DE2918684A1

DE2918684A1 - Kunststoff-bandspule

Info

Publication number: DE2918684A1
Application number: DE19792918684
Authority: DE
Inventors: Robert C Cheasick; Norman E Nelson
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1978-05-08
Filing date: 1979-05-07
Publication date: 1979-11-15
Also published as: JPS644772Y2; US4184650A; GB2020629B; DE7913420U1; BR7902760A; DE2918684C2; GB2020629A; FR2425697B1; JPS6332878U; CH636324A5; FR2425697A1; JPS54146901A

Description

Die Erfindung betrifft eine im wesentlichen vollständig aus Kunststoff bestehende Spule für Magnetband mit einer Nabe und zwei Seitenflächen. Die Spule ist besonders gut geeignet für Computerbänder.

Nach der US-PS 3 229 928 verwendete man in der Industrie vor 1964 zum Aufwickeln von Rechnerbändern im wesentlichen Spulen aus Kunststoff. In der Patentschrift ist angegeben, Kunststoffspulen seien billiger als Metallspulen, hätten aber auch nicht deren Festigkeit. Eine hohe Festigkeit ist erforderlich, da das auf die Nabe der Spule gewickelte Band eine erhebliche Belastung ausübt, die über die Nabe auf die Flansche übertragen v/erden und diese verwerfen kann, so daß das Band an den Flanschen scheuert. Die genannte Patentschrift schlägt als Lösung vor, die KunststoffSeitenflächen mit einer Aluminiumnabe zu verbinden, die die Festigkeit bietet, um Verformungen zu verhindern. Die US-PS 3 328 9o7 zeigt eine ähnliche Spule. Derzeit weisen die meisten Computerbandspulen Aluminiumnaben und Kunststoffseitenflächen auf.

Die US-PSn 3 346 211 und 3 632 o53 weisen darauf hin, daß man trotz ihrer geringen Festigkeit eine Kunststoffnabe verwenden kann, wenn man die Flansche elastisch mit der Nabe verbindet, um die Flansche gegenüber den Verserrungen der Nabe zu isolieren, die von der Kraft des straff aufgewickelten Bandes verursacht werden. In diesen Patentschriften v/erden die Seitenflächen

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von der Nabe kaum gestützt und können daher bei wiederholtem schnellen Anlaufen und Abbremsen stark schwingen.

Wie die Spulen der US-PSn 3 346 211' und 3 632 o53 hat die Spule nach der vorliegenden Erfindung eine Kunststoffnabe und sind ihre Seitenflächen gegenüber ungewöhnlich hohen Bandwickelkräften isoliert. Die Seitenflächen der- vorliegenden Spule sind jeder besser abgestützt und geraten auch bei wiederholtem schnellen Anlaufen und Abbremsen nicht in übermäßige Schwingungen.

Wie die Spule der US-PS 3 229 928 ist die neuartige Spule I—trägerförmig mit einem das Band aufnehmenden Außenrand und einem die Spindel aufnehmenden Innenrand ausgeführt, die von einem radial verlaufenden mittigen Steg verbunden sind, in die eine Anordnung aus Schlitzen eingeformt ist. Ebenfalls wie bei der Spule der US-PS 3 229 928 stehen von den Seitenflächen Laschen durch die Schlitze im Mittelsteg der Nabe vor, um die Seitenflächen fest auf den Stirnflächen der Nabe festzulegen. Die Spule nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von der der US-PS 3 229 928 jedoch in wessentlicher Hinsicht. Zunächst ist die Nabe der neuartigen Spule aus Kunststoff. Indem man den Kunststoff der Nabe mit Glasfasern und/oder -perlen verstärkt, erhält die Nabe eine ausreichende Festigkeit gegen Kompression, um auch den hohen Bandwickelkräften ohne wesentliche Kontraktion widerstehen zu können.

