JP3934229B2 - エレベータ巻上げロープ、巻上げロープの検査方法及び検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ロープ式エレベータシステム、特に、このようなシステムの巻上げ用ロープ、巻上げロープの検査方法及び検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エレベータ用巻上げロープは、エレベータのかごを移動するために必要な上昇力及び牽引力を供給するのに用いられる。巻上げロープは、典型的には、鋼製のワイヤストランドから形成され、これらのストランドが編み合わされてロープにされたものである。このような巻上げロープは非常に耐久力があり信頼性があることが判っている。鋼のワイヤロープを用いることの欠点は、その重量にある。エレベータが上昇するにつれて、ロープから生じる負荷部分が増加する。このことはエレベータの上昇量と上昇装置の寸法に制約をもたらす。
【０００３】
他の高い強度の材料で鋼のワイヤロープに換えることが推奨されている。ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）のような、高強度のポリアラミド材料がこれをエレベータに用いるために研究されている。これらのロープは、ポリアラミド繊維から形成され、これらの繊維はストランドに撚り合わせられ、ついで、ロープに編み合わせられる。この撚り合わされた繊維を破損及び磨耗から保護し、エレベータかごを動かすのに必要な牽引力を与えるためには、外部ジャケットを用いても良い。
【０００４】
問題点は、ロープを取り外して新しいロープに換えるか否かを決定するため、このような合成材料製ロープをいかにして検査するかということにある。現在の鋼ワイヤロープ検査法は、所定長さの鋼ロープ内の破損した鋼の繊維数を決めるためのロープの目視検査を行うものである。所定の最大の繊維数が破損したことが検出されると、鋼ロープは廃棄される。しかし、この方法は、外部ジャケットを有する合成材料製ロープには用いることができない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来知られている１方法は、ロープ内に電導部材を入れることである。電導部材の状態は、この部材に電流を流すことによって検査できる。電導部材を破損する程大きな損傷が生じると、電気回路が切断される。しかしながら、この方法にもいくつかの欠点がある。第１に、電気的連続性がなくなっていると言うことが、ロープに損傷が生じた結果であることを保証するものでないことである。第２に、ロープが使用中に劣化しつつあることを示すための定性的な情報を与えないことである。電動部材が破断して初めてそのことが判る。さらに、この方法が、ロープの長さに沿った破損位置についての情報を与えない。
【０００６】
上述の技術があるものの、出願人の譲受人の指導により科学者及び技術者が、巻上げロープを検出するさらなる方法及び装置の開発に当たってきた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、巻上げロープが劣化すると共に繊維とストランドが破損し始めると言うことに基礎を置いている。このことによって、残りの繊維及びストランドがより少ない負荷しか担持できなくなり、これらの繊維及びストランドがさらに引き伸ばされることになる。従ってロープの延びをモニタすることによって、ロープの劣化のレベルが示されるのである。
【０００８】
この発明によれば、巻上げロープは、ロープ内に保持され、長手方向に離間された不連続の複数のターゲットを有している。これらのターゲットは、その特性に応じた装置によってモニタされ得る特性を有している。
【０００９】
また、この発明によれば、巻上げロープを検査する方法が提供でき、その方法は、巻上げロープの近傍に装置を配置し、巻上げロープを装置に対して移動させて、ターゲット間の離間を判断するためにターゲットをモニタする工程を含む。
【００１０】
ロープ内にターゲットを設けると、目視による検査や破壊による検査を行わずに、ロープをモニタできるという利点がある。モニタ装置は、ターゲットがこの装置に近づくと、各ターゲットを検知する。この際にターゲット間の離間に変化があると検出される。例えば、ロープの特定部分が劣化し始めると、少なくなったストランド及び繊維に負荷がかかるので、その部分が伸び始める。ロープのこの部分が伸びると、この部分のターゲットはより離間する。ロープのこの部分が上記装置によってモニタされると、ターゲット間の離間距離が増加したことが認められる。
