JPWO2012169008A1 - ワイヤロープ探傷装置 - Google Patents

Abstract

複数のワイヤロープ径に対応することができ、且つ安価なワイヤロープ探傷装置を提供する。ワイヤロープ探傷装置は、磁化器１０と一体に構成されると共に、ワイヤロープ１の所定区間において磁化器１０による磁気回路１４と概ね平行な向きで、磁気回路を挟むように対向配置された平面状のコイル３３ａ，３３ｂを内包する少なくとも２組の磁気センサユニット３０ａ，３０ｂと、ワイヤロープの径に対応して少なくとも２組の磁気センサユニットの間隔を変化させ得る調整機構５０を備えている。

Description

この発明はエレベータ等の乗りかごを吊り下げるワイヤロープの損傷を検出するワイヤロープ探傷装置に関するものである．

ワイヤロープの破損や素線の断線を検知する手段として、特許文献１に示すように、ある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、永久磁石または電磁石にて磁化し、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漏洩磁束を検知するワイヤロープ探傷装置がある。
このようなワイヤロープ探傷装置においては、漏洩磁束を検知する磁気センサとしてコイルが採用されており、ワイヤロープを概ね半周包むよう略Ｕ字状に成形されている。
また、当該コイルをロープの摺動から保護する機能もつ非磁性材の保護プレートや、保護プレートを支持しつつ永久磁石とワイヤロープの間に介在し、永久磁石とワイヤロープの間の磁気抵抗を緩和する強磁性体の磁極片も、その断面が略Ｕ字状となるよう成形されており、これらが一体となりプローブを形成している。

ところで、特許文献１において、永久磁石または電磁石とバックヨークで構成される磁化器と、上記プローブは、分離可能な構造が示唆されている。
これは、プローブ断面が特定の半径で略Ｕ字状となっているため、径の異なるワイヤロープに対しては、半径の異なる略Ｕ字断面をもつプローブを用意し、必要に応じて交換するためのものであると考えられる。

特開平９−２１０９６８号公報

前述のとおり、特許文献１に開示されているワイヤロープ探傷装置は、探傷の対象となるワイヤロープに対して、当該ワイヤロープの径より若干大きく、且つ、ワイヤロープの径に近い半径をもつ略Ｕ字状プローブを使用する必要がある。
なぜなら、略Ｕ字形状の半径が、当該ワイヤロープより大き過ぎると、ワイヤロープと保護プレートの接触部を除き、ワイヤロープとコイルの間の空隙が大きくなるため、ワイヤロープの損傷部がワイヤロープの周方向に関し保護プレートとの接触部から遠ざかっている場合、漏洩磁束がコイルへ十分に到達できず、コイルに生じる誘起電圧が小さくなり、損傷検知のＳ／Ｎが低下するからである。
従って、複数のワイヤロープ径が存在する現場を訪れる際には、複数のプローブを持ち歩かなければならず、重量と体積の増加による作業者の負荷が問題となる。

また、略Ｕ字断面をもつ複数の部品からなるプローブは、それぞれの部品の加工費が高価となる傾向がある。
中でもコイルは、鎖交磁束量を大きくすべく、限定された領域内で多数のターン数を必要とするため、極細線（線径４０μｍ前後）が用いられることが多い。このような線材を損傷なくＵ字成形するためには高度な技術を要するため、略Ｕ字成形のないコイルに比べて大幅に加工費が上昇する。
また、本コイルを保護するためのガイドプレートや、ガイドプレートを支持するための磁極片、さらに場合によっては、鎖交磁束量向上のため、コイルに鉄心を嵌める事例もあり、これらのような部品も全て略Ｕ字形状とする必要がある。
一方、一定の検出精度を得るためには、これらの部品の加工交差として十数μm〜百μmが要求されるので、これらの部品も加工費の上昇要因となる。
総じて、ワイヤロープ探傷装置全体の製造コストにおいて、略Ｕ字状の部品の占める価格は極めて大きい。
しかるに、このような高価な部品で構成されるプローブを複数所有しなければならないことは、検査のための設備投資額上昇により検査業者の経営を圧迫する。

