JP4892154B2 - 平形可撓性引張部材のための終端装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、エレベータシステムに関し、特に、可撓性平形引張部材を終端するための様々な実施例に関する。
【０００２】
【背景技術】
一般的な牽引式エレベータシステムは、かご、つりあいおもり、かごとつりあいおもりとを連結させている２本以上の引張部材（終端装置は、かごおよびつりあいおもりとの連結点において引張部材の各端部に用いられる）、引張部材を移動させる牽引滑車、および牽引滑車を回転させる機械室を備えている。第２のタイプの一般的なエレベータローピングシステムは、２：１ローピングシステムとして周知のものであり、このようなシステムにおいては、ロープが、つりあいおもりおよびかごではなく、終端部ヒッチにおいて終端されている。引張部材は、通常、鋼製ワイヤが重ねられるかもしくは撚られたものからなり、このような引張部材は、圧縮式終端装置および収容式終端装置（potted terminations）といった手段によって容易にかつ確実に終端させることが可能である。
【０００３】
直径が大きい鋼製引張部材（一般的なエレベータ用鋼製引張部材）のための圧縮式終端装置は、極めて効果的でかつ信頼性が高い。このような終端装置によると、悪い結果を発生させることなく、適度に広範囲の圧力を加えることができる。加えられる圧力が、引張部材を拘束するための圧力しきい値を幾らか上回ると、このような終端が効果的に行われる。
【０００４】
クランプ式終端装置および既存のくさび式終端装置は、可撓性平形引張部材のために利用されており、確実な終端を行うのに適している。しかし、これらの終端装置は、高価であるとともに、荷重が加えられた後での分解が困難である。クランプ型終端装置に要するコストは、必要な個々の構成要素の数およびこれらを取り付けるのに要する時間によって決まる。既存のくさび型終端装置は、クランプ型終端装置よりも製造コストが低く、かつ取り付けに要する時間が少ないが、それでも、この産業において望まれるよりも高コストである。例えば不注意でくさびが潤滑されてしまった場合に、くさびの摩擦係数が、引張部材の移動を防止するのに必要な値を下回らないようにするために、表面にテクスチャー構造を設ける必要があるためである。さらに、既存のくさび型終端装置は、平形引張部材とともに利用される場合に、荷重が加えられた後で保守整備のために分解することが困難になる傾向がある。従って、当該技術分野においては、コストの点で有利であり、組み立ておよび分解が容易でかつこれらに時間を要さない終端装置が必要とされている。
【０００５】
【発明の開示】
従来技術の上述した欠点は、本発明の終端装置によって解消もしくは軽減される。本発明の終端装置は、単一くさび形装置であり、このような装置においては、くさび形部材が、一方の側ではソケットの荷重側により、他方の側では前記ソケットに取り付けられた２つのピンにより、正位置に維持されるようになっている。これらのピンのうちの一方は、固定されており、他方は取外し可能とされている。このような装置は、くさび形部材がソケット内に下方に押し込まれることによりソケットとくさび形部材との間に挿入されている引張部材に圧縮力を加える他の単一くさび形終端装置と同様に機能する。しかし、本発明の装置は、必要な材料および高さを減少させながら引張部材を確実に終端させ、所望の位置で平形ロープを把持し（把持機能が高い）、かつ装置の組立ておよび分解を容易とする点で、大きく異なる。上述したように、従来技術のくさび形装置は、組み立ては容易であるが、分解が困難である。本発明の装置に取外し可能なピンの構成が用いられていることによって、引張部材の被覆のクリープを懸念することなく、くさび形部材の取外しを容易とすることができる。取外し可能なピンが取り付けられた状態では、このピンによりくさび形部材が確実に支持され、このピンが取り外された状態では、ソケットからのくさび形部材の取り外しが容易となるように、このピンが配置される。
【０００６】
