JP5294775B2 - ロープの端末定着方法 - Google Patents

Description

本発明はたとえば係留した船舶、連結した車両など連結部に引っ張り衝撃荷重の加わる場合の衝撃緩衝手段として好適な樹脂ロープなどに適用される端末定着方法及び端末定着金具を有するロープに関する。

船舶の係留や車両の連結などにロープが汎用されている。ロープにはアラミド繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、繊維に樹脂を含浸させた複合材、ワイヤなどを撚り合わせたものや繊維を引き揃え被覆したものがある。
これらロープを船舶の係留や車両の連結などに使用するには、ロープの端末を連結に適した形状に加工する必要がある。

汎用されている繊維ロープの端末加工としては、端部を輪状にし、端末部を解撚したストランドをロープに差し込むさつま刺し加工や、繊維ロープの端末部をストランド状に解撚し、金属製のハウジングの内側に挿入し、ハウジング内に熱硬化樹脂を注入充満させ硬化させた端末定着法がある。
しかし、ロープ端末をストランドに解撚し熱硬化樹脂を充填し硬化させた端末では、ロープに引っ張り荷重が加わった場合、ロープ及びストランドの伸びによるロープ径の細径化により、ストランドと樹脂の締結力が減退し、締結効率が低下して抜けてしまいやすい問題があった。

他の定着法として、端部にアルミニュウム製や鉄製の端末金具に繊維ロープを挿入して圧着する方法がある。しかし、繊維であるため引張りによって断面積が変化するので、しっかりと拘束できず、抜けてしまう問題があった。
この対策として、ロープを挿入した金具との間に樹脂の接着材を介在させて圧着する方法が提案されている。
しかし、ロープと金具との間に充填する樹脂の量や温度など精密な管理を必要とし、硬化するまでに時間がかかり、さらに、時間が経過すると樹脂の劣化が生じ、ロープが抜け出てしまい、長期の耐久性を損なわれる問題がある。
さらに、いずれの圧着法も、外径がストレートな金具に一律に圧縮力を加え、金具内径を一様に縮少させるため、金具口元のロープ部分に剪断荷重が付加され、早期の口元疲労破壊が生じる問題もあった。
特開昭５６−５８０８５号公報 特開平０８−１３５０９０号公報

本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、ロープの材質を問わず、ことに破断時の伸びが大きいゴムや樹脂質などの高弾性ロープに対しても、接着材などの緩衝材を用いることなく簡易な作業で、定着効率が高く信頼性の高い端末ロックを行うことができる端末定着方法を提供することにある。

上記目的を達成するためを解決したもので、その特徴は、口元から奥端に向かって均一な内径のロープ挿入用キリ穴を有し、外径側には、前記口元以外のところに太径部を少なくともひとつ有する筒状金具を用い、ロープを前記ロープ挿入用キリ穴に挿入後、前記筒状金具をスエージ加工して前記太径部をロープ挿入用キリ穴側に反転突出させることにより、ロープ径が縮径するように圧締しており、 前記太径部は、前記筒状金具の長手方向における前記口元と前記奥端との間に位置していて半径方向で山形状の太径部であって、 前記山形状の太径部は、凸の稜線からなる頂部、及び、頂部から前記口元および前記奥端に向かって漸次薄肉化された傾斜部を有し、 前記山形状の太径部がロープ挿入用キリ穴側に反転突出させられた場合に、前記山形状の太径部の前記頂部が内側に突出して、前記筒状金具の長手方向における前記頂部の位置において、前記ロープ挿入用キリ穴の内径が最小となって、挿入されたロープの圧縮量が最大となり、前記山形状の太径部における前記頂部以外の部分は、前記頂部から離れるに従って、前記ロープ挿入用キリ穴の内径が漸次大きくなって、挿入されたロープの圧縮量が漸次小さくなるようになっていることにある。

