改进的锯线卷线筒.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102224094 A (43)申请公布日 2011.10.19 CN 102224094 A *CN102224094A* (21)申请号 200980146654.2 (22)申请日 2009.11.10 08170066.8 2008.11.27 EP B65H 5/14(2006.01) B21C 47/28(2006.01) (71)申请人 贝卡尔特公司 地址 比利时茨维夫格姆 (72)发明人 L保韦尔斯 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 刘志强 (54) 发明名称 改进的锯线卷线筒 (57) 摘要 本发明涉及。

2、一种用于将金属线卷绕在其上的 卷线筒， 其包括芯部和分别与所述芯部的两端相 连的两个法兰， 其中所述法兰中的每一个的外侧 包括多个凹陷区， 所述凹陷区从所述芯部径向延 伸， 并且围绕所述芯部均匀分布。 当将金属线卷绕 在其上时， 这些凹陷区减少了法兰的扩展。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.05.23 (86)PCT申请的申请数据 PCT/EP2009/064821 2009.11.10 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/060779 EN 2010.06.03 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要。

3、求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 CN 102224107 A1/1 页 2 1.一种用于在其上卷绕金属线、 由金属片形成的卷线筒(10)， 所述卷线筒(10)包括芯 部 (12) 和分别与所述芯部 (12) 的两端连接的两个法兰 (14)， 其特征在于 ： 每个所述法兰 (14) 的外侧包括由经过塑性压缩的金属片 (16) 构成的多个凹陷区， 所 述凹陷区从所述芯部 (12) 径向延伸， 而所述法兰的内侧基本上是平坦的。 2. 如权利要求 1 所述的卷线筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 围绕所述芯部 (12) 成等角 间距地均匀分布。 3. 如权利要求 1 或 2 所述的卷。

4、线筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 的数量在 4 个至 18 个 之间。 4.如权利要求1-3中任一项所述的卷线筒(10)， 其中所述芯部(12)具有外径D1， 所述 两个法兰 (14) 具有外径 D2， 所述两个法兰 (14) 的自由半径为 (D2-D1)/2， 其特征在于 ： 所述凹陷区(16)在所述自由半径的至少25， 优选至少35， 最优选地至少50上径 向延伸。 5.如权利要求4所述的卷线筒(10)， 其中所述法兰(14)的所述自由半径在5cm至20cm 之间， 所述凹陷区 (16) 的径向长度在 2.5cm 至 10cm 之间。 6. 如权利要求 1-5 中任一项所述的卷线。

5、筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 的表面积的总 和大于所述芯部 (12) 和所述法兰 (14) 之一的边缘 (20) 之间的环形表面积的 2， 并且小 于所述环形表面积的 40。 7. 如权利要求 1-6 中任一项所述的卷线筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 的深度在所述 法兰 (14) 的厚度 (d ) 的 3至 50之间。 8. 如权利要求 7 所述的卷线筒 (10)， 其中所述法兰 (14) 的厚度在 2.5mm 至 6.0mm 之 间， 所述凹陷区 (16) 的深度在 0.2mm 至 1.25mm 之间。 9. 如权利要求 7 所述的卷线筒 (10)， 其中所述法兰 (1。

6、4) 的厚度在 4.0mm 至 5.0mm 之 间， 所述凹陷区 (16) 的深度在 0.15mm 至 2.0mm 之间。 10.如权利要求7所述的卷线筒(10)， 其中所述法兰(14)的厚度为4.5mm， 所述凹陷区 (16) 的深度在 0.15mm 至 1.5mm 之间。 11. 如权利要求 1-10 中任一项所述的卷线筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 基本上为矩 形。 12.如权利要求11所述的卷线筒(10)， 其中所述矩形凹陷区(16)的宽度在5mm至20mm 之间。 13. 如权利要求 1-10 中任一项所述的卷线筒 (10)， 其中所述凹陷区 (16) 为截头扇形。 14.。

