JP2006052483A

JP2006052483A - ワイヤーロープ

Info

Publication number: JP2006052483A
Application number: JP2004233352A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Sakai; 政利酒井; Kiyoshi Naganuma; 清長沼; Yasutaka Suzuki; 靖孝鈴木; Futoshi Sekiya; 太志関谷
Original assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るための主ロープに使用するのに好適なワイヤーロープの提供。
【解決手段】上記課題は、複数本の金属素線４Ａを撚り合わせて形成されたロープ心ストランド４と、このロープ心ストランド４を被覆する樹脂製のロープ心被覆層３と、このロープ心被覆層３に撚り合わせた複数個の外層ストランド２とを具備してなるワイヤーロープ１において、外層ストランド２を、金属素線２Ａを複数本撚り合わせてその外層ストランド２の外周表面に凹部が形成されないようにすると共に、ロープ心ストランド４の断面積を、複数本の外層ストランド２の総断面積の１０〜１５％とし、かつ、隣接する外層ストランド２同士間の隙間Ｇが、対向する外層ストランド２の最外周面間の距離寸法Ｄの１／３５〜１／４０となるようにロープ心被覆層３を形成することで、解決できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレベーター、クレーンなどの荷役機械に使用するのに好適なワイヤーロープに関するものである。

一般に、エレベーター、クレーンなどの荷役機械に使用するワイヤーロープは、所定の荷重（張力）負荷のもとでトラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動されており、高頻度で曲げ変形が繰り返される。

そこで、従来のワイヤーロープとしては、図６に示す従来のワイヤーロープ１０のように、「中心部に天然繊維心綱１１と、この天然繊維心綱１１の周りに撚り合わせた複数本の外層ストランド１２とからなり、その外層ストランド１２を、金属素線１３を複数本撚り合わせて形成するようにした構成」のものと、図７に示す従来のワイヤーロープ２０のように、「中心部に複数本の金属素線を撚り合わせて形成した金属コア２１と、この金属コア２１の周りを被覆し、かつ、潤滑油を含浸させてなる繊維製コア被覆層２２と、この繊維製コア被覆層２２の周りに撚り合わせた複数本の外層ストランド２３とからなり、その外層ストランド２３を、金属素線２４を複数本撚り合わせて形成するようにした構成」のものが開発されている。

さらに、従来のワイヤーロープとしては、「複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランド（金属コア）と、このロープ心ストランドを被覆する潤滑油を含浸させた繊維製のロープ心被覆層（繊維製コア被覆層）と、このロープ心被覆層（繊維製コア被覆層）に撚り合わせた複数個の外層ストランドとからなり、その外層ストランドを、金属素線を複数本撚り合わせて形成すると共に、前記ロープ心被覆層（繊維製コア被覆層）の厚さを、ロープ心ストランド（金属コア）の半径の約１０％とした構成」のもの（例えば、特許文献１を参照）や、「複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランド（ロープ心）と、このロープ心ストランド（ロープ心）を被覆する樹脂製のロープ心被覆層（樹脂製被覆層）と、このロープ心被覆層（樹脂製被覆層）に撚り合わせた複数個の外層ストランド(側ストランド) とからなり、そのロープ心被覆層（樹脂製被覆層）の厚さを、０．３０乃至０．９０ｍｍとし、かつ、その外層ストランド(側ストランド)を、金属素線を複数本撚り合わせて形成すると共に、ロープ心ストランド（ロープ心）を形成する金属素線及び外層ストランド(側ストランド) を形成する金属素線の引張り強度を、それぞれ２００ｋｇｆ以上３００ｋｇｆ以下とする構成」のもの（例えば、特許文献２を参照）が開発されている。

ところが、近年、巻上機を昇降路内に設置することによって機械室のないエレベーター、いわゆる、機械室レスエレベーターが普及してきた。そのために、例えば、２：１ローピングの機械室レスエレベーターにおいては、その機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るためのワイヤーロープ（主ロープ）の長さが、１：１ローピングの機械室付きエレベーターに用いられる乗りかごを吊るためのワイヤーロープ（主ロープ）の長さの約４倍となって、そのワイヤーロープ（主ロープ）の初期伸びや経年伸びが大きいので、ワイヤーロープ（主ロープ）の切り詰め作業を頻繁に行わなければならず、エレベーターの保守作業の軽減化を図ることができない。しかも、エレベーターにおいては、安全のため、外層ストランド(側ストランド)の素線切れが早いワイヤーロープ（主ロープ）は寿命に近づいたものと判断されて、ワイヤーロープ（主ロープ）の交換が行われるため、外層ストランド(側ストランド)の素線切れが早いと、ワイヤーロープ（主ロープ）の交換頻度が多くなり、保守経費の軽減化を図ることができない。
特開平１０−１８１９０号公報（段落番号００１７〜段落番号００１８、図１）特開平０７−１０４７８号公報（段落番号０００７、段落番号００１８〜段落番号００１９、図１）

