KR102027102B1 - 와이어 로프 탐상 장치 - Google Patents

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Abstract

와이어 로프 손상부의 검출 감도를 증가시키면서, 와이어 로프 손상부의 위치에 수반하는 검출 감도의 편차를 억제한 와이어 로프 탐상 장치를 제공한다. 와이어 로프(8)의 축방향 상의 설정 구간을 포함하도록 주 자속로를 형성하는 자화기(4)가, 그 설정 구간을 사이에 두고 와이어 로프와 접촉하지 않고서 와이어 로프를 원주 방향으로 대략 2/3 둘레만큼 포위하도록 U자 형상 단면을 각각이 갖는 제 1 및 제 2 폴 피스(7a, 7b)를 포함하고, 자화기에 의해 와이어 로프가 자화될 때, 자기 센서(2)에 의해서 와이어 로프의 손상부로부터 발생하는 누설 자속을 검출한다. 이 경우의 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 길이(P)가, 서로 동일하고, 또한 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상이며 바람직하게는 1/2 둘레 이하로 감긴 스트랜드를 갖는 와이어 로프의 축방향 길이이며, 제 1 및 제 2 폴 피스 간의 거리(M)는 길이(P)의 홀수배이다.

Description

와이어 로프 탐상 장치
본 발명은 엘리베이터 또는 공사용 크레인 등에 사용되는 와이어 로프의 파손이나 소선의 단선 개소(이하, 와이어 로프 손상부라고 함)를 검출하는 와이어 로프 탐상 장치에 관한 것이다.
종래의 로프 테스터라고도 칭해지는 와이어 로프 탐상 장치로서는, 일정 속도로 주행하는 와이어 로프에 대하여, 와이어 로프의 축방향의 설정 구간(소정 구간)을 영구자석으로 자화하고, 해당 설정 구간에 배설된 자기 센서(코일부)에 의해, 와이어 로프 손상부로부터 누설되는 자속을 검지하는 것이 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
이러한 와이어 로프 탐상 장치는 가이드로(guide path), 영구자석, 자기 센서(코일부), 및 장착부로 구성된다. 가이드로는, 단면이 대략 U자 형상으로 형성되며, 그 안을 와이어 로프가 통과할 수 있게 되어 있다. 또한, 영구자석은, 강제의 와이어 로프를 가이드로에 끌어당기는 동시에, 와이어 로프의 축방향으로 자기 루프를 형성할 수 있도록 배설되어 있다.
일본 특허 제 5420497 호(단락 0040, 도 9 등)
와이어 로프 손상부의 검출 감도를 증가시키면서 와이어 로프 손상부의 위치에 수반하는 검출 감도의 편차를 억제하기 위해서는, 와이어 로프를 자기 포화 상태에 가까울 때까지 자화할 수 있는 능력을 가진 영구자석 또는 전자석에 의해 손상부 근방으로부터 누설되는 자속량을 가능한 한 증가시키고, 동시에 와이어 로프를 가능한 한 균일하게 자화하는 것이 바람직하다.
상기의 특허문헌 1에서는, 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 영구자석이 가이드로와 와이어 로프에 대향하는 위치에 배설되어 있기 때문에, 영구자석 근방에 위치하는 와이어 로프 부위가 비교적 크게 자화되게 된다. 그 결과, 영구자석으로부터 반대측에 위치하는 와이어 로프 부위가 비교적 작게 자화된다. 그 때문에, 와이어 로프를 불균일하게 자화하게 되어, 와이어 로프 손상부가 존재하는 위치에 따라서는 검출 감도나 S/N이 상이하다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은, 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 와이어 로프의 설정된 구간을 균일하게 자화하여, 와이어 로프 손상부의 검출 감도나 S/N을 균일화하고, 와이어 로프 손상부의 검출 범위를 확대한 와이어 로프 탐상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 와이어 로프 탐상 장치는, 와이어 로프의 축방향 상의 설정 구간을 포함하도록 주 자속로를 형성하는 자화기와, 상기 설정 구간 내에 배치되며, 상기 자화기에 의해 상기 와이어 로프가 자화될 때, 상기 와이어 로프의 손상부로부터 발생하는 누설 자속을 검출하는 자기 센서를 구비한 와이어 로프 탐상 장치로서, 상기 자화기가, 상기 설정 구간을 사이에 두고 상기 와이어 로프와 접촉하지 않고서 상기 와이어 로프를 원주 방향으로 대략 2/3 둘레만큼 포위하도록 단면이 U자 형상을 각각이 갖는 제 1 및 제 2 폴 피스를 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이가, 서로 동일하고, 또한 상기 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상 감긴 스트랜드를 갖는 상기 와이어 로프의 축방향의 길이를 가지고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 간의 거리는 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이의 홀수배이고, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이가 서로 동일하며, 상기 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상이며 1/2 둘레 이하로 감긴 스트랜드를 갖는 상기 와이어 로프의 축방향의 길이이다.
