KR101895301B1 - 강 로프의 품질 진단 방법 및 장치 - Google Patents

강 로프의 품질 진단 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 리프팅 장치에서 다양한 로프들을 진단하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은 로프 품질 진단을 위한 새롭고 아주 간단한 비파괴적인 방법과 그 방법을 구현하기 위한 특수한 장치를 제공하는 것이다. 제공된 방법은 로프 표면 위의 손상된 로프 와이어들을 획득하는 것을 기초로 한다. 이를 달성하기 위하여 로프는 영구적인 축방향 하중에 의해 긴장되고, 로프는 진동기를 이용하여 횡방향 진동에 의하여 발생되며, 이는 횡방향 회전 진동을 유발한다. 손상된 와이어들의 자유 단부들의 진동은 센서들의 세트에 의해 측정되고 신호들이 처리된 후에 손상된 와이어들의 존재와 위치가 검출된다. 로프 진동을 위한 진동기와 센서들의 세트는 로프 위에 견고하게 클램핑되고 로프 부분으로부터 분리된 특수 프레임 위에 장착되며, 여기서 진동은 발생되고, 센서들의 세트는 시험된 로프 부분을 따라 이동된다. 전 로프 길이가 시험되기까지 다음 로프 부분에서 공정이 반복된다.

Description

강 로프의 품질 진단 방법 및 장치{METHOD AND EQUIPMENT OF STEEL ROPE QUALITY DIAGNOSTICS}
본 발명은 케이블, 로프 카, 리프트 및 유사 장치와 같은 리프팅 장치에서 로프들의 신뢰성을 진단하기 위한 것이다.
본 발명은 장치의 이용 동안 사용하거나 또는 별개의 장치 진단을 위한 새로운 비파괴적인 강 로프 진단 방법을 제공하고; 이 방법의 실행을 위하여 필요한 부가적인 장치(표준에 부가해서)를 규정하기 위한 것이다.
로프의 진단을 위한 공지의 방법들로서: 이용 동안 로프의 직경 감소를 측정하는 것과, 수동으로 로프의 손상된 와이어들을 조사하는 것이다.
설명된 제1 방법에서 사용된 로프 직경의 감소는 로프 상태를 표시하나, 신뢰성 있는 진단을 실행하기에는 충분하지 못하며, 이는 로프에서의 손상된 와이어의 존재 및 양을 알리지 못한다.
일 측면에서 이완되고 다른 단부에서 로프의 잔여부와 결합된 손상된 와이어들은 로프 표면으로부터 돌출하고 로프의 강도 특성을 감소시킨다.
장치로부터 로프를 분리시키지 않고, 로프 강도와 신뢰성을 결정하는 것은 어렵다. 이는 로프 강도를 위험한 감소를 초래할 수 있다.
예컨대, US 특허 5804964와 같이 자속을 측정하는 것, 또는 US 4827215와 같은 자속 포화의 측정에 기초하는 로프 진단 방법들이 널리 알려지고 설명되었다. 이들 방법들은 윌리엄 로드(wiliam Lord)에 의해 비파괴시험의 전자기적인 방법(Electromagnetic Methods of Nondestructive Testing)( Gordon and Breach Science Publishers, 1985)에서 이론적으로 설명되었으며, 실제로 산업 기준(US: IS 2266, IS 1855, IS 1856 및 특히IS 2365, 유럽- EN 12385-5, ISO 4344, DIN 15020)에서 설명되었다. 또한 US 특허 391686에 설명된 벤딩 공정에서 마찰에 기인한 열에 의해 로프를 측정하는 것이 사용되며, 그들은 로드 하중과 성능 모드를 규정하기 위하여 사용된다.
진단 파라미터 범위에 의해 제안된 방법에 가장 근접한 것은 로프 표면의 광학적인 진단 방법과 그의 구현을 위하여 필요한 장치이며, 이는 'International Advances in Non-destructive Testing: Taylor & Francis'의 199면에 게재된 워렌 제이. 맥거날(Warren J. McGonnagle)의 논문에서 설명된다.
