JPH07181167A

JPH07181167A - 鋼索監視装置

Info

Publication number: JPH07181167A
Application number: JP32742993A
Authority: JP
Inventors: Koji Sato; 幸次佐藤; Kazuhiko Tsukada; 和彦塚田; Koichi Hanazaki; 紘一花崎; Toshio Ebara; 利雄江原; Ryuji Yamada; 隆二山田
Original assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp; Taiheiyo Coal Mining Co Ltd
Current assignee: Mitsui Miike Machinery Co Ltd; Mitsui Miike Engineering Corp; Taiheiyo Coal Mining Co Ltd
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】鋼索の長手方向に沿った緩やかな断面変化
と、局所的な断面急変部と、外径変化と、張力とを連続
して同時にかつ非接触状態で検出でき、これらにより、
損傷の状況、原因、ショックの有無等を的確に評価で
き、鋼索の使用状態ないし劣化を総合的に監視すること
が可能な鋼索監視装置を得る。【構成】鋼索１を長手方向に近飽和状態まで強くかつ
均一に磁化する磁化器２、磁化された鋼索１の内部磁束
量の変化を検出するサーチコイル１３ａ、および磁化さ
れた鋼索１の漏洩磁束量を検出する漏洩磁束センサ１３
ｂを有する磁束検出装置２と、鋼索１の外径を測定する
外径測定装置３と、鋼索１の張力を測定する張力測定装
置４が、鋼索１に対して長手方向に相対移動できるよう
に配置されている鋼索監視装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鋼索の長手方向に沿っ
た断面変化、外径、張力等を非接触状態で検出し、鋼索
の使用状態ないし劣化状態を総合的に監視するための鋼
索監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】巻上設備、索道施設、その他の運搬設備
などにおいて使用されている鋼索の使用状態ないし劣化
状態を非接触状態で診断するために、鋼索を長手方向に
磁化して、その漏洩磁束をセンサにより検出して、断線
などの損傷を検査する方法が知られている。

【０００３】この方法は漏洩磁束量を検出することによ
り、局所的な断面変化を検出するものであって、鋼索の
周辺部に存在する損傷は比較的容易に検出できるが、鋼
索内部に存在する損傷や、腐食、摩耗などの長手方向に
沿った緩やかな損傷は漏洩磁束となって現われにくいた
め、定量的に評価するのが困難である。

【０００４】このような点を改善するために、鋼索を長
手方向に磁化してサーチコイルにより内部磁束量を検出
することにより、長手方向に沿った断面積変化を検査す
る方法が提案されている（例えば、特開平３−２６２９
５８号）。しかしこの方法では、疲労損傷のような局部
的な損傷の検出が困難であり、特に損傷によるギャップ
が小さい場合はほとんど検出できないという問題点があ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来の問題点を解決するため、長手方向に沿っ
た緩やかな断面変化と、局所的な断面急変部と、外径変
化と、張力変化とを同時に検出することができ、これに
より、損傷の状況、原因、ショックの有無等を的確に評
価することができ、鋼材の使用状態ないし劣化状態を総
合的に監視することが可能になる鋼索監視装置を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、鋼索を長手方
向に近飽和状態まで強くかつ均一に磁化する磁化器、磁
化された鋼索の内部磁束量の変化を検出するサーチコイ
ル、および磁化された鋼索の漏洩磁束量を検出する漏洩
磁束センサを有する磁束検出装置と、鋼索の外径を測定
する外径測定装置と、鋼索の張力を測定する張力測定装
置とを備え、磁束検出装置、外径測定装置ならびに張力
測定装置は一体化され、鋼索に対して長手方向に相対移
動するように配置されていることを特徴とする鋼索監視
装置である。

