膨脹軸的製作方法

2023-06-09 23:07:21 2

專利名稱：膨脹軸的製作方法
技術領域：
本發明有關於一種膨脹軸，特別是有關於一種高荷重，且可自我調節兩側蓋板的 膨脹量的膨脹軸。
背景技術：
現有的膨脹軸主要應用於固定各種紙芯捲筒，使得可直接以該紙芯捲筒卷取鋼 帶、鋁帶、不繡鋼帶或其他比重較高的原料。目前常見的膨脹軸以氣動式為主，如中國臺灣 公告第四0521號與美國US6，196，494B1號專利案，其主要由外軸套、伸縮塊、伸縮機構組 成，伸縮塊插在外軸套的安裝槽孔內並可沿著安裝槽孔向外凸起或往內縮回，伸縮機構部 分主要是利用氣囊的膨脹，伸縮塊凸起固定捲筒。此類的膨脹軸驅動的動力為氣動式，常 用在相對較輕的負載，能卷取的原物料重量有限，適合用來卷取塑膠或紙類等比重較輕的 原料，又該驅動動力的氣壓缸為單側固定施力，提供固定的膨脹推力。另外，中國公告第 CN2561752Y號專利案中也揭示出一種機械式的膨脹軸機構，其靠輥輪與圓錐面作相對運動 而產生外徑的膨脹，但其輥輪與圓錐面的接觸面積不大，無法承受較大重量的負載，故此膨 脹軸也只能適用在較低負載的應用。另外，中國公開第200810041798. 9號專利案中也揭示 出一種機械式的膨脹軸機構，是以螺紋旋轉達成膨脹行為，然而其驅動方式無法精確控制 膨脹力量，且若因零件加工的誤差，將導致膨脹軸兩側膨脹力不相同。

發明內容
本發明的目的是提供一種高荷重、浮動液壓缸式的膨脹軸結構。本發明解決上述問題的技術手段所提供的膨脹軸包含一個外軸套，具有一個軸 套表面及一個內軸孔，該軸套表面設有一個第一貫穿部及一個第二貫穿部，該第一貫穿部 及第二貫穿部分別具有數個穿孔，各該穿孔均與該內軸孔相通；數個蓋板，分別設置於該第 一貫穿部的各穿孔及該第二貫穿部的各穿孔；及一個伸縮機構，設置於該內軸孔，該伸縮機 構具有一個第一伸縮模組、一個第二伸縮模組及一個動力元件，該第一伸縮模組及第二伸 縮模組各自具有數個滑塊及一個推桿，該動力元件連接於該二個推桿之間，該動力元件能 夠驅使該二個推桿沿該內軸孔的軸向移動，各該滑塊分別對位於各該穿孔並與各該蓋板結 合，各該滑塊均具有一個斜面，該二個推桿外周具有數個斜面，且各該滑塊的斜面接觸該二 個推桿的斜面。本發明的有益效果是在於本發明伸縮機構中的推桿可提供膨脹軸兩邊的蓋板不 同的膨脹量，可依紙管材質與內徑差異，自行調控膨脹量，並且兩邊的膨脹力量配置可趨於 平均，對紙管產生相對較佳的支撐效果。另外，本發明膨脹軸所承受的負載可由機構平均分 攤，伸縮機構不易變形，具有高剛性，而膨脹軸在高荷重與高速旋轉時紙管不易鬆脫與滑動。


圖1繪示本發明實施例的立體分解圖。
3
圖2繪示本發明外軸套內部元件的立體組合圖<圖3繪示本發明實施例組合後的俯視圖。圖4繪示圖3的前視4-4移轉剖視圖。圖5繪示圖3的側視5-5移轉剖視圖。圖6繪示圖4的膨脹狀態剖面示意圖。圖7繪示圖5的膨脹狀態剖面示意圖。
主要元件符號說明
1外軸套11軸套表面111第一貫穿部1111穿孔
112第二貫穿部1121穿孔12內軸孔2 蓋板
21 溝槽3 伸縮機構31第一伸縮 模組
311第一襯塊3111中心軸孔3112徑向滑4耆 3113通孔
312第一滑塊3121頂面3122肩部3123壓縮彈性元件
31 底部313第一推桿3131軸杆部3132斜錐部
3133座部3134斜面314外蓋32第二伸縮模組
321第二襯塊3211中心軸孔3212徑向滑^耆 3213通孔
322第二滑塊3221頂面3222肩部3223壓縮彈性元件
32 底部323第二推桿3231軸杆部3232斜錐部
3233座部3234斜面324外蓋33動力元件
331缸體部332伸縮杆部333液壓管碑r 4 銷軸
