JP2015024923A - 昇降機のロープ、エレベータ、およびロープの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】昇降機の複合構造ロープの構造および製造技術を改善。
【解決手段】本発明は昇降機、とくに乗客輸送用エレベータおよび/または貨物輸送用エレベータのロープ(Ｒ)、エレベータ、およびロープの製造方法に関する。ロープは、単一片からなる連続した負荷支持部(Ｐ)を有し、そのプロファイルは実質的に矩形であり、横断面の幅はその厚さよりも長く、負荷支持部は、ガラス繊維強化材および/またはアラミド繊維強化材および/または炭素繊維強化材および/またはポリベンゾオキサゾール繊維強化材および/またはポリエチレン繊維強化材および/またはナイロン繊維強化材をポリママトリックス材内に含有する。負荷支持部(Ｐ)の横断面の長側面は、ロープの長手方向に対称もしくは非対称に１つ以上の溝(Ｇ)を有し、溝(Ｇ)は負荷支持部(Ｐ)を小さな負荷支持部分(P1、P2、...、PM)に分けている。
【選択図】図２

Description

本発明は、請求項１の前段に記載の昇降機のロープ、請求項14の前段に記載のエレベータ、および請求項19の前段に記載のロープの製造方法を対象とする。

昇降機のロープ、とくにエレベータの補償ロープおよび過速度防止用ロープを含む乗客輸送用および貨物輸送用エレベータの巻上げロープおよび吊下げロープを複合構造に作ることは有利である。エレベータのロープの長手方向負荷支持能力が非金属材料、より詳細には非金属強化繊維に基づくようにロープを作れば、ロープは軽量にすることができ、ローピングが軽量になる結果、エレベータのエネルギー効率が改善する。

負荷支持複合部を有するエレベータ吊下げロープは、例えば国際公開WO 2009090299号公報(特許文献１)に開示されている。ロープを複合構造でベルト状に作れば、エレベータのロープに従来から用いられている安価な金属材料を従来のようにもっと費用高の材料に変えても、かなりの節約を達成することができる。加えて、例えば懸架装置に含まれる少なくとも１つのローププーリにロープを周回させる場合、ロープの幅を厚さよりも大きく作ることは有利である。なかでも、１つの利点は、支持表面積を減らすことなくロープの曲げ半径を小さくできることである。その結果、ロープは剛性材料で作ることができる。そうしなければ、その長尺特性が故に有利な曲げ半径が妨げられてしまう。そこでロープは、以前よりも大きな横断面積を有するように作ることもでき、これによって、例えばロープを制動する場合、ロープの速度に対して影響を与えることができる。このようにして、ロープの非金属部分を損傷することなく、以前より確実にロープに対して影響を与えることができる。

国際公開WO 2009090299号公報

複合構造のエレベータロープの１つの問題はその製造技術にあった。軽量でベルト状のロープは、ロープの長手方向に力を伝達する複数の複合構造負荷支持部を含むことが好ましい。ロープの長手方向負荷支持部は別々に製造し、力伝達部を囲繞するポリマ層で互いに結束していた。したがって、ロープは多数の工程で製造され、ポリマ層は多数の部品の表面に作る必要があり、コストが増大し、生産性が低下していた。さらに、ロープの負荷支持部は多数のリールに収納しなければならず、これによって製造工程が煩雑になり、さらにはコストが上昇していた。

本発明は、従来技術方式の上述の欠点を解消することを目的とする。本発明は、昇降機、とくに乗客輸送用エレベータおよび/または貨物輸送用エレベータの複合構造ロープの構造および製造技術を改善することを目的とする。

本発明の目的は、なかでも、次の利点の１つ以上を達成することを目的とする。
−かごとともに移動する部分の質量が以前よりも少ないロープおよびエレベータを達成する。
−品質が均一で安全なエレベータロープおよび安全なローピングを有するエレベータを達成するロープおよびロープの製造方法を達成する。
−以前よりも費用効率が高く生産性が優れたロープおよびロープの製造方法を達成する。
−ロープの負荷支持部を単一経路で迅速かつ経済的に製造可能なロープおよびロープの製造方法を達成する。
−１つのリールへロープを自動的に収納し搬送するのが容易で、ロープの取り扱いが容易かつコストが低減するロープおよびロープの製造方法を達成する。
−ロープのコーティング工程が容易で、ロープのコーティングの品質の均一性が改善したロープおよびそのロープの製造方法を達成する。
−製造段階にて状態モニタ用センサをロープへ組み入れることが可能なロープおよびロープの製造方法を達成する。

本発明は以下の概念に基づく。すなわち、昇降機のロープが負荷支持部を含み、その形状は実質的に矩形で、横断面の幅はその厚さよりも長く、負荷支持部は、ガラス繊維強化材および/またはアラミド繊維強化材および/または炭素繊維強化材および/またはポリベンゾオキサゾール繊維強化材および/またはポリエチレン繊維強化材および/またはナイロン繊維強化材をポリママトリックス材に含有し、ロープの長手方向において負荷支持部の横断面の一方の長側面もしくは両長側面に１つ以上の溝を対称または非対称に作り、これらの溝は、１片としての負荷支持部を、好ましくは２つ以上、より好ましくは３つ以上、最も好ましくは４つ以上の小さな部分に分けることである。このようにして、負荷支持部およびロープの機械的特性は、負荷支持部の横断面積を損うことなく最適化することができ、構造が長手方向に強くなる。

本発明の方法を用いることによって、昇降機のロープの負荷支持部は、好ましくは例えば単一パスにおいて引き抜き成形技術を用いて、単一部品として製造することができ、その場合、製造工具によって負荷支持部に長手方向溝を作る。本発明によれば、ポリマコーティングは１つの部分だけの表面に行ない、この場合、製造ラインの生産性が改善する。

