WO2018109824A1 - ワイヤロープの損傷検出方法，ならびにワイヤロープの損傷検出に用いられる信号処理装置および損傷検出装置 - Google Patents

ワイヤロープの損傷検出方法，ならびにワイヤロープの損傷検出に用いられる信号処理装置および損傷検出装置 Download PDF

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damage detection
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signal
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宏明 糸井
貞則 椎木
公理 菅原
敏之 守谷
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東京製綱株式会社
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    • 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
    • G01N27/83—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables for investigating the presence of flaws by investigating stray magnetic fields
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    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
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    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B7/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, rope- or cable-making machines; Auxiliary apparatus associated with such machines
    • D07B7/16—Auxiliary apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a wire rope damage detection method, a signal processing device used for wire rope damage detection, and a damage detection device.
  • Patent Document 1 An inspection device for inspecting a wire rope using a leakage magnetic flux method is known.
  • the wire rope is magnetized in the longitudinal direction using the magnet of the inspection device, and the magnetic flux leaking from the damaged part of the wire rope is detected.
  • an elongated magnetic material such as a wire rope may be magnetized by the influence of geomagnetism during or after processing, and magnetic poles may be originally formed at both ends of the wire rope.
  • the magnetization direction (magnetic axis) of the wire rope in the inspection range is not aligned due to the influence of the magnetic poles at both ends of the wire rope, resulting in the output signal of the inspection device,
  • the output signals at both ends of the inspection range may not be stable (S / N ratio deteriorates).
  • the magnetization direction of the inspection range can be aligned to some extent, but a magnet with a strong magnetic force is heavy and the inspection device is difficult to carry.
  • This invention aims to align the magnetization direction of the wire rope inspection range.
  • Another object of the present invention is to improve the S / N ratio of a signal output from a wire rope damage detection apparatus.
  • the wire rope damage detection method is a portable damage detection device provided so as to surround a part of the wire rope in the longitudinal direction over the entire circumference, and magnetizing means for magnetizing the wire rope in the longitudinal direction.
  • a wire rope damage detection method using a portable damage detection device comprising a search coil for detecting a change in the cross-sectional area of the wire rope in the inspection range magnetized by the magnetizing means, wherein the wire rope has a predetermined length
  • the damage detection device is reciprocated a predetermined number of times on the wire rope over an inspection range, and the signal output from the search coil is recorded after the damage detection device is reciprocated a predetermined number of times.
  • the damage detection device prior to the inspection of the wire rope using the damage detection device, the damage detection device is reciprocated a predetermined number of times over the inspection range of the predetermined length of the wire rope, and thereby the magnetization direction (magnetic field) in the inspection range of the wire rope. Axis) can be aligned.
  • the damage detection device By reciprocating the damage detection device in the inspection range, there is no significant difference between the output signal from the search coil in the forward path and the output signal from the search coil in the backward path, and the magnetization direction (magnetic axis) in the inspection range is changed. The inspection accuracy can be improved.
  • the damage detection device is moved until the damage detection device exceeds both ends of an inspection range of a predetermined length of the wire rope.
  • the entire magnetization direction of the inspection range can be aligned.
  • the damage detection device is reciprocated at least three times. A stable output signal can be obtained.
  • the length of the inspection range can be set (adjusted) arbitrarily.
  • the wire rope can be inspected over its entire length by shifting the inspection range.
  • the entire length of the wire rope can be accurately inspected by reciprocating the damage detection device over the new inspection range before inspecting the new inspection range.
  • the present invention also provides a signal processing apparatus suitable for the above-described wire rope damage detection.
  • the signal processing device according to the present invention is a portable damage detection device provided so as to surround a part of the wire rope in the longitudinal direction over the entire circumference, the magnetizing means for magnetizing the wire rope in the longitudinal direction, and the above A voltage signal corresponding to a change in the cross-sectional area of the wire rope, output from the search coil of a portable damage detection device having a search coil for detecting a change in the cross-sectional area of the wire rope in the inspection range magnetized by the magnetizing means.
  • Voltage signal receiving means for receiving an input, conversion means for converting the voltage signal received by the voltage signal receiving means to a magnetic flux signal, smoothing of the magnetic flux signal converted by the converting means, and calculating a smoothed magnetic flux signal And subtracting means for subtracting the smoothed magnetic flux signal from the magnetic flux signal.
  • the present invention also provides a method suitable for controlling the signal processing apparatus described above.
  • the signal processing method according to the present invention is a portable damage detection device provided so as to surround a part of the wire rope in the longitudinal direction over the entire circumference, the magnetizing means for magnetizing the wire rope in the longitudinal direction, and the above A voltage signal corresponding to a change in the cross-sectional area of the wire rope, output from the search coil of a portable damage detection device having a search coil for detecting a change in the cross-sectional area of the wire rope in the inspection range magnetized by the magnetizing means.
  • the input is received by the voltage signal receiving means, the received voltage signal is converted into a magnetic flux signal by the converting means, a smoothed magnetic flux signal obtained by smoothing the converted magnetic flux signal by the smoothing means is calculated, and the subtracting means calculates the magnetic flux signal from the magnetic flux signal.
  • the smoothed magnetic flux signal is subtracted.
  • the output signals (voltage signal or magnetic flux signal) at both ends of the inspection range, especially the magnetic poles at both ends of the wire rope, Impact may occur.
  • the smoothed magnetic flux signal obtained by smoothing the magnetic flux signal from the magnetic flux signal, the influence of the magnetic poles at both ends of the wire rope included in the output signal at both ends of the inspection range is canceled or reduced. can do. Since the S / N ratio of the output signal is improved, the presence / absence, degree and occurrence location of the wire rope can be detected more accurately.
  • a moving average method can be used.
  • the moving average method may use a simple moving average or a weighted moving average.
  • a simple moving average and a weighted moving average can be used.
  • the present invention also provides a portable damage detection apparatus including a moving mechanism suitable for the above-described wire rope damage detection.
  • a portable damage detection apparatus having a moving mechanism according to the present invention has a cylindrical inner space having a diameter larger than the diameter of the wire rope through which the wire rope is passed, and the wire rope extends in the longitudinal direction.
