KR101688667B1 - Improved sawing wire spool - Google Patents
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Abstract
본 발명은 미세 금속 와이어를 권취하기 위한 스풀에 관한 것이고, 하나의 코어와 상기 코어의 어느 한 단부에 연결된 두 개의 플랜지들을 포함하며, 상기 플랜지들 각각의 외부 측면은 상기 코어로부터 방사상으로 연장하고 상기 코어 둘레에 균일하게 분포되는 다수의 디보싱된 영역들을 포함한다. 디보싱된 영역들은 미세 금속 와이어를 권취할 때 플랜지들의 벌어짐을 감소시킨다.The present invention relates to a spool for winding a fine metal wire, comprising a core and two flanges connected to either end of the core, the outer side of each of the flanges extending radially from the core, And a plurality of debounced regions uniformly distributed around the core. The debossed regions reduce the flaring of the flanges when winding the fine metal wire.
Description
본 발명은 미세 금속 와이어(fine metal wire)를 권취하기 위한 스풀(spool)에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 소잉 와이어를 권취하기 위한 금속 시트로 이루어진 스풀에 관한 것이다.The present invention relates to a spool for winding a fine metal wire. In particular, the present invention relates to a spool made of a metal sheet for winding a sawing wire.
종래의 스풀은 하나의 코어와 두 개의 플랜지를 갖는다. 두 개의 플랜지들은 예를 들어 상기 코어의 각 단부에 용접된다. 코어 및 두 개의 플랜지들은 탄소강으로 만들어진 1 내지 6 mm 두께의 금속 시트로 이루어진다.A conventional spool has one core and two flanges. Two flanges are welded to each end of the core, for example. The core and the two flanges are made of a 1 to 6 mm thick metal sheet made of carbon steel.
상기 스풀 상에 권취될 미세 금속 와이어의 예는 소잉 와이어이다. 0.25 mm의 소잉 와이어가 존재하는 것으로 알려져 있지만, 소잉 와이어는 0.08 내지 0.16 mm(0.12 mm가 가장 전형적인 직경임) 사이의 직경을 갖는다. 추세는 길이를 증가시키면서도 소잉 와이어들을 더 미세하게 하는 것이다. 소잉 와이어는 유리 지립 소잉 기계들(loose abrasive sawing machines)에서 사용되며, 유리 지립 소잉 기계에서는 소잉 와이어가 액체 캐리어 및 연마 입자들을 포함하는 슬러리를 소잉될 재료의 진행 절취부 내로 견인한다. 이러한 형태의 소잉 기계는 반도체 산업에서 사용하기 위해 또는 태양 전지를 제작하기 위해 실리콘 잉곳을 절단하도록 광범위하게 사용된다. 대안적으로, 스풀은 고정 지립 소잉 와이어가 권취되도록 사용될 수 있고, 이때 연마 입자들은 와이어에 단단히 부착되고 캐리어 슬러리가 필요하지 않다.An example of a fine metal wire to be wound on the spool is a sawing wire. While 0.25 mm sawing wire is known to exist, the sawing wire has a diameter between 0.08 and 0.16 mm (0.12 mm being the most typical diameter). The trend is to make the sowing wires finer while increasing the length. Sowing wires are used in loose abrasive sawing machines in which the sawing wire draws the slurry containing the liquid carrier and abrasive particles into the progressive cut of the material to be sawed. This type of sawing machine is widely used to cut silicon ingots for use in the semiconductor industry or to fabricate solar cells. Alternatively, the spool may be used to wind the fixed abrasive wire, where the abrasive particles are firmly attached to the wire and no carrier slurry is required.
또한, 스풀은 호스 강화 와이어가 권취되도록 사용될 수 있다. 이러한 종류의 와이어는 호스를 보강하기 위해 내부 호스 본체 둘레에 테둘러지거나(braided) 나선형으로 형성된다. 이러한 호스들은 특히 유압적으로 작동식 기계류에서 사용된다. 일반적으로, 호스 와이어는 0.16 mm에서 0.25 mm까지 그리고 그 이상의 직경을 갖는다.The spool may also be used to wind up a hose reinforcing wire. This kind of wire is formed spirally around the inner hose body to reinforce the hose. These hoses are particularly used in hydraulically operated machinery. Generally, the hose wire has diameters from 0.16 mm to 0.25 mm and beyond.
스풀 상의 와이어의 층들이 권취될 때, 스풀에 추가된 각각의 층은 아래에 놓인 층들에 압력을 가한다. 이러한 압력은 스풀 상에 와이어를 권취하도록 사용된 힘과 권취 층의 개수에 비례한다. 이러한 압력은 플랜지와 스풀의 코어로 전달된다. 이러한 압력은 양쪽 플랜지들을 바깥쪽으로 밀려나게 한다. 심한 경우에, 힘이 아주 커서 플랜지들이 코어로부터 분리되거나, 더 심한 경우에는 코어가 아주 망가진다. As the layers of wire on the spool are wound, each layer added to the spool exerts pressure on the underlying layers. This pressure is proportional to the force used to wind the wire on the spool and the number of wound layers. This pressure is transferred to the flange and the core of the spool. This pressure pushes both flanges outward. In severe cases, the force is so great that the flanges separate from the core, or in the worse case, the core is very broken.
