WO2019003444A1 - 撚り線 - Google Patents

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circumferential
line
stranded wire
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circumferential line
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PCT/JP2017/024254
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及川　雅司
俊朗 木戸
克仁 大島
田中　秀一
祐香 岸本
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住友電工スチールワイヤー株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stranded wire.
  • the stranded wire according to the present invention is a stranded wire in which a plurality of steel wires are twisted together.
  • the stranded wire is, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a centerline which is the steel wire and the steel wire, which are in contact with the centerline and arranged side by side so as to surround the outer periphery of the centerline.
  • a first circumferential wire and the steel wire which are in contact with the first circumferential wire and are arranged side by side so as to surround the outer circumferential side of the region where the first circumferential wire is disposed, and more than the center line and the first circumferential line
  • a plurality of second circumferential lines having a large yield stress.
  • the center line and the first circumferential line are in surface contact.
  • the first circumferential line and the second circumferential line are in surface contact.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing the structure of a stranded wire in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire in the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the center line and the first circumferential line in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the second circumferential line and the first circumferential line in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of energy absorption by stranded wires.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of energy absorption by stranded wires.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an outline of a method of manufacturing a stranded wire.
  • FIG. 7 is a schematic view for explaining the compression process.
  • FIG. 8 is a schematic view for explaining the compression process.
  • FIG. 9 is a schematic diagram for explaining an example of the use of a stranded wire.
  • FIG. 10 is a schematic perspective view showing the structure of the stranded wire in the second embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire in the second embodiment.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the center line and the first circumferential line in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the large diameter second circumferential line and the first circumferential line in the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing, in an enlarged manner, the contact portion between the small diameter second circumferential line and the first circumferential line in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire.
  • FIG. 15 is a diagram showing a state of energy absorption by extension and contraction of a stranded wire.
  • the amount of energy absorption by expansion and contraction can be increased.
  • the stranded wire of the present application is a stranded wire in which a plurality of steel wires are twisted together.
  • the stranded wire is, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a centerline which is the steel wire and the steel wire, which are in contact with the centerline and arranged side by side so as to surround the outer periphery of the centerline.
  • a first circumferential wire and the steel wire which are in contact with the first circumferential wire and are arranged side by side so as to surround the outer circumferential side of the region where the first circumferential wire is disposed, and more than the center line and the first circumferential line And a plurality of second circumferential lines having a large yield stress.
  • the center line and the first circumferential line are in surface contact.
  • the first circumferential line and the second circumferential line are in surface contact.
  • the plurality of first circumferential lines may be formed of nine first circumferential lines.
  • the plurality of second circumferential lines may be composed of nine second circumferential lines. Such a structure is suitable as the stranded wire structure of the present application.
  • the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the first circumferential line of the center line may be 0.3 mm or more. This makes it easy to obtain sufficient frictional force between the first circumferential line and the center line. From the viewpoint of further improving the frictional force between the first circumferential line and the center line, the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the first circumferential line of the center line may be 0.5 mm or more.
  • the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the first circumferential line of the center line may be 1.5 mm or less. By doing so, it becomes easy to secure the flexibility of the stranded wire. From the viewpoint of securing the flexibility of the stranded wire more reliably, the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the first circumferential line of the center line may be 1.2 mm or less, or may be 1.0 mm or less .
  • the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the second circumferential line of the first circumferential line may be 0.3 mm or more. By doing so, it becomes easy to obtain a sufficient frictional force between the first circumferential line and the second circumferential line. From the viewpoint of further improving the frictional force between the first circumferential line and the second circumferential line, the deformation amount in the radial direction by the contact with the second circumferential line of the first circumferential line may be 0.5 mm or more .
  • the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the second circumferential line of the first circumferential line may be 1.5 mm or less. By doing so, it becomes easy to secure the flexibility of the stranded wire. From the viewpoint of securing the flexibility of the stranded wire more reliably, the amount of deformation in the radial direction due to the contact with the second circumferential wire of the first circumferential wire may be 1.2 mm or less, and is 1.0 mm or less It is also good.
  • the ratio of the area in contact with the center line among the outer circumferences of the plurality of first circumferential lines may be 5% or more. This makes it easy to obtain sufficient frictional force between the first circumferential line and the center line.
  • the ratio of the area in contact with the center line among the outer peripheries of the plurality of first circumferential lines may be 10% or less.
  • the ratio of the area in contact with one second circumferential line of the plurality of second circumferential lines among the outer circumferences of the plurality of first circumferential lines is 5 It may be% or more. By doing so, it becomes easy to obtain a sufficient frictional force between the first circumferential line and the second circumferential line.
  • the ratio of the area in contact with one second circumferential line among the plurality of second circumferential lines among the respective outer circumferences of the plurality of first circumferential lines is 10% It may be the following. By doing so, it becomes easy to secure the flexibility of the stranded wire.
  • the surface roughness Ra of the outer peripheral surface of the center line, the first circumferential line and the second circumferential line may be 0.5 ⁇ m or more. This makes it easy to obtain sufficient frictional force between the first circumferential line and the centerline and the second circumferential line.
  • the surface roughness Ra of the outer peripheral surface of the center line, the first circumferential line and the second circumferential line may be 10 ⁇ m or less. By doing so, it becomes easy to obtain a stranded wire of appropriate accuracy.
  • the yield stress of the center line and the first circumferential line may be 200 N / mm 2 or more and 600 N / mm 2 or less. By so doing, it becomes easy to absorb energy by causing the center line and the first circumferential line to yield at the time of stretch of the stranded wire. Yield stress of the center line and the first circumferential line may be 350 N / mm 2 or more 450 N / mm 2 or less.
  • the yield stress of the second peripheral line may be 1800 N / mm 2 or more 2300N / mm 2 or less. By doing so, it becomes easy to maintain a state in which the second circumferential wire does not yield when the stranded wire extends. Energy absorption due to the expansion and contraction from the viewpoint of further increasing the yield stress of the second peripheral line may be 2200N / mm 2 or more 2300N / mm 2 or less. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the strand, the yield stress of the second peripheral line may be 1800 N / mm 2 or more 2000N / mm 2 or less.
  • the stranded wire 1 in the present embodiment is a stranded wire in which a plurality of steel wires are twisted together.
  • the stranded wire 1 has a center line 10, a plurality of (seven in the present embodiment) first circumferential lines 20, and a plurality of (seven embodiments in the present embodiment) in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.
  • a two-turn line 30 is provided.
  • the centerline 10, the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 are all steel wires.
  • the cross sections perpendicular to the longitudinal direction of the center line 10, the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 are all circular.
  • the diameter of the centerline 10 is larger than the diameter of the first circumferential line 20.
  • the diameter of the second circumferential line 30 is larger than the diameter of the first circumferential line 20.
  • the diameters of the plurality of first circumferential lines 20 are the same.
  • the diameters of the plurality of second circumferential lines 30 are the same.
  • the centerline 10 and the first circumferential line 20 are made of the same kind of steel.
