JPH01221585A - ミニロープ - Google Patents

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〕 未発明は、計測機、複写機、印字プリンタ等において、
可動部材に運動を伝達してこれの位置制御を行う場合等
に採用され、これらの機器の小型化に貢献する微細な撚
り線径を有するミニロープに関し、特に新規な繊維状微
細金属組織を有する金属極細線を零線として採用するこ
とにより、ロープの耐久性の向上及び伸び率の低減を図
ったミニロープに関する。

〔従来の技術〕

例えば印字プリンタにおいて印字ヘッドを所定位置に移
動させる位置制御機構には、アクチュエータからの運動
を印字ヘッドに伝達するためにミニロープが使用されて
いる。このようなミニロープは、複数本の素線を撚り線
加工した構造になっており、高度の耐久性が要求される
とともに、制？１１１　精度を向上させるために、ばね
定数を太き（して軸方向の伸び量を可能な限り減少させ
ることが必要である。従ってこのミニロープを構成する
素線は、高強度で、延性に優れると同時に捻回特性にも
優れていることが必要である。即ち、ロープ製作時の撚
り線加工において断線したり、素線特性が著しく悪化す
ることのないことが必要である。

従来、このミニロープ用素線には、５ＵＳ３Ｑ４極細線
が最も一般的に使用されており、最近ではアモルファス
極細線も開発されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来のステンレスロープはロープ成形性では優れて
いるものの、引張強度の点で不十分であり、アモルファ
スロープは強度は優れているものの、ロープ特性、特に
伸び率、寿命の点でステンレスロープに劣る。一方、最
近の各種機器の小型化、軽量化、高速化の中で、ミニロ
ープとしては、より細く、より高強度のものが要請され
、かつ制御精度、及び応答性をより向上するため伸び率
のより小さいものが要請されている。

本発明は上記要請に応えるためになされたもので、素線
の引張強度及び延性を向上させることによって、耐久性
を大幅に改善できるとともに、伸び量を低減して制御精
度を向上できるミニロープを提供することを目的として
いる。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、上記目的を達成するために、上記素線の
引張強度を大幅に改善できる金属組織について鋭意研究
を続け、以下の点を見出した。Ｈｌち、Ｆｅ　−Ｃ−３
ｉ−Ｍｎ系鉄基合金で、かつ針状マルテンサイト、ベイ
ナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生成相が
フェライト相中に均−Ｃご分散されてなる複合金属組織
を有する線材が強加工性に優れており、このような金属
組織を有する線材を用いれば冷間伸線により線径１６０
μｍ以下の極細線を容易確実に得ることができる。

そしてこのような線材を冷間伸線により加工歪４以上に
強加工すれば、上記フェライト相と低温変態生成相とが
複合してなる複合組織が一方向に延びる均一な繊維状微
細金属組織が形成され、このような金属組織を存する極
細線は引張強度が３００〜６００　ｋｉｒ　ｒ　／　ｍ
”と飛躍的に向上し、かつ靭性は従来のピアノ線、ステ
ンレス線程度であることを見出した。

このような繊維状微細金属組織は、従来知られていない
全く新規な組織である０本発明者らは、上記繊維状微細
金属組織が上記引張強度向上の主因になっているとの観
点から、その強化メカニズムについてさらに研究を重ね
た結果、上述の如き超高強度を存する金属組織では、上
記繊維の間隔が５０〜１０００人であり、かつ該繊維状
をなす上記複合組織が５〜１００人の超微細セルから構
成されていることを見出した。

そこで本発明は、複数の素線を撚り線径２Ｉｌｆｌ以下
に撚り合わせてなり、可動部材の位置制御に使用される
ミニロープにおいて、上記素線が、線材を冷間伸線によ
り強加工してなり、該強加工により生じた５〜１００　
人の超微細セルが一方向に繊維状に配列され、かつ該繊
維間隔が５０〜１０００人である繊維状微細金属組織を
存する線径１６０μｍ以下、引張強度３００〜６００　
ｋｒｆ／ｗｍ２の超高強度金属極細線であることを特徴
としている。

ここで未発明のミニロープには、上記超高強度金属性極
細線のみを撚り線化したものだけでなく、ステンレス線
、アモルファス線環従来公知の極細線と混合して撚り線
化したものも含まれ、さらに外表面を有機皮膜でコーテ
ィングしてもよい。

