JP2001151330A - ベルトコンベヤ異常診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 点検員の技量によらず正確なローラの交換判
断ができるベルトコンベヤ異常診断装置を提供する。 【解決手段】 ベルトコンベヤ異常診断装置を発見モー
ドにし、点検員が携帯してベルトコンベヤに沿って巡回
すると、無指向性マイクロフォン１により点検員の全方
向からの音を集音し、得られた音のデータと予め登録さ
れている異音のデータとを比較し、異音のデータを発見
した場合に警報音を発生する。点検員がローラに指向性
マイクロフォン２を向けて本装置を診断モードにする
と、異音を発するローラの特定を行うと共に、異音のデ
ータと異音のデータとを比較し、定量評価しローラの異
常の種類、異常の程度、交換時期等の判断を行い表示手
段に表示する。従って本装置により異常なローラの発見
と診断とが自動的に行えるので、点検員の技量によらず
正確なローラの交換判断ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルトコンベヤの
ローラの異常を診断するベルトコンベヤ異常診断装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】ベルトコンベヤには多くのローラが使用
されている。例えば火力発電所の揚運炭用のベルトコン
ベア（数ｋｍ）には数万本のローラが使用されている。
これらのローラの交換管理にはＴＢＭ（稼働時間ベース
のメンテナンス）とＣＢＭ（稼働状態ベースのメンテナ
ンス）とが挙げられるが、ローラの耐用寿命に相当のば
らつきがあるため、ＴＢＭは合理的ではない。このた
め、実際の保守・点検作業では点検員がコンベア運転中
に巡回して聴覚によりローラ異音変化を聞き分けて、各
ローラの状態を観察しながらローラの交換が必要か否か
を判断するＣＢＭが採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、点検員
の聴覚に依存する交換判断は、点検員の技量により判断
基準が異なり、異音ローラの数が多くなるとそれぞれの
ローラ異音の時間的変化を的確に把握できないため交換
基準が一律とならない等の問題が生じる。また、点検員
に長く傾斜した点検巡回路を聴覚を集中させながら微妙
な異音ローラの変化の聞き分けを要求することは、点検
員に多大な負担をかけるという問題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、点検員の技量によらず正確なローラの交換判断がで
きるベルトコンベヤ異常診断装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のベルトコンベヤ異常診断装置は、ベルトコン
ベヤのローラから異音が発生しているか否かを発見する
ための無指向性マイクロフォンと、異音を発するローラ
を診断するための指向性マイクロフォンと、警報音を発
生する警報音発生手段と、無指向性マイクロフォンで得
られた音のデータと予め登録されている異音のデータと
を比較して異音を発見すると警報音発生手段を作動さ
せ、指向性マイクロフォンで得られた異音のデータと予
め登録されている異音のデータとを比較して定量評価を
行う定量評価手段と、定量評価手段による定量評価結果
を表示する表示手段と、ローラの位置情報を入力する入
力手段と、ローラの位置情報と異音の種類とを記憶する
記憶手段と、少なくとも警報音発生手段、定量評価手
段、表示手段及び記憶手段を収容する携帯自在な筐体と
を備えたものである。

【０００６】上記構成に加え本発明のベルトコンベヤ異
常診断装置の入力手段はキースイッチであってもよい。

【０００７】上記構成に加え本発明のベルトコンベヤ異
常診断装置の入力手段はベルトコンベヤの各ローラの近
傍に貼付けられて各ローラの位置情報が示されたバーコ
ードを読み取るバーコードリーダであってもよい。

【０００８】本発明によれば、本ベルトコンベヤ異常診
断装置を発見モードにし、点検員が携帯してベルトコン
ベヤに沿って巡回すると、無指向性マイクロフォンによ
り点検員の前後左右全方向からの音を集音し、得られた
音のデータと予め登録されている異音のデータとを比較
し、異音のデータを発見した場合に警報音を発生する。