【００１１】
この発明の別の利点は、上記装置がロープを定期的に検査する際に使用できるか、上記装置がロープ近くの固定位置に設置しておいて、ロープを継続的にモニタするために用いることができることである。後者の実施形態は、モニタ情報がエレベータの制御装置に伝達され得るから、特に、エレベータに応用する場合に利点がある。ロープの著しい劣化が検知されると、エレベータの運転が停止される。加えて、モニタ装置の出力は、遠隔モニタシステムに伝達され、ロープがさらに劣化する前に、ロープの保守及び交換を行うことができるようにしている。
【００１２】
特別の実施形態においては、複数のターゲットを、弾性チューブ内にそれらの間にスペーサを置いて配設している。弾性チューブは、ロープの荷重を担持する部材ではないので、荷重を担持するロープのストランドよりも小さな弾性率を有している。このことでロープが伸びる量に応じて、上記チューブも伸びることになる。スペーサはモニタ装置によってモニタされる特別な特性を有せず、隣接するターゲット間に所定の離間を設けるために用いられている。
【００１３】
特定の構成においては、ターゲットは、透磁性材料から形成される。この形態において、上記モニタ装置は、磁場の変化に感応することで、ターゲットに応答するようになっている。他の特定の構成においては、ターゲットは、電磁波を反射する材料から形成される。この構成において、モニタ装置は電磁エネルギを射出し、モニタ装置に反射されたエネルギに応答できるようになっている。更に、この構成によれば、ターゲットは、ロープの長手方向に対して横方向といった、予め選択された方向に、特定周波数のエネルギを反射する形状としておくこともできる。この後者の形態は、モニタ装置の運転を妨げ、かつターゲットの検出に必要な放射パワーを減少させるような不必要なノイズをフィルタする手段を備えているといえるものである。
【００１４】
この発明の上述の及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に説明されているように、その例示の次の詳細な説明に照らして明らかになるであろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１には、複数のロープ１８によってカウンタウェート１６に接続されたかご１４を有するエレベータシステム１２を示す。ロープ１８は、モータ２４によって駆動される牽引シーブ２２に巻き掛けられている。シーブ２２とロープ１８の間の牽引力は、昇降路を通じてかご１４と、カウンタウェイト１６と、を駆動する。モータ（マシーン）２４の操作は、制御器２６によって制御される。制御器２６は、かご１４の速度及び位置を決定するために、位置検知装置２８から入力を受けている。
【００１６】
また、図１には、ロープモニタシステム３２が示されている。ロープモニタシステム３２は、ロープ１８の近傍に位置するモニタ装置３４を有している。モニタ装置３４は、ロープ１８内にあるターゲット３４（図２−４を参照されよ）の存在を検知する。図示された実施形態において、モニタ装置３４は、この装置３４の応答可能磁場内での磁場の変化に応答する誘導型センサである。図１に示されているように、モニタ装置３４は、制御器２６に伝達される出力を発生する。
【００１７】
図２及び３を参照して、各ロープ１８は、ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）のような合成繊維の、負荷を担持する複数のストランド３８から形成される。ロープ１８のストランド３８内には、複数のターゲット３６が捕捉されている。ターゲット３６は、ロープ１９の長手方向にわたって所定の距離を置いて離間されている。ターゲット３６は、図４に示されているように、ロープ１９内の中心線上にあり、フレキシブルチューブ４０内に保持されている。チューブ４０は、ロープ１８の、負荷担持部材ではない。複数のフレキシブルスペーサ４２が、隣接するターゲット３６の間に配置され、取付の時に、ターゲット３６間に適当な離間を維持するようになっている。隣接するターゲット３６の間に必要とされる離間は、モニタ装置３４がターゲット３６を識別する大きさに依存している。一度取り付けられると、ロープ１８の周りのストランドからの剪断力によってターゲット３６がさらによく保持されることとなる。