この発明は、上述の問題を解決しようとするもので、複数のワイヤロープ径に対応することができ、且つ安価なワイヤロープ探傷装置を提供することを目的とする。

この発明は、ワイヤロープの長手方向の所定区間を磁化する磁気回路を形成する磁化器を配置し、上記所定区間において上記ワイヤロープの損傷部から漏れ出る漏洩磁束を検出することにより上記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープ探傷装置において、上記磁化器と一体に構成されると共に、上記所定区間において上記磁気回路と概ね平行な向きで、上記磁気回路を挟むように対向配置された平面状のコイルを内包する少なくとも２組の磁気センサユニットと、上記ワイヤロープの径に対応して上記少なくとも２組の磁気センサユニットの間隔を変化させ得る調整機構を備えたものである。

この発明のワイヤロープ探傷装置によれば、平面状コイルを内包する磁気センサユニットを複数組み合わせることにより、ワイヤロープに対し先行例と同等以上の領域を包囲することができると共に、対向配置された複数の磁気センサユニットの間隔を変化させ得る調整機構を設けることにより、異なる径のワイヤロープに対応できると共に、安価なワイヤロープ探傷装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置を示す斜視図である。 図１のワイヤロープ探傷装置を示す三面図である。 磁気センサユニットに用いるコイル部材の一例を示す概略図である。 磁気センサユニットに用いるコイル部材の他の例を示す概略図である。 実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置の磁気センサユニットの可動機構を示す模式図である。 実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置の、ワイヤロープ中心軸を通る平面における断面図である。 図６におけるＡ−Ａ線における断面図である。 図６におけるＢ−Ｂ線における断面図である。 図７の矢印Cの方向から見た模式図である。 ワイヤロープの振動による磁束の流れの変化を説明するための断面図である。 実施の形態２に係るワイヤロープ探傷装置を示す斜視図である。 図１２のワイヤロープ探傷装置を示す三面図である。 実施の形態３に係るワイヤロープ探傷装置の調整機構を説明するための要部模式図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置を示す斜視図であり、図２は図１のワイヤロープ探傷装置を示す三面図である。
実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの長手方向の所定区間を磁化する磁気回路を形成する磁化器１０と、上記所定区間においてワイヤロープの損傷部から漏れ出る漏洩磁束を検出する複数の磁気センサユニット２０，３０と、ワイヤロープの径に対応して上記対向配置された複数の磁気センサユニットの間隔を変化させ得る調整機構５０とで構成されている。

磁化器１０は、上記所定区間の両端部に対応する位置に配置され、ワイヤロープ１と当接する面側に磁極片１２ａ，１２ｂを有する２個の永久磁石１１ａ，１１ｂと、これらの永久磁石の反磁極片側を磁気的に連結するバックヨーク１３とで構成されている。
磁化器１０は、磁極片１２ａ，１２ｂ、永久磁石１１ａ，１１ｂ、バックヨーク１３が一体化され、ワイヤロープの長手方向の所定区間を磁化する磁気回路１４（図６参照）を形成する。
永久磁石１１ａ，１１ｂは、ワイヤロープ中の磁束密度を飽和領域に達せしめるに十分な起磁力をもつものが選定されている。

ワイヤロープ１の損傷部１ａから漏れ出る漏洩磁束１ｂを検出する磁気センサユニットは、磁化器１０のバックヨーク１３中央付近に磁気回路１４と概ね直交する向きに配置されたセンターセンサユニット２０と、さらに磁気回路１４と概ね平行な向きで、磁気回路１４を挟むように配置された２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂとで構成されている。
センターセンサユニット２０は、センサ本体２１と、非磁性の摺動用部材２２とで構成され、センサ本体２１は、非磁性板２１ａに平面状のコイル２１ｂを埋設して構成されている。摺動用部材２２は、ワイヤロープ１が磁極片１２ａ，１２ｂと同一平面を摺動するように案内するため、磁化器１０のバックヨーク１３上に、２個の永久磁石１１ａ，１１ｂに渡って非磁性体の摺動用部材１７が装着されている。
２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂは、センサ本体３１ａ，３１ｂと、非磁性のガイド板３４ａ，３４ｂとで構成され、センサ本体３１ａ，３１ｂはそれぞれ非磁性板３２ａ，３２ｂに平面状のコイル３３ａ，３３ｂを埋設して構成されている。
ガイド板３２ａ，３２ｂは、それぞれ上記所定区間において磁気回路１４を挟むように互いに平行して配置され、センサ本体３１ａ，３１ｂがそれぞれガイド板３２ａ，３２ｂの上記所定区間の左右に離れて対向する位置にネジで装着されている。
ガイド板３２ａ，３２ｂの中央付近には、センターセンサユニット２０を通すための切欠き部３５が設けられている。
２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂのうち一方のサイドセンサユニット３０ａは、センターセンサユニット２０に固定されている。

