Drahtspule

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Drahtspule, insbesondere zur Aufnahme von Sägedraht beim Drahtsägen, bestehend aus einem Spulenkörper mit mindestens einem Befestigungsflansch an einer Spulenkörperstirnseite, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 699 08 788 T2 ist eine Drahtsägemaschine bekannt, die zum Schneiden von Rohlingen aus Halbleitermaterial geeignet ist. Bei dieser bekannten Drahtsägemaschine wird der Draht von einer Spule durch Rollen oder Walzen zu den sogenannten Nutenwalzen geführt. Der in den Nuten befindliche Sägedraht gelangt dann mit der Oberfläche des zu behandelnden Rohlings in Kontakt. Aufgrund einer hin- und hergehenden Bewegung des Sägedrahts findet ein abrasiver Bearbeitungsschritt bezogen auf den Rohling statt. Der Draht gelangt dann auf eine Aufnahmespule. Neben einer bekannten einfachen Ab- und Aufwicklung des Drahtes besteht auch die Möglichkeit, den Draht bidirektional zu bewegen. Um den Rohling unter stabilen Bedingungen zu schneiden, ist es notwendig, eine definierte Zugspannung wirken zu lassen. Die Zugspannung kann durch eine Pendelwalze erzeugt werden, die z. B. mit einem Ausgleichsgewicht in Verbindung steht. Bei einem bidirektionalen Betrieb einer Drahtsägemaschine besteht die Gefahr unerwünschter ansteigender Zugspannungskräfte mit der Folge eines Drahtrisses. Der Aufwand, um gebrochenen Draht zu entfernen und einen neuen Draht einzuspannen, ist erheblich, was zu einer Reduktion der Produktivität einer entsprechenden Maschine führt.

Bei dem Verfahren zum Aufwickeln des Sägedrahts einer Drahtsäge im oszillierenden Betrieb auf eine Empfängerspule gemäß DE 198 28 420 B4 wird die Zugspannung des Sägedrahts vor dem Aufwickeln auf die Empfängerspule reduziert. Es hat sich nämlich gezeigt, dass durch die Zugspannung mit jeder Windung der axiale Druck auf den Spulenkern einer Erhöhung unterliegt. Beispielsweise summiert sich der Druck auf den Spulenkern auf etwa 100 t, wenn ca. 100 km Sägedraht mit einer Zugspannung von 25 N aufgewickelt werden. Es muss daher die Empfängerspule so konstruiert sein, dass sie diesen mechanischen Belastungen standhält. Hierdurch wiederum entstehen hohe Kosten bei der Herstellung der Empfängerspule und es ist die einsetzbare

Sägedrahtlänge begrenzt. Weiterhin führt das sehr feste Aufwickeln des Sägedrahts auf die Empfängerspule zu erheblichen Schwierigkeiten bei dem Trennen der Drahtmenge von der Spule.

Da üblicherweise die Spulen zur Aufnahme des abgerollten und verbrauchten Drahtes bei Drahtsägen für eine Wiederverwendung ausgelegt sind, ist es notwendig, den Draht nach Beendigung des Schneid- bzw. Sägevorgangs von der Spule zu entfernen, um die Spule für ihren nächsten Einsatz vorzubereiten.

Insbesondere ist hier die Drahtentnahme bei gerade ausgeführten Spulen sehr aufwendig . Die Drahtentnahme vom Spulenkörper erfolgt mittels Trennschleifmaschine unter erheblicher Lärm- und Staubbelastung. Außerdem besteht bei einer derartigen Arbeitsweise des Entnehmens des Drahtes die Gefahr, dass der Spulenkörper einer Beschädigung unterliegt.

Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Drahtspule, insbesondere zur Aufnahme von Sägedraht beim Drahtsägen anzugeben, die zum einen allen mechanischen Belastungen im Einsatzfall auch über einen längeren Zeitraum ohne weiteres widersteht und mit deren Hilfe das Entfernen des aufgewickelten verbrauchten Drahtmaterials in besonders leichter Weise erfolgen kann.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen.

