DE112015006279T5

DE112015006279T5 - Selbstbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung und Selbstbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren

Info

Publication number: DE112015006279T5
Application number: DE112015006279.3T
Authority: DE
Inventors: Jin Inoue; Akihide Shiratsuki; Makito Seki; Takashi Yoshioka; Toyohiro Noguchi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-11
Filing date: 2015-03-11
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2035-03-12
Also published as: CN107430090B; JPWO2016143088A1; CN107430090A; JP6289732B2; KR20170120167A; KR102020974B1; DE112015006279B4; WO2016143088A1

Abstract

Es wird eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung bereitgestellt mit einem Joch, das ein Magnetfeld zum Versetzen eines Seils in einen magnetisch gesättigten Zustand anlegt, einer AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung, die durch die Zufuhr eines konstanten Stroms an eine axiale Spule ein AC-Magnetfeld an das Seil in einer axialen Richtung davon anlegt, um die Generierung eines Wirbelstroms und eines Wirbelstrom-Magnetfelds innerhalb des Seils zu bewirken, und einer Steuereinrichtung, die während des Anlegens des AC-Magnetfelds an das Seil, das durch das erste Joch in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, eine Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand eines Messergebnisses einer Größe eines Magnetflusslecks von dem Seil detektiert, eine Querschnittsfläche des Seils anhand eines Messergebnisses der Spannung berechnet, die aufgrund des in der axialen Richtung des Seils generierten Wirbelstrom-Magnetfelds fluktuiert, und Formanomalitäten im Seil anhand der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs und der Querschnittsfläche untersucht.

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aufzugsseilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung und ein Aufzugsseilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren zum Untersuchen des Bruchs oder der Durchmesserreduktion eines Seils zum Aufhängen einer Aufzugskabine.
Allgemeiner Stand der Technik
Es existiert eine herkömmliche Technik, bei der eine Seilbeschädigung unter Verwendung eines E-förmigen Eisenkerns detektiert wird (siehe beispielsweise PTL 1). Der E-förmige Eisenkern (3) in PTL 1 besitzt drei Schenkelabschnitte (31, 32, 33) mit U-förmigen Nuten (31U, 32U, 33U), die jeweils an den Bodenoberflächen davon ausgebildet sind. Des Weiteren sind Erregungsspulen (41, 42) um den Eisenkern (3) herum gewickelt, und eine Detektionsspule (43) ist um den Schenkelabschnitt (33) herum gewickelt.
Zu einer Untersuchungszeit wird ein zu untersuchendes Drahtseil (2) in die Nuten (31U, 32U, 33U) eingelegt, und es wird bewirkt, dass sich der Eisenkern (3) entlang des Drahtseils (2) in einem Zustand bewegt, in dem eine AC-Stromversorgung an die Erregungsspulen (41, 42) angeschlossen ist. Wenn der Schenkelabschnitt (33) sich über einen beschädigten Abschnitt (21) des Drahtseils (2) bewegt, wird in der Detektionsspule (43) eine Spannung generiert, so dass der beschädigte Abschnitt (21) detektiert werden kann.
In PTL 1 wird ein Eisenkern durch eine AC-Stromversorgung erregt, wodurch sogar dann, wenn der Eisenkern stoppt, eine hochpräzise und hoch zuverlässige Beschädigungsdetektion durchgeführt werden kann, ohne dass an diesem Abschnitt des Drahtseils eine Magnetisierung auftritt.
Entgegenhaltungsliste
Patentliteratur

[PTL 1] Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer H10-19852

Kurze Darstellung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch existiert im Stand der Technik das folgende Problem.
In PTL 1 variiert eine von einer Detektionsspule generierte Ausgabe gemäß den magnetischen Eigenschaften eines Seils zusätzlich zu der Form der Beschädigung. Aus diesem Grund gibt es, wenngleich eine Beschädigung detektiert werden kann, eine Möglichkeit, dass auch andere Aspekte als eine Beschädigung ebenfalls aufgrund von Variationen bei den magnetischen Eigenschaften des Seils detektiert werden können.
Mit anderen Worten kann eine derartige herkömmliche Technik Variationen bei den magnetischen Eigenschaften eines Seils im Gegensatz zu Anomalitäten bei der Form des Seils detektieren (Litzenbruch, Durchmesserreduktion). Infolgedessen existiert ein Problem dahingehend, dass die Detektionsgenauigkeit abnimmt oder dass es schwierig ist, einen Beschädigungsgrad zu quantifizieren.
Die vorliegende Erfindung erfolgte, um das oben erwähnte Problem zu lösen, und eine Aufgabe davon besteht darin, eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung und ein Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren zu erhalten die, ohne sich auf Variationen bei magnetischen Eigenschaften zu verlassen, Formanomalitäten in einem Seil quantitativ und mit einem höheren Genauigkeitsgrad als unter Verwendung von herkömmlichen Techniken detektieren können.
