(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維心と鋼製のストランドとから構成されるロープの劣化診断方法であって、
前記ロープの前記繊維心の熱分解温度を測定する測定工程、および、
前記測定工程で測定された熱分解温度と、前記ロープと同じ材質からなる未使用のロープの繊維心の熱分解温度との差に基づいて、前記繊維心の劣化を評価する評価工程
を含むロープの劣化診断方法。
【請求項２】
前記ロープはエレベータ用ロープである、請求項１に記載の劣化診断方法。
【請求項３】
前記測定工程の前に、前記エレベータ用ロープのうち前記ストランドからはみ出した前記繊維心の一部分、または、前記エレベータ用ロープに付着するグリスに含まれる繊維心の断片を採取するサンプリング工程を含み、
前記測定工程において、前記サンプリング工程で採取された前記繊維心の一部分または断片について、熱分解温度を測定する、請求項２に記載の劣化診断方法。
【請求項４】
前記測定工程において、前記繊維心の熱分解温度を熱分解ガスクロマトグラフにより測定する、請求項１〜３のいずれかに記載の劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ロープの劣化診断方法に関する。より詳しくは、エレベータ用ロープなどの芯材（繊維心）の劣化を評価する工程を含む、ロープの劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の劣化評価方法として、例えば、特許文献１（特開２００１−１９２１８３号公報）には、合成繊維ロープの物性（長さ、弾性率など）を測定し、未使用時の前記物性と使用開始後の前記物性とから物性の変化量を測定し、この変化量が許容限度内か否かにより劣化状況を判定する方法が知られている。
【０００３】
また、特許文献２（特開平６−２８６９５７号公報）には、エレベータ用ロープの電気抵抗を測定し、電気抵抗値からエレベータ用ロープの有効断面積を算出して、その有効断面積からエレベータ用ロープの劣化を検出する方法が開示されている。
【０００４】
また、特許文献３（特許第３８９６７６４号公報）には、エレベータ用ロープのストランド内に樹脂材をコア材とした光ファイバを配設し、エレベータ用ロープの使用により低下する光ファイバーの透過光量からロープの劣化状態を判断する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９２１８３号公報
【特許文献２】特開平６−２８６９５７号公報
【特許文献３】特許第３８９６７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に係る発明では、当該発明の適用範囲は樹脂性ロープに限定され、樹脂製の繊維心の周囲に鋼製のストランドを配した一般的なエレベータ用ロープには適用できないといった問題点があった。なぜなら、ロープの物性は鋼線の物性で左右され繊維心の物性を反映するものではないからである。
【０００７】
特許文献２に係る発明では鋼線の破断は評価しうるものの、鋼線の破断に至る前の繊維心の劣化を評価できないといった問題点かあった。
【０００８】
特許文献３に係る発明では光ファイバーを配設したエレベータ用ロープを作成する必要があり、コスト高となる問題があった。また、光ファイバーの透過率の低下は光ファイバーの繰り返し屈曲による白化が原因であり、当然ながら検出しうるエレベータ用ロープの劣化は繰り返し屈曲によるものに限定され、例えば潤滑不良によるものや異常加熱によるもの、高湿など特殊環境による劣化は検出できないという問題があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、エレベータ用ロープの劣化の初期段階で起こる繊維心の劣化を高感度に評価することのできる劣化診断方法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】
【００１０】
この発明に係るロープの劣化評価方法は、ロープの繊維心の熱分解挙動の評価結果から繊維心の劣化度を高精度を診断することを特徴とするものである。
【００１１】
すなわち、本発明は、繊維心とストランドとから構成されるロープの劣化診断方法であって、
前記ロープの前記繊維心の熱分解温度を測定する測定工程、および、
前記測定工程で測定された熱分解温度と、前記ロープと同じ材質からなる未使用のロープの繊維心の熱分解温度との差に基づいて、前記繊維心の劣化を評価する評価工程
