JP2018115054A - コンベヤベルトのモニタリングシステム - Google Patents

Abstract

【課題】コンベヤベルトの長手方向の所望の位置での走行状態および搬送物の状態を逐次把握しつつ、蛇行量を精度よく抑制できる汎用性が高いモニタリングシステムを提供する。
【解決手段】走行中のコンベヤベルト１１の上方からコンベヤベルト１１の長手方向所定範囲を撮影装置２により逐次撮影して、この撮影装置２により撮影された画像データをモニタ４に表示するとともに検知データとして制御部３に逐次入力し、この画像データに基づいて制御部３がコンベヤベルト１１の蛇行量を小さくするように蛇行抑制装置５を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コンベヤベルトのモニタリングシステムに関し、さらに詳しくはコンベヤベルトの長手方向の所望の位置での走行状態および搬送物の状態を逐次把握しつつ、蛇行量を精度よく抑制できる汎用性が高い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。これら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の上に投入される。投入された搬送物の積載重量や積載位置の変化等によってコンベヤベルトに作用する張力は変動する。この張力が変動すると、コンベヤベルトが蛇行走行し易くなる。コンベヤベルトの蛇行量が過大になると搬送物が脱落したりコンベヤベルトが損傷する原因になるため、蛇行量を小さくすることが望ましい。

コンベヤベルトの蛇行量は、例えば、プーリの側方に配置した超音波センサなどの非接触センサによって検知する方法が知られている（特許文献１の段落０００２、図８を参照）。しかしながら、この方法では、プーリにおけるコンベヤベルトの蛇行量を検知することになるので、プーリ間での蛇行量が最も大きくなる所望の位置での蛇行量を精度よく把握することができない。

そこで、コンベヤベルトの蛇行状態を精度よく把握するためのモニタリングシステムが提案されている（特許文献１の段落０００７〜００１７等を参照）。この文献で提案されているモニタリングシステムでは、コンベヤベルトに埋設された磁石からの磁場を磁界検出手段により検出する。そして、この磁界検出手段による磁場の検出に基づいてコンベヤベルトの蛇行状態を把握する。そのため、コンベヤベルトには磁石を埋設する必要があり、既存のコンベヤベルトに適用することができないモニタリングシステムになっている。また、磁界検出手段をコンベヤベルトに埋設された磁石に近接させて対置させるので、搬送物が載置されていないコンベヤベルトのリータン側で蛇行状態を検知することになる。それ故、コンベヤベルトの長手方向所望の位置での蛇行状態を精度よく把握することはできない。また、コンベヤベルトに載置された搬送物の状態を把握することもできない。

特開２００９−１６６９４７号公報

本発明の目的は、コンベヤベルトの長手方向の所望の位置での走行状態および搬送物の状態を逐次把握しつつ、蛇行量を精度よく抑制できる汎用性が高い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モニタリングシステムは、走行中のコンベヤベルトの蛇行量を検知する蛇行検知装置と、この蛇行検知装置による検知データが入力される制御部と、この制御部により制御される蛇行抑制装置とを備えたコンベヤベルトのモニタリングシステムであって、前記蛇行検知装置が、上方から前記コンベヤベルトの長手方向所定範囲を逐次撮影する撮影装置であり、この撮影装置により撮影された画像データが表示されるモニタを有して、前記画像データが前記検知データとして前記制御部に入力されて、この画像データに基づいて前記制御部が前記コンベヤベルトの蛇行量を小さくするように前記蛇行抑制装置を制御する構成にしたことを特徴とする。

本発明によれば、蛇行検知装置として上方からコンベヤベルトの長手方向所定範囲を逐次撮影する撮影装置を用いて、撮影した画像データをモニタに表示する。そのため、コンベヤベルトの長手方向の所望の位置での走行状態および搬送物の状態をモニタに表示された画像データによって逐次把握することができる。

制御部は、画像データに基づいてコンベヤベルトの蛇行量を小さくするように蛇行抑制装置を制御する。そのため、本発明ではコンベヤベルトに対しては特別な加工をする必要がなく、既存のコンベヤベルトに対しても容易に適用することができる極めて汎用性が高いモニタリングシステムになっている。加えて、コンベヤベルトの長手方向の所望の位置での蛇行量を把握してこの蛇行量を小さくするので、精度よく蛇行量を抑制するには有利になっている。

