JP4312719B2 - エレベータ用ロープ - Google Patents

Description

この発明は、エレベータに用いられ、かごを吊り下げるエレベータ用ロープに関するものである。

従来のエレベータ装置においては、鋳鉄製又は鋼製の綱車に鋼製のロープが巻き掛けられている。そして、ロープの早期の摩耗や断線を防止するため、ロープ径の４０倍以上の直径を持つ綱車が使用されている。従って、綱車の径を小さくするためには、ロープの径も小さくする必要がある。しかし、ロープ径を小さくすると、かごに積載する荷物や乗降する乗客の荷重変動でかごが振動し易くなったり、綱車でのロープの振動がかごに伝わったりする恐れがある。また、ロープの本数が増え、エレベータ装置の構成が複雑になってしまう。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、鋼製の素線を用いつつ長寿命化を図ることができるエレベータ用ロープを得ることを目的とする。
この発明によるエレベータ用ロープは、芯ロープと、この芯ロープの外周を囲む第２子縄層とを備え、芯ロープは、互いに撚り合わされた複数本の第１子縄を有し、各第１子縄は、互いに撚り合わされた複数本の鋼製の第１素線と、この撚り合わされた複数本の第１素線群の外周を各々被覆する樹脂製の第１子縄被覆体とを有しており、第２子縄層は、芯ロープの外周に撚り合わされた複数本の第２子縄を有し、各第２子縄は、互いに撚り合わされた複数本の鋼製の第２素線を有している。
また、この発明によるエレベータ用ロープは、互いに撚り合わされている複数本の第１子縄を有する芯ロープ、芯ロープの外周に撚り合わされている複数本の第２子縄を有する第２子縄層本体、第２子縄層本体の外周部であって互いに隣接する第２子縄間の隙間に配置されている複数本の補助子縄、及び第２子縄層本体の外周と補助子縄とを被覆する第２子縄層被覆体を備えている。
さらに、この発明によるエレベータ用ロープは、互いに撚り合わされている複数本の鋼製の素線を含み、互いに撚り合わされている複数本の子縄を有するロープ本体、ロープ本体の外周に被覆されている樹脂製の被覆体を備え、被覆体は、内層と、内層の外周に被覆されている外層とを有しており、内層の摩擦係数は、外層の摩擦係数よりも高くなっている。

図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ用ロープの断面図、
図２はこの発明の実施の形態２によるエレベータ用ロープの断面図、
図３はこの発明の実施の形態３によるエレベータ用ロープの断面図、
図４は図３のエレベータ用ロープを層毎に破断して示す側面図、
図５は図３のエレベータ用ロープを綱車に巻き掛けた状態を示す断面図、
図６は図５のエレベータ用ロープの外周部が摩耗した状態を示す断面図、
図７はこの発明の実施の形態４によるエレベータ用ロープの断面図である。

以下、この発明の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるエレベータ用ロープの断面図である。
図において、エレベータ用ロープは、芯ロープ１と、芯ロープ１の外周を囲む第２子縄層２とを有している。芯ロープ１は、中心に位置する芯子縄３と、芯子縄３の外周に撚り合わされている複数本（ここでは８本）の第１子縄４とを有している。芯子縄３は、３層以上で構成されている。
芯子縄３は、互いに撚り合わされている複数本の鋼製の芯素線５を有している。芯素線５としては、互いに径の異なる複数本の素線が用いられている。即ち、複数本の芯素線５ａと、芯素線５ａ間の隙間に配置され、芯素線５ａよりも小径の芯素線５ｂとが用いられている。
芯素線５の撚り長さは互いに同じである。また、芯素線５は、隣接する芯素線５と互いに線接触するように互いに平行に撚り合わされている（ＪＩＳ Ｇ ３５２５ １２．２ ｂ）。
