高強度ワイヤロープ
【課題】ロープ心の早期断線を防ぎ、破断荷重を向上することが可能な高強度ワイヤロープを提供する。
【解決手段】高強度ワイヤロープ１は、異形ストランドからなる心ストランド４がより合わされたロープ心２と、当該ロープ心２の周囲により合わされた複数の側ストランド３とを備えており、心ストランド４の外周面４ａの曲率半径は側ストランド３の最外層の素線の外周面の曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線５〜７と側ストランドの最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されている。
【解決手段】高強度ワイヤロープ１は、異形ストランドからなる心ストランド４がより合わされたロープ心２と、当該ロープ心２の周囲により合わされた複数の側ストランド３とを備えており、心ストランド４の外周面４ａの曲率半径は側ストランド３の最外層の素線の外周面の曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線５〜７と側ストランドの最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン等の荷役機械用ロープなどに適用可能な高強度ワイヤロープに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤロープの破断荷重ＢＬは、ワイヤロープを構成する素線の集合引張強さσｗと、ワイヤロープの断面積Ｓ，および、より減り率ρによって、以下の式１のように表される。
ＢＬ＝（１００−ρ）×σｗ×Ｓ／１００ （式１）
従来、ワイヤーロープ素線としては、φ３．０ｍｍ以下の素線が頻繁に使用されており、その素線引張強さは、１．９１０ＭＰａ以下程度であり、このような素線を得るため、炭素含有量を０．４０〜０．９０重量％程度の原料線を使用し、伸線加工時の減面率（すなわち、断面積の減少率）が８０〜９０％程度の伸線加工が行われている。
【０００３】
ここで、ワイヤロープの破断荷重ＢＬを高くするためには、ワイヤロープを構成する素線の集合引張強さσｗを大きくする必要がある。
【０００４】
とくに、特許文献１に記載されている高強度ワイヤロープのように、引張強さが２０００ＭＰａを越えるような素線を得ようとする場合には、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材を使用したり、あるいは減面率が９０％を上回る伸線加工を行う必要がある。従来では、ワイヤロープ用の素線を高強度化するために、キリング加工および伸線加工時の冷却・線温管理などの公知技術を組み合わせることにより、減面率を９５％まで高くすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、クレーン等の荷役機械用ワイヤロープには、素線をより合わせたストランドを、さらにより合わせたワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ（Independent Wire Rope Coreの略））を使用したＩＷＲＣワイヤロープが使用されている。例えばＩＷＲＣワイヤロープの従来例として、図５にはＩＷＲＣ６×Ｆｉ（２９）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープ１００が示され、図６にはＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープ２００が示されている。これらのＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００は、ＩＷＲＣ１０１の周囲にそれぞれ複数の側ストランド１０２または１０３がより合わされている。
【０００７】
しかし、このような従来のＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００は、ロープ心であるＩＷＲＣ１０１が凹凸の大きい外周面を有する断面構造になっている。さらに、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａと側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａとのよりの長さ（すなわち、図７（ａ）、（ｂ）で示されるように、素線１０１ａがらせん状により合わされて１つのストランド１０１ｂを形成するときに当該素線１０１ａが１周するために必要な長さＰ（１ピッチ））を比較した場合、素線１０１ａと素線１０２ａまたは１０３ａとのよりの長さが異なるため、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａと側ストランド１０２の素線１０２ａ（または側ストランド１０３の素線１０３ａ）とが点接触またはそれに近い接触状態になる（図８参照）。
【０００８】
そのため、上記のＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００の全体に引張荷重が作用した際に、当該ワイヤロープ１００、２００の内部に高い圧力が作用し、図９に示されるように、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａが側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａによって局部的に曲げられて圧痕が生じるおそれがある。その結果、側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａと比較して細いＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａが当該素線１０２ａ、１０３ａよりも早く断線するおそれがある。ＩＷＲＣ１０１が早期に断線した場合、図１０の曲線Ａのようにワイヤロープの破断荷重ａは、ＩＷＲＣ１０１が早期に断線しないでワイヤロープ全体がほぼ同時に破断した場合の曲線Ｂにおける破断荷重ｂよりも大幅に低くなる傾向にあるので、ワイヤロープ破断荷重の向上が難しい。
【０００９】
すなわち、ワイヤロープの構造上、ＩＷＲＣ（ワイヤロープ状のロープ心）の長さは、ワイヤロープを展開した際の側ストランドの長さと比較して短い。そのため、ワイヤロープに引張荷重が作用する際に、側ストランドに対するＩＷＲＣの伸びが不十分である場合、側ストランドとＩＷＲＣが同時に破断に至らず、図１０の曲線ＡのようにＩＷＲＣが比較的低い荷重で早期に断線を起こすおそれがある。
【００１０】
また、上記のように公知の伸線加工技術等によってワイヤロープ用素線を高強度化することは可能であるが、素線を高強度化するのに伴って、伸線加工後の素線の靭延性が低下する傾向がある。そのため、素線の靭延性の低下によって、各素線をより合わせてワイヤロープを製造する際のより減り率ρは大きくなる。したがって、高いワイヤロープ破断荷重を得られないおそれがある。
【００１１】
さらに、素線を高強度化した場合には、一般的に、使用期間中に経時的に進行するひずみ時効の影響が顕著に現れる傾向がある。ひずみ時効が進行すれば、ワイヤロープを構成する素線の靭延性の低下を引き起こし、より減り率が大きくなるので、高いワイヤロープ破断荷重を得られないおそれがある。
【００１２】
なお、ひずみ時効とは、例えば、伸線加工中の温度上昇により、鋼材のパーライト組織中のセメンタイトから溶出した炭素原子が鋼材中を拡散し、伸線加工時に導入される転位周辺のひずみ場（コットレル雰囲気）に集積して転位を固着し、鋼材の塑性変形能を下げるため、ワイヤロープ素線の靭延性の低下を引き起こすものである。この炭素原子の拡散は、室温（２０℃前後）程度でも充分に起こるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ロープ心の早期断線を防ぎ、破断荷重を向上することが可能な高強度ワイヤロープを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するためのものとして、本発明の高強度ワイヤロープは、複数の素線がより合わされて形成された心ストランドを複数本より合わせて形成されたロープ心と、複数の素線がより合わされて形成された側ストランドであって、前記ロープ心の周囲により合わされた複数の側ストランドとを備えており、前記心ストランドは、滑らかな外周面を有しており、前記心ストランドの外周面における曲率半径は、前記側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、前記ロープ心の素線と前記側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が、９０％以下である、ことを特徴とする、
かかる構成によれば、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有しており、心ストランドの外周面における曲率半径は、側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きいので、ワイヤロープ全体に引張荷重が作用する際も、従来のワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）の場合と比較して、ワイヤロープ内部で発生する圧力をロープ心を構成する心ストランドの滑らかな外周面で分散できるので、ロープ心の素線に局部的な曲げによる圧痕が生じるおそれが低くなる。その結果、ロープ心が側ストランドと比較して低い荷重で早期に断線するおそれが低くなる。
【００１５】
