JPWO2011148456A1 - ワイヤロープ探傷装置 - Google Patents

Abstract

ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを損なうことなく、装置の長寿命化を図る。ワイヤロープ１の軸方向所定区間を、バックヨーク６と磁石３で構成される磁化器２で磁化し、前記所定区間内におけるワイヤロープ損傷部１９から発生する漏洩磁束を磁気センサ８で検出して、前記ワイヤロープ損傷部１９を検出するワイヤロープ探傷装置において、前記ワイヤロープ１を磁化する前記磁化器２を前記ワイヤロープ１に対して非接触で配設し、前記磁気センサ８を保護プレート１２を介して前記ワイヤロープ１と接触させて配設する。

Description

この発明はエレベータや工事用クレーン等に使用されるワイヤロープの破損や素線の断線（以下，ワイヤロープ損傷部と呼ぶ）を検出するワイヤロープ探傷装置に関するものである。

この種のワイヤロープ探傷装置としては、特許文献１に示すものがある。これは、一定速度で走行するワイヤロープに対し、ワイヤロープの軸方向所定区間を、永久磁石又は電磁石で磁化し、当該所定区間内に配設された磁気センサにより、ワイヤロープ損傷部より漏洩する磁束を検知するものである。このワイヤロープ探傷装置は、永久磁石又は電磁石とバックヨークで構成される磁化器と、漏洩磁束検知用磁気センサとが、ワイヤロープを概ね半周包む略Ｕ字状断面をもつ非磁性材の保護プレートを介してワイヤロープと接触している。

また、特許文献２のワイヤロープ探傷装置では、磁化器と磁気センサが、被検査物と非接触となっている。

特開平９―２１０９６８号公報 特開２００５―１０６６０２号公報

ワイヤロープ損傷部を感度良く検出するためには、損傷部近傍から漏洩する磁束量を増加させるのが良く、磁石は、ワイヤロープを磁気飽和近くまで磁化できる能力を持つものが選択されることが多い。特許文献１では、ワイヤロープ探傷装置は、磁石とバックヨークで構成される磁化器と、漏洩磁束検知用磁気センサとが、ワイヤロープを半周包むＵ字状断面をもつ非磁性材の保護プレートを介してワイヤロープと接触している。そのため、磁石がワイヤロープを強力に吸引し、ワイヤロープと保護プレート間に生じる摩擦力が大きく、保護プレートの磨耗により、ワイヤロープの延べ検査距離が短くなる問題点があった。また、特許文献２では、損傷部の漏洩磁束密度が、被検査物から離れるにつれて小さくなるため、被検査物と磁気センサの距離が離れると、損傷部の検出感度が低下するほか、被検査物の振動等により磁気センサとの距離が変動すると、磁気センサに誤検出信号が発生する問題点があった。

この発明は、前記の問題点に鑑みてなされたもので、ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを損なうことなく、装置の長寿命化を図ることを目的とするものである。

この発明のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの軸方向所定区間を、バックヨークと磁石で構成される磁化器で磁化し、前記所定区間内におけるワイヤロープ損傷部から発生する漏洩磁束を磁気センサで検出して、前記ワイヤロープ損傷部を検出するワイヤロープ探傷装置において、前記ワイヤロープを磁化する前記磁化器を前記ワイヤロープに対して非接触で配設し、前記磁気センサを保護プレートを介して前記ワイヤロープと接触させて配設したものである。

この発明に係るワイヤロープ探傷装置によれは、磁石とバックヨークで構成される磁化器をワイヤロープに対して非接触で配設させて、ワイヤロープと磁化器の間に摩擦力を発生させないようにすると共に、磁気センサを保護プレートを介してワイヤロープと接触させて配設させて、磁気センサとワイヤロープの距離を略一定となるようにしたので、ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを損なうことなく、従来の磁化器の保護プレートの摩耗に対して、磁気センサの保護プレートの摩耗を減少させることができ装置の長寿命化を図ることができる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

この発明の実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置を示す構成図である。 実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置の検出原理を示す説明図で、ワイヤロープ損傷部がない場合を示す。 実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置の検出原理を示す説明図で、ワイヤロープ損傷部がある場合を示す。 実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置の斜視図である。 実施の形態２におけるワイヤロープ探傷装置を示す構成図である。 実施の形態２におけるワイヤロープ探傷装置の斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置を示す構成図で、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置の検出原理を示す説明図で、ワイヤロープ損傷部がない場合を示す。図３は実施の形態１におけるワイヤロープ探傷装置の検出原理を示す説明図で、ワイヤロープ損傷部がある場合を示す。図４は実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置の斜視図である。図１〜図４において、磁化器２は、ワイヤロープ１と磁石３の磁石カバー４とが所定距離（例えば、ワイヤロープ１の径が１０〜１５ｍｍのとき、５〜１０ｍｍ程度）離間し、ワイヤロープ１と非接触で配設され、ワイヤロープ１の軸方向所定区間Ｌを磁化する。磁化器２は、バックヨーク６と、その両端に配設された一対の磁石３と、その磁石カバー４と、その他の支持部品で構成される。前記所定区間とは、ワイヤロープ１のうち、磁化器２のバックヨーク６両端に配設されたＮ−Ｓ対の永久磁石又は電磁石に対向する部分で挟まれたワイヤロープ１の軸方向所定区間であり、図１中のＬで示される区間である。

