JP4355454B2 - シートロール巻心脱着装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、紙、プラスチックフィルム、金属箔などを巻き取るシートロール巻心脱着装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のシートロール巻心脱着装置としては、例えば、図12乃至図15に示すようなものが知られている。図12は、従来のシートロール巻心脱着装置に、紙、プラスチックフィルム、金属箔などのシートを巻いた紙管巻心を挿入した状態を示す縦断側面図であり、図13は図12の中央横断面を示し、図14は図12の状態からシートロール巻心脱着装置を拡張させて、紙管巻心をチャッキングした状態を示す縦断側面図であり、図15は図14の中央横断面を示している。
【0003】
これら図において、110は巻心保持部材で、円柱体の軸心部に正方形の拡張作用軸孔111を貫通し、更に両端の中心部に円錐凹部112を形成したものを、拡張作用軸孔111の正方形の4辺をそれぞれ2等分する位置で直径方向に沿って縦断4分割して4個の巻心保持部材110としたもので、各巻心保持部材110にはそれぞれ拡張作用軸孔111のコーナー部113を1つづつ持っている。
【0004】
そして、この4個の巻心保持部材110の両端近くの外周部には、円周溝114が形成され、コイルスプリングの両端を連結した環状スプリング115が嵌められていて、4個の巻心保持部材110を軸心方向に付勢している。
【0005】
120は円錐部材で、4個の巻心保持部材110の集合体の両端に形成されている円錐凹部112と同一円錐角の円錐面を外周部に形成するとともに中心部に円形中心孔121を持ち、4個の巻心保持部材110の集合した両端の円錐凹部112に円錐面を当接している。
【0006】
130はチャック軸で、円形軸部に続いて4個の巻心保持部材110の集合体の軸心部に形成される拡張作用軸孔111とほぼ同一の正方形の軸部で、4つの稜線部132を持つ拡張作用部131と、その先端部に雄ネジ部133が形成されており、拡張作用部131を拡張作用軸孔111と円錐部材120の円形中心孔121に挿通して先端の雄ネジ部133に、中心に雌ネジを持つ締込み雌ネジ134を螺合している。
【0007】
以上の構成を持つシートロール巻心脱着装置を図12、図13に示すように4個の巻心保持部材110の集合体の外周部に紙管巻心Pを挿入する。この紙管巻心Pの挿入を可能にするために巻心保持部材110の外周と、紙管巻心Pの内周との間には僅かに隙間ができるようになっており、この状態では拡張作用軸孔111はチャック軸130の拡張作用部131に密接している。この状態において、締込みネジ134を人手により締め込むと円錐部材120が巻心保持部材110の両端の円錐凹部112を押し上げることによって4個の巻心保持部材110が外方に張り出してその外周面が紙管巻心Pの内周に軽く接して一次拡張が行われる。このとき、拡張作用軸孔111とチャック軸130の拡張作用部131との間に巻心保持部材110が外方に張り出した分だけ僅かな隙間ができている。
【0008】
つぎに、チャック軸130を動力により回転させると、図14、図15に示すように正方形の拡張作用部131の4角の稜線部132が拡張作用軸孔111のコーナー部113から辺の平面部に移動し、角度(θ)だけ回転して4個の巻心保持部材110を強く外方に押し拡げる二次拡張が行われ、紙管巻心Pが強固にチャッキングされて回転することとなる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のシートロール巻心脱着装置は、巻心保持部材110を人手により拡張させた後、チャック軸130を動力により回転させ、拡張作用部131の4角の稜線部を拡張作用孔111のコーナー部113から辺の平面部に移動させて巻心保持部材110を拡張するものであるため、チャック軸130が回転してシートを巻き取るときには絶えず巻心保持部材110に拡張させる力が働き、この拡張させる力が働き続けると巻心保持部材110の位置が一定せずシートを一定の力で巻き取ることができない。このため、例えば紙管巻心Pのような補助資材を巻心保持部材110の外周部に被せて巻心保持部材110の拡張を紙管巻心Pの内周面で抑える必要があったので、紙管巻心Pの製造、運搬及び保存に要するコストが無視できないという問題点があった。また、紙管巻心Pをシートロール巻心装置にセットする時間及び手間も無視できないという問題点もあった。
