JPH04303760A - 鉄塔取付機器の振動測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば鉄塔を支持する
懸垂碍子等の鉄塔取付機器にクラック等の不良箇所が生
じた場合に、それを確実かつ速やかに検出することがで
きる鉄塔取付機器の振動測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】本願発明者は、特開平２ー３５３５１号
公報に示す架空送電線を支持する支持碍子の振動測定装
置を提案している。この測定装置は碍子の表面にレーザ
光を照射して、該碍子を機械的に振動させる碍子振動用
レーザ光発生装置と、碍子の表面に振動検出用のレーザ
光を照射する振動検出用レーザ光発生装置と、前記振動
検出用レーザ光発生装置から照射されたレーザ光を同碍
子から反射させ、この反射レーザ光（物体反射光）を原
レーザ光干渉させて、干渉光から碍子の振動を検出する
振動検出装置と、振動検出装置から出力された検出信号
を可聴音声に変換するための音声変換装置とにより構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記支持碍子の裏面は
通常沿面絶縁距離を長くとるため、ひだが同心状に形成
され、このひだの下面にレーザ光を照射すると、入射角
と反射角の適正範囲が限定され、このため上記従来の鉄
塔支持碍子の振動測定装置は、前記振動検出用レーザ光
発生装置及び受光器の設置場所を適正位置に移動調節す
るのが面倒であり、測定作業能率を向上することができ
ないという問題があった。

【０００４】この発明の第１の目的は振動検出用レーザ
光発生装置及び受光器の設置場所を変更することなく、
装置を測定可能な状態に迅速に設定することができる鉄
塔取付機器の振動測定装置を提供することにある。又、
この発明の第２の目的は前記第１の目的に加え、取付機
器が揺動しても所定の範囲内であれば、測定精度を維持
することができる鉄塔取付機器の振動測定装置を提供す
ることにある。

【０００５】さらに、この発明の第３の目的は前記第１
又は第２の目的に加え、測定能率をさらに向上すること
ができる鉄塔取付機器の振動測定装置を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記第１の目的を達成するため、取付機器を機械的に振動
させる取付機器振動手段と、取付機器の表面に振動検出
用のレーザ光を照射する振動検出用レーザ光発生装置と
、前記振動検出用レーザ光発生装置から取付機器に照射
されたレーザ光を該取付機器から反射させ、この反射レ
ーザ光を受光する受光手段と、前記受光手段により受光
された反射レーザ光により取付機器の振動を検出する振
動検出装置と、前記振動検出装置からの出力信号を正常
取付機器の振動と比較して不良取付機器か否かを判別す
る良否判別手段とにより構成した鉄塔取付機器の振動測
定装置において、前記振動検出用レーザ光の経路途中に
該レーザ光の中継用の角度調節機構を有するレーザ光反
射装置を配置している。

【０００７】又、請求項２記載の発明は、第２の目的を
達成するため請求項１の構成において、前記レーザ光反
射装置を取付機器よりも上方位置に配置している。さら
に、請求項３記載の発明は、第３の目的を達成するため
請求項１又は２の構成において、前記振動検出用レーザ
光発生装置の近傍に可視光線照射手段を配置するととも
に、前記受光手段の近傍に撮影手段を配置している。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明は、取付機器振動用レーザ
光発生装置からレーザ光が取付機器の表面に照射される
と、該取付機器が機械的に振動される。この状態で振動
検出用レーザ光発生装置からレーザ光を反射装置に照射
し、ここから反射されたレーザ光を取付機器の表面に照
射すると、該取付機器からこのレーザ光が反射され、再
びこの反射レーザ光が前記反射装置に照射され、この反
射レーザ光が受光器に受光される。そして、この受光さ
れた反射レーザ光は振動検出装置に入力され取付機器の
振動が検出される。さらに、この振動検出装置からの出
力信号が判別手段により正常取付機器の振動データと比
較されて不良取付機器か否かが判別される。

【０００９】前記レーザ光反射装置は傾斜角の調節機構
を備えているので、レーザ光を適正照射角及び適正反射
角に調節することができ、反射装置と比較して大型、大
重量の振動検出用レーザ光発生装置及び受光器を位置調
節することなく、迅速にレーザ光の経路を調整すること
ができる。又、請求項２に記載の発明は、反射装置が鉄
塔取付機器の上方に位置しているので、取付機器が懸垂
碍子等のように碍子表面が比較平面に近いものの場合、
その偏平な碍子表面にレーザ光を照射することができる
ため、懸垂碍子が風等により揺動しても所定の範囲内で
あれば、反射レーザ光が適正光経路を経て受光器側に確
実に到達するため、測定精度を向上することができる。

