JP2000119977A

JP2000119977A - Ｐｃ鋼撚線及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000119977A
Application number: JP10285497A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kurata; 三樹夫倉田; Toshimi Kondo; 敏己近藤
Original assignee: Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 1998-10-07
Filing date: 1998-10-07
Publication date: 2000-04-25

Abstract

(57)【要約】【課題】ＰＣ鋼撚線において、搬送中の振動等により
端面の素線ずれが生じるのを有効に抑止する。【解決手段】少なくとも最外層の各素線１０ｂ１の曲
がり方向を長手方向に進むにつれて回転変化させたＰＣ
鋼撚線。また、その製造方法として、各最外層素線を自
転させながら内側素線の周囲に撚り合わせた後、熱処理
を加えるもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物や橋梁等の
構造物等に使用されるＰＣ鋼撚線及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１は、所要長さに切断されたＰＣ鋼撚
線１０を示したものである。このように、ＰＣ鋼撚線１
０は、自然状態でいずれかの方向に曲がっているのが一
般的であり、その曲がり方向に従って図２に示すように
コイル状に巻き取られ、結束線２０等で束ねられた状態
で搬送された後、現場で巻解され、使用に供される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記ＰＣ鋼撚線１０を
切断した直後の段階では、図３（ａ）に示すように各素
線の端面がきれいに揃った状態になっている。ところ
が、上記のようにコイル状に巻いて搬送すると、その搬
送中の振動等によって同図（ｂ）に示すような素線同士
のずれが端面に生じ、端末定着作業や緊張作業に支障を
きたす不都合が生じている。

【０００４】その対策として、従来は、１）素線の不揃
いが生じた端面を叩いて素線を揃わせるか、あるいは、
２）切断作業時に予めＰＣ鋼撚線１０の端部をテープや
バンドで締め付けて素線同士の動きを拘束しておき、端
面が不揃いになるのを事前に防止するといった手段がと
られている。しかし、これらの対策は、いずれも、素線
のずれとなる原因を根本的に解消するものではなく、し
かも、その作業は非常に手間のかかるものとなってい
る。また、２）の方法では、現場に搬送した後、撚線か
らテープやバンドを除去する作業を忘れ、そのまま定着
等を進めてしまうおそれもある。

【０００５】本発明は、このような事情に鑑み、端面で
の素線ずれの原因を根本的に解消し、当該ずれの生じに
くいＰＣ鋼撚線及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者等は、上記素線のずれが生じる原因につい
て探究を進めた結果、当該「ずれ」は、ＰＣ鋼撚線を構
成する各素線が本来有している曲がり方向と、搬送時に
おけるＰＣ鋼撚線全体の曲げ方向との差に起因するもの
であることを突き止めた。そのメカニズムを以下に詳述
する。

【０００７】一般に、ＰＣ鋼撚線は、ボビンに巻き付け
られた素線を引き出しながらこれら素線同士を撚り合わ
せることにより製造されるものであるため、各素線は撚
り合わせ工程の前から特有の曲がりくせを有している。
しかも、その曲がり方向は各素線によって異なってお
り、これら素線の曲がり方向成分を合成した方向がＰＣ
鋼撚線全体の曲がり方向となる。

【０００８】図４は、従来の７本撚りＰＣ鋼撚線、すな
わち、ボビンから引き出した素線をそのまま撚り合わせ
てから所定の熱処理を施したＰＣ鋼撚線を分解し、その
うちの３本の最外層素線１１，１２，１４の状態を示し
たものである。同図（ａ）に示す曲がり方向の角度は、
ＰＣ鋼撚線全体の曲がり方向を基準方向（＝０゜）と
し、この基準方向からの角度を表わしている。また、同
図において各素線１１，１２，１４が螺旋状をなしてい
るのは、その型付けによるものであり、同図では当該螺
旋の中心線を一点鎖線で描いてある。

【０００９】図５は、上記ＰＣ鋼撚線１０における１本
の芯線及び６本の最外層素線の曲がり量及び曲がり方向
をＲ−θ座標系においてそれぞれ点０，１，２，３，
４，５，６で表わしたものであり、さらに、ＰＣ鋼撚線
１０全体の曲がり方向及び曲がり量を点Ｓで示してい
る。

