JPH0989846A

JPH0989846A - 接合面の剥離診断方法及び剥離診断装置

Info

Publication number: JPH0989846A
Application number: JP7246304A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Ueno; 雄一郎上野; Makoto Senoo; 誠妹尾
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-25
Filing date: 1995-09-25
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】ゴムローラ等の異なる材料が接合されて構成
されている物品の接合面の剥離を、定期検査時、製造段
階等に非破壊に診断する。【解決手段】ゴムローラについて弾性波の信号送信部
２、信号受信部３の対を配置し、ゴムローラ中に弾性波
を伝播させ、信号送信部２に送る信号発生器５からの送
信信号及び信号受信部３より検出される受信信号に基づ
いて、その伝達関数を信号処理部６で計算し、剥離診断
部が、その結果により、金属あるいは無機材料と弾性を
有する有機材料との接合面の剥離の診断を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、接合面の剥離診断
方法及び剥離診断装置に係り、特に、異なる材料が接合
されて構成されている物品の接合面の剥離診断方法及び
剥離診断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】異なる材料が接合されて構成されている
物品の代表的なものとして、各種プラント及び移動式機
器等に利用されているゴムローラがある。この種のゴム
ローラは、高速及び高荷重で回転をしている場合が多
い。そのため、ゴムローラになんらかの原因により異常
が発生した場合には、製品の品質の低下、ライン及び機
器の停止、さらに、人身にかかわる重大事故を発生させ
る恐れがある。ゴムローラの異常の種類としては、ゴム
表面部の損傷、ローラを構成しているゴム部と中心部材
との接合面の剥離等がある。特に、ゴム部と中心部材と
の接合面の剥離は、発見が難しく、また、一度剥離が発
生すると、短時間で異常が進展してしまうため、早期に
発見することが望まれている。

【０００３】図１６は異なる材料が接合されて構成され
ているゴムローラの基本的な構造を示す図である。図１
６において、１０１は芯部、１０２はゴム部である。

【０００４】異なる材料が接合されて構成されている物
品の代表的なものであるゴムローラは、回転に伴う振
動、騒音の低減、製品の保護等の目的のため、弾性を有
する有機材料により構成されるゴム部（ゴムである必要
はなく、軟質樹脂等であってもよいが、ここではゴム部
と呼称して説明する）１０２と、そのゴム部１０２を支
え回転を伝える目的等のため、ゴム部２とは異なる材
質、例えば、金属、無機材料、硬質樹脂等による芯部１
０１とにより形成されている。そして、芯部１０１とゴ
ム部１０２とはその境界部で接合されている。

【０００５】このようなゴムローラは、その使用形態に
より大きく２つに分類することができる。一方は、物体
の荷重を支えながら、物体を円滑に移動させることを目
的とし、ゴムローラ自体が物体と共に移動するタイプの
ものであり、使用するゴムローラが比較的小さくその数
が多いものである。他方は、製品の移動、整形及び洗浄
等を目的とし、ゴムローラ自体が移動するものでないタ
イプのものであり、使用するゴムローラが比較的大きく
その数が少ないものである。

【０００６】従来、この種のゴムローラの接合面の剥離
診断は、その多くが検査員による手作業によって行われ
てきた。例えば、エスカレータ用ステップローラの剥離
診断は、検査員がプライヤーでローラのゴム部を挟んで
軽くひねり、接合面の剥離の有無を検査するという方法
で行われている。

【０００７】また、自動化された剥離診断システムに関
する従来技術として、製鉄所において、薄板を生産する
プロセスにおいて使用されているリンガーロールと称す
るゴムローラのゴム部と中心部材との接合面の剥離診断
を行う技術が、例えば、「プラントエンジニア（１９９
３年３月号）」等に記載されて知られている。

【０００８】この従来技術は、軸受部の振動を測定して
診断を行うもので、軸受部に取り付けた加速度型振動セ
ンサから得られる振動速度のピーク値を常時監視し、そ
のピーク値が適切なしきい値を越えたときに異常警報を
発生するというものである。そして、異常警報が発生し
た場合、振動速度の波形パターンを事前に異常種類ごと
に得られた波形パターンと比較することにより、ロール
の剥離、アンバランス、表面性状悪化等の異常の種類を
判定するものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術は、接
合面の剥離の有無を判定することができるが、剥離の位
置、大きさ等の診断を高精度に行うことができないとい
う問題点を有している。また、前述の従来技術は、エス
カレータ用ステップローラのように診断対象となるゴム
ローラの数が多く、軸受け及びゴムローラが移動するも
のの監視、診断を行うことができないという問題点を有
している。

【００１０】本発明の目的は、前記従来技術の問題点を
解決し、ゴムローラ等の異なる材料が接合されて構成さ
れている物品の接合面の微小な剥離をも、定期検査時、
製造段階等に非破壊に診断検出することを可能にした接
合面の剥離診断方法及び剥離診断装置を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば前記目的
は、異なる材料が接合されて構成されている物品の接合
面の剥離を診断する接合面の剥離診断方法において、被
診断物である前記物品の接合面を弾性波が伝播するよう
に、前記物品の表面に弾性波の信号送信部と信号受信部
との対を配置し、前記信号送信部に送る送信信号及び信
号受信部から検出される受信信号を用いて、前記物品内
を伝播する弾性波の伝達特性を求め、この伝達特性より
接合面の剥離を診断することにより達成される。

