JP4128529B2 - アラミド繊維のエレベータケーブルを試験する装置 - Google Patents

Description

本発明は、エレベータシステムに関する。より詳細には、本発明は、エレベータシステムで用いられるアラミド繊維ケーブルが破損しており交換が必要である時期を求めるために、アラミド繊維ケーブルを試験する装置に関する。
［発明の背景］

従来のエレベータ用スチールケーブルは、磨耗を容易に目視検査することができる。ワイヤが個別に破断するため、これらの破断を容易に確認することができる。アラミド繊維のエレベータケーブルは、目視検査を不可能にする保護外装で覆われている。ロープが外装されていない場合でもなお、ロープを交換するのに適した時期を求めることは困難であろう。これは、繊維が新しいか交換が必要かに関わらず、繊維の外見がほとんど同じだからである。

１９９８年１１月１０日にDe Angelisに発行された米国特許第５，８３４，９４２号は、エレベータ用の合成繊維ケーブル（アラミドケーブルなど）を交換すべき時期を求める装置を開示している。この装置は、合成繊維ケーブルの少なくとも１つの炭素繊維における電圧を検出する電圧検出デバイスと、検出された電圧が所定の電圧閾値を超えた時を求める少なくとも１つの閾値デバイスとを含む。検出される電圧は、合成ケーブルの一部（特に合成ケーブル内の炭素繊維）の完全性（integrity）によって異なる。所定の電圧閾値を超えることは、ケーブルのその部分の破損を示す。従来技術のデバイスは、繊維を電気的手段により監視することができるように、ケーブル内に導電性繊維を配置するという手段を取っている。したがって、この装置は、導電性を帯びにくい（not readily conductive）合成ケーブルには適していない可能性がある。

アラミドに精通した当業者は、アラミド材料を通る波の伝播の測定からアラミド材料の弾性特性を求めることができることを示している（M. Ferreira等著、「Nondestructive Testing of Polyaramide Cables by Longitudinal Wave Propagation: Study of the Dynamic Modulus」, Polymer Engineering and Science, Vol.40, No.7, July 2000を参照）。特に、異なる疲労状態のポリアラミドケーブルがそれぞれ固有の音波の縦波伝播速度を有することがわかっている。縦波は、アラミド繊維ロープを以下の式に従って進むことがわかっている。
Ｖ^２＝Ｅ／ρ （式１）
ここで、Ｖ＝波の伝播の速度、Ｅ＝動的弾性率または音波弾性率（sonic modulus）、およびρ＝密度である。引張弾性率および音波弾性率（acoustic modulus）はいずれも、疲労に伴い同じ割合で変化するため、観測された波の伝播の値から引張弾性率を計算することが可能である。Ｅ（弾性率）をＦｒ（残留強度）に対してプロットする、Ｅ＝ｆ（Ｆｒ）であることがわかった。換言すると、弾性率（速度から求められる）と残留強度との間には定量化可能な関係がある。

エレベータシステムで用いられるアラミドケーブルについて、弾性率と残留強度との間に同様の関係を求めることができる。この関係は、ケーブルで用いられる特定のアラミド材料およびケーブルの寸法に基づいて変わる。関係が定まる、弾性率の複数の測定から残留強度を外挿することが可能となる。これは、エレベータシステムに関してはこれまで行われていなかった。

したがって、ケーブルの交換が必要な時期を求めるために、アラミド繊維のエレベータケーブルを検査して、該ケーブルの残留強度を計算する装置を提供することが、本発明の目的である。
［発明の概要］

本発明は、エレベータを駆動するアラミド繊維ケーブルを検査して、当該ケーブルの残留強度を計算する装置であって、それにより当該ケーブルの交換が必要な時期を求める、検査および計算する装置に関する。本装置は、アラミド繊維ケーブルに沿って進む音波を伝える（introduce）送信機と、音波がケーブルの指定部分を横断した後に音波を受信する受信機とを備える。送信機および受信機は、音波が送信機により送信された時刻（time）を示す信号、およびその後受信機により受信された時刻を示す信号を供給する。

本発明は、第１の信号および第２の信号を処理する手段であって、それによりケーブルの残留強度を計算する、処理する手段を提供する。特に、本発明は、送信機および受信機に接続されたエレベータ制御システムを提供する。制御システムは、第１の信号および第２の信号の時刻に基づいて音波の速度を計算するプログラムおよび関連アルゴリズムを有する。この場合、プログラムは、ケーブルの弾性率を計算し、続いてケーブルの残留強度を求める。残留強度を求めることは、残留強度を弾性率の関数として示す格納されている式に基づく。格納されている式は、システムで用いられている特定のアラミドケーブルによって異なる。