언급된 소잉 용례에서, 800km 길이로 0.12mm 직경의 단일 와이어가 스풀 상에 권취된다. 금속 와이어의 직경이 작을 때, 와이어의 층들의 축적 개수는 커진다(층들의 개수는 500 내지 800개의 층들만큼 높을 수 있다). 권취 인장은 전형적으로 2 내지 40 뉴톤이다. 그러므로, 플랜지들 상에 발생된 측면 압력은 크다. 플랜지들은 스풀 상에 와이어를 권취하는 동안 변형되고 벌어질 것이다. 절단시 층들의 개수가 감소되면서 압력이 감소될 때 스풀 플랜지들이 초기 위치로 되돌아가려는 경향이 있을 수 있기 때문에, 이것은 절단 공정에서의 추후 사용에 있어서 매우 불리하다. 그러므로, 플랜지의 내부 측면들 가까이의 잔류 와이어 루프들이 잔류 와이어 팩(remaining wire pack)과 플랜지 사이에 포획되고, 후속하여 스풀로부터 견인될 때 결과적으로 파손되는 진정한 위험이 존재한다. In the sawing application mentioned, a single wire with a diameter of 0.12 mm with a length of 800 km is wound on the spool. When the diameter of the metal wire is small, the number of accumulations of layers of the wire is large (the number of layers can be as high as 500 to 800 layers). The winding tension is typically between 2 and 40 Newtons. Therefore, the side pressure generated on the flanges is large. The flanges will deform and flare while winding the wire on the spool. This is very disadvantageous for later use in the cutting process, as the spool flanges may tend to return to the initial position when the pressure decreases as the number of layers is reduced during cutting. Therefore, there is a real risk that the residual wire loops near the inner sides of the flange are trapped between the remaining wire pack and the flange, and subsequently broken when towed from the spool.
이러한 측면 압력을 견디도록 충분한 강도 및 강성을 제공하기 위해서, 몇몇 종래 기술의 스풀들은 약 20 내지 50mm의 두께를 갖는 금속 디스크들의 플랜지들을 갖는다(예를 들어, USD 399857을 참조). 그러나, 이러한 스풀은 너무 무거워서 그 작동성이 매우 나쁘다. 또한, 이러한 스풀은 재료, 취급 및 수송에 있어서 고비용이 든다. 과도하게 높은 측면 압력으로 인하여, 이러한 기계적으로 강한 스풀이라도 플랜지들 및 코어의 소성 변형을 회피할 수 없다. 반복된 사용 이후에, 스풀은 추가 변형 또는 파손으로 인하여 사용될 수 없게 된다. 이와 같이 이러한 스풀은 높은 비용에 비해 적절한 내구성을 보장하지 못한다.In order to provide sufficient strength and rigidity to withstand such lateral pressure, some prior art spools have flanges of metal discs having a thickness of about 20 to 50 mm (see, for example, USD 399857). However, these spools are too heavy and their operability is very bad. In addition, these spools are expensive in materials, handling and transportation. Due to the excessively high side pressure, even such a mechanically strong spool can not avoid plastic deformation of the flanges and the core. After repeated use, the spool can not be used due to further deformation or breakage. As such, these spools do not provide adequate durability for high cost.
다른 해결책이 플랜지의 강성을 증가시키도록 함께 용접되는 금속 시트의 다른 층들을 포함하는 플랜지들을 갖는 스풀을 제조하는데 추구되었다. 이러한 해결책의 하나의 예는 유럽 특허 제EP 1295836 B1호에서 기술된다. 그러나, 이러한 형태의 스풀의 권취 용량이 낮다. Another solution has been sought to manufacture a spool having flanges that include other layers of a metal sheet welded together to increase the stiffness of the flange. One example of such a solution is described in EP 1295836 B1. However, the winding capacity of this type of spool is low.
또 다른 해결책은 일본 특허 제JP 2006 240 865호에서 추구되었으며, 플랜지의 외부 측면이 와이어 권취의 측면 압력으로 인하여 플랜지들의 변형을 감소시키기 위해서 숏 피닝된다(shot peened). Another solution has been pursued in Japanese Patent JP 2006 240 865 and the outer side of the flange is shot peened to reduce the deformation of the flanges due to the side pressure of the wire winding.
