(57)【要約】【課題】昇降機に使用される平形ケーブルでは、繰り返しの屈曲運動やねじれ変形により、内部の電線が断線する問題がある。この断線の発生を予測するため、従来はケーブル内部に電線と同じ撚り線からなる断線検知線を埋め込む手法が取られていたが、検知線の分だけケーブルのサイズを大きくする必要があった。また検知線が破断するまでは時間がかかるため、異常な状態の検知に時間がかかり、設置方法や製造方法の改善へのフィードバックに時間がかかるという問題もあった。【解決手段】この発明に係る昇降機の制御ケーブルは、給電線又は制御線である電線と、帯状の樹脂フィルム及び該樹脂フィルム上に設けられた帯状の金属箔からなるひずみ検知体とを備え、電線及びひずみ検知体を絶縁樹脂により被覆したものである。【選択図】図１
2016175707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電線若しくは制御線のいずれか一方、又は、両方からなる電線と、
帯状の樹脂フィルム及び該樹脂フィルム上に設けられた帯状の金属箔からなるひずみ検知体とを備え、
前記電線及び前記ひずみ検知体を絶縁樹脂により被覆した昇降機の制御ケーブル。
【請求項２】
前記ひずみ検知体は、前記樹脂フィルム及び前記樹脂フィルム上に設けられた異なる金属からなる帯状の複数の金属箔から構成された請求項１記載の昇降機の制御ケーブル。
【請求項３】
給電線若しくは制御線のいずれか一方、又は、両方からなる電線と、
帯状の樹脂フィルム及び該樹脂フィルム上に設けられた帯状の箔状の金属からなる金属箔からなるひずみ検知体とを備え、
前記電線及び前記ひずみ検知体を絶縁樹脂により被覆した昇降機の制御ケーブルの検査装置であって、
前記ひずみ検知体に係る電気抵抗値の変化に基づき、歪変化を検知する昇降機の制御ケーブルの検査装置。
【請求項４】
前記電気抵抗値の変化を予め記録した値と比較することにより、歪変化を検知する請求項３記載の昇降機の制御ケーブルの検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、昇降機に用いられる制御ケーブル、主に平形ケーブルにおいて、内部ひずみを測定し、ケーブル材料劣化による収縮や異常な変形などを検出できる制御ケーブル及びその検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昇降機では、かご装置内のセンサ、照明、若しくは、換気システム等への給電、又は、昇降機を制御する制御信号の送受信のため、かご装置と昇降路内の建物側に設置された制御盤を制御ケーブルでつないでいる。
【０００３】
この制御ケーブルは、かご装置の上下運動に追従し、繰り返しの曲げ変形を受けるため、制御ケーブルには耐屈曲性に優れた薄くて幅広な平形ケーブルが使用されることが多い。この平形ケーブルは、撚り線導体からなる電線を複数並列に配置し、絶縁樹脂で被覆し平形に成形したケーブルである。このような平形ケーブルでは、様々な原因により、例えばケーブル全体がねじれるような異常な変形を起こし、通常より早い時間で内部の電線が断線する場合がある。
【０００４】
また、材料劣化により、平形ケーブルの耐屈曲性が低下し、電線が断線する場合も考えら、このような異常な変形や劣化による平形ケーブルの断線を予測、検出できる方法が望まれている。従来の平形ケーブルでは、電線の断線を予測するため、撚り線導体からなる電線の他に、電線より早く破断するように撚り方を調節した撚り線導体からなる検知線を設け、検知線の破断を検出するようにしている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平１−００２３１６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、上記のような平形ケーブルにあっては、検知線を必要とするため平形ケーブルのサイズを大きくする必要があった。特に精度を上げる場合、検知線を電線に近い撚り線構造とする必要があるが、電線が太い場合には検知線も太くなるため、サイズへの影響が大きくなるという課題があった。