KR20190101998A

KR20190101998A - 와이어 로프의 손상 검출 방법, 그리고 와이어 로프의 손상 검출에 사용되는 신호 처리 장치 및 손상 검출 장치

Info

Publication number: KR20190101998A
Application number: KR1020197019985A
Authority: KR
Inventors: 히로아키 이토이; 사다노리 시이키; 마사미치 스가하라; 도시유키 모리야
Original assignee: 도쿄 세이꼬 가부시키가이샤
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2019-09-02
Also published as: WO2018109824A1; US20190293603A1; US20210382009A1; US11549911B2; CN110062884A; US11125722B2; JPWO2018109824A1; JP6660490B2

Abstract

자화 검출기(10)는, 와이어 로프(W)를 길이 방향으로 자화하는 영구 자석(11, 12)과, 상기 영구 자석(11, 12)에 의해 자화된 와이어 로프(W)의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일(13)을 구비하고 있다. 자화 검출기(10)는 와이어 로프(W)의 일부분을 포위하도록 하여 마련된다. 검사에 앞서, 상기 와이어 로프(W)의 검사 범위에 걸쳐 상기 자화 검출기(10)가 적어도 3회 왕복 이동된다. 자화 검출기(10)를 왕복 이동시킨 후에, 서치 코일(13)로부터 출력되는 신호가 사용되어 단면적 변화, 즉 와이어 로프(W)의 손상이 검사된다.

Description

와이어 로프의 손상 검출 방법, 그리고 와이어 로프의 손상 검출에 사용되는 신호 처리 장치 및 손상 검출 장치

본 발명은 와이어 로프의 손상 검출 방법, 와이어 로프의 손상 검출에 사용되는 신호 처리 장치 및 손상 검출 장치에 관한 것이다.

와이어 로프를 누설 자속법을 사용하여 검사하는 검사 장치가 알려져 있다(특허문헌 1).

누설 자속법에서는, 와이어 로프가 검사 장치의 자석을 사용하여 길이 방향으로 자화되어, 와이어 로프의 손상 부위로부터 누설되는 자속이 검지된다. 여기서, 와이어 로프와 같은 가늘고 긴 자성체는, 가공 시 또는 그 후의 지자기의 영향에 의해 자화되어, 와이어 로프의 양단부에 자극이 원래 형성되어 있는 경우가 있다. 이 때문에, 검사 장치가 구비하는 자석의 자력이 약하면, 와이어 로프의 양단부의 자극의 영향에 의해 검사 범위의 와이어 로프의 자화 방향(자축)이 정렬되지 않아, 결과적으로 검사 장치의 출력 신호, 특히 검사 범위의 양단 부분의 출력 신호가 안정되지 않는(S/N비가 악화되는) 경우가 있다. 강력한 자력을 갖는 자석을 사용함으로써 검사 범위의 자화 방향을 어느 정도 정렬시킬 수는 있지만, 강력한 자력을 갖는 자석은 무거워, 검사 장치를 운반하기 어려워진다.

일본 특허 공개 제2002-5896호 공보

본 발명은 와이어 로프의 검사 범위의 자화 방향을 정렬시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 와이어 로프의 손상 검출 장치로부터 출력되는 신호의 S/N비를 향상시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 와이어 로프를 전체 주위에 걸쳐 균등하게 자화하고, 또한 검사 시에 있어서의 와이어 로프의 손상을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 와이어 로프의 손상 검출 방법은, 와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되는 가반형의 손상 검출 장치이며, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치를 사용하는 와이어 로프의 손상 검출 방법이며, 상기 와이어 로프의 소정 길이의 검사 범위에 걸쳐 상기 손상 검출 장치를 상기 와이어 로프 상에서 소정 횟수 왕복 이동시키고, 상기 손상 검출 장치를 소정 횟수 왕복 이동시킨 후에, 상기 서치 코일로부터 출력되는 신호를 기록하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 손상 검출 장치를 사용한 와이어 로프의 검사에 앞서, 상기 손상 검출 장치가 와이어 로프의 소정 길이의 검사 범위에 걸쳐 소정 횟수 왕복 이동되고, 이에 의해 와이어 로프의 검사 범위에 있어서의 자화 방향(자축)을 정렬시킬 수 있다. 검사 범위에 있어서 상기 손상 검출 장치를 왕복 이동시킴으로써, 왕로에 있어서의 서치 코일로부터의 출력 신호와, 귀로에 있어서의 서치 코일로부터의 출력 신호에 큰 괴리가 발생하지 않게 되고, 검사 범위에 있어서의 자화 방향(자축)을 정렬시킬 수 있어, 검사 정밀도의 향상이 실현된다.

