JP2022070599A - ワイヤロープの探傷装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ワイヤロープの損傷部分を検出する際のSN比を向上させることができるワイヤロープの探傷装置を提供する。【解決手段】ワイヤロープの探傷装置は、ワイヤロープに主磁束を形成する磁化器と、ワイヤロープの長さ方向に互いに間隔をあけて配置され、ワイヤロープの移動方向に順々に直列に接続され、主磁束が形成されている区間でワイヤロープの損傷部分から発生する漏洩磁束に基づいて誘起電圧を発生させる偶数個のサーチコイルと、ワイヤロープの移動方向の両端に位置するサーチコイルにおいて、隣のサーチコイルに接続されていないそれぞれの端部の間の電圧を検出し、隣接したサーチコイルの設置間隔と磁化器に対するワイヤロープの相対的な移動速度とに基づいて算出された掛け合わせ遅延時間の分だけずらして掛け合わせることで電圧の検出値のピークを増幅し、ピークに基づいて損傷部分の有無を判定する制御器と、を備えた。【選択図】図4
Description
この本開示は、ワイヤロープの探傷装置に関する。
特許文献1は、ワイヤロープの探傷装置を開示する。当該探傷装置によれば、ワイヤロープの損傷部分から発生する漏洩磁束に基づいた誘起電圧を検出することでワイヤロープの損傷部分を検出し得る。
しかしながら、特許文献1に記載の探傷装置において、逆位相で重畳されるノイズが発生した場合、ノイズが強調される。その結果、ワイヤロープの損傷部分を検出する際のSN比が低下する。
本開示は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、ワイヤロープの損傷部分を検出する際のSN比を向上させることができるワイヤロープの探傷装置を提供することである。
本開示に係るワイヤロープの探傷装置は、ワイヤロープの長さ方向の一部に主磁束を形成する磁化器と、前記ワイヤロープの長さ方向に互いに間隔をあけて配置され、前記ワイヤロープの移動方向に順々に直列に接続され、前記主磁束が形成されている区間で前記ワイヤロープの損傷部分から発生する漏洩磁束に基づいて誘起電圧を発生させる偶数個のサーチコイルと、前記ワイヤロープの移動方向の両端に位置するサーチコイルにおいて、隣のサーチコイルに接続されていないそれぞれの端部の間の電圧を検出し、隣接したサーチコイルの設置間隔と前記磁化器に対する前記ワイヤロープの相対的な移動速度とに基づいて算出された掛け合わせ遅延時間の分だけずらして掛け合わせることで前記電圧の検出値のピークを増幅し、前記ピークに基づいて前記損傷部分の有無を判定する制御器と、を備えた。
本開示によれば、制御器は、ワイヤロープの移動方向の両端に位置するサーチコイルにおいて、隣のサーチコイルに接続されていないそれぞれの端部の間の電圧の検出値のピークを増幅し、当該ピークに基づいてワイヤロープの損傷部分の有無を判定する。このため、ワイヤロープの損傷部分を検出する際のSN比を向上させることができる。
実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。
実施の形態1.
図1は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブの分解斜視図である。図2は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブの斜視図である。
図1は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブの分解斜視図である。図2は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブの斜視図である。
図1に示されるように、損傷装置において、プローブ1は、プローブ本体2とカバー3とを備える。
プローブ本体2は、第1永久磁石11aと第2永久磁石11bとバックヨーク13と第1ポールピース14aと第2ポールピース14bと第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとコイルホルダー12とを備える。
第1永久磁石11aと第2永久磁石11bとは、互いに間隔をおいて配置される。バックヨーク13は、第1永久磁石11aの下端部と第2永久磁石11bの下端部とをつなぐ。
第1ポールピース14aは、第1永久磁石11aの上端部に固定される。第1ポールピース14aは、第1ポールピース溝部を備える。第1ポールピース溝部の断面は、U字状である。第2ポールピース14bは、第2永久磁石11bの上端部に固定される。第2ポールピース14bは、第2ポールピース溝部を備える。第2ポールピース溝部の断面は、U字状である。
第1サーチコイル15aは、長円状に巻き回されたコイルをU字状にすることにより成形される。第2サーチコイル15bは、長円状に巻き回されたコイルをU字状にすることにより成形される。第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとは、第1ポールピース14aと第2ポールピース14bとの間隔の中心に対して対称な位置に配置される。例えば、第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとは、互いの中心の距離がPだけ離れた位置に配置される。第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとは、電気的に直列に接続される。
コイルホルダー12は、コイルホルダー溝部を備える。コイルホルダー溝の断面は、U字状である。コイルホルダー12は、バックヨーク13に支持される。コイルホルダー12は、コイルホルダー溝部において第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとを下方から支持する。