引き抜き成形技術は連続生産方法であり、これによってガラス繊維強化、アラミド繊維強化または炭素繊維強化したプロファイルが従来技術で公知のように製造される。引き抜き成形工程において、製品は工具によって長いストリップ状で引き抜かれる。したがって、本製造方法はロープの負荷支持部に対して優れた引張り強さを保証する。

好ましくは、１本のロープの負荷支持部を１つのリールへ収納して搬送し、これによって取り扱いが容易になり、コストが低減する。

好ましくは、ロープの負荷支持部の幅/厚比は、少なくとも２以上、好ましくは少なくとも４もしくは５以上でさえあり、あるいは６以上でさえあり、または７以上でさえあり、さらには８以上でさえある。このようにして、優れた負荷支持能力が小さな曲げ半径で達成される。これは、好ましくは、本特許出願に開示する繊維強化複合材料によって実現でき、その材料は、構造が剛性のため大きい幅/厚比を有することが有利である。

好ましくは、負荷支持部の長手方向溝によって分けられた部分の横断面の幅は、その厚さよりも広く、好ましくは上述の部分のそれぞれの幅/厚比が少なくとも1.3以上、または２以上でさえあり、または３以上でさえあり、または４以上でさえあり、または５以上でさえある。このようにして、幅広のロープを簡単に、かつ薄く形成することができる。

好ましくは、負荷が掛かった場合、負荷支持部は、制御された状態で溝の位置で複数の別個の負荷支持部分、すなわち実質的に等寸の部分に分かれる。ロープを囲繞するポリマコーティング、好ましくはエラストマコーティング、例えばポリウレタンコーティングがベルト状ロープを一緒に保持する。この場合、負荷支持部の横断面は実質的に同じ状態を維持し、同様にして、ロープの長手方向の強度および剛性は失われない。

好ましくは、ポリマコーティングの内側には繊維、例えば編組機で編んだ繊維強化材があり、この繊維によってコーティングは、負荷支持部の亀裂後も確実に無傷状態を保つ。このようにして、本構造は以前よりも耐久性が増す。

好ましくは、負荷支持部は一部もしくは全部を強化材で織ることもでき、この場合、個々の強化繊維束は互いに上下に交差する。このようにして負荷支持部は、強化材で互いに結束することができ、負荷支持部は、亀裂した後もそれぞれの位置に維持される。このようにして、編組体がエネルギーを良好に吸収し、亀裂の伝播も防止する構造がロープに達成される。

好ましくは、ロープの負荷支持部は、ガラス繊維強化材、より好ましくはアラミド繊維強化材もしくは炭素繊維強化材で構成する。これによって、強化材の比剛性および比強度は金属繊維より優れている。

好ましくは、ロープの負荷支持部はポリマ繊維強化材、例えばポリベンゾオキサゾール繊維強化材、またはUHMWPE繊維強化材などのポリエチレン繊維強化材、またはナイロン繊維強化材で構成する。したがって、強化材すべてが金属繊維より軽量である。

一実施例では、ロープの負荷支持部は、さまざまな強化材、好ましくは例えば炭素繊維強化材およびポリベンゾオキサゾール繊維強化材を負荷支持部の同一構造内に含む。したがって、ロープの負荷支持部は、その機械特性およびコストの点で所望のものに最適化することができる。

好ましくは、１つ以上の光ファイバおよび/またはファイバ束を、製造の際、負荷支持部の内側もしくは表面に配設して、ロープ状態のモニタまたはデータ転送に備える。

好ましくは、ロープの上述の負荷支持部の強化材の体積分率は、負荷支持部における強化繊維が少なくとも60体積%である。このようにして、負荷支持部の長手方向の機械特性が適化される。

好ましくは、ロープの上述の負荷支持部の強化材の重量分率は、負荷支持部における強化繊維が少なくとも60重量%である。このようにして、負荷支持部の長手方向の機械特性が適化される。

好ましくは、上述のロープの負荷支持部の横断面の表面積の少なくとも65%は強化繊維である。このようにして、負荷支持部の長手方向の機械特性が適化される。

好ましくは、ロープの上述の負荷支持部は、ロープの横断面の表面積の50%を超え、好ましくは55%以上、より好ましくは60%以上、より好ましくは65%以上を占める。このようにして、ロープの横断面積の大部分が負荷支持部となる。

一実施例では、ロープの負荷支持部は、その内部および/またはその表面に１本以上の光ファイバ、最も好ましくは全部ファイバ束もしくはファイバコイルで構成され、これは、ロープの厚さ方向から見て当該負荷支持部の実質的に内側および/または表面近辺に配されている。

好ましくは、ロープの状態モニタ用および測定用に使用される光ファイバは、測定に必要な本数の光ファイバ、さらには、これに加えてデータ転送に用いる本数の光ファイバを含む。

好ましくは、ロープの負荷支持部の横断面の表面積の60%を超える部分が上述の強化繊維および光ファイバであり、好ましくは45〜85%が上述の強化繊維および光ファイバであり、より好ましくは60〜75%が上述の強化繊維および光ファイバであり、最も好ましくは表面積の約59%が強化繊維で最大約１%が光ファイバ、さらに約40%がマトリックス材である。

一実施例では、ファブリペロー型光センサとして機能する光ファイバがロープの負荷支持部に組み込まれている。

一実施例では、ブラッグ格子を含む単体光ファイバがロープの負荷支持部に組み込まれている。すなわち、いわゆる光ファイバブラッググレーティングFBG法をロープの状態モニタに適用している。

