JP6011677B1 - コンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】カバーゴムの任意の範囲の摩耗状況を精度よく効率的に把握できるコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムを提供する。【解決手段】上カバーゴム１０ａの表面に非接触センサ２を対向配置して、走行するコンベヤベルト１０の上カバーゴム１０ａの所定のベルト幅方向の範囲に対して、非接触センサ２を用いて上カバーゴム１０ａの表面までの距離ｈｘを検知し、この検知データｈｘと予め記憶されている基準データｈとを演算部３により比較して上カバーゴム１０ａの摩耗量Ｈを算出する。【選択図】図１

Description

本発明は、コンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムに関し、さらに詳しくは、カバーゴムの任意の範囲の摩耗状況を精度よく効率的に把握できるコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムに関するものである。

鉄鉱石や石灰石等の鉱物資源をはじめとして様々な物がコンベヤベルトによって搬送される。コンベヤベルトによって物が搬送される場合、その搬送物はホッパや別のコンベヤベルトからコンベヤベルトの上カバーゴムに投入される。投入された搬送物は上カバーゴムに積載されてコンベヤベルトの走行方向に搬送される。その際には、搬送物が上カバーゴム上を摺動して上カバーゴムが摩耗する。搬送物により摩耗して許容強度を下回ったコンベヤベルトを使用し続けると突然、コンベヤベルトが切断してしまい作業の中断を余儀なくされることがある。この場合、復旧に多大な時間と費用を要するという問題があった。このような事故を防ぐために、コンベヤベルトの摩耗状態を検知する方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１で提案されている発明では、コンベヤベルトに磁石を埋設し、この磁石の磁力を磁気センサにより測定して、その測定データに基づいてコンベヤベルトの摩耗状態を検出する。この方法では、磁石が埋設されている範囲の摩耗状態は実際に検出できるが、埋設されていない範囲の摩耗状態は実際に検出することはできないため推測するしかない。

コンベヤベルトの経時的な摩耗状態は、全範囲で均等に生じるわけではなく、ばらつきがある。また、何らかの理由で局部的な摩耗が生じることがある。最も摩耗が激しい範囲の摩耗状態や異常な摩耗状態を把握することが、コンベヤベルトの切断を回避するには重要であるが、このような摩耗状態が磁石が埋設されている範囲で生じるとは限らない。コンベヤベルトに磁石を埋設する従来の方法を用いてコンベヤベルトの任意の範囲の摩耗状態を把握するには、磁石を広範囲に埋設する必要があるが現実的ではない。そのため、コンベヤベルトの任意の範囲の摩耗状態を精度よく効率的に把握できる手段が求められている。

特開２０１０−５２９２７号公報

本発明の目的は、カバーゴムの任意の範囲の摩耗状況を精度よく効率的に把握できるコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムを提供することにある。

上記目的を達成する本発明のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムは、コンベヤベルトのカバーゴムの表面に対向配置されて所定のベルト幅方向の範囲に対して前記カバーゴムの表面までの距離を検知する非接触センサと、この非接触センサによる検知データが入力される演算部と、前記非接触センサにより検知される前記カバーゴムの反対表面側のカバーゴムに当接するバタつき防止部材とを備え、このバタつき防止部材が前記コンベヤベルトを架け渡す一対のプーリ間のリターン側で、前記非接触センサにより検知される検知範囲に対応する位置に配置され、前記演算部により、予め記憶されている基準データと前記検知データとを比較することにより、前記カバーゴムの摩耗量を算出する構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、非接触センサにより検知される範囲のベルト幅方向位置を任意に設定するとともにコンベヤベルトを走行させることにより、カバーゴムの任意の範囲について、非接触センサからカバーゴムの表面までの距離を非接触で検知することが可能になる。そして、基準データと非接触センサによる検知データとを比較することにより、検知した範囲のカバーゴムの摩耗量を算出することができる。カバーゴムの任意の範囲に対して、非接触センサによる検知を実際に行うことができるので、推測する場合に比して精度よく摩耗量を算出するには有利になる。また、コンベヤベルトを走行させながら非接触センサによる検知を行えるので効率よく短時間で任意の範囲の摩耗状態を把握することができる。

