JP2597357B2

JP2597357B2 - 異形線ロープ

Info

Publication number: JP2597357B2
Application number: JP61209077A
Authority: JP
Inventors: 進小野
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1986-09-05
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPS6366389A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、異形線ロープ、特に、強度保持用又は補
強材用の表面が平滑な異形線ロープに関する。

［従来の技術］異形線で構成される表面が平滑なワイヤロープは、所
謂、ロックドコイルロープとして、ロープウエーのレー
ルロープや斜張橋の支索としてこれまでも使用されて来
たが、これらのロープでは、ロープを形成するワイヤの
外周線が比較的粗い近似計算によって得られたもので十
分であった。

異形線ロープは、異形線ワイヤを多数本組合わせて撚
合するので構造的にも安定しているが、近年、強度保持
又は補強用部材として、更に構造の安定した異形線ロー
プが求められており、そのため、ワイヤ断面の外周線の
精度を一層高める必要が生じている。例えば、通信用ケ
ーブル等がその例である。

即ち、従来から用いられている通信用光ケーブルは、
光学繊維を内臓したアルミパイプのような金属円筒体を
芯としてこれに亜鉛めっき又はアルミめっきをした断面
円形の鋼線即ち円形ワイヤを所定のピッチで撚合して補
強部材を形成するが、この芯とワイヤが線接触をするに
過ぎないから、撚線時にワイヤにより掛けられる圧力の
ために芯が変形又は圧潰する恐れがある。

これを回避するには撚線機のボイス圧を低くすれば良
いが、ボイス圧が低く過ぎると撚りが甘くなり、ロープ
としての構造が不安定になってしまう。加えて、ワイヤ
同士がヘリックスを描きながら線接触をするために互い
にずれやすく、このことも芯の圧潰を招くことになる。

他方、金属円筒体の芯の代りに、ワイヤ断面をいわゆ
るＴワイヤとかＺワイヤのワイヤ断面にした異形線ワイ
ヤを組合わせて円筒状の撚合体を形成し、これに上記同
様にめっきしたワイヤ断面円形の鋼ワイヤを撚合し、円
筒撚合体に光学繊維を挿入した構造のものもある。

然し、この異形ワイヤを用いたロープでは通信用光ケ
ーブルのように小径（例えば、10mmφ）のものではワイ
ヤ断面の寸法が小さい多数本の異形ワイヤを鋼線で正確
に成形することが困難である。このため成形が容易なア
ルミニウム線のような非鉄金属線を用いると、必要な強
度を得るために撚合層を複数にしなければならず、最も
内側の撚合体に変形が生じる恐れがある。

更には、異形ワイヤのワイヤ断面は、ロープ断面で理
想とされる断面に同じになっていないために、特に本数
が少なくなるとヘリックス角やワイヤのねじれにより隣
接する異形ワイヤと面接触をしなくなって構造的に不安
定になり、ロープに力が作用すると異形ワイヤ同士にず
れを生じてしまうと言う問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］この発明の目的は、ロープを形成したときに本数の多
少に関わらず隣接するものの側面同士の全面積が実質的
に面接触し合うワイヤ断面形状を有する異形線ロープを
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］断面形状が同一の複数本の鋼製の異形ワイヤを形成
し、これら異形ワイヤを、通信用の光ケーブルが内蔵さ
れた円筒体の外周に所定のピッチで撚り合わせて、その
各異形ワイヤが同一円周上で互いに隣接し、かつその互
いに隣接するワイヤの側面同士の全面積が実質的に面接
触するように配置させたものである。

各異形ワイヤの断面の外周線は、ξη直交座標に於い
て次式を満足する曲線である。

ξ＝r cosΦ （±の符号はφに同じ）但し、前記異形線ロープの軸線をＺ軸とし、任意のロ
ープ断面上に互いに直交する座標軸Ｘ軸及びＹ軸を採っ
て形成される右手系XYZ直角座標に於いて、 r:原点からXY平面上の前記ロープ断面上の任意の点まで
の動径の長さ； Φ：前記動径の、Ｘ軸から反時計方向へ測った角度； P:前記ワイヤのピッチ；Ａ＝P/（２πｒ）； λ_２＝１＋A²; Φ＝（A²φ）／λ^２とする。