【００１０】さらに、請求項３記載の発明は、可視光線
照射手段から可視光線を照射すると、取付機器の表面に
可視光線が照射され、この可視光線は再び反射装置から
反射されて受光器の近傍に配置した撮影手段により撮影
される。従って、取付機器からの光の反射経路及び光の
最も強く反射する部分が確認できるので、光経路の探索
を迅速に行うことができるとともに、光の強反射点に振
動検出用レーザ光を照射することができ、測定精度を向
上することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を具体化した第１実施例を図
１〜図１０に基づいて説明する。図２に示すように、鉄
塔１の支持アーム２には送電線３を支持する懸垂碍子連
４が吊下されている。この懸垂碍子連４は図１に示す懸
垂碍子５を直列に多数連結して構成されている。この懸
垂碍子５は碍子本体６と、その上部にセメント接着嵌合
したキャップ金具７と、下部にセメント接着したピン金
具８とにより構成されている。

【００１２】一方、地面Ｇの安定した箇所には懸垂碍子
５に機械的衝撃を与えるための碍子振動手段としてのパ
ルスレーザ光発生器１０が設置され、前記碍子本体６の
磁器表面６ａにレーザ光を照射することにより、懸垂碍
子５を振動し得るようにしている。この実施例では前記
パルスレーザ光発生器１０から、ＴＥＡ−ＣＯ２　レー
ザ（λ＝１０．６μｍ、出力〜数Ｊ）が出力されるよう
にしている。前記レーザ光発生器１０から照射されたＴ
ＥＡ−ＣＯ２　レーザ光が碍子表面に照射されると、照
射面がパルス的に加熱されて衝撃波が発生し、この効果
によって碍子は振動する。

【００１３】又、地面Ｇの安定した箇所には、碍子５の
振動をレーザ光の干渉を利用して検出するために振動検
出用レーザ光発生装置及び受光手段を兼用するレーザド
ップラ振動測定装置１１が設置されている。この振動測
定装置１１内には図４に示すように、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
光発生器１２が設置されている。このレーザ光発生器１
２からは（λ＝０．６４μｍ、出力〜数ｍＷ）のレーザ
光が出力されるようになっている。このレーザ光発生器
１２の前方には該発生器１２から発射されたレーザ光を
２つに分岐させるための第１及び第２のビームスプリッ
タ１３，１４が配置されている。そして、ビームスプリ
ッタ１３，１４から直進したレーザ光はレンズ１５を通
り、後述するレーザ光反射装置３０に入反射して懸垂碍
子５に照射された後に物体反射光として、再びレーザ光
反射装置３０に入反射してレンズ１５に入り第２ビーム
スプリッタ１４からミラー１６に入反射して第３ビーム
スプリッタ１７に入力される。又、前記第１ビームスプ
リッタ１３には一定の振動数（８０メガヘルツ）を加え
るための音響光学素子（ＡＯＭ）１８が接続され、該音
響光学素子（ＡＯＭ）１８にはその駆動回路１９が設け
られ、さらに前記第１ビームスプリッタ１３から分岐さ
れた原レーザ光（参照光）は、音響光学素子１８を介し
て前記第３ビームスプリッタ１７に供給され、ここで碍
子からの物体反射光と光路差により干渉されるようにな
っている。さらに前記第３ビームスプリッタ１７から出
たレーザ光はアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）
２０により電気信号に変換される。

【００１４】又、前記ＡＰＤ２０には、信号線により光
信号から変換された電気信号をＦＭ変調することによっ
て碍子５の振動周波数及び振動速度を検出するための復
調器２１が接続され、さらに該復調器２１には振動の周
波数及び速度の解析をするための周波数解析装置（ＦＦ
Ｔアナライザ）２２が接続されている。図３に示すよう
に前記レーザドップラ振動測定装置１１を収容するケー
スの内部には、可視光線を碍子に照射するめたの可視光
線照射装置２３が内蔵されている。この装置について説
明すると、振動測定装置１１の近傍には可視光線発生器
２３Ａが配置され、該発生器２３Ａから出力された可視
光線は、可動支持体２４に支持された凹レンズ２５を透
過した後、第１〜第３のミラー２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ
に入反射して穴開きミラー２７に導かれて、前記振動検
出用のレーザ光の経路と同一経路を通って外部に照射さ
れる。この可視光線は可動支持体２４Ｂに支持された凸
レンズ２８Ｂに入り、ここから懸垂碍子５に照射される
ようにしている。この可視光線Ｓは、図５に示すよう碍
子本体６の上面に対し円形に照射される。又、前記振動
測定装置１１と穴開きミラー２７との間には凸レンズ２
８Ａが配置されている。そして、碍子から反射して凸レ
ンズ２８Ｂから穴開きミラー２７の窓孔２７ａを通過し
た振動検出用の反射レーザ光を凸レンズ２８Ａにより振
動測定装置１１内に導くようにしている。

