CN1882493A - 电梯用钢缆探伤装置 - Google Patents

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Abstract

以公称直径为4～8mm的钢缆为对象的电梯用钢缆探伤装置具有多个单体探测器(9)。各单体探测器(9)包括：极性各异的第一磁极(10a)及第二磁极(10b)；设置在第一磁极(10a)和第二磁极(10b)之间的U字形的磁传感器(11)。各磁传感器(11)的底部半径为2～5mm，磁传感器(11)的底部半径与钢缆(1)的公称直径之差在1.5mm以下。

Description

电梯用钢缆探伤装置
                            技术领域
本发明涉及悬吊电梯轿厢的钢缆的维护管理所使用的电梯用钢缆探伤装置。
                            背景技术
在利用钢缆承载轿厢的电梯中，有义务对该钢缆进行维护管理，一般采用通过目测来观察绳股的断线、磨损，把握残留强度的方法。但是，因为难以进行对各股绳仔细的观察作业，故作为更迅速地对断线、磨损、扭折等劣化部分进行探查的手段至今使用着图7所示的磁探伤装置。
在图7中，符号1是被测钢索，符号2是磁探伤装置的异常检测部(以下称为探测器)。探测器2包括对被测钢索1进行励磁的磁体部分3和检测钢索1表面出现的磁通变化的传感器部分4。
在图7中，磁体部分3包括由永磁铁构成的磁铁5、具有矩形截面的磁轭6、以及具有U字形槽部的2个磁极7a、7b。在磁轭6中产生图示方向的磁场，通过磁极7a、7b在被测钢索1内部形成磁路。
一旦被测钢索1存在断线或磨损等的部分1a，在部分1a就会因泄漏磁通而使空中的磁场发生变化(概念图如图8所示)，当形成为U字形的传感器部分4通过磁场的变化部分时，在磁传感器部分4产生电动势(信号)，将该信号向处理、显示部分8输出。
维护人员根据显示的信号波形来特定劣化最厉害的部分，对该部分的强度进行判断。若使用这样的探伤装置就可使损伤部分的探查作业省力化，可大幅度地缩短钢索维护作业的时间。
图示的例子中传感器部分4使用了线圈，作为其他方法有时可使用磁敏元件(霍尔元件)(未图示)。在使用线圈时，被测钢索1与探测器2之间需要相对速度，探伤的灵敏度受到速度变动的影响，在将霍尔元件用作检测要素时能得到与磁通密度成正比的输出，能得到与相对速度无关的探伤灵敏度。
在用于中等规模的办公大楼和住宅的电梯中，出于有效利用土地、空间的观点而迫切要求节省空间化，因而在结构上紧凑的没有机械室的电梯的设置逐渐增多。另外，随着近年来环保意识的增强，为了减轻环境负担而要求设备小型轻量化。
在这样的背景下，通过将比以往的钢缆直径小的钢缆应用于电梯，可实现驱动绳轮的小型化，减小卷扬机所需的转矩，使电动机小型化。从而能有效地实现结构整体的节省空间化、节能化。
在此，直径小的钢缆是指公称直径在4mm至8mm的钢缆。在该范围的钢缆中，构成钢索的绳股的直径为0.3mm至0.7mm左右，也可利用目测观察断线。但是随着钢缆的小直径化，钢索根数增加，绳股直径变细，钢索之间的配置间隔也比以往狭窄，因此会增加维护作业尤其是劣化部分的探查作业及强度判断作业所需的时间。
上述利用泄漏磁通的探伤装置，在绳股变细的情况下损伤部的泄漏磁通通常会减少，导致探伤灵敏度下降，并且，当与被测钢索周围接近的位置存在其他钢索等强磁性体时，该强磁性体被磁化，被测钢索的磁传感器受到影响而产生劣化以外的噪声信号。上述问题很大程度上取决于钢索的配置及磁传感器的配置、尺寸，但电梯设备的节省空间化与上述探伤性能相左。为此，至今还没有适用于利用小直径钢索实现节省空间化的电梯的磁探伤装置的具体提案。
                            发明内容
本发明是考虑到上述问题而提出的，其目的在于对于使用小直径的钢缆以实现节省空间、节能的电梯，提供一种能提高钢缆的维护作业性的电梯用钢缆探伤装置。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，用于对公称直径为4mm～8mm的电梯用钢缆的损伤部分进行检测，其特征在于，具有配置在钢缆附近的多个异常检测部，各异常检测部包括：极性各异的第一磁极及第二磁极；配置在第一磁极和第二磁极之间的U字形的磁传感器，各U字形磁传感器的底部半径为2mm以上5mm以下，磁传感器的底部半径与钢缆的公称直径的1/2之差在1.5mm以下，相邻的异常检测部的U字形磁传感器的侧壁间隔俯视为2mm以上。