JP5906875B2

JP5906875B2 - ケーブル屈曲疲労寿命予測方法、及びケーブル屈曲疲労寿命予測装置

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Publication number: JP5906875B2
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Inventors: 三浦　剛; 剛三浦; 江島　弘高; 弘高江島; 岡　史人; 史人岡
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Description

本発明は、ケーブル屈曲疲労寿命予測方法、及びケーブル屈曲疲労寿命予測装置に関する。

従来、ケーブルの屈曲条件から算出した歪み変化量を単線の導体素線の屈曲疲労寿命データベースと照合することにより、ケーブルの屈曲疲労寿命を予測する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された方法では、導体素線の歪み変化量と屈曲寿命との相関関係を示すマスターカーブを屈曲疲労寿命データベースとして用いる。

また、従来、単線の導体素線の摩耗疲労を試験する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−２６０４５９号公報特開２０１１−９９８２９号公報

ケーブルが複数の導体素線を含む場合は、撚り合わされた導体素線間に接触荷重が掛かり、摩耗が生じる。この場合、ケーブルの屈曲疲労の原因として、導体素線の歪みの他に摩耗が考えられる。そのため、特許文献１に記載された方法のように、素線単線の歪み変化量と屈曲寿命との相関関係のみをデータとして含む屈曲疲労寿命データベースを用いる場合、ケーブルの屈曲疲労寿命を精度よく予測することができない場合がある。

したがって、本発明の目的の一つは、複数の導体素線を含むケーブルの屈曲疲労寿命を精度よく予測することが可能なケーブル屈曲疲労寿命予測方法、及びケーブル屈曲疲労寿命予測装置を提供することにある。

本発明の一態様においては、単線の第１の導体素線に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、前記引張荷重を変換して得られる前記第１の導体素線の歪振幅と前記第１の導体素線が断線に至るまでに前記引張荷重が掛かる回数との関係を前記接触荷重の大きさごとに求めてデータベースを作成するデータベース作成工程と、単線の第４の導体素線に単線の第５の導体素線からの第２の接触荷重を掛けた状態で、前記第５の導体素線に対して繰り返し摺動させ、摺動距離ごとの前記第４の導体素線に掛かる前記第２の接触荷重と前記第４の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第１の関係を取得する工程と、前記第２の導体素線を含む前記ケーブルを繰り返し屈曲させ、前記ケーブルの曲げ半径と前記第２の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第２の関係、及び前記曲げ半径と前記第２の導体素線の摺動距離との関係である第３の関係を取得する工程と、複数の第２の導体素線を含む予測対象のケーブルの屈曲条件から、前記第２の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを算出する算出工程と、前記算出工程にて算出した前記第２の導体素線の前記歪振幅及び前記接触荷重の大きさを前記データベースと照合して、前記第２の導体素線が断線に至るまでの前記屈曲条件の下での前記ケーブルの屈曲回数を予測する屈曲疲労寿命予測工程と、を含み、前記第１の関係、前記第２の関係、及び前記第３の関係を用いて、前記ケーブルの前記屈曲条件に含まれる曲げ半径から前記第２の導体素線に生じる前記接触荷重の大きさを算出する、ケーブル屈曲疲労寿命予測方法が提供される。

上記ケーブル屈曲疲労寿命予測方法においては、例えば、前記第１の導体素線の前記接触荷重の大きさごとの前記歪振幅と前記回数との前記関係を示す第１の点群データを得た後、前記第１の点群データにカーブフィッティングを実施して曲線を得ることにより、前記データベースを作成する。

また、上記ケーブル屈曲疲労寿命予測方法においては、例えば、前記第１の導体素線の前記接触荷重の大きさごとの前記引張荷重と前記回数との関係を示す第２の点群データを得た後、前記引張荷重を前記歪振幅に変換することにより、前記第１の点群データを得る。

また、上記ケーブル屈曲疲労寿命予測方法においては、例えば、前記第１の導体素線を第３の導体素線で挟み込んで前記接触荷重を掛けた状態で、前記第１の導体素線に繰り返しの前記引張荷重を掛け、前記第２の点群データを得る。

