JP5023112B2 - エレベーター - Google Patents

Description

本発明は、素線を拠ったストランドの束によって構成されたロープによって駆動されるエレベーターに関し、特に、高速で運転されるものに好適である。

エレベーターに使用されるロープは、直径約１mmの鋼からなる素線を拠ったストランドの束によって構成されることが多く、例えばストランドが８本、さらに１つのストランドには素線が１９本存在する２次拠りの構成とされるものが知られている。
ロープを長期に使用すると、素線がシーブやプーリの巻き掛け部において曲げおよび引張りの繰り返し荷重を受け、磨耗し破断に至る恐れがあり、素線の切れ数に基づいてロープの交換基準がＪＩＳで定められている。

また、素線の損傷状態を調べるため、ロープを長手方向に磁化して、破断した素線部分から漏洩した磁束をセンサで検出することが知られ、通常は、保守員が検査装置をロープに押付けて、エレベーターを運転させて点検作業を行っている。

さらに、ワイヤロープによる起振を防止し検出信号のノイズ発生を効果的に低減して探傷性能，信頼性を向上するため、プローブの両側面の端部近くに、近接したワイヤロープを接触させて滑らかにガイドするガイド凸部を設けることが知られ、例えば、特許文献１に記載されている。

特開平９−１８４８２４号公報

上記従来技術においては、検査装置としてエレベーターの稼働時間を考慮して、十分に安全なインターバルを持って定期点検時、エレベーターの保守運転などの低速運転モードで用いるにはよいが、エレベーターに常設することは困難である。つまり、常設した場合、定格速度で正常に動作しなかったり、乗り心地を悪化させたりする。また、ロープと凹凸部の間は接触による摺動音が発生したり、衝撃によりロープ検査装置が脱落したりする恐れがある。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ロープの損傷状態を常に確認し、エレベーターとして信頼性を向上することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、素線を拠ったストランドの束によって構成されたロープがシーブ及びプーリに巻き掛けられ、前記シーブを駆動することによって乗りかごが昇降するエレベーターにおいて、前記プーリにおいて前記ロープの巻き掛け部に前記ロープの長手方向を磁化する磁化用部材と、前記ロープの損傷部からの漏洩磁束を検出する磁気センサと、を備え、前記乗りかごを定格速度で運転中に前記ロープの損傷の有無を判定し、前記磁化用部材は前記ロープとは非接触として設置され前記ロープの形状に沿うようなＵ字形状であり、溝の高さが前記ロープの半径以上とされ、前記プーリは溝の立上げ寸法が前記ロープの半径以下とされ、前記磁気センサは前記ロープ周方向に前記ロープの側面まで配置されたものである。

本発明によれば、ロープの巻き掛け部にロープの長手方向を磁化する磁化用部材と、ロープの損傷部からの漏洩磁束を検出する磁気センサと、を備え、乗りかごを定格速度で運転中にロープの損傷の有無を判定するので、エレベーターの定格速度，高速運転で正常に動作しなかったり、乗り心地を悪化させたりすることがない。したがって、ロープと凹凸部の間は接触による摺動音が発生したり、衝撃によりロープ検査装置が脱落したりすることがなく、ロープの損傷状態を常に確認し、エレベーターとして信頼性を向上することができる。

本発明の一実施の形態を示すエレベーター全体の斜視図。 一実施の形態によるプーリ近傍の正面図。 一実施の形態によるプーリ近傍の斜視図。 一実施の形態による磁化用部材（磁化手段）を示す断面図。 一実施の形態による検出コイル（磁気センサ）を示す断面図。 一実施の形態による検出コイル（磁気センサ）の出力波形を示すグラフ。 一実施の形態によるプーリ近傍の正面図。 他の実施の形態によるプーリ近傍の正面図。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
図１はロープ３の検査装置１２を搭載したエレベーター全体の斜視図を示している。図示したエレベーターは、巻上機４を昇降路底部に有する機械室レスタイプである。乗りかご１とつり合重り２には、それぞれ動滑車に相当する頂部プーリ７ａ，７ｂ，７ｃを備えており、乗りかご１の移動量を１とした場合に、巻上機４のシーブ５での巻き取り量が２となる２：１ローピング構成とされている。

エレベーターの昇降路内には、Ｔ型断面のガイドレール（図示せず）が鉛直方向に左右一対設けられており、このガイドレールに沿って乗りかご１が上下に昇降する。シーブ５に巻き掛けられたロープ３は、それぞれ乗りかご１とつり合重り６に巻き掛けられて、それぞれガイドレールと結合された頂部ベース（図示せず）に固定される。乗りかご１については、最上階に停止した際の乗りかご頂部の隙間寸法を小さくするため、かご下プーリ６ａ，６ｂが乗りかご１の下に設置されている。

