KR102020974B1 - 로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법 - Google Patents

로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법 Download PDF

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Abstract

로프를 자기 포화 상태로 하기 위한 자계를 인가하는 제1 요크와, 축방향 코일에 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 로프의 축방향에 대해서 교류 자계를 인가하여, 로프 내에 와전류 및 와전류 자계를 발생시키는 교류 자계 인가기와, 제1 요크에 의해 자기 포화 상태로 된 로프에 대해서 교류 자계를 인가 중에 있어서, 로프의 누설 자속의 크기의 계측 결과로부터 로프의 파단의 유무를 검출하고, 로프의 축방향으로 발생하는 와전류 자계에 의해 변동하는 전압의 계측 결과로부터 로프의 단면적을 산출하여, 파단의 유무 및 단면적으로부터 로프의 형상 이상을 검사하는 컨트롤러를 구비한다.

Description

로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법
본 발명은 엘리베이터의 엘리베이터 칸을 매다는 로프의 파단(破斷) 혹은 지름 감소를 검사하는 엘리베이터의 로프 손상 진단 검사 장치 및 엘리베이터의 로프 손상 진단 검사 방법에 관한 것이다.
E자 형상(形狀)의 철심(鐵心)을 이용하여, 로프 손상을 검출하는 종래 기술이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 특허 문헌 1에 있어서의 E자 형상의 철심(3)은, 3개의 각부(脚部)(31, 32, 33)를 가지며, 그것들의 바닥면에는, U자 형상의 홈(31U, 32U, 33U)이 형성되어 있다. 또, 철심(3)에는 여자용 코일(41, 42)이 권회(卷回)되고, 각부(33)에는 검출용 코일(43)이 권회되어 있다.
검사시에 있어서, 홈(31U, 32U, 33U)에는 검사 대상인 와이어 로프(2)가 끼워 넣어지고, 여자용 코일(41, 42)에 교류 전원이 접속된 상태에서, 철심(3)을 와이어 로프(2)를 따라서 이동시킨다. 그리고 각부(33)가 와이어 로프(2)의 손상부(21)를 통과할 때, 검출 코일(43)에 전압이 발생함으로써, 손상부(21)를 검출할 수 있다.
이 특허 문헌 1에서는, 철심은 교류 전원에 의해 여자되므로, 철심이 정지하더라도, 그 부분의 와이어 로프에 착자(着磁)가 생길 일은 없어, 정밀도가 좋고, 신뢰성이 높게 탐상(探傷)할 수 있다.
특허 문헌 1: 일본 특개평 10－19852호 공보
그렇지만, 종래 기술에는, 이하와 같은 과제가 있다.
특허 문헌 1에 있어서, 검출용 코일로부터 생기는 출력은, 손상(損傷)의 형상 외에, 로프의 자기 특성에 의해 변화한다. 그 때문에, 손상의 검지는 할 수 있지만, 로프의 자기 특성의 변이(variation)에 의해, 손상 이외도 검지해 버릴 우려가 있다.
환언하면, 이러한 종래 기술은, 로프의 형상 이상(소선(素線) 파단, 지름 감소)이 아니라, 로프의 자기 특성의 변이를 검출해 버릴 우려가 있다. 그 결과, 검출 정밀도가 저하되어 버리거나, 혹은 손상 정도의 정량화가 곤란하다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 자기 특성의 변이에 의존하지 않고, 로프의 형상 이상을 정략적이고, 또한 종래 기술보다도 고정밀도로 검출할 수 있는 로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 로프 손상 진단 검사 장치는, 엘리베이터의 엘리베이터 칸을 매다는 로프의 형상 이상을 검사하는 로프 손상 진단 검사 장치로서, 로프에 장착되어, 로프를 자기 포화 상태로 하기 위한 자계를 로프에 대해서 인가하는 제1 요크(yoke)와, 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 출력하는 제1 교류 전류원과, 축방향 코일을 가지고 구성되고, 제1 교류 전류원으로부터 축방향 코일에 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 로프의 축방향에 대해서 교류 자계를 인가하여, 로프 내에 와전류(渦電流) 및 와전류 자계를 발생시키는 교류 자계 인가기와, 교류 자계의 인가 중에 있어서의 로프의 누설 자속을 계측하는 누설 자속 계측기와, 교류 자계의 인가 중에 있어서의 축방향 코일의 전압을 측정하는 제1 전압 측정기와, 제1 요크에 의해 자기 포화 상태로 된 로프에 대해서, 교류 자계 인가기를 제어함으로써 교류 자계를 인가시켜, 누설 자속 계측기에 의해 계측된 누설 자속의 크기로부터 로프의 파단의 유무를 검출하고, 제1 전압 측정기에 의해 측정된 전압으로부터, 전압에 비례하는 값으로서 로프의 단면적(斷面績)을 산출하여, 파단의 유무 및 단면적으로부터 로프의 형상 이상을 검사하는 컨트롤러를 구비하는 것이다.
