JPH0917250A - 少なくとも一本の鋼線を心の周囲に層状に巻き付ける方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数本の鋼線条を溶接などで接いで構成され
る少なくとも一本の鋼線（１８）を心（１２）の周りに
層状に巻き付ける方法において、巻き付け後の該鋼線の
破損を防止する。 【解決手段】 本方法は次の工程から成る。 （ａ） 接ぎ部から離れた部分の降伏強さが、接ぎ部近
傍の降伏強さより充分に大きい前記鋼線（１８）を形成
し、（ｂ） 前記鋼線（１８）をその長軸の周りに螺旋
状に捩られた形状に塑性変形させるに必要な第一の範囲
内で、前記鋼線（１８）に、第一の方向の第一の捩れを
加え、（ｃ） 前記螺旋状に捩られた形状が主として前
記熱影響部に集中するのを避けるに必要な弾性的な第二
の範囲内で、前記鋼線（１８）に、前記第一の方向とは
逆向きの第二の捩れを加え、（ｄ） 前記鋼線（１８）
を前記心の周囲に巻き付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はケーブル、すなわ
ち、電力ケーブル、通信ケーブル、光ケーブル等の心の
周りに少なくとも一本の鋼線を層状に巻き付ける方法に
関し、前記鋼線は、各々前端部と後端部とを有する複数
本の鋼線条から成り、同鋼線条の後端部は後続の鋼線条
の前端部に接がれている。

【０００２】

【従来の技術】このようなケーブルの心としては、電気
エネルギーの導線としての複数の銅線またはアルミニウ
ム線が合成材料の包み込み材料中に埋め込まれて構成さ
れたものがある。これに代えて、またはこれに追加する
ものとして、通信用のガラス繊維等の複数の繊維が埋め
込まれた心もある。心の周りに層状に巻き付けられた少
なくとも一本の鋼線は、ケーブル全体に必要強度を与
え、ケーブルを保護し、磁界に対しファラデースクリー
ンを構築する。この鋼線の層自体は他の合成材料の包み
込み材料中に埋め込まれるか、または、他の合成材料の
包み込み材料で包まれていてもよい。前記鋼線、或は層
状の鋼線は、層中で適切な位置及び形状を占める、言い
換えれば、ケーブルの周りに適切なねじれ角を占めるよ
うにケーブル形成前または形成直後に、塑性変形、例え
ば塑性捩りを受ける。

【０００３】二層以上の鋼線を使用する必要なしに長区
間を橋渡しし、または、深海で使用するためには、引張
強さの高い鋼線を使用する必要がある。しかしながら、
引張強さの高い鋼線を使用するとケーブル形成中に重大
な欠陥(discontinuities）、例えば局部収縮、局部塑性
流れ、微小きず、被覆の損傷等を鋼線に生じ、不合格品
質となり、時には外周の鋼線の破断頻度（frequency of
fractures）が増大して経済的なケーブル形成が不可能
にさえなるという問題が発生した。

【０００４】従来の技術でケーブル形成前に上記の塑性
変形が与えられると、主として、鋼線条と鋼線条との相
互の接続箇所である鋼線条終端部付近の熱影響部に、塑
性変形が集中して発生することが発見された。この塑性
変形の集中により上記の、鋼線の欠陥が発生するのであ
る。

【０００５】ケーブル形成直後に前記塑性変形を与える
と鋼線の前記破断(fractures）を防ぐことができたが、
そのためには大きな力を要し、ケーブルの心を痛める危
険が増大する恐れがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
れらの欠点の防止を目指している。本発明の目的は、ケ
ーブルの心の周りに少なくとも一本の鋼線を層状に巻き
付ける方法であって、引張強さの大きい鋼線を使用で
き、及び、又は、最終製品の更に良好な品質が得られ、
及び、又は、鋼線の破断が減少する方法を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に基づいて、少な
くとも一本の鋼線、すなわち一本以上の鋼線をケーブル
等の心の周囲に層状に巻き付ける方法が得られる。この
鋼線は、各々前端部と後端部とを有する複数本の鋼線条
から成る。