次に本発明のミニロープにおける素綿用超扁強度金属極
細線の製造方法について説明する。

先ず、重量％でＣ：　０．０１〜０．５０％、Ｓ　ｉ：
３．０％以下、Ｍｎ：５．０％以下、残部Ｆｅ及び不可
避的不純物よりなる線径３．５１以下の線材を７００〜
１１００℃の範囲の温度に加熱した後、冷却して（この
か加熱、冷却は複数回にわたって行ってもよい、）、一
部残留オーステナイトを含存してもよいマルテンサイト
、ベイナイト又はこれらの混合組織からなる低温変態生
成相がフェライト相中に体積率で１５〜７５％の範囲に
て均一に分散されてなる複合組織を有する線材を製造す
る。なお、かかる製造方法は、特開昭６２−２０８２４
号公報に記載されている。

次いでこのようにして得られた複合組織線材を冷間伸線
加工により、加工歪４以上、好ましくは５以上に強加工
し、上記フェライト相と低温変態生成相とを複合化し、
金属組織として一方向に連続して延びる微細な繊維状＆
ｌｌ織を形成させる。このように加工度を高めることに
より、上記繊維状組織はさらに微細化し、繊維間隔は狭
くなり、ついには上述のとおり加工にて生じたセルの大
きさ。

繊維間隔がそれぞれ５〜１００人、５０〜１０００人で
ある繊維状微細金属組織となる。なお、加工歪が４より
も小さい伸線加工によって得られた！ｉｌ′ｇＡでは、
繊維状組織の発達の中途にあってその組織が不完全であ
り、従って強度も小さい。

第８図は太発明のミニロープの素線用超高強度金属極細
線の引張強度、靭性を、従来のピアノ線等と比較したも
のであり、同図から本発明の金属極細線は、ピアノ線等
に比較して引張強度が飛躍的に向上しており、かつ靭性
はピアノ線等と同等であることがわかる。また、第９図
は上記方法により、加工歪５以上（断面減少率９９．５
％）に強加工した太発明の素線用金属極細線の走査型電
子顕微鏡写真であり、一方向に連続して延びる繊維状微
細金属組織が認められる＃第１０図は上記繊維状組織を
超高圧電子顕微鏡（３ＭＶ）により観察した写真であり
、内部ミクロ組織に２０〜５０人の超微細セルが認めら
れる。

次に上記製造方法における各種の条件を設定した理由に
ついて説明する。

Ｃ：本発明に係る繊維状微細金属組織、及び上記引張強
度を得るためには、Ｃの添加量を規制する必要があり、
実験の結果、０．０１＝−０，５０％の範囲が適当であ
ることが判明した。

Ｓｉ　：　Ｓｉはフェライト相の強化元素として有効で
あるが、３．０％を越えて過多に添加すると変態温度を
著しく高温側にずらせ、また線材表面の脱炭が生じ易く
なるので、添加量は３．０％を上限とする。

Ｍｎ　：　Ｍｎは極細線を強化するとともに、上記両相
の焼き入れ性を高める効果を存するが、５．０％を越え
て過多に添加してもこの効果が飽和するので、添加量の
上限は５．０％とする。

また、含有量を規制するのが好ましい元素、添加しても
よい元素、不可避的不純物等について説明する。

Ｈは、鋼を脆化させる有害な元素であり、強度が高くな
るほどその影響が大きくなるので、本発明においてはＨ
量をＩ　ＰＰＭ以下に、特に好ましくは０．５ＰＰＭに
規制するのがよい、かかるＨ量の低減方法としては、溶
鋼での脱ガス処理、線材への熱間圧延及び熱処理後の冷
却制御、低温脱水素制御等の手段が有効である。

本発明では、極細線の金属組織を微細化するために、Ｎ
ｈ　、Ｖ、Ｔｉから選ばれた少なくとも１種の元素を添
加することができる。これらの元素は組織の微細化のた
めには、いずれも０．００５％以上の添加を要するが、
過多に添加してもその効果が飽和し、かつ経済的にも不
利であるので、上限は０．５％とする。

不可避的ス純吻としては、Ｓ、Ｐ、Ｎ、Ａ１゜等がある
。

Ｓは、ＭｎＳ量を少なくするために、０．００５％以下
とするのがよく、これにより延性を一層向上させること
ができる。一方、Ｃａ、Ｃｅ等の希土類元素を添加する
ことによりＭｎＳ介在物の形状を調整することも好まし
い。

Ｐは、粒界偏析の著しい元素であるので、その含有量を
０．０１％以下とするのが好ましい。

Ｎは、固溶状態で存在すると最も時効し易い元素であり
、加工中に時効して加工性を阻害したり、加工後に時効
して伸線により得られた極細線の延性を劣化させるので
、０．００３％以下とするのが好ましい。