7、 如权利要求 13 所述的卷线筒 (10)， 其中所述截头扇形所对应的角度的总和在 10 度至 180 度之间。 15.如上述权利要求中任一项所述的卷线筒(10)， 其中所述两个法兰(14)中的一个或 两个设有一个或两个或者多于两个的突出驱动立柱 (18)， 用于在使用过程中拽引所述卷线 筒 (10)。 权 利 要 求 书 CN 102224094 A CN 102224107 A1/5 页 3 改进的锯线卷线筒 技术领域 0001 本发明涉及其上绕有金属线的卷线筒。更具体地， 本发明涉及由金属片制成的且 用于将在其上绕有锯线的卷线筒。 背景技术 0002 传统的卷线筒具有芯部和两个法兰。这两。

8、个法兰例如被焊接在所述芯部的两端。 芯部和两个法兰由碳钢材质的、 1-6mm 厚的厚金属片制成。 0003 绕在所述卷线筒上的金属线的一个实例是锯线。锯线的直径在 0.08-0.16mm 之 间， 最典型的直径是 0.12mm， 然而已知还存在 0.25mm 的锯线。锯线的发展趋势是更细、 更 长。锯线被用在松散研磨剂锯床上， 其中锯线将包含液体载体和研磨剂颗粒的浆液拖入被 锯材料的正在增大的切口中。 这类锯床被广泛用于切割用在半导体工业或太阳能电池制造 业中的硅锭。 或者， 卷线筒还可以被用来将固定的研磨锯线绕在其上 ； 然后将研磨颗粒牢固 地附连在线上， 无需载体浆液。 0004 卷线筒还。

9、可以被用来将软管加强线绕在其上。 将这种线围绕内部软管主体编织或 盘旋以加强软管。其中， 这种软管被用在液压驱动机械中。软管线的直径通常为 0.16mm 至 0.25mm， 或者更大。 0005 当在卷线筒上缠绕线层时， 添加到卷线筒上的各个层向其下层施加压力。这种压 力与用于将线缠绕在卷线筒上的作用力和已缠绕的层数成正比。 该压力被转移给卷线筒的 芯部和法兰。这种压力导致两个法兰被推向外侧。在极端情况下， 这些作用力会巨大到使 法兰与芯部分离， 或者甚至更为巨大， 芯部完全塌缩。 0006 在上述割锯应用中， 直径为0.12mm、 长度为800km的单根线被缠绕在卷线筒上。 由 于金属线的直。

10、径很小， 因此累积的层数很大 ( 层数可以高达 500-800 层 )。卷绕张力通常 为 2-4 牛顿。因此， 形成在法兰上的侧压很大。在将线绕在卷线筒上时， 法兰将发生变形， 并且扩展张开。 这对于在切割过程中的后续使用而言是非常不利的， 因为在切割期间， 由于 在层数减少的同时压力变小， 卷线筒的法兰将趋于回复其初始位置。 因此， 存在以下巨大风 险， 即 ： 法兰内侧附近的剩余线环处于陷在剩余线包和法兰之间， 并且随后在将其从卷线筒 上抽出时断裂。 0007 为了提供足以承受这种侧向压力的强度和刚性， 现有技术的一些卷线筒具有由约 20-50mm 厚的金属圆盘构成的法兰 ( 例如参见 U。

11、SD399857)。然而， 这种卷线筒非常重， 使得 其操作性变得非常差。此外， 这种卷线筒存在材料、 加工和运输方面的高成本的问题。由于 这种过高的侧向压力， 即使这种机械上强的卷线筒也不能避免法兰和芯部的塑性变形。在 重复使用之后， 这种卷线筒由于进一步变形或断裂而变得不能再使用。 因此， 这种卷线筒不 能确保具有与其高成本相适的耐用性。 0008 已有另一种方案， 即 ： 使卷线筒的法兰包含焊接在一起的不同金属片层， 从而提高 法兰的刚性。在 EP 1295836B1 中描述了这种方案的实例。然而， 这类卷线筒的卷绕能力较 低。 说 明 书 CN 102224094 A CN 10222。

