JP4748832B2 - ロープ綱車によって駆動される合成繊維ロープ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１のプリアンブルに記載のロープ綱車（シーブ）によって駆動される、芳香族ポリアミドで作られていることが好ましい合繊繊維ロープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特にエレベータ、クレーン構造物、および露天採鉱による資材運搬技術において、移動ロープは機械装置の重要な構成要素であり、激しい使用の対象となるものである。特に複雑な態様は、たとえばエレベータ構造物において使用するときに駆動されるロープの負荷である。
【０００３】
従来のエレベータ設備では、エレベータ昇降路を移動するケージのケージ吊り索（スリング）と、釣合いおもりが、いくつかの鋼製撚りロープによって互いに連結されている。ケージと釣合いおもりとを昇降させるために、ロープは駆動モータによって駆動される牽引（駆動）綱車の上を走行する。駆動トルクは常に巻き角にあるロープ部分に摩擦によって伝達される。この個所において、ロープは引張り応力、曲げ応力、圧縮応力、および捩り応力を受ける。ロープ綱車上の曲げによって生ずる相対移動がロープ構造内に摩擦を引き起こし、潤滑剤の濃度に応じてロープの摩耗に悪影響を及ぼす。ロープの構造、曲げ半径、溝の断面、およびロープの安全率に応じて、一次および二次応力はロープの状態に対してマイナスの作用を及ぼす。
【０００４】
エレベータ設備ならびに強度要件に関して、エネルギーを考慮すると、質量をできるだけ小さくするという要求につながる。たとえば高延伸分子鎖を有する芳香族ポリアミドまたはアラミドの高張力合成繊維ロープは、これらの要件を鋼索（スチールロープ）よりもうまく満たす。
【０００５】
同じ断面積と同じ巻上げ能力を有する従来の鋼索と比較して、アラミド繊維で製造されたロープのロープ比重量は４分の１〜５分の１しかない。鋼とは異なって、分子鎖が均一に整列しているので、アラミド繊維はこの長手方向の負荷（荷重支持）能力に対して実質的により低い横強度を有する。
【０００６】
この理由で、アラミド繊維が牽引綱車の上を通過するときにアラミド繊維が受ける横応力を最小限にするために、たとえばＥＰ０６７２７８１Ａ１は、駆動ロープとして使用するために適当な平行撚りのアラミド繊維撚りロープを提案している。これによって知られるようになったアラミドロープは、有効寿命、高い耐摩耗性、および逆曲げ応力下における疲れ強さに関して非常に満足な値を提供するが、平行撚りアラミドロープによる不利な条件の下では、ロープ構造の本来の釣合いには恒久的な障害となるロープの部分的なほどけ（巻戻し）が起こる可能性がある。このようなほどけは、第１に、ロープの負荷に応じてロープのほどけを発生させるロープ縦軸の周りの内部トルクから、また第２に、たとえばローププーリ上の整列から逸れて走行するロープによって、外部的に生ずるロープのずれから結果的に生ずるものである。この場合には、溝の側面におけるロープの引きずりが、ロープの構造をさらに変化させる。ほどけは、転がり方向に応じて一方向または他の方向に恒久的に変位するストランドの被覆層に過度の長さを生じる。このような出来事は、アラミドロープの機能性を恒久的に害する可能性があるので望ましくない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、知られている合成繊維ロープの欠点を回避して、捩れに対して中立（ニユートラル）である構造を有する合成繊維ロープを提案することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴を有する駆動ロープによって達成される。従属請求項は、請求項１の特徴によって規定された本発明の得策で有利なさらなる発展形および／または実施形態を含む。
【０００９】
本発明によるツインロープでは、両アラミドロープの上に形成されたロープ外装（シース）がトルク中立器として作用する。各アラミドロープは同一のロープ構造を有することが好ましいが、これらの撚りの方向は互いに鏡像、すなわち一方のロープは右撚りであり、他方のロープは左撚りである。これは、長手（縦）方向ロープ軸周りの反対のトルクが張力下で発生し、ロープ綱車の上を通るときにトルク中立器によって互いに相殺されるので、負荷の下における右撚りアラミドロープと左撚りアラミドロープから生ずるトルクの合計はゼロであることを保証する。ロープが牽引綱車の上を通るときのロープに作用する外部トルクは、外装されたツインロープの外部輪郭によって中立化（無効化）される。ロープの以前の丸形状はここではほぼ楕円形であり、アラミドロープはその幅が高さの２倍であることが好ましい。
【００１０】