ロープ表面もしくは内部における素線の破断検出を漏洩磁束法で行う。つまり、乗りかご１を定格速度で運転中にロープ３を長手方向に磁化して、損傷部からの漏洩した微小な磁束を磁気センサ（コイル）にて検出する。検査装置１２は、例えば、頂部に設置した頂部プーリ７ｃの巻き掛け部に設置する。一般に、ロープ３の損傷は、トラクションによる駆動力を伝えるシーブ５の通過部が最も大きい。よって、乗りかご１を最下階から最上階まで運転させれば、つまり、乗りかご１が昇降中に、つまり、定格速度で運転中に頂部プーリ７ｃに設置した検査装置１２を用いて、乗りかご１が最下階近傍にあるときのロープ３のシーブ通過部分を判定して検査することができる。

同様に、乗りかご１が最上階近傍にあるときのロープ３のシーブ通過部分については、頂部プーリ７ｂに検査装置１２を設置すればよい。検査装置１２の設置場所は、エレベーターの各階床への運転稼働率より設置数を必要最小数にする。例えば、エレベーターの稼動後に例えば６ヶ月間、もしくは１年間の乗りかごの運転稼働率を階床ごとに調査して統計的に処理すれば、ロープ３のシーブ５の通過回数が多い部分を特定することができるので、それに応じた設置場所を選定する。

さらに、シーブ５に直接、検査装置１２を取り付ければ、ロープ３のシーブ５通過部を検査することができる。同図は、巻上機４を昇降路底部に設置した構成であるが、巻上機４を昇降路頂部に配置した構成においても、シーブ５に近い場所のプーリに検査装置１２を設置すればよい。

検査装置１２の出力は判定装置１１に送られ、ロープ３の損傷の有無を検査して、ランプを点灯して表示させれば保守員による検査の容易化と熟練度に依存しない保全を行うことができる。また、通信回線を介して管制センタと伝達することで連携すれば、簡便なオンライン点検を実現することができる。

次に、図２に示す頂部のプーリ近傍の正面図を参照して詳細説明を行う。
ロープの検査装置１２は、大きく分けて磁化手段１３と磁気センサ（コイル）２１を有する。ロープ３を長手方向に磁化するため、Ｎ極とＳ極からなる１組の永久磁石３１ａ，３１ｂを設けて、両者を磁化鉄心３３で結合する。そしてロープ側には鋼などの磁性体からなる１組の磁化用部材１４ａ，１４ｂを設置して、ロープ３を含めた１つの循環した磁気回路を構成する。

永久磁石３１ａ，３１ｂはロープ３が磁気飽和するような寸法であって、磁化用部材１４ａ，１４ｂは磁気抵抗を下げるために、ロープ３とのギャップがなるべく小さくなるようにロープ３に近づけて設置する。磁化用部材１４は、台形形状やプーリ７の曲率に合わせた形状として漏れ磁束が少なくロープ３を効率よく磁化するようにしている。

ロープ３が長手方向に進行した場合、ロープ３の損傷部から漏洩した磁束は、図のｙ方向の成分がコイル２１の内部を通過するため、電圧を生じる。コイル２１の出力は、磁束の時間変化に相当するｄφ／ｄｔ（φ：磁束、ｄ：時間）とコイル２１の巻き数Ｎの両者に比例する。このことから、ロープ３のコイル通過速度を大きく、巻き数Ｎを増やすことによってコイル２１の出力を大きくすることができる。

判定装置１１は、コイル２１の電圧変化をＡＤ変換器を介して取り込み、しきい値による判定を行って、ロープ３の損傷の有無を判断する。漏洩磁束は、距離によって減衰することから、コイル２１をロープ３に極力近づけるとよい。コイル２１の出力は、損傷部とコイル２１の距離が変化すると、この距離によって出力電圧が変化するため、ロープとコイル２１の距離を一定に保つことが望ましい。

本例では、検査装置１２をプーリ７の巻き掛け部に設置し、プーリ７の巻き掛け部において、プーリ溝によってロープ３が拘束されている。したがって、ロープ３が振動しにくく、磁化用部材１４ａ，１４ｂとロープ３，コイル２１とロープ３は接触していない。例えばロープ径φ１２mmの場合、磁化用部材１４ａ，１４ｂとロープ３、そしてコイル２１とロープ３との距離は０.２mm程度確保すれば、非接触で検査を行うことができる。以上によれば、摺動部がないため、エレベーターを定格速度で運転させても摺動音がなく、検査装置１２を常設して、ロープ３の監視を行うことができる。

