专利名称：钢丝绳探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢丝绳探伤装置，该钢丝绳探伤装置检测悬吊电梯等的乘坐轿箱
的钢丝绳的破损、绳股的断线(以下称为钢丝绳损伤部)。
背景技术：
以往，作为钢丝绳探伤装置，存在以下技术，S卩，钢丝绳探伤装置由励磁铁心、励磁用永久磁铁、及检测线圈构成，该励磁铁心具有与钢丝绳相向地接近配置的至少两个磁极，该励磁用永久磁铁埋设于励磁铁心，该检测线圈配置在两个磁极间，由两个磁极使钢丝绳磁饱和，从而从绳股裂口等损伤部产生漏磁通，并由检测线圈将其检测出来，从而检测钢丝绳损伤部；该钢丝绳探伤装置隔开规定间隔地配置两个检测线圈，获得它们的输出的差值，从而使共同地重叠的噪声相互抵消，提高S/N。
[专利文献1]日本特开平9-210968号公报
[专利文献2]日本特开平9-145678号公报 记载于专利文献1的钢丝绳探伤装置为了提高S/N而使用两个检测线圈。从损伤部产生的漏磁通量与使绳整体饱和的主磁通相比很微小，其分布范围也限定在损伤部附近。另一方面，检测线圈的、与一定的交链磁通量对应的感应电压与匝数成比例。然而，即使在漏磁通不分布的区域配置线圈也不能获得有效的交链磁通，所以，线圈尺寸被限制在某一一定的大小以下(一定的大小是指依存于钢丝绳直径和钢丝绳绳股直径的值)。在该一定以下的尺寸下尽可能地增大匝数是线圈设计的重点，所以，用于检测线圈的线材一般使用直径数十ym的极细电线。另外，这些线圈为了扩大钢丝绳损伤部的可检测范围，多在包围绳的方向上弯曲成形为大致U形。 为了没有巻绕紊乱地巻绕极细电线并且不断线地将其形成为大致U形，需要专用的装置、夹具、以及掌握了技能的作业者和相应的作业时间，结果，线圈在构成钢丝绳探伤装置的各部件中成为加工费较高的部件。然而，如记载于专利文献l的钢丝绳探伤装置那样，为了提高S/N而配置两个检测线圈的情况已成为推高钢丝绳探伤装置的制造成本的原因之一，其成本降低对策成为课题。另外，由于配置两个检测线圈，使钢丝绳探伤装置的尺寸在绳长度方向扩大，所以，成为妨碍小型化的一个因素。
发明内容
本发明就是为了解决上述那样的课题而做出的，其目的在于提供一种即使检测线圈的配置数为1个也能够实现高S/N的钢丝绳探伤装置。 本发明的钢丝绳探伤装置具有磁化器和检测线圈，该磁化器在钢丝绳的轴向规定区间形成有主磁通，该检测线圈在上述规定区间内检测因钢丝绳损伤部而产生的漏磁通，在交链于上述检测线圈的漏磁通的磁路上设置由强磁性体构成的磁路构件，成为漏磁通的流入口和流出口的上述磁路构件的至少一方端部，以在与另一方端部之间夹设开口部的方式在由上述检测线圈和上述钢丝绳夹着的空间内延伸，并夹在上述检测线圈与上述钢丝绳
3之间。 根据本发明的钢丝绳探伤装置，成为漏磁通的流入口和流出口的磁路构件的至少一方的端部，在由检测线圈和钢丝绳夹着的空间内、在与另一方端部之间夹设开口部而延伸，具有夹在检测线圈与钢丝绳之间的构造，所以，产生于检测线圈的感应电压波形所包含的高次谐波成分的振幅增大，该高次谐波成分相对于基本波保持一定的相位关系，所以，能够对因损伤而产生的感应电压的波形形状赋予一定的特征，即使检测线圈的配置数为1个，也能够实现S/N高的损伤检测。
图22为表示产生于实施方式3的检测线圈的感应电压波形的波形图。 图23为表示关于图22的波形的频率分析结果的图。 图24为表示实施方式4的钢丝绳探伤装置的结构图。 图25为表示实施方式4的损伤部通过损伤检测部时的、与检测线圈交链的磁通量的波形图。 图26为表示产生于实施方式4的检测线圈的感应电压波形的波形图。 图27为表示关于图26的波形的频率分析结果的图。
具体实施方式
