JPH01145546A

JPH01145546A - 小径ワイヤロープの耐久試験方法

Info

Publication number: JPH01145546A
Application number: JP30529187A
Authority: JP
Inventors: Toshihito Kawachi; 河内　利仁; Shuzo Mishima; 周三三島
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1987-12-02
Filing date: 1987-12-02
Publication date: 1989-06-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、機械器具の操作用等として使用される、ロー
ブ外径がおおむねＩＢ以下の小径ワイヤロープの耐久試
験方法に関する。

〔従来の技術〕

第１７図（ａ）〜第１７図（ｄ）はワイヤロープの構造
を示す図であり、第１７図（ａ）は１×７のワイヤロー
プの断面図、第１７図（ｂ）は１×１９のワイヤロープ
の断面図、第１７図（ｃ）は７×７のワイヤロープの断
面図、第１７図（ｄ）はワイヤロープの外観を示す図で
ある。ワイヤロープは鋼やステンレス鋼等の細線をより
合わせて作られる。「単より」ワイヤロープの場合には
、第１７図（ａ）（ｂ）に示すように芯線１７０の外側
に次々と外側に細線１７１を巻いていく。この１本１本
の細線を素線といい、一番外側の線を外側線という。「
複より」ワイヤロープの場合には、第１７図（ｃ）に示
すように、第１７図（ａ）に示すような単よりのローブ
を単位ローブとして、これをより合わせて作る。この単
位ローブをストランドといい、中心にあるのが芯ストラ
ンド１７２であり、外側にあるのが側ストランド１７３
である。一般のワイヤロープはこれら「単より」ワイヤ
ロープや「複より」ワイヤロープを組合わせることによ
り、単純な構成から復雑な構成のものまで様々な製品が
作られている。

上記のワイヤロープのうち、主として機械器具の操作用
などに使用する操作用ワイヤロープに関しては、ｒＪＩ
Ｓ　　Ｇ　　３５４０（１９７７）Ｊに規定されており
、その「６．検査（３）」には、「注文者は、ローブ耐
久試験を指定する事ができる。この場合、長さ約４ｍの
試験片を付図１に示すような試験機にかけ、円筒を交互
に繰返し回転し、協定の繰返し回数を行なったとき、ロ
ーブの切断荷重が協定の値以上でなければならない。云
々」と記されている。この付図１に示されている試験機
を第１８図に示す。被験ロープ１８０は試験荷重を付加
する重錘１８１をさげた遊動プーリ１８２を巻いてこれ
を支え、更に２個の試験プーリ１８３ａ、１８３ｂに９
０度の角度で巻き付けられた後、駆動円筒１８４が毎分
１２０回正逆転を繰返し、被験ロープ１８０は試験プー
リ１８３ａ、１８３ｂ上を往復して、重錘１８１で与え
られた一定の負荷の下で繰返し曲げを受ける。このよう
な耐久試験法については、ｒＪＩＳＧ　　３５３５　（
１９７７）航空機用ワイヤロープ」において、ｒ６．１
．３０−プ耐久試験」として正式に規定されており、高
い信頼性を要求される用途に用いられる操作用ワイヤロ
ープの耐久試験法としては代表的なものである。

操作用ワイヤロープの使用環境としては、ガイドプーリ
を周回して運動する場合が主なものであるが、円軸の外
周を滑りながら運動する場合もある。このような場合の
耐久試験法についてＪＩＳの規定はないが、導体をゴム
被覆したケーブルに関する摩耗試験装置が、実開昭５６
−９０４３号公報に開示されている。第１９図（ａ）（
ｂ）（ｃ）はこの実開昭５６−９’０４３号公報に開示
された摩耗試験装置を示す図である。被験ケーブル１９
０は摩耗円筒１９１に押付けられ、摩耗円筒１９１が回
転すると被験ケーブル１９０のゴム被覆１９２が摩耗し
ていき、被験ケーブル１９０内の導体１９３が摩耗円筒
１９１と接触して電気的導通状態が生起したときに摩耗
試験が終了する。

また、ワイヤロープではなく、線材に関して、線材表層
部の摩耗性を試験する方法が、特開昭５８−１００７３
７号公報に開示されている。第２０図はこの特開昭５８
−１００７３７号公報に開示された線材表層部の摩耗性
を試験する方法を示す図である。被験線材２００は、所
定の張力および速度条件下で、千鳥状に配列された複数
の摩擦ロール２０１ａ〜２０１ｇ間を走行する。そして
この時に生ずる線材表面の摩耗量を測定する。

ワイヤロープの耐久性能としては疲労寿命が重要であり
、その試験法として繰返し引張り疲れ試験が従来行なわ
れてきた。この場合、被験ローブの余所をもって疲労寿
命とすれば寿命計測は容易であるが、実用面での要請か
ら、より正確な寿命計Ａｌｌ＋、すなわち被験ロープを
構成する素線が破断したときをもって疲労寿命とするよ
うな計測法が求められ、様々な方法が提案されている。