  • a mild steel wire material specified in JIS G3505 can be adopted.
  • a PC steel wire specified in JIS G3536 can be adopted as the second circumferential wire 30.
  • first circumferential lines 20 are arranged in a ring so as to be in contact with the outer circumferential surface of the center line 10 and to surround the outer circumferential side of the center line 10.
  • Adjacent first circumferential lines 20 are in contact with each other.
  • the second circumferential lines 30 are arranged in a ring shape so as to be in contact with the outer circumferential surface of the first circumferential line 20 and to surround the outer circumferential side of the region where the first circumferential line 20 is disposed.
  • the adjacent second circumferential lines 30 are in contact with each other.
  • the second circumferential line 30 has a higher yield stress than the center line 10 and the first circumferential line 20.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the center line 10 and the first circumferential line 20 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the second circumferential line 30 and the first circumferential line 20 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the center line 10 and the outer peripheral surface 20 ⁇ / b> A of each first peripheral line 20 are in surface contact.
  • the ratio of the area in contact with the center line 10 in the outer circumference of each first circumferential line 20 is 5% or more and 10% or less. That is, the length alpha 2 ratio of with respect to the outer peripheral length of each first circumferential line 20 is 10% or less than 5%.
  • the hardness of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 is higher than the hardness of the outer circumferential surface 10A of the center line 10. Therefore, each first circumferential line 20 and the center line 10 are in surface contact with each other so that each first circumferential line 20 is pressed against the center line 10.
  • outer peripheral surface 20A of each first peripheral wire 20 and outer peripheral surface 30A of one second peripheral wire 30 are in contact over a length ⁇ 2 doing. That is, the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 and the outer circumferential surface 30A of the second circumferential line 30 are in surface contact with each other.
  • the ratio of the area in contact with one second circumferential line 30 in the outer circumference of the first circumferential line 20 is 5% or more and 10% or less. That is, the length ratio of the beta 2 with respect to the outer peripheral length of each first circumferential line 20 is 10% or less than 5%.
  • the hardness of the outer circumferential surface of the second circumferential line 30 is higher than the hardness of the outer circumferential surface of the first circumferential line 20. Therefore, the second circumferential line 30 and the first circumferential line 20 are in surface contact with each other so that the second circumferential line 30 is pushed into the first circumferential line 20. As a result, the area of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 in contact with the second circumferential line 30 has a concave shape.
  • the amount of deformation in the radial direction due to the contact of the first circumferential wire 20 with the second circumferential wire 30 becomes 0.3 mm or more and 1.5 mm or less There is.
  • the horizontal axis indicates the elongation in the longitudinal direction of the stranded wire 1
  • the vertical axis indicates the tensile load in the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • the thin line A indicates the behavior of the center line 10 and the first circumferential line 20.
  • the broken line B indicates the behavior of the second circumferential line 30.
  • a thick line C indicates the behavior of the entire strand 1.
  • both the thin line A and the broken line B are linear. That is, all of the centerline 10, the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 are in a state in which the elongation increases in proportion to the tensile load.
  • the tensile load exceeds the yield point of the centerline 10 and the first circumferential line 20
  • the elongation of the centerline 10 and the first circumferential line 20 increases with the constant tensile load. Therefore, the thin line A has a region parallel to the horizontal axis.
  • the second circumferential line 30 having a higher yield stress than the centerline 10 and the first circumferential line 20 is still in the elastic range.
  • the centerline 10 and the first circumferential line 20 repeat the tensile yield and the compressive yield as shown in the loop E.
  • the center line 10 and the first circumferential line 20 are surrounded by the second circumferential line 30 having a high yield stress, the buckling of the center line 10 and the first circumferential line 20 is suppressed while the buckling is suppressed.
  • compression yield can be repeated.
  • the second circumferential line 30 repeats expansion and contraction within the elastic range so as to reciprocate on the broken line B.
  • the strand 1 as a whole exhibits behavior along the loop D.
  • the energy which makes the twist wire 1 expand-contract is absorbed by the repetition of the tension
  • the center line 10 and the first circumferential line 20 are in surface contact, and the first circumferential line 20 and the second circumferential line 20
  • the circumferential line 30 is in surface contact. Therefore, the frictional force between the first circumferential line 20 and the centerline 10 and the second circumferential line 30 is increased, and the detachment of the steel wire constituting the stranded wire 1 is suppressed. As a result, the amount of energy absorbed when the stranded wire 1 expands and contracts is large.
  • the stranded wire 1 of the present embodiment is a stranded wire capable of increasing the amount of energy absorption by expansion and contraction.
  • the surface roughness of the outer peripheral surface of the center line 10, the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 is preferably 0.5 ⁇ m or more in Ra. This makes it easy to obtain sufficient frictional force between the first circumferential line 20 and the centerline 10 and the second circumferential line 30.
  • surface roughness of the outer peripheral surface of the centerline 10, the 1st circumferential line 20, and the 2nd circumferential line 30 is 10 micrometers or less by Ra. This makes it easy to obtain the stranded wire 1 with appropriate accuracy.
  • the yield stress of the center line 10 and the first circumferential line 20 be 200 N / mm 2 or more and 600 N / mm 2 or less. Thereby, it is easy to make the centerline 10 and the 1st surrounding line 20 yield at the time of expansion-contraction of the strand wire 1, and to absorb energy. Yield stress of the center line 10 and the first peripheral line 20 is more preferably set to 350 N / mm 2 or more 450 N / mm 2 or less.
  • the yield stress of the second peripheral line 30 is preferably 1800 N / mm 2 or more 2300N / mm 2 or less. Thereby, it becomes easy to maintain the state which the 2nd perimeter wire 30 does not yield at the time of extension of strand 1.
  • the energy absorption by stretching from the viewpoint of further increasing the yield stress of the second peripheral line 30 is preferably set to 2200N / mm 2 or more 2300N / mm 2 or less. From the viewpoint of reducing the manufacturing cost of the strands 1, the yield stress of the second peripheral line 30 is preferably set to 1800 N / mm 2 or more 2000N / mm 2 or less.
  • a steel wire preparing step is first performed as a step (S10).
  • a centerline 10, a first circumferential line 20 and a second circumferential line 30, which are steel wires having a desired composition and having desired shapes and mechanical properties, are prepared.
  • a steel wire made of steel having an appropriate component composition is prepared, and wire drawing is performed as necessary, so that center line 10, first circumferential line 20, and second circumferential line 30 Be prepared.
  • a twisting process is implemented as a process (S20).
  • the center line 10 the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 prepared in the step (S10) are twisted so as to have the positional relationship described based on FIG. 1 and FIG. .
  • FIG. 7 is a schematic plan view of the compression processing apparatus seen from the Z-axis direction perpendicular to the X-axis direction and the Y-axis direction perpendicular to each other.
  • FIG. 8 is a schematic plan view of the compression processing apparatus viewed from the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction and the Z-axis direction perpendicular to each other.
  • the compression processing device 90 includes a first roller 91, a second roller 92, a third roller 93, and a fourth roller 94.
