JP6307204B2 - コンベアベルト用ワイヤロープ - Google Patents

Description

本発明はワイヤロープに関し、特にコンベアベルト用ワイヤロープに関する。

国内の多数の鉱山、埠頭の建設に伴って、高効率・省エネルギー・無公害のコンベアベルト搬送で元の短距離自動車搬送を代替する。このような搬送方式の肝心な部材と主要な設備消耗品はコンベアベルトであり、ワイヤロープコアコンベアベルトはワイヤロープで補強され、その積載能力が大幅に向上し、これにより、高速度・大搬送量・長距離のコンベアベルトに利用することができ、国内および海外ではいずれもワイヤロープコアコンベアベルトが広く普及している。

ワイヤロープコアコンベアベルトの広範囲な応用に伴って、ユーザのコンベアベルトの積載能力に対しての要求が高くなりつつあり、ひいてはワイヤロープのサイズを変更せず、かつ使用や生産のコスト及びメンテナンスコストを増加せずに、ワイヤロープ全体の破断荷重を向上させることにより、コンベアベルトの積載能力を更に向上させることが求められる。従来のコンベアベルト用ワイヤロープはコア部鋼より線及び外部鋼より線を含み、前記外部鋼より線は前記コア部鋼より線の外側にスパイラル状に捻られ、各本のコア部鋼より線及び外部鋼より線はそれぞれＭ本のコア部鋼線とＮ本の外部鋼線を含み、従来のコンベアベルト用ワイヤロープは、まずコア部鋼より線のＭ本のコア部鋼線及びＮ本の外部鋼線をコア部鋼より線とし、更に外部鋼より線のＭ本のコア部鋼線及びＮ本の外部鋼線で外部鋼より線とし、最後に複数の外部鋼より線を１本のコア部鋼より線の外側にスパイラル状に捻ることにより、完成品であるコンベアベルト用ワイヤロープが形成され、該コンベアベルト用ワイヤロープにおいて、コア部鋼より線と外部鋼より線とが点接触し、コンベアベルト用ワイヤロープの構造は一般的に６×７＋ＩＷＳ、６×１９＋ＩＷＳ及び６×１９Ｗ＋ＩＷＳ等であり、その生産構造はすべてｍ＊ｎの複数本の鋼より線の組み合せであり、「ｍ＊ｎ」構造とは、合計でｍ本の鋼より線があり、各本の鋼より線がｎ個の鋼線からなることであり、コンベアベルト用ワイヤロープのサイズ範囲はφ１〜φ１０ｍｍである。

従来の技術に存在する欠点に鑑み、本発明は、ワイヤロープのサイズを変更せず、かつ使用や生産のコスト及びメンテナンスコストを増加せずに、ワイヤロープ全体の破断荷重を向上させることができ、これによりコンベアベルトの積載能力を向上させることができるコンベアベルト用ワイヤロープを提供することを目的とする。

上記の発明の目的を達成するために、本発明は、以下の技術的手段を採用する。本発明のコンベアベルト用ワイヤロープは、１本の中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを含み、外部鋼より線が１本のコア部鋼線とＮ本の外部鋼線とを含み、中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とが一回の撚りにより線接触ワイヤロープとされ、鋼線層が中心鋼線の外側に巻かれ、外部鋼より線が鋼線層の外側を取り囲み、外部鋼より線と鋼線層とが線接触し、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層が、Ｍ本の鋼線からなり、またはＭ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線とからなり、各本の外部に巻かれる鋼より線の鋼線本数が２〜１２本であり、鋼線層がＭ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線とからなる場合、Ｍ’：Ｍ＝０．２５：１〜１：１である。すべての鋼線の炭素含有量が０．７％以上であり、各本の外部鋼より線の鋼線本数が５〜１２本である。

上記コンベアベルト用ワイヤロープにおいて、中心鋼線の直径がｄ_０であり、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層の鋼線の直径がｄ_１であり、外部鋼より線の直径がｄ_{外部ストランド}である。ｄ_０／ｄ_１の値が１．０５以上であり、ｄ_{外部ストランド}／ｄ_１の値が１．８以上である。外部鋼より線におけるコア部鋼線と外部鋼線の直径がそれぞれｄ_{ストランド１}、ｄ_{ストランド２}であり、ｄ_{ストランド１}／ｄ_{ストランド２}の値が１．０３以上である。

