(57)【要約】【課題】層状の複合物質を含み、磁性体から成る抗張体が埋設する積層帯の内部に生じる層間剥離の状況を診断することができる積層帯の診断方法を提供する。【解決手段】磁性体から成る抗張体５３を埋設した積層帯５の外部から、交番磁界を与えて前記抗張体５３を前記積層帯５内に生じた空隙内で振動させ、この振動により前記抗張体５３が前記積層帯５に含まれる構成物質に接触して発生する接触音響を検出し、この接触音響によって前記積層帯５の損傷を診断する。【選択図】図１
2005148059.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体から成る抗張体を埋設した積層帯の外部から、交番磁界を与えて前記抗張体を前記積層帯内に生じた空隙内で振動させ、この振動により前記抗張体が前記積層帯に含まれる構成物質に接触して発生する接触音響を検出し、この接触音響によって前記積層帯の損傷を診断することを特徴とする積層帯の診断方法。
【請求項２】
前記請求項１記載の積層帯の診断方法において、
前記接触音響の検出に際し、前記交番磁界の励振周波数の倍音を検出することを特徴とする積層帯の診断方法。
【請求項３】
前記請求項１記載の積層帯の診断方法において、
前記積層体上の特定位置を検出し、この特定位置を基準として前記音響の発生位置を決定することを特徴とする積層帯の診断方法。
【請求項４】
前記請求１記載の積層帯の診断方法において、
前記積層帯に埋設された前記磁性体から成る抗張体に前記交番磁界を与え、前記抗張体を振動させて前記音響を検出する積層帯診断装置を、前記積層帯に対し非接触に保持し、積層帯の稼動状態で前記積層帯の診断装置を作動させて上記診断を行なうことを特徴とする積層帯の診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性体から成る抗張体を埋設した積層帯の劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、駆動や搬送ベルトは、負荷と稼働に伴ない伸びが発生するため、その伸びを抑えるためスチールテープやスチールコード等の磁性体から成る抗張体が備えられている。しかし、このように抗張体を備える積層帯であっても、長期間の使用により損傷を生じ、ついには寿命に至って交換することが必要になる。
【０００３】
上述した磁性体から成る抗張体を埋設した積層帯の損傷としては、例えば、駆動伝達機器として電動機と回転伝達プーリーを連結する駆動ベルトが長時間稼働に伴い、ベルト摺動面の帆布摩耗とか、抗張体であるスチールコードを固定する接着ゴムの凝集破壊による帆布とスチールコードとの界面層間剥離が生じ、複数並列に配列されていたスチールコードが片方へ寄ることによるベルト膨れとか、更に、寄ることによる複数のスチールコードの接触によるフレッティング摩耗による断線が生じ、帆布を飛び出してしまうこともある。
【０００４】
従来、上述したベルトの損傷のうちの、摺動面の損傷は目視確認により実施されている。また、スチールコードの断線の診断には、スチールコードからの漏洩磁束を検出する損傷検出器（例えば、特許文献１参照。）とか、Ｘ線透過画像で検出するＸ線探傷装置（例えば、特許文献２参照。）などが提案されている。
【０００５】
なお、ベルトの損傷の診断に適用されるものではないが、従来、鉄筋コンクリート構造物において、鉄筋を交番磁界で微小振動させて超音波を発生させ、この超音波によって構造物の内部損傷を検出する非破壊検査方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特許第３１８６３２６号公報
【特許文献２】特開平１０−０１００６０号公報
【特許文献３】特開２００２−９０３５０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、磁性体から成る抗張体を埋設した積層帯、例えば、ベルト内のスチールコードの断線を診断する技術は、漏洩磁束法等で提案されているが、ベルト内に生じるスチールコードとスチールコードを挟み込んでいるゴムとスチールコードを接着固定するゴム等の固定剤に凝集破壊が生じて帆布とスチールコードとが層間剥離を起こす、層間剥離が生じ、スチールコードが遊走して互いに乗り上げて接触し、フレッティング摩耗を起こして断線に至っている、この進行状況を診断する方法は提案されていなかった。
