JP2004515430A - エレベータおよびエレベータのトラクションシーブ - Google Patents

Abstract

カウンタウェイトおよびエレベータカーは一連の巻上ロープによって懸垂されている。このエレベータは１つ以上の綱車を含み、これら綱車には綱溝が設けられていて、これら綱車の１つは駆動機械によって運転され一連の巻上ロープを移動させるトラクションシーブである。少なくとも綱車の１つにはコーティングが設けられていて、コーティングはその綱車に接着されていて綱溝を含み、このコーティングは、綱溝の底部において綱溝を走行するロープの太さの半分より実質的に小さい厚さと、約１００ ｓｈｏｒｅＡより小さく約６０ ｓｈｏｒｅＡより大きい硬さとを有する。好ましい方式では、トラクションシーブをこのような綱車とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は請求項１の前段に記載のエレベータと、請求項７の前段に記載のエレベータのトラクションシーブに関するものである。
【０００２】
従来のトラクションシーブエレベータの運転は、以下の方式に基づいている。すなわち、巻上ロープならびに懸垂ロープとしての役割を果たすスチールワイヤロープが金属製のトラクションシーブによって移動し、このトラクションシーブは、多くの場合鋳鉄で作られていて、エレベータ駆動機械によって駆動される。巻上ロープが移動すると、これらに懸垂されているカウンタウェイトおよびエレベータカーも移動する。トラクションシーブからは巻上ロープに対して牽引力と制動力とが供給され、これらはトラクションシーブと巻上ロープとの間の摩擦力によって伝達される。
【０００３】
エレベータ用のスチールワイヤロープと、金属製トラクションシーブとの間の摩擦係数は、それ単独では、エレベータ運転中の通常時においてトラクションシーブと巻上ロープとの間に必要とされる把持力を保持するには、しばしば不十分である。そこで、トラクションシーブ上の綱溝の形状を変更することによって、摩擦およびロープを介して伝達される力を増大させる。トラクションシーブには、くり抜かれた、またはＶ字形状の綱溝が設けられるが、こうした綱溝によると、巻上ロープにひずみを与え、巻上ロープの摩耗も生じてしまい、この摩耗は、例えば転向プーリで用いられている有利な半円の断面形状を有する綱溝によって生じる摩耗に比べて、大きくなってしまう。ロープを介して伝達される力も、トラクションシーブに対するロープの食い込みの角度を、例えばいわゆる「ダブルラップ」方式を用いて増加させれば、増大させることができる。
【０００４】
スチールワイヤロープと、鋳鉄製または鋳鋼製のトラクションシーブとを用いる場合、ロープの摩耗を減じるため、ロープには、ほとんどの場合、潤滑剤が用いられる。しかし潤滑剤はとりわけ、ロープの撚り糸同士の相互作用によって生じる、ロープ内部の摩耗を減じる。ロープの外側の摩耗は、主としてトラクションシーブによって表面ワイヤが摩耗することで生じる。したがって、潤滑剤の効果は、ロープ表面とトラクションシーブとの間の接触においても、重要である。
【０００５】
ロープの摩耗の原因となってしまう綱溝形状に代わるものとして、挿入体が用いられていて、これは綱溝に配置される。挿入体によれば大きな摩擦係数が得られる。かかる従来技術における挿入体は、例えば、米国特許第３２７９７６２号および第４１９８１９６号の発明の詳細な説明に開示されている。これら発明の詳細な説明に記載されている挿入体は、比較的厚みがある。また挿入体の綱溝は横方向またはほぼ横方向の波型部を備えていて、これは、挿入体の表面部を柔軟化することによって、表面部に弾性を付加するものである。挿入体は、ロープから挿入体に加えられる力によって、摩耗を受ける。したがって挿入体は、一定間隔で取り替える必要がある。挿入体の摩耗は綱溝内で生じ、挿入体とトラクションシーブとの接触部の内面に生じる。
【０００６】
本発明は、トラクションシーブがスチールワイヤロープに対する良好な把持力を有し、トラクションシーブに耐久性があってロープの摩耗を減少させるように設計されているエレベータを提供することを目的とする。本発明はまた、上述の従来技術による方式の欠点を除去または回避して、ロープに対して良好な把持力をもたらす、耐久性のある、ロープの摩耗を減少させるトラクションシーブを実現することを目的とする。本願発明は特に、エレベータにおける、トラクションシーブとロープとの間の、新しいタイプのかみ合いを開示することを目的とする。本願発明は、エレベータの転向プーリがある場合には、それにもトラクションシーブとロープとの間の上記のかみ合いを適用することを目的とする。
