KR101973067B1

KR101973067B1 - 합성 로프 또는 케이블의 분석 장치 및 그 용도의 방법

Info

Publication number: KR101973067B1
Application number: KR1020167030538A
Authority: KR
Inventors: 실벵 우엘레트
Original assignee: 허 마제스티 더 퀸 인 라이트 오브 캐나다 에즈 리프레젠티드 바이 더 미니스터 오브 내츄럴 리소시스 캐나다
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2015-03-23
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2035-03-23
Also published as: JP2017511476A; EP3126778A1; EP3126778B1; CA2942917C; CA2942917A1; US20170023347A1; KR20160141803A; US10352683B2; WO2015149165A1; JP6588034B2; EP3126778A4

Abstract

합성 로프들, 코드들, 슬링들, 케이블들 및 벨트들(집합점으로 "로프들"로 칭함)을 분석하기 위한 장치들 및 방법들이 개시된다. 상기 로프들은 광 섬유 케이블들 뿐만 아니라 하중을 지지하는 로프를 포함하나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 로프들에는 하나 또는 그 이상의 자기 탐지용 요소들이 설치되고, 상기 자기 탐지 요소들의 각각은 금속 섬유 또는 적절히 처리된 합성 섬유를 구비한다. 상기 방법들 및 장치들은 상기 자기 탐지 요소(들)의 유도된 또는 잔류하는 자성 또는 자속을 탐지하는 것을 포함하여, 로프의 상태를 표시하는 상기 자기 탐지 요소(들)의 예를 들어, 꼬임 길이 및/또는 손상, 파단 또는 마모를 감지한다.

Description

합성 로프 또는 케이블의 분석 장치 및 그 용도의 방법{Device For Analysis Of Synthetic Rope Or Cable And Method Of Use}

본 발명은 합성 로프들(synthetic ropes), 케이블들, 슬링들(slings), 코드들(cords) 및 벨트들의 분석 및/또는 시험/모니터링의 분야에 관한 것이다. 특히 본 발명은 광산 인양(mine hoisting) 작동과 같은 산업 적용분야에서 상기 로프, 케이블, 슬링, 코드 및 벨트의 무결성(integrity) 및 부하 능력의 분석을 허용한다. 다른 실시예들에서, 본 발명은 광 섬유 케이블 등의 무결성과 기능의 분석을 허용한다.

로프, 케이블 등은 삭도(ropeway), 케이블 카, 스키 리프트, 체어리프트(chairlift), 엘리베이터 및 군사적 응용 분야와 같은 다양한 목적으로 광범위하게 사용되고 있으나, 그 사용 의도가 지하 작업 시의 작업자, 작업 장비, 재료, 폐기물, 광석을 실어나르는 운송장비를 예를 들어 광석이 있는 곳과 지표 사이에서 상승 및 하강시키는 광산업에서 특히 중요하다. 그러한 적용 분야에서 로프는 상당한 길이를 가질 수 있고, 상당한 하중을 실어날라야 하는데, 위 하중에는 운송장비와 지표면(그리고 지하는 물론이고)에 있는 광석 인양기의 사이의 부분 및 이들의 배치에 사용되는 부분에서의 로프 자체의 무게도 포함된다.

모든 로프에 있어서 핵심적인 관심은 로프가 아직까지 안전한 작동 조건에 있는 시기 또는 로프 교체 시기를 결정하는 것이다. 로프를 교체하는 비용은 매우 클 수 있으나, 적절한 교체는 과도한 로프의 마모와 파손을 피하기 위하여 반드시 필요한 것이다. 시스템의 작동 안정성과 허용가능한 작동 수명을 확보하기 위하여, 그러한 로프의 물리적 상태는 자주 모니터되어야 하고, 예를 들어 이는 특정 법규들에 의해서도 요구되고 있다. 이러한 이유 때문에, 산업상 적용 분야에서 통상적으로 와이어 로프를 사용하고, 종래의 노력들은 잠재적인 마모 및 열화를 위한 와이어 로프의 시험 장치 및 방법에 초점이 맞추어져 왔다. 이러한 장치 및 방법들의 몇몇은 로프의 손상 또는 파손 없이 사용 지점의 그 위치에서 로프의 현장 테스트를 가능하게 한다. 그러한 장치 및 방법은 비용이 발생되는 작동의 중단 및 정지를 최소화하기 때문에 특히 유리하다. 따라서 와이어 로프 또는 케이블 등은,예를 들어 로프 파라미터가 법규상의 요건을 벗어나는 경우와 같이 작동 수명이 실질적으로 완료될 때까지 연속 사용(정기적 시험 포함)을 위하여 제 위치에 유지될 수 있다.

와이어 또는 합성 로프 상태를 평가하는 하나의 중요한 파라미터는(이것이 전적인 것은 아니지만) "꼬임 길이(lay length)"에 대하여 테스트하는 것이다. 예를 들어, 와이어 로프는 꼬여지거나 짜여진 금속 와이어로 만들어진다. 개개의 금속 와이어는 함께 꼬여져 다발 또는 스트랜드(strand)를 형성하고, 그러한 여러개의 스트랜드가 꼬여져 로프 또는 케이블을 형성한다. 그러한 로프의 꼬임 길이는 (로프의 중심선 또는 축과 평행하게 측정된) 로프에 따른 길이로서, 표면 또는 그 아래의 스트랜드가 로프의 주위 또는 내부에서 한번의 완전한 회전을 만들거나 헬리컬 나선을 형성하는 길이이다. 종종, 상기 꼬임 길이는 수개의 꼬임 길이들에 걸쳐 측정되고, 그 다음에 측정값을 꼬임 길이의 갯수로 나누어 측정된 부분에 걸친 평균적 꼬임 길이의 값을 생성한다. 로프가 처음 제조될 때(또는 적어도 스트랜드들이 몇 인양 사이클(lifting cycle) 이후에 보다 영구적인 위치로 정착되도록 허용된 후에) 상기 꼬임 길이는 알려져 있으나, 사용하는 동안에 상기 꼬임 길이는 변경될 것이다. 예를 들어, 광산 적용 분야에서 상기 꼬임 길이는 가닥진 인양 로프의 비틀림 거동에 기인하여 깊이에 따라 변경된다. 이러한 변이는 로프의 수명에 걸쳐 전개될 것이며, 이들이 확립된 작동상 또는 안전상의 파라미터의 이내에 있음을 확인하기 위하여 모니터링되어야 한다. 국부적인 결함, 마모, 부식, 중심부 열화, 스트랜드 파괴 등이 모두 꼬임 길이를 증가를 야기할 수 있다. 로프의 꼬임 길이의 변화의 관련성은 전문가적인 해석 및/또는 정확한 모니터링을 요구할 수 있다. 일반적으로, 만약 로프 또는 케이들 등의 꼬임 길이가 정해진 한계를 넘어 변화된다면 또는 꼬임 길이가 국부적으로 변경된다면, 이는 로프의 잠재적인 고장 그리고 로프 교체에 대한 요구를 표시할 것이다.

로프의 평가에 대한 다양한 테스트 방법들이 알려져 있다. 예를 들어, 자기장 테스트에서 와이어 로프는 자기장 안으로 놓여지고, 와이어 로프의 결함의 존재가 유도된 자속 변동의 영역을 통하여 탐지된다. 다른 실시예에서, 와상 전류(eddy current) 테스트는 자기장을 발생하는 코일을 통과하여 교번 전류(alternating electrical current)를 통과시키는 것을 포함한다. 상기 코일이 도체 재료의 근처에 놓여질 때, 상기 변동하는 자기장은 재료의 내부에서 와상 전류로 알려진 전류 흐름의 페쇄 루프를 유도하고, 이는 그 자체의 자기장을 생성하는데, 상기 자기장을 측정하여 와이어 로프 내의 결함의 존재를 결정하는데 사용된다.

합성 로프는 와이어 로프에 비하여 많은 이점, 즉 높은 강도/무게 비, 부식 저항, 나은 피로 수명, 및 낮은 유지 요건을 포함한 이점을 가지기 때문에, 합성 로프는 원칙적으로 많은 적용 분야에서 와이어 로프의 대체물로서 매력적이다. 그러나 와이어 로프와 비교하여 상기 합성 로프는 합성 로프의 꼬임 길이는 물론이고 국부적인 결함을 평가하기가 더 어려울 수 있는 바, 왜냐하면 합성 로프는 통상적으로 전술한 자기장 기술로 처리될 수 없는 비-금속 물질로 구성되기 때문이다. 가끔 합성 로프의 이러한 테스트 또는 모니터링은 로프 마모 및 무결성을 평가하기 위해 시각적 검사 또는 이미징 기술(imaging technique) 의존하여야 하는 바, 이는 신뢰성이 저하될 뿐만 아니라, 강도-부재 섬유의 파손, 꼬임 길이 및/또는 로프 상태에 대한 정확한 평가를 제공하지 못할 수 있다. 그러한 검사 기술과 관련된 문제점들은 비-하중-베어링 커버들(non-load-bearing covers)의 사용에 의해 악화될 수 있는 바, 상기 커버들은 합성 로프의 강도 부재 섬유가 손상되거나 및/또는 자외선 복사로부터 보호하기 위하여 합성 로프에 종종 적용되는데, 이것은 상기 강도 부재 섬유를 시각적으로 검사하는 것을 어렵게 만든다.

따라서 합성 로프들 및 케이블들의 분석 장치 및 방법의 기술분야에서 요구가 남아 있다. 더 상세하게는 상기 요구는 합성 로프들 및 케이블들의 꼬임 길이의 평가 및/또는 합성 로프들 또는 케이블들의 강도-부재 섬유의 파손을 포함한 마모 및 손상의 평가로 확장된다.

몇몇 실시예들은 로프의 각 꼬임 길이에 대하여 합성 로프의 주위 또는 내부에서 하나 또는 그 이상의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로(들)를 완성하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 측정하는 장치를 제공하는데, 상기 장치는, - 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치; - 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소 및/또는 그 근접부 및 상기 센서들 쪽의 자속의 변이에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지함으로써, 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속(예를 들어 잔류 자속)의 진동 패턴을 발생시키는 센서들; - 상기 탐지된 진동을 상기 로프에 따른 물리적 거리와 연관시키는 수단; 및 - 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리를 계산하거나 표시하는 꼬임 길이 계산기 또는 디스플레이:를 구비한다.

삭제

다른 실시예들은 합성 로프의 길이만큼 연장하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프를 시험하는 장치를 제공하는데, 상기 장치는, - 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치; - 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단점들 또는 손상에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지하는 센서들; - 자속의 변화에 대응되는 기록된 데이터를 계산하거나 표시하는 계산기 또는 디스플레이: 및 - 선택적으로 그 안에 자속을 발생시킴으로써 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 수단:을 구비한다.

삭제

다른 실시예들은 본 명세서에서 기술된 바와 같은 장치의 용도를 제공하는데, 상기 용도는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비한 합성 로프를 테스트하여, 상기 로프의 "무결성, 강도, 안정성, 수명, 부하 용량 또는 마모" 중의 적어도 하나를 평가하는 것이다.
다른 실시예들은 본 명세서에 기술된 장치의 용도를 제공하는데, 상기 용도는 합성 로프의 꼬임 길이를 분석하고 및/또는 합성 로프 또는 요소들의 손상 또는 파단을 테스트하는 것이다.

다른 실시예들은 로프를 통과하여 연장하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 시험하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은, - 본 명세서에서 기술된 꼬임 길이를 시험하는 장치를 로프에 적용함으로써, 상기 로프가 상기 센서 장치의 통로를 통과하는 단계; - 상기 센서 장치의 몸체 상의 센서들이 그 인근의 변이에 의해 야기되는 로프 영역 내의 자속의 변화 및 상기 센서들에 대한 상기 자기 탐지 요소의 자속의 변화를 센싱하도록 상기 로프를 상기 통로를 통과하여 전진시킴으로써, 이에 의하여 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시키는 단계; - 상기 탐지된 진동들을 로프를 따른 물리적인 거리와 관련시키는 단계; - 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리에 따라 꼬임 길이를 계산하거나 표시하는 단계;를 구비한다.

삭제

다른 실시예들은 로프의 구성요소들의 손상 또는 파손을 위하여 합성 로프의 길이만큼 연장되는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프를 시험하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은, - 상기 로프가 상기 긴 통로를 통과하도록 본 명세서에서 기술된 장치를 상기 로프에 적용하는 단계; - 상기 로프를 상기 통로를 통과하여 전진시키는 단계로서, 상기 센서는 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단점들 또는 손상에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 센싱하는 단계; 및 - 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 상기 파단 또는 손상을 표시하는 자속의 변화에 따른 데이터를 계산하거나 표시하는 단계:를 포함한다.

