專利名稱：帶有作為芯體的兩個同心圓筒的線鋸卷筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在其上卷繞細(xì)金屬線的卷筒。更具體地，本發(fā)明涉及一種由厚的 金屬片制造的且用于在其上卷繞細(xì)金屬線(例如用于線鋸的金屬線(在下文中被稱為“線 鋸”)或增強(qiáng)橡膠軟管的金屬線(在下文中被稱為“軟管線”))的卷筒。
背景技術(shù)：
如圖1中所示，傳統(tǒng)卷筒10具有芯體12和兩個法蘭14。兩個法蘭14焊接到芯體 12的兩端。芯體12和兩個法蘭14由厚的金屬片(例如用于機(jī)器結(jié)構(gòu)用途的碳鋼)制造。將卷繞在上述卷筒上的細(xì)金屬線例如是具有0. 12-0. 16mm或更小的直徑并且充 當(dāng)線鋸的細(xì)金屬線，或具有大約0. 20-0. 80mm的直徑并且充當(dāng)軟管線的細(xì)金屬線。另一個 應(yīng)用是具有大約0. 12-0. 40mm的直徑并且充當(dāng)用于增強(qiáng)橡膠產(chǎn)品的雙絞鋼索的金屬線。在上述細(xì)金屬線在預(yù)定張力(例如，4-15牛頓的張力)下卷繞在卷筒上的情況下， 卷繞張力導(dǎo)致作用于芯體的高繃緊張力，因此導(dǎo)致大的作用力施加于法蘭以將它們推開。 并且該推力(在下文中被稱為“側(cè)壓力”)導(dǎo)致沿它們彼此分離的方向在兩端的法蘭處被向 外推。在一個典型應(yīng)用中，線鋸用于切割用于微芯片的硅。為了消除費料和保持高生產(chǎn) 率，顧客需要卷筒卷繞有直徑為0. 12mm并且長度為800km的細(xì)金屬線。當(dāng)金屬線的直徑變 得更小時，或者當(dāng)卷繞張力變得更大時，或者當(dāng)金屬線的往復(fù)匝數(shù)變大時，產(chǎn)生的側(cè)壓力變 大。為了提供足以耐受這樣的側(cè)壓力的強(qiáng)度和剛性，傳統(tǒng)卷筒10利用厚度為大約 20mm-50mm的厚金屬片。因此，傳統(tǒng)卷筒過重使得它的操作性變得很差，并且卷筒遇到運(yùn)輸 成本高的問題。而且傳統(tǒng)卷筒遇到材料和處理成本高的問題。此外，由于側(cè)壓力過大，因此即使該機(jī)械性能強(qiáng)的卷筒也不能避免法蘭和圓筒的 塑性變形。在重復(fù)使用幾次之后，卷筒的變形持續(xù)，或者卷筒破裂而變得無法使用。也就是 說，傳統(tǒng)卷筒的缺陷是不能保證與高成本相適應(yīng)的耐用性。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供一種用于超細(xì)金屬線的卷筒及其制造方法，所述 卷筒具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和重復(fù)使用性，同時實現(xiàn)重量和成本的減小。本發(fā)明涉及一種由厚金屬片制造的且用于細(xì)金屬線的卷筒。所述卷筒包括芯體和 連接到所述芯體的兩個法蘭。所述芯體還包括兩個同心圓筒具有內(nèi)徑d的內(nèi)圓筒和具有 外徑D的外圓筒。本發(fā)明改變了側(cè)壓力的負(fù)荷分布并且進(jìn)一步改善了卷筒抗變形的結(jié)構(gòu)剛 性。


現(xiàn)在將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，其中
