TW200944462A - Sawing wire spool with two concentric drums as core - Google Patents

Description

200944462 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明有關一捲線筒，一細微金屬線係纏繞在該捲線 筒上。更特別地是，本發明有關一由厚金屬板所製成之捲 線筒’用於一細微金屬線、諸如用於線鋸之金屬線（下文 ' 稱爲“鋸條”）或一強化橡膠軟管之金屬線（下文稱爲“ 軟管金屬線”），以纏繞在其上面。 ❿ 【先前技術】 如圖1所示之傳統捲線筒1 0具有一核心1 2及二凸緣 14。該二凸緣14被焊接至核心12之兩端部。該核心12 及該二凸緣14係由厚金屬板所製成，諸如用於機器結構 之使用的碳鋼。 待纏繞在該前述捲線筒上之細微金屬線係譬如一具有 0」2至0.16毫米或更少之直徑及具有鋸條之作用的細微 Ο 金屬線，或一具有大約0.20至0.80毫米直徑及具有軟管 金屬線之作用的細微金屬線。另一應用係一具有大約0.12 至0.40毫米之直徑、及具有用於絞合鋼絲簾線以強化橡 膠產品的金屬線之作用的細微金屬線。 於該前述細微金屬線係在一預定張力（譬如，4至15 牛頓之張力）之下纏繞在該捲線筒上之案例中，該纏繞張 力對該核心造成一高繫緊張力’如此導致對該等凸緣施加 一大力量而推開它們。且此用於推開之力量（下文稱爲“ 側面壓力”）在兩端造成該等凸緣於一將它們彼此分開之 -5- 200944462 方向中被推開。 於一典型之應用中，一鋸條被用於切割用於微晶片之 矽。爲消除材料之浪費及維持一高生產力，該等顧客正要 求以一細微金屬線纏繞之捲線筒，該金屬線具有0.12毫 米之直徑及800公里之長度。當該金屬線之直徑變得較小 時，或當該纏繞張力變得較大時，或當該金屬線之往復圈 數變得較大時，所產生之側面壓力變得較大。 爲提供充分之強度及剛性以耐受住此側面壓力，該傳 ❹ 統捲線筒10利用具有大約20毫米至50毫米的厚度之厚 金屬板。據此，該傳統捲線筒係如此重，以致其操作性變 得很不佳，且該捲線筒遭受高運送成本。該傳統捲線筒亦 遭受高的材料及處理成本。 此外，既然該側面壓力係過大，甚至此機械式強固之 捲線筒不能避免該等凸緣及該圓筒之塑性變形。在幾次的 重複使用之後，該捲線筒之變形正持續進行，或該捲線筒 被打破至變得不堪用。亦即，該傳統捲線筒具有一缺點， © 即其無法確保對於該高成本爲適當的耐用性。 因此，本發明的一目標係提供一用於超細微金屬線之 捲線筒，而具有充分之機械強度及重複的可用性，同時達 成重量及成本中之減少，及提供一製造該捲線筒之方法。 【發明內容】 本發明有關一由厚金屬板所製成之捲線筒，用於一細 微金屬線。該捲線筒包括一核心及耦接至該圓筒之二凸緣 -6- 200944462 。該核心另包括二同心圓筒：即一具有內徑d之內部圓筒 、與一具有外徑D之外部圓筒。本發明改變側面壓力的負 載分布，且進一步改善該捲線筒頂抗變形之結構剛性。 【實施方式】 於圖1中，以橫截面視圖顯示一傳統之捲線筒。該捲 線筒10具有一核心12及耦接至該核心12之二凸緣14。 〇 於圖2中，在此以一倂入本發明之捲線筒的橫截面視 圖顯示。該捲線筒20具有一核心22及耦接至該核心22 之二凸緣24，而該核心22包括二同心圓筒、一具有內徑 d之內部圓筒26、及一具有外徑D之外部圓筒28。 如在圖3中所示，該等凸緣14係在由細微金屬線之 張力所產生的側面壓力F2之下。一部份該凸緣14上之負 載分布能被簡化爲以均勻分佈的側面壓力F2支撐在一端 部之樑。而如圖4中所示，該等凸緣24係在由細微金屬 © 線之張力所產生的側面壓力F4之下。一部份該凸緣24上 之負載分布能被簡化爲以均勻分佈的側面壓力F4支撐在 一端部及當中之樑。此雙支撐樑之結構係比被支撐在一端 部之樑較強。 此外，我們發現： 1 .更多層纏繞在該核心上之細微金屬線，則該核心 上之壓力越高，因爲更多金屬線施加張力在該核心上； 2.更多層纏繞在該核心上之細微金屬線，則該等凸 緣上之側面壓力越高，因爲更多金屬線施加張力在該等凸 -7- 200944462 緣上。 因此，增加該外部圓筒之外徑D有助於減少纏繞在該 圓筒上之細微金屬線層，且進一步有助於減少該核心上之 壓力及該等凸緣上之側面壓力。另外’當0及D係增加 時，該捲線筒於該纏繞及退繞製程期間之轉速減少，這將 使得該金屬線靠近該等凸緣之定位更受控制’且如此較無 問題。但在此對於該外部圓筒之外徑及該凸緣的外徑之擴 展總是有一限制，因爲該捲線筒將裝入該鋸床上之空間。 @ 因此，該外徑D係於該內徑d的1.3及2.1倍之間，而該 凸緣之外徑Φ係於該內徑d的2.2及2.8倍之間。 進一步改良係延伸該捲線筒之高度Η，以進一步減少 該圓筒上之細微金屬線的料層。既然該捲線筒將裝入該鋸 床上之空間，對於該捲線筒之高度Η的延伸有一限制。因 此，該捲線筒之高度Η、亦即該外部圓筒之高度Η係於該 內徑d的2.0及3.0倍之間。 以下於傳統捲線筒、即捲線筒〇及倂入本發明之諸捲 〇 線筒、即捲線筒1及捲線筒2的比較可進一步說明該等改 良及利益。如圖1所示，一傳統捲線筒具有以下之規格： d=l 50毫米； φ =3 1 5毫米； H = 3 1 5毫米； 而如圖2所示’倂入本發明之捲線筒具有以下之規格 -8 - 200944462 d D Φ Η 捲線同1 150毫米 230毫米 355毫米 326毫米 捲線筒2 150毫米 300毫米 400毫米 420毫米 如果該等捲線筒、即捲線筒〇之傳統捲線筒及倂入本 發明之捲線筒1&捲線筒2之二捲線筒，係纏繞相同體積 之細微金屬線，與傳統捲線筒之那些比較，該核心上之壓 力、及倂入本發明之捲線筒的凸緣上之側面壓力係急劇地 減少，而該結構剛性急劇地增加。 以該核心及凸緣上之負載分布上之改良、及該捲線筒 的結構剛性上之改良，與傳統捲線筒相比較，本發明能使 用具有於2.5毫米及7.0毫米之間，且較佳地是於3.0毫 米及5.0毫米間之厚度的較薄金屬板，以製成捲線筒。 以下表格說明倂入本發明之捲線筒的改良及利益。 強度：在一次完整 纏繞之後，凸緣間 之距離 重複的可用性 在一次使用之後，無金 屬線的凸緣間之距離 在5次使用之後，無金 屬線的凸緣間之距離 捲線筒〇 323.6毫米 318.3毫米 324.1毫米 捲線筒1 328.0毫米 326.5毫米 328.0毫米 捲線筒2 422.0毫米 420.5毫米 422.0毫米 上面之比較測試進一步揭示該比率 Φ /D對於此雙圓 筒捲線筒係亦重要的。該比率 Φ /D越小，則該捲線筒在 使用之後的變形越小，且因此重複使用該捲線筒更多次。 但在此對於比率 φ /D應有一些限制。一方面，用於比率 -9- 200944462 0/D之下限應爲大於1.0，因爲該凸緣之外徑Φ應是比該 外部圓筒之外徑D較大的，以造成該捲線筒可運轉的。在 另一方面，用於比率φ/D之上限應爲僅只2.0，因爲該凸 緣超過該外部圓筒越高，則該捲線筒在使用之後的變形越 大。因此，該比率Φ /D係於1 . 〇及2.0之間，且更較佳地 是於1.3及1.6之間。 如在圖5中所示，該凸緣24具有一中心孔洞30及環 繞著該中心孔洞之均勻分佈凹槽32。如圖6所示，該內部 q 圓筒26之外周邊及該等凸緣24上之中心孔洞30的內周 邊之間有一焊接。如在圖7所示，該外部圓筒28之內周 邊及該等凸緣24上的均勻分佈凹槽32之間有一焊接。該 上面之配置具有以下優點： 1. 改良該內部圓筒及該等凸緣間之連接； 2. 改良該外部圓筒及該等凸緣間之連接； 3. 保證該內部圓筒及該外部圓筒間之同心；

