专利名称：辊筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于处理移动的带状材料的辊筒，如处理造纸机生产的纸张的辊筒。尤其是，本发明涉及一种所谓的自加载偏转受控辊筒，它的加压装置位于辊筒内，以根据需要对辊筒缘的内缘表面在一个或多个部位上施加压力来控制辊筒缘的沿其表面纵向延伸线的偏转，使得直线的、向上或向下弯曲的移动量外在一个受控范围内。更进一步说，本发明涉及一种自加载偏转受控辊筒，其辊筒缘在受驱动的同时可相对于其纵向轴线横向移动。
自加载偏转受控辊筒已为公众所知，例如美国专利第3，885，283、4，048，701和4，520，723号中所描述的。用于驱动偏转受控辊筒的装置有很多种。但是这些设计通常都是很复杂的，这是由于辊筒缘必须相对于其固定支承梁被驱动的原因。而且，由于辊筒缘必须适应在它的受控偏转结构的操作中产生的某种挠曲，并且由于辊筒表面必须能够与一个配对辊筒进入和脱离压区接触，就使其变得更加复杂。
现有技术中的自加载偏转受控辊筒在其中一端采用自位轴承以便与辊筒缘相对于一个同其旋转轴线横向的轴线的少量但很关键的挠曲运动相协调。现有的自加载偏转受控辊筒还采用一个传动齿轮箱，该齿轮箱需要自己的轴承来支承而不依靠辊筒缘。
有些现有技术中的自加载偏转受控辊筒采用滑动套环或箍圈，轴承的内圈安装在该套环上，而辊筒缘则可转动地安装在轴承上，这样就使辊筒缘可相对于固定辊筒轴或支承轴横向运动。这种装置可见于美国专利第3，885，283号。为了能够精确地运转，这种装置需要精密的容差，但是这种精密的容差使得滑动配合的表面需要昂贵的准确精加工。否则，较大的偏差会引起不希望出现的振动。
现有技术中用于驱动偏转受控辊筒的装置非常复杂，这是由于需要支承固定辊筒支承轴，同时还要给辊筒缘提供动力。这些装置通常必须采用三座圈轴承，这种轴承非常之昂贵。还有一点，采用现有技术中的与支承轴的纵向轴线同轴的驱动机构来驱动偏转受控辊筒时，它不能够适应辊筒缘相对于支承轴的横向运动。
本发明提出一种装置，它可使自加载辊筒缘同一个配对辊筒实现压区接触而无需移动任何一个辊筒的支承轴。本发明还提出一种装置，其辊筒的偏转可控，使得整个辊筒缘可相对于它的纵向旋转轴线横向移动。最后，本发明提出一种装置，其辊筒可以自加载和偏转受控，同时相对于固定支承轴对辊筒缘提供直接驱动。
在本发明中，辊筒缘安装在一个端部组件上，端部组件则支承在一个非自位轴承(如滚锥轴承)的轴承箱上。这样，在辊筒缘和轴承箱之间建立并维持了固定对中。
在辊筒的一端，一个内啮合齿轮构成端部组件的一部分并由此在该端与轴承箱严格对中。一个带有一传动齿轮的驱动轴可旋转地安装在该轴承箱中，而使得传动齿轮同内啮合齿轮相啮合以给辊筒缘提供转动动力。由于驱动轴同带动辊筒缘的内啮合齿轮安装在同一个轴承箱内，在各种运行情况下传动齿轮和内啮合齿轮都能建立和维持正确的对中。
在辊筒两端的轴承箱都可转动地安装在支承座上，其位置偏离辊筒的纵向轴线。辊筒的中央支承轴也可转动地支承在这同一些支承座上。这样的设置使得轴承箱和辊筒缘表面能相对于中央轴运动。
偏转受控辊筒内有一个或多个加压元件，例如支撑块，它们由一个或多个活塞带动以根据需要给辊筒缘提供横向运动和(或)偏转控制，并且与辊筒支承轴的任何运动无关。这就使得在辊筒两端的支承座能够直接安装在与自加载偏转受控辊筒处于压区接触的一个辊筒的支承座或轴承箱上。