【００１８】
ターゲット３６は、そのそれぞれがモニタ装置３４によって発生され検知されるように、磁束に影響を与えるような鉄材から形成されている。他の鉄材も同様に利用できるが、ターゲット３６の推奨材料としては鋼を挙げることができる。各ターゲット３６は、周りのストランド３８の繊維を損傷するのを避けるために、球形に形成されている。チューブ４０とスペーサ４２とは、磁束を放出せず、弾性率がストランド３８よりも小さく、歪み−破断特性がストランド材料よりも大きい材料から形成される。このようにすると、チューブ４０は、エレベータシステム１２の運転中、かつロープ１８の寿命期間中ストランド３８に応じて伸びる。チューブ４０と、スペーサ４２とは、ロープ１８内にターゲット３６を設置する手段の一例である。ターゲットを設置するための他の実施し得る手段は、ロープの製造中にターゲットをロープ内に織り込むか、１本１本が鉄材及び非鉄材から形成されるストランドを複数本織り合わせることを挙げることができる。加えて、図２及び図３にチューブがロープの中心線に位置するものとして示されている。しかし、チューブは、ロープに一体化し、ストランドロープの螺旋及びねじれに従うようにされていてもよい。
【００１９】
操作中、制御器２６はモータ２４に指令して牽引シーブ２２を所望の方向へ回転させる。シーブとロープ１８の間の牽引力は、かご１４と、カウンタウェート１６と、を互いに逆方向へ移動させる。ロープ１８が駆動されるにつれて、複数のターゲット３６がモニタ装置３４を通過して行く。各ターゲット３６は、モニタ装置３４によって検知される磁場の変化を生じさせる。モニタ装置３４は、隣接するターゲット３４間に要する時間を検知する。ターゲット３６間に要する時間は、位置検知装置２８によって決定されるかご１４の速度と相互に関連して、隣接するターゲット３６間の距離を決定する。次いで、ターゲット３６間について決定された距離は、取付時のターゲット３６間の既知の距離と比較される。ロープ１８がそれぞれの劣化を示した特定の部分で伸びることにより、ロープ１８が劣化したことが示される。この理由は、この部分のターゲット３６同士が更に離れてしまうためである。従って、ターゲット３６間の既知の取付距離に比べて、ターゲット３６間の距離が増加すると、ロープ１８が劣化したことが示される。加えて、モニタ装置３４の出力と、位置検知装置２８からの出力と、を共に用いてロープ１８の損傷部の位置が決定できることになる。
【００２０】
モニタ装置３４の出力は、制御器２６に伝達される。制御器２６は、隣接するターゲット３６間の距離を所定のしきい値と比較し、エレベータシステム１２を停止させなければならないほど大きくロープ１８が劣化したどうかを決める。エレベータシステム１２の停止を必要としない場合でも、制御器２６は伸びを別のしきい値と比較して、ロープのその特定部分を検査しなければならないかどうかを決定する。加えて、モニタ装置３４により発生されたデータも、更に分析したり、エレベータシステム１２の保守中に作業者が用いる情報を与えたりする遠隔モニタシステム４４へ出力される。保守作業の間に、作業者は、この情報を用いて、ロープ１８の直径を計ったり、目に見える損傷を探したりするといった、目視でのロープ１８の劣化部の検査を行うことができる。
【００２１】
モニタ装置をロープの状態を連続的にモニタするものとして示し、説明してきたが、この発明は、ロープの状態を定期的に検査する方法にも同様に適用できる。この場合には、作業者は、ルーチン的な保守作業の際にモニタ装置を設置することになる。その後、このエレベータシステムは、昇降路をぐるりと回動されて、隣接するターゲット間の距離が決められる。伸びについての情報は、ターゲット間の所望のベースラインの距離及び前回の保全時に得た前回の情報と比較され、著しい劣化が発生した否かが決定される。
【００２２】