【０００７】
本願発明の特徴については、特許請求の範囲を参照されたい。
【０００８】
実質的に円形の断面を有する巻上ロープを用いるエレベータでは、巻上ロープの偏移の方向は、綱車によって、自由に変更可能である。したがって、エレベータの基本的なレイアウト、すなわちカー、カウンタウェイトおよび巻上機の配置は、比較的自由に変更可能である。スチールワイヤロープ、またはスチールワイヤをねじり合わせて作った負荷支持部を備えたロープによって、エレベータカーおよびカウンタウェイトを懸垂する一連の巻上ロープを構成することは、信頼性のある方法である。トラクションシーブによって運転されるエレベータは、トラクションシーブの他に、転向プーリを含んでよい。転向プーリは２つの異なる目的に使用される。すなわち、転向プーリはエレベータカーおよび／またはカウンタウェイトの望ましい懸垂比を確立するために使用される。また転向プーリは、ロープの経路を案内するために使用される。各転向プーリはこれらのいずれかを主たる目的として使用してよく、あるいは、各転向プーリは、懸垂比の確立およびロープの案内手段の両目的について、明確な機能を有することとしてもよい。駆動機械によって運転されるトラクションシーブは、これらの機能に加えて、一連の巻上ロープを移動させる役割も果たす。トラクションシーブおよびこれに伴って機能する他の転向プーリには、綱溝が設けられていて、一連の巻上ロープにおける各ロープは、綱溝に従って個別に案内される。
【０００９】
綱車がスチールワイヤロープに対してコーティングで覆われていて、このコーティングが綱溝を含み、大きな摩擦を生じるものであれば、実用的なスリップなしの接触が綱車とロープとの間に達成される。これは、とりわけ、綱車がトラクションシーブとして用いられる場合には利点となる。仮にコーティングが比較的薄いものであれば、綱車の両側にそれぞれ作用するロープ力の差によって力の差が生じても、コーティング表面が接線方向に大きく変位することはなく、そのため、ロープが綱車上に到来するときまたは綱車から離れるときに、牽引力の働く方向に沿って大きな伸長または圧縮が生じることもないからである。綱車間に生じる最も大きな力の差は、トラクションシーブにおいて生じる。この力の差は、カウンタウェイトとエレベータカーとの通常のウェイト差によって生じる。また、この力の差は、次の事実によっても生じる。すなわち、トラクションシーブは自由に回転する綱車でなく、少なくとも加速中および制動中に、バランス差の方向とエレベータ動作の方向とに応じて、ロープ力を増大させるかあるいは減じる要因を、バランス差に起因して生じるものであるという事実である。薄いコーティングは、次の点でも有利である。すなわち、ロープとトラクションシーブとの間でコーティングが圧搾されても、コーティングはそれほど押しつぶされることはなく、コーティングの圧搾は綱溝の両側に波及する傾向を有する。このようなコーティングの圧搾により、コーティング材料が横方向に拡張されると、コーティングはその内部に大きな張力を生じて損傷を受けるおそれがある。しかし、コーティングは、ロープスリップによってコーティングが擦り切れることがないよう、張力によって生じるロープ伸長を受けとめるのに十分な厚さを有する必要がある。同時に、コーティングは、ロープの構造的な粗さを許容できるほどに、言い換えれば、表面ワイヤの少なくとも一部がコーティングに埋没するほどに、十分に柔軟であることも必要である。しかも、コーティングは、確実にコーティングがロープの粗さの下から実質的に逃れることのないよう、十分な硬さを有する必要もある。
【００１０】
