专利名称：钢缆探伤装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及对悬吊电梯等的轿厢的钢缆的破损或线材的断线(以下称为钢缆的 损伤部)进行检测的钢缆探伤装置。
背景技术：
现有的钢缆探伤装置由与钢缆相向地接近配置的具有至少两个磁极的励磁铁芯、 埋设在励磁铁芯的励磁用永久磁铁、和配设在两个磁极之间的检测线圈组成(例如参照专 利文献1)。现有的钢缆探伤装置通过用两个磁极使钢缆磁饱和，从线材切口等的损伤部产 生泄漏磁通，用检测线圈检测该泄漏磁通，从而检测钢缆的损伤部。进而，存在为了使钢缆励磁而使用电磁铁、形成交流励磁的例子(例如参照专利 文献2)。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11-230945号公报专利文献1所述的钢缆探伤装置必须使钢缆相对移动。通过相对移动，泄漏磁通 相对检测线圈移动，与检测线圈交链的泄漏磁通量随时间发生变化，所以，在检测线圈端子 产生感应电压，可以检测钢缆的损伤部。因为感应电压与相对移动的速度成比例，所以，相 对速度越大，越能提高损伤检测信号的SN比。由于这种探伤装置的出现，与过去只靠目视 进行的检查相比，可大幅短缩检查作业者的作业时间，但还存在以下的问题。在检查中确认了损伤信号的作业者为了确认损伤的位置及程度，暂时停止钢缆或 钢缆探伤装置，但由于从确认损伤信号时起到暂时停止的时滞，损伤部分会离开钢缆探伤 装置。一般来讲，由于附着在钢缆表面的润滑脂等的影响，若不对线材切口等比较小的损伤 的附近进行凝视的话则很难找到该损伤。因此，当损伤部分离开钢缆探伤装置时，作业者丢 失目标，不能目视确认损伤部分。在这种情况下，作业者就要以比之前低的速度移动钢缆或 钢缆探伤装置，再次寻找损伤部分附近，因为根据上述的测定原理，当相对速度变小时，损 伤检测信号的SN比降低，所以存在由于损伤程度的不同而发生看丢损伤的情况的问题。另外，如专利文献2所示，存在对钢缆内的励磁使用交流电源的方式。因为该方式 由交流励磁使泄漏磁通随时间改变，所以，不需要使钢缆和钢缆探伤装置相对移动。但是， 为了使钢缆磁饱和以引出泄漏磁通，必须流过与励磁线圈相当的电流或者增加线圈匝数， 因而，存在与永久磁铁励磁相比钢缆探伤装置大型化的问题。另外，当在钢缆内穿过交变磁 通时，由于表皮效应，磁通集中于钢缆表面，所以存在不能检测钢缆内部的损伤的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而做出的，其目的是得到这样一种钢缆探伤装置，即， 即使在钢缆和钢缆探伤装置的相对速度小或相对速度为零的情况下，也可得到损伤检测信 号，而且可抑制装置的大型化，能够高精度地检测钢缆内部的损伤。本发明的钢缆探伤装置具备在钢缆的轴向的规定区间形成主磁通的磁化器、和检
4测所述钢缆的规定区间的损伤部的损伤检测部，所述损伤检测部具有检测由所述损伤部产 生的泄漏磁通的检测线圈、连接于励磁电源的励磁线圈、和由强磁性体构成且缠绕有所述 检测线圈及所述励磁线圈的磁路部件，由对所述励磁线圈的通电产生的磁通使向所述检测 线圈的泄漏磁通的交链量改变，由此在所述检测线圈产生感应电压来检测所述损伤部。本发明的钢缆探伤装置通过由励磁线圈使环形磁路磁饱和，可以将一部分的迂回 磁路磁性遮断。即，在短时间内可使迂回磁路的磁导从高的状态转变到低的状态。在迂回磁 路没有泄漏磁通穿过时，即在钢缆没有断线时，由迂回磁路的磁导变化在检测线圈产生的 感应电压是微小的，而在迂回磁路有泄漏磁通穿过时，即在钢缆存在断线时，由迂回磁路的 磁导变化使得迂回磁路中的磁通量产生大的改变，所以在检测线圈产生大的感应电压，即 使在钢缆和钢缆探伤装置之间的相对速度为零时也可以检测断线。另外，励磁线圈与主磁 通形成无关，能够在主磁通的形成中使用永久磁铁，所以，励磁线圈的励磁对象限定于迂回 磁路附近的环形磁路，用于励磁的安培匝数小即可，磁化器不会大型化。进而，因为主磁通 不成为交变磁通，所以具有可避免表皮效应、还能够高精度地检测钢缆内部的损伤的效果。
