(57)【要約】    【課題】安価で且つ保守が容易な機構により、高速で運転させた場合の消費電力量を低くでき、また発生する騒音を減少させることができる撚線機を得る。【解決手段】  この撚線機１は、線材に撚りを与える回転体１６、１７と回転体１６、１７を有する。回転体１６、１７の周りには、回転体１６、１７の周囲を覆うようにカウル１９、２０、２１が駆動軸７、８に単数または複数設けられている。カウル１９、２０、２１は、回転体１６、１７は駆動軸７、８上に回転自在に設けられている。カウル１９、２０、２１は、回転体１６、１７が回転したときに生ずる空気力により回転体１６、１７と同一方向に回転する。【選択図】図１
2005288451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線材に撚りを与える回転体の軸芯に、前記回転体の周囲を覆うようにカウルを回転自在に単数または複数設けたことを特徴とした撚線機。
【請求項２】
前記カウルは複数であり、内側のカウルの外形に沿うように外側のカウルが形成されている、請求項１に記載の撚線機。
【請求項３】
前記カウルは内部を露出できるように分割可能である、請求項１または請求項２に記載の撚線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スチールコード，電線，ロープ等の撚線製品を製造するための撚線機に関し、特にたとえば、少ない電力で高速に運転することができ、騒音の少ない撚線機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スチールコード、電線、ロープ等の撚線製品を製造するための従来の撚線機としては、特許文献１に開示されている撚線機が挙げられる。特許文献１に開示されているような撚線機による撚線方法は、撚線製品の素材である線材を繰出手段から引出し、駆動軸に設けられた穴から撚線機内に導入し、回転体により線材に撚りを与えて撚り合わせ、クレードル内の巻取リールで巻取るものである。
あるいは、上記撚線方法とは逆に、クレードル内から素線を繰出し、撚線機外で巻き取る方法（装置）もある。
【特許文献１】特開平１１−１３１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の撚線機では、時間当たりの生産量を上げるために回転体の回転速度を上げると、回転体が生ずる空気抵抗が周速の２乗に比例して増大する。そのため生産速度を上げるためには、回転体の回転を上げるために必要なエネルギーに加え、空気抵抗で損失する分のエネルギーが必要であり、非常に多くの電力を供給しなければならなかった。その結果、時間当たりの生産量を増加させても生産に要する電力量が増大するため生産コストが嵩み、全体的な生産効率が悪化することとなっていた。
【０００４】
また、回転体が回転するときには、風切り音などの騒音を発生する。この騒音は、消費電力量と同様に回転体の周速が上昇すればそれに伴い急激に上昇する。そのため、高速で運転させる場合には、多くの費用を投じて防音対策を行う必要があった。
【０００５】
上記の問題を解決するために、撚線機の回転部分を真空中に配置する対処方法も考えられたが、真空中では回転部分の潤滑が困難なため、軸受に無接触式の磁気軸受などの高価な部品を使用しなければならない。さらに、真空中では空気の対流がないため、装置の冷却性が低く、装置の熱対策に多くの費用が必要となる。これらの原因により、真空中で回転体を回転させ生産させることは、装置にかかるコストや装置の保守点検に要するコスト面から見て現実的ではなかった。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、安価で且つ保守が容易な機構により、高速で運転させた場合の消費電力量を低くすることができ、且つ騒音が少ない撚線機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、線材に撚りを与える回転体の軸芯に、回転体の周囲を覆うようにカウルを回転自在に単数または複数設けたことを特徴とした撚線機である。この発明では、回転体が回転すると、回転体により生じる空気の流れに追従してカウルが回転する。カウルが回転することで、回転体と周囲との相対速度が減少し、回転体が生ずる空気抵抗が減少する。カウルの個数を増やした場合には、内側に配置されたカウルの空気抵抗が減少し、カウルの回転速度が上昇する。その結果、さらに回転体と周囲との相対速度が減少し空気抵抗が減少する。