KR20100004933A

KR20100004933A - 와이어 로프 탐상 장치

Info

Publication number: KR20100004933A
Application number: KR1020097016103A
Authority: KR
Inventors: 기미야스 후루사와; 다이조 이와미; 다카시 요시오카; 히로시 사사이
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2010-01-13
Also published as: WO2008093410A1; KR20120032038A; CN101600961B; KR101154593B1; DE112007003313B4; US8536861B2; US20100019762A1; JP5026440B2; CN101600961A; JPWO2008093410A1; DE112007003313T5; KR101169509B1

Abstract

백요크(3)상에 서로 그 극성이 반대로 이루어진 한쌍의 여자용 자석(4a, 4b)을 가져서 와이어 로프(1)의 축방향 소정 구간에 주 자로를 형성하는 자화기와, 해당 축방향 소정 구간내에 배치되고, 와이어 로프 손상부(10)에 의해 발생하는 누설 자속을 검출하는 검출 코일(8)을 구비하며, 여자용 자석(4a, 4b)은, 와이어 로프(1)의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 와이어 로프(1)를 포위하는 형상을 갖고, 이 단면에 있어서 적어도 2방향 이상으로부터 와이어 로프(1)를 향하는 자극의 배향 방향을 갖는다.

Description

와이어 로프 탐상 장치{WIRE ROPE FLAW DETECTOR}

본 발명은, 엘리베이터 등의 탑승 카를 매어다는 와이어 로프의 파손이나 소선(素線)의 단선(이하, 와이어 로프 손상부라고 칭함)을 검출하는 와이어 로프 탐상 장치에 관한 것이다.

종래, 와이어 로프 탐상 장치로서, 와이어 로프를 자기(磁氣) 포화시켰을 때에 소선 단선 등의 손상부에 발생하는 누설 자속을 검출 코일에 의해 검출하여, 와이어 로프 손상부를 검지하는 것이 있었다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 공개 특허 제 1997-210968 호 공보(단락 [0003], 도 8 등)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

상기 종래의 와이어 로프 탐상 장치는, 와이어 로프의 표면 부근에 생긴 손상에 대하여 충분한 검출 성능을 발휘하지만, 와이어 로프의 내부에서 생긴 손상에 대해서는 간과되는 문제가 있다. 예를 들면, 특허문헌 1과 같이 손상부 부근의 국소적 누설 자속을 검지하는 방식에서는, 검출 코일에 생기는 유도 기전력이 누설 자속량에 비례한다. 여기에서, 검출 감도를 높이기 위해서, 손상부 부근의 와이어 로프에 대하여 보다 많은 자속을 흘려, 손상부 부근의 누설 자속을 크게 할 필요가 있다.

그러나, 와이어 로프와 여자용의 영구 자석 사이의 공극(air gap)이 넓어질수록, 와이어 로프에 흐르는 자속은 작아지기 때문에, 와이어 로프의 표면으로부터 내부로 향할수록, 흐르는 자속은 작아진다. 그 때문에, 와이어 로프 내부에 손상부가 존재할 경우에는, 누설 자속이 충분히 얻어지지 않아, 검출 코일에 생기는 유도 기전력이 작아져서, 검출 감도가 저하하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 특허문헌 1에서는 자기 저항이 낮은 자극편을 자기 저항이 높은 공극의 위치에 배치하여, 보다 많은 자속을 와이어 로프로 흘리는 구성으로 하고 있다. 그러나, 도 32에 도시하는 바와 같이, 영구 자석(500)으로부터 발생한 자속(MG1)은 자극편(400)을 통하여 와이어 로프(1)로 흘러 들어가는 자속(MG2)과 와이어 로프(1)로 흘러 들어가지 않고 다시 영구 자석(500)으로 되돌아가는 누설 자속(MG3)으로 분리된다. 그 때문에, 영구 자석(500)으로부터 발생한 자속을 와이어 로프(1)내부로 효율적으로 흘릴 수 없다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 행해진 것으로서, 영구 자석으로부터 발생한 자속의 누설을 적게 하여, 보다 많은 자속을 와이어 로프로 흘림으로써, 와이어 로프 내부에 손상이 생겼을 경우에도, 충분히 큰 누설 자속을 얻을 수 있어, 높은 검출 감도를 갖는 와이어 로프 탐상 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

본 발명에 따른 와이어 로프 탐상 장치는, 백요크(back yoke)와 백요크상에 서로 그 극성이 반대로 이루어진 한쌍의 여자용 자석을 갖고, 와이어 로프의 축방향 소정 구간에 주 자로(main magnetic path)를 형성하는 자화기와, 와이어 로프의 축방향 소정 구간내에 배치되고, 와이어 로프 손상부에 의해 발생하는 누설 자속을 검출하는 누설 자속 검출부를 구비하고, 여자용 자석은, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 와이어 로프를 포위하는 형상을 갖고, 상기 단면에 있어서 적어도 2방향 이상으로부터 와이어 로프를 향하는 자극의 배향 방향을 가지는 것이다.