  • a portable damage detection device comprising magnetizing means arranged in an annular shape for magnetizing, and a search coil provided in an annular shape for detecting a change in the cross-sectional area of the wire rope in the inspection range magnetized by the magnetizing means, and the portable type
  • the portable damage detection device is provided with a moving mechanism including a rotatable support roller that is attached to each of both ends of the damage detection device at equal angular intervals and supports the wire rope from each of the four directions around each of the both ends.
  • the support rollers at both ends of the apparatus are arranged so that the cross-sectional center of the wire rope coincides with the cross-sectional center of the internal space. It is attached.
  • the distance between the wire rope and the magnetizing means arranged in an annular shape is equal over the entire circumference, and the wire rope is magnetized uniformly over the entire circumference. can do. Further, since the wire rope does not contact the inner peripheral surface of the internal space of the damage detection device, damage caused by the contact between the wire rope and the damage detection device does not occur.
  • the portable damage detection device can be moved smoothly along the longitudinal direction of the wire rope.
  • FIG. 2 is a side view of the portable wire rope damage detection apparatus taken along line II-II in FIG. 1.
  • It is sectional drawing which shows schematically the internal structure of a magnetization detector. The arrangement of permanent magnets is shown. A state where the magnetization detector is moved in the inspection range of the wire rope is shown. It is a graph which shows an output signal when a magnetization detector is reciprocated. It is a flowchart which shows the flow of a process of a signal processing apparatus.
  • the voltage waveform output from a search coil is shown.
  • the waveform of the amount of magnetic flux is shown.
  • the waveform of the magnetic flux after simple moving average is shown.
  • the waveform of the magnetic flux amount after polynomial fitting weighted moving average is shown.
  • the waveform of the magnetic flux after correction is shown.
  • FIG. 1 is a front view of a portable wire rope damage detection apparatus.
  • FIG. 2 is a side view of the portable wire rope damage detection apparatus taken along line II-II in FIG.
  • the portable wire rope damage detection apparatus 1 includes a magnetization detector 10 and a moving mechanism 20 for moving the magnetization detector 10 along the wire rope W.
  • the magnetization detector 10 is cylindrical and includes a cylindrical internal space 10A having a diameter larger than the diameter of the wire rope W through which the wire rope W passes.
  • the magnetization detector 10 includes a pair of openable and closable semi-cylindrical bodies 10L and 10R connected by two hinges 17 provided at intervals in the front-rear direction (cylindrical axis direction). Cylindrical bodies 10L and 10R can be opened on both sides.
  • the magnetization detector 10 is attached to the wire rope W by sandwiching (enclosing) the wire rope W from both sides by the two semi-cylindrical bodies 10L and 10R.
  • one end (left end in FIG. 1) in the front-rear direction (cylindrical axis direction) of the magnetization detector 10 is referred to as one end, and the other end (right end in FIG. 1) is referred to as the other end.
  • the moving mechanism 20 includes a pair of moving mechanisms 20L and 20R (see FIG. 2) attached to the semi-cylindrical bodies 10L and 10R, respectively.
  • the moving mechanisms 20L and 20R are made symmetrically in the front-rear direction (see FIG. 1) and symmetrically in the left-right direction (see FIG. 2).
  • Four semi-circular fins 15 are fixed to the outer surfaces of the semi-cylindrical bodies 10L and 10R at intervals in the front-rear direction and the circumferential direction and projecting outward.
  • Each fin 15 has a threaded hole, and a bar 23 extending in the front-rear direction is attached to a pair of fins 15 arranged in the front-rear direction. Referring to FIG. 2, when the portable wire rope damage detection device 1 is viewed from the side, four bars 23 are attached at positions corresponding to the four corners around the cylindrical magnetization detector 10.
  • Fan-shaped plates 21L and 21R are fixed to both ends of two bars 23 arranged vertically when viewed from the side.
  • Two rotatable support rollers 25L and 25R are fixed to the outer surfaces of the fan-shaped plates 21L and 21R, respectively, at intervals of two via a support.
  • Four support rollers 25L and 25R are provided at one end portion at equal angular intervals when viewed from the side, and four support rollers 25L and 25 are also provided at equal angle intervals at the other end portion when viewed from the side. .
  • the inscribed circles of the support rollers 25L and 25R provided at four at each of the one end and the other end have the same diameter as the diameter of the wire rope W, and the inscribed circle of the support rollers 25L and 25R is the wire rope W It is concentric with a circular cross section.
  • the wire rope W passing through the internal space 10A of the magnetization detector 10 is supported from the surrounding four directions.
  • the support rollers 25L and 25R provided at the one end and the other end have four inscribed circles having the same diameter as the diameter of the wire rope W, and the inside of the support rollers 25L and 25R.
  • the tangent circle is provided so as to be concentric with the circular cross section of the wire rope W. That is, at each of the one end and the other end of the portable wire rope damage detection device 1, the four support rollers 25L and 25R allow the wire rope W and the cross section center of the internal space 10A to coincide with each other.
  • the rope W is supported, and thereby the wire rope W is positioned at the center of the internal space 10A of the magnetization detector 10.
  • the magnetization detector 10 includes a plurality of permanent magnets arranged in an annular shape inside. Since the wire rope W passes through the center of the internal space 10A of the magnetization detector 10, the distance between the wire rope W and the permanent magnets arranged in an annular shape is equal over the entire circumference, and the wire rope W is evenly distributed over the entire circumference. It can be magnetized. Further, since the wire rope W does not contact the inner peripheral surface of the internal space 10A of the magnetization detector 10, damage caused by the contact between the wire rope W and the magnetization detector 10 does not occur. The magnetization detector 10 can be smoothly moved along the longitudinal direction of the wire rope W.
  • the support rollers 25L and 25R having different diameters can be detachably attached to the support rollers 25L and 25R.
  • support rollers 25L and 25R having a large diameter are attached, and when inspecting a large-diameter wire rope W, support rollers 25L and 25R having a small diameter are attached.
