卷轴机构及带卷架

技术领域

本发明涉及带材运输技术领域，特别涉及卷轴机构和带卷架。

背景技术

在一些带材复合设备、扎机、贴膜机、打印机等机械设备中，都要用到卷轴机构，以使带卷架实现收卷和放卷操作。一般来说，带卷都是通过沿着卷轴的轴向水平方向放入到卷轴上或从卷轴上取出，以便更换，实现供料和收料过程，卷轴机构按照带卷驱动方式可分为带旋转动力卷轴机构和无动力卷轴机构，无动力卷轴机构的运行原理是带材在受到拉力的作用下带动带卷绕卷轴自由旋转，通常用于放卷操作。

现有的无动力卷轴机构分为两种方式：一种在卷轴不设置轴向限位机构，带材可随时从卷轴上取出或装上，更换灵活，但是这种方式无法限制带卷在卷轴上的轴向位置，带卷在设备工作过程中很容易从卷轴上跳出并脱离；另一种是通过可拆卸在卷轴上的限位件对带卷的轴向位置进行限制，带卷在安装和更换前都要将限位件从卷轴上拆下，使用起来十分麻烦，降低了工厂的生产效率。

在授权公告号为“CN216863122U”、名称为“纸卷架”的实用新型专利中，该纸卷架利用轴向限位组件，在轴体上放置带卷时，放下轴向限位组件上的限位挡块，带卷通过卷口穿入限位挡块并装入至轴体中，然后转动限位挡块使限位挡块直立在轴体上，使带卷限制在轴体内，安装起来十分方便，在拆卸或更换时，仅需要掰动限位挡块即可实现快速拆装，结构简单且大大缩短了拆装时间。

该纸卷架虽然可以在一定程度上克服上述缺陷，但是，限位挡块在直立状态时，轴向限位组件并不能从根本上实现对带卷在轴向位置的稳定限制，根据受力分析可知，轴向限位组件在轴向上受到轴体的摩擦力约束，摩擦力跟弹簧的预紧力呈正相关，因此，轴向限位组件并非固定在轴体上。由于带卷在放卷时需要自由旋转，轴向限位组件并不会完全贴紧在带卷上而会保留一点间隙，一旦带卷在旋转过程中产生轴向的偏移晃动，比如初始放卷状态的带卷重量和惯性较大，一旦对轴向限位组件受到带卷的轴向冲击推力超过轴体对轴向限位组件的最大静摩擦力，带卷会带动轴向限位组件在轴体上产生一定的轴向移动，随着带卷在轴向上的自由活动范围加大，其偏移晃动也会进一步加剧，又会进一步带动轴向限位组件在轴体上产生更长的轴向移动，导致轴向限位组件逐渐失去对带卷的轴向约束能力，进而使得带卷在轴向上的晃动过大，对带材的放卷方向产生改变，还会导致带材的两侧张力不均衡并产生形变，影响带材质量及放卷效果。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种卷轴机构，既能够实现带卷的快速拆装，又能够稳定地对带卷进行轴向限位。

本发明还提出一种具有上述卷轴机构的带卷架。

根据本发明第一方面实施例的卷轴机构，包括：轴体，沿轴向水平延伸并在轴向上具有连接端和放料端；限位切换组件，包括限位座、限位挡杆和铰接件，所述限位座上下贯穿所述轴体，所述限位座沿所述轴体的轴向滑动设置于所述轴体上并位于所述连接端和所述放料端之间，所述限位挡杆通过所述铰接件铰接于所述限位座的上端，所述限位挡杆在靠近所述铰接件的两个边沿分别设有相垂直的直立边和轴向边，所述直立边能够抵靠于所述轴体的上侧并使所述限位挡杆的轴向垂直于所述轴体的轴向，所述轴向边能够抵靠于所述轴体的上侧并使所述限位挡杆的轴向平行于所述轴体的轴向，所述直立边与所述铰接件之间的距离大于所述轴向边与所述铰接件之间的距离；预紧弹性件，设置于所述限位座和所述轴体之间，所述预紧弹性件向所述限位座施加向下的作用力；锁定切换组件，包括止动销和止动齿条，所述止动齿条设置于所述轴体的下侧，所述止动齿条沿所述轴体的轴向延伸并排列有多个开口方向朝下的齿槽，所述止动销安装于所述限位座的下端，当所述直立边抵靠于所述轴体的上侧时，所述止动销被约束于任一所述齿槽内以锁定所述限位座和所述限位挡杆在所述轴体的轴向上的位置，当所述轴向边抵靠于所述轴体的上侧时，所述止动销向下脱离所述止动齿条以使所述限位座和所述限位挡杆能够沿所述轴体的轴向滑动。

