JPH0769498A - ロールコア用膨張可能シャフトアセンブリー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 たとえ一つのブラダーにリークが発生したと
しても、シャフトとコア間の関係をほぼ一貫して同軸に
維持し、コアに接触させる素子とコアとの間の接触領域
を、シャフトビーム強度を著しく減少させることなく増
加させ得る、個々のブラダーを具える膨張可能シャフト
アセンブリーを提供することにある。 【構成】 ロールコアのための細長い膨張可能シャフト
は、ヘリカル状に絡み合い、軸線から測定して約３０°
以下のピッチ角で指向した複数の個々の細長いスロット
で画定した周面を有する。各スロットは、Ｔ型断面形状
であり、コアと摩擦係合するため空気的に膨張可能であ
る、それぞれ個々の細長い弾性ブラダーを有する。ブラ
ダーは、その膨張による力の損失を最小限にするため、
ヒンジ部分をもつ単一構造物を有する。空気注入フィッ
ティングを、各ブラダーの一端に挿入し、それぞれ個々
のバルブに接続することにより、各ブラダーの空気が、
他のブラダーの空気圧とは無関係に、抜けるのを防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ペーパーロールコア
又は他のシートロールコアに挿入するための空気的に膨
張可能シャフトアセンブリーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ペーパー又は他のシートの生産品を製造
する間、シート材料は、典型的には管状コア上に巻回さ
れ、又は、管状コアから巻き取られ、この管状コアは、
コア内に挿入でき、径方向に膨張可能であるシャフトに
よって支持され、このシャフトは、コアと摩擦力でグリ
ップする。大部分の普通の膨張可能ロールコアシャフト
は、かなり多数の、相対的に小さい、個々のコアに係合
させるする素子を使用し、この素子は、普通の空気的に
膨張可能なブラダーによって膨張することができる。し
かしながら、最近、主流になりつつあるタイプのシャフ
トは、その周面の長手方向にストレート状で平行に切り
込まれたスロットを有し、前記スロットはシャフトの全
長にわたって延在し、それぞれコアに接触させるストレ
ート状の素子に配設された、ストレート状で個々の空気
的に膨張可能な弾性ブラダーが前記スロットに取り付け
られている。このタイプのシャフトは、米国特許第３９
０４１４４号公報に記載されている。

【０００３】この後者タイプのシャフトでは、駆動又は
制動させるためのシャフトとコア間の摩擦トルク伝達
が、空気圧に依存するばかりでなく、コアとシャフト上
にあるストレート状の素子との間の全接触領域にも依存
する。しかしながら、コアに接触させる素子の、数、す
なわち領域を増加させるため、シャフト周面に長手方向
にストレート状に延びるスロットの総数を単に増加させ
るだけだと、シャフトのビーム強度の著しい減少を招く
ことになる。従って、長手方向にストレート状に延びる
スロットとコアに接触させる素子とで得られる接触領域
の量は、著しく制限される。

【０００４】また、スロット内に位置する個々の膨張可
能ブラダーのエラストマーの性質は、ブラダー内の空気
圧によって伝達される接触力を減少させ、ブラダーが膨
張するときの弾性抵抗に依存し、さらに、シャフトとコ
ア間の摩擦トルク伝達を制限する。

【０００５】個々のブラダーのための独立バルブを具え
ることによって、各ブラダーが、別のブラダーのリーク
によって圧力を損なうことを防止し、従って、コアは、
そのようなリークにもかかわらずシャフトとの摩擦係合
状態で維持されるという利点は、米国特許第３９０４１
４４号公報からも明らかなように既知であった。しかし
ながら、長手方向に指向した一本のストレート状のブラ
ダー内の圧力損失は、シャフトとコア間の軸線関係を変
化させ、この結果、所定の変換動作に悪影響を与えるお
それがある。代案として、個々の独立バルブをもつ環状
ブラダーを使用することは、米国特許第３９０４１４４
号公報の図７に示されているように、シャフトのビーム
強度を極端に大きく減少させる結果となる。コアに接触
させるストレート状の素子及びそれらと関係するブラダ
ーによって生じる別の問題は、巻き付ける前に円形のコ
アが変形し、それに伴って生じる力学的アンバランスで
巻き付けの初期段階で、非円形のロールが形成されるこ
とになる。