さらに、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ロープ心を構成する各素線を、上記の設定範囲を満たすように当該素線の減面率（伸線加工度）を低く抑えて伸線加工をすることにより、ロープ心の伸びを維持することが可能になり、ロープ心が早期に破断するおそれがさらに低くなる。
【００１６】
また、上記のように、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有し、当該外周面における曲率半径が側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、かつ、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ワイヤロープの破断荷重を高くするために、ワイヤロープを構成する素線の引張強さを高くしたことによって素線の靭延性が低下したとしても、より減り率の増大を抑えることが可能であり、かつ、ロープ心の早期断線を抑制することができる。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００１７】
さらに、上記のように、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有し、当該外周面における曲率半径が側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、かつ、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ひずみ時効の進行により、ワイヤロープの各素線の靭延性が時間経過とともに低下した場合でも、より減り率の増大を抑えることが可能であり、かつ、ロープ心の早期断線を抑制することができる。これにより、ひずみ時効が進行した場合でも、ワイヤロープの破断荷重を向上させることが可能である。
【００１８】
また、前記ロープ心の前記素線の少なくとも一部は、丸形断面形状でない断面形状を有する異形線からなり、前記心ストランドの前記外周面は、前記異形線の外周面によって構成されているのが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、心ストランドの滑らかな外周面が異形線の外周面によって構成されているので、従来の異形線の製造技術によってロープ心の平坦な外周面を容易に形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の高強度ワイヤロープによれば、ロープ心の早期断線を防ぎ、破断荷重を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係わる高強度ワイヤロープの断面図である。
【図２】図１の異形ロープからなるロープ心の断面図である。
【図３】本発明の比較例である従来のワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）を有するワイヤロープの断面図である。
【図４】図３のＩＷＲＣの断面図である。
【図５】従来のＩＷＲＣワイヤロープの一例である、ＩＷＲＣ６×Ｆｉ（２９）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープの断面図である。
【図６】従来のＩＷＲＣワイヤロープの他の例である、ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープの断面図である。
【図７】よりの長さ（１ピッチ）を説明するための説明図であって、（ａ）は心ストランドの側面図、（ｂ）は心ストランドの断面図である。
【図８】ロープ心の素線と側ストランドの素線とが点接触している状態を示す拡大斜視図である。
【図９】ロープ心の素線が側ストランドの素線によって局部的に曲げられた状態を示す拡大斜視図である。
【図１０】ワイヤロープの引張荷重と伸びとの関係を示すグラフである。
【図１１】ひずみ時効の進行によるワイヤロープ破断荷重の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態に係る高強度ワイヤロープ（以下、ワイヤロープという）１は、図１に示されるように、ロープ心２と、当該ロープ心２の周囲により合わされた複数の側ストランド３とから構成されている。本実施形態では、６本の側ストランド３が１本のロープ心２の周囲により合わされているが、側ストランド３の本数や構造については本発明ではとくに限定されない。
【００２４】
ロープ心２は、図２に示されるように、７本の心ストランド４からなる。これらの心ストランド４は、それぞれ滑らかな外周面４ａを有しており、いわゆる異形ストランドからなる。これら７本の心ストランド４のうちの１本の心ストランド４をロープ心の芯として、他の６本の心ストランド４がそのロープ心の芯の周囲により合わされることにより、ロープ心２が構成されている。
【００２５】
それぞれの心ストランド４は、複数の素線５、６、７がより合わされて形成されている。具体的には、中心の素線５の周囲に２層目の素線６が複数本より合わされ、さらにその周囲に３層目の素線７がより合わされることにより、心ストランド４を構成している。
【００２６】
心ストランド４の最外周の素線７は、丸形断面形状でない略台形断面形状の異形線からなる。異形線からなる素線７は、例えば、丸形断面形状の原料線を２層目の素線６の周囲により合わせてストランドとして、このストランドを当該ストランドの外接円の外径より若干小さい口径を有する丸穴ダイスに通すことによって、最外層にある丸形断面形状の原料線を外側から押圧して略台形断面形状に変形させてその外周面の曲率半径を変形前の曲率半径よりも大きくすることによって得られる。このとき、心ストランド４の外周面４ａは、変形前のストランドに比べて比較的滑らかな略円筒面状に形成される。つまり、ストランドは、最外周の素線が周方向に配列される構成なので、ストランドの外周面は凹凸形状になるが、心ストランド４ではこの凹凸形状に比べ比較的滑らかな外周面となる。なお、素線７として、あらかじめ略台形断面形状をした異形線からなる原料線を用いてもよい。
【００２７】
それぞれの心ストランド４は、異形線である素線７を含む複数の素線５〜７がより合わされて構成された異形ストランドからなる。そして、ロープ心２は、異形ストランドからなる心ストランド４がより合わされて構成された７×Ｐ・Ｓ（１９）の構造の異形ロープからなる。
【００２８】
これにより、上記のようなロープ心２の平坦な外周面２ａは、異形線からなる最外周の素線７の外周面によって構成される。
【００２９】
図１に示されるように、複数の側ストランド３は、複数の素線８、９、１０、１１、１２がより合わされて形成されている。具体的には、本実施形態の側ストランド３は、３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランドであり、中心の素線８の周囲に２層目の素線９がより合わされ、さらにその周囲に３層目の素線１０およびフィラー用の素線１１がより合わされ、さらにその周囲に４層目の素線１２がより合わされることにより、側ストランド３を構成している。
【００３０】
本実施形態のワイヤロープ１では、ロープ心２を構成する心ストランド４が比較的滑らかな外周面４ａを有しており、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径は、側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きいので、心ストランド４の滑らかな外周面４ａと側ストランド３の最外周の素線１２の外周面１２ａとが線接触している。
【００３１】
そして、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれ（好ましくは最外層の素線７）と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下になるように設定されている。
【００３２】
ロープ心２の各素線５〜７および側ストランド３の最外層の素線１２は、例えば、同じ原料線を伸線加工して製造され、引張強さが２０００〜２５００ＭＰａである高強度の線材が用いられる。ロープ心２の各素線５〜７および側ストランド３の最外層の素線１２の引張強さは、伸線加工時の減面率を変えることにより調整することが可能である。ロープ心２の各素線５〜７の減面率は、側ストランド３の最外層の素線１２の減面率よりも低くなるように調整して、上記のように、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれと側ストランド３の最外層の素線１２との素線強度比が９０％以下になるように設定することが可能である。これにより、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれは、側ストランド３の最外層の素線１２の引張強さの９０％以下に抑えられ、ロープ心２の伸びが確保されている。
【００３３】
上記のように構成された本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、以下のような特徴を有する。
【００３４】
（１）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、ロープ心２を構成する心ストランド４が滑らかな外周面４ａを有しており、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径は、側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きいので、ワイヤロープ１全体に引張荷重が作用する際も、従来のワイヤロープ状のロープ心（図３〜４に示されるＩＷＲＣ３２）の場合と比較して、ワイヤロープ１内部で発生する圧力をロープ心２を構成する心ストランド４の比較的滑らかな外周面４ａで分散できるので、ロープ心２の素線５〜７に局部的な曲げによる圧痕が生じるおそれが低くなる。その結果、ロープ心２が側ストランド３と比較して低い荷重で早期に断線するおそれが低くなる。
