JP2003507286A - エレベータ用引張部材 - Google Patents
エレベータ用引張部材Info
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Abstract
Description
のための引張部材に関する。
いおもりとを連結している複数のロープ、ロープを移動させるための牽引滑車、
および牽引滑車を回転させる巻上機を備えている。ロープは、鋼製ワイヤが束ね
られたかもしくは撚られたものからなり、滑車は、鋳鉄からなる。巻上機として
は、歯車式巻上機および歯車無し式巻上機のどちらを利用することも可能である
。歯車式巻上機を利用した場合、高速のモータを利用することができる。高速モ
ータは、小型で低コストであるが、付加的な保守整備およびスペースを要する。
高いことがわかっているが、これらの利用には制限がある。このような制限の1
つは、ロープと滑車との間の牽引力である。このような牽引力は、ロープの巻き
角度を増大させるかもしくは滑車に切り込みを設けることによって、増大させる
ことができる。しかし、これらの技術を利用した場合、摩耗が増大したり(巻き
角度)、ロープ圧力が増大する(切り込み)ことによって、ロープの耐久性が低
下する。牽引力を増大させるもう一つの方法としては、合成材料製のライナを滑
車の溝部に配置するものがある。このようなライナによって、ロープと滑車との
間の摩擦係数が増大する一方で、同時に、ロープと滑車との間の摩耗が減少する
。
軟性および疲労特性である。現在、エレベータの安全規格によって、各鋼製ロー
プが最小の直径d(dmin=8mm(CEN);dmin=9.5mm(3/
8”)(ANSI))を有するとともに、牽引式エレベータの場合はD/d比が
40以上である(D/d≧40)ことが、要求されている。Dは滑車の直径であ
る。従って、滑車の直径Dは、少なくとも320mm(ANSIの場合は380
mm)とされる。滑車の直径Dが大きいほど、巻上機がエレベータシステムを駆
動するために要するトルクが大きくなる。
用期間が短くなることである。ロープ圧力(Prope)は、ロープが滑車上を移動
する際に発生するものであり、ロープの張力(F)に比例し、滑車の直径Dおよ
びロープの直径dに反比例する(つまり、PropeはF/(Dd)に比例する)。
さらに、滑車溝部の形状(滑車溝部の切り込みといった、牽引力を増大させる技
術を含む)によっても、ロープに加わる最大ロープ圧力が増大する。
び技術者は、エレベータシステムを駆動するためのより効果的でかつ耐久性の高
い方法および装置の開発に努めている。
、縦横比は、引張部材の幅wと厚さtとの比率として定義されている(縦横比=
w/t)。
ことによって、引張部材の係合面(幅寸法により画定される)がロープ圧力を分
散させるのに適したものとなる。従って、最大圧力が、引張部材内部で低減され
る。さらに、縦横比を円形ロープ(縦横比は1)よりも大きくすることによって
、引張部材の断面積を一定に維持しながら、引張部材の厚さを減少させることが
できる。
よび/またはワイヤが、引張部材の共通コーティング層内部に配置される。共通
コーティング層によって、個々のコード、ストランドおよび/またはワイヤが分
離されるとともに、牽引滑車と係合する係合面が画定される。
させることができる。結果として、最大ロープ圧力が、荷重搬送容量が同程度の
、従来技術のロープを備えたエレベータよりも、はるかに小さくなる。さらに、
同じ荷重耐性を得るための有効ロープ直径「d」(曲がる方向に測定される)が
減少する。従って、D/d比を減少させることなく、滑車の直径「D」を小さく
することができる。さらに、滑車の直径Dを減少させることによって、ギアボッ
クスを用いることなく、低コストでかつ小型の高速モータを巻上機として利用す
ることができる。
くは、様々な組み合わせの鋼および有機繊維からなる。これらの2つの材料を、
それぞれ独立した状態のまま用いることが可能であり、さらに、独立した鋼製コ
ードおよび有機繊維コードとして共通コーティング内部に配置することが可能で
ある。これらの2つの材料を組み合わせて1本のコードを構成し、複数のコード
を共通ジャケット内部に分散させることも可能である。これらの材料のうちの一
方の材料を他方の材料により包囲して、所定の配列で共通ジャケット内部に配置
することも可能である。鋼製コードを共通ジャケット内部に分散させるとともに
、共通ジャケット内部に有機繊維を不規則に分散させることも可能である。
維の平形引張部材によっては得られない強度および利点を有する材料混成型柔軟
性平形引張部材が得られる。各材料の利点として、鋼については、非破壊的検査
が可能なこと、耐熱性が優れていること、および伸長性が低いことが挙げられる
。有機繊維の利点は、重量が小さいこと、伸長性が高いこと、および耐腐食性が
優れていることである。鋼および有機繊維を引張部材に効果的に用いてこれらに
荷重が分配されるようにすることによって、引張部材の特性をはるかに向上させ
ることができる。本発明は、2つの材料に「荷重を分配する」ことが可能な様々
