KR100194254B1

KR100194254B1 - 자전제지성 와이어로프

Info

Publication number: KR100194254B1
Application number: KR1019940026035A
Authority: KR
Inventors: 야스지 칸다; 히로유끼 미야자끼
Original assignee: 오까베 유끼찌; 도쿄 세이꼬 가부시키가이샤
Priority date: 1993-10-13
Filing date: 1994-10-12
Publication date: 1999-06-15
Also published as: CN1107760A; KR950011760A; TW305377U; CN1065461C

Abstract

자전제지성, 내피로성, 드럼에서의 권취성, 내형붕괴성의 제성질을 모두 만족시키고, 고양정인 다층감김 하역기계용이나 건설기계용으로 적용하기에 충분하며, 실용성이 뛰어난 자전제지성 와이어로프를 제공하는 것을 목적으로 하는 바, 이와 같은 자전제지성 와이어로프는 섬유심과, 이 섬유심에 복수개의 와이어가 서로 꼬여진 중심 스트랜드와, 이 중심 스트랜드의 꼬임과 동일 방향으로 서로 꼬여진 복수개의 주변 스트랜드를 지니며, 복수개의 주변 스트랜드는 중심 스트랜드 및 주변 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 서로 꼬여진 로프가 형성되는 한편, 주변 스트랜드의 피치배수 보다도 로프의 피치배수의 쪽이 크다.

Description

자전제지성 와이어로프

제1도는 제1발명의 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프를 도시한 횡단면도.

제2도는 제1발명의 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프의 부분절취도.

제3도는 1차 스트랜드를 인발하여 꼬임가공하는 로프제조기 및 다이스의 개요를 모식적으로 도시한 부분 단면도.

제4도는 2차 스트랜드를 인발하여 꼬임가공하는 로프제조기 및 다이스의 개요를 모식적으로 도시한 부분 단면도.

제5도는 인발하여 꼬임가공하기 전의 중앙 스트랜드를 구성하는 와이어 다발을 도시한 횡단면도.

제6도는 인발하여 꼬임가공한 후의 중앙 스트랜드를 도시한 횡단면도.

제7도는 제2발명의 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프를 도시한 횡단면도.

제8도는 제2발명의 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프의 부분절취도.

제9도는 제2발명의 다른 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프를 나타내는 횡단면도.

제10도는 제2발명의 다른 실시예에 따른 자전제지성 와이어로프의 부분 절취도.

제11도는 중앙 스트랜드에 수지를 피복하는 장치의 주요부를 도시한 부분 단면도.

제12도는 수지피복된 중앙 스트랜드에 주변 스트랜드를 역방향으로 꼬는 장치의 주요부를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 52 : 와이어로프 3, 4 : 1차, 2차 스트랜드

2. 53 : 중앙 스트랜드 6, 59 : 주변 스트랜드

10A, 10B : 로프 제조기 20A, 20B : 안내관

30A, 30B : 회전안내판 40A, 40B : 다이스

54 : 섬유심

본 발명은 크레인 및 기증기등에 사용되며, 고-양정으로 다층감김 하역기계용이나 건설기계용으로 사용하기에 특히 적합하며 실용성이 뛰어난 자전제지성 와이어로프에 관한 것이다.

크레인이나 기증기등의 하역기계나 건설기계에 사용되는 와이어로프는 일반적으로 JIS규격(JIS G 3525)으로 규정된 IWRC 6 × Fi(29) IWRC 6 ×WS(31)등의 6 스트랜드 로프, 혹은 평탄형 스트랜드 로프, 다층 스트랜드 로프가 있으며, 이들 로프의 직경은 8~20mm 정도이다.

이런 종류의 와이어로프는, 사용중에 로프풀리등에 의한 반복굽힘, 높은양정에서의 하중부가 및 하중제거에 의한 변동하중, 윈치 드럼에서의 반복 감김, 로프간의 강한 마찰등의 작용을 받는다. 따라서, 와이어로프는 내피로성이 뛰어남과 동시에 드럼에서의 권취성 및 내형붕괴성이 양호한 것이 요구된다.

특히, 매달린 하중등에 의해 와이어로프에 장력이 작용하였을 때, 로프에는 그의 꼬임이 플리는 방향으로 자전하려고 하는 토오크가 발생한다. 와이어로프는 토오크가 작고 자전하기 힘든 성질, 즉, 자전 제지성이 우수한 것이 요구된다.

그러나, 종래의 6 스트랜드 와이어로프는 내피로성, 드럼에서의 권취성 및 내형 붕괴성의 점에서는 양호하지만 자전제지성이 뒤떨어지므로 고양정의 매달리기 작업에서는 휘감김등이 발생하기 쉽다. 이 자전제지성을 개선하기 위해서, 6 스트랜드 와이어로프에서는 로프 피치를 길게 하는 것이 강구되었으나, 로프 피치를 길게 하면, 드럼에서의 권취성이 저하된다고 하는 난점이 있다. 또, 중앙로프의 꼬임방향을 로프의 꼬임방향과 역으로 하면, 자전제지성은 향상되지만 꼬임의 불균형으로 인하여 내형 붕괴성이 저하된다. 더구나, 사용중에 중앙로프가 스트랜드의 외측으로 튀어나올 위험성이 높아진다.

또, 종래의 평탄형 스트랜드 로프는, 자전제지성은 양호하지만, 스트랜드에 작은 코어가 삽입되어 이것이 변형되는 점과, 로프 피치가 길다는 점 등 때문에, 내피로성, 드럼에서의 권취성 및 내형 붕괴성이 저하된다.

또한, 종래의 다층 스트랜드 로프는, 자전제지성 및 내형붕괴성은 양호하나, 내피로성이 뒤떨어지며 제조비가 높다.