【0010】
また、シートを巻き取るときのチャック軸130から巻心保持部材110への回転力の伝達は、紙管巻心Pを保持する巻心保持部材110とチャック軸130との間にある円錐部材120の円錐面と円錐凹部112とのテーパ部の面接触による摩擦及びチャック軸130の拡張作用部131と拡張作用軸孔111の平面部との線接触による摩擦によるため、チャック軸130から巻心保持部材110への回転力の伝達を確保するためには円錐部材120の円錐面及びこの円錐面が接触する円錐凹部112の面の製作精度をアップする、あるいは拡張作用部131及びこの拡張作用部131が接触する拡張作用軸孔111の平面部の摩耗対策をする等の配慮が必要となり、このことにより高コスト化を産むという問題点があった。また、チャック軸130を高速に回転させると巻心保持部材110の慣性力が円錐部材120の円錐面と円錐凹部112との面接触による摩擦力を上回ってこの接触面に滑りを生じ、この滑りによって発生する摩擦熱で焼き付けを起こす虞があるという問題点もあった。
【0011】
また、紙管巻心Pの内径変化に対して巻心保持部材110の拡張又は収縮を調整するためにチャック軸130の軸方向の移動によって調整する締め込みネジ134と回転によって調整する拡張作用部131との2つの調整部位があるので、この2つの調整部位のバランスをとる手間がかかるという問題点があった。また、この紙管巻心Pの内径変化に対して交換する部品もこの2つの調整部位に関係する部品について交換しなければならないため、交換部品点数が多いという問題点があった。
【0012】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、巻心保持部材の拡張又は収縮操作を簡素化し、巻心保持部材と回転軸との間の回転力の伝達を確実化して摩擦熱による焼き付きを無くすとともに高速回転でのシートの巻き取りを可能にし、紙管巻心を用いないでシートの巻き取りを可能にしたシートロール巻心脱着装置を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、一端においてモータと連結されて回転駆動され、他端においてネジ部が形成された回転軸と、この回転軸と同軸に配設されるとともに、この回転軸にキーにより固定された円筒ハウジングと、前記回転軸に摺動自在に挿通され、かつ、前記回転軸のネジ部に螺合された固定ナットに連動して前記回転軸の所定位置に固定されるスライダと、円筒を二つ割りにした半円筒形の二つのクランパ部材を、軸方向に延びる端面が向き合うように組み合わせて略円筒形状を成すクランパと、前記両クランパ部材の端面間距離を縮小する方向に付勢する、前記クランパの外周表面部の環状凹溝に取り付けられた環状スプリングとを有し、さらに、前記円筒ハウジングは、軸方向の両端部近くの外周表面部に、環状かつ軸方向にテーパを成す凸状テーパ部を備え、前記クランパは、前記スライダの軸方向の移動に連動して軸方向に移動するように前記スライダに対しピン結合され、この軸方向の移動のときに内表面の一部が前記凸状テーパ部を摺動することにより、前記クランパ部材の端面間距離が拡大又は縮小されるとともに、前記円筒ハウジングに対しピン結合されて前記円筒ハウジングとともに回転するようになっており、前記クランパの状態は、前記クランパ部材の端面間距離が縮小することにより、前記クランパ部材の端面相互が接合した収縮状態となり、収縮状態となっているクランパの外周面には、クランパ部材の端面相互が接合することによって形成された稜線が設けられている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図1〜図11に基づいて説明する。