JP2005534592A - モジュール式シーブアセンブリ - Google Patents

Abstract

本発明は、エレベータかごを昇降させるための、および最小限の摩耗で種々の方向に支持ロープまたはケーブルの向きをそらすためのモジュール式駆動およびそらせシーブアセンブリを提供する。本発明の駆動シーブアセンブリは、支持ロープ、例えばナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒ懸吊ロープと駆動シーブとの間に１８０°を超える接触角度を必要とせずに、支持ロープとエレベータかごを昇降させるシーブとの間に十分なトラクションをもたらす。かかる駆動シーブアセンブリは、有利には、ロープを挟持しない溝を有することで、運行中のロープの摩耗および運行中の振動を最小限にする。

Description

［発明の分野］
本発明の分野は、エレベータおよびケーブルやロープを用いた昇降システムの分野である。

本願は、２００２年８月６日付けで出願された米国仮出願第６０／４０１，６３６号、２００２年８月１３日付けで出願された同第６０／４０３，４４７号、および２００３年３月１９日付けで出願された米国特許本出願第１０／３９１，６６６号に対する優先権を主張するものであり、それぞれが全体的に参照により本明細書に援用される。

［発明の背景］
全ての牽引型エレベータにおいて、駆動シーブの溝は、所要量のトラクション（静止摩擦）がロープとその溝との間の許容可能な接触角度内に生じることができるようなプロファイルを有していなければならない。オーバーヘッドマシンを有するシングルラップ式エレベータでは、接触角度は１４５°ほどと小さく、１８０°を越えることはない。下記のマシンを有するシングルラップ式エレベータでは、接触の度合いは２２０°もの大きさとすることができる。溝の摩耗を最小限に保つために、ロープに十分な軸受面を提供する必要がある。このことは概して、それぞれがその独自のシーブ溝に支持される複数のロープを提供することによって達成される（Electric Elevators, Book I, F. Hymans, Intl. Textbook Co., pp.23-24）。

巻上機／支持ロープと駆動シーブとの間の接触角度が小さい場合、いわゆるロープ挟持（rope-pinching）シーブ溝を用いてロープとシーブ溝の間のトラクションを増加させる。しかしながら、挟持型シーブを用いるエレベータシステムは、ロープとシーブの摩耗および引き裂き、ならびにかかるシステムに伴う振動により、より遅い非高速運行に制限される。例えば、一般的なロープ挟持の形状はＶ字形溝である。Ｖ字形溝システムの場合、エレベータ運行速度は概して１分あたり約１２５フィートに制限される。他のロープ挟持形状は、アンダーカットされたＵ字形溝である。アンダーカットされたＵ字形溝の場合、エレベータ運行速度は概して１分あたり約６００フィート、すなわち中速度範囲に制限される（Electric Elevators, Book I, F. Hymans, Intl. Textbook Co., pp. 25-26）。

Ｕ字形溝等、実質的に挟持しないタイプの溝は、ロープおよびシーブ溝自体に対し最少量の損傷および摩耗しか生じさせないが、シーブとロープの間にトラクションをあまりもたらさない。実際に、Ｕ字形溝システムの場合、実用可能なトラクション量を得るには、シーブとロープの間に約２７０°の接触角度が必要とされる。しかしながら、この接触の度合いは、シングルラップ式エレベータシステムを用いて得ることはできない。いくつかの従来技術システムは、ロープ係合溝を形成する金属製シーブを提供しており、このロープ係合溝はシーブとそれに取り回されるロープとの間のトラクションを増大させるために合成材料でライナーを付けられている。しかしながら、これらのライナーは、起伏の多い（rugged）場合の用途または高速での用途には適していない。第１に、ライナーは薄いため、摩耗により実用可能耐用寿命が非常に制限されている。第２に、これらのライナーが摩耗しきった場合、シーブに取り回されるロープは摩擦係数がより低いシーブの金属溝形成部と係合するため、危険な状況が存在する可能性がある。

鉄および鋼シーブ等の金属製シーブは、ライナー付きであるか否かにかかわらず、エレベータ運行および他の昇降用途下での変形および損傷に対し許容力があるために、一般的に用いられている。完全に合成ポリマー系からなるシーブは概して、金属ほどの許容力がないため、特に高荷重、高速運行条件下で、従来のシーブアセンブリにおけるシーブディスクとして適していなかった。

