CN104229607A - 电梯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电梯装置，没有大幅度的成本上升，并且难以产生绳股的破损等，能够实现各种设备的小型化。该电梯装置为，将轿厢（1）和配重（2）通过绳索（4）进行悬吊支承，并通过卷挂有绳索（4）的驱动绳轮（3）将它们悬挂式地摩擦驱动，绳索（4）使用具有钢制的芯绳（18）以及配置在其周围的多个钢制股线（19）、并将表面通过聚氨酯树脂（20）进行了被覆的树脂被覆绳索，在驱动绳轮（3）的、供树脂被覆绳索卷挂的槽部（22）的表面，设置有由与树脂被覆绳索的摩擦系数比与铸铁的摩擦系数小的低摩擦材料构成的被覆层（23）。

Description

电梯装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种将悬吊支承用绳索以及供该悬吊支承用绳索卷挂的驱动绳轮进行了改良的电梯装置。

背景技术

作为电梯装置的构造，一般为不需要顶层机房、建筑设计的自由度大的无机房构造。在该构造中，将卷扬机等的设备全部设置于井道内。因此，为了缩减电梯装置的设置空间而有效利用建筑物地面面积，而被要求各设备的小型化。

一般，无机房构造的悬挂式电梯为，在形成于建筑物内的井道内，将轿厢和配重通过分别对应的导轨可升降地设置，将它们两方通过绳索进行悬吊支承，并且将该绳索卷挂在卷扬机所具备的驱动绳轮上，通过该驱动绳轮的旋转使轿厢和配重互相升降驱动。在这种情况下，绳索的一端固定在井道的上部，卷挂在设置于轿厢的轿顶轮之后，经由卷扬机的驱动绳轮卷挂在配重的轿顶轮上，另一端固定于井道的上部。接着，绳索的轿厢侧张力与配重侧张力之差与产生于驱动绳轮与绳索之间的摩擦力平衡，悬挂式地驱动轿厢和配重。

然而，在悬挂式电梯中，根据绳索的构造，驱动绳轮和轿顶轮的构造不同。在平成12年日本建设部通告1414号中被规定为，为了确保绳索的耐久性，一般驱动绳轮的直径D是绳索直径d的40倍以上（D／d＞40）。因此，为了电梯的省空间化，为了使驱动绳轮和轿顶轮小型化，而需要重新研究绳索的构造，以确保与现行绳索同等以上的耐久性。

以往，使用于电梯的绳索的构造最一般的为JIS B 3525所规定的纤维芯构造。具有纤维芯的绳索的剖面如图6所示那样，多为如下构造：在由合成纤维或天然纤维制作的芯绳9的周围绞合有6条～9条左右的由金属的绳股8制成的股线7。

供这样的绳索卷挂的驱动绳轮和轿顶轮的槽一般为图7中的（a）、（b）、（c）所示的形状。图7中的（a）表示沉割（under cut）槽10、该图（b）表示V槽11、该图（c）表示U槽12。沉割槽10和V槽11由于绳索与槽表面之间的接触压力高，作为驱动力的摩擦力大，因此被用于驱动绳轮。U槽12与沉割槽10和V槽11相比，由于与绳索的接触压力低，对绳索的负荷小，因此被用于轿顶轮和导向轮。

在将图6所示的绳索和具有图7的槽的驱动绳轮、轿顶轮使用于悬挂式电梯的情况下，已知随着时间流逝会产生如下那样的损伤。即，在通过驱动绳轮、轿顶轮时，由于对被施加负荷的绳索的弯曲和摩擦，会产生绳股的磨耗和断线。一般驱动绳轮的负荷比轿顶轮高，由于摩擦驱动力的作用而位于绳索表面（图6的A部）的绳股8会首先产生磨耗和断线。另外，当施加张力时，股线7作用有压缩芯绳9的方向上的力，因此，特别是在张力高的使用条件下，股线7之间（图6的B部）的绳股8或股线7与芯绳9的接触部分（图6的C部）的绳股8会存在产生断线的情况。

近年来，作为实现驱动绳轮等小型化的绳索构造之一而提出了图8所示那样的树脂被覆绳索构造。再者，除了该树脂被覆绳索以外，已知树脂被覆有抗张力部件的钢带构造，但该钢带构造配置在扭转驱动绳轮或轿顶轮的位置上，但从带的耐久性上来看很困难。与此相对，树脂被覆绳索构造与钢带构造相比，绳索的敷设布局的自由度大而被广泛利用。