【００１５】一方、前記レーザドップラ振動測定装置１
１の近傍には可視光線照射装置２３から懸垂碍子５に照
射された反射可視光線Ｓの撮影手段としてのＣＣＤカメ
ラ２９が配置され、該カメラ２９により図５に示す反射
強度の最も強い反射点Ｐが撮影され、この状態が該カメ
ラ２９に接続したモニタテレビＭＴにより把握できるよ
うにしている。

【００１６】次に、この発明の要部である鉄塔の支持ア
ーム２に装着されたレーザ光反射装置３０について図６
〜図１０を中心に説明する。前記支持アーム２に取り付
けられた案内レール３１には搬送機構３２が装着されて
いる。この搬送機構３２には角度調節機構３３を介して
反射ミラー３４が支持されている。

【００１７】前記搬送機構３２は前記案内レール３１に
沿って水平方向に移動する可動支持枠体３５と、該枠体
３５に支軸３８により回転可能に支持され、かつ前記案
内レール３１の水平レール部３１ａを上下から挟持して
転動する上部ローラ３６、下部ローラ３７と、前記上部
ローラ３６の支軸３８を回転するモータ３９と、前記モ
ータ３９の回転軸及び支軸３８の間に介在された歯車列
４０とにより構成されている。

【００１８】前記可動支持枠体３５の下面には取付筒体
４１が連結され、該取付筒体４１の下部には回転支持筒
４２がベアリング４３を介して垂直軸線の周りを水平方
向へ回転可能に支持され、取付筒体４１の上部には前記
回転支持筒４２を回転するためのモータ４４及び減速機
４６が取り付けられている。前記回転支持筒４２の下端
面には逆Ｕ字状のミラー取付枠４７が連結され、その下
端部には前記反射ミラー３４が支軸４８により支持され
ている。前記回転支持筒４２及びミラー取付枠４７には
反射ミラー３４の水平軸線の周りでの上下方向の傾斜角
を調整するためのミラー傾斜角調節機構４９が設けられ
ている。この機構について説明すると、回転支持筒４２
の下部にはモータ５０が収容され、その回転軸５１の下
端には駆動プーリ５２が設けられ、ベルト５３を介して
連結軸５５に嵌合固定した被動プーリ５４に回転が伝達
される。又、前記連結軸５５と前記支軸４８にはウオー
ム５６とウオームホイール５７が設けられ、前記モータ
５０が駆動されると、反射ミラー３４の傾斜角が調節さ
れる。

【００１９】前記各モータ３９、４４、５０にはそれぞ
れロータリーエンコーダ等の角度検出器５８，５９，６
０が設けられ、反射ミラー３４の傾斜状態を確認するこ
とができるようにしている。次に、レーザ光反射装置３
０の各モータ３９，４４，５０を地上側において手動に
より回動操作する制御装置を図１０に基づいて説明する
。

【００２０】図２に示すように、鉄塔１には電源用ケー
ブル６１と光ファイバーケーブル６２が装着され、両ケ
ーブル下端に接続した中継ユニット６３には、電源端子
６４及び光コネクタ６５が設けられ、光コネクタ６５に
は地上側の制御装置６６が接続されている。又、前記レ
ーザ光反射装置３０側の制御装置６７は前記光ファイバ
ーケーブル６２によって前記地上側の制御装置６６に接
続されている。

【００２１】図１０に示すように地上側の制御装置６６
にはＥ／Ｏ変換器７８、Ｏ／Ｅ変換器７９、加減算回路
７０が設けられ、前記加減算回路７０には手動操作可能
なジョイスティック回路７１が接続されている。又、反
射装置３０側の制御装置６７にはＯ／Ｅ変換器７２、Ｅ
／Ｏ変換器７３及び増幅器７４が設けられ、前記モータ
３９の回転量を角度検出器５８からの検出信号に基づい
て制御することができるようにしている。前記モータ４
４，５０は図１０に示す制御装置と同様に装置により回
転制御されるようにしている。そして、各モータ３８，
４４，５０の回転制御により反射装置３０の反射ミラー
３４の座標を所望位置に調節可能である。

