JPH01502777A - ケーブルの埋設における張力を測定するための牽引力計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ケーブルを埋設する際の張力を決定するための、ケーブルと張力接続 された牽引力計に関する。この牽引力計は、少なくとも、例えば引っ張り力計測 器などの張力感知手段、場合によっては張力感知器に接続されている前置増幅器 、張力感知器の信号を変換する電圧量−周波数変換器、変換された信号を牽引力 計から分離して、それを読み出しステーションに搬送する搬送回路、および上記 の部材に電流を供給する蓄電装置を有している。

牽引力計はフランスのフェルテックス（ＦＥＲＴＥＸ　”）によって提供されて いる。これらは、ケーブルを引っ張るロープと、ケーブル自体との間に挿入され 、常に、現在どれだけの牽引力がケーブルにかかつているかを知ることができる ようになっている。信号は金属製の牽引ロープ自体を介して送られる。ウィンチ の領域には、測定値の表示、記録、監視を行なう電気回路を備えた受信器がある 。

測定値に基づいて他の動きが制御されることができる。

例えば、ウィンチが停止したり、加速されたりする。

従来の牽引力計は、電子部品の他に、蓄電装置を含むハウジングを有している。

これは、−ｍに、再充電可能なニッケルーカドミウム製の蓄電装置である。この 蓄電装置のエネルギー容量には限界があり、従って、牽引力計が作動できる時間 の長さはそれが消費する電力量によって決められる。

上に述べたような牽引力計の通常使用時において、５００〜２．０００メートル の間のケーブルがケーブルウィンチによって引っ張られるとき、それよりまだ長 いケーブル長さを引っ張ろうとする傾向が見られる。この牽引作業には、何度も 警戒することが要求され、この長さのために通常は数時間を要することになる。

最大許容張力を超えるために、パイプの損傷などの不測の障害のためケーブルを その全長のある部分を超えてそれ以上に引っ張ることができないということが、 比較的頻繁に起こる。このような場合には、牽引は中断されなければならない、 ケーブル渭、あるいはケーブル端部領域の牽引パイプを掘り起こすことが必要で ある。このことにより、より多くの時間のロスとなり、その間にも蓄電装置によ って給電された牽引力計は電力を消費している。従って、このような場合、充電 エネルギーはもはや、牽引力計に給電するには充分ではなくなる。そこで牽引力 計を取り替えることが必要になる。この取り替えによって、単にこれを掘り起こ したり、置き替えたりするという必要な作業だけのために、さらに遅れが生じて しまう、さらに、ケーブル牽引が開始される前に行なわれた牽引力計の目盛り合 わせも、再充電されるべき牽引力計が別の新たに充電された牽引力計と取り替え られると、もはや正確ではなくなる。

従って、この問題点自体が、牽引力計を取り替えることなく、丸−日以上にわた る通常のケーブル牽引作業および計測計画のために充分長い時間、同じ高性能の 蓄電装置で牽引力計が作動し続けるようにｔ流消費が削減されるべく、上記に述 べたような牽引力計を改良することを提起している。

この問題点は、測定が行なわれていない間における電流消費を削減することによ って解決される。これは、一定張力のもとて所定時間ｔｌ後に、少なくともひと つのｔ流消費部材への給電を中断するとともに、牽引力計において張力変化が起 こるまで再びそれを作動させない補助タイムスイッチを備えた牽引力計を提供す ることによって達成される。一定張力時間中に張力変化が起こると直ちに、給電 を中断するまでの準備時間は、当然、所定量だけ延長され、その延長時間中は、 給電は中断されないでいる。

