KR100578782B1

KR100578782B1 - 합성 섬유 로프 및 이를 사용한 엘리베이터 설비

Info

Publication number: KR100578782B1
Application number: KR1019990045933A
Authority: KR
Inventors: 데안겔리스클라우디오
Original assignee: 인벤티오 아게
Priority date: 1998-10-23
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2006-05-12
Also published as: AU752488B2; SK286081B6; CZ376699A3; US6318504B1; SG76633A1; JP2000192377A; DK0995833T3; CO5021178A1; EP0995833A2; PL336032A1; UA59391C2; EP0995833A3; NO995171D0; PT995833E; MY126487A; TR199902601A3; TW490529B; TR199902601A2; ATE232252T1; ES2192011T3

Abstract

스트랜드의 동심원층 (8, 12) 내에 평행하게 함께 꼬인 하중-지지 아라미드 섬유 스트랜드들 (4, 7, 10) 로 이루어진 합성 섬유 로프와 관련하여, 인접하는 스트랜드층들의 외곽형상에 맞춰진 표면을 가지는 중간피복 (13) 이 개시된다. 본 발명에 의하면, 내부 및 외부 스트랜드층을 강고히 결합시킴으로써, 스트랜드로 된 뒤틀림에 덜 취약한 로프 구조뿐만 아니라 높은 비틈경도를 달성할 수 있다. 또한, 스트랜드층들 (8, 12) 사이의 탄성 중간피복 (13) 은 스트랜드들 (4, 7, 10) 이 마모되는 것을 방지해주며 로프 (1) 내의 토크를 넓은 면적에 걸쳐 전달하는데 도움을 준다.

합성 섬유 로프

Description

합성 섬유 로프 및 이를 사용한 엘리베이터 설비{SYNTHETIC FIBER ROPE AND ELEVATOR INSTALLATIONS WITH THE SYNTHETIC FIBER ROPE}

도 1 은 본 발명에 의한 중간피복을 가진 견인 로프의 사시도.

도 2 는 도 1 의 견인 로프의 단면도.

본 발명은, 청구범위 제 1 항의 서언에 의하면, 바람직하게는 방향족 폴리아미드로 이루어진 합성 섬유 로프에 대한 것이다.

특히, 물건을 다루는 기술분야에 있어서, 예컨대 엘리베이터, 크레인 설비, 및 노천 채굴 등에 있어서, 로프는 기계의 중요한 요소이며 많이 사용된다. 예컨대 엘리베이터 설비에서 사용되는 경우와 같이, 구동되는 로프에 가해지는 하중은 특히 복잡한 문제이다.

구체적으로, 엘리베이터 장비에 있어 필요한 로프의 길이는 길며, 에너지의 관점에서 볼 때, 가능한한 작은 질량이 요구된다. 고장력 합성 섬유 로프, 예컨대 배향성이 높은 분자 사슬을 가진 방향족 폴리아미드 또는 아라미드는 종래의 강철 로프보다 이러한 요건들을 잘 만족시킨다.

특히, 아라미드 섬유로 이루어진 로프는 동일한 단면적의 종래 강철 로프보다 훨씬 큰 기중 능력 (lifting capacity) 을 가지며, 종래 강철 로프 비중의 1/5 내지 1/6 의 비중만을 가진다. 그러나, 아라미드 섬유의 원자 구조 때문에, 아라미드 섬유는 비교적 낮은 최대 신장 (elongation) 및 낮은 전단 강도 (shear strength) 를 가진다.

평행 꼬임 (parallel lay) 을 가진 아라미드 섬유 로프가, 예컨대 EP 0 672 781 A1에 공지되어 있다. 이에 의하면, 상이한 층들의 스트랜드간의 접촉을 방지하여 이들의 마찰에 의한 마모를 감소시키기 위해, 스트랜드의 최외층과 내부층들 사이에 중간피복 (intersheath) 을 배치한다. 상기한 아라미드 로프는 유효 수명, 내마모성, 역굽힘응력 (reversed bending stress) 하에서의 피로 강도에 있어 만족할 만한 값을 가진다. 그러나, 인장 하중이 가해진 경우, 트위스트 스트랜드로 된 (twisted strended) 합성 섬유 로프는 그 종방향 축 주위로 회전하려는 경향 및/또는 풀리려는 경향을 가진다. 스트랜드로 된 로프가 바람직하지 않게 풀리면, 상이한 길이의 스트랜드들에 로프의 단면에 걸쳐 불균일한 분포를 가진 하중이 가해져, 로프의 파단 하중의 감소 또는 로프의 절단까지도 초래된다.

