JP3824698B2 - 合成繊維ケーブルの廃棄時期を識別する装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エレベータ用の合成繊維ケーブルの廃棄時期を識別する装置に関するものである。
【０００２】
今日まで、エレベータ構造物には鋼製ケーブルが使用されており、このケーブルは、ケージ、または荷重支持手段と平衡錘に接続されている。この作動鋼製ケーブルの寿命は永久的なものではない。応力の変動や摩耗の進行により、ワイヤが屈曲域で徐々に破損する。破壊は、エレベータケーブルに様々な荷重、低圧応力、および高サイクルレート時の高圧が複合的に作用して発生する。エレベータ構造物では、ケーブルの破壊を制御できるとされている。つまり、ケーブルの見かけの破壊状況から、ワイヤを安全に使用できる残りの期間を判断できることになる。ワイヤの破損の数、とくに見かけのワイヤ破損の数から、あくまで条件付ではあるが、ケーブルの残存破損抵抗を推定することができる。ワイヤの内部破損を見過ごす場合もある。したがって、ワイヤを廃棄すべき時期の目安となる破損数を、ケーブル部分全体のワイヤ破損の数で定義する。この定義に対応して、検査員はワイヤ破損の数を数える。ワイヤケーブルの廃棄時期を、ワイヤの破損数によりタイミングよく識別すれば、通常の場合、ケーブルに生じる張力を上回る十分な残存破損抵抗が維持できる。
【０００３】
その限りにおいて、合成繊維ケーブルは鋼製ケーブルに匹敵できない。合成繊維ケーブルの製造方法の都合上、前述の廃棄時期決定方法は合成繊維ケーブルの摩耗状態の判定には利用できない。この新規の支持機構の外部被覆が災いして、繊維やストランドの破損を目視により発見することができない。
【０００４】
導電性インジケータ繊維をストランドに撚りこみ、ケーブルの状態をモニタする合成繊維ケーブルがＧＢ−ＰＳ２１５２０８８号に開示されている。合成繊維で取り囲んだカーボンインジケータ繊維およびストランドは、同様の機械的特性を備えているため、同時に破断する。繊維の破断はインジケータ繊維に電圧を印加すれば検出できる。このようにして、合成繊維ケーブルの個々のストランドをそれぞれ検査することができ、破損したストランドが一定数以上になった場合にケーブルを交換することができる。
【０００５】
上に引用した発明の場合、インジケータ繊維は、支持ストランドと同時に破損するように寸法を定めてある。インジケータ繊維の破損が、単にストランドの繊維１本の破断ではなく、支持ストランド全体の破断を意味するため、極端な場合には、十分な残存破壊抵抗を維持することが困難になる。ケーブルが見かけ上無傷の時点からケーブルの交換必要時期までの時間間隔は、前記の方法によれば非常に短い。したがって、摩耗の進行は把握できない。前記明細書の機器では、エレベータ構造物の安全要件を満たすことができない。さらに、曲げサイクルを多数回繰り返したあとの合成繊維ケーブルの直径の減少や外装の摩耗を知ることも不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、エレベータ用合成繊維ケーブルの交換時期を認識する方法を提供することを目的とする。本発明の認識方法は前述の問題点とは無縁であり、交換必要時期以前ではなく、適切な時期に確実なケーブル交換を行うことができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述の問題点は、請求項１の記載に従って解決される。
【０００８】
本発明の利点は、導電性繊維および支持繊維の様々な特性により、合成繊維ケーブルの残存破壊抵抗を正確に判定できることである。請求項１に記載した合成繊維ケーブルの交換時期の識別方法の有利な開発および改善は、従属請求項に記載した手段により可能になる。ケーブルの状態を判断しそこなうことがないようにするには、合成繊維ケーブルの各ストランド層が複数のインジケータ繊維を含むことが好ましい。撚りあわせてストランドにしたカーボンインジケータ繊維の各層を色分けして、電源への接続を簡単にすることができる。少なくとも各ストランド層のインジケータ繊維により廃棄時期を推定することができる。ケーブルの自動検査は、インジケータ繊維に接続されている検査制御装置により、一定間隔で行う。限界値を超えると、エレベータは自動的に停止位置まで移動し、電源が切れる。ケーブルの摩耗度が単純な方法で光学的に検査できるように、ケーブルには、色の異なる２層の外装が設けてある。
【０００９】
