KR20200116972A - 변속 샤프트 및 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍 - Google Patents

Abstract

변속 샤프트(5, 8) 및 변속 샤프트(5, 8)를 통해 가해지고 있는 토크(torque)에 의해 구동될 롤러(4, 7)를 연결하기 위한 연결가능 부분들(M, F)의 쌍을 포함하고 있는 변속 샤프트 및 롤러. 연결가능 부분들(M, F)의 쌍은, 변속 샤프트(5, 8) 및 롤러(4, 7) 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분(M) 및 롤러(4, 7) 및 변속 샤프트(5, 8) 중 다른 하나에 제공되어 있는 상보적 암형 부분(F)을 포함하고 있다. 수형 부분(M)은 길이방향 회전축(X)을 가지고, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼된다. 수형 부분(M)은 비원형 단면을 갖는다.

Description

변속 샤프트 및 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍

본 발명은 일반적으로 변속 샤프트 및 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 배타적이지는 않지만, 본 발명은 변속 샤프트 및 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크에 의해 구동될 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍에 관한 것이다.

폭넓고 다양한 산업 분야에서 가공하기 위해 사용된다. 예를 들어, 롤러는 담배 산업에서 권축 공정에 사용된다. 이러한 공정에서, 캐스트 잎 담배 시트 또는 폴리락트산(PLA)의 시트는 두 개의 권축 롤러들 사이에서 통과될 수 있으며, 둘 다 회전하도록 구동될 수 있다. 권축기 롤러는 각각의 외부 표면 상에 형성되어 있는 협동 패턴을 가질 수 있다. 롤러들 중 제1 롤러는 제1 롤러의 외부 표면 상에 복수의 융기들을 가질 수 있는 한편, 제2 롤러는 제2 롤러의 외부 표면 상에 복수의 홈들을 가질 수 있다. 사용 동안에, 제1 및 제2 롤러는, 통상적으로, 융기 및 홈이 캐스트 잎 담배 시트 또는 PLA의 시트가 제1 및 제2 롤러 사이를 통과할 때 권축되는데 협동하도록 정렬되어 있다. 복수의 홈들 및 융기들의 특징부의 크기는 일반적으로 마이크로미터(μm) 스케일이다. 이러한 미세한 세부사항들은, 시간이 지나면서, 마모에 특히 취약할 수 있다.

가공에 사용되는 롤러는 일반적으로 롤러의 길이방향 축을 중심으로 회전하기 위해 토크에 의해 구동된다. 담배 산업에서의 권축 공정의 경우, 제1 및 제2 롤러는 전형적으로 회전하도록 토크에 의해 구동된다. 토크는 구동될 롤러에 연결될 수 있는 변속 샤프트로부터 보통 전달된다. 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 변속 샤프트로부터 롤러로의 토크의 비효율적인 전달은 롤러에 의해 처리된 용품의 덜 효율적인 가공을 초래한다. 또한, 환경적 및 재정적 비용 모두를 이용하여 롤러를 달리 필요로 하는 것 이상으로 회전시키기 위해 상대적으로 더 많은 양의 에너지가 사용되어야 한다.

롤러들 중 하나 또는 둘 모두를 주기적으로 교체하는 것, 예를 들면 롤러들의 외부 표면 상의 패턴형성이 변경되거나 또는, 마모되거나 또는 파울링된(fouled) 롤러를 교체하는 것이 필요할 수 있거나 유리할 수도 있다. 이를 위해, 롤러들이 변속 샤프트에 제거 가능하게 연결되는 것을 보장하는 것이 유리하다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 롤러는 하나 또는 둘 모두가 제거되거나 교체되는 동안 가공에 사용될 수 없다. 따라서, 롤러의 사용에 있어서 이러한 정지 시간은 이러한 가공을 사용한 용품의 제조와 관련하여 재정적 및 시간적 비용이 수반된다. 캐스트 잎 담배를 권축하기 위한 롤러는, 파울링 때문에 특히 마모, 손상 및 실패하기 쉽고, 따라서, 빈번한 수리 또는 교체가 필요할 수 있다. 캐스트 잎 담배는 가공 온도에서 점착성 표면을 가질 수 있으며, 결과적으로 캐스트 잎 담배용 권축 롤러의 패이고 융기된 표면은 특히 파울링에 취약할 수 있다. 또한, 권축은 캐스트 잎 시트를 특정 깊이로 인입해야 하며, 이는 권축 장비를 캐스트 잎 시트의 배치 편차를 고려하도록 빈번한 조정을 필요로 한다는 것을 의미한다. 따라서, 담배 산업에서 권축하기 위한 롤러는 다른 산업에서 가공하기 위한 롤러보다 수리, 교체 및 조정하기 위한 정지 시간으로 인해 비교적 더 큰 재정적 및 시간적 비용을 가질 수 있다.

롤러를 교체하는 경우, 예를 들어, 2개의 롤러들의 작업 표면 상에 협동 패턴이 있는 경우에, 추가 롤러에 대해 새롭게 연결되어 있는 또는 장착된 롤러의 정방사상 정렬을 보장할 필요가 있을 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 이러한 방사상 정렬은, 특히 협동 패턴이 미세한 스케일인 경우에, 시간 소모적이고 실제로 달성하기가 어려울 것으로 판명될 수 있다.