さらに、検知線が破断するまでに時間がかかるのが通常であり、平形ケーブルの製造条件や設置方法や使用環境が断線を早める原因の場合でも、異常の検知に時間がかかるため、設置方法や使用環境を改善できないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、平形ケーブルのサイズに与える影響を抑えつつ、異常な変形の発生、ケーブル材料劣化などを短時間で検知、又は、予測することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る昇降機の制御ケーブルは、給電線又は制御線である電線と、帯状の樹脂フィルム及び該樹脂フィルム上に設けられた帯状の金属箔からなるひずみ検知体とを備え、電線及びひずみ検知体を絶縁樹脂により被覆したものである。
【発明の効果】
【０００９】
この構成によれば、金属導体を箔状とすることで、平形ケーブルのサイズに与える影響を抑えつつ、金属導体の剛性が絶縁樹脂の剛性に比して小さくなるため、絶縁樹脂のひずみを精度良く測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による制御ケーブルを示す短手方向の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるひずみ検知体を示す短手方向の断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による制御ケーブルを示す短手方向の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるひずみ検知体を上面図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるひずみ検知体を示す短手方向の断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２によるひずみ検知体を上面図である。
【図７】この発明の実施の形態３による制御ケーブルを昇降機に用いた場合の構成を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
次に、図面を用いて、この発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態１による制御ケーブルを示す短手方向の断面図である。制御ケーブル４は、一般的な平形ケーブルと同様な構成をとり、撚り線導体からなる複数の電線１が並列に並び、絶縁樹脂２で被覆されている。複数の電線１は、それぞれ例えば、かご装置内のセンサ、照明、若しくは、換気システム等への給電、又は、昇降機を制御する制御信号の送受信に用いられる。ひずみ検知体３は制御ケーブル４に発生するひずみを測定するためのものであり、ひずみの変化を精度良く測定できるように、たとえば、制御ケーブル４の両端、かつ、電線１に近い位置で絶縁樹脂２中に埋め込まれる。なお、ここでは、制御ケーブル４の両端の二箇所に埋め込む場合を示したが、どちらかに一箇所、中央に一箇所、又は、三箇所以上であっても構わない。設置環境により想定される歪を最も顕著に測定できる位置に埋め込めばよい。
【００１３】
図２は、この発明の実施の形態１によるひずみ検知体を示す短手方向の断面図である。ひずみ検知体３は、電気抵抗測定によりひずみを検知できる機能を持つ箔状金属導体３１と、箔状金属導体３１より幅広な樹脂フィルム３２から構成される。樹脂フィルム３２は、箔状金属導体３１を補強、支持するためのものであり、箔状金属導体３１と接着された状態で埋め込まれる。
【００１４】
次に、この実施の形態１における制御ケーブルでひずみを測定する方法について説明する。まず制御ケーブル４に埋め込む前のひずみ検知体３で電気抵抗Ｒ１を測定する。このとき、ひずみ検知体３に変形が生じないように平坦な場所で測定を行うことが望ましい。また、電気抵抗Ｒ１が温度の影響を受けないよう一定温度Ｔ１でしばらく放置し安定した後に測定を行うことが望ましい。次に、制御ケーブル４にひずみ検知体３を埋めこんだ状態で、電気抵抗Ｒ２を測定する。このとき、残留ひずみの影響のみ測定できるように、制御ケーブル４を平坦な場所において測定を行うことが望ましい。また、温度と熱ひずみの影響を受けないよう、一定温度Ｔ１で放置し安定した後、測定を行うことが望ましい。ひずみεと電気抵抗Ｒの変化値ΔＲの関係式は一般に次式数式１で表される
