JP5396935B2

JP5396935B2 - ベルトコンベア状態監視システム、データ収集装置、ベルトコンベアの運転状態判定方法及びプログラム

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Publication number: JP5396935B2
Application number: JP2009060112A
Authority: JP
Inventors: 和実和田; 知行弘中
Original assignee: Nippon Steel Corp
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Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2014-01-22
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Also published as: JP2010208850A

Description

本発明は、ベルトコンベアの電動機や減速機、プーリ等で発生する振動加速度に基づいて当該ベルトコンベアを監視するベルトコンベア状態監視システム、データ収集装置、ベルトコンベアの運転状態判定方法及びプログラムに関する。

機械設備の回転体の異常や劣化を監視、診断するために、回転体の回転により発生する振動を捉えることが行われている。この種の技術として、例えば特許文献１には、転がり軸受等の回転体を含む機械設備、例えば、鉄道車両設備、工作機械、風車等において、回転動作時の振動等の物理量を検出して、異常等の状態を監視する機械設備の監視システムが開示されている。その他にも、特許文献２や特許文献３に、回転機械の診断を振動に基づいて行う技術が開示されている。

物を搬送するベルトコンベアにおいても、その軸受、歯車、電動機回転子、固定子等の振動を自動測定し、測定した振動に基づいて異常や劣化を監視、診断するベルトコンベア状態監視システムを構築することは可能である。

特開２００７−２３２７３６号公報特開２００８−２３２９３４号公報特開平３−２５７３３２号公報

ところで、診断対象設備の回転体の状態（正常状態或いは劣化状態）に変化がないにもかかわらず、回転体の回転数や負荷が変化する場合、発生する振動も変化する。ベルトコンベアであれば、運転中であるか停止中であるか、更には載荷運転中であるか否かで、発生する振動は変化する。そのため、診断精度の低下を防止するためには、ベルトコンベアの負荷が一定の条件下であるときのみ振動を測定したり、負荷に応じて測定した振動を条件分けしたり補正したりする必要がある。

従来の技術では、ベルトコンベアの振動を自動測定する場合、ベルトコンベアを制御する制御盤において回転数や負荷に関する信号（運転中であるか停止中であるか、更には載荷運転中であるか否かのＯＮ／ＯＦＦ信号）を用意し、制御盤からベルトコンベア状態監視システムまで配線して、その信号を伝えるようにしていた。

しかしながら、製鉄工場における鉄鋼の原料ヤード等のように広範囲にベルトコンベアを設置する生産現場においては、ベルトコンベアの制御盤と、ベルトコンベア状態監視システムとの距離が長くなる。工場の規模によっては、広い敷地に多数のベルトコンベアが設置され、ベルトコンベアの基数が数十台〜数百台、その総延長距離が数十キロ〜数百キロに達する場合もある。そのため、ベルトコンベアの制御盤とベルトコンベア状態監視システムとを接続すると、その配線費用が高額になってしまうのが実情である。

本発明は以上のような状況に鑑みてなされたものであり、ベルトコンベア状態監視システムを構築する際の配線費用の低コスト化を図ることを目的とする。

本発明のベルトコンベア状態監視システムは、ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を測定する振動加速度センサを備え、前記ベルトコンベア運転中の前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアの劣化を監視するベルトコンベア状態監視システムであって、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段を備え、前記判定手段は、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とする。
本発明のベルトコンベア状態監視システムの他の特徴とするところは、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無を判定する手段を更に備え、前記コンベア搬送物の有無を判定する手段は、前記判定手段により前記ベルトコンベアが運転中であると判断され、かつ前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅が積載物判定の閾値以上であるときに搬送物有りと判定する点にある。
本発明のベルトコンベア状態監視システムの他の特徴とするところは、前記振動加速度センサの測定結果を収集するデータ収集装置を備え、前記データ収集装置は無線通信手段及び自機を駆動させるための発電手段を備える点にある。
本発明のベルトコンベア状態監視システムの他の特徴とするところは、前記無線通信手段は省電力型ＳＳ無線（スペクトラム拡散方式）等の省電力型の特定小電力無線を通信手段とする点にある。
本発明のベルトコンベア状態監視システムの他の特徴とするところは、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段は、前記電動機の出力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサ、及び、前記減速機の入力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサの測定結果を用いる点にある。
本発明のベルトコンベア状態監視システムの他の特徴とするところは、前記コンベア搬送物の有無を判定する判定手段は、前記減速機の入力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサの測定結果を用いる点にある。
本発明のデータ収集装置は、ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を測定する振動加速度センサと、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段とを備え、前記判定手段は、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とする。
本発明のデータ収集装置の他の特徴とするところは、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無を判定する手段を更に備え、前記コンベア搬送物の有無を判定する手段は、前記判定手段により前記ベルトコンベアが運転中であると判断され、かつ前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅が積載物判定の閾値以上であるときに搬送物有りと判定する点にある。
本発明のベルトコンベアの運転状態判定方法は、ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を振動加速度センサで測定し、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定ステップを有し、前記判定ステップでは、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とする。
本発明のプログラムは、ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を振動加速度センサで測定し、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定処理をコンピュータに実行させ、前記判定処理では、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とする。

