JPWO2012056529A1 - エレベータ用ロープ - Google Patents

Abstract

エレベータ用ロープにおいては、内層ロープの外周に外層子縄が撚り合わされており、外層子縄の層の外周に樹脂製の外層被覆体が被覆されている。内層ロープの中心には、合成繊維製の繊維芯が配置されている。繊維芯としては、例えば、樹脂製の丸棒芯、又は樹脂製の撚り芯が用いられている。繊維芯の外側には、複数本の内層子縄が撚り合わされている。内層子縄の層の外周には、樹脂製の内層被覆体が被覆されている。内層子縄及び外層子縄は、複数本の鋼製素線を撚り合わせて構成されている。

Description

この発明は、複数本の鋼製素線が撚り合わされてなる複数本の子縄を有するエレベータ用ロープに関するものである。

従来のエレベータ用ロープは、内層ロープと、内層ロープの外周を被覆する樹脂製の内層被覆体と、内層被覆体の外周に撚り合わされた複数本の外層子縄と、外層子縄の層の外周を被覆する樹脂製の外層被覆体とを有している。内層ロープは、複数本の芯子縄を含む芯ロープと、芯ロープの外周に被覆されている芯ロープ被覆体と、芯ロープ被覆体の外周に撚り合わされた複数本の内層子縄とを有している。芯子縄、内層子縄及び外層子縄は、それぞれ複数本の鋼製素線を撚り合わせて構成されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１０８６０７号公報

上記のような従来のエレベータ用ロープでは、芯ロープの中心に直線状の芯子縄が配置されている。この直線状の芯子縄は、他の子縄と撚り合わされていないため、他の子縄からの拘束力を受けにくくなっている。このため、例えば製造時の素線張力の不均一などの製造上の問題から、直線状の芯子縄を構成する素線の一部に緊張が生じ、その素線が早期に断線したり、逆に、緩みが生じて素線が弛んだりすると、断線又は弛んだ素線がエレベータ用ロープの外へ突出し、エレベータ用ロープを早期に交換する必要が生じることが懸念される。

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、外部への素線の突出を抑え、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。

この発明に係るエレベータ用ロープは、複数本の鋼製素線が撚り合わされている複数本の内層子縄を含む内層ロープを有し、外周が樹脂製の外層被覆体により被覆されているものであって、内層ロープの中心には、合成繊維製の繊維芯が配置されている。

この発明のエレベータ用ロープは、内層ロープの中心に合成繊維製の繊維芯を配置したので、内層ロープの中心に他の子縄と撚り合わされていない子縄が配置されなくなり、これにより全ての子縄が他の子縄からの拘束力を受けるようにすることができ、外部への素線の突出を抑え、長寿命化を図ることができる。

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。 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。 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。 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。 この発明の実施の形態５によるエレベータ用ロープの断面図である。 この発明の実施の形態６によるエレベータ用ロープの断面図である。 実施の形態１〜６のエレベータ用ロープが適用されるエレベータ装置の一例を示す側面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、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の中心には、繊維芯１が配置されている。繊維芯１としては、例えばポリプロピレン又はポリエチレンからなる合成繊維製の丸棒芯（中実芯）が用いられている。

繊維芯１の外周には、複数本（ここでは８本）の内層子縄２が撚り合わされている。各内層子縄２は、複数本の鋼製素線を撚り合わせて構成されている。より詳細には、各内層子縄２は、中心に配置された芯素線と、芯素線の外周に撚り合わされた複数本の中間素線と、中間素線の層の外周に撚り合わされた複数本の外層素線とを有している。中間素線の径は、芯素線及び外層素線の径よりも小さい。

内層子縄２の層の外周は、樹脂製の内層被覆体３により被覆されている。内層ロープ４は、繊維芯１、内層子縄２及び内層被覆体３により構成されている。内層被覆体３は、互いに隣接する内層子縄２間で繊維芯１に接している。繊維芯１及び内層被覆体３は、使用時に張力が作用した状態でも、互いに隣接する内層子縄２間に入り込んだ状態で維持される。

内層被覆体３の外周には、複数本（ここでは１９本）の外層子縄５が撚り合わされている。外層子縄５の径は、内層子縄２の径よりも小さい。各外層子縄５は、複数本の鋼製素線を撚り合わせて構成されている。より詳細には、各外層子縄５は、中心に配置された芯素線と、芯素線の外周に撚り合わされた複数本の外層素線とを有している。外層素線の径は、芯素線の径と同じである。

