JP2001072383A

JP2001072383A - 自己診断機能付きワイヤロープ

Info

Publication number: JP2001072383A
Application number: JP24874399A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yanagida; 博明柳田; Hideaki Matsubara; 秀彰松原; Yoshiki Okuhara; 芳樹奥原; Koji Kanda; 康治神田; Toshiyuki Moriya; 敏之守谷; Masayuki Takada; 真之高田; Masanori Tsujii; 正紀辻井
Original assignee: Japan Fine Ceramics Center; Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Japan Fine Ceramics Center; Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 1999-09-02
Filing date: 1999-09-02
Publication date: 2001-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ワイヤロープの内部の劣化状況を迅速かつ容
易に検知することができる自己診断機能付きワイヤロー
プを提供する。【手段】ロープ寿命を非破壊的な検査で判定すること
ができる自己診断機能付きワイヤロープであって、ロー
プ寿命を判定するときの判断材料となるロープ心部の電
気的特性の変化を検知する検知部材が撚り込まれた心ス
トランドと、この心ストランドの周囲に撚り合わされた
側ストランドと、を具備し、前記検知部材は、導電性を
付与された連続繊維状の導電性繊維部材と、この導電性
繊維部材を周囲の他部材および前記側ストランドから絶
縁する絶縁被覆材と、を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレベーターやク
レーン等に用いられるワイヤロープの寿命を判定するこ
とができる自己診断機能付きワイヤロープに関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベーターやクレーン等の荷役機械に
おいては、貨物の吊り上げ・吊り下し要素として重要で
あり、使用中の劣化程度を判断するために定期点検が行
なわれる。ワイヤロープの点検方法として、外観目視検
査、ロープ外径の測定が採用されている。外観目視検査
では、発見された損傷箇所をノギス、マイクロメータ、
メモリ付ルーペ、その他の計測機器を用いてワイヤロー
プの損傷状態を記録する。ロープ外径の測定では、検査
基準等に定められた複数箇所につきノギス等を用いてロ
ープの外径を測定記録する。そして、これらの測定結果
が許容範囲内か否かによって、当該ワイヤロープが使用
可能か否かを判定する。また、これらの点検の他に、ワ
イヤロープテスターによる素線断線調査が行なわれてい
る。ワイヤロープテスターは、漏洩磁束探傷法を応用し
た検査機器であって、素線断線等の損傷箇所を検出し記
録するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外観目
視検査およびロープ外径測定のような従来の点検方法
は、点検測定に際して多大な労力を要するとともに、点
検のために必要な設備停止期間が長期間にわたる。ま
た、従来の点検方法では内部の断線等を確認することは
不可能である。事実、ワイヤロープ交換時期の判定とし
て、国際規格ＩＳＯ４３０９に示されている事項は、次
のようである。すなわち、素線の断線数として、内層ス
トランド中の素線は、基準とする総素線数には含めない
ということ、また、鋼心を有するロープでは対象とする
素線に鋼心中の素線は含めず、多層ストランドロープで
は外層ストランドの素線のみを対象とするということと
なっている。つまり、内層ストランドの目視検査が不可
能なことから外層ストランドの断線素線数によって間接
的に判定せざるを得ず、従来の点検方法により判定され
るロープ交換時期は精度が低い。

【０００４】一方、ワイヤロープテスターによる素線断
線等の調査においては、ワイヤロープテスターが、ワイ
ヤロープに磁束をかけたときに損傷箇所で漏洩する磁束
を測定するものであるので、ステンレス鋼ロープやアル
ミニウムより線などの非磁性品には適用することができ
ない。

【０００５】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、ワイヤロープ内部の
損傷状況を判定可能とし、ワイヤロープの交換時期を高
精度に判定することができるワイヤロープを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自己診断機
能付きワイヤロープは、ロープ寿命を非破壊的な検査で
判定することができる自己診断機能付きワイヤロープで
あって、ロープ寿命を判定するときの判断材料となるロ
ープ心部の電気的特性の変化を検知する検知部材が撚り
込まれた心ストランドと、この心ストランドの周囲に撚
り合わされた側ストランドとを具備し、上記検知部材
は、導電性を付与された連続繊維状の導電性繊維部材
と、この導電性繊維部材を周囲の他部材および側ストラ
ンドから絶縁する絶縁被覆材とを有することを特徴とす
る。

