JP2010501817A - 転がり軸受装置 - Google Patents

Abstract

内外に設けられかつ互いに角を成している別個の回転軸線の周りに回転可能な２つの構造部分特に抄紙機用幅張出しロールのロール芯及びロール外被の回転支持用転がり軸受装置は、外側構造部分（２５）を回転支持する外側転がり軸受（２）、外側転がり軸受（２）を保持しかつ外側転がり軸受（２）の角度変化を可能にする玉継手（８）、内側構造部分（２３）を回転支持する角度変化可能な内側転がり軸受（１３）、及び内側偏心環（１２）及び外側偏心環（７）から成る偏心器を含み、これらの偏心環（７，１２）を介して両方の転がり軸受（２，１３）の中心（Ｍ_１，Ｍ_２）が互いに変化可能である。

Description

本発明は、内外に設けられかつ互いに角を成している別個の回転軸線の周りに回転可能な２つの構造部分特に抄紙機用幅張出しロールのロール芯及びロール外被の回転支持用転がり軸受装置に関する。

内外に設けられている２つの回転可能な構造部分を別々に支持することは、しばしば必要である。その例は抄紙機用の新しい幅張出しロールである。このような幅張出しロールでは、２つのロール即ち内側のロール芯と外側のロール外被が内外に設けられて、互いに弾性的に曲げられる。外側ロール即ちロール外被は、紙匹上で転がる本来の作業ロールであり、内側ロール即ちロール芯は支持ロールである。各ロールは独立して転がり軸受に支持される。転がり軸受の中心は、０と最大間隔との間で異なるように偏心して変化される。これによりロールは大きいか又は小さい強さで弾性的に曲げられる。このような幅広の張出しロールの支持は、今まで適当な改造部品を持つ２つの別個の標準転がり軸受を使用して行われて、両方のロールの別個の支持を可能にし、その相対移動も可能にしていた。このため改造部品を特別に調整せねばならず、部品費用が必然的に大きくなり、潤滑剤の供給が複雑であり、この構造も比較的大きくなり、しばしば大きい所要場所を要求する。

従って本発明の基礎になっている問題は、このような２つの構造部分特に幅張出しロールの簡単でこじんまりした支持の可能性を提示することである。

この問題を解決するため本発明によれば、転がり軸受装置は、外側構造部分を回転支持する外側転がり軸受、外側転がり軸受を保持しかつ外側転がり軸受の角度変化を可能にする玉継手、内側構造部分を回転支持する角度変化可能な内側転がり軸受、及び内側偏心環及び外側偏心環から成る偏心器を含み、これらの偏心環を介して両方の転がり軸受の中心が互いに変化可能である。

本発明による転がり軸受装置では、３つの別個の軸受が統合された機能単位又は構造単位にまとめられる。外側転がり軸受は、外側構造部分ここではロール外被の回転支持に役立ち、この外側転がり軸受は、半径方向内方へ見てその後に接続される玉継手を介して角度変化可能で、ロールをその縦軸線の方へ弾性的に曲げるために必要な角度変化を保証する。更に半径方向内側に角度変化可能な内側転がり軸受が設けられて、内側構造部分ここではロール芯の回転支持に役立つ。この場合もロール芯の縦軸線に対してこのロール芯の弾性変形のため角度を合わせるのを可能にするため、この転がり軸受も角度変化可能である。両方の構造部分又はロール部分のこの弾性変形は、構造単位が、内側偏心環及び外側偏心環から成る偏心器を持っていることによって、可能になる。この偏心器は、両方の転がり軸受従って外側転がり軸受及び内側転がり軸受の両方の中心が互いに変化されるように、転がり軸受装置に統合されている。従って偏心環の適当な移動によって、撓み及び撓みの位置も調節することができる。

