JP4907560B2 - 半包囲されたワイヤガイドを有する弓形フライヤ - Google Patents

Description

本発明は、弓形フライヤに関する。

撚り機での使用のための弓形フライヤ（flyer bow(s)）は、周知の技術である。弓形フライヤを有する撚り機は、広範囲な使用のための撚りケーブルを作製するために使用することができる。弓形フライヤは、ワイヤのための二重、三重、四重、束ね撚り機とともに使用することができる。典型的な弓形フライヤは、一般的に断面が方形である。撚られるべきワイヤは、弓形フライヤの内側表面に沿って長手方向に進み、セラミック又は金属ワイヤガイドを通って表面に沿ってガイドされる。弓形フライヤの内側表面における溝又はくぼみチャンネル（a groove or recessed channel）が、撚られるべきワイヤを弓形フライヤの表面の近くに収容するために、弓形フライヤの設計にしばしば組み込まれる。この構成は、使用中に弓形フライヤを横切って吹く風によるワイヤに対する抵抗（drag）を低減する。エアフォイル形状を有する弓形フライヤは、最小のパワー引き出し及び低減された動作ノイズという効果を有する巻揚げ機の速度を増すために、うまく使用されている。

しかし、エアフォイルは、露出したワイヤに対する抵抗の影響を最小化するためには、何かあるとしてもほとんど何もしない。さらに、露出したワイヤガイドは、それが回転するときに、弓形フライヤに対して付加的な抵抗を生成する。

現存している弓形フライヤは、ポストらに対して発行されてカマティクス・コーポレーションに譲渡された米国特許第６，２２３，５１３ Ｂ１号に記述されており、その内容全体が参照によってここに援用されている。米国特許第６，２２３，５１３ Ｂ１号は、全体を包囲されたワイヤガイドを有する弓形フライヤを開示している。この設計は、ワイヤガイドを弓形フライヤの内部に組み込むことによって抵抗を低減する。

米国特許第６，２２３，５１３号明細書

ここに開示されているのは、エアフォイル形状の断面を有するボディと、前記ボディ内のくぼみチャンネルと、前記くぼみチャンネル内に保持される一連のワイヤガイドインサートと、を備え、前記ワイヤガイドインサートの非円形形状の、前記くぼみチャンネルの形状へのマッチングによって、前記ワイヤガイドインサートが、前記くぼみチャンネルの内部に回転的にロックされ、前記ワイヤガイドインサートの一つの側の開口を前記くぼみチャンネルにおける開口に位置合わせし、汚染物質の排出を容易にする、ワイヤ撚り機での使用のための弓形フライヤである。

さらにここに開示されているのは、ワイヤガイドインサートであって、チャンネルの同様な非円形形状に対応する外部非円形形状を有するチューブ状ボディと前記ワイヤガイドインサートにおける排出開口とを含む、ワイヤガイドインサートである。

ここで図面を参照する。いくつかの図面において、同様の構成要素は同様に番号が付けられている。

図１及び図２を参照すると、従来の弓形フライヤ１０は、ボディ２０、ワイヤガイド３０、及びくぼみチャンネル２１を含む。くぼみチャンネル２１及びボディ２０のエアフォイル形状は、撚り機の動作の間の弓形フライヤ１０の抵抗を最小化するために組み込まれた従来の技術を示している。ボディ２０のエアフォイル形状の外側及び空気流の中へのワイヤガイド３０の突起は、より高い抵抗、より低い効率、及びより多くのパワー消費をもたらす結果となる。

図３及び図４を参照すると、本発明の一つの実施形態において、弓形フライヤ７０が、くぼんだ六角形形状のチャンネル８１を有する空気力学的エアフォイル形状のボディ８０を含み、空気流内に突出してより高い空気力学的損失をもたらす結果となるワイヤガイドを使用していない。ワイヤ撚り機に関して実行されたテストにおいて、本発明の実施形態は、露出されたワイヤガイドを有する従来のスティールボディよりも１２．３％少ないパワーを消費し、露出されたワイヤガイドを有する従来の複合エアフォイル形状のボディよりも４．６％少ないパワーを消費した。撚り機を動作するために必要とされる余分なパワー（電力コスト）に加えて、より多くのノイズがあった。

図５を参照すると、代替的な実施形態がワイヤガイドインサート９０の使用を描いており、これは、チャンネル８１内のボディ８０のエアフォイル形状内部に完全に収容される。インサート９０の六角形形状はチャンネル８１のそれにマッチして、チャンネル８１内部でのインサート９０の回転を妨げ、これは、図７及び図８に最もよく描かれているように、インサート開口９１のチャンネル開口８２への位置合わせを維持する。インサート開口９１及びチャンネル開口８２の両方は、撚り機の動作の間にワイヤガイドインサート９０を通過するワイヤ５０によって生成されるダストの排出を許容する。この特徴はセルフクリーニング設計を提供し、且つメンテナンスフリーの特徴を実現して、撚り機は、弓形内の（in the bow）チャンネルを詰まらせる可能性があるダストを清掃するためにシャットダウンする必要がない。

