JP2005147985A - ワイヤロープの磁気探傷装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 磁気センサが、ワイヤロープの各ストランドの山部からの漏洩磁束を直接検出し、ワイヤロープの形状が使用中に伸びたり摩擦によって変化しても正確にワイヤロープの損傷を検知することができる。
【解決手段】 長手方向に移動するワイヤロープ11を励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープ11の周囲に配置した磁気センサ6が漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープ11の損傷を検知するワイヤロープ11の磁気探傷装置1であって、前記ワイヤロープ11の谷部11bに接して回転するガイドローラ5とワイヤロープ11の山部11aに近接して移動する磁気センサ6とが、ワイヤロープ11を励磁する磁石2a、2bのN極とS極との間に回転可能に配置された円筒体4の内面に配置されているものである。
【選択図】 図1

Description

本発明は、磁力を利用してワイヤロープの断線や錆などの損傷を検出するワイヤロープの磁気探傷装置に関するものである。
エレベータ、リフト、ケーブルカー、クレーンなどに使用されているワイヤロープは、疲労や腐食などによって生じる断線や錆などの損傷は目視による外観検査が行なわれており、断線に関してはストランド毎に目視でカウントし、内部断線に関してはノギスで外径を計測してその変化から検出している。ただし、ワイヤロープの全長にわたって検査するには時間がかかりすぎるため、検査する人のノウハウにより部分的にサンプリングを行なって全長を推定している。腐食に関しても同様に外形変化および錆などの発生状況を目視で検査している。
しかし、目視による検査では、検査する人のノウハウにより部分的にサンプリングして行なっているので、個人的にばらつきがあり、検査精度が十分でない。そこで近年、磁気センサを用いた磁気探傷装置が開発され、傷の程度を定量的に計測するようになってきている。
この磁気探傷装置としては、たとえば、特許文献1に示されるような構造となっている。図8ないし図10は特許文献1に示された鋼索用磁気探傷装置の説明図である。
特開2002−116187号公報
図8(A)は特許文献1に示された磁気探傷装置の構成概略図である。図8(B)は漏洩磁束検出器の拡大縦断面図である。図9は回路図である。図10は測定結果を示す波形図である。これらの図において、磁気探傷装置aは、被測定物であるワイヤロープbを励磁するための励磁器cと、ワイヤロープbの損傷によって生じる漏洩磁束を検出する漏洩磁束検出器dとを備えた探傷装置本体eが電源装置fに接続され、漏洩磁束検出器dには、制御回路g、制御回路gからの検出信号を増幅する増幅器h、増幅されたアナログ信号をデジタル信号に変換する変換器i、そしてデジタル信号を入力してデータ解析を行なうコンピュータjが順に接続されている。
励磁器cは、探傷装置本体eの長手方向の両端に配置した複数の永久磁石の積層体からなり、この積層体を構成する永久磁石としては、たとえば、サマリウム、セリウム、プラセオジミウムなどの希土類元素と、コバルトなどの遷移元素などの合金からなる極めて強力な磁力を発揮する、いわゆる希土類遷移元素磁石を用いることができる。そして、積層体は、先端の磁極部k、kの一方がN極、他方がS極となっており、ワイヤロープbを均等、かつ、迅速に磁化させることができる。
また、漏洩磁束検出器dは、両磁極k、kの間に位置するワイヤロープbの全周を囲うように設置され、漏洩磁束検出器dの内面には、図8(B)に示すように、複数の磁気センサmが、適宜の周間隔を有して配置されている。磁気センサmとしては、通常、ホール素子が用いられる。
そして、これらの磁気センサmからのアナログ検出信号は、個々に増幅器hによって増幅され、さらに変換器iによってそれぞれデジタル信号に変換されて、コンピュータjで解析される。
磁気探傷装置aを用いたワイヤロープbの探傷手順は、次のとおりである。まず、探傷装置本体eに、被測定物となるワイヤロープbを通した電源装置fのスイッチを入れて励磁器cを作動させてワイヤロープbを飽和状態になるまで磁気させる。次に、電源装置fから直流電流を制御回路gに流し、漏洩磁束検出器dを作動させる。ワイヤロープbに断線などのような損傷個所があれば漏洩磁束が発生するので、漏洩磁束検出器dに取り付けられた磁気センサmがそれを検出し、電圧を発生させる。こうして発生した電圧による検出信号を、各磁気センサm毎にそれぞれ増幅器hで増幅し、さらに変換器iでデジタル信号化に変換して、コンピュータjに入力する。その後、コンピュータjの演算装置によって、検出信号から形成された、図10(B)に示す波形から、図10(A)に示すあらかじめ測定してある基線振幅aを取り除いて、図10(C)に示すように、ワイヤロープbの損傷部から得られた損傷波形b、bのみを算出して表示させる。
