JP2814411B2

JP2814411B2 - コアチャック

Info

Publication number: JP2814411B2
Application number: JP8506811A
Authority: JP
Inventors: ガンジェミ、ドナルド
Original assignee: ベロイト・テクノロジーズ・インコーポレイテッド
Priority date: 1994-08-01
Filing date: 1995-07-25
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2015-07-25
Also published as: FI970415A; US5683057A; CA2196541A1; WO1996004196A1; DE69506879D1; DE69506879T2; EP0773903B1; EP0773903A1; FI970415A0; BR9508474A; CA2196541C; JPH10504003A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、紙の荷役機械の分野における改良、より詳
しくは、連続するウエブを巻付ける中空コアの端部をし
っかりと保持するための支持マンドレル構造の改良に関
する。

〔背景技術〕

紙のような材料の無端のウエブをコア（巻心）に巻付
け及び巻戻す際には、ウエブの破断やねじれを防止する
ためにコアをその回転軸線と同心に設ける必要がある。
また、材料の破断やねじれを防止しかつコアに巻付けら
れる材料の縁が確実にそろうようにするため、材料を巻
付ける間のコアの縦方向の動きを防止することも必要で
ある。使用するコアは通常破断強度を有する繊維板で作
られ、端部はしっかりと把持しなければならない一方、
材料を破断させるような方法で把持してはならない。ま
た、その取付けはしっかりと信頼性のあるものでなけれ
ばならず、かつ、巻取操作中に緩んではならない。更な
る要件は、支持チャック装置とコア間の係合が完全かつ
確実に解除可能であることである。

従って、本発明の目的は、コアの損傷を避けるため積
極的に係合圧を制限することによりコア内面を把持係合
させるコアチャック装置を提供することである。

本発明の別の目的は、一つの駆動装置が運転時にコア
を係合させるために使用されると共に、コアがチャック
により把持された後コアを回転させるために同じ駆動装
置が使用される形式のコアチャックの機械的駆動装置を
提供することである。

本発明の更なる目的は、構造が簡単で完全に信頼性が
あり、従来の構造をしのぐ種々の利点を有する改良され
たコアチャック装置を提供することである。

本発明による改良の先行技術は米国特許出願第3,934,
836号に示されている。この出願は、中心軸を有するね
じ付主軸、駆動手段、主軸の円周上に配された複数の楔
片を有する楔状部材、半径方向外方に面して主軸の軸に
平行に延びるコアとの係合面と半径方向内方に面して軸
方向に傾斜し楔片のカム面と相補形のカム面を有するコ
アチャックの外方突起部材及び楔片の軸方向移動を制限
する制限手段を含む、管状コアの固定及び支持用拡張可
能なマンドレルを開示する。この先行装置においては、
カラーはなく、対応する複数の楔状突起部材を受入れる
カラー内の楔状凹部もない。更に、この先行装置はコア
との係合部材を作動させるマンドレル軸内のカム面も有
しない。

対照的に本発明においては、複数の突起部材を受入れ
る楔状凹部を有するカラーがあり、このカラーは突起部
材を半径方向に動かすために回転せず単に主軸に対し軸
方向に動くのみである。

〔発明の開示〕

本発明によれば、複数のコアチャック突起部材が主軸
の円周上に配されており、主軸の回転と共にこれらの突
起部材を簡単かつ迅速に拡張する一方、駆動装置に関す
る限りこれがコアを損傷する危険が生ずることのないよ
うにその拡張を積極的な位置で終止させる。しかも、そ
の拡張はコアをしっかりと保持するようになされる。こ
れは、コアチャック突起部材との間に傾斜したカム面を
有する複数の楔片を主軸により軸方向に駆動することに
より達成される。主軸は積極的な停止限界を有してお
り、それによって楔片はその位置までのみ動かすことが
できる。また、限界位置は楔片とコアチャック突起部材
の間にあり、それによって過大な半径方向の拡張は生じ
ない。独特の駆動構成により、同じ駆動装置をコア把持
装置及びコア回転駆動装置として活用することができ
る。