Lösung des Problems
Eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen von Formanomalitäten in einem Seil zum Aufhängen einer Aufzugskabine, wobei die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung ein erstes Joch, das an dem Seil befestigt ist und an das Seil ein Magnetfeld zum Versetzen des Seils in einen magnetisch gesättigten Zustand anlegt, eine erste AC-Stromquelle zum Ausgeben eines konstanten AC-Stroms, eine AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung, die konfiguriert ist zum Enthalten einer axialen Spule und, durch die Zufuhr eines konstanten Stroms an die axiale Spule von der ersten AC-Stromquelle, ein AC-Magnetfeld an das Seil in einer axialen Richtung davon anlegt, um die Generierung eines Wirbelstroms und eines Wirbelstrommagnetfelds innerhalb des Seils zu bewirken, eine Magnetflussleckmesseinrichtung zum Messen eines Magnetflusslecks von dem Seil während des Anlegens des AC-Magnetfelds, eine erste Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer Spannung der axialen Spule während des Anlegens des AC-Magnetfelds, und eine Steuereinrichtung aufweist, die durch Steuern der AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung bewirkt, dass das AC-Magnetfeld an das Seil angelegt wird, das durch das erste Joch in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, eine Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand einer Größe des durch die Magnetflussleckmesseinrichtung gemessenen Magnetflusslecks detektiert, anhand der durch die erste Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung eine Querschnittsfläche des Seils als einen zu der Spannung proportionalen Wert berechnet und Formanomalitäten in dem Seil anhand der Anwesenheit/Abwesenheit des Bruchs und der Querschnittsfläche untersucht.
Des Weiteren ist ein Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren zum Untersuchen von Formanomalitäten in einem Seil zum Aufhängen einer Aufzugskabine, wobei das Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren einen ersten Schritt des Anlegens eines Magnetfelds an das Seil zum Versetzen des Seils in einen magnetisch gesättigten Zustand, einen zweiten Schritt des Bewirkens des Anlegens eines AC-Magnetfelds an das Seil, das in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, einen dritten Schritt des Messens eines Magnetflusslecks von dem Seil während des Anlegens des AC-Magnetfelds, einen vierten Schritt des Detektierens einer Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand einer Größe des gemessenen Magnetflusslecks, einen fünften Schritt des Messens einer Spannung, die aufgrund eines in einer axialen Richtung des Seils während des Anlegens des AC-Magnetfelds generierten Wirbelstrom-Magnetfelds fluktuiert, einen sechsten Schritt des Berechnens einer Querschnittsfläche des Seils als einen Wert proportional zu der gemessenen Spannung, und einen siebten Schritt des Bestimmens von Formanomalitäten in dem Seil anhand des in dem vierten Schritt erhaltenen Ergebnisses der Detektion der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs und des in dem sechsten Schritt erhaltenen Ergebnisses der Berechnung der Querschnittsfläche aufweist.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Konfiguration bereitgestellt, bei der ein AC-Magnetfeld an ein Seil in einem magnetisch gesättigten Zustand während des Anlegens des AC-Magnetfelds angelegt wird, die Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand eines Ergebnisses einer Messung der Größe des Magnetflusslecks von dem Seil detektiert wird und eine Querschnittsfläche des Seils anhand des Ergebnisses einer Messung einer Spannung berechnet wird, die aufgrund eines in einer axialen Richtung des Seils generierten Wirbelstroms fluktuiert, und Formanomalitäten in dem Seil anhand der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs und der Querschnittsfläche untersucht werden. Infolgedessen ist es möglich, eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung und ein Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren zu erhalten, die, ohne sich auf Variationen bei magnetischen Eigenschaften zu verlassen, Formanomalitäten in einem Seil quantitativ und mit einem höheren Genauigkeitsgrad als unter Verwendung herkömmlicher Techniken detektieren können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Diagramm zum Erläutern der Prinzipien einer Bruchdetektion in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
3 ist ein Diagramm, das eine erste magnetische Eigenschaft eines Seils in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das eine zweite magnetische Eigenschaft eines Seils in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Eindringen eines Wirbelstroms in ein Seil 1 und der Stärke eines Magnetfelds, wenn sich das Seil in einem Nicht-Magnetfeldzustand befindet, in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Eindringen eines Wirbelstroms in ein Seil 1 und der Stärke eines Magnetfelds, wenn sich das Seil in einem starken Magnetfeldzustand befindet, in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist ein Diagramm zum Erläutern der Prinzipien einer Bruchdetektion in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsserie zum Detektieren eines Bruchs und Messen einer Querschnittsfläche in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine Perspektivansicht einer axialen Spule in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsformen
Bevorzugte Ausführungsformen einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung und eines Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahrens der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform ist mit einem ersten Joch 10, einem zweiten Joch 20, einer axialen Spule 30, einem Magnetsensorarray 40, einer AC-Stromquelle 50 und einer Spannungsmesseinrichtung 60 versehen.
Das erste Joch 10 ist ein Joch zum Anlegen eines ersten Magnetfelds an ein zu untersuchendes Seil 1, indem es an dem Seil 1 befestigt ist, und ist mit einem Magneten 11 versehen. Wenn ein Permanentmagnet 11a als der Magnet 11 verwendet wird, wird ein DC-Magnetfeld über das erste Joch 10 als ein erstes Magnetfeld an das Seil 1 angelegt, wodurch das Seil 1 magnetisch gesättigt werden kann.