このように、磁気センサmによって基線振幅aが検出されるのは、図7に示すように、正常なワイヤロープbであっても、飽和状態に磁気されたワイヤロープbから漏洩する磁束Φは、ワイヤロープbの周囲でむらがり、ワイヤロープbの山部bでは小さく谷部bでは大きい。これを磁気センサmで検知するので、ワイヤロープbの長手方向の移動により、図10(A)に示すように、周期的に変化する。
基線振幅aは、被測定物であるワイヤロープbの大きさや撚り具合および励磁器cの励磁力や磁気センサmの取り付け位置など、さまざまな測定緒元によって異なるので、所定の測定緒元にしたがってあらかじめ測定を行ない、基線振幅aの波形をコンピュータjに記憶させておく。
以上のようにして、測定波形から基線振幅aを除去することによって、基線振幅aの中に隠れて検出できない、図10(B)の損傷波形b、bのような波形が検出可能となる。
以上述べたように、特許文献1に開示された発明では、検出信号から形成された波形からあらかじめ測定してある基線振幅a1を取り除いて損傷部から得られる損傷信号のみを算出し、表示されている。しかし、ワイヤロープiは、使用中に伸びや摩耗によって形状が常に変化しており、図7に示すような、ワイヤロープ11の山部11aと谷部11bから漏洩する磁束Φの値も変化する。
したがって、検出信号から形成された波形からワイヤロープの使用当初にあらかじめ測定してコンピュータ内に記憶してある基線振幅を取り除いたとしても、損傷部から得られる損傷信号のみを算出することはできない。
本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、磁気センサがワイヤロープの山部と常に対峙するような構造にして、ワイヤロープの各ストランドの山部からの漏洩磁束を直接検出し、図7に示すような、ワイヤロープ周りの磁束のむらが磁気センサに影響を与えないように機械的にするので、ワイヤロープが使用中に形状が変化しても正確にワイヤロープの損傷を検知することのできるワイヤロープの磁気探傷装置を提供することを目的とする。
本願請求項1記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、長手方向に移動するワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、前記ワイヤロープの谷部に接して回転するガイドローラとワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサとが、ワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間に回転可能に配置された円筒体の内面に配置されているものである。
上記磁気センサの数は、ワイヤロープの外側のストランドと同数であり、上記円筒体は、ワイヤロープを挿通させるため2分割されているのが好ましい。
本願請求項3記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、長手方向に移動するワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、前記ワイヤロープの谷部に接して回転するガイドローラとワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサとを組み合わせた複数の磁気センサユニットを走行するワイヤロープの長手方向に対峙して配置した一対の円盤状のスペーサ間にワイヤロープを囲繞するように取り付けて一体に形成し、それをワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間に回転可能に配置したものである。
上記磁気センサユニットの数は、ワイヤロープの外側のストランドと同数であり、上記スペーサはワイヤロープを挿通させるために2分割されているのが好ましい。
本願請求項5記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、ワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、該磁気探傷装置は、ワイヤロープを取り囲むように配置され、ワイヤロープの谷部内を走行する車輪によって支持されて、ワイヤロープの周りを螺旋状に回転しながら走行するようになっており、ワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間にワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサを設けたものである。
次に本発明の作用を説明する。本願請求項1記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、磁気センサが、ワイヤロープの長手方向の移動に追従し、山部に近接して移動しながらワイヤロープのいずれかのストランドに損傷があるときに発生する漏洩磁束を検知するようにしたので、ワイヤロープの周りの磁束のむらに影響されずに損傷波形を直接検知することができ、ワイヤロープの全長にわたって、各ストランド毎に断線などの損傷の位置と程度を正確に検知することができる。探傷装置は、2分割されているので、ワイヤロープに容易に取り付けることができる。また、内部のストランドに損傷がある場合には各磁気センサに同時に損傷信号が検出されるので、内部であることがわかる。
