CN206624515U - 一种无极变径辊 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无极变径辊，属于卷辊技术领域。它包括辊芯、支撑架和支撑辊，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架包括支撑辊，支撑辊的两端分别与支撑架连接，辊芯两端分别固定设置一个支撑架，丝杠螺母机构套接在辊芯上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，避免手动调节支撑辊半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。针对现有技术中可改变外径的卷辊调节麻烦的问题，它采用丝杠螺母机构，可以通过电动机自动控制双向超越离合器传递动力使丝杠转动，通过数控系统计算控制，连续精准调整卷辊外径。
Description
技术领域
本发明涉及卷辊技术领域，尤其涉及一种无极变径辊。
背景技术
卷辊可应用于许多轻工业的技术领域中，比如，橡胶垫、卷纸膜、塑料膜、化工薄膜等，卷辊是以上技术应用中必不可少的基本设备，卷辊的外径决定了产品的分切大小。不同的产品规格对卷辊的分切大小具有不同要求，需要调节卷辊的外径大小。市场上已出现可改变外径的卷纸辊，但现有的卷纸辊虽说可以改变其半径，但是分档调节，档位有限，且调节起来比较麻烦，多次调节测量，工序麻烦浪费时间且精度无法保证，而且当品种多时，需要不停地人工调节测量，增大了人工成本以及延长了制作时间，调节不方便，不能实现自动化和数控精准调节。
中国实用新型专利，公开号：204223983U，公开日：2015年3月25日，公开了一种半径可调的卷纸辊，包括：辊芯，具有螺纹；支撑架，设置有两只，固定在辊芯的两端，支撑架上开设有若干根径向均匀分布的调节槽；支撑辊，设有若干根，支撑辊的两端插入支撑架的调节槽，至少其中的一根支撑辊为导磁材料制成，其上开设有凹腔；磁条，能吸在该凹腔内，磁条与凹腔之间能装入纸头；调节机构，对称地设置有两只，包括：空心圈，套在辊芯螺纹的外面；调节杆，与支撑辊的数量相同，一端铰接在空心圈、另一端铰接在支撑辊上；夹紧螺母，设置有两只，拧入辊芯的螺纹夹紧在空心圈的两个端面上；该实用新型具有结构简单、成本低、一棍多用且外径连续可调，具有降低储存和搬运成本、提高产品利用率的有益效果。其不足之处在于，调节不便，工序复杂，人工校准测量，费时费力。1、调节辊径作业不方便，需要拧动位于辊芯部位的四个固定螺母，调节作业空间狭小，同时还需人工移动空心圈，比较费力；2、调节精度靠经验和人工测量保证，而且两侧均要分别测量和调整。3、空心圈靠螺母夹紧，而螺母未设置防松装置，设备运转过程中存在螺纹松动的可能，会导致辊径变化。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
针对现有技术中可改变外径的卷辊调节麻烦的问题，本发明提供了一种无极变径辊。它采用丝杠螺母机构，可以连续精准调整卷辊外径。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：
一种无极变径辊，包括辊芯、支撑架和支撑辊，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架固定支撑辊，支撑辊的两端分别与支撑架连接，辊芯两端分别穿过支撑架，丝杠螺母机构套接在辊芯上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架和支撑辊连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，避免手动调节支撑辊半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。
优选地，支撑架包括长条杆，长条杆一端与支撑架的中心连接，另一端与支撑辊滑动连接，沿支撑架的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊也均匀分布在支撑架的中心圆周方向上，支撑辊的两端均与支撑架的长条杆滑动连接，长条杆与支撑辊滑动连接，便于支撑辊在长条杆上滑动，进而改变支撑辊所形成的辊径大小。
优选地，辊芯穿过两个支撑架的中心，由电机驱动，在调节辊径大小时，仅需调整支撑辊相对于变径辊的中心线的距离即可改变支撑辊所形成的变径辊的半径大小。
优选地，所述的支撑架还包括限位螺母，长条杆上设有滑槽，支撑辊穿过长条杆上的滑槽，支撑辊的外侧与限位螺母连接，限位螺母将支撑辊的两端限定在长条杆上的滑槽内，从而起到限位的作用。
优选地，所述的丝杠螺母机构包括滑套圈、丝杠和调节杆，其中，丝杠的中部设有两个滑套圈，丝杠的两端穿过支撑架，滑套圈上对称设有调节杆，调节杆的一端与滑套圈铰接，另一端与支撑辊铰接，支撑辊在支撑架的长条杆上的滑槽内运动，从而改变支撑辊两端在支撑架上形成的圆周位置，进而改变支撑辊所形成变径辊的半径大小。
优选地，丝杠两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈上设有与丝杠相匹配的带内螺纹的孔，符合辊径调节的要求。
丝杠两端通过轴承和螺母与支撑架连接，在支撑架中心的下方设有与丝杠外径相匹配的轴孔，丝杠的两端穿过支撑架中心的下方轴孔，支撑架中心的下方轴孔一侧设有轴承和螺母，通过轴承和螺母将丝杠固定在支撑架上。
优选地，所述的驱动机构包括齿轮副I和丝杠，丝杠的两端均与齿轮副I连接，所述的齿轮副I与手柄连接，丝杠运动，进一步调节支撑辊所形成变径辊的辊径大小。