본 발명에서는 로프 표면의 자동화된 손상 와이어들의 발견을 기초로 강 로프의 진단 방법 및 이 방법의 구현 장치를 제공한다. 이 방법에 의하면 저가이며 간단한 장치를 이용하여, 예컨대, 리프트 캐빈에 의해 또는 별도 로프에 하적된 장치에 장착된 로프에서 로프 표면의 손상된 와이어들 - 중요한 로프 안정성 파라미터의 하나를 제어할 수 있다.
이 방법은 종래 방법과 다르므로, 로프 표면의 손상된 와이어들은 로프를 조절 부분들로 분할하고, 부분을 정적 하중에 의해 팽창시키고 로프의 매 진단 부분의 연속 측정을 실행함으로써 발견된다. 각각의 정적 하중에 의해 팽창된 진단 로프 부분에서 로프의 회전- 횡 방향 공진 진동은 진동기를 이용하여 생성된다. 이를 달성하기 위하여, 로프는 특수 클램프들을 이용하여 단단한 진동기 본체에 견고하게 부착된다. 이와 같이, 진동 또는 로프는 진동기 프레임에의 로프 연결부들 사이의 작은 부분에서 단지 발생한다. 로프의 공진 진동에 의해 로프 표면에서의 손상된 로프들의 횡방향 진동이 생성된다. 이들 진동은 본래 센서 세트에 의해 측정되며; 센서들의 세트의 내 표면은 내부 링 표면 형상을 가진다. 이러한 링 표면은 작은 갭을 두고 로프를 덮는다. 측정 동안 센서 세트는 로프 부분의 대칭축을 따라 이동되고 진동하는 손상 와이어들이 센서들의 세트에서 신호를 유발한다. 신호의 존재에 의해 로프 부분의 센서 위치에서 손상 와이어들의 존재를 알려준다. 부분의 측정 후에 다음 부분이 진단된다.
본 발명의 방법에 의하면 저가이며 간단한 장치를 이용하여, 예컨대, 리프트 캐빈에 의해 또는 별도 로프에 의해 하적된 장치에 장착된 로프에서 로프 표면의 손상된 와이어들 - 중요한 로프 안정성 파라미터의 하나를 제어할 수 있다.
강 로프의 품질 진단 장치와 방법이 도 1, 2, 및 3에 도시되며, 여기에서;
도 1은 본 발명의 진단 방법을 구현하기 위한 제시된 변형예의 수직으로 배치된 로프를 도시하며,
도 2는 수평 위치로 도시된 로프의 변형예를 도시한다.
도 3은 손상 와이어의 측정용 센서들의 세트를 도시한다.
이하에서 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다. 도 1에 도시된 위치들은 이하와 같다: 1- 진단 로프; 2 -로프(1)의 클램핑 지지부; 3-로프(1)의 축방향 장력 균형체(makeweight) ; 4 - 프레임; 5 - 프레임을 따라 로프(1)를 견고히 고정하는 견고하게 고정된 두 개의 그립 또는 유사한 클램프; 6 - 프레임(4)에 견고히 연결된 선형 균형 진동기(vibrator); 7- 로프(1)에 접하는 진동기(6)의 팁; 8 - 프레임(4)의 슬라이더; 9 - 손상 와이어들의 진동을 검출하기 위한 센서들의 세트; 10 - 센서 세트(9)의 내부링 표면 형상의 감지면; 11 - 로프(1)의 부분(H1)의 대칭축; 12 - 센서 세트를 프레임(4)에 연결하고 대칭축(11)을 따라 선형으로 슬라이더(8) 위에서 슬라이드 이동하도록 하는 센서 세트의 블록; 13 - 손상된 단부가 센서 세트(9)의 내부 링-형상 감지면(10)에 접촉하지 않는 로프(1)의 손상 와이어; 14 - 손상된 단부가 센서 세트(9)의 내부 링-형상 감지면(10)에 접촉하는 로프(1)의 손상 와이어; 15 - 센서 세트(9)의 전원공급 및 신호처리 블록; 16 - 손상된 와이어의 위치검출 블록; L1- 슬라이더(8)들과 진단된 로프(1) 부분의 길이; △ - 센서 세트(9)의 내부 링-형상 감지면(10)과 로프(1) 표면 사이의 갭; K1- 로프(1) 클램프(5)로부터 진동기 팁(7)의 거리.