【０００７】
ベルトの層間剥離の進行に伴うベルトの膨れは、目視確認で検出できるが、機器稼働のため所定の張りを講じたベルトの場合、この膨れ量は微小のため、ベルトの裏面前面にわたって丁寧に検査しなければならない。また、ベルトを電動機と駆動伝達機器のプーリーから外すことにより、膨らみを検出しやすくさせるものの、ベルトの脱着作業が必要になり、長時間、機器類の稼動を停止しなければならない。さらに、目視による確認なので、帆布の膨れを見落とす懸念があり、信頼性の点でも問題があった。
【０００８】
また、上述した層間剥離が発生し、剥離面の拡大が進行しつつある初期段階においては、スチールコードの配列乱れを生じることがない。したがって、一般にはこの段階ではスチールコードの素線切れなどの損傷が発生していないので、前述した特許文献１に記載されるスチールコードからの漏洩磁束の検出による方法や、特許文献２に記載されるＸ線透過画像による方法では、この遊走が開始する前の層間剥離の状況を検出することは不可能であった。
【０００９】
なお、前述した特許文献３に記載される超音波による構造物の検出方法を、仮に駆動伝達機器類のベルト劣化診断に採用し、スチールコードに対して超音波を与えたとしても、スチールコードとスチールコードを挟み込む帆布等の構成物質との間に空隙が存在するような場合は、超音波の伝搬効率が著しく低下する。したがって、この超音波による方法でベルト内部の層間剥離の検出を行なうことは実用的でない。
【００１０】
本発明は、上述した従来技術における実状からなされたもので、その目的は、層状の複合物質を含み、磁性体から成る抗張体が埋設する積層帯の内部に生じる層間剥離の状況を診断することができる積層帯の診断方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するために、本発明は、磁性体から成る抗張体が埋設された積層帯の外部から、交番磁界を与えて前記抗張体を前記積層帯内に生じた層間剥離が生じている空隙内で振動させ、この振動により前記抗張体が前記積層帯に含まれる構成物質に接触して発生する音響を検出し、この音響によって前記積層帯の損傷を診断することを特徴としている。
【００１２】
このように構成した本発明は、交番磁界により積層帯内部のスチールコード等の磁性体から成る抗張体に吸引力を働かせてこの抗張体を励振させたとき、積層帯内部に層間剥離が発生して空隙が生じている場合には、その空隙において抗張体が振動し、この抗張体が積層帯に含まれる帆布等の他の物質と衝突する。この衝突によって発生する音響を検出することにより、この積層帯内部の層間剥離の状況を診断することができる。
【００１３】
また本発明は、前記発明において、前記音響の検出に際し、前記交番磁界の励振周波数の倍音を検出することを特徴としている。
【００１４】
このように構成した本発明は、積層帯から発生した音響を、積層帯以外から発生した背景雑音等と分離して検出することが可能となる。
【００１５】
また本発明は、前記発明において、前記積層帯上の特定位置を検出し、この特定位置を基準として前記音響の発生位置を決定することを特徴としている。
【００１６】
このように構成した本発明は、積層帯上の層間剥離に伴って音響を発生する位置を特定することができる。
【００１７】
また本発明は、前記発明において、前記積層帯に埋設された前記抗張体に前記交番磁界を与え、この抗張体を振動させて前記音響を検出する積層帯診断装置を、前記積層帯に対し非接触に保持し、積層帯の稼動状態で上記積層帯診断装置を作動させて上記診断を行なうことを特徴としている。
【００１８】
このように構成した本発明は、積層帯に交番磁界を与える積層帯診断装置が、積層帯と非接触に保たれることから、積層帯を稼働停止させることなく稼動中に積層帯内部の層間剥離の状況を診断することができる。すなわち、短時間で効率良く層間剥離の状況を把握できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、層状の複合物質を含み、磁性体から成る抗張体を有する積層帯の内部に生じる層間剥離の状況を診断することができ、層間剥離、及び層間剥離に伴う損傷が積層帯の内部に生じている状況を早期の段階で把握することができる。