소잉 와이어를 위해 가장 폭넓게 사용된 스풀은 USD 441772에서 도시되어 있고 두꺼운 금속 시트로 이루어진다. 이러한 스풀은 튼튼하지만, 플랜지들이 단지 한 번의 사용 주기 후에 소성 변형되는 경우에는 이러한 스풀은 한 번만 사용될 수 있다. 또한, 스풀은 0.120 mm 이하의 직경의 와이어를 권취하도록 설계되지 않는다.The most widely used spool for sawing wire is shown at USD 441772 and consists of a thick sheet of metal. Although such spools are robust, such spools can only be used once if the flanges are plastic deformed after only one use period. Further, the spool is not designed to wind a wire having a diameter of 0.120 mm or less.
본 발명의 목적은 종래 기술의 단점을 회피하는 것이다. 본 발명의 특정한 목적은 소잉 와이어와 같은 미세 와이어를 권취하기 위한 스풀을 제공하는 것이고, 상기 스풀은 재사용성을 얻기 위해 플랜지들의 변형을 최소화하도록 충분한 기계적 강도를 갖는다. 또한, 본 발명의 목적은 무게 및 비용에서의 감소를 달성하는 것이다. 본 발명의 목적은 1000km 이상의 길이로 예를 들어 0.08mm 직경의, 매우 미세 와이어들을 권취할 수 있게 하는 것이다. It is an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art. A particular object of the present invention is to provide a spool for winding fine wires, such as sawing wire, which has sufficient mechanical strength to minimize deformation of the flanges to achieve reusability. It is also an object of the present invention to achieve a reduction in weight and cost. It is an object of the present invention to be able to wind very fine wires, for example 0.08 mm diameter, in length over 1000 km.
본 발명의 태양에 따르면, 금속 와이어를 권취하기 위하여 금속 시트로 이루어진 스풀이 제공되고, 상기 스풀은 하나의 코어와 상기 코어의 각 단부에 연결된 두 개의 플랜지들을 포함하며, 상기 플랜지들 각각의 외부 측면은 상기 코어로부터 방사상으로 연장하는 다수의 디보싱된 영역들을 포함한다. 양호한 실시예에서, 상기 디보싱된 영역들은 상기 코어 둘레에 균일하게 소정 각도로 분포된다.According to an aspect of the present invention there is provided a spool of metal sheet for winding metal wires, the spool comprising a core and two flanges connected to each end of the core, the outer side of each of the flanges Includes a plurality of debossed regions extending radially from the core. In a preferred embodiment, the debossed regions are uniformly distributed at an angle around the core.
스풀의 플랜지들은 예를 들어 스풀에 용접될 수 있다. 대안적으로, 그들은 코어 상에 브레이징될(brazed) 수 있거나, 또는 그들은 코어에 기계적 체결 수단에 의해 부착될 수 있다. 또 다른 가능성은 플랜지들이 중앙 구멍에서 칼라(collar)에 의해 예견된다는 점이다. 칼라의 테두리(rim)는 코어에 차후에 용접된다. 또는, 칼라는 코어 내로 활주되고 그곳에서 점 용접되도록 이루어질 수 있다. 당업자는 코어를 플랜지에 연결하는 다른 방법들을 적절히 발견할 수 있다.The flanges of the spool can be welded, for example, to the spool. Alternatively, they may be brazed onto the core, or they may be attached to the core by mechanical fastening means. Another possibility is that the flanges are foreseen by a collar in the central hole. The rim of the collar is subsequently welded to the core. Alternatively, the collar may be slid into the core and spot welded there. Those skilled in the art will appreciate other ways of connecting the core to the flange.
'방사상으로 연장하는 디보싱된 영역들'이라는 기재는 디보싱된 영역들이 코어로부터 플랜지의 외부 테두리까지 반경 방향으로 그 긴 치수를 갖는 것을 의미한다.The reference to "radially extending debossed regions" means that the debossed regions have their long dimension radially from the core to the outer rim of the flange.
이러한 용례의 목적을 위해 '디보싱된 영역'이라는 기재는 소성 압축된 금속 시트에서의 영역을 의미한다. 그러므로, 디보싱된 영역은 이를 둘러싸는 영역보다 높이가 낮다. 이것은 예를 들어 코인(coin)의 '헤드(head)'를 성형하는(strike) 것과 같은 '엠보싱(embossing)'에 반대되는 것이며, 엠보싱된 영역은 이를 둘러싸는 영역보다 높이가 더 높다.For the purposes of this application, the term " debossed area " refers to the area in a plastic pressed sheet of metal. Therefore, the debossed region is lower in height than the surrounding region. This is in contrast to 'embossing', for example, of stitching the 'head' of a coin, where the embossed area is higher in height than the surrounding area.
디보싱된 영역의 낮아짐은 오로지 재료의 압축으로 인한 것이다. 영역의 낮아짐은 만입된 영역을 얻기 위해서 표면 재료를 절취한 결과가 아니다.The lowering of the debossed area is due solely to the compression of the material. The lowering of the area is not the result of cutting the surface material to obtain the indented area.