他の目的、利点及び特徴、並びに本発明にカバーされ
るべく意図された同等の構成及び方法は、明細書、請求
の範囲及び図面において最良の実施の形態と共に開示さ
れる本発明の原理の教示により、より明白となろう。

〔図面の簡単な説明〕

図１は、本発明の原理により構成されたコア支持用巻
取台の正面図である。

図２は、巻取台の頂部中心を通る拡大垂直断面図であ
る。

図３は、コア係合機構の詳細を示す部分断面図であ
る。

図４は、図３のコア係合機構の端面図である。

図５は、コア係合部の頂部中心を通る垂直断面図であ
る。

図６は、保持ギアの端面図である。

図７は、部分的に切欠いたコア係合機構の斜視図であ
る。

図８は、実質的に図５の線VIII−VIIIに沿った断面図
である。

図９は、実質的に図５の線IX−IXに沿った断面図であ
る。

図10は、コア内面と係合するコアチャック突起部材の
１つの斜視図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

図１に示された如く、連続するウエブを仮想線で示さ
れたロール11に巻取る回転自在のコア10が支持されてい
る。コアは、コアの端部に挿入され、コア10の内面と圧
力係合してこれを支持する拡張機構を有するチャック14
及び15により支持されている。コアを保持するチャック
は端部台12及び13の内部で支持されている。

コアチャックは、コア内面と係合させるべくコアチャ
ックを拡張させるのみならずコアを回転駆動させる機能
をも有する独自の駆動装置により回転駆動される。この
駆動機構は、台12及び13を通って垂直上方に延びる駆動
軸22及び23に連結された傘歯車20及び21と組合って駆動
される被駆動ギア18及び19を有する主軸により、各端部
においてコア主軸16及び17を駆動する。主軸16,17はモ
ータ軸であってもよい。

コアを支持する装置の各端部は同一であり、他端にお
いて対応する装置は構造及び操作において同じであるた
め、一方のコアチャック14及び主軸16についてのみ説明
を行う。

図５及び図７により詳細に示された如く、主軸16は、
以下に詳細に説明するコアを選択的に係合させ及び解除
する拡張可能なチャック機構を通って主軸からの軸方向
力の伝達を行うため、その最も外側端部24にアクメ型ね
じを設けてある。主軸16は縦方向軸線８を有する。

円柱主軸16の外周を取囲んで同心の中空円筒カラー41
が配されており、その外周面47には、符号25で示される
複数の楔状の軸方向に延びる凹部が設けられている。こ
れらの楔状凹部は平行して向き合う一対の側壁31,31′
及び縦方向に配列された一対の底部カム面33,34を有す
る。円周上に配された凹部25の第一の組は、カラー面か
ら下方にかつ主軸16の外側ねじ付端部から軸方向内方に
延びる。円周上に配された凹部25′の第二の組は、対応
する凹部25の第一の組の端部近くから主軸のねじ付外側
端に対して軸方向内方に始まる。カラーの外面に対して
実質的に半径方向に延びる肩部42が、さもなければ実質
的に連続する凹部をなす凹部25,25′を分割している。
側壁31,31′によって形成される楔状凹部25,25′の巾は
凹部25,25′内に摺動自在に配された対応する複数の突
起部材26の巾に、適当な公差をもって対応している。

図５、図７及び図10に示された如く、各突起部材26は
縦配列された又は端部を合わせた一対の楔の形状に作ら
れており、これに対応して端部を合わせた一対のカム面
35,36があり、カラー41の各凹部25,25′内で対応するカ
ム面33,34と組合い摺動係合するように構成、配置され
ている。かして各突起部材は、外側面37、内側カム面3
5,36及び側面39,39′を有する端部を合わせた一対の楔
を有する。カム面35,36は、外側面37に対して傾斜して
いる。

