(57)【要約】  ワイヤロープ損傷部の検出感度を増加させつつ、ワイヤロープ損傷部の位置に伴う検出感度のばらつきを抑制したワイヤロープ探傷装置を提供する。ワイヤロープ８の軸方向上の設定区間を含むように主磁束路を形成する磁化器４が、その設定区間を挟んでワイヤロープと接触せずにワイヤロープを円周方向に略２／３周分包囲するようにＵ字形状断面をそれぞれが有する第１及び第２のポールピース７ａ，７ｂを含み、磁化器によりワイヤロープが磁化されたとき、磁気センサ２によってワイヤロープの損傷部から発生する漏洩磁束を検出する。この場合の第１及び第２のポールピースそれぞれの長さＰが、互いに同じであり且つワイヤロープの円周方向において１／４周分以上で好ましくは１／２周分以下巻き付けられたストランドを有するワイヤロープの軸方向長であり、第１及び第２のポールピース間の距離Ｍは、長さＰの奇数倍である。
2017022764.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤロープの軸方向上の設定区間を含むように主磁束路を形成する磁化器と、前記設定区間内に配置され、前記磁化器により前記ワイヤロープが磁化されるとき、前記ワイヤロープの損傷部から発生する漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えたワイヤロープ探傷装置であって、
前記磁化器が、前記設定区間を挟んで前記ワイヤロープと接触せずに前記ワイヤロープを円周方向に略２／３周分包囲するように断面がＵ字形状をそれぞれが有する第１及び第２のポールピースを含み、
前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが、互いに同じであり且つ前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さを有しており、前記第１及び第２のポールピース間の距離は、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さの奇数倍である
ワイヤロープ探傷装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のポールピース間の距離をＭ、前記第１及び第２のポールピースそれぞれにおける前記ワイヤロープの軸方向の長さをＰとしたときに、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐ±（隣り合うストランド同士におけるストランド中心間のワイヤロープに沿う長さ）／２である
請求項１に記載のワイヤロープ探傷装置。
【請求項３】
前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが互いに同じであり、前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上で１／２周分以下巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さである
請求項１に記載のワイヤロープ探傷装置。
【請求項４】
前記磁化器が、前記ワイヤロープの円周方向に関し、３６０／Ｑ（ただし、Ｑ≧２）度の間隔で順次互いに逆向きになるように前記ワイヤロープ１本当たりＱ個配設される
請求項１に記載のワイヤロープ探傷装置。
【請求項５】
前記磁化器が、前記第１及び第２のポールピースに加えて、
磁性体で構成されたバックヨークと、
一方の極性を有する一端部が前記バックヨークの一端部に接するとともに前記第１のポールピースに接する第１の磁石と、
他方の極性を有する一端部が前記バックヨークの他端部に接するとともに前記第２のポールピースに接する第２の磁石とを備え、
前記磁気センサが、前記ワイヤロープを通過させるために、前記第１及び第２のポールピースのＵ字形状に合わせて、断面がＵ字形状を有する
請求項１又は４項に記載のワイヤロープ探傷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベータ又は工事用クレーンなどに使用されるワイヤロープの破損や素線の断線箇所（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。
【背景技術】
【０００２】
従来のロープテスタとも称されるワイヤロープ探傷装置としては、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の設定区間（所定区間）を永久磁石で磁化し、当該設定区間に配設された磁気センサ（コイル部）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がある（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
このワイヤロープ探傷装置は、ガイド路、永久磁石、磁気センサ（コイル部）、及び取付部で構成される。ガイド路は、断面が略Ｕ字状に形成され、その中をワイヤロープが通過できるようになっている。また、永久磁石は、鋼製のワイヤロープをガイド路に引き付けるとともに、ワイヤロープの軸方向に磁気ループを形成することができるように配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５４２０４９７号（段落００４０、図９など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ワイヤロープ損傷部の検出感度を増加させつつワイヤロープ損傷部の位置に伴う検出感度のばらつきを抑制するためには、ワイヤロープを磁気飽和状態近くまで磁化できる能力を持つ永久磁石又は電磁石により損傷部近傍から漏洩する磁束量を可能な限り増加させ、同時にワイヤロープを可能な限り均一に磁化することが望ましい。【０００６】