圖1是傳統(tǒng)卷筒的橫截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的卷筒的A-A橫截面圖；圖3是示意圖，顯示了側(cè)壓力在傳統(tǒng)卷筒的法蘭上的負(fù)荷分布；圖4是示意圖，顯示了側(cè)壓力在根據(jù)本發(fā)明的卷筒的法蘭上的負(fù)荷分布；圖5是根據(jù)本發(fā)明的卷筒的側(cè)視圖；圖6是內(nèi)圓筒的外周邊與法蘭上的中心孔的內(nèi)周邊之間的焊接部的細(xì)節(jié)圖；圖7是外圓筒的內(nèi)周邊與法蘭上的均勻分布槽口之間的焊接部的細(xì)節(jié)圖；圖8是外圓筒的外周邊與法蘭的表面之間的焊接的細(xì)節(jié)圖；10表示傳統(tǒng)卷筒。12表示是傳統(tǒng)卷筒的芯體。14表示傳統(tǒng)卷筒的法蘭。20表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒。22表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的芯體。24表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的法蘭。26表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的內(nèi)圓筒。28表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的外圓筒。30表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的法蘭上的中心孔。32表示根據(jù)本發(fā)明的卷筒的法蘭上的均勻分布的槽口。d表示內(nèi)圓筒26的內(nèi)徑。D表示外圓筒28的外徑。φ表示法蘭24的外徑。H表示外圓筒28的高度。F2表示法蘭14上的側(cè)壓力。F4表示法蘭24上的側(cè)壓力。
具體實施例方式在圖1中示出了傳統(tǒng)卷筒的橫截面圖。卷筒10具有芯體12和連接到芯體12的 兩個法蘭14。在圖2中示出了根據(jù)本發(fā)明的卷筒的A-A橫截面圖。卷筒20具有芯體22和連接 到芯體22的兩個法蘭24，而芯體22包括兩個同心圓筒帶有內(nèi)徑d的內(nèi)圓筒26和帶有外 徑D的外圓筒28。如圖3中所示，法蘭14受到從細(xì)金屬線的張力產(chǎn)生的側(cè)壓力F2。在法蘭14的片 層上的負(fù)荷分布可以被簡化為具有均勻分布側(cè)壓力F2且在一端處被支撐的梁。而如圖4 中所示，法蘭24受到從細(xì)金屬線的張力產(chǎn)生的側(cè)壓力F4。在法蘭24的片層上的負(fù)荷分布 可以被簡化為具有均勻分布側(cè)壓力F4且在一端和中部處被支撐的梁。該雙重支撐的梁結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度高于在一端被支撐的梁。此外，我們發(fā)現(xiàn)1.卷繞在芯體上的細(xì)金屬線的層越多，芯體上的壓力越高，原因是更多的金屬線 對芯體施加張力；
2.卷繞在芯體上的細(xì)金屬線的層越多，法蘭上的側(cè)壓力越高，原因是更多的金屬 線對法蘭施加張力。所以，增加外圓筒的外徑D有助于減小卷繞在圓筒上的細(xì)金屬線的層，并且進(jìn)一 步有助于減小在芯體上的壓力和在法蘭上的側(cè)壓力。另外，當(dāng)φ和D增加時，在卷繞和解卷 過程期間，卷筒的轉(zhuǎn)速減小，這將使金屬線在法蘭附近的定位受到更多的控制，由此更少出 問題。但是外圓筒的外徑和法蘭的外徑的擴(kuò)大總是有限制的，原因是卷筒應(yīng)當(dāng)適合鋸床上 的空間。因此，外徑D在內(nèi)徑d的1. 3到2. 1倍之間，而法蘭的外徑φ在內(nèi)徑d的2. 