JP2008094624A - 合成繊維ケーブル、およびこのような合成繊維ケーブルを備えたエレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ストランド層からストランド層への牽引力の最適な伝達によって合成繊維ケーブルの形の支持駆動手段を作成すること。
【解決手段】この合成繊維ケーブル（１）では、ストランド層のストランドは相互に間隔を置いて配置されている。相互の間隔（ｄ１）で、外側ストランド層（２）のストランド（７）は、ケーブルの中心の方向に径方向に移動することができ、第１の内側ストランド層（３）のストランド（８、９）に径方向の圧力を加える。径方向の圧力は、第１の内側ストランド層（３）のストランド（８、９）から第２の内側ストランド層（４）のストランド（１０）に伝えられる。径方向の圧力は、第２の内側ストランド層（４）のストランド（１０）からコア層（５）に伝えられる。径方向の圧力は、ストランド層からストランド層へ内方に増大する。柔らかいケーブルシース（６）は、ストランド（７）間の支持部として円周方向Ｕｒに作用しない。
【選択図】図１

Description

本発明は、独立請求項の定義にしたがって、少なくとも１つのストランド層に撚り合わされて配置されるストランドからなる合成繊維ケーブルに関する。さらに、本発明は、このような合成繊維ケーブルを備えたエレベータ装置に関する。

複数の層に撚り合わされるストランドを備えたエレベータ装置のための合成繊維ケーブルは、ＥＰ１００４７００Ａ２から知られており、この明細書では、押出成形された保護合成材料のシースの代わりにストランドの被覆が提供されている。各ストランド層のストランドは、円周方向に相互に支持している。最も外部のストランド層のストランドは、含浸剤で処理され、このことによって、周囲条件の影響に対する高信頼の保護ならびに十分な耐磨耗性が保証される。

アラミド繊維から構成される支持ケーブルは、ＵＳ４２０２１６４から知られている。いくつかのアラミド繊維がスレッドを形成し、いくつかのスレッドがストランドを形成する。コアストランドの周囲に配置されるいくつかのストランドが支持ケーブルを形成し、このストランドは、押出成形された熱可塑性プラスチックに完全に埋め込まれる。ストランドを製作する間、スレッド間のキャビティが潤滑剤で充填される。
欧州特許出願公開第１００４７００Ａ２号明細書 米国特許第４２０２１６４号明細書

ここで、本発明は救済策をもたらすことになる。請求項１で特徴づけられるような本発明は、ストランド層からストランド層への牽引力の最適な伝達によって合成繊維ケーブルの形の支持駆動手段を作成する目的に合致する。本発明はまた、このような支持駆動手段を備えたエレベータ装置に関する。

本発明の有利な展開は、従属請求項に示されている。

本発明によって達成される利点は、合成繊維ケーブルが正しく機能し、それによって合成繊維ケーブルの耐用年数が延長される点において、実質的に理解されるであろう。本発明による合成繊維ケーブルは通常、例えばエレベータ装置などの支持駆動手段として使用され、支持駆動手段が少なくとも１つの駆動プーリを通じて、かつ偏向ローラを通じて案内され、交互に曲げに耐えなければならない。本発明による合成繊維ケーブルによって、エレベータ装置の安全性もまた向上する。

支持駆動手段がエレベータ駆動装置の駆動プーリを通じて走るとき、釣合いおもりとケージとの重さの違いから生じる牽引力が支持手段の長手方向に加えられる。これらの牽引力は、支持駆動手段または合成繊維ケーブルの耐用年数および信頼性の最適条件を達成するように、支持手段の横断面全体にわたって一様にもたらされなければならない。

牽引力は、駆動プーリとケーブルシースとの間の摩擦力によって伝達される。合成繊維ケーブルのシースと外側ストランドとの間の牽引力の導入は本来問題がない。これは、シースが外側ストランドと固定して連結されているからである。しかし、ストランド層およびそれらのストランドが互いに移動可能である場合、外側ストランドから内側ストランドへ牽引力を伝達することは問題がある。外側ストランドと内側ストランドとの間の力の伝達は、摩擦力によって行われる。

