JP2024051417A - Wire rope diagnostic method, diagnostic system, and diagnostic program - Google Patents

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Abstract

【課題】吊体の振れに起因するワイヤロープに作用する張力の変動を考慮してワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断方法および診断システム並びに診断プログラムを提供する。【解決手段】シーブ21~25を経由するワイヤロープ20の交換時期を診断するワイヤロープの診断方法において、ワイヤロープ20には等間隔に区分された多数のワイヤ区間26が設定されており、第一周期tごとの吊体の位置(lt、ht)およびワイヤロープ20に作用した張力wtの各々が時系列に並んだ時系列データ31を演算装置4によりデータ処理することにより、通過区間27に生じた微細損傷度Djを算出し、算出した微細損傷度Djをワイヤ区間26ごとに累積した累積損傷度Dsに基づいてワイヤロープ20の交換時期を診断する。【選択図】図1[Problem] To provide a wire rope diagnostic method, diagnostic system, and diagnostic program for diagnosing the time to replace a wire rope by taking into consideration the fluctuation in tension acting on the wire rope caused by the swing of a hanging body. [Solution] In a wire rope diagnostic method for diagnosing the time to replace a wire rope 20 passing through sheaves 21-25, a large number of wire sections 26 divided at equal intervals are set on the wire rope 20, and time series data 31 in which the position (lt, ht) of the hanging body for each first period t and the tension wt acting on the wire rope 20 are arranged in time series is processed by a calculation device 4 to calculate the minute damage degree Dj caused in the passing section 27, and the time to replace the wire rope 20 is diagnosed based on the accumulated damage degree Ds obtained by accumulating the calculated minute damage degrees Dj for each wire section 26. [Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、ワイヤロープの診断方法および診断システム並びに診断プログラムに関し、より詳しくは、ワイヤロープに作用する張力の変動を考慮してワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断方法および診断システム並びに診断プログラムに関する。 The present invention relates to a method, system, and program for diagnosing a wire rope, and more specifically, to a method, system, and program for diagnosing the time to replace the wire rope by taking into account fluctuations in tension acting on the wire rope.

クレーンやエレベータなどのワイヤロープを診断する装置が提案されている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1に記載の発明は主ロープに発生する張力をかご速度から得られる加速度と積載質量より計算している。特許文献2に記載の発明はワイヤロープの寿命推定式としてニーマンの実験式を用いており、ワイヤロープに作用する引張応力を荷重から求めている。 Devices have been proposed to diagnose wire ropes in cranes, elevators, etc. (see, for example, Patent Documents 1 and 2). The invention described in Patent Document 1 calculates the tension generated in the main rope from the acceleration obtained from the car speed and the load mass. The invention described in Patent Document 2 uses Nieman's empirical formula as a formula for estimating the lifespan of the wire rope, and finds the tensile stress acting on the wire rope from the load.

しかしながら、ワイヤロープが吊り上げる吊体の荷重や吊体を移動させたときの加速度が一定であっても、吊体の振れが発生すると、その振れによりワイヤロープに作用する張力が変動する。それ故、吊体の振れを起因とした張力の変動も考慮して高精度にワイヤロープの交換時期を診断するには改善の余地がある。 However, even if the load of the suspended object hoisted by the wire rope and the acceleration when the suspended object is moved are constant, if the suspended object sways, the tension acting on the wire rope will fluctuate due to the swaying. Therefore, there is room for improvement in accurately diagnosing the time to replace the wire rope by taking into account the fluctuations in tension caused by the swaying of the suspended object.

特開2006-27888号公報JP 2006-27888 A 特開2010-247996号公報JP 2010-247996 A

本発明の目的は、吊体の振れに起因するワイヤロープに作用する張力の変動を考慮してワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断方法および診断システム並びに診断プログラムを提供することである。 The object of the present invention is to provide a wire rope diagnostic method, diagnostic system, and diagnostic program that diagnoses the time to replace the wire rope by taking into account the fluctuation in tension acting on the wire rope caused by the sway of the hanging body.

上記の目的を達成する本発明のワイヤロープの診断方法は、少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断方法において、前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとの前記吊体の位置および前記ワイヤロープに作用した張力の各々が時系列に並んだ時系列データを演算装置によりデータ処理することにより、前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出し、算出したその微細損傷度を前記ワイヤ区間ごとに累積した累積損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断することを特徴とする。 The wire rope diagnostic method of the present invention, which achieves the above object, is a method for diagnosing the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves, in which the wire rope is set with a number of wire sections divided at equal intervals, and the position of the suspended body and the tension acting on the wire rope are arranged in a time series for each period shorter than the time required for the wire section to pass through the sheave, and the degree of micro-damage that has occurred in the wire section passing through the sheave is calculated by processing the data by a computing device, and the time to replace the wire rope is diagnosed based on the cumulative damage degree calculated by accumulating the calculated micro-damage degree for each wire section.

上記の目的を達成する本発明のワイヤロープの診断システムは、少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断システムにおいて、前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとに前記吊体の位置を取得する位置取得装置と、前記短い周期ごとに前記ワイヤロープに作用する張力を取得する張力取得装置と、前記短い周期ごとに前記位置および前記張力が時系列に並んで成る時系列データが記憶される演算装置と、を備え、前記演算装置は、前記時系列データに基づいて前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出するデータ処理と、算出したその微細損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断するデータ処理と、を実行することを特徴とする。 The wire rope diagnostic system of the present invention, which achieves the above object, is a wire rope diagnostic system that diagnoses the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves, and the wire rope has a number of wire sections divided at equal intervals, and is equipped with a position acquisition device that acquires the position of the suspended body at each period shorter than the time required for the wire section to pass through the sheave, a tension acquisition device that acquires the tension acting on the wire rope at each short period, and a calculation device that stores time series data in which the position and the tension are arranged in chronological order at each short period, and the calculation device executes data processing to calculate the degree of micro-damage that has occurred in the wire section passing through the sheave based on the time series data, and data processing to diagnose the replacement time of the wire rope based on the calculated degree of micro-damage.

上記の目的を達成する本発明のワイヤロープの診断プログラムは、少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を演算装置に診断させるワイヤロープの診断プログラムにおいて、前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとの前記吊体の位置および前記ワイヤロープに作用した張力の各々が時系列に並んだ時系列データが記憶された前記演算装置に、前記時系列データに基づいて前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出させる手順と、算出したその微細損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断させる手順と、を実行させることを特徴とする。 The wire rope diagnostic program of the present invention, which achieves the above object, causes a calculation device to diagnose the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves, is characterized in that the wire rope has a number of wire sections divided at equal intervals, and the calculation device, which stores time series data in which the position of the suspended body and the tension acting on the wire rope for each period shorter than the time it takes for the wire section to pass through the sheave, executes the following steps: calculates the degree of micro-damage that has occurred in the wire section passing through the sheave based on the time series data; and diagnoses the time to replace the wire rope based on the calculated degree of micro-damage.

本発明によれば、シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度が、シーブの通過中に発生した吊体の振れを起因とした損傷を含んだものとなっている。そのため、この微細損傷度が累積した累積損傷度を用いることで、ワイヤロープに作用する張力の変動を考慮して高精度にワイヤロープの交換時期を診断することが可能となる。 According to the present invention, the degree of micro-damage that occurs in the wire section passing through the sheave includes damage caused by the swinging of the hanging body that occurs while passing through the sheave. Therefore, by using the cumulative damage degree that is the accumulation of this micro-damage degree, it is possible to diagnose the time to replace the wire rope with high accuracy, taking into account the fluctuations in tension acting on the wire rope.

ワイヤロープの診断システムの実施形態を例示する構成図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating an embodiment of a wire rope diagnostic system. ワイヤロープの診断方法および診断プログラムの実施形態の手順を例示するフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram illustrating the steps of an embodiment of a wire rope diagnostic method and program. 時系列データを例示する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of time-series data. 通過区間時系列データを例示する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of passing section time series data. 累積損傷度データを例示する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an example of accumulated damage level data. 図2の通過区間および引張応力を特定する手順と微細損傷度を算出する手順の代わりに実行される各手順を例示するフロー図である。FIG. 3 is a flow diagram illustrating steps that are executed instead of the step of identifying a passing section and a tensile stress and the step of calculating a degree of micro-damage in FIG. 2 . ワイヤロープがシーブを通過した回数とワイヤロープのロープ径の減少率との相関関係を例示するグラフ図である。FIG. 1 is a graph illustrating a correlation between the number of times a wire rope passes through a sheave and the rate of reduction in rope diameter of the wire rope. 図3の開始から微細損傷度を算出する手順の代わりに実行される各手順を例示するフロー図である。4 is a flow chart illustrating steps executed in place of the step of calculating the degree of micro-damage from the start of FIG. 3. 時系列ロープ径データを例示する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating time-series rope diameter data. ワイヤ区間ロープ径データを例示する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating wire section rope diameter data. 実施例で得られた診断結果を例示する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the diagnostic results obtained in the examples.

以下、本発明のワイヤロープの診断方法および診断システム並びに診断プログラムを、図に示す実施形態に基づいて説明する。図1では、X方向をクレーン10の桁の延在方向でトロリが横行する方向とし、Y方向をクレーン10が走行する走行方向とし、Z方向を鉛直方向とする。また、矢印は信号の流れを示す。 The wire rope diagnostic method, diagnostic system, and diagnostic program of the present invention will be described below based on the embodiment shown in the figures. In FIG. 1, the X direction is the extension direction of the girder of the crane 10 and the direction in which the trolley travels laterally, the Y direction is the traveling direction in which the crane 10 travels, and the Z direction is the vertical direction. Also, the arrows indicate the flow of signals.

図1に例示する診断システム1は、クレーン10において五つのシーブ21~25を経由して、ドラム12による繰り出しおよび巻き取りにより吊体11を移動させるワイヤロープ20の交換時期を診断するシステムである。診断システム1は、張力取得装置2、位置取得装置3a、3b、および、演算装置4を備えている。演算装置4は公知の種々のコンピュータを用いることができる。演算装置4は、中央演算処理部(CPU)5、主記憶部(メモリ)6、補助記憶部(例えば、HDD)7、入力部(キーボード、マウス)8、および、出力部(ディスプレイ)9を有している。診断プログラム30は演算装置4の補助記憶部7にインストールされている。 The diagnostic system 1 illustrated in FIG. 1 is a system that diagnoses the replacement time of the wire rope 20 that moves the suspending body 11 by paying out and reeling in the drum 12 via five sheaves 21-25 in a crane 10. The diagnostic system 1 includes a tension acquisition device 2, position acquisition devices 3a, 3b, and a calculation device 4. The calculation device 4 can be any of various known computers. The calculation device 4 includes a central processing unit (CPU) 5, a main memory unit (memory) 6, an auxiliary memory unit (e.g., HDD) 7, an input unit (keyboard, mouse) 8, and an output unit (display) 9. The diagnostic program 30 is installed in the auxiliary memory unit 7 of the calculation device 4.

クレーン10は公知の種々のクレーンを用いることができる。クレーン10としては、ガントリークレーン(橋形クレーン)、トランスファークレーン(門型クレーン)、天井クレーン、および、ジブクレーン(タワークレーンを含む)が例示され、種類は特に限定されない。 A variety of known cranes can be used as the crane 10. Examples of the crane 10 include a gantry crane (bridge crane), a transfer crane (portal crane), an overhead crane, and a jib crane (including a tower crane), and the type is not particularly limited.

本実施形態のクレーン10は、公知のガントリークレーンであり、複数本のワイヤロープ20と、吊体11と、ドラム12と、駆動装置13と、クレーン用制御装置14と、図示しない桁と、トロリと、脚構造物および走行装置と、を備える。クレーン10は桁に沿ったトロリのX方向の横行と走行装置によるY方向の走行とにより吊体11を所定の位置に移動させ、吊体11のZ方向の昇降によりコンテナの荷役作業を行う。吊体11とはワイヤロープ20により吊り上げられるものを示しており、本実施形態においては、吊具およびその吊具に連結されたコンテナ、または、コンテナに連結してない吊具を示すものとする。ドラム12、駆動装置13、および、クレーン用制御装置14は図示しない機械室に設置される。ドラム12は駆動装置13の回転動力により回転してワイヤロープ20を巻き取ったり、繰り出したりする。クレーン用制御装置14は、公知の種々のコンピュータを用いることができる。クレーン用制御装置14は、トロリをX方向に横行させる制御、走行装置によりクレーン10をY方向に走行させる制御、および、吊体11をZ方向に昇降させる制御を実行する。 The crane 10 of this embodiment is a known gantry crane, and includes a plurality of wire ropes 20, a hoist 11, a drum 12, a drive unit 13, a crane control device 14, a girder (not shown), a trolley, a leg structure, and a traveling device. The crane 10 moves the hoist 11 to a predetermined position by the trolley moving in the X direction along the girder and the traveling device traveling in the Y direction, and performs container loading and unloading work by raising and lowering the hoist 11 in the Z direction. The hoist 11 refers to something that is lifted by the wire rope 20, and in this embodiment, refers to a hoist and a container connected to the hoist, or a hoist not connected to a container. The drum 12, the drive unit 13, and the crane control device 14 are installed in a machine room (not shown). The drum 12 rotates by the rotational power of the drive unit 13 to wind and unwind the wire rope 20. The crane control device 14 can use various known computers. The crane control device 14 controls the trolley to travel laterally in the X direction, controls the crane 10 to travel in the Y direction using the traveling device, and controls the lifting and lowering of the suspending body 11 in the Z direction.

