CN102292276A - 可膨胀的轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于插入芯部的可膨胀的轴(1),所述可膨胀的轴具有纵向延伸并且包括:轮廓(4),沿着所述轴的纵向方向延伸,所述轮廓包括多个纵向凹槽(9);可膨胀和可膨胀的腔(7),适于布置在所述凹槽(9)中;布置成连接至腔(7)的握持装置(3),所述握持装置适于在可膨胀和可膨胀的腔膨胀的情况下在第一位置与第二位置之间径向移动,使得所述握持装置(3)根据所述可膨胀的腔(7)的膨胀而可在第一位置和第二位置之间沿径向方向移动,其中外圆柱状管(2)布置在所述轮廓(4)的外部,所述外圆柱状管包括多个开口,并且其中,所述握持装置(3)对齐所述管的开口,使得所述握持装置在可膨胀的腔的膨胀期间沿轴的径向方向深处穿过并且超过所述管。

Description

可膨胀的轴
技术领域
本发明涉及一种可膨胀的轴,该轴用于可旋转地支承由材料制成的辊的管状芯部,所述管状芯部必须在缠绕或退绕过程期间受到支承。所述材料可以是纸,也可以是其他类型的卷轴材料,诸如织物、金属、塑料膜、箔、胶带等。用于插入芯部的可膨胀的轴采用具有纵向延伸的类型,并且采用沿着该轴的纵向方向延伸的轮廓,该轮廓包括多个纵向凹槽,可充气和可膨胀的腔,适于布置在凹槽中,以及布置成连接所述可充气和可膨胀的腔的握持装置,所述握持装置适于在可充气和可膨胀腔进行膨胀的情况下在第一位置与第二位置之间径向移动。
此外,本发明涉及一种使可膨胀的轴膨胀的方法。
所述握持装置采用锁定-释放装置的类型,其可被推动与待缠绕的辊的芯部的内部接触,使得该芯部在缠绕过程期间保持在所述轴的相同位置处。该握持装置通过将所述握持装置压制在芯部上或进入芯部内部而将所述芯部保持定位。
背景技术
用于可旋转地支承重的大尺寸辊的可膨胀的轴是公知的。对轴进行膨胀通常采用纯机械力或流体压力实现,该流体压力大多数时间是气动的,因为压力下的空气正常情况下存在于制造工厂中。根据本发明的轴采用流体压力类型。
美国专利3,053,467公开一种类型的流体压力可膨胀的轴,其中该轴具有中空轴,外圆柱状壳体包括多个径向开口,在其上形成对称模式,一系列单独的T截面的握持部件位于相应的孔中,采用中心设置的细长环形腔形式的可充气的腔与该握持部件连接。当该环形腔充气时,该握持部件向外变形并且与芯部接合。这种类型同样从专利申请US-A-4,461,430、DE-A1-195 24489和DE-U1-295 10 88 3中公知。
上述可膨胀的轴存在的劣势包括,所有的握持部件独立地连接环形充气腔的表面。如果握持元件在所有径向方向上都不具有相同的刚度,那么其将导致在缠绕期间摇摆。缠绕期间的摇摆使得在缠绕中,重新缠绕材料的边缘不会精确地垂直于芯部的轴线,进一步地,该摇摆在机械部件中产生不平衡,导致轴、轴承和受连接部件的磨损。缠绕期间的摇摆也能够导致产品的质量差或无法使用。例如,如果该轴使用在打印工作中,该摇摆会导致打印质量差。该环形充气腔易于受到损坏,并且通常会胀破。当空气从可充气腔排放时,后者变形,由此,该握持部件会掉落到中空轴中。在这种情况下,由于该轴的内部结构,所以难于在工作地点修理该轴,该轴必须返回至制造商。此外,这种类型具有下述问题,即,将极大的外力施加至环形可充气腔,该腔可以侧向地移动。具有仅一个气囊的环形可充气腔进一步趋向于将该芯部膨胀为脱离圆形的状态,并且从该芯部的内侧磨掉材料。
另一种类型的膨胀轴采用下述轮廓类型,其中,该轴具有多边形形状,该轴的表面设置有具有四边形形状的倾斜等距的纵向凹槽,承载一个或多个气腔,其在膨胀时,导致销径向移动并且相对于辊的芯部锁定该轴,这些销定位在气腔上。这种类型的轴公知于例如US-A-5 681 007和DE-A-44 39 035。
