JP6916173B2 - つり上げ装置のための高強度繊維ロープの交換状態認識装置 - Google Patents

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Description

本発明は、クレーンなどのつり上げ装置のための高強度繊維ロープの交換状態認識装置、およびかかる高強度繊維ロープが取り付けられたクレーンなどのつり上げ装置に関する。
以前から、つり上げ技術、特にクレーンにおいて、従来の重いスチールロープを、アラミド繊維（ヘキサメチルホスホルアミド（ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｐｈｏｓｐｈｏｒａｍｉｄｅ：ＨＭＰＡ））、アラミド繊維と炭素繊維との混合物、高分子量ポリエチレン（Ｈｉｇｈ−Ｍｏｄｕｌｕｓ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＨＭＰＥ）繊維、もしくはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ−２，６−ｂｅｎｚｏｂｉｓｏｘａｚｏｌｅ）：ＰＢＯ）繊維などの高強度合成繊維から成る高強度繊維ロープ、または少なくともかかる繊維を含む高強度繊維ロープに置き換える試みがなされてきた。ほぼ同じ破壊強さで、スチールロープに対して最大８０％軽量化できるため、有効搭載量、すなわち許容つり上げ荷重を増やすことができる。これは、有効搭載量に関して考慮に入れられるロープ自体の重量が大幅に小さくなるからである。つり上げ高さが大きいクレーン、またはリーブ数が多い滑車装置を用いたブームもしくはマスト調整装置ではとりわけ、相当量のロープ長とそれに伴うロープ重量が生じるため、高強度繊維ロープにより可能となる減量は非常に有利である。繊維ロープ自体の重量の利点に加えて、繊維ロープを使用すると他の部品の軽量化も実現するというさらなる事実も存在する。例えば、繊維ロープの張力調整に必要な吊荷フックの重量が減るため、吊荷フックを軽量化できる。また、合成繊維ロープの優れた可撓性により、曲げ半径を小さくすることができ、ひいてはクレーンの綱車または滑車を小さくすることができる。これは、特にクレーンブームの分野において、さらなる減量につながるため、クレーンの到達距離が長くなるとともに、負荷トルクが大幅に増加する。
前述の重量の利点に加えて、合成繊維ロープを用いたロープ駆動方式には、耐用年数がかなり長い、扱いやすい、可撓性に優れる、その上、ロープの潤滑が不要であるといった特徴がある。これにより、全体として、装置の可用性を高めることができる。
しかし、かかる高強度繊維ロープには、交換状態を正確かつ確実に予測または判定する難しさが伴う。スチールロープと同様に、高強度繊維ロープは、状態が劣化して今後の操作で要求される安全性がなくなってしまった場合に交換する必要がある摩耗部品である。この状態は一般的に、交換状態と呼ばれる。
従来のスチールロープの場合、交換状態は、国際標準化機構（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ：ＩＳＯ）４３０９の規格に定められている検査の手順および検査の程度を用いて、ロープの状態を目視検査することで比較的簡単に判定できる。このプロセスの焦点は、実質的には、ロープの一定の測長における断線数、ロープ径の減少、およびストランドの破断である。しかし、この測定方法では、高強度繊維ロープの交換状態を認識できない。高強度繊維ロープに使用される合成繊維はスチール製のストランドのような動きをしないからである。特に、高強度繊維ロープの場合、損傷する前に少しずつ認識できることなく、突然破損したり、交換状態が発生したりすることが多い。スチールロープとは異なり、個々の繊維が徐々に裂けたり、ほどけたりするのではなく、複数の繊維ストランドが破損することが多いからである。
合成繊維から成る高強度繊維ロープは、ドイツ実用新案公開公報ＤＥ ２０ ２００９ ０１４ ０３１ Ｕ１号により既知である。同文献において、ロープ芯には、ロープ芯と異なる色で着色されたジャケットが設けられており、ジャケットは互いに異なる色のジャケット層を複数有している。異なる色で着色されていることから、外側の層の摩耗により、その下に配置された異なる色の層、またはロープ芯が現れたときに容易に認識できるよう意図されている。実際のところ、この色表示機能は、本質的に理にかなっているが、高強度合成繊維の特性により、ジャケットは全体として突然破損する傾向があるため、しかるべきときにロープの交換状態を判定または予測しづらいという事実に悩まされる。