筒状金具は口元から奥端に向かって均一な内径のロープ挿入用キリ穴を有しているので、ロープの挿入操作が容易であり、挿入状態でスエージ加工することで金具口元より奥端側の外径に形成した太径部をロープ挿入用キリ穴側に反転突出させることでロープの径を細径化しているので、ロープと金具の摩擦力が増大し、ロープの拘束力が強くなるので、抜けを確実に防止できる。
しかし、金具口元のロープ部分にはほとんど圧縮力が加わらず、金具口元のロープ部分には剪断荷重が作用しないので、金具口元切れが防止でき、ロープの真の強度を維持できる。

さらに、金具外形の太径部は旋盤などで自在に加工できるので、ロープの特性に合わせた形状を安価に得ることができ、筒状金具のスエージ加工前外径形状の設定でロープに対するスエージ率(ロープにかかる圧力)を自在に制御することが可能となり、ロープ材質が金具の硬度に対してやわらかいものからかたいもの、展性の高いものから脆いものまで、ロープに損傷を与えることなく圧締することができる。
しかも、樹脂や接着剤を使用しないので精密な樹脂管理など必要なく、作業時間が大幅に短縮されるなどの作業効率の向上を図ることができる。
また、金具の外径がスエージ加工前の山形状態から平坦状になることで適正な圧締がなされたことを目視できるので作業の標準化が容易になり、品質の向上と安定化が図れ、外径が平坦状のるなどの効果が得られる。

本発明の好適なひとつの態様は、口元より奥端の手前の部位に半径方向で山形状に太径部が形成されていることである。
これによれば、スエージ加工により、ロープ挿入用キリ穴部分が穴中心に対して山形状に出っ張り、山の頂部を境に滑らかに拡径している状態となるので、口元にはほとんど圧縮力が加わらず、挿入したロープのほぼ中央が山の頂部でくびれて最小径となり、ここに最大の圧力がかかので、強大な拘束力が生じ、きわめて高い抜け止め効果が得られる。
したがって、この態様によれば、従来端末定着が不可能とされていたゴム質のようなロープの断面積変化率が大きく、伸びの大きいロープに対する効果的な連結用端末部を得ることができ、係留した船舶、連結した車両など連結部に引っ張り衝撃荷重の加わる場合の衝撃緩衝手段として活用が可能となる。また、引張りにより断面積が小さくなりやすい樹脂性ロープや繊維ロープにも効果がある。

本発明の好適なひとつの態様は、山形状の太径部が、口元より奥端方向に複数形成されていることである。
これによれば、スエージ加工により、ロープ挿入用キリ穴部分に複数の山形状の凹凸（くびれ）が形成され、ロープに加わる剪断応力が緩和されロープ損傷を防止でき、ロープと金具との摩擦力が増大するとともにロープ凸部が引っ張り力に対する抵抗体となるので締結効率が向上する。また、ロープにかかる力を細かく分散して拘束するので、ロープの変化率の小さい脆いロープを確実に定着できる効果が得られる。

以下本発明の実施態様を添付図面に基づいて説明する。
図１は本発明の定着方法で得られた端末付きロープの一例を示しており、１はロープ、２，２は端末金具である。
ロープ１は、この例では従来高い定着効率での定着が困難ないし不可能視されていたゴムロープであり、すなわち、多数の糸ゴム１０を引き揃え、周囲を繊維１１でブレード状に被覆したものである。なお、ロープ１には繊維をストランド状に撚り合わせそのストランドをさらに撚り合せたもの、樹脂を含浸したり、樹脂で被覆したりしたものなどがある。また、材質はゴム、ナイロン、テトロンで例示される合成繊維などの高弾性繊維が好適であるが、ワイヤロープなどにも適用可能である。

端末金具２はスエージ加工で塑性変形する鉄鋼系、ステンレス系、アルミニュウム系などの金属からなっており、前記ロープ１の端部が挿入され圧締されている。端末金具２は外径がほぼ平滑な円筒状をなし、この例ではロープの挿入先端側に、アイエンド状の連結部２１が形成されている。連結部２１はここに示したものに限らず、フォークエンド、ねじエンド、フラットエンドなど連結相手側の金具形状に合わせ選択することができる。

上記図１に示す端末定着構造を得る方法と工程を説明すると、図２は連結部を省略して圧着金具を模式的に示しており、端末金具２長手方向にロープ１を挿入可能なキリ穴２０が形成されている。キリ穴２０は挿入部たる口元部２２から奥端２３に到るまで長手方向でほぼ均一な径となっている。