本発明では、前記非接触センサにより検知される前記カバーゴムの反対表面側のカバーゴムに当接するバタつき防止部材を備え、このバタつき防止部材が前記非接触センサにより検知される検知範囲に対応する位置に配置される構成にする。この構成によれば、非接触センサによる検知範囲では、バタつき防止部材によってコンベヤベルトの走行に起因するバタつきが抑制される。それ故、非接触センサによる検知精度を向上させるには有利になる。

前記非接触センサにより検知される前記カバーゴムの表面に当接するスクレーパを備え、前記コンベヤベルトの走行により前記スクレーパを通過した後の前記カバーゴムの表面までの距離を前記非接触センサにより検知する構成にすることもできる。この構成によれば、カバーゴムの表面に付着物がある場合には、非接触センサによる検知前に、スクレーパによって付着物が除去される。それ故、非接触センサによる検知精度を向上させるには有利になる。

前記非接触センサが、前記コンベヤベルトの幅方向に間隔をあけて複数配置される構成にすることもできる。この構成によれば、カバーゴムの表面のより広い範囲の摩耗状態を一括的に把握することが可能になる。

前記非接触センサが、前記コンベヤベルトの長手方向に間隔をあけた複数位置に配置される構成にすることもできる。この構成によれば、コンベヤベルトのそれぞれの長手方向位置での非接触センサの検知データどうしを比較することにより、非接触センサの検知精度のばらつきを把握することができる。また、いずれかの位置に配置された非接触センサの故障を発見することも可能になる。

前記コンベヤベルトの基準位置に固定される基準部材と、前記コンベヤベルト周辺に固定される位置センサとを備え、前記コンベヤベルトの走行とともに移動する前記基準部材を前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知信号と前記コンベヤベルトの走行速度とに基づいて、前記算出された摩耗量の前記コンベヤベルトでの周方向位置を特定する構成にすることもできる。この構成によれば、カバーゴムの表面の任意の範囲の摩耗状態をより確実に、かつ、経時的変化も精度よく把握できる。

本発明のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムを適用したコンベヤベルトを側面視で例示する説明図である。 図１の非接触センサおよび位置センサをコンベヤベルトとともに正面視で例示する説明図である。 算出された摩耗量をベルト横断面視で例示する説明図である。 算出された摩耗量をベルト平面視で例示する説明図である。 コンベヤベルトラインを単純化して例示する説明図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステムを図に示した実施形態に基づいて説明する。

実際のコンベヤベルトラインでは、図５、図６に例示するように、別のコンベヤベルト１２によって搬送された搬送物Ｓがコンベヤベルト１０に投入されて、このコンベヤベルト１０によって搬送先に搬送される。コンベヤベルト１０にはホッパ等を通じて搬送物Ｓが投入されることもある。コンベヤベルト１０は、プーリ９、９間に架け渡されていて所定のテンションで張設されている。

コンベヤベルト１０は、帆布やスチールコード等の心体で構成される心体層１０ｂと、心体層１０ｂを挟む上カバーゴム１０ａと下カバーゴム１０ｃとにより構成されている。心体層１０ｂは、コンベヤベルト１０を張設するためのテンションを負担する部材である。コンベヤベルト１０のキャリア側（搬送物Ｓが載置されて走行する側）では下カバーゴム１０ｃが支持ローラ９ａにより支持され、リターン側（搬送物Ｓが載置されずに走行する側）では上カバーゴム１０ａが支持ローラ９ａにより支持されている。コンベヤベルト１０のキャリア側ではベルト幅方向に３つの支持ローラ９ａが配置されていて、これらの支持ローラ９ａによってコンベヤベルト１０は所定のトラフ角度ａで凹状に支持されている。一方の駆動側のプーリ９が回転駆動することにより、コンベヤベルト１０は一方向に所定の走行速度Ｖで稼働する。搬送物Ｓは上カバーゴム１０ａの上に投入され、上カバーゴム１０ａに積載されて搬送される。

図１、図２に例示する本発明のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム１（以下、システム１という）は、実際のコンベヤベルトラインのコンベヤベルト１０に適用される。

