特許 7248502 ワイヤロープ用心材，ワイヤロープおよびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(54)【発明の名称】ワイヤロープ用心材，ワイヤロープおよびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   D07B 1/06 20060101AFI20230322BHJP

【ＦＩ】

D07B1/06 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019099207

(22)【出願日】2019-05-28

(65)【公開番号】P2020193408

(43)【公開日】2020-12-03

【審査請求日】2021-11-10

(73)【特許権者】

【識別番号】000003528

【氏名又は名称】東京製綱株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001830

【氏名又は名称】弁理士法人東京ＵＩＴ国際特許

(72)【発明者】

【氏名】山本 幸仁

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 茂樹

【審査官】藤原 敬士

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０５２９７５０３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００６－００９１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２５７０７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０７Ｂ １／００ － １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中実な樹脂からつくられ，外周面に，複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成されており，上記溝のピッチ長さが，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さよりも短く，
上記溝のピッチ長さが，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さの８０％以上１００％未満である，
ワイヤロープ用心材。

【請求項2】

中実な樹脂からつくられ，外周面に，複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成された心材，および
上記心材の複数の溝に沿って，上記溝のピッチ長さよりも長いピッチ長さで撚り合わされた複数本の側ストランドを備え，
上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さが，上記溝のピッチ長さの１００％よりも長くかつ１２０％未満である，
ワイヤロープ。

【請求項3】

中実な樹脂からつくられ，外周面に複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成された心材であって，上記側ストランドが上記溝に沿って撚り合わされるときのピッチ長さＬ２よりも短いピッチ長さＬ１で上記複数の溝が形成された心材を巻き回した供給ドラムを用意し，
上記供給ドラムから繰り出される心材の複数の溝のそれぞれに，上記複数の側ストランドのそれぞれを収めながら，上記ピッチ長さＬ２によって上記複数の側ストランドを上記心材の周囲に撚り合わせるワイヤロープの製造方法であって，
上記複数の溝のピッチ長さＬ１が，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さＬ２の８０％以上１００％未満であり，
上記撚り合わせによって回転する心材の回転方向と逆方向に上記供給ドラムを回転させる，
ワイヤロープの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明はワイヤロープ用心材に関するもので，クレーン，リフト，その他設備ないし施設において特に動索として用いられるワイヤロープの心材に関する。また，この発明は上記心材を用いたワイヤロープおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤロープは，ワイヤロープを構成するストランドによって周囲から締め付けられることでロープ直径が次第に細くなり，長手方向に伸びが生じることがある。ワイヤロープの伸びは，ワイヤロープがクレーン，リフト等の動索として用いられる場合に発生しやすく，長手方向に生じた伸びは切り詰めなければならない。

【0003】

特許文献１はロープの心材に樹脂製心材を用いるものを記載する。樹脂製心材は周囲から締め付けられたときの減径が少なく，したがって樹脂製心材を用いたロープは長手方向の伸びが少ない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２２９５４４号公報

【0005】

特許文献１は断面が星形状の樹脂製心材を有するエレベータ用ロープを開示する（図７）。樹脂の温度が高く外力によって容易に変形する状態で外側から側ストランドを撚ることによって，樹脂製心材が変形し，その断面が星形状にされる。樹脂の温度を高めるには当然に樹脂製心材を加熱しなければならない。また，側ストランドを撚った後に樹脂製心材を冷却して固化させる必要もある。

【0006】

温度管理を不要とするためには，あらかじめ外周面に溝を形成した樹脂製心材を用意し，溝に沿って側ストランドを撚り合わせることが考えられる。側ストランドをらせん状に撚り合わせる場合であれば，樹脂製心材の外周面にはらせん状の溝が形成される。

【0007】

ここで，樹脂製心材に側ストランドを撚り合わせると，樹脂製心材の鉛直方向（周囲から中心に向かう向き）に大きな応力が加わる。樹脂製心材にあらかじめ形成されるらせん状の溝に沿って側ストランドが撚り合わされると，樹脂製心材に加わる応力は樹脂製心材の長手方向に伝達され，樹脂製心材にあらかじめ形成されたらせん状の溝のピッチを伸ばす向きに樹脂製心材を回転させる力が働く。樹脂製心材の回転は樹脂製心材にキンクを生じさせることがあるので，これを防ぐために，供給される樹脂製心材が巻き回されている供給ドラムを，樹脂製心材が逆回転することになる向きに回転させることが行われている。ワイヤロープの製造速度があがればあがるほど，供給ドラムを比較的高速に回転させなければならない。