根据图8对该树脂被覆绳索（例如参照专利文献1）的剖面构造进行说明。在图8中，使用多条（图例中为7条）将钢制的绳股13绞合的股线14来构成1条绳索。在各绳股13上实施有绳股被覆15，绳索整体通过由聚氨酯或聚乙烯等构成的中间被覆件16进行覆盖，并且，在最外周实施有由聚氨酯等构成的绳索被覆17。

在图8的构造中，相对于卷挂在驱动绳轮或轿顶轮时的弯曲或摩擦，承受负荷的钢线部分被树脂被覆，由此缓和绳轮或轿顶轮与绳索以及绳股之间的接触压力，另外，减轻产生于绳股的弯曲应力，实现耐久性的提高。考虑通过将绳索作成这种构造来实现绳轮或轿顶轮等设备的小型化，并且不需要以往的金属绳索所需要的润滑脂的供油，因此在维修作业上不费工夫，环境负荷也小。

专利文献1：日本专利第3724322号公报

然而，图8的树脂被覆绳索构造与图6所示的迄今为止的绳索相比较复杂，制造工序大幅增加，因此被预测大幅度的成本增大。

发明内容

本发明要解决的课题为，提供一种没有大幅度的成本上升、并且难以产生绳股的破损等、能够实现各种设备的小型化的电梯装置。

本发明的实施方式所涉及的电梯装置为，将轿厢和配重通过绳索进行悬吊支承，通过卷挂有上述绳索的驱动绳轮将上述轿厢和配重悬挂式地摩擦驱动，该电梯装置的特征为，上述绳索使用具有钢制的芯绳以及配置在该芯绳周围的多个钢制股线、并将表面通过聚氨酯树脂进行了被覆的树脂被覆绳索，在上述驱动绳轮的、供上述树脂被覆绳索卷挂的槽表面，设置有由与上述树脂被覆绳索的摩擦系数比与铸铁的摩擦系数小的低摩擦材料构成的被覆层。

附图说明

图1是表示使用于本发明的一个实施方式所涉及的电梯装置的驱动绳轮的图。

图2是表示图1所示的驱动绳轮的结构构件的图。

图3是使用于本发明的一个实施方式所涉及的电梯装置的树脂被覆绳索的剖视图。

图4是说明树脂被覆绳索的基于摩擦力的被覆的破坏过程的图。

图5是本发明的一个实施方式所涉及的电梯装置的概略构成图。

图6是表示以往使用的钢制绳索的剖面形状的图。

图7是说明以往使用的绳轮的卷挂绳索的槽部分的形状的图。

图8是以往使用的树脂被覆绳索的剖视图。

符号说明

1、轿厢

2、配重

3、驱动绳轮

4、绳索

20、绳索的树脂被覆

21、铸铁制的结构构件

22、槽部

23、由低摩擦材料形成的被覆层

24、沉割部

25、用作卡合部的固定孔

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图5是表示该实施方式所涉及的无机房构造的悬挂式电梯的概略构成。在图5中，在形成于建筑物内的井道6内，将轿厢1和配重2通过分别对应的导轨（省略图示）可升降地设置，将它们两方通过绳索4进行悬吊支承。而且，将该绳索4卷挂在卷扬机的驱动绳轮3上，通过该驱动绳轮3的旋转使轿厢1和配重2互相升降驱动。在这种情况下，绳索4的一端固定在井道6的上部，卷挂在设置于轿厢1的轿顶轮5a之后，经由卷扬机的驱动绳轮3卷挂在配重2的轿顶轮5b上，另一端固定于井道6的上部。通过这些构造，使绳索4的轿厢1侧的张力与配重2侧的张力之差与产生于驱动绳轮3与绳索4之间的摩擦力平衡，通过驱动绳轮3的旋转悬挂式地驱动轿厢1和配重2。