しかしながら、上述した図６のワイヤーロープ１０では、ロープ伸びが大きく破断しやすいと共に、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際に潰れて外層ストランド１２を形成する金属素線１３が部分的に摩耗すること及び複数本の外層ストランド１２同士が強く接触し合うことにより、素線切れが短時間に多数発生してしまうので、機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るための主ロープに使用することができないという問題があった。

また、上述した図７のワイヤーロープ２０では、そのワイヤーロープ２０に加わる応力（荷重）を、金属コア２１と複数本の外層ストランド２３とで分担しており、ロープ伸びが小さいため、図６のワイヤーロープ１０に比べて破断しにくいが、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際に潰れて外層ストランド１２同士が強く接触し合うことで、外側ストランド同士のフレッティング摩耗が激しくなり、素線切れが短時間に多数発生してしまう。そのために、ワイヤーロープ２０を、機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るための主ロープとして使用した場合には、素線切れの発生により、その主ロープ交換の頻度が多くなるという問題があった。

また、上記特開平１０−１８１９０号公報に記載のワイヤーロープでは、潤滑油を含浸させた繊維製のロープ心被覆層（繊維製コア被覆層）によって、ロープ心ストランド（金属コア）と複数個の外層ストランドとの接触による両者の損傷を阻止しているが、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際に潰れて隣接する外層ストランド同士が強く接触するために、外側ストランド同士のフレッティング摩耗が激しいこと、及び複数本の金属素線を撚り合わせて形成されるところの外層ストランドの外周面が、その金属素線によって凹凸が形成されているために、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際におけるワイヤーロープとトラクションシーブとの接触面積が小さくなって、部分的に金属素線に加わる接触面圧が増大することで、外層ストランドの素線切れが短時間に多数発生してしまうという問題があった。

上記特開平０７−１０４７８号公報に記載のワイヤーロープでは、樹脂製のロープ心被覆層（樹脂製被覆層）によって、複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランド（ロープ心）と複数個の外層ストランド(側ストランド)との接触による両者の損傷を阻止しているが、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際に潰れて隣接する外層ストランド(側ストランド) 同士が強く接触するために、外側ストランド同士のフレッティング摩耗が激しいこと、及び複数本の金属素線を撚り合わせて形成されるところの外層ストランド(側ストランド)の外周面がその金属素線によって凹凸が形成されているため、トラクションシーブに巻き掛けて摩擦駆動させた際におけるワイヤーロープとトラクションシーブとの接触面積が小さくなって、部分的に金属素線に加わる接触面圧が増大することで、外層ストランド(側ストランド)の素線切れが短時間に多数発生してしまうという問題があった。

本発明の第１目的は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、その第１目的は、ロープ伸びを抑えてロープ切り詰め作業の軽減化を図ると共に、巻き掛けられるトラクションシーブとの接触面圧の低減化を図って長寿命化を可能にするワイヤーロープを提供するにある。

本発明の第２目的は、上述した問題点に鑑みてなされたもので、その第２目的は、ロープ伸びを抑えてロープ切り詰め作業の軽減化を図ると共に、複数本の外側ストランド同士のフレッティング摩耗を防止して長寿命化を可能にするワイヤーロープを提供するにある。

上記第１目的は、複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランドと、このロープ心ストランドを被覆する樹脂製のロープ心被覆層と、このロープ心被覆層に撚り合わせた複数個の外層ストランドとを具備してなるワイヤーロープにおいて、前記外層ストランドを、金属素線を複数本撚り合わせてその外層ストランドの外周表面に凹部が形成されないようにすると共に、前記ロープ心ストランドの断面積を、前記複数本の外層ストランドの総断面積の１０〜１５％とすることにより、達成できる。

上記第２目的は、複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランドと、このロープ心ストランドを被覆する樹脂製のロープ心被覆層と、このロープ心被覆層に撚り合わせた複数個の外層ストランドとを具備してなるワイヤーロープにおいて、前記ロープ心ストランドの断面積を、前記複数本の外層ストランドの総断面積の１０〜１５％とすると共に、隣接する前記外層ストランド間の隙間が、対向する前記外層ストランドの最外周面間の距離寸法（ワイヤーロープ径）の１／３５〜１／４０となるように、前記ロープ心被覆層を形成することにより、達成できる。

