專利名稱：用于卷繞卷筒材料的卷軸組件的制作方法
用于巻繞巻筒材料的巻軸組件 相關(guān)專利申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求于2006年5月31日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/803559的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容全文以引用方式并 入本文。
背景技術(shù)：
巻筒材料的生產(chǎn)和使用已經(jīng)有利地用在多種工業(yè)和技術(shù)應(yīng)用中。巻筒 材料包括紙幅、纖維巻筒、薄膜和層疊薄膜，以及金屬箔和薄片。此類巻 筒材料通常以多達(dá)數(shù)米的寬度制備，以利用大規(guī)模生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，但常常 要將該巻筒材料產(chǎn)品切割為期望的可用尺寸，例如，小到幾厘米寬的尺 寸。就這一點(diǎn)而言，通常將較寬的巻筒材料產(chǎn)品切割為合適的尺寸并且將 其巻繞在芯上，在芯上形成期望的巻筒材料寬度，以利于隨后的運(yùn)輸和最 終使用。
一般來講，可用于巻繞巻筒材料的芯包括塑料芯、紙板芯和層疊芯。 通常使芯滑動(dòng)到巻繞心軸上，并且可選地將芯的外表面制成便于夾持和巻 繞巻筒材料。例如， 一些紙板芯具有涂覆在外表面部分區(qū)域的粘合劑。這 樣，將巻筒材料粘附到芯的外表面上并且防止巻筒材料在巻繞期間在芯的 外表面上滑動(dòng)。無論如何，在巻繞巻筒材料時(shí)使用芯的做法為巻筒材料的 下游加工增加了花費(fèi)。
其它巻繞工藝采用無芯心軸，使得巻筒材料可直接巻繞在心軸上，而 無需增加芯的花費(fèi)。此類心軸通?？缮煺篂閹喞@構(gòu)造。已知的可伸展心軸 通常采用可利用流體伸展筒膽或移動(dòng)部件的集合，可致動(dòng)所述移動(dòng)部件以 將心軸的外表面伸展為巻繞構(gòu)造。就這一點(diǎn)而言，心軸外表面的伸展程度 越大，移動(dòng)部件的位移量就越大。
由于巻筒材料有利地應(yīng)用在許多行業(yè)中，所以巻筒材料已成為無所不 在的產(chǎn)品。巻筒材料的巻繞和退繞方式可在巻筒材料的最終使用中起著重
6要的作用。為此，對(duì)巻筒材料的巻繞和退繞的改進(jìn)對(duì)于多種行業(yè)將是有利 的，并且受到廣大巻筒材料最終用戶的歡迎。

發(fā)明內(nèi)容
本專利申請(qǐng)?zhí)貏e公開了巻繞巻筒材料的巻軸組件。該巻軸組件包括第 一輪轂，其限定了外表面；第二輪轂，其相對(duì)于第一輪轂同軸設(shè)置；以及 第一可移動(dòng)構(gòu)件，其可移動(dòng)到所述外表面外部的位置，以限定該巻軸組件 的有效外部巻軸直徑的至少一部分。具體地講，第一輪轂限定了外表面和 內(nèi)表面。第一可移動(dòng)構(gòu)件形成支承表面和用于接納巻筒材料的巻繞表面， 并且該巻繞表面可移動(dòng)到所述外部表面的外部位置，以限定該巻軸組件的 有效外部巻軸直徑的至少一部分。第二輪轂包括外部周邊表面和第一過渡 區(qū)，該第一過渡區(qū)限定凹陷部以及斜坡，該斜坡以徑向向內(nèi)的形式從與所 述周邊表面鄰接的第一側(cè)延伸至與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)。第一輪轂和第二 輪轂可相對(duì)于彼此在第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置間旋轉(zhuǎn)，其中在第一旋 轉(zhuǎn)位置，支承表面靠近斜坡的第一側(cè)；在第二旋轉(zhuǎn)位置，支承表面靠近斜
坡的第二側(cè)，并且該巻軸組件通過第一旋轉(zhuǎn)位置處的伸展?fàn)顟B(tài)和第二旋轉(zhuǎn) 位置處的收縮狀態(tài)來表征，其中在伸展?fàn)顟B(tài)下的有效外部巻軸直徑比在收 縮狀態(tài)下的有效外部巻軸直徑大。
本專利申請(qǐng)還描述了巻繞巻筒材料的巻軸組件。該巻軸組件包括外部 輪轂、內(nèi)部輪轂和具有巻繞表面以及支承表面的第一可移動(dòng)構(gòu)件。外部輪 轂包括外表面、內(nèi)表面和從外表面延伸至內(nèi)表面的第一狹槽。內(nèi)部輪轂在 至少第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置之間可旋轉(zhuǎn)地裝配在外部輪轂內(nèi)，并且 具有第一凹陷部。第一可移動(dòng)構(gòu)件被裝配為使得至少其一部分延伸穿過第 一狹槽，并且使得在第一旋轉(zhuǎn)位置處，內(nèi)部輪轂與支承表面接觸，以將巻
繞表面保持在伸出位置；在第二旋轉(zhuǎn)位置處，第一凹陷部接納支承表面， 以將巻繞表面移至回縮位置。
本專利申請(qǐng)還描述了加工巻筒材料的方法。該方法包括提供巻軸組件 和將巻繞表面轉(zhuǎn)換到伸展?fàn)顟B(tài)，可手動(dòng)操作該巻軸組件以使其巻繞表面在 伸展?fàn)顟B(tài)和收縮狀態(tài)間轉(zhuǎn)換。該巻軸組件包括同軸設(shè)置在外部輪轂內(nèi)的內(nèi) 部輪轂，其中內(nèi)部輪轂限定了斜坡，外部輪轂限定了外表面和對(duì)應(yīng)于斜坡
7的貫穿狹槽。該方法還包括將巻筒材料直接巻繞到處于伸展?fàn)顟B(tài)的巻繞表 面上，以形成巻繞好的巻筒材料。該方法還包括手動(dòng)將巻繞表面轉(zhuǎn)換到收 縮狀態(tài)，并且將巻繞好的巻筒材料從巻繞表面上移除。
本專利申請(qǐng)還描述了加工巻筒材料的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括巻筒材料供應(yīng) 源和上述巻軸組件，其中來自巻筒材料供應(yīng)源的一段巻筒材料巻繞在所述 巻軸組件上。
從下面的詳細(xì)描述中將清楚地看出本專利申請(qǐng)的這些方面及其它方 面。然而，在任何情況下，以上內(nèi)容都不應(yīng)理解為是對(duì)要求保護(hù)的主題的 限制，該主題僅受所附權(quán)利要求書的限定，并且在專利申請(qǐng)過程中可以對(duì) 其進(jìn)行修改。


結(jié)合附圖以協(xié)助描述本發(fā)明。附圖中的元件未必相對(duì)于彼此按比例繪 制。類似的附圖標(biāo)記表示類似的部件。
圖1示出了巻軸組件的分解透視圖2A示出了巻軸組件的第一輪轂的透視圖2B示出了圖2A的輪轂的剖視圖3示出了巻軸組件的可移動(dòng)構(gòu)件的透視圖4A示出了巻軸組件的第二輪轂的透視圖4B示出了圖4A的輪轂的剖視圖5A示出了巻軸組件的凸緣的俯視圖5B示出了圖5A的凸緣的剖視圖6示出了巻軸組件的端板的俯視圖7示出了裝配到圖6的端板上的鎖定機(jī)構(gòu)的剖視圖8示出了已組裝的巻軸組件的透視圖9A示出了圖8所示的已組裝的巻軸組件的剖視圖，其中該巻軸組件 位于第一旋轉(zhuǎn)位置，此時(shí)巻軸組件處于伸展?fàn)顟B(tài)；
圖9B示出了圖8的巻軸組件的剖視圖，其包括纏繞在該巻軸組件的伸 展的巻繞表面上的巻筒材料；圖9C示出了與圖9B所示的巻軸組件的其它部件分離的可移動(dòng)構(gòu)件的 自由體受力圖的透視圖10示出了圖8所示的已組裝的巻軸組件的剖視圖，其中該巻軸組件 位于第二旋轉(zhuǎn)位置，此時(shí)巻軸組件處于收縮狀態(tài)；
圖11A-11B示出了可供選擇的巻軸組件的一部分的剖視圖，其中可移 動(dòng)構(gòu)件可樞轉(zhuǎn)地連接到內(nèi)部輪轂上，并且具有沿形成在外部輪轂中的凹陷 部中的斜坡滑動(dòng)的支承表面，其中圖11A示出了處于伸展?fàn)顟B(tài)的可供選擇 的巻軸組件，并且圖IIB示出了處于收縮狀態(tài)的可供選擇的巻軸組件；
圖12示出了在加工巻筒材料的系統(tǒng)中所采用的巻軸組件的透視圖13A示出了處于第一伸展旋轉(zhuǎn)位置的另一個(gè)巻軸組件的剖視圖；以
及
圖13B示出了處于第二收縮旋轉(zhuǎn)位置的另一個(gè)巻軸組件的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了巻軸組件20的分解透視圖。該巻軸組件20包括第一輪轂 22;多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24，其連接到第一輪轂22上；第二輪轂26，其相對(duì) 于第一輪轂22同軸設(shè)置；凸緣28和端板30，其分別連接到第二輪轂26 的相對(duì)兩端；以及鎖定機(jī)構(gòu)32，其連接到端板30和第一輪轂22上。
可將凸緣28和端板30連接到第二輪轂26上，以限定基本上靜止的
"圓筒"，其中第一輪轂22圍繞該圓筒旋轉(zhuǎn)。鎖定機(jī)構(gòu)32包括把手34， 該把手34連接到可旋轉(zhuǎn)的第一輪轂22上，使得把手34和第一輪轂22相 對(duì)于由第二輪轂26以及相對(duì)的凸緣28和端板30形成的基本上靜止的圓筒 旋轉(zhuǎn)(或反之亦然)。這樣，鎖定機(jī)構(gòu)32可在鎖定位置和未鎖定位置之間 移動(dòng)，鎖定機(jī)構(gòu)處于鎖定位置時(shí)可保持第一和第二輪轂22、 26間的固定的 相對(duì)位置，處于未鎖定位置時(shí)允許第一輪轂22相對(duì)于第二輪轂26旋轉(zhuǎn)