六角形形状のインサート９０及び六角形チャンネル８１が図５における本実施形態に描かれているが、チャンネル８１内部のインサート９０の回転抑制を与える任意の非円形（楕円、四角形、五角形、八角形、などのような）形状の断面が、本発明から逸脱することなく本機能を適切に果たすことができることが理解されるべきである。

図６〜図８に示されるワイヤガイドインサート９０は、ボディ８０のどちらかの側から、端から端までの形態でチャンネル８１内に組み立てられる。ワイヤガイドインサート９０はチャンネル８１に沿ってお互いに突きあって、チャンネル８１内部のワイヤガイドインサート９０の位置を維持する。ボディ８０の端におけるワイヤガイドインサート９０は、保持器（図示せず）によって所定の位置に固定される。

ワイヤガイドインサート９０は、そこを通過するワイヤによる摩耗に抵抗するための硬い耐摩耗性表面を有する任意の材料から構成されて良い。部分的な材料リストは、鋼鉄、あるいは、チタンカルボ−窒化物（titanium carbo-nitride、ＴｉＣＮ）、チタン−窒化物（titanium-nitride、ＴｉＮ）、電解又は非電着ニッケルめっき、クロムめっき、セラミックコーティングなどのような硬度を増すためにそれに付与される表面めっき又はコーティングを有する鋼鉄を含む。インサートはまた、インコネルのようなニッケルベースの合金、セラミック材料、プラスチック複合物などから形成されることも可能である。

ワイヤガイドインサート１００は、図９に示されるように、波状の内部表面１０１を有する形状を持つこともできて、これは、インサート１００を通過するワイヤ５０との接触面積を低減し、それによって、摩擦力及びその結果として生じるワイヤ上の抵抗を減らす。

ボディ８０は、図５に示されるように複合材料から構成されることができて、これは、カーボンファイバエポキシ、ファイバグラスエポキシ、アラミドファイバエポキシ、又は上記で言及した材料の２つ又は３つの組み合わせを含むが、これらに限定されるものではない。ボディ８０は、カーボンファイバ８５のための組み構造を使用してカーボンファイバ８５材料で強化され得る。組みファイバ８５構造の使用もまた特有であるが、それは、このタイプの構造がボディ８０の強度を増し、且つボディ８０が、増加した耐ダメージ特性及びワイヤ５０の衝突からの衝撃による割れに対する増加した抵抗（resistance）をもたらすからである。ワイヤ撚り機を通過するワイヤ５０は時には破損し、破損したワイヤ５０が、機械内で高速に回転しているボディ８０に衝突することがある。組みファイバ８５構造はワイヤ５０の衝突に対してより弾力性があり、且つ組みファイバ８５構造はワイヤ５０の衝突により開始し得るあらゆるクラックを抑制するように作用し、結果としてボディ８０の寿命をより長くする。

図５を再び参照すると、弓形のボディ８０はまた、重量を減らす一方で剛性を増すための中空断面８６を有し、それにＩビーム形の幾何学形状を与えても良い。ボディ８０の重量の低減は、エアフォイルボディ８０の取り付け端への遠心引張力（centrifugal pull）を低減する。中空断面８６はまた、フォーム８７で充填し、ボディ８０の重量を顕著に追加することなく、ボディ８０の剛性をさらに増すことができる。ワイヤガイドインサート９０及びワイヤ５０を内部に収容するためのエアフォイル断面の使用によって提供されるより厚い断面はまた、より剛性のあるエアフォイル断面を作り出す。より剛性のあるこの断面は、ボディが、図１０に示されているようにワイヤ撚り機でスピンしているときにボディに印加される高い遠心負荷の下でさえ、製造されたときの湾曲形状１２０を維持することを可能にする。より薄い断面を有する従来の設計は、不規則な形状１３０を作り出す傾向があり、且つ回転時に弓形の頂部で平坦化する傾向がある。不規則形状１３０の結果、ワイヤがワイヤガイドとより大きく接触し、より大きな接触面積及び力による摩耗によってワイヤの品質を劣化させる。

図１１は、本発明の代替的な実施形態における弓形フライヤ１５０の斜視図である。弓形フライヤ１５０は、インサート９０を収納するための非円形チャンネル８１を含む。弓形フライヤ１５０の底面１５２は、連続的なチャンネル開口８２ではなく、チャンネル８１と位置合わせされた一連の細長いオリフィス１５４を含む。細長いオリフィス１５４は、底面１５２のある区間１５６が細長いオリフィス１５４の間に延在するように、非連続である。本実施形態は、チャンネル８１の底が完全に開いていないので、弓形フライヤ強度を増加させる。