도 1의 위치들과 다른 도 2의 위치들은 이하와 같다: 17 - 제안된 장치가 장착된 프레임; 18, 19 - 로프(1) 형상에 맞는 반원통 형상의 공동들을 가지는 축(O1 및 O2) 둘레로 회전할 수 있는 디스크; 20 - 프레임(17)에 견고히 연결된 디스크(18, 및 19)들의 회전축(O1 및 O2) 의 지지부; 21, 22, 23, 24 - 디스크의 반경방향 표면으로 로프(1)를 압착하기 위한 디바이스 부품(21- 브레이크 패드; 22- 프레임에 힌지 연결된 브레이크 패드 레버; 23 - 축(O3) 둘레로 회전하는 캠(23)을 압박하는 브레이크 패드; 24 - 캠(23)을 프레임(17)에 고정하는 지지부; H2- 진단 로프 부분을 형성하는 디스크(18 및 19)의 회전축(O1 및 O2)들 사이의 거리; 25 - 길이(H2)의 로프(1) 부분의; L2- 진단 로프의 길이; 26 - 로프 부분(H2)의 대칭축(25)에 평행으로 거리(L2)를 슬라이더를 따라 센서 세트(9)가 슬라이드 이동할 수 있도록 인도하는 프레임(17)에 부착된 슬라이더들; K2 - 진동기(7)의 팁으로부터 디스크(18)의 회전축(O1)까지의 거리.
도 1, 2에서 표시되지 않은 도 3의 위치들은 이하와 같다: 27 - 로프(1)의 표면을 따라 반경방향으로 배치된 센서들; 28 - 센서(27)들을 홀딩하기 위한 클립; δ- 감지면 위의 센서(27)들의 세트(9) 사이의 거리; 29 - 센서(27)의 측정면.
진단된 로프 표면의 손상된 와이어들의 자동 결정을 기초로 강 로프의 비파괴 진단 방법 및 그의 구현을 위한 장치가 설명된다.
로프의 전 길이를 연속으로 검사하여 별도로 각각의 로프 부분에서 손상된 와이어들이 조사된다. 로프의 각 부분에서, 진동기를 이용하여 부분의 단부 근처에서 로프를 클램핑한 후에, 로프의 횡방향 진동이 발생되고, 이는 로프의 회전 진동과 이로써 손상된 와이어들의 단부들의 회전 진동을 유발한다.
로프의 클램핑된 부분의 공진 주파수 영역에서, 예컨대, 최저 회전진동 공진 주파수에서 진동이 발생하도록 진동 주기는 조정된다. 이들 진동들에 의해 손상된 와이어들의 단부의 강한 진동을 유발되며, 이들은 특수 센서 세트에 의해 표시된다. 이러한 센서 세트는 링 형상을 가지며 센서들의 감지면은 내측으로 향해지고 작은 갭을 두고 로프를 커버한다.
긴장된 로프의 회전축을 따라 센서들의 세트가 이동되고, 손상된 와이어를 진동시켜 발생된 센서들로부터의 신호는 기입되고 이로써 손상된 와이어들의 위치가 표시된다. 이러한 과정은 모든 범위의 시험된 로프 부분에서 계속한다.
그러한 방법을 구현하기 위하여, 횡방향 로프 진동 발생를 위한 진동기, 손상된 와이어들의 자유 단부를 발견하기 위한 센서들의 세트, 진동기 프레임에 로프를 견고하게 클램핑하기 위한 로프 부분 클램프들, 센서 세트 운반용 드라이브, 등과 같은 특수 장치가 필요하다. 이들 메커니즘과 장치는 기술적으로 다른 방식으로 해결될 수 있다. 상세한 설명에서 일부 구체적인 기술적인 솔루션들이 제안된다. 센서들의 초기 세트에 대한 솔루션이 제안된다.