【００１２】また、前記目的は、前記異なる材料が接合
されて構成されている物品を、芯部の周囲に弾性を有す
る天然ゴム、あるいは、NBR(アクリロニトリルブタジエ
ンゴム)、SBR(スチレンブタジエンゴム)、ウレタンゴム
等を代表とする合成ゴム等の有機材料を設けたローラと
し、前記弾性波として、周波数帯域２ＭHz以下の周波数
帯域を使用することにより達成される。

【００１３】また、前記目的は、測定する弾性波の伝達
特性として、（ａ）送受信信号間のコヒーレンス関数、
伝達関数等のスペクトル関数、（ｂ）受信信号のパワー
スペクトル、（ｃ）出力信号のピーク電圧（送信信号と
して単一周波数を使用する）等を使用することにより達
成される。

【００１４】信号送信部からの弾性波をローラに送信す
ると、２ＭHz以下の周波数の弾性波はローラ中を伝播す
るが、２ＭHz以上の周波数の弾性波は、ローラのゴム部
での減衰が激しく、ローラのゴム部中を伝播することが
できない。そのため、比較的高周波を使用する超音波エ
コー法によるゴムローラの剥離診断は困難である。そこ
で本発明は、弾性波として、２ＭHz以下の周波数帯域を
使用することとした。

【００１５】表１に各種のゴムを使用するローラの剥離
診断のための弾性波の使用可能な周波数帯域を示してい
る。

【００１６】

【表１】

【００１７】本発明は、ゴムローラについて弾性波の信
号送信部及び信号受信部を配置し、前記信号送信部に送
る送信信号及び信号受信部より検出する受信信号に基づ
いてゴムローラの芯の部分からのゴム部の剥離の診断を
行う。送受信信号として使用する周波数帯は、表１に示
すように、２ＭHz以下であり、この周波数帯域では、ゴ
ム部が共振し、ある周波数モードの定在波がゴム部に発
生する。前記共振のカットオフ領域である共振周波数以
下の低周波帯域、あるいは、弾性波の減衰が激しく高次
のモードが立たない高周波帯域の弾性波は、長距離のゴ
ム部を伝播することができず、ゴムローラの芯部を介し
て、信号送信部と信号受信部との間で伝播可能となる。

【００１８】従って、前述のような周波数帯域を有する
弾性波の伝播径路中に剥離部がくるように信号送信部と
信号受信部との位置を調節することにより、剥離診断に
使用する前記伝達特性が、剥離の有無によって変化す
る。この伝達特性の変化を測定することにより、剥離を
診断することが可能となる。

【００１９】また、弾性波は、その周波数が高くなるに
つれて指向性がよくなるという特徴を有する。このた
め、低周波帯域を使用した場合には、信号送信部と信号
受信部との位置にとらわれずに剥離の有無だけを検知す
ることが可能であり、高周波帯域を使用して、信号送信
部と信号受信部との取り付け位置を変えたときの前記伝
達特性を測定することにより、剥離の位置及び大きさを
診断することが可能となる。

【００２０】測定する弾性波の伝達特性としては、
（ａ）送受信信号間のコヒーレンス関数、伝達関数等の
スペクトル関数、（ｂ）受信信号のパワースペクトル、
（ｃ）出力信号のピーク電圧（送信信号として単一周波
数を使用する）等を使用することができる。これらの伝
達特性は、弾性波の伝播経路及び伝播媒体が変わると、
大きく変化する。そのため、剥離による弾性波の伝播経
路の変化及び伝達率の変化によっても、これらの伝達特
性は大きく変化する。この変化を利用することによっ
て、剥離の有無、程度を診断することができる。

【００２１】また、（ａ）の特徴量を使用することによ
り、受信信号にノイズが多いときでも、弾性波の伝達特
性を敏感にとらえることができ、剥離の診断が可能とな
る。さらに、（ｂ）、（ｃ）の特徴量を使用することに
より、パラメータを抽出する信号処理部の簡素化及び信
号処理時間の短縮を行うことが可能となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明のゴムローラの剥離
診断方法及び診断装置の実施の形態を図面により詳細に
説明する。

【００２３】図１は本発明の第１の実施形態による剥離
診断装置の機能構成を示すブロック図、図２は本発明の
第１の実施形態による剥離診断装置のハードシステムの
構成を示す図、図３は本発明の伝達関数を用いた診断原
理を説明する図である。図１、図２において、１はゴム
ローラ、２は信号送信部、３は信号受信部、４は信号送
受信部取付治具、５は信号発生器、６は信号処理部、７
は剥離診断部、６１はプリアンプ、６２はメインアン
プ、６３はＦＦＴアナライザ、７１はコンピュータであ
る。

