JPH01502778A - 牽引力計を用いた牽引力測定装置 - 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】 牽引力計を用いた牽引力測定装置 本発明は、ケーブルとワイヤロープ間に設けられた牽引力計を用いて、ケーブル 埋設中の牽引力を測定する装置に関する。牽引力計は、例えば引っ張り力計測器 などの張力測定センサと、この張力測定センサがら受けた信号を増幅し、それら °を牽引力に比例する周波数変調信号に変換する測定回路を有しており、これら の信号は、通常牽引ウィンチ領域に設けられた計器受信器に送信され、計器受信 器への第１導体は牽引ロープに組み込まれており、もうひとつの導体は地中に組 み込まれている。

ケーブル牽引ロープとケーブル自体との間に挿入された牽引力計を用いて牽引力 を測定する装置が知られている（フランスの「フェルテックス（ＦＥＲＴＥＸ） 　Ｊの装置、「牽引計（Ｃａｐｔｅｕｒ　ｄｅ　Ｔｒａｃｔｊｏｎ　）　Ｊ　） 　、この牽引力計は、測定された牽引力を、金属製の牽引ロープ自体を介して搬 送される周波数変調信号に変換する。第２導体は地中であり、いわゆる接地ロッ ドがウィンチの領域で駆動され、他端ではいわゆる牽引導体が直流電気的に測定 はめ筒に接続されている。

この従来の装置は、ウィンチ装置が地面から直７Ｘｔ気的に分離され、計器ステ ーションが絶縁されていること。

および測定機構におけるショートに対して非常に反応しやすいことが必要なため 、不利である。さらに、接地ロッドが常に、自由にアクセスできる地面領域を要 するという欠点を有している。地面がプラスターやアスファルトや他の方法で舗 装されていると、アクセスが非常に困難になる。ケーブル埋設は通常、仮作業場 、接地ロッドの駆動、および損傷の修理を要するため、しばしば多くの時間を消 費する。さらに、付属の牽引導体が、特にカーブにおいて、平行な牽引ロープに よって簡単に切られてしまうという欠点も有している。

従って、この問題点のため、一方で測定および牽引ステーションの建設や撤去に 必要な時間を削減し、他方で牽引および測定中においてそれらにトラブルを生じ にくくさせるように、上記に述べた種類の装置を改良することが必要になる。

この問題点は、地中に敷設されている導体に連結された測定回路の出力が、好ま しくは３〜１００ＫＨｚ間の適当な測定値信号搬送周波数を有するとともに、信 号を、地中を介して、地面から直流電気的に分離された静電容量性結合で、測定 値受信器に送るという請求の範囲１の導入部によ′る牽引力測定装置によって解 決される。

上記の装置では、牽引力計、搬送電線および測定値受信器は、３．０００メート ルの距離が走破されるように互いに等位になっている。同時に、牽引力計および 測定値受信器は基本的に任意の牽引ウィンチと連動できるようになっている。上 に挙げた、アース連結を介しての測定値信号の容量性結合および分離の利点は、 直流の接地ロッドや牽引導体を必要としないことである。

本装置のさらに別の利点は、従属の請求の範囲に述べられているように、ケーブ ル埋設に含まれる環境を有利に利用できるということである。

埋設作業において、通常そうであるように、ケーブルが少なくとも１つの絶縁さ れた金属製導体またはシールドを有している場合、ケーブルの端部は、その全長 の一部を、測定回路に電気的に連結されるとともに第１蓄電器を形成する導電性 のスリーブまたはメツシュ状の装置によって外包されていてもよい、クープルの 金属製導体はケーブル全長の残りの部分に、地面に関して蓄ｔｔｒｉ！を形成し ている。従来の金属ケーブルグリップを、スリーブ状またはメツシュ状装置とし て利用することができる。