【０００９】点検員がローラに指向性マイクロフォンを
近付けて本装置を診断モードにすると、異音を発するロ
ーラの特定を行うと共に、異音のデータと予め登録され
ている異音のデータとを比較し（パターンマッチング
法）、定量評価しローラの異常の種類、異常の程度、交
換時期等の判断を行い表示手段に表示する。

【００１０】従って本装置により異常なローラの発見と
診断とが自動的に行えるので、点検員の技量によらず正
確なローラの交換判断ができる。

【００１１】点検員は特定されたローラの位置情報をキ
ースイッチあるいはバーコードリーダにより入力するこ
とにより、記憶手段に記憶される。ローラを交換する交
換員は記憶手段に記憶されたデータに基づいて交換する
ことができるので、ローラの交換が能率的に行うことが
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１３】図１は本発明のベルトコンベヤ異常診断装
置の一実施の形態を示す外観図である。図２は図１に示
したベルトコンベヤ異常診断装置のブロックダイヤグラ
ムである。

【００１４】図１に示すベルトコンベヤ異常診断装置
は、図にはないベルトコンベヤのローラから異音が発生
しているか否かを発見するための無指向性マイクロフォ
ン１と、異音を発するローラを診断するための指向性マ
イクロフォン２と、ノート型パソコン３とで構成されて
いる。

【００１５】図２に示すベルトコンベヤ異常診断装置の
ノート型パソコンは、警報音を発生する警報音発生手段
としてのスピーカ４と、無指向性マイクロフォン１で得
られた音のデータと予め登録されている異音のデータと
を比較して異音を発見するとスピーカ４から警報音を発
生させ、指向性マイクロフォン２で得られた異音のデー
タと予め登録されている異音のデータとを比較して定量
評価を行う定量評価手段としてのＣＰＵ５と、ＣＰＵ５
による定量評価結果を表示する液晶モニタ６と、ローラ
の位置情報（例えばライン番号とローラ番号）を入力す
る入力手段としてのキースイッチ７と、ローラの位置情
報と異音の種類とを記憶する記憶手段としてのハードデ
ィスク８と、他のパソコンへデータを転送させるための
フロッピーディスクと、スピーカ４、ＣＰＵ５、液晶モ
ニタ６、キースイッチ７、ハードディスク及びフロッピ
ーディスク８を収容する携帯自在な筐体（破線で示す）
９とを有している。

【００１６】本発明のベルトコンベヤ異常診断装置は、
このようなノート型パソコン３に、アナログ信号をデジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄカード）１
０、１１を差し込み、各Ａ／Ｄカード１０、１１に各マ
イクロフォン１、２を接続したものである。

【００１７】なお、ローラの音は音圧レベルが大きく、
周波数が５００Ｈｚ程度であり、それ自体異常診断には
不要なため、その音を遮断するハイパスフィルタ（図示
せず）が用いられている。

【００１８】本ベルトコンベヤ異常診断装置が有する機
能は、 (a) 異音計測機能（異音発見モードと異音診断モード） (b) 異常度の履歴表示機能（図３参照） (c) 計測位置記録機能（バーコードリーダ使用時、図４
参照） (d) 他のパソコンへのデータ転送機能 である。

【００１９】図３は図１に示したベルトコンベヤ異常診
断装置のモニタに表示される異常度の履歴表示画面であ
る。

【００２０】図３において横軸が日付軸であり、縦軸が
異常度軸である。

【００２１】図４は図１に示したベルトコンベヤ異常診
断装置のモニタに表示されるコンベヤラインの点検結果
及び異常箇所の画面である。

【００２２】図４に示すように左上に診断した日付が表
示され、コンベヤライン上に異常箇所が三角で表示され
るようになっている。

【００２３】次に本発明のベルトコンベヤ異常診断装置
の具体的な処理アルゴリズムについて図５〜図８を参照
して説明する。

【００２４】図５は時系列スペクトルを３次元表示した
図であり、同図において横軸が時間軸（ｓｅｃ）、縦軸
が周波数軸（Ｈｚ）、鉛直軸が音圧レベル軸である。音
圧レベル軸の間隔は１０ｍｓｅｃである。