  • the stranded wire 1 obtained in step (S20) is conveyed in the longitudinal direction (X-axis direction) while maintaining a linear shape along arrow ⁇ .
  • the first roller 91, the second roller 92, the third roller 93, and the fourth roller 94 are disposed so as to be in contact with the strand 1 conveyed in this manner on the outer peripheral surface.
  • first roller 91 and the second roller 92 are disposed on opposite sides of the strand 1 in the radial direction (Z-axis direction) of the strand 1.
  • the first rollers 91 and the second rollers 92 are alternately arranged in the X-axis direction.
  • the third roller 93 and the fourth roller 94 are disposed downstream of the first roller 91 and the second roller 92.
  • the third roller 93 and the fourth roller 94 are disposed on opposite sides of the strand 1 in the radial direction (Y-axis direction) of the strand 1.
  • the third roller 93 and the fourth roller 94 are alternately arranged in the X-axis direction.
  • the third roller 93 and the fourth roller 94 alternate in the Y-axis direction. Be pressed against.
  • the stranded wire 1 is compressed in the Z-axis direction and then compressed in the Y-axis direction.
  • the centerline 10 and the first circumferential line 20 are in surface contact
  • the first circumferential line 20 and the second circumferential line 30 are in surface contact.
  • a tension introducing step is performed as a step (S40).
  • this step (S40) tension is applied in the longitudinal direction to the stranded wire 1 on which the step (S30) is performed. Thereby, the stranded wire 1 is stretched.
  • the winding step (S60) is performed to complete the stranded wire 1 of the present embodiment.
  • the heat treatment in the step (S50) for example, a bluing heat treatment can be performed.
  • Stranded wire 1 can be used, for example, in coal mines, as described below. Referring to FIG. 9, in the coal mine 80 in which the coal bed 83 and the non-carbon bed 82 which is a region other than the coal bed 83 exist, the tunnel 81 is first formed in the coal bed 83. Next, a hole 84 which penetrates the coal bed 83 from the upper surface 81 B of the tunnel 81 and reaches the non-carbon bed 82 is formed. A cured resin (not shown) such as an epoxy resin is injected into the formed holes 84. Thereafter, the stranded wire 1 is inserted into the hole 84.
  • a cured resin such as an epoxy resin is injected into the formed holes 84.
  • the stranded wire 1 is fixed in the hole 84. Then, the twisted wire 1 is tensioned, and the wedge member 71 is installed in the vicinity of the opening of the hole 84 present on the upper surface of the tunnel 81. Thereby, the strand wire 1 is fixed in the state to which predetermined
  • an explosive is placed on a desired area of the lower surface of the coal bed 83 located at the upper part of the tunnel 81, and the coal falls onto the lower surface 81A of the tunnel 81 by blasting.
  • the dropped coal is collected, for example, by a working machine 72 such as a wheel loader capable of traveling on the lower surface 81A of the tunnel 81, and is transported to the outside of the tunnel 81.
  • a working machine 72 such as a wheel loader capable of traveling on the lower surface 81A of the tunnel 81, and is transported to the outside of the tunnel 81.
  • vibration energy of blasting in the adjacent region is absorbed by the expansion and contraction of the strand wire 1.
  • the collapse of the coal bed 83 in the area other than the desired area is suppressed, and the collection of coal can be proceeded safely and smoothly.
  • the stranded wire 1 is installed on the coal bed 83 located in the upper part of the tunnel 81, for example. It may be used for the purpose of suppressing.
  • the use of the strand wire 1 is not restricted to the use in a coal mine, It can be widely used for the purpose for absorption of energy, such as a vibration.
  • the stranded wire in the second embodiment basically has the same configuration as that in the first embodiment, and exhibits the same effect. However, the stranded wire of the second embodiment is different from that of the first embodiment in the arrangement of steel wires.
  • the stranded wire 1 of the second embodiment includes a center line 10, a plurality of (six) first circumferential lines 20, and a plurality (six (6)
  • the large diameter second circumferential line 31 and a plurality of (six) small diameter second circumferential lines 32 are provided.
  • the diameter of the center line 10 is equal to the diameter of the first circumferential line 20.
  • the diameter of the large diameter second circumferential line 31 is larger than the diameter of the first circumferential line 20.
  • the diameter of the small diameter second circumferential line 32 is smaller than the diameter of the first circumferential line 20.
  • the diameters of the plurality of first circumferential lines 20 are the same.
  • the diameters of the plurality of large diameter second circumferential lines 31 are the same.
  • the diameters of the plurality of small diameter second circumferential lines 32 are the same.
  • first circumferential lines 20 are arranged in a ring shape so as to be in contact with the outer circumferential surface of the center line 10 and to surround the outer circumferential side of the center line 10. Adjacent first circumferential lines 20 are in contact with each other.
  • the large diameter second peripheral wire 31 and the small diameter second peripheral wire 32 are alternately arranged so as to contact the outer peripheral surface of the first peripheral wire 20 and surround the outer peripheral side of the region where the first peripheral wire 20 is arranged. ing.
  • the large diameter second circumferential line 31 and the small diameter second circumferential line 32 adjacent to each other are in contact with each other.
  • the large diameter second circumferential line 31 and the small diameter second circumferential line 32 have a yield stress greater than that of the center line 10 and the first circumferential line 20.
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the center line 10 and the first circumferential line 20 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the large diameter second circumferential line 31 and the first circumferential line 20 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing an enlarged contact portion between the small diameter second circumferential wire 32 and the first circumferential wire 20 in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1.
  • the outer peripheral surface 20A of the outer peripheral surface 10A and the first circumferential line 20 of the center line 10 are in surface contact. That is, the outer peripheral surface 10 ⁇ / b> A of the center line 10 and the outer peripheral surface 20 ⁇ / b> A of each first peripheral line 20 are in surface contact.
  • the ratio of the area in contact with the center line 10 in the outer circumference of each first circumferential line 20 is 5% or more and 10% or less. That is, the length alpha 4 ratio of with respect to the outer peripheral length of each first circumferential line 20 is 10% or less than 5%.
  • the hardness of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 is equal to the hardness of the outer circumferential surface 10A of the center line 10. Therefore, each first circumferential line 20 and the center line 10 are deformed to the same extent, and each first circumferential line 20 and the center line 10 are in surface contact. As a result, the area of the outer peripheral surface 10A of the center line 10 in contact with the first peripheral line 20 is flat.
  • Alpha 3 (the difference between the radii of the contact region and the region other than the contact area) deformation amount in the radial direction due to contact with the first peripheral line 20 of the center line 10 has a 0.3mm or 1.5mm or less.
  • outer peripheral surface 20A of each first circumferential wire 20 and outer peripheral surface 31A of one large diameter second circumferential wire 31 have a length ⁇ 4 In contact with That is, the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 and the outer circumferential surface 31A of the large diameter second circumferential line 31 are in surface contact with each other.
  • the ratio of the area in contact with one large diameter second circumferential line 31 in the outer periphery of the first circumferential line 20 is 5% or more and 10% or less. That is, the length beta 4 ratio of with respect to the outer peripheral length of each first circumferential line 20 is 10% or less than 5%.
