JP4054888B2 - 鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼心アルミより線（以下ＡＣＳＲという）を鋼スリーブ及びアルミスリーブを圧縮して接続した当該接続部の施工の良否判定方法及び装置に関する。

ＡＣＳＲは、亜鉛メッキした鋼線の周囲にアルミ線をより線状態で巻付け１本の電線としたもので、アルミ線を主導体とし、亜鉛メッキで耐腐食性を持たせた鋼線で引っ張り強度を与えている。このＡＣＳＲは電気鉄道を含む送配電設備に幅広く利用され、特に電車線路のトンネル内において、電力供給用のき電線、き電吊架線及びこれらの電線が地絡事故等を起した場合に早期検出するためのＡＴ保護線、地絡導線等に用いられる。

このＡＣＳＲは、送電線では通常３００ｍ程度毎に支持され、鉄道のき電線では、一般には５０ｍ間隔で支持し１０００ｍ毎に接続して使用される。

ＡＣＳＲの接続は次のようにして行われる。初めに図６に示すように、接続しようとするＡＣＳＲ１の端部のアルミより線２を切断して鋼心３を露出させる。次に図７に示すように、鋼スリーブ４に、露出させた端部の鋼心３を両側から突き合わせるように挿入し、鋼スリーブ４を油圧圧縮器等によって圧縮して、内部の鋼心３と鋼スリーブ４とを密着一体化させる。さらに、図８に示すように鋼スリーブ４とアルミより線２の隙間にアルミ線５を密着巻きして埋める。この密着巻きの前に、同図に示すように、アルミ製の圧縮表示片６をアルミより線２の切断端に引っ掛けるように嵌めておく。
この圧縮表示片６は、鋼心３に嵌まる切欠孔６ａを持つ円板状基部６ｂの両側から、アルミより線２の外側面に沿い、その長手方向に延びる一対の細い帯片６ｃ，６ｃを延長形成したもので、帯片６ｃの端部には位置合わせ用の目印６ｄが印刷されている。

次に、図９に示すように、この接続部にアルミスリーブ７を被せ、アルミスリーブ７の端縁を圧縮表示片６の目印６ｄに一致させ、ダイス等によって圧縮して、アルミより線２とアルミスリーブ７を密着一体化する。

この後、図１０に示すように、アルミスリーブ７の中央部の一側に形成された注入用ネジ穴７ａから充填用接着剤であるジンクロメート８を内部の隙間に注入する。これは、内部の隙間をなくし、水の内部侵入を防止して腐蝕を防止すると共に、内部のガタつきをなくして機械的強度を高めるためのものである。この作業は、初めに図示しないジンクロメート入りチューブのねじ付きノズルをネジ孔７ａにねじ込み、内部の隙間がなくなるまでジンクロメートを注入する。次に、閉鎖用のアルミねじ９ａをネジ穴７ａにねじ込み、そのつまみ９ｂを折り取る。これによって接続作業を終了する。

このような手順で施工された接続部の良否判定を非破壊検査法によって実行する方法と装置が特許文献１に記載されている。この方法は、交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルを鞍型とし、該鞍型の内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように移動させ、そのとき発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波して得た検波出力を標準値と比較することにより接続部の内部状態を検出し、接続部の良否判定を行うものである。
特許文献１には、アルミ線５の存否の測定、鋼スリーブの両端の位置の測定に関する具体的方法が記載されていない。また、鋼スリーブの両端の位置が、アルミスリーブ上に目視可能にマーキングされることがないので、接続部における実際の鋼スリーブの両端位置を容易に知ることができないという問題点がある。
特開２０００−３０４７２７号公報

そこで、本発明はＡＣＳＲ接続工事後に、非破壊検査法によって、アルミスリーブ内の接続状態の良、不良を検出でき、検知した鋼スリーブの両端の位置をアルミスリーブ上に目視可能にマーキングすることができる方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法は、接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去して露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、鋼スリーブ両端と各アルミより線の切断端との間の鋼心外周にアルミ線を巻き、鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、アルミスリーブを圧縮してアルミより線同士を接続した鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する方法であって、交流磁界を発生する検出コイルとエンコーダを検出対象物である鋼心アルミより線に沿うように等速で移動させ、前記エンコーダで移動距離を計測し、かつ移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波して得た検波出力Vの鋼スリーブ付近位置に対応するほぼ台形状波形における微少移動間隔ΔX の出力変化率ΔV／ΔXを求めて記憶すると共に、正、負、０の判別を行い、出力変化率ΔV／ΔXが正から０，０から負に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置X1，X2を鋼スリーブの両端位置と認識してマーカを起動させ、アルミスリーブ上にマークを付し、位置X1の前及び位置X2の後の傾斜位置データを予め記憶した正常巻線部の標準傾斜データと比較してアルミ巻線の有無を判定して、接続部の良否判定を行うことを特徴とする。