【００１５】
【数１】
2016175707.tif 000003
【００１６】
これより制御ケーブル４の絶縁樹脂２に発生する残留ひずみε１は、下記数式２により算出される。
【００１７】
【数２】
2016175707.tif 000004
ひずみ感度Ｋは、箔状金属導体材料の一般的な数値を使用して良いが、電気抵抗を測定しながら引張試験を実施する校正作業を行えば、さらにひずみの測定精度を上げることができる。
【００１８】
この発明の実施の形態１における制御ケーブルの断線予測方法として、例えば先行文献１のように撚り線からなる検知線の断線を見るのではなく、ひずみ検知体３を制御ケーブル４に埋め込み、ひずみ検知体３により制御ケーブル４に発生するひずみを見ることで行うため、制御ケーブル４として用いられる平形ケーブルのサイズに大きな影響を与えることなく断線原因の予測をすることができる。なお、ひずみ検知体３のサイズは、撚り線電線のサイズとは無関係に定められるため、平形ケーブルのサイズに合わせてより小さくすることが可能である。
【００１９】
また、金属導体を箔状にすることで、同断面積を有する丸形や角形の導体を用いる場合に比較し曲げ剛性が落とせるため、平形ケーブルの特徴である耐屈曲性に与える影響を最小限に留められるという効果が得られる。
【００２０】
箔状金属導体３１の材質は、ひずみの発生により電気抵抗が変化するものであれば良く、例えば、銅、又は、アルミニウムのほか、一般的なひずみゲージで使用される銅・ニッケル合金、又は、ニッケル・クロム合金などが挙げられる。箔状金属導体３１のサイズは、その上限は、平形ケーブルのひずみ測定の精度から定めることができる。
【００２１】
ひずみ測定の精度では、箔状金属導体の曲げ剛性が、測定対象物である平形ケーブルの絶縁樹脂の剛性に比較して小さいことが要求される。例えば、図３に示すように、絶縁樹脂３２が塩化ビニル樹脂で、その厚みが１０ｍｍ、電線間の絶縁樹脂３２の幅が１０ｍｍの部位に埋め込む場合を考える。ひずみ検知体３を１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の塩化ビニル樹脂に埋め込むと近似した場合、一般的にヤング率Ｅと断面二次モーメントＩの積である曲げ剛性ＥＩは、下式数式３で示される。
【００２２】
【数３】
2016175707.tif 000005
塩化ビニル樹脂の一般的なヤング率を２００ＭＰａとした場合、塩化ビニル樹脂の曲げ剛性ＥＩは、上式より１／１２×２００ＭＰａ×１０４ｍｍ４＝１．６６×１０５ＭＰａ・ｍｍ４となる。
【００２３】
一方、箔状金属導体３１の材質として、例えば、銅を考えた場合、ヤング率は１３０ＧＰａである。箔状金属導体３１のひずみ測定に及ぼす影響を１割以下にしたい場合、曲げ剛性を１．６６×１０４ＭＰａ・ｍｍ４より小さくする必要がある。例えば、箔状金属導体の幅を５ｍｍとした場合、厚みを０．６７ｍｍ以下とすれば良い。
【００２４】
また、ひずみ検知体３として、箔状金属導体３１を樹脂フィルム３２上に接着する構成とすることで、ひずみ検知体３を平形ケーブルに埋め込む際の製造性が向上できる。平形ケーブルの絶縁樹脂２は、通常は押出成形にて被覆される。
【００２５】
また、押出成形では、インサート物の電線１の動きを金型で支持し、電線１を長手方向に送り出しながら、同時に高温で溶融状態とした絶縁樹脂２も金型内に流し込み、金型から引き出されて平形ケーブルを製造する。インサート物は、金型内に流れ込んだ絶縁樹脂から負荷を受けるため、絶縁樹脂２内で多少なりとも、位置の移動や変形が生じる。特に箔状金属導体３１は、剛性が低いため、わずかな負荷でも大きな移動や変形が生じるが、樹脂フィルム３２で補強、支持することで、剛性が上がり、移動や変形の低減が期待できる。
【００２６】
また、インサート物の移動、変形を防止するために、一般に張力をかけることもあるが、箔状金属導体３１に樹脂フィルム３２で補強、支持することで、より大きな張力をかけられるようになり、移動や変形を低減できる。樹脂フィルム３２の材質としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリオレフィン、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、塩化ビニル、ポリフェニレンサルファイド、シリコーン、フッ素、等が使用できる。
