JP5374261B2 - ベルト脱索防止システム - Google Patents
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Description
連続ベルトコンベアは、坑口から切羽まで1本のベルトでつながった構成となっている。
そのために、曲線部を備えたトンネルでは、ベルトコンベアもトンネルの曲線に合わせてカーブさせる必要がある。
その場合にベルトはカーブに合わせて傾斜させて設置する。
この傾斜角は、カーブの曲率、ベルトに作用する引張力、によってきめている。
しかし実際の運転では、ベルトへのズリの過剰な載荷や、ベルト下のプーリーの摩擦などなどによるローラの作動不良が生じる場合がある。
すると予想外の張力がベルトのかかり、その結果ベルトの脱索、すなわちベルトコンベア台からのベルトの逸脱が生じる。
いったん脱索が発生すると、その修復のためにベルト全体の走行を停止して修理しなければならず、工程に大きく影響して損害は大きい。
しかし現実には積載するズリの量やプーリー摩擦の変化などのために調整に多くの時間を必要としている。
その点の改善策として、ベルトの側面にベルト抑えローラを設置し、この抑えローラでベルトの両端の位置を強制的に拘束する構造もあるが、ベルトのテンションが大きく変化すれば抑えローラを乗り越えて脱索してしまう。
また抑えローラ自体がベルトの端部を損傷させる可能性も高く、有効な解決策がない状態である。
また本発明は、ズリを積み込む切羽と坑口側とを連結するベルトコンベアと、ズリを積み込む投入コンベアから構成し、ベルトコンベアのベルトにはその張力を計測できるベルト張力計測装置を設置し、このベルト張力計測装置の信号によってベルトコンベアのベルトの張力が基準値以上であると演算処理装置が判断した場合には、排土用コンベアのモータとベルト駆動モータに制御信号を送り、排土用コンベアのモータを停止するとともに、ベルト駆動モータによってベルトコンベアのベルトの速度を減速し、前記のベルト張力計測装置の信号によってベルトコンベアのベルトの張力が基準値以下に復元したと演算処理装置が判断した場合には、ベルト駆動モータによってベルトコンベアのベルトの速度を復元させ、ベルトコンベアのベルトの脱索を防止するベルト脱索防止システムを特徴とするものである。
また、前記のベルト張力計測装置として、ベルトコンベアのベルトの張力が加わるプーリーの軸受けにロードセルを取り付けて構成することもできる。
また前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測するプーリーとして、ベルトコンベアの坑口側の端部に位置するヘッドプーリーを採用することもできる。
また前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測するプーリーとして、ベルトコンベアのベルトを途中で折り返す乗継プーリーを採用することもできる。
また前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測する装置として、ベルトコンベアのベルトの初期値よりの伸び量を測定してこれをベルトコンベアのベルトの張力に変換する装置によって構成することもできる。
<1> ベルトコンベアのベルト張力を計測し、この計測値をもとに、搬送物の投入コンベアとベルトコンベアをリアルタイムで制御することで、ベルトの脱索を防止することができる。
<2> 想定外の張力がベルトに作用した場合に、まずベルト上への搬送物の投入を停止し、それと同時にベルトの走行速度を減速するものである。したがってベルトの脱索を事前に防止できるから、従来のようなベルト全長にわたる長時間の走行の停止、といった不経済な結果を回避することができる。
<3> ベルト自体の走行速度が減速するから、ベルトの周囲に抑えローラを設置して乗り越えを阻止するような構成に比較して、乗り越え対象のローラが存在せず、ベルトの端部の噛みこみ、損傷などが発生することがない
<4> 連続ベルトコンベアで曲線部の多い搬送ルートであっても、搬送効率を向上させることができる。
