JP3975044B2

JP3975044B2 - 多層ストランド型ワイヤロープ

Info

Publication number: JP3975044B2
Application number: JP2000001232A
Authority: JP
Inventors: 幸作円句
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: JP2001192989A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高揚程クレーンなどに使用され、シーブで曲げられたりドラムに巻き付けられる多層ストランド型ワイヤロープの改良に関する。
【０００２】
【従来技術】
ワイヤロープとして動索すなわち常にある範囲内をロープ軸方向に動くロープが知られている。かかる動索のうちタワークレーンなどの高揚程クレーンに使用されるワイヤロープ（特に１本吊りロープ）は長尺ロープとなるので、ドラムに巻かれるロープ量を増やすためにロープ径が極力小さく、ロープ破断荷重を上げるためにロープ有効断面積が大きく、さらにロープの絡みを防ぐために回転が抑えられることが要求される。
この対策として、従来この種のワイヤロープにおいては、回転を抑えるためにストランドタイプとし、破断荷重を上げるためにロープを構成するストランドを異形断面形状としており、代表的な種類としてヘルクレスタイプやナフレックスタイプのものが知られている。
【０００３】
しかし、従来のこの種の多層ストランドワイヤロープにおいては、過酷なドラムへの巻き上げ等が繰り返される関係から内層ストランドと外層ストランドとの点接触によるストランド相互のフレッティング摩耗が進行し、ワイヤの摩耗断線により疲労寿命が短くなる問題あった。また、ロープ構造上、外層ストランドが接触しあっているため、メンテナンスとしてグリースを補給しても、外層ストランドには補給されるものの内層までは浸透しないため、内部腐食が生じて内部腐食の進行により早期断線しやすく、疲労性の低下が著しいという問題があった。
【０００４】
従来、動索ロープにおけるストランド相互のフレッティングを緩和するため、断面三角形の樹脂製フィラーを介装して撚り合わせることも提案されているが、別部材を製作してこれをロープの製作時に撚り合わせることとは難しく手間とコストが高くなる点、フィラーの材質、位置、挿入量により、フレッティング緩和にバラツキが生じ十分な効果が期待できない点に問題があり、あまり実用的とはいえなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記のような問題点を解決するために創案されたもので、その目的とするところは、要求される破断荷重と可撓性を満足させつつ、内部腐食を防止するとともに疲労性を向上することができる無給油で長期間の使用を行える多層ストランド型ワイヤロープを提供することにある。
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は、表面が略平滑な心ストランドとこれの外周に表面が略平滑な複数本のストランドを撚合した内層ロープと、該内層ロープの外周に表面が略平滑な複数本の外層ストランドを配してなる非自転型のワイヤロープにおいて、前記内層ロープの各ストランド間にロープグリースが含有され、さらに内層ロープの外表面が、ポリプロピレン樹脂に弗素樹脂または二硫化モリブデンを４〜１０重量％含有した厚さ０．１〜０．２ＳＤ（ＳＤ：内層ロープ径）の低摩擦係数の熱可塑性樹脂で被覆され、その周囲に表面が略平滑な外層ストランド（Ｂ）が複数本撚り合わされていることを特徴としている。
【０００７】
【作用】
本発明は内層ロープの外表面に低摩擦係数の熱可塑性樹脂の被覆を施しているため、内層ストランドと外層ストランドとのフレッティングが防止され、疲労性が向上するとともに形崩れが防止される。
また、内層ロープの外表面全体が熱可塑性樹脂で被覆されているため、製造時に内層ストランド間に含有させたグリースが内部封止され、流出がなくなるため、内部腐食とそれに起因する断線が防止され、かつまた内層ストランド同士のフレッティングが防止されるため、疲労性が向上する。
使用上も内層に含有させたグリースの流出が起らなくなるため、無給油で長期間の使用が可能となり、メンテナンスフリー化を図ることができる。
