缆绳探伤装置及调整治具的制作方法

本发明涉及对用于电梯、曳引机、起重机等的缆绳的损伤进行检测的也被称作绳索测试仪的缆绳探伤装置、以及在对该缆绳探伤装置进行初始调整时使用的调整治具。

背景技术：

作为以往的缆绳探伤装置，公知如下的装置：对于通过探头的缆绳，利用磁铁使其磁饱和，由检测线圈检测在断线等损伤部产生的泄漏磁通，从而检测缆绳损伤部，所述探头具有与缆绳的直径相应地设置的大致u字形状的槽(例如参照专利文献1)。

该专利文献1的情况下，由以从缆绳的移动方向夹着探头的两侧的方式配置的导辊支承缆绳，从而使得缆绳不与探头接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-195472号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

在这样的具备导辊的缆绳探伤装置中，在缆绳与探头之间设置有间隙，使得两者不接触。该间隙通过位于探头的两侧的导辊支承缆绳来确保。该情况下，在导辊与缆绳的接触部，会产生主要因缆绳的绳股中的凹凸引起的振动。此时的振动从导辊经由导辊支承台及基台也传递至探头。

其结果是探头振动，由此缆绳与探头的间隙量变动，针对缆绳而设置在探头内的检测线圈中通过的磁通量变动，因此存在产生噪声而使探伤测定精度变差的问题。

本发明是为了解决该课题而完成的，其目的在于提供探伤测定精度高的缆绳探伤装置，其不使缆绳与探头的间隙量变动，从而能够正确检测针对缆绳而设置在探头内的检测线圈中通过的磁通量。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的缆绳探伤装置由以下部分构成：探头，其具备：磁化器，其以包含缆绳的轴向上的设定区间的方式形成主磁路；以及检测线圈，其与所述磁化器磁绝缘地配置在所述设定区间内，检测从所述缆绳的损伤部产生的泄漏磁通；第1及第2位置限制机构，它们相对于所述磁化器的缆绳轴向设置在所述探头的两侧，使所述缆绳行进；连接部，其将所述第1及第2位置限制机构之间连接起来；以及缓冲部，其设置在所述连接部与所述探头之间，所述缓冲部由满足以下条件的材料构成：在所述缆绳行进时，振动频率比由所述第1及第2位置限制机构产生的振动的振动频率低。

此外，在本发明中，提供被用于所述缆绳探伤装置的调整的调整治具，所述调整治具具备：导板接触部，其被插入到构成所述探头的导板的大致u字形状部分，具有大致u字形状；以及导辊接触部，其被插入到所述第1及第2位置限制机构的前端部的大致u字形状部分，具有大致u字形状，并且高度比所述导板接触部低，使得所述缆绳不与所述探头的导槽接触而由所述第1及第2位置限制机构支承。

发明效果

根据本发明，在将第1及第2位置限制机构之间连接起来的连接部与探头之间，设置由满足以下条件的材料构成的缓冲部：振动频率比在缆绳行进时由第1及第2位置限制机构产生的振动的振动频率低，由此能够防止缆绳与位置限制机构的接触部中产生的振动传递到探头，并且能够正确检测缆绳的振动。由此，缆绳与探头的间隙量不变动，通过检测线圈的磁通量也稳定，因此起到了噪声减少并能够使检测精度提高的显著效果。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的缆绳探伤装置的立体图。