図３はセンターセンサユニット２０およびサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂのコイル２１ｂおよび３３ａ，３３ｂとして使用されるコイル部材４０を示している。
コイル部材４０は、線径数十μmの銅線を数百〜数千ターン巻回することにより、断線通過時のコイル両端に発生する誘起電圧が大きくなるように工夫されている。
特許文献１と異なり、略Ｕ字状の成形を行わないため、加工工程としては所定の巻枠へ巻回したあと、固定処理（自己融着電線ならば、加熱またはアルコール滴下）を行うのみとなる。
また、コイル部材４０を埋設するセンターセンサユニット２０およびサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂの非磁性板２１ａおよび３２ａ，３２ｂも、基本的に平板状の非磁性材料に一方向から溝等の加工を行うことにより製作可能であるため、材料の持ち替えや、曲げ加工が解消され加工費の抑制が可能となる。
また、コイル部材４０には図４のように鎖交磁束量向上のための鉄心４１を嵌めてもよい。この際の鉄心の加工も直線的な加工となるため、略Ｕ字形状に比べ加工が単純で、加工費の抑制が可能である。

調整機構５０は、図５に示すように、直動機構によりワイヤロープ１の径に対応してサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂの間隔を変化させ得るように構成されている。
図５において、２本のガイドシャフト５１ａ，５１ｂがセンターセンサユニット２０に固定されており、オネジ５２がセンターセンサユニット２０に対し自身の中心軸を回転軸として回転自在に取り付けられている。
サイドセンサユニット３０ｂの、ガイドシャフト５１ａ，５１ｂを通す穴の径は、ガイドシャフト５１ａ，５１ｂが滑らかに摺動できる嵌め合い公差を有するように設定されている。
また、可動側のサイドセンサユニット３０ｂが固定側のサイドセンサユニット３０ａと平行を保てるよう姿勢の安定を図るため、メネジとしてスクリューホルダ５５を採用している。検査作業者はネジ端部の送りノブ５３を回すことでオネジ５２を回転させサイドセンサユニット３０ｂを移動させる。
サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂ間の幅が所望の幅になれば、ロックナット５４をスクリューホルダ５５に締め込んでサイドセンサユニット３０ｂをロックする。

実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置においては、図６に示すように、ワイヤロープ１は磁極片１２ａ，１２ｂ、センターセンサユニット２０と摺動するため、磁極片１２ａ，１２ｂとセンターセンサユニット２０との摺動面の高さは同一になるよう配設されている。
永久磁石１１ａから出た磁束は磁極片１２ａを介してワイヤロープ１を通り、磁極片１２ｂを介して永久磁石１１ｂへ入る。
ワイヤロープ１は磁化器１０に対して相対的に移動させる。このとき、ワイヤロープの損傷部１ａが磁極片１２ａ，１２ｂの間の磁化区間に進入したとき、損傷部１ａの周辺で、漏れ磁束１ｂがワイヤロープ１から漏れ出る。この漏れ磁束１ｂを、ワイヤロープ１を三方より囲む磁気センサ、即ちセンターセンサユニット２０、サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂのいずれかで検知することにより、ワイヤロープ１上の損傷１ａを発見することができる。
なお、実施の形態１の磁気センサではコイルを採用しているが、ホール素子など他の検知方式を採用してもよい。

図７（ａ），（ｂ）は、図６のＡ−Ａ線における断面図で、それぞれ最小径のワイヤロープ検査時、最大径のワイヤロープ検査時における状態を示したもので、磁極片１２ａ，１２ｂおよび永久磁石１１ａ，１１ｂの幅寸法は、最大径のワイヤロープ１に対応できるよう十分な大きさとなっている。