を含むロープの劣化診断方法である。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、ストランドの切断といったロープ強度に影響を及ぼす劣化発生前にロープの劣化を判断することができる。また、それにより従来法よりも初期段階でエレベータ用ロープの交換時期を予測することができるため、エレベータの安全性、信頼性をより一層高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一般的なエレベータ用ロープを説明するための模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１における熱分解ガスクロマトグラムである。
【図３】本発明の実施の形態１における別の熱分解ガスクロマトグラム（拡大図）である。
【図４】本発明の実施の形態１における加熱時間と熱分解温度低下の関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２における熱分解ガスクロマトグラムである。
【図６】本発明の実施の形態２における加熱時間と熱分解温度低下の関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態３における熱分解ガスクロマトグラムである。
【図８】本発明の実施の形態４における曲げ回数と熱分解温度低下の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の劣化診断方法の対象となるロープは、繊維心とストランドとから構成されるものである。かかる本発明の劣化診断方法の対象となるロープの１例として、一般的なエレベータ用ロープの構成について、図１を参照して説明する。
【００１５】
図１に示されるように、エレベータ用ロープ１は、麻やポリプロピレンなどの繊維で構成される綱である繊維心２の周りを、編んだ素線（鋼線）３０からなるストランド３で取り巻いた構造を有している。繊維心２はその形状を維持することにより、ストランド３間の過度な接触を回避し、よって、ストランド３の摩耗を減少させる作用がある。しかしながら、エレベータの使用による発熱などで繊維心２が劣化すれば繊維心２はストランド３との接触により容易に減少し、上記ストランド３の摩耗を促進することとなる。
【００１６】
本発明の劣化診断方法は、使用中の前記ロープの前記繊維心の熱分解温度を測定する測定工程、および、
前記測定工程で測定された熱分解温度と、前記ロープと同じ材質からなる未使用のロープの繊維心の熱分解温度との差に基づいて、前記繊維心の劣化を評価する評価工程を含む。
【００１７】
上記測定工程において、「繊維心の熱分解温度」とは、繊維心を加熱炉等で低温から高温へと昇温した場合において、ある温度（Ｔ）における繊維心から発生する化合物量が、その前後の温度における化合物量よりも多くなるとき、前記Ｔを意味する。言い換えれば、繊維心から発生する化合物量が極大となる温度を意味する。この様な温度は一つとは限らない。例えば、繊維心が２種類以上の高分子化合物からなるとき、または、２段階以上の熱分解反応により分解するときは、複数の熱分解温度が存在する。前者の例としてはセルロースやリグニンなどから構成される植物繊維が挙げられ、後者の例としては脱水反応と主鎖の切断反応からなるポリビニルアルコールの分解反応が挙げられる。その様に温度が複数存在する場合には、それぞれの温度が熱分解温度に該当する。
【００１８】
以下、本発明の劣化診断方法について、実施の形態により詳細に説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
新品のロープから繊維心（サイザル麻製）を採取し、次のようにして熱風循環式オーブンで加熱することにより劣化した繊維心を作製した。サイザル麻を数グラムガラス製容器に入れ、１５０℃で加熱した。加熱時間は２４、４８、７２、９６及び１２０時間である。
【００２０】
加熱後の麻は２４時間からやや茶色を帯び、加熱時間が長くなるとともに濃く着色した。各加熱時間後において、繊維心から１から２ミリグラムの試料を採取し、熱分解ガスクロマトグラフ法により分析した。
【００２１】