さらに、実施の形態１における芯子縄３の断面構造はシール形であるが、ウォリントン形、ウォリントンシール形又はフィラー形（ＪＩＳ Ｇ ３５２５）等であってもよい。
各第１子縄４は、互いに撚り合わされている複数本（ここでは中心１本、外周６本の合計７本）の鋼製の第１素線６と、この撚り合わされた複数本の第１素線６群の各外周にそれぞれ独立して被覆されている樹脂製の第１子縄被覆体７とを有している。第１子縄被覆体７は、例えばポリエチレン樹脂からなっている。
第２子縄層２は、芯ロープ１の外周に撚り合わされている複数本（ここでは８本）の第２子縄８を有している。各第２子縄８は、互いに撚り合わされている複数本の鋼製の第２素線９を有している。第２素線９としては、互いに径の異なる複数本の素線が用いられている。即ち、第２素線９としては、複数本の第２素線９ａと、第２素線９ａ間の隙間に配置され、第２素線９ａよりも小径の第２素線９ｂとが用いられている。
第２子縄８の本数は、第１子縄４の本数と同じである。また、第２子縄８の撚り長さは、第１子縄４の撚り長さと同じである。さらに、第２子縄８は、隣接する第１子縄４と互いに線接触するように第１子縄４と平行に撚られている。
このようなエレベータ用ロープでは、第１子縄４に第１子縄被覆体７を設けたので、芯子縄３及び第１子縄４の摩耗が抑制されるとともに緩衝作用により曲げ応力を緩和することができ、長寿命化を図ることができる。
また、第１子縄４の本数と第２子縄８の本数とが同じであり、第１子縄４の撚り長さと第２子縄８の撚り長さとが同じであり、第２子縄８は、隣接する第１子縄４と互いに線接触するように第１子縄４と平行に撚られているので、素線充填率を高めることができるとともに、経年使用時の芯ロープ１の形崩れを抑制することができる。
さらに、芯ロープ１は、芯子縄３を有し、芯素線５の撚り長さは互いに同じであり、芯素線５は、隣接する芯素線５と互いに線接触するように互いに平行に撚り合わされているので、芯素線５の摩耗による劣化を抑制することができ、安定した強度を確保することができる。
実施の形態２．
次に、図２はこの発明の実施の形態２によるエレベータ用ロープの断面図である。図において、エレベータ用ロープは、芯ロープ１と、芯ロープ１の外周を囲む第２子縄層１１とを有している。芯ロープ１は、実施の形態１と同様に構成されている。第２子縄層本体１６は、芯ロープ１の外周に撚り合わされている複数本（ここでは８本）の第２子縄８により構成されている。各第２子縄８は、実施の形態１と同様に構成されている。
第２子縄層１１は、第２子縄層本体１６と、第２子縄層本体１６の外周部であって互いに隣接する第２子縄８間の隙間に配置されている複数本（ここでは８本）の補助子縄１３と、第２子縄層本体１６の外周と補助子縄１３とを被覆する樹脂製の第２子縄層被覆体１２とを有している。第２子縄層被覆体１２は、摩擦係数が０．２以上の高摩擦樹脂材、例えばポリウレタン樹脂により構成されている。
各補助子縄１３は、互いに撚り合わされている複数本（ここでは７本）の鋼製の補助子縄素線１４と、外周に被覆されている樹脂製の補助子縄被覆体１５とを有している。補助子縄被覆体１５は、例えばポリエチレン樹脂からなっている。補助子縄１３の径は、第２子縄８の径よりも小さく設定されている。また、補助子縄１３の撚り長さと第２子縄８の撚り長さとは同じである。さらに、補助子縄１３は、隣接する第２子縄８と互いに線接触するように第２子縄８と平行に撚られている。
このようなエレベータ用ロープでは、綱車（図示せず）との接触部分に第２子縄層被覆体１２が配置されているため、綱車との直接の接触により第２子縄８が摩耗するのが防止される。また、第２素線９が綱車に押し潰されることにより発生する曲げ応力も緩和することができ、エレベータ用ロープの長寿命化を図ることができるとともに、綱車の小径化を図ることができる。