  • the wire rope W has a diameter smaller than the cross-sectional diameter of the internal space 10A of the magnetization detector 10, the magnetization detector 10 can be attached even if the wire rope W has a different diameter, and the center of the internal space 10A.
  • the wire rope W can be positioned on the surface.
  • a support tool is fixed to the outer surface of a plate 21R provided on the other end (right side in FIG. 1), and a roller 51 is attached to the tip of the support tool.
  • the roller 51 is in contact with the surface of the wire rope W, and when the magnetization detector 10 is moved along the wire rope W, the roller 51 rotates.
  • a rotary encoder 52 is fixed to the rotating shaft of the roller 51, and the rotary encoder 52 measures the moving distance of the magnetization detector 10 (position of the magnetization detector 10).
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view schematically showing the internal structure of the magnetization detector 10.
  • FIG. 4 schematically shows a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 3, and shows an arrangement of permanent magnets provided in the magnetization detector 10.
  • the magnetization detector 10 is provided with two rows of 18 permanent magnets 11 and 12 arranged in a ring at equal intervals on one end (left side in FIG. 3) and the other end (right side in FIG. 3). ing.
  • the permanent magnets 11 having one end are arranged so that the south pole faces the center of the magnetization detector 10 and the north pole faces the outside.
  • the permanent magnets 12 on the other side are arranged so that the N pole faces the center of the magnetization detector 10 and the S pole faces the outside.
  • the magnetization detector 10 is composed of a pair of semi-cylindrical bodies 10L and 10R, nine of the 18 permanent magnets 11 and 12 arranged in a ring are provided in one semi-cylindrical body 10L. The remaining nine are provided in the other semi-cylindrical body 10R.
  • the number of permanent magnets 11 and 12 can be arbitrarily adjusted.
  • the permanent magnets 11 and 12 may be connected by a yoke (not shown).
  • An annular search coil 13 is provided in the central portion of the magnetization detector 10 in the front-rear direction.
  • One search coil 13 may be provided, or two annular search coils 13 may be provided side by side with an interval in the front-rear direction, and these may be differentially connected.
  • the search coil 13 is formed into an annular shape by connecting connectors (not shown) provided at both ends thereof. When the magnetization detector 10 is attached to the wire rope W, the both ends of the connector are disconnected.
  • the magnetic flux generated from the permanent magnets 11 and 12 forms a magnetic loop passing through the wire rope W, whereby the wire rope W is magnetized.
  • a change (decrease) in the cross-sectional area of the wire rope occurs in the damaged portion (a worn portion, a corroded portion, etc.). Since the magnetic flux passing through the magnetized wire rope W is proportional to the cross-sectional area of the wire rope W, a change in the magnetic flux passing through the wire rope W appears in the damaged portion.
  • an elongated magnetic material such as the wire rope W may be magnetized in the longitudinal direction under the influence of geomagnetism during and after processing, and magnetic poles may be originally formed at both ends of the wire rope W. Moreover, it is sometimes difficult to align the magnetization direction (magnetic axis) of the wire rope W by moving the magnetization detector 10 (permanent magnets 11 and 12) only once on the wire rope W.
  • FIG. 5 schematically shows a state in which the magnetization detector 10 is reciprocated within the inspection range of the predetermined length of the wire rope W.
  • a signal processing device 90 is connected to the magnetization detector 10 via a signal cable, and an output signal from the search coil 13 and an output signal from the rotary encoder 52 are given to the signal processing device 90 via the signal cable.
  • FIG. 6 is a graph showing an output signal output from the magnetization detector 10 when the magnetization detector 10 is continuously moved 8 times (reciprocated 4 times) over an inspection range of a predetermined length.
  • FIG. 6 shows an output signal of the magnetization detector 10 when the magnetization detector 10 is reciprocated four times over an inspection range of about 4 m in length.
  • the horizontal axis indicates the distance (position of the magnetization detector 10)
  • the vertical axis indicates the output signal (magnetic flux (Wb)).
  • the output signal when the magnetization detector 10 is reciprocated over the inspection range has a large fluctuation at the beginning (a large difference between the forward path and the backward path), and the magnetizing force of the wire rope W is weak. I understand that. As the reciprocation is repeated, the fluctuation becomes smaller (the difference between the forward path and the backward path becomes smaller), and the magnetizing force also becomes stronger.
  • the sixth movement (return path), the seventh movement (forward path), and the eighth movement (return path) are reached, the output signal hardly varies.
  • the magnetization direction (magnetic axis) in the inspection range is aligned, and the output signal can be stabilized.
  • the number of times the magnetization detector 10 is reciprocated also depends on the magnetic force of the permanent magnets 11 and 12 provided in the magnetization detector 10. If a permanent magnet having a strong magnetic force is used, the output signal can be stabilized with a smaller number of movements. However, a magnet having a strong magnetic force is generally heavy and hinders the portability of the magnetization detector 10. Considering the portability of the magnetization detector 10, it is appropriate to use such permanent magnets 11 and 12, which can reach a stable output signal by reciprocating the magnetization detector 10 three times over the inspection range. It is.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the signal processing device 90 that processes the signal output from the magnetization detector 10.
  • the range to be inspected of the wire rope W is determined, and the magnetization detector 10 is reciprocated at least three times over the inspection range. As described above, the magnetization directions in the inspection range are aligned. A signal output from the search coil 13 when the magnetization detector 10 is first reciprocated is not recorded (for example, discarded).
  • the graph in FIG. 8 shows a waveform representing a change in the output signal (voltage value) of the search coil 13 when the magnetization detector 10 is reciprocated once over a predetermined inspection range.
  • the graph of FIG. 8 shows a waveform indicating a change in voltage generated in the search coil 13 when the magnetization detector 10 (search coil 13) is moved from one end of the inspection range to the other end (outward path), and a magnetization detector. Both waveforms showing changes in voltage generated in the search coil 13 when 10 is moved from the other end of the inspection range to one end (return path) are shown. Since the polarity of the voltage generated in the search coil 13 is inverted between the forward path and the return path, a roughly symmetrical waveform appears on the graph.