本発明の実施例を図示し、以下、詳しく説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、エレベータ装置の略図である。エレベータシャフト１の内部を導かれるケージ２は、駆動プーリ４の付いた駆動モータ３により、合成繊維ケーブル５を介して駆動される。補償部としての平衡錘６が、ケーブル５の別端に吊り下げられている。ケーブル５は、ケージ２および平衡錘６にケーブル端接続具７で結合されている。ケーブル５と駆動プーリ４との間の摩擦係数は、平衡錘６がバッファ８に着座すると、ケージ２がそれ以上移動しないような値にしてある。
【００１１】
図２および図３は、インジケータ繊維を含む合成繊維ケーブル５を示す図である。図示した合成繊維ケーブル５は３層になっている。保護外装１２が、ストランド最外層１３を取り囲んでいる。低摩擦支持外装１５をストランド中間層１４とストランド最外層１３との間に設けてある。これに続いてストランド内層１６およびケーブルコア１７がくる。ストランド１８は、アラミド繊維を撚り合わせたものである。アラミド繊維を保護するために、ストランド１８はそれぞれ含浸材料、例えばポリウレタン溶液などで処理してある。ケーブル廃棄時期の識別原理は、特性の異なる２種類の繊維を組み合わせて１本のストランド１８にすることを基本にしている。一方の繊維であるアラミド繊維は、曲げに対する疲労強度と比膨張率が高い。もう一方の繊維であるカーボン繊維１９は、アラミド繊維よりも脆く、繰り返し曲げに対する耐性および破断伸びがアラミド繊維よりも小さい。カーボンインジケータ繊維１９のこれらの値は、用途次第でアラミド繊維の３０〜７５％になることもある。破断伸びが異なるカーボンインジケータ繊維１９を、ケーブル５内に生じる様々なケーブル応力にしたがって、ケーブル５の中に配置してある。ケーブル製造の都合上、ストランドの長さは、運転時により内側のストランドの伸びが最も小さくなるように、ケーブル５のコア１７に向かって短くしてある。ケーブルコア１７に向かって破断伸びが小さくなるような導電性繊維を、伸びに対応させてインジケータ１９に使用している。破断したカーボンインジケータ繊維１９の数は、電源を使って確認することができる。
【００１２】
図４は、カーボンインジケータ繊維１９を含む合成繊維ケーブル５のストランド１８を示すものである。ストランド製造時に、アラミド繊維２０およびカーボン繊維１９は平行に配置し、撚り合わせてある。この場合、カーボン繊維１９は、ストランド１８のちょうど中心に位置するか、または母線上で螺旋状に延びている。カーボン繊維１９は、圧力および摩擦に対して十分に保護されるように含浸材料の中で配設する。含浸材料の中で配設しないと、カーボンインジケータ繊維１９が早期に破断し、ケーブル５の廃棄時期の判断を誤るものと思われる。運転時、カーボンインジケータ繊維１９は、延びが大きすぎるか、曲げサイクルの繰り返し数が多すぎるか、どちらかの理由により、動的特性にきわめて優れたストランド１８のアラミド繊維２０よりも早期に破断する。
【００１３】
図５は、ケーブル５の一端でカーボンインジケータ繊維１９を結合する様子を示す図である。カーボンインジケータ繊維１９の導電性が高いことが、ケーブルの廃棄時期の判断にとってきわめて重要である。インジケータ繊維１９は、ストランド層１３、１４、および１６のそれぞれにおける少なくとも２つのストランド１８、またはストランド最外層１３およびストランド最内層１６の少なくとも２つのストランド中に配置する。ストランド層１３、１４、１６の各層に唯一のインジケータ繊維１９だけで十分な場合も少数ながらある。エレベータを１：１の比で懸垂する場合、ストランド層１３、１４、１６各層のインジケータ繊維１９は、必ず接続要素２２により、平衡錘６にまとめて結合するか、または組にして結合する。エレベータを２：１の比で懸垂する場合は、この作業は機械室で行うことができる。インジケータ繊維１９は、ケーブル端締結具から引き出したケーブル端の結束から分離して、必ず２本ずつ組にして結合する。ケージ２の場合、やはりケーブル端は、ケーブル端接続部７から引き出し、インジケータ繊維１９をケーブルの結束から分離する。この場合、一緒になっているカーボンインジケータ繊維１９を導通測定によって見つけだし、区別のついている電気配線に接続する。この配線はケージ２の検査制御装置に通じている。検査制御装置への接続を簡単に行うには、ストランド層１３、１４、１６を色分けする。合成繊維ケーブル５を絶えずチェックするのに必要な電子機器はすべて検査制御装置内に配置される。
【００１４】
