(57)【要約】少なくとも１つのロープ（２２）とシーブの組み合わせを有する際にエレベータシステムで使用するための被覆シーブ（２４）であって、エレベータシステムの少なくとも１つのロープと係合するように予め決められた形状および大きさを有する被覆シーブ（２４）。シーブ上の被覆（２７）は、被覆なしのシーブの摩耗係数より少なくとも８０％低い摩耗係数を有する。
2012513355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦部材と相互作用する被覆エレベータシステム部材であって、被覆部材は、
エレベータシステムの少なくとも１つの摩擦部材と係合するように予め決められた形状および大きさを有する本体と、
２．０×１０-10ｍｍ2Ｎ未満の摩耗係数を有する、本体上の被覆と、
を備えることを特徴とする被覆エレベータシステム部材。
【請求項２】
被覆された本体上の摩耗係数は、１．０×１０-10ｍｍ2Ｎ未満であることを特徴とする請求項１記載の被覆。
【請求項３】
被覆された本体の摩耗係数は、被覆なしの本体の摩耗係数の２０％未満であることを特徴とする請求項２記載の被覆。
【請求項４】
被覆は、クロム成分を有するコバルト合金、モリブデン、コバルトリン、およびニッケルタングステン合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載の被覆。
【請求項５】
本体上の被覆の厚みは、約０．１ｍｍ〜約１．２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の被覆。
【請求項６】
被覆の厚みは、約０．１２５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項５記載の被覆。
【請求項７】
被覆は、溶融被覆であることを特徴とする請求項１記載の被覆。
【請求項８】
シーブは、調速機シーブ、トラクションシーブ、そらせシーブ、および安全くさびから選択されることを特徴とする請求項１記載の被覆。
【請求項９】
シーブは、鋳鉄であることを特徴とする請求項１記載の被覆シーブ。
【請求項１０】
シーブ上の摩耗係数は、被覆なしのシーブの摩耗係数の約１０％であることを特徴とする請求項１記載の被覆シーブ。
【請求項１１】
摩擦部材と相互作用する被覆エレベータシステム部材であって、被覆部材は、
エレベータシステムの少なくとも１つのロープと係合するように予め決められた形状および大きさを有する部材本体と、
クロム成分を有するコバルト合金、モリブデン、コバルトリン、およびニッケルタングステン合金から成る群より選択され、シーブ上の２．０×１０-10ｍｍ2Ｎ未満の摩耗係数を有する、本体上の被覆であって、被覆および本体が予め決められた形状および大きさを維持するような大きさとされた、本体上の被覆と、
を備えることを特徴とする被覆エレベータシステム部材。
【請求項１２】
被覆は、溶融被覆であることを特徴とする請求項１１記載の被覆本体。
【請求項１３】
被覆の厚みは、約０．１ｍｍ〜約１．２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１記載の被覆本体。
【請求項１４】
本体は、調速機シーブ、トラクションシーブ、アイドラーシーブ、および安全くさびから選択され、被覆の厚みは、約０．１２５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１記載の被覆シーブ。
【請求項１５】
シーブは、鋳鉄であることを特徴とする請求項１７記載の被覆シーブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータシステムに関し、より詳細には、そのようなエレベータシステム用のシーブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のトラクションエレベータシステムは一般に、かごと、つり合いおもりと、かごとつり合いおもりを接続する２つまたは３つ以上の張力部材（丸形ロープなど）と、ロープを駆動するトラクションシーブと、トラクションシーブを回転させる機械とを備えている。機械は、ギア式機械またはギアなし式機械とすることができる。ギア式機械によって、より小型で費用の掛からないより高速のモータの使用が可能となるが、このモータは、付加的な保守や空間が必要となる。
【０００３】
