JP2005154042A

JP2005154042A - エレベータ用ワイヤロープ探傷装置

Info

Publication number: JP2005154042A
Application number: JP2003392788A
Authority: JP
Inventors: Akira Osada; 田朗長; Masakatsu Okamoto; 本正勝岡
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-06-16
Also published as: US20070090834A1; EP1676806A4; WO2005049471A1; CN1882493A; TWI261570B; TW200526506A; EP1676806A1

Abstract

【課題】小径のエレベータ用ワイヤロープに対して精度良く探傷することができるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置を提供する。
【解決手段】公称径４〜８mmのワイヤロープを対象とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置は複数の単体プローブ９を備えている。各単体プローブ９は極性の異なる第１の磁極１０ａおよび第２の磁極１０ｂと、第１の磁極１０ａと第２の磁極１０ｂとの間に設けられたＵ字状の磁気センサ１１とを有している。各磁気センサ１１の底部半径は２〜５mmとなっており、磁気センサ１１の底部半径とワイヤロープ１の公称径との差は１．５mm以下となっている。
【選択図】図１

Description

本発明はエレベータの乗りかごを吊るワイヤロープの保守管理に用いるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置に関する。

乗りかごをワイヤロープで支持する構成のエレベータにおいては、当該のワイヤロープの保守管理が義務付けられており、一般には素線の断線、摩耗を目視により観察することで、残存強度を把握する方法がとられている。しかし元々素線が細く観察作業は容易でないため、断線・摩耗・キンク等の劣化部分の探査をより迅速に行う手段として、従来から図７に示すような磁気探傷装置が用いられてきた。

図７において符号１は被測定ロープ、符号２は磁気探傷装置の異常検出部（以降プローブと称す）である。またプローブ２は被測定ロープ１を励磁する磁石部分３と、ロープ１表面に現れる磁束の変化を検出するセンサー部分４からなる。

図７において、磁石部分３は永久磁石からなる磁石５と、矩形断面を持つヨーク６と、Ｕ字形の溝部をもつ２つの磁極７ａ，７ｂとを有している。ヨーク６には図示の方向に磁界が生じ、磁極７ａ，７ｂを介して被測定ロープ１内部に磁路を形成する。

被測定ロープ１に断線や摩耗等の部分１ａがあると、部分１ａにおいて漏洩磁束により空中の磁界に変化が生じ（概念図を図８に示す）、Ｕ字状に形成されたセンサー部分４が磁界の変化部分を通過すると磁気センサー４に起電力（信号）が生じ、当該信号を処理・表示部分８に向けて出力する。

保守員は表示された信号波形により最も劣化の進んだ部分を特定し、その部分の強度判定を行う。このような探傷装置を用いれば損傷部分の探査作業が省力化されるため、ロープ保守作業時間を大幅に短縮できる。

なお、センサー部分４については、図示した例ではコイルを用いているが、他の方法として感磁性素子（ホール素子）を用いる場合がある（図示せず）。このようにコイルを用いる場合には被測定ロープ１とプローブ２との間に相対的な速度が必要であり、探傷の感度が速度変動の影響を受けるが、ホール素子を検出要素とした場合は磁束密度に比例した出力を得られ、相対速度に依存しない探傷感度を得る。

中規模事務所ビルや住宅向けのエレベータにおいては、土地・空間の有効活用の観点から省スペース化への要求がきわめて強く、構造的にコンパクトな機械室なしエレベータの設置が増えている。また近年の環境意識の高まりからも環境負荷を削減するために機器の小型・軽量化が求められるようになった。

このような背景から、従来のワイヤロープよりも小径のワイヤロープをエレベータに適用することにより、駆動綱車の小型化が図れ、巻上機に必要なトルクを低減して電動機を小型化することができる。このため、構造全体の省スペース、省エネルギー化を有効に図ることができる。

ここで小径のワイヤロープとは、公称径４mm乃至８mmのものを指す。当該の範囲のワイヤロープにおいては、ロープを構成する素線の径が０．３mm乃至０．７mm程度であり、肉眼により断線を観察することも可能である。しかしながら、ワイヤロープの小径化により、ロープ本数が増加し、素線径が細くなり、またロープ同士の配置間隔も従来よりも狭くなるため保守作業、特に劣化部分の探索作業および強度判定作業に要する時間は増加する。