図1〜図11は、本発明に係るシートロール巻心脱着装置を、シートを巻き取る側のシートロール巻心装置に使用する場合を示すものである。図1は本発明に係るシートロール巻心脱着装置の巻心保持部材拡張時(シート巻取り時)の縦断面図であり、図2は図1におけるII矢視図であり、図3は図1の状態におけるシートロール巻心脱着装置の拡張収縮機構の要部を示す図である。図4は本発明に係るシートロール巻心脱着装置の巻心保持部材収縮時(シートロール取り外し時)の縦断面図であり、図5は図4におけるV矢視図であり(巻心保持部材拡張時の位置が2点鎖線により示されている)、図6は図4の状態におけるシートロール巻心脱着装置の拡張収縮機構の要部を示す図である。また、図7は本発明シートロール巻心脱着装置における円筒ハウジングの縦断面図であり、図8は図7におけるVIII矢視図であり、図9は図8におけるIX−IX断面図である。なお、図7は図8におけるVII−VII断面図でもある。また、図10は、本発明シートロール巻心脱着装置における巻心保持部材の縦断面図であり、図11は図10におけるXI矢視図である。なお、図10は図11におけるX−X断面図でもある。
【0015】
これら図において、1は回転軸、2は筒状のケースである。
ケース2は、一端の鍔状部を利用してボルト21によりベース10に対し固定されている。また、スラスト荷重とラジアル荷重とを受ける軸受22、23が、スリーブ24を間に挟んで、ケース2の内側の先端部とベース近くの部分とに取り付けられている。
【0016】
一方、回転軸1は、中間部に大径部1aが設けられ、ベース側端部にネジ部1bが設けられている。そして、回転軸1は、反ベース側から大径部1aを中間部の軸受22に押し当てるようにしてケース2及びスリーブ24内に挿入し、ネジ部1bにナット25を締め付けることにより、ケース2に対し固定されている。
【0017】
また、回転軸1のベース側端部のネジ部1bの先端にプーリ12が取り付けられており、ベース10に取り付けられたモータ11により、ベルト13を介し回転駆動されるように構成されている。なお、プーリ12は、固定板14、皿ネジ15、16、キー17等により回転軸1に固定されている。
【0018】
3は、円筒ハウジングで、中央部には中間壁部3aを有し、回転軸1の反ベース側端部からケース2に被せられている。また、円筒ハウジング3は、図7〜図9から良く分かるように、中間壁部3aの中心部には、回転軸1を嵌挿させるための軸穴3e、及び回転軸1と円筒ハウジング3との固定を行うためのキー溝3hが設けられている。そして、中間壁部3aにおいて、キー26とナット27とにより、回転軸1と円筒ハウジング3との固定が行われている。また、この中間壁部3aを反ベース側から回転軸1の大径部1aに押し当て、回転軸1の中間部に設けられたネジ部1cにナット27をネジ込み、ナット27と大径部1aとの間に中間壁部3aを固定することにより、円筒ハウジング3の軸方向の固定が行われている。
【0019】
また、円筒ハウジング3の軸方向の両端部近くの外周面には、後述するクランパ(巻心保持部材)4を拡張収縮させる手段として、環状かつ軸方向にテーパ面を成す凸状テーパ部3b、3cが突出して形成されている。また、円筒ハウジング3の反ベース側端部には、前記拡張収縮手段の一部を構成するピン案内切欠穴3dが軸心に対し対称的に2個形成されている(図7〜図9参照)。また、この円筒ハウジング3のベース側端部には、前記拡張収縮手段の一部を構成するガイド19(図1参照)を取り付けるための2個のネジ穴3gが軸心に対し対称的な位置に2個設けられている(図7〜図9参照)。
【0020】
クランパ(巻心保持部材)4は、横断面が略半円形状のクランパ部材4a、4bを、図2、図5及び図11に示されるように、軸方向の端面が向かい合うように組み合わせたものである。また、このクランパ4は、クランパ4の円筒外周面部の軸方向の3個所に凹溝41、42、43が形成され、それぞれの凹溝41、42、43に環状スプリング31、32、33が挿入され、これにより両クランパ部材4a、4bの端面間距離を縮小する方向に付勢している。
【0021】