삭제

도 1은 자기 탐지 요소들을 포함하는 예시적인 로프의 횡단면도를 도시한다. 비록 도시된 로프의 기본적인 구성은 전형적인 와이어 로프이나, 그럼에도 불구하고 꼬임 길이와 관련된 원리 및 자기 탐지 요소의 존재는 합성 로프들에도 적용된다. 도시된 실시예는 예시적인 것이고, 다른 실시예들에서 하나 또는 그 이상의 자기 탐지 요소의 존재는 부가적인 커버 또는 로프 상의 코팅에 의하여 가려질 수 있고, 또는 상기 자기 탐지 요소(들)은, 예를 들어 로프 외부 상으로 노출된 부분 없이 로프 안으로 짜여짐으로써 로프의 구조 내부로 숨겨질 수 있다.
도 2는 도시된 바와 같이 로프의 외부 상에서 관찰될 수 있는 자기 탐지 요소들을 포함하는 예시적인 로프의 측면도를 도시한다. 비록 도시된 로프의 기본적인 구성은 전형적인 와이어 로프이나, 그럼에도 불구하고 꼬임 길이와 관련된 원리 및 자기 탐지 요소의 존재는 합성 로프에도 적용된다. 도시된 실시예는 예시적인 것이고, 다른 실시예들에서 하나 또는 그 이상의 자기 탐지 요소의 존재는 부가적인 커버 또는 로프 상의 코팅에 의하여 가려질 수 있고, 또는 상기 자기 탐지 요소(들)은, 예를 들어 로프 외부 상으로 노출된 부분 없이 로프 안으로 짜여짐으로써 로프의 구조 내부로 숨겨질 수 있다.
도 3은 자기 탐지 요소의 파단점(point of breakage)에서 자속 탐지를 도시한다.
도 4는 도 3에 도시된 자기 탐지 요소가 자속 센서들 부근 또는 자속 센서 들 사이를 통과할 때의 전형적인 자속 측정값을 도식적으로 도시한다.
도 5는 영구 자석들을 이용한 꼬임 길이 분석을 위하여 자속 탐지 부재를 포함하는 로프의 전처리 과정을 도시한다.
도 6은 도 5에 도시된 로프의 자기 탐지 요소 내의 전처리 과정 시에 또는 전처리 과정으로부터 발생하는 분극(polarization)을 도시적으로 도시한다.
도 7은 도 5에 도시된 로프의 자속 탐지 요소 내의 잔류 자속(residual magnetic flux)을 도시한다.
도 8은 자속 탐지 요소를 포함하는 로프를 분석하기 위한 검사 헤드 또는 센서 장치를 도시적으로 도시한다.
도 9는 위에서 기술된 센서 기구 또는 장치에 적합한 예시적인 회로도[휘트스톤 브리지 방식(Wheatstone bridge arrangement)]을 도시적으로 도시한다.
도 10은 자기 탐지 요소를 포함하는 로프의 자속(A)와 꼬임 길이(B)의 시간에 대한 예시적인 탐지값을 도시적으로 도시한다.
도 11은 자기 탐지 요소를 포함하는 로프를 테스트하기 위한 예시적인 장치의 셋업(setup)을 도시적으로 도시한다.
도 12A는 꼬임 길이 측정 또는 요소 파단의 탐지에 사용되는 측정 장치의 절반에 대한 사시도로서, 상기 절반은 제조의 중간 단계이다.
도 12B는 2개의 절반으로 만들어진 완성된 측정 장치의 평면도로서, 각 절반은 12A에 도시된 절반과 유사하다.
도 13은 표지 실(marked yarn)의 하나의 묶음(bundle)을 가진 6-스트랜드의 로프의 예를 도시한다.
도 14는 위치 탐지 모드에서 센서 출력값을 도시한다.
도 15는 파단 탐지 모드에서 센서 출력값을 도시한다.
도 16은 위치의 함수로서의 꼬임 길이를 도시한다.
도 17은 센서 출력값의 고속 퓨리에 변환(FFT)를 도시한다.
도 18은 사이클 수의 함수로서의 잔류 강도를 도시한다.
도 19는 사이클링 후의 MyMPBD의 고속 퓨리에 변환(FFT)을 도시한다.
도 20은 CBOS 테스트 샘플에 따른 MyMPBD 파단 실 탐지값을 도시한다.
도 21은 타론(Twaron™) 1000 시브에 대한 벤드 테스트(bend over sheave test)의 요약을 도시한다. 비록 퀘벡(Quebec)의 법률은 운송장치 부착물에서 7.5의 안전 계수를 규정하고 있으나, 더 가혹한 안전계수 7이 모든 CBOS 테스트에서 사용되었다.
도 22는 타론 2200 시브에 대한 벤드 테스트 요약을 도시한다.
도 23는 타론 2300 시브에 대한 벤드 테스트 요약을 도시한다.
도 24는 타론 1000, 2200 및 2300 시브에 대한 벤드 테스트 요약을 도시한다.
도 25는 0 이중 벤드 사이클(double bend cycle) 후의 꼬임 길이 탐지 측정값을 도시한다.
도 26는 60,000 이중 벤드 사이클 후의 꼬임 길이 탐지 측정값을 도시한다.
도 27은 120,000 이중 벤드 사이클 후의 꼬임 길이 탐지 측정값을 도시한다.
도 28은 180,000 이중 벤드 사이클 후의 꼬임 길이 탐지 측정값을 도시한다.
도 29는 0 사이클 후의 로프 국부 꼬임 길이를 도시한다.
도 30은 180,000 사이클 후의 로프 국부 꼬임 길이를 도시한다.
도 31은 0 이중 벤드 사이클 후의 결함 탐지 측정값을 도시한다.
도 32는 60,000 이중 벤드 사이클 후의 결함 탐지 측정값을 도시한다.
도 33은 120,000 이중 벤드 사이클 후의 결함 탐지 측정값을 도시한다.
도 34는 180,000 이중 벤드 사이클 후의 결함 탐지 측정값을 도시한다.
도 35는 타론 2200 표지 섬유 절개(dissection) 결과치를 도시한다.

합성 로프들, 케이블들, 슬링들, 코드들 및 벨트들(본 명세서에서 총괄하여 "로프"로 지칭함)는 사람의 안전이 로프의 강도 및 무결성에 의존하는 고 위험 적용분야를 포함하여 많은 적용 분야에 사용될 수 있다. 그러한 로프들은 또한 그물(net)이나 띠(webbing)와 같은 다른 물품 및 물건의 제조에 사용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 합성 로프는 전형적으로 강도 부재 요소들을 구비하는데, 여기에서 "강도 부재 요소"는 필라멘트(filament), 섬유(fibre), 스트랜드 또는 실(yarn)을 포함한 로프의 어떠한 구성요소를 지칭하는데, 이는 로프에 적어도 어느 정도의 부하 강도를 제공하거나 제공하기 위하기 위한 의도된 것이다. "합성 로프"는 어떠한 합성 재료로 이루어진 합성 강도 부재 요소들을 포함하는 어떠한 로프, 케이블, 슬링, 코드 또는 벨트 등을 지칭하는데, 상기 합성 재료는 집합적으로 로프에 부하-지지(load-bearing) 성질을 부여한다. 이러한 합성 로프들은 예를 들어, 아라미드(aramid), 메타-아라미드(meta-aramid; Nomex), 파라 지향성 방향족 폴리아미드(para-oriented para-polyamides)와 같은 파라-아라미드(para-aramid), 파라 지향성 방향족 디아민(para-oriented aromatic diamine) 또는 파라 지향성 방향적 디카르복시르산 할로젠화합물(para-oriented aromatic dicarboxylic acid halide)의 축합 중합체(condessation polymer)를 포함할 수 있고, 상업적으로 입수가능한 타론(Twaron^®), 테크노라(Technora^®) 및 케블라(Kevlar^®)와 같은 파라-아라미드(para-aramid), 폴리벤조사졸(polybenzoxazole: PBO), 액정 고분자(벡트란(Vectran™)과 같은 LCP), 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene: PTFE), 고 모듈 폴리에틸렌(HMPE), (나일론과 같은)폴리아미드, 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 그 조합을 포함하나, 이에 한정되지 아니한다.

로프는 개별적인 그리고 통상적으로 가는 필라멘트(filament)들의 복수개로 이루어진다. 그러한 복수개의 필라멘트는 하나의 "섬유"(fibre)를 형성할 수 있다. 상기 필라멘트들은 필라멘트들 또는 섬유를 함께 처리하거나 꼬음으로써 길이방향으로 연합된 다발(bunlde)로 조직될 수 있고, 이에 의하여 실(yarn) 또는 스트랜드(strand)를 생성하고, 이들이 다른 실 또는 스트랜드와 함께 결합하여 로프를 형성할 수 있다. 어떠한 로프에서도, 상기 강도 부재 요소들은 집합적으로 작용하여 하중 지지를 하거나, 또는 광섬유 케이블과 같은 통신용으로 작용한다.

본 명세서에서 기술된 로프는 어떤 크기, 폭 또는 직경을 가질 수 있으나, 통상적으로 횡단면의 2mm 부터 500mm의 가장 광범위한 치수를 가질 수 있다. 더욱이, 로프는 횡단면적이 어떠한 형상을 가질 수 있다. 원형 또는 실질적으로 원형이 많은 로프의 전형적인 횡단면이나, 본 명세서에서 채용된 로프들은 이러한 것에 제한되지 않으며, 타원형, 직사각형, 정사각형, 삼각형 또는 다른 횡단면 형상과 같은 비-원형 황단면을 선택적으로 가질 수 있다. "로프"의 실시예의 경우에(이는 슬링, 벨트 및 심지어는 전형적인 비-스트랜드 형상의 로프로 특정될 수 있는데), 로프는 횡단면이 길고 얇게 되도록 편평한 형상을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 이들은 본 기술분야에서 잘 알려진 바와 같이 전형적인 벨트와 같은 구성의 테이프의 형상을 가질 수 있다.

연속된 작동 사용을 위한 안정성과 적절성을 평가하기 위하여, 로프 특히 합성 로프를 테스트하고 분석하는 정밀하고 신뢰성있는 방법들이 본 명세서에 개시된다. 만약 로프가 무-부하 베어링 커버들 또는 코팅들에 의해 가려진다 하여도, 선택된 실시예에서 그러한 방법들 및 위 방법들을 수행하기 위한 장치들이 사용될 수 있다. 이와 같이, 로프들은 이들이 작동 사용 위치에 있을 때에도 그리고 만약 교체가 필요한 경우, 최소의 작동 정지 시간으로 신속하고 효율적으로 테스트될 수 있다.

상기 테스트 방법들 및 상기 방법들은 수행하는 상응하는 장치들은 적어도 하나의 "자기 탐지 요소(magnetic detection member)"를 구비하는 로프의 사용을 필요로 한다. 합성 로프들은 개별적으로 그리고 집합적으로 로프에 강도를 부여하는 복수개의 "강도 부재 요소들(strength member elements)"을 통상적으로 구비한다. 그러한 요소들은 예를 들어, 필라멘트, 섬유, 스트랜드 또는 실을 포함할 수 있는데, 이들은 특히 상기 요소들이 구부러지거나, 꼬이거나, 땋아지거나 또는 이와 달리 상호 결합될 때, 로프에 적어도 어느 정도의 부하 강도를 제공하거나 제공하기 위한 목적을 가진다. 어떠한 실시예에서, "자기 탐지 요소"는 로프 또는 그 구성요소들의 "무결성, 꼬임 길이, 파단, 손상" 중의 하나 또는 그 이상을 테스트하기 위하여, 자기적인(전자기를 포함하여) 테스트 방법에 의해 탐지가능한 그러한 요소들의 하나를 가리킨다. 자기 탐지 요소는 통상적으로 길이방향으로 연장되고, 금속 와이어 또는 금속으로 이루어진 필라멘트를 구비할 수 있다. 대안으로서, 자기 탐지 요소는 (예를 들어, 로프의 다른 강도 부재 요소들에서와 같이) 어떠한 합성 재료도 구비할 수 있는 바, 그러나 상기 합성 재료는 상기 요소가 어떠한 자기적 테스트 방법에 의해 탐지될 수 있도록 함으로써 예를 들어 자속 누설 또는 와상 전류 출력 데이터를 확보할 수 있도록, 어떠한 방식으로 처리되거나 개량되었다.

예를 들어, 하나 또는 그 이상의 강도 부재 요소들은 외부 코팅 또는 클래딩(cladding)에 의해 처리될 수 있고, 상기 코팅 또는 클래딩은 예를 들어 본 명세서에서 기술된 바와 같이 자기 테스트 장치에 의해 탐지될 수 있다. 상기 요소들은 자기적인 방법들에 의해 탐지될 수 있는 어떠한 재료로 코팅된 합성 섬유가 될 수 있는 바, 예를 들어 상기 탐지 가능한 재료는 점착(adhere)되거나, 코팅되거나, 클래딩되거나, 염색되거나 또는 다른 방식으로 합성 섬유에 부착될 수 있다. 상기 탐지 가능한 재료는 예를 들어 니켈, 철, 코발트, 구리 또는 강철과 같은 금속 재료로부터 얻을 수 있다. 상기 합성 섬유는 어떠한 적절한 방법(들)에 의해 코팅 또는 클래딩 재료 또는 금속를 합성 섬유들 상에 부가함으로써 처리될 수 있다. 처리된 합성 섬유는 도전성 직물(electro-conductive texile)과 같은(이에 한정되는 것은 아님) 자기적으로 탐지 가능한 다른 재료를 선택적으로 구비할 수 있고, 여기에서 합성 섬유는 전자기(electro-magnetism)에 반응하는 물질로 코팅, 매립(embedment), 또는 클래딩과 같은 방법에 의해 처리된다.

다른 실시예들에서, 상기 요소들은 예를 들어 광 섬유 케이블에서와 같이 유리 섬유로부터 얻어지는 광전송 요소(optical transmission)들을 포함할 수 있다. 상기 광전송 요소들은 일반적으로 자기적 기술에 의해서는 탐지될 수 없다. 그러나 합성 섬유 또는 본 명세서에서 기술된 바와 같이 처리된 유리 섬유가 광전송 요소들에 합체됨으로써, 상기 광섬유 케이블이 기술된 바와 같은 자기적 방법들에 의해 탐지될 수 있다.

본 명세서에서 기술된 방법들 및 장치들로 시험하기에 적합한 로프는 자기 탐지 요소들 만으로 구성되거나 또는 대안으로서 비-자기 또는 "통상적인" 강도 부재 요소들과 하나 또는 그 이상의 자기 탐지 요소들의 양자를 모두 포함할 수 있다. 양자가 모두 존재하는 경우에, 각 자기 탐지 요소는 부가적인 자기 재료가 존재하는 점을 제외하고, 함께 있는 통상적인 강도 부재 요소들과 재료와 성질에 있어서 실질적으로 대응된다. 만약 자기 탐지 요소(들)의 상태와 무결성을 거기에 있는 모든 요소들의 상태와 무결성을 직접적으로 나타내는 것을 의도한다면, 유사한 강도, 강성 및 탄성 성질들이 바람직할 수 있다. 한편, 어떠한 상황에서는 상기 자기 탐지 요소(들)이 그와 대응되는 관계에 있는 일반적인 강도 요소 부재들과 상이한 강도, 탄성, 경도 또는 다른 물리적 성질을 가지는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 만약 상기 자기 탐지 부재들이 대응관계에 있는 통상적인 부재보다 더 경도가 높다면 보다 용이하게 손상되거나 파단될 수 있고, 이에 따라 본 명세서에서 기술된 방법들 및 장치들에 의해 탐지된다.

선택된 실시예들에서, 로프의 각 꼬임 길이에 대하여 합성 로프의 주위 또는 내부에서 하나 또는 그 이상의 원주상(spiral)의, 헬리컬(helical)의 또는 사인파(sinusoidal)의 경로(들)를 완성하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 측정하는 장치가 제공된다.
특히 상기 장치는, 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치; 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소 및/또는 그 근접부 및 상기 센서들 쪽의 자속의 변이에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지함으로써, 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시키는 센서들; 상기 탐지된 진동을 상기 로프에 따른 물리적 거리와 연관시키는 수단; 및 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리를 계산하거나 표시하는 꼬임 길이 계산기 또는 디스플레이:를 구비할 수 있다.