また、上述した漏洩磁束を利用した探傷装置は、素線が細くなることで一般に損傷部の漏洩磁束が減って探傷感度が低下するとともに、さらに被測定ロープ周囲の近接した位置に別のロープ等の強磁性体が存在すると、当該の強磁性体が磁化され、被測定ロープの磁気センサーが影響を受けて劣化以外のノイズ信号を生じる。これらはロープの配置および磁気センサーの配置、寸法に大きく依存するものであるが、エレベータ機器の省スペース化と上述した探傷性能とは、相反するものである。そのため小径ロープを用いて省スペース化を図ったエレベータに適する磁気探傷装置については今まで具体的な提案が為されなかった。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、小径のワイヤロープを用いて省スペース、省エネルギーを図ったエレベータにおいて、ワイヤロープの保守作業性を向上させることができるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置を提供することを目的とする。

本発明は、公称径４mm〜８mmのエレベータ用ワイヤロープの損傷部分を検出するためのエレベータ用ワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープ近傍に配置された複数の異常検出部を備え、各異常検出部は極性の異なる第１の磁極および第２の磁極と、第１の磁極と第２の磁極との間に配置されたＵ字状の磁気センサとを有し、各Ｕ字状磁気センサの底部半径が２mm以上５mm以下となっており、磁気センサの底部半径とワイヤロープの公称径との差が１．５mm以下であり、隣接する異常検出部におけるＵ字状の磁気センサの側壁の間隔が２mm以上であることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、隣接する異常検出部はワイヤロープの長手方向に関してずれて配置されていることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号に対して、被測定ワイヤロープの劣化を示す信号以外のノイズを除去するフィルタリングを行うフィルタを更に備え、フィルタリング後の全ての信号が足し合わされることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号に対して、しきい値以下の信号を除去する手段を更に備え、しきい値以下の信号を除去した後の全ての信号が足し合わされることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、各異常検出部を昇降路または機械室の所定箇所に保持して取り付ける固定具を更に備えたことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、異常検出部を保持する固定具は、巻上機の近傍に設置されることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、固定具は巻上機の駆動綱車の溝面に接触する側のワイヤロープ側面と、異常検出部の磁気センサの底部とが互いに相対する向きとなる位置に異常検出部を保持することを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、異常検出部を乗りかごに保持して取り付ける固定具を更に備えたことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、複数の異常検出部の磁気センサからアナログ信号が出力され、このアナログ信号をデジタル信号に変換した後、記憶する手段を具備したことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号を足し合わせた信号を表示する装置を更に備えたことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明は、Ｕ字状の磁気センサは、ワイヤロープの少なくとも半周以上を覆うことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置である。

本発明によれば、公称径４mm乃至８mmの小径ワイヤロープを用いたエレベータにおいて、最小のスペースでワイヤロープに対して信頼性の高い探傷を行うことができる。また、ワイヤロープの本数が多い構造のエレベータにおいて、大幅に損傷探査時間の短縮が図れる。このため、保守にかかる停止時間を短縮し、サービス時間を向上できる。さらに本発明の探傷装置によれば、特に機械室なしエレベータにおいて、点検者は昇降路の外で信号採取が可能であるため安全性が向上する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１乃至図６は本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置の実施の形態を示す図である。

本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置は、小径のワイヤロープを主に用いることにより省スペース、省エネルギー化を図ったエレベータに適用されるものであり、ワイヤロープの公称径は４mm乃至８mmとなっている。

図１乃至図３に示すように、エレベータ用ワイヤロープ探傷装置は複数の異常検出部（単体プローブ）９を備え、各異常検出部（単体プローブ）９は極性の異なる第１の磁極１０ａおよび第２の磁極１０ｂと、第１の磁極１０ａと第２の磁極１０ｂとの間に配置されたＵ字状の磁気センサ１１とを有している。この場合、第１の磁極１０ａはＮ極、第２の磁極１０ｂはＳ極となる。