各々ツインロープのロープ構造は、結果としてトルクの合計の中立を生じるツインロープ全体としての機能が与えられる場合には、互いに異なってもよい。
【００１１】
平行撚りストランドの有効寿命は、たとえば平行撚りで撚られた２つの層の場合に、一方のストランド層におけるストランドの繊維の撚り方向が、他方のストランド層におけるストランドの繊維の撚り方向と逆である場合には、長くすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明を、図面に示す例示的な実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１によれば、昇降路１を移動するケージ２は、本発明によるアラミド繊維の数本の、この図では３本の耐力（荷重支持）ツインロープ３から吊るされており、これらのツインロープは駆動モータ４に連結された牽引綱車５の上を通っている。ケージ２の上にはロープ端連結部６があり、これにツインロープ３が一端で締結されている。各ツインロープ３の他端もまた、やはり昇降路１の中を移動する釣合いおもり７に同じ方法で締結されている。補償ロープ９が一端でケージ２の下側に同様な方法で取り付けられており、この下側から補償ロープ９は、昇降路の床１０の上に位置してケージ床への取付け点の直下に整列する片寄せプーリ１１の上を通って、またやはり昇降路の床１０の上に位置して釣合いおもり７に整列する隣接した片寄せプーリ１２の上を通って、釣合いおもり７の下側に導かれて、ここに連結されている。ケージ２と釣合いおもり７の間の全長にわたって、補償ロープ９は重量によって、または図示するようにプーリ１２によって張力下に維持されている。ここでは、昇降路の壁に留められた引張りばね１３が片寄せプーリ１２を昇降路の壁の方向に引っ張っており、これによって補償ロープ９における張力を維持している。引張りばねの代わりに、片寄せプーリは、張力を補償ロープに加えるために適当なリンク装置を備えることができる。
【００１４】
図１に示すエレベータ設備に対比して、ロープ比重量を軽くしたアラミド繊維のツインロープを使用するので、補償ロープの本数を減らすことができ、または補償ロープさえもう必要としない。これによって、従来の鋼索と比較して同一の寸法を有するアラミドロープについて、さらに高い最大昇降高さおよび／またはより大きな最大許容荷重が可能になる。
【００１５】
牽引綱車５は互いに近接して設けられた３つのダブル溝８を有し、各ダブル溝は後で説明するように本発明によるツインロープ３、３’のための溝である。これまで、エレベータ構造物における牽引綱車は通常２〜１２個の溝を有していたので、本発明によるツインロープ３を使用すると、牽引綱車は１〜６個のダブル溝８を備えることができる。
【００１６】
図１に示す牽引駆動エレベータのレイアウトの代わりに、駆動部４、５を昇降路の床１０の上、またはケージ２と釣合いおもり７の下になるエレベータ昇降路１の下部における昇降路壁上のいずれかに設置することができる。それから各方向変換プーリ１１、１２（またはただ１つの方向変換プーリ）が昇降路の上端部に固定される。補償ロープ９は本質的に負荷機能を受け持ち、本発明によるツインロープ３はケージ２と釣合いおもり７の昇降を受け持つ。
【００１７】
図２はツインロープ３を詳細に示す図である。ツインロープ３は、互いにある距離をおいて平行に配置された２本の合成繊維ロープ１４、１５でできており、これらの合成繊維ロープは互いの位置関係に固定され、特にロープ外装１７によって捩れが防止され、ロープ外装１７は両ロープを囲み、両ロープを組み合わせて本発明によるツインロープ３にしている。ロープ１４、１５は、ロープストランドの二段重ねによって製造された撚りロープであり、第２の段階ではロープストランド２０、２１、２２、２３、２４の２つの層２５、２６、２７、２８が互いに撚られる。本発明によれば、２本の合成繊維ロープ１４、１５は撚り方向Ｓ、Ｚの点で異なっており、Ｓは左撚りを示し、Ｚは右撚りを示す。
【００１８】
ロープ１４の中では、撚りＳのアラミド繊維のロープ糸（ヤーン）が共に撚られて撚りＺのストランド２２、２４になっている。第１のストランド層２６では、撚りＺの５本のこのようなストランド２２がコアストランド２０の周りに撚りＳで撚られている。これらの５本のストランド２２に平行に、撚りＺの直径の大きな５本のストランド２４が撚られて、第２のストランド層２８を形成している。これらは共に撚られた二層ストランドロープ、すなわち撚りＳのロープ１４を形成する。
【００１９】
ロープ１５の構造も、撚り方向Ｓ、Ｚが逆であることを除いてはロープ１４の構造と同じである。したがってロープ１５では、撚りＺの合成繊維ロープ糸が撚られて、撚りＳのストランド２１、２３になっている。これらの撚りＳのストランド２１、２３は２つの層２５、２７に撚られ、撚りＺのロープ１５となる。
【００２０】
