JP4370471B2

JP4370471B2 - ワイヤーロープの径計測装置

Info

Publication number: JP4370471B2
Application number: JP2005005035A
Authority: JP
Inventors: 大輔浅井; 清長沼; 靖孝鈴木
Original assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Building Systems Co Ltd
Priority date: 2005-01-12
Filing date: 2005-01-12
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: JP2006194668A

Description

本発明は、ワイヤーロープの径計測装置に関する。

エレベーターやクレーンなどに用いられているワイヤーロープは、荷重がかかった状態で、吊り上げ、吊り下げが行なわれている。このとき、ワイヤーロープはプーリやシーブの通過時に曲げを受けるため、繰返し曲げによる摩耗や疲労が激しい。これらの摩耗や疲労が蓄積されると、ワイヤーロープが損傷して、最終的にはロープ破断に至る。万一、ロープが破断すると、非常止め装置が作動して乗客を閉じ込めたり、懸架物が落下して多大な損害を被ったりするため、ワイヤーロープが破断する前にワイヤーロープの損傷を発見し、損傷が許容限度を超えたワイヤーロープを交換することが重要となる。

そこで、一般には、定期的にワイヤーロープの径を計測し、その結果からロープの劣化や損傷を探知することが行なわれている。しかしながら、このワイヤーロープの径計測は、作業者がノギスを用いて計測するという方法で行なわれているため、ワイヤロープの径を精度よく計測するのには比較的長い時間を要する。そこで、ワイヤーロープの径の計測を精度良く短時間で行なうために、いくつかの方法が提案されている。

例えば特許文献１では、ワイヤーロープを間にして、投光器と受光器を対向して配置し、投光器から照射された光が遮られた領域の大きさからロープ径を計測する装置が開示されている。

また、特許文献２では、ワイヤーロープに対して、その径方向外側から板ばねを接触させ、該板ばねの変位を計測することでロープ径を計測する装置が開示されている。

特開平１１-３２５８４４号公報（第３頁、図１）特開２００４-１０１３９９号公報（第４頁、図７）

一般に、ワイヤーロープは、複数の鋼線をより合わせて形成されたストランドを、芯となる部材のまわりにより合わせた構造となっている。そのため、ワイヤーロープの表面にはストランドによる凹凸がある。ワイヤーロープの径とは、ワイヤーロープの外接円の直径を意味するため、径の計測は、ワイヤーロープ表面の凸部で行なわなければならない。

上記特許文献１に示す装置を用いてワイヤーロープの径を計測する場合には、表面の凸部を計測するように、センサを設置する必要がある。したがって、ワイヤーロープを移動させている状態では、ワイヤーロープ表面の凸部を計測することは困難であり、計測結果の信頼性が十分ではない。

上記特許文献２に示す装置は、ワイヤーロープ表面の凹凸を考慮して径を測定するものである。しかしながら、板ばねをワイヤーロープと接触させているため、ワイヤーロープを移動させながら計測を行なう場合には、板ばねがロープ表面の凹凸により振動する。板ばねが振動すると正確な測定ができない。

本発明の課題は、ワイヤーロープを移動させながら行なうワイヤーロープの径の計測の精度を向上させることにある。

上記課題を解決する本発明は、ワイヤーロープに投光器で光を照射し、この光がワイヤーロープにより遮られた領域を受光器で検出し、検出した領域の大きさに基づいて演算手段でワイヤーロープの径を算出する装置であって、前記投光器と受光器を結ぶ直線は、前記ワイヤーロープの長手方向に対し、投光器の側から受光器に向かって前記ワイヤーロープをみたとき、ワイヤーロープの一方の側面のストランドによる凹凸が、他方の側面のストランドによる凹凸よりも小さく見える角度に傾斜しており、前記受光器は、前記投光器から照射された光が、ワイヤーロープのストランドによる凹凸が小さく見える側の側面で遮られた領域を検出する位置に配置され、前記投光器及び受光器は、複数組設けられ、少なくとも２組の投光器は、ワイヤーロープの中心線を挟んで互いに反対側に配置されるとともに、それぞれ複数のＬＥＤが線状に配置して構成され、一方の投光器の各ＬＥＤに対して、他方の投光器のＬＥＤのＬＥＤ配置方向の間隔がワイヤーロープの公称径と等しいＬＥＤがあるようにそれぞれＬＥＤが配置され、前記演算手段は、前記一方の投光器のＬＥＤと前記他方の投光器のＬＥＤとの前記間隔が前記公称径と等しくなるＬＥＤの組み合わせを順次点灯させたとき、それぞれの組み合わせ時に受光器が出力する合計の最小値を取り出して前記ロープ径として出力することを特徴とする。