一方、このクランパ4の内周面部の軸方向の両端部近くには凹部44、45がそれぞれ形成され、この凹部44、45の反ベース側角部が前記円筒ハウジング3の凸状テーパ部3b、3cに摺接する摺接コーナー部44a、45aとされている。そして、この摺接コーナー部44a、45aが前記凸状テーパ部3b、3cの頂上部に乗り上げた位置にあるときに、クランパ4が拡張された状態(図1〜図3参照)となる。また、この摺接コーナー部44a、45aが前記凸状テーパ部3b、3cを降りた反ベース側軸方向の位置にあるときに、クランパ部材4a、4bの端面相互が接合したクランパ4の収縮状態(図4〜図6参照)となる。なお、この収縮状態のときに、凹部44、45は前記凸状テーパ部3b、3cの逃がしとなる。
【0022】
また、クランパ部材4a、4bのベース側端部には、円筒ハウジング3のネジ穴3gに取り付けられたガイド19を案内するためのネジ案内切欠穴47が形成されている。なお、このガイド19は、回転軸1の回転力を円筒ハウジング3からクランパ4に伝達するピン機構をも構成している。
また、クランパ4の反ベース側端部近くには、ピン穴46が軸心に対し対称となるようにそれぞれ形成されている。
【0023】
次に、6は、回転軸1の反ベース側に挿通されているスライダである。このスライダ6は、略円筒体であって、反ベース側よりの中間部にクランパ4の反ベース側端部に当接する鍔状部6aが形成されている。そして、この鍔状部6aからベース側に寄った部分に、軸心に対し対称的に二つのピン穴6bが設けられ、このピン穴6bと前記クランパ部材4a、4bに設けられたピン穴46とにピン7の両端部がそれぞれ嵌入されることにより、クランパ4とスライダ6とが連結されている。
【0024】
また、このスライダ−6は、鍔状部6aの反ベース側に環状溝6cが形成され、この環状溝6cに固定ナット8から突出するピン9の先端部が嵌入され、これによりスライダ6と固定ナット8とが、回転方向にはフリーであるが軸方向の移動に対し連動するように連結されている。また、この固定ナット8は、回転軸1の反ベース側の先端ネジ部1dに螺合されており、ロックナット18によりその位置が固定される。
したがって、スライダ6は、この固定ナット8が螺合位置を軸方向に移動することに連動して軸方向に移動する。
【0025】
このとき、前述のピン案内切欠穴3dは、クランパ4とスライダ6とを連結するピン7を、スライダ6とクランパ4との軸方向の移動をスムースに行わせるための案内溝の機能を有する。また、円筒ハウジング3とクランパ4とは、ピン7とピン案内切欠穴3dとが係合し、ピン7の一端がクランパ4に挿入されていることにより、このピン7を介し回転運動について連結されることになる。
なお、図1及び図4において、30はクランパ4の外周部に巻き取られるシートである。
【0026】
本実施の形態によるシートロール巻心脱着装置は、上記のように構成されているので、固定ナット8の螺合位置を軸方向のベース側に移動させることにより、スライダ6がベース側軸方向に押され、スライダ6の鍔状部6a及びピン7を介しクランパ4がベース側に移動する。なお、スライダ6の鍔状部6aが円筒ハウジング3の反ベース側端面に当接するまで移動させる(図1参照)。これにより、クランパ4の凹部44、45における摺接コーナ−部44a、45aが凸状テーパ部3b、3cの頂上部に押し上げられ(図1、図3参照)、クランパ4が環状スプリング31、32、33の付勢力に抗して図1〜図3の拡張状態となる。
【0027】
この拡張作用のとき、ピン7がピン案内切欠穴3d内を移動し、また、ガイド19がネジ案内切欠穴47内を移動することにより、クランパ4の軸方向の移動及び拡張作用が円滑に行われる。
以上のように、本発明による巻心保持部材(クランパ)4の拡張操作は、固定ナット8を移動させるという人手による操作のみで、容易に行うことができる。
【0028】
次に、シート30の巻取りは、この拡張状態により行われる。
モータ11を駆動し、ベルト13、プーリ12により、モータ11の回転力を回転軸1に伝達する。これにより、回転軸1の回転力は、キー26を介し、円筒ハウジング3に伝達され、ピン7及びガイド19を介しクランパ4に伝達される。また、回転軸1が回転するときは、ピン7による結合作用等によりクランパ4も回転軸に同期して回転する。
