KR20000047940A - 합성 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치 - Google Patents

합성 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치 Download PDF

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Abstract

스트랜드로 된 합성 섬유 로프(1), 바람직하게는 아라미드 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위해, 하중 지지 섬유 스트랜드(2,3,4,5)의 비틀림적으로 중립인 로프 구조는 그 위치에 기인하여 비틀림이 서로 상쇄되도록 반대 방향으로 함께 놓여진 적어도 2 개의 스트랜드 층(7,14)을 가지므로써 얻어진다. 스트랜드 층(7,14)이 마모 또는 외부 영향에 기인한 고르지 않은 양에 의해 약화되면, 로프(1)가 하중을 받으며 작동적으로 주행할 때, 로프는 길이방향 축선(20)을 중심으로 하여 비틀리기 시작한다. 로프(1)의 비틀림은 여러 가지 측정에 의해 가시화될 수 있다. 한 실시예에 있어서, 로프의 길이를 따른 마크(11)는 로프의 비틀림을 지시하며, 이에 의해 로프의 교체 필요성의 가시적인 확인을 제공하는데 사용된다.

Description

합성 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치{DEVICE FOR IDENTIFICATION OF NEED TO REPLACE SYNTHETIC FIBER ROPES}
본 발명은 청구항 1 의 전제부에 따라서, 합성 섬유 바람직하게는 방향족 폴리아미드로 구성된 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치에 관한 것이다.
EP 0 731 209 A1호에는 스트랜드로 된 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치가 공지되어 있다. 스트랜드로 된 로프는 여러 층의 고장력 합성 섬유로 이루어지며, 이 층들은 서로 겹쳐지며 견고하게 결합하는 로프 피복에 의해 둘러싸여진다. 최대로 허용가능한 내부 로프 마모를 가능한 확인하기 위해, 로프의 사출성형된 피복은 동축적으로 배열된 상태의 상이한 색들을 가진다. 로프 피복은 힘의 차이에 기인하여 견인 도르레상에서 발생하는 슬립의 결과로서 로프의 구동 또는 피구동 로프상에 발생하는 연삭 마모를 나타낸다. 실험값은 로프의 내부에서의 마모의 상태에 대해, 견인 도르레에 형성된 로프의 주행 표면을 참고하여, 피복의 연삭 마모를 연관시키는데 사용된다. 따라서, 밑에 놓인 색이 보이자마자, 이것은 로프의 내부가 최대허용한계까지 마모되었으며, 로프가 특정되게 남아있는 주기의 시간내에 교체되어야 함을 나타낸다.
지금까지 설명된 합성 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치로, 로프의 상태가 로프의 피복의 간단한 가시적인 검사에 의해 용이하게 평가될 수 있다. 그러나, 이러한 간접적인 방식으로 얻어진 지시값은 실험값에 따르며; 이것은 로프의 정확한 내부 상태에 관한 설명을 허용하지 않는다. 예를 들어, 조기의 재료 피로, 단기 과부하 또는 외부 영향에 기인한 로프 마모는 고려되지 않는다.
본 발명에 기초가 되는 문제점은 마모의 진정한 상태를 신뢰성있게 나타내는, 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치를 제안하는데 있다.
도 1 은 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 본 발명에 따른 장치의 제 1 실시예의 사시도;
도 2 는 도 1 에 도시된 실시예의 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 로프 3,4,5 : 스트랜드
7 : 층 9 : 내부피복(intersheath)
11 : 지시 장치 14 : 층
20 : 길이방향 축선
이 문제에 대한 해결안으로서, 처음에 언급된 장치는 독립항 1 의 특징부에 있는 특징에 의해 더 발전되어 왔다.
본질적으로, 본 발명은 외측으로 중립인 비틀림 특성을 가진 로프 구조물로 이루어지며, 이 구조물의 개별 스트랜드 층들 사이의 반작용 토크비는 로프가 불안정한 비틀림 평형의 위치를 차지하도록 보장한다. 서로 반대하여 작용하는, 로프에서의 토크사이의 관계는 연삭 마모 또는 다른 영향에 의한 스트랜드 층들의 약화가 내부 비틀림 평형을 방해하는 방식으로 설정되어서, 마모된 로프가 작동동안 하중을 받을때 이 로프는 변경된 토크 상태에 대응하는 새로운 평형 위치를 차지할 때까지 그 길이방향 축선을 중심으로 하여 비틀린다. 따라서, 로프의 비틀림은 로프 내부에서의 마모의 정도를 나타내며, 이것은 파손 강도의 손실과 같은 로프의 특정 특성의 변화를 초래한다. 대응적으로, 로프 구조의 변화는 적절한 장치에 의해 검출되어 로프의 교체 필요성의 정보로서 간주되며, 심지어 로프의 단순한 뒤틀림이라도 로프 마모의 허용불가능한 양을 가리키는 지시자가 된다.