바람직하게는, 상기 와이어 로프의 소정 길이의 검사 범위의 양단을 상기 손상 검출 장치가 초과할 때까지 상기 손상 검출 장치를 이동시킨다. 검사 범위의 전체의 자화 방향을 정렬시킬 수 있다.

일 실시 양태에서는, 상기 손상 검출 장치를 적어도 3회 왕복 이동시킨다. 안정된 출력 신호를 얻을 수 있다.

검사 범위의 길이는 임의로 설정(조정)할 수 있다. 와이어 로프가 검사 범위보다 긴 경우에는, 검사 범위를 어긋나게 해 감으로써 와이어 로프를 그 전체 길이에 걸쳐 검사할 수 있다. 검사 범위를 어긋나게 할 때마다, 새로운 검사 범위를 검사하는 데 앞서, 상기 손상 검출 장치를 새로운 검사 범위에 걸쳐 왕복 이동시킴으로써, 와이어 로프의 전체 길이를 고정밀도로 검사할 수 있다.

본 발명은, 상술한 와이어 로프의 손상 검출에 적합한 신호 처리 장치도 제공한다. 본 발명에 의한 신호 처리 장치는, 와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되는 가반형의 손상 검출 장치이며, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치의 상기 서치 코일로부터 출력되는, 상기 와이어 로프의 단면적 변화에 따른 전압 신호의 입력을 접수하는 전압 신호 접수 수단, 상기 전압 신호 접수 수단에 접수된 전압 신호를 자속 신호로 변환하는 변환 수단, 상기 변환 수단에 의해 변환된 자속 신호를 평활화하여, 평활화 자속 신호를 산출하는 평활화 수단, 그리고 상기 자속 신호로부터 상기 평활화 자속 신호를 감산하는 감산 수단을 구비하고 있다.

본 발명은, 상술한 신호 처리 장치 제어에 적합한 방법도 제공한다. 본 발명에 의한 신호 처리 방법은, 와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되는 가반형의 손상 검출 장치이며, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치의 상기 서치 코일로부터 출력되는, 상기 와이어 로프의 단면적 변화에 따른 전압 신호의 입력을 전압 신호 접수 수단에 의해 접수하고, 접수한 전압 신호를 변환 수단에 의해 자속 신호로 변환하고, 변환된 자속 신호를 평활화 수단에 의해 평활화한 평활화 자속 신호를 산출하고, 감산 수단에 의해 상기 자속 신호로부터 상기 평활화 자속 신호를 감산하는 것이다.

가공 시 또는 그 후의 지자기의 영향에 의해 와이어 로프의 양단부에 원래 자극이 형성되어 있으면, 검사 범위의 특히 양단 부분에 있어서의 출력 신호(전압 신호 또는 자속 신호)에, 와이어 로프의 양단부의 자극의 영향이 발생할 경우가 있다. 본 발명에 의하면, 자속 신호를 평활화한 평활화 자속 신호를 상기 자속 신호로부터 감산함으로써, 검사 범위의 양단 부분에 있어서의 출력 신호에 포함되는 와이어 로프의 양단부의 자극의 영향분을 캔슬 또는 경감할 수 있다. 출력 신호의 S/N비가 향상되므로, 와이어 로프의 손상의 유무, 정도 및 발생 개소를 더 정확하게 검출할 수 있다.

상기 평활화 수단에는 예를 들어 이동 평균법을 사용할 수 있다. 이동 평균법은, 단순 이동 평균을 사용해도, 가중 이동 평균을 사용해도 된다. 물론, 단순 이동 평균 및 가중 이동 평균의 양쪽을 사용할 수도 있다.

본 발명은 또한, 상술한 와이어 로프의 손상 검출에 적합한 이동 기구를 구비하는 가반형의 손상 검출 장치도 제공한다. 본 발명에 의한 이동 기구를 구비하는 가반형의 손상 검출 장치는, 와이어 로프가 통과되는 상기 와이어 로프의 직경보다 큰 직경의 원기둥 형상의 내부 공간을 갖는 것이며, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 환상으로 배치된 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 환상으로 마련된 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치와, 상기 가반형 손상 검출 장치의 양단부 각각에 등각도 간격으로 설치되고, 양단부의 각각에 있어서 와이어 로프를 그 주위의 4 방향으로부터 지지하는 회전 가능한 지지 롤러를 포함하는 이동 기구를 구비하고, 상기 가반형의 손상 검출 장치의 양단부의 각각의 상기 지지 롤러가, 상기 와이어 로프의 단면 중심과 상기 내부 공간의 단면 중심을 일치시키도록 설치되어 있다.

