JP3756878B2

JP3756878B2 - 被覆ワイヤロープ

Info

Publication number: JP3756878B2
Application number: JP2002366526A
Authority: JP
Inventors: 幸作円句; 敏之守谷; 一平古川; 一朗中村; 昭弘大宮; 昭太岩倉
Original assignee: Hitachi Ltd; Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: DE60326808D1; CN1508456A; EP1431450A3; TW200413599A; JP2004197263A; EP1431450A2; KR20040054549A; KR100625006B1; CN1316184C; EP1431450B1; TWI237080B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主としてクレーン用やエレベータ用などの動索として好適な被覆ワイヤロープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
クレーンやエレベータ等で使用される動索においては、ロープがシーブを経由して移動されたり巻き取られたりするので、全長に渡り張力と曲げが作用する厳しい条件におかれる。
従来、かかる動索用のロープとしてはＪＩＳ・Ｇ・３５２５や３５４６等で規定されるように、繊維心や金心(ストランド、ロープ)からなる心ロープの外周に、複数本の側ストランドを配して撚合した構造のものが使用されていた。
【０００３】
このため、心ロープと側ストランドの接面に高い面圧が生じかつ曲げにより心ロープと側ストランドの摩擦が発生し、心ロープの摩滅による直径の減少によりますます側ストランド同士の面圧が増加し、各ストランドの接面摩耗、心ロープと側ストランドを構成する素線の断線が発生する問題があった。
この対策として心ロープと側ストランドとの間に熱可塑性樹脂層を介在させた動索用ロープが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この先行技術の動索用ロープにおいては、心ロープと側ストランド間の接触は防止されるものの、側ストランド相互間は間隔保持されにくいため、側ストランド相互間が接触して摩耗が発生しやすい点、シーブと側ストランドが常時メタルタッチして相対摺動するので、通常軟質なシーブが摩耗し、高価なシーブの交換に多大な手間と時間がかかる点、塗油によってシーブとロープ間の摩擦係数が変化し、シーブとロープ間にすべりが生じてシーブの回転がロープに正確に伝達されにくくなり、ロープに連結された物体の位置制御の精度が低下したり、シーブとして特殊な溝加工を施したものを使用する必要が生じたりする点などに問題があった。
【０００５】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、心ロープと外側ストランド間及び隣接する外側ストランド間の接触による各摩耗、シーブと外側ストランドとのメタルタッチによる摩耗を防止しつつ、シーブとロープ全体の良好な摩擦接触(駆動力伝達)を実現することができしかも製作の容易な被覆ワイヤロープを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、心ロープの外周に複数本の側ストランドを配して撚合し、側ストランドを囲む外層被覆を設けたロープであって、前記各側ストランドの上層が、複数本の素線と中心に補強線を有して素線径よりも大きな径に構成された樹脂線を撚りあわせて構成され、相対的に径の大きな樹脂線の存在により前記側ストランドと心ロープ間、各側ストランド間にそれぞれ隙間が形成され、それらの隙間を通して外層被覆用の樹脂が圧入充填されていることを特徴としている。
