JP2005512922A - 局所歪みの検出可能な磁性体エレメントを備えた合成繊維からなるロープ - Google Patents

Abstract

ポリマーコードにより補強されたベルトのようなエレベータ荷重支持アセンブリが、１つもしくは複数の非強磁性体の材料を含むコードの各々と関連した、少なくとも１つの強磁性体材料のエレメントを含む。この磁性体エレメントは、非磁性体繊維上の歪みに応じて該磁性体エレメントの物理特性が変化するように、上記コードに組み合わされる。１つの実施例においては、磁性体エレメントは、例えば、曲げ疲労によって歪みを生じた領域で破断する鋼線ワイヤーである。荷重支持アセンブリの長さに沿って磁性体エレメントの変化の数（破断数）を検出することにより、上記ベルトの状態を知ることができる。

Description

本発明は、一般に、エレベータシステムの荷重支持アセンブリに関する。より具体的には、本発明は、エレベータ荷重支持アセンブリの局所歪みを容易に検知する構成に関する。

本出願は、同時に係属する、２００１年１０月２日に出願された第０９／９７０，４５１号の一部継続出願である。

エレベータシステムは、細長い荷重支持部材を用いて互いに接続された、かごと釣合いおもりとを通常含む。通常の荷重支持部材は、鋼線ロープを含み、また最近では、合成繊維ロープや、多エレメントロープ、例えば鋼線もしくは合成繊維のコードで補強されたポリマー被覆付ベルトも含む。合成繊維ロープや合成繊維コードで補強されたポリマー被覆付ベルトは、鋼線ロープや鋼線ベルトに比べて重量対強度の比率が高いため、エレベータの用途に特に有望である。

エレベータシステム荷重支持部材の検査は、幾つかの方法により行われる。一般的な鋼線ロープでは、人手によるロープの目視検査により、作業者は、鋼線ロープの特定のストランドのほつれ、破断、その他摩耗を検出する。しかしながら、この検査方法は、検査対象がロープの外側部分に限られるため、該ロープの内側ストランドの状況を知ることはできない。加えて、目視検査は、若干難しくかつ時間の掛かるものであり、荷重支持構成の
全長について完全な検査を常に行うことは難しい。

より新規なロープに対して目視検査技術を使用するに当たっても、同様の制限がある。例えば、ポリマーコードで補強されたポリマー被覆付ベルトでは、ポリマー材料のストランドからなるコード上にコーティングが通常施されるため、目視検査が不可能となる。上記荷重支持構成の検査を容易にするために、幾つかの進んだ技術が提案された。１つの例が米国特許第５，８３４，９４２号に示され、これには、少なくとも１つのカーボンファイバーが荷重支持部材に含まれる。電流が上記ファイバーを通過する。上記ファイバーにかかる電圧を測定することによって、荷重支持部材の状態を検出する。この提案は、しかしながら、荷重支持部材の長さに沿った最大歪みの位置に関する情報を得ることができない点で不十分である。さらに、上記カーボンファイバー内の導電性の減少が、荷重支持部材の歪みや損傷に直接相関があると保証できるとはいえない。また、上記構成のもう１つの欠点として、荷重支持部材の経時的な劣化に関する定性的な情報が無いことも挙げられる。

エレベータアセンブリの荷重支持部材の状態を検出する機構や方法の改良が要求されている。本発明は、上記問題に対し独特な解決策を与える。

一般に、本発明はエレベータシステム用の荷重支持アセンブリに関する。本発明の構成は、少なくとも１つのコード内に配置された複数の非磁性体繊維を含む。少なくとも１つの磁性体エレメントが、コードに関連している。この磁性体エレメントは、その物理特性が非磁性体繊維上の歪みに応じて変化するように、配置される。このような、磁性体エレメント上の変化は、検知可能である。従って、この磁性体エレメントにより、上記アセンブリの状態が示される。

