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

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。