와이어 로프가 가반형의 손상 검출 장치의 내부 공간의 중심을 통과하므로, 와이어 로프와 환상으로 배치된 자화 수단 사이의 거리가 전체 주위에 걸쳐 동등한 것이 되어, 와이어 로프를 전체 주위에 걸쳐 균등하게 자화할 수 있다. 또한, 손상 검출 장치의 내부 공간의 내주면에 와이어 로프가 접촉하지 않으므로, 와이어 로프와 손상 검출 장치의 접촉에 기인하는 손상도 발생하지 않는다. 가반형 손상 검출 장치를, 와이어 로프의 길이 방향을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다.

도 1은 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치의 측면도이다.
도 3은 자화 검출기의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는 영구 자석의 배열을 도시한다.
도 5는 자화 검출기를 와이어 로프의 검사 범위에 있어서 이동시키고 있는 상태를 도시한다.
도 6은 자화 검출기를 왕복 이동시켰을 때의 출력 신호를 나타내는 그래프이다.
도 7은 신호 처리 장치의 처리의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 서치 코일로부터 출력되는 전압 파형을 나타낸다.
도 9는 자속량의 파형을 나타낸다.
도 10은 단순 이동 평균 후의 자속량의 파형을 나타낸다.
도 11은 다항식 적합 가중 이동 평균 후의 자속량의 파형을 나타낸다.
도 12는 보정 후의 자속량의 파형을 나타낸다.

도 1은 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치의 정면도이다. 도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치의 측면도이다.

가반형 와이어 로프 손상 검출 장치(1)는, 자화 검출기(10)와, 자화 검출기(10)를 와이어 로프(W)를 따라 이동시키기 위한 이동 기구(20)를 구비하고 있다.

자화 검출기(10)는, 원통 형상의 것이며, 와이어 로프(W)가 통과하는 상기 와이어 로프(W)의 직경보다 큰 직경을 갖는 원기둥형의 내부 공간(10A)을 구비하고 있다. 자화 검출기(10)는, 전후 방향(원통 축 방향)으로 간격을 두고 마련된 2개의 힌지(17)에 있어서 연결된 개폐 가능한 한 쌍의 반원통체(10L, 10R)를 구비하고, 힌지(17)를 축으로 하여 반원통체(10L, 10R)를 양측으로 개방할 수 있다. 2개의 반원통체(10L, 10R)에 의해 와이어 로프(W)를 양측 사이에 넣음(포위함)으로써, 와이어 로프(W)에 자화 검출기(10)가 설치된다. 이하, 설명의 편의상, 자화 검출기(10)의 전후 방향(원통 축 방향)의 한쪽 단(도 1에 있어서의 좌측단)을 일단부라고 칭하고, 다른 쪽 단(도 1에 있어서의 우측단)을 타단부라고 칭한다.

이동 기구(20)는, 반원통체(10L, 10R)의 각각에 설치되는 한 쌍의 이동 기구(20L, 20R)(도 2 참조)를 구비하고 있다.

이동 기구(20L, 20R)는 전후 방향(도 1 참조)으로 대칭으로 만들어지고, 또한 좌우 방향(도 2 참조)으로도 대칭으로 만들어져 있다. 반원통체(10L, 10R)의 각각의 외면에는, 전후 방향 및 주위 방향으로 간격을 두고 마련되고, 외측으로 돌출되는 4개의 반원 형상의 핀(15)이 고정되어 있다. 핀(15)의 각각에 나사 구멍이 형성되어 있고, 전후 방향으로 나열되는 1쌍의 핀(15)에 전후 방향으로 연장되는 바(23)가 설치된다. 도 2를 참조하여, 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치(1)를 측방으로부터 보면, 4개의 바(23)가 원통 형상의 자화 검출기(10)의 주위의 네 코너에 상당하는 위치에 설치되어 있다.

