中，並能在一馬達驅動下進行旋轉，其中可藉由改變該小齒輪和齒條之間的齒嚙合深度，改變該小齒輪和齒條之間的間距。

換而言之，本發明的主要思路在於通過一機電系統來取代目前用於滾輪進給的液壓系統。採用本發明的設計，並包括齒條和小齒輪的同類型系統在精確定位方面勝過傳統的液壓系統，是經濟的替代方案。

具體地，一齒條嚙合在該進給滾輪的軸承上，並與一能藉由馬達驅動的小齒輪如此地共同作用，使得該馬達和小齒輪的旋轉運動轉化為該齒條和進給滾輪軸承的線性運動。根據該馬達的旋轉方向，該進給滾輪能朝一固定的滾輪或遠離移動，以改變滾輪間隙。齒條和小齒輪對應的齒部如此地設計，從而能實現對調節行程的十分精確的設置。由此能實現最低至微米級別的調節行程。

由於在本發明中，該小齒輪和齒條之間的間距是可改變的，因而可設置和改變該調節裝置的這兩個處於嚙合中的部件之間的齒嚙合深度。通常小齒輪和與其對應的齒條之間的齒嚙合深度被設定為一預先指定的尺寸，當該小齒輪借助對應的馬達旋轉時，該尺寸基於佔優勢的齒隙確保小齒輪輪齒在該齒條齒部中的活動自由性。但是例如在到達所需位置後，如果由於相應地減小該小齒輪和齒條之間的間距來提高齒嚙合的深度，則現有的齒隙也會減小，並在理想情況下幾乎完全消失。

本發明利用上述的這種效應，借助本身有利的齒條-小齒輪系統來確保方便的調節，並消除該調節裝置內的游隙。通過這種方式，已經在實驗中將游隙設置到1/100mm以下。

一旦需要重新改變該滾輪間隙，則可以首先通過擴大小齒輪和齒條之間的間距，將該齒嚙合深度和伴隨其的齒隙重新提高到普通水準，然後通過轉動小齒輪使其移動所需的調節行程，直至重新開始游隙消除過程。

然而，由於僅在很少的情況下需要進行調節，可借助該調節裝置進行長期的設置，因為即使在游隙已消除的情況下也能進行調節。

在本發明的一種替代方案中，該小齒輪和馬達以中間隔有一可更換的間隔板的方式安裝在殼體上，並且該間隔板的厚度定義小齒輪和 齒條之間的間距。選擇適合的間隔板厚度，或對該板進行相應的返工(remachining)(如藉由機械打磨)，能以所需的程度消除該調節裝置內的游隙。

根據本發明的一種建議，可以藉由一嚙合在該小齒輪上的凸輪機構改變該小齒輪和齒條之間的間距，該凸輪機構能在相應的操縱時，例如藉由一手搖柄或可控制的傳動裝置來對小齒輪相對齒條的間距進行所需改變。

此外，該小齒輪11和齒條10之間的間距還能以可鬆開的方式固定，用於確保穩定的設置狀態。通過這種方式還可對該小齒輪相對齒條施加一預應力，用於徹底消除兩者間的游隙。該小齒輪和齒條還可配備適當的塗層，例如PVD塗層，用於例如盡可能減小摩擦和磨損。

根據本發明的一種建議，該齒條和小齒輪設計為斜齒(helical gearing)，用於實現更大的齒面支承面。

此外，該齒條還可經過淬火、磨削和磨光，用於實現良好的耐用性。

根據本發明的一種實施例，該進給滾輪在兩個軸承上各具有一根據本發明的、由齒條和小齒輪以及對應的驅動馬達組成的調節系統。優選地，該等兩個調節系統能進行集中控制，從而使滾輪能進行十分精確的平行移動，並在整個滾輪長度上對滾輪間隙進行尺寸一致的設置。

在本發明的另一種建議中，該調節系統的小齒輪和馬達之間佈置有一傳動機構。具有這樣的傳動機構，能實現例如驅動裝置的傳動比。在本發明的一種有利的實施例中，該傳動機構構造為扭轉剛度高、齒隙小的行星齒輪傳動機構，由此能實現特別高的傳動比。