具體實施例方式為讓本發明的上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本創作的較 佳實施例，並配合附圖，作詳細說明如下本發明用於固定在紙管或其他低成本的管材內，並可支撐管壁，產生足夠的卷取 板狀原料的能力，首先請參照圖1所繪示的本發明實施例的立體分解圖、圖2所繪示的本發 明外軸套內部元件的立體組合圖、圖3所繪示的本發明實施例組合後的俯視圖、圖4所繪示 的關於圖3的前視4-4移轉剖視圖，以及圖5所繪示的關於圖3的側視5-5移轉剖視圖。本 實施例中，膨脹軸包括一外軸套1、數個蓋板2及一伸縮機構3。該外軸套1具有一軸套表面11及一內軸孔12，該軸套表面11設有一第一貫穿部 111與一第二貫穿部112，該第一貫穿部111與該第二貫穿部112分別具有數個穿孔1111、 1121，該第一貫穿部111的各穿孔1111及該第二貫穿部112的各穿孔1121各自沿著一個 圓周呈等間距設置於該軸套表面11，且各該穿孔1111、1121均與該內軸孔12相通。該數個蓋板2分別設置於該第一貫穿部111的各穿孔1111及該第二貫穿部112 的各穿孔1121。各該蓋板2均具有一表面，該表面為一弧面，且該表面的彎曲弧度與該軸套 表面11的彎曲弧度相同，各該蓋板2的表面均具有一防滑結構，該防滑結構可於該表面直 接設置數條溝槽21，或應用表面處理技術直接於該表面成形高摩擦係數層，或是以貼覆一 高摩擦係數層來增加該表面與紙管或其他管材內壁面的摩擦力。該伸縮機構3設置於該內軸孔12中，且較佳位於相對該第一貫穿部111與該第二 貫穿部112之間的位置，該伸縮機構3可供每一蓋板2固定，並在該伸縮機構3伸展時將各該蓋板2由軸心徑向向外推出，使各該蓋板2凸出於該外軸套1的該軸套表面11，且在該 伸縮機構3收縮時，使各該蓋板2復位至該外軸套1的該第一貫穿部111與該第二貫穿部 112的該些穿孔1111、1121內。上述實施例的伸縮機構3包括一第一伸縮模組31、一第二伸縮模組32及一動力 元件33。該第一伸縮模組31及第二伸縮模組32均設置於該內軸孔12中，該第一伸縮模 組31與該第一貫穿部111呈徑向對位，該第二伸縮模組32則與該第二貫穿部112呈徑向 對位。該動力元件33較佳選擇為一液壓缸或一氣壓缸，且該動力元件33設置於該第一伸 縮模組31與該第二伸縮模組32中間。其中，該動力元件33具有一缸體部331與一伸縮杆 部332，該缸體部331連接該第一伸縮模組31，該伸縮杆部332樞設於該第二伸縮模組32。 當然，該第一伸縮模組31需至少具有一通孔3113或者該第二伸縮模組32需至少具有一通 孔3213，且該通孔3113、3213沿該內軸孔12的軸向貫穿，以供連接該動力元件33的液壓管 路333通過。該第一伸縮模組31包括一第一襯塊311、數個第一滑塊312、一第一推桿313及 一外蓋314。該第一襯塊311固定於該內軸孔12中，且較佳與該第一貫穿部111呈徑向對 位。該第一襯塊311具有一中心軸孔3111及數個徑向滑槽3112(相對於前述每一穿孔1111 位置)，該中心軸孔3111沿該內軸孔12的軸向貫穿該第一襯塊311，各該徑向滑槽3112沿 該內軸孔12的徑向排列於該中心軸孔3111周邊並互相連通，且各該徑向滑槽3112較佳與 該第一貫穿部111的各穿孔1111呈徑向對位。該外蓋314軸向封閉該些徑向滑槽3112。各 該第一滑塊312具有一頂面3121、一肩部3122和一底部3124，該頂面3121及底部31M分 別位於該第一滑塊312的二相對應面，該頂面3121可供各該蓋板2設置於其上，且該第一 滑塊312的底部3IM形成有一斜面，該肩部3122呈凸出於該頂面3121及底部31M之間， 並於該肩部3122與該內軸孔12的壁面之間設置有一壓縮彈性元件3123 (如壓縮彈簧)， 該底部31M所形成的斜面沿該內軸孔12的軸向傾斜。