측방에서 보아서 상하 방향으로 나열되는 2개의 바(23)의 양단의 각각에, 부채 형상의 플레이트(21L, 21R)가 고정되어 있다. 부채 형상 플레이트(21L, 21R)의 각각의 외면에는, 회전 가능한 지지 롤러(25L, 25R)가 지지구를 통해 2개씩 간격을 두고 고정되어 있다. 일단부에는 4개의 지지 롤러(25L, 25R)가 측방에서 보아 등각도 간격으로 마련되고, 타단부에 있어서도 4개의 지지 롤러(25L, 25)가 측방에서 보아 등각도 간격으로 마련되어 있다. 일단부 및 타단부의 각각에 4개씩 마련되는 지지 롤러(25L, 25R)의 내접원은 와이어 로프(W)의 직경과 동일 직경이고, 또한 지지 롤러(25L, 25R)의 내접원은 와이어 로프(W)의 원형의 횡단면과 동심원이다.

자화 검출기(10)의 내부 공간(10A)을 통과하는 와이어 로프(W)가 그 주위의 4 방향으로부터 지지된다. 상술한 바와 같이, 일단부 및 타단부의 각각에 4개씩 마련되는 지지 롤러(25L, 25R)는, 그 내접원이 와이어 로프(W)의 직경과 동일 직경이고, 또한 지지 롤러(25L, 25R)의 내접원이 와이어 로프(W)의 원형의 횡단면과 동심원이 되도록 마련된다. 즉, 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치(1)의 일단부 및 타단부 각각에 있어서, 4개의 지지 롤러(25L, 25R)에 의해, 와이어 로프(W)의 단면 중심과 내부 공간(10A)의 단면 중심이 일치하도록 와이어 로프(W)가 지지되고, 이에 의해 자화 검출기(10)의 내부 공간(10A)의 중심에 와이어 로프(W)가 위치한다. 후술하는 바와 같이, 자화 검출기(10)는, 그 내부에 환상으로 나열된 복수의 영구 자석을 구비한다. 와이어 로프(W)가 자화 검출기(10)의 내부 공간(10A)의 중심을 통과하므로, 와이어 로프(W)와 환상으로 나열되는 영구 자석 사이의 거리가 전체 주위에 걸쳐 동등한 것이 되어, 와이어 로프(W)를 전체 주위에 걸쳐 균등하게 자화할 수 있다. 또한, 자화 검출기(10)의 내부 공간(10A)의 내주면에 와이어 로프(W)가 접촉하지 않으므로, 와이어 로프(W)와 자화 검출기(10)의 접촉에 기인하는 손상도 발생하지 않는다. 자화 검출기(10)를 와이어 로프(W)의 길이 방향을 따라 원활하게 이동시킬 수 있다.

지지 롤러(25L, 25R)의 지지구에는 직경이 상이한 지지 롤러(25L, 25R)를 착탈 가능하게 설치할 수 있다. 작은 직경의 와이어 로프(W)를 검사하는 경우에는 직경이 큰 지지 롤러(25L, 25R)가, 큰 직경의 와이어 로프(W)를 검사하는 경우에는 직경이 작은 지지 롤러(25L, 25R)가 설치된다. 자화 검출기(10)의 내부 공간(10A)의 단면 직경보다 작은 직경을 갖는 와이어 로프(W)라면, 상이한 직경을 갖는 와이어 로프(W)라도 자화 검출기(10)를 설치할 수 있고, 내부 공간(10A)의 중심에 와이어 로프(W)를 위치시킬 수 있다.

도 1을 참조하여, 타단측(도 1에 있어서 우측)에 마련된 플레이트(21R)의 외면에 지지구가 고정되어 있고, 지지구의 선단에 롤러(51)가 설치되어 있다. 롤러(51)는 와이어 로프(W)의 표면에 접하고 있고, 와이어 로프(W)를 따라 자화 검출기(10)를 이동시키면 롤러(51)는 회전한다. 롤러(51)의 회전축에 로터리 인코더(52)가 고정되어 있고, 이 로터리 인코더(52)에 의해 자화 검출기(10)의 이동 거리(자화 검출기(10)의 위치)가 계측된다.

도 3은 자화 검출기(10)의 내부 구조를 개략적으로 도시하는 종단면도이다. 도 4는 도 3의 IV-IV선을 따르는 횡단면도를 개략적으로 도시하는 것이며, 자화 검출기(10)에 마련된 영구 자석의 배열을 나타내고 있다.