したがって、本発明の根本的な目的は、高強度繊維ロープの交換状態を判定するための改良された装置を提供すること、および先行技術における欠点を回避し、さらに後者を有利に発展させる、かかる繊維ロープを有する改良されたつり上げ装置を提供することである。特に、簡単でありながら、確実かつ正確な交換状態の判定、ひいては可能な限り長い期間の使用が、繊維ロープの安全性を損なうことなく可能になる。
請求項１に記載の繊維ロープの交換状態判定装置、および請求項１５に記載の、かかる装置を有するつり上げ装置により、前記の目的が達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の対象である。
ジャケットの損傷度とロープに差し迫った交換状態の接近をより容易に判定できるために、本発明の態様によると、かかる高強度繊維ロープの交換状態認識装置には、ロープのジャケットに対する様々な損傷度のロープの参照表示を含んだ参照損傷格納部が設けられている。これを参照して、ジャケットに対する損傷度とジャケットの摩耗度のうち少なくとも一方を、ロープの実際の画像と格納されている参照表示との光学的比較により判定できる。その後、この比較を参照して、交換状態を判定できる。ロープの様々な損傷状態または損傷度を示す、かかる参照表示を用いることで、損傷の特定の等級における実際の損傷の分類、または実際の損傷と損傷度との関連づけがかなり容易になる。すなわち、損傷が小さいか、中程度か、大きいかを、例えば、２０％の損傷、５０％の損傷、または７５％の損傷という観点で、はるかに容易に判定できる。
あるロープ試験部において複数の損傷現象が存在する場合、それらの損傷現象は個別に特定の損傷度に関連づけられ、個々の損傷現象を集約して、発生しうる総損傷度が出される。例えば、２５％の損傷現象が２つで、４０％の損傷現象が１つであれば、総損傷度は９０％となる。所定の総損傷度（例えば、１００％）に達すると、交換状態が判定される。
様々な損傷度の、格納されているロープの参照表示を用いた交換状態の前記判定、およびロープの実際の画像と前記参照表示との光学的比較は、本発明の非常に簡単な実施形態において、発生した損傷を順番に分類し、書面で記録し、集約した後、必要に応じて交換状態を判定、または専門家に助言を求めることができるクレーン運転士などの熟練者により行われる目視検査による手作業である。
しかし、本発明の有利な発展形態において、前記試験工程は、対応する装置部品を用いて、自動化されて行われてもよい。参照画像に見られる損傷を検出および分類するために、例えば、カメラなどの光検出装置によりロープの実際の画像を検出し、その後、前記画像は、自動または半自動の画像評価装置により（専門家による付加的な監視は任意）、参照画像格納部に格納された参照表示と光学的に比較することができる。そして、評価装置は、先に述べた方法により個々の損傷現象を集約し、必要に応じて交換状態信号を出力してもよい。前記交換状態認識装置は、つり上げ装置、特にクレーンやクレーン制御装置に組み込むことができる。
ロープ芯のジャケットは、例えば、ジャケットの損傷があらゆる箇所で同時にではなく、部分的かつ徐々に発生し、それを踏まえて、様々な損傷段階および摩耗状態を徐々に判定できるように構成してもよい。ジャケットは、例えば、異なる耐摩耗性を持ち、摩耗を促す影響下に置かれても同時にすべての損傷を示すわけではなく、徐々に摩耗する、異なる種類の合成繊維から成る繊維構造を有してもよい。ジャケットは、例えば、摩耗抵抗や破壊応力や曲げ疲労強度が異なる合成樹脂繊維が編み合わされた、少なくとも１つのジャケット層を有する。ジャケット層に用いられる合成樹脂繊維の摩耗抵抗や破壊応力や曲げ疲労強度が異なると、ジャケット層の損傷は、部分的かつ徐々にしか発生しないため、ロープの様々な摩耗状態とそれに伴う交換状態までの残存間隔は、徐々に増えていく損傷箇所に基づいて、少しずつ判定および定量化することができる。
ジャケット層で編み合わされた合成樹脂繊維は、様々な材料を含んでもよい。例えば、ＨＭＰＥ繊維とポリエステル系繊維とをジャケット層において編み合わせてもよい。代わりに、または加えて、先に挙げたＰＢＯ繊維や、アラミド繊維と炭素繊維との混合物などの繊維を編み合わせたり、編んで前記ジャケット層を形成したりしてもよい。
摩耗強度や破壊応力や材料が異なるジャケット層の合成樹脂繊維の代わりに、またはそれに加えて、繊維ロープのジャケットは、摩耗強度や破壊応力や曲げ疲労強度に関して、繊維が層ごとに異なる複数のジャケット層を有することもできる。特に、ジャケット層に用いられる合成繊維の繊維構造、および摩耗強度や破壊応力や曲げ疲労強度に関して、互いに異なる複数のジャケット層を設けてもよい。
例えば、第１のジャケット層に、摩耗強度、曲げ疲労強度や破壊応力に関して、第２のジャケット層のすべての合成樹脂繊維と異なる合成樹脂繊維を設けてもよい。特定の摩耗強度や破壊応力を持つ合成樹脂繊維を各ジャケット層に有利に設け、その合成樹脂繊維は他のジャケット層には設けないようにしてもよい。これにより、ジャケット層はそれぞれ、摩耗損傷および破断損傷に関して、特有の強度や応力を示し、ジャケット層ごとに様々な部分的損傷パターンを形成する。このため、簡単な方法で重大な損傷現象を識別しやすくなる。