また図２および図３に示すように、ワイヤロープ１は、単体プローブ９の第１および第２磁極１０ａ，１０ｂと、磁気センサ１１とに嵌合した状態で測定される。保守作業において被測定ワイヤロープ１は張力負荷状態にあるから、ワイヤロープ１の配置を単体プローブ９の構造に合わせて変更することは、手間取る作業となり、ワイヤロープ１に無理な負担を与える等の困難を生じる。そのため本発明による小型の単体プローブ９を用いることにより、エレベータにおいて省スペースのロープレイアウト実現に貢献できる。なお、Ｕ字状の磁気センサ１１は、ワイヤロープ１の少なくとも半周以上を覆っている。

図１に示すエレベータ用ワイヤロープ探傷装置において、複数の単体プローブ９は上段１２に２列、下段１３に３列、各々並列に配置されている。即ち、５個の単体プローブ９がワイヤロープ１の長手方向に関して段違いに（ずれて）配置され、５本のワイヤロープ１の探傷を同時に行うことができる。

各々の単体プローブ９はワイヤロープ１を励磁する磁石部分１４（図２参照）と、漏洩磁束を検出する磁気センサ１１とから構成される。図２に単体プローブ９の側面図を示す。図２において、符号１５ａ，１５ｂは永久磁石であって図示の方向に極性をもつ。また上述した磁極１０ａ，１０ｂは被測定ワイヤロープ１が嵌合するＵ字形の溝部を有する強磁性材料からなり、永久磁石１５ａ，１５ｂに隣接している。また、符号１６は磁路を形成するための強磁性材料からなるヨークである。

磁石部分１４は、永久磁石１５ａ，１５ｂと、磁極１０ａ，１０ｂと、ヨーク１６とにより構成され、被測定ワイヤロープ１を含めた磁路を図中矢印の方向に形成する。

また磁気センサ１１は、コイル１７と、コイル１７を被測定ロープ側面近傍に保持する非磁性材料から成るベース部１８とから構成される。なお、図３に示した符号１９は隣接するワイヤロープ１からの漏れ磁束によるノイズを防ぐために磁気センサ１１に設けられた磁気遮蔽板である（煩雑なため磁気遮蔽板１９は、図１より省いている）。

次に磁気センサ１１について、複数のワイヤロープ１を同時探傷を行う際、探傷性能に与える影響が大きい配置寸法を図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。ここで図３（ａ）は磁気センサを示す図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のＡ部拡大図である。

本件発明者が行った検証の結果、公称径が４mm乃至８mmのエレベータ用ワイヤロープ１の探傷に対し、磁気センサ１１のＵ字状の底部半径ｒ_１が、２mm以上、５mm以下、かつ、Ｕ字状の底部半径ｒ_１とワイヤロープ１の公称径の１／２（即ちｒ_０）との差が１．５mm以下であってかつ磁気センサ側半径ｒ_１をワイヤロープ側半径ｒ_０に対して大きくしたことにより所要の探傷感度を得られた。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、磁気センサ１１と被測定ワイヤロープ１との間には、実用上、非磁性体から成る摺動材２０が設けられる。前記の摺動材２０を、上記の寸法に配置された磁気センサ１１と被測定ワイヤロープ１との間に配置することが探傷感度の上から望ましい。

当該寸法を外れた範囲、即ち、磁気センサー１１のＵ字状の底部半径ｒ_１と、ワイヤロープ１の半径ｒ_０との差が１．５mmを超える場合、感度が低下するとともに被測定ワイヤロープ１が図３（ｃ）に示すｘ−ｙ平面方向に関して移動するためノイズが発生し、探傷性能の低下が目立つ。また隣接した磁気センサ１１の側壁間隔δ_０は、磁気遮蔽板１９を含めて２mm以上確保され、かつ単体プローブ９は長手方向に関して段違いに配置されている。また単体プローブ９の磁極１０ａ，１０ｂは図１に示すごとく配置されている。このため隣接するワイヤロープ１間における漏洩磁束に起因するノイズを劣化部探査に支障のないレベルまで低減できる。