本発明によれば、ベルトコンベア状態監視システムにおける判定手段が、振動加速度センサを用いて、電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときにベルトコンベアが停止中であると判定するようにしたので、ベルトコンベアの運転及び停止の判定を適切に行うことができる。また、本発明によれば、ベルトコンベア状態監視システムにおいてベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定し、更にはコンベア搬送物の有無を判定するようにしたので、ベルトコンベアの制御盤からベルトコンベア状態監視システムまで配線する必要がない。これにより、ベルトコンベア状態監視システムを構築する際の配線費用の低コスト化を図ることができる。

本発明を適用したベルトコンベア状態監視システムの概略構成を示す図である。ベルトコンベアの構成例を示す図である。データ収集装置の構成を示す図である。診断サーバの構成を示す図である。運転／停止判定部及びコンベア搬送物有無判定部による判定処理を示すフローチャートである。時系列の振動加速度信号を周波数分析する様子を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１に、本発明を適用したベルトコンベア状態監視システムの概略構成を示す。製鉄工場等の広い敷地の各所にベルトコンベア２００が設置されており、一又は複数基のベルトコンベア２００ごとにデータ収集装置１００が設置されている。各データ収集装置１００は無線通信機能を備えており、無線通信用のアクセスポイント３００、基地局アンテナ４００及び有線のイントラネット５００を介して診断サーバ６００と通信可能となっている。なお、図１は簡略的に図示したものであり、実際には多数のベルトコンベア２００が設置されており、アクセスポイント３００も工場の規模に合わせて適宜な数が配置される。

図２に、ベルトコンベア２００の構成例を示す。図２（ａ）に示すように、テールプーリ２０１とヘッドプーリ（駆動プーリ）２０２との間に無端環状のベルト２０３が掛け渡されて、ベルト２０３の上に物を載せて搬送する。ベルト２０３の裏側では、ベルト２０３にテンションを与えるためのグラビティプーリ２０４が連係する。

図２（ｂ）に示すように、電動機２０５が減速機２０６を介してヘッドプーリ２０２の入力軸２０２ａに接続し、ヘッドプーリ２０２に回転力を与える。ヘッドプーリ２０２の入力軸２０２ａは、軸受２０２ｂ及び２０２ｃにより支持される。

電動機２０５は、出力軸２０５ａ、出力軸２０５ａを支持する負荷側軸受２０５ｂ及び反負荷側軸受２０５ｃを備える。

減速機２０６は、複数の歯車を噛み合わせて段階的に減速を行うものであり、電動機２０５の出力軸２０５ａにつながる入力軸２０６ａ、入力軸２０６ａに設けられた歯車２０６ｂ、入力軸２０６ａを支持する電動機側軸受２０６ｃ及びプーリ側軸受２０６ｄを備える。また、第二軸２０６ｅ、第二軸２０６ｅに設けられた歯車２０６ｆ、２０６ｇ、第二軸２０６ｅを支持する電動機側軸受２０６ｈ及びプーリ側軸受２０６ｉを備える。また、ヘッドプーリ２０２の入力軸２０２ａにつながる出力軸２０６ｊ、出力軸２０６ｊに設けられた歯車２０６ｋ、出力軸２０６ｊを支持する電動機側軸受２０６ｌ及びプーリ側軸受２０６ｍを備える。