  • the hardness of the outer circumferential surface 31A of the large diameter second circumferential line 31 is higher than the hardness of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20. Therefore, the large diameter second circumferential line 31 and the first circumferential line 20 are in surface contact with each other so that the large diameter second circumferential line 31 is pushed into the first circumferential line 20. As a result, the area of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 in contact with the large diameter second circumferential line 31 has a concave shape. (Radius difference between the contact region and the region other than the contact area) beta 3 deformation amount in the radial direction due to contact between the thick second round line 31 of the first peripheral line 20 and 0.3mm or 1.5mm or less It has become.
  • the outer circumferential surface 20A of each first circumferential wire 20 and the outer circumferential surface 32A of one small diameter second circumferential wire 32 have a length ⁇ 6 In contact with That is, the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 and the outer circumferential surface 32A of the small diameter second circumferential line 32 are in surface contact with each other.
  • the ratio of the area in contact with the first small diameter second circumferential line 32 in the outer circumference of the first circumferential line 20 is 5% or more and 10% or less. That is, the ratio of the peripheral length beta 6 to the length of the first peripheral line 20 is 10% or less than 5%.
  • the hardness of the outer circumferential surface 32A of the small diameter second circumferential line 32 is higher than the hardness of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20. Therefore, the small diameter second circumferential line 32 and the first circumferential line 20 are in surface contact with each other so that the small diameter second circumferential line 32 is pressed against the first circumferential line 20. As a result, the area of the outer circumferential surface 20A of the first circumferential line 20 in contact with the narrow second circumferential line 32 has a concave shape.
  • Beta 5 difference between the radii of the contact region and the region other than the contact area deformation amount in the radial direction due to contact between the small-diameter second peripheral line 32 of the first peripheral line 20 and 0.3mm or 1.5mm or less It has become.
  • the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
  • the large diameter second peripheral wire 31 and the small diameter second peripheral wire 32 are alternately arranged so as to surround the outer peripheral side of the region where the first peripheral wire 20 is disposed.
  • the external shape of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the stranded wire 1 can be made close to a true circle.
  • a stranded wire 1 having the same configuration as that of Embodiment 1 was produced.
  • the outer diameters of the center line 10, the first circumferential line 20, and the second circumferential line 30 were 5.04 mm, 2.57 mm, and 4.53 mm, respectively.
  • the outer diameter of the stranded wire 1 (the diameter of the circumscribed circle with respect to the cross section perpendicular to the longitudinal direction) was 18 mm.
  • As the center line 10 and the first circumferential line 20 a mild steel wire specified in JIS G3505 was adopted.
  • As the second circumferential wire 30, a PC steel wire defined in JIS G3536 was adopted.
  • the breaking load was 371 kN and the elongation at break was 7.8%.
  • the expansion and contraction of the stranded wire 1 forms a loop similar to that of FIG. 5 in the relationship between the elongation and the tensile load. From this, it is confirmed that energy absorption can be achieved by the expansion and contraction of the stranded wire 1.