Man beachte, dass, wenn ein Elektromagnet 11b als der Magnet 11 verwendet wird, ein gepulstes Magnetfeld als das erste Magnetfeld über das erste Joch 10 an das Seil 1 angelegt wird, was gleichermaßen gestattet, dass das Seil 1 magnetisch gesättigt wird. Ein Fall, bei dem ein DC-Magnetfeld angelegt wird, wird im Folgenden als ein Beispiel beschrieben.
Das zweite Joch 20 ist ein Joch zum Anlegen eines AC-Magnetfelds an das Seil 1. Insbesondere kann durch Liefern eines konstanten AC-Stroms von der AC-Stromquelle 50 an die um das zweite Joch 20 gewickelte axiale Spule 30 ein AC-Magnetfeld über das zweite Joch 20 an das Seil 1 angelegt werden. Infolgedessen wird in dem Seil 1 ein Wirbelstrom generiert und es wird aufgrund dieses Wirbelstroms auch ein Wirbelstrom-Magnetfeld generiert.
Das Magnetsensorarray 40 ist eine Magnetflussleckmesseinrichtung, die das Magnetflussleck eines Wirbelstrom-Magnetfelds von einem gebrochenen Abschnitt des Seils 1 misst, wenn über das zweite Joch 20 ein AC-Magnetfeld angelegt wird, wodurch der Bruch detektiert wird. Hier kann die Richtung des unter Verwendung des Magnetsensorarrays 40 detektierten Magnetfelds zusätzlich zu radial axial oder umfangsmäßig sein. Details der Prinzipien bezüglich der Bruchdetektion werden später beschrieben.
Man beachte, dass ein Hall-Element, ein magnetoresistives Element (AMR, GMR, TMR) oder eine Spule anstelle des Magnetsensorarrays 40 verwendet werden können, wie etwa eine Magnetflussleckmesseinrichtung. Des Weiteren kann, wenn eine Spule als die Magnetflussleckmesseinrichtung verwendet wird, eine einzelne Spule verwendet werden.
Wenn ein AC-Magnetfeld über das zweite Joch 20 angelegt wird, misst eine Spannungsmesseinrichtung 60 eine Spannung V der axialen Spule 30, die entsprechend dem Wirbelstrom-Magnetfeld variiert, und misst eine Querschnittsfläche S des Seils 1 proportional zur Spannung V. Details der Prinzipien bezüglich der Querschnittsflächenmessung werden später beschrieben.
Man beachte, dass, wenngleich in 1 nicht gezeigt, die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform eine Steuereinrichtung 70 aufweist. Die Steuereinrichtung 70 steuert die Ausgabe von der AC-Stromquelle 50 und führt eine Bruchdetektionsverarbeitung und eine Querschnittsflächenmessverarbeitung auf der Basis von Messergebnissen von dem Magnetsensorarray 40 und der Spannungsmesseinrichtung 60 durch.
Als nächstes werden Prinzipien bezüglich der Bruchdetektion und der Querschnittsflächenmessung, durch die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der ersten Ausführungsform ausgeführt, unter Verwendung der Zeichnungen im Detail beschrieben.
<Prinzipien bezüglich der Bruchdetektion>
2 ist ein Diagramm zum Erläutern der Prinzipien der Bruchdetektion in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und insbesondere ein erläuterndes Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem Variationen in einem Wirbelstrom-Magnetfeld durch das Magnetsensorarray 40 detektiert werden.
Wenn ein AC-Magnetfeld über das zweite Joch 20 an das Seil 1 angelegt wird, fließt aufgrund elektromagnetischer Induktion ein Wirbelstrom in der Umfangsrichtung des Seils 1. Falls sich im Seil 1 ein gebrochener Bereich befindet, in der Mitte von 2 als ”Punkt A” gezeigt, ändert sich der Strömungsweg des Wirbelstroms. Infolgedessen fluktuiert das ”Wirbelstrom-Magnetfeld” das dem durch den Wirbelstrom generierten Magnetfeld entspricht.
Zu diesem Zeitpunkt misst die Steuereinrichtung 70 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Variation beim Wirbelstrom-Magnetfeld unter Verwendung des Magnetsensorarrays 40, und wenn ein Ausmaß an Variation von einem zulässigen Wert abweicht, ist es möglich zu detektieren, dass in diesem Bereich des Seils 1 ein Bruch aufgetreten ist.
<Prinzipien bezüglich der Querschnittsflächenmessung>
Der AC-Magnetfluss im Seil 1 ist aufgrund der axialen Spule 30 proportional zu einer Querschnittsfläche des Seils und einer magnetischen Permeabilität μ des Seils. Hier besteht das Seil 1 hauptsächlich aus Eisen, und die magnetischen Eigenschaften davon variieren gemäß Temperatur, Materialien und Rollen usw. aufgrund der Produktion. Des Weiteren variieren auch die magnetischen Eigenschaften gemäß dem auf das Seil ausgeübten Ausmaß an Zug.