由于它们的多边形形状和凹槽,这种类型的膨胀轮廓轴必须采用具有高机械强度和刚性的材料制成。这些类型的轴通常采用挤压铝制成。挤压铝轮廓轴不总是具有足够的机械强度,易受到冲击的影响并且需要相对昂贵的制造成本。如果该轴同时需要良好的对中和高强度,那么所述轴通常采用磨制的钢制成并且具有非常昂贵的制造成本。钢轴还具有明显的重量并且在安装和拆卸过程期间需要额外且比较昂贵的操作工具。
此外,由于外部形状,这些类型的轴易于在更换芯部时受到冲击的影响。对于轮廓的损害会导致尖的角部,因此使气腔和易于受到损害的端部件穿孔。
因此,需要对上述劣势提供灵活的方案。
发明内容
本发明的一个目的是完全或部分地克服上述劣势以及现有技术的缺陷。更具体地说,本发明的一个目的是提供一种可膨胀的轴,具有增加的弯折强度,同时减小成本和总重量。
同样重要的是,该芯部在缠绕期间不在该轴上轴向地移动,否则,重新缠绕的纸的边缘将不再精确地垂直于该芯部的轴线。
同样地,本发明的一个目的在于提供一种轴,该轴的构造简单,制造成本低廉并且易于拆卸进行维护和修理。
本发明的另一目的是提供一种具有最小数量的不同部件的轴,从而减小零件的数量和成本。
上述目的,以及许多其他目的、优势和特征将根据下述说明书而变得清楚明了,其通过根据本发明的方案实现,其中,所述可膨胀的轴包括布置在所述轮廓的外部的外圆柱状管,所述外圆柱状管包括多个开口,并且,所述握持装置对齐所述管中的开口,使得所述握持装置在可膨胀的腔的膨胀期间沿轴的径向方向突伸过并且越出所述管。
包括外圆柱状管状结构的轴增加刚性和强度,尤其提供相应于弯折应力的最大阻力。在外圆柱状管的强度增加的情况下,可使用更便宜和更轻的轮廓。总共地,包括外圆柱状管的可膨胀的轴减小重量、成本并且增加弯折应力,所述轴不可避免地在旋转期间经受该应力。添加的强度进一步增加轴的寿命。
具有外圆柱状管的轴进一步具有下述优势,该轴能够容易地拆卸从而进行维修和替换。通过移除该外圆柱状管,该轮廓能够得到维护,泄漏的可膨胀的腔能够被密封或替换。
根据本发明的一项实施例,所述轮廓可具有至少三个纵向凹槽。三个或多个纵向凹槽使得所述握持装置能够将芯部支撑在至少三个不同位置,由此获得可膨胀轴的对中。
根据本发明的优选轴的轮廓具有三个纵向凹槽,使得可膨胀的轴实现最好的对中。
可膨胀的轴可具有包括三个或六个纵向凹槽的轮廓,所述凹槽优选地分别以120°或60°的角布置在它们之间。当所述轮廓包括六个纵向凹槽时,可充气的腔能够被连续地充气。
根据一项实施例,所述握持装置可沿着所述轴的纵向方向或切向方向延伸。当握持装置沿着所述轴的切向方向延伸时,它们将对围绕外周的主要部分的芯部提供均匀的支撑。
在本发明的一项实施例中,该轴可包括轨道,所述轨道布置在所述可膨胀的腔与所述握持装置之间的凹槽中。所述轨道保护所述可充气的腔并且有助于形成简单的结构。在根据本发明的另一实施例中,所述握持装置可连接至所述轨道。
在根据本发明的一项实施例中,一个或多个弹性或弹簧部件可布置成与轨道连接,当所述腔放气时,所述弹性或弹簧部件适于促使所述轨道进入所述凹槽。所述弹性或弹簧部件可采用弹簧件,弹性弯折件,O型环,橡胶带等。
在根据本发明的一项实施例中,所述轨道具有凸起从而可拆卸地固定所述握持装置。具有小凹窝的握持装置可由此压靠该凸起,由此,获得可拆卸的固定。该握持装置和/或凸起可具有采用其他凸起或凹窝形式的进一步的接合。
所述握持装置也可咔持或拧入或者采用任何其他适当方式可拆卸地固定至所述轨道。
在根据本发明的实施例中,该轮廓可分为多个模块。采用这种方式,该轮廓能够容易地采用多个不同长度制成。
在另一实施例中,所述模块可形成有用于握持装置的下压部。两个模块能够放置到一起并且握持装置可部分地在两个模块上延伸。
在根据本发明的一项实施例中,该轮廓模块可装配在一个或多个杆上。所述模块由此通过装配在所述杆上而相对于彼此保持定位。所述模块被推动到一起从而形成长的轮廓。所述模块设置在所述杆上,类似于链上的珍珠。所述模块中用于容纳所述杆的孔可定位在所述凹槽之间。除了确保所述模块的正确设置,所述杆也可为轴提供额外的强度。这一额外的强度从杆的自身强度获得,也通过由固定轴获得的增加强度实现。正确的设置意味着,凹槽必须设置在外圆柱状管中的多个开口的直接下方。