본 발명에 따른 와이어 로프 탐상 장치에서는, 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 와이어 로프의 축방향의 길이가, 서로 동일하고, 또한 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상 감긴 스트랜드를 갖는 와이어 로프의 축방향의 길이를 가지며, 제 1 및 제 2 폴 피스 간의 거리가 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 와이어 로프의 축방향의 길이의 홀수배가 되도록 구성했으므로, 작은 폴 피스의 자화기로 제작 비용을 억제하면서, 와이어 로프의 설정 구간을 균일하게 자화할 수 있다. 이에 의해, 와이어 로프 손상부가 와이어 로프 내의 불특정 위치에 발생해도 균일한 누설 자속, 균일한 검출 감도를 얻을 수 있어서, 와이어 로프 손상부의 검출 범위의 확대를 도모할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 정면도,
도 1b는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 도 1a 및 도 1b에 나타내는 와이어 로프 탐상 장치의 사시도,
도 3은 도 1a 및 도 1b에 나타내는 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 와이어 로프 손상부가 없는 경우의 동작을 설명하는 도면,
도 4는 도 1a 및 도 1b에 나타내는 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 와이어 로프 손상부가 있는 경우의 검출 원리를 설명하는 도면,
도 5a는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 일정 속도로 통과하는 와이어 로프의 구성을 나타내는 정면도,
도 5b는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 일정 속도로 통과하는 와이어 로프의 구성을 나타내는 측면도,
도 6은 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치와 와이어 로프의 배치 관계를 나타내는 정면도,
도 7a는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 와이어 로프의 축방향에 있어서의 설정 구간이 균일하게 자화되는 원리를 설명하는 정면도,
도 7b는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 와이어 로프의 축방향에 있어서의 설정 구간이 균일하게 자화되는 원리를 설명하는 측면도,
도 8은 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서 와이어 로프의 축방향에 있어서의 폴 피스의 길이를 보다 짧게 한 경우의 와이어 로프 탐상 장치의 구성 부품의 배치 관계를 나타낸 정면도,
도 9a는 도 8의 배치 관계에서, 와이어 로프의 축방향에 있어서의 와이어 로프의 설정 구간이 균일하게 자화되는 원리를 설명하는 정면도,
도 9b는 도 8의 배치 관계에서, 와이어 로프의 축방향에 있어서의 와이어 로프의 설정 구간이 균일하게 자화되는 원리를 설명하는 측면도,
도 10a는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서, 와이어 로프의 축방향에 있어서의 폴 피스의 길이를 최단으로 한 경우에 와이어 로프의 축방향에 있어서의 설정 구간이 불균일하게 자화되는 원리를 설명하는 정면도,
도 10b는 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서, 와이어 로프의 축방향에 있어서의 폴 피스의 길이를 최단으로 한 경우에 와이어 로프의 축방향에 있어서의 설정 구간이 불균일하게 자화되는 원리를 설명하는 측면도,
도 11은 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 정면도.
실시형태 1
도 1a, 도 1b 및 도 2에 있어서, 본 발명의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치는 센서 유닛(1)과 자화기(4)로 구성되어 있다. 자화기(4)는, 백 요크(5)와, 그 양단에 배설된 한 쌍의 자석(6a, 6b)과, 그 자석(6a, 6b)에 인접해서 각각 배설된 폴 피스(7a, 7b)로 구성되며, 와이어 로프(8)의 축방향에 있어서의 설정 구간(L)을 자화한다. 또한, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 자석(6a, 6b) 및 폴 피스(7a, 7b)는 각각 자석(6) 및 폴 피스(7)로서 총칭하는 경우가 있다.
상기의 설정 구간(L)이란, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프(8) 중, 자화기(4)의 백 요크(5)의 양단부에 배설된 자석(6a, 6b)의 N-S극 쌍, 즉 폴 피스(7a)와 폴 피스(7b) 사이에 끼워진 와이어 로프(8)의 축방향에 있어서의 구간이다.
폴 피스(7)로서는, 금속 재료(예컨대, S45C 등의 강철이며, 비자성품은 제외함) 중에서, 정도(精度), 내구성 및 비용을 검토해서, 가장 적절한 것을 선택할 수 있다. 폴 피스(7)는, 도 1b 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프(8)를 대략 반주(半周)(1/2 둘레)만큼 둘러싸도록 단면이 U자 형상으로 성형되어 있다.
자석(6)으로서는, 영구자석 또는 전자석을 선택할 수 있으며, 나아가 가공 비용의 관점에서 우수한 각형 형상으로 할 수 있다. 따라서, 일본 특허 제 5026440 호(단락 0012, 도 2 등)와 같이, 자석을 U자 형상으로 성형하지 않아도 된다. 또한, 이 자석(6)은 폴 피스(7)와 인접시켜 조합함으로써, 와이어 로프(8)(도 3 참조)의 설정 구간(L)을 자화하도록 작동한다.