삭제

이와 같이, 상기 장치는 로프의 꼬임 길이를 평가하기 위하여, 바람직하게는 로프에 영향을 미치거나 손상을 가하거나 로프를 파괴하지 않고, 자속 탐지를 사용한다. 상기 각 자기 탐지 요소는 육안으로 보일 수 있거나, 또는 로프 안에 숨겨지거나, 또는 로프의 강도 요소들의 커버 또는 피복으로 은폐될 수 있다. 만약 탐지할 장치에 대하여 하나 보다 더 많은 자기 탐지 요소가 존재한다면, 장치의 사용자는 탐지된 자속의 단일한 진동 패턴이 사용자에 의해 관찰되도록, 상기 자기 탐지 요소들이 로프 내에서 함께 묶여 있는지를 알기 원할 수 있다. 대안으로서, 만약 예를 들어 2개의 자기 탐지 요소들이 로프 내에 존재한다면 (예를 들어 로프의 대향하는 측면 상에 헬리컬 상으로 감겨지는 것과 같이), 로프가 전진함에 따라 본 장치에 의하여 2개의 진동 패턴들이 탐지될 수 있다. 또한 만약 복수개의 자기 탐지 요소들이 로프 내부 또는 로프 상의 다른 위치에 존재한다면, 더 많은 진동들이 탐지될 수 있다. 그러한 부가적인 진동들은 꼬임 길이의 계산에 있어서, 고려되어야 될 필요성이 있고, 실제로 도움이 될 수 있다.

각 자기 탐지 요소가 적어도 하나의 금속 섬유를 가지는지 또는 센서들에 의해 탐지될 수 있도록 처리된 적어도 하나의 합성 섬유를 가지는지 여부에 상관없이, 상기 장치의 센서들은 자속을 탐지하기에 적절하고 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 자속을 탐지하기에 충분히 민감한 어떠한 타입으로 이루어질 수 있다. 예를 들어 상기 센서들은 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 자속의 변화를 감지할 수 있다. 로프가 센서 장치를 통과하기 전에, 상기 센서 장치를 통과하는 로프의 이동 방향에 대하여 적어도 실질적으로 수직인 자기장을 통하여 로프를 통과시킴으로써 상기 각 자기 탐지 요소는 전처리(pre-condition)된다. 선택적으로, 상기 장치의 센서 장치는 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들(이에 한정되지 아니함)과 같은 하나 또는 그 이상의 자속 발생기(generator of magnetic flux)를 더 구비하여, 센서 장치를 통과하는 로프의 진행 방향에 대하여 적어도 실질적으로 수직인 자기장을 발생시킴에 의하여, 상기 로프의 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리한다.

상기 장치의 어떠한 몇몇 실시예들에서, 상기 센서 장치의 센서들은 로프가 통로를 통과하여 전진할 때 로프의 주위에 원주방향으로 이격 배치될 수 있고, 상기 센서들에 의하여 발생된 신호들은 로프의 어떠한 측방향 이동(lateral movement)에 기인한 요소들을 제거하도록 선택적으로 차감 결합(subtractively combine)된다. 예를 들어, 상기 센서들은 로프의 중앙축을 횡단하는 공통의 평면을 중심으로 센서 장치 상에 선택적으로 배열될 수 있다. 상기 센서들을 또한 필요한 경우, 상기 통로 내에서 측방향 이동이 없을 때 로프의 중앙축으로부터 동일 거리에서 상기 통로의 주위에 원주상으로 배열될 수 있다. 그러한 센서들은 홀효과 장치(Hall Effect device), 플럭스 게이트 센서(flux gate sensor), 또는 유도 코일(induction coil)로부터 선택될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다.

예를 들어 상기 센서들은 시계방향 또는 반시계방향의 권취 방향을 가진 코일로 감겨지는 전기 와이어로 형성되는 자기 유도 코일의 형태를 취할 수 있고, 센서들의 제1 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하고, 센서들의 제2 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하나 제1 그룹의 센서들의 방향과는 반대이다. 상기 전기 코일들은 단일의 회로에서 상호 연결되고, 상기 단일의 회로는 제1 및 제2 그룹의 유도 코일의 상기 권취 방향에 기인하여 차감 결합 신호(subtractively combining signal)를 위한 회로로서 기능하고, 상기 회로의 출력은 꼬임 길이의 계산을 위한 결합 신호이다. 로프가 장치를 통과하여 전진하고 비교적 고속으로 센서들을 지나가는 곳에서, 자기 유도 코일을 구비한 상기 센서들의 사용이 특히 유용하다.

상기 장치의 다른 선택된 실시예들에서, 상기 센서 장치는 2개의 분리가능한 절반을 구비하고, 상기 절반은 상기 통로를 둘러싸 상기 센서 장치가 상기 통로 내에 위치한 합성 로프의 주위에 설치되는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, 상기 절반은 일시적으로 분리될 수 있고 또는 힌지 이동에 의해 일측 상으로 분리됨으로써 상기 로프가 상기 통로 안으로 측방향으로 삽입될 수 있고, 상기 2개의 절반은 후방으로 함께 힌지되거나 또는 달리 재결합됨으로써, 거기를 관통하는 축방향 이동을 위한 통로 내에 로프를 포착한다.

이미 설명된 바와 같이, 각 장치는 2개의 장치 절반에서 만들어진 센서 장치를 구비할 수 있다. 이러한 설계는 로프가 작동 사용을 위해 제 위치에, 예를 들어 권치 장치 내에 있을 때, 센서 장치가 개방되어 로프의 주위에 위치하는 것을 허용한다. 상기 2개의 절반은 하나 또는 그 이상의 힌지에 의하여 일측에서 상호 결합될 수 있고, 해제가능한 래치(latch)들에 의해 타측 상에서 제 위치에 유지된다. 예를 들어 상기 장치는 권취 장치의 고정편 상에, 일 예로 로프의 휘핑(whipping)이 일반적으로 최소가 되는 권취 생크(winding shank)의 권취 휠(winding wheel)의 바로 아래에 장착된다. 상기 측정 장치가 코일 회로에 영향을 미치지 않고 개방되도록 허용하기 위하여, 상기 절반의 와이어들 사이의 연결부들은 그 연결 힌지에 근접 위치되고, 충분한 슬랙(slack)을 가진 점퍼 케이블(jumper cable)의 형태로 마련되어, 상기 장치가 와이어들의 파손을 야기하지 않고 완전히 개방되는 것을 허용한다. 상기 회로들에 대한 외부 연결 지점들은 상기 래치 부근의 힌지에 대항하여 상기 장치의 일측에 위치될 수 있다.

상기 장치의 또 다른 실시예에서, 상기 센서 장치는 자속 회로를 발생시키도록 위치되는 하나 또는 그 이상의 자속 발생기를 더 구비할 수 있는 바, 상기 자속 회로는 상기 로프가 통로에 존재할 때 로프 영역을 통과하는 부분을 가지고, 상기 센서들은 상기 로프로부터 나오는 자속 누설을 감지한다.

대안으로서, 상기 센서 장치는 적어도 하나의 자기 탐지 요소에서 와상 전류를 발생시키는 수단을 더 구비할 수 있는 바, 상기 센서는 상기 와상 전류에 의하여 생성된 자기장을 센싱(감지)한다.

또 다른 실시예에서, 상기 장치는 하나 또는 그 이상의 상기 자기 탐지 요소들의 하나 또는 그 이상의 파손을 또한 감지하기 위한 것이다. 상기 장치는 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들과 같은(이에 한정되지 아니함) 하나 또는 그 이상의 자속 발생기를 구비하여, 상기 로프의 진행 방향에 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키고, 상기 센서들이 자기 탐지 요소의 손상 및/또는 파단을 표시하는 신호를 감지하도록 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 선처리한다. 선택으로서, 로프의 진행 방향에 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들은 하나 또는 그 이상의 원형 영구 자석들을 선택적으로 구비할 수 있다.

기술된 실시예들의 어느 것에서, 상기 장치는 (1), 상기 로프의 상기 센서 장치를 통과하는 전진 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 로프의 꼬임 길이를 감지하도록 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들; 및 (2) 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들의 상기 요소들에 대한 파손 또는 손상을 표시하는 신호들을 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들:을 더 구비할 수 있다. 예를 들어 그러한 몇몇 실시예들에서, 상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들은, a. 상기 로프가 상기 통로를 통과하는 제1 방향으로 전진할 때 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소가 꼬임 길이 탐지를 위하여 전처리되도록, 상기 센서들의 일측에 위치될 수 있다. 상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들은, b. 상기 로프가 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 통로를 통과하여 전진할 때 파단 탐지를 위하여 전처리되도록 상기 센서들의 상기 영구자석(들)로부터 대향되는 측에 위치될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 자화 방향 또는 방위(magnetization direction or orientation)는 전자석들 또는 코일들에 기해지는 전류 또는 전압에 따라 변동되기 때문에, 전자석들 또는 코일들은 로프를 전처리하는 수단으로서 특히 유용할 수 있다. 이러한 방식으로 전자석들 또는 코일들은 언제든지 요구되는 바에 따라 꼬임 길이 탐지 또는 요소 파단/손상 감지를 위한 전처리 여부에 따라 교번하는 자기장을 발생시키도록 유도될 수 있다.

틀림없이, 본 명세서에서 기술된 꼬임 길이 탐지를 위한 장치 실시예들 중의 어느 것에 있어서도, 상기 장치들은 또한 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단 점(breakage point)들 또는 손상(damage)에 대한 합성 로프를 시험하기 위한 것인 바, 여기에서 센서 장치의 몸체 상의 센서들은 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단 점들 또는 손상에 의하여 야기되는 로프 영역 내의 자력의 변화를 또한 감지한다. 이러한 방식으로, 상기 계산기 또는 디스플레이는 상기 파단 점들 또는 손상으로부터 나오는 자속의 변화에 따른 기록된 데이터를 계산하거나 표시한다.

다른 실시예들에서, 로프의 꼬임 길이와 무관하게, 상기 장치들은 합성 로프의 길이만큼 연장되는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프를 시험하기 위하여 마련된다.
상기 장치는, 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치; 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단점들 또는 손상에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지하는 센서들; 자속의 변화에 대응되는 기록된 데이터를 계산하거나 표시하는 계산기 또는 디스플레이: 및 그 안에 자속을 발생시킴으로써 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 선택적인 수단으로서 손상 또는 파단 감지에 적절한 수단:을 구비한다.

삭제

이러한 방식으로, 선택된 실시예들은 그 유일한 및 주요한 기능이 합성 로프의 하나 또는 그 이상의 자기 탐지요소에 파단 또는 손상을 감지하는 장치들을 제공하고, 이는 로프의 꼬임 길이에 무관하고, 상기 자기 탐지 요소들이 로프 내에서 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로를 채택하는지 여부와 무관하다.

또 다른 실시예들에서, 본 명세서에 기술된 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프를 시험하기 위한 장치의 용도가 제공된다. 상기 용도는 상기 로프 또는 그 부분들의 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 "무결성, 강도, 안정성, 수명, 부하 용량, 마모, 꼬임길이, 고장 또는 파단" 중의 적어도 하나를 평가하는 것이다. 선택적으로 그러한 용도에 관련하여, 로프가 작동 사용되는 동안 또는 작동 사용의 지점으로부터 로프를 제거함이 없이 상기 테스트가 행해진다.

또 다른 실시예들에서, 로프를 통과하여 연장하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 시험하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 본 명세서에서 기술된 장치를로 꼬임 길이 측정을 위하여 로프에 적용함으로써, 상기 로프가 상기 센서 장치의 통로를 통과하는 첫번째 단계를 구비한다. 다른 단계에서, 상기 센서 장치의 몸체 상의 센서들이 그 인근의 변이에 의해 야기되는 로프 영역 내의 자속의 변화 및/또는 상기 센서들에 대한 상기 자기 탐지 요소의 자속의 변화를 센싱하도록 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함으로써, 이에 의하여 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시킨다. 그 다음에 상기 탐지된 진동들은 로프에 따른 물리적인 거리와 관련되고, 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리에 따라 꼬임 길이가 계산되거나 표시된다.

그러한 몇몇 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소는 적어도 하나의 금속 섬유 또는 상기 센서들에 의하여 탐지가능하도록 처리된 적어도 하나의 합성 섬유를 구비한다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 합성 섬유는 상기 센서들에 의해 탐지가능한 재료로 코팅된 합성 재료를 구비할 수 있다.

상기 로프 또는 로프에 포함되는 자기 탐지 요소(들)의 성질, 구조 또는 재료들에 무관하게, 상기 방법은 상기 로프가 센서 장치의 통로를 통과하여 전진하기 전에 상기 센서 장치를 통과하는 로프의 이동 방향에 실질적으로 수직한 자기장을 통하여 상기 로프를 통과시킴으로써 로프를 전처리하는 단계를 선택적으로 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 자기 탐지 요소(들)은 센서들에 의해 분석되기 전에 자화될 수 있고, 상기 센서들은 상기 요소들에 대한 손상 또는 파단 또는 그 하나 이상을 시험하기에 적절한 자기 탐지 요소(들) 내의 잔류 자성 또는 자속을 탐지한다. 예를 들어 상기 전처리 단계는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들에 의해 발생되는 자기장(로프의 이동 방향에 대하여 적어도 실질적으로 수직인)에 의해 행해질 수 있다.

어떤 실시예들에서, 상기 센서들은 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 로프 주위에 원주상으로 이격 배치될 수 있고, 상기 방법은 상기 센서들에 의해 발생된 신호들은 차감 결합하여 상기 로프의 어떠한 측방향 이동에 기인한 요소들을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 선택적으로, 상기 센서 장치 상의 센서들은 상기 로프의 중앙축을 가로지르는 공통의 평면 상에 배치될 수 있다. 선택적으로, 상기 센서들은 상기 통로에서 측방향 이동이 없을 때 로프의 중앙축으로부터 동일거리로 통로 주위에 원주상으로 배치될 수 있다. 그러한 센서 배치구조들은 적어도 몇몇 실시예들에서 신호 수신 및 분석에 도움을 주는 것으로 판단된다.

위에서 기술된 방법들의 어느 것에 대하여, 자화 또는 자속을 위한 적절한 센서들, 예를 들어, 홀효과 센서들, 플럭스 게이트 센서들, 유도 코일들을 포함하는 센서들이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 상기 센서들은 선택적으로 시계방향 또는 반시계방향의 권취 방향을 가진 코일들로 감겨지는 전기 와이어로 형성되는 자기 유도 코일들이고, 상기 센서들의 제1 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하고, 상기 센서들의 제2 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하나 상기 제1 그룹의 센서들의 권취 방향과 반대이다. 그러한 전기 코일들은 모두 상기 제1 및 제2 그룹의 유도 코일들의 상기 권취 방향에 기인하여 신호들을 차감 결합하는 회로로서 기능하는 회로에서 상호연결되고, 상기 회로의 출력은 상기 꼬임 길이를 계산하는 결합된 신호이다.