外層子縄５の層の外周は、樹脂製の外層被覆体６により被覆されている。外層子縄５と外層被覆体６とは、接着剤により接着されている。外層被覆体６は、互いに隣接する外層子縄５間で内層被覆体３に接している。内層被覆体３及び外層被覆体６は、使用時に張力が作用した状態でも、互いに隣接する外層子縄５間に入り込んだ状態で維持される。

内層被覆体３の材料としては、例えばポリエチレン又はポリプロピレンなど、ある程度の硬さを有する樹脂が用いられている。また、内層被覆体３は、架橋剤を混入することにより架橋された樹脂により構成されている。さらに、内層被覆体３は、エレベータ用ロープとしての柔軟性を高めるとともに、綱車により曲げられた際に発生するロスを低減するため、摩擦係数がある程度低い方が良い。

このように、内層被覆体３の材料としては、外層被覆体６の材料よりも硬く、かつ同一の金属材料に対する摩擦係数が低いものが好適である。さらに、内層被覆体３は、内層子縄２との間に滑りが生じるため、耐摩耗性に優れていることが好適である。

外層被覆体６は、綱車との間のトラクション能力を確保する必要があるため、綱車に対する摩擦係数が０．２以上で十分な耐摩耗性を有する樹脂、例えばポリウレタンにより構成されている。また、外層子縄５は、架橋剤を混入することにより架橋された樹脂により構成されている。

このようなエレベータ用ロープでは、中心に繊維芯１が配置されているので、他の子縄と撚り合わされていない鋼製の子縄は存在しない。即ち、全ての子縄２，５は必ず他の子縄２，５と撚り合わされている。このため、素線間及び子縄２，５間の摩擦力により、断線又は弛んだ素線がエレベータ用ロープの外に突出するのが抑えられる。

また、エレベータ用ロープに負荷が作用すると、各子縄２，５が負荷を分担し、各子縄２，５間の隙間を縮小する方向にロープ断面が変形するが、中心の繊維芯１が各子縄２，５から作用する圧力を保持することで、子縄２，５間の隙間を確保、又は子縄２，５間の接触圧力を低減することができる。

さらに、実施の形態１のエレベータ用ロープは、内部に内層ロープ４を有するため、中心に繊維芯を有する同じ直径の８子縄や６子縄のロープ（従来ロープと呼ぶ）に比べて、高強度である。このため、実施の形態１のエレベータ用ロープに作用する負荷は、従来ロープに作用する負荷よりも大きく、各子縄２，５から中心の繊維芯１に作用する圧力はさらに大きくなることが考えられる。

これに対して、従来ロープに一般的に使用されている天然繊維（例えば麻）の撚り芯を繊維芯１として用いた場合、繊維自身に空洞を有し、かつ繊維間にも隙間があり、子縄２，５からの圧力により減径しロープ全体の型崩れを発生し易い。また、経年的な腐食や劣化も加わり子縄２，５からの圧力を保持することがさらに困難になる可能性がある。

しかし、実施の形態１では、繊維芯１として合成繊維製の丸棒芯を用いたので、繊維芯１自体の充填密度を上げることができ、大きな負荷に対して肩崩れの発生を抑制することができる。

また、従来ロープでは、中心の繊維芯にロープグリースを含浸させることで、ロープ内部の子縄間の接触圧力を低減したり摩擦力を低減したりしている。これに対して、実施の形態１のエレベータ用ロープでは、外層被覆体６により外層子縄５が綱車溝表面から離隔されるとともに、外層被覆体６及び内層被覆体３により子縄２，５同士が離隔されており、金属同士が直接接触しないため、子縄２，５の摩耗を防止することができ、かつ内層被覆体３及び外層被覆体６の緩衝作用により、エレベータ用ロープ内に発生する曲げ応力を低減できる。

また、繊維芯１は比較的低摩擦の合成繊維で構成されているため、エレベータ用ロープ引張荷重や曲げ荷重が作用した際の各子縄２，５の移動に対して、子縄２，５の摩耗を低減することができる。従って、内部にロープグリースを含浸させる必要がない。これにより、ロープ製造時、特に被覆成形時に、被覆破れによる油の影響を心配する必要がない。

さらに、外層子縄５の本数は、内層子縄２の本数の２倍以上であり、かつ１６本以上となっているので、エレベータ用ロープが綱車に巻き掛けられたときに綱車溝から外層子縄５が受ける圧力を低減することができる。