また、回転体と周囲との相対速度が減少することで、風切り音が減少する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、カウルが複数であり、外側のカウルは内側のカウルに沿うように形成されている、請求項１に記載の撚線機である。この発明では、外側のカウルは内側のカウルに沿うように形成されているので、回転体の回転に効率良く追従してカウルが回転する。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、カウルが内部を露出できるように分割可能である、請求項１または請求項２に記載の撚線機である。この発明では、カウル内に設置されているクレードル等部品を容易に露出させることが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる撚線機によれば、安価で且つ保守が容易な機構により、高速で運転させた場合の消費電力量を低くでき、また発生する騒音を減少させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明にかかる撚線機を示す一部を破断した図解図である。撚線機１は、平板状の基台２を含む。基台２の両端部近傍には、支持アーム３および支持アーム４が鉛直方向に向けて突き出すように設けられている。支持アーム３と支持アーム４とには、それぞれ軸穴５および軸穴６が水平方向に設けられている。軸穴５と軸穴６とは、軸穴の中心線が同一線上に並ぶように配置されている。軸穴５と軸穴６とには、それぞれ駆動軸７および駆動軸８が回転自在に挿し通されている。駆動軸７および駆動軸８の外側の端部には、プーリ９およびプーリ１０が取付けられている。プーリ９およびプーリ１０には、図示しないモータにより図示しないベルトを介して駆動力が伝達され、駆動軸７，８が同一方向に同じ回転数で回転されるように構成されている。
【００１２】
支持アーム３の外側の面には、集合ダイス１１が水平方向に突き出るように設けられている。集合ダイス１１は、外部に設置された繰出リール等の繰出手段Ａから引出された線材を寄せ集めるためのものである。集合ダイス１１で寄せ集められた線材は、駆動軸８の軸中心部分に設けられた導入穴８ａに導き入れられる。
【００１３】
駆動軸７と駆動軸８の内側の端部には、クレードル１２が回転自在に架設されている。クレードル１２は、駆動軸７、８が回転しているときでも、その動きに追従して回転することなく駆動軸７、８上を揺動する。クレードル１２内には、巻取リール１３、引取りキャプスタン１４、トラバーサローラ１５等の撚線された撚線製品を巻き取るための附属品が配設されている。
【００１４】
クレードル１２の外方には、回転体１６と回転体１７とが駆動軸７と駆動軸８とに軸止めされている。回転体１６、１７は、平面形状が略正円形の板状物で、その中心部には駆動軸７、８に軸止めするための軸止部１６ａおよび軸止部１７ａが設けられている。回転体１６、１７は、駆動軸７、８が回転することにより回転する。回転体１６、１７の円板部分の外周縁一部と軸止部１６ａ、１７ａには、それぞれ４つのガイドローラ１８が設けられている。ガイドローラ１８は、導入穴８ａから導き入れられた線材を掛け渡して移動させるためのものである。なお、回転体１６と回転体１７とは、外周縁部分のガイドローラ１８間を線材がスムースに移動できるようにガイドローラ１８同士が向き合うように、それぞれ駆動軸７、８に軸止されている。
【００１５】
回転体１６および回転体１７の外向方向には、図１に示すように、回転体１６および回転体１７の外向面と外周縁部分を覆うようにカウル１９が設けられている。カウル１９は、駆動軸７、８にボールベアリング部１９ａにより回転自在に取付けられている。カウル１９の形状は、断面形状円形の筒状物で、その両端部が塞がれ、回転体１６、１７の全体を取り囲んで覆うように形成されている。カウル１９の材質としては、慣性力を小さくし小さい外力でも容易に回転するように、硬質プラスチックやアルミニウム等のように、軽量で且つ容易に撓まない材質の薄板により形成される。
【００１６】