従ってこの牽引力計は、蓄電装置が充電されて、牽引力計が充電器から取り出さ れた後、まず電流消費部材群、特に出力段階および電圧量−周波数変換器が作動 するように、しかし、修理点検や時間調整に比較的長い時間、例えば１０分以上 かがる場合には作動しないように設計されて、いる、！！引引力上それに追従す る前置増幅器、および制御回路はこの中断からは除外されることが好ましい、こ れらは省力非常回路において最小の電力消費で作動される。この状態のとき、低 電圧ケーブルと鋼鉄製牽引ローブ間において顕著なｔ流消費のない牽引力計を設 けることができる。従って、牽引力の変化は、前置増幅器からのひとつの信号と して形成され、この信号は、信号の変化 ｔ によってのみ駆動されるとともに、その出力信号がコンパレータのしきい値電圧 を超えたときはいつでもタイムスイッチにリセット信号を与える別口路を介して 送られるが、牽引力計と前置増幅器、別口路、コンパレータ、およびタイムスイ ッチはこの場合中断からは除外される。

牽引力計の電気的な作動および駆動は、まず鋼鉄製ロープをケーブルウィンチで 短時間引っ張ることによって行なわれ、そうすることによりわずかな力が短時間 牽引力計にかかる０例えば、牽引力計が張力１０ＫＮ用に設計されているとする と、１０〜１００Ｎの間の張力変化が明確になる。

張力変化は機械式張力スイッチによって検知される。

しかし、張力測定センサおよび前置増幅器が作動している牽引力計の場合には、 張力変化はこれらの装置によって検知されることが好ましい、駆動パルスによっ て、カウンタがリセットされ、再びカウントを開始する。

特定の所定時間ｔ１が毎回カウンタによってカウントされる。この時間は、出願 人の経験によると、１０分程度にすべきである。しかし、上記の意味の所定時間 ｔ１が２〜２０分あたりの範囲であってもよいことが想定できるように、それよ り短いあるいは長い時間も考えられる。これはつまり、もしこの時間中に張力変 化を知らせるパルスがタイムスイッチに達しなかったら、このスイッチは電圧量 −周波数変換器および最終増幅器への給電を中断させることが好ましいことを意 味している。このシステムは、実際に与えられている力に関係なく、張力変化が 起こるといつでも作動する。そして、電圧量−周波数変換器および出力増幅器が 作動するのである。

牽引力計は次に、所定の基準周波数とは異なる周波数を送る。従って、作業の開 始時に作動した後は、牽引工程は中断なしに続けられる。あらかじめ設定された 時間が終了すると、牽引力計は自動的に再度停止する。

牽引が前設定された時間ｔｌ内、つまり、例えば１０分の前設定時間なしに開始 されると、タイムスイッチのパルスカウンが切換パルスによって誘発されたリセ ット信号を受け、これによって新たにｎパルスの制御カウントが初期化される。

パルスカウンタは、リセット信号なしにｎパルスによってカウントできるときの み、同様に停止パルスを発する。好ましくは、リセット信号は牽引力計のセンサ の出力に接続されている前置増幅器を介して発せられる。自然の負荷変動の結果 、新しい制御パルスが常に発せられる。前に挙げた例のように、牽引工程が中断 されると、牽引力計は掘削されるべき地点にある一方、張力がゼロまで落ちたか どうかに関係なく、前設定された例えば１０分間の時間の後、自動的に停止し、 省力非常位置まで移動する。牽引作業が再開された場合は、６−プを短時間引っ 張るだけで牽引力計を再作動させるには充分である。上記の装置により、牽引力 計は実際に測定を行っている間だけ作動していることが保証される。しかし、こ の時間は一般には非常に短いので、蓄電装置を完全に消費してしまうことなく、 １つの牽引力計で丸−日作業することが可能である。

さらに、上記に述べた牽引力計は、例えば操作者のエラーを事前に制するように 備えられているという利点がある。これは、通常は電圧量−周波数変換器の出力 に接続されているパワー増幅器が、ショートした充電器に直流電気的に接続され るのを防ぐことを含む、従って、牽引力計が、組み込みの蓄電装置を再充電する 充電器に連結されている場合に、前設定時間（１０分間）が終了する前でも停止 命令を発するような補助停止回路を提供す°ることが提案される。従って、切換 電圧の発生によって、充電電圧が蓄電装置の両極に与えられたとき、パワー増幅 器および電圧量−周波数変換器が停止される。

