JP3977323B2 - コンベアベルトの温度測定方法およびコンベアベルト温度測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンベアベルトの温度測定方法およびコンベアベルト温度測定装置に関し、特に、搬送物が載っていても、コンベアベルトの内部の温度を直接測定することのできるものに関する。

大型のコンベアベルトは、天然資源の採掘現場等、人が近づけるように整備されていない現場で用いられることが多く、保守点検整備が十分行われていない状況にある。このような現場においては、例えば、コンベアベルトの一部の温度が異常に上昇して、突然、コンベア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り、この場合、その復旧に多大の時間と費用とを要し、そのため、予防保全を行えるよう、前もって事故の予兆を検出する手段が強く望まれていたが、有効な手段がなく問題となっていた。

また、搬送物が高温の物体である場合、その熱により、コンベアベルトのゴムが劣化して破壊に至ることが多く、コンベアベルトの内部温度が所定温度以上にならないよう監視することが求められているが、実際には、コンベアベルトの表面温度を測定する方法はあっても、内部温度を測定する手段がなく問題となっていた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、温度異常上昇によるコンベアベルトの切断等の事故の予兆を捉えるため、また、コンベアベルトの内部温度を監視するため、ベルトの内部温度を測定することのできる方法ならびに装置を提供することを目的とする。

＜１＞は、走行中のコンベアベルトの温度を測定するに際し、
コンベアベルトの所要部分に埋設された感温ゴム複合磁石からの磁界を、大地に対して固定された磁気センサで検出し、この磁界が前記所要部分の温度に依存して変化することを利用して、検出された磁界の大きさからコンベアベルトの温度を求めるコンベアベルトの温度測定方法である。

＜２＞は、＜１＞のコンベアベルトの温度測定方法に用いられる温度測定装置であって、
コンベアベルトの所要部分に埋設され両端に互いに逆極性の磁極を有する感温ゴム複合磁石と、この感温ゴム複合磁石からの磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、
感温ゴム複合磁石は、所定温度範囲における温度変化に応じて磁力が変化する特性を有してなるコンベアベルト温度測定装置である。

＜３＞は、＜２＞において、感温ゴム複合磁石は、永久磁石と、この永久磁石の一方の磁極にこれを延長させるように連結された感温磁性体とよりなり、この感温磁性体は、前記温度範囲において温度の上昇に対して透磁率が低下する特性を有し、
永久磁石および感温磁性体は、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成されてなるコンベアベルト温度測定装置である。

＜４＞は、＜２＞において、感温ゴム複合磁石は、永久磁石と、この永久磁石の周囲に配置された感温磁性体とよりなり、この感温磁性体は、前記温度範囲において温度の上昇に対して透磁率が低下する特性を有し、
永久磁石および感温磁性体は、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成されてなるコンベアベルト温度測定装置である。

＜５＞は、＜２＞〜＜４＞のいずれかにおいて、磁気センサのもっとも近くを通過するコンベアベルト部分の幅方向位置を規制する幅方向ガイドを設けてなるコンベアベルト温度測定装置である。

＜６＞は、＜２＞〜＜５＞のいずれかにおいて、前記磁気センサを、搬送物をコンベアベルトに投入する投入部の、コンベアベルト走行方向下流側近傍に設けてなるコンベアベルト温度測定装置である。

＜１＞によれば、磁気センサで検出された磁界の大きさから、感温ゴム複合磁石が埋設されたコンベアベルトの部分の温度を求めるので、高温の搬送物がコンベアベルトに載っていても、搬送物の温度にかかわりなく、直接、コンベアベルトの内部温度を測定することができ、事故の予兆を捉え、あるいは、コンベアベルトの寿命の監視に供することができる。

＜２＞によれば、感温ゴム複合磁石は、所定温度範囲における温度変化に応じて磁力が変化する特性を有するので、感温ゴム複合磁石の磁力は、その温度と一義的に関係付けることができ、磁気センサが検出した磁界の大きさから、感温ゴム複合磁石の温度、ひいてはこれが埋設されているコンベアベルトの部分の温度を求めることができる。