본 발명의 목적은 공지된 합성 섬유 로프의 단점을 제거한, 그리고 영구적으로 신뢰할 수 있는 트위스트 합성 섬유 로프를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 이 목적은 청구범위 제 1 항에 기재된 특징을 가진 합성 섬유 로프에 의해 달성된다. 청구범위 제 1 항에 기재된 발명의 개량 및 개선은 종속항에 기재된다.

본 발명의 장점은, 중간피복이 인접한 스트랜드층의 윤곽에 맞춰진 피복 표면을 가지게 함으로써, 스트랜드들과의 접촉 면적을 증가시키고, 이에 의해 중간피복에 인접한 스트랜드층들의 스트랜드 사이의 틈새를 완전히 이어준다는 점과 관련된다. 내부 및 외부 스트랜드층 간의 강고한 결합은 스트랜드로 된 로프의 비틈 경도 (torsional rigidity) 를 증가시킨다. 이것은 본 발명에 의한 윤곽을 가진 중간피복을 가진 로프에 하중이 가해진 경우, 로프에 작용하는 토크의 종류에 관계없이 로프가 뒤틀리는 것을 방지해준다. 따라서, 본 발명의 경우, 로프에 하중이 가해진 상태에서도, 더 큰 피복의 지지 및/또는 하중 지탱 면적을 얻을 수 있다. 이것은 다시, 피복의 전체 둘레 영역에 걸쳐 토크가 로프의 내부로 균일하게 전달되도록 한다. 결과적으로, 커버 스트랜드층의 수축력은 더 이상 개별 스트랜드의 최고점 상의 횡방향 힘으로서 주로 작용하는 것이 아니라, 인접한 스트랜드층들의 피복의 전체 둘레면상에 넓게 퍼져 압력이 감소된다.

탄성도를 적절하게 선택함으로써, 중간피복은 스트랜드들이 중간피복에 대해 상대적으로 움직이게 하지 않고 인접한 스트랜드들의 종방향으로의 다양한 이동 (differing movement) 을 흡수할 수 있으며, 이로부터 로프의 유연성 및 역굽힘하에서의 특성에 있어서의 장점이 얻어진다.

도면에 예시한 본 발명에 의한 중간피복의 실시예를 참조하여, 이하에서 상세한 설명을 기재한다.

도 1 은, 예컨대 로프 쉬브 (rope sheave) 또는 로프 드럼에 의해 구동됨으로써, 엘리베이터 설비에서 현수(suspension) 및 승강의 수단으로서 사용되는 로프 (1) 를 도시한다. 이러한 장비에 있어서, 엘리베이터 승강로 내에서 움직이는 카 (car) 의 카 슬링 (car sling) 및 평형추는 로프에 의해 서로 연결된다. 카 및 평형추를 상승 또는 하강시키기 위해, 로프는 구동 모터에 의해 구동되는 견인 쉬브 (traction sheave) 위로 지나간다. 구동 토크는 여하한 순간에도 감김각 (angle of wrap) 내에 위치한 로프 부분에 마찰에 의해 전달된다. 이 때 로프는 큰 횡방향 힘을 받는다.

로프 (1) 는 코어 스트랜드 (2) 주위에 제 1 꼬임 방향 (3) 으로 제 1 스트랜드층 (5) 의 5 개의 동일한 스트랜드 (4) 가 나선형으로 배치되고, 그 위에 평행 꼬임 (parallel lay) 으로 배치된 제 2 스트랜드층 (8) 의 10 개의 스트랜드 (4, 7) 가, 로프 꼬임과 스트랜드 꼬임 방향 사이의 균형 있는 비율로 배치되어 이루어진다.

제 2 스트랜드층 (8) 은 2 종류의 5 개의 동일한 스트랜드 (4, 7) 각각의 교대 배열을 포함한다. 도 2 에 예시된 로프의 단면에 의하면, 지름이 큰 5 개의 스트랜드 (7) 가 이들을 지지하는 제 1 스트랜드층 (5) 의 오목부 (hollow) 내에 나선형으로 배치되며, 제 1 스트랜드층 (5) 의 스트랜드 (4) 의 지름과 동일한 지름의 5 개의 스트랜드 (4) 가 이들을 지지하는 제 1 스트랜드층 (5) 의 최고점 상에 배치되어, 더 큰 지름을 가지는 2 개의 인접한 스트랜드 (7) 사이의 간극을 메운다. 이리하여, 이중 평행 꼬임을 가진 로프 코어 (9) 는 거의 원형인 외부 프로파일을 갖는 제 2 스트랜드층 (8) 을 수용하며, 이는 중간피복 (13) 과 함께 이하에서 설명되는 장점을 가능케 한다. 로프 (1) 에 종방향으로 하중이 가해진 경우, 로프 코어 (9) 의 평행 꼬임은 꼬임 방향 (3) 과 반대방향으로 토크를 발생시킨다. 로프 코어 (9) 상에는, 제 1 꼬임 방향 (3) 과 반대되는 제 2 꼬임 방향 (11) 으로 17 개의 스트랜드 (10) 가 호저 (hawser) 식으로 배치되어 커버 스트랜드층 (12) 을 형성한다. 예시된 실시예에서, 내부 스트랜드층 (5, 8) 의 스트랜드 (4, 7) 에 대한 외부에 배치된 스트랜드 (10) 의 꼬임 (lay) 길이의 비는 1.6 이다. 하중 하에서, 커버 스트랜드층 (12) 의 꼬임은 제 2 꼬임 방향 (11) 의 반대 방향으로 토크를 발생시킨다.

