JPS6311852A - ワイヤ・ロ−プ試験方法，ワイヤ・ロ−プ試験装置及び磁化ヘツド - Google Patents

ワイヤ・ロ−プ試験方法，ワイヤ・ロ−プ試験装置及び磁化ヘツド

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JPS6311852A
JPS6311852A JP62069263A JP6926387A JPS6311852A JP S6311852 A JPS6311852 A JP S6311852A JP 62069263 A JP62069263 A JP 62069263A JP 6926387 A JP6926387 A JP 6926387A JP S6311852 A JPS6311852 A JP S6311852A
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JP
Japan
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rope
magnetic flux
magnetic field
wire
magnetic
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JP62069263A
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English (en)
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ニコラス　トヤールト　ファン　デル　ヴァルト
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Anglo American Corp of South Africa Ltd
Original Assignee
Anglo American Corp of South Africa Ltd
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Publication date
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/82—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws

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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
  • Ropes Or Cables (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
  • Saccharide Compounds (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Cable Accessories (AREA)

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ワイヤ・ロープの電磁的試験に関するもので
ある。
（従来の技術と問題点） スチール製ホイスト・ロープは、多くの産業分野、特に
深さが深い採坑で使用される肝要な構成要素である。ロ
ープは、安全性及び生産性のＵ１点から極めて重要であ
り、従って、ロープは、作動上の基準が堅実に維持され
ていることを確認するため、定期的に検査されることが
必要である。
現在、ワイヤ・ロープは、３つの特性、即ちロープの横
断面積、ロープ内のワイヤの接触、破断ワイヤの変動を
決定するため、電磁的に試験されている。これらの各特
性について、以後、ｆｆｆｆ１ｌｉに説明する。
横断面積：ロープの強度は、例えば、弱い部分の通常の
摩耗と引き裂き、腐食及び引張りによる減径化により削
減されるスチールの横断面積に依存している。
ワイヤ接触パターンはストランドで作成され、当該スト
ランドは、逆に特定のパターン又は層にて共に巻かれた
個々の炭素鋼ワイヤで作成される。
各ワイヤは、隣接するワイヤと特定の様式にて物理的に
接触し、その全体的な効果は、問題のロープの特性であ
る。ロープが、例えばその弾性限界を越えてよじれたり
、又は曲がる等して損傷を受けた場合は、ワイヤの接触
パターンが変化する。
接触パターンにおけるこうした変化は、ロープの欠損に
先行するので、こうした変化を検出することが重要であ
る。
破断ワイヤ：ロープの短かい長さに亘り、多数の破断ワ
イヤが、ロープの強度に悪影響を及ぼす。
破断ワイヤは１例えば加速サイクル、安定速度及び減速
中にロープ内に生じる振動モードといった各種の原因で
生じる。これらの原因がロープの内側で生ずるどの場所
でも、破断ワイヤを検出することが重要であるのは明ら
かである。
歴史的に、ロープの横断面積とワイヤの接触特性は、Ａ
Ｃロープ試験機と称する装置で測定されていた。こうし
た装置については、例えば南アフリカ共和国特許第６９
／６０５４号明細書に開示されている。
一方、破断ワイヤの特性は、例えば南アフリカ共和国特
許第６９／６２６９号明細書に典型的に示されたＤＣロ
ープ試験機と称する器具の助けにより測定されていた。
本出願人は又、ＤＣロープ試験機でなされた横断面積の
測定についても気付いている。
本出願人が気付いている他の文献は、英国特許第１２３
１６４１号、同第１４７６７７３号、同第１５０４４０