一実施例では、飛行時間計測原理で機能するセンサとして用いられる光ファイバがロープの負荷支持部に組み込まれている。

一実施例では、ブリルアンスペクトル測定に基づいたセンサとして用いられる光ファイバがロープの負荷支持部に組み込まれている。

一実施例では、ロープの負荷支持部は、その内側、および/またはその表面上に１本以上の光ファイバ、最も好ましくは全部がファイバ束もしくはファイバコイルで構成され、これは、ロープの厚さ方向から見て当該ロープの負荷支持部のプロファイルの長手方向溝で分けられた部分の実質的に内側および/またはその表面近辺に配されている。

好ましくは、ロープの負荷支持部のプロファイルの長手方向溝で分けられた部分の引張り強さおよび/または弾性係数は実質的に同じ大きさである。

好ましくは、ロープの負荷支持部のプロファイルの長手方向溝で分けられた部分の横断面の表面積は、実質的に同じである。

好ましくは、ロープの負荷支持部のプロファイルの長手方向溝で分けられた部分は、負荷支持部を互いに結束するマトリックス材が透明であれば、ロープの外側から視認することができる。

好ましくは、ロープの負荷支持部に含まれる光ファイバおよび/またはファイバ束は、LED光もしくはレーザ光に対して実質的に透光である。したがって、負荷支持部の状態は、その光特性のうちの１の変化をモニタすることによってモニタできる。

好ましくは、張力状態におけるロープの負荷支持部の強化繊維の比強度は、500 (MPa/g/cm³)を超える。１つの利点は、ファイバが軽量であり、これらは強いので多数を必要としないことである。

好ましくは、ロープの負荷支持部は連続した長尺状の棒状部品である。

好ましくは、ロープの負荷支持部はロープの長手方向と実質的に平行である。

好ましくは、ロープの負荷支持部の構造は、ロープの全長にわたって実質的に同じである。

好ましくは、ロープの負荷支持部の個々の強化繊維は、上述のマトリックス材の中へ均一に分布している。

好ましくは、ロープの負荷支持部の強化繊維と１つ以上の光ファイバおよび/またはファイバ束は、製造段階において強化繊維および光ファイバをポリママトリックス内に配することによって、連続した負荷支持部としてポリママトリックス材で結合する。

好ましくは、ロープの負荷支持部は、ロープの長手方向に実質的に平行な直状強化繊維と１つ以上の光ファイバおよび/またはファイバ束とで構成され、これらは、連続する部分としてポリママトリックス材で結合されている。

好ましくは、ロープの上述の負荷支持部の強化繊維と１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束は、実質的にすべてロープの長手方向にある。

好ましくは、ロープの負荷支持部のマトリックス材は非エラストマである。より好ましくは、ロープの負荷支持部のマトリックス材は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、またはビニルエステルを含む。

好ましくは、ロープの負荷支持部のマトリックス材の弾性係数Ｅは、1.5 GPaを超え、最も好ましくは２GPaを超え、さらに好ましくは2〜10 GPaの範囲内であり、すべてのうちで最も好ましくは2.5〜4 GPaの範囲内である。

好ましくは、負荷支持部はポリマ層で囲繞され、これは、好ましくはエラストマ、最も好ましくは例えばポリウレタンなどの高摩擦エラストマである。

好ましくは、ロープの負荷支持部は、上述のポリママトリックスと、ポリママトリックスで互いに結束された強化繊維と、１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束と、場合に応じてこれらの繊維の周囲のサイズ剤と、やはり場合に応じてポリママトリックスに混入される添加剤とで構成される。

一実施例では、ロープの光ファイバは長尺の振動センサとしても機能する。振動測定装置において、シングルモードファイバもしくはマルチモードファイバをセンサとして使用し、固体レーザを光源として用いる。振動の検出は、光ファイバの第２の端部（遠端）において発生する明点および暗点で形成されるスペックル図の変化を測定することに基づいている。

本発明によれば、エレベータは、ロープの光ファイバおよび/または光ファイバ束の状態をモニタする手段を含み、この手段は、ロープの負荷支持部から、好ましくは上述の１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束の状態をモニタする。

好ましくは、上述の状態モニタ手段によってロープおよび/またはローピングの状態のモニタは、光ファイバおよび/または光ファイバ束を含む部分の状態を次の方法のうちの１つによりモニタすることによって行なう。すなわち
−光ファイバ内の光パルスの飛行時間に生じた変化を測定すること、
−反射光、偏光もしくは散乱光のスペクトルおよび/または位相および/または波長の変化を検出すること、
−ファイバを通過する光の量を可視的に、またはフォトダイオードを用いて検出すること、
−異なるファイバおよび/またはファイバ束から測定した値を互いに比較し、絶対値ではなく測定値間の偏差を観察することである。

本願の明細書および図面にはいくつかの発明実施例が開示されている。本願の発明の内容は、以下に記載する特許請求の範囲とは異なるように定義することもできる。とくに、発明を表現もしくは暗示的副課題に照らして、または達成される利点もしくは利点の範疇の観点から考慮した場合、発明内容が複数の別個の発明から構成されることもある。このような場合、下記の各請求項に含まれる属性の一部が、別の発明概念の観点から無用なこともある。本発明のさまざまな実施例の構成要件は、基本的発明概念の範囲内で他の実施例に関連して適用することができる。

次に添付図面を参照して本発明を主としてその実施例に関連して説明する。
本発明によるエレベータの一実施例を示す図である。 本発明によるロープの第１の実施例の拡大横断面を示す模式図である。 本発明によるロープの第２の実施例の拡大横断面を示す模式図である。

図１は、本発明によるエレベータの一実施例を示し、これは、エレベータかご２、釣合い重り３、１本以上のロープＲからなるローピング１を含み、ローピングは、上述のエレベータかご２および釣合い重り３を互いに接続するものである。ローピング１は、この目的に適う手段、例えば建物に支持された駆動綱車４によって駆動され、駆動綱車には駆動綱車を回転させる巻上げ機Ｍなどの動力源が接続されている。ロープＲは、その構造の観点から図２、図３に示すもののうちの１つであることが好ましい。エレベータは乗客用および/または貨物用エレベータであることが好ましく、これは建物内のエレベータ昇降路内を走行するように設置される。

