(57)【要約】  エレベータの安全性の向上に効果的に寄与するエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置や損傷監視方法を提供する。  ワイヤロープ７の並び方向に延びるように配置した安全棒３３に、圧電素子４３を有する振動検知センサ４５、４６を、安全棒３３の延びる方向で間隔を有して取り付ける。この振動検知センサ４５、４６を用いて、ワイヤロープ７の破断した素線４１と安全棒３３との当接による弾性波の検出により、ワイヤロープ７の損傷を発見する。
2011158871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エレベータのかごを昇降させるために用いられるワイヤロープの損傷を監視するエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置であって、
前記ワイヤロープと隙間又は間隔を有して配置された検出部材と、前記検出部材に設けられた、音響信号又は前記検出部材の振動を検知する検知センサと、を備え、
前記検出部材は、前記ワイヤロープの破断した線材が当接するように配置されていて、
前記検知センサの検知結果から、前記ワイヤロープの破断した線材が前記検出部材に当接することにより発生した当接音響信号又は当接振動を検出する検出器をさらに備えている、ことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項２】
前記検出部材は、前記ワイヤロープの曲がり個所に配置されている、ことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項３】
前記検知センサは前記検出部材の振動の高周波数成分を検知するアコースティックエミッションセンサである、ことを特徴とする請求項１記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項４】
前記検出器は、前記検知センサの検知結果からノイズを取り除くハイパスフィルターを有している、ことを特徴とする請求項３記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項５】
前記検知センサは圧電素子である、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項６】
前記ワイヤロープは複数本用いられ、前記検知センサは、前記ワイヤロープの並ぶ方向に間隔を有して複数配置されていて、それぞれの検知センサの当接音響信号又は当接振動の検知時刻に基づき損傷又は破断したワイヤロープを特定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項７】
前記ワイヤロープは複数本用いられ、前記検知センサは、前記ワイヤロープの並ぶ方向に間隔を有して複数配置された圧電素子であり、それぞれの検知センサの当接音響信号又は当接振動の検知時刻に基づき損傷又は破断したワイヤロープを特定するように構成されている、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置。
【請求項８】
エレベータのかごを昇降させるために用いられるワイヤロープの損傷を監視するエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法であって、
前記ワイヤロープの破断した線材が検出部材と当接することにより発生する音響信号又は前記検出部材の振動を検出し、この音響信号又は振動の検出により前記ワイヤロープの損傷を監視する、ことを特徴とするエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法。
【請求項９】
前記検出部材は、前記ワイヤロープの曲がり個所に配置されている、ことを特徴とする請求項８記載のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建造物に設置されるエレベータのかごを昇降させるためのエレベータ用ワイヤロープに損傷が生じるのを監視する方法及び監視する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物に設置されるエレベータのかごは、エレベータ用ワイヤロープに吊り下げられた状態で昇降する。すなわち、エレベータのかごにはエレベータ用ワイヤロープの一端が取り付けられていて、このワイヤロープを巻き上げ機で巻き上げたり、巻き戻したりすることにより、エレベータのかごは上下動を行う。したがって、エレベータ用ワイヤロープの破断は重大事故につながるおそれがある。【０００３】