本発明のコンベヤベルトのモニタリングシステムが適用されたコンベヤベルトラインを側面視で例示する説明図である。 図１のキャリア側のコンベヤベルトを幅方向断面で例示する説明図である。 図１の蛇行抑制装置を平面視で例示する説明図である。 図３の蛇行制御手段を作動させた状態を平面視で例示する説明図である。 撮影装置により撮影されたコンベヤベルト（正常範囲に存在している場合）の画像データを例示する説明図である。 撮影装置により撮影されたコンベヤベルト（異常範囲に存在している場合）の画像データを例示する説明図である。 撮影装置により撮影された蛇行量の経時変化をコンベヤベルトの平面視で例示する説明図である。

以下、本発明のコンベヤベルトの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。

図１に例示する本発明のコンベヤベルトの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１１に適用される。このシステムでは、コンベヤベルト１１の長手方向の所望の位置での走行状態および搬送物Ｃの状態を逐次把握しつつ、蛇行量Ｚを抑制する。蛇行量Ｚとは、コンベヤベルト１１の幅方向へのずれ量である。コンベヤベルトラインの幅方向中心にベルト幅方向中心を一致させて真直ぐに延在している状態（正規の状態）のコンベヤベルト１１を基準にして、幅方向にどの程度ずれているかを示す数値である。

このシステム１の監視対象となるコンベヤベルト１１は図２に例示するように、帆布またはスチールコードで構成される心体層１２と、心体層１２を上下に挟む上カバーゴム１３と下カバーゴム１４とにより構成されている。心体層１２は、コンベヤベルト１１を張設するためのテンションを負担する。コンベヤベルト１１はその他、適宜、必要な部材を付加して構成される。図中、コンベヤベルト１１の幅方向中心線を一点鎖線ＣＬで示し、コンベヤベルトラインの幅方向中心線を一点鎖線Ｍで示している。

コンベヤベルト１１は、駆動プーリ７ａと従動プーリ７ｂとの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。駆動プーリ７ａと従動プーリ７ｂとの間ではコンベヤベルト１１は、ベルト長手方向に適宜の間隔で配置された支持ローラ９によって支持される。

コンベヤベルト１１のキャリア側では下カバーゴム１４が、コンベヤベルト１１の長手方向に間隔をあけた所定位置に配置された支持ローラ９により支持されている。コンベヤベルト１１のリターン側では上カバーゴム１３が、コンベヤベルト１１の長手方向に間隔をあけた所定位置に配置された支持ローラ９により支持されている。

キャリア側では、コンベヤベルト１１の長手方向に間隔をあけたそれぞれの所定位置には、３つの支持ローラ９がベルト幅方向に並んで配置されていて、これらの支持ローラ９によってコンベヤベルト１１は所定のトラフ角度で凹状に支持されている。

駆動プーリ７ａは駆動モータ８により回転駆動され、駆動プーリ７ａの回転によりコンベヤベルト１１が長手方向一方向に走行する。テークアップ機構１０は従動プーリ７ｂを移動させて、駆動プーリ７ａと従動プーリ７ｂとの間隔を変化させてコンベヤベルト１１（心体層１２）に張力を作用させる。

この実施形態では、コンベヤベルト１１が駆動プーリ７ａから従動プーリ７ｂまで走行する途中で一度下方傾斜してから上昇傾斜した形態になっている。即ち、コンベヤベルトラインの途中が最下点になっている。本発明はこのような形態のコンベヤベルトラインに限らず、様々な形態に適用することができる。例えば、一様に下方傾斜、または、上方傾斜、或いは、平坦になっているコンベヤベルトラインにも適用することができる。

このシステム１は、走行中のコンベヤベルト１１の蛇行量を検知する蛇行検知装置として、デジタルビデオカメラなどの撮影装置２を有している。このシステム１はその他に、制御部３と、モニタ４と、蛇行抑制装置５とを有している。さらに、この実施形態のシステム１は警告装置６を有している。警告装置６としては警告灯や警報機などを例示できる。

制御部３にはコンピュータ等が使用される。この制御部３は、撮影装置２、モニタ４、蛇行抑制装置５、警告装置６および駆動モータ８と、有線または無線により接続されている。蛇行抑制装置５、警告装置６および駆動モータ８の動作は制御部３により制御される。