エレベータかご２もしくは釣合い重り３に対して力を加えるように意図された駆動用の手段も、吊下げローピングとは別の巻上げローピングを含むことができる。巻上げローピングは、必ずしもエレベータかごおよび釣合い重りの両方へ接続する必要はないが、巻上げローピングをこれらのうちの一方だけに接続した場合、これらのうちの一方を巻上げローピングで動かすことによって他方も動かす。なぜなら、両者は吊下げローピングで互いに繋がれ、このため両者の位置が互いに関連しているからである。これは、巻上げ機が巻上げローピングを介して上方へ引張る力もしくは下方へ引張る力を釣合い重り３に、またエレベータかご２にも加えることができるようにして行なわれる。１：１の吊下げ比が有利である。なぜなら、ロープ構造が指定の方式の複合構造であると、何回も曲げることはその曲げに必要な場所をとるため、不利である。しかし、吊下げ比は他に、例えば２：１でもよいであろう。巻上げローピングは、吊下げローピングとはその横断面および/またはその材料が異なってもよい。このような場合、巻上げローピングのロープの構造は、例えば摩擦の観点から最適化することができると同時に、吊下げローピングのロープの構造もロープの引張り強さおよび剛性と軽量性の観点から最適化することができる。巻上げローピングは、１つ以上の力伝達部品を含む１本以上のロープで構成することができ、各力伝達部品は編組線である。巻上げ機は、エレベータ昇降路Ｓの傍らの空間内でエレベータかごの軌道の下端部付近に配置することもできる。この種の実施例の利点は、とりわけ、エレベータの機械の設置コストが安価であることと、保守状況で機械へアクセス可能なこと、さらには実際の昇降路空間の節減になることである。

図２および図３は、本発明によるエレベータの巻上げローピング１のロープＲの好ましい実施例の横断面を示す。先に述べたように、巻上げローピング１は１本以上のロープＲからなり、これは、好ましくは樹脂であるマトリックス材に強化繊維を含有する負荷支持複合部Ｐを有している。負荷支持複合部Ｐとは、ロープＲの力伝達部であり、これは、ロープＲの長手方向に長尺でロープの長手方向に力を伝達する部分である。この部分Ｐは、当該ロープＲに加わる負荷、例えば図１の実施例によれば、エレベータかご２および釣合い重り３を移動させることで生じるロープの長手方向の引張り応力の大部分を支持することができる。図１に示すエレベータの実施例によれば、ローピング１のロープＲの負荷支持部Ｐは、エレベータかご２から少なくとも釣合い重り３まで続き、ロープＲは、負荷支持部Ｐによってエレベータかご２と釣合い重り３との間で力をロープの長手方向に伝達するように構成されている。したがってエレベータかご２および釣合い重り３は、実質的に上述の負荷支持部Ｐによって支持されて垂下している。

好ましくは、巻上げローピング１はエレベータかご２および釣合い重り３へ接続されて、エレベータかごが上方へ移動すると釣合い重りが下方へ、また逆の場合は反対に動き、定位置に支持されているローププーリ４を巻上げローピングが通過するようになっている。ローピングのロープ１は、ローププーリの周囲で曲がることによって懸架することもでき、このローププーリは、従動ローププーリである必要はないが、従動の場合は、機械による剛性ロープの曲げも大きくない。ローププーリ４は、好ましくは両側よりもその中心部の方がわずかに厚く、すなわちローププーリを反らせるが、これは必ずしも必須でない。ローププーリの反りは、好ましくはローププーリの直径の１%より小さい。このようにしてベルト状ロープは、走行中ローププーリの中央に留まる。

本発明によれば、上述の負荷支持部Ｐの幅は、厚さより長いことが好ましく、上述の負荷支持部Ｐは、その幅が長い方の側面の一方もしくは両方にロープの長手方向に１本以上の溝Ｇを有している。上述の溝Ｇは、負荷支持部Ｐをロープの長手方向の部分に分割して、例えば、図２および図３に示す実施例では、実質的に矩形の負荷支持部Ｐの両長側面に３本の溝Ｇがあり、これらは、負荷支持部Ｐの横断面を実質的に等寸の４つの部分P1、P2、P3、PMに対称的に分割し、これらの部分は堅固な同一片をなしている。ロープの負荷支持部Ｐの幅/厚比は、好ましくは少なくとも２以上、より好ましくは少なくとも４、または５以上であえあり、または６以上でさえあり、または７以上でさえあり、または８以上でさえある。ロープのプロファイルの長手方向溝Ｇで分割された上述の部分P1、P2、P3、PMの幅は厚さより長く、好ましくは上述の部分のそれぞれの幅/厚比が少なくとも1.3以上、または２以上でさえあり、または３以上でさえあり、または４以上でさえあり、または５以上でさえあるようにする。例えば、引き抜き成形を用いれば、製造用工具で作られた負荷支持部の溝Ｇの深さは、好ましくは0.5〜２mm、より好ましくは1〜1.5mmであり、幅は、好ましくは0.5〜3mm、より好ましくは1〜2mmである。好ましくは、上述の溝ＧはＶ字型溝であり、Ｖ字角は、好ましくは15〜40度、より好ましくは25〜30度である。引き抜き成形は連続した高度に自動化されたプロファイル製造方法であり、これは高い生産速度、好ましくは0.5〜2m/秒の高生産速度を達成する。すなわち、引き抜き成形は、とくに大量の連続生産に適している。引き抜き成形製品は、強化材の強化内容物および長手方向の配列が高度であることが特徴である。このため、軸方向の機械特性も高い。強化材は典型的にはロービング型の強化材である。

