(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面から所定距離の内部位置に導電性繊維が混入された検出層を有する搬送部材に対して電磁波を照射する電磁波照射手段と、
電磁波が照射された搬送部材からの反射波を検出する検出手段と、
前記検出手段の出力に基づいて搬送部材の摩耗状態を判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の搬送部材の摩耗検知装置において、
前記内部位置は搬送部材の摩耗限界位置であって、当該位置に前記検出層が設けられていることを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の搬送部材の摩耗検知装置において、
初期状態における反射波の信号波形のデータを記憶する記憶手段を備え、
前記判定手段は、前記検出手段で検出された反射波の信号波形と、前記記憶手段に記憶されている初期状態の反射波の信号波形との比較に基づいて、搬送部材の摩耗状態を判定することを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の搬送部材の摩耗検知装置において、
前記判定手段は、検出された反射波の信号レベルが経時的に増加している間は、搬送部材の摩耗が進行していると判定し、検出された反射波の信号レベルが減少した場合に、搬送部材の摩耗量が限界に達したと判定することを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項５】
請求項４に記載の搬送部材の摩耗検知装置において、
前記判定手段は、検出された反射波の信号レベルが所定の上限基準値を超える場合に、搬送部材の交換時期が近づいた旨の警告を出力することを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項６】
請求項５に記載の搬送部材の摩耗検知装置において、
前記判定手段は、検出された反射波の信号レベルが所定の下限基準値を下回る場合に、搬送部材の交換が必要な旨の警告を出力することを特徴とする搬送部材の摩耗検知装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の搬送部材の摩耗検知装置を搭載したことを特徴とする媒体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＴＭ（現金自動預金支払機）のような媒体処理装置において、ローラやベルトの摩耗状態を検知する摩耗検知装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＭでは、紙幣やカード、通帳等の各種媒体を搬送するためのローラやベルト等の搬送部材が設けられている。このような搬送部材は、一般にゴム材料等から構成され、摩擦を利用して媒体を搬送するものであるため、経時的に摩耗が発生する。搬送部材の摩耗が進行すると、媒体との間ですべりが生じて媒体を正常に搬送することができなくなるので、ある程度摩耗が進行した段階で部材を交換する必要がある。
【０００３】
従来、このような搬送部材の交換は、保守点検時に係員が摩耗の程度を目視でチェックすることにより行われているが、これでは摩耗量を正確に把握することは難しく、また、定期的な保守点検では、摩耗量の経時的変化がわかっていないため、摩耗限界に対して最適な時期に搬送部材を交換できない場合もあり得る。そこで、搬送部材の摩耗に対して的確な対応を取るためには、摩耗状態を何らかの手段により検知する必要が生じる。
【０００４】
このような搬送部材の摩耗検知手段として、たとえば特開平１１−２４５６２０号公報に記載されている技術を用いて、摩耗の進行とともに搬送部材の表面に異なる色が現れるように、搬送部材を色の異なる複数の層から構成することが考えられる。しかしながら、この方法においても、色の変化を目視によって確認する必要があり、装置内部にあるローラやベルト等の搬送部材は外部から視認できないため、摩耗の自動検知は困難である。
【０００５】
