JP4448773B2 - 金属コード - Google Patents

Description

本発明は、金属コード、さらに詳細には、金属コードの長さにわたって存在する溶接部における金属コードの引張強度の改良に関する。

現在、金属コードの２つの端部を接続するのに溶接部を用いることは、可能な限り避けられている。これは、金属コードの溶接部が金属コード内に柔軟性のない区域を生成し、例えば、金属コードの曲げを阻害するからである。さらに、金属コードにおける溶接部は、引張強度のような機械的性質に関して、脆弱な区域を生成するからである。コードの溶接区域の破断時の力は、通常、溶接区域のない金属コードの破断時の力の６０％未満である。

他の重要な態様は、数本の金属コードを、例えば、タイミングベルトを補強するのに用いるかまたはエレベータベルトに用いるときに、認められる。１本の金属コードが負荷を掛けている間に破断すると、通常、隣接金属コードの全てまたはベルトの全体さえも破断する「衝撃効果」、すなわち、「カスケード効果」を生じることがある。これは、金属コードを数回巻いたものを、例えば、エンドレスベルトを補強するのに用いたときにも、当てはまる。
これが、これらの用途では溶接部が容認されない、他の理由である。

ポリマー素地またはゴム素地内に金属コードを用いる場合の溶接部の柔軟でない区域の他の欠点は、金属コードが曲げられたときに、その溶接区域における溶接部が、その非柔軟性によって、ポリマーまたはゴム中において横方向に移動する傾向にある、という点にある。これによって、素地のせん断が生じることがある。

コードの溶接部を避けるには、溶接部のない所定長さの金属コードを供給する必要がある。このように長さを特定することは、金属コードの価格を著しく高めることになる。金属コードの製造業者は、不十分な長さの金属コードまたは中間製品を販売または用いることができないので、浪費の増大に直面している。

本発明は、金属コードを提供するものであって、そのコードが用いられている物の価格増大および機械的性質の減少の問題を克服または低減させる金属コードを提供している。

本発明によれば、金属コードは少なくとも２本のストランドを備えている。これらのストランドの少なくとも１本は溶接部を備え、この溶接されたストランドは、溶接部が存在しない金属ストランドの破断時の伸びの少なくとも３０％、好ましくは、３５％よりも大きい、またはさらに４０％よりも大きい破断時の伸びを有している。

好ましくは、溶接されたストランドは、溶接されていないストランドの破断時の力の３０％よりも大きい、好ましくは、３５％よりも大きい、または、さらに４０％よりも大きい破断時の力を有している。

金属ストランドにおける溶接部は、好ましくは、そのストランドの直径の１．２倍よりも小さく、さらに好ましくは、１．１倍よりも小さい直径を有している。金属ストランドにおける溶接部は、好ましくは、そのストランドの直径の０．８倍よりも大きく、さらに好ましくは、０．９倍よりも大きい直径を有している。最も好ましくは、溶接部の直径は、本質的にストランドの直径そのものと同一である。

本発明による金属コードは、少なくとも２本のストランドを備えていなければならないが、最も好ましくは、このような金属コードは、２本よりも多い、例えば、３，４，５，６，７，８，９本、またはそれ以上の本数のストランドを備えている。すべてのストランドは、同一であってもよいし、または異なるストランド構造、異なる数のフィラメント、または異なるフィラメント直径を用いて形成されていてもよい。

好ましくは、金属コードの各半径方向断面に対して、この断面において溶接されていない少なくとも１本、さらに好ましくは、１本以上のストランドが存在することである。

さらに好ましくは、本発明による金属コードの各半径方向断面において、一本のみの金属ストランドが溶接されている。この一本のみの金属ストランドが溶接されている金属コードの箇所において、金属コードの他のストランドは中断されず、溶接されている１本の金属ストランドの溶接部の近くに溶接部を備えていないことである。

好ましくは、他のストランドは、金属コードのある長さ、具体的には、前記１本の金属ストランドの溶接部を備えている長さ（以後、「溶接区分」と呼ぶ）にわたって、溶接部を有していないことである。この溶接区分は、金属コードの撚りピッチの少なくとも２倍である溶接区分長さＬを有している。可能であれば、溶接区分長さは、金属コードの撚りピッチの２．５倍または５倍、またはさらに１０倍である。