ワイヤロープ20は公知の種々のワイヤロープを用いることができる。ワイヤロープ20は、例えば、複数の素線を撚り合わせたストランドを心の周りに所定のピッチで撚り合わせて成る。ワイヤロープ20のロープ径d〔mm〕、断面積A〔mm〕、および、全長は特に限定されるものではない。一台のクレーン10には複数のワイヤロープ20が設けられているが、ワイヤロープ20の本数は特に限定されるものではない。ワイヤロープ20は、例えば、クレーン10に四本設けられており、図1中では、各々のワイヤロープ20が実線、点線、一点鎖線、二点鎖線で区別される。 Various known wire ropes can be used for the wire rope 20. The wire rope 20 is, for example, made by twisting a strand of multiple wires around a core at a specified pitch. The rope diameter d [mm], cross-sectional area A [mm], and total length of the wire rope 20 are not particularly limited. A single crane 10 is provided with multiple wire ropes 20, but the number of wire ropes 20 is not particularly limited. For example, four wire ropes 20 are provided on the crane 10, and in FIG. 1, each wire rope 20 is distinguished by a solid line, a dotted line, a dashed line, or a dashed double-dot line.

ワイヤロープ20の掛け方は公知の種々の掛け方を用いることができ、ワイヤロープ20は少なくとも一つのシーブを経由すればよい。例えば、ワイヤロープ20の掛け方は、一端が他のワイヤロープ20の他端に連結具15を介して連結され、他端がドラム12に連結され、中途位置が五つのシーブ21~25のそれぞれを経由する掛け方がある。この掛け方では、ワイヤロープ20が吊体11の吊具に設置されたシーブ23を介して吊体11を吊り上げている。 The wire rope 20 can be hung in a variety of known ways, and it is sufficient that the wire rope 20 passes through at least one sheave. For example, the wire rope 20 can be hung in such a way that one end is connected to the other end of another wire rope 20 via a connector 15, the other end is connected to the drum 12, and the middle position passes through each of the five sheaves 21 to 25. In this hanging method, the wire rope 20 lifts the suspending body 11 via a sheave 23 installed on the hoisting tool of the suspending body 11.

ワイヤロープ20には、等間隔に区分された多数のワイヤ区間26が設定される。一本のワイヤロープ20におけるワイヤ区間26の総数の桁数は、ワイヤ区間26の区間長(延在長さ)ΔSに応じて異なる。国際単位系(SI)の長さの単位として〔m〕を用いたワイヤロープ20の全長が三桁の場合に、その桁数は三桁~四桁が目安となり、その全長が二桁の場合に、その桁数は二桁~三桁が目安となる。各々のワイヤ区間26は、ワイヤロープ20の一端側または末端側のどちらか一方から他方に向うに連れて数値が大きくなる区間番号M(=1、2、・・・、100、・・・)が付与される。ワイヤ区間26は区間番号Mとともに区間の始端位置および終端位置が特定されている。区間番号Mの始端位置は、始端位置は区間番号(M=1)の始点位置を「0」として、区間長ΔSに区間番号(M-1)を乗算した値になり、終端位置は区間長ΔSに区間番号Mを乗算した位置になる。 The wire rope 20 has a number of wire sections 26 divided at equal intervals. The number of digits of the total number of wire sections 26 in one wire rope 20 varies depending on the section length (extension length) ΔS of the wire sections 26. When the total length of the wire rope 20 is three digits using [m] as the unit of length in the International System of Units (SI), the number of digits is approximately three to four digits, and when the total length is two digits, the number of digits is approximately two to three digits. Each wire section 26 is assigned a section number M (= 1, 2, ..., 100, ...) whose numerical value increases from one end or the other end of the wire rope 20 to the other. The wire section 26 is specified by the section number M as well as the start and end positions of the section. The start position of section number M is the section length ΔS multiplied by the section number (M-1), with the start position of the section number (M=1) being "0", and the end position is the section length ΔS multiplied by the section number M.

多数のワイヤ区間26は、ワイヤロープ20の全長に亘って設定されてもよいが、ワイヤロープ20がシーブ21~25を通過する際に受ける損傷よりもより小さい損傷を受ける診断対象外の部位を除くとよい。診断対象外の部位としては、ワイヤロープ20の固定端を含む一端部および末端部が例示される。より具体的に、診断対象外の部位としては、吊体11が移動する際にワイヤロープ20の位置が変位しない部位、および、ドラム12に巻き取られた部位が例示される。ワイヤロープ20の位置が変位しない部位は、例えば、連結具15から桁のX方向の一端に固定された定滑車のシーブ21までの間の部位である。また、ドラム12に巻き取られた部位は、ワイヤロープ20がドラム12から最も繰り出された状態で、ドラム12に巻き取られた部位とドラム12からドラム12に最も近く、桁のX方向の他端に固定された定滑車のシーブ25までの間の部位である。 The multiple wire sections 26 may be set over the entire length of the wire rope 20, but it is advisable to exclude non-diagnosed areas that will receive less damage than the damage that the wire rope 20 receives when passing through the sheaves 21 to 25. Examples of non-diagnosed areas include one end including the fixed end of the wire rope 20 and the end. More specifically, examples of non-diagnosed areas include areas where the position of the wire rope 20 does not change when the suspending body 11 moves, and areas wound around the drum 12. Examples of non-diagnosed areas include areas where the position of the wire rope 20 does not change when the suspending body 11 moves, and areas wound around the drum 12. Examples of non-displaced areas of the wire rope 20 include areas between the connector 15 and the sheave 21 of the fixed pulley fixed to one end of the girder in the X direction. In addition, the area wound around the drum 12 is the area between the area wound around the drum 12 and the sheave 25 of the fixed pulley that is closest to the drum 12 and fixed to the other end of the girder in the X direction when the wire rope 20 is most unwound from the drum 12.

ワイヤロープ20の一本当たりのワイヤ区間26の総数は多いほど、ワイヤロープ20の交換時期の診断精度が高くなる。一方、その総数が多いほど、演算装置4において診断結果を出力するまでの演算負荷が増えることに加えて補助記憶部7の記憶領域を専有する度合いも大きくなる。そこで、一台のクレーン10に設けられた複数本のワイヤロープ20における全てのワイヤ区間26の合計数が5000以下となるように、一本当たりのワイヤ区間26の総数(区間番号Mの最大値)を設定することが好ましい。 The greater the total number of wire sections 26 per wire rope 20, the higher the accuracy of diagnosing when to replace the wire rope 20. On the other hand, the greater the total number, the greater the computational load on the computing device 4 until the diagnosis result is output, and the greater the degree to which the memory area of the auxiliary memory unit 7 is monopolized. Therefore, it is preferable to set the total number of wire sections 26 per wire rope (maximum value of section number M) so that the total number of all wire sections 26 in the multiple wire ropes 20 provided on one crane 10 is 5,000 or less.

ワイヤ区間26の区間長ΔSは長いほど、ワイヤロープ20の一本当たりのワイヤ区間26の総数が少なくなり、診断精度が低くなる。そこで、区間長ΔSは、吊体11を移動させた場合の単位時間あたりのワイヤロープ20の最小移動距離よりも短くすることが望ましい。区間長ΔSが最小移動距離よりも短くなることで、診断精度の向上には有利になる。なお、単位時間は、張力取得装置2や位置取得装置3a、3bのサンプリング周期とするとよい。 The longer the section length ΔS of the wire sections 26, the fewer the total number of wire sections 26 per wire rope 20, and the lower the diagnostic accuracy. Therefore, it is desirable to set the section length ΔS shorter than the minimum movement distance of the wire rope 20 per unit time when the suspension body 11 is moved. Having the section length ΔS shorter than the minimum movement distance is advantageous for improving diagnostic accuracy. The unit time may be the sampling period of the tension acquisition device 2 and the position acquisition devices 3a and 3b.

また、区間長ΔSは、最小移動距離に加えて、ワイヤロープ20の弛みや伸縮、あるいは、ワイヤロープ20に作用する張力の過負荷を回避および吊体11の角度を変化させることを目的とした傾転装置の作動を考慮することがより望ましい。ワイヤロープ20に弛みや伸縮が生じるとワイヤロープ20が移動した状態になり、シーブを通過したときに損傷が生じる。同様に、傾転装置が作動するとワイヤロープ20が移動した状態になり、シーブを通過したときに損傷が生じる。弛みや伸縮、あるいは、傾転装置の作動によりワイヤロープ20の移動量は、予め多数の実験や試験データ、あるいは、コンピュータシミュレーション結果の蓄積により得られた知見に基づいて把握することが可能である。ただし、ワイヤロープ20の弛みや伸縮の微小な変化を考慮すると際限なく区間長ΔSが小さくなる。そこで、ワイヤロープ20の弛みは、駆動装置13が停止してワイヤロープ20に作用する張力が無くなったときの弛みによるワイヤロープ20の最小移動距離を採用するとよい。また、ドラムワイヤロープ20の伸縮は、ワイヤロープ20に作用する張力の最大張力時および最小張力時の伸びの差分と、クレーン10の設置場所の最高気温および最低気温の伸びの差分と、を採用するとよい。このように、ワイヤロープ20に生じる弛みや伸縮、あるいは、傾転装置の作動によるワイヤロープ20の移動を考慮して区間長ΔSを設定することで、ワイヤロープ20に生じる弛みや伸縮、あるいは、傾転装置の作動によるワイヤロープ20の損傷も考慮した診断になり、診断精度の向上には有利になる。 In addition, it is more desirable to consider the section length ΔS in addition to the minimum movement distance, slack or expansion of the wire rope 20, or the operation of the tilting device for the purpose of avoiding overload of the tension acting on the wire rope 20 and changing the angle of the suspending body 11. If slack or expansion occurs in the wire rope 20, the wire rope 20 will move and will be damaged when it passes through the sheave. Similarly, if the tilting device is operated, the wire rope 20 will move and will be damaged when it passes through the sheave. The amount of movement of the wire rope 20 due to slack or expansion, or the operation of the tilting device can be grasped based on knowledge obtained in advance from a large number of experiments, test data, or the accumulation of computer simulation results. However, if minute changes in slack or expansion of the wire rope 20 are taken into consideration, the section length ΔS will become infinitely small. Therefore, it is preferable to adopt the minimum movement distance of the wire rope 20 due to slack when the drive device 13 stops and the tension acting on the wire rope 20 disappears. In addition, the extension and contraction of the drum wire rope 20 can be calculated by taking into account the difference in extension between the maximum and minimum tensions acting on the wire rope 20 and the difference in extension between the maximum and minimum temperatures at the installation site of the crane 10. In this way, by setting the section length ΔS in consideration of the slack and extension of the wire rope 20 or the movement of the wire rope 20 due to the operation of the tilting device, the diagnosis can be made taking into account the slack and extension of the wire rope 20 or damage to the wire rope 20 due to the operation of the tilting device, which is advantageous in improving the accuracy of the diagnosis.

シーブ21~25(以下、シーブ21~25を示す場合は符号を省略する。)は公知の種々のシーブを用いることができる。シーブはワイヤロープ20の一端から他端に向かって間隔を空けて順に配置される。各々のシーブのシーブ径D〔mm〕およびシーブ形状は特に限定されるものではない。各々のシーブのシーブ径Dおよびシーブ形状は、例えば、同一である。ただし、シーブ21はワイヤロープ20の位置が変位しない箇所に接触するシーブであり、このシーブ21のシーブ径は他のシーブよりも小さいことがある。各々のシーブには配置順に数値が大きくなるシーブ番号iが付与されている。例えば、シーブ21のシーブ番号をi=1として、シーブ21からドラム12に向かって順に配置されたそれぞれのシーブ22~25にシーブ番号i(=2、・・・、5)が付与されている。 Sheaves 21 to 25 (hereinafter, the reference numerals will be omitted when referring to sheaves 21 to 25) may be any of various known sheaves. The sheaves are arranged in order from one end of the wire rope 20 to the other end at intervals. The sheave diameter D [mm] and the sheave shape of each sheave are not particularly limited. The sheave diameter D and the sheave shape of each sheave are, for example, the same. However, sheave 21 is a sheave that contacts a location where the position of the wire rope 20 does not change, and the sheave diameter of this sheave 21 may be smaller than the other sheaves. Each sheave is assigned a sheave number i that increases in the order of arrangement. For example, the sheave number of sheave 21 is i=1, and the sheave numbers i (=2, ..., 5) are assigned to the sheaves 22 to 25 arranged in order from sheave 21 to the drum 12.

各々のシーブはワイヤロープ20の掛け方に応じて動滑車または定滑車のどちらかの種類が適宜、選択される。例えば、本実施形態では、シーブ21およびシーブ25がクレーン10の桁に設置された定滑車である。シーブ22およびシーブ24がクレーン10のトロリに設置されて、トロリの横行に伴ってX方向に移動する動滑車である。シーブ23が吊体11の吊具に設置されて、吊体11の昇降に伴ってZ方向に移動するとともにトロリの横行に伴ってX方向に移動する動滑車である。 Each sheave is appropriately selected as either a movable pulley or a fixed pulley depending on how the wire rope 20 is hung. For example, in this embodiment, sheaves 21 and 25 are fixed pulleys installed on the girder of the crane 10. Sheaves 22 and 24 are movable pulleys installed on the trolley of the crane 10 and move in the X direction as the trolley moves laterally. Sheave 23 is a movable pulley installed on the hoisting fixture of the hoisting body 11 and moves in the Z direction as the hoisting body 11 rises and falls and moves in the X direction as the trolley moves laterally.