센서 유닛(1)은, 도 1a 및 도 1b에 나타내는 바와 같이, 자기 센서(2), 및 자기 센서(2)를 보지하는 홀더(3)로 구성된다. 자기 센서(2)로서는, 검출 코일, 홀 소자, 자기 저항 효과 소자(MR, GMR), 자기 임피던스 소자(MI) 등의 여러 가지 소자 중에서, 정도, 내구성, 비용 등을 검토해서 가장 적절한 것을 선택할 수 있다. 여기에서는, 검출 코일로 구성되는 자기 센서(2)를 채용하고 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프 손상부의 포착 범위를 가능한 한 넓히기 위해서, 자기 센서(2)도, 폴 피스(7)와 마찬가지로, 와이어 로프(8)를 대략 반주만큼 둘러싸도록 단면이 U자 형상으로 성형되어 있다.
다음에, 자기 센서(2)의 검출 범위에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 4에 나타내는 바와 같이, 검출 코일을 이용한 자기 센서(2)에서는, 와이어 로프 탐상 장치측에서 보아, 와이어 로프(8)의 단면의 약 240°의 영역을 그 검지 영역으로 한다. 와이어 로프(8)가 그 축을 회전축으로 하여 무회전 상태로 자기 센서(2)를 통과한다면, 자기 센서(2)측에서 보아 와이어 로프(8)의 반대측에 위치하는 와이어 로프(8)의 단면의 약 120°의 영역에 존재하는 와이어 로프 손상부(9)(도 4 참조)를 검출할 수 없다고 하는 것이 상정된다.
그러나, 실제로는, 와이어 로프(8)가 자기 센서(2)를 통과할 때, 와이어 로프(8)가 그 축을 회전축으로 하여 자전하면서 자기 센서(2)를 통과하는 것이 알려져 있으므로, 복수 회 와이어 로프 탐상 검사를 실시함으로써, 와이어 로프(8)의 단면의 전 영역에 존재하는 와이어 로프 손상부(9)를 검출할 수 있다.
이러한 이유로 인해, 단면이 U자 형상을 갖는 자기 센서(2)는 와이어 로프(8)에 검출 불가능한 영역을 생기게 하는 경우가 없으며, 와이어 로프(8)의 단면의 전 영역을 그 검출 범위로 할 수 있다.
다음에, 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치의 동작을, 도 3 및 도 4를 참조해서 설명한다.
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 자화기(4)의 한쪽의 자석(6a)으로부터 발생한 주 자속(10)이 폴 피스(7a)를 경유하여 와이어 로프(8) 안을 지나며 자화기(4)의 다른쪽의 폴 피스(7b) 및 자석(6b)과 백 요크(5)를 거쳐 자석(6a)으로 되돌아오는 자기 회로가 형성된다. 와이어 로프(8) 중의 자속 밀도가 대략 자기 포화에 이르러 균일해지도록 자화기(4)의 기자력이 설정되어 있다.
여기서, 도 4에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프(8)에 와이어 로프 손상부(9)가 존재하면, 그 근방에서는 누설 자속(11)이 발생한다. 이 누설 자속(11)이 자기 센서(2) 부근을 통과할 때, 자기 센서(2)의 양단에 유도 전압이 발생한다. 이에 의해 와이어 로프 손상부(9)의 존재를 검지할 수 있다.
다음에, 본 발명에 따른 와이어 로프 탐상 장치와 탐상 대상인 와이어 로프(8)와의 배치 관계와, 자기 센서(2)에 대향하는 와이어 로프(8)의 부위(자극 간, 즉 폴 피스 간의 축방향 거리에 상당하는 부분)가 균일하게 자화되는 것에 대해 설명한다.
도 5a, 도 5b 및 도 6에 있어서, 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 축방향의 주기적 길이(T)에 기초하여 폴 피스(7)의 축방향 길이(폭)(P)와 자극 간(폴 피스(7a)와 폴 피스(7b) 사이)의 축방향 거리(M)가 설정된 길이로 설정되는 것에 의해, 폴 피스(7)와 자석(6)이 배치되며, 자화기(4)의 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)의 중앙 부근에 자기 센서(2)를 포함한 센서 유닛(1)이 배치되어 있다.
도 5a에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프(8)의 상부에, 스트랜드(12)의 산허리부에 상당하는 위치에 스트랜드(12)의 각각을 나타내는 부호 a~h를 부여하고, 상기 산허리부의 위치를 명시하기 위해서, 와이어 로프(8)의 축방향에 직교하는 방향에 대해서 파선을 그렸다.
도 5b에는, 와이어 로프(8)의 축방향에 직교하는 평면에서 절단한 단면을 나타낸다. 와이어 로프(8)는, 도시의 예에서는, 8개의 스트랜드(12a~12h)를 꼬면서, 일반적으로, 섬유재, 강재 등으로 구성되는 코어재(13)에 감은 와이어 로프(8)를 이용한다. 또한, 스트랜드는 하나 하나가 일반적으로 수개 내지 수십개의 소선을 단층 또는 다층에 의해 합친 것이다.
도 5a 및 도 5b에 나타내는 상기 와이어 로프(8)에 기초하여, 도 6에 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치 관계의 일 예를 나타낸다.
이 예에서는, 자화기(4)를 구성하는 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)의 각각의 축방향에 있어서의 길이(P)를, 일단(한쪽)의 폴 피스(7a)가 스트랜드(12a~12e)를 가리도록 스트랜드(12)의 축방향의 주기적 길이(T)의 반으로 한다. 이 주기적 길이(T)는, 도 5a 및 도 6에 나타내는 바와 같이, 예컨대 스트랜드(12a)의 산허리부를 나타내는 파선 위치로부터 상기 스트랜드(12a)에 가장 근접하는 다음의 스트랜드(12a)의 산허리부를 나타내는 파선 위치까지의 거리를 가리킨다.
