JP4319933B2 - 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し、特に、タイヤコード用の撚線機においてコードの素線を繰り出すリールや、ワイヤソーにおいてソーワイヤを巻き付けるリールのような、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。

タイヤコードの素線やソーワイヤ等の極細金属線条体を巻く金属線条体用リールは、厚肉鋼材で造られるのが普通であり、製造の仕方により、捲胴部とフランジ部とを鋼材から一体物として削りだした一体物リール（削り出しリール）、捲胴部とフランジ部とを鋼材から別々に製作し、溶接により一体化した溶接リール、あるいは、ボルト連結した組立てリール等に分類されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、これら厚肉鋼材製のリールは、極細金属線条体用として使用する場合には十分な強度および剛性を確保できるよう捲胴部やフランジ部の厚みを一層厚くする必要があり、さらに、捲胴部とフランジ部との接合部の補強や捲胴部に対する補強が必要な場合もあって、リールの重量が極めて大きくなり、取り扱い性が悪く、運搬コストが高く、材料費や加工コストも高いものとなる。

金属線条体用リールは、線径が０．２ｍｍに満たないような極細金属線、例えばゴム製品補強用のスチールコード（タイヤコード）の素線としての線径０．１５〜０．４０ｍｍ程度の極細金属線あるいはスチールコードや、線径が０．１２〜０．１６ｍｍあるいはそれ以下のワイヤソー用極細金属線（ソーワイヤ）を、所定の張力（例えば０．４〜１．５Ｋｇ）でリールに巻き付ける場合に、その巻付け張力に起因して大きな巻き圧（締め付け力）が捲胴部に作用し、往復して何回も巻き付けることにより、フランジ部に側圧（押し拡げ力）が作用する。そして、巻き付ける金属線条体の線径が小さいほど、巻きピッチが密になるほど、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捲胴部に作用する巻き圧（締め付け力）及びフランジ部に作用する側圧（押し拡げ力）が加速度的に増大する。

そのため、このような極細金属線条体を巻き付けるリールは、捲胴部が巻き圧（締め付け力）に対し、また、側圧がフランジを押し拡げることによる伸びに対して十分な強度を有し、且つ、十分な剛性を有するものでなければならず、フランジ部が、側圧に対し十分な強度を有し、また、側圧による撓みの少ない剛性を有するものでなければならない。側圧によるフランジの撓みは、捲胴部の変形（へこみ）を引き起し、捲胴部の変形はワイヤを巻取るときのハンチングにつながり、断線の要因となる。

また、特に、捲胴部の幅よりもフランジ部の直径が大きい「スリム型リール」の場合には、捲胴部にかかる巻き圧よりもフランジ部にかかる圧力（側圧）の方が遥かに大きく、そのため、フランジ部にかかる圧力が、両フランジ部を外周側で互いに離反する方向に押し拡げる。そして、その側圧は、ワイヤソー用のリールのように、４０〜６０Ｋｇあるいはそれ以上の重量分のソーワイヤを巻き付けた場合には、数トンあるいは数十トンに達することがあり、その結果、捲胴部とフランジ部との連結位置である角部に応力が集中し、この個所に破損が発生しやすい。一方、フランジ部の直径よりも捲胴部の幅が大きい「胴長リール」の場合、巻き付け張力に起因する圧力が捲胴部に集中し、捲胴部に作用する巻き圧（締め付け力）が大きくなる。そして、この大きな巻き圧（締め付け力）により、捲胴部は中央部分が縮径するように変形し、この変形により、リールは両フランジ部が内側に倒れこむように変形する。このようなリールの場合、捲胴部に破損が発生しやすい。

このように、従来の厚肉鋼板製のリールは、金属線条体用リール、特にタイヤコード用の撚線機やワイヤソーに使用する極細金属線条体用のリールとして十分な強度および剛性を確保しつつ軽量化を達成するということができなかった。

そこで、強度および剛性を確保しつつ軽量化を達成できる金属線条体用リールとして、捲胴の両端に、高張力鋼板のプレス加工によって外側面側に膨らんだ補強用リブを形成し、周縁を折り返して中空リング状の周縁補強部を形成したフランジを溶接により固着したリールも開発されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２００２−３７０１５２号公報 特開平９−２９５７６８号公報