本発明による転がり軸受装置は、すべての必要な機能即ち回転支持、角度変化及び偏心変化をまとめるこじんまりした素子である。支持すべき構造部分例えば両方のロールを必要なやり方で支持するために、それ以外の構造部分は必要でない。転がり軸受が内外に設けられた後、その潤滑が直ちに可能である。更に本発明による転がり軸受装置は比較的小さく構成され、従って必要な場所も同様に比較的小さい。

本発明による転がり軸受装置の２つの基本的な構成、即ち５環軸受装置及び４環軸受装置が考えられる。

６環軸受装置では、外側偏心環の外側及び外側軸受の内レースの内側は、玉継手を形成するため球欠状の輪郭を持ち、互いに係合する。この軸受装置は、全体として５つの環、即ち外側転がり軸受の外レース及び内レース、外側偏心環、同時に内側転がり軸受の外レース又は転動体用転動面を形成する内側偏心環、及び内側転がり軸受の内レースから成っている。本発明の構成では、外側転がり軸受の内レースの内側及び外側偏心環の外側は球欠状の輪郭を持ち、内レースの内側は中空球状であり、外側は中実球状であり、両者は互いに係合して玉継手を形成し、この玉継手が、回転軸線に対して直角な軸線の周りに、外側転がり軸受に対して傾斜するのを可能にする。玉継手の形状を逆に形成し、即ち外側軸受の内レースが中実球の輪郭を持ち、外側偏心環の外側が中空球の輪郭を持つようにすることも考えられる。

これに対し４環軸受装置は、外側転がり軸受の外レース、同時に外側転がり軸受の内レース又は転動体用転動面を形成する外側偏心環、この場合のも内側転がり軸受の外レース又は転動体用転動面、及び内側転がり軸受の内レースから成っている。この実施形態では、玉継手は両方の偏心環の間に形成されている。このため外側偏心環の内側及び内側偏心環の外側は、玉継手を形成するため球欠状の輪郭を持ち、互いに係合している。この場合も外側偏心環の内側は中空球状の輪郭を持ち、内側偏心環の外側は中実球の輪郭を持っている。従ってここでは、外側転がり軸受の別個の内レースはなく、その機能を外側偏心環が引受ける。この軸受装置は従って４つの環ですむが、６環転がり軸受装置は、それを別個に組立て可能な２つの単位から製造できることを特徴としている。この構成では、内側偏心環を持つ内側転がり軸受は、第１の構造部分として、また玉継手を持ち従って外側偏心環を含む外側転がり軸受は、第２の構造部分として予め組立てることができる。続いて両方の偏心環が内外に設けられる。

外側転がり軸受は、目的にかなうように高い回転速度用の転がり軸受特に２列ころ軸受である。この転がり軸受の回転速度は比較的高い。なぜならば、上述したように、外側軸受にロール外被が取付けられて、直接紙匹上で転がり、この紙匹がロール外被の下で引張られ、ロール装置全体にわたって延ばされるからである。軸受直径と共に紙の比較的高い送り速度のため、かなりの回転速度が生じ、この回転速度に関連して軸受を設計せねばならない。ここでこのように高い回転速度に対して設計されかつ充分負荷可能な２列円筒ころ軸受が提供される。しかし２列円筒ころ軸受の代わりに、原則的にあらゆる他の種類の軸受例えば１列円筒ころ軸受、１列又は複列玉軸受を、外側転がり軸受として使用することができる。なお外側転がり軸受として使用される軸受は、軸受装置を（外側転がり軸受にフランジを持つ）固定軸受として使用できるか、又は（フランジなし、従って転動体が軸線方向に移動可能な）可動軸受として使用できるかを決定する。

内側転がり軸受は目的にかなうように角度変化可能な球面ころ軸受である。このような球面ころ軸受では、外レースが中空球状輪郭を持ち、互いに角をなす同様に少し中空球状輪郭の２つの転動面が内レースに設けられている。したがって両方の転動体列は互いに角を成している。