이때, 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)를, 자극 간의 축방향 거리(M)가 상기 주기적 길이(T)의 반이 되도록 한다. 즉, 폴 피스(7)의 축방향의 길이(P)와 자극 간의 축방향 거리(M)가 동일해지도록 배치한다. 이에 의해, 타단(다른쪽)의 폴 피스(7b)가 스트랜드(12a~12e)를 가리게 된다.
도 7a 및 도 7b에, 와이어 로프(8) 내를 흐르는 자속 상태를 나타내고, 와이어 로프(8) 내를 흐르는 자속의 분포가 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b) 사이에 끼워진 와이어 로프(8)의 자극 간 부분(도 6에서, 자극 간의 축방향 거리(M)에 상당하는 부분이며, 도 1a의 설정 구간(L)에도 상당하는 부분)에서 균일하게 되는 원리의 상세를 설명한다.
도 7a에 나타내는 바와 같이, N극으로 자화한 일단의 폴 피스(7a)(또는 일단의 자석(6a))로부터 흘러나오는 주 자속(10)은, 도 7b의 단면 A-A에서 화살표로 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12b, 12c, 12g, 12h)에 균등하게 진입할 수 있다. 또한, 주 자속(10)은, 도 7b의 단면 B-B에 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12c, 12d, 12e, 12f, 12g)에 균등하게 진입할 수 있다. 즉, 주 자속(10)은 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a~12h)의 8개 모두에 균등하게 진입할 수 있다.
마찬가지로, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 일단의 폴 피스(7a)(또는 일단의 자석(6a))로부터 흘러나온 주 자속(10)이 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이(도 6의 거리(M)에 상당하는 부위)의 스트랜드(12a~12h)를 통과하여, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)(또는 타단의 자석(6b))에 진입해 간다.
이때, 도 7b의 단면 C-C에 나타내는 바와 같이, 스트랜드(12a, 12b, 12c, 12g, 12h)로부터 타단의 폴 피스(7b)에 균등하게 진입할 수 있으며, 또한, 도 7b의 단면 D-D에 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12c, 12d, 12e, 12f, 12g)에 균등하게 진입할 수 있다. 즉, 주 자속(10)은 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a~12h)의 8개 모두에 균등하게 진입할 수 있다.
이와 같이, 폴 피스(7a, 7b)의 U자 내면과 와이어 로프(8)의 표면이, 와이어 로프 탐상 장치측의 반원 부분에서 근접하는 것에 의해, 폴 피스(7a, 7b)의 U자 내면으로부터 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 표면을 향해 주 자속(10)이 균등하게 진입하고, 그리고, 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 표면으로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면을 향해 주 자속(10)이 균등하게 진입할 수 있다고 하는 원리를 이용했다.
따라서, 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이(도 6의 거리(M)에 상당하는 부위)에서, 스트랜드(12a~12h)에 흐르는 주 자속(10)이 스트랜드(12a~12h) 중 어느 것에서도 균일해진다. 이에 의해, 자극 간의 축방향 거리(M)에서, 와이어 로프(8)의 자속의 분포가 균일한 상태가 된다.
상기의 이유로 인해, 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 상기 주기적 길이(T)를 기준으로 하여, 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)와 자극 간의 축방향 거리(M)가 동일해지도록 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치가 결정되어, 와이어 로프(8)의 상기 설정 구간(L)(자극 간의 축방향 거리(M)에 상당하는 부분)를 균일하게 자화할 수 있다.
또한, 자극 간의 축방향 거리(M)는 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)의 홀수배로 해도 좋다. 환언하면, n을 자연수로 하고, M=(2n-1)P로 해도 좋다. 즉, 도 7a에서, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)의 축방향 위치는, n이 변화해도, 스트랜드(12a~12e)의 위치가 된다. 따라서, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)의 단면은 단면 C-C 및 단면 D-D가 된다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이에서, 스트랜드(12)에 흐르는 주 자속(10)은 스트랜드(12a~12h) 중 어느 것에서도 균일해진다.
다음에, 와이어 로프(8)에 기초하여, 도 8에 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치 관계 중 폴 피스(7)의 와이어 로프(8)의 축방향의 길이가 짧아진 예를 들어서, 자기 센서(2)가 배치되는 와이어 로프(8)의 부위(자극 간의 축방향 거리(M)에 상당하는 부분)가 균일하게 자화되는 것을 설명한다.
도 5a 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 자화기(4)의 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)의 축방향의 길이(P)를, 일단의 폴 피스(7a)가 스트랜드(12c, 12d, 12e)를 가리도록, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/4 둘레만큼 감긴 스트랜드(12)의 와이어 로프(8)의 축방향에 따른 길이로 한다. 이때, 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)를, 폴 피스(7a)의 축방향의 길이(P)와 자극 간의 축방향 거리(M)가 동일해지도록 배치하는 것에 의해, 타단의 폴 피스(7b)가 스트랜드(12g, 12h, 12a)를 가리도록 배치한다.