例えば、特開昭５２−４８３８５号公報では、疲れ試験
機のチャック部と連動するように加速度計を設け、素線
が破断したときのチャックの急激な加速度変化を加速度
計で検知して電気信号に変換し、この信号を増幅器で増
幅した後、過渡現象遅延器のしきい値と比較する。そし
て検出した信号がしきい値より大きい場合には、素線が
破断したと判定するものが示されている。また、特開昭
５４−１５８８１号公報では、被験ロープの素線破断時
に発生するＡＥを複数個のＡＥセンサによって検知し、
これらＡＥセンサで検出されたＡＥ倍信号前置増幅器、
主増幅器を介して検波し、自動記録するとともに、主増
幅器からのＡＥ倍信号位置標定計算機に入力し、外部Ａ
Ｅと素線破断によるＡＥとを選別する。そして破断位置
を標定するとともにカウンタにより破断回数を積算し、
これらを自動記録するものが示されている。

以上のように素線破断検出法が工夫される一方、外径の
大きい複雑な構成のワイヤロープに関して、どの素線が
破断したかを検出する方法が提案され、特公昭５８−３
１５３６号公報に開示されている。第２１図（ａ）（ｂ
）はこの特公昭５８−３１５３６号公報に示された破断
検出法を示す図である。被験ローブ２１０は繰返し引張
り疲れ試験機にチャック２１１ａ、２１１ｂを介して取
付けられ、上下２個のチャック２１１ａ、２１１ｂには
応答周波数帯域の異なる２種類のＡＥセンサ２１２ａ、
２１２ｂ、２１３ａ、２１３ｂがそれぞれ取付けられて
いる。すなわち、上側のチャック２１１ａにはＡＥセン
サ２１２ａとＡＥセンサ２１３ａが取付けられ、下側の
チャック２１１ｂにはＡＥセンサ２１２ｂとＡＥセンサ
２１３ｂが取付けられ、ＡＥセンサ２１２ａ、２１２ｂ
は応答周波数帯域がＯＨｚ〜１００ＫＨｚ未満のもので
あり、ＡＥセンサ２１３ａ、２１３ｂは応答周波数帯域
が１００ＫＨｚ〜数１００ＫＨｚのものである。

各ＡＥセンサ２１２ａ、２１２ｂ、２１３ａ。

２１３ｂの出力は前置増幅器２１４ａ　〜２１４ｄ。

主増幅器２１５ａ、２１５ｂで増幅された後、その振幅
が記録計２１６に記録される。同一事象に対するこれら
４種の出力を相互に比較することにより、断線を起こし
たのが中心ストランドの素線であるか、内層ストランド
の素線であるか、あるいは外層ストランドの素線である
か、またはチャック部鋳込材割れ等の２次破断であるか
を判定する。

ワイヤロープの構造は第１７図（ａ）〜第１７図（ｄ）
に示すように複雑であるため、その引張り試験において
は、ローブ端部の固定方法が問題となる。Ｎ　Ｉｓ　　
Ｇ　　３５４０　（１９７７）操作用ワイヤロープ　５
．２０−ブ試験」には、「両端をホワイトメタルなどで
円すい形に固め、云々」と規定されている。また特開昭
５５−１５２８号公報には、多層ローブの引張り試験用
端部固定法が開示されている。第２２図（ａ）〜第２２
図（ｆ）はこの多層ロープの引張り試験用端部固定法を
示す図である。まず第２２図（ａ）に示すような多層構
造の被験ロープ２２０を第２２図（ｂ）（Ｃ）に示すよ
うにほぐし、第２２図（ｄ）に示すように芯ストランド
２２１のまわりに、ガラス粉等を混ぜた接着剤を用いて
内層側から順に固定していき、最後に外側線部２２２を
接着固定するとともに、芯ストランド部・側線部それぞ
れに索線束止め２２３，２２４を固定する。

そして第２２図（ｅ）（ｆ）に示すように、こ、の素線
束止め２２３，２２４をチャック２２５に嵌込むことに
より引張り試験時の応力集中を防止する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

操作用ワイヤロープは、一般にガイドブーりを案内とし
てローブを張巡らし、動作を行なわせるが、ボアスコー
プ湾曲部のように多関節構造体の湾曲操作を行なわせる
場合には、円環状のローブガイドを用いることが多い。