根據本發明的一種實施例，驅動該小齒輪的馬達是伺服馬 達。除了緊湊的構造外，伺服馬達的特點還在於十分良好的調節特性，並能實現以微米級別的精度到達目標位置。

在本發明的滾輪架的另一種實施例中設置有三個滾輪，其中至少兩個滾輪構造為進給滾輪。在這樣的配置中，能對兩個滾輪間隙進行設置，並且例如需砑光的薄膜網能依次通過兩個砑光間隙進行導引，由此能在砑光過程中實現非常好的效果。

最後，本發明的滾輪架還能實現所謂的X交叉，其中一個進給滾輪以相對不可調節的滾輪可交錯的方式得到支承，用於對不可避免的滾輪彎曲進行補償，也就是說，這兩個滾輪滾輪的理想化中線不再彼此平行，而是彼此稍微交錯，從而能在兩個滾輪間設置一不受彎曲影響的、恒定的間隙。

1‧‧‧滾輪架

2、3、15‧‧‧滾輪

5、6、7、8、18、19‧‧‧軸承

4‧‧‧滾輪間隙

9‧‧‧調節系統

9a‧‧‧第二調節系統

10‧‧‧齒條

11‧‧‧小齒輪

12‧‧‧伺服馬達

14‧‧‧行星齒輪傳動機構

16‧‧‧支架

17‧‧‧馬達

20‧‧‧滾輪間隙

90‧‧‧偏心輪

91‧‧‧小齒輪

92‧‧‧栓

100‧‧‧齒根

111‧‧‧小齒輪輪齒

120‧‧‧間隔板

V‧‧‧方向

R‧‧‧箭頭方向

T‧‧‧間距

下面借助實施例，並參照附圖對本發明進行進一步的說明。

圖1 本發明的滾輪架的俯視圖；圖2 圖1的滾輪架的側視圖；圖3 本發明的滾輪架的一部分的視圖；圖4 本發明減小齒隙的原理的示意圖；圖5a 本發明的滾輪架的一種替代方案的按照圖3的視圖；圖5b 圖5a的裝置的側視圖

圖1和圖2示出一砑光機的整體標記為1的滾輪架，該滾輪架包括三個平行佈置的滾輪2、3、15，該滾輪固定在一支架16中。所有三個滾輪2、3、15在端側通過軸承5、6、7、8、18、19與該支架16連接，並在該軸承中以可轉動的方式得到支承。所有三個滾輪2、3、15各具有一自有 的驅動馬達17，通過該馬達能使其轉動起來。

佈置在中間的滾輪3是一固定滾輪，而兩個滾輪2、15構造為進給滾輪。該等兩個進給滾輪在兩側各配有一調節系統9，通過該調節系統，對應的軸承5、6、18、19連同被接納在其中的滾輪2、15能沿該支架16線性移動。

藉由移動軸承1、6、18、19能設置該滾輪2和3之間的滾輪間隙4，以及滾輪3和15之間的滾輪間隙20。

對該調節系統9的結構和工作原理的以下說明限於圖1左下方所示的、用於移動滾輪2的軸承5的調節系統9。由於滾輪架結構的對稱性，同理適用於佈置在滾輪2的另一端上的調節系統9，以及控制滾輪15位置的兩個調節系統9。

該調節系統9具有一齒條10和一與其共同作用的小齒輪11。該齒條10嚙合在軸承5上。該小齒輪11能在一伺服馬達12和一位於兩者間的行星齒輪傳動機構14的驅動下進行旋轉，由此使該齒條10和由其帶動的軸承5以線性且被導引的方式通過該支架結構16移動。根據該伺服馬達12的旋轉方向，所述移動朝向固定的滾輪3或遠離之。通過使用伺服馬達，能十分精確地到達所需位置。