図８（ａ），（ｂ）は、図６のＢ−Ｂ線における断面図である。可動側のサイドセンサユニット３０ｂがセンターセンサユニット２０に接するときが、最小径のワイヤロープ対応時の位置となる。
一方、可動側のサイドセンサユニット３０ｂとセンターセンサユニット２０の隙間Dが、固定側のサイドセンサユニット３０ａの内壁から可動側のサイドセンサユニット３０ｂの側面までの幅Wを超えない範囲が、サイドセンサユニット３０ａの可動範囲である。
なぜなら、隙間Dが幅Wを超えると、ワイヤロープ１の一部がセンターセンサユニット２０のワイヤロープ接触面から外れてしまい、磁極片１２ａ，１２ｂおよびセンターセンサユニット２０のコイル２１ｂに過剰な負荷が掛かり、ワイヤロープまたはワイヤロープ探傷装置が損傷する恐れがあるからである。

なお、上述したように、実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置においては、２個の磁極片１２ａ，１２ｂ同士の間に、非磁性体からなる摺動用部材２２をセンターセンサユニット２０に備え、磁極片と摺動用部材の、ワイヤロープとの接触面は互いに概ね連続面となるように配置されており、互いに略平行な位置関係にあるサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂ同士の間隔が、最大となる位置において、互いのセンサから等距離にある仮想平面と交わる位置に摺動用部材２２が存在することにより、検査対象となる全てのワイヤロープ１が磁極片１２ａ，１２ｂと摺動用部材２２と常に滑らかな摺動を保つことができる。

図９（ａ），（ｂ）は実施の形態１に係るワイヤロープ探傷装置を、図７の矢印Cの方向から見た模式図で、サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂの端部におけるワイヤロープ１の振動を説明するための図である。
図９（ａ）に示すように、サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂは、そのロープ長手方向に関する端部が、磁極片１２ａ，１２ｂに対して完全にオーバーラップするよう配設されている。
その理由は次の通りである。
移動中のワイヤロープ１は通常、自身の撚りとシーブの接触やカゴの振動等が加振源となり、振動している。
ここで、サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂが図９（ｂ）のように、磁極片１２ａ，１２ｂにオーバーラップしない場合、ワイヤロープ１が、センターセンサユニット２０およびサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂが形成するコの字型通路に出入りする直前直後において、磁極片１２ａ，１２ｂのワイヤロープ１との接触面上を動くことができる。このとき、図１０（ａ）に示すよう、ワイヤロープ１に進入する磁束１５、ワイヤロープに進入せずに漏れ出る磁束１６の大きさにそれぞれ変化が生じる。
後者の磁束１６の一部はコイル２２の近傍を通過しているため、ワイヤロープ１の磁極片１２ａ，１２ｂへの接触状態に変化が生じ、これらの磁束量が変化すると、図１０（ｂ）のように、磁束１６の流路に変化が生じ、センターセンサユニット２０のコイル２１ｂの鎖交磁束量が変化するため、コイル２１ｂに誘起電圧が生じ、ノイズ信号となってしまう。
そこで、図９（ａ）のようにサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂのガイド板３４ａ，３４ｂが磁極片１２ａ，１２ｂ上にオーバーラップすれば、磁極片１２ａ，１２ｂ上でのワイヤロープ１の不必要な移動を抑制でき、ノイズを低減させることができるからである。

実施の形態２．
図１１は実施の形態２に係るワイヤロープ探傷装置を示す斜視図であり、図１２は図１１のワイヤロープ探傷装置を示す三面図である。
調整機構５０は、スクリューホルダ５５ａ，５５ｂを用いた直動機構により２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂの両方を可動にするようになっている。このような機能は、２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂのうちの一方、例えばサイドセンサユニット３０ｂのスクリューホルダ５５ｂを逆ネジにすることにより実現できる。
これにより、ワイヤロープ１は、その径にかかわらずセンターセンサユニット２０の中心に位置することができるため、ワイヤロープ径の適用範囲を拡大することができる。