このシステム１は、上カバーゴム１０ａの表面までの距離ｈｘを検知する非接触センサ２と、非接触センサ２による検知データが入力される演算部３とを備えている。非接触センサ２としては、レーザーセンサや超音波センサ、その他には、上カバーゴム１０ａの表面を撮影することにより距離を検知して３次元的に上カバーゴム１０ａの表面状態を取得する画像センサ等を用いることができる。上カバーゴム１０ａ、下カバーゴム１０ｃのいずれのカバーゴムも非接触センサ２の検知対象になるが、以下の実施形態では上カバーゴム１０ａを検知対象にした場合で説明する。

非接触センサ２は、コンベヤベルト１０の近傍に配置されたセンサ設置台２ａに取り付けられて、コンベヤベルト１０のリターン側で上カバーゴム１０ａの表面に対向配置されている。１台の非接触センサ２は、上カバーゴム１０ａのある程度のベルト幅方向範囲（例えば、ベルト幅方向３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲）の表面を検知範囲にする。この実施形態では、複数台の非接触センサ２がベルト幅方向に間隔をあけて並置されている。並置された非接触センサ２の検知範囲どうしは、実質的に隙間なく隣接した配置にされる。

演算部３としては、種々のコンピュータを用いることができる。演算部３には、上カバーゴム１０ａの摩耗量Ｈを算出する際に基準となる基準データｈが記憶されている。

この実施形態では、非接触センサ２に接続された制御部４が演算部３に接続されている。即ち、非接触センサ２と演算部３との間に制御部４が介在している。制御部４は、非接触センサ２の検知頻度や検知感度等を制御する。演算部３と制御部４とを一体化した機器を用いることもできる。コンベヤベルトラインには、コンベヤベルト１０の走行速度、走行時間、停止時間等を制御する走行制御装置１１が設けられているが、この走行制御装置１１に演算部３が接続されている。

コンベヤベルト１０の側面等の周辺には、センサ設置台５ａに取り付けられた位置センサ５が設置されている。コンベヤベルト１０には、適宜、設定された基準位置（例えばベルト側面の所定位置）に基準部材６が固定されている。位置センサ５は、コンベヤベルト１０が走行することにより基準部材６が検知可能範囲まで近づくと検知信号を発信する。例えば、基準部材６として金属や磁石等を用いて、これに反応する近接スイッチ等を位置センサ５として採用する。位置センサ５による検知信号は、制御部４を介して演算部３に入力される。この検知信号は演算部３に直接入力することもできる。

また、非接触センサ２による検知対象となる上カバーゴム１０ａの反対表面側になる下カバーゴム１０ｃに当接するバタつき防止部材７が備わっている。バタつき防止部材７は平板状であり、非接触センサ２により検知される上カバーゴム１０ａの検知範囲に対応する位置に配置される。即ち、コンベヤベルト１０を挟んで、非接触センサ２とバタつき防止部材７が対置される。

さらにこの実施形態では、非接触センサ２による検知対象となる上カバーゴム１０ａの表面に当接するスクレーパ８が備わっている。スクレーパ８は、コンベヤベルト１０のリターン側で、非接触センサ２よりも走行方向上流側に配置されている。公知のスクレーバ８を用いることができ、コンベヤベルト１０の走行によりスクレーパ８を通過した後の上カバーゴム１０ａの表面が非接触センサ２により検知される構成になっている。

次に、このシステム１を用いて上カバーゴム１０ａの摩耗状態を把握、監視する方法を説明する。

このシステム１は、コンベヤベルト１０が走行している状態の時に非接触センサ２による検知を行って上カバーゴム１０ａの摩耗量Ｈを検知する。

非接触センサ２は、センサ先端などの起点から上カバーゴム１０ａの表面までの距離ｈｘを、所定のベルト幅の検知範囲について逐次検知する。コンベヤベルト１０は走行しているので、コンベヤベルト１０が１周回する間、非接触センサ２による検知を行うと、１台の非接触センサ２によって所定のベルト幅の範囲についてコンベヤベルト１０の全周のデータを取得することができる。

したがって、非接触センサ２の設置数や配置位置を適宜決定して、非接触センサ２による検知範囲のベルト幅方向位置を適宜設定するとともにコンベヤベルト１０を走行させることにより、上カバーゴム１０ａの任意の範囲について、非接触センサ２から上カバーゴム１０ａの表面までの距離ｈｘを非接触で検知することが可能になる。