【発明の開示】

【0008】

この発明は，樹脂製心材の供給ドラムの回転速度を少なくとも遅くすることを目的とする。

【0009】

この発明によるワイヤロープ用心材は，中実な樹脂からつくられ，外周面に，複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成されており，上記溝のピッチ長さが，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さ（ロープピッチの長さ）よりも短いことを特徴とする。

【0010】

この発明によるワイヤロープ用心材は，中実な樹脂の外周面に，複数本の側ストランドを収めて撚り合わせるための複数の溝をらせん状に形成したものである。複数本の側ストランドは，心材のらせん状溝に収められた状態で，心材の周囲に撚り合わされる。

【0011】

樹脂製心材の外周面にあらかじめ形成されたらせん状溝に沿って側ストランドを撚り合わせると，撚り合わせ後の心材のらせん状溝のピッチ長さは，撚り合わせ前の心材のらせん状溝のピッチ長さよりも長くなる。これは，心材の周囲に撚り合わされた側ストランドがらせん状の溝に沿うので，側ストランドによって心材が締め付けられることによって心材に加わる応力が，心材の鉛直方向のみならず長手方向にも作用し，らせん状溝のピッチ長さを伸ばす方向（らせんを緩める方向，ねじれを戻す（抜く，解く）方向）に心材を回転させるためである。

【0012】

心材が回転することで生じるキンクを避けるには，心材を逆回転させる，すなわち，伸ばされたらせん状溝のピッチ長さを短くする方向に心材を回転させればよい。心材を供給する供給ドラムを心材の回転方向と逆方向に回転させることによって，心材を逆回転させることができる。伸ばされたらせん状溝のピッチ長さを元に戻す（短くする）ことができ，これによってキンクの発生が未然に防止される。供給ドラムの回転を，以下，「ねじれ入れ回転」と呼ぶ。

【0013】

この発明によると，側ストランドを心材の外周面に撚り合わせたときのピッチ長さ（ロープピッチの長さ）と一致するピッチ長さではなく，ロープピッチの長さよりも短いピッチ長さを持つように，心材の外周面にらせん状溝があらかじめ形成されている。心材の外周面のらせん状溝のピッチ長さがあらかじめ短く形成されているので，キンク発生を防止するための上述した供給ドラムのねじれ入れ回転の回転速度を遅くする，またはねじれ入れ回転を無くすことができる。

【0014】

理論上は，心材の外周面にあらかじめ形成されるらせん状溝のピッチ長さをロープピッチよりも短く形成しておくことによって，供給ドラムのねじれ入れ回転を無くす，すなわち供給ドラムの回転機構を不要にすることも可能である。しかしながら，らせん状溝のピッチ長さが短すぎると，心材の周囲に側ストランドを撚り合わせるときに（一般には撚り線機が用いられる），側ストランドが溝内に収められずに溝から外れて心材の周囲に撚り合わされてしまうことがある。

【0015】

好ましくは，上記複数の溝のピッチ長さが，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さ（ロープピッチの長さ）の８０％以上１００％未満である。心材のらせん状溝のピッチ長さ（心材のらせん状溝のピッチ長さとワイヤロープのロープピッチの長さとの比）を種々に異ならせて試験を行ったところ，ロープピッチの８０％以上のらせん状溝のピッチ長さがあれば，側ストランドを心材の溝に収めながら，心材に側ストランドを撚り合わせることができ，側ストランドが溝から外れて撚り合わされてしまうことがなかった。心材のらせん状溝のピッチ長さをロープピッチの８０％以上１００％未満で形成しておくことによって，心材を供給する供給ドラムのねじれ入れ回転の回転速度を遅くすることができ，かつ心材のらせん状溝に沿って側ストランドが撚り合わされたワイヤロープを製造することができる。

