[发明专利]运动学惰辊

说明书

本发明公开了一种惰辊，该惰辊具有固定轴，固定轴具有至少一个球形轴承和能够但不必为球形轴承的第二轴承。在一些实施方案中，第二轴承以可滑动方式安装在中心轴上。外壳安装在这些轴承之间。由温度变化引起的任何尺寸变化能够通过第二轴承的滑动运动来适应，从而避免外壳因弯曲或屈曲而变形。在其他示例性实施方案中，球形轴承包括固定地安装在中心轴上的第一壳体元件，和抵靠第一壳体元件设置的互补的第一自由元件。第二轴承元件安装在中心轴上，并且外壳附接到第一自由元件并能够旋转地安装到第二轴承元件，其中安装在中心轴上的偏置元件推压第二自由元件远离第一自由元件。

背景技术

近年来，以不定长度的材料幅材形式或通过从不定长度的材料幅材转变来制造产品已成为一种流行的制造方法，前提条件是该产品本身适用于此类方法。当使用基于幅材的辊对辊制造工艺时，通常获得高生产率和较低成本。当使用此类基于幅材的方法时，发展成熟的技术对不定长度的幅材的移动和处理的需求日益增长。

固定轴惰辊通常用于在生产过程中支撑和/或挠曲不定长度的幅材。通常希望构造此类惰辊以对被支撑的幅材提供最小旋转摩擦力。由惰辊中的旋转摩擦力引起的能量损耗由动能从幅材转移到惰辊构成。由于若干原因，这是不可取的，包括丧失对幅材的精确张力控制的可能性。

出于各种原因，固定轴惰辊通常优于类似的活动轴辊。固定轴辊相比于类似的活动轴设计可具有较小的辊面挠曲，因为轴承位于头部中(即，更靠近辊的中心)。另外，相比于活动轴辊，将固定轴辊安装在制造设备上，并且保持其对齐通常为较容易的。

发明内容

辊对辊加工内的高精密应用需要将幅材和辊定位成大于5微米。这些高精密应用中的一些应用包括对准的微复制、对准的印刷和辊计量的涂布。提供此类位置控制的幅材引导件需要惰辊具有低于操纵规格的误差运动(轴向和径向)。当需要此类精密辊在一定温度范围内保持其精确的位置公差时，会产生特定的困难。温度变化通常导致辊内部件的尺寸变化，从而影响其精确的定位、对齐和性能。

一般来讲，本公开涉及一种惰辊，惰辊具有固定轴，固定轴具有至少一个球形(例如，半球形)轴承和能够但不必为球形(例如，半球形)轴承的第二轴承。

第二轴承以可滑动方式安装在轴上。外壳安装在这些轴承之间。由温度变化引起的任何尺寸变化能够通过第二轴承的滑动运动来适应，从而避免外壳因弯曲或屈曲而变形。

在一个方面，本公开涉及一种辊，辊具有：固定中心轴；第一球形轴承，第一球形轴承包括固定地安装在中心轴上的第一壳体元件，和抵靠第一壳体元件设置的互补的第一自由元件；第二轴承，第二轴承包括以可滑动方式安装在中心轴上的第二壳体元件，和抵靠第二壳体元件设置的互补的第二自由元件；以及附接到第一自由元件和第二自由元件两者的外壳。

在一些实施方案中，第二轴承包括球形轴承。在另选实施方案中，第二轴承包括径向轴承。在此类实施方案中，可有利地存在平面推力轴承以有助于预加载径向轴承，因为径向轴承为过约束系统，对于该过约束系统而言，惰辊轴或外壳的变形将施加可能影响组件精密性的力矩。

在某些示例性实施方案中，将存在用于抵靠第二自由元件推压第二壳体元件的装置，诸如加压活塞；弹簧加载式衬圈；液压致动器、气动致动器或电动致动器；或顺应性机械装置(例如，弹簧或柔性垫片)。

在其他示例性实施方案中，空气衬套附接到第二壳体元件以用于将第二壳体元件的运动约束为围绕固定中心轴的轴线的旋转和沿着固定中心轴的轴线的平移。

在另一方面，本公开涉及一种辊，该辊具有：固定中心轴；第一球形轴承，第一球形轴承包括固定地安装在中心轴上的第一壳体元件，和抵靠第一壳体元件设置的互补的第一自由元件；能够旋转地安装在中心轴上的第二自由元件；附接到第一自由元件和第二自由元件两者的外壳；以及安装在中心轴上的偏置元件，偏置元件推压第二自由元件远离第一自由元件。