撮影装置２は、上方からコンベヤベルト１１の長手方向所定範囲を逐次撮影する。この実施形態の撮影装置２はすべて、コンベヤベルト１１のキャリア側に配置されている。具体的には、コンベヤベルト１１に搬送物Ｃが入される位置、コンベヤベルト１１の張力変動が最も大きくなるコンベヤベルトラインの最も低い位置、従動プーリ７ｂの近傍位置のぞれぞれに撮影装置２が配置されている。撮影装置２により撮影された画像データは、検知データとして制御部３に逐次入力される。また、この画像データはモニタ４に逐次表示される。

コンベヤベルト１１の上カバーゴム１３の表面に対して撮影装置２の撮影方向がなす角度ａは、例えば３０°以上９０°以下に設定される。この実施形態では、この角度ａが４５°程度に設定されている。

蛇行抑制装置５は、コンベヤベルト１１の蛇行量Ｚを小さくするように機能する。この実施形態の蛇行抑制装置５は、コンベヤベルト１１のキャリア側でコンベヤベルト１１の長手方向に間隔をあけて配置された連続する３か所の支持ローラ９の下方に設置されている。

この蛇行抑制装置５は図３に例示するように、キャリア側の支持ローラ９を平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して傾斜させる可動台により構成されている。図中、支持ローラ９の軸心線を一点鎖線ＷＬにより示している。この軸心線ＷＬとコンベヤラインの幅方向中心線Ｍとの交点Ｐを中心として蛇行抑制装置５を回動させることにより、それぞれの支持ローラ９を平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して傾斜させる。

図４に例示するように、交点Ｐを中心として蛇行抑制装置５を時計回りに回動させると、それぞれの支持ローラ９は平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して、左側が前方になるように傾斜する。これに伴い、走行しているコンベヤベルト１１には走行方向に対して右側に偏らせる外力が付与される。そのため、コンベヤベルト１１が走行方向に対して左側に蛇行している場合は、このように蛇行抑制装置５を制御すると蛇行量Ｚを小さくできる。

コンベヤベルト１１が走行方向に対して右側に蛇行している場合は、交点Ｐを中心として蛇行抑制装置５を反時計回りに回動させる。これにより、それぞれの支持ローラ９を平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して、右側が前方になるように傾斜させる。この結果、走行しているコンベヤベルト１１には走行方向に対して左側に偏らせる外力が付与されるので蛇行量Ｚを小さくできる。

この実施形態では、ベルト幅方向に並んだ３つのすべての支持ローラ９が平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して傾斜させることができる構造になっているが、この構造に限らない。例えば、ベルト幅方向両端に配置されたそれぞれ１つ支持ローラ９のみを蛇行抑制装置５によって、平面視でコンベヤベルト１１の幅方向に対して傾斜させる構造にすることもできる。

次に、このシステム１によって走行しているコンベヤベルト１１を監視する方法を説明する。

コンベヤベルトラインでは、コンベヤベルト１１を走行させつつ、例えば、ホッパ等を通じて搬送物Ｃが上カバーゴム１３の上に投入される。それぞれの撮影装置２は、通過するコンベヤベルト１１の長手方向所定範囲を上方から逐次撮影し、撮影された画像データが制御部３に入力される。

図５、図６に例示するように、モニタ４にはそれぞれの撮影装置２により撮影された画像データがリアルタイムで表示される。図中の矢印はコンベヤベルト１１の走行方向を示している。また、制御部３には図７に例示する画像データが記憶される。図５〜図７にはコンベヤベルト１１の幅方向両側の外側に、コンベヤベルト１１の長手方向に延在する第１警告ラインＬ１、第２警告ラインＬ２が表示されている。これらラインＬ１、Ｌ２は、コンベヤベルトラインの幅方向中心線Ｍから幅方向に予め設定された距離だけ離間した位置に設定されている。

コンベヤベルト１１の上カバーゴム１３の表面に対する撮影装置２の撮影方向がなす角度ａを小さくすると、撮影できる長手方向所定範囲は広くなるが、撮影されたコンベヤベルト１１は、図５、６に例示するように先細の画像になる。そのため、この角度ａは３０°以上９０°以下、より好ましくは４５°以上９０°以下に設定する。