  • the surface of the wire rope W has spiral irregularities.
  • the magnetic flux change is also caused by the irregularities on the surface of the wire rope W. Therefore, even if the wire rope W is not damaged, the voltage change is detected.
  • the signal processor 90 performs a process of time-integrating the output signal (voltage value) from the search coil 13 and converting it into a magnetic flux (magnetic flux amount). (Step 62).
  • FIG. 9 shows a change in the amount of magnetic flux obtained by time integration of the change in voltage value shown in FIG.
  • the vertical axis of the graph represents magnetic flux (Wb) (change in magnetic flux).
  • the left and right ends 81 and 82 of the waveform shown in FIG. 9 As described above, this appears when the wire rope W is magnetized in the longitudinal direction under the influence of geomagnetism during and after processing, and magnetic poles are formed at both ends of the wire rope W. That is, the rise of the left and right ends 81 and 82 of the waveform shown in FIG. 9 does not represent the magnetic flux detected by the presence of damage to the wire rope W, but magnetic poles are formed at both ends of the wire rope W. In other words, it is a noise signal.
  • peaks 71a, 71b, 71c, 71d are observed in the range excluding the left and right ends 81, 82 of the waveform shown in FIG. These peaks 71a to 71d appear in the waveform when the wire rope W is damaged. The greater the extent of damage, the greater these peaks.
  • the signal processor 90 performs the following correction process.
  • step 63 simple moving average processing is first performed (step 63).
  • the section for calculating the moving average is, for example, about 10 ms if sampling is performed every 1 ms.
  • FIG. 10 shows a waveform smoothed by performing a simple moving average process on the waveform of the magnetic flux amount shown in FIG.
  • a polynomial of a waveform that approximates the moving average waveform is calculated, and a moving average process with a polynomial fitting weight is performed (step 64).
  • This is also a process for smoothing.
  • the coefficient of the seventh-order approximate expression is calculated using the least square method.
  • FIG. 11 shows a waveform smoothed by performing a seventh-order polynomial fitting weighted moving average process on the waveform after the simple average moving process shown in FIG.
  • FIG. 11 shows a waveform of the magnetic flux amount after the correction process.
  • the correction process described above that is, the simple moving average process, the polynomial average weighted moving average process, and the subtraction process are repeated (YES in step 66).
  • Subtracted in the second and subsequent subtraction processes is a waveform of the amount of magnetic flux after the correction process calculated in the previous process.
  • the corrected magnetic flux amount waveform is obtained by removing the noise at both ends (large rising waveform portion), and the damaged portion existing in the wire rope W corresponds to the peak value.
