JP2007003214A - シールド付き信号線の非破壊検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法を提供することを課題とする。
【解決手段】 渦電流式センサで基準とする信号線を測定してセンサ出力とする基準値Ｖ３を取得し、この基準値に許容差Δ１、Δ２を考慮した判別上限値Ｖ６と、判別下限値Ｖ７を設定し、診断対象の信号線の実測値ＶａｃｔがＶ７≦Ｖａｃｔ≦Ｖ６であるか判別することで、シールド付き信号線のシールドの劣化部位を部位を検査することができる。
【効果】 渦電流式センサを使用することで、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法を提供することができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、シールド付き信号線の劣化度合いを検査する信号線の検査方法に関する。

電線には裸線や被覆線があり、被覆線にはシールドなし線やシールド付き線がある。さらに、用途別に動力線や信号線がある。
信号線は動力線に比較して弱い電流を流すため、周囲の電磁線や電界の影響を受けやすい。これらの影響はシールドで排除することができる。
そこで、シールド付き信号線が好んで採用される。

ところで、種類に関わらず電線は使用時間が長くなると、傷む虞がある。
生産設備では劣化度合いを定期的若しくは随時検査し、劣化の度合いに応じて交換することで、設備の健全な維持を図ることが求められる。

電線の検査方法は、従来から各種提案されてきた（例えば、特許文献１参照。）。
特開平５−２９６９４３号公報（図１）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図９は従来の技術の基本原理を説明する図であり、先端にカメラ１０１と背景板１０２とを取り付けた検査竿１０３及び画像診断装置１０４を準備する。
検査員１０５は、画像診断装置１０４を背負うと共に検査竿１０３の先端を電線１０６に延ばし、カメラ１０１で電線１０６を撮影する。この撮像した画像データを画像診断装置１０４によって予め記憶した基準データと比較することで、電線１０６の劣化状態を検査するものである。

画像データからは、電線１０６の外観、すなわち表面の状態を調べることができる。各種の電線のうちで、裸線の診断や検査に好適である。
しかし、被覆線では、要部が被覆層の内部にあるため、特許文献１の技術では診断若しくは検査が困難である。

特許文献１の技術に代わる技術として、破壊検査法と非破壊検査法が考えられる。破壊検査法には、被覆を剥がして内部の線やシールドを目視検査する方法が簡便であるが、線が使えなくなるため、実用的でない。
非破壊検査法は、Ｘ線写真法、ガンマー線写真法、超音波探傷法が考えられるが、何れも検査装置が大規模であり、熟練した検査官を検査に当てる必要があり、検査費用が嵩む。

また、検査が難しい被覆線のうちで、シールド付き信号線は、動力線に比較して強度が弱い。このシールド付き信号線は、例えば、ロボットの関節部に多数配置される。ロボットの関節は、屈曲が繰り返されるため、シールド付き信号線の傷みは顕著となるから、非破壊検査がより必要となる。
そこで、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法が切望されてきた。

本発明は、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、基準とするシールド付き信号線に、渦電流式センサを当ててセンサ出力を取得し、このセンサ出力に基づいて基準値を決める工程と、診断対象のシールド付き信号線に渦電流式センサを当ててセンサ出力を取得し、このセンサ出力を実測値にする工程と、この実測値が、基準値から一定値以上差があるときに異常、それ以外のときに正常と判断する工程とからなることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、シールド付き信号線は、設備の制御に使用する信号線であることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、シールド付き信号線に渦電流式センサを当て、シールドの劣化状態に応じて変化するセンサ出力を取得し、このセンサ出力に基づいて正常と異常とを判断して検査する。
渦電流式センサは小型距離計や小型変位計として、広く普及しており、入手が容易であって、安価であって、Ｘ線写真法、ガンマー線写真法及び超音波探傷法のどれよりも簡便であり、熟練も要しない。
したがって、請求項１によれば、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法を提供することができる。