3 ist ein Diagramm, das eine erste magnetische Eigenschaft des Seils 1 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere ist die in 3 gezeigte erste magnetische Eigenschaft eine durch eine B-H-Kurve wiedergegebene magnetische Eigenschaft, bei der die horizontale Achse ein angelegtes Magnetfeld H darstellt und die vertikale Achse ein Magnetfeld im Seil 1 darstellt.
4 ist ein Diagramm, das eine zweite magnetische Eigenschaft des Seils 1 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Insbesondere ist die in 4 gezeigte zweite magnetische Eigenschaft eine magnetische Eigenschaft, die durch eine μ-H-Kurve wiedergegeben wird, bei der die horizontale Achse das angelegte Magnetfeld H darstellt und die vertikale Achse die magnetische Permeabilität μ darstellt. Man beachte, dass die magnetische Permeabilität μ der Neigung der in 3 gezeigten B-H-Kurve entspricht.
Wie oben angegeben, da im Stand der Technik ein Problem existiert, unterliegt die magnetische Permeabilität μ in dem angelegten Magnetfeld H1, in 4 gezeigt, dem Einfluss der magnetischen Eigenschaften jedes Seils 1, was zu großen Variationen führt. Zur Lösung eines derartigen Problems wird in der ersten Ausführungsform der interne Magnetfluss des Seils 1 durch Anlegen eines DC-Magnetfelds daran gesättigt, wodurch der in 4 gezeigte Zustand des angelegten Magnetfelds H2 erzeugt wird. Infolgedessen kann die Steuereinrichtung 70 die Querschnittsfläche in einem Zustand messen, wenn bei der magnetischen Permeabilität μ weniger Variation vorliegt und der je nach dem Seil 1 differierende Einfluss von magnetischen Eigenschaften unterdrückt wird.
Hier wird bei der ersten Ausführungsform zuerst ein DC-Magnetfeld über das erste Joch 10 an das Seil 1 angelegt, so dass der interne Magnetfluss B des Seils 1 gesättigt wird. Folglich kann ungeachtet der magnetischen Eigenschaften und Abmessungen des Seils 1 die magnetische Permeabilität μ, die einem Differenzwert des Magnetflusses B entspricht, im Wesentlichen konstant gemacht werden, wie in 4 gezeigt.
Als nächstes ist die Steuereinrichtung 70 in der Lage, die Querschnittfläche S aus der folgenden Gleichung (1) bezüglich der axialen Spule 30 zu erhalten. L = n × φ = n × μH_rf × S (1)
Hier ist n die Anzahl an Spulenwicklungen pro Längeneinheit und H_rf ist ein AC-Magnetfeld.
Bei der ersten Ausführungsform implementiert die Steuereinrichtung 70 eine Steuerung derart, dass ein konstanter AC-Strom von der AC-Stromquelle 50 an die um das zweite Joch 20 herum gewickelte axiale Spule 30 geliefert wird. Dadurch kann der Ausdruck n × μH_rf in der obigen Gleichung (1) auf einen bekannten konstanten Wert gesetzt werden. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung 70 einen Wert proportional zur Querschnittsfläche S messen, indem er die Spannung V der axialen Spule 30 unter Verwendung der Spannungsmesseinrichtung 60 misst.
Man beachte, dass das Versetzen des internen Magnetflusses B des Seils 1 in einen gesättigten Zustand durch Anlegen eines DC-Magnetfelds nicht nur das Messen der Querschnittsfläche S ermöglicht, sondern auch zur Verbesserung der Detektionsgenauigkeit beiträgt, wenn eine Bruchdetektion am Seil 1 auf der Basis von Messergebnissen bezüglich Variationen im Wirbelstrom-Magnetfeld durchgeführt wird, und dies wird im Folgenden erläutert.
Während das Wirbelstrom-Magnetfeld durch die elektromagnetische Induktionswirkung des durch die axiale Spule 30 generierten erregenden Magnetfelds generiert wird, wird das Wirbelstrom-Magnetfeld in einer Richtung generiert, die das erregende Magnetfeld aufhebt. Dementsprechend ist das erregende Magnetfeld, das das innere des Seils 1 erreicht, wegen des Wirbelstrom-Magnetfelds weiter innerhalb des Seils kleiner. Infolgedessen ist der Wirbelstrom weiter innerhalb des Seils 1 kleiner.
Die Tiefe (Eindringtiefe) δ, bei der die Größe des Wirbelstroms von dem Wert an der Oberfläche des Seils auf 1/e abnimmt, wird durch folgende Gleichung (2) ausgedrückt. δ = 1/√(π × μ × σ × f) (2)
Hier zeigt jeder der Koeffizienten Folgendes an.

π:: Pi
μ:: magnetische Permeabilität
σ:: elektrische Leitfähigkeit
f:: Frequenz des erregenden Magnetfelds.

Dementsprechend gestattet, wie aus der obigen Gleichung (2) hervorgeht, eine geringere magnetische Permeabilität μ, dass der Wirbelstrom tiefer in das Innere des Seils 1 eindringt. 5 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Eindringen eines Wirbelstroms in das Seil 1 und der Stärke eines Magnetfelds, wenn sich das Seil 1 in einem Nicht-Magnetfeldzustand in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet. 6 ist ein Diagramm zum Erläutern der Beziehung zwischen dem Eindringen eines Wirbelstroms in das Seil 1 und der Stärke eines Magnetfelds, wenn sich das Seil 1 in einem starken Magnetfeldzustand in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet.