測定値受信器の端部には、地中に敷設できる絶縁された板電極が受信器の入力に 接続されていることが好ましい、これは好ましくは、一種のゴムマット、つまり １つあるいは複数の板ｔｔ＆が非伝導性のエラストマーに埋め込まれているよう なマットである。板電極は可撓性金属片である。

しかし、板ｔ５を、望ましい場合には外部から絶縁された伝導性のゴム製にする ことも同様に可能である。

上記の長さでの充分な搬送を保証するためには、板電極の容量性結合の金属領域 は、２．０００〜２０．０００平方センチメートルであることがわかる。必要や 、土壌の性質に応じて、これらの数値から離れることも許容される。

本発明による装置では、このように一方で容量性の接地結合が、ケーブル引き手 と電話ケーブルとの容量性結合を介して生み出され、これが続いて再度地面との 容量性結合を生みだし、他方では、これが測定値受信器の領域において地中に敷 設された伝導性ゴムマットを介して行なわれるとともに、ワイヤによって測定値 受信器に接続される。

また、測定値受信器がただ１つの電気的に絶縁された入力を有することを必要と している事実、およびこの入力が板！極に接続されているという事実からも、そ の結果として上に述べた本装置の追加利点が生じる。従って、部材ハウジングを 牽引ウィンチから直流電気的に分離することはもはや必要でなくなる。これは、 牽引ロープを介して送られる信号電位が好ましくは測定値受信器の基準電位にあ ることによるものである。

本件出願人の未公開の西ドイツ特許出願（Ｐ３７０８７４９．５　）には、伝導 性のワイヤロープによって接続された２つの金属製ハウジング、第２ハウジング に組み込まれた蓄電装置、および第１ハウジングに組み込まれた測定回路の残り の部品からなる牽引力計が示されている。

この種の牽引力計が用いられた場合、２つの金属製ハウジングは互いに絶縁され た２つのｔ［！ＡおよびＢｐ５成し、それらの間には測定値信号の交流電圧が存 在する。

さらに、２つのハウジングはその外端部に、例えば牽引孔のような機械的連結手 段を備えている。

最後に、さらに、測定値受信器の基準電位は牽引ウィンチのシャーシに接続され ており、また測定値受信器の電源は牽引ウィンチの起動蓄電装置から直接に、つ まり別個の直流電源なしに、与えられるという利点がある。

本装置の実施例およびその詳細が図面に示されている。

図面は特に、以下を示している。

第１図は一実施例における本装置の部分を概略的に示したものである。

第２図は牽引力計の概略図である。

第１図は、電話ケーブル１０と鋼鉄製ワイヤロープとの間に設けられた牽引力計 １２によって、ケーブル埋設中に測定される牽引力を測定する装置を示している 。を話ケーブルは、ケーブル渭やチューブなどに引き込まれている張力反応ケー ブルである。しかし、鋼鉄製ワイヤロープ、可撓性チューブ、高電圧ケーブルな どが電話クープルの代わりに埋設されてもよいことが理解されるべきである。

実際の牽引力計１２は、外端部に牽引孔３および４を備えた２つのハウジング１ および２からなる。２つのハウジング１および２の内端部は互いに、少なくとも ２つの導体を含むワイヤロー１５によって連結されている。

ハウジング１は、測定回路の主要な部品を含む一方、ハウジング２は、測定回路 に電力を供給するための蓄電装置６のみを含んでいる。

第２図は、上記の３つの部品、つまり測定回路を備えたケース１、蓄電装置６を 備えたケース２、および鋼鉄製ロー１５からなる牽引力計を極力概略的に示した ものである。

測定および送信工程は、牽引力送信器内の引っ張り力計測器１４によって２つの 孔３および４間の張力を測定することに基づいている。この牽引力は、引つ頭り 力計測器１４によって恩知され、電気的な電圧信号として前置増幅器１５に送ら れる。この引っ張り力計測器における牽引力によって生じる変化は、ブリッジ回 路での電圧変化を生み出す、この信号が前置増幅器１０で増幅された後、これは 電圧量−周波数変換器１６に搬送される。