上記構成によれば、受光器は、ワイヤーロープのストランドによる凹凸が小さく見える側の側面で遮られた領域を検出する。したがって、光が遮られた領域と遮られていない領域の境界、つまり、ワイヤーロープの側面を示す線の凹凸が小さく、検出される領域の誤差が小さくなる。このことは計測対象のワイヤーロープがその長手方向に移動していても凹凸の影響が低減されることを意味し、ワイヤーロープを移動させながら行なうワイヤーロープの径の計測の精度を向上させる効果がある。

前記投光器および受光器は、１本のワイヤーロープに対して、ワイヤーロープの中心線を挟んで互いに反対側の側面に対応する少なくとも２組備えているため、それぞれワイヤーロープのストランドによる凹凸が小さく見える側の側面で遮られた領域を検出することができる。前記演算手段は、２つの受光器の出力結果を入力としてワイヤーロープの径を算出することで、測定時のワイヤーロープの揺れに影響されない測定値を得ることができる。

前記角度は、計測対象とするワイヤーロープのストランドのより角の余角と等しいか、それよりも小さいことが望ましい。このような角度とすることで、前記ストランドによる凹凸の影響が無視できる程度となる。

また、予め前記受光器の基準状態における、ワイヤーロープがないときの受光量（基準全受光量）を測定して演算手段に格納しておき、ワイヤーロープ径計測後にワイヤーロープがない状態での受光量（計測後全受光量）を測定し、前記基準全受光量と計測後全受光量の差に基づき、計測の適否を診断する機能を演算手段に持たせることが望ましい。基準全受光量と計測後全受光量を比較することで、投光器の発光面や受光器の受光面の汚れによる受光量の減少の程度が確認でき、ワイヤーロープの径計測への影響がある場合、投光器の発光面や受光器の受光面を清掃したのち、再計測することで、投光器の発光面や受光器の受光面の汚れによる測定精度の低下を避けることが可能になる。

本発明によれば、受光器の視野から見るとストランドの凸部のみを連ねた直線が見えるようになるため、部位を選択せずともワイヤーロープ側面の凸部位置での径を計測することが可能となる。よって、非接触で、ワイヤーロープ表面の凹凸の影響を受けずにワイヤーロープの径を計測することができ、ワイヤーロープを移動させながら計測する場合の精度向上が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
（第１の実施の形態）
図１に、本発明の第１の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成を示す。図示のワイヤーロープの径計測装置は、ワイヤーロープ１を間にして対向するように設置された投光器２aおよび受光器３aと、投光器２aおよび受光器３aとワイヤーロープ１を間にして１８０度反対となる位置に設置された投光器２bおよび受光器３bと、受光器３aと受光器３bに接続された補正器５と、補正器５に接続された出力器７と、同じく補正器５に接続された記憶器６と、を含んで構成されている。補正器５と記憶器６と出力器７とをまとめて演算手段と呼ぶ。記憶器６は、測定値の誤差を補正するための補正値を格納し、補正器５は受光器３a、３bの出力を入力とし、記憶器６に格納された補正値を参照して、測定した径を算出して出力器７に出力する。出力器７は、算出された径を印字表示するプリンターであり、画面表示するディスプレイを備えているとともに、予め設定された径を下回る数値が入力されたら、音声、点滅灯により、操作者の注意を喚起する。

なお、補正器５は、測定機能に加え、後述する基準状態記憶機能及び診断機能を備え、図示されていない切替スイッチにより機能を選択できるようになっていて、通常の測定時は、切替スイッチは測定機能を選択する位置に設定される。上記基準状態は、受光器の受光面全体に光が入射したときに、受光器の出力が予め設定された基準値以上である状態で、基準状態記憶機能はそのときの受光器の出力が予め設定されている基準値以上であるかどうかを判定し、基準値以上であるときはその値を記憶し、基準値未満の場合は、警報を出力する機能である。診断機能は、計測時の投光器及び受光器の性能が適切であったかどうかを診断する機能である。

記憶器６は、外部から必要な補正値を設定できるようになっている。

計測のためのセンサである投光器２aと受光器３aは、ワイヤーロープ１を間にして、投光器２aから受光器３aに向かう照射光４aがワイヤーロープ１に斜めに当たるように、互いに対向して設置されている。また、投光器２bと受光器３bは、投光器２aおよび受光器３aとワイヤーロープ１を間にして１８０度反対となる位置に、同様に、投光器２bから受光器３bに向かう照射光４ｂがワイヤーロープ１に斜めに当たるように、互いに対向して設置されている。