图2是示出在图1所示的缆绳探伤装置中拆卸导板后的状态的立体图。

图3是示意性地示出形成本发明的实施方式1的缆绳探伤装置中的探头的主磁路的磁化器的侧视图。

图4是放大示出图3的主磁路的示意图。

图5是示出本发明的实施方式1的缆绳探伤装置的侧视图。

图6是示出本发明的实施方式1的缆绳探伤装置的主视图。

图7是示出在进行本发明的缆绳探伤装置的调整作业时使用的调整治具的立体图。

图8是示出利用图7所示的调整治具进行的调整作业的情形的立体图。

图9是示出本发明的实施方式2的缆绳探伤装置的侧视图。

图10是示出本发明的实施方式3的缆绳探伤装置的侧视图。

图11是示出本发明的实施方式4的缆绳探伤装置的侧视图。

图12是示出本发明的实施方式5的缆绳探伤装置的侧视图。

图13是示出本发明的实施方式6的缆绳探伤装置的立体图。

具体实施方式

实施方式1

图1示出了本发明的实施方式1的缆绳探伤装置1a的整体，图2示出了将图1所示的缆绳探伤装置1a中的构成探头2的导板3拆卸后的状态。

在图1及图2中，缆绳探伤装置1a大致分为由以下几部分构成：中央的探头2；位置限制机构4a、4b，它们夹着该探头2设置在两端；缓冲部5a、5b，它们设置在探头2的下部；以及连接部6，其将位置限制机构4a-4b间连接起来，并且经由缓冲部5a、5b与探头2连接。

探头2具备：导板3，其具有如图1所示用于缆绳7a行进的、上部表面为大致u字形状的导槽8；检测线圈9，其如图2所示在行进的缆绳7a的轴向上的设定区间形成主磁路，并且检测缆绳7a的损伤部中产生的泄漏磁通；磁极片12a、12b，它们设置在支承台13的两旁，上部表面为大致u字形状，所述支承台13的粘贴有该检测线圈9的上部表面为大致u字形状；永磁铁11a、11b，它们设置在这些磁极片12a、12b的下部；u形块12c、12d，它们设置在磁极片12a、12b的两旁；以及背轭10，其共通地设置在这些检测线圈9、磁极片12a、12b、永磁铁11a、11b及u形块12c、12d的下部。

另外，如图1所示，导板3是以覆盖检测线圈9、磁极片12a、12b及u形块12c、12d的方式设置的大致u字形状的单体，具有导槽8。因此，该导槽8既是探头2的导槽，也是导板3的导槽，两者在下文中同义使用。

如图3所示，探头2的磁化器用于在缆绳7a的轴向上的设定区间形成主磁路。该探头2的磁化器由以下的部分构成：背轭10，其以铁等强磁性体为材料；一对励磁用永磁铁11a、11b，它们彼此极性相反地配置在该背轭10的两端的上部；以及磁极片12a、12b(未图示)，它们由配置在各永磁铁11a、11b的与背轭10相反一侧的磁极面的强磁性体构成。磁极片12a、12b以其上部沿着缆绳7a的外周曲率的方式形成为大致u字形状。如图3所示，该情况下的主磁通经过导板3。

用于检测泄漏磁通的检测线圈9贴附于支承台13。该支承台13由非磁性材料构成，使得与由永磁铁11a、11b、磁极片12a、12b及背轭10形成的主磁路磁绝缘。

导板3由不锈钢等非磁性的材料形成，被配置成与检测线圈9之间保持一定的间隙，同时大致与磁极片12a、12b的上述u字形状部紧密接触，发挥保护磁极片12a、12b及检测线圈9的功能。

图3示出了缆绳7a的缆绳损伤部14通过检测线圈9附近时的磁通的流动情形。如图所示，从永磁铁11a产生的主磁通通过导板3→缆绳7a→导板3，经由永磁铁11b通过背轭10，返回永磁铁11a。从缆绳损伤部14附近产生的局部泄漏磁通15通过非磁性体的导板3、检测线圈9及非磁性的支承台13，经由检测线圈9及导板3返回缆绳7a。

图4放大示出了图3的局部泄漏磁通的流动。由于出现在缆绳7a的外侧的局部泄漏磁通15欲以尽可能短的磁路返回缆绳7a，分布于缆绳7a的外侧的区域减小。

此处，图4(b)的波形中，曲线a、b、c表示图4(a)分别示出的单点划线a、b及c的各位置上的缆绳径向的磁通密度分布。以缆绳损伤部14作为起点，在缆绳轴向及缆绳径向上离得越远，磁通密度bd的分布就越小。由此可知，当缆绳7a与检测线圈9的距离变动时，磁通密度bd变动，检测信号的强度变化。因此，根据检测信号的变化，求出缆绳7a与检测线圈9的距离的变化，由此能够探索缆绳损伤部14。

