CN104819217A - 一种机械胀轴 - Google Patents
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Abstract
一种机械胀轴,其特征是包括同轴依次安装的轴向推进连接装置、胀轴、内花键连接套筒、胀轴外套筒、胀轴内套筒、胀爪套筒、轴端定位件、轴端,所述胀轴沿轴向分为花键部与胀紧部,围绕胀轴胀紧部端部的圆台均匀布置3-8个同样的胀爪,所述内花键连接套筒在套装在花键部外表面并通过花键咬合,传动装置固定连接在胀轴外套筒细段外表面,用于带动整个机械胀轴转动,胀轴外套筒粗段与胀轴胀紧部外侧具有用于安装胀轴内套筒的间隙,胀轴与胀轴外套筒之间可以轴向滑动,胀爪套筒套装在胀爪外侧,胀爪之间采用弹性连接件相连;弹性连接件用于在胀轴退回后使胀爪收回复位,胀爪套筒的两端部边缘分别与胀轴内套筒开口端部边缘和轴端固定连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种胀轴,尤其是一种能够同时满足轴向自动伸出及旋转的机械胀轴。
背景技术
目前,对于涂布、分切、印刷、复卷、复合、造纸、塑料等行业的柔性基材的收放卷均采用胀轴的安装方式。其特点在于装卸方便,生产效率高。例如在分切机的收卷、放卷应用中:收卷是将分切好的铝箔(带)卷曲在套筒上,卷取前将套筒穿在卷取轴上,卷取过程中套筒与卷取轴同时转动,不能产生相对运动,卷取结束后套筒能方便与卷取轴拆卸;还有,在工业包装生产线中,有时需要对带有卷筒的大型卷材进行旋转贴胶带动作等。为达到上述目的,卷取轴可采用两种形式,一种是气胀轴,另一种是机械胀轴。气胀轴是通过高压充气推动其表面的板条或键条胀紧套筒,以达到胀紧目的。由于气胀轴自身的结构特点,在安装时由于胀轴的重力导致其表面板条或键条的形变不同,将会导致安装后胀轴与卷筒的同轴度不好。并且板条或键条是依靠气体压力使卷筒胀紧的,一旦漏气,后果难以估量。另外,在气胀轴高速旋转时,由于卷材重力的循环交变作用,卷材与套筒将一起发生抖动,导致分切后的卷材两侧不整齐。但现在很多机械胀轴存在结构笨重、轴伸出时不能自动控制等问题。如专利号为CN101994738A公开的一种卡盘体式机械胀轴,它包括一个中间粗两端细的芯轴,芯轴的两端向内依次安装有轴承、锁紧螺母和卡盘体,在芯轴的其中一端安装有联轴器,两个相同型号的卡盘体都有3或4个固定卡爪和连接在各个卡爪上的弧形胀轴支撑板。当需要胀紧动作时,必须由人工拧紧两侧卡盘体上的螺纹以达到胀紧目的。其缺点在于,卡盘体比较笨重,且其芯轴的轴径很粗,无法满足对于较细孔的胀紧,应用范围很受限制。而且,当需要对轴进行胀紧动作时,需要人工同时拧紧两侧的卡盘体,很不方便。再如专利号为CN204057502U公开的一种高精度机械胀轴,它主要由胀轴筒、拉杆、弹簧、胀芯、胀块组成。当需要进行胀紧时,胀轴筒内沿轴向由多个胀芯组成的多个各自独立的机械胀紧系统工作,使得胀轴胀紧。尽管此机械胀轴能够对任意长度、内径不一的套筒实现高精度、高同轴度的胀紧功能,但此机械胀轴只能满足绕轴向的旋转,无法自动伸入需要胀紧的套筒中,不能满足自动化的要求。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明所要解决的技术问题是:提供一种机械胀轴,该胀轴不仅具有较高的同轴度,且在高速转动过程中无抖动,既能够满足胀紧后的旋转要求,同时还能够整体自动伸入需要胀紧的套筒中,结构简单合理,设计实用巧妙,能够实现自动化控制。