공지된 하나의 연결 유형은 Morse 테이퍼(Morse taper)를 사용한다. Morse 테이퍼는 상보적 암형 부분 내에 수용될 수 있는 수형 부분을 포함하고 있다. 상기 수형 부분은 길이방향 회전축 및 원형 단면을 갖는다. 상기 수형 부분은 근위 말단에서 원위 말단으로, 전형적으로 1.49도의 각도 (약 3도의 경사각, 즉, 길이방향 회전축을 중심으로 대칭인 각도와 동일)로, 내향으로 테이퍼된다. 수형 부분은 분리된 제2 바디 상에 제공되어 있는 암형 부분을 갖는 제1 바디 상에 제공될 수 있다. 사용 동안에, 수형 부분은 상보적 암형 부분에 삽입된다. 수형 부분의 외부 표면과 암형 부분의 내부 표면 사이의 마찰 간섭은, 토크가 제1 바디로부터 제2 바디(또는 그 반대)로 전달될 수 있게 한다. 토크의 전달의 효율은 수형 부분과 암형 부분 사이의 압축력의 인가와 직접적으로 관련된다.

수형 부분과 암형 부분 사이에 압축력을 인가하는 한 가지 방법은 수형 및 암형 부분에서의 나사산 보어를 통해 체결된 중심 스크류의 사용을 통해 이루어진다. 중심 스크류를 조이면 수형 부분과 암형 부분 사이의 압축력을 증가시켜 수형 부분과 암형 부분 사이의 토크의 전달 효율을 향상시킨다. 그러나, 이러한 단단히 연결되어 있는 중심 스크류는 결합과 제거하기 위해 시간 소모적일 수 있다. 또한, 이에 따라 인가되는 압축력의 크기는 판단하기가 어려울 수 있다.

변속 샤프트(transmission shaft)로부터 롤러를 더욱 신속하게 제거하게 하거나 또는 더욱 신속하게 제거 가능하게 하는, 변속 샤프트와 롤러 사이의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 변속 샤프트에 롤러가 더 신속하게 장착되게 하거나 또는 더 신속하게 장착 가능하게 하는 변속 샤프트와 롤러 사이의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 사용 시에, 변속 샤프트로부터 롤러로 효율적인 토크의 효율적인 전달을 제공하는 변속 샤프트와 롤러 사이의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 추가 롤러에 대한 롤러의 보다 신속한 정렬을 용이하게 하는, 변속 샤프트와 롤러 사이의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 추가 롤러에 대한 롤러의 오정렬에 대하여 적어도 부분적으로 완화시키는 변속 샤프트와 롤러 사이의 연결을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 변속 샤프트 및 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크에 의해 구동될 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍이 제공되어 있다. 연결가능 부분들의 쌍은 변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분(male portion)을 포함하고 있다. 연결가능 부분들의 쌍은 또한 롤러 및 변속 샤프트의 다른 하나에 제공되어 있는 상보적 암형 부분(female portion)을 포함하고 있다. 수형 부분은 길이방향 회전축을 가지고, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼된다. 수형 부분은 비원형 단면을 갖는다.

유리하게는, 연결가능 부분들의 쌍은, 예를 들어 롤러의 제거 및 교체를 위해, 빠르고 쉽게 연결될 수 있거나 연결 해제될 수 있는 기구를 제공한다. 또한, 연결가능 부분들의 쌍은 연결가능 부분들의 쌍이 함께 연결될 때, 변속 샤프트로부터 롤러로의 토크의 효율적인 전달을 제공한다. 유리하게는, 수형 부분의 비원형 단면은 롤러와 변속 샤프트의 서로에 대해 인덱싱된 위치 설정을 제공한다. 상기 변속 샤프트에 대한 롤러의 인덱싱된 위치 설정의 제공은 유리하게는 롤러가 추가 구조체 또는 표면에 정확하게, 신속하게 그리고 쉽게 정렬되도록, 예를 들어 추가 롤러에 정렬될 수 있게 한다.

또한, 유리하게는, 수형 부분의 내향 테이퍼(inward tapering)가 그 위에 장착될 때, 변속 샤프트에 롤러가 상대적으로 빠르게 중심을 맞추는 것을 허용한다. 처음에는 부분적으로 오정렬되어 있더라도, 수형 부분 및 암형 부분이 서로 올바른 중심 정렬로 흡인되어 롤러와 변속 샤프트를 정확하게 정렬하게 되더라도, 대응하는 암형 부분의 테이퍼는 수형 부분의 테이퍼와 협력한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 사용 동안에, '변속 샤프트'는 토크의 공급원(또는 추가 상호 연결)로부터, 토크(또는 롤러와 같은) 그리고 (롤러와 같은)추가 바디로부터 토크를 전달하는 샤프트에 관한 것이다. 변속 샤프트는 임의의 적합한 수단, 예를 들어 기어 등에 의해 토크의 공급원(또는 추가 상호 연결)에 연결될 수 있거나 연결 가능할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, '롤러'는 사용 동안에 시트 또는 플레이트 재료를 접촉시키고 이에 따라 처리하도록 의도된 일반적으로 원통형인 외부 표면을 갖는 장치에 관한 것이다. 시트 또는 플레이트 재료에 의해, 용품의 길이 및 폭은 용품의 두께보다 상당히 큰 것을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '구동'은 외력, 예를 들어, 토크의 인가에 의해 회전되는 것으로 의도된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 '상보적'은 암형 부분의 기하학적 구조 및 치수가 수형 부분의 기하학적 구조 및 치수에 실질적으로 대응하도록 구성되는 것으로 의도된다. 예를 들어, 암형 부분의 단면 구조 및 치수는, 수형 부분의 단면 구조 및 치수에 실질적으로 대응하도록 구성될 수 있다. 대응하는 기하학적 구조 및 치수는, 암형 부분의 기하학적 구조 및 치수가 음영상에서 수형 부분의 기하학적 구조 및 치수와 적어도 실질적으로 동일한 것으로 선택된다는 것을 의미할 수 있다. 대응하는 기하학적 구조 및 치수는 수형 부분이 암형 부분 내에 완전히 삽입될 때 수형 부분 및 암형 부분의 상대적인 회전이 방지되거나 또는 적어도 부분적으로 제한되도록 암형 부분의 기하학적 구조 및 치수가 선택된다는 것을 의미할 수 있다. 예를 들어, 수형 부분의 하나 이상의 단면 직경은 수형 부분이 암형 부분 내로 완전히 삽입될 때 암형 부분 및 수형 부분의 인접한 단면부에서 암형 부분의 하나 이상의 단면 직경을 초과할 수 있다. 암형 부분의 기하학적 구조의 적어도 일부는 수형 부분의 기하학적 구조의 적어도 일부의 음영상을 포함할 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이, '길이방향 회전축'이라는 문구는, 사용 동안에 수형 부분이 회전되거나 회전 가능한 수형 부분을 통해 연장되어 있는 축을 의미하도록 의도된다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 어구 '테이퍼되는(tapers)'은 축으로부터 수형 부분의 표면까지의 방사상 치수가 수형 부분의 길이를 따라 점진적으로 변경하는 것을 의미하도록 의도된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 수형 부분의 '근위 말단'은 수형 부분이 제공되어 있는 롤러 또는 변속 샤프트 사이의 경계면에서 또는 그에 인접한 수형 부분의 말단을 의미하도록 의도된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 수형 부분의 '원위 말단'은 수형 부분과 수형 부분이 제공되어 있는 롤러 또는 변속 샤프트 사이의 경계면으로부터 원위에 있는 수형 부분의 말단을 의미하도록 의도된다.