(或反之亦然)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一輪轂22為外部輪轂，并且第二輪轂26為內(nèi)部 輪轂。輪轂22、 26相對(duì)于彼此同軸裝配，使得外部輪轂22圍繞內(nèi)部輪轂 26在第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置間旋轉(zhuǎn)(并且反之亦然)，其中外部輪 轂處于第一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，組件20處于伸展?fàn)顟B(tài)；外部輪轂處于第二旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，組件20處于收縮狀態(tài)。具體地講，外部輪轂22相對(duì)于內(nèi)部輪轂26 的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致可移動(dòng)構(gòu)件24移動(dòng)。外部輪轂22從第一旋轉(zhuǎn)位置(即，組件 20處于伸展?fàn)顟B(tài))相對(duì)于內(nèi)部輪轂22旋轉(zhuǎn)至第二旋轉(zhuǎn)位置(即，組件20 處于收縮狀態(tài))通過可移動(dòng)構(gòu)件24的徑向向內(nèi)的移動(dòng)來表征。這樣，組件 20在伸展?fàn)顟B(tài)下的有效外部巻軸直徑比在收縮狀態(tài)下的有效外部巻軸直徑 大。
在本文中所用的術(shù)語"直徑"廣義地用于指代主體的最大寬度，無論 主體的形狀是否為圓形。因此，術(shù)語"直徑"適用于非圓形的形狀。非圓 形主體也可以通過有效直徑來表征，其中有效直徑為主體的周長(zhǎng)(或主體 外接路徑的周長(zhǎng)，諸如(例如)圖9B所示的圍繞主體繃緊巻繞的巻筒材料 的路徑)除以圓周率n。因此，有效直徑為周長(zhǎng)與主體(或主體外接路 徑)的周長(zhǎng)相同的圓的直徑。當(dāng)然，此定義也包括主體或路徑為圓形的情 況。
在下文詳述的示例性實(shí)施例中，鎖定機(jī)構(gòu)32在第一旋轉(zhuǎn)位置選擇性地 鎖定輪轂22、 26，該第一旋轉(zhuǎn)位置通過相對(duì)而言的最大有效外部巻軸直徑 來表征，該最大有效外部巻軸直徑適于將巻筒材料巻繞在巻軸組件20上。 使鎖定機(jī)構(gòu)32移動(dòng)至未鎖定位置，允許輪轂22、 26相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)至第 二旋轉(zhuǎn)位置，該第二旋轉(zhuǎn)位置通過相對(duì)而言的最小有效外部巻軸直徑來表 征，該最小有效外部巻軸直徑適于將巻繞好的巻筒材料從巻軸組件20上移 除。
圖2A示出了第一輪轂22的示例性實(shí)施例的透視圖。第一輪轂22包括 第一端部50;相對(duì)的第二端部52;外表面54;內(nèi)表面56;和狹槽58a、 58b、 58c、 58d，所述狹槽從外表面54延伸至內(nèi)表面56。在可供選擇的實(shí) 施例中，可以省略至少一些狹槽58a-58d，或可以增加更多的狹槽。
然而，輪轂22優(yōu)選地包括至少一個(gè)狹槽，例如狹槽58a-58d中的一 個(gè)。可移動(dòng)構(gòu)件24 (圖1)與所提供的每個(gè)狹槽相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例 中，可移動(dòng)構(gòu)件24連接到輪轂22的外表面54上，并且輪轂22包括鉸鏈 槽60和孔62a、 62b，所述鉸鏈槽和孔被配置為可樞轉(zhuǎn)地接納可移動(dòng)構(gòu)件 24中之一。如上所述，狹槽58a-58d的數(shù)量對(duì)應(yīng)于可移動(dòng)構(gòu)件24的數(shù) 量，使得鉸鏈槽60的數(shù)量等于狹槽58a-58d的數(shù)量。雖然圖2A示出了四
10個(gè)狹槽58a-58d，但應(yīng)當(dāng)理解的是，根據(jù)組件20的預(yù)期應(yīng)用，輪轂22可 包括從一個(gè)至四個(gè)以上的狹槽。
輪轂22的第二端部52可包括槽64，槽64的尺寸和構(gòu)造被配置為接 納鎖定機(jī)構(gòu)32的把手34 (圖1)的一部分。槽64的尺寸優(yōu)選地調(diào)整為可 滑動(dòng)地接納把手34的一部分。在一些情況下，根據(jù)把手34的材料選擇、 輪轂22的尺寸和組件20的預(yù)期應(yīng)用，槽64沿第二端部52周邊的寬度在 0.2至0.4英寸(0. 5至l.O厘米)的范圍內(nèi)，優(yōu)選地在0. 25至0. 3英寸 (0.6至0.8厘米)的范圍內(nèi)。
輪轂22的長(zhǎng)度Ll可為任何期望的大小。在一些情況下，Ll可在3至 4英寸(7.6至10.2厘米)的范圍內(nèi)，例如，約3.4英寸(8.6厘米)。 在小型應(yīng)用中，Ll可為l英寸(2.54厘米)或更小。在大型工業(yè)應(yīng)用中， Ll可為4英寸(10.2厘米)或更大。
圖2B示出了輪轂22的剖視圖。以圖2A作為參照，狹槽58d在圖2B 所示的視圖中取向?yàn)樘幱谏喜课恢茫⑶覉D2B中視圖的方向?yàn)閺牡谝欢瞬?50朝向第二端部52。優(yōu)選的是，狹槽58a-58d為從外表面54延伸至內(nèi)表 面56的貫穿狹槽。在一些實(shí)施例中，每個(gè)狹槽58a-58d的寬度W可在0.5 至1.5英寸(1.3至3.8厘米)的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約1.0英寸(2.54厘 米)，但根據(jù)可移動(dòng)構(gòu)件24的設(shè)計(jì)和組件20的預(yù)期應(yīng)用，也可以采用其 它合適的尺寸。
輪轂22具有由外表面54限定的外徑Dl以及在輪轂22的外表面54和 內(nèi)表面56之間延伸的壁厚Tl。同樣，術(shù)語"直徑"廣義地用于指代主體 的寬度或橫向尺寸，無論主體的形狀是否為圓形。在一個(gè)實(shí)施例中，外徑 Dl在3至4英寸(7.6至10.2厘米)的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約3.75英寸 (9.5厘米)，但根據(jù)組件20的預(yù)期應(yīng)用，也可以選擇其它的尺寸。在一 個(gè)實(shí)施例中，壁厚Tl在0.25至0.75英寸(0.63至1. 9厘米)的范圍 內(nèi)，優(yōu)選地為約0. 5英寸(1. 3厘米)，但根據(jù)輪轂22的選用材料和組件 20的預(yù)期應(yīng)用，同樣也可以采用其它尺寸。如圖2B所示，提供了四個(gè)狹 槽58a-58d?？晒┻x擇的實(shí)施例可采用其它數(shù)量的狹槽，無論一個(gè)、兩 個(gè)、三個(gè)或四個(gè)或更多個(gè)。在所提供的狹槽數(shù)量超過一個(gè)的情況下，狹槽 優(yōu)選地沿輪轂22的周邊基本上等間距布置，如圖2A-2B所示。鉸鏈槽60可從外表面54延伸至內(nèi)表面56，并且可相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的一 個(gè)狹槽58a-58d偏移。例如，可將接近狹槽58d的鉸鏈槽60相對(duì)于狹槽 58d偏移角度A，該角度A在25至40度的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約30度。在 如圖所示的實(shí)施例中，四個(gè)狹槽58a-58d彼此以大約90度分開，并且提供 四個(gè)對(duì)應(yīng)的鉸鏈槽60，每個(gè)鉸鏈槽相對(duì)于所對(duì)應(yīng)的一個(gè)狹槽58a-58d偏 移。雖然每個(gè)鉸鏈槽60都顯示為徑向取向(即，平行或大致平行于輪轂 22的半徑方向)但它們也可以具有其它取向。例如，每個(gè)鉸鏈槽60都可 與其相關(guān)(相鄰)的狹槽58a-58d同軸。
形成外部輪轂22的合適材料包括(例如)金屬，例如鋁或不銹鋼；塑 料，諸如聚氯乙烯(PVC)、含有丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)的苯乙烯、熱塑 性塑料(諸如聚乙烯、尼龍或聚酯)、熱固性塑料(諸如某些聚酯、橡膠 或環(huán)氧樹脂)、此類塑料的共混物或混合物；或其它合適的巻軸組件材 料。
圖3示出了示例性可移動(dòng)構(gòu)件24的透視圖。該構(gòu)件24能夠像鉸鏈一 樣樞轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，具有與后端72相對(duì)的前端70、以及巻繞表面74 (通稱)和 支承表面76。
在所示實(shí)施例中，前端70是由薄材料(例如成型的不銹鋼鋼板)構(gòu)成 的彎曲部分，該彎曲部分波浪起伏以限定弧形區(qū)段，該弧形區(qū)段的突出部 分包括巻繞表面74。后端72限定了與第二耳部78b相對(duì)的第一耳部78a、 和鉸鏈插片80。后端72構(gòu)造為可樞轉(zhuǎn)地連接到第一輪轂22 (圖2A)上。 就這一點(diǎn)而言， 一個(gè)實(shí)施例提供了第一耳部78a中的孔82a，該第一耳部 78a被構(gòu)造為與第一輪轂22的孔62a (圖2A)對(duì)準(zhǔn)；和第二耳部78b中的 孔82b，該第二耳部78b被構(gòu)造為與第一輪轂22的孔62b (圖2A)對(duì)準(zhǔn)； 以及鉸鏈插片80，該鉸鏈插片80被構(gòu)造為被鉸鏈槽60 (圖2A)接納。這 樣，可移動(dòng)構(gòu)件24可在后端72處連接與第一輪轂22，而前端70可相對(duì) 于外表面54 (圖2A、 2B)自由移動(dòng)。