さらに、最外周に第２子縄層被覆体１２が配置されているため、綱車側の摩耗も防止することができ、第２素線９及び綱車の材料選択の自由度を向上させることができる。従って、全体としての強度をさらに高くすることができるとともに、綱車を安価に構成することができる。
さらにまた、駆動綱車に接触する第２子縄層被覆体１２は、例えばポリウレタン樹脂など、高摩擦樹脂材により構成されているので、駆動綱車の径を小さくしても、十分な駆動力の伝達効率を確保することができる。
また、第２子縄８間の隙間に補助子縄１３を配置したので、素線の充填密度を高くすることができ、全体としての強度を高くすることができるとともに、ロープの形崩れを防止して長寿命化を図ることができる。
さらにまた、補助子縄１３に補助子縄被覆体１５を設けたので、補助子縄素線１４と第２素線９とが直接接触せず、補助子縄素線１４及び第２素線９の摩耗を抑制することができ、長寿命化を図ることができる。
また、補助子縄１３の撚り長さと第２子縄８の撚り長さとが同じであり、補助子縄１３は第２子縄８と平行に撚られているので、第２子縄８及び補助子縄１３の摩耗による劣化を抑制することができ、エレベータ用ロープの長寿命化を図ることができる。
実施の形態３．
次に、図３はこの発明の実施の形態３によるエレベータ用ロープの断面図である。なお、芯ロープ１及び第２子縄層１１の構成は、第２子縄層被覆体１２の材料を除いて、実施の形態２と同様である。
図において、第２子縄層１１の外周には、第３子縄層２１が配置されている。第３子縄層２１は、第２子縄層１１の外周に撚り合わされている複数本（ここでは２０本）の第３子縄２２と、外周に被覆されている樹脂製の第３子縄層被覆体２３とを有している。
実施の形態３によるロープ本体２７は、芯ロープ１、第２子縄層１１及び第３子縄２２を有している。第３子縄層被覆体２３は、ロープ本体２７の外周に被覆されている。
各第３子縄２２は、互いに撚り合わされている複数本（ここでは７本）の鋼製の第３素線２４を有している。第３素線２４としては、第３子縄２２の中心に配置された中心素線２４ａと、中心素線２４ａの外周に配置された６本の外周素線２４ｂとが用いられている。また、第３子縄２２の径は、第２子縄８の径よりも小さく設定されている。
第３子縄層被覆体２３は、内層２５と、内層２５の外周に被覆されている外層２６とを有している。第３子縄２２は、内層２５の外周面よりも内側に配置されている。即ち、第３子縄２２は、内層２５の外部に露出しないように内層２５により覆われている。
内層２５及び外層２６の材料としては、例えばポリウレタン樹脂などの高摩擦樹脂材が用いられる。また、高摩擦樹脂としては、摩擦係数が０．２以上のものが好適であり、十分な駆動力の伝達効率を確保することができる。
さらに、内層２５の摩擦係数は、外層２６の摩擦係数に対して２０％以上高くなっている。さらにまた、外層２６の硬度は、内層２５の硬度よりも高くなっている。また、内層２５の色は、外層２６の色と異なっている。さらに、第３子縄層被覆体２３は、難燃処理が施された樹脂により構成されている。
また、実施の形態２では、第２子縄層被覆体１２の材料としてポリウレタン樹脂を用いたが、実施の形態３では、第２子縄層被覆体１２は最外層ではないので、第２子縄層被覆体１２の材料としては、例えばポリエチレン樹脂が用いられる。即ち、第２子縄層被覆体１２の材料は、第１子縄被覆体７と同様の材料、又は溶融温度の低い樹脂であることが望ましい。
芯ロープ１と第２子縄層１１とからなる内層ロープの径は、適用する綱車、即ちこのエレベータ用ロープが巻き掛けられる綱車の径の１／２７以下に設定されている。また、全ての素線５，６，９，１４，２４の径は、適用する綱車の径の１／４００以下に設定されている。