本願請求項3記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、対峙する円盤状のスペーサ間にガイドローラと磁気センサを組み合わせた磁気センサユニットを、ワイヤロープのストランド数に合わせて取り付けるようにしたので、ストランド数の少ない細いワイヤロープにもストランド数の多い太いワイヤロープにも対応できる。
また、本願請求項5記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、自走式にしたので、吊り橋のワイヤロープなど固定のワイヤロープの損傷検査も行なうことができる。
以上説明したように、本発明のワイヤロープの磁気探傷装置は、磁気センサが、常にワイヤロープの山部に近接して移動しつつ、ワイヤロープの損傷個所を検知するようにしたので、ワイヤロープの形状が使用中に径時変化しても、それに影響されることなく、正確に損傷の位置と程度を検知することができる。また、2分割したので、ワイヤロープに容易に取り付けられる。
以下、本発明の最良の実施形態である3つの実施例について図面を参照しつつ説明する。
図1(A)は本願請求項1記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の構成を示す側面断面図である。図1(B)は図1(A)のA―A矢視図である。図1(C)は図1(B)の磁気探傷装置の上方を開いた状態を示す正面図である。これらの図において、1は磁気探傷装置(プローブ部)である。2はワイヤロープ11を励磁して磁気飽和状態にする励磁器である。励磁器2の全体形状は、左右の端面にワイヤロープ11が通る丸孔3を有し、中間が円筒状の空間を有する中空円筒状をしている。励磁器2の一端はワイヤロープ11が通る丸孔3の内面がN極である磁石2aであり、他端はワイヤロープ11が通る丸孔3の内面がS極である磁石2bであり、磁石2aと磁石2bとの間にベアリング4の外輪4aが固着されている。
ベアリング4は、外輪4aと、図示しない保持器に保持されたボール4cとからなり、円筒体4bを回転可能に支持している。円筒体4bの内面には、前記ワイヤロープ11の谷部11bに接して回転するガイドローラ(この場合はボール)5と磁気センサ6が配置されている。磁気センサ6とガイドローラ5とは、ガイドローラ5がワイヤロープ11の谷部11bに接して回転するときにワイヤロープ11の山部11aに近接して移動するような位置関係になっている。磁気センサ6は、漏洩磁束を検知する感磁素子であり、ホール素子やMI素子を用いることができる。
7は各磁気センサ6からの電気信号をそれぞれ別々に接続するためのロータリコネクタである。8はリード線である。12は励磁器2の丸孔3の外側に配置されたワイヤロープガイドである。磁気センサ6の個数は、ワイヤロープ11の外側のストランドの個数と同一である(本例ではストランドの数が6個で、磁気センサ6の数も6個である)。
磁気探傷装置1、円筒体4bは、ワイヤロープ11を挿通させるときには、図1(C)に示すように、ヒンジ9を中心に開くようになっている。10はヒンジ9の反対側に取り付けられたフランジであり、ボルト・ナット36で締結する。
図2に示すように、磁気センサ6によって検出された漏洩磁束の検出信号は、増幅器13によって増幅され、ノイズ除去フィルタ14によってノイズが除去され、A/D変換器15によってアナログ信号はデジタル信号に変換され、記録装置18によって記録される。コンパレータ16によって、あらかじめ決定されたしきい値と磁気センサ6によって検出された検出信号とを比較して、しきい値より検出信号が大きいときに出力するので、カウンタ17によりカウントする。
次に実施例1の作用を説明する。損傷検査を行なうときは、磁気探傷装置1を、図1(C)に示すように、ヒンジ9を支点として上部を開放してワイヤロープ11を挿通させ、図2(B)に示すように、ワイヤロープ11の谷部11bにガイドローラ5を当接するとともに、磁気センサ6をワイヤロープ11の山部11aに近接させ、ヒンジ9を支点としてフランジ10を当接し、ボルト・ナット36で締結してワイヤロープ11に取り付ける。次にワイヤロープ11を走行させると、ガイドローラ5はワイヤロープ11の移動に追従してワイヤロープ11の谷部11bに接して回転するので、円筒体4は回転して磁気センサ6はワイヤロープ11の山部11aに近接して山部11aの上方を移動する。磁気センサ6は、ワイヤロープ11のストランド数に合わせて配設しているので、各ストランド毎に断線の位置や数や大きさなど損傷を定量的に検知することができる。また、円筒体4bは、2分割されているので、ワイヤロープ11に容易に取り付けることができる。
図4は本願請求項1記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の変形例を示す側面断面図である。円筒体4bに、リード線8を有する円盤状のロータリコネクタ7に替えて、無線送信器20とその電源の電池21を接続した円盤状のロータリコネクタ7aを設けて無線で損傷信号を発信するようにしたものである。なお、他の構成は、図1と同様の構成を有しているので、重複する説明は省略する。