カラー41の内側の円筒面のアクメねじ30を形成されて
おり、主軸のねじ24と係合する。円板状部材29が図５に
示されたように主軸16の端部にねじ止めされており、そ
の外周の縁は対応するカラー41の溝と係合し、それによ
って主軸16の外側のねじ付端部に対してカラーの軸方向
外方への動きを制限している。

図３において、突起部材26はカラー41に対して軸方向
右方にある状態であり、これによりこれらのコアチャッ
ク突起部材はその内側カム面35,36がカラー41のカム面3
3,34上を摺動して半径方向外方に拡張されコア10の内面
と係合している。突起部材はコアに対し軸方向には動か
ない。カラーは回転せず、主軸に対し軸方向において主
軸のねじ付端部から離れる方向、この方向はコアの端部
に向う方向即ち図３における左方である、に動く。

図５において、突起部材26はカラーに対して左方にあ
る状態であり、これによりコアチャック突起部材は半径
方向内方に動きコアが解放される位置に引込んでいる。
図３について延べられた場合も含めあらゆる運転時に、
突起部材はコアに対し軸方向には動かない。カラーは主
軸に対して回転せず軸方向に動く。図３及び図５に示さ
れたすべての操作は、主軸を回転させて、カラー41をア
クメねじ上を図３においては左方に図５においては右方
に移動させることによって行われる。

突起部材26を有するカラー41の軸方向の動きは、カラ
ーに対し主軸16をアクメねじ24,30を介して回転させる
ことにより行われる。コアチャック突起部材を緩める時
は、主軸が回転しカラー41を主軸のねじ付端部に向って
軸方向外方に図５に示されたようにカラー41が主軸の円
板部材29に当る位置まで動かす。

コアチャック突起部材を半径方向外方に動かしコアと
係合させるためには、カラー41のねじ30と係合する主軸
のねじ24がカラーを図３における左方、即ち軸方向にお
いて主軸のねじ付端部から離れる方に動かすように主軸
を逆方向に回転させる。こうしてカラーのカム面33,34
は突起部材のカム面35,36に沿って軸方向に摺動し、コ
アチャック突起部材を半径方向外方に押し出しその外側
面37をコアに係合させる。しかしながら、これは主軸16
を回転させながらカラー41を回転に抗して止めた時のみ
に起ることである。カラー41を回転自在とした場合、カ
ラー41は主軸と共に回転するためねじ24,30の相互作用
は起らずカラー41を動かすことはない。

主軸のねじによりカラーを主軸16の縦方向軸線８と同
軸に動かす時のカラーの回転運動を止めるべくカラー41
を固定するため、図７のように環状ギア28が設けられて
いる。この環状ギアは、二方向矢６の方向において係合
位置及び非係合位置の間を横方向（即ち、主軸16の縦方
向軸線８に対し半径方向）に動く歯付ラック32により固
定することができる。ラック32が図７において左に動く
と、ギア28の歯と噛合いこれを固定する。この時に主軸
16を適正な方向に回転させて、カラー41をコア10の軸方
向外方即ち図３の左方に動かす。こうして、コアチャッ
ク突起部材26をカラー41の個々の溝内においてカラー41
のカム面33及び34を登るように動かす。

コアチャックを緩める時は、ラック32をギア28と係合
させることによりカラーを回転に抗して固定する。主軸
がカラー41を図３の右方向に動かす方向に回転すると、
突起部材はカラーに対して摺動し、半径方向内方に円板
部材29がカラーの動きを止めるまで動く。この時、カラ
ー41のカム面34の切上り端部における肩部42と突起部材
の面35の切上り端部における肩部46もその相互作用によ
りコアチャック突起部材の軸方向及び半径方向の移動を
制限する。

コアチャック突起部材が外方に拡がってコアが把持さ
れると、ラックをギアとの係合からはずすことによって
ギア28は解放され、この状態でカラーと突起部材の全体
組立部が主軸と共に回転し、カラーの軸方向の移動とコ
アチャック突起部材の半径方向の動きは起らなくなる。

