CN1238595C - 电梯用绳索及电梯装置 - Google Patents

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Abstract

一种悬吊电梯装置的轿厢的电梯用绳索，内层绳索具有由多根钢制的绳股捻合而成的多根内层子绳，在内层绳索的外周包覆有树脂制的内层包覆体，在内层包覆体的外周部设有外层。外层具有由多根钢制绳股捻合而成的多根外层子绳。在外层的外周包覆有由高摩擦树脂材料构成的外层包覆体。

Description

电梯用绳索及电梯装置
技术领域
本发明涉及用于电梯的、悬吊轿厢的电梯用绳索及使用该绳索的电梯装置。
背景技术
传统的电梯装置中，为了防止绳索过早的磨损和断线，使用具有绳索直径的40倍以上直径的绳轮。因此，要减小绳轮直径，也需要减小绳索的直径。但是，一旦减小绳索直径，则存在着因在轿厢内装运货物或上下乘客的负载变化而使轿厢容易震动、绳轮处的绳索震动传递至轿厢的危险。另外，造成绳索根数增加，电梯装置的结构变得复杂。而且，若驱动绳轮直径减小，则驱动摩擦力下降，需要增加轿厢的重量。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而进行的，其目的在于提供一种能维持强度高、寿命长、摩擦大，并实现小直径化的电梯用绳索、及使用该绳索的紧凑设计的电梯装置。
本发明的电梯用绳索包括：由多根钢制的绳股捻合而成、具有多根内层子绳的内层绳索；包覆所述内层绳索外周的树脂制内层包覆体；设在所述内层包覆体的外周部、将多根钢制绳股捻合而成、具有多根外层子绳的外层；以及由摩擦系数为0.2以上的高摩擦树脂材料构成、包覆所述外层的外周的外层包覆体。
另外，本发明的电梯装置，其特征在于，包括：升降井；驱动装置，其具有电机、由电机旋转驱动的驱动绳轮，且其使所述驱动绳轮的旋转轴垂直延伸而配置在升降井的上部；电梯用绳索，其卷挂在驱动绳轮上，且其具有由多根钢制的绳股捻合而成的多根内层子绳的内层绳索、包覆所述内层绳索外周的树脂制内层包覆体、设在所述内层包覆体的外周部并具有由多根钢制绳股捻合而成的多根外层子绳的外层、由摩擦系数为0.2以上的高摩擦树脂材料构成且包覆所述外层外周的外层包覆体；由电梯用绳索悬吊在升降井内并由驱动装置进行升降的轿厢及配重；配置在所述升降井的上部、将从所述驱动绳轮延伸的电梯用绳索向轿厢引导的轿厢侧导轮；配置在所述升降井的上部、将从所述驱动绳轮延伸的电梯用绳索向所述配重引导的配重侧导轮，所述驱动装置、所述轿厢侧导轮及所述配重侧导轮配置成在垂直投影面内与所述轿厢重叠，所述轿厢侧导轮及所述配重侧导轮的直径，是所述电梯用绳索的直径的15倍以上、30倍以下。
附图说明
图1是本发明的实施形态1的电梯用绳索的剖视图。
图2是将图1的电梯用绳索分层剖切表示的侧视图。
图3是本发明的实施形态2的电梯用绳索的剖视图。
图4是本发明的实施形态3的电梯用绳索的剖视图。
图5是本发明的实施形态4的电梯用绳索的剖视图。
图6是本发明的实施形态5的电梯用绳索的剖视图。
图7是本发明的实施形态6的电梯用绳索的剖视图。
图8是本发明的实施形态7的电梯用绳索的剖视图。
图9是将图8的电梯用绳索分层剖切表示的侧视图。
图10是表示本发明的实施形态8的电梯装置概要的主视图。
图11是表示图10的电梯装置的俯视图。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的最佳实施形态作说明。
实施形态1
