专利名称：电梯以及电梯用绳轮的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动绳轮来驱动电梯轿厢的电梯以及电梯用绳轮，并且本发明尤其适合于通过稳定吊索与绳轮之间的摩擦系数，来降低磨耗的电梯和电梯用绳轮。
背景技术：
在使用钢丝吊索的吊索式电梯中，吊索卷绕在安装在卷扬机上的绳轮上，并以绳轮为中心，吊索的一侧悬吊电梯轿厢，另一侧悬吊用于与电梯轿厢保持平衡的平衡重。并且，通过卷扬机使绳轮旋转，通过吊索与绳轮之间的摩擦力，使由吊索悬吊的电梯轿厢移动。因此，为了能够使电梯在合理的状态下进行运行，有必要使吊索与绳轮之间的摩擦系数达到足够对电梯进行驱动的程度，并且有必要使该摩擦系数保持稳定。
一般来说，电梯通常使用钢丝吊索，该等钢丝吊索一般由钢丝捻合而成，其芯部使用含浸有润滑脂的麻芯。可是，为了获得动作平稳，重量轻，耐腐蚀性能好且耐久性优越的吊索，也使用由钢丝捻合而成，并且包覆有树脂的吊索和合成纤维吊索等。该等树脂包覆吊索和合成纤维吊索与钢丝吊索相比，由于树脂比金属更柔软且更容易变形，所以吊索与绳轮之间的接触面压比钢丝吊索小。因此，升降通道内部的粉尘、水滴和油等异物容易侵入吊索与绳轮之间，并且当有大量异物粘附时，可能会导致吊索与绳轮之间的摩擦力下降，从而导致电梯无法在合理的状态下进行运行。
此外，例如专利文献1的日本国发明专利特表2003-512269号公报所示，已经公开有为了传递牵引力(即驱动力)，将牵引绳轮(绳轮)接触面的圆周方向的表面粗糙度设定在1～3μm之间，并且为了提高耐久性而在绳轮的接触面包覆坚硬的耐腐蚀性包覆层的技术。
并且，例如如专利文献2的日本国发明专利特开2001-139267号公报所示，已经公开有为了驱动合成纤维吊索，将吊索沟槽(绳轮)表面的粗糙度等级设定在N7～N12等级(相当于算术平均粗糙度Ra＝1.6～50μm)之间的技术。
专利文献1特表2003-512269号公报专利文献2特开2001-139267号公报在上述在先技术中，在只是单纯地将绳轮沟槽的表面粗糙度设定为几μm左右的情况下，如果采用树脂包覆吊索和合成纤维吊索，则会出现大量的异物粘附在表面，而导致表面的凹凸部分被覆盖，从而导致摩擦系数大幅度下降的情况。例如，如果有大量的油粘附在表面时，会导致表面的凹凸部分被油覆盖，从而导致摩擦系数下降。此外，在将绳轮沟槽的表面粗糙度设定为几十μm左右的情况下，虽然有利于防止摩擦系数因异物的粘附而下降，但随着表面粗糙度的增大，与金属相比，由柔软性树脂制成的吊索的磨耗增加。
发明内容
本发明的目的在于实现，即使使用容易受到异物影响的树脂包覆吊索和合成纤维吊索，也能够防止摩擦系数下降，确保稳定的牵引力，同时防止吊索被磨耗。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电梯，其是一种吊索式电梯，在该电梯中，吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动绳轮来驱动电梯轿厢，其中，该电梯具有树脂包覆吊索，该吊索由钢丝捻合而成，并且包覆有树脂；以及所述绳轮，该绳轮的沟槽表面的圆周方向以及宽度方向的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra＝4～10μm，假设所述表面粗糙度曲线的高峰高度的平均值为Zpa，所述表面粗糙度曲线的低谷深度的平均值为Zva时，满足Zva/Zpa＝1.5～2.0的关系。
此外，本发明还提供一种电梯，其是一种吊索式电梯，在该电梯中，树脂包覆吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动该绳轮来驱动电梯轿厢，其中，所述绳轮的沟槽是通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射不规则多边形或者球形的粉体后，再从切线方向投射不规则多边形或者球形的粉体来进行加工而形成的。