优选地，所述的驱动机构还包括齿轮副II和双向超越离合器，齿轮副I、双向超越离合器和齿轮副II均套在辊芯上，双向超越离合器的从动轴与齿轮副I连接，双向超越离合器的主动轴与齿轮副II连接，所述的齿轮副II与手柄连接，通过摇动手柄转动，通过双向超越离合器调节支撑辊的半径大小。
一种无极变径辊的变径方法，包括以下步骤：
A、构建以上所述的一种无极变径辊；
B、手轮摇动圈数为n，辊径R，调节杆的长度为L，滑套圈与支撑架之间的初始距离为C，滑套圈内螺纹导程为S，手轮到丝杠之间传动比为i，辊径R与手轮摇动圈数n的关系如下：
选择需要的辊径R，计算出对应摇动手轮的圈数n，摇动手轮，手轮带动齿轮副I转动，齿轮副I带动丝杠运动；
C、丝杠运动，滑套圈在丝杠上运动；
D、滑套圈运动，与滑套圈铰接的调节杆跟随滑套圈移动；
E、与调节杆铰接的支撑辊跟随调节杆移动，支撑辊在长条杆的滑槽内移动，支撑架上的支撑辊所形成的辊径发生改变至需要的辊径。
优选地，步骤E之后，齿轮副I停止转动，丝杠停止转动，限位螺母将支撑辊固定在长条杆的滑槽内，支撑辊的外径保持不变。依靠丝杠的自锁能力将支撑辊的外径保持不变，以便辊芯进行复卷的工作。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的一种无极变径辊，辊芯两端穿过支撑架的中心，支撑架分别设置在支撑辊的两端，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构运动，进而带动设置在支撑辊两端的支撑架运动，从而可以连续调整支撑辊的半径大小，避免手动调节支撑辊半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力；
(2)本发明的一种无极变径辊，沿支撑架的中心圆周方向上均匀设有长条杆，长条杆与支撑辊的数量相同，长条杆均匀分布支撑架的中心圆周方向上，形成支撑架，支撑辊也均匀分布在两个支撑架相对形成的圆柱体的圆周方向上，形成辊体，用于卷纸、薄膜等，长条杆与支撑辊滑动连接，便于支撑辊在长条杆上滑动，进而改变支撑辊所形成的辊径大小；
(3)本发明的一种无极变径辊，辊芯用于固定支撑架的中心所在水平方向位置，即支撑架固定在辊芯上不动，由于支撑辊的两端分别与支撑架连接，即支撑辊所形成的变径辊的中心线与支撑架的中心线重合，从而使得支撑辊所形成的变径辊的中心线固定，在调节辊径大小时，仅需调整支撑辊相对于变径辊的中心线的距离即可改变支撑辊所形成的变径辊的半径大小，辊径调整好后，电机可驱动辊芯转动进行复卷工作；
(4)本发明的一种无极变径辊，支撑辊可以在长条杆的滑槽内运动，进而改变支撑辊与变径辊的中心线距离，进而调整支撑辊所形成的变径辊的半径大小，限位螺母将支撑辊的两端限定在长条杆上的滑槽内，从而起到限位的作用，支撑辊在长方形的滑槽内滑动时，便于连续调整变径辊的半径大小；
(5)本发明的一种无极变径辊，通过丝杠螺母机构中的滑套圈、丝杠和调节杆的互相作用，丝杠运动，两个滑套圈相对于丝杠运动，滑套圈上的调节杆运动，与调节杆铰接的支撑辊也运动，支撑辊在支撑架的长条杆上的滑槽内运动，从而改变支撑辊两端在支撑架上形成的圆周位置，进而改变支撑辊所形成变径辊的半径大小，滑槽的长方形结构，可以对辊径进行连续调节，驱动丝杠转动即可调节辊径，可减少工艺调整时间，达到快速改变辊径的效果，传统的调节时间主要花在拆装螺母上，本发明省去了所有拆装螺母的时间，降低十倍以上时间；
(6)本发明的一种无极变径辊，丝杠两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈上设有与丝杠相匹配的带内螺纹的孔，丝杠运动时，由于丝杠两端的螺纹旋转方向相反，使得两个滑套圈相对运动，那么调节杆运动，进而使得与调节杆铰接的支撑辊相对于变径辊所在中心线往相同方向运动，如果丝杠两端的螺纹旋转方向相同最终会导致支撑辊所形成变径辊的辊径一端偏大，一端偏小，不符合辊径调节的要求；
(7)本发明的一种无极变径辊，双向超越离合器的从动轴与齿轮副I连接，双向超越离合器的主动轴与齿轮副II连接，通过摇动手柄，进而带动齿轮副II运动，齿轮副II通过双向超越离合器的主动轴带动与从动轴连接的齿轮副I转动，进而带动丝杠运动，调节支撑辊的半径大小，当辊径调整好后，双向超越离合器将丝杠转动与辊芯转动隔离开来，辊芯在双向超越离合器内转动进行复卷工作时，丝杠依靠自锁能力不会转动，辊子半径大小稳定可靠，从而实现复卷与辊径调节互不影响；
(8)本发明的一种无极变径辊，通过手轮调节，根据公式预先计算所需调节辊子半径对应的手轮转动圈数，进而精确控制辊子半径大小，可减少生产过程中产生的废料，提高产量，降低成本。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明滑套圈与调节杆的结构示意图；
图3为本发明支撑架的结构图示意图；
图4为本发明丝杠螺母机构结构示意图；
图5为本发明驱动机构的示意图。
示意图中的标号说明：
1、限位圈；2、支撑架；3、滑套圈；5、支撑辊；6、丝杠；8、调节杆；9、轴承；10、螺母；12、辊芯；13、齿轮副I；14、双向超越离合器；15、齿轮副II。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。
如图1-5所示，一种无极变径辊，包括辊芯12、支撑架2和支撑辊5，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架2固定支撑辊5，支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，辊芯12两端分别固定设置一个支撑架2，丝杠螺母机构套接在辊芯12上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架2和支撑辊5连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
