JP5511363B2 - 金属線条体用リール - Google Patents

Description

本発明は、金属線条体用リールに関する。特に、本発明は、極細金属線条体を巻き付けるリールとして好適な金属線条体用リールに関する。

金属線条体用リールには、金属線条体が巻かれる。金属線条体は、所定の張力で巻かれる。リールの巻胴に大きな締め付け力が作用する。巻胴に大きな巻き圧が作用する。さらに、巻胴に金属線条体が幾重にも巻かれることで、リールのフランジに押し拡げ力が作用する。フランジに大きな側圧が作用する。このフランジの大きな撓みは、巻胴の変形の原因ともなる。

ワイヤソー用極細金属線（ソーワイヤ）の線径は、例えば、０．１２ｍｍから０．１６ｍｍである。さらに、その線径は、０．１２ｍｍ以下のものもある。ゴム製品補強用の撚線スチールコードの素線の線径は、０．１５ｍｍから０．４０ｍｍ程度である。この様な極細金属線条体もリールに巻かれる。この極細金属線条体の線径が小さくなるほど、巻きピッチが密になるほど、巻き付け張力が大きくなるほど、また巻き回数が多くなるほど、巻胴に大きな巻圧が作用し、フランジに大きな側圧が作用する。大きな側圧により、フランジが大きく撓む。フランジの撓みが大きいリールでは、巻胴の変形も大きい。巻胴の変形は、極細金属線条体を巻き取る際のハンチングの原因となる。ハンチングは、極細金属線条体の切断の原因となる。フランジの強度及び剛性を確保することを課題とする発明が、特開２００６−２４０８６５号公報及び特開２００７−３９２０２号公報に記載されている。

図４は、従来のリール１を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面である。このリール１では、巻胴２とフランジ３とが溶接で接合されている。このフランジ３には、リブ４及び凹部５が形成されている。このリブ４が形成されているので、フランジ３の強度及び剛性は大きい。この凹部５が形成されているので、フランジ３の質量の増大が抑制されている。このリール１は、強度及び剛性が高く、質量の増大が抑制されている。

特開２００６−２４０８６５号公報 特開２００７−３９２０２号公報

このリール１では、リブ４及び凹部５を備えることで、フランジ３の強度及び剛性の確保と、質量軽減とが両立されている。本発明の目的は、さらに、強度及び剛性が高く、質量の増大が抑制されている金属線条体リールの提供にある。

本発明に係る金属線条体用リールは、外周面に巻き面が形成される巻胴と、この巻胴の端部に接合される一対のフランジとを備えている。このフランジは、径方向外側に位置する案内部を有している。この案内部に複数のリブとこのリブ間に位置する凹部とが、形成されている。このフランジは、凹部に連続して凹部より径方向内側に位置する端面を有している。この凹部の底面から端面に連続する凹部の側面とリブとの境界で最も径方向内側に位置する端の点Ｐ２は、巻き面の軸方向延長面上に位置し、又は巻き面よりも径方向外側に位置している。

好ましくは、この金属線条体用リールでは、上記フランジの外径をＤとしたとき、
この巻き面の半径Ｒａとリールの軸線Ｌ１から点Ｐ２まで距離Ｒｐとの差（Ｒｐ−Ｒａ）が、以下の関係式を満たす。
０ ≦ （Ｒｐ−Ｒａ） ≦ ０．４（０．５Ｄ−Ｒａ）

好ましくは、この金属線条体用リールでは、上記凹部が形成されている部分のフランジの最小肉厚Ｔａと、リブが形成されている部分のフランジの最大肉厚Ｔｂとの比（Ｔａ／Ｔｂ）は、０．０５以上０．６７以下である。

本発明に係る金属線条体用リールの質量は従来のリールと同等であり、フランジ部分の撓みは従来のリールより抑制されている。このリールは、従来のリールに比べて、強度及び剛性が高く、質量の増大が抑制されうる。

図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る金属線条体リールが示された側面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った正面断面図である。 図２は、図１の矢印IIで示された部分拡大図である。 図３は、図２の部分が示された説明図である。 図４（ａ）は、従来の金属線条体リールが示された側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った正面断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１に示されたリール１２は、極細線条体であるソーワイヤが巻かれるリールである。図１（ｂ）の左右方向が、このリール１２の軸方向である。図１（ｂ）の一点鎖線Ｌ１は、リール１２の軸線を示している。このリール１２は、巻胴１４、一対のフランジ１６及び芯パイプ１８を備えている。この巻胴１４の形状は、円筒形状である。巻胴１４には、外周面１９が形成されている。巻胴１４は、例えば、炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ）からなる。炭素鋼鋼管が所定の長さに切断されて、巻胴１４に用いられうる。