可以使用其它機(jī)構(gòu)將后端72可樞轉(zhuǎn)地連接到輪轂22的外表面54上。 例如，可在后端72處使用連續(xù)的鉸接邊緣，或可以使用活動(dòng)鉸鏈(尤其是 可移動(dòng)構(gòu)件24 (或至少其后端)是由柔韌的塑料形成時(shí))。
12在所示實(shí)施例中，巻繞表面74與支承表面76相對(duì)，巻繞表面74位于 構(gòu)件24的最上端的延伸部分處，并且支承表面76位于構(gòu)件24的最下端的 延伸部分處。改變鄰近前端70的彎曲部分的幾何形狀，就可改變巻繞表面 74和支承表面76間的距離，繼而可改變組件20 (圖1)的有效外部巻軸 直徑，下文將進(jìn)行更詳細(xì)的描述。
一般來講，形成可移動(dòng)構(gòu)件24的合適的材料包括(例如)金屬，諸如 鋁或不銹鋼；塑料，諸如PVC、含有ABS的苯乙烯、熱塑性塑料(例如聚 乙烯、尼龍或聚酯)、熱固性塑料(諸如某些聚酯、橡膠或環(huán)氧樹脂)、 此類塑料的共混物或混合物；或其它合適的巻軸組件材料。
圖4A示出了圖1所示的第二輪轂26的透視圖。第二輪轂26具有與第 二端部102相對(duì)的第一端部100;與內(nèi)表面106相對(duì)的外部周邊表面104; 和多個(gè)過渡區(qū)108a、 108b、 108c、 108d (過渡區(qū)108b和108c在視圖中被 遮住)。每個(gè)過渡區(qū)108a-108d都具有各自的凹陷部116a-116d和各自的 斜坡118a-118d (斜坡118b和118c在視圖中被遮住)。
在一些情況下，輪轂26為內(nèi)部輪轂，如上所述，第一輪轂22 (圖 2A)可圍繞該內(nèi)部輪轂在第一和第二旋轉(zhuǎn)位置間旋轉(zhuǎn)(并且反之亦然)。 第二輪轂26的第二端部102可包括定位部114，定位部114構(gòu)造為在輪轂 22、 26被選擇性地鎖定在第一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)與槽64 (圖2A)對(duì)準(zhǔn)并且接納 鎖定機(jī)構(gòu)32 (圖1)的一部分。
輪轂26具有長(zhǎng)度L2，優(yōu)選的是該長(zhǎng)度L2稍微大于外部輪轂22的長(zhǎng) 度Ll。在示例性實(shí)施例中，L2可在3至4英寸(7.6至10. 2厘米)的范 圍內(nèi)，優(yōu)選地為約3.56英寸(9.04厘米)，但應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以為 長(zhǎng)度L2選擇其它的尺寸。例如，在小型應(yīng)用中，L2可小于1英寸(2.54 厘米)，而在大型工業(yè)應(yīng)用中，L2可大于4英寸(10.2厘米)。
圖4B示出了第二輪轂26的剖視圖。相對(duì)于圖4A來說，圖4B的剖視 圖的取向?yàn)閺牡谝欢瞬?00朝向第二端部102。每個(gè)過渡區(qū)108a-108d都 包括各自的凹陷部116a-116d和各自的斜坡118a-118d。在示出的實(shí)施例 中，每個(gè)凹陷部116a-116d都限定了穿過第二輪轂26的通道，并且每個(gè)斜 坡118a-118d (例如斜坡118a)都包括斜坡表面120和斜坡頂端122，其中斜坡表面120與周邊表面104鄰接，并且徑向向內(nèi)延伸。根據(jù)需要，斜
坡表面120可為直的或彎曲的(無論均勻彎曲的還是凸起的)。
優(yōu)選的是，斜坡表面120與周邊表面104平滑連接，而不是突然連 接，平滑的連接通過半徑Rl來表征。從而過渡區(qū)108a從周邊表面104徑 向向內(nèi)過渡到與其相符的具有半徑R1的平滑連接處，然后過渡到斜坡表面 120并且最終過渡到斜坡頂端122。斜坡頂端122也可以為圓形。
斜坡118a的半徑為Rl的部分與外部周邊表面104連續(xù)，并且限定了 物體沿過渡區(qū)108a移動(dòng)的最大勢(shì)能位置，所述物體例如為可移動(dòng)構(gòu)件24 的支承表面76 (圖3)。就這一點(diǎn)而言，可將斜坡118a視為勢(shì)能表面，其 中當(dāng)物體所處的位置越接近半徑Rl時(shí)，物體在斜坡118a上的勢(shì)能越大， 并且當(dāng)物體向斜坡頂端122移動(dòng)時(shí)，其勢(shì)能降低。也就是說，在不存在其 它約束的情況下(例如圖1的鎖定機(jī)構(gòu)32提供的約束)，布置在半徑Rl 處的物體傾向于向斜坡頂端122移動(dòng)以達(dá)到具有較低勢(shì)能的狀態(tài)。
第二輪轂26的直徑D2小于第一輪轂22的直徑Dl (圖2B)，并且優(yōu) 選的是，第二輪轂26的尺寸和構(gòu)造設(shè)定為以同軸的布置方式裝配在第一輪 轂22內(nèi)，使得這兩個(gè)輪轂22、 26可彼此獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。在示例性實(shí)施例 中，D2在3至3.5英寸(7.6至8.9厘米)的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約3. 25英 寸(8.26厘米)。第二輪轂26也具有在周邊表面104和內(nèi)表面106間延 伸的壁厚T2，該壁厚T2在示例性實(shí)施例中在0. 25至0. 75英寸(0. 64至 1.91厘米)的范圍內(nèi)，優(yōu)選地為約0.5英寸(1.27厘米)。
形成內(nèi)部輪轂26的合適的材料包括(例如)金屬，例如鋁或不銹鋼； 塑料，例如PVC、含有ABS的苯乙烯、熱塑性塑料(例如聚乙烯、尼龍或 聚酯)、熱固性塑料(例如某些聚酯、橡膠或環(huán)氧樹脂)、此類塑料的共 混物或混合物；或其它合適的巻軸組件材料。
圖5A示出了巻軸組件20的凸緣28的俯視圖。在示例性實(shí)施例中，凸 緣28的形狀為環(huán)形，并且包括環(huán)形臺(tái)階130，該環(huán)形臺(tái)階130的尺寸被設(shè) 置為可接納第二 (內(nèi)部)輪轂26 (圖1)。參考圖1，可將凸緣28連接到 內(nèi)部輪轂26上以便形成端部擋板，該端部擋板使內(nèi)部輪轂26在外部輪轂 22內(nèi)保持居中，同時(shí)允許兩者間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。為此，凸緣28可形成"圓 筒"的一端，輪轂22圍繞該"圓筒"旋轉(zhuǎn)。在示例性實(shí)施例中，凸緣28具有直徑D3，該直徑D3在3. 75英寸至4. 2英寸(9. 53至10. 67厘米)的 范圍內(nèi)，并且優(yōu)選地為約4.0英寸(10.2厘米)。
圖5B示出了凸緣28的剖視圖。在示例性實(shí)施例中，環(huán)形臺(tái)階130的 直徑約等于第二輪轂26的直徑D2，使得環(huán)形臺(tái)階130可接納第二輪轂26 的第一端部100。凸緣28通過任何已知的緊固機(jī)構(gòu)(例如螺栓、螺釘、焊 接接頭、粘合劑等)固定到或用其它方式連接到第二輪轂26上。
形成凸緣28的合適的材料包括(例如)金屬，例如鋁或不銹鋼；塑 料，例如PVC、含有ABS的苯乙烯、熱塑性塑料(例如聚乙烯、尼龍或聚 酯)、熱固性塑料(例如某些聚酯、橡膠或環(huán)氧樹脂)、此類塑料的共混 物或混合物；或其它合適的巻軸組件材料。
圖6示出了巻軸組件20的端板30的俯視圖。端板30具有凹口 140和 形成在凹口 140內(nèi)的蓋定位部142，其中凹口 140的尺寸被設(shè)置為可滑動(dòng) 地接納鎖定機(jī)構(gòu)32 (圖1)。
凹口 140可沿端板30的外部周邊延伸以限定在第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋 轉(zhuǎn)位置間接納鎖定機(jī)構(gòu)32 (圖1)的接口。就這一點(diǎn)而言，凹口 140沿端 板30的周邊弧長(zhǎng)包夾角度B，該角度B優(yōu)選地在20至40度的范圍內(nèi)，優(yōu) 選地為約30度，但也可以采用其它弧長(zhǎng)。
在示例性實(shí)施例中，端板30連接到第二輪轂26上并且限定了蓋板直 徑，該蓋板直徑被選擇為大約與第一輪轂22的直徑Dl相同，或至少不大 于直徑Dl。這樣，當(dāng)組件20 (圖1)處于收縮狀態(tài)時(shí)(即輪轂22、 26處 于第二旋轉(zhuǎn)位置)，可通過使巻筒材料越過端板30從組件20滑離的方式 將巻繞好的巻筒材料從組件20上移除?？赏ㄟ^任何己知的緊固機(jī)構(gòu)(例如 螺栓、螺釘、焊接接頭、粘合劑等)將端板30連接到第二輪轂26上。
可通過任何已知的方法在端板30內(nèi)形成凹口 140，無論是通過機(jī)械加 工或用其它方法從初始完整(完全圓形)的圓盤上去除材料，還是通過形 成圖6中所示形狀的端板而無需任何材料去除步驟。優(yōu)選的是，凹口 140 的第一部分141的半徑大小在幾何學(xué)上對(duì)應(yīng)于第二 (內(nèi)部)輪轂26的半徑 (D2的一半)。也就是說，裝配時(shí)，凹口 140的第一部分141與第二輪轂 26的周邊表面104對(duì)齊。
15端板30包括在凹口 140內(nèi)突出的蓋定位部142。當(dāng)端板30連接到第 二輪轂26上(圖4A)時(shí)，蓋定位部142與形成在第二輪轂26內(nèi)的定位部 114 (圖4A)對(duì)準(zhǔn)。在操縱鎖定機(jī)構(gòu)32 (圖1)以使輪轂22禾n/或26旋轉(zhuǎn) 到第一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，隨第一輪轂22相對(duì)于第二輪轂26旋轉(zhuǎn)，形成在第一 輪轂22 (圖2A)內(nèi)的槽64移動(dòng)，使得槽64與定位部114和蓋定位部142 對(duì)準(zhǔn)。
