WO2023067809A1 - ワイヤロープ、エレベータ、及びワイヤロープの製造方法 - Google Patents

ワイヤロープ、エレベータ、及びワイヤロープの製造方法 Download PDF

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wire rope
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rope
compressive
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Inventor
貴至 西村
晋也 内藤
豊弘 野口
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三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66B—ELEVATORS; ESCALATORS OR MOVING WALKWAYS
    • B66B7/00—Other common features of elevators
    • B66B7/06—Arrangements of ropes or cables

Definitions

  • the present disclosure relates to wire ropes, elevators with wire ropes, and methods of manufacturing wire ropes.
  • the wire rope of Patent Document 1 is formed of a first yarn twisted with fibers made of a resin whose melting point is higher than the melting temperature of oil, and a second yarn twisted with a split-processed polyethylene sheet material. Equipped with a cord.
  • the steel wire strand can be replenished with oil by the first thread, and the polyethylene forming the second thread has a small coefficient of friction and excellent wear resistance, so that the wear resistance of the core rope can be improved.
  • Patent Document 1 describes that the second thread is arranged around the first thread, and the first thread is arranged so as not to be exposed on the surface of the core rope. That is, the second thread, polyethylene, is placed in contact with the steel wire strand.
  • the wear resistance of the wire rope is improved without considering whether the first thread and the second thread are plastically deformed.
  • the core and steel wire strands are compressed and shaped in a radial direction perpendicular to the axial direction of the wire rope.
  • the synthetic fibers forming the core may be plastically deformed. Whether or not the synthetic fiber is plastically deformed can be judged from the compressive yield strength.
  • Compressive yield strength is the compressive stress at which synthetic fibers start to undergo plastic deformation during compressive deformation in the radial direction perpendicular to the axial direction of the synthetic fibers.
  • the wire rope when a wire rope is used as a hoisting rope for an elevator, the car vibrates when the wire rope expands and contracts when passengers get on and off the car. Therefore, it is preferable that the wire rope has a small elastic elongation.
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and aims to provide a wire rope with excellent durability and small elastic elongation, an elevator provided with the wire rope, and a method for manufacturing the wire rope. It is something to do.
  • An elevator includes a wire rope, a car connected to one end of the wire rope and suspended in the hoistway, a counterweight connected to the other end of the wire rope and suspended in the hoistway, a hoist having a sheave around which a wire rope is wound, and a hoist for raising and lowering the cage and the counterweight by rotating the sheave, wherein the wire rope is formed by twisting a plurality of first synthetic fibers.
  • Yarn and an inner core formed of at least one of a yarn in which a plurality of first synthetic fibers and a plurality of second synthetic fibers are mixed, and a yarn formed by twisting a plurality of second synthetic fibers , a plurality of outer cores arranged on the outer circumference of the inner core, and a plurality of core rope strands twisted together, and a plurality of steel wires arranged on the outer circumference of the core rope and twisted together.
  • the second compressive yield strength which is the compressive stress at which the second synthetic fiber initiates plastic deformation upon compressive deformation in a radial direction perpendicular to the axial direction of the second synthetic fiber
  • the first compressive yield strength which is the compressive stress at which the first synthetic fibers start to undergo plastic deformation during compressive deformation in the radial direction perpendicular to the axial direction of the synthetic fibers.
  • a wire rope manufacturing method is formed by at least one of a yarn obtained by twisting a plurality of first synthetic fibers and a yarn in which a plurality of first synthetic fibers and a plurality of second synthetic fibers are mixed. a step of producing a core strand in which a plurality of outer cores formed of yarns twisted with a plurality of second synthetic fibers are arranged on the outer periphery of the inner core thus formed; and a step of arranging a plurality of steel wire strands formed by twisting a plurality of steel wires around the outer periphery of the core rope and compressing and shaping the core rope and the plurality of steel wire strands.
  • the second compressive yield strength which is the compressive stress at which the second synthetic fiber starts plastic deformation during compressive deformation in the radial direction perpendicular to the axial direction of the second synthetic fiber
  • the first compressive yield strength which is the compressive stress at which the first synthetic fibers start to undergo plastic deformation during compressive deformation in a radial direction perpendicular to the .
  • the wire rope includes a core cord made by twisting a plurality of core cord strands.
  • the core strand is an inner core formed of at least one of a yarn obtained by twisting a plurality of first synthetic fibers and a yarn in which a plurality of first synthetic fibers and a plurality of second synthetic fibers are mixed; and a plurality of outer cores formed from yarns intertwined with a plurality of second synthetic fibers.
  • the compressive yield strength of the second synthetic fibers is higher than the compressive yield strength of the first synthetic fibers.
  • a wire rope 10 according to an embodiment of the present invention, an elevator 1 having the wire rope 10, and a method for manufacturing the wire rope 10 will be described below with reference to the drawings.
  • symbol is attached
  • the axial direction of the wire rope 10 is defined as the X-axis direction
  • the direction perpendicular to the axial direction of the wire rope 10, that is, the radial direction of the wire rope 10 is defined as the YZ plane direction.
  • the axial direction of the wire rope 10 from the car 3 to the sheave 6 is the X-axis direction.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an elevator 1 having a wire rope 10 according to Embodiment 1.
  • FIG. 1 shows, as an example, a traction elevator 1 having a machine room 2 above a hoistway 5 .
  • a car 3 and a counterweight 4 for raising and lowering passengers are suspended in the hoistway 5 by wire ropes 10, which are hoisting ropes.
  • the cage 3 is connected to one end of the wire rope 10 and the counterweight 4 is connected to the other end of the wire rope 10 .
  • a wire rope 10 is wound around a sheave 6 and a deflection pulley 7 of a hoist provided in the machine room 2 .
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the wire rope 10 of Embodiment 1.
  • the wire rope 10 includes a core rope 20 and a plurality of steel wire strands 30 arranged around the core rope 20 .
  • the core 20 is obtained by twisting a plurality of core strands 21 together.
  • the core 20 is shown as three core strands 21 twisted together.
  • the core rope 20 is impregnated with oil necessary for lubricating the steel wire strand 30 and preventing rust.
  • the core strand 21 has an inner core 22 and a plurality of outer cores 23 arranged around the inner core 22 . Details of the inner core 22 and the outer core 23 will be described later.
  • the steel wire strand 30 is obtained by twisting a plurality of steel wires 31 together.
  • a plurality of steel wire strands 30 are spirally wound around the outer circumference of the core rope 20 so as to cover the surface of the core rope 20 .
  • FIG. 2 shows an example of the structure of 8 ⁇ S(19) defined in JISG3525.
  • 8 ⁇ S(19) is a method in which the number of steel wire strands 30 is eight, and the method of twisting the steel wire strands 30 is generally called a seal type (Seale), and one steel wire strand 30
  • the number of steel wires 31 included in is 19.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the load and elongation of the wire rope 10 of Embodiment 1.
  • the relationship between load and elongation shown in FIG. 3 is commonly referred to as a "stress-strain-diagram" or "SS curve".
  • SS curve Stress-strain-diagram
  • the SS curve of the wire rope 10 fixes both ends of the wire rope 10 so that the wire rope 10 does not rotate, and gradually applies a load in the axial direction of the wire rope 10 .
  • An SS curve can be obtained by plotting the load (N) on the vertical axis and the elongation (%) on the horizontal axis for the progress until the wire rope 10 breaks.
  • A is the start point of the range of elongation that occurs in direct proportion to the load
  • B is the end point
  • C is the point at which the wire rope 10 breaks.
  • elongations corresponding to A, B, and A', which will be described later, are a, b, and a', respectively.
  • the elongation of the wire rope 10 is classified into two types, initial elongation and elastic elongation.
  • Initial elongation refers to the portion 0-a in FIG.
  • Initial elongation generally occurs in the early stages of using a new wire rope 10 . This is because the new wire rope 10 has gaps between the plurality of steel wires 31 forming the steel wire strands 30 and between the plurality of steel wire strands 30, and is not in a sufficiently close contact state. Therefore, when a load acts on the wire rope 10, the plurality of steel wires 31 and the plurality of steel wire strands 30 are brought into close contact with each other, and the wire rope 10 stretches in the process of close contact. This elongation of the wire rope 10 is the initial elongation and does not return to the original elongation even if the load is removed.