일부 구현예에서, 수형 부분은 변속 샤프트에 제공될 수 있고, 암형 부분은 롤러에 제공될 수 있다.

일부 구현예에서, 수형 부분의 단면 형상은, 근위 말단으로부터 수형 부분의 원위 말단까지 거리의 적어도 50%를 따라 일정하게 유지될 수 있다.

수형 부분은 1 내지 20, 또는 선택적으로 2 내지 10, 또는 선택적으로 2 내지 6의 회전 대칭(rotational symmetry)의 차원(order), 또는 선택적으로 4의 회전 대칭의 차원을 가질 수 있다.

일부 구현예에서, 수형 부분은 타원형 또는 다각형 단면을 가질 수 있다. 유리하게는, 수형 부분의 다각형 단면은, 예를 들어, 수형 부분의 원형 단면을 사용하여 달성할 수 있는 것보다, 변속 샤프트로부터 롤러로의 토크의 보다 더 에너지 효율적인 전달을 제공한다. 임의의 특정 이론에 얽매이지 않으면서, 수형 부분의 다각형 단면은 원형 단면을 갖는 수형 부분보다 더 적은 용적을 갖고, 동일한 최대 기본 치수, 길이 및 테이퍼의 각도를 갖는 수형 부분을 제공한다는 것으로 여겨진다. 상대적으로 감소된 용적을 갖는 수형 부분은 대응하는 상대적으로 감소된 관성을 갖는다. 따라서, 이러한 상대적으로 감소된 관성을 갖는 수형 부분을 사용하면, 토크가 상대적으로 향상된 효율을 가지고 변속 샤프트로부터 롤러로 전달될 수 있다.

수형 부분이 다각형 단면을 갖는 경우, 꼭지점들은 만곡될 수 있다. 유리하게는, 만곡된 꼭지점들을 제공하는 것은 연결가능 부분들의 쌍의 유효 수명을 증가시킨다는 것을 발견하였다. 이러한 만곡된 꼭지점들은 사용 동안에, 수형 부분의 모서리에 가해지고 있는 비틀림 및 쉬어 응력을 감소시킨다고 여겨진다.

일부 구현예에서, 수형 부분은 직사각형 단면을 가질 수 있다. 수형 부분은 정사각형 단면을 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 수형 부분은 2.5도 초과, 예를 들면 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15도 초과의 각도로, 수형 부분의 근위 말단으로부터 원위 말단까지 (예를 들어, 수형 부분의 길이방향 축에 대해) 내향으로 테이퍼될 수 있다. 일부 실시예에서, 수형 부분은 2.5 내지 70도, 예를 들어 2.5, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10도 내지 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 또는 15도의 각도로 수형 부분의 근위 말단으로부터 원위 말단까지 (예를 들어, 수형 부분의 길이방향 축에 대해) 내향으로 테이퍼될 수 있다. 구현예들에 있어서, 수형 부분은 5도 초과, 예를 들어, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15도 초과의 경사각으로, 수형 부분의 근위 말단으로부터 원위 말단까지 (예를 들어, 길이방향 회전축을 중심으로 대칭인) 내향으로 테이퍼될 수 있다. 구현예들에 있어서, 수형 부분은, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25 또는 30도 내지 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40 또는 35도의 경사각으로, 수형 부분의 근위 말단으로부터 원위 말단까지 (예를 들어, 길이방향 회전축을 중심으로 대칭인) 내향으로 테이퍼될 수 있다.

일부 구현예에서, 롤러는 150mm 내지 300mm의 직경을 가질 수도 있다. 일부 구현예에서, 롤러는 시트 재료를 권축하기 위한 표면을 포함할 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본원에서 설명된 바와 같은 연결가능 부분들의 쌍을 포함하고 있는 변속 샤프트 및 롤러가 제공되어 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 본원에서 설명된 바와 같은 연결가능 부분들의 쌍을 포함하고 있는 변속 샤프트 및 롤러를 포함하고 있는 롤러 세트가 제공되어 있다.