形成端板30的合適的材料包括(例如)金屬，例如鋁或不銹鋼；塑 料，例如PVC、含有ABS的苯乙烯、熱塑性塑料(例如聚乙烯、尼龍或聚 酯)、熱固性塑料(例如某些聚酯、橡膠或環(huán)氧樹脂)、此類塑料的共混 物或混合物；或其它合適的巻軸組件材料。
圖7示出了裝配到端板30上的鎖定機(jī)構(gòu)32的剖視圖。該鎖定機(jī)構(gòu)32 包括具有插片150的把手34;偏移的有肩螺釘152;凸臺(tái)154，其大小 被設(shè)置為可接納螺釘152;和彈簧156，其被構(gòu)造為相對(duì)于螺釘152偏壓把 手34。雖然圖7中示出的凸臺(tái)154和端板30為在裝配鎖定機(jī)構(gòu)32期間連 接的分開的零件，但應(yīng)當(dāng)理解的是，也可以將凸臺(tái)154和端板30形成為單 個(gè)零件。參考圖6，在將鎖定機(jī)構(gòu)32裝配到端板30上時(shí)，插片150可以 沿凹口 140在鎖定位置(插片150被固定在蓋定位部142內(nèi))和未鎖定位 置(插片150未被固定在蓋定位部142內(nèi))之間移動(dòng)，并且可以沿凹口 140的第一部分141自由移動(dòng)到例如與蓋定位部142相對(duì)的位置。
裝配后，將有肩螺釘152旋入凸臺(tái)154內(nèi)以將把手34連接到端板30 上，使得把手34能夠相對(duì)于端板30旋轉(zhuǎn)。在把手34和端板30間設(shè)置有 間隙以允許此類旋轉(zhuǎn)。當(dāng)把手34處于鎖定位置并且第一和第二輪轂處于第 一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，彈簧156相對(duì)于端板30 (以及凹口 140)偏壓把手34，以 迫使插片150與蓋定位部142牢固結(jié)合。
從此位置開始，操作者可握住把手34，首先向徑向向外的方向手動(dòng)推 動(dòng)把手34以壓縮彈簧156，并且使插片150脫離蓋定位部142，然后手動(dòng) 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)把手以使得插片150沿凹口 140的第一部分141移動(dòng)，直到插 片150到達(dá)凹口 140的端部。在此旋轉(zhuǎn)過程中，由于把手的插片150與輪 轂22的槽64可滑動(dòng)地接合，所以(外部)第一輪轂22與把手同時(shí)旋轉(zhuǎn) (參見圖8)。當(dāng)不能再進(jìn)一步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，即插片150到達(dá)凹口 140的端部并且與凹口的側(cè)壁接觸時(shí)，第一和第二輪轂被定向?yàn)樘幱谏鲜龅牡?二旋轉(zhuǎn)位置。要將輪轂返回到第一旋轉(zhuǎn)位置，操作者只需握住把手34并手
動(dòng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)把手34，直到插片150接觸凹口 140的相對(duì)側(cè)壁(接近蓋定 位部142的側(cè)壁)為止，于是彈簧156迫使把手徑向向內(nèi)移動(dòng)，使得插片 150再次與蓋定位部142接合。應(yīng)當(dāng)理解的是，可容易地修改巻軸組件以 顛倒旋轉(zhuǎn)把手34的方向，使得將巻軸組件從第一 (伸展)旋轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)換到 第二 (收縮)旋轉(zhuǎn)位置需要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)把手，而將巻軸組件從第二 (收 縮)旋轉(zhuǎn)位置轉(zhuǎn)換到第一 (伸展)旋轉(zhuǎn)位置需要順時(shí)針旋轉(zhuǎn)把手。
一般來講，形成把手34和凸臺(tái)154的合適的材料包括(例如)金屬， 例如鋁或不銹鋼；塑料，例如PVC、含有ABS的苯乙烯、熱塑性塑料(例 如聚乙烯、尼龍或聚酯)、熱固性塑料(例如某些聚酯、橡膠或環(huán)氧樹 脂)、此類塑料的共混物或混合物；或其它合適的巻軸組件材料。
圖8示出了最終裝配完成的巻軸組件20的透視圖。凸緣28和端板30 連接到第二 (內(nèi)部)輪轂26 (圖1和圖4A)上，以形成組件20的圓筒， 第一 (外部)輪轂22圍繞該圓筒旋轉(zhuǎn)(應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它實(shí)施例中， 可將組件20構(gòu)造為使得組件20的操作需要相對(duì)于第一輪轂22旋轉(zhuǎn)第二輪 轂26)。這樣，第一輪轂22同軸設(shè)置在第二輪轂26上，并且可轉(zhuǎn)動(dòng)地保 持在凸緣28和端板30之間。
把手34連接到凸臺(tái)154 (圖7)上，使得把手34和第一輪轂22都相 對(duì)于端板30和第二輪轂26旋轉(zhuǎn)。就這一點(diǎn)而言，把手34的插片150接納 在第一輪轂22的槽64內(nèi)，使得把手34和第一輪轂22 —同運(yùn)動(dòng)。如圖8 所示，將把手34的插片150固定在鎖定位置，使得輪轂22、 26保持在第 一旋轉(zhuǎn)位置。在此位置，巻繞表面74偏離(高于)第一輪轂22的外表面 54以限定組件20的伸展?fàn)顟B(tài)，此時(shí)有效外部巻軸直徑(與下述的收縮狀 態(tài)相比)增加或擴(kuò)大。
圖9A示出了處于伸展?fàn)顟B(tài)的已裝配巻軸組件20的剖視圖(例如，輪 轂22、 26處于第一旋轉(zhuǎn)位置)。第二輪轂26同軸設(shè)置在第一輪轂22內(nèi)， 并且可移動(dòng)構(gòu)件24沿后端72可樞轉(zhuǎn)地連接到第一輪轂22上。可移動(dòng)構(gòu)件 24的支承表面76位于斜坡118的半徑為Rl的部分和第一側(cè)120附近，使 得巻繞表面74背離第一輪轂22的外表面54升高，以限定組件20的伸展
17外部巻軸直徑D,。(作為參考點(diǎn)，組件20限定了處于收縮狀態(tài)時(shí)的收縮
外部巻軸直徑D^，其中D,小于D,。伸展?fàn)顟B(tài)和收縮狀態(tài)也都具有相應(yīng)的 有效直徑，伸展?fàn)顟B(tài)的有效直徑不大于Dmax，但大于收縮狀態(tài)的有效直徑， 收縮狀態(tài)的有效直徑不大于Dmin)。在操作中，當(dāng)巻筒材料巻繞在巻繞表面 74上時(shí)，通過第二輪轂26的外部周邊表面104 (圖4B)沿支承表面76支 承可移動(dòng)構(gòu)件24，使得巻繞表面74支撐與巻筒材料的高巻繞張力相關(guān)的 大負(fù)載。
如圖9A所示，將輪轂22、 26選擇性地鎖定在第一旋轉(zhuǎn)位置，使得支 承表面76保持在半徑為Rl的部分附近，但有沿斜坡118從斜坡118的第 一側(cè)120向斜坡頂端122徑向向內(nèi)滑動(dòng)的傾向。因此，當(dāng)在第一旋轉(zhuǎn)位置 時(shí)，可移動(dòng)構(gòu)件24被布置為使巻繞表面74所限定的外部巻軸直徑D^ (處 于伸展?fàn)顟B(tài))位于第一輪轂22的外表面54的外部。
這樣，可組合多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24的巻繞表面74以防止巻筒材料巻繞 在第一輪轂22的外表面54上。通過適當(dāng)布置足夠數(shù)量的可移動(dòng)構(gòu)件，并 且?guī)嗇S組件20處于伸展?fàn)顟B(tài)，巻繞的巻筒材料可以從一個(gè)巻繞表面74延 伸至另一個(gè)巻繞表面，而不會(huì)接觸第一輪轂22的外表面54。
可選擇性地對(duì)可移動(dòng)構(gòu)件24的前端70附近的起伏形狀的尺寸進(jìn)行設(shè) 置，使得組件20的處于伸展?fàn)顟B(tài)的外部巻軸直徑D^顯著地大于處于收縮 狀態(tài)的外部巻軸直徑D ,in (例如，D,可以在名義上等于第一輪轂22的直徑 Dl)。例如，D,可以在比D^大1%至100%的范圍內(nèi)。優(yōu)選的是，D^在比 D^大20%至60%的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)Dl和U勻等于約3.75英寸(9.53 厘米)時(shí)，D,可以為約4.5英寸(11.43厘米)，使得D,比D^大約 25%。應(yīng)注意的是，同樣的范圍(1至100%和20至60%)也適用于巻軸組 件處于伸展和收縮狀態(tài)時(shí)的有效巻軸直徑。
可選擇性地對(duì)外部巻軸直徑D^的大小進(jìn)行設(shè)置以適應(yīng)圍繞組件20巻 繞的巻筒材料的彈性。例如，對(duì)于圍繞組件20巻繞的巻筒材料具有低彈性 (例如金屬薄膜/箔)的應(yīng)用，可將外部巻軸直徑D,選擇為在比D^大約 1%至5%的范圍內(nèi)。也就是說，在組件20轉(zhuǎn)換到收縮狀態(tài)(即，輪轂旋轉(zhuǎn) 到第二旋轉(zhuǎn)位置，例如，如圖10所示)之后，可將巻繞在伸展組件20上
18的基本上非彈性的巻筒材料從組件20移除，即使當(dāng)伸展?fàn)顟B(tài)的巻軸直徑 U又稍微大于收縮狀態(tài)的巻軸直徑D^時(shí)(例如，大于1至5%)也一樣。