上記本発明方法は、標準比較方式の渦電流探傷試験法を応用し、鋼心アルミより線の接続状態を検出する。標準比較方式は、検出対象物に交流磁界を作用させ、そのとき発生する渦電流による誘導出力を所定の位相で検波し、これと同じ条件で、標準物を検出したときの検波出力とを比較して、検出対象物の状態を観測するもので、高い検出精度が得られるという特長を持つ。上記所定の位相で検波するとは、検波位相を固定することを意味し、これによって検出回路を簡素化することができる。この位相は、例えばアルミスリーブ内の鋼スリーブに対して最大感度となる位相を用いる。また検波出力の台形状波形から鋼スリーブの両端位置を検知してエンコーダからの距離情報と併せて、アルミスリーブ上でマーカを起動させ、鋼スリーブの両端対応位置にマークを付す。これで目視による良否判定も可能となる。また、アルミ巻線の有無も判定できる。

本発明の請求項２にかかる発明は、上記請求項１の方法を装置として具体化したもので、交流磁界を発生する標準比較方式の鞍型検出コイルと、この検出コイルに隣接して設けられたマーカ駆動手段及びこの駆動手段の動作時にアルミスリーブ上にマークを付すマーカと、鞍型検出コイルの内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように等速移動させる移動手段と、移動距離を計測するエンコーダと、移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を所定の位相で検波する検波回路と、検波回路の出力Vの鋼スリーブ付近位置に対応するほぼ台形状波形における微少移動間隔ΔXの出力変化率ΔV／ΔXを求めて記憶すると共に、正、負、０の判別を行う演算回路と、出力変化率ΔV／ΔXが正から０，０から負に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置X1，X2を鋼スリーブの両端位置と認識してマーカを起動させるマーカ駆動回路と、位置X1の前及び位置X2の後の傾斜位置データを予め記憶した正常巻線部の標準傾斜データと比較して巻線の有無を判定する判定回路とを具備する。

請求項１の本発明は、鋼心アルミより線の接続部におけるアルミスリーブに対する鋼スリーブの位置の検出を、非破壊検査法によって精度高く行うことができ、施工状態の悪い接続部をマークにより目視確認できると共に、アルミ巻線の有無を確実に検査することができるという効果を有する。 本発明の請求項２にかかる発明は、上記請求項１の方法を装置として具体化したもので、この構成によって、具体的な検査が可能となる。

図２に本発明の方法を実施する装置の一実施形態を示す。図２において、１０は検出手段で、相互誘導型コイル１１と位相検波回路１２から構成される。１３は移動手段で、検出手段１０を鋼心アルミより線接続部のアルミスリーブ７に所定間隔を保って沿うように等速で移動させる。１４はエンコーダで所定位置からの検出手段１０の移動距離信号を送出する。１５は演算回路で、位相検波回路１２からの検波出力とエンコーダ１４からの距離信号を受け、所定の計算式に従って、所定の移動距離毎の検波出力の変化率を算出し、その正、負、０の判別を行う。１６はマーカ駆動回路で、演算回路１５からの出力を受けて鋼スリーブ４の端部の位置を検知し、マーカ駆動手段１６を経てマーカ１８を動作させ、鋼スリーブ４の端部対応位置にマークを付す。１９は判定回路で、演算回路１５からの出力を受け、鋼スリーブ４の一端の手前及び他端の後の所定区間における検波出力の変化率を標準値と比較して、アルミスリーブ内のアルミ巻線の有無判定を行う。

上記相互誘導型コイル１１は、例えば図４に示した構成のものを使用する。このコイルは、例えば、図４（ａ）に示すように、各コイルＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の夫々を長径と短径の比が大きい長円形状に巻回形成した後に重ね、さらに図４（ｂ）に示すように、コイルＬ2，Ｌ4を、鋼心アルミより線を所定間隔を保って囲むように、逆Ｕ字状に屈曲した鞍型に組立られる。空心状態に保たれるコイルＬ1，Ｌ3も、コイルＬ2，Ｌ4と同一構造にする。なお、図４（ｃ）は、０点調整のため、コイルＬ1，Ｌ3と、コイルＬ2，Ｌ4の双方を空心状態にしたものを示す。このような巻回構造は、鋼心アルミより線を全周から励磁して感度を向上するためのもので、この実施形態は、相互誘導型コイル１１を採用しているので、自己誘導型コイルを使用した場合に比べ安定した精度の高い検査が可能である。