12、4107 A2/5 页 4 0009 在 JP 2006 240 865 中提出了另一种方案， 其中法兰的外侧被喷丸硬化处理以减 少由绕线的侧向压力引起的法兰变形。 0010 最常见的用于锯线的卷线筒在 USD441772 中描述， 并且由厚金属片制成。虽然它 很坚固， 但是它只能使用一次， 因为法兰在一个使用周期之后就会发生塑性变形。此外， 这 种卷线筒未被设计成将直径为 0.120mm 或更少的线卷绕在其上。 发明内容 0011 本发明的目标是避免现有技术的缺陷。 本发明的特定目标是提供一种用于将细线 ( 诸如锯线 ) 卷绕在其上的卷线筒， 所述卷线筒的机械强度足以使法兰的变形最小化， 从。

13、而 获得可重复使用性。本发明的目标还在于降低重量和成本。本发明的另一目标是能够卷绕 长度为 1000km 或更多的、 更细的线 ( 例如直径为 0.08mm)。 0012 根据本发明的一个方面， 提供一种用于将金属线卷绕在其上的、 由金属片形成的 卷线筒， 所述卷线筒包括芯部和分别与所述芯部的两端相连的两个法兰， 其中所述法兰中 的每一个的外侧包括多个凹陷区， 所述凹陷区从所述芯部径向延伸。 在优选实施例中， 所述 凹陷区围绕所述芯部等角间距地均匀分布。 0013 卷线筒的法兰可以例如焊接到卷线筒上。 或者， 它们可以铜焊到芯部上， 或者它们 可以借助机械紧固装置附连在芯部上。另一种可能是预见。

14、使法兰在中心孔上具有轴环。轴 环的边缘接着被焊接在芯部上。 或者可以使轴环从末端滑入芯部中， 并且在那里进行点焊。 本领域技术人员可以找到将芯部与法兰连接的其它方法。 0014 “径向延伸的凹陷区” 指的是凹陷区在从芯部到法兰外边缘的径向方向上具有较 大尺寸。 0015 对于本申请而言，“凹陷区” 指的是金属片上已经发生塑性压缩的区域。因此， 凹陷 的区域比其周围的区域低。这与 “使凸出” ( 例如以铸造硬币的 “人头面” ， 其中凸出面比其 周围的区域高 ) 是相反的。 0016 凹陷区的下降完全源于材料的压缩。 该区域的下降不是移除表面材料以获得下陷 区域的结果。 0017 同样， 使凹陷。

15、不是由于压印金属片引起的金属片的局部变形。 在压印期间， 金属片 的厚度大部分保持不变， 印记的负片在压印的相对侧可见。已发生凹陷的区域在法兰的内 侧 ( 即彼此相对侧 ) 上几乎不可见。法兰的内侧应当尽可能地平滑， 以致于在卷绕过程中 当线靠近该侧时不会引起线的摆动。 0018 从材料科学中已知， 局部压缩材料会影响材料的屈服应力。 例如， 压缩金属条可能 导致金属条的张力屈服强度增大。因此， 在金属发生屈服之前需要更大的应力。在材料科 学中这被称做 “包辛格效应 (Bauschinger effect)” ( 以德国工程师 Johann Bauschinger 命名的)。 不受该理论限制，。

16、 认为使由金属片制成的法兰局部凹陷能够有利地增加法兰的屈 服强度， 从而使得它们更加能够耐受线层的压力。 0019 单个凹陷区的表面积的上限由所用模具规定 ： 过高的表面积将形成较小的深度， 因为所用压具只能产生最大的挤压力。 在下限方面， 单个凹陷区的面积不应过小， 因为否则 材料将流到压缩区域外面， 结果在区域内部获得较小的有效压缩。 0020 在第一实施例中， 凹陷区的数量为四个， 优选每隔 90 度一个凹陷区。在另一实施 说 明 书 CN 102224094 A CN 102224107 A3/5 页 5 例中， 凹陷区的数量为六个， 优选每隔 60 度一个凹陷区。在另一实施例中， 凹。

