JP2012185148A - ベルトコンベアのベルトの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡便に検査作業が行え、しかも、対象物を運んでいるベルトコンベアであっても、ベルトの良否を判定できるベルトコンベアのベルトの検査装置を提供する。
【解決手段】ベルトコンベアに使用されているリターン側のベルト１２の上側及び下側のいずれか一方側に配置されたＸ線発生器１３と、ベルト１２の他方側に配置され、Ｘ線発生器１３からの透過Ｘ線を受けるＸ線ラインセンサー１４と、Ｘ線ラインセンサー１４の出力によって、ベルト１２を通過したＸ線の透過量とその位置からベルト１２のＸ線透過画像を作る制御手段１６とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線をベルトに透過して内部の状況を調べるベルトコンベアのベルトの検査装置に関する。

従来、ベルトコンベアのベルトの良否を検知する方法として、例えば、特許文献１に記載のように、コンベアベルトにＸ線を照射し、ベルトを透過したＸ線の画像をフィルムによって撮像し、内部に配置されているワイヤの状況をフィルムによって見て、ベルトの良否を判定することが行われていた。

また、特許文献２には、ベルトコンベアの上に配置された被検査物に対してＸ線を照射し、ベルトの下に配置されたＸ線検出器（センサー）によって、被検査物の透過画像を得、内容物を検査していた。
そして、特許文献３には、Ｘ線源とＸ線検査器を同時に動かして、塗工シートの塗工膜の厚みを測定する装置及び方法が提案されていた。

特開２００２−２０２２７３号公報 特開２００８−１２２１８４号公報 特開２００７−５１９７８号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、ベルトの全長に渡ってその良否の検査を行おうとする場合、大量のフィルムを必要とし、実際には適用不可能に近い状態であった。一方、特許文献２記載の技術においては、ベルトコンベアの上部に載った被検査物の検査を行うものであり、ベルトコンベアの検査を行うものではなかった。
この装置で、勿論、ベルトの状況も検査できることにはなるが、荷物の搬送側（即ち、上側）のベルトを検査するようにしているので、ベルトのみの検査を行う場合には、必ずベルトコンベアの上の荷物等を除いておく必要があった。
更に、特許文献３には、Ｘ線源をコリメータで照射領域を制限し、対象となる塗工シートの吸収度合いをＸ線で検知するもので、透過するＸ線画像をＸ線ラインセンサーで検知するものではなかった。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、比較的簡便に検査作業が行え、しかも、対象物を運んでいるベルトコンベアであっても、ベルトの良否を判定できるベルトコンベアのベルトの検査装置を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置は、Ｘ線発生器から発するＸ線をベルトコンベアのベルトに透過させて、前記ベルトの検査を行うベルトコンベアのベルトの検査装置において、
対向するガイドローラによって水平状態となったリターン側の前記ベルトの上側又は下側のいずれか一方側に配置された前記Ｘ線発生器と、前記ベルトの他方側に配置され、前記Ｘ線発生器からの透過Ｘ線を受けてその強度分布を測定するＸ線ラインセンサーと、一定時間毎に送信される前記強度分布の信号と、前記強度分布を測定した前記ベルトの進行方向の位置から前記ベルトのＸ線透過画像を作る制御手段とを備え、しかも、前記ベルトにはＸ線を遮る金属性の遮蔽材（線材又は帯状材）が固定され、前記Ｘ線透過画像に前記遮蔽材を原点マークとして写し込み、前記Ｘ線透過画像の原点位置を特定する。

本発明において、Ｘ線ラインセンサー（具体的には一次元Ｘ線強度センサー）から一定時間ｔ毎にＸ線ラインセンサーで検知された強度分布の画像が送信されるが、ベルトの進行速度がｖであるとすると、［ｖ・ｔ］でベルトの時間ｔ毎の測定位置が特定される。従って、Ｘ線ラインセンサーからの時間信号を得ることによって、ベルトの進行方向の位置が特定でき、ベルトのＸ線透過画像を得ることができる。この場合、原点マークがＸ線透過画像に写し込まれるので、原点を基準としてＸ線透過画像を得ることができる。

そして、本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記金属性の遮蔽材は金属テープからなっているのが好ましく、更に、この金属テープは鉛材とアルミニウム材の二層構造となって、前記ベルトの表面側に前記アルミニウム材が露出しているのが好ましい。