【０００６】ヘリカルスロットは、英国特許第１１７０
６４９号公報及び米国特許第２７２０７３５号公報、同
第３８２５１６７号公報、同第３８３４２５７号公報、
同第３９３７４１２号公報、そして同第４１２４１７３
号公報に記載されているように、以前から膨張可能コア
シャフトに使用されていた。これらの各々の公報には、
空気的に膨張可能な弾性圧力ホースを有するヘリカルス
ロットが記載されている。しかしながら、これらの公報
の場合、ヘリカルスロットは、一本の連続ホースのみを
有し、このホースがそのいずれかの部分でリークが生じ
ると、完全に圧力を損失し、従って、シャフトとコア間
の摩擦係合が解除されることになろう。その上、各スロ
ットは、シャフトの軸線に対して４５°又はそれ以上の
高ピッチ角であり、非常に多くのビーム強度が、ヘリカ
ルスロットの付与によって損失することを意味する。ま
た、ホースが膨張するときの弾性抵抗は、ホース内の空
気圧から伝達される接触力を著しく減少させるおそれが
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、膨張可能シャ
フトにとって必要なのは、たとえ一つのブラダーにリー
クが発生したとしても、シャフトとコア間の関係をほぼ
同軸に維持し、コアに接触させる素子とコアとの間の接
触領域を、シャフトビーム強度を著しく減少させること
なく増加させ得る、個々のブラダーを具えることであ
る。また、ブラダーの膨張による接触力の損失を最小に
するようなブラダーデザインにすることが必要である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ロールコアに
挿入可能であり、周面に、互いに絡み合い、複数の個々
の細長いヘリカルスロットを有し、各々が、コアとの摩
擦係合を生じさせるため、流体圧力下で膨張可能であ
り、それぞれ個々の細長い弾性ブラダーをもつ、膨張可
能シャフトを提供することによって前述したニーズを満
足させる。そのように絡み合ったヘリカルスロットは、
個々のブラダーをもち、リークがブラダーの一つに発生
しても、シャフトとコア間の一貫した軸線関係を一層維
持することができ、従って、そのような軸線関係の変化
ではない不利な結果を防止できる。

【０００９】そのようなヘリカルスロットはまた、シャ
フトとロールのコア間の増加した接触領域を提供でき、
従って、長手方向に延びるストレート状のスロットとブ
ラダーを用いることによる接触領域の増加によって必要
とされるビーム強度が比例して大幅に減少することがな
く、シャフトとコア間の増加した摩擦トルク伝達を提供
することができる。後で説明する理由のため、本発明
は、ヘリカルスロットのピッチ角を、ビーム強度の過度
の減少を避けるため、シャフトの軸線から測定して、好
ましくは約３０°以下にすべきであることを見出した。

【００１０】ヘリカルスロットはまた、コアに作用する
力の分布を半径方向に均一に付与し、従って、コアが、
巻き付ける前に非円形形状に変形するのを最小限にす
る。

【００１１】本発明では、膨張可能シャフトの周面に、
ヘリカル状のＴ型スロットを配置した弾性単一ブラダー
が、空気のような加圧流体を受容するためのボイドを有
し、各々が、膨張ができるとともにブラダーの膨張に対
する弾性抵抗による力の損失を最小にするヒンジ部分を
有する。流体をブラダーのボイドに注入するとき、ブラ
ダーのヒンジ部分は、これがスロットの境界面に接する
まで、弾性抵抗がほとんどないＴ型スロット内を移動
し、従って、好ましくない更なる膨張を防止する。好適
な実施例では、ブラダーは、コアーと接触するため、膨
張の間は、移動可能である一体をなすリーフ部分をも
つ。

【００１２】

【実施例】長手方向に延びる周面１６と軸線１８とを有
するシートロール１４のコア１２用膨張可能シャフト１
０の好適な実施例を、図面を参照しながら説明する。多
数の個々の絡み合ったヘリカルスロット２０は、シャフ
ト１０の周面１６上に配置され、軸線１８から測定して
約３０°以下のピッチ角２２で指向している。図１に示
すように、シャフトは、そのように絡み合った個々のヘ
リカルスロットを４本有しているが、スロットの数は、
シャフト径やその使用目的に応じて適宜変更することが
できる。スロットは、シャフトの胴部の周りに対称的に
配置する。各スロットは、図３〜５に示すように、Ｔ型
の断面形状にすることが好ましい。シャフト１０、好ま
しくはアルミニウムのシャフトは、ヘリカル状のＴ型ス
ロットを形成するため、ねじり動作を加えてシャフトを
押し出すことによって製造する。代案として、シャフト
は、機械加工によってでもよく、また、他の材料で構成
されていてもよい。