이것은 본 발명에 따라 특정된 방식으로 간단히 놓여지므로써 어떠한 경우에나 존재하는 하중 지지 합성 스트랜드가, 마모에 기인한 로프의 하중 지지 구조의 약화가 일정하게 정의가능한 양을 초과하자마자, 로프의 비틀림으로서 어떠한 타입의 로프의 마모도 매우 간단히 지시할 수 있는 장점을 성취할 수 있게 한다. 로프의 비틀림 및 이로 인한 로프의 교체 필요성은 고가의 부가적인 장치없이 검출될 수 있다. 특히, 기준 마크를 사용하므로써, 로프의 상태를 가시적으로 검사할 수 있게 된다.
본 발명의 다른 개량에 있어서, 반대 방향으로 놓여 있는 인접한 동심의 스트랜드 층들 사이에는 마찰을 감소시키기 위한 내부피복이 있다. 이것은 재료의 선택과 내부피복의 치수가 스트랜드 층들의 서로간의 방사상 거리 및 이로 인한 비틀림 평형을 결정하는데 사용될 수 있는 장점을 가지게 된다. 더욱이, 내부피복의 피로 강도는 로프의 희망하는 사용수명을 얻는데 사용될 수 있다. 내부피복이 굽힘시 상대 운동에 기인하여 발생하는 외부 스트랜드 층들의 길이방향 변위에 의해 마모되자마자, 점접촉이 반대 방향으로 놓인 스트랜드와 함께 일어난다. 서로에 대한 스트랜드의 마찰, 장력하의 수축력, 및 로프가 통과할 때 발생하는 도르레상의 압력에 기인하여, 횡 응력은 궁극적으로 스트랜드에 파손을 일으킨다. 상기에 설명된 일반적인 관계에 기인하여, 로프는 비틀리며, 이로 인해 로프가 교체의 필요성이 있음을 지시하게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 다중 층의 스트랜드로 된 로프의 최외곽 스트랜드 층은 규칙적으로 둥글게 감겨져 있으며, 이에 반대 방향으로 다중 층의 평행하게 놓인 로프 코어가 둥글게 감겨져 있다. 이것은 최외곽 스트랜드 층에 인접하며 이 층을 지지하는 로프 코어의 층이 가장 큰 횡 응력을 받게 되어 그 결과 이 스트랜드 층의 필라멘트 또는 스트랜드가 다른 무엇이전에 손상점을 나타내게 되는 이점을 가진다. 단지 이 선택된 스트랜드 층만이 약화되는 반면에, 다른 모든 스트랜드 층들은 손상되지 않은 상태로 남아있으며 합성 섬유 로프의 잔여 하중 지지 용량이 적절함을 보여준다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 마크가 로프의 길이방향 축선 주위로 나선형으로 감겨진다는 점에서, 로프의 비틀림을 지시하는, 비마모 로프의 외부 표면의 길이를 따라 주행하는 마크가 있게 된다.
본 발명의 실시예는 도면에 도시되며, 하기에 상세히 설명된다.
도 1은 예를 들어 엘리베이터 설치시 구동 로프로서 사용되는 것과 같은 서로 위에 놓인 고장력 하중 지지 아라미드 섬유 스트랜드(2,3,4,5)의 3 개의 동심의 층으로 이루어진 피복된 아라미드 섬유 로프(1)를 도시하고 있다. 본질적으로, 아라미드 섬유 로프(1)는 본 발명에 따라서 둘레에 덮개 층(7)이 반대 방향으로 놓이는 평행 로프 코어(6)로 구성된다. 덮개 층(7)과, 로프 코어(6)의 인접한 스트랜드 층(8) 사이에는 바람직하게는 폴리우레탄으로 된 내부피복(9)이 있다. 로프 피복(10)은 덮개 층(7)의 외부를 둘러싸며, 이 덮개 층에 견고하게 접착결합된다. 아라미드 섬유 로프(1)의 전체 길이를 따라 길이방향으로 로프 피복(10)에 적용된 것은 아라미드 섬유 로프의 회전 위치를 지시하기 위한 내마모의 채색선(11)이다. 채색선(11) 대신에, 길이방향 축선(20)에 대해 아라미드 섬유 로프(1)의 회전 위치를 지시하고 및/또는 결정하는데 적합한 다른 장치가 사용될 수 있다.