また、本発明の他の態様においては、単線の第１の導体素線に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、前記接触荷重の大きさごとの前記引張荷重を変換して得られる前記第１の導体素線の歪振幅と前記第１の導体素線が断線に至るまでに前記引張荷重が掛かる回数との関係から屈曲疲労寿命データベースを作成するデータベース作成部と、複数の第２の導体素線を含む予測対象のケーブルの屈曲条件から求められた、前記第２の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを受け付ける寿命予測条件受付部と、前記寿命予測条件受付部により受け付けられた前記歪振幅及び前記接触荷重の大きさを前記データベース作成部により作成された前記屈曲疲労寿命データベースと照合して、前記第２の導体素線が断線に至るまでの前記屈曲条件の下での前記ケーブルの屈曲回数を予測する寿命予測部と、を含み、単線の第４の導体素線に単線の第５の導体素線からの第２の接触荷重を掛けた状態で、前記第５の導体素線に対して繰り返し摺動させ、摺動距離ごとの前記第４の導体素線に掛かる前記第２の接触荷重と前記第４の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第１の関係と、前記第２の導体素線を含む前記ケーブルを繰り返し屈曲させ、前記ケーブルの曲げ半径と前記第２の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第２の関係、及び前記曲げ半径と前記第２の導体素線の摺動距離との関係である第３の関係とを有し、前記第１の関係、前記第２の関係、及び前記第３の関係を用いて、前記ケーブルの前記屈曲条件に含まれる曲げ半径から前記第２の導体素線に生じる前記接触荷重の大きさを算出する、ケーブル屈曲疲労寿命予測装置が提供される。

本発明によれば、複数の導体素線を含むケーブルの屈曲疲労寿命を精度よく予測することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るケーブル屈曲疲労寿命予測方法の手順を示すフローチャートである。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る疲労試験に用いられる疲労試験装置の一例を示す。図３は、試験線の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す点群データの一例を示す。図４は、試験線の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す曲線の一例を示す。図５は、本発明の第２の実施の形態に係るケーブル屈曲疲労寿命予測装置の構成の一例を示すブロック図である。図６は、本発明の第３の実施の形態に係るケーブル内の導体素線に掛かる接触荷重の導出手順を示すフローチャートである。図７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る摩耗試験に用いる摩耗試験装置の一例を示す。図７（ｂ）は、摩耗試験により生じた試験線の摩耗痕を示す。図８（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るケーブル屈曲試験の様子の一例を示す。図８（ｂ）は、ケーブル屈曲試験により生じた試験線の摩耗痕を示す。図９（ａ）は、ケーブルの曲げ半径とケーブル内の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係を表すグラフの一例である。図９（ｂ）は、ケーブルの曲げ半径とケーブル内の導体素線の摺動距離との関係を表すグラフの一例である。図１０は、摺動距離ごとの導体素線に掛かる接触荷重と摩耗痕深さの関係を表すグラフの一例である。図１１は、ケーブルの曲げ半径と導体素線に掛かる接触荷重との関係を表すグラフの一例である。

本発明の一実施の形態は、複数の導体素線を含むケーブルの所定の屈曲条件の下での屈曲疲労寿命を予測するケーブル屈曲疲労寿命予測方法であって、単線の導体素線である試験線に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、前記引張荷重を変換して得られる前記第１の導体素線の歪振幅と前記第１の導体素線が断線に至るまでに前記引張荷重が掛かる回数との関係を前記接触荷重の大きさごとに求めてデータベースを作成するデータベース作成工程と、前記所定の屈曲条件から、前記ケーブル内の前記導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを算出する算出工程と、前記算出工程にて算出した前記第２の導体素線の前記歪振幅及び前記接触荷重の大きさを前記データベースと照合して、前記ケーブル内の前記導体素線が断線に至るまでの前記所定の屈曲条件の下での前記ケーブルの屈曲回数を予測する屈曲疲労寿命予測工程と、を含む方法である。以下に、このケーブル屈曲疲労寿命予測方法の例を詳細に説明する。

〔第１の実施の形態〕
本発明の第１の実施の形態として、ケーブル屈曲疲労寿命の予測方法について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係るケーブル屈曲疲労寿命予測方法の手順を示すフローチャートである。

ステップＳ１は、単線の第１の導体素線としての試験線２に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、この引張荷重を変換して得られる試験線２の歪振幅と試験線２が断線に至るまでに引張荷重が掛かる回数との関係を接触荷重の大きさごとに求めてデータベースを作成するデータベース作成工程である。まず、ステップＳ１において、任意の接触荷重を掛けた状態での導体素線の引張荷重と寿命の関係を求める疲労試験を行い、試験結果を用いて屈曲疲労寿命データベースを作成する。

