CN111924666A

CN111924666A - 气胀轴

Info

Publication number: CN111924666A
Application number: CN202010684921.XA
Authority: CN
Inventors: 乔洁琼; 丁朦朦; 周卫平; 程继敏
Original assignee: 3M Material Technology Hefei Co Ltd
Current assignee: 3M Material Technology Hefei Co Ltd
Priority date: 2020-07-16
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2020-11-13

Abstract

本技术的目的是提供一种气胀轴，其包括：筒状本体，该筒状本体的一端具有开口，并且在筒状本体的周壁上形成有至少一个键槽；至少一个键，每个键对应地设置在一个键槽中；充气结构，该充气结构设置在开口处以提供气体；气囊，其沿筒状本体的轴向方向设置在筒状本体内部并且与充气结构连通以接纳气体，其中，键包括主体部和限位部，主体部布置在键槽中且构造成能够相对于键槽沿筒状本体的径向方向移动，限位部布置在筒状本体的径向内侧并且延伸超过键槽的边缘。根据本发明的气胀轴能够有效控制键的最大凸出程度，提高稳定性，降低产品的不良率。

Description

气胀轴

技术领域

本发明涉及一种气胀轴。

背景技术

在带材产品的生产过程中，需要将生产出的产品收卷在芯轴上以便于运输及下一工序的处理。气胀轴是一种特制的用于辅助带材产品进行收卷、放卷的辅助轴，经过高压充气后其表面可以突起以支撑芯轴，放气后表面部分迅速缩回以允许将套在其上的芯轴取下，其广泛应用于各种包括带材的收卷放卷及分切操作的机器中并且对产品质量有一定影响。例如，在生产诸如抛光带等带材的产品时，收卷是确保产品质量的关键步骤，收卷的紧密度和平滑度均与气胀轴的性能有关。

常见的气胀轴包括轴本体、设置在轴本体上的膨胀组件以及气嘴，当压缩空气由气嘴进入并使气胀轴内所设置的膨胀组件快速膨胀，以推动与膨胀组件相连接的键朝轴本体的外侧凸出，从而撑紧并固定带材产品的芯轴。由于键的凸出程度取决于充气压力的大小，因此不易掌控，如果膨胀组件充气不足，则气胀轴的结构不稳定会导致芯轴偏移，并因此导致产品边缘不均匀，如果充气过多，则容易引起芯轴变形。

因此，有必要提供一种具有改进的膨胀性能的气胀轴。

发明内容

本部分提供了本公开的总体概述，并且并非是本公开的全部范围或本公开的所有特征的全面公开。

本发明的一个目的在于提供一种能够更有效地控制膨胀程度的气胀轴。

本发明的另一个目的在于提供一种具有改进的稳定性的气胀轴。

为了实现上述目的中的至少一者，提供了一种气胀轴，包括：筒状本体，该筒状本体的一端具有开口，并且在筒状本体的周壁上形成有至少一个键槽；至少一个键，每个键对应地设置在一个键槽中；充气结构，该充气结构设置在开口处以提供气体；气囊，该气囊沿筒状本体的轴向方向设置在筒状本体内部并且与充气结构连通以接纳气体，其中，该键包括主体部和限位部，主体部布置在键槽中且构造成能够相对于键槽沿筒状本体的径向方向移动，限位部布置在筒状本体的径向内侧并且延伸超过键槽的边缘以限制键径向向外移动的最大位移。