例えば、材料の合成樹脂繊維が第１のジャケット層に設けられ、第２のジャケット層には存在しないように、各ジャケット表面に用いられる合成繊維は、異なる材料を含んでもよい。代わりに、または加えて、材料の合成樹脂繊維は逆に、第２のジャケット層に設けられ、第１のジャケット層には存在しないこともありうる。
層ごとに異なる繊維の代わりに、またはそれに加えて、ジャケットのジャケット層は、様々な層厚さであってもよく、層ごとに厚さが異なる合成樹脂繊維や合成樹脂ストランドを設けてもよい。様々な厚さの合成樹脂繊維を用いることで、層ごとに異なる損傷パターンを得られる。また、例えば、外側から内側へと向かって厚さが増す層厚さを用いることで、重大な損傷現象が発生しにくくなり、最初は、交換状態と比較的に懸け離れた軽微な損傷現象のみがまず外側の層で発生するため、認識しやすくなる。
ジャケット層において部分的に異なる損傷パターンをもたらすために、ジャケット層において繊維の厚さやストランドの厚さが異なる合成樹脂繊維を用いることも合理的であると言える。
より容易な方法で小さな損傷だけで様々な損傷現象を簡単に認識できるようにするために、摩耗強度、曲げ疲労強度や破壊応力が異なり、様々な材料を含む合成樹脂繊維をそれぞれに異なる色で着色してもよい。代わりに、または加えて、様々な色を使用したり、ジャケット層をジャケット層ごとに異なる色で着色したりしてもよい。これにより、外側のジャケット層が摩耗すると、その下の異なる色のジャケット層が見えるようになるため、ジャケットの損傷の光学的検出がかなり容易になる。
ロープ芯は特に、ジャケットと異なる色、特に、ジャケットの最も下または最も内側のジャケット層と異なる色であってもよい。これにより、ジャケットが完全に摩耗したとき、色が異なるロープ芯が最後に見えるようになる。
損傷パターンを検出する、前述の画像評価装置は一般的に、様々な構成を備えることができる。例えば、ロープの輪郭において、摩耗ジャケットの裂け目とそれに伴う肉厚部および肉薄部を検出するために、画像評価装置は、画像比較に基づいて、摩耗ジャケットが裂けたことによるロープの肉厚部や、ロープジャケットが摩耗および／または欠落した領域における肉薄部や、ロープの輪郭の所望の状態に対して発生した起伏など、その他の輪郭の変化を判定できる輪郭評価手段を備えてもよい。
参照画像との画像比較は必ずしもこの段階で行う必要はない。例えば、交換状態を明示する隆起、窪み、起伏といった独特な凹凸など、ある特定の輪郭の程度から損傷について判断される。これは、損傷を受けていないロープは輪郭の程度が均一であり、起伏などの程度の凹凸はジャケットの損傷を示すと見られるという考えに基づいている。
代わりに、または加えて、画像評価装置は、画像比較に基づいて、撮影された画像上のロープが示す色パターンの変化を判定できる色パターン評価手段を備えてもよい。かかる色パターンは特に、例えば、ロープが損傷を受けていない場合に、赤、白、緑の縞模様がロープに沿って交互に配されていたり、市松模様になっていたりするように、所定の色の順序や、所定の色の配置パターンを指してもよい。例えば、白の縞が赤と緑の縞模様の中で見えなくなったことが原因で、このような所望の色の順序が変化すると、前記色パターン評価手段は、かかる逸脱によりロープの損傷を判定できる。この点において、色パターンの状況に対応するグレースケールパターンは、例えば、薄い灰色と濃い灰色との市松模様が配されたり、黒、無煙炭色、薄い灰色の縞模様がロープに沿って交互に配されたりして、画像検出装置により検出および評価されるようなものが考えられる。例えば、無煙炭色の縞がなくなって、グレースケールパターンが白黒模様になると、前記色パターン評価装置は、これを認識し、ロープの損傷と解釈することができる。したがって、黒、白、および灰色などの中間の段階も色と見なされる。
代わりに、または加えて、前記画像評価手段は、記録されたロープの画像上で、ロープの全表面においてそれぞれの色が占める、色の表面比を判定できる色表面比評価手段を備えてもよい。例えば、ロープの摩耗ジャケットが、前述の例のように、赤、白、緑の縞模様において、縞幅がそれぞれ等しく、各色が全面積の３分の１を占める場合、前記色表面比評価手段は、白の繊維またはストランドの表面比が所望の値である３３％から、例えば、２５％未満または１５％未満に減少すると、前記白の繊維またはストランドの摩耗、およびそれに伴うロープの損傷を判定できる。
前記色表面比評価手段は、新しい色の出現とその表面比を任意に判定してもよい。例えば、摩耗ジャケットの摩耗により、異なる色で着色されたロープ芯が見えるようになったら、前記赤、白、緑の色パターンにおいて、例えば、黒い斑点が出現するため、色表面比評価手段は、黒い斑点の表面比が所定の程度を超えたときに損傷を判定できる。
