(57)【要約】【課題】  鋼心アルミより線接続部に打撃を加えてその打音波形データから、アルミスリーブ内の接続状態の良否を定量的に検出する。【解決手段】  アルミスリーブ７上の鋼スリーブ４の中央対応位置を位置検出手段１１で検出し、打撃手段１２により打撃を加える。アルミスリーブ７を通じて伝搬する打音波形を打音検出手段１３で検出する。この打音波形を解析処理手段により特定の周波数成分を強調し、二乗平均を算出することにより解析用波形に変換する。この解析用波形について固有の特徴量を算出して判定手段により正常状態の値と比較して接続部の良否を判定する。解析処理手段による特徴量は解析用波形で囲まれる面積とする。位置検出手段１１は、交流磁界を発生させて、鋼心アルミより線１の接続部の対応位置を所定間隔を保って沿うように移動手段１７により移動させ、移動距離を計測するエンコーダの信号と渦電流出力に基づいて、所定の打撃位置を検出する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去して露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、前記鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、アルミスリーブを圧縮してアルミより線同士を接続した鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する方法であって、
前記アルミスリーブ上の鋼スリーブの対応位置に打撃を加え、アルミスリーブを経由して伝搬する打音波形を検出し、この打音波形に関する特徴量を正常状態の値と比較することにより接続部の良否判定を行うことを特徴とする鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法。
【請求項２】
前記打音波形の特定の周波数成分を強調し、二乗平均を算出することにより打音波形を解析用波形に変換して特徴量を算出し、正常状態の値と比較することを特徴とする請求項１に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法。
【請求項３】
前記特徴量は、解析用波形で囲まれる面積であることを特徴とする請求項２に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法。
【請求項４】
交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルとエンコーダを検出対象物である鋼心アルミより線に沿うように移動させ、前記エンコーダで移動距離を計測し、かつ移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波し、この検波出力の鋼スリーブ位置に対応する略台形状波形から鋼スリーブの中央対応位置を検出し、この検出位置に打撃を加えることを特徴とする請求項１に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定方法。
【請求項５】
接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去することにより露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、前記鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、アルミスリーブを圧縮してアルミより線を接続した鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する装置であって、
前記アルミスリーブに打撃を加える打撃手段と、
この打撃により前記アルミスリーブを通じて伝搬する打音波形を検出する打音検出手段と、
前記打音波形に関する特徴量を正常状態の値と比較して接続部の良否を判定する判定手段とを具備することを特徴とする鋼心アルミより線の接続部の良否判定装置。
【請求項６】
前記打音波形の特定の周波数成分を強調し、二乗平均を算出することにより打音波形を解析用波形に変換して特徴量を算出する解析処理手段を具備することを特徴とする請求項５に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定装置。
【請求項７】
前記解析処理手段による特徴量は、解析用波形で囲まれる面積であることを特徴とする請求項６に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定装置。