コアチャック突起部材は、突起部材の向い合う面39,3
9′から横に延びてカラー41の対応する溝50,53に合致す
る舌40及び43によりカラー組立部の凹部25内に保持され
ている。舌又は突出部40及び43は、図８及び図10に示さ
れている。

図９は、突起部材の別の保持機構を示す。この目的の
ために、突起部材は側面に凹部38を有し、ここに指状保
持部材44がはめ込まれている。これらの指状保持部材
は、ねじ45のような適当な手段でカラー41に保持されて
いる。これは図５、図７及び図９に示されている。

他の構成として、チャックの突起部材と相互作用を行
う適当な手段により保持される別の楔片を用いることも
考えられる。

カラー上の２つの面33及び34が対応するチャックの突
起部材のカム面35,36と作用することにより、すべての
突起部材の外側面37は平行に保たれ、各面37の全長に亘
ってコアの円筒内面と係合する。即ち、コアの内面にな
じむようにわずかにクラウン状にされた外側面は、コア
チャック突起部材の拡張された位置及び解除された位置
の双方において主軸16の軸線８に平行に延びている。

運転においては、コアチャックは突起部材が図５及び
図７に示されたように凹部に収まった状態でスタートす
る。それからコアを各チャック14及び15と同心の位置に
取付ける（即ち、チャックをコアの両端に挿入する）
が、その目的のためには台12及び13又はその頭部を拡げ
てコア10を正しい位置に置くことができる。オペレータ
はそれから図７のラック32を動かしてギア28と相互に係
合させギア28を固定し、第一の方向に主軸を回転させ
る。これにより、カラー41を主軸16のねじ付端部から内
方即ち図５における左方及び図７における右方に動か
す。こうして、コアチャック突起部材は、その基部をギ
ア28の内面に当接しており軸方向に移動できないためカ
ラー凹部のカム面33,34が対応する突起部材のカム面35,
36と相互に作用し摺動するにつれて、半径方向外方に押
し拡げられる。カラー41は限られた距離のみ動かすこと
ができ、それにより突起部材26の半径方向外方への最大
の拡がりと突起部材26がコアの内壁に与える随伴力を制
限している。こうして適用し得るトルクを制限してい
る。それからギア28はラック32から解放され、主軸が巻
取計画の完了までコアを回転駆動する。コアの巻取が完
了すると、制御モータが逆回転されて主軸の回転方向を
逆転させ、ギア28をラック32により固定するとカラー凹
部内の突起部材が逆に動いてチャックをコアから解放す
る。それから台を拡げてロールを取出す。

一般に、チャックを拡げるには主軸にトルクを与え、
チャックを解放するには逆のトルクを与えねばならな
い。運転では、コア上に巻取られチャックにより支持さ
れた紙ロールにブレーキをかけた時、カラーと突起部材
のカム面の間の摩擦力がこれらの面を相互に摺動させる
力を上回るという事実のためチャックの解除が妨げられ
る。慣性は、チャックを解除するトルクを越えないよう
にブレーキ手順を調整することによって制御される。

図７に関し、望みにより主軸とカラーを同回転させる
か又はカラーに対して主軸を回転させるかを選択的に行
う他の装置が考えられている。このような装置は、歯付
の環状ギア28に関連して動くラック32に代わるものであ
る。

例えば、環状ギア28の周縁部に半径方向にねじを設け
ることができよう。ねじが環状ギア内を半径方向内方に
主軸まで進められると、主軸とギアは共に固定され、チ
ャックを作動状態に維持する。ねじを戻して主軸との係
合を解くと、環状ギア28は主軸に対して回転し、突起部
材を緩めることができる。

主軸に対しギアを選択的に固定し又は解放する別に考
えられた方法は、ばねで片寄せられた一対のシャーピン
を環状ギア28と主軸16の間に設けることであろう。これ
らのピンは、主軸に対するギアの固定を解除することが
できるように主軸の表面に接して位置している。ピンが
主軸と環状ギアの間に延びるように動かされると、主軸
と環状ギアは共に固定される。

