JP2007121099A - 撚合導体の素線断線率の判定方法および判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 工業用ロボット等に使用される移動用ケーブルの撚合導体の素線断線率と素線断線位置を的確に判定する。
【解決手段】
複数の素線断線率に応じた高周波パルス反射波形Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を予め準備し、次に、撚合導体の一点に高周波パルスを注入し、次に、注入された高周波パルスのパルス反射波形Ｂを記録し、その波形Ｂと予め準備したパルス反射波形Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を比較して素線断線率を判定し、波形Ｂの負のピーク値の時間（１００ｎｓ）からその位置を判定する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、電線・ケーブルの撚合導体の断線の判定方法および判定装置、特に、産業界で広く採用されている組み立てロボット、溶接ロボットなどに接続して使用されている電力供給用、あるいは制御用などの電線・ケーブルにおける撚合導体の素線の半断線検知に適した撚合導体の素線断線率の判定方法および素線断線率判定装置に関するものである。

自動車産業、鉄道車両産業、造船所、あるいは、民生機器工場等においては、組み立てロボット、溶接ロボットなどが多く使用されている。
これらの工場の組み立てロボット、溶接ロボットなどの操作に使用されている電力供給用、あるいは制御用などの電線・ケーブルは、組み立てロボット、溶接ロボットなどが長期間連続して同じ動作を繰り返すことにより、電線・ケーブルの撚合導体は苛酷な曲げや動きを受けている。このため、電線・ケーブルの撚合導体の素線の半断線状態の早期検知、素線断線率の監視、あるいは撚合導体の素線断線の位置検出は、生産機器を保守管理するうえで極めて重要である。

一般に電線・ケーブルの導体は、複数の素線を撚り合わせて構成されている。撚合導体の素線に断線が生じると、電線・ケーブルの導体断面積が減少してインピーダンスが上昇するなどの不具合が生じる。このため電線・ケーブルの導体の断線検出、とりわけ素線の断線検出に用いられる方法として、素線の導体抵抗値を測定する方法が一般的であり、これには次の２つの方法が知られている。

（１）電線・ケーブルの両端に直流電圧を印加し、このとき流れる電流を計測してその電流と印加電圧とから電線の直流抵抗を測定し、この抵抗値の変化を、予め健全時に求めておいた抵抗値の変化と比較して、素線の断線を検出する。
（２）上記直流電圧の代わりに、交流電圧を電線・ケーブルに印加して電線の交流抵抗を測定し、この抵抗値の変化から素線の断線を検出する。（例えば、特許文献１参照）。

この他に、素線数を多くした複合撚線を有する電線・ケーブルにおいて、表皮効果によって導体外表面に現れる高周波電流に基づいて導体外表面の高周波抵抗を測定し、導体を構成する複合撚線の最外層表面の断線を検知する電線・ケーブルの導体断線検知方法も知られている。（例えば、特許文献２参照）。
特許第２６３８７６６号（特開平４−２５１５１６号公報） 特公平７−６９３７５号公報

しかし、電線・ケーブルの両端に、直流電圧を印加し、流れる電流と印加電圧から直流抵抗を測定して抵抗変化から導体の断線を検出する方法、あるいは交流電圧を印加して交流抵抗を測定し、抵抗値の変化から導体の断線を検出する方法の場合は、いずれも電線・ケーブルの導体の断線位置を検出することに主眼が置かれ、撚合導体の素線の半断線の早期検知、あるいは撚合導体の素線断線率を把握することはできないという課題があった。

また、電線・ケーブルの撚合導体の素線が断線した位置によっては、測定時の電線・ケーブルの長手方向における測定値の減衰量が異なるために、同一レベルの基準で撚合導体の断線位置を一律に判定すると、電線・ケーブルの長手方向の撚合導体の素線断線の位置検出に誤差が生じるという問題があった。

従って、本発明の目的は、電線・ケーブルの撚合導体の断線の位置に拘わらず、電線・ケーブルの長手方向における正確な導体素線の断線位置を検知できるとともに、撚合導体の素線の半断線状態の早期検知と、素線の半断線率を検出することが可能な撚合導体の素線断線率の判定方法および判定装置を提供することにある。