上記の特許文献１では、ワイヤロープ探傷装置を構成する永久磁石が、ガイド路とワイヤロープに対向する位置に配設されているため、永久磁石近傍に位置するワイヤロープ部位が比較的大きく磁化されることになる。この結果、永久磁石から反対側に位置するワイヤロープ部位が比較的小さく磁化される。そのため、ワイヤロープを不均一に磁化することとなり、ワイヤロープ損傷部が存在する位置によっては検出感度やＳ／Ｎが異なるという課題があった。【０００７】
本発明は、斯かる課題を解決するために成されたものであり、ワイヤロープの設定された区間を均一に磁化し、ワイヤロープ損傷部の検出感度やＳ／Ｎを均一化して、ワイヤロープ損傷部の検出範囲を拡大したワイヤロープ探傷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの軸方向上の設定区間を含むように主磁束路を形成する磁化器と、前記設定区間内に配置され、前記磁化器により前記ワイヤロープが磁化されるとき、前記ワイヤロープの損傷部から発生する漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えたワイヤロープ探傷装置であって、前記磁化器が、前記設定区間を挟んで前記ワイヤロープと接触せずに前記ワイヤロープを円周方向に略２／３周分包囲するように断面がＵ字形状をそれぞれが有する第１及び第２のポールピースを含み、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが、互いに同じであり且つ前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さを有しており、前記第１及び第２のポールピース間の距離は、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さの奇数倍である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るワイヤロープ探傷装置では、第１及び第２のポールピースそれぞれのワイヤロープの軸方向の長さが、互いに同じであり且つワイヤロープの円周方向において１／４周分以上巻き付けられたストランドを有するワイヤロープの軸方向の長さを有し、第１及び第２のポールピース間の距離が、第１及び第２のポールピースそれぞれのワイヤロープの軸方向の長さの奇数倍となるように構成したので、小さなポールピースの磁化器で製作コストを抑制しつつ、ワイヤロープの設定区間を均一に磁化することができる。これにより、ワイヤロープ損傷部がワイヤロープ内の不特定位置に発生しても均一な漏洩磁束、均一な検出感度を得ることができ、ワイヤロープ損傷部の検出範囲の拡大を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置の構成を概略的に示す正面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置の構成を概略的に示す側面図である。
【図２】図１Ａ及び図１Ｂに示すワイヤロープ探傷装置の斜視図である。
【図３】図１Ａ及び図１Ｂに示すワイヤロープ探傷装置においてワイヤロープ損傷部が無い場合の動作を説明する図である。
【図４】図１Ａ及び図１Ｂに示すワイヤロープ探傷装置においてワイヤロープ損傷部が有る場合の検出原理を説明する図である。
【図５Ａ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、一定速度で通過するワイヤロープの構成を示す正面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、一定速度で通過するワイヤロープの構成を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置とワイヤロープとの配置関係を示す正面図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープの軸方向における設定区間が均一に磁化される原理を説明する正面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープの軸方向における設定区間が均一に磁化される原理を説明する側面図である。
【図８】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープの軸方向におけるポールピースの長さをより短くした場合のワイヤロープ探傷装置の構成部品の配置関係を示した正面図である。
【図９Ａ】図８の配置関係で、ワイヤロープの軸方向におけるワイヤロープの設定区間が均一に磁化される原理を説明する正面図である。
【図９Ｂ】図８の配置関係で、ワイヤロープの軸方向におけるワイヤロープの設定区間が均一に磁化される原理を説明する側面図である。
【図１０Ａ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープの軸方向におけるポールピースの長さを最短にした場合にワイヤロープの軸方向における設定区間が不均一に磁化される原理を説明する正面図である。