자화 검출기(10)는, 그 일단측(도 3에 있어서 좌측) 및 타단측(도 3에 있어서 우측)의 각각에, 환상으로 등간격으로 18개 나열되는 영구 자석(11, 12)이 2열씩 마련되어 있다. 일단측의 영구 자석(11)은, 어느 것이나 모두 S극이 자화 검출기(10)의 중심을 향하고, N극이 외측을 향하도록 배치되어 있다. 타단측의 영구 자석(12)은, 모두 N극이 자화 검출기(10)의 중심을 향하고, S극이 외측을 향하도록 배치되어 있다. 상술한 바와 같이, 자화 검출기(10)는 한 쌍의 반원통체(10L, 10R)로 구성되어 있으므로, 환상으로 18개 나열되는 영구 자석(11, 12) 중 9개가 한쪽의 반원통체(10L)에 마련되고, 나머지 9개가 다른 쪽의 반원통체(10R)에 마련된다. 영구 자석(11, 12)의 수는 임의로 조정할 수 있다. 또한 영구 자석(11과 12)은 요크(도시 생략)에 의해 접속해도 된다.

자화 검출기(10)의 전후 방향의 중앙 부분에 환상의 서치 코일(13)이 마련되어 있다. 하나의 서치 코일(13)을 마련해도 되고, 전후 방향으로 간격을 두고 2개의 환상의 서치 코일(13)을 나열하여 마련하고, 이들을 차동 접속하도록 해도 된다. 서치 코일(13)은 그 양단의 각각에 마련되는 커넥터(도시 생략)를 접속함으로써 환상이 된다. 와이어 로프(W)에 자화 검출기(10)를 설치할 때에는 커넥터의 양단 접속이 풀린다.

영구 자석(11, 12)으로부터 발생하는 자속은 와이어 로프(W)를 통과하는 자기 루프를 형성하고, 이에 의해 와이어 로프(W)는 자화된다. 와이어 로프(W)에 있어서 예를 들어 열화가 진행되어, 손상이 축적되면, 손상 부분(마모 부분, 부식 부분 등)에 있어서 와이어 로프의 단면적 변화(감소)(로프 직경의 감소)가 발현된다. 여기서 자화된 와이어 로프(W)를 통과하는 자속은 와이어 로프(W)의 단면적에 비례하므로, 손상 부분에서는 와이어 로프(W)를 통과하는 자속의 변화가 발현된다. 자화(포화 자화)된 와이어 로프(W)의 손상 부분에 자화 검출기(10)가 통과되면, 서치 코일(13)과 쇄교되는 자속의 변화에 의해 서치 코일(13)에 기전력이 발생하고, 이것이 서치 코일(13)의 출력 신호 중에 피크가 되어 나타난다. 서치 코일(13)의 출력 신호에 기초하여, 와이어 로프(W)의 단면적 변화, 즉 와이어 로프(W)에 발생하는 손상 부분을 검지할 수 있다.

여기서, 와이어 로프(W)와 같은 가늘고 긴 자성체는, 가공 시 및 그 후의 지자기의 영향을 받아 길이 방향으로 자화되어, 와이어 로프(W)의 양단부에 원래 자극이 형성되어 있는 경우가 있다. 또한, 자화 검출기(10)(영구 자석(11, 12))를 한 번만 와이어 로프(W) 상을 이동시키는 것만으로는, 와이어 로프(W)의 자화 방향(자축)을 정렬시키는 것이 어려운 경우가 있다.

도 5는 와이어 로프(W)의 소정 길이의 검사 범위에 있어서 자화 검출기(10)를 왕복 이동시키고 있는 상태를 개략적으로 도시하고 있다. 자화 검출기(10)에는 신호 케이블을 통해 신호 처리 장치(90)가 접속되고, 서치 코일(13)로부터의 출력 신호 및 로터리 인코더(52)로부터의 출력 신호는 신호 케이블을 통해 신호 처리 장치(90)에 부여된다. 후술하는 바와 같이, 검사 범위의 전체의 자화 방향을 정렬시키기 위해, 검사 범위의 양단을 자화 검출기(10)가 초과할 때까지 자화 검출기(10)를 이동시키는 것이 바람직하다.

