JP5599671B2

JP5599671B2 - ベルトコンベア監視システム

Info

Publication number: JP5599671B2
Application number: JP2010173303A
Authority: JP
Inventors: 三千緒松本; 裕道宮崎
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2010-08-02
Filing date: 2010-08-02
Publication date: 2014-10-01
Anticipated expiration: 2030-08-02
Also published as: JP2012030952A

Description

本発明は、ベルトコンベアのベルトの蛇行を監視するベルトコンベア監視システムに関する。

例えばトンネル工事では、連続ベルトコンベア等の長距離ベルトコンベアが荷（ずり）搬出に利用される（特許文献１参照）。かかる長距離ベルトコンベアにおいて、ベルトが蛇行した場合には、ベルトが周辺のフレーム等に擦れて損傷するおそれがある。また、ベルト上の荷や異物が原因でベルトが損傷することもある。かかる事態が発生すると、ベルトの切断や荷こぼれを引き起こし、その修復のためにベルトコンベアの稼働率が著しく低下することになる。

特開昭５５−７０６１２号公報

ベルトコンベアのベルトは循環しながら走行するため、ベルトを停止したときに損傷部位がどの位置にあるのかは、作業者がベルトに沿って移動しながら目視によって探し出さなければならなかった。

本発明は、前記した事情に鑑みて創案されたものであり、ベルトの損傷部位の位置を好適に算出することが可能なベルトコンベア監視システムを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明のベルトコンベア監視システムは、荷が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記荷を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、前記ベルトコンベアの駆動を制御するベルトコンベア制御部と、前記ベルトに設けられたマーカと、前記マーカを検出する第一のマーカ検出部と、前記ベルトのベルト面を撮影する撮影部と、撮影された前記ベルト面の画像に基づいて、損傷部位を検出する損傷部位検出部と、前記損傷部位の位置を算出する損傷部位位置算出部と、を備え、前記損傷部位位置算出部は、前記ベルトが１周するまでに、前記第一のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_１、損傷部位が検出された画像が撮影された時間ｔ_２（ｔ_２＞ｔ_１）、前記ベルトの速度ｖ、及び、予め記憶された前記第一のマーカ検出部と前記撮影部との間のベルト長Ｌａに基づいて、前記マーカから前記損傷部位までのベルト長Ｌ_１を下記式Ｌ_１＝Ｌａ−（ｔ_２−ｔ_１）×ｖによって算出して記憶し、前記ベルトコンベア制御部によって前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態において、前記時間ｔ_１、前記ベルトコンベアの駆動が停止された時間ｔ_３、及び、前記ベルトの速度ｖに基づいて、前記第一のマーカ検出部から前記マーカまでのベルト長Ｌ_２を下記式Ｌ_２＝（ｔ_３−ｔ_１）×ｖによって算出するとともに、前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態における前記第一のマーカ検出部から前記損傷部位までのベルト長Ｌ_３を下記式Ｌ_３＝Ｌ_１＋Ｌ_２によって算出することを特徴とする。

かかる構成によると、ベルト停止状態におけるマーカの位置として、ベルト停止状態における第一のマーカ検出部からマーカまでのベルト長をＬ_１を算出するとともに、ベルト停止状態におけるベルト１２の損傷部位の位置として、マーカ１２ａから損傷部位までのベルト長Ｌ_２を算出することによって、ベルトコンベアの駆動が停止された状態における第一のマーカ検出部から損傷部位までのベルト長Ｌ_３を好適に算出することができる。

また、本発明のベルトコンベア監視システムは、前記荷を搬送するキャリア側において前記マーカを検出する第二のマーカ検出部をさらに備え、前記ベルトコンベアは、上流側端部の位置を変えることによって全長を変更可能な連続ベルトコンベアであり、前記第一のマーカ検出部は、前記ベルトが下流側から上流側へ向けて走行するリターン側において前記マーカを検出し、前記損傷部位位置算出部は、前記第一のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_１、前記第二のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_４（ｔ_４＞ｔ_１）、及び、前記ベルトの速度ｖに基づいて、前記第一のマーカ検出部から前記ベルトコンベアの前記上流側端部までのベルト長Ｌ_４を算出するとともに、前記時間ｔ_３、前記ベルト長Ｌ_４、及び、前記ベルト長Ｌａに基づいて、前記ベルト長Ｌ_２を算出する構成であってもよい。

