专利名称：筒管架的筒管卡盘机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种保持卷取纺线等的筒管的筒管架，特别是涉及一种能提高固有振动频率且可高速旋转的筒管卡盘机构。
现有技术如图13所示，筒管架150由用于贯穿筒管152的圆筒部件151、以及将贯穿的筒管152与圆筒部件成一体地旋转而固定在圆筒部件151上的筒管卡盘机构154构成。
筒管卡盘机构154由用于从内侧夹持设置于圆筒部件151的外周面上的多个筒管152的卡盘部件153、设置在卡盘部件153之间的隔板155、在轴向上压紧卡盘部件153和隔板155的压紧部件160构成。
在圆筒部件151的外周面上沿圆周方向大体等间隔地配置多个卡盘部件153，同时，沿轴向方向也配置多个卡盘部件153，可将多个筒管152夹持在圆筒部件151的外周。
压紧部件160由可沿轴向滑动地设置在圆筒部件151的中空部内151a上的活塞156、将活塞156向圆筒部件151的基端部上加载的弹簧157、通过沿轴向延伸的杆158与活塞156连接成一体且用于从前端部向基端部压紧卡盘部件153和隔板155的罩159构成。
活塞156通过向中空部内151a提供压缩空气向前端部移动，通过抽出压缩空气，利用弹簧157的加载力向基端侧移动。
罩159与活塞156成一体地移动，当向前端侧移动时，卡盘部件153和隔板155被拉向前端侧，当向基端侧移动时，卡盘部件153和隔板155被压向基端侧。
而且，卡盘部件153通过压向基端侧，被分别卡在形成于罩159和隔板155的端部上的楔161中，形成向径向外侧移动的状态，通过向径向外侧移动与筒管152的内周面强力接触并夹持筒管152。
但是，由于卡盘部件153的移动不能超出具有楔161的隔板155的厚度，所以隔板153和筒管152的间隙小，当将线卷取到筒管152上并形成卷装(图中未示出)时，由于所谓的卷紧而使筒管152的内径缩小，不能将卷装从筒管150上顺畅地取下。
并且，近年来为了提高生产效率，希望使筒管152高速旋转化，有必要提高筒管150的临界速度。
在此，当圆筒部件151的外周为D、内径为d时，可由下式表示筒管架150的临界速度Nc(其中，B是由圆筒部件的纵向弹性系数、比重、长度所决定的比例常数)。
Nc∝B＝3√((D2+d2)/2)从上式可以看出，如果圆筒部件151的外径或内径d变大则筒管架150的临界速度Nc可被提高。
但是，当圆筒部件的内径d变大时，圆筒部件的厚度变薄，强度不高，当外径D变大时，卡盘部件的厚度不能变厚并增大。
发明内容
因此，本发明的目的是解决上述问题，提供一种临界临界速度高、可高速旋转，同时可以顺畅地取下所形成的卷装的筒管架。
为了实现上述目的，本发明包括贯穿筒管的圆筒部件；可沿轴向滑动贯穿该圆筒部件的多个保持环；配置在相邻的保持环之间、通过向轴向压缩而向径向外侧隆起的弯曲或曲折的薄板状卡盘部件；设置在该圆筒部件内、通过前述保持环使前述卡盘向轴向伸缩的伸缩驱动装置。
使薄板上的卡盘部件弯曲或曲折并向径向外侧隆起，以便夹持筒管。在没有筒管的情况下，隔板限制卡盘部件向径向外侧方向隆起。因此，卡盘部件和隔板没有必要形成得很厚，可以很容易地使圆筒部件的外径D和内径d形成得较大，可以实现高速旋转。而且，由于可以将卡盘部件和筒管之间的间隙设定得较大，所以即使形成于筒管架上的卷装或多或少被卷紧，也可以顺畅地取下卷装。
此外，前述隔板的两端相对于前述保持环在轴向方向上具有规定距离的间隙并被保持，前述保持环间距优选被限制在第一间隔和比该第一间隔小的第二间隔之间。