(발명의 효과)

본 발명의 와이어 로프 탐상 장치에 의하면, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 와이어 로프를 포위하는 형상을 갖고, 상기 단면에 있어서 적어도 2방향 이상으로부터 와이어 로프를 향하는 자극의 배향 방향을 가지는 여자용 자석을 사용하는 것에 의해, 와이어 로프로 흘러 들어가지 않고 외부로 누설되는 자속을 적게 하여, 와이어 로프 내부로 보다 많은 자속을 흘릴 수 있다. 그 때문에, 와이어 로프 손상부의 위치에 관계없이, 충분히 큰 누설 자속을 얻을 수 있어, 누설 자속 검출부에 의해 손상부를 검출할 때에 충분한 SN비를 갖는 신호를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 와이어 로프 탐상 장치를 도시하는 사시도,

도 2는 도 1의 와이어 로프 탐상 장치의 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도,

도 3은 본 발명의 실시형태 1에 따른 와이어 로프 탐상 장치 및 와이어 로프를 와이어 로프의 축방향으로 평행한 평면에 의해 절단했을 때의 단면도,

도 4는 본 발명의 실시형태 1에 따른 와이어 로프 탐상 장치의 여자용 자석을 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에 의해 절단했을 때의 단면도,

도 5는 본 발명의 실시형태 1에 따른 와이어 로프 탐상 장치의 여자용 자석을 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에 의해 절단했을 때의 단면도,

도 6은 본 발명의 실시형태 1의 다른 와이어 로프 탐상 장치를 도시하는 사시도,

도 7은 도 6의 와이어 로프 탐상 장치의 자로 부재를 도시하는 사시도,

도 8은 도 6의 자로 부재를 갖는 와이어 로프 탐상 장치의 단면 모식도,

도 9는 도 8의 국소적 누설 자속의 흐름을 도시하는 확대도,

도 10은 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 평면 단면도,

도 11은 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 12는 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 평면 단면도,

도 13은 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 14는 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 15는 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 평면 단면도,

도 16은 도 14 및 도 15의 제조 장치에 의해 형성된 자석 성형체를 도시하는 도면,

도 17은 본 발명의 실시형태 1에 의한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 18은 본 발명의 실시형태 1에 의한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 19는 본 발명의 실시형태 1에 의한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 측면 단면도,

도 20은 본 발명의 실시형태 1에 의한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 평면 단면도,

도 21은 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 의해 검출되는 누설 자속을 도시하는 그래프,

도 22는 비교예와 본 실시형태의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서의 와이어 로프 단면의 자속 분포를 유한요소법에 의해 해석한 결과를 도시하는 도면,

도 23은 비교예와 본 실시형태의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서의 여자용 영구 자석에 의해 와이어 로프를 여자했을 때의 공간중으로 누설되는 자속의 흐름을 유한요소법에 의해 해석하여, 자속의 흐름을 벡터로 나타낸 결과를 도시하는 도면,

도 24는 본 발명의 실시형태 2에 의한 여자용 영구 자석을 도시하는 사시도,

도 25는 도 24의 여자용 영구 자석을 와이어 로프를 주행시키는 방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면도,

도 26은 본 발명의 실시형태 2의 다른 예에 의한 여자용 영구 자석을 와이어 로프를 주행시키는 방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면도,

도 27은 본 발명의 실시형태 2에 의한 다른 예의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도,

도 28은 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도,

도 29는 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도,

도 30은 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 여자용 영구 자석의 단면도,

도 31은 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치를 사용했을 경 우의 와이어 로프 단면의 자속 분포를 유한요소법에 의해 해석한 도면,

도 32는 비교예에 의한 여자용 영구 자석의 자속의 흐름을 도시한 도면.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 도면에 근거해서 설명한다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 와이어 로프 탐상 장치를 도시하는 사시도이다. 도 1에 있어서, 와이어 로프 탐상 장치(2)는 와이어 로프(1)가 주행(도시 A 방향)하는 대략 U자형상의 가이드 홈(6a)을 갖는 가이드 플레이트(6)를 구비하고 있다. 와이어 로프 탐상 장치(2)는, 와이어 로프(1)의 축방향 소정 구간에 주 자로를 형성하는 자화기와, 와이어 로프(1)의 손상부에 의해 발생하는 누설 자속을 검출하는 누설 자속 검출부를 구비하고 있다.

도 2는 도 1의 와이어 로프 탐상 장치의 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도이다. 와이어 로프 탐상 장치(2)의 자화기는, 와이어 로프(1)의 축방향 소정 구간에 주 자로를 형성하기 위한 것으로, 철 등의 강자성체를 재료로 하는 백요크(3)와, 백요크(3) 양단부상에 소정 거리(약 100㎜)를 두고서 아크릴 또는 에폭시계 접착제에 의해 접착되어, 서로 그 극성을 반대로 해서 배치된 한쌍의 여자용 영구 자석(4a, 4b)을 구비하고 있다.