【００２４】本発明の第１の実施形態による剥離診断装
置は、異なる材料が接合されて構成されている診断対象
の物品としてゴムローラを例とし、ゴムローラ１のゴム
部と芯部との接合面の剥離を診断するものである。この
剥離診断装置は、図１に示すように、ゴムローラ１の外
周部に接して配置した圧電素子等により構成され音波等
の弾性波をゴムローラ１に印加する信号送信部２及び信
号送信部２とは別の位置でゴムローラ１に接して配置さ
れる信号受信部３と、前記信号送信部２及び信号受信部
３をゴムローラ１に固定して取付位置信号を出力する信
号送受信部取付治具４と、信号送信部２に送信信号を出
力する信号発生器５と、前記送信信号及び信号受信部３
から検出した受信信号を受けて、信号送信部２と信号受
信部３との間のゴムローラ１の伝達特性を求める信号処
理部６と、信号処理部６により求められた伝達特性から
剥離評価指標を算出し、この剥離評価指標と、予め求め
て記憶されている剥離判定データ、あるいは、測定して
得た剥離判定データと、送受信部取付治具４から入力さ
れた送受信部取付位置信号とから剥離の診断を行う剥離
診断部７とを備えて構成される。

【００２５】前記送受信部取付治具４は、信号送信部２
及び信号受信部３をゴムローラ１に固定して、信号送信
部２及び信号受信部３のゴムローラ１に対する相対取付
位置に関する信号である送受信部取付位置信号を剥離診
断部７に出力する。また、手動或いは、自動で、ゴムロ
ーラ１に対する信号送信部２及び信号受信部３の相対取
付位置を変えることができる。

【００２６】信号発生器５は、診断のための伝達特性と
してスペクトル関数を使用する場合、ランダム信号を発
生させ、診断のための伝達特性として受信信号のピーク
電圧等を使用する場合、単一周波数の正弦波を発生させ
る。

【００２７】信号処理部６は、信号発生器５から出力さ
れた送信信号と、信号受信部３により検出された受信信
号とを取り込み、診断に使用する伝達特性を算出する。
算出する伝達特性としては、コヒーレンス関数、伝達関
数等のスペクトル関数、受信信号からのパワースペクト
ル、あるいは、単に受信信号のピーク電圧等のパラメー
タの場合等がある。

【００２８】剥離診断部７は、信号処理部６で算出した
伝達特性から剥離評価指標及び全周剥離指標を算出し、
予め求めて記憶されている剥離判定データ、あるいは、
測定して得た剥離判定データと、前記剥離評価指標、全
周剥離指標と、信号送受信部取付治具４から入力された
送受信部取付位置信号とから剥離の診断を行う。

【００２９】本発明の第１の実施形態のハードウエア
は、図２に示すように、１対の信号送受信部を用い、手
動で信号送受信部の取り付け位置を変える最もシンプル
な機構の送受信部取付治具を採用して構成されている。
ハードウエア構成を示す図２において、ステップローラ
等のゴムローラ１には、信号送信部２及び信号受信部３
が信号送受信部取付治具４により取り付けられる。

【００３０】信号送信部２には、信号発生器５によりラ
ンダム信号が入力され、信号受信部３からの受信信号
は、プリアンプ６１、メインアンプ６２により増幅され
てＦＦＴアナライザ６３に入力される。ＦＦＴアナライ
ザ６３は、信号発生器５より出力されたランダム信号及
びメインアンプ６２からの受信信号を受け、送信信号と
受信信号との間の、すなわち、ゴムローラ１の信号送信
部２と信号受信部３との間の伝達関数を算出する。

【００３１】コンピュータ７１は、予め予備実験より得
られた剥離判定データを記憶しておき、あるいは、ＦＦ
Ｔアナライザ６３で算出された伝達関数を取り込み、位
置を変えたゴムローラ１の全周からの複数の伝達関数の
１つを剥離判定データとして、ＦＦＴアナライザ６３で
算出された伝達関数剥離評価指標を算出して、予め記憶
しておいた剥離判定データと前記剥離評価指標とを比較
して、さらに、信号送受信取付治具４からの取付位置信
号を参照して剥離の診断を行う。

【００３２】次に、図３を参照して、本発明の伝達関数
を用いた診断原理を説明する。

【００３３】いま、図１６により説明したと同様な芯部
１０１に接着されたゴム部１０２を有するゴムローラ１
が、信号送受信部取付治具４に、信号送信部２と信号受
信部３とがゴムローラ１の中心線を通って対向するよう
に取り付けられているものとする。