【請求項８】
交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルと、
前記検出コイルの内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように移動させる移動手段と、
移動距離を計測するエンコーダと、
移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を所定の位相で検波する検波回路と、
この検波回路の出力を受け、その出力における鋼スリーブの位置に対応する略台形状波形の立ち上がりの終点付近及び立ち下がりの始点付近を検知し、前記エンコーダの移動距離信号に基づいて、前記アルミスリーブ上の鋼スリーブのほぼ中央対応位置を検出する位置検出手段と、
この検出された位置で前記打撃手段を動作させる打撃処理手段とを具備することを特徴とする請求項５に記載の鋼心アルミより線の接続部の良否判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼心アルミより線を鋼スリーブ及びアルミスリーブを圧縮して接続した当該接続部の施工の良否判定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼心アルミより線は、亜鉛メッキした鋼線の周囲にアルミ線をより線状態で巻付け１本の電線としたもので、アルミ線を主導体とし、亜鉛メッキで耐腐食性を持たせた鋼線で引っ張り強度を与えている。この鋼心アルミより線は電気鉄道を含む送配電設備に幅広く利用され、特に電車線路のトンネル内において、電力供給用のき電線、き電吊架線及びこれらの電線が地絡事故等を起した場合に早期検出するためのＡＴ保護線、地絡導線等に用いられる。
【０００３】
この鋼心アルミより線は、送電線では通常３００ｍ程度毎に支持され、鉄道のき電線では、一般には５０ｍ間隔で支持し１０００ｍ毎に接続して使用される。
【０００４】
鋼心アルミより線の接続は次のようにして行われる。初めに図９に示すように、接続しようとする鋼心アルミより線１の端部のアルミより線２を切断して鋼心３を露出させる。次に図１０に示すように、鋼スリーブ４に、露出させた端部の鋼心３を両側から突き合わせるように挿入し、鋼スリーブ４を油圧圧縮器等によって圧縮して、内部の鋼心３と鋼スリーブ４と密着一体化させる。さらに、図１０に示すように鋼スリーブ４とアルミより線２の隙間にアルミ線５を密着巻きして埋める。この密着巻きの前に、同図に示すように、アルミ製の圧縮表示片６をアルミより線２の切断端に引っ掛けるように嵌めておく。
この圧縮表示片６は、鋼心３に嵌まる切欠孔６ａを持つ円板状基部６ｂの両側から、アルミより線２の外側面に沿い、その長手方向に延びる一対の細い帯片６ｃ，６ｃを延長形成したもので、帯片６ｃの端部には位置合わせ用の目印６ｄが印刷されている。
【０００５】
次に、この接続部にアルミスリーブ７を被せ、アルミスリーブ７の端縁を圧縮表示片６の目印６ｄに一致させ、ダイス等によって圧縮して、アルミより線２とアルミスリーブ７を密着一体化する。
【０００６】
この後、図１１に示すように、アルミスリーブ７の中央部の一側に形成された注入用ネジ穴７ａから充填用接着剤であるジンクロメート８を内部の隙間に注入する。これは、内部の隙間をなくし、水の内部侵入を防止して腐蝕を防止すると共に、内部のガタつきをなくして機械的強度を高めるためのものである。この作業は、初めに図示しないジンクロメート入りチューブのねじ付きノズルをネジ孔７ａにネジ込み、内部の隙間がなくなるまでジンクロメートを注入する。次に、閉鎖用のアルミねじ９ａをネジ穴７ａにねじ込み、そのつまみ９ｂを折り取る。これによって接続作業を終了する。
【０００７】
このような手順で施工された接続部の良否判定を非破壊検査法によって実行する方法と装置が特許文献１に記載されている。この方法は、交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルを鞍型とし、該鞍型の内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように移動させ、そのとき発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波して得た検波出力を標準値と比較することにより接続部の内部状態を検出し、接続部の良否判定を行うものである。