일부 구현예에서, 변속 샤프트는 롤러의 제1 말단과 체결될 수 있다. 롤러 세트는 롤러의 제2 말단과 체결하기 위한 제2 샤프트를 더 포함할 수도 있다. 롤러와 제2 샤프트는 제2 연결가능 부분들의 쌍을 포함할 수 있다. 제2 연결가능 부분들의 쌍은 예를 들어, 상기 롤러와 상기 제2 샤프트 중 하나에 위치되어 있는, 제2 수형 부분을 가질 수 있다. 제2 연결가능 부분들의 쌍은 예를 들어, 상기 제2 샤프트와 상기 롤러의 다른 하나에 위치되어 있는, 상보적 제2 암형 부분을 포함할 수 있다. 제2 수형 부분은 비원형 단면을 가질 수 있다. 제2 수형 부분은 원형 단면을 가질 수 있다. 제2 수형 부분은 제1 수형 부분의 단면과 상이한 단면을 가질 수 있다.

유리하게는, 제1 및 제2 수형 부분은 상이한 단면을 가질 수 있다. 롤러는 롤러의 제1 말단에서만 변속 샤프트에, 그리고, 롤러의 제2 말단에서만 제2 샤프트에 장착될 수 있거나 또는 장착 가능할 수 있다. 유리하게는, 이러한 배열은 따라서 정확한 장착 배향을 용이하게 할 수 있다. 추가로 유리하게는, 롤러의 장착 속도 또는 장착률은 상대적으로 증가될 수 있는데, 왜냐하면 롤러의 말단이 롤러의 어느 말단이 변속 샤프트에 연결되어야만 하는지 및 어느 말단이 제2 샤프트에 연결되어야만 하는지 (예를 들어, 이러한 패턴이 제공되어 있는 경우 롤러의 작업 표면 상의 패턴으로부터) 결정할 필요가 없을 수 있기 때문이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 롤러들 사이로 시트 물질을 통과시키기 위한 한 쌍의 롤러 세트가 제공되어 있고, 한 쌍의 롤러 세트는 본원에서 설명하는 바와 같다. 일부 구현예에서, 제2 롤러 세트는 본원에서 설명하는 바와 같은 연결가능 부분들의 쌍을 포함할 수 있다. 제2 롤러 세트의 연결가능 부분들의 쌍은, 제1 롤러 세트의 연결가능 부분들의 쌍의 수형 부분과는 상이한 단면 형상을 갖는 수형 부분을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 한 쌍의 롤러 세트는 캐스트 잎 담배 시트를 처리하도록 배열될 수 있다. 한 쌍의 롤러 세트는 제1 롤러 세트의 롤러와 제2 롤러 세트의 롤러 사이에 캐스트 잎 담배 시트를 처리하도록 배열될 수 있다.

유리하게는, 이러한 구조는 롤러 세트 중 하나 또는 둘 모두의 정확한 장착 배향을 용이하게 할 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 변속 샤프트 및 상기 방법은 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크(torque)에 의해 구동될 롤러 사이의 연결을 형성하는 방법이 제공되어 있고, 상기 방법은,

변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분을 롤러 및 변속 샤프트 중 다른 하나에 제공되어 있는 상보적 암형 부분과 축방향으로 정렬시키는 단계;

변속 샤프트 및 롤러를 상대적으로 서로를 향해 축방향으로 이동시켜서 수형 부분이 상보적 암형 부분 내에 체결되게 하는 단계;를 포함하고,

여기서 수형 부분은 길이방향 회전축을 가지며, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼되고, 비원형 단면을 가지는, 방법.

일부 구현예에서, 변속 샤프트 및 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크(torque)에 의해 구동될 롤러 사이의 연결을 형성하는 방법은, 패스너를 사용하여 롤러를 변속 장치에 고정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 롤러의 회전을 구동하는 방법이 제공되어 있으며, 상기 방법은, 변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분과 롤러와 변속 샤프트의 다른 하나에 제공되어 있는 대응하는 암형 부분 사이에서 토크를 전달함으로써, 변속 샤프트로부터 롤러로 토크를 전달하는 단계를 포함하고 있고, 여기서 수형 부분은 길이방향 회천축을 가지고, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼되고, 비원형 단면을 가진다.

측면들 및 구현예들은 캐스트 잎 담배의 권축을 위해 특히 유익한 쓰임새를 가질 수 있다.

본원에서 사용되는 모든 과학적 및 기술적 용어는 달리 특정되지 않는 한 당업계에서 공통적으로 사용되는 의미를 갖는다. 본원에 제공되어 있는 정의는 본원에서 빈번하게 사용되는 특정 용어의 이해를 용이하게 하기 위한 것이다.

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐, 단어는 "포함하고 있다" 및 "포함하고 있는" 및 그들의 변형은 "포함하지만 이에 제한되지 않는"을 의미하며, 이들은 다른 부분, 첨가제, 성분, 정수 또는 단계를 배제하도록 의도되지 않는다(및 배제하지 않는다). 본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위 전체에 걸쳐, 단수는, 문맥상 달리 요구되지 않는 한, 복수를 포함하고 있으며. 그 반대의 경우도 동일하다. 특히, 부정 관사가 사용되는 경우, 본 명세서는 달리 문맥상 달리 요구하지 않는 한, 복수형 뿐만 아니라 단수형을 고려하는 것으로 이해해야 한다.