【０００７】

【作用】本発明の鋼索監視装置においては、磁化器によ
り鋼索を長手方向に近飽和状態まで強くかつ均一に磁化
し、サーチコイルにより鋼索の内部磁束量を検出すると
同時に、漏洩磁束センサにより漏洩磁束を検出する。磁
化器、サーチコイル、漏洩磁束センサは一体化して、鋼
索に対して相対移動するように、鋼索または検査装置を
移動させ、鋼索の長手方向に沿って部分的に磁化と磁束
の検出を行う。これによりサーチコイルに発生した誘導
起電力は鋼索の断面積変化に比例した内部磁束信号を得
る。また漏洩磁束センサの検出電圧は漏洩磁束に相当す
る漏洩磁束信号として得られる。これと同時に外径測定
装置および張力測定装置も鋼索に対して相対移動し、外
径測定装置により鋼索の外径が測定されて、外径信号が
得られる。また張力測定装置により、常に鋼索の張力が
測定されて、張力信号が得られる。

【０００８】内部磁束信号により長さに沿った緩やかな
断面積減少となって現われる摩耗や腐食による劣化が評
価され、漏洩磁束信号により局所的な断面変化である素
線断線の発生およびその累積となって現われる疲労劣化
がともに評価される。また外径測定信号により外部に現
われた摩耗、腐食等とともに、断面変化に関係しない変
形等も評価できる。これらは相関関係を有するので、こ
れらを対応させて表示すると、損傷の状況、原因を的確
に評価することができ、総合的な劣化検査が可能にな
る。また張力測定信号により鋼索にかかる張力が常に監
視され、張力の異常変動が検出されたときは、他の信号
と対応させることにより、その原因、またはそれにより
生じた損傷との関連性等についても評価が可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は実施例の検査装置を示す構成図、図２はその
磁束検出装置の一部を断面で示す正面図、図３は磁化器
の側面図、図４は積分器のブロック図、図５は外径測定
装置の側面図、図６は出力波形図である。

【００１０】図１において、１は被検査体としての鋼索
であり、移動式のもの、あるいは固定式のものどちらも
検査対象となる。２は磁束検出装置であって、鋼索１の
内部磁束量および漏洩磁束量を連続的に測定し、内部磁
束信号Ｙ１および漏洩磁束信号Ｙ２を出力するようにな
っている。３は外径測定装置であって、鋼索１の外径を
連続的に測定し、外径信号Ｙ３を出力するように構成さ
れている。４は張力測定装置であって、鋼索１の張力を
常に測定し、張力信号Ｙ４を出力するように構成されて
いる。

【００１１】５は移動量検出器であって、磁束検出装置
２、外径測定装置３、張力測定装置４、および移動量検
出器５は一体化されて検査装置を構成し、鋼索１に対し
て相対移動するように配置されている。実施例では鋼索
１が移動し、検査装置が固定されているが、固定された
鋼索の場合は検査装置が移動してもよい。移動量検出器
５は鋼索１と検出装置２、外径測定装置３および張力測
定装置４との相対移動量信号Ｘを出力するように構成さ
れている。６は表示記録装置で、移動量信号Ｘにより内
部磁束信号Ｙ１、漏洩磁束信号Ｙ２、外径信号Ｙ３およ
び張力信号Ｙ４を対応させて表示記録するように構成さ
れている。

【００１２】磁束検出装置２は図２および図３に示され
ており、鋼索１の周囲を取囲むように相対移動可能に配
置された磁化器１１と、この磁化器１１に定電流値の直
流を通電する電源装置１２と、鋼索１の周囲を取囲むよ
うに磁化器１１と一体的に相対移動可能に配置された検
出器１３と、検出器１３のサーチコイル１３ａの誘導起
電力Ｐ１を積分して内部磁束信号Ｙ１を出力する積分器
１４と、漏洩磁束センサ１３ｂの検出電圧Ｐ２を増幅し
て漏洩磁束信号Ｙ２を出力する増幅器１５とから構成さ
れている。

【００１３】磁化器１１は鋼索１の外周上に等間隔に放
射状に配置された複数（実施例では３個）の電磁石１１
ａ、１１ｂ、１１ｃからなり、それぞれは鋼索１と平行
に配置された磁心１６と、この磁心１６の周囲に巻回さ
れたコイル１７と、磁心１６の両端部から鋼索１の外周
付近まで伸びるヨーク１８とから構成されている。磁化
器１１は鋼索１を内部まで均一にしかも近飽和状態まで
強く磁化できるように構成されており、ヨーク１８と鋼
索１との間に一定のギャップ１９を保って相対移動する
ことにより磁化状態の変動を抑制できるようになってい
る。