カバー3は、カバー溝部3aを備える。カバー溝部3aの断面は、U字状である。
図2に示されるように、カバー3は、プローブ本体2を上方から覆う。カバー3は、第1永久磁石11aと第2永久磁石11bとバックヨーク13と第1ポールピース14aと第2ポールピース14bと第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとコイルホルダー12とを保護する。
この状態において、カバー溝部3aの裏面は、第1ポールピース14aの第1ポールピース溝部の表面と第2ポールピース14bの第2ポールピース溝部の表面とに接触する。
第1永久磁石11aと第2永久磁石11bとバックヨーク13と第1ポールピース14aと第2ポールピース14bとは、磁化器10として機能する。磁化器10は、磁気回路を形成する。この際、第1ポールピース14aと第2ポールピース14bとは、磁気回路の内部に配置される。
次に、図3と図4とを用いて、プローブ1による探傷原理を説明する。
図3は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブによる探傷原理を説明するための図である。図4は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置の要部の構成図である。
図3は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置のプローブによる探傷原理を説明するための図である。図4は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置の要部の構成図である。
図3の(a)に示されるように、ワイヤロープ4の点検時において、点検者は、カバー溝部3aの表面の側にワイヤロープ4を挿入する。
この際、第1永久磁石11aと第2永久磁石11bとは、ワイヤロープ4に対して自らが対向する部分を磁化する。図示されないが、この際、第1ポールピース14aの第1ポールピース溝部は、第1永久磁石11aからの磁束をワイヤロープ4に効率的に流し込む。第2ポールピース14bの第2ポールピース溝部の表面は、第2永久磁石11bからの磁束をワイヤロープ4に効率的に流し込む。その結果、磁化器10は、ワイヤロープ4の長さ方向の一部にワイヤロープ4の長さ方向に沿って主磁束5を形成する。
その後、図3の(b)に示されるように、点検者は、ワイヤロープ4の外周面をカバー溝部3aの表面に接触させた状態でプローブ1に対してワイヤロープ4を相対的に移動させる。ワイヤロープ4において損傷部分4aが存在する場合、当該損傷部分4aが磁化された区間に存在する場合、漏洩磁束6が損傷部分4aの周辺に発生する。
第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとは、時間差で漏洩磁束6と鎖交する。例えば、損傷部分4aが第1サーチコイル15aから第2サーチコイル15bに向かう方向に一定の移動速度νでプローブ1を通過した場合、第1サーチコイル15aは、漏洩磁束6と鎖交する。その後、第2サーチコイル15bは、距離Pを移動速度νで除した値で表わされる時間τ(=P/ν)だけ遅れて漏洩磁束6と鎖交する。
図4に示されるように、損傷装置は、制御器21を備える。例えば、制御器21は、プローブ本体2に対して着脱自在に設けられる。制御器21は、第1サーチコイル15aの端部に電気的に接続される。制御器21は、第2サーチコイル15bの端部に電気的に接続される。
制御器21は、第1サーチコイル15aの端部と第2サーチコイル15bの端部との間に発生する誘起電圧Vを検出する。
例えば、制御器21は、誘起電圧Vの波形データを一時的に記憶する。例えば、制御器21は、誘起電圧Vのディジタルサンプリングを行ったうえでFIFO(First In、First Out)バッファに波形データを一時的に記憶する。
例えば、制御器21は、誘起電圧Vの波形データを掛け合わせ遅延時間τだけずらした波形データを誘起電圧V´の波形データとする。例えば、制御器21は、誘起電圧Vの波形データと誘起電圧V´の波形データとを掛け合わせることで合成波形データを生成する。制御器21は、当該合成波形データに基づいてワイヤロープ4の損傷の有無を判定する。
次に、図5と図6とを用いて、ワイヤロープ4の損傷部分4aの検出方法を説明する。
図5は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を説明するための図である。図6は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置が適用されるワイヤロープの表面のストランドの凹凸を説明するための図である。
図5は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を説明するための図である。図6は実施の形態1におけるワイヤロープの探傷装置が適用されるワイヤロープの表面のストランドの凹凸を説明するための図である。
図5の(a)は、誘起電圧Vの波形データである。図5の(b)は、誘起電圧V´の波形データである。図5の(c)は、合成波形データである。図5の(d)は、ノイズが除去された後の合成波形データである。
図5の(c)に示されるように、ワイヤロープ4の損傷部分4aが存在する場合、合成波形データは、誘起電圧Vのピークと誘起電圧V´とのピークとの正負が一致する部分において大きな正数のピークを有する。これに対し、ワイヤロープ4の正常部分において、合成波形データは、正負いずれかの値をとる。少なくとも負の値の部分においては、信号の正負は、ノイズにより反転する。制御器21は、当該波形データをワイヤロープ4の損傷部分4aの有無の評価指標S(t)とする。