제 2 꼬임 방향 (11) 으로 배치된 커버 스트랜드층 (12) 과 제 2 스트랜드층 (8) 의 스트랜드 (4, 7) 사이에 중간피복 (13) 이 위치한다. 중간피복 (13) 은 폴리우레탄이나 폴리에스테르 탄성중합체 (elastomer) 와 같은 탄성 변형 가능한 재료로 이루어지며, 스트랜드로 된 로프 코어 (9) 상으로 주조 또는 압출성형 된다. 이 과정에서, 새롭게 유입된 중간피복 (13) 은 가소 변형되고, 스트랜드층 (8 및 12) 의 둘레 피복의 외곽에 대해 밀착되어 모든 틈새들을 메우며, 인접한 스트랜드층 (8, 12) 에 의해 새겨진 홈들 (18, 19) 을 가진다.

윤곽이 형성된 중간피복 (13) 은 제 2 스트랜드층 (8) 을 밀봉하는 관의 형태를 가지며, 이에 의해 스트랜드 (4, 7) 와 스트랜드 (10) 의 접촉을 방지한다. 이리하여, 로프 (1) 가 견인 쉬브 위를 지나갈 때, 스트랜드들 (4, 7, 10) 이 서로에 대해 상대적으로 이동하여 서로 마찰되어 발생되는 마모가 방지되는데, 이러한 상대적 이동은, 예컨대 견인 쉬브상에서 하중이 가해져 로프의 방향이 역전되는 경우에 생기는 인장응력의 차이를 보상하기 위해 발생된다.

마찰과 그 형상으로 인해, 중간피복 (13) 은 로프 (1) 에 하중이 가해질 때 커버 스트랜드층 (12) 에서 발생하는 토크를 제 2 스트랜드층 (8) 에, 그리고 이에 의해 로프 코어 (9) 에 전달하는데, 이 때 로프 코어의 평행 꼬임은 꼬임 방향 (3) 과 반대방향의 토크를 발생시킨다.

동시에, 스트랜드들 (4, 7, 10) 과 중간피복 사이 (13) 에 실질적으로 상대적 이동이 발생하지 않도록, 그러나 중간피복 (13) 이 탄성 변형에 의해 보상 이동을 행하도록, 스트랜드들과 중간피복 (13) 사이의 마찰 계수 (μ> 0.15 ) 가 선택된다. 중간피복 (13) 의 탄성도는 스트랜드 함침 (impregnation) 및 지지 스트랜드 재료의 탄성도보다 크며, 이에 의해 스트랜드들이 조기에 손상되는 것이 방지된다. 한편, 중간피복 (13) 용으로 선택된 재료의 전체 신장 (伸張) 은 모든 경우에 있어 스트랜드들 (4, 7, 10) 상호간에 상대적으로 발생하는 최대 이동보다 크다.

중간피복 (13) 의 두께 (20) 를 조절하여 로프 (1) 의 회전중심으로부터의 커버 스트랜드층 (12) 의 방사방향 거리를 제어하며, 이에 의해 하중이 가해진 로프 (1) 에서 서로 반대 방향으로 작용하는 커버 스트랜드층 (12) 의 토크와 평행 꼬임 로프 코어 (9) 의 토크 사이의 토크비를 중화시킬 수 있다. 중간피복 (13) 의 두께 (20) 는 스트랜드 (10) 및/또는 스트랜드 (4 및 7) 의 지름이 증가함에 따라 증가되어야 한다. 모든 경우에 있어서, 스트랜드들 사이의 간극 (21, 22) 이 완전히 채워진 경우, 하중 하에서 인접한 스트랜드층 (8 및 12) 의 스트랜드들 (4, 7, 10) 사이의 남는 피복두께가 0.1㎜ 가 되는 치수로 중간피복 (13) 의 두께 (20) 가 주어져야 한다. 가소 변형된 중간피복 (13) 은 피복의 전체 둘레면상에 걸쳐 토크가 균일하게 전달되도록 한다. 스트랜드들 사이의 간극의 부피는 제 2 스트랜드층 (8) 에 큰 지름의 스트랜드 (7) 와 작은 지름의 스트랜드 (4) 를 교대로 배열함으로써 최소화될 수 있다.

