專利名稱：用于極細金屬線的繞線架及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種其上纏著極細金屬線的繞線架。本發(fā)明尤其涉及一種極細金屬線用的繞線架(在下文中僅被稱為“繞線架”)。所述繞線架用于在其上纏繞一種極細金屬線，該極細金屬線包括一種用于切割例如人造水晶、硅、陶瓷等硬質(zhì)材料的線狀鋸(在下文中被稱為“鋸線”)的線，和用于加固作用的橡膠管的線(在下文中被稱為“軟管線”)。
纏繞在上述繞線架上的極細金屬線例如是一種具有0.12到0.16mm或以下的直徑且充當鋸線的極細金屬線，或是一種具有大約0.20到0.80mm的直徑且充當軟管線的極細金屬線。并且，纏繞在上述繞線架上的極細金屬線，例如可以是一種具有0.15到0.40mm左右的直徑且充當用于加固橡膠制品的扭轉(zhuǎn)鋼絲簾線(即輪胎簾布)的極細金屬線，它包括鋼絲簾線，在一些場合中該鋼絲簾線的功能相當于金屬扭轉(zhuǎn)線。當上述極細金屬線以一預定的張力(例如0.4kg至1.5kg的張力)纏繞在繞線架上，纏繞拉力導致一個強的拉緊張力施加到卷筒，因此造成一個將它們推離的巨大的力作用到凸緣。該推離力(在下文中被稱為“側(cè)壓力”)導致兩端的凸緣以一彼此分離的方向被推開。
當金屬線的直徑變小，或纏繞張力變大，或線的往復匝數(shù)變大時，產(chǎn)生的側(cè)壓力變大。例如，當上述極細金屬線是一鋸線，作用繞線架上的到重力為40kg到60kg或以上，該情況下，其中的側(cè)壓力有時達到幾噸或幾十噸。
為提供充足的強度和硬度以承受這樣的側(cè)壓力，傳統(tǒng)的繞線架11采用厚度約為20到50mm的厚鋼板。因此，傳統(tǒng)的繞線架如此重以至于其操作性變得很差，并且該繞線架損失高額的運輸成本。另外，傳統(tǒng)的繞線架損失高額的材料和加工成本。
另外，由于生成的側(cè)壓力極大，甚至該機械上堅固的繞線架也不能避免凸緣和卷筒的塑性變形。重復使用幾次、10次或更多次以后，繞線架繼續(xù)發(fā)生變形，或者繞線架破碎到不能使用。也就是說，傳統(tǒng)的繞線架具有一缺陷，即不能保證合乎其高成本的耐用性。
本發(fā)明基于下面的研究結(jié)果而被完成，該研究結(jié)果來自于對繞線架變形成因的分析研究。即，傳統(tǒng)的繞線架采用具有高強度和高硬度的厚鋼板，以增大抵抗卷線時的側(cè)壓力的力，因此，當施加側(cè)壓力時，使凸緣的變形量變小。但是，凸緣小的變形量反之是一弱點。這就是側(cè)壓力與線的纏繞量基本成比例變高的原因。當繞線架上纏滿線時，極高的側(cè)壓力施加于凸緣，導致由厚鋼板制成的凸緣產(chǎn)生變形。其后，當退繞線時，凸緣的變形狀態(tài)被保持。并且通過反復使用繞線架，該變形被進一步累加和發(fā)生，因而造成該繞線架嚴重的的變形或破碎，使該繞線架不能使用。
根據(jù)本發(fā)明，用于極細金屬線的繞線架包括一個卷筒、兩個接合到所述卷筒的凸緣主體，和兩個位于所述凸緣主體內(nèi)的凸緣加固部件，每一個凸緣加固部件由薄的鋼金屬制成，并通過點焊被焊接在一起，其中，所述凸緣加固部件的一凸緣側(cè)面部分具有一張應力，以便它能使所述凸緣主體的凸緣朝向所述卷筒的側(cè)邊。
在本發(fā)明的繞線架中，凸緣主體和凸緣加固部件(二者在下文中被稱為“凸緣部分”)都是由薄鋼板制成，凸緣部分具有雙層結(jié)構(gòu)以承受側(cè)壓力，以便當施加相當大的側(cè)壓力時該凸緣部分變形。因此，本發(fā)明的繞線架具有減輕側(cè)壓力的功能，借此，不同于傳統(tǒng)的厚的繞線架，在該繞線架中沒有過多的側(cè)壓力產(chǎn)生。這樣，當線繞著繞線架在彼此上纏繞時，凸緣部分在一個不超過塑性變形的范圍內(nèi)發(fā)生變形。
