JP7846513B2

JP7846513B2 - ワイヤーロープ

Info

Publication number: JP7846513B2
Application number: JP2021175450A
Authority: JP
Inventors: 貴弥橋本
Original assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Current assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2026-04-15
Anticipated expiration: 2041-10-27
Also published as: WO2023074567A1; US20240271362A1; JP2023064965A; US12467200B2

Description

本開示は、ワイヤーロープに関する。

特許文献１には、断面円形の複数の素線を撚り合わせて形成した撚線を、スエージング加工により、各素線を非円形の断面形状に圧縮変形させた弾性ワイヤが開示されている。

特開平１１－４７１５３号公報

特許文献１の弾性ワイヤは、スエージング加工により形成されているため、側線の横断面の硬度分布はほぼ一様であり、側線の外面の表面粗さも滑らかではない。このため、特許文献１の弾性ワイヤは曲げ耐久性が良くない。

本開示の目的は、曲げ耐久性を向上させることができるワイヤーロープを提供することにある。

上記課題を解決するために、本開示の一形態に係るワイヤーロープは、複数の金属素線を巻回して形成されたストランドを含むワイヤーロープであって、前記ストランドは、前記複数の金属素線のうち中心に配置された芯線と、他の前記複数の金属素線であって、それぞれが前記芯線の外周に配置された側線と、を備え、前記側線は、その横断面において前記芯線の円周方向における両端に位置する端部を有し、前記端部において、隣り合う他の側線の端部と接触する部分のビッカース硬度が、隣り合う他の側線と接触しない部分のビッカース硬度よりも１％以上高く、前記側線の外周面の表面粗さＲａが０．１０μｍ以下である。

前記ストランドは、前記端部において、隣り合う他の側線の端部と接触する部分のビッカース硬度が、隣り合う他の側線と接触しない部分のビッカース硬度よりも３％以上高くてもよい。

本開示の一形態に係るワイヤーロープは、複数の上記のストランドを巻回して形成されていてもよい。

本開示は、曲げ耐久性を向上させることができるワイヤーロープを提供することができる。

実施形態に係るワイヤーロープの外観図である。ワイヤーロープの横断面図である。芯ストランド（側ストランド）の横断面図である。製造過程における芯ストランド（側ストランド）の横断面図である。ワイヤーロープの側線のビッカース硬さ測定位置の説明図である。曲げ耐久性評価の結果を示す図である。

以下、本開示の一実施形態について図面を参照して説明するが、本開示は、当該図面に記載の実施形態にのみ限定されるものではない。

図１は、本開示の一実施形態に係るワイヤーロープ１の外観図である。図２は、ワイヤーロープ１の横断面図である。図３は、芯ストランド１０（側ストランド２０）の横断面図である。

図１、２に示すように、ワイヤーロープ１は、芯ストランド１０と、複数の（例えば、６本の）側ストランド２０とを有し、それらが撚り合わせられた撚線により構成されている。芯ストランド１０および各側ストランド２０は、複数本（例えば７本）の素線が撚り合わせられた撚線により構成されている。図３に示すように、芯ストランド１０は、複数の素線のうち芯ストランド１０の中心に配置された芯線１１と、他の複数（６本）の素線であって、それぞれが芯線１１に接触するように芯線１１の外周に配置された側線１２とを備える。

芯線１１は、芯ストランド１０の中心を先端から基端まで延びる、断面円形の金属素線である。芯線１１の材料は特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼等が使用されている。芯線１１は、横断面における外周部のビッカース硬度が横断面における中心部のビッカース硬度よりも高く構成されている。これにより、芯線１１の柔軟性を維持し、側線１２との接触による耐摩耗性を向上させ、ひいては耐曲げ耐久性を向上させている。

複数の側線１２は、芯線１１に接触して芯線１１の周りに長手方向に沿って螺旋状に巻回された金属素線である。芯線１２の材料は特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼等が使用されている。側線１２の横断面形状は、非円形であり略台形状である。側線１２は、その横断面において芯線１１の円周方向における両端に位置する端部１２Ａを有する。各端部１２Ａは、隣り合う他の側線１２の端部１２Ａと面接触している。各側線１２は、外部に露出している外周面１２Ｂを有する。

端部１２Ａにおいて、隣り合う他の側線１２の端部１２Ａと接触する接触部分１２Ａ１のビッカース硬度は、隣り合う他の側線１２と接触しない非接触部分１２Ａ２のビッカース硬度よりも高く構成されている。例えば、接触部分１２Ａ１のビッカース硬度は、非接触部分１２Ａ２のビッカース硬度よりも１％以上高く構成されている。側線１２の外周面１２Ｂの表面粗さＲａは０．１０μｍ以下に構成されている。