【００１３】図２は、シャフトビーム強度とヘリカルス
ロットピッチ角との関係を線図的に示したものである。
スロットとコア間の接触領域の長さは、スロットのピッ
チ角が、０°、すなわち、線形スロットのピッチ角から
増加させるとともに増加する。しかしながら、図２に示
すように、ピッチ角の増加はまた、ビーム強度の減少を
生じる結果となり、この関係は線形的ではない。本発明
は、ビーム強度が３０°を超えるピッチ角に対しては極
度に減少し始めるだけであり、従って、ピッチ角は、好
ましくは、ビーム強度が臨界になるのを避けるべきであ
ることを見いだした。

【００１４】ヘリカルＴ型スロット２０にそれぞれ配置
した、個々の弾性膨張可能素子は、各細長い単一ブラダ
ー２８を有する。このブラダーもまたＴ型形状であり、
幅狭部分２８ａと幅広部分２８ｂとを有する（図３及び
図５）。ボイド３０は、ブラダーの膨張のため、加圧空
気のような流体を受容するための幅狭部分２８ａの両側
を超えて幅広部分２８ｂを横切って延在する。ブラダー
２８は、図３及び図５には膨張前の状態が示されている
が、好ましくは、幅狭部分２８ａと一体である接触面又
はリーフ３４を有する。ブラダーが、図４に示すように
膨張状態にあるとき、リーフ３４はシートロール１４の
コア１２と接触する。ボイド３０が加圧空気を受容する
ような膨張状態では、ブラダー２８のヒンジ部分３２
は、シャフトの周面１６の方に向かって回動し、リーフ
３４はＴ型スロット２０の開口端部３５の方に移動し、
コアー１２に接近する。ヒンジ部分３２の回動動作は、
ブラダーの膨張に対する弾性抵抗によってほとんど力の
損失がないように、ブラダーの膨張を促進する。ヒンジ
部分３２がＴ型スロット２０の保持表面３６と接触する
とき、ブラダー２８をスロット内に保持する。

【００１５】シャフト１０の各端部４０、４２は、それ
ぞれのジャーナル４６、４８を取り付けるため孔４４を
有する（図６）。端部部分５０、すなわち、各ブラダー
の各端部に対して一方は、それぞれのブラダー２８の閉
鎖した各開口端部５２を挟み、ねじ５４によって所定位
置に保持する。空気は、各ブラダーにそれぞれのマシュ
ルームヘッドエアーフィッティング５６を通じて導入し
（図７）、このエアーフィッティング５６は、ブラダー
の端部５２近傍のブラダーの孔５８を貫通する。各マシ
ュルームヘッドエアーフィッティング５６は、等角度間
隔離して配置した４本の半径方向のエアー開口６２を有
し、それぞれ可撓性導管６４をあご付きフィッティング
６６によって接続されている。各導管６４は、ジャーナ
ル４６を貫通し、それぞれあご付きフィッティング７２
でバルブアセンブリー７０に取り付ける（図８）。バル
ブスプリング７４は、バルブアセンブリー７０を図８に
示すような閉鎖位置に偏位する。ブラダー２８を膨らま
せるためのバルブアセンブリー７０を開放するため、送
気管７７はプッシュボタン７６を押圧し（図９）、この
プッシュボタン７６はスプリング７４を圧縮し、バルブ
作用面７８を移動させて多数のバルブステム８０と接触
させ、自動車用タイヤに使用される空気充填バルブと同
様な普通の空気注入バルブ８２の各コアを通じて空気導
入管を開放する。各バルブ８２は、それぞれ異なる導管
６４と個々に流体連通する。従って、バルブアセンブリ
ー７０が開放位置にあるとき、ブラダーを膨張させるた
めの圧縮空気を同時に導入することができ、若しくは、
選択的に、空気を同時に排出することができる。しかし
ながら、一つのブラダー又は導管のリークは、注入バル
ブ８２が個々にあるため、他のブラダー又は導管に影響
を与えないであろう。比較的少ない数の外部ブラダーを
もつバルブアセンブリー７０を使用するとき、各余分の
あご付きフィッティング７２を除去し、セットねじ（図
示せず）で代用することができる。