一方、特開平１１−１７０８１９号公報に記載されている技術を用いて、搬送部材の内部に光反射部材を埋設し、摩耗が進行して光反射部材が露出したときにその反射光を検出することで、摩耗が限度に達したことを検知する方法も考えられる。この方法によると、摩耗を自動的に検知することはできるが、光学的手段により摩耗検知を行っているため、摩耗が限度に達したか否かの検出しか行うことができず、それまでの途中の状態を検知することができないという欠点がある。
【０００６】
これに対して、特開２００１−２９４３４２号公報には、搬送ローラに密着するセンシングローラと、このセンシングローラを支持するアームに取り付けたマグネットと、マグネットの変位を計測する磁気センサとで構成される変位測定回路を設け、搬送ローラが摩耗したときに、センシングローラの変位に追従してマグネットを変位させ、このときの磁気センサの出力変化に基づいて搬送ローラの摩耗量を検知することが記載されている。これによると、摩耗が限度に達するまでの途中の進行状況を自動的に検知することができる。
【０００７】
しかしながら、上記特開２００１−２９４３４２号公報の技術では、変位測定回路としてセンシングローラ、アーム、マグネットおよび磁気センサといった多くの部品が必要であり、検知手段の構成が非常に複雑となる。また、それらの設置スペースも増大するため、ＡＴＭ等に内蔵される小型の搬送部材に対しては、スペースの制約から適用が困難となる。さらに、搬送ローラにセンシングローラを密着させて摩耗量を検知しているので、ローラへのゴミの付着により誤検知を起こすおそれがあるとともに、搬送ローラ自身の負荷が増大するという問題もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の技術では、摩耗限度に至るまでの途中の状態を自動的に検知することができなかったり、またこれを可能にしようとすれば検知手段の構成が複雑化したり、誤検知や搬送ローラの負荷増大が発生するなどの問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決するものであって、その課題とするところは、簡単な構成によって、非接触で搬送部材の摩耗進行状態を自動的に検知できる装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る摩耗検知装置は、表面から所定距離の内部位置に導電性繊維が混入された検出層を有する搬送部材に対して電磁波を照射する電磁波照射手段と、電磁波が照射された搬送部材からの反射波を検出する検出手段と、検出手段の出力に基づいて搬送部材の摩耗状態を判定する判定手段とを備える。
【００１１】
搬送部材に電磁波が照射されると、電磁波は搬送部材の内部に浸透して検出層の導電性繊維に照射され、導電性繊維からの反射波（再放射波）が検出手段で検出される。この反射波の強度（信号レベル）は、搬送部材の表面から検出層までの距離により変化し、距離が長い場合はその間に吸収されるエネルギーが増大して、反射波の強度は小さくなる。一方、距離が短い場合はその間に吸収されるエネルギーが減少して、反射波の強度は大きくなる。したがって、搬送部材の摩耗により表面から検出層までの距離が短くなってくると、検出手段で検出される反射波の強度が大きくなるので、この検出手段の出力を監視することで、搬送部材の摩耗の進行状態を非接触で自動的に検知することができる。また、電磁波照射手段および検出手段は、マイクロ波センサや、全周波数成分を含むインパルス信号を用いたセンサ（インパルスレーダ）等を用いて簡単に構成することができる。
【００１２】
本発明においては、導電性繊維が混入された検出層が摩耗限界位置に設けられる。この摩耗限界位置は、当該位置まで摩耗が進行したときに搬送部材を交換しなければならないことを示す位置である。このように、検出層を摩耗限界位置に設けると、摩耗限界位置まで摩耗が進行したときに検出層の導電性繊維が表面に露出し、露出した導電性繊維はやがて飛散して大部分が消失するため、検出手段で検出される反射波の強度が極端に小さくなり、これによって摩耗が限界まで達したことを確実に検知することができる。
【００１３】