【００２７】
なお、絶縁樹脂２に埋め込んだ際に、溶着する効果が期待できるほか、接着剤を使用する場合にその選定も容易となるため、絶縁樹脂２と同じ材質の樹脂フィルムを使用することが望ましい。ひずみ検知体３はそのままでも良いが、図４のようにその両端にリード線５を取り付けると、電気抵抗が測定しやすくなる。箔状金属導体３１を樹脂フィルム３２に接着するには、接着剤を用いるほか、蒸着や印刷、フォトエッチング等を用いることも可能である。
【００２８】
上記実施の形態１における制御ケーブルにおいて、箔状の金属導体のサイズはひずみを検出できる寸法で定まり、撚り線状の電線とは無関係であるため、平形ケーブルのサイズへの影響を抑えられる。またひずみ検知体として、箔状金属導体を樹脂フィルム上に接着した構成とすることで、ひずみ検知体を樹脂に埋め込む際の製造性を向上することができる。このひずみ検知体を平形ケーブルに埋め込み、電気抵抗によるひずみ測定を行うことで、平形ケーブルの検査を迅速に実施できる効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
また、上記実施の形態１では、ひずみ検知体の箔状金属導体３１が図２又は図４で示したように１本であったが、図５又は図６で示すように２本、あるいは、それ以上の複数本であってもよい。図の例では、ひずみ検知体３に発生した温度やひずみの影響がほぼ同じとなるように箔状金属導体Ａ３３と箔状金属導体Ｂ３４を隣接して平行に２本並べ、樹脂フィルム３２に接着したものである。図において、上記実施の形態１で示した番号が付された部分については、上記実施の形態１で記載した構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３０】
この構成によれば、箔状金属導体Ａ３３と箔状金属導体Ｂ３４の抵抗変化をそれぞれ独立して測定し、温度による抵抗変化と、ひずみによる抵抗変化を分けることができ、平形ケーブルの温度とひずみとの関係を知ることができる。
【００３１】
この発明の実施の形態２によるひずみと温度の測定方法について以下に説明する。まず、平形ケーブルに埋め込む前のひずみ検知体３で、箔状金属導体Ａ３３と箔状金属導体Ｂ３４の電気抵抗Ｒ１ＡとＲ１Ｂを測定する。このとき、ひずみ検知体に変形が生じないように平坦な場所で測定を行うことが望ましい。また電気抵抗が温度の影響を受けないよう、一定温度Ｔ１でしばらく放置し安定した後、測定を行うことが望ましい。
【００３２】
次に、平形ケーブルにひずみ検知体３を埋め込み、電気抵抗Ｒ２ＡとＲ２Ｂを測定する。このとき、残留ひずみの影響のみ測定できるように、平形ケーブルを平坦な場所において測定を行うことが望ましい。また、温度と熱ひずみの影響を受けないよう一定温度Ｔ１で放置し安定した後、測定を行うことが望ましい。この後、箔状金属導体Ａ３３と箔状金属導体Ｂ３４に対して、下記数式４および数式５を用いて残留ひずみを計算する。
【００３３】
【数４】
2016175707.tif 000006
【００３４】
【数５】
2016175707.tif 000007
ここで、ε１Ａ又はε１Ｂは、箔状金属導体Ａ又は箔状金属導体Ｂからそれぞれ求められる残留ひずみである。また、ＫＡ又はＫＢは、箔状金属導体Ａ又は箔状金属導体Ｂのそれぞれのひずみ感度を示す。
【００３５】
平形ケーブルを温度Ｔ２の環境にひずみε２を付与した状態に置いた場合を考える。この状態で電気抵抗Ｒ３ＡとＲ３Ｂを測定する。温度変化と電気抵抗の変化の関係式は、一般に、次式で表される。
【００３６】
【数６】
2016175707.tif 000008
実環境では、箔状金属導体には、温度変化とひずみが同時に発生する。このとき箔状金属導体の電気抵抗変化ΔRは、次式数式７で表される。
【００３７】
【数７】
2016175707.tif 000009
上記数式１と数式６とから、
【００３８】
【数８】