【０００８】
低摩擦係数の熱可塑性樹脂として、ポリプロピレンは親油性があるものの摩擦係数が比較的高く、摩擦抵抗によりフレッティング防止効果が乏しくなるともにロープの可撓性を損なう。しかし、本発明は弗素樹脂または二硫化モリブデンを重量比で４〜１０％添加しているため、フレッティング防止とそれによる耐疲労性の向上を達成することができる。前記低摩擦係数の熱可塑性樹脂の被覆厚さを内層ロープ径ＳＤとの関係で０．１〜０．２ＳＤの範囲としているため、十分なフレッティング緩和効果とグリース封止効果をあげることができ、また、破断荷重の低下を招かないロープ径に抑えることができるとともに、可撓性の低下を防止することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図１と図３は本発明を適用した高揚程クレーン用ワイヤロープの第１実施例を示している。
このワイヤーロープは、Ｐ・Ｓ（１９）＋３９ＸＰ・７の構造のもので、内層ロープＡと被覆樹脂層Ｃと外層ストランドＢの３層からなっており、内層ロープＡは、１本の芯ストランド１と、該芯ストランド１の外周を囲んで撚り合わされた７本の側第１ストランド２と、該側第１ストランド２を囲む１４本の側第２ストランド３から構成されている。
芯ストランド１は１×１９の構造となっており、側第１ストランド２は１×７の構造になっている。側第２ストランド３は相対的に径の異なる２種の７本づつのストランド３ａ，３ｂを円周方向で交互に配してなる。
外層ストランドＢは１×７からなるストランド４を１８本前記内層ロープＡの周りに撚り合わせた構成としている。
【００１０】
前記芯ストランド１は、中心ワイヤ１ａの周りに細径のワイヤ１ｂを９本配しさらにその上層に太径ワイヤ１ｃを９本を配置して撚り合わせ、この撚り合わせたストランド素体をダイス中を連続的に通過させて表面が略平滑になるよう塑性加工してなる。側第１ストランド２および側第２ストランド４は、それぞれ、中心のワイヤの回りに６本のワイヤを配して撚り合わせ、撚り合わせストランド素体を同様にダイス中を連続的に通過させて表面が略平滑になるよう塑性加工してなる。
【００１１】
前記内層ロープＡにはグリース６が含有されている。グリース６は側第２ストランド３と側第１ストランド２のあいだ、側第１ストランド２と芯ストランド１の間およびそれらストランドを構成する各ワイヤ間のすき間に充填されている。
被覆樹脂層Ｃは前記内層ロープＡの外周表面上に、側第２ストランド３の各山谷をくさびのように埋めるように緊密に施されている。そして被覆樹脂層Ｃの外表面側は外層ストランドＢと側第２ストランド３の間に薄肉樹脂層ｃを形成するとともに各外層ストランドＢの谷部をくさびのように埋めている。
【００１２】
被覆樹脂層Ｃは、低摩擦係数熱可塑性樹脂からなっており、内層ロープＡの径ＳＤに対して、０．１〜０．２ＳＤの厚さとなっている。
このように厚さを限定したのは、０．１ＳＤ以下の場合には、被覆層が薄いためストランド相互の被覆が破壊し易く、フレッティングの緩和効果が乏しくなるからである。上限を０．２ＳＤとしたのは、これ以上では樹脂層が厚くなって結果としてロープ径有効断面積が減少するためこれを避けるべく各ストランド径を細くする必要が生じる。そうすると、ロープ破断荷重を低下してしまうからである。またあまり被覆層が厚いとロープの可撓性が増加しすぎる点も挙げられる。
【００１３】
被覆樹脂層Ｃの形成に使用する樹脂は、比重が軽い点、非吸湿性、耐熱性などに加えて親油性があることからポリプロピレン樹脂が好適である。しかし、ポリプロピレン樹脂単体では摩擦係数が大きいため、これを前記範囲の厚さで被覆しても摩擦抵抗が大きくなり、内層ロープＡの側第２ストランド３と外層ストランドＢ間の摩擦を緩和することは困難である。
そこで、本発明は、ポリプロピレン樹脂を主材８としこれに固体潤滑剤９を添加したものを使用するのである。固体潤滑剤９としては、弗素樹脂、二硫化モリブデンが代表的なものであり、場合によっては、グラファイト、二硫化タングステンを使用してもよい。弗素樹脂は表面エネルギーが小さく非粘着性であることにより外層ストランドとの強接による凝着が起らず、かつまた耐熱性がすぐれているため、高温地域での使用においても前記フレッティング防止、グリース封入等の効果を十分に達成することができる。弗素樹脂としては、ポリ四ふっ化エチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルキコシ・弗素樹脂（ＰＦＡ）でもよいが、成形性の面から、四ふっ化エチレン・六ふっ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン四ふっ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、フッ化ビリニデン（ＰＶＤＦ）などが選択的に使用される。
