JP2019085242A - エレベータのロープ検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】抗張力材の損傷が目視できないロープの保守点検において、ロープ強度が確保されている状態での運用上の寿命を改善し、強度管理の信頼性を向上させる。【解決手段】一実施形態に係るエレベータのロープ検査システムは、マーク検出センサ２１、張力検出装置４０、演算装置２３を備える。マーク検出センサ２１は、検査対象とするメインロープ１０の長手方向に一定間隔で設けられた複数のマークを検出する。張力検出装置４０は、メインロープ１０の張力を検出する。演算装置２３は、各マークの間隔からメインロープ１０の伸び量を算出すると共に、メインロープ１０の張力に基づいて伸び量を一定張力下での伸び量に補正し、その補正後の伸び量に基づいて強度管理を行う。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、エレベータのメインロープなどに用いられるワイヤロープの劣化状態を検査するためのロープ検査システムに関する。

近年、抗張力部材の表面をポリウレタンのような耐摩耗性と高摩擦係数を有する樹脂材で被覆したワイヤロープの普及が進んでいる。この種のワイヤロープは、内部の抗張力部材を目視できず、素線の摩耗状態や断線数の目視点検によって強度管理ができない。このため、例えば素線に通電し、経年劣化に伴う電気的特性の変化を測定する方法や、ロープ内部に抗張力部材よりも先行して劣化する導電部材を配置し、その導通状態を測定する方法が用いられる。しかし、前者の方法については、抗張力部材がスチールコードのように素線が少ないロープ構造に限られる。後者の方法については、アラミド繊維や樹脂被覆付きのワイヤロープには適用できるが、ロープ構造が複雑化するため、製造コストを上昇させる。

ここで、他の方法として、ロープ等の長尺物の表面に一定の間隔でマークを付けておき、点検時にこれらのマークの間隔から伸びの状態を判定する方法がある。

特表２００５−５１２９２１号公報

エレベータにおけるロープの強度管理では、経年変化によるロープの伸びに伴い、ロープの残存強度が基準値以下になった時点を交換時期として定めている。しかし、ロープ伸びには、経年劣化による伸び以外に、ロープに作用している張力による弾性伸びが含まれる。この張力による弾性伸びを経年劣化による伸びと区別して検出することは難しい。このため、通常は安全を見越して、点検時に生じると想定される弾性伸び分を考慮して、早めにロープ交換を行っている。

本発明が解決しようとする課題は、抗張力材の損傷が目視できないロープの保守点検において、ロープ強度が確保されている状態での運用上の寿命を改善し、強度管理の信頼性を向上させることのできるエレベータのロープ検査システムを提供することである。

一実施形態に係るエレベータのロープ検査システムは、検査対象とするロープの長手方向に一定間隔で設けられた複数のマークを検出するマーク検出手段と、上記ロープの張力を検出する張力検出手段と、上記マーク検出手段によって検出された上記各マークの間隔から上記ロープの伸び量を算出すると共に、上記張力検出手段によって検出された上記ロープの張力に基づいて上記ロープの伸び量を一定張力下での伸び量に補正し、その補正後の伸び量に基づいて強度管理を行う演算手段とを具備する。

図１は第１の実施形態に係るマシンルームレスタイプのエレベータの概略構成を示す図である。 図２は同実施形態におけるエレベータに用いられるメインロープの構造を示す断面図である。 図３は同実施形態におけるエレベータに用いられるメインロープの外観を示す斜視図である。 図４は同実施形態におけるマーク検出センサを側面から見た図である。 図５は同実施形態におけるマーク検出センサを斜め後ろから見た図である。 図６は同実施形態におけるマーク検出センサをメインロープの両側に一対にして設けた状態を示す図である。 図７は同実施形態におけるロープ点検システムの動作を説明するためのフローチャートである。 図８は同実施形態におけるパルス信号とマーク間隔の関係を説明するための図であり、図８（ａ）はメインロープの移動に同期して出力されるパルス信号、同図（ｂ）は据付け時のマーク間隔、同図（ｃ）は経年変化によりロープ伸びしているときのマーク間隔である。 図９は第２の実施形態におけるマーク検出センサから得られる反射光強度と周波数との関係を示す図である。 図１０はロープの劣化に伴う伸び率と残存強度と関係を示す図である。 図１１はかご位置に対するロープ張力の変化の様子をシミュレーションした結果を示す図である。 図１２はロープの張力のばらつきを考慮した伸び率判定基準のシフトを説明するための図である。