支撑辊5所形成的辊子的中心轴与辊芯12所在位置重合，辊芯12两端穿过支撑架2，支撑架2与辊芯12之间的相对位置不变，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构沿着辊芯12所在的方向运动，丝杠螺母机构带动支撑辊5在支撑架2运动，即改变支撑辊5所形成辊子的半径，改变过半径的辊子的中心轴为辊芯12，辊芯12转动即可进行复卷的工作。
申请号为201210286519.1的对比专利，仅可调节到几个固定半径的档位上，半径可选择调节的数值有限，难以满足需要，申请号为201420663499.X的对比专利作出了进一步的改进，可实现辊径连续可调，但是调节过程较为复杂，需要手工调节，调整后需要反复校准计算辊径大小，而且调整过的辊径稳定性差，很容易变形。而本发明中利用丝杠螺母机构本身的对称结构，以辊芯12为导向，利用丝杠螺母机构自身的自锁功能，调整后的辊径大小不随辊芯12的转动而改变，保证辊径大小的稳定性。
辊芯12上各固定设置一个支撑架2，支撑架2分别设置在支撑辊5的两端，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构运动，进而带动设置在支撑辊5两端的支撑架2运动，从而可以连续调整支撑辊5的半径大小，避免手动调节支撑辊5半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。
支撑架2包括长条杆，长条杆一端与支撑架2的中心连接，另一端与支撑辊5滑动连接，沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊5也均匀分布在圆周方向上，支撑辊5的两端均与支撑架2的长条杆滑动连接。
长条杆设置在支撑架2中心上，为支撑辊5的滑动移动提供支点，所有的支撑辊5在长条杆上移动到某一位置时可以改变支撑辊5所形成的辊子半径；另外长条杆还能构成支撑辊5所形成辊子的左右侧面，支撑架2在辊芯12上的位置不变，长条杆固定连接的支撑架2中心上，两组长条杆所形成的两个平面在辊芯12上的位置不变，进而使得支撑辊5所形成的辊子的长度不变，长条杆起到稳定支撑的作用。
沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，长条杆与支撑辊5的数量相同，长条杆均匀分布支撑架2的中心圆周方向上，形成支撑架2，支撑辊5也均匀分布在两个支撑架2相对形成的圆柱体的圆周方向上，形成辊体，用于卷纸、薄膜等，长条杆与支撑辊5滑动连接，便于支撑辊5在长条杆上滑动，进而改变支撑辊5所形成的辊径大小。
每根支撑辊5的两端均与长条杆连接，支撑辊5的两端都在长条杆上移动，这样支撑辊5所形成辊子的半径随着支撑辊5的两端在长条杆上移动变得可调。
辊芯12固定连接在两个支撑架2的中心上，辊芯12用于固定支撑架2的中心所在水平方向位置，即支撑架2固定在辊芯12上不动，由于支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，即支撑辊5所形成的变径辊的中心线与支撑架2的中心线重合，从而使得支撑辊5所形成的变径辊的中心线固定，在调节辊径大小时，仅需调整支撑辊5相对于变径辊的中心线的距离即可改变支撑辊5所形成的变径辊的半径大小。
所述的支撑架2还包括限位螺母1，长条杆上设有滑槽，支撑辊5穿过长条杆上的滑槽，支撑辊5的外侧与限位螺母1连接。长条杆上的滑槽便于支撑辊5在长条杆上连续滑动位置可调，限位螺母1将支撑辊5限定在长条杆的滑槽内，使得支撑辊5的两端在长条杆的滑槽内顺利移动，便于调整支撑辊5所形成的辊子半径大小。
支撑辊5可以在长条杆的滑槽内运动，进而改变支撑辊5与变径辊的中心线距离，进而调整支撑辊5所形成的变径辊的半径大小，限位螺母1将支撑辊5的两端限定在长条杆上的滑槽内，从而起到限位的作用。
所述的丝杠螺母机构包括滑套圈3、丝杠6和调节杆8，其中，丝杠6的中部设有两个滑套圈3，丝杠6的两端穿过支撑架2，滑套圈3上对称设有调节杆8，调节杆8的一端与滑套圈3铰接，另一端与支撑辊5铰接。
调节杆8一方面起到带动支撑辊5运动的作用，另一方面，在支撑辊5所形成辊子的半径调整好以后，调节杆8和支撑辊5共同作用，具有支撑辊子的作用，使得辊体更为牢固稳定，利用丝杠6本身的自锁功能，在辊径调整好后，调节杆8、丝杠6和支撑辊5共同稳定作用，形成稳定可靠的辊体。
丝杠6运动，两个滑套圈3相对于丝杠6运动，滑套圈3上的调节杆8运动，与调节杆8铰接的支撑辊5也运动，支撑辊5在支撑架2的长条杆上的滑槽内运动，从而改变支撑辊5两端在支撑架2上形成的圆周位置，进而改变支撑辊5所形成变径辊的半径大小。
丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈3上设有与丝杠6相匹配的带内螺纹的孔；丝杠6运动时，由于丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，使得两个滑套圈3相对运动，那么调节杆8运动，进而使得与调节杆8铰接的支撑辊5相对于变径辊所在中心线往相同方向运动，如果丝杠6两端的螺纹旋转方向相同最终会导致支撑辊5所形成变径辊的辊径一端偏大，一端偏小，不符合辊径调节的要求。在本发明中丝杠6这种螺纹结构使得丝杠6运动时能够均匀的调节支撑辊5相对于辊芯12的距离，进而使得支撑辊5所形成辊子半径的调节均匀准确可靠，不需要后期进行校准微调。
