CN101595383B - 钢丝绳探伤装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢丝绳探伤装置，其具备：在钢丝绳(1)的轴向规定区间形成主磁路的背磁轭(3)和励磁用永久磁铁(4a)(4b)、在该规定区间内与背磁轭(3)以及励磁用永久磁铁(4a)(4b)磁绝缘地配置，并且使由钢丝绳损伤部(10)产生的漏磁通绕到钢丝绳(1)的外侧的磁路部件(7)、被卷绕于磁路部件(7)并且检测漏磁通的检测线圈(8)。然后，通过具备磁路部件(7)，可以使漏磁通量增加，同时，检测线圈(8)的可卷绕区域增加，能够增强检测线圈匝数。
Description
技术领域
本发明涉及检测悬吊电梯等的轿箱的钢丝绳的破损、单股线的断线(下面称为钢丝绳损伤部)的钢丝绳探伤装置。
背景技术
以往，作为钢丝绳探伤装置，存在由检测线圈来检测使钢丝绳磁饱和时在单股线断裂等损伤部产生的漏磁通，探测钢丝绳损伤部的钢丝绳探伤装置(例如，参照专利文献1)。
另外，以往，还存在下述的钢丝绳的磁探伤装置，该钢丝绳的磁探伤装置具有励磁铁心、励磁线圈、电源、检测线圈，所述励磁铁心具有与钢丝绳相对地接近配置的至少两个磁极；所述励磁线圈卷绕在励磁铁心上；所述电源向励磁线圈供给电流；所述检测线圈被配设在两个磁极之间，以经由两个磁极通过钢丝绳内的主磁通分支的极化磁通通过其内部的方式构成，通过钢丝绳的长度方向的相对于励磁铁心的相对移动，检测因在检测线圈上激励的电动势而在钢丝绳表面产生的机械损伤，其特征在于，作为电源，使用交流电源(例如，参照专利文献2)。
专利文献1：特开平9-210968号公报(第[0003]段，图8等)
专利文献2：特开平11-230945号公报(权利要求1，图1等)
上述那样以往例中的钢丝绳探伤装置虽然对钢丝绳的表面附近产生的损伤发挥了足够的检测性能，但仍存在针对在钢丝绳的内部产生的损伤产生漏检的课题。
例如，象专利文献1(特开平9-210968号公报)那样，在探测钢丝绳损伤部附近的局部漏磁通的方式中，在检测线圈上产生的感应电动势与漏磁通量成比例。但是，在钢丝绳的内部产生了损伤的情况下，漏磁通的大部分被钢丝绳表面附近的单股线遮蔽，在检测线圈上产生的感应电动势减小，不能得到足够的SN比。
另外，象专利文献2(特开平11-230945号公报)那样，在探测钢丝绳上的两个区间的磁导的差的方式中，若进行基于交流的励磁，则由于磁通的趋肤效应，磁通向钢丝绳的表面附近集中流动。因此，在钢丝绳的内部产生了损伤的情况下，因为对磁路的截面积的影响减小，没有产生磁导的差，所以，难以进行损伤的探测。
再有，在专利文献2(特开平11-230945号公报)的方式中，存在着在多个损伤部接近钢丝绳的长度方向产生的情况下检测精度降低的可能性。例如，在规定的检测两区间分别各产生了一处同等程度的损伤的情况下，因为两检测区间的磁导的差缩小，所以，在检测线圈上产生的感应电压降低，SN比降低。
本发明是为了解决上述那样的课题而产生的发明，其目的在于，即使在钢丝绳内部产生损伤，由于钢丝绳表面的单股线的遮蔽效果局部漏磁通大幅衰减的情况下，也能够有效地捕捉局部漏磁通，实现稳定的检测精度。
发明内容
本发明的钢丝绳探伤装置具备：在钢丝绳的轴向规定区间形成主磁路的磁化器、在该规定区间内与磁化器磁绝缘地配置，并且使由钢丝绳损伤部产生的漏磁通绕到钢丝绳的外侧的磁路部件、被卷绕于磁路部件并且检测漏磁通的检测线圈。
发明效果
根据本发明的钢丝绳探伤装置，通过具备磁路部件，能够提高从钢丝绳损伤部附近产生的漏磁通的磁路的磁导，能够得到使漏磁通量增加的效果。另外，能够延长漏磁通的磁路长度，能够增加卷绕在磁路部件上的检测线圈的可卷绕区域，增强检测线圈的匝数。其结果为，即使在钢丝绳内部产生损伤，由于钢丝绳表面的单股线的遮蔽效果漏磁通衰减的情况下，也能够有效地捕捉该漏磁通，在检测损伤时能够得到足够的SN比。
附图说明
图1是表示有关本发明的实施方式1的钢丝绳探伤装置的立体图。
图2是表示拆下了图1的钢丝绳探伤装置的导板时的样子的立体图。
图3是不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的剖视模式图。
图4是表示图3的局部漏磁通的流动的放大图。
图5是具有本发明的实施方式1的磁路部件的钢丝绳探伤装置的剖视模式图。
图6是表示图5的局部漏磁通的流动的放大图。
图7是表示通过图3的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图5的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检查钢丝绳损伤部时的感应电压波形的图。
