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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drahtseildefektdetektor zum Erfassen jeglichen Schadens in einem Drahtseil und jeglicher Abtrennung eines Einzelteildrahts von diesem (nachstehend kollektiv als beschädigter Abschnitt des Drahtseils bezeichnet), wobei an dem Drahtseil eine Kabine eines Aufzugs o. dgl. aufgehängt ist.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlich ist ein Drahtseildefektdetektor offenbart, der eine Erfassungsspule nutzt, um einen magnetischen Streufluss zu erfassen, der aus einem beschädigten Abschnitt, wie etwa einem abgetrennten Einzelteildraht eines Drahtseils in einem magnetisch gesättigten Zustand entsteht, wodurch der beschädigte Abschnitt des Drahtseils erfasst wird (siehe z. B.
JP H09-210 968 A , Absatz [0003],
8 u. dgl.). Darüber hinaus wird bei einem Magnetdefektdetektor für Drahtseile, der Folgendes umfasst: einen Erregerkern, der mindestens zwei Magnetpole umfasst, die so angeordnet sind, dass sie nebeneinanderliegend einem Drahtseil zugewandt sind; und Erregerspulen, die um den Erregerkern gewickelt sind; eine elektrische Energie, um den Erregerspulen einen Strom zuzuführen; und Erfassungsspulen, die zwischen den beiden Magnetpolen angeordnet sind, um zu bewirken, dass ein polarisierter Magnetfluss in diesem hindurchfließt, nachdem der polarisierte Magnetfluss vom Hauptmagnetfluss abgezweigt wurde, der im Drahtseil durch die beiden Magnetpole hindurchfließt, wenn das Drahtseil in seiner Längsrichtung in Bezug auf die Erregerspule verschoben wird, eine elektromotorische Kraft in der Erfassungsspule angeregt, wodurch ein mechanischer Schaden an einer Oberfläche des Drahtseils erfasst wird. Der Magnetdefektdetektor nutzt kennzeichnender Weise einen Wechselstrom als elektrische Energie (siehe z.B.
JP H11-230 945 A , Anspruch 1,
1 u. dgl.).
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In
GB 2067766 A ist ein Drahtseildefektdetektor der hier angesprochenen Art mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 offenbart.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
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Die vorstehenden herkömmlichen Drahtseildefektdetektoren entfalten eine ausreichende Erfassungsleistung im Hinblick auf einen Schaden an einer Oberfläche eines Drahtseils und ihrer nächsten Umgebung, weisen jedoch insofern ein Problem auf, als sie beim Erfassen eines im Inneren des Drahtseils befindlichen Schadens versagen.
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Wie zum Beispiel in
JP H09-210 968 A offenbart ist, ist bei einem Verfahren zur Erfassung eines lokalen magnetischen Streuflusses in der unmittelbaren Nähe eines beschädigten Abschnitts in einem Drahtseil, eine in der Erfassungsspule erzeugte induzierte elektromotorische Kraft proportional zu einem Betrag des magnetischen Streuflusses. Allerdings wird im Falle eines Schadens im Inneren des Drahtseils ein großer Teil des magnetischen Streuflusses durch Einzelteildrähte abgeschirmt, die sich an der und um die Oberfläche des Drahtseils herum befinden, und die induzierte elektromotorische Kraft, die in der Erfassungsspule erzeugt wird, ist gering. Somit ist es unmöglich, einen ausreichenden Störabstand zu erzielen.
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Wie darüber hinaus in
JP H11-230 945 A beschrieben ist, fließt bei einem Verfahren zur Erfassung einer Permeanzdifferenz zwischen zwei Segmenten in einem Drahtseil im Falle einer auf Wechselstrom basierenden Anregung, der Magnetfluss aufgrund eines Skin-Effekts des Magnetflusses und konzentriert sich an der und um die Oberfläche des Drahtseils. Deshalb wirkt sich irgendein Schaden, der im Inneren des Drahtseils verursacht wurde, kaum auf eine Querschnittsfläche des Magnetpfads aus und die Differenz in der Permeanz wird nicht erkannt. Somit ist es schwierig, den Schaden zu erfassen.