図２は、この試験に用いられる疲労試験装置１の一例を示す。疲労試験装置１は、単線の導体素線である試験線２と、試験線２の一端を保持するロードセル３と、試験線２の他端を保持して試験線２の長手方向にスライドさせ、試験線２に繰り返しの引張荷重を掛ける電動アクチュエータ（電動スライダ）４と、試験線２の上下にそれぞれ配置された上部滑車５及び下部滑車６と、上部滑車５及び下部滑車６に掛けられ、上部滑車５と下部滑車６との間で試験線２を両側から挟んで接触するように２カ所で交差する第３の導体素線としての接触線７と、下部滑車６の一方から下に伸びる接触線７の一端を固定する固定部８と、下部滑車６の他方から下に伸びる接触線７の他端に取り付けられた錘９とを備える。

ロードセル３は、試験線２に掛かる引張荷重の大きさを検出する。この検出値に基づいて電動アクチュエータ４のスライド幅若しくは引張力が制御される。

電動アクチュエータ４は、ロードセル３の検出値に基づいて試験線２の長手方向に所定のスライド幅、周波数（例えば５．０Ｈｚ）でスライド（反復運動）し、試験線２に繰り返しの引張荷重を掛ける。

通常、ケーブル内の撚り線は同じ種類の導体素線を撚り合わせたものであるため、この撚り線を模擬して、試験線２と同じ種類の導体素線を接触線７として用いることが好ましい。しかし、これに限定されるものではなく、想定される実施環境に合わせて接触線７の種類を適宜選択することができる。

固定部８及び錘９により、接触線７には所定の張力が加えられ、接触線７に挟んで接触された試験線２の接触線７との接触部分には所定の接触荷重が掛かる。錘９の重さを調節することにより、接触荷重の大きさを制御することができる。

次に、疲労試験装置１を用いた疲労試験方法を説明する。

まず、試験線２を用意し、その一端をロードセル３に、他端を電動アクチュエータ４に固定する。次に、試験線２を両側から挟んで接触させるように接触線７を上部滑車５と下部滑車６に巻き掛ける。

次に、接触線７の一端を固定部８に固定し、他端に錘９を取り付ける。これにより、接触線７に所定の張力を加えて試験線２に所定の大きさの接触荷重を掛ける。

この状態で電動アクチュエータ４を駆動させ、試験線２に繰り返しの引張荷重を掛ける。このとき、電動アクチュエータ４にはロードセル３の検出値が常にフィードバックされ、ロードセル３で所定の大きさの引張荷重が検出されるようにスライド幅若しくは引張力が調整される。

そして、試験線２が破断するまでの引張荷重が掛かる回数、すなわちスライドの往復回数をカウントし、これを試験線２の寿命とする。ここで、ロードセル３に引張荷重が検出されなくなったときに試験線２が破断したと判断する。

その後、試験線２に加わる接触荷重の大きさを上記所定の大きさに固定した状態で、引張荷重の大きさを変えながら上記の試験を繰り返し、上記所定の大きさの接触荷重が掛かった状態における試験線２の引張荷重と寿命との関係を示す点群データ（測定データ）を求める。

さらに、上記の曲線を得るための手順を試験線２に加わる接触荷重の大きさを変えながら繰り返し、接触荷重の大きさごとに引張荷重と寿命との関係を示す点群データを求める。

その後、予め求めておいた試験線２における引張荷重と歪振幅との関係を示すデータを用いて、引張荷重を歪振幅に変換し、試験線２の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す点群データを得る。ここで、歪振幅とは、歪みの最大値と最小値の差の半分の値をいう。そして、この点群データに対して回帰分析等を用いたカーブフィッティングを実施することにより、試験線２の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す複数の曲線を得る。この様にして得られた複数の曲線を屈曲疲労寿命データベースとして、以降のステップに用いる。

図３は、試験線２の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す点群データの一例を示す。図３の縦軸は試験線２の歪振幅、横軸は寿命を示す。図中の点群△が描く曲線は、接触荷重の大きさが０Ｎであるとき（接触線７を試験線２に接触させないとき）の歪振幅と寿命との関係を示す。図中の点群◇が描く曲線は、接触荷重の大きさが０．０９Ｎであるときの歪振幅と寿命との関係を示す。また、図中の点群○が描く曲線は、接触荷重の大きさが０．１５Ｎであるときの歪振幅と寿命との関係を示す。