ねじ装置及びばねで片寄せられたピン装置は共に、図
７において二方向矢48により形態を省略して示されてい
る。

主軸16はモータ駆動することができ、レンチによって
操作することができ、また環状ギア28に固定されて歯付
ラック32により係合、非係合を行うことができる。

かくして、上述の目的及び利点に合致し、保守、修繕
を要せずに長期間運転することができる簡単かつ信頼性
のある装置を提供する改善されたコアチャック支持及び
固定機構が提供された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−166452（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−167919（ＪＰ，Ａ) 特表平６−509781（ＪＰ，Ａ) 米国特許3934836（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65H 18/00 - 18/28

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】管状コアを固定し支持する複数の突起部
材、ねじ付端部と縦方向軸を有し管状コア中に同軸に挿
入されて前記コアを回転支持するように配された主軸、
前記主軸に作動的に連結されて前記主軸を選択的に回転
させる駆動手段、前記主軸を前記突起部材に対して選択
的に回転させるように前記突起部材に選択的に係合しそ
の回転を止めて前記突起部材の前記主軸に対する軸方向
の動きを可能とするように主軸に対して配された固定手
段を含む、管状コアの固定及び支持用拡張可能なマンド
レルにおいて、カラーが前記主軸の円周上に同軸に配されており、前記
カラーは外側面と縦方向に貫通する穿孔を有し、前記穿
孔の一方端は前記主軸のねじに係合する内面ねじを有し
ており、それによって前記カラーは前記主軸と前記カラ
ーの係合するねじによる相対回転によって前記主軸に対
し軸方向に非回転の動きが可能であり；複数の楔状凹部が前記カラーの外側面に形成されてお
り、前記各凹部は前記外側面から前記カラーの縦方向内
方に縦方向軸とある角度をもって延びるカム面であって
このカム面と前記外側面の間に延びる肩部で終るカム面
を有しており；複数の突起部材が各々楔状に形成され、前記突起部材の
数は前記楔状凹部の数に対応しており、前記突起部材は
前記凹部内に配されており、各突起部材は前記管状コア
と係合する外側カム面と前記突起部材が配された楔状凹
部の対応するカム面と係合する内側カム面と前記カラー
の凹部内の対応する肩部と係合する突起部材のカム面と
ある角度をもって配された肩部を有しており；前記カラーにに対する前記主軸の回転により前記カラー
を前記主軸の縦方向軸周りに前記主軸に対して移動さ
せ、前記固定手段と前記突起部材を係合させて前記楔状
凹部のカム面上に前記突起部材を移動させ、前記主軸の
回転方向に応じて前記コアを係合させ又は係合を解くよ
うに前記突起部材の外側カム面を半径方向内方又は半径
方向外方に選択的に移動させる；ことを特徴とする管状コアの固定及び支持用拡張可能な
マンドレル。
【請求項２】前記カラーは前記凹部内に溝を有し；前記突起部材は、前記溝内に延びて前記カラーに対して
前記突起部材を確保する横方向に延びる舌状部材を有
し；てなることを特徴とする請求の範囲１により構成される
管状コアの固定及び支持用拡張可能なマンドレル。
【請求項３】前記固定手段は、前記カラー周りに同軸に
配されたギアと前記ギアと係合して前記カラーの軸方向
の動きを阻止すべく前記ギアを回転動に抗して定位置に
固定するため前記ギアに向い及びそれから離れる選択的
並進的な動きをする非回転のラックを備えてなることを
特徴とする請求の範囲１により構成される管状コアの固
定及び支持用拡張可能なマンドレル。
【請求項４】前記固定手段は、前記カラーと係合し前記
主軸のねじ付端部に対して前記カラーの軸方向の動きを
制限するため前記主軸の先端に設けられた鏡板を含んで
なることを特徴とする請求の範囲１により構成される管
状コアの固定及び支持用拡張可能なマンドレル。