JP2016145111A - ベルトコンベア設備点検システム - Google Patents

Abstract

【課題】作業者を必要とすることなく、ベルトコンベア設備を安全、簡便、安価に点検すること。
【解決手段】本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムは、ベルトコンベア設備の搬送ベルトに設けられた搭載部と、ベルトコンベア設備を点検する自走式検査装置１００と、を備え、自走式検査装置１００は、装置本体１１０と、装置本体１１０を搭載部に吸着させる吸着機構１３０と、を備える。これにより、作業者を必要とすることなく、ベルトコンベア設備を安全、簡便、安価に点検することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ベルトコンベア設備点検システムに関する。

ベルトコンベア設備は、移動する搬送ベルトの上に搬送物を載せて搬送する設備であり、多くの生産設備で利用されている。特に製鉄所では、多量の鉄鉱石、石炭、石灰石等の搬送物を搬送するため、搬送区間が長距離にわたるベルトコンベア設備が多数稼働している。製鉄所に設けられているベルトコンベア設備は、稼働開始から長い年数が経過しているものが多く、また、ベルトコンベア設備は、基本的に臨海地域の屋外に設置されているために劣化が進行しやすい。このため、ベルトコンベア設備については、定期的な点検及び補修の継続が必要である。特許文献１〜３には、ベルトコンベア設備の点検方法に関する技術が記載されている。

特許第４４０１５０１号公報 特許第４２６２８７８号公報 実開平７−３５４２３号公報

特許文献１，２記載の技術では、ベルトコンベア設備のローラの異常を検査するために、作業者が携帯型のマイクロフォンを利用して搬送ベルトに沿ってローラの回転音を採取する。しかしながら、このような技術では、搬送区間が長距離にわたるベルトコンベア設備群を点検する場合、多大な費用及び時間が必要となる。また、ベルトコンベア設備の中には高所や危険な環境に設置されているものもあるため、安全上の観点から好ましくない。

特許文献３記載の技術では、作業者は、搬送ベルトに沿って設置された点検台車に乗車してベルトコンベア設備を点検する。しかしながら、このような技術では、ベルトコンベア設備が劣化している可能性がある場合、点検台車の脱線や滑落等の危険性がある。また、搬送区間が長距離にわたるベルトコンベア設備が多数ある場合、全てのベルトコンベア設備に点検台車を設置することは、費用の面から現実的ではない。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、検査対応の作業者を必要とすることなく、ベルトコンベア設備を安全、簡便、安価に点検可能なベルトコンベア設備点検システムを提供することにある。

本発明に係るベルトコンベア設備点検システムは、ベルトコンベア設備の搬送ベルトに設けられた搭載部と、前記ベルトコンベア設備を点検する自走式検査装置と、を備え、前記自走式検査装置は、装置本体と、前記装置本体を前記搭載部に吸着させる吸着機構と、を備えることを特徴とする。

本発明に係るベルトコンベア設備点検システムにおいて、前記自走式検査装置は、屋外又は屋内測位技術及び自己位置認識技術を用いて、前記装置本体を点検対象のベルトコンベア設備の近傍まで走行させる走行部を備えることを特徴とする。

本発明に係るベルトコンベア設備点検システムにおいて、前記自走式検査装置は、先端位置に検査用機器を着脱可能であり、該先端位置を任意の位置に移動可能な移動機構を備えることを特徴とする。

本発明に係るベルトコンベア設備点検システムにおいて、前記自走式検査装置は、検査結果を担当者に通知する機能及び検査結果を情報処理装置に記録する機能を備えることを特徴とする。

本発明に係るベルトコンベア設備点検システムによれば、検査対応の作業者を必要とすることなく、ベルトコンベア設備を安全、簡便、安価に点検することができる。

図１は、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムの点検対象であるベルトコンベア設備の構成を示す模式図である。 図２は、図１に示す搬送ベルトの構成を示す平面図である。 図３は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示す外観図である。 図５は、本発明の一実施形態である自走式検査装置を含むヒストリカルトレンドによる設備管理システムの構成を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムについて説明する。