【０００７】また、上記導電性繊維部材は、炭素繊維お
よび金属線の少なくとも一方からなることが好ましい。

【０００８】また、上記導電性繊維部材は、ガラス繊維
およびアラミド繊維の少なくとも一方からなる非導電性
繊維に、導電性の粒子を混入または含浸させることが好
ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しながら
本発明の種々の好ましい実施形態について説明する。

【００１０】本発明の自己診断機能付きワイヤロープ
（以下、単にワイヤロープという）は、導電性繊維部材
を有する検知部材をロープ心部に備えている。

【００１１】図１に本発明の好ましい実施の形態に係る
導電性繊維部材の縦断面を示す。

【００１２】図１（ａ）に示す導電性繊維部材１は、導
電性を有する連続繊維１ａを束ねてなっている。導電性
繊維部材１は、炭素繊維および金属線等のうち少なくと
も１種類の繊維１ａから形成されてもよく、これらを組
み合わせてなってもよい。

【００１３】図１（ｂ）に示す導電性繊維部材１は、非
導電性繊維４に沿って導電性の粒子３を混入または含浸
させている。導電性の粒子３を混入または含浸させるこ
とによって導電性繊維部材１には導電性が付与されてい
るので、診断能力が向上されている。

【００１４】上記した導電性の粒子３は、導電性を有す
るものであれば、その材質および形状を特に問われるも
のではない。導電性の粒子３としては、具体的には、炭
素粉末、金属紛等を挙げることができる。さらに、これ
らを混合した混合粉末であってもよい。

【００１５】非導電性繊維４としてはガラス繊維やアラ
ミド繊維等からなるヤーンを挙げることができる。さら
に、これらを取り混ぜた混合繊維からなるヤーンとして
もよい。

【００１６】このような非導電性繊維４に導電性の粒子
３を混入・含有させ、もしくは導電性の粒子３を分散さ
せた液を含浸または塗布することによって、図１（ｂ）
に示す導電性繊維部材１を形成することができる。

【００１７】導電性繊維部材１はその本数が多ければ多
いほど好ましく、単に導電性繊維部材１を束ねた形態と
してもよく、または導電性繊維部材１を撚り合わせて一
体化した撚糸状のストランドのような形態としてもよ
い。

【００１８】検知部材２は、上記したような導電性繊維
部材１と、これを被覆絶縁する絶縁被覆材５とを備えて
なるものである。

【００１９】図２に検知部材２の横断面を拡大して示
す。検知部材２は、その心部が複数の導電性繊維部材１
の束とされ、外周部が絶縁被覆材５を被覆された構成と
なっている。この絶縁被覆材５によって導電性繊維部材
１は周囲の他部材および側ストランドから絶縁される。
なお、図２に示すように、検知部材２は円形断面形状で
ある。

【００２０】絶縁被覆材５に用いられる絶縁材料として
はポリエステルやポリエチレンなどの合成樹脂を挙げる
ことができる。

【００２１】図３に心ストランドの概略の断面構成を示
す。心ストランド７は検知部材２をコア部とし、その周
囲に６本の繊維束が例えばＳ撚りで撚り合わされてい
る。繊維束６は、検知部材２の通電状態を測定可能に維
持するために、絶縁被覆材５の剥離や損傷等を生じない
ように保護し得るものであることが望ましい。なお、繊
維束６は天然繊維または合成繊維もしくはこれらを混合
した繊維を用いて形成することが好ましい。また、繊維
束６にはワイヤロープの潤滑および防錆を目的としてロ
ープグリースを含浸させてもよい。

【００２２】本発明のワイヤロープの好ましい実施形態
の一例は、図４に示すような断面構成をなすものであ
る。図４に示すワイヤロープ１１は、検知部材２と６本
の繊維束６とを備えた１本の心ストランド７を繊維心と
している。この繊維心とした心ストランド７には、潤滑
用および防錆用のロープグリースを含浸させている。そ
して、心ストランド７の外周には、６本の側ストランド
１０が例えばＺ撚りで撚り合わされている。

【００２３】側ストランド１０は、１本の心線の周囲
に、内周から外周に向かって、素線を６本、１２本、１
８本と等差級数的に６本ずつ増加させた合計３７本の素
線からなる。これら同径の素線を例えばＳ撚りして側ス
トランド１０は形成されている。

【００２４】本発明のワイヤロープの実施形態は、図４
に示す第１の実施形態のワイヤロープの断面構成に類似
の断面構成としてもよい。

【００２５】図５に示す第２の実施形態のワイヤロープ
１１Ａは、上記した第１の実施形態と同様に、検知部材
２と６本の繊維束６とを備えた心ストランド７を繊維心
としている。そして、この繊維心にはワイヤロープの潤
滑および防錆用のロープグリースを含浸させている。