請求項２に係る発明では、シールド付き信号線は、設備の制御に使用するシールド付き信号線とした。シールド付き信号線はシールドの外側を被覆で覆うため、シールドの劣化があっても発見が困難である。この点、本発明では渦電流式センサを採用したので、被覆の影響を受けることなく非破壊で劣化部位を特定することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係る渦電流式検査装置の側面図であり、渦電流式検査装置１０は、渦電流式センサ１１を保持するセンサハウジング１２と、このセンサハウジング１２と共同して信号線２０を挟む信号線挟持部１３と、センサハウジング１２に連結金具１４を介して取り付けた取っ手１５と、この取っ手１５に内蔵する制御部３０（詳細は後述）とからなる。

図２は図１の２−２線断面図であり、信号線２０は、例えば８本の撚り線２１・・・（・・・は複数を示す。以下同様）と、これらの撚り線２１・・・を一括して覆うシールド２２と、このシールド２２を覆う絶縁被覆２３とからなるシールド付き被覆線である。
このような信号線２０に渦電流式センサ１１を沿わせる。信号線挟持部１３の存在により、容易に信号線２０に渦電流式センサ１１を沿わせることができる。
渦電流式センサ１１と信号線挟持部１３との間隔は、信号線２０の外径寸法に応じて決める。信号線挟持部１３側に開けた長孔２６及びこの長孔２６を通してセンサハウジング１２にねじ込むビス２７を活用することで、渦電流式センサ１１と信号線挟持部１３との間隔を自由に変更することができる。

図３は本発明に係る制御装置の構成図であり、渦電流式検査装置１０の取っ手１５に内蔵する制御装置３０には、基準値設定部３１と正常／異常判定部３２と警告部３３を備える。そして、取っ手１５には入力部３４と切替スイッチ３５を設ける。

基準値設定部３１は、基準とするシールド付き信号線（例えば新品のシールド付き信号線）に渦電流式センサ１１を当ててセンサ出力（出力電圧）を取得し、このセンサ出力に基づいて基準値として設定する。この基準値の設定は切替スイッチ３５を接点ａに接続することで行う。

また、入力部３４によって基準値に対する許容差の入力を行うことで、判別上限値と判別下限値を設定する。なお、入力部３４によって、判別上限値と判別下限値を直接設定することは差し支えない。

正常／異常判定部３２は、診断対象のシールド付き信号線を検査する渦電流式センサ１１から取得する実測値と判別上限値及び判別下限値とを比較する。この判別上限値を超えるとき又は判別下限値を割り込むときに、異常として警告信号を発信する。この処理はスイッチを接点ｂに接続することで行う。
警告部３３は、警告信号を受信して警告音や光を発生して検査者に異常部位があることを知らせる。

図４は本発明に係る渦電流式センサの原理図である。
（ａ）において、渦電流式センサ１１の発信器４１によってセンサコイル４２に高周波電流を供給して高周波磁界４３を発生させ、このセンサコイル４２をシールド２２に近づけると距離ＬＬ０が小さいほど高周波磁界４３の影響が大きくなり、シールド２２は大きな渦電流４４を発生する。

この渦電流４４が発生する磁界の影響を受けてセンサコイル４２のインピーダンスが小さくなり、このインピーダンスの変化に基づく電圧変化をセンサコイル４２とコンデンサＣとのＬＣ共振回路によって取出し、この電圧変化を検波回路４５で高周波検波し、この高周波検波した電圧Ｖ１をリニアライザ４６で距離ＬＬ０の変位に比例した電圧Ｖ２に変換する。距離ＬＬ０が小さければ、電圧Ｖ２は小さくなる。

この電圧Ｖ２をアンプ４７により増幅し、この増幅した電圧をセンサ出力（出力電圧）Ｖとして得ることを作動原理とする。

（ｂ）は距離とセンサ出力との関係を示すグラフである。センサには自ずと測定範囲が定められ、この測定範囲内であれば、距離にセンサ出力が比例することから、センサ出力に基づいて距離を求めることができる。

以上の構成からなる渦電流式検査装置１０の作用を次に説明する。
図５は本発明に係る基準とするシールド付き信号線の検査説明図である。
（ａ）は基準とするシールド付き信号線（例えば新品の信号線）のシールド２２の模式図を示す。このようなシールド２２に想像線で示す渦電流式センサ１１を臨ませたとする。このときの渦電流式センサ１１のセンサ出力は、（ｂ）に示すＶ３であったとする。