第２３図はこの円環状のローブガイドの代表的な構造を
示す図である。

先端口金２３０と接続口金２３１との間は、複数個の関
節コマ２３２が複数個の接続リンク２３３を介して連接
することにより湾曲自由度を有する構造体となっている
。関節コマ２３２の内径面には円環状のローブガイド２
３４が配置されており、このなかを操作ローブ２３５が
貫通している。操作ローブ２３５を引張ると多関節構造
体は湾曲する。第２３図（ａ）はこのような状態を示し
ている。操作ローブ２３５はローブガイド２３４によっ
て運動が規制されているために、構造体が湾曲するとき
にこれにならって屈曲する。このため、操作ローブ２３
５はローブガイド２３４の内径面と均一に接触すること
ができず、第２３図（ｂ）に示すように、ローブガイド
２３４の内径面端部と局部接触しながら運動する。従っ
てこの局部接触に起因する摩擦力に打勝って操作ローブ
２３５を引張らなければ構造体は湾曲しない。第２３図
（ｃ）は湾曲操作にともないローブ各部に作用する張力
を湾曲角と先端口金からの距離の関数として模式的に示
したもので、Ｘ軸は湾曲角、Ｙ軸は先端口金２３０から
の距離、Ｚ軸は張力を示している。すなわち、湾曲角が
大きくなるほど、また先端口金２３０からの距離が大き
くなるほど操作ローブ２３５に作用する張力は大きくな
る。一方、接続口金２３１から先は湾曲していないので
、これ以上張力は増大しない。故に操作ロープ２３５に
かかる張力は接続口金２３１の部分（より正確には接続
口金２３１に最も近いロープガイド２３４の部分）で最
大となる。これは多関節構造体を湾曲させるための操作
力に等しい。通常、多関節構造体を曲げたり伸ばしたり
するためには、一対の操作ローブを対極的に配置し、こ
れらを交互に引張るという操作を行なう。ここでこれら
−対の操作ローブのうち、いずれか一方に注目すると、
多関節構造体を曲げたり伸ばしたりすることによって生
ずる張力の変化は第２３図（ｄ）に示すようになる。す
なわち、変動する応力の繰返し作用を操作ローブは受け
ることになる。このような張力は多関節構造体の幾何学
的形状のために、第２３図（ｂ）に示すように操作ロー
ブ２３５をロープガイド２３４の内径面端部に押付ける
力として作用し、ここでは局部接触状態となるので、非
常に大きな応力が発生する。これはいわゆるヘルツ応力
としてよく知られているものである。また、この押付け
力に比例する摩擦力も働く。これらの作用が繰返しロー
プ素線に働くため、素線は疲労していく。ロープ操作力
は一般にロープ破断強度の１０％以下であるが、局部接
触応力は以外に大きく、そのためローブ素線は低サイク
ル疲れを起こす。これが破断強度の１０％以下の負荷の
とき高サイクル疲れとなる通常の繰返し引張り疲れや繰
返し曲げ疲れと大きく異なる点である。

操作ローブ２３５はロープガイド２３４と繰返し摺動す
るので摩耗を生ずるが、実用場面では摩擦摩耗軽減のた
めに適切な潤滑剤を使用するので、摩耗は小さく、低サ
イクル疲れ破断より早く摩耗破断を起こすことは滅多に
ない。

以上のような操作ローブの低サイクル疲れ素線破断寿命
は、第２３図（ａ）に示すような操作機構を有する操作
にとって重要な品質管理ポイントである。従ってこのよ
うな疲労寿命を評価できる耐久試験法が必要となる。

ところがｒＪ　Ｉｓ　　Ｇ　　３５４０　（１９７７）
ＪやｒＪ　Ｉｓ　　Ｇ　　３５３５　（１９７７）Ｊに
示されているロープ耐久試験法は、繰返し曲げ疲れを評
価するものであり、かつ素線破断寿命を直接計測してい
ないので、第２３図（ａ）に示すような使用環境下での
操作ローブの試験法としては不適当である。また、実開
昭５６−９０４３号公報に示されている方法や、特開昭
５８−１００７３７号公報に示されている方法は、操作
ローブの摩耗試験法として応用不可能ではないが、局部
接触条件下で繰返し変動する応力を受けて疲労していく
操作ローブの疲労寿命を評価することはできない。

更に、特開昭５２−４８３８５号公報に示されている素
線破断検出法は、元来、引張り疲れ試験用に考案されて
いるという限界以外に、ロープ外径がおおむね１Ｍ以下
の小径ワイヤロープでは使用される索線の直径は０．１
ｍｍ以下であるために破断時に生ずる衝撃が小さく、加
速度計ではこれを検出することが困難であるという問題
がある。また、特開昭５４−１５５８８１号公報に示さ
れている、複数個のＡＥセンサによって超音波領域の振
動を検出し、ＡＥ発生位置の標定計算を行なって外部Ａ
Ｅと素線破断によるＡＥとを選別するという方法は、引
張り疲れ試験のときは適用可能であるが、第２３図（ａ
）に示すような使用条件の下では常に摺動に伴うＡＥが
発生しているので、これが素線破断によるＡＥに対して
ノイズとなり、正確に検出できない。一方、特公昭５８
−３１５３６号公報に示されているような、応答周波数
帯域の異なる２種類のＡＥセンサを用いて破断索線のロ
ーブ内位置を知る方法は、小径ワイヤロープを第２３図
（ａ）のような環境で使用したときには、外側線が破断
することが多い上、小径ワイヤロープの構成が単純であ
ることから、実用上の価値がほとんど無い。

次に、被験ロープの試験機への固定法であるが、ｒＪ　
Ｉｓ　　Ｇ　　３５４０　（１９７７）コに示されてい
る被験ロープの両端をホワイトメタルなどで円すい形に
固める方法は、引張り試験のときには有効で優れた方法
であるが、素線破断時期をＡＥセンサなどで検出したい
ときには、ホワイトメタルの塑性変形に伴うＡＥなどが
ノイズとなり好ましくない。また、特開昭５５−１５２
８に示されているような被験ロープの端部強化法は、対
象として考えている小径ワイヤロープの外径が１　ｍ７
１！以下と小さいために作業が困難で、現実的でない。