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Darüber hinaus besteht nach dem in
JP H11-230 945 A offenbarten Verfahren, wenn mehrere beschädigte Abschnitte nahe beieinander in einem Drahtseil in dessen Längsrichtung vorhanden sind, eine Möglichkeit, dass die Erfassungsgenauigkeit gesenkt ist. Es sei zum Beispiel ein Fall angenommen, bei dem beschädigte Abschnitte mit einem gewöhnlichen Auswirkungsgrad so in zwei vorbestimmten Erfassungssegmenten auftauchen, dass jedes Erfassungssegment einen beschädigten Abschnitt aufweist. Da die Differenz bei der Permeanz zwischen den Erfassungssegmenten gering ist, ist eine in der Erfassungsspule bewirkte induzierte Spannung gering, und somit verschlechtert sich der Störabstand.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen und eine stabile Erfassungsgenauigkeit zu bewerkstelligen, indem ein lokaler magnetischer Streufluss selbst dann effizient erfasst wird, wenn der Schaden im Inneren eines Drahtseils auftritt und in der Folge der lokale magnetische Streufluss aufgrund einer Abschirmungswirkung von Einzelteildrähten an der und um die Oberfläche des Drahtseils erheblich abgeschwächt wird.
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LÖSUNG FÜR DIE PROBLEME
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Ein Drahtseildefektdetektor der vorliegenden Erfindung umfasst die Merkmale des Anspruchs 1.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Da gemäß dem Drahtseildefektdetektor der vorliegenden Erfindung das Magnetpfadteil vorgesehen ist, ist es möglich, die Permeanz des Magnetpfads eines magnetischen Streuflusses, der in der unmittelbaren Nähe des beschädigten Abschnitts des Drahtseils erzeugt wird, zu verbessern, und es ist auch möglich, den Betrag des magnetischen Streuflusses zu erhöhen. Da es darüber hinaus möglich ist, eine Strecke des Magnetpfads des magnetischen Streuflusses zu verlängern, ist eine Dispositionsfläche der um das Magnetpfadteil gewickelten Erfassungsspule vergrößert, und somit kann die Anzahl von Wicklungen der Erfassungsspule erhöht werden. Im Ergebnis ist es möglich, selbst wenn ein Schaden im Inneren eines Drahtseils auftritt und der magnetische Streufluss aufgrund der Abschirmungswirkung von Einzelteildrähten an der Oberfläche des Drahtseils abgeschwächt wird, den magnetischen Streufluss effizient zu erfassen, und es ist auch möglich, einen ausreichenden Störabstand bei der Defekterfassung zu erzielen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Drahtseildefektdetektor nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des in 1 gezeigten Drahtseildefektdetektors in einem Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte abgenommen ist.
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3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Drahtseildefektdetektors ohne Magnetpfadteil.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des in 3 gezeigten magnetischen Streuflusses zeigt.
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5 ist eine schematische Querschnittsansicht des Drahtseildefektdetektors nach Ausführungsform 1 mit dem Magnetpfadteil.
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6 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des in 5 gezeigten lokalen magnetischen Streuflusses zeigt.
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7 ist ein Diagramm, das Wellenformen induzierter Spannung zeigt, wenn ein beschädigter Abschnitt des Drahtseils unter Nutzung des Drahtseildefektdetektors ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil und unter Nutzung des Drahtseildefektdetektors mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil überprüft wird.
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8 ist ein Diagramm, das eine magnetische Streuflussdurchflutungsdichteverteilung in der unmittelbaren Nähe einer Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil zeigt.
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9 ist ein Diagramm, das eine magnetische Streuflussdurchflutungsdichteverteilung in der unmittelbaren Nähe einer Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil zeigt.
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10 ist ein Diagramm, das die Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung in dem Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil zeigt.
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11 ist ein Diagramm, das die Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung in dem Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil zeigt.
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12 ist ein Diagramm, das Spitzenwerte induzierter Spannungen zeigt, wenn eine Spulenwicklungsbreite W unter einer Bedingung erhöht wird, bei welcher der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil verwendet wird, und auch unter einer Bedingung, bei welcher der in 11 gezeigte Drahtseildefektdetektor mit dem Magnetpfadteil verwendet wird.
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13 ist eine grafische Darstellung, die Beträge magnetischen Streuflusses in dem Fall zeigt, in dem der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil verwendet wird, und auch in dem Fall, in dem der Drahtseildefektdetektor ohne das in 11 gezeigte Magnetpfadteil verwendet wird.
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14 ist eine perspektivische Ansicht, die das Magnetpfadteil nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Herstellungsweise für das Magnetpfadteil nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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16 ist ein Diagramm, das eine Polaritätsrichtung eines Hilfspermanentmagneten einer Magnetisierungsvorrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Erfassungsspule in dem Magnetpfadteil nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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18 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung in dem in 17 gezeigten Magnetpfadteil zeigt.