コンベヤベルト１１が第１警告ラインＬ１どうしの間の領域に存在している場合は、蛇行量Ｚが小さいと言えるので、この領域は蛇行量の正常範囲Ｓとして制御部３に記憶されている。コンベヤベルト１１が正常範囲Ｓよりも外側の領域に存在している場合は、蛇行量Ｚが大きいと言えるので、この領域は蛇行量の異常範囲Ｄとして制御部３に記憶されている。

図５に例示する画像データでは、コンベヤベルト１１の幅方向中心線ＣＬがコンベヤベルトラインの幅方向中心線Ｍとほぼ一致した位置にあって蛇行量Ｚがゼロに近い状態になっている。即ち、コンベヤベルト１１は、正常範囲Ｓに存在しているので、制御部３は蛇行量Ｚが小さくて正常な状態であると判断する。そのため制御部３は、図３に例示したように蛇行抑制装置５を作動させることがなく、支持ローラ９の軸心方向ＷＬをコンベヤベルト１１の幅方向中心線ＣＬに対して直交させた状態を維持する。

一方、図６に例示する画像データでは、コンベヤベルト１１の幅方向中心線ＣＬがコンベヤベルトラインの幅方向中心線Ｍに対して左側に大きく移動していて蛇行量Ｚが大きい状態になっている。即ち、コンベヤベルト１１は、異常範囲Ｄに存在しているので、制御部３は蛇行量Ｚが大きくて異常な状態であると判断する。そのため制御部３は、図４に例示したように蛇行抑制装置５を作動させて支持ローラ９の軸心方向ＷＬをコンベヤベルト１１の幅方向中心線ＣＬに対して傾斜させた状態にする。これにより、コンベヤベルト１１を右側に移動させて蛇行量Ｚを小さくする。

図７には、蛇行量Ｚの経時変化が示されている。このグラフ図の下端が走行しているコンベヤベルト１１の最新の状態（蛇行量Ｚ）であり、図の上側になる程、過去の状態を示している。モニタ４には、図７に例示するような蛇行量Ｚの経時変化を表示することもできる。

本発明では上述したように、撮影装置２が撮影した画像データに基づいて制御部３が蛇行量Ｚを小さくするように蛇行抑制装置５を制御する。尚、蛇行抑制装置５によって蛇行量Ｚを小さくするには、上述した制御方法だけでなくその他の方法も採用するとができる。例えば、コンベヤベルトランの幅方向中心線Ｍとコンベヤベルト１１の幅方向中心線ＣＬとを常に一致させるように、蛇行抑制装置５の動作を制御することもできる。

本発明のシステム１を用いることで、現場の管理者等は、モニタ４に表示された画像データを目視することによって、所望の位置でのコンベヤベルト１１の走行状態および搬送物Ｃの状態を逐次把握することができる。そのため、蛇行量Ｚが大きくなっている原因が、搬送物Ｃの積載位置の偏りに起因している等と、推定することができる。

また、本発明では、コンベヤベルト１１に対しては磁石を埋設するなどの特別な加工をする必要がないので、既存のコンベヤベルトに対しても容易に適用することができる。したがって、極めて汎用性が高いモニタリングシステムになっている。

加えて、本発明のシステム１では、撮影装置２により撮影する長手方向所定範囲を、所望の位置に設定できる。そのため、コンベヤベルト１１の長手方向の所望の位置での蛇行量Ｚを把握してこの蛇行量Ｚを小さくできる。即ち、コンベヤベルトラインで蛇行量Ｚが最大になる位置のコンベヤベルト１１の状態を監視して、その位置での蛇行量Ｚを精度よく抑制することが可能になっている。

撮影装置２により撮影されるコンベヤベルト１１の長手方向所定範囲は、例えば、走行中のコンベヤベルト１１に作用する張力の変化の大きさに基づいて設定される。この場合、事前に走行中のコンベヤベルト１１に作用する張力を、コンベヤベルト１１の長手方向位置を異ならせた複数の位置で測定しておく。そして、測定した位置の中で、張力の変動が最も大きい位置が含まれるように、撮影される範囲を設定する。この張力の変動が最も大きい位置は、蛇行量Ｚが最も大きくなる傾向にある。そのため、撮影装置２により撮影される範囲をこのように設定することで、蛇行量Ｚが最大になる位置でのコンベヤベルト１１の画像データを撮影することが可能になる。