Wie in 5 gezeigt, ist, da die magnetische Permeabilität μ im Nicht-Magnetfeldzustand hoch ist, die durch die obige Gleichung (2) erhaltene Eindringtiefe 6 flach. Infolgedessen können das AC-Magnetfeld und der Wirbelstrom nicht in das Innere des Seils 1 eindringen, und es ist möglich, dass der Wirbelstrom den Ort eines Defekts nicht erreicht.
Andererseits ist, wie in 6 gezeigt, da die magnetische Permeabilität μ im starken Magnetfeldzustand niedrig ist, die durch die obige Gleichung (2) erhaltene Eindringtiefe 6 tiefer als die in 5 gesehene. Infolgedessen können das AC-Magnetfeld und der Wirbelstrom in das Innere des Seils 1 eindringen, und es ist möglich, dass der Wirbelstrom den Ort eines Defekts erreicht. Dementsprechend ermöglicht das Versetzen des internen Magnetflusses B des Seils 1 in einen gesättigten Zustand durch Anlegen eines DC-Magnetfelds, die Genauigkeit des Detektierens eines Bruchs im Seil 1 auf der Basis von Messergebnissen bezüglich eines Magnetflusslecks von dem Wirbelstrom-Magnetfeld zu verbessern.
Anhand der obigen Beschreibung können die technischen Merkmale der Erfindung der vorliegenden Anmeldung zu den folgenden zwei Punkten zusammengefasst werden.
(Merkmal 1) Durch Anlegen eines DC-Magnetfelds an das Seil 1 können Variationen bei den magnetischen Eigenschaften des Seils 1 unterdrückt werden, so dass eine Querschnittsfläche davon mit einem hohen Genauigkeitsgrad gemessen werden kann.
(Merkmal 2) Durch Anlegen eines DC-Magnetfelds an das Seil 1 kann die magnetische Permeabilität μ des Seils 1 mit dem Ergebnis gesenkt werden, dass ein AC-Magnetfeld leichter in das Innere des Seils eindringen kann, und die Genauigkeit des Detektierens eines Bruchs im Seil 1 kann verbessert werden.
Wie oben beschrieben wird bei der ersten Ausführungsform beim Detektieren von Anomalitäten bei der Form eines Seils der interne Magnetfluss des Seils durch Anlegen eines DC-Magnetfelds daran gesättigt. Dann werden die Seilbruchdetektion und die Querschnittsflächenmessung durch Anlegen eines AC-Magnetfelds an das gesättigte Seil ausgeführt. Dadurch ist es möglich, die Genauigkeit der Bruchdetektion und der Querschnittsflächenmessung in Seilen mit verschiedenen individuellen magnetischen Eigenschaften zu verbessern, indem die durch diese verschiedenen magnetischen Eigenschaften bewirkten Einflüsse unterdrückt werden.
Zweite Ausführungsform
Bei einer zweiten Ausführungsform wird eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung, die die oben beschriebenen Merkmale 1 und 2 realisiert, unter Verwendung einer anderen Konfiguration als jener der ersten Ausführungsform beschrieben.
7 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform ist mit dem ersten Joch 10, dem zweiten Joch 20, der axialen Spule 30, einer Umfangsspule 41, den AC-Stromquellen 50, 51 und den Spannungsmesseinrichtungen 60, 61 versehen. Man beachte, dass aus 7 auch die Darstellung einer Steuereinrichtung 70 weggelassen worden ist.
Als eine strukturelle Differenz von der ersten Ausführungsform ist die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der zweiten Ausführungsform mit der Umfangsspule 41 anstelle des Magnetsensorarrays 40 versehen, und die AC-Stromquelle 51 und die Spannungsmesseinrichtung 61 sind neu vorgesehen. Bei der zweiten Ausführungsform ist die Messung der Querschnittsfläche die gleiche wie in der vorausgegangenen Ausführungsform, doch wird die Umfangsspule 41, die nahe dem Seil 1 offenbart ist, zum Durchführen einer Bruchdetektion verwendet, und Details davon werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben.
In der ersten Ausführungsform legt die Steuereinrichtung 70 ein durch die AC-Stromquelle 50, die axiale Spule 30 und das zweite Joch 20 generiertes Magnetfeld an das Seil 1 an und detektiert einen Bruch durch Messen des Magnetflusslecks unter Verwendung des Magnetsensorarrays 40.
Im Gegensatz dazu legt in der zweiten Ausführungsform die Steuereinrichtung 70 ein durch die AC-Stromquelle 51 und die Umfangsspule 41 generiertes AC-Magnetfeld an das Seil 1 an und detektiert einen Bruch durch Messen des Magnetflusslecks unter Verwendung der Umfangsspule 41.
