JP2003089478A

JP2003089478A - 極細金属線用リールおよびその製造方法

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Publication number: JP2003089478A
Application number: JP2001285389A
Authority: JP
Inventors: Kenji Mita; 健二三田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-09-19
Filing date: 2001-09-19
Publication date: 2003-03-25
Also published as: EP1295836B1; US6959892B2; CN1289375C; DE60209860T2; EP1295836A3; KR20030025202A; EP1295836A2; CN1408631A; DE60209860D1; US20030071611A1

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量、安価でありながら、十分な強度と反復
使用性を有する極細金属線用リール、およびその製造方
法を提供する。【解決手段】フランジ本体３にフランジ補強体４を嵌
め込む。フランジ補強体４は、フランジ側部４ａが鉛直
線に対して４±３度の傾斜角θを有するように、断面略
Ｌ字形に屈曲成形し、屈曲部Ｐを境界としてフランジ側
部４ａと、巻胴側部４ｂとを有するリング状となってい
る。次に、フランジ補強体のフランジ側部４ａを、フラ
ンジ本体の鍔部３ｂに密着させ、スポット溶接により両
者を固着する。こうすることで、屈曲部Ｐに引張り応力
が発生し、強度と反復使用性を格段に向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極細金属線を巻装
するリールに関し、特に、人工水晶，シリコン，セラミ
ック等の硬質材料の切断に用いられるワイヤソー用ワイ
ヤ（以下、ソーワイヤという）、ゴムホース補強用ワイ
ヤ（以下、ホースワイヤという）等の極細金属線を巻装
する極細金属線用リール（以下、単にリールという）に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のリール１１は、図５に示すよう
に、巻胴１２とその両端にフランジ１３，１３を配した
ものであり、巻胴１２およびフランジ１３は構造用炭素
鋼（例えばＳ４５Ｃ）等の厚肉鋼材で製造する。製造の
仕方によって、巻胴とフランジを一体物として削り出し
た一体物リールや、巻胴と両端フランジとの３分割部材
を溶接により接合した溶接リールが知られている。

【０００３】これらのリールに巻き付ける極細金属線と
は、例えばソーワイヤでいえば、線径が０．１２〜０．
１６ｍｍあるいはそれ以下の極細金属線であり、ホース
ワイヤでいえば、線径０．２０〜０．８０mm程度の極細
金属線である。また、ゴム製品補強用の撚線スチールコ
ード（例えばタイヤコード）の素線である線径０．１５
〜０．４０mm程度の極細金属線であり、場合によっては
金属撚線であるスチールコードをも含む。これらの極細
金属線を一定張力（例えば０．４ｋｇ〜１．５ｋｇ）で
リールに巻き付けた場合に、この巻き付け張力に起因し
て、大きな締め付け力が巻胴にかかり、大きな押し拡げ
力がフランジにかかる。そして、この押し拡げ力（以下
『側圧』という）によって両端のフランジが互いに離反
する方向に押し拡げられる。

【０００４】発生する側圧は、金属線条体の線径が小さ
いほど、また巻き付け張力が大きいほど、そして巻き付
け往復回数が多いほど大きくなる。上記極細金属線、例
えばソーワイヤの場合、リールに４０〜６０ｋｇ或いは
それ以上の重量を巻き付けるが、このような場合の側圧
は数トン或いは数十トンに達することがある。

【０００５】そこで、従来リール１１は、この側圧に耐
え得る強度や剛性を付与するために、厚み２０〜５０ｍ
ｍ程の厚肉鋼材を使用していた。このため、従来リール
は非常に重量が重く、リールの取り扱い性が非常に悪
く、運搬コストもかさんでいた。また、材料費や加工コ
ストが高くなっていた。さらに、このように頑丈な構造
のリールであっても、発生する側圧が途方もなく大きい
ために、フランジや巻胴が塑性変形することを避けられ
ない。そして、数回ないし十数回の繰返し使用で、リー
ルの変形が進行し、或いは破損して使い物にならなくな
る。すなわち、従来のリールは、コスト高に見合う耐久
性が保証できないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、軽量、安価でありながら、十分な強度と反復使用性
を有する極細金属線用リールおよびその製造方法を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、リール変形の
原因について分析研究した結果、次のことを知見して完
成したものである。すなわち、従来のリールは、強度・
剛性が大きい厚肉鋼材を用いてワイヤ巻取り時の側圧に
耐える力を大きくし、側圧がかかったときのフランジの
変形量を小さくしていた。しかし、このフランジの変形
量が小さいことが、逆に強度的な欠点となっていた。と
いうのは、ワイヤの巻き付け量に略比例して、側圧が増
加し、満巻時には強大な側圧がフランジにかかり、その
結果、厚肉鋼材製のフランジがたわんで塑性変形を生
じ、ワイヤを解線した場合に、フランジの変形が残存す
るからである。そして、この変形はリールの反復使用に
より累積してさらに進行し、やがて使用不能な程度にま
で変形し或いは破損に至っていた。

