JP7442422B2 - ボビン及びボビン製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば光ファイバーケーブル、被覆電線、放電ワイヤ等の線材、又は、医薬用チューブ・エアゾールチューブをその胴部に巻き付け、使用するためのボビン及びその製造方法に関する。

出願人は、下記特許文献１や特許文献２に示すように主として、光ファイバーケーブルを巻き付け、使用するための紙製ボビンの提案を行っている。紙製ボビンは、外周胴部に線材を巻き付け可能とする紙製の円筒材と、紙製ボビンのホイール部分を構成し、円筒材の直径よりも大径とされ、中心を円筒材の軸線位置に対応させる状態で円筒材の各側端部に取着する一対の紙製の円板材とからなる。紙製ボビンは全体が紙製とされるため、軽量で、しかも線材を巻き付けた状態で製品を輸出入する場合、木製ボビンのように燻蒸の必要がないため、極めて有用性が高いものとされている。

特開２０００－１９８６２７号公報 特開平１０－１２９９３８号公報

一方、紙製ボビンは、ホイール部分が紙製であるため、ボビンを床面や路面で転がして使用する場合において、耐久性に難がある場合があり、また水濡れにも弱く耐候性の点でも木製ボビンや合成樹脂製ボビンに比べ劣るものとされていた。そこで近年では、ホイール部分を合板材や合成樹脂製として、これらを一体化してなる複合材からなるボビンも提案している。

しかしながら、合板材を用いたボビンは、重量が大きくなるとともに、線材を巻き付けた状態で製品を輸出入する場合に燻蒸という煩雑な処理が必要となるため取り扱い性の点で不具合がある。

本発明は、こうした従来の不具合に着目してなされたものであり、全体軽量で、円板材等の耐久性に優れ、円板材（ホイール部分）等の再利用が可能なボビン及びその製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のボビンは、外周胴部に線材を巻き付け可能とする紙製又は合成樹脂製の円筒材と、円筒材の直径よりも大径とされ、中心を円筒材の軸線位置に対応させる状態で円筒材の各側端部に取り付ける一対の円板材と、円板材の外周面に固定される、弾性を有するベルト材と、を備え、円板材の外周面には、その周方向に沿って、円板材の軸線に向かう径方向に凹む凹部が設けられ、ベルト材は、その長手方向に直交する断面において、凹部と係合可能とする係合部を備え、円板材の外周面にベルト材の係合部を嵌入することによって、凹部と係合部とが互いに係合し、円板材の外周面にベルト材が配置されることを特徴としている。

本発明のボビンにおいて、円筒材の側端部に挿入されて円板材の側端部の内周面と接合される、紙製又は合成樹脂製で円板状をなす一対のキャップ板と、円筒材の軸線方向に沿って延在し、円筒材内を通って一対のキャップ部を貫通した両端部が、一対の円板材にそれぞれ固定される支持軸と、を備えることが好ましい。

本発明のボビンにおいて、円板材は、互いに対向する板材の間に、中空構造体を並べた構成を有することが好ましい。

本発明のボビンにおいて、ベルト材の係合部は、帯状の基部から略垂直に延びる延伸部と、延伸部から側方に延出する突起部とを備えることが好ましい。

本発明のボビンにおいて、突起部は先端側ほど基部に近づく形状とされていることが好ましい。

本発明のボビンにおいて、凹部と係合部は接着によって固定されることが好ましい。

本発明のボビンの製造方法は、紙材又は合成樹脂材を全体筒状となるように積層することによって円筒材を形成する円筒材形成工程と、板材から、打ち抜き加工又はルーター加工によって、円筒材よりも大径となる、一対の円板材を形成する円板材形成工程と、円板材形成工程で形成された円板材の外周面に、その周方向に沿って、円板材の軸線に向かう径方向に凹む凹部を形成する凹部形成工程と、凹部形成工程において凹部が形成された円板材の外周面に、ベルト材を固定するベルト材固定工程と、ベルト材固定工程においてベルト材が固定された、一対の円板材を、円筒材の軸線位置に対応させる状態で、円筒材の各側端部に取り付ける円板材取付工程と、を備え、ベルト材は、その長手方向に直交する断面において、凹部と係合可能とする係合部を備え、ベルト材固定工程において、円板材の凹部に対して、係合部を嵌入することによって、凹部と係合部が互いに係合し、円板材の外周面にベルト材が固定されることを特徴としている。