본 발명에 따른 방법과 이를 구현하기 위한 장치가 이하에서 상세하게 설명된다.
제공된 방법들을 구현할 수 있는 장치들이 도 1, 2, 및 3에 도시된다.
도 1과 3에 따르면, 로프(1)의 일 단부는 지지부(2)에 클램핑되고 로프의 다른 단부에 부착된 균형체(3)에 의해 수직으로 팽창된다. 균형체(3)의 질량은 사용 동안 힘에 근접하도록 선택된다. 로프는 분리된 시험 부분 (길이(L1)를 가지는)으로 분할되고, 그들 중의 하나의 부분에 진단이 수행된다. 장치(5)를 이용하여 거리(H1)만큼 분리된 프레임(4)의 단부들에는, 시험 부분(L1)을 포함하는 길이(H1)의 로프(1)의 견고하게 클램핑된 부분이 존재한다. 이어서 진동기(6)의 팁이 거리(K1) 만큼 로프(1)를 아래로 가압하고 진동기를 사용하여 길이(H1)의 조여진 로프 부분의 횡방향 진동이 발생되며, 이는 로프의 횡방향-회전 진동을 유발한다. 발생된 진동의 주기는 로프 부분이 최소 회전 주파수로 공진 주파수들의 하나에서 진동하도록 조정된다.
동시에 손상된 와이어 단부들의 활성 운동이 발생한다. 이들 진동이 발생 후에, 센서(9)들의 세트는 프레임(4)의 슬라이더(8)들을 따라 이동되므로 내부 링 표면(10)의 대칭축은 로프(1)의 대칭축(11)에 합치한다. 센서(9)들의 세트의 운동 동안, 손상된 와이어(13)들의 진동하는 자유 단부가 접촉하지 않고 반경방향 갭(△)을 통해 이동하고, 다른 경우에는 와이어(14)가 자유단부들을 접촉한다. 양측의 경우, 센서들의 세트는 신호를 발생하고, 이는 블록(15)으로 진행하고 블록(16)에서 기입되고, 이에 따라 손상된 와이어의 신호 장소는 고정되고 로프(1)의 시험 부분에 시각화된다.
센서(9)들의 세트에서 센서들의 감지면(27) 사이의 갭(δ)은 진동하는 손상된 와이어 단부로부터 발생된 신호가 충분히 표시될 수 있도록 선택된다. 시험 부분의 진단 후에, 그립(5)들이 조여진 로프(1) 부분을 해제하며, 다음 로프(1) 부분이 클램핑된다. 동일한 과정이 각 로프 부분에 대해 반복된다. 이와 같이 로프의 전체 길이가 시험된다.
본 발명의 방법에 따라, 도 2와 3 도시와 같이, 초기에 로프는 시험 부분으로 분할되고 그들 중에서 하나에 대해 시험이 실행된다. 진단 길이(L2)의 길이(H2)를 가진 로프(1) 부분이 축(O1 및 O2) 둘레로 회전하면서 진단 장치의 풀리(18 및 19)를 관통해서 이송된다. 이 경우, 진단된 로프 부분은 수평으로 위치된다. 풀리(18)와 그 위의 로프(1)는 캠 (23)에 의해 구동되는 브레이크 패드(21)에 의해 단단히 가압된다. 로프(1)의 풀리(19) 위의 다른 단부는 균형체(3)에 의해 하중이 부여되며, 이는 길이(H2)의 풀리(18 및 19) 사이로 로프(1) 부분이 긴장되어 로프의 단부를 고정한다.
풀리(18 및 19) 사이의 로프 부분이 사용 동안의 하중 힘에 유사한 정적 하중에 의해 가압된다. 풀리(18)의 회전축으로부터 거리(K2)에 있는 풀리(18 및 19)들 사이의 길이(H2)의 긴장된 로프(1)로 가압된 진동기(6)의 팁(7)은 횡방향 균형 진동을 발생하고, 이는 로프 부분의 회전 횡방향 진동과 손상된 와이어들의 자유 단부들의 진동을 유발한다. 고유 주파수, 예컨대, 최소 회전 고유 진동에 대응하도록 진동들의 주파수는 선택된다.