【００１０】この図５及び前記図４に示されるように、
ＰＣ鋼撚線を構成する各素線の元来の曲がり方向及び曲
がり量は相互に異なっている。にもかかわらず、ＰＣ鋼
撚線として構成された後は、各素線は共通の方向に曲が
った状態となるように相互に拘束されているのである。
従って、このような状態のまま搬送等の際に振動が与え
られれば、当然、各素線はその本来の曲がり方向がＰＣ
鋼撚線全体の曲がり方向と合致する向きに回転変位しよ
うとする。すなわち、その素線本来の形状に近づく方向
に変位しようとする。

【００１１】図６（ａ）（ｂ）は、ＰＣ鋼撚線製造完了
直後の段階における最外層素線１１の搬送前の曲がり方
向及び曲がり量を示すとともに、当該素線１１に適当な
振動を与えた後の当該素線１１の曲がり方向及び曲がり
量を曲線１１′で示したものである。この図のように、
製造直後の段階で素線１１の曲がり方向は基準方向（Ｐ
Ｃ鋼撚線全体の曲がり方向）から＋135゜離れている
が、振動を与えることにより素線１１が−120゜回転変
位して基準方向から＋15゜の角度位置まで近づいてい
る。しかも、ＰＣ鋼撚線内で各素線は螺旋状すなわちね
じ状をなしているため、上記回転変位に伴って素線１１
が長手方向にも進行し、その方向に60mmもずれる結果と
なっている。

【００１２】同じく図７（ａ）（ｂ）は、製造完了直後
の段階における最外層素線１４の搬送前の曲がり方向及
び曲がり量を示すとともに、当該素線１４に適当な振動
を与えた後の当該素線１４の曲がり方向及び曲がり量を
曲線１４′で示したものである。この図のように、製造
直後の段階で素線１４の曲がり方向は上記素線１１とは
逆に基準方向から−50゜離れており、振動の付与による
回転変位は逆に＋30゜となる。このため、当該回転変位
に起因する長手方向の変位は上記素線１１とは逆に−20
mmとなっている。これら素線１１，１４の長手方向の変
位差は、端面における素線のずれ現象を示すものに他な
らない。

【００１３】図８は、各素線の曲がり方向（正確には当
該曲がり方向と基準方向との角度差）と、これに対応し
て振動時に各素線が回転変位する角度（回転角度）との
関係をグラフにまとめたものである。同図に示すよう
に、曲がり方向と回転角度とは略線形の関係にある。そ
して、その回転角度が大きいほど長手方向の変位も大き
くなるのであるから、前記図５に示すように各素線の曲
がり方向が相互に異なっている以上、振動を受けること
により各素線が長手方向に変位する量も相互に異なるこ
ととなり、これに起因する端面でのずれを回避すること
はできない。

【００１４】このことは、換言すれば、各素線における
曲がりくせの方向性をなくせば、上記振動付与による素
線のずれを回避できることになる。ただし、各素線の曲
がりくせをなくす（すなわち元来の素線形状を完全な直
線状にする）ためには、特殊な直線加工が必要であり、
しかも、ボビンの巻き付けによる曲がりくせをなくすた
めにボビンの径を極めて大きくしなければならず、コス
トの著しい増大及び撚線機全体の大型化は免れ得ない。
また、撚線機内に矯正ローラ等を設置することにより撚
線加工中に素線を直線状にすることも可能であるが、こ
の場合も撚線機の著しい大型化、複雑化は避けられな
い。

【００１５】そこで本発明は、前記課題を解決するため
の手段として、ＰＣ鋼撚線における少なくとも最外層の
各素線の曲がり方向を長手方向に進むにつれて回転変化
させるようにしたものである。

【００１６】このように最外層素線の曲がり方向を回転
変化させることにより、全体として当該素線の曲がりく
せの方向性を消失させることができる。その結果、当該
素線の曲がり方向とＰＣ鋼撚線全体の曲がり方向との差
に起因する撚線内での素線の変位を抑制し、端面での素
線ずれを有効に抑止することができる。しかも、特殊な
直線加工は不要であり、簡単に製造することが可能であ
る。