このようにして、幅広のロープを間単に、かつ薄く形成することができ、ベルト状ロープは、ローププーリの反りの最上部で良好に形状に適合し、走行中はローププーリの中央に留まる。本発明によれば、単一片からなる負荷支持用複合部Ｐは、その周囲にコーティングＣを有し、これは好ましくは、摩擦特性および耐摩耗性を改善するエラストマ、より好ましくはポリウレタンである。

図２および図３の実施例による上述の負荷支持部Ｐは、負荷を受けると、反ったローププーリ上へぴったりと安座し、ロープの長手方向の形状に適応する。ベルト状ロープは、張力状態でロープの長手方向軸を中心に溝Ｇの位置で曲がる。好ましくは、負荷支持部Ｐは、張力下で溝Ｇの位置で制御されて複数の負荷支持部、図２および図３の実施例によれば実質的に等寸の部分P1、P2、P3、PMに分かれる。ロープの周縁のエラストマコーティング、好ましくはポリウレタンコーティングＣによって、ベルト状ロープが一緒に保持されるが、この場合、負荷支持部の総横断面積は実質的に同じに保たれ、同様にして、ロープの長手方向強度および剛性は失われない。ロープには、溝Ｇを１本以上ロープの長手方向に配し、ロープの使用目的に従って溝数を最適化することができる。ロープは、反りのないローププーリに使用することもできる。

図３に示す本発明の一実施例によれば、ロープＲは負荷支持部Ｐを有し、これは好ましくは、ガラス繊維強化および/またはアラミド繊維強化および/または炭素繊維強化および/またはポリベンゾオキサゾール繊維強化および/またはポリエチレン繊維強化および/またはナイロン繊維強化のプラスチック合成物であり、これは、ガラス繊維および/またはアラミド繊維および/または炭素繊維および/またはポリベンゾオキサゾール繊維および/またはポリエチレン繊維および/またはナイロン繊維を、最も好ましくは炭素繊維を、さらに好ましくはポリママトリックス材における１本以上の光ファイバ、より好ましくは１つ以上の光ファイバ束O1、O2、O3、ONを含有し、ロープの状態をモニタするものである。光ファイバもしくは光ファイバ束O1、O2、O3、ONは、１本の連続するファイバもしくは束でよく、これは、製造段階において複合構造の内側もしくはその表面付近にあってファイバがロープの第１の端部で構造体の内部を通り、ロープの他方の端部で戻って再度ロープの第１の端部で構造体から出る。ファイバおよび/またはファイバ束をコイル状に巻くことができる。すなわちファイバは、構造体の内部もしくはその表面上で１回以上折り返すが、１つのファイバおよび/またはファイバ束だけを測定に使用して上述のファイバおよび/またはファイバ束がロープの同じ端部もしくは異なる端部へ出入りするようにすることができる。このようにして、１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束は、センサファイバおよび/または基準ファイバとして構造体へ組み込まれ、センサファイバの状態は、例えばそのセンサファイバにおける光パルスの飛行時間測定によってモニタする。

図３に示す実施例による方式では、多数の平行なファイバもしくは束を使用して測定することもできる。図３において、本発明による上述の負荷支持部Ｐの幅は厚さよりも長いことが好ましく、上述の負荷支持部Ｐは、その１つ以上の広い側面に長手方向に１本以上の溝Ｇを有し、上述の溝Ｇは、負荷支持部Ｐをロープの長手方向に複数の部分に分割するものである。例えば図３に示す実施例では、実質的に矩形の負荷支持部Ｐの両長側面にある３本の溝Ｇによって、負荷支持部Ｐの横断面が実質的に等寸の４つの部分P1、P2、P3、PMに対称的に分割され、これらの部分は堅固な同一片をなしている。このプロファイルの１つ以上の部分P1、P2、P3、PMは１つの光ファイバもしくは光ファイバ束O1、O2、O3、ONを含み、この光ファイバもしくは光ファイバ束は、好ましくは少なくとも１つのセンサファイバ、より好ましくは基準ファイバも有する。基準ファイバは、被測定構造体で生じるひずみがこれに加わらないように被覆の内側に設置することもできる。

ローピングの状態は、Nをセンサファイバの数として、センサファイバOj（j=1〜N）の部分Pj（j=1〜M）の状態をモニタすることによってモニタされる。ただしMは、負荷支持部Ｐのプロファイルの溝Ｇにより分割された部分数である。センサファイバの一部が損傷し、またはその状態が所定のレベル以下に落ちていることが検出されると、のロープを交換もしくは分解修理する必要性を診断し、ロープ交換作業もしくはロープ保守作業を開始する。ローピングの状態は、さまざまな部分Pj（j=1〜M）のセンサファイバOj（j=1〜N）における光パルスの飛行時間を測定して光パルスの飛行時間を互いに比較することによってもモニタすることができる。光パルスの飛行時間の差が大きくなって所定のレベルを超えると、ロープの交換もしくは分解修理の必要性を診断し、ロープ交換作業もしくはロープ保守作業を開始する。状態モニタ装置は、光パルスの飛行時間が所望の値範囲内に収まらない場合、または測定中の他のロープの光パルスの飛行時間の測定値からかなり異なっている場合、警報を発するように構成することができる。ロープの負荷支持部の状態に依存する特性、例えば伸長もしくはずれが変化すると、光パルスの飛行時間が変化する。例えば、損傷のため光パルスの飛行時間が変化するが、その変化から負荷支持部が異常状態であることを推定することができる。