丝杠6两端通过轴承9和螺母10与支撑架2连接，在支撑架2中心的下方设有与丝杠6外径相匹配的轴孔，丝杠6的两端穿过支撑架2中心的下方轴孔，支撑架2中心的下方轴孔一侧设有轴承9和螺母10，通过轴承9和螺母10将丝杠6固定在支撑架2上。
通过螺母10的固定作用将穿过轴承9的丝杠6固定在支撑架2上，轴承9的作用是在丝杠6运动时不会影响支撑架2，将丝杠6与支撑架2隔离开来，不影响辊径的调节，螺母10用于将丝杠6固定于轴承9上，防止丝杠做轴向运动，作为优选方案，轴承9选用推力轴承。
所述的驱动机构包括齿轮副I13和丝杠6，丝杠6的两端均与齿轮副I13连接，所述的齿轮副I13与手柄或电机连接；通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副I13运动，从而使丝杠6运动，进一步调节支撑辊5所形成变径辊的辊径大小。
所述的驱动机构还包括齿轮副II15和双向超越离合器14，齿轮副I13、双向超越离合器14和齿轮副II15均套在辊芯12上，双向超越离合器14的从动轴与齿轮副I13连接，双向超越离合器14的主动轴与齿轮副II15连接，所述的齿轮副II15与手柄或数控系统16中的电机连接，数控系统16还包括控制器，控制电机驱动齿轮副II15转动。
双向超越离合器14将辊芯12的运动与丝杠6的运动隔离开来，在调节丝杠6的运动时不受辊芯12的影响。
通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副II15运动，齿轮副II15通过双向超越离合器14的主动轴带动与从动轴连接的齿轮副I13转动，进而带动丝杠6运动，调节支撑辊5的半径大小。
一种无极变径辊的变径方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、构建以上所述的一种无极变径辊；
B、手轮摇动圈数为n，辊径R，调节杆8的长度为L，滑套圈3与支撑架2之间的初始距离为C，滑套圈3内螺纹导程为S，手轮到丝杠6之间传动比为i，辊径R与手轮摇动圈数n的关系如下：
选择需要的辊径R，计算出对应摇动手轮的圈数n，摇动手轮，手轮带动齿轮副I13转动，齿轮副I13带动丝杠6运动；
C、丝杠6运动，滑套圈3在丝杠6上运动；
D、滑套圈3运动，与滑套圈3铰接的调节杆8跟随滑套圈3移动；
E、与调节杆8铰接的支撑辊15跟随调节杆8移动，支撑辊15在长条杆的滑槽内移动，支撑架2上的支撑辊15所形成的辊径发生改变至需要的辊径；
步骤E之后，齿轮副I13停止转动，丝杠6停止转动，限位螺母1将支撑辊15固定在长条杆的滑槽内，支撑辊15的外径保持不变。
选择精度较高的电机(可达0.1)，对辊径连续可调，辊径调节精度高，可减少生产过程中产生的废料，提高产量，降低成本；
只要丝杠6不转动，则滑套圈3不会移动，也就是辊径不会变化，丝杠6不会受滑套圈3压迫发生被动转动，同时丝杠6是由手轮摇动，在辊径调整好后，将手轮固定不动，那么辊径不变。
实施例1
如图1-5所示，一种无极变径辊，包括辊芯12、支撑架2和支撑辊5，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架2固定支撑辊5，支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，辊芯12两端分别固定设置一个支撑架2，丝杠螺母机构套接在辊芯12上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架2和支撑辊5连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
支撑辊5所形成的辊子的中心轴与辊芯12所在位置重合，辊芯12两端穿过支撑架2，支撑架2与辊芯12之间的相对位置不变，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构沿着辊芯12所在的方向运动，丝杠螺母机构带动支撑辊5在支撑架2运动，即改变支撑辊5所形成辊子的半径，改变过半径的辊子的中心轴为辊芯12，辊芯12转动即可进行复卷的工作。
申请号为201210286519.1的对比专利，仅可调节到几个固定半径的档位上，半径可选择调节的数值有限，难以满足需要，申请号为201420663499.X的对比专利作出了进一步的改进，可实现辊径连续可调，但是调节过程较为复杂，需要手工调节，调整后需要反复校准计算辊径大小，而且调整过的辊径稳定性差，很容易变形。而本发明中利用丝杠螺母机构本身的对称结构，以辊芯12为导向，利用丝杠螺母机构自身的自锁功能，调整后的辊径大小不随辊芯12的转动而改变，保证辊径大小的稳定性。
实施例2
如图1-5所示，一种无极变径辊，包括辊芯12、支撑架2和支撑辊5，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架2固定支撑辊5，支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，辊芯12两端分别固定设置一个支撑架2，丝杠螺母机构套接在辊芯12上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架2和支撑辊5连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
支撑辊5所形成的辊子的中心轴与辊芯12所在位置重合，辊芯12两端穿过支撑架2，支撑架2与辊芯12之间的相对位置不变，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构沿着辊芯12所在的方向运动，丝杠螺母机构带动支撑辊5在支撑架2运动，即改变支撑辊5所形成辊子的半径，改变过半径的辊子的中心轴为辊芯12，辊芯12转动即可进行复卷的工作。
