JP5057970B2 - 管状製品を製造するためのマンドレル・アセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、導管組織その他の管状製品を製造するためのマンドレルに関する。特に好適なある実施形態では、本発明は、ダクト式暖房及び空調システムにおける使用に適する種類の導管組織等の柔軟な管状ダクトを製造するためのマンドレルに関する。

基材から管状製品を製造する従来の方法の１つは、マンドレルを一連のローラに組み込んだ回転式の駆動システムを使用して基材を螺旋状に巻き取るというものである。ローラは、ローラの一方の端を支えるプレート内に配置されるベアリングにセットされる。それぞれのローラは、基材により形成される製品チューブ内に前進用螺旋を製造するように予め決められた角度に設定される。マンドレルはベルト駆動装置またはローラ駆動装置等の外付けの手段によって駆動され、上記手段は、基材及び１つまたは複数のローラに圧力を加えて、基材による回転及び螺旋状動作を達成する。管状製品は、接触して巻き取られかつ接着剤で接着される基材の隣接する巻線により製造される。

異なる直径の管状製品を製造するために、または異なる幅の基材から管状製品を製造するために、螺旋のローラは、適正な螺旋を製造するために位置を調整し直す必要がある。ローラの位置の再調整は、バック・プレートに対する角度を慎重に計算しかつローラの各々を微調整しなければならないことから、特に時間のかかる作業である。

上述の類のマンドレルは、ローラが設置されるベアリングを交換するために、定期的な保全を必要とする。ベアリングのサイズに比較するとベルトまたはローラ駆動装置からベアリングに加わる力が大きく、ベアリングの過剰な摩耗を引き起こすことから、ベアリングの交換が必要である。

本発明の目的は、ダクトその他の管状製品を製造するためのマンドレルに、１つまたは複数の改良点を提供することにある。

ある態様によれば、本発明は、管状製品を製造するためのマンドレル・アセンブリを提供し、上記マンドレル・アセンブリは、
第１のプレートと、
前記第１のプレートから延びる片持ち式駆動ローラと、
前記第１のプレートから延びる、間隔をおいて配置され、それぞれのローラの配置を画定する軸を有する複数の片持ち式ローラと、
前記片持ち式駆動ローラを回転させる手段と、を含み、
使用中、ストリップが前記片持ち式駆動ローラにより係合されかつ進められ、これにより前記ローラの周りに巻かれて管状製品を製造し、
前記片持ち式ローラの配置を補正するように前記第１のプレートに概して平行な軸を中心に回転するように取り付けられ、前記片持ち式駆動ローラは、片持ち式ローラに平行ではなく、前記ストリップが片持ち式駆動ローラに係合されるように実質的に前記ストリップの進行方向に垂直かつ前記ストリップの面に平行に延びるように配置され、前記ストリップは、所定の寸法のらせんに前記ローラを中心に巻き付けられる。

別の態様によれば、本発明は管状製品を製造するための巻取りステーションを提供し、上記巻取りステーションは、上記マンドレル・アセンブリを組み込んでいる。

ある好適な実施形態では、駆動ローラを駆動するためにモータが供給される。好適には、駆動ローラはマンドレルの上死点に位置決めされる。ローラは、好ましくは、好都合には駆動ローラを含む閉ループ内に配置される。

上記または各ローラは、好都合には、第１のプレート内の個々のベアリング、好適には自動調心式のベアリングを貫通し、第１のプレートの背後に変位される第２のプレートに嵌合する。第１のプレートは、第２のプレートから第１のプレートを分離するスペーサへ回転可能式に固定されてもよく、これにより、垂直面において第２のプレートに相対して回転することができる。

駆動ローラは、連結スリーブにより係合されるための拡張部分を含んでもよい。連結スリーブは、駆動ローラが駆動され得るようにモータへ取り付けられる。また駆動ローラは、ストリップの係合及びこれに続く前進を支援する表面加工を含んでもよい。