図４は図３のエレベータ用ロープを層毎に破断して示す側面図である。芯子縄３及び第３子縄２２の撚り方向と第１子縄４及び第２子縄８の撚り方向とは、互いに逆向きになっている。
このような構成によれば、全体の直径を抑えつつ、鋼製の素線５，６，９，１４，２４の実装密度を高くすることができ、高強度化を図ることができる。
また、第１子縄被覆体７、第２子縄層被覆体１２及び補助子縄被覆体１５が用いられているため、芯素線５と第１素線６、第１素線６と第２素線９、第２素線９と補助子縄素線１４、補助子縄素線１４と第３素線２４、及び第２素線９と第３素線２４がそれぞれ直接接触するのが防止され、摩耗による劣化を防止するとともに緩衝作用により曲げ応力を緩和することができ、エレベータ用ロープの長寿命化を図ることができる。
さらに、綱車との接触部分には、第３子縄層被覆体２３が配置されているため、綱車との直接の接触により第３子縄２２が摩耗するのも防止することができる。また、第３素線２４が綱車に押し潰されることにより発生する曲げ応力も緩和することができ、エレベータ用ロープの長寿命化を図ることができるとともに、綱車の小径化を図ることができる。
さらにまた、最外周に第３子縄層被覆体２３が配置されているため、綱車側の摩耗も防止することができ、第３素線２４及び綱車の材料選択の自由度を向上させることができる。従って、全体としての強度をさらに高くすることができるとともに、綱車を安価に構成することができる。
また、駆動綱車に接触する第３子縄層被覆体２３は高摩擦樹脂材により構成されているので、駆動綱車の径を小さくしても、十分な駆動力の伝達効率を確保することができる。
また、第３子縄層被覆体２３のポリウレタン樹脂は、軟質から硬質まで自由に選定できるが、綱車表面での微少滑りに対する耐摩耗性能を確保するためには、９０度以上の硬質のポリウレタン樹脂を用いるのが好適である。さらに、使用環境で起こる加水分解を防ぐためには、エステル系よりもエーテル系の樹脂が望ましい。
さらに、第１子縄被覆体７、第２子縄層被覆体１２及び補助子縄被覆体１５の材料として、エレベータ用ロープが綱車で曲げられたときに自由に滑り易いものを選択することにより、曲げ抵抗を減らすことができる。さらにまた、第１子縄被覆体７、第２子縄層被覆体１２及び補助子縄被覆体１５は、素線間で押し潰されない硬さを必要とする。このような材料としては、低摩擦で硬質のポリエチレン材が適している。
また、第１子縄被覆体７、第２子縄層被覆体１２及び補助子縄被覆体１５は、第３子縄層被覆体２３に比較して大きな摩擦係数を必要とせず、しかも綱車による曲げも大きくないことから、必ずしも優れた伸び特性を必要としない。従って、第１子縄被覆体７、第２子縄層被覆体１２及び補助子縄被覆体１５の材料として、ナイロン、シリコン、ポリプロピレン、又はポリ塩化ビニルなどの樹脂を用いてもよい。
さらに、第３子縄２２は、中心素線２４ａと６本の外周素線２４ｂとを含む単純な７本素線構造を有しているため、エレベータ用ロープの径を小さくできるとともに、形崩れし難く、第３子縄層被覆体２３の被覆を容易に行うことができる。
さらにまた、多層構造のエレベータ用ロープでは、負荷による張力や綱車による経年的な繰り返し曲げにより、撚りが戻る方向の回転トルクが内部に発生し、各層の荷重負担バランスが崩れ、切断強度や寿命が低下する恐れがある。
これに対して、第１子縄４を芯子縄３とは逆向きに撚り、第３子縄２２を第２子縄８とは逆向きに撚ることにより、内部の回転トルクをバランスさせることができ、ロープ全体の撚り戻しトルクを低減することができる。
さらに、最外層に被覆体が無いロープでは、張力と綱車による曲げ応力との繰り返し回数で寿命が決まり、ロープ表面の素線から先に断線が起こる。しかし、第３子縄層被覆体２３を用いたロープでは、綱車との接触圧力が低減されるため、ロープの表面ではなく、内部の素線が曲げ疲労で優先的に断線し易くなる。