【0016】

ロープピッチの長さを基準にしてらせん状溝のピッチ長さを規定するのに代えて，らせん状溝の長さを基準にしてロープピッチを規定してもよい。この発明は，中実な樹脂からつくられ，外周面に，複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成された心材，および上記心材の複数の溝に沿って，上記溝のピッチ長さよりも長いピッチ長さで撚り合わされた複数本の側ストランドを備えているワイヤロープも提供する。心材の外周面のらせん状溝のピッチ長さが相対的に短くなるように，側ストランドを撚り合わせるときのピッチ長さ（ロープピッチ）が長くされているので，キンク発生を防止するための上述した供給ドラムのねじれ入れ回転の回転速度を遅くする，またはねじれ入れ回転を無くすことができる。上述したように，撚り線機によって側ストランドを溝内に収めるためには，好ましくは上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせるときのピッチ長さ（ロープピッチの長さ）を，上記溝のピッチ長さの１００％よりも長くかつ１２０％未満とするとよい。

【0017】

この発明によるワイヤロープの製造方法は，中実な樹脂からつくられ，外周面に複数本の側ストランドのそれぞれを収めて撚り合わせるためのらせん状の複数の溝が形成された心材であって，上記側ストランドが上記溝に沿って撚り合わされたときのピッチ長さＬ２よりも短いピッチ長さＬ１で上記複数の溝が形成された心材を巻き回した供給ドラムを用意し，上記供給ドラムから繰り出される心材の複数の溝のそれぞれに，上記複数の側ストランドのそれぞれを収めながら，上記ピッチ長さＬ２によって上記複数の側ストランドを上記心材の周囲に撚り合わせる。

【0018】

好ましくは，上記複数の溝のピッチ長さＬ１が，上記側ストランドを上記溝に沿って撚り合わせたときのピッチ長さＬ２の８０％以上１００％未満であり，上記撚り合わせによって回転する心材の回転方向と逆方向に上記供給ドラムを回転させる。上述したように，キンク発生を防止するための供給ドラムの回転速度を少なくとも遅くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】（Ａ）は側ストランドが撚り合わされる前の心材を，（Ｂ）は心材を中心にしてその周囲に側ストランドが撚り合わされたワイヤロープを，それぞれ示す。

【図2】図１（Ａ）のII－II線に沿う拡大端面図である。

【図3】図１（Ｂ）のIII－III線に沿う拡大断面図である。

【図4】ワイヤロープの製造装置を概略的に示す。

【実施例】

【0020】

図１（Ａ）は側ストランド４が撚り合わされる前の心材２を，図１（Ｂ）は心材２の周囲に６本の側ストランド４が撚り合わされたワイヤロープ１を，それぞれ示している。図２は図１（Ａ）のII－II線に沿う端面図である。図３は図１（Ｂ）のIII－III線に沿う断面図である。

【0021】

ワイヤロープ１は，長尺の心材２と，心材２の周囲に撚り合わされた複数本の，この実施例では６本の，側ストランド４とを備えている。

【0022】

心材２は，たとえばポリエチレン，ポリプロピレン，ポリウレタン，その他の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂からつくられ，比較的つぶれにくく（減径しにくく），かつ柔軟性に富む。心材２は中実につくられ，かつその外周面に，心材２の長手方向にらせん状にのびる，６つの内向き弧状の溝３が形成されている。６つの溝３のそれぞれに１本ずつの側ストランド４が収められかつ撚り合わされる（クロージング）。

【0023】

図３を参照して，側ストランド４のそれぞれは，直径の異なる複数の鋼線（素線）を断面円形に撚り合わせることによって構成される。側ストランド４の構成（素線数，素線径等）は任意とすることができるが，直径については心材２の外周面に形成される溝３の大きさに沿うものが用いられる。心材２の外周面に形成された溝３に沿って側ストランド４が心材２の周囲にきつく撚り合わされる。側ストランド４は心材２によって内側から支えられる。

【0024】

図１（Ａ），（Ｂ）を対比して，側ストランド４をクロージングする前の心材２のらせん状溝３のピッチ長さＬ１（図１（Ａ））（溝３がちょうど１回転する２点を心材２の中心に平行に測ったときの長さ）は，側ストランド４をクロージングした後の心材２のらせん状溝３のピッチ長さ（これはワイヤロープ１のロープピッチの長さ（側ストランド４がちょうど１回転する２点をワイヤロープ１と平行に測ったときの長さ）と等しい）Ｌ２（図１（Ｂ））よりも短い（Ｌ１＜Ｌ２）。詳細は後述するが，心材２は，側ストランド４がクロージングされたときに，その溝ピッチが伸びる方向（らせんを緩める方向，ねじれを戻す（抜く，解く）方向）に回転する。すなわち，側ストランド４がクロージングされると，心材２のらせん状溝３のピッチは長くなる。ワイヤロープ１のロープピッチ長さＬ２よりも短い溝ピッチ長さＬ１を持つ心材２をあらかじめ作成する技術的意義の詳細は後述する。