图8是表示图3的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈附近的交联磁通密度分布的图。
图9是表示图5的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈附近的交联磁通密度分布的图。
图10是表示不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈附近的图。
图11是表示具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈附近的图。
图12是表示使在为图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图11的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况下的线圈卷绕宽度W增加时的感应电压峰值的图。
图13是表示在为图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图11的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况下的漏磁通量的图表。
图14是表示基于本发明的实施方式1的磁路部件的立体图。
图15是表示基于本发明的实施方式1的磁路部件的制作的立体图。
图16是表示基于本发明的实施方式1的磁化器的辅助永久磁铁的磁极的朝向的图。
图17是表示基于本发明的实施方式1的磁路部件的检测线圈的立体图。
图18是表示图17的磁路部件的检测线圈附近的放大剖视图。
图19是表示在基于本发明的实施方式2的钢丝绳探伤装置中，拆下了导板时的样子的立体图。
具体实施方式
下面，根据附图，说明用于实施本发明的最佳方式。
实施方式1
图1是表示有关本发明的实施方式1的钢丝绳探伤装置的立体图，图2是表示拆下了图1的钢丝绳探伤装置的导板6时的样子的立体图。在图中，钢丝绳探伤装置2具备具有用于钢丝绳1行进(图示A)的大致U字状的导槽6a的导板6。本实施方式的钢丝绳探伤装置2通过磁化器在行进钢丝绳1的轴向规定区间形成主磁路，同时，经由磁路部件7使由钢丝绳1的损伤部产生的漏磁通绕到钢丝绳1的外侧，由卷绕在磁路部件7上的检测线圈8检测该漏磁通。
钢丝绳探伤装置2的磁化器是用于在钢丝绳1的轴向规定区间形成主磁路的部件，由下述部件构成，即，以铁等强磁性体为材料的背磁轭3、其极性相互相反地配置在背磁轭3两端上的一对励磁用永久磁铁4a、4b以及配置在各永久磁铁4a、4b的与背轭铁3相反一侧的磁极面的由强磁性体构成的磁极片5a、5b。磁极片5a、5b以其上部沿着钢丝绳1的外周曲率的方式而成为大致U字形状。
另外，在永久磁铁4a上配置辅助永久磁铁16a、16b，在永久磁铁4b上配置辅助永久磁铁16c、16d。这些辅助永久磁铁16a以及16b、16c以及16d的磁极的朝向如图16所示，被设定成朝向钢丝绳1的中心的极性分别与永久磁铁4a、4b相同。据此，因为钢丝绳1内的磁通均匀地饱和，所以，能够有助于局部的漏磁通的增加。
磁路部件7是用于使由钢丝绳1的损伤部10产生的漏磁通绕到朝向钢丝绳1的外侧的部件，配置在一对永久磁铁4a、4b之间并且是导板6的正下方。磁路部件7由强磁性体的材料构成，以与由永久磁铁4a、4b、磁极片5a、5b以及背轭铁3形成的主磁路(除钢丝绳1)磁绝缘的方式被设置在由非磁性材料构成的支撑台12上。另外，磁路部件7以在内包钢丝绳1的中心轴的平面切断时的截面呈大致コ字形状乃至大致C字形状，其截面开口部朝向钢丝绳1侧的方式被配设。再有，磁路部件7以围绕钢丝绳1的外周的方式被配置，在与钢丝绳1的中心轴正交的平面切断时的截面呈大致U字形状。然后，在磁路部件7卷绕用于检测漏磁通的检测线圈8。
导板6由不锈钢等非磁性材料的材料构成，以大体紧密接触的方式被配置在磁极片5a、5b以及磁路部件7的上述截面U字形状部，发挥保护磁极片5a、5b、磁路部件7以及检测线圈8的功能以及用于使钢丝绳1顺畅地行进的引导功能。
图3是不具有磁路部件7的钢丝绳探伤装置的剖视模式图，表示钢丝绳损伤部10通过检测线圈8附近时的磁通的流动的样子。如图3(A)所示，从永久磁铁4a产生的主磁通9通过钢丝绳1，经过永久磁铁4b通过背轭铁3，返回永久磁铁4a。从钢丝绳损伤部10附近产生的局部漏磁通11通过非磁性体的导板6、检测线圈8、非磁性体的支撑台12，返回钢丝绳1。因此，局部漏磁通11所通过的磁路的磁导低，如图3(B)所示，在钢丝绳损伤部10位于钢丝绳1的内部的情况下，磁通欲优先通过钢丝绳1的外侧的单股线，漏磁通量减小。