＜３＞によれば、感温ゴム複合磁石を、永久磁石と、温度が上昇すると透磁率が低下する感温磁性体とを直列に連結したので、コンベアベルトの所要部分の温度が異常に上昇すると感温磁性体の透磁率は低下して、感温ゴム複合磁石からの磁界は減少し、感温ゴム複合磁石に前記特性を簡易に具備させることができ、また、これを永久磁石だけで構成した場合に対比して、温度の変化に対して磁力を高感度に変化させることができる。

＜４＞によれば、感温ゴム複合磁石を、永久磁石と、この永久磁石の周囲に配置された感温磁性体とで構成したので、コンベアベルトの所要部分の温度が正常である場合には、永久磁石の一方の磁極から出た磁力線は透磁率の高い感温磁性体の中を通って他の磁極に入り、感温ゴム複合磁石の外に形成される磁界は小さいが、コンベアベルトの所要部分の温度が異常に上昇すると感温磁性体の透磁率は低下して、永久磁石の一方の磁極から出て感温磁性体の中を通って他の磁極に入り磁力線の数は低下し、その分、感温ゴム複合磁石からの磁界は増加し、感温ゴム複合磁石に前記特性を簡易に具備させることができ、また、これを永久磁石だけで構成した場合に対比して、温度の変化に対して磁力を高感度に変化させることができる。

また、＜３＞および＜４＞によれば、感温ゴム複合磁石を構成する、永久磁石および感温磁性体を、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成したので、感温ゴム複合磁石は、コンベアベルトの大きな変形に対して追従して変形することができ、よって、感温ゴム複合磁石がコンベアベルトからはがれたり、コンベアベルトの正常な変形を阻害したり、あるいは、感温ゴム複合磁石が破壊したりするのを防止することができる。

＜５＞によれば、磁気センサのもっとも近くを通過するコンベアベルト部分の幅方向位置を規制する幅方向ガイドを設けたので、コンベアベルトの幅方向の蛇行や位置ずれによる計測誤差を排除することができ、測定をより高精度に行うことができる。

＜６＞によれば、磁気センサを、搬送物をコンベアベルトに投入する投入部の、コンベアベルト走行方向下流側近傍に設けたので、高温の搬送物の、コンベアベルト温度への影響を知ることができ、搬送物の管理、規制に供することができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図１は、第一の実施形態のコンベアベルト温度測定装置を示す側面図、図２は、図１のＡ部を拡大して示す断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ矢視に対応する正面図、図４（ａ）は、感温ゴム複合磁石を示す正面図、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）のｂ−ｂ矢視に対応する平面図である。コンベアベルト温度測定装置１は、プーリ１２に巻掛けられたコンベアベルト１１の所定部分に埋設された感温ゴム複合磁石２と、大地に対して固定され、感温ゴム複合磁石２からの磁界を検出する磁気センサ３とを具える。

感温ゴム複合磁石２は円柱状をなし、永久磁石２１と、永久磁石２１の一方の磁極、図４に示す例ではＮ極に、これを延長させるように連結された感温磁性体２２とで構成される。そして、永久磁石２１の、感温磁性体２２と連結されない側の磁極と、永久磁石２１によって磁化された感温磁性体２２の、永久磁石２１と反対側の端とが、感温ゴム複合磁石２の両磁極として機能する。

本実施形態のコンベアベルト温度測定装置１においては、感温ゴム複合磁石２の両磁極を結んだ線は、コンベアベルト１１の厚さ方向に向けて配置され、図２において、Ｍで示す磁力線を形成するが、磁極の向きは、特にこれに限定されるものではない。そして、感温ゴム複合磁石２は、コンベアベルト１１の走行に伴って、垂直面Ｌ内を移動する。

