JP4034629B2

JP4034629B2 - Hybrid rope

Info

Publication number: JP4034629B2
Application number: JP2002285057A
Authority: JP
Inventors: 幸作円句
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP2004115985A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は，クレーン用の動索，エレベータ用の動索，その他の用途に用いられるハイブリッドロープに関する。
【０００２】
【従来技術】
動索としてワイヤロープが使用されている。従来の代表的なワイヤロープの構造を図５に示す。このワイヤロープ50は，繊維束51を中心に配置し，その周りに６つの鋼製のストランド52を撚り合わせて６×Ｆｉ（29）の構造としたものである。繊維束51は，その周りに撚り合わされたストランド52を支えてワイヤロープ50の形状を保つとともにグリースを保持するものである。ストランド52の損傷，腐食等を防ぐためにワイヤロープ50の内側の繊維束51からストランド52にグリースが補給される。鋼製のストランド52がワイヤロープ50の主構成要素であるから，軽量化を図ることに限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は，軽量化を図ることができるハイブリッドロープを提供することを目的とする。
【０００４】
この発明は，摩擦に強いハイブリッドロープを提供することを目的とする。
【０００５】
この発明は，劣化の検出が容易にできるハイブリッドロープを提供することを目的とする。
【０００６】
【発明の開示】
この発明によるハイブリッドロープは，複数本の繊維束を撚り合わせてなる繊維ストランドを複数本撚り合わせて形成された繊維ロープが中心に配置され，上記繊維ロープの外側に複数本の鋼線を撚り合わせて防護層が形成され，上記防護層の外側周囲に被覆層が形成されているものである。
【０００７】
防護層は，複数本の鋼線を，繊維ロープの外側周囲に隣り合う鋼線が適度の隙間を保って（または，ほぼ密着する程度の間隔で），断面でみた場合にほぼ円周上に配置されるように撚り合わされて形成されている。防護層は一層に限らず，複数層設けてもよい。また，鋼線は，単線だけでなく，単線を撚り合わせた鋼ストランドを含む概念である。
【０００８】
繊維ロープは，複数本の繊維ストランドを撚り合わせて形成される。繊維ストランドは繊維束を撚り合わせたものである。繊維束は多数本のアラミド繊維等の合成繊維または天然繊維のフィラメントを束ねたものである。繊維ロープおよび繊維ロープを形成する繊維ストランドの撚り方，繊維ロープの径の大きさ，繊維ストランドおよび繊維束の径の大きさ，および本数は，最終製品としてのハイブリッドロープの形状，径の大きさおよび要求される引張り，曲げに対する強度に応じて定められる。
【０００９】
繊維ロープは，同径の鋼製のロープよりも軽量であり，弾性係数が小さく，疲労強度がある。すわなち，繊維ロープは軽量であり，曲げやすく，繰返し引張りおよび曲げに対して疲労しにくい。このような繊維ロープを動索として用いるのでハイブリッドロープは，軽量であり，柔軟性および耐久性にすぐれている。
【００１０】
防護層を形成する鋼線の撚り方（たとえばスパイラル状，ブレード状等），鋼線が鋼ストランドで形成されている場合のその撚り方，鋼線の径の大きさ，形状および本数は最終製品のとしてのハイブリッドロープの形状，径の大きさに応じて定められる。防護層は，繊維ロープに摩擦等の外力が加わるのを防ぎ，衝撃力などを吸収または緩和して繊維ロープの損傷，破断等を防止することができる。
【００１１】
防護層は，鋼線により形成されているため，ワイヤロープの損傷検出器（その一例が実開平６−８７８６１号に示されている）を使用して損傷等の箇所を容易に検出または発見することができる。したがって，ハイブリッドロープの交換時期の判断が適切に行なえ，かつ容易である。
【００１２】
被覆層は防護層の外側外周に形成されている。合成樹脂または合成繊維を巻回し，包囲し，または編組する等の被覆の方法，および被覆の厚さは最終製品のとしてのハイブリッドロープの形状，径の大きさに応じて定められる。被覆層により，ハイブリッドロープの腐食を防止する。
【００１３】
一実施態様では，上記防護層を形成する鋼線の撚りピッチが上記繊維ロープの撚りピッチよりも短い。例えば，繊維ロープの撚りピッチよりも撚りピッチを小さく調整して鋼線をスパイラル状に撚り合わせて防護層を形成する。
【００１４】
上記防護層を形成する鋼線の径は，上記繊維ロープの径よりも小さいことが望ましい。ハイブリッドロープは，繊維ロープよりも径の小さい鋼線により形成された防護層，および軽量であり，弾性係数が小さく，疲労強度がある繊維ロープにより構成されるので，全体として軽量であり，柔軟性および耐久性がよい。したがって，このハイブリッドロープを使用する装置では，例えば，小さな径のシーブを使用できるので装置等の省スペース化および省エネルギ化を実現できる。
【００１５】
【実施例の説明】
図１は第１実施例のハイブリッドロープの断面図である。図２は，ハイブリッドロープにおいて繊維ロープの一部を露出させ，防護層の一部を露出させて示す正面図である。ハイブリッドロープ１は，その断面において，７本の繊維束21を撚り合わせてなる繊維ストランド20を７本撚り合わせて形成された繊維ロープ２が中心に配置されている。この繊維ロープ２の外側周囲に 130本の鋼線（単線）30をスパイラル状に撚り合わせて防護層３が形成されている。防護層３の外側周囲には被覆層４がその全周囲を覆うように形成されている。
【００１６】
繊維ロープ２は，径が 3.5ｍｍの７本の繊維ストランド20を，撚りピッチ60ｍｍで撚り合わされて，径が10ｍｍに形成されている。繊維ストランド20もまた，径が 1.2ｍｍの繊維束21を７本撚り合わせて形成されている。繊維束21は，径が12μｍの数千本のアラミド系繊維のフィラメント22を束ねたものである。繊維ロープ２は，同径の鋼製のロープよりも軽量であり，弾性係数が小さく，疲労強度がある。このような繊維ロープ２を動索として用いるハイブリッドロープは，軽量であり，柔軟性および耐久性がよい。
【００１７】
防護層３は，繊維ロープ２の外側周囲に 130本の鋼線30を，撚りピッチ50ｍｍで，隣り合う鋼線30が適度の隙間を保って（または，ほぼ密接する程度に），断面でみた場合にほぼ円周上に配置されるように，一層に，スパイラル状に撚り合わされて形成されている。鋼線30は，径が 0.2ｍｍの円形の断面形状を有する。防護層３は，繊維ロープ２に摩擦等の外力が加わるのを防ぎ，衝撃力などを吸収または緩和して繊維ロープ２の損傷，破断等を防止する。
【００１８】
防護層３は，鋼線30により形成されているためワイヤロープの損傷検出器等の機器で破損等の箇所を検出しやすい。したがって，ハイブリッドロープ１の交換時期の判断が容易となる。
【００１９】
防護層３の外周には，その全周囲にわたって，厚さ１ｍｍでポリエチレン被覆が施され，被覆層４が形成されている。これにより，ハイブリッドロープ１の腐食を防止することができる。
【００２０】