かかる構成によると、連続ベルトコンベアにおいても、マーカから損傷部位までのベルト長Ｌ_２を好適に算出することができる。

また、前記第二のマーカ検出部は、前記第一のマーカ検出部と同じ地点のリターン側において前記マーカを検出するように設置されており、前記損傷部位位置算出部は、Ｌ_４＝（ｔ_４−ｔ_１）×ｖ／２によって、前記ベルト長Ｌ_４を算出する構成であってもよい。

また、前記ベルト長Ｌ_２が前記ベルト長Ｌ_４以下である場合には、前記損傷部位位置算出部は、前記ベルト長Ｌ_３を算出し、前記ベルト長Ｌ_２が前記ベルト長Ｌ_４よりも大きい場合には、前記損傷部位位置算出部は、前記第二のマーカ検出部から前記マーカまでのベルト長Ｌ_２’を下記式Ｌ_２’＝Ｌ_２−２・Ｌ_４によって算出するとともに、前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態における前記第二のマーカ検出部から前記損傷部位までのベルト長Ｌ_３’を下記式Ｌ_３’＝Ｌ_１＋Ｌ_２’ によって算出する構成であってもよい。

また、本発明のベルトコンベア監視システムは、前記ベルトのベルト面に対して斜め方向から光を照射する照明部をさらに備える構成であってもよい。

かかる構成によると、照射された光によってベルトの損傷部位の陰影が生じ、かかる陰影を撮影して検出することができるので、損傷部位の検出精度を高めることができる。

本発明によれば、ベルトの損傷部位の位置を好適に算出することができる。

本発明の第一の実施形態に係るベルトコンベア監視システムを模式的に示す図である。（ａ）（ｂ）は、ベルトに設けられたマーカの例を示す図である。本発明の第二の実施形態に係るベルトコンベア監視システムを模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について、本発明のベルトコンベア監視システムをトンネル工事に適用した場合を例にとり、適宜図面を参照しながら説明する。同様の部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第一の実施形態＞
図１に示すように、本発明の第一の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ａは、ベルトコンベア１０Ａと、マーカ検出部２０Ａと、速度検出部３０と、照明部４０と、撮影部５０と、損傷部位検出部６０と、コンピュータ７０と、を備える。

＜ベルトコンベア１０Ａ＞
図１に示すように、ベルトコンベア１０Ａは、トンネル掘進が行われる切羽（上流側）で発生した荷（ずり）を坑口に設けられたずり出し場（下流側）へ搬送するためのものであり、プーリ１１，１１と、プーリ１１，１１に巻回されたベルト（本実施形態では、無端ベルト）１２と、ずり出し場側のプーリ１１を回転させるモータ１３と、を備える。かかるベルト１２において、上側のベルト１２は、荷（ずり）が載置される切羽からずり出し場へ向けて走行することによって、載置された荷を切羽からずり出し場まで搬送するキャリア側ベルトであり、下側のベルト１２は、ずり出し場から切羽へ向けて走行するリターン側ベルトである。また、ベルト１２には、当該ベルトの基点を示すマーカ１２ａが設けられている。かかるマーカ１２ａは、荷による影響を防ぐため、ベルト１２の縁部に設けられることが望ましい。

＜マーカ検出部２０Ａ＞
マーカ検出部２０Ａは、ベルト１２に設けられたマーカ１２ａを検出し、検出結果をコンピュータ３０へ出力するセンサ等であり、本実施形態では、ベルト１２のリターン側かつずり出し場側においてマーカ１２を検出するように設置されている。

