JP5941549B2 - 鋼製ロープ品質診断方法及び装置 - Google Patents

Description

１．発明に属する技術水準
本発明は、ケーブルカー、ロープカー、リフト及び同様のものといった、吊り上げ装置におけるロープの信頼度を診断するためのものである。

本発明の目的は、装置利用中に使用することを目的とし、または、独立したロープ診断用の、鋼製ロープ診断の新しい非破壊的方法をもたらすことであり、本方法の実行に必要な追加の装置を（標準規格品に加えて）定めることである。

２．技術水準
ロープ診断の既知の方法には、利用中にロープの直径の減少を測定すること、及びロープの破断ワイヤーを手動で探索することがある。

最初に述べた方法で使用されるロープの直径の減少は示されるが、信頼度の診断を行うには十分ではなく、この方法では、ロープの破断ワイヤーの存在及び量は明らかにされない。一方から緩み、他端でロープの残りの部分と結合している破断ワイヤーはロープ表面から突き出て、ロープの強度特性を減少させる。

装置からロープを取り外さずに、ロープの強度及び信頼度を判定するのは困難である。

このロープの破断ワイヤーによって、ロープの強度を減少させるといった危険性が引き起こされる可能性がある。

例えば、特許文献１の磁束を測定すること、または、例えば、特許文献２の磁気飽和の測定に基づくロープ診断方法が既知であり、広範にわたって記載されている。これらの方法は、例えば、非特許文献１によって理論的に説明され、広範にわたって記載されており、工業規格（米国では、ＩＳ ２２６６、ＩＳ １８５５、ＩＳ １８５６及び特にＩＳ ２３６５、欧州では、ＥＮ １２３８５−５、ＩＳＯ ４３４４、ＤＩＮ １５０２０）によって実際的に記載されている。

特許文献３に記載される、曲げ工程における摩擦によるロープ熱の測定も使用されており、その測定は、ロープの負荷及び性能モードを定めるために使用される。

診断パラメータ適用範囲による提案された方法に最も近いものは、ロープ表面診断の光学的方法であり、その方法を実現するために必要な装置は、非特許文献２に記載されている。

米国特許第５８０４９６４号 米国特許第４８２７２１５号 米国特許第３９１６８６号

Ｗｉｌｉａｍ Ｌｏｒｄ著、「Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｎｏｎｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ」、Ｇｏｒｄｏｎ ａｎｄ Ｂｒｅａｃｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、１９８５ Ｗａｒｒｅｎ Ｊ．ＭｃＧｏｎｎａｇｌｅ著、「Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｎｏｎ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ Ｔｅｓｔｉｎｇ」、Ｔａｙｌｏｒ＆Ｆｒａｎｃｉｓ、１９９０

３．発明の本質及びその技術革新
鋼製ロープの診断方法及びこの方法を実現するための装置を、ロープ表面における破断ワイヤーの自動発見に基づき、ここに記載する。この方法は、安価かつ簡易な装置を使用して、装置に装着された、例えば、リフトキャビンによって、または、分割されたロープにおいて負荷がかけられた、ロープのロープ表面の破断ワイヤーの、重要なロープのセキュリティパラメータのうちの１つを簡単に制御できるようにする。

この方法は、ロープを制御断片に区分すること、その断片を静的力によって緊張させること、及び、すべての診断対象のロープ断片における診断測定を連続的に行うことによって、ロープ表面上の破断ワイヤーを見つけるというように、既存の方法と異なっている。静的力によって緊張させた、すべての診断対象のロープ断片において、ロープの回転、すなわち、横共振振動が振動器を使用して励起される。これを達成するために、所定の位置において、ロープは、特殊クランプを使用して堅い振動器本体に強固に取り付けられる。よって、振動器のフレームへのロープ連結部間の小断片においてのみロープの振動が生じる。ロープの共振振動によって、ロープ表面上の破断ロープの横振動がもたらされる。これらの振動は独自のセンサのセットによって記録され、センサセットの内面は、内側環状面の形状を有する。この環状面はわずかな間隙を有してロープを覆う。測定中、センサセットを、ロープ断片の対称軸に沿って移動させ、破断ワイヤーを振動させることによって、センサのセット内に信号が生じる。信号の存在は、ロープ断片のセンサ位置における破断ワイヤーの存在について通知する。断片の測定後、次の断片が診断される。