表１に，図１，２に示す第１実施例のハイブリッドロープ（第１実施例）および図５に示す構造の従来の代表的なワイヤロープ（従来例）についての疲労試験結果を示す。図５のワイヤロープ50は，中心にポリプロピレンの繊維束51が形成され，繊維束51の周りに鋼製のストランド52が撚り合わされ，６×Ｆｉ（29）の構造を有する。ワイヤロープ50の径は10ｍｍ，撚りピッチは60ｍｍである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
疲労試験は，図３に示すように，被試験ロープ（第１実施例のハイブリッドロープ１または従来のワイヤロープ50）を駆動シーブ10に掛け，２つの同じ径の試験シーブ12，13を介して（Ｓ曲げして）テンションシーブ11に掛ける。テンションシーブ11に重り14を吊下げることにより被試験ロープに張力を与える。駆動シーブ10は，５サイクル／分で往復回転する。１サイクルのストロークは，3000ｍｍである。疲労試験は，安全率６で，試験シーブ12，13の径Ｄと被試験ロープの径ｄとの比Ｄ／ｄが10，16，および20の場合について行った。ハイブリッドロープ１では，ハイブリッドロープ１が破断するまでのストロークと，防護層３に断線が生じるまでのストロークとを測定した。またワイヤロープ50では，ワイヤロープ50が破断するまでのストロークを測定した。
【００２３】
表１の寿命比は，ワイヤロープ50においてＤ／ｄが10，および安全率が６の条件で破断するまでのストロークを指数化し，１としている。疲労試験を行った結果，ハイブリッドロープ１の破断までのストロークは，Ｄ／ｄが10，16，および20のいずれの場合においても，ワイヤロープ50の破断までのストロークの４倍以上であった（寿命比はそれぞれ４，16および24）。また，ハイブリッドロープ１の防護層３の断線検知までのストロークは，Ｄ／ｄが10，16，および20のいずれの場合も，ワイヤロープ50の破断までのストロークの２倍以上であった（寿命比はそれぞれ２，８および12）。したがって，ハイブリッドロープ１は，ワイヤロープ50よりも疲労強度が高いことが確認できた。
【００２４】
図４は第２実施例のハイブリッドロープを示すもので，繊維ロープの一部を露出し，防護層の一部を露出して示す正面図である。第２実施例のハイブリッドロープ１ａの防護層３ａは複数本の鋼線30をブレード状に撚り合わせている点で，第１実施例のハイブリッドロープ１と異なる。鋼線30ａをブレード状に撚り合わせることにより防護層３ａは一層の柔軟性を有することになる。このように防護層３，３ａの撚り方，防護層３，３ａを形成する鋼線30の形状，径の大きさおよび本数はハイブリッドロープ１に求められる性質，形状，径の大きさ等に応じて定められる。
【００２５】
繊維ロープ２および繊維ロープ２を形成する繊維ストランド20の撚り方，繊維ストランド20および繊維ストランド20を形成する繊維束21の径の大きさおよび本数は，ハイブリッドロープ１の形状，径の大きさ等，および要求される引張り，曲げに対する強度等に応じて定められる。
【００２６】
被覆層４は，合成樹脂または合成繊維を巻回し，包囲し，または編組する等の被覆の方法，および被覆の厚さはハイブリッドロープ１に要求される性質，形状，径の大きさ等に応じて定められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のハイブリッドロープの断面図である。
【図２】ハイブリッドロープにおいて繊維ロープを露出し，防護層を露出した正面図である。
【図３】疲労試験装置の構成を示す。
【図４】第２実施例のハイブリッドロープにおいて繊維ロープを露出し，防護層を露出した正面図である。
【図５】従来の動索用ワイヤロープの断面図である。
【符号の説明】
１，１ａハイブリッドロープ
２繊維ロープ
３，３ａ防護層
４被覆層
20 繊維ストランド
21 繊維束
30，30ａ鋼線[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a moving rope for a crane, a moving rope for an elevator, and a hybrid rope used for other purposes.
[0002]
[Prior art]
A wire rope is used as a moving cable. A conventional typical wire rope structure is shown in FIG. This wire rope 50 is arranged around a fiber bundle 51, and six steel strands 52 are twisted around it to form a 6 × Fi (29) structure. The fiber bundle 51 supports the strand 52 twisted around the fiber bundle 51 to maintain the shape of the wire rope 50 and to retain grease. In order to prevent damage and corrosion of the strand 52, the strand 52 is replenished with grease from the fiber bundle 51 inside the wire rope 50. Since the steel strand 52 is the main component of the wire rope 50, there is a limit to reducing the weight.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
An object of this invention is to provide the hybrid rope which can achieve weight reduction.
[0004]
An object of the present invention is to provide a hybrid rope that is resistant to friction.
[0005]
An object of the present invention is to provide a hybrid rope that can easily detect deterioration.
[0006]
DISCLOSURE OF THE INVENTION
In the hybrid rope according to the present invention, a fiber rope formed by twisting a plurality of fiber strands formed by twisting a plurality of fiber bundles is arranged in the center, and a plurality of steel wires are twisted outside the fiber rope. Thus, a protective layer is formed, and a covering layer is formed around the outer side of the protective layer.