对绳索4使用树脂被覆绳索。树脂被覆绳索如上述那样，能够实现驱动绳轮3和轿顶轮5a、5b等设备的小型化，不需要金属绳索所需要的润滑脂的供油等，维修作业上所花工夫少，环境负荷也小。但是，图8所说明的树脂被覆绳索构造如上述那样，与迄今为止的绳索相比较复杂，制造工序大幅增加，被预测大幅度的成本增大，因此，在本发明的实施方式中，使用图3所示的简单构造的树脂被覆绳索4。该树脂被覆绳索4具有钢制的芯绳18和配置在该芯绳18周围的多个钢制股线19，在这些芯绳18和各股线19之间填充热塑性的聚氨酯树脂20，通过该树脂20将绳索4的表面进行覆盖。

即，芯绳18是将由钢线构成的绳股绞合而构成，各股线19也是将由钢线构成的绳股绞合而构成。相对于芯绳18和配置在其周围的多个股线19，热塑性的聚氨酯树脂20以覆盖它们的全周的方式填充在它们的间隙内，结果，绳索表面成为由聚氨酯树脂20覆盖的树脂被覆构造。

在这样的树脂被覆绳索4中，作为覆盖外周的树脂，如上述那样使用聚氨酯。其理由是因为，聚氨酯是兼备了耐磨耗性和获取曳引力（摩擦驱动力）所需要的高摩擦系数的材质。摩擦驱动力与摩擦系数之间的关系简便地由如下公式（1）表示

ΔT＝κ·μ·T（θ）·Δθ…（1）

在公式（1）中，左边的ΔT是向驱动绳轮的每个卷挂角度Δθ的张力变化，这与从驱动绳轮受到的每个卷挂角度Δθ的摩擦力相等。κ是依存于图7说明的槽形状的槽系数，由下列公式（2）、（3）、（4）表示。另外，μ是绳索与驱动绳轮之间的摩擦系数，T是在驱动绳轮的圆周上变化的张力。

这里，在公式（4）表示的U槽的槽系数κ为，与公式（2）的沉割槽的槽系数κ或公式（3）的V槽的槽系数κ相比较较小，且摩擦驱动力较低。

根据发明人们的验证，适合于树脂被覆绳索的聚氨酯的摩擦系数为：在与铸铁材料之间，在干燥摩擦状态下为0.6～0.9左右，越是硬度低的材料越示出高的摩擦系数。这与处于脂润滑状态的以往的钢缆的摩擦系数0.08～0.1相比是数倍的摩擦力。因此，在树脂被覆绳索中，即使是槽系数小的U槽形状，也能够获取以往以上的摩擦驱动力。

电梯中所需要的摩擦驱动力一般通过曳引力比（卷挂于驱动绳轮而通过摩擦力支承的张力T1与T2的比）v进行评价，由下列公式（5）表示。

v＝T₁/T₂=exp{κμθ}(T1＞T2)    …(5)

另一方面，实际上在应用于电梯装置的情况下的、在卷挂于驱动绳轮的前后所产生的张力比C，例如由如下公式（6）表示。

$c=\frac{M_{\mathrm{cw}}(g+\mathrm{\α})}{M_c(g-\mathrm{\α})}=\frac{(M_c+0.5W(g+\mathrm{\α}))}{M_c(g-\mathrm{\α})}\·\·\·\left(6\right)$

(∵M_cw=M_c+0.5W)

在公式6中，Mc为轿厢的质量、Mcw为配重的质量、W为装载质量、g为重力加速度、a为电梯的运转加速度，轿厢的质量Mc越小张力比C就变得越大。为了进行摩擦驱动而需要ν＞C，但在树脂被覆绳索中，通过聚氨酯被覆的高摩擦系数，能够获取以往以上的摩擦驱动力ν，因此，能够实现轿厢的质量Mc和配重的质量Mcw的轻量化。

对图3所示的树脂被覆绳索4的摩擦驱动性能和耐久性进行了验证的结果为如下好结果：在与铸铁制U槽的组合中摩擦系数具有0.7左右，另外，在没有负荷摩擦驱动力的条件下所进行的弯曲疲劳寿命评价中，与以往相比，相对于弯曲荷载大的小径（D／d＝30）的绳轮，绳股的断线数为一半以下。