４号、同第１５３１８２５号及び同第１５６５５０８号
並びにフランス国特許第２０８３９００号の明細書であ
る。
本出願人の知る限り、前述したロープ特性は。
今日迄、２個の別々の器具を採用することによってのみ
測定可能であった。
生産性向上、単純性、コスト有効性及び熟練した非破壊
検査要員の確保と、専門知識に対する要求から、現代で
は、前述した３個の各特性を同時的に測定出来る単一器
具が必要である。
（発明の要約） 本発明は、少なくとも２つの磁場を作成する段階、各々
対向する方向でロープの隣接する部分を磁化するよう磁
場を使用する段階、磁場とロープの間に相対的運動を確
立する段階、及びロープ内の不規則性に起因して生ずる
変動に対してロープ内の結果的に生じる磁束を監視する
段階を含むワイヤ・ロープ試験方法を提供するものであ
る。
磁場は、好適にはＤＣ場である。
ロープは、好適にはＤＣ場を通じて移動される。
一形態においては、本発明の方法には、ロープを経路に
沿って移動させる段階、経路に沿ったロープの長手方向
軸線が実質的に経路と一敗すること、第１磁場を経路の
第１部分に亘り確立する段階、第２磁場を第１部分に隣
接する経路の第２部分上で確立する段階、第１磁場と第
２磁場が経路に沿って対向することで、ロープが経路に
沿って反対の軸方向にて磁化されること、ロープ内の不
規則性に起因して生ずるロープ内の磁束を監視する段階
が含まれる。
本発明によれば、面積の変動は、予め決められた基準点
を通るロープの移動の関数である磁束の変動、即ち、ロ
ープが磁場を横断する除土ずるロープ内の磁束の変動を
監視することにより検出される。
磁束の変動は、ロープ内の磁束が、飽和磁束密度又はそ
の近くの値になる場合に監視するのが好ましい。その他
、磁束値は、実質的に飽和時に一定である。
本発明の異なる局面によれば、破断ワイヤは、ロープ内
の磁束変動を飽和磁束密度、又はその近くの値における
ロープ内の磁束密度で監視することにより検出される。
一方では、面積の変動から生じ、他方ではロープ内の破
断ワイヤから生ずる磁束密度の変動は、それ自体公知の
方法及び技術により、ｌｌ別可能である。面積の変動は
、直接磁束変動に関係があるので、面積の変動は、容易
に検出される。破断ワイヤは、ロープの軸方向において
、予め決められた距離隔置されている２つの探り針によ
り検出可能である。ロープ内の破断ワイヤは、探り針に
よって検出され、かつ破断ワイヤを示すよう公知の方法
で処理される予想出来る信号を発生する。
本発明の異なる局面によれば、ロープ内のワイヤ接触パ
ターンにおける変更は、対向する磁場をロープが通過す
る間に、ロープ内に誘引される全体の渦流磁束内の変動
を監視することにより検出される。更に詳細には、ロー
プ内のワイヤの間で、所定の接触パターンを有するワイ
ヤ・ロープの特性である渦流磁束は、破断されているか
、又は他の妨害を受けているロープ内の隣接するワイヤ
の間の接触の結果生ずる変動に対して監視される。
従って、渦流磁束測定は、磁束に依存する因子により影
響を受けない。
監視点における磁束密度は公称０となる。更に、ロープ
の長さに対する相対的な磁束密度の変化割合は一定とな
る。従って、渦流磁束測定は、他の磁束依存性因子によ
り影響されず、その結果、接触パターンが変化すれば、
渦流磁束が変化し、これが検出可能となる。
本発明は更に、第１磁場と第２磁場を確立する装置、ロ
ープが磁場を通ってロープの隣接する部分が反対方向に
て磁化されること、及びロープ内の不規則性に起因する
変動に対し、ロープ内の結果的に生ずる磁束を監視する
装置が含まれているワイヤ・ロープ試験装置に関するも
のである。
確立される磁場は、好適にはＤＣ場である。この磁場は
、相互に隣接して位置付けられ、反対方向に向けられる
。この磁場は、共通の極部片を使用する。
この磁場は、軸方向に整合可能である。
ロープ内の磁束は、ホール効果器具又は同様の装置、サ
ーチ・コイル、磁束の変動に応答する同様の機構といっ
た適当な変換器により監視可動である。これらの装置に
より発生される信号が処理されて、必要とされる情報を
提供する様式については、それ自体で公知であり、従っ
て１本明細書では説明しない。
本発明は又、使用時に第１磁場を確立する第１永久磁石
層体、使用時に第２磁場を確立する第２永久磁石積層体
を含み、第１磁場と第２磁場が相互に隣接し、かつ反対
方向に向けられ、ロープが第１磁場と第２磁場を通って
移動出来ることで、ロープが対向する方向での磁場に上
り磁化されるよう、経路が形成されるようなワイヤ・ロ
ープの試験に使用する磁化ヘッドに関するものである。
第１永久磁石積層体は、第１極部片と第２極部片を含む
ことが出来、第２永久磁石積層体は、第２極部片を共用
出来、かつ第３極部片を含むことが出来る。第１及び第
３極部片は、極性が同じである。
各永久磁石積層体は、永久磁石の１個以上の列で構成可
能であり、当該永久磁石列は、経路から半径方向に隔置
され、当該経路に沿ってロープが移動する。
本装置内及び磁化ヘッド内で作成される磁場は。
大きさ又は強度を等しく出来るが、方向が反対であり、
又、ロープの移動方向において長さを等しく出来る。
磁化ヘッドが併用される各ロープ寸法に対し飽和状態に
ある磁束を含む値を、少なくとも１つの磁場が有してい
なければならない。
本発明の改変例において、磁場は、各磁場の最大磁気強
度及び磁場の延在しているそのロープ移動方向における
距離について変化可能である。本例の場合、ロープは、
好適には最初に高い磁場の提供を受け１次に低い磁場の
反対の影響を受ける。