外側転動面の中空球状輪郭のため、転動体を含めて内レースを外レースに対して移動させることができる。

例えば幅張出しロールを支持するために使用する場合、内側転がり軸受に更に押し機能が加わる。ロールが撓む場合、長さ補償が可能でなければならない。そのため内側軸受穴は滑りばめを持っている。更に軸に設けられる調整ばねを受入れる溝が設けられて、回転運動又は連行を可能にする。

本発明のそれ以外の利点及び詳細は、以下に説明される実施例及び図面からわかる。

５環軸受装置としての本発明による転がり軸受装置の側面図を示す。 図１による転がり軸受装置のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図を示す。 図１による転がり軸受装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図を示す。 本発明による４環転がり軸受装置の側面図を示す。 図４による転がり軸受装置のＶ−Ｖ線に沿う断面図を示す。 幅張出しロールへの２つの転がり軸受装置の取付け状態の原理図を示す。 転がり軸受が移動した状態にある図６の装置を示す。

図１は、外レース３、内レース４、及び保持器６内に保持されてこれら両方のレースの転動面上を転動する複数の転動体５から成る外側転がり軸受２を含む第１実施例の本発明による転がり軸受装置１を示し、図示した実施例では、２列の転動体が設けられ、従ってここでは２列円筒ころ軸受が扱われる。

半径方向に見て内方へ、内レース４に外側偏心環７が続いている。内レース４と外側偏心環７は共に玉継手８を形成している。このため内レース４の内側９は中空球状に輪郭を形成され、外側偏心環７の外側１０もそれに応じて中実球状に輪郭を形成され、従って相補的な外側輪郭を持っている。両方の側は互いに係合しているので、外側転がり軸受２は外側偏心環７及びその中に組込まれる素子に対して、回転軸線に対して直角な軸線の周りに傾くことができる。

外側偏心環７には１列の取付け穴１１が設けられ、転がり軸受装置が取付けられる時、これらの穴１１により外側偏心環７が、機械枠に回転支持されている相手フランジにフランジ結合される。

外側偏心環７に、図示した実施例では外側偏心環より少し幅の狭い内側偏心環１２が続いている。内側偏心環１２は、ここでは球面ころ軸受として構成される内側転がり軸受１３の外レースを形成している。このため同様に機械枠の別の相手フランジに内側偏心環１２をフランジ結合するための１列の取付け穴１５を持つ偏心環１２の内側１４は、中空球状に輪郭を形成されている。内側軸受１３は、互いに角をなしている２つの転動面１７を持つ内レース１６を含み、必然的に互いに角を成している転動体１８が転動面１７上を転動する。球面ころ軸受において周知であるように、外レースとしての内側偏心環１２の内側１４の中空円錐状輪郭のため、外レース即ち内側偏心環１２に対する内レース１６の角度変化が可能である。

本発明による転がり軸受装置のこの５環構成では、この軸受装置をまず２つの別個の組立て体の形で前もって製造することが可能である。一方の組立て体として、外側偏心環７を含む外側転がり軸受２が製造され、第２の組立て体として、内側偏心環１２を持つ内側転がり軸受１３が製造される。両方の偏心環７，１２は、その互いに対向する面を円筒状に形成されているので、両方の組立て体を内外にはめることができる。

図４及び５は転がり軸受装置１の別の実施例を示し、ここでは同じ構造部分に対して同じ符号が使用されている。この図も、外レース３及び保持器６内に案内される複数の転動体５を持つ外側転がり軸受２を示している。しかしここでは別個の内レースは設けられず、内レース又は転動体５用の対向する転動面は、外側偏心環７又はその外側１９により形成されている。従って両方の列の転動体５は外側偏心環７の外側１９上を転動する。

この外側偏心環７も同様に複数の取付け穴１１を持ち、例えば幅張出しロールが保持されている機械枠に回転可能に回転支持される相手フランジに、外側偏心環７がこれらの穴１１を介して取付けられる。

