JP2001262482A - ワイヤロープとそれを用いたエレベータ - Google Patents

ワイヤロープとそれを用いたエレベータ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】シーブ径を減少させた場合に、ロープの寿命・
強度の低下を抑制して、安全性と信頼性を確保したエレ
ベーターを提供する。 【解決手段】ワイヤロープを構成する複数の素線それぞ
れに、樹脂材料が被覆され、ワイヤロープ全体に樹脂材
料が被覆された構造のロープを用い、シーブ巻き掛け時
に生じる素線相互の滑りによる摩耗、および、シーブと
の接触による摩耗を低減させる。 【効果】エレベーターのシーブを小径化した場合、懸念
されるロープ寿命の低下を抑制、あるいは、向上させる
ことができる。このため、モーター、巻き上げ機をはじ
めとした機器の小型、軽量化、エレベーター設置の省ス
ペース化、および、ロープ寿命の増加によるシステムの
安全性、信頼性の向上が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はロープ式エレベータ
に係り、特に樹脂材料で素線を被覆すると共にロープ外
周を樹脂材料で被覆したワイヤロープを用いたエレベー
タに関する。
【0002】
【従来の技術】ロープ式エレベータはモータ、減速機、
シーブ、そらせ車からなる駆動装置を備え、シーブに巻
き掛けたメインロープ(以後ロープと呼ぶ)の一方に乗り
かごの荷重を、シーブを介して他方にカウンタウェイト
の荷重を作用させ、ロープ・シーブ間の摩擦により乗り
かご、カウンタウェイトを昇降させる機構を有してい
る。
【0003】ロープは一般に、鋼製の素線を撚り合わせ
て形成されるストランドを、さらに撚り合わせて形成さ
れる。この鋼製のロープは、エレベータを吊り上げて駆
動するに必要な摩擦特性、耐摩耗・疲労特性などを満た
しており、信頼性が高い。
【0004】ただし、ロープは消耗品であるため寿命が
存在する。ロープの寿命要因は、四つに分類される。す
なわち、シーブを通過するための曲げ延ばしに起因する
疲労、素線同士の相互移動による摩耗、シーブの溝壁面
との接触に起因するロープ外層素線の摩耗、および、大
気との接触による腐食である。このため、シーブ通過の
繰り返し曲げによる影響を低減する目的で、ロープ径d
とシーブ径Dの比率(D/d)は、従来40以上を確保
して使用されている。
【0005】一方、シーブ径Dは、乗りかごを昇降させ
るために必要なモータの駆動トルクと直接関係するた
め、モータをはじめとしたエレベータシステムの小型・
軽量化のためには、シーブを小径化することが必要とな
る。
【0006】また、鋼製ロープは、鋳鉄製シーブに巻き
掛けられて摩擦駆動されるため、ロープがシーブへ巻き
込む際の金属接触から、振動、騒音が発生し、乗り心地
に影響を与えている。
【0007】これらを解決する手段として、鋼製素線と
比較して、柔軟性に富むアラミド繊維などの合成繊維を
撚り合わせ、さらにこれをウレタンなどの樹脂で被覆し
たロープを用いて、シーブ径を低減、及び振動、騒音を
低減させる方法が、特開平7−267534号に記述さ
れている。
【0008】また、樹脂で被覆された合成繊維ロープの
寿命時期を判別するために、合成繊維ロープの内部に、
合成繊維よりも強度の低い導電性カーボン繊維を埋め込
み、この破断を電圧で確認してロープの寿命を判別する
方法が、特開平8−261972号に記述されている。
【0009】一方で、ロープの寿命は、シーブとの接触
圧が高いほど短くなる。すなわち、ロープ接触圧力Pro
peは、ロープ張力Fに比例し、シーブ径Dに反比例する
ため、シーブ径を小さくした場合、その圧力は上昇する
(Prope≒F/(Dd))。
【0010】これを解決する手段として、鋼製素線、あ
るいはアラミド繊維などの合成繊維を撚り合わせたスト
ランドを複数本一列に配置し、これらを樹脂で被覆した
平型ベルトを用いて、シーブとの接触圧力を低減し、ロ
ープ表面に被覆された樹脂を長寿命化させる方法が、P
CT WO99/43885号に記述されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ロープ式エレベータを
はじめとしたロープを用いる機械システムのシーブを小
径化させ、シーブを駆動する電動機、巻き上げ機の小型
化を図り、機械システムの設置面積を縮小させるために
は、ロープ曲げ半径の低下に伴うロープ寿命、強度の低
下を抑制しなければならない。
【0012】本発明の目的は、ロープの曲げ半径を減少
させた場合に、ロープの寿命、強度の低下を抑制して、
安全性と信頼性を確保したロープを提供することにあ
る。
【0013】本発明のさらに別の目的は、シーブ径を減
少させた場合に、ロープの寿命、強度の低下を抑制し
て、安全性と信頼性を確保したエレベータを提供するこ
とにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、樹脂材料で被覆した素線を複数本撚り合
わせてストランドを構成し、前記ストランドを複数本撚
り合わせてワイヤロープを構成し、構成されたワイヤロ
ープの外周を樹脂材料で被覆した構成とした。
【0015】さらに、乗りかごとカウンタウェイトが複
数のロープにより連結され、ロープをモータにより駆動
するシーブに巻きかけて摩擦駆動するエレベータにおい
て、樹脂被覆された複数の鋼製素線を撚り合わせてスト
ランドを構成し、複数のストランドを撚り合わせて1本
のロープ構成し、前記ワイヤロープの外周を樹脂材料で
被覆すると共に、ワイヤロープの軸方向に対する垂直断
面の形状が、略円形としたエレベータを提案する。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の一実施例を、図面を用い
て説明する。
【0017】荷重支持部材としてのワイヤロープは、鋼
製の素線を撚り合わせて形成されるストランドを、さら
に撚り合わせて形成される。ロープはその柔軟性から、
シーブに巻き掛けられ、あるいは巻き込まれる形態で、
動索としてエレベータをはじめとした広範な機械システ