代わりに、または加えて、画像評価装置は、画像比較に基づいて、撮影された画像上のロープが示す表面構造パターンの変化を判定できる表面構造パターン評価手段を備えてもよい。かかる表面構造パターンは特に、例えば、ロープが損傷を受けていない場合に、繊維が粗く、直線的に延びる繊維糸と、繊維が細かく、撚り合わされた繊維糸とがロープに沿って交互に配されているように、所定の構造の順序や、所定の構造要素の配置パターンを指してもよい。例えば、細繊維糸が見えなくなったことが原因で、このような所望の表面構造の順序が変化すると、前記表面構造パターンは、かかる逸脱に基づいてロープの損傷を判定できる。
前記画像評価装置は、本発明の有利な発展形態において、現在のロープ画像と格納されている参照画像との比較を参照して、高強度繊維ロープや摩耗ジャケットの伸びを判定できる伸び評価手段を備えてもよい。前記伸び評価手段は特に、繊維ロープの長手方向や繊維ロープの短手方向におけるロープの伸びを判定できるように、長手方向や短手方向における所定の色パターン点と画素パターン点のうち少なくとも一方の間の間隔を識別および判定でき、これを、元の状態または所望の状態の繊維ロープの画像から判定される所望の値と比較できる。
例えば、ロープ、特にその摩耗ジャケットには、例えば、ジャケットに螺旋状に施された、赤または異なる色のストランドが設けられている場合、これらの赤い繊維またはストランドは、繊維ロープの画像上で所定の間隔を保っている。経年劣化や損傷により、ロープが過度に伸びている場合、これは、赤い縞の、対応する間隔の広がりに表れ、これを踏まえて、交換状態または損傷を認識できる。
高強度繊維ロープの実際の状態を検出する検出装置は、異なる方法でロープ芯やロープジャケットの実際の状態を検出できるように、任意に、摩耗ジャケットの状態の光学的検出の代わりに、またはそれに加えて、ロープ芯やロープジャケットの実際の状態を感覚的に検出するためのセンサシステムを有してもよい。このセンサシステムは一般的に、異なる方法で機能し、１つ以上のロープ芯パラメータとロープジャケットパラメータのうち少なくとも一方に所定の変化が起こった際に損傷を想定するために、ロープ芯とロープジャケットのうち少なくとも一方の複数のパラメータを任意に判定できる。
前記センサシステムは、例えば、摩耗ジャケットやロープ芯や所定のロープ層の反射に基づいて、摩耗ジャケットやロープ芯やロープ層の特性を判定できる光反射センサを有してもよい。例えば、摩耗ジャケットやロープ芯や特定のロープ層には、ロープが損傷を受けていない場合に、センサに所定の反射信号が届く、または記録されるよう、センサ信号を反射させる反射層を設けてもよい。
この反射信号が過度の変化または特徴的な変化を示すと、ロープの損傷が想定される。例えば、摩耗ジャケットに反射コーティングが設けられている場合、ロープジャケットが摩耗した状態で、反射信号がない、または十分な数の地点において反射信号がないと、ロープの損傷が想定される。同様に、ロープ芯の反射コーティングにおいて、反射信号が発生すると、損傷を受けていない状態で反射を妨げる摩耗ジャケットが損傷していると想定できる。
代わりに、または加えて、前記センサシステムは、高強度繊維ロープに超音波を適用し、反射した信号を検出する超音波センサを備えてもよい。ロープの損傷、特に摩耗ジャケットの摩耗時に超音波信号が変化するため、かかる超音波センサにより高強度繊維ロープの深層、特にロープ芯（任意で摩耗ジャケットも）を監視できる。
かかる超音波センサの代わりに、またはそれに加えて、高強度繊維ロープにレーダー信号を適用し、反射した信号を検出するレーダーセンサを設けてもよい。かかるレーダーセンサにより、高強度繊維ロープの深層、特にロープ芯（任意で摩耗ジャケットも）と、その構造を検出できる。レーダー信号の特徴的な変化が見られると、高強度繊維ロープの損傷が想定される。
代わりに、または加えて、前記センサシステムは、ロープ芯と摩耗ジャケットのうち少なくとも一方の誘電特性を検出し、それらの変化を判定できる容量性動作センサを備えてもよい。ロープ芯と摩耗ジャケットのうち少なくとも一方の誘電特性に対応する変化について判断可能な容量性動作センサの信号に所定の変化が見られると、ロープの損傷が想定される。
以下に、実施形態と関連する図面を参照して、本発明をより詳しく説明する。図面に示すものは以下のとおりである。