したがって、これまで、エレベータシーブアセンブリまたは同様の必要不可欠なシーブ用途において実質的にまたは完全に合成材料からなるシーブディスクを用いることができなかった。さらに、これまで、シングルラップ式エレベータシステムでは、実用的にＵ字型溝タイプのシーブを用いることも、またその利点を得ることもできなかった。

［発明の概要］
本発明は、シーブディスクの溝形成外周部自体が少なくとも実質的に合成ポリマー材料から構成される、シーブディスクを提供する。これとは対照的に、従来技術の溝形成部は金属製であり、合成材料でライナーが付けられているにすぎなかった。

本発明は、シーブディスク支持部材を備える構成部品と、内周および外径を有する複数のシーブとを有し、内周が第１の構成部品のシーブディスク支持部材の外周に適合するサイズにされている、モジュール式エレベータシーブアセンブリシステムを提供する。シーブディスク側面フランジがさらに提供される。これらのフランジは、シーブディスクを側方から支持し、主としてまたはさらには完全に合成ポリマー材料から構成されるシーブディスクの使用を可能にする。

本発明はさらに、シーブディスクが少なくとも実質的にロープを挟持しないことを提供する。したがって、シーブディスクは少なくともほぼＵ字形のロープ係合溝を有し得る。本発明はさらに、少なくともシーブの溝形成部が少なくとも実質的に合成ポリマー材料から構成されることを提供する。

本発明のモジュール式シーブアセンブリは、エレベータ駆動シーブ用途およびそらせシーブ用途のどちらにも適している。駆動シーブ用途では、高摩擦係数のロープ係合面を提供する耐久性合成ポリマーシーブが用いられる。例えば、Ｕ字形溝路を有するシーブディスクを用いて、Ｋｅｖｌａｒロープ等のナイロンジャケット付きアラミド繊維懸吊ロープを用いて低速または高速運行でエレベータかごを昇降させるには、約０．２の摩擦係数を有する合成ポリマー材料で十分である。

そらせシーブ用途において、シーブ溝路は高摩擦面を呈する必要はなく、好ましくは、溝路と係合する支持ケーブルまたはロープの摩耗を最小限にするように低摩擦面を呈する。例えば、完全にまたは主として、約０．１１の摩擦係数を有する合成材料で構成されるシーブディスクが、ナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒロープを用いるそらせシーブ用途によく適している。

［詳細な説明］
本発明は、シーブディスク支持部材を備える構成部品と、内径および外径を有する複数のシーブディスクとを有し、内径が、第１の構成部品の円筒シーブディスク支持部材の外径に適合するサイズにされている、モジュール式エレベータシーブアセンブリシステムを提供する。本発明はさらに、シーブディスクが少なくとも実質的にロープを挟持しないロープ係合溝、例えばＵ字形溝を有することを提供する。本発明はさらにまた、シーブの溝形成部自体が少なくとも実質的に合成ポリマー材料から構成されることを提供する。

本発明のモジュール式シーブアセンブリは、エレベータ駆動シーブ用途およびそらせシーブ用途のどちらにも適している。駆動シーブ用途では、高摩擦で耐久性のある合成ポリマーシーブが用いられる。例えば、Ｕ字形溝路を有するシーブディスクを用いて、Ｋｅｖｌａｒロープ等、ナイロンジャケット付きアラミド繊維懸吊ロープを用いて低速または高速運行でエレベータかごを昇降させるには、約０．２の摩擦係数を有する合成ポリマー材料で十分である。

そらせシーブ用途では、シーブ溝路は、高摩擦面を呈する必要はなく、好ましくは、溝路と係合する支持ケーブルまたはロープの摩耗を最小限にするように低摩擦係数を呈する。例えば、完全にまたは主として、約０．１１の摩擦係数を有する合成ポリマー材料から構成されるシーブディスクが、そらせシーブ用途によく適している。

本発明のシーブディスクを形成するための特定の合成ポリマー材料の選択は、シーブとともに用いられるロープの特定の物理特性、および特定の支持／昇降用途の要件、例えば速度および耐荷重要件によって決められることを当業者は理解するであろう。