上記コンベアベルト用ワイヤロープにおいて、さらに、中心鋼線の直径がｄ_０であり、鋼線層における鋼線と外部に巻かれる鋼より線の直径が同じくｄ_１であり、外部鋼より線の直径がｄ_{外部ストランド}であり、外部鋼より線におけるコア部鋼線と外部鋼線の直径がそれぞれｄ_{外部ストランド１}、ｄ_{外部ストランド２}であり、ｄ_０：ｄ_１＝１．０５：１〜１．２：１であり、ｄ_{外部ストランド}：ｄ_１＝１．８：１〜５．０：１であり、ｄ_{外部ストランド１}：ｄ_{外部ストランド２}＝１．０３：１〜１．５：１であることを特徴とする。

本発明において、ワイヤロープの直径を変更せず、外部鋼より線の直径及び本数も変更せずに、中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを一回の撚りにより、外部鋼より線と鋼線層とが線接触するコンベアベルト用ワイヤロープとし、これにより、ワイヤロープ全体にとって、外部鋼より線のほか、コア部鋼線の充填面積を８〜１０％向上させることができ、鋼線の強度レベルが同じである場合に、全体の破断荷重を１０〜１５％向上させることができる。

中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを一回の撚りによりコンベアベルト用ワイヤロープとし、一回の撚りを省いたので、鋼線の強度損失を低減させ、同様に、全体の破断荷重も向上させ、撚り損失の低減から見ると、全体の破断荷重を１〜３％向上させることができる。同時に、全体の伸び率を若干低下させ、３回の工程によって成形された従来のワイヤロープに比べて、伸び率を０．２〜０．５％低下させることができる。

従来の技術に比べて、本発明の利点は、ワイヤロープのサイズと強度レベルを変更せずに、コンベアベルト用ワイヤロープの破断荷重を向上させ、ワイヤロープのサイズが同等である場合に、ワイヤロープの伸び率を低下させ、ワイヤロープにおける一部の鋼線、主にコア部鋼線の撚り過程での強度損失を低減させることである。

図１は従来のコンベアベルト用ワイヤロープの６＊７＋１＊７構造の模式図である。 図２は本発明における鋼線層がすべて鋼線である６＊７＋６＋１構造の模式図である。 図３は本発明における鋼線層が３本の鋼線と３本の外部に巻かれる鋼より線とからなる６＊７＋６＋１構造の模式図である。 図４は従来のコンベアベルト用ワイヤロープの横断面及びロープ内の点接触の模式図である。 図５は従来のコンベアベルト用ワイヤロープの横断面及びロープ内の点接触の部分拡大図である。 図６は本発明の横断面及びワイヤロープ内の線接触の模式図である。 図７は本発明の横断面及びワイヤロープ内の線接触の部分拡大図である。 図８は本発明の横断面及びワイヤロープ内の線接触の模式図（逆撚り）である。

以下、図面及び具体的な実施例を参照して本発明を更に詳しく説明する。

図１、図４、及び図５に示すように、従来のコンベアベルト用ワイヤロープは、コア部鋼より線１及び外部鋼より線２を含み、前記外部鋼より線２が前記コア部鋼より線１の外側にスパイラル状に捻られ、６＊７＋１＊７構造であり、コア部鋼より線１と外部鋼より線２とが点接触する。

実施例１：本発明の新規のコンベアベルト用ワイヤロープの構造は１＋ｍ＋ｍ＊ｎであり、ｍが５〜８本の単一鋼線又は５〜８本の鋼線と外部に巻かれる鋼より線との組み合せであり、Ｍ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線との組み合せを採用する場合、Ｍ：Ｍ’＝４：１〜１：１であり、ｎが５〜１２本の鋼線で構成された外部鋼より線である。新規のコンベアベルト用ワイヤロープのサイズ範囲は、φ１〜φ１０ｍｍである。図２、図６、及び図７に示すように、本実施例のコンベアベルト用ワイヤロープは、１本の中心鋼線３と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層４と、６本の外部鋼より線５とを含み、外部鋼より線５は１本のコア部鋼線５．１及び６本の外部鋼線５．２を含み、中心鋼線３と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層４と、６本の外部鋼より線５とが一回の撚りによりコンベアベルト用ワイヤロープとされ、鋼線層４が中心鋼線３の外側に巻かれ、外部鋼より線５が鋼線層４の外側を取り囲み、外部鋼より線５と鋼線層４とが線接触し、中心鋼線３の外側に巻かれる鋼線層４が６本の鋼線４．１であり、中心鋼線３の直径ｄ_０が０．５６ｍｍであり、鋼線層４における鋼線４．１の直径ｄ_１が０．５１ｍｍであり、外部鋼より線５の直径ｄ_{外部ストランド}が１．２２ｍｍであり、外部鋼より線５におけるコア部鋼線５．１と外部鋼線５．２の直径はそれぞれｄ_{外部ストランド１}＝０．４４ｍｍ、ｄ_{外部ストランド２}＝０．３９ｍｍである。