図１〜図５はそれぞれ、編組ジャケットを有する高強度繊維ロープの側面図であり、ジャケットで発生したジャケットの摩耗を様々な損傷度で示し、ロープ芯が徐々に見えるようになっている。 図１〜図５はそれぞれ、編組ジャケットを有する高強度繊維ロープの側面図であり、ジャケットで発生したジャケットの摩耗を様々な損傷度で示し、ロープ芯が徐々に見えるようになっている。 図１〜図５はそれぞれ、編組ジャケットを有する高強度繊維ロープの側面図であり、ジャケットで発生したジャケットの摩耗を様々な損傷度で示し、ロープ芯が徐々に見えるようになっている。 図１〜図５はそれぞれ、編組ジャケットを有する高強度繊維ロープの側面図であり、ジャケットで発生したジャケットの摩耗を様々な損傷度で示し、ロープ芯が徐々に見えるようになっている。 図１〜図５はそれぞれ、編組ジャケットを有する高強度繊維ロープの側面図であり、ジャケットで発生したジャケットの摩耗を様々な損傷度で示し、ロープ芯が徐々に見えるようになっている。 図６〜図９はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分の平面図であり、損傷として兆候の様々な段階にあるロープの切断部を示している。 図６〜図９はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分の平面図であり、損傷として兆候の様々な段階にあるロープの切断部を示している。 図６〜図９はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分の平面図であり、損傷として兆候の様々な段階にあるロープの切断部を示している。 図６〜図９はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分の平面図であり、損傷として兆候の様々な段階にあるロープの切断部を示している。 図１０〜図１３はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分であり、兆候の様々な段階にあるロープの捲縮として、ジャケットの損傷を示している。 図１０〜図１３はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分であり、兆候の様々な段階にあるロープの捲縮として、ジャケットの損傷を示している。 図１０〜図１３はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分であり、兆候の様々な段階にあるロープの捲縮として、ジャケットの損傷を示している。 図１０〜図１３はそれぞれ、本発明のさらなる設計に係るジャケットを備える高強度繊維ロープの部分であり、兆候の様々な段階にあるロープの捲縮として、ジャケットの損傷を示している。 図１４は、交換状態判定装置、および繊維ロープの伸びの光学的検出と、それを踏まえた交換状態の判定を提供する、かかる装置の構成要素の概略図である。 図１５は、ロープの伸びと交換状態との根本的な関係を示す概略図であり、図１４の装置はこれに基づいて交換状態を判定する。
図４および図５に示すように、例えば、高強度繊維ロープは、例えば、ＨＰＭＡ繊維、ＨＭＰＥ繊維、または先に挙げた繊維の他の種類など、高強度合成繊維から成る、または少なくともかかる高強度合成繊維を含むストランドが編み合わされた、または撚り合わされたロープ芯１１を備える。前記ロープ芯１１は、１種類の繊維または様々な種類の繊維から成ることができる。
ジャケット２は、前記ロープ芯１１を取り囲み、前記ロープ芯のすぐ上に据えてもよく、任意に、中間層により前記ロープ芯から離してもよい。前記ジャケット２は特に、ロープ１の外側のジャケットを形成できる。ロープ芯１１は、ロープ１の規定の全耐荷力を引き受けることができる。ジャケット２は、その役割以上に、特に、ロープ芯１１の保護部および摩耗の指標として、補助的に機能する。
本明細書において、前記ジャケット２は単一のジャケット層から成ってもよく、重なり合って配置される複数のジャケット層を備えてもよい。
図に示すように、前記ジャケット２は、ジャケット２を形成するために編み合わされたストランド３を備える。ストランド３はそれぞれ、高強度合成繊維から成る、または少なくともかかる高強度合成繊維を含む。
ジャケット２の前記ストランド３は特に、先に詳しく述べたように、摩耗強度や破壊応力や材料が異なる様々な合成繊維で形成できる。図に示すように、前記ストランド３はそれぞれ異なる色で有利に着色する。
図１〜図５に、例えばロープの駆動、特に、滑車周辺のロープのたわみ、ロープの範囲における曲げ疲労、巻き取り時のドラムに対するロープの摩擦、およびドラムにかかる多層巻きの圧力（上層のロープ部が下層のロープ部に食い込む恐れがある）により引き起こされうる、ジャケット２におけるジャケットの摩耗を示している。
図１は、ジャケットのジャケット２およびストランド３が異なる色で着色されたロープ１を示す。図示する損傷度は約５％である。
図２は、ジャケット２を含むロープ１を示すが、ジャケットの個々のストランド３の摩耗が見られる。図示する損傷度は約２５％である。
図３は、約９０°の部分断面にわたってジャケットが摩耗し、支持ロープのストランド４が見えるようになったロープ１を示す。図示する損傷度は約５０％である。