照射光４aおよび照射光４bは、ワイヤーロープ１によって一部が遮られ、残りの光が受光器３aおよび受光器３bに到達する。受光器３aおよび受光器３bは、ワイヤーロープ１の陰になって照射光を検出しない領域と照射光がワイヤーロープ１によって遮られないで光を検出する領域とが存在する位置に配置されている。受光器３aおよび受光器３bは、照射光を検出すると、この照射光を検出しなかった領域の大きさ、言い換えると照射光を検出した領域の大きさ、すなわち受光した光量を表す信号を、補正器５に出力する。受光した光量は、受光器の照射光を検出しなかった領域の大きさを示し、この領域は、ワイヤーロープ１によって受光器に当たるべき照射光が遮られた領域である。

前記照射光が遮られた領域の変動、つまり受光器における光と影の境界位置の変動は、ワイヤーロープ１の外周位置の変動を表し、ワイヤーロープ１の中心線の位置を一定とすれば、外周位置の変動は、ワイヤーロープ１の外径の変動を表している。したがって、受光器の出力に基づいてワイヤーロープ１の外径を算出することができる。

補正器５は、受光器３aと受光器３bの出力と予め記憶器６に蓄えられていた補正値を入力としてロープ径を算出し、出力器７に出力する。

次に、ロープ径の計測原理を説明する。図２に、ワイヤーロープ１、投光器２a、受光器３a、投光器２b、受光器３bの位置関係を示す。投光器２aと受光器３aを結ぶ線は、ワイヤーロープ１の中心軸１３に対して、角度θだけ傾いている。この角度θは、投光器２aの位置から受光器３aに向かってワイヤーロープを見たとき、視線方向とストランドの長手方向が平行に近い側、すなわち図２の画面奥側ではワイヤーロープ１の輪郭線にストランドによる凹凸が見え、反対側、すなわち画面手前側ではワイヤーロープ１の輪郭線にストランドの凸部のみが連続した線になって見えて、前記凹凸が少なく見える角度に設定されている。そうすると、投光器２bの位置から受光器３bへ向かってワイヤーロープ１を見たとき、投光器２aでストランドによる凹凸が見えた側、すなわち画面奥側が凹凸が少なく見える。

前記角度θは、好ましくは、ストランドのより角ηの余角ξと同等もしくはそれより小さくする。このようにすると、投光器２aの位置から受光器３aに向かってワイヤーロープを見ると、視線方向とストランドの長手方向が平行に近い側、すなわち図２の画面奥側ではワイヤーロープ１の輪郭線にストランドによる凹凸が見え、反対側、すなわち画面手前側ではワイヤーロープ１の輪郭線にストランドの凸部のみが連続した線になって見えるため平坦に近い線に見える。同様に、投光器２bの位置から受光器３bへ向かってワイヤーロープ１を見ると、投光器２aでストランドによる凹凸が見えた側、すなわち画面奥側が平坦に近い線に見える。受光器３aおよび受光器３bは、これらの平坦に近い線に見える側についての、予め設定された中心位置からの遮蔽領域を表す信号を出力する。

上記図１に示す例では、投光器２aと投光器２bはワイヤーロープ１を間にして１８０度反対となる位置に設置されていたが、図３に示すように、投光器２aと投光器２bを同じ側に設置し、受光器３aと受光器３bを、ワイヤーロープ１を間にして１８０度反対となる位置に設置してもよい。

また、上記図１および図２に示す構成において、投光器２aおよび投光器２bから照射する光４aおよび４bを線状の平行光とした場合は、受光器３aおよび受光器３bにおいて光が検出されなかった領域の大きさが、ワイヤーロープ１の外径と等しくなる。このような線状の平行光は、レーザー光とシリンドリカルレンズを組み合わせることで作成することができるが、レーザー光やシリンドリカルレンズを用いた場合は投光器のコストが高くなる。

そこで代替手段として、指向性を有するＬＥＤを一列に配置して線状の略平行光を作成し、これを投光器として用いた。図４には、ＬＥＤを一列に並べて構成した投光器の例を示す。各ＬＥＤ１２が照射する光は一定の頂角をもつ円錐状に広がり、この円錐の頂角を照射角度という。この光の広がりのため、ある距離以上離れた場所では隣接するＬＥＤの照射光が重なり、線状の略平行光を得ることができる。