의심을 피하기 위해, 본원에 기술된 임의의 특징은 본 발명의 임의의 측면에 동일하게 적용된다. 본 출원의 범위 내에서, 선행 단락, 청구범위, 및/또는 하기 설명 및 도면에서, 그리고 특히 그것들의 개별적인 특징들에 기재된 다양한 측면들, 구현예들, 실시예들 및 대체물들이 독립적으로 또는 임의의 조합으로 취해질 수 있는 것으로 명백하다. 본 발명의 일 측면 또는 구현예와 관련하여 설명되어 있는 특징은 이러한 특징이 양립되지 않는 한 모든 측면들 또는 구현예들에 적용 가능하다.

이제 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 예로서만 더욱 설명할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 구현예에 따른 롤러 및 변속 샤프트를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍을 포함하고 있는 롤러 장치의 개략적인 단면도이고;
도 2는 도 1의 박스 A 내부의 영역의 확대도이고;
도 3은 도 1에 도시되어 있는 롤러의 말단의 부분 사시도이고;
도 4는 도 2에 도시되어 있는 롤러의 말단에서의 암형 부분의 내부 표면의 사시도이고;
도 5는 도 4에 도시되어 있는 암형 부분의 내부 표면의 개략적인 측면도이다.

이제 도 1 및 도 2를 참조하면, 제1 및 제2 롤러 세트(2, 3) 및 롤러 장치 바디(B)를 포함하고 있는 롤러 장치(1)가 도시되어 있다. 제1 롤러 세트(2)는 제1 롤러(4), 제1 변속 샤프트(5) 및 제1 지지 샤프트(6)를 포함하고 있다. 제2 롤러 세트(3)는 제2 롤러(7), 제2 변속 샤프트(8) 및 제2 지지 샤프트(9)를 포함하고 있다. 제1 및 제2 롤러(4, 7)는 각각의 제1 말단(40, 70)으로부터 각각의 제2 말단(41, 71)까지 각각 연장되어 있고, 각각 외부 작업 표면(42, 72)을 포함하고 있다.

제1 롤러(4)의 제1 말단(40)은 제1 연결 가능 부분들의 쌍(C₁)에 의해 제1 변속 샤프트(5)에 연결되어 있다. 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)은 제2 연결 가능 부분들의 쌍(C₂)에 의해 제1 지지 샤프트(6)에 연결되어 있다. 제2 롤러(7)의 제1 말단(70)은 제3 연결 가능 부분들의 쌍(C₃에 의해 제2 변속 샤프트(8)에 연결되어 있다. 제2 롤러(7)의 제2 말단(71)은 제4 연결 가능 부분들의 쌍(C₄)에 의해 제2 지지 샤프트(9)에 연결되어 있다.

각각의 변속 샤프트(5, 8) 및 각각의 지지 샤프트(6, 9)는, 롤러 장치 바디(B)에 의해 지지되고 예를 들어 베어링에 의해, 롤러 장치 바디(B)에 회전 가능하게 부착되어 있다. 변속 샤프트(5, 8) 및 지지 샤프트(6, 9)는 금속, 예를 들어 본 구현예에서 스테인리스 스틸로 형성되어 있다. 롤러(4, 7)는 각각 주변부에 의해 둘러싸여 있는 중앙부를 포함하고 있다. 중앙부는 제1 및 제2 말단들(40, 70, 41, 71)을 포함하고 있고, 금속, 예를 들어 본 구현예에서 스테인리스 스틸로 형성되어 있다.

제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)은 상기 제1 변속 샤프트(5) 상에 제공되어 있는 수형 부분(M)과 상기 제1 롤러(4)의 상기 제1 말단(40)에 제공되어 있는 암형 부분(F)을 포함하고 있다.

도 3, 도 4 및 도 5에 더욱 상세히 도시되어 있는 바와 같이, 암형 부분(F)은 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)에 오목부를 포함하고 있다. 암형 부분(F)은 회전이 있는 경우 길이방향 축(X)을 갖는 절두 피라미드 형상을 갖는다. 절두 피라미드는 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)에서 베이스(BA)로부터 내향으로 테이퍼된다(taper). 절두 피라미드는 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)을 향해 제1 말단(40)로부터 내향으로 테이퍼된다. 절두 피라미드는 각도(α)에서 그 베이스(BA)로부터 그 피크(P)를 향해 테이퍼된다. 이 구현예에서 각도(α)는 2.5도 초과이다(즉, 절두 피라미드는 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)으로부터 제2 말단(41)을 향하는 방향에서 5도 초과의 경사각으로 내향으로 테이퍼된다). 그러나, 구현예들에서는 각도(α)는 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15도 초과일 수 있다. 구현예들에 있어서, 각도(α)는 2.5 내지 70도, 예를 들어 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10도 내지 65, 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20 또는 15도일 수 있다. 구현예들에 있어서, 절두 피라미드는 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)으로부터 제2 말단(41)을 향하는 방향에서 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 또는 15도 초과의 경사각(예를 들어, 길이방향 회전축(X)을 중심으로 대칭)으로 내향으로 테이퍼될 수 있다. 구현예들에 있어서, 절두 피라미드는 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)으로부터 제2 말단(41)을 향하는 방향에서 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25 또는 30도 내지 140, 135, 130, 125, 120, 115, 110, 105, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 50, 45, 40 또는 35도의 경사각(예를 들어, 길이방향 회전축(X)을 중심으로 대칭)으로 내향으로 테이퍼될 수도 있다.