ムに使用されている。鋼から構成されるロープは消耗部
品であるため、その長寿命化は機械システムの信頼性、
安全性の向上に貢献する。
【0018】鋼製ロープの寿命に及ぼす要因は、大きく
次の四つに分類される。シーブを通過するための曲げ延
ばしに起因する疲労、素線同士の相互移動による摩耗、
シーブの溝壁面との接触に起因するロープ外層素線の摩
耗、および、大気との接触による腐食である。これらの
中で、シーブ通過の繰り返し曲げによる疲労と摩耗の影
響を低減するため、従来は、ロープ径dとシーブ径Dの
比率(D/d)に着目し、機械システム毎にある値以上
(エレベータの場合、40以上)を確保して使用されて
いる。
【0019】シーブ径Dの低減は、機械システムの小型
化、省スペース化、あるいは低コスト化に貢献する。本
発明のロープは、上述した四つの寿命要因の影響を極力
排除し、長寿命を実現するため、以下の実施例で示す構
造からなる。
【0020】図1は、本発明に係わるロープの一実施例
の断面概略図である。荷重支持部材であるワイヤロープ
1は、鋼製の素線2を撚り合わせてストランド3を構成
し、さらに、ストランド3を撚り合わせて構成される。
各素線2は、素線被覆4が施され、ロープ1全体は、中
間被覆材6で覆われ、さらに最外層はロープ被覆5が施
される。
【0021】シーブを小径化、あるいは、エレベータの
場合、ロープ径dとシーブ径Dの比率D/dを従来の値
である40以下とするためには、前述した寿命要因の中
で、シーブ通過の曲げに起因するロープ1の疲労特性を
改善しなければならない。そこで、ロープ1を構成する
素線2に作用する曲げ応力に着目し、シーブを小径化し
た際に必要となる素線形状を検討した。動索としてのロ
ープは、シーブへの巻き掛け時に、素線2に曲げ応力σ
bが作用する。ここで、最大発生曲げ応力σbmax
は、素線2の断面において最外層で生じ、その値は素線
2の中心からの距離に比例、すなわち素線2の直径δに
比例する。素線2の縦弾性率をEで表すと、最大発生曲
げ応力σbmaxは次式で表される。
【0022】σbmax=Eδ/D また、ロープ1の曲げ伸ばしにより、素線2の最外層に
繰り返し作用する応力振幅σaは次式で表される。
【0023】σa=Eδ/2D 上式より、素線2の直径δを小径化することで、素線2
に発生する応力を低減できる。ところで、従来のエレベ
ータではシーブ径が500mmでそれに用いられている
素線の直径が0.8mmのワイヤロープが用いられてい
る。そこで、一例として、炭素含有量0.7%、直径
0.3mmの鋼製の素線を用いて、部分片振り引張りに
よる疲労試験を実施し、その疲労限度σalを求めた。
このときの平均応力は500MPaである。その結果を
図2に示す。これより、疲労限度はσalは、応力振幅
σaが260MPa程度であることが明らかとなった。
【0024】従って、前述の疲労試験を実施した素線を
用いて、ワイヤロープを構成して、エレベータのシーブ
を小径化した場合、ロープ径dとシーブ径Dの比率D/
dを40以下とするためには、次式を満足しなければな
らない。
【0025】Eδ/2D<260(MPa) 例えば、従来の鋼製素線を用いたエレベータシステムで
は、シーブ径Dが500mmで、ロープ径dが12mm
であり、ロープ1を構成する素線の径δが0.8mmで
ある。このシーブ径Dとロープ径dの比D/dは41.
7である。それに対して、本実施例の構成のワイヤロー
プを用いた場合、シーブ径Dを200mmに小径化さ
せ、ロープ径dを12mm、ロープ1を構成する素線の
直径δを0.50mm程度で構成すると、D/dは1
6.7となる。また、シーブ径Dを100mmに小径化
すると、ロープ径dは12mm、ロープ1を構成する素
線の直径δを0.25mm程度で構成すると、D/dは
8.3mmとなる。
【0026】疲労の観点から、素線2に生じる曲げ応力
σbは、前述したように素線2の直径δを小径化するこ
とにより低減できる。一方で、素線2の小径化は、ロー
プの寿命要因である素線2の相互移動による摩耗を考慮
すると、寿命に対して悪影響を及ぼす。この素線2の相
互移動量、すなわち滑り距離は、ロープ径dの増加に伴
い、増加する。相互移動の距離を低減するためには、ロ
ープ径dは小径であることが望ましい。しかしながら、
ロープ径dの減少は、同時にロープ1の破断強度を低下
させるため、素線2の破断強度を増加させる必要があ
る。このため、ロープ1を構成する素線2は、破断強度
が1,770MPa以上である素線で構成するとよい。
【0027】また、本実施例では、素線2相互移動によ
る摩耗を低減するため、素線2の表面に素線被覆4を施
した。素線被覆4は、ポリエチレン、ポリアミド、4フ
ッ化エチレン、ポリウレタン、エポキシ、塩化ビニルな
どの樹脂から構成される。これら素線被覆4は、鋼と比
較して弾性率が低いため、素線2相互が接触した際は接
触面積が確保され、低面圧での摺動となる。この結果、
素線2に局部的な集中接触が発生せず、素線2の摩耗を
低減する。
【0028】素線2の摩耗を低減する目的である素線被
覆4は、鋼より塑性流動圧力が低い材料、すなわち、軟
質被膜材によっても形成される。素線2相互の接触滑り
による摩擦力は、おおむね、接触面積Awと材料の持つ
せん断強さsの積Aw・sにより表される。ここで、接
触面積Awは、(垂直荷重)/(材料の塑性流動圧力)
にほぼ等しいため、母材である鋼の接触面積は小さい。
従って、素線2相互の滑りに伴うせん断を、せん断強さ
の低い軟質被覆材で形成される素線被覆4が受け、垂直
荷重を母材である鋼製素線2が支え、低摩擦を得る。こ
こでの素線被覆4を形成する軟質被覆材は、二硫化モリ
ブデン、グラファイト等の固体潤滑剤などを用いても効
果が現れる。
【0029】素線2の直径δを減少させ、シーブ径Dの
小径化を図る場合、素線2相互の滑りによる摩耗の他、
ロープ1の最外層素線とシーブ溝との接触による摩耗も
考慮しなければならない。このため、本実施例では、図
1に示すように素線2とシーブ溝との摩耗を低減するた
め、ロープ1の最外層表面に、ロープ被覆5を施した。
この被覆材は、先に示した素線2の被覆材のうちの一つ
を用いればよい。一般に、摩耗は材料の持つ降伏圧力に