【００３４】この場合、信号送信部２から信号受信部３
に到る弾性波の伝播経路上の芯部１０１とゴム部１０２
との接合面に剥離が存在すると、伝播する弾性波の減衰
が大きくなる。このため、接合面に剥離が存在しない正
常な場合の伝達関数が、図３（ａ）に示すようなものと
すると、接合面に剥離が存在すると、その伝達関数は、
正常な場合よりそのゲインが低下して、図３（ｂ）に示
すようなものとなる。従って、この伝達特性の正常値か
らのゲインの低下を測定することにより剥離の状況を診
断することができる。具体的には、ゲインの低下する周
波数帯域における正常な場合の伝達関数との差を周波数
領域毎に積算した値、すなわち、図３における斜線部の
面積を剥離評価指標として、それを剥離診断のために使
用する。

【００３５】この剥離評価指標の算出のためには、基準
となる伝達関数、すなわち、正常な状態での伝達関数が
必要となる。本発明においては、基準データとして、１
つの診断対象の複数の位置で求めた伝達関数の中で最も
伝達特性のよい、すなわち、伝達ゲインの高い伝達関数
を基準データとして使用する。あるいは、基準データと
して、予め正常なゴムローラを用いて測定した伝達関数
を基準データとして使用する。

【００３６】後述する本発明の実施形態の説明では、前
者の基準データを使用して得た剥離評価指標を剥離評価
指標１とし、後者の基準データを使用して得た剥離評価
指標を剥離評価指標２としと説明を行う。いずれの指標
を使用して、剥離を診断する場合にも、剥離評価指標が
増加すれば、伝達関数のゲインが低下していること、す
なわち、剥離の程度が高いことを示す。従って、剥離評
価指標に適切な判定しきい値を設定しておけば、剥離の
程度を診断することが可能となる。

【００３７】図４は本発明の第１の実施形態による剥離
評価指標の算出手順を説明するフローチャート、図５は
発明の第１の実施形態による診断手順を説明するフロー
チャートであり、以下、図４、図５を参照して、本発明
の第１の実施形態による第１の方法を用いた剥離評価指
標（以下、剥離評価指標１とする）の算出手順及び診断
手順を説明する。

【００３８】（１）剥離評価指標１の算出手順１０００
は、まず、信号送信部２及び信号受信部３を信号送受信
部取付治具４によりゴムローラ１に取付け、信号発生器
５よりランダム信号を信号送信部２に入力することによ
り開始される。信号送信部２からの弾性波は、ゴムロー
ラ１中に伝播して信号受信部３により受信され、プリア
ンプ６１、メインアンプ６２により増幅されてＦＦＴア
ナライザ６３に取り込まれる（ステップ１００１）。

【００３９】（２）ＦＦＴアナライザ６３は、信号発生
器５からの送信信号（ランダム信号）及び受信信号に基
づいて、伝達関数Ｈk（ｆ）（ｋ：測定位置、ｆ：周波
数）を求める（ステップ１００２）。

【００４０】（３）コンピュータ７１は、ＦＦＴアナラ
イザ６３により求められた前記伝達関数Ｈk（ｆ）のゲ
インを、２ＭＨｚ以下の帯域について加算する。これに
より、測定点ｋにおける加算値Ｉk が決定される。この
値は、図３における伝達関数を示す曲線の下部面積に相
当する。この加算値Ｉk は、数１式により表わすことが
できる（ステップ１００３）。

【００４１】

【数１】

【００４２】（４）次に、全ての測定位置で測定が完了
したか否かを判定し、完了していない場合、信号送信部
２及び信号受信部３の取り付け位置を次の測定位置に移
動して、ステップ１００１からの処理を繰り返す（ステ
ップ１００４、１００５）。

【００４３】（５）ステップ１００４において、全ての
位置での測定が完了したと判定された場合、加算値Ｉk
の最大値Ｉmを、全周剥離指標Ｉmとして決定する。この
Ｉmは、数２式により表わすことができる（ステップ１
００６）。

【００４４】

【数２】

【００４５】（６）次に、前述で決定された全周剥離指
標Ｉm と各測定点ｋにおける前記加算値Ｉkとの差を演
算することにより、各測定点ｋにおける剥離評価指標１
(Ｓ１k)を求める。この剥離評価指標１(Ｓ１k )は、数
３により表わすことができる（ステップ１００７）。

【００４６】

【数３】

【００４７】（７）前述したステップ１００１〜１００
７による剥離評価指標の算出手順１０００により、剥離
評価指標１（Ｓ１k）及び全周剥離指標Ｉmが求められる
と、次に、これらを用いた図５に示す診断手順が開始さ
れる。まず、全周剥離指標Ｉmが、予め測定して得られ
ている全周剥離しきい値Ｉtより小さいか否かを判定、
小さい場合、全周剥離であると判定し表示する（ステッ
プ２００１、２００２）。

【００４８】（８）ステップ２００１において、全周剥
離指標が全周剥離しきい値Ｉt より大きいと判定された
場合、各測定点ｋにおける剥離評価指標１(Ｓ１k）を用
いて剥離の診断を行う。この診断は、剥離評価指標１
(Ｓ１k）が、予め定められている剥離しきい値Ｓ1tを越
えているか否かを判定することにより行われる（ステッ
プ２００３）。