【００２０】
また本発明は、機器周辺の騒音が大きい環境や、いつも音楽が流されているような環境、すなわち背景雑音を生じやすい環境にあっても、積層帯内部の層間剥離の状況を診断することができる。
【００２１】
また本発明は、層間剥離を生じている積層帯の部位を特定でき、これにより適切な積層帯交換計画を立てることができる。
【００２２】
また本発明は、積層帯を使用する機器の稼動中に積層帯内部の層間剥離を診断でき、短時間で効率良くその層間剥離の状況を把握できるので、診断対象の積層帯の利便性に優れ、作業を中断することなく診断でき、診断作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下，本発明に係る積層帯の診断方法を実施するための最良の形態を図に基づいて説明する。
【００２４】
［本発明の基本原理］
図１は本発明に係る電動駆動伝達機器の電動機と駆動伝達プーリーを連結するベルトのベルト劣化診断方法の基本原理を説明する図、図２は図１の基本原理における交番磁界発生部のコイルに与えられる電流Ｉと吸引力Ｆの特性を示す図、図３は図１に示す基本原理による診断で得られる音響の波形及び周波数分布を示す図である。
【００２５】
本発明の磁性体から成る抗張体５３を埋設した積層帯５、例えば、電動駆動伝達機器５９の電動機プーリー７０と駆動伝達プーリー７１を連結するベルト５内のスチールコード５３の断線を診断に用いられるベルト５診断装置は、磁心１、コイル２、商用電源などの交流電源３等によって構成される交番磁界発生部を備えており、この交番磁界発生部によって発生する交番磁界４を、ベルト５の内部に与えるものである。ベルト５は、例えば、表面を形成する表面帆布５１と、表面帆布５１側に接触している中間ゴム５２と、磁性体から成るスチールコード５３と中心ゴム５４とによって構成されている。
【００２６】
内部に損傷を生じていない正常な積層帯５は、表面帆布５１から中心ゴム５４の、各々のゴム層はゴムで充填され空隙がなく、その層間にも空隙を生じることなく接着されている。したがって、上述した交番磁界発生部によって発生させた交番磁界４をベルト５に作用させ、抗張体５３を励振し振動力５６を働かせようとしても、抗張体であるスチールコード５３は振動することがない。
【００２７】
しかし、経年使用に伴ってベルト５が劣化し始めたときには、抗張体５３の周囲に充填されているゴムが脆化しベルト５の内部に亀裂が発生することが起こる。ベルト５は電動駆動伝達機器５９の電動機プーリー７０と駆動伝達プーリー７１を通過する際、曲げによるせん断応力を受け、特に、抗張体であるスチールコード５３の素線を中心に受ける。そのため、抗張体であるスチールコード５３の周囲である中間ゴム５２と中心ゴム５４の凝集破壊が発生する。劣化が進行すると、抗張体５３を挟む中間ゴム５２と中心ゴム５４は、抗張体５３との間に層間剥離を発生する。
【００２８】
ベルト５に示す積層帯の層間剥離は、張力により稼働するプーリー駆動だけでなく、図示しないローラーでベルト５を挟み込む挟圧駆動においても同様に発生し、特に、挟圧駆動ではベルトの走行抵抗に対して押し出す時に生じる圧縮応力による凝集破壊も加味され劣化速度は促進される。この劣化診断も当然のごとく診断可能である。
【００２９】
この層間剥離が進行し、抗張体であるスチールコード５３の直径よりも層間剥離距離５７が大きくなると、抗張体５３と、中間ゴム５２、中心ゴム５４それぞれとの間に、寸法５８の空隙が生じる。
【００３０】
本発明は、このような状況において、抗張体５３を交番磁界発生部によって発生させた交番磁界で励振させるものであるが、上述のように層間剥離の進行により空隙が存在するために抗張体５３は振動力５６によって振動する。その結果、抗張体５３が表面帆布５１、中間ゴム５２、中心ゴム５４等に接触し、この接触により音響が発生する。
【００３１】
この場合、図２に示すように抗張体５３に対し、コイル２に流れる交流電流Ｉの絶対値に比例した吸引力Ｆが作用し、抗張体５３が、コイル２に流れる交流電流Ｉの周波数の２倍の周波数で振動する。