対する接触面圧の比と密接な関係を持っており、これを
低下させることにより、摩耗量を低減することができ
る。すなわち、前述したとおり、接触面圧の低下は摩耗
量の低減に有効である。素線2が直接シーブ溝と接触す
る場合と比較して、ロープ1全体を閉じた状態で被覆
し、接触させることにより、接触点での曲率半径が増加
し、接触面積の増加、すなわち接触面圧の低減を図るこ
とができる。また、接触点での曲率の他、材料の弾性率
を低下させることにより、接触面積の増加、接触面圧の
低下を図ることができる。
【0030】中間被覆材6は、素線2と最外層に施され
たロープ被覆5との間に配置され、ロープ被覆5の内部
からの摩耗を低減させる。また、ロープ被覆5は、ロー
プ1全体を外気から遮断する機能も備えるため、ロープ
1の耐腐食性を向上させる。このため、ロープ1が屋外
に露出された機械システムにおいても安定した信頼性と
寿命を確保することができる。また、ロープ被覆材は難
燃性であることが望ましい。さらに、ロープ被覆5は、
任意の色に着色され、屋外、あるいは屋内に設置された
機械システムのデザイン性に幅を持たせることができ
る。
【0031】ロープ1は、以上説明したように構成され
るているため、それぞれの鋼製の素線2が相互に、ある
いは、シーブ溝と直接接触しない構造となっている。こ
のため、複数の素線2を撚り合わせて構成されるストラ
ンド3は、その外層に配置された素線に対して、特に耐
摩耗性を持たせる必要はない。本発明であるロープ1
は、各素線2の直径δがほぼ等しいウォーリントン型の
ストランド3により構成されることが望ましい。
【0032】機械システムの小型、軽量化を促進するた
め、シーブ径Dを小径化する際には、素線2の小径化に
よる曲げ応力の低減、素線2の小径化に伴う摩耗を減少
させるための素線2への素線被覆4、及びロープ1全体
へのロープ被覆5に加えて、ロープ1の撚り方法もロー
プが持つ柔軟性に影響を及ぼす。一般に機械システムで
用いられるロープ1の撚り方法は、素線2の撚り方向と
ストランド3の撚り方向とが同一であるラング撚り、及
び、素線2の撚り方向とストランド3の撚り方向とが逆
である普通撚りとがある。
【0033】ラング撚りロープの場合、素線2がロープ
1の中心軸となす角度は、普通撚りロープと比較して大
きいため、ロープ全体が曲げに対する柔軟性が高い。こ
のため、本発明であるロープ1をシーブの小径化に活用
する場合、例えば、エレベーターの場合、ロープ径dと
シーブ径Dの比D/dの値が40を下回る条件で使用す
るときは、ラング撚りで撚られたロープ1が使用され
る。また、ラング撚りロープでは、普通撚りロープと比
較して、ロープ表面に現れる素線が長く、表面が円滑で
あるため、局部的な接触を抑え、接触面圧が低い。この
ため、ロープ1がシーブに巻き込まれたとき、ロープ被
覆5に作用する圧縮応力は、普通よりロープと比較し
て、ラング撚りロープを用いた場合は低くなる。ロープ
1とシーブとの接触圧力は、シーブ径が小さいほど上昇
する。ロープ被覆5の疲労、寿命を考慮し、本発明であ
るロープ1をシーブの小径化に活用する場合、例えば、
エレベーターの場合、ロープ径dとシーブ径Dの比D/
dの値が40を下回る条件で使用するときは、ラング撚
りで撚られたロープ1が使用される。
【0034】一方で、普通撚りロープは、張力が作用し
たときに、撚りが戻る方向に働く自転に対する抵抗が大
きくなる。これより、ロープ1の回転を抑えることが優
先される機械システムに、本実施例のロープ1を適用す
る場合は、普通撚りで撚られたロープ1が使用される。
【0035】荷重支持部材としてのロープ1の劣化、寿
命は、ロープ1を構成する素線2の破断から生じる。最
外層がロープ被覆5で覆われたロープ1の劣化判定は、
漏洩磁束法などの磁気探傷法により、荷重支持部材を構
成する素線2の破断が検出される。
【0036】図3は、本発明の実施例であるロープ1
が、シーブ7に巻きかかった状態での断面の概略図であ
る。エレベータの場合、ロープ1は、シーブ溝8に巻き
かかり、図中省略した電動機により、シーブ7を回転さ
せ、ロープ1とシーブ溝8との間で発生する摩擦力によ
り、ロープ1が駆動される。シーブ溝8は、シーブ7に
取り付けられたライニング9に形成されており、シーブ
7からの着脱が可能である。ライニング9は、ロープ被
覆5との間で発生する摩擦力、摩耗などを考慮して、ポ
リウレタン、ポリアミド、ポリエチレンなどの樹脂から
構成される。これらの樹脂材料を用いることにより、同
様の樹脂材料であるロープ被覆材5との接触が、弾性
的、あるいは粘弾性的な樹脂摩擦となり、エレベータと
して充分な摩擦力を確保することができる。なお、ライ
ニング9に代わって、樹脂材料のコーティングによって
も適正な摩擦力、耐摩耗性を確保できる。
【0037】図4は、本発明の他の実施例であるロープ
の断面概略図である。本実施例で図1の実施例と異なる
点は、ロープ1の中心に繊維心10を配置した点であ
る。この繊維心10は、麻などの天然繊維、あるいは、
ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチ
レン、アラミド、PBOなどの合成繊維で形成される。
本構成とすることで、ロープ1に張力が作用したとき、
あるいは、シーブ7に巻き掛けられ、ロープ1が曲げら
れたときに、ストランド3に発生する相互に滑りによる
素線2、あるいは、素線被覆4の摩耗を低減することが
できる。また、高強度の合成繊維を用いて繊維心10を
構成することによりロープ1の破断強度が増加する。こ
のとき、鋼製素線2から形成されるストランド3の伸び
と、繊維心の伸びが一致し、荷重を適切に両者に分配で
きるよう、繊維心の撚りは設定される。なお繊維芯の代
わりに、ロープ芯材としてポリウレタン、ポリアミド、
ポリエチレンなどの樹脂材料を用いてもよい。
【0038】図5は、本発明の他の実施例であるロープ
の断面概略図である。本実施例で図1の実施例と異なる
点は、ロープの中心に配置されたストランド3をストラ
ンド被覆11した点である。ストランド被覆11は、ポ
リウレタン、ポリアミド、ポリエチレンなどの樹脂材料