이와 같이, 디보싱은 금속 시트를 스탬핑 가공하는 결과로서의 금속 시트의 국부적 변형이 아니다. 스탬핑 가공 동안에 금속 시트의 두께는 대부분 동일하게 유지되고, 음각 압흔(negative of imprint)이 스탬핑 가공에 대해 대향하는 측면에서 보일 수 있게 된다. 디보싱이 이루어지는 영역은 플랜지의 내부 측면들, 즉 서로 면하는 측면들에서 거의 볼 수 없어야 한다. 플랜지들의 내부 측면들은 권취 중에 와이어가 측면 부근에 있을 때 와이어의 흔들림(wiggling)을 초래하지 않기 위해서 가능한 평탄해야만 한다.As such, debossing is not a local deformation of the metal sheet as a result of stamping the metal sheet. During the stamping process, the thickness of the metal sheet remains largely the same and a negative of imprint becomes visible on the opposite side to the stamping process. The area where the debossing takes place should be virtually invisible to the inner sides of the flange, i.e., the sides facing each other. The inner sides of the flanges should be as flat as possible to avoid wiggling of the wire when the wire is near the side during winding.
재료를 국부적으로 압축하는 것은 재료의 항복 응력에 영향을 미칠 수 있다는 것을 재료 과학으로부터 알 수 있다. 예를 들어, 금속 스트립을 압축하는 것은 금속 스트립의 인장 항복 강도에서 증가를 초래할 수 있다. 그러므로, 금속이 항복되기 전에 더 높은 응력이 필요해진다. 이것은 (독일 엔지니어 요한 바우싱거의 이름을 딴) 바우싱거 효과('Bauschinger effect')로서 재료 과학에서 알려져 있다. 이러한 이론에 의해 제한되지 않으면서, 금속 시트로 이루어진 플랜지를 국부적으로 디보싱하는 것은 플랜지들의 항복 강도를 유리하게 증가시켜서, 와이어 층들의 압력에 대해 더 많은 저항을 갖게 한다.From material science it can be seen that locally compressing the material can affect the yield stress of the material. For example, compressing a metal strip may result in an increase in the tensile yield strength of the metal strip. Therefore, a higher stress is required before the metal is yielded. This is known in material science as the Bauschinger effect (named after German engineer Johann Bausinger). Without being limited by this theory, locally debossing a flange of a metal sheet advantageously increases the yield strength of the flanges, resulting in more resistance to the pressure of the wire layers.
단일의 디보싱된 영역의 표면 영역은 사용된 공구에 의해 상한이 제한되며, 즉, 너무 높은 표면 영역은 사용된 프레스가 단지 소정의 최대 압축력을 발생시킬 수 있기 때문에 깊이가 적어지게 할 것이다. 하한 제한에서, 단일 디보싱된 영역의 영역은 너무 작지 않아야 하며 그 이유는 그렇지 않은 경우 재료가 압축된 영역 밖으로 유동하여 결과적으로 영역 내의 압축이 덜 효과적이기 때문이다.The surface area of the single debossed area is limited by the tool used, i.e., too high a surface area will cause the depth to be reduced because the press used can only produce a certain maximum compressive force. At the lower limit, the area of the single debossed area should not be too small, because otherwise the material will flow out of the compressed area and consequently compression in the area will be less effective.
제1 실시예에서, 디보싱된 영역들의 개수는 4이고, 90도마다 하나의 디보싱된 영역을 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 디보싱된 영역들의 개수는 6이고, 보통 60도의 간격으로 하나의 디보싱된 영역을 갖는 것이 바람직하다. 다른 실시예에서, 디보싱된 영역들의 개수는 4와 18 사이이다.In the first embodiment, it is preferred that the number of debounced regions is four, with one debounced region every 90 degrees. In another embodiment, the number of debounced regions is six, and preferably has one debodinated region at an interval of typically 60 degrees. In another embodiment, the number of debounced regions is between four and eighteen.
본 발명의 스풀은 외부 직경(D1)을 갖는 하나의 코어와 외부 직경(D2)을 갖는 두 개의 플랜지들을 제공하며, 이에 의해 상기 플랜지의 자유 반경은 (D2 - D1)/2이다. 스풀은 상기 디보싱된 영역들이 상기 자유 반경의 적어도 25%, 바람직하게 적어도 35%, 가장 바람직하게 적어도 50%를 넘어 방사상으로 연장하는 것을 또한 특징으로 한다. 즉, 반경 방향에서 측정된 영역의 최대 치수는 자유 반경의 적어도 25%, 바람직하게 적어도 35%, 가장 바람직하게 적어도 50%이다. 일 실시예에서, 상기 플랜지들의 자유 반경은 5cm와 20cm 사이이고, 상기 디보싱된 영역들의 방사상 길이는 2.5cm와 10cm 사이이다.The spool of the present invention provides one core with an outer diameter D1 and two flanges with an outer diameter D2 whereby the free radius of the flange is (D2 - D1) / 2. The spool is further characterized in that the debobed regions extend radially beyond at least 25%, preferably at least 35%, most preferably at least 50% of the free radius. That is, the maximum dimension of the area measured in the radial direction is at least 25%, preferably at least 35%, and most preferably at least 50% of the free radius. In one embodiment, the free radii of the flanges are between 5 cm and 20 cm, and the radial lengths of the debossed regions are between 2.5 cm and 10 cm.