【００１４】検出器１３はサーチコイル１３ａと漏洩磁
束センサ１３ｂが一体化され、鋼索１から一定間隔を保
って相対運動可能とされている。サーチコイル１３ａは
鋼索１から所定距離となるように漏洩磁束センサ１３ｂ
の両側に巻回されている。漏洩磁束センサ１３ｂは同様
に鋼索１から所定距離となるように配置されたホール素
子配列からなる。これらが一体化した検出器１３は直径
方向に二分割可能とされ、鋼索１の両側から合せること
により容易に装着され、装着により内部回路が接続され
る構造となっている。検出器１３は磁化器１１の内周部
中央に一体化され、それぞれ一定の間隔を保って鋼索１
に対して相対移動するようになっている。

【００１５】積分器１４は誘導起電力Ｐ１の正負それぞ
れの成分を個々にその電圧の絶対値に比例した数のパル
ス列に変換する電圧周波数変換器２１ａ、２１ｂと、そ
のパルス数をカウントして、Ｐ１が正の場合は減算し、
負の場合は加算する加減算カウンタ２２と、加減算され
た数値をアナログ変換して積分された内部磁束信号Ｙ１
を出力するＤ／Ａ変換器２３とから構成されている。

【００１６】外径測定装置３は、鋼索１の直径を３方向
から同時に測定するレーザ直径測定器であって、図５に
示すように、鋼索１に垂直な平面内に６０°の位置に設
けられた３個の発光部２６ａ、２６ｂ、２６ｃからレー
ザ平行光線を鋼索１に発光し、対向位置に互いに６０°
傾けて配置した受光部２７ａ、２７ｂ、２７ｃで受光し
て、３方向の外径を同時に測定するように構成されてい
る。

【００１７】張力測定装置４は、３点シーブ式のロード
セル張力測定器であって、図１に示すように、鋼索１を
支持する制振用の固定シーブ３１、３２の中央部の反対
側から、測定用シーブ３３を押しあてて、鋼索１が一定
角度を形成するように、ロードセル３４を介して固定台
３５に取付けられた構造となっており、鋼索１にかかる
張力が測定用シーブ３３にかかる反力としてロードセル
３４によって測定されるように構成されている。

【００１８】上記構成の検査装置においては、鋼索１の
長手方向に沿って磁束検出装置２、外径測定装置３およ
び張力測定装置４に対して鋼索１を相対移動させなが
ら、鋼索１の断面変化を検出し、外径およひ張力を測定
する。このとき磁束検出装置２、外径測定装置３および
張力測定装置４の相対移動量を移動量検出器５で検出
し、移動量検出信号Ｘを表示記録装置６に入力する。

【００１９】磁束検出装置２では、磁化器１１を鋼索１
の外周を取囲むように配置し、同時に検出器１３も鋼索
１を取囲むように装着し、これらを一体化した状態で鋼
索１を相対移動させる。そして電源装置１２から定電流
値の直流を供給すると、各電磁石１１ａ、１１ｂ、１１
ｃは磁化され、これにより磁心１６、ヨーク１８および
鋼索１を通して磁路が形成され、鋼索１は磁化される。
このとき磁化器１１は鋼索１の外周に等間隔で配置さ
れ、周囲から中心方向に向けて磁化するため、鋼索１は
内部まで均一にしかも近飽和状態まで強く磁化され、鋼
索１と磁束検出装置２の相対運動に起因する磁化状態の
変動も十分抑制できる。