2016175707.tif 000010
【００３９】
【数９】
2016175707.tif 000011
上記数式８と数式９とからΔＴとＴ２、ε２を算出することができる。
【００４０】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３による制御ケーブルを昇降機に用いた場合の構成を示した模式図である。上方からロープ５５に吊るされたかご装置５２は、この発明の実施の形態１に係る平形ケーブル５４を介して、昇降路５１に取り付けられた制御盤５３と接続されている。かご装置５２、又は制御盤５３の内部には、平形ケーブル５４がリアルタイムで検査できるように、箔状金属導体３１の電気抵抗を測定する測定器、電気抵抗からひずみを算出する演算器、測定したひずみをデータベースと比較する判別器が設置されている。図において、上記実施の形態１で示した番号が付された部分については、上記実施の形態１で記載した構成と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４１】
このような構成とすることで、昇降炉内に設置された平形ケーブル５４が、使用環境や劣化によりなんらかの異常が生じても、ひずみ測定を行う検査で検知が可能である。また平形ケーブル設置時には、ひずみ検知体３のひずみを測定しながら調整することで、平形ケーブルに無理な負荷が生じた状態での設置を防ぐことができる。
【００４２】
以下に、この発明の実施の形態３による昇降機における平形ケーブルの使用環境や劣化による異常の検知方法の詳細を説明する。まず、平形ケーブルに埋め込んだ状態で、平形ケーブルの設置前に温度とひずみの関係式を取得する。次に、正常な平形ケーブルのひずみと測定温度を取得する。これは重力の影響をうけて、実際に設置されたケーブルには曲げ変形が無くともひずみが発生するため、昇降路に正常に取り付けた平形ケーブルで取得することが望ましく、さらに劣化の影響を受けないように、取り付け直後が望ましい。
【００４３】
最後に、かご装置を動かし、かご装置の位置とひずみの関係を取得する。この方法を用いて平形ケーブルの劣化を検出する方法として、例えば、絶縁樹脂２で一般的に使用される塩化ビニル樹脂では、柔軟性を付与するために可塑剤が配合されているが、経年的に可塑剤が揮発、減少し、柔軟性が失われる場合がある。
【００４４】
絶縁樹脂２の柔軟性が失われると、平形ケーブルの耐屈曲性が低下し、絶縁樹脂２や内部の電線が破壊する可能性がある。可塑剤が抜けると、塩化ビニル樹脂は収縮するが、この発明の実施の形態３に係る昇降機では、収縮によるひずみ発生をひずみ検知体３で検知できるため、平形ケーブルの劣化が検出できる。
【００４５】
また、別途屈曲試験等で収縮ひずみと平形ケーブルの断線の関係を取得しておき、断線にいたる収縮ひずみの閾値を定めておけば、設置された平形ケーブルの収縮ひずみの変化と閾値を比較することで、断線までの期間が予測できる。
【００４６】
上記実施の形態３による制御ケーブルを用いた昇降機において、箔状金属導体の電気抵抗測定器と、電気抵抗からひずみを算出する測定器と、測定した電気抵抗を正常な平形ケーブルからなるデータベースと比較する装置をかご装置、又は制御盤に取り付けたことにより、平形ケーブルのひずみをリアルタイムで測定できるようになる。また測定したひずみを、データベース内の正常な数値と比較することで、従来より短時間にケーブルの異常な変形、劣化などを検査できる効果を得られる。
【符号の説明】
【００４７】
１  電線、２  絶縁樹脂、３  ひずみ検知体、３１  箔状金属導体、３２  樹脂フィルム、３３  箔状金属導体Ａ、３４  箔状金属導体Ｂ、４  制御ケーブル、５  リード線、５１  昇降路、５２かご装置、５３  制御盤、５４  平形ケーブル、５５  ロープ
【図１】
2016175707.tif 000012
【図２】
2016175707.tif 000013
【図３】
2016175707.tif 000014
【図４】
2016175707.tif 000015
【図５】
2016175707.tif 000016
【図６】
2016175707.tif 000017
【図７】
2016175707.tif 000018