本発明によると、全体軽量で耐久性に優れ、円板材等の再利用が可能なボビンを提供することが可能となる。

本発明の実施形態に係るボビンの構成を示す斜視図である。 図１に示すボビンの分解斜視図である。 図１に示すボビンの側面図である。 板材から円板材を形成する工程を示す図である。 円板材に対して凹部を形成する工程を示す図である。 円板材に対してベルト材を固定する工程を示す図である。 （ａ）は円板材の構成を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の円板材に対して凹部を設けた状態を示す断面図である。 円板材の凹部へベルト材の係合部を押入する工程を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態に係るボビンとその製造方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１又は図２に示すように、本実施形態に係るボビン１０は、紙製の円筒材２０と、一対の円板材３１、３２と、ベルト材４１、４２と、紙製又は合成樹脂製の一対のキャップ板５１、５２と、６本の支持軸６０と、を備える。
なお、図２においては、６本の支持軸６０のうちの１本のみを表示して、ほかの５本の表示を省略している。

円筒材２０は、中空の円筒状をなしており、その外周胴部に、光ファイバーケーブル、被覆電線、放電ワイヤ等の線材、又は医薬用チューブ・エアゾールチューブを巻き付け可能とされている。円筒材２０は、紙製又は合成樹脂製であって、例えば、段ボール材、紙管原紙、ライナー紙、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンで構成する。円筒材２０の材質や厚みは、巻き付ける線材の種類や巻き数等に応じて、耐久性、コスト、総重量等を考慮して適宜選択する。

一対の円板材３１、３２は、互いに平行に対向するように配置され、かつ、中心を円筒材２０の中心軸ＡＸの軸線位置に対応させる状態で、円筒材２０の軸線方向の両端部にそれぞれ取り付けられる。円板材３１、３２は、互いに同一の形状を有し、合成樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンを成形することで構成される。このような材料で構成することにより、軽量で高い剛性を有するとともに、使用後には円筒材２０から分離してリサイクルすることが可能となる。

円板材３１、３２は、それぞれ、円形の平面の中心（円筒材２０の中心軸ＡＸが通る位置）を厚み方向に貫通する中央孔部３８を備える。この中央孔部３８には、ボビン１０の使用の際に用いるキー溝が設けられている。円板材３１、３２の中央孔部３８には、それぞれ、キー溝カバー８１、８２が外側から取り付けられる。なお、図３は、ボビン１０を中心軸ＡＸに沿って見た側面図であって、キー溝カバー８１をつける前の状態を示す図である。

さらに、円板材３１、３２は、それぞれ、円形の平面の中心に関して等角度間隔に設けられ、厚み方向に貫通する、６つの固定孔部３９を備える。固定孔部３９の数は、円板材３１、３２の直径と巻き重量に応じて異ならせることが好ましい。

図７に示すように、円板材３１、３２は、互いに対向する、表面シート材３３と裏面シート材３４との間に、２つの中空構造体３５、３６を、各シート材３３、３４の面方向に沿ってそれぞれ並べた構成を有する。表面シート材３３と裏面シート材３４は、単層でも、複数層を積層したものでもよい。

中空構造体３５、３６は、表面シート材３３と裏面シート材３４とが対向する方向に沿った回転軸を有する、中空の円錐台形状であり、その上底面同士が互いに当接するように配置されている。このような形状の円板材３１、３２としては、例えば、宇部エクシモ株式会社製のツインコーン（登録商標）が挙げられる。

中空構造体３５、３６の形状は、円錐台形状に限られない。例えば、頂点同士を接触させるように配置した円錐形状若しくは多角形の錐体形状、上面同士を互いに当接させた、円柱若しくは角柱形状、又は、これら以外の回転体形状としてもよい。

また、中空構造体３５、３６のように、表面シート材３３と裏面シート材３４との間に２層設けるのではなく、２層の中空構造体３５、３６のうちの１層のみ、又は３層以上を、表面シート材３３と裏面シート材３４との間に設けても良い。このような形状の円板材３１、３２としては、例えば、宇部エクシモ株式会社製のシングルコーン（登録商標）、ミドルコーン（登録商標）が挙げられる。

また、中空構造体３５、３６は、表面シート材３３と裏面シート材３４の面方向において、互いにずれた位置に配置してもよい。

中空構造体３５、３６が、錐体、柱状体その他の回転体であるとき、その回転軸は、表面シート材３３と裏面シート材３４の面方向と直交してもよいし、直交しない配置でもよい。例えば、表面シート材３３と裏面シート材３４の面方向に平行な方向に延びる回転軸を有する回転体でもよい。