実施例２：図３、図６、及び図７に示すように、本実施例のコンベアベルト用ワイヤロープは、１本の中心鋼線３と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層４と、６本の外部鋼より線５とを含み、外部鋼より線５は１本のコア部鋼線５．１及び６本の外部鋼線５．２を含み、中心鋼線３と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層４と、６本の外部鋼より線５とが一回の撚りによりコンベアベルト用ワイヤロープとされ、鋼線層４が中心鋼線３の外側に巻かれ、外部鋼より線５が鋼線層４の外側を取り囲み、外部鋼より線５と鋼線層４とが線接触し、中心鋼線３の外側に巻かれる鋼線層４は３本の鋼線４．１と３本の外部に巻かれる鋼より線４．２とからなり、各本の外部に巻かれる鋼より線４．２の鋼線本数が３本であり、中心鋼線３の直径ｄ_０が０．５６ｍｍであり、鋼線層４における鋼線４．１と鋼より線４．２の直径ｄ_１が同じで、その直径ｄ_１が０．５１ｍｍであり、外部鋼より線の直径ｄ_{外部ストランド}が１．２２ｍｍであり、外部鋼より線におけるコア部鋼線と外部鋼線の直径はそれぞれｄ_{外部ストランド１}＝０．４４ｍｍ、ｄ_{外部ストランド２}＝０．３９ｍｍである。

ワイヤロープの直径を変更せず、外部鋼より線の直径及び本数も変更せずに、プロセス設計及び生産設備によりワイヤストランドが一回の成形で線接触構造を実現した。

ワイヤロープ全体にとって、外部鋼より線のほか、コア部鋼線の充填面積を８〜１０％向上させることができ、鋼線の強度レベルが同じである場合に、全体の破断荷重を１０〜１５％向上させることができる。

コア部鋼線と外部鋼より線とが一回成形されたので、コア部鋼線にとって、一回の撚りを省き、鋼線の強度損失を低減させ、同様に、全体の破断荷重も向上させ、撚り損失の低減から見ると、全体の破断荷重を１〜３％向上させることができる。

コア部鋼線は１回だけ変形したので、全体の伸び率を若干低下させ、３回の成形を経た従来のワイヤロープに比べて、伸び率を０．２〜０．５％低下させることができる。

実施例３：φ３．５ｍｍのワイヤロープを実例とし、従来のコンベアベルト用ワイヤロープの構造で生産する一方、本発明のコンベアベルト用ワイヤロープの構造で生産し、構造の異なるワイヤロープの破断荷重を比較する。

原料選択において、線材の成分及び含有量が０．７０〜１．００％の炭素、０．３０〜０．９０％のマンガン、０．１５〜０．５０％のシリコン、多くとも０．０３％の硫黄、及び多くとも０．０３％のリンであり、成分の百分率が重量百分率である。

線材の酸洗及びリン化において、線材をまとめて（一緒に）酸洗し、洗浄して乾燥させ、軽くリン化し、線材表面の不純物及び酸化物を除去する。

大径延伸において、ストレート伸線機にて線材を一次延伸し、直径を約２．０〜３．０ｍｍにする。

中間熱処理において、１回目の延伸による加工硬化を消滅させ、次回の延伸のために熱処理する。

溶融亜鉛めっきにおいて、熱処理後の半製品である鋼線に溶融亜鉛めっきを行うことにより、半製品である鋼線が一層の均一な光沢を有し、且つ一定の厚さの亜鉛層を有するようにする。

水タンク型伸線機による延伸において、半製品である鋼線をロープ製造用鋼線に最終的に延伸し、鋼線の最終的な直径は０．１０ｍｍ〜０．８０ｍｍである。

半製品とする撚りにおいて、管状撚線機にて、ロープ製造用鋼線をワイヤロープの外部鋼より線として用いられる鋼より線に撚る。

完成品とする撚りにおいて、ペイオフリールが、半製品とする撚りの際に使用される撚線機の２倍のサイズである撚線機にて、中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを一回成形し、線接触ワイヤロープを形成し、外部鋼より線の撚り方向が完成品と同様又は逆（図８に例示されたワイヤロープにおいて外部鋼より線の撚り方向が完成品と逆である）であり、最終的に形成された完成品の撚りピッチと中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層の撚りピッチが一致し、外部鋼より線の撚りピッチが変化しない。

本発明から見ると、構造の異なるワイヤロープの、製品性能及び線径の構成割合の変化は以下の表に示される。

上記は単に本発明の好ましい実施例だけであり、本発明の実施範囲を限定するためのものではなく、当業者が本発明の原則及び技術的特徴を利用して行った各種の変更及び修飾は、いずれも本願の特許請求の範囲で限定された保護範囲に含まれるべきである。

Claims (11)