  • the diameter of the wire rope 10 is reduced and the wire rope 10 is elongated.
  • the force with which the steel wire strand 30 compresses the core rope 20 in the radial direction weakens, the diameter of the wire rope 10 recovers, and the wire rope 10 returns to the state before the load was applied. Shrink to its original length.
  • the radial direction of the core rope 20 is a direction perpendicular to the axial direction of the core rope 20, and is the YZ plane direction in the orthogonal coordinate system XYZ shown in FIG.
  • the elastic elongation of the wire rope 10a in which the repulsive force of the core rope 20 against the compressive stress is small is ab in FIG.
  • the elastic elongation of the wire rope 10b in which the repulsive force of the core rope 20 against the compressive stress is large is a'-b in FIG. Therefore, the wire rope 10b, in which the repulsive force of the core rope 20 against compressive stress is large, has an elastic elongation larger than that of the wire rope 10a, in which the repulsive force of the core rope 20 against compressive stress is small, by a′-a in FIG.
  • the wire rope 10b having a large elastic elongation is used for the elevator 1, the wire rope 10b expands and contracts greatly when passengers get on and off the car 3, so the car 3 vibrates greatly.
  • the wire rope 10 is repeatedly bent at the portion wound around the sheave 6 and the deflector 7 as the car 3 ascends and descends.
  • the core rope 20 and the steel wire strand 30 rub against each other at the bent portion of the wire rope 10, so that the outer peripheral surface of the core rope 20 is worn and the diameter of the core rope 20 is reduced.
  • the steel wire strands 30 adjacent to each other will soon rub against each other, and the steel wire strands 30 will also be worn and reduced in diameter, which may eventually break the wire rope 10 . Therefore, the properties required for the wire rope 10 are small elastic elongation and excellent durability.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the core cord 20 of Embodiment 1, and is an enlarged view of the core cord 20 in FIG.
  • the core 20 is obtained by twisting a plurality of core strands 21, and the core strand 21 has an inner core 22 and a plurality of outer cores 23 arranged around the inner core 22.
  • the inner core 22 is formed of a yarn obtained by twisting a plurality of first synthetic fibers.
  • the outer core 23 is formed of a yarn obtained by twisting a plurality of second synthetic fibers.
  • first synthetic fiber and the second synthetic fiber are collectively referred to as "synthetic fiber".
  • Synthetic fibers are multifilaments, monofilaments, spun yarns, and the like.
  • a yarn is a thread formed by twisting synthetic fibers together.
  • Compressive yield strength is the compressive stress at which a synthetic fiber starts to undergo plastic deformation when it is compressed in the radial direction.
  • the compressive stress at which the first synthetic fibers start to undergo plastic deformation during compressive deformation in the radial direction of the first synthetic fibers is defined as the first compressive yield strength.
  • the compressive stress at which the second synthetic fiber starts plastic deformation when compressively deformed in the radial direction of the second synthetic fiber is defined as the second compressive yield strength.
  • the second compressive yield strength is higher than the first compressive yield strength.
  • the first compressive yield strength and the second compressive yield strength are collectively referred to as "compressive yield strength”.
  • the radial direction of the synthetic fiber is the direction perpendicular to the axial direction of the synthetic fiber, which is the YZ plane direction in the orthogonal coordinate system XYZ shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the compressive yield strength of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the compressive yield strength of Embodiment 1.
  • a high compressive yield strength means that the compressive stress required to plastically deform the synthetic fiber is large, and the synthetic fiber is difficult to deform plastically due to the compressive stress.
  • Synthetic fibers that are not plastically deformed elastically deform in response to compressive stress That is, the shape of the synthetic fiber deformed by the compressive stress recovers to the original shape of the synthetic fiber when the compressive stress is removed.
  • plastically deformed synthetic fibers do not recover their original shape even when the compressive stress is removed.
  • synthetic fibers that are not plastically deformed have a circular cross-sectional shape in the radial direction, but plastically deformed synthetic fibers have an angular cross-sectional shape in the radial direction because the synthetic fibers are deformed so as to crush each other. shape.
  • the second compressive yield strength is higher than the first compressive yield strength. That is, the second synthetic fiber requires a larger compressive stress for plastic deformation than the first synthetic fiber. Therefore, the plurality of second synthetic fibers forming the outer core 23 are less likely to be plastically deformed than the plurality of first synthetic fibers forming the inner core 22 during compression shaping in the wire rope manufacturing process described later. The radial cross-section of the second synthetic fibers then maintains a more circular shape than the radial cross-section of the first synthetic fibers. If the second synthetic fiber is plastically deformed, the cross-sectional shape of the second synthetic fiber in the radial direction is deformed so as to be crushed by the steel wire strand 30 and the synthetic fiber, and thus has a relatively angular shape.
  • the surface area of contact between the second synthetic fiber and the steel wire strand 30 is larger than when the second synthetic fiber has a circular cross-sectional shape in the radial direction. Therefore, when the second synthetic fibers are plastically deformed, the diameter of the core rope 10 is reduced due to wear between the core rope 20 and the steel wire strands 30 compared to when the second synthetic fibers are not plastically deformed. Decrease is likely to occur.
  • the wire rope 10 of the present embodiment since the second compression yield strength is higher than the first compression yield strength, the second synthetic fibers forming the outer core 23 and the steel wire strand 30 are in contact with each other. surface area can be reduced. Therefore, the wire rope 10 can suppress a decrease in the diameter of the core rope 20 due to abrasion between the core rope 20 and the steel wire strand 30, so that the wire rope 10 is excellent in durability.
  • the first compressive yield strength is lower than the second compressive yield strength. That is, the first synthetic fiber plastically deforms to a smaller compressive stress than the second synthetic fiber. Therefore, the plurality of first synthetic fibers forming the inner core 22 are more likely to be plastically deformed than the plurality of second synthetic fibers forming the outer core 23 during compression shaping in the wire rope manufacturing process described below.
  • the radial cross-section of the first synthetic fibers has a more angular shape than the radial cross-section of the second synthetic fibers. It is in a dense state smaller than the voids between the plurality of second synthetic fibers forming the core 23 .
  • the plastically deformed first synthetic fibers do not recover from the plastically deformed state when the load acting on the wire rope 10 is removed. Therefore, the diameter of the inner core 22 made of the first synthetic fiber is less likely to change than, for example, the inner core made of the second synthetic fiber. Therefore, the inner core 22 made of the first synthetic fiber is less likely to stretch along the line a′-a in FIG. 3 than the inner core made of the second synthetic fiber, for example. Elongation can be suppressed.
  • the plurality of outer cores 23 are spirally arranged around the outer periphery of the inner core 22 so that the surface of the inner core 22 is not exposed. Thereby, the outer core 23 is positioned between the inner core 22 and the steel wire strand 30, and the inner core 22 and the steel wire strand 30 do not contact each other. If the inner core 22 and the steel wire strand 30 are in contact with each other, the first synthetic fiber forming the inner core 22 is plastically deformed more easily than the second synthetic fiber, so the first synthetic fiber and the steel wire strand 30 contact area becomes larger.
  • the wire rope 10 in which the inner core 22 and the steel wire strand 30 are in contact is more likely to undergo a reduction in diameter of the core rope 20 than the wire rope 10 in which the inner core 22 and the steel wire strand 30 are not in contact. Therefore, the wire rope 10 of the present embodiment is configured so that the inner core 22 and the steel wire strand 30 do not come into contact with each other, thereby suppressing the reduction in the diameter of the core rope 20 and thus having excellent durability.
  • the steel wire strand 30 is produced by bundling and twisting the plurality of steel wires 31 .
  • the wire rope 10 is produced by arranging a plurality of steel wire strands 30 on the outer circumference of the core rope 20 and compressing and shaping the core rope 20 and the plurality of steel wire strands 30 .
  • a wire rope manufacturing process will be described in detail with reference to FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the wire rope manufacturing process of Embodiment 1.
  • FIG. First a plurality of steel wire strands 30 are twisted at a preset pitch so as to cover the outer circumference of the core rope 20 so that the surface of the core rope 20 is not exposed.