ここで、マーカ１２ａ及びマーカ検出部２０Ａの具体例について説明する。図２（ａ）（ｂ）に示すように、マーカ１２ａとして、ベルト１２の所定位置に設けられた金属片１２ａ１を用いた場合には、マーカ検出部２０Ａとして、当該金属片１２ａ１を検出する金属検知器を用いることができる。かかる金属検知器は、荷の落下等による故障を防ぐため、ベルト１２の直下に設置されることが望ましい。なお、図２（ａ）は、ベルト１２上に金属片１２ａ１を配置して保護フィルムＦで被覆する場合を図示したものであり、図２（ｂ）は、ベルト１２を継ぎ足す際にベルト１２内部に金属片１２ａ１を挟み込む場合を図示したものである。

また、マーカ１２ａとしては、金属片１２ａ１以外にも、ベルト１２の所定位置に設けられた焼印、塗料等が好適に使用可能であり、この場合には、マーカ検出部２０Ａとして、焼印、塗料等を撮影してパターン認識等によって検出するカメラを用いることができる。

＜速度検出部３０＞
図１に戻り、速度検出部３０は、ベルト１２の走行速度に相関するプーリ１１の回転速度を検出し、検出結果をコンピュータ７０へ出力する。

＜照明部４０＞
照明部５０は、ベルト１２のベルト面に対して斜め方向から光を照射するライトである。

＜撮影部５０＞

撮影部５０は、リターン側において、照明部４０によって光が照射されたベルト面を撮影し、撮影結果を損傷部位検出部６０へ出力するカメラである。

なお、照明部４０による光の照射場所、すなわち、撮影部５０による撮影場所の上流側にスクレーパ（図示せず）を配置し、かかるスクレーパによってベルト面を洗浄（付着物を除去）し、洗浄されたベルト面が撮影されるように構成されることが望ましい。

＜損傷部位検出部６０＞
損傷部位検出部６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されて撮影部５０による撮影結果である画像を処理するものであって、撮影されたベルト面の画像に基づいて、ベルト１２に発生した損傷部位を検出する。本実施形態において、損傷部位検出部６０は、画像に対して輝度の閾値処理（例えば、二値化）及び輪郭線抽出を行うことによって、ベルト１２に発生した損傷部位を検出し、検出された損傷部位を強調した画像、及び、損傷部位を検出した旨を示す信号をコンピュータ７０へ出力する。

＜コンピュータ７０＞
コンピュータ７０は、キーボード、マウス等からなる操作部７１と、ディスプレイ、スピーカ等からなる通知部７２と、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなる制御部７３と、記憶部７４と、を備えている。

制御部７３は、損傷部位を強調した画像を取得すると、当該画像を記憶部７４へ記憶させたり、ディスプレイである通知部７２へ出力して表示させたりする。また、制御部７３は、機能部として、ベルトコンベア制御部７３ａと、損傷部位位置算出部７３ｂと、を備える。

≪ベルトコンベア制御部７３ａ≫
ベルトコンベア制御部７３ａは、利用者による操作部７１の操作内容に基づいて、運転信号をベルトコンベア１０Ａのモータ１３へ出力することによって、モータ１３を回転させ、ベルト１２を走行させる。また、ベルトコンベア制御部７３ａは、停止信号をベルトコンベア１０Ａのモータ１３へ出力することによって、モータ１３を停止させ、ベルト１２を停止させる。また、ベルトコンベア制御部７３ａは、当該停止信号を損傷部位位置算出部７３ｂへも同時に出力する。