이와 같이, 종래의 와이어로프에 있어서는, 자전제지성, 내피로성, 드럼에서의 권취성, 내형붕괴성의 제반 특성을 동시에 만족시킬 수 없으며, 특히 고양정으로 최근의 다층감김 하역 기계용이나 건설기계용으로 사용하기에는 적합하지 않다.

그런데, 현재 사용되고 있는 러프테레인 크레인(rough terrain crane)에서의 4 줄인 경우, 로프풀리 직경(D)에 대한 양정(H)의 비율이 90(H/D=90) 정도이다. 이론상의 귀환 토오크계수(K)는 58×1/1000정도가 필요하며, 로프피치를 더욱 크게 하여, 스트랜드 피치를 감축시킨 자전제지성 와이어로프가 공급되어 있다.

그러나, 러프테레인 크레인의 고-양정화가 진행됨에 따라서, 앞으로는 더 나아가 로프풀리 직경 240mm에 대해서 매달림높이가 약 26m에 상당하는 H/D=110(K=45×1/1000 에 상당) 정도까지 대응할 수 있는 자전제지성 와이어로프의 실용화가 요망되고 있다.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 안출된 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 자전제지성, 내피로성, 드럼에서의 권취성, 내형붕괴성의 제반 특성이 모두 양호하며, 고양정으로 다층감김 하역기계용이나 건설기계용에 사용하기에 충분하며, 러프테레인의 고양정화에 필요한 H/D=110(K=45×1/1000)정도에 대처할 수 있는 실용성이 뛰어난 자전제지성 와이어로프를 제공하는 것이다.

제1발명은 따른 자전제지성 와이어로프는 외주면을 평활화한 이형단면 와이어를 적어도 가장 바깥층에 갖는 다층꼬임의 중앙 스트랜드와, 이 중앙 스트랜드의 주위에 설치되어 중앙 스트랜드의 꼬임과 같은 방향으로 꼬여진 복수개의 주변 스트랜드를 지니며, 상기 주변 스트랜드는 상기 중앙 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 꼬여져 로프를 형성하고, 또 상기 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수 쪽이 큰 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 주변 스트랜드의 외경에 대한 중앙 스트랜드의 외경의 비율을 1.04~1.20인 범위로 하면 자전제지성, 내피로성, 내형 붕괴성 등의 제반 특성이 더욱 향상된다.

다층 꼬임의 중앙 스트랜드는 이형단면 와이어를 포함하는 1차 스트랜드T(1+N₁+N₁)를 꼬은 다음에 이형단면 와이어를 포함하는 2차 스트랜드(N₂+N₂)를 꼬아서 된 T-SES{(1+N₁+N₁)+N₂+N₂}의 구성으로 하는 것이 바람직하다. 여기에서, 표시기호 T는 , 그 구성 와이어 또는 스트랜드가 이형단면을 이루고 있는 것을 나타내는 것으로 정의한다. 중앙 스트랜드에 있어서는 와이어 가닥수를 6≤N₁≤18,12≤N₂≤24의 범위로 각각 규정하는 것이 바람직하다. 가닥수가 너무 작다면, 로프의 유연성이 상실되어 가요성이 저하된다.(로프를 구부리기 어렵게된다.) 한편, 가닥수가 너무 많으면, 각 가닥이 너무 가늘어져서 프레팅(fretting)에 의하여 가닥이 마모되어 내부단선을 초래한다.

가닥수(N₁)가 6을 하회하는 경우는, 이형단면 와이어의 서로 이웃한 평활 외주면으로 인해 1차 스트랜드의 외주를 감싸도록 일괄적으로 인발가공하는 것이 불가능하다. 한편, 가닥수(N₁)가 18을 상회하는 경우는, 와이어 선직경이 너무 가늘게 되어 프레팅 마모에 의하여 단선되기 쉽게 된다. 가닥수(N₂)가 12를 하회하는 경우는, 로프의 가요성이 저하된다. 한편, 가닥수(N₂)가 24를 상회하는 경우는, 와이어 선직경이 너무 가늘게 되어 프레팅 마모에 의해 단선되기 쉽게 된다.

또, 중앙 스트랜드는 이형단면 와이어를 포함하는 1차 스트랜드T(1+N₁+N₁) 및 이형단면 와이어를 포함하는 2차 스트랜드(N₂+N₂)로 이루어진 4층 꼬임 스트랜드인 것이 바람직하다. 또한, 중앙 스트랜드는 T{(1+6)+12+12}와 같은 3층 꼬임 구조의 스트랜드인 것도 바람직하다.

다음에, 중앙 스트랜드를 구성하는 1차 스트랜드 및 2차 스트랜드 직경의 바람직한 범위에 대해서 설명한다.

1차 스트랜드의 직경은 1.20~6.20±0.50mm 의 범위인 것이 바람직하다. 또한 2차 스트랜드의 직경은 2.20~11.20±0.50mm인 것이 바람직하다. 이들 1차 스트랜드 및 2차 스트랜드 직경의 바람직한 범위는 로프 외경이 6~30mm인 경우에 상당하는 중앙 스트랜드 직경의 범위이다.

더구나, 주변 스트랜드의 가닥수는 4개 내지 8개이고, 각 주변 스트랜드는 20개 내지 55개의 가닥을 꼬아서 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 로프 직경은 6~30mm인 것이 바람직하다. 그 이유는, 로프 직경이 30mm를 상회하면 로프의 가요성이 저하되고, 로프 직경이 6mm를 하회하면 만족스런 자전제지성을 확보하기가 어렵게 때문이다.

제2발명에 따른 자전제지성 와이어로프는, 섬유심과, 이 섬유심에 복수개의 와이어가 꼬인 중앙 스트랜드와, 이 중앙 스트랜드의 꼬임과 동일 방향으로 꼬인 복수개의 주변 스트랜드를 가지며, 복수개의 주변 스트랜드는 상기 중앙 스트랜드 및 주변 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 꼬여서 로프를 형성하고, 또, 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수의 쪽이 큰 것을 특징으로 한다.

또, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드의 외경 비율은 1.04 내지 1.20의 범위로 하는 것이 바람직하다. 양자의 외경비율을 이같은 범위로 하면, 내피로성 및 가요성이 뛰어남과 동시에 토오크계수(K)가 작게 되어, 자전제지성이 우수하고 전체적으로 특성균형이 좋은 와이어로프가 된다.

IWSC는 일반적으로 IWRC보다 유연성(가요성)이 떨어지기 때문에, 본 발명에서는 중앙 와이어를 섬유심으로 한 다음에 IWSC의 구성 가닥수를 다음과 같이 지정하였다.

가닥수가 너무 적으면, 로프의 유연성이 떨어져 가요성에 문제를 일으킨다. 한편, 가닥수가 너무 많으면, 각 가닥이 너무 가늘게되어 내마모성이 저하됨으로써, 프레팅에 의한 가닥의 마모가 문제로 된다. 가닥수를 6≤N₁≤18, 12≤N₂≤24로 각각 규정함으로써 로프의 가요성 및 내 프레팅 마모성을 동시에 만족시킬 수 있다. 그 이유는, 가닥수(N1)가 6을 하회하는 경우는 가요성이 감소되며, 이것이 24를 상회하는 경우는 선직경이 너무 가늘게 되어 꼬는 것이 곤란해지기 때문이다, 또 가닥수(N₂)가 12를 하회하는 경우는 가요성이 감소되고, 이것이 24를 상회하는 경우는 선직경이 너무 가늘게 되어 프레팅 마모의 문제가 발생함과 동시에 가요성도 지나치게 증대되기 때문이다.

또, 주변 스트랜드의 가닥수는 4개 내지 8개이고, 각 주변 스트랜드는 20개 내지 55개의 가닥을 꼬아서 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 로프직경은 6~30MM인 것이 바람직하다. 그 이유는 로프직경이 30mm를 상회하면 로프의 가요성이 저하되며, 로프직경이 6mm를 하회하면 만족스러운 자전제지성을 확보하는 것이 곤란하기 때문이다.

본 발명에 따른 자전제지성 와이어로프에 있어서는, 중앙 스트랜드의 꼬임방향과 주변 스트랜드로 구성되는 외층부의 꼬임방향이 서로 역방향이므로, 로프에 장력이 작용했을 때에 중앙 스트랜드에서 발생하는 토오크의 방향과 외층부에서 발생하는 토오크의 방향이 역방향으로 되어 서로 상쇄됨으로써, 고-양정으로 다층권취되어도 실질적으로 거의 자전하지 못하게 된다.

이 경우에, 중앙 스트랜드의 가닥수를 소정의 구성으로 하였기 때문에, 로프의 가요성 및 내 프로팅 마모성 모두의 균형이 좋게 되고, 뛰어난 내구성을 지닌 로프를 얻을 수 있다.

토오크계수(K)는 아래식(1)를 사용하여 설정할 수 있는 지수로서, 토오코계수(K

) 값이 작을수록 자전하기 어려운 오프임을 나타낸다.

K = T / (W×D) ...(1)

단, W는 로프에 걸리는 장력(N), T는 장력(W)에 의한 토오코(N . m), D는 로프외경(m)을 각각 나타낸다.

본 발명에 따른 자전제지성 와이어로프에 있어서는, 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수의 쪽을 크게 하였으므로, 토오크계수(K)의 값이 작게 되어 자전하기 어렵게 된다. 토오크계수(K)는 토오크(T)와 정비례의 관계에 있고, 토오크(T)는 로프를 꼬은 꼬임피치배수에 의존한다. 일반적으로, 토오크(T)는 주변 스트랜드 (중앙 스트랜드)의 피치배수보다도 로프 피치배수의 쪽에 강한 의존성을 보인다. 따라서, 로프 피치배수를 크게 하는 것은 전체적으로 토오크계수(K)를 저감하는 것이 되어, 자전제지성이 향상된다.

그런데, 복수개의 주변 스트랜드는 중앙 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 중앙 스트랜드의 주위에 꼬이므로, 주변 스트랜드의 구성 와이어는 중앙 스트랜드의 구성 와이어에 대해 교차한다. 이 때문에, 통상의 원형단면 와이어이면, 양자는 점접촉의 상태로 서로 접촉하여 쉽게 프레팅 마모를 일으킨다.

그러나, 제2실시예에 따른 자전제지성 와이어로프에 있어서는 외주면을 평활화한 이형단면 와이어를 중앙스트랜드의 가장 바깥층에 설치하므로, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드는 선접촉에 가까운 상태로 서로 접촉하게 되어, 프레팅 마모가 유효하게 방지된다. 이 결과, 장기간에 걸쳐서 내부단선을 일으키지 않으며, 로프의 내구성 및 내피로성이 크게 향상된다.

또, 제1발명에 따른 자전제지성 와이어로프에 있어서는, 중앙 스트랜드내에 섬유심을 넣었으므로, 로프의 유연성이 양호하게 되며, 이것에 의해 로프의 내피로성, 드럼에서의 권취성 및 내형붕괴성의 저하가 유효하게 방지된다. 이 경우에, 중앙 스트랜드의 가닥수를 소정의 구성으로 하였기 때문에, 로프의 가요성 및 내 프레팅 마모성 모두가 균형이 좋게 되고, 뛰어난 내구성을 지닌 로프가 제공된다.

아하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 여러 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 제1도 내지 제6도를 참조하여 제2발명에 대해 설명하기로 한다.

제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이, 와이어 로프(1)는 중앙 스트랜드(2)의 외주에 6개의 주변 스트랜드(6)를 꼬은 IWSC6×WS(31)의 구조로 이루어진 것이다. 6개의 주변 스트랜드(6)에 의해서 로프의 외층부(5)가 형성되어 있다. 중앙 스트랜드(2)는 2층의 1차 스트랜드(3) 및 2층의 2차 스트랜드(4)를 꼬아서 만든 합계 4층의 다층 꼬임 스트랜드이다.