【０００７】
また、本発明は、次の工程で作られた被覆ロープであることを特徴としている。
複数本の素線と中心に補強線を有し素線よりも径の大きな１本以上の樹脂線とを用意し、内層上にそれら素線と樹脂線を配して撚合し樹脂線の存在で凸のある側ストランドを作成する工程と、それら樹脂線を１本以上有する側ストランドの複数本を心ロープの外周に配して全体を撚り合せ、素ロープを製作する工程と、押出し機に素ロープを通すことにより溶融した合成樹脂を樹脂線の存在で形成された各側ストランド間のスペースを通して側ストランドと心ロープ間に圧入充填するとともに各側ストランド間に圧入充填する工程。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図６は本発明による被覆ワイヤロープの第１態様を示している。
図1と2において、1は心ロープであり、素線またはストランドを撚合して構成された心ロープ本体１ａの外周に、合成樹脂被覆層１ｂを設けてなる。前記心ロープ本体の構成は任意であるが、この例では中心素線１０１の周りに６本の側素線１０２を配して撚合した１×７構造となっている。
【０００９】
２は前記心ロープ１の周りに配されて撚合された複数本(図面では６本)の側ストランドである。３は前記側ストランド２を内包するように施された合成樹脂質の外層被覆(全体被覆)であり、後で詳しく説明する側ストランド２の特殊構造により、隣接する側ストランド２，２間、及び側ストランド２と心ロープ１の間に圧入充填されて接合されている。
【００１０】
３００は側ストランド２，２間への充填部分、３０１は及び側ストランド２と心ロープ１間への充填部分、３０２は側ストランド２の外接円を越えて囲む円筒状の外層部分であり、外層部分３０２は半径方向に延びる略放射状の充填部分３００によって内層としての充填部分３０１と一体に接合している。充填部分３０１は心ロープ１の合成樹脂被覆層１ｂと接合一体化している。
【００１１】
前記側ストランド２は任意の構成でよいが、この例では図４のように中心の素線２０１の周りに６本の上層用の素線を配して撚合した１×７構造ではあるが、１本以上（この例では２本）を上層用素線２０１の径よりも大きな径を持つ樹脂線４としている。
【００１２】
前記素線２０１、２０２、１０１，１０２は、鋼素線が用いられる。鋼素線は、ロープに高い強度が要求される場合、引張り強さ２４０ｋｇ/cm²以上の特性を有するものを使用する。かかる鋼素線は、炭素含有量が０．７０ｗｔ％の以上の原料線材を伸線することで得られる。素線は表面に薄い耐食性被覆たとえば亜鉛めっき、亜鉛・アルミ合金めっきなどを有しているものを含む。
【００１３】
樹脂線４は全体が合成樹脂で構成されていてもよいが、ストランドを構成したときに適切な強度を確保するために、図３(ａ)、（ｂ）のように中心に補強線４ａを有し、その周りに合成樹脂層４ｂを設けている。合成樹脂層４ｂは、補強線４ａを溶融した樹脂浴中を通して絞るか、あるいは樹脂押出し機のダイス中に通すことによって連続的に得ることができる。
【００１４】
前記補強線４ａは、図３(ａ)のように１本でもよいし、図３(ｂ)のように複数本４００を寄り合わせたものであってもよい。材質としては前記素線２０１、２０２、１０１，１０２と同様な鋼素線が通常使用されるが、これに代えて合成繊維であってもよい。補強線４ａの太さは素線２０１と同等であるかまたは適度に細くてもよい。
【００１５】
合成繊維としては、アラミド、超高分子量ポリエチレン、全芳香族ポリエステルなどから選択される高強度低伸度繊維が好ましく、かかる繊維からなるヤーンを多数本集めて束にし、その束を平行に引き揃えるかあるいは長いリードで撚ることで作られる。
【００１６】