磁場の変化をターゲット３６の位置を決定するために使用する上述のモニタシステム３２は、この発明の１実施形態である。他の実施形態は図８に示されている。この他の実施形態では、モニタ装置５０は、ロープ５４全体にわたって長手方向に離間された不連続な導体部材から形成されたターゲット５２と、複数のロープ５４に指向された高周波（２ＧＨｚから４０ＧＨｚ）のレーダ光又はレーザ光を発生するモニタ装置５６と、を含む。ターゲット５２は、モニタ装置５６を通過するにつれて、電磁波を、ロープ５４から横方向に延長された方向に設けられたモニタ装置５６によって受け取られる、狭い幅のビームの形で反射する。ターゲット５２は比較的長く（５〜２００ｃｍ）、かつ薄く（０．０５ｍｍ）されていて、例えば図５に示すように、円筒形とされている。これとは別に、ターゲット５２は、双面円錐形（図６を参照されたし）又は偏球形（図７を参照されたし）のような種々の他の形状を有してもよい。ターゲットを種々に形成することによって、これらはモニタ装置５６の作動条件及び感度に応じ、更に有利な異なった応答パターンを与えるようにされている。
【００２３】
ターゲット５２は、モニタ装置５６が発生する周波数では反射しない材料から形成された、薄肉厚のフレキシブルチューブ５８内に保持される。図１〜図４の実施形態におけると同様に、チューブ５８は、ロープ５４のストランドよりも小さな弾性率を有しており、このチューブが、ロープ５４のストランドが長くなるにつれて、自由に伸びるようになっている。
【００２４】
モニタ装置５６は、複数のロープ５４の近傍に設置されたマルチプルインパルスレーダ(multiple impulse radar)又はパルスレーザである。パルス繰り返し周波数(pulse repetition frequency)は、ターゲット５２をロープ５４から区別でき、ターゲット５２間の離間の異常を決定できるように高く（約２ＭＨｚ）なっている。加えて、モニタ装置５６によって照射される、パルス化されたレーダ光又はレーザ光は、種々の所定の距離で焦点が合わされる。その結果、単一のモニタ装置を用いて複数のロープ５４が同時にモニタできるのである。
【００２５】
この発明は、その実施形態について示され記載されているが、この発明の精神及び範囲から離れることなしに、種々の変更、省略及び追加をなし得ることは発明に属する通常の知識を有するものによって理解されるべきものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】エレベータシステムの説明図である。
【図２】複数のターゲットを埋設した１本のロープの長さに沿ったロープ断面図である。
【図３】図２の線３−３に沿って取られた断面図である。
【図４】ターゲット及びスペーサを有するフレキシブルチューブの側面図である。
【図５】円筒形のターゲットを示す。
【図６】双曲円錐形のターゲットを示す。
【図７】偏球形のターゲットを示す。
【図８】複数のロープをモニタするための１個のモニタ装置を有する他の実施形態の説明図である。
【符号の説明】
１２…エレベータシステム
１４…かご
１６…カウンタウェート
１８…ロープ
２２…牽引シーブ
２４…モータ
２８…位置検知装置
３２…ロープモニタシステム
３４…モニタ装置
３６…ターゲット
３８…ストランド
４０…フレキシブルチューブ
４２…フレキシブルスペーサ
４４…遠隔モニタシステム
５０…モニタシステム
５２…ターゲット
５４…ロープ
５６…モニタ装置
５８…チューブ

Claims (32)

1. エレベータ用巻上げロープであって、該巻上げロープ内に永続的に固定されて含有される複数の不連続なターゲットを備え、該ターゲットは、該巻上げロープの長さに沿って離間しており、前記ターゲットの特性が、該特性に応答する装置によってモニタされ、これによって、前記ターゲット間の離間の変化が判断され、前記エレベータ用巻上げロープの伸長によって前記ロープの保守または交換が示されるように、前記ターゲット間の前記離間変化により前記巻上げロープの劣化が示されるエレベータ用巻上げロープ。
2. 前記巻上げロープは、負荷を保持する複数のストランドから形成され、該複数のストランド内に配設されるとともに、前記複数のストランドの伸長に対応して伸びる負荷を保持しないチューブをさらに含み、該チューブは、前記巻上げロープの前記負荷を保持するストランドよりも小さな弾性率を有していて、前記ターゲットが前記チューブに固定されている請求項１に記載のエレベータ用巻上げロープ。
3. 前記チューブは、前記巻上げロープの前記複数のストランドに編み込まれていることを特徴とする請求項２に記載のエレベータ用巻上げロープ。
4. 前記ターゲットは、電磁エネルギを反射する材料から形成され、前記ターゲット間の離間を判断するように該電磁エネルギを発生する装置が使用されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用巻上げロープ。