因此，当需要使配对辊筒脱开或闭合压区接触，或者当需要控制偏转受控辊筒的偏转时，在支承轴和辊筒缘之间施加的力完全由两个辊筒的支承座间的联接承受了，而压区加载力不会传到支承任一辊筒的机架上。
由于采用了非自位轴承来支撑辊筒缘，辊筒缘相对于轴承箱维持了固定对中，因此轴承箱就可用作齿轮箱。这就允许驱动轴和传动齿轮同带动辊筒缘的内啮合齿轮安装在同一个轴承箱内。
因此，本发明的目的是提供一种自加载偏转受控辊筒，其中辊筒的驱动是同其轴承套的安装和箱罩相结合的。
本发明的另一个目的是提供一种自加载偏转受控辊筒，其中辊筒缘不是由自位轴承来支承的。
本发明的又一个目的是提供一种自加载偏转受控辊筒，其中齿轮箱轴承和可旋转的套支承轴承的功能是相结合的。
本发明的一个特征和目的是提供一种偏转受控辊筒，其轴承在辊筒缘和轴承箱之间维持固定对中。
本发明的另一个特征是提供一种自加载偏转受控辊筒，它具有一个外铰接的轴承箱。
本发明的又一特征和优越性是提供一种自加载偏转受控辊筒，它结构简单，并可采用外部压力缸来抬起辊筒使其进入或脱离压区配合，或者在配对辊筒的边缘施加边缘压力。
本发明的这些和其它的目的、特征和优越性对于本领域的技术人员来说在阅读了以下结合附图对优选实施例所作的说明之后将变得更加清楚。
附图的简要说明如下
图1是自加载偏转受控辊筒的端视图，该辊筒安装在一个配对辊筒之下，并且在每个轴承箱上都附有压力缸。
图2是图1所示的辊筒对的一端的侧视图。
图3是和图1所示装置相类似的自加载偏转受控辊筒及其配对辊筒的端视图，但是在轴承箱和支承座之间没有压力缸。
图4是自加载偏转受控辊筒的俯视剖视图。
图5是图2所示装置的部分剖开的侧视图。
下面结合附图对实施例进行详述，参见图4和5，所示为一个自加载偏转受控辊筒4，它有一个固定的支承轴10，其两端的轴颈11可转动地安装在支承座13上。一个中空、筒状的辊筒缘12围绕支承轴装置。一个或多个轴承支承块42采用公知的流体静力学或流体动力学原理来操纵，支承块由一个或多个安装在支承轴10内的槽腔中的活塞40支撑。支承块42设置在支承轴和辊筒缘的内表面之间的空间内以在支承轴上给辊筒缘提供支承元件。在辊筒缘的各端都有一辊筒端部组件14，它包括一个环形法兰17，法兰由六角螺栓8固定以与辊筒缘关于纵向轴线6同轴。一个轴承环18牢靠地安装在辊筒前端的辊筒端部组件上。同样，一个内啮合齿轮20安装在辊筒后端的辊筒端部组件上。这样，辊筒端部组件包括法兰17和轴承环18或内啮合齿轮20。
在辊筒的前端有前轴承箱22，在辊筒的后端有后轴承箱23。端部组件的轴承环18和内啮合齿轮20由滚锥轴承16可旋转地安装在轴承箱上。这些滚锥轴承是非自位轴承。这样做的重要性在于滚锥轴承不允许其内圈和外圈之间相对于一与其旋转轴线横向的轴线有任何摆动。所以，轴承环18和内啮合齿轮20也不能相对于一与辊筒缘旋转轴线横向的轴线运动。
参见图1-3，轴承箱22，23依次可转动地安装在带有摆动臂24的支承座13上，在摆动臂上装有球形衬套26以绕轴或销27转动。这些轴承箱枢轴都位于平面34内(见图1和图3)，平面34基本水平并与平面36垂直。平面36延伸分别穿过自加载偏转受控辊筒4及其配对辊筒2的旋转轴线6、3，以及支承块42和接触的压区线N。