其次，當線從繞線架上退繞，其纏繞量減少，凸緣部分的變形隨著側(cè)壓力的減少而減少，因此，繞線架恢復到其原始形狀。如上所述，本發(fā)明的繞線架采用薄鋼板的彈性(復原性)來抑制繞線架中側(cè)壓力的累加，借此抑制凸緣部分的塑性變形以提高繞線架的重復使用性(耐用性)。
再者，由于凸緣加固部件的凸緣側(cè)面部分具有張應力以將凸緣主體的凸緣推向卷筒的側(cè)邊，一與側(cè)壓方向相對的方向推動凸緣部分的力不間斷地被提供(即使當繞線架上未纏線時)。因此，當側(cè)壓力施加于凸緣部分，排斥力出現(xiàn)以抑制凸緣部分的變形。并且，當線剛剛從繞線架上退繞，側(cè)壓力釋放時，一個恢復力作用到凸緣部分上，以使其恢復到原來的形狀。因此，甚至采用薄鋼板制成的繞線架也能夠具有足夠的強度和重復使用性以充當用于極細金屬線的繞線架。
其次，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造用于極細金屬線的繞線架的方法，其中，繞線架包括卷筒、凸緣主體和凸緣加固部件，它們都是由薄鋼板制成。該方法包括形成凸緣加固部件的步驟，以使凸緣加固部件的凸緣側(cè)面部分以一個朝著卷筒的側(cè)面、相對于凸緣主體的凸緣的端面成4度+3/-3度的傾斜角度被定位，其后，通過點焊將上述凸緣加固部件、凸緣主體和卷筒焊接在一起。
在本發(fā)明中，凸緣加固部件的凸緣側(cè)面部分的傾斜角度處于4度+3/-3度的范圍內(nèi)的原因是，當傾斜角度少于1度時，產(chǎn)生的張應力如此小以至于凸緣部分的強度和重復使用性變得不充分，并且，當傾斜角度為7度或以上時，點焊的實用性易于變糟。
本發(fā)明的繞線架有效適用于纏繞具有0.22mm或以下直徑的單根極細金屬線，例如鋸線或軟管線。也就是說，當金屬的直徑為0.20mm或以下時，其中卷曲時的側(cè)壓力變大。尤其是，本發(fā)明優(yōu)選用于鋸線的卷曲，從而提供重量輕的且機械上堅固的繞線架，它減少材料成本和制造成本，并具有大的恢復力以致能被重復使用。
為了有效地實現(xiàn)上述功能，凸緣主體和凸緣加固部件的材料可以是一種具有高張力和高彈性的薄鋼板。優(yōu)選地，材料例如是SAPH/JIS(熱軋板、片和帶)，或SPCC/JIS(冷軋?zhí)间摪搴弯搸?。注意到其他現(xiàn)有的鋼板(例如S45C)可以被使用，但是它們的彈性小以至于可能因側(cè)壓力而彈性變形。
凸緣主體的厚度優(yōu)選1.2至2.0mm。如果其厚度小于1.2mm，其具有足夠的彈性，但是強度差，不能承受高的側(cè)壓力。反之，如果其厚度大于2.0mm，其具有足夠的強度以承受高的側(cè)壓力，但是彈性小，相應于其變形僅具有差的恢復性。
凸緣加固部件的厚度優(yōu)選0.6至2.0mm。選擇該尺寸的原因同上述凸緣主體的情況相同。
凸緣主體和凸緣加固部件的厚度能夠基于一些條件而被決定，例如直徑、其中的纏繞張力等等。
再者，凸緣主體的凸緣優(yōu)選具有放射狀布置的肋，每一個肋在其內(nèi)側(cè)具有一細長的槽，它朝著外側(cè)突出，從而進一步提高強度以承受凸緣主體的側(cè)壓力。在這種情況下，由于凸緣加固部件內(nèi)接于凸緣主體的凸緣的基本上的整個表面，肋的傾斜槽被凸緣加固部件完全覆蓋，因而線從不裝配到傾斜槽內(nèi)，從而提高了繞線質(zhì)量。
凸緣主體通過薄的斯蒂爾耐蝕銅錫合金壓制而成，其外圓周通常通過其中的折疊工序被加固。并且，輻射狀地布置在凸緣主體的凸緣內(nèi)的、用于加固作用的肋是通過壓制而成的。該肋的數(shù)量優(yōu)選8到16。