Ａ１は、酸化物系介在物を形成し、この介在物は変形し
難いために線材の加工性を阻害するので、通常０．０１
％以下とするのが好ましい、また極細線におけるＳｉ／
ＡＩｌ比が大きくなるとシリケート系介在物が増大し、
特にＡ１量が少ない場合は急激にシリケート系介在物が
増大して、伸線性を劣化させるだけでなく、伸線して得
られた極細線の特性を劣化させる。従って太発明ではＳ
ｉ／Ａｊ！比を１０００以下、特に好ましくは２５０以
下にするのがよい。

上記線材の複合組織において、フェライト相に占める低
温変態生成相の体積分率が１５〜７５％の範囲にあるこ
とを条件としたのは、以下の理由による。１５％より小
さい場合は、かかる複合組織を有する線材の冷間伸線に
より１６０　μ１以下の極細線を得ることができるもの
の、得られた極細線はその金属組織が上述の如き繊維状
微細金属組織とならず、繊維状組織が不完全であり、引
張強度も３０Ｏｋｇｆ／ｗｍ”以下となる。一方、フェ
ライト相に占める低温変態生成相の体積分率が７５％よ
りも多い場合は、伸線加工において線材が断線し易く、
また断線に至らず伸線できても、得られた極細線は、と
記１５％以下の場合と同様に、微細な繊維状組織を持た
ず、繊維状組織が不完全であり、引張強度も３００　ｋ
ｇｆ／ｗｍ”以下と低い。

また、上記線材における体積分率については、低温変態
生成相の形態により、つまり温和が主として針状である
か、主として塊状であるかによって、該線材の線径と体
積分率とが規制される。なお、ここで針状（ｅｌｏｎｇ
ａｔｅｄ又はａｃｉｃｕｌａｒ）とは粒子が方向性を有
することをいい、塊状（ｇｌｏｂｕｌａｒ）とは粒子が
方向性を有しないことをいう。

即ち、低温変態生成相の、８０％以上が針状である場合
は、低温変態生成相の体積分率は５０％以下、線径は３
．５ｆｉ以下とし、一方８０％以上が塊状である場合は
、体積分率は５０％以下、線径は２．Ｏｎ以下とする必
要がある。また、低温変態生成相が針状と塊状の混合組
織である場合は、体積分率は７５％以下、線径は３．５
關以下にする必要がある。なお、線材が有するべき線径
の下限は、特に限定されるものではないが、現状の加工
技術からみて、通常０．３　ｎである。

〔作用〕

本発明に係るミニローブによれば、素線に採用した金属
極細線は、冷間伸線の強加工により生じた５〜１００人
の加工セルが一方向に繊維状に配列され、かつ該繊維間
隔が５０〜１００ＯＡの繊維状微細金属組織を形成して
おり、上述の強化メカニズムで説明したように、３００
〜６００　ｋｇｆ／■２の超高強度を有する。従って、
ミニロープにおいて、耐久性が向上するとともに、ロー
プの剛性が向上しての伸び率が滅゛少する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図及び第２図は本発明の一実施例によるミニローブ
を説明するための図である。

図において、１は熱転写型印字機の概念図であり、これ
は一対のブー１７２．３間にミニローブ４を巻回し、一
方のプーリ２をアクチエエータで駆動するとともに、ス
ライドガイド５ａに可動部材としての印字ヘッド５を摺
動自在に装着して構成されている。なお、７は記録紙、
８はプラテン、９はプラテン駆動モータである。この印
字８！１１では、アクチエエータ６の駆動力がミニロー
ブ４を介して印字ヘッド５に伝達され、該ヘッド５が所
定位置に移動制御される。

ものである。この素就荏、重量％でＣ：　０．０１〜０
゜５０％、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍ　ｎ　：５　、０％
以下、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる線径２．５
ｆｉ以下の線材を冷間伸線により線径１６０μ−以下に
強加工して製造したものであり、該強加工に°より生じ
た加工セルが一方向に繊維状に配列された繊維状微細金
属組織を形成しており、かつ上記加工セルの大きさ、繊
維間隔がそれぞれ５〜１００人、５０〜１０００人であ
り、さらに強度が３００〜６００　ｋｇ　ｆ　／　ｗｍ
　”である超高強度金属極細線である。