図３に示されるように、接触荷重がどのような大きさである場合でも、試験線２の歪振幅が大きいほど寿命が短くなる。また、歪振幅が同じであっても、接触荷重が大きいほど寿命が短くなる。

次に、図１のステップＳ２において、屈曲疲労寿命の予測対象のケーブルの実施環境における屈曲条件から、ケーブル内の導体素線（第２の導体素線）に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを算出する。

以下に、ケーブル内の導体素線に生じる歪振幅を導出する具体例について説明する。導体素線に生じる歪、ケーブルの曲げ半径、ケーブルの外径、導体（撚り合わされた複数の導体素線）の外径、導体素線の外径をそれぞれε、Ｒ、ａ、ｂ、ｃとすると、ε＝（ｂ−ｃ）／（２Ｒ＋ａ）という関係が成り立つ。そこで、曲げ半径Ｒごとに歪εを求め、そこから歪振幅を導出する。例えば、屈曲条件がＲ＝５００からＲ＝５０までの繰り返し屈曲である場合、Ｒ＝５００におけるε（５００）とＲ＝５０におけるε（５０）を求め、その差分の絶対値を２で除することで歪振幅が得られる。その他、数値解析により、導体素線に生じる歪を求める方法がある。ケーブル内の導体素線に生じる接触荷重は、例えば、数値解析により算出される。

次に、図１のステップＳ３において、ステップＳ２において求めたケーブル内の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを、ステップ１において作成した屈曲疲労寿命データベースと照合し、ケーブル内の導体素線が断線に至るまでの上記屈曲条件下でのケーブルの屈曲回数（屈曲疲労寿命）を予測する。

図４は、試験線２の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す曲線の一例を示す。この図４を用いて、ケーブル内の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重を屈曲疲労寿命データベースと照合してケーブルの屈曲疲労寿命を予測する過程を説明する。ここで、図４中の上側の曲線、中間の曲線、及び下側の曲線は、それぞれ接触荷重の大きさがＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３（Ｐ_１＜Ｐ_２＜Ｐ_３）であるときの歪振幅と寿命との関係を示す。

まず、図４中の複数の曲線の中から、ステップＳ２において算出したケーブル内の導体素線に生じる接触荷重の大きさの値に対応する曲線を選択する。例えば、算出したケーブル内の導体素線に生じる接触荷重の大きさの値がＰ_３であった場合、接触荷重の大きさがＰ_３であるときの歪振幅と寿命との関係を示す下側の曲線を選択する。

次に、選択した曲線上の、ステップＳ２において算出したケーブル内の導体素線に生じる歪振幅をとる点を探し、その点における寿命の値を求める。例えば、ステップＳ２において算出した歪振幅の大きさをεとし、選択した図４の下側の曲線上の縦軸の値がεである点の横軸の値をＮとすれば、予測されるケーブルの屈曲疲労寿命はＮ（回）となる。

〔第２の実施の形態〕
本発明の第２の実施の形態として、ケーブル屈曲疲労寿命を予測する装置について説明する。

図５は、本発明の第２の実施の形態に係るケーブル屈曲疲労寿命予測装置１０の構成の一例を示すブロック図である。ケーブル屈曲疲労寿命予測装置１０は、第１の実施の形態のケーブル屈曲疲労寿命の予測方法を実施するために用いられる装置である。

ケーブル屈曲疲労寿命予測装置１０は、屈曲疲労寿命データベースを作成するデータベース作成部１１と、屈曲疲労寿命の予測対象のケーブル内の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさの値を寿命予測条件として受け付ける寿命予測条件受付部１２と、寿命予測条件受付部１２により受け付けられた歪振幅及び接触荷重の大きさの値をデータベース作成部１１により作成された屈曲疲労寿命データベースと照合し、ケーブルの屈曲疲労寿命を予測する寿命予測部１３と、寿命予測部１３により予測されたケーブルの屈曲疲労寿命を外部に出力する予測結果出力部１４とを含む。

