JPH05106692A

JPH05106692A - ミニチユアロープ

Info

Publication number: JPH05106692A
Application number: JP29978191A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hyodo; 健次兵頭; Ichiro Nagao; 一郎長尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-18
Filing date: 1991-10-18
Publication date: 1993-04-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ミニチュアロープの強度と靱性を大幅に向上
する。【構成】炭素を０．６０〜１．２０重量％含み、横断
面における炭化物の形状が長手方向の長さと幅方向の長
さの比を２．５以下、その面積を１５０×１０^-4μｍ²
以下とする略細長形状または略円形状を示し、かつ上記
炭化物が集束した金属組織から成る引張強さが３００ｋ
ｇｆ／ｍｍ²以上である高強度極細金属線を複数本撚り
合わせて成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプリンター、プロッタ
ー、計測器等の運動伝達系部材として用いられるミニチ
ュアロープに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリンター、計測器等の運動伝達系に主
として線径が０．１５ｍｍφ以下の極細線を複数本撚り
合わせたミニチュアロープが使用されている。このミニ
チュアロープは小径のプーリーに巻き付けて使用し、繰
り返し曲げ荷重を受けるので、多数の極細線を撚り合わ
せて樹脂で被覆した可撓性に富む構造になっている。ミ
ニチュアロープは、高強度・耐久性が要求される上、制
御精度を向上させるため、ばね定数ではできる限り大き
いことが必要である。

【０００３】従来、ミニチュアロープにはステンレス鋼
線、ピアノ線が使用されている。ステンレス鋼線は可撓
性に富み、また耐食性も優れているため、広く使用され
ている。ピアノ線は比較的高強度であるが、耐食性が劣
り、０．１０ｍｍ以下の極細線の加工性が悪いという欠
点がある。

【０００４】ピアノ線は通常熱間圧延した線材から途中
数回のパテンティング処理を行ない、伸線加工毎に伸線
材の靱性が低下するのを防止しつつ、数次にわたる伸線
加工により製造されている。このため、多くの製造工程
を必要とし、またパテンティング処理は細径になる程、
熱処理管理が難しく、断線原因等により伸線での加工度
も限られ、高強度極細線の製造が難しい。

【０００５】上記冷間伸線加工における真歪は、最高で
も２．３０〜３．５０程度（真歪ε＝２ｌｎＤｏ／Ｄ
ｆ、Ｄｏ＝伸線前線径、Ｄｆ＝仕上り線径）までで、仕
上り極細金属線の強度も引張強さで通常３００ｋｇｆ/
ｍｍ²以下で、線径は０．１０ｍｍ以上のものが主とし
て用いられている。

【０００６】また、熱処理によって焼入れ、焼戻しした
焼戻しマルテンサイト組織を有する線材が知られてい
る。この線材は比較的太径の線材であって焼入れのまま
では良好な加工性を得ることができないので、焼戻し処
理して線材の強度を低下させて、加工性を得て伸線加工
等を行おうとする方法であるが、高強度の極細金属線を
得ることができないため、工業的に利用されていない。

【０００７】一方、焼入れのままでは硬度、強度に優れ
るが、靱性に劣るため、オイルテンパー処理等を行い、
焼戻しした状態で強度を適当範囲に保ちかつ靱性も備え
た製品として線径１ｍｍ以上の鋼線がオイルテンパー線
として多く使用されている。

【０００８】従来、焼入れを行った線材は脆く、靱性に
劣り、また焼入れ、焼戻しを行った線材は靱性は良くな
るが、熱処理管理が難しく、焼戻し方法のいかんによっ
ては強度が大幅に低下するという問題もあり、いずれの
方法もその後伸線加工を行なうには適していないとされ
ていた。そのため、高炭素鋼線を用いて、最も加工性が
よく高強度で靱性もよい金属細線を得る方法としては、
パテンティング組織の線材を伸線加工する方法が最良の
手段とされてきた。

【０００９】一方、近年上記の各種機器は小型化、高速
化が進み、それに対応してミニチュアロープにおいて
も、小径プーリーに巻付け可能な細径で、耐久性に優れ
た高強度の線が要求されるようになっている。

【００１０】ところで、焼入れを行った鋼線はマルテン
サイト組織であり、冷間加工はほとんど不可能である
が、焼入れ焼戻し処理した鋼線を冷間加工することは、
線径の大きい鋼線では既に行われたこともあり、強力、
耐力が向上することも知られている。しかし、伸線での
加工性は劣り、真歪で０．６９程度であり、引張強さも
２５０ｋｇｆ／ｍｍ²程度で靱性も高くはなかった。こ
の原因は、本発明者の考察によれば、その金属組織の影
響であり、炭化物の粗大化およびその大きさのばらつき
等に起因したものと思われる。

