JPH1114605A

JPH1114605A - 壁面剥離診断機の打撃装置

Info

Publication number: JPH1114605A
Application number: JP9179141A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Oi; 尚志大井; Yoshio Sawada; 凱夫澤田; Takaharu Yoshida; 隆治吉田; Akiyoshi Chichibu; 顕美秩父; Shigeki Wataya; 重規綿谷; Yoshiro Hattori; 芳朗服部; Yusuke Suzuki; 祐介鈴木
Original assignee: RINOTETSUKU KK; SHOWA DENKI KENKYUSHO KK; Fujita Corp
Current assignee: RINOTETSUKU KK; SHOWA DENKI KENKYUSHO KK; Fujita Corp
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1997-06-20
Publication date: 1999-01-22
Anticipated expiration: 2017-06-20
Also published as: JP3739896B2

Abstract

(57)【要約】【課題】壁面打撃後、ハンマが直ちに壁面から離れ、
周波数解析による壁面剥離判定を的確に行うことの可能
な打撃音を得る。【解決手段】（Ａ）に示すように、ロッド３１のロー
ラ３１１が矢印Ｒ方向に回転するカム３３５のインボリ
ュート面状の外周面上を回転しながら図の上方へ向けて
押し上げられることによりロッド３１が後退移動され、
復帰用コイルスプリング３６を介してハンマ３５もロッ
ド３１と共に後退移動される。ロッド３１が（Ｂ）に示
すストローク後端位置に達するとローラ３１１がカム３
３５の最大径部３３５ａから外れ、（Ｃ）に示すよう
に、圧縮された打撃用コイルスプリング３４の伸長によ
ってロッド３１とハンマ３５が高速で前進移動される。
ハンマ３５はロッド３１の停止後も慣性によって前進移
動し、診断対象壁面Ｗを打撃する。（Ｄ）に示すよう
に、ハンマ３５は打撃後直ちに復帰用コイルスプリング
３６の引張付勢力によって診断対象壁面Ｗから離れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建築物の新築工事
の竣工時あるいは既設建築物の壁面において、外装タイ
ル等の剥離の有無を診断するための壁面剥離診断機に備
えられる打撃装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物のコンクリート躯体からの例えば
壁面タイル等の剥離の有無を診断する方法としては、ハ
ンマー等で前記壁面タイル等を軽く叩いた時の打撃音か
ら、作業員の聴覚によって判断し、剥離が存在すると判
定した箇所を図面に記録したり壁面への塗料吹き付け等
によってマーキングする方法が広く採用されて来た。し
かし、このような聴覚に依存した打診方法では、作業員
の経験や資質に個人差があるため、剥離の有無を正確に
判定することが困難であった。そこで近年は、建築物に
おける診断対象壁面を、先端にハンマ部を一体に形成し
た打撃ロッドで反復的に打撃し、これによって前記壁面
から発生する打撃音の周波数解析により壁面タイル等の
剥離の有無を判定する壁面剥離診断機が種々開発されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種の壁面
剥離診断機においては、先端にハンマ部を一体に形成し
た打撃ロッドを有する打撃装置が用いられているため、
壁面の状態に忠実な打撃音が得られなくなり、その周波
数解析による剥離判定が困難になるといった問題が指摘
される。これは、一般にコンクリート建築物の壁面に用
いられる壁面タイル等を打撃した時の打撃音の一次共振
周波数が10〜20kHz の範囲にあるのに対し、打撃によっ
て打撃ロッド自体から発生する音にも20kHz より低周波
数域内に複数の共振周波数があり、この共振周波数によ
るスペクトルピークが壁面タイルから発生する打撃音の
スペクトルに重なって、打撃音のスペクトルパターンに
よる剥離判定の阻害となるからである。

【０００４】特に、下地浮きのように剥離が深い位置に
存在する場合は、その打撃音のスペクトルが健全な壁面
の打撃音のスペクトルと近似するため、打撃ロッド自体
から発生する音のスペクトルピークの存在が剥離判定を
困難なものにしていた。