图1是表示本发明的实施例1的钢缆探伤装置的外观的立体图。图2是表示图1的钢缆探伤装置的拆下保护板时的外观的立体图。图3是表示从图1的A-A’线观看的钢缆探伤装置的剖面的图。图4是放大了图3的磁路部件的剖面的图。图5是表示图1的钢缆探伤装置的拆下保护板时的外观的立体图。图6是表示本发明的实施例1的钢缆探伤装置的剖面的图。图7是放大了本发明的实施例1的钢缆探伤装置的其他磁路部件的剖面的图。图8是表示本发明的实施例1的钢缆探伤装置的剖面的图。图9是表示本发明的实施例2的钢缆探伤装置的部分构成的图。图10是放大了图9的磁路部件的剖面的图。图11是表示本发明的实施例2的钢缆探伤装置的磁路部件的立体图。图12是表示本发明的实施例3的钢缆探伤装置的部分构成的图。图13是放大了图12的磁路部件的剖面的图。图14是表示本发明的实施例3的钢缆探伤装置的磁路部件的立体图。
具体实施例方式以下对本发明的实施例1至实施例3进行说明。实施例1参照图1到图8对本发明的实施例1的钢缆探伤装置进行说明。图1是表示本发 明的实施例1的钢缆探伤装置的外观的立体图。另外，以后在各图中，相同的附图标记表示 相同或相当的部分。在图1中表示出钢缆1和钢缆探伤装置2。另外，还表示出后轭3、励磁用永久磁 铁4b和保护板6。图2是表示图1的钢缆探伤装置的拆下保护板时的外观的立体图。
图2表示出后轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、从钢缆探伤装置拆下的保护 板6、磁路部件7、检测线圈8和励磁线圈9。另外，钢缆探伤装置2的磁化器是用于在钢缆 1的轴向的规定区间形成主磁路的部件，由以铁等强磁性体为材料的后轭3和极性相互相 反地配置在该后轭3的两端上的一对励磁用永久磁铁4a、4b构成。图3是表示从图1的A-A’线观看的钢缆探伤装置的剖面的图。该图3是用包含钢 缆1的中心轴的平面剖切时的剖面图，且表示钢缆的损伤部附近的磁通的流动。另外，(a) 表示出在励磁线圈没有电流流过的情况，(b)表示在励磁线圈有电流流过的情况。在图3中表示出钢缆1、后轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、磁路部件7、检 测线圈8、励磁线圈9、损伤部10、励磁电源11、主磁通12、泄漏磁通13和励磁电流磁通14。 另外，钢缆探伤装置2的损伤检测部由磁路部件7、检测线圈8、励磁线圈9和励磁电源11 构成。图4是放大了图3的磁路部件的剖面的图。在图4中表示出由迂回磁路部件7x 和环形磁路部件7y构成的磁路部件7、检测线圈8、励磁线圈9、励磁电源11、在迂回磁路部 件7x中形成的迂回磁路15、在环形磁路部件7y中形成的环形磁路16和迂回磁路部件7x 与环形磁路部件7y的共同部分22。接着，参照附图对该实施例1的钢缆探伤装置的动作进行说明。本实施例的钢缆探伤装置2由磁化器在钢缆1的轴向规定区间形成主磁路。另外， 把由钢缆1的损伤部10产生的泄漏磁通13经由磁路部件7迂回到钢缆1的外侧，利用缠 绕在磁路部件7的迂回磁路部件7x上的检测线圈8检测泄漏磁通13。如上所述，图4是放大了图3中的磁路部件7的剖面的图，但磁路部件7除了使泄 漏磁通迂回的迂回磁路15之外，还形成环形磁路16。在形成该环形磁路16的环形磁路部 件7y上缠绕励磁线圈9，当对励磁线圈9通电时，因为在环形磁路部件7y产生磁饱和而使 透磁率降低，所以，迂回磁路15的一部分被磁性遮断。