申请号为201210286519.1的对比专利，仅可调节到几个固定半径的档位上，半径可选择调节的数值有限，难以满足需要，申请号为201420663499.X的对比专利作出了进一步的改进，可实现辊径连续可调，但是调节过程较为复杂，需要手工调节，调整后需要反复校准计算辊径大小，而且调整过的辊径稳定性差，很容易变形。而本发明中利用丝杠螺母机构本身的对称结构，以辊芯12为导向，利用丝杠螺母机构自身的自锁功能，调整后的辊径大小不随辊芯12的转动而改变，保证辊径大小的稳定性。
辊芯12上各固定设置一个支撑架2，支撑架2分别设置在支撑辊5的两端，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构运动，进而带动设置在支撑辊5两端的支撑架2运动，从而可以连续调整支撑辊5的半径大小，避免手动调节支撑辊5半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。
支撑架2包括长条杆，长条杆一端与支撑架2的中心连接，另一端与支撑辊5滑动连接，沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊5也均匀分布在圆周方向上，支撑辊5的两端均与支撑架2的长条杆滑动连接。
长条杆设置在支撑架2中心上，为支撑辊5的滑动移动提供支点，所有的支撑辊5在长条杆上移动到某一位置时可以改变支撑辊5所形成的辊子半径；另外长条杆还能构成支撑辊5所形成辊子的左右侧面，支撑架2在辊芯12上的位置不变，长条杆固定连接的支撑架2中心上，两组长条杆所形成的两个平面在辊芯12上的位置不变，进而使得支撑辊5所形成的辊子的长度不变，长条杆起到稳定支撑的作用。
实施例3
如图1-5所示，一种无极变径辊，包括辊芯12、支撑架2和支撑辊5，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架2固定支撑辊5，支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，辊芯12两端分别固定设置一个支撑架2，丝杠螺母机构套接在辊芯12上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架2和支撑辊5连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
支撑辊5所形成的辊子的中心轴与辊芯12所在位置重合，辊芯12两端穿过支撑架2，支撑架2与辊芯12之间的相对位置不变，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构沿着辊芯12所在的方向运动，丝杠螺母机构带动支撑辊5在支撑架2运动，即改变支撑辊5所形成辊子的半径，改变过半径的辊子的中心轴为辊芯12，辊芯12转动即可进行复卷的工作。
申请号为201210286519.1的对比专利，仅可调节到几个固定半径的档位上，半径可选择调节的数值有限，难以满足需要，申请号为201420663499.X的对比专利作出了进一步的改进，可实现辊径连续可调，但是调节过程较为复杂，需要手工调节，调整后需要反复校准计算辊径大小，而且调整过的辊径稳定性差，很容易变形。而本发明中利用丝杠螺母机构本身的对称结构，以辊芯12为导向，利用丝杠螺母机构自身的自锁功能，调整后的辊径大小不随辊芯12的转动而改变，保证辊径大小的稳定性。
辊芯12上各固定设置一个支撑架2，支撑架2分别设置在支撑辊5的两端，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构运动，进而带动设置在支撑辊5两端的支撑架2运动，从而可以连续调整支撑辊5的半径大小，避免手动调节支撑辊5半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。
支撑架2包括长条杆，长条杆一端与支撑架2的中心连接，另一端与支撑辊5滑动连接，沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊5也均匀分布在圆周方向上，支撑辊5的两端均与支撑架2的长条杆滑动连接。
长条杆设置在支撑架2中心上，为支撑辊5的滑动移动提供支点，所有的支撑辊5在长条杆上移动到某一位置时可以改变支撑辊5所形成的辊子半径；另外长条杆还能构成支撑辊5所形成辊子的左右侧面，支撑架2在辊芯12上的位置不变，长条杆固定连接的支撑架2中心上，两组长条杆所形成的两个平面在辊芯12上的位置不变，进而使得支撑辊5所形成的辊子的长度不变，长条杆起到稳定支撑的作用。
沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，长条杆与支撑辊5的数量相同，长条杆均匀分布支撑架2的中心圆周方向上，形成支撑架2，支撑辊5也均匀分布在两个支撑架2相对形成的圆柱体的圆周方向上，形成辊体，用于卷纸、薄膜等，长条杆与支撑辊5滑动连接，便于支撑辊5在长条杆上滑动，进而改变支撑辊5所形成的辊径大小。
每根支撑辊5的两端均与长条杆连接，支撑辊5的两端都在长条杆上移动，这样支撑辊5所形成辊子的半径随着支撑辊5的两端在长条杆上移动变得可调。
实施例4