≪損傷部位位置算出部７３ｂ≫
損傷部位位置算出部７３ｂは、損傷部位を検出した旨を示す信号を取得した場合に損傷部位の位置を算出するものであって、マーカ検出部２０Ａによってマーカ１２ａが検出された時間ｔ_１、損傷部位が検出された画像が撮影された時間ｔ_２（ｔ_２＞ｔ_１）、ベルト１２の速度ｖ、及び、予め記憶されたマーカ検出部２０Ａと撮影部６０との間のベルト長Ｌａに基づいて、マーカ１２ａから損傷部位までのベルト長Ｌ_１を下記式
Ｌ_１＝Ｌａ−（ｔ_２−ｔ_１）×ｖ
によって算出して当該損傷部位位置算出部７３ｂ内に記憶する。
さらに、損傷部位位置算出部７３ｂは、ベルトコンベア制御部７３ａによって前記ベルトコンベア１０Ａの駆動が停止された状態において、前記時間ｔ_１、前記ベルトコンベア１０Ａの駆動が停止された時間（停止信号が出力された時間）ｔ_３、及び、前記ベルトの速度ｖに基づいて、マーカ検出部２０Ａからマーカ１２ａまでのベルト長Ｌ_２を下記式
Ｌ_２＝（ｔ_３−ｔ_１）×ｖ
によって算出するとともに、ベルト長Ｌ_１，Ｌ_２に基づいて、ベルトコンベア１０Ａの駆動が停止された状態におけるマーカ検出部２０Ａから損傷部位までのベルト長Ｌ_３を下記式
Ｌ_３＝Ｌ_１＋Ｌ_２
によって算出し、算出結果を通知部４２へ出力し、ディスプレイである通知部４２に表示させる。ここで、複数の損傷部位が検出された場合には、損傷部位位置算出部７３ｂは、複数の損傷部位ごとにベルト長Ｌ_１，Ｌ_３を算出することができる。

時間ｔ_１，ｔ_２の計時に関しては、制御部７０内に設けられたクロックが刻む時刻を参照してもよく、時間ｔ_１を基準（ゼロ時点）として計時を開始して時間ｔ_２を計時する構成であってもよい。

本実施形態において、損傷部位位置算出部７３ｂは、ベルト１２が１周するごとにデータをリセットする。例えば、損傷部位位置算出部７３ｂは、マーカ検出部２０Ａによってマーカ１２ａが検出された際に、既に記憶されたデータ（ベルト長Ｌ_１）を削除し、新たな検出結果に基づいてマーカ１２ａから損傷部位までのベルト長Ｌ_１を算出し直し、新たに算出されたベルト長Ｌ_１を記憶する。

なお、本実施形態において、距離算出部４３ｂは、速度検出部３０によって検出されたプーリ１１の回転速度に、予め記憶されたプーリ１１の半径を乗じることによって、走行時におけるベルト１２の速度ｖを得ることができるが、ベルト１２の速度ｖの求め方は前記したものに限定されず、例えば、ベルトコンベア制御部７３ａがモータ１３の駆動を制御する際のベルト１２の目標速度が用いられる構成であってもよい。

本発明の第一の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ａは、ベルト停止状態におけるマーカの位置として、ベルト停止状態におけるマーカ検出部２０Ａからマーカ１２ａまでのベルト長Ｌ _２を算出するとともに、ベルト停止状態におけるベルト１２の損傷部位の位置として、マーカ検出部２０Ａから損傷部位までのベルト長Ｌ _３を好適に算出することができるので、ベルト停止状態における損傷部位の位置がわかり、目視によって損傷部位を探す労力を低減することができる。さらに、第一の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ａは、ベルトコンベア１０Ａを自動的に監視してベルト１２のベルト面の状態を記憶するので、損傷の程度を的確に把握することができるので、最小の労力で最適な保守管理を行うことができる。

＜第二の実施形態＞
続いて、本発明の第二の実施形態に係るベルトコンベア監視システムについて、第一の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ａとの相違点を中心に説明する。

図３に示すように、本発明の第二の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ｂは、ベルトコンベア１０Ａに代えて、ベルトコンベア１０Ｂを備えるとともに、マーカ検出部２０Ａに加えてさらにマーカ検出部２０Ｂを備える。

＜ベルトコンベア１０Ｂ＞
ベルトコンベア１０Ｂは、トンネル掘進の進行に応じて、切羽側のプーリ１１の位置を変更して全長を延ばすことができる連続ベルトコンベアであり、余分なベルト１２を収容するベルト収容部（ストレージカセットともいう）１４をさらに備える。かかるベルト収容部１４は、ずり出し場側のプーリ１１とマーカ検出部２０Ａとの間において、余分なベルト１２を収容するように構成されている。