根据本发明，即使粘附有油和水滴等异物，摩擦系数的下降量也很小，能够长期提高运行的可靠性。并且，通过使用重量轻，耐腐蚀性能好且耐久性优越的树脂类吊索，能够抑制吊索的磨耗，所以能够延长吊索的寿命，减少吊索更换次数，使维修变得更为方便，能够降低维修成本。
图1是表示本发明一实施方式中的电梯装置大致结构的侧视图；图2是一实施方式中的绳轮的侧视图以及剖面图；图3是一实施方式中的绳轮沟槽表面的剖面图；图4是表示一实施方式中的绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度Ra与摩擦系数μa和粘附有油时的摩擦系数μb的比之间关系的曲线图；图5是表示一实施方式中的绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度Ra和吊索相对磨耗量W之间关系的曲线图；图6是一实施方式中的绳轮沟槽表面的剖面图；图7是表示一实施方式中的绳轮沟槽表面的高峰高度的平均值Zpa和低谷深度的平均值Zva的比Zva/Zpa与摩擦系数μa和粘附有油时的摩擦系数μb的比之间关系的曲线图；图8是表示一实施方式中的绳轮沟槽表面的高峰高度的平均值Zpa和低谷深度的平均值Zva的比Zva/Zpa与吊索相对磨耗量W之间关系的曲线图；图9是表示一实施方式中的向绳轮投射粉体时的投射方向的侧视图；图10是表示采用FFT对各个实施例中的绳轮沟槽表面进行分析而得到的波长与振幅之间关系的图；图11是表示各个实施例的磨耗试验时的吊索相对磨耗量W的图；图12是表示采用FFT对各个实施例中的绳轮沟槽表面进行分析而得到的波长与振幅之间关系的图；图13是表示采用FFT对各个实施例中的绳轮沟槽表面进行分析而得到的波长与振幅之间关系的图；图14是表示采用FFT对各个实施例中的绳轮沟槽表面进行分析而得到的波长与振幅之间关系的图；
图15是表示各个实施例的摩擦系数μa和粘附有油时的摩擦系数μb之比的图；图16是表示一实施方式的进行了金属镀膜处理的绳轮沟槽表面的剖面图；图17是图16的放大图。
符号说明1电梯轿厢2吊索3卷扬机4绳轮5转向滑轮6平衡重7导轨8引导靴9沟槽10粉体11金属镀膜12含有低摩擦树脂的金属镀膜具体实施方式
图1是表示作为一实施例的电梯的示意图。在图1中，1表示用于承载乘客的电梯轿厢，电梯轿厢1与吊索2连接，吊索2卷绕在安装在卷扬机3上的绳轮4上。并且，吊索2经由转向滑轮5与平衡重6连接。在升降通道内设置有导轨7，安装在电梯轿厢1上的引导靴8将导轨7夹在中间。
当绳轮4在卷扬机3的驱动下旋转后，依靠吊索2与绳轮4之间的摩擦力，绳轮4的旋转力被传递到吊索2而使吊索2移动，从而使电梯轿厢1沿着导轨7在升降通道内上下移动。图1的虚线部分表示电梯轿厢1上升一个楼层时的电梯轿厢以及平衡重的位置。
图2(a)是上述绳轮4的侧视图，图2(b)是上述绳轮4的A-A剖面处的剖面图。该绳轮上设置了三个用于卷绕吊索的沟槽9。
图3是绳轮沟槽9的剖面图，绳轮沟槽的表面例如采用喷丸加工等方法向沟槽表面投射磨粒进行加工而形成算术平均粗糙度Ra＝4～10μm的粗糙度。
图4是与绳轮沟槽的算术平均粗糙度Ra相应的摩擦系数的测量结果。并且，以下所述的实验结果是使用由钢丝捻合而成，并且包覆有树脂的树脂包覆吊索进行的实验的结果。μa表示吊索以及绳轮处于干净状态下的摩擦系数，μb表示吊索以及绳轮上粘附有油时的摩擦系数。图4的纵轴表示摩擦系数比，即μa与μb的比。当摩擦系数比大时，干净状态与粘附有油的状态之间的摩擦系数的差增大，所以吊索与绳轮之间的摩擦力变得不稳定。当算术平均粗糙度Ra在4μm以上时，摩擦系数比降低到1.2附近。由于摩擦系数差变小，所以能够获得稳定的摩擦力。