当薄板上的卡盘部件向径向内侧压缩，打开筒管时，由于隔板将保持环间距限制在第一间隔内，所以卡盘部件不会过分地缩短到必要的程度以上。因而，当从筒管架上将卷装压出时，可防止一部分卡盘部件被压向压出方向并膨胀的现象发生。
并且，前述保持环在内侧具有圆环状的接合槽，前述卡盘部件在其两端上具有沿前述接合槽的圆周方向嵌合的第一接合突起，前述隔板在其两端上具有沿前述接合槽的圆周方向嵌合的第二接合突起，该第二接合突起的宽度优选比前述第一接合突起的宽度小。
通过使前述隔板的第二接合突起相对于前述接合槽在宽度方向上留有余地地嵌合，可以将相邻的保持环的间隔限制在第一间隔和比第一间隔小的第二间隔之间。而且，在该隔板的限制范围内，卡盘部件可以向径向方向的内外适当地膨胀或缩小。
图1是表示本发明的优选实施例的筒管架的主要部分的侧视图。
图2是保持环的剖视图。
图3是表示卡盘部件的图示，该图的(a)为斜视图，该图的(b)为侧视图。
图4是表示隔板的图示，该图的(a)是斜视图，该图的(b)为侧视图。
图5是表示卡盘部件和隔板的保持环保持状态的展开图，该图(a)表示伸长的状态，该图(b)表示缩短状态。
图6是表示另一个实施形态的卡盘部件的斜视图。
图7是表示另一个实施形态的保持环斜视图。
图8筒管架的侧视图。
图9是表示另一个实施形态的卡盘部件的斜视图。
图10是图9的侧视图。
图11是表示另一个实施形态的卡盘部件的斜视图。
图12是表示另一个实施形态的卡盘部件的斜视图。
图13是现有的筒管架的主要部件的侧视图。
具体实施例方式
下面根据附图详细说明本发明的优选实施形态。
如图8所示，筒管架1由一端安装在纺线卷取机等的机体本体2上的的圆筒状保持部件3、将由轴承4、5自由旋转支撑在保持部件3内的前端部6从保持部件3中突出出来的旋转轴、用于贯穿与旋转轴7的前端部6成一体设置的筒管8的圆筒部件9、和用于可自由拆、装地将筒管8固定到圆筒部件9上的筒管卡盘机构10构成。
在旋转轴7内形成用于向后面所述的中空部11内供应空气的空气通路12。
圆筒部件9，其纵向方向上的大致中央位置被固定到旋转轴7的前端部6上，在旋转轴7的前端部6上没有向使其弯曲的方向上的力作用。圆筒部件9以基端部覆盖保持部件3的外周。
如图1所示，筒管卡盘10由以下部分构成通过后面所述的保持环14a、14b贯穿筒管8的圆筒部件9；可在轴向上滑动地贯穿圆筒部件9、用于保持后面所述的卡盘部件13的端部的保持环14a、14b；保持在相邻的保持环14a、14b之间、配置于圆筒部件9的外周部15上、通过向轴向压缩而以向径向外侧隆起的方式的薄板状卡盘部件13；与卡盘部件13并排配置、在相邻的保持环14a、14b之间沿轴向方向留有间隙地保持的隔板50；用于使设置在圆筒部件9内的卡盘13向轴向伸缩的伸缩驱动装置16。
沿圆周方向配置有多个卡盘部件13，同时，通过保持环14a、14b在轴向上也连接有多个卡盘部件13，可以在圆筒部件9的外周上保持多个筒管8。
以与卡盘部件13的圆周方向相交的方式配置多个隔板50，同时，通过保持件14a、14b在轴向方向上也连接有多个隔板50。
而且，如图8所示，位于最基端侧的卡盘13和隔板50将基端侧的端部保持在固定于圆筒部件9的后端(基端侧的端部)上的末端环17上。并且，位于最前端侧的卡盘13和隔板50将前端侧的端部保持在固定于圆筒部件9的前端上的前端环27上。