上記のように捲胴の両端に、高張力鋼板のプレス加工によって補強用リブを形成し、周縁に中空リング状の周縁補強部を形成したフランジを溶接により固着することにより形成したリールは、軽量で、タイヤコードの素線やソーワイヤ等の極細金属線条体を巻き付ける場合に、強度および剛性の面でもある程度の巻き重量までは十分な対応が可能であるが、移送時のリール同士のつば当たり等の衝撃によるフランジ周縁部の変形を防止するために設けた中空リング状の周縁補強部が、断面略円形であるため、フランジの内側面が周縁部分で丸くなり、その分、略平面状の部分が少なくなって、削り出しリング等の場合はフランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることができるのに対し、巻き付け量が少なくなるという問題がある。

本発明は、中空リング状の周縁補強部を設けた鋼板製のフランジを有する金属線条体用リールにおいて、フランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることができるようにすることを目的とする。

本発明は上記課題を解決するため、捲胴の両端に鋼板で形成されたフランジが固着され、該フランジは、略平面状の内側面に連続して周縁に中空リング状のフランジ周縁補強部を有する金属線条体用リールであって、各フランジは鋼板からなる第１フランジ部材と第２フランジ部材とを第１フランジ部材を外側とし第２フランジ部材を内側として軸線方向に重なる配置とし一体化した多重構造で、上記フランジ周縁補強部は、軸線方向外側の上記第１フランジ部材と軸線方向内側の上記第２フランジ部材とが周縁部分にて重なり合い、上記第１フランジ部材の周縁部分が全周にわたり軸方向外側にカールするよう折り返され、上記第２フランジ部材の周縁部分が、カールした第１フランジ部材の上から全周にわたりリール軸方向外側へ略直角に折り返され、次いで径方向内側にカールし上記第１フランジ部材の周縁部分を巻き込んで折り返されて形成され、フランジの内側面が周縁一杯まで略平面状となる構成を有することを特徴とする金属線条体用リールを提供する。

このリールは、フランジ周縁補強部が略平面状のフランジ内側面に対しリール軸方向外側へ略直角に折り返されたものであるため、フランジの内側面が周縁一杯まで略平面状となり、フランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることができる。

また、このリールは、各フランジが鋼板からなる複数のフランジ部材を軸線方向に重なる配置とし一体化した多重構造で、軸線方向外側の第１フランジ部材と軸線方向内側の第２フランジ部材とが周縁部分にて重なり合い、その重なり合った周縁部分が全周にわたり折り返されて上記フランジ周縁補強部を構成するもので、フランジを多重構造として剛性および強度を高めることができる。

そして、その場合、リールは、捲胴の胴部材の外側に外胴が配置され、該外胴の軸線方向両側に、上記外胴と面一のリール面を形成するとともに上記フランジの第２フランジ部材と面一のフランジ面を形成する断面Ｌ字形リング状のスペーサが配置され、上記胴部材の両端がフランジの第１フランジ部材に溶接固定され、各スペーサが両側のフランジの第２フランジ部材内周に突き合せ状態で溶接固定され、上記外胴とその両側のスペーサとが突き合わせ状態で溶接固定されたものとすることで、金属線条体を巻き付けた時の締め付け力に対する捲胴の強度を高めるとともに、フランジの変形に対する剛性および強度を一層高めることができる。

以上のとおり、本発明によれば、中空リング状の周縁補強部を設けた鋼板製のフランジを有する金属線条体用リールにおいて、フランジの内側面を周縁一杯まで略平面状とすることができ、フランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることが可能となる。

以下、図面に基づいて実施の形態を説明する。

図１および図２は実施の形態の一例を示す。図１はリールの縦断面（図２におけるＡ−Ａ断面）、図２はリールの正面図である。

この実施の形態のリールは、タイヤコード用の伸線機や撚線機あるいはワイヤソーに使用する金属線条体用リールであって、捲胴１と、その両端に位置するフランジ２，２とで構成されている。

捲胴１は円筒状の胴部材３を有する。胴部材３は、例えば冷間圧延高張力鋼板（ＳＡＦＣ）を円筒状に曲げ加工して製作したものである。

フランジ２，２は各々が例えば熱間圧延高張力鋼板（ＳＡＰＨ）をプレス成形した第１フランジ部材４と、熱間圧延高張力鋼板（ＳＡＰＨ）で形成した第２フランジ部材５とを、第１フランジ部材４を外側とし第２フランジ部材５を内側として軸線方向に重なる配置で一体化したものである。