磁石３の破損防止のため、磁化器２には磁石カバー４が設けられているが、磁石カバー４とワイヤロープ１とは接触していない。磁石３の吸引力により、ワイヤロープ１が磁石カバー４に接触することを防ぐため、磁化器２におけるワイヤロープ１の軸方向前後には、基板２６に固定された支持ローラ５がそれぞれ設けられている。支持ローラ５は異なる数種類の径のワイヤロープ１に対応するため、固定位置をスライドさせてもよい。また、異なる数種類の径のワイヤロープ１に対応するため、磁化器２は基板２６との間でスライド機構（ガイドとネジ）を備え、ワイヤロープ１と磁石カバー４の距離が調整できる構造としてもよい。

センサユニット７は、図２で示すように、磁気センサ８、鉄心１１、磁気センサ８を保持するホルダー９、磁気センサ８をワイヤロープ１の摺動から保護し、かつ磁気センサ８とワイヤロープ１の適切な位置関係を保つ保護プレート１２、ベース板２５で構成される。磁気センサ８としては、サーチコイル、ホール素子、磁気抵抗効果素子（ＭＲ，ＧＭＲ）、磁気インピーダンス素子（ＭＩ）などの種々の素子のなかから、精度、耐久性、コストを検討し最も適切なものを選択することができる。ここでは、サーチコイル１０とサーチコイル１０に鎖交する磁束量を増加させる鉄心１１から構成される磁気センサ８を採用している。図１（ｂ），図３で示すように、ワイヤロープ損傷部１９の捕捉範囲を可能な限り広げるため、サーチコイル１０および鉄心１１は、ワイヤロープ１を概ね半周囲うように断面がＵ字状に成形されている。保護プレート１２は磁気センサ８の内側の外周を、概ね密着して覆うよう成形されており、オーストナイト系ステンレス等の非磁性材料で製作されている。保護プレート１２の機能は、磁気センサ８を摩擦係数の小さい樹脂で埋め込みＵ字状に成形することでも代用できる。

図１において、基板２６上には、一対のエンドブロック２４が固定され、両エンドブロック２４間には下シャフト２３が固定されている。スライドブロック２２には、下シャフト２３が貫通し、スライドブロック２２が下シャフト２３に沿って摺動可能となっている。下シャフト２３には、下シャフト２３が貫通し下シャフト２３に沿って摺動可能なストッパ２７が設けられており、ストッパ２７をセットネジ２８で、下シャフト２３の所望位置に固定させることにより、スライドブロック２２が下シャフト２３上で摺動する範囲が規制される。つまり、スライドブロック２２は、一方のエンドブロック２４とスットパ２７間を摺動できるが、他方のエンドブロック２４とスットパ２７間を摺動できない。

追従機構１３は、センサユニット７がワイヤロープ１の振動などの影響によりワイヤロープ１から離れ、磁気センサ８とワイヤロープ１の距離が変動し、磁気センサ８が誤検出することを防止するために設けられる。追従機構１３は、スライドとバネを応用した機構を例とし、センサユニットステージ２０、上シャフト２１、スライドブロック２２、バネ１４、抜け止めネジ２９、抜け止め板３１で構成される。センサユニット７はネジ３０（図４）でセンサユニットステージ２０に取外し可能に固定されている。上シャフト２１はセンサユニットステージ２０に埋め込まれて固定され、スライドブロック２２が摺動可能に貫通し、先端部に抜け止めネジ２９、抜け止め板３１を有している。抜け止めネジ２９と抜け止め板３１により、上シャフト２１はスライドブロック２２から抜け出ない。ストッパ２７で摺動範囲が規制されたスライドブロック２２とセンサユニットステージ２０との間には、バネ１４が圧縮されて介在されている。

センサユニット７は、バネ１４の押し付け力により、ワイヤロープ１の変位に追従しワイヤロープ１との接触が保持される。このとき、バネ定数は保護プレート１２の磨耗を防止するため、必要十分な大きさに留めるとともに、固有振動数がワイヤロープ１の振動数に重ならないよう配慮する必要がある。なお、バネ１４は金属バネの例を示したが、空気バネでもよい。また、センサユニットステージ２０とセンサユニット７はネジ３０で分離可能な構造としており、異なる径のワイヤロープ１を検査するときには、Ｕ字状断面寸法の異なるセンサユニット７を使用できる。検査を行わないときには、セットネジ２８を緩めスットパ２７を摺動させ、スライドブロック２２を下シャフト２３上で摺動させることにより、センサユニット７をワイヤロープ１から離すことができる。