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19 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild eines Drahtseildefektdetektors nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte abgenommen ist.
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BESTE ART UND WEISE ZUR UMSETZUNG DER ERFINDUNG
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Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Drahtseildefektdetektor nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des in 1 gezeigten Drahtseildefektdetektors in einem Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte 6 abgenommen ist. In den Zeichnungen umfasst ein Drahtseildefektdetektor 2 die Führungsplatte 6, die eine Führungskehle 6a mit einer annähernden U-Form aufweist, um ein Drahtseil 1 hindurchlaufen zu lassen (wie in der Zeichnung durch A angegeben ist). Bei dem Drahtseildefektdetektor 2 nach der vorliegenden Ausführungsform wird ein Hauptmagnetpfad von einer Magnetisierungsvorrichtung in einem vorbestimmten Segment in einer axialen Richtung des laufenden Drahtseils 1 aufgebaut. Zusätzlich bewirkt der Drahtseildefektdetektor 2, dass ein magnetischer Streufluss, der aus einem beschädigten Abschnitt des Drahtseils 1 entsteht, einen Umweg durch ein Magnetpfadteil 7 außerhalb des Drahtseils 1 macht, wobei der magnetische Streufluss von einer um das Magnetpfadteil 7 gewickelten Erfassungsspule 8 erfasst wird.
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Die Magnetisierungsvorrichtung des Drahtseildefektdetektors 2 ist dazu ausgelegt, den Hauptmagnetpfad in dem vorbestimmten Segment in der axialen Richtung des Drahtseils 1 aufzubauen und umfasst ein Stützjoch 3, das aus einem ferromagnetischen Material wie etwa Eisen o. dgl. besteht, zwei Erreger-Permantmagnete 4a und 4b, die jeweils so an beiden Enden des Stützjochs 3 angeordnet sind, dass ihre Polaritäten einander entgegengesetzt sind, und Polschuhe 5a und 5b, die aus einem ferromagnetischen Material bestehen und auf Polflächen der jeweiligen Permanentmagnete 4a und 4b angeordnet sind, wobei die Polflächen die dem Stützjoch 3 entgegengesetzten Seiten sind. Jeder der Polschuhe 5a und 5b ist annähernd derart U-förmig, dass seine Oberfläche zu einer Krümmung eines Außenumfangs des Drahtseils 1 passt.
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Darüber hinaus sind Hilfspermanentmagnete 16a und 16b am Permanentmagnet 4a vorgesehen, und Hilfspermanentmagnete 16c und 16d sind am Permanentmagnet 4b vorgesehen. Wie in 16 gezeigt ist, sind Polaritätsrichtungen der jeweiligen Paare der Hilfspermanentmagnete 16a und 16b bzw. 16c und 16d so eingestellt, dass die Polaritäten der jeweiligen Paare, die der Mitte des Drahtseils 1 zugewandt sind, dieselben wie diejenigen der Permanentmagnete 4a bzw. 4b sind. Entsprechend wird der Magnetfluss im Inneren des Drahtseils 1 gleichmäßig gesättigt, was zu einer Zunahme des lokalen magnetischen Streuflusses beiträgt.
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Das Magnetpfadteil 7 ist dazu ausgelegt, den magnetischen Streufluss, der aus dem beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils 1 entsteht, einen Umweg um das Drahtseil 1 machen zu lassen, und ist unmittelbar unterhalb der Führungsplatte 6 zwischen den zwei Permanentmagneten 4a und 4b angeordnet. Das Magnetpfadteil 7 besteht aus einem ferromagnetischen Material und ist auf einem Stützsockel 12, der aus einem nicht magnetischen Material besteht, so angeordnet, dass es vom Hauptmagnetpfad magnetisch isoliert ist, der sich aus den Permanentmagneten 4a und 4b, den Polschuhen 5a und 5b und dem Stützjoch 3 (das Drahtseil 1 ausgenommen) zusammensetzt. Darüber hinaus hat das Magnetpfadteil 7 einen Querschnitt mit einer annähernd quadratischen U-Form oder einer annährend abgerundeten U-Form, wenn das Magnetpfadteil 7 entlang einer eine Mittelachse des Drahtseils 1 enthaltenden ebenen Fläche zerschnitten wird, und ist derart angeordnet, dass ein Öffnungsabschnitt des Querschnitts dem Drahtseil 1 zugewandt ist. Noch weiter darüber hinaus ist das Magnetpfadteil 7 so angeordnet, dass es den Außenumfang des Drahtseils 1 umschließt und einen Querschnitt mit einer annähernden U-Form hat, wenn das Magnetpfadteil 7 entlang einer ebenen Fläche senkrecht zur Mittelachse des Drahtseils 1 zerschnitten wird. Die Erfassungsspule 8 zur Erfassung des magnetischen Streuflusses ist um das Magnetpfadteil 7 gewickelt.
