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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Drahtseildefektdetektor
zum Erfassen jeglichen Schadens in einem Drahtseil und jeglicher
Abtrennung eines Einzelteildrahts von diesem (nachstehend kollektiv
als beschädigter Abschnitt des Drahtseils bezeichnet),
wobei an dem Drahtseil eine Kabine eines Aufzugs o. dgl. aufgehängt
ist.
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STAND DER TECHNIK
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Herkömmlich
ist ein Drahtseildefektdetektor offenbart, der eine Erfassungsspule
nutzt, um einen magnetischen Streufluss zu erfassen, der aus einem beschädigten
Abschnitt, wie etwa einem abgetrennten Einzelteildraht eines Drahtseils
in einem magnetisch gesättigten Zustand entsteht, wodurch
der beschädigte Abschnitt des Drahtseils erfasst wird (siehe
z. B. Patentschrift 1).
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Darüber
hinaus wird bei einem Magnetdefektdetektor für Drahtseile,
der Folgendes umfasst: einen Erregerkern, der mindestens zwei Magnetpole umfasst,
die so angeordnet sind, dass sie nebeneinanderliegend einem Drahtseil
zugewandt sind; und Er regerspulen, die um den Erregerkern gewickelt sind;
eine elektrische Energie, um den Erregerspulen einen Strom zuzuführen;
und Erfassungsspulen, die zwischen den beiden Magnetpolen angeordnet
sind, um zu bewirken, dass ein polarisierter Magnetfluss in diesem
hindurchfließt, nachdem der polarisierte Magnetfluss vom
Hauptmagnetfluss abgezweigt wurde, der im Drahtseil durch die beiden
Magnetpole hindurchfließt, wenn das Drahtseil in seiner
Längsrichtung in Bezug auf die Erregerspule verschoben
wird, eine elektromotorische Kraft in der Erfassungsspule angeregt,
wodurch ein mechanischer Schaden an einer Oberfläche des
Drahtseils erfasst wird. Der Magnetdefektdetektor nutzt kennzeichnender
Weise einen Wechselstrom als elektrische Energie (siehe z. B. Patenschrift
2).
- [Patentschrift 1] Japanische Patentveröffentlichung mit
der Offenlegungsnummer H09-210968 (Absatz [0003], 8 u.
dgl.)
- [Patentschrift 2] Japanische
Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer H11-230945 (Anspruch 1, 1 u.
dgl.)
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST
WERDEN SOLLEN
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Die
vorstehenden herkömmlichen Drahtseildefektdetektoren entfalten
eine ausreichende Erfassungsleistung im Hinblick auf einen Schaden
an einer Oberfläche eines Drahtseils und ihrer nächsten
Umgebung, weisen jedoch insofern ein Problem auf, als sie beim Erfassen
eines im Inneren des Drahtseils befindlichen Schadens versagen.
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Wie
zum Beispiel in der Patentschrift 1 (
Japanische
Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer H09-210968 )
offenbart ist, ist bei einem Verfahren zur Erfassung eines lokalen
magnetischen Streuflusses in der unmittelbaren Nähe eines beschädigten
Abschnitts in einem Drahtseil, eine in der Erfassungsspule erzeugte
induzierte elektromotorische Kraft proportional zu einem Betrag
des magnetischen Streuflusses. Allerdings wird im Falle eines Schadens
im Inneren des Drahtseils ein großer Teil des magnetischen
Streuflusses durch Einzelteildrähte abgeschirmt, die sich
an der und um die Oberfläche des Drahtseils herum befinden,
und die induzierte elektromotorische Kraft, die in der Erfassungsspule
erzeugt wird, ist gering. Somit ist es unmöglich, einen
ausreichenden Störabstand zu erzielen.
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Wie
darüber hinaus in der Patentschrift 2 (
Japanische Patentveröffentlichung mit
der Offenlegungsnummer H11-230945 ) beschrieben ist, fließt bei
einem Verfahren zur Erfassung einer Permeanzdifferenz zwischen zwei
Segmenten in einem Drahtseil im Falle einer auf Wechselstrom basierenden
Anregung, der Magnetfluss aufgrund eines Skin-Effekts des Magnetflusses
und konzentriert sich an der und um die Oberfläche des
Drahtseils. Deshalb wirkt sich irgendein Schaden, der im Inneren
des Drahtseils verursacht wurde, kaum auf eine Querschnittsfläche des
Magnetpfads aus und die Differenz in der Permeanz wird nicht erkannt.
Somit ist es schwierig, den Schaden zu erfassen.
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Darüber
hinaus besteht nach dem in der Patentschrift 2 (
Japanische Patentveröffentlichung mit der
Offenlegungsnummer H11-230945 ) offenbarten Verfahren, wenn
mehrere beschädigte Abschnitte nahe beieinander in einem
Drahtseil in dessen Längsrichtung vorhanden sind, eine
Möglichkeit, dass die Erfassungsgenauigkeit gesenkt ist.