から構成される。これにより、先の実施例と同じく、相
互滑りによる素線2、あるいは、素線被覆4の摩耗を低
減することができる。
【0039】図6は、本発明の他の実施例であるロープ
の断面概略図である。本実施例で図1の実施例と異なる
点は、全てのストランド3にストランド被覆11を施し
た点である。これにより、先の実施例に比べ各ストラン
ド3相互の滑りによる素線2、あるいは、素線被覆4の
摩耗の低減効果が大きい。
【0040】図7は、本発明の他の実施例であるロープ
の断面概略図である。本実施例で図6の実施例と異なる
点は、各素線は被覆されておらず、各ストランド3をス
トランド被覆11しその内部に、潤滑剤12を充填した
点である。潤滑剤12として、二硫化モリブデン、グラ
ファイト等の固体潤滑剤、あるいは、グリースなどの油
脂等を用いている。この構成によって、ロープ1に曲げ
が作用しても、潤滑剤12の働きで素線2相互の滑りに
より生じる摩耗を低減できる。なお、各素線2を被覆し
さらに潤滑材を封入しておけば、図6の実施例よりもさ
らに寿命を延ばすことが可能となる。なおこれまでの実
施例で、各ストランド間に先の被覆材と同じ材料を充填
材として充填することで寿命を延ばすことが可能とな
る。
【0041】図8は、前述のワイヤロープを用いてエレ
ベータを構成した第1の実施例の斜視図である。また図
9は、同実施例の昇降路を上方より描いた平面図であ
る。
【0042】エレベータの乗りかご51は、かご下プー
リ52を介してロープ53により支持される。ロープ5
3の一端は、支持点54にて建屋に固定される。もう一
端は、かご下プーリ52、シーブ56、つり合い重り5
7に設置されるつり合い重りプーリ58を経た後、支持
点55にて建屋に固定される。そして、駆動機59によ
りシーブ56を回転させ、シーブ56とロープ53の間
の摩擦力によりロープ53を駆動して、乗りかご51及
び、つり合い重り57を上下方向に移動させる。駆動機
59には、ブレーキ60を設ける。
【0043】図8は、駆動機59を1個のモータよりな
るギヤレス駆動機として描いてあるが、減速ギヤを用い
るギヤド駆動機を用いてもよい。図9に示すように、乗
りかご51は、ガイド装置61および乗りかごレール6
2により、上下方向のみに移動可能なように規制されて
いる。同様につり合い重り57も、図示はされていない
が、ガイド装置及びつり合い重りレール63により上下
方向のみに移動可能なように規制される。また、昇降路
側に設置される乗り場側ドア73a、73bと相対する
ように、乗りかご51には、かご側ドア72a、72b
を設置する。図8及び図9では、駆動機59は、乗りか
ご51の上方に張り出すように描いてあるが、より薄型
のモータや減速機を用いて、乗りかご51と昇降路壁6
4の間隙に駆動機59を設置してもよい。
【0044】使用したロープ53を先の実施例の構成と
することで、図8中のかご下プーリ52、シーブ56、
つり合い重りプーリ58は、従来のロープを用いた場合
より小径とすることが可能となる。
【0045】エレベータの昇降路下部には、余裕空間を
掘り下げて設けている。本発明のロープを用いた構成と
すると、かご下プーリ52が小径となり、乗りかご51
下方への同プーリ突き出し寸法が小さくなり、従来より
もピットを浅く構成することが可能となるため、建屋建
設コストを低減する効果が得られる。
【0046】さらにかご下プーリ52を小さくできるた
め、かご総重量を低減でき、乗りかご51を小さな駆動
力で加減速できるため、駆動機の大きさや、駆動機のを
構成するモータを小型化でき、駆動機に電力を供給する
電力源の容量を縮小することも可能となる。また、図示
はされていないが、一般に乗りかご51には、ロープ5
3が破断したときに乗りかご51を制動する非常止め装
置を設ける。そして乗りかご51とかご下プーリ52を
合わせた重量が減少することにより、非常止め装置の必
要な制動力が減少し、非常止め装置自体を従来よりも軽
量化できる。
【0047】さらに、シーブ56が小径となることによ
り、乗りかご51を規定の速度で移動させるために必要
なシーブ56の回転数が増大すると同時に、駆動機59
が発生するトルクが小さくなる。すなわち、駆動機59
は高速かつ小トルクにて作動することとなる。これによ
り、駆動機59をギヤレス駆動機とした場合には、モー
タの径を小径とすることが可能となる。また、ギヤド駆
動機を用いた場合には、減速機の減速比を小さくする
か、または減速機を不要とすることが可能となる。これ
により、昇降路頂部の駆動機59設置空間を縮小するこ
とができ、最上階建屋天井が低い場合の昇降路突出量を
減少する効果が得られる。
【0048】図9に示すように、駆動機59、シーブ5
6、つり合い重りプーリ58およびつり合い重り57を
昇降路内にスペース効率よく配置するためには、シーブ
56およびつり合い重りプーリ58を、乗りかご51と
昇降路壁64の間隙に、略直線状に並べることが好適で
ある。ここで、シーブ56およびつり合い重りプーリ5
8が小径化されると、つり合い重りプーリ58の設置位
置が図中矢印Aの方向に移動する。これにより、図中上
方の昇降路壁64とつり合い重り57の間隙が拡大する
ため、つり合い重り57の幅寸法(図中B寸法)を大き
くすることが可能となる。この結果、同じ重量のつり合
い重り57を構成するための、つり合い重り厚さ寸法
(図中C寸法)が小さくなり、乗りかご51と昇降路壁
64の間隙(図中D寸法)を縮小することが可能とな
り、昇降路占有面積が小さくなる効果が得られる。
【0049】また、先に述べた本発明ロープを図8及び
図9のロープ53に用いることで、次の効果を持つ。
【0050】まず、ロープ53の長寿化により、ロープ
交換周期を長くすることができる。すなわち、ロープ5
3とシーブ56の間の摩擦係数が、従来のロープを用い
た場合よりも大きくなり、シーブ56へのロープ53の
押し付け力を減少させることができる。この押し付け力
は、乗りかご51とつり合い重り57の重量により発生
するロープ張力により発生する。従って、押し付け力の
減少させること、すなわち乗りかご51とつり合い重り