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Die Führungsplatte 6 besteht aus einem nicht magnetischen Material wie etwa Edelstahl o. dgl. und ist so angeordnet, dass sie sich im Wesentlichen an die U-förmigen Querschnitte der Polschuhe 5a und 5b und des Magnetpfadteils 7 anschmiegt. Die Führungsplatte 6 hat eine Schutzfunktion für die Polschuhe 5a und 5b, das Magnetpfadteil 7 und die Erfassungsspule 8 und hat auch eine Führungsfunktion, um das Drahtseil 1 ruckfrei laufen zu lassen.
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3 ist eine schematische Querschnittsansicht des Drahtseildefektdetektors ohne dem Magnetpfadteil 7 und zeigt einen Magnetflussverlauf, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils nahe der Erfassungsspule 8 durchläuft. Wie in 3(A) gezeigt ist, verläuft der von dem Permanentmagneten 4a erzeugte Hauptmagnetfluss 9 durch das Drahtseil 1, den Permanentmagneten 4b und das Stützjoch 3 und kehrt dann zum Permanentmagneten 4a zurück. Ein lokaler magnetischer Streufluss 11, der in der unmittelbaren Nähe des beschädigten Abschnitts 10 des Drahtseils entsteht, verläuft durch die nicht magnetische Führungsplatte 6, die Erfassungsspule 8 und den nicht magnetischen Stützsockel 12 und kehrt dann zum Drahtseil 1 zurück. Deshalb ist die Permeanz eines Magnetpfads gering, entlang dem der lokale magnetische Streufluss 11 verläuft. Wenn sich, wie in 3(B) gezeigt, der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils im Inneren des Drahtseils 1 befindet, verläuft der Magnetfluss bevorzugt entlang von Einzelteildrähten an einer Außenseite des Drahtseils 1 und somit ist ein Betrag des magnetischen Streuflusses gering.
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4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des in 3 gezeigten lokalen magnetischen Streuflusses zeigt. Der lokale magnetische Streufluss 11, der aus dem Drahtseil 1 austritt, kehrt zum Drahtseil 1 zurück, wobei er einen kürzestmöglichen Weg nimmt, und somit ist ein außerhalb des Drahtseils 1 verlaufender Bereich des lokalen magnetischen Streuflusses klein. In einer grafischen Darstellung, die in 4(B) gezeigt ist, geben die Kurven La, Lb und Lc jeweils Magnetflussdichteverteilungen entlang der in 4(A) gezeigten unterbrochenen Linien a, b und c an, wobei die Magnetflussdichte in einer radialen Richtung des Drahtseils liegt. Es sei angenommen, der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils ist als Referenzpunkt angesetzt. Je weiter eine Stelle in der axialen Richtung des Drahtseils und in der radialen Richtung des Drahtseils vom beschädigten Abstand 10 weg ist, desto kleiner ist die Magnetflussdichteverteilung. Deshalb ist eine Dispositionsfläche der Erfassungsspule 8, die wirksam eine induzierte Spannung erzeugt, im Allgemeinen auf einen in 4(A) gezeigten schraffierten Bereich 13 (mit einer Länge 14 in axialer Richtung und einer Länge 15 in radialer Richtung) beschränkt. Mit anderen Worten wird eine Zunahme bei der induzierten Spannung, wie später noch beschrieben wird, sogar dann eingeschränkt, wenn die Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule 8 erhöht ist.