コイル巻き構造は、図４（ｄ）に示すような平面型の構造としても良い。これは、径が比較的小さい鋼心アルミより線の接続部の試験をするのに適した構造である。

上記検出コイルは、図３に示すように、２次コイルＬ3，Ｌ4に可変抵抗器Ｒ1，Ｒ2をブリッジ接続し、各対を空心状態に保って０点調整を行っておく。重ねて巻いた他方の対Ｌ2，Ｌ4を検出対象物（又は標準物）に対向させ、重ねて巻いた一方の対Ｌ1，Ｌ3を空心状態に保ち、低周波（１Ｈz 〜１０ＫＨz ）の交流電源から１次コイルＬ1，Ｌ2に通電して、検出対象物を励磁して渦電流を発生させ、２次コイルＬ3，Ｌ4に現われる誘導出力の差分を取り出し、所定の位相で位相検波する。この検波出力を、標準物を測定したとき得られる検波出力と比較することにより、検出対象物の状態を検出できる。

なお、この標準比較方式の検出コイルは、この他に図５に示すような自己誘導型コイルを採用することもできる。これは、１つのコイルで励磁と誘導の両作用を行なわせるもので、空心状態に保たれるコイルＬ5と、検出対象物（標準物）に対向させるコイルＬ6を用いる。このコイルＬ5，Ｌ6には、可変抵抗器Ｒ3，Ｒ4を接続してブリッジを構成し、低周波交流電源から低周波電圧を加える。両コイルを空心状態に保ち、可変抵抗器Ｒ3，Ｒ4によって０点調整をした後に、一方のコイルＬ6に検出対象物を対向させて測定を行なうと、対向する物質の相違によりインピーダンスの不均衡が生じ、これが電圧として取り出される。この電圧を所定の位相で位相検波し、標準物を測定して得た検波出力と比較して検出対象物の状態を検出することができる。

この相互誘導型コイル１１には、検出範囲のＡＣＳＲの鋼材部分を磁気飽和させることにより、非磁性体材料であるアルミと同一条件で渦電流による検出を行うために、図示しない磁気飽和装置を併設する場合がある。

位相検波回路１２は、位相回路１２ａと検波回路１２ｂから構成され、２次コイルＬ3，Ｌ4に発生する誘導出力の差分を、検波位相を固定する場合は、例えばアルミスリーブ内の鋼スリーブを検出したとき最大出力が得られる位相で検波する。また、検波位相を変化させる場合は、予め設定した角度範囲内で検波位相を変化させる。

移動手段１３は、鋼心アルミより線１との間隔を一定に保つためのガイドローラを持ち、アルミスリーブ７の一端から他端に等速で移動する。この移動手段１３に、移動距離を表わす信号を発生するエンコーダ１５を取り付け、この信号を鋼心アルミより線接続部の検出位置を特定するための基準信号として用いる。また移動手段１３に、アルミスリーブ７上の鋼スリーブの両端対応位置にマークを付すためのマーカ１８及びその駆動手段１７を取り付ける。

演算回路１５は、位相検波回路１２の検波出力とエンコーダ１４の距離基準信号に基づいて、検波出力の移動距離に対する変化率を演算する。すなわち、図１において、鋼スリーブ４付近に対応する位相検波回路１２の出力は、図１に示すように、ほぼ台形状波形となる。検波出力は、アルミスリーブ７内のアルミより線部においてほぼ一定の低出力で平滑に推移し（Ａ）、アルミより線の端部から鋼スリーブ４の一端位置までの巻き忘れたアルミ巻線部分（鋼より線３の露出部）において立ち上がり（Ｂ）、鋼スリーブ４対応部において再び一定高出力で平滑に推移し（Ｃ）、他端からアルミ巻線部５を経て他方のアルミより線２の端部まで立ち下がり（Ｄ）、ほぼ一定の低出力（Ｅ）に戻るように変化する。この検波出力Vについて、エンコーダ１４からの微少移動距離（例えば移動距離１mm毎）の距離パルスを基にして、微少移動間隔ΔＸの出力変化率ΔＶ／ΔＸを求めて記憶すると共に、正、負、０の判別を行い、出力変化率ΔＶ／ΔＸが正から０に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置Ｘ1を鋼スリーブ４の一端位置と認識し、また０から負に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置Ｘ2を鋼スリーブの他端位置と認識してそれぞれマーカ駆動信号を送出する。

マーカ駆動回路１６は、演算回路１５の出力から、マーカ１８がアルミスリーブ７上の鋼スリーブ４の両端対応位置に到達したときに、マーカ駆動手段１７に駆動信号を送出する。マーカ１８は、鋼スリーブ両端対応位置で動作して、アルミスリーブ７上にマークを付す。このマークを作業員が目視確認して鋼スリーブの位置の適否を判定することができる。