57を軽量化しても、ロープ53とシーブ56間に滑り
が発生しない。これにより、乗りかご51及びつり合い
重り57の製造コストを低減でき、さらに駆動機59や
電力源の容量を縮小できるという効果がある。
【0051】図9の実施例では、かご下プーリ52とシ
ーブ56の長手方向軸が同方向ではなく、むしろ略直角
をなしている。このようなレイアウトのエレベータに従
来の平型ベルトを用いると、かご下プーリ52とシーブ
56の間で平型ベルトが捻じられる。捻じられた平型ベ
ルトは、かご下プーリ52およびシーブ56への入射面
が斜めとなり、偏摩耗や摩擦特性の不安定を生じる原因
となる。これに対し、本発明のロープ53は、断面が略
円形のため、捻じりが発生するレイアウトとしても偏摩
耗が発生したり、摩擦特性が不安定となることはない。
【0052】また、一般に樹脂繊維ロープは紫外線によ
り変質し脆化するため、展望エレベータや屋外設置エレ
ベータなど昇降路内に太陽光が直接または間接に入射す
る条件下では利用できない。これに対し、本発明のロー
プは、荷重を負担する強度部材として鋼線を用いている
ため、紫外線による劣化はなく、前述のような環境でも
利用することが可能である。
【0053】さらに、樹脂繊維ロープは、摂氏200度
〜700度程度で変質し、極端に強度が低下するため、
エレベータに用いた場合、建屋火災時に材料によっては
ロープ破断が生じる可能性がある。また、鋼撚り線入り
の平型ベルトは、建屋火災により高温になると鋼撚り線
を束ねている外装樹脂材が溶融することにより、鋼撚り
線同志がからみ合い易くなり、エレベータが動作不良と
なる可能性がある。これに対し、本発明のロープは、荷
重を負担する強度部材として鋼線を用いているため、火
災時に昇降路内が高温となっても、樹脂被覆材が溶融す
るだけで、強度は従来のワイヤロープと同じく摂氏10
00度近辺まで保たれる。エレベータは建屋火災時に利
用することが禁じられているため、建屋火災時のロープ
耐久性の低さが直接にエレベータの安全性を損なわない
が、不慮の事態により建屋火災時にエレベータを利用し
た場合への対応として、上記の効果は有効である。
【0054】また、従来のワイヤロープにより構成され
たエレベータでは、高揚程となるに従いロープ長も長く
なり、ロープ自体の重量をロープが支えるため、さらに
ロープ強度を増さねばならないという問題が発生する。
これに対し、本発明のロープ53は、同等強度の従来の
ワイヤロープよりも単位長さ当たりの重量が小さい。こ
のため、高揚程エレベータに用いても、ロープ自重によ
る懸垂荷重の増加という問題を緩和できる。
【0055】本発明のロープが軽量であることから、エ
レベータ設置時及びロープ交換時のロープ搬入、搬出、
掛け渡し、撤去工事作業が容易となる。
【0056】また、従来のワイヤロープと鋼製シーブの
組み合わせでは、ロープとシーブの接触により騒音が発
生する。これは、特にシーブが高速回転する高速エレベ
ータにおいて顕著な傾向である。これに対し、本発明の
ロープを用いると、ロープ表面を鋼より軟質な樹脂で被
覆したため、シーブが鋼製であっても樹脂製であって
も、接触騒音の発生を抑制することができる。
【0057】さらに、従来のワイヤロープは、潤滑油を
含浸させて、素線間またはストランド間の摩耗を防止し
ている。しかしこのため、潤滑油の飛散や衣服などへの
付着といった油汚濁が生じる可能性があった。これに対
し、本発明のロープでは、潤滑油を用いないため、油汚
濁は発生しない。一般にエレベータでは、乗りかごなど
乗客乗載部にワイヤロープが露出することはないが、昇
降路壁の汚れ防止や、保守点検作業者の作業環境改善に
対し、上記の効果は有効である。
【0058】また、樹脂繊維ロープは、一般に使用開始
時の初期伸びが大きく、エレベータに利用した場合に
は、設置してから一定時間後に、ロープ長さの調整を行
わなければならない。これは、樹脂繊維自体が鋼線より
も軟質であるため、なじんで密着するのに時間がかかる
ためである。これに対し、本発明のロープは、中心部が
鋼線により構成されるため、従来のワイヤロープと同様
に、早期に初期伸びが安定し、再度のロープ長さ調整の
必要が少ない。
【0059】本発明のロープは、表面を樹脂により被覆
してあるため、樹脂種類の選択または樹脂に顔料を混入
することにより、任意の色に着色することが可能であ
る。これにより、展望エレベータや屋外型エレベータに
おいて、建屋や昇降路とロープ53を同色として、ロー
プの存在を目立たなくさせたり、または、逆に建屋や昇
降路と全く異なる色に着色して、エレベータの動作を強
調させたりすることができる。また、ロープを部分毎に
異なる色に着色し、乗りかご51の上下位置により、異
なった配色となるように構成することもできる。この場
合には、色の境界にて樹脂層が分離することを防止する
必要がある。このため、樹脂に予め顔料を混入すること
なく、ロープ本体の外周部に連続的に樹脂被覆を行う作
業と同時に顔料を混入し、この混入顔料を切り替えるこ
とで、連続した樹脂層でありながら異なった色に着色す
ることを可能とする。以上のように、ロープ53を着色
することにより、デザイン性向上効果が得られる。
【0060】図10に、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第2の実施例の平面図を示す。本実施例
と図9の実施例との相違点は、主につり合い重り57の
設置位置が異ならせた点である。すなわち、乗りかご5
1の、かご側ドア72a、72bの反対側面と、昇降路
壁64の間に、つり合い重り57を設置したものであ
る。これに伴い、かご下プーリ52、シーブ56、駆動
機59などの配置が変更される。このような配置の差異
は、建屋レイアウトの制約により発生するものである。
図10に示すように、この実施例では、かご下プーリ5
2とシーブ56の長手方向軸が異なる方向を向いている
他に、シーブ56とつり合い重りプーリ58の長手方向
軸も異なる方向を向いている。すなわち、ロープは、プ
ーリ52とシーブ56の間で捻られ、さらにシーブ56
とつり合い重りプーリ58の間でも捻られることとな
る。よって、このような配置のエレベータに従来の平型