와이어 로프 탐상 장치(2)의 누설 자속 검출부는, 한쌍의 영구 자석(4a, 4b) 사이에 있어서 백요크(3)상에 고착된 알루미늄이나 스테인리스 등의 비자성 부재로 이루어지는 스탠드(12)와, 가이드 플레이트(6)와 스탠드(12) 사이에 배치되고, 예를 들어 선경 0.05㎜의 동선을 500턴(turn) 권회한 검출 코일(8)을 구비하고 있다. 검출 코일(8)은 와이어 로프(1)를 주행시키는 방향과 직교하는 평면에 있어서의 단면 형상이 와이어 로프(1)를 감싸도록 U자형으로 형성되어 있다. 이 경우, 와이어 로프 손상부(10)가 측면측에 존재할 경우에도, 가능한 한 많은 누설 자속이 검출 코일(8)에 쇄교해서 유도 기전력이 커지도록, 검출 코일(8)의 높이가 와이어 로프(1)의 외주 직경에 대하여 오버행(overhang)하는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.

가이드 플레이트(6)는, 스테인리스 등의 비자성재를 재료로 하고, 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 U자형 홈에 대강 밀착하도록 대판(帶板)을 굽힘 가공하고, 백요크(3)의 측면과 나사 고정되어, 검출 코일(8)의 보호 기능과 와이어 로프(1)를 원활하게 주행시키기 위한 가이드 기능을 발휘한다.

도 3은 도 2에 도시하는 와이어 로프(1)의 축방향으로 평행한 평면(D)에 의해 와이어 로프 및 와이어 로프 탐상 장치를 절단했을 때의 단면도로서, 와이어 로프 손상부(10)가 검출 코일(8) 부근을 통과할 때의 자속의 흐름의 모양을 도시한다. 영구 자석(4a)으로부터 발생한 주 자속(9)은 와이어 로프(1)를 통과하고, 영구 자석(4b)을 거쳐서 백요크(3)를 통과하여, 영구 자석(4a)으로 복귀한다. 와이어 로프(1)의 손상부(10)가 검출 코일(8) 부근을 통과할 때에, 손상부(10) 부근으로부터 생기는 국소적 누설 자속(11)이 검출 코일(8)을 쇄교하기 때문에, 검출 코일(8)에 유도 기전력이 발생하여 손상부(10)의 위치를 검출할 수 있다.

도 4는 도 2에 도시하는 와이어 로프(1)의 축방향과 직교하는 평면(C)에 의해 여자용 영구 자석을 절단했을 때의 단면도이다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 자극의 배향 방향(MP)은 각각 와이어 로프(1)를 향하고 있다. 그리고, 와이어 로프(1)의 축방향과 직교하는 평면상의 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 단면의 형상은 곡률 반경 6.25㎜의 원호를 갖고, 반경 6㎜의 단면 형상을 갖는 와이어 로프(1)를 감싸는 U자형의 형상을 하고 있다. 와이어 로프(1)와 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 공극이 넓을수록, 와이어 로프(1)로 흘러 들어가는 자속이 저하한다. 그 때문에, 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 단면 U자형의 원호의 곡률은 와이어 로프 단면의 반경에 대하여 가이드 플레이트(6)의 두께만큼을 부가하는 정도의 크기로 함으로써, 상기 공극을 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하다. 또한, 와이어 로프(1)로 흘러 들어가지 않는 자속의 누설을 적게 하기 위해서, 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 단면 U자형의 홈 깊이는 와이어 로프(1)의 높이에 대하여 오버행시키는 것이 바람직하다.

또, 도 5에 도시하는 바와 같이, 여자용 영구 자석(4a, 4b)의 자극의 배향 방향(MP)이 와이어 로프(1)의 중심축을 향하도록 하면, 와이어 로프(1)로 흘러 들어가지 않는 자속의 누설을 보다 적게 할 수 있으므로, 또한 좋다. 이러한 구성에 의해, 와이어 로프(1)의 내부에 보다 많은 자속을 흘릴 수 있어, 국소적 누설 자속(11)을 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시형태 1의 다른 와이어 로프 탐상 장치를 도시하는 사시도이고, 도 7은 도 6의 와이어 로프 탐상 장치의 자로 부재를 도시하는 사시도이 다. 도 6의 와이어 로프 탐상 장치는, 백요크(3)와 백요크(3) 양단부상에 서로 그 극성이 반대로 이루어진 한쌍의 여자용 자석을 갖고, 와이어 로프의 축방향 소정 구간에 주 자로를 형성하는 자화기와, 이 소정 구간내에 있어서 자화기로부터 자기적으로 절연되도록 배치되고, 와이어 로프 손상부(10)에 의해 발생하는 누설 자속(11)을 와이어 로프의 외측으로 우회시키는 자로 부재(7)와, 자로 부재(7)에 권회되어 누설 자속을 검출하는 검출 코일(8)을 구비하고 있다. 자로 부재(7)는, 와이어 로프(1)의 중심축을 내포하는 평면에서 절단했을 때의 단면이 대략 ㄷ자형 형상 또는 대략 C자형 형상으로 되어 있고, 그 단면 개구부가 와이어 로프(1)측을 향하도록 배치되어 있다. 또한, 자로 부재(7)는 와이어 로프(1)의 외주를 둘러싸도록 배치되고, 와이어 로프(1)의 중심축에 직교하는 평면에서 절단했을 때의 단면이 대략 U자형 형상으로 되어 있다. 그리고, 자로 부재(7)에는 누설 자속을 검출하기 위한 검출 코일(8)이 권회되어 있다.