〔ベルトコンベア設備の構成〕
始めに、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムの点検対象であるベルトコンベア設備の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムの点検対象であるベルトコンベア設備の構成を示す模式図である。図２は、図１に示す搬送ベルトの構成を示す平面図である。

図１に示すように、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムの点検対象であるベルトコンベア設備１は、テールプーリ２と、ヘッドプーリ３と、テールプーリ２及びヘッドプーリ３の周面に無端状に巻き掛けられた搬送ベルト４と、設備によっては搬送ベルト４の全長を覆うギャラリ５と、を備えている。

テールプーリ２の近傍には、搬送ベルト４上に鉄鉱石、石炭、石灰石等の搬送物を落とし込む投入シュート６が配置されている。また、テールプーリ２の近傍には、後述する自走式検査装置１００が搬送ベルト４上に出入りするための固定式又は可動式のデッキ７ａ、及び後述する自走式検査装置１００がデッキ７ａに出入りするための階段８ａが設けられている。デッキ７ａ、階段８ａは、自走式検査装置１００専用のものであっても、作業者用の設備との兼用であってもよい。

ヘッドプーリ３の近傍には、搬送ベルト４上の搬送物を排出する排出シュート９が配置されている。また、ヘッドプーリ３の近傍には、後述する自走式検査装置１００が搬送ベルト４上に出入りするための固定式又は可動式のデッキ７ｂ、及び後述する自走式検査装置１００がデッキ７ｂに出入りするための階段８ｂが設けられている。

図２に示すように、搬送ベルト４の幅方向中央部等の位置には、後述する自走式検査装置１００が有する吸着機構１３０が吸着する鋼板等の搭載部１１が設けられている。

図１のような構成を有するベルトコンベア設備１では、図示しない駆動用モータを利用してヘッドプーリ３及びテールプーリ２を回転駆動することによって、搬送ベルト４が長手方向に移動する。搬送ベルト４の移動に伴い、投入シュート６から搬送ベルト４上に落とし込まれた搬送物は、ヘッドプーリ３方向に搬送され、排出シュート９内に落下する。

〔自走式検査装置の構成〕
次に、図３及び図４を参照して、上記ベルトコンベア設備１を点検する本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成について説明する。

図３は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示すブロック図である。図４は、本発明の一実施形態である自走式検査装置の構成を示す外観図である。図３に示すように、本発明の一実施形態である自走式検査装置１００は、装置本体１１０、走行部１２０、及び吸着機構１３０を備えている。

装置本体１１０は、第１位置推定部１１１、第２位置推定部１１２、検査部１１３、情報記憶部１１４、及び制御部１１５を主な構成要素として備えている。

第１位置推定部１１１は、通信装置１１１ａと、演算処理装置１１１ｂと、を備えている。通信装置１１１ａは、周囲に明確なランドマークが存在しないエリアに設置された複数の信号源との間で情報通信を行う装置である。通信装置１１１ａが情報通信を行う信号源としては、自走式検査装置１００が屋内に位置する場合、屋内位置測定システム（ｉＧＰＳ：indoor Global Positioning System）トランスミッタやその他、超広帯域無線通信（ＵＷＢ：Ultra Wide Band）等の無線信号発信源、ＬＥＤ等の光源を利用した可視光通信装置等を例示することができる。また、自走式検査装置１００が屋外に位置する場合には、これらの信号源に加えて、衛星航法システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）の信号発信源を用いることができる。