至少具有如下有益效果：本卷轴机构利用限位切换组件和锁定切换组件，在轴体上放置带卷时，放下限位切换组件上的限位挡杆，使轴向边抵靠于轴体的上侧，同时止动销向下脱离了止动齿条，带卷通过卷口穿过限位挡杆并装入至轴体中，而且限位座可以在轴体上滑动以调节轴向位置，然后操作者用手转动限位挡杆使直立边抵靠于所述轴体的上侧，限位挡杆直立在轴体上，同时止动销被约束于齿槽内，能够锁定限位座和限位挡杆在轴体的轴向上的位置，从而稳定地对带卷进行轴向限位，限位切换组件不会因为带卷小幅度的轴向偏移而相对轴体滑动，有效地约束带卷的自由活动范围，本卷轴机构安装带卷时操作方便，在拆卸或更换带卷时，仅需要用手转动限位挡杆即可实现快速拆装。

根据本发明的一些实施例，所述止动齿条排列有多个齿体，相邻两个所述齿体之间形成所述齿槽，所述齿体包括由上至下依次连接的直齿段和导向齿段，所述导向齿段的纵剖面由上至下逐渐变窄且最下端为端点。

根据本发明的一些实施例，所述导向齿段的纵剖面在端点处圆滑过渡。

根据本发明的一些实施例，所述限位挡杆在所述直立边与所述轴向边之间形成翻转角，所述限位挡杆被配置为能够绕所述翻转角相对所述轴体翻转，设所述铰接件与所述翻转角上任一点之间的最大距离为L3，设所述直立边与所述铰接件之间的距离为L2，设所述轴向边与所述铰接件之间的距离为L1，设所述齿槽的深度为D，那么L3＞L2，L3-L1＞D＞L3-L2。

根据本发明的一些实施例，所述铰接件为销轴，所述翻转角圆滑过渡。

根据本发明的一些实施例，所述止动销和止动齿条均对应设置有两组，两组所述止动销分布于所述限位座的两侧，两组所述止动齿条分布于所述限位座的两侧。

根据本发明的一些实施例，所述预紧弹性件为压簧，所述限位座的下端设置有限位凸台，所述预紧弹性件套设在所述限位座外并抵接于所述限位凸台和所述轴体的下侧之间。

根据本发明的一些实施例，所述预紧弹性件与所述轴体的下侧之间设有垫片，所述垫片套设于所述限位座外。

根据本发明的一些实施例，所述轴体上下贯穿设有沿所述轴体的轴向延伸的轴向滑孔，所述限位座设置于所述轴向滑孔内，所述限位座被配置为能够相对所述轴向滑孔上下方向滑动并在所述止动销向下脱离所述止动齿条的情况下能够沿所述轴体的轴向滑动，所述限位座被配置为相对所述轴向滑孔在水平面内不能偏转。

根据本发明的一些实施例，所述轴体的轴向的两侧分别设置有两条挡边，两条所述挡边分别对应约束所述限位挡杆的轴向的两侧并使所述限位挡杆在所述止动销向下脱离所述止动齿条的情况下能够相对所述挡边沿所述轴体的轴向滑动。

根据本发明第二方面实施例的带卷架，包括基座以及根据本发明上述第一方面实施例的卷轴机构，所述轴体的所述连接端设置于所述基座上。

至少具有如下有益效果：本带卷架具有上述卷轴机构所带来的全部有益效果，在此不做重复说明。

根据本发明的一些实施例，所述基座包括限位部和开设于所述限位部上的安装槽，所述轴体的所述连接端插置于所述安装槽内，所述限位部和所述限位挡杆分别被配置为约束带卷的两侧。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，其中：

图1为本发明的带卷架实施例在直立边抵靠于轴体的上侧时的结构示意图；

图2为图1的部分结构分解示意图；

图3为本发明的卷轴机构实施例在限位挡杆处于直立状态时的结构示意图；

图4为图3的主视图；

图5为图3的侧视图；

图6为本发明的带卷架实施例在限位挡杆翻转过程中的结构示意图；

图7为图6的部分结构侧视图；

图8为图7的部分结构示意图；

图9为本发明的带卷架实施例在限位挡杆处于平放状态时的结构示意图；

图10为图9的部分结构侧视图。

附图标号：轴体1、连接端11、放料端12、轴向滑孔13、挡边14、限位切换组件2、限位座21、限位凸台211、限位挡杆22、直立边221、轴向边222、翻转角223、铰接件23、垫片24、预紧弹性件3、锁定切换组件4、止动销41、止动齿条42、齿体421、直齿段4211、导向齿段4212、齿槽43、带卷5、卷口51、基座6、限位部61、安装槽62。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、水平、轴向等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1至图10，本发明公开一种卷轴机构，包括轴体1、限位切换组件2、预紧弹性件3和锁定切换组件4。