图1是本发明的实施形态1的电梯用绳索的剖视图，图2是将图1的电梯用绳索分层剖切表示的侧视图。
图中，内层绳索1具有芯索2、设置在芯索2外周部的多根内层子绳3。芯索2具有多根芯子绳4。各芯子绳4由多根钢制的绳股5相互捻合构成。芯子绳4互相捻合，内层子绳3与芯子绳4反向捻合。
内层子绳3由多根钢制的绳股6相互捻合构成。内层子绳3的截面结构呈沃林顿形(JIS G 3525)。另外，相邻的芯子绳4之间及芯子绳4与内层子绳3之间存在间隙，但是这些间隙在使用时因电梯用绳索受到张力的作用而消失或减小。
内层绳索1的直径设定为所适用的绳轮，即该电梯用绳索所卷挂的绳轮直径的1/27以下。
内层绳索1的外周包覆有树脂制的内层包覆体7。内层包覆体7比如可由聚乙烯树脂构成。
内层包覆体7的外周部设有外层8。外层8具有多根外层子绳9。各外层子绳9由配置在中心的中心绳股10、配置在中心绳股10外周的6根外周绳股11构成。另外，外层子绳9与内层子绳3反向捻合。
在外层8的外周包覆有外层包覆体12。外层包覆体12由摩擦系数为0.2以上的高摩擦树脂材料、比如聚氨基甲酸乙脂构成。
所有的绳股5、6、10、11的直径设定为适用的绳轮，即该电梯用绳索所卷挂的绳轮直径的1/400以下。
如此电梯用绳索中，在中心部配置钢制的芯索2，并且在芯索2的外周配置有比内层子绳3的直径小的外层子绳9，故整体的直径得到抑制，可提高钢制的绳股5、6、10、11的安装密度，实现高强度化。
另外，在内层绳索1与外层8之间配置有树脂制的内层包覆体7，故可防止内层子绳3与外层子绳9直接接触而发生摩擦，可防止磨损引起的劣变，通过缓冲作用缓和弯曲应力，可延长电梯用绳索的使用寿命。
而且，由于在与绳轮(未图示)的接触部分配置有外层包覆体12，故可防止因与绳轮的直接接触而引起外层子绳9的磨损。另外，也可缓和外层子绳9的绳股10、11因绳轮的压挤而发生的弯曲应力，在延长电梯用绳索的使用寿命的同时，可实现绳轮的小直径化。
而且，由于在最外周配置有外层包覆体12，故可防止绳轮侧的磨损，提高外层子绳9的绳股10、11及绳轮的材料选择的自由度。因此，能进一步提高整体的强度，同时能廉价构成绳轮。
另外，由于与驱动绳轮接触的外层包覆体12由例如聚乙烯树脂等高摩擦树脂材料构成，故即使驱动绳轮的直径小，也能确保足够的驱动力的传递效率。因此，不需要为了增加电梯用绳索与驱动绳轮增加的摩擦力而增加轿厢的重量、及为了增加电梯用绳索对绳轮的卷绕角度而补充导轮，不会使电梯装置的结构复杂。
这里，作为高摩擦树脂，摩擦系数最好在0.2以上，可确保足够的驱动力的传递效率。
另外，聚氨基甲酸乙脂树脂虽可在软质和硬质之间自由选择，但为了确保相对于绳轮表面处的微小滑动的耐磨损性能，最好使用90度以上的硬质聚氨基甲酸乙脂树脂。而且，为了防止在使用环境下产生的加水分解，醚类树脂比脂类树脂更好。
而且，作为内层包覆体7的材料，通过选择当电梯用绳索在绳轮中弯曲时容易自由滑动的材料，则可减小弯曲阻力。而且，内层包覆体7需要在内层子绳3的绳股6之间及外层子绳9的绳股11之间不被压溃的硬度。作为这样的材料，低摩擦、硬质的聚乙烯材料是合适的。
另外，由于内层包覆体7不需要比外层包覆体12大的摩擦系数，而且绳轮引起的弯曲也不大，故不一定需要优良的延伸特性。因此，作为内层包覆体7的材料，也可使用尼龙、硅酮、聚丙烯、或聚氯乙烯等树脂。通过使用这样的内层包覆体7，可抑制使用钢制内层绳索1时的寿命下降。
而且，外层子绳9具有包含中心绳股10和6根外周绳股11的单纯的7根绳股结构，可使电梯用绳索的直径减小，同时不易变形，可容易对外层包覆体12进行包覆。