図４は、約１８０°の部分断面においてジャケットの摩耗状態が進み、この部分断面において支持ロープのストランド４が容易に見えるロープ１を示す。図示する損傷度は約７５％である。
図５は、ロープの全周（３６０°）にわたってジャケットの摩耗状態がかなり進んだロープ１を示す。ジャケットは摩耗および変位し、この部分断面において支持ロープのストランド４は完全に見える。図示する損傷度は約１００％である。
図６〜９は、損傷度が徐々に増していく切断部としてロープの損傷を示す。
図６は、ジャケットのジャケット２およびストランド３が異なる色で着色されたロープ１を示す。図示する損傷度は約０％である。
図７は、目に見える小さな切断部５をジャケットに有するロープ１を示す。図示する損傷度は約２５％である。
図８は、可視切断部６をジャケットおよび支持ロープの１つのストランドに有するロープ１を示す。図示する損傷度は約５０％である。
図９は、可視切断部７をジャケットおよび支持ロープの少なくとも１つのストランドに有するロープ１を示す。図示する損傷度は約１００％である。
最後に、図１０〜１３は、ロープの捲縮部として、高強度繊維ロープに対する損傷を示す。
図１０は、ジャケットのジャケット２およびストランド３が異なる色で着色されたロープ１を示す。図示する損傷度は約０％である。
図１１は、小さな捲縮部８およびロープ断面の楕円化を有するロープ１を示す。図示する損傷度は約２５％である。
図１２は、顕著な捲縮部９およびロープ断面の顕著な楕円化を有するロープ１を示す。図示する損傷度は約５０％である。
図１３は、ジャケットがむき出しで、損傷を受けた支持ロープのストランドが出ている顕著な捲縮部１０を有するロープ１を示す。図示する損傷度は約１００％である。
図１４は、交換状態判定装置をより詳しく示す。実際の画像に見られる損傷を検出および分類するために、ロープの実際の画像は特に、例えば、カメラ１３などの光検出装置１２により記録され、その後、前記画像は、画像評価装置１４を備える自動または半自動の画像評価装置により、参照画像格納部１５に格納された参照表示と光学的に比較される。
そして、評価装置は、先に述べた方法により個々の損傷現象を集約し、必要に応じて交換状態信号を出力してもよい。図１４に示すように、前記交換状態認識装置は、つり上げ装置、特にクレーン２１やクレーン制御装置に組み込むことができる。
図１４に示すように、画像評価装置１４は、摩耗ジャケットが裂けたことによるロープの肉厚部や、ロープジャケット２が摩耗および／または欠落した領域における肉薄部や、ロープの輪郭の所望の状態に対して発生した起伏など、その他の輪郭の変化を判定できる輪郭評価手段１４ａを備えてもよい。
画像評価装置１４はさらに、画像比較に基づいて、記録された画像上のロープが示す色パターンの変化を判定でき、それを踏まえて交換状態を判定できる色パターン評価手段１４ｂを備えてもよい。
前記画像評価手段１４は、記録されたロープ１の画像上で、ロープ１の全表面においてそれぞれの色が占める、色の表面比を判定できる色表面比評価手段１４ｃを備えてもよい。例えば、ロープ１の摩耗ジャケット２が、赤、白、緑の縞模様で、縞幅がそれぞれ等しく、各色が全面積の３分の１を占める場合、前記色表面比評価手段１４ｃは、白の繊維またはストランドの表面比が所望の値である３３％から、例えば、２５％未満または１５％未満に減少すると、前記白の繊維またはストランドの摩耗、およびそれに伴うロープ１の損傷を判定できる。
前記色表面比評価手段１４ｃは、新しい色の出現とその表面比を判定してもよい。例えば、摩耗ジャケット２の摩耗により、異なる色で着色されたロープ芯１１が見えるようになったら、前記赤、白、緑の色パターンにおいて、例えば、黒い斑点が出現するため、色表面比評価手段１４ｃは、黒い斑点の表面比が所定の程度を超えたときに損傷を判定できる。
画像評価装置１４は、本発明の有利な発展形態において、現在のロープ画像と格納されている参照画像との比較を参照して、高強度繊維ロープ１や摩耗ジャケット２の伸びΔｌを判定できる伸び評価手段１４ｄを備えてもよい。前記伸び評価手段１４ｄは特に、繊維ロープ１の長手方向や繊維ロープの短手方向におけるロープの伸びを判定できるように、長手方向や短手方向における所定の色パターン点と画素パターン点のうち少なくとも一方の間の間隔ｌを識別および判定でき（図１４を参照）、これを、元の状態または所望の状態の繊維ロープの画像から判定される所望の値や、既知の進行と比較できる。
図１５は、経年劣化や損傷に伴うロープの伸びΔｌの進行を概略的に示す（図１５に示す特定の曲線進行に限定されない）。これにより、あるロープの伸びΔｌを判定する際、かかる進行を参照して、交換状態についての結論を導き出すことができる。