Es sei zum Beispiel ein Fall angenommen, bei dem beschädigte
Abschnitte mit einem gewöhnlichen Auswirkungsgrad so in
zwei vorbestimmten Erfassungssegmenten auftauchen, dass jedes Erfassungssegment einen
beschädigten Abschnitt aufweist. Da die Differenz bei der
Permeanz zwischen den Erfassungssegmenten gering ist, ist eine in
der Erfassungsspule bewirkte induzierte Spannung gering, und somit
verschlechtert sich der Störabstand.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen
Probleme zu lösen und eine stabile Erfassungsgenauigkeit
zu bewerkstelligen, indem ein lokaler magnetischer Streufluss selbst
dann effizient erfasst wird, wenn der Schaden im Inneren eines Drahtseils
auftritt und in der Folge der lokale magnetische Streufluss aufgrund
einer Abschirmungswirkung von Einzelteildrähten an der
und um die Oberfläche des Drahtseils erheblich abgeschwächt
wird.
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LÖSUNG FÜR
DIE PROBLEME
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Ein
Drahtseildefektdetektor der vorliegenden Erfindung umfasst: eine
Magnetisierungsvorrichtung, die einen Hauptmagnetpfad in einem vorbestimmten Segment
eines Drahtseils in einer axialen Richtung aufbaut; ein Magnetpfadteil,
das in dem vorbe stimmten Segment derart angeordnet ist, von der
Magnetisierungsvorrichtung magnetisch isoliert zu sein, und um zu
bewirken, dass ein magnetischer Streufluss, der aus einem beschädigten
Abschnitt des Drahtseils entsteht, einen Umweg um das Drahtseil
macht; und eine Erfassungsspule, die zum Erfassen des magnetischen
Streuflusses um das Magnetpfadteil gewickelt ist.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Da
gemäß dem Drahtseildefektdetektor der vorliegenden
Erfindung das Magnetpfadteil vorgesehen ist, ist es möglich,
die Permeanz des Magnetpfads eines magnetischen Streuflusses, der
in der unmittelbaren Nähe des beschädigten Abschnitts des
Drahtseils erzeugt wird, zu verbessern, und es ist auch möglich,
den Betrag des magnetischen Streuflusses zu erhöhen. Da
es darüber hinaus möglich ist, eine Strecke des
Magnetpfads des magnetischen Streuflusses zu verlängern,
ist eine Dispositionsfläche der um das Magnetpfadteil gewickelten
Erfassungsspule vergrößert, und somit kann die
Anzahl von Wicklungen der Erfassungsspule erhöht werden. Im
Ergebnis ist es möglich, selbst wenn ein Schaden im Inneren
eines Drahtseils auftritt und der magnetische Streufluss aufgrund
der Abschirmungswirkung von Einzelteildrähten an der Oberfläche
des Drahtseils abgeschwächt wird, den magnetischen Streufluss
effizient zu erfassen, und es ist auch möglich, einen ausreichenden
Störabstand bei der Defekterfassung zu erzielen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Drahtseildefektdetektor
nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des in 1 gezeigten
Drahtseildefektdetektors in einem Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte
abgenommen ist.
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3 zeigt
eine schematische Querschnittsansicht eines Drahtseildefektdetektors
ohne Magnetpfadteil.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des
in 3 gezeigten magnetischen Streuflusses zeigt.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Drahtseildefektdetektors
nach Ausführungsform 1 mit dem Magnetpfadteil.
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6 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des
in 5 gezeigten lokalen magnetischen Streuflusses
zeigt.
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7 ist
ein Diagramm, das Wellenformen induzierter Spannung zeigt, wenn
ein beschädigter Abschnitt des Drahtseils unter Nutzung
des Drahtseildefektdetektors ohne das in 3 gezeigte
Magnetpfadteil und unter Nutzung des Drahtseildefektdetektors mit
dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil überprüft
wird.
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8 ist
ein Diagramm, das eine magnetische Streuflussdurchflutungsdichteverteilung
in der unmittelbaren Nähe einer Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor
ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil zeigt.
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9 ist
ein Diagramm, das eine magnetische Streuflussdurchflutungsdichteverteilung
in der unmittelbaren Nähe einer Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor
mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil zeigt.
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10 ist
ein Diagramm, das die Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung
in dem Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil zeigt.
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11 ist
ein Diagramm, das die Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung
in dem Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil zeigt.
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12 ist
ein Diagramm, das Spitzenwerte induzierter Spannungen zeigt, wenn
eine Spulenwicklungsbreite W unter einer Bedingung erhöht wird,
bei welcher der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte
Magnetpfadteil verwendet wird, und auch unter einer Bedingung, bei
welcher der in 11 gezeigte Drahtseildefektdetektor
mit dem Magnetpfadteil verwendet wird.
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13 ist
eine grafische Darstellung, die Beträge magnetischen Streuflusses
in dem Fall zeigt, in dem der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte
Magnetpfadteil verwendet wird, und auch in dem Fall, in dem der
Drahtseildefektdetektor ohne das in 11 gezeigte
Magnetpfadteil verwendet wird.
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die das Magnetpfadteil nach Ausführungsform
1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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15 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Herstellungsweise für
das Magnetpfadteil nach Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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16 ist
ein Diagramm, das eine Polaritätsrichtung eines Hilfspermanentmagneten
einer Magnetisierungsvorrichtung nach Ausführungsform 1
der vorliegenden Erfindung zeigt.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Erfassungsspule in dem Magnetpfadteil
nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
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18 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine
Erfassungsspule und ihre unmittelbare Umgebung in dem in 17 gezeigten
Magnetpfadteil zeigt.