【００１７】具体的には、各最外層素線を自転させなが
ら内側素線の周囲に撚り合わせた後、熱処理を加えるよ
うにすればよい。

【００１８】本発明では、少なくとも最外層素線の曲が
り方向を回転変化させれば、端面での素線ずれを効果的
に防止することができるが、芯線以外の各素線の曲がり
方向を長手方向に進むにつれて回転変化させれば、より
好ましいものとなる。芯線の曲がり方向を回転変化させ
るか否かについては特に問わない。

【００１９】上記曲がり方向の回転変化の１ピッチ（す
なわち曲がり方向が１周するのに要する長手方向の長
さ）は適宜設定が可能であるが、この１ピッチを当該Ｐ
Ｃ鋼撚線の全長よりも小さくすれば、素線が360゜全周
にわたって曲がり方向を有することになる。従って、当
該曲がり方向成分はより均一化され、素線ずれがより効
果的に抑止される。

【００２０】換言すれば、上記熱処理後、各最外層素線
の曲がり方向の回転変化の１ピッチよりも長い寸法でＰ
Ｃ鋼撚線を切断するようにすれば、素線ずれを効果的に
抑止できることになる。

【００２１】本発明は、ＰＣ鋼撚線について広く適用が
可能であるが、特に、型付け率の大きなものは素線ずれ
の程度も大きくなるため、当該型付け率の大きいＰＣ鋼
撚線に特に有効である。具体的には、その型付け率が93
％以上の場合に素線ずれが発生しやすく、従って当該撚
線に本発明を適用する場合に特に有効であることが確認
されている。

【００２２】ここで「型付け率」とは、図９（ａ）
（ｂ）に示すような製品としてのＰＣ鋼撚線１０（図の
ように７本撚りＰＣ鋼撚線１０の場合には１本の芯線１
０ａの周囲に６本の側線すなわち最外層素線１０ｂを撚
り合わせて熱処理した後の撚線）の外径をｄｓ、図１０
（ａ）（ｂ）に示すように上記ＰＣ鋼撚線１０を分解し
て取り出した単一側線１０ｂの螺旋外径をｄｆとする
と、次の式で表わされる。

【００２３】

【数１】（型付け率）＝（ｄｆ／ｄｓ）×１００［％］すなわち、この型付け率が高いほど、撚線状態での素線
形状と単独での素線形状とが近似しており、撚線におい
て素線が拘束されている度合いが低い。従って、この型
付け率が高いほど、素線同士の摩擦力が低く、素線は撚
線中で進行しやすい状態にあるのであり、その結果、端
面での素線ずれが生じ易くなる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１１は、本発明にかかるＰＣ鋼
撚線１０を製造するための装置の一例として、７本撚り
用撚線機を示したものである。この撚線機は、芯線ボビ
ン３１ａ、ローター３２、鏡板３３、ボイス３４、引出
し装置３５、及び巻取りドラム３６を順に有している。

【００２５】ローター３２は、芯線ボビン３１ａから繰
り出された芯線１０ａが挿通される中心筒３７と、６つ
の側線ボビン３１ｂを支持する回転円板３８とが図略の
モータによって一体に回転駆動されるように構成されて
いる。さらに、このローター３２の後部には遊星歯車機
構４０が設けられ、上記回転円板３８の回転すなわち６
つの側線ボビン３１ｂの公転に伴って、各側線ボビン３
１ｂが自転するように構成されている。

【００２６】詳しくは、図１２（ｃ）に示すように、上
記中心筒３７の周囲に、図略の駆動機構によって駆動さ
れる太陽歯車４１が取付けられ、各ボビン３１ｂの中心
軸の後端に遊星歯車４２が固定されるとともに、これら
太陽歯車４１と遊星歯車４２との間に中間歯車４３が介
在している。そして、ローター３２の回転に伴って各遊
星歯車４２が自軸回りに回転するようになっている。

【００２７】このような撚線機において、芯線ボビン３
１ａから繰り出された芯線１０ａが中心筒３７を通じて
鏡板３３及びボイス３４側に引き出されるとともに、そ
の周囲に、公転している各側線ボビン３１ｂから側線１
０ｂが供給されることにより、これら側線１０ｂが撚り
合わされる。そして、この撚線１０は引出し装置３５か
ら適宜巻取りドラム３６に巻き取られる。