例えば、ロープ１、特にその摩耗ジャケット２には、例えば、ジャケット２に螺旋状に施された、赤または異なる色のストランド３が設けられている場合、これらの赤い繊維またはストランドは、繊維ロープ１の画像上で所定の間隔Ｉを保っている。経年劣化や損傷により、ロープが過度に伸びている場合、これは、赤い縞の、対応する間隔の広がりΔｌに表れ、これを踏まえて、交換状態または損傷を認識できる（図１４および図１５を参照）。
高強度繊維ロープ１の実際の状態を検出する検出装置１２は、異なる方法でロープ芯１１やロープジャケット２の実際の状態を検出できるように、任意に、摩耗ジャケット２の状態の光学的検出の代わりに、またはそれに加えて、ロープ芯１１やロープジャケット２の実際の状態を感覚的に検出するためのセンサシステム１６を有してもよい。このセンサシステム１６は、ロープ芯パラメータとロープジャケットパラメータのうち少なくとも一方の１つ以上に所定の変化が起こった際に損傷を想定するために、ロープ芯１１とロープジャケット２のうち少なくとも一方の複数のパラメータを有利に判定できる。
前記センサシステム１６は、例えば、摩耗ジャケット２やロープ芯１１や所定のロープ層の反射に基づいて、摩耗ジャケットやロープ芯やロープ層の特性を判定できる光反射センサ１７を有してもよい。例えば、摩耗ジャケットやロープ芯や特定のロープ層には、ロープが損傷を受けていない場合に、センサに所定の反射信号が届く、または記録されるよう、センサ信号を反射させる反射層を設けてもよい。反射センサ１７は、例えば、対応する反射信号が発生するように、規定の光条件でロープ１を照射する光源を備えてもよい。
この反射信号が過度の変化または特徴的な変化を示すと、ロープの損傷が想定される。例えば、摩耗ジャケット２に反射コーティングが設けられている場合、ロープジャケット２が摩耗した状態で、反射信号がない、または十分な数の地点において反射信号がないと、ロープの損傷が想定される。同様に、ロープ芯１１の反射コーティングにおいて、反射信号が発生すると、損傷を受けていない状態で反射を妨げる摩耗ジャケット２が損傷していると想定できる。
代わりに、または加えて、前記センサシステム１６は、高強度繊維ロープ１に超音波を適用し、反射した信号を検出する超音波センサ１８を備えてもよい。ロープの損傷、特に摩耗ジャケットの摩耗時に超音波信号が変化するため、かかる超音波センサ１８により高強度繊維ロープ１の深層、特にロープ芯１１（任意で摩耗ジャケット２も）を監視できる。
高強度繊維ロープ１にレーダー信号を適用し、反射した信号を検出するレーダーセンサ１９を設けてもよい。かかるレーダーセンサ１９により高強度繊維ロープ１の深層、特にロープ芯１１（任意で摩耗ジャケット２も）と、その構造を検出できる。レーダー信号の特徴的な変化が見られると、高強度繊維ロープ１の損傷が想定される。
前記センサシステム１６は、ロープ芯１１と摩耗ジャケット２のうち少なくとも一方の誘電特性を検出し、それらの変化を判定できる容量性動作センサ２０を備えてもよい。ロープ芯１１と摩耗ジャケット２のうち少なくとも一方の誘電特性に対応する変化について判断可能な容量性動作センサ２０の信号に所定の変化が見られると、ロープの損傷が想定される。

Claims (14)

  1. 高強度合成樹脂繊維または合成樹脂ストランド（４）を備えるロープ芯（１１）と前記ロープ芯（１１）を取り囲む摩耗表示ジャケット（２）とを有する高強度繊維ロープ（１）の交換状態認識装置であって、
    前記高強度繊維ロープ（１）の前記ジャケット（２）に対する様々な損傷度の前記高強度繊維ロープ（１）の参照表示を含んだ参照損傷格納部と、
    前記高強度繊維ロープ（１）の前記実際の画像を検出する光検出装置（１２）であるカメラ（１３）と、
    前記高強度繊維ロープ（１）の前記実際の画像と前記格納されている参照表示との光学的比較、および前記実際の画像に見られる損傷の分類のための、自動または半自動の画像評価装置（１４）と
    を有し、
    前記画像評価装置（１４）により、前記参照表示を参照して、前記ジャケットに対する損傷度と前記ジャケットの摩耗度のうち少なくとも一方を、前記高強度繊維ロープ（１）の実際の画像と前記格納されている参照表示との光学的比較により判定でき、損傷度と摩耗度のうち少なくとも一方を参照して、前記交換状態を判定できる
    ことを特徴とする交換状態認識装置。
  2. 前記画像評価装置（１４）は、総損傷度を出し、所定の総損傷度に達すると、交換状態信号を出力するために、個々の損傷現象を集約することを特徴とする、請求項１記載の装置。
  3. 前記光検出装置（１２）は、前記繊維ロープ（１）の実際の色画像を検出するように構成され、前記画像評価装置（１４）は、前記繊維ロープ（１）の前記合成樹脂繊維または合成樹脂ストランド（４）が着色されている様々な色と、前記繊維ロープ（１）の前記ジャケット（２）の様々なジャケット層が着色されている様々な色のうち少なくとも一方を参照して、前記繊維ロープ（１）の損傷を検出および分類するために設けられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の装置。