图5是与绳轮沟槽的算术平均粗糙度Ra相应的吊索磨耗量的测量结果。并且，在图中，将算术平均粗糙度Ra＝1μm时的磨耗量设定为1，并且其他磨耗量的测量结果是相对于算术平均粗糙度Ra＝1μm时的磨耗量的相对值。使金属绳轮与外侧包覆有树脂的树脂包覆吊索滑动而进行磨耗实验，该磨耗试验的结果表明，包覆在吊索上的树脂被磨耗。金属与树脂之间的磨耗可分成树脂胶合在摩擦对象金属上时产生的胶合磨耗和摩擦对象金属的突起物切削包覆树脂而产生的磨粒磨耗。当绳轮沟槽的算术平均粗糙度Ra在10μm以下时，胶合磨耗为主要磨耗，其磨耗量随着算术平均粗糙度Ra的增加而逐渐增加。另一方面，当绳轮沟槽的算术平均粗糙度Ra超过了10μm时，磨粒磨耗成为主要磨耗，磨耗量急剧增加。因此，为了将包覆树脂的磨耗量保持在较低的值，理想的方法是将绳轮沟槽的算术平均粗糙度Ra控制在10μm以下。
从图4所示的摩擦系数的测量结果以及图5所示的摩擦量的测量结果可以知道，通过将绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度控制在Ra＝4～10μm之间，能够得到稳定的摩擦系数，能够使电梯在合理的状态下运行。并且，能够抑制吊索的磨耗，从而可以提高吊索的寿命。
此外，图4和图5所示的测量结果是在后述的粗糙度曲线的高峰高度Zp的平均值Zpa与低谷深度Zv的平均值Zva之间的关系在Zva/Zpa＝1.5～2.0的范围内时测量得到的。
图6是绳轮沟槽的剖面图，图中的点划线表示将剖面形状作为粗糙度曲线时的平均线，将平均线上方的突起称为高峰，将平均线下方的突起称为低谷。在图6(a)的剖面图中，粗糙度曲线的高峰高度Zp的平均值Zpa以及低谷深度Zv的平均值Zva基本相同。而在图6(b)的剖面图中，高峰的前端突起被切削掉，而处于Zpa小于Zva的状态。
高峰高度Zp的平均值Zpa以及低谷深度Zv的平均值Zva，通过求出包含在绳轮沟槽表面的粗糙度曲线中的高峰的高度(Zp1～Zpn)以及低谷的深度(Zv1～Zvm)的合计值，并将该合计值除以高峰数量n和低谷数量m而得到。
图6(a)表示通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射直径为450μm的不规则多边形的磨粒，将绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度加工成Ra＝6.0μm而得到的沟槽表面。图6(b)表示通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射直径为1500μm的不规则多边形的磨粒，之后从绳轮沟槽表面的切线方向投射直径为110μm的不规则多边形的磨粒，将绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度加工成Ra＝6.0μm而得到的沟槽表面。与图6(a)相比较，通过从切线方向投射磨粒，高峰前端的突起被切削掉了。并且，所使用的磨粒的直径优选为100～1700μm，并且，从法线方向进行的加工优选采用400～1700μm的磨粒，而从切线方向进行的加工优选采用100～600μm的磨粒。此外，从切线方向进行的加工中所采用的磨粒的直径优选为小于从法线方向进行的加工中所采用的磨粒的直径。
图7表示绳轮沟槽表面的高峰高度Zp的平均值Zpa和低谷深度Zv的平均值Zva之比以及摩擦系数的测量结果。μa表示吊索以及绳轮处于干净状态下的摩擦系数，μb表示吊索以及绳轮上粘附有油时的摩擦系数，其中的测量结果以μa与μb之比表示。当Zva/Zpa为2.0以下时，干净状态下的摩擦系数μa与粘附有油时的摩擦系数μb之比降低至1.2附近，两个摩擦系数基本相同。这是因为油容易在绳轮沟槽的表面上积存而形成油洼，所以即使在粘附有油的状态下，摩擦系数也不易下降。而当Zva/Zpa在2.0以上时，油不容易在绳轮沟槽的表面上积存形成油洼，而残留在吊索和绳轮的接触面上。因此，在出现油粘附的状态时，摩擦系数会下降。即，μa/μb增加。