参见图5，一个驱动轴28安装在后轴承箱23中，在靠近它的两端处有驱动轴的轴承30以使其能绕纵向轴线5旋转。轴线5与辊筒缘12绕其旋转的轴线6平行。一个传动齿轮32固装在驱动轴上并与内啮合齿轮20相啮合。由于驱动轴28和内啮合齿轮20都固装在同一个轴承箱23中，并且由于内啮合齿轮轴承16不是自位轴承，传动齿轮32和内啮合齿轮20之间就维持了可靠的对中。换句话说，滚锥轴承维持了其内圈和外圈之间的固定对中，以及在轴承箱内的内啮合齿轮的相应的对中。
在图1所示的另一实施例中，压力缸38装在支承座13和前、后轴承箱22、23之间以使自加载偏转受控辊筒4绕其铰接轴27产生摆动运动。当偏转受控辊筒相对于一配对辊筒2处于低位时(如图1所示)，这些典型的由加压液体操纵的液压缸形式的压力缸38因为通过其摆动臂24连接在轴承箱上，所以能够操纵以增加或减小施加在辊筒边缘的载荷。在造纸时，无论偏转受控辊筒是用在一台造纸机的压榨部或是压光部，对通过机器移动的卷筒纸的边缘的这种控制对于保证纸厚的均匀性和横穿过机器方向的精整都是至关重要的。
当偏转受控辊筒相对于其配对辊筒2处于上位时，例如将图1所示实施例倒转180°，可以操纵压力缸38以向上抬起辊筒4并使其脱离与配对辊筒2的压区接触。这样就可省去装备一些内部装置，如安装在与活塞40和支承块42相反处的加压活塞和支承块装置，否则这些装置都是必须的。在这个上位，压力缸38也可用来改变施加在配对辊筒之间接触的压区线N处的边缘的压力，这样，就可控制纸厚并在这些位置进行精整。
参见图4和图5，操作时，偏转受控辊筒4用轴颈11可转动地安装在支承座13上。它的辊筒缘12可旋转地安装在前、后轴承箱22、23内的非自位轴承如滚锥轴承上，轴承箱22、23则通过枢轴27可转动地安装在支承座13上。驱动轴28通过一个柔性传动装置(图中未示)联接到动力源如一个马达(未示)上，驱动轴带动传动齿轮32，传动齿轮与内啮合齿轮20相啮合以转动辊筒缘。
在偏转受控辊筒内供入的加压液体，例如液压油，压紧在一个或多个活塞40的底部以使得一个或多个支承块42对压区线N下面的辊筒缘内表面施加力，并控制它的偏转或者在辊筒缘沿与配对辊筒2接触的压区线N的表面产生一个隆起。偏转受控辊筒对辊筒缘内侧施力的方式是现有技术中公知的内容，因此在这里就不进行更详细的讨论了。在这方面，可参见美国专利3276102，其内容可以作为参考被结合起来。一个或多个活塞，以及一个或多个支承块可以用作支承元件以相对于辊筒轴10支撑辊筒缘12。同样，支承块的操纵可以根据公知的液体静力学或液体动力学原理来进行。
启动支承块和活塞支承元件即可使得辊筒缘12相对于纵向轴线6横向运动，如双向箭头9所指。由于支承轴10是靠其轴颈支撑在支承座13上，活塞的启动和随之产生的辊筒缘的横向运动使得前、后轴承箱22、23绕枢轴27向上转动。在这个上升的，或者称作加载的位置，辊筒旋转轴线6不再与穿过辊筒轴颈的纵向轴线相重合。在驱动轴28、齿轮32、20和辊筒缘12之间不会产生歪斜或相对运动，因为它们都随着后轴承箱23一起运动。通过启动辊筒自身的内支承元件，辊筒缘12就横向运动同一配对辊筒2进入压区接触，辊筒就由此实现了自加载。作用在支承轴10上的反作用力可能会引起该轴向下挠曲。这一挠曲由支承在辊筒两端支承座13上的轴颈11上的球形衬套15所吸收。配对辊筒2通过其轴承箱7和支承座46而与偏转受控辊筒4进入啮合。轴承箱7和支承座46(它们可以是一体的)由螺栓48固定在支承座13上。所有的压区载荷和反作用力都由支承座和将它们固定在一起的螺栓所吸收。因为没有任何负载传递到造纸机的机架上，所以也就不会有任何负载会传递到任何摆动臂上。