この方法では、所定の交流磁界により発生する渦電流の大小を接続部の内部状態を検出する手かがりとしている。
【０００８】
また、トンネル等のコンクリート部材の劣化状態を、打撃を加えて打音を振動センサ等で検出し、振動波形のデータを正常状態のものと比較して判定する方法がある（特許文献２、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−３０４７２７号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１７８３号公報
【特許文献３】特開２００３−４３０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、鋼心アルミより線接続工事後に、打撃を加えてその振動波形のデータを手掛かりとして、定量的に、熟練を要することなく、精度高くアルミスリーブ内の接続状態の良、不良を検出することができる方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明においては、接続しようとする鋼心アルミより線の各端部の鋼心を、外周のアルミより線を切断除去して露出させ、この鋼心を鋼スリーブ内に突き合わせ挿入し、鋼スリーブを圧縮することにより鋼心同士を接続し、さらに、前記鋼スリーブの外周に、両側のアルミより線の外周に延びるようにアルミスリーブを嵌め、アルミスリーブを圧縮してアルミより線同士を接続した鋼心アルミより線の接続部の良否を判定する方法であって、アルミスリーブ上の鋼スリーブの対応位置に打撃を加え、アルミスリーブを経由して伝搬する打音波形を検出し、この打音波形に関する特徴量を正常状態の値と比較して、接続部の良否判定を行うことを特徴とする。
第２の発明においては、打音波形の特定の周波数成分を強調し、二乗平均を算出することにより打音波形を解析用波形に変換して特徴量を算出し、正常状態の値と比較することを特徴とする。
第３の発明においては、特徴量を、解析用波形で囲まれる面積とすることを特徴とする。
第４の発明においては、交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルとエンコーダを検出対象物である鋼心アルミより線に沿うように移動させ、エンコーダで移動距離を計測し、かつ移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を、所定の位相で検波し、この検波出力の鋼スリーブ位置に対応する略台形状波形から鋼スリーブの中央対応位置を検出し、この検出位置に打撃を加えることを特徴とする。
第５の発明においては、打撃手段によりアルミスリーブに打撃を加え、この打撃によりアルミスリーブを通じて伝搬する打音波形を打音検出手段で検出し、打音波形に関する特徴量を判定手段により正常状態の値と比較して接続部の良否を判定するように良否判定装置を構成した。
第６の発明においては、解析処理手段によって打音波形の特定の周波数成分を強調し、二乗平均を算出することにより打音波形を解析用波形に変換して特徴量を算出する。
第７の発明においては、解析処理手段による特徴量に、解析用波形で囲まれる面積を採用する。
第８の発明においては、交流磁界を発生する標準比較方式の検出コイルと、この検出コイルの内側に検出対象物である鋼心アルミより線の接続部を位置させて検出コイルを所定間隔を保って沿うように移動させる移動手段と、移動距離を計測するエンコーダと、移動時に発生する渦電流による検出コイルの出力を所定の位相で検波する検波回路と、この検波回路の出力を受け、その出力における鋼スリーブの位置に対応する略台形状波形の立ち上がりの終点付近及び立ち下がりの始点付近を検知し、エンコーダの移動距離信号に基づいて、アルミスリーブ上の鋼スリーブのほぼ中央対応位置を検出する位置検出手段と、この検出された位置で前記打撃手段を動作させる打撃処理手段とを具備する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、アルミスリーブの所定位置に打撃を加えてその打音波形のデータに基づき、非破壊方法により施工状態の良否を定量的に精度高く、熟練を要することなく誰でも簡単に判定結果を得ることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施の一形態を図に基づいて説明する。
図１に示すように、判定装置１０は、位置検出手段１１と、打撃手段１２と、打音検出手段１３と、解析処理手段１４と、判定手段１５と、表示手段１６とを具備する。