而且，由于不需要将内层子绳3的截面结构做成密封(seal)形和充填(filler)形，而做成沃林顿形，故不需要使用极细的绳股6，可防止磨损引起绳股6的断线，可延长使用寿命。另外，为了实现长寿命化，内层子绳3的绳股6不是交叉捻合，平行捻合较佳。此时，通过将位于外周部的绳股6的根数取为与位于其内侧的绳股6的根数相同或其2倍，能合理地、平衡地配置绳股6，能进一步防止绳股6的磨损。
另外，在多层结构的电梯用绳索中，由于负载引起的张力和绳轮多年的重复弯曲，捻合在内部产生朝解开方向的旋转力矩，各层的负载负担平衡被破坏，切断强度和寿命下降，同时存在包覆体7、12之间的粘结力下降的危险。
相反，通过将内层子绳3朝与芯子绳4反向捻合、将外层子绳9朝与内层子绳3反向捻合，可使内部的旋转力矩平衡，减小绳索整体的解开捻合力矩。
另外，如上所述，将柔软性高的电梯用绳索卷绕在小直径绳轮上时，万一外层包覆体12破损时，绳轮与外层子绳9的接触压力增加，存在绳轮及外层子绳9的磨损显著发展的危险。
因此，应用于电梯用绳索直径的20倍直径的绳轮的场合，外层子绳9的根数最好取为12根以上(图1中为21根)。另外，应用于电梯用绳索直径的15倍直径的绳轮的场合，外层子绳9的根数最好取为16根以上。
由此，可抑制万一外层包覆体12发生破损时绳轮与外层子绳9的接触压力的增大，可抑制绳轮及外层子绳9的损耗。因此，绳轮的材料不需要做得特别高价，可廉价构成绳轮。
而且，在无外层包覆体12的绳索中，使用寿命是由张力和绳轮引起的弯曲应力的重复次数决定的，从绳索表面的绳股先发生断线。但是，使用外层包覆体12的绳索中，因与绳轮的接触压力降低，故不是绳索表面，而是内部的绳股因弯曲疲劳而容易先断线。
根据发明者的试验研究，发现这样的弯曲疲劳引起的寿命次数具有下式所示的关系。
寿命计算式
与绳轮接触的绳股断线的计算公式：
寿命次数Nc＝10.0×k×1.05D/d
绳索内部的绳股断线的计算公式：
寿命次数Nn＝19.1×k×1.05D/d
(k是由绳索结构和绳索强度决定的系数)
这里，如将寿命次数Nn取为与D/d＝40时的Nc值相同，则可求得D/d的值为26.7。因此，如要确保传统的一般电梯用绳索所适用的条件，即与D/d＝40时相同的寿命，必须将内层绳索1的直径取为绳轮直径的1/27以下。换言之，必须使用内层绳索1的直径的27倍以上的绳轮。
另外，上述电梯用绳索中，所有的绳股5、6、10、11的直径设定为适用的绳轮直径的1/400以下，故即使减小适用的绳轮直径也不会损害弯曲疲劳寿命。
实施形态2
下面，图3是表示本发明的实施形态2的电梯用绳索的剖视图。图中，内层绳索21具有芯索2、设置在芯索22外周部的多根内层子绳3。在芯子绳4的绳股5及内层子绳3的绳股6上涂有润滑油。其他结构与实施形态1相同。
如此电梯用绳索中，因对内层绳索21的芯子绳4及内层子绳3涂有润滑油，故可防止内层绳索21的绳股5、6磨损引起的断线，实现长寿命化。另外，内层绳索21的外周设有内层包覆体7，可防止润滑油朝外层8的流出，可确保外层子绳9与外层包覆体12的粘结性。
而且，在芯索2的外周包覆有芯索包覆体22，可防止芯索2与内层子绳3的接触引起的磨损。
实施形态3
下面，图4是本发明的实施形态3的电梯用绳索的剖视图。图中，内层绳索23具有芯索24、设置在芯索24外周部的多根内层子绳25。芯索24具有多根芯索26。各芯索26由多根钢制的绳股27相互捻合而成。
