KR100267286B1 - 기계제어용 와이어 로프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 윈도우 레귤레이터나 고속 엘리베이터등에 사용되는 기계제어용 와이어 로프에 대한 것이다.

본 발명의 기계제어용 와이어 로프는, 9개의 외층 스트랜드로 구성되고 이들 외층 스트랜드로 둘러싸인 내부의 코어 스트랜드는 인접하는 소선간에 선접촉을 이루는 평행연 구조로 이루어진 9x7+1xW(22) 구조 또는 9개의 외층 스트랜드 안쪽에 9개의 스트랜드로 구성된 IWRC로 이루어지고 IWRC의 심용으로 사이잘이나 PE 재질의 파이버 코어(FC)가 삽입된 9xS(19)+9x7+FC(사이잘 혹은 PE) 구조로 이루어 진다.

본 발명의 기계제어용 와이어 로프는 종래 8개로 이루어진 외층 스트랜드에 비해 9개의 외층 스트랜드로 구성됨에 따라 전체적인 소선수가 증가됨과 아울러 코어 스트랜드의 평행연 구조에 의해 유연성이 향상되고, 와이어 로프의 전체적인 단면구조가 보다 원형으로 형성되어 시브와의 접촉시 접촉각도가 증가됨에 따라 최외층 소선이 받는 면압의 감소가 이루어져 내구성이 증대되는 효과가 있다.

Description

기계제어용 와이어 로프

본 발명은 유연성과 내구성이 우수한 기계제어용 와이어 로프에 관한 것으로, 보다 자세하게는 외층 스트랜드의 개수를 9개로 구성하고 코어 스트랜드가 평행연 구조를 취하도록 함으로써 소선 수의 증가에 의한 유연성의 향상과 코어 스트랜드의 선접촉에 의한 내마모성의 향상을 통해서 와이어 로프의 내구성이 증대되도록 한 기계제어용 와이어 로프에 관한 것이다.

일반적으로 와이어 로프는 기계, 건설, 선박, 어업, 임업, 광업, 공중케이블을 비롯한 엘리베이터등의 광범위한 분야에서 널리 사용되고 있는 바, 이러한 와이어 로프의 기본적인 구조를 도1에 의거하여 살펴보면 다음과 같다.

도시된 바와같이, 일반적인 와이어 로프(R)는 안쪽에 위치하는 중심(1)의 외측으로 다수개의 외층 스트랜드(2)가 꼬여져 있는 구조이다. 이때 각 외층 스트랜드(2)는 한 개의 심선(2a)을 중심으로 하여 여러가닥의 단위 소선(2b)이 소정의 피치로 연선되어진 구성으로서, 꼬임의 방향과 피치 및 동원되는 스트랜드 수와 꼬임층수 등의 조건에 따라 규격표시별로 구별되어진다. 도시된 구조의 와이어 로프(R)는 외층 스트랜드(2)가 단일층으로 이루어진 구조이나 외층 스트랜드가 복수개의 층으로 이루어진 구조 역시 일반적이다.

한편, 마모환경에서 사용되는 종래 와이어 로프의 대표적인 구조로는 다음과 같은 두가지 형태가 널리 알려져 있다.

(1). 6xS(19) + 섬유심 혹은 IWRC(Independant Wire Rope Core)

(2). 6xW(19) + 섬유심 혹은 IWRC

상기 두가지 형태의 와이어 로프는 양자 공히 6개의 외층 스트랜드와 중심으로 이루어져 있으며, 이때 중심은 섬유심이나 IWRC로 구성되는 데, 외층 스트랜드의 구성에 따라 실(Seale)형과 와링톤(Warrington)형으로 구분되어 진다.

도2는 종래 실형 외층 스트랜드의 한 형태에 대한 단면을 보인 것으로, 중심을 이루는 한가닥의 심선(f) 주위로 몇가닥의 내층소선(g)이 꼬여져서 심선(f)을 포위하고 있고, 내층소선(g)의 외측으로 내층소선(g)과 동일한 개수의 외층소선(h)이 각 내층소선(g) 사이에 위치한 상태로 꼬여 있는 구조를 취하고 있다. 상기 실형 스트랜드(OS₁)에서는 내층소선(g)에 비해 외층소선(h)의 직경이 상대적으로 크며, 내층소선(g)을 이루고 있는 각 단위 내층소선은 동일한 크기를 가지고, 외층소선(h)을 이루는 각 단위 외층소선도 서로 동일한 크기의 원형 단면을 이루고 있음을 알 수 있다.