ロープが垂直にある時の診断を実現する提案された変形を示す図。本図に示される位置は：診断対象ロープ１；ロープ１の開始のための締め付け支持体２；ロープ１を軸方向に緊張させるための平衡錘３；堅いフレーム４；フレーム４に従ってロープ１を強固に締め付ける、強固に固定された２つのグリップまたは同様のクランプ５；フレーム４と強固に連結された線形調和振動器の本体６；ロープ１に接触する振動器６の先端７；フレーム４内の滑動部８；破断ワイヤーの振動を検出するためのセンサのセット９；センサセット９の内側環状面形状の高感度表面１０；ロープ１の断片Ｈ_１の対称軸１１；センサセット９をフレーム４に連結し、そのセンサセットを対称軸１１に線形に沿って滑動部８上で距離Ｌ_１で滑動させる、センサセット９のブロック１２；センサセット９の内側環状形状の高感度表面１０に破断端が接触しない、ロープ１の破断ワイヤー１３；センサセット９の内側環状形状の高感度表面１０に破断端が接触する、ロープ１の破断ワイヤー１４；センサセット９の電源及び信号処理ブロック１５；破断ワイヤーの位置の検出ブロック１６；滑動部８、及びロープ１の診断対象断片の長さＬ_１；センサセット９の内側環状形状の高感度表面１０とロープ１の表面との間の間隙Δ；ならびにロープ１のクランプ５から振動器の先端７までの距離Ｋ_１、を示す。 ロープが水平位置にある時の変形を示す図。図１の位置とは異なる本図の位置は：提案された装置が装着されたフレーム１７；軸Ｏ_１及びＯ_２の周りを回転可能であり、半円筒形状の空洞を有してロープ１の形状に適合する（空洞及びロープの半径が一致する）円板１８、１９；フレーム１７に強固に連結する円板１８及び１９の回転軸Ｏ_１及びＯ_２の支持体２０；ロープ１を円板の半径方向表面に圧縮するためのデバイスの構成要素２１、２２、２３、２４（ブレーキパッド２１；フレーム１７に連結されるヒンジによるブレーキパッドレバー２２；軸Ｏ_３の周りを回転する、ブレーキパッド２１の押圧カム２３；カム２３をフレーム１７に固定する支持体２４）；診断されるべきロープの断片を定める、円板１８及び１９の回転軸Ｏ_１とＯ_２との間の距離Ｈ_２；長さＨ_２のロープ１の断片の対称軸２５；診断対象ロープの長さＬ_２；フレーム１７に取り付けられ、センサセット９を導き、ロープ断片Ｈ_２の対称軸２５に平行に距離Ｌ_２で滑動部に沿って滑動可能とされる滑動部２６；ならびに振動器の先端７から円板１８の回転軸Ｏ_１までの距離Ｋ_２、を示す。 破断ワイヤーの振動測定用のセンサのセットを示す図。図１及び２には符号が付けられていない本図の位置は：ロープ１の表面に沿って半径方向に位置付けられた誘導センサ２７；センサ２７を保持するクリップ２８；高感度表面上のセンサ２７のセット９間の距離δ；及びセンサ２７の測定面２９、を示す。

４．図の説明

５．発明の実現に向けた説明
５．１．概論
診断対象ロープ表面上の破断ワイヤーの自動決定に基づいた、鋼製ロープ非破壊診断方法及びその方法を実現するための装置が提示されている。

各ロープ断片における破断ワイヤーを分割して探索することによって、ロープの全長を連続的にチェックする。各ロープ断片において、断片の端近くのロープを締め付けた後、振動器を使用して、ロープの横振動が励起され、それによって、ロープの回転振動が引き起こされ、そうすることで、破断ワイヤーの末端の回転振動が引き起こされる。振動の周波数は調節されるため、締め付けられたロープの断片の共振周波数域、例えば、最低回転振動共振周波数において、振動が生じることになる。これらの振動によって、破断ワイヤーの端の強振動が引き起こされ、これは、特殊センサセットを使用して記録される。このセンサセットは環状の形状を有し、センサの高感度表面を内側に向けて、少しの間隙を有してロープを覆う。

センサのセットを、緊張させたロープの対称軸に沿って移動させ、破断ワイヤーを発振することによって事前に調べられたセンサからの信号を記録し、それによって、破断ワイヤーの位置に印をつける。この工程は、検査対象のロープ断片の全域において継続される。

このような方法を実現するために、ロープの横発振を励起するための振動器、破断ワイヤーの自由端を見つけるためのセンサのセット、ロープを振動器のフレームに強固に締め付けるためのロープ断片のクランプ、センサセットを移送するための駆動装置などのような特殊装置が必要である。これらの機構及び装置は、様々な方法で技術的に解決され得る。本明細書において具体的な技術的解決策のいくつかが提案されている。独自のセンサのセットについての解決策が提案されている。