또, 본 발명에 따른 로프 손상 진단 검사 방법은, 엘리베이터의 엘리베이터 칸을 매다는 로프의 형상 이상을 검사하는 로프 손상 진단 검사 방법으로서, 로프를 자기 포화 상태로 하기 위한 자계를 로프에 대해서 인가하는 제1 스텝과, 자기 포화 상태로 된 로프에 대해서, 교류 자계를 인가시키는 제2 스텝과, 교류 자계의 인가 중에 있어서의 로프의 누설 자속을 계측하는 제3 스텝과, 계측된 누설 자속의 크기로부터 로프의 파단의 유무를 검출하는 제4 스텝과, 교류 자계의 인가 중에 있어서, 로프의 축방향으로 발생하는 와전류 자계에 의해 변동하는 전압을 측정하는 제5 스텝과, 측정된 전압에 비례하는 값으로서 로프의 단면적을 산출하는 제6 스텝과, 제4 스텝에 의한 파단의 유무의 검출 결과, 및 제6 스텝에 의한 단면적의 산출 결과로부터, 로프의 형상 이상을 판단하는 제7 스텝을 가지는 것이다.
본 발명에 의하면, 자기 포화 상태로 된 로프에 대해서 교류 자계를 인가하여, 교류 자계의 인가 중에 있어서, 로프의 누설 자속의 크기의 계측 결과로부터 로프의 파단의 유무를 검출하고, 로프의 축방향으로 발생하는 와전류 자계에 의해 변동하는 전압의 계측 결과로부터 로프의 단면적을 산출하여, 파단의 유무 및 단면적으로부터 로프의 형상 이상을 검사하는 구성을 구비하고 있다. 이 결과, 자기 특성의 변이에 의존하지 않고, 로프의 형상 이상을 정략적이고, 또한 종래 기술보다도 고정밀도로 검출할 수 있는 로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 단선 검출의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프의 제1 자기 특성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프의 제2 자기 특성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 로프가 무(無)자계인 상태에서의, 와전류의 로프(1) 내로의 침입과, 자계의 세기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 로프가 강(强)자계의 상태에서의, 와전류의 로프(1) 내로의 침입과, 자계의 세기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 단선 검출의 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 파단 검출 및 단면적 계측의 일련 처리를 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 축방향 코일의 사시도이다.
이하, 본 발명의 로프 손상 진단 검사 장치 및 로프 손상 진단 검사 방법의 바람직한 실시 형태에 대해, 도면을 이용하여 설명한다.
실시 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다. 본 실시 형태 1에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 제1 요크(10), 제2 요크(20), 축방향 코일(30), 자기 센서 어레이(40), 교류 전류원(50), 및 전압 측정기(60)를 구비하여 구성되어 있다.
제1 요크(10)는 검사 대상인 로프(1)에 장착됨으로써, 로프(1)에 대해서 제1 자계를 인가하기 위한 요크로서, 자석(11)을 구비하고 있다. 자석(11)으로서 영구자석(11a)을 이용했을 경우에는, 제1 요크(10)를 통해서, 로프(1)에는 제1 자계로서 직류 자계가 인가되게 되고, 이것에 의해, 로프(1)를 자기 포화시킬 수 있다.
또한, 자석(11)으로서 전자석(11b)을 이용했을 경우에는, 제1 요크(10)를 통해서, 로프(1)에는 제1 자계로서 펄스 자계가 인가되게 되고, 이것에 의해서도, 로프(1)를 자기 포화시킬 수 있다. 이하에서는, 직류 자계를 인가하는 경우를 예로, 설명한다.