熱分解ガスクロマトグラフとしては、市販のＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析装置）とＧＣ／ＭＳに直結した市販の熱分解装置を用いた。熱分解炉は２００℃とし、上記試料導入後に１０℃／分の速度で５００℃まで昇温した。昇温時に試料（麻心）の熱分解により発生した化合物は、ガスとしてガスクロマトグラフの注入口から随時ガスクロマトグラフの内部に導入される。ガスクロマトグラフにおいて、分離用のカラムは使用せず、単なるステンレス管の一端を注入口に接続し他端を検出器に接続することにより、ガスクロマトグラフ内部で発生したガスが滞留しないようにした。このようにすることで、熱分解炉内で発生したガスの量をほぼリアルタイムに検出器により定量することが出来る。
【００２２】
図２に、上記方法により得たクロマトグラムの一例（未加熱の試料についてのクロマトグラム）を示す。２６０℃付近からガスの発生が始まり２８０℃付近の第一のピークを経たあと急激にガスの発生量は増大し、３５０℃付近でピーク（第２のピーク）を迎える。その後、発生ガス量は急激に減少し、４００℃で発生ガスはほぼ消失する。繊維心が麻製である本実施の形態においては、繊維心の熱分解温度は、上述の第２のピークの温度として測定することができる。このような熱分解ガスクロマトグラムの態様は、新品の繊維心と劣化した繊維心とでは、その熱分解温度を除きほとんど変化はない。
【００２３】
図３に、新品の繊維心（サイザル麻製）と、加熱時間が１２０時間の試料とについて得られたクロマトグラムの第２のピーク付近の拡大図を示す。図３に示されるように、第２のピーク温度（熱分解温度）に明らかな違いが有り、劣化した１２０時間加熱サンプルの方がピーク温度は低い。
【００２４】
熱分解温度は、ガスクロマトグラム等から容易に得ることが出来る。例えば、第２のピーク近傍を最小二乗法によりカーブフィッティングし、得られた関数を微分した後、微分後の関数の解（該関数が０となるときの温度）から得ることが出来る。このようにして得られた試料の熱分解温度と、新品の繊維心の熱分解温度の値から、熱分解温度の差（熱分解温度の低下）を求めることができる。
【００２５】
図４に、加熱時間と熱分解温度の低下との関係を示す。なお、図４では、加熱時間が２４時間の試料１つ、４８時間の試料２つ、７２時間の試料４つ、９６時間の試料４つ、および、１２０時間の試料３つについての結果をプロットしている。
【００２６】
図４に示されるように、加熱時間と熱分解温度の低下との間には相関がある。また、通常、繊維心の劣化度は加熱時間に比例すると考えられる。したがって、熱分解温度の低下は繊維心の劣化度に比例すると考えられ、当該熱分解温度の低下（熱分解温度の差）を指標とすれば、ロープの繊維心の劣化度を定量的に評価することができる。この繊維心の劣化の評価結果から、ロープの劣化を診断することができる。
【００２７】
例えば、別途、熱分解温度の差と繊維心の劣化（要求性能の低下。例えば、強度の低下）との関係を求める試験を行っておくことで、診断の際に測定した熱分解温度の差に基づいて繊維心の劣化の程度を評価し、ロープの劣化を診断することができる。
【００２８】
（実施の形態２）
実施の形態１では、繊維心の材質が麻であったが、本発明の劣化診断方法の対象となるロープの繊維心は麻製のものに限られない。本実施の形態では、繊維心がポリプロピレン（以下、ＰＰ）製の繊維である場合の適用例を示す。
【００２９】
繊維心がＰＰ製である以外は、実施の形態１と同様にして、加熱時間が２４、７２および９６時間の加熱試料を作成し、各々の加熱試料について実施の形態１と同様にしてガスクロマトグラムを得た。図５に、ＰＰ製の繊維心について得られたガスクロマトグラム（未加熱の試料についてのクロマトグラム）を示す。ＰＰ製の繊維心のクロマトグラムでは、麻と異なり、ピークは１つしか見られなかった。
【００３０】
このようにガスクロマトグラムのピークが１つである場合でも、熱分解温度は、ガスクロマトグラム等から容易に得ることが出来る。例えば、ピーク近傍を最小二乗法によりカーブフィッティングし、得られた関数を微分した後、微分後の関数の解（該関数が０となるときの温度）から得ることが出来る。このようにして得られた試料の熱分解温度と、新品の繊維心の熱分解温度の値から、熱分解温度の差（低下）を求めることができる。
【００３１】
図６に、熱分解温度の差（低下）と加熱時間との関係を示した。図６に示されるように、加熱時間とピーク温度の低下との間には相関がある。したがって、実施の形態１と同様に、繊維心の熱分解温度の低下（熱分解温度の差）を指標とすれば、ロープの繊維心の劣化度を定量的に評価することができ、ロープの劣化を診断することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