<Prinzipien bezüglich der Bruchdetektion bei der zweiten Ausführungsform>
8 ist eine Diagramm zum Erläutern der Prinzipien der Bruchdetektion bei der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder ist insbesondere ein erläuterndes Diagramm, das einen Zustand zeigt, in dem die Umfangsspule 41 ein AC-Magnetfeld 2 generiert und Variationen bei einem Wirbelstrom-Magnetfeld detektiert.
Bei der zweiten Ausführungsform bewirkt beim Durchführen der Bruchdetektion die Steuereinrichtung 70 das Generieren des AC-Magnetfelds 2 durch die AC-Stromquelle 51 und die Umfangsspule 41 und legt das AC-Magnetfeld 2 an das Seil 1 an, und beim Messen der Querschnittsfläche bewirkt die Steuereinrichtung 70 wie bei der ersten Ausführungsform das Generieren eines AC-Magnetfelds 1 durch die AC-Stromquelle 50, die axiale Spule 30 und das zweite Joch 20 und legt das AC-Magnetfeld 1 an das Seil 1 an.
Deshalb wird bei der zweiten Ausführungsform, wenn das AC-Magnetfeld 2 durch die Umfangsspule 41 angelegt wird, um Bruchdetektionsoperationen durchzuführen, die axiale Spule 30 nicht betätigt, und die Steuerung wird durch die Steuereinrichtung 70 derart implementiert, dass an die axiale Spule 30 kein Strom geliefert wird. Wenn im Gegensatz dazu das AC-Magnetfeld 1 durch die axiale Spule 30 angelegt wird, um die Querschnittsfläche zu messen, wird die Umfangsspule nicht betätigt und die Steuerung wird durch die Steuereinrichtung 70 derart implementiert, dass an die Umfangsspule 41 kein Strom geliefert wird.
Wenn, wie in 8 gezeigt, bei der zweiten Ausführungsform eine Bruchdetektion durchgeführt wird, bewirkt die Steuereinrichtung 70 das Fließen eines Wirbelstroms in einer axialen Richtung durch Anlegen des AC-Magnetfelds 2 in einer Umfangsrichtung. Dann detektiert die Steuereinrichtung 70 Variationen im Wirbelstrom-Magnetfeld am Ort eines Bruchs (Punkt A) durch Auslesen einer Spannung V2 der Umfangsspule 41 unter Verwendung der Spannungsmesseinrichtung 61.
9 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsserie zum Detektieren eines Bruchs und Messen einer Querschnittsfläche in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Bearbeitungsserie in 9 wird durch die Steuereinrichtung 70 der Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung ausgeführt. Obgleich 9 anzeigt, dass die Bearbeitung in einer Reihenfolge Bruchdetektion → Querschnittsflächenmessung ausgeführt wird, kann zudem diese Reihenfolge problemlos vertauscht werden. Des Weiteren basieren die in 9 gezeigten Operationen auf der Prämisse, dass der interne Magnetfluss des Seils 1 durch Anlegen eines DC-Magnetfelds oder eines gepulsten Magnetfelds daran gesättigt worden ist.
Zuerst bewirkt in Schritt S901 die Steuereinrichtung 70 das Liefern eines konstanten AC-Stroms an die Umfangsspule 41 von der AC-Stromquelle 51, wodurch das AC-Magnetfeld 2 an das Seil 1 angelegt wird.
Als nächstes führt in Schritt S902 die Steuereinrichtung 70 eine Bruchdetektion durch Detektion der Spannung V2 der Umfangsspule 41 über die Spannungsmesseinrichtung 61 durch. Insbesondere bestimmt, wenn die Spannung V2 einen Spannungspegel übersteigt, der einem zulässigen Ausmaß an Variation in dem Wirbelstrom-Magnetfeld entspricht, die Steuereinrichtung 70, dass ein Bruch aufgetreten ist.
Als nächstes stellt in Schritt S903 die Steuereinrichtung 70 die Lieferung des konstanten AC-Stroms von der AC-Stromquelle 51 an die Umfangsspule 41 ein, beendet die Bruchdetektionsbearbeitung und bewegt sich ab dem Schritt S911 in die Querschnittsflächenmessungsverarbeitung.
In Schritt S911 bewirkt die Steuereinrichtung 70 das Liefern eines konstanten AC-Strom von der AC-Stromquelle 50 an die axiale Spule 30, wodurch das AC-Magnetfeld 1 an das Seil 1 angelegt wird.
Als nächstes detektiert die Steuereinrichtung 70 im Schritt S912 eine Spannung V1 der axialen Spule 30 über die Spannungsmesseinrichtung 60, wodurch eine Querschnittsflächenmessung durchgeführt wird. Insbesondere misst die Steuereinrichtung 70 die Querschnittsfläche auf der Basis der obigen Gleichung (1).
Danach stellt in Schritt S913 die Steuereinrichtung 70 die Lieferung des konstanten AC-Stroms von der AC-Stromquelle 50 an die axiale Spule 30 ein, beendet die Querschnittsflächenmessungsverarbeitung und kehrt ab dem Schritt S901 zur Bruchdetektionsbearbeitung zurück.