ベルトを用いると、図8および図9の構成の場合に比
べ、偏摩耗や摩擦特性の不安定を招く。しかし、本発明
のロープを用いた場合は、その特徴である略円形の断面
形状により、図10の配置としても、偏摩耗や摩擦特性
の不安定現象は発生しない。すなわち、本実施例の配置
は、本発明のロープの長所が、より活用される構成であ
る。
【0061】図11は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第3の実施例の斜視図である。この実施
例では、頂部プーリ65、66を用いることにより、シ
ーブ56、駆動機59、ブレーキ60を昇降路底部に設
置する。この構成の主な利点は、一般に騒音を発生する
可能性のある駆動機59を、最も騒音が響きやすい昇降
路頂部ではなく、比較的騒音が問題となり難い昇降路底
部に設置できることである。しかしその反面、図8およ
び図9の実施例に比べて、ロープ53の全長が長くな
り、ロープ全体の重量が増大するため、据付作業に多大
な労力を必要とするという問題がある。しかし、この構
成において、本発明のロープを用いれば、ロープ全体の
重量が減少し、据付作業を容易化する効果が得られる。
すなわち本実施例は、本発明のロープが軽量であるとい
う長所が、より活用される構成である。
【0062】図12は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第4の実施例の斜視図である。この実施
例は、図11のつり合い重り57の位置を図10に示す
ようにかごの裏面側に配置したものである。当然のこと
ながら本実施例では、ロープ53に2箇所で捻りが加わ
るという図10のの問題と、ロープ長が長いためロープ
全体の重量が増大するという図11の問題を併せ持つ。
しかし、本発明のロープを用いることにより、捻りが加
わるレイアウトでも偏摩耗や摩擦特性の不安定化を防
ぎ、ロープ全体の重量を低減することが可能である。
【0063】図13は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第5の実施例の斜視図である。この実施
例では、昇降路頂部または昇降路の上に設けられた機械
室内に、シーブ56、駆動機59、ブレーキ60を配置
する。乗りかご51は、かご枠68により支持され、さ
らに縦枠69、クロスヘッド70を介してロープ53に
より吊り下げられる。ロープ53は、一端がクロスヘッ
ド70に取付けられ、シーブ56および反らせ車67を
介し、他端はつり合い重り57に取付けられる。そし
て、シーブ56を回転させ、シーブ56とロープ53の
摩擦力によりロープ53を駆動することにより、乗りか
ご51およびつり合い重り57を移動させる。乗りかご
51をかご枠68を介して支持すること、および反らせ
車67を用いることは、本発明の必須用件ではない。
【0064】本実施例は、エレベータの構成として広く
用いられているものであるが、本構成も本発明のロープ
を用いることができる。特に、本実施例では、反らせ車
67を用いることが多く、反らせ車67を用いない構成
と比べて、巻き付け角、すなわちシーブ56にロープ5
3が巻き付いている角度範囲が小さくなり易い。シーブ
56とロープ53の間の摩擦力は、この巻き付け角が小
さくなると減少する特性を有する。このため、摩擦力が
不足して、シーブ56とロープ53が滑りやすくなる。
これに対し、本発明のロープ53を用いると、従来のワ
イヤロープと比べて高い摩擦力が得られるため、ロープ
53が滑ることのない信頼性の高いエレベータを構成す
ることが可能となる。
【0065】図14は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第6の実施例の斜視図である。本実施例
では、直径寸法に対して厚さ寸法が小さい円筒形状から
なる薄型の駆動機59、ブレーキ60、シーブ56を用
いる。そして、駆動機59を昇降路と乗りかご51の間
隙に配置することにより、昇降路頂部への駆動機設置空
間を縮小することが可能である。本実施例の駆動機59
は、永久磁石式ギヤレス同期モータにより構成すること
が好適である。ここで、シーブ56の直径が大きいと、
同じ速度で乗りかご51を移動させるために必要な、シ
ーブ56の回転速度が小さくなり、駆動機59が発生す
るトルクは増大する。このため、駆動機59を構成する
モータの直径を過度に大きくする必要が有る。しかし、
本発明のロープを用いれば、シーブ56を小径とするこ
とができ、駆動機59を適度に小径として昇降路寸法を
縮小することが可能となる。
【0066】図15は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第7の実施例の斜視図である。この実施
例では、乗りかご51は、吊点71にてロープ53によ
り吊り上げられる。そしてロープ53は、シーブ56を
介してつり合い重り57に接続される。この構成は、乗
りかご51を吊り上げるのに縦枠やクロスヘッドを用い
ないため、乗りかご周辺の構造を簡略化できる長所を有
する。さらに、クロスヘッドを不要とすることにより、
乗りかごとクロスヘッドを含めた全高が縮小されるた
め、昇降路頂部に設ける余裕空間を小さく構成すること
ができる。ここで、余裕空間には駆動機59を設置する
ため、駆動機59の高さ寸法が小さければ小さいほど余
裕空間も小さくなる。そして、本発明のロープを用いれ
ば、シーブ56が小径となり、連動して駆動機59を構
成するモータの直径も小さくなるため、駆動機59の高
さ寸法が縮小される。これにより、昇降路頂部の余裕空
間を小さくすることができる。
【0067】図16は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第8の実施例の斜視図である。この実施
例は、つり合い重り57の内部に、駆動機59、ブレー
キ60、シーブ56を設け、シーブ56によりロープ5
3を駆動して、乗りかご51およびつり合い重り57を
上下方向に移動させるものである。本構成では、駆動機
などを建屋側に設置する必要がないため、昇降路空間を
従来以上に縮小することが可能となる。しかし、つり合