  • a plurality of steel wire strands 30 are twisted around the outer circumference of the core rope 20, passed through a voice that is a jig for shaping, and further compressed by two post-form rollers 40 as shown in FIG. shape up.
  • the post-form roller 40 is a roller having semi-circular grooves, and two post-form rollers 40 are arranged so that the grooves face each other.
  • the wire rope 10 is compressed and shaped to the diameter of the semi-circular grooves provided in the post-form rollers 40 by passing between the grooves of the two post-form rollers 40 . More specifically, the wire rope 10 passes between the grooves of the two postform rollers 40 while moving in the axial direction of the wire rope 10 . Thereby, the wire rope 10 is compressed and shaped in the radial direction of the wire rope 10 by the two post-form rollers 40 . As described above, the wire rope 10 is manufactured.
  • the evaluation targets are the wire rope 10 of Embodiment 1, the wire rope 11 of Comparative Example 1, and the wire rope 12 of Comparative Example 2.
  • These wire ropes 10, 11, 12 have core strands 21 made of at least one of polypropylene fibers and polyester fibers.
  • the polypropylene fiber is 760 dtex, trade name "Pyrene” manufactured by Mitsubishi Chemical.
  • the polyester fiber is 560 dtex, trade name "Tetoron” manufactured by Toray Industries. Polyester fibers have a higher compressive yield strength than polypropylene fibers.
  • the wire rope 10 of Embodiment 1 was manufactured by the manufacturing method described above.
  • the inner core 22 is formed of a yarn obtained by bundling and twisting 52 polypropylene fibers as the first synthetic fiber.
  • the outer core 23 is formed of a yarn obtained by bundling and twisting four polyester fibers as a second synthetic fiber.
  • the wire rope 10 of Embodiment 1 has a configuration in which 24 outer cores 23 are arranged around the inner core 22, and is compressed by two post-form rollers 40 so that the wire rope 10 has a diameter of 12 mm. It is shaped.
  • the radial cross section of the inner core 22 was plastically deformed in the radial cross section of the polypropylene fibers forming the inner core 22, and the polypropylene fibers were in a dense state with few voids. rice field.
  • the radial cross section of the outer core 23 maintains a circular shape without being plastically deformed. There were many voids.
  • the elastic elongation is smaller than that of the wire rope 11 of Comparative Example 1, and the wire rope 12 of Comparative Example 2 is equivalent to the wire rope 12 of Comparative Example 2. It was found that the elongation between -a is suppressed. The reason why the elastic elongation is suppressed is that the polypropylene fibers forming the inner core 22 are plastically deformed, so that the diameter of the inner core 22 does not recover even if the load is removed.
  • the wire rope 10 of Embodiment 1 is as excellent in durability as the wire rope 11 of Comparative Example 1.
  • the wire rope 10 of the present embodiment includes the core rope 20 in which a plurality of core rope strands 21 are twisted together.
  • the core strand 21 is formed by an inner core 22 formed of yarns twisted together from a plurality of first synthetic fibers and a yarn twisted together from a plurality of second synthetic fibers. and a plurality of outer cores 23 .
  • the second compressive yield strength which is the compressive stress at which the second synthetic fiber starts plastic deformation during compressive deformation in the radial direction perpendicular to the axial direction of the second synthetic fiber
  • the first compressive yield strength which is the compressive stress at which the first synthetic fibers begin to plastically deform upon compressive deformation in a radial direction perpendicular to the
  • the radial cross section of the first synthetic fiber is more angular than the radial cross section of the second synthetic fiber. This means that the first synthetic fibers forming the inner core 22 are in a more plastically deformed state than the second synthetic fibers. This makes it possible to provide the wire rope 10 having excellent durability due to the outer core 23 while suppressing elastic elongation due to the inner core 22 .
  • the elevator 1 in the present embodiment includes a wire rope 10, a car 3 connected to one end of the wire rope 10, a counterweight 4 connected to the other end of the wire rope 10, and a wire rope 10 wound around it. and a hoist for raising and lowering the car 3 and the counterweight 4 by rotating the sheave 6 mounted thereon.
  • the wire rope 10 is restrained in elastic elongation as described above. Therefore, expansion and contraction of the wire rope 10 caused when a passenger gets on and off the car 3 is suppressed. Thereby, elevator 1 in the present embodiment can suppress vibration of car 3 .
  • the wire rope 10 is excellent in durability as described above. As a result, the elevator 1 according to the present embodiment can have a longer product life.
  • Embodiment 2 A wire rope 10 according to Embodiment 2 will be described.
  • Embodiment 1 explained that the first synthetic fiber and the second synthetic fiber have different compression yield strengths, and that the second compression yield strength is higher than the first compression yield strength.
  • the first compressive yield strength is 15 MPa or less, and the second compressive yield strength is made higher than 15 MPa.
  • Other configurations of the wire rope 10 are the same as those of the first embodiment.
  • the same reference numerals are assigned to the same configurations as in the first embodiment.
  • the calculation method is the same as the compression yield strength calculation method described in the first embodiment.
  • the compression yield strength of the polyarylate fiber was 15 MPa, and the compression yield strength of the polyester fiber was 22 MPa. It was also found that polypropylene fibers have lower compression yield strength than polyarylate fibers, and polyethylene naphthalate fibers, polyphenylene sulfide fibers, and aramid fibers have higher compression yield strengths than polyester fibers.
  • the values of the first compression yield strength and the second compression yield strength change due to compression shaping by the post-form roller 40 described in the first embodiment.
  • the magnitude relationship between the first compressive yield strength and the second compressive yield strength remains unchanged. That is, in the core rope manufacturing process described in Embodiment 1, the first synthetic fiber and the first synthetic fiber are used so that the second compressive yield strength is higher than the first compressive yield strength based on the value of the compressive yield strength described above. 2, the second compression yield strength is higher than the first compression yield strength even after compression shaping by the post-foam rollers 40 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of core rope 20 of Embodiment 2. As shown in FIG. The inner core 22 is on the right side of the broken line in FIG. 7, and the outer core 23 is on the left side of the broken line. As can be seen from FIG. 7, the polyarylate fiber forming the inner core 22 has a square shape due to plastic deformation of the cross section in the radial direction of the polyarylate fiber. On the other hand, it can be seen that the polyester fiber forming the outer core 23 does not undergo plastic deformation in the cross section in the radial direction of the polyester fiber and maintains a circular shape compared to the polyarylate fiber.
  • the wire rope 10 in which the outer core 23 is made of synthetic fibers having a compressive yield strength of 15 MPa or more is more durable than the wire rope 10 in which the outer core 23 is made of synthetic fibers whose compressive yield strength is 15 MPa or less. Excellent. This is because synthetic fibers with a compressive yield strength higher than 15 MPa are less likely to be plastically deformed. This is to suppress
  • the second synthetic fiber has a second compressive yield strength of greater than 15 MPa.
  • the second synthetic fiber is at least one or more of polyester fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyethylene naphthalate fiber, and aramid fiber.
  • polyester fiber is suitable for the second synthetic fiber because it is less expensive than other fibers and has excellent tensile strength retention after abrasion.
  • the wire rope 10 in the present embodiment includes a core rope 20 in which a plurality of core rope strands 21 are twisted together.
  • the core strand 21 is formed by an inner core 22 formed of yarns twisted together from a plurality of first synthetic fibers and a yarn twisted together from a plurality of second synthetic fibers. and a plurality of outer cores 23 .
  • the second compressive yield strength is higher than the first compressive yield strength. This makes it possible to provide the wire rope 10 having excellent durability due to the outer core 23 while suppressing elastic elongation due to the inner core 22 .
  • the wire rope 10 in the present embodiment has a first compression yield strength of 15 MPa or less and a second compression yield strength of 15 MPa or more, thereby increasing the elastic elongation.
  • the effect of suppressing and having excellent durability becomes more pronounced.
  • the first synthetic fiber is at least one of polypropylene fiber and polyarylate fiber.
  • the first compressive yield strength can be made 15 MPa or less. Therefore, wire rope 10 in the present embodiment can suppress elastic elongation by inner core 22 .
  • the second synthetic fiber is at least one of polyester fiber, polyphenylene sulfide fiber, polyethylene naphthalate fiber, and aramid fiber.