そこで、エレベータ用ワイヤロープに損傷が生じた場合にこの損傷を早期に発見できるようにワイヤロープの状態を監視し、ワイヤロープが破断する前にワイヤロープの取り換えなどの安全対策を施すことが必要となる。例えば日本では、ワイヤロープの総断面積の１０％が損傷する前にワイヤロープを取り換えることが法規上要求されている。【０００４】
エレベータ用ワイヤロープの損傷の監視は、ワイヤロープの撮影画像を目視により確認することで行うことができる。また、エレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法としては、例えば特許文献１に記載されているように、ワイヤロープの撮影画像に基づき摩擦足や素線の破断の数を自動的に確認してワイヤロープの損傷を監視するものが知られている。あるいは、エレベータ用ワイヤロープに絶縁被覆を施しておき、この絶縁被覆が損傷したときに発生する導通信号によりワイヤロープの損傷を監視するものも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１２９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ワイヤロープの撮影画像を目視により確認する方法では、ワイヤロープの重大な損傷を見落とすおそれがある。また、特許文献１に記載されたエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法では、摩擦足や素線の破断を画像的に自動確認できる信頼性の高いシステムが必要となるが、このようなシステムは高価である。さらに、絶縁被覆を利用する方法では、ワイヤロープそれ自体の損傷を検出しているわけではないので、精度の高いワイヤロープの損傷の監視ができないといった問題がある。【０００７】
そこで本発明は、従来のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視システムが有するこういった問題の少なくとも１つを解消した新規なエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法及びエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するための本発明のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法は、エレベータのかごを昇降させるために用いられるワイヤロープ（かご昇降用ワイヤロープ）の損傷を監視するエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法であって、前記ワイヤロープの破断した線材が検出部材と当接することにより発生する音響信号又は前記検出部材の振動を検出し、この音響信号又は振動の検出により前記エレベータ用ワイヤロープの損傷を監視するものである。また、本発明のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置は、エレベータのかごを昇降させるために用いられるワイヤロープの損傷を監視するエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置であって、前記ワイヤロープと隙間又は間隔を有して配置された検出部材と、前記検出部材に設けられた、例えば前記検出部材の表面に取り付けられた、音響信号又は前記検出部材の振動を検知又は捕捉する検知センサと、を備え、前記検出部材は、前記ワイヤロープの破断した線材が当接するように配置されていて、前記検知センサの検知又は捕捉結果から、前記ワイヤロープの破断した線材が前記検出部材に当接することにより発生した当接音響信号又は当接振動を検出する検出器をさらに備えているものである。エレベータ用ワイヤロープの破断した線材（例えばストランド又は素線）はワイヤロープの径方向外側に突出する。したがって、検出部材を、ワイヤロープと隙間又は間隔を有して、かつ、破断した線材が当接（接触又は衝突）するように配置しておけば、すなわち、ワイヤロープと接近して配置しておけば、ワイヤロープに損傷が生じた場合にのみ、ワイヤロープは検出部材に当接することとなる。【０００９】
エレベータ用ワイヤロープの線材の損傷又は破断は、ワイヤロープが曲げられるときに、例えば巻き上げ機の巻き上げドラム又は巻き上げ車に巻かれるときに、最も強く引っ張られる外側位置で最初に発生する確率が高い。たとえ何らかの原因でワイヤロープの内側位置で最初に線材の損傷又は破断が発生したとしても、引き続いて線材の損傷又は破断が発生するのは外側位置であると考えることができる。したがって、ワイヤロープの外側位置に発生する線材の損傷又は破断を早期に検出できれば、ワイヤロープの損傷又は破断の初期段階で安全対策を施すことが可能となる。そして、ワイヤロープの外側位置で線材の損傷又は破断が発生すると、この損傷又は破断個所が曲がったときに、例えば巻き上げドラム又は巻き上げ車に巻かれたときに、破断した線材がワイヤロープの径方向外側に大きく突出することとなる。そこで、検出部材を、ワイヤロープの曲がり個所又は湾曲個所（ワイヤロープが曲がる個所）、例えば巻き上げドラム又は巻き上げ車位置に配置しておけば、線材の損傷又は破断が生じれば、直ちにあるいは早期に、破断した線材が検出部材に当接することとなる。  【００１０】