好ましくは、ローピング１の状態をモニタする手段は、ロープＲのセンサファイバおよび基準ファイバへ接続された状態モニタ装置を有し、この装置は、レーザ送信器、レーザ受信器、タイミング弁別器、時間間隔を測定する回路、プログラム可能な理論回路およびプロセッサを含むコンピュータなどの手段を含むものである。本手段は１つ以上のセンサを有し、各センサは、例えば反射器およびプロセッサを含み、例えばセンサファイバにおける光パルスの飛行時間の変化を検出すると、ロープの過剰摩損に関する警報を発する。

モニタすべき特性は、例えばロープを通る光の量の変化でよい。この場合、光をレーザ送信器もしくはLED送信器によって一端から光ファイバへ送り込み、ロープ内の光の通過をファイバの他端で可視的に、または光ダイオードによって検出する。ロープを通る光の量が明らかに減少すると、ロープの状態が劣化したと判定される。

本発明の一実施例において、光ファイバOj（j=1〜N）はファブリペロー型センサとして働く。ファブリペロー干渉計FPIは、ファイバの端部に２枚の反射面、もしくは２枚の平行で高反射率のダイクロイックミラーを有している。光がミラーに当たると、その一部が通過し、一部は反射して戻る。ミラーの後方では、透過光が、例えば空中を進み、その後、第２のミラーから反射して戻る。光の一部は、材料が異なるともっと長い距離を走行するが、これによって光の特性が変化する。伸びは、例えば光の位相に変化を生じさせる。特性が変化した光は元の光と干渉し、この後、変化を分析する。光は、合成後、受信器に、そして信号処理装置に到達する。この方法によって、ファイバの伸び、したがってロープの状態も判定される。

本発明の一実施例では、ブラッグ格子を有する光ファイバOj（j=1〜N）が用いられる。すなわち、いわゆるファイバブラッググレーティングFBG法がロープの状態モニタに用いられる。FBGセンサのシングルモードファイバに周期的格子構造を作り、この格子構造は、格子に対応したある波長の光を反射して戻す。光がファイバ中へ導入されると、格子に対応する波長の光が反射されて戻る。格子構造にひずみが加わると、ファイバの反射率が変化する。屈折率の変化は反射されて戻る波長に影響を及ぼす。波長をモニタすれば、格子に加わるひずみの変化、したがってロープの状態も確認することができる。同一のファイバの側に数十もしくは数百の格子を置くことができる。

本発明の一実施例では、ブリルアン分光分析に基づく分布センサが光ファイバOj（j=1〜N）として用いられている。通常のシングルモードファイバもしくはマルチモードファイバをセンサとして用いることができる。光ファイバは、数百メートルの長さのセンサとして機能することができる分布センサとして働く。これは、その全長で測定を行ない、必要に応じて数千個の先端型センサに対応する。光がファイバ中を伝播するに従って、光の後方散乱が連続的に発生する。これは、ある後方散乱波長の強度をモニタすることによって利用することができる。ブリルアン散光は、製造段階でファイバ内に発生する不均質点において生じる。元の光および散光信号の波長を観察することによって、そのファイバの伸び、したがってロープの状態も判定される。

伸び測定値に与える温度の影響は、とりわけ基準ファイバを補助として用いることによって解消することができ、基準ファイバは測定対象の構造体により生じるひずみがこれに加わらないように設置される。

構造に関して、上述の負荷支持複合部Ｐは、好ましくは複合構造、好ましくは非金属複合構造であり、これは強化繊維をポリママトリックス材に含むものである。強化繊維は、個々の繊維を囲繞しこれらへ固定されたマトリックス材内に実質的に均一に分布させる。マトリックス材は個々の強化繊維の間の領域を満たし、連続した固体結合剤としてマトリックス材内のすべての強化繊維を互いに結束する。この場合、強化繊維同士の摩擦運動と、強化繊維およびマトリックス材の間の運動が回避される。個々の強化繊維とマトリックス材との間、好ましくはそのすべてに、化学結合が存在するが、その１つの利点は構造体の粘着力である。化学結合を強化するためには、強化繊維の表面処理の結果として得られたサイズ剤を強化繊維とマトリックス材との間に入れることができる。この場合、上述の繊維への結合は当該サイズ剤を介して行なわれる。

強化繊維はマトリックス材内にあるので、個々の強化繊維と、場合によっては光ファイバとが製造段階においてマトリックス材、例えば樹脂で互いに結合されることになる。本発明による方法の場合、引き抜き成形において、樹脂もしくは熱硬化性樹脂加工強化材で湿潤された強化材をモールドとして働く加熱ノズルから引き抜く。モールドでは、この片をその形状として受け入れて、樹脂は硬化する。この場合、互いに結合された個々の強化繊維の間には樹脂が存在する。したがって本発明によれば、ロープの長手方向の、互いに結合された大量の強化繊維がマトリックス材内に分布し、負荷支持部Ｐ内にも均一に分布する。強化繊維は、ロープの横断面の方向から見て、負荷支持部Ｐができる限り実質的に均質になるようにマトリックス材内に分布することが好ましい。このようにすることで、強化材密度が負荷支持部において大きく変化することはない。強化繊維と、場合によっては光ファイバは、マトリックス材と相まって連続した負荷支持部Ｐを形成し、その内側では、ロープが曲がっても、大きな形状変形は生じない。負荷支持部Ｐの個々の繊維は大部分がマトリックス材で囲繞されているが、例えばマトリックス材内の細孔のため、繊維同士の接触が所々で生じることがある。しかし、繊維同士のランダムな接触を少なくしたい場合、個々の強化繊維を表面処理してから相互結合を行なってもよい。本発明では、負荷支持部の個々の繊維は、これらの周囲にマトリックス材の材料を有し、マトリックス材が繊維に直接配され、繊維の薄い表面処理材、例えば製造段階において繊維の表面に配してマトリックス材への化学的接着を改善するプライマを間に配することができるようにする。マトリックス材は、塩基ポリマと、補助剤としてマトリックス材の特性を最適化、もしくは硬化する添加剤とを含有してもよい。マトリックス材は、好ましくは非エラストマである。最も好ましいマトリックス材は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂もしくはビニルエステルである。マトリックス材の弾性係数Ｅは、好ましくは1.5 GPaを超え、より好ましくは２ GPaを超え、さらに好ましくは２〜10 GPaの範囲内でさえあり、最も好ましくは2.5〜4 GPaの範囲内のすべてである。