非接触センサ２による検知データ（距離ｈｘ）は、演算部３に入力される。演算部３には、この検知データｈｘと比較される基準データｈが予め記憶されている。この基準データｈには、例えば、今回の非接触センサ２より検知した範囲について、前回、接触センサ２により検知された検知データを用いる。そして、今回の検知データｈｘと基準データｈとを比較することにより、今回検知した範囲について、前回の検知から今回の検知までの間に生じた上カバーゴム１０ａの摩耗量Ｈ（＝ｈｘ−ｈ）を算出することができる。コンベヤベルト１０が１周回する毎に基準データｈを更新すれば、常時、リアルタイムで上カバーゴム１０ａの摩耗量Ｈを把握することができる。

例えば、摩耗量Ｈはベルト幅方向に対して横断面視で図３に示すように把握することができる。図３中の波線Ｒ１は前回の検知した上カバーゴム１０ａの表面位置であり、波線Ｒ２は今回の検知した上カバーゴム１０ａの表面位置である。波線Ｒ１とＲ２との上下間隔が摩耗量Ｈになる。

また、非接触センサ２として、上カバーゴム１０ａの表面を撮影することにより距離ｈｘを検知して３次元的に上カバーゴム１０ａの表面状態を取得できる画像センサ等を用いると、図４に例示する検知データを得ることができる。この検知データでは、上カバーゴム１０ａの表面の状態がモニタに３次元的に表現されていて、窪みＣの部分が周辺部分よりも色を濃くして表示される。そのため、表示された色の濃淡によって摩耗量Ｈの違いを一目して把握することができる。

上述のように本発明のシステム１によれば、非接触センサ２を適切な位置に配置して、コンベヤベルト１０を走行させながら上カバーゴム１０ａの表面まで距離Ｈを検知することで、上カバーゴム１０ａの任意の範囲に対して実際に距離Ｈを検知できる。それ故、推測する場合よりも精度よく摩耗量Ｈを算出するには有利になる。コンベヤベルト１０を走行させながら非接触センサ２による検知を行うので、効率よく短時間で上カバーゴム１０ａの表面の任意の範囲の摩耗状態を把握することが可能になる。

前回の検知データと今回の検知データを比較する際には、それぞれのデータがコンベヤベルト１０における同じ位置（同じ周方向位置）で検知されたものであることが必要になる。この実施形態では、コンベヤベルト１０の走行とともに移動する基準部材６が位置センサ５の検知範囲に来た時（最接近した時）に、位置センサ５が検知信号を発信する。この検知信号は制御部４を通じて演算部３に入力される。位置センサ５と非接触センサ２の位置は既知である。そのため、位置センサ５が検知信号を発信した時点で非接触センサ２が検知した上カバーゴム１０ａの表面の周方向位置は判明する。そして、演算部３には走行制御装置１１からコンベヤベルト１０の走行速度が入力される。したがって、位置センサ５による検知信号とコンベヤベルト１０の走行速度とに基づいて、非接触センサ２による検知範囲のコンベヤベルト１０の周方向位置が常に判明する。これに伴って、演算部３により算出された摩耗量Ｈのコンベヤベルト１０での周方向位置が常に特定される。この構成によれば、上カバーゴム１０ａの表面の任意の範囲の摩耗状態をより確実に、かつ、経時的変化も精度よく把握することが可能になる。

演算部３には例えば、上カバーゴム１０ａの許容できる最大摩耗量Ｈｘを記憶しておくことができる。そして、演算部３により算出した摩耗量Ｈが、最大摩耗量Ｈｘに達した時点で、警告を発する構成にすることもできる。警告としては例えば、警報を発したり、モニターに警告表示をするなどを例示できる。摩耗量Ｈが、最大摩耗量Ｈｘに達した時点で演算部３から走行制御装置１１に指示を出してコンベヤベルト１０の走行を停止させる構成にすることもできる。

ところで、コンベヤベルト１０のリターン側では上カバーゴム１０ａに搬送物Ｓは載置されていないが、搬送物Ｓが残存して上カバーゴム１０ａに付着している場合もあるので、その付着物がスクレーパ８によって除去される構成にすることが好ましい。このようにして、スクレーパ８を通過した後のカバーゴム１０ａの表面までの距離ｈｘを検知すれば、非接触センサ２による検知精度を向上させるには有利になり、より正確に距離ｈｘを検知できるので、ひいては算出される摩耗量Ｈがより正確になる。