상기 디보싱된 영역들의 표면 영역은 전체가 상기 코어와 상기 플랜지들 중 하나의 테두리 사이의 환상형 표면 영역의 2%보다 크고 40%보다 작다.The surface area of the debossed areas is greater than 2% and less than 40% of the annular surface area between the cores and the rim of one of the flanges.
상기 디보싱된 영역들의 깊이는 상기 플랜지들의 두께의 3%와 50% 사이이다. 일 실시예에서, 상기 플랜지들은 두께가 2.5mm와 6.0mm 사이이고, 상기 디보싱된 영역들의 깊이는 0.2mm와 1.25mm 사이이다. 특정 실시예에서, 상기 플랜지들은 두께가 4.0mm와 5.0mm 사이이고, 상기 디보싱된 영역들은 깊이가 0.15mm와 2.0mm 사이이다. 더 특정한 실시예에서, 상기 플랜지들은 두께가 4.5mm이고, 상기 디보싱된 영역들은 깊이가 0.15mm와 1.5mm 사이이다.The depth of the debossed regions is between 3% and 50% of the thickness of the flanges. In one embodiment, the flanges are between 2.5 mm and 6.0 mm in thickness, and the depths of the debossed regions are between 0.2 mm and 1.25 mm. In certain embodiments, the flanges are between 4.0 mm and 5.0 mm in thickness, and the debossed regions are between 0.15 mm and 2.0 mm in depth. In a more specific embodiment, the flanges are 4.5 mm thick and the debossed areas are between 0.15 mm and 1.5 mm deep.
양호한 실시예에서, 상기 디보싱된 영역들은 실질적으로 직사각형 형상이고, 상기 직사각형 형상의 긴 측면은 반경 방향으로 되어 있다. 일 실시예에서, 상기 직사각형 디보싱된 영역들의 폭은 5mm와 20mm 사이이다.In a preferred embodiment, the debossed regions are substantially rectangular in shape, and the long side of the rectangular shape is in a radial direction. In one embodiment, the width of the rectangular debossed regions is between 5 mm and 20 mm.
대안적인 실시예에서, 상기 디보싱된 영역들은 형상이 절두형 섹터들이다. 섹터들은 스풀 플랜지의 중심에서 팁들(tips)을 갖는다. 상기 섹터들 각각은 스풀의 중심으로부터 볼 때 소정 각도로 범위가 정해진다. 상기 절두형 섹터들에 의해 범위가 정해진 각도들의 총합은 호의 10도와 180도 사이인 것이 바람직하다.In an alternate embodiment, the debounced areas are in the form of two-sided sectors. Sectors have tips at the center of the spool flange. Each of the sectors is delimited at an angle when viewed from the center of the spool. Preferably, the sum of the angles defined by the two-sided sectors is between 10 and 180 degrees of the arc.
본 발명의 실시예에서, 상기 플랜지들 중 하나 또는 양쪽은 사용 중에 상기 스풀의 보유를 위하여 하나 또는 두 개 이상의 돌출 구동 스터드들이 형성된다. 구동 스터드들은 소잉 기계의 구동 플레이트 내의 원형 또는 반원형 절취부와 맞물린다. 구동 플레이트가 회전할 때, 스풀은 스터드들의 작용을 통해 플레이트에 의해 구동된다. 스터드들은 링의 내측면에서 플랜지에 용접되는 링들일 수 있다. 외부측에서의 용접은 구동 구멍들에서 스터드의 적절한 맞물림을 방해할 수 있는 스터드의 풋부(foot)에서의 용접 버어(weld burr)를 초래할 수 있다. 대안적으로, 그리고 아주 바람직한 것은, 두 개의 대향하는 반달 형상인 절취부들을 갖는 원형 디스크의 사용이다. 용접은 제한된 링 공간에서 용접되기보다는 외부측으로부터 절취부들 내에서 행해지는 것이 훨씬 더 편리하다.In an embodiment of the invention, one or both of the flanges are formed with one or more protruding drive studs for retention of the spool during use. The drive studs engage a circular or semicircular cutout in the drive plate of the sawing machine. As the drive plate rotates, the spool is driven by the plate through the action of the studs. The studs may be rings welded to the flange at the inner side of the ring. Welding at the outer side may result in weld burrs at the foot of the stud which may interfere with proper engagement of the studs in the drive holes. Alternatively, and very preferably, the use of a circular disk with two opposed half-moon shaped cut-outs. Welding is much more convenient to be done in cuts from the outside rather than being welded in a limited ring space.
본 발명의 수반하는 도면들을 참조하여 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 스풀을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 스풀의 측면도를 도시한다.