蓄電装置の充電電圧、つまり切換電圧が与えられると、それが与えられている限 り、リセット信号が同じように発せられる。蓄電装置の電圧充電が停止したあと 、カウンタ装置は再び自動的に制御スイッチを作動させる一方、機械的な力の変 化の場合で既に述べた機械的な駆動に関係なく、電圧充電を停止させることによ って電気的な駆動が行われる。

従って、蓄電装置が充電された後に牽引力計が自動的に電気的に駆動するため、 測定信号受信器をゼロに目盛り合わせをしているときに、力の変化によって機械 的な駆動を起こす必要はない。

さらに、従属の請求の範囲９および１ｏに従って、補助的に、時間制御されるあ るいは電圧で制御される停止が行われる。

また、牽引力計を２つの部分に分割することも好都合である。この目的のため、 ２つのいわゆるはめ筒が提供されており、これらの本体は筒状になっている。こ れらはワイヤロープによって互いに連結されている。このように分割することに よって、牽引力計のすべての部品が１つのケース内に納められているような場合 よりも、変換器にかなりの可視性をもたせることが可能である。ここで、一方の はめ筒は蓄電装置を有しており、ケーブルに直接設けられている他方のはめ筒は 電子測定回路の部品、特に張力測定センサを有している。これらの２つのはめ筒 は一対の導体によって互いに連結されている。

２つのケーブルはめ筒の間には、第３接続ラインがワイヤロープ自体によって構 成されており、このワイヤロープは電子的に基準電位にあり、ワイヤロープ自体 がはめ筒のハウジングとともに電気的なシールドとして機能するようになってい る。

接続ワイヤロープは、蓄電装置のはめ筒が変換器のケーブルはめ筒と異なる電位 を有するように、絶縁状態で蓄電装置のはめ筒に保持されていると好都合である 。

最後に、本装置はまた、ケーブルはめ筒の２つのケースが、交流測定電圧が出力 される電極を構成すると同時に、これらの電極が蓄電装置を再充電するためのも のであることからも、好都合である。

変換器の実施例は図面に示されている０図面は以下を示している。

第１図は本発明による変換器の電気部品の概略線図である。

第２図は二分割された変換器を示している。

周知のように、埋設されるケーブルへの牽引ロープの取り付けは、第２図に示さ れているケーブル牽引ヘッド形状の牽引力計によって行われる。しかし、そうで はなくて、このようなヘッドが上に述べた従来技術から知られるような１つのケ ースからなるものであってもよい。

従って、以下に述べる実施例は、本発明の範囲を限定するものでないことが理解 されよう。

第１図および第２図は、２つのいわゆるはめ筒１および２と、それらを接続する ワイヤロー１３からなる牽引力計を示している。はめ筒１および２の端部には牽 引孔４および５が形成されている。１から５までの部品は第１図にも線図で示さ れている。ｌ！引孔５は牽引ケーブル６に取り付けられるとともに、牽引孔４は ケーブルの頭部先端あたりを外包しているいわゆる「ケーブルグリップ」７に取 り付けられており、このためケーブルとの機械的連結を生み出している。張力検 知用はめａｌは、ワイヤロー１３内の２つの絶縁された内部導体１６によって、 張力検知用はめ筒２の蓄電装置１５に電気的に連結されている（第１図参照）。

この点において、この牽引力計は実質的な改変なしに、ロープやホースやその他 の類似の部材を引っ張る際にも同様に用いられることができ、請求の範囲におけ る「ケーブル」という語句がこのような部材にまで拡張されていることがわかる であろう。

ケーブルにかかる張力は、２つの牽引孔４および５間の張力に対応する。この力 は張力測定センサ、この場合は引っ張り力計測器９によって感知され、電気的な 電圧信号として前置増幅器１０に送られる。引っ張り力計測器は例えば、ブリッ ジ回路状に配置されている。これらの引っ張り力計測器９において張力が変化す ると、ブリッジ出力での電圧が変化する。ブリッジ出力に現れる電圧量は、ケー ブルにかかる張力の大きさ程度である。