图5示出了从侧面观察图1所示的本发明的实施方式1的缆绳探伤装置1a时的图，图6示出了从正面观察该缆绳探伤装置1a时的图。

此处，使用图5及图6对位置限制机构4a、4b进行说明。位置限制机构4a、4b由导辊支承台16a、16b和导辊17a、17b构成，导辊17a、17b以能够转动的状态支承于导辊支承台16a、16b，并引导缆绳7a。

位置限制机构4a、4b使能够转动的导辊17a、17b与缆绳7a接触。与此同时，位置限制机构4a、4b在探头2的导板3与缆绳7a之间设置一定的间隙，使得达到非接触状态。由此，具备防止缆绳7a一边在导板3上滑动一边行进时产生的振动、同时防止导板3磨损的功能。

导辊17a、17b具有弯曲成凹状的外周面，在该外周面的中心部具有距转动中心的距离最小的呈圆形的半径最小部18a、18b。此外，导辊17a、17b在半径最小部18a、18b的两侧(图6中观察时的左右两侧)具有一对倾斜部，一对倾斜部随着从半径最小部18a、18b去往相反方向，距转动中心的半径增大。并且，转动轴被设置成与探头2的导板3的导槽8的方向及深度方向垂直，外周部的半径最小部18a、18b的最上部如图6所示，被配置成比导板3的导槽8的最下部19略微靠上侧。

即，构成设置在探头2的两侧的位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b的外周面的具有圆形状的半径最小部18a、18b中的与缆绳7a接触的一侧的切线与导板3之间具有一定的间隔。换言之，位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b和导板3被配置成，不贯通导板3地与形成导板3的导槽8的最下部19的直线具有微小的间隔而大致平行。

接下来，在图1中，对缓冲部5a、5b进行说明。

缓冲部5a、5b配置在探头2与连接部6之间，探头2与连接部6不直接连接。缓冲部5a、5b的材料主要由像聚氨酯、硅、酚醛树脂等热固性树脂、或者聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、abs、pet等热塑性树脂那样的、与探头2、位置限制机构4a、4b及连接部6中使用的钢材或铝材相比杨氏模量小的材料构成。由此，缓冲部5a、5b具有抑制缆绳7a与位置限制机构4a、4b的接触部中产生的振动向探头2传递的效果。即，探头2利用位置限制机构4a、4b而与缆绳7a成为非接触状态，因此探头2中产生的振动的振动频率与缓冲部的振动频率相等。

缓冲部5a、5b的材料如上所述为杨氏模量低的材料，但其杨氏模量分别具有上限、下限的制约。例如，对于上限，在缓冲部5a、5b的材料的杨氏模量极高的情况、即坚硬的材料的情况下，有可能将缆绳7a与位置限制机构4a、4b的接触部中产生的振动直接传递至探头2。

此外，对于下限，缆绳7a本身也在行进时振动，但如果缓冲部5a、5b的材料的杨氏模量极低、即为柔软的材料的情况下，可能探头2不能追随缆绳7a的振动，缆绳7a与检测线圈9的距离变动，产生噪声。即，缓冲部5a、5b要求一方面不追随缆绳7a与位置限制机构4a、4b的接触部中产生的振动，另一方面追随缆绳7a的振动，优选为由满足该条件的杨氏模量的材料构成。

此处，对于缓冲部5a、5b的材料的选择，具体说明其特性计算方法。

一般而言，能否追随由固有振动频率决定。对于某一特定的振动，具有比该振动频率高的固有振动频率的物体追随振动，但具有比该振动频率低的固有振动频率的物体不追随振动。因而，设缓冲部5a、5b在z方向上的固有振动频率为fk、设缆绳7a的主振动频率(指缆绳的振动成分中、振幅最大的振动的振动频率)为fw、设缆绳7a与位置限制机构4a、4b的接触部中产生的振动的振动频率为fi，则

fw<fk<fi…式(1)

的条件必须成立。

另外，在fw＝fk的情况下、或者fw与fk之间没有大的差异的情况下，与现有技术相比具有能够减少噪声的效果，但为了更可靠地得到效果，如上述的式(1)所示，优选为fw<fk<fi。