図６は、検査制御装置の回路図である。一定の電流Ｉｋが、平衡錘６まで延びているインジケータ繊維１９に、電源２５により供給される。カーボンインジケータ繊維１９は、抵抗Ｒになっている。ローパスフィルタＴＰは、流入してくるパルスを濾波して、しきい値スイッチＳＷに導く。しきい値スイッチＳＷは、測定した電圧を比較する。特定の限界値を超えると、すなわち、インジケータ繊維１９が破断すると、抵抗が非常に大きくなり、許容電圧を超える。限界値を超えたことは、不揮発性記憶装置Ｍに記憶される。この記憶装置Ｍは、リセットキーＴで立ち上げることができるが、そうでない場合、記憶装置は、ケージ２上に配設した論理システムＬに情報を伝達する。この論理システムＬに対して、エレベータの制御装置が自動的に照会を行う。インジケータの各組み合わせは、前記の構成にしたがって配線され、常時検査を受ける。エレベータの制御装置は、常に論理システムを検査し、論理システムが知らせる破断繊維の数が多くなりすぎると、エレベータの電源を切る。
【００１５】
ケーブル５の残存支持力を一定程度確保するには、破断した繊維がインジケータ繊維１９に対して占める割合がごく小さくなければならない。カーボンインジケータ繊維１９の寸法にもよるが、この割合は、カーボンインジケータ繊維１９全体に対して２０〜８０％の範囲になる。ついで、エレベータはあらかじめ定めた停止位置まで移動し、電源断となる。そして故障報告が行われ、ディスプレーに表示される。摩耗の状態は、モデムを通して任意の場所から照会することができる。
【００１６】
廃棄時期の判定により、ケーブル５のストランド中間層またはストランド最内層１４および１６に配設されているストランド１８の試験も誘導試験の必要性を目視で判断することなく、可能になる。合成繊維ケーブル５内のストランド層１３、１４、１６の様々な機械的応力状態を考慮するために、適切な破断伸びを示すカーボンインジケータ繊維１９を各ストランド層１３、１４、１６に組み込む。破断伸びが若干高いインジケータ繊維１９を最外装のインジケータ繊維１９に組み込む場合がある。この最外装のインジケータ繊維は、圧力を除き、最も高いスラスト加重に耐えなければならない。このようにして、ケーブル摩耗検査の最適な管理を行うことができる。
【００１７】
図７は色分けした外装を備えた合成繊維ケーブルの断面を示す図である。合成繊維ケーブル５の目視確認を行う代わりに、ケーブル外装表面について、摩耗状態がケーブル廃棄時期に相当していないかどうか検査する。この検査を行うには、ケーブル外装１２の摩耗が必ず表面で発生する必要がある。摩耗は、エレベータ運転時に発生するスリップが原因となって起こる。このスリップは、ケーブル５と駆動プーリ４の相対運動の目安となる。スリップは、ケーブル５と駆動プーリ４の速度の差として定義され、ケーブル速度と呼ばれる。ケーブル５が駆動プーリ４に接する際、その速度が０である場合、この状態をスライディングスリップという。ケーブルが駆動プーリ４上を走行しているとき、両側に吊り下げた錘により様々なケーブル張力が発生すると、駆動力が十分に大きくても必ず伸びスリップが発生する。ケーブルの張力が変化すると、駆動プーリ４の前後でケーブル５の応力も変化する。したがって、発生する伸びが、駆動プーリ４の前後で異なる。駆動プーリ４上をケーブル５が走行している場合、ケーブル５のスリップにより伸びの状態が変化する。ケーブル力の比が小さい場合、離脱点の領域でスリップ運動が起こる。これに対して、駆動力を完全に利用している場合は、ケーブルがプーリに接する円弧部分全体でスリップが発生する。
【００１８】
駆動プーリ４の回転方向にかかわらず、ケーブル５は、より大きな張力がかかる方向に駆動プーリ４上を滑る。伸びスリップの大きさは、ケーブル外装１２の駆動力および駆動プーリ４の溝の形状により変化する。
【００１９】
ケーブル外装１２の表面は、ストランドの構造に対応した形状になり、山部と谷部から成る構造となる。合成繊維ケーブルと鋳鉄または鋼製の駆動プーリ４とを組み合わせてあるため、前記構造はそれ以上摩耗することはなく、その結果、走行表面３０が規定できる。ケーブル外装１２が山部および谷部から成る構造であるため、駆動プーリ４に付着する液体を、規定された走行面で排除することができる。最大圧力は、ケーブル５の山領域３２に接触した駆動プーリ４の溝底部３１で外装付のストランド１８に作用する。したがって、前記溝部で最大摩耗が観察される。表面摩耗は特に膨張スリップによって発生するが、ある程度まではスライドスリップによっても発生する。鋼製ケーブルについての経験からわかるように、最大の変化は加速経路部で観測される。摩耗量を確認するには、すなわち、十分な外装厚さが次回の検査まで保たれているかどうかを目視検査する手段を検査に利用するには、ケーブル外装１２を内部外装色３３と外部外装色３４の２色で押出し成形する。ケーブル内部の押し出し厚さ、すなわち、第２の着色部分３３は、十分大きな走行能力を保証する寸法になっている。外装１２は、ストランド１８を保護し、必要な牽引力を発生する。目視検査時に、押出し成形された外装１２の第２の着色部分３３が認められれば、ケーブル５をまもなく交換する必要があることがわかる。