この実施形態では、制御部３がコンベヤベルト１１が異常範囲Ｄに存在していると判断すると、制御部３が警告装置６作動させてコンベヤベルト１１の蛇行量Ｚが大きくなっていることを現場の管理者等に知らせる構成になっている。ここで、例えば、異常範囲Ｄを、第２警告ラインＬ２どうしの間の領域（初期警告領域）と、第２警告ラインＬ２どうしの間の領域よりも外側の領域（重大警告領域）とに区別することもできる。コンベヤベルト１１が重大警告領域に存在している場合は、初期警告領域に存在している場合に比して蛇行量Ｚが大きいと言える。そこで、前者の場合と後者の場合とで警告装置６よる警告の方法（種類）を異ならせる。例えば、コンベヤベルト１１が重大警告領域に存在している場合は、初期警告領域に存在している場合よりも警告音の音量を大きくして管理者等により強く注意喚起をする。

画像データにおいてコンベヤベルト１１が所定時間継続して異常領域Ｄに存在していると制御部３が判断した場合には、制御部３がコンベヤベルト１１の走行を停止させる構成にすることもできる。制御部３がこのように判断した場合、蛇行抑制装置５による蛇行量Ｚの抑制が十分に機能していないと考えられるので、コンベヤベルト１１を停止させて、コンベヤベルトラインを詳細に点検する。

１ モニタリングシステム
２ 撮影装置（蛇行検知装置）
３ 制御部
４ モニタ
５ 蛇行抑制装置
６ 警告装置
７ａ 駆動プーリ
７ｂ 従動プーリ
８ 駆動モータ
９ 支持ローラ
１０ テークアップ機構
１１ コンベヤベルト
１２ 心体層
１３ 上カバーゴム
１４ 下カバーゴム

Claims (6)

1. 走行中のコンベヤベルトの蛇行量を検知する蛇行検知装置と、この蛇行検知装置による検知データが入力される制御部と、この制御部により制御される蛇行抑制装置とを備えたコンベヤベルトのモニタリングシステムであって、
   前記蛇行検知装置が、上方から前記コンベヤベルトの長手方向所定範囲を逐次撮影する撮影装置であり、この撮影装置により撮影された画像データが表示されるモニタを有して、前記画像データが前記検知データとして前記制御部に入力されて、この画像データに基づいて前記制御部が前記コンベヤベルトの蛇行量を小さくするように前記蛇行抑制装置を制御する構成にしたことを特徴とするコンベヤベルトのモニタリングシステム。
2. 前記撮影装置が前記コンベヤベルトの長手方向に間隔をあけて複数設置される構成にした請求項１に記載のコンベヤベルトのモニタリングシステム。
3. 前記蛇行量が許容範囲内の場合に前記コンベヤベルトが存在している正常領域と、前記蛇行量が許容範囲を超える場合に前記コンベヤベルトが存在している異常領域とが予め設定されて、この正常領域と異常領域の領域位置データが前記制御部に入力されていて、前記画像データにおいて前記コンベヤベルトが前記異常領域に存在すると前記制御部が判断した場合に、前記制御部が前記コンベヤベルトの蛇行量を小さくするように前記蛇行抑制装置を制御する構成にした請求項１または２に記載のコンベヤベルトのモニタリングシステム。
4. 前記画像データにおいて前記コンベヤベルトが前記異常領域に存在すると前記制御部が判断した場合に前記制御部の指示により警告を発する警告装置を備えた請求項３に記載のコンベヤベルトのモニタリングシステム。
5. 前記画像データにおいて前記コンベヤベルトが所定時間継続して前記異常領域に存在していると前記制御部が判断した場合に、前記制御部が前記コンベヤベルトの走行を停止させる構成にした請求項３または４に記載のコンベヤベルトのモニタリングシステム。
6. 前記撮影装置により撮影される前記コンベヤベルトの長手方向所定範囲が、走行中の前記コンベヤベルトに作用する張力の変化の大きさに基づいて設定されている請求項１〜５のいずれかに記載のコンベヤベルトのモニタリングシステム。

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