여기에 설명된 실시예에 있어서, 덮개 층(7)에 인접하는 로프 코어(6)의 스트랜드의 층(8)과 결합한 상태로, 덮개 층(7), 내부피복(9) 및 채색선(11)은 아라미드 섬유 로프(1)의 교체 필요성을 확인하기 위한 본 발명에 따라 장치를 함께 구성한다.
로프 코어(6)는 코어 스트랜드(2)로 구성되며, 그 둘레에 제 1 배치 방향(12)으로 제 1 스트랜드 층(13)의 5 개의, 예를 들면 동일한 스트랜드(3)가 나선형으로 놓여있으며, 이와 함께 제 2 스트랜드 층(14)의 10 개의 스트랜드(3,4)가, 이 섬유 및 스트랜드의 층의 방향과 비틀림의 방향 사이에서 균형잡힌 비율로, 평행한 배치로 놓여있다. 제 2 스트랜드 층(14)은 두 가지 타입의 5 개의 동일한 스트랜드(3,4)의 교호배열로 구성된다. 도 2에서 단면도가 도시되는 바와 같이, 대직경을 가지는 5 개의 스트랜드(4)는 이들을 지지하는 제 1 스트랜드 층(13)의 중공에 나선형으로 놓이는 반면, 제 1 스트랜드 층(13)의 스트랜드(3)의 직경을 가진 5 개의 스트랜드(3)는 이들을 지지하는 제 1 스트랜드 층(13)의 가장 높은 부분상에 놓이게 되며, 이에 의해 보다 큰 직경을 가지는 2 개의 인접한 스트랜드(4)사이의 공극을 채우게 된다. 이러한 방식으로, 이중으로 평행하게 놓인 로프 코어(6)는, 내부피복(9)과 결합하여 하기에 설명되는 더 나은 이점을 제공하는 거의 원통형의 외부 윤곽을 가진 제 2 스트랜드 층(8)을 수용한다.
로프(1)가 길이방향으로 하중을 받을때, 로프 코어(6)의 평행한 상태는 배치 방향(12)에 반대 방향으로 토크를 발생시킨다.
덮개 층(7)은 제 1 배치 방향(12)에 대해 반대인 제 2 의 방향(15)으로 놓이는 17 개의 아라미드 섬유 스트랜드(5)로 또한 이루어진다. 로프(1)가 길이방향으로 하중을 받을때, 평행하게 놓이는 로프 코어(6)의 방향에 반대 방향으로 토크를 발전시킨다.
이들의 수와 구조에 무관한 방식으로, 로프 코어(6)의 여러 스트랜드 층(13,14)과 덮개 층(7)은 이들의 반대 방향으로의 토크가 서로 상쇄되는 방식으로 서로 적합하게 되어야 한다. 이러한 방식으로 균형이 잡힌 아라미드 섬유 로프(1)가 하중을 받으며 견인 도르레상을 주행할 때, 이 로프는 외부 토크를 가지지 않는다. 상기에 설명된 실시예를 넘어서, 하나 이상의 동축적으로 놓인 스트랜드 층이 있을 수 있으며, 이들 층 각각은 이들 층을 지지하는 스트랜드 층에 반대 방향으로 놓이게 된다. 또한, 다중으로 놓인 덮개 스트랜드 층이 구성될 수 있다. 본 발명으로부터 얻어지는 장점적인 효과와 관련하여, 스트랜드 층들 사이의 토크비는 적어도 0.1과 1 사이의 특정된 값임을 유의하여야 한다.
내부 비틀림 평형의 균형을 맞추기 위한 가능성으로서, 스트랜드 층들 사이의 방사상 거리는 결정인자가 된다. 이 거리는 사용된 스트랜드의 직경, 하기에 설명되는 내부피복의 두께, 로프 코어에서의 스트랜드 층의 수, 그리고 덮개 층에 사용되는 스트랜드의 수에 의해 결정된다. 예를 들면, 덮개 층에 사용되는 스트랜드는 덮개 층을 형성하도록 비하중 지지 스트랜드와 함께 놓일 수 있다.