本发明提供一种机械胀轴,包括同轴依次安装的轴向推进连接装置1、胀轴2、内花键连接套筒4、胀轴外套筒6、胀轴内套筒7、胀爪套筒11、轴端定位件14、轴端15,
所述胀轴沿轴向分为花键部与胀紧部,所述花键部靠近端部的外表面具有外花键,花键部端部具有用于安装轴向推进连接装置的与胀轴同轴的安装孔,所述胀紧部轴径大于花键部,且胀紧部与花键部交界处形成台阶结构,胀紧部端部轴径减少,从而在靠近胀紧部端部的位置形成具有一定锥度的圆台;
所述轴向推进连接装置包括推进装置连接轴1.1、推力球轴承1.2、螺纹连接块1.3、连接块紧定螺钉1.4,所述推进装置连接轴为同轴安装在安装孔内的阶梯轴,分为粗段与细段,推进装置连接轴的细段及部分粗段伸入安装孔内部;在推进装置连接轴细段端部具有径向凸起,推进装置连接轴的粗段与细段交界形成的台阶部与径向凸起之间推进装置连接轴细段用于安装推力球轴承1.2,所述安装孔的内壁上沿圆周方向均匀分布2-6个螺纹连接块,所述螺纹连接块在安装孔轴向的两侧用于固定安装推力球轴承的座圈,所述推力球轴承套装在推进装置连接轴细段且在螺纹连接块两侧各安装1套,所述螺纹连接块通过连接块紧定螺钉1.4固定在安装孔内壁上,所述推进装置连接轴粗段端部具有推进装置连接螺纹孔,用于连接轴向推进装置;
围绕胀轴胀紧部端部的圆台均匀布置3-8个同样的胀爪,所述胀爪为纵剖面与圆台轴向剖面重合的阶梯块,胀爪底侧面能与圆台外表面配合接触且胀爪底侧面母线长度长于圆台母线,胀爪与圆台径向剖面重合的横切面为凸字型,形成顶侧面宽度小于底侧面的阶梯块结构;
所述内花键连接套筒在套装在花键部外表面并通过内花键连接套筒内表面的内花键与花键部的外花键咬合,所述胀轴外套筒为与胀轴外形对应的阶梯圆筒,分为细段与粗段,胀轴外套筒的细段接近端部内表面套接在内花键连接套筒外表面并固定连接,所述传动装置固定连接在胀轴外套筒细段外表面,用于带动整个机械胀轴转动;所述胀轴外套筒粗段位于位于胀轴的胀紧部外侧,胀轴外套筒粗段与胀轴胀紧部外侧具有用于安装胀轴内套筒的间隙;所述胀轴内套筒一端开口,另一端具有带中心圆孔的底板,所述中心圆孔的直径可以使胀轴内套筒卡装在胀轴的胀紧部外表面,所述胀轴内套筒的内、外表面与胀轴的胀紧部外表面及胀轴外套筒内表面均具有一定间隙使胀轴内套筒、胀轴与胀轴外套筒之间可以轴向滑动,所述胀轴内套筒接近开口端的外表面沿外周均匀分布有3-8个凸起的弹簧安装空心柱7.1,所述弹簧安装空心柱7.1内部底端安装钢珠,中间放置弹簧9,顶端具有螺纹用于安装弹簧紧定螺钉10,所述胀紧部外表面沿外圆周具有容纳钢珠的沟槽;
所述胀爪套筒套装在胀爪12外侧,沿胀爪套筒外周与胀爪对应的位置具有阶梯状通槽,用于在胀紧部端部圆台轴向运动时伸出和收回胀爪,所述胀爪之间采用弹性连接件13相连;所述弹性连接件用于在胀轴退回后使胀爪收回复位;