太さが１０ｍｍより小さいスチールワイヤロープにあっては、表面ワイヤの厚さが比較的薄い場合、６０ ｓｈｏｒｅＡ以下ないし、およそ１００ ｓｈｏｒｅＡの範囲のコーティング硬度を採用してよい。従来のエレベータロープより薄い表面ワイヤを有するロープ、すなわち、厚さがおよそ０．２ｍｍの表面ワイヤを有するロープにあっては、好ましいコーティング硬度は、およそ８０ないし９０ ｓｈｏｒｅＡの範囲か、あるいはそれ以上に硬い範囲である。比較的硬いコーティングは、薄く作ることが可能である。それより幾分太い表面ワイヤ（約０．５〜１ｍｍ）を有するロープを使用する場合は、良好なコーティング硬度は約７０〜８５ ｓｈｏｒｅＡの範囲であり、また、コーティングも、より厚いものとする必要がある。言い換えれば、ワイヤが細くなればなるほど、より硬く薄いコーティングが使用される。また、ワイヤが太くなればなるほど、より柔軟で厚いコーティングが使用される。コーティングを、それがトラクションシーブに接している領域全体に塗布された粘着性の接着剤によって、トラクションシーブに確実に付着させると、コーティングとトラクションシーブとの間には、それらの摩耗を引き起こすスリップは生じない。粘着性の接着剤は、例えば、金属製の綱車の表面に硫化させたゴムコーティングを施して製造すればよい。あるいは、ポリウレタン等のコーティング材料を、接着剤を塗布した、もしくは塗布していない綱車上に鋳造することによって製造してよい。あるいは、コーティング材料を綱車上に塗布するか、コーティング要素をしっかりと綱車上に接着することによって製造してよい。
【００１１】
このように、一方では、負荷全体に対処するため、またはロープからコーティングに加えられる平均表面圧に対処するため、コーティングを硬く薄いものにする必要がある。その一方、ロープの粗い表面構造を適切な程度までコーティングに埋没させてロープとコーティングとの間に十分な摩擦を生成し、さらにロープの粗い表面構造がコーティングに穴を開けたりすることのないよう、コーティングを十分に柔軟で厚いものにする必要もある。
【００１２】
本願発明の高度に有利な実施例は、トラクションシーブにコーティングを使用することである。したがって、少なくともトラクションシーブにコーティングを設けたエレベータを生産することが好ましい。コーティングはまた、有利には、エレベータの転向プーリにも用いられる。コーティングは、金属製の綱車と巻上ロープとの間の減衰レイヤとしての役割を果たす。
【００１３】
トラクションシーブの両側に生じる力の差の方が大きいため、この力の差をトラクションシーブ上のコーティングが吸収できるよう設計すべく、トラクションシーブのコーティングと、綱車のコーティングとは、異なる見積もりとしてよい。見積もるべき特性は、コーティングの厚さおよび材料特性である。好ましいコーティング材料はゴムおよびポリウレタンである。本コーティングは弾性および耐久性を有することが必要であるため、ロープから加えられる表面圧に耐えられるほどの十分な強度を有するものであれば、耐久性および弾性を有する他の材料を使用することも可能である。本コーティングは補強材を備えていてもよい。これは例えばカーボンファイバとしてよく、またはセラミック製もしくは金属製の充填材としてもよく、これによって内部張力および／または摩耗に対する耐久性を高め、あるいはロープに接するコーティング面の他の特性を改善する。
【００１４】
本願発明によれば、とりわけ、次の利点が得られる。
− トラクションシーブと巻上ロープとの間の大きな摩擦力。
− コーティングによってロープの摩耗が減少する。これによりロープの表面ワイヤにおける摩耗代を小さくできるため、ロープは、全体として、強度の高い材料から成る細いワイヤで作ることが可能となる。
− ロープを細いワイヤで作ることが可能となり、細いワイヤは比較的強度を高くすることができるため、巻上ロープはこれに対応して細くすることができ、より小さな綱車が使用可能となる。これにより、さらに、省スペース化と、より経済的なレイアウト方式とが実現できる。
− コーティングには耐久性がある。なぜなら、比較的薄いコーティングであれば、大きな内部膨張を生じないからである。
− 薄いコーティングに生じる変形は小さく、したがって変形によって起こる放熱も小さい。また、コーティング内部に発生する熱も低く、薄いコーティングは容易に減熱できる。そのため、負荷がかかってもコーティングに発生する熱ひずみは小さい。
− ロープが細く、綱車上のコーティングが薄く強いため、綱車はロープに対して軽やかに回転する。
− トラクションシーブの金属部分とコーティング材料との間の接触面では、コーティングの摩耗が生じない。