検出部材は、破断した線材と当接させるために配置したものとすることができる。あるいは、別の目的で、例えばワイヤロープの振れ止めを目的として配置される部材を検出部材として利用することもできる。なお、エレベータ用ワイヤロープは複数本使用されることが多いが、この場合には、それぞれのワイヤロープに対応して別々の検出部材を配置することができる。しかしながら、簡単な構成とするためには、すべてのワイヤロープの破断した線材と当接可能な一つの検出部材を用いるのが好ましい。【００１１】
ワイヤロープの破断した線材が検出部材と当接することによりこの検出部材に発生する音響信号又は振動は、広い周波数成分を有しているが、低周波数成分は周囲の外界の雑音に大きな影響を受けるため、信号としては外界の雑音の影響の少ない高周波数成分（アコースティック・エミッション）を信号として取り出すことが望ましい。この信号は周波数が高いので空気中では減衰が大きい。そこで、検知センサを検出部材に直接取り付けて、検出部材中を伝わる当接音響信号又は当接振動（例えば高周波数成分）を検出するのが効果的である。すなわち、検出部材に設けられた（直接設けられた）、音響信号又は振動（検出部材中を伝わる音響信号又は振動）を検知又は捕捉する検知センサを用い、この検知センサの検知又は捕捉結果から、ワイヤロープの破断した線材が検出部材に当接することにより発生した当接音響信号又は当接振動（例えば高周波数成分）を、検出器により解析し検出して、ワイヤロープの損傷を監視するといったように構成することが好ましい。検出部材の音響信号又は振動を検知又は捕捉するこのようなセンサは、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を用いた高周波対応の圧電素子を有するもの（アコースティック・エミッション用センサ又はアコースティックエミッションセンサ）とすることができる。ここでは検知センサが検知又は捕捉した信号又は振動から、破断した線材と検出部材との当接により発生した当接音響信号又は当接振動を検出器（解析器）で解析し検出する必要があるが、検出は、信号又は振動の周波数や波高値を基準として行うことができる。すなわち、検知センサは、検出部材の振動の高周波数成分（例えば、１００ｋＨｚ以上の高周波数成分）を検知するもの、アコースティックエミッションセンサ、あるいは、例えば１００ｋＨｚ以上の高周波数に高感度のアコースティックエミッションセンサとすることができる。検出器は、検知センサの検知結果から、ワイヤロープの破断した線材が検出部材に当接することにより発生したアコースティックエミッションを検出する。また、検出器は、検知センサの検知結果からノイズを取り除くハイパスフィルターを有することができる。【００１２】
ところで、ワイヤロープの損傷又は破断の検出は、損傷又は破断したワイヤロープの特定をともなうのが効果的であるが、すべてのワイヤロープの破断した線材と当接可能な一つの検出部材及びこの検出部材中を伝わる当接音響信号又は当接振動を検出する場合には、損傷又は破断したワイヤロープの特定のためのシステムを採用する必要がある。このようなシステムとしては、ワイヤロープが並ぶ方向に間隔を有して複数のセンサを配置し、それぞれのセンサの当接音響信号又は当接振動検知時刻に基づき損傷又は破断したワイヤロープを特定するといったものが考えられる。例えば、ワイヤロープが２本使用されている場合には、先に当接信号を検知したセンサに近い側のワイヤロープが損傷又は破断したと判断できる。また、ワイヤロープが４本使用されている場合には、例えば、ワイヤロープ群の並び方向両外側にそれぞれセンサを配置するとともに、ワイヤロープ群の並び方向中央にもセンサを配置しておけば、これらのセンサの当接信号検知順序から、損傷又は破断したワイヤロープを特定できる。あるいは、ワイヤロープが４本使用されている場合にも、ワイヤロープ群の並び方向両外側の２つのセンサを用い、この２つのセンサの当接音響信号の検知時間差から損傷したワイヤロープを特定することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法又は装置を用いれば、効果的にエレベータの昇降用ワイヤの損傷を発見できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置が組み込まれたエレベータの概略構成図である。