  4. 前記画像評価装置（１４）は、前記様々な色を参照して、損傷を検出および分類するために設けられ、前記様々な色で前記ジャケット（２）が着色されており、別の前記様々な色で前記ロープ芯（１１）が着色されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
  5. 前記画像評価装置（１４）は、様々な材料を参照して、損傷を検出および分類するために設けられ、前記ジャケット（２）の少なくとも１つのジャケット層は、前記様々な材料のうち、合成樹脂繊維から成ることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
  6. 前記画像評価装置（１４）は、前記繊維ロープ（１）の輪郭の変化、ロープの肉厚部、ロープの肉薄部、およびロープ表面の起伏のうち少なくとも１つを判定するために、また、前記輪郭の変化を参照して、前記交換状態を判定するために、輪郭評価手段（１４ａ）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
  7. 前記画像評価装置（１４）は、前記繊維ロープ（１）の色パターンの変化を判定するために、また、前記見つけられた色パターンの変化を参照して前記交換状態を判定するために、色パターン評価手段（１４ｂ）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
  8. 前記画像評価装置（１４）は、前記繊維ロープ（１）の前記画像における色の表面比を判定するために、また、前記見つけられた色表面比を参照して、前記交換状態を判定するために、色表面比評価手段（１４ｃ）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
  9. 前記画像評価装置（１４）は、前記繊維ロープ（１）の前記画像における特定の色パターン点と画素パターン点のうち少なくとも一方の間の間隔を光学的に判定するために、前記見つけられた間隔を参照して、ロープの伸びを判定するために、さらに、前記見つけられたロープの伸びを参照して、交換状態を判定するために、伸び評価手段（１４ｄ）を有することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置。
  10. 前記またはその他の光検出装置（１２）は、前記繊維ロープ（１）、前記繊維ロープ（１）のジャケット（２）とロープ芯（１１）のうち少なくとも一方の反射層で生じる光の反射を検出するために、光反射センサ（１７）を有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の装置。
  11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の装置であって、前記ジャケット（２）と前記ロープ芯（１１）のうち少なくとも一方の特徴的なパラメータを感覚的に検出するセンサシステム（１６）が設けられ、前記センサシステム（１６）は、
    − 前記繊維ロープ（１）に超音波を適用する超音波センサ（１８）、
    − レーダーにより前記繊維ロープ（１）を検出するレーダーセンサ（１９）、
    − ロープ芯（３）とジャケット（２）のうち少なくとも一方の誘電特性の容量検出のための容量性動作センサ（２０）のうち、少なくとも１つを備えることを特徴とする装置。
  12. 前記装置は、タワークレーン、伸縮式クレーン、ハーバークレーン、および船舶のクレーンのうち少なくとも１つのクレーンとして構成され、つり上げロープまたはガイロープとして高強度繊維ロープを有するつり上げ装置に組み込まれ、前記高強度繊維ロープは、高強度合成樹脂繊維または合成樹脂ストランド（４）を備えるロープ芯（１１）と前記ロープ芯（１１）を取り囲む摩耗表示ジャケット（２）とを有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
  13. タワークレーン、伸縮式クレーン、ハーバークレーン、および船舶のクレーンのうち少なくとも１つのクレーンであって、高強度繊維ロープ（１）と、前記高強度繊維ロープの交換状態認識装置と、を有し、前記装置は請求項１〜６のいずれか１項に記載のとおりに構成される、つり上げ装置。
  14. 前記高強度繊維ロープ（１）は、クレーンつり上げロープまたはクレーンブームガイロープを形成することを特徴とする、請求項１３に記載のつり上げ装置。
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