JP2022000546A - ケーブルレイドロープ - Google Patents

Abstract

【課題】柔軟性と非自転性を併せ持つケーブルレイドロープの提供。【解決手段】ケーブルレイドロープ１０は、複数のストランド３０を撚り合わせた構成のシェンケル２０が３本又は４本撚り合わされ、シェンケル２０同士の撚り方向が、ストランド３０同士の撚り方向に対して逆方向であり、シェンケル２０同士の撚りのピッチがロープ径の７倍以上且つ１１倍以下である。ストランド３０同士の撚り方向は、素線４０同士の撚り方向と同じ方向である。【選択図】図１

Description

本発明は、ケーブルレイドロープに関する。

従来、ワイヤロープは鋼やステンレス鋼といった材質のものが使用されている。ワイヤロープは、強度が高く、曲げることができ、長物が得られるといった性質から、多くの分野で使用されている。ワイヤロープは、その用途によって、構造部材として使用される静索と運搬機器などに使用される動索とに区別される。一般的なワイヤロープは、素線を撚り合わせた構成のストランドを、ロープ心（鋼製、繊維製等）の周りに撚り合わせた構造である。

ロープの撚り方には、ロープ自体の撚り方向がストランドの撚り方向と異なる普通撚りと、撚り方向が同じであるラング撚りとがある。普通撚りのロープでは、ロープの撚りが戻りにくいため、キンクを起こしにくく、作業性が良い。一方、ラング撚りのロープでは、撚りが戻りやすいものの、素線の撚りの傾斜が緩やかで、耐摩耗性に優れるといった特徴がある。一般的には、普通撚りのロープが使用されている。

普通撚りのワイヤロープにおいても、負荷がかかると撚りが解ける方向に回転する性質（自転性）があるため、クレーン等の用途においては、吊り荷が回転し、また巻上索の場合にはフックシーブのからみ等につながる。そのため、非自転性ロープが使用されるが、非自転性ロープは、その構造上の理由により、硬くて取り扱い性に劣る。非自転性のロープは、例えば特許文献１〜４に開示されている。

これに対し、特許文献５に開示されているように、柔軟性を有するワイヤロープであるケーブルレイドロープが知られている。特許文献５に開示されたケーブルレイドロープは、７×（ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６））構成であり、１８５５本もの素線から構成されるため、柔軟性があるワイヤロープとなっている。

特開平６−２８７８７６号公報 特開２０００−１６０４８８号公報 特開２００１−１４０１７７号公報 特開２００１−１９２９８９号公報 特開平４−５０３８８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたケーブルレイドロープは、柔軟性があるワイヤロープとして用いられるものの、非自転性については全く期待できない。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、柔軟性と非自転性を併せ持つケーブルレイドロープを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、複数のストランドを撚り合わせた構成のシェンケルが３本又は４本撚り合わされ、シェンケル同士の撚り方向が、ストランド同士の撚り方向に対して逆方向であり、シェンケル同士の撚りのピッチがロープ径の７倍以上且つ１１倍以下である、ケーブルレイドロープである。

本発明に係るケーブルレイドロープでは、ワイヤロープとしての柔軟性を確保しつつ、非自転性を有することができる。すなわち、３本又は４本のシェンケルを撚り合わせたケーブルレイドロープであるため、荷物を吊す等、ケーブルレイドロープに引張荷重がかけられたときに、最外周層を構成するシェンケル同士が解けようとする力を弱めることができる。しかも、シェンケル同士の撚り方向がストランド同士の撚り方向に対して逆方向であり、且つ、シェンケル同士の撚りのピッチがロープ径の７倍以上且つ１１倍以下であるため、シェンケル同士が解けようとする力を、ストランド同士がより締まろうとする力とバランスさせ易くすることができる。この結果、非自転性を有するロープとすることができる。さらに、ストランドを撚り合わせた構成のシェンケルを撚り合わせる構成であるために、シェンケルを有しない構造の非自転性ロープに比べ、柔軟性を向上することができる。このため、シェンケル数が３本又は４本であるとしても、ケーブルレイドロープとしての柔軟性を確保することができる。

前記複数のストランドのそれぞれは、複数の素線を撚り合わせた構成であってもよい。この場合、ストランド同士の撚り方向が、素線同士の撚り方向と同じ方向であってもよい。

この態様では、ケーブルレイドロープで荷物を吊す等、ケーブルレイドロープに引張荷重がかけられたときに、最外周層のシェンケル同士が解けようとする力は、ストランド同士がより締まろうとする力と、素線同士がより締まろうとする力として作用する。したがって、解けようとする力と、より締まろうとする力とをよりバランスさせ易くすることができる。この結果、より自転し難い構成とすることができる。