위에서 기술된 방법들의 어느 것에 대하여, 상기 센서 장치는 상기 통로를 둘러싸는 2개의 분리가능한 절반들(halves)들을 포함한다. 상기 장치를 로프에 적용하는 단계는 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 연장되도록, 상기 합성 로프의 주위에 상기 절반을 설치하기 위하여 상기 분리가능한 절반들을 적어도 부분적으로 분리하는 단계를 포함한다. 이상적으로 상기 통로는 어떠한 크기를 가지고 있고 상기 절반들을 함께 가져옴으로써, 상기 로프는 상당한 측방향 이동 없이 상기 통로를 통과하여 축방향으로 연장될 수 있게 된다.

본 명세서에서 기술된 방법들의 다른 실시에들은 하나 또는 그 이상의 자속 발생기들로부터, 로프가 상기 통로 내에 있을 때 로프의 영역을 통과하는 부분을 가진 자속 회로를 발생시키는 단계를 더 구비한다. 상기 센서들은 상기 로프로부터 나오는 또는 적어도 하나의 자기 탐지 요소에서의 자속 누설을 센싱한다. 선택적으로, 자기 분석은 적어도 아나의 자기 탐지 요소 내에 와상 절류들을 발생시키는 단계를 구비할 수 있고, 상기 센서들은 상기 와상 전류들에 의해 발생되는 자기장들을 센싱한다.

상기 방법들의 또 다른 실시예들은 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 가능한 손상 또는 파단을 평가하는 단계를 구비한다. 예를 들어, 그러한 방법들은 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키는 단계를 더 구비하여, 상기 센서들이 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 하나 또는 그 이상의 파단 또는 그 이상의 파단 또는 손상을 표시하는 신호들을 센싱하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리한다. 선택적으로 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장이 영구자석들, 전자석들 또는 코일들, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 원형 영구자석들의 하나 또는 그 이상에 의하여 발생된다.

예를 들어, 상기 방법들은 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들을 가지고, 상기 로프의 상기 센서 장치를 통과하는 전진 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 로프의 꼬임 길이를 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 단계; 및 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들을 가지고, 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 파단을 표시하는 신호들을 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 단계:를 더 구비할 수 있다.

삭제

그러한 방법들은 상기 로프가 양 축 방향으로 "후방으로" 및 "전방으로" 이동하는 것을 선택적으로 허용함으로써 꼬임 길이와 상기 자기 탐지 요소들의 손상 또는 파단의 양자를 모두 평가한다. 선택적으로, 상기 전진 단계는 상기 로프의 상기 통로를 통과하는 양 축방향으로의 어떠한 순서로의 그리고 선택적으로 반복되는 이동을 포함한다. 상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들은, 상기 로프가 상기 통로를 통과하는 제1 방향으로 전진할 때 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소가 꼬임 길이 탐지를 위하여 전처리되도록, 상기 센서들의 일측에 위치된다. 상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들은, 상기 로프가 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 통로를 통과하여 전진할 때 파단 탐지를 위하여 전처리되도록 상기 센서들의 상기 영구자석(들)로부터 대향되는 측에 위치된다. 그러한 실시예들에서, 자화 방향 및/또는 방위가 전자석들 또는 코일들에 가해지는 전류 및 전압에 따라 변동되므로, 전자석들 또는 코일들이 로프를 전처리하는 수단으로서 특히 유용하다. 이러한 방식으로, 상기 전자석들 또는 코일들은 꼬임 길이 탐지 또는 요소 파단/손상 탐지를 위한 전처리의 어떠한것이 필요함에 따라, 교번하는 자기장을 발생시키도록 유도될 수 있다.

어떠한 실시예들에서, 위에서 기술된 방법들의 어느 것도 또한 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단점들 또는 손상에 대한 합성 로프의 시험을 위한 것이 될 수 있고, 여기에서 상기 전진 단계에서 상기 센서 장치 상의 센서들은 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단점들 또는 손상에 의해 야기되는 로프 영역 내의 자속의 변화를 또한 센싱한다. 계산 또는 표시 단계에서, 계산기 또는 디스플레이는 상기 자기 탐지 요소들의 파단점들 또는 손상으로부터 발생되는 자속의 변화에 따른 기록된 데이터를 더 계산하거나 표시한다.

위에서 기술된 방법들의 어느 것에서, 상기 합성 로프는 합성 로프, 합성 실, 합성 코드 및 광 섬유 케이블 중으로부터 선택될 수 있다.

기술된 방법들 중 어느 것도 합성 재료 강도 부재 요소들을 구비하는 합성 로프를 제공하는 예비적인 단계를 더 구비할 수 있고, 여기에서 적어도 하나의 요소는 본 명세서에서 기술된 장치에 의해 검사될 수 있는 로프가 되기에 적합한 자기 탐지 요소를 형성하도록 처리된 요소이다. 선택적으로 상기 방법들의 어느 것도 합성 재료 강도 부재 요소들과, 본 명세서에서 기술된 장치에 의해 검사될 수 있는 로프가 되기에 적합한 자기 탐지 요소를 형성하는 적어도 하나의 금속 섬유를 포함하는 합성 로프를 제공하는 예비적인 단계를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 합성 로프의 길이만큼 연장되는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프를 시험하는 방법이 제공된다. 상기 방법은, 상기 로프가 상기 긴 통로를 통과하도록 자기 탐지 요소들에 대한 가능한 파단 및/또는 손상을 평가하기 위하여 본 명세서에서 기술된 장치를 상기 로프에 적용하는 단계; 상기 로프를 상기 통로를 통과하여 전진시키는 단계로서, 상기 센서는 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단 또는 손상에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 센싱하는 단계; 및 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 상기 파단 또는 손상을 표시하는 자속의 변화에 따른 데이터를 계산하거나 표시하는 단계:를 포함한다.

첨부 도면의 도 1 및 도 2는 전형적으로 광산 작업에 사용되는 6개의 나선형으로 감겨진 외부 스트랜드(12; outer stand)에 의해 덮혀진 코아 스트랜드(11)를 가진 로프(10)의 일 형상의 횡단면을 도시하는데, 다른 설계의 로프들, 예를 들어 더 적은 수의 외부 스트랜드를 가진 로프들, 더 많은 수 또는 더 적은 수의 코아 스트랜드(core strand ; 11)를 가진 로프들 및 비원형 단면의 로프들이 선택적으로 채용될 수 있음을 유의하여야 한다. 또한 도 1 (그리고 실제로 이하에서 논의되는 도 2)에 도시된 로프는 와이어 로프의 실제로의 통상적인 형상 및 구조를 가진다는 점을 유의하여야 한다. 그럼에도 불구하고, 합성 로프들과 관련된 현재의 논의의 목적상, 꼬임 길이와 고장 탐지 및 복수개의 강도 요소들의 존재와 관련하여 동일한 원리들이 적용되는데, 이러한 요소들의 오로지 몇몇이 이하에서 기술되는 자기 탐지 요소들이다.

코아 스트랜드(11)와 외부 스트랜드(12)의 각각은 함께 꼬여지거나 묶여지는 개별적인 강도 부재 요소들(13;, 즉 합성 로프 구조에 있어서 합성 또는 비-금속 요소)의 다발에 의하여 구성된다. 이러한 실시예에서, 외부 스트랜드(12)의 하나는 자기 탐지 요소를 제공하기 위해 로프의 제작 전에 전처리된 3개의 요소들(12')을 구비한다. 도 2에 잘 도시된 바와 같이, 상기 자기 탐지 요소들(12')은 로프의 외면(14) 상에서 보여질 수 있고, 상기 로프는 또한 스트랜드들 사이의 홈(15)에 의해 분리되는 외부 스트랜드(12)를 구비함으로써, 로프가 나선형 홈이 있는 외면을 가지도록 한다. 상기 각 외부 스트랜드(12)는 5개의 다른 스트랜드(12)들에 의하여 로프를 따라 상호 분리되는 나선형 루프(loop)로 상기 로프의 주위에 꼬여진다. 그러한 로프의 꼬임 길이는 로프의 축 또는 중앙선을 따른 길이(L)로서, 단일 스트랜드가 로프의 코아를 중심으로 한번의 완전한 원주상의 나선형 경로를 완성하는데 요구되는 길이, 즉 단일 스트랜드가 로프의 주위를 전진하여 로프의 원주에서 동일한 각도의 위치로 복귀하는데 요구되는 길이이다. 상기 꼬임 길이를 측정하는 종래의 방법은 눈금자(ruler) 또는 유사한 측정 장치를 이용하여 그러한 거리의 갯수(예를 들어 도 2에서 도시된 3개)를 측정하고, 그 다음에 그러한 측정치의 평균값(도 2에 도시된 경우에 3으로 나누어)을 계산하는 것이 될 것이다.

비록 도 2에서 상기 자기 탐지 요소(12')가 외부에서 보여질 수 있도록 되어 있지만, 다른 실시예들에서 상기 자기 탐지 요소들은 로프의 외면 상에서 보여지지 않도록 될 수 있는 바, 상기 로프는 피복 또는 코팅을 포함하거나, 또는 선택적으로 상기 자기 탐지 요소들은 예를 들어 외부 스트랜드(12)의 내부 요소로서 그 내부에 위치되거나, 내부 스트랜드(11)의 부분으로 위치될 수 있기 때문이다.

도시된 실시예에서, 상기 자기 탐지 요소들은 그 자체로서 로프의 외면 주위에 나선형을 그린다. 따라서 로프가 고정된 관측 지점들을 통과하여 길이방향으로(즉, 중심축(19)를 따라) 전진함에 따라, 자기 탐지 요소(12')의 존재는 본 명세서에 설명된 장치에 의해 탐지될 수 있고, 센싱된 자기 탐지 요소들 사이의 거리가 물리적 용어로 측정되어, 이에 따라 꼬임 길이(L)의 측정을 허용한다. 예를 들어, 자기 탐지 요소들에 존재하는 잔류 자속은 그러한 관측 지점들에 위치하는 자속 센서들에 의해 감지될 수 있고, 이는 만약 충분히 정확하다면 로프가 그 중앙축을 따라 (회전하지 않고) 길이방향으로 전진할 때 자속에 있어서 파상(undulating)의 사인파형 변이(variation)들을 기록할 것이다. 따라서 그러한 사인파 모양의 변이들은 로프의 꼬임 길이를 측정하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 종류의 측정은 로프가 전진함에 따라 일반적으로 사인파형 출력을 가진 진동을 제공하고, 로프의 전진 길이는 제시된 실시예에서 로프의 한번의 꼬임 길이를 나타내는 단일의 진동을 발생시킨다. 로프를 따른 그와 같은 어떠한 진동들도 로프에 따른 대응되는 지점들에서 꼬임 길이를 드러낼 것이고, 따라서 국부적인 꼬임 길이 측정값을 나타내고, 또는 선택적으로 로프의 보다 긴 부분(또는 전체 로프)에 걸친 더 많은 진동이 사용되어 그 부분 또는 전체 로프에 대한 평균적 꼬임 길이 값을 제공한다.

상기 진동들을 로프를 따른 길이와 연관시키기 위해서, 로프의 풀려진(pay out) 길이를 측정하는 수단 또는 측정 시간을 로프 전진 속도와 관련시키는 수단이 채용될 수 있다. 그러나, 로프 전진 속도 및/또는 거리를 기록하는 수단은 광산 인양 시스템 또는 유사한 장치를 제어하는데 사용되는 장비에 통상적으로 마련되어 있다. 예를 들어, 로프는 회전하는 권취 휠의 주위에 로프를 통과시킴으로써 보통 풀려지고, 그 회전 속도 또는 회전 수는 관례적으로 결정될 수 있고, 따라서 풀려진 길이 및 속도가 정확하게 계산될 수 있다.

그럼에도 불구하고, 그러한 자속 진동을 이용하여 꼬임 길이를 계산하기 위한 시도가 행해지는 경우, 실제적인 난점들에 부딛치게 된다. 예를 들어, 로프가 길이방향으로 전진할 때 상당한 양 만큼 측방향으로(laterally; 축외로(off-axis)) 이동하는 경향을 가지는데, 예를 들어 로프는 측방향 조화 진동(harmonic lateral oscillation)에 의하여 축외로 이동하거나 좌우로 이동(whip)하는 경향이 있고, 따라서 이러한 이유 때문에 로프의 표면은 고정된 관측 지점으로부터 가깝게 또는 멀리 이동될 것이다. 따라서 그러한 축외 이동(off-axis movement)은 로프 해석에 문제점을 제기할 수 있다.

하나의 예시적인 실시예에서, 꼬임 길이 측정과 관련된 이러한 문제점들은 로프 주위에 각도를 두고 이격배치된 적어도 2개의 고정 위치에 센서를 제공함으로써 적어도 부분적으로 해결된다. 상기 고정 위치들 및 그러한 위치들에 위치하는 센서들은 모두 일반적으로 로프 축으로부터 동일한 반경 방향 거리(로프에 측방향이 이동이 없을 때)에 로프 축을 횡단하는 동일 평면에 놓이고, 하나의 위치(또는 위치들의 하나의 그룹)가 로프 표면의 일 측을 향할 때 다른 위치(또는 위치들의 다른 그룹)가 로프 표면의 반대 측을 향하도록 상기 센서들이 위치된다. 2개의 위치(또는 위치들의 그룹)에서의 자속 측정은 로프의 축외 이동에 의하여 일반적으로 동일한 방식으로 그리고 동시에 영향을 받는다. 만약 상기 고정된 위치들에 위치하는 2개의 센서들이 상호 가까워지면, 로프의 축외 이동에 의해 동일한 방식으로 영향을 받으며, 따라서 센서들로부터 나오는 신호들은 단순히 상호 차감(subtract)되어, 그 인접 위치의 변화로부터 발생되는 자속의 변화 및 상기 센서들로부터 나오는 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 자속의 변화에 의해 야기되는 진동 패턴을 드러낸다. 다시 말하면 상기 신호들은 차감적으로 결합되는데, 즉 하나의 신호가 양이 되고 다른 신호가 음이 되어 이들이 상호 결합되는 방식으로 결합된다.