本発明によれば、巻き掛けられるトラクションシーブとの接触面圧の低減化が図られて長寿命化が可能となり、機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るための主ロープに使用するのに好適なワイヤーロープが得られた。

また、本発明によれば、複数本の外側ストランド同士間のフレッティング摩耗を防止して長寿命化が可能となり、機械室レスエレベーターに用いられる乗りかごを吊るための主ロープに使用するのに好適なワイヤーロープが得られた。

以下、本発明に係るワイヤーロープの一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの要部断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの要部拡大図である。図３は、本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの縦弾性率とロープ伸び率との関係特性図である。図４は、本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの縦弾性率と金属素線の合計断面積との関係特性図である。図５は、本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの応力と素線切れ数との関係特性図である。図６は、従来例その１に係わるワイヤーロープの要部断面図である。図７は、従来例その２に係わるワイヤーロープの要部断面図である。

図１に示すワイヤーロープ１は、複数本の金属素線４Ａを撚り合わせて形成されたロープ心ストランド４と、このロープ心ストランド４を被覆する樹脂製のロープ心被覆層３と、このロープ心被覆層３に撚り合わせた８個の外層ストランド２とからなっている。外層ストランド２は、複数本の金属素線２Ａを撚り合わせてその外層ストランド２の外周表面に凹部が形成されないように構成されている。また、ワイヤーロープ１は、図１の一点鎖線で示すワイヤーロープ１外周の軌跡Ｑに、８個の外層ストランド２のそれぞれの外周表面の１／１８以上を一致させるように構成されている。

ワイヤーロープ１は、ロープ心ストランド４の断面積Ｓ１が、８本の外層ストランド２の総断面積Ｓ２の１０〜１５％となるように構成されている。ロープ心被覆層３は、隣接する外層ストランド２同士間の隙間Ｇが、対向する外層ストランド２の最外周面間の距離寸法（ワイヤーロープ径）Ｄの１／３５〜１／４０となるように、形成されている。図１に示すワイヤーロープ１では、対向する外層ストランド２の最外周面間の距離寸法（ワイヤーロープ径）Ｄが１０ミリメートルの場合、隣接する第２ストランド２間の隙間Ｇが、０．２５ミリメートルより大きく、かつ、０．２８ミリメートルよりも小さい値となるように、ロープ心被覆層３の外側に８本の外層ストランド２を撚り合わせてある。

外層ストランド２の金属素線２Ａに発生する応力Ｘは、その外層ストランド２に加わる張力Ｔにより発生する引張応力Ｘ１（Ｎ／平方ミリメートル）とその外層ストランド２に加わる曲げ力により発生する曲げ応力Ｘ２（Ｎ／平方ミリメートル）の和であって、次の数式で求められる。

Ｘ＝Ｘ１＋Ｘ２＝Ｔ／Ａ＋Ｅ×D／D１
ここで、Ｔはワイヤーロープ１に加わる張力を、Ａは金属素線２Ａの合計断面積（平方ミリメートル）を、Ｅはワイヤーロープ１の縦弾性率（Ｎ／平方ミリメートル）を、Dはワイヤーロープ１の外径（ミリメートル）を、D１はトラクションシーブに巻き掛けた場合におけるワイヤーロープ１の曲げ直径（ミリメートル）を、それぞれ表している。

ワイヤーロープ１の縦弾性率とロープ伸び率とは、図３の関係特性図に示すように、縦弾性率を大きくすれば、ロープ伸び率が小さくなるという関係を有している。そこで、所要のロープ伸び率値Ｙ１に対応するワイヤーロープ１の縦弾性率の値を、図３の関係特性図により求めると、Ｅ１となる。よって、ワイヤーロープ１の縦弾性率を、縦弾性率値Ｅ１より大きくすれば、ロープ伸びの少ないワイヤーロープ１とすることができることがわかる。

さらに、外層ストランド２の金属素線２Ａの合計断面積とワイヤーロープ１の縦弾性率とは、図４の関係特性図に示すように、金属素線２Ａの合計断面積を大きくすれば、縦弾性率が大きくなるという関係を有している。そこで、図３の関係特性図により求めた縦弾性率値Ｅ１を得るために必要な金属素線２Ａの合計断面積の値を、図４により求めると、Ａｇとなる。