[중앙 스트랜드 형성]

중앙 스트랜드(2)는 다음과 같이 제조된다. 우선, 제3도를 참조하면서 1차 스트랜드(3)의 형성에 대해서 설명하고, 다음에 제4도를 참조하면서 2차 스트랜드(4)의 형성에 대해서 설명한다.

와이어로는 JIS G3525로 강선을 사용하였다. 제3도에 도시한 바와 같이, 로프제조기(10A)의 스핀들부는 안내관(20A)에 의해 회전 안내판(30A)에 연결되어 있다. 각 와이어는 로프제조기(10A)에 내장된 보빈 (도시하지 않음)으로부터 회전안내판(30A)을 경우하여 하류측의 다이스(40A)를 향해 각기 보내지도록 되어 있다. 다이스(40A)는 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있으나, 회전안내판(30A)은 회전가능하게 지지되어 있다.

회전 안내판(10A)에는 중앙구멍(31C)을 중심으로 동심원상의 내외 2열 6개씩의 주변 구멍(31A)이 형성되어 있다. 중앙구멍(31C)에는 중앙부(3a)를 구성하는 작은 직경의 와이어 한 개가 통과되며, 내측 6개의 주변구멍(31A)에는 중앙부(3a)를 구성하는 작은 직경의 와이어(3A)가 각기 통과되고, 최측 6개의 주변구멍(31A)에는 주변부(3b)를 구성하는 큰 직경의 와이어(3B)가 각기 통과되고 있다. 다이스 구멍(41A)의 입구는 테이퍼 형상으로 형성되어 있이며, 이것을 통해(1+6)개의 작은 직경의 와이어(3A) 및 6개의 큰 직경 와이어(3B)가 합쳐져 묶이도록 되어 있다.

1차 스트랜드의 인발 꼬임가공은 다음과 같은 순서로 행한다. 먼저, 중앙부(3a)로서 (1+6)개의 작은 직경의 와이어(3A)를 다이스 구멍(41A)을 통해 하류측에 설치된 드럼형상의 캡스턴(도시하지 않음)에 감는다. 다음에, 주변부(3b)로서 6개의 큰 직경의 와이어(3B)의 선단부를 연삭하고 다이스 구멍(41A)에 밀어 넣어, (1+6)개의 작은 직경의 와이어와 함께 캡스턴에 감는다. 그리고 로프제조기(10A)의 스핀들부를 소정속도로 회전시키면서 캡스턴을 소정속도로 회전시켜, (1+6+6)개의 와이어를 한번에 꼬는 것과 동시에 다이스(40A)로부터 인발한다. 이와같이 해서, 2층 평행꼬임의 (1+6+6) 스트랜드가 1차 스트랜드(3)로 형성된다. 다이스(40A)로부터 인발되면, 제6도에 도시한 바와같이 1차 스트랜드(3)의 주변부(3b)는 외주면이 평활해진다.

다음에, 제4도를 참조하면서, 2차 스트랜드(2)를 형성하는 경우에 대해서 설명한다. 로프제조기(10B)의 스핀들부는 안내관(20B)에의해 회전판(30A)에 연결되어 있다. 각 와이어는 로프제조기(10B)에 내장된 보빈(도시않음)으로부터 회전안내판(30B)을 경유하여 하류측의 다이스(40B)를 향해 각기 공급되도록 되어 있다. 다이스(40B)는 프레임(도시하지 않음)에 고정되어 있으나, 회전안내판(30B)은 회전 가능하게 지지되어 있다.

회전안내판(30B)에는 중앙구멍(31C)를중심으로 동심원상의 내외 2열 18개씩의 주변구멍(31B)이 형성되어 있다. 중앙구멍(31C)으로는 1차 스트랜드(3)가 통과되며, 내측 18개의 주변구멍(31B)으로는 작은직경의 하층 꼬임 와이어(4a)가 각기 통과되고, 외측 18개의 주변구멍(31B)로는 큰 직경의 상층꼬임 와이어(4b)가 각기 통과된다. 다이스 구멍(41B)의 입구는 테이퍼 형상으로 형성되어 있으며, 이것을 통해 18개의 작은 직경의 와이어(4a) 및 18개의 큰 직경의 와이어(4b)가 합쳐져 묶이도록 되어 있다.

2차 스트랜드의 인발 꼬임가공 순서는 전술한 1차 스트랜드의 경우와 동일하게 행해진다. 즉, 제4도에 도시한 로프제조기(10B)를 사용하여, 꼬는 것과 동시에 인발 가공하여, 상층꼬임 와이어(4b)를 다른 형태의 선으로 만든다. 이것에 의해 가장 바깥층에 해당하는 상층꼬임 와이어(4b)의 외주면은 평활해진다. 그 결과, 제6도에 도시한 단면구조의 이형 스트랜드 T-SES{(1+6+6)+18+18}를 중앙스트랜드(2)로 얻었다. 본 실시예의 로프 직경 16mm에서는, 중앙 스트랜드(2)의 꼬임 피치의 평균을 39mm로 하고, 중앙 스트랜드(2)의 평균직경을 6.0mm로 하였다.

인발 가공에 의한 직경감소율(R)은 하층꼬임이 8%이고, 상층 꼬임이 5%이다. 직경감소율(R)은 아래식(2)에 의해 구한다.

R = {(D1 - D2) / D1} ×100 ...(2)

단, D1은 제5도에 도시한 인발 꼬임 가공전의 중앙 스트랜드를 구성하는 와이어 다발(2A)의 직경을 나타내며, D2는 제6도에 도시한 인발 꼬임가공후의 중앙 스트랜드(2)의 직경을 나타낸다. 또, 제6도에는 중앙 스트랜드(2)의 일례로서 4층꼬임구조의 것을 도시하였으나, 이것을 가령 T{(1+6)+12+12}와 같이 3층 꼬임구조로 하여도 좋다.