好適には、駆動ローラは、管状製品を形成している供給されるストリップに対して実質的に垂直に延びるように配置される。

駆動ローラによる上記垂直方向に向かう変位は、マンドレル・アセンブリの上記回転を補償するために、上記第１及び第２のプレートによるそれらの平面に直角な軸を中心とする相対回転から生じることもある。

本発明に固有の一つの優位点は、マンドレルの駆動が内部的であって、外付けのベルト駆動装置によらないために、マンドレルを広範な製品の製造に使用できることにある。こうした製品の一例は、ｐ形の断面を有するフレキシブル管ダクトである。

次に、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳しく、単に例示として説明する。

図１は、本発明の一実施形態による、フレキシブル管ダクト１０２を製造するための装置１００を示す。装置１００はマンドレル１３４を有する巻取りステーション１３０を含み、柔軟な基材のストリップ１０４は材料のリールまたは他の供給装置からこのマンドレル１３４へ供給され、後述の方法で螺旋状に巻き取られてフレキシブル管ダクト１０２を形成する。ストリップ１０４をマンドレル１３４へ供給するための基材供給手段１３２は、図１では純粋に見本としてのエレメント１３６として描かれている適切な案内構造体を備える。構造体１３６は、ストリップ１０４を曲げて最初の断面の丸められる封入部分１０６を形成するための手段１３３も搭載し、上記断面は、ストリップがそれを中心にして包み込まれる導管１１６により決定される。

コアの空胴は、管の口１１７の下流における導管１１６によって画定される。導管１１６からは、ストリップ１０４の丸められる部分１０６によって封入される絶縁コア１０９を形成するために、適切な絶縁材が連続して供給される。丸められる部分１０６は、ストリップ１０４の幅の一部のみによって形成され、その残りの幅は実質的に平らなままでテール部分１２８を画定し、よってストリップは、見かけ上Ｐ形の断面を呈している。丸めて畳まれる部分１０６は、テール部分１２８上へ平たく折り込まれる端リップ１０５で終わる。

ダクトの第３の主要コンポーネントは、外観がワイヤ１１８である細長い補強エレメントであり、これは、ストリップ１０４及び丸められる部分１０６と平行して位置するように適切なワイヤ・ガイドを含む手段１１０により部分１２８にもたせかけて、部分１２８の下に送られる。

ストリップ１０４、ワイヤ１１８及び絶縁コア１０９を封入した丸められる部分１０６によるアセンブリは、連続して巻かれたもの同士が隣接しかつ組み合わさってフレキシブル・ダクト１０２を形成するように、マンドレル１３４上へ螺旋状に巻き上げられる。ダクト１０２は、螺旋状のスペーシングが、封入される絶縁材のコア１０９の外径より小さくなるように形成される。ダクトは、幾分かエビの尾のような外観を有する。連続して巻かれる基材の各々の丸められる封入部分１０６は、先に巻かれたもののテール部分１２８の上に重なって接触し、ワイヤ１１８は、連続するこれら２つのテール部分の間に封入される。適切なアプリケータによりストリップ１０４へ塗布される接着フィルム１１９は、丸められる封入部分の縁リップ１０５が接着フィルム１１９においてそれ自体のテール部分に接着されることと、次に巻かれる基材の丸められる部分が上記テール部分に接着されることを保証する。これらの連続して巻かれる基材は、マイクロ波溶接その他のヒートシール技術を使用して交互に接着されてもよい。

巻取りによるダクト製造工程は、概してオーストラリア特許第７７３５６５号に記述されているものに類似している。本明細書では、さらなる詳細に関連して上記特許を参照する。

また、上記マンドレルは、予め絶縁されないダクトおよびたわみ採掘管等、他の用途の管状製品を製造するために使用され得ることも認識されるであろう。

図２から図６は、巻取りステーション１３０の態様をさらに詳細に示したものである。マンドレル１３４は、円形である第１のプレートすなわちフロント・プレート２０６及び第２のプレートすなわちバック・プレート２１２に搭載される駆動ローラ２０２と、一連のアイドラ・ローラ２０４とを含む。ローラ２０２、２０４は、フロントすなわち第１のプレート２０６からこれを貫通して片持ち式に突き出し、閉ループ状に配置される。各ローラは、（後述の理由により）フロント・プレート２０６の外縁方向の開口における自動調心ベアリング２０５内に支持される。駆動ローラ２０２は、マンドレルの上死点に位置決めされる。