合成樹脂層４ｂの樹脂は、ポリ塩化ビニール、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン及びこれら樹脂の共重合体などを用いることができるが、補強線４ａとの接着性がよいことに加え、心ロープ被覆層１ｂの樹脂及び外層被覆３の樹脂との良好な接着一体性を得る点から、心ロープ被覆層１ｂの樹脂及び外層被覆３の樹脂と同一又は近似した性質の熱可塑性樹脂であることが好ましい。
【００１７】
具体的には、耐摩耗性、耐候性、柔軟性(耐ストレスクラック性)に加え、シーブとの摩擦係数の調整を図るべく適度の弾性を有し摩擦係数が比較的高いものが外層被覆３の樹脂としては好ましいので、たとえば、ポリウレタン系のもの、エーテル系ポリウレタンエラストマーなどが用いられる。
【００１８】
前記樹脂線４の径は、上層用の素線２０２に対し、１０１％以上であることが必要である。これ未満では側ストランドの素線外接円からごく僅かしか樹脂線４が突出しなくなるので、隣接する側ストランド２，２間に外層用の樹脂の浸透を助けるに十分な大きさの隙間を形成できないからである。
上層用の素線２０２に対する比の上限は１１０％程度である。これよりも径比が大きいと、上層を構成する素線２０２間に収めることが難しくなり、浮き上がって外れてしまったり、側ストランド２，２間に形成される隙間が大きくなりすぎ、単位断面での鋼充填率が低下するからである。
【００１９】
前記樹脂線４が複数本である場合、好ましくは円周上において相互に離間した位置、好適には対称的位置に配され、上層用の素線２０２とともに所定のピッチで撚り合わされる。
したがって樹脂線４は図４(ａ)のようにストランドの長手方向でらせん状となっており、樹脂線４は上層用の素線２０２に対して相対的に径の大きいため、図４(ｂ)のように、側ストランド２は、上層用の各素線２０２で構成される外接円Ｄ1に対し樹脂線４の太径の外接円Ｄ２が囲んだ形態となる。
【００２０】
かかる側ストランド２は、複数本が心ロープ１の周りに配されて撚合されることで図５のような素ロープＡとなる。ストランドの撚り方向とロープの撚り方向は逆であることが好ましく、たとえば、ストランドの撚り方向をS方向としたときには、ロープの撚り方向をZ方向とする。
なお、各側ストランド２、２における樹脂線４の円周上での位置は、図５に例示するようにランダムになっている方がよい。これはまた、ロープ製作の容易化の点からも好都合である。
【００２１】
かかる素ロープＡにおいては、らせん状の樹脂線４の外接円Ｄ２によって各側ストランド２、２間に適当な隙間Ｓ１が略均等に創成され、同時に側ストランド２と心ロープ１間にもらせん状の樹脂線４の外接円Ｄ２によって適当な隙間Ｓ２が略均等に創成される。
【００２２】
この状態で素ロープＡを洗浄し、全体を１００℃前後に予熱したのち外層被覆３を施す。これは通常、図６のように溶融した樹脂３０を加圧押出しする押出し機９のダイス９０中に素ロープＡを通すことにより連続的に行われる。
この被覆押出し時に、図６(ｂ)のように溶融樹脂３０は前記各側ストランド２、２間に形成されている均等な隙間Ｓ１に圧入充填し、この隙間Ｓ１と通じている側ストランド２と心ロープ１間の隙間Ｓ２に充填しその隙間を埋める。
【００２３】
図４(ａ)からわかるように太径の樹脂線４、4の間には、らせん状の溝に類する進入路が形成される。このため、その進入路に沿って溶融樹脂３０を円滑確実に側ストランド２と心ロープ１間に流入させ、また各側ストランド２間に充填させることができる。この点と隣接ストランドとの接点が増して隙間が安定する点から、側ストランド２の樹脂線４は２本以上であることが好ましい。
【００２４】
各側ストランド２、２における樹脂線４は、高温の溶融樹脂３０との接触により熱せられるため少なくとも樹脂層４ｂの表面が溶融し、その溶融した樹脂分も隙間Ｓ１や隙間Ｓ２を通して浸透し、心ロープ１の被覆層１ｂと融着する。すなわち、樹脂線４は被覆用溶融樹脂の一部にもなり、ロープ内部からの樹脂補給作用を営む。
これらにより、図２のように、側ストランド２，２間に放射状の浸透樹脂層３００を、側ストランド２と心ロープ１間に前記浸透樹脂層３００と一連のリング状の浸透樹脂層３０１を確実に形成することができる。