まず、本発明の実施形態をする前に、図１０乃至図１２を参照してロープの伸び率と強度との関係について説明する。

例えば、エレベータのメインロープなどに用いられるワイヤロープは、抗張力部材であるストランドと心綱が張力により絞られ、かつ、シーブ等から受ける曲げにより互いに擦れ合う。このため、ロープ劣化の形態は、心綱付近部（図２の点線で囲んだ部分）の素線の摩耗と断線が支配的である。この部分の劣化によりストランドは心綱の方向（ロープ径が減少する方向）に移動するため、ワイヤロープ構造として伸びが生じる。

このような構造を有するワイヤロープに対して検証を行った結果、伸び率と強度との間に図１０に示すような相関性があることが判明した。図１０において、横軸はロープの伸び率を表している。機密上、具体的な数値は省略するが、図中のλは数％程度であり、距離にして数ｍｍ程度である。縦軸はロープの強度率（これを残存強度率と言う）を表している。ロープが据付け時の新品の状態から経年劣化により徐々に伸びてくると、それに伴い強度も低下する。通常、強度率８０％を基準強度として定められ、ロープの伸び率がλになった時点を交換時期とすることで安全性が得られる。

ただし、経年劣化によるロープの伸びには、ストランドや心綱の摩耗によるらせん半径方向の減少に加え、弾性伸びが含まれている。図１０に示したロープの伸び率と強度率の特性は、一定張力下における曲げ耐久試験により得られる特性である。張力を除去すると、らせん半径減少に伴う構造的伸びは残るが、構造形状の弾性的復元により素線やストランド等の各部に隙間が生じるため、安定的な伸び量は得られない。

保守点検においても、図１０の特性のように耐久試験と同じ張力下で伸び量を測定することが望ましいが、ロープを構成する複数線のロープのそれぞれに一定張力を負荷することは困難である。理由として、一般に複数本のロープを用いるエレベータシステムにおいて、一定レベルの張力のばらつきは避けられないからである。これにより、各ロープの弾性伸びに差が生じ、シーブで送られる各ロープの送り量が張力に応じて異なることから、結果的にエレベータ（乗りかご）の昇降動作に伴って各ロープの張力状態が変化する。

図１１にかご位置に対する５本のロープの張力変化の様子をシミュレーションした結果を示す。条件として、２０ｍの行程で最下階において平均張力下のＮｏ３ロープに対して、平均張力の±２．５％、および、±５％を他のロープに設定したものである。

平均張力下のＮｏ３ロープを除き、乗りかごの昇降動作に伴って各ロープの張力は閉ループを描くように変化し、最下階にあるときと最上階に移動したときとでは上下関係が逆転している。さらに、張力のばらつき幅は、特に終端階（図１１では最上階）に移動したときに大きくなり、初期の±５％を超えている。

張力のばらつき幅（変動幅）は、初期設定である張力調整後のばらつき幅と昇降行程、シーブ溝半径、ロープ径のばらつき等に依存する。各ロープの張力変化を示す閉ループ曲線は、積載状態が変わらなければ概ね一定であるが、積載状態が変わると変化し、同じ積載状態が継続することで一定の曲線に収束する。

このような張力調整後のばらつきやシーブ径、ロープ径のばらつきに起因する張力変化を有するエレベータシステムにおいて、図１０の伸び率-残存強度特性に基づいて保守点検を行う方法はこれまでにない。

なお、先行文献として記載した特許文献１には、乗りかごの位置変化によるベルトの自重分の張力変化と積載分の変化について、巻上機のトルクを測定することで張力状態を把握し、ベルトの伸び量を補正する方法が示されている（段落［００４５］−［００４６］参照）。しかし、当該方法で補正されるのは、平均張力の変化に対する伸び量である。張力のばらつきが大きい場合、これに起因する張力変化に対する伸び量は補正できない。

伸び率−残存強度特性で得る交換基準の伸び量で強度管理を行うには、適切な伸び量補正がない現状では、図１２に示すように、安全を見越して、点検時に生じると想定される弾性伸び分δλを考慮した伸び率λ´を適用する必要がある。このため、ロープ強度が基準値以上ある場合でも早めに交換していることになり、結果的に運用上の寿命を縮めている。

以下に、図面を参照して実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係るマシンルームレスタイプのエレベータの概略構成を示す図である。