所述胀爪套筒的两端部边缘分别与胀轴内套筒开口端部边缘固定连接及通过轴端定位件和轴端固定连接。
所述的机械胀轴,其特征是胀轴的胀紧部内部为空心结构。
所述的机械胀轴,其特征是胀轴外套筒的细段接近端部内表面套接在内花键连接套筒外表面并固定连接的方式为:内花键连接套筒接近胀轴花键部端部一侧具有径向凸缘,采用螺栓连接件3穿过内花键连接套筒的径向凸缘和胀轴外套筒细段端部侧缘将胀轴外套筒与花键连接套筒固定连接。
所述的机械胀轴,其特征是胀轴胀紧部端部圆台的锥角为30-60°,所述所述胀爪底侧面母线长度为圆台母线长度的1.5-2倍。
本发明提供机械胀轴各个主要部件同轴安装,容易实现较高的同轴度,因此在高速转动过程中无抖动,且通过轴向推进连接装置1中的推力球轴承使得整个机械胀轴可以通过气缸等推进装置来实现胀紧,保证了胀紧可靠性,而将旋转传动装置通过花键与胀轴相连,也可以满足胀紧后的进行高速旋转的要求,此外在设计时优选了胀轴胀紧部圆台的锥角,并采用弹性连接件连接胀爪,使胀轴在轴向运动时伸入套筒时,弹性连接件产生的径向抱紧力使胀爪不会从胀爪套筒中伸出,确保整个机械胀轴的伸入、胀紧可以在轴向运动中自动完成,结构简单合理,动作可靠、易于实现自动化控制。
附图说明
图1为本发明实施例1中提供的机械胀轴总体结构示意图;
图2为图1中A-A处剖视图。
图3为本发明实施例1中提供的机械胀轴的胀爪的结构示意图
附图标记说明:1、轴向推进连接装置,1.1、推进装置连接轴,1.2推力球轴承,1.3、螺纹连接块,1.4、连接块紧定螺钉,2、胀轴,3、螺栓连接件,4、内花键连接套筒,5、传动装置,6、胀轴外套筒,7、胀轴内套筒,7.1弹簧安装空心柱,8、钢珠,9、弹簧,10、弹簧紧定螺钉,11、胀爪套筒,12、胀爪,13、弹性连接件,14、轴端定位件,15、轴端。
具体实施方式
下面结合实施例附图进一步叙述本发明。
实施例1一种机械胀轴,
本实施例提供的机械胀轴总体结构示意图如图1所示,所述机械胀轴胀爪处剖视图如图2所示,所述胀爪结构示意图如图3所示。
本发明提供的一种机械胀轴,包括同轴依次安装的轴向推进连接装置1、胀轴2、内花键连接套筒4、胀轴外套筒6、胀轴内套筒7、胀爪套筒11、轴端定位件14、轴端15,
所述胀轴沿轴向分为花键部与胀紧部,所述花键部靠近端部的外表面具有外花键,花键部端部具有用于安装轴向推进连接装置的与胀轴同轴的安装孔,所述胀紧部轴径大于花键部,且胀紧部与花键部交界处形成台阶结构,胀紧部端部轴径减少,从而在靠近胀紧部端部的位置形成具有一定锥度的圆台,本实施例中为减轻机械胀轴的整体重量,胀紧部内部为空心结构;
所述轴向推进连接装置包括推进装置连接轴1.1、推力球轴承1.2、螺纹连接块1.3、连接块紧定螺钉1.4,所述推进装置连接轴为同轴安装在安装孔内的阶梯轴,分为粗段与细段,推进装置连接轴的细段及部分粗段完全伸入安装孔内部,在推进装置连接轴细段端部具有径向凸起,推进装置连接轴的粗段与细段交界形成的台阶部与径向凸起之间推进装置连接轴细段用于安装推力球轴承1.2,所述安装孔的内壁上沿圆周方向均匀分布2-6个螺纹连接块,所述螺纹连接块在安装孔轴向的两侧用于固定安装推力球轴承的座圈,所述推力球轴承套装推进装置连接轴细段且在螺纹连接块两侧各安装1套;所述螺纹连接块通过连接块紧定螺钉1.4固定在安装孔内壁上,所述推进装置连接轴粗段端部具有推进装置连接螺纹孔,用于连接轴向推进装置如顶进气缸的活塞杆;