演算処理装置１１１ｂは、通信装置１１１ａによる信号源との間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置１００の位置情報を算出する装置である。具体的には、信号源としてｉＧＰＳトランスミッタを用いる場合、ｉＧＰＳトランスミッタは、回転ファンビーム（扇型ビーム）を射出している。回転ファンビームは、レーザファンビームであってもよく、他の光放射手段であってもよい。通信装置１１１ａは、ｉＧＰＳトランスミッタから射出される回転ファンビームを受信し、複数のｉＧＰＳトランスミッタからの相対的位置を把握できるようになっている。このとき、回転ファンビームは所定の角度でずれており、これを受信する通信装置１１１ａの座標値、すなわち位置若しくは高さを測定することができる。通信装置１１１ａが受信した情報は演算処理装置１１１ｂに送られ、演算処理装置１１１ｂは三角測量の原理に従って装置本体１１０、すなわち自走式検査装置１００の位置情報を算出する。ｉＧＰＳの詳細については、例えば米国特許第６５０１５４３号明細書を参照のこと。

なお、自走式検査装置１００が屋外に位置する場合、演算処理装置１１１ｂは、通信装置１１１ａがＧＰＳ信号源からの信号を受信可能な範囲ではＧＰＳ信号源との間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置１００の位置情報を算出する。また、設備の近傍等の通信装置１１１ａがＧＰＳ信号源からの信号を受信することは困難であるが、ｉＧＰＳトランスミッタからの信号を受信可能な範囲では、演算処理装置１１１ｂは、ｉＧＰＳトランスミッタとの間の情報通信の結果を用いて自走式検査装置１００の位置情報を算出するようにしてもよい。

第２位置推定部１１２は、通信装置１１２ａと、演算処理装置１１２ｂと、センサ１１２ｃと、を備えている。通信装置１１２ａは、ベルトコンベア設備１の点検作業におけるルート上の停止目標位置、進行支障箇所に設置された信号源との間で情報通信を行う装置である。停止目標位置としては、デッキ７ａ上の所定位置等を例示することができる。進行支障箇所としては、設備の影、狭隘路、及び粉塵や水蒸気が多いエリア等の第１位置推定部１１１の通信装置１１１ａが信号源と情報通信を行うことが困難なエリアや階段、段差等の床面が平らでないエリア等を例示することができる。

通信装置１１２ａは、停止目標位置、進行支障箇所の入口及び出口、進行支障箇所内の要所に配された信号源と通信する装置である。通信装置１１２ａが情報通信を行う手段としては、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）機器やレーザ通信装置等を例示することができる。

センサ１１２ｃは、自走式検査装置１００が自身の位置を推定するために必要なデータを取得する装置である。センサ１１２ｃとしては、画像処理用のＣＣＤカメラ、赤外線カメラ、レーザ測域センサ等を例示することができる。センサ１１２ｃが取得したデータは、自走式検査装置１００の位置を推定するために演算処理装置１１２ｂで処理される。

演算処理装置１１２ｂは、センサ１１２ｃが取得したデータを用いて自走式検査装置１００の位置情報を推定する。具体的には、演算処理装置１１２ｂは、センサ１１２ｃが取得した画像や距離のデータから自走式検査装置１００の位置を算出し、地図情報とマッチングすることによって自走式検査装置１００の位置を推定する。演算処理装置１１２ｂは、進行支障箇所内の要所に設置された信号源との間で通信装置１１２ａが行った通信情報や進行支障箇所内の特定の形状を認識し、適宜自走式検査装置１００の位置の計算に反映させるようにしてもよい。また、演算処理装置１１２ｂは、装置本体１１０に設けられた撮像装置によって撮影された画像を処理することによって撮影画像中に含まれる設備を認識することにより、自走式検査装置１００の位置を推定してもよい。

検査部１１３は、情報記憶部１１４に記憶されているベルトコンベア設備１の検査項目に関する情報を含む後述する検査情報１１４ｄに従ってベルトコンベア設備１の点検作業を行う装置である。具体的には、例えば、検査部１１３は、撮像装置を利用して搬送ベルト４やギャラリ５を撮影することによって搬送ベルト４、ギャラリ５、及びギャラリ５内のフレームを検査する。また、検査部１１３は、集音装置を利用してローラや軸受部からの異音を検出することによってローラや軸受部を検査する。検査部１１３は、検査情報１１４ｄに従って検査対象のベルトコンベア設備１を検査し、検査対象のベルトコンベア設備１に関する情報と検査結果に関する情報とを紐付けして情報記憶部１１４に記憶する。図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、検査部１１３は、撮像装置、集音装置、サーモグラフィ、振動センサ等の検査用機器を検査対象部位、設備、部品付近の最適位置に移動させ、また検査中は検査用機器を最適位置に保持し続けるために、先端位置１１３ａに検査用機器を着脱可能であり、先端位置１１３ａを任意の位置に移動可能な検査用アーム１１３ｂ機構等の移動機構を備えることが望ましい。