图8表示绳轮沟槽表面的高峰高度Zp的平均值Zpa和低谷深度Zv的平均值Zva之比和包覆树脂的磨耗量的测量结果。并且，在图中，将算术平均粗糙度Zva/Zpa＝3.0时的磨耗量设定为1，其他磨耗量的测量结果是相对于算术平均粗糙度Zva/Zpa＝3.0时的磨耗量的相对值。
当Zva/Zpa在1.5以下时，由于绳轮沟槽表面的突起的缘故，吊索的磨耗量增加。通过将Zva/Zpa控制在1.5以上，由于绳轮沟槽表面的突起减少，所以能够减少吊索的磨耗。
因此，通过将绳轮沟槽表面的高峰高度Zp的平均值Zpa和低谷深度Zv的平均值Zva之比Zva/Zpa控制在1.5～2.0之间，可以获得稳定的摩擦系数，能使电梯在合理的状态中运行。并且，能够抑制吊索的磨耗、并延长吊索的寿命。此外，图7以及图8所示的测量结果是在绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度在Ra＝4～10μm的范围内时测量得到的。
作为将Zva/Zpa控制在1.5～2.0之间的方法，如图9(a)所示，可以在从绳轮4的沟槽9的法线方向投射不规则多边形或者球形的粉体10后，如图9(b)所示，再从绳轮4的沟槽9的切线方向投射不规则多边形或者球形的粉体10，将表面的顶端突起去除掉而实现。
图10表示对图6所示的剖面形状进行快速傅里叶变换(FFT)而得到的波长与振幅之间的关系。作为FFT的窗口函数，使用汉明窗(汉明窗的特点是能够有效去除旁瓣，能够进行动态范围宽阔的测量)。并且，将快速傅里叶变换中得到的结果看作音波，以三分之一倍频程的中心频率分别求出各自的振幅。此外，求出频率的倒数而将其变换成波长。
在图10中，将图6(a)所示的波形作为比较例3-1，将图6(b)所示的波形作为实施例3-1。并且，图10的实施例3-2表示将直径为400～500μm的不规则多边形的磨粒从绳轮沟槽表面的法线方向投射，然后再从绳轮沟槽表面的切线方向投射，以此将绳轮沟槽表面的算术平均粗糙度加工成Ra＝4.0μm而得到的绳轮沟槽的形状。表1表示实施例3-1、3-2以及比较例3-1的具体加工方法以及算术平均粗糙度Ra。
表1
*磨粒使用直径400～500μm的不规则多边形磨粒。
图11是图10中所示的比较例以及实施例的绳轮沟槽与吊索的磨耗试验结果。图11的纵轴表示以实施例3-1的试验中获得的包覆树脂的磨耗量为1时的相对磨耗量。即，与实施例3-1和实施例3-2比较，比较例3-1的磨耗量较大，即使绳轮沟槽的Ra相同，但如果各自的波长分量的振幅不同，则包覆树脂的磨耗量也会出现差异。
图12表示对采用不同的磨粒投射条件制作的绳轮沟槽表面进行FFT分析而得到的结果，图中，将所制作的绳轮沟槽作为实施例3-3和3-4。对各个波长分量的振幅进行比较后可知，相比于实施例3-3，实施例3-4的波长不到70μm时的振幅大。使用该等绳轮进行磨耗试验的结果，磨耗量基本相同。因此，可知波长小于70μm时的振幅对磨耗几乎不产生影响。这是因为波长不到70μm时的振幅小，所以绳轮沟槽表面的突起几乎不会切入树脂。
图13表示对采用不同的磨粒投射条件制作的绳轮沟槽表面进行FFT分析而得到的结果，将所制作的绳轮沟槽作为实施例3-5和3-6。对各个波长分量的振幅进行比较后可知，相比于实施例3-6，实施例3-5的波长超过140μm时的波长振幅大。使用该等绳轮进行磨耗试验的结果，磨耗量基本相同。因此，可知波长大于140μm时的波长振幅对磨耗几乎不产生影响。这是因为波长在140μm以上时，吊索与绳轮的接触面积增加，面压降低，树脂难以发生胶合，树脂不易被切削的缘故。
