(57)【要約】【課題】配線するケーブルの長さを低減すること。【解決手段】直列に電気的に接続される複数のクラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎと、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎにそれぞれに並列に電気的に接続される複数のセンサ固有抵抗器６−１〜６−ｎと、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎと複数のセンサ固有抵抗器６−１〜６−ｎとに直列に電気的に接続され、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎと複数のセンサ固有抵抗器６−１〜６−ｎとの抵抗の和を計測する監視用計測装置３とを具備している。クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎは、計測対象の表面の一部に貼付されて、一部にクラックが発生したときに、断線する。複数のセンサ固有抵抗器６−１〜６−ｎは、抵抗が互いに異なる。疲労クラックモニタリング装置１は、計測対象の複数の領域を同時に監視することができる。【選択図】図１
2004010338.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直列に電気的に接続される複数のクラックモニタ用センサ本体と、
前記クラックモニタ用センサ本体にそれぞれに並列に電気的に接続される複数のセンサ固有抵抗器と、
前記クラックモニタ用センサ本体と前記複数のセンサ固有抵抗器とに直列に電気的に接続され、前記クラックモニタ用センサ本体と前記複数のセンサ固有抵抗器との抵抗の和を計測する監視用計測装置とを具備し、
前記クラックモニタ用センサ本体は、計測対象の表面の一部に貼付されて、前記一部にクラックが発生したときに、断線し、
前記複数のセンサ固有抵抗器は、抵抗が互いに異なる
疲労クラックモニタリング装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記複数のセンサ固有抵抗器からなる集合のすべての部分集合は、前記部分集合に属するセンサ固有抵抗器の抵抗の和が互いに異なる
疲労クラックモニタリング装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記計測対象は、鋼製構造物である
疲労クラックモニタリング装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記計測対象は、コンテナを運搬するコンテナクレーンである
疲労クラックモニタリング装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の疲労クラックモニタリング装置
とを具備するコンテナクレーン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、疲労クラックモニタリング装置に関し、特に、コンテナクレーンに例示される鋼製構造物に発生する複数のクラックを検出する疲労クラックモニタリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンテナ船の荷役などでコンテナクレーンが広く利用されている。そのコンテナクレーン１００は、図４に示されているように、鉄塔１０１に桁１０２が設けられている。桁１０２は、ケーブル１０３を介して鉄塔１０１に支持されている。桁１０２には、軌道１０４が設置されている。軌道１０４は、クレーン本体１０５を水平方向に移動可能に支持している。クレーン本体１０５は、ケーブル１０６を用いてコンテナ１０７をつり上げる。コンテナクレーン１００は、コンテナ１０７をつり上げて水平または垂直方向へ移動させて、コンテナ船にコンテナ１０７を積み込み、または、コンテナ船からコンテナ１０７を降ろす。
【０００３】
コンテナクレーン１００は、コンテナ１０７を繰り返し運搬をすることにより、各部分に応力が作用して鋼材に疲労クラックが発生することがある。その疲労クラックは、放置されると、コンテナクレーン１００の大規模破壊を引き起こす。このため、コンテナクレーン１００は、疲労クラックを検出する疲労クラックモニタリング装置１１０を設置することが望まれている。
【０００４】
疲労クラックモニタリング装置１１０は、複数のクラックゲージ１１１がそれぞれ接続ケーブル１１２を介して監視用計測装置１１３に電気的に接続されている。クラックゲージ１１１は、コンテナクレーン１００の表面のうち、疲労クラックが発生しそうな領域に貼付されている。クラックゲージ１１１は、貼付された領域に疲労クラックが発生すると、電流の導通状態に変化が生じる。監視用計測装置１１３は、その変化を監視することにより、疲労クラックの発生を検出する。コンテナクレーン１００は、疲労クラックが検出されたときに、補修などの対策が講じられる。
【０００５】
このようなクラックゲージ１１１は、公知であり、実用新案登録２５０８５５２号公報に開示されている。そのクラックゲージ１１１は、図５に示されているように、溶接ビード１２１の内部に絶縁被覆銅線１２２が埋め込まれている。絶縁被覆銅線１２２の両端は、接続ケーブル１１２を介して監視用計測装置１１３に接続されている。絶縁被覆銅線１２２は、溶接ビード１２１にクラックが発生すると、断線する。監視用計測装置１１３は、絶縁被覆銅線１２２の両端に直流電圧を印可して、絶縁被覆銅線１２２が断線しているかどうかを検出し、溶接ビード１２１にクラックが発生するしているかどうかを検出する。