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19 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild eines Drahtseildefektdetektors nach
Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einem Zustand
zeigt, in dem seine Führungsplatte abgenommen ist.
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BESTE ART UND WEISE ZUR UMSETZUNG
DER ERFINDUNG
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Nachstehend
werden bevorzugte Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden
Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Drahtseildefektdetektor
nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt,
und 2 ist eine perspektivische An sicht, die ein Erscheinungsbild des
in 1 gezeigten Drahtseildefektdetektors in einem
Zustand zeigt, in dem seine Führungsplatte 6 abgenommen
ist. In den Zeichnungen umfasst ein Drahtseildefektdetektor 2 die
Führungsplatte 6, die eine Führungskehle 6a mit
einer annähernden U-Form aufweist, um ein Drahtseil 1 hindurchlaufen zu
lassen (wie in der Zeichnung durch A angegeben ist). Bei dem Drahtseildefektdetektor 2 nach
der vorliegenden Ausführungsform wird ein Hauptmagnetpfad
von einer Magnetisierungsvorrichtung in einem vorbestimmten Segment
in einer axialen Richtung des laufenden Drahtseils 1 aufgebaut.
Zusätzlich bewirkt der Drahtseildefektdetektor 2,
dass ein magnetischer Streufluss, der aus einem beschädigten
Abschnitt des Drahtseils 1 entsteht, einen Umweg durch ein
Magnetpfadteil 7 außerhalb des Drahtseils 1 macht,
wobei der magnetische Streufluss von einer um das Magnetpfadteil 7 gewickelten
Erfassungsspule 8 erfasst wird.
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Die
Magnetisierungsvorrichtung des Drahtseildefektdetektors 2 ist
dazu ausgelegt, den Hauptmagnetpfad in dem vorbestimmten Segment
in der axialen Richtung des Drahtseils 1 aufzubauen und umfasst
ein Stützjoch 3, das aus einem ferromagnetischen
Material wie etwa Eisen o. dgl. besteht, zwei Erreger-Permantmagnete 4a und 4b,
die jeweils so an beiden Enden des Stützjochs 3 angeordnet
sind, dass ihre Polaritäten einander entgegengesetzt sind, und
Polschuhe 5a und 5b, die aus einem ferromagnetischen
Material bestehen und auf Polflächen der jeweiligen Permanentmagnete 4a und 4b angeordnet sind,
wobei die Polflächen die dem Stützjoch 3 entgegengesetzten
Seiten sind. Jeder der Polschuhe 5a und 5b ist
annähernd derart U-förmig, dass seine Oberfläche
zu einer Krümmung eines Außenumfangs des Drahtseils 1 passt.
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Darüber
hinaus sind Hilfspermanentmagnete 16a und 16b am
Permanentmagnet 4a vorgesehen, und Hilfspermanentmagnete 16c und 16d sind
am Permanentmagnet 4b vorgesehen. Wie in 16 gezeigt
ist, sind Polaritätsrichtungen der jeweiligen Paare der
Hilfspermanentmagnete 16a und 16b bzw. 16c und 16d so
eingestellt, dass die Polaritäten der jeweiligen Paare,
die der Mitte des Drahtseils 1 zugewandt sind, dieselben
wie diejenigen der Permanentmagnete 4a bzw. 4b sind.
Entsprechend wird der Magnetfluss im Inneren des Drahtseils 1 gleichmäßig gesättigt,
was zu einer Zunahme des lokalen magnetischen Streuflusses beiträgt.
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Das
Magnetpfadteil 7 ist dazu ausgelegt, den magnetischen Streufluss,
der aus dem beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils 1 entsteht,
einen Umweg um das Drahtseil 1 machen zu lassen, und ist
unmittelbar unterhalb der Führungsplatte 6 zwischen
den zwei Permanentmagneten 4a und 4b angeordnet. Das
Magnetpfadteil 7 besteht aus einem ferromagnetischen Material
und ist auf einem Stützsockel 12, der aus einem
nicht magnetischen Material besteht, so angeordnet, dass es vom
Hauptmagnetpfad magnetisch isoliert ist, der sich aus den Permanentmagneten 4a und 4b,
den Polschuhen 5a und 5b und dem Stützjoch 3 (das
Drahtseil 1 ausgenommen) zusammensetzt. Darüber
hinaus hat das Magnetpfadteil 7 einen Querschnitt mit einer
annähernd quadratischen U-Form oder einer annährend
abgerundeten U-Form, wenn das Magnetpfadteil 7 entlang
einer eine Mittelachse des Drahtseils 1 enthaltenden ebenen
Fläche zerschnitten wird, und ist derart angeordnet, dass
ein Öffnungsabschnitt des Querschnitts dem Drahtseil 1 zugewandt
ist. Noch weiter darüber hinaus ist das Magnetpfadteil 7 so
angeordnet, dass es den Außenumfang des Drahtseils 1 umschließt und
einen Querschnitt mit einer annähernden U-Form hat, wenn
das Magnetpfadteil 7 entlang einer ebenen Fläche
senkrecht zur Mittelachse des Drahtseils 1 zerschnitten
wird. Die Erfassungsspule 8 zur Erfassung des magnetischen
Streuflusses ist um das Magnetpfadteil 7 gewickelt.