Es wird demnach von einer Drahtspule, insbesondere zur Aufnahme von Sägedraht beim Drahtsägen, bestehend aus einem Spulenkörper mit mindestens einem Befestigungsflansch an einer Spulenkörperstirnseite ausgegangen.

Erfindungsgemäß ist der Spulenkörper in Querrichtung geteilt derart, dass ein starrer Spulenkern von einer in radialer Richtung elastische Eigenschaften besitzenden Spulenhülle umschlossen ist. Die Spulenhülle umfasst Segmente, die sich gegen den Spulenkern im montierten Zustand der zweiteiligen Drahtspule abstützen.

Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass gemäß der vorliegenden Erfindung die Drahtspule insbesondere zur Aufnahme von Sägedraht geeignet ist, jedoch schließt dies nicht Anwendungen in Bereichen aus, wo es sich um Drähte, Fäden oder dergleichen Materialien für völlig andere Applikationen, wie z. B. in der Textilindustrie, handelt.

Der bevorzugt monolithische Spulenkern weist eine Zylinderform mit konischer Außenkontur auf.

Die Spulenhülle besitzt eine im Wesentlichen Hohlzylinderform mit konischer Innenkontur.

Die konische Innenkontur weist einen Konuswinkel auf, welcher dem Konuswinkel der Außenkontur des Spulenkerns komplementär ist.

Der gesamte Spulenkörper erhält seine Einsatzstabilität dadurch, dass der monolithische Spulenkern in die in radialer Richtung elastische Eigenschaften besitzende Spulenhülle eingesetzt wird, wobei Kern und Hülle miteinander verschraubbar sind .

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Spulenhülle eine Vielzahl von in Spulenlängsachsenrichtung orientierten Schlitzen auf.

Insbesondere ist die Spulenhülle aus einer Vielzahl von sich in Längsachsen- richtung orientierten Lamellen gebildet.

Die Lamellen weisen an ihrem außenseitigen Ende eine größere Dicke und/oder Breite bezogen auf das zur Einführung des Spulenkerns vorgesehene innenseitige Ende auf.

Sowohl der Spulenkern als auch die Spulenhülle besitzen einen Befestigungsflansch, wobei die Flansche eine Durchgangsbohrung zum vorerwähnten Verspannen von Kern und Hülle besitzen.

Mindestens über Abschnitte des Außenumfangs der Spulenhülle ist eine Verschleißschicht oder sind Verschleißkörper angeordnet.

Beispielsweise wird auf jeder Lamelle ein streifenförmiger Verschleißkörper spielbeweglich und lösbar befestigt. Durch das Spiel ist die gewünschte Bewegung der Lamelle in radialer Richtung beim Entfernen des Spulenkerns nicht behindert.

An den Flanschen sind Befestigungsmittel vorgesehen, wobei über die Befestigungsmittel Zugkräfte zur Einwirkung bringbar sind, um den Spulenkern von der Spulenhülle zu trennen.

Zusammengefasst besteht die erfindungsgemäße Spule aus trennbaren Teilen, die zum Herauslösen und Entfernen des aufgenommenen Drahtes voneinander lösbar sind, so dass letztendlich die Drahtentnahme gemäß der Aufgabenstellung der Erfindung erleichtert wird .

Die Spule umfasst mindestens zwei Einzelbaugruppen, nämlich Spulenkern und Spulenhülle, wobei der Kern steif und starr und die Hülle nachgiebig ausgeführt werden. Beide Teile stellen im zusammengebauten Zustand den einsatzbereiten Spulenkörper dar.

Der Spulenkern ist im montierten Zustand im Spulenhüllenteil eingebettet, wobei außenseitig des z. B. aus Stahl bestehenden Spulenhüllenteils Aluminiumplatten als Verschleißkörper anbringbar sind .