図１２は、本発明の代替的な実施形態における弓形フライヤ１６０の正面平面図である。上述のように、インサート９０は、弓形フライヤの各端に位置する保持器１６２を通してチャンネル８１に保持される。図１２の実施形態では、弓形フライヤ１６０は、弓形フライヤ１６０の長さに沿って距離を隔てられたロック部材１６４を含む。各ロック部材１６４はインサート９０の一つを弓形フライヤに固定して、インサート９０がチャンネル８１の内部でスライドできないようにする。これは弓形フライヤの中央部に対する遠心力を低減し、高い遠心力による変形又はダメージを妨げる。２つのロック部材１６４が図１２に示されているが、追加のロック部材が使用され得ることが理解される。ロック部材１６４は、保持器１６２の間の長さに沿って均等に間隔を空けていてもよい。

図１３は、図１２の線１３−１３に沿って取られた断面図であり、例示的なロック部材１６４を描いている。ロック部材１６４は、弓形フライヤの底面からインサート９０の周囲を延在して弓形フライヤ１６０の頂部表面を出て行くＵ字形状のボルト１６６から形成される。Ｕ字ボルト１６６はナット１６８を通して弓形フライヤに固定され、それは抵抗を低減するように弓形フライヤでくぼんでいても良い。Ｕ字ボルト１６６によって印加される張力は、インサート９０がチャンネル８１の内部でスライドすることを妨げる。ロック部材１６４は、弓形フライヤ１６０に沿って配置することができて、弓形フライヤ１６０の中心における遠心力を低減する。

好適な実施形態が示され且つ記述されてきたが、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく、様々な改変及び代用がそれに対して行われ得る。したがって、本発明が、限定としてではなく例示として記述されていることが、理解されるべきである。

従来の弓形フライヤの正面平面図である。 図１の弓形フライヤの矢印２−２で取られた断面図である。 本発明の一つの実施形態を描いた弓形フライヤの正面平面図である。 図３の弓形フライヤの矢印４−４で取られた断面図である。 六角形チャンネル内のワイヤガイドインサートを示す本発明の代替的な実施形態の断面図である。 六角形ワイヤガイドインサートの底部平面図である。 図６のワイヤガイドインサートの正面平面図である。 図７のワイヤガイドインサートの矢印８−８で取られた断面図である。 ワイヤガイドインサートの内径上に波状バンプを有する代替的な実施形態の図である。 本発明の実施形態における弓形フライヤと比較した従来の弓形フライヤの変形を描いた図である。 本発明の代替的な実施形態における弓形フライヤの斜視図である。 本発明の代替的な実施形態における弓形フライヤの正面平面図である。 図１２の線１３−１３に沿って取られた断面図である。

Claims (12)

1. エアフォイル形状の断面を有するボディと、
   前記ボディ内のくぼみチャンネルと、
   前記くぼみチャンネル内に保持される一連のワイヤガイドインサートと、
   を備え、
   前記ワイヤガイドインサートの非円形形状の、前記くぼみチャンネルの形状へのマッチングによって、前記ワイヤガイドインサートが、前記くぼみチャンネルの内部に回転的にロックされ、
   前記ワイヤガイドインサートの一つの側の開口を前記くぼみチャンネルにおける開口に位置合わせし、汚染物質の排出を容易にする、ワイヤ撚り機での使用のための弓形フライヤ。
2. 前記ワイヤガイドが、前記ワイヤガイドインサートのどの部分も前記ボディの前記エアフォイル形状によって規定される輪郭を越えて突出しないように、前記くぼみチャンネルの内部に収容されている、請求項１に記載の弓形フライヤ。
3. 前記ワイヤガイドインサート及び前記くぼみチャンネルの前記非円形形状が六角形である、請求項１に記載の弓形フライヤ。
4. 前記ボディがカーボンファイバで強化された複合材料から構成されている、請求項１に記載の弓形フライヤ。
5. 前記カーボンファイバが撚り合わされている、請求項４に記載の弓形フライヤ。
6. 前記ボディの一部が中空である、請求項１に記載の弓形フライヤ。
7. 前記ボディの一部がフォーム状材料で形成されている、請求項１に記載の弓形フライヤ。
8. 前記くぼみチャンネルが前記弓形フライヤの底面に形成されたチャンネル開口を含み、
   前記チャンネル開口が前記くぼみチャンネルに位置合わせされた複数の別個の細長いオリフィスである、請求項１に記載の弓形フライヤ。
9. 前記弓形フライヤ及び前記ワイヤガイドインサートの一つに固定されて前記チャンネルの内部での前記ワイヤガイドインサートの動きを制約するロック部材をさらに備える、請求項１に記載の弓形フライヤ。
10. 弓形フライヤにおけるくぼみチャンネル内に複数個一連として保持される複数のワイヤガイドインサートの１つとして用いられるワイヤガイドインサートであって、
    弓形フライヤにおけるチャンネルの同様な非円形形状に対応する外部非円形形状を有する管状ボディと、
    前記ワイヤガイドインサートにおける排出開口と、
    を備える、ワイヤガイドインサート。
11. 前記ワイヤガイドインサートの前記非円形形状が六角形である、請求項１０に記載のワイヤガイドインサート。
12. 前記ワイヤガイドの内部表面が波状である、請求項１０に記載のワイヤガイドインサート。

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