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Die
Führungsplatte 6 besteht aus einem nicht magnetischen
Material wie etwa Edelstahl o. dgl. und ist so angeordnet, dass
sie sich im Wesentlichen an die U-förmigen Querschnitte
der Polschuhe 5a und 5b und des Magnetpfadteils 7 anschmiegt. Die
Führungsplatte 6 hat eine Schutzfunktion für
die Polschuhe 5a und 5b, das Magnetpfadteil 7 und
die Erfassungsspule 8 und hat auch eine Führungsfunktion,
um das Drahtseil 1 ruckfrei laufen zu lassen.
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht des Drahtseildefektdetektors
ohne dem Magnetpfadteil 7 und zeigt einen Magnetflussverlauf, wenn
der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils nahe
der Erfassungsspule 8 durchläuft. Wie in 3(A) gezeigt ist, verläuft der
von dem Permanentmagneten 4a erzeugte Hauptmagnetfluss 9 durch
das Drahtseil 1, den Permanentmagneten 4b und
das Stützjoch 3 und kehrt dann zum Permanentmagneten 4a zurück.
Ein lokaler magnetischer Streufluss 11, der in der unmittelbaren
Nähe des beschädigten Abschnitts 10 des
Drahtseils entsteht, verläuft durch die nicht magnetische
Führungsplatte 6, die Erfassungsspule 8 und
den nicht magnetischen Stützsockel 12 und kehrt
dann zum Drahtseil 1 zurück. Deshalb ist die Permeanz
eines Magnetpfads gering, entlang dem der lokale magnetische Streufluss 11 verläuft.
Wenn sich, wie in 3(B) gezeigt, der
beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils im Inneren
des Drahtseils 1 befindet, verläuft der Magnetfluss
bevorzugt entlang von Einzelteildrähten an einer Außenseite
des Drahtseils 1 und somit ist ein Betrag des magnetischen
Streuflusses gering.
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4 ist
eine vergrößerte Ansicht, die einen Verlauf des
in 3 gezeigten lokalen magnetischen Streuflusses
zeigt. Der lokale magnetische Streufluss 11, der aus dem
Drahtseil 1 austritt, kehrt zum Drahtseil 1 zurück,
wobei er einen kürzestmöglichen Weg nimmt, und
somit ist ein außerhalb des Drahtseils 1 verlaufender
Bereich des lokalen magnetischen Streuflusses klein. In einer grafischen
Darstellung, die in 4(B) gezeigt ist,
geben die Kurven La, Lb und Lc jeweils Magnetflussdichteverteilungen entlang
der in 4(A) gezeigten unterbrochenen
Linien a, b und c an, wobei die Magnetflussdichte in einer radialen
Richtung des Drahtseils liegt. Es sei angenommen, der beschädigte
Abschnitt 10 des Drahtseils ist als Referenzpunkt angesetzt.
Je weiter eine Stelle in der axialen Richtung des Drahtseils und
in der radialen Richtung des Drahtseils vom beschädigten
Abstand 10 weg ist, desto kleiner ist die Magnetflussdichteverteilung.
Deshalb ist eine Dispositionsfläche der Erfassungsspule 8,
die wirksam eine induzierte Spannung erzeugt, im Allgemeinen auf
einen in 4(A) gezeigten schraffierten
Bereich 13 (mit einer Länge 14 in axialer
Richtung und einer Länge 15 in radialer Richtung)
beschränkt. Mit anderen Worten wird eine Zunahme bei der
induzierten Spannung, wie später noch beschrieben wird,
sogar dann eingeschränkt, wenn die Anzahl der Wicklungen
der Erfassungsspule 8 erhöht ist.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Drahtseildefektdetektors
mit einem Magnetpfadteil 7 nach der vorliegenden Ausführungsform,
und 6 ist eine vergrößerte Ansicht,
die einen Verlauf des in 5 gezeigten lokalen magnetischen
Streuflusses 11 zeigt. In den Zeichnungen tritt der in
der unmittelbaren Nähe des beschädigten Abschnitts 10 des
Drahtseils entstandene lokale magnetische Streufluss 11 von
einer Magnetflusseintritts-/Magnetflussaustrittsfläche 7a des
Magnetpfadteils 7 her ein, durchläuft das Magnetpfadteil 7,
das den Querschnitt mit der annähernden U-Form aufweist,
um mit der Erfassungsspule 8 verbunden zu sein, und kehrt
durch eine Magnetflusseintritts-/Magnetflussaustrittsfläche 7b zum
Drahtseil 1 zurück. Da ein großer Teil
des magnetischen Streuflusses 11 das aus dem ferromagnetischen
Material bestehende Magnetpfadteil 8 durchläuft,
ist die Permeanz des Magnetpfads des magnetischen Streuflusses 11 hoch,
und dementsprechend ist ein Betrag des durch diesen hindurchgehenden
magnetischen Streuflusses im Vergleich zu demjenigen erhöht,
der durch einen aus einem nicht ferromagnetischen Material bestehenden
Magnetpfad hindurchgeht. Darüber hinaus kann, wenn bewirkt
wird, dass der Magnetpfad des magnetischen Streuflusses 11 in
der axialen Richtung und in der radialen Richtung des Drahtseils einen
Umweg macht, eine Länge des Magnetpfads des magnetischen
Streuflusses 11 verlängert werden. Dementsprechend
kann die Länge 14 in der axialen Richtung und
die Länge 15 in der radialen Richtung des Magnetpfadteils 7,
welche die Dispositionsfläche 13 der Erfassungsspule
bilden, vergrößert werden, wodurch die Anzahl
der Wicklungen der Erfassungsspule 8 erheblich erhöht
werden kann. Im Ergebnis kann, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des
Drahtseils nahe an der Erfassungsspule 8 vorbeiläuft,
im Vergleich zu einem Fall ohne das Magnetpfadteil 7 eine
höhere induzierte Spannung erzielt werden, und somit ist
es möglich, einen notwendigen Störabstand sicherzustellen,
der ausreicht, um den beschädigten Abschnitt 10 des
Drahtseils zu erfassen.