【００２８】このとき、各側線１０ｂが繰り出される各
側線ボビン３１ｂは自軸回りに回転しているため、各側
線１０ｂも自軸回りに回転しながら撚り合わされること
になる。従って、各側線ボビン３１ｂへの巻き付けで側
線１０ｂに曲がりくせが付いていても、その曲がり方向
が長手方向に進むに従って回転変化しながら側線１０ｂ
が撚り合わされることになる。このようにして形成した
撚線１０を取り出し、適当な引張荷重をかけながら熱処
理することにより、所望の型付け率をもったＰＣ鋼撚線
を得ることができる。上記熱処理の条件は適宜設定可能
であり、従来と同等の方法で差し支えない。

【００２９】次に、このようにして製造された本発明に
かかるＰＣ鋼撚線と従来のＰＣ鋼撚線との実際の比較を
行う。

【００３０】図１３（ａ）（ｂ）は、前記図６に示した
素線１１（従来撚線の素線）と、本発明にかかるＰＣ鋼
撚線において当該素線１１に対応する素線１０ｂ１とを
対比して表わしたものである。この図においても、各素
線の型付け螺旋の中心線が一点鎖線で表わされている。

【００３１】同図に示されるように、従来の素線１１で
は、その曲がり方向が全長にわたって一定しており（図
では左向き）、当該方向への曲がり量は非常に大きくな
っている。ところが、本発明にかかる素線１０ｂ１で
は、その曲がり方向が長手方向（図では上下方向）に進
むにつれて回転変化しており、ピッチの小さい型付け螺
旋に加え、大きなピッチｐをもつ螺旋を描いている。す
なわち、素線１０ｂ１では曲がり方向が周期的に変化し
ており、その結果、最大曲がり量も小さな螺旋径Ｒ内に
収められている。

【００３２】このように、本発明にかかる素線１０ｂ１
ではその曲がりくせの方向性が失われているため、搬送
中に振動等を受けても従来のような回転変位ひいては長
手方向への変位が生じるおそれがない。特に、図示のよ
うに曲がり方向の回転変化のピッチｐをＰＣ鋼撚線全長
よりも小さくすれば（換言すれば、曲がり方向の回転変
化ピッチｐよりも大きな長さでＰＣ鋼撚線を切断使用す
れば）、曲がり方向が360゜全周に亘って変化すること
となり、当該曲がり方向成分をより均一化することがで
きる。従って、上記曲がり方向の回転ピッチｐは十分短
くし、もしくはＰＣ鋼撚線の使用長さを考慮して設定す
るのが好ましい。

【００３３】なお、本発明では、ＰＣ鋼撚線を構成する
素線の具体的な本数や配列は特に問わない。例えば、上
記の７本撚り２層構造のほか、１９本撚りの３層構造を
もつＰＣ鋼撚線にも本発明を有効に適用できる。この場
合、芯線以外の１８本の素線について曲がり方向を回転
変化させれば理想的であるが、その最外層素線のみ曲が
り方向を回転変化させても素線ずれの防止に有効であ
る。

【００３４】

【実施例】前記図１１及び図１２に示した遊星歯車機構
付撚線機を用い、次の表１に示す条件下でＰＣ鋼撚線の
製造を行った。

【００３５】

【表１】

【００３６】ここで「自転率」とは、素線の自転回数を
公転回数で除したものであり、その自転方向と公転方向
とが同一の場合を＋、逆の場合を−としている。従っ
て、この自転率は、前記曲がり方向の回転変化ピッチと
長手方向長さとの関係を示す指標となるものであり、か
つ、素線の自転速度と公転速度との関係を変えることに
より自由に調節できるものである。そこで、この自転率
を種々設定し、切断長さが５ｍ、８ｍの２種類のものに
ついて当該自転率と素線ずれとの関係を調べた。その結
果を表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】この内容を総自転ピッチ数とずれとの関係
に変換すると、次の表３のようになる。

【００３９】

【表３】

【００４０】この結果から、次の考察ができる。

【００４１】１）自転率が０のもの、すなわち、素線を
全く自転させない従来構造のものでは、著しい素線ずれ
が生じる。

【００４２】２）自転率が＋のもの、すなわち、自転方
向と公転方向が同一のものでは、総自転ピッチ数を１以
上とすることにより、ずれを有効に抑止できる。

【００４３】３）自転率が−のもの、すなわち、自転方
向と公転方向が逆のものでは、自転ピッチ数が0.6のも
のであっても素線ずれを有効に抑止できる。これは、自
転率が−のものでは＋のものよりも型付け率が低く（表
２参照）、その分素線間の拘束力が大きくなっているた
めであると考えられる。この結果からみて、自転率の正
負や型付け率に関わらず、総自転ピッチ数を１以上にす
る（すなわち回転ピッチｐを全長（切断長さ）よりも小
さくする）ことにより、素線ずれを有効に抑止できると
いえる。