フロント・プレート２０６は、中央のニップねじ２１０によってスペーサ２０８に同軸で回転可能式に接続される。スペーサ２０８は、２１６においてバックすなわち第２のプレート２１２へ固定式に取り付けられる（図６）。ローラ２０２、２０４はこのバック・プレート２１２内の自動調心ベアリング２０５ａにも貫入し、これらのベアリング内に例えばサークリップである締結具によって固定される。

マンドレル１３４は、連結スリーブ２２０によってモータ駆動装置２１８へ接続される。連結スリーブ２２０は、モータ駆動装置２１８の駆動ローラ２０２への接続を可能にし、駆動ローラ２０２は、ストリップがローラ２０２、２０４を中心にして巻き付きかつマンドレル１３４の周りを回って管状製品を形成するように、ストリップ１０４に駆動式に係合してこれをアイドラ・ローラ２０４上へ進ませる。

駆動ローラ２０２は、駆動ローラ２０２を駆動するための連結スリーブ２２０と係合する延長部分２２２と、基材１０４と係合する片持ち式の部分２２４とを含む。駆動ローラはまた、基材１０４との駆動式係合を補強するために片持ち式の部分２２４へ塗布される表面加工（図示されていない）も含む。

マンドレル１３４及びモータ駆動装置２１８はバック・プレート２１２によって支えられ、バック・プレート２１２はこのアセンブリの支持プレートとしても機能する。この支持プレート２１２はベース・プレート２５０から垂直平面状に直立し、ベース・プレート２５０は、ねじ式駆動装置２５８を有するモータ２５７により、垂直軸２５２を中心とする微細な角度変位を介して回転するように、テーブル２９０上の２５１に回転可能式に取り付けられる。軸２５２はフロント・プレート２０６の平面内に位置し、かつ駆動ローラ部分２２２の軸と交差する。ベース・プレート２５０、延いては支持プレート２１２の回転は、管状製品の製造において選択される螺旋角度を規定する。

軸２５２は、概してフロント・プレート２０６及びバック・プレート２１２の平面に平行でもあることが分るであろう。さらに、駆動ローラ２０２の上死点は、三次元フレキシブル・ベアリング２９５でプレート２０６に固定された規制棒２９４によって、テーブル２９０に対して固定位置２９２で保持される。

図３及び図４は、ベース・プレート２５０の回転が、供給されるストリップ１０４に対するマンドレルの位置に及ぼす効果を示す平面図である。角度は誇張されたものであり、管状製品内に商業的に許容できる螺旋を生じさせるためにベース・プレート２５０を回転させなければならない角度は、実際には約１から４゜である。

まずは、位置２９２が固定されていなかった場合の影響について考える。プレート２０６、２１２が軸２５２を中心にして回転されると、ローラ２０２、２０４は全て、ストリップ１０４に対する垂線から、選択された角度だけオフセットされることになる。これは、所望される最終的状況ではない。基材供給装置からの基材１０４の係合及び前進を継続させるためには、駆動ローラ２０２は、基材ストリップ１０４の取入れに対して垂直の位置を保持する必要がある。しかし、棒２９４によって固定位置２９２が規制される、即ち、固定されることにより、フロント・プレート２０６は、軸２５２を中心とするベース・プレート２５０の回転に伴ってその水平軸上で回転し、自動調心ベアリング２０５及び２０５ａに収容される駆動ローラ２０２を、供給される基材１０４に対して垂直になるように位置を再調整する。図４から分るように、駆動ローラ２０２は、供給される材料に対して９０゜の方向を保持する。アイドラ・ローラ２０４は、平面図で見れば駆動ローラ２０２に対して平行のままでありながら、図５の側面図で最も良く認識されるように、一方の側は上方へ、もう一方の側は下方へ傾斜される。これらの傾斜は、自動調心ベアリング２０５、２０５ａによって対応される。