【００３５】
さらに、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれと側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ロープ心２を構成する各素線を、上記の設定範囲を満たすように当該素線の減面率（伸線加工度）を低く抑えて伸線加工をすることにより、ロープ心２の伸びを維持することが可能になり、ロープ心２が早期に破断するおそれがさらに低くなる。
【００３６】
（２）
また、本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、上記のように、ロープ心２を構成する心ストランド４が比較的滑らかな外周面４ａを有し、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径が側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線５〜７と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ワイヤロープ１の破断荷重を高くするために、ワイヤロープ１を構成する素線５〜１２（とくに、側ストランド３の最外層の素線１２）の引張強さを高くしたことによって素線の靭延性が低下したとしても、後述するより減り率の増大を（例えば２０％以下に）抑えることが可能であり、かつ、ロープ心２の早期断線を抑制することができる。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００３７】
（３）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、上記のように、ロープ心２を構成する心ストランド４が滑らかな外周面４ａを有し、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径が側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線と側ストランド３の素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ひずみ時効の進行により、ワイヤロープ１の各素線の靭延性が低下した場合でも、より減り率の増大を（例えば２０％以下に）抑えることが可能であり、かつ、ロープ心２の早期断線を抑制することができる。これにより、ひずみ時効が進行した場合でも、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００３８】
（４）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、心ストランド４の滑らかな外周面４ａが異形線７の外周面によって構成されているので、従来の異形線７の製造技術によってロープ心２の平坦な外周面２ａを容易に形成することが可能である。
【００３９】
（５）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、心ストランド４は、異形線７を含む複数の素線がより合わされて構成された異形ストランドからなるので、各心ストランド４の外周面４ａは、異形線７によって滑らかな略円筒面状に形成することが可能である。そして、滑らかな外周面４ａを有するこれら心ストランド４同士をより合わせて異形ロープからなるロープ心２を構成することにより、ロープ心２内部においても、心ストランド４同士の接触による圧力を分散することができるので、ロープ心２の早期断線を抑えることが可能である。
【００４０】
（６）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、ロープ心２の各素線５〜７の破断荷重および側ストランド３の各素線８〜１２の破断荷重の合計である集合破断荷重をＢｗ、ワイヤロープ１全体の破断荷重である実際破断荷重をＢとして、より減り率Ｌｓ＝（１−Ｂ／Ｂｗ）×１００で表される場合において、当該より減り率Ｌｓが２０％以下であるように設定されるのが好ましい。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重をより向上させることが可能である。
【００４１】
（変形例）
上記実施形態では、ロープ心２の素線５〜７と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比を素線強度比として、当該素線強度比が９０％以下に設定されている例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロープ心２の各素線５〜７と側ストランド３の素線８〜１２のうちのいずれか１本またはそれら全部との引張強さの比を素線強度比として設定してもよい。
［実施例］
【００４２】
つぎに、本発明の実施形態に係るワイヤロープ１についての強度試験について説明する。
【００４３】
＜実験前の準備段階＞
ここで、上記の本実施形態に係るワイヤロープ１（後段の表２〜３に示される実施例１〜２に対応するワイヤロープ）は、以下のような手順で製造した。
【００４４】
まず原料線を伸線する前に鉛パテンチングの処理を行う。鉛パテンチングでは、原料線を加熱した後に鉛浴で急冷して焼入れを行う。
【００４５】
ついで、鉛パテンチング後の素線を伸線する。
【００４６】
その後、素線をより合わせて心ストランドを形成した後、上記実施形態のように、心ストランドを丸穴ダイスに通す。これにより、心ストランドの最外層の素線を略断面形状に変形させて、滑らかな外周面を有する異形ストランドになるように心ストランドを成形加工する。
【００４７】
ついで、複数の心ストランドをより合わせて異形ロープ心を形成する。
【００４８】
また、異形ロープ心の形成と並行して、鉛パテンチング後の素線を伸線しより合わせて複数の側ストランドを形成する。
【００４９】
最後に異形ロープ心の周囲に複数の側ストランドをより合わせることにより、異形ロープ心を有するワイヤロープが完成する。
【００５０】
なお、後段の表２〜３に示される比較例１〜４のワイヤロープも、鉛パテンチング後の素線を伸線しより合わせてロープ心および側ストランドを形成し、当該側ストランドをロープ心の周囲により合わせることにより製造される。
【００５１】
（Ｉ）供試材
原料線として、以下の表１に示すように、比較例１〜４のための比較材、および実施例１〜２のための実施材、を用いて比較例１〜４および実施例１〜２のためのワイヤロープを製作した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
（ＩＩ）伸線加工
上記の表１に示す原料線に鉛パテンチングを施した後、それぞれの原料線を以下の表２に示される減面率でそれぞれ伸線加工することにより、当該表２に示す素線引張強さを有するワイヤロープ素線（すなわち、ロープ心の素線および側ストランドの外層素線）を得た。なお、ワイヤロープの素線特性評価は、ＪＩＳ Ｇ ３５２５に準拠し、引張試験、捻回試験、および巻解試験をそれぞれ実施した。
【００５４】
【表２】
【００５５】
（III）試験用のワイヤロープの製造
上記の表２に示されるワイヤロープ素線を使用して、実施例１〜２のために、本実施形態のワイヤロープ１（図１〜２参照）を上記の構成で製造した。
【００５６】
また、本発明の比較例として比較例１〜４のためのＩＷＲＣワイヤロープ３１（図３〜４参照）を製造した。
【００５７】
ここで、図３〜４に示される比較例のＩＷＲＣワイヤロープ３１の構造は、ワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）３２の周囲に３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランド３３が６本より合わされたＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有している。ここでは、ＩＷＲＣ３２は、７本の心ストランド３４がより合わさって構成されている。各心ストランド３４は、丸形断面形状の素線３５〜３６によってより合わされて構成されている。具体的には、中心の素線３５の周囲に複数の素線３６がより合わされることにより、心ストランド３４が構成される。側ストランド３３は、３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランドであり、上記の図１に示される側ストランド３と同じ構造を有する。
【００５８】
上記のように構成された比較例のＩＷＲＣワイヤロープ３１では、図４に示されるように、ＩＷＲＣ３２の外周面３２ａは、最外周の素線３６の曲面によって、上記実施形態の平坦な外周面２ａ（図２参照）と比較して凹凸が大きくなっている。
【００５９】
（ＩＶ）ワイヤロープの静引張試験
上記の表２に示されるワイヤロープ素線を使用して製造された比較例１〜４にかかるＩＷＲＣワイヤロープ３１（図３〜４参照）と、本発明の実施例１〜２にかかるワイヤロープ１（図１〜２参照）とを、それぞれ静引張試験を行った。
【００６０】
その試験結果は、以下の表３の通りである。
【００６１】
【表３】
【００６２】
（Ｖ）試験結果
（表２〜３の製作ロープＮｏ．１）比較例１のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が８７％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９６％（表２参照）のロープである。