この発明の異形線ロープ於いては、ワイヤの、異形線
ロープのロープ断面に対応する断面形状が従来のＴワイ
ヤ、Ｚワイヤ等の断面形状よりも更に精密に構成出来
る。

異形線ロープ用ワイヤは、ワイヤ断面が同一形状であ
り、円周方向にＮ個（整数個）並ぶ大きさにしても良
い。

［作用］以上の通り成形して形成したワイヤを撚線機に掛けて
ピッチＰになるように撚り上げると、隣接するワイヤが
互いに全体に亙って実質的に面接触し製造時及び使用時
に相互のずれが生じない異形線ロープが形成される。

［実施例］以下に、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて
説明する。

この発明に基づく異形線ロープに於いては、これを構
成する各ワイヤはピッチＰが同一の無数のヘリックスの
集合であると考えられる。

第１図を参照して、一般に、異形線ロープ１はロープ
中心軸を中心とする同心円上に円周方向に同一形状又は
異なった形状のワイヤ２（本図では同一形状のＴワイヤ
として示されている）を相接触させて並べて構成されて
いる。そして、隣接するワイヤ２の側面が完全に面接触
する場合にワイヤ断面（ワイヤが撚り上げられる前のワ
イヤ外周面に直角な断面を言う。以下、同じ。）の互い
に隣りあった外周線３の部分は同一直線または同一曲線
になっていなければならない。通信用光ケーブルの場合
はワイヤ２は光ファイバーケーブル４を挿通したアルミ
パイプ５を囲繞する構造になっている。以下、この外周
線曲線を求めることにする。なお、外周線曲線と言う場
合は直線部分をも含むものとする。

第２図に於いて、Ｚ軸は異形線ロープ１の中心軸上に
採られた軸で、このＺ軸とロープ１の任意のロープ断面
上に互いに直交するように採られたＸ軸及びＹ軸の２軸
とで右手系XYZ直角座標を形成する。ＯはXYZ座標の原点
である。

今、同じロープ断面上の任意の一本のワイヤ２の任意
の点をＨとし、OHを動径６とし、この動作６の長さをｒ
とし、Ｘ軸上の点H₁をOH₁＝ｒに選び、Ｘ軸からＹ軸の
方へ反時計方向に測った動径OHまでの角度をφとし、点
H₁及び点Ｈを通る撚り上げ後のワイヤ２のヘリックスを
それぞれ7,8とし、点H₁を通りかつヘリックス7,8と直交
する、Ｚ軸を中心軸とする半径ｒの円筒上のヘリックス
を９とし、ヘリックス8,9の交点をＱとし、点Ｑを通り
Ｚ軸に平行な直線とXY平面との交点をＣとし、動径OCの
Ｘ軸からＹ軸の方に反時計方向に測った角度をΦとす
る。

この場合、ヘリックス8,9のＱに於ける位置ベクトル
は、それぞれ、次のように表わされる。ｌ _１＝［r cosΦ r sinΦ rA（Φ−φ）］ｌ _２＝［r cosΦ r sinΦ rBΦ］ここで、Ａ＝P/（２πｒ）、λ^２＋１＝A²、Ｂ＝Ｐ′
／（２πｒ）（但し、Ｐ′はヘリックス９のピッチ）で
ある。

次に、ヘリックス９の接線ベクトルをｔとし、ヘリッ
クス８の陪法線ベクトルをｂとすると、ｔ＝［−sinΦ／μ cosΦ／μ B/μ］ｂ＝［AsinΦ／λ −AcosΦ／λ 1/λ］ここで、μ^２＋１＝B²。