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7 zeigt
Wellenformen induzierter Spannung, die an beiden Enden der Erfassungsspule
entstehen, wenn der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils
unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors ohne das in 3 gezeigte
Magnetpfadteil bzw. auch unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors
mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil überprüft
wird. Es wäre festzuhalten, dass beide der vorstehenden
Drahtseildefektdetektoren einen allgemeinen beschädigten
Abschnitt (Unterbrechungsabschnitt) eines allgemeinen Drahtseil überprüfen.
Darüber hinaus sind eine Größe jedes
der Erreger-Permanentmagnete 4a und 4b, ein Anordnungsabstand zwischen
diesen, eine Größe des Stützjochs 3 und eine
Durchlaufgeschwindigkeit des Drahtseils 1, die in beiden
der Drahtseildefektdetektoren angewendet werden, identisch. In der
Zeichnung stellt eine Wellenform C eine Wellenform induzierter Spannung
dar, die unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors ohne das
in 3 gezeigte Magnetpfadteil überprüft wurde,
wohingegen eine Wellenform D eine Wellenform induzierter Spannung
darstellt, die unter Verwendung des Drahtseildefektdetektors mit
dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil 7 überprüft
wurde. Die Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule in dem Drahtseildefektdetektor
mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil betrug
das Fünffache der Anzahl der Wicklungen der Erfassungsspule
in dem Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte Magnetpfadteil.
In 7 gibt die horizontale Achse die Zeit an, und
Zeit 0 [msec.] stellt die Zeit dar, zu der der beschädigte
Abschnitt 10 des Drahtseils mit der Mitte eines Sensors
ausgerichtet ist. Die Mitte des Sensors gibt hier die Mitte der
Erfassungsspule 8 in der axialen Richtung in dem Fall ohne
das in 3 gezeigte Magnetpfadteil an, und gibt auch die
Mitte des Öffnungsabschnitts des Magnetpfadteils 7 in dem
Fall mit dem in 5 gezeigten Magnetpfadteil an.
Die vertikale Achse in 7 gibt ein Verhältnis
induzierter Spannung in dem Fall an, in dem ein Spitzenwert einer
induzierten Spannung, die vom Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte
Magnetpfadteil erfasst wurde, auf 1 eingestellt ist. Das heißt,
wenn in 7 der Spitzenwert der induzierten Spannung,
die vom Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil erfasst
wird, 1 ist, beträgt der Spitzenwert der induzierten Spannung,
die vom Drahtseildefektdetektor mit dem Magnetpfadteil nach der
vorliegenden Ausführungsform erfasst wird, 11,3.
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Der
Grund, warum in 7 Spitzen der Wellenformen induzierter
Spannung zwischen beiden Drahtseildefektdetektoren unterschiedlich
sind, wird nachstehend beschrieben. 8 ist ein
Diagramm, das eine Magnetflussdurchflutungsdichteverteilung in der
unmittelbaren Nähe der Erfassungsspule 8 in dem
Drahtseildefektdetektor ohne das in 3 gezeigte
Magnetpfadteil zeigt. Wenn das in 8(A) gezeigte
Drahtseil 1 in Richtung auf die linke Seite der Zeichnung
durchläuft, bewegt sich auch die in 8(B) gezeigte
Magnetflussdichteverteilung in Richtung auf die linke Seite (Richtung
E). Da die in der Erfassungsspule 8 entstandene induzierte
Spannung proportional zu einer Summe der Magnetflussdichten in jeweiligen
Kupferdrähten ist, aus denen sich die Erfassungsspule 8 zusammensetzt
(sogenannte BLV-Regel), ist es vorzuziehen, eine Axialrichtungsbreite
der Erfassungsspule 8 so anzusetzen, dass sie in etwa gleich
einer Wellenlänge des magnetischen Streuflusses ist, und
die induzierte Spannung ihren Höchstwert erreicht, wenn
der beschädigte Abschnitt 10 des Drahtseils in
der unmittelbaren Nähe der Mitte der Erfassungsspule 8 angekommen
ist. Andererseits ist 9 ein Diagramm, das eine Magnetflussdurchflutungsdichteverteilung in
der unmittelbaren Nähe der Erfassungsspule 8 in dem
Drahtseildefektdetektor mit dem in 5 gezeigten
Magnetpfadteil 7 zeigt. Wie in 9 gezeigt ist,
erscheint in dem Fall mit dem Magnetpfadteil 7 eine Spitze
der Magnetflussdichte an Stellen, wo das Magnetpfadteil 7 angeordnet
ist, und die Magnetflussdichte erreicht ihre Spitze, wenn der beschädigte
Abschnitt 10 des Drahtseils in der unmittelbaren Nähe
der Mitte des Öffnungsabschnitts des Magnetpfadteils 7 ankommt.