【００４４】

【発明の効果】以上のように本発明は、ＰＣ鋼撚線にお
ける少なくとも最外層の各素線の曲がり方向を長手方向
に進むにつれて回転変化させたものであり、また、その
製造方法として、各最外層素線を自転させながら内側素
線の周囲に撚り合わせた後、熱処理を加えるようにした
ものであるので、ＰＣ鋼撚線端面における素線ずれの原
因を根本的に解消して当該ずれを有効に抑止し、また、
そのＰＣ鋼撚線を特殊な加工を要しない簡単な工程で製
造することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は一般的なＰＣ鋼撚線の平面図、（ｂ）
はその正面図である。

【図２】上記ＰＣ鋼撚線をコイル状に巻いた状態を示す
正面図である。

【図３】（ａ）は従来のＰＣ鋼撚線を切断した直後の端
面の状態を示す図、（ｂ）は当該切断をしてからコイル
状に巻いて搬送した後の端面状態を示す図である。

【図４】（ａ）は従来のＰＣ鋼撚線を分解して各素線を
揃えた状態を示す平面図、（ｂ）は同状態を示す正面図
である。

【図５】上記従来のＰＣ鋼撚線における各素線の曲がり
方向及び曲がり量をＲ−θ座標系に表わした図である。

【図６】（ａ）は上記従来のＰＣ鋼撚線における素線が
変位する前の回転位置及び変位した後の回転位置を示す
平面図、（ｂ）はその正面図である。

【図７】（ａ）は上記従来のＰＣ鋼撚線における素線が
変位する前の回転位置及び変位した後の回転位置を示す
平面図、（ｂ）はその正面図である。

【図８】上記曲がり方向と回転角度との関係を示すグラ
フである。

【図９】（ａ）はＰＣ鋼撚線の外径ｄｓを示すための平
面図、（ｂ）はその正面図である。

【図１０】（ａ）はＰＣ鋼撚線における各素線の型付け
螺旋の外径ｄｆを示すための平面図、（ｂ）はその正面
図である。

【図１１】本発明方法を実施するための撚線機の一例を
示す正面図である。

【図１２】（ａ）は図１１のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は
図１１のＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は図１１のＣ−Ｃ線断
面図である。

【図１３】（ａ）は従来素線及び本発明にかかる素線の
曲がり方向及び曲がり量を示す平面図、（ｂ）はその正
面図である。

【符号の説明】

１０ＰＣ鋼撚線１０ａ芯線１０ｂ側線（最外層素線）ｐ曲がり方向の回転変化のピッチ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＣ鋼撚線において、少なくとも最外層
の各素線の曲がり方向が長手方向に進むにつれて回転変
化していることを特徴とするＰＣ鋼撚線。
【請求項２】請求項１記載のＰＣ鋼撚線において、芯
線以外の各素線の曲がり方向が長手方向に進むにつれて
回転変化していることを特徴とするＰＣ鋼撚線。
【請求項３】請求項１または２記載のＰＣ鋼撚線にお
いて、上記曲がり方向の回転変化の１ピッチが当該ＰＣ
鋼撚線の全長よりも小さいことを特徴とするＰＣ鋼撚
線。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載のＰＣ鋼
撚線において、その型付け率が93％以上であることを特
徴とするＰＣ鋼撚線。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載のＰＣ鋼
撚線の製造方法であって、各最外層素線を自転させなが
ら内側素線の周囲に撚り合わせた後、熱処理を加えるこ
とを特徴とするＰＣ鋼撚線の製造方法。
【請求項６】請求項５記載のＰＣ鋼撚線の製造方法に
おいて、上記熱処理後、各最外層素線の曲がり方向の回
転変化の１ピッチよりも長い寸法で切断することを特徴
とするＰＣ鋼撚線の製造方法。