JP6438637B1 - 摩耗判定方法及び摩耗可視化装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、対象物の経時摩耗を容易かつ安価に測定する摩耗判定方法及び摩耗可視化装置を提供することを目的とする。本発明の摩耗判定方法は、対象物の経時摩耗を定点観測により判定する摩耗判定方法であって、波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射する工程と、上記２種類のレーザ光の重なりによる対象物表面の色変化に基づき対象物の摩耗を判定する工程とを備え、上記レーザ光照射工程において、上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差することを特徴とする。

Description

本発明は、摩耗判定方法及び摩耗可視化装置に関する。

コンベヤベルト、ライニング材、ゴム堰といったゴム製品は、使用を続けると、摩耗や傷等により徐々に劣化し、寿命に至る。このため、ゴム製品は一定以上の劣化が進むと補修や交換を必要とする。この補修や交換の要否を確認するため、通常ゴム製品には定期的に検査が行われている。

例えばコンベヤベルトの表面を検査する方法として、光切断法を用いた検査が知られている（例えば特開２０１１−２２０６８３号公報参照）。光切断法とは、三角測量に基づく測定法であり、コンベヤベルト表面の傷の位置や大きさ、深さをマイクロメートル単位で把握できる。このため光切断法は、対象物の表面の凹凸、例えばコンベヤベルトの本体ベルト表面の細かな傷を検出する手段として有効である。

しかし、光切断法では、本体ベルト表面の相対的な凹凸は精度よく測量できるものの、例えば本体ベルトの表面全体が経時摩耗した場合の摩耗量を測定することが難しい。

特開２０１１−２２０６８３号公報

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであり、対象物の経時摩耗を容易かつ安価に測定する摩耗判定方法及び摩耗可視化装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、対象物の経時摩耗を定点観測により判定する摩耗判定方法であって、波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射する工程と、上記２種類のレーザ光の重なりによる対象物表面の色変化に基づき対象物の摩耗を判定する工程とを備え、上記レーザ光照射工程において、上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差することを特徴とする。

当該摩耗判定方法では、波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射し、上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差する。この２種類のレーザ光は波長が異なるため、単独で照射された場合、対象物の表面に異なる色の像を結ぶ。一方、この２種類のレーザ光の光軸が交差する位置では、レーザ光が重なり、合成色の像が結ばれる。このため、２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面で交差する場合は、当初合成色であった対象物表面の色は、摩耗が進むにつれてそれぞれのレーザ光の色に分かれていく。２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の内部で交差する場合は、対象物表面の色は、当初それぞれのレーザ光の色に分かれていたものが、摩耗により対象物の表面がレーザ光の光軸の交差位置に到達することで、合成色へと変化する。このように、当該摩耗判定方法では２種類のレーザ光の重なりによる対象物の色変化に基づき対象物の経時摩耗を判定できる。また、当該摩耗判定方法では、色変化により摩耗を判定するので、例えば目視によっても正確に判定でき、安価である。

上記波長の異なる２種類のレーザ光のうち一方のレーザ光の照射角度が対象物の表面に対して直角であるとよい。このように一方のレーザ光の照射角度を対象物の表面に対して直角とすることで、色変化を観測すべき位置が対象物の表面を移動しないので、観測を容易に行うことができる。また、色変化が生じる厚さ方向の位置の誤差を低減できる。

上記一方のレーザ光を複数用い、この複数のレーザ光と他方のレーザ光との光軸の交差位置が対象物表面からの深さ方向に互いに異なるとよい。このようにレーザ光の光軸を対象物表面からの深さ方向の異なる位置で交差させることで、複数の上記一方のレーザ光のうち色変化を生じさせるレーザ光が摩耗量に応じて変わっていくので、対象物の摩耗量がさらに詳細に分かる。