また、中空構造体３５、３６は、表面シート材３３と裏面シート材３４との間に、回転体以外の中空構造体を配置した構成も可能である。

図７（ｂ）又は図８に示すように、円板材３１、３２の外周面には、その周方向（図７（ｂ）及び図２のＣ方向）に沿って、円板材３１、３２の中心線ＡＸに向かう径方向（図８及び図２のＤ方向）に凹む凹部３７が設けられている。凹部３７は、例えば、刃先が先細となった、円板状のバイトを回転させて行う切削によって形成され、全体としてベルト材４１、４２の係合部４６の形状に合わせた形状（図８参照）を有し、凹部３７内に係合部４６全体が押入可能とされる。

凹部３７を形成すると、中空構造体３５の一部の壁部が除去されることで、この部分に開口が生じる。図８に例示する凹部３７は、ベルト材４１、４２の係合部４６における、延伸部４４と突起部４５の形状及び配置に応じて、円板材３１、３２の径方向Ｄにおいて、円板材３１の中心に向かうほど間隔が狭くなる中空円錐状とされている。

図１～図３に示すように、ベルト材４１、４２は、帯状をなし、円板材３１、３２の外周面に対して、それぞれ密着して覆うように配置可能な弾性を有する材料で構成される。ベルト材４１、４２を構成する材料としては、例えば、ＴＰＯ（オレフィン系エラストマー），塩化ビニル系樹脂、スチレン系樹脂が挙げられ、該ベルト材４１,４２は押出成形、射出成型等の方法により形成される。これらの材料で構成することにより、円筒材２０に線材を巻き付ける前や、巻き付けた後の移動等において、ボビンを転がすことに対する十分な耐久性を確保することができる。

図８に示すように、ベルト材４１、４２は、帯状の基部４３と、基部４３の長手方向に直交する断面において略垂直に延びる延伸部４４と、延伸部４４から側方に延出する複数フィン体からなる突起部４５を備える。延伸部４４は略同一の外径の円柱状をなしている。突起部４５は、それぞれ、延伸部４４から遠ざかり先端側に向かうほど基部４３側に近づくように、延伸部４４に対して９０度未満の角度の傾斜を有して延びている。突起部４５は、延伸部４４の中心軸に対する最大外径として、円板材３１、３２の凹部３７の入口の内径３７ａより小さいサイズを有する。

ベルト材４１、４２の弾性は、突起部４５を撓ませつつ、円板材３１、３２の中空円錐状の凹部３７内に押入可能な程度である。このように突起部４５を撓ませつつ凹部３７内に押入することにより、突起部４５と凹部３７の内面との間の摩擦、及び、中空構造体３５の凹凸又は開口に基づく係合により、円板材３１、３２に対してベルト材４１、４２をそれぞれ固定することが可能となる。延伸部４４及び突起部４５と凹部３７との固定を確実にするために、ベルト材４１、４２、及び、凹部３７の少なくとも一方に接着剤を付着させた状態で凹部３７への押入を行う。

ここで、ベルト材４１、４２の弾性、延伸部４４、突起部４５の形状及び数は、円板材３１、３２の凹部３７の形状、凹部３７に対する固定強度又は押入の容易性などを考慮して任意に設定できる。

凹部３７の奥まで係合部４６を押入すると、突起部４５が撓んで凹部３７の内壁に強く接触し、上記開口が生じた部分においては突起部４５が中空構造体３５の内部に入って係合する。凹部３７と係合部４６は、凹部３７内に係合部４６が押入された状態で接着材によって互いに固定される。

円筒材２０の中心軸ＡＸの方向の両端の側端部２１、２２には、紙製又は合成樹脂製の一対のキャップ板５１、５２（一対のキャップ部）がそれぞれ挿入され、側端部２１、２２の内周面とそれぞれ接合される。一対のキャップ板５１、５２は、例えば、段ボール材、紙管原紙、ライナー紙、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレンで構成し、それぞれ、円形の平面の中心（円筒材２０の中心軸ＡＸが通る位置）を厚み方向に貫通する中央孔部５８を備え、さらに、円形の平面の中心に関して等角度間隔に設けられ、厚み方向に貫通する、６つの固定孔部５９を備える。６つの固定孔部５９は、円筒材２０の中心軸ＡＸの方向において、円板材３１、３２の６つの固定孔部３９のそれぞれに対応するように配置される。