所述杆可采用许多不同的材料制成,但是如果强度也是一个重要问题,那么杆可优选地采用任何坚硬的材料制成,例如,钢、铁、铝或其他适当的材料。
根据本发明,可膨胀的腔可通过气压膨胀,因为压力下的空气在制造工厂中正常情况下是存在的。
本发明也涉及用于膨胀一可膨胀的轴的方法。该方法包括下述步骤:
-将可膨胀的轴设置入芯部,
-将可充气介质连接至所述轴,以及
-经由可充气的介质使可膨胀的腔膨胀,使得所述握持装置径向地向外移动抵靠所述芯部的内表面,由此,所述轴对齐在所述芯部内部,使得所述芯部被固定并且保持。
附图说明
本发明和其许多优势将参照示意性附图进行更详细地说明,为了示出的目的,其示出一些非限制性的实施例,其中:
图1示意性地示出一项实施例的透视图,其中,该握持装置沿着轴的纵向方向延伸,该握持装置处于第一位置。
图2示意性地示出图1的实施例,握持装置处于第二位置。
图3示意性地示出另一项实施例的透视图,其中,该握持装置沿着轴的切向方向延伸,握持装置处于第一位置。
图4示意性地示出图3的实施例,握持装置处于第二位置。
图5示意性地示出图4的实施例的透视图,其中,外圆柱状管已经被移除。
图6示意性地示出图3的实施例,图6(A)是沿着图6的线A-A的横截面剖视图,图6(B)是沿着图6的线B-B的横截面剖视图。
图7示意性地示出一项实施例的透视图,其中,其轮廓被分为多个模块。
图8示意性地示出该充气部件的透视图。
图9示意性地示出图8的充气分配部件,图9(A)是沿着图9的线A-A所做的横截面剖视图,图9(B)是充气分配部件的透视图。
图10示意性地示出一项实施例的透视图,其中,该轮廓被分为装配在杆上的多个模块。
图11示意性地示出具有握持装置的轨道的一项实施例。
所有的附图是高度示意性的,并不必要按照比例,它们仅是必要性地用于阐述本发明的部件,其他部件被省略或者仅仅是建议使用的。
具体实施方式
本发明将参照附图所示的优选实施例进行更具体地说明。在那些图中,附图标记1指代根据本发明的可膨胀轴。该可膨胀轴1具有外部圆柱状管2,包括多个开口,握持装置3在其中对齐。该握持装置3能够沿着该轴的径向方向突伸并且超出该管。该握持装置3适于根据一未公开的可充气腔而在第一位置与第二位置之间进行径向地移动。在图1中,该握持装置3沿着轴1的纵向方向拉长,该握持装置3处于第一位置。在该未公开的可充气腔的膨胀期间,该握持装置3将从第一位置移动至第二位置,超过图2所公开的外部圆柱状管2。在第二位置,该握持装置3将与待缠绕的辊的芯部的内部接触,使得该芯部在缠绕过程期间保持在该轴上的相同位置处。该握持装置3通过将握持装置3压制在该芯部上或进入该芯部内部而将该芯部保持定位。在该表面上,该握持装置3能够进一步地涂覆有弹性材料,或者其可具有粘性表面,由此在该芯部的内表面上稳固良好的握持,而不将其损坏。在一些情况下,理想地,该握持装置3伸入该芯部的内部。在这种情况下,该握持装置3能够具有带一个或多个尖端的表面。该握持装置均匀地设置在该轴上,均匀的压力同时地由该可充气腔施加在其上。由此,清楚可知,该轴将其本身对中在芯部中,随着其整体直径由所述腔的充气而增加。
图3公开本发明的一项实施例,其中,该握持装置3沿着轴1的切向方向延伸。该握持装置3处于第一位置。图4公开与图3中相同的轴1,但是这里握持装置3处于第二位置。
图3和图4公开不具有任何表面的握持装置3。从附图中可见,该握持装置3如何可从轴1的外部替换,而不拆卸轴1。
图5公开具有切向握持装置3的轴1的一项实施例,其中,外部圆柱状管2已经被移除。在这一实施例中,该轮廓4具有三个凹槽(在透视图中,仅可见一个凹槽)。该握持装置3连接至轨道6,轨道6设置在凹槽中。当不可见的可膨胀的腔充气时,带有连接握持装置3的轨道6将在凹槽中沿径向地移动,该握持装置3将被推动穿过并且越出位于外部圆柱状管中的开口,未示出。