バック・プレート２１２に対する駆動ローラ２０２の位置合わせ調整の観点からすると、モータ駆動装置２１８もこれに対応して調整できなければならない。この目的に沿って、モータ駆動装置２１８はマウント、例えば、プレート２１２に支持されるクレードル２１９（図６）上に取り付けられる。このマウントは、駆動ローラ２０２の相対的な位置合わせの変化に伴ってモータ駆動装置が僅かに旋回することを可能にする。モータ駆動装置２１８の出力軸も連結スリーブ２２０によってフレキシブルに支持され、連結スリーブ２２０は支持プレート２１２へ接続される。モータ駆動装置２１８は、支持プレート２１２が螺旋に対応して回転されても応力を受けないままであるように、フレキシブルに接続される。

運転中、駆動ローラ２０２は、モータ駆動装置２１８により回転されて基材ストリップ１０４を駆動ローラ２０２からアイドラ・ローラの閉ループ配列における第１のアイドラ・ローラ（図２の２０４ａ）へ前進させ、次にストリップ１０４はマンドレル１３４の周りを螺旋状に回って管状製品が製造される。アイドラ・ローラ２０４は、ストリップ１０４がアイドラ・ローラを周って連続的に前進するのに伴って自動調心ベアリング２０５、２０５ａ内で回転する。丸められる封入部分の縁リップ（図１における１０５）は接着フィルム１１９においてそれ自体のテール部分に接着され、次に巻かれる基材の丸められる部分が上記テール部分に接着される。図６は、運転中のマンドレル・アセンブリの軸方向断面図である。

最初の螺旋状行路の完了部分では、基材１０４自体がマンドレル上でベルトのような作用を成すことは留意されるであろう。このシーケンスが回転性螺旋の安定性を維持するために、基材手段１０４の供給装置へは、ある程度のテンションまたは制動効果が与えられなければならない。さらに、ワイヤ補強分配手段も、駆動ローラ２０２と並行して供給される基材１０４及びワイヤ１１８との間のように、ある程度のテンション（または制動効果）を保持してもよい。このようにして生成される環境は、ローラ２０２、２０４の回転面に対する基材（及びワイヤ補強）の締付けを生じさせ、よって、通常は必要とされる別個の駆動ベルトまたは駆動ローラ手段等の外付けの駆動力は無用になる。

管状製品の製造は、アイドラ・ローラの回転における表面のグリップ特性を促進する添加物を有するストリップ基材１０４の使用により、さらに改良されてもよい。このような添加物には、アイドラ・ローラ上でのグリップを保持するが最終的な管状製品に影響を与えない接着剤が含まれてもよい。

説明したマンドレルの重要な優位点は、様々なサイズの螺旋の管状製品を製造するためにバック・プレート２１２及びローラ２０２、２０４の調整に要する時間が最短であることにある。モータ２５７は、結果的に生じる様々な螺旋に対応するように予め設定された複数のデジタル設定値を有してもよく、よってその調整に含まれる作業は単に、これらの設定値の中から１つを選択して起動させることだけである。さらなる優位点は、上述のテンションまたは制動効果及び駆動ローラの片持ち式部分における表面加工のおかげで、マンドレルは、螺旋状の管状製品を製造するために、外付けの駆動ベルトの必要なしに基材ストリップ１０４に係合しかつこれを前進させることができ、これにより、ローラを支持するベアリングの寿命が延びることにある。

先に述べたように、マンドレル１３４は、ターンテーブル２５０を回転させ、次にフロント・プレート２０６を回転させて駆動ローラ２０２の位置を調整し直すことにより、選択される螺旋角度用に調整される。より自動化されたある装置では、駆動ローラ２０２は、例えば１゜から４゜の範囲で正確な角度微調整を行うような歯車の付いたサーボモータを有するターンテーブル２５０及び支持プレート２２８の回転が同時にフロント・プレート２０６の補償回転をもたらすように、離隔された２点で固定されるその心合わせ軸を有してもよい。