【００４９】（９）ステップ２００３において、剥離評
価指標１(Ｓ１k）が、予め定められている剥離しきい値
Ｓ1tを越えていると判定された場合、測定位置ｋにおい
て剥離が発生しているいると判定して表示を行い、ま
た、逆の場合、正常であると判定して表示を行う（ステ
ップ２００４、２００５）。

【００５０】（10）全ての測定位置での判定を完了した
か否かを判定し、完了していない場合、ステップ２００
３からの処理を繰り返し実行し、測定位置での判定を完
了していれば処理を終了する（ステップ２００６、２０
０７）。

【００５１】図６は本発明の第１の実施形態による剥離
評価指標の算出手順の他の例を説明するフローチャー
ト、図７は発明の第１の実施形態による診断手順の他の
例を説明するフローチャートであり、以下、図６、図７
を参照して、本発明の第１の実施形態による第２の方法
を用いた剥離評価指標（以下、剥離評価指標２とする）
の算出手順及び診断手順を説明する。

【００５２】（１）剥離評価指標２の算出手順３０００
は、まず、信号送信部２及び信号受信部３を信号送受信
部取付治具４によりゴムローラ１に取付け、信号発生器
５よりランダム信号を信号送信部２に入力することによ
り開始される。信号送信部２からの弾性波は、ゴムロー
ラ１中に伝播して信号受信部３により受信され、プリア
ンプ６１、メインアンプ６２により増幅されてＦＦＴア
ナライザ６３に取り込まれる（ステップ３００１）。

【００５３】（２）ＦＦＴアナライザ６３は、信号発生
器５からの送信信号（ランダム信号）及び受信信号に基
づいて、測定位置ｋにおける伝達関数Ｈk（ｆ）（ｋ：
測定位置、ｆ：周波数）を求める（ステップ３００
２）。

【００５４】（３）コンピュータ７１は、予め求めて記
憶しておいた正常部における伝達関数Ｈ0(ｆ）を基準値
として、２ＭＨｚ以下の周波数帯域における、ＦＦＴア
ナライザ６３により求められた伝達関数Ｈk(ｆ）のゲイ
ンの前記基準値からの偏差の絶対値を加算し、その加算
値を測定位置ｋの剥離評価指標Ｓ２k として求める。こ
の剥離評価指標Ｓ２k は、数４式により表わすことがで
きる（ステップ３００３）。

【００５５】

【数４】

【００５６】（４）次に、全ての測定位置での測定が完
了したか否かを判定し、完了していない場合、信号送信
部２及び信号受信部３の取り付け位置を次の測定位置に
移動して、ステップ３００１からの処理を繰り返す（ス
テップ３００４、３００５）。

【００５７】（５）ステップ３００４において、全ての
位置での測定が完了したと判定された場合、剥離評価指
標２の算出手順３０００を終了し、次に、剥離評価指標
２を用いた図７に示す診断手順が開始される。まず、測
定位置ｋの剥離評価指標２（Ｓ２k）が剥離しきい値Ｓ
２tを越えているか判定する（ステップ４００１）。

【００５８】（６）ステップ４００１において、剥離評
価指標２(Ｓ２k）が、予め定められている剥離しきい値
Ｓ2tを越えていると判定された場合、測定位置ｋにおい
て剥離が発生しているいると判定して表示を行い、ま
た、逆の場合、正常であると判定して表示を行う（ステ
ップ４００２、４００３）。

【００５９】（７）全ての測定位置での判定を完了した
か否かを判定し、完了していない場合、ステップ４００
１からの処理を繰り返し実行し、測定位置での判定を完
了していれば処理を終了する（ステップ４００４、４０
０５）。

【００６０】前述した本発明の第１の実施形態は、図１
６に示したようなゴムローラの剥離診断を行うものとし
て説明したが、次に、ゴムローラの具体例として、エス
カレータ用のステップローラの剥離診断に本発明を適用
した場合について説明する。

【００６１】図８はステップローラの構造例を示す図、
図９は信号送信部及び信号受信部の取り付け位置を説明
する図、図１０〜図１２は剥離を検査した結果を説明す
る図である。

【００６２】ステップローラは、図８に示すように、図
１６により説明したと同様に芯部１０１とゴム部１０２
とにより構成され、芯部１０１は、ボールベアリングを
有する鋼材により形成され、その回りのゴム部１０２
は、ウレタンゴムまたはニトリルゴムにより形成されて
いる。以下に説明する例では、このウレタンゴムまたは
ニトリルゴムによるゴム部１０２と鋼材による芯部１０
１の境界面の剥離を診断するものとする。

【００６３】信号送信部２及び信号受信部３の取り付け
位置は、図９に示すように、信号送信部２と信号受信部
３とが対角（１８０°）となる位置であり、信号送信部
２及び信号受信部３は、ゴム部１０２のウレタンゴム上
に信号送受信部取付治具４を使用して取り付けられる。
そして、剥離部の中央８とローラの中心９とを結ぶ線を
基準線１０とし、信号送信部２及び信号受信部３を結ぶ
直線と前記基準線１０とのなす角度をもって取付位置を
表わすこととする。