この信号は前置増幅器１０で増幅された後、電圧量−周波数変換器１１に送られ る０周波数変調された出力信号は、本件では最終増幅器１２および変圧器１３を 有する搬送回路に送られる。変圧器１３は、分離、および最終増幅器１２のイン ピーダンスの整合や制御に利用される。

従って、信号Ｓは搬送回路の出力で得られてから、従来の方法で送信され、さら に加工される。

上記に挙げられた部材はすべてはめ筒１内に収納されている。

はめ筒２には、電気部品に、適切に案内されるとともに電気的に装備されたワイ ヤロー１３内の２つの絶縁された内部導体１６を介して、電圧および電流を供給 する蓄電袋Ｒ１５がある０個々の電気部品に通じている導体は詳細には示さない 、導体は本発明にとって重要であるものだけが示されている。

電圧量−周波数変換器１１を作動させる電圧供給は、電子駆動するスイッチ１７ を介して行なわれる。スイ・ソチ１７は、ゼロにリセットされたｆ＆カウントを 開女台して数ｎまで数え上げるカウンタブロック１８（Ｚｌ）によって制御され 、作動される。この数に達すると、例えば１０分の所定の前設定された時間ｔ１ が経過している。

数ｎに達した場合、カウンタブロック１８はスイッチ１７を操作し、電圧量−周 波数変換器への動力供給を中断してこれを停止する。

可変周波数をもつ信号電圧は、電圧量−周波数変換器１１の出力から取り出すこ とができる。しかし、周波数の可変性は標準周波数とほとんど違わないので、こ の周波数は、カウンタブロック１８の循環周波数として用いられることができ、 これは導体２４を介してカウンタブロックに送られる。このことにより、別個の 周波数発生装置は不必要になる。しかし、望ましい場合には、そのような周波数 発生装置を組み込むこともできる。

カウンタブロック１８より前には、前置増幅器１０の出力に与えられる別の増幅 器１９がある。前置増幅器１０の出力において電圧の変動があった場合には、別 の増幅器１９がコンパレータ２０を介してカウンタブロック１８ヘパルス（信号 Ａ）を出力し、カウンタブロックをリセットして改めてカウントを開始させる。

カウンタブロック１８がカウントしている限り、スイッチ１７は閉じられており 、電線２１を介しての電圧量−周波数変換器１１および最終増幅器１２への回路 は妨害されない。

換言すると、これは、張力が一定であるか、または引っ張り力計測器９での張力 変化が所定の最小張力を超えなければ、電圧の変化も起こらず、よって作動パル スは電線２０を通ってカウンタブロック１８へは達しない、カウンタブロックは 従って、数ｎまでは妨害されずにカウントすることができ、スイッチ１７を作動 させる。このように、はめ筒１の電子システム全体は、引っ張り力計測器９、前 置増幅器１０、別の増幅器、コンパレータ２０、およびタイムスイッチ１７．１ ８を除いて停止され。

極端に低い電流のみが流れ続け、部材９．１０．１７．１８．１９．２０によっ て消費される。残りの部材はほとんど電流を消費せず、従って蓄電装置１５を使 用せずにすむ。

作業が完了したとき、あるいはその前に牽引力計が使用できて時間がある場合は 、ピックアップを充電ステーション（図示せず）に接続することができる。これ により、充分な充電電圧を２つの牽引孔４（充電時には負極）および５（充電時 には正極）につなぐことができる、この場合に、最終増幅器１２および変圧器１ ３が充ｔｔ圧に抗して作動するのを防ぐため、追加制御電圧Ｂ１が与えられ、同 様にしてスイッチ１７を制御し、充ｔＴＬ圧がピックアップに外側から作用した 場合に回路を切断する。

蓄電装置の充電電圧が供給されると、制御信号Ｂ２がＯＲゲート２５を介してカ ウンタブロック１８に作用して、これをリセットし、電圧充電が停止すると、牽 引力計は自動的にｎパルスをカウントする間（例えば１０分）作動する。この牽 引力計の電気的作動により、受信器を再度目盛り合わせしたときに張力の変化に よってＩ！械的に受信器を作動させる必要がなくなる。