また、この実施形態では、非接触センサ２による検知範囲においては、走行するコンベヤベルト１０の下カバーゴム１０ｃの表面がバタつき防止部材７に僅かに摺動する。そのため、バタつき防止部材７によってコンベヤベルト１０の走行に伴うバタつきが抑制され、非接触センサ２による検知精度を向上させるには有利になっている。

この実施形態のように、非接触センサ２をコンベヤベルト１０の幅方向に間隔をあけて複数配置することで、上カバーゴム１０ａの表面のより広い範囲の摩耗状態を一括的に把握することが可能になる。尚、上カバーゴム１０ａでは、図６に例示するように搬送物Ｓが積載されるベルト幅方向中央部の摩耗が顕著になる。そのため、非接触センサ２によって距離ｈｘを検知する範囲は、例えば、ベルト幅方向中央部に限定することもできる。

非接触センサ２をコンベヤベルト１０の長手方向に間隔をあけた複数位置に配置することもできる。具体的には、コンベヤベルト１０のリターン側に、ベルト長手方向に間隔をあけた複数位置に非接触センサ２を配置する。この構成によれば、それぞれの長手方向位置での非接触センサ２の検知データどうしを比較することにより、非接触センサ２の検知精度のばらつきを把握することができる。また、それぞれの位置での検知データのばらつきが過大である場合には、いずれかの位置に配置された非接触センサ２が故障していると思われるので、非接触センサ２の故障を早期に発見することができる。

上カバーゴム１０ａと同様に下カバーゴム１０ｃの摩耗状態を把握、監視することもできる。下カバーゴム１０ｃの表面までの距離ｈｘを非接触センサ２により検知することは、コンベヤベルト１０のキャリア側でもリターン側でも行うことができる。ただし、リターン側の方が、コンベヤベルト１０に搬送物Ｓが積載されていないのでコンベヤベルト１０の挙動がより安定的であり、しかも、トラフ状ではなくフラットな状態なので本発明ではリターン側で非接触センサ２による検知を行う。

１ 摩耗モニタリングシステム
２ 非接触センサ
２ａ センサ設置台
３ 演算部
４ 制御部
５ 位置センサ
５ａ センサ設置台
６ 基準部材
７ バタつき防止部材
８ スクレーパ
９ プーリ
９ａ 支持ローラ
１０ コンベヤベルト
１０ａ 上カバーゴム
１０ｂ 心体層
１０ｃ 下カバーゴム
１１ 走行制御装置
１２ 別のコンベヤベルト
Ｓ 搬送物
Ｈ 摩耗量

Claims (5)

1. コンベヤベルトのカバーゴムの表面に対向配置されて所定のベルト幅方向の範囲に対して前記カバーゴムの表面までの距離を検知する非接触センサと、この非接触センサによる検知データが入力される演算部と、前記非接触センサにより検知される前記カバーゴムの反対表面側のカバーゴムに当接するバタつき防止部材とを備え、このバタつき防止部材が前記コンベヤベルトを架け渡す一対のプーリ間のリターン側で、前記非接触センサにより検知される検知範囲に対応する位置に配置され、前記演算部により、予め記憶されている基準データと前記検知データとを比較することにより、前記カバーゴムの摩耗量を算出する構成にしたことを特徴とするコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム。
2. 前記非接触センサにより検知される前記カバーゴムの表面に当接するスクレーパを備え、前記コンベヤベルトの走行により前記スクレーパを通過した後の前記カバーゴムの表面までの距離を前記非接触センサにより検知する構成にした請求項１に記載のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム。
3. 前記非接触センサが、前記コンベヤベルトの幅方向に間隔をあけて複数配置される請求項１または２に記載のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム。
4. 前記非接触センサが、前記コンベヤベルトの長手方向に間隔をあけた複数位置に配置される請求項１〜３のいずれかに記載のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム。
5. 前記コンベヤベルトの基準位置に固定される基準部材と、前記コンベヤベルト周辺に固定される位置センサとを備え、前記コンベヤベルトの走行とともに移動する前記基準部材を前記位置センサにより検知し、この位置センサによる検知信号と前記コンベヤベルトの走行速度に基づいて、前記算出された摩耗慮の前記コンベヤベルトでの周方向位置を特定する構成にした請求項１〜４のいずれかに記載のコンベヤベルトの摩耗モニタリングシステム。

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