如图3所示，卡盘13由在轴向上较长的金属薄板形成。在图示的例子中，为了成形和组装的方便，在圆周方向上成一体地连接设置有每个均呈I字形的三个卡盘单元13a。连接设置的卡盘单元13a的数目是任意的，可以是两个或四个以上。
该卡盘13，在轴向方向的两端上具有将要接合在保持环14a、14b上的沿圆周方向延伸一定宽度的接合突起18、18。如图3(b)明确所示，包含接合突起18、18的两端部分在适当的位置上(图中表示了两个位置)被弯折，在保持环14a、14b被嵌入到后面所述的接合槽20中的同时，可以沿圆筒部件9的外周弯折。卡盘部件13的各卡盘单元13a以使轴向的中央部19向径向外侧隆起的方式弯曲一定量，当向轴向压缩时，使中央部19向径向外侧隆起。
如图4所示，隔板50由轴向方向较长的金属薄板构成。在图示的例子中，一个隔板50成I字形。该隔板50与前述卡盘部件13交替地均匀配置在保持环14a、14b的圆周方向上。
隔板50的形状与一个卡盘单元13a的形状相同，在中央部52的两端具有将要与保持环14a、14b接合的沿圆周方向延伸一定宽度的接合突起51。如图4(b)明确所示，包含接合突起51、51的两端部分在适当的位置上(图示的例子中为两个位置)被弯折，可以沿保持环14a、14b的后面所述的接合槽20进行弯折。中央部52的厚度为，在不使保持环14a、14b之间的撑杆或拉伸件弯曲的情况下可以传送轴向力。因而，隔板50中央部52的厚度比卡盘部件13的中央部19的厚度厚。
如图2所示，保持环14a、14b具有用于将卡盘13的接合突起18和隔板50的接合突起51嵌合到轴向方向的两端上的接合槽20。接合槽20呈圆环形。在该接合槽20中，沿圆周方向等间隔地设置有嵌入卡盘部件13的中央部19和隔板的中央部51的沿放射方向的切口55。
利用该接合槽20和切口55，可以从保持环14a、14b的径向方向内侧嵌入卡盘部件13的接合突起和隔板50的接合突起51。利用该嵌入结构，卡盘部件13和隔板50在圆筒形部件9的外周上保持于相邻的保持环14a、14b之间。
另外，如图8所示，末端环17和前端环27分别在各自的轴向方向的中央侧的端部上具有与图2相同的接合槽20和切口55。
返回到图2，卡盘部件13的接合突起18的宽度W1比接合槽20的宽度H略大，因而可以嵌合。另一方面，隔板50的接合突起51的宽度W2比卡盘13的接合突起18的宽度W1小，其差为δ。因此，利用隔板50将相邻保持环14a、14b的间隔限制在第一间隔(L)和比L小2×δ的第二间隔之间。
如图1所示，伸缩驱动机构16由用于将卡盘部件13向轴向方向压缩的弹簧21、和抵抗弹簧21的加载力以使卡盘部件13向轴向拉伸的气缸22构成。
气缸22包括在内部形成用于容纳压缩空气的中空部11的圆筒部件9、可沿轴向自由滑动地设置在圆筒部件9内的活塞23、与活塞23设置成一体且向前端侧延伸的杆24、可在轴向上自由滑动地支撑杆24的中间且成一体地设置在圆筒部件9内部的导向部件25。
杆24通过塞入圆筒部件9的前端，经向径向外侧延伸的罩26连接到卡盘部件13上。
罩26可沿轴向自由滑动地花键接合到圆筒部件9上，不会相对于圆筒部件9旋转。并且，罩26具有用于将卡盘13的接合突起18接合到前端部27上的切口(图中未示出)。
活塞23在旋转轴7的前端侧沿轴向对用于容纳压缩空气的中空部11进行划分，通过向中空部11内送入压缩空气而向前端侧移动。
弹簧21由对压缩力发挥螺旋弹簧构成。杆24贯穿于弹簧21的内部，夹于活塞23和导向件25之间，向轴向方向的基端侧压紧活塞23。