【0025】

図２および図３を参照して，側ストランド４がクロージングされる（さらにはワイヤロープ１がしばらく使用される）ことで，心材２の直径はわずかには減径する（Ｄ１＜Ｄ２）。もっとも，心材２の減径率は小さく，上述した心材２のらせん状溝３のピッチの伸びは，心材２が周囲から押圧されて減径することに起因せず，心材２が回転することに起因する。

【0026】

図４はワイヤロープ１の製造装置を概略的に示している。

【0027】

心材供給ドラム11に上述した心材２が巻き回されている。心材供給ドラム11から心材２が繰り出される。

【0028】

心材供給ドラム11はドラム回転装置12に回転可能に固定され，心材供給ドラム11の全体を，心材２にねじれを入れる方向（らせん状溝３のピッチを短くする方向）に回転させることができる。心材２は上述したように熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂によってつくられているので，ある程度のねじれが加えられても破壊されることはない。心材供給ドラム11の回転についての詳細は後述する。

【0029】

心材供給ドラム11から繰り出された心材２は撚り線機20に進む。

【0030】

撚り線機20はかご形撚り線機であり，その全体にわたってのびる回転軸25を備え，回転軸25に３つのディスク21，22，23が，ほぼ等間隔に固定されている。ディスク21，22の間，ディスク22，23の間に，それぞれ３つずつ，合計６つの側ストランド・ドラム24が支持されている。側ストランド・ドラム24のそれぞれに，上述した側ストランド４が巻き回されている。

【0031】

かご型撚り線機20の回転軸25が回転すると，ディスク21，22，23が回転軸25を中心に回転する。ディスク21，22，23の回転に伴って側ストランド・ドラム24のそれぞれも大きな弧を描いて回転する。

【0032】

心材供給ドラム11から繰り出された心材２および６つの側ストランド・ドラム24のそれぞれから繰り出された６本の側ストランド４は，ディスク23にあけられたガイド孔（図示略）を通されて，かご型撚り線機20の外部に導かれる。

【0033】

かご型撚り線機20から送り出された１本の心材２，および６本の側ストランド４は，集合器（ボイス）31において集められ，かつ撚り合わされてワイヤロープ１となる。上述したように，心材２の周囲に形成されたらせん状溝３のそれぞれに側ストランド４が１本ずつ収められ，側ストランド４は溝３に収められた状態で心材２の周囲にらせん状に撚り合わされる。ワイヤロープ１はキャプスタン32を経て巻取りドラム33に巻き取られる。側ストランド４のばらけを防止するために，集合器31とキャプスタン32の間において，プレフォーマ（図示略）によって６本の側ストランド４のそれぞれを型付けてもよい。

【0034】

心材２が断面円形であれば，心材２の周囲に側ストランド４がクロージングされたときに心材２に加わる応力は，心材２の鉛直方向（周囲から中心に向かう方向）を向き，心材２は回転しない。しかしながら，心材２の外周面にらせん状に形成された溝３に側ストランド４を収めながら撚り合わせると，心材２に加わる応力は，鉛直方向のみならず，心材２の長手方向にも作用する。このため，クロージングのときに，心材２には，心材２を回転させる力が働き，らせん状溝３のピッチが伸ばされる（ねじれが解かれる方向の回転）。Ｚ撚りのワイヤロープ１の場合（図１参照），心材２は出口側から見て（巻取側から供給側を見た向き）時計周りに回転する。

【0035】

上述したように，心材２は中実な熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂によって作られている。樹脂が持つ柔軟性により，心材２はある程度のねじれが加えられたとしても破壊されてしまうことはない。

【0036】

集合器31において心材２には側ストランド４がきつく撚り合わされるので，集合器31よりも出口側において心材２は側ストランド４によって周囲から強く拘束され，心材２の回転は生じない。心材２の回転は心材２の入り口側（心材供給ドラム11側）に伝達される。図４にはクロージングに伴う心材２の回転の様子が破線によって示されている。