【図１０Ｂ】本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置において、ワイヤロープの軸方向におけるポールピースの長さを最短にした場合にワイヤロープの軸方向における設定区間が不均一に磁化される原理を説明する側面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２におけるワイヤロープ探傷装置の構成を概略的に示した正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１Ａ、図１Ｂ及び図２において、本発明の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置は、センサユニット１と磁化器４とで構成されている。磁化器４は、バックヨーク５と、その両端に配設された一対の磁石６ａ，６ｂと、その磁石６ａ，６ｂに隣接してそれぞれ配設されたポールピース７ａ，７ｂとで構成され、ワイヤロープ８の軸方向における設定区間Ｌを磁化する。なお、図１Ｂに示すように、磁石６ａ，６ｂ及びポールピース７ａ，７ｂは、それぞれ、磁石６及びポールピース７として総称することがある。
【００１２】
上記の設定区間Ｌとは、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ワイヤロープ８の内、磁化器４のバックヨーク５の両端部に配設された磁石６ａ，６ｂのＮ−Ｓ極対、すなわちポールピース７ａ−７ｂ間に挟まれたワイヤロープ８の軸方向における区間である。
ポールピース７としては、金属材料（例えば、Ｓ４５Ｃなどの鋼鉄であり、非磁性品は除く。）の中から、精度、耐久性、及びコストを検討し、最も適切なものを選択することができる。ポールピース７は、図１Ｂ及び図２に示すように、ワイヤロープ８を概ね半周（１／２周）分囲うように断面がＵ字形状に成形されている。
【００１３】
磁石６としては、永久磁石又は電磁石を選択することができ、さらに加工コストの点で優れている角形形状とすることができる。従って、特許第５０２６４４０号（段落００１２、図２など）のように、磁石をＵ字形状に成形しなくて済む。また、この磁石６は、ポールピース７と隣接させて組み合わせることで、ワイヤロープ８（図３参照。）の設定区間Ｌを磁化するように働く。
【００１４】
センサユニット１は、図１Ａ及び図１Ｂで示すように、磁気センサ２、及び磁気センサ２を保持するホルダ３で構成される。磁気センサ２としては、検出コイル、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）等の種々の素子の中から、精度、耐久性、コスト等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、検出コイルで構成される磁気センサ２を採用している。図２に示すように、ワイヤロープ損傷部の捕捉範囲を可能な限り広げるために、磁気センサ２も、ポールピース７と同様に、ワイヤロープ８を概ね半周分囲うように断面がＵ字形状に成形されている。
【００１５】
次に、磁気センサ２の検出範囲について説明する。
図１〜図４に示すように、検出コイルを用いた磁気センサ２では、ワイヤロープ探傷装置側から見て、ワイヤロープ８の断面の約２４０度の領域をその検知領域とする。ワイヤロープ８がその軸を回転軸として無回転の状態で磁気センサ２を通過するならば、磁気センサ２側から見てワイヤロープ８の反対側に位置するワイヤロープ８の断面の約１２０度の領域に存在するワイヤロープ損傷部９（図４参照。）を検出できないということが想定される。
【００１６】
しかしながら、実際には、ワイヤロープ８が磁気センサ２を通過する際、ワイヤロープ８がその軸を回転軸として自転しながら磁気センサ２を通過することが知られているので、複数回ワイヤロープ探傷検査を実施することで、ワイヤロープ８の断面の全領域に存在するワイヤロープ損傷部９を検出することができる。
【００１７】
このような理由により、断面がＵ字形状を有する磁気センサ２は、ワイヤロープ８に検出不可能な領域を生じさせるということがなく、ワイヤロープ８の断面の全領域をその検出範囲とすることができる。
【００１８】
次に、本発明におけるワイヤロープ探傷装置の動作を、図３及び図４を参照して説明する。
図３及び図４に示すように、磁化器４の一方の磁石６ａから発生した主磁束１０が、ポールピース７ａを経由してワイヤロープ８の中を通り磁化器４の他方のポールピース７ｂ及び磁石６ｂとバックヨーク５を経て磁石６ａに戻る磁気回路が形成される。ワイヤロープ８中の磁束密度が凡そ磁気飽和に達し均一になるように磁化器４の起磁力が設定されている。
【００１９】
ここで、図４に示すように、ワイヤロープ８にワイヤロープ損傷部９が存在すると、その近傍では漏洩磁束１１が発生する。この漏洩磁束１１が磁気センサ２付近を通過するとき、磁気センサ２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９の存在を検知することができる。
【００２０】
次に、本発明に係るワイヤロープ探傷装置と、探傷対象と成るワイヤロープ８との配置関係と、磁気センサ２に対向するワイヤロープ８の部位（磁極間、すなわちポールピース間の軸方向距離に相当する部分）が均一に磁化されることについて説明する。
【００２１】
図５Ａ、図５Ｂ及び図６において、ワイヤロープ８を構成するストランド１２の軸方向の周期的長さＴに基づきポールピース７の軸方向長さ（幅）Ｐと磁極間（ポールピース７ａ−７ｂ間）の軸方向距離Ｍが設定された長さに設定されることにより、ポールピース７と磁石６が配置され、磁化器４の一対のポールピース７ａ，７ｂの中央付近に磁気センサ２を含むセンサユニット１が配置されている。