（実施例） 本発明の好適実施例を、添附図面を参照して更に説明す
る。
本発明の諸原理について、最初１本発明の理論的基礎を
述べ、しかる後、これらの諸原理の実際的な実施要領に
ついて、後で説明する。
泗−１直λ察 本明細書の前文にて示した如く、本発明の目的は、（ａ
）スチール・ロープの横断面積の変動、（ｂ）ロープ内
の破断ワイヤの存在、（ｃ）ロープ内のワイヤにより確
立された接触パターンの不規則性を、同時的かつ独立的
に決定出来る単一装置を提供することにある。
皇翫亘盪 ワイヤ・ロープが、その軸方向にて磁化される場合、ロ
ープ内に確立された磁束φは５次の式で与えられる。
φ＝　Ｂ　Ａ　　　　　　　　　　　　　　　（１）こ
れは、次の如く書き換えることが出来る。
φ＝μＨＡ　　　　　　　　　　　　　　　（２）ここ
で、Ｂはロープ内の磁束密度であり。
Ａはロープのスチールの横断面積であり、μはロープ内
のスチールの透磁率であり、Ｈは磁化力である。
（１）で表わされたロープの軸方向長さに対するロープ
内の磁束の変動は１次の式で与えられる。
ロープのスチールの横断面積における変動の結果生じる
磁束の変動を孤立させる必要がある。式（４）内の関連
ある項は第１項であり、第２項と第３項の効果は、０又
は消去可能な場合には、Ｂは、磁束の変動が直接面積の
変動に関係がある場合一定でなければならない。換言す
れば、 ｄＢ／ｄｌ＝ｏ　　　　　　　　　　　　　（５）式（
５）は、ロープが通過し、かつ少なくとも１つの点りと
おいて、最大値又は一定値に達するロープ内の磁束密度
パターンを確立する磁化装置を提供することにより、満
足出来る。例えば、磁束密度Ｂが飽和磁束密度Ｂｓに近
付くと、　ｄＢ／ｄｉ→（）となる。
これらの状態において、磁束変動は１次の式で与えられ
る。
ｄθ　　　　　ｄＡ −＝　Ｂｇ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（６
）ｄｉ　　　　　　ｄｌ 飽和磁束φＳは、次の如く表現出来る。
φｓ　＝ＡＢｓ　　　　　　　　　　　　　（７）式（
４）内の第２項と第３項は、以下の如く解かれる。ｄＨ
／ｄｉは、磁化装置即ち試験ヘッドの因子であり、磁化
力が試験領域内にて一定である場合、即ち、ロープ長さ
とは無関係である場合は。
ｄＨ／ｄｌ＝０となる。
μは一定ではなく、Ｂの関数である。しかし、磁化力Ｈ
が増加するのに伴ない、μは、ロープの材料の特性であ
る一定値に漸近的になる傾向がある。この限界値は達成
されないが、Ｈが高くなる程、Ｂｓは一定になり、その
結果、透磁率μが、一層、一定になる。従って、磁化装
置は、ロープ内の最も高い可能性のある磁束密度を誘因
すべきであり、又、理想的には、ロープの少なくとも１
つの点がロープが、試験ヘッドを通過するのに伴ない、
磁気的に完全に飽和されるべきであり、その上、磁束密
度は、ロープ長さによる磁束変動の一定をなすのに要求
されるロープの長さの該当部分に亘り、できるだけ一定
にすべきである。
被片ユ不ヱ ロープが、その軸方向にて磁化され、ロープ内に破断ワ
イヤ又は亀裂のあるワイヤが存在する場合は、破断ワイ
ヤの磁気的効果が、次の式で４えられる磁気モーメント
Ｍｄを有する２極として、それ自体で明らかにしている
。
Ｍｄ　＝Ｂ　ａ　ｌ　　　　　　　　　　　　　（８）
ここで、ａは、破断ワイヤの横断面積又は亀裂であり、 ■は、破断端部の軸方向分離又は亀裂の軸方向長さであ
り、Ｂは、磁束密度である。
積ｆｆａｌＪｌ　、即ち不規則性の積にのみ比例する磁
気モーメントＭｄに対して、Ｂ＝μｍ１は、一定でなけ
ればならない。
従って、破断ワイヤの検出に対しては、磁化装置は、試
験ヘッドを通過する際、ロープ内に磁束密度を誘引すべ
きであり、当該磁束密度は、これが、μをその限界値に
漸近的に近付けるので、出来るだけ飽和磁束密度Ｂｓの
高い値であり、当該磁束密度は、ロープが、試験ヘッド
を通過する際の速度にて破断ワイヤの２極の通過を検出
するのに要求されるロープの長さに亘り、出来るだけ一
定である。
これらの条件下においては、 φｄ＝Ｍｄ＝Ｂｓａ（９） ■ ワイヤ　　　　１性 ワイヤ接触パターンの不規則性から生ずるワイヤ・ロー
プ内の不規則性は、それ自体で、渦流によりロープ内に
発生される磁束の変動を生せしめることにより、明らか
に示される。これらの渦流は、少なくとも２個の使用部
ちゅう、即ち領域渦流と称する個々のワイヤ内に確立さ
れた渦流と、ワイヤからワイヤへ循環する渦流、即ち接
触渦流になる。これらの効果は、理想化された基準での
み考察されるが、以下の分析が、一般に、理想的なもの
から偏差するロープに対し全体的に適用可能であること
、及びこれらのロープ内において、渦流磁束変動も検出
可能であることも理解すべきである。
便遵びソ装置 第１図は、成る長さの丸型スチール・ワイヤ（１０）及
び直径（ｄ）の部分（Ｌ）を図解している。
ワイヤ内に軸方向磁場Ｂが確立され、この磁場が、時間
と共に変動する場合は、ワイヤ内に円形状渦流が誘引さ
れ、この渦流の大きさは、その個々の半径の連続する関
数である。これらの効果については良く知られている。
第１図の横断面図は、半径（ｒ）の増分環状体と、渦流
（ｉ）が誘引される厚さくｄｒ）の増分環状体を表わす
。ワイヤ内の全体的な円形状渦流（Ｉ）は、次式で与え
らる。
ここで： ｇは、単位メートルあたりのモー（ｌｃｈｏｓ）で表わ
した鋼の導電率であり、 ｌは、渦流が流れるメートルで表わしたワイヤの軸方向
長さであり、 ｄは、メートルで表わしたワイヤの直径であり、ｄＢ／