１つの実施例において、磁性体エレメントが、非磁性体繊維上の過度な歪みに応じて破断する。この磁性体エレメントの破断箇所は、歪みを生じた上記非磁性体繊維の位置に対応する。この磁性体エレメントは、上記荷重支持アセンブリの局所曲げ疲労に応じて破断するように選択されることが望ましい。

本発明による荷重支持アセンブリの状態を検出する方法は、複数の非磁性体繊維を含んだコードと所定の関連を有するように磁性体エレメントを構成することを含む。望ましくは、上記磁性体エレメントは、上記磁性体エレメントの物理特性が上記非磁性体繊維上の局所的な歪みに応じて変化するように、上記コードと所定の関係を有するように配置される。上記アセンブリの長さに沿って上記磁性体エレメントの物理状態における変化の数を検出することにより、上記アセンブリの状態が検出される。

もう１つの実施例においては、上記の方法は、磁性体エレメントの破断数を検出することを含む。破断を特定し、所定の選択基準の破断数と比較することにより、上記アセンブリの状態を検出し、上記アセンブリの状態について、保守・交換が必要か否かを決定することができる。

当業者であれば、以下の詳細な説明における最良の形態を参照することにより、本発明の様々な特徴や利点を容易に把握することができよう。

図１は、かご２２と釣合いおもり２４とを含んだエレベータシステム２０の実施例を示す概略図である。荷重支持アセンブリ２６は、かご２２と釣合いおもり２４とを接続し、これにより、かご２２は、例えば一般的な方法で、建物内の乗場間の昇降が可能となる。

上記荷重支持アセンブリ２６は、様々な形態をなし得る。１つの実施例は、ポリマー強化ストランドを含んだ平ベルトである。その他の実施例は、合成繊維ロープや多エレメントからなるロープを含む。本発明は、厳密な意味での「ベルト」に限定されるわけではない。平ベルトは、本発明により設計された荷重支持アセンブリの１つの実施例として用いられる。従って、本明細書において「ベルト」についての言及をしているが、どんな意味においても制限を加えているわけでない。

図２に示す実施例の荷重支持アセンブリ２６は、少なくとも１つのコード３２を構成するように公知な方法で撚り合わされた複数のストランド３０を含む。望ましくは、複数のコードが、互いに平行にかつベルト長手方向の軸と平行に並ぶ。説明のために、図２には、１つのコードが示される。非強磁性体のポリマー材料が、望ましくは、ストランド３０を構成するために用いられる。図示のストランドは、ジャケット３４によって被覆されており、このジャケットにより、摩耗から上記ストランドが保護され、必要に応じてエレベータシステム部品を駆動する摩擦特性が付与される。本発明は、被覆付ベルトの構成に制限されない。

少なくとも１つの磁性体エレメント３８が、望ましくは、上記コード３２と関連している。図２の実施例においては、上記磁性体エレメント３８が、上記コード３２の１つの上記ストランド３０内に一体的に配置される。本発明の範囲に属する、非磁性体繊維からなるコードに磁性体エレメント３８を一体化する様々な方法がある。

図３には、複数の非磁性体繊維３６とともに磁性体エレメント３８が示され、これらは、一般的な方法で撚り合わされ、１つのコードをなす。公知ならせん巻の構成により、上記のストランドやコードの所望の構造特性が得られる。

望ましくは、上記磁性体エレメント３８は、上記荷重支持アセンブリの性能を変化させず、また、上記非磁性体繊維により付与される完全性を抑制することのない、物理特性を有するように選択される。１つの実施例においては、上記非磁性体繊維の外形寸法とほぼ同じ外形寸法を有した鋼線ワイヤーが、上記磁性体エレメント３８として用いられる。具体的な構成の必要に応じて、上記ワイヤーを被覆してもよい。