在两辊筒加载进入压区接触后，再驱动活塞就可用现有技术中公知的方式控制辊筒缘沿接触压区线的偏转。
当辊筒以压区接触状态下需要卸载时，反向启动活塞，辊筒缘绕枢轴27向下摆动就在辊筒2和4之间产生了一条缝隙。
在图1所示实施例中，其操作基本上同以上所描述的一样，但是，压力缸38可摆动地将轴承箱22、23同支承座13相连。如果需要的话，压力缸可以用来实现(或增大)偏转受控辊筒的加载和卸载。
这样，一种完成所提出的发明目的并包括所规定的特征和优点的自加载偏转受控辊筒就得以公开。在不违背发明精神和所要求的保护范围前提下，可以对前述优选实施例中的特定结构作出各种改变。例如，虽然在优选实施例中所采用的是滚锥轴承，但这仅仅是用作举例，任何其它能在内啮合齿轮和辊筒缘之间维持固定对中的轴承都可采用。
另外，在优选实施例中所示和所描述的轴承箱是铰接支撑并联接到支承座上的，但是其它用于将轴承箱支撑并联接到支承座上的装置，例如滑动销和挡块结构，也应在本发明考虑的范围之内。
权利要求
1.一种自加载偏转受控辊筒，该辊筒是用于与一个配对辊筒沿它们的接触压区线啮合，该辊筒的特征包括一个固定的支承轴，一个围绕支承轴设置的可旋转的辊筒缘，其间限定一空间，支撑所述支承轴两端的端部支承装置，固定在辊筒缘各端的辊筒端部组件，包括在辊筒缘一端的一个内啮合啮轮，设置在辊筒缘两端的轴承箱，安装在轴承箱内辊筒端部组件间的轴承，它可旋转地支承辊筒缘并维持辊筒缘和轴承箱之间的固定对中，安装在支承轴上的辊筒缘支承元件装置，用以横向可动且可旋转地相对于支承轴支承辊筒缘，和可动地将轴承箱连接到端部支撑装置上的装置，并使得轴承箱可相对于端部支承装置运动。
2.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征还包括与内啮合齿轮啮合的驱动装置，用以可旋转地驱动辊筒缘。
3.根据权利要求2所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是驱动装置安装在轴承箱中，以在驱动装置和内啮合齿轮间建立和维持固定对中而与辊筒缘相对于支承轴的横向运动无关。
4.根据权利要求3所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是驱动装置包括安装在一驱动轴上的一个齿轮，该驱动轴则是可旋转地安装在轴承箱上。
5.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是支承轴的端部可转动地支撑在端部支承装置上。
6.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是轴承箱是可摆动地安装在端部支承装置上。
7.根据权利要求6所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是，轴承箱是可摆动地安装在端部支承装置上，且安装在一个平面内，该平面与另一沿辊筒缘的旋转轴线和辊筒缘与配对辊筒接触的压区线之间延伸的平面基本成90°。
8.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是所述的轴承为滚锥轴承。