比較的高弾性率を有するこのような溶接部は、溶接ステップおよび前処理ステップ中に注意深く選択された設定を用いることによって、得られるとよい。

改良された弾性率を有する溶接部を提供するための方法は、以下のようになされるとよい。

−互いに溶接されるべき金属コードの両端部に、ほぼ平坦な断面を与える。
−互いに溶接されるべき金属コードの両端部において、ストランドの撚りピッチＬｓを減少させる。Ｌｓは、ストランドの本来の撚りピッチの７５％よりも小さい、または６５％よりも小さい、または５０％よりも小さい値まで局部的に減少させるとよい。
−溶接中、溶接パラメータは、ストランド特性に従って設定されるべきである。このような溶接パラメータは、溶接時間、溶接電流、溶接圧力、および金属ストランドに固定される電極間の距離である。溶接されるべき２つの端部は、溶接されるべきストランドの端から所定の距離において、２つの電極によって締付けられる。この距離は、好ましくは、溶接されるべきストランド材料を十分に残した上で、可能な限り小さく、例えば、２ｍｍよりも小さい。両端部を互いに所定の圧力で加圧し、所定時間の間、特定の電流をストランドを通して１つの電極から他の電極に向かって流す。
−溶接の後、焼鈍パラメータをストランドパラメータに従って選択すべきである。このような焼鈍は、好ましくは、電流を用いて行なう。２つの焼鈍電極の各々をストランドの溶接部からほぼ同一の所定距離の位置に固定し、所定時間の間、特定の電流をストランドを通して１つの焼鈍電極から他の焼鈍電極に向かって流す。

いわゆる溶接区分長さは、少なくとも前処理ステップによって得られる短くされた撚りピッチを有する両金属ストランドの端部の長さであるとよい。溶接部は、好ましくは、溶接区分長さのほぼ中央に配置されている。従って、金属コードの溶接区分長さは、少なくとも金属コードの短くされた撚りピッチを有する両端部の長さに等しい。

溶接電極間の距離および焼鈍電極間の距離は、好ましくは、短くされた撚りピッチの合計よりも小さい。

このような溶接部は、それらがコード構造操作、すなわち、二重撚りまたは単一撚り操作のいずれかのプロセスにおいてさらに用いられ得るという利点を有している。

本発明による金属コードは、各々が少なくとも２本の金属フィラメントを備える少なくとも２本のストランドを備えるいかなるコード構造を有していてもよい。しかし、いくつかの構造は、本発明のより大きな利点を享受することになる。

好ましくは、「ｎ×ｍ−」構造としては、例えば、３×３、７×３、４×７、７×４、７×７、または７×１９が用いられる。ｎはコード内のストランドの数であり、各ストランドはｍ本のフィラメントを有していると理解されるべきである。各ストランドは、異なるフィラメント、例えば、異なる直径、異なる合金、または異なる皮膜を有する異なるフィラメントを備えていてもよいことが理解されるべきである。
また、「ｍ₁＋（ｎ×ｍ₂）−」構造が好ましくは用いられる。ｍ₁本のフィラメントからなる芯ストランドの周囲には、各々がｍ₂本のフィラメントからなるｎ本のストランドが設けられている。一例として、３＋５×７−コードが挙げられる。このコードは、３本のフィラメントからなる芯ストランドの周囲に、各々が７本のフィラメントからなる５本のストランドが設けられている。フィラメントｍ₁およびｍ₂は、同一の直径を有していてもよいし、異なる直径を有していてもよい。一例として、１９＋８^*７−コードが設けられている。このコードは１．７ｍｍの光学的コード径を有している。このような金属コードは、０．１９ｍｍの直径の芯フィラメントの周囲に０．１６ｍｍの直径の１８本のフィラメントが２層撚られた芯ストランドを用いて設けられている。この芯ストランドの周囲には、８本のストランドが撚られ、これらのストランドの各々は、０．１６ｍｍの直径の芯フィラメントの周囲に０．１５ｍｍの直径の６本のフィラメントが撚られている。他の例として、（０．２５＋６^*０．２３）＋６^*（０．２３＋６^*０．２１）、または（０．２５＋６^*０．２３）＋６^*（０．２２＋６^*０．２２）のコード構造を有するコードが用いられてもよい。さらに他の例として、（７^*０．２２）＋６^*（０．２２＋６^*０．２１）、または（７^*０．２２）＋６^*（０．２１＋６^*０．１９）のコード構造を有するコードが用いられてもよい。各ストランドは、例えば、異なる直径、異なる合金、または異なる皮膜を有するフィラメントを備えていてもよいことが理解されるべきである。