エレベータ１は、建屋に設けられた昇降路２を有し、この昇降路２の内部に乗りかご１１およびカウンタウェイト１２がそれぞれにガイドレールを介して昇降動可能に支持されている。さらに、トラクションシーブ１３を有する巻上機１４が昇降路２の上部に設置されている。

乗りかご１１およびカウンタウェイト１２は、複数本のメインロープ１０を介して昇降路２内に吊り下げられている。なお、図１では、一本のメインロープ１０のみを示し、その他のメインロープ１０については図示を省略している。

メインロープ１０の一端部３ａおよび他端部３ｂは、それぞれに昇降路２の上端にロープヒッチ４ａ，４ｂを介して固定されている。また、メインロープ１０の中間部３ｃが乗りかご１１に設けられたシーブ１５、巻上機１４に設けられたトラクションシーブ１３およびカウンタウェイト１２に設けられたシーブ１６に連続的に巻き掛けられている。これにより、乗りかご１１とカウンタウェイト１２を２：１ローピンク形式で支持している。巻上機１４の駆動によりトラクションシーブ１３が回転すると、そのトラクションシーブ１３の回転に伴い、乗りかご１１とカウンタウェイト１２がメインロープ１０を介して昇降路２内をつるべ式に昇降動作する。

また、昇降路２内には、調速機(ガバナ)１７が設けられている。図中の１８は調速機１７を回転駆動するためのガバナロープである。調速機１７は、乗りかご１１の昇降動作に伴って移動するガバナロープ１８を介して乗りかご１１の位置、速度を検出し、何らかの異常で乗りかご１１の速度が設定速度を超えた場合にブレーキを起動する。

なお、機械室がないマシンルームレスタイプのエレベータでは、巻上機１４が昇降路２内に設置されるが、本発明は特にこの構成に限定されるものではなく、機械室を有するエレベータであってもよい。機械室を有するエレベータでは、巻上機１４が機械室に設置される。また、ローピングについても、図１に示したような２：１ローピングに限らず、例えば１：１ローピングなどの他の方式であっても良い。

ここで、本実施形態のロープ検査システムは、マーク検出センサ２１と、エンコーダ２２と、演算装置２３と、表示装置２４と、張力検出装置４０とを備える。

マーク検出センサ２１は、検査対象とするメインロープ１０の長手方向に一定間隔で設けられた複数のマーク２０（図３参照）を検出する。エンコーダ２２は、調速機１７に設けられている。エンコーダ２２は、乗りかご１１の昇降動作に伴い、メインロープ１０の移動に同期してパルス信号を発生する。

演算装置２３は、点検時にマーク検出センサ２１によって検出される各マーク２０の間にエンコーダ２２から発生されるパルス信号をカウントし、そのカウント値からメインロープ１０の伸び量を算出する。さらに、本実施形態において、演算装置２３は、張力検出装置４０によって検出された張力とメインロープ１０の弾性率を用いて、上記算出されたメインロープ１０の伸び量を一定張力下での伸び量に補正し、その補正後の伸び量に基づいて強度管理を行う。表示装置２４は、演算装置２３によって得られたメインロープ１０の伸び量（マーク間距離）などを表示する。なお、演算装置２３と表示装置２４は汎用のコンピュータからなる。

張力検出装置４０は、メインロープ１０の端部に設けられ、内部に歪ゲージ等を備えたロードセルを用いてメインロープ１０の張力を検出する。なお、図１の例では、乗りかご１１側のメインロープ１０の一端部３ａに張力検出装置４０が設けられているが、カウンタウェイト１２側のメインロープ１０の他端部３ｂに張力検出装置４０が設けられていても良い。

ここで、図２および図３を参照してメインロープ１０の構造について説明する。

メインロープ１０としてワイヤロープが用いられる。図２に示すように、メインロープ１０は、抗張力部材としてのロープ本体３１と、ロープ本体３１を全面的に被覆した外部被覆層３２とを主要な要素として備えている。

ロープ本体３１は、心綱３０を中心にして複数本の鋼鉄製ストランド３３を所定のピッチで撚り合わせることで構成されている。外部被覆層３２は、例えばポリウレタンのような耐摩耗性および高摩擦係数を有する熱可塑性の樹脂材で形成されている。外部被覆層３２は、メインロープ１０の外表面を規定する外周面３２ａを有している。外周面３２ａは、円形の断面形状を有するとともに、各シーブ１３，１５，１６に巻き掛けられた際に、摩擦を伴いながら接触する。