なお、図２（ｂ）に示す構成は一例であり、それに限定されるものではない。例えば電動機と減速機との間に流体継手を使用するような場合もある。

ここで、電動機２０５、減速機２０６及びプーリ２０１、２０２、２０４における振動加速度を測定するために、各軸受に振動加速度センサ２０７が設けられている。図２（ｂ）には、電動機２０５の負荷側軸受２０５ｂ、及び、減速機２０６の入力軸２０６ａの電動機側軸受２０６ｃに設けられた振動加速度センサ２０７を示す。図２（ｂ）では２つの振動加速度センサ２０７しか図示しないが、他の軸受にも同様に振動加速度センサ２０７が設けられている。振動加速度センサ２０７としては、接触型である圧電型を用い、軸受２０７の外表面に取り付ける。

図３に、データ収集装置１００の構成を示す。データ収集装置１００において、１０１はアンテナ１０２を介してアクセスポイント３００と無線通信を行う特定小電力無線通信部である。特定小電力無線には、省電力型のＳＳ無線（スペクトラム拡散（Spread Spectrum）方式）が適しており、耐ノイズ性に優れ、省電力で通信を行うことができる。診断に必要な情報量に対して実用可能な消費電力の範囲は、省電力型特定小電力無線で実用されている通信速度５０ｋｂｐｓ〜１００ｋｂｐｓの場合で、無線部の消費電力０．２Ｗ以下、待機中の無線部の消費電力０．０１Ｗ以下を使用する。１０２は通信距離の必要に応じてアンテナを選定する。

１０３は太陽電池であり、太陽光を電力に変換して出力する太陽電池パネルと、電力を蓄えるバッテリとを備える。このように自機が搭載する発電手段により駆動するので、工場内の電気室からデータ収集装置１００への電源配線が不要となる。なお、ここでは発電手段として太陽電池１０３を搭載しているが、他のタイプ（例えばベルトコンベア２００の駆動を利用する誘導発電装置や振動発電装置）を搭載してもよい。

１０４はタイマー機能を有する制御部であり、所定の時間間隔で本装置１００を休止状態から起動させ、太陽電池１０３を電源として、所定の期間分の各部の振動加速度センサ２０７の測定結果を無線通信部１０１を介して送信する。ベルトコンベアの状態監視保全としては、例えば１日に１回、本装置１００を起動させて、数十秒程度の振動加速度信号を収集すれば十分である。振動加速度センサ２０７の測定結果を送信する際には、診断サーバ６００側でどの部位の振動加速度センサ２０７の測定結果であるかが識別できるようにする。

１０５はサンプリング部であり、振動加速度センサ２０７のアナログ信号を離散データにＡ／Ｄ変換する。１０６は信号処理であり、設備診断に必要な積分やフィルタリング、包絡線処理を演算するとともに、任意の振動信号によるベルトコンベアの運転状態と載荷状態を判別する。以上のようにデータ収集装置１００は無線通信手段及び自機を駆動させるための発電手段を備え、外部との配線が不要な、独立した単体ユニットとして構成されている。

図４に、診断サーバ６００の構成を示す。６０１は通信部であり、各データ収集装置１００から、各部の振動加速度センサ２０７の測定結果をアクセスポイント３００、基地局アンテナ４００及び有線のイントラネット５００を介して受信する。

６０２は運転／停止判定部であり、データ収集装置１００から受信した所定の振動加速度センサ２０７の測定結果に基づいて、ベルトコンベア２００が運転中であるか停止中であるかを判定する。この判定処理の詳細については図５を用いて後述する。

６０３はコンベア搬送物有無判定部であり、データ収集装置１００から受信した所定の振動加速度センサ２０７の測定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無を判定する。この判定処理の詳細についても図５を用いて後述する。

６０４は診断部であり、データ収集装置１００から受信した各部の振動加速度センサ２０７の測定結果の日々の変化を捉える等して、ベルトコンベア２００の異常や劣化を診断する。この場合に、例えばデータ収集装置１００から受信した各部の振動加速度センサ２０７の測定結果のうち、運転／停止判定部６０２により運転中であると判定されたタイミングの測定結果を診断用データとして採用する。また、コンベア搬送物有無判定部６０３による判定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無による振動値のばらつきを排除することにより、診断精度を向上させることができる。