본 발명의 로프는 순전히 현수 로프로서 사용되는 외에, 물건을 다루는 많은 종류의 장비, 예컨대 엘리베이터, 광산의 승강 기어, 빌딩 크레인, 인도어 크레인, 선박용 크레인, 공중 케이블선, 및 스키 리프트에서 사용될 수 있으며 에스컬레이터의 견인 수단으로도 사용될 수 있다. 구동력은 견인 쉬브 또는 쾨페 쉬브 (Koepe sheave) 상의 마찰력, 또는 회전 로프 드럼 상에 감긴 로프에 의해 가해질 수 있다. 끌어당겨지는 로프 (hauling rope) 란 구동되어 움직이는 로프를 의미하며, 때로는 견인 또는 현수 로프라고도 칭해진다.

본 발명의 장점은, 중간피복이 인접한 스트랜드층의 윤곽에 맞춰진 피복 표면을 가지게 함으로써, 스트랜드들과의 접촉 면적을 증가시키고, 이에 의해 중간피복에 인접한 스트랜드층들의 스트랜드 사이의 틈새를 완전히 이어준다는 점과 관련된다. 내부 및 외부 스트랜드층간의 강고한 결합은 스트랜드로 된 로프의 비틈 경도 (torsional rigidity) 를 증가시킨다. 이것은 본 발명에 의한 윤곽을 가진 중간피복을 가진 로프에 하중이 가해진 경우, 로프에 작용하는 토크의 종류에 관계없이 로프가 뒤틀리는 것을 방지해준다. 따라서, 본 발명의 경우, 로프에 하중이 가해진 상태에서도, 더 큰 피복의 지지 및/또는 하중 지탱 면적을 얻을 수 있다. 이것은 다시, 피복의 전체 둘레 영역에 걸쳐 토크가 로프의 내부로 균일하게 전달되도록 한다. 결과적으로, 커버 스트랜드층의 수축력은 더 이상 개별 스트랜드의 최고점 상의 횡방향 힘으로서 주로 작용하는 것이 아니라, 인접한 스트랜드층들의 피복의 전체 둘레면상에 넓게 퍼져 압력이 감소된다.
탄성도를 적절하게 선택함으로써, 중간피복은 스트랜드들이 중간피복에 대해 상대적으로 움직이게 하지 않고 인접한 스트랜드들의 종방향으로의 다양한 이동 (differing movement) 을 흡수할 수 있으며, 이로부터 로프의 유연성 및 역굽힘하에서의 특성에 있어서의 장점이 얻어진다.

삭제

Claims

함께 꼬여진 하중 지탱 합성 섬유 스트랜드들 (2, 4, 7, 10) 의 내부 및 외부 동심층 및, 상기 스트랜드들의 내부 층들 (5, 8) 을 둘러싸며 상기 스트랜드들의 내부 층들 (5, 8) 과 상기 스트랜드들의 외부 층 (12) 사이에 위치한 관 형상의 중간피복 (13) 을 구비하는 합성 섬유 로프로서,

상기 중간피복 (13) 은 인접한 상기 스트랜드들의 층들 (8, 12) 의 외곽 윤곽에 맞춰진 피복 표면들을 가지는 것을 특징으로 하는 상기 합성 섬유 로프.
제 1 항에 있어서,

상기 스트랜드들 (4, 7, 10) 과 상기 중간피복 (13) 사이의 마찰계수 (μ) 가 0.15 보다 큰 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
제 1 항에 있어서,

상기 중간피복 (13) 의 전체 신장(伸張)이 상기 스트랜드들 (4, 7, 10) 상호간의 상대적인 최대 이동보다 큰 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
제 1 항에 있어서,

상기 피복 표면들이 종방향 홈을 가지는 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
제 4 항에 있어서,

상기 종방향 홈들 (18, 19) 이 나선 형상이며, 상기 피복의 외부 표면 상에서의 상기 나선의 방향 (11) 은 상기 피복의 내부 표면 상에서의 상기 종방향 홈(19) 의 나선의 방향 (3) 과 반대인 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
제 1 항에 있어서,

상기 피복의 두께 (20) 는 가장 얇은 곳에서 0.1㎜ 인 것을 특징으로 하는 합성 섬유 로프.
견인 쉬브 또는 로프 드럼에 의해 구동되는 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 합성 섬유 로프를 갖는 엘리베이터 장치.