도 6은, 자화 검출기(10)를 소정 길이의 검사 범위에 걸쳐 연속해서 8회 이동시켰을(4회 왕복 이동시켰을) 때에 자화 검출기(10)로부터 출력되는 출력 신호를 나타내는 그래프이다. 도 6에는, 약 4m의 길이의 검사 범위에 걸쳐 자화 검출기(10)를 4회 왕복 이동시켰을 때의 자화 검출기(10)의 출력 신호가 나타나 있다. 도 6의 그래프에 있어서, 횡축은 거리(자화 검출기(10)의 위치)를, 종축은 출력 신호(자속(Wb))를 각각 나타내고 있다.

도 6을 참조하여, 자화 검출기(10)를 검사 범위에 걸쳐 왕복 이동시켰을 때의 출력 신호는, 초반 중에는 변동이 커(왕로와 귀로의 괴리가 커), 와이어 로프(W)의 자화력이 약한 것을 알 수 있다. 왕복 이동을 반복함에 따라 변동이 작아지고(왕로와 귀로의 괴리가 작아지고), 자화력도 강해진다. 6회째의 이동(귀로), 7회째의 이동(왕로) 및 8회째의 이동(귀로)에 이르면, 출력 신호의 변동은 거의 없어진다.

즉, 자화 검출기(10)를 와이어 로프(W)의 소정의 검사 범위에 걸쳐 복수 회 왕복 이동시킴으로써, 그 검사 범위에 있어서의 자화 방향(자축)이 정렬되고, 출력 신호를 안정시킬 수 있다.

자화 검출기(10)를 왕복시키는 횟수는 자화 검출기(10)가 구비하는 영구 자석(11, 12)의 자력에도 의존한다. 강력한 자력을 갖는 영구 자석을 사용하면 보다 적은 이동 횟수로 출력 신호를 안정시킬 수 있다. 그러나 강력한 자력을 갖는 자석은 일반적으로 중량이 커, 자화 검출기(10)의 가반성을 저해한다. 자화 검출기(10)의 가반성을 고려하면, 자화 검출기(10)를 검사 범위에 걸쳐 3회 왕복 이동시킴으로써 안정된 출력 신호에 도달할 수 있는, 그러한 영구 자석(11, 12)을 사용하는 것이 적절하다.

도 7은 자화 검출기(10)로부터 출력되는 신호를 처리하는 신호 처리 장치(90)의 동작을 나타내는 흐름도이다.

먼저, 와이어 로프(W)의 검사할 범위가 정해지고, 그 검사 범위에 걸쳐 자화 검출기(10)를 적어도 3회 왕복 이동시킨다. 상술한 바와 같이, 검사 범위에 있어서의 자화 방향이 정렬된다. 초반에 자화 검출기(10)를 왕복 이동시킬 때에 서치 코일(13)로부터 출력되는 신호는 기록되지 않는다(예를 들어 파기됨).

자화 검출기(10)의 왕복 이동을 종료한 후에, 검사 범위의 검사가 개시된다(출력 신호의 기록이 개시됨). 자화 검출기(10)를, 와이어 로프(W)를 따라, 검사 범위의 일단으로부터 타단까지 이동시킨다. 서치 코일(13) 및 로터리 인코더(52)로부터의 출력 신호가 신호 처리 장치(90)에 부여되고, 신호 처리 장치(90)가 구비하는 메모리에 기록된다(스텝(61)).

도 8의 그래프는, 자화 검출기(10)를 소정의 검사 범위에 걸쳐 1 왕복시켰을 때의 서치 코일(13)의 출력 신호(전압값)의 변화를 나타내는 파형을 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 와이어 로프(W)에 손상이 존재하면, 단면적 변화에 기인하는 자속의 변화가 발생하여, 서치 코일(13)에 기전력이 발생한다. 도 8의 그래프에는, 자화 검출기(10)(서치 코일(13))를 검사 범위의 일단으로부터 타단으로 이동시켰을 때(왕로)에 서치 코일(13)에 발생한 전압의 변화를 나타내는 파형과, 자화 검출기(10)를 검사 범위의 타단으로부터 일단으로 이동시켰을 때(귀로)에 서치 코일(13)에 발생한 전압의 변화를 나타내는 파형의 양쪽이 나타나 있다. 왕로와 귀로에서는 서치 코일(13)에 발생하는 전압의 극성이 반전되므로, 그래프상에는 대략 상하 대칭의 파형이 나타난다.

와이어 로프(W)는 복수 개의 소선을 꼬아 합친 스트랜드를 다시 꼬아 합쳐 만들어져 있으므로, 와이어 로프(W)의 표면에는 나선 형상의 요철이 있다. 자속 변화는 와이어 로프(W)의 표면의 요철로부터도 발생하고, 따라서 와이어 로프(W)의 손상이 없는 부분이라도 전압 변화는 검지된다.