内层子绳25由多根钢制的绳股28相互捻合而成。内层子绳25的绳股28截面因从外周压缩内层子绳而异形化。芯索26的绳股27截面因从外周压缩芯索26而异形化。其他结构与实施形态1相同。
如此电梯用绳索中，在制造内层子绳25及芯索26时，先捻合成比最终精加工后的直径大5％后，通过精加工直径的模，绳股之间不是以点而是以面或以线接触。由此，可提高绳股27、28的安装密度。另外，可减小绳股27之间及绳股28之间的接触压力，抑制绳股27、28的磨损。而且，可防止内层子绳25及芯索26的变形，实现长寿命化。
实施形态4
下面，图5是本发明的实施形态4的电梯用绳索的剖视图。图中，外层包覆体12进入相邻的外层子绳9之间。从外层8的表面进入外层包覆体12的深度d比外层子绳9的半径大。另外，进入的深度d可通过例如在外层包覆体12形成时提高外层包覆体12的材料树脂的温度、或向进行包覆施工的模具内部加压注入、或从绳索内部抽真空来进行调节。其他结构与实施形态2相同。
如此的电梯用绳索中，外层包覆体12深深地进入外层子绳9之间，故可防止外层子绳9的移动和互相接触，防止外层子绳9的外周绳股11的磨损及外层子绳9的变形。由此，可实现电梯用绳索的长寿命化。
实施形态5
在实施形态4中，让外层包覆体12进入了外层子绳9之间，也可如图6所示，让内层包覆体7进入外层子绳9之间。
另外，也可让内层包覆体7进入相邻的内层子绳3之间。
而且，也可让芯索包覆体22进入相邻的内层子绳3之间或相邻的芯子绳4之间。
实施形态6
下面，图7是本发明的实施形态6的电梯用绳索的剖视图。图中，外层子绳9的外周被与外形包覆体12相同的材料构成的子绳包覆体29包覆。其他结构与实施形态1相同。
如此电梯用绳索中，制造外层子绳9时，在外层子绳9的外周形成子绳包覆体29。子绳包覆体29由与外层包覆体12相同的材料构成，故与外层包覆体12的粘结性优良。因此，通过子绳包覆体29，外层子绳9牢固地固接在外层包覆体12内，可防止外层子绳9与外层包覆体12剥离。而且，制造外层子绳9时，对子绳包覆体29进行施工，可防止外层子绳9在下一次工序中被使用为止的保管期间生锈，可确保稳定的质量。
实施形态7
下面，图8是将本发明的实施形态7的电梯用绳索分层剖切后表示的侧视图。图中，内层子绳3直接与芯索2的外周面接触。位于芯索2的外周部的芯子绳4的根数(这里为8根)与内层子绳3的根数(这里为8根)相同。芯子绳4是相互捻合而成，内层子绳3是与芯子绳4相同方向捻合而成。其他结构与实施形态1相同。
如此电梯用绳索中，相互接触的内层子绳3及芯子绳4的根数及捻合方向相同，故内层子绳3与芯子绳4不交叉接触，并且可将芯子绳4相对于内层子绳3均等配置。因此，可抑制内层子绳3及芯子绳4的模式引起的损伤，实现长寿命化。
另外，该场合，内层子绳3及芯子绳4的解开捻合的力矩是要进行叠加的，但如增加内层子绳3及芯子绳4的捻合节距，则可抑制内层子绳3及芯子绳4的合计的解开捻合力矩，能与外层子绳9的解开捻合力矩平衡。
实施形态1～7中，将各外层子绳9的强度进行合计后的外层8的强度最好设定为电梯用绳索整体强度的20％以内。由此，即使弯曲应力变得最大的外层子绳9产生断线的场合，仅由内层绳索1就可确保80％的剩余强度，可提高可靠性。
另外，实施形态1～7所示的多层结构的绳索中，具有多年疲劳而引起各层负载负担率发生变化的特性。为此，尽管根据绳索的结构多少有些不同，但还是应将先发生损伤的层的强度负担率减小。即，最好将一方的层的强度设定为20～80％，在整体强度发生显著下降之前检测出最弱层的反常，来进行更换。