【０００８】本方法は下記の順による、下記の工程から
成る。 （ａ） 前記鋼線条の前記後端部を後続の鋼線条の前記
前端部に、溶接等により接ぐことによって、接続箇所の
近傍が熱影響部となるが他の部分は非熱影響部として残
り、その非熱影響部の降伏強さが前記熱影響部の降伏強
さより大きい、或は充分に大きい少なくとも一本の連続
した鋼線を形成し、（ｂ） 前記少なくとも一本の、す
なわち一本以上の鋼線をその長軸の周りに螺旋状に捩ら
れた形状に塑性変形させるに必要な第一の範囲内で、前
記少なくとも一本の、すなわち一本以上の鋼線に対し
て、第一の方向の第一の捩れを加え、（ｃ） 前記螺旋
状に捩られた形状が主として前記熱影響部に集中するの
を避けるに必要な弾性的な第二の範囲内で、このように
塑性変形した前記少なくとも一本の、すなわち一本以上
の鋼線に対して、前記第一の方向とは逆向きの第二の捩
れを加え、（ｄ） 前記少なくとも一本の、すなわち一
本以上の鋼線を前記ケーブルの前記心の周囲に巻き付け
る。ここで、上記工程（ａ）は、「接ぎ部から離れた部
分の降伏強さが、接ぎ部近傍の降伏強さより大きい、或
は充分に大きい前記鋼線を形成し、」と理解してもよ
い。

【０００９】溶接に依って鋼線条の前記後端部を後続の
鋼線条の前記前端部に接続できるが、その結果、溶接部
近傍は熱影響部となり他の部分は非熱影響部として残
る。

【００１０】ここで降伏強さは０．２％の永久伸び（pe
rmanent elongation）を生じたときの強さとして定義さ
れ、文字では、しばしばσ_0.2 として表される。通常の
塑性変形を受けた工業用鋼線の場合、引張強さが増大す
るに連れて降伏強さも増大し、また逆に降伏強さが増大
するに連れて引張強さも増大する。

【００１１】各鋼線は、高い引張強さまたは降伏強さを
有する強い部分、即ち非熱影響部と、低い引張強さまた
は降伏強さを有する弱い部分、即ち熱影響部とが交互に
続いたものと考えることができる。前記（ｂ）工程にお
ける塑性変形の間に外周の鋼線に導入された応力は主と
して前記弱い部分に集中するようで、その結果、鋼線に
欠陥が生じ、また、鋼線の破断さえ生ずる。

【００１２】非熱影響部と熱影響部の降伏強さを同一に
することは考慮の対象となし得るが、これを行っても下
記理由により、充分な結果が得られない。非熱影響部の
降伏強さを減少させて熱影響部の降伏強さとほぼ等しく
することにより、強い部分と弱い部分とが交互に続くこ
とが無くなり、その結果、螺旋状の捩れが主として熱影
響部に集中することが無くなる。逆に、螺旋状の捩れ形
状は鋼線に沿って、より長い範囲にわたって分布する。
このことにより一方では鋼線の欠陥の発生が減少し、結
果として鋼線の破断の頻度が減少するが、他方では外周
の鋼線の、全体としての降伏強さをかなり低下させる。
また、非熱影響部とほぼ同じ降伏強さを得るために、熱
影響部を機械的に補強すること、例えば締め具(clamps)
を熱影響部に施すことによって熱影響部の降伏強さを増
すことも考えられるが、このことによりケーブル形成が
遅くなり、または形成工程がかなり変更され、ケーブル
断面寸法が増大する可能性があるので、前記施策は避け
るべきである。

【００１３】これとは大いに異なって、本発明者が上記
工程（ｃ）に述べた解決策は、鋼線の全体に亙る降伏強
さを変化無く保つ。更に、本発明を導入するに当たって
他のケーブル形成工程を修正する必要がなく、その上本
発明によりケーブル形成工程或は鋼線巻き付け工程が遅
くなることはない。

【００１４】ケーブルの充填率を高めるため、即ちケー
ブルの全断面に対する鋼線の断面の百分率を高めるた
め、鋼線は平らな形、矩形、不平行四辺形、三角形また
はＺ形の断面等の非円形横断面を有することが好まし
い。

【００１５】鋼線は０．１０乃至０．７０％の範囲の炭
素含有量を有することが好ましく、更に最も好ましい炭
素含有量の範囲は０．３０乃至０．５０％の範囲であ
る。炭素含有量の下限は最小引張強さの点から課せら
れ、上限は、充分な延性を確保する見地から設けられて
いる。