このように従来のローブ耐久試験方法では、多関節構造
体の湾曲操作における小径ワイヤロープの疲労寿命を正
確に測定することができない。

そこで本発明は、多関節構造体の湾曲操作に用いられる
小径ワイヤロープの疲労寿命を、正確に測定することが
できる小径ワイヤロープの耐久試験方法を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を講じた。すなわち、試験される小径ワイ
ヤロープを多角形テストバーに巻き付け、前記ワイヤロ
ープの一端には重錘を結合し、他端には往復運動する駆
動部を結合し、前記ワイヤロープの張り渡し経路のうち
多角形テストバーの駆動部側に巻き付け各調整用のガイ
ドプーリを配し、多角形テストバーの軸方向端面もしく
は、ワイヤロープの張り渡し経路のうち、多角形テスト
バーの重錘側にＡＥセンサを取付け、このＡＥセンサで
検知されたＡＥ倍信号通過帯域１００ｋＨｚ〜１．５Ｍ
Ｈ２のバンドパスフィルタを通して処理するようにした
。また、多角形テストバーは摺動面に固体潤滑剤被膜を
施し、その上に、二硫化モリブデン粉末とＰＴＦＥ粉末
とを揮発性液体に混合分散してペースト状に塗布したも
のを用いるようにした。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより、操作用ワイヤロー
プの使用環境をシュミレートした状態で試験し得ること
から、多関節構造を有する湾曲操作部に使用される操作
用ワイヤロープの耐久試験を正確に行なえるものとなる
。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す模式図である。

被験ローブ１′１−１−／は多角形テストパー１１に所
定角度で巻き付けられ、一端には所定の試験荷重を与え
るための重錘１２が、取付けられ、被験ロープ１０の多
角形テストパー１１に接する部分と重錘１２が取付けら
れている部分との間には、取付け仮１３を介してＡＥセ
ンサ１４が固定されている。

また、被験ロープ１０の他端には、被験ロープ１０を所
定の移動距離で往復動させるための駆動部１５が取付け
られ、被験ロープ１０の多角形テストバーに接する部分
と駆動部１５が取付けられている部分との間には、被験
ロープ１０が所定の角度で多角形テストパー１１に巻き
付けられるように位置調整可能なガイドプーリ１６が多
角形テストパー１１に近い側に、駆動部１５の運動方向
と平行に被験ロープ１０が張られるように位置されたガ
イドプーリ１７が駆動部１５に近い側に配置されている
。更に、多角形テストパー１１の軸端にはＡＥセンサ１
８が固定されている。

上記構成の試験装置において、被験ロープ１０は、例え
ばローブ外径が０．３５ｒｔｍ、ｌＸ１９構成で、素線
の直径が８０ｔｕＲ１材質が５ＵＳ３０４のものである
。多角形テストパー１１．は、例えば直径が１８．５ｍ
ｍの円に内接する１７角形を外形とし、全長は３５ｍｍ
、材質が５ＵＳ３０４で、第２図に示すように軸方向両
端にホルダを固定するための円柱部を有したものである
。ガイドプーリ１６とガイドプーリ１７は、例えば直径
が２０Ｈ１材質が５ＵＳ３０４であり、回転を円滑にす
るためミニチュアベアリングが組込まれたものである。

駆動部１５は、例えばＤＣサーボモータを駆動源とし、
このＤＣサーボモータの駆動力を減速機で減速し、クラ
ンク機能を用いて回転運動を往復運動に変換して被験ロ
ープ１０を所定の方向（図中の矢印Ａで示される方向）
に動かす。本実施例では毎回１５往復、往復距離１５ｍ
、ｍに設定した。重錘１２は、クロムメツキした鋼片を
組合わせたもので、０．ＩＫｇｆピッチで試験荷重を設
定できるが、今回は０．８Ｋｇｆとした。被験ローブ１
０の破断荷重は約１４Ｋｇ　ｆであるから、試験荷重は
破断荷重の約１８分の１である。ＡＥセンサ１８は第２
図に示すように、多角形テストパー１１の円柱部端面に
固定し、例えば米国ＰＡＣ社製のμｍ８０（応答１周波
数帯域１００ＫＨｚ〜１、ＩＭＨｚ）を用いる。

第３図はガイドブーりの被験ロープ巻き付け角度調整機
能を示す図である。同図に示すように、ガイドプーリ１
６は、多角形テストパー１１に被験ロープ１０を所定の
巻き付け角θで巻き付けることができるように、位置調
整可能となっているが、今回はθ−２１０度に設定した
。

第４図はＡＥセンサで検知された信号を処理する信号処
理系を示す図である。ＡＥセンサ１８で検知された信号
は、プリアンプ４０．バンドパスフィルタ４１．対数変
換部４２．Ａ／Ｄコンバータ４３を経て、信号処理コン
ピュータ４４に入力される。被験ロープ１０に固定され
るＡＥセンサ１４にも第４図示の信号処理系を用い、以
降の信号処理系も同様とした。