Beim Auseinanderziehen der beiden Teile des Spulenkörpers gibt die

Spulenhülle unter dem Druck der Drahtmenge nach, d. h. es findet hier ein radial nach innen orientierter Biegevorgang statt. Infolge dieses Biegevorgangs kann dann die Drahthaspel ohne weiteren Kraftaufwand von der Spulenhülle entfernt werden.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.

Hierbei zeigen :

Fig. 1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Drahtspule im montierten Zustand;

Fig. 2 eine 3-D-Teilschnittdarstellung der Drahtspule nach Fig . 1;

Fig. 3 einen Längsschnitt der Drahtspule mit noch nicht vollständig eingeschobenem Spulenkern bezogen auf die Spulenhülle;

Fig. 4 verschiedene Ansichten der Spulenhülle mit Lamellen und

Fig. 5 verschiedene Ansichten und eine 3-D-Längsschnittdarstellung des Spulenkerns.

Die erfindungsgemäße Drahtspule zur Aufnahme von Sägedraht, der insbesondere beim Drahtsägen von Halbleitermaterialien, insbesondere sogenannten Ingots für die Solarindustrie Verwendung findet, weist einen ersten, oberen Befestigungsflansch 2 sowie einen diesem ersten Flansch 2 gegenüberliegenden zweiten, unteren Befestigungsflansch 3 auf. Der Spulenkörper weist eine Querteilung auf, wie es insbesondere in der Fig . 3 ersichtlich ist.

Diese Querteilung umfasst einen Spulenkern 4. Der Spulenkern 4 besteht z. B. aus einem Stahlmaterial geeigneter Härte.

Weiterhin ist eine Spulenhülle 5 vorgesehen.

Die Außenabmessungen des Spulenkerns 4 sind auf die lichten Innenabmessungen der Spulenhülle 5 derart angepasst, dass der Spulenkern 4 in das Innenteil der Spulenhülle 5 eingeschoben und verspannt werden kann.

Die Spulenhülle 5 weist eine Menge von in Längsachsenrichtung der Drahtspule orientierten Schlitzen 6 auf.

Die Schlitze sind, wie in der Fig . 4 deutlich wird, an der dem Flansch 3 gegenüberliegenden Seite offen, wodurch sich umfangsseitig beabstandet eine Vielzahl von Lamellen ergibt.

Diese Lamellen sind im Wesentlichen radial bewegungselastisch. Die Dicke der Lamellen 7 reduziert sich ausgehend von der Seite des Flansches 3 nach oben, zum öffnungsseitigen Ende, und zwar durch eine innenkonische Form.

Diese innenkonische Form ist komplementär zum Außenkonus des Spulenkerns 4 verlaufend .

Wenn der Spulenkern 4 in die Spulenhülle 5 eingeschoben wird, stützen sich die einzelnen Lamellen 7 an der Spulenkernoberfläche ab, so dass eine

Lastaufnahme und eine Spannungsabführung beim Aufwickeln des Drahtes in der gewünschten Weise möglich wird .

Auf die Außenoberfläche der Lamellen 7 sind Verschleißkörper 8 aufbringbar, die eine Außenkontur besitzen, die im Wesentlichen der Form der Lamellen 7 entspricht.

Damit die Verschleißkörper 8 der Bewegung der betreffenden Lamellen 7 in radialer Richtung folgen können, ist eine Spielbefestigung mit H ilfe eines Langlochs 9 bevorzugt.

über Befestigungsmittel 10, z. B. in Form von Bohrungen, die sich an oder in den Flanschen 2 und 3 befinden, kann zum einen die betreffende Drahtspule in der Drahtsäge befestigt werden und es ist zum anderen eine Einwirkung von Zugkräften zum Trennen von Spulenkern 4 und Spulenhülle 5 möglich.