【００１６】熱影響部における鋼線の降伏強さは、非熱
影響部の鋼線の降伏強さより低く、普通、少なくとも１
０％、例えば、少なくとも３０％は低い。

【００１７】鋼線の非熱影響部の引張強さは、好ましく
は５００ＭＰａ（メガパスカル＝Ｎ／ｍｍ² ）より大き
く、例えば６００ＭＰａより大きいことが好ましく、例
えば８００ＭＰａ或は１０５０ＭＰａである。

【００１８】

【発明の実施の形態】添付の図面を使用してここに本発
明を更に詳細に説明する。

【００１９】図１は例として電気ケーブル１０の断面を
示す。この電気ケーブルは、合成材料１６の包み込み材
料中に埋め込まれた電気導体１４を有する心１２を有す
る。複数の平らな鋼線１８が心１２の周りに巻き付けら
れて心１２の周りに層を形成している。この層は、次に
合成材料２０からなる外層に囲まれてもよい。

【００２０】平らな鋼線１８の横断面は４．０乃至１
０．０ｍｍの範囲の幅（これは断面の最大寸法である）
と、１．０乃至４．０ｍｍの範囲の厚さ（これは断面の
最小寸法である）と有することができ、幅対厚さの比は
２より大きいことが好ましい。幾つかの例として、７．
５ｍｍ×２．５ｍｍ、７．５ｍｍ×３．０ｍｍ、８．０
ｍｍ×３．０ｍｍ、９．０ｍｍ×３．０ｍｍの鋼線があ
る。この平らな鋼線１８の炭素含有量は０．１０乃至
０．７０％の範囲にあり、約０．３５％でよい。平らな
鋼線１８の引張強さは５００ＭＰａより大きいことが好
ましく、例えば約１０００ＭＰａである。平らな鋼線
は、亜鉛または亜鉛合金、例えば約９５％の亜鉛と約５
％のアルミニウムとからなる亜鉛アルミニウム合金等の
耐食性被覆で被覆しても良い。後者の亜鉛アルミニウム
合金の場合は、このように被覆した平らな、或は非円形
断面の鋼線を、該被覆層の欠けや剥離無しに心の周りに
巻き付けることができるので特に興味深い。

【００２１】図２は、平らな鋼線１８を心１２の周りに
どのように巻き付けるかを全体的に示す。平らな鋼線１
８はスプール２２から引き出される。スプール２２が心
１２の周囲を回転中、スプール２２の軸は固定されてい
ても回転していても良い。平らな鋼線１８は、スプール
２２から引き出された後、円盤２６の孔２４と、一対の
ローラー２８、２８の間とを通過する。この一対のロー
ラー２８、２８はアングル板３０により円盤２６に取付
けられている。その後、平らな鋼線は第二の円盤３４の
孔３２と、アングル板３８により第二の円盤３４に取付
けられた一対のローラー３６、３６の間とを通過する。
平らな鋼線は最終的に第三の円盤４２の孔４０と、アン
グル板４６により第三の円盤４２に取付けられた一対の
ローラー４４、４４の間とを通過する。

【００２２】図３はこの工程の更に詳細な説明図であ
る。例えば一巻きの最後にある、鋼線条の後端部を、例
えば一巻きの始めにある、次の鋼線条の前端部に溶接す
るために、溶接装置５０をスプール２２と第一の円盤２
６との間に配置することができる。

【００２３】図４を更に詳細に参照すると、この溶接作
業により、溶接部５２と、該溶接部５２の周囲の熱影響
部５４とができている。鋼線条５６の残余の部分は非熱
影響部、即ち、溶接作業中に引張強さと降伏強さとがほ
ぼ変化せずに残った部分である。

【００２４】ここで図３に戻ると、前記の平らな鋼線
は、第一組のローラー２８、２８と第二組のローラー３
６、３６との間で強制的に第一の方向に塑性捩りを受け
ている。この特定の塑性捩り角度は、鋼線がケーブルの
心の周りに占めねばならない位置によって、言い換えれ
ば、巻き付けのねじれ角によって決定される。その後、
前記の平らな鋼線は第二組のローラー３６、３６と第三
組のローラー４４、４４との間で前記第一の方向とは反
対の第二の方向に強制的に弾性捩り(elastical torsio
n）を受ける。この特定の弾性捩り角度は経験的に決定
される。その値は、前記塑性捩りによって与えられる螺
旋状捩れ形状が熱影響部に集中しないような、すなわ
ち、前記鋼線の破断頻度を減少させるような値でなけれ
ばならない。このように塑性変形を受けた前記平らな鋼
線はダイ４８で一緒にされ、最終的に、平らな鋼線１８
の層として心１２の周りに固定される。