このように本実施例の印字機１では、ミニローブ４の素
線が引張強度が３００〜６００　ｋｇｆ／鶴”と従来の
高炭素ｉ線（ピアノ線）に比較して飛躍的に向上してい
るので、ミニローブ４．ひいては該印字８！１１の耐久
性を大幅に向上できる。また、後述の実験例１〜３で説
明するように、各素線１０はその捻回値が非常に優れて
おり、撚り線加工性が高く、伸び量が極めて小さくロー
プ特性を大幅に向上できる。

ここで本発明の線径１６０μｍ以下で、引張強度３００
〜６００　ｋｇｆ／ｍ”の金属極細線を製造した実験例
について説明する。

１笠炎上 先ず、第１表に示す化学組成を有し、第２表に示す線径
０．９〜２．５Ｎの線材を、８９０℃の温度にて連続加
熱、焼き入れし、ついで８１０℃連続加熱。

冷却して、いずれもフェライト相と、一部に残留オース
テナイトを含むマルテンサイト相との２相ｍＷを有する
複合Ｍ１ｗＡ線材を得た。そしてこの複合組ｖａ線材を
冷間伸線加工により、第２表に示す線径の極細線に線引
きした。この第２表において、鋼番号１〜９が本発明の
ミニロープ４用金属極細線として採用できるものである
。なお、比較のため、第１表の鋼番号１０に示す化学組
成の線材を、鉛パテンテイングと伸線を４回繰り返して
高炭素鋼ピアノ極細線を得た。これらの極細線の引張強
度を測定するとともに、超高圧電子顕微鏡（３ＭＶ）に
より金属組織を観察した。

結果を第２表に示す。この表でも明らかなように、繊維
間隔は９０〜６５０人、セルサイズは２０〜９０人、引
張強度は３３０〜５３８　ｋｉｒｆ／ｗｍ２であり、引
張強度が従来方法による比較例の３１８　ｋｇｆ７ｍ”
より大幅に向上しているのがわかる。また、この場合、
加工度が高くなるほど、繊維間隔が狭く、かつセルサイ
ズが小さくなっており、これに伴って引張強度が向上し
ている。

１翌±１ 重量％で、Ｃ：０．１８％、　Ｓｉ：０．９％、　Ｍ　
ｎ　：　１　、５％、　　Ｓ：０．００２％、　Ｎ：０
．００２％、　ＡＩｏ、００３％なる化学組成を有する
線径２．５ｆｌの線材を９００℃で再加熱焼き入れし、
続いて８００℃に加熱、１！整冷却してフェライト相と
低温変態生成相とを複合組織化させ、かつ低温変態生成
相の形態を主として針状とし、その体積分率を３５％と
した。この線材を湿式連続伸線により、線径１００．５
０．２５μｍの極細線を得た。この極細線の特性を測定
するとともに、超高圧電子顕微鏡（３ＭＶ）により金属
＆ｌＩ織を観察した。また、比較のためにピアノ線（０
，８２％Ｃ）、ステンレス線（５ＵＳ３０４）、アモル
ファス線（Ｆｅ　−３ｉ−Ｂ系）、タンゲス線及びアラ
ミド線についても同様の測定を行った。

結果を第３表に示す、同表からも明らかなように、本発
明におけるミニロープ用金属極細線は、３００　ｋｇｆ
／ｆｌ”以上の引張強度を有し、また、靭性に冨んでい
る。また本発明の極細線は、伸線方間に延びる均一繊維
状組織を有し、その繊維間隔は１００〜２００人であり
、セルサイズは３０〜９０人であった。

さらに、本発明のミニローブ用金属極細線について、高
温環境下保持後の強度変化、引張破断部。

及び曲げ加工部の性状、疲労特性、応力リクラセーショ
ン特性についても測定した。

第３図は、上記第３表に示した５０μｍの極細線を、大
気中で室ｆＬ〜４５０℃の温度に３０分加熱後、引張強
度を測定した結果を示す（曲線Ａ）。なお、ピアノ＆Ｉ
Ｉ（１００μｍ）＋アモルファス線（５０μＩ）につい
ても同条件下で測定した結果を示している（曲線Ｂ、Ｃ
）。この図からも明らかなように、本発明の極細線は４
００℃まで強度低下は全く認められない。

第４図、第５図はそれぞれ上記第３表に示した５０μｍ
の極細線の引張破断部の拡大図１曲げ加工部の拡大図で
ある。第４図から明らかなように、大きく絞られた後破
断しており（この場合の破断絞り率は５０％以上）、ま
た第５図から明らかなように、曲げ（キンク）変形後に
おいてもクラックは生じておらず、これらの点から靭性
に冨んでいることが理解できる。