Landscapes

  • Non-Insulated Conductors (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

複数の鋼線が撚り合わされた撚り線は、長手方向に垂直な断面において、鋼線である中心線と、鋼線であって、中心線に接触し、中心線の外周側を取り囲むように並べて配置される複数の第１周線と、鋼線であって、第１周線に接触し、第１周線が配置される領域の外周側を取り囲むように並べて配置され、中心線および第１周線よりも降伏応力が大きい複数の第２周線と、を備える。中心線と第１周線とは面接触している。第１周線と第２周線とは面接触している。

Description

撚り線
　本発明は、撚り線に関するものである。
　長手方向に伸縮する際にエネルギーを吸収する撚り線が知られている（たとえば、特開２０１３－１７７７４５号公報（特許文献１）参照）。
特開２０１３－１７７７４５号公報
　本発明に従った撚り線は、複数の鋼線が撚り合わされた撚り線である。この撚り線は、長手方向に垂直な断面において、上記鋼線である中心線と、上記鋼線であって、中心線に接触し、中心線の外周側を取り囲むように並べて配置される複数の第１周線と、上記鋼線であって、第１周線に接触し、第１周線が配置される領域の外周側を取り囲むように並べて配置され、中心線および第１周線よりも降伏応力が大きい複数の第２周線と、を備える。中心線と第１周線とは面接触している。第１周線と第２周線とは面接触している。
図１は、実施の形態１における撚り線の構造を示す概略斜視図である。 図２は、実施の形態１における撚り線の長手方向に垂直な断面を示す概略断面図である。 図３は、撚り線の長手方向に垂直な断面のうち、中心線と第１周線との接触部を拡大して示す概略断面図である。 図４は、撚り線の長手方向に垂直な断面のうち、第２周線と第１周線との接触部を拡大して示す概略断面図である。 図５は、撚り線によるエネルギーの吸収原理を説明するための図である。 図６は、撚り線の製造方法の概略を示すフローチャートである。 図７は、圧縮工程を説明するための概略図である。 図８は、圧縮工程を説明するための概略図である。 図９は、撚り線の用途の一例を説明するための概略図である。 図１０は、実施の形態２における撚り線の構造を示す概略斜視図である。 図１１は、実施の形態２における撚り線の長手方向に垂直な断面を示す概略断面図である。 図１２は、撚り線の長手方向に垂直な断面のうち、中心線と第１周線との接触部を拡大して示す概略断面図である。 図１３は、撚り線の長手方向に垂直な断面のうち、太径第２周線と第１周線との接触部を拡大して示す概略断面図である。 図１４は、撚り線の長手方向に垂直な断面のうち、細径第２周線と第１周線との接触部を拡大して示す概略断面図である。 図１５は、撚り線の伸縮によるエネルギー吸収の状態を示す図である。
　［本開示が解決しようとする課題］
　上記撚り線においては、伸縮によるエネルギー吸収量の増大が求められている。そこで、伸縮によるエネルギー吸収量を増大させることが可能な撚り線を提供することを目的の１つとする。
　［本開示の効果］
　本開示の撚り線によれば、伸縮によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
　［本願発明の実施形態の説明］
　最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。本願の撚り線は、複数の鋼線が撚り合わされた撚り線である。この撚り線は、長手方向に垂直な断面において、上記鋼線である中心線と、上記鋼線であって、中心線に接触し、中心線の外周側を取り囲むように並べて配置される複数の第１周線と、上記鋼線であって、第１周線に接触し、第１周線が配置される領域の外周側を取り囲むように並べて配置され、中心線および第１周線よりも降伏応力が大きい複数の第２周線と、を備える。中心線と第１周線とは面接触している。第１周線と第２周線とは面接触している。
　撚り線が伸縮してエネルギーを吸収する際、撚り線を構成する鋼線が他の鋼線に対して長手方向に移動する現象（鋼線の抜け）が発生することにより、エネルギーの吸収量が低下する。本願の撚り線においては、中心線と第１周線とが面接触しており、かつ第１周線と第２周線とが面接触している。そのため、第１周線と中心線および第２周線との間の摩擦力が大きくなり、鋼線の抜けが抑制される。その結果、撚り線が伸縮する際のエネルギーの吸収量が大きくなる。このように、本願の撚り線によれば、伸縮によるエネルギー吸収量を増大させることができる。
　上記撚り線において、上記複数の第１周線は９本の第１周線から構成されてもよい。上記複数の第２周線は９本の第２周線から構成されてもよい。このような構造は、本願の撚り線の構造として好適である。
　上記撚り線において、中心線の第１周線との接触による径方向における変形量は０．３ｍｍ以上であってもよい。このようにすることにより、第１周線と中心線との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。第１周線と中心線との間の摩擦力をさらに向上させる観点から、中心線の第１周線との接触による径方向における変形量は０．５ｍｍ以上であってもよい。
　上記撚り線において、中心線の第１周線との接触による径方向における変形量は１．５ｍｍ以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の柔軟性を確保することが容易となる。撚り線の柔軟性をより確実に確保する観点から、中心線の第１周線との接触による径方向における変形量は１．２ｍｍ以下であってもよく、１．０ｍｍ以下であってもよい。
　上記撚り線において、第１周線の第２周線との接触による径方向における変形量は０．３ｍｍ以上であってもよい。このようにすることにより、第１周線と第２周線との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。第１周線と第２周線との間の摩擦力をさらに向上させる観点から、第１周線の第２周線との接触による径方向における変形量は０．５ｍｍ以上であってもよい。
　上記撚り線において、第１周線の第２周線との接触による径方向における変形量は１．５ｍｍ以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の柔軟性を確保することが容易となる。撚り線の柔軟性をより確実に確保する観点から、第１周線の第２周線との接触による径方向における変形量は１．２ｍｍ以下であってもよく、１．０ｍｍ以下であってもよい。
　上記撚り線の長手方向に垂直な断面において、上記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち中心線と接触している領域の割合は５％以上であってもよい。このようにすることにより、第１周線と中心線との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。
　上記撚り線の長手方向に垂直な断面において、上記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち中心線と接触している領域の割合は１０％以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の柔軟性を確保することが容易となる。
　上記撚り線の長手方向に垂直な断面において、複数の第１周線のそれぞれの外周のうち、上記複数の第２周線のうち一の第２周線と接触している領域の割合は５％以上であってもよい。このようにすることにより、第１周線と第２周線との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。
　上記撚り線の長手方向に垂直な断面において、複数の第１周線のそれぞれの外周のうち、複数の第２周線のうち一の第２周線と接触している領域の割合は１０％以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の柔軟性を確保することが容易となる。
　上記撚り線において、中心線、第１周線および第２周線の外周面の面粗さはＲａで０．５μｍ以上であってもよい。このようにすることにより、第１周線と中心線および第２周線との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。
　上記撚り線において、中心線、第１周線および第２周線の外周面の面粗さはＲａで１０μｍ以下であってもよい。このようにすることにより、適切な精度の撚り線を得ることが容易となる。
　上記撚り線において、中心線および第１周線の降伏応力は２００Ｎ／ｍｍ２以上６００Ｎ／ｍｍ２以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の伸縮に際して中心線および第１周線を降伏させて、エネルギーを吸収させることが容易となる。中心線および第１周線の降伏応力は３５０Ｎ／ｍｍ２以上４５０Ｎ／ｍｍ２以下であってもよい。