ロープは（かごおよびつり合いおもり用であろうと、過速度調速機用であろうと）、なわれたまたは撚り合わせの鋼製ワイヤから形成可能であり、シーブは（駆動シーブ、そらせシーブ、調速機シーブのいずれであろうと）、鋳鉄から形成可能である。シーブの各側部に掛かる張力差や、掛けられた張力によるロープの変形や、シーブの位置合わせ不良のいずれによっても、ロープとシーブの相対移動が生じ得る。接触と相対移動によって、シーブとワイヤロープの摩耗が生じる。さらに、過速度調速機の場合、シーブは、エレベータ上の安全装置を駆動するようにロープにかなりの張力を掛けるために使用されることがある。この機能では、シーブとロープの摩擦を制御することが必要である。
【０００４】
大型のトラクションシーブはしばしば、鋳鉄から製造されるが、時には、使用中に過剰な摩耗が生じることがある。シーブは、昇降モータによって駆動される昇降ロープによってかごが支持されているエレベータシステムなどのさまざまなエレベータシステムにおいてエレベータかごを昇降させるロープとの組み合わせで機能する。エレベータシステムではまた、昇降ロープの反対の端につり合いおもりが使用される。つり合いおもりを有するエレベータシステムの例は、本出願人の所有する米国特許第３，６１０，３４２号に記載されている。
【０００５】
従来の丸形鋼製ロープおよび鋳鉄シーブは、信頼性および経済性が高いことが判明しているけれども、その使用にはいくつかの制限がある。そのような制限の一つは、ロープとシーブの間のトラクション力である。このトラクション力は、ロープの巻き付け角を大きくすること、またはシーブの溝を切下げることで増大可能である。しかしながら、これら両方の技術によって、増大した摩耗（巻き付け角）または増大したロープ圧（切下げ）の結果、ロープの耐久性が低減する。トラクション力を増大させる別の方法は、シーブの溝に合成材料から形成されたライナを使用することである。ライナによって、ロープとシーブの間の摩擦係数が増大し、同時に、ロープとシーブの摩耗が最小限に抑えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
丸形鋼製ロープを使用する際の別の要因は、丸形鋼製ワイヤロープの可撓性および疲労特性である。現在のエレベータ安全規則では、各鋼製ロープが最小直径を有すること、そして、トラクションエレベータのＤ／ｄ比がｙより大きいかまたはそれに等しいこと（Ｄ／ｄ≧４０）（ただし、Ｄはシーブの直径である）が要求されている。シーブ直径Ｄが大きくなるほど、エレベータシステムを駆動する機械に必要なトルクが大きくなる。その結果、トルクが大きくなるほど、エレベータの作動における制限要因である摩擦が大きくなる。従って、摩擦に対するより大きな抵抗性があるシーブで、それによって、このようなエレベータシステム部材の表面上の摩耗係数が低減されるシーブを提供することが必要とされている。
【０００７】
エレベータシステムのロープおよび他の摩擦部材は、材料の選択を含め、ロープを編む方法や、他の方法でロープを形成する方法、さらには、耐摩擦性材料でロープを被覆する方法など、さまざまな方法によって修正可能であるとはいえ、シーブによって経験される耐摩擦性および摩耗の改善は存在していなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、シーブ装置およびそれを作成する方法に関する。シーブ装置は、エレベータシステムのロープまたは他の移動摩擦部材と組み合わせた少なくとも１つのシーブを有するエレベータシステムに使用するために設計される。本発明は、摩擦部材と係合すべきシーブ本体の少なくとも一部のシーブ本体に被覆を配置する。被覆は、シーブ本体に２．０×１０-10ｍｍ2ｎ未満の摩耗係数を提供し、１．０×１０-10ｍｍ2ｎ未満の摩耗係数がより好ましい。これによって、被覆なしのシーブの摩耗係数の約２０％〜１０％の摩耗係数の低減となる（すなわち、８０％〜９０％に亘る低減）。被覆とシーブ本体は一緒に、被覆する前のシーブの予め決められた形状および大きさを維持するような大きさとされる必要もあり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明によるトラクション駆動装置を有するエレベータシステムの斜視図。
【図２】張力部材およびシーブを示す、トラクション駆動装置の側断面図。
【図３】そらせシーブまたは副シーブを例示する、エレベータシステムの駆動装置の斜視図。
【図４】他のシーブの使用を例示する、エレベータシステムの斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示されるように、トラクションエレベータシステム１２は、かご１４と、つり合いおもり１６と、トラクション駆動装置１８と、機械またはモータ駆動ユニット２０とを備える。トラクション駆動装置１８は、かご１４とつり合いおもり１６を接続する張力部材２２と、トラクションシーブ２４とを備える。通常大部分のシーブは、鋳鉄から製造され、現在等級４０鋳鉄が使用されており、等級４０鋳鉄は、４０ＫＳＩの強度を有することを意味する。図示されているこのシステムは、１：１ローピングシステムである。本発明は、特定のローピングシステムに依存せず、２：１ローピングシステムや、シーブおよびロープまたは他の張力部材が使用される任意の他のエレベータシステムなどの任意のローピングシステムのシーブ表面を補修するように機能する。