17、陷区的数量在 4-18 个之间。 0021 本发明的卷线筒提供具有外径 D1 的芯部和具有外径 D2 的两个法兰， 因此所述 法兰的自由半径为 (D2-D1)/2。卷线筒的特征还在于， 所述凹陷区在所述自由半径的至少 25， 优选至少 35， 最优选地至少 50上径向延伸。即， 沿径向方向测量的该区域的最大 尺寸为自由半径的至少25， 优选至少35， 最优选地至少50。 在一个实施例中， 所述法 兰的自由半径介于 5cm 和 20cm 之间， 所述凹陷区的径向长度在 2.5cm 至 10cm 之间。 0022 所述凹陷区的表面积总计超过所述芯部和所述法兰之一的边缘之间的环形表面 积的 2， 且。

18、小于该环形表面积的 40。 0023 所述凹陷区的深度在所述法兰的厚度的 3至 50之间。在一个实施例中， 所述 法兰的厚度在 2.5mm 至 6.0mm 之间， 所述凹陷区的深度在 0.2mm 至 1.25mm 之间。在特定实 施例中， 所述法兰的厚度在 4.0mm 至 5.0mm 之间， 所述凹陷区的深度在 0.15mm 至 2.0mm 之 间。在更特定的实施例中， 所述法兰为 4.5mm 厚， 所述凹陷区的深度在 0.15mm 至 1.5mm 之 间。 0024 在优选实施例中， 所述凹陷区基本上为矩形， 所述矩形的长边在径向方向上。 在一 个实施例中， 所述矩形凹陷区的宽度在 5mm 。

19、至 20mm 之间。 0025 在替换实施例中， 所述凹陷区为截头扇形。这些扇形的尖端位于卷线筒法兰的中 心。当从卷线筒中心看去时， 所述扇形中的每一个对应一个角度。所述截头扇形所对应的 角度的总和优选在 10 至 180 弧度之间。 0026 在本发明的实施例中， 所述法兰中的一个或两个上设有一个或两个或者多于两个 的突出驱动立柱， 用于在使用过程中拽引所述卷线筒。驱动立柱与锯床的驱动板上的圆形 或半圆形切口相接合。当驱动板转动时， 驱动板借助立柱的作用驱动卷线筒。这些立柱可 以为环， 其在环的内侧上与法兰焊接。 在外侧上焊接将在立柱的脚部形成焊接毛刺， 这些毛 刺将阻碍立柱在驱动孔中的正确。

20、接合。或者， 更优选的是使用具有两个相对的半月形切口 的圆盘。从外侧在切口中完成焊接， 这要比在狭窄的环形空间中焊接方便得多。 附图说明 0027 将参见附图对本发明作更详细的描述， 其中 ： 0028 图 1 示出了根据本发明的卷线筒 ； 0029 图 2 是根据本发明的卷线筒的侧视图 ； 0030 图 3 是图 2 的法兰的 B-B 横截面图 ； 0031 图 4 是根据本发明实施例的卷线筒的侧视图 ； 0032 图 5 和 6 是根据本发明的特定实施例的卷线筒的侧视图。 具体实施方式 0033 图 1 示出了根据本发明的卷线筒 10 的第一实施例。卷线筒 10 包括芯部 12 和分 别焊。

21、接在芯部 12 的两端上的两个法兰 14。这两个法兰 14 上设有六个凹陷区 16， 这六个凹 陷区从芯部 12 沿径向延伸并且等角间距地分布。凹陷区 16 的形状基本上为矩形。设有两 个突出的驱动立柱 18， 用于在使用期间拽引卷线筒 10。这两个法兰可以具有边缘 20， 但这 说 明 书 CN 102224094 A CN 102224107 A4/5 页 6 对于本发明而言不是必需的。 0034 图 2 是根据本发明的卷线筒的第一实施例的侧视图， 其中芯部 12 具有外径 D1， 两 个法兰 14 具有外径 D2。在第一实施例中， D1 为 156mm， D2 为 310mm。法兰的自由。

22、半径为 (D2-D1)/2， 即 77mm。这六个凹陷区 16 具有基本上矩形的形状， 其中径向尺寸为 40mm， 即自 由半径的约 50为凹陷的。这些凹陷区的宽度约为 8mm。自由区域的约 3是凹陷的。 0035 图 3 是图 2 的法兰的 B-B 横截面图， 其示出了法兰 14 具有厚度 d ， 凹陷区 16 具 有厚度 ， 其中 介于法兰 14 的厚度 d 的 50 -97之间， 这意味着钢片已被压缩 了 3-50。在第一实施例中， 金属片的厚度 d 为 4.5mm， 凹陷区处的厚度 为 4.0mm， 这使得凹陷区具有 0.5mm 的深度。在实际操作中更容易测量厚度 d 和 ， 然后获得。