【００２５】
溶融樹脂３０は最終的に全側ストランド２を覆うが、側ストランド２は太い樹脂線４を混在させているため接着表面積が大きく、凹凸の大きい複雑な断面形状となっており、その状態で樹脂層４ｂが溶融樹脂３０と融着する。したがって、側ストランド２を取り囲むように出来上がった円筒状の外層３０２の内側部分と側ストランド２との接着力が高く、ずれに対する抵抗が大きくなる。
しかも、外層３０２は前記側ストランド２，２間では放射状の浸透樹脂層３００により側ストランド２と心ロープ１間のリング状の浸透樹脂層３０１と一体接合される。
【００２６】
心ロープ１の樹脂、側ストランド２の樹脂線の樹脂、外層樹脂を同じ材質とした場合、熱を加えると融着しやすく、断面内の樹脂の物理的、化学的性質が均一であるため、シーブとの摩擦力やせん断力によって被覆が破れたり、ずれたりしない。
【００２７】
本発明は、側ストランド２に樹脂線４を混在させて隙間形成を行うので、側ストランド２の全体をあらかじめ樹脂被覆する工程が不要であり、ロープの全体被覆時に側ストランドの被覆を行えるので、被覆工程が１回で済み、生産性がよくコストを安価にすることができる。
しかも、側ストランド２をあらかじめ樹脂被覆しておき、それを被覆心ロープと撚り合わせ、その外周に樹脂被覆を施した場合には、円筒状の被覆側ストランドと円筒状の被覆心ロープ間に樹脂が浸透しにくく、空隙が発生し、側ストランドと心ロープの一体化が損なわれる可能性があるが、本発明はかかる懸念が解消される。また、鋼材充填率も高くすることができるため、強度も良好なものとなし得る。
【００２８】
前記外層３０２の側ストランド２の外径(外接円)からの厚さは薄すぎると耐久性に乏しく、摩耗寿命も低下する。厚すぎると動索として必要な柔軟性が損なわれ、またロープ径が太くなって強度効率が低下するので、通常、ロープ径の１／５以下たとえば０．３〜２．０ｍｍ程度とすることが好ましい。
【００２９】
図７は本発明の第２態様を示している。この例では、側ストランド２の上層に樹脂線４を３本等間隔で配している。側ストランドは１本のみを詳細に示し、他の側ストランドは簡略化している。その他は第１態様と同様であるから、同じ部分に同じ符号を付し、説明は省略する。
【００３０】
本発明において、心ロープ１の構成、側ストランド２の構成は特に限定はない。図８ないし図１２は本発明の他の態様を示しており、心ロープ１が７×７のＩＷＲＣから構成されている。また、側ストランド２は８×Ｓ(１７＋2)構成からなっている。
側ストランド２は太い中心素線２０1’の周りに９本の細い素線２０３を配した内層２ａと、内層２ａの周りに７本の鋼素線２０１と１本以上(図では２本)の樹脂線４を配して撚合している。樹脂線４は３本の鋼素線と４本の鋼素線の間に配されている。樹脂線４の構成、鋼素線との径の比、使用する樹脂、外層被覆の条件、及び作用等すべては第１態様と同様であるから、説明は援用する。
【００３１】
図１３は樹脂線４を３本使用した例を示しており、鋼素線２０１の２本置きに樹脂線４を配している。他の構成等は第１実施例と同様であるから、説明を援用する。
【００３２】
本発明は動索に好適であるが、吊橋のハンガーロープ、斜長橋ケーブル、ステイなどの靜索にも適用できる。これらの用途に適用した場合、被覆樹脂が側ストランドを取り囲むだけでなく各側ストランドの間を経て心ロープと側ストランド間に充填されて強固に接着一体化されるので、鋼と樹脂との膨張率の相違による被覆とロープ間に隙間が生ずることがなく、水分(結露によるものを含む)により腐食を起すことがない。
【００３３】
【実施例】
本発明を適用して被覆ロープを製作した。１×7構造の心ロープ本体にエーテル系ポリウレタン(ショア硬度Ｄスケール９０)を被覆した外径３．０ｍｍの心ロープの周りに１×7構造の側ストランドを６本配して撚合した。