도 8은 도 6의 자로 부재를 갖는 와이어 로프 탐상 장치의 단면 모식도이고, 도 9는 도 8의 국소적 누설 자속의 흐름을 도시하는 확대도이다. 도면에 도시하는 바와 같이, 와이어 로프 손상부(10) 부근으로부터 발생한 국소적 누설 자속(11)은, 자로 부재(7)의 자속 도출입면(7a)으로부터 들어가고, 단면 대략 ㄷ자형 형상의 자로 부재(7)를 통해서 검출 코일(8)을 쇄교하고, 자속 도출입면(7b)으로부터 나가서 와이어 로프(1)로 복귀한다. 누설 자속(11)의 대부분은 강자성체의 자로 부재(7)를 통과하기 때문에, 누설 자속(11)의 자로의 도자율(permeance)이 커져서, 비자성의 자로에 비해서 누설 자속량을 증가시킬 수 있다. 더욱이, 누설 자속(11)의 자 로를 와이어 로프 축방향 및 직경방향으로 우회시킴으로써, 누설 자속(11)의 자로장을 연장할 수 있으므로, 검출 코일 배치 가능 영역(13)인 자로 부재(7)내의 축방향 길이(14), 직경방향 길이(15)가 확대되어, 검출 코일(8)의 턴수의 대폭적인 증강이 가능해진다. 그 결과, 와이어 로프 손상부(10)가 검출 코일(8)을 통과할 때에 자로 부재(7)가 없는 경우보다 높은 유기 전압을 얻을 수 있어, 와이어 로프 손상부(10)의 검출에 필요한 SN비를 확보할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 10은 본 실시형태 1의 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 평면 단면도(도 11의 X-X선 단면도)이고, 도 11은 동일한 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도(도 10의 XI-XI선 단면도)이다.

본 실시형태의 여자용 영구 자석의 제조 장치는, 캐비티(21)를 형성하는 비자성 부재로 이루어지는 금형(20)과, 자계를 발생하기 위한 한쌍의 전자석 코일(22a 및 22b)과, 자계를 캐비티(21)에 집중시키기 위한 강자성 부재로 이루어지는 폴 피스(pole peace)(23)와, 백요크(24)와, 캐비티(21)내에 배치된 철 등의 강자성 부재(25)를 구비하고 있다. 본 실시형태에 의한 여자용 영구 자석(4a, 4b)은, 도 10 및 도 11에 도시하는 제조 장치를 이용하여, Sm-Fe-N의 자성 분말과 나일론 12로 결합된 플라스틱 자석 성형 재료를 금형(20)내에 사출 성형하는 것에 의해 제조된다. 플라스틱 자석 성형 재료를 주입하는 캐비티(21)는 도 10에 도시하는 바와 같이 평면 단면이 U자형의 강자성 부재(25)와 비자성 부재의 금형(20)에 의해 둘러싸여져 있다. 전자석 코일(22a 및 22b)은 캐비티(21)에 주입된 자석 성 형 재료를 배향시키기(자화 용이 축의 방향을 정렬시키기) 위한 자계 발생 수단이다. 또, 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 자계 발생 수단으로서, 전자석 코일(22a 및 22b) 대신에 배향용 영구 자석(26a 및 26b)을 배치해도 좋다. 도 12는 자계 발생 수단으로서 영구 자석을 구비한 제조 장치의 모식도이고, 도 13은 도 12의 XIII-XIII선에 있어서의 단면도이다.

상기 여자용 영구 자석의 제조 장치(도 10 내지 도 13)에 있어서, 캐비티(21)에 평면 단면이 U자형의 강자성 부재(25)를 배치했으므로, 자계 발생 수단에서 발생한 자력선이 캐비티(21)내를 통해서 강자성 부재(25)에 집중하도록 하는 경로를 취한다. 즉, 캐비티(21)내에 발생하는 자계는 도 10 또는 도 12의 자력선(MG)으로 도시하는 분포를 하고 있어, 캐비티(21)내에 주입된 플라스틱 자석 성형 재료의 자화 용이 축은 상기 자력선(MG)의 방향으로 정렬될 수 있다. 이러한 자화 용이 축이 형성된 플라스틱 자석에 착자를 함으로써, U자형의 내부를 향하는 배향 방향을 갖는 여자용 영구 자석(4a, 4b)을 제작할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시형태 1에 의한 여자용 영구 자석의 다른 제조 방법에 대해서 설명한다. 도 14는 본 실시형태 1의 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 측면 단면도이고, 도 15는 동일한 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 평면 단면도(도 14의 XV-XV선 단면도)이다.