  • the S / N ratio of the magnetic flux amount waveform (output signal) is improved by the above-described correction process, and the presence or absence of the wire rope W and the extent and the occurrence location thereof can be detected more accurately. It is possible to acquire a signal that is convenient for determining the presence / absence, degree, and location of damage using a threshold.

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Abstract

磁化検出器（10）は，ワイヤロープＷを長手方向に磁化する永久磁石（11，12）と，上記永久磁石（11，12）によって磁化されたワイヤロープＷの断面積変化を検知するサーチコイル（13）を備えている。磁化検出器（10）はワイヤロープＷの一部分を包囲するようにして設けられる。検査に先立って，上記ワイヤロープＷの検査範囲にわたって上記磁化検出器（10）が少なくとも３回往復移動させられる。磁化検出器（10）を往復移動させた後に，サーチコイル（13）から出力される信号が用いられて断面積変化，すなわちワイヤロープＷの損傷が検査される。

Description

ワイヤロープの損傷検出方法，ならびにワイヤロープの損傷検出に用いられる信号処理装置および損傷検出装置
　この発明はワイヤロープの損傷検出方法，ワイヤロープの損傷検出に用いられる信号処理装置および損傷検出装置に関する。
　ワイヤロープを漏洩磁束法を用いて検査する検査装置が知られている（特許文献１）。
特開２００２－５８９６号公報
　漏洩磁束法では，ワイヤロープが検査装置の磁石を用いて長手方向に磁化され，ワイヤロープの損傷部位から漏洩する磁束が検知される。ここで，ワイヤロープのような細長い磁性体は，加工時またはその後の地磁気の影響によって磁化され，ワイヤロープの両端部に磁極が元々形成されていることがある。このため，検査装置が備える磁石の磁力が弱いと，ワイヤロープの両端部の磁極の影響によって検査範囲のワイヤロープの磁化方向（磁軸）が揃わず，結果的に検査装置の出力信号，特に検査範囲の両端部分の出力信号が安定しない（Ｓ／Ｎ比が悪化する）ことがある。強力な磁力を持つ磁石を用いることで検査範囲の磁化方向をある程度揃えることはできるが，強力な磁力を持つ磁石は重く，検査装置が持ち運びにくくなる。
　この発明はワイヤロープの検査範囲の磁化方向を揃えることを目的とする。
　この発明はまた，ワイヤロープの損傷検出装置から出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させることを目的とする。
　この発明はさらに，ワイヤロープを全周にわたって均等に磁化し，かつ検査時におけるワイヤロープの損傷を防止することを目的とする。
　この発明によるワイヤロープの損傷検出方法は，ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられる可搬型の損傷検出装置であって，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置を用いるワイヤロープの損傷検出方法であって，上記ワイヤロープの所定長の検査範囲にわたって上記損傷検出装置を上記ワイヤロープ上で所定回数往復移動し，上記損傷検出装置を所定回数往復移動させた後に，上記サーチコイルから出力される信号を記録することを特徴とする。
　この発明によると，損傷検出装置を用いたワイヤロープの検査に先立ち，上記損傷検出装置がワイヤロープの所定長の検査範囲にわたって所定回数往復移動され，これによってワイヤロープの検査範囲における磁化方向（磁軸）を整列させることができる。検査範囲において上記損傷検出装置を往復移動させることで，往路におけるサーチコイルからの出力信号と，復路におけるサーチコイルからの出力信号とに大きな乖離が生じなくなり，検査範囲における磁化方向（磁軸）を揃えることができ，検査精度の向上が実現される。
　好ましくは，上記ワイヤロープの所定長の検査範囲の両端を上記損傷検出装置が超えるまで上記損傷検出装置を移動させる。検査範囲の全体の磁化方向を整列させることができる。
　一実施態様では，上記損傷検出装置を少なくとも３回往復移動させる。安定した出力信号を得ることができる。
　検査範囲の長さは任意に設定（調整）することができる。ワイヤロープが検査範囲よりも長い場合には，検査範囲をずらしていくことでワイヤロープをその全長にわたって検査することができる。検査範囲をずらすごとに，新たな検査範囲を検査するのに先立ち，上記損傷検出装置を新たな検査範囲にわたって往復移動させることで，ワイヤロープの全長を精度よく検査することができる。
　この発明は，上述したワイヤロープの損傷検出に適する信号処理装置も提供する。この発明による信号処理装置は，ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられ可搬型の損傷検出装置であって，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置の上記サーチコイルから出力される，上記ワイヤロープの断面積変化に応じた電圧信号の入力を受付ける電圧信号受付手段，上記電圧信号受付手段に受付けられた電圧信号を磁束信号に変換する変換手段，上記変換手段によって変換された磁束信号を平滑化し，平滑化磁束信号を算出する平滑化手段，ならびに上記磁束信号から上記平滑化磁束信号を減算する減算手段を備えている。
　この発明は，上述した信号処理装置の制御に適する方法も提供する。この発明による信号処理方法は，ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられ可搬型の損傷検出装置であって，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置の上記サーチコイルから出力される，上記ワイヤロープの断面積変化に応じた電圧信号の入力を電圧信号受付手段によって受付け，受付けた電圧信号を変換手段によって磁束信号に変換し，変換した磁束信号を平滑化手段によって平滑化した平滑化磁束信号を算出し，減算手段によって上記磁束信号から上記平滑化磁束信号を減算するものである。
　加工時またはその後の地磁気の影響によってワイヤロープの両端部に元々磁極が形成されていると，検査範囲の特に両端部分における出力信号（電圧信号または磁束信号）に，ワイヤロープの両端部の磁極の影響が生じることがある。この発明によると，磁束信号を平滑化した平滑化磁束信号を上記磁束信号から減算することによって，検査範囲の両端部分における出力信号に含まれるワイヤロープの両端部の磁極の影響分をキャンセルまたは軽減することができる。出力信号のＳ／Ｎ比が向上するので，ワイヤロープの損傷の有無，程度および発生箇所をより正確に検出することができる。