第５図は被験ローブの端部固定法を示す図、第６図は被
験ロープと駆動部との結合部を示す図である。第５図に
示すようにワイヤ止め５０はスリットををする円筒部５
０ａとフランジ部５０ｂとからなり、これに被験ロープ
１０の端部を挿入してスリットからハンダ５１を流し込
んで固定する。

被験ロープ１０を固定したワイヤ止め５０は、中央に貫
通穴を有する円盤状のワイヤ止め受け５２に挿入され、
ワイヤ止め５０のフランジ部５０ｂがワイヤ止め受け５
２の端面にあたる状態で係合される。ワイヤ止め受け５
２は、内フランジ５３ａと雄ネジ５３ｂを有する口金５
３に内フランジ５３ａに突き当るまで挿入され、外周に
雄ネジ５４ａを有する受は押さえ５４が口金５３内にね
じ込まれることによって固定される。このようにして被
験ローブ１０端部を組み込んだ口金５３は、第６図に示
す如くフック５５にねじで結合固定される。フックベー
ス５６の一端には、クランプシリンダ５７を固定するた
めの雄ネジを有する貫通穴が設けられており、その下方
には貫通穴と対面するようにアームが突出し、このアー
ムには上記貫通穴と対向するようにして三角溝が設けら
れている。フックベース５６にねじ込まれたクランプシ
リンダ５７は、ナツト５８で固定され、三角突出部を有
するフック、５５の突出部がアームの三角溝に填め込ま
れた後、フック５５をアームに押付けて固定する。フッ
クベース５６の他端には、下方への突出部５６ａがあり
、この突出部５６ａと対向する位置にロードセル５９が
くるようにロードセルベース６０が、間にクロスローラ
ベアリング６１を介してフックベース５６中央部と結合
されている。ロードセルベース６０は駆動アーム６２に
取付けられ、駆動アーム６２は駆動部１５のクランク変
換部（不図示）とつながっている。

第７図は上記ロードセルで検出された信号の処理系を示
す図である。同図に示すようにロードセル５９で検出さ
れた信号は、ストレインアンプ７０を経てペンレコーダ
７１に入力され、ペンレコーダによってその情報が記録
紙に記録出力される。

次に上記構成の耐久試験装置の動作について説明する。

−駆動部１５が往復距離１５ｍ１Ｉ＋で毎分１５往復す
ると、駆動アーム６２、ロードセルベース６０、クロス
ローラベアリング６１、フ・ツクベース５６、フック５
５、口金５３を介して結合している被験ロープ１０は、
重錘１２で０．５Ｋｇｆの試験荷重を与えられつつ、多
角形テストパー１１の外周部を往復摺動する。ここで、
重錘１２が上死点に達したとき、多角形テストパー１１
の点りに位置する被験ロープ１０の小部分に働く張力Ｔ
を考える。今、重錘荷重を１０１巻き付け角をθ、被験
ロープ１０と多角形テストパー１１表面との摩擦計数を
μとすると、Ｔ−Ｔｏ−ｅｘｐ（μθ）　　　・　（１）なる式が重
錘１２の上昇工程の各θに対して成立つ。重錘１２の下
降工程についても同様に考えることができ、Ｔ＝−Ｔｏ−δ・ｅｘｐ（μθ）　　−（２）なる式が
成立つ。ここでδは多角形テストパー１１とガイドプー
リ１６との間にある被験ロープ１０の重量と下降時の駆
動側張力との和である。

ともあれ（１）（２）式で表わされるローブ張力を上昇
・下降の順に従って模式的に示すと、第８図のようにな
る。被験ローブ１０が多角形テストパー１１に巻き付け
られているために、被験ローブ１０はテストパーエツジ
に押付けられる。従って第９図に示すように、ローブ外
側線９０はテストバーエツジ９１と狭い接触部９２にて
局部接触を起し、ヘルツ応力と呼ばれる大きな応力が発
生する。張力が変動するとこれに応じてヘルツ応力も変
動する。更にヘルツ応力はローブ素線がテストバーエツ
ジ９１を通過するごとに発生する。つまり、被験ローブ
１０の外側線９０は往復運動に伴い変動する応力を繰返
し受けることになり、疲労が進行していく。一方、ロー
ブ素線が摩擦しながらテストバーエツジ９１を通過する
とき、摺動面ではやがて摩耗へと発展していく微視的破
壊が繰返し起こり、これに伴うＡＥが発生する。この運
動ＡＥに混じって素線の疲労破断ＡＥが発生する。これ
らＡＥは、被験ローブ１０内を伝搬してＡＥセンサ１４
で検知され、また第１０図に示すように多角形テストパ
ー１１内を伝搬してＡＥセンサ１８で検知される。同図
に示すようにＡＥセンサ１８には直達波１００以外に反
射波１０１も到達するが、ＡＥの持続時間がこの場合数
１００μｓｅｃであるのに対し、直達波１００と反射波
１０１の到達時間差が数μｓｅｃ程度であるため一連の
信号と考えても本用途では差支えない。