本発明の他の実施例によると、引張部材への「把持」作用は、終端装置の非荷重側における突出部つまりバンプによって得られる。このような「バンプ」によって、引張部材が把持され、これによって、強い把持力が得られる。さらに、バンプの位置に起因して、終端装置の荷重側で生じる垂直荷重が再分散され、これによって、圧縮力が、引張力が小さい位置へとシフトされるようになっている。
【０００７】
本発明の終端装置の他の実施例によると、引張部材を終端させるのに、レバーの概念が用いられる。このような実施例においては、くさび形部材といった付加的な部材が不要である。このようなレバーの実施例によると、引張部材を装置に挿入するだけで、引張部材に荷重が加えられる。荷重によって装置の一端が引き下げられると、装置の他端において圧縮力が引張部材に加わる。このような概念は、主に、低オーバーヘッドの用途に適用できるが、当然、いかなる用途にも適用できる。
【０００８】
本発明のさらに他の実施例によると、回転型終端装置が開示されている。このような装置は、大きな摩擦表面領域を有し、これによって、引張部材における引張り応力が取り除かれる。さらに前記装置の、摩擦表面領域を有する構成要素は回転可能となっており、これによって、引張部材の切断端部が、装置の第２の構成要素に対して押し付けられることによりクランピング力つまり圧縮力が得られる。
【０００９】
【発明を実施するための最良の形態】
図１Ａを参照すると、本発明の引張部材終端装置の相対位置が示されている。明瞭に示すために、エレベータシステム１２は、かご１４、つりあいおもり１６、牽引駆動装置１８および機械室２０を備えたものとして示されている。牽引駆動装置１８は、かご１４とつりあいおもり１６とを連結している引張部材２２を備えており、この引張部材２２は、滑車２４により駆動されるようになっている。代わりの実施例として、図１Ｂに、２：１ローピングシステムが示されている。このようなシステムの主な構成要素は、かご１５およびつりあいおもり１７であり、これらは、遊び車２１および牽引滑車１９を通る引張部材２２により連結されている。このようなシステムは、通常、つり合ライン（compensation line）２５およびつり合車（compensation sheave）２３によって補償されるようになっている。このような構成の引張部材は、終端ヒッチ２９に連結されている。引張部材２２の両端部（すなわちかご側端部２６およびつりあいおもり側端部２８、２：１ローピングの実施例においては２つの終端ヒッチ２９）を、終端させる必要がある。本発明は、可撓性平形引張部材のこれらの両方の端部に関する。本願で扱われるタイプの引張部材の例として、１９９８年２月２６日に出願された「エレベータ用引張部材」という名称の米国特許出願０９／０３１，１０８号、および１９９８年１２月２２日に出願された「エレベータ用引張部材」という名称の米国特許出願０９／２１８９９０号に開示されたものが挙げられる。これらは、全体に亘ってこの点を開示している。図示されたエレベータシステムは、本発明の装置の位置を示すために、単に例として示されたものである。
【００１０】
図２を参照すると、終端装置３０の部分拡大斜視図が示されている。当業者であれば、本発明のソケット３２の寸法を認識することができるだろう。ソケット３２によって、好ましくは３つのピンおよびくさび形部材が支持され、これによって、引張部材が終端されている。この図の頂部において、ソケット３２は、ピン３５およびボルト３７（図５）を支持するためのピンマウント３４を備えており、このピンマウント３４は、通常、終端ヒッチ２９（図１Ｂ）もしくはかごおよびつりあいおもり（図１Ａ）に取り付けられる。さらに、ソケット３２は、固定ピン３８（取り外し可能とすることもできる）を支持するための固定ピンマウント３６と、取り外し可能なピン４２を支持するための取り外し可能なピンマウント４０と、を備えている。平形引張部材２２とともにソケット３２内に挿入されるくさび形部材４４に対するピン４２，３８の位置によって、くさび形部材４４がソケット３２に押し付けられることにより引張部材２２に加わる垂直圧力の分布が制御される。