아라미드 섬유 로프(1)에 사용되는 모든 하중 지지 스트랜드(2,3,4,5)는 단일 아라미드 섬유로 비틀어 만들어지거나 놓이며, 예를 들어 아라미드 섬유를 보호하는 폴리우레탄 용액과 같은 물질을 함유시키므로써 처리된다. 예를 들면 방향족 폴리아미드, 또는 고방향성 분자체인으로 된 아라미드와 같은 고장력 합성 섬유는 높은 하중 지지 용량과 낮은 비중을 가진다. 그러나, 이들의 원자 구조에 기인하여, 이들 합성 섬유는 낮은 최종 신장율을 가지며, 횡으로 발생하는 응력에 민감하다. 바로 이들 재료 특성들은 고장력 섬유로 만들어진 로프 내부의 마모 상태를 가시적인 지시자에 의해 결정하는 간단한 방식을 제공하도록 본 발명에 따라 이용된다.
로프 코어(6)와 덮개 층(7) 사이의 내부피복(9)은 폴리우레탄 또는 폴리에스터로 이루어진다. 이것은 로프 코어(6)상에 압출성형되며, 2 개의 인접한 스트랜드 층(7,14)의 스트랜드(3,4,5)사이의 모든 틈들을 채운다. 이것은 로프 코어(6)와 덮개 층(7) 사이에서 토크를 전달하는데 사용되는 큰 접촉 영역과 확실한 결합을 발생시킨다. 내부피복(9)은 덮개 층(7)과 제 2 스트랜드 층(14) 사이의 접촉을 방지하며, 이에 의해 로프(1)가 여기에 도시되지 않은 견인 도르레상을 주행함에 따라, 서로에 대한 마찰 및 서로에 대한 스트랜드(2,3,4,5)의 운동에 기인한 스트랜드(3,4,5)의 마모를 방지한다. 내부피복(9)의 두께는, 로프에 대한 최대 허용 하중으로 스트랜드 사이의 틈(17,18)이 덮개 층(7)에 의해 발생된 수축력하에서 완전히 채워지며 인접한 스트랜드 층(14,7)의 스트랜드(3,4,5) 사이에서 0.1 mm의 잔여 피복 두께(16)가 보장되도록 하는 치수를 가진다.
폴리우레탄으로 만들어진 로프 피복(10)은 덮개 층(7)을 둘러싸며, 견인 도르레상에서 희망하는 마찰계수를 제공한다. 폴리우레탄은 내마모성이어서 로프(1)가 견인 도르레상을 통과함에 따라 손상을 받지 않는다. 견인 도르레를 통과하는 동안, 로프 피복(10)은 덮개 층(7)상에 압출성형되며, 유동가능한 합성 재료는 덮개 스트랜드 층(7)의 모든 틈(17,18)내로 가압되어서 큰 접촉 영역을 발생시킨다. 로프 피복(10)의 외부 표면(19)상에는, 로프(1)의 회전 위치를 지시하는 기준 마크로서 로프(1)의 길이 방향으로 주행하는 채색선(11)이 있다. 채색선(11) 대신에, 로프(1)의 회전을 적절한 방식으로 검출할 수 있는 다른 장치 또는 마크가 구비될 수 있다. 채색선(11) 또는 이에 상응하는 장치는 로프 피복(10)이 없으면 덮개 층(7)에 또한 직접 적용될 수 있다.
지금까지 설명된 바와 같이, 합성 섬유 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치의 하기의 기능방식은 엘리베이터 승강기 통로에서 안내되는 카의 카 프레임을 카운터웨이트에 연결하는, 아라미드 섬유로 만들어진 피구동 엘리베이터 로프와 관련된다. 카와 카운터웨이트를 승강시키기 위해, 로프는 구동 모터에 의해 구동되는 견인 도르레상을 주행한다. 구동 토크는 임의의 순간의 덮힘 각도로 놓이는 로프의 섹션으로 마찰에 의해 전달된다. 이러한 점에서, 로프(1)는 높은 횡방향 힘을 받게 된다.