[0007]
The protective layer is made up of a plurality of steel wires, with the steel wire adjacent to the outer periphery of the fiber rope maintaining an appropriate gap (or at an interval close enough to adhere), and approximately on the circumference when viewed in cross section. It is formed by being twisted so as to be arranged. The protective layer is not limited to a single layer, and a plurality of layers may be provided. Steel wire is a concept that includes not only single wires but also steel strands in which single wires are twisted together.
[0008]
The fiber rope is formed by twisting a plurality of fiber strands. The fiber strand is obtained by twisting fiber bundles. The fiber bundle is a bundle of a large number of synthetic fibers such as aramid fibers or filaments of natural fibers. The method of twisting the fiber rope and the fiber strand forming the fiber rope, the size of the diameter of the fiber rope, the size of the diameter of the fiber strand and the fiber bundle, and the number are the shape and diameter of the hybrid rope as the final product. It is determined according to the required strength against tension and bending.
[0009]
Fiber ropes are lighter than steel ropes of the same diameter, have a smaller elastic modulus, and have fatigue strength. In other words, the fiber rope is lightweight, easy to bend, and is not easily fatigued by repeated pulling and bending. Since such a fiber rope is used as a moving cord, the hybrid rope is lightweight, and has excellent flexibility and durability.
[0010]
How to twist the steel wire that forms the protective layer (for example, spiral shape, blade shape, etc.), when the steel wire is formed of steel strands, how to twist it, the size, shape and number of steel wires It is determined according to the shape and diameter of the hybrid rope. The protective layer can prevent the external force such as friction from being applied to the fiber rope, and can absorb or reduce the impact force to prevent the fiber rope from being damaged or broken.
[0011]
Since the protective layer is formed of a steel wire, it is easy to detect or detect a damage or the like using a wire rope damage detector (an example is shown in Japanese Utility Model Publication No. 6-87861). be able to. Therefore, it is easy to determine the replacement time of the hybrid rope properly.
[0012]
The covering layer is formed on the outer periphery of the protective layer. The method of coating such as winding, surrounding or braiding synthetic resin or synthetic fiber, and the thickness of the coating are determined according to the shape and diameter of the hybrid rope as the final product. The coating layer prevents corrosion of the hybrid rope.
[0013]
In one embodiment, the twist pitch of the steel wire forming the protective layer is shorter than the twist pitch of the fiber rope. For example, the protective pitch is formed by twisting the steel wire in a spiral shape by adjusting the twist pitch to be smaller than the twist pitch of the fiber rope.
[0014]