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5 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Drahtseildefektdetektors mit einem Magnetpfadteil 7 nach der vorliegenden Ausführungsform, und 6 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des in 5 gezeigten lokalen magnetischen Streuflusses 11 zeigt. In den Zeichnungen tritt der in der unmittelbaren Nähe des beschädigten Abschnitts 10 des Drahtseils entstandene lokale magnetische Streufluss 11 von einer Magnetflusseintritts-/Magnetflussaustrittsfläche 7a des Magnetpfadteils 7 her ein, durchläuft das Magnetpfadteil 7, das den Querschnitt mit der annähernden U-Form aufweist, um mit der Erfassungsspule 8 verbunden zu sein, und kehrt durch eine Magnetflusseintritts-/Magnetflussaustrittsfläche 7b zum Drahtseil 1 zurück. Da ein großer Teil des magnetischen Streuflusses 11 das aus dem ferromagnetischen Material bestehende Magnetpfadteil 8 durchläuft, ist die Permeanz des Magnetpfads des magnetischen Streuflusses 11 hoch, und dementsprechend ist ein Betrag des durch diesen hindurchgehenden magnetischen Streuflusses im Vergleich zu demjenigen erhöht, der durch einen aus einem nicht ferromagnetischen Material bestehenden Magnetpfad hindurchgeht. Darüber hinaus kann, wenn bewirkt wird, dass der Magnetpfad des magnetischen Streuflusses 11 in der axialen Richtung und in der radialen Richtung des Drahtseils einen Umweg macht, eine Länge des Magnetpfads des magnetischen Streuflusses 11 verlängert werden. Dementsprechend kann die Länge 14 in der axialen Richtung und die Länge 15 in der radialen Richtung des Magnetpfadteils 7, welche die Dispositionsfläche 13 der Erfassungsspule bilden, vergrößert werden, wodurch die Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule 8 erheblich erhöht werden kann. Im Ergebnis kann, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils nahe an der Erfassungsspule 8 vorbeiläuft, im Vergleich zu einem Fall ohne das Magnetpfadteil 7 eine höhere induzierte Spannung erzielt werden, und somit ist es möglich, einen notwendigen Störabstand sicherzustellen, der ausreicht, um den beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils zu erfassen.
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7 zeigt Wellenformen induzierter Spannung, die an beiden Enden der Erfassungsspule entstehen, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil bzw. auch unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil überprüft wird. Es wäre festzuhalten, dass beide der vorstehenden Drahtseildefektdetektoren einen allgemeinen beschädigten Abschnitt (Unterbrechungsabschnitt) eines allgemeinen Drahtseil überprüfen. Darüber hinaus sind eine Größe jedes der Erreger-Permanentmagnete 4a und 4b, ein Anordnungsabstand zwischen diesen, eine Größe des Stützjochs 3 und eine Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtseils 1, die in beiden der Drahtseildefektdetektoren angewendet werden, identisch. In der Zeichnung stellt eine Wellenform C eine Wellenform induzierter Spannung dar, die unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil überprüft wurde, wohingegen eine Wellenform D eine Wellenform induzierter Spannung darstellt, die unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil 7 überprüft wurde. Die Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil betrug das Fünffache der Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil. In 7 gibt die horizontale Achse die Zeit an, und Zeit 0 [msec.] stellt die Zeit dar, zu der der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils mit der Mitte eines Sensors ausgerichtet ist. Die Mitte des Sensors gibt hier die Mitte der Erfassungsspule 8 in der axialen Richtung in dem Fall ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil an, und gibt auch die Mitte des Öffnungsabschnitts des Magnetpfadteils 7 in dem Fall mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil an. Die vertikale Achse in 7 gibt ein Verhältnis induzierter Spannung in dem Fall an, in dem ein Spitzenwert einer induzierten Spannung, die vom Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil erfasst wurde, auf 1 eingestellt ist. Das heißt, wenn in 7 der Spitzenwert der induzierten Spannung, die vom Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil erfasst wird, 1 ist, beträgt der Spitzenwert der induzierten Spannung, die vom Drahtseildefektdetektor mit dem Magnetpfadteil nach der vorliegenden Ausführungsform erfasst wird, 11,3.