また、本発明においては、初期状態における反射波の信号波形のデータを記憶手段に記憶しておき、検出手段で検出された反射波の信号波形と、記憶手段に記憶されている初期状態の反射波の信号波形との比較に基づいて、搬送部材の摩耗状態を判定する。反射波は混入された導電性繊維から発生するが、搬送部材内で導電性繊維が存在する場所は決まっているので、搬送部材が摩耗しても反射波は常に同じ位置で生じる。したがって、反射波の信号波形を比較することで、初期状態に比べてどの程度摩耗が進行しているかを監視することができる。
【００１４】
また、本発明においては、搬送部材の摩耗が進行すると、検出された反射波の信号レベルが経時的に増加するので、これによって搬送部材の摩耗量が増大したと判定する。一方、搬送部材の摩耗が検出層まで進行すると、上述したように導電性繊維が大部分消失するので、反射波の信号レベルは小さくなり、これによって搬送部材の摩耗量が限界に達したと判定する。
【００１５】
また、本発明においては、反射波の信号レベルに対して、所定の上限基準値および下限基準値を閾値として設定することにより、検出された反射波の信号レベルが所定の上限基準値を超える場合に、搬送部材の交換時期が近づいた旨の警告を出力することができる。また、検出された反射波の信号レベルが所定の下限基準値を下回る場合に、搬送部材の交換が必要な旨の警告を出力することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る摩耗検知装置の概略構成を示した図である。１は搬送部材をなすローラであって、たとえばＡＴＭの内部に設けられた紙幣搬送用のローラである。２はマイクロ波センサであって、ローラ１に対してマイクロ波（電磁波）を照射する電磁波照射手段、およびマイクロ波が照射されたローラ１からの反射波を検出する検出手段としての機能を備えている。３はマイクロ波センサ２が検出した反射波の信号を処理する信号処理部であって、検出したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等からなる。４はＣＰＵを中心に構成される比較判定部であって、信号処理部３から入力される検出出力に基づいてローラ１の摩耗状態を判定する判定手段を構成する。５はＲＯＭやＲＡＭからなる記憶部であって、本発明の記憶手段を構成し、信号レベルの上限基準値および下限基準値が予め設定されているとともに、反射波の波形データや、ローラの交換時期に関する予測結果のデータが記憶される。
【００１７】
図２は、ローラ１の構造を示した図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は側面断面図を示している。１１は樹脂層であって、たとえばウレタンゴムやシリコンゴム等のゴム材料からなる。１２は検出層であって、この検出層１２はローラ１の表面から所定距離（深さ）ａの内部位置に設けられていて、導電性繊維１３が混入されている。この内部位置は、前述した摩耗限界位置に設定されている。導電性繊維１３は、ステンレス、アルミニウム、銅のような金属材料からなる。たとえば、マイクロ波センサ２から照射されるマイクロ波の周波数が２４ＧＨｚの場合、1本の導電性繊維１３の長さは約６ｍｍに選定される。この長さは、マイクロ波の波長の半波長に相当する。このように、導電性繊維１３の長さを照射されるマイクロ波の波長の半波長に選定すると、マイクロ波の照射によって導電性繊維１３は共振現象によりマイクロ波を再放射する。本明細書では、この再放射されたマイクロ波を便宜上、反射波と称する。なお、導電性繊維１３の直径は約１０μｍ程度である。１４はローラ１の中心軸であって、樹脂で形成されている。ローラの中心軸は金属材料からなるのが一般的であるが、中心軸１４を金属で形成すると、マイクロ波の照射によって中心軸１４からも反射波が発生し、導電性繊維１３からの反射波と区別ができなくなるので、中心軸１４の材質は樹脂とするのが好ましい。
【００１８】