【００１１】
昇降路内のロープの所望の構成を実現するために、エレベータシステムは、１つまたは複数のそらせシーブを備えることができる。ロープは、そらせシーブと係合するが、トラクションシーブと違ってロープを駆動することはない。図３は、駆動シーブ３４によって駆動される張力部材３２の経路をそらすように機能するそらせシーブ３７を示す。
【００１２】
エレベータシステムは、図４に示すように、かご４４が予め決められた制限を超えないこと保証する安全システムを備えることができる。安全システムは、過速度調速機および安全装置を備えることができる。過速度調速機は、昇降路の全長に亘って延在し、調速機シーブ４５およびテンショナ４７に取り付けられた調速機ロープ４６を備える。かごの速度が予め決められた制限を超えると、調速機シーブ４５によって駆動される遠心調速機おもり装置が、外側に振れて、スイッチを作動させ、それによって、エレベータ機械への電力供給が停止される。かごの速度が増加し続けると、調速機おもり装置は、さらに外側に振れて、調速機ブレーキを作動させる。調速機ブレーキは、摩擦引張り力を調速機ロープ４６に掛け、それによって、調速機ロープ４６と連通する一対の安全くさび４８を駆動する。エレベータかご４４に取り付けられた安全くさび４８は、エレベータガイドレールに作用する。
【００１３】
シーブは、それが意図されている特定の用途に応じてさまざまな形状および大きさで使用可能である。各シーブは、エレベータシステムの少なくとも１つのロープまたは他の摩擦部材と係合するように予め決められた形状よび大きさを有する。摩擦部材と摩擦係合するようにエレベータシステムで使用される任意のシーブが本発明の範囲に含まれることを理解されたい。
【００１４】
図１から理解されるように、張力部材２２は、シーブ２４の回転によって張力部材２２が移動し、それによってかご１４およびつり合いおもり１６が移動するように、シーブ２４と係合する。機械２０は、シーブ２４を回転させるようにシーブ２４と係合する。ギア式機械２０として示されているけれども、この構成は、例示を目的としているだけであり、本発明は、ギア式機械またはギアなし式機械と共に、また他のエレベータシステムと共に使用可能であることに留意されたい。必要なのは、シーブと、シーブに係合する摩擦部材とが存在することだけである。
【００１５】
図２には、張力部材２２およびシーブ２４がより詳細に示される。シーブ２４などのシーブは従来、鋳鉄から製造されており、小型のシステムで適切な摩耗と、摩擦損失に対する抵抗性とを有している。図示の張力部材は、一本のロープである。他の張力部材は、各ストランドが金属ワイヤから製造された複数の撚り合わせストランドから形成される。さらなる他の張力部材も意図されているが、それというのも、エレベータシステムは、シーブと接触するさまざまなロープおよび他の摩擦部材を備えるからである。必要なのは、張力部材がシーブ２４と摩擦係合することだけである。  シーブとロープの直径の最小比が４０：１なので、シーブ２４は、分割された部品として示されていることに留意されたい。
【００１６】
シーブ２４は、被覆２７を備えるように示されており、被覆２７は、張力部材２２がシーブ２４に係合する領域でシーブ２４に施されている。被覆２７の厚みは、被覆２７のシーブ２４および張力部材２２との関係を例示するように実際に実施されるものより大きく示されている。シーブ２４は、シーブ２４に被覆２７を施こす前に予め決められた幅および直径を有しており、被覆した後は、図２に示されるように、幅Ｗおよび直径Ｄは、許容誤差内で、被覆する前のシーブの仕様と同じである。
【００１７】
シーブの摩耗係数は本質的に、表面の摩耗率の測定値である。表面の摩耗を評価する際、測定される摩耗の体積（Ｖ）ｍｍ3は、摩耗係数（Ｋ）ｍｍ2／ｎと、加えられる荷重（Ｐ）Ｎ（ニュートン）と、摺動距離（Ｄ）ｍｍとの積に等しい。式としては、これは、Ｖ＝Ｋ（ＰＤ）であり、ここで、Ｖ、Ｋ、Ｐ、Ｄは上述のように定義される。
【００１８】