【００２５】計測波形より、時系列スペクトルを算出
する（図５）。

【００２６】(a) マイクロフォンから音をサンプリング
する。

【００２７】(b) サンプリングデータはハイパスフィル
タによりローラ回転音を除去する。

【００２８】(c) サンプリングデータは等間隔で分割
し、分割したデータ毎にＦＦＴ処理を行って周波数スペ
クトルの時系列データを求める。

【００２９】図６は周波数と音圧レベルとの関係を示す
図であり、同図において横軸が周波数軸（Ｈｚ）、縦軸
が音圧レベル軸である。

【００３０】時系列スペクトルからトリガにより異音
特徴を持つスペクトルを抽出する（図６）。

【００３１】(a) 異音特徴は高周波のスペクトルとして
現れる（トリガエリア）。

【００３２】(b) 時系列スペクトルの中で高周波のスペ
クトルにレベルトリガを設定し、設定閾値以上の音圧レ
ベルを持つスペクトルを抽出する。

【００３３】(c) トリガはローラ回転音以上〜周波数レ
ンジ上限×設定閾値レベル〜レンジ上限のエリアにスペ
クトルを持つデータで動作する。

【００３４】(d) 抽出回数（以下「トリガ回数」とい
う。）をカウントする。

【００３５】(e) トリガ処理は、間欠的な異音特徴が平
均処理により減少することを防止するために行う。

【００３６】図７は周波数と音圧レベルとの関係を示す
図であり、横軸が周波数軸（Ｈｚ）、縦軸が音圧レベル
軸である。

【００３７】抽出したスペクトルを平均する（図
７）。

【００３８】(a) トリガにより抽出されたスペクトルを
加算する。

【００３９】(b) 加算したスペクトルはトリガ回数で割
り算し、平均化する。

【００４０】(c) 平均化したスペクトルを正規化し、正
規化スペクトルを得る。正規化の具体的な処理は、平均
化したスペクトルの最大値を求め、スペクトル全体を最
大値で割ることである。

【００４１】(d) 正規化スペクトルは最大値が１であ
り、周波数成分の割合情報を含むデータとなる。

【００４２】(e) 平均化したスペクトルからオーバーオ
ール値（Ｏ．Ａ．値）を求めて、計測音の強さとする。
Ｏ．Ａ値はスペクトルレベルの総和として求められる。

【００４３】図８（ａ）〜図８（ｄ）は図１に示したベ
ルトコンベヤ異常診断装置に予め登録された異音テンプ
レート（異音タイプ）であり、横軸が周波数軸（Ｈ
ｚ）、縦軸が音圧軸である。図８（ａ）は正常な波形を
示し、図８（ｂ）〜図８（ｄ）は異音タイプの波形を示
している。

【００４４】トリガ回数（図７）、正規化スペクトル
を用いて異音タイプを分類する。Ｏ．Ａ．値により異常
度を算出する。

【００４５】(a) トリガ回数は異音の周期の指標とな
る。音圧の計測時間（サンプリング点数）に対するトリ
ガ回数により、異音が連続的か間欠的かが推測できる。

【００４６】(b) トリガ回数により装置に予め登録され
ている異音のテンプレートを大別する（図８）。

【００４７】(c) 大別した複数のテンプレートと算出し
た正規化スペクトルとの差の２乗和をそれぞれ求める。

【００４８】(d) 差の二乗和の最小（情報エントロピー
最大）のテンプレートを異音タイプとする。

【００４９】(e) 差の二乗和が設定した閾値よりも大き
い場合は、未登録音として判別する。

【００５０】(f) 異音タイプとしたテンプレートのＯ．
Ａ．値と算出したＯ．Ａ．値との比率で異常度合いを計
算し、目安とする。音響計測であるため、異音レベルの
絶対値精度は低く、目安とする。