【００１４】
固体潤滑剤９の添加量は重量比で４〜１０％の範囲がこのましい。その理由は、固体潤滑剤の添加量が４％以下では、摩擦抵抗の減少度合いが少なく、側第２ストランド３と外層ストランドＢ間の摩擦を十分に緩和できないため、フレッティングが十分に改善されず耐疲労性が劣ることになるからであり、１０％以上と過多に添加しても効果が飽和するのみならず、経済的にも不利だからである。
被覆樹脂層Ｃを得るには、前記固体潤滑剤９を混合し均一に混練した樹脂材料を溶融し、押出し機の出口側に配したダイス中を内層ロープＡを通過させればよい。これによる被覆樹脂層は外形がほぼ円形である。ついで、このように被覆した被覆樹脂層Ｃの外周に外層ストランドＢを配して撚り合わせる。そのときに、撚り合わせ口のボイスにてロープ中心方向への圧縮力を付与する。それにより被覆樹脂層Ｃを外層ストランドＢの断面形状に合致するように塑性変形させるものである。
【００１５】
図２は本発明による多層ストランド型ワイヤロープの第２実施例を示している。このロープは全体として３５×Ｐ・７の構成であり、内層ロープＡの芯ストランド１が１×７からなっており、側第１ストランド２は１×７構造で６本からなっている。側第２ストランド３は１×７構造の細径のストランド３ａが６本、太径のストランド３ｂが６本からなっている。外層ストランドＢは１×７構造で１６本使用されている。
その他の構成は第１実施例と同じであるから、同じ部分に同じ符号を付し、説明は省略する。
なお本発明は実施例に示すものに限定されず、１×ｎ（ｎ＝６〜１２本）で表面が略平滑なストランドを複数本撚り合わせた内層ロープを有するヘルクレスロープやナフレックスロープを含む。用途としては、クレーンロープなど各種建設機械、荷役機械などに用いられるものを含む。
【００１６】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
芯ストランド１として、ワイヤ径２．２０ｍｍのワイヤ１本の周りにワイヤ径１．１０ｍｍのワイヤ９本、さらにその上層にワイヤ径１．９０ｍｍのワイヤ９本を配置して撚り合わせ、撚り合わせたストランドをダイスにて表面が略平滑になるよう塑性加工を施した。
【００１７】
側第１ストランド（１＋６）は芯部と側にそれぞれ直径１．８０ｍｍのワイヤ、側第２ストランドの細径ストランド（１＋６）は、芯と側がそれぞれ直径１．２０ｍｍのワイヤを、太径ストランド（１＋６）は芯と側にそれぞれ直径１．６５ｍｍのワイヤを使用し、外層ストランド（１＋６）は芯と側にそれぞれ直径１．５６ｍｍのワイヤを使用し、それぞれ撚り合わせ後、ダイスを通過させ表面が略平滑になるように塑性加工を施した。
【００１８】
次いで芯ストランドの周りに側第１ストランド７本、側第２ストランド１４本を配し、それらを同時に撚り合わせ、同時にソフトタイプグリース（成分：ポリブテン９０％，鉱油系炭化水素系ワックス１０％）を充填して直径２２ｍｍの内層ロープを得た。
次に、ポリプロピレン樹脂に二硫化モリブデンを８ｗｔ％添加した複合樹脂を押出し機により内層ロープの表面に種々の厚さ０．００〜０．２５ＳＤで被覆して被覆樹脂層を得た。そして、前記被覆樹脂層の周りに外層ストランド１８本を配して撚り合わせ、直径Ｄが３０〜３２ｍｍの多層ストランド型ワイヤロープを得た。
【００１９】
得られた各ロープの特性を試験した結果を表１に示す。従来例は被覆樹脂層を有しないものである。比較例３は、固体潤滑剤を添加しないポリプロピレン樹脂だけの場合である。
破断荷重は２００ｔ引張り試験機によって試験した結果である。可撓性はロープと同径の丸棒の曲げ剛性度とロープの曲げ剛性度との比を測定し、従来例を１００として指数で表した。耐疲労性は往復平面曲げ試験の結果によって評価した。内部腐食の有無は塩水噴霧試験１００時間によって試験した結果である。
【００２０】
【表１】

