CN113772512A - 一种针对钢丝绳断股问题的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针对钢丝绳断股问题的检测装置。包括位于中部的一个介质存储机构以及对称两侧的两个压力检测机构和两个信号检测机构，介质存储机构对称的两侧连接设有两个信号检测机构，两个信号检测机构的外侧均连接设有两个压力检测机构；钢丝绳均穿设于介质存储机构、压力检测机构和信号检测机构布置，钢丝绳存在断裂凸起时通过压力检测机构检测，钢丝绳存在断股空缺时通过介质存储机构和信号检测机构的配合进行检测。本发明通过压力检测机构实现了第一层检测，通过介质存储机构和信号检测机构实现了第二层检测，稳定性强，成本低，工程应用性强。

Description

一种针对钢丝绳断股问题的检测装置

技术领域

本发明属于绳断检测领域的一种检测装置，尤其是一种钢丝绳断股问题的检测装置。

背景技术

钢丝绳是工业中常用的传动配件，广泛用于电梯、船舶、吊桥等重型工况中。因此，钢丝绳的质量至关重要。为了提升工业设备的安全性，时常需要人工对钢丝绳进行检测和维护，目前的检测装置主要有三种：人工检测、机器视觉检测、磁感应检测。以上三种方法存在效率低、成本高、应用前景不强等问题。

钢丝绳是起重领域的关键配件，它直接关系到起重的安全性。以电梯为例，钢丝绳的安全问题至关重要。

钢丝绳的构造一般是多根细丝绕成一股，然后多股钢丝再绕成一条完整的钢丝绳。因此钢丝绳的安全隐患问题常见于断丝和断股两种问题，断丝则是断开一根或几根细钢丝，断股则是断开一股。针对电梯领域，出现断丝则需要预警，出现断股则必须立即更换新钢丝绳。

为了提升钢丝绳的安全性，需要对钢丝绳进行定期检测，目前行业中已经使用的技术手段包括人工检测、机器视觉检测、和磁感应检测。其中人工检测只能定期检测，无法实时检测。其中机器视觉检测受到摄像头的光线质量、钢丝绳运行速率、油渍粉尘遮挡、系统震动等客观因素的限制，准确率并不高，无法真正工程应用；机器视觉检测还存在成本高和稳定性低的问题。其中，磁感应检测由于难以避免钢丝绳震动所带来的干扰问题，因此分界线不明显，所以这种方式的准确率有限，工程上也难以应用。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，是一种基于空间利用式的检测放置，用于解决钢丝绳的断股检测问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：

本发明包括位于中部的一个介质存储机构以及对称两侧的两个压力检测机构和两个信号检测机构，介质存储机构对称的两侧连接设有两个信号检测机构，两个信号检测机构的外侧均连接设有两个压力检测机构；钢丝绳均穿设于介质存储机构、压力检测机构和信号检测机构布置，钢丝绳存在断裂凸起时通过压力检测机构检测，钢丝绳存在断股空缺时通过介质存储机构和信号检测机构的配合进行检测。

所述的压力检测机构包括圆锥盘、薄膜气环和压力传感器，所述的圆锥盘开设中心通孔，圆锥盘的中心通孔用于穿设钢丝绳；

所述的薄膜气环固定在圆锥盘外端面的周围，薄膜气环上安装压力传感器。

所述的薄膜气环为圆环状中空结构，薄膜气环内置气体，且薄膜气环的材质为脆性材质，使得薄膜气环在受到外部刺伤时发生爆破。

所述的薄膜气环的外径小于圆锥盘的最大外径。

所述的介质存储机构包括一个料仓和若干个球体，料仓内置有数个球体，料仓开设中心通孔，料仓的中心通孔用于穿设钢丝绳；

所述的信号检测机构包括外壳、吸附装置和金属检测器，外壳两端分别固定连接介质存储机构的料仓和压力检测机构，外壳开设中心通孔，外壳的中心通孔用于穿设钢丝绳；外壳内周壁面固定有环形的吸附装置，吸附装置的内周面安装有金属检测器；吸附装置和球体之间具有磁吸附关系，金属检测器和球体之间具有金属关系。