　上記撚り線において、第２周線の降伏応力は１８００Ｎ／ｍｍ２以上２３００Ｎ／ｍｍ２以下であってもよい。このようにすることにより、撚り線の伸長に際して第２周線が降伏しない状態を維持することが容易となる。伸縮によるエネルギー吸収量を一層増大させる観点から、第２周線の降伏応力は２２００Ｎ／ｍｍ２以上２３００Ｎ／ｍｍ２以下であってもよい。撚り線の製造コストを低減する観点から、第２周線の降伏応力は１８００Ｎ／ｍｍ２以上２０００Ｎ／ｍｍ２以下であってもよい。
　［本願発明の実施形態の詳細］
　次に、本発明にかかる撚り線の実施の形態を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。
　（実施の形態１）
　（１）撚り線の構造
　図１および図２を参照して、本実施の形態における撚り線１は、複数の鋼線が撚り合わされた撚り線である。撚り線１は、長手方向に垂直な断面において、中心線１０と、複数の（本実施の形態では９本の）第１周線２０と、複数の（本実施の形態では９本の）第２周線３０とを備えている。中心線１０、第１周線２０および第２周線３０は、いずれも鋼線である。中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の長手方向に垂直な断面は、いずれも円形である。中心線１０の直径は、第１周線２０の直径よりも大きい。第２周線３０の直径は、第１周線２０の直径よりも大きい。複数の第１周線２０の直径は同一である。複数の第２周線３０の直径は同一である。中心線１０と第１周線２０とは、同種の鋼からなっている。中心線１０および第１周線２０としては、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５０５に規定される軟鋼線材などを採用することができる。第２周線３０としては、たとえばＪＩＳ規格Ｇ３５３６に規定されるＰＣ鋼線などを採用することができる。
　中心線１０の外周面に接触し、中心線１０の外周側を取り囲むように、９本の第１周線２０が環状に並べて配置されている。隣り合う第１周線２０同士は、互いに接触している。第１周線２０の外周面に接触し、第１周線２０が配置される領域の外周側を取り囲むように第２周線３０が環状に並べて配置されている。隣り合う第２周線３０同士は、互いに接触している。第２周線３０は、中心線１０および第１周線２０よりも降伏応力が大きい。
　次に、図３および図４を参照して、中心線１０と第１周線２０との接触状態および第１周線２０と第２周線３０との接触状態について説明する。図３は、撚り線１の長手方向に垂直な断面のうち、中心線１０と第１周線２０との接触部を拡大して示す概略断面図である。図４は、撚り線１の長手方向に垂直な断面のうち、第２周線３０と第１周線２０との接触部を拡大して示す概略断面図である。
　図３を参照して、撚り線１の長手方向に垂直な断面において、中心線１０の外周面１０Ａと各第１周線２０の外周面２０Ａとは、長さα２にわたって接触している。すなわち、中心線１０の外周面１０Ａと各第１周線２０の外周面２０Ａとは面接触している。本実施の形態において、各第１周線２０の外周のうち中心線１０と接触している領域の割合は５％以上１０％以下である。すなわち、各第１周線２０の外周長さに対する長さα２の割合は５％以上１０％以下である。
　第１周線２０の外周面２０Ａの硬度は、中心線１０の外周面１０Ａの硬度よりも高い。そのため、各第１周線２０が中心線１０に対して押し込まれるように、各第１周線２０と中心線１０とが面接触している。その結果、中心線１０の外周面１０Ａのうち第１周線２０と接触する領域は凹形状となっている。中心線１０の第１周線２０との接触による径方向における変形量（接触領域と接触領域以外の領域との半径との差）α１は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となっている。
　図４を参照して、撚り線１の長手方向に垂直な断面において、各第１周線２０の外周面２０Ａと一の第２周線３０の外周面３０Ａとは、長さβ２にわたって接触している。すなわち、第１周線２０の外周面２０Ａと第２周線３０の外周面３０Ａとは面接触している。本実施の形態において、第１周線２０の外周のうち一の第２周線３０と接触している領域の割合は５％以上１０％以下である。すなわち、各第１周線２０の外周長さに対する長さβ２の割合は５％以上１０％以下である。
　第２周線３０の外周面の硬度は、第１周線２０の外周面の硬度よりも高い。そのため、第２周線３０が第１周線２０に対して押し込まれるように、第２周線３０と第１周線２０とが面接触している。その結果、第１周線２０の外周面２０Ａのうち第２周線３０と接触する領域は凹形状となっている。第１周線２０の第２周線３０との接触による径方向における変形量（接触領域と接触領域以外の領域との半径との差）β１は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となっている。
　（２）撚り線によるエネルギーの吸収
　次に、図５を参照して、撚り線１の伸縮によるエネルギーの吸収について説明する。図５において、横軸は撚り線１の長手方向における伸び、縦軸は撚り線１の長手方向における引張荷重を示している。図５において、細線Ａは中心線１０および第１周線２０の挙動を示している。図５において、破線Ｂは第２周線３０の挙動を示している。図５において、太線Ｃは撚り線１全体の挙動を示している。
　まず、作用する引張荷重が小さい領域では、中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の全てが弾性範囲にあり、降伏していない状態となっている。そのため、細線Ａ、破線Ｂともに直線状となっている。すなわち、中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の全てが引張荷重に比例して伸びが増大する状態となっている。引張荷重が中心線１０および第１周線２０の降伏点を超えると、中心線１０および第１周線２０は一定の引張荷重のままで伸びが増大する。そのため、細線Ａは、横軸に平行な領域を有している。一方、中心線１０および第１周線２０よりも降伏応力の大きい第２周線３０は、依然として弾性範囲にある。
　ここで、撚り線１に作用する引張荷重が増減すると、中心線１０および第１周線２０はループＥに示すように引張降伏と圧縮降伏とを繰り返す。このとき、中心線１０および第１周線２０が降伏応力の高い第２周線３０に取り囲まれていることにより、中心線１０および第１周線２０は座屈することが抑制されつつ、引張降伏と圧縮降伏とを繰り返すことができる。また、第２周線３０は破線Ｂ上を往復するように弾性範囲内での伸縮を繰り返す。その結果、撚り線１全体としては、ループＤに沿う挙動を示す。そして、中心線１０および第１周線２０の引張降伏と圧縮降伏との繰り返しにより、撚り線１を伸縮させるエネルギーが吸収される。
　（３）本実施の形態の撚り線１の効果
　本実施の形態の撚り線１においては、中心線１０と第１周線２０とが面接触しており、かつ第１周線２０と第２周線３０とが面接触している。そのため、第１周線２０と中心線１０および第２周線３０との間の摩擦力が大きくなり、撚り線１を構成する鋼線の抜けが抑制されている。その結果、撚り線１が伸縮する際のエネルギーの吸収量が大きくなっている。このように、本実施の形態の撚り線１は、伸縮によるエネルギー吸収量を増大させることが可能な撚り線となっている。
　（４）本実施の形態の好ましい構成
　撚り線１において、中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の外周面の面粗さはＲａで０．５μｍ以上であることが好ましい。これにより、第１周線２０と中心線１０および第２周線３０との間の十分な摩擦力を得ることが容易となる。
　また、撚り線１において、中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の外周面の面粗さはＲａで１０μｍ以下であることが好ましい。これにより、適切な精度の撚り線１を得ることが容易となる。
　また、撚り線１において、中心線１０および第１周線２０の降伏応力は２００Ｎ／ｍｍ２以上６００Ｎ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。これにより、撚り線１の伸縮に際して中心線１０および第１周線２０を降伏させて、エネルギーを吸収させることが容易となる。中心線１０および第１周線２０の降伏応力は３５０Ｎ／ｍｍ２以上４５０Ｎ／ｍｍ２以下とすることがより好ましい。