도 9a 및 도 9b에, 와이어 로프(8) 내를 흐르는 자속 상태를 나타내고, 와이어 로프(8) 내를 흐르는 자속의 분포가 자화기(4)의 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b) 사이에 끼워진 와이어 로프(8)의 자극 간 부분(도 8에서, 자극 간의 축방향 거리(M)에 상당하는 부분이며, 도 1a의 설정 구간(L)에도 상당하는 부분)에서 균일하게 되는 원리의 상세를 설명한다.
도 9a에 나타내는 바와 같이, N극으로 자화한 일단의 폴 피스(7a)(또는 일단의 자석(6a))로부터 흘러나오는 주 자속(10)은, 도 9b의 단면 A-A에 화살표로 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12b, 12c, 12g, 12h)에 균등하게 진입할 수 있다. 또한, 주 자속(10)은, 도 9b의 단면 B-B에 화살표로 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12e, 12f, 12g, 12h)에 균등하게 진입할 수 있다. 즉, 주 자속(10)은 와이어 로프(8)를 구성하는 "스트랜드(12d)"를 제외한 스트랜드(12a~12c, 12e~12h)의 7개 모두에 균등하게 진입할 수 있다.
여기서, 스트랜드(12d)의 표면이 폴 피스(7)의 U자 내면으로부터 거리가 있어서 자기 저항이 커지기 때문에, 스트랜드(12d)에 진입하는 주 자속(10)은, 예컨대 스트랜드(12a) 등에 진입하는 주 자속(10)보다 작아진다. 다만, 도 9a 및 도 9b의 단면 A-A 및 단면 B-B에서, 주 자속(10)이 폴 피스(7)의 U자 내면으로부터 스트랜드(12d)에 각각 약 절반의 자속 레벨로 진입한다.
이에 의해, 도 9a의 단면 A-A 및 단면 B-B의 양쪽을 합쳐서 스트랜드 1개분의 자속 레벨을 확보할 수 있다. 따라서, 실용상, 스트랜드(12d)에 진입하는 주 자속(10)은 그 외의 스트랜드(12a~12c, 12e~12h)에 진입하는 주 자속(10)의 크기와 큰 차이 없는 상태가 된다.
마찬가지로, 도 9a 및 도 9b에 나타내는 바와 같이, 일단의 폴 피스(7a)(또는 일단의 자석(6a))로부터 흘러나오는 주 자속(10)이 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이(도 8의 거리(M)에 상당하는 부위)의 스트랜드(12a~12h)를 통과하여, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)(또는 타단의 자석(6b))에 진입해 간다. 이때, 도 9b의 단면 C-C에 화살표로 나타내는 바와 같이, 주 자속(10)은 스트랜드(12c, 12d, 12e, 12f, 12g)로부터 타단의 폴 피스(7b)에 균등하게 진입할 수 있다.
또한, 주 자속(10)은, 도 9b의 단면 D-D에 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12b, 12c, 12d, 12e)로부터 타단의 폴 피스(7b)에 균등하게 진입할 수 있다. 즉, 주 자속(10)은 와이어 로프(8)를 구성하는 "스트랜드(12h)"를 제외한 스트랜드(12a~12g)의 7개 모두로부터 타단의 폴 피스(7b)에 균등하게 진입할 수 있다.
여기서, 스트랜드(12h)의 표면이 폴 피스(7)의 U자 내면으로부터 거리가 있어서 자기 저항이 커지기 때문에, 스트랜드(12h)로부터 폴 피스(7)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)은, 예컨대 스트랜드(12a)로부터 폴 피스(7)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)보다 작아진다. 다만, 도 9a 및 도 9b의 단면 C-C 및 단면 D-D에서, 주 자속(10)이 스트랜드(12h)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 약 절반의 자속 레벨이 진입한다. 이에 의해, 실용상, 스트랜드(12h)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)은 그 외의 스트랜드(12a~12g)로부터 폴 피스(7)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)의 크기와 큰 차이 없는 상태가 된다. 이것은, 상술한, 도 9a 및 도 9b의 단면 A-A 및 단면 B-B의 경우와 마찬가지로, 단면 C-C 및 단면 D-D에서, 약 스트랜드 1개분의 자속 레벨을 확보할 수 있기 때문이다.
따라서, 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이(도 6의 거리(M)에 상당하는 부위)에서, 스트랜드(12)에 흐르는 주 자속(10)이 스트랜드(12a~12h) 중 어느 것이라도 실질적으로 균일해진다. 이에 의해, 자극 간의 축방향 거리(M)에서, 와이어 로프(8)의 자속의 분포가 균일한 상태가 된다.
상기의 이유로 인해, 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 상기 주기적 길이(T)를 기준으로 하여, 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)와 자극 간의 축방향 거리(M)가 동일해지도록 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치가 결정되어, 와이어 로프(8)의 상기 설정 구간(L)(자극 간의 축방향 거리(M)에 상당하는 부분)을 균일하게 자화할 수 있다.