【００２０】磁束検出装置２に対して鋼索１を一定速度
で相対移動させると、鋼索１の断面変化に応じて鋼索１
を通る磁束量が変化し、磁束量の変化に対応してサーチ
コイル１３ａに誘導起電力Ｐ１が発生する。このとき鋼
索１の断面が減少して磁束量が減少するときは正の誘導
起電力が発生し、反対に断面が増大して磁束量が増大す
るときは負の誘導起電力が発生する。この誘導起電力Ｐ
１は積分器１４で時間積分され、積分値を内部磁束量に
相当する内部磁束信号Ｙ１として出力する。積分器１４
では誘導起電力Ｐ１の正負それぞれの成分を個々に電圧
周波数変換器２１ａ、２１ｂで電圧の絶対値に比例した
数のパルス列に変換し、そのパルス数を加減算カウンタ
２２で、Ｐ１が正の場合は減算し、負の場合は加算し、
その加減算された数値をＤ／Ａ変換器２３でアナログ信
号に変換して、積分値として内部磁束信号Ｙ１を出力す
る。このように誘導起電力を積分した積分値は鋼索１内
部の磁束量に対応する。アナログ式の積分器を用いると
電流ドリフトが起こるが、誘導起電力をパルス変換して
積分するとこのような変動はなくなり、従来のアナログ
積分方式では期待できない長時間安定な連続測定が可能
になる。

【００２１】一方、漏洩磁束センサ１３ｂは、鋼索１か
ら外部空間に漏洩する磁束を検出して、検出電圧Ｐ２を
検出する。この検出電圧Ｐ２は増幅器１５で増幅され
て、漏洩磁束信号Ｙ２を出力する。

【００２２】外径測定装置３では、発光部２６ａ、２６
ｂ、２６ｃからレーザ平行光線を鋼索１に向けて同時に
発光し、受光部２７ａ、２７ｂ、２７ｃで受光すること
により、３方向の外径を同時に連続して測定し、その外
径信号Ｙ３を出力する。

【００２３】張力測定装置４では、固定シーブ３１、３
２および測定用シーブ３３間に鋼索１を通過させること
により、鋼索１にかかる張力を常にロードセル３４が測
定し、その張力信号Ｙ４を出力する。

【００２４】表示記録装置６では、移動量信号Ｘに応じ
て内部磁束信号Ｙ１、漏洩磁束信号Ｙ２、外径信号Ｙ３
および張力信号Ｙ４を対応させて表示記録する。ここで
表示された内部磁束信号Ｙ１は鋼索１の内部、外部を問
わず、その長さに沿った断面の変化を定量的に表示して
おり、摩耗や腐食等の緩やかな断面変化を評価可能とす
る。また漏洩磁束信号Ｙ２は断面の急激な変化を表示し
ており、鋼索における索線の断線、あるいは鋼材におけ
る亀裂のような断面急変部を評価することができる。こ
れらは互いに相補的な関係を有する。

【００２５】図６に示すように、移動量信号Ｘにより、
内部磁束出力Ｚ１と漏洩磁束出力Ｚ２とを対応して表示
すると、損傷の状況、原因等を的確に評価することがで
きる。すなわち内部磁束出力Ｚ１と漏洩磁束出力Ｚ２と
は対応関係を有し、例えば鋼索１の損傷部に対応して、
内部磁束出力Ｚ１ではピークａ、ｂ、ｃが現われ、漏洩
磁束出力Ｚ２ではピークａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ
１、ｃ２が現われる。図６において、内部磁束出力Ｚ１
の小ピークａ、ｂに対応する漏洩磁束出力Ｚ２に鋭いピ
ークａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２が存在すれば、局所的な損
傷が生じていることがわかり、また漏洩磁束出力Ｚ２の
ブロードなピークｃ１、ｃ２に対応して内部磁束出力Ｚ
１に大ピークｃが存在すれば、緩やかな断面変化が生じ
ていることがわかる。これに対してＺ１、Ｚ２の一方に
しか現われないときは重大な損傷ではないが、将来重大
な損傷になり得るものである。このように両者を対応さ
せて評価することにより、鋼索１の損傷の位置、大き
さ、原因等が正確に評価できる。

【００２６】本発明では、これに加えて外径信号Ｙ３を
対応して表示するため、内部磁束出力Ｚ１および漏洩磁
束出力Ｚ２による断面変化と、外径信号Ｙ３による外径
変化とを対応させることができ、これによる損傷の状
況、原因等がより的確に評価される。さらに断面変化に
よらない外径変化も測定され、断面変化を伴わない損
傷、変形等が評価され、より総合的な劣化検査が可能に
なる。