図5の(d)に示されるように、制御器21は、評価指標S(t)から負の値をノイズとして除去する。その後、制御器21は、強調された信号としてピークが存在するか否かを判定する。制御器21は、当該ピークを検出した際にワイヤロープ4の損傷部分4aが存在すると判定する。
例えば、図6において、ストランドの凹凸は、ノイズの主成分となる。ワイヤロープ4の表面のストランドにおいて凸部の間隔がλである場合、第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとは、互いの中心の距離Pがλ/2の整数倍となるように設定される。この場合、評価指標S(t)において、ストランドの凹凸に起因するノイズ成分に対応した値は0以下となる。その結果、制御器20は、ワイヤロープ4の表面のストランドの凹凸に起因するノイズ成分の全てを除去する。
以上で説明した実施の形態1によれば、制御器21は、第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとの距離に応じて誘起電圧Vの波形データを掛け合わせ遅延時間τだけずらした波形データを誘起電圧V´の波形データとする。制御器21は、誘起電圧Vの波形データと誘起電圧V´の波形データとを掛け合わせることで合成波形データを生成する。制御器21は、当該合成波形データに基づいてワイヤロープ4の損傷の有無を判定する。このため、誘起電圧Vの検出値のピークを増幅することができる。
その結果、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比を向上させることができる。例えば、点検対象となるワイヤロープ4の隣に他のワイヤロープ4が並べて配置されている場合など、点検対象となるワイヤロープ4の近傍に強磁性体が存在する場合でも、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比を向上させることができる。例えば、径の小さいワイヤロープ4においてシグナルとなる漏洩磁束の量と分布範囲とが減少しても、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比を向上させることができる。このため、材料、加工、組立精度による制約が存在する小さいワイヤロープ探傷装置でも、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比を向上させることができる。
また、制御器21は、第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとの検出結果のみに基づいてワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する。このため、最小限のサーチコイルの数でワイヤロープ4の損傷部分4aを検出することができる。
なお、4つ以上のサーチコイルをワイヤロープ4の長さ方向に等間隔で配置してもよい。この際、複数のサーチコイルを順々に電気的に直列に接続すればよい。この場合、制御器21は、次の(1)を用いてワイヤロープ4の損傷部分4aの有無の評価指標S(t)を算出する回路またはコンピュータであればよい。この場合も、ワイヤロープ4の損傷部分を検出する際のSN比を向上させることができる。
ただし、(1)式において、V(t)は、ワイヤロープ4の移動方向の両端に位置するサーチコイルにおいて、隣のサーチコイルに接続されていないそれぞれの端部の間の電圧V(t)である。mは、サーチコイルの数である。mは、2以上の偶数である。Pは隣接したサーチコイルの設置間隔である。νは、磁化器10に対するワイヤロープ4の相対的な移動速度である。V(t)は、ワイヤロープ4の移動方向の上流側から順にV1(t)、・・・Vm(t)とした際の合成波形である。
実施の形態2.
図7は実施の形態2におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を説明するための図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図7は実施の形態2におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を説明するための図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図7に示されるように、制御器21は、フィルタ処理部において誘起電圧Vの波形データにフィルタ処理を施す。例えば、制御器21は、バンドパスフィルタとハイパスフィルタとローパスフィルタとコムフィルタをそれぞれのゲインを調整して組み合わせてフィルタ処理を施す。
制御器21は、フィルタ処理後の誘起電圧Vの波形データと誘起電圧V´に基づいて合成波形データを生成する。
以上で説明した実施の形態2によれば、制御器21は、フィルタ処理部において誘起電圧Vの波形データにフィルタ処理を施す。このため、様々な要因に起因するノイズ成分を合成波形データから除去することができる。例えば、ワイヤロープ4の機械的振動に起因するノイズ成分、電気的なノイズ成分等を除去することができる。その結果、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比をより確実に向上させることができる。
なお、制御器20において、実施の形態1と同様に生成した合成波形データにフィルタ処理を施してもよい。この場合も、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比をより確実に向上させることができる。
実施の形態3.