【００２６】心ストランド７の外周には、図４に示す側
ストランド１０と異なる断面構成の６本の側ストランド
１０Ａが例えばＺ撚りで撚り合わされている。

【００２７】側ストランド１０Ａは、１本の心線と、７
本の内層素線と、１４本の外層素線との合計２２本から
なる。そして、これらの素線を例えばＳ撚りして側スト
ランド１０Ａは形成されている。

【００２８】さらに、図６に、本発明の第３の実施形態
のワイヤロープを示す。ワイヤロープ１１Ｂは、図６に
示すように、ロープ心を有する断面構成をなしている。
このワイヤロープ１１Ｂでは、検知部材２を撚り込んだ
心ストランド７が心ロープ９のコア部に撚り込まれてい
る。

【００２９】心ロープ９は、心ストランド７の外周に７
×６構成の側ストランド８が例えばＳ撚りで撚り合わさ
れて形成されている。そして、心ロープ９をロープ心と
して、６本の側ストランド１０Ｂが例えばＺ撚りで撚り
合わされている。

【００３０】側ストランド１０Ｂは、同径の素線３７本
の構成となっている。これらの素線を例えばＳ撚りして
側ストランド１０Ｂは形成されている。

【００３１】さらに、第４の実施形態として、図６に示
すワイヤロープ１１と同様にロープ心を有するワイヤロ
ープを図７に示す。ワイヤロープ１１Ｃは、検知部材２
を撚り込んだ心ロープ９と、その外周に撚り合わされた
側ストランド１０Ｃとを備えている。

【００３２】側ストランド１０Ｃは、１本の心線、７本
の内層素線および１４本の外層素線と、内外層の隙間に
充填された７本のフィラー線との合計２９本からなる
（１＋７＋（７）＋１４）の構成である。これら各種径
の素線およびフィラー線を例えばＳ撚りして側ストラン
ド１０Ｃは形成されている。

【００３３】以上、図４〜図７に例示したように、本発
明のワイヤロープは、繊維心やロープ心のようなロープ
心部に撚り込まれた検知部材２を備えている。検知部材
２は導電性繊維部材１を周囲の他部材および側ストラン
ド等から絶縁する絶縁被覆材５を有しているので、導電
性繊維部材１のみの通電状態を測定することが可能とな
る。検知部材２はロープ心部に撚り込まれているので、
ロープ内部の劣化状態に同調して劣化するものである。
検知部材２の電気抵抗値の変化量を測定するために、そ
の端部は露出されてテスター端子に接続され、通電診断
される。

【００３４】検知部材２の外径は種々変えることができ
る。例えば、ワイヤロープ径に応じた断面径としたり、
あるいは検知部材２を繊維心として撚り込む場合または
ロープ心に撚り込む場合等に応じてその径を変えること
ができる。このように場合に応じた好適な径とすること
によって、心ロープに撚り込まれた検知部材を備えたワ
イヤロープにおいて、この検知部材２はあたかもワイヤ
ロープの１ストランドのように挙動し得る。そして、検
知部材を構成している導電性繊維部材は、あたかもワイ
ヤロープの素線のように挙動し得る。すなわち、ワイヤ
ロープ内部の素線断線や摩耗等の損傷の進行に追随し
て、検知部材２の導電性繊維部材の損傷も進行し得る。
したがって、この導電性繊維部材の損傷状態の変化は、
検知部材に通電したときの抵抗値の変化量として検知す
ることができる。

【００３５】さらに、検知部材２の電気抵抗値と素線の
断線本数との関係をあらかじめ測定しておくことによっ
て、ワイヤロープ内部の損傷状況を容易に把握すること
ができる。このように、検知部材を備えることによっ
て、従来ではなし得なかったあらゆるワイヤロープ内部
状況の把握をすることができ、当該ワイヤロープが使用
可能か否かを迅速に判定することが可能となる。

【００３６】上記のように、測定項目としては、検知部
材２の電気抵抗値だけでよい。なお、検知部材２と連結
した端子をワイヤロープ両端に設けるなどしておけば、
電気抵抗値を簡便に測定することができる。したがっ
て、特殊な測定機器を必要とせず、安価で軽量なハンド
テスターを用意するだけでよい。こうして、ワイヤロー
プの定期点検に要する時間および費用を大幅に削減する
ことができる。