所述的球体结构分为内外两层，内层材质为金属，外层材质为光滑塑料。

所述的球体的外径小于钢丝绳单股钢丝的直径，球体的外径大于料仓通孔与钢丝绳之间的径向间隙。

本发明的有益效果是：

本发明采用以机械方式为主的检测方式，最突出的两个优点是：稳定性强、工程应用性强。

本发明方案是针对钢丝断股问题。方案设计了圆锥盘，用于将断股的钢丝“翘起”，翘起后的钢丝绳极易刺破脆性的薄膜气环，这是第一道检测工序。为了提升检测的安全性，本发明方案还设计了第二道检测工序。第二道检测工序充分利用了钢丝绳断股后所形成的“空缺”，以金属球传导的方式实现信号检测。

特别的，这种借助于金属球传导的方式是一种独特的思路创新，它脱离了传统三种方法中只针对钢丝绳本身进行检测的思路。由于钢丝绳断股凸起后，必然会出现“位置空缺”，因此本文所采用的这种新思路具备更强的检测能力、工程应用能力，也具备更高的稳定性。

此外，本发明内容也为相关检测领域提供了一种新的思路：检测可以是间接执行的。

本发明通过压力检测机构实现了第一层检测，通过介质存储机构和信号检测机构实现了第二层检测，稳定性强，成本低，工程应用性强。

附图说明

图1为整体外观图；

图2为剖面示意图；

图3为压力检测机构装配图；

图4为圆锥盘结构图；

图5为存储机构示意图；

图6为球体结构图；

图7为信号检测机构立体剖视图；

图8为检测原理图；

图9为局部放大图；

图10为反向检测原理图。

图中：1压力检测机构、2介质存储机构、3信号检测机构、4钢丝绳、5圆锥盘、6薄膜气环、7压力传感器、8料仓、9球体、10塑料层、11金属层、12外壳、13吸附装置、14金属检测器、15钢丝绳断裂凸起的单股钢丝。

A、B、C、D、E分别代表5个工位。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例进行详细说明。应该理解，此处所具体描述的发明例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。

如图1和图2所示，装置包括位于中部的一个介质存储机构2以及对称两侧的两个压力检测机构1和两个信号检测机构3，介质存储机构2对称的两侧连接设有两个信号检测机构3，两个信号检测机构3的外侧均连接设有两个压力检测机构1，即形成了两个压力检测机构1之间具有两个信号检测机构3、两个信号检测机构3之间具有一个介质存储机构2的结构；两个信号检测机构分别锁固安装在介质存储机构的两侧；两个压力检测机构分别安装在两个信号信号检测机构的外侧；三个机构的轴线一致。

钢丝绳4均穿设于介质存储机构2、压力检测机构1和信号检测机构3布置，钢丝绳4存在断裂凸起时通过压力检测机构1检测，钢丝绳4存在断股空缺时通过介质存储机构2和信号检测机构3的配合进行检测。

安装方式：介质存储机构2设置于C工位处；信号检测机构3的数量为2个，分别锁固安装在介质存储机构2的两侧的B和D工位处；压力检测机构1的数量为2个，分别安装在两个信号信号检测机构3的外侧面A和E工位处(图2)。特别的，压力检测机构1、介质存储机构2、信号检测机构3，这三个机构的轴线一致(图2)。

如图3所示，压力检测机构1包括圆锥盘5、薄膜气环6和压力传感器7，圆锥盘1开设中心通孔，圆锥盘1的中心通孔用于穿设钢丝绳4，中心通孔孔径略微大于钢丝绳4的外径；

薄膜气环6固定在圆锥盘5外端面的周围，薄膜气环6上安装压力传感器7，压力传感器7用于检测薄膜气环6中气压。

如图4所示，具体实施的圆锥盘5分为圆盘、圆柱和锥体三段形状，薄膜气环6套入圆锥盘5的圆柱段上，并贴附在大圆盘的表面(图3)。

薄膜气环6为圆环状中空结构，薄膜气环6内置中压气体，且薄膜气环6的材质为脆性材质，使得薄膜气环6在受到钢丝绳4断裂凸起等外部刺伤时发生爆破。压力检测机构1的作用是通过压力传感器7实时检测薄膜气环6的压力是否骤降，以此判断薄膜气环是否被刺破。