以上説明したように、本発明によれば、ケーブルレイドロープに柔軟性と非自転性を持たせることができる。

３×（７×７）構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。 ４×（７×７）構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。 ３×（ＩＷＲＣ６×Ｓ（１９））構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。 ４×（ＩＷＲＣ６×Ｓ（１９））構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。 ３×（ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３１））構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。 ４×（ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３１））構成のケーブルレイドロープの構成を説明するための図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態に係るケーブルレイドロープ１０は、図１に示すように、３×（７×７）構成のケーブルレイドロープである。具体的には、本ケーブルレイドロープ１０は、３本のシェンケル２０を撚り合わせた構成であり、各シェンケル２０は、７本のストランド３０を撚り合わせた構成である。そして、各ストランド３０は、７本の素線４０を撚り合わせた構成である。なお、図２に示すように、３本のシェンケル２０ではなく、４本のシェンケル２０を撚り合わせた４×（７×７）構成であってもよい。

このケーブルレイドロープを作成するには、まず、７本の鋼製の素線４０を撚り合わせてストランド３０を形成し、このストンランドを７つ撚り合わせてシェンケル２０にする。そして、３本または４本のシェンケル２０を撚り合わせることにより、ケーブルレイドロープ１０を得ることができる。なお、３本または４本のシェンケル２０を撚り合わせた後で、図外のスウェージングマシンによって、縮径するようにしてもよい。これにより、より一層、層心径（円周が複数のシェンケル２０の中心を通るように設定された仮想の円の直径）を小さくすることが可能となる。

素線４０としては、公称径が０．７６〜０．８９ｍｍの線材が用いられる。そして、ケーブルレイドロープ１０の層心径は、７．７ｍｍ〜８．５ｍｍ（例えば約８．１ｍｍ）となっている。本ケーブルレイドロープ１０では、３本又は４本のシェンケル２０が用いられるため、層心径を比較的小さく抑えることができる。これにより、ケーブルレイドロープ１０が引っ張られたときの回転モーメントを比較小さくすることができるため、ケーブルレイドロープ１０の自転力を小さくすることができて、非自転性が向上する。

ケーブルレイドロープ１０の撚り方向（シェンケル２０同士の撚り方向）は、シェンケル２０の撚り方向（ストランド３０同士の撚り方向）と逆向きの撚り方向となっている。つまり、本ケーブルレイドロープ１０は、普通撚りのワイヤロープとなっている。一方で、シェンケル２０の撚り方向は、ストランド３０の撚り方向（素線４０同士の撚り方向）と同じ向きの撚り方向となっている。つまり、各シェンケル２０はラング撚りになっている。このため、ケーブルレイドロープ１０が解けようとする自転力（シェンケル２０同士が解けようとする自転力）に対するストランド３０の抵抗を強めることができる。すなわち、ケーブルレイドロープ１０の撚り方向が、シェンケル２０の撚り方向と逆向きであり、かつ、シェンケル２０の撚り方向がストランド３０の撚り方向と同じ向きであるため、ケーブルレイドロープ１０が解ける方向に回転しようとした際には、各シェンケル２０を構成するストランド３０及び各ストランド３０を構成する素線４０がそれぞれ締まる方向に回転する。したがって、ケーブルレイドロープ１０としての非自転性の向上が図れる。

ケーブルレイドロープ１０の撚りのピッチ、すなわち軸方向におけるシェンケル２０同士の撚りのピッチ（１つのシェンケル２０が３６０度周回するに必要なロープ１０の軸方向長さ）は、ケーブルレイドロープ１０の直径（ロープ径）の７〜１１倍に設定されている。ここで、ケーブルレイドロープ１０の直径は、ケーブルレイドロープ１０の外接円の直径によって定義される。なお、撚り長さは、求める非自転性能に合わせて、７〜１１倍の範囲内で設定することができる。

シェンケル２０の構造（素線数およびストランド数）、ロープ心の有無等については、用途に応じて変更することが可能である。例えば、耐摩耗性や耐食性が要求される場合には、ケーブルレイドロープ１０の直径を所定の直径としつつ、素線数の少ない構成を採用することができる。一方、柔軟性や耐曲げ疲労性が要求される場合には、ケーブルレイドロープ１０の直径を所定の直径としつつ、素線数の多い構成を採用することができる。