送信機および受信機は、ケーブルに沿って種々の場所に配置してもよい。しかしながら、好ましい実施形態では、送信機および受信機は、ケーブルに沿って同じ場所に配置され、エレベータシステムで用いられる綱車から基準距離（nominal distance：公称距離）だけ離れて位置する。この場合、音波の速度は、音波が送信機から綱車まで進み、受信機に戻るまでにかかる時間を測定することにより計算される。この実施形態では、送信機および受信機は、実際には１つのユニット内に収容されている。

本発明はまた、エレベータシステムを駆動するのに用いられるアラミドケーブルを検査する装置を組み込んだエレベータシステムに関する。本エレベータシステムは、通常、エレベータかごと、かごに接続されたアラミド繊維ケーブルと、かごを移動させるためにケーブルを移動させる駆動モータを有する巻上機と、ケーブルの移動を導く１つまたは複数の綱車と、かごの重量と釣り合いを取るためにケーブルに連結された釣り合い重りとを備える。本発明の装置は、このシステムに組み込まれる。
［発明の詳細な説明］

図１および図２は、２つの異なるエレベータシステムに具現される本発明を示す。これらの図では、同様の参照符号は同様の要素を表す。

システムは、アラミド繊維ケーブル７により吊り下げられたエレベータかご３を備える。アラミド繊維ケーブルは、１つまたは複数の綱車９にかかっており、システムの平衡を保つために釣り合い重り１１に連結されている。綱車９のうちの１つを含む巻上機１５が、エレベータかご３を昇降させるために２つの方向のいずれかにケーブルを駆動する。

本発明の装置は、以下のようにシステムに組み込まれる。図１Ａおよび図２Ａの拡大図を参照すると、いずれも音響センサから構成される送信機２２および受信機２４が、アラミド繊維ケーブル７に接続されている。送信機２２は、アラミド繊維ケーブル７に沿って音波を伝えることができる構成要素を含む。送信機２２は、送信機から最も近くにある綱車へ進み、綱車から反射して受信機２４へ戻る音波を伝える。送信機２２および受信機２４は、音波が最初にケーブル７に伝えられる時刻を示す信号、およびその後音波が受信機２４により受信される時刻を示す信号を生成する。

第１の信号および第２の信号を処理する手段であって、それによりケーブルの残留強度を計算する、処理する手段が設けられる。特に、本発明は、送信機２２および受信機２４の両方に接続されるエレベータ制御システム３５を提供する。制御システム３５は、第１の信号および第２の信号に基づいて音波の速度を計算するのに適したアルゴリズムを含むプログラムを有する。制御システムおよびプログラムは、（図１のように）機械室に設けられてよい。さらに、図２に示すように、エレベータかご３は、送信機および受信機から信号を受け取り、それらの信号を制御システムへ送るインタフェース３８を含んでもよい。制御システム内のプログラムは、ケーブルの弾性率を計算し、続いて、残留強度を弾性率の関数として表す格納されている式から、ケーブルの残留強度を求める。

計算された残留強度が所定の閾値未満になると、制御システム３５は、アラミドケーブル７の交換が必要であるという通知を適宜与える。所望であれば、制御システムは、アラミドケーブル７の残留強度が閾値未満になった場合にシステムを停止するようにプログラムされていてもよい。残留強度の値は、定期的に求められ、ケーブルの寿命を予測する際に用いるために制御システムのメモリに自動的に格納され得る。エレベータを稼働させたままケーブルを試験して残留強度を求めることができるため、これは重要な利点である。特に、本発明の装置は、ケーブルの残留強度を継続的に試験することができ、この試験は、エレベータの稼動中にケーブルの種々の部分を試験することにより行うことができる。エレベータかごがシステム内の種々の場所に位置している際にケーブルの種々の部分の試験を行うことにより、本発明の装置は、最終的にケーブルの全長を試験することができる。これに関するある特定のオプションは、装置がケーブルの種々の連続した部分を段階的に（incrementally）試験して、ケーブル全体を評価することである。別のオプションは、種々の部分を無作為に試験することであってもよい。