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-3中任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，辊芯12固定连接在两个支撑架2的中心上，辊芯12用于固定支撑架2的中心所在水平方向位置，即支撑架2固定在辊芯12上不动，由于支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，即支撑辊5所形成的变径辊的中心线与支撑架2的中心线重合，从而使得支撑辊5所形成的变径辊的中心线固定，在调节辊径大小时，仅需调整支撑辊5相对于变径辊的中心线的距离即可改变支撑辊5所形成的变径辊的半径大小。
实施例5
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-4中任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，所述的支撑架2还包括限位螺母1，长条杆上设有滑槽，支撑辊5穿过长条杆上的滑槽，支撑辊5的外侧与限位螺母1连接。长条杆上的滑槽便于支撑辊5在长条杆上连续滑动位置可调，限位螺母1将支撑辊5限定在长条杆的滑槽内，使得支撑辊5的两端在长条杆的滑槽内顺利移动，便于调整支撑辊5所形成的辊子半径大小。
支撑辊5可以在长条杆的滑槽内运动，进而改变支撑辊5与变径辊的中心线距离，进而调整支撑辊5所形成的变径辊的半径大小，限位螺母1将支撑辊5的两端限定在长条杆上的滑槽内，从而起到限位的作用。
实施例6
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-5中任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，所述的丝杠螺母机构包括滑套圈3、丝杠6和调节杆8，其中，丝杠6的中部设有两个滑套圈3，丝杠6的两端穿过支撑架2，滑套圈3上对称设有调节杆8，调节杆8的一端与滑套圈3铰接，另一端与支撑辊5铰接。
调节杆8一方面起到带动支撑辊5运动的作用，另一方面，在支撑辊5所形成辊子的半径调整好以后，调节杆8和支撑辊5共同作用，具有支撑辊子的作用，使得辊体更为牢固稳定，利用丝杠6本身的自锁功能，在辊径调整好后，调节杆8、丝杠6和支撑辊5共同稳定作用，形成稳定可靠的辊体。
丝杠6运动，两个滑套圈3相对于丝杠6运动，滑套圈3上的调节杆8运动，与调节杆8铰接的支撑辊5也运动，支撑辊5在支撑架2的长条杆上的滑槽内运动，从而改变支撑辊5两端在支撑架2上形成的圆周位置，进而改变支撑辊5所形成变径辊的半径大小。
丝杠6的运动仅需一个电机或者使用手轮驱动即可实现，将电机或者手轮，以及齿轮副II15和双向超越离合器14平衡固定好即可，不需要如图1所示有两个对称的结构，浪费资源，增加成本，特别是滑套圈3和支撑架2、齿轮副II15和双向超越离合器14穿过辊芯12时，与辊芯12之间保持间隙配合，以免给辊芯12的运行带来阻力；
而采取如图1所示的对称结构好处是，安装方便，两端可以单独调整，便于消除单侧误差，此外，两边的零部件一致，互换性好，备件数量少，若采用数控系统16驱动，数控系统16可以驱动两个电机，通过两个电机分别对丝杠6两端进行驱动；也可以采取一个数控系统16，中间的丝杠6为一根直连部件(两根丝杠6中间用法兰连接组成一根，将连接断开可单独调整一侧以消除误差)，丝杠6两端的螺纹转向不同，一端为左旋螺纹，另一个为右旋螺纹，丝杠6转动时，两侧的滑套圈6同步向丝杠6的中间收拢或向丝杠6的两端移动。
实施例7
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-6中任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，如图2所示，丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈3上设有与丝杠6相匹配的带内螺纹的孔；丝杠6运动时，由于丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，使得两个滑套圈3相对运动，那么调节杆8运动，进而使得与调节杆8铰接的支撑辊5相对于变径辊所在中心线往相同方向运动，如果丝杠6两端的螺纹旋转方向相同最终会导致支撑辊5所形成变径辊的辊径一端偏大，一端偏小，不符合辊径调节的要求。在本发明中丝杠6这种螺纹结构使得丝杠6运动时能够均匀的调节支撑辊5相对于辊芯12的距离，进而使得支撑辊5所形成辊子半径的调节均匀准确可靠，不需要后期进行校准微调。
如图3所示，丝杠6两端通过轴承9和螺母10与支撑架2连接，在支撑架2中心的下方设有与丝杠6外径相匹配的轴孔，丝杠6的两端穿过支撑架2中心的下方轴孔，支撑架2中心的下方轴孔一侧设有轴承9和螺母10，通过轴承9和螺母10将丝杠6固定在支撑架2上。
实施例8
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-7中任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，如图4所示，通过螺母10的固定作用将穿过轴承9的丝杠6固定在支撑架2上，轴承9的作用是在丝杠6运动时不会影响支撑架2，将丝杠6与支撑架2隔离开来，不影响辊径的调节，螺母10用于将丝杠6固定于轴承9上，防止丝杠做轴向运动，作为优选方案，轴承9选用推力轴承。
实施例9
本实施例的一种无极变径辊，可采用实施例1-8任意一种技术方案的实施方式，其中，不同之处在于，所述的驱动机构包括齿轮副I13和丝杠6，丝杠6的两端均与齿轮副I13连接，所述的齿轮副I13与手柄或电机连接；通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副I13运动，从而使丝杠6运动，进一步调节支撑辊5所形成变径辊的辊径大小。