5. 前記ターゲットは、該ターゲット間の離間を判断するようにモニタされる透磁性材料から形成されることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ用巻上げロープ。
6. 前記ターゲットは、所定周波数の電磁エネルギが前記ターゲットに指向された際に、前記巻上げロープの長手方向に対して横方向に反射ビームを発生させるような寸法を有することを特徴とする請求項５に記載のエレベータ用巻上げロープ。
7. 前記ターゲットが偏球形状を有することを特徴とする請求項６に記載のエレベータ用巻上げロープ。
8. 前記ターゲットが双曲円錐形状を有することを特徴とする請求項６に記載のエレベータ用巻上げロープ。
9. エレベータ用の巻上げロープの劣化をモニタする方法であって、前記巻上げロープは、該巻上げロープ内に永続的に固定されて含有される複数の不連続なターゲットを備え、該ターゲットは、該巻上げロープの長さに沿って離間されており、前記方法は、
   前記ターゲットの特性に応答し、ターゲットの存在を検知するように設けられた装置を前記巻上げロープの近傍に設置するステップと、
   前記装置に対して前記巻上げロープを移動させるステップと、
   前記ターゲット間の離間を判断するように該ターゲットをモニタし、それにより、前記巻上げロープの伸長を判断するモニタステップと、
   を含むエレベータ用巻上げロープ劣化モニタ方法。
10. 前記ターゲットが透磁性材料から成り、
    前記装置が磁場の変化に応答し、
    前記ターゲットをモニタする前記ステップは、前記ターゲットによって生じた前記磁場の変化を検知することによって各ターゲットの位置を判断することを含む請求項９に記載のエレベータ用巻上げロープ劣化モニタ方法。
11. 前記ターゲットは、電磁エネルギを反射する材料から形成され、
    前記装置が電磁エネルギに応答し、
    前記方法が、前記ターゲットに電磁エネルギを照射するステップをさらに含み、
    前記ターゲットをモニタする前記ステップは、反射された電磁エネルギを検知することによって、各ターゲットの位置を判断することを含む請求項９に記載のエレベータ用巻上げロープ劣化モニタ方法。
12. 前記ターゲットは、所定周波数の電磁エネルギが前記ターゲットに指向された際に、前記巻上げロープの長手方向に対して横方向に反射ビームを発生させるような寸法を有し、
    前記ターゲットをモニタする前記ステップは、前記反射ビームを検知することによって各ターゲットの位置を判断することを含む請求項１１に記載のエレベータ用巻上げロープ劣化モニタ方法。
13. かごと、該かごにロープによって接続されたカウンタウェートと、該かごを駆動するために前記ロープに係合された牽引シーブを有するモータと、ロープモニタ装置と、を有し、
    前記ロープは、該ロープ内に永続的に固定されて含有される複数の不連続のターゲットを有し、
    前記ターゲットは、前記ロープの長さに沿って離間されており、
    前記ロープモニタ装置は、前記ターゲットに応答し、これにより、前記ターゲット間の離間の変化を判断するエレベータシステム。
14. 前記ロープモニタ装置は、エレベータモニタシステムへ伝達される出力信号を発生することを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
15. 前記エレベータシステムは、前記ターゲット間の離間の変化が所定のしきい値を超えた場合に、サービスの警告を発生することを特徴とする請求項１４に記載のエレベータシステム。
16. 前記エレベータかごの位置を示す出力を有する位置検知装置を更に含み、
    前記ロープモニタ装置は、出力信号を発生し、
    前記ターゲットのロープにおける位置を判断するように、前記ロープモニタ装置からの出力信号が、前記位置検知装置とともに用いられることを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
17. 複数のロープを更に含み、複数の不連続のターゲットが前記複数のロープの各々の内部に保持されていて、該ターゲットは前記複数のロープの各々の長さに沿って離間され、