ここでも外側偏心環７に内側偏心環１２が続いている。両方の偏心環７，１２の互いに対向する面が円筒状である図１〜３の実施例とは異なり、この実施例では、両方の偏心環７，１２が回転継手８を形成している。このため外側偏心環７の内側２０が中空球状に輪郭を形成され、内側偏心環１２の外側２１が中実球状に輪郭を形成されている。両方の側が互いに係合し、こうして内側転がり軸受１３に対する外側転がり軸受２の角度変化を可能にする玉継手８の構成を可能にする。ここでは外側偏心環７が内側偏心環１２に対して角度を変化されるけれども、これらの偏心環は依然として相対的に偏心移動可能なので、幅張出しロールに使用すると、回転軸線移動が直ちに可能である。ここでは内レース１２も、前述したように機械枠にただし第１の相手フランジとは別個に回転支持されている相手フランジに取付けるための複数の穴を持っている。

図１〜３による実施例におけるように、内側偏心環１２に内側転がり軸受１３が続き、その際内側偏心環１２が、球面ころ軸受として構成される内側転がり軸受１３の外レース又は転動体１８用の外側転動面を形成している。ここでも内側偏心環１２の内側１４は中空球状に輪郭を形成され、同様に内レース１６に、転動体１８用の互いに角をなす２つの転動面１７が設けられている。

明らかなように両方の転がり軸受装置は、非常にこじんまり構成され、僅かな場所しか必要としない。両方の転がり軸受従って外側転がり軸受２及び内側転がり軸受１３の角度調節可能性は、互いに無関係に与えられている。自由に調節可能な両方の偏心環を介して、外側転がり軸受２及び内側転がり軸受１３の間の偏心環距離の連続調節も可能である。これらの偏心環の適当な穴形成により、これらの偏心環は更に転がり軸受装置の簡単な組立てを可能にし、前述したように、適当に回転可能に支持される相手フランジにフランジ結合される。更に両方の転がり軸受の別々の簡単な潤滑も可能である。

図６及び７は、図１〜３による５環構成であるか図４，５による４環構成であるかに関係なく、本発明による転がり軸受装置の実施例を示している。図６，７は、基本的な機能原理を説明する原理図にすぎない。

図示されている幅張出しロール２２は、ここでは別々に回転する円錐台の形で実現されている内側ロール芯２３から成っている。このロール芯２３は可撓的であり、例えば繊維強化プラスチックから成っている。これは中間で、接着結合部２４を介して、同様に例えば繊維強化プラスチックからなるロール外被２５に接着され、従って固定的に結合されている。

内側のロール芯２３の両端は転がり軸受装置１の内側転がり軸受の内レース１６に受入れられ、即ちロール芯２３は内側転がり軸受を介して回転支持されている。外側のロール外被２５は外側転がり軸受の外レース３に取付けられ、従って外側転がり軸受を介して回転支持されている。図６，７には個々の転がり軸受は詳細には示されず、曲げ機能の説明のために重要な外側偏心環７及び内側偏心環１３のみが示されている。

前述したように両方の偏心環７，１２はそれぞれ別個の相手フランジにフランジ結合され、即ち互いに対向する転がり軸受装置は、両方の偏心環を介して、図示しない機械枠に対して固定される。両方の相手フランジ自体は、機械枠にある適当な転がり軸受に回転支持されるが、これは両方の偏心環７，１２を互いに移動できるようにするために必要である。作動中に外側偏心環がロール力を支持する。

図６は基本状態を示し、両方の転がり軸受２，１３の中心Ｍ_１，Ｍ_２が一致し、従ってロール芯２３及びロール外被２５の回転軸線が一致するように、両方の偏心環７，１３が位置せしめられている。