本発明の好適な一実施形態による、具体的にはフレキシブル管ダクトである管状製品を製造するための装置を示す配置図である。 図１に示す装置内に描かれている、マンドレル・アセンブリを含む巻取りステーションを示す三次元等角投影図である。 図２に見られる巻取りステーションを示す部分断面平面線図である。 図１に示すような螺旋状に巻き取られる製品を製造するようにマンドレル・アセンブリを調整した後の巻取りステーションを示す、図３に類似する図である。 図４に対応するマンドレル・アセンブリを示す側面図である。 製造中のマンドレル・アセンブリを示す、軸方向の断面図である。

Claims (14)

1. 管状製品を製造するためのマンドレル・アセンブリであって、
   第１のプレートと、
   前記第１のプレートから延びる片持ち式駆動ローラと、
   前記第１のプレートから延びる、間隔をおいて配置され、それぞれのローラの配置を画定する軸を有する複数の片持ち式ローラと、
   前記片持ち式駆動ローラを回転させる手段と、を含み、
   使用中、ストリップが前記片持ち式駆動ローラにより係合されかつ進められ、これにより前記ローラの周りに巻かれて管状製品を製造し、
   当該マンドレル・アセンブリは、前記片持ち式ローラの配置を補正するように前記第１のプレートに概して平行な軸を中心に回転するように取り付けられ、
   前記片持ち式駆動ローラは、前記片持ち式ローラに平行ではなく、前記ストリップが片持ち式駆動ローラに係合されるように実質的に前記ストリップの進行方向に垂直かつ前記ストリップの面に平行に延びるように配置可能であり、前記ストリップは、所定の寸法のらせんに前記ローラを中心に巻き付けられる、マンドレル・アセンブリ。
2. 前記片持ち式駆動ローラを駆動するためのモータをさらに含む、請求項１に記載のマンドレル・アセンブリ。
3. 前記片持ち式駆動ローラが、前記マンドレル・アセンブリの上死点に位置している、請求項１または２に記載のマンドレル・アセンブリ。
4. 前記片持ち式駆動ローラ及び間隔をおいて配置された片持ち式ローラは、閉ループ状に配置される、請求項１〜３のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
5. 前記間隔をおいて配置された片持ち式ローラは、複数のアイドラ・ローラを含む、請求項１〜４のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
6. 前記各ローラが、前記第１のプレート内の個々のベアリングを貫通し、前記第１のプレートの背後に変位される第２のプレートに嵌合する、請求項１〜５のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
7. 前記片持ち式駆動ローラの前記配置は、前記第１及び第２プレートに垂直な軸を中心とした前記第１及び第２プレートの相対的回転と調和して動く前記第１のプレートに概して平行な軸を中心とした前記マンドレル・アセンブリの回転から生じる、請求項６に記載のマンドレル・アセンブリ。
8. 前記各ベアリングが自動調心ベアリングである、請求項６または７に記載のマンドレル・アセンブリ。
9. 前記第１のプレートが、前記第２のプレートからそれを分離するスペーサへ回転可能式に固定され、垂直面において前記第２のプレートに相対して回転することができる、請求項６〜８のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
10. 前記片持ち式駆動ローラが、連結スリーブにより係合されるための延長部分を含む、請求項１〜９のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
11. 前記連結スリーブが、前記駆動ローラが駆動され得るように前記回転手段へ取り付けられる、請求項１０に記載のマンドレル・アセンブリ。
12. 前記片持ち式駆動ローラが、前記ストリップとの係合及びこれに続くその前進を支援する表面加工を含む、請求項１〜１１のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
13. 前記補正の角度が１゜から４゜までである、請求項１〜１２のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリ。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のマンドレル・アセンブリを組み込んだ、管状製品を製造するための巻取りステーション。

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