Da Defekte im Seil 1 aufgrund eines Bruchs in der Umfangsrichtung auftreten, ist es wahrscheinlich, dass der Wirbelstrom in der axialen Richtung unterbrochen wird. Dadurch tritt bei der Bruchdetektionsbearbeitung gemäß der zweiten Ausführungsform, die die Umfangsspule 41 verwendet, bei dem Wirbelstrom aufgrund des Bruchs eine größere Strömungswegvariation auf als in der ersten Ausführungsform, die die Bruchdetektionsbearbeitung unter Verwendung des Magnetsensorarrays 40 ausführt mit dem Ergebnis, dass die Ausgabe der Spannung V2 größer ist. Dadurch ist es möglich, die Bruchdetektionsgenauigkeit weiter zu verbessern.
Wie oben beschrieben, wird bei der zweiten Ausführungsform beim Detektieren von Anomalitäten in der Form eines Seils ein DC-Magnetfeld an das Seil angelegt, so dass der interne Magnetfluss des Seils gesättigt wird. Dann werden die Seilbruchdetektion und die Querschnittsflächenmessung durch Anlegen eines AC-Magnetfelds an das gesättigte Seil durchgeführt. Dadurch ist es möglich, eine Verbesserung bei der Genauigkeit der Bruchdetektion und der Querschnittsflächenmessung für Seile mit unterschiedlichen individuellen magnetischen Eigenschaften zu realisieren, indem die durch diese verschiedenen magnetischen Eigenschaften bewirkten Einflüsse unterdrückt werden. Des Weiteren wird beim Ausführen der Bruchdetektion eine Umfangsspule verwendet. Dadurch ist es möglich, die Genauigkeit beim Detektieren eines Bruchs im Vergleich zur ersten Ausführungsform weiter zu verbessern.
Dritte Ausführungsform
Bei einer dritten Ausführungsform wird eine Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung, die die oben beschriebenen Merkmale 1 und 2 unter Verwendung einer anderen Konfiguration als die der ersten und zweiten Ausführungsform realisiert, beschrieben.
10 ist ein Konfigurationsdiagramm einer Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung bei der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Seilbeschädigungsdiagnosetestvorrichtung in der dritten Ausführungsform aufweist das erste Joch 10, axiale Spulen 31, das Magnetsensorarray 40, die AC-Stromquelle 50 und die Spannungsmesseinrichtung 60.
Als ein struktureller Unterschied von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung in der dritten Ausführungsform mit den um die Peripherie des Seils 1 angeordneten axialen Spulen 31 anstelle der um das zweite Joch 20 herum gewickelten axialen Spule 30 versehen.
Spezifische Prinzipien und Verfahren bezüglich der Bruchdetektion und der Querschnittsflächenmessung sind die gleichen wie jene der ersten Ausführungsform, weshalb ihre Beschreibung entfällt.
Bei der dritten Ausführungsform sind die axialen Spulen 31 derart um das Seil 1 herum angeordnet, dass das zweite Joch 20 nicht erforderlich ist. Infolgedessen ist es möglich, die Absorption des DC-Magnetfelds durch das Joch zu eliminieren, wodurch Variationen bei der magnetischen Permeabilität μ unterdrückt werden können.
11 ist eine Perspektivansicht der axialen Spule 31 in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie auf der rechten Seite von 10 zusätzlich zu 11 gezeigt ist, kann die axiale Spule 31 durch Verwenden einer zweiteiligen Konfiguration leicht an dem Seil 1 befestigt und davon abgenommen werden.
Wie oben beschrieben, ist die dritte Ausführungsform mit einer Konfiguration versehen, bei der die axiale Spule um das Seil herum angeordnet ist, so dass das zweite Joch zum Anlegen eines AC-Magnetfelds nicht erforderlich ist. Dadurch ist es möglich, die Absorption des DC-Magnetfelds durch das Joch zu eliminieren und den Einfluss von Variationen bei der magnetischen Permeabilität μ zu unterdrücken, wodurch eine Realisierung einer weiteren Verbesserung bei der Genauigkeit der Bruchdetektion und der Querschnittsflächenmessung ermöglicht wird.