<5> 投入量が変わらないのに、ベルトコンベアによる搬送物の量が少なくなってきた場合には、ローラーの摩耗や搬送物の引っ掛かりなど、何らかの劣化や異常が起こったものと推測できるために効率的なメンテナンスを行うことができる。
<6> 実施例では理解しやすいように、トンネルでの利用について説明するが、本発明のシステムは建設工事だけではなく、一般のベルトコンベアで搬送物を運搬する用途に広く利用することができる。
本発明のシステムは、各種の搬送物をベルトコンベアの上に投入する投入コンベア1と、投入コンベア1から投入した搬送物を搬送するベルトコンベア2と、各種の制御盤3と、演算処理装置4によって構成する。
なお、以下の図面の実施例では本発明のシステムをトンネル内に配置した場合について説明するが、前記したように本発明のシステムはトンネル内に限定するものではない。
ベルトコンベア2は、トンネル内に配置するものであり、先端をトンネルの切羽に、尾端を坑口側に位置させる。
そして切羽で発生したズリをベルトコンベア2の先端から積み込み、トンネルの全長を通過して坑口で排出する構成である。
このベルトコンベア2は、基本的には駆動モータによって駆動プーリー21を駆動して、この駆動プーリー21に巻き付けたベルト22を走行させる、という公知の装置である。
トンネル掘削機の一例としてシールド掘進機5について説明する。
投入コンベア1としては、切羽で発生したズリを投入コンベア1によってベルトコンベア2上に投入して積み込む、公知の投入コンベア1を使用する。
シールドトンネルにおいては、この投入コンベア1はシールド掘進機5に連結しておき、シールド掘進機5の前進に伴って、一体で前進する構成のものを採用することができる。
あるいは走行部を備えたクローラショベルのような、独立した投入コンベア1を採用することもできる。
これらの装置には、投入用コンベア1のベルトを走行させるモータが搭載してあり、このモータに、後述する制御部からの信号が入力するように構成する。
なお、制御盤3からの信号は、シールド掘進機5の推進ジャッキ51にも入力して推進速度を制御することができる。
本願発明のベルトコンベア2では、ベルト22にその張力を計測できるベルト張力計測装置6を設置する。
ベルト張力計測装置6の種類、その設置位置として次のような構成を採用することができる。
ベルト張力計測装置6としてロードセル61を採用する。
そして、ベルトコンベア2の切羽側の端部に位置するヘッドプーリ23の回転軸の軸受けにロードセル61を取り付ける。
ロードセル61とは、力を加えるとそれを電気信号に変換して出力する装置のことである。
具体的にはロードセル61の表面にひずみゲージが貼り付けてあり、このひずみゲージが変形するとその電気抵抗値が変化する現象を利用して、ロードセル61のわずかな変形を電気信号に変換する構成である。
ロードセル61としては、ビーム型、コラム型、S字型、ダイヤフラム型などの製品があるが、そのような市販の各種のものを採用することができる。
このロードセル61を、図2に示すように、ヘッドプーリ23の回転軸の軸受け24と支柱25との間に取り付ければ、ベルト22の引張力の変化を電気的に計測することができる。
この計測後の値を、後述する演算処理装置4に入力する。
前記したロードセル61を、乗継プーリーの回転軸の軸受けに取り付ける。
延長の長いベルトコンベア2では、その中間に中間ブースターモータ27を設け、このモータ27で中間駆動プーリー28を駆動して中間で駆動力を与える。
乗継プーリ26とは、この中間での駆動プーリー28から回転力を得るためにS字型にベルト22を折り返した場合、その折り返し部の先端に位置するプーリーである。
この乗継プーリ26にも、ベルト22の張力が作用しているから、この回転軸の軸受けにロードセル61を設置することによって、ベルト22の張力の変化を計測することができる。
このロードセル61からの信号も、後述する演算処理装置4に入力するように構成する。
ベルト22の張力を測定するために、ベルト22の伸び量を測定して張力に換算することができる。
そのためには、事前にそのベルトコンベア2におけるベルト22の伸び量と張力の関係を確認しておく必要がある。