【０００５】本発明は上述のような問題に鑑みてなされ
たもので、その主な技術的課題とするところは、打撃に
よって打撃ロッド自体から発生する音が壁面からの打撃
音の周波数解析の阻害とならず、周波数解析による壁面
剥離判定を的確に行うことの可能な打撃音データを得る
ための打撃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】上述した技術的課題を有
効に解決するための手段として、本発明に係る壁面剥離
診断機の打撃装置は、打撃方向に対して所定距離だけ進
退可能なロッドと、このロッドをストローク後端位置ま
で後退移動させてからその移動力を解除する行程を反復
的に行う駆動部と、前記ロッドの後退動作に伴って弾性
変形されることにより前記ロッドを前進方向に付勢する
打撃用バネと、前記ロッドの前進方向に配置されたハン
マと、前記ロッドとハンマとの間に介在され前記診断対
象壁面との接触位置から前記ハンマを前記ロッド側へ引
き戻す復帰用バネとからなる。

【０００７】上記構成によれば、打撃方向のストローク
が所定距離に規制されたロッドが駆動部により前記スト
ロークの後端位置まで強制移動されると、これに伴って
打撃用バネが弾性変形されて蓄勢され、次いで前記駆動
部からの移動力が解除された時点で、前記ロッドは打撃
用バネの付勢力によって急速に前進移動され、これに伴
いハンマも打撃方向へ前進移動される。前記ロッドはそ
のストローク先端位置まで前進した時点で移動が停止さ
れるが、このロッドと分離しているハンマは慣性によっ
て前進移動を継続し、診断対象壁面と衝突（打撃）す
る。前記ロッドが停止してからのハンマの前進移動は復
帰用バネの弾性変形（蓄勢）を伴うので、打撃による自
らの反発力によって診断対象壁面から僅かに離れたハン
マは、駆動部によるロッドの再後退移動を待たずに、打
撃後直ちに前記復帰用バネの付勢力によって診断対象壁
面から離れる。このため、ハンマが打撃時に診断対象壁
面と接触した状態で一定時間止まることがなく、診断対
象壁面の状態（剥離の有無）に忠実な打撃音が得られ
る。

【０００８】ここで、コンクリート建築物の壁面に貼り
付けられるタイルは、先に述べたように一般に一次共振
周波数が10〜20kHz の範囲にある。したがって、このよ
うなタイルを打撃して剥離診断を行うには、打撃によっ
て壁面から20kHz までの打撃音を発生させることが好ま
しい。またそのためには打撃時にハンマが壁面タイルに
接触している時間が75μsec.以内であることが必要であ
り、しかも前記打撃音の周波数域にはハンマ自体の共振
周波数が存在しないことが必要である。

【０００９】上述の理由から、本発明において一層好ま
しくは、ハンマは、打撃による壁面への加振力が 20kHz
以上までほぼ白色ノイズ状の連続スペクトルを示すよう
に、言い換えれば壁面打撃によってハンマ自体から発生
する音のゼロクロス周波数が20kHzを超える周波数域に
存在するように、その質量、材質、形状、大きさ及び衝
突速度が設定される。発明者の計算によれば、例えばポ
アソン比≒0.2 、弾性係数≒0.75×10¹¹ N／m²の材質か
らなる壁面タイルに、ポアソン比＝0.28、弾性係数＝2.
06×10¹¹ N／m²、半径＝7mm 、密度＝ 7.8gr／cm³ の鋼
球を10cmの高さから落下させて衝突させた場合は、衝突
時における壁面タイルへの前記鋼球の接触時間が59.4μ
sec.となり、壁面打撃によって鋼球自体から発生する音
のゼロクロス周波数が25.245kHz となり、上述の条件を
完全に満足することがわかった。したがって本発明の打
撃装置は、前記鋼球落下による壁面打撃に近い状態が実
現されるように構成したものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る打撃装置を
具備した壁面剥離診断機全体の概略構造を示すものであ
る。すなわちこの壁面剥離診断機は、ボディ１０と、こ
のボディ１０に内蔵された旋回機構２０、打撃装置３
０、打撃音センサ４０及び塗料噴射装置５０とからな
り、作業員が手で建築物壁面に沿って移動させることの
できる大きさ及び重量となっている。