時間ｔｌ後の停止に加えて、さらに停止する可能性を提供することが有利である ０例えば、もし牽引力計が取り出されるものであるなら、ｔｌよりもかなり長い 時間、例えば２４時間というような時間ｔ２後に停止されることが望ましい、そ れから牽引力計はそれを充電器に入れることによって再び作動し、電圧Ｂ１が発 生する。

この前述した停止を提供するために、参照番号２８の補助カウンタＺ２が提供さ れている。これは、通常現存のカンウタの追加出力であり、より高度な二段階で カウントするものである。つまり、両方のカウンタＺ１およびＺ２は同じ時計に よって作動するが、それらの出力にはそれぞれ異なる２段階が接続されている。

第２のカウンタｚ２が切換信号を発する時間ｔ２は約２４時間である。

切換信号は電線２９を通ってスイッチ３１を備えたＯＲゲート３０へ送られ、２ ４時間の時間ｔ２を超えたときはいつでも電源が切られるようになっている。す べての電力消費部材が停止されるもうひとつの可能性は。

蓄圧器からの電圧信号Ｂ１と基準電圧３２とを比較するコンパレータ３３のため であり、電圧制御されるスイッチ３１を操作するには低電圧である場合に、電源 が同じように切られる。

牽引力計がバッテリー充電器に設置されている場合は、リセット信号が充電電圧 Ｂ２によってカウンタＺ１およびＺ２に与えられ、これらが再びカウントを開始 できるようにする。さらに、スイッチ３１が再度電源を入れるときには電圧信号 Ｂ１が基準電圧を上回っていることが必要である。こういうことが生じると、冒 頭で述べたように、本装置は再度作動できる状態になる。

牽引孔を備えたピックアップはめ筒１および２は、同時に蓄電装置を充電するの にも使用することができる。

図面にもあるように、電子部品がはめ筒１に、蓄電装置がはめ筒２に収容されて いる。このようなワイヤロー１３による機械的な分離および接続により、牽引力 計は非常に可視性のあるものとなり、非常に多くの場合（例えば小径パイプ）に 応用することができる。

従って、ワイヤロー１３自体が２つのはめ筒１および２間の第３接続電線として の役割りを果たしている。ロープは電子的に基本電位にあり、ロー１３がケーブ ルはめ筒１のケースとともに電気的なシールドとして機能するようになっている 。ワイヤロー１３は蓄電装置のあるケーブルはめ筒２から絶縁されており、後者 は牽引力計のケーブルはめ筒１に関して異なる電位をもつことがで。