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Der Grund, warum in 7 Spitzen der Wellenformen induzierter Spannung zwischen beiden Drahtseildefektdetektoren unterschiedlich sind, wird nachstehend beschrieben. 8 ist ein Diagramm, das eine Magnetflussdurchflutungsdichteverteilung in der unmittelbaren Nähe der Erfassungsspule 8 in dem Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil zeigt. Wenn das in 8(A) gezeigte Drahtseil 1 in Richtung auf die linke Seite der Zeichnung durchläuft, bewegt sich auch die in 8(B) gezeigte Magnetflussdichteverteilung in Richtung auf die linke Seite (Richtung E). Da die in der Erfassungsspule 8 entstandene induzierte Spannung proportional zu einer Summe der Magnetflussdichten in jeweiligen Kupferdrähten ist, aus denen sich die Erfassungsspule 8 zusammensetzt (sogenannte BLV-Regel), ist es vorzuziehen, eine Axialrichtungsbreite der Erfassungsspule 8 so anzusetzen, dass sie in etwa gleich einer Wellenlänge des magnetischen Streuflusses ist, und die induzierte Spannung ihren Höchstwert erreicht, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils in der unmittelbaren Nähe der Mitte der Erfassungsspule 8 angekommen ist. Andererseits ist 9 ein Diagramm, das eine Magnetflussdurchflutungsdichteverteilung in der unmittelbaren Nähe der Erfassungsspule 8 in dem Drahtseildefektdetektor mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil 7 zeigt. Wie in 9 gezeigt ist, erscheint in dem Fall mit dem Magnetpfadteil 7 eine Spitze der Magnetflussdichte an Stellen, wo das Magnetpfadteil 7 angeordnet ist, und die Magnetflussdichte erreicht ihre Spitze, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils in der unmittelbaren Nähe der Mitte des Öffnungsabschnitts des Magnetpfadteils 7 ankommt. In diesem Stadium erreicht auch der Betrag des Durchflutungsmagnetflusses der Erfassungsspule 8 seinen Höchstwert. Nach dem Faradayschen Gesetz ist jedoch die induzierte Spannung proportional zur zeitlichen Differentiation und beträgt somit zu diesem Zeitpunkt 0, und die Spitze des Werts der induzierten Spannung erscheint vor und nach diesem Zeitpunkt. In den 8 und 9 gibt die vertikale Achse jeweils ein Magnetflussdichteverhältnis an, wenn der Spitzenwert der Magnetflussdichte in dem Fall ohne das Magnetpfadteil auf 1 eingestellt ist, und die horizontale Achse gibt ein Größenverhältnis an, wenn ein Außendurchmesser des Drahtseils auf 1 eingestellt ist. Zusätzlich zeigt jede der 8(B) und 9(B) eine Magnetflussdichteverteilung entlang eines Abschnitts in unterbrochener Linie in 8(b) bzw. 9(B), wobei die Magnetflussdichte in der radialen Richtung des Drahtseils liegt.
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Als Nächstes wird ein Verhältnis zwischen einer Wicklungsbreite W der Erfassungsspule und der induzierten Spannung beschrieben. Die Wicklungsbreite W der Erfassungsspule ist proportional zu der Anzahl der Windungen der Erfassungsspule. 12 zeigt Spitzenwerte der induzierten Spannung, wenn die Wicklungsbreite W der Spule unter einer Bedingung erhöht ist, bei welcher der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil bzw. auch unter einer Bedingung, bei welcher der Drahtseildefektdetektor mit dem in 11 gezeigten Magnetpfadteil verwendet wird. Es wäre festzuhalten, dass die Erfassungsspulen 8 verwendet werden, die eine gemeinsame Wicklungsdicke T und eine gemeinsame Kernbreite C haben, und die Anzahl von Windungen per Einheitsfläche des Querschnitts der Erfassungsspulen 8 konstant ist. In 12 gibt die durch die horizontale Achse dargestellte Größe von W ihr Größenverhältnis in Bezug auf den Außendurchmesser des Drahtseils an, und die vertikale Achse in 12 gibt das Verhältnis induzierter Spannung an, wenn der Spitzenwert der induzierten Spannung, die unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil erfasst wurde, auf 1 eingestellt ist.
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Im Falle des Drahtseildefektdetektors ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil ist die induzierte Spannung, die in den jeweiligen, die Erfassungsspule 8 bildenden Kupferdrähten entsteht, proportional zur Magnetflussdichte im selben Bereich. Andererseits nimmt die Magnetflussdichte, wie in 8 gezeigt, in einem bestimmten Abstand oder darüber hinaus vom beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils ab. Deshalb ist die induzierte Spannung der zu einer Spule gewickelten Kupferdrähte, die fern vom beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils angeordnet sind, gering. Dementsprechend nimmt, wie in 12 mit einer durchgezogenen Linie M angegeben ist, eine Zunahme bei der induzierten Spannung in Bezug auf eine Zunahme bei der Wicklungsbreite W der Erfassungsspule 8 in Übereinstimmung mit einer Erhöhung der Wicklungsbreite W der Spule ab.