当缠绕过程完成时,该辊的芯部通过膨胀腔7的放气而被从膨胀轴1移除,由此,来自于该芯部的内表面上的握持装置3的压力将停止,重力作用将推动带有握持装置3的轨道6进入凹槽。机身侧上的握持装置3将仍然伸展超过外部圆柱状管2中的开口,但是不具有任何压制力,因此易于从轴1移除该辊。当轴1必须设置在待缠绕的新辊中时,机身侧上的握持装置3仍然伸展超过外部圆柱状管2中的开口。即使在这些握持装置3上不存在压力,它们在一些情况下仍然使得该更换复杂化。一个或多个柔性或弹性部件5能够设置围绕该握持装置3或部分地围绕该握持装置3,或者,如图5所公开的那样,围绕轨道6,也将自动地将机身侧上的握持装置3吸入凹槽中。弹性或弹簧部件5能够采用任何适当的形式和材料制成,例如,金属或塑性弹簧或者橡胶带或者弹性O型环。当可膨胀的腔被充气时,该弹性或弹簧装置将打开或拉伸,当可膨胀的腔被放气时,该弹性或弹簧装置将收缩并且所有的握持装置将被吸入凹槽。
图6公开图5的实施例,包括外部圆柱状管2,图6(A)公开沿着图6的线A-A所做的横截面剖视图,图6(B)公开沿着图6的线B-B所做的横截面剖视图。该线A-A相对于弹性部件5分离轴1,线B-B穿过握持装置3分离轴。图6(A)中的横截面剖视图公开一项实施例,其中,弹性部件5部分地围绕轮廓4和轨道6设置从而当该膨胀腔7被放气时,自动地将该握持装置吸入凹槽中。每个轴的弹性或弹簧部件5的数量取决于轴的长度。图6(B)中的横截面剖视图公开由于如图6(A)中公开的弹簧部件5而被吸入同样在机身侧上的凹槽的握持装置3。
图7公开本发明的一项实施例的透视图,其中,所公开的外圆柱状管2具有在外圆柱状管中的开口。轮廓4以模块的方式累积形成并且在这一实施例中具有六个纵向凹槽9。该握持装置3布置成位置转移/错位,由此,该握持装置3与基本上该轴的整个外周表面接触,由此将良好的握持稳定在芯部的内表面上,同时不会使该表面变形或损坏。所述模块能够形成有相应于握持装置3的下压部10。下压部10形成为使得两个模块放置到一起形成相应于握持装置3的空间。该轮廓4可通过一个单独的模块形成,所述单独的模块通过使该轮廓模块在反射(reflection)和60度旋转之间交替而组装形成。
图8公开一项实施例,其中,该轴被分为充气入口部分11、分配部分12和轴部分13。该分配部分12公开在图9中,图9(A)是沿着图9的线A-A所做的横截面剖视图。该分配部件12进一步公开在图9(B)中的透视图中。空气通过入口阀14并且经由分配部分12使可膨胀腔7充气。该分配部件12将空气分配入管入口15。在所公开的实施例中,空气根据带有三个可充气腔的具有三个凹槽的轮廓而被分配进入三个管入口15。该充气可设置在轴1的一端或两端中。优选的实施例是可膨胀腔具有管件的形式并且通过来自于管件的一端或两端的空气而被膨胀的实施例。现有技术通常使用封闭的管,具有沿纵向侧的用于充气的孔。替代地使用根据本发明的管件是低成本的方案,不需要制备孔,紧固和其他装配件。
图10公开本发明的一项实施例的透视图,其中,外圆柱状管2包括多个孔,在这些孔中可设置握持装置。该轮廓4公开为以模块的形式聚集(在图10中可仅看见两个模块)。所述模块被推到一起从而形成长的轮廓。在这一实施例中,轮廓4具有三个纵向凹槽9。所述模块在这一实施例中使用总共三个纵向杆16相对于彼此保持定位。所述模块被装配在杆16上,类似于弦上的珍珠。在模块中用于容纳杆16的三个孔定位在凹槽9之间。除了确保正确地设置所述模块,杆也可为该轴提供额外的强度。这一额外的强度即从杆自身的强度获取,也从固定轴的增加强度获取。