−ｔ＝ｂであるから、Ｂ＝−1/A。

故に、ｌ _２＝［r cosΦ r sinΦ −ｒΦ/A］。

これより点ＱのXYZ座標はＸ＝r cosΦ Ｙ＝r sinΦ Ｚ＝−ｒΦ/A になる。

そこで、Ｘ＝ξ、Y²＋Z²＝η^２とすれば、点Ｑは ξ＝r cosΦ （±の符号はφに同じ）但し、Ａ＝P/（２πｒ）、λ^２＝１＋A²で表わされ
る。

更に、Ｚ＝−ｒΦ/A＝rA（Φ−φ）から、Φ＝（A
²φ）／λ^２になる。

所で、ロープ断面でのワイヤ２の断面がロープ１の中
心軸と同心の円弧部分とロープの中心を通る半径方向に
延びる直線部分とより成るものか、これに別の円弧部分
を加えたものかで形成されると、製造技術上有利であ
る。

直線部分については、φ＝ｋ（一定）として、ｒがr₁
からr₂（但し、r₁＜r₂）まで変化させる場合、 ξ＝r cos k をξη座標にプロットすることになる。

ｒ＝ｃ（一定）、即ち、ロープ１の中心軸と同心の円
弧である場合、 ξ＝c cosΦ をξη座標にプロットすることになる。

又、両者の間を結ぶ他の円弧部の場合は、第３図に示
すようにこの円弧部の半径をＲとし、ロープ１の中心Ｏ
からこの円弧部の中心Ｍまでの距離をｒ′とし、OMから
反時計方向に測ったOMとOHの成す角をθ、OH＝ｒとした
場合、（±の符号は円弧が上弦の場合は＋、下弦の場合は
−）。

この条件とξ，ηの一般式を組合わせてξη座標にプ
ロットすることになる。

ワイヤ２の形状を全て同じにし、整数個でロープ１を
構成するようにすると製造、組立及び保守点検上有用で
ある。

以上を第４図に示すＴワイヤに適用する。この場合、
任意のＴワイヤのロープ断面上での直線部はφを一般に
φ_１及びφ_２（但し、φ_１＜φ_２）と、円弧部の半径を
一般にr₁及びr₂とする事が出来るが、説明及び計算の便
宜を計るため、φ_１＝−φ₀,φ_２＝φ_０とする事にする
と、イ）ロープ断面でφ_０に於ける直線部EFに対応する部分
は ξ＝r cosΦ_１但し、r₁≦ｒ≦r₂ Φ_１＝（A²φ_０）／λ_２ロ）ロープ断面で−φ_０に於ける直線部GHに対応する部
分は ξ＝r cosΦ_１但し、r₁≦ｒ≦r₂ ハ）ロープ断面でｒ＝r₁に於ける円弧部EHに対応する部
分は ξ＝r₁ cosΦ 但し、φ_０≧φ≧０ ξ＝r₁ cosΦ 但し、０≧φ≧−φ_０ニ）ロープ断面でｒ＝r₂に於ける円弧部FGに対応する部
分は ξ＝r₂ cosΦ 但し、φ_０≧φ≧０ ξ＝r₂ cosΦ 但し、０≧φ≧−φ_０なお、φ_０＝π/N（Ｎは正の整数）になっていると良
い。Ｎは、異形線ロープとして撚り合わされるときのワ
イヤの数で、例えば第１図に示す異形線ロープとする場
合にはＮがｎ（本）となる。又、製造上及び使用上の理
由からE,F,G,Hの隅部はアール取りされているとよい。

このＴワイヤの１例を次表と第５図に示す。なお、こ
のデータはφ＝0,r＝（r₁＋r₂）/2の交点が原点になる
座標変換をしたξη座標上の数値である。

位置 ξ（単位mm） η（単位mm） R1 2.500 0.000 R2 2.412 2.339 R3 −0.085 2.146 R4 −2.581 1.942 R5 −2.500 0.000 R6 −2.581 −1.942 R7 −0.085 −2.146 R8 −2.412 2.339 次に、第６図に示すＺワイヤに付いて、ξ及びηの式
に次の条件に従うΦ及びｒを与えると所望の外周線が得
られる。なお、ここで、φ_１＝−３φ₀,φ_２＝３φ₀,r₀
＝（r₁＋r₂）/2と設定する事にする。