カウル１９の外側には、カウル１９より若干大きく形成されたカウル２０が設けられている。カウル２０は、カウル１９に比べその軸方向の長さと胴部分の径とが若干大きく形成されている。カウル２０は、カウル１９と略相似形であり、カウル１９の外形に沿うように形成されている。カウル２０は、カウル１９と同様に、駆動軸７、８にボールベアリング部２０ａにより回転自在に取付けられている。また、カウル２０の材質についても、カウル１９と同様の理由により、硬質プラスチックやアルミニウムの薄板により形成されている。さらに、カウル２０の外側には、カウル２０より若干大きく形成されたカウル２１が設けられている。カウル２１は、カウル２０に比べその軸方向の長さと胴部分の径とが若干大きく形成されている。カウル２１は、カウル１９、２０と略相似形であり、カウル２０の外形に沿うように形成されている。カウル２０は、カウル１９等と同様に、駆動軸７、８にボールベアリング部２１ａにより回転自在に取付けられている。また、カウル２１の材質についても、カウル１９等と同様の理由により、硬質プラスチックやアルミニウムの薄板により形成されている。
【００１７】
カウル１９、２０、２１は、ボールベアリング部１９ａ、２０ａ、２１ａにより駆動軸７、８に回転自在に取付けられるだけで、外部から駆動力は与えられない。カウル１９、２０、２１は、回転体１６、１７が回転したときに回転体１６、１７周りに発生する空気の流れから空気力を受けて回転するものである。カウル１９、２０、２１が受ける空気力について説明すると、カウル１９は、回転体１６、１７が回転したときに発生する空気の流れから空気力を受けて回転体１６、１７が回転する方向と同一方向に回転し、カウル１９は、カウル２０が回転したときに生ずる空気の流れから空気力を受けてカウル１９が回転する方向と同一方向に回転する。さらに、カウル２１は、カウル２０が回転したときに生ずる空気の流れから空気力を受けてカウル２０が回転する方向と同一方向に回転する。
【００１８】
なお、カウル１９、２０、２１は、撚線機１を運転させたときに、回転体１６、１７、カウル１９、２０、２１の周囲に発生する境界層の影響を受けないように、所定の回転数で回転させたときに回転体１６、１７、カウル１９、２０、２１の周囲に発生する境界層の厚さよりカウル間の距離が長くなるように、距離をおいて各カウルが配置されている。
【００１９】
カウル２１の回転軸方向の前後には、軸止部２２が駆動軸７、８上に設けられている。これにより、カウル１９、２０、２１は、軸止部１６ａ、１７ａと軸止部２２との間に、ボールベアリング部１９ａ、２０ａ、２１ａが配置され、回転時に軸方向への動きが抑制されている。
【００２０】
軸止部２２の外方には、カバー２３が設けられている。カバー２３はカウル２１を覆うように基台２上支持アーム３の間に設けられている。カバー２３の形状は、上半分はカウル２１の外形に沿うように縦断面形状が半円形に形成され、下半分は、縦断面形状が矩形となるように形成されている。
【００２１】
ついで、本発明にかかる撚線機の運転時の作動状態について説明を行う。まず撚り合わせ時における各部の動きについて簡単に説明を行うと、撚線機１の外部に設置された繰出手段Ａから、繰出された線材は集合ダイス１１に集められる。集められた線材は、駆動軸８の導入穴８ａに導き入れられる。導き入れられた線材が、ガイドローラ１８上を通過し回転体１６、１７間を掛け渡された状態で通過する。回転体１６、１７は、駆動軸７、８により一定方向に回転されており、線材には回転体１６、１７間を通過することで撚りが与えられる。この撚りにより集合ダイス１１を通過して集められた線材が撚り合わされる。撚り合わされた線材は、クレードル１２内に設置された巻取リール１３により、適宜巻き取られる。
【００２２】
上述したように回転体１６、１７は、線材に撚りを与えるために一定方向に回転する。回転体１６、１７は、回転により空気抵抗を生ずるが、この実施の形態の回転体１６、１７は、カウル１９、２０、２１を回転体１６，１７とカバーとの間に配置されたことにより、単に回転体１６、１７をカバー２３で覆った場合とは、空気抵抗の値が格段に小さい。その理由について、図２を用いて説明を行う。なお、図２は、回転体とカバーとの間にカウルを設けたときに回転体の外周縁部に生ずる空気力を現す図であるが、説明をわかりやすくするため、図２のモデルでは、回転体１６とカバー２３との間にカウル１９のみを設け、カウル１９が回転体１６の全周囲を覆っているモデルとした。なお、このモデルの回転体１６は外周縁の移動速度がＶ１で回転されているとする。
【００２３】
空気中を移動（回転）する板状物に対する空気力は、ρを空気の密度、Ｖを板状物の移動速度、ｋを係数とすると、板状物が受ける空気力Ｄは、数１で表される。
【００２４】
【数１】
2005288451.tif 000003
ρおよびｋなどの係数とまとめて、数２とすると、空気力Ｄは、数３に表される。
【００２５】
【数２】
2005288451.tif 000004
【００２６】
【数３】
2005288451.tif 000005
【００２７】