図5(A)は本願請求項3記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の構成を示す側面断面図である。図5(B)は図5(A)のA―A矢視図である。図5(C)は図5(A)のB矢視図である。なお、図1および図4と共通する部材については、同じ符号を付して説明する。これらの図において、2Aはワイヤロープ11を励磁して磁気飽和状態にする励磁器である。励磁器2Aは、両端に中空円筒状のフランジ2dを有する中空円筒状のホルダ2cと、一方のフランジ2dの内面に取り付けられ、ワイヤロープ11が通る丸孔3の内面がN極になっている円盤状の磁石2eと、他方のフランジ2dの内面に取り付けられ、ワイヤロープ11が通る丸孔3の内面がS極になっている円盤状の磁石2fとからなる。磁石2eと磁石2fには、上記丸孔3と、それに隣接して大きな丸穴3aが設けられている。磁石2eの大きな丸穴3a内には2個のボールベアリング4が並んで設けられている。
27は円盤状のフランジ27aと中空円筒部の本体27bとを有して断面がL字状に形成された支持部材であり、2個のボールベアリング4によって本体27bが片持ちで支持されている。
25は磁気センサユニットである。磁気センサユニット25は、一端の内面にワイヤロープ11の谷部11bと接して回転するガイドローラ5を取り付け、他端の内面に切り欠き部26aを有するガイドローラ支持材26と、一端の内面にワイヤロープ11の山部1aに近接して移動する磁気センサ6を取り付けた磁気センサ支持材24とを、図5(C)に示すように、ガイドローラ支持材26に穿設した長孔26bを介して長手方向に伸縮可能に組み合わせたものであり、ガイドローラ5と磁気センサ6との距離が調節可能になっている。28、30は円盤状で、ワイヤロープ11が通る丸孔3を穿設したスペーサであり、スペーサ28は支持部材27のフランジ27aに固着されている。スペーサ28とスペーサ30とは、ワイヤロープ11の長手方向に対峙して配置されており、これらのスペーサ28とスペーサ30の間に複数の磁気センサユニット25をワイヤロープ11を囲繞するように取り付けて一体に形成してある。なお、スペーサ28、30は、2分割されている。
電池21は、一方の磁石2fの切り欠き部2gの内面に取り付けられている。送信器20は、磁石2fの内端面に取り付けられおり、ロータリコネクタ7は、送信器20の内端面と前記スペーサ30との間に配置されている。スペーサ30はガイドローラ支持材26に取り付けられている。12はワイヤロープガイド、36はホルダ2c、2c同志を締結するボルト・ナットである。
次に実施例2の作用を説明する。ワイヤロープ11の損傷の検知の方法は、実施例1と同様なので、説明を省略する。実施例2が実施例1と異なる点は、実施例1ではワイヤロープ11のストランド数や太さが変わる毎に磁気センサ6とガイドローラ5を取り付けた円筒体4bを取り替える必要があるのに対し、実施例2では、ワイヤロープ11のストランド数や太さに合わせてスペーサ28、30と磁気センサユニット25の組み合わせを変えて対応可能になっている点である。すなわち、磁気センサユニット25は、磁気センサ6を有するセンサ支持材24とガイドローラ5を有するガイドローラ支持材26とによって組み立てられており、磁気センサユニット25と円板状のスペーサ28、30をワイヤロープ11の径やストランドの数に応じて適宜交換するとともに、センサ支持材24とガイドローラ支持材26の位置を長手方向に移動して位置決めするので、ワイヤロープ11の太さやストランドの数に対応することができる。
図6(A)は本願請求項3記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の構成を示す側面断面図である。図6(B)は図6(A)のA−A矢視図である。なお、図1ないし図5と共通する部材については、同じ符号を付して説明する。図において、1は磁気探傷装置であり、図6(B)に示すように2分割されている。2Bはワイヤロープ11を励磁して磁気飽和状態にする励磁器である。励磁器2Bは、両端面にワイヤロープ11が通る丸孔3が穿設され、内部が円筒状の空間になっている中空円筒状の磁石2gからなる。磁石2gの丸孔3の内面はN極であり、他方の丸孔3の内面がS極である。磁石2gの内部には円環状の磁気センサ支持材24aが取り付けられている。磁気センサ支持材24aの内面に磁気センサ6が取り付けられている。
23はワイヤロープ11を取り囲むように複数対(最低3対)磁石2gの両側に配置され、ワイヤロープ11の谷部11b内を走行する車輪である。車輪23は、磁石2g内をワイヤロープ11の長手方向に貫通する車軸22aによって支持されている。車軸22aは、モータ22によって駆動されている。
1Aは内部に励磁器2B、モータ22などを収容する外筒である。外筒1Aは、中空円筒状で、両端部はワイヤロープ11が通る丸孔3が穿設された一対の側板1aが取り付けれている。20は一方の側板1aの内面に取り付けた送信器、21は一方の側板1aの外面に取り付けられた電池であり、電流をモータ22および送信器20に送る。9はヒンジ、10はフランジ、12はワイヤロープガイド、36はフランジ10同志を締結するボルト・ナットである。