9.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征还包括可操纵地与轴承箱相连的压力缸，用以相对于轴承轴横向推动辊筒缘的端部。
10.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是辊筒缘支承元件装置包括支承块装置，支承块装置沿辊筒缘与另一辊筒的接触压区线设置在辊筒缘的内表面下面的空间内，还包括加压地支撑支承块的活塞装置，用以推动支承块装置使其压紧在辊筒缘上以相对于支承轴向上横向移动辊筒缘。
11.根据权利要求1所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是端部支承装置包括支承座，它适合于安装一配对辊筒。
12.一种自加载偏转受控辊筒，该辊筒是用于与一个配对辊筒沿它们的接触压区线啮合，该辊筒的特征包括一个固定的支承轴，一个围绕支承轴设置的可旋转的辊筒缘，其间限定一空间，可转动地支撑所述的支承轴两端的端部支承装置，固定在辊筒缘各端的辊筒缘端部组件，包括在辊筒缘一端的一个内啮合齿轮，设置在辊筒缘两端的轴承箱，它可动地连接并支撑在端部支承装置上，安装在轴承箱内辊筒端部组件间的轴承，它可旋转地支承辊筒缘并维持辊筒缘和承箱的固定对中。安装在支承轴上所述的空间内的辊筒缘支承元件装置，用以横向可动且可旋转地相对于支承轴支承辊筒缘，可旋转地安装在轴承箱内的驱动装置，驱动装置包括一个齿轮，它与所述内啮合齿轮相啮合以使辊筒缘相对于支承轴产生旋转运动。
13.根据权利要求12所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是轴承箱是可摆动地支承在端部支承装置上，其支承位置在一个延伸穿过摆动枢轴和辊筒的平面内，该平面与另一个穿过辊筒旋转轴线和辊筒缘与配对辊筒接触的压区线的平面基本上成90°。
14.一种自加载偏转受控辊筒，该辊筒是用于与一个配对辊筒沿它们的接触压区线啮合，该辊筒的特征包括一个固定的支承轴，一个围绕支承轴设置的可旋转的辊筒缘，其间限定一空间，支撑所述支承轴两端的端部支承装置，固定在辊筒缘各端的辊筒端部组件，包括在辊筒缘一端的一个内啮合齿轮，设置在辊筒缘两端的轴承箱，它可转动地连接并支撑在端部支承装置上，安装在轴承箱内辊筒端部组件间的轴承，它可旋转地支承辊筒缘并维持辊筒缘和轴承箱的固定对中，可操纵地与轴承箱相连的压力缸，用以相对于轴承箱横向推动辊筒缘的端部，安装在支承轴上所述的空间内的辊筒支承元件装置，用以横向可动旋转地相对于支承轴支承辊筒缘，可旋转地安装在轴承箱内的驱动装置，包括一个齿轮，它与所述内啮合齿轮相啮合以使辊筒缘相对于支承轴产生旋转运动。
15.根据权利要求14所述的自加载偏转受控辊筒，其特征是压力缸可操纵地连接轴承箱和端部支承装置。
全文摘要
一种自加载偏转受控辊筒，它的两端用非自位轴承可旋转地安装在轴承箱上，轴承箱又可转动地安装在支承座上。沿辊筒延伸的固定支承轴可转动地安装在同一支承座上。在辊筒的一端有一驱动轴，其上的传动齿轮与一安装在和辊筒缘表面同轴的端部的内啮合齿轮相啮合，以驱动辊筒缘，而同时又能在该辊筒工作的自加载状态下使辊筒缘相对于支承轴横向运动。
文档编号F16C13/00GK1040556SQ8810614
公开日1990年3月21日 申请日期1988年8月20日 优先权日1987年8月20日
发明者理查德·拉塞尔·赫格特, 阿诺德·詹姆斯·罗尔力格 申请人:美商贝洛特公司