凸緣主體和卷筒能被開槽或凹進一凸緣加固部件的厚度，該槽被裝配入凸緣加固部件，從而提高線的纏繞形狀以防止線中的糾纏或斷開。
另外，在卷筒的內(nèi)圓周上(在卷筒的內(nèi)側(cè))，配置一個或更多的盤形或環(huán)形的加固部件，這樣提高卷筒抵抗拉緊張力的強度以抑制卷筒的變形。
切割凸緣加固部件的內(nèi)或外周邊能使繞線架沒有邊，這樣使凸緣主體和卷筒之間的臺階光滑。這不僅能盡可能防止當卷曲和退繞時線中的糾纏或斷開，而且防止纏繞形狀的斷開或混亂。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種即使一種極細的金屬線例如鋸線、軟管線等等纏繞在其上，依然具有充足強度和重復使用性的繞線架。因此，與傳統(tǒng)的采用厚鋼板的繞線架相比，本發(fā)明的繞線架允許制造成本顯著減少。并且該繞線架允許重量的大幅度減輕，從而基本提高其操作性以進一步減少運輸成本。
本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點將從下面的詳細說明中變得顯然，該詳細說明將結(jié)合附圖被讀。
如

圖1所示，卷筒2，凸緣主體3，3，凸緣加固部件4，4，和其他元件通過點焊被焊接在一起以形成本發(fā)明中的繞線架1。
卷筒2是通過將一厚度為1.2mm的冷軋高抗拉鋼板(SAFC)彎成一圓柱形而制成的。
凸緣主體3是通過沖壓一厚度為1.6mm的熱軋高抗拉鋼板(SAPH)而制成。在凸緣主體的外周上配置一用于加固的折疊部分3a。并且，凸緣主體的凸緣3b具有12個用于加固作用的肋3c，它們是通過沖壓技術(shù)放射狀地形成的。另外，在凸緣主體的內(nèi)側(cè)上，嚙合部分3b通過沖壓技術(shù)配置以與卷筒2的的內(nèi)圓周表面嚙合。
凸緣加固部件4通過將一厚度為1.0mm的熱軋高抗拉鋼板沖壓成一環(huán)形或盤形而制成。凸緣加固部件4具有被彎成L形的盤形的內(nèi)圓周，以便通過點焊將其焊接到卷筒上。
現(xiàn)在，有關(guān)凸緣加固件的具體結(jié)構(gòu)和繞線架的制造過程的實施例將參照圖2到圖4在下文被描述。
凸緣加固件4被彎成橫截面為L形，以便凸緣側(cè)面部分4a以一相對于垂直線成4度+3/-3度的傾斜角度θ定位。凸緣加固件4成一環(huán)形，其具有凸緣側(cè)面部分4a和卷筒側(cè)面部分4b，它們以一彎曲部分P為中界彼此分開。
繞線架的制造過程如下。首先，如圖2所示，凸緣加固件4被裝配到凸緣主體3內(nèi)，然后，凸緣加固件的凸緣側(cè)面部分4a與凸緣主體3的凸緣部分3b形成接觸，并且凸緣加固件的卷筒側(cè)面部分4b與凸緣主體3的嚙合部分3d形成接觸，在該步驟中，凸緣主體和凸緣加固件分開傾斜角θ，該傾斜角θ形成在凸緣加固件的凸緣側(cè)面部分4a與凸緣主體3的凸緣部分3b之間。因此，在彎曲部分P無壓力出現(xiàn)。
其次，如圖3所示，凸緣加固件的凸緣側(cè)面部分4a與凸緣主體3的凸緣部分3b形成直接接觸以通過點焊W，W將其固定在此處，從而形成一凸緣部分。這時，在彎曲部分P一個張應力產(chǎn)生，借此，凸緣加固件的凸緣側(cè)面部分具有一個張應力以將凸緣主體的凸緣部分朝內(nèi)推。
其后，如圖4所示，凸緣加固件的卷筒側(cè)面部分4b裝配入卷筒2的內(nèi)圓周以通過點焊W將其固定在此處。
如上所述，繞線架被制造完畢。