次に実施例3の作用を説明する。実施例3が実施例1、実施例2と異なる点は、実施例1、実施例2が、ガイドローラ5をワイヤロープ11の移動に追従してワイヤロープ11の谷部11bに近接して回転するようにしているのに対し、実施例3はワイヤロープ11は固定されていて、磁気探傷装置1がワイヤロープ11の谷部11b内を走行する車輪23によって支持されて、ワイヤロープ11の周りを螺旋状に回転しながら自走するようになっている点である。したがって、磁気探傷装置が自走するので、吊り橋のワイヤロープなど固定のワイヤロープの損傷検査を行なうことができる。
本発明は、以上述べた実施例に限定されるものではなく、たとえば、磁石は、永久磁石でなく、給電して励磁する電磁石であってもよいなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
(A)は本願請求項1記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の側面断面図であり、(B)は図1(A)のA―A矢視図、(C)は図1(B)の磁気探傷装置の上方を開いた状態を示す正面図である。 本願発明のワイヤロープの磁気探傷装置の各機器の接続状態を示す図である。 磁気センサによって検出された漏洩磁束の波形を示す図である。 本願発明のワイヤロープの磁気探傷装置の変形例を示す側面断面図である。 (A)は本願請求項3記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の側面断面図であり、(B)は図1(A)のA―A矢視図、(C)は図1(A)のB矢視図である。 (A)は本願請求項5記載発明のワイヤロープの磁気探傷装置の側面断面図である。(B)は図6(A)のA―A矢視図である。 磁石によって励磁した漏洩磁束を示す図である。 (A)は特許文献1に示された鋼索用磁気探傷装置の概略図であり、(B)は図8(A)の漏洩磁束検出器の拡大断面図である。 特許文献1に示された磁気探傷装置の回路図である。 特許文献1に示された測定結果を示す波形図である。
符号の説明
1 磁気探傷装置
1A 外筒
2、2A、2B 励磁器
2a、2b、2e、2f、2g 磁石
2c ホルダ
3 丸孔
4 ベアリング
4a 外輪
4b 円筒体
4c ボール
5 ガイドローラ
6 磁気センサ
7、7a ロータリコネクタ
8 リード線
9 ヒンジ
10 フランジ
11 ワイヤロープ
11a 山部
11a 谷部
12 ワイヤロープガイド
20 送信器
21 電池
22 モータ
22a 車軸
23 車輪
24 磁気センサ支持材
25 磁気センサユニット
26 ガイドローラ支持材
28、30 スペーサ

Claims (5)

  1. 長手方向に移動するワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、前記ワイヤロープの谷部に接して回転するガイドローラとワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサとが、ワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間に回転可能に配置された円筒体の内面に配置されていることを特徴とするワイヤロープの磁気探傷装置。
  2. 上記磁気センサの数は、ワイヤロープの外側のストランドと同数であり、上記円筒体は、ワイヤロープを挿通させるため2分割されている請求項1記載のワイヤロープの磁気探傷装置。
  3. 長手方向に移動するワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、前記ワイヤロープの谷部に接して回転するガイドローラとワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサとを組み合わせた複数の磁気センサユニットを走行するワイヤロープの長手方向に対峙して配置した一対の円盤状のスペーサ間にワイヤロープを囲繞するように取り付けて一体に形成し、それをワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間に回転可能に配置したことを特徴とするワイヤロープの磁気探傷装置。
  4. 上記磁気センサユニットの数は、ワイヤロープの外側のストランドと同数であり、上記スペーサはワイヤロープを挿通させるために2分割されている請求項3記載のワイヤロープの磁気探傷装置。
  5. ワイヤロープを励磁して磁気飽和状態にし、前記ワイヤロープの周囲に配置した磁気センサが漏洩磁束を検知することによって、前記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープの磁気探傷装置であって、該磁気探傷装置はワイヤロープを取り囲むように配置され、ワイヤロープの谷部内を走行する車輪によって支持されて、ワイヤロープの周りを螺旋状に回転しながら走行するようになっており、ワイヤロープを励磁する磁石のN極とS極との間にワイヤロープの山部に近接して移動する磁気センサを設けたことを特徴とするワイヤロープの磁気探傷装置。
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