【００５１】(g) 異音タイプと異常度とから最終診断を
行う。

【００５２】すなわち、本発明のベルトコンベヤ異常診
断装置は、点検員が携帯して運用できるものであり、音
響計測とアルゴリズムにより異音判断を定量評価し、異
音を自動計測し、点検員の巡回中に異音を発見した場合
には点検員に異常ローラの存在を知らせる。指向性マイ
クロフォンを用いたスポット音響計測により、精密診断
と異音ローラの特定とを行う。診断データは異音ローラ
の位置情報と共に、装置に保存し、トレンド管理（弱い
異音を発するローラの様子をみるため、データを追加
し、異音がひどくなったら交換する）ができる。診断デ
ータはフロッピーに保存してローラ交換員に渡したり、
通信手段や光通信手段を用いて管理用パソコンに転送で
きるので、ローラ保守管理に役立つ。

【００５３】運用方法について以下に述べる。

【００５４】(1) 周囲エリアでの異音発見 携帯診断装置が周辺エリアでの異音を検知すると、警報
音や画面の点滅等により点検者へ知らせる（異音発見モ
ード）。

【００５５】(2) 異音ローラの特定と記憶 計測した異常度の大きさにより異音ローラを特定し（異
音診断モード）、そのローラの位置及び異音を携帯診断
装置に記憶させる。

【００５６】(3) ローラ交換診断 計測した異常度と履歴から交換が必要か否かの診断を実
施する。

【００５７】(4) 点検ポイントの引継ぎ ベルトコンベヤ異常診断装置に計測位置情報を保存し、
この装置を次の点検員に渡すことにより、点検ポイント
を次の点検者へ引継ぐ。

【００５８】(5) 保守管理用データ転送 携帯診断装置から異音ローラに関する点検データを他の
パソコンに転送して保守管理に役立てる。

【００５９】計測方法について以下に述べる。

【００６０】(1) 点検中に携帯診断装置を用いて点検員
が異音ローラを発見する。

【００６１】(2) 異音ローラの位置をバーコード等によ
り記録する。

【００６２】(3) 異音状況をマイクロフォンによる音響
計測にて記録する。

【００６３】(4) 異常度の絶対値と履歴とによりローラ
の交換の要否を診断する。

【００６４】なお、上述した実施の形態では、入力手段
としてのキースイッチの代わりに、ベルトコンベヤの各
ローラの近傍に貼付けられて各ローラの位置情報が示さ
れたバーコードを読み取るバーコードリーダであっても
よい。

【００６５】図９は本発明のベルトコンベヤ異常診断装
置の他の実施の形態を示す外観図である。

【００６６】図１に示した実施の形態との相違点は、キ
ースイッチの代わりにペン型バーコードリーダ付き指向
性マイクロフォン１２を用いて、ローラの異音の採取と
ローラの位置の特定を行う点である。

【００６７】同図に示すベルトコンベヤ異常診断装置
は、図にはないベルトコンベヤのローラから異音が発生
しているか否かを発見するための無指向性マイクロフォ
ン１と、異音を発するローラを診断すると共に、バーコ
ードからそのローラの位置情報を読み取るペン型バーコ
ードリーダ付き指向性マイクロフォン１２と、ノート型
パソコン３とで構成されている。

【００６８】このような装置を用いた場合にはローラの
位置情報を入力する際に、キー入力操作を行う必要がな
く、図１０に示すように点検員がペン型バーコードリー
ダ付き指向性マイクロフォンをバーコードに当てればロ
ーラの位置情報が装置に入力されるので点検作業能率が
高くなる。