[주변 스트랜드의 형성]

로프제조기(도시하지 않음)을 사용하여 크고 작은 31개의 와이어를 다층 꼬임하여 주변 스트랜드(6)을 형성하였다. 주변 스트랜드(6)를 구성하는 와이어의 직경은 0.63~1.03mm의 범위이다. 주변 스트랜드(6)의 평균 외경은 5.5mm로서, 중앙 스트랜드(2)의 외경보다 약간 작다.

[로프의 제조]

로프제조기(도시하지 않음)는 송출부의 물레와 권취부의 권취기의 사이에 설치되고, 연속 공급되는 각 스트랜드에 소정의 장력이 인가되도록 장력 제어되어 있다. 로프제조기의 평판에는 예비성형장치가 설치되어 있다. 예비성형장치의 바로 하류측에는 고정프레임에 보이스가 설치되어 있다.

로프제조기의 축심에 중앙 스트랜드(2)를 통과시킴과 동시에, 예비성형장치에 의해 주변 스트랜드(6)를 성형하고(예비셩형), 이것을 보이스에 의해서 중앙 스트랜드(2)의 상층에 꼬임형성한다. 고임방향은 Z꼬임이다. 여기에서 셩형이라는 것은, 보이스에서 꼬이기 전에 스트랜드에 탄성한계 이상의 응력을 부여하여, 꼬인 스트랜드가 나선형과같은 형상이 되도록 미리 성형하는 것을 말한다. 보이스를 나오면,(T-IWSC)6×WS(31)의 스트랜드 로프가 된다. 로프(1)의 최종완성 직경은 16mm이다. 로프의 꼬임피치를 120mm로 하고, 피치배수를 로프직경(D)의 7.5배로 하였다.

다음에, 표1을 참조하면서 실시예 1 및 실시예 2의 로프를 종래예 1,2의 로프오 KQLRY하여 설명한다.

실시예 1로서 (T-IWSC)6×WS(31)를 사용하고, 종래예 1,2로서 IWRC 6×WS(31)를 각각 사용하며, 비교예 1로서 IWSC 6×WS(31)를 사용하였다. 실시예 2와 종래예 1,2 모두 로프직경이 16mm인 것을 시험하였다.

[꼬임방향 및 피치계수]

실시예 1의 로프에서는 중앙 스트랜드(2) 및 주변 스트랜드(6) 모두 S꼬임이다. 중앙 스트랜드(2)의 피치배수는 6.5이며, 주변 스트랜드(6)의 피치배수는 5.0이다. 6개의 주변 스트랜드(6)로 구성된 외층부(5)는 주변 스트랜드(6)의 꼬임과는 역방향인 Z꼬임이다.(S/S/Z) 외층부(5)의 피치배수(로프피치배수)는 7.5이다. 실시예 1의 로프는 로프 피치배수의 쪽을 주변 스트랜드 피치배수보다도 크게 하였다.

실시예 2의 로프에서는 중앙 스트랜드(2)를 S꼬임, 주변 스트랜드(6)를 S꼬임, 로프를 Z꼬임(S/S/Z)으로 하였다. 실시예 2의 중앙 스트랜드(2)의 피치배수, 주변 스트랜드(6)의 피치배수 및 로프의 피치배수는 어느 것이나 실시예 1의 것들과 같다. 또, 실시예 2의 중앙 스트랜드는 통상의 원형단면 와이어로 형성되어 있다.

종래예 1,2의 로프에서는 중앙 스트랜드를 Z꼬임, 주변 스트랜드를 S꼬임 로프를 Z꼬임(Z/S/Z)으로 하였다. 종례예 1,2 모두 중앙 스트랜드의 피치배수는 6.5이지만, 종래예 1의 주변 스트랜드의 피치배수는 7.8이고 종래예 2의 주변 스트랜드의 피치배수는 5.0이다. 또, 종래예 1의 로프 피치배수는 6.2이며, 종래예 2의 로프 피치배수는 7.5이다.

[중앙 스트랜드/주변 스트랜드]

주변 스트랜드(6)에 대한 중앙 스트랜드(2)의 외경비율(중앙 스트랜드/주변스트랜드)은 실시예 1, 실시예 2, 종래예 2의 각각을 1.09로 하고, 종래예 1을 1.23으로 하였다.

[토오크계수(K)]

표 1 중의 토오크계수(K)는 상기(1)식을 사용하여 구한 지수로서, 토오크 계수(K)값이 작을수록 자전하기 어려운 로프임을 나타낸다.

실시예 1 및 실시예 2의 로프에서는 42.5×10^-3의 토오크계수(K)를 얻었다. 이것은 종래예 1의 89.5×10^-3및 종래예 2의 68.4×10^-3의 것을 크게 하회하였다. 이 사실로부터, 실시예 1 및 실시예 2의 로프가 자전하기 어려운 것이라는 결과를 얻었다.

[내피로성]

표 1 중 수명에 영향을 미치는 내피로성은 로프의 반복굽힘 피로시험의 결과를 나타내는 것이다. 반복굽힘 피로시험은 S 굴곡시험법에 의한 것이며, 그 조건은 계수(D/d)를 20으로 하고, 안전율(Sf)을 5로 하였다. 로프의 1피치 사이에서의 총와이어의 10%에 단선이 발생한 시점을 로프의 수명으로 판정하고, 그 때까지 인가한 반복굽힘횟수(사이클수)로 평가하였다. 종래예 1,2의 결과를 100%로 하여 각각을 비교 평가하였다. 실시예 1에서는 120%, 실시예 2에서는 110%라는 결과가 얻어졌다.