判定回路１９は、演算回路１５から位置Ｘ1の前及び位置Ｘ2の後の傾斜位置データを受け、予め記憶した正常巻線部の標準傾斜位置データと比較してアルミ巻線５の有無を判定する。図示の実施形態においては、位置Ｘ1の前の傾斜が標準傾斜より大きいので、アルミ巻線の不良と判定する。このようにして、アルミスリーブ７に対する鋼スリーブ４の長手方向位置判定と、アルミ巻線５の有無判定を行う。なお出力変化ΔＶ／ΔＸの正、負、０の判別は、測定誤差等を緩和するため、不感帯を設けて行う。

この発明は、送電線の圧縮接続部における圧縮されたアルミスリーブの内部の状態を非破壊で自動的に検査する作業に利用することができる。

本発明によって鋼心アルミより線の接続部を検査する場合の検出位置と、その位相検波出力の変化を示す図である。 本発明装置の構成例を示す図である。 標準比較方式の相互誘導コイルの例を示す図である。 図３のコイル構造を説明する図である。 標準比較方式の自己誘導コイルの例を示す図である。 端部のアルミより線を切断除去した鋼心アルミより線を示す図である。 鋼スリーブによる鋼心の接続を説明する図である。 鋼スリーブによって接続された鋼心アルミより線において、鋼スリーブの両側にアルミ線を巻いた状態を示す図である。 本発明の試験対象とする鋼心アルミより線の接続部の断面図である。 鋼心アルミより線の接続部の内部の隙間に接着剤を注入する方法を説明する断面図である。

符号の説明

１ 鋼心アルミより線（ＡＣＳＲ）
２ アルミより線
３ 鋼心
４ 鋼スリーブ
５ アルミ巻線
７ アルミスリーブ
１０ 検出手段
１１ 相互誘導型コイル
１２ 位相検波回路
１３ 移動手段
１４ エンコーダ
１５ 演算回路
１６ マーカ駆動回路
１７ マーカ駆動手段
１８ マーカ
１９ 判定回路
Ａ アルミスリーブ内のアルミより線の位相検波出力
Ｂ アルミスリーブ内の巻き忘れたアルミ巻線位置の位相検波出力
Ｃ アルミスリーブ内の鋼スリーブの位相検波出力
Ｄ アルミスリーブ内のアルミ巻線の位相検波出力
Ｅ アルミスリーブ内の他方のアルミより線の位相検波出力
Ｘ1 鋼スリーブの一端位置
Ｘ2 鋼スリーブの他端位置

Claims (2)

1. 接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去して露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、鋼スリーブ両端と各アルミより線の切断端との間の鋼心外周にアルミ線を巻き、前記鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、このアルミスリーブを圧縮しアルミより線同士を接続してなる鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する方法であって、
   交流磁界を発生する検出コイルとエンコーダを検出対象物である鋼心アルミより線に沿うように等速で移動させ、前記エンコーダで移動距離を計測し、かつ移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波して得た検波出力Vの鋼スリーブ付近位置に対応するほぼ台形状波形における微少移動間隔ΔX の出力変化率ΔV／ΔXを求めて記憶すると共に、正、負、０の判別を行い、出力変化率ΔV／ΔXが正から０、０から負に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置X1，X2を鋼スリーブの両端位置と認識してマーカを起動させ、アルミスリーブ上にマークを付し、位置X1の前及び位置X2の後の傾斜位置データを予め記憶した正常巻線部の標準傾斜データと比較して巻線の有無を判定することを特徴とする鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法。
2. 接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去することにより露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、前記鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、アルミスリーブを圧縮してアルミより線を接続した鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する装置であって、
   交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルと、この検出コイルに隣接して設けられたマーカ駆動手段及びマーカ駆動手段の動作時にアルミスリーブ上にマークを付すマーカと、前記検出コイルの内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように等速移動させる移動手段と、移動距離を計測するエンコーダと、移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を所定の位相で検波する検波回路と、検波回路の出力Vの鋼スリーブ付近位置に対応するほぼ台形状波形における微少移動間隔ΔXの出力変化率ΔV／ΔXを求めて記憶すると共に、正、負、０の判別を行う演算回路と、前記出力変化率ΔV／ΔXが正から０、０から負に変化する時の前の２点間と後の２点間の２直線の式を求め、この２直線の交点に対応する位置X1，X2を鋼スリーブの両端位置と認識してマーカを起動させるマーカ駆動回路と、前記位置X1の前及び位置X2の後の傾斜位置データを予め記憶した正常巻線部の標準傾斜データと比較して巻線の有無を判定する判定回路とを具備したことを特徴とする鋼心アルミより線の接続部の良否判定装置。

Images