JP2011507782A - Sewing wire spool with concentric double drum as core - Google Patents
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Abstract
厚い金属シートから作製される極細金属ワイヤー用スプール(20)は、コア(22)と、コア(12)に結合された2つのフランジ(24)とを備える。コア(22)は、同心二重ドラム、すなわち、内径dを有する内側ドラム(26)および外径Dを有する外側ドラム(28)を備える。スプールはフランジ上の側圧の荷重分布を変更し、変形に対抗するスプールの構造的剛性をさらに改良する。 The ultrafine metal wire spool (20) made from a thick metal sheet comprises a core (22) and two flanges (24) joined to the core (12). The core (22) comprises a concentric double drum: an inner drum (26) having an inner diameter d and an outer drum (28) having an outer diameter D. The spool changes the load distribution of the side pressure on the flange and further improves the structural rigidity of the spool against deformation.
Description
本発明は極細金属ワイヤーが巻き付けられるスプールに関する。より詳細には、本発明は、ワイヤーソー用のワイヤー(以下、「ソーワイヤー」と呼ばれる)またはゴムホースを補強するためのワイヤー(以下、「ホースワイヤー」と呼ばれる)のような極細金属ワイヤーを巻き付けるための厚い金属シート製のスプールに関する。 The present invention relates to a spool around which a fine metal wire is wound. More specifically, the present invention wraps a fine metal wire such as a wire saw wire (hereinafter referred to as “saw wire”) or a wire for reinforcing a rubber hose (hereinafter referred to as “hose wire”). For a thick metal sheet spool.
図1に示されているように、従来のスプール10は、コア12と2つのフランジ14とを有する。2つのフランジ14はコア12の両端に溶接されている。コア12および2つのフランジ14は、機械構造用炭素鋼のような厚い金属シート製である。
As shown in FIG. 1, the
上記スプールに巻き付けられる極細金属ワイヤーは、たとえば、0.12〜0.16mm以下の径を有し、ソーワイヤーとして役立つ極細金属ワイヤー、または、約0.20〜0.80mmの径を有し、ホースワイヤーとして役立つ極細金属ワイヤーである。別の用途は、約0.12〜0.40mmの径を有し、ゴム製品を補強するため撚りスチールコードのためのワイヤーとして役立つ極細金属ワイヤーである。 The fine metal wire wound around the spool has, for example, a diameter of 0.12 to 0.16 mm or less, and has a diameter of about 0.20 to 0.80 mm. It is an extra fine metal wire useful as a hose wire. Another application is ultrafine metal wire having a diameter of about 0.12 to 0.40 mm and serving as a wire for a twisted steel cord to reinforce rubber products.
上記極細金属ワイヤーが所定の張力(たとえば、4〜15ニュートン)の下でスプールに巻き付けられる場合、巻き付け張力は高い締め付け張力をコアに生じさせ、その結果、フランジを離すように押す大きな力をフランジに印加する。そして、この離すように押す力(以下、「側圧」と呼ばれる)は、両端にあるフランジを互いに分離する方向に押圧する。 When the fine metal wire is wound around the spool under a predetermined tension (for example, 4 to 15 Newton), the winding tension generates a high tightening tension on the core, and as a result, a large force pushing the flange away from the flange. Apply to. And the force (henceforth "side pressure") which pushes this apart pushes the flange in both ends in the direction which isolate | separates mutually.
典型的な用途では、ソーワイヤーはマイクロチップ用のシリコンを切断するために使用される。材料の浪費を排除し、高い生産性を維持するため、顧客は、径0.12mmおよび長さ800kmの極細ワイヤーを巻き付けるスプールを要求している。金属ワイヤーの径が小さくなるにつれて、または、巻き付け張力が大きくなるにつれて、または、ワイヤーの往復する巻数が多くなるにつれて、発生される側圧が大きくなる。 In typical applications, saw wires are used to cut silicon for microchips. In order to eliminate material waste and maintain high productivity, customers are requesting a spool around which a fine wire with a diameter of 0.12 mm and a length of 800 km is wound. As the diameter of the metal wire decreases, the winding tension increases, or the number of reciprocating turns of the wire increases, the generated side pressure increases.