【０００８】そこで、本発明の極細金属線用リールは、
薄肉鋼板製の巻胴と、巻胴の両端内周部分に嵌合した薄
肉鋼板製のフランジ本体と、巻胴の両端部分に嵌合し上
記フランジ本体の鍔部分の略全面に内接した薄肉鋼板製
の断面略Ｌ字形のフランジ補強体とから成り、これらを
それぞれスポット溶接で固着したリールであって、上記
フランジ補強体のフランジ側部がフランジ本体の鍔部を
内方に引っ張る引張応力を具備したことを特徴とする。

【０００９】本発明のリールは、フランジ本体とフラン
ジ補強体（以下、両者を合わせて「フランジ部」とい
う）が薄肉鋼板から成り、フランジ部が二層構造となっ
て側圧を受ける構造にして、ある程度大きい側圧が掛か
るとフランジ部がたわむようにしたものである。従っ
て、側圧を“逃がす”作用を奏するため、従来の厚肉リ
ールのように過大な側圧が生じない。このようにして、
次々にワイヤが巻き重ねられていき、塑性変形域を越え
ない範囲でフランジ部がたわむ。次に、リールからワイ
ヤを繰り出し、巻量が減っていくと、側圧の減少ととも
にフランジ部のたわみが消え、元のリール形状に戻って
いく。このように、本発明のリールは、薄肉鋼板の弾性
（復元性）を利用して側圧の累積増大を抑制でき、フラ
ンジ部の塑性変形を抑制でき、リールの反復使用性（耐
久性）を向上することができる。

【００１０】また、フランジ補強体のフランジ側部がフ
ランジ本体の鍔部を内方に引っ張る引張応力を具備して
いるため、フランジ部を側圧の方向とは逆方向に引張る
力が常時（空リールの状態でも）働いている。従って、
側圧がフランジ部にかかったときに反発力が働き、フラ
ンジ部のたわみを抑制する。また、リールからワイヤを
解線し側圧が除去された場合に、復元力が働いてフラン
ジ部をもとの形状に復元しようとする。従って、薄肉鋼
板を使用したリールであっても、極細金属線用のリール
として十分な強度と反復使用性を付与することができ
る。

【００１１】次に、本発明の極細金属線用リールの製造
方法は、薄肉鋼板で以て成形した、巻胴とフランジ本体
とフランジ補強体とから成るリールの製造方法であっ
て、フランジ補強体を、そのフランジ側部がフランジ本
体の鍔部端面に対して４±３度の傾斜角を有するように
成形した後、上記フランジ補強体とフランジ本体と巻胴
とをスポット溶接で固着することを特徴とする。

【００１２】本発明において、フランジ補強体のフラン
ジ側部の傾斜角を４±３度の範囲にしたのは、１度未満
になると、発生する引張り応力が小さく、フランジ部分
の強度や反復使用性が不十分となり、また、７度を越え
ると、スポット溶接時の作業性が悪くなる傾向にあるか
らである。

【００１３】本発明は、線径０．２０mm以下の単線の極
細金属線、例えばソーワイヤやホースワイヤの巻取りに
特に有効である。すなわち、線径が０．２０mm以下にな
ると、巻取り時に発生する側圧が非常に大きくなるから
である。とりわけ、ソーワイヤの巻取りに好適であり、
材料コストや制作コストが安く、軽量かつ強靭で、復元
力が大きく繰り返し使用できるリールを得ることができ
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以上述べたような作用をより効果
的に奏するには、フランジ本体およびフランジ補強体の
材料は、高張力高弾性の薄肉鋼板を用いればよい。例え
ば、ＳＡＰＨ（熱間圧延高張力鋼板）やＳＰＣＣ（冷間
圧延高張力鋼板）などが好適である。もちろん、従来の
鋼材（例えばＳ４５Ｃ）でも使えるが、弾性が低いので
側圧によるたわみに対して塑性変形が起こりやすい。