23、凹 陷区的深度， 而不是直接测量凹陷区的深度。 0036 凹陷是借助具有预期表面形状的硬化钢印 (steel stamp) 来实现的， 例如通过冲 压原本平坦的表面来将该表面形状压印在法兰上。这在常温下完成且无需其它处理。重要 的是冲压不会明显地显露在法兰内侧上 ： 尽管能够看到较小阴影， 但在法兰内侧上应该不 存在突出部。这种突出部对于金属线的卷绕质量而言是有害的。 0037 图 3 还示出了如何通过分别位于法兰的内侧和外侧上的两个焊缝 15 和 17 将法兰 14 附连在芯部 12 上。立柱 18 由从内侧焊接到法兰 14 上的直径为 27mm 且高为 12mm 的环 27 制成。 003。

24、8 图 4 是根据本发明的可选实施例的卷线筒的侧视图， 其与第一实施例的不同之处 仅在于 ： 突出的驱动立柱18具有不同的形状。 这些立柱由从中切除两个半月形部分的直径 为 27mm 且高为 12mm 的实心圆盘 27 构成。立柱与法兰的焊接现在变得容易得多， 因为可以 从外侧进入切除部来进行。图 5 和 6 示出了本发明的其它优选实施例， 其中凹陷区 16 的总 表面积大于在上图中示出的六个凹陷区 16 的表面积。 0039 图 5 示出了具有六个截头扇形的凹陷区 16 的法兰。一个凹陷区 16 的角度 为约 30 度的弧度。所述截头扇形所对应的角度的总和约为 180 度的弧度。芯部和边缘之。

25、 间的环形表面积的约 23是凹陷的。 0040 图 6 示出了本发明的特定实施例， 其中两个法兰中的每一个包括 18 个凹陷区 16。 0041 在本发明的卷线筒和不同之处仅在于法兰上没有凹陷区的传统卷线筒之间作比 较测试。卷线筒依照如第一实施例所述的尺寸和凹陷。 0042 传统的和本发明的卷线筒的测试如下 ： 在约 3.5 牛顿的受控的卷绕张力和 0.15mm 的卷绕步幅下， 将直径为 0.14mm 的细线卷绕在各个卷线筒上。这是比正常情况更加严厉的 条件。分别在细线长度达到 200、 400 和 800km 时停止卷绕。在停止时， 在卷线筒的边缘处 (直径D2处)利用塞规沿轴向方向精确测量。

26、内法兰宽度。 在卷线筒的边缘处具有最大的变 形量。 在表1中示出的结果显示 ： 与传统的卷线筒相比， 本发明的卷线筒在法兰末端处的变 形较小。卷绕有 200km 细线的卷线筒未发生变形， 而传统的卷线筒具有 0.2mm 的变形。卷 绕有 400km 细线的卷线筒的变形比传统卷线筒小 1/3。卷绕有 800km 细线的卷线筒仍然表 现出有所改善， 尽管稍小一些。 由此推测， 通过使凹陷具有更长的径向长度甚至可以使结果 得到进一步改善。 0043 最终， 当与在例如 USD441772 中描述的现有技术的卷线筒上获得的法兰变形量相 比时， 存在相当大的改善。 事实上， 当在同等测试条件下对传统的和。

27、本发明的卷线筒进行测 说 明 书 CN 102224094 A CN 102224107 A5/5 页 7 试时， 现有技术的卷线筒表现出超出 10mm 的法兰扩展量。 0044 表 1 0045 长度 (km) 传统卷线筒的变形量 (mm) 凹陷的卷线筒的变形量 (mm) 200 0.2 0 400 2.7 1.8 800 5.8 5.6 说 明 书 CN 102224094 A CN 102224107 A1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102224094 A CN 102224107 A2/3 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102224094 A CN 102224107 A3/3 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102224094 A 。