围绕圆台均匀布置6个同样的胀爪,所述胀爪为纵剖面与圆台轴向剖面重合的阶梯块,胀爪底侧面能与圆台外表面配合接触且胀爪底侧面母线长度长于圆台母线,胀爪与圆台径向剖面重合的横切面为凸字型,形成顶侧面宽度小于底侧面的阶梯块结构;
所述内花键连接套筒在套装在花键部外表面并通过内花键连接套筒内表面的内花键与花键部的外花键咬合,所述胀轴外套筒为与胀轴外形对应的阶梯圆筒,分为细段与粗段,胀轴外套筒的细段接近端部内表面套接在内花键连接套筒外表面并固定连接,本实施例中,内花键连接套筒接近胀轴花键部端部一侧具有径向凸缘,采用螺栓连接件3穿过内花键连接套筒的径向凸缘和胀轴外套筒细段端部侧缘将胀轴外套筒与花键连接套筒固定连接;所述传动装置固定连接在胀轴外套筒细段外表面,用于带动整个机械胀轴转动。
所述胀轴外套筒粗段位于位于胀轴的胀紧部外侧,胀轴外套筒粗段与胀轴胀紧部外侧具有用于安装胀轴内套筒的间隙;所述胀轴内套筒一端开口,另一端具有带中心圆孔的底板,所述中心圆孔的直径可以使胀轴内套筒卡装在胀轴的胀紧部外表面,所述胀轴内套筒的内、外表面与胀轴的胀紧部外表面及胀轴外套筒内表面均具有一定间隙,所述胀轴内套筒接近开口端的外表面沿外周均匀分布有2-4个凸起的弹簧安装空心柱7.1,所述弹簧安装空心柱7.1内部底端安装钢珠,中间放置弹簧9,顶端具有螺纹用于安装弹簧紧定螺钉10,所述胀紧部外表面沿外圆周具有容纳钢珠的沟槽;
所述胀爪套筒套装在胀爪12外侧,胀爪套筒外周与胀爪对应的位置具有阶梯状通槽,用于在胀紧部端部圆台轴向运动时伸出和收回胀爪,所述胀爪之间采用弹性连接件13相连;所述弹性连接件用于在胀轴退回后使胀爪收回复位;
所述胀爪套筒的两端部边缘分别与胀轴内套筒开口端部边缘固定连接及通过轴端定位件和轴端固定连接。
本发明未述及之处适用于现有技术。
本发明提供的机械胀轴的工作原理是:所述机械胀轴安装完成后,轴向推进连接装置1的推进装置连接轴通过推进装置连接螺纹孔与水平推动装置(一般为推进气缸)的推进轴端部连接,当需要进行胀紧动作时,推进轴向前推动胀轴并进而推动通过胀爪推动胀爪套筒轴向向前运动,此时胀轴内套筒与轴端15随胀爪套筒一起向前运动,而胀轴外套筒因与传动装置固定连接而保持不动且通过内花键连接套筒与胀轴发生轴向相对运动。当轴端15伸入卷筒且胀轴内套筒上的弹簧安装空心柱端面与卷筒端面接触时,继续推动胀轴运动,胀轴的胀紧部端部的圆台与胀轴套筒发生轴向相对运动,从而将胀爪通过阶梯孔胀出胀爪套筒,完成胀紧动作。
当需要机械胀轴旋转时,传动装置将带动整个机械胀轴做轴向的旋转运动,此时通过位于胀轴与推进轴之间通过轴向推进连接装置1中的推力球轴承,使胀轴的旋转运动不会传递到推进轴。
Claims (4)
1.一种机械胀轴,其特征是包括同轴依次安装的轴向推进连接装置、胀轴、内花键连接套筒、胀轴外套筒、胀轴内套筒、胀爪套筒、轴端定位件、轴端,
所述胀轴沿轴向分为花键部与胀紧部,所述花键部靠近端部的外表面具有外花键,花键部端部具有用于安装轴向推进连接装置的与胀轴同轴的安装孔,所述胀紧部轴径大于花键部,且胀紧部与花键部交界处形成台阶结构,胀紧部端部轴径减少,从而在靠近胀紧部端部的位置形成具有一定锥度的圆台;