＜マーカ検出部２０Ｂ＞
マーカ検出部２０Ｂは、マーカ検出部２０Ａと同じ地点においてマーカ１２ａを検出し、検出結果をコンピュータ７０へ出力するセンサ等であり、本実施形態では、ベルト１２のキャリア側かつずり出し場側においてマーカ１２を検出するように設置されている。

≪損傷部位位置算出部４３ｂ≫
損傷部位位置算出部４３ｂは、損傷部位を検出した旨を示す信号を取得した場合に損傷部位の位置を算出するものであって、マーカ検出部２０Ａによってマーカ１２ａが検出された時間ｔ_１、時間ｔ_１と同じ周回において、マーカ検出部２０Ｂによってマーカ１２ａが検出された時間ｔ_４、ベルトコンベア制御部４３ａによるベルト１２の速度ｖに基づいて、マーカ検出部２０Ａからベルトコンベア１０Ｂの上流側端部までのベルト長Ｌ_４を下記式
Ｌ_４＝（ｔ_４−ｔ_１）×ｖ／２
によって算出するとともに、前記時間ｔ_３、前記ベルト長Ｌ_２、及び、前記ベルト長Ｌａに基づいて、ベルト長Ｌ_２を算出し、かかるベルト長Ｌ_２に基づいてベルト長Ｌ_３を算出し、算出結果を通知部４２へ出力し、ディスプレイである通知部４２に表示させる。

より詳細には、損傷部位位置算出部４３ｂは、以下のようにしてベルト長Ｌ_３、又は、ベルトコンベア１０Ｂの駆動が停止された状態におけるマーカ検出部２０Ｂから損傷部位までのベルト長Ｌ_３’を算出する。
ベルト長Ｌ_２がベルト長Ｌ_４以下である場合（Ｌ_２≦Ｌ_４）、すなわち、損傷部位がリターン側にある場合には、損傷部位位置算出部４３ｂは、第一の実施形態と同様の算出手法を用いてベルト長Ｌ_３を算出し、算出結果（少なくともベルト長Ｌ_３を含む）を通知部４２へ出力し、ディスプレイである通知部４２に表示させる。
ベルト長Ｌ_２がベルト長Ｌ_４よりも大きい場合（Ｌ_２＞Ｌ_４）、すなわち、損傷部位がキャリア側にある場合には、損傷部位位置算出部４３ｂは、マーカ検出部２０Ｂからマーカまでのベルト長Ｌ_２’を下記式
Ｌ_２’＝Ｌ_２−２・Ｌ_４
によって算出するとともに、前記ベルト長Ｌ_３’を下記式
Ｌ_３’＝Ｌ_１＋Ｌ_２’
によって算出し、算出結果（少なくともベルト長Ｌ_３’を含む）を通知部４２へ出力し、ディスプレイである通知部４２に表示させる。
なお、Ｌ_２’がマイナスの値となることがあるが、これは、マーカ１２ａがマーカ検出部２０Ｂの下流側にあることを表している。

本発明の第二の実施形態に係るベルトコンベア監視システム１Ｂは、全長が変わる連続ベルトコンベアにおいても、マーカ１２ａから損傷部位までのベルト長Ｌ_２を好適に算出することができるので、目視によって損傷部位を探す労力を低減することができる。

以上、本発明の実施形態について実施形態を参照して説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更可能である。例えば、第二の実施形態にかかるベルトコンベア監視システム１Ｂにおいて、マーカ検出部２０Ａ，２０Ｂはそれぞれリターン側及びキャリア側に設けられていればよい。また、本発明では、プーリ１１に巻回されているベルト１２の長さはメンテナンス上では問題ない誤差の範囲であると考えて無視しているが、これを考慮してベルト長Ｌ_４等を算出する構成であってもよい。

１Ａ，１Ｂベルトコンベア監視システム
１０Ａ，１０Ｂベルトコンベア
１２ベルト
１２ａマーカ
２０Ａ（第一の）マーカ検出部
２０Ｂ（第二の）マーカ検出部
４０照明部
５０撮影部
６０損傷部位検出部
７０パソコン
７３ａベルトコンベア制御部
７３ｂ損傷部位位置算出部