情報記憶部１１４は、地図情報１１４ａ、進路情報１１４ｂ、目的地情報１１４ｃ、検査情報１１４ｄ、及び検査結果・履歴情報１１４ｅ等の自走式検査装置１００によるベルトコンベア設備１の検査作業に必要な情報や検査結果に関する情報を記憶している。地図情報１１４ａは、ベルトコンベア設備１の識別情報及びその位置情報を含む。進路情報１１４ｂは、ベルトコンベア設備１の検査作業における自走式検査装置１００の移動経路に関する情報を含む。目的地情報１１４ｃは、検査部１１３による検査作業を行うベルトコンベア設備１の識別情報に関する情報を含む。検査情報１１４ｄは、ベルトコンベア設備１毎の検査項目に関する情報を含む。検査結果・履歴情報１１４ｅは、検査部１１３によるベルトコンベア設備１の検査結果に関する情報及び自走式検査装置１００が移動した経路等の履歴に関する情報を含む。

制御部１１５は、演算処理装置によって構成され、自走式検査装置１００全体の動作を制御する。具体的には、制御部１１５は、自走式検査装置１００の位置情報を取得する手段を第１位置推定部１１１と第２位置推定部１１２との間で切り替え、取得した自走式検査装置１００の位置情報及び情報記憶部１１４に記憶されている地図情報１１４ａ、進路情報１１４ｂ、及び目的地情報１１４ｃに基づいて走行部１２０を制御することによって装置本体１１０を所定のルートに沿って進行させると共に、検査情報１１４ｄに基づいて検査部１１３を制御することによって検査対象のベルトコンベア設備１の検査を実行させる。

例えば、制御部１１５は、第２位置推定部１１２が進行支障箇所の入口側に設けられた所定の信号源（入口側信号源）からの信号を受信したタイミングで、自走式検査装置１００の位置情報を取得する手段を第１位置推定部１１１から第２位置推定部１１２に切り替える。そして、制御部１１５は、第２位置推定部１１２が進行支障箇所の出口側に設けられた所定の信号源（出口側信号源）からの信号を受信したタイミングで、自走式検査装置１００の位置情報を取得する手段を第２位置推定部１１２から第１位置推定部１１１に切り替える。

なお、自走式検査装置１００の位置情報を取得する手段を第１位置推定部１１１から第２位置推定部１１２に切り替えた際、第２位置推定部１１２は、入口側信号源から進行支障箇所に関する情報を取得することが望ましい。進行支障箇所に関する情報としては、例えば進行支障箇所が階段である場合、階段の高さや段数、進行支障箇所が狭隘路である場合には、狭隘路の幅や長さ等を例示することができる。進行支障箇所に関する情報を取得することによって、自走式検査装置１００は進行支障箇所を安全、且つ、確実に通過することができる。

走行部１２０は、制御部１１５からの制御信号に従って、装置本体１１０を走行させる装置である。走行装置としては、図４（ａ）〜（ｃ）に示すような左右位置に履帯を備えるクローラタイプの走行装置や四輪台車等を例示することができるが、移動経路に階段や段差等を含む場合は四輪台車での移動は困難なため、一般的に、設備内に高低差があり、階段の使用を前提としているベルトコンベア設備の点検においては、クローラタイプの走行装置の採用が妥当であると想定される。