い重り57の内部に駆動機59、ブレーキ60、シーブ
56を設置するためには、これらの装置を小型化しなけ
ればならない。これに対し、本発明のロープを用いれ
ば、シーブ56を小径化できるため、駆動機59及びブ
レーキ60が小型化され、これらをつり合い重り57を
内部に設置することが可能となる。
【0068】図16では、つり合い重り57の内部に駆
動機59、ブレーキ60、シーブ56を設ける構成とし
たが、これらの装置を乗りかご51に設置する場合につ
いても、本発明のロープを用いることにより同様の効果
が得られる。
【0069】図17は、本発明のロープを用いてエレベ
ータを構成した第9の実施例の斜視図である。本実施例
は、乗りかご51とつり合い重り57を頂部プーリ65
とロープ53を介して連結すると共に、駆動ローラ74
と抑えローラ75を用いてレール76を挟持し、駆動機
59にて駆動ローラ74を回転させることにより、乗り
かご51とつり合い重り57を上下方向に移動させるも
のである。本構成も図16の構成と同様に、駆動機など
を建屋側に設置する必要がないため、昇降路空間を縮小
する効果をもつ。ここで、建屋側に懸垂荷重を負担させ
ないためには、頂部プーリ65をレール76にて支持す
る構成が好適である。しかし、昇降路を拡大しないため
には、頂部プーリ65の中心をレール76から水平方向
にずらして設置する必要があり、レール76に懸垂荷重
による曲げモーメントが働いて座屈を起こしやすくな
る。これに対し、本発明のロープを用いると、頂部プー
リ65が小径化できるため、頂部プーリ65とレール7
6の水平方向ずれが縮小され、曲げモーメントが低減さ
れ、レール76を軽量化することが可能となる。
【0070】本発明のロープは、前述のエレベータ以外
の用途にも利用が可能である。その1つとして、揚重用
クレーンに適用した場合について説明する。揚重用クレ
ーンは一般に屋外または比較的広い屋内空間で利用され
ることが多いため、それを構成するロープが風雨または
塵埃にさらされやすい。このため、発錆や塵埃による摩
耗によりロープ寿命が短くなる。これに対し、本発明の
ロープでは、ロープ表面を樹脂層にて被覆しているた
め、強度構成部である鋼撚り線部が直接に風雨や塵埃に
さらされることがない。このため、従来のワイヤーロー
プに比べて、ロープ寿命を長くすることができる。
【0071】また、本発明のロープでは、表面樹脂層に
着色することが容易であるため、視認性の高い色に着色
することにより、揚重用クレーンの作業者または周辺に
て玉掛け作業を行う作業者からの視認を容易化し、安全
性及び操作性の高い揚重用クレーンを構成することがで
きる。この場合、ロープ表面樹脂層の色は、黄色、橙色
または各種蛍光色などが好ましい。ただし、周辺環境が
これらの色と同系統であり視認性が改善されない場合
は、他の色を用いてもよいことはもちろんである。
【0072】エレベータ以外の用途に本発明のロープを
用いた他の例として、スキー場などで用いられるゴンド
ラやリフトに適用した場合について説明する。これらゴ
ンドラやリフトも、前述の揚重用クレーンと同様に、屋
外で利用されることが多いため、本発明のロープが樹脂
被覆されていることにより得られる高い耐候性により、
ロープ寿命が長くなる効果が得られる。
【0073】また、従来のワイヤロープの外観は、鋼線
が剥き出しの状態であるため、スキー場の景観に適した
ものであるとは言えない。これに対し本発明のロープを
用いれば、表面樹脂層に着色することが容易であるた
め、景観に適した外観を有するリフトを構成することが
できる。例えば、リフトの存在を目立たせなくしたい場
合には、白色または白色に近い淡色に着色することが好
適である。また、逆にリフトの架設方向を目立たせたい
場合には、赤、青、緑など視認性の高い色が適してい
る。特に、相隣接したリフトのロープ色を異なったもの
とすることにより、乗客が選択しようとするリフトが、
どの方向に移動するものであるかを判別することが容易
である効果が得られる。
【0074】さらに、椅子式リフトでは、ワイヤロープ
の直下に乗客が着座する。そして、ワイヤロープへの潤
滑油塗布状態によっては、潤滑油の滴下により乗客の衣
服が汚れるという問題が発生する。これに対し、本発明
のロープでは潤滑油の塗布が不要であるため、乗客の衣
服を汚す恐れがない。
【0075】ところで、スキー場のリフトに用いるロー
プは、両端部を結合して無端状とする必要がある。従来
のワイヤロープでは、ロープを構成するストランドをほ
ぐし、各々の端部のストランド同士を編み込むスプライ
ス加工を施すことにより無端状としている。これに対
し、本発明のロープでは、以下の作業により無端状のロ
ープを得る。
【0076】まず、各々の端部の表面被覆樹脂を一定区
間について除去する。次に、内部の鋼ロープを構成する
ストランドをほぐし、各々の端部のストランド同士を編
み込むスプライス加工を施す。その後、加工部を樹脂材
に再度被覆する。
【0077】ここで、再被覆部からロープ内部に雨水な
どが浸透すると、発錆によるロープ強度の低下を引き起
こす。このため、再被覆は少なくとも防水性の高い方法
によらなければならない。好適な例としては、熱収縮性
樹脂よりなるチューブを加熱することにより被覆する
か、粘着材つき樹脂テープを巻きつける構造がよい。ま
た、元々の表面樹脂層と再被覆樹脂との間をシーリング
材にて密閉すると、さらに防水性が高まる。
【0078】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、エレベータのシーブを小径化した場合、懸
念されるロープ寿命の低下を抑制、あるいは、向上させ
ることができる。このため、モータ、巻き上げ機をはじ
めとした機器の小型、軽量化、エレベータ設置の省スペ
ース化、および、ロープ寿命の増加によるシステムの安
全性、信頼性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のロープの断面概略図である。
【図2】本発明のロープ素線の疲労試験結果を示す図で
ある。
【図3】本発明のロープがシーブ溝に巻きかかった状態
の概略図である。