【００３４】
各側ストランドは、上層の２本の素線を樹脂線とした。素線は径１．００ｍｍを使用し、樹脂線は、鋼素線にエーテル系ポリウレタン(ショア硬度Ｄスケール９０)を押出し機で被覆した直径１．１ｍｍを使用し、２本の鋼素線間に配してＳ方向に撚りピッチ３０ｍｍで撚合した。
前記側ストランドを６本心ロープの周りに配し、撚りピッチ８０ｍｍでＺ方向に撚りあわせて素ロープとした。
【００３５】
素ロープを検査したところ、側ストランド間には０．２ｍｍの隙間が均等に開き、心ロープと側ストランド間には０．１ｍｍの隙間が形成されていた。
素ロープを洗浄後、１００℃に予熱し、２００℃に溶融したエーテル系ポリウレタン(ショア硬度Ｄスケール９０)を押出し機で被覆し、外層の厚さ１．０ｍｍ、外径１１ｍｍの被覆ロープを得た。
【００３６】
被覆ロープを切断して顕微鏡観察した結果、被覆樹脂は隣接する側ストランド間に完全に充填されており、かつまた、側ストランドと心ロープ間にも完全に充填され、外層樹脂と一体化されていた。
【００３７】
得られた被覆ロープの被覆と素ロープを図１４の治具で反対方向に引張って、樹脂線を用いずに外層素線をすべて鋼素線とした比較ロープともども被覆とロープの接着度を試験した。
その結果、本発明ロープは樹脂線を用いない場合に比べて、約80％増加が確認された。顕微鏡観察で樹脂充填率を測定した結果、樹脂充填率は樹脂線を用いない場合に比べて約６５％増加していることが確認された。
【００３８】
また、Ｄ(シーブ径)／ｄ(ロープ径)：２０、安全率：10、丸溝シーブ使用の条件でＳ曲げ試験を行い、被覆樹脂異常発生回数を調べた。その結果、樹脂線を用いない場合50000サイクルで被覆ずれが発生したが、本発明ロープは１５万サイクルでも異常が生じなかった。
【００３９】
なお、樹脂線の使用数を変え、１本とした場合、被覆とロープとの接着力は樹脂線を用いない場合に比べて約５０％増加が確認された。
また、ロープ内の樹脂充填率は、樹脂線１本の場合40％、３本では８０％増加が見られた。
被覆樹脂異常発生回数は、樹脂線１本の場合も１０万サイクルでも異常が生じなかった。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１によるときには、側ストランド２が太い樹脂線４を上層に有しているため、心ロープ１の周りに側ストランド２を配して撚合した状態で隣接する側ストランド２、２間に均等な隙間が確実に形成され、また側ストランド２と心ロープ１間にも均等な隙間が確実に形成され、このため、外層樹脂を、隣接する側ストランド２、２間、側ストランド２と心ロープ１間に確実に浸透させることができる。また、樹脂線４の存在で側ストランドが凹凸のある異形状断面になること、樹脂線４の樹脂層４ｂが溶融して外層の樹脂と融着することにより、被覆樹脂との一体性がすぐれたものになる。これらにより、心ロープと外側ストランド間の接触による摩耗、及び隣接する外側ストランド間の接触による摩耗、シーブと外側ストランドとのメタルタッチによる摩耗が防止され、しかも、シーブとロープ全体の良好な駆動力伝達を実現することができる。しかも、側ストランドをあらかじめ樹脂被覆しないで済み、被覆工程が１回で済むので、製作が容易で生産性も高くすることができるなどのすぐれた効果が得られる。
【００４１】
請求項２によれば、樹脂線４が素線に対して１．０１〜１．１倍の径を有し、２本以上円周上で離間した位置に配されているため、隣接ストランドとの接点が増し、心ロープと外側ストランド間および側ストランド２、２間に均等なほどよい隙間を形成することができ、かつ太い樹脂線４，４の間にらせん状の誘導溝が形成されるので、心ロープと外側ストランド間および側ストランド２、２間への溶融樹脂の充填を円滑に行うことができ、しかも各樹脂線４が補強線４ａを有しているので、外側ストランドの必要強度も確保することができるなどのすぐれた効果が得られる。
【００４２】