次に、図３に示すプーリ近傍の検査装置の斜視図を参照して説明する。ロープ３ａ，３ｂ，３ｃを巻き掛けたプーリ７は複数の溝９ａ，９ｂ，９ｃを有しており、ロープ３ａ，３ｂ，３ｃはプーリ７の巻き掛け部においてプーリ７に屈曲されながら進行する。ロープ３ａ，３ｂ，３ｃは乗りかごを懸架しており、ロープ３ａ，３ｂ，３ｃの走行を案内する溝９ａ，９ｂ，９ｃは、ロープ３ａが隣の溝９ｂに乗り移ることがないように、また地震時にロープ３ａ，３ｂ，３ｃが溝９ａ，９ｂ，９ｃから脱落しないように、径方向に一定の溝高さを確保した形状となっている。

ロープ３ａ，３ｂ，３ｃは、複数のロープストランド（図５の２２）を拠った構造となっており、さらにストランドは素線を拠った構成となっている。この素線は、長期に使用した場合、シーブやロープ部分で繰り返し屈曲されることによって破断するため、素線破断状態によってロープの交換を行っている。

検査装置１２は、内部に例えば永久磁石からなる磁化手段１３を少なくとも１つ有しており、計測対象とするロープ３ａ，３ｂ，３ｃの外周にはコイル２１が配置されている。本図では、磁化手段１３とコイル２１を１組設けた例を示しているが、磁化手段１３とコイル２１は、ロープ３ａ，３ｂ，３ｃの本数と同一組設けることで、複数のロープ３ａ，３ｂ，３ｃの損傷を同時に検査することができる。

検査装置１２は、プーリ７を固定する支持部材３２にボルト固定すればよい。さらに支持部材３２は、プーリベース３５にロッド３７を介して固定されており、エレベーター装置に容易に組み込むことが可能となる。プーリ７の偏芯などによって支持部材３２が振動し、検査装置１２に振動が伝搬する場合には、この振動を絶縁するため検査装置１２と支持部材３２の間に防振ゴムを介して設置すればよい。

次に磁化手段について図４の断面図を参照して説明する。本図は、磁化用部材１４をロープ３の内部まで効率よく磁化するため、ロープ３の形状に沿うようなＵ字形状としている。図示しないが、通常のプーリ７は、地震時のロープ外れや走行時のロープ移動がないように、プーリ側の溝の立上げ高さｈ１、特に外側両端をロープ３の半径以上としている。

プーリ溝の立上げｈ１をロープ３の半径以下の浅溝とし、磁化用部材１４の溝の高さｈ２を、ロープの半径以上とすることによって、ロープ内部の磁化状態を均一にする。地震時のロープ外れについては、磁化用部材１４の溝によって抑制する。

プーリ７は、鋳物などの磁性体であるが、樹脂製など非磁性体であれば、磁性体に比べて、磁束が鋼材側に漏れることがないため、ロープ３を効率良く磁化することができる。なお、プーリ全体が樹脂でなくとも、例えば溝および外周部分のみ樹脂で構成すれば、高価な樹脂の使用量を削減することが可能でかつ、ロープ３の損傷検出も容易に実施することができる。

次に磁器センサとなるコイルの配置について図５の断面図を参照して説明する。本図は、１つの断面図を用いて、２種類のコイルの実装方法を示している。すなわち、実際には、いずれか一方のコイルを選択して、検査装置１２に組み込むことでよい。

ロープ３ａについては、ロープ周方向に８つのコイル２１ａ〜２１ｈを均等間隔で配置している。ロープ３の外周に複数のコイル２１ａ〜２１ｈを配置することによって、コイルを小型化して出力感度を高めている。また、複数のコイル出力を比較して出力の大きいコイルを特定することによって、損傷した素線の損傷部２４の位置を求める。プーリ溝の立上げ寸法をロープ３半径以下の浅溝とすれば、ロープ３の溝立上げ近傍の側端部分までコイル２１ａおよびコイル２１ｈを配置できる。このため、より多くのストランド２１ａ〜２１ｈまでカバーすることが可能で、損傷部の検出精度を高めることができる。

一方、ロープ３ｃについては、１つのコイル２１ｋで構成しており、プーリ７の溝高さを低くすることによって形成されたロープ側面を、できるだけカバーするような楕円形状のコイルを用いている。いずれの方式も、ロープ３ａ，３ｃの側面までカバーできるようにコイルの領域を確保するように（図で水平位置まで）配置している点は共通である。