第１のエレベータシステムに具現される本発明を示す。 図１に示す受信機および送信機の拡大図を示す。 第２のエレベータシステムに具現される本発明を示す。 図２に示す受信機および送信機の拡大図を示す。

Claims (12)

1. エレベータを吊るし駆動するアラミド繊維ケーブルを検査して、該アラミド繊維ケーブルの残留強度を計算する装置であって、それにより前記ケーブルの交換が必要な時期を求める、検査および計算する装置であって、
   前記アラミド繊維ケーブルの内部に音波を伝え、前記音波を伝えた時刻を示す第１の信号を供給する送信機と、
   前記アラミド繊維ケーブルの内部を進む前記音波を受信し、前記音波を受信した時刻を示す第２の信号を供給する受信機と、
   前記第１の信号および前記第２の信号を処理する手段であって、それにより前記アラミド繊維ケーブルを前記エレベータに取り付けたまま、前記ケーブルの残留強度を計算する手段と、
   前記ケーブルの残留強度が所定の閾値未満になった場合に、前記アラミド繊維ケーブルの交換が必要であることを通知する通知手段と、を備える装置。
2. 前記第１の信号および前記第２の信号を処理する手段は、前記送信機および前記受信機に接続されたエレベータ制御システムを含み、該制御システムは、前記第１の信号および前記第２の信号の時刻を処理することにより、前記音波の速度、前記ケーブルの弾性率、および前記ケーブルの残留強度を計算するプログラムおよび関連アルゴリズムを有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記送信機および受信機は、前記ケーブルに沿って異なる場所に配置される、請求項２に記載の装置。
4. 前記送信機および受信機は、前記ケーブルに沿って同じ場所に配置される、請求項２に記載の装置。
5. 前記送信機および受信機は１つのユニットを構成する、請求項２に記載の装置。
6. エレベータシステムであって、
   エレベータかご、該かごに接続されたエレベータを吊るすアラミド繊維ケーブル、前記かごを移動させるために前記ケーブルを移動させる駆動モータ、前記ケーブルの移動を導く１つまたは複数の綱車、および前記かごの重量と釣り合いを取るために前記ケーブルに連結された釣り合い重りと、
   前記アラミド繊維ケーブルを検査して、該アラミド繊維ケーブルの残留強度を計算する装置であって、それにより前記ケーブルの交換が必要な時期を求める、検査および計算する装置であって、
   前記アラミド繊維ケーブルの内部に進む音波を伝え、前記音波を送信した時刻を示す第１の信号を供給する送信機、
   前記アラミド繊維ケーブルの内部を進む前記音波を受信し、進行中の前記音波を受信した時刻を示す第２の信号を供給する受信機、および
   前記第１の信号および前記第２の信号を処理する手段であって、それにより前記アラミド繊維ケーブルを前記エレベータに取り付けたまま、前記ケーブルの残留強度を計算する手段と、
   前記ケーブルの残留強度が所定の閾値未満になった場合に、前記アラミド繊維ケーブルの交換が必要であることを通知する通知手段と、を備える装置と、
   を備えるエレベータシステム。
7. 前記第１の信号および前記第２の信号を処理する手段は、前記送信機および前記受信機に接続されたエレベータ制御システムを含み、該制御システムは、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて、前記音波の速度、前記ケーブルの弾性率、ならびに前記ケーブルの残留強度を計算するプログラムおよび関連アルゴリズムを有する、請求項６に記載のエレベータシステム。
8. 前記送信機および受信機は、前記ケーブルに沿って異なる場所に配置される、請求項７に記載のエレベータシステム。
9. 前記送信機および受信機は、前記ケーブルに沿って同じ場所に配置され、前記音波は、前記送信機から前記綱車へ進み、反射して前記受信機へ戻る、請求項７に記載のエレベータシステム。
10. 前記送信機および受信機は１つのユニットを構成する、請求項７に記載のエレベータシステム。
11. 前記装置は、エレベータが稼動中であり、かつ該システム内の種々の場所にある際に、前記アラミド繊維ケーブルの長さにおいて異なるいくつかの部分の残留強度を計算するようになっている、請求項７に記載のエレベータシステム。
12. 前記装置は、前記アラミド繊維ケーブルの異なるいくつかの部分の残留強度を段階的に計算するようになっており、それにより前記ケーブル全体を評価するようにする、請求項１１に記載のエレベータシステム。

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