図６は本発明に係る屈曲試験後のシールド付き信号線の検査説明図である。
（ａ）は屈曲試験後のシールド付き信号線のシールド２２の模式図を示す。このようなシールド２２の粗である部分に想像線で示す渦電流式センサ１１を臨ませたとする。
（ｂ）に、シールド２２の粗である部分を測定した渦電流式センサ１１のセンサ出力Ｖ４を示すが、このＶ４はＶ３より大きかった。

（ｃ）は、屈曲試験後のシールド付き信号線のシールド２２の過密である部分に想像線で示す渦電流式センサ１１を臨ませたとする。
（ｄ）に、シールド２２の過密である部分を測定した渦電流式センサ１１のセンサ出力Ｖ５を示すが、このＶ５はＶ３より小さかった。その理由を検討する。
（ａ）ではシールド２２が、ばらけているため、シールド２２に発生する渦電流が、図５（ａ）のシールド２２で発生する渦電流より、格段に小さくなる。渦電流が小さくなると、センサ出力が大きくなる。

（ｃ）ではシールド２２が、密集しているため、シールド２２に発生する渦電流が、図５（ａ）のシールド２２で発生する渦電流より、格段に大きくなる。渦電流が大きくなると、センサ出力が小さくなる。
現実の距離が同一であっても、シールド２２が密であれば、センサ出力は小さくなり、シールド２２が粗であれば、センサ出力は大きくなる。

すなわち、センサ出力を監視することで、シールド２２の粗密状態を、知ることができる。
また、基準とするセンサ出力より、センサ出力が大きいときにはシールド２２は異常に粗であり、基準とするセンサ出力より、センサ出力が小さいときにはシールド２２は異常に過密であると判断できる。

以上に述べた異常判断の原理の応用した本発明の作用を次に説明する。
図１に戻って、新品若しくは基準となるシールド付き電線２０を渦電流式検査装置１０に掛けることで、センサ出力を記録し、この記録からセンサ出力の標準値Ｖ３を定める。

次に、異常のあるシールド付き信号線２０を渦電流式検査装置１０に掛けることで、上の異常値及び下の異常値を求める。ここで決定する異常値はサンプル数を増加することで、信頼性が高まる。上の異常値を判別上限値Ｖ５、（Ｖ５−Ｖ３）を上の許容値Δ１、下の異常値を判別下限値Ｖ６、（Ｖ３−Ｖ６）を下の許容値Δ２と呼ぶ。

上記判別上限値Ｖ５又は上の許容値Δ１及び判別下限値Ｖ６又は下の許容値Δ２を渦電流式検査装置１０に設定する。
そして、診断対象とするシールド付き信号線２０に渦電流式検査装置１０を取り付け、この渦電流式検査装置１０の取っ手１５を手Ｈで持ち、渦電流式検査装置１０を検査方向Ｘへシールド付き信号線２０に沿ってスライドさせ、シールド付き信号線２０のシールドの非破壊検査を行う。

図７は本発明に係る非破壊検査のグラフであり、横軸は測定位置を示し、縦軸はセンサ出力を示す。Ｖ３は基準値、Ｖ６は基準値Ｖ３に許容値Δ１を加えた判別上限値、Ｖ７は基準値Ｖ３から許容値Δ２を減じた判別下限値である。

診断対象とするシールド付き信号線（図１符号２０）に渦電流式検査装置（図１符号１０）を臨ませてセンサ出力の実測値Ｖａｃｔを取得した。この実測値Ｖａｃｔは診断対象とするシールド付き信号線（図１符号２０）の測定位置によって変動する値を示した。実測値Ｖａｃｔをグラフに重ねたところ、Ｐ１点からＰ２点まではＶａｃｔはほぼＶ３に合致した。Ｐ２点からＰ３点まではＶａｃｔはＶ５を超えた。Ｐ４点からＰ５点まではＶａｃｔはＶ６を下回った。

Ｐ２点からＰ３点まではＶａｃｔはＶ６を超えたので、シールドが極端に粗であると見なすことができ、異常部位Ａと認定することができる。
Ｐ４点からＰ５点まではＶａｃｔはＶ７を下回ったので、シールドが極端に密であると見なすことができ、異常部位Ｂと認定することができる。