하나의 실제적인 실시예에서, 복수개의 센서들이 제공되어 로프의 주위에 각도를 두고 이격된 고정 위치에 배치되는데, 센서들은 상호 연결되어 2개의 센서 그룹을 형성한다. 2개의 그룹의 센서들은 로프 주위에 통상적으로 교번하여 배치되는데, 즉 제1 그룹의 각 센서가 제2 그룹의 2개의 센서 사이에 위치되고, 반대도 그러하다. 제1 그룹의 센서들로부터 나오는 신호들은 가산 결합(additively combine)되고(양의 방향으로 결합되고), 제2 그룹의 센서들로부터 나오는 신호들은 가산 결합되어 2개 신호를 형성하여, 그 다음에 이들이 차감 결합된다. 신호들의 가산 결합은 각 그룹의 신호들을 보강하거나 증폭하고 신호의 요구되는 성분이 배경 소음으로부터 더욱 용이하게 구별되도록 한다. 로프의 측방향 이동은 와이어 로프의 주위의 센서들의 균등한 이격으로 인하여 센서들의 2개의 그룹의 각각으로부터 나오는 신호에 실질적으로 동일한 방식으로 영향을 미침으로써, 2개의 그룹으로부터 나오는 신호들의 차감 결합이 이러한 성분을 유효하게 상쇄한다.

상기 신호들의 차감 결합은 적절한 수단 예를 들어 프로그램 작동이 가능한 논리 제어기(programmable logic controller), 컴퓨터 또는 유사한 계산기에 의해 실행될 수 있고, 또한 선택적으로 상기 센서들은 모두 단일 회로에서 함께 연결되나, 센서들의 교호적인 세트들은 발생된 신호가 서로 반대 방향을 가지도록(일 세트가 양이 신호를 발생할 때 다른 세트는 음의 신호를 발생함) 배치되고, 이에 따라 신호가 모니터링 장치에 전달하기 전에 축외 요소들이 자동적으로 삭제되는 공통의 신호를 발생시킨다. 그러한 배열 구조는 동일한 그룹의 센서들로부터 나오는 신호들의 가산 결합의 기능과 다른 그룹으로부터 나오는 신호들의 차감 결합의 기능을 결합시킨다.

자속의 변이를 측정하기 위하여, 홀효과 센서(Hall effect sensor)와 플럭스 케이트 센서(flux gate sensor)와 같은 자속을 측정하는 센서들을 채용할 수 있다. 와이어 로프의 금속 영역을 측정하거나(홀 이펙트 센서), 와이어 로프의 결함을 측정하기 위해(플럭스 게이트 센서)를 측정하기 위해 종래 사용되어 온 공지의 장치가 있다. 또한 그러한 복수개의 센서들이 로프의 주위에 배치되고, 2개의 그러한 센서들(또는 그러한 센서들의 2개의 그룹)으로부터 나오는 신호들이 차감되어 로프 안의 자속 탐지 요소의 자속에 의해 야기되는 일반적으로 사인파 모양의 진동을 드러내고, 반면에 로프의 측방향(축외) 이동에 의해 야기되는 신호들을 제거한다.

따라서 어떠한 실시예들에서, 하나 또는 그 이상의 자기 탐지 요소들을 구비하는 로프는 측정이 예상되는 방향으로 방위가 설정된 자기장을 통하여 로프를 통과시킴으로서 "처리(condition)"될 수 있다. 즉, 상기 자기장은 상기 자기 탐지 요소에 손상이나 파단을 탐지하도록 상기 장치를 통과하는 로프의 축방향 이동에 적어도 실질적으로 평행한 자기장 및/ 또는 꼬임 길이를 탐지하도록 상기 장치를 통과하는 로프의 축방향 이동에 적어도 실질적으로 수직인 자기장이다. 선택적으로, 상기 "처리"은 적절히 배치되고 방위가 설정된 영구자석들, 전자석들 또는 코일들을 사용함으로써 달성될 수 있다.

일단 "처리"되면(필요하고 요구되는 경우), 로프는 상기 처리되고/ 자화된 자기 탐지 요소로부터 잔류 자기장의 탐지에 상응하는 신호를 얻도록 적절히 민감한 한쌍의 센서들 사이로 통과한다. 비록 필수적은 아니지만 이상적으로, 상기 자기 탐지 요소는 고 잔류 자기(high degree of remanence)를 가진 재료를 구비함으로써, 재료가 일단 "처리"되면 자기장이 제거된 후에도 어느 정도의 자화를 유지한다. 본 명세서에서 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 꼬임 길이는 센서들에 의해 얻어진 진동 신호들로부터 계산될 수 있고, 반면에 선택적으로 또는 부가적으로 자기 탐지 요소들의 어떠한 손상 및/또는 파단은 상기 센서들에 의해 얻어진 신호들의 중단(disruption) 또는 변이(variation)에 의해 결정될 수 있다.

선택된 실시예들에서, 파단을 감지하기 위해 그리고 꼬임 길이를 측정하기 위해 동일한 한쌍의 센서들을 사용하는 것도 가능하다. 이를 달성하기 위해, 영구자석들, 전자석들 또는 코일들과 같은 "처리된" 유닛들이 축과 로프의 이동 방향에 관련하여 한 쌍의 센서의 각 측 상에 선택적으로 위치될 수 있다. 예를 들어, 꼬임 길이 측정을 위해 로프를 처리하는 영구 자석들이 상기 센서들의 일 측 상에 위치될 수 있고, 상기 로프는 상기 센서들에 근접하여 축방향으로 전진하기 전에 꼬임 길이 측정을 위하여 처리된다. 파단 또는 손상 감지를 위한 부가적인 영구자석들이 꼬임 길이 탐지를 위한 영구자석에 대비하여 센서들의 반대 측 상에 위치됨으로써, 로프의 축방향 전진 방향이 역전될 때 상기 로프는 상기 센서들에 근접하여 축방향으로 전진하기 전에 상기 부가적인 영구자석들에 의해 선택적으로 '처리'될 수 있다.

도 3를 참조하면, 로프 내의 자속 탐지 요소들에 파단 또는 손상을 탐지하기 위해, 원형 영구자석과 같은 영구자석들, 전자석들 또는 코일들(이에 한정되지 아니함)이 로프, 특히 로프 내의 자속 탐지 요소(들)를 자화시키는 전처리된 자기장을 발생시키도록 배치된다. 도 3은 파단 점(45)에 의해 분리된 부분(40, 41)을 가지는 그러한 하나의 자기 탐지 요소의 하나를 도시한다. 자기 탐지 요소(40, 41) 내의 잔류 자화에 기인하여, 상기 파단은 상기 파단 점(45) 또는 그 부근에 잔류 자기장(42)이 발생시킨다. 로프를 축방향으로 화살표(43, 44) 방향으로 전진시킴에 의하여, 상기 로프는 그 후에 센서 A와 B 사이로 전진하는데, 여기에 측정 방향이 도시되어 있다. 센서 A와 B는 잔류 자기장(42)를 감지하고, 따라서 상기 잔류 자기장(42)을 표시하는 신호를 발생시킨다. 따라서 센서 A 및 B에 의해 발생된 신호들은 (예를 들어 수학적으로 및/또는 전자적으로) 가산되어 파단점(45)에 대한 감지 신호를 제공하고, 상기 신호는 도 4에 도식적으로 도시된 바와 탐지된 자속의 강하(46)와 이에 연이어 발생하는 증가(47)로서 관찰될 것이다.

도 5는 꼬임 길이 탐지를 위한 로프의 처리를 도시적으로 도시한다. 이 실시예에서, 상기 로프(0)는 로프의 구조에 기인하여 로프를 통과하여 나선 경로를 채택하는 자기 탐지 요소(51)를 구비하고, 여기에 존재하는 다른 요소들이 꼬이거나 짜여져 있다. 로프가 화살표(55)로 표시된 방향으로 영구자석들(52, 53) 사이로 통과할 때, 상기 영구자석들(52, 53)이 로프 및 그 축방향 이동에 대하여 적어도 실질직으로 수직한 자기장(54)를 발생시킨다.

따라서, 로프가 방향(55)으로 자기장(54)를 통과하여 축방향으로 전진할 때, 상기 자기 탐지 요소(51)는 자기장(54)에 대한 각도에 따라 분극 화살표(56)에 의해 도시된 바와 같이 도 6에 도시된 형식으로 분극된다.

예를 들어 영구자석들(52, 53)를 제거함에 의하여 또는 로프(50)를 영구자석들(52, 53)으로부터 멀어지게 전진시킴에 의하여, 처리된 자기장(54)이 철회되면,자기 탐지 요소(51) 내의 잔류 자성은 도 7에 도시된 바와 같은 자속 누설(flux leakage; 57)을 발생시킨다. 연이어 적절하게 배치된 센서들(도시 생략)의 부근 또는 그 사이로 로프(50)의 전진에 의해 자속 누설(57)이 탐지되어 사인파 모양의 신호를 발생하는데, 로프의 꼬임 길이를 표시하는 상기 신호의 완료된 진동은 각각 진동들 사이에서 로프의 전진 길이를 제공하는 것이 알려져 있다(선택적으로 상기 거리는 로프 전진 속도 및 상기 진동들 사이의 시간을 알고 있는 것에 기초하여 계산될 수 있다).

만약 복수개의 자기 탐지 요소들이 로프에 존재한다면, 이들이 함께 묶여져 상기 묶음의 각 요소들로부터 나오는 가산 신호들에 의해 기인하는 강력한 신호를 발생시킬 수 있다. 만약 로프 내에서 서로에 대하여 축방향으로 오프셋(offset)된 나선형 경로를 채택하는 복수개의 자기 탐지 요소들이 존재한다면, 어떠한 신호가 개별적인 자기 탐지 요소들로부터 나오는 신호들에 상응하여 피크가 되는지 결정하기 위해 부가적인 신호 해석이 요구될 수 있다.

비록 어떠한 종류의 자성 또는 자속 센서들이 사용될 수 있으나, 본 출원인은 마이크로마그네틱스(MicroMagnetics)사에 의해 제조된 스핀 티제이(Spin TJ™) 타입의 센서들을 사용한 장치를 개발하였다. 그러한 센서들 또는 입수 가능한 유사한 다른 센서들은 고 분해능(예를 들어, 약 1/10,000 가우스)으로 저 강도 자기장(예를 들어, +/- 20 가우스)의 측정을 허용하므로 유용하다. 보다 상세하게는 에스티제이-240(STJ-240) 센서들이 사용었는데, 이들은 노출되는 자기장에 상관관계가 있는 수치를 가진 가변 저항기(variable resistor)로서 작용한다.

본 명세서에서 기술된 장치 및 방법들을 달성하기 위해 많은 센서 구성들 및 부품 배선 구성들이 가능하다. 유용한 S/N 비(signal to noise ratios)를 보여주는 일 예의 구성이 4개의 센서를 사용하는 휘트스톤 브리지(Wheatstone bridge) 구성이다. 2개의 대향하는 센서를 구비하는 통상적으로 사용되는 구성에 비교할 때, 4개의 센서를 가지는 상기 휘트스톤 브리지 구성은 전력원으로부터 소음을 본질적으로 억제하면서도 장치의 감도(sensitivity)를 배가하는 것을 허용한다. 도 8은 상기 센서들의 레이아웃의 일 예과 측정 방향을 도시하는 한편, 도 9는 장치의 구성요소들에 대한 연결 도식의 일 예를 도시한다. 이러한 실시예에서, 각 쌍의 센서의 2개의 센서가 측정 방향에 비교하여 대향되는 방향으로 장착되는 점을 유의하여야 한다.

도 10A 및 도 10B는 전형적인 장치로부터 나오는 전형적인 유도 신호 출력, 이에 따른 로프의 꼬임 길이를 도시한다. 이 도표(plot)은 로프에 따른 길이(로프 속도 또는 거리에 의해 미터로 측정된: 도시 생략)에 대한 전압을 도시한다. 꼬임 길이 및 자기 탐지 요소의 자속의 탐지에 대하여, 결과치는 도 10A에 도시된 바와 같은 사인파 형태의 신호(42)이다. 이러한 궤적에 따른 피크와 저점(peak and trough)은 단일의 자기 탐지 요소가 센서들에 근접함을 나타낸다. 로프가 로프의 꼬임 길이당 자기 탐지 요소의 하나의 나선을 가진 것으로 알려져 있다고 가정하면, 각 진동은 측정 장치를 통과하는 로프의 하나의 꼬임 길이를 나타낸다.(로프 제작에 따라 꼬임 길이당 2 또는 그 이상의 나선도 또한 가능하고, 꼬임 길이는 이에 따라 계산될 수 있다.) 로프의 그러한 부분의 위치 또는 그 전진 속도는 로프를 푸는데 사용되는 권치 장치로부터 일반적으로 알려지고, 이는 그 위치에서 로프의 꼬임 길이를 밝히는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 얻어지는 꼬임 길이의 계산은 적절한 회로 장치, 예를 들어 프로그램 가능한 논리 제어기 또는 그밖에 유사한 것에 의해 자동으로 그리고 연속적으로 실행되어 도 10B에 도시된 것과 같은 차트를 생성하는데, 이 차트에서 수직 축은 꼬임 길이를 나타내고 수평 축은 로프에 따른 위치를 나타낸다. 도표(63)는 로프에 따른 위치에서 계산된 꼬임 길이를 도시한다. 따라서 꼬임 길이의 어떠한 변동도 명백히 알 수 있고, 그러한 변동을 보여주는 로프의 부분들은 상기 도표들로부터 드러난다. 부수적으로, 상이한 시간에 생성되고 메모리에 저장되는 로프의 그러한 꼬임 길이 프로파일(profile)들은 후속적으로 상호 중첩되어 시간에 대한 꼬임 길이의 변화를 나타낼 수 있다.

첨부된 도면의 도 11은 본 발명의 일 실시예에서 장치의 부품들이 상호 연결될 수 있는 방식을 도시적인 형태로 도시한다. 센서 장치(20)의 2개의 그룹의 센서들로부터 나오는 신호들은 회로(50)에 공급되어 상기 신호들이 차감 결합하여 로프의 횡단 이동(이 도면에서 도시되지 않음)에 따른 요소들을 제거하고, 결합된 신호가 생성되어 다른 회로(51)로 보내진다. 장치(52)는 풀려져 센서 장치(20)로 공급되는 로프의 거리를 측정하고, 회로(50)으로부터 나오는 결합된 신호가 로프를 따른 거리에 관련되도록 대응하는 신호가 회로(51)에 공급된다. 그와 같이 관련된 신호가 계산기 및 디스플레이 요소(53)에 공급되어 그에 따른 위치들에서 로프의 꼬임 길이를 계산하고 그 결과를 표시한다. 상기 결과는 또한 반복 및 분석을 위해 이 유닛 또는 별도의 유닛에 저장될 수 있다. 교번하는 센서들이 대향되는 방향으로 배선되고 이들이 모두 함께 연결되는 전지 유도 코일로 이루어진 센서들인 실시예들에서, 센서들의 배선이 로프의 횡단 방향의 이동에 기인한 요소들이 제거되는 결합된 신호를 생성하기 때문에, 상기 회로(50)는 제거될 수 있다.