제2 요크(20)는 로프(1)에 대해서 교류 자계를 인가하기 위한 요크이다. 구체적으로는, 제2 요크(20)에 권회된 축방향 코일(30)에 대해서, 교류 전류원(50)으로부터 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 공급함으로써, 제2 요크(20)를 통해서, 로프(1)에 교류 자계를 인가시킬 수 있다. 이 결과로서, 로프(1) 내에는, 와전류가 발생함과 아울러, 와전류에 의한 와전류 자계도 발생한다.
자기 센서 어레이(40)는 제2 요크(20)를 통한 교류 자계 인가시에, 로프(1)의 파단부로부터의 와전류 자계의 누설 자속을 계측하여, 파단을 검출하는 누설 자속 계측기이다. 여기서, 자기 센서 어레이(40)를 이용하여 검출하는 자계의 방향은, 지름 방향 뿐만이 아니라, 축방향, 원주 방향이어도 된다. 파단 검출의 원리의 상세한 것에 대해서는, 후술한다.
또한, 이러한 누설 자속 계측기로서는, 자기 센서 어레이(40) 대신에, 홀 소자(hall element), 자기저항 소자(AMR, GMR, TMR), 또는 코일을 사용할 수 있다. 추가로, 누설 자속 계측기로서 코일을 사용하는 경우에는, 단일 코일이어도 된다.
전압 측정기(60)는 제2 요크(20)를 통한 교류 자계 인가시에, 와전류 자계에 의해 변동하는 축방향 코일(30)의 전압 V를 측정하여, 전압 V에 비례하는 로프(1)의 단면적 S를 계측한다. 단면적 계측의 원리의 상세한 것에 대해서는, 후술한다.
또한, 도 1에는 도시하고 있지 않지만, 본 실시 형태 1에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 컨트롤러(70)를 가지고 있다. 그리고 컨트롤러(70)는 교류 전류원(50)으로부터의 출력을 제어함과 아울러, 자기 센서 어레이(40) 및 전압 측정기(60)에 의한 계측 결과에 기초하여, 파단 검출 처리 및 단면적 계측 처리를 실행한다.
다음으로, 본 실시 형태 1에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치에서 실행되는 파단 검출의 원리, 및 단면적 계측의 원리에 대해서, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.
＜파단 검출의 원리에 대해＞
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 단선 검출의 원리를 설명하기 위한 도면으로서, 구체적으로는, 자기 센서 어레이(40)에 의해, 와전류 자계의 변화를 검출하는 상태를 나타낸 설명도이다.
제2 요크(20)를 통해서 로프(1)에 교류 자계가 인가됨으로써, 전자 유도에 의해, 로프(1)의 원주 방향에는, 와전류가 흐른다. 그리고 도 2의 중앙부에 「A부」로서 나타낸 것 같은 로프(1)의 파단 지점이 있는 경우에는, 와전류의 유로(流路)가 바뀌게 된다. 이 결과, 와전류에 의해 생기는 자계에 상당하는 「와전류 자계」가 변동된다.
이에, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 컨트롤러(70)는, 자기 센서 어레이(40)에 의해, 이 와전류 자계의 변화를 계측하여, 변화량의 크기가 허용치를 일탈했을 경우에는, 그 지점에서, 로프(1)의 파단이 발생해 있는 것을 검출할 수 있다.
＜단면적 계측의 원리에 대해＞
축방향 코일(30)에 의한 로프(1) 내의 교류 자속은, 로프 단면적과 로프의 투자율 μ에 비례한다. 여기서, 로프(1)는 주로 철로 되어 있어, 제조시의 온도, 재료, 압연(壓延) 등에 의해, 자기 특성이 변화한다. 또, 로프에 걸리는 장력(張力)에 의해서도, 자기 특성이 변화한다.
도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프(1)의 제1 자기 특성을 나타낸 도면이다. 구체적으로는, 이 도 3에 나타낸 제1 자기 특성은, 가로축을 인가 자계 H, 세로축을 로프(1) 내의 자계로 한 B－H커브에 의한 자기 특성이다.
또, 도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 로프(1)의 제2 자기 특성을 나타낸 도면이다. 구체적으로는, 이 도 4에 나타낸 제2 자기 특성은, 가로축을 인가 자계 H, 세로축을 투자율 μ로 한 μ－H커브에 의한 자기 특성이다. 또한, 투자율 μ는 도 3에 나타낸 B－H커브의 기울기에 상당한다.