　上記平滑化手段にはたとえば移動平均法を用いることができる。移動平均法は，単純移動平均を用いても，重み付き移動平均を用いてもよい。もちろん，単純移動平均および重み付き移動平均の両方を用いることもできる。
　この発明はまた，上述したワイヤロープの損傷検出に適する移動機構を備える可搬型の損傷検出装置も提供する。この発明による移動機構を備える可搬型の損傷検出装置は，ワイヤロープが通される上記ワイヤロープの直径よりも大きい直径の円柱状の内部空間を有するものであって，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する環状に配置された磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知する環状に設けられたサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置と，上記可搬型損傷検出装置の両端部のそれぞれに等角度間隔に取り付けられ，両端部のそれぞれにおいてワイヤロープをその周囲の４方向から支持する回転可能な支持ローラを含む移動機構を備え，上記可搬型の損傷検出装置の両端部のそれぞれの上記支持ローラが，上記ワイヤロープの断面中心と上記内部空間の断面中心とを一致させるように取り付けられている。
　ワイヤロープが可搬型の損傷検出装置の内部空間の中心を通るので，ワイヤロープと環状に配置された磁化手段との間の距離が全周にわたって等しいものとなり，ワイヤロープを全周にわたって均等に磁化することができる。また，損傷検出装置の内部空間の内周面にワイヤロープが接触しないので，ワイヤロープと損傷検出装置との接触に起因する損傷も生じない。可搬型損傷検出装置を，ワイヤロープの長手方向に沿ってスムーズに移動させることができる。
可搬型ワイヤロープ損傷検出装置の正面図である。 図１のII－II線に沿う可搬型ワイヤロープ損傷検出装置の側面図である。 磁化検出器の内部構造を概略的に示す断面図である。 永久磁石の配列を示す。 磁化検出器をワイヤロープの検査範囲において移動させている様子を示す。 磁化検出器を往復移動させたときの出力信号を示すグラフである。 信号処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。 サーチコイルから出力される電圧波形を示す。 磁束量の波形を示す。 単純移動平均後の磁束量の波形を示す。 多項式適合重み付け移動平均後の磁束量の波形を示す。 補正後の磁束量の波形を示す。
　図１は可搬型ワイヤロープ損傷検出装置の正面図である。図２は図１のII－II線に沿う可搬型ワイヤロープ損傷検出装置の側面図である。
　可搬型ワイヤロープ損傷検出装置１は，磁化検出器10と，磁化検出器10をワイヤロープＷに沿って移動させるための移動機構20とを備えている。
　磁化検出器10は，円筒状のもので，ワイヤロープＷが通る上記ワイヤロープＷの直径よりも大きい直径を持つ円柱形の内部空間10Ａを備えている。磁化検出器10は，前後方向（円筒軸方向）に間隔をあけて設けられた２つの蝶番17において連結された開閉自在の一対の半円筒体10Ｌ，10Ｒを備え，蝶番17を軸にして半円筒体10Ｌ，10Ｒを両側に開くことができる。２つの半円筒体10Ｌ，10ＲによってワイヤロープＷを両側から挟む（包囲する）ことによって，ワイヤロープＷに磁化検出器10が取り付けられる。以下，説明の便宜上，磁化検出器10の前後方向（円筒軸方向）の一方の端（図１における左端）を一端部と呼び，他方の端（図１における右端）を他端部と呼ぶ。
　移動機構20は，半円筒体10Ｌ，10Ｒのそれぞれに取り付けられる一対の移動機構20Ｌ，20Ｒ（図２参照）を備えている。
　移動機構20Ｌ，20Ｒは前後方向（図１参照）に対称につくられ，かつ左右方向（図２参照）にも対称につくられている。半円筒体10Ｌ，10Ｒのそれぞれの外面には，前後方向および周方向に間隔をあけて設けられ，外方に突出する４つの半円状のフィン15が固定されている。フィン15のそれぞれにねじ穴があけられており，前後方向に並ぶ１対のフィン15に前後方向にのびるバー23が取り付けられる。図２を参照して，可搬型ワイヤロープ損傷検出装置１を側方から見ると，４本のバー23が円筒状の磁化検出器10の周囲の四隅に相当する位置に取り付けられている。
　側方から見て上下方向に並ぶ２本のバー23の両端のそれぞれに，扇状のプレート21Ｌ，21Ｒが固定されている。扇状プレート21Ｌ，21Ｒのそれぞれの外面には，回転可能な支持ローラ25Ｌ，25Ｒが支持具を介して２つずつ間隔をあけて固定されている。一端部には４つの支持ローラ25Ｌ，25Ｒが側方から見て等角度間隔に設けられ，他端部においても４つの支持ローラ25Ｌ，25が側方から見て等角度間隔に設けられている。一端部および他端部のそれぞれに４つずつ設けられる支持ローラ25Ｌ，25Ｒの内接円はワイヤロープＷの直径と同径であり，かつ支持ローラ25Ｌ，25Ｒの内接円はワイヤロープＷの円形の横断面と同心円である。
　磁化検出器10の内部空間10Ａを通るワイヤロープＷがその周囲の４方向から支持される。上述のように，一端部および他端部のそれぞれに４つずつ設けられる支持ローラ25Ｌ，25Ｒは，その内接円がワイヤロープＷの直径と同径であり，かつ支持ローラ25Ｌ，25Ｒの内接円がワイヤロープＷの円形の横断面と同心円となるように設けられる。すなわち，可搬型ワイヤロープ損傷検出装置１の一端部および他端部のそれぞれにおいて，４つの支持ローラ25Ｌ，25Ｒによって，ワイヤロープＷの断面中心と内部空間10Ａの断面中心とが一致するようにワイヤロープＷが支持され，これによって磁化検出器10の内部空間10Ａの中心にワイヤロープＷが位置する。後述するように，磁化検出器10はその内部に環状に並べられた複数の永久磁石を備える。ワイヤロープＷが磁化検出器10の内部空間10Ａの中心を通るので，ワイヤロープＷと環状に並べられる永久磁石との間の距離が全周にわたって等しいものとなり，ワイヤロープＷを全周にわたって均等に磁化することができる。また，磁化検出器10の内部空間10Ａの内周面にワイヤロープＷが接触しないので，ワイヤロープＷと磁化検出器10との接触に起因する損傷も生じない。磁化検出器10をワイヤロープＷの長手方向に沿ってスムーズに移動させることができる。
　支持ローラ25Ｌ，25Ｒの支持具には直径の異なる支持ローラ25Ｌ，25Ｒを着脱自在に取り付けることができる。小さい径のワイヤロープＷを検査する場合には直径の大きな支持ローラ25Ｌ，25Ｒが，大きな径のワイヤロープＷを検査する場合には直径の小さな支持ローラ25Ｌ，25Ｒが取り付けられる。磁化検出器10の内部空間10Ａの断面直径よりも小さい直径を持つワイヤロープＷであれば，異なる直径を有するワイヤロープＷであっても磁化検出器10を取り付けることができ，内部空間10Ａの中心にワイヤロープＷを位置させることができる。
　図１を参照して，他端がわ（図１において右側）に設けられたプレート21Ｒの外面に支持具が固定されており，支持具の先端にローラ51が取り付けられている。ローラ51はワイヤロープＷの表面に接しており，ワイヤロープＷに沿って磁化検出器10を移動させるとローラ51は回転する。ローラ51の回転軸にロータリエンコーダ52が固定されており，このロータリエンコーダ52によって磁化検出器10の移動距離（磁化検出器10の位置）が計測される。