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，相邻的异常检测部在钢缆的长度方向错位地配置。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有针对从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号、将表示被测钢缆劣化的信号以外的噪声进行除去过滤的过滤器，将过滤后的所有信号叠加。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有针对从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号、将阈值以下的信号进行除去的手段，将除去了阈值以下信号后的所有信号叠加。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将各异常检测部保持安装在升降井或机械室的规定部位的固定件。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，保持异常检测部的固定件设置在卷扬机附近。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，固定件将异常检测部保持在以下的位置：与卷扬机的驱动绳轮的槽面接触一侧的钢缆侧面和异常检测部的磁传感器的底部互为相对方向的位置。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将异常检测部保持安装在轿厢上的固定件。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，具有在从多个异常检测部的磁传感器输出的模拟信号变换为数字信号后进行存储的手段。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号叠加后得到的信号进行显示的装置。
本发明的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，U字形的磁传感器至少覆盖钢缆的半周以上。
采用本发明，在使用公称直径为4mm至8mm的小直径钢缆的电梯中，能以最小的空间对钢缆进行可靠性高的探伤。另外，在钢缆根数多的结构的电梯中，可大幅度地缩短损伤探查时间。因此，可缩短为了维护而停止的时间，提高服务时效性。再则，采用本发明的探伤装置，尤其是在无机械室的电梯中，维护人员可在升降井外采集信号，因而可提高安全性。
                           附图说明
图1是表示本发明的电梯用钢缆探伤装置的简要立体图。
图2是电梯用钢缆探伤装置的单体探测器的侧视图。
图3A是表示磁传感器的图。
图3B是表示磁传感器的图。
图3C是表示磁传感器的图。
图4A是表示本发明的电梯用钢缆探伤装置的信号流动的说明图。
图4B是表示本发明的电梯用钢缆探伤装置的信号流动的说明图。
图5是表示将本发明的磁探伤装置保持在升降井内的方法的概要图。
图6是表示将本发明的磁探伤装置保持在升降井内的方法的概要图。
图7是表示电梯中使用的以往的磁探伤装置的图。
图8是劣化后的钢索的泄漏磁通的概念图。
                        具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施形态进行说明。图1至图6是表示本发明的电梯用钢缆探伤装置的实施形态的图。
本发明的电梯用钢缆探伤装置应用于主要通过利用小直径的钢索来实现节省空间、节能的电梯，钢缆的公称直径为4mm至8mm。
如图1至图3所示，电梯用钢缆探伤装置具有多个异常检测部(单体探测器)9，各异常检测部(单体探测器)9包括：极性各异的第一磁极10a及第二磁极10b；配置在第一磁极10a和第二磁极10b之间的U字形的磁传感器11。该场合，第一磁极10a为N极，第二磁极10b为S极。
如图2及图3所示，将钢缆1嵌合在单体探测器9的第一磁极10a及第二磁极10b、磁传感器11内的状态下进行测量。维护作业中被测钢缆1处于张力负荷状态，故根据单体探测器9的结构来变更钢缆1的配置是很麻烦的作业，会产生对钢缆1施加不合理的负担等的问题。为此，通过利用本发明的小型单体探测器9，有助于实现电梯中节省空间的钢索布置。U字形的磁传感器11至少覆盖钢缆1的半周以上。