다음에, 제7도 내지 제12도를 참조하면서 제1발명의 여러 실시예에 대해서 설명한다. 우선, 제7도 내지 제8도를 참조하면서 제2발명의 최초의 실시예에 대하여 설명한다.

와이어로프(52)는 중앙 스트랜드(53)의 외주에 6개의 주변 스트랜드(59)를 꼬아서 외층부(58)을 형성하여 만들어진 IWSC6×WS(31)의 구성을 갖는 것이다.

중앙 스트랜드(53)는 섬유심(54)의 외주에 복수개의 와이어를 평행꼬임에 의해 3층 구조로 꼬은 것이다. 섬유심(54)은 폴리프로필렌 등의 합성 섬유나 마닐라삼등의 천연섬유로 제조되며, 그 외경은 중앙 스트랜드(53) 외경의 10~50%로 한다. 또, 중앙 스트랜드(53)의 꼬임피치는 그의 외경의 5~8배로 한다. 그리고 중앙 스트랜드(53)의 꼬임방향과 주변 스트랜드(59)로 구성된 외층부(58)의 꼬임방향이 서로 역방향, 즉, 중앙 스트랜드(53)가 S꼬임의 경우에는 외층부(58)가 Z꼬임으로 된다.

이와 같은 구성의 와이어로프(52)에 있어서는, 중앙 스트랜드(53)의 꼬임방향으로 외층부(58)의 꼬임방향이 서로 역방향이므로, 로프(52)에 장역이 작용하였을 때에, 중앙 스트랜드(53)에 발생하는 토오크의 방향과 외층부(58)에서 발생하는 토오크의 방향이 반대방향으로 되어 서로 상쇄된다. 이 때문에, 높은 양정이라도 로프는 실질적으로 거의 자전하지 않는다.

또, 중앙 스트랜드(53) 속에 섬유심(54)을 넣었기 때문에, 로프(52)의 유연성이 양호하게 되며, 이것에 의해서 로프(52)의 내피로성, 드럼에서의 권취성, 내형붕괴성 등의 제반특성을 양호하게 보유할 수 있다.

다음에, 표 2를 참조하면서 실시예 1~4의 로프를 종래에 1~2 및 비교예 1~2의 것과 각기 비교하여 설명한다.

종래예 1~2로서 IWRC6×WS(31)의 구조이고 로프직경(d)이 16mm인 와이어로프를, 그리고 실시예 1~4 및 비교에 1~2로서 IWSC 6×WS(31)의 구조이고 로프직경(d)이 16mm인 와이어 로프를 각기 시험하였다. 종래예 1~2는 중앙 로프와 주변 스트랜드간의 외경빙율이 각기 1.23과 1.09인 것이지만, 이것은 중앙로프의 꼬임방향의 구성이 다르기 때문에, 경험적으로 설정한 값이다.

실시예 1~4 및 비교예 2는, 비교예 1의 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드간의 외경비율을 기준(1.00)으로 하여, 각각의 외경비율을 1.03, 1.06, 1.09, 1.12, 1.15로 취한 것이다. 또, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드간의 외경비율은 1.04내지 1.20의 범위로 하는 것이 바람직하다.

[꼬임방향]

종래에 1~2에서는 중앙로프를 Z꼬임, 주변 스트랜드를 S꼬임, 로프 전체를 Z꼬임(Z/S/Z)으로 하였다. 실시예 1~4 및 비교에 1~2에서는 중앙로프를 S꼬임, 주변 스트랜드를 S꼬임, 로프 전체를 Z꼬임(S/S/Z)으로 하였다.

[피치배수]

꼬임 피치배수는, 종래에 1에서는 중앙 스트랜드를 그의 직경의 6.5배로, 주변 스트랜드를 그의 직경의 7.8배로, 그리고 로프를 그의 직경의 6.2배로 하였다. 종래예 2, 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서는 중앙 로프(중앙 스트랜드)를 그의 직경의 6.5배로, 주변 스트랜드를 그의 직경의 5.0배로, 로프를 그의 직경의 7.5배로 하였다. 종래예 2, 실시예 1~4 및 비교예 1~2에서는 어느 것이나 로프 피치배수의 쪽을 주변 스트랜드 피치배수보다도 크게 하였다.

[토오크계수(K)]

표 2 중에 나타낸 토오크개수(K)는 상기 (1)식을 사용하여 구한 지수이며, 토오크계수(K)의 값이 작을수록 자전하기 어려운 로프임을 나타낸다. 표 2 로부터 명백한 바와 같이, 실시예 1~4 및 비교에 1~2의 로프의 토오크계수(K)는 어느 것이나 종래예 1~2의 것을 하회하며, 어느 로프라도 자전하기 어렵다는 결과를 얻었다.

[가요성]

표 2 중에 나타낸 가요성은 400mm 거리의 전폭 사이에서 로프를 지지하고, 그의 중간 지점에서 3Kg의 하중을 걸었을 때의 처짐량(mm)을 측정하여 평가하였다. 종래의 1의 결과를 기준으로(100%)으로 하여 각각을 비교 평가하였다. 또, 비교에 1에서는 종래예 1의 기준값을 하회하는 결과가 되었으나, 실시예 1~4 및 비교예 2는 어느 것이나 종래예 1,2와 동등하거나 또는 그것을 약간 상회하는 결과가 얻어졌다.

[굽힘피로성]

표 2 중에 나타낸 내피로성은, 로프의 반복굽힘 피로시험의 결과를 나타낸 것이다. 반복굼힘 피로시험은 S굽힘 시험법에 의한 것이고, 그 조건은 계수(D/d)를 20으로 하고, 안전율(Sf)을 5로 하였다. 로프의 1피치 사이의 총와이어의 10%로 단선이 발생한 시점을 로프수명으로 판정하고, 그때까지 인가된 반복굽힘횟수(사이클수)로 평가하였다. 종래예 1의 결과를 기준(100%)으로 하여, 각각을 비교 평가하였다. 비교에 1~2에서는 종래예 1의 기준값을 하회하였으나, 실시예 1~4는 어느 것이나 종래예 1의 기준값을 상회하는 결과가 얻어졌다.