上記対象物がゴム製品であるとよく、特にコンベヤベルトであるとよい。ゴム製品は大局的に摩耗する要素と局所的に摩耗する要素とを有するため、当該摩耗判定方法は、ゴム製品に好適に用いられる。当該摩耗判定方法は、中でも摩耗の仕方が使用方法により大きく変わるコンベヤベルトに特に好適に用いられる。

上記レーザ光が対象物にライン状に照射され、上記レーザ光が形成するラインとコンベヤベルトの搬送方向とが垂直であるとよい。このようにレーザ光をライン状に照射し、上記レーザ光が形成するラインとコンベヤベルトの搬送方向とを垂直とすることで、コンベヤベルトの幅方向に対して局所的に発生する摩耗についても短いライン長でより確実に判定することができる。

上記課題を解決するためになされた別の発明は、対象物の経時摩耗を可視化する装置であって、波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射するレーザ光照射部を備え、上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差することを特徴とする。

当該摩耗可視化装置は、波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射し、上記２種類のレーザ光の光軸を摩耗前の対象物の表面又は内部で交差させる。このため、２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面で交差する場合は、当初合成色であった対象物表面の色は、摩耗が進むにつれてそれぞれのレーザ光の色に分かれていく。２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の内部で交差する場合は、対象物表面の色は、当初それぞれのレーザ光の色に分かれていたものが、摩耗により対象物の表面がレーザ光の光軸の交差位置に到達することで、合成色へと変化する。従って、当該摩耗可視化装置を用いることで、２種類のレーザ光の重なりによる対象物の色変化に基づき対象物の経時摩耗を判定できる。また、当該摩耗可視化装置では、色変化により摩耗を判定するので、例えば目視によっても正確に判定できる。従って、摩耗を判定するための装置を不要とできるので、当該摩耗可視化装置を用いることで安価に摩耗判定を行うことができる。

以上説明したように、本発明の摩耗判定方法及び摩耗可視化装置を用いることで、対象物の経時摩耗を容易かつ安価に測定できる。

本発明の一実施形態に係る摩耗可視化装置を示す模式的斜視図である。 図１の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光の光軸の交差位置を示す模式的側面図である。 摩耗前の本体ベルトに、図１の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光を照射した状態を示す模式的平面図である。 摩耗後の本体ベルトに、図１の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光を照射した状態を示す模式的平面図である。 局所的に摩耗が発生している本体ベルトに、図１の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光を照射した状態を示す模式的平面図である。 図１とは異なる摩耗可視化装置を示す模式的斜視図である。 図６の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光の光軸の交差位置を示す模式的側面図である。 局所的に摩耗が発生している本体ベルトに、図６の摩耗可視化装置の２種類のレーザ光を照射した状態を示す模式的平面図である。 図１及び図６とは異なる摩耗可視化装置の２種類のレーザ光の光軸の交差位置を示す模式的側面図である。 図１、図６及び図９とは異なる摩耗可視化装置を示す模式的斜視図である。 図１とは異なる配置のレーザ光照射部を備える摩耗可視化装置を示す模式的平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。

〔摩耗可視化装置〕
図１に示す摩耗可視化装置１は、対象物であるコンベヤベルトＸの本体ベルトＸ１の経時摩耗を可視化する装置である。当該摩耗可視化装置１は、レーザ光照射部１０を備える。上記レーザ光照射部１０は、波長の異なる２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を異なる照射角度で本体ベルトＸ１の表面に同時に照射する第１ラインレーザ照射器１１及び第２ラインレーザ照射器１２を有する。

＜コンベヤベルト＞
コンベヤベルトＸは、帯状体である本体ベルトＸ１が１対のプーリ（不図示）間に架け渡され、走行可能に構成される。また、コンベヤベルトＸは、プーリ間の本体ベルトＸ１を下方から支持する支持ローラＸ２を備える。