この電圧量−周波数変換器は、通常、約１０ＫＨｚの低周波交流電圧で作動する 。しかし、これらの数値から離れている場合でも、３〜１００ＫＨｚの間の測定 値信号搬送周波数で作動することによって、信頼できる測定値が得られることが わかっている。

従って、引っ張り力計測器１４から受ける信号は、牽引力に応じた比例周波数変 調のためのものである。電圧量−周波数変換器１６の周波数変調された出力信号 は、本件では最終増幅器１７および変圧器１８を有する搬送回路は送られる。変 圧器１８は、最終増幅器１７の調整および制御のためのものであると同時に、電 位分離のためのものである。従って、信号Ｓは変圧器の出力で得られるとともに 、送信されるべき信号である。

低周波交流電流信号Ｓは牽引孔４、つまり電極Ａに達する。鋼鉄製牽引ワイヤロ ー１１１がこの電ｆｆ１Ａに取り付けられている。この牽引ワイヤロー１１１は 、従来の方法で構成されるとともに別個の原動機を有するウィンチ２０に支持さ れている。ウィンチ２０は伝導性のシャーシ２１を備えている。これは、原則と して、地面からは絶縁されている。従って、ワイヤロー１１１を介して送られる 信号電位は、測定値受信器２２の基準電位にある。牽引力計１２の付加的信号電 位は電Ｖｉ！Ｂを介して搬送される。電５Ｂは、電話ケーブル１０の端部から延 長状態で引っ張ることができるとともに、収縮したあと摩擦グリップでしっかり とそこに保持されている金属製ケーブル引き手２３に直流電気的に接続されてい る。金属製ケーブル引き手、および少なくとも１つの絶縁された金属製導体軸芯 またはシールドを含む導体ｌＯは、第１蓄電器を形成するとともに、ケーブルと の静電容量性結合を可能にする。この容量性結合は、静電容量記号によって０３ で表されている。

送信回路のもうひとつの部分は地面の静電容量Ｃ２によって形成されている。ケ ーブル１０の軸芯、およびそれが埋め込まれている絶縁体は、地面２４にキャパ シタンスを形成している。この容量性結合もまた、！！電容量記号によって表さ れる。地中復帰電線２５は点線によって表されている。

測定値受信器２２の領域における容量性端子は、土壌に埋設されるとともにそこ から直流電気的に絶縁された板電極２６によって形成されている。板電極は、本 件の場合、非伝導性のプラスティック合成物であって、それ自体は周知の伝導性 ゴムがらなっている。

その結果は、もうひとつ別のキャパシタンスＣ１、つまり測定値受信器２２の領 域における地面との容量性結合である。

測定値受信器２２には、送信電線によって非常に弱められた測定値信号を高める とともに、一定振幅の「無傷の」測定値信号を供給する選択性増幅器２７が含ま れている。このような回路はさまざまな方法で作られ、当業者にはよく知られて いる。加工された信号は周波数−電圧量変換器２８に送られ、これは続いてその 信号を、比例した電圧変化として補助測定回路で得られるようにする。

さらに別の回路では、測定値信号記録のために、またケーブルウィンチ制御のた めに、得られた測定値電圧に基づいて、補助デジタル加工が行われる。

増幅器２７の入力は、別の増幅器の正の入力が基準電位になるように接続される 。別の増幅器の基準電位は、同時に受信器の電源の負の電位である。というのは 、受信器は非対称の１つの作動電圧で作動するからである、従って、測定値受信 器２２のハウジング２９は基準電位にある。同時に、それはケーブルウィンチ２ ０のシャーシ２１に接続されて、測定値受信器２２の電源がケーブルウィンチに ある蓄電装置３ｏから直接来るようになっている。従って電位差に伴う困難が避 けられる。測定値受信器２２の基準電位は、シャーシ２１によってワイヤロープ １１に伝導的に接続されており、測定値受信器２２がその一極で牽引力計のｔ極 Ａに直流電気的に接続されるようになっている。