被覆２７は、張力部材２２と接触するシーブ２４の領域の摩耗係数を低減する任意の被覆とすることができる。鋳鉄等級４０は、シーブ構成用に一般的な材料であり、約１．０３×１０-9ｍｍ2Ｎの摩耗係数Ｋを有する。約２．０×１０-10ｍｍ2Ｎ未満の摩耗係数が好ましく、約１．０×１０-10ｍｍ2Ｎ未満の摩耗係数がより好ましい。これは換算すると、被覆なしシーブ２４の摩耗係数の約２０％の摩耗係数（すなわち、摩耗係数の８０％の低減）になる。被覆なしシーブの摩耗係数から約１５％だけの摩耗係数の低減が好ましく、約１０％だけの摩耗係数の低減が最も好ましい。８０％〜９０％の範囲の低減によって、シーブの寿命およびこのような被覆に接触するロープまたは他の摩耗部材の寿命を大幅に向上させることが見出された。
【００１９】
広範ないろいろの被覆が本発明と共に使用可能である。例示としてであり、限定としてではないが、そのような例には、アルミニウム、コバルト、銅、鉄、モリブデン、ニッケル、ケイ素、チタンなどの純金属粉末が挙げられる。金属合金粉末としては、アルミニウム、コバルト、銅、ニッケル、モリブデン、および鉄から選択される２つまたは３つ以上の元素の合金が挙げられる。金属炭化物粉末としては、炭化クロムおよび炭化タングステンが挙げられる。セラミック酸化物粉末としては、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタン、および酸化ジルコニウムが挙げられる。金属ワイヤとしては、アルミニウム、コバルト、銅、鉄、ニッケル、モリブデン、チタンが挙げられ、また、アルミニウム、コバルト、銅、ニッケル、モリブデン、ケイ素、および鉄から選択される２つまたは３つ以上の元素の合金ワイヤが挙げられ、また、炭化クロムおよび炭化タングステンを含むワイヤが挙げられる。
【００２０】
被覆は、クロム成分を有するコバルト合金、モリブデン、コバルトリン、およびニッケルタングステン合金から成る群より選択可能である。例示的なコバルト合金は、ステライト（Ｓｔｅｌｌｉｔｅ）６という取引上の名称を有しており、重量％で約２７％のクロム、４％のタングステン、３％の鉄および３％のニッケル、および１％のケイ素および１％の炭素を有する。モリブデンは、元素であり合金ではない。コバルトリンは、重量％で４％〜６％のリンを有するコバルト合金である。ニッケルタングステン合金は、重量％で約６５％のニッケルおよび３５％のタングステンを有する。
【００２１】
被覆はさまざまな方法で施すことができる。金属であろうと、合金であろうと、他の材料であろうと、必要なのは、材料が緻密化してシーブ表面に結合するように材料を意図する表面に施すことだけである。高速酸素燃料溶射、プラズマ溶射、コールドスプレー、アークワイヤ、レーザクラッディングおよび電気めっきの方法は、全て有効な被覆方法である。被覆が施された後で被覆は付加的な熱を加えて溶融可能であるが、この工程は省略可能である。
【００２２】
被覆は、厚みを約０．１ｍｍ〜１．２５ｍｍの範囲とすることができ、被覆が薄いほど、材料費および処理費が少なくなる。約０．１２５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲がより好ましく、約０．１５ｍｍ〜約０．７５ｍｍが最も好ましい。
【００２３】
多数の材料が本発明によるシーブ用の被覆として評価された。摩耗係数Ｋ  ｍｍ2＝Ｖ  ｍｍ3／（Ｐ  Ｎ  ×  Ｄ  ｍｍ）は、ミリメートル単位で所定の距離に亘ってニュートン（Ｎ）単位で所定の荷重をシーブ表面に加えた時のシーブ表面からの摩耗破片の体積Ｖを立方ミリメートル単位で測定することで決定する。試験は、丸一日の試験において８．９ｍｍの距離に亘って４４４Ｎの第１の荷重を用いてさまざまな被覆について行った。２２２Ｎおよび６６６Ｎでの他の試験は、選択された被覆について行った。上述したようにｍｍ2ｎでの摩耗係数Ｋの大幅な改善を示すいくつかの試験の結果を以下の表１に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
表１のデータから理解できるように、試験を行った４つの被覆は、シーブの摩耗係数を大幅に低減し、また、被覆なしのシーブで使用した同じロープに比較してロープの摩耗が改善された。いくつかの場合では、シーブの摩耗係数は、対照の摩耗係数の１８．２％未満の値から６．２５％と同じほど低い値までの範囲に改善した。ロープの摩耗係数の改善は、対照に比較して４１．７％〜９．７％の摩耗係数の範囲になった。
【００２６】
本発明は、好ましい実施例に関連して説明したが、当業者は、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、形態および詳細について変更が可能であることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012513355.tif 000006