さらに、外部被覆層３２を形成する樹脂材は、隣り合うストランド３３の間の隙間に充填されている。そのため、外部被覆層３２は、ロープ本体３１の周方向に隣り合うストランド３３の間に入り込む複数の充填部３４を有している。充填部３４は、外部被覆層３２の外周面３２ａの内側に位置されている。

図３に示すように、メインロープ１０の表面（つまり外部被覆層３２の外周面３２ａ）に複数のマーク２０が設けられている。これらのマーク２０は、メインロープ１０の劣化による伸び量を検出するための要素であって、メインロープ１０の全長に亘って長手方向に一定の間隔（例えば５００ｍｍ間隔）で並んでいる。これらのマーク２０の１つ１つは、メインロープ１０の周方向に連続的な直線あるいは間欠的な点線で形成されている。

ところで、メインロープ１０は、使用期間の経過に伴ってストランド３３の間の隙間およびストランド３３を構成する複数の素線間の隙間が減少する。これにより、ストランド３３や素線が互いに摩擦を繰り返し、ストランド３３や素線の摩耗・断線が進行する。

特に、メインロープ１０が各シーブ１３，１５，１６と接触する部分では、摩擦を繰り返し受ける。このため、メインロープ１０の摩耗・断線の進行度合いは、メインロープ１０がシーブ１３，１５，１６を通過しない部分に比べて大きく、これによりメインロープ１０のロープ径が減少したり、メインロープ１０に局部的な伸びが生じる。したがって、メインロープ１０の伸びと強度低下率との関係を明確化し、メインロープ１０の中でも劣化が最大となる部分の伸びを検出することで、メインロープ１０の強度を管理することができる。

マーク検出センサ２１は、例えば巻上機１４の近傍でメインロープ１０に対向させるようにして固定しておく。これにより、点検運転で最上階と最下階の間で乗りかご１１を昇降させると、ロープヒッチ４ａ，４ｂに近い部分を除き、ロープ１０の全長の大部分はマーク検出センサ２１を通過し、その通過時に連続的にマーク２０を検出することができる。また、エンコーダ２２は、乗りかご１１の移動に同期してパルス信号を出力するため、略ロープ送り量に応じたパルス出力となる。

演算装置２３は、マーク検出センサ２１から出力されるマーク検出信号をトリガにして、その間にエンコーダ２２から出力されるパルス信号の数をカウントすることで、そのカウント値からマーク間の距離をロープ伸び量として演算する。

なお、マーク検出センサ２１を固定する巻上機１４近傍の位置は、乗りかご１１側であっても、カウンタウェイト１２側であってもよい。カウンタウェイト１２側であれば、ロープ張力が乗りかご１１の積載状態に依存しないため、交換判定の閾値は特定の構造に対して一定となり、運用上の利便性が高い。これは、乗りかご１１とカウンタウェイト１２の質量の違いからメインロープ１０の弾性的な伸びが異なり、一定の劣化に対して異なる伸び量を示すためである。ただし、交換判定の閾値はロープ張力に合せて変更すればよいため、マーク間隔の測定において本質的な問題ではない。

マーク検出センサ２１は、応答性に鑑みてレーザ反射光を用いた光電センサで構成することが望ましい。市販の光電センサでは、近年レーザ光を対象物に照射し、反射光強度の差によって表面の色の変化を検出するセンサが普及している。

図４および図５はマーク検出センサ２１によってメインロープ１０上のマーク２０を光学的に検出する場合の基本構成を示す図である。図４はマーク検出センサ２１を側面から見た図、図５はマーク検出センサ２１を斜め後ろから見た図である。ここでは、メインロープ１０の片側に１つのマーク検出センサ２１を配置した構成を示すが、マーク２０の一部が欠損している場合を考慮すると、後述するように、メインロープ１０の両側に一対のマーク検出センサ２１を配置しておくことが好ましい。

マーク検出センサ２１は、レーザ光を照射するための照射部２５と、反射光を受光するための受光部２６とを備える。受光部２６は、メインロープ１０の長手方向に破線Ａで示す範囲内の反射光に対して検出感度を有している。そのため、マーク２０にレーザ光が照射されると、受光部２６は強い反射光を検出し、その反射光の強度からマーク２０の有無を判別することができる。

メインロープ１０の移動速度が１ｍ／ｓ以下の点検運転であれば、十分な応答性能を得ることができる上、先行文献１のような画像処理カメラによる検出方法にくらべて低コストである。さらに、画像処理カメラによる検出方法では、メインロープ１０から離れた場所にカメラを設置してメインロープ１０を広範囲に撮影しないと、撮影画像からマーク間隔を測定することができない。これに対し、本実施形態では、メインロープ１０の近くにマーク検出センサ２１を設置すれば良いので、ロープ検査の環境を広く必要としない利点がある。