相反，對(duì)于彈性的易拉伸巻筒材料，伸展?fàn)顟B(tài)的巻軸直徑D,更顯著 地大于收縮狀態(tài)的巻軸直徑Dmin (例如大5至100%)。當(dāng)巻繞在巻軸組件 上時(shí)，彈性巻筒材料通常拉伸，形成徑向向內(nèi)的靜負(fù)載。在巻繞期間靜負(fù) 載由組件承受，但應(yīng)在巻繞完成后基本釋放，以允許移除巻繞好的巻筒。 這通過使巻軸組件從伸展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換到收縮狀態(tài)來完成，其中收縮狀態(tài)與伸 展?fàn)顟B(tài)相比足夠小(伸展?fàn)顟B(tài)下的直徑或有效直徑充分地大于收縮狀態(tài)下 的直徑或有效直徑)，以使得靜負(fù)載基本上被釋放。
圖9B示出了如圖9A所示的處于伸展?fàn)顟B(tài)的巻軸組件20的剖視圖， 而且還示出了圍繞巻軸組件繃緊巻繞的巻筒材料158。多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24 防止巻筒材料158與第一輪轂22的外表面54接觸。此外，每個(gè)巻繞表面 74包括主巻繞表面159和次巻繞表面160，其中主巻繞表面159從組件20 的中心延伸出最大徑向距離(從而限定了伸展?fàn)顟B(tài)的外部巻軸直徑D ax)。 就這一點(diǎn)而言，"巻繞表面"是指當(dāng)巻筒材料圍繞巻軸巻繞(或纏繞) 時(shí)，巻筒材料所接觸的表面(通常在巻軸處于其伸展?fàn)顟B(tài)時(shí))。應(yīng)注意的 是，可對(duì)可移動(dòng)構(gòu)件24的形狀進(jìn)行修改，以使得在每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件上僅形 成一個(gè)巻繞表面(例如，主巻繞表面159)，或在每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件上形成 兩個(gè)或更多個(gè)分開的巻繞表面。此外，如果可移動(dòng)構(gòu)件的形狀不能阻止巻 筒材料與第一輪轂22的外表面54接觸，則也可以使此類外表面54的多個(gè) 部分成為巻繞表面。然而，對(duì)于圖9B的構(gòu)造，當(dāng)巻筒材料158巻繞在組件 20上時(shí)，巻繞表面159、 160支承巻筒材料158并且限定巻筒材料158的 巻繞路徑161。這樣，巻筒材料158與每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24上的截然不同的 巻繞表面159、 160接觸。因此，取決于可移動(dòng)構(gòu)件的形狀或設(shè)計(jì)，最初作 為巻繞表面74的表面可包括兩個(gè)或更多個(gè)分立的、非鄰接的巻繞表面。
優(yōu)選的是，將每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24在輪轂上成形并且定向，使得在巻軸 組件處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，可移動(dòng)構(gòu)件的支承巻筒材料的最大靜負(fù)載的部分沿 大致平行于此負(fù)載方向的方向延伸，以獲得最大的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。參見圖 9B和9C，在組件處于伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，繃緊巻繞的巻筒材料158的靜負(fù)載方向 大致徑向向內(nèi)朝向輪轂22、 26的旋轉(zhuǎn)中心，并且每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24的支承巻筒材料最大靜負(fù)載的部分(即，在主巻繞表面159和支承表面76間的 部分)也大致徑向向內(nèi)延伸。
巻繞路徑161無需為圓形；事實(shí)上，它通常不是精確的圓形。例如，
如圖所示，巻繞路徑161為非圓形，并且從一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24的主巻繞表 面159越過可移動(dòng)構(gòu)件24到達(dá)周向相鄰的可移動(dòng)構(gòu)件24的次巻繞表面 160?？墒褂脦喞@路徑161的周長(zhǎng)來計(jì)算有效(伸展?fàn)顟B(tài))外部巻軸直徑， 即用巻繞路徑周長(zhǎng)除以n。因此，直徑為有效直徑的圓具有與一圈巻繞路 徑161的長(zhǎng)度相等的周長(zhǎng)。
雖然示出了四個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在所得組件被構(gòu)造 為可使伸展?fàn)顟B(tài)下的有效外部巻軸直徑比收縮狀態(tài)下的有效外部巻軸直徑 大1至100%或更多(或20至60%)的情況下，甚至可以僅提供一個(gè)可移動(dòng) 構(gòu)件24。
圖9C示出了與巻軸組件20的其它部件分開的可移動(dòng)構(gòu)件24的自由體 受力圖的透視圖?？梢苿?dòng)構(gòu)件24通過耳部78a、 78b和鉸鏈插片80固定到 第一輪轂22上。雖然構(gòu)件24優(yōu)選地由具有足夠剛度的金屬或其它材料構(gòu) 成，以支承已巻繞的巻筒材料的靜負(fù)載而基本上不會(huì)明顯變形，但構(gòu)件24 的構(gòu)造(例如，在一個(gè)平面內(nèi)為弧形或彎曲形狀，而在正交平面內(nèi)為平坦 或筆直形狀的沖壓金屬板或薄板)也優(yōu)選地允許可移動(dòng)構(gòu)件24的前端70 響應(yīng)由巻筒材料158 (圖9B)所施加的力進(jìn)行少量的彎曲或旋轉(zhuǎn)。這樣， 前端70響應(yīng)巻繞力，并且優(yōu)選和自動(dòng)地相對(duì)于巻軸組件20的軸線移動(dòng)， 以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤巻筒材料158，下文將對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的描述?？梢苿?dòng)構(gòu) 件24包括中心縱向軸線C和與前端70橫向?qū)R的橫向軸線T。巻軸組件 具有旋轉(zhuǎn)軸線A (即，圖9C所示自由空間中的軸線，但應(yīng)當(dāng)理解的是，軸 線A與圖9B所示的Dl和D2的交點(diǎn)重合)。當(dāng)作為巻軸組件20的一部分 被裝配時(shí)，可移動(dòng)構(gòu)件24通過耳部78a、 78b固定到第一輪轂22上，使得 前端70相對(duì)于后端72懸臂式布置。在可移動(dòng)構(gòu)件能夠撓曲的意義上講， 巻繞表面74的第一側(cè)面162和相對(duì)的第二側(cè)面164可相對(duì)于固定的后端 72平移和旋轉(zhuǎn)。具體地講，側(cè)面162、 164可圍繞中心縱向軸線C旋轉(zhuǎn)并 且相對(duì)于第一輪轂22平移，以響應(yīng)整個(gè)巻筒材料寬度上的不同張力相對(duì)于 巻軸組件軸線A獨(dú)立地、自動(dòng)地以及正確地調(diào)節(jié)前端70的橫向軸線T的取
20向，從而當(dāng)巻繞巻筒材料時(shí)，巻筒材料保持居中地位于巻軸組件上，而不 是象拉開的望遠(yuǎn)鏡那樣越來越遠(yuǎn)離巻軸組件。
從巻筒材料158 (圖9B)傳遞到可移動(dòng)構(gòu)件24上的巻繞力可能是失衡 的，并且可能會(huì)潛在地在巻繞的巻筒材料158中引起不平衡的累積。然 而，可移動(dòng)構(gòu)件24響應(yīng)巻繞的巻筒材料158中的這種不平衡，并且會(huì)形成 自動(dòng)跟蹤特征，由此每個(gè)側(cè)面162、 164獨(dú)立于外部輪轂22自由移動(dòng)并且 自動(dòng)調(diào)節(jié)前端70的取向，使得橫向軸線T相對(duì)于巻軸組件軸線A進(jìn)行相應(yīng) 的調(diào)節(jié)(例如對(duì)齊)。
在巻繞巻筒材料158期間，巻筒材料158厚度的變化以及巻筒材料 158外部力的變化，均可導(dǎo)致沿巻繞表面74對(duì)巻筒材料158的側(cè)向跟蹤出 現(xiàn)不平衡。不希望受理論的約束，據(jù)信可移動(dòng)構(gòu)件24的懸臂式前端70在 巻繞期間進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和平移，以適應(yīng)不平衡的力并且校正對(duì)巻筒材料158的 側(cè)向跟蹤相對(duì)于巻繞表面74的可能變化。
例如，參見圖9A-9C，如果巻筒材料158的巻繞力不平衡，使得側(cè)面 162上的巻繞力大，而側(cè)面164上的巻繞力小，則側(cè)面162向下?lián)锨?(即，支承表面76的該側(cè)面沿斜坡118輕微向下移動(dòng))。從而，側(cè)面164 變得相對(duì)于162升高，并且橫向軸線T變得與巻軸組件的軸線A不對(duì)齊。 在巻繞巻筒材料時(shí)，這種通常被認(rèn)為不穩(wěn)定的傾斜位置可適應(yīng)巻筒材料中 的不平衡力，并保持巻筒材料在巻軸組件上居中。其后，如果巻繞力在整 個(gè)巻筒材料上變得平衡或如果它們變得反向不平衡(側(cè)面164上的巻繞力 大，而側(cè)面162上的巻繞力小)，前端70可響應(yīng)這些變化的力進(jìn)行平移和 旋轉(zhuǎn)，以相對(duì)于巻軸組件軸線A重新定向橫向軸線T。因此，可移動(dòng)構(gòu)件 24的設(shè)計(jì)允許其響應(yīng)不平衡力或變化的橫維力或張力而進(jìn)行輕微的撓曲， 起到一種"獨(dú)立懸架"的作用，以允許巻繞表面的橫向軸線響應(yīng)不平衡力 或變化的力而相對(duì)于巻軸軸線A重新定向，從而保持巻筒材料在巻繞期間 在巻軸組件上居中。