ストランド２７の第２の層では、直径の大きなストランド２３は、これらを支える第１のストランド層２５のへこみの中にあり、５本のストランド２１はこれらを支える第１のストランド層２５の最も高い点にあり、これによって直径の大きな隣接するストランド２３の間の隙間を埋める。この方法で、二層平行撚りロープ１４、１５はほとんど円筒形の外部輪郭を得る。
【００２１】
ストランド２１、２３、２２、２４は、繊維とストランドの撚り長さの間で釣り合った関係によって共に撚られているので、アラミド繊維糸を、これらが属する層２５、２７、２６、２８のストランド２１、２３、２２、２４と同じか、または図２に示す実施形態のように逆の撚り方向に撚ることができる。同じ撚り方向によって、無負荷状態におけるツインロープ３、３’の撚りのさらにすぐれた結合が達成される。第１のストランド層２５、２６におけるロープ糸の撚り方向が、第２のストランド層２７、２８のストランド２１、２３における糸の撚り方向と逆になるように選ばれる場合、または逆の場合も、有効寿命の向上を達成することができる。
【００２２】
撚り方向ＳとＺ、すなわち、各ストランド２１、２２、２３、２４におけるロープ糸のアラミド繊維と、ロープ１４、１５、１４’、１５’におけるストランド２１、２２、２３、２４とのねじれのらせん方向は、撚りＳによってロープ糸および／またはストランド２２、２４がすべて、らせん状に横たわって文字Ｓの中央部分をたどるように共に一方向に横たわることで規定されるので、「Ｓ撚り」と呼ぶ。撚りＺによる撚りに関しては状況が逆であり、この場合、共に撚られるエレメント２１、２３もすべて、文字Ｚの中央部分の方向に互いに均一でらせん状に横たわり、したがってこの撚りは「Ｚ撚り」と呼ばれる。
【００２３】
上に既に述べたように、ツインロープ３、３’のために使用されるストランド２０、２１、２２、２３、２４、３５、３６、３７は、アラミド繊維糸から撚られている。繊維を保護するために、各個別のアラミド繊維糸およびストランド２０、２１、２２、２３、２４、３５、３６、３７自体も、含浸物質たとえばポリウレタン、ポリオレフィン、またはポリ塩化ビニルによって処理される。所望の逆曲げ性能に応じて、含浸比率を１０〜６０％の間にすることができる。
【００２４】
ロープ１４、１５の外周全体は、たとえばゴム、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、またはポリアミドなどのプラスチック材料のロープ外装１７によって囲まれている。どの種類でもよいが弾性変形可能な材料がロープ１４、１５’の上に吹き付けまたは押し出され、それからロープの上に圧縮される。こうして、ロープ外装材料は外側から外周上のストランド２２、２４間のあらゆる隙間に入り、これらの隙間全部を満たす。これによって形成されたロープ外装１７のロープ１４、１５への接合は、ロープ１４、１５のストランド２２、２４とロープ外装１７の間でわずかな相対移動しか起こらないほど強く、その上、本発明によって両ロープ１４、１５を覆って形成された単体ロープ外装１７は、２本の普通撚りロープ１４、１５間の隙間を橋渡しする連結ウェブ１８として役立ち、この連結ウェブ１８はトルクブリッジとして作用し、ツインロープ３が縦方向に負荷を受けるときに生ずるロープ構造に起因するロープ１４、１５の反対方向のトルクを相互に消去し、これによって結果的に、本発明によるツインロープ３の断面全体にわたってトルクを右撚りストランド全部の合計と左撚りストランド全部の合計との間で中立化する。
【００２５】
ツインロープ３のロープ外装１７の外部輪郭は亜鈴（ダンベル）の形状を有し、この形状によってより良好な力の伝達と、０．１８より大きな値を有する一定の摩擦係数と、溝の側面による支持効果とをもたらし、有効寿命をさらに向上させる。ツインロープはまた、円筒形、楕円形、凹形、矩形、またはくさび形の溝の上で使用することができる。ツインロープ３０の外部輪郭はこの目的に対応するようになされている。たとえば、ロープの長さに沿って形成されたリブが、ロープ牽引綱車上でツインロープが正確に真の走行をするように溝の相補形状と共に作用する。
【００２６】
図３に示す第２の例示的実施形態では、ツインロープ３０は、逆の撚り方向Ｓ、Ｚに撚られた２本のロープ３１、３２から構成され、これらのロープはある距離をおいて、また回転しないように共通のロープ外装３３によって互いに平行に固定されている。ロープ３１、３２の撚り方向Ｓ、Ｚが異なる方向であることを除いて、ツインロープ３０はロープ３３の縦軸に関して対称に構成されている。
【００２７】