然而，在负荷假想了摩擦驱动力的摩擦力的磨损评价中，相对于树脂被覆的压接力而负荷过大的摩擦力，因此产生被覆的剥离，在到达实物机械假想的摩擦距离之前便导至被覆的破坏。即，如图4所说明的那样，在树脂被覆绳索4中，钢索部分41与树脂被覆部分42为压接结构，因此，当在与绳轮3的卷绕角的范围内所产生的贴紧部分的摩擦系数高时，则如图4（a）所示那样，在钢索部分41与树脂被覆部分42的压接部的端部产生剥离x，如该图（b）所示那样，该剥离x成为起点而在树脂被覆部分42产生破坏X。

另外，作为在实物机械中使用树脂被覆绳索的情况下应考虑的问题，存在因建筑物火灾等而绳索表面的树脂被覆脱落的情况下的摩擦驱动性能的确保。在通常运转时，通过聚氨酯被覆，即使是U槽也具有以往以上的摩擦力，但因高温而被覆脱落的情况下，作为抗张力部件的内部的钢缆存在相对于U槽不能够维持所需要的摩擦驱动性能的可能性。

该实施方式解决关于聚氨酯等的高摩擦、耐磨耗性出色的树脂覆盖绳索外周的树脂被覆绳索的上述问题，实现适合于悬挂式电梯的低成本的树脂被覆绳索的应用，并且即使在火灾时等也获取较高的安全性。因此，在该实施方式中，如图1和图2所示那样，在图3所示的供树脂被覆绳索4卷挂的驱动绳轮3的槽部22的表面，设置有由与树脂被覆绳索的摩擦系数比与铸铁的摩擦系数小的低摩擦材料构成的被覆层23。

图1表示该实施方式中的比驱动绳轮3的旋转中心靠上的上半部。图示左半部表示剖面构造，图示右半部表示表面形状。图2以比驱动绳轮3的旋转中心靠上的上半部示出该驱动绳轮3的结构构件的槽表面形状。

在图1中，在驱动绳轮3的周面并排形成有多条用于卷挂图3所示的被树脂被覆的绳索4的槽部22。该驱动绳轮3由图2所示的铸铁制的结构构件21和图1所示那样的形成于其表面的被覆层23构成。在结构构件21的、相当于槽部22的部分（铸铁部分）形成有图7（a）所说明的沉割槽10。该沉割槽10的横切方向内周面形成为具有与和该槽组合的进行了树脂被覆的绳索4的、内部钢缆部分的直径d1大致相等的曲率半径的形状，上述进行了树脂被覆的绳索4具有图3的剖面。

被覆层23例如使用尼龙树脂等的热塑性的低摩擦材料。再者，被覆层23只要是与树脂被覆绳索4的摩擦系数比与铸铁的摩擦系数小的低摩擦材料就可以，并不限于尼龙树脂。

在上述结构构件21的沉割槽10的周向的多个部位，作为用于抑制被覆层23向周向的偏移的卡合部而设置有固定孔25。该固定孔25如上述那样，在沉割槽10的周向的多个部位，以比沉割宽度E大、且比所组合的树脂被覆绳索4的公称直径小的直径，朝向结构构件21的旋转中心形成为沉割深度以上的深度。

此处，在驱动绳轮3的制造时，在由于形成被覆层23的热塑性树脂而使槽被覆部件具有流动性时，则将铸铁制的结构构件21浸入。因此，具有流动性的槽被覆部件流入结构构件21的沉割槽10内，并填充于沉割部分24或固定孔25内。接着，对槽被覆部件进行冷却、固化之后，被车削加工成供树脂被覆绳索4卷挂的U槽形状，形成由低摩擦材料构成的被覆层23。

像这样，在铸铁制的结构构件21的表面形成由低摩擦材料形成的被覆层23来构成驱动绳轮3，因此，在向其槽部22卷挂图3所示的进行了树脂被覆的绳索4并进行了驱动的情况下，与以往相比能够大幅度地降低在进行了树脂被覆的绳索4的表面与驱动绳轮3的槽部22之间产生的摩擦力。例如，与基于聚氨酯被覆的树脂被覆绳索和一般的铸铁制U槽的组合相比，作用于绳索与槽之间的摩擦力大幅度降低。

根据发明人们的验证，在聚氨酯被覆材料与铸铁材料的组合中，摩擦系数为0.7左右，但通过将铸铁侧设为作为低摩擦材料的尼龙树脂，摩擦系数减小到0.4左右。另外，通过向尼龙树脂添加作为固体润滑剂的二硫化钼或石墨，在与聚氨酯的组合中，也可进一步减小摩擦系数。即，添加了1～3%的二硫化钼、或添加了5～10%的石墨的尼龙材料的摩擦系数成为0.3以下。