另外，主振动频率fw是能够当场通过移位传感器等实际测量缆绳的振动而得到的值。此外，缆绳7a与位置限制机构4a、4b的接触部中产生的振动的主要原因是位于缆绳7a的表面的绳股的凸凹导致的，因此设构成缆绳7a的绳股的缆绳行进方向的间隔为p、设缆绳探伤装置测定时的缆绳行进速度为v，则振动频率fi是能够通过fi＝v/p算出的值。

设以与xy平面平行的面剖切缓冲部5a、5b的情况下的截面积为a、设z方向的尺寸为t、设杨氏模量为e、设弹簧常数为k，则根据胡克定律，能够表达为k＝a*e/t。因而，在设探头2的质量为m的情况下，根据fk＝√(a*e/t/m)/(2*π)能够算出fk的值。

因此，关于缓冲部5a、5b的材料，通过将固有振动频率fk及振动频率fi代入上述的式(1)，从具有满足

fw<√(a*e/t/m)/(2*π)<v/p…式(2)

的杨氏模量的材料中选择即可。

另外，由于缆绳行进速度v是因移动缆绳的驱动系统的结构或设定而变动的值，优选缆绳行进速度v使用假设的行进速度中的最小值。

然而，在缆绳行进速度v的最小值极小的情况下，可能不能设计出满足上述的式(2)的缓冲部。在该情况下，将缓冲部设计成，在能够设计a*e/t的值的范围中为最小即可。除了缆绳行进速度v极小的情况，对于大部分缆绳行进速度v，都能够得到缓冲部对振动传递的抑制效果。

此外，对于缓冲部的数量，此处以两个进行了说明，但并不限于两个，只要是满足上述的式(2)的范围，则可以是一个，也可以是三个以上。例如，如果设成缓冲部为四个并配置在探头的四个角部的结构，则能够使探头的姿态更稳定。

另一方面，缓冲部5a、5b由于由树脂材料构成，尺寸精度难以达到。因此，导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的位置关系可能偏移。在导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的位置关系偏移的情况下，缆绳7a与导板3的导槽8接触，从而产生振动，噪声增大。为了防止这种情况，在将缆绳探伤装置1a全部组装结束后且进行探伤测定前，必须进行调整导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的位置关系的作业。

<调整治具>

图7示出了用于调整导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的位置关系的调整治具20，图8示出了调整导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的位置关系的作业内容。该调整作业使用专用的调整治具20进行。调整治具20中，在基板21的中央配置有导板接触部22，并且在两端配置有导辊接触部23a、23b。导板接触部22由铁等强磁性体构成。

导板接触部22及导辊接触部23a、23b的前端成为半圆柱形状，其半径被设定成与缆绳7a的半径相等。此外，导板接触部22的前端的高度被设定成比导辊接触部23a、23b的前端略高。在该状态下，通过在导辊接触部23a、23b与基板21之间夹着间隔件21a、21b，而构成为能够自由调整导板接触部22的前端的高度与导辊接触部23a、23b的前端的高度的上下关系。

在调整作业中，事先从连接部6拆卸位置限制机构4a、4b。或者，例如，在连接部6与位置限制机构4a、4b的连接是利用螺钉紧固的情况下，事先松开螺钉，使位置限制机构4a、4b达到可动的状态。在该状态下，利用探头2的永磁铁11a、11b产生的磁力使调整治具20的导辊接触部23a、23b吸附于缆绳探伤装置1a的导板3的导槽8。与此同时，一边将位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b的凹状部按压于调整治具20的导辊接触部23a、23b，一边连接位置限制机构4a、4b与连接部6，或者使得位置限制机构4a、4b达到不动的状态。

根据该方法，由于能够使导板3的导槽8与位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b的凹状部的位置关系和调整治具20的导板接触部22与导辊接触部23a、23b的位置关系一致，能够高精度地确定导板3的导槽8与位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b的凹状部的位置关系。

此外，通过调整导板接触部22与导辊接触部23a、23b的高度关系，能够调整导板3的导槽8与导辊17a、17b的凹状部的高度关系，能够调整缆绳7a与导板3的导槽8的间隙量。

