関東大震災を機に自動車に着目した佐吉と喜一郎、力を合わせ自動織機も完成形へ：トヨタ自動車におけるクルマづくりの変革（11）（6/6 ページ）

[武藤一夫／武藤技術研究所 代表取締役社長 博士（工学），MONOist]

8．豊田喜一郎の2つの発明により自動織機は完成形へ

　一方、豊田喜一郎は、連載第9回で紹介したように、父佐吉が開発した「豊田式鉄製広幅動力織機（L式）」に装備された特許17028号「プッシングスライダー（基本型）よこ糸補充装置」を改良して、表7に示したように、特許第65156号「プッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置」を、1924年（大正13年）11月に杼換式自動織機として特許を出願した。

　ここからは、その特許第65156号「杼換式自動織機、自動杼替装置」の特許の内容、正確にはプッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置について見ておく。

　図7に、プッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置とその手動模型およびその機構の説明を示す。

図7　プッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置とその手動模型およびその機構の説明［クリックで拡大］ 出所：トヨタ自動車、トヨタ産業技術記念館

　連載第9回で解説した、1909年（明治42年）に開発された「プッシングスライダー式の基本型」では前側板と後側板は別の軸に支持されていた。

　今回、1924年に改善されたプッシングスライダー式の二次型は、図7（b）に示すように、その前側板（13）後側板（15）回動臂（かいどうひじ）^※15）で支持させて、一体で動くようにした。この付加考案によって、超高速運転中の杼換がより確実になった。

※15）回動臂（かいどうひじ：pivot arm）は、水平レバーアーム（Horizontal lever arm）」であり、支点（Pivot point）を中心に回転運動を行うアーム状の構造で、上下リンク（Lower lift arm）やリフトロッド（Lift rod）を動かすリンク機構全体の動作を誘導する役割を担っている。

　図7（a）の杼換誘導機構の模式図の機構動作については、図7（c）〜（e）の模式図に従って、以下に詳細を説明する。

• 【第1段階：予備杼の押出し】
  図7（c）では、レース（1）が前進すると、ノッキングビル（6）がV型ボルト（9）に衝突し、押されて、プッシングスライダー（10）が作動し、予備杼溜り（11）の最下部にある予備杼（12）を押出す
• 【第2段階：予備杼の挿入と旧杼との交代】
  図7（d）では、押された予備杼（12）は前側板（13）を押して開かせる。そのまま杼箱内に押し込まれ、よこ糸がなくなる寸前の旧杼（14）と交代する。このとき、前側板（13）と一体となった後側板（15）も同時に開く
• 【第3段階：旧杼の排出】
  図7（e）では、予備杼（12）に押された旧杼（14）は開いた後側板（15）を通過して、杼箱（8）から外へ落下する

　特許17028号「プッシングスライダー（基本型）よこ糸補充装置」を改良した今回の特許第65156号「プッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置」における主な改良のポイントと効果は次の2点だ。

• 側板の一体動作により、杼の交換がスムーズかつ確実に
• 高速運転中でも安定した動作が可能になり、織機の信頼性が向上

　さらに、ここで、織機の動作と設計思想がより深く理解できるよう、図7の一連の機構図に登場する主要部品について、役割と名称の由来を技術的背景も交えて整理したものを表8に示す。

番号	部品名	役割	名称の由来／補足
（1）	レース（Race）	杼を運ぶための主動部。前後に往復運動し、杼の交換を誘導する	英語の「race（走る）」に由来。高速で往復する動作から命名
（2）	予備杯（予備杼）	杼の交換時に使用される新しい杼	「予備」は事前に準備されたもの、「杼」はよこ糸を通す部品
（3）	プッシングスライダー	予備杼を押し出すためのスライド機構	「push（押す）」＋「slider（滑らせる部品）」の合成語
（6）	ノッキングビル	レースの動作によりボルトに衝突し、スライダーを作動させる	「knock（衝突）」＋「bill（突起）」の意。衝突による動作開始部
（8）	杼箱	杼を収納／保持する箱状の部品	杼（ひ）を入れる箱。交換時に旧杼がここから排出される
（9）	V型ボルト	ノッキングビルの衝突を受ける部品。スライダーの作動を誘導	V型の形状をしており、衝突面として機能
（10）	プッシングスライダー	（（3）と同じ）	-
（11）	予備杼溜り	予備杼を複数保持しておくスペース	「溜り」はストックや待機場所の意味
（12）	予備杼	（（2）と同じ）	-
（13）	前側板	杼箱の前面にある可動板。予備杼の挿入時に開く	杼箱の「前側」に位置する「板」
（14）	旧杼	使用済みの杼。新しい杼と交代して排出される	「旧」は古い・使用済みの意味
（15）	後側板	杼箱の背面にある可動板。旧杼の排出時に開く	杼箱の「後側」に位置する「板」
（16）	回動臂	前側板と後側板を連結し、一体で動かすための回転アーム	「回動」は回転運動、「臂」は腕の意味。連動機構を表す技術語
表8　「プッシングスライダー式（二次型）自動杼換装置」における各部品の役割と名称の由来