    前記ロープの各々は、前記ターゲット間の離間の変化を判断するようにモニタされることを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
18. 前記ターゲットは、該ターゲット間の離間を判断するようにモニタされる透磁性材料から形成されることを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
19. 前記ターゲットは、電磁エネルギを反射する材料から形成され、前記ターゲット間の離間を判断するように、該電磁エネルギを発生する装置が使用されることを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
20. 前記ターゲットは、所定周波数の電磁エネルギが前記ターゲットに指向された際に、前記巻上げロープの長手方向に対して横方向に反射ビームを発生させるような寸法を有することを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
21. 前記ターゲットは偏球形状を有することを特徴とする請求項２０に記載のエレベータシステム。
22. 前記ターゲットは双曲円錐形状を有することを特徴とする請求項２０に記載のエレベータシステム。
23. エレベータ制御器をさらに備え、
    前記ロープモニタ装置は、前記制御器に伝達される出力信号を発生し、
    前記制御器は、前記ターゲット間の離間の変化が所定のしきい値を超えた場合に、前記エレベータシステムの作動を停止することを特徴とする請求項１３に記載のエレベータシステム。
24. 前記制御器は、前記ロープモニタ装置からの前記出力を連続的にモニタすることを特徴とする請求項２３に記載のエレベータシステム。
25. 遠隔エレベータモニタシステムと、永続的に固定される複数の不連続なターゲットを内部に備えた巻上げロープをモニタするロープモニタ装置と、を備えるエレベータシステムであって、
    前記ロープモニタ装置は、巻上げロープの劣化のレベルを示す出力信号を提供し、
    前記巻上げロープの保守または交換の必要性を判断するために、前記出力信号を前記遠隔エレベータモニタシステムに伝達することを特徴とするエレベータシステム。
26. 前記エレベータモニタシステムは、前記巻上げロープの劣化レベルが所定のしきい値を超えた場合にサービスの警告を発生することを特徴とする請求項２５に記載のエレベータシステム。
27. 制御器をさらに備え、
    前記出力信号が、前記制御器に伝達され、
    前記制御器は、前記巻上げロープの劣化レベルが所定のしきい値を超えた場合に前記エレベータシステムを停止させることを特徴とする請求項２５に記載のエレベータシステム。
28. エレベータシステムの巻上げロープの劣化をモニタする方法であって、
    前記エレベータシステムは、
    永続的に固定される複数の不連続なターゲットを内部に備えた巻上げロープをモニタするロープモニタ装置と、
    遠隔エレベータモニタシステムと、
    を備え、前記方法は、
    前記巻上げロープの劣化レベルを判断するように前記巻上げロープをモニタするステップと、
    前記巻上げロープの劣化レベルに対応する信号を出力するステップと、
    前記出力信号を前記遠隔エレベータモニタシステムに伝達するステップと、
    を含むエレベータシステムロープ劣化モニタ方法。
29. 前記巻上げロープの劣化レベルが所定のしきい値を超えたことを前記ロープモニタ装置が判断した場合に、サービスの警告を発生するステップをさらに含む請求項２８に記載のエレベータシステムロープ劣化モニタ方法。
30. 前記エレベータシステムの場所に整備士を派遣するステップをさらに含む請求項２９に記載のエレベータシステムロープ劣化モニタ方法。
31. 前記エレベータシステムの場所に整備士を派遣するステップをさらに含む請求項２８に記載のエレベータシステムロープ劣化モニタ方法。
32. 前記エレベータシステムは、制御器をさらに備え、前記方法は、
    前記制御器に前記出力信号を伝達するステップと、
    前記巻上げロープの劣化レベルが所定のしきい値を超えた場合に前記エレベータシステムを停止させるステップと、
    をさらに含む請求項２８に記載のエレベータシステムロープ劣化モニタ方法。

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