【００１１】ボディ１０は、ハンドル１１と、このハン
ドル１１に旋回自在に設けた可動ケーシング１２とを有
する。ハンドル１１には台座部１１ａ及び回転テーブル
１１ｂが形成されており、可動ケーシング１２は、前記
回転テーブル１１ｂの中心に設けられた旋回機構２０を
介して枢結され、この旋回機構２０の軸心を中心に所定
角度（例えば 270°）の範囲で反復旋回可能となってい
る。台座部１１ａ及び回転テーブル１１ｂの底面には、
壁面上での移動を円滑にするための所要数の案内ローラ
１３が設けられている。

【００１２】旋回機構２０は、回転方向が正逆切換可能
な旋回用ギヤードモータ２１と、可動ケーシング１２が
所定の回転角に達した時にこれを検出するために回転テ
ーブル１１ｂ上の所定位置に設けられた一対（図では１
個のみ示される）の近接センサ２２と、可動ケーシング
１２と一体であって前記旋回用ギヤードモータ２１の出
力軸に連結されたボス２３と、このボス２３の回転動作
を円滑にするベアリング２４等からなり、可動ケーシン
グ１２が所定の回転角まで旋回されると、近接センサ２
２からの検出信号によって旋回用ギヤードモータ２１の
回転方向が切り換わり、可動ケーシング１２の旋回方向
が反転するようになっている。

【００１３】打撃装置３０は可動ケーシング１２の旋回
端部１２ａ内にあって、図２にも示すように、後端に係
合部としてのローラ３１１が設けられたロッド３１と、
打撃方向に対する前記ロッド３１の進退移動を案内する
ガイドスリーブ３２と、ロッド３１のローラ３１１に係
合してこのロッド３１をそのストローク後端位置まで後
退させてから前記係合を解除する行程を周期的に繰り返
す駆動部３３と、ロッド３１の後退動作に伴って圧縮さ
れることによりこのロッド３１を前進方向（打撃方向）
に付勢する打撃用コイルスプリング３４と、ロッド３１
の前進方向に配置されたハンマ３５と、このハンマ３５
を診断対象壁面Ｗとの接触位置から引き戻す復帰用コイ
ルスプリング３６とを備える。

【００１４】駆動部３３は、ギヤードモータ３３１と、
このギヤードモータ３３１の出力軸３３２にカップリン
グ３３３を介して連結されたシャフト３３４と、このシ
ャフト３３４の先端に軸着されたカム３３５とからな
る。カム３３５の外周面はインボリュート曲面状をなし
ていて、その最大径部３３５ａと最小径部３３５ｂとの
間は段差状に形成されている。すなわちこのカム３３５
は、ギヤードモータ３３１によりシャフト３３４を介し
て図２における反時計方向に回転され、一回転毎に、そ
の外周面とロッド３１のローラ３１１との係合及び係合
解除を繰り返すものである。そしてロッド３１の打撃方
向の往復移動は、ローラ３１１がカム３３５の最大径部
３３５ａに接触した状態となる位置がストローク後端と
なり、最小径部３３５ｂに接触した状態となる位置がス
トローク先端となるように規定されており、ローラ３１
１がカム３３５の最小径部３３５ｂと接触するストロー
ク先端位置までロッド３１が前進しても、その先端が診
断対象壁面Ｗから適宜離れた位置にあるように、このロ
ッド３１の長さが設定されている。

【００１５】シャフト３３４は、可動ケーシング１２を
旋回させる旋回機構２０の軸心すなわち旋回用ギヤード
モータ２１の軸心と直交し、ガイドスリーブ３２及びロ
ッド３１と、旋回機構２０におけるボス２３とを貫通し
て設けられている。ロッド３１におけるシャフト３３４
の貫通部は、ロッド３１の打撃方向の往復移動を許容す
るために長孔３１ａとなっている。また図１に示すよう
に、ガイドスリーブ３２には、カム３３５によるローラ
３１１の往復移動を許容するための溝３２ａが形成され
ている。