上記磁性体エレメント３８は、上記アセンブリの非磁性体繊維にかかる歪みが、上記磁性体エレメントの物理特性に相応の変化を引き起こすように、コード３２に関連している。１つの実施例において、上記磁性体エレメントは、上記非磁性体繊維が受ける曲げ疲労に応じて破断する。もう１つの実施例においては、上記非磁性体繊維に歪みが生じている位置で、上記磁性体エレメントの断面寸法が減少する。磁性体エレメントが上記アセンブリの繊維の変形に応じた位置で変化するため、上記磁性体エレメント３８は、上記アセンブリ２６の状態を検出する公知の監視装置を使用する能力を付与する。

１つの実施例においては、磁束漏洩技術が、上記アセンブリ２６の長さに沿って、上記磁性体エレメント３８の破断数もしくはその他の変化の検出に用いられる。この技術を用いた実施例の構成が、図４に概略示される。

監視装置４０が、永久磁石４２と１対のホール効果センサ４６とを含む。永久磁石４２は、図４の磁束線５０で概略示されるような、磁界を発生させる。上記アセンブリ２６が上記監視装置４０に対して移動しているときに、上記磁性体エレメント３８の物理的な変化により、磁束線５２で概略示されるような磁束の遮断が生じる。上記磁性体エレメント３８内の破断箇所を、符号５４で概略示す。（上記ベルトが上記監視装置４０に対して移動しているときに）上記破断箇所５４が上記ホール効果センサ４６を通過すると、破断５４の存在を示す出力が発生する。制御装置４８が、望ましくは、上記センサ４６と交信し、検知した破断の数と上記アセンブリ２６の破断箇所についての情報とを表すデータを記録するようにプログラムされる。

上記磁性体エレメント３８の破断やその他の物理特性の変化を探知する磁束漏洩技術に関するより具体的な詳細は、本出願と同一の出願人の２０００年１０月５日に発行されたＰＣＴ出願 ＷＯ ００／５８７０６号に記載されている。上記出願の教示は、本明細書の参照として引用される。

種々の市販材料の幾つかが、上記荷重支持部材アセンブリの構造用荷重支持コードを構成するために用いられる上記非強磁性体の材料となり得る。上記荷重支持部材の構造材料には、例えば商標名Ｚｙｌｏｎとして販売されているＰＢＯ、例えば商標名Ｖｅｃｔｒａｎとして販売されているポリエステル−ポリアリレートである液晶ポリマー、例えば商標名Ｋｅｖｌａｒ、Ｔｅｃｈｎｏｒａ、Ｔｗａｒｏｎとして販売されているｐ型アラミド、例えば商標名Ｓｐｅｃｔｒａとして販売されている超高分子量ポリエチレン、ナイロンがある。当業者であれば、本明細書の記載と上記のような市販材料の公知物性とを参照することにより、具体的な構成の必要に応じて、適切な材料を選択することができよう。

図５にもう１つの実施例を示す。この実施例においては、複数のコード３２が、荷重支持アセンブリ２６の長さに沿って並べられる。上記コード３２の各々は、例えば公知のらせん構造のような所望の方法で撚り合わされた、複数の非磁性体繊維３６を含む。上記コード３２は、エラストマー系のジャケット３４により被覆される。１つの実施例においては、上記ジャケット３４はポリウレタンを含む。上記のコーティングやジャケットは、公知である。

上記荷重支持部材アセンブリ内に第２材料のエレメントを組み込むには、種々の方法がある。図５の実施例は、単一のジャケット３４内に支持されかつ上記アセンブリ２６の幅に亘って互いに所望の間隔を有した、複数のコード３２を含む。磁性体エレメント３８は、望ましくは、上記各コード３２に関連する。上記磁性体エレメント３８は、上記ジャケット３４内で、各コードに対して選択された位置に支持される。この実施例において、上記磁性体エレメント３８は、上記コードの直ぐ隣に支持され、各コード３２の軸に平行して延びる。この実施例においては、上記磁性体エレメント３８は、コード３２の一部として一体化されてはいない。