　撚り線１において、第２周線３０の降伏応力は１８００Ｎ／ｍｍ２以上２３００Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。これにより、撚り線１の伸長に際して第２周線３０が降伏しない状態を維持することが容易となる。伸縮によるエネルギー吸収量を一層増大させる観点から、第２周線３０の降伏応力は２２００Ｎ／ｍｍ２以上２３００Ｎ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。撚り線１の製造コストを低減する観点から、第２周線３０の降伏応力は１８００Ｎ／ｍｍ２以上２０００Ｎ／ｍｍ２以下とすることが好ましい。
　（５）撚り線の製造方法
　次に、本実施の形態における撚り線１の製造方法の一例について説明する。図６を参照して、本実施の形態における撚り線１の製造方法では、まず工程（Ｓ１０）として鋼線準備工程が実施される。この工程（Ｓ１０）では、所望の形状および機械的性質を有し、適切な成分組成の鋼からなる鋼線である中心線１０、第１周線２０および第２周線３０が準備される。具体的には、たとえば適切な成分組成の鋼からなる鋼線が準備され、必要に応じて伸線加工が実施されることにより、中心線１０、第１周線２０および第２周線３０が準備される。
　次に、工程（Ｓ２０）として撚り加工工程が実施される。この工程（Ｓ２０）では、工程（Ｓ１０）において準備された中心線１０、第１周線２０および第２周線３０が図１および図２に基づいて説明した位置関係となるように撚り合わされる。
　次に、工程（Ｓ３０）として圧縮工程が実施される。この工程（Ｓ３０）では、工程（Ｓ２０）において中心線１０、第１周線２０および第２周線３０が撚り合わされて得られた撚り線１に対して、径方向に圧縮する圧縮加工が実施される。図７および図８は、圧縮工程を実施するための装置の概略を示している。図７は互いに垂直なＸ軸方向およびＹ軸方向に垂直なＺ軸方向から見た圧縮加工装置の概略平面図である。図８は互いに垂直なＸ軸方向およびＺ軸方向に垂直なＹ軸方向から見た圧縮加工装置の概略平面図である。圧縮加工装置９０は、第１ローラ９１と、第２ローラ９２と、第３ローラ９３と、第４ローラ９４とを含んでいる。
　図７および図８を参照して、工程（Ｓ２０）において得られた撚り線１は、矢印γに沿って直線状の形状を維持しつつ長手方向（Ｘ軸方向）に搬送される。このように搬送される撚り線１に外周面において接触するように、第１ローラ９１、第２ローラ９２、第３ローラ９３および第４ローラ９４が配置される。
　より具体的には、撚り線１の径方向（Ｚ軸方向）において撚り線１を挟んで互いに反対側となるように第１ローラ９１と第２ローラ９２とが配置される。Ｘ軸方向において、第１ローラ９１と第２ローラ９２とは交互に配置される。第１ローラ９１および第２ローラ９２の下流側に、第３ローラ９３と第４ローラ９４とが配置される。撚り線１の径方向（Ｙ軸方向）において撚り線１を挟んで互いに反対側となるように第３ローラ９３と第４ローラ９４とが配置される。Ｘ軸方向において、第３ローラ９３と第４ローラ９４とは交互に配置される。
　そして、撚り線１がＸ軸方向に搬送されつつ、第１ローラ９１および第２ローラ９２がＺ軸方向に交互に押し付けられた後、第３ローラ９３および第４ローラ９４がＹ軸方向に交互に押し付けられる。これにより、撚り線１は、Ｚ軸方向に圧縮された後、Ｙ軸方向に圧縮される。これにより、中心線１０と第１周線２０とが面接触し、かつ第１周線２０と第２周線３０とが面接触する状態となる。
　次に、工程（Ｓ４０）として張力導入工程が実施される。この工程（Ｓ４０）では、工程（Ｓ３０）が実施された撚り線１に対して、長手方向に張力が付与される。これにより、撚り線１が伸直される。その後、必要に応じて熱処理工程（Ｓ５０）が実施された後、巻取り工程（Ｓ６０）が実施されることにより、本実施の形態の撚り線１が完成する。工程（Ｓ５０）における熱処理としては、たとえばブルーイング熱処理を実施することができる。
　（６）撚り線の用途
　次に、撚り線１の用途の一例について説明する。撚り線１は、以下に説明するように、たとえば炭鉱において使用することができる。図９を参照して、炭層８３と、炭層８３以外の領域である非炭層８２とが存在する炭鉱８０において、まず炭層８３に坑道８１を形成する。次に、坑道８１の上面８１Ｂから炭層８３を貫通し、非炭層８２に到達する穴８４を形成する。形成された穴８４には、エポキシ樹脂などの硬化樹脂（図示しない）を注入する。その後、穴８４に撚り線１が挿入される。硬化樹脂としては、たとえば数時間～数日程度で硬化するものを採用する。そうすると、撚り線１が穴８４内に固定される。そして、撚り線１が緊張され、坑道８１の上面に存在する穴８４の開口部付近にくさび部材７１が設置される。これにより、所定の引張応力が付与された状態で撚り線１が固定される。
　石炭の採取に際しては、たとえば坑道８１の上部に位置する炭層８３の下面の所望の領域に爆薬が仕掛けられ、発破されることにより、石炭が坑道８１の下面８１Ａ上に落下する。落下した石炭は、たとえば坑道８１の下面８１Ａ上を走行可能なホイルローダなどの作業機械７２により集められ、坑道８１の外部へと搬送される。ここで、坑道８１の上部に位置する炭層８３に引張応力を付与された撚り線１が設置されることにより、隣接する領域での発破の振動エネルギーが撚り線１の伸縮により吸収される。その結果、所望の領域以外の領域における炭層８３の崩落が抑制され、石炭の採取を安全かつスムーズに進めることができる。なお、本実施の形態においては、坑道８１の上部に位置する炭層８３に撚り線１が設置される場合について説明したが、撚り線１は、たとえば坑道８１の側壁に設置され、側壁の崩落を抑制する目的で使用されてもよい。また、撚り線１の用途は炭鉱での使用に限られず、振動などのエネルギーの吸収を目的とした用途に、広く使用することができる。
　（実施の形態２）
　次に、本発明の他の実施の形態である実施の形態２について説明する。実施の形態２における撚り線は、基本的には実施の形態１の場合と同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、実施の形態２の撚り線は、実施の形態１の場合と鋼線の配置において異なっている。
　図１０および図１１ならびに図１および図２を参照して、実施の形態２の撚り線１は、中心線１０と、複数の（６本の）第１周線２０と、複数の（６本の）太径第２周線３１と、複数の（６本の）細径第２周線３２とを備えている。中心線１０の直径は、第１周線２０の直径と同等である。太径第２周線３１の直径は、第１周線２０の直径よりも大きい。細径第２周線３２の直径は、第１周線２０の直径よりも小さい。複数の第１周線２０の直径は同一である。複数の太径第２周線３１の直径は同一である。複数の細径第２周線３２の直径は同一である。
　中心線１０の外周面に接触し、中心線１０の外周側を取り囲むように、６本の第１周線２０が環状に並べて配置されている。隣り合う第１周線２０同士は、互いに接触している。第１周線２０の外周面に接触し、第１周線２０が配置される領域の外周側を取り囲むように太径第２周線３１と細径第２周線３２とが交互に配置されている。隣り合う太径第２周線３１と細径第２周線３２とは、互いに接触している。太径第２周線３１および細径第２周線３２は、中心線１０および第１周線２０よりも降伏応力が大きい。
　次に、図１２～図１４を参照して、中心線１０と第１周線２０との接触状態、第１周線２０と太径第２周線３１および細径第２周線３２との接触状態について説明する。図１２は、撚り線１の長手方向に垂直な断面のうち、中心線１０と第１周線２０との接触部を拡大して示す概略断面図である。図１３は、撚り線１の長手方向に垂直な断面のうち、太径第２周線３１と第１周線２０との接触部を拡大して示す概略断面図である。図１４は、撚り線１の長手方向に垂直な断面のうち、細径第２周線３２と第１周線２０との接触部を拡大して示す概略断面図である。
　図１２を参照して、実施の形態２の撚り線１の長手方向に垂直な断面において、中心線１０の外周面１０Ａと各第１周線２０の外周面２０Ａとは、長さα４にわたって接触している。すなわち、中心線１０の外周面１０Ａと各第１周線２０の外周面２０Ａとは面接触している。本実施の形態において、各第１周線２０の外周のうち中心線１０と接触している領域の割合は５％以上１０％以下である。すなわち、各第１周線２０の外周長さに対する長さα４の割合は５％以上１０％以下である。
　第１周線２０の外周面２０Ａの硬度は、中心線１０の外周面１０Ａの硬度と同等である。そのため、各第１周線２０と中心線１０とが同等程度変形して各第１周線２０と中心線１０とが面接触している。その結果、中心線１０の外周面１０Ａのうち第１周線２０と接触する領域は平坦な状態となっている。中心線１０の第１周線２０との接触による径方向における変形量（接触領域と接触領域以外の領域との半径との差）α３は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となっている。