【００１６】ハンマ３５は、前面３５１ａが球面状をな
す鋼製のハンマ本体３５１と、その背面側に設けられた
ピストン部３５２と、前記ハンマ本体３５１とピストン
部３５２とを一体的に連結している鋼線からなる連結棒
３５３とからなり、ピストン部３５２はロッド３１の先
端部に形成されたスリーブ３１ｂ内にその軸方向移動自
在に収容されている。また、復帰用コイルスプリング３
６もこのスリーブ３１ｂ内にあって、その上端がロッド
３１側に固定され、下端がピストン部３５２に固定され
ている。なお、参照符号３１２は連結棒３５３をスリー
ブ３１ｂの軸心位置に摺動自在に保持すると共にピスト
ン部３５２に対する抜け止めを行う軸受、３１３はＯリ
ングである。

【００１７】復帰用コイルスプリング３６は通常収縮し
ており、ロッド３１がストローク先端位置にあっても復
帰用コイルスプリング３６が収縮していれば、ハンマ３
５のハンマ本体３５１は診断対象壁面Ｗとの接触位置か
ら距離Ｌ₁ だけ離れた位置に保持されるが、ハンマ３５
にロッド３１のスリーブ３１ｂから飛び出す方向への所
定の加速度が与えられた時には、復帰用コイルスプリン
グ３６はハンマ３５の運動エネルギによって伸長変形さ
れ、前方に診断対象壁面Ｗが存在しない場合には距離Ｌ
₂ （Ｌ₂ ＞Ｌ₁ ）だけハンマ３５が飛び出すことができ
る。

【００１８】図３は上記打撃装置３０の動作を示すもの
である。シャフト３３４を中心として矢印Ｒ方向にカム
３３５が回転されると、まず図３（Ａ）に示すように、
ロッド３１のローラ３１１が、カム３３５のインボリュ
ート面状の外周面に乗り上がってこの外周面上を回転し
ながらカム３３５の回転と共に図の上方へ向けて押し上
げられるため、ロッド３１は打撃用コイルスプリング３
４を圧縮しながらガイドスリーブ３２内を後退移動され
る。また、収縮状態にある復帰用コイルスプリング３６
を介して、ハンマ３５もロッド３１と共に後退移動され
る。

【００１９】図３（Ｂ）に示すように、カム３３５の最
大径部３３５ａまでローラ３１１が乗り上がることによ
って、ロッド３１がそのストローク後端位置に達した
後、更にカム３３５がＲ方向へ回転して行くことによっ
て、ローラ３１１が前記最大径部３３５ａとの係合状態
が解除されるので、図３（Ｃ）に示すように、圧縮され
ていた打撃用コイルスプリング３４の伸長によってロッ
ド３１が高速で前進移動し、これに伴ってハンマ３５も
ロッド３１と共に前進移動される。そして、ロッド３１
はローラ３１１がカム３３５の最小径部３３５ｂと接触
することによって前進移動を停止するが、ハンマ３５は
ロッド３１の停止後も慣性によって前進移動を継続し、
その先端のハンマ本体３５１が診断対象壁面Ｗを打撃す
る。

【００２０】ロッド３１の停止後のハンマ３５の慣性に
よる前進移動は復帰用コイルスプリング３６の伸長を伴
うので、図３（Ｄ）に示すように、ハンマ３５は診断対
象壁面Ｗを打撃した後直ちに前記復帰用コイルスプリン
グ３６の引張付勢力によって診断対象壁面Ｗとの接触位
置から距離Ｌ₁ だけ後退される。そしてその後カム３３
５の回転が更に継続されることによって、ローラ３１１
が再びカム３３５の外周面上を転動して図３（Ａ）の状
態になる。したがって、カム３３５が１回転する度に上
述の動作が繰り返され、一定の周期で診断対象壁面Ｗに
対する打撃が行われる。