암형 부분(F)의 절두 피라미드는 베이스(BA) 및 피크(P) 사이의 길이(L)를 갖는다. 암형 부분(F)의 절두 피라미드는 이 구현예에서 정사각형 단면(즉, 절두 피라미드의 다면체 베이스는 정사각형)을 갖는다, 여기서 정사각형의 꼭지점(V)은 만곡되어 있다. 베이스(BA)는, 이 구현예에서, 정사각형 단면의 대향하는 꼭지점들(V) 사이에서 연장되어 있는 최대 직경(d)을 갖는다. 중심 보어(CB, central bore)는 절두 피라미드의 피크(P)로부터 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)을 향해 연장되어 있다. 중심 보어(CB)는 그 길이의 적어도 일부를 따라 나사결합되어 있다.

제1 변속 샤프트(5)는 세장형이며 제1 말단으로부터 제2 말단으로 연장되어 있다. 수형 부분(M)은 도 1 및 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제1 말단 상에서, 제1 변속 샤프트(5) 상에 제공되어 있다. 수형 부분(M)은 사용 동안에 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)에서 암형 부분(F)에 대응하고 그들과 체결식으로 협력하는 크기 및 형상을 가지는 돌출부를 포함하고 있다. 당업자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 암형 부분(F)의 형상의 설명은 암형 부분(F)의 실질적으로 음영상을 포함하고 있는 수형 부분(M)의 형상에 또한 적용 가능하다. 중심 보어(CB)는 암형 부분(F)의 길이방향 회전축(X)에 대응하는 그의 길이방향 회전축을 따라 수형 부분(M)의 중심을 통해 연장되어 있다.

중심 보어(CB)는 제1 말단으로부터 제2 말단까지 제1 변속 샤프트(5)의 전체 길이를 통해 그리고 그를 따라 연장되어 있다. 중심 보어(CB)는 그 길이의 적어도 일부를 따라 나사결합되어 있다.

제2, 제3 및 제4 연결가능 부분들의 쌍(C₂, C₃, C₄)은 전술한 바와 같이 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)과 선택적으로 동일할 수 있는 수형 부분(M) 및 암형 부분(F)을 포함하고 있고, 본원에서 더이상 설명되지 않을 것이다.

사용 전에, 제1 변속 샤프트(5)는 제1 롤러(4)를 제1 변속 샤프트 위에 장착하기 전에 롤러 장치 바디(B)에 회전 가능하게 보유되고 그에 의해 지지된다. 제1 롤러(4)의 장착은 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)에 의해 제1 변속 샤프트(5)에 연결되어 있는 제1 롤러(4)를 포함하고 있다. 제1 롤러(4)의 제1 말단(40)의 암형 부분(F)은 제1 변속 샤프트(5) 상에 제공되어 있는 수형 부분(M)과 함께 일렬로 세워진다. 제1 롤러(4)는 그 후에 수형 부분(M)이 암형 부분(F) 내에 수용되도록 제1 변속 샤프트(5) 상으로 축방향으로 이동된다. 이러한 방식으로, 제1 롤러(4)는 마찰 끼워맞춤에 의해 제1 변속 샤프트(5)에 적어도 부분적으로 연결되어 있다.

그런 다음, 제1 변속 샤프트(5) 및 제1 롤러(4)가 중심 스크류(CS)에 의해 부착되고, 제1 변속 샤프트(5)의 제2 말단을 통해 삽입되어, 제1 롤러(4)의 제1 변속 샤프트(5)와 제1 말단(40) 둘 모두의 중심 보어(CB)와 나사 체결된다. 중심 스크류(CS)의 조임은 중심 스크류(CS)의 체결 전에 적어도 부분적으로 오정렬되어 있더라도 수형 부분(M)과 암형 부분(F)이 축방향으로 정렬되게 한다. 또한, 중심 스크류(CS)의 조임은 암형 부분(F)의 내부 표면에 대한 수형 부분(M)의 외부 표면의 압축을 야기한다. 유리하게는, 본 발명에 따른 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)의 구성은, 사용 시에, 제1 변속 샤프트(5)로부터 제1 롤러(4)로의 토크의 효율적인 전달을 보장하며, 원형 단면을 갖는 수형 부분(M)을 갖는 경우보다 암형 부분(F)의 내부 표면에 대한 수형 부분(M)의 외부 표면의 압축 시에 더 적은 정도로 의존한다. 따라서, 중심 스크류(SC)는, 수형 부분(M)이 원형 단면을 갖는 경우보다 비교적 더 적은 정도로 조여질 필요가 있다. 따라서, 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)은 상기 수형 부분(M)이 원형 단면을 갖는 경우보다 상대적으로 더 적은 시간 안에 연결해제(그리고 이에 따라 제1 롤러(4)가 장착해제)될 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 비원형 단면의 수형 부분(M)의 제공은 연결가능 부분들의 쌍(C₁) 상의 마모를 감소시킨다. 수형 부분(M)과 암형 부분(F)이 완전히 연결되어 있을 때, 부분들(M, F)은 상대적인 회전으로부터 제한된다. 따라서, 수형 부분(M)과 암형 부분(F) 사이의 마모는, 부분들(M, F)가 완전히 연결되어 있을 때조차 미끄러짐이 발생할 수 있는 구성에 비해 상대적으로 감소된다.

이어서, 제1 지지 샤프트(6)는 롤러 장치 바디(B) 내의 위치로 축방향으로 미끄러진다. 제1 지지 샤프트(6)의 길이의 적어도 일부를 따라 연장되어 있는 스플라인(spline)은 롤러 장치 바디(B) 내의 협력하는 오목부들과 체결되어 있다. 그런 다음 제1 지지 샤프트(6)의 제1 말단에서 수형 부분(M)은 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)에서 협력하는 암형 부분(F)과 체결하여 축방향으로 미끄러져서, 제2 연결가능 부분들의 쌍(C₂)을 형성하고 있다. 그런 다음, 제1 지지 샤프트(6)는 중심 스크류(CS)에 의해 제1 롤러(4)에 부착되고, 제1 지지 샤프트(6)의 길이를 통해 그리고 그에 따라 중심 보어(CB)를 통해 및 제1 롤러(4)의 제2 말단(41) 내로 중심 보어(CB)를 통해 나사 체결되어 있다.