진동이 발생되면, 센서(9)들의 세트는 거리(L2)만큼 슬라이더(25)들을 따라 이동되므로, 내부 링 표면(10)의 수평 대칭축은 길이(H2)의 로프(1)의 부분의 대칭축(25)과 일치한다. 이어서 길이(L2)의 로프 부분의 로프 진단이 도 1 도시의 공정에 도시된 바와 같은 방식으로 실행된다. 길이(L2)의 로프(1)의 제1부분의 진단 후에, 풀리(18)가 캠(23)에 의해 해제되고, 로프(1)는 이동되므로, 풀리(18 및 19)들 사이에 길이(L2)의 다음 로프(1) 부분이 제공된다. 로프의 다음 부분이 고정되고 캠(23)에 의해 구동된 브레이크 패드(21)가 고정될 때 로프(1)의 다음 부분이 진단될 것이다. 이와 같이 로프의 전 길이가 분석된다.
1. 로프
2. 지지부
3. 균형체
4. 프레임
5. 클램프
6. 프레임
7. 진동기
8. 슬라이더
9. 센서 세트
10. 감지면
11. 대칭축

Claims (4)

  1. 로프 표면에서 일단부가 절단된 와이어들을 기초로 강 와이어 로프를 비파괴적으로 진단하는 방법으로서, 긴장된 연속으로 형성된 로프를 구성하는 와이어들을 획득하며; 로프의 진동은 진동기의 횡방향 진동에 의해 발생되며, 진동기는 로프의 횡방향-회전 진동과 절단 와이어들의 횡방향 진동의 발생을 유도하며, 이들 진동들은 세트를 이루는 센서들로 구성되며 링 형상을 가지는 센서 세트에 의해 측정되고, 센서들은 센서들의 감지면이 센서 세트의 내측을 향하며 갭을 두고 로프를 커버하도록 센서 세트에 설치되며, 센서 세트가 이동하는 동안, 손상된 와이어들의 진동하는 자유 단부가 로프와 센서들의 감지면 간 갭을 통해 이동하고, 정상 와이어의 자유 단부가 센서들에 접촉함으로써, 센서 세트가 신호를 발생하여, 절단 와이어의 존재와 로프의 각 부분에서의 그 위치를 규정하는 강 로프의 품질 진단 방법.
  2. 제1항에 있어서, 최초로 고려되는 하나의 로프 부분에서 손상된 와이어들이 조사되고, 부분의 단부로부터 일정 거리에 선형 균형 진동기가 장착되고 이를 로프 부분의 양측 단부들에 견고하게 고정하며, 센서 세트를 로프에 배치하여 회전하지 않고 로프의 대칭축을 따라 슬라이드 이동할 수 있으며, 진동기는 횡방향 로프 진동을 발생하여, 횡방향-회전 진동을 유발하며; 진동 주기는 공진 주파수의 하나에 근접 설정되며; 이어서 센서들의 세트는 로프 부분을 따라 슬라이드 이동하며 손상된 와이어들의 진동을 측정하거나 또는 이들 와이어들이 센서 표면에 접촉하고, 이로써 손상된 와이어들의 존재와 그 위치를 표시하는 강 로프의 품질 진단 방법.
  3. 청구항 1의 방법을 실행하기 위한 장치로서, 로프 부분에 부착되고, 정적 하중에 의해 긴장되며, 부분 단부들이 고정되고, 균형 있는 진동을 발생하는 진동기와, 절단 와이어들의 진동을 표시하고 진단된 로프 부분의 축을 따라 슬라이드 이동할 수 있는 센서들의 세트와, 센서 신호 처리 및 표시 블록을 구비하는 강 로프의 품질 진단 장치.
  4. 제3항에 있어서, 별개의 프레임에 장착된 센서들의 세트로 구성되고, 링의 표면을 형성하는 감지면들과, 프레임을 가지며 작은 반경방향 갭을 구비한 로프 커버링 면에 의해 로프의 대칭축을 따라 센서들의 세트가 슬라이드 이동할 수 있는 강 로프의 품질 진단 장치.
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