應(yīng)注意的是，提供自動(dòng)跟蹤特征的可移動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)造可適用于多種巻 軸組件，包括可能只具有一個(gè)輪轂的巻軸組件，以及其它傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的巻軸 組件。圖10示出了處于第二旋轉(zhuǎn)位置的輪轂22、 26的剖視圖，該位置使得 巻軸組件20處于收縮或縮回狀態(tài)。在收縮狀態(tài)下，可移動(dòng)構(gòu)件24樞轉(zhuǎn)， 使得巻繞表面74 (相對(duì)于伸展?fàn)顟B(tài)下的空間位置)縮回，并且組件20通 過大約等于Dl (第一輪轂22的直徑)的外部巻軸直徑D^來表征。在從伸 展?fàn)顟B(tài)到收縮狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中，通過移動(dòng)把手34 (圖8)，來手動(dòng)使第一輪 轂22和第二輪轂26相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。也就是說，輪轂22、 26從第一旋轉(zhuǎn) 位置(圖9A、 9B)旋轉(zhuǎn)至第二旋轉(zhuǎn)位置，其中在第一旋轉(zhuǎn)位置時(shí)支承表面 76接近斜坡118的第一側(cè)120，在第二旋轉(zhuǎn)位置時(shí)支承表面76被凹陷部 116接納。
從第一旋轉(zhuǎn)位置到第二旋轉(zhuǎn)位置的移動(dòng)過程中，第一輪轂22相對(duì)于第 二輪轂26按照箭頭170的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，使得可移動(dòng)構(gòu)件24的支承表面 76沿斜坡118移動(dòng)，從斜坡118的第一側(cè)120徑向向內(nèi)經(jīng)過斜坡頂端 122，并被凹陷部116所接納，使巻繞表面74向內(nèi)回縮，并且組件20處于 收縮狀態(tài)。
優(yōu)選地將伸展?fàn)顟B(tài)下的支承表面76布置在接近斜坡118的第一側(cè)120 的相對(duì)最大勢(shì)能位置處。因此，可移動(dòng)構(gòu)件24自然地傾向于移動(dòng)至與較低 勢(shì)能位置相關(guān)的位置，例如當(dāng)支承表面76移動(dòng)到接近斜坡頂端122的位置 時(shí)所達(dá)到的位置。通過向內(nèi)的壓縮力來加強(qiáng)這種伸展?fàn)顟B(tài)下的準(zhǔn)平衡狀 態(tài)，該向內(nèi)的壓縮力由巻繞在巻繞表面74上的已巻繞巻筒材料施加。
其后，當(dāng)操作者想要移除已巻繞的巻筒材料時(shí)，他或她可通過把手34 手動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪轂22、 26，使得組件20轉(zhuǎn)換到圖10的收縮狀態(tài)。如上所述， 當(dāng)巻筒材料巻繞在巻繞表面74上時(shí)，組件20傾向于向圖10的收縮狀態(tài)轉(zhuǎn) 換。在此收縮狀態(tài)，巻繞表面74優(yōu)選地向內(nèi)回縮，使得外部巻軸直徑1 或有效外部巻軸直徑減小至大致等于Dl (外部輪轂22的直徑)，從而可 將已巻繞的巻筒材料方便地從收縮的組件20上移除。
在可供選擇的巻軸組件中，與上述內(nèi)容相比，可將第一和第二輪轂的 作用至少部分地顛倒。例如，如果在外部輪轂中提供大小適當(dāng)?shù)莫M槽，則 可移動(dòng)構(gòu)件可延伸穿過這些狹槽，以使得后沿可樞轉(zhuǎn)地連接到內(nèi)部輪轂 上。此外，可在外部輪轂中為每一個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件提供凹陷部和斜坡，并且 可移動(dòng)構(gòu)件的支承表面(接近其前沿)可接合凹陷部，從而當(dāng)輪轂相對(duì)于
22彼此旋轉(zhuǎn)時(shí)可移動(dòng)構(gòu)件沿斜坡滑動(dòng)，迫使每個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件的巻繞表面徑向 向外或向內(nèi)，以分別形成該可供選擇的巻軸組件的伸展?fàn)顟B(tài)或收縮狀態(tài)。 圖11A示出了處于伸展?fàn)顟B(tài)的可供選擇的巻軸組件，圖11B示出了處于收 縮狀態(tài)的可供選擇的巻軸組件。
圖12示出了用于加工巻筒材料的系統(tǒng)的透視圖。該系統(tǒng)200包括退繞
心軸202，該退繞心軸旋轉(zhuǎn)地保持巻筒材料的供應(yīng)源204;分離工位206; 以及巻軸組件20a和20b，所述巻軸組件可旋轉(zhuǎn)地保持在巻筒材料的供應(yīng) 源204的下游。在可供選擇的實(shí)施例中，可以只采用組件20a、 20b中的一 個(gè)(例如組件20a)，或可以采用超過兩個(gè)組件。
退繞心軸202接納層疊巻筒材料供應(yīng)源204的巻繞好的巻筒，分離工 位206將巻筒材料供應(yīng)源204的層疊物分離成期望的輸出產(chǎn)品和一個(gè)或多 個(gè)剩余載體(或廢料)巻筒材料，并且?guī)嗇S組件20巻繞載體/廢料巻筒材 料以進(jìn)行后續(xù)的處理或回收利用。如下文所述，在一些情況下，巻筒材料 供應(yīng)源204的層疊物具有兩個(gè)載體/廢料巻筒材料，并且采用兩個(gè)巻軸組件 20a和20b以巻繞從分離工位206出來的兩個(gè)廢料巻筒材料。在其它實(shí)施 例中，僅提供巻軸組件20a和20b中之一來巻繞一個(gè)廢料巻筒材料，但應(yīng) 當(dāng)理解的是，當(dāng)要巻繞兩個(gè)以上的廢料巻筒材料時(shí)，可以有利地采用兩個(gè) 以上的巻軸組件。
退繞心軸202通常位于分離工位206的上游，并且位于一個(gè)和/或多個(gè) 巻軸組件20的上游。在一個(gè)實(shí)施例中，退繞心軸202由電動(dòng)機(jī)(未示出) 驅(qū)動(dòng)，通過控制面板207控制該電動(dòng)機(jī)。作為另外一種選擇，退繞心軸 202以及一個(gè)和/或多個(gè)巻軸組件20均受通過控制面板207控制的電動(dòng)機(jī) 的驅(qū)動(dòng)。退繞心軸202相對(duì)于一個(gè)和/或多個(gè)巻軸組件20的任何旋轉(zhuǎn)差別 都會(huì)在巻繞于一個(gè)和/或多個(gè)巻軸組件20上的廢料巻筒材料中形成巻緊張 力。
由于廢料巻筒材料常常隨后被處理掉或回收利用，所以希望將廢料巻 筒材料巻繞為繃緊壓縮的巻筒以使其尺寸最小化。傳遞到一個(gè)和/或多個(gè)巻 軸組件20上的巻緊張力可能非常大，而且在廢料巻筒材料是聚合物薄膜材 料的情況下，巻緊張力可以在1磅每線英寸(pli) (0.18千克每線厘米) (在允許廢料巻筒材料以最小張力"浮"在組件20上的應(yīng)用中)至50pli
23或更大的范圍內(nèi)。因此，朝向已巻繞巻筒的徑向向內(nèi)的壓縮力在幾磅力至 幾百磅力的范圍內(nèi)。例如，當(dāng)在巻繞某些基于薄膜的廢料巻筒材料時(shí)，示
出的具有四個(gè)不銹鋼可移動(dòng)構(gòu)件24的巻軸組件20可支承約400磅的壓縮 力，并且該壓縮力分布到四個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件24上。
巻筒材料的供應(yīng)源204包括背襯層210、覆蓋層212和呈多個(gè)薄膜帶 214形式的輸出產(chǎn)品。然而，在一些應(yīng)用中，覆蓋層212是可選的。在使 用期間，退繞心軸202退繞巻筒材料的供應(yīng)源204，并且分離工位206使 多個(gè)薄膜帶214與背襯層210和覆蓋層212分離。巻軸組件20a和20b將 廢料/多余背襯層210和覆蓋層212巻繞為無芯廢料巻筒。
在巻繞巻筒材料的示例性工藝中，控制面板207接收輸入數(shù)據(jù)并且驅(qū) 動(dòng)退繞心軸202，以將巻筒材料的供應(yīng)源204引導(dǎo)至分離工位206。分離工 位206使多個(gè)可用的薄膜帶214與背襯層210和覆蓋層212分離。相對(duì)于 圖12，巻軸組件20a圍繞伸展的巻繞表面74巻繞廢料背襯層210，而巻軸 組件20b圍繞相應(yīng)的伸展巻繞表面74巻繞廢料覆蓋層212。如上所述，廢 料層210、 212可以相當(dāng)大的巻緊張力水平巻繞在巻軸組件20a、 20b上。 這種繃緊巻繞的廢料層210、 212的巻筒可能會(huì)潛在地使塑料和/或纖維板 芯坍塌。
相比之下，每個(gè)巻軸組件20a、 20b均被構(gòu)造成能經(jīng)受高的巻緊張力， 即使當(dāng)巻筒材料僅由可移動(dòng)構(gòu)件的巻繞表面支承(巻軸組件處于伸展?fàn)?態(tài))并且與各自外部輪轂的外表面間隔開時(shí)也是如此。在將期望數(shù)量的薄 膜帶214從巻筒材料供應(yīng)源204分離后，可手動(dòng)使巻軸組件轉(zhuǎn)換到收縮狀 態(tài)，此時(shí)外部巻軸直徑U月顯小于伸展?fàn)顟B(tài)下的直徑D,，并且根據(jù)需要 1 可大約等于外部輪轂的直徑Dlc>然后可方便地移除和處理己巻繞的廢料 層210、 212材料。
圖13A示出了處于第一伸展旋轉(zhuǎn)位置的另一個(gè)巻軸組件300的剖視 圖。該巻軸組件300包括第一輪轂302;第二輪轂304，其相對(duì)于第一輪轂 302同軸設(shè)置；以及第一可移動(dòng)構(gòu)件306，其設(shè)置在第一輪轂302和第二輪 轂304之間。