各側ストランド２０も、芯ストランド１０と同様に芯線２１および側線２２を備え、芯ストランド１０と同様の構成を有する。すなわち、側線２２は、その横断面において芯線２１の円周方向における両端に位置する端部２２Ａを有する。各端部２２Ａは、隣り合う他の側線２２の端部２２Ａと面接触している。

端部２２Ａにおいて、接触部分２２Ａ１のビッカース硬度は、非接触部分２２Ａ２のビッカース硬度よりも高く構成されている。例えば、接触部分２２Ａ１のビッカース硬度は、非接触部分２２Ａ２のビッカース硬度よりも１％以上高く、側線２２の外周面２２Ｂの表面粗さＲａは０．１０μｍ以下に構成されている。このように、各ストランド１０、２０の側線１２、２２において互いに接触する部分のビッカース硬度が他の部分のビッカース硬度よりも１％以上高く構成され、側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２Ｂの表面粗さＲａが０．１０μｍ以下に構成されているので、各ストランド１０、２０の耐摩耗性および耐曲げ耐久性を向上させることができる。ひいては、ワイヤーロープ１の耐摩耗性および耐曲げ耐久性を向上させることができる。

接触部分１２Ａ１、２２Ａ１のビッカース硬度は、非接触部分１２Ａ２、２２Ａ２のビッカース硬度よりも３％以上高いことが好ましく、さらに５％以上高いことがより好ましい。これにより、各ストランド１０、２０の耐摩耗性および耐曲げ耐久性をさらに向上させることができる。また、側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２Ｂの表面粗さＲａは、０．０４μｍ以下であることが好ましい。

次に、ワイヤーロープ１の製造方法の一例について説明する。図４は、製造過程における芯ストランド１４（側ストランド２４）の横断面図である。はじめに、芯ストランド１０と、複数の側ストランド２０とを作製する。まず、芯線１１と複数の断面円形の側線１３とを準備し、それらを撚り合わせる。これにより、図４に示すように、全ての素線が断面円形の芯撚線１４が形成される。この芯撚線１４をダイス引きして、図３に示す横断面形状が略台形状の側線１２を有する芯ストランド１０が形成される。複数の側ストランド２０も芯ストランド１０と同様に、芯線２１と複数の断面円形の側線２３とにより全ての素線が断面円形の側撚線２４を形成し、側撚線２４をダイス引きして、図３に示す横断面形状が略台形状の側線２２を有する側ストランド２０が形成される。芯ストランド１０と複数の側ストランド２０とを撚り合わせることにより、ワイヤーロープ１が製造される。

芯線１１、２１の直径は、例えば０．０５～０．０７ｍｍ、側線１３、２３の直径は、例えば０．０５～０．０７ｍｍである。ダイス引き後の芯ストランド１０の直径は、例えば０．１２～０．１８ｍｍであり、ダイス引き後の側ストランド２０の直径は、例えば０．０９～０．１５ｍｍである。芯線１１、２１、および、側線１３、２３の材料は、ステンレス鋼である。

次に、上記の製造方法により作製したワイヤーロープ１の側線１２の端部１２Ａの接触部分１２Ａ１と非接触部分１２Ａ２について、ビッカース硬さを測定した結果について説明する。図５は、ワイヤーロープ１の側線１２のビッカース硬さ測定位置の説明図である。

芯ストランド１０をその長手方向の任意の位置で切断し、側線１２の端部１２Ａの接触部分１２Ａ１と非接触部分１２Ａ２の測定点Ｐ１～Ｐ８について、ビッカース硬さを測定する。測定点Ｐ１～Ｐ８は、それぞれ側線１２の表面から１０～２０μｍの範囲の位置である。ビッカース硬さは、マイクロビッカース硬度試験機（例えば島津製作所社製のマイクロビッカース硬度計）を用いて、ＪＩＳＺ２２４４：２００９に準拠した方法で測定することができる。試験荷重は１ｋｇｆ（９．８Ｎ）とする。

測定点Ｐ１～Ｐ４のビッカース硬さの平均値を接触部分１２Ａ１のビッカース硬さとし、測定点Ｐ５～Ｐ８のビッカース硬さの平均値を非接触部分１２Ａ２のビッカース硬さとする。接触部分１２Ａ１のビッカース硬さは６０５ＨＶ程度であり、非接触部分１２Ａ２のビッカース硬さは５７０ＨＶ程度である。このように、端部１２Ａにおいて、接触部分１２Ａ１のビッカース硬度が、非接触部分１２Ａ２のビッカース硬度よりも高く構成され、具体的には、接触部分１２Ａ１のビッカース硬度が、非接触部分１２Ａ２のビッカース硬度よりも少なくとも１％以上高く構成されている。このように、接触部分１２Ａ１が非接触部分１２Ａ２よりも硬く構成されているので、ワイヤーロープ１の耐摩耗性および耐曲げ耐久性を向上させることができる。接触部分１２Ａ１のビッカース硬度は、非接触部分１２Ａ２のビッカース硬度よりも３％以上高いことが好ましく、さらに５％以上高いことがより好ましい。