図１Ａは、本発明による交換可能なシーブディスクの一例を示す。シーブディスク、フランジ、および溶接部を互いに連結して、本発明のモジュール式シーブアセンブリにする役割を果たすボルトまたは他のタイプの連結部材を収容する８つの穴がシーブディスクに形成されている。図１Ａのシーブディスクにはライン状の（line-up）キー溝も形成されている。同様に、モジュール式シーブアセンブリを形成するために用いられるライン状のキースロットが、シーブディスクおよびフランジに形成されていることにより、隣接するディスクおよびフランジのキースロットを介して細長いキーを漸進的に挿入することにより内部のボトル穴の迅速な調芯が可能となる。図１Ｂは、図１Ａに示すシーブディスクを縁側から見た図であり、シーブディスクのロープ係合スロットのロープを挟持しない形状を示している。図１Ｃは、図１Ｂで丸で囲んだシーブディスクの部分の拡大図である。

本発明によれば、シーブ溝の最下地点よりも下にある材料を含めた少なくともシーブディスクの溝形成部は、少なくとも実質的に合成ポリマー材料、すなわち樹脂系材料で形成される。したがって、金属製シーブの合成材料でライナーを付けられた溝とは対照的に、本発明のシーブは、長期の運行にわたって溝が摩耗しても、機能的な高速の合成材料溝面を連続して提供する。

本発明の一実施形態では、モジュール式駆動シーブディスクの全体が少なくとも実質的にポリマー合成材料、すなわち樹脂材料からなる。本発明のさらなる別の実施形態では、モジュール式シーブディスクの内環は金属あるいは他の非ポリマーであってもよいが、シーブの溝形成部のロープ係合溝の最下地点よりも少なくとも１０ｍｍ下の深さの部分は、合成ポリマー材料から構成される。本発明のさらに別の実施形態では、モジュール式シーブディスクの内環は金属あるいは非ポリマーであってもよいが、シーブのロープ係合溝の最下地点よりも約４０ｍｍ〜約１００ｍｍの深さの部分は、少なくとも実質的にまたは主として合成ポリマー材料から構成される。本発明の合成ポリマーシーブディスク、またはシーブディスクの合成ポリマー構成部品は、例えば、成形により、「ブランク」を機械加工形成することにより、またはこの２つの工程の任意の組み合わせにより製造することができる。

図２Ａは、本発明による、組み立てられたモジュール式駆動シーブアセンブリの一例を示す。図２Ａのモジュール式駆動シーブアセンブリは、３つの構成シーブディスクを有し、したがって、３つのロープ係合溝が示されている。図２Ｂは、図２Ａのモジュール式駆動シーブアセンブリの分解図であり、その構成部品間の関係を示している。部材１は、端板シーブフランジと、円筒シーブディスク・フランジ支持部材とを備えるシーブハブ溶接部駆動部材である。部材２は、隣接するシーブディスクを分離する中間シーブフランジである。部材３は、合成材料からなる駆動シーブディスクである。部材４は、外側シーブフランジである。部材１〜４のそれぞれは、ボルトまたは他のタイプの連結部材がこれら連続する部材を貫通することができるように穴が同様に形成されている。部材５はねじ付きボルトであり、部材６および部材７はそれぞれ、ボルトを締結および固定するばねタイプの座金およびナットである。部材８は、端板部品および円筒軸部品を有する幅厚タイプのブッシュである。ブッシュ部材８の円筒軸部品は、支持軸を受け入れる凹部内径、および部材１のシーブ・フランジ支持部材の同様の寸法の内凹部に嵌め込まれるようなサイズおよび形状の外径を有する。さらに、ブッシュの軸は、部材１のシーブ・フランジ支持部材の主要凹部内の同様のサイズにされた長手方向凹部と互いにかみ合う軸の主径から半径方向に突出する長手方向突起部を有する。ブッシュ部材８の端板は、部材８を部材１のシーブ・フランジ支持部材に固定するためにボルトまたは他の連結部材が貫通することのできる穴も有している。