な実施例を有する。荷重を分配するには、各種の材料の荷重搬送容量、長時間の
曲げ疲労に対する耐性、伸長性、およびベルトの軌道の安定性(tracking stabi
lity)を考慮することによって、このような相乗効果を得る必要がある。
ての以下の詳細な説明および付随の図面によって、より明確となるだろう。
ム12は、かご14、つりあいおもり16、牽引駆動装置18および巻上機20
を備えている。牽引駆動装置18は、かご14とつりあいおもり16とを連結し
ている引張部材22、および牽引滑車24を備えている。引張部材22は、滑車
24が回転すると引張部材22(ひいては、かご14およびつりあいおもり16
)が移動するように、牽引滑車24と係合している。巻上機20は、滑車24と
係合してこれを回転させる。歯車式巻上機20が図示されているが、このような
構成は例示的なものに過ぎず、本発明は、歯車式巻上機にも歯車無し式巻上機に
も適用可能なものである。
する材料混成型平形柔軟性引張部材を提供する。荷重搬送材料の考えられる組み
合わせの全てが形成後の引張部材に相乗効果をもたらすわけではない。むしろ、
加わる荷重を種々の荷重搬送材料間で均衡させ、かつ引張部材の軌道を安定化さ
せるのみならず、優れた特性を得るためには、構造的な荷重搬送容量を慎重に分
析する必要がある。
面図が概略的に示されている。引張部材22は、ウレタンもしくは他の高分子材
料からなる共通ジャケット26を備えている。鋼製の荷重搬送部材が、領域28
に配置されており、有機材料製の荷重搬送部材が30として図示されている。当
業者であれば理解できるように、荷重搬送材料は、引張部材22の幅全体に亘っ
て比較的均等に離間されている。両側で軌道を均衡させるために、引張部材22
の中央位置に2本の鋼製コードを並べて配置することが好ましい。滑車上での引
張部材の軌道を安定化させるためには、引張部材の長手方向中心線の両側を対称
とすることが重要である。
うにする必要はない。むしろ、問題となるのは、望ましい重量比、望ましい耐熱
性およびこれらと同様なパラメータである。従って、数学的計算(当業者であれ
ば実行可能な程度の計算)を実行することによって、用いるべき有機材料繊維の
量および鋼製コードの量を求める。荷重を平形引張部材内部の種々のコードに分
配し、これによって各コードの利点および特性が活用されるようにするために、
このような計算が行われる。さらに、引張部材の軸方向剛性を、いかなる荷重が
加わる状態でも引張部材の弾性応答が両タイプのコードに分配されるようなもの
とすることが重要である。このような荷重の分配が可能となるように、これらの
2つのタイプのコードの撚り(twist)および構造が選択される。このような効
果を得る際に、コード自体の寸法、数および分布(軌道を考慮する場合を除く)
には制限がなく、さらに、有機繊維コードおよび鋼製コードの数を等しくする必
要もない。2つのタイプのコードの特性を引張部材に望まれる特性に対して均衡
させ、これによって、このような所望の特性が得られるようにすることが重要で
ある。望まれるそれぞれの効果に対して、コードや寸法等の設計が複数存在し得
る。引張部材の軌道を安定させるには、分布が重要であり、軌道を最適化するた
めの容易な分布方法は、コードを引張部材の軸方向中心線に亘って均等に分布さ
せるものである。
材料コードより先に鋼製コードが損傷するようにして、非破壊的検査方法によっ
て引張部材の完全性を検査できるようにすることが好ましい。このような方法と
して、電気抵抗もしくは磁束の漏れを測定するものが挙げられる。
ード自体が、材料混成型とされる。引張部材の断面が図示されており、有機繊維
材料が、鋼製コア34の周りの環32に配置されている。この図では、引張部材
の材料構成が1通りだけ示されているが、有機繊維材料によりコアを形成し、鋼
を環に配置することも可能である。さらに、このような実施例に用いられている
全てのコードに同じ種類のコア材料を用いる必要はない。1本もしくは複数本の
コードのコア34に鋼を利用し、1本もしくは複数本の他のコードのコア34に
有機繊維を用いることも可能である。各コードの、環のレベルやコアのレベルに
おける撚りおよび構造によっても、引張部材全体の特性が左右されるため、この
ことを考慮しなければならない。当業者であれば、引張部材全体に所望の特性を
与えることが可能な様々な撚りおよび構造を求める方法がわかるだろう。各コー
ドにエラストマを浸透させるべき程度もまた、用いられるコードの配置および寸
法に対して考慮すべきである。コードを互いに接触させて配置する場合には、フ
レッチングを考慮しなければならない。このような実施例の好適な構造において
は、同数の「s」コード構造および「z」コード構造が、引張部材の軸方向中心
線に沿って配置されている。
を示すために2つのコード38のみが拡大して示されている。このような実施例
においては、各コード38が、複数のストランド(例えば9本のストランド(1
本のストランドを8本のストランドが取り囲んでいる))からなり、各ストラン
ド自体が材料混成型とされている。この図では、ストランド40が、中心の有機