６０５は出力部であり、データ収集装置１００から受信した振動加速度センサ２０７の測定結果や、それに基づく判定部６０２、６０３による判定結果、診断部６０４による診断結果を例えばディスプレイに表示出力する。

６０６は記憶部であり、データ収集装置１００から受信した振動加速度センサ２０７の測定結果や、それに基づく判定部６０２、６０３による判定結果、診断部６０４による診断結果を保存する。

図５は、運転／停止判定部６０２及びコンベア搬送物有無判定部６０３による判定処理を示すフローチャートである。運転／停止判定部６０２及びコンベア搬送物有無判定部６０３では、図６に概要を示すように、所定の振動加速度センサ２０７で測定される時系列の振動加速度信号を周波数分析して、ベルトコンベア２００が運転中であるか停止中であるか、更にはコンベア搬送物の有無を判定する。なお、図６のフローチャートの各処理は、データ収集装置１００内のＣＰＵが不揮発性メモリ等に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

ベルトコンベア２００が運転中であるか停止中であるかを判定する場合、図２（ｂ）に図示した電動機２０５の負荷側軸受２０５ｂの振動加速度センサ２０７、及び、減速機２０６の入力軸２０６ａの電動機側軸受２０６ｃの振動加速度センサ２０７での測定結果を用いる。電動機２０５の出力軸２０５ａ及び減速機２０６の入力軸２０６ａは回転数が最も高いので、ベルトコンベア２００の運転中と停止中の回転数の状態変化が振動振幅の差に明確に現れるからである。

ステップＳ１０１において、電動機２０５の回転周波数の卓越スペクトルの振幅Ｖｆ_rを求める。具体的には、電動機２０５の負荷側軸受２０５ｂの振動加速度センサ２０７で測定される振動加速度信号を積分して振動速度に変換し、それをＦＦＴ（高速フーリエ変換）して、電動機２０５の回転周波数ｆ_rの卓越スペクトルＶｆ_rを読み取る。ベルトコンベア２００の駆動装置（電動機２０５や減速機２０６）は、比較的柔らかな架台に据えられているため、電動機２０５のわずかな偏重心による振れ回り振動、つまり回転周波数の振動振幅が振動速度では支配的であるという特性がある。

ステップＳ１０２において、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数ｆ_mの卓越スペクトルＡｆ_mを求める。具体的には、減速機２０６の入力軸２０６ａの電動機側軸受２０６ｃの振動加速度センサ２０７で測定される振動加速度信号をＦＦＴ（高速フーリエ変換）して、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の卓越スペクトルＡｆ_mを読み取る。

ステップＳ１０３において、電動機２０５の回転周波数の卓越スペクトルＶｆ_rが閾値Ｖ_S1以上であること、及び、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の卓越スペクトルＡｆ_mが閾値Ａ_S1以上であること、のうち少なくともいずれか一方が成立するかどうかを判定する。いずれか一方でも成立すれば、ステップＳ１０４に進み、いずれも成立しなければ、ベルトコンベア２００が停止中であると判定する（ステップＳ１０７）。

更にステップＳ１０４において、ステップＳ１０１で求めた電動機２０５の振動速度の実効値又はオーバーオール値Ｖ_OAが閾値Ｖ_OA1以上であるかどうかを判定する。Ｖ_OA≧Ｖ_OA1であれば、ステップＳ１０５に進み、そうでなければ、ベルトコンベア２００が停止中であると判定する（ステップＳ１０７）。

更にステップＳ１０５において、ステップＳ１０２で求めた減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの振動加速度の実効値又はオーバーオール値Ａ_OAが閾値Ａ_OA1以上であるかどうかを判定する。Ａ_OA≧Ａ_OA1であれば、ベルトコンベア２００が運転中であると判定し（ステップＳ１０６）、そうでなければ、ベルトコンベア２００が停止中であると判定する（ステップＳ１０７）。