In diesem Stadium erreicht auch der Betrag des Durchflutungsmagnetflusses der
Erfassungsspule 8 seinen Höchstwert. Nach dem Faradayschen
Gesetz ist jedoch die induzierte Spannung proportional zur zeitlichen
Differentiation und beträgt somit zu diesem Zeitpunkt 0,
und die Spitze des Werts der induzierten Spannung erscheint vor und
nach diesem Zeitpunkt. In den 8 und 9 gibt
die vertikale Achse jeweils ein Magnetflussdichteverhältnis
an, wenn der Spitzenwert der Magnetflussdichte in dem Fall ohne
das Magnetpfadteil auf 1 eingestellt ist, und die horizontale Achse
gibt ein Größenverhältnis an, wenn ein
Außendurchmesser des Drahtseils auf 1 eingestellt ist.
Zusätzlich zeigt jede der 8(B) und 9(B) eine Magnetflussdichteverteilung entlang
eines Abschnitts in unterbrochener Linie in 8(b) bzw. 9(B), wobei die Magnetflussdichte in der
radialen Richtung des Drahtseils liegt.
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Als
Nächstes wird ein Verhältnis zwischen einer Wicklungsbreite
W der Erfassungsspule und der induzierten Spannung beschrieben.
Die Wicklungsbreite W der Erfassungsspule ist proportional zu der Anzahl
der Windungen der Erfassungsspule. 12 zeigt
Spitzenwerte der induzierten Spannung, wenn die Wicklungsbreite
W der Spule unter einer Bedingung erhöht ist, bei welcher
der Drahtseildefektdetektor ohne das in 10 gezeigte
Magnetpfadteil bzw. auch unter einer Bedingung, bei welcher der Drahtseildefektdetektor
mit dem in 11 gezeigten Magnetpfadteil
verwendet wird. Es wäre festzuhalten, dass die Erfassungsspulen 8 verwendet
werden, die eine gemeinsame Wicklungsdicke T und eine gemeinsame
Kernbreite C haben, und die Anzahl von Windungen per Einheitsfläche
des Querschnitts der Erfassungsspulen 8 konstant ist. In 12 gibt
die durch die horizontale Achse dargestellte Größe
von W ihr Größenverhältnis in Bezug auf
den Außendurchmesser des Drahtseils an, und die vertikale Achse
in 12 gibt das Verhältnis induzierter Spannung
an, wenn der Spitzenwert der induzierten Spannung, die unter Verwendung
des Drahtseildefektdetektors ohne das in 10 gezeigte
Magnetpfadteil erfasst wurde, auf 1 eingestellt ist.
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Im
Falle des Drahtseildefektdetektors ohne das in 10 gezeigte
Magnetpfadteil ist die induzierte Spannung, die in den jeweiligen,
die Erfassungsspule 8 bildenden Kupferdrähten
entsteht, proportional zur Magnetflussdichte im selben Bereich. Andererseits
nimmt die Magnetflussdichte, wie in 8 gezeigt,
in einem bestimmten Ab stand oder darüber hinaus vom beschädigten
Abschnitt 10 des Drahtseils ab. Deshalb ist die induzierte
Spannung der zu einer Spule gewickelten Kupferdrähte, die
fern vom beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils
angeordnet sind, gering. Dementsprechend nimmt, wie in 12 mit
einer durchgezogenen Linie M angegeben ist, eine Zunahme bei der
induzierten Spannung in Bezug auf eine Zunahme bei der Wicklungsbreite W
der Erfassungsspule 8 in Übereinstimmung mit einer
Erhöhung der Wicklungsbreite W der Spule ab.
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Andererseits
ist im Falle des Drahtseildefektdetektors mit dem in 11 gezeigten
Magnetpfadteil 7 die induzierte Spannung, die in den jeweiligen, die
Erfassungsspule 8 bildenden Kupferdrähten entsteht,
ungeachtet der Position jedes der Kupferdrähte konstant.
Deshalb nimmt die induzierte Spannung, wie mit einer in 12 gezeigten
durchgezogenen Linie N angegeben ist, proportional zur Wicklungsbreite
W der Erfassungsspule 8 zu.