なお、比較例として、全ての素線が断面円形の芯撚線１４をスエージング加工することにより作製した芯ストランドについても同様にビッカース硬さを測定したが、接触部分および非接触部分において、測定値にほとんど差はみられなかった。

次に、上記の製造方法により作製したストランド１０、２０の側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２Ｂの表面粗さを測定した結果について説明する。当該表面粗さは、ストランド１０、２０を構成する各側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２ＢのＲａを測定して平均することで算出する。具体的には、例えば、図３に示すように、ストランド１０、２０を構成する素線１２、２２の周方向幅をＤとした時、素線１２、２２の外表面１２Ｂ、２２Ｂの中心Ｍを中心としてＤ／５の範囲の表面粗さを測定し、各側線１２、２２の表面粗さを平均して求めることができる。ワイヤーロープ１の軸方向の任意の位置において、各側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２Ｂの表面粗さＲａを測定した。側線１２、２２の外周面１２Ｂ、２２Ｂの表面粗さＲａは、例えば、ＪＩＳＢ０６０１に準拠して、表面性状測定器（例えば、キーエンス社製のレーザー顕微鏡）により算術平均粗さ（Ｒａ）を測定した。測定した全ての表面粗さＲａの平均値は０．０４μｍである。

なお、比較例として、全ての素線が断面円形の芯撚線１４をスエージング加工することにより作製した芯ストランドについても同様に表面粗さＲａを測定したが、その値は最小値が０．１２μｍである。これでは、ワイヤーロープの曲げ耐久性を向上させることができない。このため、本実施形態では、側線１２の外周面１２Ｂの表面粗さＲａを０．１０μｍ以下に構成している。これにより、側線２２の外周面２２Ｂの表面粗さが非常に滑らかであるので、ワイヤーロープ１の耐摩耗性および耐曲げ耐久性を向上させることができる。

上記実施例のワイヤーロープ１と比較例のワイヤーロープについて、曲げ耐久性評価を行った。曲げ耐久性評価は、外径が約０．４５ｍｍのワイヤーロープ１および比較例のワイヤーロープを用いて、２．５ｋｇｆの張力をかけながら、直径１０ｍｍのプーリーにより、ロープが切れるまでしごいたときの回数を測定した。その結果を、図６に示す。

上記図６からわかるように、接触部のビッカース硬度に殆ど差がない比較例のワイヤーロープでは曲げ耐久回数が約２００００回であるのに対し、接触部のビッカース硬度が大きい実施例のワイヤーロープ１では、耐久回数が約５５０００回であり、顕著に曲げ耐久性が向上していることがわかる。

なお、本開示は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

例えば、上記実施形態のワイヤーロープ１における側ストランド２０の本数、および、芯ストランド１０および側ストランド２０を構成する素線の本数は、種々変形可能である。

１：ワイヤーロープ
１０：芯ストランド
１１、２１：芯線
１２、２２：側線
１２Ａ、２２Ａ：端部
１２Ａ１、２２Ａ１：接触部分
１２Ａ２、２２Ａ２：非接触部分
２０：側ストランド

Claims

芯ストランドと、複数の側ストランドを有し、それらが撚り合わせられた撚線により構成されたワイヤーロープであって、
前記芯ストランドおよび前記複数の側ストランドは、それぞれ、ステンレス鋼からなる複数の金属素線を撚り合わせて形成され、
前記複数の金属素線のうち中心に配置された芯線と、
他の前記複数の金属素線であって、それぞれが前記芯線の外周に配置された側線と、を備え、
前記側線は、その横断面において前記芯線の円周方向における両端に位置する端部を有し、
前記端部において、隣り合う他の側線の端部と接触する部分のビッカース硬度が、隣り合う他の側線と接触しない部分のビッカース硬度よりも１％以上高く、
前記側線の外周面の表面粗さＲａが０．１０μｍ以下である、ワイヤーロープ。
前記芯ストランドおよび前記複数の側ストランドは、それぞれ、前記端部において、隣り合う他の側線の端部と接触する部分のビッカース硬度が、隣り合う他の側線と接触しない部分のビッカース硬度よりも３％以上高い、請求項１に記載のワイヤーロープ。