【００６４】前述した図８に示すステップローラのゴム
部１０２にニトリルゴムを使用し、このステップローラ
を本発明の実施形態による診断装置を使用して剥離を検
査した結果の伝達関数の測定結果が図１０に示されてい
る。この図１０において、信号送信部２と信号受信部３
との取付位置は０度の位置、すなわち、信号送信部２が
剥離中央部上にある場合である。

【００６５】この図１０から判るように、周波数３０ｋ
Hz〜１１０ｋHz及び１７０ｋHz〜１．０ＭHzにおいて、
大剥離がある場合に正常な場合に比較して伝達関数のゲ
インが減少している。この現象は、弾性波の伝播が剥離
によって妨害されるために生じるもので、剥離の有無に
影響されない周波数１１０ｋHz〜１７０ｋHzを持つ弾性
波は、ニトリルゴムの共振により、鋼材部を介さずに信
号受信部３にまで伝播する。これに対して、周波数３０
ｋHz〜１１０ｋHz及び１７０ｋHz〜１．０ＭHzの弾性波
は、ニトリルゴム中を伝播することなく、一度鋼材部を
通って信号受信部３に伝播する。このため、周波数３０
ｋHz〜１１０ｋHz及び１７０ｋHz〜１．０ＭHzの弾性波
は、伝播経路中に剥離があると伝播が妨害されるので、
その周波数帯のゲインの低下を招くことになる。

【００６６】本発明の実施形態においては、前述の結果
をもとに、剥離評価指標を求める場合に、弾性波の周波
数帯域として１７０ｋHz〜１．０ＭHzを使用することと
した。これは、この帯域の弾性波が、正常部と剥離部と
の伝達関数の偏差が大きく、また、より指向性が高いと
いう理由による。また、剥離評価指標２を求める際に
は、正常品の伝達特性の値を基準値として使用すること
とした。

【００６７】次に、前述した方法により剥離部を持つス
テップローラの全周の剥離評価指標を求めた結果を図１
１及び図１２を参照して説明する。

【００６８】図１１は剥離部を持つステップローラに対
して、信号送信部２と信号受信部３との押し付け圧を変
えて剥離評価指標１及び剥離評価指標２を求めた結果を
示している。この図１１から判るように、押し付け圧が
８０ｇ重と小さい場合、剥離評価指標１及び剥離評価指
標２は、共に剥離部で指標値が増加しており、剥離位置
の標定が可能である。また、剥離評価指標１は、剥離評
価指標２に比べて、正常部と剥離部での指標値の値の差
が大きく、高精度で剥離位置の標定が可能である。

【００６９】また、押し付け圧を８００ｇ重と大きくし
た場合、剥離評価指標２は、剥離部での指標値の増加が
ほとんど無くなり、診断ができないのに対して、剥離評
価指標１は、押し付け圧が小さいときと同様に指標地は
増加し、剥離の診断が可能である。この理由は、剥離評
価指標１がロット毎の相対評価を行っているためであ
る。すなわち、剥離評価指標１は、ロット毎の固体差、
センサ押し付け圧による伝達特性の変化に影響されるこ
となく剥離診断可能である。

【００７０】これに対し、剥離評価指標２は、予め剥離
判定データを用意しておくために、伝達特性を測定する
毎に、そくざに指標値の算出が可能であり、また、セン
サ取付け方法等を改善し、データの再現性を向上すれ
ば、周波数の変化に対する微小な伝達特性の変化をとら
えて、剥離診断を行うことが可能である。

【００７１】図１２は剥離程度の異なるステップローラ
について、測定位置（角度）と剥離評価指標１の関係を
調べた結果を示している。この図１２では剥離の程度が
大きいものと小さいものとの例を示しているが、本発明
の実施形態においては、剥離しきい値を、注意、小剥
離、中剥離、大剥離のそれぞれについて、例えば、評価
指標６００、１０００、３０００、４０００を剥離判定
データとすることにより、剥離の程度を診断することが
可能となる。

【００７２】図１３、図１４はゴム部にウレタンゴムを
使用したステップローラを本発明の実施形態による診断
装置を使用して剥離を検査した結果を説明する図であ
り、図１３は伝達関数の測定結果を、図１４は測定位置
（角度）と剥離評価指標１の関係を示している。但し、
信号送信部２と信号受信部３との取付位置は０度の位
置、すなわち、信号送信部２が剥離中央部上にある場合
である。

【００７３】図１３から判るように、周波数３０ｋHz〜
９０ｋHz及び２００ｋHz〜２．０ＭHzにおいて、剥離が
ある場合に正常な場合に比較して伝達関数のゲインが減
少している。この結果により、本発明の実施形態におい
ては、前述の結果をもとに、剥離評価指標を求める場合
に、弾性波の周波数帯域として２００ｋHz〜２．０ＭHz
を使用することとした。この理由は、ニトリルゴムの場
合と同じ理由によるものである。剥離部を持つステップ
ローラの測定位置（角度）と剥離評価指標１の関係は、
図１４に示すようなものとなり、ウレタンゴムについて
も、ニトリルゴムの場合と同様に剥離診断を行うことが
可能である。