為了使所述滾輪2能精確地、平行於固定滾輪3移動和定位，用於兩個軸承5和6的進給運動的該調節系統9的驅動同步進行。

一旦通過對調節系統9的上述操縱使該進給滾輪2、15移動了所需的調節行程，並且已將相對固定滾輪3的滾輪間隙設置為所需的尺寸，所有可調節的滾輪必須盡可能以無游隙的方式得到支承，以確保產品品質盡可能地穩定，從而即使在滾輪之間的表面壓力進行調整時也將該滾輪間隙保持在所需的尺寸。

為此，包括其行星齒輪傳動機構14和由其驅動旋轉的小齒輪11的該伺服馬達12，如圖3所示，支承在一凸輪機構中，該凸輪機構由一包括外齒部的環形偏心輪90和一嚙合在該外齒部中的小齒輪91組成，透過一嚙合在栓92上的旋轉工具(未示出)或適合的驅動馬達，該小齒輪能圍繞其自身的軸線旋轉，並由於齒嚙合而帶動偏心輪90一起轉動。

如圖4的示意圖所示，在沿一個或另一個轉動方向操縱該偏心輪90時，會導致與該齒條10嚙合的小齒輪11在該齒條10的齒根100中偏移或背向該齒根偏移，如圖4中箭頭S所示。

當操縱該偏心輪90，使該小齒輪11沿箭頭S方向向右偏移時，該小齒輪11的小齒輪輪齒111在該齒條10中的齒嚙合深度增加，從而小齒輪11和齒條10之間的間距T相應地減小。同時該小齒輪11和齒條10之間的齒隙也相應地減小，從而能幾乎徹底消除該小齒輪11和齒條10之間的游隙。

如需重新操縱該調節系統9，用於改變進給滾輪2、15和固定滾輪3之間的滾輪間隙，則首先借助該小齒輪91如此地轉動偏心輪90，使該小齒輪11如圖4所示，沿箭頭S的反方向向左運動，從而通過增大小齒輪11和齒條10之間的間距T來減小小齒輪11和齒條10之間的齒嚙合深度，直至重新實現足夠的齒隙，用於該小齒輪11沿箭頭方向R輕鬆地轉動，並作為反應，沿V方向移動。一旦通過這種方式調整到了所需的新的滾輪間隙，即重新操縱該偏心輪90，用於再次盡可能地減小齒嚙合深度。

作為備選方案，該齒隙還可以持續地減小並保持至一最低值，因為即使這樣，該小齒輪11也能在該齒條10中運動。然而，所設置的較小的齒條齒隙實現了對滾輪間隙高精度的設置。

在製造砑光機薄膜時，在塑化單元中製造，並從寬縫工具中流出的熔液流被導入圖1的砑光機中，並在此首先導引通過滾輪2，然後穿 過滾輪間隙4，在滾輪3下方經由滾輪間隙20再次通過滾輪15導引。在該砑光機上通常連有一捲取機，在該捲取機中纏繞著生產的薄膜。對砑光機的該滾輪2、3、15進行冷卻，以冷卻熔液流。

在圖1所示的情況中，該滾輪間隙4打開幅度較大，例如用於在開始時捲入待砑光的熔液流。一旦熔液流被藉由滾輪2、3、15導引，並穿過滾輪間隙4、20，可藉由軸承5、6的移動，以上述方式減小該滾輪間隙4至一預先設置的、對於對應的砑光過程所需的尺寸。圖1中以滾輪間隙20為例示出了對砑光間隙的這樣的窄幅設置。圖2的側視圖示出了位於兩個由於相應的移動而產生的彼此分離的位置中的、構造為進給滾輪的滾輪2。

利用本發明的、具有一伺服馬達和一行星齒輪傳動機構的滾輪架，可根據所使用的滾輪類型，施加最高至500,000N的保持力和最高100,000N的移動力。以這種方式可實現的移動行程通常在150和200mm之間，而定位精度在5μm和2μm之間。