【図4】本発明のロープの他の実施例の断面概略図であ
る。
【図5】本発明のロープの他の実施例の断面概略図であ
る。
【図6】本発明のロープの他の実施例の断面概略図であ
る。
【図7】本発明のロープの他の実施例の断面概略図であ
る。
【図8】 本発明のエレベータの第1の実施例の斜視図
である。
【図9】 本発明のエレベータの第1の実施例の平面図
である。
【図10】 本発明のエレベータの第2の実施例の平面
図である。
【図11】 本発明のエレベータの第3の実施例の斜視
図である。
【図12】 本発明のエレベータの第4の実施例の斜視
図である。
【図13】 本発明のエレベータの第5の実施例の斜視
図である。
【図14】 本発明のエレベータの第6の実施例の斜視
図である。
【図15】 本発明のエレベータの第7の実施例の斜視
図である。
【図16】 本発明のエレベータの第8の実施例の斜視
図である。
【図17】 本発明のエレベータの第9の実施例の斜視
図である。
【符号の説明】
1…ロープ、2…素線、3…ストランド、4…ワイヤ被
覆、5…ロープ被覆、6…中間被覆、7…シーブ、8…
溝、9…ライニング、10…繊維心、11…ストランド
被覆、12…潤滑剤、13…間隙充填材、51…乗りか
ご、52…かご下プーリ、53…ロープ、54…支持
点、55…支持点、56…シーブ、57…つり合い重
り、58…つり合い重りプーリ、59…駆動機、60…
ブレーキ、61…ガイド装置、62…かごレール、63
…つり合い重りレール、64…昇降路壁、65…頂部プ
ーリ、66…頂部プーリ、67…反らせ車、68…かご
枠、69…縦枠、70…クロスヘッド、71…吊部、7
2…かご側ドア、73…乗り場側ドア。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 博美 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 長瀬 博 茨城県ひたちなか市市毛1070番地 株式会 社日立製作所昇降機グループ内 (72)発明者 中村 一朗 茨城県ひたちなか市堀口832番地の2 ハ イメックサービス株式会社内 (72)発明者 吉冨 雄二 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Fターム(参考) 3B153 AA08 AA14 AA45 AA47 BB15 CC13 CC15 CC16 CC22 CC26 CC27 CC52 CC77 FF04 GG05 GG40 3F305 BB02 BB14 BB19

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の鋼製素線を撚り合わせてストランド
    を構成し、前記ストランドを撚り合わせて構成される荷
    重支持部材のワイヤロープにおいて、 前記ストランドを構成する素線毎に、樹脂材料で被覆
    し、前記ワイヤロープの最外周を樹脂材料で被覆された
    構造であることを特徴とするワイヤロープ。
  2. 【請求項2】複数の鋼製素線を撚り合わせてストランド
    を構成し、前記ストランドを撚り合わせて構成される荷
    重支持部材のワイヤロープにおいて、 前記ストランドの外周を樹脂材料で被覆し、前記被覆さ
    れたストランド内の各素線の間隙に樹脂材料を充填し、
    前記ワイヤロープ最外周を樹脂材料で被覆した構成とし
    たことを特徴とするワイヤロープ。
  3. 【請求項3】乗りかごと、カウンタウェイトとが複数の
    メインロープにより連結され、前記メインロープをモー
    タにより駆動するシーブに巻きかけて摩擦駆動するエレ
    ベータにおいて、 前記メインロープは、複数のストランドを撚り合わせて
    構成され、少なくとも1つのストランドは樹脂材料で被
    覆した複数の鋼製素線を撚り合わせて構成され、前記メ
    インロープの最外周も樹脂材料で被覆し、前記メインロ
    ープの軸方向に対する垂直断面が略円形の形状としたこ
    とを特徴とするエレベータ。
  4. 【請求項4】乗りかごと、カウンタウェイトとが複数の
    メインロープにより連結され、前記メインロープをモー
    タにより駆動するシーブに巻きかけて摩擦駆動するエレ
    ベータにおいて、 前記メインロープは、鋼製素線を複数本撚り合わせてス
    トランドを構成し、前記ストランドの最外周を樹脂材料
    で被覆し、前記樹脂被覆した複数のストランドを撚り合
    わせて1本のワイヤロープとした構造であり、前記メイ
    ンロープの軸方向に対する垂直断面の形状を略円形とし
    たことを特徴とするエレベータ。
  5. 【請求項5】請求項第4項に記載されたエレベータにお
    いて、 前記各素線の間隙に非金属材料が充填されたことを特徴
    とするエレベータ。
  6. 【請求項6】請求項3から請求項5のいずれか1項に記
    載されたエレベータにおいて、 前記ワイヤロープは、同一径の素線で構成したことを特
    徴とするエレベータ。
  7. 【請求項7】乗りかごとカウンターウェイトが複数のメ
    インロープにより連結され、前記メインロープをモータ
    により駆動するシーブに巻きかけて摩擦駆動するエレベ
    ータにおいて、 前記メインロープの直径dと前記シーブの直径Dとの比
    D/dの値が40を下回るとき、前記メインロープを構
    成する素線の直径δと、前記シーブの直径Dが、次式を
    満足することを特徴とするエレベータ。 Eδ/2D<σal(MPa) ここで、Eは前記素線の縦弾性率、δは前記素線の直
    径、Dは前記シーブの直径、σalは素線の疲労限度を
    表す。
  8. 【請求項8】請求項3から請求項7のいずれか1項に記
    載されたエレベータにおいて、前記メインロープが、前
    記素線の撚り方向と、前記ストランドの撚り方向とが同
    一であるラング撚りロープで構成されたことを特徴とす
    るエレベータ。
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