【００２２】次に、前記のように構成した鉄塔取付機器
の振動測定装置についてその動作を説明する。まずＨｅ
−Ｎｅレーザ発生器１２の光をシャッターで遮断した状
態に保持し、可視光線照射装置２３を動作させて支持ア
ーム２に装着した反射装置３０の反射ミラー３４に可視
光線Ｓを当てると、反射して懸垂碍子５に到達する。そ
して、ここで反射された可視光線は再び反射ミラー３４
に照射されて反射し、レーザドップラ振動測定装置１１
側へ帰還される。この帰還可視光線はレーザドップラ振
動測定装置１１の近傍に配置したＣＣＤカメラ２９によ
り捉えられ、モニタテレビＴＶに表示される。このため
可視光線の碍子本体６への照射状態が判別され、その中
で最も強く反射している強反射点Ｐが確認される。この
強反射点Ｐが碍子本体６において不鮮明であったり、現
れない場合には、ジョイスティック回路７１を操作して
、反射ミラー３４の傾斜角及び水平方向への位置を調節
して、強反射点Ｐが碍子本体６表面の適正位置に現れる
ようにする。

【００２３】次に、シャッターを開放した状態でレーザ
ドップラ振動測定装置１１を動作してＨｅ−Ｎｅレーザ
発生器１２から振動測定用レーザ光を前記強反射点Ｐに
指向するように照射すると、その反射レーザ光がレーザ
ドップラ振動測定装置１１に確実に帰還し、測定作業が
迅速に行われる。この状態でパルスレーザ発生器１０に
より懸垂碍子５を振動させる。

【００２４】さて、この第１実施例の振動測定装置にお
いては、懸垂碍子５よりも上方に反射装置３０を装着し
たので、碍子本体６比較的平坦な上面に振動測定用レー
ザ光を照射することができ、従って懸垂碍子連４が風圧
等により多少揺れても反射レーザ光をレーザドップラ振
動測定装置１１側に帰還することができ、この結果振動
測定作業を精度良く行うことができる。

【００２５】又、反射装置３０を装着したので、レーザ
光の照射経路、帰還経路を適正経路に調整する際、レー
ザドップラ振動測定装置１１の方向調節も同時に行われ
る。従って、光経路の調整が容易に行えるため、測定作
業能率を向上することができる。次に、この発明の第２
実施例を図１１〜図１６に基づいて説明する。

【００２６】図１１に示すようにこの実施例では、レー
ザ反射装置３０を鉄塔１上端に架設したグランドワイヤ
ー９に沿って移動可能に支持している。このレーザ光反
射装置３０の構成を説明すると、図１２に示すように可
動支持枠８１には前記グランドワイヤー９に沿って転動
する三つの車輪８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃが支軸８３，８
４により支持されている。前記下側の車輪８２Ｃの支軸
８４はアーム８５に支持されており、このアーム８５の
一端部はモータ８７の回転軸８７ａにより車輪８２Ｃを
グランドワイヤーに押圧するように支持され、該回転軸
８７ａに設けたプーリ８８と、前記支軸８４に支持した
プーリ９０との間にはベルト８９が掛装され、モータの
回転によりプーリ８８、ベルト８９、プーリ９０を介し
て車輪８２ｃが回転されることにより、可動支持枠１１
がグランドワイヤー９上で移動可能となっている。前記
アーム８５は圧縮ばね８６によって、車輪８２Ｃをグラ
ンドワイヤー９側へ押圧するように付勢されている。前
記可動支持枠８１の下部には前記レーザ反射装置３０が
装着されている。又、取付筒体４１の近傍にはバッテリ
９１が取着されている。このバッテリ９１への電源供給
は図１６に示す回路によって行われる。グランドワイヤ
ー９には変流器９２が取付られ、該変流器９２から出力
される交流電流は整流器９３に供給される。又、整流器
９３には定電圧電源回路９４が接続され、該回路は前記
バッテリ９１に接続されている。そして、コンデンサＣ
の両端にかかる電圧が一定値になるとリレーＲが動作さ
れて、その接点Ｒａ１，Ｒａ２　が閉じられて、バッテ
リ９１に充電される。

【００２７】次に、この発明の第３実施例を図１７及び
図１８に基づいて説明する。この実施例では、前記レー
ザ反射装置３０を地上側に配置すると共に、レーザドッ
プラ振動測定装置１１及びＣＣＤカメラ２９をこの反射
装置３０の反射ミラー３４に指向して振動測定を行うよ
うにしている。この実施例においては、図１８に示すよ
うに碍子本体６ａの裏面に可視光線が照射されるので、
最も輝く部分（・印）が検出される。従って、そこにレ
ーザドップラー振動測定装置１１から振動測定用レーザ
光を照射することにより、碍子本体６の良否を判別する
ことができる。