このことは、本発明には重要であり、この産業に利点をもたらす。終端された引張部材における全応力は、引張部材２２に加わる荷重により生じる引張り応力と、くさび形部材もしくは他のクランピング装置により生じる垂直圧縮応力と、が結合したものであるためである。引張部材における引張り応力は、引張部材２２が終端装置３０に挿入される部分で最大となる。装置３０の荷重側５４における、くさび形部材４４とソケット３２との間の摩擦に起因して、引張部材２２における引張り応力は、引張部材２２が終端装置内に挿入されるに従って減少する。従って、吊り下げられているエレベータかごもしくはつりあいおもり（図示せず）により引張部材２２に加わる荷重に起因して引張部材２２に最初に存在していた引張り応力の大部分は、引張部材２２がくさび形部材４４の円形部分４６に到達するまでに、摩擦により取り除かれる。垂直な圧縮応力を入口４８から終端装置３０へと分散させることによって、部材の全応力が減少し、これによって、再ローピング工程を行う頻度を低くすることができる。
【００１１】
引張部材２２における垂直な圧縮応力は、くさび形部材４４の寸法および角度と位置決めピン３８，４２との組み合わせにより調整される。本発明の好適な配置は、引張り応力が大きい領域では圧縮応力が小さくなり、引張部材２２における引張り応力が小さい領域に圧縮力がシフトされるようなものである。より具体的には、ソケット３２の開口部においてくさび形部材４４により引張部材２２に加わる圧縮力が小さくなるように、ピン３８を配置すべきである。くさび形部材４４における高位置５０においてくさび形部材４４により引張部材２２に加わる圧縮力がソケット３２の入口４８近傍よりも大きくなるように、ピン４２が配置される。位置５２の近傍においてくさび形部材４４が図３における左側に僅かに移動し、これによって、入口４８において、引張部材２２への荷重（圧縮力）が軽減されてソケット３２側に加わるように、ピン３８が配置される。当業者であれば、ピンの位置およびくさび形部材４４の角度が互いに協働して、圧縮力が分散されることは理解できるであろう。さらに、図３に示されているように、装置３０の様々な構成要素への引張部材２２の巻き付けパターンもまた、圧縮応力を領域５０に付勢させる際の１つの要素となる。
【００１２】
図３を参照すると、引張部材２２が、入口４８からソケット３２に挿入され、摩擦力および圧縮力によりソケット３２／くさび形部材４４の荷重側５４に固定されている。このような配置によって、エレベータかごの荷重により引張部材２２に生じる引張り応力の大部分が、引張部材２２から取り除かれる。好ましくは、引張部材２２における引張り応力の約５０％が、この部分で取り除かれる（摩擦係数を約０．２５と仮定した場合）。引張部材２２は、くさび形部材４４の湾曲部分４６に亘って延びる。湾曲部分４６においては、より大きな摩擦力を加えることが可能であるが、圧縮力は加えることができない。この部分では、引張部材２２における残りの引張り応力の約６０％以上が取り除かれる。くさび形部材４４から第２平坦面５６へと挿入されると、引張り応力の残部が引張部材２２から取り除かれる。さらに、図面からわかるように、平坦面５６の領域で引張部材に加わる圧縮力およびピン４２およびピン３８による付加的な「把持（pinching）」力もまた存在する。このような把持力によっても、引張部材２２が終端装置３０内に固定される。把持プロファイルは、湾曲部分４６より後に配置されるべきである。このような位置では、ロープにおける引張力が、摩擦および圧縮により低減されているためであり、このようにすることによって、局部的に大きな圧縮力が加えられる領域において破損の危険性を取り除くことが可能となる。引張部材２２は、ピン３８の周りに巻き付けられ、続いて、ピン４２とくさび形部材４４との間に通されることによって、終端される。引張部材２２の１本分の幅がピン３８とくさび形部材４４との間に配置されるのに対して、引張部材２２の２本分の厚さがピン４２とくさび形部材４４との間に配置される。このことは、領域５０において、ピン４２とくさび形部材４４との間およびくさび形部材４４とソケット３２との間で引張部材２２の圧縮力を増大させるのに効果を奏する。さらに、保全用クランプ（security clamp）（図示せず）を引張部材２２の切断端部６０に備えることも可能である。但し、これは不可欠なものではない。