위에서 기술된 바와 같은 센서 장치가 신호를 차감하고 로프의 꼬임 길이를 계산하거나 표시하는 회로를 구비하는 한편, 상기 센서 몸체 자체가 장치의 별개의 구성요소로서 제공될 수 있다. 상기 몸체는 자속 발생기들, 지지 장치, 중앙 통로 주위에 배열된 센서들, 및 선택적으로 센서들을 상호 연결하는 배선을 구비할 수 있다. 상기 배선은 상기 센서들을 상호 연결하여 2개의 그룹의 센서를 형성하는데, 상기 센서들의 그룹은 별개의 신호 출력을 가지거나, 또는 만약 상기 센서들이 대향하는 방향의 신호를 생성하는 종류인 경우 단일 결합된 출력을 가진다.

(하나 또는 그 이상의 탐지 요소를 구비하는) 합성 로프의 꼬임 길이를 측정하는 하나의 예시적인 실시예가 첨부도면의 도 12a 및 도 12b에 도시된다. 도시된 실시예 및 그 구성요소들은 단지 예시적인 것이고, 고려되는 다른 실시예들을 제한하는 것은 아니다. 도 12A는 중간 제조 단계에서 보여지는 센서 장치(120)의 하나의 절반(half: 120A)를 도시하고, 도 12B는 조립된 센서 장치(120)의 평면도를 도시하는데, 상기 조립된 센서 장치는 함께 위치되어 합성 로프(110)의 주위를 둘러싸는 2개의 절반(121A 및 121B)으로 이루어진다. 특히, 센서 장치(120)가 길게 연장된 중앙 통로를 한정하는 것을 도 12B로부터 알 수 있는데, 합성 로프(120)가 측방향(축외) 이동의 가능성을 가지고 로프의 축방향으로 상기 통로를 통과하여 전진한다.

도 12A에 도시된 바와 같이, 센서 장치(120)의 절반(120A)는 2개의 극편(pole piece; 121A, 121B)을 지지하는 몸체를 형성하고, 상기 극편은 예를 들어 강철로 만들어지고, 스크류(123)에 의해 부착되는 로드형 지지체(122)에 의해 상호 분리되고 그 위치에 고정된다. 상기 하부 극편(121B)의 상면(125)은 외부 가장자리로부터 안쪽으로 연장되는 6개의 반-타원형의 함몰부(depression; 126)를 가지고, 상부 극편(121A)의 하면(보이지 않음)는 그 하부에 배치되는 유사한 반-타원형 함몰부를 가진다. 이러한 함몰부는 6개의 선택적인 실린더형 영구 자석(보이지 않음)를 가이드하여 위치시키는데, 상기 자석들의 단부가 극편(121A, 121B)에 직접 접촉되도록 상기 자석들은 외부 장착 튜브(127) 내부에 유지된다. 상기 선택적인 자석들 및 극편들을 제외한 센서 장치의 구성요소들은 알루미늄과 같은 비-자성 물질로 만들어지는 것이 바람직하다.

예시된 실시예에서, 극편(121A, 121B)의 내면에 짧은 방사상 그루브(radial groove; 128)가 마련된다. 이러한 그루브 사이의 극편의 부분은 실질적으로 내부로 향하는 기어 형상의 돌출부(129)를 형성한다. 상부 극편(121A)에서, 상기 돌출부(129)에는 구리선이 감겨 자기 유도 감지 코일(magnetic induction sensing coil; 130)을 형성한다. 오직 3개의 그러한 코일(130)이 도 12A에 도시되어 있고, 이들은 교호적인 돌출부(129) 상에 형성된다.(따라서, 만약 상기 돌출부들이 중앙 통로를 중심으로 연속하여 1, 2, 3, 4, 5 및 6으로 번호가 붙여진다면, 이 단계에서 오로지 홀수 돌출부 1, 3 및 5가 코일이 마련된다.) 이러한 코일들은 와이어(132)에 의해 함께 연결되어 공통의 회로를 형성한다. 상기 센서 장치 절반(121A)을 제작하는 다음 단계에서, 코일들(135; 도 13 참조)이 나머지 3개의 돌출부(129: 즉 짝수 돌출부 2, 4 및 6) 상에 마련되어, 그러한 코일들이 상호 전기적으로 연결되어 공통의 회로를 형성하나, 상기 회로는 홀수의 돌출부 상에 기 설치된 코일에 의해 형성되는 회로와 분리된 것이다. 도 12B에 도시된 조립된 센서 장치에서, 코일들(130) 및 코일들(135)은 로프(110)를 감싸고, 2개의 별개의 전기 회로("홀수" 코일들(130)에 이해 형성된 하나의 회로와 "짝수" 코일들(135)에 의해 형성된 다른 코일)를 형성하도록 연결된다. 센서 장치(120)의 유사한 절반(120B)이 동등한 방식으로 배선되고, 2개의 절반이 조립되어 도 12B에 도시된 바와 같은 실린더형 센서 장치(120)를 생성한다. 이 도면에서 홀수 코일을 연결하는 와이어 회로는 실선으로 도시되는 반면, 작수 코일을 연결하는 와이어 회로는 은선으로 도시됨으로서 상기 회로들이 용이하게 식별될 수 있다. 도시된 로프(110)에 대하여, 상기 센서 장치는 12개의 유도 코일 센서(130, 135)를 가진다. 장치의 적용 분야나 탐지되는 로프의 성질에 의해 요구되는 경우, 다른 센서 구성 및 타입이 사용될 수 있다.

상기 코일(130, 135)는 적어도 하나의 탐지 요소의 자속(예를 들어, 잔류 자속)으로부터 자기장을 이동시킴으로써 컷스루(cut through) 시에 전압 및/또는 전류를 발생시키는 유도 코일로서 작용한다. 상기 센서 장치(120) 내에서 로프(110)의 영역을 관통하여 통과하는 자속은 로프를 통과하는 그리고 로프의 주위에 (또는 적어도 로프의 탐지 요소들 부근에) 일반적으로 튜브형상의 자기장 발생시키고, 로프의 상기 요소들이 코일에 접근하거나 멀어짐에 따라(로프 상의 또는 그 내부의 상기 탐지 요소(들)의 위치에 기인하여, 그리고 측정 장치를 통과하는 로프의 축외 이동에 기인하여), 변동하는 전압 또는 전류가 상기 코일들 내에 유도된다.

실선으로 표시된 회로의 선택된 코일에 의해 발생되는 전기 신호들은 하나 또는 그 이상의 탐지 요소의 존재 및 위치에 의존하는 보다 강한 신호 출력을 생성하도록 상호 보강될 수 있다. 이와 유사하게 실선으로 표시된 회로의 코일의 전기 신호는 하나 또는 그 이상의 탐지 요소의 존재 및 위치에 의존하는 보다 강한 신호 출력을 생성하도록 상호 보강될 수 있다. 로프 휘핑(whipping)과 같은 측방향 축외 이동에 의해 야기되는 전기 유도는 동시에 그리고 동일한 방식으로 각각의 회로에 영향을 줄 수 있다. 따라서 휘핑 또는 다른 측방향 이동에 의해 발생되는 2개의 회로의 출력 신호의 변동은 2개의 회로의 출력에 있어서 유사하며 차감될 수 있고, 나머지 신호들은 결합되어 기저에 존재하는 진동을 드러내는 바, 상기 진동은 합성 로프 상의 또는 그 내부의 탐지 요소(들)의 헬리컬 또는 나선 형상에 의하여 생성되는 일반적으로 사인파 모양의 패턴이다.

명확성을 위하여, 본 명세서에 기술된 장치들에 대하여 자속을 감지하도록 사용된 센서들은 합성 로프에 존재하는 하나 또는 그 이상의 탐지 요소들로부터 예상되는 바와 같은 잔류 자속의 감지에 적합한 것이 바람직하다는 점을 유의하여야 한다. 예를 들어, 적어도 선택된 실시예들에서, 상기 센서들은 몇 가우스 또는 1 가우스보다 낮은 정도의 탐지된 자속의 변화를 감지하도록 충분히 민감할 수 있다.

후술하는 실시예는 선택된 예시된 실시예들을 더 설명하고, 대응되는 실험 데이터를 제공한다. 그러나 그러한 실시예들은 본 발명의 범위 또는 본 명세서에서 기술되고 청구된 발명들을 제한하도록 의도된 것은 결코 아니다.

실험예 1-고성능 합성 로프에 대한 비파괴 검사 방법

광산 경영자는 보다 깊은 곳에서 자원을 채취함에 따라 광산 인양용 고성능 합성로프에 대한 관심이 증가하여 왔다. 인양 능력(hoisting capacity)에 대한 하나의 제한 요소는 인양 로프로서 사용되는 강철 와이어의 자중이다. 합성 로프의 현저히 높은 무게에 대한 강도비는 유사한 크기의 로프와 인양 설비로 보다 대형의 탑재 화물을 인양하는 것을 가능하게 하는 매력적인 대안이다.

인양 로프 서비스의 위험한 성질 때문에, 빈번히 사용되는 신뢰성있는 검사 방법들이 요구되고 통제된다. 시각적 검사 및 다양한 전자기 방법들이 현재 사용되고 있는 광석 인양용 와이어 로프의 무결성을 현장에서 모니터하는데 사용된다. 와이어 로프들은 인양 적용 분야에서 수십년간 사용되어 왔고, 비파괴 검사(NDT)를 통해 얻어진 데이터는 안전 및 성공적인 작동을 담보하기 위한 방대한 데이터 및 경험과 상관관계가 있을 수 있다.

인양 적용 분야에서 사용되는 합성 로프에 대하여, 로프의 내부적 및 외부적 완결성을 담보하기 위하여 다면적 접근방법이 제안되고 있다. 시각적 관찰이 숙련된 검사자에 의해 직접 또는 카메라에 의해 행해지고, 영상 처리가 로프의 외관 및 발생되는 어떠한 변화도 완전히 기록할 수 있다.

본 실시예는 현장의 합성 인용 로프의 내부 구조를 모니터하는 2가지 방법을 포함한다. 표지된 실 자성 원리(marked yarn magnetic principle)에 기초한 그리고 엑스레이 검사 방법들이 반복적 벤드 테스트 데이터(cyclic bending test data)와 함께 도입되어 내부 열화를 탐지하는 능력을 보여준다. 두 방법 중의 하나 또는 양 방법들이 시각적 검사 기술과 관련하여 채용되어 극단적 적용 분야에서 합성 로프를 안전하게 사용하기 위해 필요한 실시간 데이터를 제공한다.

표지 실 자성 원리에 기초한 탐지:

본 논의의 목적상, 고 성능 합성 로프의 강도 부재 재료는 아리미드(aramid)이다. 기본적인 로프 구조는 6-스프랜드 꼬임 와이어(wire-lay)이다. 상기 아라미드 로프 구조는 꼬여진 폴리에스테르 덮개(braided polyester jacket)로 가려져 있어서, 강도 부재 재료를 시각적으로 검사하기 어렵게 한다.

강도 부재 재료의 작은 소집단(small sub-population)이 본 명세서에서 설명되는 2개의 방법에 의해 모니터될 수 있는 표지 재료로 처리된다. 도 13의 회색선(60)으로 도시된 바와 같이, 처리된 실들의 전체 집단이 탐지의 용이성을 위하여 함께 단단히 묶여진다. 처리된 실들의 하나의 묶음이 이러한 매우 단순한 로프 구조를 위하여 적절하다는 것이 판명되었다. 다중 위치의 묶음들은 보다 복잡한 로프 구조용으로 필요할 것이다.

데이터 수집:

현장에서 로프는 2개의 모드로 작동되는 탐지 장치를 통과할 수 있다. 첫번째 탐지 모드에서, 상기 구조체에서 상기 처리된 실의 위치가 탐지될 수 있다. 위치 탐지 모드(Location Detection Mode; LDM) 출력의 예가 도 14에 도시되어 있다.

상기 장치는 또한 파손 탐지 모드(Breakage Detection Mode)로 불리우는 처리된 실의 파손을 탐지하도록 구성될 수 있다. BDM에서 감지된 파손의 출력이 도 15에 도시되어 있다.

데이터 분석 방법들:

위치 탐지 모드에서 수집된 데이터는 로프의 내부 상태를 결정하기 위해 여러 방법으로 사용될 수 있다. 출력 데이터의 진폭(amplitude)은 로프 구조의 직경와 유사하다. 상기 출력의 주기는 로프의 꼬임 길이와 유사하다. 상기 출력 데이터의 피크로부터 피크까지의 측정은 도 16에 도시된 바와 같이 국부적 꼬임 길이 데이터를 제공한다. 로프를 따른 어떠한 위치에서 피크로부터 피크의 측정길이의 극적인 변화는 그 위치에서 존재하는 외부적 손상을 나타낼 수 있다.

보다 광범위하게는, 고속 푸리에 변환(fast Fourier Transformation; FFT)이 로프의 길이에 따라 수집된 테이터 상에 수행될 수 있다. 도 17에 도시된 바와 같이 로프가 새로운 조건에 있으면, 상기 FFT는 로프의 꼬임 길이의 역(inverse)을 나타내는 하나의 강한 진동수를 특정한다.

로프가 사용될 때, 로프 내부의 상기 강도 부재 섬유들은 서서히 열화된다. 상기 섬유가 열화됨에 따라, 1차 진동수(primary frequency)의 강도가 또한 줄어든다. 로프 잔류 강도 데이터가 이러한 값 및 확립된 폐기 기준(retirement criteria)과 관련될 수 있다. 그 다음에 현장의 합성 로프는 표지 실 자성 원리에 기초한 장치(markded yarn magnetic principle based device; MyMPBD)로 모니터될 수 있다. 출력의 FFT가 상기 확립된 한계치의 아래에 있으면, 로프는 현장으로부터 제거되어야 한다. 파손 탐지 모드(BDM)에서 수집된 데이터는 또한 가치있는 정보를 제공한다. 이러한 데이터는 와이어 로프를 평가하는데 광범위하게 사용되는 "파손 와이어 계수(counting broken wires)"의 표준 실무를 근접하게 모사한다. 선형 거리의 함수로서의 파손된 섬유들의 최대 숫자는 보조적인 폐기 기준으로서 사용될 수 있다.