下面，对上述结构的筒管卡盘机构10的动作进行描述。
在筒管架1上设置筒管8的情况下，从旋转轴7内的空气通路12向中空部11内提供压缩空气。当中空部11内的气压升高时，活塞23反抗弹簧21的弹性力向前端侧移动。
伴随着活塞23的移动罩26也向前端侧移动，与罩26连接的卡盘部件13向轴向前端侧拉伸。
连接到罩26上的卡盘部件13一边减小向径向外侧隆起的中央部19的隆起度一边被拉伸，拉伸与基端侧连接的保持环14a，保持环14a牵引连接到基端侧上的卡盘部件13。而且，顺次拉伸基端侧的卡盘部件13，使所有的卡盘部件13被拉伸。这时，利用隔板50将保持环14a、14b的间隔限制在规定的第一间隔L之内。从而，卡盘部件13的中央部19的隆起保持在不会鼓出到保持环14a、14b的外径之外的适当状态下。之后，在筒管架1中顺次插入多个筒管8。
由于卡盘部件13的中央部19沿圆筒部件9的外周面上平坦地变形，所以可顺畅地插入筒管8。
当全部筒管8被插入到筒管架1上时，将筒管8固定于筒管架1上。筒管8的固定是通过从中空部11内抽出压缩空气来进行的。
当从中空部11内抽出压缩空气时，活塞23由于弹簧21的弹性力而向基端侧移动，罩26也向着基端侧移动。
因此，与罩26连接的各个卡盘部件13一边以中央部19向径向外侧隆起的方式变形一边被压缩，同时，通过卡盘部件13将保持环14a压向基端侧。
压向基端侧的保持环14a同样地压缩连接到保持环14a的基端侧上的各个卡盘部件13，顺次压缩向着基端侧并列的各个卡盘部件13。
这时，由于多个卡盘部件13沿周向并列排配置，所以在圆周方向上并列的各个卡盘部件13几乎同时被压缩，中央部19向径向外侧隆起。
筒管8一边被抬高到位于圆筒部件9上部的卡盘部件13上一边使之同心，把内周面沿径向向外的方向呈放射状压在卡盘部件13上。这时，卡盘部件13的接合突起18的内周面被压在圆筒部件9上。因而，筒管8相对于圆筒部件9被固定。
而且，当将要形成卷装的旋转轴7转动时，圆筒部件9也成一体地转动，通过卡盘部件13被固定到圆筒部件9上的筒管8也成一体地转动。
卷装形成之后，再次向中空部11内供应压缩空气，使活塞23向前端侧移动。各卡盘部件13被拉伸后，将卷装从前端侧压出并从筒管架1上取下。
这时，虽然筒管8由于所谓的卷紧而使得内径缩小，但由于卡盘部件13的中央部19充分隆起以便保持筒管8，所以卡盘部件13被拉伸，并且可以几乎平坦地在卡盘部件13和筒管8之间形成充分的间隙，可以从筒管架1上顺畅地取下所述卷装。
并且，当将卷装向前端侧压出时，利用筒管8的内径与保持环14a、14b的摩擦，筒管架1基端部的保持环14a、14b被压向前端侧，筒管架1前端侧的保持环14a、14b被向着使卡盘部件13隆起的方向压缩。而且，如图5所示，通过使隔板50的中央部52拉伸，由于保持环14a、14b的间隔被限制在L之内，所以不会出现筒管架1基端部的保持环14a、14b彼此过分分开的情况，防止了这种现象的发生。
进而，在不使筒管8贯穿筒管架1，使伸缩驱动装置16向着卡盘部件13隆起的方向驱动的情况下，由于卡盘部件13的外周方向没有限制，所以卡盘部件13过分隆起。然而，如图5(b)所示，由于隔板50的中央部52的支撑，并且保持环14a、14b的间隔被限制在L-2×δ之内，所以可以防止这种现象发生。
这样，由于贯穿筒管8的圆筒部件9的外周部15上设置有通过轴向压缩而以向径向外侧隆起的方式弯曲或折曲的薄板状卡盘部件13，在圆筒部件9上设置有使卡盘部件13向轴向方向伸缩的伸缩驱动装置16，所以可以很容易地使圆筒部件9的外径D和内径d形成得较大，并提到临界速度，可以高速旋转，可顺畅地取下形成于筒管架1上的卷装。