これに対して、外形側は、口元の部外径はスエージ加工の際に圧縮力が加わらない程度の径になっているが、その口元部位ないしはその近傍から奥端方向に、山形状の太径部２４が形成されている。すなわち、テーパー状に漸次肉厚化した第１部分２４０と逆テーパー状に薄肉化した第２部分２４１が凸の稜線２４２を境として形成されている。第１部分２４０と第２部分２４１は同じ勾配であっても異なる勾配であってもよい。
そして、第２部分２４１よりも奥端方向の外径部分は口元部２２とほぼ同じフラットなノーマル肉厚部２５となっている。
前記太径部２４の山形角度αは圧着するロープの伸びなどの特性に応じて設定するもので、たとえば水平に対し5度〜25度の範囲から選ばれる。5度以下では圧締効果が弱く、25度以上では括れがきつすぎてせん断力が作用するので好ましくない。稜線２４２は剪断を考慮して適度に丸みをつけてもよい。

図３と図４は図２の金具を用いてロープ１を定着する工程を示している。まず、(ａ)のように口元部２２から奥端部２３に至るキリ穴２０にロープの１端部を挿入する。このときに、キリ穴２０は長手方向で均一な径となっているので作業は容易である。
次いで、上記金具部分を図４に示すスエージ機７にてスエージ加工する。
スエージ機７のダイス７１はたとえば上下半割であり、中央に金具２の口元部２２および奥端に近いノーマル肉厚部２５と略同径の加工溝７２があり、加工溝の長さは金具２の長さと略同一である。

スエージ加工は加工溝７２にセットした金具２を回転しながら半割りダイス７１，７１を上下し、圧縮する。圧縮当初は肉厚の山形状太径部２４にだけダイス圧が加わり、ノーマル肉厚部２５には圧力が加わらない。そのため太径部２４は強烈な圧縮力を受けてキリ穴２０の中心方向に向かって塑性変形を始める。そこで、複数回の圧縮工程を繰り返し、金具２の外径が口元部及びノーマル肉厚部２５と略同径の平滑な外径になるようにする。

この状態が図３(ｂ)であり、加工前のキリ穴２０の径は長手方向に同一であったが、スエージ加工後は金具の長手方向の外径がノーマル肉厚部２５の外径と略同一となり、外形の山形状太径部２４が塑性変形によりキリ穴２０の内径側に反転し、キリ穴２０は口元部では元の径のためロープは圧縮されないが、それから先では内径方向に山形状の厚肉部２６となり、テーパー状に凸の第１部分２６０と第２部分２６１が形成され、それらの境の稜線２６２で中央に向け内径が最も細まり、ロープ圧縮量が最大となり、ロープは強固に拘束される。
また第１部分２６０と第２部分２６１はテーパー状になっているので、ロープとの接触面は摩擦が増大し、引き抜きに対する抵抗力となる。一方、第２部分２６１より奥端側ではスエージ加工がほとんどなされず、ノーマル肉厚部２５が維持されるので、キリ穴２０はもともとの径に保たれる。

図５は複数回の圧縮工程を繰り返し、金具２の外径が口元部及びノーマル肉厚部２５と略同径の平滑な外径になるようにスエージ加工するのに適したスエージ機７の一例を示しており、上下半割りの複数の加工溝７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃを有している。
それら加工溝は、図３（ａ）の状態の金具２における山形状太径部２４よりも径の小さい少なくとも一つの中間成型用加工溝７２Ａ，７２Ｂと、金具２の口元部２２および奥端に近いノーマル肉厚部２５と略同径の細い仕上げ用加工溝７２Ｃからなっている。中間成型用加工溝７２Ａと中間成型用加工溝７２Ｂは大きさが異なっている。