図４（ａ）〜（ｃ）に示すよう、吸着機構１３０は、制御部１１５からの制御信号に従って、ベルトコンベア設備１の搬送ベルト４に設けられた搭載部１１に吸着する機構である。吸着機構１３０としては、電磁石や吸着パッド等を例示することができる。

〔自走式検査装置の制御方法〕
次に、自走式検査装置１００の制御方法について説明する。

自走式検査装置１００を用いてベルトコンベア設備１を点検する際には、始めに、自走式検査装置１００が、走行部１２０を利用して点検対象のベルトコンベア設備１の近傍まで自律的に移動する。次に、自走式検査装置１００は、ベルトコンベア設備１のデッキ７ａに繋がる階段８ａを認識し、階段８ａを昇ってデッキ７ａ上へと移動する。次に、自走式検査装置１００は、検査部１１３を利用して、移動する搬送ベルト４をデッキ７ａ上から撮影することによって搬送ベルト４を検査する。例えば、搬送ベルト４上に搬送物がない状態で搬送ベルト４を空運転させ、検査部１１３としてカメラを搭載していれば、デッキ７ａにとどまりながら搬送ベルト４の全長にわたり人が目視点検すると同様に搬送ベルト４の表面状態を可視光画像で確認・記録できる。また、移動機構によってカメラを搬送ベルト４の裏面を観察可能な位置まで移動させれば、表面同様に裏面状態も可視光画像で確認・記録できる。また、検査部１１３として２次元レーザ距離計を搭載していれば、搬送ベルト４の表面の凹凸、亀裂の発生有無も測定でき、勿論カメラと同時に搭載すればなおよい。さらに、検査部１１３として熱画像計測装置を搭載し、搬送ベルト４を空運転ではなく、操業中の搬送物がある状態で観察すれば、搬送物の温度分布を測定でき、設備管理上又は操業上好ましくない高温度状態が発生していないか等の操業監視にも役立てることができる。

次に、自走式検査装置１００は、搬送ベルト４上の搭載部１１の位置を認識し、投入シュート６の稼働及び搬送ベルト４の移動を停止させた後、吸着機構１３０を利用して搭載部１１に吸着する。搭載部１１の位置を認識する方法としては、搭載部１１としては基本的には薄鋼帯を想定しており、薄鋼帯は搬送ベルト４の表面に設置され搬送ベルト４と共に移動してプーリ部も曲がりながら通過できるものとしているため、搭載部１１そのものをベルト色と比較して目立つ色でマーキングしておく、又は搭載部１１と同じ位置にＲＦＩＤのタグを設置しておけば、自走式検査装置１００が搭載部１１上に移動する際に搬送ベルト４を一時停止させれば自走式検査装置１００が前進することによって搭載部１１を認識できる。また、搬送ベルト４を止めないで搭載部１１上へ移動するのであれば、搭載部１１から所定距離上流側に目立つ色等でマーキングしておけは、デッキ７ａ上にてマーキング部を画像認識することによって所定距離(時間)後に搭載部１１が来ることを認識できる、又は、マーキングの替わりにＲＦＩＤのタグを付けておけば、電磁気的に所定距離(時間)後に搭載部１１が来ることを認識できる。自走式検査装置１００はマーキング部又はＲＦＩＤのタグ等を認識した後、タイミングを合わせて搭載部１１上に移動すればよい。吸着機構１３０を搭載部１１に吸着させる方法としては、吸着機構１３０を電磁石として搭載部１１上に移動後に通電すれば磁力によって吸着可能である。又は、吸着機構１３０を吸着パッドとすれば、搭載部１１上に移動後に吸引すればパッド内負圧により吸着できる。次に、自走式検査装置１００は、投入シュート６及び搬送ベルト４を稼働させ、検査部１１３を利用してギャラリ５及びギャラリ５内のフレームをカメラ撮影又は２次元スキャナにて測定することによってギャラリ５及びギャラリ５内のフレームを検査する。投入シュート６及び搬送ベルト４の稼動、停止は、自走式検査装置１００の位置を確認しながら、作業者が行ってもよい。また、自走式検査装置１００は、検査部１１３を利用してローラや軸受部からの異音を検出することによってローラや軸受部を検査する。