  • the second compressive yield strength can be made higher than 15 MPa. Therefore, the wire rope 10 in the present embodiment has excellent durability due to the outer core 23 .

Abstract

ワイヤロープ（１０）は、複数の心綱ストランド（２１）を撚り合わせた心綱（２０）を備える。心綱ストランド（２１）は複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された内部芯（２２）と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、内部芯（２２）の外周に配置された複数の外部芯（２３）と、を有する。そして、第２の合成繊維の径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高い。これにより、内部芯（２２）により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯（２３）により耐久性に優れたワイヤロープ（１０）を提供することができる。

Description

ワイヤロープ、エレベータ、及びワイヤロープの製造方法
　本開示は、ワイヤロープ、ワイヤロープを備えたエレベータ、及びワイヤロープの製造方法に関する。
　例えばエレベータ、クレーン、及びロープウェイに用いられるワイヤロープは、心綱と、心綱の外周に配置された複数の鋼線ストランドとを備える。鋼線ストランドは、複数の鋼線を撚り合わせたものである。心綱はワイヤロープの形状を維持する機能を有する。また、心綱は鋼線ストランドの潤滑及び防錆に必要な油が含侵されており、鋼線ストランドに油を補給する機能も有する。そのため、従来の心綱は含油性に富むサイザル麻等の天然繊維により形成されていた。しかし、天然繊維は腐り易く、繊維長が短いため強度を出しづらい。そこで、天然繊維よりも耐食性に優れ、繊維長が長い合成繊維により形成された心綱が普及しつつある。
　例えば特許文献１のワイヤロープは、融点が油の溶融温度より高い樹脂からなる繊維が撚られた第１糸と、スプリット加工されたポリエチレン製のシート材が撚られた第２糸とにより形成された心綱を備える。これにより、第１糸により鋼線ストランドに油を補給することができ、第２糸を形成するポリエチレンは摩擦係数が小さく耐摩耗性に優れるため心綱の耐摩耗性を向上することができる。また、特許文献１には、第２糸は第１糸の周囲に配置され、第１糸は心綱の表面に露出しないように配置されることが記載されている。すなわち、第２糸であるポリエチレンは鋼線ストランドと接触する位置に配置される。
特開２０１５－２０５７６６号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発明では、第１の糸及び第２の糸が塑性変形しているか否かを考慮せずに、ワイヤロープの耐摩耗性が向上したとしている。一般的に、ワイヤロープの製造工程において、心綱及び鋼線ストランドはワイヤロープの軸方向に垂直な径方向に圧縮整形される。その際、心綱を形成する合成繊維は塑性変形する場合がある。合成繊維が塑性変形するか否かは、圧縮降伏強度により判断することができる。圧縮降伏強度とは、合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である。特許文献１の心綱を形成するポリエチレンは、他の合成繊維と比べて圧縮降伏強度が比較的低い。すなわち、ポリエチレンは他の合成繊維と比べてワイヤロープの製造工程における圧縮整形により塑性変形しやすい。そして、ポリエチレンが塑性変形した場合、ポリエチレンと鋼線ストランドとが接触する表面積は大きくなる。そのため、特許文献１のワイヤロープは、心綱と鋼線ストランド間の摩耗による心綱の径の減少が生じやすく、耐久性に欠けるという課題があった。
　また、例えばエレベータの巻上ロープとしてワイヤロープを用いる場合、かごに乗客が乗り降りする際にワイヤロープが伸び縮みすると、かごが振動する。そのため、ワイヤロープは弾性伸びが小さい方が好ましい。
　本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、耐久性に優れ、弾性伸びが小さいワイヤロープ、ワイヤロープを備えたエレベータ、及びワイヤロープの製造方法を提供することを目的とするものである。
　本開示に係るワイヤロープは、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、内部芯の外周に配置された複数の外部芯と、を有する複数の心綱ストランドを撚り合わせた心綱と、心綱の外周に配置され、複数の鋼線を撚り合わせた複数の鋼線ストランドと、を備え、第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とする。
　本開示に係るエレベータは、ワイヤロープと、ワイヤロープの一端に接続され、昇降路内に吊り下げられたかごと、ワイヤロープの他端に接続され、昇降路内に吊り下げられたつり合いおもりと、ワイヤロープが巻き掛けられた綱車を有し、綱車を回転させることによりかご及びつり合いおもりを昇降させる巻上機と、を備え、ワイヤロープは、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、内部芯の外周に配置された複数の外部芯と、を有する複数の心綱ストランドを撚り合わせた心綱と、心綱の外周に配置され、複数の鋼線を撚り合わせた複数の鋼線ストランドと、を有し、第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とする。
　本開示に係るワイヤロープの製造方法は、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯の外周に、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された複数の外部芯を配置した心綱ストランドを作製する工程と、複数の心綱ストランドを撚り合わせて心綱を作製する工程と、複数の鋼線を撚り合わせて形成された複数の鋼線ストランドを心綱の外周に配置して、心綱及び複数の鋼線ストランドを圧縮整形する工程と、を有し、第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とする。
　本開示によれば、ワイヤロープは、複数の心綱ストランドを撚り合わせた心綱を備える。心綱ストランドは複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された複数の外部芯と、を有する。そして、第２の合成繊維の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の圧縮降伏強度よりも高い。これにより、内部芯により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯により耐久性に優れたワイヤロープを提供することができる。
図１は実施の形態１のワイヤロープを備えたエレベータを示す概略図である。 図２は実施の形態１のワイヤロープの断面概略図である。 図３は実施の形態１のワイヤロープの荷重と伸びの関係を示した図である。 図４は実施の形態１の心綱の断面概略図である。 図５は実施の形態１の圧縮降伏強度を説明する図である。 図６は実施の形態１のワイヤロープ作製工程を説明する概略断面図である。 図７は実施の形態２の心綱の断面図である。
　以下、本発明の実施の形態に係るワイヤロープ１０、ワイヤロープ１０を備えたエレベータ１、及びワイヤロープ１０の製造方法について図面を参照して説明する。なお、図中、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。図に示す直交座標系ＸＹＺにおいて、ワイヤロープ１０の軸方向をＸ軸方向とし、ワイヤロープ１０の軸方向に垂直な方向、すなわちワイヤロープ１０の径方向をＹＺ平面方向とする。図１では、かご３から綱車６までのワイヤロープ１０の軸方向がＸ軸方向である。
実施の形態１．
　実施の形態１におけるワイヤロープ１０を備えたエレベータ１について図１を用いて説明する。図１は、実施の形態１のワイヤロープ１０を備えたエレベータ１を示す概略図である。図１では、昇降路５の上部に機械室２を有するトラクション式のエレベータ１を一例として示している。乗客が昇降するためのかご３及びつり合いおもり４は、巻上ロープであるワイヤロープ１０により昇降路５内に吊り下げられる。かご３はワイヤロープ１０の一端に接続され、つり合いおもり４はワイヤロープ１０の他端に接続される。ワイヤロープ１０は、機械室２に設けられた巻上機の綱車６及びそらせ車７に巻き掛けられる。そして、巻上機は綱車６を回転させることにより、かご３及びつり合いおもり４を昇降させる。かご３及びつり合いおもり４の昇降は、機械室２に設けられた制御装置８により制御される。また、図示しないが、ワイヤロープ１０は必要に応じて返し車又は吊り車に巻き掛けられる。