图11公开一项具有凸起17的轨道6的实施例。该图示意性地公开具有小凹窝18的握持装置3如何可以被压靠凸起17,由此获得可拆卸的固定。该握持装置3和/或凸起可具有采用凸起或凹窝形式的进一步接合。该轨道6设置在轮廓中的凹槽中的可膨胀的腔的上方。(在图11中未公开)。当具有可膨胀腔和轨道的该轮廓已经设置在外圆柱状管中时,该握持装置能够通过将握持装置3压制在轨道6上的凸起17而拆卸地连接至轨道。该握持装置也可拧入或采用任何其他适当的方式可拆卸地连接至轨道。
该外圆柱状管可采用任何强硬的材料制造,例如,铁、钢、铝或其他适当的材料。
该轮廓可通过挤压或铸造过程制造。优选的材料是塑料,易于处理,相对便宜并且密度低。
该握持装置可根据在缠绕过程下待支撑的辊的尺寸和类型而采用许多不同的材料制造。材料的实例可以是聚合物材料,例如聚氨酯、聚乙烯或聚酰胺或天然橡胶等,或者类似于铝的金属。
虽然已经结合本发明的优选说明本发明,但是本领域技术人员清楚可知,可在不脱离由随后的权利要求限定的本发明的情况下得到若干改变。

Claims (15)

1.一种用于插入芯部的可膨胀的轴(1),所述可膨胀的轴具有纵向延伸并且包括:
-轮廓(4),沿着所述轴的纵向方向延伸,所述轮廓包括多个纵向凹槽(9);
-可充气和可膨胀的腔(7),适于布置在所述凹槽(9)中;
-布置成连接至腔(7)的握持装置(3),所述握持装置适于在可充气和可膨胀的腔膨胀的情况下在第一位置与第二位置之间径向移动,使得所述握持装置(3)根据所述可膨胀的腔(7)的膨胀而可在第一位置和第二位置之间沿径向方向移动
其中
-外圆柱状管(2)布置在所述轮廓(4)的外部,所述外圆柱状管包括多个开口,并且其中,所述握持装置(3)对齐所述管的开口,使得所述握持装置在可膨胀的腔的膨胀期间沿轴的径向方向突伸穿过并且超出所述管。
2.根据权利要求1所述的轴(1),其中,所述轮廓包括至少三个纵向凹槽(9)。
3.根据权利要求2所述的轴(1),其中,所述轮廓包括三个或六个纵向凹槽(9),所述凹槽优选地分别以120°或60°的角布置在它们之间。
4.根据前述任一权利要求所述的轴(1),其中,所述握持装置(3)沿着所述轴的纵向方向延伸。
5.根据权利要求1-3任一项所述的轴(1),其中,所述握持装置(3)沿着所述轴的切向方向延伸。
6.根据前述任一权利要求所述的轴(1),其中,轨道(6)布置在所述可膨胀的腔(7)与所述握持装置(3)之间的凹槽(9)中。
7.根据权利要求6所述的轴(1),其中,所述握持装置(3)连接至所述轨道(6)。
8.根据权利要求6或7所述的轴(1),其中,一个或多个弹性或弹簧部件(5)布置成与轨道连接,当所述腔放气时,所述弹性或弹簧部件适于促使所述轨道进入所述凹槽。
9.根据权利要求8所述的轴(1),其中,所述部件(5)采用弹簧件,弹性弯折件,O型环,橡胶带等。
10.根据权利要求6-9任一项所述的轴(1),其中,所述轨道具有凸起(17)从而可拆卸地固定所述握持装置(3)。
11.根据前述任一权利要求所述的轴(1),其中,所述轮廓(4)被分为多个模块。
12.根据权利要求11所述的轴(1),其中,所述握持装置(3)部分地延伸过两个模块。
13.根据权利要求11或12所述的轴(1),其中,所述模块装配在一个或多个杆(16)上从而确保相关联于所述外圆柱状管(2)中的多个开口而正确地将凹槽(9)布置在所述模块中。
14.一种用于膨胀根据前述权利要求1-13任一项所述的可膨胀的轴(1)的方法,该方法包括下述步骤:
-将可膨胀的轴设置入芯部,
-将可充气介质连接至所述轴,以及
-经由可充气的介质使可膨胀的腔(7)膨胀,使得所述握持装置径向地向外移动抵靠所述芯部的内表面,由此,所述轴对齐在所述芯部内部,使得所述芯部被固定并且保持。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述可膨胀的腔被顺序地(sequentially)充气。
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