ケーブルレイドロープ１０は、図３〜図６に示すように、ＩＷＲＣ６を有するシェンケル２０同士が撚り合わされた構成とすることができる。具体的に、図３に示すケーブルレイドロープ１０の構成は、３×（ＩＷＲＣ６×Ｓ（１９））であり、図４に示すケーブルレイドロープ１０の構成は、４×（ＩＷＲＣ６×Ｓ（１９））である。また、図５に示すケーブルレイドロープ１０の構成は、３×（ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３１））であり、図６に示すケーブルレイドロープ１０の構成は、４×（ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３１））である。

ここで、ケーブルレイドロープ１０の実施例について説明する。

表１に示すように、実施例１〜６のケーブルレイドロープ１０は、何れも３×（７×７）構成のケーブルレイドロープ１０であり、３本のシェンケル２０を撚り合わせた構成である。実施例１及び４では、撚り長さ倍率が８倍であり、実施例２及び５では、撚り長さ倍率が９倍であり、実施例３及び６では、撚り長さ倍率が１０倍である。ここで、撚り長さ倍率とは、ケーブルレイドロープ１０の外径（ロープ径）に対するケーブルレイドロープ１０の撚りのピッチの倍率を意味している。実施例１〜６の何れにおいても、公称径が０．７６〜０．８９ｍｍの素線４０が用いられている。なお、実施例１〜６は何れもスウェージング加工がされていない。

実施例１〜３では、撚り方向がＳ×（Ｚ×Ｚ）となっている。すなわち、ロープ１０、シェンケル２０、ストランド３０の順で、Ｓ撚り、Ｚ撚り、Ｚ撚りとなっている。つまり、ストランド３０はＺ撚り（７本の素線４０同士がＺ方向に撚られている）であり、シェンケル２０はＺ撚りであり（７本のストランド３０同士がＺ方向に撚られている）であり、ケーブルレイドロープ１０自体はＳ撚り（３本のシェンケル２０同士がＳ方向に撚られている）である。これに対し、実施例４〜６では、撚り方向がＳ×（Ｚ×Ｓ）となっており、ストランド３０がＳ撚りである点で実施例１〜３と異なるが、その他は実施例１〜３と同じである。

比較例１のケーブルレイドロープは、ＩＷＲＣ６×（ＩＷＲＣ６×Ｓ（１９））でり、６本のシェンケルをロープ心周りに撚り合わせた構成である。比較例１のケーブルレイドロープの撚り方向は、Ｚ×（Ｓ×Ｚ）である。

実施例１〜３のケーブルレイドロープ１０及び比較例１のケーブルレイドロープについて、可とう度を測定した。可とう度は、ロープとしての曲がり易さを示す指標であり、長さ４００ｍｍのロープを両端支持した状態で、その中央に吊す錘の重さを増加させたときのたわみ量の変化から求めることができる。より具体的には、ケーブルレイドロープ１０の直径をｄ、たわみ量の変化量をΔｙ、荷重の変化量をΔＱとし、可とう度をＦとして、下記の式（１）から可とう度Ｆを算出した。なお、Δｙ／ΔＱは、荷重の変化量ΔＱに対してたわみ量の変化量Δｙが直線的に変化する領域での近似直線の傾きを採用した。
Ｆ＝４．９６×１０^４×ｄ^４／（４００）^３×Δｙ／ΔＱ ・・・（１）

実施例１〜６のケーブルレイドロープ１０及び比較例１のケーブルレイドロープについて、自転角及び自転トルク係数を測定した。自転角は、実破断力の約２０％の重量を吊った際の、１０×ｄ（ｄはロープの直径）の長さのスパンにおける自転角度（゜）を表している。ただし、比較例１のケーブルレイドロープにおいては、約１０％の重量の錘を吊す試験とした。比較例１において負荷を軽減したのは、かなりの自転が予想されたからである。なお、ロープ自体が解ける方向（シェンケル２０同士の撚りが解ける方向）に回転する場合を＋回転、ロープ自体が締まる方向に回転する場合を−回転とした。自転角が４０゜以下であれば、非自転性を有するものと言える。

自転トルク係数は、１ｍのロープに実破断力の約２０％の引張荷重がかけられた状態での、ロープが元に戻るために必要なトルクを表すものであり、以下の式により算出した。

ｋ＝｛Ｔ／（Ｗ・ｄ）｝×１０^３ ・・・（２）
なお、ｋは自転トルク係数であり、Ｗはロープに作用する張力（Ｎ）であり、Ｔは張力Ｗによってロープに発生するトルクであり、ｄはロープ径（ｍｍ）である。自転トルク係数が０．０３０以下であれば、非自転性を有するものと言える。