− 大きな摩擦力がトラクションシーブと巻上ロープとの間に生じるため、エレベータカーおよびカウンタウェイトは比較的軽量に作ることができ、これはコスト削減につながる。
【００１５】
以下、本願発明を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１はエレベータ構造を表す図である。本エレベータは好ましくは機械室なしのエレベータであり、本エレベータでは駆動機械６はエレベータシャフトに配置されているが、本願発明は機械室ありのエレベータにも適用可能である。エレベータの巻上ロープ３の経路は、次のようになる。すなわち、ロープの一端は、カウンタウェイトガイドレール１１に沿って移動するカウンタウェイト２の経路の上のシャフト上部に配置された支持梁１３に不動に固定されている。支持梁からロープは下降し、カウンタウェイトを懸垂する転向プーリ９の周囲を走行する。これら転向プーリ９はカウンタウェイト２に回転可能に搭載されている。そして転向プーリからロープ３はさらに上昇して駆動機械６のトラクションシーブ７に到達し、トラクションシーブ上の綱溝に沿ってトラクションシーブの周りを走行する。トラクションシーブ７からは、ロープロープ３はさらに下降し、カーガイドレール１０に沿って移動するエレベータカー１に到達し、ロープによってエレベータカーを懸垂する転向プーリ４を介して、カーの下を走行する。そしてエレベータカーから再び上昇してエレベータシャフト上部の支持梁１４に到達する。この支持梁には、ロープ３の第２の端部が固定される。シャフト上部の支持梁１３、トラクションシーブ７、およびカウンタウェイトをロープによって懸垂する転向プーリ９は、互いに対して以下のように配置されると好ましい。すなわち、支持梁１３からカウンタウェイト２へ到達するロープ部分と、カウンタウェイト２からトラクションシーブ７へ到達するロープ部分とは、実質的に、カウンタウェイト２の経路に平行とする。同様に、好ましい方式によれば、シャフト上部の支持梁１４と、トラクションシーブ７と、エレベータカーをロープによって懸垂する転向プーリ４とは、互いに対して以下のように配置するのがよい。すなわち、支持梁１４からエレベータカー１へ到達するロープ部分と、エレベータカー１からトラクションシーブ７へ到達するロープ部分とは、実質的に、エレベータカー１の経路に平行とする。かかる配置によれば、転向プーリを追加することなく、シャフト内にロープの経路を決定することができる。エレベータカーを支持する綱車４が実質的に、エレベータカー１の重心を通過する鉛直線について対称的に設置されている場合には、ロープによる懸垂は、実質的に、エレベータカー１の中心を支える方式で作用する。
【００１７】
エレベータシャフト内に配置された駆動機械６は、好ましくは平坦な構造を有する。言い換えれば駆動機械は、その幅および／または高さに比較して深さが小さく、あるいは、少なくとも駆動機械は、エレベータカーとエレベータシャフトの壁との間に格納可能であるほど、十分にスリムである。駆動機械は他の様式で配置してもよい。特にスリムな駆動機械であれば、エレベータカーの上部にも相当に容易に取り付け可能である。エレベータシャフトには、トラクションシーブ７を運転するモータに電力を供給するために必要な装置と、エレベータ制御装置とを設けてもよく、これらの両方とも、共通の装置パネル８に配置してよく、あるいは、互いに離れて設置してもよく、あるいは、部分的または全体的に駆動機械６に統合してもよい。駆動機械はギヤ式またはギヤレス式としてよい。好ましい方式はギヤレス式の駆動機械であり、これは永久磁石モータを含む。駆動機械はエレベータシャフトの壁、天井、ガイドレールまたは梁もしくはフレームなどの他の構体に固定してよい。駆動機械が下方に設置されているエレベータの場合、駆動機械をエレベータシャフトの底部に設置することも可能である。図１は経済的な２：１の懸垂を示すが、本願発明は１：１の懸垂比を用いるエレベータにも適用可能である。言い換えれば、巻上ロープが転向プーリを介することなく直接にカウンタウェイトおよびエレベータカーに接続されているエレベータか、あるいは、トラクションシーブエレベータにとって適切な他の懸垂装置を用いて構成されているエレベータに適用可能である。
【００１８】