このような曲げ疲労による寿命回数は、発明者の試験研究によると、次式で示される関係にあることが判った。
寿命計算式
綱車と接触する素線が断線する計算式
寿命回数Ｎｃ＝１０．０×ｋ×１．０５^Ｄ／ｄ
ロープ内部の素線が断線する計算式
寿命回数Ｎｎ＝１９．１×ｋ×１．０５^Ｄ／ｄ
（ｋは、ロープ構造とロープ強度とで決まる係数）
ここで、寿命回数Ｎｎを、Ｄ／ｄ＝４０のときのＮｃ値と同じにするためのＤ／ｄ値を求めると、２６．７となる。従って、従来の一般的なエレベータ用ロープが適用されてきた条件、即ちＤ／ｄ＝４０のときと同等の寿命を確保しようとすれば、内層ロープの径を綱車径の１／２７以下にしなければならない。言い換えれば、内層ロープの径の２７倍以上の綱車を用いなければならない。
また、上記のエレベータ用ロープでは、全ての素線５，６，９，１４，２４の径が、適用する綱車の径の１／４００以下に設定されているので、適用する綱車の径を小さくしても曲げ疲労寿命を損なうことがない。
次に、図５は図３のエレベータ用ロープを綱車に巻き掛けた状態を示す断面図、図６は図５のエレベータ用ロープの外周部が摩耗した状態を示す断面図である。外周部の摩耗は、長期運転又は異常により生じる。図６の状態では、図５の状態よりもロープのロープ溝３０との接触状態が緩くなるため、トラクション能力が低下する恐れがある。
トラクション能力は、次式により計算される。
トラクション能力＝ｅ^{Ｋ２・θ・μ}
Ｋ_２：ロープ溝との接触状態（通常は溝の形状）による係数
θ：エレベータ用ロープの綱車への巻付角度
μ：摩擦係数
ここで、断面Ｕ字形のロープ溝との通常の接触状態では、Ｋ_２は約１．２であるが、ロープの外周部の摩耗に伴いＫ_２は低下する。そして、Ｋ_２が１．０にまで低下すると仮定すると、巻付角度θは一定であるため、摩擦係数μを２０％大きくしなければトラクション能力を確保できないことがわかる。
エレベータ用ロープの摩擦係数は、トラクション能力の面だけから見れば、高いほど有利である。しかし、何等かの原因により、かごが最上階を行き過ぎ、釣合おもりが昇降路底部の緩衝器に衝突したときには、エレベータ用ロープを綱車に対してスリップさせ、かごをそれ以上上昇させないようにすることが望ましく、その性能が法規により要求されることもある。
実施の形態３では、内層２５の摩擦係数が、外層２６の摩擦係数よりも高くなっているため、外層２６が摩耗して内層２５が露出した場合にもトラクション能力の低下を抑制することができる。特に、内層２５の摩擦係数が、外層２６の摩擦係数に対して２０％以上高くなっているので、内層２５が露出した場合にも十分なトラクション能力を維持することができる。
また、ポリウレタンは、硬度が低い程、摩擦係数が高いので、外層２６の硬度を内層２５の硬度よりも高く設定することで、内層２５の摩擦係数を容易に外層２６の摩擦係数よりも高くすることができる。
さらに、内層２５の色を外層２６と異なる色とすることにより、外層２６が摩耗して内層２５が露出したことを目視により容易に確認でき、ロープ交換の必要性を容易に判断することができる。
さらにまた、第３子縄層被覆体２３は、難燃処理が施された樹脂により構成されているので、建物に火災が発生した場合、万一昇降路内に炎が入り込んで来ても、エレベータ用ロープを伝わって延焼するのを防止することができる。また、第３子縄層被覆体２３を難燃性材料により構成しても、エレベータ用ロープを伝わっての延焼を防止することができる。
実施の形態４．
次に、図７はこの発明の実施の形態４によるエレベータ用ロープの断面図である。図において、各第１子縄４は、第１子縄被覆体を有さず、複数本の第１素線６により構成されている。これにより、第１子縄４は、芯素線５及び第２素線９に直接接触している。