本発明による金属コードは、好ましくは、１４ｍｍ未満、例えば、１２ｍｍ未満、または９ｍｍ未満、またはさらに７ｍｍ未満、例えば、５ｍｍ未満、または４ｍｍ未満、またはさらに２．５ｍｍ未満、例えば、２ｍｍ未満、または１．７ｍｍ未満の光学的コード直径を有している。光学的コード直径は、そのコードの半径方向断面を包絡する最小の仮想円の直径である。

本発明による金属コードを提供するのに用いられるストランドは、好ましくは、５ｍｍ未満、例えば、４ｍｍ未満、または２．５ｍｍ未満、またはさらに１．７５ｍｍ未満、例えば、０．６ｍｍ未満の光学的ストランド直径を有している。光学的ストランド直径は、そのストランドの半径方向断面を包絡する最小の仮想円の直径である。

金属フィラメントの直径は、好ましくは、１．１５ｍｍ未満、例えば、１．０５ｍｍ未満、または０．８５ｍｍ未満、またはさらに０．７ｍｍ未満、例えば、０．５ｍｍ未満、または０．３ｍｍ未満、またはさらに０．２５ｍｍ未満、例えば、０．２１ｍｍ未満である。しかし、通常、金属フィラメントの直径は、０．０４ｍｍ以上である。

本発明による金属コードは、好ましくは、鋼合金、最も好ましくは、０．２７５％よりも多い、または０．４％よりも多い、またはさらに０．６％よりも多いＣ量を有する炭素鋼、またはステンレス鋼合金から形成されている。

本発明による金属コードは、ストランドの溶接部が金属コードに柔軟でない区域を与えることがないという利点を有している。このような区域が存在する場合、コードまたはそのコードが用いられる製品の使用（例えば、曲げること）を妨げるからである。

さらに、金属コードの各半径方向断面に対して、好ましくは、数本、またはさらに一本のみのストランドしか溶接されていないので、このコードは過度に脆弱にならないということである。溶接されたストランドの箇所におけるコードの引張強度は、最小限でも、金属コード内の溶接されていない金属ストランドの引張強度の合計に近似している。溶接されたストランドを備える本発明による金属コードの破断時の力は、通常、ストランド溶接部のない同一の金属コードの破断時の力の５０％よりも大きく、例えば、６０％よりも大きい。

溶接されたストランドを備える本発明による金属コードの破断時の伸びは、通常、半径方向断面につき、またはその溶接区分長さにわたって、溶接されていない同一の金属コードの破断時の伸びの５０％よりも大きく、例えば、６０％よりも大きく、またはさらに７０％よりも大きく、例えば、８０％よりも大きく、例えば、９０％よりも大きい。通常、コード負荷に対して高い安全係数が用いられているので、１箇所または数箇所のストランド溶接部はいかなる付加的な危険をも生じることがない。１箇所または数箇所のストランド溶接部を備える金属コードの破断時の伸びは、そのコードの全断面にわたって、溶接された金属コードの破断時の伸びよりも大きい。

本発明による金属コードは現在知られている技術的欠点を克服しているので、コードの製造業者も浪費の程度を低減することができ、コードをより経済的に提供することができる。

従って、本発明による金属コードは、例えば、長手方向または垂直方向にリブを用いないかまたは用いる、ポリウレタンベルトのようなポリマーベルトまたはゴムベルト、例えば、タイミングベルト、エレベータベルトまたは巻上げベルト、またはコンベヤベルトを補強するのに用いられてもよいし、巻上げケーブル、コントロールケーブル、またはタイヤまたは窓昇降ケーブルのようないくつかの自動車用途に用いることが可能となる。本発明による金属コードの破断時の改良された力によって、カスケード効果の危険性を、全断面にわたって溶接されているコードと比較して、広い負荷範囲にわたって低減させることができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。