このような側圧に耐える十分な強度および剛性を与えるため、従来のスプール10は、厚さが約20mm〜50mmの厚い金属シートを利用する。したがって、従来のスプールは非常に重みがあるので、スプールの操作性は非常に悪くなり、スプールは高い輸送コストがかかる。さらに、従来のスプールは材料および取り扱いの高いコストがかかる。
In order to provide sufficient strength and rigidity to withstand such side pressure, the
その上、側圧は過度に大きいので、この機械的に強度のあるスプールでさえフランジおよびドラムの塑性変形を回避できない。数回の繰り返しの使用後、スプールの変形が進行するか、または、スプールが破損し使用できなくなる。すなわち、従来のスプールは、高いコストに見合う耐久性を確保できないという欠点がある。 Moreover, since the side pressure is too great, even this mechanically strong spool cannot avoid the plastic deformation of the flange and drum. After repeated use several times, the deformation of the spool proceeds, or the spool is damaged and cannot be used. In other words, the conventional spool has a drawback that it cannot secure durability corresponding to high cost.
したがって、本発明の目的は、充分な機械的強度と繰り返し使用可能性を有し、同時に重量およびコストの削減を実現する特別な極細金属ワイヤー用のスプールおよびその製造方法とを提供することである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide a special ultrafine metal wire spool having sufficient mechanical strength and reusability, and at the same time realizing weight and cost reduction, and a method for manufacturing the same. .
本発明は、極細金属ワイヤー用の厚い金属シート製スプールに関する。スプールは、コアと、ドラムに結合された2つのフランジとを備える。コアは、同心二重ドラム、すなわち、内径dを有する内側ドラムおよび外径Dを有する外側ドラムをさらに備える。本発明は側圧の荷重分布を変更し、変形に対抗するスプールの構造的剛性をさらに改良する。 The present invention relates to a thick metal sheet spool for fine metal wires. The spool includes a core and two flanges coupled to the drum. The core further comprises a concentric double drum, ie an inner drum having an inner diameter d and an outer drum having an outer diameter D. The present invention modifies the lateral pressure load distribution and further improves the structural rigidity of the spool against deformation.
以下、本発明は添付図面を参照してより詳細に記載される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
図1には、従来のスプールの断面図が示されている。スプール10は、コア12と、該コア12に結合された2つのフランジ14とを有する。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a conventional spool. The
図2には、本発明に係るスプールのA−Aによる断面図が示されている。スプール20は、コア22と、コア22に結合された2つのフランジ24とを有し、コア22は同心二重ドラム、すなわち、内径dを有する内側ドラム26と、外径Dを有する外側ドラム28とを備える。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the spool according to the present invention along AA. The
図3に示されているように、フランジ14は、極細金属ワイヤーの張力から発生された側圧F2を受ける。フランジ14のスライス上の荷重分布は、一端で支持され、側圧F2が均一に分布した梁として簡略化可能である。しかし、図4に示されているように、フランジ24は極細金属ワイヤーの張力から発生された側圧F4を受ける。フランジ24のスライス上の荷重分布は、一端および中央の両方で支持され、側圧F4が均一に分布した梁として簡略化可能である。この両持ち梁は片持ち梁より構造強度が高い。
As shown in FIG. 3, the
その上、以下の点が見出された。
1.コアに巻き付けられる極細金属ワイヤーの層の数が多いほど、より多くの金属ワイヤーがコアに張力を加えるので、コア上の圧力が高くなる。
2.コアに巻き付けられる極細金属ワイヤーの層の数が多いほど、より多くの金属ワイヤーがフランジに張力を加えるので、フランジ上の側圧が高くなる。
In addition, the following points were found.
1. The greater the number of layers of fine metal wire wound around the core, the higher the pressure on the core as more metal wire will tension the core.
2. The greater the number of layers of extra fine metal wire wound around the core, the higher the side pressure on the flange as more metal wire tensions the flange.
したがって、外側ドラムの外径Dを増大することは、ドラムに巻き付けられる極細金属ワイヤーの層を削減するために役立ち、コア上の圧力およびフランジ上の側圧を低減するためにさらに役立つ。その上、φおよびDが増大されるとき、巻き付けおよび巻き戻し工程中のスプールの回転速度は減少し、これはフランジ付近でのワイヤーの位置決めをより良く制御し、問題をより少なくすることになる。しかし、スプールはソー装置の空間に適合すべきであるので、外側ドラムの外径およびフランジの外径の拡大には常に限界がある。したがって、外径Dは内径dの1.3倍〜2.1倍であり、フランジの外径φは内径dの2.2倍〜2.8倍である。 Thus, increasing the outer drum outer diameter D helps to reduce the layer of fine metal wire wound around the drum and further helps to reduce the pressure on the core and the side pressure on the flange. In addition, when φ and D are increased, the rotational speed of the spool during the winding and unwinding process is reduced, which will better control the positioning of the wire near the flange and reduce problems. . However, since the spool should fit into the space of the saw device, there is always a limit to the expansion of the outer diameter of the outer drum and the outer diameter of the flange. Therefore, the outer diameter D is 1.3 to 2.1 times the inner diameter d, and the outer diameter φ of the flange is 2.2 to 2.8 times the inner diameter d.