　喜一郎の設計思想と工夫によって、下記の事項が可能となった。

• 回動臂（16）の導入により、前後の側板が同時に開閉できるようになり、杼の交換がスムーズかつ確実に
• ノッキングビル（6）とV型ボルト（9）の衝突機構は、レースの動きを利用して自動的に杼交換を誘導する巧妙な設計
• プッシングスライダー（10）は、機械的な力を利用して予備杼を正確に押し出す役割を担い、交換精度を高めている

　これらのように、各部品は単なる構造物ではなく、動作の連携と高速性／確実性を追求した設計思想に基づいて命名／配置されている。

　そして表7にも示している、1925年に特許取得した特許67066号「ドロッパ探知機械式たて糸切断自動停止装置」についても見ておこう（図8）。

図8　特許67066号「ドロッパ探知機械式たて糸切断自動停止装置」（1924年（大正13年）申請1925年取得）［クリックで拡大］ 出所：トヨタ自動車、トヨタ産業技術記念館

　この装置は、織物品質の維持と生産効率向上を目的とした革新的な自働化技術であり、G型自動織機に組み込まれ、トヨタの「自働化」思想の原点となる後のトヨタ生産方式の源流とも位置付けられる発明である。その目的は、織布中にたて糸が切断された際、即座に織機を停止させることで、不良品の発生を防止することにある。

　この図8に示した「ドロッパ探知機械式たて糸切断自動停止装置」は、糸切れ検出部品（ドロッパ）をたて糸一本ごとに通し、糸が切れて落下した時に、これを検出する。

　詳述すると、たて糸が切れると、たて糸につり下げられた薄い金属製ドロッパが落下して、下に設けられた揺動する探知バーの動きが妨げられて停止機構が働き、織機を自動的に停止する。ヘルド式と異なり、ドロッパ式は上糸と下糸の区別なしに、たて糸が切断した時は直ちに織機を停止させることができる。

　以下に、この装置の構造と動作原理を見ていく。

1）ドロッパ式の基本構造

• ドロッパ（6）：薄い金属片で、各たて糸に1つずつ吊り下げられている
• オシレーティングバー（3）：揺動する探知バー。ドロッパの落下を物理的に検知する
• ストップフープ（4）とガイドブラケット（5）：停止機構の作動に関与する部品
• 起動ハンドル（7）：織機の運転を制御するレバー

2）動作の流れ

2.1）図8（b）：たて糸が切れる前

• クランク（1）の回転により、レースソード^※16）（2）が揺動
• それに同期してオシレーティングバー^※17）（3）が揺動
• ドロッパは吊り下げられたままで、バーの動きは妨げられず、織機は正常に稼働

※16）レースソード（Reed Sword）とは、レース（筬：おさ）を前後に揺動させるためのアーム（てこ）で、織機のクランク軸に連結され、クランクの回転運動をレースの前後運動に変換する。具体的な動きとしては、（1）クランクが回転すると、レースソードが弧を描くように前後に揺れる。（2）その揺動によって、レース（筬）がよこ糸を布に打ち込む（ビーティング）。また、なぜ「ソード（剣）」と呼ぶのかというと、形状が細長い板状で、剣のような形をしているため、欧米では“sword”と呼ばれる。日本の織機技術文献でも「レースソード」「ソードレバー」などと表記される。

※17）オシレーティングバー（Oscillating Bar）とは、レースソードの揺動に同期して左右（または上下）に揺れるバー（探知バー）で、特許67066号の装置では、このバーの揺動がドロッパ落下の検知に使われる。動作の仕組みとしては、（1）たて糸が正常→ドロッパは吊り下がったまま→オシレーティングバーは自由に揺動できる。（2）たて糸が切れる→ドロッパが落下→落下したドロッパがバーの揺動を物理的に妨げる→揺動が止まることで「異常」と判断し、停止機構が作動する。なぜ揺動バーを使うのかというと、（1）レースソードの動きは織機の基本動作と完全同期している。（2）その動きを利用すれば、追加の動力なしで糸切れ検知が可能。（3）1920年代の機械式自働化としては非常に合理的な設計であるためだ。

2.2）図8（c）：たて糸が切れた後

• 糸切れによりドロッパ（6）が落下。
• 落下したドロッパがオシレーティングバー（3）の揺動を阻止
• その結果、ストップフープ（4）が変位し、ガイドブラケット（5）によって起動ハンドル（7）が解除
• 織機は自動的に停止する

　表10に、連載第9回の図11に示した1910年（明治43年）発明の特許第18663号の「ヘルド探知機械式（改良型）たて糸切断自動停止装置」のヘルド式（旧式）と、今回の1924年（大正13年）申請1925年取得の特許第67066号「ドロッパ探知機械式たて糸切断自動停止装置」のドロッパ式（新式）の比較を示す。