【００６３】
このロープは、時効促進処理（すなわち、ワイヤロープを加熱してひずみ時効を促進する処理。詳細については後段で述べる）の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９８％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線は生じていないと考えられる。しかし、ストランド外層素線の引張強さが低いため、ワイヤロープ破断荷重ＢＬが低かった（表３参照）。
【００６４】
（同製作ロープＮｏ．２）比較例２のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が９３％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９９％（表２参照）のロープである。
【００６５】
このロープは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の８７％以下であるので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる。特に時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線荷重が低く、ワイヤロープ破断荷重ＢＬは時効促進処理を行わない場合に比べて低かった（表３参照）。
【００６６】
（同製作ロープＮｏ．３）比較例３のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が９２％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が８６％（表２参照）のロープである。
【００６７】
このロープは、時効促進処理を行わない場合は、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９７％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。一方、時効促進処理を行った場合は、ワイヤロープ破断荷重ＢＬが時効促進処理を行わない場合に比べてほとんど変化していないものの、ロープ心の早期断線荷重がワイヤロープ破断荷重の６３％程度まで低下しているので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる（表３参照）。
【００６８】
（同製作ロープＮｏ．４）比較例４のワイヤロープは、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材を素線として使用し、かつ、ロープ心としてＩＷＲＣを有している。ストランド外層素線の減面率が８７％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９９％（表２参照）のロープである。
【００６９】
このロープは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の８１％以下であるので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる。特に時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線荷重が低い。しかし、時効促進処理を行わない場合のワイヤロープ破断荷重ＢＬは９９３ｋＮであり、比較例１〜４の中で２番目に高い（表３参照）。
【００７０】
（同製作ロープＮｏ．５）実施例１のワイヤロープは、ロープ心として異形ロープ心を有しており、ストランド外層素線の減面率が９２％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が８５％（表２参照）のロープである。
【００７１】
このロープでは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９４％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。また、時効促進処理を行った場合では、上記比較例１〜４を上回る、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬ（１００１ｋＮ）を得ることができた（表３参照）。
【００７２】
（同製作ロープＮｏ．６）実施例２のワイヤロープは、上記実施例１と同様に、ロープ心として異形ロープ心を有しているが、ストランド外層素線の減面率が９１％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９０％（表２参照）のロープである。
【００７３】
このロープでは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９４％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。また、時効促進処理を行った場合では、実施例２のワイヤロープ破断荷重ＢＬ（９８３ｋＮ）は、上記実施例１よりは若干低いものの、上記比較例１〜４を上回っている（表３参照）。
【００７４】
（ＶＩ）試験結果の考察
比較例１（同製作ロープＮｏ．１）と比較例２（同製作ロープＮｏ．２）との比較により、ロープ心と側ストランド素線の減面率が９０％を超えるとロープ心の早期断線が発生し、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないことがわかった。
【００７５】
また、比較例２（同製作ロープＮｏ．２）と比較例３（同製作ロープＮｏ．３）との比較により、側ストランド素線の減面率が９０％以上を超える場合でも、ロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下にすることにより、時効促進処理を行わない場合はロープ心の早期断線は発生せず、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができることがわかった。しかし、時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線が生じ、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないこともわかった。
【００７６】
また、比較例２（同製作ロープＮｏ．２）と比較例４（同製作ロープＮｏ．４）との比較により、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材をしようすると、ロープ心と側ストランド素線の減面率を９０％以下としても、ロープ心の早期断線が発生し、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないことがわかった。
【００７７】
実施例１〜２（同製作ロープＮｏ．５〜６）を比較例１〜４（同製作ロープＮｏ．１〜４）と比較すれば、側ストランド素線の減面率が９０％を超えた場合でも、ロープ心として異形ロープ心を使用し、さらにロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下にすることにより、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線が発生しないことがわかった。また、時効促進処理が有る場合には、実施例１〜２のワイヤロープ破断荷重ＢＬは比較例１〜４のそれらよりも常に高くなることがわかった。
【００７８】
以上のことから、ワイヤロープ用素線を高強度化する際に、側ストランドの減面率が９０％を超える伸線加工を施した場合でも、実施例１〜２のワイヤロープのように、ロープ心として異形ロープ心を使用し、かつ、ロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下に設定することにより、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線は発生せず、とくに、時効促進処理が有る場合には高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができることがわかった。
【００７９】
（ひずみ時効および時効促進処理についての説明）
上記実験例では、ひずみ時効が高強度ワイヤロープに及ぼす影響を確認・評価する方法として、ワイヤロープ本体の加熱促進処理を実施した。この処理は、時効促進処理と呼ばれるものであり、具体的には以下のように行われる。
【００８０】
図１１に示されるように、実使用環境下における、従来の高強度ワイヤロープ本体のひずみ時効によるワイヤロープ破断荷重ＢＬの変化率の低下（図１１の曲線Ｃ参照）は、普通強度品であるワイヤロープにおける破断荷重ＢＬの変化率の上昇（図１１の曲線Ｄ参照）と同様に、１年間程度で収束している。そのため、室温で当該期間に生じる、ひずみ時効の原因となる、鋼材中の炭素原子の拡散を再現する目的で、処理温度を７５℃、処理時間を４８時間とした加熱促進処理（時効処理）を実施した。
【００８１】
なお、この時効促進処理条件については、以下の式２に示す鋼材中の炭素の拡散係数式を用い、室温にて当該期間に生じる炭素原子の拡散距離Ｄｔを算出し、Ｄｔ相当の拡散を再現するための処理温度および処理時間を決定した。
Ｄｔ＝３．９４×１０−７ｅｘｐ｛（８０．３ｋＪ／ｍｏｌ）／ＲＴ｝ｍ２／ｓ （式２）
【符号の説明】
【００８２】
１ ワイヤロープ
２ ロープ心
３ 側ストランド
４ 心ストランド