張力取得装置2は、サンプリング周期を第一周期tに設定可能であり、かつ、ワイヤロープ20に作用する張力Wt〔kgf〕を取得可能あれば、公知の種々のセンサを用いることができる。張力取得装置2としては連結具15に作用する張力を計測するロードセルが例示され、ワイヤロープ20の各々に作用する張力Wtはロードセルが計測した張力の半分の値となる。 The tension acquisition device 2 can use various known sensors as long as it can set the sampling period to the first period t and can acquire the tension Wt [kgf] acting on the wire rope 20. An example of the tension acquisition device 2 is a load cell that measures the tension acting on the connector 15, and the tension Wt acting on each of the wire ropes 20 is half the tension measured by the load cell.

張力取得装置2は、ワイヤロープ20の位置が変位しない箇所でワイヤロープ20に作用する張力を取得することが望ましい。ワイヤロープ20の位置が変位しない箇所に張力取得装置2を設置することで、張力取得装置2の設置が簡便になる。張力取得装置2は、連結具15に設置されることがより望ましいが、複数の張力取得装置2がシーブ22~25の各々に設置されてもよい。張力取得装置2がシーブの各々に設置されることで通過区間27の各々に作用する張力を個別に取得可能となるが、張力取得装置2の設置数が増えることでデータの整理が煩雑になる。対して、張力取得装置2が連結具15ごとに設置されることで複数本のワイヤロープ20に作用する張力を取得する装置の数が少なくなり、データの整理には有利になる。 It is desirable for the tension acquisition device 2 to acquire the tension acting on the wire rope 20 at a location where the position of the wire rope 20 does not change. By installing the tension acquisition device 2 at a location where the position of the wire rope 20 does not change, the installation of the tension acquisition device 2 becomes easy. It is more desirable for the tension acquisition device 2 to be installed on the connector 15, but multiple tension acquisition devices 2 may be installed on each of the sheaves 22 to 25. By installing a tension acquisition device 2 on each sheave, it becomes possible to acquire the tension acting on each passing section 27 individually, but as the number of installed tension acquisition devices 2 increases, data organization becomes complicated. On the other hand, by installing a tension acquisition device 2 on each connector 15, the number of devices that acquire the tension acting on multiple wire ropes 20 is reduced, which is advantageous for data organization.

位置取得装置3a、3bは、サンプリング周期を第一周期tに設定可能であり、吊体11の位置(lt、ht)を取得可能であれば、公知の種々のセンサあるいは幾つかのセンサの組み合わせを用いることができる。吊体11の位置(lt、ht)は相対座標であり、基点からの移動距離のX方向成分とZ方向成分とを示す。基点としては、吊体11が移動可能な範囲に存在する位置であることが好ましい。位置取得装置3aは吊体11のX方向の位置ltを取得する装置であり、トロリの駆動装置の回転数を計測する装置が例示される。位置取得装置3bは吊体11のZ方向の位置htを取得する装置であり、ドラム12におけるワイヤロープ20の巻き取り長さやドラム12の回転数を取得する装置、あるいは、吊体11およびトロリの間の距離を計測する装置が例示される。 The position acquisition devices 3a and 3b can use various known sensors or a combination of several sensors as long as the sampling period can be set to the first period t and the position (lt, ht) of the hanging body 11 can be acquired. The position (lt, ht) of the hanging body 11 is a relative coordinate system, and indicates the X-direction component and the Z-direction component of the movement distance from the base point. The base point is preferably a position within the range in which the hanging body 11 can move. The position acquisition device 3a is a device that acquires the X-direction position lt of the hanging body 11, and an example of this is a device that measures the number of rotations of the trolley drive device. The position acquisition device 3b is a device that acquires the Z-direction position ht of the hanging body 11, and an example of this is a device that acquires the winding length of the wire rope 20 on the drum 12 or the number of rotations of the drum 12, or a device that measures the distance between the hanging body 11 and the trolley.

位置取得装置3a、3bは、吊体11の絶対位置座標を取得する装置でもよく、例えば、吊体11に直に設置された測位衛星システムのアンテナが例示される。吊体11の絶対位置座標を取得する場合には、クレーン10に絶対位置座標が特定された基点を設け、その基点の絶対位置座標と吊体11の絶対位置座標とから算出される吊体11の移動距離のX方向成分とZ方向成分を吊体11の位置(lt、ht)とすることが好ましい。また、岸壁に着岸した船舶に対してコンテナの荷役を行うクレーン10の場合には、吊体11の位置が地面より低い位置になることもあるため、Z方向の位置htを主巻海下揚程で補正することが好ましい。 The position acquisition devices 3a and 3b may be devices that acquire the absolute position coordinates of the suspending body 11, and examples of such devices include antennas of a positioning satellite system installed directly on the suspending body 11. When acquiring the absolute position coordinates of the suspending body 11, it is preferable to provide a base point with a specified absolute position coordinate on the crane 10, and to set the X-direction component and Z-direction component of the movement distance of the suspending body 11 calculated from the absolute position coordinate of the base point and the absolute position coordinate of the suspending body 11 as the position (lt, ht) of the suspending body 11. In addition, in the case of a crane 10 that loads and unloads containers onto a ship docked at a quay, the position of the suspending body 11 may be lower than the ground, and therefore it is preferable to correct the Z-direction position ht with the main hoist below sea level lift.

演算装置4は、クレーン10の図示しない運転室あるいはクレーン10から離間した遠隔地に設置された運転室や、コンテナの管理を行う管理システムが設置される管理室に設置される。演算装置4は、入力部8により診断プログラム30が起動されて実行されると、診断プログラム30により指示された各データ処理を実行する。そして、各データ処理を実行してワイヤロープ20の交換時期を予測して出力部9に出力する。 The calculation device 4 is installed in an operator's cab (not shown) of the crane 10, or in an operator's cab installed in a remote location away from the crane 10, or in a control room in which a management system for managing containers is installed. When the diagnostic program 30 is started and executed by the input unit 8, the calculation device 4 executes each data processing instructed by the diagnostic program 30. Then, by executing each data processing, the calculation device 4 predicts the replacement time of the wire rope 20 and outputs it to the output unit 9.

演算装置4は、入力部8により、クレーン10の構造および仕様データ、ワイヤロープ掛図、ワイヤロープ20の全長、および、シーブ個数を含む基礎データが予め補助記憶部7に入力されている。演算装置4は、入力部8により、シーブ形状による係数a、ワイヤロープ20の撚り方による係数b、シーブ径D、ロープ径d、および、断面積Aが予め補助記憶部7に入力されている。 The calculation device 4 has basic data including the structure and specification data of the crane 10, the wire rope hanging diagram, the total length of the wire rope 20, and the number of sheaves input in advance to the auxiliary memory unit 7 via the input unit 8. The calculation device 4 has coefficient a based on the sheave shape, coefficient b based on the twisting method of the wire rope 20, sheave diameter D, rope diameter d, and cross-sectional area A input in advance to the auxiliary memory unit 7 via the input unit 8.

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診断プログラム30は、起動された後に、入力部8により各データ処理で用いる初期値の選択や予測結果の選択を含む初期設定が行われる。診断プログラム30は、初期設定が完了した後に、演算装置4の補助記憶部7に時系列データ31が記憶されると、演算装置4に初期設定に従った各データ処理を実行させる。
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After the diagnostic program 30 is started, initial settings including selection of initial values to be used in each data processing and selection of a prediction result are performed by the input unit 8. After the initial settings are completed, when the time-series data 31 is stored in the auxiliary storage unit 7 of the arithmetic device 4, the diagnostic program 30 causes the arithmetic device 4 to execute each data processing according to the initial settings.

図2に診断方法および診断プログラム30により実行される手順の一例を示す。まず、第一周期tごとに張力Wtおよび位置(lt、ht)を取得する(S110、S120)。ついで、演算装置4の補助記憶部7に時系列データ31が記憶されると(S130)、診断プログラム30は演算装置4に各手順(S140~S170)を実行させる。最終的に、ワイヤロープ20の交換時期の診断結果が出力部9に出力されると、再び、スタートに戻り各々の手順が実行される。この各々の手順の繰り返しは、クレーン10により吊体11を移動させている間で繰り返される。また、繰り返しで累積されたデータはワイヤロープ20の交換とともにリセットされ、ワイヤロープ20を交換してからクレーン10による吊体11の移動が開始されると累積される。(S110)~(S180)の各ステップの内容を以下に詳述する。 Figure 2 shows an example of the diagnostic method and the procedure executed by the diagnostic program 30. First, the tension Wt and the position (lt, ht) are acquired for each first period t (S110, S120). Next, when the time series data 31 is stored in the auxiliary memory unit 7 of the calculation device 4 (S130), the diagnostic program 30 causes the calculation device 4 to execute each procedure (S140 to S170). Finally, when the diagnosis result of the time to replace the wire rope 20 is output to the output unit 9, the process returns to the start and each procedure is executed again. These procedures are repeated while the hoisting body 11 is being moved by the crane 10. In addition, the data accumulated by the repetition is reset when the wire rope 20 is replaced, and is accumulated when the movement of the hoisting body 11 by the crane 10 is started after the wire rope 20 is replaced. The contents of each step (S110) to (S180) are described in detail below.

張力Wtを取得するステップ(S110)では、第一周期tごとに張力取得装置2によりワイヤロープ20に作用する張力Wtを取得する。位置(lt、ht)を取得するステップ(120)では、第一周期tごとに位置取得装置3a、3bにより吊体11の位置(lt、ht)を取得する。 In the step (S110) of acquiring the tension Wt, the tension acquisition device 2 acquires the tension Wt acting on the wire rope 20 for each first period t. In the step (120) of acquiring the position (lt, ht), the position acquisition devices 3a and 3b acquire the position (lt, ht) of the hanging body 11 for each first period t.

第一周期tは予め設定された固定のサンプリング周期である。第一周期tは、通過区間27がシーブの通過に要する時間(あるワイヤ区間26がシーブの通過を開始してからその通過が終了するまでの間の時間)よりも短い期間に設定される。第一周期tは、吊体11の移動における定格速度、ワイヤ区間26の区間長ΔS、および、シーブ径Dの組み合わせにより設定される。また、第一周期tは吊体11の振れを単振り子と見做した場合にその振れの周期よりも短いことが望ましい。吊体11の振れの周期は吊体11とトロリとの間の距離で異なるため、第一周期tとしては、荷役サイクルの中で最も支配的な吊体11の振れの周期よりも短くしたり、あるいは、荷役サイクルの中で最も長い吊体11の振れの周期よりも短くしたりすることができる。第一周期tが吊体11の振れの周期よりも短くなることで、張力取得装置2により吊体11の振れに起因したワイヤロープ20に作用する張力をより正確に取得することが可能となる。張力取得装置2と位置取得装置3a、3bの各々はサンプリング周期を第一周期tで同期させることが望ましいが、張力取得装置2のサンプリング周期を第一周期tよりも短い周期としてもよい。 The first period t is a preset fixed sampling period. The first period t is set to a period shorter than the time required for the passing section 27 to pass the sheave (the time from when a certain wire section 26 starts passing the sheave to when the passage ends). The first period t is set by a combination of the rated speed of the movement of the suspending body 11, the section length ΔS of the wire section 26, and the sheave diameter D. In addition, it is desirable that the first period t is shorter than the period of the swing of the suspending body 11 when the swing is regarded as a simple pendulum. Since the period of the swing of the suspending body 11 differs depending on the distance between the suspending body 11 and the trolley, the first period t can be shorter than the period of the swing of the suspending body 11 that is most dominant in the loading cycle, or shorter than the period of the swing of the suspending body 11 that is the longest in the loading cycle. By making the first period t shorter than the period of the swing of the suspending body 11, it becomes possible for the tension acquisition device 2 to more accurately acquire the tension acting on the wire rope 20 caused by the swing of the suspending body 11. It is desirable to synchronize the sampling period of the tension acquisition device 2 and the position acquisition devices 3a and 3b with the first period t, but the sampling period of the tension acquisition device 2 may be set to a period shorter than the first period t.

図3に例示する時系列データ31を記憶するステップ(S130)では、第一周期tごとの張力Wtおよび位置(lt、ht)が時系列に並んで成る時系列データ31が演算装置4の補助記憶部7に記憶される。時系列データ31は、第一周期tごとに張力取得装置2および位置取得装置3a、3bから直に演算装置4に送られてもよく、クレーン用制御装置14を介して演算装置4に送られてもよい。 In the step (S130) of storing the time series data 31 illustrated in FIG. 3, the time series data 31 consisting of the tension Wt and position (lt, ht) arranged in time series for each first period t is stored in the auxiliary memory unit 7 of the calculation device 4. The time series data 31 may be sent directly from the tension acquisition device 2 and the position acquisition devices 3a and 3b to the calculation device 4 for each first period t, or may be sent to the calculation device 4 via the crane control device 14.