さて図示した例において内側偏心環１２が、最大１８０°だけ図６の位置から図７の位置へ回されると、両方の中心が離れる。外側転がり軸受２の中心Ｍ_２は最初の位置に留まっているが、偏心環移動のため中心Ｍ_１は、図示した実施例では下方へ動く。これにより内側転がり軸受１３内に支持されているロール芯２３が連行される。しかし前述したようにロール芯２３は接着結合部２４を介してロール外被２５に結合されている。これにより、ロール外被２５を保持する外側転がり軸受２の外側偏心環７が機械枠と固定的に結合されているので、ロール外被２５は図７に示すように強制的に曲げられる。外側のロール外被２５は抵抗を示し、それにより結局ロール芯２３も少し曲げられるが、ロール芯２３はロール外被２５とは逆の方向に曲げられる。中心位置から１８０°だけ内側偏心環の回転により、最大のロール曲げが行われる。

さて内側偏心環１２の移動によって得られた被覆の相対位置を変化しようとすれば、これは外側偏心環７の回転により起こる。外側偏心環７は任意の位置へもたらされ、内側偏心環は転がり軸受を含めて連行されるので、設定されるロール曲げ又は曲げ程度は維持され、空間位置のみ変化する。

組込み状態で曲げられた幅張出しロール２２は紙匹上にあり、紙匹は幅張出しロールの下で引張られ、それを介してロール回転が行われ、従って幅張出しロール２２はそれ自体積極的には駆動されない。湾曲したロール形成により、紙匹が、外方へ作用する速度ベクトルのため幅を広げられ、しわが伸ばされえる。さて上述した種類の幅張出しロール２２では、両方のロールをロール芯２３及びロール外被２５の形にまとめ、かつそれを可撓材料例えば炭素繊維から製造することにより、ロールの曲げ程度を０と最大値の間で任意に設定することができる。本発明による転がり軸受装置は、回転するロール外被２５も回転するロール芯２３も共通な構造部分内に支持し、同時に（外側転がり軸受２及び内側転がり軸受１３）の両方の別個の支持部を互いに逆に傾け、ロール曲げ及び両方の偏心環を介する空間的曲げ位置に関して調節する可能性を与える。

１ 転がり軸受装置
２ 外側転がり軸受
３ 外レース
４，１６ 内レース
５，１８ 転動体
６ 保持器
７ 外側偏心環
８ 玉継手
９ 内レースの内側
１０，１９ 外側偏心環の外側
１１，１５ 取付け穴
１２ 内側偏心環
１３ 内側転がり軸受
１４，２０ 外側偏心環の内側
１７ 転動面
２１ 内側偏心環の外側
２２ 幅張出しロール
２３ 内側構造部分、ロール芯
２４ 接着結合部
２５ 外側構造部分、ロール外被
Ｍ_１，Ｍ_２ 中心

Claims (5)

1. 内外に設けられかつ互いに角を成している別個の回転軸線の周りに回転可能な２つの構造部分特に抄紙機用幅張出しロールのロール芯及びロール外被の回転支持用転がり軸受装置であって、
   外側構造部分（２５）を回転支持する外側転がり軸受（２）、
   外側転がり軸受（２）を保持しかつ外側転がり軸受（２）の角度変化を可能にする玉継手（８）、
   内側構造部分（２３）を回転支持する角度変化可能な内側転がり軸受（１３）、及び
   内側偏心環（１２）及び外側偏心環（７）から成る偏心器を含み、
   これらの偏心環（７，１２）を介して両方の転がり軸受（２，１３）の中心（Ｍ_１，Ｍ_２）が互いに変化可能である
   転がり軸受装置。
2. 外側偏心環（７）の外側（１０）及び外側転がり軸受（２）の内レース（４）の内側（９）が、玉継手（８）を形成するため球欠状に輪郭を形成され、かつ内外にかみ合っていることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受装置。
3. 外側偏心環（７）の内側（２０）及び内側偏心環（１２）の外側（２１）が、玉継手（８）を形成するため球欠状に輪郭を形成され、かつ内外にかみ合っていることを特徴とする、請求項１に記載の転がり軸受装置。
4. 外側転がり軸受（２）が、高い回転速度用の転がり軸受特に２列ころ軸受であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の転がり軸受装置。
5. 内側転がり軸受（１３）が球面ころ軸受であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の転がり軸受装置。

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