또한, 자극 간의 축방향 거리(M)는 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)의 홀수배, 즉, n을 자연수로 하고, M=(2n-1)P로 해도 좋다. 따라서, 도 9a에 나타내는 바와 같이, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)의 축방향 위치는, n=1의 경우에는, 스트랜드(12g~12a)의 위치, n=2의 경우에는, n=1의 경우보다 축방향 좌측의 스트랜드(12c~12e)의 위치, n=3의 경우에는, n=2의 경우보다 더 축방향 좌측의 스트랜드(12g~12a)의 위치가 된다.
따라서, S극으로 자화한 타단의 폴 피스(7b)의 단면은, 도 9b에 있어서, n=2의 경우에는, 자극이 S극이며 주 자속의 방향이 반대인 단면 A-A 및 단면 B-B, n=3의 경우에는, 단면 C-C 및 단면 D-D와 동일하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같이, 한 쌍의 폴 피스(7a-7b) 사이에서, 스트랜드(12)에 흐르는 주 자속(10)이 스트랜드(12a~12h) 중 어느 것이라도 균일해진다.
다음에, 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치 관계 중, 와이어 로프(8)의 축방향의 길이가 최단인 예를 들어서, 도 10a 및 도 10b를 이용하여, 상기 설정 구간(L)의 스트랜드(12)에 흐르는 주 자속(10)이 불균일 상태가 되는 것을 설명한다.
도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 자화기(4)의 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)의 축방향 길이(P)를, 폴 피스(7a)가 스트랜드(12d, 12e)를 가리도록, 즉 도 5a 및 도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/8 둘레만큼 감긴 스트랜드(12)의 와이어 로프(8)의 축방향에 따른 길이로 한다.
이때, 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)를, 자극 간의 축방향 거리(M)가 상기 주기적 길이(T)의 1/8이 되도록, 즉 폴 피스(7a)의 축방향의 길이(P)와 자극 간의 축방향 거리(M)가 동일해지도록 배치하는 것에 의해, 타단의 폴 피스(7b)가 스트랜드(12b, 12c)를 가리도록 배치한다.
도 10a 및 도 10b에 나타내는 바와 같이, N극으로 자화한 일단의 폴 피스(7a)(또는 일단의 자석(6a))로부터 흘러나오는 주 자속(10)은, 도 10b의 단면 A-A에 화살표로 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12b, 12c, 12g, 12h)에 균등하게 진입할 수 있다. 또한, 주 자속(10)은, 도 7b의 단면 B-B에 나타내는 바와 같이 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12a, 12b, 12f, 12g, 12h)에 균등하게 진입할 수 있다. 즉, 주 자속(10)은 와이어 로프(8)를 구성하는 "스트랜드(12d, 12e)"를 제외한 스트랜드(12a~12c, 12f~12h)의 6개 모두에 균등하게 진입할 수 있다.
그러나, 도 10b의 단면 A-A에서, 스트랜드(12e)의 표면이 스트랜드(12d)의 표면보다 폴 피스(7a)의 U자 내면으로부터 거리가 있어서 자기 저항이 보다 커지기 때문에, 도 10b의 단면 B-B에서의 스트랜드(12e)로의 주 자속(10)의 보충이 기대되지만, 단면 A-A 및 단면 B-B의 양쪽을 합쳐도 약 절반의 자속 레벨밖에 확보할 수 없다. 따라서, 주 자속(10)이 스트랜드(12e)에 스트랜드 1개분에 상당하는 자속 레벨이 진입할 수 없기 때문에, 스트랜드(12e)에 진입하는 주 자속(10)이 작아져 버린다.
또한, 도 10b의 단면 B-B에서, 스트랜드(12d)의 표면이 스트랜드(12e)의 표면보다 폴 피스(7)의 U자 내면으로부터 거리가 있어서 자기 저항이 보다 커지기 때문에, 단면 A-A에서의 스트랜드(12d)로의 주 자속(10)의 보충이 기대되지만, 단면 A-A 및 단면 B-B에서 주 자속(10)이 스트랜드(12d)에 스트랜드 1개분에 상당하는 자속 레벨이 진입할 수 없기 때문에, 스트랜드(12d)에 진입하는 주 자속(10)이 작아져 버린다.
마찬가지로, 도 10b의 단면 C-C에서, 스트랜드(12c)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)이, 스트랜드(12b)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)보다 더 작아지며, 또한, 도 10b의 단면 D-D에서 스트랜드(12b)로부터 폴 피스(7)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)이 스트랜드(12c)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 진입하는 주 자속(10)보다 더 작아진다. 즉, 도 10b의 단면 C-C 및 단면 D-D에 나타내는 바와 같이, 주 자속(10)은 스트랜드(12b, 12c)로부터 폴 피스(7b)의 U자 내면에 상보적으로 진입할 수 없다.
따라서, 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)를, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/8 둘레만큼 감긴 스트랜드(12)의 와이어 로프(8)의 축방향에 따른 길이로 했을 경우, 와이어 로프(8)의 설정 구간(L)에 상당하는 부위를 흐르는 자속은 스트랜드(12a~12h)의 배치에 따라 대소가 생겨, 불균일한 상태가 된다.