さらに、外層ストランド２の金属素線２Ａに発生する応力Ｘと金属素線２Ａの素線切れ数とは、図５の関係特性図に示すように、応力Ｘが小さくなれば、素線切れ数が小さくなるという関係を有している。そして、図５に示す応力値Ｘｃは、図６に示す従来のワイヤーロープ１０に発生する応力であって、８１０（Ｎ／平方ミリメートル）である。この応力値Ｘｃよりも、外層ストランド２の金属素線２Ａに発生する応力を小さくすれば、素線切れ数が極端に少なくなることがわかる。したがって、図３の関係特性図により求めた縦弾性率値Ｅ１と、図４の関係特性図により求めた金属素線２Ａの合計断面積値Ａｇとを、上記数式に入れて求めた応力Ｘを、図５に示す応力値Ｘｃより小さく設定することで、金属素線２Ａの素線切れ数が少なくなり、ワイヤーロープ１の長寿命化が図られることがわかる。

次に、ロープ伸び率の目標値Ｙを、０．１５％とした場合における、ロープ心ストランド４の断面積Ｓ１と外層ストランド２の総断面積Ｓ２との断面積比率の設定の手順を説明する。

（１）まず、最初に、図６に示す従来のワイヤーロープ１０は、ロープ伸び率が、０．１８％であり、かつ、縦弾性率が５６．６ｋN／平方ミリメートルであること、及び図７に示す従来のワイヤーロープ２０は、ロープ伸び率が、０．１％であり、かつ、縦弾性率が６１．８ｋN／平方ミリメートルであることから、図３の関係特性図を作成する。この図３の関係特性図より、ロープ伸び率を０．１５％とした場合の、縦弾性率値Ｅ１である５９．２ｋN／平方ミリメートルが求められる。

（２）次いで、図６に示す従来のワイヤーロープ１０は、外層ストランド１２の合計断面積が、３６．５平方ミリメートルであり、かつ、縦弾性率が５６．６ｋN／平方ミリメートルであること、及び図７に示す従来のワイヤーロープ２０は、外層ストランド２３の合計断面積が、４５．３平方ミリメートルであり、かつ、縦弾性率が６１．８ｋN／平方ミリメートルであることから、図４の関係特性図を作成する。この図４関係特性図より、縦弾性率値Ｅ１が５９．２ｋN／平方ミリメートルの場合の、外層ストランドの合計断面積である４１平方ミリメートルが求められる。

（３）次いで、外層ストランド２３の合計断面積から外層ストランド１２の合計断面積を引き算することで、図７に示す従来のワイヤーロープ２０の金属コア（ロープ心ストランド）２１の断面積を求める。すなわち、外層ストランド２３の合計断面積４５．３平方ミリメートルから外層ストランド１２の合計断面積３６．５平方ミリメートルを引き算することで、ワイヤーロープ２０の金属コア（ロープ心ストランド）２１の断面積８．８平方ミリメートルが求められる。

（４）次いで、図７に示す従来のワイヤーロープ２０の外層ストランド２３の合計断面積と、上記（２）で求めた縦弾性率値Ｅ１の場合の外層ストランドの合計断面積との差を、求める。すなわち、図７に示す従来のワイヤーロープ２０の外層ストランド２３の合計断面積４５．３平方ミリメートルから上記（２）で求めた５９．２ｋN／平方ミリメートルの場合の外層ストランドの合計断面積４１平方ミリメートルを、引き算することにより、その断面積４．３平方ミリメートルが求められる。

（５）最後に、上記（３）で求めた断面積から上記(４)で求めた断面積を引き算して得られる断面積と、図６に示す従来のワイヤーロープ１０の外層ストランド１２の合計断面積との断面積比率を求める。すなわち、上記(３)で求めた断面積８．８平方ミリメートルから上記(４)で求めた断面積４．３平方ミリメートルを引き算して得られる断面積４．５平方ミリメートルを、図６に示す従来のワイヤーロープ１０の外層ストランド１２の合計断面積３６．５平方ミリメートルで割って得られる数値に百を掛けることにより、約１２．３％という断面積比率が求められる。

以上のように、上記（１）から（５）の手順により、ロープ伸び率の目標値Ｙが０．１５％とした場合における断面積比率を、簡単に求めることができる。また、ロープ伸び率の目標値Ｙを、０．１５％以外の目標値Ｙに変えた場合も、上記（１）から（５）の手順により、その変えた目標値Ｙに対応する断面積比率を、簡単に求めることができる。なお、上記（１）から（５）の手順によって得られた断面積比率は、ワイヤーロープ製造上のばらつき等を考慮して、１０〜１５％の範囲に設定するとよい。