少なくとも一部の芯素線５の断面は、芯子縄３を外周から圧縮することにより異形化されている。また、第１素線６の断面は、第１子縄４を外周から圧縮することにより異形化されている。さらに、少なくとも一部の第２素線９の断面は、第２子縄８を外周から圧縮することにより異形化されている。他の構成は、実施の形態１と同様である。
このようなエレベータ用ロープでは、異形化された素線５，６，９同士が点でなく面又は線で接触するようになり、これにより素線実装密度を高めることができる。また、素線５間、素線６間及び素線９間の接触圧力が低減され、素線５，６，９の摩耗が抑制される。さらに、芯子縄３、第１子縄４及び第２子縄８の形崩れが防止され、長寿命化を図ることができる。

Claims (9)

1. 芯ロープと、この芯ロープの外周を囲む第２子縄層とを備えたエレベータ用ロープにおいて、
   上記芯ロープは、互いに撚り合わされている複数本の鋼製の芯素線を含む芯子縄と、上記芯子縄の外周に撚り合わされた複数本の第１子縄とを有し、上記各第１子縄は、互いに撚り合わされた複数本の鋼製の第１素線と、この撚り合わされた複数本の第１素線群の外周を各々被覆する樹脂製の第１子縄被覆体とを有しており、
   上記第２子縄層は、上記芯ロープの外周に撚り合わされた複数本の第２子縄を有し、上記各第２子縄は、互いに撚り合わされた複数本の鋼製の第２素線を有しており、
   上記芯子縄は樹脂被覆されておらず、上記芯子縄の外周の上記芯素線は、上記第１子縄に直接接しており、
   上記第１子縄の径は、上記芯子縄及び上記第２子縄の径よりも小さいことを特徴とするエレベータ用ロープ。
2. 上記第１子縄の本数と上記第２子縄の本数とが同じであり、上記第１子縄の撚り長さと上記第２子縄の撚り長さとが同じであり、上記第２子縄は、隣接する上記第１子縄と互いに線接触するように上記第１子縄と平行に撚られている請求項１記載のエレベータ用ロープ。
3. 上記芯素線の撚り長さは互いに同じであり、上記芯素線は、隣接する芯素線と互いに線接触するように互いに平行に撚り合わされている請求項１記載のエレベータ用ロープ。
4. 上記第２子縄層は、その外周に被覆されている樹脂製の第２子縄層被覆体をさらに有している請求項１記載のエレベータ用ロープ。
5. 互いに撚り合わされている複数本の鋼製の第３素線をそれぞれ含み、上記第２子縄層の外周に撚り合わされている複数本の第３子縄と、外周に被覆されている樹脂製の第３子縄層被覆体とを有している第３子縄層をさらに備えている請求項４記載のエレベータ用ロープ。
6. 互いに撚り合わされている複数本の鋼製の第３素線をそれぞれ含み、上記第２子縄層の外周に撚り合わされている複数本の第３子縄と、外周に被覆されている樹脂製の第３子縄層被覆体とを有している第３子縄層をさらに備え、
   上記第２子縄層は、その外周に被覆されている樹脂製の第２子縄層被覆体をさらに有し、
   上記芯子縄及び上記第３子縄の撚り方向と上記第１子縄及び上記第２子縄の撚り方向とが互いに逆向きである請求項１記載のエレベータ用ロープ。
7. 互いに撚り合わされている複数本の鋼製の素線を含み、互いに撚り合わされている複数本の子縄を有するロープ本体、
   上記ロープ本体の外周に被覆されている樹脂製の被覆体
   を備え、上記被覆体は、内層と、上記内層の外周に被覆されている外層とを有しており、上記内層の摩擦係数は、上記外層の摩擦係数よりも高くなっているエレベータ用ロープ。
8. 上記内層の摩擦係数は、上記外層の摩擦係数に対して２０％以上高くなっている請求項７記載のエレベータ用ロープ。
9. 上記内層の色は上記外層の色と異なっている請求項７記載のエレベータ用ロープ。

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