【００３２】
これにより、抗張体５３が中間ゴム５２、中心ゴム５４等に接触した際の音響として、図３の波形及び交流電流Ｉが５０Ｈｚである場合には、１００Ｈｚ，２００Ｈｚ，……の倍音が発生する。特に、本発明で診断対象とするベルト５では、８００Ｈｚ〜３０００Ｈｚの周波数帯域１２において顕著に発生するので、この周波数帯域１２で発生した音響を検出することにより、ベルト５の内部の層間剥離の状況を把握することができる。
【００３３】
なお比較のために、図３において、層間剥離が発生していない状況のベルト５から発生する音響の波形、及び周波数分布を符号１３，１４で示してある。
【００３４】
［本発明の第１実施形態］
図４は上述した基本原理を適用した本発明の磁性体から成る抗張体５３を埋設した積層帯５の診断方法の第１実施形態を示す図、図５は図４に示す第１実施形態で実施される音響処理について説明する図、図６は図４に示す第１実施形態で実施される雑音処理について説明する図である。
【００３５】
本実施形態に用いられるベルト診断装置６は、上述した図１によって説明した本発明の基本原理の交番磁界発生部を、例えば、電動駆動伝達機器５９の電動機プーリー７０と駆動伝達プーリー７１を連結するベルト５内のスチールコード５３の診断に適した形状に形成したものである。
【００３６】
このベルト診断装置６は、逆凹字型に形成した磁心６１と、交流電源に接続され、磁心６１に巻回され交番磁界６３を発生させるコイル６２と、ベルト５からの音響を検出する音響センサ６４と、このベルト診断装置６の保持を可能とする把手６６等によって構成されている。ベルト５の診断を実施する作業員は、ベルト診断装置６の把手６６を持ち、例えばベルト５の上方にベルト５とは非接触にこのベルト診断装置６を位置させて、上述した基本原理で説明した方法で電動駆動伝達機器の電動機と駆動伝達プーリーを連結するベルト５の診断を実施する。
【００３７】
次に、ベルト５から発生した音響の処理について説明する。図５に示すように、ベルト診断装置６に備えられる音響センサ６４で検出された音響信号は、例えばアンプ７で増幅され、この増幅された信号がメータやバーグラフインジケータ等の指示計器８で表示される。あるいは、音響センサ６４で検出された音響信号は、ノートパソコンやＰＤＡ等の携帯用計算機９に備えられる音声入力手段に入力され、携帯用計算機９内に記憶され、各種の分析処理がなされ、必要に応じてこの携帯用計算機９の表示部に表示される。
【００３８】
上述した分析処理のうちの１つは、例えば５０Ｈｚの商用電源を使用して励振を行なった場合、８００Ｈｚ〜３０００Ｈｚにおいて、１００Ｈｚ間隔の所定の倍音のみを透過させる特性を有する図６に示すくし型帯域通過フィルタによる雑音除去処理である。このような雑音除去処理により、ベルト５からの音響信号のうちの層間剥離による音響信号のみを抽出できる。したがって、背景雑音が存在するような環境においても、確実にベルト５の内部の層間剥離の状況を把握することができる。
【００３９】
なお、所望の帯域の音響信号を得る方法としては、ベルト５からの音響信号に対して、高速フーリエ変換などの周波数分析を実施し、この分析結果のうちの所望の帯域の倍音成分に相当するパワースペクトルを求める分析方法を採用してもよい。
【００４０】
上述したように、ベルト５に対して非接触に保持したベルト診断装置６で発生させた交番磁界で、スチールコード等の磁性体から成る抗張体５３を励振させ、この抗張体５３が振動してベルト５の中間ゴム５２、中心ゴム５４に接触して発生する音響を検出する本実施形態によれば、ベルト５の内部の層間剥離の状況を診断することができる。したがって、この層間剥離、及び層間剥離に伴う損傷がベルトの内部に生じている状況を早期の段階で把握することができる。
【００４１】
［第２実施形態］
図７は本発明の第２実施形態の要部を説明する図である。
【００４２】
この第２実施形態は、第１実施形態における方法において、特に、ベルト５の特定位置、例えば、抗張体であるスチールコード５３の継ぎ目１５の位置を検出し、この継ぎ目１５の位置を基準として音響の発生位置、すなわちベルト５の劣化部位１７を決定するものである。
【００４３】