本発明は、上記の目的を実現するため、
複数の素線を撚り合せた撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する撚合導体の素線断線率の判定方法において、
前記撚合導体に高周波パルスを注入する注入ステップと、
前記素線断線率に応じた前記撚合導体の前記半断線部からの前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備する準備ステップと、
前記注入ステップで注入された前記高周波パルスが前記撚合導体の前記半断線部で反射する反射パルスのレベルを検出する検出ステップと、
前記準備ステップで準備された前記反射パルスのレベルと、前記検出ステップで検出された前記反射パルスのレベルを比較して前記撚合導体の前記半断線部の前記素線断線率を判定する判定ステップを有することを特徴とする撚合導体の素線断線率の判定方法を提供する。

また、上記の目的を実現するため、本発明は、
前記準備ステップは、前記半断線部を有しない健全撚合導体に注入された前記高周波パルスの反射パルスのレベルと、前記複数の素線が全て断線した完全断線時の前記高周波パルスの断線位置に応じた前記反射パルスのレベルと、複数の異なった前記素線断線率の半断線位置に応じた前記高周波パルスの前記反射パルスのレベルを予め準備するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の撚合導体の素線断線率の判定方法を提供し、
前記検出ステップは、前記反射パルスのレベルの経年変化の差分を検出するステップを含むことを特徴とする撚合導体の素線断線率の判定方法を提供する。

さらに、本発明は、上記の目的を実現するため、
複数の素線を撚り合せた撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する撚合導体の素線断線率判定装置において、
前記撚合導体に高周波パルスを注入する高周波パルス注入部と、
前記素線断線率に応じた前記撚合導体の前記半断線部からの前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備して記憶する記憶部と、
前記高周波パルス注入部から注入された前記高周波パルスが前記撚合導体の前記半断線部で反射する反射パルスのレベルを検出する検出部と、
前記記憶部に記憶されている前記反射パルスのレベルと、前記検出部で検出された前記反射パルスのレベルを比較して前記撚合導体の前記半断線部の前記素線断線率を判定する判定部を有することを特徴とする撚合導体の素線断線率判定装置を提供する。

また、上記の目的を実現するため、本発明は、
前記記憶部は、前記半断線部を有しない健全撚合導体に注入された前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め記憶して置く第１の記憶部と、前記複数の素線が全て断線した完全断線時の前記高周波パルスの断線位置に応じた前記反射パルスのレベルを予め記憶して置く第２の記憶部と、複数の異なった前記素線断線率の半断線位置に応じた前記高周波パルスの前記反射パルスのレベルを予め記憶して置く第３の記憶部を含むことを特徴とする撚合導体の素線断線率判定装置を提供し、
前記検出部は、前記反射パルスのレベルの経年変化の差分を演算して検出する検出部を含むことを特徴とする撚合導体の素線断線率判定装置を提供する。

本発明の撚合導体の素線断線率の判定方法および判定装置によると、注入された高周波パルスは、素線断線率に応じた撚合導体の半断線部から反射する高周波パルスの反射パルスのレベルとして検出され、異なった素線断線率に応じて予め準備された撚合導体の半断線部からの高周波パルスの反射パルスのレベルと比較される。
ここで、予め準備されている反射パルスのレベルとは、例えば、
（１）半断線部を有しない健全撚合導体に注入された高周波パルスの反射パルスのレベル、
（２）複数の素線が全て断線した完全断線時の高周波パルスの断線位置に応じた反射パルスのレベル、
（３）複数の異なった素線断線率の半断線位置に応じた高周波パルスの反射パルスのレベル、
であり、これらの予め準備された反射パルスのレベルと、検出時に検出された反射パルスのレベルを、相互に比較することにより、断線位置、および撚合導体の半断線部の素線断線率を判定することができる。