このスエージ機７では、図３（ａ）の状態の金具２を中間成型用加工溝７２Ａまたは中間成型用加工溝７２Ａにセットした金具２を回転しながら半割りダイス７１，７１を上下して圧縮する。これにより図６（ａ）に示す元の金具２は、図６(ｂ)のように山形状太径部２４の最大径部分を含む所定の範囲２４´が縮径され、その内側部分は塑性変形によりキリ穴２０の内径側に反転される。
そして、最後に仕上げ用加工溝７２Ｃに装填され、金具２を回転しながら半割りダイス７１，７１を上下して圧縮することにより、金具の長手方向の外径がノーマル肉厚部２５の外径と略同一の図６（ｃ）の製品となる。
このとき、外形の山形状太径部２４が塑性変形によりキリ穴２０の内径側に反転し、内径方向に山形状の厚肉部となり、テーパー状に凸の第１部分と第２部分が形成され、それらの境の稜線２６２で中央に向け内径が最も細くなり、ロープ圧縮量が最大となる。かかる形状変化を中間成型用加工溝７２Ａ、７２Ｂと仕上げ用加工溝７２Ｃによって逐次的に加工するので、しわがよったり、割れが生じたりせず、品質の良好なものとなる。

図７（ａ）は本発明の第二の態様を示している。この態様においても、キリ穴２０は全長にわたりほぼ均一な径となっている。これに対して外径側は、金具口元部位ないしはその近傍から奥端方向に、テーパー状に漸次肉厚化した第１部分２４０と逆テーパー状に薄肉化した第２部分２４１が稜線２４２を境として形成されてなる山形状の太径部２４を形成していることは第１態様と同じであるが、第２態様では前記山形状の太径部２４が反復形成されている。太径部２４の山形角度αは第１態様の場合よりも小さく、たとえば水平に対し５度〜２０度の範囲から選ばれる。
反復の回数はこの例では４回であるが、適宜選択すればよい。薄肉化した第２部分２４１と次の太径部２４の漸次肉厚化した第１部分２４０の境界には稜線２４３が形成されて薄肉化しているが、その稜線２４３は口元部外径より太い径にすることが好適である。

第２態様においても、スエージ加工は第１態様と同様な工程で行われる。まず図７(ａ)のようにロープ１を前記キリ穴２０に挿入し、この状態で図７（ｂ）の矢印で示すようにスエージ加工を行う。
加工前のキリ穴２０の径は長手方向で同一であったが、スエージ加工後は塑性加工により金具外径が長手方向に略同一となり、キリ穴２０の内径側は加工前の外形が塑性変形により反転し、口元部２２から奥端２３方向にテーパー状に凸の第１部分２６０と第２部分２６１とからなる山形状厚肉部２６が複数回にわたり反復形成される。
このキリ穴内径方向への複数の山形状の凹凸によりロープとの接触面の摩擦が増大し、引き抜きに対する抵抗力となるが、複数の山形状の凹凸でロープにかかる力が分散してかけられるので、ロープ１が変形の変化率が小さく脆い特性を有する場合にも、損傷を与えずに定着できる利点がある。

本発明の好適な態様は前述のとおりであるが、金具２の外形を口元部から奥端方向の途中までテーパー状あるいは弧を描くように漸次肉厚化し、それ以降奥端まで厚肉状態を維持したものを用い、ロープ挿入後、スエージ加工を行って、外径側が口元部の外径とほぼ一致した径となるように塑性加工することもあげられる。
この方法によれば、反転塑性変形により、金具のキリ穴側が、口元部に最大径があり、それから先がテーパー状あるいは弧を描くように漸次すぼまり、それ以降が最小径となって奥端に至るようになるので、ロープに対する最大圧縮力が口元部より奥に行くに従って均一的に大きくなり、拘束作用が発揮される。但し、その拘束作用は第１、第２態様よりは弱い可能性がある。

本発明は、次のようなロープや端末金具を含んでいる。
１）ロープ端部に金具を装着したロープにおいて、ロープが、金具口元から奥端方向に径がテーパー付山形状に凹に変化することで拘束されているロープ。
２）金具内のロープ径が奥端方向に複数の山形状に縮径変化されて拘束されているロープ。
３）口元から奥端に向かって均一な内径のロープ挿入用キリ穴を有し、外径側には、口元は相対的に小さく奥端方向には相対的に太い形状に変化させた部分を少なくともひとつ有する端末金具。