【００２１】説明を図１に戻すと、ハンマ３５で打撃さ
れることによって診断対象壁面Ｗから発生する打撃音を
検出する打撃音センサ４０と、剥離の存在が判定された
診断対象壁面Ｗの表面にマーキングを行う塗料噴射装置
５０は、ボディ１の可動ケーシング１２の旋回端部１２
ａにおけるハンマ３５の近傍に位置して内蔵されてい
る。打撃音センサ４０としては、広い周波数域に対して
フラットな特性を持つコンデンサマイクロフォンあるい
は加速度センサ等が好適に用いられる。塗料噴射装置５
０は、塗料及び噴射ガスが圧入されたエアゾール缶５１
と、このエアゾール缶５１のスプレーノズル５２を開閉
するソレノイド５３からなる。なお、可動ケーシング１
２は、その側面の一部が開閉できるようになっており、
このため、空になったエアゾール缶５１は、新しいもの
と随時交換することができる。

【００２２】打撃音センサ４０からの打撃音信号は、図
示されていない演算処理部に与えられる。この演算処理
部は、前記打撃音信号を所定のサンプリング周期におい
て振幅が量子化されたディジタル信号にＡ／Ｄ変換し、
このＡ／Ｄ変換された信号波形をフーリエ変換により周
波数分析し、そのスペクトルパターンにより剥離の有無
を判定するものである。剥離が存在する部分での打撃音
は、パワースペクトルが健全な壁面の打撃音とは異なる
ため、これを利用して剥離の有無を判定する。そしてそ
の結果、剥離の存在が判定された場合は、塗料噴射装置
５０におけるソレノイド５３にリレー信号が出力され
て、このソレノイド５３がエアゾール缶５１のスプレー
ノズル５２を一定の短い時間だけ開放し、これによって
診断対象壁面Ｗの打撃箇所に塗料が噴射され、剥離の存
在をマーキングする。

【００２３】

【実施例】図４は剥離のない健全な壁面タイルの打撃音
データ、図５は下地との剥離の発生している壁面タイル
の打撃音データ、図６は約10mmの深さで下地浮き（下地
と躯体コンクリートとの剥離）のある壁面タイルの打撃
音データで、それぞれ（Ａ）はハンマがロッドの先端に
一体形成された従来の打撃装置によって打撃した時の打
撃音の振動波形が上段に、パワースペクトルが下段に示
され、（Ｂ）は上述の実施形態の打撃装置によって打撃
した時の打撃音の振動波形が上段に、パワースペクトル
が下段に示されている。

【００２４】図４と図５あるいは図６とを比較すると、
下地との剥離の発生している壁面タイルや下地浮きのあ
る壁面タイルの打撃音は、健全な壁面タイルの打撃音に
比較して振幅が大きく、スペクトルのピークが低周波域
で大きくなるといった特徴が見られる。これは、壁面タ
イルの剥離や下地浮きがある場合、これによる空洞がそ
の大きさ等に対応する比較的低周波の領域で共鳴するか
らである。

【００２５】しかし、従来の打撃装置で打撃した場合、
下地との剥離や下地浮きのない健全な壁面タイルの打撃
音データでは、図４（Ａ）に示すように、打撃力の入力
直後の比較的振幅の大きい振動が長時間（約 4msec）に
わたって続いていて、しかもそのスペクトルには1kHz付
近及び7kHz付近等に顕著なピークが見られる。これは、
従来の打撃装置の場合はロッドと一体のハンマ自体から
発生する音の複数の共振周波数が、相手壁面から発生し
た打撃音に重なって検出されるからである。このため、
従来の打撃装置で打撃した場合は、健全な壁面タイル
と、下地との剥離や下地浮きのある壁面タイルの打撃音
データの違い、すなわち図４（Ａ）と図５（Ａ）あるい
は図６（Ａ）との違いが必ずしも明瞭ではない。特に、
図６（Ａ）に示す下地浮きのある壁面タイルの打撃音デ
ータは、13kHz 付近のスペクトルピークの大小が図４
（Ａ）と相違するだけであるため、剥離の有無の判別が
困難である。