상기 실시예 1~4의 와이어로프는 토오크계수(K)가 작고, H/D=110 정도의 고양정 크레인에 있어서 양호한 자전제지성이 얻어졌다.

또, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드간의 외경비율을 1.04~1.20의 범위로 설정한다면, 가요성 및 내피로성은 종래제품과 동등 레벨의 품질이 보장되어 양호하며, 드럼에서의 권취성 및 내형붕괴성을 양호하게 유지하는 것이 가능함과 동시에, 토오크계수(K)를 46.5×10^-3이하로 하는 것이 가능하다.

다음에, 제9도 내지 제10도를 참조하면서 제1발명의 다른 실시예에 대해서 설명한다.

와이어로프(52)의 중앙 스트랜드(53)는 수지피복층(57)에 의해 피복되고, 그의 외주에 6개의 주변 스트랜드(59)가 꼬이며, 이들 6개의 주변 스트랜드(59)에 의해 외층부(58)가 형성되어 있다. 즉, 와이어로프(52)는 IWSC6×WS(31)의 구조로 되어 있다.

중앙 스트랜드(53)는 섬유심(54)의 외주에서 복수개의 와이어(55)를 꼬는 것에 의해서 제조된다. 섬유심(54)은 폴리프로필렌등의 합성섬유 또는 마닐라삼이나 사이잘등의 천연섬유로 제조되며, 그의 외경은 중앙 스트랜드(53) 외경의 10~50%에 해당한다. 또, 중앙 스트랜드(53)의 꼬임피치는 그의 외경의 5~8배에 해당한다.

6개의 주변 스트랜드(59)로 된 외층부(58)의 꼬임방향은 중앙 스트랜드(53)의 꼬임방향에 대해서 역방향이다. 즉, 중앙 스트랜드(53)를 S꼬임으로 하면, 외층부(58)는 Z꼬임으로 한다.

중앙 스트랜드(53)는 수지피복층(57)으로 피복되어 있다. 수지피복층(57)은 폴리에틸렌등의 열가소성 고분자수지로 제조되며, 그의 평균두께는 0.3~0.9mm인 것이 바람직하다.

이러한 구성의 와이어로프(52)에 있어서는, 로프에 장력이 작용했을 때에 중앙 스트랜드(53)에 생기는 토오크가 외층부(58)에 생기는 토오크에 의해 상쇄되므로, 높은 양정이라도 실질적으로 자전을 일으키지 않게 된다. 또, 중앙 스트랜드(53)를 열가소성 고분자수지의 피복층(57)으로 피복하였으므로, 중앙 스트랜드(53)가 로프 외부로 튀어나올 위험성이 거의 없다.

다음에, 제11도 및 제12도를 참조하면서 6 스트랜드 로프를 제조하는 경우에 대해서 설명한다.

와이어 가닥으로는 JIS G3525로 규정된 강선을 사용하였다. 와이어 가닥에 평균직경은 약 0.70mm이다. 섬유심(54)으로는 2.24mm 직경의 폴리프로필렌 수지를 사용하였다. 제11도에 도시한 압출기(61)를 사용하여 수지피복층(57)을 형성하였다. 제12도에 도시한 로프제조기(70)를 사용하여 6개의 주변 스트랜드(59)를 코어부(53a)에 꼬임 형성하였다.

[코어부 형성]

섬유심(54)을 송출부의 릴로부터 풀면서 권취부의 권취기를 향해 소정속도로 공급한다. 공급로에는 보이스가 설치되어 있으며, 섬유심(54) 이외에, 보이스를 향해 송출부의 물레로부터 다수의 가닥이 공급된다. 이들 가닥은 섬유심(54)의 외주에 S꼬임으로 꼬여서 중앙 스트랜드(53)를 형성하는 것이다. 중앙 스트랜드(53)의 꼬임피치의 평균을 33mm로 하고, 중앙 스트랜드(53)의 평균직경을 5.45mm로 하였다.

[수지피복처리]

제11도에 도시한 바와 같이, 코어부(53a)가 되는 중앙 스트랜드(53)를 압출기(61)의 하측 캐스트부(65)에 끼워 통과시키고, 중앙 스트랜드(53)를 하측 캐스트부(65)로부터 인발하면서 용융수지(57a)를 중앙 스트랜드(53)의 외주에 부착시킨다. 압출기(61)는 실린더(62)내에 나선형상의 압출로드(64)를 지녀서, 실린더(62)내에 용융수지(57a)를 하측 캐스트부(65)로 가압 공급하도록 되어 있다. 또, 피복재용의 수지(57a)로서 폴리에틸렌을 사용하였다.

하측 캐스트부(65)의 출구(67)는 입구(66)보다 직경이 약간 크며, 하측 캐스트부(65)로부터 중앙 스트랜드(53)를 인발하면 소망량의 용융수지(57a)가 중앙 스트랜드(53) 주위에 부착되어 소망 두께의 수지피복층(57)을 형성한다. 본 실시예에서는 스트랜드 인발속도, 출구(67)의 직경 및 용융수지(57a)의 온도를 조절함으로써 평균두께 0.6mm의 수지피복층(57)을 중앙 스트랜드(53)의 주위에 부착 형성하여, 수지피복 코어(53a)로 하였다.

[로프의 꼬임]

로프제조기(70)는 송출부의 물레와 권취부의 권취기 사이에 설치되며, 연속 공급되는 각 스트랜드에 소정의 장력이 인가되도록 장력 제어되어 있다.

제12도에 도시한 바와 같이, 로프제조기(70)의 평판(72)에는 예비성형장치(73)가 장착되어 있다. 예비성형장치(73)의 바로 하류측에는 고정프레임(74)에 보이스(75)가 설치되어 있다.