５．２．方法及びその方法を実現するための装置の説明
提案された方法の実現の可能性を図１〜３に示す。

図１及び３によると、ロープ１の一端は支持体２で締め付けられ、ロープの他端に取り付けられた平衡錘３によって垂直に緊張させられる。利用中の力に近くなるように、平衡錘３の重さが選択される。ロープは（長さＬ_１で）分割された検査用断片に区分され、それら断片のうちの１つにおいて診断が行われる。装置５を使用して、距離Ｈ_１で分割されたフレーム４の端には、長さＨ_１の強固に締め付けられたロープ１の断片があり、これには検査用断片Ｌ_１が含まれる。その後、振動器６の先端が距離Ｋ_１においてロープ１に対して押下され、振動器を使用して、長さＨ_１の強く張られたロープ断片の横振動が励起され、これによって、ロープの横回転振動が引き起こされる。励起する振動の周波数は調節されるため、ロープ断片は、その共振周波数のうちの１つ、最低回転周波数で、振動することになる。同時に、破断ワイヤーの末端の能動的な移動が行われる。これらの振動が励起された後、センサのセット９を滑動部８に沿って移動させ、それによって、内側環状面１０の対称軸はロープ１の対称軸１１と一致する。センサのセット９の移動中、破断ワイヤー１３の振動している自由端は当該センサに接触せずに半径方向の間隙Δを通過するか、他の場合では、ワイヤー１４は当該センサに接触する。双方の場合において、センサのセットは信号を送出し、破断ワイヤーの場所が固定され、かつ、ロープ１の検査用断片において可視であることを信号で伝えることによって、この信号はブロック１５において処理され、かつ、ブロック１６において記録される。センサのセット９におけるセンサ２７の高感度表面間の間隙δが選択され、そのため、振動している破断ワイヤーの端が通過する際の信号は記録するには十分となり得る。検査用断片の診断後、グリップ５は強く張られたロープ１の断片を解放し、ロープ１の次の断片が締め付けられる。全てのロープ断片に対して同じ手順が繰り返される。このように、ロープの全長が検査される。

図２及び３に提示された方法によると、最初にロープは検査用断片に区分され、それらのうちの１つにおいて検査が行われる。診断用の長さＬ_２を有した長さＨ_２のロープ１の断片は、軸Ｏ_１及びＯ_２の周りを回転しながら、診断装置の滑車１８及び１９を通過する。この場合、診断対象のロープの断片は水平方向に置かれる。滑車１８及び滑車上のロープ１の一部分は、カム２３によって駆動されるブレーキパッド２１によって強固に押し付けられる。滑車１９上にあるロープ１の他端は平衡錘３によって負荷がかけられ、それによって、長さＨ_２の滑車１８と１９との間のロープ１の一部分を緊張させ、ロープの端が固定される。平衡錘３が選択され、それによって、滑車１８と１９との間のロープの断片は、利用中の負荷力と同様の静的負荷によって負荷がかけられることになる。滑車１８の回転軸から距離Ｋ_２で、滑車１８と１９との間で長さＨ_２の緊張させたロープ１に押し付けられた、振動器６の先端７は、横調和振動を励起し、それによって、ロープ断片の回転横振動と、破断ワイヤーの自由端の発振が引き起こされる。振動の周波数が選択されるため、それが固有周波数、例えば、最低回転固有振動のうちの１つに対応する。振動が励起される時、センサのセット９を距離Ｌ_２で滑動部２５に沿って移動させるため、内側環状面１０の水平方向の対称軸は、長さＨ_２を有するロープ１の断片の対称軸２５と一致する。その後、長さＬ_２のロープ断片のロープ診断を、図１の定められた手順に示されるのと同様に行う。長さＬ_２のロープ１の最初の断片の診断後、滑車１８はカム２３によって解放され、ロープ１が転移することによって、滑車１８と１９との間には、長さＬ_２の次のロープ１の断片が現れる。その後、カム２３によって駆動されたブレーキパッド２１が固定され、ロープ１の次の部分が診断されることになる時、次のロープの断片が固定される。このように、ロープの全長が診断される。

Claims (4)

1. 鋼製ワイヤーロープの非破壊的診断方法であって、
   前記ロープ表面上の破断ワイヤーを非破壊で検知するための方法であって、
   前記ロープを負荷によって前記ロープの対称軸の方向に緊張させ、かつ、横方向に励起させることで、ロープの対称軸を回転軸として回転する横回転振動を引き起こし、横回転振動と破断ワイヤーの振動数はセンサ装置によって測定され、前記ロープの対称軸の方向における全ての断片における破断ワイヤーの存在及び位置を求める
   ことを特徴とする鋼製ワイヤーロープの非破壊的診断方法。
2. 線形調和振動器を取り付け、それをロープ断片の両端に強固に固定し、断片の端からの適度な距離で前記ロープ断片のうちの１つにおいて破断ワイヤーが探索される時に、センサ装置を前記ロープに位置付けることによって、回転させずに前記ロープの対称軸に沿って滑動可能とし、その後、センサ装置はロープ断片に沿って滑動し、かつ、破断ワイヤーの振動を測定し、またはこれらのワイヤーはセンサ表面に接触し、前記センサ装置は破断ワイヤーの存在及びそれらの位置を記録する
   請求項１に記載の鋼製ワイヤーロープの非破壊的診断方法。
3. 請求項１または２に記載の方法を実施する装置であって、
   緊張させたロープ断片に取り付けられる装置であり、
   調和振動を励起するための振動器と、前記ワイヤーの振動数を測定及び記録するセンサ装置と、前記ロープを前記ロープの表面に対して滑動可能とする滑動装置とから成る
   ことを特徴とする装置。
4. 請求項１または２に記載の方法を実施する装置、または請求項３に記載の装置であって、
   感度表面をロープ表面と相対させることによってＯ型フレームに装着されたセンサ装置から成る装置であり、
   小さな半径方向の間隙を有してロープ表面を覆い、前記ロープに沿ってセンサ装置を滑動可能とする装置。

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