項目	ヘルド式（旧式）1910年（明治43年）取得の特許第18663号	ドロッパ式（新式）1925年（大正14年）取得の特許第67066号
糸の区別	上糸／下糸の区別が必要	区別不要
検出方式	機構的に複雑	単純な落下検知
停止の即応性	遅延の可能性あり	即時停止可能
保守性	高度な調整が必要	構造が簡易で保守容易
表10　ヘルド式（旧式）とドロッパ式（新式）の比較

　ここで、この新たな装置の技術的、歴史的意義を考えると、以下のようになろう。

• 品質管理の自動化：人による監視を不要とし、品質不良の発生を防止
• 多台持ち運転の実現：一人の作業者が複数台の織機を管理可能に
• トヨタ生産方式の原点：「異常があれば機械を止める」という自働化（jidoka）思想の具現化
• G型自動織機への応用：1929年に英国プラットへ特許譲渡され、国際的評価を得る

（次回に続く）

参考／引用文献

1. トヨタ自動車75年史
2. トヨタ自動車「創造限りなく　トヨタ自動車50年史」、大日本印刷、1982年11月3日
3. 産業技術記念館資料
4. 「四十年史」、豊田自動織機製作所、1967年11月18日
5. 「豊田佐吉伝」、豊田佐吉翁正伝編纂所、1933年1月1日
6. 曽根英秋、トヨタの中国進出―1921年〜2017年―、愛知大学リポジトリ、2018年
7. Wikipedia
8. GAZOO「ロールス・ロイスとベントレー（1906年）」
9. GAZOO「オートモ号の真実（1925年）」
10. GAZOO「＜カーオブザセンチェリー＞T型フォード（1908年）」
11. Wikipedia（英語版）、Platt Brothers
12. シトロエン目黒スタッフブログ
13. 三菱自動車2019年11月8日付ニュースリリース、『三菱A型』2019日本自動車殿堂 歴史遺産車に選定
14. Wikipedia、オートモ号
15. 初心者のためのオートオークションの基礎知識、円太郎バス
16. Shoji ISHIDA氏のWebサイト、ものづくり中部の革新者たちI
17. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第1回」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.30、No.2、42〜47、2014年2月
18. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第2回」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.30、No.4、36〜41、2014年4月
19. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第3回　1960年代後半から1970年代のトヨタ自動車のものづくりの形態」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.30、No.7、36〜41、2014年7月
20. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第4回　1950年代後半から1970年ころまでのものづくり形態の概要 その1」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.31、No.3、40〜44、2015年3月
21. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第5回　1950年代後半から1970年ころまでのものづくり形態の概要 その2」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.31、No.11、42〜47、2015年11月
22. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第6回」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.34、No.2、44-49、2018年2月
23. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第7回」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.34、No.5、40〜48、2018年5月
24. 武藤一夫「トヨタ自動車におけるデザイン・ものづくりプロセスの変革　第8回」、Gichoビジネスコミュニケーション、実装技術、Vol.34、No.10、42〜47、2018年10月
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26. 武藤一夫「はじめてのCAD／CAM」、工業調査会、2000年2月（B5判／285ページ）
27. 武藤一夫「進化しつづけるトヨタのデジタル生産システムのデジタルのすべて」、技術評論社、2007年12月（A5判／271ページ）
28. 武藤一夫「図解CAD／CAM入門」、大河出版、2012年8月（B5判／305ページ）
29. 武藤一夫「実践メカトロニクス入門」、オーム社、2006年6月（B5判／228頁）
30. 武藤一夫「実用CAD／CAM用語辞典」、日刊工業新聞社、1998年6月（B6判／316頁）
31. 武藤一夫「エンジニア必携トヨタに学ぶデジタル生産・事例・用語集」、産業図書、2021年12月（A5判／887ページ）

筆者プロフィール

武藤 一夫（むとう かずお） 武藤技術研究所 代表取締役社長 博士（工学）

1982年以来、職業能力開発総合大（旧訓練大学校）で約29年、静岡理工科大学に4年、豊橋技術科学大学に2年、八戸工業大学に8年、合計43年間大学教員を務める。2018年に株式会社武藤技術研究所を起業し、同社の代表取締役社長に就任。自動車技術会フェロー。

トヨタ自動車をはじめ多くの企業での招待講演や、日刊工業新聞社主催セミナー講演などに登壇。マツダ系のティア1サプライヤーをはじめ多くの企業でのコンサルなどにも従事。AE（アコースティック・エミッション）センシングとそのセンサー開発などにも携わる。著書は機械加工、計測、メカトロ、金型設計、加工、CAD／CAE／CAM／CAT／Network、デジタルマニュファクチャリング、辞書など32冊にわたる。学術論文58件、専門雑誌への記事掲載200件以上。技能審議会委員、検定委員、自動車技術会編集委員などを歴任。