図５の実施例は、複数のホール効果センサ４６を備えた監視装置４０の選択された部分の概略を示し、上記ホール効果センサ４６は、上記アセンブリ２６が上記監視装置４０
に対して移動すると上記磁性体エレメント３８の物理的な変化を検知するように、設けられる。簡単のため、図５には、永久磁石を図示しない。

図６は、荷重支持アセンブリ２６のコード３２内に磁性体エレメント３８を組み込んだ実施例を示す。この実施例においては、上記磁性体エレメント３８は、各コードの中心に位置する。

上記非磁性体繊維３６に、曲げ疲労等の要因で歪みが生ずると、上記アセンブリが歪んでいる領域で、上記磁性体エレメント３８の物理特性が変化する。変化する物理的な特性の一例として、上記磁性体エレメント３８の連続性が挙げられる。すなわち、幾つかの実施例における磁性体エレメント３８は、曲げ疲労つまり非磁性体繊維３６の歪み、に応じて破断する。もう１つの実施例においては、磁性体エレメント３８が、歪みが生じている領域で引き伸ばされる（完全には破断していない）に従って、磁性体エレメント３８の物理的な断面寸法が変化する。

上記アセンブリ２６が歪んでいる箇所を検出するために、その他の物理的な特性が監視される。上記磁性体エレメント３８の破断（もしくは断面が減少した部分）により、例えば、公知の磁束漏洩技術を用いて監視し得る、検知可能な変化が生ずる。具体的な構成に対して選択された監視技術に依って、磁性体エレメント３８のその他の物理特性の変化も用いられ得る。本明細書に記載の利点を把握した当業者であれば、具体的な構成に応じて、適切な選択ができるだろう。

望ましくは、本発明の方法は、上記磁性体エレメントの物理的な変化（すなわち、破断や断面積の減少）を検知した数値と、上記アセンブリ２６の状態と、の相関係数を予測することを含む。例えば、公知の試験装置と試験技術とを用い、上記アセンブリ２６に所望量の歪みを印加することにより、既知の曲げ疲労の大きさを予測することができる。特定の態様における磁性体エレメント３８の破断数やその他の物理的な変化の数は、上記試験の様々な段階で監視される。この変化の数を、試験中の様々な段階における既知のベルト状態と相関させることにより、比較データが収集・使用され、現場のベルトの測定や運転が、実際のベルトの状態を判定する上で有用となるように、相関係数が得られる。

例えば、公知な曲げ疲労試験によりベルト破断強度が低下したベルト部分を用いることにより、連続運転に向かない荷重支持アセンブリのサンプルを得ることができる。上記部分の磁性体エレメントにおける確認された物理特性（すなわち、断面寸法や連続性）の変化に対応する数値が、上記ベルトの状態を表す。上記の測定は、エレベータ運転中のベルトにおける実際の測定と比較され、上記ベルトの状態は見分けられる。

上記相関データにより、性能指数つまりベルト状態指数を計算するための情報が得られる。一旦、所定のベルト構造における指数のしきい値が決定すれば、この情報により、エレベータ作業者は、現場で、現在のベルトの状態を検出し、交換が必要か否かの決定をすることができる。

１つの実施例においては、ベルト状態指数は、上記エレメント３８の破断密度（すなわち、所定のベルト長さあたりの破断数）に基づく。

望ましくは、本発明を利用した装置が、作業者やメカニックに上記ベルトアセンブリの状態を示す出力を与えるようにプログラムされ、これにより、ベルト状態について現場での検出を可能とし、保守もしくは交換についての決定を容易にする。

上記磁気検知技術は、鋼線コードのベルトの検査に既に使用されているので、本発明を現在の検査装置に適用できるという長所が得られる。

上述の記載は、本質的に、例示的なものであって限定的なものではない。当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく、開示された実施例から変更や改良を容易に想到するであろう。本発明に付与される法的保護の範囲は、添付の請求項に基づいて定められる。