本發明的包括機電調節系統的滾輪架的優點主要在於相對液壓系統而言精確的可控制性和簡化的操作性。此外，該機電系統還具有更緊湊的結構和更小的磨損。由於記由本發明的系統所實現的、進給滾輪的精確可定位性，可以省去用於後續調整滾輪間隙的額外的測量和調整裝置，從而使用機電系統而實現經濟性的優點。

在圖5a、圖5b的實施例中，驅動該小齒輪11的馬達12以中間隔有一可更換的間隔板120的方式固定在殼體上，其中該間隔板120的厚度定義小齒輪11和齒條10之間的間距，並由此定義該小齒輪11的小齒輪輪齒在齒條10中的齒嚙合深度。

如果例如透過更換和/或加工該間隔板120而改變其厚度，則小齒輪11和齒條10之間的間距，以及由此該齒隙也相應地變化。該間隔板 120設計地越薄，該游隙即越小。從而能將該齒隙調整為一盡可能最佳的最小值。

最後，如圖5b所示，在所示實施例中，兩個進給滾輪2、15均設有一調節系統9，但該進給滾輪15額外地設計為一相對調節系統9轉動90°佈置的第二調節系統9a，借助該第二調節系統能為固定滾輪3調整一軸向交叉定向，用於補償該滾輪的彎曲。

1‧‧‧滾輪架

2、3、15‧‧‧滾輪

5、6、7、8、18、19‧‧‧軸承

4‧‧‧滾輪間隙

9‧‧‧調節系統

10‧‧‧齒條

11‧‧‧小齒輪

12‧‧‧伺服馬達

14‧‧‧行星齒輪傳動機構

16‧‧‧支架

17‧‧‧馬達

Claims (11)

1. 一種滾輪架(1)，其包括至少兩個安裝在一殼體(16)中的滾輪(2,3)，在該等滾輪之間可形成一滾輪間隙(nip)(4)，其中該等滾輪(2,3)在端側以可轉動的方式支承在軸承(5,6,7,8)中，並且該等滾輪(2,3)中至少一個設計為一進給滾輪並具有一調節系統(9)，借助該調節系統，將能移動該進給滾輪的軸承(5,6)，因而改變滾輪間隙(4)，其特徵在於，該調節系統(9)具有一齒條(10)和一小齒輪(11)，該小齒輪的齒部嚙合該齒條的齒部，並能在一馬達(12)驅動下進行旋轉，其中可藉由改變該小齒輪(11)和該齒條(10)之間的齒嚙合深度，改變該小齒輪(11)和該齒條(10)之間的間距。
2. 如申請專利範圍第1項所述的滾輪架(1)，其中，可以藉由一作用在該小齒輪(11)上的一凸輪機構改變該小齒輪(11)和該齒條(10)之間的間距。
3. 如申請專利範圍第1項所述的滾輪架(1)，其中，該小齒輪(11)和該馬達(12)以中間隔有一可更換的間隔板(spacer plate)(120)的方式安裝在該殼體(16)上，並且該間隔板(120)的厚度定義該小齒輪(11)和該齒條(10)之間的間距。
4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，該小齒輪(11)和該齒條(10)之間的間距能夠以可鬆開的方式固定。
5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，該進給滾輪在該等軸承(5,6)上之各者上具有一調節系統(9)。
6. 如申請專利範圍第5項所述的滾輪架(1)，其中，該進給滾輪的兩個調節系統(9)能集中控制。
7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，該調節系 統(9)的小齒輪(11)和馬達(12)之間佈置有一傳動機構(14)。
8. 如申請專利範圍第7項所述的滾輪架(1)，其中，該傳動機構(14)構造為行星齒輪傳動機構。
9. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，該馬達(12)是伺服馬達。
10. 如申請專利範圍第1至8項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，設置有三個滾輪(2,3,15)，其中至少兩個滾輪(2,15)設計為進給滾輪。
11. 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的滾輪架(1)，其中，該進給滾輪(2,15)中的至少一個係被支承以能相對該滾輪(2)可交叉地(crosswise)移動，從而能對彎曲進行補償。