도 14 및 도 15에 도시하는 여자용 영구 자석의 제조 장치는, 캐비티(31)를 형성하는 금형(30)과, 자계를 발생하기 위한 상하 한쌍의 전자석 코일(32a 및 32b)과, 자계를 캐비티(31)에 집중시키기 위한 강자성 부재로 이루어지는 코어(33)와, 백요크(34)를 구비하고 있다. 강자성 부재로 이루어지는 코어(33)는 도 15에 도시하는 바와 같이 평면에서 본 단면 형상이 레이스트랙(racetrack) 형상을 하고 있다. 여자용 영구 자석(4a, 4b)을 제조하기 위해서는, 우선 Sm-Fe-N계 자성 분말과 나일론 12로 결합된 플라스틱 자석 성형 재료를 금형(30)의 캐비티(31)내에 사출 주입한다. 플라스틱 자석 성형 재료를 주입하는 캐비티(31)는, 그 외주가 직사각형의 단면 형상을 갖는 강자성 부재와, 그 내주가 레이스트랙 형상의 단면 형상을 갖는 강자성 부재에 의해 둘러싸여져 있다. 전자석 코일(32a 및 32b)로부터 발생한 서로 대향하는 자계는 평면 단면이 레이스트랙 형상의 강자성 부재인 코어(33)를 통과해서 캐비티(31)의 위치에서 외주로 향하는 자기 회로가 구성된다. 그 때문에, 캐비티(31)내에는, 도 15의 자력선(MG)으로 도시하는 바와 같이 평면에서 보아 방사상(방사상 방향)으로 자계가 분포하고 있고, 이 자계에 의해 캐비티(31)내에 주입된 자석 성형 재료의 자화 용이 축은 상기 자력선의 방향으로 정렬될 수 있다.

이러한 자화 용이 축이 형성된 플라스틱 자석에 착자를 함으로써, 레이스트랙 형상의 단면의 중심을 향하는 배향 방향을 갖는 플라스틱 자석 성형체를 제작할 수 있다. 그리고, 도 16에 도시하는 바와 같이, 상기 플라스틱 자석 성형체를 분할면(SP)에서 기계 가공에 의해 절단함으로써, 한번의 성형에 의해 한쌍의 여자용 영구 자석(4a, 4b)을 제조할 수 있어, 생산성이 향상한다.

또, 보다 많은 자속을 와이어 로프(1)에 흘리기 위해서, 여자용 영구 자석(4a, 4b)으로서 자력이 강한 소결 자석을 사용하면 효과가 높다. 여기에서, 여 자용 영구 자석(4a, 4b)으로서의 소결 자석을 제조하는 경우의 방법을 설명한다. 우선, 금형 주조법(die casting method)이나 스트립 캐스팅법(strip casting method) 등에 의해 희토류계 자석 합금을 제조하고, 해당 합금을 수소 취성 처리후에 제트 및(jet mill), 볼 밀(ball mill), 브라운 밀(Braun mill) 등을 이용하여 평균 입경 3㎛ 내지 5㎛의 미세 분말로 분쇄한다. 그리고, 이 미세 분말을 1T(Tesla) 이상의 자장중에서 금형을 이용하여 압축 성형해서 예비 성형체를 제작하고, 이 예비 성형체를 진공 열처리로에 투입하여, 약 1100℃에서 소결한 후에, 약 500℃에서 열처리한다. 그리고 열처리한 소결 성형체를 착자함으로써 여자용 영구 자석(4a, 4b)인 소결 자석을 제조한다.

도 17은 소결 자석인 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도(도 18의 XVII-XVII선 단면도)이고, 도 18은 동일한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 제조 장치를 도시하는 측면 단면도(도 17의 XVIII-XVIII선 단면도)이다. 도 17 및 도 18에 있어서, 금형(40)의 캐비티(41)에 자석 합금의 미세 분말을 충전한다. 그리고, 자계 발생 수단인 상하 한쌍의 전자석 코일(42a 및 42b)에 의해 캐비티(41)에 1T 이상의 자계를 발생시켜서 상기 자성 분말을 배향시키는 동시에, 펀치(46)에 의해 압축 성형해서 예비 성형체를 제작한다. 이때, 캐비티(41)에 측면 단면이 U자형의 강자성 부재(45)를 배치하고 있으므로, 자계 발생 수단에 의해 발생한 자력선은 도 17의 화살표로 나타나게 되고, 캐비티(41)의 자석 합금의 자화 용이 축은 상기 자력선의 방향으로 정렬될 수 있다. 그후, 예비 성형체를 소결·열처리·착자함으로써, 상기 플라스틱 자석과 동일한 배향 방향을 갖는 여자용 소 결 자석을 제조할 수 있다.