　図２は実施の形態１のワイヤロープ１０の断面概略図である。ワイヤロープ１０は、心綱２０と、心綱２０の外周に配置された複数の鋼線ストランド３０とを備える。
　心綱２０は、複数の心綱ストランド２１を撚り合わせたものである。例えば、図２では、心綱２０は３本の心綱ストランド２１が撚り合わされたものを示している。また、心綱２０は鋼線ストランド３０の潤滑及び防錆に必要な油が含侵されている。心綱ストランド２１は内部芯２２と、内部芯２２の外周に配置された複数の外部芯２３を有する。内部芯２２及び外部芯２３の詳細は後述する。
　鋼線ストランド３０は、複数の鋼線３１を撚り合わせたものである。複数の鋼線ストランド３０は、心綱２０の表面を覆うように心綱２０の外周にらせん状に巻き付けられる。図２では、ＪＩＳＧ３５２５に定義される８×Ｓ（１９）の構造の例を示している。８×Ｓ（１９）とは、鋼線ストランド３０の数が８本であり、鋼線ストランド３０の撚り方が一般的にシール形（Ｓｅａｌｅ）と呼ばれる方法であり、１本の鋼線ストランド３０に含まれる鋼線３１の数が１９本である。
　次に、ワイヤロープ１０に求められる特性を説明する。
　図３は、実施の形態１のワイヤロープ１０の荷重と伸びの関係を示した図である。図３に示す荷重と伸びの関係は、一般に「荷重－伸び線図（ｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎ－ｄｉａｇｒａｍ）」又は「Ｓ－Ｓ曲線」と呼ばれる。ここでは、Ｓ－Ｓ曲線と称する。ワイヤロープ１０のＳ－Ｓ曲線は、ワイヤロープ１０が回転しないようにワイヤロープ１０の両端を固定し、ワイヤロープ１０の軸方向に徐々に荷重を加える。そして、ワイヤロープ１０が破断するまでの経過を、縦軸に荷重（Ｎ）、横軸に伸び（％）をとることによりＳ－Ｓ曲線を得ることができる。図３に示すワイヤロープ１０のＳ－Ｓ曲線において、荷重に正比例して生じる伸びの範囲の開始点をＡ、終了点をＢとし、ワイヤロープ１０が破断した点をＣとする。また、図３に示すワイヤロープ１０のＳ－Ｓ曲線において、Ａ、Ｂ、及び後述するＡ’に対応する伸びをそれぞれａ、ｂ、ａ’とする。
　ワイヤロープ１０の伸びは、初期伸びと弾性伸びの２種類に分類される。初期伸びとは、図３の０－ａの部分をいう。初期伸びは、一般に新品のワイヤロープ１０を使用する際の初期の段階で生じる。これは、新品のワイヤロープ１０では、鋼線ストランド３０を形成する複数の鋼線３１間、及び複数の鋼線ストランド３０間にそれぞれ空隙があり、相互に十分な密着状態ではない。そのため、ワイヤロープ１０に荷重が作用すると、複数の鋼線３１間及び複数の鋼線ストランド３０間がそれぞれ密着し、密着する過程でワイヤロープ１０が伸びる。このワイヤロープ１０の伸びが初期伸びであり、荷重を取り除いても元に戻らない。
　複数の鋼線３１間及び複数の鋼線ストランド３０間が密着した状態のワイヤロープ１０に、さらに荷重が作用すると、図３の直線ＡＢに示すように、荷重に正比例して伸びが生じる。弾性伸びは、このように伸びが荷重に正比例する間の伸びであり、図３のａ－ｂの部分をいう。そして、弾性伸びは荷重を取り除くと元の状態に回復する。すなわち、初期伸びが除去されたワイヤロープ１０に荷重が作用すると、心綱２０の外周に配置された鋼線ストランド３０が心綱２０の径方向に締まり、心綱２０は鋼線ストランド３０によって圧縮される。これにより、ワイヤロープ１０の径は細くなり、ワイヤロープ１０は伸びる。そして、ワイヤロープ１０から荷重が取り除かれると、鋼線ストランド３０が心綱２０を径方向に圧縮する力が弱まり、ワイヤロープ１０の径が回復し、ワイヤロープ１０は荷重が作用される前の元の長さまで縮む。ここで、心綱２０の径方向とは、心綱２０の軸方向に垂直な方向であり、図２に示す直交座標系ＸＹＺにおいてＹＺ平面方向である。
　ただし、圧縮応力に対する心綱２０の反発力が大きい場合には、荷重を取り除いた後に心綱２０の径が元の状態よりも太くなる。これにより、鋼線ストランド３０間に再度空隙が生じ、例えば図３のＡ’まで伸びが戻る場合がある。この場合、広義の意味での弾性伸びは図３のａ’－ｂの部分をいう。ここでは、弾性伸びは広義の意味で用いる。
　弾性限界Ｂを超えると、荷重と伸びの関係は正比例しなくなり、やがて破断点Ｃに至る。
　例えば、圧縮応力に対する心綱２０の反発力が小さいワイヤロープ１０ａの弾性伸びは、図３のａ－ｂである。圧縮応力に対する心綱２０の反発力が大きいワイヤロープ１０ｂの弾性伸びは、図３のａ’－ｂである。そのため、圧縮応力に対する心綱２０の反発力が大きいワイヤロープ１０ｂは、圧縮応力に対する心綱２０の反発力が小さいワイヤロープ１０ａよりも、弾性伸びが図３のａ’－ａ分大きい。そして、弾性伸びが大きいワイヤロープ１０ｂをエレベータ１に用いる場合、かご３に乗客が乗り降りする際にワイヤロープ１０ｂが大きく伸び縮みするため、かご３が大きく振動する。
　そして、図１に示すように、ワイヤロープ１０はかご３が昇降することにより綱車６及びそらせ車７に巻き掛けられた部分において、繰り返し曲げられる。ワイヤロープ１０は曲げられた部分で心綱２０と鋼線ストランド３０が擦れ合うことにより、心綱２０の外周表面が摩耗し心綱２０の径が減少する。心綱２０の径が減少すると、やがて隣り合った鋼線ストランド３０が擦れ合い、鋼線ストランド３０も摩耗して径が減少することにより、ワイヤロープ１０はやがて破断する虞がある。
　したがって、ワイヤロープ１０に求められる特性は、弾性伸びが小さく、耐久性に優れることである。
　以上を踏まえて、弾性伸びが小さく、耐久性に優れたワイヤロープ１０を得るための、本実施の形態の心綱２０の構成を詳細に説明する。図４は、実施の形態１の心綱２０の断面概略図であり、図２における心綱２０を拡大して示した図である。
　上述のとおり、心綱２０は複数の心綱ストランド２１を撚り合わせたものであり、心綱ストランド２１は内部芯２２と、内部芯２２の外周に配置された複数の外部芯２３とを有する。内部芯２２は、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成される。外部芯２３は、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成される。以下では、第１の合成繊維及び第２の合成繊維を総称して「合成繊維」と称する。合成繊維は、マルチフィラメント、モノフィラメント、又は紡績糸等である。ヤーンは、合成繊維を撚り合わせて形成される糸である。
　ここで、圧縮降伏強度について説明する。圧縮降伏強度は、合成繊維の径方向における圧縮変形時に合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である。特に、第１の合成繊維の径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力を第１の圧縮降伏強度とする。また、第２の合成繊維の径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力を第２の圧縮降伏強度とする。本実施の形態では、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高い。
　ここでは、第１の圧縮降伏強度及び第２の圧縮降伏強度を総称して「圧縮降伏強度」と称する。また、合成繊維の径方向とは、合成繊維の軸方向に垂直な方向であり、図４に示す直交座標系ＸＹＺにおいてＹＺ平面方向である。
　図５を用いて、圧縮降伏強度の算出方法を説明する。図５は、実施の形態１の圧縮降伏強度を説明する図である。
　まず、微小圧縮試験機を用いて、直径ｄ（μｍ）、長さＬ（μｍ）の合成繊維１本を合成繊維の径方向に圧縮する。測定結果として、圧縮強度Ｐ（Ｎ）と合成繊維の変化量である変位（μｍ）の関係を得ることができる。この測定結果を基に、圧壊強度Ｓｔ（ＭＰａ）＝２Ｐ／πｄＬの算出式を用いて、圧壊強度Ｓｔ（ＭＰａ）と変位（μｍ）の関係を求める。図５は、縦軸を圧壊強度Ｓｔ（ＭＰａ）、横軸を変位（μｍ）として、上述の求めた圧壊強度Ｓｔ（ＭＰａ）と変位（μｍ）の関係をプロットしたグラフである。図５に示すように圧壊強度Ｓｔ（ＭＰａ）と変位（μｍ）の関係は、線形的に推移した後、緩やかなカーブを描く。線形的に推移する範囲では、合成繊維が弾性変形していることを示している。一方、緩やかなカーブを描き始めた時点からは合成繊維が塑性変形し始めていることを示している。ここでは、図５に示すように、線形的に推移する範囲の直線Ｘを直径ｄ（μｍ）の２％分平行移動させた直線Ｙとプロットとの交点Ｚを圧縮降伏強度（ＭＰａ）と定義した。
　圧縮降伏強度が高いとは、合成繊維を塑性変形させるために必要な圧縮応力が大きく、合成繊維が圧縮応力により塑性変形しにくいことを意味する。塑性変形していない合成繊維は、圧縮応力に対して弾性変形する。すなわち、圧縮応力により変形した合成繊維の形状は、圧縮応力を除去すると元の合成繊維の形状に回復する。一方、塑性変形した合成繊維は、圧縮応力により変形した合成繊維の形状が、圧縮応力を除去しても元の合成繊維の形状には回復しない。また、一般的に、塑性変形していない合成繊維の径方向の断面形状は円形状であるが、塑性変形した合成繊維の径方向の断面形状は合成繊維同士が押しつぶすように変形するために角張った形状となる。