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Jedoch können zuweilen die Bandwickelkräfte so hoch ansteigen, daß sie die Nabe komprimieren und, wenrysie mit den Seitenflächen unmittelbar verbunden ist, diese ebenfalls verformen. Als Schutz hiervor ist ein Spiel zwischen (a) den Elementen der Seitenflächen und (b) den radial einwärts gewandten Flächen der Nabe an deren Außenrand und an ihren Schlitzen vorgesehen, damit diese Flächen unter hohen Bandwickelkräften radial einwärts sich bewegen können, ohne daß diese Kräfte in wesentlichem Ausmaß über die Nabe auf die Seitenflächen übertragen werden. Bspv/. muß ein Spiel zwischen der radial auswärtsliegenden Fläche jeder Lasche und der angrenzenden radial einwärts gewandten Fläche ihres Schlitzes vorliegen.

Eine bevorzugte Spule nach der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich von denen der US-PS 3 229 928 und 3 328 9o7 in weiterer Hinsicht. Bspw. sind die die Seitenflächen verbindenden Laschen radial langgestreckt,' um die Seitenflächen in der Radialrichtung zu versteifen und damit ihre Schwingungen gering zu halten, falls die Seitenflächen nicht fest mit der Nabe verbunden sind. Die radial am weitesten innen liegenden Kanten der Seitenflächen sollen fest in der Radialrichtung an dem inneren, die Spindel aufnehmenden Band der Nabe anliegen und die Laschen sollen in die Schlitze in der Umfangsrichtung fest und eng hineinpassen. Dieser feste und enge Sitz hält die Schwingungen der Seitenflächen im Einsatz gering. Weiterhin ist für die vorliegende Erfindung bevorzugt, daß der das Band

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aufnehmende äußere Rand der Nabe in Ringnuten in den Seitenflächen paßt, damit die Kante einer aufgewickelten Bandlage nicht zwischen die Nabe und eine Seitenfläche rutschen kann. Es muß aber ausreichendes Spiel zwischen den radial innenliegenden Flächen des das Band aufnehmenden Randes und den einander zugewandten Flächen dieser Vertiefungen vorliegen, daß keine Druckkräfte von der Nabe auf die Seitenflächen übertragen werden können.

Der das Band aufnehmende Außenrand der neuartigen Spule ist an den Seitenflächen befestigt, aber nur mit den radial verlaufenden Stirnseiten der Nabe. Indem man nur die radial verlaufenden Oberflächen aneinander befestigt, schert diese Verbindung auseinander, bevor die Nabe so stark komprimiert wird, daß zu hohe Spannungen auf die Seitenflächen durch die Verbindung hindurch übergehen. Dieses Bruchverhalten läßt sich erreichen, indem man für die Nabe und die Seitenflächen Kunststoffe verwendet, die teilweise nicht miteinander verträglich sind, und die Verbindung durch Ultraschallschweißen herstellt. Durch Einstellen des Anteils der verstärkenden Glaskomponente läßt sich die Festigkeit der Ultraschal lschv/eißung weiter verringern.

Das Aufbrechen der Verbindung zwischen den Seitenflächen und dem Außenrand der Nabe hat keinen wesentlichen Einfluß auf die nachfolgende Leistung der. Spule, da die die Seitenflächen

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verbindenden Laschen intakt bleiben und die Seitenflächen weiter fest auf den Stirnseiten der Nabe halten. Indem man den Außenrand der Nabe mit den Seitenflächen ultraschall verschweißt, vermeidet man, daß ein Kleberüberschuß oder gelöster Kunststoff auf die bandaufnehmenden Flächen der Nabe läuft, wie es bei der Verwendung eines Klebers oder Lösungsmittels zur Herstellung der Verbindung möglich wäre.