【００６９】なお、図１０は図９に示したベルトコンベ
ヤ異常診断装置の使用状態の説明図である。

【００７０】同図において、１３、１４はベルトコンベ
ヤのローラ、１５はベルトコンベヤのベルト、１６はロ
ーラ１３、１４の位置情報を示すバーコードである。

【００７１】以上において、本発明のベルトコンベヤ異
常診断装置によれば、 (1) 点検員の技量によるローラ交換判断のばらつきがな
くなる。

【００７２】(2) 交換判断の基となる異音データが蓄積
でき、ローラ保守管理の精度が向上する。

【００７３】(3) 診断装置が異音を定量評価するため、
熟練者でなくてもローラ交換判断が行える。

【００７４】(4) 熟練点検員でも判断の困難な、軽微な
異音も評価でき、初期異常から監視対象にすることで、
ローラに起因する火災、機器損傷等の未然防止が確実に
なる。

【００７５】(5) 点検中に微妙な異音ローラの変化の聞
き分けが不要になり、点検員の負担が軽減される。

【００７６】(6) 点検に診断装置を連続運用すること
で、徐々に点検員の聴覚によるローラ交換判断能力が向
上し、訓練にもなる。

【００７７】(7) ベルトコンベヤ診断装置は点検員が携
帯できるので、現行設備を改善することなく導入でき、
低コスト化が図れる。また、現行の保守点検作業に即、
適用できる。

【００７８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００７９】点検員の技量によらず正確なローラの交換
判断ができるベルトコンベヤ異常診断装置の提供を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のベルトコンベヤ異常診断装置の一実施
の形態を示す外観図である。

【図２】図１に示したベルトコンベヤ異常診断装置のブ
ロックダイヤグラムである。

【図３】図１に示したベルトコンベヤ異常診断装置のモ
ニタに表示される異常度の履歴表示画面である。

【図４】図１に示したベルトコンベヤ異常診断装置のモ
ニタに表示されるコンベヤラインの点検結果及び異常箇
所の画面である。

【図５】時系列スペクトルを３次元表示した図である。

【図６】周波数と音圧レベルとの関係を示す図である。

【図７】周波数と音圧レベルとの関係を示す図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は図１に示したベルトコンベヤ
異常診断装置に予め登録された異音テンプレートであ
る。

【図９】本発明のベルトコンベヤ異常診断装置の他の実
施の形態を示す外観図である。

【図１０】図９に示したベルトコンベヤ異常診断装置の
使用状態の説明図である。

【符号の説明】

１ 無指向性マイクロフォン ２ 指向性マイクロフォン ３ ノート型パソコン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 祥人 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７番１号 東北電力株式会社内 (72)発明者 伊原 由久 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 村山 茂樹 東京都江東区豊洲三丁目１番15号 石川島 播磨重工業株式会社東京エンジニアリング センター内 (72)発明者 星井 勤 東京都江東区毛利一丁目19番10号 石川島 播磨重工業株式会社江東事務所内 Ｆターム(参考） 3F027 AA02 CA07 DA22 EA09 FA01 FA02 FA18

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルトコンベヤのローラから異音が発生
   しているか否かを発見するための無指向性マイクロフォ
   ンと、異音を発するローラを診断するための指向性マイ
   クロフォンと、警報音を発生する警報音発生手段と、上
   記無指向性マイクロフォンで得られた音のデータと予め
   登録されている異音のデータとを比較して異音を発見す
   ると警報音発生手段を作動させ、上記指向性マイクロフ
   ォンで得られた異音のデータと予め登録されている異音
   のデータとを比較して定量評価を行う定量評価手段と、
   該定量評価手段による定量評価結果を表示する表示手段
   と、ローラの位置情報を入力する入力手段と、ローラの
   位置情報と異音の種類とを記憶する記憶手段と、少なく
   とも上記警報音発生手段、上記定量評価手段、上記表示
   手段及び上記記憶手段を収容する携帯自在な筐体とを備
   えたことを特徴とするベルトコンベヤ異常診断装置。
2. 【請求項２】 上記入力手段はキースイッチである請求
   項１に記載のベルトコンベヤ異常診断装置。
3. 【請求項３】 上記入力手段は上記ベルトコンベヤの各
   ローラの近傍に貼付けられて各ローラの位置情報が示さ
   れたバーコードを読み取るバーコードリーダである請求
   項１に記載のベルトコンベヤ異常診断装置。