以上、本発明のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置は、小型でかつ信頼性の高い探傷が可能な単体プローブ９を有し、５本のワイヤロープ１に対応するものであるが、上に述べた特徴並びに効果は本数によらない。

次に本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置に関する探傷信号の流れを図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。図４（ａ）に本発明の探傷装置の信号表示までを含めた信号処理の特徴の１つを示す。図４（ａ）において符号２１は、本発明による複数の単体プローブ９から構成されるブローブ部分である。

各々の単体プローブ９の磁気センサ１１で生じる信号は、磁気センサ１１の端子Ｔ１乃至Ｔ５を経て、信号処理部分２２に送られる。信号処理部分２２において各信号は増幅され（増幅器は図示せず）、必要に応じてフィルタリング等の処理を施された後、Ａ／Ｄ変換器２３によりデジタル数値化される。このとき、信号のデジタル数値化により容易に記憶装置（メモリ）２４に蓄えることができる。また、信号処理部分２２以降の伝送や記録における劣化を低減できるとともに、信号表示の手段としてパーソナルコンピュータ等普及の進んだ装置を用いることができる。

なお、図４（ａ）において、単体プローブ９からの各々の信号は、すべて１台の表示部分２５，例えばパーソナルコンピュータに送られ、画面上に同時に表示される。エレベータに用いられている全てのワイヤロープ１は、単体プローブ９の各々に嵌合しているため、１度の走査で全てのロープの探傷を行なうことができ、さらに１画面上に全ての信号が表示されるため探傷作業時間が大幅に短縮される。

また小径のワイヤロープ１を用いたエレベータでは、ロープの本数が増えるため、単体プローブ９から出力される各々の信号の和を記録・表示することにより、回路の簡素化によるコストダウンが図れる。

信号の和をとることが可能な理由は、次のとおりである。すなわち、エレベータ構造におけるワイヤロープ１の劣化の特徴として、ワイヤロープ１全長に対して、乗りかごが特定階に停止しているときに巻上機に巻きかかる部位の損傷が激しくなる傾向があるからである。また信号の和を表示することにより、観察する信号が絞られて劣化した部位の把握が容易となる。ただし、このような構成とする場合には、各々の信号に含まれるノイズが足しあわされて、劣化を示す信号が不明瞭になることも考えられるが、図４（ｂ）に示す如く、信号の和を生成する前にフィルタリング、または強度上支障のないレベルの信号を削除する処理を行うことにより、このような信号の不明瞭さを防ぐことができる。

以上、信号の流れについて図４（ａ）（ｂ）を用いて説明した。図４（ａ）（ｂ）においては、信号の記憶装置２４を信号の表示部分２５と一体であるように示したが、記憶装置２４を信号処理部分２２と一体として、Ａ／Ｄ変換器２３の直後に設けてもよい。

また図４（ａ）（ｂ）において、信号の流れを装置間の矢印で示したが、構造的には配線で結ぶ必要はなく、例えばＡ／Ｄ変換器２３の直後に設ける記憶装置２４として、取り外し可能な不揮発性メモリを用いてもよい。この場合、信号採取後に当該の記憶装置２４を信号処理部分２２から取り外して、表示部分２５に接続することができ、さらに表示部分が構造的に別体となるため、探傷作業に必要な部分の小型化が図れる。

次に図５および図６を用いて本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置の設置方法を述べる。図５および図６は、小径ワイヤロープを用いた機械室なしエレベータの一例を示している。

ここで、図５において、符号２６は乗りかご、符号２７はつり合いおもり、符号２８は昇降路内、例えば昇降路頂部に固定された巻上機、符号２９は複数の被測定ロープ、符号３０は本探傷装置の少なくともプローブ部分を示す。

複数の単体プローブ９を含むプローブ部分３０は、固定具３０ａにより同図中の矢印の方向にＵ字状磁気センサ１１の底部が被測定ワイヤロープ１に圧接するように配置固定される。すなわち、巻上機２８の駆動綱車の溝底面に接触する被測定ワイヤロープ１の側面がＵ字状磁気センサ１１の底部に接触するようにプローブ部分３０は巻上機２８の近傍に固定具３０ａにより固定される。