「−」で示された、増幅器２７の転位！極は絶縁体を介してプラグコネクタによ ってもたらされ、導体３１によって板電ｉ２６に接続されている。この接続は従 って、実際の測定値受信器入力を表している。よって、板電極２６は、測定値受 信器の一種のアンテナである。しかし、これは電磁アンテナとしては用いられず 、増幅器２７と牽引力計１２との容量性結合の１つの部材のみを精成するもので ある。

交流電流が測定値受信器２２の入力に存在するため、２つの電線の極性は交互に なり、単に「＋ｊ、４たは「−」として定義できない、従って、同時にシャーシ ２１の；位にあるワイヤロープの電位が、板ｔ！２６の電位が受信器の基２Ｉ！ 電位で電送されるときに、絶縁された測定値受信器の入力に与えられる「熱」接 続として見なされるかどうか、あるいはその接続が逆転されるべきものであるか どうかということは問題ではない、いずれの場合にも、ワイヤロー１１１と板電 極２６との間の電位差は、もし測定値受信器の対応する入力がケーブルウィンチ ２０から絶縁されているとともに、直流電気的に分離した電源を有しているなら 、測定値受信器２２への制御交流電流として流れる。

しかし、実際の作動においては、電源を直流電気的に分離する必要性は非常に不 便である。さらに、測定値受信器２２のハウジングがケーブルウィンチのシャー シ２１から絶縁されなければならない場合、受入れロスが懸念されるべきことが わかった。従って、本発明による送信方法は、板電極２６が絶縁された転位受信 器入力に電送されるよう作動する。この装置では、電位を分離する必要はない、 測定値受信器２２はケーブルウィンチの蓄電装置３０に直接接続されることがで きる。当然のこととして、測定値受信器２２のハウジングはシャーシ２１と接触 するようになっている。これは両方の電位がすでに、蓄電装２３０の負極を介し て接続されているためである。

ワイヤロー１１１との接続もまた、蓄電装置３０の負極を介して自動的に行われ るという事実によって、さらに別の利点が得られる。このシステムの配置では、 従って、必要なことは、絶縁された可視性のフィーダー線３１を備えた可撓性の 絶縁板ｔ５１を提供すること、およびそれを「熱接続ｊとして、絶縁された測定 値受信器２２の入力に入れ込むことだけである。

地中電線の途中には、３つのキャパシタンスＣ１、Ｃ２、Ｃ３が直列で接続され ている。従って、ケーブル引き手とケーブルとの接続のキャパシタンスＣ３と、 板電ｒｉｉ２６のキャパシタンスは、任意の信号の減衰および衰弱の原因である 。測定値受信器２２の入力における最小信号振幅が７０ボルト以上とすると、約 １００センチメートル長さく通常７５〜１２０センチメートル）のケーブル引き 手２３と、約０゜５平方メートルつまり５．０００平方センチメートルの結合金 属面領域が、上記に述べた装置に必要となる。このシステムのロスは適切な電子 部材によって補償されることができ、利用できるＳＮ比を備えた加工可能な信号 を回復することができる。