도 3은 도 2의 플랜지의 B-B' 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스풀의 측면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 특정 실시예에 따른 스풀의 측면도들이다.Will be described in more detail with reference to the accompanying drawings of the present invention.
1 shows a spool according to the invention.
Figure 2 shows a side view of a spool according to the invention.
3 is a BB 'sectional view of the flange of FIG. 2;
4 is a side view of a spool according to an embodiment of the present invention.
Figures 5 and 6 are side views of a spool according to a particular embodiment of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 스풀(10)의 제1 실시예를 도시한다. 스풀(10)은 코어(12)와 코어(12)의 각 단부에 용접된 두 개의 플랜지(14)들을 포함한다. 두 개의 플랜지(14)들은 코어(12)로부터 방사상으로 연장되고 소정 각도로 균일하게 분포된 6개의 디보싱된(debossed) 영역(16)들이 형성되어 있다. 디보싱된 영역(16)은 실질적으로 직사각형 형상이다. 두 개의 돌출 구동 스터드(18)들이 사용 중에 스풀(10)의 보유를 위해 제공된다. 두 개의 플랜지들은 테두리(20)를 구비할 수 있지만, 이는 본 발명에서 필수적이지 않다.1 shows a first embodiment of a
도 2는 본 발명에 따른 스풀의 제1 실시예의 측면도이며, 코어(12)는 외부 직경(D1)을 갖고, 두 개의 플랜지(14)들은 외부 직경(D2)을 갖는다. 제1 실시예에서, D1은 156 mm이고, D2는 310 mm이다. 플랜지들의 자유 반경은 (D2 - D1)/2, 즉 77 mm이다. 6개의 디보싱된 영역(16)들은 40 mm의 반경 치수, 즉, 자유 반경의 약 50%가 디보싱된 상태를 갖는 실질적으로 직사각형 형상을 갖는다. 영역들의 폭은 약 8 mm이다. 자유 영역의 약 3%가 디보싱된다.Figure 2 is a side view of a first embodiment of a spool according to the invention in which the
도 3은 플랜지(14)가 두께 'd'를 갖고 디보싱된 영역(16)이 두께 'δ'를 갖는 것을 도시하는 도 2의 플랜지의 B-B' 단면도이며, 여기서 'δ'는 강철 시트가 3 내지 50% 압축된 것을 의미하는 플랜지(14)의 두께 'd'의 50%와 97% 사이이다. 금속 시트의 두께 'd'가 4.5 mm이고, 만입된 영역에서의 두께 'δ'는 디보싱된 영역들이 0.5 mm 깊이를 이루는 4.0 mm이다. 양쪽 두께들 'd' 및 'δ'을 측정하고 이어서 직접 만입된 영역들의 깊이를 측정하기보다는 디보싱된 영역들의 깊이를 도출하는 것이 실제로 더 용이할 수 있다.3 is a BB 'cross-sectional view of the flange of FIG. 2 showing that the
디보싱은 다른 편평한 표면에 대하여 예를 들어 충격 프레스(impact press)에 의해 플랜지 내로 압흔되는(impressed) 원하는 영역 형상을 갖는 경화된 강철 스탬프에 의해 행해진다. 이것은 정상적인 온도에서 행해지며 다른 처리가 필요하기 않다. 중요한 것은 스탬핑이 플랜지의 내부 측면에서 두드러지게 보이지 않는 것이며, 즉, 작은 음영(shade)이 보일 수 있지만, 플랜지의 내부 측면에서 돌출부가 존재하지 않아야 한다. 이러한 돌출부는 미세 금속 와이어의 권취 품질에 이롭지 못할 것이다. The debossing is done by a hardened steel stamp having a desired area shape impressed into the flange by an impact press, for example, on another flat surface. This is done at normal temperature and no further treatment is required. Importantly, the stamping is not visible on the inner side of the flange, i.e., a small shade can be seen, but there should be no protrusions on the inner side of the flange. Such protrusions would not be beneficial to the winding quality of the fine metal wire.