好ましくは、上述の強化繊維は非金属繊維であり、これは高い比剛性、すなわち、密度に対する弾性係数の比と、比強度、すなわち密度に対する強度の比とを有している。好ましくは、ロープの負荷支持部の強化繊維の張力状態における比強度は500 MPa/g/cm³を超えであり、比剛性は20 GPa/g/cm³を超えている。好ましくは、強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはポリマ繊維、例えばUHMWPE繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維もしくはナイロン繊維などのポリエチレン繊維であり、これらはすべて金属強化材より軽い。負荷支持部Ｐの強化繊維はこれらのうちの１つ、例えば炭素繊維だけで構成することができ、もしくはこれらの繊維、例えば炭素繊維とポリベンゾオキサゾール繊維との組合せであってもよく、またはこれらの繊維のうちの少なくとも１つで構成することができる。最も好ましくは、上述の強化繊維は、張力状態において優れた比剛性および比強度を有すると同時に非常な高温に耐える炭素繊維もしくはポリベンゾオキサゾール繊維である。このことはエレベータにおいては重要である。なぜなら、巻上げロープの熱耐性が低いと巻上げロープの損傷もしくは発火さえ生じ、これが安全リスクになるからである。優れた熱伝導性もまた摩擦熱の前方伝達を改善し、これによってロープの一部における熱の蓄積が減少する。

こうして、ロープの幅はその厚さよりも実質的に長い。加えて、ロープは、少なくとも１面、好ましくは２面の実質的に平坦な面を有することが好ましいが、必ずしも必須ではなく、このような場合、摩擦もしくは積極的接触を利用する力伝達面として広い面を効果的に用いることができる。なぜなら、このようにして広い接触面が達成されるからである。この広い面は完全に平坦である必要なないが、そうでければ、その中に溝、もしくはその上に突起部があってもよく、または曲面形状を有してもよい。ロープの構造は、ロープの全長にわたって実質的に同じで連続していることが好ましい。横断面は、所望の場合、例えば歯状のように断続的に変わるように構成してもよい。

巻上げローピングは、その横断面および/またはその材料が吊下げローピングと異なってもよい。この場合、巻上げローピングのロープの構造は、摩擦もしくは確実な係止などの例えば張力を伝える観点から、最適化することができるが、吊下げローピングのロープの構造は、ロープの引張り強さおよび剛性と軽量性の観点から最適化することができる。

技術開発に際して本発明の基本概念を多くの異なったやり方で実現することができることは、当業者に明らかである。したがって、本発明およびその実施例は上述の例に限定されず、本発明の請求の範囲内で変化させることができる。

1 ローピング
2 エレベータかご
3 釣合い重り
4 駆動綱車
C コーティング材
G 溝
H 巻上げ機
O1、O2、O3、...、ON ファイバ束
P 負荷支持部
P1、P2、...、PM 分割された負荷支持部分
R ロープ
S 昇降路
α Ｖ字角度

Claims (30)