ステップＳ１０４、Ｓ１０５は、ベルトコンベア２００が運転中でないにもかかわらず、何らかの他の振動により、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３においてＶｆ_r≧Ｖ_S1及びＡｆ_m≧Ａ_S1のうち少なくともいずれか一方が成立し、運転中と誤判定しないようにするための処理である。

続いて、コンベア搬送物の有無を判定する。コンベア搬送物の有無を判定する場合、図２（ｂ）に図示した減速機２０６の入力軸２０６ａの電動機側軸受２０６ｃの振動加速度センサ２０７での測定結果を用いる。

コンベア搬送物の有無によって、電動機２０５の回転周波数の振幅に顕著な変化はないが、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の振幅は、コンベア搬送物がない場合に比べてある場合に約２倍以上に増加する特性がある。回転周波数は偏重心の遠心力によるものであるため、載荷負荷による影響は受けにくく、積載と無積載との状態変化を区別することは難しい。電動機２０５の振動加速度は、電磁スロット振動の他に、多数の部品が励振されるため、支配的な強制振動が存在しない。減速機２０６の入力軸２０６ａの振動加速度は、入力軸２０６ａの噛み合い振動が支配的であり、振動の発生メカニズムが噛み合う歯数の差によって生じる剛性変化であるため、積載負荷によるトルクの変化を噛み合い振動の変化で判別できる。

ステップＳ１０６でベルトコンベア２００が運転中であると判定した場合、ステップＳ１０８において、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の卓越スペクトルｆ_mが閾値Ａ_S2以上であるかどうかを判定する。Ａｆ_m≧Ａ_S2であれば、載荷運転中であると判定し（ステップＳ１０９）、そうでなければ、載荷運転中でないと判定する（ステップＳ２０５）。

なお、運転判定用の閾値Ｖ_S1、Ａ_S1、Ｖ_OA1、Ａ_OA1、Ａ_S1として、予め適宜な値を設定しておく。例えば、ベルトコンベア２００が正常な運転中であることがわかっている状態で、コンベア搬送物がないときの振動速度及び振動加速度を求め、その実効値又はオーバーオールの７０〜８０％の値を閾値Ｖ_OA1、Ａ_OA1として設定する。また、電動機２０５の回転周波数の卓越スペクトル及び減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の卓越スペクトルを求め、その７０〜８０％の値を閾値Ｖ_S1、Ａ_S1として設定する。

同様に、ベルトコンベア２００が正常な運転中であることがわかっている状態で、コンベア搬送物があるときの振動加速度を求め、減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の卓越スペクトルを求め、その７０〜８０％の値を閾値Ａ_S2として設定する。

以上述べたように、ベルトコンベア状態監視システムにおいてベルトコンベア２００が運転中であるか停止中であるかを判定し、更にはコンベア搬送物の有無を判定するようにしたので、ベルトコンベアの制御盤からベルトコンベア状態監視システムまで配線する必要がない。また、ベルトコンベア状態監視システム内においても、データ収集装置１００は無線通信手段及び自機を駆動させるための発電手段を備えるので、電源配線や通信配線が不要である。これにより、ベルトコンベア状態監視システムを構築する際の配線費用の低コスト化を大幅に図ることができる。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、診断サーバ６００において、所定の振動加速度センサ２０７の測定結果に基づいて、ベルトコンベア２００の運転／停止を判定し、コンベア搬送物の有無を判定するようにしたが、その処理を各データ収集装置１００において実行する構成としてもよい。すなわち、データ収集装置１００が、図４に示した運転／停止判定部６０２及びコンベア搬送物有無判定部６０３を備える構成としてもよい（図３に運転／停止判定部６０２及びコンベア搬送物有無判定部６０３を追加する）。

この場合、データ収集装置１００からは、振動加速度センサ２０７の測定結果（図６の上部に示すような時系列の振動加速度信号から演算する振幅値）の他に、周波数分析データを送信するため、１回の伝送容量は５０ｋｂｙｔｅ〜１００ｋｂｙｔｅ程度である。バッテリ駆動を前提とした省電力型の無線通信としては通信速度５０ｋｂｐｓ〜１００ｋｂｐｓで通信時の消費電力が０．２Ｗ以下、待機時の消費電力が０．０１Ｗ以下の特定省電力無線を選定することにより、５Ｗ程度の太陽光発電によって１日に１回の測定を継続することが可能である。