ここで、マーク検出センサ２１における反射光強度の判定閾値は、点検時に可変できる構成とする。これは、レーザ反射光強度に影響を与えるマーク２０とロープ表面状態が経年的に変化するためである。

例えば、マーク２０の一部が欠損した場合には、反射光強度が下がるために検出感度を増加する必要がある。また、ロープ表面に光を反射しやすい（明るい色の）付着物が定着した場合には検出感度を下げる必要がある。ロープ表面の状態は、エレベータの使用条件で異なるため、物件毎に状態に応じて判定閾値を調整可能にすることで、マーク２０の誤検出や検出漏れを防ぐことができる。

なお、メインロープ１０の表面に設けられたマーク２０は反射光強度が高いものとして説明したが、要はメインロープ１０の中でマーク２０が施されている部分（マーク部）とマーク２０が施されていない部分（非マーク部）とで反射光強度に差があればよく、マーク部で反射光強度が下がる構成であっても働きは同じである。

また、メインロープ１０が自転性を有し、かつ、経年的に一部が欠損するマーク２０を確実に検出するためには、ロープ全周に対して検出感度を有する必要がある。そのため、図６に示すように、メインロープ１０の両側から挟むように一対のマーク検出センサ２１を設けておくことが好ましい。

この場合、センサ数の増加を抑制するためには、１つのマーク検出センサ２１が有するレーザ光のメインロープ１０の直径方向の照射範囲、および、反射光の水平方向の受光範囲は、図５に示すように、メインロープ１０の直径Ｂと略一致する構成が望ましい。なぜなら、マーク２０の検出漏れを防ぐためには、最低限ロープ幅に対して感度を有する必要があるが、ロープ幅よりも広くした場合には、メインロープ１０の背後にある構造物等からの反射の影響を受け、誤検出の可能性が増加するためである。

次に、本システムの動作について説明する。

図７は本システムの動作を説明するためのフローチャートであり、点検運転によりマーク２０の間隔を自動測定してメインロープ１０の劣化状態を判定する処理が示されている。

まず、乗りかご１１を最下階に移動させ、そこから最上階に向けて点検運転を開始する（ステップＳ１１）。なお、最上階から最下階に向けて乗りかご１１を点検運転することでも良い。この点検運転によって、乗りかご１１とカウンタウェイト１２を吊り下げているメインロープ１０が一定の速度でゆっくり移動する。このとき、メインロープ１０の移動に同期してエンコーダ２２からパルス信号が出力される。演算装置２３は、このエンコーダ２２から出力されるパルス信号の数を逐次カウントする（ステップＳ１２）。

また、メインロープ１０の移動に伴い、メインロープ１０の表面に設けられたマーク２０がマーク検出センサ２１によって光学的に検出される。演算装置２３は、マーク検出センサ２１によってマーク２０が検出されたときのタイミングで現時点のパルス信号のカウント値を確認し、そのカウント値に基づいてマーク間の距離を算出する（ステップＳ１４）。

詳しくは、演算装置２３は、マーク検出センサ２１によってマーク２０が検出される間にエンコーダ２２から発生されたパルス信号の数をカウントし、そのカウント値と１パルス当たりのロープ移動量（パルスレート）に基づいてマーク間の距離を算出する。このとき算出されたマーク間の距離を示すデータは演算装置２３内のメモリ２３ａ（図１）に記憶される。この場合、メインロープ１０が伸びていなければ、上記算出されたマーク間の距離は据付け時にメインロープ１０に付されたマーク間隔（例えば５００ｍｍ）と同じである。経年劣化によりメインロープ１０が延びると、上記算出されたマーク間の距離は上記据付け時のマーク間隔よりも大きくなる。

以後同様にして、乗りかご１１が最上階に到達するまでの間、マーク２０の検出タイミングでパルス信号のカウント値を確認して、そのカウント値からマーク間の距離を順次算出してメモリ２３ａに記憶していく（ステップＳ１２〜Ｓ１５）。

なお、パルス信号のカウント方法として、初期値（例えば「００００」）から１パルスずつ積算していく方法と、マーク検出毎に初期値にリセットしてカウントを繰り返す方法がある。前者の方法の場合には、マーク２０が検出されたときのパルスの積算値と前回検出されたときのパルスの積算値との差分値を求め、その差分値からマーク間の距離を求めることになる。