【図２】巻き上げ機部分の拡大図である。
【図３】ワイヤロープの構成を示す図である。
【図４】損傷したワイヤロープと安全棒との接触状態を示す図である。
【図５】損傷したワイヤロープと安全棒との接触状態を示す別の図である。
【図６】振動検知センサの検知結果を解析する検出器の構成を示すブロック図である。
【図７】２つの振動検知センサの検知時間差を示す図である。
【図８】振れ止め部材を検出部材とするときの図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るエレベータ用ワイヤロープの損傷監視装置が組み込まれたエレベータの概略構成図である。
【００１７】
建造物１内には上下方向に延びる昇降路３が設けられ、この昇降路３内にはかご５が昇降可能に配置されている。かご５はエレベータ用ワイヤロープ（昇降用ワイヤロープ）７により駆動されるが、このワイヤロープ７は、建造物１の最上部に構成された機械室９に配置されている巻き上げ機１１の巻き上げ車１３外周に掛けられている。巻き上げ車１３の一方側から下方に延びるワイヤロープ７のかご側部分１５下端部はかご５に接続され、巻き上げ車１３の他方側から下方に延びるワイヤロープ７のバランス側部分１７下端部にはバランス重り１９が取り付けられている。なお、図中２１は、ワイヤロープ７のバランス側部分１７とかご５との接触を防止するために、バランス側部分１７の位置をずらすためのずらし車である。また、図中２３は、ワイヤロープ７のかご側部分１５が揺れるのを防止するプレート状の振れ止め部材である。
【００１８】
図２は巻き上げ機１１部分の拡大図である。
【００１９】
ワイヤロープ７は３本使用されている。３本のワイヤロープ７は、巻き上げ車１３の外周に形成された３本の嵌め込み溝２５及びずらし車２１の外周に形成された３本の嵌め込み溝２７に嵌り込むように、巻き上げ車１３外周に掛けられているが、それぞれのワイヤロープ７の外側部分は、巻き上げ車１３の嵌め込み溝２５から外側に突出している。巻き上げ車１３は、減速機２９を介してモータ３１に接続されていて、モータ３１の回転により、低速でＡ方向に回転してワイヤロープ７を巻き上げ、あるいは、低速でＢ方向に回転してワイヤロープ７を巻き戻す。ワイヤロープ７が巻き上げられるとかご５は上昇し、ワイヤロープ７が巻き戻されるとかご５は下降する。
【００２０】
巻き上げ車１３の上端部両側には、ワイヤロープ７の並び方向に延びるように、安全棒３３、３５が設けられている。この安全棒３３、３５は、ワイヤロープ７との間に僅かの隙間が形成されるように配置されていて、ワイヤロープ７が嵌め込み溝２５から飛び出るように跳ね上がっても、この安全棒３３、３５に当たって元の嵌め込み溝２５内に収まるように構成されている。そしてここでは、安全棒３３をワイヤロープ７の損傷又は破断を検出するための検出部材として利用している。
【００２１】
図３はワイヤロープ７の構成を示す図、図４は損傷したワイヤロープ７と安全棒３３との接触状態を示す図、図５は損傷したワイヤロープ７と安全棒３３との接触状態を示す別の図である。
【００２２】
ワイヤロープ７は、繊維製心材３７の回りに複数本（ここでは６本）のストランド３９をよることにより形成されていて、それぞれのストランド３９も複数本の素線４１をよることにより形成されている。
【００２３】
ところで、ワイヤロープ７の疲労による損傷又は破断は、巻き上げ車１３に巻かれた個所の外側で最初に発生する場合が多い。すなわち、ワイヤロープ７の損傷又は破断は、巻き上げ車１３に巻かれたときに、外側に位置するストランド３９の素線４１が切断されることから進展していく。そして、ワイヤロープ７の、素線４１が切断された個所が繰り返し巻き上げ車１３に巻かれると、切断された素線４１の径方向外側への突出長さは徐々に大きくなっていき、ワイヤロープ７の駆動又は走行中に、素線４１の先端部が安全棒３３に当接することとなる（図４、図５）。素線４１が安全棒３３に当接すると、安全棒３３では振動（弾性波、アコースティック・エミッション）が発生するが、安全棒３３（安全棒３３の表面）には、ＰＺＴを用いた高周波対応（１００ｋＨｚ以上の高周波数に対応又は高感度）の圧電素子４３を有する振動検知センサ（アコースティック・エミッションセンサ）４５、４６（振動検知センサ４６は振動検知センサ４５と同一構成）が直接設けられているので、この振動検知センサ４５、４６の検知結果を解析し、素線４１と安全棒３３との当接により発生した弾性波又は音響信号（例えば高周波数成分）が検出されれば、ワイヤロープ７に損傷ありと判断することとなる。なお、振動検知センサ４５、４６は、ワイヤロープ７群を挟んでワイヤロープ７群の両外側に位置するように配置されている。また、破断した素線４１が安全棒３３に当接しなくても、ストランド３９が破断したときに直ちに安全棒３３と当接すれば、安全対策上の問題は生じない。