引き揃えられたゴム集合体を繊維糸でブレード被覆した直径１６ｍｍ、長さ５，７４０ｍｍのゴムロープ両端に、第１態様の金具を使用して端末部を加工した。
金具は合金鋼製で、アイエンドを含めた全長８０ｍｍ、キリ穴長さ６０ｍｍ、キリ穴径１６．５ｍｍ、太径部の長さ４０ｍｍ、山形角度αが１２度の仕様とした。
ロープ挿入後、外径が一様なフラット状になるようにスエージ加工を行い、端末定着金具を有するロープを製作した。
得られた端末金具を引っ張り試験機に装着して引っ張り試験を行った。図８(ａ)は試験片を示しており、図８(ｂ)は試験後の状態を示している。４．２５ＫＮの引っ張り荷重でゴムロープ中央付近で破断した。破断時のロープ伸びは無荷重のときに比べ５．９倍であった。

破断位置は通常ロープが拘束される端末金具口元や金具内部で起こることが多いが、本発明は、ロープ断面積が略１／６に減少したにも係わらず端末金具抜けや金具口元での破断は起きなかった。
これは、外形の山形状太径部を塑性変形によりキリ穴の内径側に反転し、口元部ではロープは圧縮せず、それから先のキリ穴の内径方向に山形状のくびれを形成して内径を最も細め、ロープ圧縮量を最大としていることにより、ロープ本来の強度特性を損なうことなくロックできているからである。

本発明により定着されたロープの一例を示す平面図である。 第１実施態様における端末定着金具の斜視図である。 （ａ）はスエージ加工前の金具にロープを挿入した状態の斜視図、（ｂ）はスエージ加工後状態を示す部分切欠き斜視図である。 スエージング状態の断面図である。 スエージ機の例を示す断面図である。 （ａ）はスエージ加工前の状態の側面図、（ｂ）は中間成型状態の側面図、(ｃ)は仕上げ成型状態の側面図である。 （ａ）は第２実施態様におけるスエージ加工前の金具にロープを挿入した状態の斜視図、（ｂ）はスエージ加工完了状態斜視図である。 （ａ）は本発明を実施して製作した引っ張り試験片の斜視図、（ｂ）は試験後の状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ ロープ
２ 端末金具
７ スエージ機
２０ キリ穴
２２ 口元部
２３ 奥端
２４ 山形状大径部
２４０ 第１部分
２４１ 第２部分
２４２ 稜線
２４３ 稜線(薄肉部)
２５ ノーマル肉厚部
２６ 山形状厚肉部
２６０ 第１部分
２６１ 第２部分

Claims (2)

1. 口元から奥端に向かって均一な内径のロープ挿入用キリ穴を有し、外径側には、前記口元以外のところに太径部を少なくともひとつ有する筒状金具を用い、ロープを前記ロープ挿入用キリ穴に挿入後、前記筒状金具をスエージ加工して前記太径部をロープ挿入用キリ穴側に反転突出させることにより、ロープ径が縮径するように圧締しており、 前記太径部は、前記筒状金具の長手方向における前記口元と前記奥端との間に位置していて半径方向で山形状の太径部であって、 前記山形状の太径部は、凸の稜線からなる頂部、及び、該頂部から前記口元および前記奥端に向かって漸次薄肉化された傾斜部を有し、 前記山形状の太径部がロープ挿入用キリ穴側に反転突出させられた場合に、前記山形状の太径部の前記頂部が内側に突出して、前記筒状金具の長手方向における前記頂部の位置において、前記ロープ挿入用キリ穴の内径が最小となって、挿入されたロープの圧縮量が最大となり、前記山形状の太径部における前記頂部以外の部分は、前記頂部から離れるに従って、前記ロープ挿入用キリ穴の内径が漸次大きくなって、挿入されたロープの圧縮量が漸次小さくなるようになっている、ことを特徴とするロープの端末定着方法。
2. 前記山形状の太径部が、前記筒状金具の長手方向における前記口元と前記奥端との間において、複数形成されている、請求項１に記載のロープの端末定着方法。
   

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