로프 데이터 및 MyMPBD 결과

아라미드 로프의 시브에 대한 반복적 벤드(Cyclic bending on sheaves: CBOS) 테스트가 MyMPBD를 평가하고, 그 출력과 로프 잔류 강도 사이의 상관관계가 확립될 수 있는지를 결정하는데 사용되었다.

상기 테스트 로프는 하중 지지 코어를 가진 0.25인치 아라미드(Twaron^® 2200) 6 스트랜드 로프 구조였다. 폴리에스터로 이루어진 전제적인 외피가 능직 브레이드(twill braid)로 적용되었다. 샘플들이 D:d가 77:1인 시브들 상에 반복되었고, 광산 적용분야를 대표하는 15%의 MBL 장력이 적용되었다. 도 18은 적용된 사이클의 함수로서의 아라미드 로프의 잔류 강도를 나타낸다. 여기에서 일 사이클은 로프의 부분이 시브 상으로 출몰하는(on and off) 이동으로 정의된다. 60,000 사이클 및 120,000 사이클 후의 잔류 강도 데이터 점은 이중 벤드 영역의 안으로 도달하지 않았다. 180,000 사이클에서의 데이터 점은 벤딩 피로(bendig fatigue)에 기인한 강도의 소실의 나타내는 이중 벤드 영역(double bend zone)에서 파단 테스트 결과였다. 120,000 및 180,000 사이클 상에서 수집된 LDM 데이터의 FFT가 도 19에 도시되어 있다. 적용된 사이클의 함수로서의 FFT의 형상의 점진적인 변화가 목격될 수 있다.

엑스레이 이미징(x-ray imaging)으로 보여지는 파손된 요소들의 위치는 파손 감지 모드에서 MyMPBD 장치로 탐지되었다(도 20).

실시예 1의 요약:

광산 인양에서 합성 로프 사용의 가장 큰 장벽은 정확하고 신뢰성있는 비파괴 검사(NDT) 기술의 부재였다. 이러한 적용 분야를 위하여 합성 로프를 선택적으로 현장에서 모니터하는 다면적인 검사 접근방법들이 개발되고 본 실시예에서 기술되었다. 이러한 조사에 의해 MyMPBD가 로프의 사용 중에 로프 내부 구조를 모니터하는 효과적인 수단이라는 것이 판명되었다.

표지 실 자성 원리에 기초한 탐지는 합성 로프 상의 전체적인 열화와 국부적인 손상을 탐지하는데 사용될 수 있다. 만약 MyMPBD 출력이 로프의 일 영역이 손상을 가지고 있다는 것을 시사한다면, 문제가 되는 위치를 더 분석하기 위하여 시각적 검사 및/또는 엑스레이 검사가 선택적으로 사용될 수 있다.

점진적인 열화도 또한 어느 MyMPBD 검사로 탐지될 수 있다. 관찰된 열화와 잔류 강도 사이의 상관관계는 합성 로프가 현장으로부터 제거되어야 하는 시기를 결정하는데 사용될 수 있다.

실험예 2-스케일드(Scaled) CBOS 테스트 결과 및 MFL 장치 출력

서설:

지표 근처에서 용이하게 접근할 수 있는 자원은 고갈됨에 따라, 광산업은 원료에 도달하기 위하여 점점 더 깊이 들어가야 한다. 강철 와이어 로프로 이루어진 현재의 시스템은 한계를 가지고 있다. 7,500 피트 이상의 깊이에서 강철 와이어는 더 이상 사용될 수 없고, 제2의 호이스트 및 와이어를 가진 제2의 축이 설치되어야 한다. 상기 2 단계의 처리는 원료의 추출을 더디게 하고, 작동 비용의 증가에 기여한다. 이러한 점은 다른 많은 요소들과 함께 합성 로프를 보다 큰 깊이에서 강철 와이어를 대체할 수 있는 경제적으로 실행가능한 대안으로 만든다.

광산 인양용 합성 로프는 아라미드 섬유, 즉 타론(Twaron)으로 개발되어 왔다. 이러한 섬유는 높은 강도 대 중량비와 높은 탄성 계수로 인해 선택되었다. 이러한 성질은 1/5의 중량으로 현재 사용되는 강철 와이어와 유사한 직경과 경도의 로프를 허용한다. 상기 섬유는 또한 열, 절단 및 화학적으로 저항성이 있는 이점을 가진다.

목적:

광산 인양에서 신뢰성있고 비용 효율적인 성능을 위한 가장 실제적인 로프 구조를 결정하기 위해, 그리고 적절한 비파괴 검사(NDT) 장치로서 자속 누설(magnetic flux leakage; MFL) 장치를 평가하기 위해, 스케일드 시브 상의 반복적 벤드(scaled cyclic bend over sheave; CBOS) 테스트를 행하는 것이다.

실험 규약(testing protocol):

CBOS 테스트는 고 효율 타론 합성 로프들에서 77:1의 D:d 비율에서 행해져 와이어 로프 직경 대 시브 직경의 비를 가진 표준적인 2개의 드럼 광산 인양 시스템을 시뮬레이트한다. 부착물에서의 안전 계수(SF)는 7.5로서, 와이어 로프용 광산 산업에서 사용되는 전형적인 안전 계수를 다시 시뮬레이트한다. 당분간 그리고 합성 로프의 더 이상의 개발이 수행될 때까지, 법규(퀘벡 법규; Quebec Regulation)에 부합하는 와이어 로프에 사용되는 안전계수에 비교하여 합성 로프에 대하여 동일한 안전 계수(운송 부착물에서 7.5 그리고 헤드 시브에서 5.0)를 사용할 의도이다. 일련의 테스트의 각각은 60,000 사이클에서 운전되는 하나의 샘플, 120,000 사이클에서 운전되는 하나의 샘플 및 180,000 사이클에서 운전되는 마지막 샘플이다.

벤드 사이클의 수와 잔류 강도 사이의 상관관계를 확립하기 위하여, 위에서 언급된 샘플들의 각각은 파단 실험(break test)되었다. 어떠한 벤드 사이클도 거치지 않는 새로운 로프가 또한 하나의 제어값으로 파단 실험되었다.

테스트된 샘플의 수:

- 타론 1000의 4개의 샘플(표준적인 실)

- 타론 2200의 5개의 샘플(고 경도 실)

- 타론 2300의 4개의 샘플(고 강도 실)

60,000, 120,000 및 180,000 사이클의 일련의 기초적인 케이스가 타론 2200으로 완료된 후에, NDT 테스트 장치의 자속 누설을 테스트하고 평가하기 위해 5번째 샘플이 로프 내에 포함된 표지 실을 가지고 테스트되었다. 그 다음에 상기 장치로부터 나온 데이터는 잔류 강도 테스트 데이터를 관련지어졌다.

CBOS 및 잔류 강도 테스트:

테스트된 로프의 제1 세트는 타론 1000으로부터 만들어진 것이었다. 로프 테스트의 개요는 아래의 도 21으로부터 알 수 있다. 각 데이터 포인트는 잔류 파단 강도 테스트 동안에 기록된 피크 하중이다. 모든 잔류 파단 강도 테스트에 있어서, 샘플들은 1000 파운드(lbs)까지 10차례 하중이 가해지고, 그 다음에 11번째 사이클에서 샘플들은 파손될 때까지 하중이 가해졌다.

모든 3개의 타론 섬유 로프 세트에서 1/4인치의 로프 직경이 유지되었다. 19 1/4인치의 시브가 벤드 테스트에 대하여 사용되었다. 이는 테스트 전체에 걸쳐 77:1의 일정한 D:d 비를 부여한다. 3개의 타론 섬유는 상이한 인성(tenacity)을 가지고, 따라서 각각에 대하여 상이한 데스트 하중이 사용된다. 시브에 대한 벤드 테스트 로프의 타론 1000 세트가 1066 파운드의 장력 하에 놓여졌다.

타론 2200 로프 테스트의 개요는 도 22에서 볼 수 있다. 위에서 기술된 바와 같이 D:d 비는 77:1로 유지되었다. 동일한 안전계수를 유지하기 위하여 시브 에 대한 벤드 테스트 하중은 914 파운드까지 낮추어졌다.

타론 2300 로프 테스트의 개요는 도 23에서 볼 수 있다. 위에서 기술된 바와 같이 D:d 비는 77:1로 유지되었다. 동일한 안전계수를 유지하기 위하여 시브에 대한 벤드 테스트 하중은 1131 파운드까지 상승되었다.

모든 3개의 로프 세트의 개요는 도 24에서 볼 수 있다. 각 세트에 선형 피트(linear fit)가 행해진다. 벤드 피로(bending fatigue)의 선형 성질은 실 마모 상의 내부 실이 피로 메카니즘으로부터 발생되는 것을 보여준다.

자기 탐지 NDT

5번째 타론 2200 로프 샘플은 이전의 타론 2200 로프 샘플과 동일한 설계 사양을 이용하여 제작되었고, 표지 섬유(maker fiber)를 부가하였다. 니켈 도금 마라미드 섬유인 아라콘(Aracon)의 양단이 로프 안으로 삽입되었다. 이러한 표지 섬유는 자화될 수 있고, 그 반응은 캔멧마이닝(CanmetMINING)사 직원에 의해 개발된 자속 누설(magnetic flux leakage; MFL) 시제품 장치에 의해 감지된다.

표지 섬유를 가진 상기 타론 2200 로프는 시브에 대한 벤드 테스트 전에 2개의 판독(reading)이 가해진다. 하나의 측정(measurement)은 로프의 꼬임 길이를 탐지하도록 설계된다. 다른 측정은 금속 표지 섬유의 어떠한 오류들을 탐지하도록 설계된다. 상기 로프는 제작 공정이 완료된 후에 그대로 테스트되었다.

60,000, 120,000 및 180,000 이중 벤드 사이클 후에 이러한 동일한 2개의 판독이 행해졌다.

삭제

꼬임 길이 탐지:

로프의 꼬임 길이는 로프 내부의 표지 섬유의 자기적 탐지를 통하여 추론된다. 로프가 자속 누설 NDT 테스트 장치를 통과하여 이동함에 따라, 상기 표지 섬유로부터 나오는 신호가 진동한다. 상기 신호의 각 진동은 로프의 길이이고, 따라서 로프의 국부적 꼬임 길이는 신호 피크들 사이의 거리를 측정함에 의해 결정될 수 있다. 꼬임 길이 탐지 결과가 아래의 도 25-28에 제공되어 있다.

궁극적으로, 하나의 목적은 로프의 꼬임 길이를 모니터하고, 꼬임 길이의 변화와 파단 강도의 변화 사이의 상관관계를 찾아내고, 그 지표를 로프에 대한 폐기 기준으로 사용하는 것이다. 0 사이클 후의 꼬임 길이와 180,000 사이클 후의 꼬임 길이의 초기 대비가 행해졌다. 도 29 및 30은 2개의 경우에 대한 로프의 꼬임 길이를 도시한다. 상기 꼬임 길이들은 꼬임 길이 탐지 피크들 사이의 차이를 측정함으로써 결정되었다.

로프 꼬임 길이는 0 으로부터 180,000 사이클까지 증가되었다. 평균적 꼬임 길이는 0 사이클 후의 1.98인치로부터 180,000 사이클 후의 1.94 인치까지 이동하였다. 벤드 피로가 가해졌던 로프의 부분은 10 인치와 87 인치 사이였다. 180,000 사이클 데이터 만을 보면, 이 영역(벤드 영역) 내의 국부적 꼬임 길이의 평균은 1.88 인치이고, 이 영역 밖의 국부적 꼬임 길이의 평균은 2.08 인치이다. 상기 데이터의 위와 같은 분석에 의하여, 벤드 피로가 로프의 꼬임 길이를 국부적으로 단축하는 것으로 보인다. 꼬임 길이의 이러한 단축은 강도의 손실에 적절하게 상호관련될 때 폐기 기준으로서 기능할 수 있다.

오류 탐지:

개발된 오류 탐지 방법은 파단된 금속 요소를 통과할 때 전압 급등을 야기한다. 도 31-34는 다양한 사이클 간격들에 대한 오류 탐지 신호를 도시한다. 도 33 및 34는 76인치와 79인치에서 2개의 명백한 전압 급등을 보여준다. 아래의 로프 절개(rope dissection) 부분에서 기술되는 바와 같이, 금속 섬유 내의 파손은 오류 탐지 판독을 행할 때 강한 충분한 전압 반응을 발생시키는데 필요한 모든 것이 아니고, 파손된 팔라멘트들 사이에 어느 정도의 분리의 필요성이 또한 존재한다. 금속 섬유들 사이의 충분한 분리 없다면, 자기 누설의 양은 MFL 장치에 의해서 탐지되기에는 불충분할 것이다.

로프 절개(Rope dissection):

위에서 논의된(도 5-14) 반복적 벤드 피로 및 MFL 판독이 가해진 표지 섬유를 가진 타론 2200 샘플에 대해 그 다음에 파단 실험이 가해졌다. 파단 실험이 완료되면, 절개가 행해졌다. 아래의 도 15에 보는 바와 같이, 벤드 전이(bend transition), 파단된 표지 섬유, 로프 고장의 지점들은 모두 기록되었다. 제1 벤드 전이는 도 15의 10인치에서 파란색 점으로 표시된다. 이러한 점은 벤드 시브 상에 있지 않는 로프의 부분과 시브 상으로 간 로프의 부분 사이의 전이를 나타내고, 그러나 동일한 사이클(단일 벤드)에서 시브로부터 발현되지(come off) 않는다. 이러한 점은 또한 단일 벤드 전이로 지칭될 수 있다. 87인치에서 다른 단일 벤드 전이가 존재한다. 다른 2개의 벤드 전이는 40인치와 57인치에 있다. 이러한 벤드 전이들은 이중 벤드 전이로 지칭된다. 이들은 단일 벤드으로부터 이중 벤드로 전이를 표시하는 2개의 지점들이고, 여기에서 로프는 하나의 사이클에서 시브 상으로 출몰(get on and off)한다. 상기 샘플은 84인치에서 단일 벤드 전이(대부분의 CBOS 샘플들과 유사하게)의 내부에서 약 3인치에서 고장난다. 이러한 위치는 76인치 및 79인치에서 오류 탐지 판독에 의해 발생되는 2개의 큰 신호의 위치들에 근접한다. 오류 탐지 판독 동안에 생성된 이러한 신호들은 국부적인 결함의 지표가 될 수 있으나, 상기 신호들은 로프 상의 가장 취약한 지점의 정점에 직접적으로 있는 것은 아니다. 오류 탐지 신호의 2개의 큰 급등(spike)은 아라콘(aracon) 표지 섬유의 2개의 파단에 대응된다. 비록 2개의 큰 피크에 의해 확인된 위치들에서만 샘플 전체에 걸쳐 상기 아라콘의 내부에 파단들이 존재하였지만, 상기 아라콘 표지 섬유들의 단부 사이에 명백한 분리가 존재하였다. 상기 아라콘 표지 섬유들의 양 단부 사이에 거의 1/4인치의 간격이 측정되었다. 로프를 따른 다른 어떠한 위치에서도 표지 섬유의 파손된 단부들 사이에 분리가 존재하지 않았다. 로프 내부의 표지 섬유는 매우 신속히 파단된 필라멘트를 성장시켰으나, 오직 120,000 사이클 후에 신호가 발생되도록 충분한 분리가 이루어졌다.