データベース作成部１１は、第１の実施の形態に記載された導体素線の疲労試験の結果を点群データとして受け付ける試験結果受付部１１ａと、試験結果受付部１１ａにより受け付けられた点群データから、図３に示されるような試験線２の接触荷重の大きさごとの歪振幅と寿命との関係を示す曲線を作成する曲線作成部１１ｂと、曲線作成部１１ｂにより作成された複数の曲線をデータベースとして記憶するデータベース記憶部１１ｃとを含む。

データベース作成部１１は、第１の実施の形態のケーブル屈曲疲労寿命予測方法のステップＳ１を実施するために用いることができる。

寿命予測条件受付部１２は、第１の実施の形態のケーブル屈曲疲労寿命予測方法のステップＳ２において、ケーブルの実施環境における屈曲条件から算出された、ケーブル内の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさの値を受け付ける。

寿命予測部１３は、第１の実施の形態のケーブル屈曲疲労寿命予測方法のステップＳ３を実施するために用いることができる。

ケーブル屈曲疲労寿命予測装置１０は、例えば、コンピュータにより実現することができる。この場合、例えば、曲線作成部１１ｂ及び寿命予測部１３は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の専門回路、又はプログラムに従って動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、データベース記憶部１１ｃは、ハードディスクや半導体メモリ等の記憶装置である。試験結果受付部１１ａ及び寿命予測条件受付部１２は、例えば、キーボード等の入力装置からの入力を受け付ける。また、予測結果出力部１４は、出力先のモニタやプリンタ等の外部装置に応じたデータを出力する。

〔第３の実施の形態〕
本発明の第３の実施の形態として、ケーブルの屈曲によりケーブル内の導体素線に生じる接触荷重の大きさの導出方法の具体例について説明する。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係るケーブル内の導体素線に掛かる接触荷重の大きさの導出手順を示すフローチャートである。

まず、導体素線の試験線を用いた摩耗試験により、摺動距離ごとの導体素線に掛かる接触荷重の大きさと摩耗痕の深さとの関係を取得する（ステップＳ１１）。

図７（ａ）は、摩耗試験に用いる摩耗試験装置の一例を示す。摩耗試験装置２０は、単線の導体素線である２本の試験線２１ａ、２１ｂと、試験線２１ａを保持し、試験線２１ａを介して試験線２１ｂに接触荷重を加える試験線固定治具２２ａと、試験線２１ｂを保持する試験線固定治具２２ｂと、試験線固定治具２２ｂを保持して試験線２１ｂの長手方向にスライドさせ、試験線２１ａと試験線２１ｂを繰り返し摩擦させる電動アクチュエータ（電動スライダ）２４とを備える。

試験線２１ａと試験線２１ｂは、ケーブル内で撚り合わされるときと同程度の角度で交差するように重ねられることが好ましい。

電動アクチュエータ２４は、試験線２１ｂの長手方向に所定のスライド幅、周波数（例えば５．０Ｈｚ）でスライド（反復運動）し、試験線２１ａと試験線２１ｂを繰り返し摩擦させる。ここで、電動アクチュエータ２４のスライド幅は、試験線２１ｂの試験線２１ａに対する摺動距離に相当する。

通常、ケーブル内の撚り線は同じ種類の導体素線を撚り合わせたものであるため、この撚り線を模擬して、同じ種類の導体素線を試験線２１ａ及び試験線２１ｂとして用いることが好ましい。

次に、摩耗試験装置２０を用いた摩耗試験方法を説明する。

まず、試験線固定治具２２ａにより第５の導体素線としての試験線２１ａを介して第４の導体素線としての試験線２１ｂに所定の大きさの接触荷重を加えた状態で、電動アクチュエータ２４により試験線２１ｂを試験線２１ａに対して摺動させる。そして、所定の回数（例えば、１０００回）だけ摺動した後、図７（ｂ）に示されるような試験線２１ｂの摩耗痕２５の深さ２５ｄを測定する。

その後、接触荷重の大きさを変えて同様の試験を繰り返し、試験線２１ｂに掛かる接触荷重の大きさと摩耗痕２５の深さ２５ｄとの関係を取得する。なお、この試験において、試験線２１ｂに掛かる接触荷重の大きさと摩耗痕２５の深さ２５ｄとの関係の代わりに、試験線２１ａに掛かる接触荷重の大きさと試験線２１ａの摩耗痕の深さとの関係を取得してもよい。