【００１６】上述したところは、本発明の実施例を示し
たにすぎず、請求の範囲において、種々の変更を加える
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用するロールコア用膨張可能シャフ
トの典型的な実施例の拡大して示した側面を、部分的に
破断したロールとともに示した図である。

【図２】ヘリカル状スロットのピッチ角とシャフトビー
ム強度との一般的な関係を示す図である。

【図３】収納位置にあるシャフトの膨張可能ブラダーと
ともに示した、図１の３−３線上の切断面を拡大した図
である。

【図４】膨張位置にあるシャフトの膨張可能ブラダーと
ともに示した、図１の４−４線上の切断面を拡大した図
である。

【図５】収納位置にある膨張可能ブラダーの拡大断面図
である。

【図６】図１の６−６線上の切断面を拡大したものであ
る。

【図７】図６の一部分を拡大した図である。

【図８】図１の８−８線上の切断面を拡大した図であ
る。

【図９】使用中の図８の装置の図である。

【符号の説明】

10 膨張可能シャフト 12 コア 14 シートロール 16 周面 18 軸線 20 スロット 22 ピッチ角 28 ブラダー 28a 幅狭部分 28b 幅広部分 30 ボイド 32 ヒンジ部分 34 リーフ 35 開口端部 36 保持表面 40,42 シャフトの端部 44 孔 46,48 ジャーナル 50 端部部分 52 開口端部 54 ねじ 56 エアーフィッティング 58 孔 62 空気開口 64 導管 66 フィッティング 70 バルブアセンブリー 72 フィッティング 74 スプリング 76 プッシュボタン 77 送気管 78 バルブ作用面 80 バルブステム 82 バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ティモシー ジェイ ベッカー アメリカ合衆国 ワシントン州 98682 バンクーバー エヌイー セブンティサー ド アベニュー 12602

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）多数の長手方向に延びる個々のスロ
   ットで画定した長手方向に延びる周面と軸線とを有する
   シャフトと、 （ｂ）コアと摩擦係合を生み出すため、流体圧力条件下
   で膨張可能である、細長い弾性のある個々のブラダーを
   それぞれ有する前記スロットとを具える、コア内に挿入
   するための膨張可能シャフトアセンブリーにおいて、 （ｃ）それぞれ個々のスロット及びブラダーが、互いに
   ほぼヘリカル状に絡み合う関係でシャフトに沿ってその
   長手方向に延在することを特徴とする膨張可能シャフト
   アセンブリー。
2. 【請求項２】 前記スロットの各々が、前記軸線から測
   定して約３０°以下のピッチ角で指向する構成にした請
   求項１に記載の膨張可能シャフトアセンブリー。
3. 【請求項３】 各ブラダーは、それに結合した個々の流
   体注入バルブを有することで、別のブラダーの流体圧力
   とは関係なく加圧流体が逃げるのを防止する構成にした
   請求項１に記載の膨張可能シャフトアセンブリー。
4. 【請求項４】 前記スロット及びブラダーが、Ｔ型の断
   面形状である請求項１に記載の膨張可能シャフトアセン
   ブリー。
5. 【請求項５】 前記シャフト及びスロットを、押出成形
   した請求項１に記載の膨張可能シャフトアセンブリー。
6. 【請求項６】 前記スロットの各々が、幅広部分と幅狭
   部分とをもつＴ型断面形状を有し、幅狭部分が、幅広部
   分から前記周面の方に向かって延在し、前記ブラダーの
   各々が、Ｔ型断面形状を有しスロットのそれぞれ一つに
   挿入され、ブラダーの各々のＴ型断面形状は、幅広部分
   と幅狭部分とをもち、前記ブラダーの幅狭部分を超えて
   前記幅広部分を横切って延びるボイドを有し、前記ブラ
   ダーの幅広部分がヒンジブラダー部分もち、このヒンジ
   ブラダー部分が、シャフトの周面の方に向かって回動す
   るため、ブラダーの幅狭部分と相互連結し、従って、前
   記ブラダーの幅狭部分を、前記ボイドへの加圧流体の導
   入に応答して前記周面の方に向かって突出させる構成に
   した請求項１に記載の膨張可能シャフトアセンブリー。
7. 【請求項７】 前記ブラダーの各々の幅狭部分が一体を
   なす表面を有することで、前記ボイドへの加圧流体の導
   入に応答して前記コアと接触させる構成にした請求項６
   に記載の膨張可能シャフトアセンブリー。