【００２２】
図５Ａに示すように、ワイヤロープ８の上部に、ストランド１２の山腹部に相当する位置にストランド１２の各々を示す符号ａ〜ｈを付し、前記山腹部の位置を明示するために、ワイヤロープ８の軸方向に直交する方向に対して破線を付す。
【００２３】
図５Ｂには、ワイヤロープ８の軸方向に直交する平面で切断した断面を示す。ワイヤロープ８は、図示の例では、８本のストランド１２ａ〜１２ｈを撚りながら、一般に、繊維材、鋼材等で構成されるコア材１３に巻き付けたワイヤロープ８を用いる。なお、ストランドは、一本一本が、一般に、数本〜数１０本の素線を単層又は多層により合わせたものである。
図５Ａ及び図５Ｂに示す上記ワイヤロープ８に基づいて、図６に本発明におけるワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置関係の一例を示す。
【００２４】
この例では、磁化器４を構成する一対のポールピース７ａ，７ｂの各々の軸方向における長さＰを、一端（一方）のポールピース７ａがストランド１２ａ〜１２ｅを覆うようにストランド１２の軸方向の周期的長さＴの半分とする。この周期的長さＴは、図５Ａ及び図６に示すように、例えばストランド１２ａの山腹部を示す破線位置から前記ストランド１２ａに最近接する次のストランド１２ａの山腹部を示す破線位置までの距離を指す。
【００２５】
この時、一対のポールピース７ａ，７ｂを、磁極間の軸方向距離Ｍが上記周期的長さＴの半分になるようにする。すなわち、ポールピース７の軸方向の長さＰと磁極間の軸方向距離Ｍとが等しくなるように配置する。これにより、他端（他方）のポールピース７ｂがストランド１２ａ〜１２ｅを覆うことになる。
【００２６】
図７Ａ及び図７Ｂに、ワイヤロープ８内を流れる磁束の状態を示し、ワイヤロープ８内を流れる磁束の分布が一対のポールピース７ａ，７ｂで挟まれたワイヤロープ８の磁極間部分（図６において、磁極間の軸方向距離Ｍに相当する部分であり、図１Ａの設定区間Ｌにも相当する部分）において均一になる原理の詳細を説明する。
【００２７】
図７Ａに示すように、Ｎ極に磁化した一端のポールピース７ａ（又は一端の磁石６ａ）から流れ出る主磁束１０は、図７Ｂの断面Ａ−Ａにおいて矢印で示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｇ、１２ｈに均等に進入することができる。また、主磁束１０は、図７Ｂの断面Ｂ−Ｂに示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇに均等に進入することができる。すなわち、主磁束１０は、ワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ〜１２ｈの８本全てに均等に進入することができる。
【００２８】
同様に、図７Ｂに示すように、一端のポールピース７ａ（又は一端の磁石６ａ）から流れ出た主磁束１０が、一対のポールピース７ａ−７ｂ間（図６の距離Ｍに相当する部位）のストランド１２ａ〜１２ｈを通って、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂ（又は他端の磁石６ｂ）に進入して行く。
【００２９】
この時、図７Ｂの断面Ｃ−Ｃに示すように、ストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｇ、１２ｈから他端のポールピース７ｂに均等に進入することができ、また、図７Ｂの断面Ｄ−Ｄに示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇに均等に進入することができる。すなわち、主磁束１０は、ワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ〜１２ｈの８本全てに均等に進入することができる。
【００３０】
このように、ポールピース７ａ，７ｂのＵ字内面とワイヤロープ８の表面が、ワイヤロープ探傷装置側の半円部分において近接することにより、ポールピース７ａ，７ｂのＵ字内面よりワイヤロープ８を構成するストランド１２の表面に向かって主磁束１０が均等に進入し、そして、ワイヤロープ８を構成するストランド１２の表面からポールピース７ｂのＵ字内面に向かって主磁束１０が均等に進入することができるという原理を用いた。
【００３１】
従って、一対のポールピース７ａ−７ｂ間（図６の距離Ｍに相当する部位）において、ストランド１２ａ〜１２ｈに流れる主磁束１０がストランド１２ａ〜１２ｈのいずれでも均一となる。これによって、磁極間の軸方向距離Ｍにおいて、ワイヤロープ８の磁束の分布が均一な状態となる。
【００３２】
上記の理由により、ワイヤロープ８を構成するストランド１２の前記周期的長さＴを基準として、ポールピース７の軸方向長さＰと磁極間の軸方向距離Ｍが等しくなるようにワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置が決定され、ワイヤロープ８の前記設定区間Ｌ（磁極間の軸方向距離Ｍに相当する部分）を均一に磁化することができる。
【００３３】