薄膜气环6的外径小于圆锥盘5的最大外径。特别的，圆锥盘5的孔径略微大于钢丝绳4的外径。特别的，圆锥盘的材质为硬质塑料，既能保持住形状，又不损伤钢丝。

钢丝绳4贯穿圆锥盘5的圆形中心通孔，并可以在中心通孔内小间隙自由滑动；当钢丝绳出现断股时，断裂凸起的单股钢丝会沿着圆盘5的椎体段导向至薄膜气环6并刺破薄膜气环6，从而导致其压力骤降。

如图5所示，介质存储机构2包括一个料仓8和若干个球体9，料仓8内置有数个球体9，料仓8为硬质环形壳体，开设中心通孔，料仓8的中心通孔用于穿设钢丝绳4，中心通孔孔径略微大于钢丝绳4的外径；钢丝绳4能够在料仓8的中心通孔内自由滑动。特别的，料仓8的材质为硬质塑料，既能保持住形状，又不损伤钢丝。

如图6所示，球体9的形状为标准圆球体，球体9结构分为内外两层，内层材质为金属，外层材质为光滑塑料。金属层的作用是：可以被磁铁吸附并增加小球重力。塑料层的作用是：减小球体9的摩擦力，增加润滑度，减小对其他物体的碰撞损伤。

如图9所示，球体9的外径小于钢丝绳单股钢丝的直径，球体9的外径大于料仓8通孔与钢丝绳4之间的径向间隙。如图5所示，当钢丝绳4在料仓8的通孔内自由滑动时，因为球体9的外径大于料仓8的通孔与钢丝绳4的间隙，所以球体9不会被钢丝绳带出。

当钢丝绳出现断股时，断股位置会出现单股钢丝空缺。因为球体的外径小于钢丝绳4的单股钢丝的外径，所以部分球体9会进入到该空缺位置。当钢丝绳4继续移动时，已经进入该空缺位置的球体9会随着钢丝进行移动，并穿过料仓8的通孔壁。

如图7所示，信号检测机构3包括外壳12、吸附装置13和金属检测器14，外壳12两端分别固定连接介质存储机构2的料仓8和压力检测机构1的圆锥盘5，外壳12开设中心通孔，外壳12的中心通孔用于穿设钢丝绳4，中心通孔孔径略微大于钢丝绳4的外径；外壳12内周壁面固定有环形的吸附装置13，吸附装置13的内周面安装有金属检测器14；吸附装置13为圆环状结构，其外径等于外壳12的内径，吸附装置13贴附安装在外壳12的环形内壁。金属检测器14为圆环状结构，其外径等于吸附装置13的内径，金属检测器14贴附安装在吸附装置13的环形内壁。

吸附装置13和球体9之间具有磁吸附关系，金属检测器14和球体9之间具有金属关系，金属检测器14内周面和钢丝绳4之间具有间隙。

外壳12的材质为硬质材质，并且具有隔绝磁性的作用，是避免吸附装置13对外壳12之外的金属产生吸附。

球体9带有磁性，吸附装置13是一种磁吸附装置，对球体9具有吸附能力。

球体9为金属表面，金属检测器14用于检测球体9的金属表面是否接触到金属检测器14。金属检测器14的检测距离等于或大于球体9的外径，但远小于金属检测器14与钢丝绳4外表面之间的距离。当球体9贴附靠近金属感应器14表面时可以检测到信号；但金属检测器14不会被钢丝绳触发信号。

本发明具体实施工作过程为：

将整个机构贯穿安装在钢丝绳4上，使钢丝绳4穿过压力检测机构1、介质存储机构2、信号检测机构3的通孔(图2)。钢丝绳4贯穿整个机构的通孔，并在通孔内滑动。

当钢丝绳完好无损时，钢丝绳可以自由双向滑动(图2)。此时，由于介质存储机构2的料仓8的通孔直径略微大于钢丝绳4的外径，并且料仓8的通孔与钢丝绳4之间的间隙小于球体9的直径，因此钢丝绳左右滑动时，球体9仍然被限制在料仓8内部。由于球体9表面是光滑塑料层，因此球体9对钢丝绳4表面不会产生损伤，反而可以起到一定的润滑作用。