フランジ１６には、円板部２０、筒部２２、案内部２４が形成されている。この円板部２０に、端面２６、芯孔２８及び複数の貫通孔３０が形成されている。図１の点Ｐ１は、この円板部２０の中心位置を示している。この点Ｐ１は、リール１２の軸線Ｌ１上に位置している。端面２６は、リール１２の軸方向外向きに面する平面である。端面２６の外形は、点Ｐ１を中心とする円形である。芯孔２８の中心は、点Ｐ１に位置している。貫通孔３０は、点Ｐ１を中心とする円周上に等間隔で形成されている。

筒部２２は、リール１２の軸方向内向きに（巻胴１４に向かって）起立している。筒部２２の形状は、円筒形状である。筒部２２の軸線は、リール１２の軸線Ｌ１に一致している。

案内部２４は、円板部２０及び筒部２２から径方向外側に延びている。案内部２４は、筒部２２の径方向外側に位置している。この案内部２４には、複数の凹部３６、複数のリブ３８及び縁部４０が形成されている。縁部４０は、案内部２４の径方向外側の端部を形成している。この案内部２４には、案内面３２が形成されている。この案内面３２は、リール１２の軸方向内向きに面している。この案内面３２は、筒部２２の外周面３４から縁部４０に至る平面である。案内面３２は、軸線Ｌ１に垂直な平面である。リブ３８は、円板部２０と縁部４０との間に位置している。リブ３８は、リール１２の軸方向外向きに起立している。リブ３８は、案内部２４の径方向に延びている。

このフランジ１６には、８つのリブ３８が形成されている。このリブ３８は、フランジ１６の円周方向に等間隔で並んでいる。凹部３６は、円周方向に隣り合うリブ３８の間に形成されている。凹部３６は、円板部２０と、縁部４０と、リブ３８との囲まれている。

この凹部３６は、リール１２の軸方向内向きに凹んでいる。円板部２０の端面２６は、凹部３６の径方向内側に位置している。図２に示されるように、凹部３６は、その底面４２から立ち上がり端面２６に連続する側面４４と、底面４２から立ち上がり縁部４０に連続する側面４６を有している。図１及び図２の点Ｐ２は、側面４４とリブ３８との境界で最も径方向内側に位置するリブ３８の端に位置する点である。両矢印Ｒｐは、軸線Ｌ１（点Ｐ１）から点Ｐ２までの径方向の距離である。このフランジ１６では、端面２６の外形は円形である。このリール１２では、距離Ｒｐは、端面２６の半径より大きくされている。

このフランジ１６は、例えば鍛造された炭素鋼鋼材からなる。炭素鋼鋼材が再結晶温度以上の温度に加熱されて、所用の形状に加工される。鍛造により、円板部２０、筒部２２及び案内部２４が成形される。鍛造により、凹部３６及びリブ３８が成形される。

芯パイプ１８の形状は、円筒形状である。この芯パイプ１８の外径は、フランジ１６の芯孔２８の内径に等しい。芯パイプ１８は、フランジ１６の芯孔２８に勘合されている。芯パイプ１８は、例えば、炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ）からなる。炭素鋼鋼管が所定の長さに切断されて、芯パイプ１８に用いられる。

巻胴１４の端部にフランジ１６の筒部２２の端部が溶接されている。巻胴１４の外周面１９の直径と筒部２２の外周面３４の直径とが等しい。外周面１９から外周面３４は、溶接されて、滑らかな一つの外周面を形成している。この外周面１９及び外周面３４が形成する外周面が、このリール１２の巻き面４８である。図１の両矢印Ｒａは、この巻き面４８の半径を示している。このリール１２では、半径Ｒａは、巻胴１４の半径でもある。このリール１２では、図１に示されるように、半径Ｒａは、距離Ｒｐより小さい。

このリール１２では、点Ｐ２が、巻き面４８の軸方向延長面上に位置している。又は、点Ｐ２は、巻き面４８よりも径方向外側に位置している。この延長面とは、軸線Ｌ１を軸線とし、半径Ｒａの仮想の円周面である。この延長面は、巻き面４８を含んでいる。言いかえると、巻き面４８の半径Ｒａと、距離Ｒｐとの差（Ｒｐ−Ｒａ）は、０ｍｍ以上である。これにより、案内部２４の撓みが抑制されている。この観点から、差（Ｒｐ−Ｒａ）は、以下の関係式を満たすことが好ましい。
０．０１（０．５Ｄ−Ｒａ） ≦ （Ｒｐ−Ｒａ）
更に好ましくは、差（Ｒｐ−Ｒａ）は、以下の関係式を満たす。
０．０３（０．５Ｄ−Ｒａ） ≦ （Ｒｐ−Ｒａ）

一方で、距離Ｒｐが大きいフランジ１６の質量は大きい。この観点から、差（Ｒｐ−Ｒａ）は、以下の関係式をもたすことが好ましい。
（Ｒｐ−Ｒａ） ≦ ０．４（０．５Ｄ−Ｒａ）
更に好ましくは、差（Ｒｐ−Ｒａ）は、以下の関係式を満たす。
（Ｒｐ−Ｒａ） ≦ ０．２５（０．５Ｄ−Ｒａ）