有利には、本発明は、ロープを挟持しない形状の溝を有するが、（１）ナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒ懸吊ロープ等のアラミド繊維懸吊ロープを用いての高速のエレベータ運行に適したトラクション度をもたらし、かつ（２）溝が徐々に摩耗しても、機能的な高速の合成材料溝面が連続して提供されるように合成材料からなる、モジュール式駆動シーブディスクを提供する。

本発明の完全にポリマーからなる駆動シーブディスクまたは内環のみが金属または非ポリマーである駆動シーブディスクに適した合成ポリマー材料は、例えば約０．２の摩擦係数を有する合成ポリマー材料を含む。かかる材料は、ナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒエレベータ懸吊ロープとともに優れたトラクションをもたらし、懸吊ロープを用いた高速エレベータ運行を可能にする。さらに、約２５Ｎ／ｍｍ^２の引張り強度および約８０〜約８５ＳｈｏｒｅＤの範囲の硬度をさらに有する合成ポリマー材料が、同じ運行条件で好ましい機械強度および摩耗特性を与える。かかる材料の１つは、樹脂系熱硬化性プラスチック材料である、商品名ＢｅｃｏｒｉｔＤ６７０ＢＴである。この材料は、水没を含めた種々の条件下でほぼ一定の摩擦値を提供し、耐摩耗性が高い。さらに、ＢｅｃｒｏｉｔＤ６７０ＢＴは膨張せず、概して対油脂性を有している。

シーブディスク側面フランジは、本発明の駆動シーブ実施形態およびそらせシーブ実施形態のどちらについても、シーブディスクに側方支持を与え、本発明の非金属の樹脂系シーブディスクを使用しやすくする。具体的には、シーブディスクを構成する合成ポリマー材料は概して、損傷または構造的変形、特に横方向の変形に対し、金属製シーブディスクほど許容力はないが、シーブ側面フランジは、本発明によるシーブディスクアセンブリ内で動作中のシーブディスクの構造を拘束し維持するのに重要な役割を果たす。このことの１つの重要な態様は、ロープが徐々に溝を摩耗させるにつれ、フランジが溝を一定して横方向に安定化した状態または「芯出しされた」調芯状態に維持するのに役立つということである。ゆえに、フランジは、溝自体の横方向の移動を最小限にする。したがって、本発明のフランジは、例えば鉄、鋼または他の金属、あるいは炭素繊維複合材料等（これらに限定されない）の高強度材料から構成されることができる。

さらに、本発明のシーブディスクアセンブリ内の合成材料シーブディスクが損傷する場合、フランジ自体が、ロープを危険な様式で移動させない役割を果たす、横方向に拘束するロープ溝を形成することが有利である。

図３Ａは、本発明による、組み立てられたモジュール式そらせシーブアセンブリの一例を示す。図３Ａのモジュール式シーブアセンブリは３つの構成シーブディスクを有し、したがって、３つのロープ係合溝が示されている。図３Ｂは、図２Ａのモジュール式駆動シーブアセンブリの分解図であり、その構成部品間の関係を示している。部材１は、端板シーブフランジと、円筒シーブディスク・フランジ支持部材とを備えるシーブハブ溶接部駆動部材である。部材２は、隣接するシーブディスクを分離する中間シーブフランジである。部材３は、合成材料そらせシーブディスクである。部材４は、外側シーブフランジである。部材１〜４のそれぞれは、ボルトまたは他のタイプの連結部材がこれら連続する部材を貫通することができるように穴が同様に形成されている。部材５はねじ付きボルトであり、部材６および部材７はそれぞれ、ボルトを締結および固定するばねタイプの座金およびナットである。部材８および９はそれぞれ、部材１のシーブ・フランジ支持部材、およびそれに支持されている部材が自由に回転できる自由に回転可能なハブを提供するように互いに協働する軸受けおよびハブである。部材８および９により形成される軸受け・ハブサブアセンブリは、部材１のシーブ・フランジ支持部材内の相補的なサイズおよび形状にされた内側凹部に嵌まるサイズおよび形状を有している。

モジュール式駆動シーブディスクと同様に、本発明はまた、モジュール式そらせシーブディスクが完全に少なくともほぼポリマー材料から構成されることができるか、または少なくともシーブの溝形成部が少なくとも実質的にそのようなポリマー材料から構成されることを提供する。