摩擦力を伝えることができるように、垂直力および摩擦係数は、定められたレベルを有するべきである。外側ストランドの径方向の押圧力を内側ストランドに設定することによって、必要な垂直力が加えられる。内側ストランドと外側ストランドとの間の摩擦係数は、特に潤滑されたストランドの場合には非常に小さい。無潤滑のストランドでさえ、摩擦係数は、μ＝０．２から０．４５までの比較的低い範囲にある。ケーブル構造体の変化を持続せずにせん断力が永久に伝えられることができるように、この範囲は減少されるべきではない。ストランド間の摩擦係数は、牽引力を伝達するために比較的高くなければならない。しかし、高い摩擦係数によって、ストランドの摩耗が増加する。低すぎる摩擦係数によって、個々のストランド層が互いに移動する可能性がある。μ＝０．２から０．４５の範囲の摩擦係数は、数多くの試験から摩耗およびの牽引力の伝達に関して理想的であると証明されており、乾燥潤滑剤（例えば「テフロン（登録商標）」粉末）によって達成されることができる。

牽引力の伝達に必要な垂直力は、内方に収縮して圧縮力とも称される径方向の押圧力を内側ストランドに加える、外側ストランドに張力をもたらすことによって生じる。しかし、外側ストランドがケーブルの中心の方向に径方向に移動することができるときには、外側ストランドは内方に径方向の圧力しか加えることができない。半径方向の自由度が抑止される場合、径方向の圧力は加えられることができない。直径が大きすぎる外側ストランドは、同じ層のストランドと共にアーチ形状を形成し、径方向にさらに内方に移動する位置に存在しない。したがって、間隔が円周方向に特に個々の外側ストランド間に与えられなければならない。

合成繊維ケーブルの形の本発明による支持駆動手段は、少なくとも１つのストランド層に撚り合わされて配置されるストランドからなり、ストランドが埋め込まれることなく、ストランド層のストランドは円周方向に相互に間隔を置いて配置される。

添付の図面にもとづいて、本発明をさらに詳細に説明する。

図１は、本発明による合成繊維ケーブル１を示す。合成繊維ケーブル１は、いくつかのストランド層、すなわち、外側ストランド層２、第１の内側ストランド層３、第２の内側ストランド層４、およびコア層５を備える。ケーブルシースは、６で示されている。外側ストランド層２のストランド７の構造および直径は、同一である。第１の内側ストランド層は、直径がより大きなストランド８および直径がより小さなストランド９からなる。より大きなストランド８は、第２の内側ストランド層４のストランド１０、およびコアストランド５のストランド１０と直径がほぼ一致する。外側ストランド層２のストランド７は、第１の内側ストランド層３のより大きなストランド８、および第２の内側ストランド層５のストランド１０のより大きなストランド８よりも直径が大きい。内側ストランド層３、４のより大きなストランド８は、第１の内側ストランド層３のより小さなストランド９よりも直径が大きい。第１のストランド層３のより大きなストランド８および第２の内側ストランド層４のストランド１０は、コアストランド５と直径がほぼ同じ寸法である。第２の内側ストランド層４のストランド１０は、コアストランド５の周囲に撚り合わされ、第１の内側ストランド層３のストランド８、９は、第２のストランド層４の周囲に撚り合わされ、外側ストランド層２のストランド７は、第１の内側ストランド層３の周囲に撚り合わされる。

ストランド５、７、８、９、１０は、順番に撚られていないか一方向の合成繊維からなる撚り合わされたスレッドからなり、例えばスレッドはフィラメントとも称される１，０００の合成繊維からなる。ストランド内のスレッドの撚り方向は、個々の繊維がケーブルの張力方向に、またはケーブルの長手方向軸に向くように提供される。各スレッドは、合成材料浴で含浸される。スレッドまたはストランドを包囲する合成材料はまた、マトリックスまたはマトリックス材料とも称される。スレッドを撚ってストランドを形成した後、スレッドの合成材料は、熱処理によって均質化される。その結果、ストランドは滑らかなストランド表面を有し、その結果、ストランドは合成材料に完全に埋め込まれた撚り合わされたスレッドからなる。

繊維はマトリックスによって互いに連結されるが、繊維は互いに直接接触しない。マトリックスは繊維を完全に囲うかまたは埋め込み、繊維を摩滅や摩耗から保護する。ケーブルの機構学により、ストランドの個々の繊維間で変位が生じる。これらの変位は、フィラメント間の相対運動によって平行移動しないが、マトリックスの可逆的な延伸によって平行移動する。

ストランドの充填度は、マトリックスに対する繊維の構成要素の挙動を説明するものである。この充填度は、総重量に対する繊維の重量比によっても定義されるように、全断面積に対する繊維の面積比によって定義されることができる。現在利用されているアラミドストランドの充填度は、３５から８０面積パーセントである。すなわち、ストランドの断面積の３５から８０％は、繊維および他のマトリックス材料からなる。