第一輪轂302為外部輪轂，其具有外表面308、內(nèi)表面310和第一狹 槽312，該第一狹槽從外表面308延伸至內(nèi)表面310。第二輪轂304為內(nèi)部輪轂，其同軸設(shè)置在第一輪轂302內(nèi)，并且具有 外部周邊表面314和過渡區(qū)316。過渡區(qū)316包括凹陷部318和斜坡320， 其中斜坡320以徑向向內(nèi)的形式從與周邊表面314鄰接的第一側(cè)322延伸 至第二側(cè)324。優(yōu)選的是，斜坡320平滑地連接周邊表面314，而不是突然 連接。從而過渡區(qū)316從周邊表面314徑向向內(nèi)過渡，平滑地經(jīng)過斜坡 320過渡至與凹陷部318的最低處326相鄰的第二側(cè)324。
可將多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件306布置在多個(gè)對(duì)應(yīng)的狹槽312中，使得可移動(dòng) 構(gòu)件306與形成在第二輪轂304中的多個(gè)過渡區(qū)316相關(guān)聯(lián)?？晒┻x擇的 實(shí)施例可以使用一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或四個(gè)或更多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件306和對(duì)應(yīng) 的狹槽312。當(dāng)提供一個(gè)以上的狹槽312時(shí)，狹槽優(yōu)選地沿輪轂302的周 邊基本上等間距地布置。
可移動(dòng)構(gòu)件306具有與支承表面332相對(duì)的巻繞表面330。圖13A示 出了處于伸展?fàn)顟B(tài)的巻軸組件300，其中巻繞表面330限定了比巻軸組件 300的直徑DD大的外部巻軸直徑或有效直徑，該直徑DD在外部輪轂302 的兩個(gè)相對(duì)外表面308之間延伸。
例如，直徑DD橫穿第一輪轂302的中心并且延伸至第一輪轂302的相 對(duì)外表面308。巻繞表面330延伸超過直徑DD和第一輪轂302的外表面 308，超出的距離為H。在伸展?fàn)顟B(tài)下，可移動(dòng)構(gòu)件306的支承表面332接 觸斜坡320的第一側(cè)322，使得巻繞表面330從狹槽312向外凸出距離H， 到達(dá)外表面308之外(即，超過外表面308)的位置。這樣，伸展的可移 動(dòng)構(gòu)件306限定了組件300的外部巻軸直徑，該外部巻軸直徑比第一輪轂 302的直徑DD大距離H。如果將相同的可移動(dòng)構(gòu)件306布置在巻軸組件 300的相對(duì)側(cè)，則這兩個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件限定伸展?fàn)顟B(tài)的外部巻軸直徑，該外 部巻軸直徑比直徑DD大2H。根據(jù)圍繞巻軸組件300分布的可移動(dòng)構(gòu)件306 的數(shù)量，處于伸展?fàn)顟B(tài)的巻軸組件300的有效直徑比直徑DD大，但差值不 超過2H。例如，可提供足夠數(shù)量的可移動(dòng)構(gòu)件306并且使其圍繞巻軸組件 300的周邊分布，以使得可移動(dòng)構(gòu)件306的巻繞表面330進(jìn)行組合以防止 巻筒材料與第一輪轂302的外表面308接觸。
圖13B示出了處于第二旋轉(zhuǎn)位置(收縮狀態(tài))的巻軸組件300的剖視 圖。外部輪轂302相對(duì)于內(nèi)部輪轂按箭頭340的方向進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)?？梢苿?dòng)構(gòu)件306的支承表面332沿斜坡320移動(dòng)，從第一側(cè)322下移至凹陷部 318的最低處326。優(yōu)選的是，在從伸展?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)換至收縮狀態(tài)的過程中，可 移動(dòng)構(gòu)件306向凹陷部318縮回長(zhǎng)度約為H的一段距離，使得巻繞表面 330相對(duì)于外部輪轂302的外表面308齊平，或甚至縮入。
在如圖13B所示的收縮狀態(tài)中，支承表面332接近凹陷部318的最低 處326，使得可移動(dòng)構(gòu)件306幾乎與外表面308齊平。這樣，處于收縮狀 態(tài)的組件300的外部巻軸直徑和有效外部巻軸直徑大約等于外部輪轂302 的外部直徑DD。從而，組件300在如圖13A所示的伸展?fàn)顟B(tài)下的外部巻軸 直徑大于在如圖13B所示的收縮狀態(tài)下的外部巻軸直徑。
本文所述的各種巻軸組件提供無芯巻軸組件，其包括第一輪轂和相對(duì) 于第一輪轂同軸設(shè)置的第二輪轂，其中可通過手動(dòng)操作使第一和第二輪轂 在第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置間相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。該巻軸組件還包括一 個(gè)或多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件，所述可移動(dòng)構(gòu)件限定外部巻軸直徑(包括有效外部 巻軸直徑)，并且在第一旋轉(zhuǎn)位置處的伸展?fàn)顟B(tài)和第二旋轉(zhuǎn)位置處的收縮 狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，在伸展?fàn)顟B(tài)下的外部巻軸直徑大于在收縮狀態(tài)下的外部巻軸 直徑。
巻軸組件可被構(gòu)造成能經(jīng)受將巻筒材料的廢料巻筒直接高壓巻繞到巻 軸組件巻繞表面上。在上述方式中，巻繞表面在第二旋轉(zhuǎn)位置可收縮為收 縮狀態(tài)，以便能夠通過使巻筒從無芯巻軸組件上滑下的方式容易地移除由 巻筒材料形成的巻筒。
另外，巻軸組件可包括可移動(dòng)構(gòu)件，可移動(dòng)構(gòu)件被設(shè)計(jì)為可撓曲或以 其它方式移動(dòng)，以便能夠均衡跟蹤巻繞在可移動(dòng)構(gòu)件的巻繞表面上的巻筒 材料。從而，巻繞在巻繞表面上的巻筒材料均勻地巻緊，不會(huì)偏斜或偏 離。
根據(jù)需要，可移動(dòng)構(gòu)件的巻繞表面可以是可收縮的，而無需容易與巻 筒材料纏結(jié)的彈簧支承的移動(dòng)巻繞表面。
除非另外指明，否則本說明書和權(quán)利要求書使用的表達(dá)特征尺寸、數(shù) 量、和物理性能的所有數(shù)字均應(yīng)被理解為是由術(shù)語"約"修飾的。因此， 除非有相反的指示，否則上述說明書和后附權(quán)利要求書提出的數(shù)字參數(shù)均
26是近似值，這些近似值可以隨本領(lǐng)域的技術(shù)人員利用本文所公開的教導(dǎo)內(nèi) 容尋求獲得的所需特性而有所不同。
盡管本文圖示并描述了具體的實(shí)施例，但本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng) 當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可以用多種替代和/或等效的具 體實(shí)施方式來取代圖示及描述的具體實(shí)施例。該專利申請(qǐng)旨在涵蓋本文所 討論的具體實(shí)施例的所有修改形式或變體。因此，本發(fā)明僅由權(quán)利要求書 及其等同形式限定。
權(quán)利要求
1. 一種用于卷繞卷筒材料的卷軸組件，包括外部輪轂，其具有外表面、內(nèi)表面和第一狹槽，所述第一狹槽從所述外表面延伸至所述內(nèi)表面；內(nèi)部輪轂，其在至少第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置之間可旋轉(zhuǎn)地裝配在所述外部輪轂內(nèi)，所述內(nèi)部輪轂中具有第一凹陷部；以及第一可移動(dòng)構(gòu)件，其具有卷繞表面和支承表面；其中所述第一可移動(dòng)構(gòu)件被裝配為使得至少其一部分延伸穿過所述第一狹槽，并且使得在所述第一旋轉(zhuǎn)位置處，所述內(nèi)部輪轂與所述支承表面接觸，以將所述卷繞表面保持在伸出位置，并且在所述第二旋轉(zhuǎn)位置處，所述第一凹陷部接納所述支承表面，以將所述卷繞表面移至回縮位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件，其中所述第一凹陷部包括斜坡表 面。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的巻軸組件，其中當(dāng)所述內(nèi)部輪轂和外部輪轂 從所述第一旋轉(zhuǎn)位置旋轉(zhuǎn)至所述第二旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，所述支承表面沿 所述斜坡表面滑動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件，其中所述第一凹陷部包括位于所 述內(nèi)部輪轂中的貫穿狹槽。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的巻軸組件，其中在所述第二旋轉(zhuǎn)位置處，所 述支承表面延伸穿過所述貫穿狹槽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件，其中所述內(nèi)部輪轂具有壁厚，并 且所述巻繞表面的所述伸出位置和回縮位置限定了大于所述壁厚的 距離。