【0029】
したがって、シート30をクランパ4の外周表面部に巻き付けるようにすると、シート30をクランパ4に巻き付けることができる。このとき、回転力は従来のようにテーパ面における面接触による摩擦力によらず、ピン結合により行われるので、回転軸1が高速で回転するときでも面接触部が焼き付く虞がない。なお、回転軸1は玉軸受22、23により支承されているので、回転軸1の円滑かつ高速の回転が確保されている。
【0030】
次に、シート30を巻き終えて、このシートロール巻心脱着装置からシートロールを取り外す場合は、固定ナット8を緩めて反ベース側軸方向に移動させる。この固定ナット8の反ベース側軸方向への移動と、環状スプリング31、32、33が2個のクランパ部材4a、4bの端面を相互に接合させる方向に付勢していることとにより、上述の拡張の場合とは逆の移動が行われる。
【0031】
すなわち、この固定ナット8の螺合位置を反ベース側軸方向へ移動させることに連動して、ピン9、スライダ6、ピン7を介しクランパ4が反ベース側軸方向に移動する。この移動のとき、摺接コーナ−部44a、45aが凸状テーパ部3b、3cを反ベース側軸方向へ摺動し、また、ピン7がピン案内切欠穴3d内を反ベース側軸方向へ摺動し、更に、ガイド19がネジ案内切欠穴47内をベース側軸方向へ摺動することにより、クランパ4が反ベース側軸方向に円滑に移動することができる。また、環状スプリング31、32、33の付勢力により、クランパ部材4a、4bが図4〜図6のように、相互の端面を接合するように収縮される。そして、この収縮状態においては、凸状テーパ部3b、3cは凹部44、45内に位置する。この結果、シートロールをこのシートロール巻心脱着装置から容易に取り外すことができるようになる。
【0032】
以上のように、巻取り及び脱着が行われるので、従来のように紙管巻心を用いることなくシートの巻取りを行うことができる。
【0033】
上記実施の形態は、次のように変形することができる。
(1) 上記実施の形態においては、本発明に係るシートロール巻心脱着装置をシート巻取り側に使用する例を示したが、シート送り出し側のシートロール巻心脱着装置として使用することも勿論(もちろん)できる。この場合、シートロールの紙管巻心の中に本装置を挿入し、紙管巻心をチャッキングするときは、前述のクランパ4を拡張状態とすればよい。
【0034】
(2) ピン7は、軸心に対し対称的に配置された2本のものを示めしたが、各クランパ部材4a、4bに対し各2本又はそれ以上とするように増加しても良い。また、このようにすれば、回転軸1の回転力をより確実にクランパ4へ伝達することができる。
【0035】
(3) クランパ4のベース側軸方向への移動の位置規制は、上記実施の形態においては、鍔状部6aを筒状ハウジング3の反ベース側端面に当接させることにより行っていたが、他の手段を用いても良い。例えば、筒状ハウジング3のベース側端部にクランパ4のベース側端面を当接させるストッパーを設けても良い。
【0036】
(4)ピン9は固定ナット8に圧入されているが、ピン9及び固定ナット8の圧入部をネジ化して係合させてもよい。
【0037】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているので、巻心保持部材(クランパ)の拡張又は収縮は固定ナットの位置を移動させるだけで良く、人手だけで容易に行うことができる。また、巻心保持部材(クランパ)と回転軸との間の回転力の伝達は、キー及びピンにより行われ、摩擦接合によっていないので、玉軸受の支承により高速回転可能となった回転軸が高速回転したときでも摩擦接合部分が焼き付くといったことはなく、軽く円滑に高速で回転してシートを巻き取ることができる。また、紙管巻心を使用しないで、シートロール巻心脱着装置の巻心保持部材の外周面に直接シートを巻き取ることができるので、紙管巻心をシートロール巻心脱着装置にセットする作業が不要になり、シートロール交換作業に要する時間が短縮され作業能率が向上する。また、紙管巻心を使用しないことにより、コストが大幅に低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るシートロール巻心脱着装置の巻心保持部材拡張時(シート巻取り時)の縦断面図である。