上記一実施形態のワイヤーロープ１によれば、そのワイヤーロープ１に加わる応力Ｘを、複数本の金属素線４Ａを撚り合わせたロープ心ストランド４と金属素線２Ａを複数本撚り合わせてなる複数本の外周ストランド２とによって、分担し、かつ、ロープ心ストランド４の断面積Ｓ１を、８本の外層ストランド２の総断面積Ｓ２の１０〜１５％に設定した構成であるので、図６に示す従来のワイヤーロープ１０のロープ伸び率０．１８％に比べ、図１に示す上記一実施形態のワイヤーロープ１のロープ伸び率０．１５％と、０．０３％低減することができ、ロープ伸びが少ないと共に、外層ストランド２の外周表面に凹部がないために、外層ストランド２のトラクションシーブやプーリーへの接触面積が大きくなって、図１に示す上記一実施形態のワイヤーロープ１の接触面圧は、図６に示す従来のワイヤーロープ１０の接触面圧の０．５５倍、図７に示す従来のワイヤーロープ２０の接触面圧の０．４４倍と接触面圧が小さくなるので、外層ストランド２を構成する金属素線２Ａの素線切れ数が低減して長寿命化が図られる。

さらに、上記一実施形態のワイヤーロープ１を機械室レスエレベーターの乗りかご用の主ロープとして使用しても、ロープ伸びが少ないので、そのワイヤーロープ（主ロープ）１の切り詰め作業を頻繁に行わなくともよくなると共に、外層ストランド２の素線切れ数が少ないので、そのワイヤーロープ（主ロープ）１の交換頻度が少なくなる。したがって、上記一実施形態のワイヤーロープ１を機械室レスエレベーターの乗りかご用の主ロープとして使用した場合には、エレベーターの保守経費及び保守作業の軽減化を図ることができる。

さらに、上記一実施形態のワイヤーロープ１によれば、隣接する外層ストランド２間の隙間Ｇが、対向する外層ストランド２の最外周面間の距離寸法（ワイヤーロープ径）Ｄの１／３５〜１／４０となるように、ロープ心被覆層３が形成されているので、複数本の外側ストランド２同士間のフレッティング摩耗がなく、外層ストランド２を形成する金属素線２Ａの谷切れや赤錆の発生を抑えることができ、かつ、ロープ心被覆層３の破損を阻止できることを、耐久性試験によって確認できた。

本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの要部断面図である。本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの要部断面図である。本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの縦弾性率とロープ伸び率との関係特性図である。本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの縦弾性率と金属素線の合計断面積との関係特性図である。本発明の一実施形態に係わるワイヤーロープの応力と素線切れ数との関係特性図である。従来例その１に係わるワイヤーロープの要部断面図である。従来例その２に係わるワイヤーロープの要部断面図である。

符号の説明

１ワイヤーロープ
２外層ストランド
２Ａ金属素線
３ロープ心被覆層（樹脂製コア被覆層）
４ロープ心ストランド
４Ａ金属素線
１０ワイヤーロープ(従来例その１)
１１天然繊維心綱
１２外層ストランド
１３鋼線

Claims

複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランドと、このロープ心ストランドを被覆する樹脂製のロープ心被覆層と、このロープ心被覆層に撚り合わせた複数個の外層ストランドとを具備してなるワイヤーロープにおいて、前記外層ストランドを、金属素線を複数本撚り合わせてその外層ストランドの外周表面に凹部が形成されないようにすると共に、前記ロープ心ストランドの断面積を、前記複数本の外層ストランドの総断面積の１０〜１５％とする構成にしたことを特徴とするワイヤーロープ。
複数本の金属素線を撚り合わせて形成されたロープ心ストランドと、このロープ心ストランドを被覆する樹脂製のロープ心被覆層と、このロープ心被覆層に撚り合わせた複数個の外層ストランドとを具備してなるワイヤーロープにおいて、前記ロープ心ストランドの断面積を、前記複数本の外層ストランドの総断面積の１０〜１５％とすると共に、隣接する前記外層ストランド同士間の隙間が、対向する前記外層ストランドの最外周面間の距離寸法の１／３５〜１／４０となるように、前記ロープ心被覆層を形成したことを特徴とするワイヤーロープ。