次にロープ側面までコイルを配置することによる効果を示すため、図６に示す磁場解析の例を参照して説明する。縦軸にコイルの出力、横軸に時間を示しており、太線は、通常のプーリ溝で損傷部（図５中の２４）に最も近いコイル（図５中の２１ｂ）における検出信号を示している。一方、細線は、プーリ溝高さで、損傷部に最も近いコイル（図５中の２１ａ）の検出信号を示している。両者を比較すると、ロープ３の溝立上げ近傍の側端部分まで配置されたコイル２１ａでは、信号出力が拡大されておりＳＮ比が改善されている。

さらにプーリ近傍のロープ３の案内方法について、図７を参照して詳細に説明する。本図は、プーリ７の正面図を示している。検査装置１２は、プーリ７の巻き掛け部に設置されているが、その両脇にロープ３の走行を案内するガイドローラ２３ａ，２３ｂを配置する。ガイドローラ２３ａ，２３ｂは、複数のロープ３と常時接しており、外周表面にはロープ３に対応した溝を有している。そして、プーリ７の回転に同期してガイドローラ２３ａ，２３ｂも回転する。これによれば、プーリ７の溝高さを低くしても、ガイドローラ２３ａ，２３ｂの溝高さを高くすることによって、ロープ３が隣接するロープ３に乗り移ったり干渉したりすることを防止することができる。ガイドローラ２３ａ，２３ｂは、エレベーターの昇降路寸法を拡大しないために、プーリ７の幅寸法Ｌよりも内部に配置する。以上では、ガイドローラ２３ａ，２３ｂの外周表面に溝を配置しているが、適正な押付け状態により摩擦力を確保すれば、平坦なローラとしてもよい。

検査装置の配置について図８を参照して詳細に説明する。本図は、図７同様にプーリ７の正面図を示し、複数（ロープの本数と同一数）の検査装置１２がプーリ７の巻き掛け部に図で紙面の垂直方向にずらして設置されている。さらに、磁化手段によって磁化されたロープ３が隣接するロープ３に接しないように、それぞれの検査対象ロープ３と検査装置１２を周方向に分散させて配置して、隣接するロープ３が磁化されて接触しないようにしている。これらの検査装置は１２ａ，１２ｂ，１２ｃはいずれもプーリ７の幅寸法Ｌ内に入るように設置すれば、昇降路寸法を拡大することなく、エレベーターに実装することができる。

以上のように、ロープと検査装置を非接触にすることが可能で、エレベーターが高速に走行しているときでも摺動音がなく、ロープ表面の凹凸や素線のわずかな飛び出しがあった場合でも、検査装置が大きな衝撃力を受けることがない。

１ 乗りかご
２ つり合重り
３ ロープ
４ 巻上機
５ シーブ
６ａ，６ｂ かご下プーリ
７ａ，７ｂ，７ｃ 頂部プーリ
８ つり合重りプーリ
９ プーリ溝
１１ 判定装置
１２ 検査装置
１３ 磁化手段
１４ 磁化用部材
２１ 磁気センサ（検出コイル）
２２ ロープストランド
２３ａ，２３ｂ ガイドローラ
２４ 損傷部
３１ 永久磁石
３２ 支持部材
３３ 磁化鉄心
３５ プーリベース
３７ ロッド
Ｌ プーリ幅寸法

Claims (5)

1. 素線を拠ったストランドの束によって構成されたロープがシーブ及びプーリに巻き掛けられ、前記シーブを駆動することによって乗りかごが昇降するエレベーターにおいて、
   前記プーリにおいて前記ロープの巻き掛け部に前記ロープの長手方向を磁化する磁化用部材と、前記ロープの損傷部からの漏洩磁束を検出する磁気センサと、を有する検査装置を備え、該検査装置により前記乗りかごを定格速度で運転中に前記ロープの損傷の有無を判定し、
   前記磁化用部材は前記ロープとは非接触として設置され前記ロープの形状に沿うようなＵ字形状であり、溝の高さが前記ロープの半径以上とされ、
   前記プーリは溝の立上げ寸法が前記ロープの半径以下とされ、前記磁気センサは前記ロープ周方向に前記ロープの側面まで配置されたことを特徴とするエレベーター。
2. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、前記ロープの長手方向の磁化は、磁化鉄心で結合された少なくとも１組の永久磁石と、前記ロープ側に設置され前記プーリの曲率に合わせた形状とされた磁化用部材と、による前記ロープを含めた循環した磁気回路により行われることを特徴とするエレベーター。
3. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、前記磁気センサは複数を均等間隔で配置されたことを特徴とするエレベーター。
4. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、前記検査装置の両脇に前記ロープの走行を案内し、前記ロープと接触するガイドローラが配置されたことを特徴とするエレベーター。
5. 請求項１に記載のエレベーターにおいて、前記ロープの損傷の有無は、ランプを点灯して表示、又は通信回線を介して管制センタへ伝達されることを特徴とするエレベーター。

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