時系列データ31は、前回の周期(t-1)までのデータに逐次、新たに取得した張力Wtおよび位置(lt、ht)が追加されて更新されるデータ構造でもよく、第一周期tよりも長い周期である第二周期Tごとにまとめられた複数の第二周期分データから成るデータ構造でもよい。また、時系列データ31は、第二周期Tごとにまとめられた一つの第二周期分データから成り、第二周期Tごとに更新されるデータ構造でもよい。時系列データ31が第一周期tごとに逐次、追加されて更新される場合に、時間の経過ともにデータ量が肥大化する。そこで、時系列データ31の肥大化を抑えるために、時系列データ31を第二周期T分でまとめることで、データ管理が容易となり、不要となった部分を補助記憶部7から削除して補助記憶部7の記憶領域の逼迫を回避するには有利になる。第二周期Tは予め設定された固定の周期であり、第一周期tが複数回繰り返される周期である。 The time series data 31 may have a data structure in which the newly acquired tension Wt and position (lt, ht) are added to the data up to the previous cycle (t-1) and updated, or may have a data structure consisting of a plurality of second cycle data grouped for each second cycle T, which is a cycle longer than the first cycle t. The time series data 31 may also have a data structure consisting of one second cycle data grouped for each second cycle T, and updated for each second cycle T. When the time series data 31 is added and updated for each first cycle t, the amount of data increases over time. Therefore, in order to prevent the time series data 31 from increasing in size, the time series data 31 is grouped for each second cycle T, which makes data management easier and is advantageous in deleting unnecessary parts from the auxiliary storage unit 7 to avoid a shortage of storage space in the auxiliary storage unit 7. The second cycle T is a preset fixed cycle, and is a cycle in which the first cycle t is repeated multiple times.

通過区間27と引張応力δt〔kgf/mm〕を特定するステップ(S140)では、時系列データ31に基づいて演算装置4により各々の通過区間27を特定した後に、通過区間27に作用した引張応力δtを特定するデータ処理が実行される。通過区間27は、吊体11が移動しているときにシーブ21~25のいずれかのシーブを通過中の区間番号Mのワイヤ区間26を示し、シーブ番号iごとにその区間番号Mが特定される。通過区間27は、区間内の少なくとも一部がシーブに接触して、そのシーブにより屈曲した状態となっている。このステップでは、具体的に、時系列データ31の位置(lt、ht)に基づいて演算装置4により、第一周期tごとにどの区間番号Mのワイヤ区間26が通過区間27となっているかを特定して、図4に例示する通過区間時系列データ32を作成するデータ処理が実行される。ついで、作成した通過区間時系列データ32に基づいて演算装置4により、通過区間27に作用した引張応力δtを通過区間27の区間番号Mの切り替わりを判断基準として特定するデータ処理が実行される。 In the step (S140) of identifying the passing section 27 and the tensile stress δt [kgf/mm 2 ], the calculation device 4 identifies each passing section 27 based on the time series data 31, and then performs data processing to identify the tensile stress δt acting on the passing section 27. The passing section 27 indicates the wire section 26 with section number M passing through any one of the sheaves 21 to 25 when the suspending body 11 is moving, and the section number M is identified for each sheave number i. The passing section 27 is in a state in which at least a part of the section is in contact with the sheave and is bent by the sheave. In this step, specifically, the calculation device 4 identifies which wire section 26 with section number M is the passing section 27 for each first period t based on the position (lt, ht) of the time series data 31, and performs data processing to create the passing section time series data 32 illustrated in FIG. 4. Next, the calculation device 4 executes data processing based on the created pass section time series data 32 to identify the tensile stress δt acting on the pass section 27 using the change in section number M of the pass section 27 as a judgment criterion.

時系列データ31の位置(lt、ht)から通過区間27を特定する手法は、特に限定されるものではなく、シーブ番号iごとの通過区間27を特定可能であれば特に限定されない。その手法の一例を以下に示す。まず、吊体11の位置(lt、ht)が基点である場合のワイヤロープ20とシーブとの接触部位の所定の位置を予め取得しておく。所定の位置は接触部位の範囲内から任意に選択でき、例えば、接触部位の中点が例示される。この所定の位置が始端位置から終端位置までの範囲に存在する区間番号Mのワイヤ区間26は吊体11が基点に存在する場合の通過区間27になる。ついで、その所定の位置を初期値とし、吊体11の位置(lt、ht)のワイヤロープ20の掛け方により定められた関数に変数である位置(lt、ht)を代入する。ついで、得られた位置が始端位置から終端位置までの範囲に存在するワイヤ区間26を通過区間27として特定し、その区間番号Mを特定する。 The method of identifying the passing section 27 from the position (lt, ht) of the time series data 31 is not particularly limited, and is not particularly limited as long as the passing section 27 for each sheave number i can be identified. An example of the method is shown below. First, a predetermined position of the contact part between the wire rope 20 and the sheave when the position (lt, ht) of the suspending body 11 is the base point is acquired in advance. The predetermined position can be arbitrarily selected from within the range of the contact part, and for example, the midpoint of the contact part is exemplified. The wire section 26 with section number M where this predetermined position exists in the range from the start position to the end position becomes the passing section 27 when the suspending body 11 exists at the base point. Next, the predetermined position is set as the initial value, and the position (lt, ht) which is a variable is substituted into a function determined by the way the wire rope 20 is hung at the position (lt, ht) of the suspending body 11. Next, the obtained position identifies the wire section 26 existing in the range from the start position to the end position as the passing section 27, and identifies its section number M.

図4に例示する通過区間時系列データ32は、第一周期tごとに、シーブ番号iごとの通過区間27の区間番号Mと、第一周期tごとの張力Wtとが時系列に並んだデータセットである。通過区間時系列データ32としては、時系列データ31と同様に、前回の周期(t-1)までのデータに逐次、新たなデータが追加されて更新されるデータ構造、第二周期Tごとにまとめられた複数の第二周期分データから成るデータ構造、あるいは、第二周期Tごとにまとめられた一つの第二周期分データから成り、第二周期Tごとに更新されるデータ構造が例示される。本実施形態では、第二周期Tを第一周期tが三回繰り返される周期とし、通過区間時系列データ32を、第二周期Tごとにまとめられた複数の第二周期分データから成るデータ構造とした。 The passing section time series data 32 illustrated in FIG. 4 is a data set in which the section number M of the passing section 27 for each sheave number i and the tension Wt for each first cycle t are arranged in a chronological order for each first cycle t. As with the time series data 31, the passing section time series data 32 may have a data structure in which new data is added sequentially to data up to the previous cycle (t-1) and updated, a data structure made up of multiple second cycle data compiled for each second cycle T, or a data structure made up of one second cycle data compiled for each second cycle T and updated for each second cycle T. In this embodiment, the second cycle T is a cycle in which the first cycle t is repeated three times, and the passing section time series data 32 has a data structure made up of multiple second cycle data compiled for each second cycle T.

第二周期Tは予め設定された固定の周期であり、第一周期tが複数回繰り返される周期である。第二周期Tはその期間中に通過区間27の区間番号(M-1)が次の区間番号Mに切り替わる回数が少なくとも一回以上ある期間であることが望ましい。切り替わる回数が一回以上であれば多くとも第二周期Tの二周期分のデータを演算装置4によりデータ処理することでワイヤロープ20の診断結果を出力することが可能となり、補助記憶部7の専有領域を低減できる。また、切り替わる回数が多いほどデータ量が多くなるため、切り替わる回数は五回以下が望ましい。 The second cycle T is a preset fixed cycle in which the first cycle t is repeated multiple times. It is desirable that the second cycle T is a period during which the section number (M-1) of the passing section 27 switches to the next section number M at least once. If the number of switches is one or more, it is possible to output the diagnosis results of the wire rope 20 by processing data for at most two cycles of the second cycle T by the calculation device 4, and the area occupied by the auxiliary memory unit 7 can be reduced. Furthermore, since the amount of data increases as the number of switches increases, it is desirable that the number of switches be five or less.

通過区間27に作用した引張応力δtを特定する手法としては、通過区間27に作用した張力(本実施形態では、張力取得装置2が取得した張力の半分の値)を特定し、特定したその張力をワイヤロープ20の断面積Aで除算して得られた値を引張応力δtとして特定する手法が例示される。通過区間27に作用した張力を特定する手法としては、通過区間27のシーブの通過の開始から終了までの間の第一周期tごとの張力Wtの平均値または中央値を算出する手法、通過区間27の所定の位置(例えば、通過区間27の真ん中の位置)がシーブを通過したときの張力Wtを特定する手法、通過区間27の番号Mが次の番号(M+1)に切り替わったときの張力Wtを特定する手法が例示される。複数の張力Wtの平均値または中央値を採用することにより、演算装置4の演算負荷は増加するが、通過区間27に作用した引張応力δtをより正確に把握するには有利になる。一方、複数の張力Wtのいずれかを選択する手法を採用することにより、演算装置4の演算負荷は減少する。したがって、通過区間27に作用した張力を特定する手法は、診断プログラム30により選択可能とし、状況に応じて適宜、変更可能にするとよい。 As a method for identifying the tensile stress δt acting on the passing section 27, a method is exemplified in which the tension acting on the passing section 27 (in this embodiment, half the value of the tension acquired by the tension acquisition device 2) is identified, and the identified tension is divided by the cross-sectional area A of the wire rope 20 to identify the value obtained as the tensile stress δt. As a method for identifying the tension acting on the passing section 27, a method is exemplified in which the average value or median value of the tension Wt for each first period t from the start to the end of the passage of the sheave in the passing section 27 is calculated, a method is exemplified in which the tension Wt is identified when a predetermined position of the passing section 27 (for example, the center position of the passing section 27) passes through the sheave, and a method is exemplified in which the tension Wt is identified when the number M of the passing section 27 is switched to the next number (M+1). By adopting the average value or median value of multiple tensions Wt, the calculation load of the calculation device 4 increases, but it is advantageous for more accurately grasping the tensile stress δt acting on the passing section 27. On the other hand, by adopting a method for selecting one of multiple tensions Wt, the calculation load of the calculation device 4 is reduced. Therefore, the method for identifying the tension acting on the passing section 27 should be selectable by the diagnostic program 30 and should be changeable as appropriate depending on the situation.

微細損傷度Djを算出するステップ(S150)では、特定した引張応力δtに基づいて演算装置4により、通過区間27に生じた微細損傷度Djを算出するデータ処理を実行する。具体的に、演算装置4により、特定した引張応力δtと予め把握している数値とを下記の数式(1)に代入して得られた値から下記の数式(2)を用いて微細損傷度Djを算出する。 In the step of calculating the degree of micro-damage Dj (S150), the calculation device 4 executes data processing to calculate the degree of micro-damage Dj that has occurred in the passing section 27 based on the identified tensile stress δt. Specifically, the calculation device 4 calculates the degree of micro-damage Dj using the following formula (2) from the value obtained by substituting the identified tensile stress δt and a numerical value known in advance into the following formula (1).

Figure 2024051417000002
Figure 2024051417000002

予め把握している数値は、入力部8により入力され、演算装置4の補助記憶部7に記憶されている。数値は、シーブ形状による係数a、ワイヤロープ20の撚り方による係数b、各々のシーブのシーブ径D、および、ワイヤロープ20のロープ径dである。ただし、シーブ径やシーブ形状が各々のシーブで異なる場合に、シーブごとに数式(1)に代入されるシーブ径Dおよびシーブ形状による係数aの値は異なるものとする。 The previously determined numerical values are input by the input unit 8 and stored in the auxiliary memory unit 7 of the calculation device 4. The numerical values are a coefficient a due to the sheave shape, a coefficient b due to the twisting method of the wire rope 20, the sheave diameter D of each sheave, and the rope diameter d of the wire rope 20. However, if the sheave diameter and sheave shape differ for each sheave, the values of the sheave diameter D and the coefficient a due to the sheave shape substituted into formula (1) will be different for each sheave.

上記の数式(1)はニーマンの実験式である。したがって、数式(1)から得られる破断回数Njは、通過区間27に特定した引張応力δtが作用し続けた場合に、その通過区間27が破断に至るまでにシーブを通過可能な回数を示している。上記数式(2)は、微細損傷度Djが破断回数Njの逆数であることを示している。損傷度とは、公知の累積疲労損傷則において、S-N線図と応力波形とを用いて、各応力による影響(応力振幅が実際に生じた回数をその応力振幅により破断に至るまでの繰り返し数で除算した値)を足し合わせて算出された値を示す。つまり、微細損傷度Djは、引張応力δtが作用した状態の通過区間27がシーブを一回、通過したときにその通過区間27に生じた損傷の度合いを示すものである。 The above formula (1) is Niemann's experimental formula. Therefore, the number of breaks Nj obtained from formula (1) indicates the number of times that the passing section 27 can pass through the sheave before breaking when a specific tensile stress δt continues to act on the passing section 27. The above formula (2) indicates that the micro-damage degree Dj is the reciprocal of the number of breaks Nj. The damage degree indicates a value calculated by adding up the effects of each stress (the value obtained by dividing the number of times that the stress amplitude actually occurred by the number of repetitions until breaking by that stress amplitude) using the S-N diagram and the stress waveform in the known cumulative fatigue damage law. In other words, the micro-damage degree Dj indicates the degree of damage caused to the passing section 27 when the passing section 27 under the action of the tensile stress δt passes through the sheave once.