　図１３を参照して、撚り線１の長手方向に垂直な断面において、各第１周線２０の外周面２０Ａと一の太径第２周線３１の外周面３１Ａとは、長さβ４にわたって接触している。すなわち、第１周線２０の外周面２０Ａと太径第２周線３１の外周面３１Ａとは面接触している。本実施の形態において、第１周線２０の外周のうち一の太径第２周線３１と接触している領域の割合は５％以上１０％以下である。すなわち、各第１周線２０の外周長さに対する長さβ４の割合は５％以上１０％以下である。
　太径第２周線３１の外周面３１Ａの硬度は、第１周線２０の外周面２０Ａの硬度よりも高い。そのため、太径第２周線３１が第１周線２０に対して押し込まれるように、太径第２周線３１と第１周線２０とが面接触している。その結果、第１周線２０の外周面２０Ａのうち太径第２周線３１と接触する領域は凹形状となっている。第１周線２０の太径第２周線３１との接触による径方向における変形量（接触領域と接触領域以外の領域との半径との差）β３は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となっている。
　図１４を参照して、撚り線１の長手方向に垂直な断面において、各第１周線２０の外周面２０Ａと一の細径第２周線３２の外周面３２Ａとは、長さβ６にわたって接触している。すなわち、第１周線２０の外周面２０Ａと細径第２周線３２の外周面３２Ａとは面接触している。本実施の形態において、第１周線２０の外周のうち一の細径第２周線３２と接触している領域の割合は５％以上１０％以下である。すなわち、各第１周線２０の外周長さに対する長さβ６の割合は５％以上１０％以下である。
　細径第２周線３２の外周面３２Ａの硬度は、第１周線２０の外周面２０Ａの硬度よりも高い。そのため、細径第２周線３２が第１周線２０に対して押し込まれるように、細径第２周線３２と第１周線２０とが面接触している。その結果、第１周線２０の外周面２０Ａのうち細径第２周線３２と接触する領域は凹形状となっている。第１周線２０の細径第２周線３２との接触による径方向における変形量（接触領域と接触領域以外の領域との半径との差）β５は０．３ｍｍ以上１．５ｍｍ以下となっている。
　本実施の形態の撚り線１によっても、上記実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができる。また、本実施の形態の撚り線１によれば、第１周線２０が配置される領域の外周側を取り囲むように太径第２周線３１と細径第２周線３２とが交互に配置されることにより、撚り線１の長手方向に垂直な断面の外形形状を真円に近づけることができる。一方、実施の形態１の撚り線１によれば、細径第２周線３２を採用する必要が無く、線径の大きい第２周線３０を採用することが可能であるため、撚り線１の伸縮時における中心線１０および第１周線２０の座屈を第２周線３０によって抑制することが容易となる。
　本願の撚り線を作製し、伸縮によるエネルギー吸収を確認する実験を行った。実験の手順は以下の通りである。
　まず、上記実施の形態１と同様の構成を有する撚り線１を作製した。中心線１０、第１周線２０および第２周線３０の外径は、それぞれ５．０４ｍｍ、２．５７ｍｍおよび４．５３ｍｍとした。撚り線１の外径（長手方向に垂直な断面に対する外接円の直径）は１８ｍｍとした。中心線１０および第１周線２０としては、ＪＩＳ規格Ｇ３５０５に規定される軟鋼線材を採用した。第２周線３０としては、ＪＩＳ規格Ｇ３５３６に規定されるＰＣ鋼線を採用した。この撚り線１に対して引張試験を実施した結果、破断荷重は３７１ｋＮ、破断時の伸びは７．８％であった。
　そして、撚り線１の伸縮を繰り返し、延びと引張荷重との関係の挙動を確認する実験を実施した。この実験において、撚り線１には引張荷重が付与されている状態を維持した。引張荷重の上限は、上記引張試験の結果得られた第２周線３０の弾性範囲の上限である２７５．０ｋＮとした。引張荷重の下限は３６．４ｋＮとした。実験の結果を図１５に示す。
　図１５を参照して、撚り線１の伸縮により、伸びと引張荷重との関係において図５の場合と同様のループが形成されている。このことから、撚り線１の伸縮によりエネルギー吸収が達成できることが確認される。
　今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、どのような面からも制限的なものではないと理解されるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、請求の範囲によって規定され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　撚り線、１０　中心線、１０Ａ　外周面、２０　第１周線、２０Ａ　外周面、３０　第２周線、３０Ａ　外周面、３１　太径第２周線、３１Ａ　外周面、３２　細径第２周線、３２Ａ　外周面、７１　くさび部材、７２　作業機械、
８０　炭鉱、８１　坑道、８１Ａ　下面、８１Ｂ　上面、８２　非炭層、８３　炭層、８４　穴、９０　圧縮加工装置、９１　第１ローラ、９２　第２ローラ、９３　第３ローラ、９４　第４ローラ。

Claims (14)

  1. 　複数の鋼線が撚り合わされた撚り線であって、
    　長手方向に垂直な断面において、
    　前記鋼線である中心線と、
    　前記鋼線であって、前記中心線に接触し、前記中心線の外周側を取り囲むように並べて配置される複数の第１周線と、
    　前記鋼線であって、前記第１周線に接触し、前記第１周線が配置される領域の外周側を取り囲むように並べて配置され、前記中心線および前記第１周線よりも降伏応力が大きい複数の第２周線と、を備え、
    　前記中心線と前記第１周線とは面接触しており、
    　前記第１周線と前記第２周線とは面接触している、撚り線。
  2. 　前記複数の第１周線は９本の前記第１周線から構成され、
    　前記複数の第２周線は９本の前記第２周線から構成される、請求項１に記載の撚り線。
  3. 　前記中心線の前記第１周線との接触による径方向における変形量は０．３ｍｍ以上である、請求項１または請求項２に記載の撚り線。
  4. 　前記中心線の前記第１周線との接触による径方向における変形量は１．５ｍｍ以下である、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の撚り線。
  5. 　前記第１周線の前記第２周線との接触による径方向における変形量は０．３ｍｍ以上である、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の撚り線。
  6. 　前記第１周線の前記第２周線との接触による径方向における変形量は１．５ｍｍ以下である、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の撚り線。
  7. 　長手方向に垂直な断面において、前記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち前記中心線と接触している領域の割合は５％以上である、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の撚り線。
  8. 　長手方向に垂直な断面において、前記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち前記中心線と接触している領域の割合は１０％以下である、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の撚り線。
  9. 　長手方向に垂直な断面において、前記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち、前記複数の第２周線のうち一の前記第２周線と接触している領域の割合は５％以上である、請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の撚り線。
  10. 　長手方向に垂直な断面において、前記複数の第１周線のそれぞれの外周のうち、前記複数の第２周線のうち一の前記第２周線と接触している領域の割合は１０％以下である、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の撚り線。
  11. 　前記中心線、前記第１周線および前記第２周線の外周面の面粗さはＲａで０．５μｍ以上である、請求項１～請求項１０のいずれか１項に記載の撚り線。
  12. 　前記中心線、前記第１周線および前記第２周線の外周面の面粗さはＲａで１０μｍ以下である、請求項１～請求項１１のいずれか１項に記載の撚り線。
  13. 　前記中心線および前記第１周線の降伏応力は２００Ｎ／ｍｍ２以上６００Ｎ／ｍｍ２以下である、請求項１～請求項１２のいずれか１項に記載の撚り線。
  14. 　前記第２周線の降伏応力は１８００Ｎ／ｍｍ２以上２３００Ｎ／ｍｍ２以下である、請求項１～請求項１３のいずれか１項に記載の撚り線。
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