【００３７】なお、検知部材は、複数本撚り込むことも
でき、使用条件や使用用途の異なるいずれのワイヤロー
プにも適用可能なように好適な本数とすることができ
る。

【００３８】

【実施例】以下、添付の図面（図１（ｂ）、図２〜図
４、図８、図９）を参照しながら本発明を具体的な実施
例に基づいて説明する。実施例１本実施例では、導電性粒子３として炭素粉末、連続繊維
４としてガラス繊維を用いた。まず、炭素粉末を樹脂中
に練合し、これをガラス繊維に沿って含浸させて導電性
繊維部材１を調製した。この導電性繊維部材１を１×３
構成の束とし、その周囲にポリエチレンの絶縁被覆材５
を被覆し、断面形状がほぼ円形で、外径約２ｍｍの検知
部材２を作製した。続いて、この検知部材２の外周にポ
リプロピレン繊維からなる６本の繊維束６を撚り合わ
せ、心ストランド７を作製した。繊維束６は、Ｓ撚りで
１×３の構成である。この心ストランド７を繊維心とし
て、その周囲に６本の側ストランド１０をＺ撚りで撚り
合わせて、外径１８ｍｍのワイヤロープ１１（６×３
７）を作製した。なお、繊維心とした心ストランド７に
は鉱油系のロープグリースを所定量含浸させた。側スト
ランド１０は、炭素含有量０．６２％の線材を冷間加工
した０．８６ｍｍの径の素線をＳ撚りで撚り合わせて、
図４に示すような（１＋６＋１２＋１８）の構成とし
た。

【００３９】次に、疲労試験機に、作製したワイヤロー
プ１１をセットし、一定の張力下で繰り返し曲げ応力を
負荷し、検知部材２の電気抵抗値の経時変化につき調べ
た。

【００４０】図８に、使用した疲労試験機の概要を示
す。ワイヤロープ１１は、その一端部を電動回転するド
ラム２１に固定され、ドラム溝に沿って巻きつけられ
る。ドラム２１の回転によって巻解され、水平方向に引
き出されたワイヤロープは、ローラ２２周縁部の溝底に
沿って１８０度曲げられ、上記水平方向と並行する逆の
水平方向に向かうようにされる。ローラ２２を介したワ
イヤロープ１１は、さらに、ローラ２３の周縁部の溝底
に沿って１８０度曲げられ、上記逆の水平方向と並行す
る元の水平方向に向かうようにされる。ローラ２３を介
したワイヤロープ１１は、ローラ２４周縁部の溝底に沿
って９０度曲げられ、垂直に下降する方向に向かうよう
にされる。そして、ワイヤロープ他端部に所定重量の重
りを取り付けられ、一定の張力をかけられた状態とされ
る。

【００４１】上記のように疲労試験機にセットされ、重
りを取り付けられたワイヤロープ１１は、ドラム２１の
回転によって巻付きおよび巻解させられ、ドラム２１、
ローラ２２、ローラ２３およびローラ２４によって繰り
返し曲げ応力を負荷される。

【００４２】試験条件は、係数Ｄ／ｄ（Ｄ：ローラ径、
ｄ：ロープ径）を２０とし、安全率を５とした。安全率
５としたことから、用いた重りの重量はワイヤロープ１
１の破断荷重の２０％に相等することとした。

【００４３】電気抵抗の測定には、横河電気株式会社製
のデジタルマルチメータＭｏｄｅｌ７６５１を用
い、測定は２端子法で行なった。また、電気抵抗値の測
定とともに、ワイヤロープ１１を解いて素線の断線本数
を測定した。

【００４４】図９は、横軸には繰り返し負荷回数（×１
０³回）をとり、左縦軸には電気抵抗の変化量
（Ω）を、右縦軸には素線の断線本数をとって、ワイヤ
ロープの疲労特性と電気抵抗変化量との相関関係を示し
た特性線図である。負荷荷重はロープ破断強度の２０％
とした。電気抵抗の変化量ΔＲが４０Ω以上となると、
ロープ内部に２０本以上の断線を生じたものと推定し、
これをワイヤロープ寿命の判定基準とした。図中にて曲
線Ａは電気抵抗の変化量を示す特性線であり、曲線Ｂは
ロープの疲労特性を素線の断線本数で表した特性線であ
る。