６本の支持軸６０は、図２では１本のみを例示しているが、円筒材２０の中心軸ＡＸに沿って配置される。支持軸６０の一方の端部６１は、第１のキャップ板５１の固定孔部５９を貫通して、第１の円板材３１の固定孔部５９を貫通する。支持軸６０の他方の端部６２は、第２のキャップ板５２の固定孔部５９を貫通して、第２の円板材３２の固定孔部５９を貫通する。固定孔部５９を貫通した端部６２には皿ワッシャー７２が固定されており、第１の円板材３１を貫通した端部６１に螺合したネジ７１を締めることにより、キャップ板５１、５２を備えた円筒材２０が、一対の円板材３１、３２の間に挟まれた形で固定される。支持軸６０は、ボビン１０としての固定強度や使用時の耐久性を考慮して、金属、硬質の合成樹脂等の材料、又は、一定の強度を有する紙製の筒材で構成する。なお、キャップ板５１、５２と同様に支持軸６０を貫通させることができれば、板状以外の形状、例えば、円筒材２０に挿通される円柱形状とした一対のキャップ部を、キャップ板５１、５２の代わりに設けることもできる。

次に、図４～図８を参照しつつ、ボビン１０の製造方法について説明する。
円筒材２０は、一般的な紙管と同様に工程で形成される（円筒材形成工程）。すなわち、紙管原紙、クラフト紙等の原紙を所定の幅にスリット加工したものを金属芯に平状に巻き、全体筒状になるように積層し、貼り合わせて形成する。巻き数は、ボビン１０に巻き付ける線材の仕様等に合わせて調整する。合成樹脂製円筒材を使用する場合もある。

図４に示すように、円板材３１、３２は、板材３０から、打ち抜き加工又はルーター加工によって、円筒材２０よりも大径となるようにそれぞれ形成される（円板材形成工程）。板材３０は、例えば、熱可塑性を有する合成樹脂の成形において、板状部分の表面に、中空構造体３５、３６の一方に対応する、中空の円錐台状の凸部を一定の間隔で形成し、形成した合成樹脂同士を、それぞれが有する凸部が対応するように、接着、熱溶融等によって互いに接合させて板材３０を形成する。

円板材３１、３２の外周面には、その周方向に沿って、円板材３１、３２の軸線に向かう径方向に凹む凹部３７（図７（ｂ）、図８）がそれぞれ形成される（凹部形成工程）。この凹部３７は、図５に示すように、全体円板状で、周部に先細とされた切削刃が設けられたバイト１０１を回転させ、円板材３１、３２の外周面に所定の強さで当てることによって、それぞれ形成される。凹部３７は、バイト１０１の切削刃の形状により、円板材３１、３２の径方向Ｄにおいて、円板材３１の中心に向かうほど間隔が狭くなる溝状に形成される。

上述のように凹部３７が形成された、円板材３１、３２の外周面には、ベルト材４１、４２がそれぞれ固定される（ベルト材固定工程）。本工程では、円状平面の中心を中心として回転する円板材３１（円板材３２）に対して、まず、凹部３７内へ、供給ローラ１０３によって供給される接着剤１０４が流入される。次に、接着剤１０４が供給された凹部３７に対しては、円板材３１（円板材３２）の回転によって、搬送ローラ１０２と対向する位置で、ベルト材４１（ベルト材４２）が搬送ローラ１０２と押圧されつつ搬送されることで、凹部３７内に係合部４６が押入されつつ、円板材３１（円板材３２）の外周面にベルト材４１（ベルト材４２）が巻き付けられ、搬送ローラ１０２による押圧と接着剤１０４の固化によって、円板材３１、３２の外周面にベルト材４１、４２がそれぞれ固定される。

次に、上記ベルト材固定工程においてベルト材４１、４２が固定された、一対の円板材３１、３２を、円筒材２０の軸線位置に対応させる状態で、円筒材２０の各側端部に取り付ける（円板材取付工程）。この取り付けでは、予め円筒材２０の両側端部２１、２２にキャップ板５１、５２がそれぞれ固定されており、６つの固定孔部５９のそれぞれに支持軸６０がそれぞれ挿通されている。円筒材２０に円板材３１、３２を取り付ける際には、支持軸６０の一方の端部６１を、対応する円板材３１の固定孔部３９に、他方の端部６２を対応する円板材３２の固定孔部３９に、それぞれ挿通させ、端部６１にネジ７１を螺合し、端部６２には皿ワッシャー７２を螺合し、ネジ７１を締めることにより、キャップ板５１、５２を備えた円筒材２０を、一対の円板材３１、３２の間に挟まれた形で固定させる。