また、本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルトコンベアの架台には前記金属テープの位置を別の原点マーク（前記原点マークとは異なる）として検知する原点マーク検知センサーが設けられていると共に、前記ベルトの走行距離を機械的に測定するロータリエンコーダが設けられているのが好ましい。この別の原点マークは実質的には原点マークの位置と同一となるが、ロータリエンコーダをリセットするなど信号処理が簡単になる。勿論、この原点マーク検知センサー及びロータリエンコーダは、本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、必須の要件ではないが、原点マークを写し込んだＸ線透過画像は、ベルトの速度ｖによって変化するので、この別の原点マークを検知する信号を補助信号として使用できる。

なお、本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記Ｘ線発生器及び前記Ｘ線ラインセンサーは、前記ベルトの幅方向に同期移動可能となっているのが好ましい。これによって、一つのＸ線ラインセンサーで測定できない幅のベルトであっても、Ｘ線発生器及びＸ線ラインセンサーを同期移動させて測定できる。この場合、これらの動き量を検知する第２のロータリエンコーダを設けて、その移動量を電気的に測定するのが好ましい。

本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルトの蛇行を検知するベルト蛇行検知機構が設けられ、前記ベルトの蛇行量に応じて前記ベルトのＸ線透過画像のデータを修正するのが好ましい。この蛇行量はベルトの端部に設けられた例えば一次元ＣＣＤを用いた画像から画像処理を行って特定できる。

そして、本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルト内に配置されたワイヤの断線を画像処理にて発見した場合、警報を発する警報手段を備えているのがより好ましい。

本発明に係るベルトコンベアのベルトの検査装置は、ベルトコンベアのリターン側のベルトを検査するので、仮にベルトコンベアが原料又は廃棄物を搬送していても、リターン側のベルトには支障となる異物が付着しておらず、ベルト自体の良否を判定できる。
従来のフィルムによる検査に比較して格段に処理が安易となり、短時間に正確なベルトの検査が行える。
そして、ベルトにはＸ線を遮る金属性の遮蔽材が固定され、Ｘ線透過画像に遮蔽材を原点マークとして写し込み、Ｘ線透過画像の原点位置を特定するようにしているので、欠陥の位置の特定が容易となる。

金属性の遮蔽材が金属テープから構成され、特に金属テープを鉛材とアルミニウム材の二層構造とした場合には、アルミニウム材が光反射材として作用し、鉛材がＸ線の遮蔽材として働く。また、遮蔽材を金属テープとすることによって、ベルトの高さを変更することなく、ベルトに固定でき、ガイドローラとの接触による剥がれを抑えることができる。

ベルトコンベアの架台に金属テープの位置を検知する原点マーク検知センサーが設けられていると共に、ベルトの走行距離を機械的に測定するロータリエンコーダが設けられている場合には、これらによって、Ｘ線ラインセンサーで測定したベルトの欠陥の位置を長さ方向に特定でき、原点マーク検知センサーで検知した信号を、Ｘ線透過画像に写し込んだ原点マークの補完に使用できる。これによって、ベルトの速度が変更された場合も、的確なベルトのＸ線透過画像を提供できる。また、ロータリエンコーダの出力は、ベルトの振動、蛇行に影響されるが、Ｘ線透過画像はこれらに作用されないので、一方で他方を監視でき、両者が補完し合ってより正確なデータを提供できる。

Ｘ線発生器及びＸ線ラインセンサーは、ベルトの幅方向に同期移動可能することによって、より小型の装置でより幅広のベルトを検知できる。

また、ベルトの蛇行を検知するベルト蛇行検知機構が設けられ、ベルトの蛇行量に応じてベルトのＸ線透過画像のデータを修正する場合には、より正確にベルトの蛇行に沿ってＸ線透過画像を修正できる。

そして、ベルト内に配置されたワイヤの断線を画像処理にて発見した場合、警報を発する警報手段を備えていることによって、ベルトの欠陥の有無を早期に知ることができる。

本発明の一実施の形態に係るベルトコンベアのベルトの検査装置の概略斜視図である。 同ベルトコンベアのベルトの検査装置の概略説明図である。 同ベルトコンベアのベルトの検査装置で作成したＸ線透過画像の説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同ベルトコンベアのベルトの検査装置で得たデータの画像を示す説明図である。