종래 기술의 과제로서 상술한 것처럼, 도 4에 나타낸 인가 자계 H1에 있어서의 투자율 μ는, 로프(1)마다의 자기 특성의 영향을 받아, 편차가 커져 버린다. 이러한 과제를 해결하기 위해서, 본 실시 형태 1에서는, 직류 자계를 인가함으로써 로프(1)의 내부 자속을 포화시켜, 도 4에 나타낸 인가 자계 H2의 상태로 하고 있다. 이 결과, 컨트롤러(70)는 투자율 μ의 편차가 적고, 로프(1)마다에서 상이한 자기 특성의 영향을 억제한 상태로, 단면적의 계측을 행할 수 있다.
이에, 본 실시 형태 1에서는, 우선 처음에, 제1 요크(10)를 통해서 로프(1)에 직류 자계를 인가하여, 로프(1)의 내부 자속 B를 포화 상태로 한다. 이것에 의해, 로프(1)의 자기 특성, 치수에 관계없이, 자속 B의 미분치에 상당하는 투자율 μ를, 앞의 도 4에서 나타낸 것처럼, 거의 일정하게 할 수 있다.
다음에, 컨트롤러(70)는 축방향 코일(30)에 관한 이하의 계산식 (1)로부터, 단면적 S를 구할 수 있다.
L=n×φ=n×μHrf×S (1)
여기서, n은 단위 길이당 코일 권수(卷數)이고, Hrf는 교류 자계이다.
본 실시 형태 1에서는, 컨트롤러(70)의 기능에 의해, 제2 요크(20)에 권회된 축방향 코일(30)에 대해서, 교류 전류원(50)으로부터 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급되도록 제어된다. 이 결과, 상기 계산식 (1)에 있어서의
n×μHrf
는 기존의 일정치로 할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(70)는 전압 측정기(60)에 의해, 축방향 코일(30)의 전압 V를 측정함으로써, 단면적 S에 비례한 값을 계측하는 것이 가능해진다.
또한, 직류 자계를 인가시켜 로프(1)의 내부 자속 B를 포화 상태로 하는 것은, 단면적 S의 계측을 가능하게 할 뿐만이 아니라, 와전류 자계의 변화의 계측 결과에 기초하는 로프(1)의 파단 검출을 행할 때의 검출 정밀도의 향상에도 기여하는 것을, 다음에 설명한다.
와전류 자계는 축방향 코일(30)에 의한 여자 자계의 전자 유도 작용에 의해 생기기 때문에, 이 여자 자계를 상쇄시키는 방향에서 생긴다. 따라서, 로프(1)의 내부에 도달하는 여자 자계는, 와전류 자계에 의해, 로프 내부일수록 작아진다. 결과적으로, 로프(1)의 내부일수록 와전류는 작아진다.
그리고 와전류의 크기가, 로프 표면의 값으로부터 1/e로 감소하는 깊이(표피 깊이) δ는, 하기 계산식 (2)로 나타내진다.
δ=1/√(π×μ×σ×f) (2)
여기서, 상기 계산식 (2)에 있어서의 각 계수는, 이하의 것이다.
π：원주율
μ：투자율
σ：전기 전도율
f：여자 자계의 주파수
따라서, 상기 계산식 (2)로부터도 분명한 것처럼, 와전류는 투자율 μ가 작을수록, 보다 깊이 로프(1)의 내부에 침입할 수 있다. 도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 로프(1)가 무자계인 상태에서의, 와전류의 로프(1) 내로의 침입과, 자계의 세기의 관계를 설명하기 위한 도면이다. 한편, 도 6은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서, 로프(1)가 강자계의 상태에서의, 와전류의 로프(1) 내로의 침입과, 자계의 세기의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 나타내는 것처럼, 무자계 중에 있어서는, 투자율 μ가 크기 때문에, 상기 계산식 (2)에서 구해지는 표피 깊이 δ는, 얕아져 버린다. 이 결과, 교류 자계, 와전류가, 로프(1)의 내부에까지 침입하지 못하고, 결함 위치까지 와전류가 도달하지 않은 상태가 발생할 우려가 있다.