この結果、本発明によると、電線・ケーブルの撚合導体の断線の位置に拘わらず、電線・ケーブルの長手方向における正確な導体素線の断線位置を検知でき、しかも、撚合導体の素線の半断線状態の早期検知と、素線の半断線率を検出することができる撚合導体の素線断線率の判定方法および判定装置を提供できるという特別な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図１ないし図６に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態による撚合導体の素線断線率の判定装置を示す説明図である。
図１において、移動機器１と商用周波数の電源７の間には、高周波阻止用インダクタ２と高周波阻止用インダクタ５を両端に介して電力供給あるいは制御信号を送る移動用ケーブル３を有する。移動用ケーブル３には、高周波発生器９が、高周波パルス注入用コンデンサ６を介して接続されている。また、高周波発生器９と高周波パルス注入用コンデンサ６の間には、高周波ＣＴ４を介して接続された波形記録測定器８を備えて、素線断線率判定装置が構成される。

図１に示した実施の形態の判定装置においては、高周波発生器９と高周波パルス注入用コンデンサ６、および波形記録測定器８は、
（１）撚合導体に高周波パルスを注入する高周波パルス注入部と、
（２）素線断線率に応じた撚合導体の半断線部からの高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備して記憶する記憶部と、
（３）高周波パルス注入部から注入された高周波パルスが撚合導体の半断線部で反射する反射パルスのレベルを検出する検出部と、
（４）記憶部に記憶されている反射パルスのレベルと、検出部で検出された反射パルスのレベルを比較して撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する判定部を含んでいる。

また、図１に示した実施の形態の波形記録測定器８における検出部は、電線・ケーブルの使用年数に伴う反射パルスのレベルの経年変化の差分を演算して処理する検出する検出部を含んでいる。

さらに、図１に示した実施の形態の波形記録測定器８において、その記憶部は、
（１）半断線部を有しない健全撚合導体に注入された高周波パルスの反射パルスのレベルを予め記憶して置く第１の記憶部と、
（２）複数の素線が全て断線した完全断線時の高周波パルスの断線位置に応じた反射パルスのレベルを予め記憶して置く第２の記憶部と、
（３）複数の素線断線率の半断線位置に応じた高周波パルスの反射パルスのレベルを予め記憶して置く第３の記憶部を含んでいる。

図１に示した実施の形態の撚合導体の素線断線率判定装置において、撚合導体の素線断線率の判定に当たっては、まず、移動機器１と商用周波数の電源７に接続された電力供給あるいは制御信号を送る移動用ケーブル３には、高周波発生器９からの高周波パルスが、高周波パルス注入用コンデンサ６を介して注入される。

また、図１に示した実施の形態の素線断線率判定装置によると、電力供給あるいは制御信号を送る移動用ケーブル３の撚合導体に注入される高周波パルスは、高周波発生器９と高周波パルス注入用コンデンサ６の間の高周波ＣＴ４を介して設置されている波形記録測定器８によって、つぎのステップを踏みながら、撚合導体の素線断線率の判定が行われる。
（１）移動用ケーブル３には、高周波発生器９からの高周波パルスが撚合導体に高周波パルス注入用コンデンサ６を介して注入される（注入ステップ）。
（２）移動用ケーブル３の撚合導体の半断線部からの素線断線率に応じた高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備されている準備ステップにより捉えられる（準備ステップ）。
（３）注入ステップで注入された高周波発生器９からの高周波パルスが移動用ケーブル３の撚合導体の半断線部で反射したときの反射パルスのレベルが、波形記録測定器８によって検出する検出ステップにより捉えられる（検出ステップ）。
（４）準備ステップで準備された反射パルスのレベルと、波形記録測定器８による検出ステップで検出された反射パルスのレベルを比較して、移動用ケーブル３の撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する判定ステップにより捉えられる（判定ステップ）。

さらに、図１に示した実施の形態の素線断線率判定装置の波形記録測定器８による準備ステップにおいては、電力供給あるいは制御信号を送る移動用ケーブル３の撚合導体の半断線部からの素線断線率に応じた高周波パルスの反射パルスのレベルが予め準備されているが、この準備ステップには、予め準備された高周波パルスの反射パルスのレベルとして、
（１）半断線部を有しない健全撚合導体に注入された高周波パルスの反射パルスのレベルと、
（２）複数の素線が全て断線した完全断線時の高周波パルスの断線位置に応じた反射パルスのレベルと、
（３）複数の異なった素線断線率の半断線位置に応じた高周波パルスの反射パルスのレベルが予め準備されているステップに含まれている。