도 19는 본 실시형태 1의 소결 자석인 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 측면 단면도이고, 도 20은 동일한 소결 자석인 여자용 영구 자석의 다른 제조 장치를 도시하는 평면 단면도(도 19의 XX-XX선 단면도)이다. 도 19 및 도 20에 있어서, 금형(50)의 캐비티(51)에 자석 합금의 미세 분말을 충전한다. 그리고, 자계 발생 수단인 상하 한쌍의 전자석 코일(52a 및 52b)에 의해 캐비티(51)에 1T 이상의 자계를 발생시켜서 상기 자성 분말을 배향시키는 동시에, 펀치(56)에 의해 압축 성형해서 예비 성형체를 제작한다. 이 경우, 캐비티(51)는, 그 외주가 직사각형의 단면 형상을 갖는 강자성 부재[금형(50)]와, 그 내주가 레이스트랙 형상의 단면 형상을 가지는 강자성 부재[코어(53)]에 의해 둘러싸여져 있다. 전자석 코일(52a 및 52b)로부터 발생한 서로 대향하는 자계는 평면 단면이 레이스트랙 형상의 강자성 부재인 코어(53)를 통과하여, 캐비티(51)의 위치에서 외주로 향하는 자기 회로가 구성된다. 그 때문에, 캐비티(51)내에는, 도 20의 자력선(MG)으로 도시하는 바와 같이 평면에서 보아 방사상(방사상 방향)으로 자계가 분포하고 있고, 이 자계에 의해 캐비티(31)내의 예비 성형체의 자화 용이 축은 상기 자력선의 방향으로 정렬될 수 있다. 이러한 자화 용이 축이 형성된 예비 성형체에 착자를 함으로써, 레이스트랙 형상의 단면의 중심을 향하는 배향 방향을 갖는 소결 자석을 제작할 수 있다. 그리고, 상기 소결 자석을 기계 가공에 의해 절단하는 것에 의해, 한번의 성형에 의해 한쌍의 여자용 영구 자석(4a, 4b)을 제조할 수 있어, 생산성이 향상한다.

또, 본 실시형태 1의 소결 자석의 제조 장치에 있어서, 자계 발생 수단의 코일로부터 발생하는 자계는 정상 자계 또는 펄스 자계이어도 좋다. 펄스 자계의 경우, 와전류에 의한 손실이 없게 하기 위해, 자성 분말을 충전하는 형틀은 세라믹이나 고무 형틀 등 금속 이외의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

도 21은 본 실시형태 1에 의한 영구 자석을 갖는 와이어 로프 탐상 장치에 의해 검출되는 누설 자속을 도시하는 그래프이다. 여기에서는, 직경 12㎜의 와이어 로프(1)에 대하여, 손상부(10)를 모의하기 위해 와이어 로프(1)의 측면에 직경 0.5㎜, 깊이 1㎜의 핀홀(pinhole)을 마련하고, 상기 손상부(10)가 검출 코일(8)의 바로 상부를 통과하는 부근에서 검출 코일을 쇄교하는 누설 자속의 피크값을 도 21에 도시하고 있다. 도 21에는, 비교예로서 도 32의 블록형상의 영구 자석(500)과 U자형의 자극편(400)을 조합한 와이어 로프 탐상 장치의 누설 자속도 동시에 기재하고 있다. 단지, 자석의 총 중량은 본 실시형태의 영구 자석과 비교예의 영구 자석에서 동일하게 한다. 도 21로부터, 본 실시형태의 와이어 로프 탐상 장치를 채용했을 경우의 누설 자속은 비교예의 와이어 로프 탐상 장치에 비해서 매우 많다는 것을 알 수 있다. 이것은 와이어 로프(1)의 내부에 보다 많은 자속이 흘러 들어가고 있기 때문이다.

와이어 로프(1)내의 자속 분포는 직접 관찰할 수 없기 때문에, 도 22에 비교예의 와이어 로프 탐상 장치와 본 실시형태의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서의 와이어 로프 단면의 자속 분포를 유한요소법에 의해 해석한 결과를 도시한다. 비교예의 와이어 로프 단면의 자속 밀도 분포에 대하여, 본 실시형태의 와이어 로프 단면의 자속 밀도 분포가 상대적으로 보다 큰 값으로 되고 있는 것을 보면, 본 실시형태의 효과는 명확하다.