이것에 대해서, 도 6에 나타내는 것처럼, 강자계 중에 있어서는, 투자율 μ가 작기 때문에, 상기 계산식 (2)에서 구해지는 표피 깊이 δ는, 앞의 도 5의 경우와 비교하여, 보다 깊어진다. 이 결과, 교류 자계, 와전류가, 로프(1)의 내부까지 침입할 수 있어, 결함 위치까지 와전류가 도달하는 상태가 된다. 따라서, 직류 자계를 인가시켜 로프(1)의 내부 자속 B를 포화 상태로 함으로써, 와전류 자계의 누설 자속의 계측 결과에 기초하는 로프(1)의 파단 검출 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
이상의 설명으로부터, 본원 발명의 기술적 특징을 정리하면, 이하의 2점으로 된다.
(특징 1) 로프(1)에 직류 자계를 인가함으로써, 로프(1)의 자기 특성의 변이를 억제할 수 있어, 단면적의 계측을 고정밀도로 행할 수 있다.
(특징 2) 로프(1)에 직류 자계를 인가함으로써, 로프(1)의 투자율 μ를 낮출 수 있고, 이 결과, 교류 자계가 로프 내부에 침입하기 쉬워져, 로프(1)의 파단 검출 정밀도를 높이는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 실시 형태 1에 의하면, 로프의 형상 이상을 검출할 때, 로프에 대해서 직류 자계를 인가하여, 로프의 내부 자속을 포화 상태로 하고 있다. 그리고 이 포화 상태의 로프에 대해서 교류 자계를 인가함으로써, 로프의 파단 검출 및 단면적 계측을 실행하고 있다. 이 결과, 개개에서 상이한 자기 특성을 가지는 로프에 대해서, 자기 특성의 차이에 의한 영향을 억제한 다음, 파단 검출 및 단면적 계측의 정밀도 향상을 실현할 수 있다.
실시 형태 2.
본 실시 형태 2에서는, 앞의 실시 형태 1과는 상이한 구성에 의해, 상술한 특징 1, 특징 2를 실현하는 로프 손상 진단 검사 장치에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다. 본 실시 형태 2에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 제1 요크(10), 제2 요크(20), 축방향 코일(30), 원주 방향 코일(41), 교류 전류원(50, 51), 및 전압 측정기(60, 61)를 구비하여 구성되어 있다. 또한, 도 7에 있어서도, 컨트롤러(70)는 도시를 생략하고 있다.
앞의 실시 형태 1과의 구성상의 차이로서, 본 실시 형태 2에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 자기 센서 어레이(40) 대신에 원주 방향 코일(41)을 구비함과 아울러, 교류 전류원(51) 및 전압 측정기(61)를 새롭게 구비하고 있다. 그리고 본 실시 형태 2에서는, 단면적 계측에 관해서는, 앞의 실시 형태와 마찬가지이지만, 파단 검출에 관해서는, 로프(1)의 근방에 배치된 원주 방향 코일(41)을 이용하여 행하고 있으며, 이하, 도면을 이용하여 상세하게 설명한다.
앞의 실시 형태 1에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(50), 축방향 코일(30), 제2 요크(20)에 의해 발생시킨 교류 자계를 로프(1)에 대해서 인가하고, 자기 센서 어레이(40)에 의해 누설 자속을 계측함으로써, 파단 검출을 행하고 있었다.
이것에 대해서, 본 실시 형태 2에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(51), 원주 방향 코일(41)에 의해 발생시킨 교류 자계를 로프(1)에 대해서 인가하고, 원주 방향 코일(41)에 의해 누설 자속의 계측을 행함으로써, 파단 검출을 행하고 있다.
＜실시 형태 2에 있어서의 파단 검출의 원리에 대해＞
도 8은 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 단선 검출의 원리를 설명하기 위한 도면이며, 구체적으로는, 원주 방향 코일(41)에 의해, 교류 자계(2)를 발생시킴과 아울러, 와전류 자계의 변화를 검출하는 상태를 나타낸 설명도이다.
본 실시 형태 2에 있어서, 컨트롤러(70)는 파단 검출을 행할 때에는, 교류 전류원(51), 원주 방향 코일(41)에 의해, 교류 자계(2)를 발생시켜, 로프(1)에 인가하고, 단면적 계측을 행할 때에는, 앞의 실시 형태 1과 마찬가지로, 교류 전류원(50), 축방향 코일(30), 제2 요크(20)에 의해 교류 자계(1)를 발생시켜, 로프(1)에 인가하고 있다.