さらにまた、外層被覆体６は、綱車との間でトラクションを発生させるために、外層子縄５に接着する必要があり、外層被覆体６を外層子縄５に接着する前には、外層子縄５の製造時などに付着した汚れや油分を十分に洗浄する必要がある。このとき、外層子縄５の構造が複雑であると、外層子縄５の内部まで十分に洗浄することができない。これに対して、実施の形態１の外層子縄５は、中心素線の外周に１層の素線を束ねた２層構造であるため、構造が単純であり、十分な強度を確保しつつ、外層子縄５を十分に、かつ容易に洗浄し、外層被覆体６を外層子縄５に強固に接着することができる。

また、素線径を小径化することで、同径の従来ロープに比べて、小径の綱車を通過する際に発生する曲げ応力を低減することができる。外層子縄５の本数を多くすることで、外層子縄５を構成する素線を小径化することもできる。

さらに、内層子縄２は、中心素線の外周に２層の素線を束ねた３層構造であるため、ロープ全体の実装密度を高くするとともに、発生する曲げ応力を低減することができる。また、内層子縄２は６〜８本とするのが好適である。これは、内層子縄２の本数が６本よりも少ないと、各内層子縄２の断面が大きくなるか、又は内層子縄２間の隙間が大きくなり、逆に、内層子縄２の本数が８本よりも多いと、実装密度を上げるためにロープ全体を多層化する必要が生じるためである。

実装密度向上及び曲げ応力低減の効果を得る方法としては、ロープ全体をさらに多層化する方法もあるが、子縄数や素線数が増加するとともに、製造工程が増加し、製造コストの面で現実的でなくなってしまう。

実施の形態１のエレベータ用ロープの場合、各外層子縄５が７本の素線で構成される簡素な構造である上に、内層子縄２も３層構造の比較的簡素な構造であるため、子縄の数が２０本以上あるにも拘わらず、ロープ全体の素線数を３００本以下とすることが可能である。

また、従来ロープを適用する場合、ロープ径ｄに対する綱車径Ｄは４０倍以上に設定されるため、例えばロープ径が１２ｍｍであれば、綱車径は４８０ｍｍ以上に設定される。最も一般的に使用されている８×Ｓ（１９）、直径１２ｍｍ（ｄ）の場合、外層子縄の素線径δは約０．８ｍｍであり、４８０ｍｍ（Ｄ）の綱車で適用される場合、発生する曲げ応力を評価する指標であるＤ／δ＝６００、ロープ径に対する外層子縄の素線径の比ｄ／δ＝１５である。

これに対して、実施の形態１のロープの場合、内層被覆体３及び外層被覆体６を有し、かつ内層ロープ４の中心に繊維芯１が配置されているため、金属同士は直接接触しない。このように、直接金属接触しない場合には、上記特許文献１にも記載されているように、Ｄ／ｄ＝２７で使用しても、従来ロープと綱車との組み合わせにおいてＤ／ｄ＝４０で使用した場合と同等の寿命を確保することができ、このときのＤ１／δ１＝６００×２７／４０＝４０５である。

また、上記の式より、δ１＝２４０／４０５＝０．５９ｍｍ、ロープ径ｄ１に対して外層子縄の素線径をｄ１／δ１≧１２／０．５９＝２０．３≒２０．５とすることで、綱車を従来ロープの直径１２ｍｍで使用する場合のＤ／ｄ≧４０を満足する最小綱車径φ４８０に対して１／２（Ｄ／ｄ＝２０）まで縮小することが可能となる。

このように、ロープを多層撚りとし、外層子縄５の本数を多くすることにより、構成する素線径の小径化が可能であり、上記の条件を満足することで、従来ロープと同じ直径でも、使用する綱車の直径を半分にし、かつ同等の寿命を確保することが可能となる。

また、各子縄２，５を構成する素線に発生する応力としては、各子縄２，５の素線のうち、最も厳しい外層素線（最外周の素線）の径をほぼ同じとすることにより、全部分において発生する曲げ応力を均一化することができる。これにより、特定の部分に早期に断線が発生するのが防止され、ロープの型崩れが発生することで早期に寿命に至ることがない。

上記効果を得るためには、外層素線の直径を等しくした方が良いことは勿論であるが、ロープの設計的な裕度を考慮すると、実質的には、外層素線の直径差を１０％以内に抑えることが好適である。