また、磁極間の軸方向距離Ｍは、ポールピース７の軸方向長さＰの奇数倍としてもよい。言い換えると、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐとしても良い。すなわち、図７Ａにおいて、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂの軸方向位置は、ｎが変化しても、ストランド１２ａ〜１２ｅの位置となる。従って、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂの断面は、断面Ｃ−Ｃおよび断面Ｄ−Ｄとなる。これにより、上述のとおり、一対のポールピース７ａ−７ｂ間において、ストランド１２に流れる主磁束１０は、ストランド１２ａ〜１２ｈのいずれでも均一となる。
【００３４】
次に、ワイヤロープ８に基づいて、図８に本発明におけるワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置関係の内、ポールピース７のワイヤロープ８の軸方向の長さが短くなった例を挙げ、磁気センサ２が配置されるワイヤロープ８の部位（磁極間の軸方向距離Ｍに相当する部分）が均一に磁化されることを説明する。
【００３５】
図５Ａ及び図８に示すように、磁化器４の一対のポールピース７ａ，７ｂの軸方向の長さＰを、一端のポールピース７ａがストランド１２ｃ、１２ｄ、１２ｅを覆うように、ワイヤロープ８の円周方向に１／４周だけ巻き付けられたストランド１２のワイヤロープ８の軸方向に沿った長さとする。この時、一対のポールピース７ａ，７ｂを、ポールピース７ａの軸方向の長さＰと磁極間の軸方向距離Ｍが等しくなるように配置することにより、他端のポールピース７ｂがストランド１２ｇ、１２ｈ、１２ａを覆うように配置する。
【００３６】
図９Ａ及び図９Ｂにワイヤロープ８内を流れる磁束の状態を示し、ワイヤロープ８内を流れる磁束の分布が磁化器４の一対のポールピース７ａ，７ｂで挟まれたワイヤロープ８の磁極間部分（図８において、磁極間の軸方向距離Ｍに相当する部分。図１Ａの設定区間Ｌにも相当する部分）において均一になる原理の詳細を説明する。
【００３７】
図９Ａに示すように、Ｎ極に磁化した一端のポールピース７ａ（又は一端の磁石６ａ）から流れ出る主磁束１０は、図９Ｂの断面Ａ−Ａに矢印で示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｇ、１２ｈに均等に進入することができる。また、主磁束１０は、図９Ｂの断面Ｂ−Ｂに矢印で示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに均等に進入することができる。すなわち、主磁束１０は、ワイヤロープ８を構成する“ストランド１２ｄ”を除くストランド１２ａ〜１２ｃ、１２ｅ〜１２ｈの７本全てに均等に進入することができる。
【００３８】
ここで、ストランド１２ｄの表面がポールピース７のＵ字内面から距離があり磁気抵抗が大きくなるため、ストランド１２ｄに進入する主磁束１０は、例えばストランド１２ａなどに進入する主磁束１０よりも小さくなる。但し、図９Ａ及び図９Ｂの断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂにおいて、主磁束１０がポールピース７のＵ字内面よりストランド１２ｄにそれぞれ約半分の磁束レベルで進入する。
【００３９】
これにより、図９Ａの断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂの両方を合わせてストランド１本分の磁束レベルが確保できる。従って、実用上、ストランド１２ｄに進入する主磁束１０はその他のストランド１２ａ〜１２ｃ、１２ｅ〜１２ｈに進入する主磁束１０の大きさと大差無い状態となる。
【００４０】
同様に、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、一端のポールピース７ａ（又は一端の磁石６ａ）から流れ出る主磁束１０が、一対のポールピース７ａ−７ｂ間（図８の距離Ｍに相当する部位）のストランド１２ａ〜１２ｈを通って、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂ（又は他端の磁石６ｂ）に進入して行く。この時、図９Ｂの断面Ｃ−Ｃに矢印で示すように、主磁束１０は、ストランド１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ、１２ｇから他端のポールピース７ｂに均等に進入することができる。
【００４１】
また、主磁束１０は、図９Ｂの断面Ｄ−Ｄに示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅから他端のポールピース７ｂに均等に進入することができる。すなわち、主磁束１０は、ワイヤロープ８を構成する“ストランド１２ｈ”を除くストランド１２ａ〜１２ｇの７本全てから他端のポールピース７ｂに均等に進入することができる。
【００４２】
ここで、ストランド１２ｈの表面がポールピース７のＵ字内面から距離があり磁気抵抗が大きくなるため、ストランド１２ｈからポールピース７のＵ字内面に進入する主磁束１０は、例えばストランド１２ａからポールピース７のＵ字内面に進入する主磁束１０よりも小さくなる。但し、図９Ａ及び図９Ｂの断面Ｃ−Ｃ及び断面Ｄ−Ｄにおいて、主磁束１０がストランド１２ｈからポールピース７ｂのＵ字内面に約半分の磁束レベルが進入する。これにより、実用上、ストランド１２ｈからポールピース７ｂのＵ字内面に進入する主磁束１０はその他のストランド１２ａ〜１２ｇからポールピース７のＵ字内面に進入する主磁束１０の大きさと大差無い状態となる。これは、上述した、図９Ａ及び図９Ｂの断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂの場合と同様に、断面Ｃ−Ｃ及び断面Ｄ−Ｄで、約ストランド１本分の磁束レベルが確保できるからである。