와이어 로프(W)에 손상이 존재하는 경우, 서치 코일(13)로부터의 출력 신호 중에 피크값(돌출된 전압값)이 나타난다. 손상의 정도가 크면 와이어 로프의 단면적 변화량(자속의 변화량)도 커지므로, 피크값도 커진다.

서치 코일(13)로부터 출력 신호(전압값)(도 8의 그래프)를 사용하여 와이어 로프(W)에 존재하는 손상의 유무, 정도 및 부위를 판단하는 것도 가능하지만, 서치 코일(13)로부터의 출력 신호는 자화 검출기(10)의 이동 속도에 따라서 값이 변화된다.

도 7로 돌아가, 자화 검출기(10)의 이동 속도를 캔슬하기 위해, 신호 처리 장치(90)는 서치 코일(13)로부터 출력 신호(전압값)를 시간 적분하여, 자속(자속량)으로 변환하는 처리를 실행한다(스텝 62).

도 9는, 도 8에 나타내는 전압값의 변화를 시간 적분한 자속량의 변화를 나타내고 있다. 그래프의 종축은 자속(Wb)(자속의 변화)을 나타내고 있다.

도 9에 나타내는 파형의 좌우의 양단(81, 82)이 크게 상승해 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 상술한 바와 같이, 가공 시 및 그 후의 지자기 영향을 받아 와이어 로프(W)가 길이 방향으로 자화되어 있어, 와이어 로프(W)의 양단부에 자극이 형성되어 있는 경우에 나타난다. 즉, 도 9에 나타내는 파형의 좌우의 양단(81, 82)의 상승은, 와이어 로프(W)에 손상이 존재함으로써 검출된 자속을 나타내는 것이 아니라, 와이어 로프(W)의 양단부에 자극이 형성되어 있는 경우에 나타나는, 말하자면 노이즈 신호이다.

도 9에 나타내는 파형의 좌우의 양단(81, 82)을 제외한 범위의 4개의 피크(71a, 71b, 71c, 71d)가 관찰된다. 이들 피크(71a∼71d)가 와이어 로프(W)에 손상이 존재함으로써 파형 중에 나타난 것이다. 손상의 정도가 크면 클수록 이들 피크는 커진다.

도 9에 나타내는 자속량의 파형을 이용하여, 예를 들어 역치를 사용하여 손상의 유무 및 그 정도를 판단하려고 하면, 좌우의 양단(81, 82)의 상승도 손상 부위라고 판단되어 버릴 가능성이 있다. 그래서, 신호 처리 장치(90)에서는 이하에 나타내는 보정 처리가 행해진다.

도 7로 돌아가, 먼저 단순 이동 평균 처리가 행해진다(스텝 63). 이동 평균을 산출하는 구간은, 1ms마다 샘플링이 행해지고 있다고 하면, 예를 들어 10ms 정도의 구간이 된다. 도 10은 도 9에 나타내는 자속량의 파형에 대해 단순 이동 평균 처리를 행함으로써 평활화한 파형을 나타내고 있다.

다음으로, 이동 평균 파형에 근사하는 파형의 다항식이 산출되고, 다항식 적합 가중 이동 평균 처리가 행해진다(스텝 64). 이것도 평활화를 위한 처리이다. 예를 들어 최소 제곱법을 사용하여 7차의 근사식의 계수가 산출된다. 도 11은, 도 10에 나타내는 단순 평균 이동 처리 후의 파형에 대해, 7차의 다항식 적합 가중 이동 평균 처리를 행함으로써 평활화한 파형을 나타내고 있다.

마지막으로 원래의 자속량의 파형(도 9)으로부터 평활화 후의 자속량의 파형(도 11)이 감산되고, 이에 의해 자속량의 파형이 보정된다(스텝 65). 도 12는 보정 처리 후의 자속량의 파형을 나타내고 있다.

보정 처리 후의 자속량의 파형은, 양단의 큰 상승이 원래의 자속량의 파형(도 9)에 비해 상당히 작아져 있음을 알 수 있다.