2到2. 8 倍之間。更進(jìn)一步的改進(jìn)是加長卷筒的高度H以進(jìn)一步減小圓筒上的細(xì)金屬線的層。由 于卷筒應(yīng)當(dāng)適合鋸床上的空間，因此卷筒的高度H的加長是有限制的。所以，卷筒的高度 H(即，外圓筒的高度H)在內(nèi)徑d的2. 0到3. 0倍之間。傳統(tǒng)卷筒(卷筒0)與根據(jù)本發(fā)明的多個卷筒(卷筒1和卷筒2)之間的以下比較 可以進(jìn)一步示出改進(jìn)和益處。如圖1中所示的傳統(tǒng)卷筒具有以下規(guī)格d = 150mm ；
φ = 315mm;H = 315mm ；而如圖2中所示的根據(jù)本發(fā)明的卷筒具有以下規(guī)格
dDφH卷簡1150mm230mm355mm326mm卷筒2150mm300mm400mm420mm如果卷筒，傳統(tǒng)卷筒(卷筒0)和根據(jù)本發(fā)明的兩個卷筒(卷筒1和卷筒2)卷繞 相同體積的細(xì)金屬線，則與傳統(tǒng)卷筒相比，在根據(jù)本發(fā)明的卷筒的芯體上的壓力和在法蘭 上的側(cè)壓力顯著地減小，同時結(jié)構(gòu)剛性顯著增加。在芯體和法蘭上的負(fù)荷分布改善以及卷筒的結(jié)構(gòu)剛性改善的情況下，與傳統(tǒng)卷筒 相比，本發(fā)明可以使用厚度在2. 5mm到7. Omm之間、更優(yōu)選在3. Omm到5. Omm之間的更薄金 屬片來制造卷筒。下表示出了根據(jù)本發(fā)明的卷筒的改進(jìn)和益處。 以上比較測試還公開了比率φ/D對于該雙圓筒卷筒也是關(guān)鍵的。比率φ/D越小， 在使用后卷筒的變形越小，由此卷筒的再使用次數(shù)越多。但是比率φ/D應(yīng)當(dāng)有某些限制。 在一方面，比率φ/D的下限應(yīng)當(dāng)大于1.0，原因是法蘭的外徑φ應(yīng)當(dāng)大于外圓筒的外徑D以 使卷筒可工作。在另一方面，比率φ/D的上限應(yīng)當(dāng)不大于2.0，原因是法蘭越高于外圓筒， 則使用后卷筒的變形越大。所以，比率φ/D在ι. ο到2. ο之間，更優(yōu)選在1. 3到1.6之間。如圖5中所示，法蘭24具有一個中心孔30和圍繞中心孔的均勻分布的槽口 32。 如圖6中所示，在內(nèi)圓筒26的外周邊與法蘭24上的中心孔30的內(nèi)周邊之間有焊接部。如 圖7中所示，在外圓筒28的內(nèi)周邊與在法蘭24上的均勻分布的槽口 32之間有焊接部。以 上結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點1.改善了內(nèi)圓筒與法蘭之間的連接；2.改善了外圓筒與法蘭之間的連接；3.確保了內(nèi)圓筒與外圓筒之間的同心；4.由于外圓筒與法蘭之間的有限焊接部而限制了法蘭的變形；5.由于簡化結(jié)構(gòu)使得制造容易。如圖8中所示，在外圓筒28的外周邊與法蘭24的表面之間有焊接部。該焊接部 進(jìn)一步改善了外圓筒與法蘭之間的連接，并且改善了卷筒的結(jié)構(gòu)剛性。根據(jù)本發(fā)明的卷筒的制造方法包括1.通過壓加工厚金屬片制造法蘭24，并且通常通過折疊工序增強(qiáng)法蘭24的外周 邊。通過壓加工制造中心孔30和均勻分布的槽口 32。2.通過將金屬片彎曲為圓筒形狀形成內(nèi)圓筒26和外圓筒28。3.將內(nèi)圓筒26的外周邊焊接到法蘭24上的中心孔30的內(nèi)周邊。4.將外圓筒28的內(nèi)周邊焊接到法蘭24上的均勻分布的槽口 32。5.將外圓筒28的外周邊焊接到法蘭24的表面。6.