本発明の完全にポリマーからなるそらせシーブディスクまたは内環のみが金属または非ポリマーであり得るそらせシーブディスクに適した合成ポリマー材料は、例えば約０．１１の摩擦係数を有する合成ポリマー材料を含む。かかる材料により、シーブ溝とナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒエレベータ懸吊ロープとの良好な協働が行われる。約２７Ｎ／ｍｍ^２の引張り強度および約６４〜約６７ＳｈｏｒｅＤの硬度をさらに有する合成ポリマー材料は、ポリマー溝路材料およびロープのどちらにも好ましい機械強度を与え、かつ最小限の摩耗しか生じさせない。かかるポリマー材料の１つは、耐摩耗性硬化性プラスチック材料である、商品名ＢｅｃｏｒｉｔＤ５３０ＢＴである。この材料は、主としてＭａｃｒｏｍｅｌｅｋｅｌ群からなり、それに添加剤および着色剤が加えられている。さらにＢｅｃｏｒｉｔＤ５３０ＢＴは、希釈酸、希釈アルカリ、硫酸（８０％）、およびエチレングリコールに対し耐性がある。この材料の他の特性は、約４．５／ｍｍ^２の許容可能な表面圧、約４５０％の伸び率、約３８Ｎ／ｍｍ^２のプラスチック硬度（ＤＩＮ５３４５６ Ｈ１３５Ｎ）、および約０．９４ｇ／ｃｍ^２の体積重量（密度）を含む。

本発明のモジュール式シーブアセンブリ設計のさらに別の利点は、モジュール式シーブが、シーブディスク等の摩耗構成部品の点検および交換のために容易に分解および再組立てされることができるという点である。

さらに有利には、本発明はまた、例えば、中間フランジ、端板フランジおよびシーブハブ溶接部、および／またはそれらの部品等、共通部品を、モジュール式駆動シーブアセンブリとモジュール式そらせシーブアセンブリとの間で交換可能に用いることができるキットの形態をしたモジュール式シーブシステムを提供する。

本明細書に示した例は、例示的なものであり、本発明を限定するものではないことが意図される。したがって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物に関してのみ定義される。

本発明による交換可能なシーブを示す図である。 本発明による交換可能なシーブを示す図である。 本発明による交換可能なシーブを示す図である。 本発明によるモジュール式駆動シーブアセンブリを示す図である。 本発明によるモジュール式駆動シーブアセンブリを示す図である。 本発明によるモジュール式そらせシーブアセンブリを示す図である。 本発明によるモジュール式そらせシーブアセンブリを示す図である。

Claims (24)