图1所示的电梯用钢缆探伤装置中，多个单体探测器9分别并列配置成上层12二列，下层13三列。即，5个单体探测器9沿钢缆1的长度方向配置成不同的层次(错位)，能同时对5根钢缆1进行探伤。
各个单体探测器9包括对钢缆1进行励磁的磁体部分14(参照图2)和对泄漏磁通进行检测的磁传感器11。图2表示单体探测器9的侧视图。在图2中，符号15a、15b是永磁铁，具有图示方向的极性。上述磁极10a、10b由具有与被测钢缆1嵌合的U字形槽部的强磁性材料构成，与永磁铁15a、15b邻接。符号16是由用于形成磁路的强磁性材料构成的磁轭。
磁体部分14包括永磁铁15a、15b、磁极10a、10b、磁轭16，在图中箭头方向形成包括被测钢缆1在内的磁路。
磁传感器11包括线圈17、以及将线圈17保持在被测钢索侧面附近的由非磁性材料构成的基座部18。图3所示的符号19是设置在磁传感器11上的磁屏蔽板，用于防止来自相邻的钢缆1的泄漏磁通引起的噪声(因为烦杂在图1中省去了磁屏蔽板19)。
接着，对于磁传感器11，多根钢缆1同时进行探伤时对探伤性能有较大影响的配置尺寸如图3(a)(b)(c)所示。在此，图3(a)是表示磁传感器的图，图3(b)是图3(a)的X-X线剖视图，图3(c)是图3(b)的A部放大图。
本案发明者进行的验证结果是：针对公称直径为4mm至8mm的电梯用钢缆1的探伤，通过使磁传感器11的U字形的底部半径r1为2mm以上5mm以下、U字形的底部半径r1与钢缆1的公称直径的1/2(即r0)之差在1.5mm以下，且使磁传感器侧半径r1比钢缆侧半径r0大，就得到了所需的探伤灵敏度。
如图3(a)(b)(c)所示，从实用上考虑，在磁传感器11与被测钢缆1之间设有由非磁性体构成的滑动件20。考虑到探伤灵敏度，最好将上述滑动件20配置在按上述尺寸配置的磁传感器11与被测钢缆1之间。
当超出该尺寸范围、即磁传感器11的U字形的底部半径r1与钢缆1的半径r0之差超过1.5mm时，灵敏度下降，且因被测钢缆1相对于图3(c)所示的x-y平面方向进行移动而产生噪声，探伤性能显著下降。又，相邻的磁传感器11的侧壁间隔δ0包括磁屏蔽板19在内，俯视确保为2mm以上，且单体探测器9在长度方向上配置在不同的层次上。单体探测器9的磁极10a、10b按图1所示配置。因此，可将相邻的钢缆1之间的泄漏磁通引起的噪声降低到对劣化部探查没有影响的程度。
以上，本发明的电梯用钢缆探伤装置具有小型、可实施可靠性高的探伤的单体探测器9，可应对5根钢缆1，不过以上叙述的特征及效果不受钢缆根数的影响。
接着利用图4(a)(b)对本发明的电梯用钢缆探伤装置的探伤信号的流动进行说明。图4(a)表示本发明的探伤装置的包括信号显示在内的信号处理的特征之。在图4(a)中，符号21是由本发明的多个单体探测器9构成的探测器部分。
各个单体探测器9的磁传感器11产生的信号经由磁传感器11的端子T1至T5送往信号处理部22。各信号在信号处理部22被放大(放大器未图示)，根据需要实施了过滤等处理后，通过A/D转换器23而数字化。此时，通过信号的数字化能容易地存储在存储装置(存储器)24内。可减少信号处理部22之后的传送和记录的质量下降，且可使用已得到普及的个人计算机等装置作为信号显示的手段。
在图4(a)中，来自单体探测器9的各个信号全部送往一台显示部25例如个人计算机，在画面上同时进行显示。电梯所使用的所有的钢缆1嵌合在各单体探测器9中，利用一次扫描就可对所有的钢索进行探伤，并且在一个画面上能显示所有的信号，因而可大幅度地缩短探伤作业时间。
利用小直径的钢缆1的电梯中，因为钢索根数增加，通过记录、显示从单体探测器9输出的各个信号之和，可实现回路的简化而降低成本。
可采用信号之和的理由如下。即，作为电梯结构中钢缆1劣化的特征，对于钢缆1全长，轿厢在特定楼层停止时被卷绕到卷扬机上的部位的损伤通常比较严重。通过显示信号之和就能对观察的信号加以集中，容易地把握劣化的部位。不过，如此构成时，考虑到各个信号中含有的噪声叠加，使表示劣化的信号不清晰，为此如图4(b)所示，在生成信号之和之前进行过滤、或对强度上没有影响的程度的信号进行删除处理，可防止这样的信号不清晰。
以上利用图4(a)(b)对信号的流动进行了说明。在图4(a)(b)中，例示了信号存储装置24与信号显示部25成为一体的结构，但也可将存储装置24与信号处理部22作为一体地设置在紧靠A/D转换器23的后面。