以上、本発明を種々の実施形態と共に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で変更等が可能である。例えば、ベルトコンベア２００の運転／停止判定に、電動機２０５の反負荷側軸受２０５ｃの振動加速度センサ２０７、及び、減速機２０６の入力軸２０６ａのプーリ側軸受２０６ｄｃの振動加速度センサ２０７での測定結果を用いるようにしてもよい。ただし、上記実施形態のように電動機２０５の負荷側軸受２０５ｂの振動加速度センサ２０７、及び、減速機２０６の入力軸２０６ａの電動機側軸受２０６ｃの振動加速度センサ２０７での測定結果を用いる場合に比べて、電動機２０５の回転周波数及び減速機２０６の一段目歯車２０６ｂの噛み合い周波数の検出感度はやや劣るものと考えられる。

本発明を適用したデータ収集装置１００や診断サーバ２００は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータシステムにより構成することができ、ＣＰＵがプログラムを実行することによって実現される。

また、ベルトコンベア２００が運転中であるか停止中であるかの判定処理、更にはコンベア搬送物の有無の判定処理は、ソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。

１００データ収集装置
１０１ＳＳ無線通信部
１０２アンテナ
１０３太陽電池
１０４制御部
２００ベルトコンベア
２０１テールプーリ
２０２ヘッドプーリ
２０３ベルト
２０４グラビティプーリ
２０５電動機
２０６減速機
２０７振動加速度センサ
３００アクセスポイント
４００基地局アンテナ
５００イントラネット
６００診断サーバ
６０１通信部
６０２運転／停止判定部
６０３コンベア搬送物有無判定部
６０４診断部
６０５出力部
６０６記憶部

Claims

ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を測定する振動加速度センサを備え、前記ベルトコンベア運転中の前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアの劣化を監視するベルトコンベア状態監視システムであって、
前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段を備え、
前記判定手段は、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とするベルトコンベア状態監視システム。
前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無を判定する手段を更に備え、
前記コンベア搬送物の有無を判定する手段は、前記判定手段により前記ベルトコンベアが運転中であると判断され、かつ前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅が積載物判定の閾値以上であるときに搬送物有りと判定することを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベア状態監視システム。
前記振動加速度センサの測定結果を収集するデータ収集装置を備え、
前記データ収集装置は無線通信手段及び自機を駆動させるための発電手段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状態監視システム。
前記無線通信手段は省電力型の特定小電力無線を通信手段とすることを特徴とする請求項３に記載のベルトコンベア状態監視システム。
前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段は、前記電動機の出力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサ、及び、前記減速機の入力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサの測定結果を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベルトコンベア状態監視システム。
前記コンベア搬送物の有無を判定する判定手段は、前記減速機の入力軸を支持する軸受に設けられた振動加速度センサの測定結果を用いることを特徴とする請求項２に記載のベルトコンベア状態監視システム。
ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を測定する振動加速度センサと、
前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定手段とを備え、
前記判定手段は、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とするデータ収集装置。
前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、コンベア搬送物の有無を判定する手段を更に備え、
前記コンベア搬送物の有無を判定する手段は、前記判定手段により前記ベルトコンベアが運転中であると判断され、かつ前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅が積載物判定の閾値以上であるときに搬送物有りと判定することを特徴とする請求項７に記載のデータ収集装置。
ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を振動加速度センサで測定し、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定ステップを有し、
前記判定ステップでは、前記振動加速度センサを用いて、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とするベルトコンベアの運転状態判定方法。
ベルトコンベアの電動機、前記電動機に接続する減速機及び前記減速機に接続するプーリのうち少なくともいずれか一つにおける振動加速度を振動加速度センサで測定し、前記振動加速度センサの測定結果に基づいて、前記ベルトコンベアが運転中であるか停止中であるかを判定する判定処理をコンピュータに実行させ、
前記判定処理では、前記電動機の回転周波数の卓越スペクトルの振幅と前記減速機の一段目歯の噛み合い周波数の卓越スペクトル振幅を求め、その両方が各々の運転及び停止の判定の閾値より小さいときに前記ベルトコンベアが停止中であると判定することを特徴とするプログラム。