比如，将弯曲应力变得最大的最弱层即外层子绳9的强度进行叠加后的强度，最好设定为电梯用绳索整体强度的20％以内。由此，即使外层子绳9发生断线时，仅内层绳索1就可确保80％左右的剩余强度，可提高可靠性。
另外，在此场合，外层子绳9的外周绳股11由排斥捻合而成，可容易检测出断线。即，外周绳股11断线，则断线部上浮，并朝外层包覆体12的外部凸出。因此，可目视确认外周绳股11的断线，能更正确地进行绳索整体的寿命判断，提高可靠性。另外，没有必要使用检查断线状态的探伤装置等，可节省维护费用。
而且，在内层绳索1的芯子绳4不进行包覆的场合、或不被异形加工时等比外层子绳9寿命短的结构的场合，内层绳索1的强度为整体的20％，将外层子绳9进行不排斥捻合加工是有效的。
所述形态8
下面，图10是表示本发明的实施形态8的电梯装置的概要的主视图，图11是图10的电梯装置的俯视图。图中，在升降井3 1内的上部固定有支承台32。在支承台32上，装载有薄形的驱动装置33。驱动装置33具有电机34、由电机34旋转的驱动绳轮35。另外，驱动装置33水平配置以使驱动绳轮35的旋转轴垂直延伸。
驱动绳轮35上卷挂有实施形态1～7中任一项结构的电梯用绳索36。电梯用绳索36的一端部36a及另一端部36b通过绳索紧固件(未图示)连接在支承台32上。
在电梯用绳索36的一端部36a与驱动绳轮35之间悬挂有轿厢37。在轿厢37的下部设有卷挂电梯用绳索36的一对轿厢悬吊轮38。
在电梯用绳索36的另一端部36b与驱动绳轮35之间悬吊有配重39。在配重39的上部设有卷挂电梯用绳索36的一对配重悬吊轮40。轿厢37及配重39借助电梯用绳索36由驱动装置33在升降井31内升降。
在升降井31内的上部配置有将从驱动绳轮35延伸的电梯用绳索36引向轿厢37的轿厢侧导轮41。另外，在升降井31内的上部配置有将从驱动绳轮35延伸的电梯用绳索36引向配重39的配重侧导轮42。
驱动装置33、轿厢侧导轮41及配重侧导轮42配置成在垂直投影面内与轿厢37重叠。另外，轿厢侧导轮41及配重侧导轮42的直径为电梯用绳索36的直径的15倍以上、20倍以下。
如此的电梯装置中，通过使用高强度、长寿命、高摩擦的电梯用绳索36，即使轿厢侧导轮41及配重侧导轮42的直径为电梯用绳索36直径的15倍以上、20倍以下，也可维持足够的绳索寿命。
因此，不需要增加升降井31的高度尺寸，可将轿厢侧导轮41及配重侧导轮42配置在轿厢37的上方空间内，不需要增加升降井31的横截面的面积。
在实用上运行频度低的电梯装置中，轿厢侧导轮41及配重侧导轮42的直径最好取为绳索直径的15倍以上，运行频度高的电梯装置最好取为20倍以上，可确保足够的寿命。另外，为了抑制升降井31的高度尺寸，导轮41、42的直径最好取为绳索直径的30倍以下。尤其是将导轮41、42的直径取为绳索直径的15～20倍的范围内，可有效地减小升降井31的高度尺寸。而且，若将导轮41、42的直径取为驱动装置33的设置高度范围内，则可更有效地减小升降井31的高度尺寸。

Claims (14)

1.一种电梯用绳索，其特征在于，包括：由多根钢制的绳股捻合而成、具有多根内层子绳的内层绳索；包覆所述内层绳索外周的树脂制内层包覆体；
设在所述内层包覆体的外周部、将多根钢制绳股捻合而成、具有多根外层子绳的外层；以及
由摩擦系数为0.2以上的高摩擦树脂材料构成、包覆所述外层的外周的外层包覆体。
2.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述高摩擦树脂材料为聚氨基甲酸乙脂树脂。