そして、図１に示した実施の形態の素線断線率判定装置の波形記録測定器８における検出部の検出ステップには、電力供給あるいは制御信号を送る電線・ケーブルの使用年数などに伴う反射パルスのレベルの経年変化の差分を演算して処理する検出する検出部の検出ステップを含んでいる。

図１の判定装置によると、溶接ロボット・組み立てロボットなどの移動機器１に移動用ケーブル３により商用周波数の電源７から、電力が供給されている場合、長期間連続して同じ動作を繰り返す移動機器１の動きによって移動用ケーブル３が屈曲をうけると導体素線に部分断線が発生する。
移動用ケーブル３の素線部分断線を検出するための高周波パルスは、電源７側の移動用ケーブル３に接続された高周波パルス注入用コンデンサ６を介して高周波発生器９から移動用ケーブル３に高周波パルスが注入される。注入される高周波パルス電流の検出は、電源７側の移動用ケーブル３に設置された高周波ＣＴ４によって検出され波形記録測定器８で測定記録される。
高周波パルス注入部では、注入パルスが電源７側に流入するのを阻止する高周波阻止用インダクタ５が機能する。また、移動用ケーブル３に接続される移動機器１のノイズカット機能が弱い場合に備えて、高周波阻止用インダクタ２を移動機器１の電源入力部に挿入することが望まれる。

図１の判定装置の高周波発生器９から移動用ケーブル３に注入される高周波パルス電流は、検出部の高周波ＣＴ４を通過し移動用ケーブル３の導体を伝搬して、移動機器ｌの接続部または高周波阻止用インダクタ２のインピーダンス変化部で反射し検出部の高周波ＣＴ４まで伝搬して来る。

図１の判定装置においては、高周波発生器９の回路に高周波ＣＴ４を介して接続された波形記録測定器８が、高周波パルスの注入から移動機器ｌの接続部または高周波阻止用インダクタ２からの反射波が高周波ＣＴ４で検出されるまでの時間、高周波ＣＴ４で検出される信号を記録する。
測定を一定時間ごとに行い、最初に記録した初期波形と、経過後の変化を比較することにより移動用ケーブル３の素線の部分断線の判定が行われる。また、波形差が生じた位置までの時間から断線位置を推定する。
さらに、すでに使用して素線部分断線の疑いのある移動用ケーブル３に適応する場合には、同―構造の２線間の波形差を測定することにより、素線の部分断線の判定を行うことも可能である。

図２は、本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法におけるパルス反射波形を示す説明図である。
図２において、ケーブル撚合導体のパルス反射測定波形Ａは、注入パルス波形Ａ１と、ケーブル遠端（オープン）からの反射パルス波形Ａ２を有する。
波形Ａ３と波形Ｂの差は、素線半断線部のインピーダンス変化によって生じている。この波形差が生じる部分が素線半断線位置である。素線半断線位置は、高周波パルスのケーブル往復伝搬時間ｔ２と、素線半断線部往復伝搬時間ｔ１の関係から、ケーブルの素線半断線位置が分かることになる。

図３は、本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法において、仮想的な全断線箇所からのパルス反射波形Ｆ１〜Ｆ４と、図２に示した注入パルス波形Ａ１、ケーブル遠端反射パルス波形Ａ２、及び半断線位置から反射パルスＢを有するパルス反射波形Ａを示す説明図である。
図３において、半断線時のパルス反射波形Ｂの例を示すと、測定対象のケーブルは１５ｍ，パルス伝播速度は２×１０^８ｍ／ｓ，ケーブル遠端はオープンとする。パルス反射波形Ａは、時間（ｎｓ）軸上の０（ｎｓ）点の入射パルス波形Ａ１、１５０（ｎｓ）点のケーブル遠端反射波形Ａ２、１００（ｎｓ）点の半断線部の反射波形Ｂを有する。

図３において、ケーブルの複数の地点で、ケーブルの撚合導体が完全断線したと仮定する。入射パルスはケーブルの撚合導体が完全断線した位置で反射する。
入射端完全断線時の仮想反射パルス波形Ｆ４は、入射端の接続を取り外すことによって確認することができる。高周波パルスの減衰率は、ケーブル長手方向に渡って一定であるから電流パルス振幅は指数関数的に減少する。