4. 因爲該外部圓筒及該等凸緣間之有限制的焊接而 U 限制凸緣之變形； 5. 因爲該簡化之結構而易於製造； 如在圖8所示’於該外部圓筒28之外周邊及該等凸 緣24的表面之間有一焊接。此焊接進一步改良該外部圓 筒及該等凸緣間之連接，且改良該捲線筒之結構剛性。 製造一倂入本發明的捲線筒之方法包括ζ 1.該凸緣24係藉由該厚金屬板之壓製加工所製成’ 且該凸緣24之外周邊係大致上藉由一折疊程序所強化。 -10- 200944462 該中心孔洞30及該等均勻分佈凹槽32被該壓製加工所製 成。 2. 該內部圓筒26及該外部圓筒28係藉由將金屬板 彎曲成一圓柱形狀所形成。 3. 該內部圓筒26之外周邊被焊接至該等凸緣24上 之中心孔洞3 0的內周邊； 4. 該外部圓筒28之內周邊被焊接至該凸緣24上之 〇 均勻分佈凹槽32; 5. 該外部圓筒28之外周邊被焊接至該凸緣24之表 面。 . 6. 該內部圓筒26之兩端部可具有一倒角’以有利於 該捲線筒安裝在該等機器上； 7. 該外部圓筒28之外周邊及該等凸緣24的表面間 之焊接可被切割及製成圓形’以有利於平順之纏繞及重繞 製程。 © 對本發明之另一改良係在該內部圓筒26之外周邊及 該外部圓筒28的內周邊之間焊接一些支撐板34，如在圖 9所示。該等支撐板34改良外部圓筒28頂抗變形之強度 ，且確定該內部圓筒26及外部圓筒28係同心的。 對本發明之進一步改良係環繞著該等凸緣24上之中 心孔洞30製成該倒角，如在圖10所示，且將該外部圓筒 28之端部焊接至該等凸緣24之表面。因此，其不需要於 該內部圓筒26之端部及該等凸緣24的表面之間焊接，因 爲當該捲線筒係載入細微金屬線時，該內部圓筒28之端 -11 - 200944462 部係在一頂抗該等凸緣24之表面的壓力之下。 【圖式簡單說明】 本發明現在將參考所附圖面被更詳細地敘述，其中 圖1係一傳統捲線筒之橫截面視圖； 圖2係一倂入本發明之捲線筒的A- A橫截面視圖； 圖3係一槪要圖，顯示具有傳統捲線筒的凸緣上之側 面壓力的負載分布； © 圖4係一槪要圖，顯示具有倂入本發明之捲線筒的凸 緣上之側面壓力的負載分布； 圖5係一倂入本發明之捲線筒的側視圖； 圖6係該內部圓筒之外周邊及該等凸緣上之中心孔洞 的內周邊間之焊接的詳細圖示； 圖7係該外部圓筒之內周邊及該等凸緣上的均勻分佈 凹槽間之焊接的詳細圖示； 圖8係該外部圓筒之外周邊及該等凸緣的表面間之焊 © 接的詳細圖不； 圖9係一倂入本發明之具有支撐裝置的捲線筒之橫截 面視圖； 圖10係環繞該中心孔洞的倒角之詳細圖示。 【主要元件符號說明】 10 :捲線筒 1 2 :核心 -12- 200944462 1 4 :凸緣 20 :捲線筒 22 :核心 24 :凸緣 2 6 :內部圓筒 ' 28 :外部圓筒 3 0 :中心孔洞 〇 32:均句分佈凹槽 3 4 :支撐板 d :內徑 D :外徑 Φ :外徑 Η :高度 F2 :側面壓力 F 4 :側面壓力