ロープ位置とかご位置を関連付けておくためには、前者の方法のように初期値から１パルスずつ積算していく方法が好ましい。この場合、マーク２０が検出されたときのパルスの積算値を順次記憶しておけば、後にその積算値を指標として乗りかご１１を移動させれば、メインロープ１０の中でチェックしたい部分をマーク検出センサ２１の設置場所で目視することができる。

なお、例えば２：１ローピングであれば、調速機(ガバナ)１７に設けられたエンコーダ２２で得られるかご移動量は、ロープ移動量の１／２となる。したがって、パルス信号のカウント値からマーク間隔を求めるためには、そのときのローピングの比率を考慮する必要がある。

ここで、エレベータ据付け時には、メインロープ１０の長手方向にマーク２０が等間隔で配列されている。したがって、メインロープ１０の劣化による伸びがない場合には、上記パルス信号のカウント値は据付け時のマーク間隔に対応した基準値と略同じになる。一方、メインロープ１０の劣化によりメインロープ１０が伸びている場合には、上記パルス信号のカウント値は据付け時のマーク間隔に対応した基準値を超えることになる。

この様子を図８に示す。

図８はパルス信号とマーク間隔の関係を説明するためのであり、図８（ａ）はメインロープ１０の移動に同期して出力されるパルス信号、同図（ｂ）は据付け時のマーク間隔、同図（ｃ）は経年変化によりロープ伸びしているときのマーク間隔である。

据付け時のマーク間隔でパルス信号をカウントしたときの基準値をｎパルスとすると、メインロープ１０が劣化していない場合には、点検運転で得られるカウント値は据付け時のｎパルスと多少の誤差を含み略同じである。しかし、劣化によりメインロープ１０が伸びた状態にあると、点検運転で得られるカウント値は据付け時のマーク間隔に対応したｎパルスよりも多くなる。

点検運転後、演算装置２３は、メモリ２３ａに測定結果として記憶された各マーク間の距離に基づいてメインロープ１０の伸び量を算出する（ステップＳ１６）。上述したように、点検時のロープ伸びには経年劣化による伸び以外に張力による弾性伸びが含まれる。したがって、演算装置２３は、張力による弾性伸びを考慮して、上記ステップＳ１６で算出された伸び量を一定張力下での伸び量に補正する（ステップＳ１７）。

具体的に説明すると、マーク検出センサ２１がマークを検出する間にエンコーダ２２から発生されるパルス信号の数をＣｎとすると、マーク間の距離Ｄは、
Ｄ＝Ｃｎ×γ ・‥（１）
として求められる。

γはパルスレートであり、かご移動量に同期している1パルス当たりのロープ送り量である。

ここで、メインロープ１０がマーク検出センサ２１を通過するときの張力Ｔに応じて、メインロープ１０に弾性伸びを生じている。このため、張力検出装置４０により点検時の張力を検出することで、次式を用いて標準的張力Ｔ０のときの伸び量ｄを得る。

ｄ＝Ｄ＋（Ｔ０−Ｔ）／ｋ−Ｄ０ ・‥（２）
ただし、ｋ＝ＡＥ／Ｄ０
ｋは無負荷時のマーク間隔Ｄ０に対するロープのバネ定数（弾性率）である。Ａはロープの断面積、Ｅはロープの弾性係数である。

上記（２）式を用いることで、点検対象のロープがどのような張力状態であっても、標準的張力Ｔ０における伸び率Λを次式より得ることができる。

Λ＝ｄ／Ｄ０ ・‥（３）
Λは曲げ耐久試験と同じ、一定張力下の伸び率である。ロープの伸び量に含まれる弾性伸び量は交換基準を決める劣化サンプルと同等と見なせるため、図１０に示した伸び率−残存強度特性における伸び率λにより管理できる。つまり、図１２に示した張力変動を見込んでλ´を交換基準として管理するよりも、強度的に安全性を有するメインロープ１０を長く使用することができ、運用上の寿命を改善できる。

演算装置２３は、上記補正後の伸び量ｄが予め設定された閾値を超える場合にメインロープ１０の強度が標準値以下に低下した状態つまり劣化状態にあるものと判定する（ステップＳ１８）。上記閾値は、図１０に示した伸び率λに対応している。上述したように、伸び率λは数％であり、距離にして数ｍｍである。つまり、上記補正後の伸び量ｄが伸び率λに対応した伸び量を超えた場合にメインロープ１０が劣化状態にあると判定される。

