JPH11118772A - 電線の欠陥検出装置 - Google Patents

電線の欠陥検出装置

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JPH11118772A
JPH11118772A JP9278718A JP27871897A JPH11118772A JP H11118772 A JPH11118772 A JP H11118772A JP 9278718 A JP9278718 A JP 9278718A JP 27871897 A JP27871897 A JP 27871897A JP H11118772 A JPH11118772 A JP H11118772A
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JP
Japan
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defect
electric wire
wire
electric signal
ultrasonic
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Withdrawn
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JP9278718A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Shimokawa
博之 下川
Norihiro Mori
範宏 森
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DENSEN SOGO GIJUTSU CENTER
Original Assignee
DENSEN SOGO GIJUTSU CENTER
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04Wave modes and trajectories
    • G01N2291/044Internal reflections (echoes), e.g. on walls or defects

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種電線の表面の欠陥を、電線製造時にオン
ラインで、精度よくかつ容易に検出することができる電
線の欠陥検出装置を提供する。 【解決手段】 電線2の表面近傍に配置され、電線2に
向けて超音波を発信するとともに、その反射波を受信し
て電気信号に変換する超音波探触子1と、この超音波探
触子1に超音波を発信させるための電気信号を送信する
とともに、超音波探触子1で変換された超音波の反射波
の電気信号を受信するパルス送受信器3と、パルス送受
信器3により受信された超音波の反射波の電気信号から
欠陥の有無を判定する欠陥検出回路4とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電線表面の欠陥を
検出する電線の欠陥検出装置に係り、さらに詳しくは、
超音波を利用して電線製造時のオンラインでの精度の高
い欠陥検出を可能とした電線の欠陥検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ゴム・プラスチック電線等の
電線表面の欠陥(突起やくぼみ等)を、電線製造時にオ
ンラインで検出する装置としては、例えば、レーザ光を
利用した外径凹凸検出装置やダイス検出装置等が一般に
知られている。
【0003】外径凹凸検出装置は、 2つのスリットから
投光される平行光線A1 、A2 中に電線を通し、受光素
子に入力される光の量によって電線表面の凹凸を検出す
るもので、平行光線中を電線の正常部が横切る場合に
は、受光素子に入力される光の量はA1 =A2 となる
が、欠陥部が通過すると瞬時にA1 とA2 のバランスが
崩れ欠陥が検出される。この装置は、主に被覆線の欠陥
の検出に使用されている。また、ダイス検出装置は、主
に巻線を対象としたもので、巻線の外径と一定のクリア
ランスを持ったダイスで巻線表面の欠陥を検出する。
【0004】しかしながら、前者の外径凹凸検出装置で
は、電線の長さ方向に長い欠陥は検出しにくいという問
題があり、一方、ダイス検出装置においては、線ブレが
あると正常部でも欠陥部と判断する誤動作が多く、また
線径によりダイスを交換しなければならないという問題
があった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来よ
り、電線表面の欠陥を、電線製造時にオンラインで検出
する装置が種々知られているが、欠陥によっては検出さ
れない場合があったり、あるいは逆に正常部を欠陥部と
判断することがあるなど、未だ各種電線の表面の欠陥を
精度よくかつ容易に検出することができる装置は得られ
ていないのが実状である。
【0006】本発明はこのような従来の事情に対処して
なされたもので、各種電線の表面の欠陥を、電線製造時
にオンラインで、精度よくかつ容易に検出することがで
きる電線の欠陥検出装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本願の請求項1記載の発
明の電線の欠陥検出装置は、電線の表面近傍に配置さ
れ、前記電線に向けて超音波を発信するとともに、その
反射波を受信して電気信号に変換する超音波送受信手段
と、前記電気信号から前記電線の表面の欠陥の有無を判
定する欠陥判定手段とを具備することを特徴としてい
る。
【0008】本願の請求項2記載の発明の電線の欠陥検