ＬＥＤを一列に配置する場合、ＬＥＤ１２の相互の間隔が近いほど、隣接するＬＥＤ間で照射光が重なるまでに要する距離を短くすることができる。この距離が短ければ、投光器をワイヤーロープに近づけて設置できるため、装置の小型化や受光器での検出精度の向上が可能となる。そこで、図５に示すように、ＬＥＤ１２を稠密に配置すると、線状の略平行光が投光器に近い位置で得られる。

図４や図５に示すように、投光器にワイヤーロープの中心線と交差する方向に線状に配置されたＬＥＤなどを用いて略平行光を形成する場合には、前記線状に配置されたＬＥＤのなかの、ロープの外形線直上に配置されたＬＥＤの照射光で計測を行なった場合に計測誤差が小さくなる。そこで、図６に示すように、線状に複数のＬＥＤ１２を並べた投光器２ａ、２ｂを配置するときに、投光器２ａの各ＬＥＤ１２に対して投光器２ｂのＬＥＤ１２のＬＥＤ配置方向の間隔がロープの公称径Ｄと等しくなっているＬＥＤ１２があるように、投光器２ａ、２ｂを配置する。

計測の際、相互の間隔がロープの公称径Ｄと等しくなっているＬＥＤの組、すなわち、投光器２ａのあるＬＥＤ１２とＬＥＤ配置方向の間隔がロープの公称径Ｄと等しくなっている投光器２ｂのＬＥＤ１２の組み合わせを順次点灯させ、その都度、影の領域、つまりロープ径を計測する。ワイヤーロープ１の長手方向のある１箇所の計測に際し、線状に配置されたＬＥＤ１２をその端から端まで順次点灯させ、データが採取される。ロープの外形の直上にあるＬＥＤが点灯する場合に出力は最小、つまり、２つの受光器で検出する影の領域の合計が最小となり、このときが最も影の領域との大きさとワイヤーロープ１の外径が一致すると考えてよい。ＬＥＤ１２の点灯が一巡し一連のデータ採取が終了したのち、この最小値を取り出してロープ径として出力することにより、ロープ径を精度よく計測することができる。

次に、記憶器６の補正値の設定について説明する。図７に、補正器５を用いた記憶器６の補正値の設定手順を示す。まず、計測対象のワイヤーロープ１が測定位置にある状態で、投光器２a、受光器３aおよび、投光器２b、受光器３bの位置及び光を照射する角度、光を受光する角度を、前記図１、図２を参照して説明した位置、角度に固定し、それから計測対象のワイヤーロープを外す(F４０１)。次に、記憶器６の補正値をゼロに設定する(F４０２)。そして、直径寸法Ｄ_０が既知の丸棒などを校正器とし、ワイヤーロープ１の位置に固定してこの校正器の径の計測を行なう(F４０３)。操作者は出力器７により計測された径を示す出力値Ｄを確認し、校正器の前記既知の直径寸法Ｄ_０（例えば２０ｍｍ）から出力値Ｄ（例えば１８ｍｍ）を減じ、Ｄ_０−Ｄ（この場合、差の２ｍｍ）を補正値として記憶器６に記憶させる(F４０４)。

図８に、隣接する複数本のワイヤーロープを同時計測する場合の例を示す。ワイヤーロープ１cの径を計測するために、投光器２cおよび受光器３cが設置されている。また、ワイヤーロープ１cに隣接するワイヤーロープ１dを計測するために、投光器２dおよび受光器３dが設置されている。なお、投光器２ｃは２つに分かれており、一方は画面手前から画面奥に向かって斜めに照射し、他方は画面奥から画面手前に向かって斜めに照射するように配置されている。受光器３cも、投光器２ｃに対応して２つに分かれて配置されている。投光器２dおよび受光器３dも同様である。

このとき、投光器２cの照射光４cが隣接部に漏れ、その漏洩光を受光器３dが検出すると、ワイヤーロープ１dの径を正しく計測出来ない。そこで、投光器２cの照射光４cの波長λcと、投光器２dの照射光４dの波長λdを異なるものにする。そして、受光器３cでは波長λcの光のみを検出し、受光器３dでは波長λdの光のみを検出する。この波長は全ての投光器および受光器のものを異なるようにしても良いが、それが困難な場合は、直接の干渉が生じるのは隣接するもの同士であるので、少なくとも隣接するもの同士が異なるようにすればよい。よって、２種類のものを交互に並べる構成とすることもできる。