实施方式1 参照图1 图14说明本发明实施方式1的钢丝绳探伤装置。图1为表示本发明实施方式1的钢丝绳探伤装置的外观的立体图。以后，各图中相同符号表示相同或相当部分。图1示出了钢丝绳1和钢丝绳探伤装置2。图2为表示图1的钢丝绳探伤装置的拆下了保护板6时的外观的分解立体图。在图2中，示出了背部磁轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、从钢丝绳探伤装置拆下了的保护板6、磁路构件7、及检测线圈8。钢丝绳探伤装置2的磁化器用于在钢丝绳1的轴向的规定区间形成主磁路，由背部磁轭3和一对励磁用永久磁铁4a、4b构成，该背部磁轭3以铁等强磁性体为材料，该一对励磁用永久磁铁4a、4b以其极性相互相反的方式配置在该背部磁轭3的两端上。 图3为表示从图1的B-B线观看到的钢丝绳探伤装置的剖视图。图4为表示从图1的A-A线观看到的钢丝绳探伤装置的结构图，表示在沿包含钢丝绳1的中心轴的平面剖切时的、钢丝绳的损伤部附近的磁通流动。在图4中示出了钢丝绳1、背部磁轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、磁路构件7、检测线圈8、损伤部10、主磁通12、漏磁通13。钢丝绳探伤装置2的损伤检测部由磁路构件7和检测线圈8构成。 图5为表示实施方式1的损伤检测部的磁路构件7和检测线圈8的剖视图。在实施方式1中，磁路构件7具有折弯爪部14，从而在与绳相向的面上，除了一部分的开口部外，大体遮蔽检测线圈。图6、图7分别为表示在专利文献1(以往)、专利文献2(以往)中当损伤部10通过损伤检测部附近时的漏磁通的流动方式的说明图。图8、图9为表示在本发明实施方式1中当损伤部IO通过损伤检测部附近时的漏磁通流动方式的说明图，并且是从图8的(a) (d')连续到图9的(d) (e)的说明图。图10为表示图6 图9中的损伤部10分别处于(a) (e)的位置时与检测线圈8交链的磁通量的波形图。
图11为表示产生于图6 图9中的检测线圈8上的感应电压波形的波形图，是对图10的表示磁通量的波形进行时间微分后使其符号反转而得到的图。图ll所示的单位时间是指，将图6 图9所示的损伤部10移动到(a) (e)时的时间设为1， 1单位时间看上去左右不对称，这是因为横轴0点从峰值位置偏移而造成的，起因于由微分使时间轴偏移。图12为表示关于图11的波形的频率分析结果的图。图12的基本频率(=1)为单位时间的倒数。图13为表示记载于图12的各频率成分的相位关系的图。单位为"度"。如图13所示，除了高次谐波成分的量的不同外，在相位方面，与现有技术例相比也存在特征。根据这两方面，具有如图11的带弯爪磁路构件的波形所示那样的特征波形形状。图14为表示实施方式1的检波器的结构图。
5
下面，参照
该实施方式1的钢丝绳探伤装置的动作。钢丝绳探伤装置2通过磁化器在钢丝绳1的轴向规定区间形成主磁路。由强磁性体构成的磁路构件7的关于该钢丝绳中心轴的截面形状成为在日字或8字的一部分具有开口部的形状，除了该开口部外，磁路构件7处在钢丝绳1与检测线圈8之间。在这里为了方便，将处于由该钢丝绳1与检测线圈8之间夹着的空间内的磁路构件7的部分称为折弯爪部14。磁路构件7配置在从励磁用永久磁铁4a、4b离开相等距离的位置。图3为用垂直地剖切钢丝绳1的剖面对磁路构件7进行剖切后获得的剖视图，磁路构件7为了尽可能地扩大能够检测损伤的范围，成为大致U形。 在这里，使用图6 图9说明钢丝绳1的损伤部10接近损伤检测部并且磁通与检测线圈交链的过程。首先，说明图6、即专利文献1中的磁通与检测线圈8交链的状态。如图6(a)所示，在由损伤部产生的漏磁通13的一部分重叠在检测线圈8的一端时，在构成检测线圈8的环状电线中，仅在磁通交链的电线上产生感应电压。此后，与电线交链的漏磁通量逐渐增加，当漏磁通13与检测线圈8的位置关系成为图6 (b)那样时，与检测线圈8交链的磁通量成为最大。当漏磁通13进一步移动，漏磁通13与检测线圈8的位置关系成为图6(c)那样时，交链磁通量暂时为零，在漏磁通13进一步移动、漏磁通13与检测线圈8的位置关系成为图6(d)那样时，交链磁通量因使极性不同而再次变得最大，之后，如图(e)所示那样，随着漏磁通13从检测线圈8远离，交链磁通量减少。 以上说明的交链磁通量的变化的状态用图10中的虚线表示。