从图10所示的波长分量的振幅可知，在实施例3-1和3-2中，波长为70～140μm时的振幅比波长的140分之一即0.5μm～1.0μm小。另一方面，磨耗量较大的比较例3-1的波长为70μm～140μm时的振幅比波长的140分之一大。所以，通过将绳轮沟槽表面的波长为70μm～140μm的分量的振幅控制成比波长的140分之一小，就能够降低吊索包覆树脂的磨耗，延长吊索的寿命。并且，即使波长为70μm～140μm时的振幅只有一部分在波长的140分之一以上时也能降低吊索的磨耗，但理想的是波长为70μm～140μm时的振幅全部在波长的140分之一以下。
在图14中，采用FFT对算术平均粗糙度Ra＝3μm的绳轮沟槽表面进行分析，并求出了各个波长分量的振幅，比较例4-1表示其结果。同时，图14还同时示出了图11所示的比较例3-1和实施例3-1、3-2的波长与振幅之间的关系。在比较例4-1中，由于算术平均粗糙度Ra比其他比较例和实施例小，所以各个波长的分量的振幅值也较小。
图15表示图14中所示的比较例3-1、4-1、实施例3-1、3-2的绳轮和吊索的摩擦系数的测量结果。在比较例3-1和实施例3-1、3-2中，摩擦系数比大致为1，而在比较例4-1中，摩擦系数比为3，干净状态下的摩擦系数与粘附有油时的摩擦系数之间的差值大。从图14可以知道，在比较例4-1中，波长为70μm～140μm的分量的振幅比波长的1400分之一即0.05μm～0.10μm小。如此，当波长为70μm～140μm时的振幅小于0.05μm～0.10μm时，所粘附的油无法积存而形成油洼，因而导致油侵入吊索和绳轮之间的接触面，使摩擦系数降低。因此，通过将绳轮沟槽表面的波长为70μm～140μm的分量的振幅控制成大于波长的1400分之一，就能够防止有异物粘附时的摩擦系数的下降。
在以上的实施例中，绳轮的直径优选为200mm，如果绳轮直径在200mm以上，则由于吊索与绳轮之间的接触面压下降，所以优选只按照绳轮直径的相对于200mm的增加比例，相应增加算术平均粗糙度Ra、绳轮沟槽表面的高峰高度Zp的平均值Zpa和低谷深度Zv的平均值Zva之比即Zva/Zpa以及通过FFT分析而得到的各个波长分量的振幅。
图16是通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射磨粒后，再从绳轮沟槽表面的切线方向投射磨粒，并且实施了金属镀膜11处理后的绳轮沟槽表面的剖面图。图17是图16的镀膜部分的放大图。镀膜采用双层结构，由金属镀膜11和含有低摩擦树脂的金属镀膜12构成。与绳轮之间的接触面成为含有低摩擦树脂的金属镀膜(镍镀膜)。金属镀膜优选为采用化学镀敷法形成的镍磷镀膜，低摩擦树脂优选为四氟乙烯。并且，此时的镀膜厚度以二层的合计厚度计，优选为10～25μm。当厚度小于10μm时，如果进行镀敷的原材料中存在缺陷，则在镀膜上会出现气孔。当厚度超过25μm时，绳轮沟槽的高峰和低谷会被镀膜掩埋掉，这样，当异物的量较多时，尤其是粘附有大量的油时，表面的凹凸部分被油覆盖，而导致摩擦系数下降。
含有四氟乙烯树脂的镀层的厚度优选为10～15μm。当厚度小于10μm时，如果进行镀敷的原材料中存在缺陷，则在镀膜上可能会出现气孔。当厚度超过15μm时，在镀膜内使四氟乙烯树脂均匀分散变得困难。因此，含有四氟乙烯树脂的镀层的厚度优选为10～15μm。
权利要求
1.一种电梯，其是一种吊索式电梯，在该电梯中，吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动该绳轮来驱动电梯轿厢，该电梯的特征在于具有树脂包覆吊索，该吊索由钢丝捻合而成，并且包覆有树脂；以及所述绳轮，该绳轮的沟槽表面的圆周方向以及宽度方向的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra＝4～10μm，假设所述表面粗糙度曲线的高峰高度的平均值为Zpa，所述表面粗糙度曲线的低谷深度的平均值为Zva时，满足Zva/Zpa＝1.5～2.0的关系。