さらなる改良は、ドラム上の極細金属ワイヤーの層をさらに削減するためスプールの高さHを延長することである。スプールはソー装置の空間に適合すべきであるので、スプールの高さHの延長には限界がある。したがって、スプールの高さH、すなわち、外側ドラムの高さHは、内径dの2.0倍〜3.0倍である。 A further improvement is to extend the spool height H to further reduce the layer of extra fine metal wire on the drum. Since the spool should fit into the space of the saw device, there is a limit to the extension of the spool height H. Accordingly, the height H of the spool, that is, the height H of the outer drum is 2.0 to 3.0 times the inner diameter d.
従来のスプールであるスプール0と、本発明に係るスプールであるスプール1およびスプール2との間の以下の比較は、改良および利点をさらに示すことが可能である。図1に示されているように、従来のスプールは、以下の仕様:
d=150mm
φ=315mm
H=315mm
を有する。一方、本発明に係るスプールは、図2に示されているように、以下の仕様を有する。
The following comparison between spool 0, a conventional spool, and spools 1 and 2 according to the present invention can further illustrate improvements and advantages. As shown in FIG. 1, a conventional spool has the following specifications:
d = 150mm
φ = 315mm
H = 315mm
Have On the other hand, the spool according to the present invention has the following specifications as shown in FIG.
スプール、すなわち、従来のスプールであるスプール0と、本発明に係る2つのスプールであるスプール1およびスプール2とが同量の極細金属ワイヤーを巻き付ける場合、従来のスプールと比較すると、本発明に係るスプールのコア上の圧力とフランジ上の側圧とは著しく減少し、その上、構造的剛性は著しく増加する。 When the spool, that is, the spool 0 of the conventional spool and the spools 1 and 2 of the two spools according to the present invention wind the same amount of the fine metal wire, the spool according to the present invention is compared with the conventional spool. The pressure on the spool core and the side pressure on the flange are significantly reduced and, in addition, the structural rigidity is significantly increased.
コアおよびフランジ上の荷重分布の改良と、スプールの構造的剛性の改良とによって、本発明は、従来のスプールと同等であるスプールを製作するために2.5mm〜7.0mm、好ましくは、3.0mm〜5.0mmの厚さを有するより薄い金属シートを使用可能である。 By improving the load distribution on the core and flange, and improving the structural rigidity of the spool, the present invention makes 2.5 mm to 7.0 mm, preferably 3 mm, to produce a spool that is equivalent to a conventional spool. Thinner metal sheets having a thickness of 0.0 mm to 5.0 mm can be used.
以下の表は、本発明に係るスプールの改良および利点を示している。 The following table shows the improvements and advantages of the spool according to the present invention.
上記比較テストは、比率φ/Dもまたこの2重ドラムスプールのために重要であることをさらに明らかにする。比率φ/Dが小さいほど、使用後のスプールの変形は小さいので、スプールの再使用の回数が多くなる。しかし、比率φ/Dにはある程度の限界がある。一方で、比率φ/Dの下限は、フランジの外径φがスプールを使えるようにするために外側ドラムの外径Dより大きくなるべきであるので、1.0より大きくなるべきである。他方で、比率φ/Dの上限は、フランジが外側ドラムを越える高さが大きいほど、使用後のスプールの変形が大きくなるので、2.0を越えるべきでない。したがって、比率φ/Dは1.0〜2.0であり、より好ましくは、1.3〜1.6である。 The comparative test further demonstrates that the ratio φ / D is also important for this double drum spool. The smaller the ratio φ / D, the smaller the deformation of the spool after use, so the number of spool reuses increases. However, the ratio φ / D has a certain limit. On the other hand, the lower limit of the ratio φ / D should be larger than 1.0 because the outer diameter φ of the flange should be larger than the outer diameter D of the outer drum so that the spool can be used. On the other hand, the upper limit of the ratio φ / D should not exceed 2.0 because the greater the height at which the flange exceeds the outer drum, the greater the deformation of the spool after use. Therefore, the ratio φ / D is 1.0 to 2.0, and more preferably 1.3 to 1.6.