【００１１】また、伸線加工性がよく、高強度の金属細
線を得る最良の手段とされてきたのはパテンティングで
ある。このパテンティングによるパーライト組織はフェ
ライトとセメンタイトの層状組織であることはよく知ら
れている。このセメンタイトが層状であるため、伸線加
工性が良好であると考えられてきた。事実、このためパ
ーライト組織では極細線でも真歪で３．３程度の伸線加
工が行われている。しかし、このセメンタイトの顕微鏡
組織は略平板状であり、その横断面形状が非常に細長
く、より高加工度の伸線を行なう場合、そのセメンタイ
ト層同志の干渉で割れ、折れ等が発生し、加工限界が生
じるものと考えられる。このため、加工度はせいぜい真
歪で３．５程度が限界であり、それ以上になると、伸線
途中で断線が多発し、靱性も急激に低下し、強力を向上
するのに限界となっていた。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、高炭素鋼線を
最適に熱処理後伸線加工を行ない、極細線での金属組織
を一定に管理することにより、極細線伸線時の加工性が
良好でかつミニチュアロープ用線の強度、靱性を大巾に
向上させて、高強度で、かつ耐久性の優れたミニチュア
ロープを提供することを目的とする。

【００１３】本発明者らは、従来のパテンティング処理
および焼入れならびに焼入れ焼戻し処理による金属組織
であるパーライト、マルテンサイト、ソルバイト、焼戻
しマルテンサイト等の伸線加工および伸線加工後の強
度、靱性等について鋭意研究を重ねた。その結果、金属
組織が加工性および強度、靱性等に大きく影響している
ことを再認識し、特に炭素鋼の細線において、焼入れ、
焼入れ焼戻し処理を精密に行なってその金属組織を一定
に保つことにより、従来のパテンティング処理による極
細線よりもさらに優れた高強度極細金属線を得られるこ
とを確認し、本発明をなすに至った。

【００１４】すなわち、本発明に係るミニチュアロープ
に用いる高強度極細線は、重量％で炭素を０．６０％〜
１．２０％含み、横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ
≦２．５、Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²である略細長形状
または略円形状を示し、かつそれらの炭化物が集束した
金属組織から成り、線径が０．０１〜０．５０ｍｍで、
引張強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上有してなる。ま
た、本発明に係るミニチュアロープに用いる高強度極細
金属線は、重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％含
み、焼戻しマルテンサイト組織を伸線加工した組織から
なり、かつその横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ≦
２．５、Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²である略細長形状ま
たは略円形状を示し、かつそれらの炭化物が集束した金
属組織であり、線径が０．０１〜０．５０ｍｍで、引張
強さが３００ｋｇｆ／ｍｍ²以上である。また、本発明
に係るミニチュアロープに用いる高強度極細金属線は、
その横断面における炭化物の９０％以上が直径８００×
１０^-4μｍ以下の略円形状であり、引張強さ３５０ｋｇ
ｆ／ｍｍ²以上にすることもある。ところで、上記式
中、ｌは横断面における炭化物の長手方向の長さを、ｗ
は横断面における炭化物の巾方向の長さを、Ｓは炭化物
の断面積を表す。

【００１５】本発明における炭素含有量は、極細金属線
の伸線加工後において一定の微細繊維状組織を得るた
め、また高強度、高靱性を得るために、０．６０〜１．
２０％の範囲で添加することが必要である。０．６０％
より少ないと、焼入れで充分なマルテンサイトが得られ
ず強度的に低くなり、また１．２０％より多くなると、
望む微細な繊維状組織が得られず、強度は得られても靱
性に劣り、伸線加工が困難となる。

【００１６】また、金属組織における炭化物の形状が長
手方向と巾方向の長さ比を２．５以下とすることは、望
む伸線加工性および強度ならびに靱性を得るために必要
である。さらにその断面積が１５０×１０^-4μｍ²より
大であると、伸線加工が困難となり、また強度、靱性面
でも不利となる。

【００１７】さらに、炭化物の９０％以上を直径８００
×１０^-4μｍ以下の略円形状とすることにより伸線加工
における減面率を大幅に向上させることができ、さらに
強力も高い極細金属線を得ることができる。