請求項３によれば、樹脂線の樹脂が外層被覆用の樹脂と同じ材質からなっているため、樹脂線の樹脂が外層被覆用の樹脂の熱で溶融し、接着力等が同等で均質な接合状態を形成できるというすぐれた効果が得られる。
請求項４によれば、心ロープ１が外周に合成樹脂被覆層１ｂを有しているので、心ロープ1と外側ストランド２間の接触を確実に防止しつつ心ロープ１と外側ストランド２間を浸透した外層被覆用の樹脂３０と確実に接合できるというすぐれた効果が得られる。
請求項５によれば、心ロープ1と外側ストランド２間の接触による摩耗、及び隣接する外側ストランド２，２間の接触による摩耗、シーブと外側ストランド２とのメタルタッチによる摩耗が防止され、しかも、シーブとロープ全体の良好な駆動力伝達を実現することができ、しかも、側ストランドをあらかじめ樹脂被覆しないで済み、被覆工程が１回で済むので、製作が容易で生産性も高くすることができるなどのすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による被覆ワイヤロープの第１態様の部分切欠斜視図である。
【図２】図１の拡大断面図である。
【図３】（ａ）と（ｂ）は本発明における樹脂線の拡大部分切欠斜視図である。
【図４】（ａ）は第１態様の側ストランドの斜視図、（ｂ）は（ａ）のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】第１態様の素ロープの状態を示す断面図である。
【図６】（ａ）は外層被覆工程を示す説明図、（ｂ）は被覆時の樹脂の浸透状態を模式的に示す説明図である。
【図７】（ａ）は第２態様を素ロープの状態で示す断面図、（ｂ）は第２態様のロープの断面図である。
【図８】本発明を適用した態様を示す拡大部分切欠斜視図である。
【図９】図８の拡大断面図である。
【図１０】側ストランドの斜視図である。
【図１１】側ストランドの断面図である。
【図１２】素ロープの状態を示す断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明を適用した他の態様における側ストランドの断面図、（ｂ）は素ロープの状態を示す断面図である。
【図１４】本発明ロープの試験治具を示す説明図である。
【符号の説明】
１心ロープ
１ａ心ロープ本体
１ｂ被覆層
２側ストランド
３外層被覆
４樹脂線
４ａ補強線
４ｂ樹脂層

Claims

心ロープの外周に複数本の側ストランドを配して撚合するとともに、側ストランドを囲む外層被覆を設けたロープであって、前記各側ストランドの上層が、素線径よりも大きな径に構成された樹脂線を撚りあわせて構成され、相対的に径の大きな前記樹脂線の存在により前記側ストランドと心ロープ間、各側ストランド間にそれぞれ隙間が形成され、それらの隙間を通して外層被覆用の樹脂が圧入充填されていることを特徴とする被覆ワイヤロープ。
樹脂線が２本以上円周上で離間した位置に配されており、かつ前記各樹脂線が補強線の外周に樹脂層を設けて構成され、素線に対して１．０１〜１．１倍の径を有している請求項１に記載の被覆ワイヤロープ。
樹脂線の樹脂層が外層被覆用の樹脂と同質である請求項１又は２に記載の被覆ワイヤロープ。
心ロープがロープ本体の外周に樹脂被覆層を有している請求項１に記載の被覆ワイヤロープ。
次の工程で作られた被覆ロープであることを特徴とする被覆ワイヤロープ。
複数本の素線と中心に補強線を有し素線よりも径の大きな１本以上の樹脂線とを用意し、内層上にそれら素線と樹脂線を配して撚合し樹脂線の存在で凸のある側ストランドを作成する工程と、それら樹脂線を１本以上有する側ストランドの複数本を心ロープの外周に配して全体を撚り合せ、素ロープを製作する工程と、押出し機に素ロープを通すことにより溶融した合成樹脂を樹脂線の存在で形成された各側ストランド間のスペースを通して側ストランドと心ロープ間に圧入充填するとともに各側ストランド間に圧入充填する工程。