ケーブルの途中で完全断線したときの反射パルスは、入射端完全断線時の仮想反射パルス波形Ｆ４と、ケーブル遠端反射波形Ａ２を指数関数的に描く曲線の完全断線時の推定包絡線Ｄとして表わされる。
ケーブル途中における完全断線時の仮想反射パルス波形の３つの例として、時間（ｎｓ）軸上の８０（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ３，１００（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ２，１２０（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ１が示されている。

図３によると、半断線時の反射パルス波形Ｂは、完全断線時の反射パルス波形Ｆ２よりも小さく、ケーブル健全時とケーブル完全断線時の間の値になり、その値は断線率に応じた値になると考えられる。そのため、半断線時の反射パルス波形検出レベルも、その間の値に設定することになる。

図４は、本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法による検出レベルの設定例を示す説明図である。
図４において、対象となる移動用ケーブルの半断線になりやすい箇所は、移動用ケーブルの設置状況、あるいは屈曲動作状況から、予め、時間（ｎｓ）軸上の８０ｎｓ〜１５０ｎｓに限定できると仮定し、指数関数的に曲線に描かれる完全断線時の推定包絡線Ｄを示している。
図４には、ケーブル健全時のパルス波形Ａを示し、時間（ｎｓ）軸上の１５０（ｎｓ）点に、ケーブル遠端反射パルス波形Ａ２を有する。また、ケーブル途中における完全断線時の仮想反射パルス波形の例として、図３に示したように、時間（ｎｓ）軸上の８０（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ３，１００（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ２，１２０（ｎｓ）点の仮想反射パルス波形Ｆ１の３つの波形が示されている。

図４において、ケーブル導体健全時のパルス波形Ａと、完全断線時の推定包絡線Ｄとの間に３つの検出レベルを有する検出曲線Ｓ１，Ｓ２，及びＳ３を設けた。３つの検出曲線Ｓ１〜Ｓ３は、例えば、検出曲線Ｓ１ならケーブルの導体素線の断線率２０％、検出曲線Ｓ２ならケーブルの導体素線の断線率３０％、検出曲線Ｓ３ならケーブルの導体素線の断線率５０％のように設定される。
ここで、以下に述べる検出レベル１〜３は、検出曲線Ｓ１〜Ｓ３に相当する。

図４に示した３つの検出曲線Ｓ１〜Ｓ３に対応する検出レベル１〜３の算出方法は、つぎのようにして決められる。まず、実際に疲労により半断線したケーブルを用いるか、あるいは人為的に素線を半断線させたケーブルを用いて、予備実験を行い、検出レベル１（導体素線の断線率２０％）、検出レベル２（導体素線の断線率３０％）、検出レベル３（導体素線の断線率５０％）に相当する状態におけるパルス反射係数ｒ１（検出レベル１），ｒ２（検出レベル２），ｒ３（検出レベル３）を求める。

例えば、検出レベル１（断線率２０％）のときはパルス反射係数ｒ１＝０．０２，検出レベル２（断線率３０％）のときはパルス反射係数ｒ２＝０，０５，検出レベル３（断線率５０％）のときはパルス反射係数ｒ３＝０．１，と設定される。このパルス反射係数ｒ１（検出レベル１），ｒ２（検出レベル２），ｒ３（検出レベル３）、およびケーブル導体健全時の波形Ａと指数関数的に曲線に描かれる完全断線時の推定包絡線Ｄから、検出曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３に相当する検出レベル波形Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）を、次式で算出することができる。
Ｓ１（ｔ）＝（１−ｒ１）×Ａ（ｔ）＋ｒ１×Ｄ（ｔ）
Ｓ２（ｔ）＝（１−ｒ２）×Ａ（ｔ）＋ｒ２×Ｄ（ｔ）
Ｓ３（ｔ）＝（１−ｒ３）×Ａ（ｔ）＋ｒ３×Ｄ（ｔ）
これによると、パルス反射係数ｒ１、ｒ２，ｒ３は、０＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ３＜１という不等式を満たすことになるので、検出レベル波形Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）は、ケーブル導体健全時の波形Ａ（ｔ）と完全断線時の推定包絡線Ｄ（ｔ）の中間の波形になる。また、検出レベル波形Ｓ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ）は、ケーブル導体健全時の波形Ａ（ｔ）から完全断線時の推定包絡線Ｄ（ｔ）に順に近づいて行く波形になる。