【００１３】
本発明のこのような構成の利点は、ピン４２が確実に取り外し可能なことである。このことは、調整もしくは再ローピング工程の際の分解のために重要である。ピン４２を取り除くことによって、単にくさび形部材４４を僅かに上昇させるだけで、引張部材２２の端部に加わる圧力を解放することができる。この後は、くさび形部材４４を終端装置３０から容易に取り外して、引張部材を解放することができる。装置を分解するのに要する労力および時間が著しく減少されるため、コストが抑えられ、このことは、当該技術分野に利点をもたらす。さらに、終端装置３０は簡単な構成要素からなるため、終端装置３０自体の製造には、多くのコストを要さない。
【００１４】
本発明の第２実施例によると、ソケット７０が、その荷重側７４が終端ヒッチピンホール７６に対して配置されるようにくさび形部材７２を受容するものとして構成される。この実施例においては、、これによって、ピンホール７６が引張部材２２の荷重側の上方に中心付けられるようになっている。これによって、荷重（図示されないエレベータかご）が、ピンホール７６の中心を介して終端ヒッチ（図示せず）から吊り下げられる。従って、このような装置によると、曲げに起因して引張部材２２に付加的な応力が生じることがない。本発明の引張部材の把持力は、ソケット７０の荷重側７４における摩擦力および圧縮力により得られ、さらに、ソケット７０の非荷重側８０における把持機構７８により付加的に得られる。
【００１５】
ソケット７０の荷重側７４の摩擦係数を高くすることが好ましい。必要に応じてもしくは所望により、荷重側７４の内側面のある距離に亘ってテクスチャー型構造を用いて摩擦係数を増大させることによって、ソケット７０の材料自体の摩擦係数を増大させることができる。前記距離は、ある小さな領域からくさび形部材の長さに等しい領域までの範囲とすることができる。荷重側７４は、上述した実施例において、あらゆる点で同様に機能する。
【００１６】
ソケット７０の非荷重側８０においては、くさび形部材７２は、「バンプ」７８かもしくは引張部材２２をくさび形部材７２に押し付けるよう作用する別の隆起状表面形状に押し付けられる。好ましくは、バンプ自体は横方向に延びており、これによって、バンプの頂部が引張部材２２の横方向に亘るようになっている。好ましくは、バンプは半球状（rounded）とされており、これによって、引張部材２２に大きな把持力が加わるようになっている。バンプ７８の位置もまた、ソケット７０の荷重側７４に加わる圧縮力に影響するため、本発明において重要である。バンプ７８を慎重に配置することによって、荷重側７４においてエレベータかご（図示せず）の荷重による引張り応力が小さいある位置へと圧縮力をシフトさせることができる。応力の分散については、既に上述しており、この実施例にも同様に当てはまる。
【００１７】
図７を参照すると、本発明の他の実施例の終端装置が示されている。この実施例は、てこ機構によって、圧縮力を引張部材２２に加えるものである。てこの作用は、支点を介して下部レバー１４０から上部レバー１４４へと加わる。「下方」端部および「上部」という用語は、相対的なものであるため、逆にしても、この装置の摩擦力は変化しない。
【００１８】
好ましくは、下方レバー１４０は、円弧状の（radiused）荷重端部１４８を備えた頂部摩擦面１４６を有する。荷重端部１４８の半径（radius）は、好ましくは、平形引張部材に要求される最小曲げ半径を満たすように選択されている。支点１４２を構成するために、ピン１５０が設けられている。好ましくは、レバー１４４から延びた一対のアーム１５２の間には、十分なスペースが設けられており、これによって、レバー１４０および引張部材２２が受容されるようになっている。さらに、好ましくは、アーム１５２は、レバー１４０の面１４６とレバー１４４の下方面との間に引張部材２２を配置するのに十分なスペースが少なくとも設けられるほど長いものとされている。さらに、ピンホール１５６を引張部材２２の荷重の方向の上方に中心付けられるように開けるための材料を得るために、レバー１４４をレバー１４０よりも長くすることが好ましい。