合成繊維ケーブル１は、例えばアラミド繊維、ベクトラン（登録商標）繊維、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維などの化学繊維から構成されることができる。合成繊維ケーブル１は、１つ、または２つ、または３つ、または３つより多いストランド層からなることもできる。

図１は、ストランド層のストランドが相互に間隔を置いて配置されている、本発明による合成繊維ケーブル１を示す。外側ストランド層２の２つのストランド７の間隔は、ｄ１によって示されている。第１の内側ストランド層３の２つのストランド８、９の間隔は、ｄ２によって示されている。第２の内層４の２つのストランド１０の間隔は、ｄ３によって示されている。例えば、ｄ１は０．０５ミリメートルから０．３ミリメートルの範囲内にあることができ、ｄ２およびｄ３は０．０１ミリメートルから０．０８ミリメートルの範囲内にあることができる。好ましくは、ｄ１＝０．２ミリメートル、ｄ２＝０．０３ミリメートル、およびｄ３＝０．０３ミリメートルである。ストランドの直径、撚り長さ、およびストランド層あたりのストランド数によって、個々のストランド間の間隔が予め定められている。

ストランド層のストランドを相互に間隔を置いて配置することで、ストランド層のストランドは、径方向ｒにケーブルの中心の方向に自由に移動することができる。外側ストランド層のストランドは、径方向の圧力を内側ストランド層のストランドに加える。外側ストランド層２のストランド７は、矢印Ｐ２によって表されているように、第１の内側ストランド層３のストランド８、９に径方向の圧力を加える。径方向の圧力は、矢印Ｐ３によって表されているように、第１の内側ストランド層３のストランド８、９から第２の内側ストランド層４のストランド１０に伝えられる。径方向の圧力は、矢印Ｐ４によって表されているように、第２の内側ストランド層４のストランド１０からコア層５に伝えられる。径方向の圧力は、ストランド層からストランド層へ内方に増大する。

外側ストランド層２の各ストランド７は、第１の内側ストランド層３の２つのストランド８、９上で支持されている。第１の内側ストランド層３の各より小さなストランド９は、第２の内側ストランド層４のストランド１０上で支持されている。第１の内側ストランド層３の各々のより大きなストランド８は、より小さなストランド９と同じストランド１０上で、かつ第２の内側ストランド層４のさらなるストランド１０上で支持されている。

個々のストランドの直径の範囲または最適な直径は、例えば８０ミリメートルの撚り長さの場合に次のように選択されることができる。すなわち、ストランド５：直径の範囲１．５５ミリメートルから１．８５ミリメートル、直径１．６６ミリメートル、ストランド７：直径の範囲１．８５ミリメートルから２．１５ミリメートル、直径１．９７ミリメートル、ストランド８：直径の範囲１．５５ミリメートルから１．８５ミリメートル、直径１．６６ミリメートル、ストランド９：直径の範囲１．１５ミリメートルから１．４５ミリメートル、直径１．２８ミリメートル、ストランド１０：直径の範囲１．４５ミリメートルから１．７５ミリメートル、直径１．５８ミリメートルである。

ストランド７と比べると非常により柔らかいケーブルシース６は、ほぼ第１の内側ストランド層３まで達し、ストランド７を相互に支持するのに影響がない。柔らかいケーブルシース６は、ストランド７間で支持部として円周方向Ｕｒに作用しない。外側ストランド層３のストランド７は、径方向内側に移動する位置にある。シース材料は、例えば７５Ａから９５Ａのショア硬さの範囲内にあることができ、ストランドのマトリックス材料は、例えば５０Ｄから７５Ｄのショア硬さの範囲内にあることができる。

合成繊維ケーブル１はまた、ケーブルシース６なしで処理することが可能であるが、ケーブル構造は、外側ストランド層２が内側ストランド層３、４に対して反対に（反対の撚りで）撚り合わされる点においてわずかに変更されなければならない。

それぞれのストランド層のストランド７、８、９、１０が示されるように円周方向Ｕｒに互いに衝突することになると、牽引力は、最も外部のストランド層２のストランド７から第１の内側ストランド層３のストランド８、９に、ストランド８、９から第２の内側ストランド層４のストランド１０に、さらにコアストランド５に伝えられることができない。