累積損傷度Dsを算出するステップ(S160)では、算出した微細損傷度Djに基づいて演算装置4により、微細損傷度Djがワイヤロープ20の使用開始時から逐次、ワイヤ区間26ごとに累積された累積損傷度Ds(ΣDj)を算出するデータ処理が実行される。具体的に、演算装置4により図5に例示する累積損傷度データ33が作成される。ワイヤロープ20の使用開始時とはワイヤロープ20が交換された直後に吊体11を移動させた時を示す。 In the step of calculating the cumulative damage level Ds (S160), the calculation device 4 executes data processing based on the calculated micro-damage level Dj to calculate the cumulative damage level Ds (ΣDj) in which the micro-damage level Dj is sequentially accumulated for each wire section 26 from the start of use of the wire rope 20. Specifically, the calculation device 4 creates cumulative damage level data 33 as shown in FIG. 5. The start of use of the wire rope 20 refers to the time when the suspension body 11 is moved immediately after the wire rope 20 is replaced.

累積損傷度データ33は、ワイヤ区間26の区間番号Mごとの時系列の微細損傷度Djとそれらの微細損傷度Djを逐次、累積した累積損傷度Dsとシーブの通過回数nとから構成される。累積損傷度データ33は補助記憶部7に記憶され、演算装置4により微細損傷度Djが算出されるごとに逐次、更新され、ワイヤロープ20の交換によりリセット(初期化)される。累積損傷度データ33は微細損傷度Djとともにその微細損傷度Djが発生したシーブ番号iが特定可能に構成されることが望ましい。シーブ番号iが特定可能になることで、シーブ番号iごとの微細損傷度Djの履歴を把握することが可能になる。通過回数nは区間番号Mのワイヤ区間26が通過区間27として特定された回数であり、微細損傷度Djが生じた回数を示す。通過回数nは、必須ではないが、後述する交換時期の診断において使用されることもある。累積損傷度データ33の時系列の微細損傷度Djは累積損傷度Dsを算出した後に削除してもよいが、削除せずに残しておくことでワイヤロープ20の損傷の解析に利用することができる。 The accumulated damage data 33 is composed of the time series of micro-damage Dj for each section number M of the wire section 26, the accumulated damage Ds obtained by sequentially accumulating the micro-damage Dj, and the number of times the sheave passes n. The accumulated damage data 33 is stored in the auxiliary memory unit 7, and is updated each time the micro-damage Dj is calculated by the calculation device 4, and is reset (initialized) by replacing the wire rope 20. It is desirable that the accumulated damage data 33 is configured so that the sheave number i in which the micro-damage Dj occurred can be identified along with the micro-damage Dj. By making the sheave number i identifiable, it becomes possible to grasp the history of the micro-damage Dj for each sheave number i. The number of passes n is the number of times the wire section 26 with the section number M is identified as the passing section 27, and indicates the number of times the micro-damage Dj occurred. The number of passes n is not essential, but may be used in diagnosing the replacement timing described below. The time series of minute damage levels Dj in the cumulative damage level data 33 may be deleted after calculating the cumulative damage level Ds, but if they are left in place, they can be used to analyze damage to the wire rope 20.

交換時期を診断するステップ(S170)では、算出した微細損傷度Djに基づいて演算装置4によりワイヤロープ20の交換時期を診断するデータ処理が実行される。ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標としては、ワイヤロープ20の寿命、その寿命に達するまでの期間、その寿命に達するまでにシーブを通過可能な回数(以下、予測残り回数)がある。ワイヤロープ20は、複数のワイヤ区間26のうちの一つでも破断したときに破断したことになる。そのため、ワイヤロープ20の交換時期として適切な時期は、複数のワイヤ区間26のうちの少なくとも一つの区間が破断するよりも前の時期である。公知の累積疲労損傷則に準ずると、ワイヤ区間26ごとの累積損傷度Dsのいずれかが「1」に達するとワイヤ区間26のいずれかが破断することになることから、累積損傷度Dsはワイヤロープ20の寿命に相当する。また、ワイヤ区間26ごとの累積損傷度Dsの推移により累積損傷度Dsが「1」に達するまで(寿命に達するまで)の予測期間が予測可能であり、その予測期間がワイヤロープ20の寿命に達するまでの期間に相当する。また、累積損傷度Dsの逆数はワイヤ区間26が破断するまでにシーブを通過可能と予測される回数と見做せることから、予測残り回数に相当する。したがって、ワイヤ区間26ごとの累積損傷度Dsに基づいてワイヤロープ20の交換時期を診断することが可能である。 In the step of diagnosing the replacement time (S170), the calculation device 4 executes data processing to diagnose the replacement time of the wire rope 20 based on the calculated micro-damage degree Dj. Indicators for diagnosing the replacement time of the wire rope 20 include the life of the wire rope 20, the period until the life is reached, and the number of times that the wire rope 20 can pass through the sheave before the life is reached (hereinafter, the predicted remaining number). The wire rope 20 is considered to have broken when any one of the multiple wire sections 26 breaks. Therefore, the appropriate time to replace the wire rope 20 is a time before at least one of the multiple wire sections 26 breaks. According to the known cumulative fatigue damage law, when any of the cumulative damage degrees Ds for each wire section 26 reaches "1", one of the wire sections 26 will break, so the cumulative damage degree Ds corresponds to the life of the wire rope 20. In addition, the predicted period until the cumulative damage level Ds reaches "1" (until the end of its life) can be predicted based on the progression of the cumulative damage level Ds for each wire section 26, and this predicted period corresponds to the period until the end of the life of the wire rope 20. In addition, the reciprocal of the cumulative damage level Ds can be regarded as the predicted number of times the wire section 26 can pass through the sheave before breaking, and therefore corresponds to the predicted remaining number of times. Therefore, it is possible to diagnose the time to replace the wire rope 20 based on the cumulative damage level Ds for each wire section 26.

ワイヤロープ20の寿命によりワイヤロープ20の交換時期を診断するには、ワイヤ区間26ごとの累積損傷度Dsの中から最も大きい最大累積損傷度Dsmを特定し、ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標としてその最大累積損傷度Dsmを用いる。最大累積損傷度Dsmが「1」に達した時(Dsm≧1)を、ワイヤロープ20の寿命が尽きた時としてワイヤロープ20の交換時期として診断してもよいが、ワイヤロープ20の交換時期としてはワイヤロープ20が破断するよりも前の時期であることが望ましい。そこで、最大累積損傷度Dsmが「1」よりも小さい値に設定した損傷度閾値Daに達した時(Dsm≧Da)をワイヤロープ20の交換時期として診断するとよい。損傷度閾値Daは診断プログラム30に対して入力部8により「1」よりも小さい値の範囲で任意に設定可能である。例えば、ワイヤロープ20の寿命の70%に達した時をワイヤロープ20の交換時期として診断する場合に、損傷度閾値Daは「0.7」に設定される。 To diagnose the time to replace the wire rope 20 based on the lifespan of the wire rope 20, the maximum cumulative damage Dsm, which is the largest among the cumulative damage Ds for each wire section 26, is identified, and the maximum cumulative damage Dsm is used as an index for diagnosing the time to replace the wire rope 20. The time when the maximum cumulative damage Dsm reaches "1" (Dsm ≧ 1) may be diagnosed as the time when the wire rope 20 has reached the end of its lifespan, but it is preferable that the time to replace the wire rope 20 be before the wire rope 20 breaks. Therefore, it is preferable to diagnose the time to replace the wire rope 20 when the maximum cumulative damage Dsm reaches a damage threshold Da set to a value smaller than "1" (Dsm ≧ Da). The damage threshold Da can be arbitrarily set by the input unit 8 to the diagnostic program 30 within a range of values smaller than "1". For example, when diagnosing the time to replace the wire rope 20 when the wire rope 20 reaches 70% of its lifespan, the damage threshold Da is set to "0.7".

ワイヤロープ20の寿命に達するまでの期間によりワイヤロープ20の交換時期を診断するには、所定の期間における所定の時刻ごとの最大累積損傷度Dsmを特定し、所定の時刻と最大累積損傷度Dsmとの相関関係を把握し、把握したその相関関係に基づいて予定時刻の予測累積損傷度Dfを予測し、ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標として予測累積損傷度Dfを用いる。具体的に、所定の作業期間におけるクレーン10の作業日時ごとにワイヤロープ20の最大累積損傷度Dsmを特定し、作業日時と最大累積損傷度Dsmとの相関関係を把握する。次いで、その相関関係を用いることで、予定作業日時の予測累積損傷度Dfを予測する。そして、ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標としてその予測累積損傷度Dfを用いる。予測累積損傷度Dfが「1」あるいは損傷度閾値Daに達する予定作業日時までをワイヤロープ20の交換時期として診断するとよい。作業日時と最大累積損傷度Dsmとの相関関係は、ある作業期間における作業日時ごとの最大累積損傷度Dsmの推移を直線に近似した直線で表すことができる。また、ある作業期間における作業日時ごとの最大累積損傷度Dsmの増加量の平均値や中央値で表すこともできる。 To diagnose the replacement time of the wire rope 20 based on the period until the wire rope 20 reaches its lifespan, the maximum cumulative damage degree Dsm for each specified time in a specified period is identified, the correlation between the specified time and the maximum cumulative damage degree Dsm is grasped, and the predicted cumulative damage degree Df for the scheduled time is predicted based on the correlation thus grasped, and the predicted cumulative damage degree Df is used as an index for diagnosing the replacement time of the wire rope 20. Specifically, the maximum cumulative damage degree Dsm of the wire rope 20 is identified for each work date and time of the crane 10 in a specified work period, and the correlation between the work date and time and the maximum cumulative damage degree Dsm is grasped. Next, the predicted cumulative damage degree Df for the scheduled work date and time is predicted by using the correlation. Then, the predicted cumulative damage degree Df is used as an index for diagnosing the replacement time of the wire rope 20. It is preferable to diagnose the replacement time of the wire rope 20 until the scheduled work date and time when the predicted cumulative damage degree Df reaches "1" or the damage degree threshold value Da. The correlation between the work date and time and the maximum cumulative damage level Dsm can be expressed as a straight line that approximates the change in the maximum cumulative damage level Dsm for each work date and time in a certain work period. It can also be expressed as the average or median of the increase in the maximum cumulative damage level Dsm for each work date and time in a certain work period.

予測残り回数によりワイヤロープ20の交換時期を診断するには、ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標として累積損傷度Dsの逆数を用いてもよいが、予測後にワイヤロープ20に実際に作用する張力Wtが予測不能であることから予測精度が低い。そこで、累積損傷度Dsに基づいてワイヤ区間26ごとに吊体11の移動サイクルにおける一回当たりのサイクル損傷度Dcyを算出し、サイクル損傷度Dcyの中から最も大きい最大サイクル損傷度Dcymを特定し、ワイヤロープ20の交換時期を診断する指標として最大サイクル損傷度Dcymの逆数である最小予測サイクル回数Nsmを用いるとよい。 To diagnose when to replace the wire rope 20 based on the predicted remaining number of times, the inverse of the cumulative damage level Ds may be used as an index for diagnosing when to replace the wire rope 20, but the prediction accuracy is low because the tension Wt that actually acts on the wire rope 20 after the prediction is unpredictable. Therefore, it is better to calculate the cycle damage level Dcy per movement cycle of the suspension body 11 for each wire section 26 based on the cumulative damage level Ds, identify the maximum cycle damage level Dcym that is the largest among the cycle damage levels Dcy, and use the minimum predicted cycle number Nsm, which is the inverse of the maximum cycle damage level Dcym, as an index for diagnosing when to replace the wire rope 20.

吊体11の移動サイクルは、所定の場所から目的の場所まで吊体11を移動させ、再び所定の場所に吊体11を移動させて戻すという一連のサイクルを示す。コンテナを船舶に荷積みする場合の「1」サイクルとは、コンテナを所定の位置から船舶の目標位置まで移動させ、船舶にコンテナを積み込んだ後に、目標位置から所定の位置に吊具を移動させて戻すこと(その逆のサイクルも含む)を示す。一回当たりのサイクル損傷度Dcyは、累積損傷度Dsを、ワイヤロープ20の使用開始時からその累積損傷度Dsが算出された時までの間の吊体11の移動サイクルの総数である移動サイクル数Ncyで除算して算出される。 The movement cycle of the suspending body 11 refers to a series of cycles in which the suspending body 11 is moved from a predetermined location to a target location, and then moved back to the predetermined location. When loading a container onto a ship, "one" cycle refers to moving the container from a predetermined location to the target location on the ship, and then moving the suspending device from the target location to the predetermined location and returning it after the container is loaded onto the ship (and the reverse cycle is also included). The damage level Dcy per cycle is calculated by dividing the cumulative damage level Ds by the number of movement cycles Ncy, which is the total number of movement cycles of the suspending body 11 from the start of use of the wire rope 20 to the time the cumulative damage level Ds is calculated.