イ）円弧部A1について：３φ_０≧φ≧−φ_０ｒ＝r₁ ロ）直線部A2について： φ＝３φ_０ r₀−R₁≧ｒ≧r₁ ハ）小円弧部A3について：３φ_０≧φ≧３φ_０ −sin^-1［R₁/（r₀−R₁）］但し、０≦θ≦sin^-1［R₁/（r₀−R₁）］≦π ニ）円弧部A4について：３φ_０−sin^-1［R₁/（r₀−R₂）］≧φ≧ φ_０＋sin^-1［R₂/（r₀＋R₀）］ｒ＝r₀ ホ）小円弧部A5について： φ_０＋sin^-1［R₂/（r₀＋R₂）］ ≧φ≧φ_０但し、０≦θ≦sin^-1［R₂/（r₀＋R₀）］≦π ヘ）直線部A6について： φ＝φ_０ r₂≧ｒ≧r₀＋R₂ ト）円弧部A7について： φ_０≧φ≧−３φ_０ｒ＝r₂ チ）直線部A8について： φ＝−３φ_０ r₂≧ｒ≧r₀＋R₂ リ）小円弧部A9について： −３φ_０＋sin^-1［R₂/（r₀＋R₂］ ≧φ≧−３φ_０但し、０≦θ≦sin^-1［R₂/（r₀＋R₂）］≦π ヌ）円弧部A10について： −φ_０−sin^-1［R₁/（r₀−R₁）］≧φ ≧−３φ_０＋sin^-1［R₂/（r₀＋R₂］ｒ＝r₀ ル）小円弧部A11について： −φ_０≧φ≧ −φ_０−sin^-1［R₁/（r₀−R₁）］但し、０≦θ≦sin^-1［R₁/（r₀−R₁）］≦π ヲ）直線部A12について： φ＝−φ_０ r₀−R₁≧ｒ≧r₁ 以上をξ及びηの式に代入することにより、所望の外
周曲線が得られる。このような外周曲線をもつ異形ワイ
ヤは、その外周曲線に対応する内孔をもつダイスに鋼線
を通すダイス引き加工により成形することができる。そ
してこのように成形した複数本の異形ワイヤをボイスを
通してアルミパイプの外周に所定のピッチで撚り合わせ
ることより、その各異形ワイヤが同一円周上で互いに隣
接し、かつその互いに隣接するワイヤの側面同士の全面
積が実質的に面接触する異形線ロープを得ることができ
る。

なお、φ_０＝π／（3N）になっていると良く、又、Ｔ
ワイヤの場合と同様の理由からJ,K,L,Mの隅部もアール
取りされているとよい。

なお、ワイヤの外周線は上述の２例に限定されるもの
ではなく、上記のξ，ηの式を満足する種々のワイヤの
外周線の決定に適用出来るものであるし、隣接するワイ
ヤの接触面にだけ適用してもよい。