【0037】

心材２に形成されたらせん状溝３のピッチ長さを伸ばす回転方向（出口側から見て時計回りの方向）に心材２が回転しつづけると，心材供給ドラム11とかご型撚り線機20の間において心材２にキンクが生じてしまうことがある。これを防止するために，心材供給ドラム11は，ドラム回転装置12によって，心材２の回転と逆方向，すなわち心材２にねじれを入れる方向に回転させられる。クロージングに伴う心材２の回転が出口側から見て時計周りの場合，ドラム回転装置12によって心材供給ドラム11は反時計周りに回転させられる。

【0038】

ここで，上述したように，心材２の外周面のらせん状溝３のピッチ長さＬ１は，ワイヤロープ１の撚りピッチ長さＬ２よりも短い。すなわち，ドラム回転装置12によって心材２に入れられるねじれの一部が，あらかじめ心材２に付与されている。このため，キンク発生の防止のために行われる，らせん状溝３のピッチ長さを短くするための心材供給ドラム11の回転を，たとえばワイヤロープ１の撚りピッチ長さＬ２と一致する溝ピッチ長さを持つ心材を用いる場合に比べて，遅くすることができる。

【0039】

表１は，らせん状溝３のピッチ長さＬ１とワイヤロープ１のロープピッチの長さＬ２の比を様々に異ならせたときの，ドラム回転装置12による心材供給ドラム11の回転に伴う，心材２へのねじれ入れ回数を示している。表１に示すねじれ入れ回数は，上述したキンクの発生を防止するために，かご型撚り線機20が何回回転するたびに心材供給ドラム11を１回回転させる必要があるかを示している。なお，キャプスタン32によるワイヤロープ１の引出し速度およびかご型撚り線機20の回転速度は一定としている。

【0040】

【表1】

【0041】

ロープピッチＬ２と一致する長さのピッチでらせん状溝３が形成されている場合（比較例１），撚り入れ回数は１／１４である。すなわち，かご型撚り線機20が１４回転するたびに１回転する割合（回転速度）で，心材供給ドラム11を回転させる必要があることを意味する。

【0042】

らせん状溝３のピッチ長さＬ１をロープピッチＬ２よりも短く形成しておくことによって，ねじれ入れ回数は格段に減少する。実施例１を参照して，ロープピッチＬ２の９５％のピッチ長さＬ１でらせん状溝３を形成することによってねじれ入れ回数は１／３５に減少する。実施例２を参照して，ロープピッチＬ２の９０％のピッチ長さＬ１でらせん状溝３を形成することによってねじれ入れ回数は１／６０にさらに減少する。実施例３を参照して，ロープピッチＬ２の８０％のピッチ長さＬ１でらせん状溝３を形成することによってねじれ入れ回数は１／１７０にさらに減少する。

【0043】

比較例２を参照して，ロープピッチＬ２の７０％にまでらせん状溝３のピッチ長さＬ１を短くすると，かご型撚り線機20を用いたクロージング工程において，側ストランド４が溝３内に収まらず，溝３から外れて心材２に撚り合わされる現象が見られた。かご型撚り線機20を用いて側ストランド４を心材２の溝３内にきちんと収めて撚り合わせるためには，現実的にはらせん状溝３のピッチ長さＬ１の下限が存在する。もっともこの下限は心材２の素材，心材２の直径，その他によっていくらか変動すると考えられる。

【0044】

なお，比較例３を参照して，ロープピッチＬ２の１０５％のピッチ長さＬ１でらせん状溝３を形成したところ，ねじれ入れ回数は１／８に増加した。比較例４を参照して，ロープピッチＬ２の１２０％のピッチ長さＬ１でらせん状溝３を形成したところ，かご型撚り線機20を用いたクロージング工程において側ストランド４が溝３内に収まらず，溝３から外れて心材２に撚り合わされる現象が見られた。

【0045】

いずれにしても，心材２のらせん状溝３のピッチ長さＬ１を，ロープピッチの８０％以上１００％未満で形成しておくことによって，心材２を供給する心材供給ドラム11のねじれ入れ回転の回転速度を遅くすることができ，かつ心材２のらせん状溝３に沿って側ストランド４を撚り合せたワイヤロープ１を製造することができた。

【符号の説明】

【0046】

１ ワイヤロープ
２ 心材
３ 溝
４ 側ストランド
11 心材供給ドラム
12 ドラム回転装置
20 かご型撚り線機
24 側ストランド・ドラム
31 集合器（ボイス）
32 キャプスタン
33 巻取りドラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】