ｄｔは、毎秒あたりのテスラ（Ｔｅｓｌａｓ）単位のワ
イヤの軸方向磁束密度の変化割合。
アンペアの法則により、閉ループ内を流れる電流は双極
子に等しく、当該双極子の磁気モーメントは、電流の大
きさ、ループの面積、及びループ内の材料の透磁率の積
である。この法則を使用することにより、全体の渦流（
Ｉ）の等価磁気モーメントＭａは、次式で与えられる。
ここで、μ′は、ｄＢ／ｄｔが発生する場合の磁束密度
Ｂの値におけるワイヤの透磁率である。
ワイヤ・ロープは、単一ワイヤより一層複雑であり、こ
うしたロープのこれらの項の正確な数学的分析は不可能
である。しかし、０本の同じ丸型ワイヤを含み、相互に
接触しないストランドに対しては、個々の０本のワイヤ
内に流れる渦流により発生される全体の磁束φａで、「
領域の渦流磁束」と称する磁束は、式（１１）から得る
ことができ１次式で与えられる。
ここで、■は、ロープ速度であり、 Ａは、０本のワイヤの全体の鋼面積である。
磁束φ、は、磁化装置によってロープ内に誘引される主
要磁束に対向している。ｄＢ／ｄｉ　＝　Ｏであれば、
φ１＝０であることも注意すべきである。
捜飛肩１ 前述したストランド内の０本のワイヤが相互に接触する
場合は、領域の渦流は、依然、各ワイヤ内を流れ、式（
１２）で与えられる磁束φ１は、依然確立されている。
第２図は、相互に接触している１９本のスチール・ワイ
ヤ（１０）を含む理想的なスチール・ワイヤ・ストラン
ド（１２）が、ストランド内に渦流を発生する可変磁場
を受ける場合に優勢な状態を図解している。
第１実施例において、矢印の円（１４）で表わされた渦
流は、各ワイヤ内に確立される。これらの渦流は、各々
式（１２）の磁束φ１に上昇する「領域の渦流」である
。
第２に、隣接する３本のワイヤが相互に接触する個所で
は矢印の円（１６）で表わされた局部的な渦流が誘引さ
れる。この図示の例においては、これらの接触渦流経路
が、２４本存在している。これらの各渦流の振幅はｄＢ
／ｄｔ、各回が包囲する磁気的領域、各円形路のコンダ
クタンス、ワイヤが接触する３個のｒ接触」コンダクタ
ンスに依存している。
各接触点において、等しい２つの渦流は、相互に対向す
ることから、局部的な渦流（１６）の正味の効果が０と
なる。
大きい矢印の円（１８）で表わされた渦流経路（合計６
本）も確立される。これらの円には、円である渦流（１
６）より相当多くの磁気材料が含まれるが、円である渦
流経路（１８）が、６個の接触点を有する同様の推論を
適用する。しかし、これらの渦流の正味効果もＯとなる
よう、円（１８）で表わされた渦流が、相互に対向する
個所において、ストランド内に６個の接触点も存在する
。
（２０）で表わされた単一の円形状渦流経路が、内側層
の６本のワイヤが経路の中心としてのストランド内幾何
学中心と相互に接触する個所で確立される。この場合、
渦流は、非対向状態である。同様にして、外側層内の１
２本のワイヤの隣接するワイヤが相互に接触する個所に
おいて、他の単一の円形状非対向渦流経路が確立され、
渦流経路（２０）と（２２）の間に、第３の単一円形状
非対向渦流経路（２３）が存在する。
第２図に示された理想的な例においては、正味渦流は、
円（１４）で示されている領域の渦流と、同心円で表わ
されている接触渦流経路（２０）　（２２）　（２３）
により発生される。任意の２本以上のワイヤの間の接触
が無くなるか、又は変化すれば、（ａ）領域の渦流（円
（１４））に起因する磁気モーメントが影響を受けない
状態にとどまり、 （ｂ）０であった接触渦流（円（１６）及び（１ｇ））
の磁気モーメントがＯにとどまり、 （ｃ）ワイヤの同じ層内の隣接するワイヤの間の接触が
無くなる場合は、接触渦流（円（２０）　（２２）　（
２３））に起因する磁気モーメントが全体的に影響を受
け。
異なる層内の隣接するワイヤの間の接触が無くなる場合
は、必ずしも影響を受けない。
今、説明した原理は、任意の本数のワイヤから成る理想
的なストランドに適用可能である。
ワイヤの間の全ての接触領域が同じになっている第２図
に示された理想的な場合における円（２０）（２２）（
２３）で表わされた型式の各渦流経路（ｘ）に対しては
、この渦流経路（Ｘ）に起因するロープ内の対向する磁
束は、次式で表わされる。
ここで、 ｇ＝ロープが作成されるスチールの４電率ｍｈｏｓ／ｍ
。
Ａｘは、渦流経路（Ｘ）で包囲された強磁性領域であり
。
ｒｘは、渦流経路（ｘ）の半径であり、ｒ／８は、ワイ
ヤが接触する半径方向接触距離であり。
ｒｎは、渦流経路（ｘ）内の接触点の個数であり、ｇｘ
ｌないしｇｏは、渦流経路（Ｘ）内のｍ個の各接触点の
単位平方ｍあたりのｍｈｏｓで表わした個々の接触導電
率である。
２個以上の隣接するワイヤの間のｎ番目の接触が無くな
ると１式（１３）内の他の因子とは無関係に。
個々の接触導電率値ｇｘｎ”Ｏ及びφｅ　Ｘ　＝　０に
なることに注意すべきである。
ロープ内の隣接するワイヤの間の接触パターンにおける
変動は、明らかにφｃ、ｘでの変動により明らかにされ
る。式（１３）から推定出来るロープ磁化装置内での実
質的要件は、測定時点における時間に対しての磁束密度
の変化割合がなければならず、即ち、式（１３）の項、
ＶとｄＢ／ｄｉは、０であってはならないことである。
ロープ内の接触渦流磁束と称している接触渦流経路から
生じる全体の磁束φｃｔは、各経路に対する磁束の（Ｓ
で表わした）総和により与えられ、かつ次式にて表現さ
れる。
全てのＸに対□７、φ−ｔ”Ｓ（φｅ、ｘ）　　　（１
４）余斐！扉ｑ東 主要磁束に対向するロープ内の全体の渦流磁束φ。は、