図8は実施の形態3におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を示す説明図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図8は実施の形態3におけるワイヤロープの探傷装置による波形処理方法を示す説明図である。なお、実施の形態1の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。
図8の(a)は、誘起電圧Vのデータである。図8の(b)は、誘起電圧V´の波形データである。図8の(c)は、合成波形データである。
図8の(b)に示されるように、制御器21は、一定の時間刻みで複数の掛け合わせ遅延時間を設定する。例えば、制御器21は、複数の掛け合わせ遅延時間として、τ1、τ2、τ3、τ4、・・・、τnを設定する。
図8の(c)に示されるように、制御器21は、複数の掛け合わせ遅延時間にそれぞれ対応した複数の評価指標S(t)を算出する。制御器21は、複数の評価指標S(t)のそれぞれにおいて最大値を除いた後に前記複数の評価指標S(t)のそれぞれにおける時間方向の平均と標準偏差とを算出する。制御器21は、時間方向の平均と標準偏差との和が最小となる評価指標S(t)によりワイヤロープ4の損傷部分4aの有無を判定する。図8においては、制御器21は、中央の評価指標S(t)によりワイヤロープ4の損傷部分4aの有無を判定する。
以上で説明した実施の形態3によれば、制御器21は、時間方向の平均と標準偏差との和が最小となる評価指標S(t)によりワイヤロープ4の損傷部分4aの有無を判定する。このため、ワイヤロープ4の移動速度νが未知である場合でも、誘起電圧Vのピークを増幅することができる。その結果、ワイヤロープ4の損傷部分4aを検出する際のSN比をより確実に向上させることができる。
なお、第1サーチコイル15aと第2サーチコイル15bとの中心間の距離Pは既知である。このため、評価指標S(t)によりワイヤロープ4の損傷部分4aの有無を判定する際に用いたτで距離Pを除することにより未知の移動速度νを検出することができる。
1 プローブ、 2 プローブ本体、 3 カバー、 3a カバー溝部、 4 ワイヤロープ、 4a 損傷部分、 5 主磁束、 6 漏洩磁束、 10 磁化器、 11a 第1永久磁石、 11b 第2永久磁石、 12 コイルホルダー、 13 バックヨーク、 14a 第1ポールピース、 14b 第2ポールピース、 15a 第1サーチコイル、15b 第2サーチコイル、 21 制御器
Claims (5)
- ワイヤロープの長さ方向の一部に主磁束を形成する磁化器と、
前記ワイヤロープの長さ方向に互いに間隔をあけて配置され、前記ワイヤロープの移動方向に順々に直列に接続され、前記主磁束が形成されている区間で前記ワイヤロープの損傷部分から発生する漏洩磁束に基づいて誘起電圧を発生させる偶数個のサーチコイルと、
前記ワイヤロープの移動方向の両端に位置するサーチコイルにおいて、隣のサーチコイルに接続されていないそれぞれの端部の間の電圧を検出し、隣接したサーチコイルの設置間隔と前記磁化器に対する前記ワイヤロープの相対的な移動速度とに基づいて算出された掛け合わせ遅延時間の分だけずらして掛け合わせることで前記電圧の検出値のピークを増幅し、前記ピークに基づいて前記損傷部分の有無を判定する制御器と、
を備えたワイヤロープの探傷装置。 - 前記制御器は、電圧V(t)の波形データまたは評価指標S(t)の波形データにフィルタ処理を施す請求項2または請求項3に記載のワイヤロープの探傷装置。
- 前記制御器は、複数の掛け合わせ遅延時間を用いて複数の評価指標S(t)を算出し、前記複数の評価指標S(t)のそれぞれにおいて最大値を除いた後に前記複数の評価指標S(t)のそれぞれにおける時間方向の平均と標準偏差とを算出し、時間方向の平均と標準偏差との和が最小となる評価指標S(t)により前記損傷部分の有無を判定する請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のワイヤロープの探傷装置。
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