로프제조기(70)의 측심에 수지피복 코어부(53a)를 통과시킴과 동시에, 예비성형장치(73)에 의해 주변 스트랜드(59)를 성형(예비성형)하며, 이들을 보이스(75)에 의해 코어부(53a)의 상층에 꼬임형성한다. 꼬임방향은 Z꼬임이다.

여기에서, 성형이라는 것은 보이스(75)에서 꼬이기 전에 스트랜드에 탄성한계 이상의 응력을 주어, 꼬인 스트랜드의 나선과 동일형상이 되도록 미리 성형하는 것을 말한다.

보이스(75)를 나오면, 6 스트랜드 로프(52)로 된다. 로프(52)의 최종 완성직경은 16mm이다. 주변 스트랜드(59)의 꼬임피치를 120mm로 하고, 피치배수를 로프직경(D)의 7.5배로 하였다.

또한, 상기 실시예에서는 6 스트랜드의 와이어로프를 제조하는 경우에 대하여 설명하였으나, 평탄형 스트랜드 로프 또는 다층 스트랜드 로프 등의 다른 와이어 로프를 제조하는 것도 가능하다.

본 발명의 자전제지성 와이어로프에 있어서는, 로프에 장력이 작용했을 때에 중앙 스트랜드에 생기는 토오크 방향과 외층에 생기는 토오크 방향이 서로 상쇄되므로, 높은 양정이라도 실질적으로 자전을 일으키지는 않는다.

또, 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수의 쪽을 크게 하였으므로, 토오크계수(K) 값이 작아져서 자전이 제지된다.

더구나, 제2발명의 와이어로프에서는 외주면을 평활화한 이형단면 와이어를 중앙 스트랜드의 가장 바깥층에 설치하였으므로, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드는 선접촉에 가까운 상태로 접촉하게 되어, 프레팅 마모가 유효하게 방지된다. 그 결과, 장기간에 걸쳐서 내부단선이 발생하지 않아서, 로프의 내구성 및 내피로성이 대폭 향상된다.

또, 제1발명의 와이어로프에서는 중앙 스트랜드내에 섬유심을 넣었으므로, 로프의 유연성이 양호해지며, 이것에 의해 로프의 내피로성, 드럼에서의 권취성 및 내형붕괴성의 저하가 유효하게 방지된다.

이와같이, 본 발명의 와이어로프는 자전제지성, 내피로성, 드럼에서의 권취성, 내형붕괴성의 제반 성질을 모두 만족시키므로, 고양정으로 다층감김 하역기계용이나 건설기계용으로 사용하는 것이 충분히 가능하다.

Claims

외주면을 평활화한 이형단면 와이어를 적어도 가장 바깥층에 갖는 다층꼬임의 중앙 스트랜드와, 이 중앙 스트랜드의 주위에 설치되고 중앙 스트랜드의 꼬임과 같은 방향으로 꼬인 복수개의 주변 스트랜드를 지니며, 상기 주변 스트랜드는 상기 중앙 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 꼬여 로프를 형성하고, 상기 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수의 쪽이 큰 것을 특징으로 하는 자전제지성 와이어로프.
제1항에 있어서, 주변 스트랜드의 외경에 대한 중앙 스트랜드의 외경의 비율이 1.04~1.20의 범위인 자전제지성 와이어로프.
제1항에 있어서, 중앙 스트랜드는 이형단면 와이어를 포함하는 1차 스트랜드 T(1+N₁+N₁)를 꼬은 다음에, 이형단면 와이어를 포함하는 2차 스트랜드(N₂+N₂)를 꼬아서 된 T-SeS{(1+N₁+N₁)+N₂+N₂)로 구성되며 이 경우에 가닥수가 6≤N₁≤ 18, 12≤ N₂≤24로 규정되는 자전 제지성 와이어로프.
제1항에 있어서, 주변 스트랜드의 가닥수가 4개 내지 8개이며, 각 주변 스트랜드는 20개 내지 55개의 가닥을 꼬아서 형성되는 자전제지성 와이어로프.
제1항에 있어서, 중앙 스트랜드는 이형단면 와이어를 포함하는 1차 스트랜드 T(1+N₁+N₁) 및 이형단면 와이어를 포함하는 2차 스트랜드(N₂+N₂)로 이루어진 4층 꼬임 스트랜드인 자전제지성 와이어로프.
섬유심과, 이 섬유심에 복수개의 와이어가 꼬여 형성된 중앙 스트랜드와, 이 중앙 스트랜드의 꼬임과 동일한 방향으로 꼬인 복수개의 주변 스트랜드를 지니며, 복수개의 주변 스트랜드는 중앙 스트랜드 및 주변 스트랜드의 꼬임과는 역방향으로 꼬여서 로프를 형성하고, 주변 스트랜드의 피치배수보다도 로프의 피치배수의 쪽이 큰 것을 특징으로 하는 자전제지성 와이어로프.
제6항에 있어서, 중앙 스트랜드와 주변 스트랜드의 외경비율을 1.04~1.20의 범위로 한 자전제지성 와이어로프.
제6항에 있어서, 중앙 스트랜드가 SeS(a+N₁)+N₂로 구성되며, 가닥수 N₁및 N₂가 각기 6≤ N₁≤ 18, 12≤ N₂≤24로 규정되고, (a+N₁)을 꼬은 다음에 N₂를 꼬은 자전제지성 와이어 로프.
제6항에 있어서, 주변 스트랜드의 가닥수가 4개 내지 8개이며, 각 주변 스트랜드는 20개 내지 55개의 가닥을 꼬아서 형성되는 자전제지성 와이어로프.
제1항에 있어서, 중앙 스트랜드가 수지로 피복되어 있는 자전제지성 와이어로프.
제5항에 있어서, 중앙 스트랜드가 수지로 피복되어 있는 저전제지성 와이어로프.