また、図９に、隣接する複数本のワイヤーロープを同時計測する場合の別の例を示す。ワイヤーロープ１eの径を計測するために、投光器２eおよび受光器３eが設置されている。また、ワイヤーロープ１eに隣接するワイヤーロープ１fの径を計測するために、投光器２fおよび受光器３fが設置されている。なお、投光器２ｅは２つに分かれており、一方は画面手前から画面奥に向かって斜めに照射し、他方は画面奥から画面手前に向かって斜めに照射するように配置されている。受光器３ｅも、投光器２ｅに対応して２つに分かれて配置されている。投光器２ｆおよび受光器３ｆも同様である。このとき、ワイヤーロープ１eとワイヤーロープ１fの間には、遮蔽板８が設置されている。この遮蔽板により、投光器２eの照射光４eが隣接部に漏れた場合でも、漏洩光は受光器３fに届かなくなる。

次に、演算手段の診断機能について説明する。ワイヤーロープには、潤滑やさび止めを目的として、油が含まれている。この油は、ワイヤーロープの移動時には飛散するため、ワイヤーロープを間にして投光器や受光器を配置すると、ワイヤーロープから飛散する油が多い場合には投光器や受光器が油で汚れ、計測が正しく行なわれない場合がある。そこで、受光器が計測中に汚れたか否かを調べて、計測の適否を診断する。図１０に、計測の適否を診断する手順を示す。

まず、補正器５の前記切替スイッチで基準状態記憶機能を選択しておく。そして投光器と受光器の間にワイヤーロープが配置されていない状態で投光器から光を照射する。補正器５は受光器から出力される光量信号が予め設定されている基準値以上となっているかどうかを調べ、基準値未満の場合には出力器により警報を出力する。操作者は、投光器の発光部や受光面の清掃、投光器と受光器の設置状態の修正などを行なう。基準値以上となっているときは出力器７にその旨表示され、補正器５は前記基準値を基準状態の全受光量（基準全受光量）として記憶する（F７０１）。ここでいう基準値は、投光器、受光器が要求される性能を十分満たしていることを示す条件となるもので、投光器から照射される光の強さとも関連する値である。なお、先に述べた図７に示す補正値の記憶手順は、手順F７０１のあとで、実行する。

次いで前記切替スイッチで測定機能が選択され、ワイヤーロープの径の計測が行われる（F７０２）。

計測終了後に前記切替スイッチで診断機能が選択され、ワイヤーロープがない状態で、再び投光器から光が照射され、受光器から出力される光量信号が計測後全受光量として記憶される(F７０３)。そして、補正器５は前記基準全受光量と計測後全受光量を比較し、基準全受光量に対して計測後全受光量の比率が所定値より大きいかどうかを判定する（F７０４）。基準全受光量に対して計測後全受光量の比率が所定値以下となっていた場合には、投光器や受光器に汚れが付着したために計測が正しく行なわれなかったと診断し、出力器７にその旨表示する（F７０６）。また、基準全受光量に対して計測後全受光量の比率が所定値より大きい場合には、計測が正しく行なわれたと診断し、出力器７にその旨表示する。

径の算出は前記校正器により設定された補正値を参照して行なわれるが、補正値設定時点よりも投光器あるいは受光器に汚れが付着した場合、補正値に誤差が生じる恐れがある。前記所定値は、計測後全受光量、すなわち計測の最終段階での受光器の性能が前記基準全受光量で示されている性能に対してどのくらいまで低下しても許容されるかの比率を示し、予め受光器の汚れにより前記補正値がどのくらい変化するかを確認して、測定誤差が許容限界内になるように設定される。

図１１に、ワイヤーロープ長手方向に垂直な方向についての、投光器と受光器の位置を補正する手順を示す。ワイヤーロープの径の計測は、投光器が発する照射光が遮られた領域を受光器で検出することで行なわれる。このため、ワイヤーロープと投光器および受光器の位置がずれて、ワイヤーロープで遮蔽された領域が受光器の検出領域外にはみ出した場合、つまり受光器の受光面が全部ワイヤーロープの陰に入ってしまった場合は、出力がマイナス方向の誤差を持つ。言い換えると径が小さく検出される。したがってこのような事態が生じないよう、ワイヤーロープの径全体が検出領域に含まれるように、言い換えると、ワイヤーロープの陰になるところと陰にならないところの境界が常に受光器の受光面の範囲内にあるように投光器と受光器を設置しなければならない。