第６図は上記第１表に示した１００μｍの極ｍ線につい
てハンター疲労試験による疲労特性をを示す。疲労限界
強度（１０′回評価）の引張強度に対する比率（強度比
）は０．３８と優れた耐疲労性を示している。また、第
７図は同様の条件で製造した線径６０μ−の極細線の、
引張強度の８５％の初期応力を負荷した場合の応力リラ
クセーシヲン特性を示しており、応力ロスは２％以下で
ある。この第６図、第７図から、本発明の素線用金属極
細線は、動的、静的（繰り返し、変動）応力負荷での高
い信頼性を存することが明らかである。

次に、本発明のミニロープのロープ特性を確認するため
に行った試験結果について説明する。

ｌ竺勇主 重量％でＣ：０．１５％、Ｓ　ｔ：ｏ、９％、Ｍ　ｎ　
：　１　、５％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物よりなる
線材から上記実験例１で説明した方法により線径４８μ
ｌｌｌ１の素線を製造し、これを７本撚り線化したもの
を７本撚り線加工して７×７構成（４９本撚り線）のミ
ニロープを製造した。また比較のために、５ｕｓ３０４
権細線（５０μｔａ　）、及びアモルファス極細線（５
０ａｍ）からなるミニロープも製造した。

上記各素線の引張特性を第４表に示し、またこの各素線
について張力３００ｇで行った捻じり試験結果を第５表
に示す。同表から明らかなように、未発明のミニロープ
用素線は、引張強度、延性において従来のものより優れ
ており、また捻回値においてもステンレス線より大幅に
向上しており、撚り線加工性が高いことがわかる。

また、上記素線で構成した各ミニロープについて伸び率
と寿命を測定した。伸び率については、第２図＋ａ＋に
示すように、０．５　ｋｇの負荷を掛けた状態から負荷
を５．０に＋ｒに増加した時の伸びから求め、寿命につ
いては、第２図山）に示すように、直径１６鶴のブーり
にミニロープを掛け、荷重４ｋｇを吊った状態で上下動
させ、破断までの回数を測定した。

結果を第６表に示す、同表からも明らかなように、伸び
率は比較例の約１／２となり、寿命は２倍以上に向上し
ている。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係るミニロープによれば、第　４
　表　（素線の引張特性） 第５表（素線のねじり特性、張カニ　３００　ｇ）第６
表　ロープ特性（７×７構成） 素線として、５〜１００　人の加工セルが繊維状に配列
され、かつ該繊維間隔が５０〜１０００人の超微細粒金
属組織を形成する線径１６０μｍ以下、引張強度３００
〜６００　ｋｇｆ／ｎ＋”の超貰強度金属極細線を採用
したので、従来のピアノ線、アモルファス線からなるミ
ニロープに比較してその耐久性を大幅に向丘できる効果
があり、またロープの伸び率を減少でき、制御精度を向
丘できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるミニロープを説明する
ための図であり、第１図（ａｌは該ミニロープを使用し
た印字機の構成図、第１図（ｂｌは該ミニロープの断面
図、第２図（ａｌ、　（ｂｌはそれぞれ本発明のミニロ
ープの評価試験の方法を説明するための構成図、第３図
ないし第１０図は本発明のミニロープ用金属極細線の特
性を説明するための図であり、第３図は高温環境下保持
後の強度変化を示す特性図、第４図は引張破断部の拡大
図、第５回は曲げ加工部の拡大図、第６図は疲労特性を
示す図、第７図は応力リラクセーシッン特性を示す図、
第は本発明の素線用金属極ｌ１ＩｖＡの金属組織を示す
顕微鏡写真である。 図において、４はミニロープ、１０は素線である。 特許出願人　　株式会社　神戸ｖｗ４所代理人　　　　
弁理士　下　市　　努 第１図 第２図 （ａ） （ｂ） イ申しく亭（ン４）→ 第３図 第。図　　　　　　　　第５図 第６図 第７図 応力負荷時間　（ｈｏｕｒ） 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の素線を撚り線径２ｍｍ以下に撚り合わせて
   なり、可動部材の位置制御に使用されるミニロープにお
   いて、上記素線が、線材を冷間伸線により強加工してな
   り、該強加工により生じた５〜１００Åの超微細セルが
   一方向に繊維状に配列され、かつ該繊維間隔が５０〜１
   ０００Åである繊維状微細金属組織を有する線径１６０
   μｍ以下、引張強度３００〜６００ｋｇｆ／ｍｍ＾２の
   超高強度金属極細線であることを特徴とするミニロープ
   。