【００４３】
従って、一対のポールピース７ａ−７ｂ間（図６の距離Ｍに相当する部位）において、ストランド１２に流れる主磁束１０がストランド１２ａ〜１２ｈのいずれであっても実質的に均一となる。これによって、磁極間の軸方向距離Ｍにおいて、ワイヤロープ８の磁束の分布が均一な状態となる。
【００４４】
上記の理由により、ワイヤロープ８を構成するストランド１２の前記周期的長さＴを基準として、ポールピース７の軸方向長さＰと磁極間の軸方向距離Ｍが等しくなるようにワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置が決定され、ワイヤロープ８の前記設定区間Ｌ（磁極間の軸方向距離Ｍに相当する部分）を均一に磁化することができる。
【００４５】
また、磁極間の軸方向距離Ｍは、ポールピース７の軸方向長さＰの奇数倍、すなわち、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐとしても良い。従って、図９Ａに示すように、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂの軸方向位置は、ｎ＝１の場合には、ストランド１２ｇ〜１２ａの位置、ｎ＝２の場合には、ｎ＝１の場合より軸方向左側のストランド１２ｃ〜１２ｅの位置、ｎ＝３の場合には、ｎ＝２の場合よりさらに軸方向左側のストランド１２ｇ〜１２ａの位置となる。
【００４６】
従って、Ｓ極に磁化した他端のポールピース７ｂの断面は、図９Ｂにおいて、ｎ＝２の場合には、磁極がＳ極で主磁束の向きが反対の断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂ、ｎ＝３の場合には、断面Ｃ−Ｃ及び断面Ｄ−Ｄと同じになる。したがって、上述のとおり、一対のポールピース７ａ−７ｂ間において、ストランド１２に流れる主磁束１０がストランド１２ａ〜１２ｈのいずれであっても均一となる。
【００４７】
次に、本発明におけるワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置関係の内、ワイヤロープ８の軸方向の長さが最短の例を挙げ、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて、前記設定区間Ｌのストランド１２に流れる主磁束１０が不均一の状態になることを説明する。
【００４８】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、磁化器４の一対のポールピース７ａ，７ｂの軸方向長さＰを、ポールピース７ａがストランド１２ｄ、１２ｅを覆うように、すなわち図５Ａ及び図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、ワイヤロープ８の円周方向に１／８周だけ巻き付けられたストランド１２のワイヤロープ８の軸方向に沿った長さとする。
【００４９】
この時、一対のポールピース７ａ，７ｂを、磁極間の軸方向距離Ｍが上記周期的長さＴの１／８になるように、すなわちポールピース７ａの軸方向の長さＰと磁極間の軸方向距離Ｍが等しくなるように配置することにより、他端のポールピース７ｂがストランド１２ｂ、１２ｃを覆うように配置する。
【００５０】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、Ｎ極に磁化した一端のポールピース７ａ（又は一端の磁石６ａ）から流れ出る主磁束１０は、図１０Ｂの断面Ａ−Ａに矢印で示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｇ、１２ｈに均等に進入することができる。また、主磁束１０は、図７Ｂの断面Ｂ−Ｂに示すようにワイヤロープ８を構成するストランド１２ａ、１２ｂ、１２ｆ、１２ｇ、１２ｈに均等に進入することができる。すなわち、主磁束１０は、ワイヤロープ８を構成する“ストランド１２ｄ、１２ｅ”を除くストランド１２ａ〜１２ｃ、１２ｆ〜１２ｈの６本全てに均等に進入することができる。
【００５１】
しかしながら、図１０Ｂの断面Ａ−Ａにおいて、ストランド１２ｅの表面がストランド１２ｄの表面よりもポールピース７ａのＵ字内面から距離があり磁気抵抗がより大きくなるため、図１０Ｂの断面Ｂ−Ｂでのストランド１２ｅへの主磁束１０の補填が期待されるものの、断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂの両方を合わせても約半分の磁束レベルしか確保できない。従って、主磁束１０がストランド１２ｅにストランド１本分に相当する磁束レベルが進入できないため、ストランド１２ｅに進入する主磁束１０が小さくなってしまう。
【００５２】
また、図１０Ｂの断面Ｂ−Ｂにおいて、ストランド１２ｄの表面がストランド１２ｅの表面よりもポールピース７のＵ字内面から距離があり磁気抵抗がより大きくなるため、断面Ａ−Ａでのストランド１２ｄへの主磁束１０の補填が期待されるものの、断面Ａ−Ａ及び断面Ｂ−Ｂにおいて主磁束１０がストランド１２ｄにストランド１本分に相当する磁束レベルが進入できないため、ストランド１２ｄに進入する主磁束１０が小さくなってしまう。
【００５３】