永久磁石２１および感温磁性体２２は、それぞれ、磁石材料よりなる磁性粉および、高透磁率磁性体すなわち軟質磁性材料よりなる磁性粉を配合ゴムに分散混合してできたボンド磁性体により形成され、感温ゴム複合磁石２は、永久磁石２１と感温磁性体２２とを円筒状に一体化して形成される。その結果、感温ゴム複合磁石２は高い柔軟性をもち、コンベアベルト１１の大きな変形にも追従して変形することができる。

永久磁石２１を構成するボンド磁性体の磁性粉は、安価なフェライトを用いることもできるが、ネオジウム鉄ボロン、サマリウムコバルトあるいはサマリウム鉄窒素などの希土類磁石や、アルニコ磁石などを用いることにより、強い磁界を形成することができる。

また、感温磁性体２２は、所要の温度、例えば、コンベアベルト１１の所要部分の許容温度範囲の上限付近にキュリー点を有する軟質磁性材料で形成され、この感温磁性体２２は、キュリー点よりずっと低い温度では高い透磁率を有するが、キュリー点を超える温度においては磁化を喪失する結果、透磁率も極めて小さくなる特性を有する。

感温ゴム複合磁石２が埋設されたコンベアベルト部分の温度をＴｘとしたとき、Ｔｘがキュリー点よりずっと低い温度であるときは、感温磁性体２２の透磁率は高いので感温ゴム複合磁石２の磁力は大きく保たれるが、Ｔｘがキュリー点を超えると感温磁性体２２は透磁率の低い非磁性体となり、その結果、感温ゴム複合磁石２全体の磁極から空間に放射される磁力線の数も少なくなり磁力が低下し、磁気センサ３で検出する磁界は、コンベアベルト部分の温度Ｔｘに応じて小さくなる。

なお、この感温磁性体２２は、温度上昇に応じて透磁率を低下させる特性に加えて、飽和磁化をも低下させる特性を有することが好ましく、このことにより、感温ゴム複合磁石２の磁力の温度変化に対する感度を一層向上させることができる。

このような特性を有する感温磁性体２２を構成するボンド磁性体の磁性粉は、ＮｉＣｕ、ＮｉＡｌ、ＮｉＣｒ、ＮｉＶ、ＮｉＳｉ，ＮｉＴｉ、ＮｉＭｏ，ＮｉＳｂ，ＮｉＺｎを含むＮｉ系合金、Ｍｎ−Ｃｕ系合金、Ｎｉ−Ｚｎ−Ｆｅ_２Ｏ_４系合金、Ｍｎ−Ｚｎ−Ｆｅ_２Ｏ_３系合金、Ｆｅ−Ｎｉ系合金、Ｎｉ−Ｃｕ系合金、もしくは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ系合金などのうちから、検知したい温度の領域に応じて、適宜選択して用いることができる。

また、感温ゴム複合磁石２は、必要に応じて、コンベアベルト１１の補強材となるスチールコード層１１ｂによって区切られる表裏いずれの側のゴム部分に埋設することもできる。

磁気センサ３は、高い検出感度を得るため、感温ゴム複合磁石２の通過位置にできるだけ近くになるようこれを設けるのが好ましく、コンベアベルト１１の、感温ゴム複合磁石２が埋設された側の表面に近接した垂直面Ｌ上に配置される。

また、磁気センサ３のもっとも近くを通過するコンベアベルト部分の幅方向位置を規制する幅方向ガイド９が設けられ、幅方向ガイド９はコンベアベルト１１の幅方向端が所定位置より幅方向外側に変位しないよう、コンベアベルト１１の幅方向端に当接してこれを規制するよう作用する。

さらに、この部分のコンベアベルト部分と磁気センサ３との離隔距離を一定に保つための厚さ方向ガイド９ａも設けられる。

図５は、コンベアベルト温度測定装置１の制御部分を示すブロック線図であり、コンベアベルト温度測定装置１は、磁気センサ３からの測定値を入力し、入力した値からベルトの温度を演算して求め、演算結果を電波により送信する現場制御装置５と、現場制御装置５からの演算結果を受信して、演算結果を出力端末７に出力しあるいは温度が所定の閾値を超えた場合に警報を出す中央制御装置６とを具える。