이에, 본 실시 형태 2에서는, 파단 검출 동작을 행하기 위해서 원주 방향 코일(41)로 교류 자계(2)를 인가 중인 경우에는, 축방향 코일(30)은 동작시키지 않고, 축방향 코일(30)에 전류를 흘리지 않도록, 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다. 반대로, 단면적 계측을 행하기 위해서 축방향 코일(30)로 교류 자계(1)를 인가 중인 경우에는, 원주 방향 코일은 동작시키지 않고, 원주 방향 코일(41)에 전류를 흘리지 않도록, 컨트롤러(70)에 의해서 제어된다.
본 실시 형태 2에 있어서 단선 검출을 행할 때에는, 컨트롤러(70)는, 도 8에 나타내는 것처럼, 원주 방향으로 교류 자계(2)를 인가시킴으로써, 축방향으로 와전류를 흘린다. 그리고 컨트롤러(70)는, 전압 측정기(61)에 의해 원주 방향 코일(41)의 전압 V2를 읽어냄으로써, 파단 지점(A부)에서의 와전류 자계의 변화를 검출한다.
도 9는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 파단 검출 및 단면적 계측의 일련 처리를 나타낸 순서도이다. 이 도 9에 있어서의 일련 처리는, 로프 손상 진단 검사 장치가 가지고 있는 컨트롤러(70)에 의해서 실행되는 것이다. 또, 도 9에서는, 파단 검출→단면적 계측의 순으로 행하고 있지만, 순서는 반대여도 문제 없다. 또, 도 9의 동작은, 로프(1)의 내부 자속이, 직류 자계 혹은 펄스 자계의 인가에 의해, 포화 상태로 되어 있는 것이 전제이다.
우선 처음에, 스텝 S901에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(51)으로부터 원주 방향 코일(41)에 대해서 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 공급시킴으로써, 로프(1)에 대해서 교류 자계(2)를 인가시킨다.
다음에, 스텝 S902에 있어서, 컨트롤러(70)는 원주 방향 코일(41)의 전압 V2를, 전압 측정기(61)를 통해서 검출함으로써, 파단 검출을 실행한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 전압 V2가 와전류 자계의 허용 변화량에 상당하는 전압 레벨을 초과하고 있는 경우에는, 파단이 발생해 있다고 판단한다.
다음에, 스텝 S903에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(51)으로부터 원주 방향 코일(41)에 대해서 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 공급하는 것을 정지하여, 파단 검출 처리를 종료하고, 스텝 S911 이후의 단면적 계측 처리로 이행한다.
그리고 스텝 S911에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(50)으로부터 축방향 코일(30)에 대해서 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 공급시킴으로써, 로프(1)에 대해서 교류 자계(1)를 인가시킨다.
다음에, 스텝 S912에 있어서, 컨트롤러(70)는 축방향 코일(30)의 전압 V1을, 전압 측정기(60)를 통해서 검출함으로써, 단면적 계측을 실행한다. 구체적으로는, 컨트롤러(70)는 상술한 계산식 (1)에 기초하여, 단면적을 계측한다.
다음에, 스텝 S913에 있어서, 컨트롤러(70)는 교류 전류원(50)으로부터 축방향 코일(30)에 대해서 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 공급하는 것을 정지하여, 단면적 계측 처리를 종료하고, 스텝 S901 이후의 파단 처리로 돌아간다.
로프(1)의 파단에 의한 결손은, 원주 방향에서 발생하기 때문에, 축방향의 와전류를 방해하기 쉬워진다. 이 결과, 원주 방향 코일(41)을 활용하는 본 실시 형태 2에 의한 파단 검출 처리에 의하면, 자기 센서 어레이(40)를 활용하여 파단 처리를 행하고 있던 앞의 실시 형태 1보다도, 파단에 의한 와전류의 유로 변화가 커져 나타나기 때문에, 전압 V2의 출력이 보다 커진다. 이 결과, 파단 검출 정밀도의 가일층 향상을 도모할 수 있다.
이상과 같이, 실시 형태 2에 의하면, 로프의 형상 이상을 검출할 때, 로프에 대해서 직류 자계를 인가하여, 로프의 내부 자속을 포화 상태로 하고 있다. 그리고 이 포화 상태의 로프에 대해서 교류 자계를 인가함으로써, 로프의 파단 검출 및 단면적 계측을 실행하고 있다. 이 결과, 개개로 상이한 자기 특성을 가지는 로프에 대해서, 자기 특성의 차이에 의한 영향을 억제한 다음, 파단 검출 및 단면적 계측의 정밀도 향상을 실현할 수 있다. 추가로, 파단 검출을 행할 때, 원주 방향 코일을 이용하고 있다. 이 결과, 앞의 실시 형태 1과 비교하여, 파단의 검출 정밀도를 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다.