同様に、図１０Ｂの断面Ｃ−Ｃにおいて、ストランド１２ｃからポールピース７ｂのＵ字内面に進入する主磁束１０が、ストランド１２ｂよりポールピース７ｂのＵ字内面に進入する主磁束１０よりもさらに小さくなり、また、図１０Ｂの断面Ｄ−Ｄにおいてストランド１２ｂからポールピース７のＵ字内面に進入する主磁束１０がストランド１２ｃよりポールピース７ｂのＵ字内面に進入する主磁束１０よりもさらに小さくなる。すなわち、図１０Ｂの断面Ｃ−Ｃ及び断面Ｄ−Ｄに示すように、主磁束１０は、ストランド１２ｂ、１２ｃからポールピース７ｂのＵ字内面に相補的に進入することができない。
【００５４】
従って、ポールピース７の軸方向長さＰを、ワイヤロープ８の円周方向に１／８周だけ巻き付けられたストランド１２のワイヤロープ８の軸方向に沿った長さとした場合、ワイヤロープ８の設定区間Ｌに相当する部位を流れる磁束は、ストランド１２ａ〜１２ｈの配置により大小が生じ、不均一な状態となる。
【００５５】
上記の理由により、本発明におけるワイヤロープ探傷装置を構成する部品の配置関係の内、磁化器４の一対のポールピース７ａ，７ｂの軸方向長さＰを、ワイヤロープ８の円周方向に１／４周分巻き付けられたストランド１２のワイヤロープ８の軸方向に沿う長さにすることで（図６及び図７Ａ及び図７Ｂの場合）、ワイヤロープ８の設定区間Ｌに流れる磁束を均一化させることが可能となり、ワイヤロープ８内に発生するワイヤロープ損傷部９の検出感度を損ねることなく、ワイヤロープ８の軸方向の長さが最も小さい配置関係とすることができる。
【００５６】
このように、本発明におけるワイヤロープ探傷装置において、ポールピース７のワイヤロープ８に対する軸方向長さＰがワイヤロープ８の円周方向に１／４周分以上巻き付けられたストランド１２におけるワイヤロープ８に沿った方向の長さであり、磁極間の軸方向距離Ｍをポールピース７の軸方向長さＰの奇数倍、すなわち、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐとすればよい。
【００５７】
或いは、同程度の大きさ、すなわち、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐ±（隣り合うストランド同士におけるストランド中心間のワイヤロープに沿う長さ）／２としてもよい。この「隣り合うストランド同士におけるストランド中心間のワイヤロープに沿う長さ」とは、例えば、図７Ａにおけるｄ−ｅ間距離、すなわち、図７Ｂにおけるストランド１２ｄの中心−ストランド１２ｅの中心間距離を示す。
このように、ポールピース７と磁石６を配置することで、ワイヤロープ８の前記設定区間Ｌを均一に磁化させることができる。
【００５８】
これにより、ワイヤロープ８の前記設定区間Ｌにおいて、ワイヤロープ損傷部９のワイヤロープ８内における位置に依らず、ワイヤロープ損傷部９を同程度の検出感度で検知することができる。
【００５９】
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ば、ポールピース７、磁石６、及びバックヨーク５で構成される磁化器４をワイヤロープ８に対して近接して配設させ、ポールピース７のワイヤロープ８に対する軸方向長さが、ワイヤロープ８の円周方向に１／４周分以上巻き付けられたストランド１２におけるワイヤロープ８に沿った方向の長さであり、磁極間の軸方向距離Ｍをポールピース７の軸方向長さＰの奇数倍とすればよい。
【００６０】
或いは、ＭはＰの奇数倍と同程度の大きさ、すなわち、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐ±（隣り合うストランド同士におけるストランド中心間のワイヤロープに沿う長さ）／２としてもよい。
このようにポールピース７と磁石６を配置することで、ワイヤロープ８の前記設定区間Ｌを均一に磁化し、ワイヤロープ損傷部９の検出範囲の拡大を図ることができる。
【００６１】
ここで、本実施の形態において、ワイヤロープ８の軸方向に関するポールピース７の長さが、ワイヤロープ８の円周方向にストランド１２が１／４周分巻き付けられたときのワイヤロープ８の軸方向に関する長さとなる時、ポールピース７や磁石の材料の使用量が最小となり、製作コストの観点から最適となる。
【００６２】
また、ワイヤロープ８の軸方向に関するポールピース７の長さが、ワイヤロープ８の円周方向にストランド１２が１／２周分巻き付けられたときのワイヤロープ８の軸方向に関する長さとなる時、ワイヤロープ８を構成するすべてのストランド１２が２つのポールピースのそれぞれに同様に接することができるため、Ｎ極からロープに進入した磁束が、ストランド間を渡ることなくＳ極へと出ていくことができるので、磁気抵抗が小さくなり、ロープに効率よく磁束を通すという観点から最適となる。
【００６３】
一方、ワイヤロープ８の軸方向に関するポールピース７の長さが、ワイヤロープ８の円周方向にストランド１２が１／２周分巻き付けられたときのワイヤロープ８の軸方向に関する長さより大きくなる時、ワイヤロープ８を構成するストランド１２の周期性により、装置の構成上、冗長となる。
【００６４】
以上より、ポールピース７のワイヤロープ８の軸方向の長さは、ワイヤロープ８の円周方向に１／４周分以上あればよいが、好ましくは１／２周分以下巻き付けられたストランド１２におけるワイヤロープ８に沿った方向の長さに設定することが、実際のワイヤロープ探傷装置の構成において最適である。
【００６５】
実施の形態２．
図１１に示す本発明の実施の形態２では、上記の実施の形態１によるワイヤロープ探傷装置の各構成要素をそれぞれ２組備え、ワイヤロープ８に関して１８０°対向させた向きに、すなわち順次互いに逆向きになるように配設したものである。