所述轴向推进连接装置包括推进装置连接轴、推力球轴承、螺纹连接块、连接块紧定螺钉,所述推进装置连接轴为同轴安装在安装孔内的阶梯轴,分为粗段与细段,推进装置连接轴的细段及部分粗段伸入安装孔内部;在推进装置连接轴细段端部具有径向凸起,推进装置连接轴的粗段与细段交界形成的台阶部与径向凸起之间推进装置连接轴细段用于安装推力球轴承,所述安装孔的内壁上沿圆周方向均匀分布2-6个螺纹连接块,所述螺纹连接块在安装孔轴向的两侧用于固定安装推力球轴承的座圈,所述推力球轴承套装在推进装置连接轴细段且在螺纹连接块两侧各安装1套,所述螺纹连接块通过连接块紧定螺钉固定在安装孔内壁上,所述推进装置连接轴粗段端部具有推进装置连接螺纹孔,用于连接轴向推进装置;
围绕胀轴胀紧部端部的圆台均匀布置3-8个同样的胀爪,所述胀爪为纵剖面与圆台轴向剖面重合的阶梯块,胀爪底侧面能与圆台外表面配合接触且胀爪底侧面母线长度长于圆台母线,胀爪与圆台径向剖面重合的横切面为凸字型,形成顶侧面宽度小于底侧面的阶梯块结构;
所述内花键连接套筒在套装在花键部外表面并通过内花键连接套筒内表面的内花键与花键部的外花键咬合,所述胀轴外套筒为与胀轴外形对应的阶梯圆筒,分为细段与粗段,胀轴外套筒的细段接近端部内表面套接在内花键连接套筒外表面并固定连接,所述传动装置固定连接在胀轴外套筒细段外表面,用于带动整个机械胀轴转动;所述胀轴外套筒粗段位于位于胀轴的胀紧部外侧,胀轴外套筒粗段与胀轴胀紧部外侧具有用于安装胀轴内套筒的间隙;所述胀轴内套筒一端开口,另一端具有带中心圆孔的底板,所述中心圆孔的直径可以使胀轴内套筒卡装在胀轴的胀紧部外表面,所述胀轴内套筒的内、外表面与胀轴的胀紧部外表面及胀轴外套筒内表面均具有一定间隙使胀轴内套筒、胀轴与胀轴外套筒之间可以轴向滑动,所述胀轴内套筒接近开口端的外表面沿外周均匀分布有3-8个凸起的弹簧安装空心柱,所述弹簧安装空心柱内部底端安装钢珠,中间放置弹簧,顶端具有螺纹用于安装弹簧紧定螺钉,所述胀紧部外表面沿外圆周具有容纳钢珠的沟槽;
所述胀爪套筒套装在胀爪外侧,沿胀爪套筒外周与胀爪对应的位置具有阶梯状通槽,用于在胀紧部端部圆台轴向运动时伸出和收回胀爪,所述胀爪之间采用弹性连接件相连;所述弹性连接件用于在胀轴退回后使胀爪收回复位;
所述胀爪套筒的两端部边缘分别与胀轴内套筒开口端部边缘固定连接及通过轴端定位件和轴端固定连接。
2.如权利要求1所述的机械胀轴,其特征是胀轴的胀紧部内部为空心结构。
3.如权利要求1所述的机械胀轴,其特征是胀轴外套筒的细段接近端部内表面套接在内花键连接套筒外表面并固定连接的方式为:内花键连接套筒接近胀轴花键部端部一侧具有径向凸缘,采用螺栓连接件穿过内花键连接套筒的径向凸缘和胀轴外套筒细段端部侧缘将胀轴外套筒与花键连接套筒固定连接。
4.如权利要求1-3任一所述的机械胀轴,其特征是胀轴胀紧部端部圆台的锥角为30-60°,所述所述胀爪底侧面母线长度为圆台母线长度的1.5-2倍。
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