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。この実施の形態２では、繊維芯７として、例えばポリプロピレン又はポリエチレンからなる合成繊維製の撚り芯が用いられている。繊維芯７の外周は、樹脂製の芯被覆体８により被覆されている。芯被覆体８の材料としては、内層被覆体３と同様の材料を用いることができる。実施の形態２の内層ロープ４は、繊維芯７、芯被覆体８、内層子縄２及び内層被覆体３により構成されている。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、繊維芯７を構成する縄間の隙間に芯被覆体８が充填されるので、充填率が高く、経年的な劣化を少なくすることでき、繊維芯１として丸棒芯を用いた実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

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。実施の形態３の内層ロープ４は、芯ロープ９、内層子縄２及び内層被覆体３により構成されている。芯ロープ９は、繊維芯１０、繊維芯１０の外周に撚り合わされた複数本（ここでは６本）の芯子縄１１、及び芯子縄１１の層の外周に被覆された芯ロープ被覆体１２により構成されている。繊維芯１０としては、実施の形態１と同様に、合成繊維製の丸棒芯が用いられてる。芯ロープ被覆体１２の材料としては、内層被覆体３と同様の材料を用いることができる。

各芯子縄１１は、複数本の鋼製素線を撚り合わせて構成されている。より詳細には、各外層子縄５は、中心に配置された芯素線と、芯素線の外周に撚り合わされた複数本の外層素線とを有している。外層素線の径は、芯素線の径と同じである。各芯子縄１１の径は、外層子縄５の径よりも小さい。芯子縄１１の素線の径は、外層子縄５の素線の径よりも小さい。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、中心に芯ロープ９が配置されているため、ロープ全体における鋼製素線の充填密度をさらに向上させ、破断強度を向上させることができる。

実施の形態４．
次に、図４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。この実施の形態４では、繊維芯１３として、実施の形態２と同様に、合成繊維製の撚り芯が用いられている。繊維芯１３の外周は、樹脂製の芯被覆体１４により被覆されている。芯被覆体１４の材料としては、内層被覆体３と同様の材料を用いることができる。

実施の形態４の芯ロープ９は、繊維芯１３、芯被覆体１４、芯子縄１１及び芯ロープ被覆体１２により構成されている。他の構成は、実施の形態３と同様である。

このようなエレベータ用ロープでは、繊維芯１３を構成する縄間の隙間に芯被覆体１４が充填されるので、充填率が高く、経年的な劣化を少なくすることでき、繊維芯１０として丸棒芯を用いた実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

実施の形態５．
次に、図５はこの発明の実施の形態５によるエレベータ用ロープの断面図の断面図である。図において、芯ロープ９の中心には、合成繊維製の撚り芯からなる繊維芯１５がそのまま（芯被覆体を用いずに）配置されている。他の構成は、実施の形態４と同様である。

ロープ全体の断面構造を３層構造（芯子縄１１を含む層、内層子縄２を含む層、外層子縄５を含む層）とした場合、実施の形態１、２のような２層構造に比べて、中心部分の占有面積が小さい。このため、３層構造では、撚り芯からなる繊維芯１５をそのまま用いても、各部に発生する隙間が少なく、実施の形態４とほぼ同様の効果を得ることができる。

また、実施の形態５では、外層子縄５、内層子縄２、芯子縄１１の順に本数が少なくなっている（外層子縄５＞内層子縄２＞芯子縄１１）。外層子縄５と内層子縄２の本数に関しては、実施の形態１でも説明した通りであり、さらに芯子縄１１の本数を内層子縄２の本数よりも少なくすることにより、鋼製素線の実装密度を高くすることができる。これにより、素線径を従来ロープに比べて小さくできる上に、ロープ全体の子縄数及び素線数を抑えることができる。

さらに、芯子縄１１の外層素線径を他の子縄２，５の外層素線の径よりも小さくすることにより、曲げ作用時に芯ロープ９に発生する曲げ応力を他の層に比べて低減することができる。これにより、芯ロープ９が他の層よりも先に損傷することを防止し、芯ロープ９の損傷によるロープ全体の型崩れの発生を防止することができる。

実施の形態６．
次に、図６はこの発明の実施の形態６によるエレベータ用ロープの断面図である。実施の形態３〜５では、２層構造の芯子縄１１を６本用いたが、この実施の形態６では、繊維芯１０の外周に、３本の芯子縄１１が撚り合わされている。各芯子縄１１は、中心素線の外周に２層の素線を束ねた３層構造である。他の構成は、実施の形態３と同様である。