本発明による金属コードの実施形態が図１に示されている。金属コード１００は、０．７％Ｃを有する鋼から形成され、「（０．２１＋６×０．１９）＋６×（０．１９＋６×０．１７５）」の構成を有している。このコードは、７本のストランド（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇ）から構成されている。芯ストランド１０１ａは、０．１９ｍｍの直径を有する６本のフィラメント１０３によって包囲される０．２１ｍｍの直径を有する芯フィラメント１０２から構成されている。他の外側ストランド１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇは、すべて、０．１９ｍｍの直径を有する芯フィラメント１０２と、０．１７５ｍｍの６本の包囲フィラメント１０３を有している。

金属コード１００の撚りピッチ１０４は１２．５ｍｍである。芯ストランド１０１ａは６．３ｍｍの撚りピッチを有し、外側ストランド１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇは、すべて、８ｍｍの撚りピッチを有している。芯ストランド１０１ａおよび金属コードそれ自身は、同一の方向（ＳまたはＺ方向）に撚られ、ストランド１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇは、すべて、逆方向（ＺまたはＳ）に撚られている。

図１の面ＡＡ’による金属コードの半径方向断面である図２に示されるように、ストランド１０１ｄは溶接部１０５を有し、他のストランド（１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇ）はこの断面において溶接されていない。図１に示されるように、溶接部１０５の両側に隣接して、ストランド１０１ｄは、該ストランドが著しく高い捩れを有する区域または長さ１０６を有している。

区域１０６において、外側ストランドは、通常、８ｍｍの撚りピッチを有するが、ストランド１０１ｄは５ｍｍの撚りピッチを有している。

ストランド１０１ｄは、ケーブル撚線操作を用いて、金属コード内に組み込まれている。その結果、ストランド１０１ｄの短くされた撚りピッチを有する２つの区域１０６は、コードの溶接区分長さ１０７を画成しているが、これは本実施形態において金属コードの撚りピッチに等しい。長さ１０７によって決定されるこの区域において、ストランド１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｅ，１０１ｆおよび１０１ｇは溶接部を有していない。溶接部の直径は、本質的には光学的ストランド直径である０．５４ｍｍに等しい。

図３および図４は、ストランドとコードの負荷−伸び曲線図を示し、横軸は％で表される伸びを示し、縦軸は（ニュートンで表される）加えられる力を示している。

図３は、溶接されていない参考ストランドの負荷−伸び曲線３２と比較して、溶接部を有する図１のストランド１０１ｄの負荷−伸び曲線３１を示している。曲線３１の溶接されたストランドの破断時の伸びは、参考ストランドの破断時の伸びの４１．８％であることが認められる。

図４は、図３に示される負荷−伸び曲線を有する溶接部を備えた１本のストランドから構成される図１および図２におけるのと同じような金属コードは、溶接部を備えていない同様の金属コードの負荷−伸び曲線４２と本質的に同一である負荷−伸び曲線４１を有している、ことを明らかに示している。ストランドが溶接されたコード（曲線４１）の破断時の伸びは、溶接されていない金属コードの破断時の伸びの６９％であり、ストランドが溶接された金属コードの破断時の力は、溶接されていない金属コードの９０％に達している。

本発明による金属コードを提供する方法が図５に概略的に示されている。例えば、ストランドは破断することがあり、このようなストランドを供給するスプールが空になることもある。あるいは、ストランドを形成するのに用いられるフィラメントがストランドの製造中に破断することもある。このような場合、本発明によって、ストランドの２つの端部は互いに接続されることになる。

ステップ５０１において、両端部５１には、例えば、６０ｍｍの長さ５２の全体にわたって、本来の８ｍｍの代わりに、著しく小さい撚りピッチ、例えば、５ｍｍの撚りピッチが与えられる。

ステップ５０２において、両端部５１の外面には、ほぼ平坦な外断面５４が与えられる。

２つの溶接電極５５が、各端部５１の断面５３から距離５６の位置に固定される（ステップ５０３）。この距離５６は、長さ５２よりも短い。

溶接ステップ５０４中に、両端部５１は、断面５３において、所定圧力で互いに接続される。電極５５は、所定時間の間、ストランドを通して特定の電流を流し、これによって、ストランドを溶接する。