【００１９】
本発明の他の実施例においては、図８に示されるように、基本的な概念は同じであるが、装置により発生する圧縮力が、この圧縮力の発生する位置に起因して、増大されている。このような実施例は、摩擦面１６４を有する下方レバー１６２を備えている。下方レバー１６２は、その一端が円弧状部分（radius）１６６とされており、その他端に傾斜面１６８を有する。下方レバー１６２の長さに対する所定の位置に、ピボットピン１７０が配置されている。ピン１７０の適切な位置は、計算により求められ、これについては以下で述べる。好ましくは、上方レバー１７２は、その一端において下方レバー１６２よりも長くされており、これによって、ピンホール１７４を設けるための材料が設けられている。レバー１７２の、ピンホール１７４とは反対側の端部には、傾斜部分１７６が設けられており、この傾斜部分１７６は、傾斜接触面１７８を備えている。好ましくは、上部レバー１６２と下部レバー１７２とが互いに平行な位置関係にある状態で、接触面１７８が傾斜面１６８に対してほぼ平行となる。好ましくは、アーム１８０（一方のみ図示）は、水平面の間ではなく面１６８，１７８間でロープが圧縮されるようにするのに十分なスペースがレバー１７２，１６２間に設けられるほど長くされている。
【００２０】
この実施例において、引張部材２２は、図における右方から左方へと挿入される。引張部材２２に加えられる荷重（図示されていないエレベータかご）により、レバー１６２の右側が引き下げられることによって、レバー１６２の左側がレバー１７２の面に接触し、これによって、終端装置が作用する。面１６８，１７８間において引張部材に加わるこのようなクランプ力つまり圧縮力は、式ＦＮ＝Ｆ・Ｒ／（Ｓ・ｓｉｎα）により示される。この式において、Ｆは引張部材２２に加わる荷重である。
【００２１】
Ｒは、荷重Ｆの中心と旋回点１７０との間の距離である。
【００２２】
Ｓは、図８に示されているように、旋回点１７０とクランプ力ＦＮの所望の位置との間の距離である。
【００２３】
このような実施例によると、例により示すことが可能なように、機械的拡大率が増大されている。後者の実施例において機械的拡大率が３である場合、この実施例において角度α＝２０度である場合には、傾斜面により得られる機械的拡大率は８．８になる。従って、このような実施例によれば、この装置を著しく複雑にすることなく、著しく改善することができる。
【００２４】
本発明の他の類似した実施例によると、図９に示されているように、湾曲した接触面により摩擦力をさらに得ることによって、終端装置１９０が、上述した２つの類似した終端装置よりも短く構成されている。この装置においては、図７および図８の実施例よりも、旋回機構に加わる荷重が小さくなる。このような実施例において、上部レバー１９２の下方面に波形接触面１９４が設けられており、この接触面１９４が、下部レバー１９８の波形接触面１９６と隣接するようになっている。これらの波形接触面によって摩擦特性が改善され、これによって、引張部材２２から引張り応力が取り除かれる。このように、下部レバー１９８のピボットピン２００に加わるてこの作用を軽減させることによって、装置１９０の全長を小さくすることができるため、コストが低くなる。上部レバー１９２には、ピンホール２０２が設けられており、これによって、装置１９０が終端ヒッチ（図示せず）に固定されるようになっている。
【００２５】
図１０〜１２を参照すると、本発明の他の実施例の終端装置が示されている。この装置２１０は、カム２１４における実質的な摩擦面２１２と、カム２１４とソケット２１８との間の引張部材２２の切断端部２１６へのクランピング作用と、に加えて、回転を用いたものである。
【００２６】