The diameter of the steel wire forming the protective layer is preferably smaller than the diameter of the fiber rope. The hybrid rope is composed of a protective layer made of steel wire with a diameter smaller than that of the fiber rope, and a lightweight, elastic fiber with a low elastic modulus and fatigue strength. And durable. Therefore, in the apparatus using this hybrid rope, for example, a sheave having a small diameter can be used, so that space saving and energy saving of the apparatus can be realized.
[0015]
[Explanation of Examples]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the hybrid rope of the first embodiment. FIG. 2 is a front view showing a hybrid rope with a part of the fiber rope exposed and a part of the protective layer exposed. In the cross section of the hybrid rope 1, a fiber rope 2 formed by twisting seven fiber strands 20 formed by twisting seven fiber bundles 21 is disposed at the center. A protective layer 3 is formed by twisting 130 steel wires (single wires) 30 spirally around the outside of the fiber rope 2. A covering layer 4 is formed on the outer periphery of the protective layer 3 so as to cover the entire periphery thereof.
[0016]
The fiber rope 2 is formed to have a diameter of 10 mm by twisting seven fiber strands 20 having a diameter of 3.5 mm at a twist pitch of 60 mm. The fiber strand 20 is also formed by twisting seven fiber bundles 21 having a diameter of 1.2 mm. The fiber bundle 21 is a bundle of thousands of aramid fiber filaments 22 having a diameter of 12 μm. The fiber rope 2 is lighter than a steel rope of the same diameter, has a smaller elastic coefficient, and has fatigue strength. A hybrid rope using such a fiber rope 2 as a moving cable is lightweight, and has good flexibility and durability.
[0017]
The protective layer 3 is a cross-section of 130 steel wires 30 around the outside of the fiber rope 2, with a twist pitch of 50 mm, and the adjacent steel wires 30 maintaining an appropriate gap (or close enough). In some cases, the layers are twisted in a spiral so as to be arranged on the circumference. The steel wire 30 has a circular cross-sectional shape with a diameter of 0.2 mm. The protective layer 3 prevents an external force such as friction from being applied to the fiber rope 2 and absorbs or relaxes an impact force to prevent the fiber rope 2 from being damaged or broken.
[0018]
Since the protective layer 3 is formed of the steel wire 30, it is easy to detect a breakage or the like with a device such as a wire rope damage detector. Therefore, it becomes easy to determine the replacement time of the hybrid rope 1.
[0019]
The outer periphery of the protective layer 3 is coated with polyethylene with a thickness of 1 mm over the entire periphery to form a coating layer 4. Thereby, corrosion of the hybrid rope 1 can be prevented.
[0020]
Table 1 shows the fatigue test results for the hybrid rope of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 (first embodiment) and the conventional representative wire rope having the structure shown in FIG. 5 (conventional example). 5 has a structure of 6 × Fi (29) in which a fiber bundle 51 of polypropylene is formed at the center, and a strand 52 made of steel is twisted around the fiber bundle 51. The wire rope 50 has a diameter of 10 mm and a twist pitch of 60 mm.
[0021]
[Table 1]