　図３は磁化検出器10の内部構造を概略的に示す縦断面図である。図４は図３のIV-IV線に沿う横断面図を概略的に示すものであり，磁化検出器10に設けられた永久磁石の配列を示している。
　磁化検出器10は，その一端がわ（図３において左側）および他端がわ（図３において右側）のそれぞれに，環状に等間隔に18個並ぶ永久磁石11，12が２列ずつ設けられている。一端がわの永久磁石11は，いずれもＳ極が磁化検出器10の中心を向き，Ｎ極が外方を向くように配置されている。他側がわの永久磁石12は，いずれもＮ極が磁化検出器10の中心を向き，Ｓ極が外方を向くように配置されている。上述したように，磁化検出器10は一対の半円筒体10Ｌ，10Ｒから構成されているので，環状に18個並ぶ永久磁石11，12のうちの９個が一方の半円筒体10Ｌに設けられ，残りの９個が他方の半円筒体10Ｒに設けられる。永久磁石11，12の数は任意に調整することができる。また永久磁石11と12とはヨーク（図示略）によって接続してもよい。
　磁化検出器10の前後方向の中央部分に環状のサーチコイル13が設けられている。一つのサーチコイル13を設けてもよいし，前後方向に間隔をあけて２つの環状のサーチコイル13を並べて設け，これらを差動接続するようにしてもよい。サーチコイル13はその両端のそれぞれに設けられるコネクタ（図示略）を接続することによって環状にされる。ワイヤロープＷに磁化検出器10を取り付けるときにはコネクタの両端接続が外される。
　永久磁石11，12から発生する磁束はワイヤロープＷを通る磁気ループを形成し，これによってワイヤロープＷは磁化される。ワイヤロープＷにおいてたとえば劣化が進行し，損傷が蓄積すると，損傷部分（摩耗部分，腐食部分など）においてワイヤロープの断面積変化（減少）（ロープ直径の減少）が発現する。ここで磁化されたワイヤロープＷを通る磁束はワイヤロープＷの断面積に比例するので，損傷部分ではワイヤロープＷを通る磁束の変化が発現する。磁化（飽和磁化）されたワイヤロープＷの損傷部分に磁化検出器10が通されると，サーチコイル13と鎖交する磁束の変化によってサーチコイル13に起電力が生じ，これがサーチコイル13の出力信号中にピークとなって表れる。サーチコイル13の出力信号に基づいて，ワイヤロープＷの断面積変化，すなわちワイヤロープＷに生じている損傷部分を検知することができる。
　ここで，ワイヤロープＷといった細長い磁性体は，加工時およびその後の地磁気の影響を受けて長手方向に磁化され，ワイヤロープＷの両端部に元々磁極が形成されていることがある。また，磁化検出器10（永久磁石11，12）を一度だけワイヤロープＷ上を移動させるだけでは，ワイヤロープＷの磁化方向（磁軸）を揃えるのが難しいことがある。
　図５はワイヤロープＷの所定長さの検査範囲において磁化検出器10を往復移動させている様子を概略的に示している。磁化検出器10には信号ケーブルを介して信号処理装置90が接続され，サーチコイル13からの出力信号およびロータリエンコーダ52からの出力信号は信号ケーブルを介して信号処理装置90に与えられる。後述するように，検査範囲の全体の磁化方向を揃えるために，検査範囲の両端を磁化検出器10が超えるまで磁化検出器10を移動させるのが好ましい。
　図６は，磁化検出器10を所定長さの検査範囲にわたって連続して８回移動させた（４回往復移動させた）ときに磁化検出器10から出力される出力信号を示すグラフである。図６には，約４ｍの長さの検査範囲にわたって磁化検出器10を４回往復移動させたときの磁化検出器10の出力信号が示されている。図６のグラフにおいて，横軸は距離（磁化検出器10の位置）を，縦軸は出力信号（磁束（Ｗｂ））をそれぞれ示している。
　図６を参照して，磁化検出器10を検査範囲にわたって往復移動させたときの出力信号は，最初のうちは変動が大きく（往路と復路の乖離が大きく），ワイヤロープＷの磁化力が弱いことが分かる。往復移動を繰り返すにつれて変動が小さく（往路と復路の乖離が小さく）なり，磁化力も強くなる。６回目の移動（復路），７回目の移動（往路）および８回目の移動（復路）に至ると，出力信号の変動はほとんどなくなる。
　すなわち，磁化検出器10をワイヤロープＷの所定の検査範囲にわたって複数回往復移動させることで，その検査範囲における磁化方向（磁軸）が揃い，出力信号を安定させることができる。
　磁化検出器10を往復させる回数は磁化検出器10が備える永久磁石11，12の磁力にも依存する。強力な磁力を持つ永久磁石を用いればより少ない移動回数で出力信号を安定させることができる。しかしながら，強力な磁力を持つ磁石は一般に重量が大きく，磁化検出器10の可搬性を阻害する。磁化検出器10の可搬性を考慮すれば，磁化検出器10を検査範囲にわたって３回往復移動させることで安定した出力信号に達することができる，そのような永久磁石11，12を用いるのが適切である。
　図７は磁化検出器10から出力される信号を処理する信号処理装置90の動作を示すフローチャートである。
　はじめにワイヤロープＷの検査すべき範囲が決められ，その検査範囲にわたって磁化検出器10を少なくとも３回往復移動させる。上述のように，検査範囲における磁化方向が揃う。磁化検出器10をはじめに往復移動させているときにサーチコイル13から出力される信号は記録されない（たとえば破棄される）。
　磁化検出器10の往復移動を終えた後に，検査範囲の検査が開始される（出力信号の記録が開始される）。磁化検出器10を，ワイヤロープＷに沿って，検査範囲の一端から他端まで移動させる。サーチコイル13およびロータリエンコーダ52からの出力信号が信号処理装置90に与えられ，信号処理装置90が備えるメモリに記録される（ステップ61）。
　図８のグラフは，磁化検出器10を所定の検査範囲にわたって一往復させたときのサーチコイル13の出力信号（電圧値）の変化を表す波形を示している。
　上述したように，ワイヤロープＷに損傷が存在すると，断面積変化に起因する磁束の変化が生じ，サーチコイル13に起電力が生じる。図８のグラフには，磁化検出器10（サーチコイル13）を検査範囲の一端から他端に移動させたとき（往路）にサーチコイル13に発生した電圧の変化を示す波形と，磁化検出器10を検査範囲の他端から一端に移動させたとき（復路）にサーチコイル13に発生した電圧の変化を示す波形の両方が示されている。往路と復路とではサーチコイル13に発生する電圧の極性が反転するので，グラフ上にはおおよそ上下対称の波形が表れる。
　ワイヤロープＷは複数本の素線を撚り合わせたストランドをさらに撚り合わせてつくられているので，ワイヤロープＷの表面にはらせん状の凹凸がある。磁束変化はワイヤロープＷの表面の凹凸からも生じ，したがってワイヤロープＷの損傷のない部分であっても電圧変化は検知される。
　ワイヤロープＷに損傷が存在する場合，サーチコイル13からの出力信号中にピーク値（突出した電圧値）が表れる。損傷の程度が大きいとワイヤロープの断面積変化量（磁束の変化量）も大きくなるので，ピーク値も大きくなる。
　サーチコイル13から出力信号（電圧値）（図８のグラフ）を用いてワイヤロープＷに存在する損傷の有無，程度および部位を判断することも可能であるが，サーチコイル13からの出力信号は磁化検出器10の移動速度に応じて値が変化する。