デッキ７ｂの近傍に到達すると、次に、自走式検査装置１００は、投入シュート６の稼働及び搬送ベルト４の移動を停止させる。そして最後に、自走式検査装置１００は、搭載部１１から吸着機構１３０を外し、デッキ７ｂ上へと移動した後、投入シュート６及び搬送ベルト４を稼働させ、階段８ｂを降りる。投入シュート６及び搬送ベルト４の稼動、停止は、自走式検査装置１００の位置を確認しながら、作業者が行ってもよい。これにより、ベルトコンベア設備１の点検作業は終了する。点検作業終了後、次の点検対象のベルトコンベア設備１に移動する場合、自走式検査装置１００は、情報記憶部１１４に記憶されている情報を利用して点検対象のベルトコンベア設備１に向けて移動し、全ての点検対象のベルトコンベア設備１の点検作業が終了した場合には、基地に帰還する。

図５（ａ），（ｂ）は、本発明の一実施形態である自走式検査装置を含むヒストリカルトレンドによる設備管理システムの構成を示す図である。図５（ａ）に示すように、基地に帰還後、自走式検査装置１００は、情報記憶部１１４に記憶されている情報をWi-Fi（登録商標）等の無線通信にて担当者ＯのＰＣや端末等に即時送付すると共に、外部ＰＣ２００のデータベースにも転送・蓄積する。その結果、担当者Ｏは検査結果をすぐに知ることができ、また、データベースにアクセスすれば、図５（ｂ）に示すように中長期のヒストリカルトレンドによる同一のベルトコンベアの設備管理を実施することができ、今後の状態予測・補修計画にも役立てることが可能となる。ヒストリカルトレンドにおいて現在の検査値又は今後予測される予測検査値が設定した閾値を下回る又は上回ったらアラーム等にて担当者に注意喚起を促せばなおよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるベルトコンベア設備点検システムは、ベルトコンベア設備１の搬送ベルト４に設けられた搭載部１１と、ベルトコンベア設備１を点検する自走式検査装置１００と、を備え、自走式検査装置１００は、装置本体１１０と、装置本体１１０を搭載部１１に吸着させる吸着機構１３０と、を備えるので、作業者を必要とすることなく、ベルトコンベア設備１を安全、簡便、安価に点検することができる。また、ベルトコンベア設備１を内部から点検するので、検査対象物により接近し、点検精度を高めることができる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ ベルトコンベア設備
２ テールプーリ
３ ヘッドプーリ
４ 搬送ベルト
５ ギャラリ
６ 投入シュート
７ａ，７ｂ デッキ
８ａ，８ｂ 階段
９ 排出シュート
１１ 搭載部
１００ 自走式検査装置
１１０ 装置本体
１１１ 第１位置推定部
１１２ 第２位置推定部
１１３ 検査部
１１４ 情報記憶部
１１５ 制御部
１２０ 走行部
１３０ 吸着機構

Claims (4)

1. ベルトコンベア設備の搬送ベルトに設けられた搭載部と、
   前記ベルトコンベア設備を点検する自走式検査装置と、を備え、
   前記自走式検査装置は、
   装置本体と、
   前記装置本体を前記搭載部に吸着させる吸着機構と、
   を備えることを特徴とするベルトコンベア設備点検システム。
2. 前記自走式検査装置は、屋外又は屋内測位技術及び自己位置認識技術を用いて、前記装置本体を点検対象のベルトコンベア設備の近傍まで走行させる走行部を備えることを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベア設備点検システム。
3. 前記自走式検査装置は、先端位置に検査用機器を着脱可能であり、該先端位置を任意の位置に移動可能な移動機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルトコンベア設備点検システム。
4. 前記自走式検査装置は、検査結果を担当者に通知する機能及び検査結果を情報処理装置に記録する機能を備えることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載のベルトコンベア設備点検システム。

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