次に、ケーブル屈曲試験により、ケーブルの曲げ半径とケーブル内の第２の導体素線としての導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係を取得する（ステップＳ１２）。

図８（ａ）は、ケーブル屈曲試験の様子の一例を示す。円柱状の固定具３１によりケーブル３０を挟んで固定し、一方の固定具３１に沿わせるようにケーブル３０を曲げる。ここで、固定具３１の半径がケーブル３０の曲げ半径３０Ｒとなる。

そして、所定の回数だけケーブル３０を屈曲させた後、図８（ｂ）に示されるようなケーブル３０内の導体素線３２の摩耗痕３３の深さ３３ｄを測定する。ここで、ケーブル３０内の複数の導体素線３２に生じた摩耗痕３３のうちの最も深いものの深さを深さ３３ｄとする。また、ケーブル３０を屈曲させる回数は、摩耗試験装置２０を用いた摩耗試験における試験線２１ｂの摺動回数と同数にする。

その後、曲げ半径を変えて同様の試験を繰り返し、ケーブル３０の曲げ半径３０Ｒとケーブル３０内の導体素線３２の摩耗痕３３の深さ３３ｄとの関係を取得する。また、このとき、ケーブル３０の曲げ半径３０Ｒとケーブル３０内の導体素線３２の摺動距離との関係を実測又は計算により取得する。

次に、ステップＳ１１及びステップＳ１２において取得したデータから、ケーブルの曲げ半径と導体素線に掛かる接触荷重の大きさとの関係を取得する（ステップＳ１３）。

図９（ａ）は、ステップＳ１２において取得した、ケーブルの曲げ半径とケーブル内の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係を表すグラフの一例である。図９（ｂ）は、ケーブルの曲げ半径とケーブル内の導体素線の摺動距離との関係を表すグラフの一例である。図１０は、ステップＳ１１において取得した、摺動距離ごとの導体素線に掛かる接触荷重の大きさと摩耗痕深さの関係を表すグラフの一例である。図１０のグラフは、一例として、摺動距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の各々における導体素線に掛かる接触荷重の大きさと摩耗痕深さの関係を表す。

まず、所定の大きさのケーブルの曲げ半径Ｒ１に対応する導体素線の摩耗痕の深さＤ１と摺動距離Ｌ１を図９（ａ）、（ｂ）のグラフからそれぞれ求める。

次に、図１０のグラフにおいて、グラフ線Ｌ１上の摩耗痕の深さがＤ１である点の接触荷重の大きさＰ１を求める。これにより、ケーブルの曲げ半径Ｒ１に対応する導体素線に掛かる接触荷重の大きさＰ１が求まる。

その後、同様に、異なるケーブルの曲げ半径Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、…に対応する導体素線に掛かる接触荷重の大きさＰ２、Ｐ３、Ｐ４、…を求め、ケーブルの曲げ半径と導体素線に掛かる接触荷重の大きさとの関係を取得する。

本実施の形態において得られたケーブルの曲げ半径と導体素線に掛かる接触荷重の大きさとの関係を用いることにより、第１の実施の形態においてケーブル屈曲疲労寿命を予測する際に、ケーブル内の導体素線に掛かる接触荷重の大きさを導出することができる。具体的には、例えば、屈曲疲労寿命の予測対象のケーブルの実施環境における屈曲条件に含まれるケーブルの曲げ半径から、ケーブル内の導体素線に掛かる接触荷重の大きさを導出することができる。

図１１は、ステップＳ１３において取得した、ケーブルの曲げ半径と導体素線に掛かる接触荷重の大きさとの関係を表すグラフの一例である。例えば、ケーブルの曲げ半径がＲである場合は、図１１のグラフから、ケーブルの曲げ半径がＲであるときの接触荷重の大きさＰを求めることができる。

（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態によれば、導体素線の歪みの他に摩耗を屈曲疲労の原因として考慮し、ケーブルの屈曲疲労寿命を精度よく予測することができる。これにより、ケーブルの開発期間を短縮し、コストを低減することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

２試験線（第１の導体素線）
７接触線（第３の導体素線）
１０ケーブル屈曲疲労寿命予測装置
１１データベース作成部
１２寿命予測条件受付部
１３寿命予測部
２０摩耗試験装置
２１ａ試験線（第５の導体素線）
２１ｂ試験線（第４の導体素線）
２５、３３摩耗痕
２５ｄ、３３ｄ摩耗痕の深さ
３０ケーブル
３０Ｒケーブルの曲げ半径
３２導体素線（第２の導体素線）