도 3은 플랜지(14)가 플랜지의 내부 및 외부 측면 각각에서 두 개의 용접 시임(15 및 17)들을 통해 코어(12)에 어떻게 부착되는지를 또한 도시한다. 스터드(18)들은 내부로부터 플랜지(14)로 용접되는 27 mm 직경 및 12 mm 높이를 갖는 링으로 이루어진다. 3 also shows how the
도 4는 돌출 구동 스터드(18)들이 상이한 형상을 갖는다는 점에서 제1 실시예와 다른 발명의 대안적인 실시예에 따른 스풀의 측면도이다. 스터드들은 두 개의 반달 형상 부분들이 절취된 27mm 직경 및 12mm 높이를 갖는 고상 디스크들로 이루어진다. 플랜지에 대한 스터드들의 용접은 외측부로부터 절취부 내로 행해질 때 훨씬 더 용이하게 행해질 수 있다. 도 5 및 도 6은 디보싱된 영역(16)들의 전체 표면 영역이 기존의 도면들에서 도시된 6개의 디보싱된 영역(16)들의 표면 영역보다 큰 발명의 다른 양호한 실시예들을 도시한다.4 is a side view of a spool according to an alternative embodiment of the invention which is different from the first embodiment in that the projecting
도 5는 절두형 섹터들의 형태로 된 6개의 디보싱된 영역(16)들을 갖는 플랜지를 도시한다. 하나의 디보싱된 영역(16)의 각도 'α'는 약 30도 원호이다. 상기 절두형 섹터들에 의해 범위가 정해진 각도들의 총합은 약 180도 원호이다. 코어와 테두리 사이의 환상형 표면 영역의 약 23%는 디보싱된다.Figure 5 shows a flange having six debossed
도 6은 두 개의 플랜지들 각각이 8개의 디보싱된 영역(16)들을 포함하는 발명의 특정한 실시예를 도시한다.Figure 6 shows a particular embodiment of the invention in which each of the two flanges comprises eight debossed
플랜지들 상의 디보싱된 영역들이 형성되어 있지 않다는 점에서만 상이한 종래의 스풀과 본 발명의 스풀을 비교하여 시험이 수행된다. 스풀들은 제1 실시예에 대해 기술된 바와 같은 치수 및 디보싱에 따른다.The test is performed by comparing the spool of the present invention with the conventional spool of the present invention only in that the debossed regions on the flanges are not formed. The spools follow the dimensions and debossing as described for the first embodiment.
종래의 스풀 및 본 발명의 스풀은 다음과 같이 시험되며, 각각의 스풀 상의 0.14mm 직경의 미세 와이어는 약 3.5 뉴톤(Newton)의 제어된 권취 인장과 0.15mm의 권취 스텝에서 권취된다. 이들은 통상적으로 적용되는 것보다 더 엄격한 조건들이다. 권취는 각각 200, 400 및 800 km의 미세 와이어 길이에서 멈춰진다. 멈춤 시에, 내부 플랜지 폭은 스풀의 테두리에서[직경(D2)에서] 인서트 게이지(insert gauge)를 사용하여 축방향으로 정확하게 측정된다. 스풀의 테두리에서, 변형은 최대가 된다. 표1에서 도시된 결과는 종래의 스풀과 비교할 때 본 발명의 스풀에 대한 플랜지들의 단부들에서의 낮은 변형을 보여준다. 200km의 미세 와이어로 권취된 스풀들은 종래의 스풀의 0.2mm 변형과 비교하여 변형이 보이지 않는다. 400km 미세 와이어로 권취된 스풀들은 종래의 스풀들보다 1/3 적은 변형을 보인다. 800km 미세 와이어로 권취된 스풀들은 변형이 다소 적은 개선점을 여전히 보인다. 그러므로, 긴 방사상 길이에 걸쳐 디보싱을 연장함으로써 결과들이 더 향상될 수 있다는 점을 추측한다.Conventional spools and spools of the present invention are tested as follows, and 0.14 mm diameter fine wires on each spool are wound in a controlled winding tension of about 3.5 Newtons and a winding step of 0.15 mm. These are stricter conditions than those normally applied. The coiling is stopped at fine wire lengths of 200, 400 and 800 km respectively. At stop, the inner flange width is measured axially accurately using the insert gauge [at diameter (D2)] at the edge of the spool. At the edge of the spool, the deformation becomes maximum. The results shown in Table 1 show a lower deformation at the ends of the flanges for the spool of the present invention compared to conventional spools. The spools wound in the fine wire of 200 km are not deformed as compared with the 0.2 mm deformation of the conventional spool. Spools wound with 400 km of fine wire show 1/3 less deformation than conventional spools. Spools wound with 800 km of fine wire still show some improvement in strain. Therefore, it is assumed that the results can be further improved by extending the debossing over a long radial length.
마지막으로, 예를 들어 USD 441772에서 도시된 바와 같은 종래 기술의 스풀 상에 얻어진 플랜지들의 변형과 비교할 때, 확실히 일부 향상이 존재한다. 종래 기술의 스풀은 종래 및 본 발명의 스풀에 대한 시험들에서와 동일한 시험 조건들 하에서 10mm보다 큰 플랜지들의 벌어짐(spreading)을 확실히 보여준다. Finally, there is certainly some improvement when compared to the variations of the flanges obtained on prior art spools as shown, for example, in US 441772. [ The prior art spools clearly show the spreading of the flanges greater than 10 mm under the same test conditions as in the tests for the conventional and inventive spools.