內(nèi)圓筒26的兩端可以具有斜切角以便于卷筒安裝在機(jī)床上；7.可以對外圓筒28的外周邊與法蘭24的表面之間的焊接部進(jìn)行切割和倒圓以便 使卷繞和再卷繞過程順滑。本發(fā)明的另一個改進(jìn)是在內(nèi)圓筒26的外周邊與外圓筒28的內(nèi)周邊之間焊接一些 支撐板34，如圖9中所示。支撐板34改善了外圓筒28抵抗變形的強(qiáng)度，并且保證了內(nèi)圓筒26和外圓筒28是同心的。 本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)是如圖10中所示，在法蘭24上制造圍繞中心孔30的斜切 角，并且將外圓筒28的末端焊接到法蘭24的表面。所以，不需要在內(nèi)圓筒26的末端與法 蘭24的表面之間進(jìn)行焊接，原因是當(dāng)卷筒裝載有細(xì)金屬線時，內(nèi)圓筒28的末端受到作用于 法蘭24的表面的壓力。
權(quán)利要求
一種由厚的金屬片制造的且用于細(xì)金屬線的卷筒，其包括芯體，和連接到所述芯體的兩個法蘭，其特征在于，所述芯體包括兩個同心圓筒，所述兩個同心圓筒為具有內(nèi)徑d的內(nèi)圓筒和具有外徑D的外圓筒。
2.如權(quán)利要求1所述的卷筒，其特征在于，所述金屬片的厚度在2.5mm到7. Omm之間。
3.如權(quán)利要求2所述的卷筒，其特征在于，所述金屬片的厚度在3.Omm到5. Omm之間。
4.如權(quán)利要求3所述的卷筒，其特征在于，所述外圓筒的所述外徑D在所述內(nèi)圓筒的所 述內(nèi)徑d的1.3到2. 1倍之間。
5.如權(quán)利要求4所述的卷筒，其特征在于，所述法蘭的直徑φ在所述內(nèi)圓筒的所述內(nèi)徑 d的2. 2到2. 8倍之間。
6.如權(quán)利要求5所述的卷筒，其特征在于，比率φ/D在1.0到2. 0之間。
7.如權(quán)利要求6所述的卷筒，其特征在于，比率φ/D在1.3到1. 6之間。
8.如權(quán)利要求7所述的卷筒，其特征在于，所述外圓筒的高度H在所述內(nèi)圓筒的所述內(nèi) 徑d的2.0到3.0倍之間。
9.如權(quán)利要求8所述的卷筒，其特征在于，所述法蘭具有中心孔和圍繞所述中心孔均 勻分布的槽口。
10.如權(quán)利要求9所述的卷筒，其特征在于，所述內(nèi)圓筒的外周邊在所述內(nèi)圓筒的兩端 焊接到所述法蘭上的所述中心孔的內(nèi)周邊。
11.如權(quán)利要求10所述的卷筒，其特征在于，所述外圓筒的內(nèi)周邊在所述外圓筒的兩 端焊接到所述法蘭上的所述均勻分布的槽口。
12.如權(quán)利要求11所述的卷筒，其特征在于，所述外圓筒的外周邊在所述外圓筒的兩 端焊接到所述法蘭的表面。
13.如權(quán)利要求9所述的卷筒，其特征在于，在所述內(nèi)圓筒的外周邊與所述外圓筒的內(nèi) 周邊之間焊接有支撐板。
全文摘要
一種由厚的金屬片制造的且用于細(xì)金屬線的卷筒(20)包括芯體(22)，和連接到芯體(12)的兩個法蘭(24)。芯體(22)包括兩個同心圓筒，這兩個同心圓筒為具有內(nèi)徑d的內(nèi)圓筒(26)和具有外徑D的外圓筒(28)。卷筒改變了在法蘭上的側(cè)壓力的負(fù)荷分布并且進(jìn)一步改善了卷筒抗變形的結(jié)構(gòu)剛性。
文檔編號B65H75/14GK101910038SQ200880122864
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者H·范赫克, 原永強(qiáng), 顧建明 申請人:貝卡爾特股份有限公司