　図７に戻って，磁化検出器10の移動速度をキャンセルするために，信号処理装置90はサーチコイル13から出力信号（電圧値）を時間積分し，磁束（磁束量）に変換する処理を実行する（ステップ62）。
　図９は，図８に示す電圧値の変化を時間積分した磁束量の変化を示している。グラフの縦軸は磁束（Ｗｂ）（磁束の変化）を示している。
　図９に示す波形の左右の両端81，82が大きく立ち上がっていることが分かる。これは，上述したように，加工時およびその後の地磁気の影響を受けてワイヤロープＷが長手方向に磁化されており，ワイヤロープＷの両端部に磁極が形成されている場合に表れる。すなわち，図９に示す波形の左右の両端81，82の立ち上がりは，ワイヤロープＷに損傷が存在することによって検出された磁束を表すものではなく，ワイヤロープＷの両端部に磁極が形成されている場合に表れる，いわばノイズ信号である。
　図９に示す波形の左右の両端81，82を除く範囲に４つのピーク71ａ，71ｂ，71ｃ，71ｄが観察される。これらのピーク71ａ～71ｄがワイヤロープＷに損傷が存在することによって波形中に現れたものである。損傷の程度が大きければ大きいほどこれらのピークは大きくなる。
　図９に示す磁束量の波形を利用して，たとえば閾値を用いて損傷の有無およびその程度を判断しようとすると，左右の両端81，82の立ち上がりも損傷部位と判断されてしまう可能性がある。そこで，信号処理装置90では以下に示す補正処理が行われる。
　図７に戻って，はじめに単純移動平均処理が行われる（ステップ63）。移動平均を算出する区間は，１ｍｓごとにサンプリングが行われているとすると，たとえば１０ｍｓ程度の区間とされる。図１０は図９に示す磁束量の波形に対し単純移動平均処理を行うことによって平滑化した波形を示している。
　次に，移動平均波形に近似する波形の多項式が算出され，多項式適合重み付き移動平均処理が行われる（ステップ64）。これも平滑化のための処理である。たとえば最小二乗法を用いて７次の近似式の係数が算出される。図１１は，図１０に示す単純平均移動処理後の波形に対し，７次の多項式適合重み付き移動平均処理を行うことによって平滑化した波形を示している。
　最後に元の磁束量の波形（図９）から平滑化後の磁束量の波形（図１１）が減算され，これによって磁束量の波形が補正される（ステップ65）。図１２は補正処理後の磁束量の波形を示している。
　補正処理後の磁束量の波形は，両端の大きな立ち上がりが元の磁束量の波形（図９）に比べてかなり小さくなっていることが分かる。
　必要であれば，上述した補正処理，すなわち単純移動平均処理，多項式適合重み付き移動平均処理および減算処理が繰り返される（ステップ66でYES）。２回目以降の減算処理において減算されるのは，前回の処理で算出された補正処理後の磁束量の波形とされる。補正処理を繰り返すことによって両端部分の立ち上がりをさらに小さくすることができる。
　補正後の磁束量の波形は，両端のノイズ（大きな立ち上がりの波形部分）が除去され，ワイヤロープＷに存在する損傷部位とピーク値とが対応する。すなわち，上述した補正処理によって磁束量の波形（出力信号）のＳ／Ｎ比が向上し，ワイヤロープＷの損傷の有無，程度およびその発生箇所をより正確に検出することができる。閾値を用いた損傷の有無，程度および発生箇所の判断を行うのに都合がよい信号を取得することができる。
１　可搬型ワイヤロープ損傷検出装置
10　磁化検出器
10Ａ　内部空間
10Ｒ，10Ｌ　半円筒体
11，12　永久磁石
13　サーチコイル
20，20Ｌ，20Ｒ　移動機構
25Ｌ，25Ｒ　支持ローラ
52　ロータリエンコーダ
90　信号処理装置

Claims (7)

  1. 　ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられ，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置を用いたワイヤロープの損傷検出方法であって，
    　上記ワイヤロープの所定長の検査範囲にわたって上記損傷検出装置を上記ワイヤロープ上で所定回数往復移動し，
    　上記損傷検出装置を所定回数往復移動させた後に，上記サーチコイルから出力される信号を記録する，
    　ワイヤロープの損傷検出方法。
  2. 　上記ワイヤロープの所定長の検査範囲の両端を上記損傷検出装置が超えるまで上記損傷検出装置を移動させる，
    　請求項１に記載のワイヤロープの損傷検出方法。
  3. 　上記損傷検出装置を少なくとも３回往復移動させる，
    　請求項１に記載のワイヤロープの損傷検出方法。
  4. 　ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられ，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置の上記サーチコイルから出力される，上記ワイヤロープの断面積変化に応じた電圧信号の入力を受付ける電圧信号受付手段，
      上記電圧信号受付手段に受付けられた電圧信号を磁束信号に変換する変換手段，
    　上記変換手段によって変換された磁束信号を平滑化し，平滑化磁束信号を算出する平滑化手段，ならびに
    　上記磁束信号から上記平滑化磁束信号を減算する減算手段を備えている，
    　信号処理装置。
  5. 　上記平滑化手段は移動平均法を用いるものである，
    　請求項４に記載の信号処理装置。
  6. 　ワイヤロープの長手方向の一部を全周にわたって包囲するように設けられ可搬型の損傷検出装置であって，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知するサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置の上記サーチコイルから出力される，上記ワイヤロープの断面積変化に応じた電圧信号の入力を電圧信号受付手段によって受付け，
    　受付けた電圧信号を変換手段によって磁束信号に変換し，変換した磁束信号を平滑化手段によって平滑化した平滑化磁束信号を算出し，
    　減算手段によって上記磁束信号から上記平滑化磁束信号を減算する，
    　信号処理方法。
  7. 　ワイヤロープが通される上記ワイヤロープの直径よりも大きい直径の円柱状の内部空間を有しており，上記ワイヤロープを長手方向に磁化する環状に配置された磁化手段，および上記磁化手段によって磁化される検査範囲のワイヤロープの断面積変化を検知する環状に設けられたサーチコイルを備える可搬型の損傷検出装置と，
    　上記可搬型損傷検出装置の両端部のそれぞれに等角度間隔に取り付けられ，両端部のそれぞれにおいてワイヤロープをその周囲の４方向から支持する回転可能な支持ローラを含む移動機構を備え，
    　上記可搬型損傷検出装置の両端部のそれぞれの上記支持ローラが，上記ワイヤロープの断面中心と上記内部空間の断面中心とを一致させるように取り付けられている，
    　移動機構を備える可搬型損傷検出装置。
    　　
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