【００６６】
このように、２組の磁化器４がワイヤロープ８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８中の磁束分布の均一性が増す。
また、２組のセンサユニット１がワイヤロープ８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１が持つ低感度領域、すなわちＵ字断面の開口部付近をワイヤロープ損傷部が通過したときの検出感度を互いに補い合うことができる。
【００６７】
さらに、磁化器４がワイヤロープ８一本当たりＱ個配設されたとき、磁化器４がワイヤロープ８の円周方向に関し、３６０／Ｑ度の間隔で順次対向するように配設されるようにする。
このようにすると、ワイヤロープ８中の磁化の強さを均一に増大させることができ、ワイヤロープ８の円周方向に関し、いずれの部分にワイヤロープ損傷部９が発生しても均一な漏洩磁束１１を得ることができる。
さらに、上記はワイヤロープ８の検査回数を低減させることにもつながり、検査員の負荷を小さくするだけでなく、検査コストを抑制することになる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月29日(2017.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明のワイヤロープ探傷装置は、ワイヤロープの軸方向上の設定区間を含むように主磁束路を形成する磁化器と、前記設定区間内に配置され、前記磁化器により前記ワイヤロープが磁化されるとき、前記ワイヤロープの損傷部から発生する漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えたワイヤロープ探傷装置であって、前記磁化器が、前記設定区間を挟んで前記ワイヤロープと接触せずに前記ワイヤロープを円周方向に略２／３周分包囲するように断面がＵ字形状をそれぞれが有する第１及び第２のポールピースを含み、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが、互いに同じであり且つ前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さを有しており、前記第１及び第２のポールピース間の距離は、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さの奇数倍であり、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが互いに同じであり、前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上で１／２周分以下巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイヤロープの軸方向上の設定区間を含むように主磁束路を形成する磁化器と、前記設定区間内に配置され、前記磁化器により前記ワイヤロープが磁化されるとき、前記ワイヤロープの損傷部から発生する漏洩磁束を検出する磁気センサとを備えたワイヤロープ探傷装置であって、
前記磁化器が、前記設定区間を挟んで前記ワイヤロープと接触せずに前記ワイヤロープを円周方向に略２／３周分包囲するように断面がＵ字形状をそれぞれが有する第１及び第２のポールピースを含み、
前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが、互いに同じであり且つ前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さを有しており、前記第１及び第２のポールピース間の距離は、前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さの奇数倍であり、
前記第１及び第２のポールピースそれぞれの前記ワイヤロープの軸方向の長さが互いに同じであり、前記ワイヤロープの円周方向において１／４周分以上で１／２周分以下巻き付けられたストランドを有する前記ワイヤロープの軸方向の長さである
ワイヤロープ探傷装置。
【請求項２】
前記第１及び第２のポールピース間の距離をＭ、前記第１及び第２のポールピースそれぞれにおける前記ワイヤロープの軸方向の長さをＰとしたときに、ｎを自然数として、Ｍ＝（２ｎ−１）Ｐ±（隣り合うストランド同士におけるストランド中心間のワイヤロープに沿う長さ）／２である
請求項１に記載のワイヤロープ探傷装置。
【請求項３】
前記磁化器が、前記ワイヤロープの円周方向に関し、３６０／Ｑ（ただし、Ｑ≧２）度の間隔で順次互いに逆向きになるように前記ワイヤロープ１本当たりＱ個配設される
請求項１に記載のワイヤロープ探傷装置。
【請求項４】
前記磁化器が、前記第１及び第２のポールピースに加えて、
磁性体で構成されたバックヨークと、
一方の極性を有する一端部が前記バックヨークの一端部に接するとともに前記第１のポールピースに接する第１の磁石と、
他方の極性を有する一端部が前記バックヨークの他端部に接するとともに前記第２のポールピースに接する第２の磁石とを備え、
前記磁気センサが、前記ワイヤロープを通過させるために、前記第１及び第２のポールピースのＵ字形状に合わせて、断面がＵ字形状を有する
請求項１又は３項に記載のワイヤロープ探傷装置。
【国際調査報告】
2017022764.tif 000019
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