本体ベルトＸ１は、内部に帆布や金属コード等の芯体を有してもよいが、少なくとも外面及び内面がカバーゴムで構成される。上記本体ベルトＸ１のカバーゴムの材質としては、可撓性及び弾性を有する限り特に限定されないが、例えば天然ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム（ＮＢＲ、ＮＩＲ等）等を単独又は混合して用いることができる。また、本体ベルトＸ１は多層構造としてもよい。

上記本体ベルトＸ１の幅は、搬送物の大きさや時間当たりの搬送量等により決まるが、例えば３００ｍｍ以上３０００ｍｍ以下とできる。また、上記本体ベルトＸ１の長さは、搬送物を搬送する距離により決まるが、例えば１０ｍ以上４００００ｍ以下とできる。

上記本体ベルトＸ１の平均厚さの下限としては、３ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。一方、上記本体ベルトＸ１の平均厚さの上限としては、５０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましい。上記本体ベルトＸ１の平均厚さが上記下限未満であると、上記本体ベルトＸ１の強度が不足するおそれがある。逆に、上記本体ベルトＸ１の平均厚さが上記上限を超えると、上記本体ベルトＸ１の可撓性が不足し、プーリの外周に巻き付けることが困難となるおそれがある。

また、上記本体ベルトＸ１には、例えば複数のスチールコード等が走行方向と平行になるように埋設されていてもよい。このように複数のスチールコードを埋設することで上記本体ベルトＸ１に加わる張力を保持でき、幅広のベルトや長距離搬送を行うベルトが実現できる。

上記プーリ及び支持ローラＸ２の材質としては、上記本体ベルトＸ１を駆動又は支持できる限り特に限定されないが、例えば鋼等の金属を用いることができる。

上記プーリの径は、コンベヤベルトＸの用途等に応じて適宜決定されるが、上記プーリの径の下限としては、８０ｍｍが好ましく、１００ｍｍがより好ましい。一方、上記プーリの径の上限としては、３０００ｍｍが好ましく、２５００ｍｍがより好ましい。上記プーリの径が上記下限未満であると、本体ベルトＸ１の走行速度を高めるためには高速回転が必要となるため、エネルギー消費が不要に増大するおそれがある。一方、上記プーリの径が上記上限を超えると、コンベヤベルトＸの高さが不要に高くなり、設置が困難となるおそれがある。

上記支持ローラＸ２の径は、上記プーリの径等に応じて適宜決定されるが、上記支持ローラＸ２の径の下限としては、５０ｍｍが好ましく、７０ｍｍがより好ましい。一方、上記支持ローラＸ２の径の上限としては、２５０ｍｍが好ましく、２００ｍｍがより好ましい。上記支持ローラＸ２の径が上記下限未満であると、本体ベルトＸ１の走行速度に追従するためには高速回転が必要となるため、発熱量が増大し、本体ベルトＸ１の劣化を早めるおそれがある。逆に、上記支持ローラＸ２の径が上記上限を超えると、閉ループを構成する本体ベルトＸ１の内面側に設置することが困難となるおそれがある。

＜レーザ光照射部＞
レーザ光照射部１０の第１ラインレーザ照射器１１及び第２ラインレーザ照射器１２としては、公知のラインレーザを用いることができる。

第１ラインレーザ照射器１１及び第２ラインレーザ照射器１２によりレーザ光Ｌ１、Ｌ２は本体ベルトＸ１にライン状に照射され、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２が形成するラインとコンベヤベルトＸの搬送方向（図１の矢印の方向）とは垂直である。このようにレーザ光Ｌ１、Ｌ２を本体ベルトＸ１にライン状に照射し、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２が形成するラインとコンベヤベルトＸの搬送方向とを垂直とすることで、コンベヤベルトＸの幅方向に対して局所的に発生する摩耗についても短いライン長でより確実に判定することができる。