【０００６】
特開平７−５５６５０号公報に示されている公知の疲労クラックモニタリング装置２００は、図６に示されているように、複数のセンサー本体２０１−１〜２０１−ｎと、疲労損傷監視機構２０２とを備えている。センサー本体２０１−１〜２０１−ｎは、互いに並列に接続されて疲労損傷監視機構２０２により抵抗が監視されている。センサー本体２０１−１〜２０１−ｎは、それぞれ、鋼製構造物の複数の箇所に固着された複数のクラックゲージ２０３−１〜２０３−ｎと、その複数のクラックゲージ２０３−１〜２０３−ｎにそれぞれ直列に接続されて互いに抵抗が異なるセンサー固有抵抗器２０４−１〜２０４−ｎとを具えている。疲労損傷監視機構２０２は、センサー本体２０１−１〜２０１−ｎから形成される回路の抵抗を監視することにより、クラックゲージ２０３−１〜２０３−ｎのうちのどれが断線しているかを検出することができ、複数の疲労クラックの発生箇所を検出することができる。
【０００７】
このような疲労クラックモニタリング装置１１０は、センサー本体２０１−１〜２０１−ｎと疲労損傷監視機構２０２とをそれぞれ往復する接続ケーブルが必要である。そのケーブルの配線の労力を低減することが望まれ、ケーブルの長さが小さい疲労クラックモニタリング装置が望まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、複数のクラックを検出する疲労クラックモニタリング装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、配線するケーブルの長さが小さい疲労クラックモニタリング装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下に、［発明の実施の形態］で使用される番号・符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明の実施の形態］の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１０】
本発明による疲労クラックモニタリング装置（１）は、直列に電気的に接続される複数のクラックモニタ用センサ本体（５−１〜５−ｎ）と、クラックモニタ用センサ本体（５−１〜５−ｎ）にそれぞれに並列に電気的に接続される複数のセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）と、クラックモニタ用センサ本体（５−１〜５−ｎ）と複数のセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）とに直列に電気的に接続され、クラックモニタ用センサ本体（５−１〜５−ｎ）と複数のセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）との抵抗の和を計測する監視用計測装置（３）とを具備している。クラックモニタ用センサ本体（５−１〜５−ｎ）は、計測対象の表面の一部に貼付されて、一部にクラックが発生したときに、断線する。複数のセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）は、抵抗が互いに異なる。疲労クラックモニタリング装置（１）は、計測対象の複数の領域を同時に監視することができる。
【００１１】
複数のセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）からなる集合のすべての部分集合は、部分集合に属するセンサ固有抵抗器（６−１〜６−ｎ）の抵抗の和が互いに異なることが好ましい。
【００１２】
計測対象は、鋼製構造物であることが好ましい。
【００１３】
計測対象は、コンテナを運搬するコンテナクレーン（１０）であることが好ましい。
【００１４】
本発明によるコンテナクレーン（１０）は、疲労クラックモニタリング装置（１）とを具備していることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明による疲労クラックモニタリング装置の実施の形態を説明する。その疲労クラックモニタリング装置１は、図１に示されているように、複数のクラックセンサ２−１〜２−ｎ（ｎ＝２，３，４，…）が監視用計測装置３とともに設けられている。クラックセンサ２−１〜２−ｎは、接続ケーブル４を介してそれぞれ直列に電気的に接続されている。監視用計測装置３は、接続ケーブル４を介して複数のクラックセンサ２−１〜２−ｎに直列に接続されている。
【００１６】
クラックセンサ２−ｉ（ｉ＝１，２，３，…，ｎ）は、クラックモニタ用センサ本体５−ｉとセンサ固有抵抗器６−ｉとを備えている。クラックモニタ用センサ本体５−ｉは、センサ固有抵抗器６−ｉに並列に電気的に接続されている。クラックモニタ用センサ本体５−ｉは、ポリウレタンに被覆された直径０．０３ｍｍの銅線であり、クラックの発生を監視する対象の表面の１領域に貼り付けられて、その１領域にクラックが発生したときに、断線して電流を流さない。このようなクラックモニタ用センサ本体５−ｉは、周知である。センサ固有抵抗器６−ｉの抵抗は、接続ケーブル４およびクラックモニタ用センサ本体５−１〜５−ｎの抵抗に比較して十分に大きく、無限大ではない。センサ固有抵抗器６−ｉは、他のセンサ固有抵抗器６−ｊ（ｊ＝１，２，３，…，ｎ；ｊ≠ｉ）と抵抗が異なっている。
【００１７】