실시 형태 3.
본 실시 형태 3에서는, 앞의 실시 형태 1, 2와는 상이한 구성에 의해, 상술한 특징 1, 특징 2를 실현하는 로프 손상 진단 검사 장치에 대해 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치의 구성도이다. 본 실시 형태 3에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 제1 요크(10), 축방향 코일(31), 자기 센서 어레이(40), 교류 전류원(50), 및 전압 측정기(60)를 구비하여 구성되어 있다.
앞의 실시 형태 1과의 구성상의 차이로서, 본 실시 형태 3에 있어서의 로프 손상 진단 검사 장치는, 제2 요크(20)에 권회되어 있던 축방향 코일(30) 대신에, 로프(1)의 주위에 배치된 축방향 코일(31)을 구비하고 있다.
파단 검출, 및 단면적 계측에 관한 구체적인 원리, 수법은, 앞의 실시 형태 1과 같으므로, 설명을 생략한다.
본 실시 형태 3에서는, 축방향 코일(31)을 로프(1)의 주위에 배치한 구성으로 함으로써, 제2 요크(20)를 불필요하게 하고 있다. 이 결과, 요크에 의한 직류 자계의 흡수를 배제할 수 있어, 투자율 μ의 편차를 억제할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 축방향 코일(31)의 사시도이다. 이 도 11과 함께, 앞의 도 10의 우측에도 나타낸 것처럼, 축방향 코일(31)은 2분할 구성으로 함으로써, 로프(1)에 대한 착탈을 용이하게 행하는 것이 가능해진다.
이상과 같이, 실시 형태 3에 의하면, 축방향 코일을 로프 주위에 배치하여, 교류 자계를 인가하기 위한 제2 요크를 불필요하게 한 구성을 구비하고 있다. 이 결과, 요크에 의한 직류 자계의 흡수를 배제하여, 투자율 μ의 편차의 영향을 억제할 수 있어, 파단 검출 및 단면적 계측의 가일층 정밀도 향상을 실현할 수 있다.

Claims (9)

  1. 엘리베이터 칸을 매다는 로프의 형상(形狀) 이상(異狀)을 검사하는 로프 손상 진단 검사 장치로서,
    상기 로프에 장착되어, 상기 로프를 자기 포화 상태로 하기 위한 자계를 상기 로프에 대해서 인가하는 제1 요크와,
    진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 출력하는 제1 교류 전류원과,
    축방향 코일을 가지고 구성되고, 상기 제1 교류 전류원으로부터 상기 축방향 코일에 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 상기 로프의 축방향의 제1 지점 및 제2 지점 사이의 소정 영역에 대해서 교류 자계를 직접 인가하여, 상기 로프 내에 와전류(渦電流) 및 와전류 자계를 발생시키는 교류 자계 인가기와,
    상기 교류 자계의 인가 중에 있어서의 상기 로프의 누설 자속을 계측하는 누설 자속 계측기와,
    상기 교류 자계의 인가 중에 있어서의 상기 축방향 코일의 전압을 측정하는 제1 전압 측정기와,
    상기 제1 요크에 의해 상기 자기 포화 상태로 된 상기 로프에 대해서, 상기 교류 자계 인가기를 제어함으로써 상기 교류 자계를 인가시켜, 상기 누설 자속 계측기에 의해 계측된 상기 누설 자속의 크기로부터 상기 로프의 파단(破斷)의 유무를 검출하고, 상기 제1 전압 측정기에 의해 측정된 상기 전압으로부터, 상기 전압에 비례하는 값으로서 상기 로프의 단면적(斷面績)을 산출하여, 상기 파단의 유무 및 상기 단면적으로부터 상기 로프의 형상 이상을 검사하는 컨트롤러를 구비한 로프 손상 진단 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 교류 자계 인가기는, 상기 축방향 코일이 권회(卷回)된 제2 요크로서 구성되고, 상기 컨트롤러에 의한 제어에 기초하여 상기 축방향 코일에 대해서 상기 제1 교류 전류원으로부터 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 상기 로프에 장착된 상기 제2 요크를 통해서 상기 로프에 대해서 상기 교류 자계를 인가하는 로프 손상 진단 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 교류 자계 인가기는, 상기 로프에 대해서 상기 축방향 코일을 권회하도록 장착하여 구성되고, 상기 컨트롤러에 의한 제어에 기초하여 