并且，由于为了限制卡盘部件13向径向外侧的隆起，与卡盘部件13并列地设置有将相邻的保持环14a、14b之间的间隔限制在第一间隔(L)和第二间隔(L-2×δ)之间的隔板50，所以可防止卡盘部件13的中央部19过分隆起。
结果，当筒管8未贯穿筒管架1时、使伸缩驱动装置16动作时，可防止卡盘部件13膨胀到塑性变形的程度。
并且，当从筒管架1向前端侧压出卷装时，可防止基端侧的保持环14a、14b之间的间隔过分打开，前端侧的保持环14a、14b之间的卡盘部件13隆起，从而不能压出卷装的现象。
进而，卡盘部件13的厚度可以选择为可确保保持筒管而又充分变形的薄板。可以总体上低于筒管卡盘机构1的背部的高度。
并且，通过将卡盘部件13的接合突起18和隔板50的接合突起51嵌入保持环14a、14b的圆环状接合槽20，由于相对于接合槽20的接合突起18的宽度比卡盘部件13的接合突起18的宽度窄，所以可将保持环14a、14b的间隔限制在第一间隔(L)和第二间隔(L-2×δ)之内。因此，可以简单且可靠地进行卡盘部件13和隔板50对保持环14a、14b的嵌合。
并且，由于伸缩驱动机构16配有用于沿轴向伸缩卡盘部件13的弹簧21、和使卡盘反抗弹簧21的弹性力向轴向方向伸展的卡盘部件13的气缸22，所以在将筒管8固定到圆筒部件9上之后，可利用弹簧21的加载力将筒管8稳定并固定到圆筒部件9上。
现在说明对卡盘部件和保持环进行变更的其它实施例。
如图6所示，卡盘部件61与隔板50一样形成I字形。卡盘部件61的形状是在人字形弯曲的中央部63的两侧具有在周向上延伸的接合突起62、62。
如图7所示，保持环65具有用于使卡盘部件61的接合突起62和图3的隔板50的接合突起51接合到轴向两端上的接合槽66。接合槽66以卡盘部件61的接合突起62和隔板50的接合突起51从径向方向内侧嵌入的方式形成于保持环65的内周侧上。以在接合了例如三个卡盘部件61之后，接合一个隔板50的方式，在整个周向上均等地对两者进行配置。另外，接合突起62和接合突起51的宽度方向的位置关系与图5和图6相同。
进而，说明卡盘部件的改进的另一个实施例。另外，由于卡盘部件之外的结构与上述实施形态相同，所以可省略对其的说明。
如图9和图10所示，卡盘部件28形成轴向方向较长的薄板状，在轴向方向的中间具有可自由弯曲的关节29。
关节29用于通过销32可自由旋转地连接形成于卡盘部件28的一端侧上的第一连接片30和形成于另一端侧上的第二连接片31，第一连接片30和第二连接片31从关节29的轴上各自的偏心位置起向轴向延伸。
并且，在卡盘部件28的轴向两端上成一体地设置有将要与保持环14a、14b可自由旋转地接合的沿周向方向延伸的圆柱形接合轴33。
更具体地说，接合轴33上分别偏心地设置第一连接片30和第二连接片31，如图10所示，使第一连接片30和第二连接片31向关节29倾斜。
而且，卡盘部件28当设置在圆筒部件9上时使第一连接片30和第二连接片31朝着关节29向径向外侧倾斜，当在轴向上被压缩时，关节29一边弯曲一边向径向外侧隆起。
这样，即使是完全没有弹性恢复力的卡盘部件28，也可以在圆筒部件29上通过沿轴向压缩或拉伸，将筒管8固定到筒管架1上。
另外，虽然对由中央部向径向外侧隆起的薄板构成的卡盘部件13、和在轴向方向的中间具有可自由弯曲的关节29的薄板状卡盘部件28进行了描述，但并不限于这两种形式。