Die Flansche 2 und 3 besitzen je eine Durchgangsbohrung 11. Die Durchgangsbohrung 11 dient der Aufnahme von Mitteln zum Verspannen des Spulenkerns 4 mit der Spulenhülle 5 (nicht gezeigt).

Eine im Flanschteil 2 des Spulenkerns 4 befindliche umlaufende Nut 12 wirkt als zentrierende Aufnahme für das offene Ende 13 des Kranzes aus Lamellen 7, was die Stabilität der Gesamtanordnung im montierten Zustand weiter erhöht.

Die Verschleißkörper 8 können aus Aluminium oder hochbelastbarem Kunststoffmaterial gefertigt werden, wobei der Spulenkern und die übrigen Bestandteile der Spulenhülle aus Stahl bestehen.

Das Verbinden der Verschleißkörper 8 mit den jeweiligen Lamellen 7 kann durch Verschraubung erfolgen, wobei für die Verwendungsart allein wesentlich ist, dass die Möglichkeit besteht, den Verschleißkörper 8 mit technologisch einfachen Maßnahmen entfernen und austauschen zu können.

Wie bereits erläutert, stellt beim Auseinanderziehen des Spulenkörpers der

Drahtspule die Spulenhülle das nachgiebige Element dar. Das heißt, es werden die Lamellen 7 beim Trennen der Spulenteile aus ihrer Stützung genommen mit der Folge, dass eine radiale Durchbiegung nach innen eintritt. Durch die hierdurch verursachte Verformung der Spulenhülle kann der Drahtwickel leicht durch Ziehen in Längsrichtung entfernt werden.

Durch die funktionale Trennung Spulenkern / Spulenhülle sind Beschädigungen des Spulenkerns nahezu ausgeschlossen. Unabhängig von der Lebensdauer der Spulenhülle kann der Spulenkern mehrfach verwendet werden.

Mit Hilfe der Befestigungsmittel 10 können Spulenkern und Spulenhülle durch Einwirkung von Zugkraft voneinander getrennt werden, der das Spulenoberteil bildende Spulenkern wird im Ergebnis der Trennung abgelegt. Wenn die Spulenhülle, d . h. das Spulenunterteil, auf einen speziellen kippbaren Tisch aufgespannt ist, kann durch eine Abkippbewegung die Position der Spulenhülle verändert werden, so dass der Drahtwickel selbsttätig von der Spulenhülle abrutscht und in einen bereitstehenden Behälter fällt.

Nach Rückbewegung der kippbaren Tischplatte in die Ausgangsposition können Reparaturen oder der Austausch verschlissener Teile an der Spulenhülle vorgenommen werden. Nachdem der konische Spulenkern als Spulenoberteil wieder oberhalb der Spulenhülle positioniert wurde, kann dieser in die konisch- hohlzylindrische öffnung der Spulenhülle hineinrutschen, wobei durch die konischen Flächen eine Selbstjustierung erfolgt.

Nach Verspannung steht dann die Drahtspule für den erneuten Einsatz zur Verfügung.

Alles in allem gelingt es mit der erfindungsgemäßen Drahtspule, die Zeit zum Entfernen eines verbrauchten, aufgenommenen Drahtwickels erheblich zu verkürzen, wobei gleichzeitig eine Beschädigung der Drahtspule bei der Entnahme des Drahtes ausgeschlossen ist. Durch das Vorsehen von Verschleißkörpern auf den Lamellen der Spulenhülle können beschädigte Elemente ausgetauscht und insgesamt die Lebensdauer einer derart ausgestalteten Drahtspule erhöht werden.

Bezugszeichenliste

1 Drahtspule

2 oberer Flansch

3 unterer Flansch

4 Spulenkern

5 Spulenhülle

6 Schlitz

7 Lamelle

8 Verschleißkörper

9 Langloch

10 Befestigungsmittel

11 Durchgangsbohrung

12 umlaufende Nut

13 offenes Ende des Lamellenkranzes