如图5所示，所述的驱动机构还包括齿轮副II15和双向超越离合器14，齿轮副I13、双向超越离合器14和齿轮副II15均套在辊芯12上，双向超越离合器14的从动轴与齿轮副I13连接，双向超越离合器14的主动轴与齿轮副II15连接，所述的齿轮副II15与手柄或数控系统16中的电机连接，数控系统16还包括控制器，控制电机驱动齿轮副II15转动。双向超越离合器14将辊芯12的运动与丝杠6的运动隔离开来，在调节丝杠6的运动时不受辊芯12的影响。
通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副II15运动，齿轮副II15通过双向超越离合器14的主动轴带动与从动轴连接的齿轮副I13转动，进而带动丝杠6运动，调节支撑辊5的半径大小。
一种无极变径辊的变径方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、构建权利要求1所述的一种无极变径辊；
B、手轮摇动圈数为n，辊径R，调节杆8的长度为L，滑套圈3与支撑架2之间的初始距离为C，滑套圈3内螺纹导程为S，手轮到丝杠6之间传动比为i，辊径R与手轮摇动圈数n的关系如下：
选择需要的辊径R，计算出对应摇动手轮的圈数n，摇动手轮，手轮带动齿轮副I13转动，齿轮副I13带动丝杠6运动；
如图1所示，摇动手轮，滑套圈3在丝杠6上向中间运动时，以上公式中，i·n·S取值为正，摇动手轮，滑套圈3在丝杠6上向两端运动时，以上公式中，i·n·S取值为负。
C、丝杠6运动，滑套圈3在丝杠6上运动；
D、滑套圈3运动，与滑套圈3铰接的调节杆8跟随滑套圈3移动；
E、与调节杆8铰接的支撑辊15也跟随移动，支撑辊15在长条杆的滑槽内移动，支撑架2上的支撑辊15所形成的辊径发生改变至需要的辊径；
步骤E之后，齿轮副I13停止转动，丝杠6停止转动，限位螺母1将支撑辊15固定在长条杆的滑槽内，支撑辊15的外径保持不变。
实施例10
如图1-5，一种无极变径辊，包括辊芯12、支撑架2和支撑辊5，还包括丝杠螺母机构、驱动机构和数控系统16，其中，支撑架2包括支撑辊5，支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，辊芯12两端分别固定设置一个支撑架2，丝杠螺母机构套接在辊芯12上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架2和支撑辊5连接，数控系统16控制驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
辊芯12上各固定设置一个支撑架2，支撑架2分别设置在支撑辊5的两端，数控系统16控制驱动机构驱动丝杠螺母机构运动，丝杠螺母机构运动，进而带动设置在支撑辊5两端的支撑架2运动，从而可以连续调整支撑辊5的半径大小，避免手动调节支撑辊5半径的麻烦，利用驱动机构与丝杠螺母机构的配合，调节起来省时省力。
如图3所示，支撑架2包括长条杆，长条杆一端与支撑架2的中心连接，另一端与支撑辊5滑动连接，沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊5也均匀分布在圆周方向上，支撑辊5的两端均与支撑架2的长条杆滑动连接。
沿支撑架2的中心圆周方向上均匀设有长条杆，长条杆与支撑辊5的数量相同，长条杆均匀分布支撑架2的中心圆周方向上，形成支撑架2，支撑辊5也均匀分布在两个支撑架2相对形成的圆柱体的圆周方向上，形成辊体，用于卷纸、薄膜等，长条杆与支撑辊5滑动连接，便于支撑辊5在长条杆上滑动，进而改变支撑辊5所形成的辊径大小。
辊芯12固定连接在两个支撑架2的中心上，辊芯12用于固定支撑架2的中心所在水平方向位置，即支撑架2固定在辊芯12上不动，由于支撑辊5的两端分别与支撑架2连接，即支撑辊5所形成的变径辊的中心线与支撑架2的中心线重合，从而使得支撑辊5所形成的变径辊的中心线固定，在调节辊径大小时，仅需调整支撑辊5相对于变径辊的中心线的距离即可改变支撑辊5所形成的变径辊的半径大小。
如图3所示，所述的支撑架2还包括限位螺母1，长条杆上设有滑槽，支撑辊5穿过长条杆上的滑槽，支撑辊5的外侧与限位螺母1连接；支撑辊5可以在长条杆的滑槽内运动，进而改变支撑辊5与变径辊的中心线距离，进而调整支撑辊5所形成的变径辊的半径大小，限位螺母1将支撑辊5的两端限定在长条杆上的滑槽内，从而起到限位的作用。
所述的丝杠螺母机构包括滑套圈3、丝杠6和调节杆8，其中，丝杠6的中部设有两个滑套圈3，丝杠6的两端穿过支撑架2，滑套圈3上对称设有调节杆8，调节杆8的一端与滑套圈3铰接，另一端与支撑辊5铰接，如图2所示。
如图1所示，丝杠6运动，两个滑套圈3相对于丝杠6运动，滑套圈3上的调节杆8运动，与调节杆8铰接的支撑辊5也运动，支撑辊5在支撑架2的长条杆上的滑槽内运动，从而改变支撑辊5两端在支撑架2上形成的圆周位置，进而改变支撑辊5所形成变径辊的半径大小。
丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈3上设有与丝杠6相匹配的带内螺纹的孔；丝杠6运动时，由于丝杠6两端的螺纹旋转方向相反，使得两个滑套圈3相对运动，那么调节杆8运动，进而使得与调节杆8铰接的支撑辊5相对于变径辊所在中心线往相同方向运动，如果丝杠6两端的螺纹旋转方向相同最终会导致支撑辊5所形成变径辊的辊径一端偏大，一端偏小，不符合辊径调节的要求。