同样，使用专利文献2所述的某E型截面磁路构件的情况下的漏磁通的状态表示在图7(a) 图7(e)中。由于夹设作为强磁性体的磁路构件7，所以，与专利文献1相比，交链磁通量大幅度增加，但交链磁通量的变化状态与以下所述实施方式1的状态相比变得平稳。使用E型截面的磁路构件的情况下的交链磁通量的变化状态用图10中的单点划线表示。 下面，说明由实施方式1的钢丝绳探伤装置2产生的磁通与检测线圈8交链的状态。如图8(a)所示，在由损伤部10产生的漏磁通13的一部分开始重叠在磁路构件7的一端时，作为漏磁通13的磁路，存在与检测线圈8交链的路径13b、和通过折弯爪部14而不与检测线圈8交链地返回到钢丝绳1的路径13a，所以，检测线圈8中的磁通的增加速度比专利文献2迟钝。然而，当漏磁通13移动且损伤部10如图8 (a')那样接近磁路构件7的开口部附近时，漏磁通13的大部分切换到与检测线圈8交链的路径13b，所以，与检测线圈8交链的磁通量急剧增加。 此后，当损伤部10移动到与磁路构件7的开口部相向的位置时，即，移动到图8 (b)的位置时，与检测线圈8交链的磁通量成为最大。当损伤部10进一步移动，并且与磁路构件7的位置关系成为图8(b')那样时，漏磁通的一部分切换到通过折弯爪部14的路径13a，所以，交链磁通量急剧减少，当损伤部10移动到磁路构件7的中心，即，移动到图8 (c)的位置时，交链磁通量暂时成为零。之后的变化使磁通的极性相反，依照与此前的变化相反的程序进行。当损伤部10移动，并且经过图8(d')而使与磁路构件7的位置关系成为图9(d)那样时，交链磁通量因使极性不同并再次成为最大，之后，当漏磁通13经过图9(e')而如图9(e)那样从检测线圈8远离时，漏磁通的一部分切换到通过折弯爪部的路径13a，所以，交链磁通量急剧减少。实施方式1的交链磁通量的变化的状态由图10中的实线表示。
在检测线圈8的两端，产生与交链磁通量的时间微分成比例的感应电压。图11表示在检测线圈的匝数相等的情况下，由专利文献1、专利文献2、实施方式1获得的感应电压波形。如上述那样，实施方式1的钢丝绳探伤装置2的与检测线圈8交链的磁通随时间的变化，因为存在具有折弯爪部14的磁路构件7而变得比专利文献1、专利文献2陡急，另外，由于交链磁通量的绝对值也大，所以，产生于钢丝绳探伤装置2的检测线圈8的感应电压的变动变得剧烈。图12为表示图11的波形所包含的各频率的振幅的图，图13为表示在时刻0的各频率的相位关系的图。 在这里，设从损伤部10即将靠近损伤检测部开始到脱离了损伤检测部(图6 图9中的(a) (e)之间)为止的时间的倒数为基本频率，将该值设为1。由图12可知，在产生于钢丝绳探伤装置2的检测线圈8的感应电压波形中，实施方式1与专利文献1、专利文献2相比，高次成分相对于基本波的比例大。该高次成分是由磁路构件7的折弯爪部14引起而产生的，与基本波的相位关系由折弯爪部14的形状决定，所以，由于损伤部10的通过，在检测线圈8产生的感应电压波形能够具有其它噪声所不具有的特征。
因此，对于被测定出的、产生于检测线圈8的感应电压，准备反映了上述基本波成分和高次谐波成分的振幅 相位关系的参照波形15，进行与该波形相关的检波，即输出相关度，从而能够进行不易受到其它噪声成分影响的损伤检测。相关检波例如如图14所示那样，在由放大器18对产生于检测线圈8的感应电压波形进行放大后，由A/D变换器19数字化并输出x (k)，在其后段将使用了延时元件16的横向滤波器17作为检波器，通过在其滤波系数中反映上述参照波形15的hm，能够输出y(k)。此外，符号20为乘法器，符号21为加法器。 此时，图14所示的输出波形y(k)能够用下式表示(k、m、M为整数)。
[数学式l]
(Hp > 0:
二ix々一附)
(i)
另外，由于任意的波形能够以正弦波的和表达，所以，x(k)能够用下式表示'
E,^0，p、q为整数，T为基本周期，t为取样周期，0p、 V,为初始相位)[数学式2] /
产i
「 2"z:
,(2)jc(A:):
f 2;zt ,cosl + ^
(3)