次式で与えられる： φ。＝φ、＋φｃ、ｔ　　　　　　　　　　　　　　（
１５）これは１式（１２）、（１３）及び（１４）を使
用して以下の如く表現出来る。
ここで、全てのＸに対し、 式（１６）から軸方向のロープ長さあたりの磁束密度の
変動が無い場合、又はロープが静止している。
即ちＶ＝Ｏである場合は、ロープ内の渦流が作成されず
、接触測定が不可能であることは明らかである。
ロープ内の全体の渦流磁束φ。は、測定時点における透
磁率μ′と比例している。μ′は、渦流を測定するロー
プのヒステリシス曲線上での最適点における実際的な項
に対する最高値を呈する。弾性限界を越える重い打撃又
は衝撃又は曲げといった物理的かつ機械的損傷は、これ
らの個所における鋼の透磁率に影響することが知られて
いる。従って、こうした損傷は、μ′に影響を及ぼし、
測定可能な量φ。に反映される。
部こ理　的−′　に基づく本　Ｈの実際的Ｊ（贋。
最初の事例においては、先行する分析は、理想的状況に
関連があること、及び少なくとも成る程度磁気的効果の
完全な理解にのみ最初の概算が反映されることを注目す
べきである。一層詳細な分析をしても作動原理は影響を
受けない。従って。
以前概説した内容の理解と式を使って、正確なロープの
試験用と実際的計器を案出することが可能である。
先に示した如く、本発明の目的は、領域の変動。
破断ワイヤ、及びワイヤ・ロープ内の接触上の不規則性
を別々にではあるが独立して検出することが出来る単一
装置を提供することにある。
第３図及び第５図は、各々軸方向及び半径方向の横断面
にて表わした複合磁気試験ヘッド（３０）の構造を図解
している。このヘッドには、平行に効果的に配列された
第１の対の永久磁石積層体（３２）（３４）、これも適
当な磁気構造上に平行に配列しである第２の対の永久磁
石積層体（３６）　（３８）が含まれている。永久磁石
積層体は、中央Ｎ極（４０）を共有し、各々、外側のＳ
極（４２）（４４）を備えている。ワイヤ・ロープ（４
６）は、孔（４８）を自由に通過でき、当誤孔は、お互
い一致しており、各々極部片たる中央Ｎ極（４０）、外
側Ｓ極（４２）（４４）内に形成しである。
第３図に示される如く、試験ヘッドは、２つの反対方向
にて試験ヘッドの磁場に露呈される長さの誤当部分に亘
り、ワイヤ・ロープ（４６）を磁化する。第４図は、ワ
イヤ・ロープ（４６）内の磁場に理想的に要求される変
動を模式的に表わしている。
ロープは最初、残余磁束密度Ｂ＋、、。を有し、ロープ
は、左から右へ第３図の試験ヘッドを通じて移動してい
ると仮定する。第４図の文字（ａ）ないしくｉ）のよう
に、ロープ上の基準点が、先行のＳ極に（ｂ）から入る
のに伴ない、磁束密度は上昇し、点（Ｃ）においては、
永久磁石の積層体で達成出来る最も高い飽和磁束密度に
達する。飽和磁束密度は、理想的には点（ｄ）が、中央
極部片の左側境界部、・又はその近くに到達する迄維持
されるのが理想的である。
この位置において、逆方向の磁場の効果はそれ自体で感
知され、磁束密度は減少して０を通り、点（ｆ）にて、
Ｂ−□ｔの反対方向における最大値に達する。この逆の
飽和磁束密度は、理想的には、点（ｇ）迄維持され、し
かる後、ロープの上の基準点が試験ヘッドを去った後に
、維持されている残余値Ｂ−−５迄減少する。
点（ｅ）において、ロープ内の磁束密度は０であり、こ
の図解された理想的な場合においては、磁束密度の傾斜
対ロープ長さは、次式により４えらける。
ここで、ＬＰは、中央Ｎ極（４０）の幅であり、Ｂ”＋
５ａｔ＝Ｂ−ｓａｔと仮定して、Ｂｅａｔ　＝　Ｂ”ｍ
ａｔ　＝　Ｂ−ｓａｔである。
従って、この理想的な場合において、φＢ（式（７））
は、（Ｃ）と（ｄ）の間の適当な点、又は（ｆ）と（ｇ
）の間の適当な点で測定すべきであり、φｄ（式（９）
）も同様の位置にて測定すべきである。（Ｃ）と（ｄ）
の間、及び（ｆ）と（ｇ）の間で、飽和磁束密度は、実
質的に一定の値に維持され、ｄＢ／ｄｌ＝ｏ　である。
換言すれば、全体の渦流磁束はφ。＝Ｏである。
一方、φｅ（式（１６））は、ロープ内の磁束密度が０
である点（ｅ）にて測定すべきであり、従って、面積の
変動又は破断ワイヤに起因する効果は、それ自体では明
らかではなく１式（１６）が適用される。
点（ｅ）は、中央Ｎ極（４０）の中央に位置付けられず
、右側に、即ちロープの移動方向にて偏倚されることに
注意されたい。これは、ロープと保磁力と等しい遅れ磁
場から、磁化力により、中立化されなければならない先
行する磁場からのロープ内の残余磁気に起因するもので
ある。
第６図は、既に概説した諧原理により作成された実際的
な複合試験ヘッドを図解している。過用可能な場合、第
３図及び第５図にて示されたものと同様の構成要素を示
す目的から、同様の参照符号が採用しである。
各磁石積層体（３２）ないしく３８）は、厚さが各々１
．２７ＣＩ１１ある９枚の異方性ストロンチウム・フェ
ライトの平たんな磁石で構成されている。各磁石は。
直径が４．７ａｍの中央孔を有する９ａ＋？になってい
る。
磁石は、中央孔を貫通する適当なコア（５０）上に組立
てられる。各積層体は、長さが１１．５ｍ、即ち第３図
では、極部片（４２）及び（４０）、（４０）及び（４
４）の対向する面の間の間隔が各々１１．５Ｑ１１ある
。Ｓ極（３２）と（４４）は、厚さが２印で、幅が１Ｏ
ａｎである。
空気間隙における極の面積は、２５ｃｉである。中央Ｎ
極（４０）は、１１１ｉが１ＯａＩで、厚さが４．４Ｃ
ＩＩ＋である。
案内ホイール（５２）が、試験ヘッドのいずれか一方の