図１、図２に示すように本発明の一実施の形態に係るベルトコンベアのベルトの検査装置１０は、ベルトコンベアに使用されているリターン側のベルト１２の上側に配置されたＸ線発生器１３と、ベルト１２の下側に配置され、Ｘ線発生器１３から発するＸ線をベルト１２に透過させた透過Ｘ線を受けるＸ線ラインセンサー１４と、これらの制御手段１５、１６とを有している。１７〜２０はベルト１２のガイドローラを示し、２１、２２はベルト１２の上下方向の振動を防止するガイドローラを示す。以下、これらについて、使用方法（即ち、ベルトコンベアのベルトの検査方法）と共に詳しく説明する。

Ｘ線発生器１３は、例えば、管電圧１７０ｋＶ、管電流３ｍＡのもので、ベルト１２から約１ｍの高さ位置に設置して、７００ｍｍ程度の測定範囲を有し、Ｘ線をベルト１２に向けて下向きに発生できる構造となっている。これらの電源は制御手段１５に設けられている。Ｘ線ラインセンサー１４は、Ｘ線発生器１３の直下位置にベルト１２を挟んで設けられ、Ｘ線受光部が直線状（約７００ｍｍ）となってベルト１２の幅方向に向けて配置されている。

Ｘ線発生器１３（正確には、Ｘ線発生部１３ａ）とＸ線ラインセンサー１４とは、ベルト１２の上下に対となって配置され、かつベルト１２を横断する台車２４、２５に支持部材を介してそれぞれ取付けられている。この台車２４、２５はベルト１２を幅方向に横切る図示しないガイドレールに案内保持され、ベルト１２の上下に配置された雄ねじ軸２６、２７によって移動できるようになっている。なお、この実施の形態では、雄ねじ軸２６、２７、以下に説明する減速モータ３２及びロータリエンコーダ３３を有して、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４との同時移動手段が形成されている。

雄ねじ軸２６、２７はそれぞれ両側を軸受２８、２９によって回転自在に支持され、歯付きベルト３０（又はチェーン）によって連結されている。また、雄ねじ軸２６の端部には図示しない支持部材によって支持された減速モータ３２が、雄ねじ軸２７の端部には図示しない支持部材によって支持されたロータリエンコーダ３３が設けられている。これによって、Ｘ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４はベルト１２の上下に配置され、ベルト１２の幅方向に同期移動可能となっている。なお、３５はベルトコンベアの架台に固定された支持架台を示す。この実施の形態では減速モータ３２を用いて自動によってＸ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４を動かしているが、手動であってもよい。

一方、支持架台３５には支持部材３６を介してロータリエンコーダ３７が設けられ、ロータリエンコーダ３７の入力軸に取付けられたローラ３８がベルト１２の表面に当接している。これによって、ベルト１２の走行距離を機械的に測定できるようになっている。なお、このベルトコンベアのベルトの検査装置１０は、図１に示すように両側のガイドローラ１８、１９によって水平状態に保持されたベルト１２のリターン側上面に設置されている。

ベルト１２には、幅方向に沿って、Ｘ線を遮る遮蔽材の一例である金属テープ４０が貼着されている。この金属テープ４０は表面が光沢を有するアルミニウム材（合金も含む）、裏面が鉛材からなる２層構造となって、ベルト１２にベルト１２の幅方向に沿って貼着されている。この金属テープ４０の通過を検知する反射型の光センサー（原点マーク検知センサーの一例）４１が図示しない支持部材を介してベルトコンベアの架台に固定されている。この実施の形態では、光センサー４１はベルト１２の側部に設けられているが、ベルト１２の上方であってもよい。また、金属テープ４０はベルト１２の全幅に渡って貼る必要はない。ここで、光センサー４１で検知した信号を、別の原点マーク信号として検知して、検知した信号を原点マークとして使用する。