第１１図はＡＥセンサで検知しトランジェントレコーダ
に記録した信号の一例を示す図である。。

この図で横軸は時間、縦軸は振幅である。このような信
号を第４図に示したような処理系で処理、計測する。プ
リアンプ４０はＡＥセンサで検知されたＡＥ倍信号４０
ｄＢ増幅して以降の処理をしやすくする。バンドパスフ
ィルタ４１は１００Ｋ　Ｈｚ〜１．５ＭＨｚに設定され
、１００ＫＨｚ以下の機械的振動に基くノイズや１．５
ＭＨｚ以上の電気的ノイズを取除くとともに、１００Ｋ
Ｈｚ以下にもスペクトルの広がりを有する摺動ＡＥの振
幅を小さくする役割を果たす。この効果により摺動ＡＥ
の中から素線破断ＡＥを検出することが可能となる。対
数変換部４２はＡＥ倍信号対数変換してｄＢ小単位デー
タを処理できるようにする。

Ａ／Ｄコンバータ４３は対数変換された信号をデジタル
信号に変換してコンピュータでデータ処理できるように
する。ＡＥ倍信号信号処理コンピュータ４４で処理する
ときのパラメータとしては、最大振幅、立上り時間、持
続時間、リングダウンカウント、エネルギーなどがある
が、本実施例では最大振幅を用いて判定した。

第１２図はこの測定結果を示す図である。横軸は試験時
間、縦軸は振幅で、各点がそれぞれＡＥ倍信号表わし、
下半分がＡＥセンサ１４からの信号、上半分がＡＥセン
サ１８からの信号である。ＡＥセンサ１８は往復動の１
０５１回目と１０６０回目に素線破断ＡＥを検出し、Ａ
Ｅセンサ１４は１０６０回目に検出した。これらの信号
はいずれも摺動ＡＥよりも十分に振幅が大きく表示され
、容易に弁別することができた。試験終了後、被験ロー
プ１０を詳細に調べたところ、２か所で素線破断じてい
ることが判明した。従って、ＡＥセンサ１８はこの２回
の素線破断をそれぞれ検出し、ＡＥセンサ１４は、１０
５２回目の破断を検出し損ったことになる。

このように本発明に基く耐久試験法が、多関節構造体の
湾曲操作に使用する操作用ワイヤロープの使用環境をシ
ュミレートし、その寿命を評価する方法として適切であ
ることが判明した。

ここで本発明における潤滑方法について説明する。本発
明の耐久試験法では、局部接触を実現しながら繰返し摩
擦することにより、被験ローブ素線に疲労を起こさせる
ことが主眼である。被験ローブ素線に繰返し作用する応
力はローブに働く張力に比例し、張力は式（１）（２）
から明らかなように、摩擦係数μに依存する。従って疲
労試験実施中適切な潤滑を行なって、摩擦係数を一定に
保つことが本発明では重要である。一般に、操作用ワイ
ヤロープの潤滑は、ローブの屈曲にともなう素線間の摩
擦を軽減するため、極圧性の良い潤滑油もくしは固体潤
滑剤配合潤滑油を素線に塗布後、撚線工程にかけるとい
う方法で確保されている。このようにして製造されたロ
ープを本耐久試験法に用いると、試験途中で潤滑切れ状
態となって摩擦係数が上昇し、これに伴い張力も増大す
る。

第１３図はこの張力の増大を示す図である。この図は次
のような過程で得られる。被験ロープ１０は第６図に示
すように口金５３を介してフ・ツク５５に結合され、フ
ック５５はクランプシリンダ５７によってフックベース
５６に固定されているので、被験ロープ１０が左に引張
られるとフ・ツクベース５６も左に移動し、その突出部
５６ａがロードセル５９を押す。ロードセル５つはロー
ドセルベース６０に固定され、ロードセルベース６０と
フックベース５６とはクロスローラベアリング６１を介
して互いに遊動自在に組まれているので、結局被験ロー
プ１０にかかる張力はロードセル５９に円滑に伝えられ
、ロードセル５９によって電気信号に変換される。この
信号は第７図に示すような信号処理系によって処理され
て、ペンレコーダ７１で記録紙上に記録される。上記の
ような張力の増大は再現性良く管理することが困難であ
り、ロープの寿命計測自体を無意味なものにしてしまう
。そこでテストパー１１の表面に潤滑剤を与えることを
考えたが、グリースの塗布は応用対象として考えられて
いる多関節構造体に内蔵される光学部品や電気部品が油
汚染を嫌うことから不適当であり、市販の固定潤滑剤被
膜（例えば株式会社川邑研究所製のデフリックコート）
は、途中で潤滑切れを起こし、潤滑油の微小量塗布も同
様に潤滑切れを起こし、第１３図に示すように張力の増
大を招く。潤滑油にテストパー１１を浸漬してしまう方
法もあるが、上述したグリースの塗布と同様の理由で採
用しがたい。そこで固体潤滑法の改善を種々試みた。そ
の結果、市販の固体潤滑剤被膜の上に、二硫化モリブデ
ン粉末とＰＴＦ　Ｅ（ポリテトラフロロエチレン）粉末
とをエチルアルコール中に混合分散してペースト状にし
たものを、筆塗りして乾燥させたものを用いたときに、
最も長時間摩擦係数を一定に維持できた。第１４図はこ
の方法により潤滑を行なった場合の張力の変化を示す図
である。本図から耐久試験中、摩擦係数が一定であった
ことは明らかである。ロープ側の潤滑に関しては、管理
された条件で試験するために撚線工程で塗布された潤滑
油を洗浄して除去し、適切な潤滑剤をロープ外側線に施
すことを考えた。ロープ外側線上への固体潤滑剤被膜施
工は、潤滑面からは問題がないが摺動ＡＥの振幅と発生
数を増大させることが判明したためにあきらめ、無添加
ポリα−オレフィン浦（６ｃＳｔ／４０°Ｃ）を微小量
塗布することにした。本実施例は以上の潤滑法を用いて
行なった。