側に位置付けである。これらのホイールは、試験ヘッド
の中心にあるさや体（５４）を貫通するワイヤ・ロープ
（３６）と係合し、ワイヤ・ロープが、試験ヘッドの中
心に位置付けられていることを確実にする。さや体の周
りには、サーチ・コイル（５６）が設けである。これら
のコイルは、既に述べた目的に対し、磁束変動の測定を
行なう。
試験ヘッドが永久的据付けである場合は、サーチ・コイ
ル（５６）は、らせん状に出来る。試験ヘッドがポータ
プル型装置である場合は、サーチ・コイル（５６）は、
サドル型にすることが出来る。サーチ・コイルの代わり
に、ホール効実装置等の如き他の適当な磁束測定装置を
使用出来る。適当な磁束測定装置（５８）も、中央極部
片内に位置付けられる。
試験ロープであるワイヤ・ロープ（３６）は、鋼の横断
面積が７１６　ｍ　”の直径３８ｍｎ＋の多相型ノン・
スピン・ロープである。このロープの導電率は、単位ｍ
あたり４．７Ｘ１０’ｍｈｏｓである。その８７０曲線
、ヒステリシス・ループ、及び透磁率μ′を第８図に示
す。
第７（ａ）図及び第７（ｂ）図は、ヘッドの磁場に対し
て露呈され、かつそれ自体の半分が重なって示しである
磁気試験ヘッド（３０）に対するロープ長さに対しての
各々のｄＢ／ｄｌ、ロープの磁束密度Ｂの曲線を表わす
。
既に概説した原理を使うと、面積の変動と破断ワイヤを
検出する測定は、ｄＢ／ｄｉ　＝　Ｏの場合の点（ｊ□
）又は（ｊ２）において行なわれることは明らかである
。これらの点において、飽和磁束密度はほぼ１．７テス
ラである。
実際の場合、試験ヘッド（ｊｌ）は、先行するＳ極の中
心から６５ｍｍであり、（ｊ２）は、遅れるＳへの中心
から６２ｍｍである。
第８図のヒステリシス曲線から、ロープ（点ｅ）の１．
７テスラの飽和磁束密度を達成するのに要求される磁化
力１１８は、単位ｍあたり？、５　Ｘ　１０３１０３ａ
である。透磁率μ′８は、ａｍρあたり４　Ｘ　１０−
’テスラ・メートルであり、実質的に一定である。
説明した如く、円形状渦流変態として明らかな接触不規
則性は゛、点（ｋ）にてｉｌｌ！Ｉ定される（第７（ｂ
）図参照）。この点において、ロープ内の磁束密度は０
であり、単位ｍあたりのｄＢ／ｄｉ　＝　３６．６テス
ラである。
Ｂ＝０（点ｄ、第８図）に対するヒステリシス・ループ
での保磁力Ｉ＋、は、単位ｍあたり　１．３５Ｘ１０”
”ａｍｐｓである。この点で、透磁率は、　μ’＝ｄＢ
／ｄｌｌ　＝　３　Ｘ　１０−’テスラ・メートル／ａ
ｍｐである。
点（ｋ）は、先に指摘した如く、中央Ｎ極に対して中央
に位置付けられず、むしろ、対称的複合ヘッドに対しＩ
Ｉｅをロープの保磁力とし、１１を試験ヘッド磁化力と
し、Ｗを中央極の幅とした時の１（。／１１×ｖ／２と
ほぼ等しい距離だけ右に偏倚している。
偏倚量については、測定により、最も良く見出され１図
示の特定の構成に対しては、これは３ｍであった。ロー
プ束度は１ｍ／秒であった。
ロープが試験ヘッドを通過する際、ロープは、そのヒス
テリシス・ループ上で第８図にマークが付けてあり、か
つ点（ａ）から点（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）、（ｅ）（ｆ
）、（ｇ）を通り、最後に点（ｈ）にいたる経路に従う
。この段階でロープの関連ある部分が遅いＳ極を通る。
部分（ａ）ないしくｂ）、（ｇ）ないしくｈ）は、離れ
ている磁束が原因で各々先行するＳ極と遅いＳ極から出
ている。
試験前、又は試験後のロープ内の磁気的状態とは無関係
に点（ｃ）から点（ｅ）迄延在する、即ち、いずれか一
方の方向で飽和レベルの間に延在する磁化経路は常時同
じであり、試験の繰返し可能性を確実にする。
第６図に示される如く、同様の永久磁石積層体の対称的
な背部対背部の配列が、全体的に本発明による試験ヘッ
ドの構成において好適である。
しかし、非対称複合ヘッドも、一部の適用例では使用可
能である。
第９（ａ）図及び第９（ｂ）図は、各々第７（ａ）図及
び第７（ｂ）図と同様であり、これらの図に重ねられ、
先行する永久磁石積層体（６０）が、各々１５個の磁石
を含む一方、遅い永久磁石積層体（６２）が、各々３個
の磁石を含む点を除いて、第６図のものと類似している
非対称試験ヘッド（７０）の半休を表わしている。従っ
て、ヘッドは、第６図の対称ヘッドと同じ長さ、及び質
量を有している。第９（ａ）図及び第９（ｂ）図の曲線
は、０．６ｍ／秒のロープ速度に対し得られた。
面積変動と破断ワイヤを検出する測定は、先行するＳ極
（６４）の中心から８１１１ｎで、磁束密度が２テスラ
で、実質的に一定の点（ｐ）から取られる。
接触の不規則性は、遅いＳ極（６８）に向かってＮ極（
６６）の中心からほぼ７ｍ偏倚している点（９）におい
て測定される。この点において、磁束はＯであり、単位
ｍあたりｄＢ／ｄｌ　＝　５０テスラである。
中心Ｎ極（６６）のいずれか一方の側で多いか、又は少
ない個数の磁石が使用されている状態で、試験ヘッドの
配列上の他の変更が可能であることは明らかである。
説明した種類の複合試験ヘッドに対して、強力な永久磁
石列は、遅い磁場の効果が原因でロープの非磁性化が生
じる前にロープを繰返し可能な飽和磁束密度状態にする
。従って、強力なヘッドに最初遭遇されるべきである。
指摘した如く、点（ｅ）、即ち飽和磁束密度レベルでの
点から磁束密度が０と等しくなる段階での点（ｄ）迄の
、次に、点（ｄ）と点（ｅ）の間の成る点迄の（第８図
の）ヒステリシス曲線の関連ある部分は、繰返し可能で
ある。
ロープ内の磁束密度がＯに等しくなる点が偏倚している