第１ラインレーザ照射器１１が照射するレーザ光Ｌ１（以下、単に「第１レーザ光Ｌ１」ともいう）、及び第２ラインレーザ照射器１２が照射するレーザ光Ｌ２（以下、単に「第２レーザ光Ｌ１」ともいう）のライン長は等しいことが好ましい。また、第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２のライン幅は等しいことが好ましい。第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２のライン長及びライン幅を等しくすることで、両者は隙間なく重なるので、摩耗判定が容易化できる。

上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン長の下限としては、本体ベルトＸ１の幅の３０％が好ましく、５０％がより好ましく、７０％がさらに好ましい。一方、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン長の上限としては、本体ベルトＸ１の幅の１００％が好ましく、９０％がより好ましい。上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン長を上記範囲内とすることで、本体ベルトＸ１に局所的に発生する摩耗を見逃し難くすることができる。

上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン幅の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。一方、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン幅の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン幅が上記下限未満であると、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２そのものが確認し難くなるおそれがある。逆に、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２のライン幅が上記上限を超えると、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２との重なりが確認し難くなるおそれがある。

第１レーザ光Ｌ１と、第２レーザ光Ｌ２とは、波長が異なる。

上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の下限としては、４００ｎｍが好ましく、４５０ｎｍがより好ましい。一方、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の上限としては、７５０ｎｍが好ましく、７００ｎｍがより好ましい。上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長が上記範囲外であると、不可視光線となるため目視での判定が困難となるおそれがある。

上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の差の下限としては、１００ｎｍが好ましく、１５０ｎｍがより好ましい。一方、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の差の上限としては、３５０ｎｍが好ましく、３００ｎｍがより好ましい。上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の差が上記下限未満であると、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが重なった際の色変化が小さく、摩耗判定が困難となるおそれがある。逆に、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２の波長の差が上記上限を超えると、２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を共に可視光線とできず、目視での判定が困難となるおそれがある。なお、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とは、いずれが高波長であってもよい。

上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２としては、例えば第１レーザ光Ｌ１を緑色（波長５００ｎｍ〜５６０ｎｍ）とし、第２レーザ光Ｌ２を赤色（波長６１０ｎｍ〜７５０ｎｍ）とすることができる。なお、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが重なると、その位置の本体ベルトＸ１の色は、黄色（波長５７０ｎｍ〜５９０ｎｍ）として認識される。以降、第１レーザ光Ｌ１を赤色、第２レーザ光Ｌ２を緑色とし、両者が重なった際の色を黄色として説明する。

上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸は、図２に示すように摩耗前の本体ベルトＸ１の内部で交差する。摩耗前の本体ベルトＸ１の表面から交差位置までの平均距離（図２のＤ）は、摩耗が進み、交換や補修が必要と判定される摩耗量と等しくするとよい。このように平均距離Ｄを判定すべき摩耗量と等しくすることで、交換や補修が必要とされるまで摩耗が進んだ際に、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが重なり、本体ベルトＸ１の表面の色が赤色又は緑色から黄色に変化する。従って、本体ベルトＸ１が摩耗したことを容易に判定することができる。

上記摩耗量は、カバーゴムの残厚から算出できる。つまり、本体ベルトＸ１の交換や補修が必要となるのは、カバーゴム残厚が一定量以下、例えば２ｍｍ以下となった場合であるので、当初の本体ベルトＸ１の厚さから必要なカバーゴムの残厚を除いた量が、交換や補修が必要と判定される摩耗量となる。この摩耗量は、製品ごとに異なるが、例えば０．５ｍｍ以上１６ｍｍ以下とできる。

第１レーザ光Ｌ１の照射角度は、本体ベルトＸ１の表面に対して直角である。このように第１レーザ光Ｌ１の照射角度を本体ベルトＸ１の表面に対して直角とすることで、色変化を観測すべき第１レーザ光Ｌ１の位置が本体ベルトＸ１の表面を移動しないので、観測を容易に行うことができる。また、例えば本体ベルトＸ１が振動したような場合であっても、本体ベルトＸ１の表面での位置が移動しないので、色変化が生じる厚さ方向の位置の誤差を発生し難くできる。