例如，如图11所示，也可以是以把轴向方向中央部抬起的方式在轴向方向的中央和两端附近具有折痕34、35的卡盘部件36。
在这种情况下，为了在轴向上被压缩时，在折痕34、35处易于折曲，可以预先在折痕34、35的两端形成切口37。
并且，如图12所示，也可以是在轴向方向的多个位置上具有折痕38、39，在多个位置上存在折曲的卡盘部件40，此外，只要是在沿轴向施压时，便以向径向外侧隆起的方式变形或折曲的卡盘部件其它任何形状都可以。
并且，虽然图中未示出，但是隔板50也不限于薄板状，也可以是在两端的板状接合突起之间具有圆棒状的中央部的部件。并且，隔板50两端的接合突起虽然优选为板状但也可以是圆棒状。
并且，隔板50优选在支撑方向和拉伸方向两个方向上限制保持环14a、14b的间隔，但也可以至少只在突出方向上限制保持环14a、14b的间隔。这是因为有时可以利用卡盘部件本身的形状在伸展方向上突出。
发明效果采用上面所述的本发明，可以获得以下效果。
(1)由于通过卡盘部件和隔板的组合，可以形成较薄的筒管卡盘机构，因而可以使筒管架高速旋转。
(2)由于可以将卡盘部件和筒管之间的间隙设置的较大，所以可顺畅地取下所形成的卷装。
(3)当未将筒管贯穿筒管架时，由于当卡盘部件被沿轴向压缩时，隔板限制了保持环之间的间隔，所以可以防止卡盘部件向径向外侧过分隆起。
权利要求
1.一种筒管架的筒管卡盘机构，其特征为，在贯穿筒管的圆筒部件的外周部上，设置通过向轴向压缩而向径向外侧隆起的方式弯曲或折曲的薄板状卡盘部件，在上述圆筒部件上设置有使上述卡盘部件向轴向方向伸缩的伸缩驱动装置。
2.如权利要求1所述的筒管架和筒管卡盘机构，上述伸缩驱动装置配有用于向轴向方向压缩上述卡盘部件的弹簧，和反抗该弹簧的加载力使上述卡盘部件向轴向方向拉伸的气缸。
3.如权利要求1或2所述的筒管架的筒管卡盘机构，上述卡盘部件在轴向方向的中间具有可自由弯曲的关节。
4.一种筒管架的筒管卡盘机构，包括贯穿筒管的圆筒部件；可在轴向上滑动地贯穿该圆筒部件的多个保持环；配置在相邻的保持环之间、通过向轴向压缩而向径向外侧隆起的方式弯曲或折曲的薄板状卡盘部件；与该卡盘部件并排配置、为了限制前述卡盘部件向径向外侧隆起而限制相邻的保持环之间的间距的隔板；设置在前述圆筒部件内、通过前述保持环使前述卡盘部件向轴向伸缩的伸缩驱动装置。
5.如权利要求4所述的筒管架的筒管卡盘机构，前述隔板其两端相对于前述保持环具有轴向方向上的规定距离并被保持在该保持环上，前述保持环的间距限制在第一间隔和比第一间隔小的第二间隔之间。
6.如权利要求5所述的筒管架的筒管卡盘机构，前述保持环在内面上具有圆环状接合槽，前述卡盘部件在其两端上具有沿前述槽的圆周方向嵌合的第一接合突起，前述隔板在其两端上具有沿前述槽的圆周方向嵌合的第二接合突起，该第二接合突起的宽度比前述第一接合突起的宽度小。
全文摘要
本发明提供一种临界速度高、可高速旋转,同时,可顺畅地取下所形成的卷装的筒管架。在贯穿筒管8的圆筒部件9的外周部15上,设置通过向轴向压缩而向外侧隆起的方式弯曲或折曲的薄板状卡盘部件13,并配置于保持环14a、14b之间,同时,为了限制卡盘部件13向径向外侧隆起,在保持环14a、14b之间设置隔板50。
文档编号B65H75/24GK1375439SQ0210754
公开日2002年10月23日 申请日期2002年3月15日 优先权日2001年3月16日
发明者刀祢昭一 申请人:村田机械株式会社