【図2】 図1におけるII矢視図である。
【図3】 図1の状態におけるシートロール巻心脱着装置の拡張収縮機構の要部を示す図である。
【図4】 本発明に係るシートロール巻心脱着装置の巻心保持部材収縮時(シートロール取り外し時)の縦断面図である。
【図5】 図4におけるV矢視図である。
【図6】 図4の状態におけるシートロール巻心脱着装置の拡張収縮機構の要部を示す図である。
【図7】 本発明シートロール巻心脱着装置における円筒ハウジングの縦断面図であり、図8におけるVII−VII断面図である。
【図8】 図7におけるVIII矢視図である。
【図9】 図8におけるIX−IX断面図である。
【図10】 本発明シートロール巻心脱着装置におけるクランパ(巻心保持部材)の縦断面図であり、図11におけるX−X断面図である。
【図11】 図10におけるXI矢視図である。
【図12】 紙、プラスチックフィルム、金属箔などのシートを巻いた紙管巻心に挿入した状態における従来のシートロール巻心脱着装置の縦断側面図である。
【図13】 図12の中央横断面図である。
【図14】 図12の状態からシートロール巻心脱着装置を拡張させて、紙管巻心をチャッキングした状態における従来のシートロール巻心脱着装置の縦断側面図である。
【図15】 図14の中央横断面図である。
【符号の説明】
1 回転軸、1d ネジ部、2 ケース、3 円筒ハウジング、3a 中間壁部、3b、3c 凸状テーパ部、3d ピン案内切欠穴、4 クランパ、4a、4b クランパ部材、6 スライダ、6a 鍔状部、6b ピン穴、6c 環状溝、7、9 ピン、8 固定ナット、11 モータ、19 ガイド、26 キー、30 シート、31、32、33 環状スプリング、41、42、43 凹溝、44a、45a 摺動コーナ部、46 ピン穴、47 ネジ案内切欠穴。
Claims (3)
- 一端においてモータに連結され、他端においてネジ部が形成された回転軸と、
この回転軸と同軸に配設されるとともに、この回転軸にキーにより固定された円筒ハウジングと、
前記回転軸に摺動自在に挿通され、かつ、前記回転軸のネジ部に螺合された固定ナットに連動して前記回転軸の所定位置に固定されるスライダと、
円筒を複数に分割したクランパ部材を、軸方向に延びる端面が向き合うように組み合わせて略円筒形状を成すクランパと、
前記両クランパ部材の端面間距離を縮小する方向に付勢する、前記クランパの外周表面部の環状凹溝に取り付けられた環状スプリングとを有し、
さらに、前記円筒ハウジングは、軸方向の両端部近くの外周表面部に、環状かつ軸方向にテーパを成す凸状テーパ部を備え、
前記クランパは、前記スライダの軸方向の移動に連動して軸方向に移動するように前記スライダに対しピン結合され、この軸方向の移動のときに内表面の一部が前記凸状テーパ部を摺動することにより、前記クランパ部材の端面間距離が拡大又は縮小するとともに、前記円筒ハウジングに対しピン結合されて前記円筒ハウジングとともに回転するようになっており、
前記クランパの状態は、前記クランパ部材の端面間距離が縮小することにより、前記クランパ部材の端面相互が接合した収縮状態となり、
前記収縮状態となっている前記クランパの外周面には、前記クランパ部材の端面相互が接合することによって形成された稜線が設けられていることを特徴とするシートロール巻心脱着装置。 - 前記円筒ハウジングには、前記スライダと前記クランパとを連結するピンを軸方向へ案内するピン案内切欠穴が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のシートロール巻心脱着装置。
- 前記クランパ部材には、前記円筒ハウジングに取り付けられたガイドを軸方向へ案内するネジ案内切欠穴が設けられていることを特徴とする請求項2に記載のシートロール巻心脱着装置。
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