[0022]
As shown in FIG. 3, the fatigue test is performed by applying a rope to be tested (the hybrid rope 1 of the first embodiment or the conventional wire rope 50) to the drive sheave 10 and passing through two

test sheaves

12 and 13 having the same diameter. (S bend) and hang on tension sheave 11. Tension is applied to the rope under test by suspending the weight 14 from the tension sheave 11. The drive sheave 10 reciprocates at 5 cycles / minute. The stroke of one cycle is 3000mm. The fatigue test was conducted with a safety factor of 6, and the ratio D / d between the diameter D of the test sheaves 12 and 13 and the diameter d of the rope to be tested was 10, 16, and 20. For the hybrid rope 1, the stroke until the hybrid rope 1 broke and the stroke until the protective layer 3 was broken were measured. For the wire rope 50, the stroke until the wire rope 50 broke was measured.
[0023]
The life ratio in Table 1 is set to 1 by indexing the stroke until the wire rope 50 breaks under the conditions that D / d is 10 and the safety factor is 6. As a result of the fatigue test, the stroke until the hybrid rope 1 broke was more than four times the stroke until the wire rope 50 broke, regardless of whether D / d was 10, 16, or 20 ( Life ratio is 4, 16 and 24) respectively. In addition, the stroke until the disconnection of the protective layer 3 of the hybrid rope 1 was more than twice the stroke until the break of the wire rope 50 when D / d was 10, 16, and 20 (lifetime) The ratios are 2, 8 and 12), respectively. Therefore, it was confirmed that the hybrid rope 1 has higher fatigue strength than the wire rope 50.
[0024]
FIG. 4 shows the hybrid rope of the second embodiment, and is a front view showing a part of the fiber rope and a part of the protective layer. The protective layer 3a of the hybrid rope 1a of the second embodiment is different from the hybrid rope 1 of the first embodiment in that a plurality of steel wires 30 are twisted in a blade shape. By twisting the steel wire 30a into a blade shape, the protective layer 3a has a further flexibility. Thus, how to twist the protective layers 3 and 3a, and the shape, diameter and number of the steel wires 30 forming the protective layers 3 and 3a depend on the properties, shapes and diameters required for the hybrid rope 1. Determined.
[0025]
How to twist the fiber rope 2 and the fiber strand 20 forming the fiber rope 2, the size and the number of the fiber strands 20 and the fiber bundle 21 forming the fiber strand 20, the shape of the hybrid rope 1, the size of the diameter, etc. , And required tensile strength and bending strength.
[0026]
The coating layer 4 is formed by winding, surrounding, or braiding a synthetic resin or synthetic fiber, and the coating thickness depends on the properties, shape, diameter, etc. required for the hybrid rope 1 Determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a hybrid rope of a first embodiment.
FIG. 2 is a front view in which a fiber rope is exposed and a protective layer is exposed in a hybrid rope.
FIG. 3 shows a configuration of a fatigue test apparatus.
FIG. 4 is a front view in which the fiber rope is exposed and the protective layer is exposed in the hybrid rope of the second embodiment.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional wire rope for moving cords.
[Explanation of symbols]
1, 1a Hybrid rope 2 Fiber rope 3, 3a Protective layer 4 Covering layer
20 fiber strands
21 Fiber bundle
30, 30a Steel wire

Claims

複数本の繊維束を撚り合わせてなる繊維ストランドを複数本撚り合わせて形成された繊維ロープが中心に配置され，上記繊維ロープの外側に複数本の鋼線を撚り合わせて防護層が形成され，上記防護層の外側周囲に被覆層が形成されている，ハイブリッドロープ。A fiber rope formed by twisting a plurality of fiber strands formed by twisting a plurality of fiber bundles is arranged at the center, and a protective layer is formed by twisting a plurality of steel wires outside the fiber rope, A hybrid rope in which a coating layer is formed around the outside of the protective layer.

上記防護層を形成する鋼線の撚りピッチが上記繊維ロープの撚りピッチよりも短い，請求項１に記載のハイブリッドロープ。The hybrid rope according to claim 1, wherein a twist pitch of the steel wire forming the protective layer is shorter than a twist pitch of the fiber rope.

上記防護層を形成する鋼線の径は，上記繊維ロープの径よりも小さい，請求項１または２に記載のハイブリッドロープ。The hybrid rope according to claim 1 or 2, wherein a diameter of the steel wire forming the protective layer is smaller than a diameter of the fiber rope.