なお、上記の説明において、コンベアベルト１１の温度を求める演算手段を現場制御装置５に配置したが、これを中央制御装置６に設けることもでき、その場合、現場制御装置５は、磁気センサ３からのデータを中央制御装置６に送信するだけのトランスミッタとして機能する。

以上のように構成されたコンベアベルト温度測定装置１を用いて、コンベアベルトの所要部分の温度を求める方法について説明する。図６（ａ）は、磁気センサ３で検知された磁力の時間変化を表すグラフであり、コンベアベルトの所要部分の温度Ｔｘが正常範囲であるときは、前述の説明のように感温ゴム複合磁石２は強い磁力を有するので、コンベアベルト１１の走行に伴って、大地に対して固定された磁気センサ３の近くを感温ゴム複合磁石２Ａが通過する際、磁気センサ３には、ピーク状の磁力の時間変化が検出される。

検出されたピークの高さＦ_０は、感温ゴム複合磁石２からの磁界の大きさにより変化するが、前述の説明のように、温度Ｔｘが上昇すると磁界は弱くなるので、ピークの大きさも、図６（ｂ）に示すように、Ｆ_１と小さくなる。そして、予め、ピークの大きさと温度との関係式を準備しておくことにより、ピークの大きさＦ_０から、温度Ｔｘを逆算して求めることができる。

ここで、感温ゴム複合磁石２を、必要に応じて所定間隔、例えば１００ｍ間隔で、ベルト長さ方向に配置することにより、コンベアベルト１１の全長にわたって各位置における温度を測定することができる。また、搬送物が投入される点Ｐの近傍の下流の点は、搬送物が高温である場合、コンベアベルト１１の劣化に対する影響が大きく管理する重要性が高いので、磁気センサは、これを検出する位置に設けるのが好ましい。

図７（ａ）は第二の実施形態のコンベアベルト温度測定装置に埋設される感温ゴム複合磁石２Ａを示す正面図、また、図７（ｂ）は、図７（ａ）のｂ−ｂ矢視に対応する平面図である。第二の実施形態のコンベアベルト温度測定装置は、図１〜図３に示した第一の実施形態のコンベアベルト温度測定装置１における感温ゴム複合磁石２を、図４に示した感温ゴム複合磁石２Ａに置き換えたものであり、感温ゴム複合磁石２Ａは円柱状をなし、円柱状の永久磁石２５と、その周囲に配置された感温磁性体２６とで構成され、永久磁石２５の両磁極が、そのまま、感温ゴム複合磁石２Ａの両磁極としてそれぞれ機能する。

本実施形態のコンベアベルト温度測定装置１においては、感温ゴム複合磁石２Ａの両磁極を結んだ線は、コンベアベルト１１の厚さ方向に向けて配置されるが、磁極の向きは、特にこれに限定されるものではない。そして、感温ゴム複合磁石２Ａは、コンベアベルト１１の走行に伴って、図３に示すところの垂直面Ｌ内を移動する。

永久磁石２５および感温磁性体２６の材質、特性ならびに形成方法は第一の実施形態に示したところと同様であり、詳細の説明を省略する。

感温ゴム複合磁石２Ａが埋設されたコンベアベルト部分の温度をＴｘとしたとき、Ｔｘがキュリー点よりずっと低い温度にあるときは、感温磁性体２６の透磁率は高いので、永久磁石２５の一方の磁極から出た磁力線のほとんどは感温磁性体２６の中を通って他の磁極に入り、感温ゴム複合磁石２Ａの外に形成される磁界は小さいが、温度Ｔｘが異常に上昇すると、感温磁性体２６の透磁率は低下して、永久磁石２５の一方の磁極から出て感温磁性体２６の中を通り他の磁極に入る磁力線の数は低下し、その分、磁気センサ３で検出する、感温ゴム複合磁石２Ａからの磁界は増加する。