　上述のとおり、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高い。すなわち、第２の合成繊維は、第１の合成繊維よりも塑性変形させるために必要な圧縮応力が大きい。そのため、外部芯２３を形成する複数の第２の合成繊維は、後述するワイヤロープ作製工程の圧縮整形において、内部芯２２を形成する複数の第１の合成繊維よりも塑性変形しにくい。そして、第２の合成繊維の径方向の断面は第１の合成繊維の径方向の断面よりも円形状を維持する。
　仮に、第２の合成繊維が塑性変形した場合、第２の合成繊維の径方向の断面形状は鋼線ストランド３０及び合成繊維に押しつぶされるように変形するため、比較的角張った形状となる。その場合、、第２の合成繊維と鋼線ストランド３０とが接触する表面積は、第２の合成繊維の径方向の断面形状が円形状の場合よりも大きくなる。そのため、ワイヤロープ１０は、第２の合成繊維が塑性変形した場合は第２の合成繊維が塑性変形しない場合に比べて、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少が生じやすい。
　それに対し、本実施の形態のワイヤロープ１０は、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高いため、外部芯２３を形成する第２の合成繊維と鋼線ストランド３０とが接触する表面積を小さくすることができる。よって、ワイヤロープ１０は、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少を抑制することができるため、耐久性に優れる。
　一方、第１の圧縮降伏強度は第２の圧縮降伏強度よりも低い。すなわち、第１の合成繊維は第２の合成繊維よりも小さな圧縮応力に対して塑性変形する。そのため、内部芯２２を形成する複数の第１の合成繊維は、後述するワイヤロープ作製工程の圧縮整形において、外部芯２３を形成する複数の第２の合成繊維よりも塑性変形しやすい。そして、第１の合成繊維の径方向の断面は第２の合成繊維の径方向の断面よりも角張った形状、言い換えると、内部芯２２を形成する複数の第１の合成繊維間の空隙は外部芯２３を形成する複数の第２の合成繊維間の空隙よりも小さい密な状態である。また、塑性変形した第１の合成繊維は、ワイヤロープ１０に作用していた荷重が取り除かれた場合に、塑性変形した状態から回復しない。そのため、第１の合成繊維により形成された内部芯２２の径は、例えば第２の合成繊維により形成された内部芯よりも変化しにくい。よって、第１の合成繊維により形成された内部芯２２は、例えば第２の合成繊維により形成された内部芯よりも図３のａ’－ａの伸びが発生しにくいため、ワイヤロープ１０の弾性伸びを抑制することができる。
　また、内部芯２２の表面が露出しないように、複数の外部芯２３は内部芯２２の外周にらせん状に配置される。これにより、内部芯２２と鋼線ストランド３０との間に外部芯２３が位置し、内部芯２２と鋼線ストランド３０は接触しない。仮に、内部芯２２と鋼線ストランド３０が接触する場合、内部芯２２を形成する第１の合成繊維は第２の合成繊維よりも塑性変形しやすいため、第１の合成繊維と鋼線ストランド３０との接触面積は大きくなる。そのため、内部芯２２と鋼線ストランド３０が接触するワイヤロープ１０は、内部芯２２と鋼線ストランド３０が接触しないワイヤロープ１０よりも心綱２０の径の減少が生じやすい。そこで、本実施の形態のワイヤロープ１０は、内部芯２２と鋼線ストランド３０は接触しないように構成することで、心綱２０の径の減少を抑制できるため、耐久性に優れる。
　次に、ワイヤロープ１０の製造方法について説明する。以下に、心綱作製工程、鋼線ストランド作製工程、及びワイヤロープ作製工程に分けて説明する。
　心綱作製工程では、以下のようにして心綱２０を作製する。
　まず、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン及び複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンを作製する。ここで、各ヤーンに油を含侵させてもよい。
　そして、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより内部芯２２を形成し、複数の第２の合成繊維を撚り合わせた複数のヤーンにより外部芯２３を形成する。
　次に、心綱ストランド２１を作製する。心綱ストランド２１は、内部芯２２の表面が露出しないように、内部芯２２の外周に複数の外部芯２３をらせん状に配置する。
　そして、複数の心綱ストランド２１を撚り合わせて心綱２０を作製する。例えば、３本の心綱ストランド２１を撚り合わせて心綱２０を作製する。
　次に、鋼線ストランド作製工程では、複数の鋼線３１を束ねて撚りをかけて、鋼線ストランド３０を作製する。
　ワイヤロープ作製工程では、複数の鋼線ストランド３０を心綱２０の外周に配置して、心綱２０及び複数の鋼線ストランド３０を圧縮整形することによりワイヤロープ１０を作製する。
　ワイヤロープ作製工程について図６を用いて詳細に説明する。図６は、実施の形態１のワイヤロープ作製工程を説明する概略断面図である。まず、心綱２０の表面が露出しないように、心綱２０の外周を覆うように複数の鋼線ストランド３０を予め設定されたピッチで撚り合わせる。そして、心綱２０の外周に複数の鋼線ストランド３０を撚り合わせたものを、整形するための治具であるボイスに通過させ、さらに、図６に示すように２つのポストフォームローラー４０により圧縮整形する。ポストフォームローラー４０は半円状の溝を有するローラーであり、２つのポストフォームローラー４０は溝が対向するように配置される。ワイヤロープ１０は、２つのポストフォームローラー４０の溝間を通過することにより、ポストフォームローラー４０に設けられた半円状の溝の径に圧縮整形される。より具体的には、ワイヤロープ１０が２つのポストフォームローラー４０の溝間をワイヤロープ１０の軸方向に移動して通過する。これにより、ワイヤロープ１０は２つのポストフォームローラー４０によりワイヤロープ１０の径方向に圧縮整形される。
　以上により、ワイヤロープ１０が製造される。
　次に、実施の形態１のワイヤロープ１０の径方向の断面、及び図３に示すワイヤロープ１０の荷重と伸びの関係を評価した結果について表１を用いて説明する。表１は、実施の形態１のワイヤロープ１０及び比較例のワイヤロープ１１、１２の評価結果を示す表である。一般的な従来のワイヤロープと比較して弾性伸びが抑制された場合は「良」と判定し、従来のワイヤロープと比較して弾性伸びが抑制されなかった場合は「不良」と判定した。また、従来のワイヤロープと比較して耐久性が優れる場合は「良」と判定し、従来のワイヤロープと比較して耐久性が劣る場合は「不良」と判定した。
　表１　実施の形態１のワイヤロープ１０及び比較例のワイヤロープ１１、１２の評価結果
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　評価対象は、実施の形態１のワイヤロープ１０、比較例１のワイヤロープ１１、比較例２のワイヤロープ１２である。これらのワイヤロープ１０、１１、１２は、ポリプロピレン繊維、及びポリエステル繊維の少なくとも一方により形成された心綱ストランド２１を有する。ポリプロピレン繊維は、三菱ケミカル製、商品名「パイレン」、７６０ｄｔｅｘである。ポリエステル繊維は、東レ製、商品名「テトロン」、５６０ｄｔｅｘである。ポリエステル繊維はポリプロピレン繊維よりも圧縮降伏強度が高い。
　実施の形態１のワイヤロープ１０は上述の製造方法により作製した。内部芯２２は、第１の合成繊維として５２本のポリプロピレン繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成される。外部芯２３は、第２の合成繊維として４本のポリエステル繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成される。そして、実施の形態１のワイヤロープ１０は、内部芯２２の外周に２４本の外部芯２３を配置した構成であり、ワイヤロープ１０の直径が１２ｍｍとなるように２つのポストフォームローラー４０により圧縮整形されたものである。
　比較例１のワイヤロープ１１は、内部芯２２及び外部芯２３ともに、ポリエステル繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成される。比較例２のワイヤロープ１２は、内部芯２２及び外部芯２３ともに、ポリプロピレン繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成される。比較例１のワイヤロープ１１及び比較例２のワイヤロープ１２は、心綱２０を形成する合成繊維の種類が１種類であること以外は、上述の実施の形態１のワイヤロープ１０の構成と同じである。
　比較例１のワイヤロープ１１の径方向の断面を観察した結果は、ポリエステル繊維の径方向の断面が塑性変形せず円形状を保つことにより、ポリエステル繊維間の空隙が多い状態だった。この評価結果は、外部芯２３を形成するポリエステル繊維と鋼線ストランド３０とが接触する表面積が小さいため、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少を抑制することを意味する。そのため、比較例１のワイヤロープ１１は耐久性に優れる。