Ｘ線ラインセンサー１４は光電変換素子が並び、Ｘ線ラインセンサー１４からデータ処理部を含む制御手段１６に、図３に示すように、一定時間ｔ毎に出力される一列分のＸ線強度分布データ（正確には、シンチレータ蛍光膜の発光強度分布データ）の信号が送られる。即ち、Ｘ線に対して反応する受光素子が多数直線状に並び、高速度で受けた情報を一定時間ｔ毎に順次出力し、信号を受ける制御手段１６の方でその位置信号と共にその強度信号を出力するようになっている。従って、制御手段１６のメモリー内に、ベルト幅に対する位置とその時の信号出力の強度（透過量）を、ベルト幅方向に沿って幅Ｐの範囲で記憶し、更に一定時間ｔ毎に発する信号及びその回数ｎとベルト１２の速度ｖからベルト１２の進行方向の位置（ｖｔｎ）を記録できるようになっている。

なお、幅ＰはＸ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４を固定した場合の、Ｘ線透過画像の最大測定幅を示し、ベルト１２の幅が幅Ｐより広い場合は、幅Ｐについてベルト１２の長さ方向の測定が全部完了した後、Ｘ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４をベルト１２の幅方向に移動して残りの幅ＱについてＸ線透過画像を作成することになる。この場合のＸ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４の移動距離は、ロータリエンコーダ３３によって測定され、両者のＸ線透過画像を合成して、ベルト１２の全幅に渡ってＸ線透過画像を作成できる。

Ｘ線ラインセンサー１４からの出力は一定時間ｔ毎に出ているので、ベルト１２の移動速度ｖが既知であれば、測定位置は（ｖｔ）となり、金属テープ４０の検出位置を原点にして、ベルト１２の長さ方向（即ち、送り方向）の画像を作成できる。なお、金属テープ４０の画像を原点マークとしてＸ線透過画像に写し込むと原点位置が明確となるが、Ｘ線透過画像によって撮像された原点位置を外部に信号出力するには、特別の画像処理手段を必要とするので、この実施の形態において、金属テープ４０を光センサー４１によって検知し、その出力を原点位置の信号としている。

また、このロータリエンコーダ３７は、ベルト１２の移動速度が一定でない場合にはベルト１２の位置を検知する手段として使用する。即ち、ロータリエンコーダ３７の出力と、原点マークとなる金属テープ４０との検出を組み合わせて、ベルト１２の長さ方向の距離を決めて、Ｘ線透過画像を作成する。ロータリエンコーダ３７はベルト１２の移動速度を検知する手段としても使用できる。
なお、ロータリエンコーダ３７はベルト１２の表面に接してその速度を検知しているので、誤差が生じやすい。この場合は、ベルトの速度ｖとタイミング信号の時間ｔから測定位置（ｎｖｔ）を割り出すようにして、これとロータリエンコーダ３７からの距離信号とを比較し、両者それぞれ補完することによってより正確な測定ができる。
また、ベルト１２の速度をロータリエンコーダ３７で測定し、これ（ｖ３）をＸ線ラインセンサー１４のタイミング信号（ｔ）に組み合わせることによって、より正確にベルト１２のＸ線撮像位置を特定できる。

なお、ベルト１２の幅Ｐについて測定した後は、前述のように、Ｘ線発生器１３及びＸ線ラインセンサー１４をベルト１２の幅方向に移動させて、幅ＱについてＸ線透過画像を作成し、両者を組み合わせてベルト１２の全部についてのＸ線透過画像を作成する。

図４（Ａ）、（Ｂ）は、この画像の一部を示すが、（Ａ）はベルト１２の連結部分のワイヤ４４、４５の状態を示し、長さＬに渡ってワイヤ４４、４５がラップしている。また、（Ａ）においては、ワイヤ４６、４７の箇所４８で隙間を有して連接されている。図２（Ｂ）においては、内部のワイヤ４９が箇所５０にて断線していることを示している。ワイヤ５２の素線が一部断線している場合には、図４（Ｂ）に示すようにワイヤ５２の径が箇所５３に示すように、部分的に細くなるので、ベルト１２の良否を容易に判定できる。

なお、以上のワイヤの画像の解析（周知の画像処理装置を用いる）を行って、断線部分を検知し、これらの情報と共に警報手段（サイレン、ブザー、光信号）を作動させることも可能である。
前記実施の形態においては、ベルトの上側にＸ線発生器を、ベルトの下側にＸ線ラインセンサーを配置したが、ベルトの下側にＸ線発生器を、ベルトの上側にＸ線ラインセンサーを配置することもできる。
Ｘ線発生器とベルトとの距離は発生するＸ線の強さによって変えることができる。