Claims

単線の第１の導体素線に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、前記引張荷重を変換して得られる前記第１の導体素線の歪振幅と前記第１の導体素線が断線に至るまでに前記引張荷重が掛かる回数との関係を前記接触荷重の大きさごとに求めてデータベースを作成するデータベース作成工程と、
単線の第４の導体素線に単線の第５の導体素線からの第２の接触荷重を掛けた状態で、前記第５の導体素線に対して繰り返し摺動させ、摺動距離ごとの前記第４の導体素線に掛かる前記第２の接触荷重と前記第４の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第１の関係を取得する工程と、
前記第２の導体素線を含む前記ケーブルを繰り返し屈曲させ、前記ケーブルの曲げ半径と前記第２の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第２の関係、及び前記曲げ半径と前記第２の導体素線の摺動距離との関係である第３の関係を取得する工程と、
複数の第２の導体素線を含む予測対象のケーブルの屈曲条件から、前記第２の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを算出する算出工程と、
前記算出工程にて算出した前記第２の導体素線の前記歪振幅及び前記接触荷重の大きさを前記データベースと照合して、前記第２の導体素線が断線に至るまでの前記屈曲条件の下での前記ケーブルの屈曲回数を予測する屈曲疲労寿命予測工程と、を含み、
前記第１の関係、前記第２の関係、及び前記第３の関係を用いて、前記ケーブルの前記屈曲条件に含まれる曲げ半径から前記第２の導体素線に生じる前記接触荷重の大きさを算出する、
ケーブル屈曲疲労寿命予測方法。
前記第１の導体素線の前記接触荷重の大きさごとの前記歪振幅と前記回数との前記関係を示す第１の点群データを得た後、前記第１の点群データにカーブフィッティングを実施して曲線を得ることにより、前記データベースを作成する、
請求項１に記載のケーブル屈曲疲労寿命予測方法。
前記第１の導体素線の前記接触荷重の大きさごとの前記引張荷重と前記回数との関係を示す第２の点群データを得た後、前記引張荷重を前記歪振幅に変換することにより、前記第１の点群データを得る、
請求項２に記載のケーブル屈曲疲労寿命予測方法。
前記第１の導体素線を第３の導体素線で挟み込んで前記接触荷重を掛けた状態で、前記第１の導体素線に繰り返しの前記引張荷重を掛け、前記第２の点群データを得る、
請求項３に記載のケーブル屈曲疲労寿命予測方法。
単線の第１の導体素線に接触荷重及び繰り返しの引張荷重を掛けたときの、前記接触荷重の大きさごとの前記引張荷重を変換して得られる前記第１の導体素線の歪振幅と前記第１の導体素線が断線に至るまでに前記引張荷重が掛かる回数との関係から屈曲疲労寿命データベースを作成するデータベース作成部と、
複数の第２の導体素線を含む予測対象のケーブルの屈曲条件から求められた、前記第２の導体素線に生じる歪振幅及び接触荷重の大きさを受け付ける寿命予測条件受付部と、
前記寿命予測条件受付部により受け付けられた前記歪振幅及び前記接触荷重の大きさを前記データベース作成部により作成された前記屈曲疲労寿命データベースと照合して、前記第２の導体素線が断線に至るまでの前記屈曲条件の下での前記ケーブルの屈曲回数を予測する寿命予測部と、を含み、
単線の第４の導体素線に単線の第５の導体素線からの第２の接触荷重を掛けた状態で、前記第５の導体素線に対して繰り返し摺動させ、摺動距離ごとの前記第４の導体素線に掛かる前記第２の接触荷重と前記第４の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第１の関係と、
前記第２の導体素線を含む前記ケーブルを繰り返し屈曲させ、前記ケーブルの曲げ半径と前記第２の導体素線に生じる摩耗痕の深さとの関係である第２の関係、及び前記曲げ半径と前記第２の導体素線の摺動距離との関係である第３の関係とを有し、
前記第１の関係、前記第２の関係、及び前記第３の関係を用いて、前記ケーブルの前記屈曲条件に含まれる曲げ半径から前記第２の導体素線に生じる前記接触荷重の大きさを算出する、
ケーブル屈曲疲労寿命予測装置。