【００２８】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、前記可視光線照射装置２３を振動測定装
置１１から独立してその近傍に設けたり、レーザードッ
プラ振動測定装置１１に代えて、受光器を別体に配置さ
せた測定装置を使用したり、さらに可視光線照射装置と
してサーチライトを使用したりする等、この発明の趣旨
を逸脱しない範囲で任意に変更して具体化することもで
きる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の発
明においては、レーザ光反射装置が傾斜角の調節機構を
備えているので、レーザ光を適正照射経路及び適正反射
経路に調節することができ、反射装置と比較して大型、
大重量の振動検出用レーザ光発生装置及び受光器を位置
調節することなく、迅速にレーザ光の経路を調整するこ
とができる。

【００３０】又、請求項２に記載の発明は、反射装置が
鉄塔取付機器の上方に位置しているので、取付機器が懸
垂碍子等のように碍子表面が比較平面に近いものの場合
、その偏平な碍子表面にレーザ光を照射することができ
るため、懸垂碍子が風等により揺動しても所定の範囲内
であれば、反射レーザ光が適正光経路を経て受光器側に
確実に到達するため、測定精度を向上することができる
。

【００３１】さらに、請求項３記載の発明は、取付機器
からの光の反射経路及び光の最も強く反射する部分が確
認できるので、光照射経路及び反射経路の探索を迅速に
行うことができるとともに、光の強反射点に振動検出用
レーザ光を照射することができ、測定精度を向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を具体化したレーザ光反
射装置付近の部分拡大正面図である。

【図２】振動測定装置全体を示す略体正面図である。

【図３】レーザードップラ振動測定装置を示す断面図で
ある。

【図４】レーザードップラ振動測定装置の要部詳細図で
ある。

【図５】碍子本体の拡大平面図である。

【図６】レーザ光反射装置の断面図である。

【図７】レーザ光反射装置の側面図である。

【図８】レーザ光反射装置の搬送機構の平断面図である
。

【図９】図６のＡーＡ線断面図である。

【図１０】制御装置の回路図である。

【図１１】この発明の第２実施例を示す略体正面図であ
る。

【図１２】第２実施例の反射装置の正面図である。

【図１３】第２実施例の反射装置の縦断面図である。

【図１４】反射装置の駆動機構を示す平断面図である。

【図１５】図１４のＢ−Ｂ線断面図である。

【図１６】反射装置に対する電源供給回路図である。

【図１７】この発明の第３実施例を示す略体説明図であ
る。

【図１８】碍子本体の裏面図である。

【符号の説明】

６　　碍子本体、１０　　取付機器振動手段としてのパ
ルスレーザ光発生装置、１１レーザードップラザ振動測
定装置、１２　　Ｈｅ−Ｎｅレーザ光発生器、２１復調
器、２３　　可視光線照射装置、２９　　撮影手段とし
てのＣＣＤカメラ、３０　　レーザ光反射装置、３１　
　案内レール、３３　　角度調節機構、３４　　反射ミ
ラー、４９　　ミラー傾斜角調節機構、６６　　制御装
置、６７　　制御装置、７１ジョイスティック回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　取付機器を機械的に振動させる取付機
   器振動手段と、取付機器の表面に振動検出用のレーザ光
   を照射する振動検出用レーザ光発生装置と、前記振動検
   出用レーザ光発生装置から取付機器に照射されたレーザ
   光を該取付機器から反射させ、この反射レーザ光を受光
   する受光手段と、前記受光手段により受光された反射レ
   ーザ光により取付機器の振動を検出する振動検出装置と
   、前記振動検出装置からの出力信号を正常取付機器の振
   動と比較して不良取付機器か否かを判別する良否判別手
   段とにより構成した鉄塔取付機器の振動測定装置におい
   て、前記振動検出用レーザ光の経路途中に該レーザ光の
   中継用の角度調節機構を有するレーザ光反射装置を配置
   したことを特徴とする鉄塔取付機器の振動測定装置。
2. 【請求項２】　　請求項１において、前記レーザ光反射
   装置は取付機器よりも上方位置に配置されている鉄塔取
   付機器の振動測定装置。
3. 【請求項３】　　請求項１又は２において、前記振動検
   出用レーザ光発生装置の近傍に可視光線照射手段を配置
   するとともに、前記受光手段の近傍に撮影手段を配置し
   たことを特徴とする鉄塔取付機器の振動測定装置。