1. 円筒シーブディスク支持部材を備える構成部品と、
   内径および外径を有する少なくとも１つのシーブディスクと
   を備え、
   前記内径は、前記円筒シーブディスク支持部材の外径に適合するサイズにされ、前記シーブディスクはロープ係合周溝を有することを特徴とするモジュール式シーブアセンブリシステム。
2. ２つ以上の前記シーブディスクを有する請求項１に記載のモジュール式シーブアセンブリシステム。
3. 前記ロープ係合溝は、少なくとも実質的にロープを挟持しない形状を有する請求項１に記載のモジュール式シーブアセンブリシステム。
4. 前記シーブディスクの溝形成部は少なくとも実質的に、少なくともほぼ合成ポリマー材料から構成される請求項１または２に記載のモジュール式シーブアセンブリシステム。
5. 前記合成ポリマー材料は約０．２の摩擦係数を有する請求項４に記載のモジュール式シーブアセンブリシステム。
6. 前記合成ポリマー材料は約０．１１の摩擦係数を有する請求項４に記載のモジュール式シーブアセンブリシステム。
7. 円筒シーブディスク支持部材を備える構成部品と、
   内径および外径を有する複数のシーブディスクと
   を備え、
   前記内径は前記シーブディスク支持部材に適合するサイズにされ、前記シーブディスクのそれぞれはロープ係合周溝を有することを特徴とするモジュール式駆動シーブアセンブリシステム。
8. 前記ロープ係合溝は、少なくとも実質的にロープを挟持しない形状を有する請求項７に記載のモジュール式駆動シーブアセンブリシステム。
9. シーブディスク側面フランジ部材をさらに備える請求項７または８に記載のモジュール式駆動シーブアセンブリシステム。
10. 外径および内径を有する円筒シーブディスク支持部材を備える構成部品と、
    該構成部品を内径の周りに回転自在に支持するインナーハブと、
    内径および外径を有する複数のシーブディスクと
    を備え、
    前記シーブディスクの内径は、前記第１の構成部品の前記シーブディスク支持部材の外径に適合するサイズにされ、前記シーブディスクのそれぞれはロープ係合周溝を有することを特徴とするモジュール式そらせシーブアセンブリシステム。
11. 前記ロープ係合溝は、少なくとも実質的にロープを挟持しない構成を有する請求項１０に記載のモジュール式そらせシーブアセンブリシステム。
12. シーブディスク側面フランジ部材をさらに備える請求項１０または１１に記載のモジュール式そらせシーブアセンブリシステム。
13. 円筒シーブディスク支持部材を備える構成部品と、
    それぞれが内径および外径を有する複数のシーブディスクと
    を備え、
    前記内径は前記シーブディスク支持部材に適合するサイズにされ、前記シーブディスクのそれぞれはロープ係合周溝を有し、
    前記ロープ係合溝はロープを挟持しない形状を有し、
    少なくとも前記シーブディスクの溝形成部は少なくとも実質的に、前記ロープから懸吊されたエレベータかごの高速運行を提供するのに十分なトラクションを、前記シーブアセンブリと該アセンブリと係合したナイロンジャケット付きアラミド繊維懸吊ロープとの間にもたらすのに十分な摩擦係数を有する合成ポリマー材料から少なくとも部分的に構成されることを特徴とするモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステム。
14. 前記合成ポリマー材料は約０．２の摩擦係数を有する請求項１３に記載のモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステム。
15. 前記合成ポリマー材料は約２５Ｎ／ｍｍ^２の引張り強度および約８０〜約８５ｓｈｏｒｅＤの範囲の硬度を有する請求項１４に記載のモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステム。
16. 前記合成ポリマー材料はＢｅｃｏｒｉｔＤ６７０ＢＴである請求項１５に記載のモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステム。
17. 前記シーブディスクは、主としてまたは完全に前記合成ポリマー材料から構成される請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステム。
18. （ａ）駆動シーブディスクがシーブディスク支持部材にしっかり取り付けられる請求項１３〜１６のいずれか一項に記載のモジュール式エレベータ駆動シーブアセンブリシステムと、
    （ｂ）前記駆動シーブディスクの少なくとも１つのロープ係合溝と係合する少なくとも１つのナイロンジャケット付きアラミド繊維懸吊ロープであって、ロープと該ロープと係合した前記駆動シーブディスクとの間の係合の度合いは、１８０°を超えない少なくとも１つのナイロンジャケット付きアラミド繊維懸吊ロープと、
    （ｃ）前記ナイロンジャケット付きアラミド繊維支持ロープに直接または間接的に取り付けられるとともに該ロープにより支持されるエレベータかごと
    を備えることを特徴とするシングルラップ式エレベータシステム。
19. （ｄ）前記ナイロンジャケット付きアラミド繊維支持ロープに直接または間接的に取り付けられるとともに該ロープにより支持されるカウンタウエイトをさらに備える請求項１８に記載のシングルラップ式エレベータシステム。
20. 前記支持ロープはナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒ支持ロープである請求項１８に記載のシングルラップ式エレベータシステム。
21. 前記支持ロープはナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒ支持ロープである請求項１９に記載のシングルラップ式エレベータシステム。
22. 前記シーブディスクアセンブリは、シーブディスク側面フランジ部材をさらに備える請求項１８に記載のシングルラップ式エレベータシステム。
23. 前記シーブディスクアセンブリは、シーブディスク側面フランジ部材をさらに備える請求項１９に記載のシングルラップ式エレベータシステム。
24. 前記支持ロープはナイロンジャケット付きＫｅｖｌａｒ支持ロープである請求項２２に記載のエレベータシステム。

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