图4是表示图3的局部漏磁通的流动的放大图。因为露出到钢丝绳1的外侧的局部漏磁通11欲以尽可能短的磁路返回到钢丝绳1，所以，分布在钢丝绳1的外侧的区域缩小。在图4(B)的图表中，曲线La、Lb、Lc表示图4(A)的单点划线a、b、c的位置上的钢丝绳径向的磁通密度分布。以钢丝绳损伤部10为基点，越是在钢丝绳轴向以及钢丝绳径向远离，磁通密度的分布越小。因此，对感应电压的产生有效的检测线圈8的线圈配置区域大体被限定在图4(A)的斜线部13(轴向长度14，径向长度15)。即，如后所述，检测线圈8的匝数增强所带来的感应电压上升产生了界限。
图5是具有本实施方式的磁路部件7的钢丝绳探伤装置的剖视模式图，图6是表示图5的局部漏磁通11的流动的放大图。在图中，从钢丝绳损伤部10附近产生的局部漏磁通11从磁路部件7的磁通导出入面7a进入，通过截面大致コ字形状的磁路部件7，将检测线圈8交联，从磁通导出入面7b出来，返回到钢丝绳1。因为漏磁通11的大部分通过强磁性体的磁路部件8，所以，漏磁通11的磁路的磁导增大，与非磁性的磁路相比，能够使漏磁通量增加。再有，因为能够通过使漏磁通11的磁路在钢丝绳轴向以及径向绕过，来延长漏磁通11的磁路长度，所以，作为可配置检测线圈的区域13的磁路部件7内的轴向长度14、径向长度15扩大，能够大幅增强检测线圈8的匝数。其结果为，在钢丝绳损伤部10通过检测线圈8时，能够得到比不具有磁路部件7的情况下高的感应电压，能够确保检测钢丝绳损伤部10所必要的SN比。
图7是表示通过图3所示的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图5所示的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置，分别检查钢丝绳损伤部10时的在检测线圈两端产生的感应电压波形。但是，两钢丝绳探伤装置都检查同一钢丝绳的同一损伤部(断线部)，在两钢丝绳探伤装置中，励磁用的永久磁铁4a、4b的尺寸以及配置间距、背磁轭3的尺寸、钢丝绳1的行进速度相同。图中，波形C是由图3的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检查到的感应电压波形，波形D是由图5的具有磁路部件7的钢丝绳探伤装置检查到的感应电压波形。另外，图5的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈匝数可以是图3的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈匝数的五倍。图7的横轴是时刻，时刻0[msec]是钢丝绳损伤部10的位置和传感器中心一致的时刻。另外，在这里所述的传感器中心在图3的不具有磁路部件的情况下是指检测线圈8的轴向中心，在图5的具有磁路部件的情况下是指磁路部件7的开口部中心。图7的纵轴表示由图3的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检测到的感应电压峰值为1的情况下的感应电压比。即，在图7中，若由不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检测到的感应电压峰值为1，则由基于本实施方式的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检测到的感应电压峰值为11.3。
在图7中，感应电压波形的峰值在两钢丝绳探伤装置中不同的是基于下述理由。图8是表示图3所示的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的检测线圈8附近的交联磁通密度分布的图。在图8(A)的钢丝绳1向图示左方向行进时，图8(B)的磁通密度分布的波形也向左方向(E方向)移动。因为在检测线圈8上产生的感应电压与构成检测线圈8的各铜线上的磁通密度之和成比例(所谓的BLV规则)，所以，检测线圈8的轴向宽度可以与漏磁通的波长程度相同，在钢丝绳损伤部10来到检测线圈8的中心附近时，感应电压值达到最大。另一方面，图9是表示图5的具有磁路部件7的钢丝绳探伤装置的检测线圈8附近的交联磁通密度分布的图。在具有磁路部件7的情况下，如图9所示，在存在磁路部件7的部分产生磁通密度的最高峰，在钢丝绳损伤部10来到磁路部件7的开口部中心附近时，磁通密度的最高峰的高度达到最大。此时，虽然检测线圈8的交联磁通量也达到最大值，但是，因为根据法拉第定律，感应电压与交联磁通量的时间微分成比例，所以，在该瞬间为0，感应电压值的最高峰在此前后产生。另外，在图8以及图9中，纵轴表示不具有磁路部件的情况下的磁通密度的峰值为1时的磁通密度比，横轴表示钢丝绳外径为1时的尺寸比。另外，图8(B)以及图9(B)表示图8(A)以及图9(A)的点划线部的钢丝绳径向磁通密度分布。