次に、上述した摩耗検知装置の動作について説明する。マイクロ波センサ２は、一定時間間隔（常時でもよい）でローラ１に対してマイクロ波を照射する。このマイクロ波は、樹脂層１１を通して検出層１２の導電性繊維１３に照射され、導電性繊維１３からの反射波がマイクロ波センサ２で受波される。マイクロ波センサ２は、受波した反射波の信号レベル（強度）に応じた検出出力を生じる。この信号レベルは、ローラ１の摩耗量に応じて変化する。マイクロ波センサ２の検出出力は、信号処理部３においてサンプリングされてアナログ信号からデジタル信号に変換され、比較判定部４に取り込まれる。比較判定部４では、信号処理部３から取り込んだ検出出力と、記憶部５に記憶されている基準値や波形データとに基づき、後述する手順に従ってローラ１の摩耗状態を判定し、警告を出力するなどの処理を行う。
【００１９】
図３は、ローラ１の摩耗の進行状態を示した図である。また、図４は、摩耗の進行によるマイクロ波センサ２からの検出出力の変化を示した図である。図４では、回転しているローラ１にマイクロ波を照射したときにマイクロ波センサ２から得られる信号レベルを縦軸にとり、ローラ１の外周における位置（周方向の位置）を横軸にとっている。Ｌ１とＬ２は閾値であって、Ｌ１は上限基準値、Ｌ２は下限基準値である。
【００２０】
図３（ａ）は初期状態であって、ローラ１に摩耗が発生しておらず、検出層１２はローラ１の表面からａの距離にある。このとき、マイクロ波センサ２からは図４（ａ）のような波形の検出出力が得られる。この波形の山の部分は、ローラ１内の導電性繊維１３の存在する位置と対応している。初期状態では、樹脂層１１の厚みａがある程度あり、マイクロ波はこの樹脂層１１において減衰するので、検出出力の信号レベル（各ピーク値）は下限基準値Ｌ２以上ではあるが、上限基準値Ｌ１に比べると、かなり低いレベルとなっている。この初期状態における検出出力の波形のデータ（Ｄ／Ａ変換された後のデジタルデータ）は、記憶部５に記憶される。
【００２１】
図３（ｂ）は、時間の経過とともにローラ１の摩耗が進行し、初期状態から樹脂層１１がｔ１だけ摩耗した状態を示している。このとき、マイクロ波センサ２からは図４（ｂ）のような波形の検出出力が得られる。すなわち、樹脂層１１の厚みがｔ１だけ減少した分、樹脂層１１でのマイクロ波の減衰量が少なくなるため、検出出力の信号レベルは初期状態に比べて増大する。しかし、まだ上限基準値Ｌ１を超えるまでには至らない。
【００２２】
図３（ｃ）は、時間が経過してローラ１の摩耗がさらに進行し、初期状態から樹脂層１１がｔ２だけ摩耗した状態を示している。このとき、マイクロ波センサ２からは図４（ｃ）のような波形の検出出力が得られる。すなわち、樹脂層１１の厚みがｔ２だけ減少した分、樹脂層１１でのマイクロ波の減衰量がさらに少なくなるため、検出出力の信号レベルは図４（ｂ）の状態からさらに増大し、上限基準値Ｌ１を超える。この段階では、ローラ１の摩耗量はまだ限界値には達していないが、比較判定部４は、信号レベルが上限基準値Ｌ１を超えたことで、交換の時期が近づいたことを表す警告を出力する。この警告は、たとえばＡＴＭに設けられている係員パネルや、ＡＴＭを集中監視する監視パネルの表示部にメッセージで表示される。
【００２３】
図３（ｄ）は、ローラ１の摩耗がさらに進行して、初期状態から樹脂層１１が厚みａと同じｔ３だけ摩耗した状態を示している。この段階では、検出層１２の外周の樹脂層１１がなくなり、検出層１２が表面に露出している。この状態では、マイクロ波センサ２の検出出力の信号レベルは図４（ｃ）よりもさらに大きくなるが、ローラ１の回転に伴って、露出した検出層１２の導電性繊維１３の大部分が飛散して消失し、やがてローラ１は図３（ｅ）のような検出層１２のない状態に至る。このとき、マイクロ波センサ２からは図４（ｄ）のような波形の検出出力が得られる。すなわち、導電性繊維１３の大部分が消失した結果、マイクロ波センサ２は反射波をほとんど受波しなくなるため、検出出力の信号レベルは急激に小さくなり、下限基準値Ｌ２を下回る。この段階では、ローラ１の摩耗量が限界値に達しており、比較判定部４は、信号レベルが下限基準値Ｌ２を下回ったことで、ローラの交換が必要なことを表す警告を出力する。この警告も係員パネルや監視パネルの表示部にメッセージで表示される。
【００２４】
以上のようにして、マイクロ波センサ２の検出出力波形の変化を追跡してゆくことで、ローラ１の摩耗の進行状態を監視することができ、信号レベルが上限基準値Ｌ１を超えたり下限基準値Ｌ２を下回ったときに、所定の警告を出すことができる。これにより、ローラ１の摩耗が原因でＡＴＭ等の動作に障害（たとえば紙幣の空出し）が発生する前に、ローラ交換を行うなど、的確な対応を取ることが可能となる。しかも、マイクロ波センサ２により非接触で摩耗検知を行うため、ローラ１へのゴミ付着により誤検知が生じたり、ローラ１に負荷がかかったりすることもない。