1. エレベータ用昇降機のロープが、単一片からなる連続した負荷支持部を含み、その横断面は矩形であり、該横断面の幅は厚さよりも長く、前記負荷支持部は、ガラス繊維強化材および/またはアラミド繊維強化材および/または炭素繊維強化材および/またはポリベンゾオキサゾール繊維強化材および/またはポリエチレン繊維強化材および/またはナイロン繊維強化材をポリママトリックス材内に含む昇降機のロープにおいて、
   前記負荷支持部の横断面の１つ以上の長側面は、該ロープの長手方向に１つ以上の溝を対称的もしくは非対称的に含み、該溝は、前記負荷支持部を小さな負荷支持部分に分けることを特徴とする昇降機のロープ。
2. 請求項１に記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部の横断面の１つ以上の長側面に作られた前記１つ以上の溝の横断面の厚さ方向における深さは0.5〜2mmであり、前記溝はＶ字型溝であり、Ｖ字角は15〜40度であることを特徴とするロープ。
3. 請求項２に記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部の横断面の１つ以上の長側面に作られた前記１つ以上の溝の横断面の厚さ方向における深さは1〜1.5mmであり、および/または前記Ｖ字角は25〜30度であることを特徴とするロープ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部は連続したコーティング材で被覆され、該連続したコーティング材はポリマであることを特徴とするロープ。
5. 請求項４に記載のロープにおいて、前記連続したコーティング材は高摩擦エラストマであることを特徴とするロープ。
6. 請求項５に記載のロープにおいて、前記連続したコーティング材はポリウレタンであることを特徴とするロープ。
7. 請求項４ないし６のいずれかに記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部は、負荷を受けると、前記１つ以上の溝の位置で制御された状態で前記小さな負荷支持部分に分かれ、前記コーティング材がベルト状ロープを保ち前記連続した負荷支持部の総横断面積は変わらないことを特徴とするロープ。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分は、該連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分の複合構造の内部もしくはその表面の近辺に配された１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束を含むことを特徴とするロープ。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載のロープにおいて、前記連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分は、１つ以上の光ファイバおよび/または光ファイバ束を含み、該光ファイバおよび／または光ファイバ束は、該ロープの第１の端部から前記連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分の複合構造の内部へはいり、該ロープの第２の端部から出、または該ロープの内部で１回以上折り返し、該ロープの第１の端部もしくは第２の端部から出ることを特徴とするロープ。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載のロープにおいて、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束は、該ロープの状態モニタ用のファブリペロー型センサファイバを含むことを特徴とするロープ。
11. 請求項１ないし10のいずれかに記載のロープにおいて、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束は、該ロープの状態モニタ用のブラッグ格子構造を含むことを特徴とするロープ。
12. 請求項１ないし11のいずれかに記載のロープにおいて、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束はセンサファイバを含み、該センサは、該ロープの状態モニタ用のブリルアン分布ファイバとして機能することを特徴とするロープ。
13. 請求項１ないし12のいずれかに記載のロープにおいて、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束はセンサファイバを含み、該センサファイバにおいて光パルスの飛行時間を測定して該ロープの状態モニタを行なうことを特徴とするロープ。
14. エレベータかご、釣合い重り、該エレベータかごおよび釣合い重りとを互いに接続するローピングと、該ローピングを動かす手段とを含むエレベータにおいて、該エレベータは、請求項１ないし13のいずれかに記載のロープを含み、前記エレベータかごは該ロープにより動かすように配設されていることを特徴とするエレベータ。
15. 請求項14に記載のエレベータにおいて、該エレベータは乗客輸送用エレベータおよび/または貨物輸送用エレベータであることを特徴とするエレベータ。
16. 請求項14または15に記載のエレベータにおいて、前記ローピングを動かす手段は、前記エレベータかごおよび/または釣合い重りへ接続されたローピングと、該ローピングを動かす手段を含む巻上げ機とを含むことを特徴とするエレベータ。
17. 請求項16に記載のエレベータにおいて、前記ローピングを動かす手段はさらに、回転装置と、回転される駆動綱車とを含むことを特徴とするエレベータ。
18. 請求項14ないし17のいずれかに記載のエレベータにおいて、前記ロープの連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分は、光ファイバおよび/または光ファイバ束を含み、該光ファイバ束は複数の光ファイバを含み、該エレベータは前記ロープの状態をモニタする手段を含み、該手段は、光パルスの飛行時間および/または伸びおよび/またはずれを測定することによって前記ロープの連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分の前記光ファイバおよび/または光ファイバ束の状態をモニタすることを特徴とするエレベータ。
19. エレベータ用昇降機のロープが、単一片からなる連続した負荷支持部を含み、その横断面は矩形であり、該横断面の幅はその厚さよりも長く、前記負荷支持部は、ガラス繊維強化材および/またはアラミド繊維強化材および/または炭素繊維強化材および/またはポリベンゾオキサゾール繊維強化材および/またはポリエチレン繊維強化材および/またはナイロン繊維強化材をポリママトリックス材内に含むロープの製造方法において、
    前記負荷支持部の横断面の１つ以上の長側面に前記ロープの長手方向に１つ以上の溝を対称的もしくは非対称的に作り、該溝は、前記負荷支持部を小さな負荷支持部分に分けることを特徴とするロープの製造方法。
20. 請求項19に記載の方法において、前記連続した負荷支持部の横断面の長側面に作られた１つ以上の溝の横断面の厚さ方向の深さは0.5〜2mmであり、該溝はＶ字形溝であり、Ｖ字角は15〜40度であることを特徴とする製造方法。
21. 請求項20に記載の方法において、前記連続した負荷支持部の横断面の長側面に作られた１つ以上の溝の横断面の厚さ方向の深さは１〜1.5mmであり、および/または前記Ｖ字角は25〜30度であることを特徴とする製造方法。
22. 請求項19ないし21のいずれかに記載の方法において、前記連続した負荷支持部は連続したコーティング材で被覆されることを特徴とする製造方法。
23. 請求項19ないし22のいずれかに記載の方法において、前記連続した負荷支持部および小さな負荷支持部分の表面内もしくはその近辺に１つ以上の光ファイバおよび／または光ファイバ束が配置され、前記ロープの状態モニタを行なうことを特徴とする製造方法。
24. 請求項23に記載の方法において、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束はファブリペロー型センサを含み、前記ロープの状態モニタを行なうことを特徴とする製造方法。
25. 請求項23に記載の方法において、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束はブラッグ格子構造を含み、前記ロープの状態モニタを行なうことを特徴とする製造方法。
26. 請求項23に記載の方法において、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束は、ブリルアン分布ファイバセンサとして機能するセンサファイバを含み、前記ロープの状態モニタを行なうことを特徴とする製造方法。
27. 請求項23に記載の方法において、前記光ファイバおよび/または光ファイバ束はセンサファイバを含み、該センサファイバにおいて光パルスの飛行時間を測定して前記ロープの状態モニタを行なうことを特徴とする製造方法。
28. 請求項19ないし27のいずれかに記載の方法において、該方法は、
    −前記強化繊維および光ファイバをポリママトリックス内でプロファイル工具によって引き抜くことによる引き抜き成形技術で前記ロープの連続した負荷支持部を製造する段階と、
    −前記引き抜き成形において、前記ロープの連続した負荷支持部の横断面の長側面において前記ロープの長手方向に溝を作る段階と、
    −前記ロープの前記連続した負荷支持部を連続したコーティング材で被覆する段階と、
    −前記ロープを切断し、該ロープをリールに巻き取る段階と、
    −該ロープを前記エレベータ内のその作動位置に設置する段階と、
    −該ロープの連続した負荷支持部を、前記エレベータ内のその作動位置において前記ロープに負荷をかけることによって、前記溝の位置において複数の小さな負荷支持部分に分ける段階とを含むことを特徴とする製造方法。
29. 請求項22または28に記載の方法において、前記連続したコーティング材は高摩擦エラストマであることを特徴とする製造方法。
30. 請求項29に記載の方法において、前記連続したコーティング材はポリウレタンであることを特徴とする製造方法。
    

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