도 23은 비교예와 본 실시형태의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서의 여자용 영구 자석에 의해 와이어 로프를 여자했을 때의, 백요크, 여자용 영구 자석, 와이어 로프 이외의 공간중으로 누설되는 자속의 흐름을 유한요소법에 의해 해석하여, 자속의 흐름을 벡터로 나타낸 결과를 도시하고 있다. 도면에서는, 보기 용이하게 하기 위해서, 자속의 크기에 관계가 없는 벡터의 길이는 일정하게 하고 있다. 비교예에서는 자석으로부터 발생한 자속의 흐름이 와이어 로프를 통과하지 않고, 공간중으로 누설되고 있는 모양을 볼 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는 벡터의 방향이 반대로 되어, 자석으로부터 발생한 자속은 보다 많은 와이어 로프로 흘러 들어가고 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 와이어 로프(1)의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 와이어 로프(1)를 포위하는 형상을 갖고, 상기 단면에 있어서 적어도 2방향 이상으로부터 와이어 로프를 향하는 자극의 배향 방향을 갖는 여자용 자석(4a, 4b)을 사용하는 것에 의해, 와이어 로프(1)로 흘러 들어가지 않고 외부로 누설되는 자속을 적게 하여, 와이어 로프 내부로 보다 많은 자속을 흘릴 수 있다. 그 때문에, 와이어 로프 손상부의 위치에 관계없이, 충분히 큰 누설 자속을 얻을 수 있어, 누설 자속 검출부에 의해 검출할 때에 충분한 SN비를 갖는 신호를 얻을 수 있다.

(실시형태 2)

도 24는 본 발명의 실시형태 2에 의한 여자용 영구 자석을 도시하는 사시도이고, 도 25는 도 24의 여자용 영구 자석을 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면도이다. 본 실시형태 2에 있어서의 여자용 영구 자석의 구성은, 세로 15㎜, 가로 15㎜, 높이 15㎜의 블록형상의 영구 자석(60)상에, 와이어 로프 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 대략 U자형 형상을 갖는 자극편(5)이 아크릴 또는 에폭시계 접착제 등에 의해 접착되어 있다. 그리고, 블록형상의 영구 자석(60)상에 있어서 단면 U자형의 자극편(5)의 측면에는, 서로 극성이 대항하는, 세로 15㎜, 가로 2.5㎜, 높이 10㎜의 판형상의 보조 영구 자석(16a, 16b)이 배치되어 있다. 도 25에 도시하는 바와 같이, 블록형상 자석(60), 판형상 자석(16a, 16b) 모두, 각각 와이어 로프(1)를 향해서 1방향으로 자극의 배향 방향이 정렬되어 있다.

이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 1방향의 자극의 배향 방향을 갖는 자석을 복수개 조합하고, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면에 있어서 자극의 배향 방향이 와이어 로프를 향하도록 배치하고 있으므로, 각 자석으로부터 발생해서 와이어 로프로 흘러 들어가지 않고 누설되는 자속을 적게 하여, 와이어 로프 손상부 부근으로부터 발생하는 국소적 누설 자속량을 증가시킬 수 있어, 손상 검출 신호의 SN비를 향상시킬 수 있다.

특히, 용이하게 가공을 할 수 있는 블록형상의 자석과 판형상의 보조 자석을 조합하는 것에 의해, 와이어 로프(1)를 향하는 지향성을 갖는 여자용 자석을 염가로 제작할 수 있다. 또, 도 26에 도시하는 바와 같이, 사다리꼴의 단면 형상을 갖 는 복수의 영구 자석(70 내지 72)을 조합해도 동일한 효과를 나타낸다.

도 27은 본 발명의 실시형태 2에 의한 다른 예의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도이다. 상기 실시형태 1에서는, 여자용 자석으로서, 블록형상의 영구 자석(60)과 판형상의 보조 자석(16a 및 16b)을 조합한 것을 도시했다. 도 27의 와이어 로프 탐상 장치에서는, 백요크(3) 양단부상에 서로 그 극성이 반대로 되도록 여자되는 한쌍의 블록형상의 여자용 전자석(17a, 17b)을 구비하고 있다. 그리고, 전자석(17a)상에 판형상의 보조 전자석(18a, 18b)이 배치되고, 전자석(17b)상에 판형상의 보조 전자석(18c, 18d)이 배치되어 있다. 이들 보조 전자석(18a 및 18b)과, 보조 전자석(18c 및 18d)의 자극의 배향 방향은 와이어 로프(1)의 중심을 향하는 극성이 각각 전자석(17a, 17b)과 동일하게 되도록 설정된다.

이와 같이, 영구 자석을 전자석으로 치환하여도, 상기와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 전자석으로의 전류가 오프(OFF)시에는 흡인력을 발생시키지 않기 때문에, 검사 작업자가 와이어 로프 탐상 장치를 와이어 로프에 착탈할 때의 작업성이 향상한다.

(실시형태 3)

도 28 및 도 29는 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 가이드 플레이트를 분리했을 때의 모양을 도시하는 사시도이다. 도 30은 본 발명의 실시형태 3에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 여자용 영구 자석의 단면도이다.