５、６、７、８、９、１０、１１、１２ 素線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン等の荷役機械用ロープなどに適用可能な高強度ワイヤロープに関する。
【背景技術】
【０００２】
ワイヤロープの破断荷重ＢＬは、ワイヤロープを構成する素線の集合引張強さσｗと、ワイヤロープの断面積Ｓ，および、より減り率ρによって、以下の式１のように表される。
ＢＬ＝（１００−ρ）×σｗ×Ｓ／１００ （式１）
従来、ワイヤーロープ素線としては、φ３．０ｍｍ以下の素線が頻繁に使用されており、その素線引張強さは、１．９１０ＭＰａ以下程度であり、このような素線を得るため、炭素含有量を０．４０〜０．９０重量％程度の原料線を使用し、伸線加工時の減面率（すなわち、断面積の減少率）が８０〜９０％程度の伸線加工が行われている。
【０００３】
ここで、ワイヤロープの破断荷重ＢＬを高くするためには、ワイヤロープを構成する素線の集合引張強さσｗを大きくする必要がある。
【０００４】
とくに、特許文献１に記載されている高強度ワイヤロープのように、引張強さが２０００ＭＰａを越えるような素線を得ようとする場合には、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材を使用したり、あるいは減面率が９０％を上回る伸線加工を行う必要がある。従来では、ワイヤロープ用の素線を高強度化するために、キリング加工および伸線加工時の冷却・線温管理などの公知技術を組み合わせることにより、減面率を９５％まで高くすることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、クレーン等の荷役機械用ワイヤロープには、素線をより合わせたストランドを、さらにより合わせたワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ（Independent Wire Rope Coreの略））を使用したＩＷＲＣワイヤロープが使用されている。例えばＩＷＲＣワイヤロープの従来例として、図５にはＩＷＲＣ６×Ｆｉ（２９）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープ１００が示され、図６にはＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープ２００が示されている。これらのＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００は、ＩＷＲＣ１０１の周囲にそれぞれ複数の側ストランド１０２または１０３がより合わされている。
【０００７】
しかし、このような従来のＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００は、ロープ心であるＩＷＲＣ１０１が凹凸の大きい外周面を有する断面構造になっている。さらに、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａと側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａとのよりの長さ（すなわち、図７（ａ）、（ｂ）で示されるように、素線１０１ａがらせん状により合わされて１つのストランド１０１ｂを形成するときに当該素線１０１ａが１周するために必要な長さＰ（１ピッチ））を比較した場合、素線１０１ａと素線１０２ａまたは１０３ａとのよりの長さが異なるため、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａと側ストランド１０２の素線１０２ａ（または側ストランド１０３の素線１０３ａ）とが点接触またはそれに近い接触状態になる（図８参照）。
【０００８】
そのため、上記のＩＷＲＣワイヤロープ１００、２００の全体に引張荷重が作用した際に、当該ワイヤロープ１００、２００の内部に高い圧力が作用し、図９に示されるように、ＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａが側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａによって局部的に曲げられて圧痕が生じるおそれがある。その結果、側ストランド１０２、１０３の素線１０２ａ、１０３ａと比較して細いＩＷＲＣ１０１の素線１０１ａが当該素線１０２ａ、１０３ａよりも早く断線するおそれがある。ＩＷＲＣ１０１が早期に断線した場合、図１０の曲線Ａのようにワイヤロープの破断荷重ａは、ＩＷＲＣ１０１が早期に断線しないでワイヤロープ全体がほぼ同時に破断した場合の曲線Ｂにおける破断荷重ｂよりも大幅に低くなる傾向にあるので、ワイヤロープ破断荷重の向上が難しい。
【０００９】
すなわち、ワイヤロープの構造上、ＩＷＲＣ（ワイヤロープ状のロープ心）の長さは、ワイヤロープを展開した際の側ストランドの長さと比較して短い。そのため、ワイヤロープに引張荷重が作用する際に、側ストランドに対するＩＷＲＣの伸びが不十分である場合、側ストランドとＩＷＲＣが同時に破断に至らず、図１０の曲線ＡのようにＩＷＲＣが比較的低い荷重で早期に断線を起こすおそれがある。
【００１０】
また、上記のように公知の伸線加工技術等によってワイヤロープ用素線を高強度化することは可能であるが、素線を高強度化するのに伴って、伸線加工後の素線の靭延性が低下する傾向がある。そのため、素線の靭延性の低下によって、各素線をより合わせてワイヤロープを製造する際のより減り率ρは大きくなる。したがって、高いワイヤロープ破断荷重を得られないおそれがある。
【００１１】
さらに、素線を高強度化した場合には、一般的に、使用期間中に経時的に進行するひずみ時効の影響が顕著に現れる傾向がある。ひずみ時効が進行すれば、ワイヤロープを構成する素線の靭延性の低下を引き起こし、より減り率が大きくなるので、高いワイヤロープ破断荷重を得られないおそれがある。
【００１２】
なお、ひずみ時効とは、例えば、伸線加工中の温度上昇により、鋼材のパーライト組織中のセメンタイトから溶出した炭素原子が鋼材中を拡散し、伸線加工時に導入される転位周辺のひずみ場（コットレル雰囲気）に集積して転位を固着し、鋼材の塑性変形能を下げるため、ワイヤロープ素線の靭延性の低下を引き起こすものである。この炭素原子の拡散は、室温（２０℃前後）程度でも充分に起こるおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ロープ心の早期断線を防ぎ、破断荷重を向上することが可能な高強度ワイヤロープを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するためのものとして、本発明の高強度ワイヤロープは、複数の素線がより合わされて形成された心ストランドを複数本より合わせて形成されたロープ心と、複数の素線がより合わされて形成された側ストランドであって、前記ロープ心の周囲により合わされた複数の側ストランドとを備えており、前記心ストランドは、滑らかな外周面を有しており、前記心ストランドの外周面における曲率半径は、前記側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、前記ロープ心の素線と前記側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が、９０％以下である、ことを特徴とする、
かかる構成によれば、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有しており、心ストランドの外周面における曲率半径は、側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きいので、ワイヤロープ全体に引張荷重が作用する際も、従来のワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）の場合と比較して、ワイヤロープ内部で発生する圧力をロープ心を構成する心ストランドの滑らかな外周面で分散できるので、ロープ心の素線に局部的な曲げによる圧痕が生じるおそれが低くなる。その結果、ロープ心が側ストランドと比較して低い荷重で早期に断線するおそれが低くなる。
【００１５】
さらに、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ロープ心を構成する各素線を、上記の設定範囲を満たすように当該素線の減面率（伸線加工度）を低く抑えて伸線加工をすることにより、ロープ心の伸びを維持することが可能になり、ロープ心が早期に破断するおそれがさらに低くなる。
【００１６】
また、上記のように、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有し、当該外周面における曲率半径が側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、かつ、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ワイヤロープの破断荷重を高くするために、ワイヤロープを構成する素線の引張強さを高くしたことによって素線の靭延性が低下したとしても、より減り率の増大を抑えることが可能であり、かつ、ロープ心の早期断線を抑制することができる。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００１７】
さらに、上記のように、ロープ心を構成する心ストランドが滑らかな外周面を有し、当該外周面における曲率半径が側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、かつ、ロープ心の素線と側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ひずみ時効の進行により、ワイヤロープの各素線の靭延性が時間経過とともに低下した場合でも、より減り率の増大を抑えることが可能であり、かつ、ロープ心の早期断線を抑制することができる。これにより、ひずみ時効が進行した場合でも、ワイヤロープの破断荷重を向上させることが可能である。