【００１５】フランジ本体の厚みは、１．２〜２．０mm
が好適である。１．２mm未満だと弾性はあっても強度に
乏しいため、高い側圧に耐えることができづらい。逆に
２．０mmを越えると側圧に耐える強度はあっても弾性に
乏しくなるため、たわみに対する復元力が低下する。フ
ランジ補強体の厚みは０．６〜２．０mmが好適である。
この理由はフランジ本体の場合と同様である。

【００１６】フランジ本体やフランジ補強体の厚みの決
定は、ワイヤの線径、巻き張力等の諸条件に合わせて適
宜行なえばよい。

【００１７】また、フランジ本体の鍔部に、内側を細長
溝状にして外側に突き出したリブを放射状に配設すれ
ば、フランジ本体の側圧に耐える強度がさらに高まる。
この際、フランジ補強体がフランジ本体の鍔部の略全面
に内接しているため、リブの細長溝がフランジ補強体で
完全に覆われるので、ワイヤが細長溝にはまり込むこと
が無くなり、ワイヤの巻取り品質を高めることができ
る。

【００１８】フランジ本体の製造は薄肉鋼板のプレス加
工により行なうが、外周部分は折り返し加工によって補
強するのが一般的である。また、フランジ本体の鍔部に
放射状に配設する補強用のリブも、プレス加工により成
形する。リブの数は８〜１６個が適当である。

【００１９】また、フランジ補強体の厚みの値だけフラ
ンジ本体や巻胴を凹ませ、その凹みにフランジ補強体を
嵌め込む構造にすることで、ワイヤの巻き形状がより良
好となり、ワイヤのもつれや断線をさらに抑制すること
ができる。

【００２０】また、巻胴の内部（円筒内側）に、円板状
またはリング状の補強材を１乃至複数個設けることによ
り、締め付け力に対する巻胴の強度を向上でき、巻胴の
変形を抑制できる。

【００２１】また、フランジ補強体の内、外周縁部分を
面取りすることにより角部がとれて無くなり、フランジ
本体や巻胴との間の段差をなだらかにできる。これによ
り、巻取り時や繰出し時のワイヤのもつれや断線を可及
的に防止でき、また、巻き形状の崩れや乱れを防止でき
る。

【００２２】

【実施例】図１は本発明のリールの一実施例を示す。図
１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＡ−Ｂ−Ｃ部分断面図
である。また、図２〜図４は、図１のリールの製造過程
を示す部分断面図である。図１に示すように、巻胴２、
フランジ本体３，３、フランジ補強体４，４、およびそ
の他の構成部材をスポット溶接により溶着して、本発明
に係るリール１を形成した。巻胴２は、厚み１．２ｍｍ
の冷間圧延高張力鋼板（ＳＡＦＣ）を円筒状に曲げ加工
して形成している。フランジ本体３は、厚み１．６ｍｍ
の熱間圧延高張力鋼板（ＳＡＰＨ）をプレス成型したも
のである。フランジ本体の外周には、補強用の折返し部
３ａを形成している。また、フランジ本体の鍔部３ｂに
は、補強用のリブ３ｃを放射状に１２個プレス成型して
いる。さらに、フランジ本体の内側には嵌合部３ｂがプ
レス成型されており、巻胴２の内周面に嵌合している。
また、フランジ補強体４は、厚み１．０ｍｍの熱間圧延
高張力鋼板をドーナツ円盤状にプレス加工し、巻胴とも
スポット溶接できるように、円盤の内周側を断面Ｌ字状
に屈曲加工している。

【００２３】次に、図２〜図４により、フランジ補強体
の詳細な構造とリールの製造手順の一例について説明す
る。フランジ補強体４は、フランジ側部４ａが鉛直線に
対して４±３度の傾斜角θを有するように、断面略Ｌ字
形に屈曲成形し、屈曲部Ｐを境界としてフランジ側部４
ａと巻胴側部４ｂとを有するリング状となっている。

【００２４】リールの製造手順は、まず、図２に示すよ
うに、フランジ本体３にフランジ補強体４を嵌め込む。
このとき、フランジ本体の鍔部３ｂにフランジ補強体の
フランジ側部４ａが、フランジ本体の嵌合部３ｄにフラ
ンジ補強体の巻胴側部４ｂがそれぞれ接するようにす
る。この段階では、フランジ補強体のフランジ側部４ａ
とフランジ本体の鍔部３ｂの間に形成される傾斜角θの
分だけ、フランジ本体とフランジ補強体は離れており、
屈曲部Ｐには応力がまだ生じていない。