ので、単一方向のロープ試験が好ましい。
しかし、充分に高い磁化力を有する対称ヘッドの場合、
この偏倚は、受理可能な程度に小さく、２方向性試験が
可能である。コストを最低にするべく、遅い磁場が小さ
くなっている非対称的配列においては、単一方向の試験
のみが受理可能とされることが出来る。
第６図に示された試験ヘッドは、各種形態にて実施可能
である。
既に述べた如く、各種信号を記録するのに必要とされる
各種変換器、サーチ・コイル、計器等は、当技術におい
て公知であるので、詳細には説明していない。
本発明は、特に関連ある３つのロープ特性の各特性に対
して、個別の測定を行なえる単一計器で。
先に概説した基本的な理論的原理を導入することに向け
てあり、採用された測定装置の型式は、計器の提供にあ
たって、何んら発明上の役割を果たしていない。
−例として、こうした計器は、各種磁束測定を行なうサ
ーチ・コイル、又はホール効実装置試験中に、ロープ速
度又はロープ長さを測定し、ロープ移動又はロープ長さ
と同期的に記録器を作動させる信号を提供し、信号処理
システム内でのロープ速度変動を補償する信号を提供し
、データが、ロープ速度又はロープ長さ等と同期的に処
理することを確実にする信号を提供する他の公知の変換
器、又は装置を含むことが出来る。
磁場の増加に伴なって、本発明と試験ヘッドにより、一
層高い正確度が達成されることは明らかである。第６図
及び第９図の試験ヘッドには、異方性ストロンチウム・
フェライト永久磁石が採用されたが、コバルト・サマリ
ウム永久磁石、又はネオジウム−鉄−ボロン永久磁石と
いった強力な磁石は、高い試験速度に導き得る高い磁場
の達成、又は小さい構造による同じ磁場の達成を図るこ
とが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は、渦流が誘引されるワイヤの一部分を図解した
図、 第２図は、１９本のワイヤを含むロープのストランドの
横断面図で、ストランド内に誘引される渦流を図解した
図、 第３図は１本発明による磁気試験ヘッドの軸方向横断面
の側面図。 第４図は、第３図の試験ヘッドを貫通するロープに誘引
される磁場を理想的に表わした図。 第５図は、第３図のヘッドの５−５線における横断面図
。 第６図は、部分的に断面にした本発明による実際的な複
合磁気試験ヘッドを側面から図解した図。 第７（ａ）図及び第７（ｂ）図は、各々便宜上向じ尺度
の座標に沿った曲線に隣接して模式的に示しである第６
図の試験ヘッドをロープが通過する際のロープの長さに
よる、磁束密度の勾配と磁束密度の変動を各々グラフ的
に図解した図。 第８図は、第３図のヘッドでの試験中のロープのＢ−Ｈ
曲線とヒステリシス・ループを示す図、第９（ａ）図及
び第９（ｂ）図は、各々曲線に隣接する参照目的に示し
である本発明の変形例による磁気試験ヘッドにて得られ
た第７（ａ）図及び第７（ｂ）図に示された曲線と類似
している曲線を示す。 （１０）スチール・ワイヤ （１２）スチール・ワイヤ・ストランド（１４）渦流　
　　　　　　　　（１６）渦流（１８）渦流経路　　　
　　　　（２０）渦流経路（２２）渦流経路　　　　　
　　（２３）渦流経路（３０）磁気試験ヘッド （３２）第１対永久磁石積層体 （３４）第１対永久磁石積層体 （３６）第２対永久磁石積層体 （３８）第２対永久磁石積層体 （４０）中央Ｎ極　　　　　　　（４２）外側Ｓ極（４
４）外側Ｓ極　　　　　　　（４６）ワイヤ・ロープ（
４８）孔　　　　　　　　　　（５０）コア（５２）案
内ホイール　　　　　（５４）さや体（５６）サーチ・
コイル　　　　（５８）磁束測定装置（６０）永久磁石
積層体　　　　（６２）永久磁石積層体（６４）Ｓ極　
　　　　　　　（６６）Ｎ極（６８）Ｓ極　　　　　　
　　　　（７０）非対称試験ヘッド特許出願人代理人　
弁理士　竹　沢　荘　−し＋Ｒ＋ｉの？１噸ｊ１１Ｕ！
こジ九だなし）１ｎ ニジ＝＝う１ 手続補正書彷式） 昭和６２年６月２日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第０６９２６３号 ２．９！明の名称 ワイヤ・ロープ試験方法、ワイヤ・ロープ試験装置及び
磁化ヘッド ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　　　　　アンプロ　アメリカン　コーポレー
ションオブ　サウスアフリカ　リミテッド ４、代理人 住　所　　　東京都港区新橋１−１５−５第１コーワビ
ル氏名　（６０７５）弁理士　竹沢荘− 〒１０５　　電話５０８−８６８６　（代表）５、補正
命令の日付　　　　　昭和６２年５Ｊ１６　日　　　−
゛。 （発送日　昭和６２年５月２６日） ６、補正の対象　　　（１）願書の出願人の欄（２）委
任状及びその訳文 （３）明細書　　（４）図面

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ワイヤ・ロープ試験方法であって、少なくとも２
    つの磁場を作成する段階、ロープの部分を各々反対方向
    に磁化するよう磁場を使用する段階、磁場とロープの間
    に関連の運動を作成する段階、及びロープ内の不規則性
    に起因する変動に対してロープ内に結果的に生じる磁束
    を監視する段階を含むことを特徴とするワイヤ・ロープ
    試験方法。
  2. （２）磁場がＤＣ場であることを特徴とする特許請求の
    範囲第（１）項に記載のワイヤ・ロープ試験方法。
  3. （３）ワイヤ・ロープの欠陥を試験する方法であって、