次にロープ端部の固定法であるが、被験ロープの外径が
１　ｍ２１１以下と小さく、細工しにくいことと、試験
荷重がロープ破断強度の１０％以下と小さいこととを考
慮して、第５図に示すように、中空円筒状のワイヤ止め
５０に被験ロープ１０を挿入してハンダ５１で固定する
方法を採用した。この方法は非常に簡便であるが、本発
明者らによる数多くの試験中、固定部の破損や固定部で
の索線破断は１件も起きず、本耐久試験法に対しては信
頼性の高い便利な方法であることがわかった。

本実施例においては、単なる多角形テストバーを用いた
が、多角形部を溝状にしても良い。第１５図および第１
６図はその一例を示す図であり、第１５図は外観図、第
１６図は溝部の横断面図である。第１５図に示すように
、多角形テストパー１１を円柱状とし、そこに溝１５０
を設ける。溝部の縦断面は多角形になっている。第１５
図および第１６図の例では溝は２本となっているが、こ
の数は１本でも３本以上でもよい。

本発明に基く耐久試験法の有効性を確認するため、ｌＸ
１９．ｌＸ３７両ｔｊ４成のワイヤロープを各２０本試
験した結果を下表に示す。なお、下表において、■は１
×９の構成で、外径が０．３５順の被験ロープ１０．１
７角形で外接円径が１８、’ｚ＋＋ｍのテストパーを用
い、試験荷重０．　５Ｋｇｆ（破断強度１４Ｋｇｆ）、
巻き付け角２１０度、駆動距離　片道１５ｍｍ駆動速度
１５往復／分の条件で試験を行なった結果、■は１×３
７の構成で、外径が０．４９ｍｍの被験ロープ１０．１
７角形で外接円径が２２賭のテストバーを用い、試験荷
重１．ＯＫｇｆ　（破断強度２１Ｋｇｆ）、巻き付け角
２１０度、駆動距離　片道１５ｍｍ、駆動速度１５往復
／分の条件で試験を行なった結果である。

疲労寿命の評価においては、寿命計測もさることながら
、同一条件での試験を繰返し、得られた多くのデータか
らワイブルスロープの値を求めることか、信顆性を判定
する上で重要であるが、表２の結果は、本発明方法がこ
のような要請に答え得るものであることを示している。

以上の結果、本試験方法が、多関節構造を有す耐久試験
を正確に行なう上で有効であることが判明した。すなわ
ち、小径ワイヤロープを被験ローブ１０とし、これを多
角形テストバー１１に巻き付け、被験ロー１１０の一端
には試験荷重を与えるための重錘１２を結合し、他端に
は往復運動する駆動部１５を結合し、被験ローブ１ｏの
張り渡し経路のうち多角形テストバー１１の駆動部側に
巻き付け角を調整するためのガイドプーリ１６を配する
試験法としたので、多関節構造を有する湾曲操作部に使
用される操作用ワイヤロープの疲労寿命を評価するため
の試験法として実際の使用環境に即した適切な方法が得
られる。また、多角形テストパーー１１の軸方向端面も
しくは、被験ローブ１０の張り渡し経路のうち多角形テ
ストバー１１の重錘側にＡＥセンサ１４を取付け、この
ＡＥセンサ１４で検知されたＡＥ倍信号通過帯域１００
ＫＨｚ　〜１．５ＭＨｚのバンドパスフィルタ４１に通
すことにより、摺動ＡＥ郡がら素線破断ＡＥを弁別可能
としたので、操作用ワイヤロープの疲労寿命を素線破断
寿命として正確に計測することが可能になった。また、
多角形テストバー１１の潤滑剤として、固体潤滑剤被膜
上に、二硫化モリブデン粉末とＰＴＦＥ粉末とを揮発性
液体に混合分散してペースト状にしたものを塗布して用
いたので、耐久試験期間中摩擦係数を一定に保つことが
でき、したがって試験条件の安定性の良い試験方法とす
ることができた。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではない。た
とえば多角形の角数は本実施例では１７であるが、これ
に限定されることはなく、３以上の任意の角数を使用で
きる。角数が多くなった極限は丸棒であるが、このとき
はヘルツ応力による疲労ではなく、耐摩耗性を評価する
ことになる。

