用于极细金属线的绕线架及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及一种其上缠着极细金属线的绕线架。本发明尤其涉及一种极细金属线用的绕线架(在下文中仅被称为“绕线架”)。所述绕线架用于在其上缠绕一种极细金属线，该极细金属线包括一种用于切割例如人造水晶、硅、陶瓷等硬质材料的线状锯(在下文中被称为“锯线”)的线，和用于加固作用地橡胶管的线(在下文中被称为“软管线”)。背景技术
传统的绕线架11，如图5中所示，具有卷筒12和凸缘13，凸缘13配置在卷筒的端部。该卷筒12和凸缘13由厚钢板制成，例如用于机械构造应用(例如S45C/JIS)的碳素钢等等。由制造方法决定，一些绕线架已被公知，它们包括一个整体的绕线架，该整体的绕线架是通过将卷筒和凸缘做成一个部分而制成的，和一个焊接的绕线架，该焊接的绕线架是由三个分开的部分，即卷筒和两个凸缘焊接在一起而形成的。
缠绕在上述绕线架上的极细金属线例如是一种具有0.12到0.16mm或以下的直径且充当锯线的极细金属线，或是一种具有大约0.20到0.80mm的直径且充当软管线的极细金属线。并且，缠绕在上述绕线架上的极细金属线，例如可以是一种具有0.15到0.40mm左右的直径且充当用于加固橡胶制品的扭转钢丝帘线(即轮胎帘布)的极细金属线，它包括钢丝帘线，在一些场合中该钢丝帘线的功能相当于金属扭转线。当上述极细金属线以一预定的张力(例如0.4kg至1.5kg的张力)缠绕在绕线架上，缠绕拉力导致一个强的拉紧张力施加到卷筒，因此造成一个将它们推离的巨大的力作用到凸缘。该推离力(在下文中被称为“侧压力”)导致两端的凸缘以一彼此分离的方向被推开。
当金属线的直径变小，或缠绕张力变大，或线的往复匝数变大时，产生的侧压力变大。例如，当上述极细金属线是一锯线，作用绕线架上的到重力为40kg到60kg或以上，该情况下，其中的侧压力有时达到几吨或几十吨。
为提供充足的强度和硬度以承受这样的侧压力，传统的绕线架11采用厚度约为20到50mm的厚钢板。因此，传统的绕线架如此重以至于其操作性变得很差，并且该绕线架损失高额的运输成本。另外，传统的绕线架损失高额的材料和加工成本。
另外，由于生成的侧压力极大，甚至该机械上坚固的绕线架也不能避免凸缘和卷筒的塑性变形。重复使用几次、10次或更多次以后，绕线架继续发生变形，或者绕线架破碎到不能使用。也就是说，传统的绕线架具有一缺陷，即不能保证合乎其高成本的耐用性。发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于极细金属线的绕线架，其具有足够的机械强度和重复使用性，而重量和成本得以减少，并且提供一种制造上述绕线架的方法。
本发明基于下面的研究结果而被完成，该研究结果来自于对绕线架变形成因的分析研究。即，传统的绕线架采用具有高强度和高硬度的厚钢板，以增大抵抗卷线时的侧压力的力，因此，当施加侧压力时，使凸缘的变形量变小。但是，凸缘小的变形量反之是一弱点。这就是侧压力与线的缠绕量基本成比例变高的原因。当绕线架上缠满线时，极高的侧压力施加于凸缘，导致由厚钢板制成的凸缘产生变形。其后，当退绕线时，凸缘的变形状态被保持。并且通过反复使用绕线架，该变形被进一步累加和发生，因而造成该绕线架严重的的变形或破碎，使该绕线架不能使用。
根据本发明，用于极细金属线的绕线架包括一个卷筒、两个接合到所述卷筒的凸缘主体，和两个位于所述凸缘主体内的凸缘加固部件，每一个凸缘加固部件由薄的钢金属制成，并通过点焊被焊接在一起，其中，所述凸缘加固部件的一凸缘侧面部分具有一张应力，以便它能使所述凸缘主体的凸缘朝向所述卷筒的侧边。
在本发明的绕线架中，凸缘主体和凸缘加固部件(二者在下文中被称为“凸缘部分”)都是由薄钢板制成，凸缘部分具有双层结构以承受侧压力，以便当施加相当大的侧压力时该凸缘部分变形。因此，本发明的绕线架具有减轻侧压力的功能，借此，不同于传统的厚的绕线架，在该绕线架中没有过多的侧压力产生。这样，当线绕着绕线架在彼此上缠绕时，凸缘部分在一个不超过塑性变形的范围内发生变形。