エレベータシステムを示す概略図。 本発明の態様に基づいて設計された荷重支持アセンブリの実施例を示す概略図。 図２の荷重支持アセンブリの選択された部分を示す概略図。 本発明の態様に有用な監視装置・技術を示す概略図。 本発明の態様に基づいて設計されたもう一つの実施例の荷重支持アセンブリの部分断面を示す概略図。 本発明の態様に基づいて設計されたもう一つの構成を示す概略図。

Claims (18)

1. エレベータシステム用の荷重支持アセンブリであって、
   少なくとも１つのコード内に配置された複数の非磁性体繊維と、
   上記コードに関連する少なくとも１つの磁性体エレメントと、
   を備え、かつ、
   上記磁性体エレメントの物理特性が、上記非磁性体繊維の歪みに応じて変化し、これにより、上記アセンブリの状態を示すことを特徴とする、エレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
2. 上記磁性体エレメントがワイヤーを含むことを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
3. 上記ワイヤー上にポリマーコーティングを備えた請求項２に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
4. 上記ワイヤーが、上記コード内に組み込まれることを特徴とする請求項２に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
5. 上記非磁性体繊維が概ねらせん状に撚り合わされ、かつ、上記ワイヤーがこの非磁性体繊維に撚り合わされることを特徴とする請求項４に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
6. 上記コードを取り囲むジャケットを備え、かつ、
   上記磁性体エレメントが、上記コードに対し選択された姿勢で上記ジャケット内に保持されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
7. 非磁性体繊維からなる複数のコードと、
   各々が上記各コードに１つずつ関連した、対応する複数の磁性体エレメントと、
   を備えた請求項１に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
8. 各磁性体エレメントが、鋼線ワイヤーを含むことを特徴とする請求項７に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
9. 上記磁性体エレメントが、上記歪みに応じて破断することを特徴とする請求項１に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリ。
10. エレベータシステム用の荷重支持アセンブリの組立方法であって、
    少なくとも１つのコード内に複数の非磁性体繊維を配置する段階と、
    磁性体エレメントの物理特性が、上記非磁性体繊維の歪みに応じて変化し、これにより、上記アセンブリの状態を示すように、上記コードに対して磁性体エレメントを配置する段階と、
    を備えた、組立方法。
11. 非磁性体繊維からなる複数のコードを構成する段階と、
    各磁性体エレメントが各コードの状態をそれぞれ示すように、上記各コードに対して磁性体エレメントを配置する段階と、
    を備えた、請求項１０に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリの組立方法。
12. 上記磁性体エレメントがワイヤーを含むことを特徴とする請求項１１に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリの組立方法。
13. 上記コード内に上記磁性体エレメントを組み込む段階を備えた請求項１０に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリの組立方法。
14. ジャケット内に上記コードを配置する段階と、
    上記コードに対し選択された関係で上記ジャケット内に上記磁性体エレメントを保持する段階と、を備えた請求項１０に記載のエレベータシステム用の荷重支持アセンブリの組立方法。
15. 少なくとも１つのコード内に配置された複数の非磁性体繊維を備えた荷重支持アセンブリの状態を判定する方法であって、
    上記非磁性体繊維の歪みに応じて磁性体エレメントの物理特性が変化するように、上記コードに対し選択された関係を持つように、磁性体エレメントを配置する段階と、
    上記アセンブリの長さに沿った、上記磁性体エレメントの物理的な状態の変化の数を検出する段階と、
    上記検出した変化の数を用いて上記アセンブリの状態を判定する段階と、
    を備えた方法。
16. 上記磁性体エレメントの破断数を検出する段階を備えた請求項１５に記載の方法。
17. ベルト状態指数を予測する段階と、
    上記検知した破断数と上記ベルト状態指数との間の相関を決定する段階と、
    を備えた請求項１５に記載の方法。
18. 上記ベルト状態指数は、既知の歪み状態の下で、上記アセンブリ長さの選択された部分内の上記磁性体エレメントの破断数に基づくことを特徴とする請求項１７に記載の方法。

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