表１に示すように、実施例１〜３のケーブルレイドロープ１０の可とう度は１５７０〜２４００となっており、比較例１のケーブルレイドロープの可とう度に比べると低い。しかしながら、ケーブルレイドロープではなくシェンケルを備えない一般のワイヤロープ（参考１〜３）に比べると、実施例１〜３のケーブルレイドロープ１０の可とう度は、非常に大きくなっている。ここで、参考１〜３のワイヤロープの構成はそれぞれ、３×Ｆ（４０）、４×Ｆ（４０）、６×３７である。したがって、実施例１〜３のケーブルレイドロープ１０では、ワイヤロープとしての柔軟性が確保されていることが分かる。

表２に示すように、実施例１〜６のケーブルレイドロープ１０では何れも、自転角及び自転トルク係数の何れにおいても非自転性として定義された範囲内に収まっているため、実施例１〜６は非自転性を有すると言える。これに対し、比較例１では、自転角及び自転トルク係数の何れにおいても非自転性の定義を満たさない。以上より、実施例１〜６の何れも、ワイヤロープとしての柔軟性を確保しつつ、非自転性を有することができる。

また、実施例１〜３では、実施例４〜６に比べて、より非自転性が高められている。撚り長さ倍率が９倍の実施例２では、引張荷重が負荷されても自転がないという結果になっており、撚り方向がＳ×（Ｚ×Ｚ）である場合には、撚り長さ倍率が９倍のときに最も非自転性が高められている。なお、撚り方向がＳ×（Ｚ×Ｓ）である実施例４〜６を参照すれば、Ｓ×（Ｚ×Ｓ）の場合に、撚り長さ倍率をもっと大きくすれば、より非自転性を高められる可能があるが、撚り長さ倍率が１１倍を超えるとうねりが生じ易くなり、しかもシェンケル２０が解けやすくなる。一方、撚り長さ倍率が７倍を下回ると、非自転性が得られない可能性がある。したがって、撚り長さ倍率は、７倍以上１１倍以下が好ましく、７倍以上１０倍以下がより好ましく、８倍以上１０倍以下でもよい。

以上説明したように、本実施形態に係るケーブルレイドロープ１０では、ワイヤロープとしての柔軟性を確保しつつ、非自転性を有することができる。すなわち、３本又は４本のシェンケル２０を撚り合わせたケーブルレイドロープ１０であるため、荷物を吊す等、ケーブルレイドロープ１０に引張荷重がかけられたときに、最外周層を構成するシェンケル２０同士が解けようとする力を弱めることができる。しかも、シェンケル２０同士の撚り方向がストランド３０同士の撚り方向に対して逆方向であり、且つ、シェンケル２０同士の撚りのピッチがロープ径の７倍以上且つ１１倍以下であるため、シェンケル２０同士が解けようとする力を、ストランド３０同士がより締まろうとする力とバランスさせ易くすることができる。この結果、非自転性を有するロープとすることができる。さらに、ストランド３０を撚り合わせた構成のシェンケル２０を撚り合わせる構成であるために、シェンケルを有しない構造の非自転性ロープに比べ、柔軟性を向上することができる。このため、シェンケル２０数が３本又は４本であるとしても、ケーブルレイドロープ１０としての柔軟性を確保することができる。

ケーブルレイドロープ１０で荷物を吊す等、ケーブルレイドロープ１０に引張荷重がかけられたときに、最外周層のシェンケル２０同士が解けようとする力は、ストランド３０同士がより締まろうとする力と、素線４０同士がより締まろうとする力として作用する。したがって、ストランド３０同士の撚り方向が、素線４０同士の撚り方向と同じ方向である場合には、解けようとする力と、より締まろうとする力とをよりバランスさせ易くすることができる。この結果、より自転し難い構成とすることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。

１０ ケーブルレイドロープ
２０ シェンケル
３０ ストランド
４０ 素線

Claims (2)

1. 複数のストランドを撚り合わせた構成のシェンケルが３本又は４本撚り合わされ、
   シェンケル同士の撚り方向が、ストランド同士の撚り方向に対して逆方向であり、
   シェンケル同士の撚りのピッチがロープ径の７倍以上且つ１１倍以下である、ケーブルレイドロープ。
2. 前記複数のストランドのそれぞれは、複数の素線を撚り合わせた構成であり、
   ストランド同士の撚り方向が、素線同士の撚り方向と同じ方向である請求項１に記載のケーブルレイドロープ。

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