其次，当线从绕线架上退绕，其缠绕量减少，凸缘部分的变形随着侧压力的减少而减少，因此，绕线架恢复到其原始形状。如上所述，本发明的绕线架采用薄钢板的弹性(复原性)来抑制绕线架中侧压力的累加，借此抑制凸缘部分的塑性变形以提高绕线架的重复使用性(耐用性)。
再者，由于凸缘加固部件的凸缘侧面部分具有张应力以将凸缘主体的凸缘推向卷筒的侧边，一与侧压方向相对的方向推动凸缘部分的力不间断地被提供(即使当绕线架上未缠线时)。因此，当侧压力施加于凸缘部分，排斥力出现以抑制凸缘部分的变形。并且，当线刚刚从绕线架上退绕，侧压力释放时，一个恢复力作用到凸缘部分上，以使其恢复到原来的形状。因此，甚至采用薄钢板制成的绕线架也能够具有足够的强度和重复使用性以充当用于极细金属线的绕线架。
其次，根据本发明的另一方面，提供一种制造用于极细金属线的绕线架的方法，其中，绕线架包括卷筒、凸缘主体和凸缘加固部件，它们都是由薄钢板制成。该方法包括形成凸缘加固部件的步骤，以使凸缘加固部件的凸缘侧面部分以一个朝着卷筒的侧面、相对于凸缘主体的凸缘的端面成4度+3/-3度的倾斜角度被定位，其后，通过点焊将上述凸缘加固部件、凸缘主体和卷筒焊接在一起。
在本发明中，凸缘加固部件的凸缘侧面部分的倾斜角度处于4度+3/-3度的范围内的原因是，当倾斜角度少于1度时，产生的张应力如此小以至于凸缘部分的强度和重复使用性变得不充分，并且，当倾斜角度为7度或以上时，点焊的实用性易于变糟。
本发明的绕线架有效适用于缠绕具有0.22mm或以下直径的单根极细金属线，例如锯线或软管线。也就是说，当金属的直径为0.20mm或以下时，其中卷曲时的侧压力变大。尤其是，本发明优选用于锯线的卷曲，从而提供重量轻的且机械上坚固的绕线架，它减少材料成本和制造成本，并具有大的恢复力以致能被重复使用。
为了有效地实现上述功能，凸缘主体和凸缘加固部件的材料可以是一种具有高张力和高弹性的薄钢板。优选地，材料例如是SAPH/JIS(热轧板、片和带)，或SPCC/JIS(冷轧碳钢板和钢带)。注意到其他现有的钢板(例如S45C)可以被使用，但是它们的弹性小以至于可能因侧压力而弹性变形。
凸缘主体的厚度优选1.2至2.0mm。如果其厚度小于1.2mm，其具有足够的弹性，但是强度差，不能承受高的侧压力。反之，如果其厚度大于2.0mm，其具有足够的强度以承受高的侧压力，但是弹性小，相应于其变形仅具有差的恢复性。
凸缘加固部件的厚度优选0.6至2.0mm。选择该尺寸的原因同上述凸缘主体的情况相同。
凸缘主体和凸缘加固部件的厚度能够基于一些条件而被决定，例如直径、其中的缠绕张力等等。
再者，凸缘主体的凸缘优选具有放射状布置的肋，每一个肋在其内侧具有一细长的槽，它朝着外侧突出，从而进一步提高强度以承受凸缘主体的侧压力。在这种情况下，由于凸缘加固部件内接于凸缘主体的凸缘的基本上的整个表面，肋的倾斜槽被凸缘加固部件完全覆盖，因而线从不装配到倾斜槽内，从而提高了绕线质量。
凸缘主体通过薄的斯蒂尔耐蚀铜锡合金压制而成，其外圆周通常通过其中的折叠工序被加固。并且，辐射状地布置在凸缘主体的凸缘内的、用于加固作用的肋是通过压制而成的。该肋的数量优选8到16。
凸缘主体和卷筒能被开槽或凹进一凸缘加固部件的厚度，该槽被装配入凸缘加固部件，从而提高线的缠绕形状以防止线中的纠缠或断开。
另外，在卷筒的内圆周上(在卷筒的内侧)，配置一个或更多的盘形或环形的加固部件，这样提高卷筒抵抗拉紧张力的强度以抑制卷筒的变形。
切割凸缘加固部件的内或外周边能使绕线架没有边，这样使凸缘主体和卷筒之间的台阶光滑。这不仅能尽可能防止当卷曲和退绕时线中的纠缠或断开，而且防止缠绕形状的断开或混乱。
根据本发明，提供了一种即使一种极细的金属线例如锯线、软管线等等缠绕在其上，依然具有充足强度和重复使用性的绕线架。因此，与传统的采用厚钢板的绕线架相比，本发明的绕线架允许制造成本显著减少。并且该绕线架允许重量的大幅度减轻，从而基本提高其操作性以进一步减少运输成本。