接着，对检测线圈的卷绕宽度W和感应电压的关系进行说明。检测线圈的卷绕宽度W与检测线圈的匝数成比例。图12是表示在为图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图11的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况下，分别使线圈卷绕宽度W增加时的感应电压峰值。但是，使检测线圈8的卷绕厚度T以及检测线圈8的核心宽度C共通，检测线圈8截面的每个单位面积的匝数为一定。图12的横轴的W尺寸表示相对于钢丝绳外径的尺寸比，图12的纵轴表示由图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置检测到的感应电压峰值为1的情况下的感应电压比。
在为图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况下，在构成检测线圈8的各铜线上产生的感应电压与该位置的磁通密度成比例。另一方面，如图8所示，因为当从钢丝绳损伤部10离开某个一定以上的距离时，磁通密度逐渐减少，所以，存在于离开钢丝绳损伤部10的位置的线圈铜线的感应电压降低。因此，如图12的实线M所示，相对于检测线圈8的卷绕宽度W的增加量的感应电压的增加量随着线圈卷绕宽度W增大而减少。
与此相对，在为图11的具有磁路部件7的钢丝绳探伤装置的情况下，在构成检测线圈8的各铜线上产生的感应电压与各铜线的位置无关，为一定。因此，如图12的实线N所示，感应电压与检测线圈8的线圈卷绕宽度W成比例地上升。
另外，图13是表示在为图10的不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置以及图11的具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况下的、由相同的钢丝绳损伤部10产生的漏磁通量的图表。如图13所示，可知由钢丝绳损伤部10产生的漏磁通量与不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置相比，具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的情况增加得大。另外，图13的纵轴的漏磁通量表示不具有磁路部件的钢丝绳探伤装置的漏磁通量为1的情况下的比。
如上所述，根据本实施方式，通过具备有使由钢丝绳损伤部10产生的漏磁通绕到钢丝绳1的外侧的磁路部件7，能够提高使从钢丝绳损伤部10附近产生的漏磁通的磁路的磁导，能够得到使漏磁通量增加的效果。另外，能够延长漏磁通的磁路长度，能够增加卷绕在磁路部件7上的检测线圈8的可卷绕区域，增强检测线圈匝数。其结果为，即使在钢丝绳内部产生损伤，由于钢丝绳表面的单股线的遮蔽效果漏磁通衰减的情况下，也能够有效地捕捉该漏磁通，得到足够损伤检测的SN比。
另外，因为磁路部件7与由永久磁铁4a、4b、磁极片5a、5b以及背轭铁3形成的主磁路(除钢丝绳1)磁绝缘，所以，从钢丝绳1出去并回到钢丝绳1的漏磁通10以外的磁通没有通过磁路部件7。即，因为与上述的专利文献2(特开平11-230945号公报)那样，检测钢丝绳的磁导差的方式原理不同，所以，即使是由永久磁铁产生的直流励磁，也能够得到足够的检测精度。
图14是表示本实施方式的磁路部件7的立体图。本实施方式的磁路部件7是大致コ字形乃至大致C字形的截面被立体地挤压成U字状的形状。即，本实施方式的磁路部件7能够通过在将具有大致コ字形乃至大致C字形的截面形状的部件挤压成线状后，进行U字弯曲加工来制作。但是，在该情况下，在U字弯曲时产生裂纹等问题的情况多，存在品质上的问题。因此，如图15所示，能够按照下述方法制作，即，制作将以往的磁路部件7切割成一半的一对带槽的U字状零件7a、7b，在将检测线圈8卷绕到任意一个带槽的U字状零件7b后，将另一个带槽的U字状零件7b接合。象这样，由于用至少两个以上的零件构成磁路部件7，将检测线圈卷绕在其中的一个零件上，所以，卷绕在磁路部件7的检测线圈8的卷绕作业容易，钢丝绳探伤装置的品质以及生产性得到提高。在该情况下，若使用在轴向平分的位置将磁路部件7分割的一对带槽的U字状零件7a、7b，则谋求构成磁路部件7的零件的标准化，钢丝绳探伤装置的生产性进一步提高。