상기의 이유로 인해, 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치를 구성하는 부품의 배치 관계 중, 자화기(4)의 한 쌍의 폴 피스(7a, 7b)의 축방향 길이(P)를, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/4 둘레만큼 감긴 스트랜드(12)의 와이어 로프(8)의 축방향에 따르는 길이로 함으로써(도 6 및 도 7a 및 도 7b의 경우), 와이어 로프(8)의 설정 구간(L)에 흐르는 자속을 균일화시키는 것이 가능해져서, 와이어 로프(8) 내에 발생하는 와이어 로프 손상부(9)의 검출 감도를 해치는 일 없이, 와이어 로프(8)의 축방향의 길이가 가장 작은 배치 관계로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 있어서의 와이어 로프 탐상 장치에 있어서, 폴 피스(7)의 와이어 로프(8)에 대한 축방향 길이(P)가 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/4 둘레 이상 감긴 스트랜드(12)에 있어서의 와이어 로프(8)에 따른 방향의 길이이며, 자극 간의 축방향 거리(M)를 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)의 홀수배, 즉, M=(2n-1)P로 하면 좋다.
또는, 동일한 정도의 크기, 즉, n을 자연수로 하고, M=(2n-1)P±(서로 이웃하는 스트랜드끼리에 있어서의 스트랜드 중심 간의 와이어 로프에 따르는 길이)/2로 해도 좋다. 이 「서로 이웃하는 스트랜드끼리에 있어서의 스트랜드 중심 간의 와이어 로프에 따르는 길이」란, 예컨대, 도 7a에 있어서의 d-e 사이 거리, 즉, 도 7b에 있어서의 스트랜드(12d)의 중심 - 스트랜드(12e)의 중심 간 거리를 나타낸다.
이와 같이, 폴 피스(7)와 자석(6)을 배치함으로써, 와이어 로프(8)의 상기 설정 구간(L)을 균일하게 자화시킬 수 있다.
이에 의해, 와이어 로프(8)의 상기 설정 구간(L)에서, 와이어 로프 손상부(9)의 와이어 로프(8) 내에 있어서의 위치에 의존하지 않고, 와이어 로프 손상부(9)를 동일한 정도의 검출 감도로 검지할 수 있다.
이와 같이, 실시형태 1의 와이어 로프 탐상 장치에 의하면, 폴 피스(7), 자석(6), 및 백 요크(5)로 구성되는 자화기(4)를 와이어 로프(8)에 대해 근접해서 배설시키고, 폴 피스(7)의 와이어 로프(8)에 대한 축방향 길이가, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/4 둘레 이상 감긴 스트랜드(12)에 있어서의 와이어 로프(8)에 따른 방향의 길이이며, 자극 간의 축방향 거리(M)를 폴 피스(7)의 축방향 길이(P)의 홀수배로 하면 좋다.
또는, M은 P의 홀수배와 동일한 정도의 크기, 즉, n을 자연수로 하고, M=(2n-1)P±(서로 이웃하는 스트랜드끼리에 있어서의 스트랜드 중심 간의 와이어 로프에 따르는 길이)/2로 해도 좋다.
이와 같이 폴 피스(7)와 자석(6)을 배치함으로써, 와이어 로프(8)의 상기 설정 구간(L)을 균일하게 자화하여, 와이어 로프 손상부(9)의 검출 범위의 확대를 도모할 수 있다.
여기서, 본 실시형태에 있어서, 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 폴 피스(7)의 길이가, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 스트랜드(12)가 1/4 둘레만큼 감겨졌을 때의 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 길이일 때, 폴 피스(7)나 자석의 재료의 사용량이 최소가 되어, 제작 비용의 관점에서 최적이다.
또한, 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 폴 피스(7)의 길이가, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 스트랜드(12)가 1/2 둘레만큼 감겨졌을 때의 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 길이일 때, 와이어 로프(8)를 구성하는 모든 스트랜드(12)가 2개의 폴 피스의 각각에 동일하게 접할 수 있기 때문에, N극으로부터 로프에 진입한 자속이, 스트랜드 사이를 건너가는 일 없이 S극으로 나갈 수 있으므로, 자기 저항이 작아져서, 로프에 효율적으로 자속을 통한다고 하는 관점에서 최적이다.
한편, 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 폴 피스(7)의 길이가, 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 스트랜드(12)가 1/2 둘레만큼 감겨졌을 때의 와이어 로프(8)의 축방향에 관한 길이보다 커질 때, 와이어 로프(8)를 구성하는 스트랜드(12)의 주기성에 의해, 장치의 구성상, 장황해진다.
이상으로부터, 폴 피스(7)의 와이어 로프(8)의 축방향의 길이는 와이어 로프(8)의 원주 방향으로 1/4 둘레 이상이면 좋지만, 바람직하게는 1/2 둘레 이하로 감긴 스트랜드(12)에 있어서의 와이어 로프(8)에 따른 방향의 길이로 설정하는 것이 실제의 와이어 로프 탐상 장치의 구성에서 최적이다.