そして、間隔の分かっている2か所のベルト22の裏にカメラ62を設置し、ベルト22の裏面にも、カメラ62間隔と同一の間隔で計測マーク22aを設置しておく。
この計測マーク22aの位置のずれが、ベルト22の伸び量であり、この伸び量を張力に換算して、この区間でのベルト22の張力を推定する。
回転軸にかかるベルト22の引張力の変化を計測する方法は、上記のようなロードセル61に限らず、バネや圧縮素子、変位センサーなど公知の装置を利用して行うことができる。
ズリの積載量を計測する装置として、たとえば重量計測方法、あるいは断面計測方法を採用することができる。
ベルトコンベア2のベルト22上の搭載物の重量を計測する装置として、ベルトスケールと呼ばれる製品が公知である。
これはベルト22を支えるローラー架台22bの複数組をロードセル61上に搭載したものである。
このロードセル61の計測値から架台22bの重量を引いて、その区間のベルト22に載っている搭載物の重量を得ることができる。
この方法は、ベルト22の上の搭載の断面を計測して、体積変化を計測する方法である。
重量を計測する方法では、搭載物の性質や含水比などで変化する可能性がある。
しかし断面計測方法は、搭載物の体積がどれだけ変化したかを計測するために、搭載物の種類に影響されない。
その装置として例えばレーザースキャナ7と呼ばれる装置が市販され利用されている。
このレーザースキャナ7をベルト22の上から下向きに設置し、所定の断面計測エリアを通過する採取土砂の量を計測する。
演算処理装置4にはベルト張力計測装置6からの信号が入力する。
その信号によってベルト22の張力が基準値以内か、基準値を超えているかを比較演算する。
そしてベルト22の張力が基準値を超えていた場合には、ベルコン制御盤3A、および投入量制御盤3Bに向けて信号を出力する。
ベルコン制御盤3Aは、入力した信号に基づいて、ベルトコンベア2の速度を停止状態から最高速度まで制御する制御盤である。
そのために、ベルトコンベア2の駆動モータに向けて信号を出力する。
投入量制御盤3Bは、入力した信号に基づいて、投入コンベア1の投入速度の制御を行う。
そのために、投入コンベア1の駆動モータに向けて信号を出力する。
投入量制御盤3Bは、さらにシールド掘進機5が推進ジャッキ51を用いる場合にはそのジャッキ51伸長速度の制御を行うことができる。
基準値を超えていたベルト22の張力が、基準値内に戻った場合にも、同様に信号を出力する。
次に上記のシステムと機能を、図11について説明する。
平常時には、切羽において投入コンベア1から順次ズリをベルトコンベア2の先端に投入する。
その投入量は、ベルトコンベア2の平均的な輸送量に応じた量であるから、ベルト22には特別に過大な引張力が作用することがない。
ベルト張力計測装置6、たとえばロードセル61による計測、カメラ62による計測などからの信号は常に演算処理装置4へ入力しており、演算処理装置4ではその値があらかじめ設定した基準値を超えるか否かを比較して判断している。
ズリの輸送中に、ベルトコンベア2のベルト22が脱索しそうになったり、その他の異常が生じると、ベルト張力計測装置6からの信号を受けた演算処理装置4ではベルト22の張力が平常時の値、すなわち基準値を超えて増大しているということが判断できる。
演算処理装置4が、ベルトコンベア2の張力が基準値を超えたと判断した場合には、演算処理装置4から、ベルコン制御盤3Aと投入量制御盤3Bに信号を出力する。
さらに、投入量制御盤3Bからは投入コンベア1へ制御信号を出力して、投入コンベア1の移送速度を低下させ、あるいは停止させる。
さらにシールド掘進機5である場合には推進ジャッキ51の制御部に出力して、推進ジャッキ51の伸長速度を低下させ、あるいは停止させる。
ベルコン制御盤3Aからベルトコンベア2の駆動プーリー21を駆動する駆動モータに送られた信号によって、ベルトコンベア2のベルト22の速度が減速する。
すなわち、まず投入コンベア1の駆動を制御して、ベルトコンベア2へのズリの投入量を減少させ、あるいは停止しておく。
そして投入が行われない状態で、ベルトコンベア2のベルト22の走行速度を平常時の速度よりも減速する。
この走行速度の減速によってベルト22の異常状態が修復され、ベルト22の脱索を阻止することができる。