　一方で、比較例１のワイヤロープ１１の荷重と伸びの関係を評価した結果、図３のａ’－ａ間の伸びが生じることが分かった。これは、上述のとおりポリエステル繊維が塑性変形しないため、心綱２０が圧縮応力に対して高い反発力を発揮するためである。
　比較例２のワイヤロープ１２の径方向の断面を観察した結果は、ポリプロピレン繊維の径方向の断面が塑性変形し、ポリプロピレン繊維間の空隙が少ない密な状態だった。そして、ポリプロピレン繊維が塑性変形することにより、外部芯２３を形成するポリプロピレン繊維と鋼線ストランド３０とが接触する表面積は大きくなる。そのため、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少が生じやすく、比較例２のワイヤロープ１２は比較例１のワイヤロープ１１よりも耐久性に劣る。
　一方で、比較例２のワイヤロープ１２の荷重と伸びの関係を評価した結果、図３のａ’－ａ間の伸びが抑制され、比較例１のワイヤロープ１１よりも弾性伸びが小さいことが分かった。これは、上述のとおりポリプロピレン繊維が塑性変形したことにより、比較例２のワイヤロープ１２から荷重を取り除いても心綱２０の径が回復しないためである。
　次に、実施の形態１のワイヤロープ１０の径方向の断面を観察した結果を説明する。内部芯２２の径方向の断面は、比較例２のワイヤロープ１２と同様に、内部芯２２を形成するポリプロピレン繊維の径方向の断面は塑性変形し、ポリプロピレン繊維間の空隙が少ない密な状態だった。外部芯２３の径方向の断面は、比較例１のワイヤロープ１１と同様に、外部芯２３を形成するポリエステル繊維の径方向の断面は塑性変形せず円形状を保つことにより、ポリエステル繊維間の空隙が多い状態だった。
　また、実施の形態１のワイヤロープ１０の荷重と伸びの関係を評価した結果、比較例１のワイヤロープ１１よりも弾性伸びが小さく、比較例２のワイヤロープ１２と同等に図３のａ’－ａ間の伸びが抑制されることが分かった。
　弾性伸びが抑制された理由は、内部芯２２を形成するポリプロピレン繊維が塑性変形することにより、荷重が取り除かれても内部芯２２の径が回復しないためであると考えられる。また、外部芯２３を形成するポリエステル繊維の径方向の断面が塑性変形せず円形状を保つことにより、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少を抑制する。そのため、実施の形態１のワイヤロープ１０は比較例１のワイヤロープ１１と同等に耐久性に優れる。
　このように、本実施の形態におけるワイヤロープ１０は、複数の心綱ストランド２１を撚り合わせた心綱２０を備える。心綱ストランド２１は複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された内部芯２２と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、内部芯２２の外周に配置された複数の外部芯２３と、を有する。そして、第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高い。これにより、内部芯２２により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯２３により耐久性に優れたワイヤロープ１０を提供することができる。
　また、第１の合成繊維の径方向の断面は第２の合成繊維の径方向の断面よりも角張った形状である。これは、内部芯２２を形成する第１の合成繊維は、第２の合成繊維よりも塑性変形した状態であることを意味する。これにより、内部芯２２により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯２３により耐久性に優れたワイヤロープ１０を提供することができる。
　また、本実施の形態におけるエレベータ１は、ワイヤロープ１０と、ワイヤロープ１０の一端に接続されたかご３と、ワイヤロープ１０の他端に接続されたつり合いおもり４と、ワイヤロープ１０が巻き掛けられた綱車６を回転させることによりかご３及びつり合いおもり４を昇降させる巻上機とを備える。ワイヤロープ１０は上述のとおり弾性伸びが抑制されたものである。そのため、かご３に乗客が乗り降りした際に生じるワイヤロープ１０の伸縮が抑制される。これにより、本実施の形態におけるエレベータ１は、かご３の振動を抑制できる。また、ワイヤロープ１０は上述のとおり耐久性に優れる。これにより、本実施の形態におけるエレベータ１は、エレベータ１の製品寿命を長くすることができる。
実施の形態２．
　実施の形態２におけるワイヤロープ１０について説明する。
　実施の形態１では、第１の合成繊維及び第２の合成繊維は圧縮降伏強度が異なり、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高いことを説明した。本実施の形態は、心綱２０を作製する工程において、第１の圧縮降伏強度は１５ＭＰａ以下であり、第２の圧縮降伏強度は１５ＭＰａより高くする構成である。その他のワイヤロープ１０の構成は実施の形態１と同様である。実施の形態１と同様の構成については、同一符号が付されている。
　まず、様々な種類の合成繊維の圧縮降伏強度を算出した結果を説明する。算出方法は、実施の形態１において説明した圧縮降伏強度の算出方法と同様である。ポリアリレート繊維の圧縮降伏強度は１５ＭＰａ、ポリエステル繊維の圧縮降伏強度は２２ＭＰａであった。また、ポリプロピレン繊維はポリアリレート繊維よりも圧縮降伏強度が低く、ポリエチレンナフタレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、及びアラミド繊維はポリエステル繊維よりも圧縮降伏強度が高いことが分かった。
　次に、第１の合成繊維及び第２の合成繊維を、上述の圧縮降伏強度を算出した合成繊維から様々な組み合わせで選択し、実施の形態１に記載の製造方法でワイヤロープ１０を作製した。第１の合成繊維及び第２の合成繊維は、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高くなるように選択した。そして、作製したワイヤロープ１０の径方向の断面をそれぞれ観察した。以下にその結果を説明する。
　ここで、第１の圧縮降伏強度及び第２の圧縮降伏強度の値は、実施の形態１に記載のポストフォームローラー４０による圧縮整形により変化する。しかし、第１の圧縮降伏強度及び第２の圧縮降伏強度の大小関係は変わらない。すなわち、実施の形態１に記載の心綱作製工程において、上述の圧縮降伏強度の値に基づき第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高くなるように第１の合成繊維及び第２の合成繊維を選択した場合、ポストフォームローラー４０による圧縮整形の後でも第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高い。
　ここでは、内部芯２２を第１の合成繊維としてポリアリレート繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成し、外部芯２３を第２の合成繊維としてポリエステル繊維を束ねて撚りをかけたヤーンにより形成したワイヤロープ１０の結果を説明する。図７は、実施の形態２の心綱２０の断面図である。図７の破線よりも右が内部芯２２であり、破線よりも左は外部芯２３である。図７より、内部芯２２を形成するポリアリレート繊維は、ポリアリレート繊維の径方向の断面が塑性変形し角張った形状であることが分かる。一方、外部芯２３を形成するポリエステル繊維は、ポリエステル繊維の径方向の断面が塑性変形せず、ポリアリレート繊維に比べ円形状を維持していることが分かる。
　他の作製したワイヤロープ１０の評価結果は省略するが、圧縮降伏強度がポリアリレート繊維の圧縮降伏強度である１５ＭＰａ以下の合成繊維は塑性変形しやすく、圧縮降伏強度がポリアリレート繊維の圧縮降伏強度である１５ＭＰａより高い合成繊維は塑性変形しにくいことが分かった。
　そして、内部芯２２を圧縮降伏強度が１５ＭＰａ以下の合成繊維で形成したワイヤロープ１０は、内部芯２２を圧縮降伏強度が１５ＭＰａより高い合成繊維で形成したワイヤロープ１０と比較して、図３のａ’－ａの伸びが抑制されることが分かった。これは、圧縮降伏強度が１５ＭＰａ以下の合成繊維は塑性変形しやすく、ワイヤロープ１０から荷重を取り除いても内部芯２２の径が回復しないためであると考えられる。
　また、外部芯２３を圧縮降伏強度が１５ＭＰａより高い合成繊維で形成したワイヤロープ１０は、外部芯２３を圧縮降伏強度が１５ＭＰａ以下の合成繊維で形成したワイヤロープ１０と比較して、耐久性に優れる。これは、圧縮降伏強度が１５ＭＰａより高い合成繊維は塑性変形しにくいため、合成繊維の断面が円形状を保つことにより、心綱２０と鋼線ストランド３０間の摩耗による心綱２０の径の減少を抑制するためである。
　上述の結果より、本実施の形態の第１の合成繊維及び第２の合成繊維は以下のとおり構成する。