다음, 도3은 종래 와링톤형 외층 스트랜드의 한 형태에 대한 단면도로서, 와링톤형 외층 스트랜드(OS₂)는 중심에 위치하는 심선(i)의 주위에 서로 동일한 크기를 갖는 다수개의 내층소선(j)이 꼬여지고, 내층소선(j)의 외측으로 내층소선의 개수와 동일한 개수의 각기 서로 다른 직경을 갖는 두가지의 외층소선(k)(l)이 교대로 배열되어 꼬여진 구조로 이루어져 있다. 즉, 도시된 구조의 외층 스트랜드(OS₂)에서는 6개의 내층소선(j)의 외측으로 6개씩의 대구경 외층소선(l)과 소구경 외층소선(k)이 교대로 배열되어 있음을 알 수 있다.

이와같은 구조로 이루어진 종래의 와이어 로프에서 특히 차량의 윈도우 승강구동용으로 사용되는 윈도우 레귤레이터(window regulator)용 케이블이나 엘리베이터용 와이어 로프의 경우 대개 외층 스트랜드가 8개로 구성되어 있으며, 그 내부에 위치하는 코어 스트랜드는 도4에 도시된 바와같이 인접하는 소선(a)간에 서로 점접촉을 이루는 일반연 구조를 취하고 있다.

즉, 종래의 일반적인 윈도우 레귤레이터용 케이블은 8x7+1x19 혹은 8x7+1xW(19)로 이루어져 있음에 따라 로프의 전체적인 단면형상이 원형을 이루지 못하고, 유연성이 떨어지며, 로프와 시브(Sheave)와의 접촉시 로프의 최외층 소선이 받는 면압이 높아서 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.

그리고, 종래의 일반적인 엘리베이터용 와이어 로프의 대표적인 구조로는 8xS(19)+사이잘(Sisal) 혹은 9xFi(21)+{9x7+1x19}의 두종류가 알려져 있는 바, 전자의 경우 피로수명이 우수하고 유연성이 양호하다는 장점이 있으나 신율이 높다는 단점이 있으며, 후자의 경우에는 신율은 낮으나 피로수명과 유연성이 떨어지는 것으로 알려져 있다.

한편, 최근 엘리베이터는 고속화 및 로프와 시브의 접촉각도 증가로 트랙션(Traction)을 증가시키는 경향을 취하고 있는 바, 이러한 추세를 감안하여 볼 때 상기 종래의 엘리베이터용 와이어 로프는 고속용 엘리베이터에의 사용에 적합하지 않다는 단점이 지적되고 있어 고속용 엘리베이터에 적합한 와이어 로프의 개발이 절실하게 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 종래의 윈도우 레귤레이터 및 엘리베이터등과 같은 기계제어용 와이어 로프에서 지적되고 있는 상기의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외층 스트랜드의 개수를 종래의 8개보다 많은 9개로 구성하고 코어 스트랜드가 평행연 구조를 취하도록 함으로써 소선수의 증가에 의한 유연성의 향상과 코어 스트랜드의 선접촉에 의한 내마모성의 향상에 의하여 와이어 로프의 내구성이 증대되도록 한 기계제어용 와이어 로프를 제공하는 데 발명의 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 9개의 외층 스트랜드로 구성되고 그 외층 스트랜드 내부에 위치하는 IWRC의 스트랜드를 외층 스트랜드의 개수와 동일하게 형성하는 한편 IWRC의 심용으로 사이잘(Sisal) 또는 PE(폴리에틸렌)등의 파이버 코어(FC : Fiber Core)를 삽입하여 구성함으로써 와이어 로프의 절단력과 유연성이 향상되고 또한 FC에서 충분한 그리스(Grease)를 내포할 수 있도록 하여 지속적인 도유작용의 결과로 내마모성의 증진이 이루어지도록 한 기계제어용 와이어 로프를 제공하는 데 두고 있다.

도1은 일반적인 와이어 로프의 전체구조를 보인 정면도.

도2는 종래 와이어 로프의 실(Seale)형 외층 스트랜드에 대한 단면도.

도3은 종래 와이어 로프의 와링톤(Warrington)형 외층 스트랜드에 대한 단면도.

도4는 종래 와이어 로프의 일반연(점접촉) 구조를 보인 사시도.

도5는 본 발명의 일실시예 9x7+1xWA(22) 구조의 와이어 로프에 대한 단면도.

도6은 도5의 와이어 로프에서 코어 스트랜드의 평행연 구조를 보인 사시도.

도7은 와이어 로프의 내구성 시험기의 구조도.

도8은 본 발명의 다른 실시예 9xS(19)+9x7+FC 구조의 와이어 로프에 대한 단면도.

본 발명의 기계제어용 로프는 용도면으로 볼 때 크게 윈도우 레귤레이터용 와이어 로프와 고속 엘리베이터용 와이어 로프로 구분되며, 그 구조는 양자 공히 9개의 외층 스트랜드로 이루어져 있다는 공통점이 있다.