［発明の効果］以上の通り、この発明に基づく異形線ロープはワイヤ
の隣接側面同士が実質的に面接触をするので、ロープ製
作時や使用時にワイヤ間のずれが生じることがないた
め、外部から荷重が加わった場合にもロープの変形が少
なく、安定した構造が保証されると言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に基づく異形線ロープの１実施例の横
断面図、第２図及び第３図はこの発明の原理の説明図、
第４図はこの発明を適用したＴワイヤの、ロープ断面で
の断面図、第５図はＴワイヤの具体例のξη断面図、第
６図はこの発明を適用したＺワイヤの、ロープ断面での
断面図である。１……異形線ロープ、２……ワイヤ、３……外周線、４
……光ファイバケーブル、５……アルミパイプ、６……
動径、7,8,9……ヘリックス、Ｎ……正の整数、Ｏ……
原点、H,H₁……点、Ｑ……交点、R₁,R₂……半径、X,Y,Z
……座標軸、Ｐ……ピッチ、ｒ……動径の長さ、ξ，η
……座標軸、θ，φ，Φ……角度。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状が同一の複数本の鋼製の異形ワイ
ヤを形成し、これら異形ワイヤを、通信用の光ケーブル
が内蔵された円筒体の外周に所定のピッチで撚り合わせ
て、その各異形ワイヤが同一円周上で互いに隣接し、か
つその互いに隣接するワイヤの側面同士の全面積が実質
的に面接触するように配置させたことを特徴とする異形
線ロープ。
【請求項２】各異形ワイヤの断面の外周線が、ξη直交
座標に於いて次式を満足する曲線であることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の異形線ロープ。 ξ＝r cosΦ η＝±r sin²Φ＋（Φ²/A²）（±の符号はΦに同じ）但し、異形線ロープの軸線をＺ軸とし、任意のロープ断
面上に互いに直交する座標軸Ｘ軸及びＹ軸を採って形成
される右手系XYZ直角座標に於いて、 r:原点からXY平面上の前記ロープ断面上の任意の点まで
の動径の長さ； Φ：前記動径の、Ｘ軸から反時計方向へ測った角度； P:前記ワイヤのピッチ；Ａ＝P/（２πｒ）； λ_２＝１＋A² Φ＝（A²φ）／λ^２
【請求項３】前記外周線が、φをφ_１とφ_２との２つの
一定値としかつｒを連続的に変化させて形成された曲線
より成ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
異形線ロープ。
【請求項４】前記外周線が、ｒをr₁及びr₂（但し、r₁＜
r₂）との２つの一定値としφをφ_１≦φ≦φ_２として形
成された曲線より成ることを特徴とする特許請求の範囲
第３項記載の異形線ロープ。
【請求項５】前記外周線おいてφ＝φ₁,φ_２とｒ＝r₁,r
₂における角の部分を滑らかな曲線にしたことを特徴と
する特許請求の範囲第４項記載の異形線ロープ。
【請求項６】｜φ_２−φ₁|＝２π/N（但し、Ｎは正の整
数）であることを特徴とする特許請求の範囲第３項乃至
第５項のいずれか１つに記載の異形線ロープ。
【請求項７】前記ロープ断面の外周線が円弧部分を含む
場合、ｒ＝ｒ′ cosθ ±R²−ｒ′² sin²θ （±の符号は、外側に凸のときは＋、凹のときは−とす
る）但し、ｒ′：原点から円弧の中心までの距離； R:該円弧の半径； θ：該ロープ断面において該直線から反時計方向へ測っ
て該直線と前記円弧部分の点を結ぶ直線との成す角で、｜θ｜≦sin^-1［R/r′−Ｒ）］≦π にしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第６
項のいずれか１つに記載の異形線ロープ。
【請求項８】φ_１＝−３φ_０及びφ_２＝３φ_０（φ_０＞
０）の場合、−３φ_０≦φ≦φ_０の範囲内でｒ＝r₂であ
り、−φ_０≦φ≦３φ_０の範囲内でｒ＝r₁であり、−３
φ_０≦φ≦−φ_０及びφ_０≦φ≦３φ_０の範囲内でｒ＝
（r₁＋r₂）/2であり、φ＝−３φ_０及びφ_０で（r₁＋
r₂）/2≦ｒ≦r₂であり、φ＝−φ_０及び３φ_０でr₁≦ｒ
≦（r₁＋r₂）/2であることを特徴とする特許請求の範囲
第７項記載の異形線ロープ。
【請求項９】前記外周線においてφ_１＝−３φ_０及びφ
_０とｒ＝r₂及び（r₁＋r₂）/2、並びに、φ＝−φ_０及び
３φ_０とｒ＝r₁及び、（r₁＋r₂）/2における角の部分を
滑らかな曲線としたことを特徴とする特許請求の範囲第
８項記載の異形線ロープ。
【請求項１０】φ_０＝π／（3N）（但し、Ｎは正の整
数）であることを特徴とする特許請求の範囲第８項又は
第９項記載の異形線ロープ。