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件，其中所述第一可移動(dòng)構(gòu)件具有接 近所述巻繞表面的前端和可樞轉(zhuǎn)地連接到所述外部輪轂上的后端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件，其中所述第一狹槽為從所述外表 面延伸至所述內(nèi)表面的多個(gè)狹槽中之一，所述第一凹陷部為所述內(nèi) 部輪轂中的多個(gè)凹陷部中之一，并且所述第一可移動(dòng)構(gòu)件為多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件中之一，所述多個(gè)可移動(dòng)構(gòu)件中的每一個(gè)都具有巻繞表面 和支承表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的巻軸組件，其中所述多個(gè)狹槽圍繞所述外部 輪轂的外周基本上等間距地分布，并且所述多個(gè)凹陷部圍繞所述內(nèi) 部輪轂的外周基本上等間距地分布。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的巻軸組件，其中每個(gè)所述巻繞表面都在所述第一旋轉(zhuǎn)位置處保持在伸出位置，并在所述第二旋轉(zhuǎn)位置處移動(dòng)至 回縮位置，并且處于所述伸出位置的所述巻繞表面形成所述巻軸組 件的最大有效直徑，處于所述回縮位置的所述巻繞表面形成所述巻 軸組件的最小有效直徑。
11. 一種用于巻繞巻筒材料的巻軸組件，所述巻軸組件包括第一輪轂，其具有外表面和內(nèi)表面；第一可移動(dòng)構(gòu)件，其形成用于接納巻筒材料的巻繞表面和支承表 面，所述巻繞表面可移動(dòng)至所述外表面外部的位置，以限定所述巻軸組件的外部巻軸直徑；以及第二輪轂，其相對(duì)于所述第一輪轂同軸設(shè)置，所述第二輪轂包括外 部周邊表面和第一過渡區(qū)，所述第一過渡區(qū)限定凹陷部和斜坡，所 述斜坡從第一側(cè)徑向向內(nèi)延伸至與所述第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)； 其中可手動(dòng)使所述第一輪轂和所述第二輪轂相對(duì)于彼此在第一旋轉(zhuǎn) 位置和第二旋轉(zhuǎn)位置間旋轉(zhuǎn)，在所述第一旋轉(zhuǎn)位置處，所述支承表 面接近所述斜坡的所述第一側(cè)，在所述第二旋轉(zhuǎn)位置處，所述支承 表面接近所述第二側(cè)，所述巻軸組件通過所述第一旋轉(zhuǎn)位置處的伸 展?fàn)顟B(tài)和所述第二旋轉(zhuǎn)位置處的收縮狀態(tài)來表征，在所述伸展?fàn)顟B(tài) 下的所述外部巻軸直徑比在所述收縮狀態(tài)下的所述外部巻軸直徑 大。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的巻軸組件，還包括多個(gè)鉸接構(gòu)件，所述多個(gè)鉸接構(gòu)件中的每一個(gè)都可樞轉(zhuǎn)地連接到所 述第一輪轂上并且與多個(gè)狹槽中的相應(yīng)一個(gè)狹槽相鄰；以及 多個(gè)過渡區(qū)，其由所述第二輪轂限定并與所述多個(gè)鉸接構(gòu)件對(duì)應(yīng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的巻軸組件，其中所述巻軸組件被構(gòu)造為當(dāng)處 于所述伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述多個(gè)鉸接構(gòu)件的所述巻繞表面組合為防止 所述巻筒材料巻繞到所述第一輪轂的所述外表面上。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的巻軸組件，其中所述多個(gè)鉸接構(gòu)件中的每一個(gè)均限定位于所述第一輪轂的所述外表面外部的巻繞表面。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的巻軸組件，其中所述巻軸組件被構(gòu)造為當(dāng)處于所述伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)，圍繞所述巻軸組件繃緊巻繞的巻筒材料與所述 巻繞表面接觸，而不與所述第一輪轂的所述外表面接觸。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的巻軸組件，其中所述斜坡的所述第一側(cè)限定 與所述周邊表面一致的半徑，而且所述支承表面在所述第一旋轉(zhuǎn)位 置與所述半徑所在的部分鄰接。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的巻軸組件，還包括鎖定機(jī)構(gòu)，其連接到所述第一輪轂和所述第二輪轂上，以在所述第一旋轉(zhuǎn)位置以可脫開的方式鎖定所述巻軸組件；其中所述鎖定機(jī)構(gòu)包括限定插片的把手，所述插片可移動(dòng)地接納在 形成于所述第一輪轂的端部中的槽內(nèi)，并且所述把手可移動(dòng)地連接 到與所述第二輪轂連接的端板上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的巻軸組件，其中所述第二輪轂限定了定位 部，所述定位部的尺寸被設(shè)置為能接納所述插片，所述把手相對(duì)于 所述端板受到偏壓，使得所述插片在所述第一旋轉(zhuǎn)位置被固定在所 述定位部?jī)?nèi)。
19. 一種加工巻筒材料的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括巻筒材料的供應(yīng)源；以及 根據(jù)權(quán)利要求1所述的巻軸組件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述巻筒材料的供應(yīng)源包括保持 多個(gè)薄膜帶的背襯層，所述系統(tǒng)還包括退繞心軸，其在所述巻軸組件的上游可旋轉(zhuǎn)地保持所述巻筒材料的 供應(yīng)源；以及分離工位，其位于所述退繞心軸和所述巻軸組件之間，所述分離工 位適于將所述薄膜帶與所述背襯層分離；其中在所述分離工位處加工所述巻筒材料后，可操作所述巻軸組件 以將所述背襯層巻繞為廢料巻筒材料的無芯巻筒。
21. —種加工巻筒材料的方法，所述方法包括提供巻軸組件，可手動(dòng)操作所述巻軸組件以使其巻繞表面在伸展?fàn)?態(tài)和收縮狀態(tài)間轉(zhuǎn)換，所述巻軸組件包括同軸設(shè)置在外部輪轂內(nèi)的 內(nèi)部輪轂，所述內(nèi)部輪轂限定了斜坡，并且所述外部輪轂限定了外 表面和與所述斜坡對(duì)應(yīng)的貫穿狹槽；使所述巻繞表面轉(zhuǎn)換到所述伸展?fàn)顟B(tài)；將所述巻筒材料直接巻繞到所述伸展?fàn)顟B(tài)下的所述巻繞表面上，以形成巻繞好的巻筒材料；手動(dòng)地使所述巻繞表面轉(zhuǎn)換到所述收縮狀態(tài)；并且 將所述巻繞好的巻筒材料從所述巻繞表面上移除。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述巻繞好的巻筒材料的特征在 于不具備單獨(dú)的芯。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中將所述巻繞表面轉(zhuǎn)換至所述伸展 狀態(tài)的步驟包括相對(duì)于所述內(nèi)部輪轂旋轉(zhuǎn)所述外部輪轂，并且使 可移動(dòng)構(gòu)件的一部分沿所述內(nèi)部輪轂的所述斜坡向上移動(dòng)并穿過所 述貫穿狹槽，使得所述巻繞表面延伸超過所述外部輪轂的所述外表 面。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中將所述巻繞表面手動(dòng)轉(zhuǎn)換至所述 收縮狀態(tài)的步驟包括相對(duì)于所述內(nèi)部輪轂旋轉(zhuǎn)所述外部輪轂，并 且使所述可移動(dòng)構(gòu)件的一部分沿所述內(nèi)部輪轂的所述斜坡向下移動(dòng) 并穿過所述貫穿狹槽，使得所述巻繞表面相對(duì)于所述外部輪轂的所 述外表面回縮。
全文摘要
一種卷軸組件，包括第一輪轂，其限定了外表面；第二輪轂，其相對(duì)于所述第一輪轂同軸設(shè)置；以及第一可移動(dòng)構(gòu)件，其包括卷繞表面，所述卷繞表面可移動(dòng)到所述外表面外部的位置，以限定所述組件的有效外部卷軸直徑的至少一部分?？墒謩?dòng)使所述第一輪轂和第二輪轂相對(duì)于彼此在第一旋轉(zhuǎn)位置和第二旋轉(zhuǎn)位置間旋轉(zhuǎn)，所述卷軸組件通過所述第一旋轉(zhuǎn)位置處的伸展?fàn)顟B(tài)和所述第二旋轉(zhuǎn)位置處的收縮狀態(tài)來表征，其中處于所述伸展?fàn)顟B(tài)時(shí)的所述有效外部卷軸直徑大于處于所述收縮狀態(tài)時(shí)的所述有效外部卷軸直徑。
文檔編號(hào)B65H75/18GK101454232SQ200780019459
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者羅伯特·A·哈金斯 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司