그런데, 윈도우 레귤레이터용 와이어 로프는 9개의 외층 스트랜드 내부에 코어 스트랜드가 위치함에 있어 그 코어 스트랜드를 이루는 연선구조가 선접촉을 이루는 평행연 구조로 이루어진 구조에 특징을 두고 있다.

이와같은 본 발명 윈도우 레귤레이터용 와이어 로프의 구체적인 단면구조는 9x7+1xW(22) 구조로 이루어져 있으며, 종래 8개의 외층 스트랜드로 이루어진 윈도우 레귤레이터용 와이어 로프에 비해서 소선수가 증가됨에 따라 유연성이 증가되는 한편 로프의 전체 구조가 보다 원형으로 되어 시브와의 접촉시 로프의 최외층 소선이 받는 면압이 적어서 로프의 내구성이 향상되는 장점이 있다.

그리고, 엘리베이터용 와이어 로프는 9개의 외층 스트랜드 내부에 역시 9개의 스트랜드로 이루어진 IWRC가 위치하고 그 IWRC의 중심부에는 사이잘이나 PE가 삽입되어 이루어진 구조를 취함에 의해 상기 본 발명의 레귤레에터용 와이어 로프에서의 장점인 유연성 향상과 내마모성 개선에 부가하여 신율의 개선이 이루어지는 이점이 있기 때문에 향후의 고속용 엘리베이터용 와이어 로프로 적합하다 할 것이다.

본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에따른 작용효과에 대한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다.

먼저, 도5는 본 발명의 일실시예 와이어 로프로서 특히 윈도우 레귤레이터용에 적합한 9x7+WA(22) 구조의 와이어 로프에 대한 단면도로서, 도시된 바와같이 본 실시예의 와이어 로프(R)는 9개의 외층 스트랜드(10)로 둘러싸인 내부에 코어 스트랜드(11)가 위치하는 구조로서, 이때 각 외층 스트랜드는 중앙부의 심선(10a)을 중심으로 그 외측으로 6개의 소선(10b)이 둘러싸여진 구성으로서 이때 심선(10a)과 각 소선(10b)은 동일한 직경으로 이루어져 있다.

그리고, 상기 코어 스트랜드(11)는 중심(11a)의 외측으로 7개의 내층 소선(11b)이 위치하고 다시 그 외측으로 크고 작은 외층 소선(11c)(11d)이 형성된 구조로서 전체 소선의 개수는 22개로 이루어져 있다.

이때, 코어 스트랜드(11)의 연선구조는 도5에 도시된 바와같이 인접하는 각 소선들간에 평행하게 배열된 평행연 구조를 취함에 따라 전체 길이를 따라 인접하는 소선간의 접촉부가 선접촉을 이루는 구조를 취하고 있다.

이와같은 구조로 이루어진 본 실시예의 와이어 로프는 종래의 8개 외층 스트랜드로 이루어진 와이어 로프에 비해 소선의 개수가 증가되어 그만큼 유연성이 향상되고, 또한 로프의 전체적인 단면형상이 보다 원형에 가까워짐으로써 시브와의 접촉각도가 증가됨과 아울러 시브와의 접촉시 로프의 최외층 소선이 받는 면압이 적어 내구성이 향상된다.

이에 더하여, 본 실시예의 와이어 로프구조에서는 동일 로프경 대비 단면적이 커서 절단력이 향상되며 또한 내층 스트랜드가 차지하는 단면적이 증대되어 인장마모에 강한 특성을 나타낸다.

본 발명의 상기 실시예 구조에서 나타나는 상기의 유연성과 내구성등에 관한 특성을 종래의 와이어 로프와 대비하여 측정하였던 바 그 결과는 아래의 표1과 같다.

구 분	실 시 예1	종 래 예
	9x7+1xW(22)	8x7+1x19	9x7+1xW(19)
유 연 성	100	70	70
전체 소선개수	85	75	75
외층 스트랜드개수	9	8	8
양호한 접촉각도	200°	130°	140°
내구성(회)	12300	6320	7030
로프단면적(㎟)	1.2721	1.2024	1.2368
내층 스트랜드의단면적(㎟)	0.4168	0.3221	0.3566
절단하중(㎏)	325	280	295

상기 표1에서 유연성은 본 발명의 실시예 구조 와이어 로프에 대한 유연성을 100으로 하여 비교예 와이어 로프의 상대적인 유연성을 측정한 값이다.