また、テストバーの材質も５ＵＳ３０４に限定されるこ
とはなく、他の鋼材や非鉄金属材あるいはセラミックス
やプラスチック等、必要に応じて任意の材料を使用でき
る。このほか本発明の要旨を逸脱しない節回で種々変形
実施可能であるのは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、試験される小径ワイヤロープを多角形
テストバーに巻き付け、前記ワイヤロープの一端には重
錘を結合し、他端には往復運動する駆動部を結合し、前
記ワイヤロープの張り渡し経路のうち多角形テストバー
の駆動部側に巻き付け各調整用のガイドブーりを配し、
多角形テストバーの軸方向端面もしくは、ワイヤロープ
の張り渡し経路のうち、多角形テストバーの重錘側にＡ
Ｅセンサを取付け、このＡＥセンサで検知されたＡＥ倍
信号通過帯域１００　ｋＨｚ　〜１．　５ＭＨｚのバン
ドパスフィルタを通して処理するようにした。

また、多角形テストバーは摺動面に固体潤滑剤被膜を施
し、その上に、二硫化モリブデン粉末とＰＴＦＥ粉末と
を揮発性液体に混合分散してペースト状に塗布したもの
を用いるようにしたので、多関節構造体の湾曲操作に用
いられる小径ワイヤロープの疲労寿命を、正確に測定す
ることができる小径ワイヤロープの耐久試験方法を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図、第２図は多角形テ
ストバーの側面図、第３図はガイドプーリの被験ロープ
巻き付け角度調整機能を示す図、第４図はＡＥセンサで
検出された信号を処理する信号処理系を示す図、第５図
は被験ロープの端部固定法を示す図、第６図は被験ロー
プと駆動部との結合部を示す図、第７図はロードセルで
検出された信号の処理系を示す図、第８図はロープ張力
を上昇・下降の順に従って模式的に示す図、第９図は被
験ロープの多角形テストバーへの接触状態を示す図、第
１０図は多角形テストバー内のＡＥの伝搬状況を示す図
、第１１図はＡＥセンサで検知しトランジェントレコー
ダに記録した信号の一例を示す図、第１２図はＡＥ測測
定結果を示す図、第１３図は従来の潤滑方法を用いた場
合の張力の変化を示す図、第１４図は本発明の潤滑方法
を用いた場合の張力の変化を示す図である。第１５図お
よび第１６図は多角形テストバーの変形例を示す図であ
り、第１５図は外観図、第１６図は横１折面図である。第１７図（ａ）〜第１７図（ｄ）はワイヤロープの構造
を示す図、第１８図はｒＪＩｓ　　Ｇ　　３５４０（１
９７７）Ｊに記載された試験機を示す図、第１９図（ａ
）（ｂ）（ｃ）は実開昭５６−９０４３号公報に開示さ
れた摩耗試験装置を示す図、第２０図は特開昭５８−１
００７３７号公報に開示された線材表層部の摩耗性を試
験する方法を示す図、第２１図（ａ）（ｂ）は特公昭５
８−３１５３６号公報に開示された破断検出法を示す図
、第２２図（ａ）〜第２２図（ｆ）は多層ロープの引張
り試験用固定法を示す図、第２３図（ａ）多関節構造体
を示す図、第２３図（ｂ）は操作ロープとロープガイド
の接触状態を示す図、第２３図（ｃ）は湾曲操作にとも
ないロープ各部に作用する張力を湾曲角と先端口金から
の距離の関数として模式的に示した図、第２３図（ｄ）
は多関節構造体を曲げたり伸ばしたりすることによって
生ずる張力の変化を示す図である。１０・・・被験ロープ、１コ・・・多角形テストバー、
１２・・・重錘、１４・・・ＡＥセンサ、１５・・・駆
動部、１６・・・ガイドプーリ、４１・・・バンドパス
フィルタ。出願人代理人　弁理士　坪井　　淳第１図第２図第５図第７図第８図第９図第１０図時間〔Ｓ〕□ 第１２図第１６図第１７図（Ｑ）　　　　　　　第１７図（ｂ）第１７図
（ｃ）　　　　　　　　第１７図（ｄ）第１８図第２０図第１９図（ａ）第１９図（ｂ）　　　　　　　　第１９図（Ｃ）第２１
図（Ｑ）（ａ）　　　　　　　　　　　　　（ｄ）第２２図第２３図（ａ）第２３図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）試験される小径ワイヤロープを多角形テストバー
に巻き付け、前記ワイヤロープの一端には重錘を結合し
、他端には往復運動する駆動部を結合し、前記ワイヤロ
ープの張り渡し経路のうち多角形テストバーの駆動部側
に巻き付け各調整用のガイドプーリを配したことを特徴
とする小径ワイヤロープの耐久試験方法。
（２）多角形テストバーの軸方向端面もしくは、ワイヤ
ロープの張り渡し経路のうち、多角形テストバーの重錘
側にＡＥセンサを取付け、このＡＥセンサで検知された
ＡＥ信号を通過帯域１００ｋＨｚ〜１．５ＭＨｚのバン
ドパスフィルタを通して処理することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の小径ワイヤロープの耐久試験方
法。
（３）多角形テストバーの摺動面に固体潤滑剤被膜を施
し、その上に、二硫化モリブデン粉末とＰＴＦＥ粉末と
を揮発性液体に混合分散してペースト状に塗布したもの
をテストバーとして用いることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の小径ワイヤロープの耐久試験方法。