出装置は、前記超音波送受信手段が線集束型探触子から
なることを特徴としている。
【0009】本願の請求項3記載の発明の電線の欠陥検
出装置は、前記欠陥判定手段が、超音波発受信手段によ
り変換された前記電気信号から表面反射に基づく電気信
号のみを抽出し、この抽出された電気信号から前記電線
の表面の欠陥の有無を判定するように構成されてなるこ
とを特徴としている。
【0010】請求項1記載の電線の欠陥検出装置におい
ては、超音波送受信手段により発信された超音波は、そ
の一部が電線表面で反射されて超音波送受信手段により
受信され電気信号に変換されるが、発信された超音波は
電線表面に突起等の欠陥があると散乱して表面反射強度
が正常な場合に比べ小さくなり、電気信号に変化として
現れるため、この変化から欠陥判定手段により電線表面
の欠陥を検出することができる。
【0011】このような装置においては、超音波を利用
して非接触的に検出するので、種類や線径の異なる各種
電線に対し容易に製造時においてオンラインで表面の欠
陥を検出することができ、線速の違いにも十分対応する
ことができる。また、反射強度の一点における変化から
欠陥を検出するため、長さ方向に長い欠陥も検出可能
で、精度の高い欠陥の検出を行うことができる。
【0012】また、請求項2記載の電線の欠陥検出装置
においては、電線の製造ラインへの適用が容易となる。
【0013】さらに、請求項3記載の電線の欠陥検出装
置においては、電線の表面の欠陥の有無の判定が容易と
なり、検出精度を高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。
【0015】図1は、本発明の電線の欠陥検出装置の一
実施形態の構成を示す図である。
【0016】図1において、1は、検査対象物である電
線2の表面近傍に配置され、電線2に向けて超音波を発
信するとともに、その反射波を受信して電気信号に変換
する超音波探触子である。この超音波探触子1として
は、電線製造ラインへの適用の容易さや精度等の点か
ら、超音波を線状に集束して発信することができる線集
束探触子を使用するとともに、その線集束探触子を、図
2に示すように、超音波の集束部cが電線と長さ方向と
直交し、かつ、探触子面から電線までの距離Lが超音波
の焦点距離と一致するように配置することが望ましい。
なお、図2(a)は線集束探触子1と電線の位置関係を
示す側面図、図2(b)は超音波の集束部cと電線の位
置関係を示す上面図である。
【0017】また、3は、超音波探触子1に超音波を発
信させるための電気信号を送信するとともに、超音波探
触子1で変換された超音波の反射波の電気信号を受信す
るパルス送受信器である。
【0018】さらに、4は、パルス送受信器3により受
信された超音波の反射波の電気信号から、表面反射エコ
ーのみを取り込み、その反射強度から欠陥の有無を判定
する欠陥検出回路である。すなわち、この欠陥検出回路
4は、表面反射エコーのみを取り込めるようなゲートを
備え、また、測定された反射強度が予め設定しておいた
所定の値以下の時に欠陥と判定して警報を発するように
構成されている。
【0019】なお、超音波の減衰を少なくするため、電
線2は水等の媒体5中に設置され、超音波探触子1もそ
の探触子1面が媒体5内に位置するように配置される。
【0020】このように構成される電線の欠陥検出装置
においては、まず、パルス送受信器3から超音波探触子
1に電気信号が送信され、超音波探触子1はこの電気信
号を超音波に変換して電線2に向けて発信する。この発
信された超音波は電線の表面で反射し、その反射波が超
音波探触子1により電気信号に変換されてパルス送受信
器3を介して欠陥検出回路4に送信される。欠陥検出回
路4はその電気信号から表面反射エコーのみを取り込
み、その反射強度が所定の値以下の時、欠陥と判定して
警報を発する。電線に向けて発信された超音波は、表面
に欠陥があると散乱するため、その反射強度は、欠陥の
ない正常部の反射強度に比べ低下する。すなわち、図3
は実際に測定した表面反射エコーの例を示したもので、
(a)は正常部、(b)は欠陥部における表面反射エコ
ーの例である。同図に示すように、欠陥部における反射
強度は、正常部のものより小さくなっている。したがっ
て、欠陥検出回路4に、予め正常部で測定した反射強度
1 より小さい反射強度V0を設定し、測定された反射
強度Vがこの設定値V0 以下の時に警報を発するように
しておくことにより、欠陥を検出することができる。
【0021】なお、このように欠陥と判定して警報を発
する設定値V0 としては、予め正常部について測定した
表面反射強度の60%値程度が適当で、微小な欠陥、例え
ば、高さ0.1mm 程度の突起や直径0.2mm 程度のくぼみも
確実に検出することができる。これは以下の実験結果に
基づくものである。
【0022】(実験) 表面にさまざまな大きさの突起
およびくぼみを有するサンプル電線を作成し、それぞれ
の欠陥について表面反射強度を測定し、正常部の反射強
度に対する相対反射強度を求めた。なお、この相対反射
強度は、電線を静止状態から周方向に10°ずつ回転させ
てその都度測定した欠陥部における表面反射強度の最小
値と、正常部について同様にして測定した表面反射強度
の最大値から求めたものである。図4のグラフは、この
ようにして求めた相対反射強度と欠陥の大きさとの関係
を示したもので、欠陥の大きさが小さくなると相対反射
強度の低下の度合も小さくなるものの、すべての欠陥で
-4.4dB以下、すなわち正常部の表面反射強度の60%以下
の表面反射強度であった。このことは、欠陥と判定して
警報を発する設定値V0 を、正常部の表面反射強度の60