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Darüber
hinaus ist 13 eine grafische Darstellung,
die Beträge des magnetischen Streuflusses zeigt, die durch
einen gemeinsamen beschädigten Abschnitt 10 des
Drahtseils in dem Fall verursacht wird, bei dem der Drahtseildefektdetektor ohne
das in 10 gezeigte Magnetpfadteil verwendet
wird, bzw. in dem Fall, bei dem der Drahtseildefektdetektor mit
dem in 11 gezeigten Magnetpfadteil
verwendet wird. Wie in 13 gezeigt ist, ist der Betrag
des magnetischen Streuflusses, der durch den beschädigten
Abschnitt 10 des Drahtseils verursacht wird, im Vergleich
dazu, dass der Drahtseildefektdetektor ohne das Magnetpfadteil verwendet wird,
erheblich höher, wenn der Drahtseildefektdetektor mit dem
Magnetpfadteil verwendet wird. Es ist festzuhalten, dass die Beträge
des magnetischen Streuflusses, die in 13 durch
die vertikale Achse dargestellt sind, durch ein Verhältnis
angegeben sind, das zwischen diesen besteht, wenn der Betrag des
magnetischen Streuflusses im Fall des Drahtseildefektdetektors ohne
das Magnetpfadteil auf 1 eingestellt ist.
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Wie
vorstehend beschrieben, ist es nach der vorliegenden Ausführungsform
mit dem Magnetpfadteil 7, das bewirkt, dass der aus dem
beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils entstehende
magnetische Streufluss einen Umweg um das Drahtseil 1 macht,
möglich, die Permeanz des Magnetpfads des am und um den
beschädigten Abschnitt 10 des Drahtseils entstehenden
magnetischen Streufluss zu verbessern, und dementsprechend kann
der Betrag des magnetischen Streuflusses vorteilhaft erhöht werden.
Darüber hinaus ist es möglich, die Länge des
Magnetpfads des magnetischen Streuflusses zu verlängern,
d. h. es ist möglich, eine Dispositionsfläche
der um das Magnetpfadteil 7 gewickelten Erfassungsspule 8 zu
vergrößern, und somit kann die Anzahl der Windungen
der Erfassungsspule erhöht werden. Im Ergebnis wird der
magnetische Streufluss, selbst wenn ein Schaden im Inneren eines
Drahtseils auftritt und der magnetische Streufluss aufgrund einer
Abschirmwirkung von Einzelteildrähten an der Drahtseiloberfläche
abgeschwächt wird, effektiv erfasst, und es kann ein zur
Defekterfassung ausreichender Störabstand erzielt werden.
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Da
das Magnetpfadteil
7 vom Hauptmagnetpfad magnetisch isoliert
ist, der aus den Permanentmagneten
4a und
4b,
den Polschuhen
5a und
5b und dem Stützjoch
3 (das
Drahtseil
1 ausgenommen) besteht, fließt außer
dem magnetischen Streufluss
10, der vom Drahtseil
1 abweicht
und dann zum Drahtseil
1 zurückkehrt, kein Teil
des Magnetflusses durch das Magnetpfadteil
7. Das heißt,
im grundlegenden Unterschied zur vorstehend beschriebenen Patenschrift 2
(
Japanische Patentveröffentlichung
mit der Offenlegungsnummer H11-230945 ), die ein Verfahren
zum Erfassen einer Permeanzdifferenz eines Drahtseils offenbart,
kann die vorliegende Erfindung selbst im Falle einer Gleichstromanregung
unter Verwendung eines Permanentmagneten eine ausreichende Erfassungsgenauigkeit
erzielen.
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14 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Magnetpfadteil 7 nach
der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das Magnetpfadteil
nach der vorliegenden Ausführungsform wird so ausgebildet,
dass ein Querschnitt mit einer annähernd quadratischen U-Form
oder einer annähernd abgerundeten U-Form dreidimensional
stranggepresst wird, um eine U-Form zu bilden. Anders ausgedrückt
wird das Magnetpfadteil 7 nach der vorliegenden Ausführungsform
dadurch hergestellt, dass ein Material, das einen Querschnitt mit
einer annähernd quadratischen U-Form oder einer annähernd
abgerundeten U-Form hat, gerade stranggepresst und dann das stranggepresste
Material gebogen wird, um eine U-Form zu bilden. In diesem Fall
könnte beim Biegen in die U-Form ein Fehler wie eine Rissbildung
entstehen, was zu einem Qualitätsproblem führt.
Deshalb werden, wie in 15 gezeigt, zwei mit Hohlkehle
versehene U-förmige Bauteile 7a und 7b hergestellt,
wovon jedes einen Halbschnitt des Magnetpfadteils 7 bil det.
Dann wird eines der mit Hohlkehle versehenen U-förmigen
Bauteile (z. B. 7b) mit der Erfassungsspule 8 umwickelt
und mit dem anderen mit Hohlkehle versehenen U-förmigen
Bauteil 7b verbunden. Auf diese Weise setzt sich das Magnetpfadteil 7 aus
mindestens zwei Bestandteilen zusammen, und die Erfassungsspule
ist um eines der Bauteile gewickelt, wodurch ein Arbeitsablauf zum
Umwickeln des Magnetpfadteils 7 mit der Erfassungsspule 8 vereinfacht und
es dementsprechend möglich ist, die Qualität und
Produktivität des Drahtseildefektdetektors zu verbessern.