【００２６】これに対し、健全な壁面タイルを本発明の
実施形態の打撃装置によって打撃した場合は、図４
（Ｂ）に示すように、打撃力の入力によって振幅の大き
い振動が１周期だけ発生した後は急速に減衰してほぼ振
動が収束しており、そのスペクトルは20kHz までの全域
でほぼフラットであることがわかる。これは、ロッドか
ら分離しているハンマの一次共振周波数が、20kHz まで
の打撃音の特徴周波数域に存在しないからである。そし
て、下地との剥離や下地浮きのある壁面タイルを本発明
の実施形態の打撃装置によって打撃した場合は、図５
（Ｂ）あるいは図６（Ｂ）に示すように、打撃力の入力
直後に振幅の大きい振動が約 3〜 5msecにわたって続
き、低周波数域に顕著なスペクトルピークを有すること
から、図４（Ｂ）に示す正常な打撃音データとは明瞭な
差が見られ、しかも剥離や下地浮き部分の打撃音の総エ
ネルギは、正常壁面の打撃音の総エネルギに対して12〜
60倍に達するため、確実な判定が可能である。

【００２７】なお、本発明は図１に示すような壁面剥離
診断機に限らず、壁面を打撃することによって剥離診断
を行うあらゆる装置に適用することができる。ハンマの
形状も例えば鋼球からなるものなど、種々の変更が可能
である。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る壁面剥離診断機の打撃装置
によると、鋼球落下による壁面打撃に近い状態が実現さ
れるため、ハンマが打撃時に診断対象壁面と接触した状
態で一定時間止まることがなく、周波数解析による壁面
剥離判定を的確に行うことの可能な打撃音を得ることが
でき、またその結果、従来装置では困難であった下地浮
きの判定も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る打撃装置を具備した
壁面剥離診断機全体の概略構造を示す説明図である。

【図２】上記打撃装置を図１のII−II線位置で切断した
断面図である。

【図３】上記打撃装置の動作を示す説明図である。

【図４】健全な壁面タイルの打撃音データで、（Ａ）は
従来の打撃装置によって打撃したもの、（Ｂ）は同じ壁
面タイルを上記実施形態の打撃装置によって打撃したも
のである。

【図５】剥離の発生している壁面タイルの打撃音データ
で、（Ａ）は従来の打撃装置によって打撃したもの、
（Ｂ）は同じ壁面タイルを上記実施形態の打撃装置によ
って打撃したものである。

【図６】下地浮きの発生している壁面タイルの打撃音デ
ータで、（Ａ）は従来の打撃装置によって打撃したも
の、（Ｂ）は同じ壁面タイルを上記実施形態の打撃装置
によって打撃したものである。

【符号の説明】

３０打撃装置３１ロッド３１１ローラ３３駆動部３４打撃用コイルスプリング（打撃用バネ）３５ハンマ３５１ハンマ本体３６復帰用コイルスプリングＷ診断対象壁面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者澤田凱夫東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者吉田隆治東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者秩父顕美東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者綿谷重規東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者服部芳朗名古屋市千種区鹿子殿19−７ (72)発明者鈴木祐介福岡県福岡市西区愛宕１丁目14−35 株式会社昭和電気研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建築物における診断対象壁面を繰り返し
打撃する打撃装置を備え、前記打撃により発生する打撃
音の周波数分析により壁面タイル等の剥離の有無を判定
する壁面剥離診断機において、前記打撃装置が打撃方向に対して所定距離だけ進退可能
なロッドと、このロッドをストローク後端位置まで後退移動させてか
らその移動力を解除する行程を反復的に行う駆動部と、前記ロッドの後退移動に伴って弾性変形されることによ
り前記ロッドを前進方向に付勢する打撃用バネと、前記ロッドの前進方向に配置されたハンマと、前記ロッドとハンマとの間に介在し前記診断対象壁面と
の接触位置から前記ハンマを前記ロッド側へ引き戻す復
帰用バネと、からなることを特徴とする壁面剥離診断機
の打撃装置。
【請求項２】請求項１の記載において、ハンマは、打撃による加振力が 20kHz以上までほぼ白色
ノイズ状の連続スペクトルを示すように質量、材質、形
状、大きさ及び衝突速度が設定されたことを特徴とする
壁面剥離診断機の打撃装置。