台車にベルト１２の一端を検知する機構を設けて、ベルト１２の端部を検知して蛇行量に応じて、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４を同時移動させることもできる。即ち、光学読み取り装置５４（ベルト蛇行検知機構）によって検知したベルト１２が時間ｔ２（ｔでもよい）の間に距離ｄだけ蛇行した場合には、その蛇行量に見合う距離だけ、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４とを蛇行方向に機械的に移動させることもできる。このベルトコンベアのベルトの検査装置１０は、結局はワイヤの欠陥を調べているので、ワイヤの直径Ｄの０．２〜０．５の範囲の蛇行があった場合に追従すれば十分である。

前記実施の形態においては、蛇行があった場合、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４とを同時に蛇行方向に移動させたが、光学読み取り装置５４でベルト１２の蛇行量を検知し、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４によって得られたＸ線透過画像の各時間毎の出力を、測定した蛇行量に応じて、ベルト１２の幅方向に動かす画像処理をする（即ち、データの修正を行う）こともできる。これによって、Ｘ線発生器１３とＸ線ラインセンサー１４は固定状態となるので、Ｘ線透過画像の作成が安定する。

前記実施の形態は、具体的数字を用いて説明したが、本発明はこの数字に限定されるものではない。
また、前記実施の形態においては、一対のＸ線発生器とＸ線ラインセンサーを台車によって幅方向に移動させるようにしたが、ベルトの幅方向に沿って、複数対のＸ線発生器とＸ線ラインセンサーを設け、ベルトの全幅（又はその主要部）を検知することもできる。
更には、ベルトコンベアのベルトの幅が、Ｘ線発生器及びＸ線ラインセンサーの検知幅より狭い場合は、一対のＸ線発生器とＸ線ラインセンサーで済み台車等は不要である。

１０：ベルトコンベアのベルトの検査装置、１２：ベルト、１３：Ｘ線発生器、１３ａ：Ｘ線発生部、１４：Ｘ線ラインセンサー、１５、１６：制御手段、１７〜２２：ガイドローラ、２４、２５：台車、２６、２７：雄ねじ軸、２８、２９：軸受、３０：歯付きベルト、３２：減速モータ、３３：ロータリエンコーダ、３５：支持架台、３６：支持部材、３７：ロータリエンコーダ、３８：ローラ、４０：金属テープ、４１：光センサー、４４〜４７：ワイヤ、４８：箇所、４９：ワイヤ、５０：箇所、５２：ワイヤ、５３：箇所、５４：光学読み取り装置

Claims (6)

1. Ｘ線発生器から発するＸ線をベルトコンベアのベルトに透過させて、前記ベルトの検査を行うベルトコンベアのベルトの検査装置において、
   対向するガイドローラによって水平状態となったリターン側の前記ベルトの上側又は下側のいずれか一方側に配置された前記Ｘ線発生器と、前記ベルトの他方側に配置され、前記Ｘ線発生器からの透過Ｘ線を受けてその強度分布を測定するＸ線ラインセンサーと、一定時間毎に送信される前記強度分布の信号と、前記強度分布を測定した前記ベルトの進行方向の位置から前記ベルトのＸ線透過画像を作る制御手段とを備え、しかも、前記ベルトにはＸ線を遮る金属性の遮蔽材が固定され、前記Ｘ線透過画像に前記遮蔽材を原点マークとして写し込み、前記Ｘ線透過画像の原点位置を特定することを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。
2. 請求項１記載のベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記金属性の遮蔽材は金属テープからなっていることを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。
3. 請求項２記載のベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記金属テープは鉛材とアルミニウム材の二層構造となって、前記ベルトの表面側に前記アルミニウム材が露出していることを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルトコンベアの架台には前記金属テープの位置を検知する原点マーク検知センサーが設けられていると共に、前記ベルトの走行距離を機械的に測定するロータリエンコーダが設けられていることを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルトの蛇行を検知するベルト蛇行検知機構が設けられ、前記ベルトの蛇行量に応じて前記ベルトのＸ線透過画像のデータを修正することを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のベルトコンベアのベルトの検査装置において、前記ベルト内に配置されたワイヤの断線を画像処理にて発見した場合、警報を発する警報手段を備えていることを特徴とするベルトコンベアのベルトの検査装置。

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