第２図かられかるように、牽引力計１２は、すでに述べたように、ワイヤロー１ ５で互いに接続された２つのハウジング１および２からなる。２つの絶縁された 導体を備えたワイヤロープは、ハウジング１および２に、これらが互いに絶縁さ れた２つの電極ＡおよびＢを精成するように、連結されている。これらの２つの 電＆ＡおよびＢは、同時に組み込みの蓄電装置６のための充電端子も構成してお り、作業サイクル間において充電器の接触電極が電極ＡおよびＢに直流電気的に 接続されて蓄電装置６を充電することができる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ケーブルと鋼鉄製牽引ロープの間に設けられた牽引力計によって、ケーブル 埋設中に測定される牽引力を測定する装置において、前記牽引力計が、例えば引 っ張り力計測器などの張力測定センサ、およびこの張力測定センサから受ける信 号を増幅して、これらを、通常ウインチの領域に設置された測定値受信器に送ら れる周波数変調された牽引力比例測定値信号に変換する測定回路を有するととも に、前記牽引ロープが測定値受信器に対する第１導体を組み込み、地面が第２導 体を組み込んでいる装置であって、地中（２４）を介して設けられている導体に 接続されている前記測定回路の出力が、測定値信号を、地面を介して、地面から 直流電気的に分離された静電容量性結合（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３）をもった測定値受 信器（２２）に搬送することを特徴とする装置。 ２．前記測定値信号の搬送周波数が３〜１００ＫＨｚであることを特徴とする請 求の範囲１に記載の装置。 ３．少なくともひとつの絶縁された金属製軸芯またはシールドを含むケーブル（ １０）の埋設において、前記ケーブルがその全長の一部を伝導性のスリーブ状ま たはメッシュ状の装置（２３）に包握されており、前記装置が測定回路に伝導接 続されるとともに第１蓄電器（Ｃ３）を形成し、前記ケーブルの軸芯がその全長 の残りの部分において、地面（２４）に関して蓄電器電極として機能することを 特徴とする請求の範囲１または２に記載の装置。 ４．金属製のケーブル引き手（２３）がスリーブ状またはメッシュ状装置として 用いられることを特徴とする請求の範囲３に記載の装置。 ５．地中に埋設することができる絶縁された板電極（２６）が、前記測定値受信 器（２２）の入力に接続されていることを特徴とする請求の範囲１〜４に記載の 装置。 ６．前記板電極（２６）が、望ましい場合には絶縁された伝導性ゴムからなるこ とを特徴とする請求の範囲４または５に記載の装置。 ７．前記板電極（２６）が、エラストマーに埋め込まれた可撓性金属部品からな ることを特徴とする請求の範囲５に記載の装置。 ８．前記板電極（２６）の容量性結合領域が、２，０００〜２０，０００平方セ ンチメートルであることを特徴とする請求の範囲５〜７に記載の装置。 ９．前記測定値受信器（２２）が、電気的に絶縁されたただひとつの入力を有す るとともに、この入力が前記板電極（２６）に接続されることを特徴とする請求 の範囲１および５〜８に記載の装置。 １０．ワイヤロープ（１１）を介して送られる信号電位が、測定値受信器の基本 電位にあることを特徴とする請求の範囲１〜９に記載の装置。 １１．牽引力計（１２）が、伝導性の鋼鉄製ロープ（５）によって接続されてい る２つの金属製ハウジング（１、２）からなるとき、蓄電装置（６）が第２ハウ ジングに組み込まれるとともに測定回路の残りの部品が第１ハウジングに組み込 まれ、前記２つの金属製ハウジング（１、２）が互いに絶縁された２つの電極Ａ およびＢを構成するとともに、それらの間に測定値信号の交流電圧が存在するこ とを特徴とする先行するいずれかの請求の範囲に記載の装置。 １２．前記２つのハウジング（１、２）が、その外端部に、例えば牽引孔（３、 ４）のような機械的連結装置を備えていることを特徴とする請求の範囲１１に記 載の装置。 １３．前記ハウジングが、絶縁された電極（Ａ、Ｂ）として、充電装置の接触電 極に直流電気的に接続可能であることを特徴とする請求の範囲１１または１２に 記載の装置。 １４．測定値受信器（２２）の基準電位が、ウインチ（２０）の適切なシャーシ （２１）に接続されているとともに、測定値受信器（２２）の電源が、ウインチ （２０）の起動蓄電装置（３０）から直接に得られることを特徴とする先行する いずれかの請求の範囲に記載の装置。