其中，参照图1和图2，轴体1沿轴向水平延伸并在轴向上具有连接端11和放料端12，连接端11用于与其它部件连接以支撑轴体1，放料端12用于放入带卷5，使带卷5能够安装在轴体1上并相对轴体1自由旋转。

参照图2和图3，限位切换组件2包括限位座21、限位挡杆22和铰接件23，限位座21上下贯穿轴体1，限位座21沿轴体1的轴向滑动设置于轴体1上并位于连接端11和放料端12之间，限位挡杆22通过铰接件23铰接于限位座21的上端，铰接件23具体可以是铰链或者销轴，也可以是其它能实现限位挡杆22和限位座21之间铰接的结构。

参照图8，限位挡杆22在靠近铰接件23的两个边沿分别设有相垂直的直立边221和轴向边222，直立边221能够抵靠于轴体1的上侧并使限位挡杆22的轴向垂直于轴体1的轴向，轴向边222能够抵靠于轴体1的上侧并使限位挡杆22的轴向平行于轴体1的轴向，直立边221与铰接件23之间的距离大于轴向边222与铰接件23之间的距离。

可以理解的是，限位挡杆22大致呈杆状，参照图1和图9，具有轴向延伸的长度方向且轴向长度大于其它方向的尺寸，在直立边221抵靠于轴体1的上侧时，也就是限位挡杆22相对轴体1呈直立状态，限位挡杆22能够阻挡约束带卷5；在轴向边222抵靠于轴体1的上侧时，限位挡杆22相对轴体1呈平放状态，与轴体1收拢在一起，带卷5的卷口51能够不受阻挡地套在轴体1和限位挡杆22上。

参照图4，预紧弹性件3设置于限位座21和轴体1之间，预紧弹性件3向限位座21施加向下的作用力，保证限位挡杆22上无论出于直立状态还是平放状态，限位挡杆22上的边都会紧贴在轴体1的上侧，预紧弹性件3具体可以为弹簧。

参照图4和图5，锁定切换组件4包括止动销41和止动齿条42，止动齿条42设置于轴体1的下侧，止动齿条42沿轴体1的轴向延伸并排列有多个开口方向朝下的齿槽43，止动销41安装于限位座21的下端，当直立边221抵靠于轴体1的上侧时，止动销41被约束于任一齿槽43内以锁定限位座21和限位挡杆22在轴体1的轴向上的位置，当轴向边222抵靠于轴体1的上侧时，由于直立边221与铰接件23之间的距离大于轴向边222与铰接件23之间的距离，所以限位座21和止动销41会下降一段距离，使得止动销41向下脱离止动齿条42并不再受到齿槽43的约束，限位座21和限位挡杆22能够沿轴体1的轴向滑动。

本卷轴机构利用限位切换组件2和锁定切换组件4，在轴体1上放置带卷5时，放下限位切换组件2上的限位挡杆22，使轴向边222抵靠于轴体1的上侧，同时止动销41向下脱离了止动齿条42，带卷5通过卷口51穿过限位挡杆22并装入至轴体1中，而且限位座21可以在轴体1上滑动以调节轴向位置，然后操作者用手转动限位挡杆22使直立边221抵靠于轴体1的上侧，限位挡杆22直立在轴体1上，同时止动销41被约束于齿槽43内，能够锁定限位座21和限位挡杆22在轴体1的轴向上的位置，从而稳定地对带卷5进行轴向限位，限位切换组件2不会因为带卷5小幅度的轴向偏移而相对轴体1滑动，有效地约束带卷5的自由活动范围。

而且本卷轴机构安装带卷5时操作方便，在拆卸或更换带卷时，仅需要用手转动限位挡杆22即可实现快速拆装。

在本发明的一些实施例中，参照图5，止动齿条42排列有多个齿体421，相邻两个齿体421之间形成齿槽43，齿体421包括由上至下依次连接的直齿段4211和导向齿段4212，导向齿段4212的纵剖面由上至下逐渐变窄且最下端为端点，保证限位挡杆22由平放状态翻转至直立状态的过程中，止动销41在任意位置都能由导向齿段4212逐渐被导向上升至相应的齿槽43内，而不会出现止动销41在上下方向被齿体421止挡卡死的现象。