図5に示されているように、フランジ24は、1個の中心孔30と、中心孔の周りに均一に分布したスロット32とを有する。図6に示されているように、内側ドラム26の外周とフランジ24の中心孔30の内周との間に溶接部が存在する。図7に示されているように、外側ドラム28の内周とフランジ24の均一に分布したスロット32との間に溶接部が存在する。上記配置には以下の利点がある。
1.内側ドラムとフランジとの間の接続を改良する。
2.外側ドラムとフランジとの間の接続を改良する。
3.内側ドラムと外側ドラムとの間の接続を確実にする。
4.外側ドラムとフランジとの間の制限された溶接部のためにフランジの変形を制限する。
5.簡略化された構造のため容易に製造できる。
As shown in FIG. 5, the
1. Improve the connection between the inner drum and the flange.
2. Improve the connection between the outer drum and the flange.
3. Ensure the connection between the inner and outer drums.
4). Limit flange deformation due to the limited weld between the outer drum and flange.
5. Easy to manufacture due to simplified structure.
図8に示されているように、外側ドラム28の外周とフランジ24の表面との間に溶接部が存在する。この溶接部は、外側ドラムとフランジとの間の接続をさらに改良し、スプールの構造的剛性を改良する。
As shown in FIG. 8, a weld exists between the outer periphery of the
本発明に係るスプールを製造する方法は以下のステップを含む。
1.フランジ24が厚い金属シートのプレス加工により製造され、フランジ24の外周が折り畳み手順によって概ね補強される。中心孔30と均一に分布したスロット32とがプレス加工によって製造される。
2.内側ドラム26および外側ドラム28が金属シートを円筒形状に曲げることにより形成される。
3.内側ドラム26の外周がフランジ24の中心孔30の内周に溶接される。
4.外側ドラム28の内周がフランジ24の均一に分布したスロット32に溶接される。
5.外側ドラム28の外周がフランジ24の表面に溶接される。
6.内側ドラム26の両端は装置上のスプールの搭載の実現を容易にするため面取り角を有することが可能である。
7.外側ドラム28の外周とフランジ24の表面との間の溶接部は、滑らかな巻き付けおよび巻き戻し工程を実現し易くするため、切断し、丸くすることが可能である。
The method for manufacturing a spool according to the present invention includes the following steps.
1. The
2. The
3. The outer periphery of the
4). The inner periphery of the
5. The outer periphery of the
6). Both ends of the
7). The weld between the outer periphery of the
本発明の別の改良は、図9に示されているように、内側ドラム26の外周と外側ドラム28の内周との間にいくらかの支持プレート34を溶接することである。支持プレート34は、変形に対する外側ドラム28の強度を改良し、内側ドラム26と外側ドラム28とを確実に同心にする。
Another improvement of the present invention is to weld some support plate 34 between the outer periphery of the
本発明のさらなる改良は、図10に示されているようにフランジ24の中心孔30の周りに面取り角を作り、外側ドラム28の両端をフランジ24の表面に溶接することである。したがって、スプールが極細ワイヤーで荷重を加えられているとき、内側ドラム26の両端がフランジ24の表面に接して圧力を受けているので、内側ドラム26の両端とフランジ24の表面との間を溶接する必要がない。
A further improvement of the present invention is to create a chamfer around the
10 従来のスプール
12 従来のスプールのコア
14 従来のスプールのフランジ
20 本発明に係るスプール
22 本発明に係るスプールのコア
24 本発明に係るスプールのフランジ
26 本発明に係るスプールの内側ドラム
28 本発明に係るスプールの外側ドラム
30 本発明に係るスプールのフランジの中心孔
32 本発明に係るスプールのフランジ上に均一に分布したスロット
d 内側ドラム26の内径
D 外側ドラム28の外径
φ フランジ24の外径
H 外側ドラム28の高さ
F2 フランジ14に加わる側圧
F4 フランジ24に加わる側圧
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記コアに結合された2つのフランジと、
を備えた極細金属ワイヤー用の厚い金属シート製のスプールにおいて、
前記コアが、内径dを有する内側ドラムおよび外径Dを有する外側ドラムからなる同心二重ドラムで構成されていることを特徴とする、スプール。 The core,
Two flanges coupled to the core;
In a spool made of a thick metal sheet for fine metal wires with
The spool is constituted by a concentric double drum including an inner drum having an inner diameter d and an outer drum having an outer diameter D.
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