【００１８】

【作用】本発明のミニチュアロープは、炭化物の形状を
限定した針状の形状にすることにより、その炭化物同志
の干渉をなくし真歪で４．０〜４．７程度の伸線加工を
可能とした高強度極細金属線で以て構成することによ
り、強度、靱性を大巾に向上する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例および従来例
とともに説明する。ここで用いた線材は、表１に示すよ
うに主に炭素含有料を変化させたピアノ線材が５種と、
ステンレス鋼線材（ＳＵＳ３１６）１種の計６種類であ
る。

【００２０】

【表１】ピアノ線材は最終伸線前の線径、熱処理条件を変化させ
て焼入焼戻処理（加熱温度８００℃、焼戻温度４００〜
４５０℃）あるいは鉛パテンティングした後、ワット浴
を用い、メッキ厚さ２〜５μｍの電気ニッケルめっきを
行った。次いで、湿式伸線機により、線径０．０８ｍｍ
および０．０５ｍｍまで伸線した。ステンレス鋼線は、
市販のステンレス鋼線の伸線材を用いた。これらの線径
０．０８および０．０５ｍｍの伸線機を用いてチューブ
ラー型撚線機により７×７×０．０８φ、７×７×０．
０５φのロープを製造した後、ロープをナイロンで被覆
した。伸線機については引張試験並びに横断面での金属
組織を観察し、ロープについては引張試験と疲労試験を
行った。これらの結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】実験番号１〜５、７〜１０は伸線前の熱処理に焼入焼戻
処理を行ったものである。実験番号１１はステンレス鋼
線を使用してロープを製造した例である。

【００２２】伸線前の金属組織における焼戻しマルテン
サイト組織とは、前工程で伸線加工等を行った線材をＡ
１変態点以上の温度（本実験では約７５０℃〜８５０℃
前後）で加熱してオーステナイト化し、その後急冷（本
実験では油焼入れまたは水焼入れ）を行い、完全にマル
テンサイト化した後さらにＡ１変態点以下（本実験では
約３００℃〜５５０℃の範囲）で焼戻しを行って得られ
る組織である。

【００２３】パーライト組織（詳しくは微細パーライト
組織であるが）は、この種の線材で広く用いられている
恒温変態処理の一種であるパテンティング処理より得ら
れるもので約９００〜約１０００℃に加熱した後、冷却
媒体として鉛等の溶融金属または溶融塩を用いて、５５
０℃前後で熱浴焼入れして得られるフェライトとセメン
タイトが互いに層状となっている組織である。

【００２４】伸線後の炭化物形状とは、横断面の金属組
織における炭化物の形であって、その形状は図１、図２
の写真に示す如く、一様な細長形状のものだけでない。
曲がっているものも多い。曲がっている場合、その炭化
物の長さとはそれを引き伸ばして真直な形状とした場合
の長さをその炭化物の長さとした。一方、その縦断面に
おける金属組織は図３の如くであり繊維状組織となって
いる。

【００２５】また、炭化物は塊状であるため横断面にお
いてその形はきれいな形状とはならない。長手方向と巾
方向の区別は、長い方又は広い方を長手方向の長さ、短
い方又は狭い方を巾方向の長さとし、その比が１．５以
下程度のものを略円形状と称し、その長さ（これを直径
という）が８００×１０^-4μｍ以下のものをＡ形状と標
記した。占有率とはそのＡ形状が全体に占める率をい
う。実験番号３の横断面に示す写真は実験番号１０の顕
微鏡写真であり、白く見える粒状のものが炭化物であ
る。この写真は倍率２０，０００倍で、腐食液４％ピク
ラル液で約１５秒間腐食した電子顕微鏡写真であり、炭
化物の形状がはっきりと確認できる。実験番号９の横断
面、実験番号９の縦断面に示す顕微鏡写真は実験番号１
１のそれぞれ横断面、縦断面である。

【００２６】ロープの疲労試験はプーリー曲げ疲労試験
機を用い、それぞれのロープの疲労限を求め、７×７×
０．０８φのロープは実験番号６、７×７×０．０５φ
のロープは実験番号１１のロープの疲労限を各々１００
とし、個々のロープの疲労限を指数で表した。これらは
数値の大きい方が好適である。