異常部位Ａ、Ｂが見つかったシールド付き信号線は、破壊検査などの追加検査を行えばよい。すなわち、異常部位の有無は、本発明の渦電流式検査装置をシールド付き信号線に沿わせるだけで検査可能であり、この検査は非破壊検査であるから信号線を痛める心配がない。

図８は本発明に係る正常／異常判定フロー図である。ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：先ず、基準とするシールド付き信号線に渦電流式センサを当て、このセンサ出力に基づいて基準値Ｖ３を設定する。
ＳＴ０２：入力部（図３符号３４）によってセンサ出力の基準値Ｖ３に許容差を入力し、判別上限値Ｖ６を設定する。
ＳＴ０３：入力部（図３符号３４）によってセンサ出力の基準値Ｖ３に許容差を入力し、判別下限値Ｖ７を設定する。

ＳＴ０４：渦電流式センサによって診断対象のシールド付き信号線から実測値Ｖａｃｔを取得する。
ＳＴ０５：Ｖ７≦Ｖａｃｔ≦Ｖ６であるか判別する。Ｖ７≦Ｖａｃｔ≦Ｖ６であればＳＴ０８へ進み、Ｖａｃｔ＜Ｖ７又はＶａｃｔ＞Ｖ６であればＳＴ０６へ進む。

ＳＴ０６：正常／異常判別部（図３符号３２）より警告信号を発信する。
ＳＴ０７：警告信号を受信して、警告部（図３符号３３）より警告音、光を発生する。
ＳＴ０８：測定終了であるか判別する。測定終了であれば検査を終了し、測定終了でなければＳＴ０４へ進む。

以上に説明したように、渦電流式センサで基準とするシールド付き信号線のセンサ出力を取得し、このセンサ出力に基づいて基準値を設定し、同様にして診断対象のシールド付き信号線のセンサ出力から実測値を取得し、この実測値が基準値から一定値以上差があるか否かを判別し、一定値以上差があるときに警告信号を発信し、この警告信号を受信して警告音や光によって診断対象の信号線に異常部位があることを検査者に知らせることで、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査を行うことができる。

なお、本実施例では取得した基準値や実測値に基づいて検査者に警告を行った。この基準値や実測値をワイヤレスＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を利用して処理装置に転送し、この処理装置によって基準値や実測値の記録、判別、グラフ化等の処理を行うことは差し支えない。

尚、本発明では基準値及び実測値を電圧としたが、渦電流式変位計を使用した場合ではセンサ出力を距離として読むことができ、基準値及び実測値は電圧、距離これらと同等の値の何れでもよく種類は任意である。

本発明は、より簡便なシールド付き信号線の非破壊検査法に好適である。

本発明に係る渦電流式検査装置の側面図である。 図１の２−２線断面図である。 本発明に係る制御装置の構成図である。 本発明に係る渦電流式センサの原理図である。 本発明に係る基準とするシールド付き信号線の検査説明図である。 本発明に係る屈曲試験後のシールド付き信号線の検査説明図である。 本発明に係る非破壊検査のグラフである。 本発明に係る正常／異常判定フロー図である。 従来の技術の基本原理を説明する図である。

符号の説明

１０…渦電流式検査装置、１１…渦電流式センサ、２０…信号線、２２…シールド、Ｖ…センサ出力、Ｖ３…基準値、Ｖａｃｔ…実測値。

Claims (2)

1. 基準とするシールド付き信号線に、渦電流式センサを当ててセンサ出力を取得し、このセンサ出力に基づいて基準値を決める工程と、
   診断対象のシールド付き信号線に、渦電流式センサを当ててセンサ出力を取得し、このセンサ出力を実測値にする工程と、
   この実測値が、前記基準値から一定値以上差があるときに異常、それ以外のときに正常と判断する工程とからなることを特徴とするシールド付き信号線の非破壊検査方法。
2. 前記シールド付き信号線は、設備の制御に使用する信号線であることを特徴とする請求項１記載のシールド付き信号線の非破壊検査方法。
   

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