사용 시에, 제1 변속 샤프트(5)는 모터 또는 모터에 연결되어 있는 다른 발동기(미도시함)에 의해 회전하도록 야기된다. 제1 변속 샤프트(5)로부터의 토크는 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)을 통해 제1 롤러(4)에 전달되어, 상기 제1 롤러(4)가 회전하게 하는 것을 초래한다. 제1 지지 샤프트(6)는 롤러 장치 바디(B) 내에서 자유롭게 회전함으로써, 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)을 지지한다. 토크는, 제1 연결 가능 부분들의 쌍(C₁)의 수형 부분(M)의 외부 표면과 암형 부분(F)의 내부 표면 사이의 마찰로 인해 부분적으로, 제1 롤러(4)로 제1 변속 샤프트(5)로부터 전달된다

제2 롤러(7)는 제1 롤러 세트(2) 내의 제1 롤러(4)와 관련하여 전술한 것과 동일한 방식으로 사용 전에 제2 롤러 세트(3) 내에 장착되어 있다. 제2 변속 샤프트(8)는 또한 사용 동안에 모터 또는 다른 발동기(미도시함)에 의해 회전하도록 야기된다. 그 다음에, 물품들, 예를 들어, 담배 캐스트 잎 시트(tobacco cast leaf sheet)가 제1 및 제2 롤러들(4, 7) 사이의 닙을 통과할 수 있다. 이러한 방식으로, 담배 캐스트 잎 시트와 같은, 물품이 롤러들(4, 7)의 작업 표면들(42, 72) 사이에서 가공된다.

제1 롤러(4)를 제거하는 것은:

중심 스크류(CS)를 제1 롤러(4) 및 제1 지지 샤프트(6)의 제2 말단(41)의 중심 보어(CB)로부터 나사 해제하는 단계;

제1 롤러(4)로부터 멀어지는 방향으로 스플라인 상호 체결(splined inter-engagement)을 따라 제1 지지 샤프트(6)가 축방향으로 미끄러짐으로써 롤러 장치 바디(B)로부터 제1 지지 샤프트(6)가 제거되어, 상기 제1 롤러(4)의 제2 말단(41)과 상기 제1 지지 샤프트(6) 사이에서 제2 연결가능 부분들의 쌍(C₂)을 체결해제하는 단계;

상기 중심 스크류(CS)를 상기 제1 변속 샤프트(5)의 중심 보어(CB)로부터 나사 해제하는 단계; 및

상기 제1 롤러(4)를 상기 제1 변속 샤프트(5)로부터 멀리 이동시켜서, 상기 제1 롤러(4)의 상기 제1 말단(40)과 상기 제1 변속 샤프트(5) 사이의 상기 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)을 체결해제시키는 단계;를 포함하고 있다.

제거된 제1 롤러(4)는 후속하여 교체되거나 수리될 수도 있다.

연결가능 부분들의 쌍들(C₁, C₂, C₃, C₄)은 2개의 롤러 세트들(2, 3)의 맥락에서 설명되었지만, 이 설명이 적용될 숙련자에게 임의의 수의 롤러 세트(2, 3), 또는 실제로 롤러(4, 7)를 포함하고 있는 롤러 장치에 필요한 부분만 약간 수정하여 적용될 수 있음이 명백할 것이다.

비록 제2, 제3 및 제4 연결가능 부분들의 쌍들(C₂, C₃, C₄)은 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)과 동일한 것으로 설명되지만, 반드시 그럴 필요는 없으며, 그 대신, 2, 제3 및 제4 연결가능 부분들의 쌍들(C₂, C₃, C₄) 중 하나 이상은 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)의 암형 부분(F)과 상이한 형상의 단면을 갖는 오목부를 갖는 암형 부분(F)을 포함하고 있는 것이 이해될 것이다. 제2, 제3 및 제4 연결가능 부분들의 쌍들(C₂, C₃, C₄) 중 하나 이상의 암형 부분(F)이 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)의 암형 부분(F)과 상이한 형상의 단면을 갖는 오목부를 갖는 경우, 대응하는 제2, 제3 및/또는 제4 연결 가능 부분들의 쌍들(C₂, C₃, C₄)의 수형 부분(M)은 관련있는 제2, 제3 및/또는 제4 연결 가능 부분들의 쌍들(C₂, C₃, C₄)의 암형 부분(F)의 것과 상보적 형상을 갖는다. 제1 연결가능 부분들의 쌍(C₁)의 수형 및 암형 부분들(M, F)의 단면 형상은 제2 연결가능 부분들의 쌍(C₂)의 수형 및 암형 부분(M, F)의 단면 형상과 상이할 수 있다. 유리하게는, 원하는 배향으로 제1 롤러(4)를 설치(예를 들어 제2 롤러(7)에 대하여)하는 것이 보장될 수 있다. 따라서, 롤러(4)의 원하는 배향으로의 설치는, 제1 및 제2 연결 가능 부분들의 쌍들(C₁, C₂)이 각각 동일한 단면 형상을 갖는 수형 부분(M)을 가지는 제1 롤러(4)를 설치할 때의 경우보다, 상대적으로 더 신속하고 쉽게 달성될 수 있다. 제1 롤러(4)의 비교적 더 빠른 설치는 롤러 장치(1)의 상대적으로 감소된 정지 시간을 초래하며, 이에 따라 롤러 장치(1)의 사용 비용을 감소시킨다.