%値とすることにより、微小な欠陥もほぼ確実に検出す
ることができることを示している。
【0023】次に、このような電線の欠陥検出装置をゴ
ム・プラスチック被覆電線製造時の被覆表面の欠陥検出
に適用した例について説明する。
【0024】図5は、ゴム・プラスチック被覆電線の製
造ラインを示したもので、引出機5によりドラム6から
引き出された導体7は、導体予熱装置8で予熱された
後、押出機9に送られて外周にゴム・プラスチックが押
出被覆され、さらに冷却水槽10に挿通されて冷却さ
れ、引取機11により引取られつつ巻取ドラム12に巻
き取られるようになっている。そして、冷却水槽10に
は、上記電線の欠陥検出装置の超音波探触子1が前述し
たように配置されている。
【0025】このような装置においては、図示を省略し
たパルス送受信器より超音波探触子1、電線の線速に応
じた所要の周波数の電気信号を送信することにより、電
線の長さ方向に連続的に表面の欠陥を検出することがで
きる。すなわち、パルス送受信器からの電気信号を受信
した超音波探触子1は、その電気信号を超音波に変換し
て、冷却水槽10内を通過する電線2に向けて連続的に
発信する。発信された超音波は、電線2の表面で反射
し、その反射波が超音波探触子1で受信され電気信号に
変換されてパルス送受信器を介して欠陥検出回路に送ら
れ、欠陥検出回路4がその電気信号から電線2表面の欠
陥の有無を判定する。なお、パルス送受信器から超音波
探触子1に送信する電気信号は、超音波探触子1に線集
束探触子を使用した場合、下式より求めたパルスの繰り
返し周波数 f Hz 以上とすることが高い検出精度を得る
上で望ましい。
【0026】f =(v/60)/(l ×10-3) f:パルスの繰り返し周波数(Hz) V:線速(m/min ) l:超音波の集束部の縦の長さ(mm) このように、本発明の電線の欠陥検出装置によれば、電
線製造時においても、表面の欠陥を精度よく、また、容
易に検出することができる。
【0027】なお、本発明は、以上説明した例に限定さ
れるものではなく、例えば、上記の例は 1個の超音波探
触子を配設した例であるが、超音波探触子 1個の検出範
囲は、超音波探触子の種類や欠陥の大きさなどにもよる
が限られるため、必要ならば、図6(a)の正面図およ
び図6(b)の側面図で示すように、複数個の超音波探
触子1(図面の例では、線集束探触子を 3個配設してい
る。)を電線2の外周に配設するようにしてもよい。こ
のように複数の超音波探触子1を配置することにより、
検出範囲が広がり欠陥の検出精度を高めることができ
る。なお、複数個の超音波探触子を配設する場合には、
超音波の干渉を防止するため、長さ方向に少なくとも 5
mm程度以上、また、周方向には30°以上離間させること
が望ましい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明の電線の欠陥
検出装置によれば、電線の種類によらず、電線製造時に
オンラインで、その表面の欠陥を精度よくかつ容易に検
出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電線の欠陥検出装置の一構成例を示す
図。
【図2】線集束探触子の配置の方法を説明する図。
【図3】超音波の表面反射エコーの例を示す図。
【図4】超音波の相対反射強度と欠陥の大きさとの関係
を示すグラフ。
【図5】本発明の電線の欠陥検出装置を設置したゴム・
プラスチック被覆電線の製造ラインを示す図。
【図6】本発明の電線の欠陥検出装置の他の例を説明す
る図。
【符号の説明】
1………超音波探触子 2………電線 3………パルス送受信器 4………欠陥検出回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電線の表面近傍に配置され、前記電線に
    向けて超音波を発信するとともに、その反射波を受信し
    て電気信号に変換する超音波発受信手段と、前記電気信
    号から前記電線の表面の欠陥の有無を判定する欠陥判定
    手段とを具備することを特徴とする電線の欠陥検出装
    置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の電線の欠陥検出装置にお
    いて、前記超音波送受信手段が、線集束型探触子からな
    ることを特徴とする電線の欠陥検出装置。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の電線の欠陥検出
    装置において、前記欠陥判定手段が、超音波送受信手段
    により変換された前記電気信号から表面反射に基づく電
    気信号のみを抽出し、この抽出された電気信号から前記
    電線の表面の欠陥の有無を判定するように構成されてな
    ることを特徴とする電線の欠陥検出装置。
JP9278718A 1997-10-13 1997-10-13 電線の欠陥検出装置 Withdrawn JPH11118772A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109001594A (zh) * 2018-07-26 2018-12-14 国网湖南省电力有限公司 一种故障行波定位方法

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CN109001594A (zh) * 2018-07-26 2018-12-14 国网湖南省电力有限公司 一种故障行波定位方法
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