図２は、図１による共通の一体化されたシース１２によって覆われ、２重ケーブル１１を形成する２つの負荷用合成繊維ケーブル１を備えた、エレベータのための支持駆動手段を示す。２重ケーブル１１は、合成繊維ケーブル１の間にシース１２と共にフラットケーブルとして構成されることができ、または、合成繊維ケーブル１間に狭窄部１３を有することができる。狭窄部１３を備えた変形例の場合、断面図に示されるように、駆動プーリを備えた２重ケーブル１１の共通の係合面が、合成繊維ケーブル１のほぼ半円および半分の狭窄部１３によって形成される。駆動プーリの表面は、２重ケーブル１１の輪郭とほぼ相補的である。さらに、２つより多い合成繊維ケーブル１が共通のシースによって覆われることができ、合成繊維ケーブル１間に狭窄部があってもなくても複数のケーブルを形成することができる。

１００で示され、エレベータ昇降路１０２内で移動可能なエレベータケージ１０３および釣合いおもり１０４からなるエレベータ装置が、図３に示されている。床面１２１および天井１４０を備えたエレベータケージ１０３は、第１のガイドレール１０５によって、かつ第２のガイドレール１０６によって案内される。釣合いおもり１０４は、第３のガイドレール１０７によって、かつ第４のガイドレール（図示せず）によって案内される。ガイドレールは昇降路ピット１０８内で支持され、鉛直力が昇降路ピット１０８に伝えられる。ガイドレール１０５、１０６、１０７は、ブラケット（図示せず）によって昇降路壁と連結されている。エレベータケージ１０３のバッファプレート１１０または釣合いおもり１０４が上に降ろされ得るバッファ１０９が、昇降路ピット１０８に配置されている。

本発明による合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１は、２：１のベルト案内部を備えた支持駆動手段として提供されることができる。例えば昇降路ヘッド１０２．１にある第２のガイドレール１０６に配置される機械的線形駆動装置１１２が、合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１を駆動輪１１３によって１つのユニットで進ませる場合、釣合いおもり１０４のエレベータケージ１０３は、半分のユニットで移動する。牽引力は、さらに上述したように、駆動輪とケーブルシースとの間の摩擦力によって伝達される。合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１の第１の端部は、第１のケーブル固定位置１１４に配置され、合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１の第２の端部は、第２のケーブル固定位置１１５に配置される。合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１は、第１の偏向ローラ１１６、型付けローラ１１７、第２の偏向ローラ１１８、第３の偏向ローラ１１９、駆動輪１１３、および第４の偏向ローラ１２０を通じて案内される。第２のガイドレール１０６で配置された第３の偏向ローラ１１９は、通常操作のためのブレーキを有する。線形駆動装置１１２の分岐ローラ１２２は、合成繊維ケーブル１または２重ケーブル１１を駆動輪１１３で巻く角度を増大する。駆動輪１１３のためのモータまたは複数のモータは図示されていない。第４の偏向ローラ１２０は、釣合いおもり１０４に配置され、第１の偏向ローラ１１６または第２の偏向ローラ１１８と構造が同様である。

合成繊維ケーブル１または支持駆動手段１１はまた、他の知られているエレベータ駆動装置に使用されることもできる。

本発明による合成繊維ケーブルを示す。 １つより多い合成繊維ケーブルを備えた支持駆動手段を示す。 本発明による合成繊維ケーブルまたは支持駆動手段を備えたエレベータ装置を示す。

符号の説明

１ 合成繊維ケーブル
２ 外側ストランド層
３ 第１の内側ストランド層
４ 第２の内側ストランド層
５ コア層
６ ケーブルシース
７、１０ ストランド
８ より大きなストランド
９ より小さなストランド
１１ ２重ケーブル
１２ シース
１３ 狭窄部
１００ エレベータ装置
１０２ エレベータ昇降路
１０２．１ 昇降路ヘッド
１０３ エレベータケージ
１０４ 釣合いおもり
１０５ 第１のガイドレール
１０６ 第２のガイドレール
１０７ 第３のガイドレール
１０８ 昇降路ピット
１０９ バッファ
１１０ バッファプレート
１１２ 線形駆動装置
１１３ 駆動輪
１１４ 第１のケーブル固定位置
１１５ 第２のケーブル固定位置
１１６ 第１の偏向ローラ
１１７ 型付けローラ
１１８ 第２の偏向ローラ
１１９ 第３の偏向ローラ
１２０ 第４の偏向ローラ
１２１ 床面
１２２ 分岐ローラ
１４０ 天井
ｄ１ ２つのストランド７の間隔
ｄ２ ２つのストランド８、９の間隔
ｄ３ ２つのストランド１０の間隔
Ｐ２ ストランド８、９への径方向の圧力
Ｐ３ ストランド１０への径方向の圧力
Ｐ４ コア層５への径方向の圧力
ｒ 径方向
Ｕｒ 円周方向