最小予測サイクル回数Nsmが「0」に達した時(Nsm=0)、つまり、予測残り回数が無くなった時をワイヤロープ20の交換時期として診断してもよいが、交換時期としてはワイヤロープ20が破断するよりも前の時期であることが望ましい。そこで、最小予測サイクル回数Nsmに「1」よりも小さい値に設定されたサイクル係数kを乗算した値が「0」に達した時(kNsm=0)をワイヤロープ20の交換時期として診断するとよい。サイクル係数kは診断プログラム30に対して入力部8により「1」よりも小さい値の範囲で任意に設定可能である。例えば、最小予測サイクル回数Nsmが70%に達した時をワイヤロープ20の交換時期として診断する場合に、サイクル係数kは「0.7」に設定される。 The time to replace the wire rope 20 may be diagnosed when the minimum predicted cycle count Nsm reaches "0" (Nsm = 0), that is, when there are no more predicted cycles remaining. However, it is preferable to diagnose the time to replace the wire rope 20 before the wire rope 20 breaks. Therefore, it is preferable to diagnose the time to replace the wire rope 20 when the value obtained by multiplying the minimum predicted cycle count Nsm by a cycle coefficient k set to a value smaller than "1" reaches "0" (kNsm = 0). The cycle coefficient k can be arbitrarily set by the input unit 8 to the diagnostic program 30 within a range of values smaller than "1". For example, when diagnosing the time to replace the wire rope 20 when the minimum predicted cycle count Nsm reaches 70%, the cycle coefficient k is set to "0.7".

最小予測サイクル回数Nsmとコンテナの荷役予定に基づいた予定移動サイクル数Naとを比較し、最小予測サイクル回数Nsmが予定移動サイクル数Naよりも小さい場合にその荷役予定の前にクレーン10を停止した時をワイヤロープ20の交換時期として診断してもよい。予定移動サイクル数Naはコンテナの荷役予定に基づいて設定され、コンテナの荷役予定はコンテナの荷役を管理する管理システムから入手可能である。例えば、作業日ごとの予定移動サイクル数Nb、Nc・・・を管理システムから入手して、とある作業日の作業終了後の最小予測サイクル回数Nsmを「50」とし、その作業日以降の次回の予定移動サイクル数Nbを「30」とし、その作業日以降の次次回の予定移動サイクル数Ncを「100」とする。このように、予定移動サイクルと最小予測サイクル回数Nsmとを比較することで、次回の予定移動サイクル数Nbの作業終了後をワイヤロープ20の交換時期として診断することが可能となる。最小予測サイクル回数Nsmの代わりに、最小サイクル回数Nsmにサイクル係数kを乗算した値を用いてもよい。 The minimum predicted cycle number Nsm is compared with the planned movement cycle number Na based on the container loading and unloading schedule, and if the minimum predicted cycle number Nsm is smaller than the planned movement cycle number Na, the time when the crane 10 is stopped before the loading and unloading schedule may be diagnosed as the time to replace the wire rope 20. The planned movement cycle number Na is set based on the container loading and unloading schedule, and the container loading and unloading schedule is available from a management system that manages the container loading and unloading. For example, the planned movement cycle numbers Nb, Nc, etc. for each work day are obtained from the management system, and the minimum predicted cycle number Nsm after the end of work on a certain work day is set to "50", the next planned movement cycle number Nb after that work day is set to "30", and the next next planned movement cycle number Nc after that work day is set to "100". In this way, by comparing the planned movement cycle with the minimum predicted cycle number Nsm, it is possible to diagnose the time to replace the wire rope 20 after the end of work of the next planned movement cycle number Nb. Instead of the minimum predicted cycle number Nsm, a value obtained by multiplying the minimum cycle number Nsm by the cycle coefficient k may be used.

診断したワイヤロープ20の交換時期が近づいたときに、クレーン10の運転者や管理者にワイヤロープ20の交換を指示するとよい。ワイヤロープ20の交換の指示としては、演算装置4の出力部9の表示を変更したり、警告装置により警告ランプを点灯されたりあるいは警告音を鳴らしたりする方法が例示される。 When the time to replace the diagnosed wire rope 20 approaches, the operator or manager of the crane 10 may be instructed to replace the wire rope 20. Examples of methods for instructing to replace the wire rope 20 include changing the display on the output section 9 of the computing device 4, or turning on a warning lamp or sounding a warning sound using a warning device.

図6に例示する手順は、図2のステップ(S140)とステップ(S150)の代わりに実行される。この手順では、通過区間27のロープ径d’を推定し(S210~S240)、ロープ径d’に応じた引張応力δt’を算出した後に(S250)、ロープ径d’および引張応力δt’を用いて微細損傷度Djを算出する(S260)。(S210)~(S260)の各ステップの内容を以下に詳述する。 The procedure illustrated in Figure 6 is executed in place of steps (S140) and (S150) in Figure 2. In this procedure, the rope diameter d' in the passing section 27 is estimated (S210 to S240), the tensile stress δt' corresponding to the rope diameter d' is calculated (S250), and then the rope diameter d' and the tensile stress δt' are used to calculate the micro-damage degree Dj (S260). The contents of each step (S210) to (S260) are described in detail below.

通過区間27を特定するステップ(S210)では、図2のステップ(S140)における通過区間27を特定するデータ処理と同様のデータ処理が演算装置4により実行される。通過回数nを読み込むステップ(S220)では、特定した通過区間27の区間番号Mに基づいて演算装置4により累積損傷度データ33に示された通過回数nを読み込むデータ処理が実行される。 In the step (S210) of identifying the passing section 27, the calculation device 4 executes data processing similar to the data processing for identifying the passing section 27 in step (S140) of FIG. 2. In the step (S220) of reading the number of passes n, the calculation device 4 executes data processing for reading the number of passes n indicated in the cumulative damage data 33 based on the section number M of the identified passing section 27.

減少率Rを算出するステップ(S230)では、診断対象のワイヤロープ20のワイヤ区間26ごとの通過回数nと予め把握している図7に例示する相関関係とを用いて、演算装置4により通過区間27の減少率Rを算出するデータ処理が実行される。減少率Rは、ワイヤロープ20の公称のロープ径dから減少した割合を示す。 In the step of calculating the reduction rate R (S230), the calculation device 4 performs data processing to calculate the reduction rate R of the passing section 27 using the number of passes n for each wire section 26 of the wire rope 20 to be diagnosed and the correlation shown in FIG. 7, which is known in advance. The reduction rate R indicates the percentage reduction from the nominal rope diameter d of the wire rope 20.

図7は同一のクレーン10において同一の掛け方(例えば、図1の実線)で使用されて交換されたワイヤロープ20や使用中のワイヤロープ20などの複数のワイヤロープ20の所定のワイヤ区間26を実測したデータに基づいて作成されたものである。具体的に、実施形態と同様の方法で得られた通過回数nと、定期点検のタイミングで公知の測定方法(ノギスによる計測方法)によって把握されるロープ径d’とに基づいて作成されたものである。図中の黒点は、それぞれのワイヤロープ20の公称のロープ径dおよびロープ径d’から求めた減少率Rと通過回数nの該当位置にプロットしたものである。このプロットした黒点群を直線に近似した直線が通過回数nと減少率Rとの相関関係を示す。この相関関係は、コンピュータシミュレーションにより求めてもよい。 Figure 7 was created based on data obtained by measuring a specific wire section 26 of multiple wire ropes 20, such as wire ropes 20 that have been used in the same manner (e.g., solid lines in Figure 1) on the same crane 10 and replaced, or wire ropes 20 currently in use. Specifically, it was created based on the number of passes n obtained by a method similar to that of the embodiment, and the rope diameter d' determined by a known measurement method (measurement method using vernier calipers) at the timing of regular inspection. The black dots in the figure are plotted at the corresponding positions of the reduction rate R and the number of passes n, which are calculated from the nominal rope diameter d and rope diameter d' of each wire rope 20. A straight line approximating the plotted black dots shows the correlation between the number of passes n and the reduction rate R. This correlation may be obtained by computer simulation.

ロープ径d’を推定するステップ(S240)では、演算装置4により、予め把握されたロープ径dに算出した減少率Rを乗算して変位したロープ径d’を算出し、算出したロープ径d’を用いて断面積A’を算出するデータ処理が実行される。引張応力δt’を算出するステップ(S250)では、演算装置4により、通過区間27に作用した張力を特定し、特定したその張力をワイヤロープ20の算出した断面積A’で除算して得られた値を引張応力δt’として特定するデータ処理が実行される。 In the step (S240) of estimating the rope diameter d', the calculation device 4 multiplies the previously determined rope diameter d by the calculated reduction rate R to calculate the displaced rope diameter d', and executes data processing to calculate the cross-sectional area A' using the calculated rope diameter d'. In the step (S250) of calculating the tensile stress δt', the calculation device 4 executes data processing to identify the tension acting on the passing section 27, and to identify the value obtained by dividing the identified tension by the calculated cross-sectional area A' of the wire rope 20 as the tensile stress δt'.

微細損傷度Djを算出するステップ(S260)では、演算装置4により、上記の数式(1)のロープ径dおよび引張応力δtの代わりにロープ径d’および引張応力δt’を用いる下記の数式(3)を使用して微細損傷度Djを算出するデータ処理を実行する。ロープ径d’および引張応力δt’以外は予め把握している数値を用いる。

Figure 2024051417000003
In the step (S260) of calculating the minute damage degree Dj, the calculation device 4 executes data processing to calculate the minute damage degree Dj using the following formula (3) that uses the rope diameter d' and the tensile stress δt' instead of the rope diameter d and the tensile stress δt in the above formula (1). Numerical values known in advance are used for the values other than the rope diameter d' and the tensile stress δt'.
Figure 2024051417000003

この手順では、通過回数nと減少率Rとの相関関係を用いて、変位したロープ径d’を推定したが、減少率Rの代わりに変位したロープ径d’を使用してもよい。また、通過回数nの代わりに、累積損傷度Dsを使用してもよい。 In this procedure, the displaced rope diameter d' is estimated using the correlation between the number of passes n and the reduction rate R, but the displaced rope diameter d' may be used instead of the reduction rate R. Also, the cumulative damage level Ds may be used instead of the number of passes n.

図8に例示する手順は、図示しない複数の計測装置により第一周期tごとに複数のワイヤ区間26のロープ径を計測し、通過区間27のロープ径d’として計測したそのロープ径を用いる場合に実行される。この手順では、ロープ径を計測し(S310)、時系列データ31とロープ径データ34を補助記憶部7に記憶する(S320)。次いで、演算装置4により通過区間27と引張応力δt’とを特定する際に、その通過区間27のロープ径d’を特定し(S330)、微細損傷度Djを算出する。(S310)~(S330)の各ステップの内容を以下に詳述する。 The procedure illustrated in FIG. 8 is executed when the rope diameters of multiple wire sections 26 are measured for each first period t by multiple measuring devices (not shown), and the measured rope diameter is used as the rope diameter d' of the passing section 27. In this procedure, the rope diameter is measured (S310), and the time series data 31 and rope diameter data 34 are stored in the auxiliary storage unit 7 (S320). Next, when the passing section 27 and the tensile stress δt' are identified by the calculation device 4, the rope diameter d' of the passing section 27 is identified (S330), and the micro-damage degree Dj is calculated. The contents of each step (S310) to (S330) are described in detail below.

ロープ径を計測するステップ(S310)では、複数の計測装置により第一周期tごとの複数箇所のロープ径を計測する。複数の計測装置は、ワイヤロープ20の経路に沿って間隔を空けて配置されて、クレーン10に設置される。計測装置は、公知の種々の計測装置を用いることができる。計測装置としては、画像取得部(カメラ)と画像解析部(演算装置4の一機能)とから成り、取得した画像データをデータ処理することでロープ径を計測する装置が例示される。また、計測装置としては、レーザー外径測定器も例示される。複数の計測装置は、以降のステップで通過区間27のロープ径d’を特定可能に、少なくともシーブごとにそのシーブの近傍に配置されることが望ましい。 In the step of measuring the rope diameter (S310), the rope diameter is measured at multiple locations for each first period t by multiple measuring devices. The multiple measuring devices are installed on the crane 10, arranged at intervals along the path of the wire rope 20. Various known measuring devices can be used as the measuring devices. An example of the measuring device is a device that is composed of an image acquisition unit (camera) and an image analysis unit (a function of the computing device 4) and measures the rope diameter by processing the acquired image data. Another example of the measuring device is a laser outer diameter measuring device. It is desirable to arrange the multiple measuring devices at least in the vicinity of each sheave so that the rope diameter d' of the passing section 27 can be identified in a subsequent step.

時系列データ31と図9に例示するロープ径データ34を記憶するステップ(S320)では、時系列データ31と計測した複数箇所のロープ径が計測装置ごとに時系列に並んだロープ径データ34とが演算装置4の補助記憶部7に記憶される。ロープ径データ34は、第一周期tごとに複数の計測装置から直に演算装置4に送られてもよく、クレーン用制御装置14から演算装置4に送られてもよい。ロープ径データ34は時系列データ31と異なり、ワイヤ区間26の数と同等以上のデータ数(計測したロープ径)が必要になる。それ故、ロープ径データ34は、前回の周期(t-1)までのデータに逐次、新たに計測したロープ径が追加されて更新されるデータ構造が望ましい。 In the step (S320) of storing the time series data 31 and the rope diameter data 34 illustrated in FIG. 9, the time series data 31 and rope diameter data 34 in which the rope diameters measured at multiple locations are arranged in chronological order for each measuring device are stored in the auxiliary memory unit 7 of the calculation device 4. The rope diameter data 34 may be sent directly from the multiple measuring devices to the calculation device 4 for each first period t, or may be sent from the crane control device 14 to the calculation device 4. Unlike the time series data 31, the rope diameter data 34 requires a number of data (measured rope diameters) equal to or greater than the number of wire sections 26. Therefore, it is desirable for the rope diameter data 34 to have a data structure in which newly measured rope diameters are added sequentially to the data up to the previous period (t-1) and updated.