【００２５】
また、比較判定部４は、マイクロ波センサ２の検出出力の波形によりローラ１の摩耗の過程を監視してゆくことで、統計的データに基づいて、上限基準値Ｌ１を超えたり下限基準値Ｌ２を下回りそうな大体の時期を予測し、その予測結果を係員パネルや監視パネルへ出力することもできる。
【００２６】
図５は、以上述べた一連の動作を表したフローチャートであって、比較判定部４を構成するＣＰＵにより実行される手順を示している。マイクロ波センサ２により、一定時間間隔でローラ１へマイクロ波が照射され（ステップＳ１）、ローラ１内の導電性繊維１３からの反射波がマイクロ波センサ２で受波される（ステップＳ２）。マイクロ波センサ２の検出出力は信号処理部３へ入力され、ここでサンプリングされてＡ／Ｄ変換された後、比較判定部４へ取り込まれる（ステップＳ３）。比較判定部４は、取り込んだ出力、すなわち今回検出された反射波の信号波形と、記憶部５に記憶されている初期状態の信号波形（図４（ａ））との比較を行う（ステップＳ４）。この比較は、両者の波形の同じサンプリング位置における信号レベル（図４の山の部分）同士を比較することにより行う。そして、比較の結果、信号レベルが初期状態から変化したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００２７】
信号レベルが初期状態から変化してなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、ローラ１の摩耗は進行しておらず問題がないと判断し（ステップＳ６）、ステップＳ１へ戻って、ステップＳ１〜Ｓ５を反覆する。信号レベルが初期状態から変化していれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ローラ１の摩耗が進行したと判断し（ステップＳ７）、続いて、信号レベルが下限基準値Ｌ２を下回っているか否かを判定する（ステップＳ８）。下限基準値Ｌ２を下回っていなければ（ステップＳ８：ＮＯ）、次に信号レベルが上限基準値Ｌ１を超えているか否かを判定する（ステップＳ９）。上限基準値Ｌ１を超えていなければ（ステップＳ９：ＮＯ）、ローラ１の摩耗は図３（ｂ）の状態にあり、マイクロ波センサ２の検出出力は図４（ｂ）の状態にある。この場合は、ステップＳ１０に進んで、信号レベルが上限基準値Ｌ１を超えたり下限基準値Ｌ２を下回ったりして警告が出されるまでの時期を予測する。警告までの時期は、一定期間における信号レベルの変化量の統計的データに基づいて算出される。算出された予測結果は記憶部５に記憶され（ステップＳ１１）、また、今回検出された波形のデータも記憶部５に記憶される（ステップＳ１２）。その後、ステップＳ１に戻り、ステップＳ１〜Ｓ１２を反覆する。
【００２８】
この反覆過程において、ローラ１の摩耗が進行して、図３（ｃ）の状態になると、検出出力の信号レベルが図４（ｃ）のように上限基準値Ｌ１を超えるため（ステップＳ９：ＹＥＳ）、比較判定部４は、ローラ１の摩耗量が限界に近づいたと判断し（ステップＳ１３）、ローラ１の交換時期が近づいたことを予告する警告を出力する（ステップＳ１４）。その後、ステップＳ１２からステップＳ１へ移行して、前述した手順を実行する。
【００２９】
ローラ１の摩耗がさらに進行し、図３（ｄ）の状態を経て図３（ｅ）の状態になると、検出出力の信号レベルが急激に減少して図４（ｄ）のように下限基準値Ｌ２を下回るため（ステップＳ８：ＹＥＳ）、比較判定部４は、ローラ１の摩耗量が限界に達したと判断し（ステップＳ１５）、ローラ１の交換を指示する警告を出力する（ステップＳ１６）。
【００３０】
こうして、比較判定部４は、検出された反射波の信号レベルが経時的に増加している間は、ローラ１の摩耗が進行していると判定し、検出された反射波の信号レベルが減少した場合は、ローラ１の摩耗量が限界に達したと判定する。なお、図５のステップＳ４において、最初は初期状態の信号波形との比較を行い、２回目以降はステップＳ１２で記憶した前回の信号波形との比較を行うようにしてもよい。また、ステップＳ１１において記憶部５に記憶された予測結果は、定期的に、もしくは要求によりＡＴＭ等の装置本体へ送られ表示される。