【００１３】
図２に示すように、位置検出手段１１、打撃手段１２及び打音検出手段１３は、鋼心アルミより線接続部のアルミスリーブ７に所定間隔を保って沿うように移動する移動手段１７上に搭載される。位置検出手段１１は、エンコーダ１８と相互誘導型コイル１９と位相検波回路２０から構成される。
【００１４】
移動手段１７は、鋼心アルミより線１との間隔を一定に保つためのガイドローラを持ち、例えば作業員によってアルミスリーブ７の一端から他端に移動させられる。エンコーダ１８は移動手段１７の移動距離を表わす信号を発生するもので、この信号を鋼心アルミより線接続部の検出位置を特定するための基準信号として用いる。
【００１５】
相互誘導型コイル１９は、例えば図７に示した構成のものを使用する。このコイルは、例えば、図７（ａ）に示すように、各コイルＬ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4の夫々を長径と短径の比が大きい長円形状に巻回形成した後に重ね、さらに図７（ｂ）に示すように、コイルＬ2，Ｌ4を、鋼心アルミより線を所定間隔を保って囲むように、逆Ｕ字状に屈曲した鞍型に組立られる。空心状態に保たれるコイルＬ1，Ｌ3も、コイルＬ2，Ｌ4と同一構造にする。なお、図７（ｃ）は、０点調整のため、コイルＬ1，Ｌ3と、コイルＬ2，Ｌ4の双方を空心状態にしたものを示す。このような巻回構造は、鋼心アルミより線を全周から励磁して感度を向上するためのもので、この実施形態は、相互誘導型コイルを採用しているので、自己誘導型コイルを使用した場合に比べ安定した精度の高い検査が可能である。
【００１６】
コイル巻き構造は、図７（ｄ）に示すような平面型の構造としても良い。これは、径が比較的小さい鋼心アルミより線の接続部の試験をするのに適した構造である。
【００１７】
上記コイル１９は、図６に示すように、２次コイルＬ3，Ｌ4に可変抵抗器Ｒ1，Ｒ2をブリッジ接続し、各対を空心状態に保って０点調整を行っておく。重ねて巻いた他方の対Ｌ2，Ｌ4を検出対象物（又は標準物）に対向させ、重ねて巻いた一方の対Ｌ1，Ｌ3を空心状態に保ち、低周波（１Ｈz 〜１０ＫＨz ）の交流電源から１次コイルＬ1，Ｌ2に通電して、検出対象物を励磁して渦電流を発生させ、２次コイルＬ3，Ｌ4に現われる誘導出力の差分を取り出し、所定の位相で位相検波する。
【００１８】
なお、この標準比較方式の検出コイルは、この他に図８に示すような自己誘導型コイルを採用することもできる。これは、１つのコイルで励磁と誘導の両作用を行なわせるもので、空心状態に保たれるコイルＬ5と、検出対象物（標準物）に対向させるコイルＬ6を用いる。このコイルＬ5，Ｌ6には、可変抵抗器Ｒ3，Ｒ4を接続してブリッジを構成し、低周波交流電源から低周波電圧を加える。両コイルを空心状態に保ち、可変抵抗器Ｒ3，Ｒ4によって０点調整をした後に、一方のコイルＬ6に検出対象物を対向させて測定を行なうと、対向する物質の相違によりインピーダンスの不均衡が生じ、これが電圧として取り出される。この電圧を所定の位相で位相検波し、検出対象物の状態の変化から位置を検出することができる。
【００１９】
この相互誘導型コイル１９には、検出範囲の鋼心アルミより線の鋼材部分を磁気飽和させることにより、非磁性体材料であるアルミと同一条件で渦電流による検出を行うために、図示しない磁気飽和装置を併設する場合がある。
【００２０】
位相検波回路２０は、位相回路２０ａと検波回路２０ｂから構成され、２次コイルＬ3，Ｌ4に発生する誘導出力の差分を、検波位相を固定する場合は、例えばアルミスリーブ内の鋼スリーブを検出したとき最大出力が得られる位相で検波する。また、検波位相を変化させる場合は、予め設定した角度範囲内で検波位相を変化させる。
【００２１】
打撃処理回路２１は、位相検波回路２０からの検波出力とエンコーダ１８の距離基準信号に基づいて、検波出力の移動距離に対する変化を監視し、打撃手段１２がアルミスリーブ７の所定位置に到達したときに打撃手段１２に打撃駆動信号を送出する。即ち、位置検出手段１１における相互誘導型コイル１９を接続部に沿って移動させたときの検波回路２０の出力波形は、図２に示すとおり、アルミスリーブ７内のアルミより線部においてほぼ一定の低出力で平滑に推移するが、アルミより線の端部から鋼スリーブ４の一端位置までのアルミ巻線部分において立ち上がり、鋼スリーブ４の対応部において再び一定高出力で平滑に推移するが、他端からアルミ巻線部５を経て他方のアルミより線２の端部まで立ち下がり、ほぼ一定の低出力に戻るように変化する。この移動途上の位置Ｘ1，Ｘ2を鋼スリーブの両端位置と認識し、その中間位置で打撃処理回路２２が打撃駆動信号を送出する。