Jede Lasche, die die Seitenflächen miteinander verbindet, wird vorzugsweise von einem Paar Vorsprüngen an den Seitenflächen gebildet, die an ihren Scheiteln — vorzugsweise durch Ultraschallschweißen - miteinander verbunden sind. Wenn jedes Paar Vorsprünge sich in einem Schlitz im Mittelsteg der Nabe trifft, richten die Schlitze die Vorsprünge aus. Die Seitenflächen wären ebenfalls selbstausrichtend, wenn abwechselnde E'aare der Vorsprünge auf abwechselnden Seiten des Mittelstegs der Nabe aufeinandertreffen oder wenn abwechselnde Vorsprünge von abwechselnden Seitenflächen über den vollen Abstand zur anderen Seitenfläche verlaufen.

Fig. 1 ist eine schematisierte Draufsicht einer Spule nach der vorliegenden Erfindung und ist teilv/eise weggebrochen, um Einzelheiten der Nabe zu zeigen;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Schnitt auf der Linie 2-2 der Fig.l; Fig. 3 ist ein vergrößerter Schnitt auf der Linie 3-3 der Fig.l; Fig. 4 ist ein vergrößerter Schnitt durch einen Vorsprung an

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einer Seitenfläche der Spule der Fig. 1, der Teil einer die zwei Seitenflächen verbindenden Lasche ist.

Die dargestellte Spule v/eist eine in der Mitte liegende Nabe Io aus Kunststoff sowie ζ v/ei Seitenflächen 12, 14 aus Kunststoff auf. Die Nabe Io ist im Querschnitt I-förmig gestaltet und weist einen die Spindel aufnehmenden zylindrischen Innenrand 16 und einen das Band aufnehmenden zylindrischen Außenrand 18 auf, die von einem radial verlaufenden Hittelsteg 19 miteinander verbunden werden,¹ in dem sich eine Anordnung radial länglicher Schlitze befindet. Die Seitenflächen 12, 14 sind von einer ringförmigen Anordnung radial länglicher Laschen 21 miteinander verbunden, die in die Schlitze eingreifen. Jede der Laschen 21 besteht aus einem Paar Vorsprünge 22, 24 auf den Seitenflächen 12 bzw. 14, die an ihren Scheiteln miteinander verbunden sind. Zur Ultraschallschweißung weist einer der Vorsprünge 24 anfänglich einen die Energie richtenden Wulst 25 auf, wie die Fig. 4 zeigt. Um die Festigkeit der Verbindung zu verbessern, sollten Scheitel der Vorsprünge gezahnt sein.

Jede Lasche 21 ist im Querschnitt elliptisch und paßt in Umfangsrichtung eng in ihren Schlitz. Jeder Schlitz hat parallele Seiten und gerundete Enden und ist lang genug, um kleine Abstände 26, 28 zu gewährleisten (Fig. 2), die den Zusammenbau erleichtern. Von diesen ist nur der Abstand 26 kritisch, so daß

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eine Kompression des Außenrandes 18 der Nabe nicht durch den Mittelsteg der Nabe auf die Laschen übertragen werden kann. Die Nabe Io weist eine Ringanordnung von Knoten- bzw. Stützflächen 3o auf, die dazu beitragen, daß die das Band aufnehmende Außenrand 18 seine zylindrische Gestalt auch unter den hohen Lasten beibehält, die von aufgewickelten Band 31 ausgeübt werden.

Die Seitenflächen 12, 14 haben ringförmige Rippen 32, 34, die zur Verstärkung radial einwärts des Außenrandes 18 der Nabe umlaufen. Zwischen dem Außenrand 18 und jeder der Rippen 32, 34 liegt ausreichend Spiel vor, daß der Rand unter der höchstmöglichen Bandlast komprimiert v/erden kann, ohne daß die Last über die Rippen auf die Seitenflächen in wesentlichem Ausmaß übertragen werden kann.