为此，与检测线圈8交链的泄漏磁通 量减少，在检测线圈8产生感应电压。这样，因为能够通过励磁线圈电流随时间的变化产生 与检测线圈8交链的泄漏磁通量的变化，所以在钢缆1和钢缆探伤装置2之间不需要相对 速度，即使相对速度低时，也可以高精度地检测在钢缆1上产生的损伤部10。如图2所示，励磁用永久磁铁4a、4b的与钢缆1相向的面，形成了对钢缆1的外径 和保护板6的厚度的量添加一些富余的带R的大体U字面。这是由于通过使励磁用永久磁 铁4a、4b和钢缆1之间的气隙(包含保护板6)最小化而使钢缆1的规定区间内有效地磁 饱和的缘故。图5是表示图1的钢缆探伤装置的拆下保护板时的外观的立体图。励磁用永久磁铁4a也可以如图5所示，由长方体的钢缆励磁用主磁铁17a、长方 体的钢缆励磁用副磁铁18a、18b和由强磁性体构成的磁极片19a构成。另外，励磁用永久 磁铁4b也可以如图5所示，由长方体的钢缆励磁用主磁铁17b、长方体的钢缆励磁用副磁 铁18c、18d和由强磁性体构成的磁极片19b构成。由此，因为永久磁铁形状的大部分成为 长方体，所以可减少加工费用。磁路部件7由强磁性体的材料构成并由迂回磁路部件7x和环形磁路部件7y构 成，该迂回磁路部件7x使由钢缆1的损伤部10产生的泄漏磁通13向钢缆1的外侧迂回， 该环形磁路部件7y包含该迂回磁路部件7x的一部分，由自身形成闭环磁路，磁路部件7配置在一对永久磁铁4a、4b之间且在保护板6的正下方。通过由强磁性体构成迂回磁路部件 7x，提高了泄漏磁通13的磁路的磁导，可以引出多的泄漏磁通13。另外，如图3、图4所示，在把磁路部件7用内包钢缆1的中心轴的平面切断时的剖 面，迂回磁路部件7x成为大体二字形或大体C字形，配设成其开口部朝向钢缆1侧，在迂回 磁路部件7x缠绕检测线圈8，在环形磁路部件7y缠绕励磁线圈9。这样，因为通过将迂回 磁路部件7x向钢缆1的外侧以大体二字形或大体C字形迂回，延长了泄漏磁通13的磁路 长度，增加了检测线圈8的缠绕空间，所以，可以增加检测线圈匝数，使得检测损伤部10时 在检测线圈8产生的感应电压上升，提高了损伤部10的检测信号的SN比。图6是表示本发明的实施例1的钢缆探伤装置的剖面的图。如图6的斜线部所示， 把磁路部件7用与钢缆1的中心轴正交的平面切断时的剖面成为大体U字形。这是用于尽 量把由一次测定可检查的范围向周向扩展的处置。图7是放大了本发明的实施例1的钢缆探伤装置的其他磁路部件的剖面的图。环 形磁路部件7y只要包含迂回磁路部件7x的一部分，就可以如图4所示配置在钢缆轴向，或 者如图7所示配置在钢缆径向。在此，如图8所示，在并列使用多个钢缆1的环境中检查钢缆1时，当钢缆探伤装 置2的U字端宽度厚度21比相邻的钢缆间空隙尺寸20大时，不能把钢缆探伤装置2插入 到钢缆1之间。因此，必须抑制U字端厚度21，但由于如图7所示那样的环形迂回磁路部件 7y的钢缆径向配置使U字端厚度21增加，所以可以说图4所示的钢缆轴向配置是有利的。在图3中表示在磁路部件7中穿过的磁通的流动。钢缆1的损伤部10位于磁路 部件7的开口部附近，且如图3(a)所示，在励磁线圈9中没有电流流过时，从钢缆1漏出的 泄漏磁通13向作为强磁性体的迂回磁路部件(C型磁路部件)7x的一端流入，与缠绕在迂 回磁路部件7x的检测线圈8交链，从迂回磁路部件7x的另一端返回至钢缆1。接着，如图3 (b)所示，当在励磁线圈9流过使环形磁路部件7y磁饱和所需的充分 的电流时，环形磁路部件7y和迂回磁路部件7x的共同部分22 (参照图4)磁饱和，所以迂 回磁路15被磁性遮断。S卩，由于迂回磁路15整体的磁导显著降低，所以穿过迂回磁路15 的泄漏磁通量显著降低。即，因为与检测线圈8交链的磁通量急剧改变，所以在检测线圈8 产生感应电压。