このようなエレベータ用ロープによれば、芯子縄１１の本数を少なくしつつ実施の形態３と同様の効果を得ることができる。

ここで、図７は実施の形態１〜６のエレベータ用ロープが適用されるエレベータ装置の一例を示す側面図である。図において、昇降路２１の上部には、機械室２２が設けられている。機械室２２内には、機械台２３が設置されている。機械台２３上には、巻上機２４が支持されている。巻上機２４は、綱車２５及び巻上機本体２６を有している。巻上機本体２６は、綱車２５を回転させる巻上機モータと、綱車２５の回転を制動する巻上機ブレーキとを有している。

機械台２３には、そらせ車２７が取り付けられている。綱車２５及びそらせ車２７には、懸架手段としての複数本のエレベータ用ロープ２８が巻き掛けられている。

エレベータ用ロープ２８の一端部には、かご２９が吊り下げられている。即ち、かご２９は、綱車２５の一側でエレベータ用ロープ２８により昇降路２１内に吊り下げられている。エレベータ用ロープ２８の他端部には、釣合おもり３０が吊り下げられている。即ち、釣合おもり３０は、綱車２５の他側でエレベータ用ロープ２８により吊り下げられている。

昇降路２１内には、かご２９の昇降を案内する一対のかごガイドレール３１と、釣合おもり３０の昇降を案内する一対の釣合おもりガイドレール３２とが設置されている。かご２９には、かごガイドレール３１に係合してかご２９を非常停止させる非常止め装置３３が搭載されている。

なお、この発明のエレベータ用ロープが適用されるエレベータ装置のタイプは、図７のタイプに限定されるものではない。例えば、機械室レスエレベータ、２：１ローピング方式のエレベータ装置、マルチカー方式のエレベータ装置、又はダブルデッキエレベータ等にも、この発明は適用できる。
また、この発明のエレベータ用ロープは、かご２９を吊り下げるためのロープ以外のロープ、例えばコンペンロープやガバナロープ等にも適用することができる。

Claims (12)

1. 複数本の鋼製素線が撚り合わされている複数本の内層子縄を含む内層ロープを有し、外周が樹脂製の外層被覆体により被覆されているエレベータ用ロープであって、
   前記内層ロープの中心には、合成繊維製の繊維芯が配置されていることを特徴とするエレベータ用ロープ。
2. 前記繊維芯は、樹脂からなる丸棒芯であることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
3. 前記繊維芯は、樹脂からなる撚り芯であることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
4. 前記繊維芯の外周は、樹脂製の芯被覆体により被覆されていることを特徴とする請求項３記載のエレベータ用ロープ。
5. 前記内層子縄を含む全ての鋼製の子縄が他の子縄と撚り合わされていることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
6. 全ての素線の本数は、３００本以下であることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
7. 前記内層ロープの外周に撚り合わされた複数本の外層子縄をさらに備え、
   前記外層子縄と前記外層被覆体とは接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
8. 前記内層ロープの外周に撚り合わされた複数本の外層子縄をさらに備え、
   前記外層子縄の本数は、前記内層子縄の本数の２倍以上であり、かつ１６本以上であることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ
9. 前記内層ロープの外周に撚り合わされた複数本の外層子縄をさらに備え、
   全体のロープ径は、前記内層子縄及び前記外層子縄の外層素線径の２０．５倍以上であり、
   前記外層素線の最大素線径と最小素線径との差は１０％以内であることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
10. 前記内層ロープの中心には、芯ロープが配置されており、
    前記芯ロープは、中心に配置された前記繊維芯と、前記繊維芯の外側に撚り合わされた複数本の芯子縄と、前記芯子縄の層の外周に被覆された樹脂製の芯ロープ被覆体とを有していることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ロープ。
11. 前記内層ロープの外周に撚り合わされた複数本の外層子縄をさらに備え、
    前記外層子縄、前記内層子縄、前記芯子縄の順に本数が少なくなっていることを特徴とする請求項１０記載のエレベータ用ロープ。
12. 前記内層ロープの外周に撚り合わされた複数本の外層子縄をさらに備え、
    前記芯子縄の外層素線径は、前記内層子縄及び前記外層子縄の外層素線径よりも小さいことを特徴とする請求項１０記載のエレベータ用ロープ。

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