그리고, 내구성은 도7에 도시된 바와같은 내구성 시험기를 이용하여 측정한 결과로서, 시험대상 와이어 로프(R)를 두 개의 안내롤러(13a)(13b)와 회전 구동원으로서의 원통체(14) 및 시브(15) 사이에 폐루프상으로 설치한 후 시브(15)에 약 30kg의 추(16)을 매단상태에서 10싸이클/min의 속도로 와이어 로프(R)의 이동이 이루어 지도록 하여 와이어 로프의 절단이 발생된 시점의 싸이클 수를 측정한 결과이다.

다음, 도8은 본 발명의 다른 실시예로서 특히 고속 엘리베이터용에 적합한 9xS(19)+9x7+FC(사이잘 또는 PE) 구조의 와이어 로프에 대한 단면도로서, 도시된 바와같이 본 실시예의 와이어 로프(R)는 9개의 외층 스트랜드(30)로 둘러싸인 내부에 IWRC(31)가 위치함에 있어 이때 IWRC의 스트랜드 개수가 외층 스트랜드의 개수와 동일한 9개로 이루어지며 그 IWRC(31)의 중심에는 심용으로 사이잘이나 PE로 이루어진 FC(32)가 삽입되어 이루어진 구조이다.

상기 구조의 실시예 와이어 로프(R)는 외층 스트랜드(30)가 9개로 이루어져 전체적인 소선의 증가가 이루어짐으로써 로프의 유연성이 증가되고, 또한 로프의 전체적인 단면형상이 보다 원형에 가까움에 따라 시브와의 접촉면압이 감소되어 내마모성의 향상이 이루어짐과 아울러 신율이 적고 절단력이 높은 특성을 나타낸다.

그리고, 상기 실시예 구조의 와이어 로프는 IWRC(31) 내부에 위치하는 FC(32)가 사이잘 섬유나 PE로 이루어져 있기 때문에 충분한 그리스를 내포할 수 있고, 이에따라 FC에 포함된 그리스가 서서히 외층 스트랜드(30)로 빠져나와 외층 스트랜드(30)와 시브와의 접촉면상에 적절한 도유가 이루어지도록 함으로써 로프의 내마모성이 향상되는 이점이 있다.

즉, 본 실시예의 와이어 로프 구조는 신율과 피로수명 및 유연성이 상호보완 작용을 할 수 있도록 구성되어 있기 때문에 고속용 엘리베이터용 와이어 로프로 적합한 구조이다.

이와같은 구조의 본 발명 실시예 와이어 로프와 종래 엘리베이터용 와이어 로프의 피로수명, 유연성 및 신율의 비교 측정결과는 아래의 표2와 같다.

구 분	실 시 예 3	비 교 예
	9xS(19)+9x7+FC(사이잘 또는 PE)	9xFi(21)+{9x7+1x19}
피로수명	23,570	18,950
유연성	100	70
신율(%)	0.18	0.15

상기 표3에서와 같이, 본 실시예의 와이어 로프는 신율에서는 종래의 와이어 로프와 거의 동등한 수준을 나타내면서 피로수명 및 유연성면에서는 종래의 와이어 로프에 비해서 향상된 특성을 나타내고 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와같이, 본 발명의 기계제어용 와이어 로프는 종래 8개로 이루어진 외층 스트랜드에 비해 9개의 외층 스트랜드로 구성됨에 따라 전체적인 소선수가 증가되어 유연성이 향상됨과 아울러 와이어 로프의 전체적인 단면구조가 보다 원형으로 형성되어 시브와의 접촉시 접촉각도가 증가됨에 따라 최외층 소선이 받는 면압의 감소가 이루어지게 되어 내구성이 증대되는 효과가 있다.

또한 본 발명의 와이어 로프는 코어 스트랜드가 평행연 구조로 이루어지기 때문에 인접하는 소선간에 선접촉을 이루어 굴곡피로와 내마모성이 향상되는 한편 와이어 로프의 유연성이 한층 향상되는 이점도 아울러 지니고 있다.

따라서, 본 발명의 기계제어용 와이어 로프는 우수한 유연성과 내마모성을 필요로 하는 윈도우 레귤레이터 및 고속용 엘리베이터의 와이어 로프로 활용이 기대되고 있다.

Claims (2)

1. 9개의 외층 스트랜드로 구성되고, 이들 외층 스트랜드로 둘러싸인 내부의 코어 스트랜드는 인접하는 소선간에 선접촉을 이루는 평행연 구조로 이루어짐을 특징으로 하는 기계제어용 와이어 로프.
2. 9개의 외층 스트랜드 안쪽에 9개의 스트랜드로 구성된 IWRC로 이루어지고, IWRC의 심용으로 사이잘이나 PE로 이루어진 파이버 코어(FC)가 삽입되어 구성됨을 특징으로 하는 기계제어용 와이어 로프.