こうして形成されるボビン１０は、紙製又は合成樹脂製からなる円筒材２０とベルト材４１、４２を外周部に巻き付け、全体を合成樹脂材で形成される円板材３１、３２とを分離する状態で容易に分解することが可能となり、紙製からなる円筒材２０については容易に焼却したり、廃棄することが可能となり、一方、円板材３１、３２についてはその汚損、破損状態をみて再利用することも可能とされる。以上のような構成、製造方法により、全体として軽量で、円板材等の耐久性に優れ、分解が容易で、円板材等の再利用が可能なボビンを実現することが可能となる。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

１０ ボビン
２０ 円筒材
２１、２２ 側端部
３０ 板材
３１、３２ 円板材
３３、３４ シート材
３５、３６ 中空構造体
３７ 凹部
３７ａ 凹部の入口の内径
３８ 中央孔部
３９ 固定孔部
４１、４２ ベルト材
４３ 基部
４４ 延伸部
４５ 突起部
４６ 係合部
５１、５２ キャップ板（キャップ部）
５８ 中央孔部
５９ 固定孔部
６０ 支持軸
６１、６２ 端部
７１ ネジ
７２ 皿ワッシャー
８１、８２ キー溝カバー
１０１ バイト
１０２ 搬送ローラ
１０３ 供給ローラ
１０４ 接着剤
ＡＸ 中心軸
Ｃ 周方向
Ｄ 径方向

Claims (6)

1. 外周胴部に線材を巻き付け可能とする紙製又は合成樹脂製の円筒材と、
   前記円筒材の直径よりも大径とされ、中心を前記円筒材の軸線位置に対応させる状態で前記円筒材の各側端部に取り付ける一対の円板材と、
   前記円板材の外周面に固定される、弾性を有するベルト材と、を備え、
   前記円板材の外周面には、その周方向に沿って、前記円板材の軸線に向かう径方向に凹む凹部が設けられ、
   前記ベルト材は、その長手方向に直交する断面において、前記凹部と係合可能とする係合部を備え、
   前記円板材の外周面に前記ベルト材の前記係合部を嵌入することによって、前記凹部と前記係合部とが互いに係合し、前記円板材の外周面に前記ベルト材が配置されるボビンであって、
   前記円筒材の側端部に挿入されて前記円板材の側端部の内周面と接合される、紙製又は合成樹脂製で円板状をなす一対のキャップ部と、
   前記円筒材の軸線方向に沿って延在し、前記円筒材内を通って前記一対のキャップ部を貫通した両端部が、前記一対の円板材にそれぞれ固定される支持軸と、を備えることを特徴とするボビン。
2. 前記円板材は、互いに対向する板材の間に、中空構造体を並べた構成を有する請求項１に記載のボビン。
3. 前記ベルト材の前記係合部は、帯状の基部から略垂直に延びる延伸部と、前記延伸部から側方に延出する突起部とを備える請求項１に記載のボビン。
4. 前記突起部は先端側ほど前記基部に近づく形状とされている請求項３に記載のボビン。
5. 前記凹部と前記係合部は接着によって固定される請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボビン。
6. 紙材又は合成樹脂材を全体筒状となるように積層することによって円筒材を形成する円筒材形成工程と、
   板材から、打ち抜き加工又はルーター加工によって、前記円筒材よりも大径となる、一対の円板材を形成する円板材形成工程と、
   前記円板材形成工程で形成された前記円板材の外周面に、その周方向に沿って、前記円板材の軸線に向かう径方向に凹む凹部を形成する凹部形成工程と、
   前記凹部形成工程において前記凹部が形成された前記円板材の外周面に、ベルト材を固定するベルト材固定工程と、
   前記ベルト材固定工程において前記ベルト材が固定された、一対の前記円板材を、前記円筒材の軸線位置に対応させる状態で、前記円筒材の各側端部に取り付ける円板材取付工程と、を備え、
   前記ベルト材は、その長手方向に直交する断面において、前記凹部と係合可能とする係合部を備え、
   前記ベルト材固定工程において、前記円板材の前記凹部に対して、前記係合部を嵌入することによって、前記凹部と前記係合部が互いに係合し、前記円板材の外周面に前記ベルト材が固定されることを特徴とするボビン製造方法。