本発明に係る劣化評価方法の適用範囲は加熱劣化に限らない。例えば、紫外線劣化に対しても有効である。メタルウェザーメーターにて１８ｍＷ／ｃｍ2の強度の紫外線を２８日間照射することで、紫外線劣化した麻を作成した。
【００３３】
図７に、紫外線劣化した麻と新品の麻について、実施の形態１と同様にして得たガスクロマトグラムを示す。ＵＶ劣化した麻のピーク温度（熱分解温度）は、新品と比較して８．２℃低下した。このように、本発明にかかる方法によれば、熱的な劣化に限らずその他の劣化、例えば、紫外線劣化や加水分解劣化についても、劣化度を定量的に求めることが出来る。
【００３４】
（実施の形態４）
本発明の劣化診断方法を、エレベータ用ロープに適用した例を示す。エレベータ用ロープを適当な張力を加えてシーブで繰り返し曲げを加え、劣化したエレベータ用ロープを作成した。このようなエレベータ用ロープは、遊星式ロープ疲労試験機などのロープ疲労試験機により容易に作成することが出来る。
【００３５】
曲げ回数は実機の運転時を考慮した所定の曲げ回数とし、曲げ回数の異なるエレベータ用ロープを四種類準備した。なお、曲げ回数の多いものから試料１、２、３、４とし、試料１、２、３の曲げ回数は、それぞれ試料４の曲げ回数の４倍、３倍、２倍である。疲労試験を完了したロープを解体し、繊維心（サイザル麻製）を取り出した。取り出した繊維心にはグリスが付着しており、熱分解温度の計測の妨害となる。このため、熱分解ガスクロマトグラムの分析に先立って、繊維心に付着したグリスを洗浄により除去した。洗浄の際には、例えば、ソックスレー抽出装置を用いることにより容易にグリスの除去することができるが、サンプル量が少ない場合は、グリスが付着した繊維心を溶剤に浸漬し超音波洗浄することにより繊維心からグリスを除去することが出来る。
【００３６】
図８に、上記試料１〜４と熱分解温度の低下との関係を示す。図８に示したように、曲げ回数と熱分解温度の低下との間には良好な相関があり、麻心の繰り返し曲げによる劣化に対しても、本発明による劣化度評価方法は有効であることが分かる。
【００３７】
（実施の形態５）
繊維心はストランドで覆われているため、通常はロープを解体しないと繊維心を採取することは出来ない。本実施の形態では、ロープを解体等せずに、使用中のロープから繊維心を採取することができる。
【００３８】
繊維心の採取方法としては、ロープを繰り返し使用しているとストランド間から繊維心の一部分が数ミリメートルではあるがはみ出してくる場合があり、これをピンセットなどで引き抜くことで、複数の繊維心を採取することが出来る。採取した繊維心は、数ミリグラムではあるが、本発明の実施には十分である。本発明の劣化診断方法は、微量の試料であっても劣化度が評価できるという特徴を有しているからである。なお、このようにして採取した繊維心はグリスを含有しているが、実施の形態４と同様にしてグリスを除去することで、熱分解温度を測定することが出来る。
【００３９】
別の繊維心の採取方法としては、エレベータ用ロープ表面には固化したグリスが付着することがあり、その様なグリスには繊維心の断片が含まれている場合が多い。このため、エレベータ用ロープ表面の固化グリスを採取し、それからグリス成分を除去することにより繊維心の断片を得ることが出来る。この場合に得られる繊維心の断片も数ミリグラムであるが、上記と同様に本発明の実施には十分である。
【００４０】
本実施の形態によれば、稼働中のエレベータ用ロープを回収して解体等を行うことなく繊維心の劣化を評価できるため、簡便な方法でロープの劣化診断を行うことができる。
【００４１】
以上の実施の形態で説明したような本発明のロープの劣化診断方法を用いることで、例えば、エレベータ用ロープの交換の必要性の有無を判断することが出来る。具体的には、別途、熱分解温度の差と繊維心の要求性能の低下（例えば、強度の低下）との関係を求める試験を行い、熱分解温度の差の上限値を設定しておき、熱分解温度の差が当該上限値を超えた場合は、エレベータ用ロープの交換の必要性があると判断することができる。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４３】
１  ロープ、２  繊維心、３  ストランド、３０  素線（鋼線）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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