在钢丝绳损伤部通过检测线圈8之前和之后，漏磁通量为O，所以，参照波形数据
a/-1
hm的总和2]^为0。
m=0 将(2) (3)式代入(1)式，则 y(A:):
2
n,eO L户l
cos
力五9咖(年赤
7 0
人r ''"it '. v r (4)式为cos函数的积的禾P，根据正弦波的性质，当M足够大，
,(4)
相比T足够小时，P # q的项成为接近于0的值。另外，即使在p
[数学式3] 当0p-ll/q+2H7T时(n为整数)
q的情况下，
<formula>formula see original document page 8</formula> (5)式成为1， 当0p-l(/q+7l/2+2n7r时，(5)式成为0， 当0p-l(/q+7t+2n7r时，(5)式成为-i。 S卩，当从检测线圈8输出的信号的取样结果x(k)包含与参照波形hm相同的频率
和相位的成分时，y(k)的值成为大的正值，除此以外的时候成为小的值，所以，y(k)能够作
为测量参照波形hm与X(k)的类似度(相关度)的指标，换言之，能够检测出损伤信号。图15为表示对于某一参照波形hm，由(1)式运算与其不同的噪声信号、与参照波形hm相同的
损伤信号、噪声信号与损伤信号的和的结果的图。图15的y(k)栏的纵轴单位为mV，用数字化数值置换mV并示出。根据图14，能够从产生于检测线圈的感应电压波形x(k)仅抽取出因损伤而产生的感应电压，将由其它噪声因素而产生的感应电压排除，能够仅由单独线圈实现高S/N。 这样，在实施方式1的钢丝绳探伤装置中，在与检测线圈交链的漏磁通的磁路上设置由强磁性体构成的磁路构件，成为漏磁通的流入口和流出口的磁路构件的至少一方的端部以在与另一方端部之间夹设开口部的方式在由检测线圈和钢丝绳夹着的空间内延伸，并且具有夹在检测线圈与钢丝绳之间的构造。因此，由该延伸的磁路构件(折弯爪部)诱导由损伤部产生的漏磁通，使与检测线圈交链的时刻集中在一定时间内，由此，与没有折弯爪部的以往的钢丝绳探伤装置相比，具有损伤部通过时的感应电压变得陡急的特征。换言之，在感应电压波形中，除了基本波成分外，还重叠振幅大的高次谐波成分。该基本波成分与高次谐波成分的频率和相位的关系由损伤部的通过速度和磁路构件的形状决定，具有重叠在感应电压上的其它噪声成分所没有的特征，所以，准备具有反映了该特征的参照波形的检波器，进行与该波形相关的检波，从而不配置两个检测线圈即可实现高S/N的损伤检测。
实施方式2 图16为表示实施方式2的钢丝绳探伤装置的结构图，表示沿包含钢丝绳1的中心轴的平面剖切时的、钢丝绳的损伤部附近的磁通流动。图17为表示损伤部通过了损伤检测部时的、与检测线圈8交链的磁通量的波形图。图18为表示产生于检测线圈8的感应电压波形的波形图，图19为表示关于图18的波形的频率分析结果的图。 在实施方式2中，如图16所示，也可使用使磁路构件7中所使用的强磁性体为实施方式1中的约一半那样的截面形状的磁路构件。此时，产生于检测线圈8的感应电压成为图18所示那样的波形，从图19的频率分析结果可以得知，相对于基本成分而言重叠2倍的高次谐波成分成为波形上的特征。由于实施方式2的磁路构件的使用量减半，所以，能够进一步降低制造成本。
实施方式3 图20为表示实施方式3的钢丝绳探伤装置的结构图，表示沿包含钢丝绳1的中心轴的平面剖切时的、钢丝绳的损伤部附近的磁通的流动。图21为表示损伤部通过了损伤检测部时的、与检测线圈8交链的磁通量的波形图。图22为表示产生于检测线圈8的感应电压波形的波形图，图23为表示关于图22的波形的频率分析结果的图。
实施方式3将实施方式1的磁路构件的截面形状变更为关于检测线圈8的中心非对称的形状，W工< W2。通过形成这样的截面形状，从损伤部靠近损伤检测部开始到到达检测线圈8中心为止，这段时间与损伤部从检测线圈8的中心开始到脱离损伤检测部为止的时间不同，前者时间的感应电压的频率与后者时间的感应电压的频率不同，所以，若它们的倍次谐波也加在一起，则实施方式3的感应电压包含比实施方式1更多的高次谐波，成为参照波形的波形上的特征变得更显著，所以，容易与其它噪声成分区别，能够对S/N的提高作出贡献。在图23的例中，尽管第3谐波的振幅低于实施方式l，但是第2、4、5、6、7、8、9谐波均超过实施方式1。