図２は本願発明に適用される綱車１００の部分断面図を示す。綱溝１０１は、綱車のリムに位置するコーティング１０２の所に位置する。この綱車は好ましくは金属製またはプラスチック製である。綱車のこしきにはスペース１０３が設けられ、これは綱車を支持する軸受として使用される。綱車は孔１０５も備えていて、ここにボルトを挿し込むこむことによって、綱車の側面を、駆動機械６における例えば回転フランジなどの支持梁に固定する。これによりトラクションシーブ７を形成すれば、駆動機械と別個の軸受は不要である。
【００１９】
図３ａ、図３ｂ、図３ｃおよび図３ｄは、綱車をコーティングする他の方法を示す。製造技術上容易な方法は、図３ｄに示すように、綱車の平滑な円柱状の内表面をコーティング１０２で被覆することである。同図では、綱溝１０１が形成されている。しかし、図３ｄに示すような平滑面に形成された溝付きのコーティングは、ロープが綱溝内まで食い込んだ時にロープから加えられる非常に大きな圧搾力には耐えられない。なぜなら、その圧力は横方向に波及するからである。図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示す方式では、リムの形状は、コーティング内の綱溝の形状に対してより良好に適合していて、綱溝の形状はより良好に支持され、ロープの下で一様な、またはほぼ一様な厚さを有する負荷支持面レイヤにより、ロープから加えられる圧搾圧力の横方向への伝播に対する耐久性が向上している。圧力によって生じるコーティングの横方向への拡張は、コーティングの厚さおよび弾性によって促進され、コーティングの硬さおよび最終的な補強の度合いによって減少する。とりわけ、図３ｃに示す方式では、コーティングはロープの太さのほぼ半分に匹敵する厚さを有し、硬質で弾性に乏しいコーティングが必要とされる。一方、図３ａにおけるコーティングは、ロープの太さの約１／１０に等しい厚さを有し、明らかに柔軟なものにしてよい。
【００２０】
図３ｂに示すコーティングの厚さは、綱溝の底部にあっては、ロープの太さの約１／５に等しい。コーティングの厚さは、ロープの表面ワイヤによって形成されるロープ表面テクスチャの深さの少なくとも２〜３倍とすべきである。かかる非常に薄いコーティングは、ロープの表面ワイヤより厚さが薄く、コーティングに加えられるひずみに必ずしも耐えられない。実際のところ、コーティングはこの最小厚さより厚い厚さを有する必要がある。なぜなら、コーティングはロープ表面の変化も受け止めなければならず、それは表面テクスチャより粗いからである。かかる粗い領域が形成されるのは、例えば、ロープの撚り糸におけるレベル差がワイヤのレベル差より大きい場合である。実際上は、適切な最小コーティング厚さは、表面ワイヤ厚さの約１〜３倍である。エレベータに通常使用されるロープの場合、ロープは金属製の綱溝と接触することを見込んで設計されていて、８〜１０ｍｍの厚さを有し、この厚さに決定すると、コーティングの厚さは少なくとも約１ｍｍとなる。エレベータの他の綱車より多くのロープの摩耗を生じるトラクションシーブに施されるコーティングは、ロープの摩耗を減少させ、したがって、ロープに厚い表面ワイヤを設ける必要性も減少させ、より平滑なロープを作ることが可能となる。細いワイヤを使用することにより、ロープ自体を細く作ることも可能となる。なぜなら、細いスチールワイヤは、太いワイヤに比較して、より強度のある材料から製造可能だからである。例えば、太さ０．２ｍｍのワイヤを使用すれば、厚さ４ｍｍの相当に良好な構造を有するエレベータ巻上ロープを製造可能である。しかし、コーティングは、例えば時折発生する砂粒や、綱溝と巻上ロープとの間に侵入した同様の粒子によって、非常にたやすく擦りむけて剥がれたり穴が開いたりしないよう、十分に厚くすべきである。したがって、望ましい最小コーティング厚さは、細いワイヤから成る巻上ロープが用いられる場合であっても、約０．５〜１ｍｍとするとよい。
【００２１】
図４は、綱溝２０１がコーティング２０２内にあり、綱溝の底部におけるより両側においてコーティング２０２が薄くなっている方式を示す。かかる方式によれば、コーティングは綱車２００に設けられた基礎溝２２０に配置され、ロープからコーティングに加えられる圧力によってコーティングに生じる変形は小さく、主として、コーティングに埋没するロープ表面テクスチャによって制限される。かかる方式から実際上しばしば分かることは、綱車のコーティングは、その綱溝に特有の、互いに独立した複数のサブコーティングによって構成されるということである。図３ａ、図３ｂおよび図３ｃに示す方式においても、その綱溝に特有の複数のサブコーティングを当然に使用してよい。