【００７４】図１５は本発明の第２の実施形態による剥
離診断装置のハードシステムの構成を示す図である。図
１５において、１１はＤＳＰ、１２はＤＩ／Ｏボード、
１３はＭＰＸ、１４はＤ／Ａボード、１５はアンプ、１
６はＡ／Ｄボード、１７はスピーカであり、他の符号は
図２の場合と同一である。

【００７５】図１５に示す本発明の第２の実施形態は、
剥離診断装置の小型化及び剥離診断の高速化を実現する
ことを可能としたもので、複数対の信号送信部２と信号
受信部３をステップローラ１に取付け、測定に使用する
信号送信部２と信号受信部３との対を変えて測定位置の
移動を行って診断の高速化を図り、また、信号発生器、
信号処理部及び剥離診断部を同一のハードウエアシステ
ムにより実現したものである。そして、図示本発明の第
２の実施形態による剥離診断装置は、ステップローラ１
に、信号送信部２と信号受信部３との対の３組を信号送
受信部取付治具４により取付けている。

【００７６】図１５において、ＤＳＰ（デジタルシグナ
ルプロセッサ）１１は、ＤＩ／Ｏ（デジタルインプット
アンドアウトプット）１２を介して、ＭＰＸ（マルチプ
レクサ）１３を駆動し、信号送信部２と信号受信部３と
の対を選択している。送信信号は、ＤＳＰ１１により生
成され、Ｄ／Ａボード１４によりアナログ信号に変換さ
れて、ＭＰＸ１３を介して信号送信部２に与えられる。
また、受信信号は、信号受信部３により受信され、ＭＰ
Ｘ１３を介しアンプ１５により増幅されて、Ａ／Ｄ１６
ボード１６によりデジタル信号に変換され、ＤＳＰ１１
に取り込まれる。さらに、ＤＳＰ１１は、送信信号及び
受信信号に基づいて、前述した信号処理を行つて剥離を
診断しブザー１７により剥離を報知する。

【００７７】前述で説明した本発明の第２の実施形態
は、エスカレータ用ステップローラのゴムの剥離診断に
本発明を適用した例であるが、本発明は、以下に説明す
るような変更が可能である。

【００７８】（１）送受信信号より求める伝達特性は、
伝達関数に限定する必要はなく、剥離による弾性波の伝
達特性の変化を定量的に捉えられる物理量であれば、使
用可能である。例えば、他の伝達特性として、コヒーレ
ンス関数、受信信号のピーク電圧等を使用することがで
きる。

【００７９】（２）送信信号は、ランダム波に限らず、
伝達特性の選びかたによっては、正弦波等を使用するこ
とも可能である。

【００８０】（３）信号送信部と信号受信部との配置
を、対角の位置（１８０度）としたが、この方法に限定
する必要はなく、信号送信部と信号受信部との配置は、
弾性波の伝播径路中に剥離部がくるような配置であれば
よい。

【００８１】（４）信号送信部と信号受信部の取付位置
の移動は、一対の信号送信部と信号受信部を取付治具を
回転させることにより行ってもよく、また、複数対の信
号送信部と信号受信部を利用して、使用する信号送信部
と信号受信部の対を変えることにより行ってもよい。

【００８２】（５）伝達特性の算出は、一対の送受信信
号により行う方法に限らず、１個の信号送信部に対して
複数個の信号受信部を用いて行うことも可能であり、こ
れにより、診断時間の短縮を図ることができる。

【００８３】前述した本発明の実施形態は、本発明をゴ
ムローラの芯部との剥離を診断するとして説明したが、
本発明は、材質の異なる材料が接合されて構成される何
のような形状の物品に対しても適用することができる。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ゴ
ムローラ等の異なる材料が接合されて構成されている物
品の接合面の微小な剥離をも、定期検査時、製造段階等
に非破壊に診断検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による剥離診断装置の
機能構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第１の実施形態による剥離診断装置の
ハードシステムの構成を示す図である。