Claims (1)

1. 200944462 十、申請專利範園 1. 一種捲線筒，其由厚金屬板所製成而用於細微金 屬線，包括： 一核心，及 二凸緣，其耦接至該核心， 其特徵爲該核心包括二同心圓筒，即一具有內徑d之 -內部圓筒、與一具有外徑D之外部圓筒。 2. 如申請專利範圍第1項之捲線筒’其中該金屬板 之厚度係於2.5毫米及7.0毫米之間。 3·如申請專利範圍第2項之捲線筒，其中該金屬板 之厚度係於3.0毫米及5.0毫米之間。 4. 如申請專利範圍第3項之捲線筒，其中該外部圓 筒之外徑D係於該內部圓筒之內徑d的1.3及2.1倍之間 〇 5. 如申請專利範圍第4項之捲線筒，其中該等凸緣 之直徑Φ係於該內部圓筒之內徑d的2.2及2.8倍之間。 © 6，如申請專利範圍第5項之捲線筒，其中該比率 Φ /D係於1 ·〇及2.0之間。 1 如申請專利範圍第6項之捲線筒，其中該比率 Φ /D係於1.3及1.6之間。 8.如申請專利範圍第7項之捲線筒，其中該外部圓 筒之高度Η係於該內部圓筒之內徑d的2.0及3.〇倍之間 〇 9·如申請專利範圍第8項之捲線筒，其中該等凸緣 -14- 200944462 具有一中心孔洞及圍繞該中心孔洞均勻地分佈之槽。 10. 如申請專利範圍第9項之捲線筒’其中該內部圓 筒之外周邊係在該內部圓筒之兩端焊接至該等凸緣上之中 心孔洞的內周邊。 11. 如申請專利範圍第10項之捲線筒，其中該外部 圓筒之內周邊係在該外部圓筒之兩端焊接至該等凸緣上之 均与地分佈的槽。 0 12.如申請專利範圍第11項之捲線筒，其中該外部 圓筒之外周邊係在該外部圓筒之兩端焊接至該等凸緣之表 面。 13.如申請專利範圍第9項之捲線筒，其中該等支撐 板被焊接於該內部圓筒之外周邊及該外部圓筒的內周邊之 間。 e -15-