そこで、まず投光器と受光器を外部の不動部、例えば建屋構造体に支持して設置し（F１１０１）、投光器と受光器の位置確認のためワイヤーロープの径を計測する（F１１０２）。そして、受光器において、光を検出した領域と検出しなかった領域の境界がワイヤーロープごとに２箇所あるかどうかを調べる（F１１０３）。これは例えば、各受光器の出力が照射光を受光していない状態と受光面全面で照射光を受光している状態のいずれかであるときに出力器にその旨を表示させることで確認できる。境界がワイヤーロープごとに２箇所ないときには投光器および受光器の位置を調整する（F１１０４）。また、境界が２箇所ある場合には、境界間の距離すなわちワイヤーロープの径の計測値を求め、この距離と計測対象のワイヤーロープの公称径の差が所定値未満となっているかどうかを調べる（F１１０５）。差が所定値以上の時には、受光器の受光面の汚れ、投光器の光量、外乱光の遮蔽状況、ロープ表面へのゴミの付着を確認および調整し、所定範囲内に収まるようにする（F１１０６）。

受光器はワイヤーロープで遮られた光の領域をワイヤーロープの径方向で検出するため、ワイヤーロープの長手方向に直交する方向に長さを持つ。そして、ワイヤーロープ長手方向に対して、受光器の長手方向の軸線が垂直となっていない場合は、出力がプラス方向の誤差、すなわち径の測定値が大きく出力されるほうの誤差を持つ。このため、ワイヤーロープの径を正しく計測するためには、誤差許容範囲内で受光器が垂直となるように設置しなければならない。

図１２に、ワイヤーロープの長手方向に対する受光器の角度の調整手順を示す。まず、受光器を外部の不動部、例えば建屋構造体に支持して設置する（F１２０１）。次に、ワイヤーロープが静止した状態で、受光器の長手方向の軸線とワイヤーロープの長手方向がなす角度を変化させながらワイヤーロープの径を計測する（F１２０２）。そして計測したワイヤーロープの径の値が最小となった位置に受光器の角度を決定する（F１２０３）。

図１２に示す手順においては、ワイヤーロープが静止した状態で受光器の長手方向の軸線とワイヤーロープの長手方向がなす角度を変化させたが、測定時にワイヤーロープの揺れによりワイヤーロープと受光器の角度が大きく変化する場合には、図１３に示す手順のように、常に受光器角度を変化させながら計測して、計測結果の連続的な変化における極小値をワイヤーロープの径として出力してもよい。

図１４には、ワイヤーロープの長手方向に対する受光器の角度を調整するための別の方法を示す。図１４に示す方法は、投光器および受光器を取り付けた治具を、ローラを用いてワイヤーロープ１に位置決めする構成である。方形枠状の治具９に、投光器２ａ、２ｂおよび受光器３ａ、３ｂを所要の位置、角度で取り付けられている。投光器２ａ、２ｂおよび受光器３ａ、３ｂはいずれも紙面に直交する方向に長さを持つが、投光器２ａと受光器３ａそれぞれの長手方向中心を結ぶ直線は、投光器２ｂと受光器３ｂそれぞれの長手方向中心を結ぶ直線と同一平面若しくは互いに平行な平面内にある。さらに、前記同一平面若しくは互いに平行な平面に直交する方向の回転軸を持つ２個のローラ１１aおよびローラ１１bが、治具９に取り付けられている。ローラ１１aおよびローラ１１bには外周に溝が形成されており、ローラ１１aおよびローラ１１bの前記溝の中心面は、前記互いに平行な平面の中央にあって前記平行な平面に平行な平面内若しくは前記同一平面内にある。ローラ１１aおよびローラ１１bはまた、前記投光器２ａと受光器３ａそれぞれの長手方向中心を結ぶ直線及び投光器２ｂと受光器３ｂそれぞれの長手方向中心を結ぶ直線から離れた位置で、かつ、それら直線を挟んで互いに対向する位置に取り付けられている。

治具９を、ローラ１１aおよびローラ１１bの外周に形成されている溝がワイヤーロープ１に嵌まり込むように押し付けると、治具９の図１４における上下方向とワイヤーロープ１の長手方向が一致し、かつ、ワイヤーロープ１と治具９の相対位置が位置決めされる。このため、ワイヤーロープ１に対する投光器２および受光器３の設置位置と傾きを一意に定めることができる。

図１４に示す例では、外周に溝が形成されたローラ１１aおよびローラ１１bをワイヤーロープ１と接触させることで治具９を位置決めしたが、ワイヤーロープ１に対する治具９の位置を決定できるものであれば、複数の板を接触させる構造や、複数のローラを接触させる構造であってもよい。