【００３１】
なお、図４では、ローラ１の外周が均等に摩耗した場合の信号波形を示したが、場合によっては、ローラ１の外周の特定部分に集中して摩耗が発生することがある。この場合は、ローラ１の特定部分に対応する信号レベルのみが経時的に増大してゆくので、この部分について波形の追跡を行うことで、上記と同様にして、部分的な摩耗状態を検知することができる。
【００３２】
また、上記の例では、マイクロ波センサ２の検出信号のレベルに対して、上限基準値Ｌ１と下限基準値Ｌ２とを設けたが、上限基準値L１のみを設け、信号レベルがL１を越えたときにローラ１の交換の予告に代えて交換を指示する警告を出力するようにしてもよい。
【００３３】
以上の説明においては、搬送部材としてローラ１を例に挙げたが、搬送部材はローラに限らず、搬送ベルトであってもよい。図６は搬送ベルトに本発明を適用した例であり、（ａ）は搬送ベルトとプーリの正面図、（ｂ）は搬送ベルトの断面図を示している。図において、２０は搬送ベルト、２１はゴム材料からなる樹脂層、２２は導電性繊維２３が混入された検出層、２４は搬送ベルト２０が懸架されたプーリである。導電性繊維２３はステンレス、アルミニウム、銅のような金属材料からなり、また、検出層２２は搬送ベルト２０の表面から所定距離（深さ）ｂの内部位置に設けられていて、この位置は摩耗限界位置に設定されている。このような検出層２２を有する搬送ベルト２０に対しても、前述したローラ１の場合と同様の原理により摩耗状態を検知することができる。
【００３４】
また、以上の説明においては、電磁波照射手段および検出手段としてマイクロ波センサを例に挙げたが、本発明における電磁波照射手段および検出手段としては、マイクロ波センサだけでなく、すべての周波数成分を含むインパルス信号を照射して反射波を検出するインパルスレーダのようなセンサを用いることも可能である。
【００３５】
以上述べた本発明の摩耗検知装置は、種々の媒体処理装置に搭載することができる。図７は、媒体処理装置の一例であるＡＴＭの概略構成を示した図である。ＡＴＭ３０は接客部３１、紙幣処理部３２、硬貨処理部３３、通帳処理部３４、カード処理部３５、制御部３６、通信部３７とを内蔵している。このうち、紙幣処理部３２、硬貨処理部３３、通帳処理部３４およびカード処理部３５は、それぞれが取り扱う媒体を搬送するためのローラやベルト等の搬送部材が設けられており、これらの各部に本発明の摩耗検知装置を用いることができる。また、本発明はＡＴＭに限らず、ＣＤ（現金自動支払機）、自動両替機、自動券売機、自動改札機など、各種の媒体処理装置に対して適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、非接触で搬送部材の摩耗進行状態を自動的に検知できる装置を簡単な構成によって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る摩耗検知装置の概略構成を示した図である。
【図２】ローラの構造を示した図である。
【図３】ローラの摩耗の進行状態を示した図である。
【図４】マイクロ波センサからの検出出力の変化を示した図である。
【図５】摩耗検知装置の動作を表したフローチャートである。
【図６】搬送ベルトに本発明を適用した例である。
【図７】ＡＴＭの概略構成を示した図である。
【符号の説明】
１    ローラ
２    マイクロ波センサ
３    信号処理部
４    比較判定部
５    記憶部
１１  樹脂層
１２  検出層
１３  導電性繊維
２０  搬送ベルト
２１  樹脂層
２２  検出層
２３  導電性繊維
３０  ＡＴＭ
Ｌ１  上限基準値
Ｌ２  下限基準値
【図１】
0003897244.tif 000002
【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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