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Andererseits ist im Falle des Drahtseildefektdetektors mit dem in 11 gezeigten Magnetpfadteil 7 die induzierte Spannung, die in den jeweiligen, die Erfassungsspule 8 bildenden Kupferdrähten entsteht, ungeachtet der Position jedes der Kupferdrähte konstant. Deshalb nimmt die induzierte Spannung, wie mit einer in 12 gezeigten durchgezogenen Linie N angegeben ist, proportional zur Wicklungsbreite W der Erfassungsspule 8 zu.
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Darüber hinaus ist 13 eine grafische Darstellung, die Beträge des magnetischen Streuflusses zeigt, die durch einen gemeinsamen beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils in dem Fall verursacht wird, bei dem der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte Magnetpfadteil verwendet wird, bzw. in dem Fall, bei dem der Drahtseildefektdetektor mit dem in 11 gezeigten Magnetpfadteil verwendet wird. Wie in 13 gezeigt ist, ist der Betrag des magnetischen Streuflusses, der durch den beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils verursacht wird, im Vergleich dazu, dass der Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil verwendet wird, erheblich höher, wenn der Drahtseildefektdetektor mit dem Magnetpfadteil verwendet wird. Es ist festzuhalten, dass die Beträge des magnetischen Streuflusses, die in 13 durch die vertikale Achse dargestellt sind, durch ein Verhältnis angegeben sind, das zwischen diesen besteht, wenn der Betrag des magnetischen Streuflusses im Fall des Drahtseildefektdetektors ohne das Magnetpfadteil auf 1 eingestellt ist.
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Wie vorstehend beschrieben, ist es nach der vorliegenden Ausführungsform mit dem Magnetpfadteil 7, das bewirkt, dass der aus dem beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils entstehende magnetische Streufluss einen Umweg um das Drahtseil 1 macht, möglich, die Permeanz des Magnetpfads des am und um den beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils entstehenden magnetischen Streufluss zu verbessern, und dementsprechend kann der Betrag des magnetischen Streuflusses vorteilhaft erhöht werden. Darüber hinaus ist es möglich, die Länge des Magnetpfads des magnetischen Streuflusses zu verlängern, d. h. es ist möglich, eine Dispositionsfläche der um das Magnetpfadteil 7 gewickelten Erfassungsspule 8 zu vergrößern, und somit kann die Anzahl der Windungen der Erfassungsspule erhöht werden. Im Ergebnis wird der magnetische Streufluss, selbst wenn ein Schaden im Inneren eines Drahtseils auftritt und der magnetische Streufluss aufgrund einer Abschirmwirkung von Einzelteildrähten an der Drahtseiloberfläche abgeschwächt wird, effektiv erfasst, und es kann ein zur Defekterfassung ausreichender Störabstand erzielt werden.
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Da das Magnetpfadteil
7 vom Hauptmagnetpfad magnetisch isoliert ist, der aus den Permanentmagneten
4a und
4b, den Polschuhen
5a und
5b und dem Stützjoch
3 (das Drahtseil
1 ausgenommen) besteht, fließt außer dem magnetischen Streufluss
10, der vom Drahtseil
1 abweicht und dann zum Drahtseil
1 zurückkehrt, kein Teil des Magnetflusses durch das Magnetpfadteil
7. Das heißt, im grundlegenden Unterschied zur vorstehend beschriebenen
JP H11-230 945 A , die ein Verfahren zum Erfassen einer Permeanzdifferenz eines Drahtseils offenbart, kann die vorliegende Erfindung selbst im Falle einer Gleichstromanregung unter Verwendung eines Permanentmagneten eine ausreichende Erfassungsgenauigkeit erzielen.