つまり、検出された継ぎ目１５の位置を基準として、この継ぎ目１５の位置から劣化部位１７の音響発生位置までの距離１８と、継ぎ目１５の位置から劣化部位１７の音響停止位置までの距離２０とから、音響発生区間１９を特定するものである。
【００４４】
ここで、スチールコード等の抗張体５３の継ぎ目１５の検出は、上述したベルト診断装置６に図５に示すように継ぎ目センサ６５を備えさせた状態において、走行中のベルト５の外部からこのベルト５に直流磁界を与え、継ぎ目１５で変化する漏洩磁束を捉えることで検出できる。一般に、スチールコード等の抗張体５３はベルト５内に複数本埋設されており、その継ぎ目１５は一定の距離区間内で複数存在するが、図７に示す走行中のベルト５の漏洩磁束検出結果１６の中の、最初に漏洩磁束の変化を検出した位置を基準とすればよい。これによって、劣化部位１７までの距離を特定することができる。
【００４５】
この第２実施形態によれば、特に、ベルト５の各部分のうちの層間剥離を生じている劣化部位１７の位置の特定が可能になり、最適なベルト５の交換計画を立てることができる。
【００４６】
［第３実施形態］
図８は本発明の第３実施形態の要部を説明する図である。
【００４７】
上述した第１実施形態では、作業員がベルト診断装置６の把手６６を把持してベルト５の診断を実施するようにしたが、この第３実施形態では特に、図８に示すように、電動駆動伝達機器５９の電動機プーリー７０と駆動伝達プーリー７１を連結するベルト５の診断方法として、電動駆動伝達機器５９の例えばフレーム２１枠に吸盤２１を吸着させ、この吸盤２２に一端が固定された自在継ぎ手２３によってベルト診断装置６をベルト５に対して非接触に保持させたものである。そして、電動駆動伝達機器５９の稼動中にベルト診断装置６を作動させて、診断すなわちベルト５の内部の層間剥離の検出を行なうものである。その他については前述した第１実施形態と同等である。
【００４８】
この第３実施形態によれば、電動駆動伝達機器５９の稼動中にベルト５の内部の層間剥離を把握でき、短時間で効率よく層間剥離の状況を把握することができる。したがって、診断対象の電動駆動伝達機器５９の利便性に優れ、乗客に対するサービス性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係るベルトの診断方法の基本原理を説明する図である。
【図２】図１の基本原理の交番磁界発生部に備えられるコイルに与えられる電流Ｉと吸引力Ｆの特性を示す図である。
【図３】図１に示す基本原理による診断で得られる音響の波形及び周波数分布を示す図である。
【図４】上述した基本原理を適用した本発明のベルトの診断方法の第１実施形態を示す図である。
【図５】図４に示す第１実施形態で実施される音響処理について説明する図である。
【図６】図４に示す第１実施形態で実施される雑音処理について説明する図である。
【図７】本発明の第２実施形態の要部を説明する図である。
【図８】本発明の第３実施形態の要部を説明する図である。
【符号の説明】
【００５０】
１    磁心
２    コイル
３    交流電源
４    交番磁界
５    ベルト
６    ベルト診断装置
７    アンプ
８    指示計器
９    携帯用計算機
１５  継ぎ目
１７  劣化部位
１８  距離
１９  音響発生区間
２０  距離
２１  フレーム
２２  吸盤
２３  自在継ぎ手
５１  表面帆布
５２  中間ゴム
５３  抗張体
５４  中心ゴム
５６  振動力
５７  層間剥離距離
５８  寸法
５９  電動駆動伝達機器
６１  磁心
６２  コイル
６３  交番磁界
６４  音響センサ
６５  継ぎ目センサ
６６  把手
７０  電動機プーリー
７１  駆動伝達プーリー
【図１】
2005148059.tif 000003
【図２】
2005148059.tif 000004
【図３】
2005148059.tif 000005
【図４】
2005148059.tif 000006
【図５】
2005148059.tif 000007
【図６】
2005148059.tif 000008
【図７】
2005148059.tif 000009
【図８】
2005148059.tif 000010