본 실시형태 3에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치는, 도 28에 도시하는 바와 같은, 백요크(3)와, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면에 있어서 원호형상을 갖는 제 1 여자용 영구 자석(4a 및 4b)과, 스탠드(12)에 마련된 검출 코일(8)과, 가이드 플레이트(6)로부터 이루어지는 제 1 장치와, 도 29에 도시하는 바와 같은, 백요크(3)와, 와이어 로프 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면에 있어서 원호형상을 갖는 제 2 여자용 영구 자석(4c 및 4d)과, 가이드 플레이트(6)로 이루어지는 제 2 장치를 조합한 것이다. 그리고, 제 1 장치와 제 2 장치의 가이드 플레이트(6)끼리는 와이어 로프 축방향에 있어서 경첩 등에 의해 개폐가능한 상태로 고정되어 있다. 또한, 제 1 영구 자석(4a 및 4b)이 접착되어 있는 가이드 플레이트(6)와, 제 2 영구 자석(4c 및 4d)이 접착되어 있는 가이드 플레이트(6)가 나사 고정되어 있어, 서로 탈착가능한 상태로 되어 있어도 좋다.

도 30에 도시하는 바와 같이, 제 1 영구 자석(4a 및 4b)과 제 2 자석(4c 및 4d)은 와이어 로프(1)의 외주를 감싸도록 배치되는 동시에, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면에 있어서 자극의 배향 방향이 와이어 로프(1)의 중심을 향하도록 배치하고 있다. 이렇게, 와이어 로프(1)의 중심을 향하는 방사상 방향의 자극의 배향 방향을 가지므로, 보다 많은 자속을 와이어 로프(1)로 흘릴 수 있다. 또한, 와이어 로프(1)의 외주를 감싸도록, 제 1 및 제 2 여자용 영구 자석을 배치함으로써, 와이어 로프의 내부로 보다 많은 자속을 흘릴 수 있어, 국소적 누설 자속을 증가시킬 수 있다.

도 31은 본 실시형태 3에 의한 여자용 영구 자석을 구비한 와이어 로프 탐상 장치를 사용했을 경우의 와이어 로프 단면의 자속 분포를 유한요소법에 의해 해석 한 결과이다. 제 2 여자용 영구 자석(4c 및 4d)을 구비하고 있지 않은 도 22의 와이어 로프 단면의 자속 밀도 분포에 대하여, 제 2 여자용 영구 자석(4c 및 4d)이 배치되어 있는 부근의 자속 밀도가 크게 되어 있다. 이로써, 와이어 로프(1)의 어느 쪽에 손상부가 존재해도, 큰 자계를 발생시킬 수 있어, 와이어 로프 손상부의 누설 자속을 보다 크게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 여자용 자석으로서 복수개의 자석을 조합하고, 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 각 자석 단면이 와이어 로프의 전체 주위를 포위하도록 배치되고, 각 자석 단면에 있어서 각 자석의 자극의 배향 방향이 와이어 로프를 향하도록 배치되어 있으므로, 와이어 로프(1)의 전체 주위에 걸쳐서 보다 큰 누설 자속을 얻을 수 있어, 누설 자속 검출부에 의해 검출할 때에 충분한 SN비를 갖는 신호를 얻을 수 있다.

본 발명은 와이어 로프의 파손이나 소선의 단선을 검출하는 와이어 로프 탐상 장치로서 널리 이용될 수 있다.

Claims

백요크와 상기 백요크상에 서로 그 극성이 반대로 이루어진 한쌍의 여자용 자석을 갖고, 와이어 로프의 축방향 소정 구간에 주 자로를 형성하는 자화기와,

상기 축방향 소정 구간내에 배치되고, 와이어 로프 손상부에 의해 발생하는 누설 자속을 검출하는 누설 자속 검출부를 구비하며,

상기 여자용 자석은, 상기 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 상기 와이어 로프를 포위하는 형상을 갖고, 상기 단면에 있어서 적어도 2방향 이상으로부터 상기 와이어 로프를 향하는 자극의 배향 방향을 갖는

와이어 로프 탐상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 여자용 자석은, 상기 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 상기 와이어 로프를 포위하도록 U자형의 형상을 갖고 있고, 상기 단면에 있어서 자극의 배향 방향이 상기 와이어 로프를 향하고 있는

와이어 로프 탐상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 여자용 자석은, 상기 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 단면이 상기 와이어 로프를 포위하도록 U자형의 형상을 갖고 있고, 상기 단면에 있어서 자극의 배향 방향이 상기 와이어 로프의 중심을 향하고 있는

와이어 로프 탐상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 여자용 자석으로서 1방향의 자극의 배향 방향을 갖는 자석을 복수개 조합하고, 상기 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 각 자석 단면에 있어서 자극의 배향 방향이 상기 와이어 로프를 향하도록 배치된

와이어 로프 탐상 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 여자용 자석으로서 복수개의 자석을 조합하고, 상기 와이어 로프의 축방향과 직교하는 평면에서 절단한 각 자석 단면이 상기 와이어 로프의 전체 주위를 포위하도록 배치되고, 상기 각 자석 단면에 있어서 각 자석의 자극의 배향 방향이 상기 와이어 로프를 향하도록 배치된

와이어 로프 탐상 장치.