Die Stirnflächen des Außenrandes 18 sind vorzugsweise mit den Seitenflächen 12, 14 in den umlaufenden Nuten 42 bzw. 44 ultraschallverschweißt. Die Rillen 43, 45 an radial arn weitesten außen liegenden Punkten der Nuten 42, 44 nehmen Kunststoff, der beim Ultraschallschweißen unter Umständen fließen kann, oder überschüssigen Kleber auf, falls der Rand 18 mit den Seitenflächen verklebt wird.

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Eine Spule, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, wurde aus drei spritzgegossenen Teilen aus Universal-Polystyrol für die Seitenflächen und glasverstärktem Styrol/Acrylnitrilharz für die Naben hergestellt. Die Glasfasern und Glasperlen machten 2o bzw. 15 Prozent des Gesamtgewichts der Nabe aus. Der Durchmesser der Plansche betrug 26o mm, der der bandaufnehmenden Fläche der Nabe 13o mm. Die Spule v/ar auf ein Nennspiel von o,2 mm zwischen der radial einwärts liegenden Fläche des Randes 18 und den Rippen 32, 34 und zwischen der radial äußeren Kante jeder Lasche 21 und der angrenzenden Schlitzfläche ausgelegt. Ein Spiel von jeweils mindestens o,l mm sollte ausreichen.

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Claims

BERLIN 33 8MÜNCHEN80

Dr. RUSCHKE & PARTNER PATENTANWÄLTE

Tel. (030) 8 26 38 95/8 26 44 81 BERLIN - MÖNCHEN

Telegramm-Adresee: Telegramm-Adreste:

Quadratur Berlin Quadratur München

TELEX: 183786 TELEX: 522767

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: Patentansprüche

■ 1J Im wesentlichen vollständig aus Kunststoff bestehende·' Bandspule mit einer Nabe mit einem das Band aufnehmenden Außenrand und einem die Spindel aufnehmenden Innenrand, die von einem radial verlaufenden Mittelsteg verbunden sind, der : eine Schlitzanordnung enthält, und mit einem Paar Seitenflächen, die durch eine Anordnung von Laschen fest miteinander verklemmt sind, die in den Schlitzen sitzen und aus

^! Vorsprüngen auf den Seitenflächen bestehen, dadurch gekennzeichnet, ■daß die Vorsprünge an ihren Scheiteln miteinander verbunden sind und daß Spiel zwischen den Elementen der Seitenflächen und den radial einwärts gewandten Flächen der Nabe an deren Außenrand und den Schlitzen vorgesehen ist, damit diese Flächen unter hohen Bandwickelkräften sich einwärts bewegen können, ohne daß die Kräfte wesentlich auf die Seitenflächen übertragen v/erden.
2. Bandspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen an ihren Ringnuten und am Außenrand radial verlaufende Flächen aufweisen, die miteinander ultraschallver— schweißt sind.

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3. Bandspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe aus einem anderen Kunststoff als die Seitenflächen besteht, der mit dem der Seitenflächen nur teilweise kompatibel ist, damit die Ultraschallschweißung unter hohen Bandwickelkräften aufbrechen kann.
4. Bandspule nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe einen wesentlichen Anteil eines Glas-Verstärkungsmittels enthält.
5. Bandspule nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Laschen durch ein Paar Vorsprünge auf den Seitenflächen gebildet wird, die an ihren Scheiteln miteinander verbunden sind.
6. Bandspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge jedes Paares in der Mitte eines der Schlitze im Mittelsteg der Nabe zusammentreffen.
7. Bandspule nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Laschen und Schlitze in Radialrichtung langgestreckt sind und die Laschen in Umfangsrichtung eng in die Schlitze passen.
8. Bandspule nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenfläche eine umlaufende Rippe ra-

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dial einwärts des Außenrandes der Nabe zur Versteifung aufweist und daß genug Spiel zwischen den radial einwärts gewandten Flächen des Randes und jeder Rippe vorliegt, daß der Rand unter der höchstmöglichen Bandwickelkraft komprimiert werden kann, ohne daß die Kraft über die Rippen auf die Seitenflächen übertragen wird.

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