因为检测线圈8的感应电压同与检测线圈8交链的磁通的每单位时间的变 化量成比例，所以，即使在励磁线圈9转变为与上述相反的动作即从电流流过的状态转变 为电流切断的状态、穿过迂回磁路15的泄漏磁通量急剧增加时，在检测线圈8也会产生正 负与上述相反的感应电压。自不必说，在钢缆1不存在损伤时，因为不存在泄漏磁通13，所以不管在励磁线圈 9是否有电流流过，检测线圈8都不产生感应电压。这样，即使在钢缆1和钢缆探伤装置2 之间的相对速度为零的状态下，也可以检测发生在钢缆1上的损伤。另外，在相对速度不为零时，泄漏磁通13穿过迂回磁路15虽然被限制在损伤部 10通过迂回磁路部件7x的开口部附近的时间内，但若以比该通过时间充分快的周期对励 磁线圈9进行交流励磁的话，则可以与静止时同样检测损伤。进而，若有充分大的相对速度 的话，如果不流过励磁电流，则与现有方式同样，能够由速度电动势检测断线。另外，为了简 便，在图3、图4和图7中，励磁电源11由电流源和开关体现，但本部分也可以是交流电源或 直流电源和半导体开关元件的组合。
实施例2参照图9到图11对本发明的实施例2的钢缆探伤装置进行说明。图9是表示本 发明的实施例2的钢缆探伤装置的部分构成的图。该图9与图3同样，是表示从图1的A-A’线观看的实施例2的钢缆探伤装置的剖 面的图。该图9是用包含钢缆1的中心轴的平面剖切时的剖面图，且表示钢缆的损伤部附 近的磁通的流动。另外，(a)表示出在励磁线圈没有电流流过的情况，(b)表示出在励磁线 圈有电流流过的情况。在图9中表示出钢缆1、后轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、磁路部件7、检测 线圈8、励磁线圈9a、9b、损伤部10、励磁电源11a、lib、主磁通12、泄漏磁通13和励磁电流 磁通14。图10是放大了图9的磁路部件的剖面的图。在图10中表示出由迂回磁路部件7xa 和迂回磁路部件7xb构成的磁路部件7、检测线圈8、励磁线圈9a、9b、励磁电源IlaUlb和 在迂回磁路部件7xa、7xb中形成的迂回磁路15a、15b。该实施例2的磁路部件7其剖面为大体ω字形或大体E字形，如图10的放大图 所示，具有用于泄漏磁通13的两个迂回磁路15a、15b。剖面形状形成为大体ω字或大体E 字的效果与上述实施例1的磁路部件7的迂回磁路部件7χ的剖面为大体二字或大体C字 的效果相同。另外，在把磁路部件7用与钢缆轴向正交的剖面切断时的情形与上述实施例 1同样如图6那样可见。接着，参照附图对该实施例2的钢缆探伤装置的动作进行说明。在钢缆1的损伤部10位于磁路部件7的两个开口部中的任意一个附近时，若不流 过励磁电流的话，则如图9(a)所示，泄漏磁通13流过迂回磁路15a或15b。在此，当对励磁 线圈9a及9b通电时，由励磁电流形成的磁通14如图9(b)所示流过磁路部件7的外周部。 在此，预先调整励磁线圈9a、9b的安培匝数，以使磁路部件7的外周部充分饱和且使与检测 线圈8交链的磁通互相抵消而成为零。由此，因为当流过励磁电流时，迂回磁路部件15a或 15b的磁导显著降低，所以，穿过迂回磁路15a、15b的泄漏磁通量显著降低。由此，因为与检 测线圈8交链的磁通量急剧改变，所以可以在检测线圈8产生感应电压而检测损伤部10。另外，与上述的实施例1同样，即使在从励磁电流流过的状态转变到不流过的状 态、穿过迂回磁路15a、15b的泄漏磁通量急剧增加时，在检测线圈8也会产生正负与上述相 反的感应电压。另外，在不存在损伤时，与励磁线圈9a、9b是否流过电流无关，在检测线圈 8不产生感应电压。该实施例2的优点在于具有两个迂回磁路15a、15b。