根据这样的结构，位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b与缆绳7a接触，且在探头2的导板3与缆绳7a之间产生间隙，因此能够防止缆绳7a一边在导板3上滑动一边行进时产生的振动。与此同时，在位置限制机构4a、4b及连接部6与探头2之间配置有缓冲部5a、5b，由此能够防止位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b与缆绳7a的接触部中产生的振动传递到探头2。

由于这些振动防止效果，缓冲部5a、5b及探头2中产生的振动的振动频率比位置限制机构4a、4b的导辊17a、17b与缆绳7a的接触部中产生的振动的振动频率低。因此，能够缓和缆绳7a与检测线圈9的间隙的变动，因而能够改变缆绳探伤装置1a发现缆绳7a的损伤部14时产生的信号和由间隙的变动产生的噪声的频段。因此，通过由模拟电路或数字滤波处理仅切割噪声的频段，能够提高缆绳7a的损伤部14的检测精度。

实施方式2

图9示出了本发明的实施方式2的缆绳探伤装置1b。在上述的实施方式1中，将缓冲部5a、5b的材料记述为热固性树脂或热塑性树脂的材料，但也可以如图9所示使用弹簧24a、24b、24c、24d代替。在该情况下，与热固性树脂或热塑性树脂相同，对于弹簧也有条件，在设弹簧24a、24b、24c、24d的弹簧常数为k时，必须满足fw<√(k/m)/(2*π)<v/p(各值的意义与实施方式1相同)。

弹簧24a、24b、24c、24d与上述热固性树脂或热塑性树脂相比，通过设置截面积或匝数等的形状，能够容易改变弹簧常数k。此外，弹簧由于像钢琴丝、硬钢丝、或不锈钢那样材质的选择项多，在上述的条件式(2)成立的范围狭小而没有适合的热固性树脂或热塑性树脂材料的情况下，也能够构成满足上述的条件式(2)的缓冲部。

实施方式3～5

图10～12分别是示出本发明的实施方式3～5的缆绳探伤装置1c～1e的侧视图。通过配置缓冲部5a、5b，如上所述，取得了不将缆绳7a与导辊17a、17b的接触部中产生的振动传递到探头2的效果，但为了使缆绳7a与检测线圈9的间隙的变动稳定，抑制z方向的振动即可。

然而，在实施方式1及2中的缓冲部中，热固性树脂或热塑性树脂、弹簧因振动或探头2的自重而在x方向或y方向上挠曲，由此探头2在x方向或y方向上振动，根据振动的条件，可能助长缆绳7a与检测线圈9的间隙的变动。

为了防止这一点，设置引导件，使得热固性树脂或热塑性树脂、弹簧不在x方向或y方向上挠曲即可。例如，考虑了如图10的实施方式3所示将导轴25a、25b、25c、25d分别设置于弹簧24a、24b、24c、24d的中心的情况，如图11的实施方式4所示设置引导用的壁26a、26b、26c的情况，此外如图12的实施方式5所示在探头2与位置限制机构4a、4b之间设置直线引导件27的情况等。

另外，在图11中，引导用的壁26a、26b、26c与探头仅接触，未连接。

此外，图10～12的缓冲部均由弹簧构成，但由热固性树脂或热塑性树脂构成也没问题。

根据这些结构，缓冲部不会在x方向或y方向上挠曲而助长缆绳与检测线圈的间隙的变动，因此能够进一步缓和间隙的变动，从而能够提高缆绳的损伤部的检测精度。

实施方式6

图13示出了本发明的实施方式6的缆绳探伤装置1f。在缆绳7b形成有树脂覆膜的情况、因涂敷有润滑脂等而与金属材料之间的滑动阻力小的情况或能够忽略其影响的情况下，在位置限制机构4c、4d中，上述实施方式1～5那样的导辊并非必需，如图所示，在作为支承台的位置限制机构4c、4d的前端部分别设置大致u字形状的导槽28a、28b即可。

根据这样的结构，能够提高实施方式1～5中所述的缆绳损伤部的检测精度，同时减少缆绳探伤装置的零件个数，从而能够削减成本。