該第一推桿313依序具有一軸杆部 3131、一具有數個斜面3134的斜錐部3132及一座部3133，該第一推桿313穿設於該第一 襯塊311的該中心軸孔3111，該軸杆部3131穿設於該外蓋314，該斜錐部3132的每一斜面 3134沿該內軸孔12的軸向傾斜，並頂抵於各該第一滑塊312的底部3124，該座部3133設 置於面對該第二貫穿部112的一側而連接該動力元件33的該缸體部331。該第二伸縮模組32包括一第二襯塊321、數個第二滑塊322、一第二推桿323及 一外蓋324。該第二襯塊321固定於該內軸孔12中，且較佳與該第二貫穿部112呈徑向對 位。該第二襯塊321具有一中心軸孔3211及數個徑向滑槽3212(相對於前述每一穿孔1121 位置)，該中心軸孔3211沿該內軸孔12的軸向貫穿該第二襯塊321，各該徑向滑槽3212沿 該內軸孔12的徑向排列於該中心軸孔3211周邊並互相連通，且各該徑向滑槽3212較佳與 該第二貫穿部112的各穿孔1121呈徑向對位。該外蓋3M軸向封閉該些徑向滑槽3212。各 該第二滑塊322具有一頂面3221、一肩部3222和一底部32 ，該頂面3221及底部32 分 別位於該第二滑塊322的二相對應面，該頂面3221可供各該蓋板2設置於其上，且該第二 滑塊322的底部32M形成有一斜面，該肩部3222呈凸出於該頂面3221及底部32M之間， 並於該肩部3222與該內軸孔12的壁面之間設置有一壓縮彈性元件3223 (如壓縮彈簧)， 該底部32M所形成的斜面沿該內軸孔12的軸向傾斜。該第二推桿323依序具有一軸杆部 3231、一具有數個斜面3234的斜錐部3232及一座部3233，該第二推桿323穿設於該第二襯塊321的該中心軸孔3211，該軸杆部3231穿設於該外蓋324，該斜錐部3232的每一斜面 3234沿該內軸孔12的軸向傾斜，並頂抵於各該第二滑塊322的底部32 ，該座部3233設 置於面對該第一貫穿部111的一側而連接該動力元件33的該伸縮杆部332。上述實施例的該第一推桿313與該動力元件33的連接及/或該第二推桿323與 該動力元件33的連接以一銷軸4連接，形成一可相對作關節運動的連接狀態，有助於推抵 應力的平均分配。請參閱圖6所繪示的圖4的膨脹狀態剖面示意圖，以及圖7所繪示的圖5的膨脹狀 態剖面示意圖。根據上述實施例的結構，該動力元件33的伸縮杆部332伸張時，可將該第 一伸縮模組31的第一推桿313軸向推出，該第一推桿313的斜錐部3132的各該斜面3134 推頂各該第一滑塊312的底部31M，令各該第一滑塊312由軸心朝徑向外張，即可使固設於 各該第一滑塊312頂面3121的蓋板2凸出於該外軸套1的軸套表面11 ；同一時間，因動力 元件33並非固定於該外軸套1上，而是採用浮動於該第一伸縮模組31與該第二伸縮模組 32之間，故在推抵該第一伸縮模組31的同時，也會同時推抵該第二伸縮模組32的第二推桿 323，同樣會將該蓋板2推出該外軸套1的軸套表面11，形成徑向膨脹；當動力元件33的伸 縮杆部332收縮時，該第一推桿313與該第二推桿323同時收回，此時各該第一滑塊312與 各該第二滑塊322則藉助該壓縮彈性元件3123、3223的彈力作用而徑向朝向軸心滑動，而 使各該蓋板2縮回該外軸套1的軸套表面11。本發明的特點在於一般套設於該膨脹軸的紙管制造材質均勻度不一，內徑的大小 也略有差異，本發明伸縮機構中的動力元件採用浮動(非固定式)設計，故可提供該膨脹軸 兩邊的蓋板不同的膨脹量，可依紙管材質與內徑差異，自行調控膨脹量，且依據本發明的設 計，其兩邊的膨脹力量配置可趨於平均，對紙管產生相對較佳的支撐效果。另外，本發明膨 脹軸所承受的負載可由推桿、滑塊與襯塊平均分攤，伸縮機構不易變形，結構設計具有高剛 性，膨脹軸在高荷重與高速旋轉時紙管不易鬆脫與滑動。又，本發明的動力源為液壓缸，配 合推桿斜面與滑塊底部斜面的應用，可提供相對較大的膨脹力與承受高荷重的特點。
權利要求