실시형태 2
도 11에 나타내는 본 발명의 실시형태 2에서는, 상기의 실시형태 1에 의한 와이어 로프 탐상 장치의 각 구성요소를 각각 2조 구비하며, 와이어 로프(8)에 관해서 180° 대향시킨 방향으로, 즉 순차적으로 서로 역방향이 되도록 배설한 것이다.
이와 같이, 2조의 자화기(4)가 와이어 로프(8)에 관하여 180° 대향하는 방향으로 배설되는 것에 의해, 와이어 로프(8) 중의 자속 분포의 균일성이 증가한다.
또한, 2조의 센서 유닛(1)이 와이어 로프(8)에 관하여 180° 대향하는 방향으로 배설되는 것에 의해, 각각의 센서 유닛(1)이 갖는 저감도 영역, 즉 U자 단면의 개구부 부근을 와이어 로프 손상부가 통과했을 때의 검출 감도를 서로 상보할 수 있다.
나아가, 자화기(4)가 와이어 로프(8) 1개당 Q개 배설되었을 때, 자화기(4)가 와이어 로프(8)의 원주 방향에 관하여, 360/Q도의 간격으로 순차 대향하도록 배설되게 한다.
이와 같이 하면, 와이어 로프(8) 중의 자화의 강도를 균일하게 증대시킬 수 있어서, 와이어 로프(8)의 원주 방향에 관하여, 어느 부분에 와이어 로프 손상부(9)가 발생해도 균일한 누설 자속(11)을 얻을 수 있다.
나아가, 상기는 와이어 로프(8)의 검사 횟수를 저감시키는 것으로도 연결되어, 검사원의 부하를 줄일 뿐만 아니라, 검사 비용을 억제하게 된다.

Claims (5)

  1. 와이어 로프의 축방향 상의 설정 구간을 포함하도록 주 자속로를 형성하는 자화기와, 상기 설정 구간 내에 배치되며, 상기 자화기에 의해 상기 와이어 로프가 자화될 때, 상기 와이어 로프의 손상부로부터 발생하는 누설 자속을 검출하는 자기 센서를 구비한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서,
    상기 자화기가, 상기 설정 구간을 사이에 두고 상기 와이어 로프와 접촉하지 않고서 상기 와이어 로프를 원주 방향으로 1/2 둘레만큼 포위하도록 단면이 U자 형상을 각각이 갖는 제 1 및 제 2 폴 피스를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이가, 서로 동일하고, 또한 상기 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상 감긴 스트랜드를 갖는 상기 와이어 로프의 축방향의 길이를 가지고 있으며, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 간의 거리는 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이의 홀수배이고,
    상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이가 서로 동일하며, 상기 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상이며 1/2 둘레 이하로 감긴 스트랜드를 갖는 상기 와이어 로프의 축방향의 길이인
    와이어 로프 탐상 장치.
  2. 와이어 로프의 축방향 상의 설정 구간을 포함하도록 주 자속로를 형성하는 자화기와, 상기 설정 구간 내에 배치되며, 상기 자화기에 의해 상기 와이어 로프가 자화될 때, 상기 와이어 로프의 손상부로부터 발생하는 누설 자속을 검출하는 자기 센서를 구비한 와이어 로프 탐상 장치에 있어서,
    상기 자화기가, 상기 설정 구간을 사이에 두고 상기 와이어 로프와 접촉하지 않고서 상기 와이어 로프를 원주 방향으로 1/2 둘레만큼 포위하도록 단면이 U자 형상을 각각이 갖는 제 1 및 제 2 폴 피스를 포함하고,
    상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이가, 서로 동일하고, 또한 상기 와이어 로프의 원주 방향에 대해 1/4 둘레 이상이며 1/2 둘레 이하로 감긴 스트랜드를 갖는 상기 와이어 로프의 축방향의 길이를 가지고 있으며,
    상기 제 1 및 제 2 폴 피스 간의 거리를 M, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스 각각에 있어서의 상기 와이어 로프의 축방향의 길이를 P로 했을 때에, n을 자연수로 하고, M=(2n-1)P±(서로 이웃하는 스트랜드끼리에 있어서의 스트랜드 중심 간의 와이어 로프에 따르는 길이)/2인
    와이어 로프 탐상 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자화기가, 상기 와이어 로프의 원주 방향에 관하여, 360/Q(다만, Q≥2)도의 간격으로 순차적으로 서로 대향하도록 상기 와이어 로프 1개당 Q개 배설되는
    와이어 로프 탐상 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 자화기가, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스에 더하여,
    자성체로 구성된 백 요크와,
    일방의 극성을 갖는 일단부가 상기 백 요크의 일단부에 접하는 동시에 상기 제 1 폴 피스에 접하는 제 1 자석과,
    타방의 극성을 갖는 일단부가 상기 백 요크의 타단부에 접하는 동시에 상기 제 2 폴 피스에 접하는 제 2 자석을 구비하고,
    상기 자기 센서가, 상기 와이어 로프를 통과시키기 위해서, 상기 제 1 및 제 2 폴 피스의 U자 형상에 맞춰서, 단면이 U자 형상을 갖는
    와이어 로프 탐상 장치.
  5. 삭제
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