实施方式4 图24为表示实施方式4的钢丝绳探伤装置的结构图，表示沿包含钢丝绳1的中心轴的平面剖切时的、钢丝绳的损伤部附近的磁通流动。图25为表示损伤部通过了损伤检测部时的、与检测线圈8交链的磁通量的波形图。图26为表示产生于检测线圈8的感应电压波形的波形图，图27为表示关于图26的波形的频率分析结果的图。 在实施方式4中，将实施方式2的磁路构件的截面形状变更为关于磁路构件7的开口部非对称的形状，W工<W2。通过形成这样的形状，从损伤部靠近损伤检测部开始到到达开口部为止，这段时间与损伤部从开口部开始到脱离损伤检测部为止的时间不同，前者时间的感应电压的基本频率与后者时间的感应电压的基本频率不同，所以，若它们的倍次谐波也加在一起，则实施方式4的感应电压包含比实施方式2更多的高次谐波，成为参照波形的波形上的特征变得更显著，所以，容易与其它噪声成分区别，能够对S/N的提高作出贡献。在图27的例中，尽管第2谐波的振幅低于实施方式2，但是第3、4、5、6、7、8谐波超过实施方式2。
9
权利要求
一种钢丝绳探伤装置，其特征在于，具有磁化器和检测线圈(8)；该磁化器在钢丝绳(1)的轴向规定区间内形成主磁通；该检测线圈(8)在上述规定区间内检测从钢丝绳损伤部(10)产生的漏磁通(13)；在与上述检测线圈(8)交链的漏磁通(13)的磁路上，夹设由强磁性体构成的磁路构件(7)，成为漏磁通(13)的流入口和流出口的上述磁路构件(7)的至少一方的端部，以在与另一方的端部之间夹设开口部的方式、在由上述检测线圈(8)和上述钢丝绳(1)夹着的空间内延伸，并且，夹在上述检测线圈(8)与上述钢丝绳(1)之间。
2. 根据权利要求l所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，成为漏磁通(13)的流入口和流出口的上述磁路构件(7)的至少一方的端部，以在与另一方的端部之间夹设上述开口部的方式在由上述检测线圈(8)与上述钢丝绳(1)夹着的空间内延伸，并且，其延伸量关于上述检测线圈(8)的中心为非对称关系。
3. 根据权利要求l所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，成为漏磁通(13)的流入口和流出口的上述磁路构件(7)的至少一方的端部，以在与另一方端部之间夹设上述开口部的方式在由上述检测线圈(8)与上述钢丝绳(1)夹着的空间内延伸，并且，其延伸量关于上述磁路构件(7)的上述开口部中心为非对称关系。
4. 根据权利要求1 3中任何一项所述的钢丝绳探伤装置，其特征在于，输出参照波形(15)与测定了的上述检测线圈(8)的感应电压的相关度，从而检测上述钢丝绳(1)有无损伤，所述参照波形(15)是预先抽出与频率和相位相关的特征而制成的，该特征典型地包含在由上述钢丝绳(1)的损伤而产生于上述检测线圈(8)的感应电压波形中。
全文摘要
一种钢丝绳探伤装置，该钢丝绳探伤装置即使检测线圈的配置数为1个也能够实现高S/N，具有磁化器和检测线圈(8)；该磁化器在钢丝绳(1)的轴向规定区间内形成主磁通；该检测线圈(8)在规定区间内检测由钢丝绳损伤部产生的漏磁通；在与检测线圈(8)交链的漏磁通的磁路上，设置由强磁性体构成的磁路构件(7)，成为漏磁通的流入口和流出口的磁路构件(7)的至少一方的端部，以在与另一方端部之间夹设开口部的方式在由检测线圈(8)和钢丝绳(1)夹着的空间内延伸，并且，夹在检测线圈(8)与钢丝绳(1)之间。
文档编号G01N27/83GK101788531SQ20091013895
公开日2010年7月28日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年1月22日
发明者吉冈孝, 宫本佳典, 笹井浩之 申请人:三菱电机株式会社