各々ロープ３１、３２は、異なる直径を有する３グループのストランド３５、３６、３７からなる。ツインロープ３０のすべてのストランド３５、３６、３７における糸の番手は同じであり、作ろうとするロープ３１、３２の所望の直径に依存する。この例示的実施形態のロープ３１では、撚りＺの３本のストランド３５が撚られて、撚りＳのロープコアになっている。このロープコアの周りに、３本のさらなるストランド３６が平行撚りで撚られ、ロープコアの外側輪郭に密接して横たわっている。最後に、ロープ３１の外周上に共に撚られているストランド３５、３６間の隙間は、第３のグループのストランド３７によって満たされている。これらのストランド３７もまたロープ３１に対して平行かつらせん状に撚られている。ロープ３２の構造は、アラミド糸とストランドが逆の撚り方向Ｓ、Ｚであるという点においてのみ、ロープ３１の構造と異なっている。
【００２８】
この例示的実施形態では、ロープ外装３３は扁平でロープ１４’、１５’をすべての側面で取り巻くように形成され、ツインロープ３０の幅はその厚さよりも実質的に大きい。望みの摩擦係数を生じさせるために、ロープ外装３３を完全に、またはこの場合のように連結ウェブ３８の領域において部分的に適当な材料で被覆する。代替案として、または追加的に、望みの摩擦係数を生じさせるために牽引綱車の溝ライナの材料を適切に選択することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による合成繊維撚りロープによって釣合いおもりに連結されたケージを有するエレベータ設備の概略図である。
【図２】本発明によるツインロープの第１の例示的実施形態の斜視図である。
【図３】本発明の第２の例示的実施形態の断面図である。
【符号の説明】
１ 昇降路
２ ケージ
３、３０ ツインロープ
４ 駆動モータ
５ 牽引綱車
６ ロープ端連結部
７ 釣合いおもり
８ ダブル溝
９ 補償ロープ
１０ 昇降路の床
１１、１２ 片寄せプーリ
１３ 引張りばね
１４ 撚りＳのロープ
１５ 撚りＺのロープ
１６、３４ ロープの縦軸
１７、３３ ロープ外装
１８ 連結ウェブ
１９ ロープ間の距離
２０ コアストランド
２１、２３ ストランド、撚りＳ
２２、２４ ストランド、撚りＺ
２５ 第１のストランド層、撚りＺ
２６ 第１のストランド層、撚りＳ
２７ 第２のストランド層、撚りＺ
２８ 第２のストランド層、撚りＳ
３１、３２ ロープ
３５ ストランド
３６ ストランド、太
３７ ストランド、細

Claims (6)

1. 第１の撚り方向（Ｓ）に撚られ、張力に耐えることのできる合成繊維ストランド（２０、２２、２４、３５、３６、３７）からなる第１の耐力ロープ（１４）、（３１）と、第１のロープ（１４）、（３１）を囲むロープ外装（１７）、（３３）とからなる、ロープ綱車（５）によって駆動される合成繊維ロープであって、
   第１の撚り方向（Ｓ）とは逆の撚り方向（Ｚ）に撚られた第２のロープ（１５、３２）が、第１の撚りロープ（１４）、（３１）に本質的に平行に、ある距離（１９）、（３９）だけ離れて位置付けられ、２本の撚りロープ（１４、１５）、（３１、３２）が、共通のロープ外装（１７）、（３３）によって互いに平行な位置関係で回転しないように固定されており、
   撚りＳの合成繊維が撚られて撚りＳのストランドとなり、撚りＺの合成繊維が撚られて撚りＺのストランドとなっているか、あるいはまた、撚りＳの合成繊維が撚られて撚りＺのストランド（２２、２４）となり、撚りＺの合成繊維が撚られて撚りＳのストランド（２１、２３）となっており、
   撚りＳのストランド（２１、２３）が撚られて撚りＺのロープ（１５、３２）となり、撚りＺのストランド（２２、２４）が撚られて撚りＳのロープ（１４、３１）となっていることを特徴とする合成繊維ロープ。
2. 撚りロープ（１４）、（１５）、（３１）、（３２）が異なる撚り方向（Ｓ）、（Ｚ）を有することを除いて、合成繊維ロープ（３）、（３０）がロープの縦軸（１６）、（３３）の周りに対称に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の合成繊維ロープ。
3. ストランド（２０、２１、２２、２４、３５、３６、３７）が互いに平行に置かれているアラミド繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の合成繊維ロープ。
4. ロープ外装（１７、３３）の断面が扁平である（３３）か、または亜鈴の形状を有する（１７）かのいずれかであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の合成繊維ロープ。
5. ロープ外装（１７、３３）が円筒形、楕円形、凹形、矩形、またはくさび形の断面を有す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ロープ。
6. ロープ外装（１７、３３）が一体に構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の合成繊維ロープ。

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