롤러(4, 7)는 각각 중앙부 및 주변부를 포함하고 있는 것으로 설명되지만, 이는 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 중심 스크류(CS)가 설명되었지만, 이들은 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 중심 보어(CB)가 설명되었지만, 이들은 본 발명에 필수적인 것은 아니다. 지지 샤프트(6, 9)가 설명되었지만, 이들은 본 발명에 필수적인 것은 아니다.

개략도는 일정한 비율로 할 필요가 없으며, 제한이 아닌 예시의 목적으로 제공되어 있다. 도면은 본 개시에 설명되는 하나 이상의 측면을 도시한다. 그러나, 도면에 도시되지 않은 다른 측면이 본 개시의 범위 내에 포함된다는 것이 이해될 것이다.

Claims (16)

1. 변속 샤프트 및 롤러로서, 상기 변속 샤프트 및 상기 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크에 의해 구동될 상기 롤러를 연결하기 위한 연결가능 부분들의 쌍을 포함하되,
   상기 연결가능 부분들의 쌍은 상기 변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분 및 상기 롤러 및 변속 샤프트의 다른 하나에 제공되어 있는 상보적 암형 부분을 포함하고,
   상기 수형 부분은 길이방향 회전축을 가지고 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼되고,
   상기 수형 부분은 비원형 단면을 갖는, 변속 샤프트 및 롤러.
2. 제1항에 있어서, 상기 수형 부분은 상기 변속 샤프트에 제공되어 있고, 상기 암형 부분은 상기 롤러에 제공되어 있는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 수형 부분의 단면 형상은 상기 근위 말단으로부터 상기 원위 말단까지의 거리의 적어도 50%를 따라 일정하게 유지되는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 부분은 1 내지 20의 회전 대칭의 차원을 갖는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 부분은 타원형 또는 다각형 단면을 갖는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 부분은 다각형 단면을 가지고, 꼭지점들은 만곡되어 있는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수형 부분은 직사각형 단면, 예를 들어 정사각형 단면을 갖는 것인, 변속 샤프트 및 롤러.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 변속 샤프트 및 롤러를 포함하는 롤러 세트로서, 상기 변속 샤프트는 상기 롤러의 제1 말단과 체결하고, 상기 롤러 세트는 상기 롤러의 제2 말단과 체결하기 위한 제2 샤프트를 더 포함하는, 롤러 세트.
9. 제8항에 있어서, 상기 롤러와 상기 제2 샤프트는 상기 롤러와 상기 제2 샤프트 중 하나에 위치되어 있는 제2 수형 부분 및 상기 제2 샤프트와 상기 롤러 중 다른 하나에 위치되어 있는 상보적 제2 암형 부분을 갖는 제2 연결가능 부분들의 쌍을 포함하고, 상기 제2 수형 부분은 비원형 단면을 갖는 것인, 롤러 세트.
10. 제8항에 있어서, 상기 롤러와 상기 제2 샤프트는 상기 롤러와 상기 제2 샤프트 중 하나에 위치되어 있는 제2 수형 부분 및 상기 제2 샤프트와 상기 롤러 중 다른 하나에 위치되어 있는 상보적 제2 암형 부분을 갖는 제2 연결가능 부분들의 쌍을 포함하고, 상기 제2 수형 부분은 원형 단면을 갖는 것인, 롤러 세트.
11. 시트 물질을 롤러들 사이로 통과시키기 위한 한 쌍의 롤러 세트로서, 제1 롤러 세트가 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 것인, 한 쌍의 롤러 세트.
12. 제11항에 있어서, 제2 롤러 세트는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 연결가능 부분들의 쌍을 포함하는 것인, 한 쌍의 롤러 세트.
13. 제12항에 있어서, 상기 제2 롤러 세트의 연결가능 부분들의 쌍은 상기 제1 롤러 세트의 연결가능 부분들의 쌍의 수형 부분과는 상이한 단면 형상을 갖는 수형 부분을 포함하는 것인, 한 쌍의 롤러 세트.
14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 롤러 세트는 상기 제1 롤러 세트의 롤러 및 상기 제2 롤러 세트의 롤러 사이에서 캐스트 잎 담배 시트를 처리하도록 배열되어 있는 것인, 한 쌍의 롤러 세트.
15. 변속 샤프트 및 상기 변속 샤프트를 통해 가해지고 있는 토크에 의해 구동될 롤러 사이의 연결을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은,
    상기 변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분을 상기 롤러 및 변속 샤프트 중 다른 하나에 제공되어 있는 상보적 암형 부분과 축방향으로 정렬시키는 단계;
    상기 변속 샤프트 및 롤러를 상대적으로 서로를 향해 축방향으로 이동시켜서, 상기 수형 부분이 상기 상보적 암형 부분 내에 체결되게 하는 단계;를 포함하고,
    상기 수형 부분은 길이방향 회전축을 가지며, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 내향으로 테이퍼되고, 비원형 단면을 갖는, 방법.
16. 롤러의 회전을 구동하는 방법으로서, 상기 방법은 변속 샤프트 및 롤러 중 하나에 제공되어 있는 수형 부분과 상기 롤러와 변속 샤프트 중 다른 하나에 제공되어 있는 대응하는 암형 부분 사이에서 토크를 전달하여 변속 샤프트로부터 상기 롤러로 토크를 전달하는 단계를 포함하고, 상기 수형 부분은 길이방향 회천축을 가지고, 근위 말단으로부터 원위 말단까지 테이퍼되고, 비원형 단면을 갖는, 방법.

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