【００２２】
打撃手段１２は、アルミスリーブ７上の鋼スリーブ４の中央対応位置に打撃を加えて打音を発生するためのものである。この打撃手段１２は、電磁コイルを通電させて発生する電磁力により一定の打撃力でアルミスリーブ７をハンマー部材で叩くように構成することができる。打撃手段１２は、例えば所定の時間間隔をおいて複数回連続駆動させて一箇所で複数の打音データを採取するようにしてもよい。
【００２３】
打音検出手段１３は、例えば打撃手段１２のハンマー部材によりアルミスリーブ７に打撃を加えたときのアルミスリーブ７を伝搬する振動波形を検出するためのものである。この打音検出手段１３として、音響センサを用いる。この打音検出手段１３により検出される打音の出力は電気的なアナログ波形データである。
【００２４】
解析処理手段１４においては、先ず打音検出手段１３からのアナログ波形データを必要な増幅器を介して処理に十分な信号に増幅し、アナログ・デジタル変換器により所定のサンプリング周波数で、デジタル波形データに変換する。なお、サンプリング周波数の値は適宜選択可能である。次いで、デジタル波形データを解析し、鋼心アルミより線１の接続部の良否を評価する手掛かりとするためのデータを抽出し出力する。ここでの解析は、図示しないコンピュータにより行う。デジタル波形データの解析は、特定の異音周波数成分を強調するゆらぎ変換処理を行い、さらに波形の各ポイント値を二乗して移動平均処理を行うことにより解析用波形を生成し（図４，図５）、これについて特徴量を算出する。本実施形態においては、特徴量として、解析用波形で囲まれる面積を採用する。
なお、特徴量として他に、解析用波形の振幅値についてのしきい値超過値、複数回の打撃時のしきい値超過回数、しきい値超過時間、減衰時間や減衰の傾き、しきい値超過面積を採用することができ、これらを単独であるいは複合的に組み合わせて採用してもよい。
【００２５】
判定手段１５は、正常状態を基準とする特徴量の大小で接続部の良否判定を行う。判定手段１５は、解析処理手段１４を構成するコンピュータにより行うことができる。
【００２６】
表示手段１６は、ＣＲＴモニタ、液晶表示パネル等により構成し、処理したデータや判定結果を画像や文字等として画面に表示する。
【００２７】
なお、打音の波形データの解析は、移動手段１７とは遠隔位置にあるコンピュータで別途行ってもよい。また、検出したデータや特徴量などは、プリンタ等で印刷出力したり、必要な外部記憶装置に記録保存するように構成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、鋼心アルミより線を鋼スリーブ及びアルミスリーブを圧縮して接続した当該接続部の状態の良否を検査するのに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る判定装置のブロック図である。
【図２】本発明装置の一部の概略的構成図である。
【図３】鋼心アルミより線の接続部に対応する位相検波出力を示す図である。
【図４】正常状態の解析用波形を示すグラフである。
【図５】異常状態の解析用波形を示すグラフである。
【図６】標準比較方式の相互誘導コイルの例を示す図である。
【図７】図６のコイル構造を説明する図である。
【図８】標準比較方式の自己誘導コイルの例を示す図である。
【図９】端部のアルミより線を切断除去した鋼心アルミより線を示す図である。
【図１０】鋼スリーブによる鋼心の接続を説明する図である。
【図１１】鋼心アルミより線の接続部の内部の隙間に接着剤を注入する方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    鋼心アルミより線
２    アルミより線
３    鋼心
４    鋼スリーブ
５    アルミ巻線
７    アルミスリーブ
１０    判定装置
１１    位置検出手段
１２    打撃手段
１３    打音検出手段
１４    解析処理手段
１５    判定手段
１６    表示手段
１７    移動手段
１８    エンコーダ
１９    相互誘導型コイル
２０    位相検波回路
２１    打撃処理回路
【図１】
2005227003.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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