次いで、焼鈍ステップ５０５中に、溶接部は焼鈍される。２つの焼鈍電極５６は、ストランドの溶接部の各側に１つずつ固定される。焼鈍電極と溶接部の中央との間の距離５７は、好ましくは、長さ５２よりも短い。可能であれば、必ずしも必要ではないが、溶接電極が焼鈍電極として用いられるとよい。所定時間の間、所定の電流が溶接部を通って流れている。

次いで、溶接されたストランドは、本発明による金属コード５８を形成するために、さらにケーブル撚線操作またはバンチ撚線操作のステップ５０６に供される。

本発明によるこのような金属コードは、本発明による数本の金属コードとポリマー素地、例えば、ポリウレタン素地を備えるベルトを提供するのに用いることが可能である。

図６に示されるように、本発明による金属コード６１は、ポリウレタン素地６２に埋設されている。金属コード６１ａは、コード６１ａを形成すのに用いられたストランドの１本に溶接部６３を有している。このようなベルトは、エレベータベルトまたはいくつかの他の目的に用いることが可能である。

本発明による金属コードを示す概略図である。 図１の金属コードの面ＡＡ’による半径方向断面を示す概略図である。 図１のコードおよび用いられたストランドの負荷−伸び曲線図である。 図１のコードおよび用いられたストランドの負荷−伸び曲線図である。 本発明による金属コードを提供する方法を示すチャートである。 本発明による１本以上の金属コードを備えるポリマーテープを示す概略図である。

Claims (18)

1. 少なくとも２本の金属ストランドを備える金属コードにおいて、少なくとも１本のストランドが溶接され、前記溶接されたストランドは溶接部のない同一のストランドの破断時の伸びの３０％よりも大きい破断時の伸びを有している金属コードであって、
   前記金属コードの各半径方向断面に対して、前記金属ストランドの少なくとも１つは溶接されていないことを特徴とする金属コード。
2. 前記溶接されたストランドは、溶接部のない同一のストランドの破断時の力の３０％よりも大きい破断時の力を有していることを特徴とする、請求項１に記載の金属コード。
3. 前記溶接されたストランドの溶接部の直径は、前記溶接されたストランドの光学的ストランド直径の１．２倍未満であることを特徴とする、請求項１または２に記載の金属コード。
4. 前記金属コードの各半径方向断面に対して、１本の金属ストランドのみが溶接されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の金属コード。
5. 溶接区分長さを有する溶接区分を有し、前記他のストランドは前記溶接区分において溶接されておらず、前記溶接区分は前記金属コードの撚りピッチの少なくとも２．５倍であることを特徴とする、請求項４に記載の金属コード。
6. １４ｍｍ未満の光学的コード直径を有していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の金属コード。
7. ２．５ｍｍ未満の光学的コード直径を有していることを特徴とする、請求項６に記載の金属コード。
8. 前記金属ストランドは、５ｍｍ未満の光学的ストランド直径を有していることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１つに記載の金属コード。
9. 前記金属ストランドは、０．９ｍｍ未満の光学的ストランド直径を有していることを特徴とする、請求項８に記載の金属コード。
10. 前記金属ストランドは金属フィラメントを備え、前記フィラメントは１．１５ｍｍ未満の直径を有していることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１つに記載の金属コード。
11. 前記金属ストランドは金属フィラメントを備え、前記フィラメントは０．２５ｍｍ未満の直径を有していることを特徴とする、請求項１０に記載の金属コード。
12. 鋼コードであることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の金属コード。
13. 溶接されたストランドのない同一の金属コードの５０％よりも大きい破断時の力を有していることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１つに記載の金属コード。
14. 溶接されたストランドのない同一の金属コードの８０％よりも大きい破断時の伸びを有していることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１つに記載の金属コード。
15. ポリマーベルトまたはゴムベルトを補強するための請求項１〜１４のいずれかの１つに記載の金属コードの用途。
16. エレベータベルトまたは巻上げベルトへの請求項１〜１５のいずれか１つに記載の金属コードの用途。
17. タイミングベルトへの請求項１〜１６のいずれか１つに記載の金属コードの用途。
18. 巻上げケーブル、コントロールケーブル、または窓昇降ケーブルとしての請求項１〜１７のいずれか１つに記載の金属コードの用途。

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