1.一種膨脹軸，其特徵在於包含一個外軸套，具有一個軸套表面及一個內軸孔，該軸套表面設有一個第一貫穿部及一 個第二貫穿部，該第一貫穿部及該第二貫穿部分別具有數個穿孔，各該穿孔均與該內軸孔 相通；數個蓋板，分別設置於該第一貫穿部的各穿孔及該第二貫穿部的各穿孔；及一個伸縮機構，設置於該內軸孔，該伸縮機構具有一個第一伸縮模組、一個第二伸縮模 組及一個動力元件，該第一伸縮模組及第二伸縮模組各自具有數個滑塊及一個推桿，該動 力元件連接於該兩個推桿之間，該動力元件能夠驅使該兩個推桿沿該內軸孔軸向移動，各 該滑塊分別對位於各該穿孔並與各該蓋板結合，各該滑塊均具有一個斜面，該兩個推桿外 周具有數個斜面，且各該滑塊的斜面接觸該兩個推桿的斜面。
2.如權利要求1所述的膨脹軸，其特徵在於，各該滑塊的斜面及該兩個推桿的斜面均 沿該內軸孔的軸向傾斜，且該兩個推桿能夠推動各該斜面沿該內軸孔的徑向移動。
3.如權利要求1所述的膨脹軸，其特徵在於，該第一貫穿部的各穿孔及該第二貫穿部 的各穿孔各自沿著一個圓周排列設置在該軸套表面。
4.如權利要求1所述的膨脹軸，其特徵在於，各該滑塊均具有一個頂面、一個肩部及一 個底部，該頂面及底部分別位於該滑塊的兩個相對應面，各該蓋板結合於該頂面，該滑塊的 斜面位於該底部，該肩部凸出於該頂面及底部之間，且該肩部與該內軸孔壁之間設有一個 壓縮彈性元件。
5.如權利要求1、2、3或4所述的膨脹軸，其特徵在於，該第一伸縮模組及第二伸縮模組 均另具有一個襯塊，該襯塊固定於該內軸孔，該襯塊具有一個中心軸孔及數個徑向滑槽，該 中心軸孔沿該內軸孔的軸向貫穿該襯塊，各該徑向滑槽沿該內軸孔的徑向排列於該中心軸 孔周邊並互相連通，該推桿穿入該中心軸孔，各該滑塊置入各該徑向滑槽。
6.如權利要求5所述的膨脹軸，其特徵在於，該第一伸縮模組及第二伸縮模組均另具 有一個外蓋，該外蓋設置於該襯塊並封閉各該徑向滑槽。
7.如權利要求6所述的膨脹軸，其特徵在於，該推桿具有一個軸杆部、一個斜錐部及一 個座部，該軸杆部及座部各自位於該推桿的兩端，該軸杆部穿入該外蓋，該座部樞接該動力 元件，該斜錐部由設置於該推桿外周的各該斜面所構成。
8.如權利要求5所述的膨脹軸，其特徵在於，該襯塊具有至少一個通孔，該通孔沿該內 軸孔的軸向貫穿該襯塊。
9.如權利要求1、2、3或4所述的膨脹軸，其特徵在於，各該蓋板具有一個表面，該表面 為一個弧面，且該表面的彎曲弧度與該軸套表面相同。
10.如權利要求9所述的膨脹軸，其特徵在於，該表面具有防滑結構。
11.如權利要求10所述的膨脹軸，其特徵在於，該防滑結構為該表面設置的數條溝槽。
12.如權利要求10所述的膨脹軸，其特徵在於，該防滑結構為該表面利用表面處理技 術直接成形的高摩擦係數層。
13.如權利要求10所述的膨脹軸，其特徵在於，該防滑結構為該表面貼覆的高摩擦系 數層。
全文摘要
一種膨脹軸，用以支撐並固定紙芯捲筒，包括一外軸套、數個蓋板以及一伸縮機構。該外軸套具有一軸套表面及一內軸孔，在軸向軸套表面上分別設有一第一貫穿部與一第二貫穿部，該第一貫穿部與第二貫穿部分別具有數個穿孔。各蓋板設置於各穿孔。該伸縮機構浮動地設置於該第一貫穿部與第二貫穿部之間的內軸孔中，可供每一蓋板固設，在伸縮機構伸展時，將各蓋板由軸心徑向向外推出，使各蓋板凸出於該軸套表面，在該伸縮機構收縮時，使各蓋板回復至該外軸套的該第一貫穿部與第二貫穿部的各穿孔內。本發明可自行調控膨脹量，其兩邊的膨脹力量配置可趨於平均，且結構設計具有高剛性，其動力源為液壓缸，可提供相對較大的膨脹力與承受高負載的特點。
文檔編號B65H75/24GK102114999SQ201010000118
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月5日 優先權日2010年1月5日
發明者黃俊誠, 黃宏群, 黃金川 申請人:財團法人金屬工業研究發展中心