双重检测：

(1)当钢丝绳出现断股问题时，假定钢丝绳向左滑动。

如图8所示，钢丝绳断裂凸起的单股钢丝15在工位A处会沿着圆盘5的椎体导向滑动至薄膜气环6的表面时，将薄膜气环6刺破，由于薄膜气环6内预置了中压气体，因此刺破后薄膜气环6迅速失压，压力传感器7实时检测到压力的骤降信号，并将信号传递至控制系统(未画出)，最终停止钢丝绳的运行。这是第一层检测过程。

(2)同样的，当钢丝绳出现断股问题时，假定钢丝绳向左滑动(图8)。当钢丝绳出现断股问题时，多数情况下，断股位置还会出现单股钢丝空缺(图8)。当空缺位置从A工位处经过B工位运行至C工位处，空缺位置穿过料仓8的右侧通孔，进入介质存储机构2中。

介质存储机构2内部存储了若干球体9，因为球体9的外径小于单股钢丝的外径，所以部分球体9会在重力和其它碰撞力的作用下进入到该空缺位置(图8、图9)。当钢丝绳4继续向左移动时，已经进入该空缺位置的球体9会随着钢丝进行移动，穿过料仓8的左侧通孔壁，进入到D工位的信号检测机构3内部(图8、图2)。此时，吸附装置13对球体9产生吸附作用(球体9内部设置有金属层)，并将球体9吸附至环形金属检测器14的内周面，金属检测器14产生信号，并将信号传递至控制系统(未画出)，最终停止钢丝绳的运行。

当钢丝绳4的运行方向相反时，过程反向相同(图10)。

Claims (7)

1.一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：包括位于中部的一个介质存储机构(2)以及对称两侧的两个压力检测机构(1)和两个信号检测机构(3)，介质存储机构(2)对称的两侧连接设有两个信号检测机构(3)，两个信号检测机构(3)的外侧均连接设有两个压力检测机构(1)；钢丝绳(4)均穿设于介质存储机构(2)、压力检测机构(1)和信号检测机构(3)布置，钢丝绳(4)存在断裂凸起时通过压力检测机构(1)检测，钢丝绳(4)存在断股空缺时通过介质存储机构(2)和信号检测机构(3)的配合进行检测。

2.根据权利要求1所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的压力检测机构(1)包括圆锥盘(5)、薄膜气环(6)和压力传感器(7)，所述的圆锥盘(1)开设中心通孔，圆锥盘(1)的中心通孔用于穿设钢丝绳(4)；

所述的薄膜气环(6)固定在圆锥盘(5)外端面的周围，薄膜气环(6)上安装压力传感器(7)。

3.根据权利要求2所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的薄膜气环(6)为圆环状中空结构，薄膜气环(6)内置气体，且薄膜气环(6)的材质为脆性材质，使得薄膜气环(6)在受到外部刺伤时发生爆破。

4.根据权利要求2所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的薄膜气环(6)的外径小于圆锥盘(5)的最大外径。

5.根据权利要求1所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的介质存储机构(2)包括一个料仓(8)和若干个球体(9)，料仓(8)内置有数个球体(9)，料仓(8)开设中心通孔，料仓(8)的中心通孔用于穿设钢丝绳(4)；

所述的信号检测机构(3)包括外壳(12)、吸附装置(13)和金属检测器(14)，外壳(12)两端分别固定连接介质存储机构(2)的料仓(8)和压力检测机构(1)，外壳(12)开设中心通孔，外壳(12)的中心通孔用于穿设钢丝绳(4)；外壳(12)内周壁面固定有环形的吸附装置(13)，吸附装置(13)的内周面安装有金属检测器(14)；吸附装置(13)和球体(9)之间具有磁吸附关系，金属检测器(14)和球体(9)之间具有金属关系。

6.根据权利要求5所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的球体(9)结构分为内外两层，内层材质为金属，外层材质为光滑塑料。

7.根据权利要求5所述的一种针对钢丝绳断股问题的检测装置，其特征在于：所述的球体(9)的外径小于钢丝绳单股钢丝的直径，球体(9)的外径大于料仓(8)通孔与钢丝绳(4)之间的径向间隙。

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