气胀轴构造成随着气囊内的气体压力的增大，气囊的外壁径向向外膨胀成与键的底面接触并推动该键沿径向方向向外移动，以使该键的顶面凸出到筒状本体之外。

气胀轴还构造成随着气囊内的气体压力减小，气囊的外壁径向向内收缩并能够与键的底面分离，以允许该键沿径向方向向内缩回。

优选地，键包括主体部和从主体部的侧壁向外延伸的限位部，限位部布置在筒状本体的径向内侧并且延伸超过相应键槽的边缘以限制键在该键槽中向外移动的最大位移。

优选地，限位部从主体部的侧壁向外延伸，并且限位部至少形成在主体部的相反两侧。

根据本发明的实施方式的气胀轴还可以包括气囊固定件，该气囊固定件将气囊的两端相对于筒状本体固定。

优选地，充气结构包括位于开口处的气嘴以及从气嘴延伸至气囊内部的充气管。

优选地，键由钢材料制成。

优选地，气囊由弹性材料制成。

优选地，键的顶面包括防滑结构以增大键与产品芯轴之间的摩擦力，减少芯轴在气胀轴上的滑动。

可选地，防滑结构为横跨顶面延伸的多个凹槽，并且至少一部分凹槽垂直于轴向方向延伸。凹槽的横截面形状可以为V形、U形、半圆形和矩形中的任意一者。

替代性地，防滑结构为布置在键的顶面上的多个突起。其中，这些突起可以呈点状或线状分布。

优选地，键槽的数目为多个，并且键槽在筒状本体的周向方向上等间距地布置；相应地，键的数目为多个，并且各个键分别布置在对应键槽中。

根据本发明的实施方式的气胀轴可以通过控制气囊的膨胀程度来调节键的凸出程度，特别是通过键上的限位部可以有效地控制键的最大凸出程度，这使得可以避免充气过多而将芯轴撑变形，同时也避免了无需为防止充气过多而导致充气不足。因此，可以有效地控制气胀轴的膨胀程度，降低产品的不良率，提高生产稳定性和效率从而节约成本。

附图说明

本文中所描述的附图仅出于对所选实施方式而非所有可能的实施方案进行说明的目的，并且无意于限制本公开的范围。在全部附图中，相同的附图标记指示相同的部分。此外，并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，为便于说明的目的，有些部分以放大比例示出。

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴的立体图。

图2示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴的纵向剖视图，其中，气胀轴处于未膨胀状态。

图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴的纵向剖视图，其中，气胀轴处于膨胀状态。

图4示意性地示出了应用于本发明的实施方式的气胀轴的键的俯视图和纵向剖面图。

图5示意性地示出了根据本发明的气胀轴的横截面图，其中，气胀轴处于未膨胀状态。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述示例性实施方式。

提供示例性实施方式以使得本公开将是详尽的并且将向本领域技术人员更全面地传达范围。阐述了许多具体细节比如具体部件、装置和方法的示例，以提供对本公开的各实施方式的透彻理解。对本领域技术人员而言将清楚的是，不需要采用具体细节，示例性实施方式可以以许多不同的形式实施，并且也不应当理解为限制本公开的范围。在一些示例性实施方式中，不对公知的过程、公知的装置结构和公知的技术进行详细的描述。

在本部分中，气胀轴1仅作为示例性的实施例来解释本发明。该气胀轴1例如可以用于抛光带、微饰膜等带材的收卷。然而，应当理解，本发明的构思不限于具体实施方式所示类型的气胀轴，而是可以用于其他类型或用途的气胀轴。

图1示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴1的立体图。图2示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴1的纵向剖视图，其中，气胀轴1处于未膨胀状态。图3示意性地示出了根据本发明的实施方式的气胀轴1的纵向剖视图，其中，气胀轴1处于膨胀状态。

如图1至图3示，气胀轴1包括：筒状本体10，该筒状本体10的第一端12为开放端部并且具有开口13，与第一端12相反的第二端14是封闭的并且具有适于与设备的驱动装置(例如电机)联接的联接部18；多个(例如，三个)键槽16，键槽16形成在筒状本体10的周壁上，并且优选为沿周壁的周向方向均匀地布置；多个(例如，三个)键40，每个键40对应地设置在一个键槽16中，每个键40的形状和尺寸与对应的键槽16的形状和尺寸是相匹配的，以使得该键40能够相对于键槽16沿筒状本体10的径向方向移动，即，在键槽16中凸出或内陷；充气结构30，该充气结构30至少包括安装在开口13处的气嘴32以及从气嘴32向筒状本体10内部空腔延伸的充气管34，气嘴32固定至筒状本体并且与气源(未示出)连通从而可以为气胀轴1提供气体(图1中以黑色箭头示出了气体充入方向)；以及气囊20，气囊20沿筒状本体10的轴向方向设置在筒状本体10内部并且与充气结构30连通以接纳气体。