取付けの方向および設置位置を前記のように定めた理由は、次のとおりである。一般にワイヤロープ１の損傷のうち駆動綱車によるものが最も激しく、巻上機２８に巻きかかるワイヤロープ１の劣化が進んだ部位を確実に探傷するからである。

図５および図６において、被測定ワイヤロープ１の走査、即ち、信号の採取は、エレベータを点検運転等で起動させた後に行う。本発明のよるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置を図示のように昇降路内に保持可能とすることにより、探傷探査作業を昇降路外で行うこともでき、機械室なしエレベータにおいて特に安全性の向上に貢献する。

図６に示すように、プローブ部分３０を乗りかご２６に固定具３０ａにより取り付けてもよい。プローブ部分３０を乗りかご２６に取り付けることで、乗りかご２６から電源供給を受けることができ、また取付け作業も任意のかご位置でできるため装置設置にかかる手間が少なくなる。

本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置を示す概略斜視図。エレベータ用ワイヤロープ探傷装置の単体プローブの側面図。磁気センサを示す図。本発明によるエレベータ用ワイヤロープ探傷装置の信号の流れを示す説明図。本発明の磁気探傷装置を昇降路内に保持する方法を示す概略図。本発明の磁気探傷装置を昇降路内に保持する方法を示す概略図。エレベータに用いられている従来の磁気探傷装置を示す図。劣化したロープにおける漏洩磁束の概念図。

符号の説明

１被測定ロープ
９単体プローブ
１０ａ，１０ｂ磁極
１１磁気センサ
１４磁石部分
１５ａ，１５ｂ永久磁石
１６ヨーク
１７コイル
１８ベース
１９磁気遮蔽板
２０摺動材
２１プローブ部分
２２信号処理部分
２３Ａ／Ｄ変換器
２４記憶装置
２５表示装置
２６乗りかご
２７つり合いおもり
２８巻上機
３０プローブ部分

Claims

公称径４mm〜８mmのエレベータ用ワイヤロープの損傷部分を検出するためのエレベータ用ワイヤロープ探傷装置において、
ワイヤロープ近傍に配置された複数の異常検出部を備え、
各異常検出部は極性の異なる第１の磁極および第２の磁極と、第１の磁極と第２の磁極との間に配置されたＵ字状の磁気センサとを有し、
各Ｕ字状磁気センサの底部半径が２mm以上５mm以下となっており、磁気センサの底部半径とワイヤロープの公称径との差が１．５mm以下であり、
隣接する異常検出部におけるＵ字状の磁気センサの側壁の間隔が２mm以上であることを特徴とするエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
隣接する異常検出部はワイヤロープの長手方向に関してずれて配置されていることを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号に対して、被測定ワイヤロープの劣化を示す信号以外のノイズを除去するフィルタリングを行うフィルタを更に備え、フィルタリング後の全ての信号が足し合わされることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号に対して、しきい値以下の信号を除去する手段を更に備え、しきい値以下の信号を除去した後の全ての信号が足し合わされることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
各異常検出部を昇降路または機械室の所定箇所に保持して取り付ける固定具を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
異常検出部を保持する固定具は、巻上機の近傍に設置されることを特徴とする請求項５記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
固定具は巻上機の駆動綱車の溝面に接触する側のワイヤロープ側面と、異常検出部の磁気センサの底部とが互いに相対する向きとなる位置に異常検出部を保持することを特徴とする請求項６記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
異常検出部を乗りかごに保持して取り付ける固定具を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
複数の異常検出部の磁気センサからアナログ信号が出力され、このアナログ信号をデジタル信号に変換した後、記憶する手段を具備したことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
複数の異常検出部の磁気センサから出力される各信号を足し合わせた信号を表示する装置を更に備えたことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。
Ｕ字状の磁気センサは、ワイヤロープの少なくとも半周以上を覆うことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープ探傷装置。