Claims

Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung zum Untersuchen von Formanomalitäten in einem Seil zum Aufhängen einer Aufzugskabine, wobei die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung Folgendes aufweist: ein erstes Joch, das an dem Seil befestigt ist und an das Seil ein Magnetfeld zum Versetzen des Seils in einen magnetisch gesättigten Zustand anlegt; eine erste AC-Stromquelle zum Ausgeben eines konstanten AC-Stroms; eine AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung, die konfiguriert ist zum Enthalten einer axialen Spule und, durch die Zufuhr eines konstanten Stroms an die axiale Spule von der ersten AC-Stromquelle, ein AC-Magnetfeld an das Seil in einer axialen Richtung davon anlegt, um die Generierung eines Wirbelstroms und eines Wirbelstrommagnetfelds innerhalb des Seils zu bewirken; eine Magnetflussleckmesseinrichtung zum Messen eines Magnetflusslecks von dem Seil während des Anlegens des AC-Magnetfelds; eine erste Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer Spannung der axialen Spule während des Anlegens des AC-Magnetfelds, und eine Steuereinrichtung, die durch Steuern der AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung bewirkt, dass das AC-Magnetfeld an das Seil angelegt wird, das durch das erste Joch in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, eine Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand einer Größe des durch die Magnetflussleckmesseinrichtung gemessenen Magnetflusslecks detektiert, anhand der durch die erste Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung eine Querschnittsfläche des Seils als einen zu der Spannung proportionalen Wert berechnet und Formanomalitäten in dem Seil anhand der Anwesenheit/Abwesenheit des Bruchs und der Querschnittsfläche untersucht.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung als ein zweites Joch konfiguriert ist, um das die axiale Spule gewickelt ist, und das AC-Magnetfeld über das an dem Seil befestigte zweite Joch an das Seil durch die Zufuhr eines konstanten Stroms zu der axialen Spule von der ersten AC-Stromquelle auf der Basis der durch die Steuereinrichtung ausgeführten Steuerung anlegt.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung dazu konfiguriert ist, derart an dem Seil befestigt zu werden, so dass die axiale Spule darum gewickelt ist, und das AC-Magnetfeld durch eine Zufuhr eines konstanten Stroms zu der axialen Spule von der ersten AC-Stromquelle auf der Basis der durch die Steuereinrichtung ausgeführten Steuerung anzulegen.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die axiale Spule als eine in zwei Teile unterteilte Spule konfiguriert ist.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Magnetflussleckmesseinrichtung durch ein Magnetsensorarray gebildet wird und so angeordnet ist, dass das Magnetflussleck in einer beliebigen einer radialen Richtung, der axialen Richtung und einer Umfangsrichtung des Seils gemessen wird.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Magnetflussleckmesseinrichtung durch eine Umfangsspule gebildet wird, die Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung des Weiteren Folgendes aufweist: eine zweite AC-Stromquelle zum Ausgeben eines konstanten AC-Stroms an die Umfangsspule; und eine zweite Spannungsmesseinrichtung zum Messen einer Spannung der Umfangsspule, die AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung so konfiguriert ist, dass sie Folgendes aufweist: eine erste AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung, die ein zweites Joch aufweist, um das die axiale Spule gewickelt ist und beim Messen der Querschnittsfläche als das AC-Magnetfeld ein erstes AC-Magnetfeld an das Seil über das an dem Seil befestigte zweite Joch durch die Zufuhr eines konstanten Stroms zu der axialen Spule von der ersten AC-Stromquelle auf der Basis der durch die Steuereinrichtung ausgeführten Steuerung anlegt; und eine zweite AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung, die beim Bestimmen der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs als das AC-Magnetfeld ein zweites AC-Magnetfeld an das Seil durch die Zufuhr eines konstanten Stroms zu der Umfangsspule von der zweiten AC-Stromquelle auf der Basis der durch die Steuereinrichtung ausgeführten Steuerung anlegt, und die Steuereinrichtung: beim Messen der Querschnittsfläche durch Steuern der ersten AC-Magnetfeldanlegeeinrichtung bewirkt, dass das erste AC-Magnetfeld an das Seil angelegt wird, das durch das erste Joch in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, und anhand der durch die erste Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung die Querschnittsfläche des Seils als einen Wert proportional zur Spannung berechnet; und beim Bestimmen der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs durch Steuern der zweiten AC-Magnetfeldanlegeeinrichtungen bewirkt, dass das zweite AC-Magnetfeld an das Seil angelegt wird, das durch das erste Joch in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist, und die Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand der durch die zweite Spannungsmesseinrichtung gemessenen Spannung detektiert.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Joch einen Permanentmagneten aufweist und an das Seil ein DC-Magnetfeld anlegt.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste Joch einen Elektromagneten aufweist und an das Seil ein Impulsmagnetfeld anlegt.
Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren zum Untersuchen von Formanomalitäten in einem Seil zum Aufhängen einer Aufzugskabine, wobei das Seilbeschädigungsdiagnose-Untersuchungsverfahren Folgendes aufweist: einen ersten Schritt des Anlegens eines Magnetfelds an das Seil zum Versetzen des Seils in einen magnetisch gesättigten Zustand; einen zweiten Schritt des Bewirkens des Anlegens eines AC-Magnetfelds an das Seil, das in den magnetisch gesättigten Zustand versetzt ist; einen dritten Schritt des Messens eines Magnetflusslecks von dem Seil während des Anlegens des AC-Magnetfelds; einen vierten Schritt des Detektierens einer Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs in dem Seil anhand einer Größe des gemessenen Magnetflusslecks; einen fünften Schritt des Messens einer Spannung, die aufgrund eines in einer axialen Richtung des Seils während des Anlegens des AC-Magnetfelds generierten Wirbelstrom-Magnetfelds fluktuiert; einen sechsten Schritt des Berechnens einer Querschnittsfläche des Seils als einen Wert proportional zu der gemessenen Spannung; und einen siebten Schritt des Bestimmens von Formanomalitäten in dem Seil anhand des in dem vierten Schritt erhaltenen Ergebnisses der Detektion der Anwesenheit/Abwesenheit eines Bruchs und des in dem sechsten Schritt erhaltenen Ergebnisses der Berechnung der Querschnittsfläche.