【００２５】次に、図３に示すように、フランジ補強体
のフランジ側部４ａを、フランジ本体の鍔部３ｂに密着
させ、スポット溶接Ｗ，Ｗにより両者を固着してフラン
ジ部と成す。この時点で、屈曲部Ｐに引張応力が発生
し、フランジ補強体のフランジ側部がフランジ本体の鍔
部を内方に引っ張る引張応力が発生する。さらに、図４
に示すように、フランジ補強体の巻胴側部４ｂを巻胴２
の内周に嵌め込みスポット溶接Ｗにより固着する。以上
のようにして、リールを製造した。

【００２６】次に、傾斜角θ＝４度である本発明のリー
ルと、傾斜角θ＝０度で製作した比較例のリールとを用
いて実際にソーワイヤを巻き取り、強度及び反復使用性
を比較した。ここで、強度の判定は、リールにワイヤを
満巻したときのフランジ間距離で代用した。また、反復
使用性の判定は、満巻−解線を５回繰り返した後の空リ
ールのフランジ間距離の変化で判断した。その結果を表
１に示す。なお、比較例のリールの各部材の材質や厚み
は本発明と全く同じものを使用した。また、リールの各
所寸法、ソーワイヤの線径等は以下のとおりである。フランジ間距離；３１５ｍｍ巻胴径；１２０mm フランジ本体の外径；２５５mm ソーワイヤの線径；０．１６ｍｍ巻き張力；０．４５ｋｇ

【００２７】

【表１】

【００２８】表１で明白なように、本発明のリールにお
ける傾斜角の働きによって、強度および反復使用性が顕
著に向上することを確認した。比較例の場合、フランジ
間距離の拡がりが大きいため、ワイヤの噛み込みや巻き
崩れが発生し、解線中に断線が頻発した。

【００２９】

【本発明の効果】本発明によれば、ソーワイヤやホース
ワイヤ等の極細金属線を巻き付けても十分な強度と反復
使用性を有する。従って、従来の厚肉鋼材を使用したリ
ールに対し、大幅な製造コストの低減が可能となる。ま
た、リールの重量も大幅に軽量化でき、取り扱い性が格
段に向上し、運送費用も削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のリールの（ａ）は平面図、（ｂ）は
部分断面図である。

【図２】実施例のリールの製造過程を示す部分破断図
である。

【図３】実施例のリールの製造過程を示す部分破断図
である。

【図４】実施例のリールの製造過程を示す部分破断図
である。

【図５】従来の厚肉鋼材を用いたリールの一部破断側
面図である。

【符号の説明】

１リール２巻胴３フランジ本体３ａ折り返し部３ｂ鍔部３ｃリブ３ｄ嵌合部４フランジ補強体４ａフランジ側部４ｂ巻胴側部Ｐ屈曲部 θ 傾斜角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄肉鋼板で以て成形した、巻胴と、巻胴
の両端内周部分に嵌合するフランジ本体と、フランジ本
体の鍔部と嵌合部に内接するフランジ補強体とをスポッ
ト溶接で固着したリールであって、上記フランジ補強体
のフランジ側部がフランジ本体の鍔部を内方に引っ張る
引張応力を具備したことを特徴とする極細金属線用リー
ル。
【請求項２】フランジ本体の鍔部端面に対して４±３
度の傾斜角を有するフランジ側部を備えたフランジ補強
体を、フランジ本体の鍔部に固着した請求項１に記載の
極細金属線用リール。
【請求項３】フランジ本体及びフランジ補強体が、高
張力高弾性の薄肉鋼板から成る請求項１または２に記載
の極細金属線用リール。
【請求項４】フランジ本体の厚みが１．２〜２．０ｍ
ｍであり、フランジ補強体の厚みが０．６〜２．０ｍｍ
である請求項１乃至３のいずれかに記載の極細金属線用
リール。
【請求項５】薄肉鋼板で以て成形した、巻胴とフラン
ジ本体とフランジ補強体とから成るリールの製造方法で
あって、フランジ補強体を、そのフランジ側部がフラン
ジ本体の鍔部端面に対して４±３度の傾斜角を有するよ
うに成形した後、上記フランジ補強体とフランジ本体と
巻胴とをスポット溶接で固着することを特徴とする極細
金属線用リールの製造方法。