ロープ径d’を特定するステップ(S330)では、演算装置4により、時系列データ31およびロープ径データ34に基づいて図10に例示する区間ロープ径データ35を作成し、作成したその区間ロープ径データ35に基づいて通過区間27のロープ径d’を特定するデータ処理が実行される。時系列データ31およびロープ径データ34に基づいて区間ロープ径データ35を作成する手法は、通過区間27を特定する手法における所定の位置の代わりに計測装置が測定した箇所を使用することで同様の手法を用いて、複数箇所が始端位置から終端位置までの範囲に存在するワイヤ区間26の区間番号Mを特定する。 In the step of identifying the rope diameter d' (S330), the computing device 4 creates the section rope diameter data 35 illustrated in FIG. 10 based on the time series data 31 and the rope diameter data 34, and executes data processing to identify the rope diameter d' of the passing section 27 based on the created section rope diameter data 35. The method of creating the section rope diameter data 35 based on the time series data 31 and the rope diameter data 34 identifies the section number M of the wire section 26 where multiple locations exist in the range from the start position to the end position, using a similar method to the method of identifying the passing section 27, but using the location measured by the measuring device instead of the specified location.

この手順では、クレーン10に設置した複数の計測装置により計測した複数箇所のロープ径を用いたが、クレーン10の点検時にワイヤロープ20のワイヤ区間26ごとのロープ径d’を計測する場合に、点検時に計測したワイヤ区間26ごとのロープ径d’を用いることもできる。ただし、クレーン10の点検時に全てのワイヤ区間26のロープ径d’を計測するには多大な労力が必要になるため、クレーン10に設置した複数の計測装置により計測した複数箇所のロープ径を用いることが望ましい。 In this procedure, rope diameters at multiple locations measured by multiple measuring devices installed on the crane 10 were used, but when measuring the rope diameter d' for each wire section 26 of the wire rope 20 during inspection of the crane 10, the rope diameter d' for each wire section 26 measured during inspection can also be used. However, since it requires a great deal of effort to measure the rope diameter d' for all wire sections 26 during inspection of the crane 10, it is preferable to use rope diameters at multiple locations measured by multiple measuring devices installed on the crane 10.

このように、上記の数式(3)で示すニーマンの実験式にシーブを通過することで変位するロープ径d’およびそのロープ径d’に応じた引張応力δt’を用いることで、ロープ径d’や引張応力δt’の変化に応じて変動する微細損傷度Djを算出することができる。つまり、ワイヤロープ20の経年劣化による外形の変化を考慮した交換時期を診断することで、その診断の精度をより向上することができる。 In this way, by using the rope diameter d' displaced by passing through the sheave and the tensile stress δt' corresponding to the rope diameter d' in the Niemann experimental formula shown in the above formula (3), it is possible to calculate the micro-damage degree Dj that varies according to the change in the rope diameter d' and the tensile stress δt'. In other words, by diagnosing the replacement time taking into account the change in the external shape of the wire rope 20 due to aging, the accuracy of the diagnosis can be further improved.

以上のように、本実施形態によれば、通過区間27がシーブを通過するごとに生じた微細損傷度Djを累積して、ワイヤロープ20の交換時期を診断する。それ故、ワイヤロープ20に作用する引張応力δtが細やかに変動してもその変動に応じた損傷を考慮してワイヤロープ20の交換時期を診断することが可能となる。これにより、ワイヤロープ20の交換時期の診断の精度を高めるには有利になり、ワイヤロープ20が破断する前に確実に交換することによる安全性の確保とワイヤロープ20の不必要な交換の頻度の低下によるコストダウンとを図ることができる。 As described above, according to this embodiment, the degree of micro-damage Dj that occurs each time the passing section 27 passes through the sheave is accumulated to diagnose when to replace the wire rope 20. Therefore, even if the tensile stress δt acting on the wire rope 20 fluctuates minutely, it is possible to diagnose when to replace the wire rope 20 by taking into account the damage corresponding to the fluctuation. This is advantageous in improving the accuracy of diagnosing when to replace the wire rope 20, and it is possible to ensure safety by reliably replacing the wire rope 20 before it breaks, and to reduce costs by reducing the frequency of unnecessary replacement of the wire rope 20.

また、本実施形態によれば、分解能を通過区間27がシーブを通過するまでの間の期間よりも短い第一周期tとすることで、ワイヤロープ20に作用する細かな引張応力の変動によるワイヤロープ20の損傷を累積することができる。このように、通過区間27がシーブを通過するごとの微細損傷度Djを累積した累積損傷度Dsに基づいてワイヤロープ20の交換時期を診断することで、従来技術のように所定の期間のワイヤロープのシーブ通過回数を基準とする方法に比して高精度の診断を行うことができる。 In addition, according to this embodiment, by setting the resolution to the first period t that is shorter than the period until the passing section 27 passes through the sheave, it is possible to accumulate damage to the wire rope 20 due to minute fluctuations in tensile stress acting on the wire rope 20. In this way, by diagnosing the time to replace the wire rope 20 based on the accumulated damage level Ds, which is the accumulated fine damage level Dj each time the passing section 27 passes through the sheave, it is possible to perform a diagnosis with higher accuracy than the conventional method that uses the number of times the wire rope passes through the sheave in a specified period as a criterion.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明のワイヤロープの診断方法および診断システム1並びに診断プログラム30は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the wire rope diagnostic method and diagnostic system 1 and diagnostic program 30 of the present invention are not limited to specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the present invention.

診断システム1の診断対象のワイヤロープ20は公知の種々のクレーンに用いられるものに限定されない。診断対象のワイヤロープ20は、例えば、公知の種々のエレベータに用いられるワイヤロープでもよい。診断対象がエレベータのワイヤロープの場合に、エレベータのかごが本発明の吊体に相当する。 The wire rope 20 to be diagnosed by the diagnostic system 1 is not limited to those used in various known cranes. The wire rope 20 to be diagnosed may be, for example, a wire rope used in various known elevators. When the wire rope to be diagnosed is an elevator wire rope, the elevator car corresponds to the hanging body of the present invention.

診断プログラム30は、各々の手順が一つのパッケージとしてまとめられたものでもよく、各々の手順が幾つかのパッケージにまとめられたものでもよい。また、演算装置4は、各々の手順を実行する複数の電気回路やプログラマブルロジックコントローラ(PLC)の集合体としてもよい。 The diagnostic program 30 may be a collection of individual procedures in one package, or may be a collection of individual procedures in several packages. The computing device 4 may also be a collection of multiple electric circuits or programmable logic controllers (PLCs) that execute each procedure.

上記の数式(1)や数式(3)に示すニーマンの実験式で得られた破断回数Njは吊体11が低荷重の場合に実際の値に対して乖離が生じる場合がある。そこで、ワイヤロープ20に作用する張力Wtが予め把握している張力閾値Waよりも小さい場合に、上記の数式(1)や数式(3)で示すニーマンの実験式で得られた破断回数Njの代わりに、その破断回数Njに補正係数cを乗算した値を用いるとよい。補正係数cは下記の数式(4)を用いて算出される。ここで、変数fおよびシーブ曲げ応力ΔB〔kgf/mm〕は演算装置4が予め把握している数値である。変数fはワイヤロープ20の掛け方などクレーン10の仕様に応じた数値である。シーブ曲げ応力ΔBは、ワイヤロープ20を構成する外層素線の材料のヤング率E〔kgf/mm2〕にワイヤロープ20の外層素線径Φ〔mm〕をシーブ径D〔mm〕で除算した値を乗算して算出される数値である。 The number of breaks Nj obtained by the Niemann experimental formula shown in the above formula (1) or formula (3) may deviate from the actual value when the load of the suspending body 11 is low. Therefore, when the tension Wt acting on the wire rope 20 is smaller than the tension threshold Wa that is previously determined, it is preferable to use a value obtained by multiplying the number of breaks Nj obtained by the Niemann experimental formula shown in the above formula (1) or formula (3) by a correction coefficient c. The correction coefficient c is calculated using the following formula (4). Here, the variable f and the sheave bending stress ΔB [kgf/mm 2 ] are values previously determined by the calculation device 4. The variable f is a value according to the specifications of the crane 10, such as the way in which the wire rope 20 is hung. The sheave bending stress ΔB is a value calculated by multiplying the Young's modulus E [kgf/mm 2 ] of the material of the outer layer wire constituting the wire rope 20 by a value obtained by dividing the outer layer wire diameter Φ [mm] of the wire rope 20 by the sheave diameter D [mm].

Figure 2024051417000004
Figure 2024051417000004

補正係数cを用いて破断回数Njを補正することで、吊体11が低荷重の場合に生じる破断回数Njの乖離を抑制するには有利になる。張力閾値Waとしては、少なくとも吊具がコンテナを吊っていない状態やコンテナの中身が空の状態を低荷重と判断できればよく、クレーン10の仕様やコンテナの荷役状況に応じて適宜選択可能である。上記の数式(4)は補正係数cを算出する一例を示すものであり、吊体11が低荷重の場合に生じる破断回数Njの乖離を補正可能であれば、補正係数cの算出方法は上記の数式(4)を用いた方法に限定されるものではない。 Correcting the number of breaks Nj using the correction coefficient c is advantageous in suppressing deviations in the number of breaks Nj that occur when the suspending body 11 is under a low load. The tension threshold Wa can be selected appropriately according to the specifications of the crane 10 and the loading and unloading conditions of the container, as long as it is possible to determine that a low load exists when the suspending device is not suspending a container or when the container is empty. The above formula (4) shows one example of calculating the correction coefficient c, and the method of calculating the correction coefficient c is not limited to the method using the above formula (4), as long as it is possible to correct deviations in the number of breaks Nj that occur when the suspending body 11 is under a low load.

診断対象のワイヤロープ20として、公知のガントリークレーンで使用される四本のワイヤロープを用いた。診断対象のワイヤロープ20を使用したガントリークレーンにより、数日間、コンテナの荷役を行った。 Four wire ropes used in known gantry cranes were used as the wire ropes 20 to be diagnosed. Containers were loaded and unloaded for several days using a gantry crane that used the wire ropes 20 to be diagnosed.

図11に例示する説明図は、出力部9に表示された診断プログラム30の診断結果40を示している。診断結果40は、累積損傷度グラフ41と交換予測グラフ42とで表されている。図11では図1と同様に各々の診断対象のワイヤロープ20の診断結果40が実線、点線、一点鎖線、二点鎖線で区別されている。 The explanatory diagram shown in FIG. 11 shows the diagnosis results 40 of the diagnostic program 30 displayed on the output unit 9. The diagnosis results 40 are represented by a cumulative damage graph 41 and a replacement prediction graph 42. In FIG. 11, as in FIG. 1, the diagnosis results 40 of each wire rope 20 to be diagnosed are distinguished by a solid line, a dotted line, a dashed line, and a dashed double-dot line.

累積損傷度グラフ41は、各々の診断対象のワイヤロープ20のワイヤ区間26ごとの累積損傷度Dsに基づいて作成されたものである。累積損傷度グラフ41を確認することで、各々の診断対象のワイヤロープ20のどのワイヤ区間26が損傷しているかを一目で把握することができる。累積損傷度グラフ41では、入力部8の操作によりカーソルが任意のワイヤ区間26を示す領域に重ね合わせられるとそのワイヤ区間26における各々の診断対象のワイヤロープ20の累積損傷度Dsやシーブ22~25の通過回数が数字で表記されたウインドウが累積損傷度グラフ41の上にポップアップされる。これにより、より詳細なデータを確認することができる。 The cumulative damage graph 41 is created based on the cumulative damage Ds for each wire section 26 of each diagnosed wire rope 20. By checking the cumulative damage graph 41, it is possible to see at a glance which wire section 26 of each diagnosed wire rope 20 is damaged. In the cumulative damage graph 41, when the cursor is placed over an area showing an arbitrary wire section 26 by operating the input unit 8, a window pops up above the cumulative damage graph 41 in which the cumulative damage Ds of each diagnosed wire rope 20 in that wire section 26 and the number of passes through the sheaves 22 to 25 are displayed in numbers. This allows more detailed data to be confirmed.