第１フランジ部材４には、プレス成形により中心部に芯穴６が形成されるとともに、芯穴６の周りに略放射状にフランジ外側面側（軸線方向外側）へ膨出した複数（図示の例では８個あるが、好ましくは６〜１２個で、適宜変更可能である。）の側面補強部４ａが形成され、芯穴６に沿い上記複数の側面補強部４ａに連続してリング状にフランジ外側面側に膨出し上記複数の側面補強部４ａとともに一体の補強部を構成する芯穴周辺補強部４ｂが形成されている。上記複数の側面補強部４ａは、互いに同形・同寸で、それぞれが、図２に示すように、リール軸方向から見てリール中心側でフランジ周方向の幅が大きくなる末広形状で、かつ、図１に示すように、リール軸に直交する方向から見てリール中心側でフランジ外側面側への膨出高さが大きく、フランジ周方向に略等間隔に形成されている。

一方、第２フランジ部材５は、フランジ２の内側面を構成するようドーナツ状に形成される。

そして、各フランジ２，２は、第１フランジ部材４の周縁部分が軸方向外側にカールするよう折り返され、第２フランジ部材５の周縁部分が、カールした第１フランジ部材４の上から軸方向外側に略直角に折り返され、次いで径方向内側にカールし第１フランジ部材４の周縁部分を巻き込んで折り返され、それにより、中空リング状のフランジ周縁補強部８が形成されている。なお、フランジ周縁補強部８と芯穴周辺補強部４ｂとは、リール軸方向に面一とされている。

フランジ周縁補強部８をこのように形成することにより、各フランジ２，２は、内側面が周縁一杯まで略平面状となり、フランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることが可能となる。

胴部材３は第１フランジ部材４，４に溶接により固着されている。また、捲胴１は、胴部材３の外側に、一対の半割り円筒部材９ａ，９ｂが波状スリット（波状以外の曲線状、直線状、山形その他の形状のスリットでもよい。）を介して円筒状に組み合わされてなる外胴９を備えている。また、捲胴１の胴部材３の外側で外胴９の軸線方向両側には、外胴９と面一のリール面を形成するとともに第２フランジ部材５，５と面一のフランジ面を形成するよう断面Ｌ字形リング状に形成されたスペーサ１０，１０が配置されている。そして、スペーサ１０，１０が両側のフランジ２，２の第２フランジ部材５，５の内周に突き合せ状態で溶接により固着され、外胴９と両側のスペーサ１０，１０とがやはり突き合わせ状態で溶接により固着されている。外胴９およびスペーサ１０，１０は、例えば冷間圧延高張力鋼板（ＳＡＦＣ）で形成されたものである。

また、このリールには、捲胴１の胴部材３の内側に胴部材３と略同心に軸線方向に延びて両端が両側のフランジ２，２の芯穴６，６に固定される中芯１１が設けられている。

中芯１１は、例えば構造用炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）のパイプ材を使用した円筒部材１２と、この円筒部材１２の両端に固定された肉厚が円筒部材１２より大きい例えば構造用炭素鋼（例えばＳ４５Ｃ）の厚肉鋼材を機械加工して形成した左右一対のリング状のボス部材１３，１３とで構成されたもので、両端のボス部材１３，１３が両側のフランジ２，２の芯穴６，６に挿入され、軸線方向外側から溶接により固着されている。また、左右のボス部材１３，１３の端面には回転起動用に各一対のけり穴１４，１４が、左右で互いに９０度位相を変えて設けられている。

そして、この中芯１１には、左右のボス部材１３，１３の外周部分に、胴部材３を軸線方向の全域において中芯１１に対し略同心に位置決めするよう、円形鍔状で外周が胴部材３の内周に摺接する形状および寸法の同心位置決め部材１５，１５が装着され、溶接により固着されている。

この実施の形態のリールを製造する際には、捲胴１を構成する胴部材３および外胴９の半割り円筒部材９ａ，９ｂと、第１フランジ部材４と第２フランジ部材５とを一体化した多重構造のフランジ２，２、と、スペーサ１０，１０と、同心位置決め部材１５，１５を備えた中芯１１とを、それぞれ予め別々に製作し、それらを例えば次の手順で組み付ける。

まず、中芯１１の一端側のボス部材１３を、一方のフランジ２の第１フランジ部材４の芯穴６に第２フランジ部材５の側から装着し、軸線方向外側から溶接固定する。

次に、中芯１１の外側に、同心位置決め部材１５，１５をガイドにして胴部材３を嵌め込むことにより、胴部材３を軸線方向の全域において中芯１１に対し略同心に位置決めし、その胴部材３の一端を第１フランジ部材４に溶接により固着する。

次いで、スペーサ１０，１０を胴部材３に他端から装着した後、中芯１１の他端側のボス部材１３を他方のフランジ２の第１フランジ部材４の芯穴６に第２フランジ部材５の側から装着して溶接により固着する。