メインロープ１０が劣化状態にあると判定した場合、演算装置２３は、例えば表示装置２４に警告メッセージを表示したり、アラーム音を発するなどして、保守員にロープ交換時期が近付いている旨を知らせる。これにより、保守員による点検作業を削減でき、ロープ交換が必要な時期を把握して対処することができる。

また、パルス信号のカウント値から各部のマーク間隔の測定値と点検運転によるロープ移動量とを関連付けことは容易であるため、上記閾値を超えた箇所のロープ位置を表示装置２４に表示するようにしても良い。マーク間隔が閾値を超えた箇所は損傷が進んだ部分であり、損傷原因を明らかにするため、外観観察によって損傷レベルの目視確認が望まれる。このような場合に、閾値を超えた箇所のロープ位置を表示させることで、確認作業が容易になる。

また、メインロープ１０の中で最も伸びている箇所つまりマーク間隔が最大のロープ位置を表示装置２４に表示することでも良い。一般にメインロープ１０の劣化が大きい箇所は、乗りかご１１の停止頻度が多い階に関連付られる曲げ負荷が最大となる部分である。しかし、例えば据付け時等に誤って損傷を受けた箇所があると、その損傷部分の劣化が先行する可能性がある。最大伸び部分のロープ位置を表示することで、このような通常劣化とは異なる劣化箇所の確認が容易になる。

また、メモリ２３ａにマーク測定結果を履歴情報として記録しておき、その履歴情報を点検日毎にグラフ表示することでも良い。このようにすれば、マーク間隔の変化からロープ劣化の状態を容易に把握できるようになる。

さらに、上記履歴情報を図示せぬ遠隔地のエレベータ監視センタに定期的に送るようにすれば、エレベータ監視センタ側では各物件のメインロープ１０の劣化状態を一元管理できるようになり、ロープ交換時期の近い物件を保守員に知らせることができる。

このように第１の実施形態によれば、検査対象とするロープに付されたマークの間隔から得られる伸び量を一定張力下での伸び量に補正することで適切な強度管理を行うことができる。これにより、ロープ強度が確保されている状態での運用上の寿命を改善して、強度管理の信頼性を改善できる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する
張力検出装置４０として、内部に歪ゲージ等を備えたロードセルを用いるのが精度上望ましいが、コスト低減の観点からマーク検出センサ２１を張力センサとして共用することも可能である。

図４および図５で説明したように、マーク検出センサ２１として光電センサが用いられる。一般的な光電センサの検出方式として、可視光や赤外光を対象物に照射し、反射光強度の差によってマーク等による表面の変化を検出する方式が普及している。

このよう構成の光電センサを用いたマーク検出方法において、メインロープ１０に横揺れを加えると反射光強度が変動する。マーク検出センサ２１から得られる反射光強度の時間波形をＦＦＴ（fast Fourier transform）処理すると、図９に示すような一定間隔で卓越振動数が現れる弦振動波形が得られる。

弦振動の固有振動数νは、次式で表される。

ν＝ｎ／（２Ｌ）×√（Ｔ／ρ） （ｎ＝１，２，３，・‥） ・‥（４）
Ｌは弦の長さ、Ｔは張力、ρはロープ線密度である。「弦の長さ」とは、かご位置に対応するメインロープ１０の長さのことであり（図１参照）、Ｌの値はエンコーダ２２のパルス信号をカウントすることで得られる。また、ρの値は既知である。

任意のかご位置でメインロープ１０を加振することは容易である。このとき、マーク検出センサ２１の反射光強度の波形をＦＦＴ処理してメインロープ１０の横揺れ振動数を求めれば、上記（４）式からメインロープ１０の張力Ｔを得ることができる。なお、これらの一連の処理は演算装置２３にて実行される。

なお、エレベータのメインロープ１０を構成する各ロープの張力のばらつきは、ロープの送り量の差によって生じる。特定のロープに注目した場合、乗りかご１１の移動距離が大きいほど変化幅は大きい。かご側ロープの場合、一般に乗りかご１１が最上階に移動したときに各ロープの張力のばらつき幅は最大となる。また、最上階付近では張力変化が大きくなるが、これはロープ送り量の差が短くなったロープに蓄えられるためである。そのため、張力変化幅の抑制にはロープヒッチ４ａ，４ｂ（図１参照）のバネ定数の低減が有効である。これは、最上階で短くなったロープを延長するのと同じ効果であると考えられる。