【００２４】
図６は振動検知センサ４５、４６の検知結果を解析する検出器の構成を示すブロック図である。
【００２５】
検出器４７は、振動検知センサ４５、４６の微弱電気検知信号出力を増幅するアンプ４９、５０と、アンプ４９、５０の増幅した検知信号出力からモータ３１や減速機２９などのノイズを取り除くハイパスフィルタ５１、５２と、ハイパスフィルタ５１、５２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５３、５４と、Ａ／Ｄ変換器５３、５４の出力信号の大きさ、出力信号の幅などから、例えば出力信号の大きさ、出力信号の幅などをしきい値と比較して、素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接により発生した弾性波の有無を判定する診断部５５と、診断部５５が素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接により発生した弾性波を検出すると警報を発する、警報発生部５７と、を備えている。また、検出器４７の診断部５５は、素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接により発生した弾性波を検出すると、巻き上げ機１１の制御部５９から、安全棒３３位置のワイヤロープ７箇所情報を受け取るが、検出器４７は、安全棒３３位置のワイヤロープ７箇所情報を表示する表示部６１を備えている。
【００２６】
そして、図７に示すように、振動検知センサ４５が振動検知センサ４６よりも早く素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接により発生した弾性波を検知したときには、振動検知センサ４５近くのワイヤロープ７に損傷が生じていると判断して表示部６１に当該ワイヤロープ７を表示するように構成している。また、振動検知センサ４６が振動検知センサ４５よりも早く素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接により発生した弾性波を検知したときには、振動検知センサ４６近くのワイヤロープ７に損傷が生じていると判断されるし、振動検知センサ４５が振動検知センサ４６と同時に素線４１又はストランド３９と安全棒３３との当接より発生した弾性波を検知したときには、中央のワイヤロープ７に損傷が生じていると判断される。
【００２７】
なお、安全棒３３、３５が設けられていない場合には、安全棒３３又は安全棒３５が設けられている位置に同一構成の検出部材を配置することができる。また、ワイヤロープ７の振れ止め部材２３を検出部材とし、この検出部材２３（検出部材２３の表面）に振動検知センサ４５、４６を取り付けることもできる（図８参照）。振れ止め部材２３は、ワイヤロープ７の径よりも多少大きい径の通過孔６３を有するプレート体であり、ワイヤロープ７が通過孔６３を通過するように配置される。ワイヤロープ７は通常、通過孔６３には接触していないが、横振れすると通過孔６３に接触して大きく振れないように構成されている。ここでは、ワイヤロープ７に損傷又は破断が生じると、破断した素線４１又はストランド３９は通過孔６３を通過するときに通過孔６３の周囲に衝突し、振れ止め部材２３に当接音響信号又は弾性波を発生させる。そして、振れ止め部材２３を伝播する当接音響信号又は弾性波は振動検知センサ４５、４６で検知される。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のエレベータ用ワイヤロープの損傷監視方法又は損傷監視装置は、エレベータの安全性の向上に効果的に寄与するものである。
【符号の説明】
【００２９】
５                かご
７                エレベータ用ワイヤロープ
３３              安全棒（検出部材）
３９              ストランド（線材）  
４１              素線（線材）
４５、４６        振動検知センサ
【図１】
2011158871.tif 000003
【図２】
2011158871.tif 000004
【図３】
2011158871.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011158871.tif 000009
【図８】
2011158871.tif 000010
【国際調査報告】
2011158871.tif 000011
2011158871.tif 000012
2011158871.tif 000013
2011158871.tif 000014