【図３】本発明の伝達関数を用いた診断原理を説明する
図である。

【図４】本発明の第１の実施形態による剥離評価指標の
算出手順を説明するフローチャートである。

【図５】発明の第１の実施形態による診断手順を説明す
るフローチャートである。

【図６】本発明の第１の実施形態による剥離評価指標の
算出手順の他の例を説明するフローチャートである。

【図７】発明の第１の実施形態による診断手順の他の例
を説明するフローチャートである。

【図８】診断対象としているエスカレータ用ステップロ
ーラの構造例を示す図である。

【図９】ステップローラの剥離診断を行う際の信号送信
部及び信号受信部の取り付け位置を説明する図である。

【図１０】ニトリルゴム製ステップローラの剥離を検査
した結果の伝達特性を示す図である。

【図１１】信号送受信部の押し付け圧を変えたときの剥
離評価指標１及び剥離評価指標２を求めた結果を説明す
る図である。

【図１２】剥離程度の異なるステップローラについて、
測定位置（角度）と剥離評価指標１の関係を調べた結果
を説明する図である。

【図１３】ウレタンゴム製ステップローラの剥離を検査
した結果の伝達特性を示すずである。

【図１４】ウレタンゴム製ステップローラについて、測
定位置（角度）と剥離評価指標１の関係を示す図であ
る。

【図１５】本発明の本発明の第２の実施形態による剥離
診断装置のハードシステムの構成を示す図である。

【図１６】異なる材料が接合されて構成されているゴム
ローラの基本的な構造を示す図である。

【符号の説明】

１ゴムローラ２信号送信部３信号受信部４信号送受信部取付治具５信号発生器６信号処理部７剥離診断部１１ＤＳＰ１２ＤＩ／Ｏボード１３ＭＰＸ１４Ｄ／Ａボード１５アンプ１６Ａ／Ｄボード１７スピーカ６１プリアンプ６２メインアンプ６３ＦＦＴアナライザ７１コンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる材料が接合されて構成されている
物品の接合面の剥離を診断する接合面の剥離診断方法に
おいて、被診断物である前記物品の接合面を弾性波が伝
播するように、前記物品の表面に弾性波の信号送信部と
信号受信部との対を配置し、前記信号送信部に送る送信
信号及び信号受信部から検出される受信信号を用いて、
前記物品内を伝播する弾性波の伝達特性を求め、この伝
達特性より接合面の剥離を診断することを特徴とする接
合面の剥離診断方法。
【請求項２】前記異なる材料が接合されて構成されて
いる物品が、芯部の周囲に弾性を有する有機材料を設け
たローラであることを特徴とする請求項１記載の接合面
の剥離診断方法。
【請求項３】前記有機材料が、天然ゴム、あるいは、
NBR(アクリロニトリルブタジエンゴム)、SBR(スチレン
ブタジエンゴム)、ウレタンゴム等を代表とする合成ゴ
ムであることを特徴とする請求項２記載の接合面の剥離
診断方法。
【請求項４】前記弾性波として、周波数帯域２ＭHz以
下の周波数帯域を使用することを特徴とする請求項１、
２または３記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項５】前記弾性波の信号送信部及び複数個の信
号受信部を前記ローラの表面に配置することを特徴とす
る請求項２、３または４記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項６】１つの物品の複数箇所で、送信信号及び
受信信号による弾性波の伝達特性としての伝達関数を求
め、求めた伝達関数のゲインを前記送信信号の周波数帯
域において加算し、全ての測定点で求めた加算値の中の
最大値を全周剥離指標とし、前記加算値の前記全周剥離
指標からの減少量を剥離評価指標とし、この剥離評価指
標及び全周剥離指標から、予め求めておいた剥離判定デ
ータを基に剥離を診断することを特徴とする請求項１な
いし５のうちいずれか１記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項７】送信信号及び受信信号による弾性波の伝
達特性としての伝達関数を求め、予め求めておいた正常
部での伝達関数を基準値とし、前記送信信号の周波数帯
域において、伝達関数のゲインの前記基準値からの偏差
の絶対値を加算し、求めた加算値を剥離評価指標とし、
この剥離評価指標から、予め求めておいた剥離判定デー
タを基に剥離を診断することを特徴とする請求項１ない
し５のうちいずれか１記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項８】伝達特性としてコヒーレンス関数を用い
ることを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１
記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項９】弾性波の周波数帯域として弾性を有する
有機材料の共振周波数帯域を除いた周波数帯域を使用す
ることを特徴とする請求項２ないし８のうちいずれか１
記載の接合面の剥離診断方法。
【請求項１０】弾性波の信号送信部と信号受信部との
対を、ローラの対向する位置上に配置することを特徴と
する請求項２ないし８のうちいずれか１記載の接合面の
剥離診断方法。
【請求項１１】異なる材料が接合されて構成されてい
る物品の接合面の剥離を診断する接合面の剥離診断装置
において、被診断物である前記物品の接合面を弾性波が
伝播するように配置された弾性波の信号送信部及び信号
受信部と、前記信号送信部及び信号受信部を被診断物品
に取り付ける信号送受信部取付治具と、信号送信部に送
る信号を発生する信号発生器と、送信信号及び受信信号
から弾性波の伝達特性を求める信号処理部と、前記伝達
特性から剥離評価指標を算出し、予め求めておいた剥離
判定データと前記剥離評価指標とを比較することによ
り、剥離を診断する剥離診断部とを備えることを特徴と
する接合面の剥離診断装置。
【請求項１２】前記異なる材料が接合されて構成され
ている物品が、芯部の周囲に弾性を有する有機材料を設
けたローラであり、前記信号送受信部取付治具は、前記
信号送信部及び信号受信部を対として複数対をローラに
取り付け、前記複数個の信号送信部及び信号受信部の対
の中から、任意の対を選定可能であることを特徴とする
請求項１１記載の接合面の剥離診断装置。