如图4所示，丝杠6两端通过固定轴承9和螺母10与支撑架2连接，在支撑架2中心的下方设有与丝杠6外径相匹配的轴孔，丝杠6的两端穿过支撑架2中心的下方轴孔，支撑架2中心的下方轴孔一侧设有固定轴承9和螺母10，通过固定轴承9和螺母10将丝杠6固定在支撑架2上。
所述的驱动机构包括齿轮副I13和丝杠6，丝杠6的两端均与齿轮副I13连接，所述的齿轮副I13与手柄或电机连接；通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副I13运动，从而使丝杠6运动，进一步调节支撑辊5所形成变径辊的辊径大小。
如图5所示，所述的驱动机构还包括齿轮副II15和双向超越离合器14，齿轮副I13、双向超越离合器14和齿轮副II15均套在辊芯12上，双向超越离合器14的从动轴与齿轮副I13连接，双向超越离合器14的主动轴与齿轮副II15连接，所述的齿轮副II15与手柄或数控系统16中的电机连接，数控系统16还包括控制器，控制电机驱动齿轮副II15转动。
通过摇动手柄或控制电机转动，进而带动齿轮副II15运动，齿轮副II15通过双向超越离合器14的主动轴带动与从动轴连接的齿轮副I13转动，进而带动丝杠6运动，调节支撑辊5的半径大小。
一种无极变径辊的变径方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、构建以上所述的一种无极变径辊；
B、在数控系统16中控制器的控制面板上设定辊子半径R，调节杆8的长度为L，滑套圈3与支撑架2之间的初始距离为C，滑套圈3内螺纹导程为S，电机到丝杠6之间的减速比为i，则辊子半径R与数控系统16的电机转数n的关系如下：
控制面板上设定的辊径R传输到数控系统16的控制器中，控制器经过数控系统16的电机转数n与辊径R的关系换算出电机转数n，控制器控制电机转动n转；
如图1所示，电机转动，滑套圈3在丝杠6上向中间运动时，以上公式中，i·n·S取值为正，电机转动，滑套圈3在丝杠6上向两端运动时，以上公式中，i·n·S取值为负。
电机运行，电机带动齿轮副II15运行，齿轮副II15通过双向超越离合器14带动齿轮副I13转动，齿轮副I13带动丝杠6运动；
C、丝杠6运动，滑套圈3在丝杠6上运动；
D、滑套圈3运动，与滑套圈3铰接的调节杆8跟随滑套圈3移动；
E、与调节杆8铰接的支撑辊15跟随调节杆8移动，支撑辊15在长条杆的滑槽内移动，支撑架2上的支撑辊15所形成的辊径发生改变至需要的辊径R。
步骤E之后，控制器控制电机停止转动，齿轮副II15停止运转，齿轮副I13停止转动，丝杠6停止转动，限位螺母1将支撑辊15固定在长条杆的滑槽内，支撑辊15的外径保持不变。
只要丝杠6不转动，则滑套圈3不会移动，也就是辊径不会变化，丝杠6不会受滑套圈3压迫发生被动转动，同时丝杠6是由电机驱动的，电机不动则丝杠不动，但为防止电机断电后出现爬行现象，应优选带有保持力矩的电机，如混合式步进电机或永磁式电机，或在电机轴部安装断电锁止机构。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种无极变径辊，包括辊芯(12)、支撑架(2)和支撑辊(5)，其特征在于，还包括丝杠螺母机构和驱动机构，其中，支撑架(2)固定支撑辊(5)，支撑辊(5)的两端分别与支撑架(2)连接，辊芯(12)两端分别穿过支撑架(2)，丝杠螺母机构套接在辊芯(12)上，丝杠螺母机构的两端分别与支撑架(2)和支撑辊(5)连接，驱动机构驱动丝杠螺母机构运动。
2.根据权利要求1所述的一种无极变径辊，其特征在于，支撑架(2)包括长条杆，长条杆一端与支撑架(2)的中心连接，另一端与支撑辊(5)滑动连接，沿支撑架(2)的中心圆周方向上均匀设有长条杆，支撑辊(5)也均匀分布在支撑架(2)的中心圆周方向上，支撑辊(5)的两端均与支撑架(2)的长条杆滑动连接。
3.根据权利要求1所述的一种无极变径辊，其特征在于，辊芯(12)的两端分别固定在两个支撑架(2)的中心上，由电机驱动。
4.根据权利要求2所述的一种无极变径辊，其特征在于，所述的支撑架(2)还包括限位螺母(1)，长条杆上设有滑槽，支撑辊(5)穿过长条杆上的滑槽，支撑辊(5)的外侧与限位螺母(1)连接。
5.根据权利要求1所述的一种无极变径辊，其特征在于，所述的丝杠螺母机构包括滑套圈(3)、丝杠(6)和调节杆(8)，其中，丝杠(6)的中部设有两个滑套圈(3)，丝杠(6)的两端穿过支撑架(2)，滑套圈(3)上对称设有调节杆(8)，调节杆(8)的一端与滑套圈(3)铰接，另一端与支撑辊(5)铰接。
6.根据权利要求5所述的一种无极变径辊，其特征在于，丝杠(6)两端的螺纹旋转方向相反，滑套圈(3)上设有与丝杠(6)相匹配的带内螺纹的孔。
7.根据权利要求1或5所述的一种无极变径辊，其特征在于，所述的驱动机构包括齿轮副I(13)和丝杠(6)，丝杠(6)的两端均与齿轮副I(13)连接，所述的齿轮副I(13)与手柄连接。
8.根据权利要求7所述的一种无极变径辊，其特征在于，所述的驱动机构还包括齿轮副II(15)和双向超越离合器(14)，齿轮副I(13)、双向超越离合器(14)和齿轮副II(15)均套在辊芯(12)上，双向超越离合器(14)的从动轴与齿轮副I(13)连接，双向超越离合器(14)的主动轴与齿轮副II(15)连接，所述的齿轮副II(15)与手柄连接。
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| CN107892194A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-10 | 石卫祥 | 一种衬布生产用收卷装置及收卷方法 |
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