2.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述表面粗糙度曲线的波长为70～140μm的分量的振幅被设定成小于0.5μm～1.0μm。
3.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，当所述绳轮的直径在200mm以上时，只按照绳轮直径的相对于200mm的增加比例来相应地增大Zva/Zpa的值。
4.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，当所述绳轮的直径在200mm以上时，所述表面粗糙度曲线的波长为70～140μm的分量的振幅被设定成，小于在0.5μm～1.0μm上只增大了按照绳轮直径的相对于200mm的增加比例后所得到的值。
5.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述绳轮的沟槽实施了厚度为10～25μm的金属镀膜处理。
6.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述绳轮的沟槽实施了含有低摩擦树脂的金属镀膜处理。
7.如权利要求1所述的电梯，其特征在于，所述绳轮的沟槽是通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射不规则多边形或者球形的粉体后，再从切线方向投射不规则多边形或者球形的粉体来进行加工而形成的。
8.一种电梯，其是一种吊索式电梯，在该电梯中，树脂包覆吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动该绳轮来驱动电梯轿厢，该电梯的特征在于，所述绳轮的沟槽是通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射不规则多边形或者球形的粉体后，再从切线方向投射不规则多边形或者球形的粉体来进行加工而形成的。
9.如权利要求8所述的电梯，其特征在于，所述绳轮的沟槽实施了含有低摩擦树脂的金属镀膜处理。
10.一种电梯用绳轮，该绳轮用于吊索式电梯，在该电梯中，树脂包覆吊索与电梯轿厢连接并卷绕在绳轮上，通过旋转驱动该绳轮来驱动电梯轿厢，该电梯用绳轮的特征在于，所述绳轮的沟槽是通过从绳轮沟槽表面的法线方向投射不规则多边形或者球形的粉体后，再从切线方向投射不规则多边形或者球形的粉体来进行加工而形成的，并且实施了含有低摩擦树脂的金属镀膜处理。
全文摘要
本发明的电梯是一种吊索式电梯，在该电梯中，吊索(2)与电梯轿厢(1)连接并卷绕在绳轮(4)上，通过旋转驱动绳轮来驱动电梯轿厢，其中、该电梯具有树脂包覆吊索(2)，该吊索由钢丝捻合而成，并且包覆有树脂；以及绳轮(4)，该绳轮的沟槽表面的圆周方向以及宽度方向的表面粗糙度为算术平均粗糙度Ra＝4～10μm，假设表面粗糙度曲线的高峰高度的平均值为Zpa，低谷深度的平均值为Zva时，满足Zva/Zpa＝1.5～2.0的关系。从而即使使用容易受到异物影响的树脂包覆吊索和合成纤维吊索，也能够防止摩擦系数下降，确保稳定的牵引力，同时防止吊索被磨耗。
文档编号B66B11/08GK101058383SQ20071009619
公开日2007年10月24日 申请日期2007年4月18日 优先权日2006年4月20日
发明者前田太一, 有贺正记, 早野富夫 申请人:株式会社日立制作所