실험예 2의 요약:

3개의 로프 샘플들이 타론 1000, 2200 및 2300으로부터 만들어졌고, 반복적벤드 피로가 가해질 때 모두 강도의 선형 손실(linear loss)을 나타내었다. 피로의 예측가능한 성질은 로프의 폐기에 도움을 줄 것이다. 강도 손실의 속도는 3개의 샘플 모두에서 유사하였다. 타론 1000 로프 샘플은 86파운드/10,000사이클의 속도에서 강도를 소실하였고, 타론 2200는 85파운드/10,000사이클에서 소실하였고, 타론 2300은 116파운드/10,000사이클에서 소실하였다. 모든 3개의 로프 샘플들은 180,000 사이클 후에 약 20%의 강도 손실을 가진다.

로프의 국부적 꼬임 길이는 꼬임 길이 탐지 방법을 사용하여 결정될 수 있다. 처음과 180,000 사이클 후의 로프의 꼬임 길이의 단순한 대비가 행해졌다. 꼬임 길이의 변화가 관측되었다. 반복적 피로가 로프의 꼬임 길이를 단축하였다.

로프의 국부적 신장과 결합된 금속 표지 섬유의 오류는 오류 탐지 방법을 사용하여 2개의 오류 신호를 생성하였다. 이러한 신호들은 120,000 사이클 후에 나타났고, 파단 강도 실험이 가해질 때 로프가 고장나는 지점의 근처에 있었다.

로프 분석을 위한 방법들과 장치들의 다양한 실시예들이 본 명세서에서 기술되고 도시되었으나, 첨부된 특허청구범위는 그러한 실시예에 한정되지 아니하고, 본 발명은 본 명세서에서 제시된 기술적 사상에 비추어 용이하게 도출할 수 있는 다른 실시예들을 포함한다.

참고문헌;

그라반트 오(Grabandt, O.)의 "아라미프 섬유의 엔지니어링". 광산 인양에 대한 국제 포럼, 퀘벡 발 도르. 2010.

구스,에이(Guse, A.)의 "광산 인양용 고 성능 합성 로프" 에스엠이(SME) 연례 학회 회의. 솔트레이크시티, 유타. 2013.

믹스, 피.(Mix, P.) "비파괴 실험의 개론". 윌리와 손스(Wiley & Sons), 미국, 1987.

Claims

로프의 각 꼬임 길이에 대하여 합성 로프의 주위 또는 내부에서 하나 또는 그 이상의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로(들)를 완성하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 측정하는 장치로서,
상기 장치는,
a. 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치;
b, 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소 및/또는 그 근접부 및 상기 센서들 쪽의 자속의 변이에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지함으로써, 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시키는 센서들;
c. 상기 탐지된 진동을 상기 로프에 따른 물리적 거리와 연관시키는 수단; 및
d. 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리를 계산하거나 표시하는 꼬임 길이 계산기 또는 디스플레이:를 구비하고,
상기 센서들은 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 상기 로프의 주위에 원주상으로 이격되어 있고,
상기 센서들에 의해 발생된 신호들은 차감 결합하여 상기 로프의 어떠한 측방향 이동에 기인한 요소들을 제거하고,
상기 센서들은 상기 로프의 중앙축을 가로지르는 공통의 평면을 중심으로 상기 센서 장치 상에 선택적으로 배치되고, 상기 통로내에서 측방향 이동이 없을 때 로프의 중앙축으로부터 동일거리로 배치되는 장치.
제1항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자속 탐지 요소의 각각은 금속 섬유 또는 센서들에 의해 탐지가능한 재료로 코팅된 합성 섬유를 구비하고,
상기 장치는 상기 로프가 상기 센서 장치를 통과하기 전에, 상기 센서 장치를 통과하는 상기 로프의 이동 방향에 적어도 실질적으로 수직한 방향의 자기장을 통하여 로프를 통과시킴으로써 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 수단을 더 구비하는 장치.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 수단은 상기 센서 장치를 통과하는 로프의 전진 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 발생시키도록 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들을 구비하여, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하고,
상기 센서들은 상기 적어도 하나의 전처리된 자기 탐지 요소의 자속의 변화를 센싱하는 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 센서들은 홀효과 장치들, 플럭스 게이트 센서들 또는 유도 코일들인 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서들은 시계방향 또는 반시계방향의 권취 방향을 가진 코일들로 감겨지는 전기 와이어로 형성되는 자기 유도 코일들이고,
상기 센서들의 제1 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하고, 상기 센서들의 제2 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하나 상기 제1 그룹의 센서들의 권취 방향과 반대이고,
상기 자기 유도 코일들은 모두 상기 제1 및 제2 그룹의 유도 코일들의 상기 권취 방향에 기인하여 신호들을 차감 결합하는 회로로서 기능하는 단일 회로에 상호연결되고, 상기 회로의 출력은 상기 꼬임 길이를 계산하는 결합된 신호인 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 장치는 2개의 분리가능한 절반들을 포함하고, 상기 절반들은 상기 통로를 둘러싸 센서 장치가 상기 통로 내부에 위치된 상기 합성 로프 주위에 설치되는 것을 가능하게 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 장치는 로프가 상기 통로 내에 있을 때 로프의 영역을 통과하는 부분을 가진 자속 회로를 발생시키도록 위치된 하나 또는 그 이상의 자속 발생기들을 더 구비하고, 상기 센서들은 상기 로프로부터 나오는 자속 누설을 센싱하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 센서 장치는 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에서 와상전류들을 발생시키는 수단을 더 구비하고, 상기 센서들은 상기 와상전류들에 의해 발생된 자기장들을 감지하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 또한 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 하나 또는 그 이상에서의 파단을 감지하는 장치이고,
상기 장치는 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들을 구비하여, 상기 센서들이 상기 파단을 표시하는 신호를 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 장치.
제10항에 있어서,
상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키는 상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들이 하나 또는 그 이상의 원형 영구 자석들을 구비하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는,
a, 상기 로프의 상기 센서 장치를 통과하는 전진 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 로프의 꼬임 길이를 감지하도록 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들; 및
b. 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 요소들에 대한 파손 또는 손상을 표시하는 신호들을 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 하나 또는 그 이상의 영구 자석들, 전자석들 또는 코일들:을 구비하는 장치.
제1항에 있어서,
상기 장치는 또한 상기 적어도 하나의 자기 탐지요소에 대한 파단점들 또는손상을 위한 상기 합성 로프를 시험하는 장치이고,
상기 센서 장치의 몸체 상에 있는 센서들은 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에 대한 파단 또는 손상에 의해 야기되는 로프의 영역 내의 자속의 변화를 또한 감지하고,
상기 계산기 또는 디스플레이는 상기 파단 또는 손상으로부터 발생되는 자속의 변화에 대응되는 기록된 데이터를 더 계산하거나 표시하는 장치.
삭제
제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 따른 장치의 평가 방법으로서,
적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비한 합성 로프를 테스트하여, 상기 로프 또는 그 부분들의 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 "무결성, 강도, 안정성, 수명, 부하 용량, 마모, 꼬임길이, 고장 또는 파단" 중의 적어도 하나를 평가하는 방법.
로프를 통과하거나 로프 주위에 연장하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 시험하는 방법으로서, 상기 방법은,
a. 꼬임 길이 측정 장치를 로프에 적용하는 단계로서, 상기 장치는 로프의 각 꼬임 길이에 대하여 합성 로프의 주위 또는 내부에서 하나 또는 그 이상의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로(들)를 완성하는 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 구비하는 합성 로프의 꼬임 길이를 측정하는 장치로서,
ⅰ) 상기 로프의 제한된 측방향 이동을 허용하면서 상기 합성 로프가 로프의 중앙축의 방향으로 통과하여 전진하는 것을 가능하게 하는 긴 통로를 한정하는 몸체를 가진 센서 장치;
ⅱ) 상기 센서 장치의 몸체 상에 위치하는 센서들로서, 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소 및/또는 그 근접부 및 상기 센서들 쪽의 자속의 변이에 의해 야기되는 로프 영역의 자속의 변화를 감지함으로써, 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시키는 센서들;
ⅲ) 상기 탐지된 진동을 상기 로프에 따른 물리적 거리와 연관시키는 수단; 및
ⅳ) 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리를 계산하거나 표시하는 꼬임 길이 계산기 또는 디스플레이:를 구비하는 장치를 로프에 적용함으로써 상기 로프가 상기 센서 장치의 통로를 통과하는 단계;
b. 상기 센서 장치의 몸체 상의 센서들이 그 인근의 변이에 의해 야기되는 로프 영역 내의 자속의 변화 및 상기 센서들에 대한 상기 자기 탐지 요소의 자속의 변화를 센싱하도록 상기 로프를 상기 통로를 통과하여 전진시킴으로써, 이에 의하여 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 탐지된 자속의 진동 패턴을 발생시키는 단계;
c. 상기 탐지된 진동들을 로프를 따른 물리적인 거리와 관련시키는 단계; 및
d. 상기 로프 주위 또는 내부에서 상기 자기 탐지 요소의 원주상의, 헬리컬의 또는 사인파의 경로들의 수와 연관성이 있는 하나 또는 그 이상의 상기 탐지된 진동들의 상기 합성 로프에 따른 거리에 따라 꼬임 길이를 계산하거나 표시하는 단계;를 구비하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 센서 장치를 통과하는 상기 로프의 이동 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 통하여 로프를 통과시킴으로써 상기 로프의 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 단계를 더 구비하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 전처리 단계에서, 상기 로프의 이동 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장은 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들에 의해 발생되는 방법.
제16항에 있어서,
상기 센서들은 로프가 상기 통로를 통과하여 전진함에 따라 상기 로프의 주위에 원주상으로 이격되어 있고,
상기 방법은, 상기 센서들에 의해 발생된 신호들은 차감 결합하여 상기 로프의 어떠한 측방향 이동에 기인한 요소들을 제거하는 단계를 더 포함하고,
상기 센서들은 상기 로프의 중앙축을 가로지르는 공통의 평면을 중심으로 상기 센서 장치 상에 선택적으로 배치되고, 상기 통로 내에서 측방향 이동이 없을 때 로프의 중앙축으로부터 동일거리로 배치되는 방법.
제16항에 있어서,
상기 센서들을 홀효과 장치들, 플럭스 게이트 센서들 또는 유도 코일들인 방법.
제20항에 있어서,
상기 센서들은 시계방향 또는 반시계방향의 권취 방향을 가진 코일들로 감겨지는 전기 와이어로 형성되는 자기 유도 코일들이고,
상기 센서들의 제1 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하고, 상기 센서들의 제2 그룹의 코일들의 권취 방향은 모두 동일하나 상기 제1 그룹의 센서들의 권취 방향과 반대이고,
상기 자기 유도 코일들은 모두 상기 제1 및 제2 그룹의 유도 코일들의 상기 권취 방향에 기인하여 신호들을 차감 결합하는 회로로서 기능하는 회로에서 상호연결되고, 상기 회로의 출력은 상기 꼬임 길이를 계산하는 결합된 신호인 방법.
제16항에 있어서,
상기 센서 장치는 상기 통로를 둘러싸는 2개의 분리가능한 절반들을 포함하고, 상기 장치를 로프에 적용하는 단계는 상기 로프가 상기 통로를 통과하여 연장되도록, 상기 분리가능한 절반들을 적어도 부분적으로 분리하여 상기 합성 로프의 주위에 상기 절반을 설치하는 단계를 포함하는 방법.
제16항에 있어서,
하나 또는 그 이상의 자속 발생기들로부터, 로프가 상기 통로 내에 있을 때 로프의 영역을 통과하는 부분을 가진 자속 회로를 발생시키는 단계를 더 구비하고, 상기 센서들은 상기 로프로부터 나오는 자속 누설을 센싱하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소에서 와상전류를 발생시키는 단계를 더 포함하고, 상기 센서들은 상기 와상전류들로부터 발생되는 자기장들을 센싱하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시키는 단계를 더 구비하여, 상기 센서들이 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소의 하나 또는 그 이상의 파단을 표시하는 신호들을 센싱하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 방법.
제25항에 있어서,
상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장은 영구자석들, 전자석들 또는 코일들의 하나 또는 그 이상에 의하여 발생되는 방법.
제16항에 있어서,
상기 방법은,
a, 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들을 가지고, 상기 로프의 상기 센서 장치를 통과하는 전진 방향에 적어도 실질적으로 수직한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 상기 로프의 꼬임 길이를 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 단계; 및
b. 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들을 가지고, 상기 로프의 전진 방향과 적어도 실질적으로 평행한 자기장을 발생시켜, 상기 센서들이 파단을 표시하는 신호들을 감지하도록 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소를 전처리하는 단계:를 구비하는 방법.
제27항에 있어서,
상기 전진 단계는 상기 로프의 상기 통로를 통과하는 양 축방향으로의 어떠한 순서로의 그리고 선택적으로 반복되는 이동을 포함하고,
상기 하나 또는 그 이상의 영구자석들, 전자석들 또는 코일들은,
a. 상기 로프가 상기 통로를 통과하는 제1 방향으로 전진할 때 상기 적어도 하나의 자기 탐지 요소가 꼬임 길이 탐지를 위하여 전처리되도록, 상기 센서들의 일측에 위치되고,
b. 상기 로프가 상기 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 상기 통로를 통과하여 전진할 때 파단 탐지를 위하여 전처리되도록 상기 센서들의 상기 영구자석(들)로부터 대향되는 측에 위치되는 방법.
삭제