3.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层包覆体由聚乙烯树脂构成。
4.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层子绳的截面结构为沃林顿形。
5.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层绳索包括由多根钢制的绳股捻合而成且包含有多根芯子绳的芯索、设置在所述芯索外周部的所述内层子绳，所述芯子绳相互捻合而成，所述内层子绳与所述芯索反向捻合而成，所述外层子绳由与所述内层子绳相反方向捻合而成。
6.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层绳索的直径设定为适用的绳轮直径的1/27以下。
7.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述各绳股的直径设定为适用的绳轮直径的1/400以下。
8.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述外层子绳的所述绳股以反向捻合方式捻合。
9.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，通过从外周压缩所述内层子绳，所述内层子绳的绳股的截面被异形化。
10.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述外层包覆体及所述内层包覆体中的至少某一方进入相邻的所述外层子绳之间。
11.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层包覆体进入位于所述内层绳索的外周部的所述内层子绳之间。
12.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述外层子绳的外周由与所述外层包覆体相同材料构成的子绳包覆体包覆。
13.如权利要求1所述的电梯用绳索，其特征在于，所述内层绳索具有由多根钢制的绳股捻合且包含有多根芯子绳的芯索、设置在所述芯索外周部的所述内层子绳，位于所述芯索外周部的所述芯子绳的根数与所述内层子绳的根数相同，所述芯子绳相互捻合而成，所述内层子绳与所述芯子绳相同方向捻合而成。
14.一种电梯装置，其特征在于，包括：升降井；
驱动装置，其具有电机、由电机旋转驱动的驱动绳轮，且其使所述驱动绳轮的旋转轴垂直延伸而配置在升降井的上部；
电梯用绳索，其卷挂在驱动绳轮上，且其具有由多根钢制的绳股捻合而成的多根内层子绳的内层绳索、包覆所述内层绳索外周的树脂制内层包覆体、设在所述内层包覆体的外周部并具有由多根钢制绳股捻合而成的多根外层子绳的外层、由摩擦系数为0.2以上的高摩擦树脂材料构成且包覆所述外层外周的外层包覆体；
由电梯用绳索悬吊在升降井内并由驱动装置进行升降的轿厢及配重；
配置在所述升降井的上部、将从所述驱动绳轮延伸的电梯用绳索向轿厢引导的轿厢侧导轮；
配置在所述升降井的上部、将从所述驱动绳轮延伸的电梯用绳索向所述配重引导的配重侧导轮，
所述驱动装置、所述轿厢侧导轮及所述配重侧导轮配置成在垂直投影面内与所述轿厢重叠，所述轿厢侧导轮及所述配重侧导轮的直径，是所述电梯用绳索的直径的15倍以上、30倍以下。
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