其次，通過使用本發(fā)明中一個具有4度的傾斜角θ的繞線架和作為對比用的實施例中一個具有0度的傾斜角θ的繞線架，以在每一個繞線架上纏繞鋸線，和通過對比這些繞線架間的上述特性，檢測繞線架的強度和重復使用性。當全部線被纏繞在繞線架上時，繞線架的強度取決于凸緣間的距離。再者，在超過5次的反復纏繞和退繞線以后，繞線架的重復使用性取決于無線時繞線架的凸緣間的距離的變化。結(jié)果將被表示在下面的表1中。
應當注意到，對比實施例中的繞線架的每一個部件的材料和厚度與本申請中的繞線架相同，繞線架每一部分的尺寸和鋸線的直徑如下凸緣間的距離315mm卷筒的直徑120mm凸緣主體的外徑255mm鋸線的直徑0.16mm纏繞張力0.45kg
(表1)

如表1中所示，本發(fā)明中繞線架的傾斜角度導致繞線架的強度和重復使用性的提高是顯然的。
在對比實施例的情況下，由于凸緣間的距離重大地擴展，在退繞過程中，被纏繞的線的不必要的嚙合或碎屑頻繁出現(xiàn)以造成線的斷開。
權(quán)利要求
1. 一種用于極細金屬線的繞線架，其包括一個卷筒；兩個凸緣主體，接合到所述卷筒；和兩個位于所述凸緣主體內(nèi)的凸緣加固部件，每一個凸緣加固部件由薄的鋼金屬制成，并通過點焊被焊接在一起，其中，所述凸緣加固部件的凸緣側(cè)面部分具有一張應力，從而它能使所述凸緣主體的凸緣朝向所述卷筒的側(cè)邊。
2.如權(quán)利要求1中的用于極細金屬線的繞線架，其特征在于，該凸緣側(cè)面部分以一個相對于所述凸緣主體的凸緣的端面成4度+3/-3度的傾斜角度被定位，并且具有所述凸緣側(cè)面部分的凸緣加固部件被固定到凸緣主體的凸緣。
3.如權(quán)利要求1和2任一中的用于極細金屬線的繞線架，其特征在于，所述凸緣主體和所述凸緣加固部件由具有高張力和高彈性的薄鋼板制成。
4.如權(quán)利要求1至3任一中的用于極細金屬線的繞線架，其特征在于，所述凸緣主體具有1.2至2.0mm的厚度，和其中所述凸緣加固部件具有0.6至2.0mm的厚度。
5.一種制造用于極細金屬線的繞線架的方法，該繞線架具有卷筒、凸緣主體和凸緣加固部件，它們都是由薄鋼板制成，該方法包括步驟形成所述凸緣加固部件，以使凸緣加固部件的凸緣側(cè)面部分以一個朝著卷筒的側(cè)面、相對于所述凸緣主體的凸緣的端面成4度+3/-3度的傾斜角度被定位；和通過點焊將所述凸緣加固部件、所述凸緣主體和所述卷筒焊接在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于極細金屬線的繞線架1，其包括一個由薄的鋼金屬制成的卷筒2，兩個由薄的鋼金屬制成的并與卷筒2內(nèi)圓周的兩端嚙合的凸緣主體3，和兩個由薄的鋼金屬制成的凸緣加固部件4，用于與卷筒2的兩端嚙合和從卷筒2側(cè)面與每一個凸緣主體3的凸緣的基本整個的表面形成接觸。通過點焊，卷筒2、凸緣主體3和凸緣加固部件4全部被焊接在一起。凸緣加固部件4被裝配入凸緣主體3。每一個凸緣加固件4被彎成橫截面為L形，以使凸緣側(cè)面部分4a以一相對于垂直線成4度+3/－3度的傾斜角度θ定位。并且每一個凸緣加固件4是環(huán)形的，其具有凸緣側(cè)面部分4a和卷筒的側(cè)面部分4b，它們以一彎曲部分P為中界彼此分開。凸緣加固件的凸緣側(cè)面部分4a與凸緣主體3的凸緣部分3b形成直接接觸，以通過點焊被固定在此處。因此，在彎曲部分P產(chǎn)生一張應力，從而實質(zhì)上提高強度和反復使用性。
文檔編號B65H75/04GK1408631SQ0214989
公開日2003年4月9日 申請日期2002年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月19日
發(fā)明者三田健二 申請人:株式會社特線工程