本发明的上述和其他目的、特征和优点将从下面的详细说明中变得显然，该详细说明将结合附图被读。附图说明
图1(a)是本发明的一实施例中的绕线架的平面图，和图1(b)是其中的部分剖面图；
图2是图示本发明实施例中的绕线架的制造过程的局部剖面图；
图3是图示本发明实施例中的绕线架的制造过程的局部剖面图；
图4是图示本发明实施例中的绕线架的制造过程的局部剖面图；和
图5是传统的、采用厚钢板的绕线架的部分局部侧视图。具体实施方式
图1表示本发明中一个绕线架的实施例，图1(a)是绕线架的平面图，和图1(b)是沿线A-B-C的部分剖面图。图2至4是图示图1中绕线架的制造过程的局部剖示图。
如图1所示，卷筒2，凸缘主体3，3，凸缘加固部件4，4，和其他元件通过点焊被焊接在一起以形成本发明中的绕线架1。
卷筒2是通过将一厚度为1.2mm的冷轧高抗拉钢板(SAFC)弯成一圆柱形而制成的。
凸缘主体3是通过冲压一厚度为1.6mm的热轧高抗拉钢板(SAPH)而制成。在凸缘主体的外周上配置一用于加固的折叠部分3a。并且，凸缘主体的凸缘3b具有12个用于加固作用的肋3c，它们是通过冲压技术放射状地形成的。另外，在凸缘主体的内侧上，啮合部分3b通过冲压技术配置以与卷筒2的的内圆周表面啮合。
凸缘加固部件4通过将一厚度为1.0mm的热轧高抗拉钢板冲压成一环形或盘形而制成。凸缘加固部件4具有被弯成L形的盘形的内圆周，以便通过点焊将其焊接到卷筒上。
现在，有关凸缘加固件的具体结构和绕线架的制造过程的实施例将参照图2到图4在下文被描述。
凸缘加固件4被弯成横截面为L形，以便凸缘侧面部分4a以一相对于垂直线成4度+3/-3度的倾斜角度θ定位。凸缘加固件4成一环形，其具有凸缘侧面部分4a和卷筒侧面部分4b，它们以一弯曲部分P为中界彼此分开。
绕线架的制造过程如下。首先，如图2所示，凸缘加固件4被装配到凸缘主体3内，然后，凸缘加固件的凸缘侧面部分4a与凸缘主体3的凸缘部分3b形成接触，并且凸缘加固件的卷筒侧面部分4b与凸缘主体3的啮合部分3d形成接触，在该步骤中，凸缘主体和凸缘加固件分开倾斜角θ，该倾斜角θ形成在凸缘加固件的凸缘侧面部分4a与凸缘主体3的凸缘部分3b之间。因此，在弯曲部分P无压力出现。
其次，如图3所示，凸缘加固件的凸缘侧面部分4a与凸缘主体3的凸缘部分3b形成直接接触以通过点焊W，W将其固定在此处，从而形成一凸缘部分。这时，在弯曲部分P一个张应力产生，借此，凸缘加固件的凸缘侧面部分具有一个张应力以将凸缘主体的凸缘部分朝内推。
其后，如图4所示，凸缘加固件的卷筒侧面部分4b装配入卷筒2的内圆周以通过点焊W将其固定在此处。
如上所述，绕线架被制造完毕。
其次，通过使用本发明中一个具有4度的倾斜角θ的绕线架和作为对比用的实施例中一个具有0度的倾斜角θ的绕线架，以在每一个绕线架上缠绕锯线，和通过对比这些绕线架间的上述特性，检测绕线架的强度和重复使用性。当全部线被缠绕在绕线架上时，绕线架的强度取决于凸缘间的距离。再者，在超过5次的反复缠绕和退绕线以后，绕线架的重复使用性取决于无线时绕线架的凸缘间的距离的变化。结果将被表示在下面的表1中。
应当注意到，对比实施例中的绕线架的每一个部件的材料和厚度与本申请中的绕线架相同，绕线架每一部分的尺寸和锯线的直径如下：
凸缘间的距离：315mm
卷筒的直径：120mm
凸缘主体的外径：255mm
锯线的直径：0.16mm
缠绕张力：0.45kg
(表1)强度：经过一次完整的缠绕过程后，凸缘间的距离(mm) 重复使用性1次使用后，无线时绕线架的凸缘间的距离(mm)5次使用后，无线时绕线架的凸缘间的距离(mm) 本发明 320.2 316.6 317.8对比实施例 323.6 318.3 324.1
如表1中所示，本发明中绕线架的倾斜角度导致绕线架的强度和重复使用性的提高是显然的。
在对比实施例的情况下，由于凸缘间的距离重大地扩展，在退绕过程中，被缠绕的线的不必要的啮合或碎屑频繁出现以造成线的断开。