【００２７】表２より以下のことがわかる。パーライト
組織から伸線、撚線をした実験番号６は、素線の引張強
さとロープの破断荷重がそれぞれ２８０ｋｇ／ｍｍ²、
６３．５ｋｇであり、ステンレス鋼線を撚線した実験番
号１１は、素線引張強さとロープの破断荷重が１９０ｋ
ｇ／ｍｍ²、１７．０ｋｇである。一方、実験番号２〜
５および８〜１０の本発明のミニチュアロープは、素線
の引張強さとロープの破断荷重が、７×７×０．０８φ
では３１０〜３６５ｋｇ／ｍｍ²、７０．３〜７８．３
ｋｇ、７×７×０．０５φでは３５０〜４１０ｋｇ／ｍ
ｍ²、３０．７〜３６．０ｋｇで従来例に比し高強度を
有している。また、本発明と同様の焼戻しマルテンサイ
ト組織を有する線であっても、実験番号１の素線の引張
強さとロープの破断荷重が２８２ｋｇ／ｍｍ²、６４．
０ｋｇ、実験番号７のそれが２７２ｋｇ／ｍｍ²、２
４．１ｋｇで本発明よりも劣っている。ロープの疲労限
に関しても本発明のミニチュアロープの疲労限は比較
例、従来例に比べ１０−５０％優れている。これらの原
因は、伸線後の金属組織における炭化物の形状および線
材の炭素含有量の相違に撚るものと考えられる。

【００２８】本発明のミニチュアロープに用いる高強度
極細線では、最終伸線における伸線性が優れていること
も非常に重要なことである。従来より伸線加工を行なう
重要な目的は、細線化することと引張強さを向上させる
ことであるが、引張強さが大きくなりすぎると、伸線途
中で断線が多発して伸線が不可能となる。このため、再
度熱処理（パテンティング処理等）を行ない、さらに伸
線することになる。この場合、伸線性が悪いと加工度を
大きくとることができず、何度も熱処理を繰り返さなく
てはならず、またダイス枚数も相当多くなる。この線種
でのパテンティングは前述のとおり加熱温度は約１００
０℃、鉛温度は約５５０℃であり、線径が細くなると、
温度管理が困難で、現実に鉛浴する工程でも断線が発生
し易く、通常線径が０．５ｍｍ以下の線ではパテンティ
ング処理は非常に困難である。

【００２９】これに対し、伸線性が本発明のように良好
であると、加工度を大きくとることができ、パテンティ
ング回数を減らせることができるうえ、高強力の細線で
も伸線が可能となるので、著しく製造コストを低減する
ことができる。さらに、実験番号３、４、８、９、１０
のミニチュアロープは、その素線の炭化物の形状が略円
形状でＡ形状が多く含まれているものであって、その引
張強さが３５０〜４１０ｋｇ／ｍｍ²の高強度となり、
強度、耐疲労性が特に優れていることがわかる。

【００３０】

【発明の効果】本発明のミニチュアロープは、上記構成
になしたので、従来よりも高強度でかつ耐疲労性が優れ
ているので、各種機器の性能の向上と寿命の延長、小型
化が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である高強度極細金属線の横断
面における金属組織を示す倍率２０，０００倍の電子顕
微鏡写真である。

【図２】本発明の他の実施例である高強度極細金属線の
横断面における金属組織を示す倍率２０，０００倍の電
子顕微鏡写真である。

【図３】図２の縦断面における金属組織を示す倍率２
０，０００倍の電子顕微鏡写真である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％
含み、横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ≦２．５、
Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²（上記式中、ｌ：炭化物の長
手方向の長さ、ｗ：炭化物の巾方向の長さ、Ｓ：炭化物
の面積を表す）である略細長形状または略円形状を示
し、かつ上記炭化物が集束した金属組織から成る、線径
が０．０１〜０．５０ｍｍで、引張強さが３００ｋｇｆ
／ｍｍ²以上である高強度極細金属線を複数本撚り合わ
せたことを特徴とするミニチュアロープ。
【請求項２】重量％で炭素を０．６０％〜１．２０％
含み、焼戻しマルテンサイト組織を伸線加工した組織か
らなり、かつその横断面における炭化物の形状がｌ／ｗ
≦２．５、Ｓ≦１５０×１０^-4μｍ²（上記式中、ｌ：
炭化物の長手方向の長さ、ｗ：炭化物の巾方向の長さ、
Ｓ：炭化物の面積）である略細長形状または略円形状を
示し、かつそれらの炭化物が収束した金属組織であり、
線径が０．０１〜０．５０ｍｍで、引張強さが３００ｋ
ｇｆ/ｍｍ²以上の高強度極細金属線を複数本撚り合わ
せたことを特徴とするミニチュアロープ。
【請求項３】素線の横断面における炭化物の９０％以
上が直径８００×１０^-4μｍ以下の略円形状であり引張
強さが３５０ｋｇｆ／ｍｍ²以上である請求項１記載の
ミニチュアロープ。