ただし、バネ定数を低減しても張力の変化が略一定の閉ループ曲線に収束するまでの昇降回数は増える。いずれにしても、張力状態（積載状態）が決定されてから張力変化が略一定となるまでには、複数回の昇降動作を要する。したがって、信頼性の高い伸び量を求めるためには、点検時に乗りかご１１の積載状態を所定の条件（無荷重）に合わせ、乗りかご１１を複数回昇降動作させた後に張力検出することが好ましい。

このように第２の実施形態によれば、マーク検出センサを張力センサとして利用することでも、かご位置に応じたロープの張力を得ることができる。これにより、上記第１の実施形態と同様に、張力による弾性伸びを考慮してロープの伸び量を補正して強度管理を行うことができる。

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、抗張力材の損傷が目視できないロープの保守点検において、ロープ強度が確保されている状態での運用上の寿命を改善し、強度管理の信頼性を向上させることできるエレベータのロープ検査システムを提供することができる。

なお、図１の例では、調速機１７に設けられたエンコーダ２２から出力されるパルス信号をカウントする構成としたが、例えばトラクションシーブ１３に同様のエンコーダを設け、そのエンコーダから出力されるパルス信号をカウントする構成としても良い。また、乗りかご１１の上部にエンコーダを固定し、そのエンコーダの回転部をガイドレールに圧接させる構成としても良い。これらはロータリー型のエンコーダであるが、例えば昇降路２内に乗りかご１１の昇降方向に沿って磁気的あるいは光学的にパルス出力するリニアエンコーダ（図示せず）を用いることでも良い。

要するに、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…エレベータ、２…昇降路、３ａ…ロープ一端部、３ｂ…ロープ他端部、３ｃ…ロープ中間部、４ａ，４ｂ…ロープヒッチ、５…ガイドレール、１０…メインロープ、１１…乗りかご、１２…カウンタウェイト、１３…トラクションシーブ、１４…巻上機、１５，１６…シーブ、１７…調速機、１８…ガバナロープ、２０…マーク、２１…マーク検出センサ、２２…エンコーダ、２３…演算装置、２３ａ…メモリ、２４…表示装置、２５…照射部、２６…受光部、３０…心綱、３１…ロープ本体、３２…外部被覆層、３２ａ…外周面、３３…ストランド、３４…充填部、４０…張力検出装置。

Claims (7)

1. 検査対象とするロープの長手方向に一定間隔で設けられた複数のマークを検出するマーク検出手段と、
   上記ロープの張力を検出する張力検出手段と、
   上記マーク検出手段によって検出された上記各マークの間隔から上記ロープの伸び量を算出すると共に、上記張力検出手段によって検出された上記ロープの張力に基づいて上記ロープの伸び量を一定張力下での伸び量に補正し、その補正後の伸び量に基づいて強度管理を行う演算手段と
   を具備したことを特徴とするエレベータのロープ検査システム。
2. 上記マーク検出手段は、
   上記ロープの樹脂被覆面にレーザ光を照射し、その反射光の強度により上記各マークの有無を光学的に検出する光学センサからなり、上記ロープの直径の幅に対して検出感度を有することを特徴とする請求項１記載のエレベータのロープ検査システム。
3. 上記光学センサは、
   乗りかごを昇降動作させる巻上機の近傍に設置されることを特徴とする請求項２記載のエレベータのロープ検査システム。
4. 上記張力検出手段は
   上記ロープの端部に設けられたロードセルを用いて上記ロープの張力を検出することを特徴とする請求項１記載のエレベータのロープ検査システム。
5. 上記張力検出手段は、
   上記光学センサから得られる上記反射光の強度から上記ロープの横揺れ振動を求め、その横揺れ振動に作用している上記ロープの張力を検出することを特徴とする請求項２記載のエレベータのロープ検査システム。
6. 上記張力検出手段は
   乗りかごの積載状態を所定の条件に合わせて複数回昇降動作させた後に上記ロープの張力を検出することを特徴とする請求項１記載のエレベータのロープ検査システム。
7. 上記ロープの移動に同期してパルス信号を発生するパルス発生手段を備え、
   上記演算手段は、
   上記マーク検出手段が上記各マークを検出する間に上記パルス発生手段から発生されたパルス信号の数をカウントし、そのカウント値と１パルス当たりのロープ移動量を用いて上記ロープの伸び量を算出することを特徴とする請求項１記載のエレベータのロープ検査システム。

Images