【００４５】図から明らかなように、繰り返し負荷回数
が少ない非定常領域においては電気抵抗の変化量が急激
に増加するが、約１万回を超えるあたりから繰り返し負
荷回数と電気抵抗の変化量とは正比例する関係にあり、
電気抵抗の変化量が繰り返し負荷回数に強い依存性を有
することが判明した。また、素線の断線本数は、２万な
いし３万回の繰り返し負荷回数を超える領域で急激に増
加した。

【００４６】ここで、本実施例におけるワイヤロープ１
１を仮に「クレーン等安全規則およびクレーン等各構造
規格」に準ずるものとした場合を考える。この場合、ワ
イヤロープの使用限度は、ロープ１よりの間における総
素線数の１０％以上の素線破断と規定されている。本実
施例の（３７×６）構成のワイヤロープにおいては、そ
の総素線数は、２２２本となる。したがって、総素線数
の１０％は２２本である。本発明者らは、図９の特性線
図から、素線の断線本数が２２本のときの電気抵抗の変
化量が約４０Ωであるとの知見を得た。このような知見
に基づき、電気抵抗の変化量が４０Ω以上となった場合
は、２２本程度以上の断線が生じたであろうと推定する
ことが可能となる。したがって、ワイヤロープの使用限
界として、電気抵抗の変化量が４０Ω未満となる領域を
推奨することができ、これをワイヤロープの交換基準と
することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、ワイヤロープの損傷程
度と検知部材から得られる電気抵抗の変化量とをあらか
じめ把握しておくことにより、ワイヤロープの劣化程度
を正確に判定することができ、ワイヤロープの交換時期
を高精度に予測することができる。また、測定するのは
電気抵抗値のみであるため特殊な測定機器を必要とせ
ず、安価で軽量なハンドテスターで電気抵抗の変化量を
測定するだけでよく、点検のための設備停止期間が大幅
に短縮され、保守点検コストが大幅に低減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は導電性繊維のみからなる導電性繊維部
材を示す縦断面図。（ｂ）は導電性粒子を有する他の導
電性繊維部材を示す縦断面図。

【図２】検知部材の概要を拡大して示す横断面図。

【図３】心ロープの概要を示す横断面図。

【図４】本発明の第１の実施形態に係る自己診断機能付
きワイヤロープを示す横断面図。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る自己診断機能付
きワイヤロープを示す横断面図。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る自己診断機能付
きワイヤロープを示す横断面図。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る自己診断機能付
きワイヤロープを示す横断面図。

【図８】実施例に用いられる疲労試験機の概要を示す側
面図。

【図９】実施例における繰り返し負荷回数−電気抵抗の
変化量−素線の断線本数の相関を示す特性線図。

【符号の説明】

１…導電性繊維部材１ａ…導電性繊維２…検知部材３…導電性の粒子４…非導電性繊維５…絶縁被覆材６…繊維束７…心ストランド８…心ロープの側ストランド９…心ロープ１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…側ストランド１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…自己診断機能付きワイ
ヤロープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松原秀彰愛知県名古屋市熱田区六野２−４−１財団法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者奥原芳樹愛知県名古屋市熱田区六野２−４−１財団法人ファインセラミックスセンター内 (72)発明者神田康治茨城県新治郡千代田町稲吉東４−８−６ (72)発明者守谷敏之茨城県新治郡千代田町下稲吉1890−143 (72)発明者高田真之愛知県蒲郡市豊岡町白山11−３日本特殊合金株式会社内 (72)発明者辻井正紀愛知県蒲郡市豊岡町白山11−３日本特殊合金株式会社内Ｆターム(参考） 3F004 AG08 LB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロープ寿命を非破壊的な検査で判定する
ことができる自己診断機能付きワイヤロープであって、ロープ寿命を判定するときの判断材料となるロープ心部
の電気的特性の変化を検知する検知部材が撚り込まれた
心ストランドと、この心ストランドの周囲に撚り合わさ
れた側ストランドと、を具備し、前記検知部材は、導電性を付与された連続繊維状の導電
性繊維部材と、この導電性繊維部材を周囲の他部材およ
び前記側ストランドから絶縁する絶縁被覆材と、を有す
ることを特徴とする自己診断機能付きワイヤロープ。
【請求項２】前記導電性繊維部材は、炭素繊維および
金属線の少なくとも一方からなることを特徴とする請求
項１記載のワイヤロープ。
【請求項３】前記導電性繊維部材は、ガラス繊維およ
びアラミド繊維の少なくとも一方からなる非導電性繊維
に、導電性の粒子を混入または含浸させたことを特徴と
する請求項１記載のワイヤロープ。