以上のように構成された第二の実施形態のコンベアベルト温度測定装置を用いて、コンベアベルトの所要部分の温度を求める方法について説明する。図８（ａ）は、磁気センサ３で検知された磁力の時間変化を表すグラフであり、コンベアベルトの所要部分の温度Ｔｘが正常範囲であるときは、前述の説明のように感温ゴム複合磁石２Ａから発生する磁界は小さいので、感温ゴム複合磁石２Ａの埋設されたコンベアベルト部分が磁気センサ３を横切っても、磁気センサ３で検出する磁力は、Ｆ_２と小さいが、温度Ｔｘが異常に上昇すると、図８（ｂ）に示すように、磁気センサ３で検出する磁力は、Ｆ_３と増加する。そして、予め、ピークの大きさと温度との関係式を準備しておくことにより、ピークの大きさＦ_３から、感温ゴム複合磁石２Ａが埋設されているコンベアベルト部分の温度Ｔｘを逆算して求めることができる。

本発明に係る第一の実施形態のコンベアベルト温度測定装置を示す側面図である。 図１のＡ部を拡大して示す断面図である。 図１のＢ−Ｂ矢視に対応する正面図である。 感温ゴム複合磁石の構造を示す正面図および平面図である。 コンベアベルト温度測定装置の制御部分を示すブロック線図である。 磁気センサで検知された磁力の時間変化を表すグラフである。 本発明に係る第二の実施形態のコンベアベルト温度測定装置に用いられる感温ゴム複合磁石の構造を示す正面図および平面図である。 磁気センサで検知された磁力の時間変化を表すグラフである。

符号の説明

１ コンベアベルト温度測定装置
２、２Ａ 感温ゴム複合磁石
３ 磁気センサ
５ 現場制御装置
６ 中央制御装置
７ 出力端末
９ 幅方向ガイド
９ａ 厚さ方向ガイド
１１ コンベアベルト
１１ｂ スチールコード層
１２ プーリ
２１ 永久磁石
２２ 感温磁性体
２５ 永久磁石
２６ 感温磁性体

Claims (6)

1. 走行中のコンベアベルトの温度を測定するに際し、
   コンベアベルトの所要部分に埋設された感温ゴム複合磁石からの磁界を、大地に対して固定された磁気センサで検出し、この磁界が前記所要部分の温度に依存して変化することを利用して、検出された磁界の大きさからコンベアベルトの温度を求めるコンベアベルトの温度測定方法。
2. 請求項１に記載のコンベアベルトの温度測定方法に用いられる温度測定装置であって、
   コンベアベルトの所要部分に埋設され両端に互いに逆極性の磁極を有する感温ゴム複合磁石と、この感温ゴム複合磁石からの磁界を検出する磁気センサとを具えてなり、
   感温ゴム複合磁石は、所定温度範囲における温度変化に応じて磁力が変化する特性を有してなるコンベアベルト温度測定装置。
3. 感温ゴム複合磁石は、永久磁石と、この永久磁石の一方の磁極にこれを延長させるように連結された感温磁性体とよりなり、この感温磁性体は、前記温度範囲において温度の上昇に対して透磁率が低下する特性を有し、
   永久磁石および感温磁性体は、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成されてなる請求項２に記載のコンベアベルト温度測定装置。
4. 感温ゴム複合磁石は、永久磁石と、この永久磁石の周囲に配置された感温磁性体とよりなり、この感温磁性体は、前記温度範囲において温度の上昇に対して透磁率が低下する特性を有し、
   永久磁石および感温磁性体は、磁性粉をゴムに混合分散してなるボンド磁性体より形成されてなる請求項２に記載のコンベアベルト温度測定装置。
5. 磁気センサのもっとも近くを通過するコンベアベルト部分の幅方向位置を規制する幅方向ガイドを設けてなる請求項２〜４のいずれかに記載のコンベアベルト温度測定装置。
6. 前記磁気センサを、搬送物をコンベアベルトに投入する投入部の、コンベアベルト走行方向下流側近傍に設けてなる請求項２〜５のいずれかに記載のコンベアベルト温度測定装置。

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