【００２７】張力信号Ｙ４は必ずしも対応して表示、記
録する必要はないが、常に張力を監視することにより、
異常張力を検知する。この信号の発生時点を他の信号の
評価に際して考慮することにより、異常張力の原因や、
異常張力に起因する損傷の解析に役立ち、総合的な判断
が可能になる。

【００２８】上記の検査装置においては、磁束検出装置
２を停止させた状態で、電源装置１２から電流値が正負
に増減する直流を供給すると、鋼索１内の磁束量の絶対
量を測定できる。これにより定点における断面積を求め
ることができ、鋼索１がさらに使用可能かどうかの評価
を行うことができる。

【００２９】なお、上記の検査装置において、電磁石１
１ａ、１１ｂ、１１ｃの代りに永久磁石を用いることも
できるが、電磁石を用いる方が断面積の絶対量を求める
ことができるため好ましい。また漏洩磁束センサ１３ｂ
としては、ホール素子配列の代りに磁気抵抗素子その他
の感磁性素子を用いることができる。さらに上記表示記
録装置６において、測定値を超えたときに警報を発生す
るように構成し、鋼索の常時監視を無人化することも可
能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明は、鋼索を長手方向に近飽和状態
まで強くかつ均一に磁化する磁化器と、鋼索の内部磁束
量の変化を検出するサーチコイルと、漏洩磁束を検出す
る漏洩磁束センサと、外径を測定する外径測定装置と、
張力を測定する張力測定装置とを一体化し、鋼索に対し
て相対移動できるように配置したので、鋼索の長手方向
に沿った緩やかな断面変化と、局所的な断面急変部と、
外形変化と、張力とを連続的に同時にかつ非接触状態で
検出することができ、これらにより、損傷の状況、原
因、ショックの有無等を的確に評価でき、これにより鋼
索の使用状態ないし劣化状態を総合的に監視することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の検査装置を示す構成図である。

【図２】磁束検出装置の一部を断面で示す正面図であ
る。

【図３】磁化器の側面図である。

【図４】積分器のブロック図である。

【図５】外径測定装置の側面図である。

【図６】出力波形図である。

【符号の説明】

１鋼索２磁束検出装置３外径測定装置４張力測定装置５移動量検出器６表示記録装置１１磁化器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ電磁石１２電源装置１３検出器１３ａサーチコイル１３ｂ漏洩磁束センサ１４積分器１５増幅器１６磁心１７コイル１８ヨーク２１ａ、２１ｂ電圧周波数変換器２３Ｄ／Ａ変換器２６ａ、２６ｂ、２６ｃ発光部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ受光部３１、３２固定シーブ３３測定用シーブ３４ロードセル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593232310 塚田和彦京都府京都市左京区吉田河原町14番地マンハイム鴨川417号 (71)出願人 593232321 花崎紘一大阪府大阪市東成区中道四丁目17番９号 (72)発明者佐藤幸次千葉県千葉市若葉区高根町905番地85 (72)発明者塚田和彦京都府京都市左京区吉田河原町14番地マンハイム鴨川417号 (72)発明者花崎紘一大阪府大阪市東成区中道四丁目17番９号 (72)発明者江原利雄北海道釧路市興津五丁目２番23号太平洋炭礦株式会社釧路鉱業所内 (72)発明者山田隆二東京都中央区日本橋室町二丁目１番１号株式会社三井三池製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼索を長手方向に近飽和状態まで強くか
つ均一に磁化する磁化器、磁化された鋼索の内部磁束量
の変化を検出するサーチコイル、および磁化された鋼索
の漏洩磁束量を検出する漏洩磁束センサを有する磁束検
出装置と、鋼索の外径を測定する外径測定装置と、鋼索の張力を測定する張力測定装置とを備え、磁束検出装置、外径測定装置ならびに張力測定装置は一
体化され、鋼索に対して長手方向に相対移動できるよう
に配置されていることを特徴とする鋼索監視装置。