Claims

荷が載置される上流側から下流側へ向けて走行することによって前記荷を搬送するベルトを有するベルトコンベアと、
前記ベルトコンベアの駆動を制御するベルトコンベア制御部と、
前記ベルトに設けられたマーカと、
前記マーカを検出する第一のマーカ検出部と、
前記ベルトのベルト面を撮影する撮影部と、
撮影された前記ベルト面の画像に基づいて、損傷部位を検出する損傷部位検出部と、
前記損傷部位の位置を算出する損傷部位位置算出部と、
を備え、
前記損傷部位位置算出部は、前記ベルトが１周するまでに、
前記第一のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_１、損傷部位が検出された画像が撮影された時間ｔ_２（ｔ_２＞ｔ_１）、前記ベルトの速度ｖ、及び、予め記憶された前記第一のマーカ検出部と前記撮影部との間のベルト長Ｌａに基づいて、前記マーカから前記損傷部位までのベルト長Ｌ_１を下記式
Ｌ_１＝Ｌａ−（ｔ_２−ｔ_１）×ｖ
によって算出して記憶し、
前記ベルトコンベア制御部によって前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態において、前記時間ｔ_１、前記ベルトコンベアの駆動が停止された時間ｔ_３、及び、前記ベルトの速度ｖに基づいて、前記第一のマーカ検出部から前記マーカまでのベルト長Ｌ_２を下記式
Ｌ_２＝（ｔ_３−ｔ_１）×ｖ
によって算出するとともに、前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態における前記第一のマーカ検出部から前記損傷部位までのベルト長Ｌ_３を下記式
Ｌ_３＝Ｌ_１＋Ｌ_２
によって算出する
ことを特徴とするベルトコンベア監視システム。
前記荷を搬送するキャリア側において前記マーカを検出する第二のマーカ検出部をさらに備え、
前記ベルトコンベアは、上流側端部の位置を変えることによって全長を変更可能な連続ベルトコンベアであり、
前記第一のマーカ検出部は、前記ベルトが下流側から上流側へ向けて走行するリターン側において前記マーカを検出し、
前記損傷部位位置算出部は、前記第一のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_１、前記第二のマーカ検出部によって前記マーカが検出された時間ｔ_４（ｔ_４＞ｔ_１）、及び、前記ベルトの速度ｖに基づいて、前記第一のマーカ検出部から前記ベルトコンベアの前記上流側端部までのベルト長Ｌ_４を算出するとともに、前記時間ｔ_３、前記ベルト長Ｌ_４、及び、前記ベルト長Ｌａに基づいて、前記ベルト長Ｌ_２を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベア監視システム。
前記第二のマーカ検出部は、前記第一のマーカ検出部と同じ地点のリターン側において前記マーカを検出するように設置されており、
前記損傷部位位置算出部は、
Ｌ_４＝（ｔ_４−ｔ_１）×ｖ／２
によって、前記ベルト長Ｌ_４を算出する
ことを特徴とする請求項２に記載のベルトコンベア監視システム。
前記ベルト長Ｌ_２が前記ベルト長Ｌ_４以下である場合には、前記損傷部位位置算出部は、前記ベルト長Ｌ_３を算出し、
前記ベルト長Ｌ_２が前記ベルト長Ｌ_４よりも大きい場合には、前記損傷部位位置算出部は、前記第二のマーカ検出部から前記マーカまでのベルト長Ｌ_２’を下記式
Ｌ_２’＝Ｌ_２−２・Ｌ_４
によって算出するとともに、前記ベルトコンベアの駆動が停止された状態における前記第二のマーカ検出部から前記損傷部位までのベルト長Ｌ_３’を下記式
Ｌ_３’＝Ｌ_１＋Ｌ_２’
によって算出する
ことを特徴とする請求項３に記載のベルトコンベア監視システム。
前記ベルトのベルト面に対して斜め方向から光を照射する照明部をさらに備える
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のベルトコンベア監視システム。