交換予測グラフ42は、クレーン10の作業日時ごとの最大累積損傷度Dsmに基づいて作成されたものである。交換予測グラフ42では、実測値である最大累積損傷度Dsmがクレーン10の実際の作業日時(Today)よりも前の作業日時(グラフ左側)に表示され、予測値である予測損傷度Dfがクレーン10の実際の作業日時から後の作業日時(グラフ右側)に表示される。予測損傷度Dfは、作業日時ごとの最大累積損傷度Dsmの推移を直線に近似した直線が示す相関関係により求めた。交換予測グラフ42の予測損傷度Dfを確認することで、クレーン10の作業日程と診断対象のワイヤロープ20の交換時期とを見比べて、診断対象のワイヤロープ20の交換日程を作業に支障がでない日程に設定することができる。交換予定日は、予測損傷度Dfが損傷度閾値Naに達する作業日時の三日前に設定した。交換予測グラフ42の交換予定日を確認することで、交換予定日を交換予定日までの期間を一目で把握することができる。交換予測グラフ42では、実際の作業日時よりも前の期間のうちで最大累積損傷度Dsmが算出されていない期間がある場合に、最大累積損傷度Dsmが算出された全期間あるいは指定の期間の作業日時ごとの最大累積損傷度Dsmの増加量の平均値や中央値を用いて補完することができる。 The replacement prediction graph 42 is created based on the maximum cumulative damage degree Dsm for each work date and time of the crane 10. In the replacement prediction graph 42, the maximum cumulative damage degree Dsm, which is an actual measurement value, is displayed on the work date and time (left side of the graph) before the actual work date and time (Today) of the crane 10, and the predicted damage degree Df, which is a predicted value, is displayed on the work date and time after the actual work date and time of the crane 10 (right side of the graph). The predicted damage degree Df was obtained from the correlation indicated by a straight line that approximates the trend of the maximum cumulative damage degree Dsm for each work date and time. By checking the predicted damage degree Df on the replacement prediction graph 42, the work schedule of the crane 10 and the replacement time of the wire rope 20 to be diagnosed can be compared, and the replacement schedule of the wire rope 20 to be diagnosed can be set to a date that does not interfere with work. The planned replacement date was set three days before the work date and time when the predicted damage degree Df reaches the damage degree threshold Na. By checking the planned replacement date on the replacement prediction graph 42, the period until the planned replacement date can be grasped at a glance. In the replacement prediction graph 42, if there is a period prior to the actual work date and time during which the maximum cumulative damage level Dsm has not been calculated, this can be supplemented using the average or median of the increase in the maximum cumulative damage level Dsm for each work date and time during the entire period during which the maximum cumulative damage level Dsm was calculated or during a specified period.

診断結果40には、ワイヤロープ掛図表示ボタン43、計算方法設定ボタン44、および、交換日設定ボタン45を表示した。ワイヤロープ掛図表示ボタン43は、入力部8の操作によりカーソルが重ね合わせられてクリックされることで、累積損傷度グラフ41や交換予測グラフ42の上に各々のワイヤロープ20やシーブ21~25が視覚的に区別可能なワイヤロープ掛図を表示できる。ワイヤロープ掛図としては図1に例示するような図が例示される。計算方法設定ボタン44は、入力部8の操作によりカーソルが重ね合わせられてクリックされることで、交換予測グラフ42の補完方法や予測損傷度Dfの予測方法を設定可能なウインドウがポップアップされる。交換日設定ボタン45は、診断対象のワイヤロープ20が交換されたときに、入力部8の操作によりカーソルが重ね合わせられてクリックされることで、交換された新たな診断対象のワイヤロープ20の交換日(使用開始日)を入力可能なウインドウがポップアップされる。 In the diagnosis result 40, a wire rope hanging diagram display button 43, a calculation method setting button 44, and a replacement date setting button 45 are displayed. When the input unit 8 is operated to place a cursor over the wire rope hanging diagram display button 43 and click it, a wire rope hanging diagram in which each wire rope 20 and sheaves 21 to 25 can be visually distinguished on the cumulative damage degree graph 41 and the replacement prediction graph 42 can be displayed. An example of the wire rope hanging diagram is a diagram as shown in FIG. 1. When the input unit 8 is operated to place a cursor over the calculation method setting button 44 and click it, a window in which the completion method of the replacement prediction graph 42 and the prediction method of the predicted damage degree Df can be set is popped up. When the wire rope 20 to be diagnosed is replaced, the input unit 8 is operated to place a cursor over the replacement date setting button 45 and click it, a window in which the replacement date (start date of use) of the newly diagnosed wire rope 20 that has been replaced is popped up.

以上の実施例は一例であり、診断プログラム30の診断結果40は適宜設定可能である。例えば、診断結果40として交換予測グラフ42のみを表示させてもよい。また、診断結果として、最小予測サイクル回数Nsmに基づいて予測した交換予定日のみを表示させてもよい。 The above embodiment is merely an example, and the diagnosis result 40 of the diagnostic program 30 can be set as appropriate. For example, only the replacement prediction graph 42 may be displayed as the diagnosis result 40. Also, only the replacement date predicted based on the minimum predicted cycle count Nsm may be displayed as the diagnosis result.

1 診断システム
2 張力取得装置
3a、3b 位置取得装置
4 演算装置
10 クレーン
11 吊体
12 ドラム
20 ワイヤロープ
21~25 シーブ
26 ワイヤ区間
27 通過区間
30 診断プログラム
t 第一周期
T 第二周期
M 区間番号
Wt 張力
(lt、ht) 位置
Dj 微細損傷度
Ds 累積損傷度
REFERENCE SIGNS LIST 1 diagnostic system 2 tension acquisition devices 3a, 3b position acquisition device 4 calculation device 10 crane 11 hoisting body 12 drum 20 wire rope 21-25 sheave 26 wire section 27 passing section 30 diagnostic program t first period T second period M section number
Wt Tension (lt, ht) Position Dj Micro-damage degree Ds Accumulative damage degree

Claims (11)

少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断方法において、
前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、
前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとの前記吊体の位置および前記ワイヤロープに作用した張力の各々が時系列に並んだ時系列データを演算装置によりデータ処理することにより、前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出し、算出したその微細損傷度を前記ワイヤ区間ごとに累積した累積損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断することを特徴とするワイヤロープの診断方法。
A wire rope diagnostic method for diagnosing the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves, comprising:
The wire rope has a number of wire sections that are equally spaced apart,
A wire rope diagnosis method characterized in that a degree of micro-damage caused in the wire section passing through the sheave is calculated by processing time series data in which the position of the suspension body and the tension acting on the wire rope are arranged in chronological order for each period shorter than the time required for the wire section to pass through the sheave using a computing device, and the time to replace the wire rope is diagnosed based on a cumulative damage degree obtained by accumulating the calculated micro-damage degrees for each wire section.
前記時系列データは前記短い周期よりも長い周期ごとにまとめられており、前記長い周期は、その期間中に前記通過中のワイヤ区間が次のワイヤ区間に切り替わる回数が少なくとも一回以上ある期間である請求項1に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 1, wherein the time series data is organized into periods longer than the short periods, and the long periods are periods during which the passing wire section switches to the next wire section at least once. 前記ワイヤ区間ごとの前記累積損傷度の中から最も大きい最大累積損傷度を特定し、前記ワイヤロープの交換時期を診断する指標として前記最大累積損傷度を用いる請求項1に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 1, in which the largest maximum cumulative damage level is identified from the cumulative damage levels for each wire section, and the maximum cumulative damage level is used as an index for diagnosing the time to replace the wire rope. 所定の期間における所定の時刻ごとの前記最大累積損傷度を特定し、前記所定の時刻と前記最大累積損傷度との相関関係を把握し、把握したその相関関係に基づいて予定時刻の予測累積損傷度を予測し、前記ワイヤロープの交換時期を診断する指標として前記予測累積損傷度を用いる請求項3に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 3, which identifies the maximum cumulative damage level for each specified time in a specified period, grasps the correlation between the specified time and the maximum cumulative damage level, predicts a predicted cumulative damage level at a scheduled time based on the grasped correlation, and uses the predicted cumulative damage level as an index for diagnosing the time to replace the wire rope. 前記ワイヤ区間ごとに前記累積損傷度に基づいて前記吊体の移動サイクルにおける一回当たりのサイクル損傷度を算出し、前記ワイヤ区間ごとの前記サイクル損傷度の中から最も大きい最大サイクル損傷度を特定し、前記ワイヤロープの交換時期を診断する指標として前記最大サイクル損傷度の逆数である最小予測サイクル回数を用いる請求項1に記載のワイヤロープの診断方法。 A wire rope diagnostic method according to claim 1, which calculates the cycle damage level per movement cycle of the suspension body based on the cumulative damage level for each wire section, identifies the largest maximum cycle damage level among the cycle damage levels for each wire section, and uses the minimum predicted number of cycles, which is the reciprocal of the maximum cycle damage level, as an index for diagnosing the time to replace the wire rope. 前記微細損傷度を、ニーマンの実験式に、予め把握している前記シーブの形状による係数、前記ワイヤロープの撚り方による係数、前記シーブのシーブ径、および、前記ワイヤロープのロープ径と、前記時系列データに基づいて特定した前記通過中のワイヤ区間に作用した引張応力と、を代入して得られた破断回数の逆数として算出する請求項1に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 1, in which the degree of micro-damage is calculated as the reciprocal of the number of breaks obtained by substituting, into Niemann's experimental formula, a coefficient according to the shape of the sheave, a coefficient according to the twisting method of the wire rope, the sheave diameter of the sheave, and the rope diameter of the wire rope, and the tensile stress acting on the wire section during the passage, which is identified based on the time-series data. 前記通過中のワイヤ区間のロープ径を取得して、前記微細損傷度を、前記ニーマンの実験式の予め把握している前記ロープ径の代わりに取得したそのロープ径を用いるとともに前記引張応力の代わりに取得したそのロープ径に応じた引張応力を用いて算出する請求項6に記載のワイヤロープの診断方法。 A wire rope diagnosis method according to claim 6, in which the rope diameter of the wire section being passed is acquired, and the degree of micro-damage is calculated using the acquired rope diameter instead of the previously determined rope diameter in the Niemann's experimental formula, and using the acquired tensile stress corresponding to the rope diameter instead of the tensile stress. 前記ワイヤ区間ごとの前記シーブを通過した回数と前記ワイヤロープのロープ径の減少率との相関関係を予め取得しておき、前記演算装置により、診断対象のワイヤロープの前記ワイヤ区間ごとの前記シーブを通過した回数と予め把握している前記相関関係とを用いて、前記通過中のワイヤ区間の前記減少率を算出し、算出した前記減少率に基づいて前記通過中のワイヤ区間のロープ径を推定する請求項7に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 7, in which the correlation between the number of times each wire section passes through the sheave and the rate of reduction in the rope diameter of the wire rope is acquired in advance, and the calculation device calculates the rate of reduction of the wire section being passed using the number of times each wire section of the wire rope to be diagnosed passes through the sheave and the previously determined correlation, and estimates the rope diameter of the wire section being passed based on the calculated rate of reduction. 複数の計測装置により前記短い周期ごとに前記ワイヤロープの複数箇所のロープ径を計測し、前記通過中のワイヤ区間のロープ径として計測したそれらの複数箇所のロープ径のいずれかを用いる請求項7に記載のワイヤロープの診断方法。 The wire rope diagnosis method according to claim 7, in which the rope diameters of the wire rope are measured at multiple locations at each short period by multiple measuring devices, and one of the rope diameters measured at multiple locations is used as the rope diameter of the wire section being passed. 少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を診断するワイヤロープの診断システムにおいて、
前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、
前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとに前記吊体の位置を取得する位置取得装置と、前記短い周期ごとに前記ワイヤロープに作用する張力を取得する張力取得装置と、前記短い周期ごとに前記位置および前記張力が時系列に並んで成る時系列データが記憶される演算装置と、を備え、
前記演算装置は、前記時系列データに基づいて前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出するデータ処理と、算出したその微細損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断するデータ処理と、を実行することを特徴とするワイヤロープの診断システム。
A wire rope diagnostic system for diagnosing the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves,
The wire rope has a number of wire sections that are equally spaced apart,
The system includes a position acquisition device that acquires the position of the suspending body at a period shorter than the time required for the wire section to pass through the sheave, a tension acquisition device that acquires the tension acting on the wire rope at the short period, and a calculation device that stores time series data in which the position and the tension are arranged in time series at the short period,
The wire rope diagnostic system is characterized in that the calculation device performs data processing to calculate the degree of micro-damage that has occurred in the wire section passing through the sheave based on the time series data, and data processing to diagnose the time to replace the wire rope based on the calculated degree of micro-damage.
少なくとも一つ以上のシーブを経由して、ドラムの巻き取りまたは繰り出しにより吊体を移動させるワイヤロープの交換時期を演算装置に診断させるワイヤロープの診断プログラムにおいて、
前記ワイヤロープには、等間隔に区分された多数のワイヤ区間が設定されており、
前記ワイヤ区間が前記シーブの通過に要する時間よりも短い周期ごとの前記吊体の位置および前記ワイヤロープに作用した張力の各々が時系列に並んだ時系列データが記憶された前記演算装置に、前記時系列データに基づいて前記シーブを通過中のワイヤ区間に生じた微細損傷度を算出させる手順と、算出したその微細損傷度に基づいて前記ワイヤロープの交換時期を診断させる手順と、を実行させることを特徴とするワイヤロープの診断プログラム。
A wire rope diagnostic program for causing a computing device to diagnose the replacement time of a wire rope that moves a suspended body by winding or unwinding a drum through at least one or more sheaves,
The wire rope has a number of wire sections that are equally spaced apart,
A wire rope diagnostic program characterized by having a calculation device that stores time series data in which the position of the suspension body and the tension acting on the wire rope are arranged in chronological order for each period shorter than the time required for the wire section to pass through the sheave execute the following steps: calculating the degree of micro-damage that has occurred in the wire section passing through the sheave based on the time series data; and diagnosing the time to replace the wire rope based on the calculated degree of micro-damage.
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