材料製ワイヤ42と、これを取り囲む8本の鋼製ワイヤ44と、を備えている。
さらに、6本のストランドが中心ストランド46の周りに配置されており、これ
にによって、材料混成型コード38が構成されている。鋼製ワイヤ44および有
機繊維42の配置を逆にすることも可能である。上述した実施例で説明したもの
と同様の計算を、このような実施例にも適用する必要がある。このような計算は
、当業者であればわかる程度のものである。さらに、特定の用途に合わせてコー
ドの特定の構造を変えることが可能な点で、材料混成型コードは有用である。例
えば、軌道を改善するために、引張部材が用いられる特定のエレベータにクラウ
ン型滑車(crowned sheave)(図示せず)が利用される場合には、クラウン部(
crown)近傍もしくクラウン部に直に接触するコードには、引張部材内部の他の
コードよりも大きな荷重が加わる。このような大きな荷重に対処できるように、
材料混成型コードを構成することができる。
2本のコードのみが拡大して示されている。このような実施例においては、各鋼
製コード50が、好ましくは1本のワイヤの周りに6本のワイヤが取り囲んだパ
ターンの7本のワイヤからなり、鋼製コード50自体は、材料混成型構造を有し
ていない。コードを包囲する共通コーティング材料28内部に個々の有機材料繊
維52が配置されており、このため、引張部材22自体が材料混成型構造を有す
る。繊維52は、好ましくは引張部材の主要軸線に平行に方向付けられていると
ともに、材料28全体に亘って分散されている。このような実施例では、有機繊
維によってこれらの剛性が得られる一方で、鋼製コード50の剛性が、鋼製ワイ
ヤの剛性により制御される。このような実施例の材料28は、好ましくは、上述
した実施例と同様に、ポリウレタンからなる。
ことによって、引張部材の弾性係数を増大させることができる。当業者には理解
されるように、弾性係数の計算は、「混合の原理(rule of mixtures)」すなわ
ち以下の式に基づいている。
の体積比、である。
グ(すなわち、好適な実施例のポリウレタンコーティング)中の鋼/有機繊維(
例えばケブラ)の含有量の関数として、図7のグラフに示されている。ここでは
、共通コーティング材料に対する鋼/ケブラの体積比は60v/o(体積パーセ
ント)で一定であるが、鋼とケブラとの比率が変化している。
6%の点である(ケブラ49の場合には、値が異なる)。この24/16点の右
側においては、ケブラによって強度曲線が制御され、左側においては、鋼によっ
て強度曲線が制御される。鋼は、2.0%の歪みによって損傷し、ケブラは、3
.6%の歪みにより損傷する。鋼によって制御される領域では、歪みによる鋼の
損傷によってケブラに過負荷が加わりこれが損傷する。しかし、ケブラにより制
御される領域では、2.0%の歪みにより鋼が損傷しても、これによってケブラ
が損傷することはない。ケブラは、3.6%の歪みにまで耐え得るためである。
っていても、鋼が、引張部材内部で、このような引張部材を備えたエレベータシ
ステムでの利用に対して十分な強度を有する。様々な、コーティング材料に対す
るコード材料の体積比に対してこのような効果を得るためには、以下の式を満た
す必要がある。
ることなく、これらの実施例に様々な変更および置き換えを行うことも可能であ
る。従って、本発明は、例示的に記載されており、これらに制限されるものでは
ない。
視図。
Claims (8)
- 【請求項1】 エレベータシステムのかごに引上力を加えるための引張部材で
あって、 鋼および有機繊維からなる複数の荷重搬送部材と、 前記の複数の荷重搬送部材を実質的に包囲しているとともに、引張部材の断面
厚さに対する幅の比として定義される縦横比が1以上であるコーティングと、 を備えていることを特徴とする引張部材。 - 【請求項2】 前記の複数の荷重搬送部材が、複数の独立した鋼製荷重搬送部
材および複数の独立した有機繊維荷重搬送部材からなることを特徴とする請求項
1記載の引張部材。 - 【請求項3】 前記の複数の荷重搬送部材が、鋼および有機繊維材料を含む独
立した材料混成型コードからなることを特徴とする請求項1記載の引張部材。 - 【請求項4】 前記コードが、鋼製のコアおよび有機繊維の環からなることを
特徴とする請求項3記載の引張部材。 - 【請求項5】 前記コードが、有機繊維のコアおよび鋼製の環からなることを
特徴とする請求項3記載の引張部材。 - 【請求項6】 前記コードが、複数のストランドからなり、前記ストランドが
、鋼製ワイヤおよび有機繊維ワイヤが組み合わせられたものであることを特徴と
する請求項3記載の引張部材。 - 【請求項7】 前記鋼製荷重搬送部材は、複数の独立したコードであり、前記
有機繊維荷重搬送部材は、前記コーティング内部に分散されていることを特徴と
する請求項3記載の引張部材。 - 【請求項8】 前記有機繊維荷重搬送部材は、前記引張部材の長手方向軸線に
対して平行に方向付けられていることを特徴とする請求項7記載の引張部材。
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