【００１８】
また、前記ロープ心の前記素線の少なくとも一部は、丸形断面形状でない断面形状を有する異形線からなり、前記心ストランドの前記外周面は、前記異形線の外周面によって構成されているのが好ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、心ストランドの滑らかな外周面が異形線の外周面によって構成されているので、従来の異形線の製造技術によってロープ心の平坦な外周面を容易に形成することが可能である。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明の高強度ワイヤロープによれば、ロープ心の早期断線を防ぎ、破断荷重を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係わる高強度ワイヤロープの断面図である。
【図２】図１の異形ロープからなるロープ心の断面図である。
【図３】本発明の比較例である従来のワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）を有するワイヤロープの断面図である。
【図４】図３のＩＷＲＣの断面図である。
【図５】従来のＩＷＲＣワイヤロープの一例である、ＩＷＲＣ６×Ｆｉ（２９）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープの断面図である。
【図６】従来のＩＷＲＣワイヤロープの他の例である、ＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有するＩＷＲＣワイヤロープの断面図である。
【図７】よりの長さ（１ピッチ）を説明するための説明図であって、（ａ）は心ストランドの側面図、（ｂ）は心ストランドの断面図である。
【図８】ロープ心の素線と側ストランドの素線とが点接触している状態を示す拡大斜視図である。
【図９】ロープ心の素線が側ストランドの素線によって局部的に曲げられた状態を示す拡大斜視図である。
【図１０】ワイヤロープの引張荷重と伸びとの関係を示すグラフである。
【図１１】ひずみ時効の進行によるワイヤロープ破断荷重の変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態に係る高強度ワイヤロープ（以下、ワイヤロープという）１は、図１に示されるように、ロープ心２と、当該ロープ心２の周囲により合わされた複数の側ストランド３とから構成されている。本実施形態では、６本の側ストランド３が１本のロープ心２の周囲により合わされているが、側ストランド３の本数や構造については本発明ではとくに限定されない。
【００２４】
ロープ心２は、図２に示されるように、７本の心ストランド４からなる。これらの心ストランド４は、それぞれ滑らかな外周面４ａを有しており、いわゆる異形ストランドからなる。これら７本の心ストランド４のうちの１本の心ストランド４をロープ心の芯として、他の６本の心ストランド４がそのロープ心の芯の周囲により合わされることにより、ロープ心２が構成されている。
【００２５】
それぞれの心ストランド４は、複数の素線５、６、７がより合わされて形成されている。具体的には、中心の素線５の周囲に２層目の素線６が複数本より合わされ、さらにその周囲に３層目の素線７がより合わされることにより、心ストランド４を構成している。
【００２６】
心ストランド４の最外周の素線７は、丸形断面形状でない略台形断面形状の異形線からなる。異形線からなる素線７は、例えば、丸形断面形状の原料線を２層目の素線６の周囲により合わせてストランドとして、このストランドを当該ストランドの外接円の外径より若干小さい口径を有する丸穴ダイスに通すことによって、最外層にある丸形断面形状の原料線を外側から押圧して略台形断面形状に変形させてその外周面の曲率半径を変形前の曲率半径よりも大きくすることによって得られる。このとき、心ストランド４の外周面４ａは、変形前のストランドに比べて比較的滑らかな略円筒面状に形成される。つまり、ストランドは、最外周の素線が周方向に配列される構成なので、ストランドの外周面は凹凸形状になるが、心ストランド４ではこの凹凸形状に比べ比較的滑らかな外周面となる。なお、素線７として、あらかじめ略台形断面形状をした異形線からなる原料線を用いてもよい。
【００２７】
それぞれの心ストランド４は、異形線である素線７を含む複数の素線５〜７がより合わされて構成された異形ストランドからなる。そして、ロープ心２は、異形ストランドからなる心ストランド４がより合わされて構成された７×Ｐ・Ｓ（１９）の構造の異形ロープからなる。
【００２８】
これにより、上記のようなロープ心２の平坦な外周面２ａは、異形線からなる最外周の素線７の外周面によって構成される。
【００２９】
図１に示されるように、複数の側ストランド３は、複数の素線８、９、１０、１１、１２がより合わされて形成されている。具体的には、本実施形態の側ストランド３は、３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランドであり、中心の素線８の周囲に２層目の素線９がより合わされ、さらにその周囲に３層目の素線１０およびフィラー用の素線１１がより合わされ、さらにその周囲に４層目の素線１２がより合わされることにより、側ストランド３を構成している。
【００３０】
本実施形態のワイヤロープ１では、ロープ心２を構成する心ストランド４が比較的滑らかな外周面４ａを有しており、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径は、側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きいので、心ストランド４の滑らかな外周面４ａと側ストランド３の最外周の素線１２の外周面１２ａとが線接触している。
【００３１】
そして、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれ（好ましくは最外層の素線７）と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下になるように設定されている。
【００３２】
ロープ心２の各素線５〜７および側ストランド３の最外層の素線１２は、例えば、同じ原料線を伸線加工して製造され、引張強さが２０００〜２５００ＭＰａである高強度の線材が用いられる。ロープ心２の各素線５〜７および側ストランド３の最外層の素線１２の引張強さは、伸線加工時の減面率を変えることにより調整することが可能である。ロープ心２の各素線５〜７の減面率は、側ストランド３の最外層の素線１２の減面率よりも低くなるように調整して、上記のように、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれと側ストランド３の最外層の素線１２との素線強度比が９０％以下になるように設定することが可能である。これにより、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれは、側ストランド３の最外層の素線１２の引張強さの９０％以下に抑えられ、ロープ心２の伸びが確保されている。
【００３３】
上記のように構成された本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、以下のような特徴を有する。
【００３４】
（１）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、ロープ心２を構成する心ストランド４が滑らかな外周面４ａを有しており、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径は、側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きいので、ワイヤロープ１全体に引張荷重が作用する際も、従来のワイヤロープ状のロープ心（図３〜４に示されるＩＷＲＣ３２）の場合と比較して、ワイヤロープ１内部で発生する圧力をロープ心２を構成する心ストランド４の比較的滑らかな外周面４ａで分散できるので、ロープ心２の素線５〜７に局部的な曲げによる圧痕が生じるおそれが低くなる。その結果、ロープ心２が側ストランド３と比較して低い荷重で早期に断線するおそれが低くなる。
【００３５】
さらに、ロープ心２の各素線５〜７のそれぞれと側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ロープ心２を構成する各素線を、上記の設定範囲を満たすように当該素線の減面率（伸線加工度）を低く抑えて伸線加工をすることにより、ロープ心２の伸びを維持することが可能になり、ロープ心２が早期に破断するおそれがさらに低くなる。
【００３６】
（２）
また、本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、上記のように、ロープ心２を構成する心ストランド４が比較的滑らかな外周面４ａを有し、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径が側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線５〜７と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ワイヤロープ１の破断荷重を高くするために、ワイヤロープ１を構成する素線５〜１２（とくに、側ストランド３の最外層の素線１２）の引張強さを高くしたことによって素線の靭延性が低下したとしても、後述するより減り率の増大を（例えば２０％以下に）抑えることが可能であり、かつ、ロープ心２の早期断線を抑制することができる。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００３７】