气囊20由弹性材料形成，随着气体的充入和排出，气囊20的体积发生膨胀或收缩。如图2所示，气囊20呈筒状结构，其两端通过固定件22固定，以使气囊20无论膨胀与否都保持其轴向位置不变。该固定件22例如包括安装块以及将安装块相对于筒状本体固定的连接件(未示出)，其中，安装块由气囊20的端部以气密的方式(例如通过密封件或卡箍等)围绕且固定，并且在安装块上设置有螺纹孔(未示出)，螺栓等连接件可以穿过筒状本体与该螺纹孔配合以将安装块与筒状本体相固定，从而实现气囊端部在轴向方向上的定位。然而，固定件22的上述实施方式仅是示例，其可以采用任何合适的方式构造，在一些情况下，该固定件甚至是可以省略的。气囊20的进气端24与充气结构30配合以由充气结构30提供气体，具体地，气囊20的进气端24包围充气管34并且与充气管34紧密配合以形成密闭的内腔A。如图2和图5中所示，在气囊20未被充气的状态下，内腔A的体积对应于气囊20的原始容积，气囊20不与键40的底面45接触，使得键40可以在键槽16中处于内陷状态。在内陷状态中，键40的顶面46可以低于筒状本体10的外表面，以允许带材产品的芯轴(未示出)容易地在气胀轴1上滑动从而方便安装和拆卸。

如图3所示，随着气囊20内的气体压力增大，气囊20的外壁将径向向外膨胀成与键40的底面45接触并推动键40在相应键槽16内沿径向方向向外移动，使得键40的顶面46凸出超过筒状本体10的外表面。键40的凸出程度将与气囊20的膨胀程度相关联，因此，气胀轴1的膨胀程度可以通过改变气囊20内的压力方便地进行调节。当需要移动或拆卸芯轴(未示出)时，可以停止供应气体并通过气囊20自身的弹性将气体迅速排出，随着气囊20内的气体压力减小，气囊20径向向内收缩并与所述多个键40的底面45分离。

根据本发明实施方式的气胀轴1通过气囊20和键40的组合，可以为芯轴(未示出)提供合适的撑紧力而无需担心撑紧力过大或过小。当撑紧力不足时，例如发现芯轴在气胀轴1上打滑或跑偏时，可以对气囊20补充气体而不用担心充气过度，原因在于：一方面，随着键40对芯轴的撑紧力增大，键40受到的径向向内的反向力也增大，气囊20本身的弹性允许气囊20在键40的撑紧力较大时通过变形来将键40维持在力平衡位置，因此可以防止撑紧力超过芯轴的反向力造成芯轴变形；另一方面，通过对键40的结构进行改进，可以限制键40在键槽16内的最大凸出程度。图4至图5清楚示出了根据本发明的具有改进结构的键40。

图4示意性地示出了键40的俯视图和纵向剖面图；图5示意性地示出了根据本发明的气胀轴1的横截面图，其中，气胀轴1处于未膨胀状态。

如图4所示，键40包括主体部42和从主体部42的侧壁向外延伸的限位部44。在组装状态下，如图5所示，限位部44布置在筒状本体10的径向内侧并且延伸超过相应键槽16的边缘，因此其能够限制键40在键槽16中向外移动的最大位移，即限制键40的最大凸出程度(对应于气胀轴1的最大膨胀程度)。尽管图4中所示的限位部44围绕主体部42的整个外周延伸，然而可以理解的是，限位部44也可以仅分布在键40的相反两侧。

如图5所示，筒状本体10的内壁与气囊20的外壁之间限定出气囊20的可膨胀空间C。在充气过程中，随着气囊20的内腔A中气压增大，气囊20径向向外膨胀并推动键40向外凸出，直至键40的限位部44抵靠至筒状本体10的内壁为止，由此达到气胀轴1的最大膨胀尺寸，此时，即使向气囊20提供更高压强的气体，键40也不能进一步向外凸出。

另外，作为优选示例，如图5所示，键40和键槽16的数目均为三个，并且三个键槽16在筒状本体10的周向方向上等间距布置，每个键40分别布置在对应键槽16中。然而，本领域技术人员可以理解的是，上述设置方式仅是示例，可以根据需要适当设定键40和键槽16的数目和布局，甚至也可以仅设置一个键和键槽，这同样能实现对芯轴的适度撑紧和固定。