图17是表示将检测线圈8向本实施方式的磁路部件7卷绕的方法的立体图，图18是表示图17的检测线圈附近的放大剖视图。在上述实施方式的说明中，表示了相对于磁路部件7将检测线圈8在钢丝绳1的轴向卷绕的例子，但是，如图17以及图18所示，即使相对于磁路部件7将检测线圈8在钢丝绳1的径向卷绕，也能够得到同样的效果。
实施方式2
图19是表示在基于本发明的实施方式2的钢丝绳探伤装置中，拆下了导板时的样子的立体图。在上述实施方式1中，作为钢丝绳探伤装置的磁化器，表示了具备以强磁性体为材料的背磁轭3、其极性相互相反地配置在背磁轭3两端上的一对励磁用永久磁铁4a、4b的磁化器。在本实施方式中，如图19所示，作为钢丝绳探伤装置的磁化器，具备以强磁性体为材料的背磁轭3、在背磁轭3两端上其极性相互相反的方式被励磁的一对励磁用电磁铁17a、17b。象这样，即使用电磁铁置换在实施方式1的磁化器中使用的永久磁铁，也能够得到与实施方式1相同的效果。在该情况下，因为在通向励磁用电磁铁17a、17b的电流为OFF时，没有产生吸引力，所以，检查作业者相对于钢丝绳拆装钢丝绳探伤装置时的作业性得到提高。
另外，在图19中，在电磁铁17a上配置辅助电磁铁18a、18b，在电磁铁17b上配置辅助电磁铁18c、18d。这些辅助电磁铁18a以及18b、18c以及18d的磁极的朝向被设定成朝向钢丝绳1的中心的极性分别与电磁铁17a、17b相同。据此，因为钢丝绳1中的磁通均匀地饱和，所以，能够有助于局部的漏磁通的增加。
产业上利用的可能性
本发明可以作为检测钢丝绳的破损、单股线的断线的钢丝绳探伤装置来广泛利用。
Claims (8)
1.一种钢丝绳探伤装置，具备：在钢丝绳的轴向规定区间形成主磁路的磁化器、在上述规定区间内与上述磁化器磁绝缘地配置，并且使由上述钢丝绳损伤部产生的漏磁通绕到上述钢丝绳的外侧的磁路部件、被卷绕于上述磁路部件并且检测上述漏磁通的检测线圈，其特征在于，
上述磁路部件由强磁性体构成，
具有与上述钢丝绳外周直接或者经由非磁性材料接触的至少两个部位的接触面部和处于截止到上述钢丝绳外周的距离与该接触面部相比离开的位置的接触面部以外的部分，
在上述接触面部以外的部分和上述钢丝绳之间具有上述检测线圈的一部分插入的空间，
上述空间的上述钢丝绳的轴向的长度比上述两个部位的接触面部之间的开口部的上述钢丝绳的轴向的长度长。
2.如权利要求1所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁路部件在通过内包着上述钢丝绳的中心轴的平面切断时的截面为大致コ字形状乃至大致C字形状，以其截面开口部朝向上述钢丝绳侧的方式被配设。
3.如权利要求2所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁路部件以围绕上述钢丝绳的外周的方式配置，在通过与上述钢丝绳的中心轴正交的平面切断时的截面为大致U字形状。
4.如权利要求3所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述检测线圈经由围绕上述钢丝绳的外周的上述磁路部件的两端部被卷绕在上述磁路部件。
5.如权利要求1所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁路部件由两个以上的零件构成，在其中的一个零件上卷绕着检测线圈。
6.如权利要求5所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁路部件由两个形状相同的零件构成，在其中的一个零件上卷绕上述检测线圈。
7.如权利要求1所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁化器具备将强磁性体作为材料的后磁轭和相互其极性相反地配置在上述后磁轭两端上的一对励磁用永久磁铁。
8.如权利要求1所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，上述磁化器具备将强磁性体作为材料的后磁轭和在上述后磁轭两端上以使其极性互为相反的方式励磁的一对励磁用电磁铁。
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