　実施の形態１に記載の心綱作製工程において、第１の合成繊維は第１の圧縮降伏強度が１５ＭＰａ以下である。例えば、第１の合成繊維は、ポリプロピレン繊維、及びポリアリレート繊維の少なくとも一方である。特に、ポリプロピレン繊維は、他の合成繊維と比較して安価であるため、第１の合成繊維に用いるとよい。また、心綱２０は鋼線ストランド３０の潤滑及び防錆に必要な油を補給する機能を有するため、油の溶融温度よりも融点が高い合成繊維が第１の合成繊維に適している。
　実施の形態１に記載の心綱作製工程において、第２の合成繊維は第２の圧縮降伏強度が１５ＭＰａより高い。例えば、第２の合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、及びアラミド繊維のうち少なくともいずれか１つ以上である。特に、ポリエステル繊維は、他の繊維とくらべ安価で、かつ摩耗後の引張強度保持率に優れるため、第２の合成繊維に適している。
　実施の形態１と同様に、本実施の形態におけるワイヤロープ１０は、複数の心綱ストランド２１を撚り合わせた心綱２０を備える。心綱ストランド２１は複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された内部芯２２と、複数の第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、内部芯２２の外周に配置された複数の外部芯２３と、を有する。そして、第２の圧縮降伏強度は第１の圧縮降伏強度よりも高い。これにより、内部芯２２により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯２３により耐久性に優れたワイヤロープ１０を提供することができる。
　また、本実施の形態におけるワイヤロープ１０は、心綱２０を作製する工程において、第１の圧縮降伏強度は１５ＭＰａ以下であり、第２の圧縮降伏強度は１５ＭＰａより高くすることにより、弾性伸びを抑制し、耐久性に優れる効果がより顕著になる。
　また、第１の合成繊維は、ポリプロピレン繊維、及びポリアリレート繊維の少なくとも一方とする。これにより、心綱２０を作製する工程において、第１の圧縮降伏強度を１５ＭＰａ以下にすることができる。そのため、本実施の形態におけるワイヤロープ１０は、内部芯２２により弾性伸びを抑制することができる。
　また、第２の合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、及びアラミド繊維のうち少なくともいずれか１つ以上とする。これにより、心綱２０を作製する工程において、第２の圧縮降伏強度を１５ＭＰａより高くすることができる。そのため、本実施の形態におけるワイヤロープ１０は外部芯２３により耐久性に優れたものである。
　なお、各実施の形態において、内部芯２２は、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成される例を示したがこれに限られない。複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンにより形成されてもよい。また、内部芯２２は、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの２種類のヤーンを撚り合わせて形成されてもよい。つまり、内部芯２２は、複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成される。これらの内部芯２２においても、上述のワイヤロープ作製工程の圧縮整形により、複数の第１の合成繊維が塑性変形することにより、合成繊維間の空隙が小さい密な状態になる。そして、第１の合成繊維は、塑性変形した状態であるため図３のａ’－ａの伸びが抑制される。これにより、内部芯２２により弾性伸びを抑制しつつ、外部芯２３により耐久性に優れたワイヤロープ１０を提供することができる。
　また、各実施の形態において、８×Ｓ（１９）の構造のワイヤロープ１０を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばＪＩＳＧ３５２５に定義される８×Ｓ（１９）、８×Ｗ（１９）、８×Ｆｉ（２５）の構造でもよい。そして、各実施の形態のワイヤロープ１０の使用用途はエレベータ１に限られず、機械、建設、船舶、漁業、林業、鉱業、索道等に用いることができる。
　また、本発明の目的を達成でき、かつ本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の設計変更が可能であるのは言うまでもない。
１　エレベータ、２　機械室、３　かご、４　つり合いおもり、５　昇降路、６　綱車、７　そらせ車、８　制御装置、１０　ワイヤロープ、２０　心綱、２１　心綱ストランド、２２　内部芯、２３　外部芯、３０　鋼線ストランド、３１　鋼線、４０　ポストフォームローラー

Claims (7)

  1. 　複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の前記第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯と、複数の前記第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、前記内部芯の外周に配置された複数の外部芯と、を有する複数の心綱ストランドを撚り合わせた心綱と、
    　前記心綱の外周に配置され、複数の鋼線を撚り合わせた複数の鋼線ストランドと、を備え、
    　前記第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、前記第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とするワイヤロープ。
  2. 　前記第１の合成繊維の前記径方向の断面は前記第２の合成繊維の前記径方向の断面より角張った形状であることを特徴とする請求項１に記載のワイヤロープ。
  3. 　前記第１の合成繊維は、ポリプロピレン繊維及びポリアリレート繊維の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイヤロープ。
  4. 　前記第２の合成繊維は、ポリエステル繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、及びアラミド繊維のうち少なくともいずれか１つ以上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ワイヤロープ。
  5. 　ワイヤロープと、
    　前記ワイヤロープの一端に接続され、昇降路内に吊り下げられたかごと、
    　前記ワイヤロープの他端に接続され、前記昇降路内に吊り下げられたつり合いおもりと、
    　前記ワイヤロープが巻き掛けられた綱車を有し、前記綱車を回転させることにより前記かご及び前記つり合いおもりを昇降させる巻上機と、を備え、
    　前記ワイヤロープは、
    　複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の前記第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯と、複数の前記第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成され、前記内部芯の外周に配置された複数の外部芯と、を有する複数の心綱ストランドを撚り合わせた心綱と、
    　前記心綱の外周に配置され、複数の鋼線を撚り合わせた複数の鋼線ストランドと、を有し、
    　前記第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、前記第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とするエレベータ。
  6. 　複数の第１の合成繊維を撚り合わせたヤーン、及び、複数の前記第１の合成繊維と複数の第２の合成繊維とが混在したヤーンの少なくとも一方により形成された内部芯の外周に、複数の前記第２の合成繊維を撚り合わせたヤーンにより形成された複数の外部芯を配置した心綱ストランドを作製する工程と、
    　複数の前記心綱ストランドを撚り合わせて心綱を作製する工程と、
    　複数の鋼線を撚り合わせて形成された複数の鋼線ストランドを前記心綱の外周に配置して、前記心綱及び前記複数の鋼線ストランドを圧縮整形する工程と、を有し、
    　前記第２の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第２の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第２の圧縮降伏強度は、前記第１の合成繊維の軸方向に垂直な径方向における圧縮変形時に前記第１の合成繊維が塑性変形を開始する圧縮応力である第１の圧縮降伏強度よりも高いことを特徴とするワイヤロープの製造方法。
  7. 　前記心綱ストランドを作製する工程において、前記第１の圧縮降伏強度は１５ＭＰａ以下であり、前記第２の圧縮降伏強度は１５ＭＰａより高いことを特徴とする請求項６に記載のワイヤロープの製造方法。
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