センサ固有抵抗器６−１〜６−ｎからｒ個（ｒ＝１，２，３，…，ｎ）の抵抗器を取り出す組み合わせの個数は、（２ｎ−１）通りである。その組み合わせのうちの１つの組み合わせの抵抗器の抵抗の和は、他の組み合わせの抵抗器のそれぞれの抵抗の和と互いに異なっている。たとえば、正の数Ｒを用いて、センサ固有抵抗器６−１の抵抗がＲΩであり、センサ固有抵抗器６−ｉの抵抗が（Ｒ×２ｉ−１）Ωであり、センサ固有抵抗器６−ｊの抵抗が（Ｒ×２ｊ−１）Ωであり、センサ固有抵抗器６−ｎの抵抗が（Ｒ×２ｎ−１）Ωである場合が例示される。
【００１８】
監視用計測装置３は、電源７、監視用抵抗８および電圧計測器９を備えている。電源７は、交流電源であり、接続ケーブル４を介してクラックセンサ２−１〜２−ｎに直列に接続され、クラックセンサ２−１〜２−ｎに所定の電圧を印可している。なお、電源７は、直流電源に置換されることもできる。監視用抵抗８は、接続ケーブル４を介してクラックセンサ２−１〜２−ｎに電気的に並列に接続されている。電圧計測器９は、監視用抵抗８の両端の電圧を計測し、その電圧を出力する。
【００１９】
図２は、疲労クラックモニタリング装置１が適用されるコンテナクレーンを示している。そのコンテナクレーン１０は、鉄塔１１に桁１２が設けられている。桁１２は、ケーブル１３を介して鉄塔１１に支持されている。桁１２には、軌道１４が設置されている。軌道１４は、クレーン本体１５を水平方向に移動可能に支持している。クレーン本体１５は、ケーブル１６を用いてコンテナ１７をつり上げる。このようなコンテナクレーン１０は、コンテナ１７をつり上げて水平または垂直方向へ移動させることができ、コンテナ船の荷役などで広く利用されている。
【００２０】
疲労クラックモニタリング装置１は、クラックセンサ２−１〜２−ｎが接続ケーブル４を介して互いに直列に電気的に接続され、監視用計測装置３と互いに直列に電気的に接続されている。このような配線は、クラックセンサ２−１〜２−ｎが互いに並列に電気的に接続されることより、接続ケーブル４の全長が短く、配線の労力を低減することができる。
【００２１】
疲労クラックモニタリング装置１は、間欠的に、または、連続してクラックセンサ２−１〜２−ｎに所定電圧を印加し、監視用抵抗器８の両端の電圧を計測する。その電圧に基づいてクラックセンサ２−１〜２−ｎの抵抗の和を導出する。その抵抗の和は、クラックセンサ２−１〜２−ｎから断線しているクラックモニタ用センサ本体５−ｉを備えるクラックセンサを取り出す組み合わせの数だけ、示すことができる。このため、導出された抵抗の和に基づいて断線しているクラックモニタ用センサ本体５−ｉを取り出す組み合わせを導出することができる。
【００２２】
図３は、疲労クラックモニタリング装置１の１つの実施例における電圧計測器９が出力する電圧を示している。その実施例では、ｎが５であり、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−５の抵抗がそれぞれ０．１Ωであり、センサ固有抵抗器６−１〜６−ｎの抵抗がそれぞれ１０Ω、５０Ω、１００Ω、２００Ω、４００Ωであり、電源７の印可電圧が１２Ｖであり、監視用抵抗器８の抵抗が１００Ωである。
【００２３】
電圧計測器９が出力する電圧は、すべてのクラックモニタ用センサ本体５−１〜５−５が断線していないときに、１２Ｖであり、クラックモニタ用センサ本体５−１が断線しているときに、１０．９Ｖであり、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−２が断線しているときに、７．５Ｖであり、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−３が断線しているときに、４．６Ｖであり、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−４が断線しているときに、２．６９Ｖであり、クラックモニタ用センサ本体５−１〜５−５が断線しているときに、１．４９Ｖである。
【００２４】
すなわち、図３のグラフは、断線しているクラックモニタ用センサ本体５−ｉを備えるクラックセンサの組み合わせ毎に電圧が異なることを示し、導出された抵抗の和に基づいて断線しているクラックモニタ用センサ本体５−ｉの組を導出することができることを示している。
【００２５】
【発明の効果】
本発明による疲労クラックモニタリング装置は、鋼製構造物に発生する複数のクラックを検出する際に、ケーブルの長さを小さくさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による疲労クラックモニタリング装置の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【図２】図２は、本発明による疲労クラックモニタリング装置が適用されるコンテナクレーンを示す正面図である。
【図３】図３は、電圧計測器が出力する電圧を示すグラフである。
【図４】図４は、公知の疲労クラックモニタリング装置が適用されるコンテナクレーンを示す正面図である。
【図５】図５は、公知のクラックゲージを示す断面図である。
【図６】図６は、公知の疲労クラックモニタリング装置の実施の形態を示す回路ブロック図である。
【符号の説明】
１　：疲労クラックモニタリング装置
２−１〜２−ｎ：クラックセンサ
３　：監視用計測装置
４　：接続ケーブル
５−１〜５−ｎ：クラックモニタ用センサ本体
６−１〜６−ｎ：センサ固有抵抗器
７　：電源
８　：監視用抵抗
９　：電圧計測器
１０：コンテナクレーン
【図１】
2004010338.tif 000003
【図２】
2004010338.tif 000004
【図３】
2004010338.tif 000005
【図４】
2004010338.tif 000006
【図５】
2004010338.tif 000007
【図６】
2004010338.tif 000008