（３）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、上記のように、ロープ心２を構成する心ストランド４が滑らかな外周面４ａを有し、心ストランド４の外周面４ａにおける曲率半径が側ストランド３の最外層の素線１２の外周面１２ａにおける曲率半径より大きく、かつ、ロープ心２の素線と側ストランド３の素線との引張強さの比である素線強度比が９０％以下に設定されているので、ひずみ時効の進行により、ワイヤロープ１の各素線の靭延性が低下した場合でも、より減り率の増大を（例えば２０％以下に）抑えることが可能であり、かつ、ロープ心２の早期断線を抑制することができる。これにより、ひずみ時効が進行した場合でも、ワイヤロープ１の破断荷重を向上させることが可能である。
【００３８】
（４）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、心ストランド４の滑らかな外周面４ａが異形線７の外周面によって構成されているので、従来の異形線７の製造技術によってロープ心２の平坦な外周面２ａを容易に形成することが可能である。
【００３９】
（５）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、心ストランド４は、異形線７を含む複数の素線がより合わされて構成された異形ストランドからなるので、各心ストランド４の外周面４ａは、異形線７によって滑らかな略円筒面状に形成することが可能である。そして、滑らかな外周面４ａを有するこれら心ストランド４同士をより合わせて異形ロープからなるロープ心２を構成することにより、ロープ心２内部においても、心ストランド４同士の接触による圧力を分散することができるので、ロープ心２の早期断線を抑えることが可能である。
【００４０】
（６）
本実施形態の高強度ワイヤロープ１では、ロープ心２の各素線５〜７の破断荷重および側ストランド３の各素線８〜１２の破断荷重の合計である集合破断荷重をＢｗ、ワイヤロープ１全体の破断荷重である実際破断荷重をＢとして、より減り率Ｌｓ＝（１−Ｂ／Ｂｗ）×１００で表される場合において、当該より減り率Ｌｓが２０％以下であるように設定されるのが好ましい。これにより、ワイヤロープ１の破断荷重をより向上させることが可能である。
【００４１】
（変形例）
上記実施形態では、ロープ心２の素線５〜７と側ストランド３の最外層の素線１２との引張強さの比を素線強度比として、当該素線強度比が９０％以下に設定されている例が示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロープ心２の各素線５〜７と側ストランド３の素線８〜１２のうちのいずれか１本またはそれら全部との引張強さの比を素線強度比として設定してもよい。
［実施例］
【００４２】
つぎに、本発明の実施形態に係るワイヤロープ１についての強度試験について説明する。
【００４３】
＜実験前の準備段階＞
ここで、上記の本実施形態に係るワイヤロープ１（後段の表２〜３に示される実施例１〜２に対応するワイヤロープ）は、以下のような手順で製造した。
【００４４】
まず原料線を伸線する前に鉛パテンチングの処理を行う。鉛パテンチングでは、原料線を加熱した後に鉛浴で急冷して焼入れを行う。
【００４５】
ついで、鉛パテンチング後の素線を伸線する。
【００４６】
その後、素線をより合わせて心ストランドを形成した後、上記実施形態のように、心ストランドを丸穴ダイスに通す。これにより、心ストランドの最外層の素線を略断面形状に変形させて、滑らかな外周面を有する異形ストランドになるように心ストランドを成形加工する。
【００４７】
ついで、複数の心ストランドをより合わせて異形ロープ心を形成する。
【００４８】
また、異形ロープ心の形成と並行して、鉛パテンチング後の素線を伸線しより合わせて複数の側ストランドを形成する。
【００４９】
最後に異形ロープ心の周囲に複数の側ストランドをより合わせることにより、異形ロープ心を有するワイヤロープが完成する。
【００５０】
なお、後段の表２〜３に示される比較例１〜４のワイヤロープも、鉛パテンチング後の素線を伸線しより合わせてロープ心および側ストランドを形成し、当該側ストランドをロープ心の周囲により合わせることにより製造される。
【００５１】
（Ｉ）供試材
原料線として、以下の表１に示すように、比較例１〜４のための比較材、および実施例１〜２のための実施材、を用いて比較例１〜４および実施例１〜２のためのワイヤロープを製作した。
【００５２】
【表１】
【００５３】
（ＩＩ）伸線加工
上記の表１に示す原料線に鉛パテンチングを施した後、それぞれの原料線を以下の表２に示される減面率でそれぞれ伸線加工することにより、当該表２に示す素線引張強さを有するワイヤロープ素線（すなわち、ロープ心の素線および側ストランドの外層素線）を得た。なお、ワイヤロープの素線特性評価は、ＪＩＳ Ｇ ３５２５に準拠し、引張試験、捻回試験、および巻解試験をそれぞれ実施した。
【００５４】
【表２】
【００５５】
（III）試験用のワイヤロープの製造
上記の表２に示されるワイヤロープ素線を使用して、実施例１〜２のために、本実施形態のワイヤロープ１（図１〜２参照）を上記の構成で製造した。
【００５６】
また、本発明の比較例として比較例１〜４のためのＩＷＲＣワイヤロープ３１（図３〜４参照）を製造した。
【００５７】
ここで、図３〜４に示される比較例のＩＷＲＣワイヤロープ３１の構造は、ワイヤロープ状のロープ心（ＩＷＲＣ）３２の周囲に３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランド３３が６本より合わされたＩＷＲＣ６×ＷＳ（３６）の構造を有している。ここでは、ＩＷＲＣ３２は、７本の心ストランド３４がより合わさって構成されている。各心ストランド３４は、丸形断面形状の素線３５〜３６によってより合わされて構成されている。具体的には、中心の素線３５の周囲に複数の素線３６がより合わされることにより、心ストランド３４が構成される。側ストランド３３は、３６本の素線からなるウォーリントンシール形の側ストランドであり、上記の図１に示される側ストランド３と同じ構造を有する。
【００５８】
上記のように構成された比較例のＩＷＲＣワイヤロープ３１では、図４に示されるように、ＩＷＲＣ３２の外周面３２ａは、最外周の素線３６の曲面によって、上記実施形態の平坦な外周面２ａ（図２参照）と比較して凹凸が大きくなっている。
【００５９】
（ＩＶ）ワイヤロープの静引張試験
上記の表２に示されるワイヤロープ素線を使用して製造された比較例１〜４にかかるＩＷＲＣワイヤロープ３１（図３〜４参照）と、本発明の実施例１〜２にかかるワイヤロープ１（図１〜２参照）とを、それぞれ静引張試験を行った。
【００６０】
その試験結果は、以下の表３の通りである。
【００６１】
【表３】
【００６２】
（Ｖ）試験結果
（表２〜３の製作ロープＮｏ．１）比較例１のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が８７％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９６％（表２参照）のロープである。
【００６３】
このロープは、時効促進処理（すなわち、ワイヤロープを加熱してひずみ時効を促進する処理。詳細については後段で述べる）の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９８％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線は生じていないと考えられる。しかし、ストランド外層素線の引張強さが低いため、ワイヤロープ破断荷重ＢＬが低かった（表３参照）。
【００６４】
（同製作ロープＮｏ．２）比較例２のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が９３％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９９％（表２参照）のロープである。
【００６５】
このロープは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の８７％以下であるので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる。特に時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線荷重が低く、ワイヤロープ破断荷重ＢＬは時効促進処理を行わない場合に比べて低かった（表３参照）。
【００６６】
（同製作ロープＮｏ．３）比較例３のワイヤロープは、ロープ心としてＩＷＲＣを有しており、ストランド外層素線の減面率が９２％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が８６％（表２参照）のロープである。
【００６７】
このロープは、時効促進処理を行わない場合は、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９７％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。一方、時効促進処理を行った場合は、ワイヤロープ破断荷重ＢＬが時効促進処理を行わない場合に比べてほとんど変化していないものの、ロープ心の早期断線荷重がワイヤロープ破断荷重の６３％程度まで低下しているので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる（表３参照）。