可以理解的是，处于平放状态的限位挡杆22在翻转前，如果止动销41的水平投影与齿体421的水平投影存在至少部分重叠，那么限位挡杆22在翻转到直立状态的过程中，止动销41受到导向齿段4212的向上导向作用，止动销41需要在轴体1的轴向上产生较小的偏移，才能使止动销41能够完全落入齿槽43内，这个过程中限位切换组件2也会跟随止动销41在轴体1的轴向上产生较小的偏移。

其中，导向齿段4212的纵剖面具体可以在端点处圆滑过渡，减少导向齿段4212的端点和止动销41之间的碰撞损伤。

参照图8，设直立边221与铰接件23之间的距离为L2，设轴向边222与铰接件23之间的距离为L1，根据前文记载，L2＞L1，由于限位挡杆22的底部始终与轴体1的上侧抵靠，那么铰接件23在限位挡杆22为平放状态时的位置比在限位挡杆22为平放状态时的位置低，同样地，止动销41也会在这个过程中下降，正是由于这个高度差，使得止动销41从齿槽43内脱离，保证限位切换组件2能够在轴体1的轴向上滑动。

在一些实施例中，参照图3和图8，限位挡杆22在直立边221与轴向边222之间形成翻转角223，限位挡杆22被配置为能够绕翻转角223相对轴体1翻转，需要说明的是，由于止动销41受到齿槽43的约束，限位座21在翻转过程中不会沿轴体1的轴向产生偏移，只会因为限位挡杆22与轴体1之间的抵靠作用而相对轴体1存在升降运动，而限位挡杆22相对限位座21是绕铰接件23转动，那么翻转角223在翻转过程中还会相对轴体1在轴体1的轴向上产生滑移。

参照图7和图8，设铰接件23与翻转角223上任一点之间的最大距离为L3，换一句话说，翻转角223上距离铰接件23最远的一点与铰接件之间的距离为L3，使L3＞L2，那么限位挡杆22在由直立状态翻转到平放状态的过程中，铰接件23先上升后下降，相应地，止动销41也会先上升后下降，设齿槽43的深度为D，L3-L1＞D＞L3-L2，参照图7和图8，限位挡杆22在翻转过程中，铰接件23与轴体1的距离不超过L3，当铰接件23与轴体1的距离为L3时，止动销41到达最高点。

可以通过设置止动销41在最高点时接近于齿槽43的槽底，由于D＞L3-L2，使限位挡杆22在直立状态时，即铰接件23与轴体1的距离为L2，止动销41仍在齿槽43内；由于L3-L1＞D，使限位挡杆22在平放状态时，即铰接件23与轴体1的距离为L1，止动销41下降到最低点，止动销41脱离了齿槽43。

在一些实施例中，铰接件23为销轴，翻转角223圆滑过渡。

参照图4，在一些实施例中，止动销41和止动齿条42均对应设置有两组，两组止动销41分布于限位座21的两侧，两组止动齿条42分布于限位座21的两侧。

参照图4，在一些实施例中，预紧弹性件3为压簧，限位座21的下端设置有限位凸台211，预紧弹性件3套设在限位座21外并抵接于限位凸台211和轴体1的下侧之间，压簧能够始终对限位凸台211施加向下的作用力，并保证限位挡杆22的底部紧紧地抵压在轴体1上。预紧弹性件3与轴体1的下侧之间还可以设置垫片24，垫片24套设于限位座21外，垫片24避免预紧弹性件3与轴体1的下侧直接接触。

参照图3，在一些实施例中，轴体1上下贯穿设有沿轴体1的轴向延伸的轴向滑孔13，限位座21设置于轴向滑孔13内，限位座21被配置为能够相对轴向滑孔13上下方向滑动并在止动销41向下脱离止动齿条42的情况下能够沿轴体1的轴向滑动，通过将限位座21与轴向滑孔13接触的区域横截面设置为方形，限位座21即可被配置为相对轴向滑孔13在水平面内不能偏转。

此外，在一些实施例中，轴体1的轴向的两侧分别设置有两条挡边14，两条挡边14分别对应约束限位挡杆22的轴向的两侧并使限位挡杆22在止动销41向下脱离止动齿条42的情况下能够相对挡边14沿轴体1的轴向滑动，还能防止限位挡杆22相对轴体在水平面内偏转。

参照图1、图2、图6和图9，本发明还提供一种带卷架，包括基座6以及上述实施例的卷轴机构，轴体1的连接端11设置于基座6上，本带卷架具有上述卷轴机构所带来的全部有益效果，在此不做重复说明。

参照图2，在一些实施例中，基座6包括限位部61和开设于限位部61上的安装槽62，轴体1的连接端11插置于安装槽62内，限位部61和限位挡杆22分别被配置为约束带卷5的两侧。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

当然，本发明并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。