Claims (15)
하나의 코어(12)와 상기 코어(12)의 각 단부에 연결된 두 개의 플랜지(14)들을 포함하는 스풀(10)에 있어서,
상기 플랜지(14)들 각각의 외부 측면은 상기 코어(12)로부터 방사상으로 연장하고 상온에서 소성 압축된 금속 시트(16)의 복수의 디보싱된 영역들을 포함하고, 상기 플랜지의 내부 측면은 편평하고,
상기 디보싱된 영역(16)들은 상기 코어(12) 둘레에 균등한 각도로 분포되고,
디보싱된 영역(16)들의 개수는 4 내지 18이고,
상기 디보싱된 영역(16)들의 깊이는 상기 플랜지(14)들의 두께('d')의 3% 내지 50%인 것을 특징으로 하는
스풀.A spool (10) made of a metal sheet for winding a metal wire having a diameter of 0.08 mm to 0.16 mm,
A spool (10) comprising a core (12) and two flanges (14) connected to each end of the core (12)
The outer side of each of the flanges 14 includes a plurality of debossed regions of the metal sheet 16 extending radially from the core 12 and plastic-compressed at ambient temperature, ,
The debossed regions 16 are distributed at an equal angle around the core 12,
The number of the debossed regions 16 is 4 to 18,
Characterized in that the depth of the debossed regions (16) is between 3% and 50% of the thickness ('d') of the flanges (14)
spool.
상기 코어(12)는 외부 직경(D1)을 갖고, 상기 두 개의 플랜지(14)들은 외부 직경(D2)을 갖고, 상기 플랜지(14)들의 자유 반경은 (D2 - D1)/2이며,
상기 디보싱된 영역(16)들은 상기 자유 반경의 적어도 25%를 넘어 방사상으로 연장하는 것을 특징으로 하는
스풀.The method according to claim 1,
Wherein the core 12 has an outer diameter D1 and the two flanges 14 have an outer diameter D2 and the free radii of the flanges 14 are (D2 - D1) / 2,
Characterized in that the de-voiced regions (16) extend radially beyond at least 25% of the free radius
spool.
상기 플랜지(14)들의 상기 자유 반경은 5cm와 20cm 사이이고, 상기 디보싱된 영역(16)들의 방사상 길이는 2.5cm와 10cm 사이인
스풀.5. The method of claim 4,
The free radius of the flanges 14 is between 5 cm and 20 cm and the radial length of the debossed areas 16 is between 2.5 cm and 10 cm
spool.
상기 디보싱된 영역(16)들의 표면 영역은 전체가 상기 코어(12)와 상기 플랜지(14)들 중 하나의 테두리(20) 사이의 환상형 표면 영역의 2%보다 크고 40%보다 적은
스풀.The method according to claim 1,
The surface area of the debossed areas 16 is greater than 2% and less than 40% of the annular surface area between the core 12 and one of the flanges 14
spool.
상기 플랜지(14)들은 두께가 2.5mm와 6.0mm 사이이고, 상기 디보싱된 영역(16)들의 깊이는 0.2mm와 1.25mm 사이인
스풀.The method according to claim 1,
The flanges 14 are between 2.5 mm and 6.0 mm in thickness and the depth of the debossed regions 16 is between 0.2 mm and 1.25 mm
spool.
상기 플랜지(14)들은 두께가 4.0mm와 5.0mm 사이이고, 상기 디보싱된 영역(16)들은 깊이가 0.15mm와 2.0mm 사이인
스풀.The method according to claim 1,
The flanges 14 are between 4.0 mm and 5.0 mm in thickness, and the debossed regions 16 have a depth between 0.15 mm and 2.0 mm
spool.
상기 플랜지(14)들은 두께가 4.5mm이고, 상기 디보싱된 영역(16)들은 깊이가 0.15mm와 1.5mm 사이인
스풀.The method according to claim 1,
The flanges 14 have a thickness of 4.5 mm and the debossed regions 16 have a depth of between 0.15 mm and 1.5 mm
spool.
상기 디보싱된 영역(16)들은 실질적으로 직사각형 형상인
스풀.The method according to claim 1,
The debossed regions 16 are substantially rectangular in shape
spool.
상기 직사각형 디보싱된 영역(16)들의 폭은 5mm와 20mm 사이인
스풀.12. The method of claim 11,
The width of the rectangularly debossed regions 16 is between 5 mm and 20 mm
spool.
상기 디보싱된 영역(16)들은 형상이 절두형 섹터들인
스풀.The method according to claim 1,
The debossed regions 16 may be in the form of quadrangular sectors
spool.
상기 절두형 섹터들에 의해 범위가 정해진 각도들의 총합은 10도 내지 180도 원호 사이인
스풀.14. The method of claim 13,
The sum of the angles scoped by the two-sided sectors is between 10 and 180 degrees arc
spool.
상기 플랜지(14)들 중 하나 또는 양쪽은 사용 중에 상기 스풀(10)의 보유를 위하여 하나 또는 두 개 이상의 돌출 구동 스터드(18)가 형성되는
스풀.The method according to any one of claims 1, 4, 6, and 8 to 14,
One or both of the flanges 14 are formed with one or more protruding drive studs 18 for retention of the spool 10 during use
spool.
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E701 | Decision to grant or registration of patent right |