【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月18日(2011.8.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摩擦部材と相互作用する被覆エレベータシステム部材であって、被覆エレベータシステム部材は、
エレベータシステムの少なくとも１つの摩擦部材と係合するように予め決められた形状および大きさを有する本体と、
２．０×１０-10ｍｍ2／Ｎ未満の摩耗係数を有する、本体上の被覆と、
を備えることを特徴とする被覆エレベータシステム部材。
【請求項２】
被覆された本体の摩耗係数は、１．０×１０-10ｍｍ2／Ｎ未満であることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項３】
被覆された本体の摩耗係数は、被覆なしの本体の摩耗係数の２０％未満であることを特徴とする請求項２記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項４】
被覆は、クロム成分を有するコバルト合金、モリブデン、コバルトリン、およびニッケルタングステン合金から成る群より選択されることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項５】
本体上の被覆の厚みは、約０．１ｍｍ〜約１．２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項６】
被覆の厚みは、約０．１２５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項５記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項７】
被覆は、溶融被覆であることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項８】
本体は、調速機シーブ、トラクションシーブ、そらせシーブ、および安全くさびから選択されることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項９】
本体は、鋳鉄であることを特徴とする請求項１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１０】
被覆された本体の摩耗係数は、被覆なしの被覆された本体の摩耗係数の約１０％であることを特徴とする請求項３記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１１】
摩擦部材と相互作用する被覆エレベータシステム部材であって、被覆エレベータシステム部材は、
エレベータシステムの少なくとも１つの摩擦部材と係合するように予め決められた形状および大きさを有する部材本体と、
クロム成分を有するコバルト合金、モリブデン、コバルトリン、およびニッケルタングステン合金から成る群より選択され、シーブ上の２．０×１０-10ｍｍ2／Ｎ未満の摩耗係数を有する、本体上の被覆であって、被覆および本体が予め決められた形状および大きさを維持するような大きさとされた、本体上の被覆と、
を備えることを特徴とする被覆エレベータシステム部材。
【請求項１２】
被覆は、溶融被覆であることを特徴とする請求項１１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１３】
被覆の厚みは、約０．１ｍｍ〜約１．２５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１４】
本体は、調速機シーブ、トラクションシーブ、アイドラーシーブ、および安全くさびから選択され、被覆の厚みは、約０．１２５ｍｍ〜約１．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１５】
本体は、鋳鉄であることを特徴とする請求項１１記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１６】
被覆の厚みは、約０．１５ｍｍ〜約０．７５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項６記載の被覆エレベータシステム部材。
【請求項１７】
被覆の厚みは、約０．１５ｍｍ〜約０．７５ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１４記載の被覆エレベータシステム部材。
【国際調査報告】
2012513355.tif 000008
2012513355.tif 000009
2012513355.tif 000010