在图4(a)(b)中，信号的流动用装置间的箭头表示，但不一定要进行结构上的配线连接，例如作为设置在A/D转换器23后面的存储装置24，也可使用可拆卸的非易失性存储器。在这样的情况下，在接收信号后可将该存储装置24从信号处理部22拆卸下来与显示部25连接，并且，因与显示部结构上为分体式，故可使探伤作业所需的部分小型化。
接着利用图5及图6对本发明的电梯用钢缆探伤装置的设置方法进行叙述。图5及图6表示使用了小直径钢缆的无机械室的电梯一例。
在此，图5中的符号26是轿厢，符号27是配重，符号28是固定在升降井内例如升降井顶部的卷扬机，符号30是本探伤装置的至少探测器部分。
含有多个单体探测器9的探测器部分30配置固定成：U字形的磁传感器11的底部通过固定件30a朝该图中箭头方向与被测钢缆1压接的形态。即，探测器部分30通过固定件30a固定在卷扬机28附近，并使与卷扬机28的驱动绳轮的槽底面接触的被测钢缆1的侧面与U字形磁传感器11的底部接触。
如此规定安装方向及设置位置的理由如下。一般钢缆1中驱动绳轮造成的损伤最厉害，能可靠地对被卷绕到卷扬机28上的钢缆1的劣化严重部位进行探伤的缘故。
在图5及图6中，被测钢缆1的扫描即信号采集是在电梯检查运行等起动后进行的。通过将本发明的电梯用钢缆探伤装置如图所示保持在升降井内，也可将探伤探查作业在升降井外进行，对于无机械室的电梯尤其是提高安全性能作出贡献。
如图6所示，也可将探测器部分30通过固定件30a安装在轿厢26上。通过将探测器部分30安装在轿厢26上，可从轿厢26接受电源供给，而且安装作业也可在任意的轿厢位置实施，可减少装置设置的麻烦。

Claims (11)

1.一种电梯用钢缆探伤装置，用于对公称直径为4mm～8mm的电梯用钢缆的损伤部分进行检测，其特征在于，
具有配置在钢缆附近的多个异常检测部，
各异常检测部包括：极性各异的第一磁极及第二磁极；配置在第一磁极和第二磁极之间的U字形的磁传感器，
各U字形磁传感器的底部半径为2mm以上5mm以下，磁传感器的底部半径与钢缆的公称直径的1/2之差在1.5mm以下，
俯视时，相邻的异常检测部的U字形磁传感器的侧壁间隔为2mm以上。
2.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，相邻的异常检测部在钢缆的长度方向错开配置。
3.如权利要求1或2的任一项所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有针对从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号、将表示被测钢缆劣化的信号以外的噪声进行除去过滤的过滤器，将过滤后的所有信号叠加。
4.如权利要求1或2的任一项所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有针对从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号、将阈值以下的信号进行除去的手段，将除去了阈值以下信号后的所有信号叠加。
5.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将各异常检测部保持安装在升降井或机械室的规定部位的固定件。
6.如权利要求5所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，保持异常检测部的固定件设置在卷扬机附近。
7.如权利要求6所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，固定件将异常检测部保持在以下的位置：与卷扬机的驱动绳轮的槽面接触测的钢缆侧面与异常检测部的磁传感器的底部互为相对方向的位置。
8.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将异常检测部保持安装在轿厢上的固定件。
9.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，具有在从多个异常检测部的磁传感器输出的模拟信号变换为数字信号后进行存储的手段。
10.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，还具有将从多个异常检测部的磁传感器输出的各信号叠加后得到的信号进行显示的装置。
11.如权利要求1所述的电梯用钢缆探伤装置，其特征在于，U字形的磁传感器至少覆盖钢缆的半周以上。
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