Claims (14)

1. 少なくとも１つのストランド層（２、３、４）に撚り合わされるように配置されるストランド（７、８、９、１０）からなる合成繊維ケーブル（１）であって、ストランド層（２、３、４）のストランド（７、８、９、１０）が相互に間隔を置いて（ｄ１、ｄ２、ｄ３）円周方向（Ｕｒ）に配置されていることを特徴とし、外側ストランド層（２）のストランド（７）が、径方向（ｒ）にケーブルの中心（５）の方向に自由に移動することができ、内側ストランド層（３）のストランド（８、９）に径方向の圧力を加え、径方向の圧力が、ストランド層からストランド層へ内方に増大する、合成繊維ケーブル（１）。
2. ストランド（７）が撚り合わされるように配置されている外側ストランド層（２）と、ストランド（８、９）が撚り合わされるように配置されている第１の内側ストランド層（３）と、ストランド（１０）が撚り合わされるように配置されている第２の内側ストランド層（４）と、コアストランド（５）とが設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の合成繊維ケーブル。
3. ストランドの直径、撚り長さ、およびストランド層あたりのストランド数によって、ストランド層のストランドの円周方向（Ｕｒ）の相互の間隔が予め定められることを特徴とする、請求項１または２に記載の合成繊維ケーブル。
4. 外側ストランド層（２）のストランド（７）の相互の間隔（ｄ１）が０．０５ミリメートルから０．３ミリメートルの範囲内にあり、第１の内側ストランド層（３）のストランド（８、９）の相互の間隔（ｄ２）が０．０１ミリメートルから０．０８ミリメートルの範囲内にあり、第２の内側ストランド層（４）のストランド（１０）の相互の間隔（ｄ３）が０．０１ミリメートルから０．０８ミリメートルの範囲内にあることを特徴とする、請求項３に記載の合成繊維ケーブル。
5. 外側ストランド層（２）のストランド（７）が１．８５ミリメートルから２．１５ミリメートルの直径の範囲内にあり、第１の内側ストランド層（３）のストランド（８、９）が１．５５ミリメートルから１．８５ミリメートルの直径の範囲内、または１．１５ミリメートルから１．４５ミリメートルの直径の範囲内にあり、第２の内側ストランド層（５）のストランド（１０）が１．４５ミリメートルから１．７５ミリメートルの直径の範囲内にあり、かつ、コアストランド（５）が１．５５ミリメートルから１．８５ミリメートルの直径の範囲内にあることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブル。
6. 第１の内側ストランド層（３）のより小さなストランド（９）がストランド（１０）上で支持され、第２の内側ストランド（４）のストランド（１０）がストランド（５）上で支持され、かつ、残りのストランド（７、８）が２つのストランド（８、９、１０）上でそれぞれ支持されることを特徴とする、請求項５に記載の合成繊維ケーブル。
7. ストランド（７、８、９、１０）間の摩擦係数（μ）が、０．２から０．４５までの範囲内にあることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブル。
8. 外側ストランド層（２）がケーブルシース（６）で覆われ、ケーブルシース（６）がほぼ第１の内側ストランド層（３）まで達することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブル。
9. シース材料が７５Ａから９５Ａのショア硬さの範囲内にあり、ストランドのマトリックス材料が５０Ｄから７５Ｄのショア硬さの範囲内にあることを特徴とする、請求項８に記載の合成繊維ケーブル。
10. 共通の一体化されたシース（１２）によって覆われる請求項１から９のいずれか一項に記載の少なくとも２つの合成繊維ケーブル（１）を備える、エレベータのための支持駆動手段。
11. シース（１２）が２つの合成繊維ケーブル（１）間に狭窄部（１３）を有することを特徴とする、請求項１０に記載の支持駆動手段。
12. 請求項１から９のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブル（１）を備える、または、請求項１０または１１に記載の支持駆動手段（１１）を備える、エレベータ装置（１００）。
13. 合成繊維ケーブル（１）または支持駆動手段（１１）が駆動輪（１１３）を通じて案内され、エレベータケージ（１０３）および釣合いおもり（１０４）を移動させることを特徴とする、請求項１２に記載のエレベータ装置。
14. スレッドが合成繊維から製作されることを特徴とし、スレッドが合成材料浴で含浸され、いくつかの撚り合わされたスレッドがストランドを形成し、ストランドはスレッドを撚った後に熱処理によって均質化され、ストランド表面が平滑化されて、撚り合わされたスレッドが合成材料に完全に埋め込まれることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の合成繊維ケーブルを製作する方法。

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