カム２１４は、複雑な雲形定規型構成を有し、ソケット２１８のボス２２４を受容するための孔２２２を備えている。設けられた孔は、好ましくは、カム２１４の中心からずれている。孔２２２の位置は、ｒ１とｒ２との比率を明確にすることによって、示される。カム２１４は、ボス２２４を中心に回転可能となっており、これによって、カム拡張部２２６がソケット２１８のノブ２２８（接触領域）と圧縮接触するようになっている。引張部材２２の切断端部２１６は、カム拡張部２２６とノブ２２８との間を通るため、引張部材２２に加わっている荷重によりカム２１４が回転させられると、圧縮力を受ける。
【００２７】
引張部材２２を拘束する力は、Ｆ２として規定される。Ｆ２＝Ｋ_fric×Ｆ_normであり、ここで、Ｆ_norm＝Ｆ１×（Ｒ１／Ｒ２）／Ｔａｎ ａである。
【００２８】
Ｒ１およびＲ２は、図１０に示されるような距離であり、角度ａは、カムがボス２２４を中心に回転している状態での、接触点における、ノブ面とカム拡張部２２６の移動の軌道との間の角度である。
【００２９】
好適な実施例について図示および記載が行われたが、本発明の主旨および範囲から逸脱することなく、様々な変更や置き換えを行うことも可能である。従って、本発明は、単に例示的に記載されたにすぎず、これらの例に制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】 １：１エレベータシステムの斜視図。
【図１Ｂ】 ２：１エレベータシステムの斜視図
【図２】 本発明の第１実施例の部分拡大斜視図。
【図３】 本発明の第１実施例の部分拡大斜視図
【図４】 同発明の上面図。
【図５】 本発明の第１実施例の部分前面図。
【図６】 本発明の第２実施例の概略的断面図。
【図７】 引張部材に圧縮力を加えるためにてこの作用を用いた、本発明の第３実施例の概略的側面図。
【図８】 圧縮領域が増大および改善されていること以外は図７の実施例と同様な第４実施例の概略的側面図。
【図９】 てこ点の前における摩擦力が増大された、本発明の第５実施例の概略的側面図。
【図１０】 本発明の第６実施例の概略的側面図。
【図１１】 図１０の実施例の範囲線１１−１１内における一部を示す拡大図。
【図１２】 図１０の線１２−１２に沿って図１０の発明を示す断面図。

Claims (6)

1. エレベータかごの引張部材の終端装置であって、
   引張部材を挿入することが可能な入口、および摩擦面を有する荷重側を備えたソケットを備えており、前記摩擦面は、前記ソケットの入口から離れた領域を備えており、さらに、前記終端装置は、前記ソケットと係合可能なくさび形部材を備えており、前記引張部材のある長さの部分が、前記くさび形部材と前記ソケットの前記荷重側との間に配置されるようになっているものにおいて、
   前記くさび形部材が前記ソケットと係合しかつ前記引張部材に引張力が加わった状態で、くさび位置制御装置によって、前記くさび形部材が付勢されるようになっており、これによって、前記引張部材がある荷重分布で前記くさび形部材と前記ソケットの前記荷重側との間で圧縮され、この圧縮力は、前記ソケットの前記入口の領域よりも、前記摩擦面の前記の入口から離れた領域において大きくなるように、前記ソケットの摩擦面にわたって不均一に分散され、
   前記くさび位置制御装置は、前記ソケットに取り付けられた取り外し可能なピンであることを特徴とする終端装置。
2. 前記摩擦面が前記ソケットの前記荷重側におけるある距離に亘って延びており、前記距離が、圧縮力を発生させる前記くさび形部材のある距離に等しいことを特徴とする請求項１記載の終端装置。
3. 前記摩擦面の摩擦係数が１．０であることを特徴とする請求項２記載の終端装置。
4. 引張部材が前記終端装置に挿入された状態で、前記ピンによって、前記引張部材の一部が把持されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の終端装置。
5. 前記くさび形部材が、工業規格に準じたくさび形部材であることを特徴とする請求項１記載の終端装置。
6. 前記くさび形部材および前記ソケットが協働して、前記終端装置に挿入された前記引張部材に摩擦力および圧縮力を加えることを特徴とする請求項１記載の終端装置。

Images