図４によると、ケーブル導体素線の半断線時の波形を検出したのち、導体素線の半断線時の検出波形と、ケーブル導体健全時の波形Ａ（ｔ），検出レベル波形のＳ１（ｔ），Ｓ２（ｔ），Ｓ３（ｔ），および完全断線時の推定包絡線Ｄ（ｔ）を、つぎのように比較することにより、素線断線率を判定することができる。
ａ）波形の全体がＳ１（ｔ）と Ａ（ｔ）の間のときは、断線検出レベル１以下
ｂ）波形の一部がＳ１（ｔ）とＳ２（ｔ）の間のときは、断線検出レベル１〜２
ｃ）波形の一部がＳ２（ｔ）とＳ３（ｔ）の間のときは、断線検出レベル２〜３
ｄ）波形の一部がＳ３（ｔ）と Ｄ（ｔ）の間のときは、断線検出レベル３以上
この結果、ケーブル導体素線の断線位置が長手方向のどの位置であるかに依存することなく、ケーブル導体素線の断線率と断線位置を判定することができることになる。

図５は、初期波形から経過波形、推定包絡線Ｄ、及び検出曲線Ｓ１〜Ｓ３をそれぞれ減算した差分を表わす波形を示している。
図５において、推定包絡線Ｇ，検出レベル波形Ｅ１〜Ｅ３，及びＨ２を有するＨは、それぞれ、図４の推定包絡線Ｄ，検出曲線Ｓ１〜Ｓ３，及びＡ２を有するＡに、それぞれ対応する。

図５によると、ケーブル導体健全時のパルス反射波形の初期波形Ａから、ケーブル導体の素線半断線の疑いのある経過波形（Ａ２を有するＡに相当する波形になると仮定）を減算するために、ケーブル導体素線の完全断線時の推定包絡線Ｇは、極性が正側の指数関数型減衰曲線となり、半断線時の検出レベル波形Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３も、初期波形Ａとの差分なので正となり、検出レベル波形Ｅ１（ｔ），Ｅ２（ｔ），Ｅ３（ｔ）は、簡単な次の式により算出することができ、視覚的に分かり易いグラフが得られる。
Ｅ１（ｔ）＝ｒ１×Ｄ（ｔ）
Ｅ２（ｔ）＝ｒ２×Ｄ（ｔ）
Ｅ３（ｔ）＝ｒ３×Ｄ（ｔ）
これによると、０＜ｒ１＜ｒ２＜ｒ３＜１という不等式を満たすことになる。

図６は、車体溶接ロボットの溶接用キャプタイヤケーブル１５ｍにおいて、溶接ガンを装備した６軸動作を長期間連続して行なったためにケーブルの導体素線が半断線となった例を示している。
図６において、ケーブル導体素線の完全断線時の推定包絡線Ｄと、半断線時の反射パルス波形Ｂと、半断線時のパルス反射波形の検出レベルＳ１，Ｓ２，Ｓ３とを有する。また、時間（ｎｓ）軸上の１５０（ｎｓ）点に、ケーブル遠端の反射パルス波形Ａ２を有している。
半断線時の検出レベルＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、前述したように、例えば、検出レベルＳ１ならケーブルの導体素線の断線率２０％、検出レベルＳ２ならケーブルの導体素線の断線率３０％、検出レベルＳ３ならケーブルの導体素線の断線率５０％のように設定される。

図６によると、ケーブルの導体素線が半断線時の波形Ｂの負のピーク値が、検出レベルＳ２と検出レベルＳ３の間にあるため、断線率は３０〜５０％、断線位置は、１００（ｎｓ）の時間に基づき高周波パルス注入点から１５ｍの位置と判断される。

本発明の撚合導体の素線断線率の判定方法および判定装置によると、自動車産業、鉄道車両産業、造船所、あるいは、民生機器工場等の組み立てロボット、溶接ロボットなどが多く使用されている電力供給あるいは制御信号を送る電線・ケーブルの撚合導体における素線の半断線状態の早期検知、素線断線率の判定、あるいは素線断線の位置検出が正確となり、電線・ケーブルの保守点検を容易に行うことが可能となる。