在实际应用中，气胀轴的尺寸通常是根据设备和产品芯轴的尺寸来设定的，通过利用这种带有限位部的键，可以有效避免现有气胀轴中容易出现的充气过度造成芯轴变形的情况。

另外，由于无需担心键过度凸出导致产品芯轴变形，因此键的材料可以由常用的橡胶材料替换为钢材料，这样既可以避免橡胶材料长时间使用老化损坏的问题，又可以抑制键的变形，有利于延长使用寿命。

作为另一个改进的方面，为了避免在使用过程中产品芯轴在气胀轴1上的滑动，可以在键40的顶面46上设置增大摩擦力的防滑结构，例如，如图4所示，在键40的顶面46设置有横跨顶面46延伸的多个凹槽48，凹槽48的方向可以是平行的或交叉的，优选地，凹槽48中的至少一部分垂直于轴向方向延伸。凹槽48的横截面形状没有限制，尽管图4中示出为成V形，然而其例如也可以是U形、矩形、半圆形等任意形状。或者作为防滑结构的另一种实施方式，可以在键40的顶面46上包括多个突起，这些突起例如可以呈点状或线状分布。通过设置这样的防滑结构，进一步提高了气胀轴的稳定性和可靠性，从而提高生产效率，降低产品不良率。

可以理解的是，虽然在本实施例中仅示出了三个键和键槽，然而其数目不限于此，而是可以根据需要来选定，并且键和键槽的形状、尺寸以及布局也可以根据需要而改变。

尽管在此已详细描述本公开的典型实施方式，但是应该理解本公开并不局限于这里详细描述和示出的具体实施方式，在不偏离本公开的实质和范围的情况下可由本领域的技术人员实现其它的变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件、部件或特征都可以由其他结构上和功能上等同的构件、部件或特征来代替。

Claims

1.一种气胀轴(1)，包括：

筒状本体(10)，所述筒状本体(10)的一端具有开口(13)，并且在所述筒状本体(10)的周壁上形成有至少一个键槽(16)；

至少一个键(40)，所述键(40)对应地设置在所述键槽(16)中；

充气结构(30)，所述充气结构(30)设置在所述开口(13)处以提供气体；

气囊(20)，所述气囊(20)沿所述筒状本体(10)的轴向方向设置在所述筒状本体(10)内部并且与所述充气结构(30)连通以接纳所述气体，

其特征在于，所述键(40)包括主体部(42)和限位部(44)，所述主体部(42)布置在所述键槽(16)中且构造成能够相对于所述键槽(16)沿所述筒状本体(10)的径向方向移动，所述限位部(44)布置在所述筒状本体(10)的径向内侧并且延伸超过所述键槽(16)的边缘。

2.根据权利要求1所述的气胀轴(1)，其中，所述气胀轴构造成随着所述气囊(20)内的气体压力的增大，所述气囊(20)的外壁径向向外膨胀成与所述键(40)的底面(45)接触并推动所述键(40)沿所述径向方向向外移动，以使所述键(40)的顶面(46)凸出到所述筒状本体(10)之外。

3.根据权利要求2所述的气胀轴(1)，其中，所述气胀轴构造成随着所述气囊(20)内的气体压力减小，所述气囊(20)的外壁径向向内收缩并能够与所述键(40)的底面(45)分离，以允许所述键沿所述径向方向向内缩回。

4.根据权利要求1所述的气胀轴(1)，其中，所述限位部(44)从所述主体部(42)的侧壁向外延伸，并且所述限位部(44)至少形成在所述主体部的相反两侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，还包括气囊固定件(22)，所述气囊固定件(22)将所述气囊(20)的两端相对于所述筒状本体(10)固定。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，所述充气结构(30)包括位于所述开口(13)处的气嘴(32)以及从所述气嘴(32)延伸至所述气囊(20)内部的充气管(34)。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，所述键(40)由钢材料制成。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，所述气囊(20)由弹性材料制成。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，所述键(40)的顶面(46)包括用于增大摩擦力的防滑结构。

10.根据权利要求9所述的气胀轴(1)，其中，所述防滑结构包括横跨所述顶面(46)延伸的多个凹槽(48)，并且所述多个凹槽(48)中的至少一部分凹槽垂直于所述轴向方向延伸。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的气胀轴(1)，其中，

所述键槽(16)的数目为多个，并且所述键槽(16)在所述筒状本体(10)的周向方向上等间距地布置；以及，

所述键(40)的数目为多个，并且每个键(40)分别布置在对应键槽(16)中。