【００２２】
以上、本願発明を添付図面を参照して実施例により説明したが、特許請求の範囲に記載した本発明の思想の範囲内で、本願発明の様々な実施例が可能である。本願発明の思想の範囲では、ロープの張力が一定であれば、細いロープになるほど、綱溝に加えられる平均表面圧が増大することが明らかである。この点については、コーティングの厚さおよび硬さを改変することによって、容易に対策を立てることが可能である。なぜなら、細いロープは細い表面ワイヤを有するため、例えば、硬く、さらに／あるいは薄いコーティングを使用すれば、何ら問題は生じないからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本願発明によるエレベータを示す図である。
【図２】
本願発明に適用される綱車を示す図である。
【図３ａ、図３ｂ、図３ｃおよび図３ｄ】
綱車の様々なコーティング構造を示す図である。
【図４】
他のコーティング方式を示す図である。

Claims (10)

1. 実質的に円形の断面を有する複数の巻上ロープから成る一連の巻上ロープによってカウンタウェイトおよびエレベータカーが懸垂されるエレベータであって、該エレベータは１つ以上の綱車を含み、該綱車には綱溝が設けられていて、該綱車の１つは駆動機械によって運転され前記一連の巻上ロープを移動させるトラクションシーブであるエレベータにおいて、前記綱車の少なくとも１つは、巻上ロープに対するコーティングを有し、該コーティングは該綱車に接着されていて綱溝を含み、該コーティングは、該綱溝の底部において該綱溝を走行するロープの太さの半分より実質的に小さい厚さと、約１００ ｓｈｏｒｅＡより小さく約６０ ｓｈｏｒｅＡより大きい硬さとを有することを特徴とするエレベータ。
2. 請求項１に記載のエレベータにおいて、前記トラクションシーブにはコーティングが設けられていることを特徴とするエレベータ。
3. 請求項１に記載のエレベータにおいて、前記綱車のすべてにコーティングが設けられていることを特徴とするエレベータ。
4. 請求項１に記載のエレベータにおいて、前記トラクションシーブにおけるコーティングと、少なくとも１つの他の綱車におけるコーティングとは、互いに異なることを特徴とするエレベータ。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記コーティングの厚さは、前記綱車の綱溝の幅方向に変更可能であることを特徴とするエレベータ。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記巻上ロープは、スチールワイヤをねじり合わせて作った負荷支持部を有することを特徴とするエレベータ。
7. 実質的に円形の断面を有する複数の巻上ロープ用に設計されたエレベータのトラクションシーブにおいて、該トラクションシーブは、該巻上ロープに対するコーティングを有し、該コーティングは該トラクションシーブに接着されていて綱溝を含み、該コーティングは、該綱溝の底部において該綱溝を走行するロープの太さの半分より実質的に小さい厚さと、約１００ ｓｈｏｒｅＡより小さく約６０ ｓｈｏｒｅＡより大きい硬さとを有することを特徴とするエレベータのトラクションシーブ。
8. 請求項７に記載のトラクションシーブにおいて、前記コーティングは、前記綱溝の底部におけるより該綱溝のエッジ領域において薄いことを特徴とするトラクションシーブ。
9. 請求項７または８に記載のトラクションシーブにおいて、前記コーティングはゴム、ポリウレタンまたはその他の弾性材料によって作られていることを特徴とするトラクションシーブ。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載のトラクションシーブにおいて、前記コーティングの厚さは最大で約２ｍｍであることを特徴とするトラクションシーブ。

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