    ロープを径路に沿って移動させ、かつ経路に沿ったロー
    プの長手方向軸線が実質的に経路と整合するようにさせ
    る段階、経路の第１部分に対し第１磁場を作成する段階
    、第１部分に隣接する経路の第２部分上に第２磁場を作
    成させ、かつロープが経路に沿って移動する際、第１磁
    場と第２磁場が経路に沿って反対方向に向けられて、ロ
    ープを軸方向反対に磁化させる段階、ロープ内の不規則
    性に起因する変動に対しロープ内に結果的に生じる磁束
    を監視する段階を含むことを特徴とするワイヤ・ロープ
    試験方法。
  4. （４）予め決められた基準点を通過するロープの移動の
    関数である磁束内の変動を監視することにより、ロープ
    の領域における変動を検出することを特徴とする特許請
    求の範囲第（３）項に記載の試験方法。
  5. （５）ロープ内の磁束が、予め決められた基準点におい
    て、飽和磁束密度、又はその近い値にあることを特徴と
    する特許請求の範囲第（４）項に記載の試験方法。
  6. （６）ロープ内の磁束の変動を、飽和磁束密度若しくは
    その近くの値のロープ内の磁束密度で監視することによ
    り、ロープ内の破断ワイヤを検出することを特徴とする
    特許請求の範囲第（３）項ないし第（５）項のいずれか
    に記載の試験方法。
  7. （７）ロープ内の磁束変動を、飽和磁束密度若しくはそ
    の近くの値、及び予め決められた基準点における磁束密
    度で、ロープ内の磁束の変動を監視することにより、ロ
    ープ内の破断ワイヤを検出することを特徴とする特許請
    求の範囲第（４）項又は第（５）項に記載の試験方法。
  8. （８）対向する磁場を通過する間に、ロープ内に誘引さ
    れる全体の渦流磁束の変動を監視することにより、ロー
    プ内のワイヤ接触パターンにおける変動を検出すること
    を特徴とする特許請求の範囲第（３）項ないし第（７）
    項のいずれかに記載の試験方法。
  9. （９）ロープ内のワイヤの間の所定の接触パターンを有
    するロープの特性である渦流磁束を、破断しているか、
    又は乱されているロープ内の隣接するワイヤの間の接触
    の結果生じる変動に対して監視することを特徴とする特
    許請求の範囲第（８）項に記載の試験方法。
  10. （１０）磁束密度が公称０であるか、又はロープの長さ
    に対する磁束に対する密度勾配が０である磁場に対する
    相対的個所において、磁束密度を、ロープ内にて監視す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第（９）項に記載の
    試験方法。
  11. （１１）第１磁場と第２磁場を作成する装置（３６〜３
    ８）、磁場を貫通でき、ロープの隣接する部分が反対方
    向に磁化されるようなロープ（４６）、ロープ内の不規
    則性に起因する変動に対して、ロープ内に結果的に生ず
    る磁束を監視する装置（５６）（５８）を含むことを特
    徴とするワイヤ・ロープ試験装置。
  12. （１２）磁場がＤＣであり、かつ軸方向に整合され、し
    かも相互に隣接して位置付けられ、かつ反対方向に向け
    られるようになっていることを特徴とする特許請求の範
    囲第（１１）項に記載の試験装置。
  13. （１３）使用時に第１磁場を作成する第１永久磁石積層
    体（３２）（３４）、及び使用時に第２磁場を作成する
    第２永久磁石積層体（３６）（３８）を含み、第１及び
    第２磁場が相互に隣接し、かつ反対方向に向けてあり、
    ロープ（４６）が第１磁場と第２磁場を通って移動出来
    、かくしてロープが反対方向の磁場により磁化されるよ
    うに経路を形成してあることを特徴とするワイヤ・ロー
    プの試験に使用する磁化ヘッド。
  14. （１４）第１永久磁石積層体（３２）（３４）が第１及
    び第２極部片（４２）（４０）を含み、第２永久磁石積
    層体（３６）（３８）が第３極部片（４４）を含み、か
    つ第２極部片（４０）を共有していることを特徴とする
    特許請求の範囲第（１３）項に記載の磁化ヘッド。
  15. （１５）第１磁場と第２磁場の強度が等しく、長さがロ
    ープの移動方向で同じになっていることを特徴とする特
    許請求の範囲第（１３）項又は第（１４）項に記載の磁
    化ヘッド。
  16. （１６）ロープの長さに対する相対的な磁束密度の変化
    割合が０になる磁化ヘッド内の個所で、ロープ（４６）
    の磁束を監視する装置（５６）を含むことを特徴とする
    特許請求の範囲第（１３）項ないし第（１５）項のいず
    れかに記載の磁化ヘッド。
  17. （１７）磁束密度が公称０であるか、又は磁束密度勾配
    が０である磁化ヘッド内の個所におけるロープ内の磁束
    を監視する装置（５８）を含むことを特徴とする特許請
    求の範囲第（１３）項ないし第（１６）項のいずれかに
    記載の磁化ヘッド。
JP62069263A 1986-03-25 1987-03-25 ワイヤ・ロ−プ試験方法，ワイヤ・ロ−プ試験装置及び磁化ヘツド Pending JPS6311852A (ja)

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