【００６８】
（同製作ロープＮｏ．４）比較例４のワイヤロープは、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材を素線として使用し、かつ、ロープ心としてＩＷＲＣを有している。ストランド外層素線の減面率が８７％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９９％（表２参照）のロープである。
【００６９】
このロープは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の８１％以下であるので、ロープ心の早期断線が生じたと考えられる。特に時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線荷重が低い。しかし、時効促進処理を行わない場合のワイヤロープ破断荷重ＢＬは９９３ｋＮであり、比較例１〜４の中で２番目に高い（表３参照）。
【００７０】
（同製作ロープＮｏ．５）実施例１のワイヤロープは、ロープ心として異形ロープ心を有しており、ストランド外層素線の減面率が９２％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が８５％（表２参照）のロープである。
【００７１】
このロープでは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９４％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。また、時効促進処理を行った場合では、上記比較例１〜４を上回る、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬ（１００１ｋＮ）を得ることができた（表３参照）。
【００７２】
（同製作ロープＮｏ．６）実施例２のワイヤロープは、上記実施例１と同様に、ロープ心として異形ロープ心を有しているが、ストランド外層素線の減面率が９１％であり、ロープ心とストランド外層素線の強度比が９０％（表２参照）のロープである。
【００７３】
このロープでは、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線荷重はワイヤロープ破断荷重の９４％程度を維持しているので、ロープ心の早期断線が生じていないと考えられる。また、時効促進処理を行った場合では、実施例２のワイヤロープ破断荷重ＢＬ（９８３ｋＮ）は、上記実施例１よりは若干低いものの、上記比較例１〜４を上回っている（表３参照）。
【００７４】
（ＶＩ）試験結果の考察
比較例１（同製作ロープＮｏ．１）と比較例２（同製作ロープＮｏ．２）との比較により、ロープ心と側ストランド素線の減面率が９０％を超えるとロープ心の早期断線が発生し、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないことがわかった。
【００７５】
また、比較例２（同製作ロープＮｏ．２）と比較例３（同製作ロープＮｏ．３）との比較により、側ストランド素線の減面率が９０％以上を超える場合でも、ロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下にすることにより、時効促進処理を行わない場合はロープ心の早期断線は発生せず、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができることがわかった。しかし、時効促進処理を行った場合は、ロープ心の早期断線が生じ、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないこともわかった。
【００７６】
また、比較例２（同製作ロープＮｏ．２）と比較例４（同製作ロープＮｏ．４）との比較により、炭素含有量が０．９０重量％を超える高炭素鋼線材をしようすると、ロープ心と側ストランド素線の減面率を９０％以下としても、ロープ心の早期断線が発生し、高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができないことがわかった。
【００７７】
実施例１〜２（同製作ロープＮｏ．５〜６）を比較例１〜４（同製作ロープＮｏ．１〜４）と比較すれば、側ストランド素線の減面率が９０％を超えた場合でも、ロープ心として異形ロープ心を使用し、さらにロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下にすることにより、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線が発生しないことがわかった。また、時効促進処理が有る場合には、実施例１〜２のワイヤロープ破断荷重ＢＬは比較例１〜４のそれらよりも常に高くなることがわかった。
【００７８】
以上のことから、ワイヤロープ用素線を高強度化する際に、側ストランドの減面率が９０％を超える伸線加工を施した場合でも、実施例１〜２のワイヤロープのように、ロープ心として異形ロープ心を使用し、かつ、ロープ心と側ストランドの素線強度比を９０％以下に設定することにより、時効促進処理の有無に関わらず、ロープ心の早期断線は発生せず、とくに、時効促進処理が有る場合には高いワイヤロープ破断荷重ＢＬを得ることができることがわかった。
【００７９】
（ひずみ時効および時効促進処理についての説明）
上記実験例では、ひずみ時効が高強度ワイヤロープに及ぼす影響を確認・評価する方法として、ワイヤロープ本体の加熱促進処理を実施した。この処理は、時効促進処理と呼ばれるものであり、具体的には以下のように行われる。
【００８０】
図１１に示されるように、実使用環境下における、従来の高強度ワイヤロープ本体のひずみ時効によるワイヤロープ破断荷重ＢＬの変化率の低下（図１１の曲線Ｃ参照）は、普通強度品であるワイヤロープにおける破断荷重ＢＬの変化率の上昇（図１１の曲線Ｄ参照）と同様に、１年間程度で収束している。そのため、室温で当該期間に生じる、ひずみ時効の原因となる、鋼材中の炭素原子の拡散を再現する目的で、処理温度を７５℃、処理時間を４８時間とした加熱促進処理（時効処理）を実施した。
【００８１】
なお、この時効促進処理条件については、以下の式２に示す鋼材中の炭素の拡散係数式を用い、室温にて当該期間に生じる炭素原子の拡散距離Ｄｔを算出し、Ｄｔ相当の拡散を再現するための処理温度および処理時間を決定した。
Ｄｔ＝３．９４×１０−７ｅｘｐ｛（８０．３ｋＪ／ｍｏｌ）／ＲＴ｝ｍ２／ｓ （式２）
【符号の説明】
【００８２】
１ ワイヤロープ
２ ロープ心
３ 側ストランド
４ 心ストランド
５、６、７、８、９、１０、１１、１２ 素線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の素線がより合わされて形成された心ストランドを複数本より合わせて形成されたロープ心と、
複数の素線がより合わされて形成された側ストランドであって、前記ロープ心の周囲により合わされた複数の側ストランドと
を備えており、
前記心ストランドは、滑らかな外周面を有しており、
前記心ストランドの外周面における曲率半径は、前記側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、
前記ロープ心の素線と前記側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が、９０％以下である、
ことを特徴とする、高強度ワイヤロープ。
【請求項２】
前記ロープ心の前記素線の少なくとも一部は、丸形断面形状でない断面形状を有する異形線からなり、
前記心ストランドの前記外周面は、前記異形線の外周面によって構成されている、
請求項１に記載の高強度ワイヤロープ。
【請求項１】
複数の素線がより合わされて形成された心ストランドを複数本より合わせて形成されたロープ心と、
複数の素線がより合わされて形成された側ストランドであって、前記ロープ心の周囲により合わされた複数の側ストランドと
を備えており、
前記心ストランドは、滑らかな外周面を有しており、
前記心ストランドの外周面における曲率半径は、前記側ストランドの最外層の素線の外周面における曲率半径より大きく、
前記ロープ心の素線と前記側ストランドの素線との引張強さの比である素線強度比が、９０％以下である、
ことを特徴とする、高強度ワイヤロープ。
【請求項２】
前記ロープ心の前記素線の少なくとも一部は、丸形断面形状でない断面形状を有する異形線からなり、
前記心ストランドの前記外周面は、前記異形線の外周面によって構成されている、
請求項１に記載の高強度ワイヤロープ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６７８８８（Ｐ２０１３−６７８８８Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０６４７４（Ｐ２０１１−２０６４７４）
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１９２６２６）神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２１日（２０１１．９．２１）
【出願人】（０００１９２６２６）神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Ｆターム（参考）】
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