よって、図２に示すように、回転体１６は、空気中を回転するときカウル２２と対向する面に空気力Ｄ１を受ける。また、カウル１９は、回転体１６と対向する面にＤ２、カバー２３と対向する面にＤ３の空気力を受け、カバー２３はカウル１９と対向する面にＤ４の空気力を受ける。Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３およびＤ４は、力の釣り合いからＤ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４であり、全て等しい関係にある。
【００２８】
数３から、空気力Ｄ１は、数４で表され、空気力Ｄ２は、数５で表される。
【００２９】
【数４】
2005288451.tif 000006
【００３０】
【数５】
2005288451.tif 000007
【００３１】
力の釣り合いから、Ｄ１＝Ｄ２であるから、カウル１９が回転体１６の回転に伴って回転する速度Ｖ２は、数６により表される。
【００３２】
【数６】
2005288451.tif 000008
【００３３】
数６が表すように、カウル１９は回転体１６の外周縁が移動する速度Ｖ１の半分の速度Ｖ２で移動する。よって、回転体１６とカウル１９との相対速度は、回転体１６外周縁の移動速度の半分となる。回転体１６は、カウル１９からのみの力を受けるため、結果、回転体１６が受ける空気力は、数１から導き出されるように、カウル１９が存在していない場合の１／４の値に減少する。
【００３４】
上述の現象は、図３に表すように本実施の形態と同じようにカウルを３枚に増やした場合にも同様に発生する。回転体１６とカウル１９、２０、２１の周りに生ずる空気力は、図２のモデルと同様に、力の釣り合いからＤ１＝Ｄ２＝Ｄ３＝Ｄ４＝Ｄ５＝Ｄ６＝Ｄ７＝Ｄ８であり、全て等しい。このことから、図２に示すモデルにおいて、本実施の形態と同じようにカウルを３枚に増やした場合には、回転体１６に最も近いカウル１９はＶ１の速度の３／４のＶ２、カウル２０はＶ１の２／４の速度のＶ３、カウル２１はＶ１の１／４の速度のＶ３で回転する。このとき、回転体１６は、カウル１９からのみ空気力を受ける。回転体１６とカウル１９との相対速度が、カウルが存在していない場合の１／４であるので、回転体１６には、カウルがない場合の１／１６の空気力しか回転体に加わらない。
【００３５】
なお、本実施の形態の回転体１６、１７は、回転体１６、１７の全周囲がカウル１９で覆われてなく、回転体１６、１７の外側の面と外周縁部分のみがカウル１９に覆われている。よって、回転体１６、１７の内側の面に周ずる空気抵抗を減少させる値は少ないが、回転体１６、１７の外側の面および外周縁部分に生ずる空気力は、カウル１９により減少し、回転体１６、１７に加わる空気抵抗は減少する。
【００３６】
このように、本発明にかかる撚線機では、回転体に加わる空気抵抗をカウルにより大きく減ずることができるので、結果、駆動に要する電気量が大きく削減され、また、回転体や駆動枠体と周りの空気との相対速度が減少されることにより、騒音も減少される。
【００３７】
なお、この実施の形態においては、回転体とカバーの間にカウルを３枚設けたが、これに限らず、所望の空気抵抗で回転体が得られるように、設けるカウルの枚数は増減されてもよい。
【００３８】
また、この実施の形態においては、分割できない一体物のカウルについて説明を行ったが、これに限らず、カウルは図４の（ａ）や（ｂ）に示すように、適宜スライド可能な構造にして内部を露出できるように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる撚線機を示す一部を破断した図解図である。
【図２】回転体とカバーとの間にカウルを設けたときに回転体の外周縁部に生ずる空気力を現す図である。
【図３】回転体とカバーとの間に３枚のカウルを設けたときに回転体の外周縁部に生ずる空気力を現す図である。
【図４】分割型のカウルを示す図解図であり、（ａ）は、カウルの一部を回転軸方向に分割可能に構成したものを示し、（ｂ）は、カウルの側面の一部を開口できるように構成したものである。
【符号の説明】
【００４０】
１      撚線機
７、８      駆動軸
１６、１７      回転体
１９、２０、２１      カウル
１９ａ、２０ａ、２１ａ      ボールベアリング部
２３      カバー
【図１】
2005288451.tif 000009
【図２】
2005288451.tif 000010
【図３】
2005288451.tif 000011
【図４】
2005288451.tif 000012