さらに、自動車産業、鉄道車両産業、造船所、あるいは、民生機器工場等の組み立てロボット、溶接ロボットなどを使用する産業工場における生産機器の保守管理を効率的に進められるので、工場全体としての生産性の向上に大きく貢献できるという産業上の効果がある。

本発明の実施の形態による撚合導体の素線断線率の判定装置を示す説明図である。 本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法における注入高周波パルス及びパルス反射波形を示す説明図である。 本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法における仮想的な複数の全断線箇所からの複数のパルス反射波形と、複数のパルス反射波形の包絡線を示す説明図である。 本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法における複数の素線断線率に対応した複数の検出レベルと全断線時の包絡線との関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法における初期時と経年変化時との反射パルス波の対比を示す説明図である。 本発明の実施の形態の撚合導体の素線断線率の判定方法における素線断線率とその位置を判定する反射パルス波形を示す説明図である。

符号の説明

１ 移動機器
２ 高周波阻止用インダクタ
３ 移動用ケーブル
４ 高周波ＣＴ
５ 高周波阻止用インダクタ
６ 高周波パルス注入用コンデンサ
７ 電源
８ 波形記録測定器
９ 高周波発生器

Claims (6)

1. 複数の素線を撚り合せた撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する撚合導体の素線断線率の判定方法において、
   前記撚合導体に高周波パルスを注入する注入ステップと、
   前記素線断線率に応じた前記撚合導体の前記半断線部からの前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備する準備ステップと、
   前記注入ステップで注入された前記高周波パルスが前記撚合導体の前記半断線部で反射する反射パルスのレベルを検出する検出ステップと、
   前記準備ステップで準備された前記反射パルスのレベルと、前記検出ステップで検出された前記反射パルスのレベルを比較して前記撚合導体の前記半断線部の前記素線断線率を判定する判定ステップを有することを特徴とする撚合導体の素線断線率の判定方法。
2. 前記準備ステップは、前記半断線部を有しない健全撚合導体に注入された前記高周波パルスの反射パルスのレベルと、前記複数の素線が全て断線した完全断線時の前記高周波パルスの断線位置に応じた前記反射パルスのレベルと、複数の異なった前記素線断線率の半断線位置に応じた前記高周波パルスの前記反射パルスのレベルを予め準備するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の撚合導体の素線断線率の判定方法。
3. 前記検出ステップは、前記反射パルスのレベルの経年変化の差分を検出するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の撚合導体の素線断線率の判定方法。
4. 複数の素線を撚り合せた撚合導体の半断線部の素線断線率を判定する撚合導体の素線断線率判定装置において、
   前記撚合導体に高周波パルスを注入する高周波パルス注入部と、
   前記素線断線率に応じた前記撚合導体の前記半断線部からの前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め準備して記憶する記憶部と、
   前記高周波パルス注入部から注入された前記高周波パルスが前記撚合導体の前記半断線部で反射する反射パルスのレベルを検出する検出部と、
   前記記憶部に記憶されている前記反射パルスのレベルと、前記検出部で検出された前記反射パルスのレベルを比較して前記撚合導体の前記半断線部の前記素線断線率を判定する判定部を有することを特徴とする撚合導体の素線断線率判定装置。
5. 前記記憶部は、前記半断線部を有しない健全撚合導体に注入された前記高周波パルスの反射パルスのレベルを予め記憶して置く第１の記憶部と、前記複数の素線が全て断線した完全断線時の前記高周波パルスの断線位置に応じた前記反射パルスのレベルを予め記憶して置く第２の記憶部と、複数の異なった前記素線断線率の半断線位置に応じた前記高周波パルスの前記反射パルスのレベルを予め記憶して置く第３の記憶部を含むことを特徴とする請求項４に記載の撚合導体の素線断線率判定装置。
6. 前記検出部は、前記反射パルスのレベルの経年変化の差分を演算して検出する検出部を含むことを特徴とする請求項４に記載の撚合導体の素線断線率判定装置。

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