在存在于钢缆1上的损伤部 10位于迂回磁路部件7xa的开口部附近时，在检测线圈8产生相对励磁电流相位错开θ ° 的感应电压。接着，当使损伤部10移动一定距离直到迂回磁路部件7xb的开口部时，因为 穿过检测线圈8的泄漏磁通的极性反转，所以，检测线圈8产生的感应电压产生了相对于励 磁电流相位错开(θ+180)°的感应电压。即，钢缆1和钢缆探伤装置2具有某种位置关系， 在检测线圈8产生感应电压时，若其原因是损伤的话，则通过根据该位置关系使钢缆探伤 装置2错开一定距离，可确认相位反转了的感应电压。但是，若产生原因是其他的干扰(由 钢缆1振动产生的干扰等)的话，则因为不能确认这样的感应电压，所以可提高损伤部10 的检测可靠性。
另外，如图11所示，在该实施例2中使用的磁路部件7因为可通过粘贴四个相同 形状的磁性体71、72、73、74进行制作，所以可实现部件的标准化，也有助于降低制造成本。实施例3参照图12到图14对本发明的实施例3的钢缆探伤装置进行说明。图12是表示 本发明的实施例3的钢缆探伤装置的部分构成的图。该图12与图3同样，是表示从图1的A-A’线观看的实施例3的钢缆探伤装置的 剖面的图。该图12是用包含钢缆1的中心轴的平面剖切时的剖面图，且表示钢缆的损伤部 附近的磁通的流动。另外，(a)表示出在励磁线圈没有电流流过的情况，(b)表示出在励磁 线圈有电流流过的情况。在图12中表示出钢缆1、后轭3、励磁用永久磁铁4a、4b、支承台5、磁路部件7a、 7b、检测线圈8a、8b、励磁线圈9a、9b、损伤部10、励磁电源11a、lib、主磁通12、泄漏磁通13 和励磁电流磁通14a、14b。图13是放大了图12的磁路部件的剖面的图。在图13中表示出磁路部件7a、7b、 检测线圈8a、8b、励磁线圈9a、9b、励磁电源IlaUlb和迂回磁路15a、15b。该实施例3的磁路部件由剖面为大体二字形或大体C字形的两个磁路部件7a、7b 构成，两个迂回磁路部件不存在共同部分。磁路部件7a、7b的剖面形状为大体二字形或大 体C字的效果与上述实施例1同样。接着，参照附图对该实施例3的钢缆探伤装置的动作进行说明。如图12、图13所示，在磁路部件7a、7b分别缠绕检测线圈8a、8b、励磁线圈9a、9b， 检测线圈8a、8b的缠绕方向关于钢缆1相同(从钢缆1侧观看，统一为右绕或左绕)，一个 卷绕开始终端与另一个卷绕结束终端串联连接。在流过励磁电流时，由励磁电流产生的磁 通14a、14b在分别形成于磁路部件7a、7b的迂回磁路15a、15b独自地流动，但当预先调整 励磁电流的安培匝数以使在检测线圈8a、8b中产生的感应电压相互抵消为零时，可得到与 上述实施例2相同的功能。根据该实施例3，如图14所示，因为可以通过组合磁路部件7al、7a2、7bl、7b2和 线圈的标准化的组件7a、7b进行制作，所以可实现部件、工序的标准化，有助于降低制造成本。
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权利要求
一种钢缆探伤装置，其特征在于，具备磁化器，该磁化器在钢缆的轴向的规定区间形成主磁通，和损伤检测部，该损伤检测部检测所述钢缆的规定区间的损伤部；所述损伤检测部具有检测线圈，该检测线圈检测由所述损伤部产生的泄漏磁通，励磁线圈，该励磁线圈连接于励磁电源，和磁路部件，该磁路部件由强磁性体构成，缠绕有所述检测线圈及所述励磁线圈；由对所述励磁线圈的通电产生的磁通使向所述检测线圈的泄漏磁通的交链量改变，由此在所述检测线圈产生感应电压来检测所述损伤部。
2.如权利要求1所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件包括 迂回磁路部件，该迂回磁路部件缠绕有所述检测线圈，和环形磁路部件，该环形磁路部件与所述迂回磁路部件共有共同部分，缠绕有所述励磁 线圈。