なお、治具９は建屋構造体等に設置される図示されていない基台に支持されるが、位置決め後、治具９を後退させてローラ１１aおよびローラ１１bがワイヤーロープ１から離れた状態で基台に固定できるよう、基台に治具９が移動可能なレールを備えた固定手段を設けるのが望ましい。治具９を後退させる代わりに、ローラ１１aおよびローラ１１bを治具９に回転軸と平行なピンを用いて枢着し、図上下方に折り曲げ可能な構成としてもよい。この場合、位置決め位置と折り曲げ状態をそれぞればねを用いて保持させる。

本実施の形態に、受光器の視野から見るとストランドの凸部のみを連ねた直線が見えるようになるため、部位を選択せずともワイヤーロープ側面の凸部位置での径を計測することが可能となる。よって、非接触で、ワイヤーロープ表面の凹凸の影響を受けずにワイヤーロープの径を計測することができ、ワイヤーロープを移動させながら計測する場合の精度向上が可能となる。

（第２の実施の形態）
エレベーターやクレーンなどでは、複数のワイヤーロープを同時に使うことも多く、その場合には、ワイヤーロープは略一列に並んで配置されることが一般的である。計測を短時間で行なうためには、このような複数のワイヤーロープを同時に計測しなければならない。

本発明の第２の実施の形態は、隣接する複数のワイヤーロープを計測する場合に本発明を適用した例である。図１５に、隣接する複数のワイヤーロープを計測する場合に本発明を適用した治具の構造の例を示す。図１５に示す例では、複数のワイヤーロープ１を同時に計測するために、コの字型の治具９の、コの字の横の辺に、投光器２および受光器３を複数組配置してある。投光器２および受光器３のワイヤーロープ１に対する相対位置、角度は前記第１の実施の形態において説明した通りとしてある。治具９は、図示されていない建屋の構造体或いはクレーンの構造体に据え付けられ、支持される。

本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態と同様に、非接触で、ワイヤーロープ表面の凹凸の影響を受けずにワイヤーロープの径を計測することができ、ワイヤーロープを移動させながら計測する場合の精度向上が可能となるとともに、ワイヤーロープ１を治具９の開口部から差し込み、投光器２と受光器３の間に配置することで、複数のワイヤーロープの径計測を同時に行なうことが可能である。

（第３の実施の形態）
前記第２の実施の形態においては、複数のワイヤーロープの径計測を同時に行なうために、各ワイヤーロープそれぞれに個別に投光器および受光器を配置したが、本実施の形態では、図１６に示すように、複数の投光器の代わりに長い投光器２ｇ、２ｈを用いる。他の構成は前記第２の実施の形態と同じなので説明を省略する。本実施の形態では、ワイヤーロープごとに光を照射できるように、投光器２g、２ｈの一部を遮蔽し、複数の投光器のように分離して用いてもよい。また、複数の受光器の代わりに、例えば多数の受光素子からなるラインＣＣＤで形成された２つの長い受光器３g、３ｈを用いてもよい。この場合には、受光器３g、３ｈでは、ワイヤーロープによって照射光が遮られた領域が複数検出される。そこで、受光器における各受光素子の出力から、照射光が遮られた領域の検出位置を求め、求められた領域と各ワイヤーロープの位置関係から、各ワイヤーロープに遮蔽領域を対応付け、各ロープの径を算出する。

本実施の形態によっても、前記第２の実施の形態と同様に、非接触で、ワイヤーロープ表面の凹凸の影響を受けずにワイヤーロープの径を計測することができ、ワイヤーロープを移動させながら計測する場合の精度向上が可能となるとともに、ワイヤーロープ１を治具９の開口部から差し込み、投光器２と受光器３の間に配置することで、複数のワイヤーロープの径計測を同時に行なうことが可能である。

（第４の実施の形態）
本実施の形態が前記第３の実施の形態と異なるのは、投光器２および受光器３のワイヤーロープに面する側に、電動シャッター１０が設けられている点である。他の構成は第３の実施の形態と同じなので、説明を省略する。図１７に本実施の形態に係る、投光器２および受光器３が配置された治具９の断面図を示す。投光器２および受光器３は、据え付け時にワイヤーロープ１と接触する可能性がある。ワイヤーロープ１の表面には油やほこりなどが付着しているため、ワイヤーロープ１と投光器２や受光器３が接触すると、投光器２や受光器３が汚れ、計測が正しく行なわれなくなる可能性がある。そこで、投光器２および受光器３がワイヤーロープ１と接触することを防ぐため、投光器２および受光器３のワイヤーロープに面する側に、電動シャッター１０が設けられている。電動シャッター１０は電気信号により開閉が可能であり、計測時以外は閉じられ、計測時に開くようになっている