상기 축방향 코일에 대해서 상기 제1 교류 전류원으로부터 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 상기 로프에 대해서 상기 교류 자계를 인가하는 로프 손상 진단 검사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 축방향 코일은 2분할된 코일로 구성되어 있는 로프 손상 진단 검사 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 누설 자속 계측기는 자기 센서 어레이로 구성되고, 상기 로프의 지름 방향, 축방향, 원주 방향 중 어느 방향에 있어서의 상기 누설 자속을 계측하도록 배치되어 있는 로프 손상 진단 검사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 누설 자속 계측기는, 원주 방향 코일로 구성되고,
    상기 원주 방향 코일에 대해서 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류를 출력하기 위한 제2 교류 전류원과,
    상기 원주 방향 코일의 전압을 측정하는 제2 전압 측정기를 추가로 구비하고,
    상기 교류 자계 인가기는,
    상기 축방향 코일이 권회된 제2 요크를 가지고, 상기 단면적을 측정할 때, 상기 컨트롤러에 의한 제어에 기초하여 상기 제1 교류 전류원으로부터 상기 축방향 코일에 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 상기 로프에 장착된 상기 제2 요크를 통해서 상기 로프에 대해서 상기 교류 자계로서 제1 교류 자계를 인가하는 제1 교류 자계 인가기와,
    상기 파단의 유무를 판단할 때, 상기 컨트롤러에 의한 제어에 기초하여 상기 제2 교류 전류원으로부터 상기 원주 방향 코일에 진폭 및 주파수가 일정한 교류 전류가 공급됨으로써, 상기 로프에 대해서 상기 교류 자계로서 제2 교류 자계를 인가하는 제2 교류 자계 인가기를 포함하여 구성되고,
    상기 컨트롤러는,
    상기 단면적을 측정할 때에는, 상기 제1 요크에 의해 상기 자기 포화 상태로 된 상기 로프에 대해서, 상기 제1 교류 자계 인가기를 제어함으로써 상기 제1 교류 자계를 인가시켜, 상기 제1 전압 측정기에 의해 측정된 전압으로부터, 상기 전압에 비례하는 값으로서 상기 로프의 단면적을 산출하고,
    상기 파단의 유무를 판단할 때에는, 상기 제1 요크에 의해 상기 자기 포화 상태로 된 상기 로프에 대해서, 상기 제2 교류 자계 인가기를 제어함으로써 상기 제2 교류 자계를 인가시켜, 상기 제2 전압 측정기에 의해 측정된 전압으로부터 상기 로프의 파단의 유무를 검출하는 로프 손상 진단 검사 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요크는 영구자석을 가지고, 상기 로프에 대해서 직류 자계를 인가하는 로프 손상 진단 검사 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 요크는 전자석을 가지고, 상기 로프에 대해서 펄스 자계를 인가하는 로프 손상 진단 검사 장치.
  9. 엘리베이터 칸을 매다는 로프의 형상 이상을 검사하는 로프 손상 진단 검사 방법으로서,
    상기 로프를 자기 포화 상태로 하기 위한 자계를 상기 로프에 대해서 인가하는 제1 스텝과,
    상기 자기 포화 상태로 된 상기 로프에 대해서, 상기 로프의 축방향의 제1 지점 및 제2 지점 사이의 소정 영역에 대해서 교류 자계를 직접 인가시키는 제2 스텝과,
    상기 교류 자계의 인가 중에 있어서의 상기 로프의 누설 자속을 계측하는 제3 스텝과,
    계측된 상기 누설 자속의 크기로부터 상기 로프의 파단의 유무를 검출하는 제4 스텝과,
    상기 교류 자계의 인가 중에 있어서, 상기 로프의 축방향으로 발생하는 와전류 자계에 의해 변동하는 전압을 측정하는 제5 스텝과,
    측정된 상기 전압에 비례하는 값으로서 상기 로프의 단면적을 산출하는 제6 스텝과,
    상기 제4 스텝에 의한 상기 파단의 유무의 검출 결과, 및 상기 제6 스텝에 의한 상기 단면적의 산출 결과로부터, 상기 로프의 형상 이상을 판단하는 제7 스텝을 가지는 로프 손상 진단 검사 방법.
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