きる。

電気的または手動的に操作される補助回路部材によって、さらに安全な切換操作 が行われることがわかるであろう。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．ケーブルとの牽引接続において、ケーブル埋設時の張力を検出するためのも のであるとともに、少なくとも、望ましい場合には例えば引っ張り力計測器のよ うな張力測定センサ、前記張力測定センサの出力に接続されている前置増幅器、 前記張力測定センサからの信号を変換する電圧量−周波数変換器、前記張力測定 センサからの変換信号を分離して読取ステーションへ搬送する搬送回路、および 上記部材電力力を供給する蓄電装置を有する張力計であって、さらに、一定張力 における所定時間ｔ１後に、少なくとも１つの電流消費部材の電流供給を中断さ せて、張力変化が起こるまでそれを再び作動させないスイッチ（１７、１８）を 有していることを特徴とすろ張力計。
2. ２．前記張力変化が前記前置増幅器（１０）からの所定の信号として形成され、 その信号が前記前置増幅器の出力に接続されている別の増幅器（１９）を介して 送られるとともに、前記別の増幅器が信号の変動ｄｕ／ｄｔ≠０ によってのみ作動し、その出力信号がコンパレータ（２０）のしきい値電圧を超 えたときにカウンタブロック（１８）にリセット信号を与えるようになっており 、その場合、前記張力測定センサ（９）に接続された前記前置増幅器（１０）が 、前記別の増幅器（１９）およびコンパレータ（２０）と同様に前記張力測定セ ンサ（９）の停止から除外されることを特徴とする請求の範囲１に記載の張力計 。
3. ３．前記タイムスイッチ（１７、１８）が、前記電圧量−周波数変換器（１１） と周様に、前記搬送回路に属する最終増幅器（１２）からの電力供給を作動させ たり停止させたりすることを特徴とする請求の範囲１または２に記載の張力計。
4. ４．前記タイムスイッチ（１７、１８）がカウンタブロック（１８）を有すると ともに、ｎパルスをカウントした後、停止作動を行なうことを特徴とする請求の 範囲１または２に記載の張力計。
5. ５．前記カウンタブロック（１８）が、切換パルスＡによって初期化されるリセ ット状態を有するとともに、新たにｎパルスのカウントを開始することを特徴と する請求の範囲４に記載の張力計。
6. ６．前記カウンタブロック（１８）のタイミング信号が、前記電圧量−周波数変 換器（１１）の出力から取り込まれることを特徴とする請求の範囲１〜５に記載 の張力計。
7. ７．前記電圧量−周波数変換器（１１）の出力に接続される最終増幅器（１２） を有するとともに、充電電圧が前記蓄電装置（１５）の両極に与えられたとき、 切換電圧Ｂ１が前記最終増幅器（１２）および電圧量−周波数変換器（１１）を 同樣に停止させることを特徴とする請求の範囲１に記載の張力計。
8. ８．電圧Ｂが与えられると、蓄電装置に与えられた充電電圧が持続している間、 カウンタブロック（１８）のリセット信号が同じように発せられるとともに、蓄 電装置の充電電圧が停止した後、カウンタブロック（１８）が、ｎパルスがカン ウトされている間、制御スイッチ（１７）を閉じることを特徴とする請求の範囲 ７に記載の張力計。
9. ９．すべての電流消費部材の電力供給が、ｔ１よりもかなり長い、一定張力のも とにおける時間ｔ２後に、補助タイムスイッチ（２８、３１）によって中断され るとともに、充電電圧Ｂ１が起こるまで再び行われないことを特徴とする請求の 範囲１に記載の張力計。
10. １０．すべての電流消費部材の電力供給が、蓄電装置の電圧が所定レベル以下に 落ちたとき電圧制御されるスイッチ（３１、３２、３３）によって中断されるこ とを特徴とする先行する請求の範囲のいずれかに記載の張力計。
11. １１．測定回路（９、１０、１１、１２、１３、１７、１８、１９、２０、２５ ）の電子部品が第１ケース内に組み込まれるとともに、蓄電装置（１５）が第２ ケース内に組み込まれている（ケーブルはめ筒１および２）ことを特徴とする請 求の範囲１〜８のいずれかに記載の張力計。
12. １２．前記２つのケーブルはめ筒（１、２）が２つの内部絶縁導体を含む接続ワ イヤロープ（３）の両端に設けられているとともに、第３接続電線が２つのケー ブルはめ筒（１、２）間に前記ワイヤロープ（３）自体によって形成され、この ワイヤロープが電子部品の基準電位にあって、ワイヤロープ（３）およびケーブ ルはめ筒（１）のケーシングが電気的なシールドとして機能するようになってい ることを特徴とする請求の範囲９に記載の張力計。
13. １３．前記ワイヤロープ（３）が絶縁状態で前記蓄電装置のケーブルはめ筒（２ ）に取り付けられており、ケーブルはめ筒（２）がケーブルはめ筒（１）とは異 なる電位を有するようになっていることを特徴とする先行する請求の範囲の少な くともいずれか１つに記載の張力計。
14. １４．前記ケーブルはめ筒（１、２）の２つのケースが、測定値交流電流が出力 される電極を構成するとともに、これらの電極が同時に蓄電装置（１５）に充電 電圧を与えることができることを特徴とする先行する請求の範囲の少なくともい ずれか１つに記載の張力計。