3.如权利要求2所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述迂回磁路部件的由内包所述 钢缆的中心轴的平面切断时的剖面为大体二字形或大体C字状，该大体二字形或大体C字形的开口部配设成朝向所述钢缆侧。
4.如权利要求3所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件的由与所述钢缆的 中心轴正交的平面切断时的剖面为包围所述钢缆的周向的大体U字形。
5.如权利要求4所述的钢缆探伤装置，其特征在于，形成于所述环形磁路部件的环形 磁路在钢缆的轴向与形成于所述迂回磁路部件的迂回磁路结合。
6.如权利要求4所述的钢缆探伤装置，其特征在于，形成于所述环形磁路部件的环形 磁路在钢缆的径向与形成于所述迂回磁路部件的迂回磁路结合。
7.如权利要求1所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件包括第一迂回磁路部件，该第一迂回磁路部件缠绕有与第一励磁电源连接的第一励磁线 圈，形成第一迂回磁路，和第二迂回磁路部件，该第二迂回磁路部件与所述第一迂回磁路部件共有共同部分，缠 绕有与第二励磁电源连接的第二励磁线圈，形成第二迂回磁路；所述第一及第二迂回磁路在钢缆的轴向结合，是关于所述共同部分磁对称的形状， 在所述共同部分缠绕有所述检测线圈。
8.如权利要求7所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件的由内包所述钢缆 的中心轴的平面切断时的剖面为大体ω字形或大体E字形，该大体ω字形或大体E字形的开口部配设成朝向所述钢缆侧。
9.如权利要求8所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件的由与所述钢缆的 中心轴正交的平面切断时的剖面为包围所述钢缆的周向的大体U字形。
10.如权利要求1所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件包括第一磁路部件，该第一磁路部件缠绕有与第一励磁电源连接的第一励磁线圈，而且缠 绕有第一检测线圈，和第二磁路部件，该第二磁路部件缠绕有与第二励磁电源连接的第二励磁线圈，而且缠 绕有第二检测线圈；所述第一及第二磁路部件被磁性绝缘，配置在钢缆的轴向， 所述第一及第二检测线圈串联连接。
11.如权利要求10所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述第一及第二磁路部件的由 内包所述钢缆的中心轴的平面切断时的剖面分别为大体二字形或大体C字形，该大体二字形或大体C字形的开口部配设成朝向所述钢缆侧。
12.如权利要求11所述的钢缆探伤装置，其特征在于，所述磁路部件的由与所述钢缆 的中心轴正交的平面切断时的剖面为包围所述钢缆的周向的大体U字形。
全文摘要
本发明的钢缆探伤装置使由电流励磁形成的磁通相对泄漏磁通的磁路上的一部分或整体穿过。通过使该由电流励磁形成的磁通量随时间改变，改变与检测线圈交链的泄漏磁通量，在检测线圈产生感应电压，由此即使在钢缆和钢缆探伤装置之间不存在相对速度也可以检测损伤。另外，通过适当选取磁路形状、励磁线圈的安培匝数，可以使检测线圈中不穿过由电流励磁形成的磁通或者将其抵消，可防止由电流励磁形成的对检测线圈的干扰重叠。
文档编号G01N27/83GK101978261SQ200880128149
公开日2011年2月16日 申请日期2008年4月14日 优先权日2008年4月14日
发明者吉冈孝, 笹井浩之, 西依幸一郎 申请人:三菱电机株式会社