Mit der Verwendung der zwei mit Hohlkehle versehenen U-förmigen
Bauteile 7a und 7b, die Hälften des Magnetpfadteils 7 bilden,
die senkrecht zur axialen Richtung zweigeteilt sind, können
in diesem Fall die Bestandteile des Magnetpfadteils standardisiert
werden, und in der Folge ist die Produktivität des Drahtseildefektdetektors
verbessert.
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17 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Vorgehensweise zum Umwickeln
des Magnetpfadteils 7 nach der vorliegenden Ausführungsform mit
der Erfassungsspule 8 zeigt. 18 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche die
in 17 gezeigte Erfassungsspule und ihre unmittelbare
Umgebung zeigt. Die vorstehend beschriebene Ausführungsform
zeigte ein Beispiel der Erfassungsspule 8, die in der axialen
Richtung des Drahtseils 1 um das Magnetpfadteil 7 gewickelt
ist. Allerdings ist es, wie in 17 und 18 gezeigt,
auch möglich, einen ähnlichen Effekt selbst dann
zu erzielen, wenn die Erfassungsspule 8 in der radialen
Richtung des Drahtseils 1 um das Magnetpfadteil 7 gewickelt
ist.
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Ausführungsform 2
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19 ist
eine perspektivische Ansicht, die ein Erscheinungsbild des Drahtseildefektdetektors nach
Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in einem Zustand
zeigt, in dem seine Führungsplatte abgenommen ist. In der
vorstehend beschriebenen Ausführungsform 1 umfasst die
Magnetisierungsvorrichtung des Drahtseildefektdetektors das aus
einem ferromagnetischen Material hergestellte Stützjoch 3, und
die zwei Erreger-Permanentmagnete 4a und 4b, die
jeweils an beiden Enden des Stützjochs 3 so vorgesehen
sind, dass ihre Polaritäten einander entgegengesetzt sind.
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Magnetisierungsvorrichtung
des Drahtseildefektdetektors, wie in 19 gezeigt,
das aus dem ferromagnetischen Material hergestellte Stützjoch 3 und
zwei Erreger-Elektromagnete 17a und 17b, die jeweils
an bei den Enden des Stützjochs 3 vorgesehen sind
und so angeregt werden, dass ihre Polaritäten einander
entgegengesetzt sind. Auf diese Weise ist es möglich, selbst
wenn der in der Magnetisierungsvorrichtung nach Ausführungsform
1 verwendete Permanentmagnet durch den Elektromagneten ersetzt wird,
denselben Effekt wie Ausführungsform 1 zu erzielen. In
diesem Fall entsteht keine Anziehungskraft, wenn ein Strom zu den
Erreger-Elektromagneten 17a und 17b abgeschaltet
wird. Dementsprechend ist die Arbeitseffizienz eines Seilprüfers
verbessert, wenn der Arbeiter den Drahtseildefektdetektor am Drahtseil
anbringt/ihn davon abnimmt.
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In 19 sind
zusätzliche Elektromagnete 18a und 18b am
Elektromagnet 17a vorgesehen, wohingegen zusätzliche
Elektromagnete 18c und 18d am Elektromagneten 17b vorgesehen
sind. Die Polaritätsrichtungen der zusätzlichen
Elektromagnete 18a und 18b, 18c und 18d sind
so eingestellt, dass die Polaritäten der jeweiligen Paare,
die der Mitte des Drahtseils 1 zugewandt sind, jeweils
dieselben sind wie diejenigen der Elektromagnete 17a und 17b. Dementsprechend
wird der Magnetfluss im Inneren des Drahtseils 1 gleichmäßig
gesättigt, was zu einer Zunahme des lokalen magnetischen
Streuflusses beiträgt.
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INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
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Die
vorliegende Erfindung kann umfassend als Drahtseildefektdetektor
verwendet werden, um einen Schaden in einem Drahtseil oder eine
Abtrennung eines Einzelteildrahts zu erfassen.
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Zusammenfassung
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Inbegriffen
sind ein Stützjoch (3) und Erreger-Permanentmagnete
(4a) und (4b), die einen Hauptmagnetpfad in einem
vorbestimmten Segment eines Drahtseils (1) in einer axialen
Richtung aufbauen; ein Magnetpfadteil (7), das in dem vorbestimmten Segment
derart angeordnet ist, um vom Stützjoch (3) und
den Erreger-Permanentmagneten (4a) und (4b) magnetisch
isoliert zu sein, und um zu bewirken, dass ein magnetischer Streufluss,
der aus einem beschädigten Abschnitt (10) des
Drahtseils entsteht, einen Umweg um das Drahtseil (1) macht;
und eine Erfassungsspule (8), die zum Erfassen des magnetischen
Streuflusses um das Magnetpfadteil (7) gewickelt ist. Mit
dem Magnetpfadteil (7) ist es möglich, einen Betrag
des magnetischen Streuflusses zu erhöhen, und es ist auch
möglich, die Anzahl der Windungen der Erfassungsspule zu
erhöhen, weil eine Fläche vergrößert
ist, auf welche die Erfassungsspule (8) aufgewickelt werden
kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 210968 [0003, 0005]
- - JP 230945 [0003, 0006, 0007, 0046]