次に、スペーサ１０，１０を胴部材３の上記一端側にずらせた状態で、胴部材３の他端を他方のフランジ２の第１フランジ部材４に溶接により固着する。

次に、スペーサ１０，１０を胴部材３上で両端側に寄せて、それら一対のスペーサ１０，１０の間で胴部材３の外側に、外胴９の半割り円筒部材９ａ，９ｂを被せ、その状態で各スペーサ１０を両側の第２フランジ部材５，５の内周に突き合せ状態で溶接により固着するとともに、外胴９と両側のスペーサ１０，１０とを突き合わせ状態で溶接により固着する。

このリールは、フランジ周縁補強部８が略平面状のフランジ２，２の内側面に対しリール軸方向外側へ略直角に折り返されたものとなるため、フランジ２，２の内側面が周縁一杯まで略平面状となり、フランジ周縁一杯まで金属線条体を巻き付けることができる。

また、このリールは、フランジ２，２が上述のように軸線方向外側の第１フランジ部材４と軸線方向内側の第２フランジ部材５とが周縁部分にて重なり合った多重構造で、周縁部分が折り返されて中空リング状のフランジ周縁補強部を構成することにより、フランジ２，２の剛性および強度を高めることができる。

また、このリールは、捲胴１を、上記のとおり胴部材３と外胴９とスペーサ１０，１０とで構成したため、金属線条体を巻き付けた時の締め付け力に対する捲胴１の剛性および強度が高い。

また、このリールは、フランジ周縁補強部８と芯穴周辺補強部４ｂとがリール軸方向に面一であるため、保管時や移送時にリールを安定して段積みすることができる。

以上、実施の形態の一例を説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、捲胴を厚肉鋼材製とするなど、適宜態様を変更して実施可能である。

胴部材３、外胴９およびスペーサ１０，１０の材料としては、ＳＡＦＣ（冷間圧延高張力鋼板）のほか、ＳＡＰＨ（熱間圧延高張力鋼板）等が好適である。また、第１フランジ部材４および第２フランジ部材５の材料としては、ＳＡＰＨ（熱間圧延高張力鋼板）のほか、ＳＰＣＣ（冷間圧延高張力鋼板）等が好適である。また、胴部材３、外胴９およびスペーサ１０，１０の材料、第１フランジ部材４および第２フランジ部材５の材料は、Ｓ４５Ｃ等の構造用炭素鋼であってもよい。

本発明の金属線条体用リールは、タイヤコードの素線用、ソーワイヤ用に限らず、他の金属線条体用リールとしても適用できることは勿論である。

実施の形態のリールの縦断面（図２におけるＡ−Ａ断面）である。 実施の形態のリールの正面図である。

符号の説明

１ 捲胴
２ フランジ
３ 胴部材
４ 第１フランジ部材
５ 第２フランジ部材
８ フランジ周縁補強部
９ 外胴
９ａ，９ｂ 半割り円筒部材
１０スペーサ
１１ 中芯
１２ 円筒部材
１３ ボス部材
１５ 同心位置決め部材

Claims (2)

1. 捲胴の両端に鋼板で形成されたフランジが固着され、該フランジは、略平面状の内側面に連続して周縁に中空リング状のフランジ周縁補強部を有する金属線条体用リールであって、
   各フランジは鋼板からなる第１フランジ部材と第２フランジ部材とを第１フランジ部材を外側とし第２フランジ部材を内側として軸線方向に重なる配置とし一体化した多重構造で、上記フランジ周縁補強部は、軸線方向外側の上記第１フランジ部材と軸線方向内側の上記第２フランジ部材とが周縁部分にて重なり合い、上記第１フランジ部材の周縁部分が全周にわたり軸方向外側にカールするよう折り返され、上記第２フランジ部材の周縁部分が、カールした第１フランジ部材の上から全周にわたりリール軸方向外側へ略直角に折り返され、次いで径方向内側にカールし上記第１フランジ部材の周縁部分を巻き込んで折り返されて形成され、フランジの内側面が周縁一杯まで略平面状となる構成を有することを特徴とする金属線条体用リール。
2. 捲胴の胴部材の外側に外胴が配置され、該外胴の軸線方向両側に、上記外胴と面一のリール面を形成するとともに上記フランジの第２フランジ部材と面一のフランジ面を形成する断面Ｌ字形リング状のスペーサが配置され、上記胴部材の両端がフランジの第１フランジ部材に溶接固定され、各スペーサが両側のフランジの第２フランジ部材内周に突き合せ状態で溶接固定され、上記外胴とその両側のスペーサとが突き合わせ状態で溶接固定されていることを特徴とする請求項１記載の金属線条体用リール。

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