필요하다면, 상술한 보정 처리, 즉 단순 이동 평균 처리, 다항식 적합 가중 이동 평균 처리 및 감산 처리가 반복된다(스텝 66에서 "예"). 2회째 이후의 감산 처리에 있어서 감산되는 것은, 전회의 처리에서 산출된 보정 처리 후의 자속량의 파형이 된다. 보정 처리를 반복함으로써 양단 부분의 상승을 더욱 작게 할 수 있다.

보정 후의 자속량의 파형은, 양단의 노이즈(큰 상승의 파형 부분)가 제거되고, 와이어 로프(W)에 존재하는 손상 부위와 피크값이 대응한다. 즉, 상술한 보정 처리에 의해 자속량의 파형(출력 신호)의 S/N비가 향상되어, 와이어 로프(W)의 손상의 유무, 정도 및 그 발생 개소를 더 정확하게 검출할 수 있다. 역치를 사용한 손상의 유무, 정도 및 발생 개소의 판단을 행하는 데 편리한 신호를 취득할 수 있다.

1 : 가반형 와이어 로프 손상 검출 장치
10 : 자화 검출기
10A : 내부 공간
10R, 10L : 반원통체
11, 12 : 영구 자석
13 : 서치 코일
20, 20L, 20R : 이동 기구
25L, 25R : 지지 롤러
52 : 로터리 인코더
90 : 신호 처리 장치

Claims

와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되고, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치를 사용한 와이어 로프의 손상 검출 방법이며,
상기 와이어 로프의 소정 길이의 검사 범위에 걸쳐 상기 손상 검출 장치를 상기 와이어 로프 상에서 소정 횟수 왕복 이동시키고,
상기 손상 검출 장치를 소정 횟수 왕복 이동시킨 후에, 상기 서치 코일로부터 출력되는 신호를 기록하는,
와이어 로프의 손상 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 와이어 로프의 소정 길이의 검사 범위의 양단을 상기 손상 검출 장치가 초과할 때까지 상기 손상 검출 장치를 이동시키는,
와이어 로프의 손상 검출 방법.
제1항에 있어서,
상기 손상 검출 장치를 적어도 3회 왕복 이동시키는,
와이어 로프의 손상 검출 방법.
와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되고, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치의 상기 서치 코일로부터 출력되는, 상기 와이어 로프의 단면적 변화에 따른 전압 신호의 입력을 접수하는 전압 신호 접수 수단,
상기 전압 신호 접수 수단에 접수된 전압 신호를 자속 신호로 변환하는 변환 수단,
상기 변환 수단에 의해 변환된 자속 신호를 평활화하여, 평활화 자속 신호를 산출하는 평활화 수단, 및
상기 자속 신호로부터 상기 평활화 자속 신호를 감산하는 감산 수단을 구비하고 있는,
신호 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 평활화 수단은 이동 평균법을 사용하는 것인,
신호 처리 장치.
와이어 로프의 길이 방향의 일부를 전체 주위에 걸쳐 포위하도록 마련되는 가반형의 손상 검출 장치이며, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치의 상기 서치 코일로부터 출력되는, 상기 와이어 로프의 단면적 변화에 따른 전압 신호의 입력을 전압 신호 접수 수단에 의해 접수하고,
접수한 전압 신호를 변환 수단에 의해 자속 신호로 변환하고, 변환된 자속 신호를 평활화 수단에 의해 평활화한 평활화 자속 신호를 산출하고,
감산 수단에 의해 상기 자속 신호로부터 상기 평활화 자속 신호를 감산하는,
신호 처리 방법.
와이어 로프가 통과되는 상기 와이어 로프의 직경보다 큰 직경의 원기둥 형상의 내부 공간을 갖고 있고, 상기 와이어 로프를 길이 방향으로 자화하는 환상으로 배치된 자화 수단, 및 상기 자화 수단에 의해 자화되는 검사 범위의 와이어 로프의 단면적 변화를 검지하는 환상으로 마련된 서치 코일을 구비하는 가반형의 손상 검출 장치와,
상기 가반형 손상 검출 장치의 양단부의 각각에 등각도 간격으로 설치되고, 양단부의 각각에 있어서 와이어 로프를 그 주위의 4 방향으로부터 지지하는 회전 가능한 지지 롤러를 포함하는 이동 기구를 구비하고,
상기 가반형 손상 검출 장치의 양단부의 각각의 상기 지지 롤러가, 상기 와이어 로프의 단면 중심과 상기 내부 공간의 단면 중심을 일치시키도록 설치되어 있는,
이동 기구를 구비하는 가반형 손상 검출 장치.