在将图3所示的树脂被覆绳索4卷挂于铸铁制的绳轮并进行了驱动的情况下所产生的聚氨酯被覆破坏为，如利用图4所述那样，概略情况为，因从绳轮槽表面反复承受的摩擦驱动力，被覆从钢索部分剥离变形，而导至被覆的断裂。因此，通过将槽侧的材料设为摩擦系数低的材料，能够减小与绳索侧聚氨酯被覆之间的摩擦力，并抑制聚氨酯被覆的损伤。

根据验证，对于在本实施方式中作为低摩擦材料的被覆层23而使用的尼龙树脂，通过使用添加了1～3%的二硫化钼、或者添加了5～10%的石墨的尼龙树脂，结果为能够确保合乎实用的耐磨耗性能。

另外，在将尼龙树脂材料作为被覆层23设置于绳轮3的槽部22的构造的情况下，在因火灾等导致的高温时而绳索4的聚氨酯被覆软化并脱落的情况下，由于与金属钢索的接触，被覆层23也容易脱落。即，在火灾时，在绳索4的聚氨酯被覆脱落时，其内部钢缆部分去除尼龙树脂的被覆层23，内部钢缆部分的表面卷挂在形成为沉割槽10状的驱动绳轮3的铸铁制结构构件21上。因此，驱动绳轮3能够确保与以往的卷挂了钢缆的情况同等的摩擦驱动力。

另外，一般尼龙树脂材料的线膨胀系数与形成驱动绳轮3的结构构件21的铸铁相比，大约大7倍。因此，在将尼龙树脂材料使用于被覆层23的情况下，由于季节性的温度上升和来自绳索的外力而引起的随着时间流逝的变形，与驱动绳轮3的结构构件21的贴紧性降低。但是，通过设置图2所示的基于固定孔25的卡合部，能够防止因摩擦驱动力而导致的向周向的偏移。再者，该卡合部只要是能够防止结构构件21与被覆层23之间的偏移的构造是什么构造都可以，并不限于固定孔25，也可以使用其他周知的卡止构造。

根据上述的实施方式，通过使用实施了由低摩擦材料形成的被覆层的驱动绳轮的槽构造，即使是简单构造的树脂被覆绳索，也能够确保合乎实用的绳索寿命。另外，在火灾时也能够获取与以往同等的摩擦驱动力。即，能够以低成本实现安全、且达到电梯的省空间化的树脂被覆绳索驱动系统。

虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而示出的，并没有意图限定发明的范围。这些新的实施方式能以其他的各种方式实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种省略、替换和变更。这些实施方式或其变形都包含在发明的范围和主旨内，并包含在权利要求书所记载的发明和与其等同的范围内。

Claims (6)

1.一种电梯装置，将轿厢和配重通过绳索进行悬吊支承，并通过卷挂有上述绳索的驱动绳轮将上述轿厢和配重悬挂式地摩擦驱动，该电梯装置的特征在于，

上述绳索使用具有钢制的芯绳以及配置在该芯绳周围的多个钢制股线、并将表面通过聚氨酯树脂进行了被覆的树脂被覆绳索，

在上述驱动绳轮的、供上述树脂被覆绳索卷挂的槽表面，设置有由与上述树脂被覆绳索的摩擦系数比与铸铁的摩擦系数小的低摩擦材料构成的被覆层。

2.根据权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，

作为由上述低摩擦材料构成的被覆层使用尼龙树脂。

3.根据权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，

作为由上述低摩擦材料构成的被覆层使用添加了二硫化钼的尼龙树脂。

4.根据权利要求1所述的电梯装置，其特征在于，

作为由上述低摩擦材料构成的被覆层使用添加了石墨的尼龙树脂。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电梯装置，其特征在于，

作为设置有由上述低摩擦材料构成的被覆层的绳轮的结构构件使用铸铁材料，并且，在上述结构构件的供上述绳索卷挂的周向的多个部位，设置有用于抑制上述被覆层向周向的移动的卡合部。

6.根据权利要求5所述的电梯装置，其特征在于，

上述驱动绳轮的供上述绳索卷挂的槽部分的、铸铁制结构构件的形状为沉割槽。