1. １本の中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを含むコンベアベルト用ワイヤロープであって、前記外部鋼より線が１本のコア部鋼線とＮ本の外部鋼線とを含み、前記中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とが一回の撚りにより線接触ワイヤロープとされ、前記鋼線層が前記中心鋼線の外側に巻かれ、前記外部鋼より線が前記鋼線層の外側を取り囲み、前記外部鋼より線と前記鋼線層とが線接触し、前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層が、Ｍ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線とからなることを特徴とするコンベアベルト用ワイヤロープ。
2. 前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層がＭ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線とからなる場合、Ｍ’：Ｍ＝０．２５：１〜１：１であり、外部に巻かれる鋼より線それぞれの鋼線本数が２〜１２本であることを特徴とする請求項１に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
3. 外部鋼より線それぞれの外部鋼線の本数Ｎが５〜１２本であることを特徴とする請求項１に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
4. すべての鋼線の炭素含有量が０．７％以上であることを特徴とする請求項１に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
5. すべての鋼線の炭素含有量が０．７０〜１．００％であることを特徴とする請求項４に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
6. 前記中心鋼線の直径がｄ_０であり、前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層の鋼線の直径がｄ_１であり、前記外部鋼より線の直径がｄ_{外部ストランド}であり、ｄ_０／ｄ_１の値が１．０５以上であり、ｄ_{外部ストランド}／ｄ_１の値が１．８以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
7. 前記中心鋼線の直径がｄ_０であり、前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層における鋼線がｄ_１であり、前記外部鋼より線の直径がｄ_{外部ストランド}であり、ｄ_０：ｄ_１＝１．０５：１〜１．２：１であり、ｄ_{外部ストランド}：ｄ_１＝１．８：１〜５．０：１であることを特徴とする請求項６に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
8. 前記中心鋼線の直径がｄ_０であり、前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層における鋼線と外部に巻かれる鋼より線の直径が同じくｄ_１であり、前記外部鋼より線の直径がｄ_{外部ストランド}であり、ｄ_０：ｄ_１＝１．０５：１〜１．２：１であり、ｄ_{外部ストランド}：ｄ_１＝１．８：１〜５．０：１であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
9. 前記外部鋼より線におけるコア部鋼線の直径と外部鋼線の直径はそれぞれｄ_{外部ストランド１}、ｄ_{外部ストランド２}であり、ｄ_{外部ストランド１}／ｄ_{外部ストランド２}の値が１．０３以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
10. 前記外部鋼より線におけるコア部鋼線と外部鋼線の直径はそれぞれｄ_{外部ストランド１}、ｄ_{外部ストランド２}であり、ｄ_{外部ストランド１}：ｄ_{外部ストランド２}＝１．０３：１〜１．５：１であることを特徴とする請求項９に記載のコンベアベルト用ワイヤロープ。
11. 線材の成分及び含有量が０．７０〜１．００％の炭素、０．３０〜０．９０％のマンガン、０．１５〜０．５０％のシリコン、多くとも０．０３％の硫黄、及び多くとも０．０３％のリンであり、成分の百分率が重量百分率である、原料選択ステップと、
    線材をまとめて酸洗し、洗浄して乾燥させ、軽くリン化し、線材表面の不純物及び酸化物を除去する、線材の酸洗及びリン化ステップと、
    ストレート伸線機にて線材を一次延伸する大径延伸ステップと、
    １回目の延伸による加工硬化を消滅させ、次回の延伸のために熱処理する中間熱処理ステップと、
    熱処理後の半製品である鋼線に溶融亜鉛めっきを行うことにより、半製品である鋼線が一層の均一な光沢を有し、且つ一定の厚さの亜鉛層を有するようにする、溶融亜鉛めっきステップと、
    半製品である鋼線をロープ製造用鋼線に最終的に延伸する、水タンク型伸線機による延伸ステップと、
    管状撚線機にて、ロープ製造用鋼線をワイヤロープの外部鋼より線として用いられる鋼より線に撚る、半製品とする撚りステップと、
    ペイオフリールが、半製品とする撚りの際の撚線機の２倍のサイズである撚線機にて、中心鋼線と、中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層と、複数本の外部鋼より線とを一回成形し、線接触ワイヤロープを形成し、外部鋼より線の撚り方向が完成品と同じか又は逆であり、最終的に形成された完成品の撚りピッチと中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層の撚りピッチとが一致し、外部鋼より線の撚りピッチが変化しない、完成品とする撚りステップと、
    を含み、前記中心鋼線の外側に巻かれる鋼線層が、Ｍ本の鋼線とＭ’本の外部に巻かれる鋼より線とからなることを特徴とするコンベアベルト用ワイヤロープの製造方法。

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