【図面の簡単な説明】

【図１】電気ケーブルの断面を示す図である。

【図２】ケーブル心の周りに鋼線を巻き付ける方法を示
す図である。

【図３】心の周りに鋼線を巻き付ける方法を更に詳細に
示す図である。

【図４】少なくとも二本の鋼線条を溶接して成る鋼線を
略図的に示す図である。

【符号の説明】

１０ 電気ケーブル １２ 心 １８ 鋼線 ２４ 孔 ２６ 円盤 ２８ ローラー ３２ 孔 ３４ 第二の円盤 ３６ ローラー ４０ 孔 ４２ 第三の円盤 ４４ ローラー ４８ ダイ ５０ 溶接装置 ５２ 溶接部 ５４ 熱影響部 ５６ 鋼線条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウルバン・ダーネ ベルギー国、ベー 8570 インゴーイゲ ム、インゴーイゲムストラート 79 (72)発明者 ゲールト・ホーゲ ベルギー国、ベー 8511 アールベケ、ガ レンウィンデストラート ５

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各々前端部と後端部とを有する複数本の
   鋼線条から成る、少なくとも一本の鋼線を心の周囲に層
   状に巻き付ける方法であって、下記の順による下記の工
   程から成ることを特徴とする、少なくとも一本の鋼線を
   心の周囲に層状に巻き付ける方法。 （ａ） 前記鋼線条の前記後端部を後続の鋼線条の前記
   前端部に接ぐことによって、接続箇所の近傍が熱影響部
   となるが他の部分は非熱影響部として残り、その非熱影
   響部の降伏強さが前記熱影響部の降伏強さより充分に大
   きい少なくとも一本の鋼線を形成し、 （ｂ） 前記少なくとも一本の鋼線をその長軸の周りに
   螺旋状に捩られた形状に塑性変形させるに必要な第一の
   範囲内で、前記少なくとも一本の鋼線に対して、第一の
   方向の第一の捩れを加え、 （ｃ） 前記螺旋状に捩られた形状が主として前記熱影
   響部に集中するのを避けるに必要な弾性的な第二の範囲
   内で、前記少なくとも一本の鋼線に対して、前記第一の
   方向とは逆向きの第二の捩れを加え、 （ｄ） 前記少なくとも一本の鋼線を前記心の周囲に巻
   き付ける。
2. 【請求項２】 前記の接ぎが溶接によって行われること
   を特徴とする請求項１に記載の、少なくとも一本の鋼線
   を心の周囲に層状に巻き付ける方法。
3. 【請求項３】 前記少なくとも一本の鋼線が、非円形の
   横断面を有することを特徴とする請求項１に記載の、少
   なくとも一本の鋼線を心の周囲に層状に巻き付ける方
   法。
4. 【請求項４】 前記少なくとも一本の鋼線が、平らな形
   の断面を有することを特徴とする請求項３に記載の、少
   なくとも一本の鋼線を心の周囲に層状に巻き付ける方
   法。
5. 【請求項５】 前記少なくとも一本の鋼線が、０．１０
   乃至０．７０％の範囲の炭素含有量を有することを特徴
   とする請求項１に記載の、少なくとも一本の鋼線を心の
   周囲に層状に巻き付ける方法。
6. 【請求項６】 前記少なくとも一本の鋼線の熱影響部の
   降伏強さが、前記少なくとも一本の鋼線の非熱影響部の
   降伏強さより少なくとも１０％低いことを特徴とする請
   求項１に記載の、少なくとも一本の鋼線を心の周囲に層
   状に巻き付ける方法。
7. 【請求項７】 前記少なくとも一本の鋼線の非熱影響部
   の引張強さが、少なくとも５００ＭＰａあることを特徴
   とする請求項６に記載の、少なくとも一本の鋼線を心の
   周囲に層状に巻き付ける方法。