次に動作について説明する。図２，図３に示すように、磁化器２の一方の磁石３より発生した主磁束１８がワイヤロープ１の中を通り磁化器２の他方の磁石３とバックヨーク６を経て前記一方の磁石３に戻る磁気回路が形成される。ワイヤロープ１中の磁束密度はおよそ磁気飽和に達するよう磁化器２の起磁力が設定される。ここで、ワイヤロープ１にワイヤロープ損傷部１９が存在すると、その近傍では漏洩磁束１６が発生している。この漏洩磁束１６が磁気センサ８付近を通過するとき、鉄心１１の磁束量に変化が生じ、サーチコイル１０の両端に誘起電圧が発生する。これによりワイヤロープ損傷部１９の存在を検知することができる。

ところで、ワイヤロープ損傷部１９が存在しない場合にも、磁気センサ８付近には少なからずワイヤロープ外磁束１７が存在する。これらの大きさや分布は磁化器２とワイヤロープ１と磁気センサ８の位置関係に依存する。従って、ワイヤロープ１が振動しワイヤロープ１と磁化器２と磁気センサ８の位置関係に変化が生じた場合、ワイヤロープ外磁束１７の大きさも変化する。これにより磁気センサ８の出力が変動し、誤検出が生じる。そこで、磁化器２におけるワイヤロープ１の軸方向前後に支持ローラ５を設置し、支持ローラ５でワイヤロープ１を押し付け、磁化器２とワイヤロープ１の位置関係を非接触で一定距離に保つ。さらに、追従機構１３によりセンサユニット７をワイヤロープ１へ接触させ磁気センサ８とワイヤロープ１の距離を一定に保つようにする。

検査中にワイヤロープ１の振動が発生しても、磁気センサ８とワイヤロープ１の距離を一定に保つため、センサユニット７はバネ１４でワイヤロープ１に押し当てられる。ただし、保護プレート１２の磨耗を防ぐため、バネ１４の押付け力は、従来のように、磁化器２による強力な磁束で保護プレートを介して磁化器２をワイヤロープ１に接触させたときの押付け力よりも小さくなるように設定することが容易にできる。つまり、磁化器２がワイヤロープ１に接触する摩擦力より、磁気センサ８がワイヤロープ１に接触する摩擦力を小さくすることが容易である。したがって、従来の磁化器２の保護プレートの摩耗より、実施の形態１の磁気センサ８の保護プレート１２の摩耗を減少させることができる。

このように、実施の形態１のワイヤロープ探傷装置によれは、磁石３とバックヨーク６で構成される磁化器２をワイヤロープ１に対して非接触で配設させて、ワイヤロープ１と磁化器２の間に摩擦力を発生させないようにすると共に、磁気センサ８を保護プレート１２を介してワイヤロープ１と接触させて配設させて、磁気センサ８とワイヤロープ１の距離を略一定となるようにしたので、ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを損なうことなく、磁気センサ８の保護プレート１２の摩耗を減少させることができ、装置の長寿命化を図ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２に係るワイヤロープ探傷装置について説明する。図５は実施の形態２におけるワイヤロープ探傷装置を示す構成図である。図６は実施の形態２におけるワイヤロープ探傷装置を示す斜視図である。なお、図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。実施の形態２では、実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置を構成する各構成要素をそれぞれ２組備え、ワイヤロープ１に関し１８０°対向させた向きに配設したものである。エンドブロック２４の近くにあるスットパ２７は、下シャフト２３上を摺動して所望位置で固定させることができる。

２組の磁化器２がワイヤロープ１に関し１８０°対向する向きに配設されることにより、ワイヤロープ１中の磁束分布の均一性が増す。実施の形態２の場合は、磁化器２は、ワイヤロープ１と磁石３の磁石カバー４とが所定距離（例えば、ワイヤロープ１の径が１０〜１５ｍｍのとき、２〜５ｍｍ程度）離間し、ワイヤロープ１と非接触で配設される。また、２組のセンサユニット７がワイヤロープ１に関し１８０°対向する向きに配設されることにより、それぞれのセンサユニット７が持つ低感度領域、すなわちＵ字状断面の開口部付近をワイヤロープ損傷部１９が通過したときの検出感度を、互いに補うことができる。