実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係るワイヤロープ探傷装置の調整機構を示す要部模式図である。
２組のサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂ間に、ワイヤロープ１の径に対応してサイドセンサユニット３０ａ，３０ｂの間隔を設定し得る幅寸法を有するスペーサ５６を挿入し、ネジ５７で固定したもので、サイドセンサユニット３０ａ，３０ｂ間の間隔の調整が、実施の形態１および２のように無段階には行えないが、ワイヤロープ１の適用径の種類が少ない場合は、本実施の形態の方が製造コストを安く抑えられるので有効である。

１：ワイヤロープ、１ａ：損傷部、１ｂ：漏洩磁束
１０：磁化器、１１ａ，１１ｂ：永久磁石、１２ａ，１２ｂ：磁極片、
１３：バックヨーク、１４：磁気回路、１５，１６：磁束、
２０：センターセンサユニット、２１：センサ本体、
２１ａ：非磁性板，２１ｂ：コイル、２２：摺動用部材
３０ａ，３０ｂ：サイドセンサユニット、３１ａ，３１ｂ：センサ本体、
３２ａ，３２ｂ：非磁性体板、３３ａ，３３ｂ：コイル、
３４ａ，３４ｂ：ガイド板、３５：切欠き部
４０：コイル部材、４１：鉄心
５０：調整機構、５１ａ，５１ｂ：ガイドシャフト、
５２：オネジ、５３：送りノブ、５４：ロックナット、
５５ａ，５５ｂ：スクリューホルダ、５６：スペーサ、
５７：ネジ

Claims (9)

1. ワイヤロープの長手方向の所定区間を磁化する磁気回路を形成する磁化器を配置し、上記所定区間において上記ワイヤロープの損傷部から漏れ出る漏洩磁束を検出することにより上記ワイヤロープの損傷を検知するワイヤロープ探傷装置において、
   上記磁化器と一体に構成されると共に、上記所定区間において上記磁気回路と概ね平行な向きで、上記磁気回路を挟むように対向配置された平面状のコイルを内包する少なくとも２組の磁気センサユニットと、
   上記ワイヤロープの径に対応して上記少なくとも２組の磁気センサユニットの間隔を変化させ得る調整機構を備えた
   ことを特徴とするワイヤロープ探傷装置。
2. 上記複数の磁気センサユニットは、上記所定区間において互いに平行して配置された非磁性体板にそれぞれ平面状のコイルを埋設して構成された２組の磁気センサユニットであって、上記調整機構により上記２組の磁気センサユニットの間隔を調整されることを特徴とする請求項１記載のワイヤロープ探傷装置。
3. 上記調整機構は、上記２組の磁気センサユニットのうち少なくとも一方を他方に対して直線的に移動させる直動機構を含むことを特徴とする請求項１または２記載のワイヤロープ探傷装置。
4. 上記調整機構は、上記２組の磁気センサユニットの両方を互いに直線的に移動させる直動機構を含むことを特徴とする請求項３記載のワイヤロープ探傷装置。
5. 上記調整機構は、上記ワイヤロープの径に対応して上記２組の磁気センサユニットの間隔を設定し得る幅寸法を有し、上記２組の磁気センサユニット間に配置されるスペーサを含むことを特徴とする請求項１または２記載のワイヤロープ探傷装置。
6. 上記磁化器は、上記所定区間の両端部に対応する位置に配置され、上記ワイヤロープと当接する面側に磁極片を有する２個の永久磁石と、これらの永久磁石の反磁極片側を磁気的に連結するバックヨークとで構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のワイヤロープ探傷装置。
7. 上記所定区間の中央部において上記磁気回路と概ね直交する向きに配置され、上記漏洩磁束を検出する第２の磁気センサユニットを備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載のワイヤロープ探傷装置。
8. 上記第２の磁気センサユニットは、２個の永久磁石の磁極片の間に、上記ワイヤロープとの接触面が連続的に形成されるように非磁性体からなる摺動用部材を備えたことを特徴とする請求項７記載のワイヤロープ探傷装置。
9. 上記摺動用部材は、上記サイドセンサユニットの間隔が最大となる位置において、上記サイドセンサユニットから等距離にある仮想平面と交わる位置に存在することを特徴とする請求項８記載のワイヤロープ探傷装置。

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