【００２１】
この表１から、本発明のようにポリプロピレン樹脂に固体潤滑剤を所定量添加した樹脂を所定厚さ被覆すると、可撓性がよく、破断荷重も良好で、疲労性も優れかつ耐食性もすぐれた特性が得られていることがわかる。なお、内部断線状況とくに内層ロープと外層ストランドの接面切れを検査したところ、従来例を１００とすると、実施例１，２，３はそれぞれ約１０と大幅に低減していたことが確認された。
【００２２】
次に、弗素樹脂（ＦＥＰ）および二硫化モリブデンをポリプロピレン樹脂に種々の添加量で添加し、被覆層厚さ０．１５ＳＤにて被覆するほか前記と同一の条件で製作したロープについて、特性を試験した結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】

【００２４】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、表面が略平滑な心ストランドとこれの外周に表面が略平滑な複数本のストランドを撚合した内層ロープと、該内層ロープの外周に表面が略平滑な複数本の外層ストランドを配してなる非自転型のワイヤロープにおいて、前記内層ロープの各ストランド間にロープグリースが含有され、さらに内層ロープの外表面が、ポリプロピレン樹脂に弗素樹脂または二硫化モリブデンを４〜１０重量％含有した低摩擦係数の熱可塑性樹脂により厚さ０．１〜０．２ＳＤ（ＳＤ：内層ロープ径）で被覆されているので、内層ロープの最外層のストランドと外層ストランド間の摩擦が緩和され、フレッティングによる断線が防止されるとともに、疲労性が向上され、さらに熱可塑性樹脂層により、内層ロープに含有しているグリースが封止されるため内部腐食が生じず、グリースにより内層ロープを構成する各ストランド間のフレッティングが緩和されるため疲労性が向上し、したがって、全体として従来ロープとほぼ同レベルの可撓性を保持したまま無給油条件でも高耐疲労性、高耐食性、耐形崩れ性が得られるというすぐれた効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、表面が略平滑な心ストランドとこれの外周に表面が略平滑な複数本のストランドを撚合した内層ロープと、該内層ロープの外周に表面が略平滑な複数本の外層ストランドを配してなる非自転型のワイヤロープにおいて、前記内層ロープの各ストランド間にロープグリースが含有され、さらに内層ロープの外表面が厚さ０．１〜０．２ＳＤ（ＳＤ：内層ロープ径）の低摩擦係数の熱可塑性樹脂で被覆され、その周囲に表面が略平滑な外層ストランドが複数本撚り合わされているので、低摩擦係数の熱可塑性樹脂層により、内層ロープの最外層のストランドと外層ストランド間の摩擦が緩和され、フレッティングによる断線が防止されるとともに、疲労性が向上され、さらに熱可塑性樹脂層により、内層ロープに含有しているグリースが封止されるため内部腐食が生じず、グリースにより内層ロープを構成する各ストランド間のフレッティングが緩和されるため疲労性が向上し、したがって、全体として従来ロープとほぼ同レベルの可撓性を保持したまま無給油条件でも高耐疲労性、高耐食性、耐形崩れ性が得られるというすぐれた効果が得られる。
【００２６】
請求項２によれば、被覆低摩擦係数樹脂が、弗素樹脂または二硫化モリブデンを４〜１０重量％含有したポリプロピレン樹脂であるため、フレッティング防止とそれによる耐疲労性の向上を経済的に達成できるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多層ストランド型ワイヤロープの第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明による多層ストランド型ワイヤロープの第２実施例を示す断面図である。
【図３】図１の部分的拡大図である。
【符号の説明】
Ａ内層ロープ
Ｂ外層ストランド
Ｃ低摩擦係数熱可塑性樹脂からなる被覆樹脂層
６グリース
８ポリプロピレン樹脂
９固体潤滑剤

Claims

表面が略平滑な心ストランド（１）とこれの外周に表面が略平滑な複数本のストランド（２），（３）を撚合した内層ロープ（Ａ）と、該内層ロープ（Ａ）の外周に表面が略平滑な複数本の外層ストランド（Ｂ）を配してなる非自転型のワイヤロープにおいて、前記内層ロープ（Ａ）の各ストランド間にロープグリース（６）が含有され、さらに内層ロープ（Ａ）の外表面が、ポリプロピレン樹脂に弗素樹脂または二硫化モリブデンを４〜１０重量％含有した厚さ０．１〜０．２ＳＤ（ＳＤ：内層ロープ径）の低摩擦係数の熱可塑性樹脂（Ｃ）で被覆され、その周囲に表面が略平滑な外層ストランド（Ｂ）が複数本撚り合わされていることを特徴とする多層ストランド型ワイヤロープ。