図２の両矢印Ｔａは、凹部３６が形成された部分の案内部２４の最小肉厚を示している。両矢印Ｔｂは、リブ３８が形成された部分の案内部２４の最大肉厚を示している。このリール１２では、リブ３８が形成された案内部２４の肉厚は厚く、凹部３６が形成された案内部２４の肉厚が薄くなっている。これにより、案内部２４の質量の増大が抑制されている。この観点から、この比（Ｔａ／Ｔｂ）は０．６７以下にされることが好ましい。一方で、最小肉厚Ｔａが厚い案内部２４は、耐久性に優れる。この観点から、この比（Ｔａ／Ｔｂ）は０．０５以上にされることが好ましい。更に好ましくは、この比（Ｔａ／Ｔｂ）は０．２以上である。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例１］
図１に示された構造を備える実施例１のリールを用意した。このリールの巻胴及び芯パイプは、炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ材）が用いられた。フランジは、炭素鋼鋼材が用いられた。このフランジは、鍛造により成形されている。実施例１のリールの各部の寸法は、表１に示されている。

［実施例２から６］
実施例１と同様に図１に示された構造を備える実施例２から実施例６のリールを用意した。実施例２から実施例６のリールは、表１に示された各部の寸法及び重量以外は、実施例１と同様の仕様である。

［比較例１］
図４に示される構造を備える比較例１のリールを用意した。このリールの巻胴及び芯パイプは、実施例１と同じものが用いられた。フランジの形状は、図４に示される形状である。このフランジは、実施例１と同じ炭素鋼鋼材が用いられた。このフランジも、鍛造により成形されている。このフランジの質量は、実施例１のリールと同じである。このリールの各部の寸法は、表１に示されている。

実施例１から６及び比較例１のリールに、ソーワイヤが所定の張力（３．４Ｎ）で巻かれた。このソーワイヤの線径は、０．１３ｍｍであった。巻き長は、７５００００ｍであった。巻きピッチは、０．６ｍｍであった。

実施例１から６及び比較例１のリールについて、ソーワイヤが巻かれる前と巻かれた後との案内部の撓み量が測定された。図３の実線は、ソーワイヤが巻かれる前の案内部が示されている。二点鎖線は、ソーワイヤが巻かれた後の案内部が示されている。図３に示されるように、ソーワイヤが巻かれる前の案内部の測定点Ｓ（案合面の径方向外側端）と、ソーワイヤが巻かれた後の測定点Ｓの位置が測定された。その測定結果が、表１に示されている。

実施例のリールと比較例のリールとは同じ質量であっても、実施例のリールのフランジの撓みは、比較例のリールのそれに比べて小さい。同じ質量でありながら、実施例のリールのフランジの強度及び剛性は、比較例のリールのそれに比べて大きい。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

以上説明されたリールは、金属線条体が巻かれるリールに適用されうる。

１２・・・リール
１４・・・巻胴
１６・・・フランジ
１８・・・芯パイプ
１９・・・外周面
２０・・・円板部
２２・・・筒部
２４・・・案内部
２６・・・端面
２８・・・芯孔
３０・・・貫通孔
３２・・・案内面
３４・・・外周面
３６・・・凹部
３８・・・リブ
４０・・・縁部
４２・・・底面
４４、４６・・・側面
４８・・・巻き面

Claims (1)

1. 外周面に巻き面が形成される巻胴と、この巻胴の端部に接合される一対のフランジとを備えており、
   このフランジが鍛造された炭素鋼鋼材からなっており、
   このフランジが径方向外側に位置する案内部を有しており、
   この案内部に複数のリブとこのリブ間に位置する凹部とが形成されており、
   このフランジが凹部に連続して凹部より径方向内側に位置する端面を有しており、
   この凹部の底面から端面に連続する凹部の側面とリブとの境界で最も径方向内側に位置する端の点Ｐ２が、巻き面よりも径方向外側に位置しており、
   このリブの軸方向の肉厚が半径方向外側から内側に向かって徐々に厚くなっており、
   この端面がリブより軸方向外側に位置しており、
   この端面の外径が巻き面より半径方向外側に位置しており、
   この凹部が形成されている部分のフランジの最小肉厚Ｔａと、リブが形成されている部分のフランジの最大肉厚Ｔｂとの比（Ｔａ／Ｔｂ）が、０．２０以上０．３３以下であり、
   このフランジの外径をＤとしたとき、この巻き面の半径Ｒａと、このリールの軸線Ｌ１から点Ｐ２まで距離Ｒｐとの差（Ｒｐ−Ｒａ）が、以下の関係式を満たす金属線条体用リール。
   ０．１３（０．５Ｄ−Ｒａ）≦ （Ｒｐ−Ｒａ） ≦ ０．２５（０．５Ｄ−Ｒａ）

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