同様して、磁気センサ８を含むセンサユニット７が、ワイヤロープ１に対し概ね半周以上包み込むようなＵ字状断面構造を有している場合、センサユニット７がワイヤロープ１本あたりＰ個配設されたとき、センサユニット７が、ワイヤロープの周方向に関し、３６０/Ｐ度の間隔で配設されるようにする。このようにすると、センサユニット７の断面形状をＵ字形状とすることにより、ワイヤロープ１への着脱を容易にしつつ、ワイヤロープ１周方向に関し、いずれの部分にワイヤロープ損傷部が発生しても均一な検出感度を得ることができる。

また、磁化器２がワイヤロープ１本あたりＱ個配設されたとき、磁化器２がワイヤロープの周方向に関し、３６０/Q度の間隔で配設されるようにする。このようにすると、ワイヤロープ１中の磁化の強さを、ワイヤロープ１の周方向に関し均一な状態に近づけることができ、ワイヤロープ１の周方向に関しいずれの部分にワイヤロープ損傷部が発生しても、均一な漏洩磁束を得ることができる。
この発明の各種の変形又は変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。

この発明のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの軸方向所定区間を、バックヨークと磁石で構成される磁化器で磁化し、前記所定区間内におけるワイヤロープ損傷部から発生する漏洩磁束を磁気センサで検出して、前記ワイヤロープ損傷部を検出するワイヤロープ探傷装置において、前記ワイヤロープを磁化する前記磁化器を前記ワイヤロープに対して非接触で配設し、前記磁化器における前記ワイヤロープの軸方向前後に、前記ワイヤロープを支持する支持ローラをそれぞれ配設し、前記磁化器と前記ワイヤロープ間を非接触状態で一定の距離に保持し、前記磁気センサを含むセンサユニットを保護プレートを介して前記ワイヤロープと接触させて配設し、前記センサユニットは、前記磁化器又は前記磁化器を保持する基板と、金属バネ又は空気バネを有する支持ブロックを介して接続し、
前記センサユニットは、前記金属バネ又は空気バネを有する支持ブロックにより、前記ワイヤロープの振動による変位に追従し、前記ワイヤロープに対する保護プレートを介しての接触が保持されるようにしたものである。

この発明に係るワイヤロープ探傷装置によれは、磁石とバックヨークで構成される磁化器をワイヤロープに対して非接触で配設させて、ワイヤロープと磁化器の間に摩擦力を発生させないようにすると共に、磁気センサを含むセンサユニットを保護プレートを介してワイヤロープと接触させて配設させて、磁気センサを含むセンサユニットとワイヤロープの距離を略一定となるようにしたので、ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを損なうことなく、従来の磁化器の保護プレートの摩耗に対して、磁気センサを含むセンサユニットの保護プレートの摩耗を減少させることができ装置の長寿命化を図ることができる。さらに、前記センサユニットは、磁化器又は磁化器を保持する基板と、金属バネ又は空気バネを有する支持ブロックを介して接続し、前記センサユニットは、前記金属バネ又は空気バネを有する支持ブロックにより、ワイヤロープの振動による変位に追従し、ワイヤロープに対する保護プレートを介しての接触が保持されるようにしたので、磁化器がワイヤロープに接触する摩擦力より、前記センサユニットがワイヤロープに接触する摩擦力を小さくすることが容易にできる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

Claims (6)

1. ワイヤロープの軸方向所定区間を、バックヨークと磁石で構成される磁化器で磁化し、前記所定区間内におけるワイヤロープ損傷部から発生する漏洩磁束を磁気センサで検出して、前記ワイヤロープ損傷部を検出するワイヤロープ探傷装置において、
   前記ワイヤロープを磁化する前記磁化器を前記ワイヤロープに対して非接触で配設し、
   前記磁気センサを保護プレートを介して前記ワイヤロープと接触させて配設したことを特徴とするワイヤロープ探傷装置。
2. 前記磁化器における前記ワイヤロープの軸方向前後に、前記ワイヤローラを支持する支持ローラをそれぞれ配設し、前記磁化器と前記ワイヤローラ間を非接触状態で一定の距離に保持することを特徴とする請求項求１記載のワイヤロープ探傷装置。
3. 金属バネ又は空気バネにより、前記磁気センサが保護プレートを介して前記ワイヤロープに押圧されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のワイヤロープ探傷装置。
4. 前記磁気センサを含むセンサユニットを交換可能にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のワイヤロープ探傷装置。
5. 前記磁気センサを含むセンサユニットが、前記ワイヤロープに対し半周以上包み込むＵ字状断面構造を有し、前記センサユニットがワイヤロープ１本あたり複数個配設され、前記センサユニットの個数をＰ個としたとき、前記センサユニットが、前記ワイヤロープの周方向に関し、３６０/Ｐ度の間隔で配設されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のワイヤロープ探傷装置。
6. 前記磁化器がワイヤロープ１本あたり複数個配設され、前記磁化器の個数をQ個としたとき、前記磁化器が前記ワイヤロープの周方向に関し、３６０/Q度の間隔で配設されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のワイヤロープ探傷装置。

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