図１７に示す例においては、ワイヤーロープ１と投光器２および受光器３の接触を防ぐために電動シャッター１０が設けられているが、この接触を防ぐための構造は電動シャッターに限定されるものではなく、ワイヤーロープ１と投光器２および受光器３の接触を防ぐものならば、手動のシャッターや、一枚の遮蔽板等でもよい。

本実施の形態によれば、前記第２の実施の形態による効果に加え、計測装置の据え付け時に、投光器や受光器などのセンサがワイヤーロープ１と接触して汚れることが回避される効果がある。

本発明の第１の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成を示す概念図である。第１の実施の形態における機器の位置関係を示す模式図である。第１の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成の他の例を示す概念図である。第１の実施の形態において、投光器を、指向性を有するＬＥＤで構成した例を示す概念図である。第１の実施の形態において、投光器を、指向性を有するＬＥＤを稠密に配置して構成した例を示す斜視図である。第１の実施の形態において、ＬＥＤを選択的に点灯させてロープ径を計測する方法を示す概念図である。第１の実施の形態における補正値算出手順を示すフローチャートである。複数本のワイヤーロープを同時計測する場合の照射光の特徴を示す概念図である。複数本のワイヤーロープを同時計測する場合に照射光の干渉を妨げるための構造の例を示す概念図である。第１の実施の形態において、計測中にセンサが油汚れを受けたか否かを調べる診断手順を示すフローチャートである。ワイヤーロープに対するセンサの水平位置を補正する手順を示すフローチャートである。ワイヤーロープに対するセンサの傾きを補正する手順を示すフローチャートである。ワイヤーロープに対するセンサの傾きを補正する第２の手順を示すフローチャートである。ワイヤーロープに対するセンサの位置を決定するためのローラを有する治具の構造を示す正面図である。本発明の第２の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成を示す斜視図である。本発明の第３の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成を示す斜視図である。本発明の第４の実施の形態に係るワイヤーロープの径計測装置の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１ワイヤーロープ
２投光器
３受光器
４照射光
５補正器
６記憶器
７出力器
８遮蔽板
９治具
１０電動シャッター
１１ローラ
１２ＬＥＤ

Claims

ワイヤーロープに投光器で光を照射し、この光がワイヤーロープにより遮られた領域を受光器で検出し、検出した領域の大きさに基づいて演算手段でワイヤーロープの径を計測する装置であって、
前記投光器と受光器を結ぶ直線は、前記ワイヤーロープの長手方向に対し、投光器の側から受光器に向かって前記ワイヤーロープをみたとき、ワイヤーロープの一方の側面のストランドによる凹凸が、他方の側面のストランドによる凹凸よりも小さく見える角度に傾斜しており、前記受光器は、前記投光器から照射された光が、ワイヤーロープのストランドによる凹凸が小さく見える側の側面で遮られた領域を検出する位置に配置され、
前記投光器及び受光器は、複数組設けられ、少なくとも２組の投光器は、ワイヤーロープの中心線を挟んで互いに反対側に配置されるとともに、それぞれ複数のＬＥＤが線状に配置して構成され、一方の投光器の各ＬＥＤに対して、他方の投光器のＬＥＤのＬＥＤ配置方向の間隔がワイヤーロープの公称径と等しいＬＥＤがあるようにそれぞれＬＥＤが配置され、
前記演算手段は、前記一方の投光器のＬＥＤと前記他方の投光器のＬＥＤとの前記間隔が前記公称径と等しくなるＬＥＤの組み合わせを順次点灯させたとき、それぞれの組み合わせ時に受光器が出力する合計の最小値を取り出して前記ロープ径として出力するワイヤーロープの径計測装置。
請求項１に記載のワイヤーロープの径計測装置において、前記角度は、計測対象とするワイヤーロープのストランドのより角の余角と等しいか、それよりも小さいことを特徴とするワイヤーロープの径計測装置。
請求項１または２に記載のワイヤーロープの径計測装置において、前記演算手段は、計測前後の前記受光器の受光量変化に基づき、計測の適否を診断する機能を有することを特徴とするワイヤーロープの径計測装置。
請求請１または２に記載のワイヤーロープの径計測装置において、少なくとも隣接する投光器ごとに波長の異なる光を照射して計測を行なうことを特徴とするワイヤーロープの径計測装置。