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14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Magnetpfadteil 7 nach der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das Magnetpfadteil nach der vorliegenden Ausführungsform wird so ausgebildet, dass ein Querschnitt mit einer annähernd quadratischen U-Form oder einer annähernd abgerundeten U-Form dreidimensional stranggepresst wird, um eine U-Form zu bilden. Anders ausgedrückt wird das Magnetpfadteil 7 nach der vorliegenden Ausführungsform dadurch hergestellt, dass ein Material, das einen Querschnitt mit einer annähernd quadratischen U-Form oder einer annähernd abgerundeten U-Form hat, gerade stranggepresst und dann das stranggepresste Material gebogen wird, um eine U-Form zu bilden. In diesem Fall könnte beim Biegen in die U-Form ein Fehler wie eine Rissbildung entstehen, was zu einem Qualitätsproblem führt. Deshalb werden, wie in 15 gezeigt, zwei mit Hohlkehle versehene U-förmige Bauteile 7a und 7b hergestellt, wovon jedes einen Halbschnitt des Magnetpfadteils 7 bildet. Dann wird eines der mit Hohlkehle versehenen U-förmigen Bauteile (z. B. 7b) mit der Erfassungsspule 8 umwickelt und mit dem anderen mit Hohlkehle versehenen U-förmigen Bauteil 7b verbunden. Auf diese Weise setzt sich das Magnetpfadteil 7 aus mindestens zwei Bestandteilen zusammen, und die Erfassungsspule ist um eines der Bauteile gewickelt, wodurch ein Arbeitsablauf zum Umwickeln des Magnetpfadteils 7 mit der Erfassungsspule 8 vereinfacht und es dementsprechend möglich ist, die Qualität und Produktivität des Drahtseildefektdetektors zu verbessern. Mit der Verwendung der zwei mit Hohlkehle versehenen U-förmigen Bauteile 7a und 7b, die Hälften des Magnetpfadteils 7 bilden, die senkrecht zur axialen Richtung zweigeteilt sind, können in diesem Fall die Bestandteile des Magnetpfadteils standardisiert werden, und in der Folge ist die Produktivität des Drahtseildefektdetektors verbessert.
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17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Vorgehensweise zum Umwickeln des Magnetpfadteils 7 nach der vorliegenden Ausführungsform mit der Erfassungsspule 8 zeigt. 18 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche die in 17 gezeigte Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung zeigt. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform zeigte ein Beispiel der Erfassungsspule 8, die in der axialen Richtung des Drahtseils 1 um das Magnetpfadteil 7 gewickelt ist. Allerdings ist es, wie in 17 und 18 gezeigt, auch möglich, einen ähnlichen Effekt selbst dann zu erzielen, wenn die Erfassungsspule 8 in der radialen Richtung des Drahtseils 1 um das Magnetpfadteil 7 gewickelt ist.
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Ausführungsform 2
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19 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des Drahtseildefektdetektors nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einem Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte abgenommen ist. In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 umfasst die Magnetisierungsvorrichtung des Drahtseildefektdetektors das aus einem ferromagnetischen Material hergestellte Stützjoch 3, und die zwei Erreger-Permanentmagnete 4a und 4b, die jeweils an beiden Enden des Stützjochs 3 so vorgesehen sind, dass ihre Polaritäten einander entgegengesetzt sind. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Magnetisierungsvorrichtung des Drahtseildefektdetektors, wie in 19 gezeigt, das aus dem ferromagnetischen Material hergestellte Stützjoch 3 und zwei Erreger-Elektromagnete 17a und 17b, die jeweils an beiden Enden des Stützjochs 3 vorgesehen sind und so angeregt werden, dass ihre Polaritäten einander entgegengesetzt sind. Auf diese Weise ist es möglich, selbst wenn der in der Magnetisierungsvorrichtung nach Ausführungsform 1 verwendete Permanentmagnet durch den Elektromagneten ersetzt wird, denselben Effekt wie Ausführungsform 1 zu erzielen. In diesem Fall entsteht keine Anziehungskraft, wenn ein Strom zu den Erreger-Elektromagneten 17a und 17b abgeschaltet wird. Dementsprechend ist die Arbeitseffizienz eines Seilprüfers verbessert, wenn der Arbeiter den Drahtseildefektdetektor am Drahtseil anbringt/ihn davon abnimmt.
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In 19 sind zusätzliche Elektromagnete 18a und 18b am Elektromagnet 17a vorgesehen, wohingegen zusätzliche Elektromagnete 18c und 18d am Elektromagneten 17b vorgesehen sind. Die Polaritätsrichtungen der zusätzlichen Elektromagnete 18a und 18b, 18c und 18d sind so eingestellt, dass die Polaritäten der jeweiligen Paare, die der Mitte des Drahtseils 1 zugewandt sind, jeweils dieselben sind wie diejenigen der Elektromagnete 17a und 17b. Dementsprechend wird der Magnetfluss im Inneren des Drahtseils 1 gleichmäßig gesättigt, was zu einer Zunahme des lokalen magnetischen Streuflusses beiträgt.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die vorliegende Erfindung kann umfassend als Drahtseildefektdetektor verwendet werden, um einen Schaden in einem Drahtseil oder eine Abtrennung eines Einzelteildrahts zu erfassen.