減速してもさらにベルト張力計測装置6からの信号で張力が増加している場合には、ベルコン制御盤3Aからベルト22の駆動モータに停止信号を送り、ベルト22の走行を停止して点検作業に入る。
この場合にもベルト22の脱索が生じる前にベルト22の走行を停止するから、ベルト22の脱索や切断、端部の破壊などが生じていないので、修理も簡単であり、長時間の作業の中断が発生しない。
ベルト22の走行速度の減速によって、ベルト張力計測装置6から制御部3Aへの信号が基準値以下に戻ったと演算処理装置4が判断できた場合には、ベルコン制御盤3Aからベルトコンベア2の駆動モータへ信号が入力される。
その信号を受けてベルトコンベア2の駆動モータの回転は基準値の回転に戻る。
ベルトコンベア2のベルト22の走行速度が復元してから、投入コンベア1の駆動部の駆動を再開する信号が入力する。
その結果、すでに走行しているベルトコンベア2のベルト22の上に、ズリの投入が再開する。
2:ベルトコンベア
21:駆動プーリー
22:ベルト
3A:ベルコン制御盤
3B:投入量制御盤
4:演算処理装置
5:シールド掘進機
6:張力計測装置
61:ロードセル
62:カメラ
7:レーザースキャナ
Claims (6)
- 搬送物をベルトコンベアに投入する投入コンベアと、投入された搬送物を搬送する連続ベルトコンベアと、各種の制御盤と、演算処理装置によって構成し、
ベルトコンベアのベルトには、そのベルトの張力を計測できるベルト張力計測装置と、
ベルトコンベアのベルトの積載量を測定するズリ積載量計測装置を設置し、
制御盤として、
ベルトコンベアの移動速度を制御するベルトコンベア制御盤と、
投入コンベアの駆動量を制御する投入量制御盤を設置し、
ベルト張力計測装置によってベルトコンベアのベルトの張力が事前に設定しベルト張力の基準値以上であることを計測した場合には、
ベルトコンベア制御盤に信号を入力して、
ベルトコンベアの速度を低下し、
かつ投入量制御盤に信号を入力して、
投入コンベアの制御を行ってベルトコンベアへの搬送物の投入量を低下し、
その結果ベルトコンベアのベルトの張力を基準値に復元させ、ベルトコンベアのベルトの脱索を防止する、
ベルト脱索防止システム。 - ズリを積み込む切羽と坑口側とを連結するベルトコンベアと、
ズリを積み込む投入コンベアから構成し、
ベルトコンベアのベルトにはその張力を計測できるベルト張力計測装置を設置し、
このベルト張力計測装置の信号によってベルトコンベアのベルトの張力が基準値以上であると演算処理装置が判断した場合には、
投入コンベアのモータとベルト駆動モータに制御信号を送り、
投入コンベアのモータを停止するとともに、
ベルト駆動モータによってベルトコンベアのベルトの速度を減速し、
前記のベルト張力計測装置の信号によってベルトコンベアのベルトの張力が基準値以下に復元したと演算処理装置が判断した場合には、
ベルト駆動モータによってベルトコンベアのベルトの速度を復元させ、ベルトコンベアのベルトの脱索を防止する、
ベルト脱索防止システム。 - 前記のベルト張力計測装置として、
ベルトコンベアのベルトの張力が加わるプーリーの軸受けにロードセルを取り付けて構成した、
請求項1または2に記載のベルト脱索防止システム。 - 前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測するプーリーとして、
ベルトコンベアの坑口側の端部に位置するヘッドプーリを採用した、
請求項3に記載のベルト脱索防止システム。 - 前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測するプーリーとして、
ベルトコンベアのベルトを途中で折り返す乗継プーリを採用した、
請求項3に記載のベルト脱索防止システム。 - 前記のベルトコンベアのベルトの張力を計測する装置として、
ベルトコンベアのベルトの初期値よりの伸び量を測定してこれをベルトコンベアのベルトの張力に変換する装置によって構成した、
請求項1または2に記載のベルト脱索防止システム。
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