본 발명에 따라서 토크에 대하여 중립인 구동 로프(1)는 비틀림 없이, 다시 말해 한 끝에서 카 상의 및 다른 한 끝에서 카운터웨이트 상의 비틀림적으로 강성인 고정점 사이에서 길이방향 축선(20)에 대하여 비틀림없이 견인 도르레 상에 놓이게 된다. 로프(1)의 설치동안, 로프(1)의 길이를 따라 채색선(11)의 형태로 된 마크는 또한 기준점, 예를 들어 견인 도르레에 대하여 로프(1)의 회전 위치를 정렬시키기 위한 설치상 도움으로서의 역할을 한다. 로프(1)가 운동하는 동안 마크의 코스가 가시적으로 검사되는 방식으로 로프(1)가 정렬되어 설치되는 것이 편리하다.
하중을 받는 로프(1)가 견인 도르레에서 역전될 때, 스트랜드(2,3,4,5)는 인장 응력에서의 차이를 보상하도록 서로에 대해 운동한다. 이들 상대 운동은 외부 스트랜드 층(7,14)에서 더 크며, 코어 스트랜드(2)쪽으로 더 작아진다. 덮개 층(7)의 스트랜드(5)의 길이방향 변위가 마모를 일으킬 수 있음에 기인하여, 여러 층의 스트랜드 사이의 접촉을 방지하는, 스트랜드의 최외곽 층 및 내부 층 사이의 내부피복(9)은 마멸 및 마모를 겪게 되어 사용불능 점으로 된다. 내부피복(9)이 사용불능하게 마모된 때의 그 점은 내부피복(9)의 비틀림 강성에 의해 설계에서 결정될 수 있다.
내부피복(9)이 덮개 층(7)의 스트랜드(5)의 길이방향 운동에 기인하여 사용불능하게 마모되자마자, 접촉 점은 대향 방향으로 놓인 스트랜드(3,4,5)사이에서 발생한다. 서로에 대해 마찰하는 스트랜드 층(7,14)의 스트랜드(3,4,5), 압력, 및 스트랜드의 외부 층, 다시 말해 덮개 층(7)의 수축력에 기인한 횡 응력은 제 2 스트랜드 층(14)의 스트랜드(3,4)에 있어서 최종적으로 파손을 일으킨다. 이것은 로프가 하중을 받을때 실질적으로 거의 또는 전혀 토크를 발생시키지 않는 제 2 스트랜드 층(14)의 약화를 초래한다. 다음으로 이것은 내부 비틀림 평형을 교란시키며, 작동시 움직이는 동안 사용불능하게 마모된 로프(1)가 변화된 토크 상태에 대응하는 새로운 평형 위치를 차지할 때까지 길이방향 축선(20)에 대하여 비틀리게 한다.
로프(1)의 비틀림은 채색선(11), 또는 로프(1)의 길이를 따라 대응하는 다른 마크가 로프(1)의 길이방향 축선(20) 주위로 나선형으로 감긴다는 점에서 가시적으로 검출될 수 있다. 심지어 로프의 단순한 변형이라도 상기에 설명된 기구가 작동하는 신호가 된다.
본 발명에 따른 로프의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치를 이용하면, 합성 섬유 로프의 마모의 진정한 상태를 신뢰성있게 나타낼 수 있다.

Claims (5)

  1. 로프상의 하중에 따른 사용 수명과 교체 필요성을 지시하는 지시 장치(11)를 가지고, 그리고 적어도 2 개의 동심의 스트랜드 층(7,14)으로 구성되며 하중 지지 아라미드 섬유 스트랜드(3,4,5)로 만들어지는 합성 섬유 로프(1)의 교체 필요성을 확인하기 위한 장치에 있어서,
    적어도 2 개의 인접하는 동심의 스트랜드 층(7,14)은 서로에 대해 반대 방향으로 놓이며, 지시 장치(11)는 길이방향 축선(20)을 중심으로 하는 로프(1)의 회전 위치를 검출하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 서로에 대해 반대 방향으로 놓인 인접한 동심의 스트랜드 층(7,14) 사이에 내부피복(9)이 설치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 평행하게 놓인 로프 코어 상에는 그 로프 코어의 방향에 대해 반대 방향으로 덮개 층(7)이 놓이는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항에 있어서, 지시 장치(11)는 로프(1)의 회전 위치를 가시적으로 검출하기 위한 것임을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 마크(11)는 로프(1)의 길이를 따라 그 로프(1)의 외부 표면상에 형성되는 것을 특징으로 하는 장치.
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