【００２０】
合成繊維ケーブルの状態を適切に判断するには、インジケータ繊維１９による自動検査と２色外装による目視検査とを組み合わせて適用すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】エレベータ装置の略図である。
【図２】インジケータ繊維を含む合成繊維ケーブルを示す図である。
【図３】インジケータ繊維を含む合成繊維ケーブルを示す図である。
【図４】カーボンインジケータ繊維を含む合成繊維ケーブルのストランドを示す図である。
【図５】ケーブルの一端におけるインジケータ繊維の接続を示す図である。
【図６】検査制御装置の回路図である。
【図７】複数の色を着色した外装が付いた合成繊維ケーブルの断面図である。
【符号の説明】
５ 合成繊維ケーブル
１２ 保護外装
１３、１４、１６ ストランド層
１５ 低摩擦支持外装
１７ ケーブルコア
１８ ストランド
１９ カーボンインジケータ繊維

Claims (11)

1. 複数のストランド層（１３、１４、１６）から成り、ストランド（１８）がアラミド繊維（２０）と導電性カーボンインジケータ繊維（１９）で構成される、エレベータ用合成繊維ケーブル（５）の廃棄時期を識別する装置であって、カーボンインジケータ繊維（１９）の破断のびおよび曲げ疲労強度がアラミド繊維（２０）よりも低くなるように前記カーボンインジケータ繊維の寸法が定められることを特徴とする装置。
2. ケーブルコア（１７）に近づくにつれ、カーボンインジケータ繊維（１９）の破断伸びが低くなることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 各ストランド層（１３、１４、１６）が、少なくとも１つのカーボンインジケータ繊維（１９）を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. カーボンインジケータ繊維（１９）が、平行に配設したアラミド繊維（２０）と共に撚り合わせられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
5. カーボンインジケータ繊維（１９）がストランド（１８）内の中央を延びることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
6. カーボンインジケータ繊維（１９）がストランド（１８）の表面上を螺旋状に延びることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
7. 一つのストランド層（１３、１４、１６）の２本のカーボンインジケータ繊維（１９）が接続要素（２２）によって、常にまとめて組にして接続されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. エレベータ制御装置が、破断したカーボンインジケータ繊維（１９）の数を確かめることにより、ケーブル（５）またはストランド（１８）の状態を絶えず、自動的に照会し、カーボンインジケータ繊維の破断は、電源が一定の電流（Ｉｋ）をカーボンインジケータ繊維（１９）に供給し、カーボンインジケータ繊維（１９）は抵抗（Ｒ）を有し、しきい値スイッチ（ＳＷ）が測定した電圧を比較し、カーボンインジケータ繊維（１９）が破断すると抵抗が大きくなり許容電圧を越える、ことにより検査されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の装置。
9. 個々のストランド層（１３、１４、１６）に異なる色を割り当てることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
10. 合成繊維ケーブル（５）の保護外装（１２）が、内部外装色（３３）と外部外装色（３４）とを有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
11. 内部外装色（３３）の領域における外装（１２）の厚さが、十分に大きな運転能力を保証することを特徴とする請求項１０に記載の装置。

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