また、第１レーザ光Ｌ１が本体ベルトＸ１の表面に照射される位置としては、特に限定されないが、支持ローラＸ２と対向する位置が好ましい。本体ベルトＸ１が支持ローラＸ２と接する位置は、本体ベルトＸ１の振動が少なく、本体ベルトＸ１の位置が固定され易い。このため、第１レーザ光Ｌ１の照射位置を支持ローラＸ２の対向位置とすることで、摩耗判定を安定して行うことができる。

第２レーザ光Ｌ２の照射角度は、第１レーザ光Ｌ１の照射角度と異なる。第２レーザ光Ｌ２の照射角度は、摩耗前の本体ベルトＸ１の表面から交差位置までの平均距離Ｄに応じて決定されるが、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とのなす角（図２のθ）の下限としては、２０度が好ましく、３０度がより好ましい。一方、上記角θの上限としては、６０度が好ましく、４５度がより好ましい。上記角θが上記下限未満であると、本体ベルトＸ１の摩耗前の状態で、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とが十分に分離されず、摩耗判定が困難となるおそれがある。逆に、上記角θが上記上限を超えると、第２レーザ光Ｌ２の照射角度が浅くなり過ぎ、所望の摩耗量の位置で第１レーザ光Ｌ１と光軸を交差させることが困難となるおそれがある。

なお、図１において、第２レーザ光Ｌ２は、搬送方向上流側から角度を持って照射されているが、第２レーザ光Ｌ２は、搬送方向下流側から照射してもよい。

〔摩耗判定方法〕
当該摩耗判定方法は、対象物であるコンベヤベルトＸの本体ベルトＸ１の経時摩耗を定点観測により判定する。当該摩耗判定方法は、レーザ光照射工程と摩耗判定工程とを備える。当該摩耗判定方法は、図１に示す摩耗可視化装置１を用いて行うことができる。

＜レーザ光照射工程＞
レーザ光照射工程では、波長の異なる２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を異なる照射角度で本体ベルトＸ１の表面に同時に照射する。

この２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の照射は、同時に行う限り、連続的に行っても、断続的、すなわち一定の期間を空けて行ってもよいが、摩耗可視化装置１の第１ラインレーザ照射器１１及び第２ラインレーザ照射器１２の本体ベルトＸ１に対する位置及び照射角度を変えずに行う。これにより、当該摩耗判定方法では、本体ベルトＸ１の経時摩耗を定点観測する。

＜摩耗判定工程＞
摩耗判定工程では、上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の重なりによる本体ベルトＸ１の色変化に基づき本体ベルトＸ１の摩耗を判定する。

具体的な摩耗判定方法を図３及び図４を用いて説明する。本体ベルトＸ１が摩耗していない状態（摩耗前）であるとき、２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２は、図３に示すように本体ベルトＸ１の表面の異なる位置に照射される。従って、本体ベルトＸ１の表面で、第１レーザ光Ｌ１に照射されているラインは赤色、第２レーザ光Ｌ２に照射されているラインは緑色の別々のラインとして認識される。本体ベルトＸ１の摩耗が進むにつれて、第２レーザ光Ｌ２によるラインは、摩耗量に応じて徐々に第１レーザ光Ｌ１によるラインに近づく。そして、本体ベルトＸ１の摩耗が規定の摩耗量Ｄとなったとき、図４に示すように第１レーザ光Ｌ１によるラインと第２レーザ光Ｌ２によるラインとが重なり、ラインは赤と緑との合成色である黄色として認識される。このようにして、２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の重なりによる対象物の色変化に基づき本体ベルトＸ１の摩耗が判定できる。

この判定は、本体ベルトＸ１の表面を撮像して画像認識により自動判定することもできるが、目視で判定するとよい。色が変化するため、目視であっても容易に判定できる。従って、自動判定装置を用いる必要がないので、当該摩耗判定方法は安価に実施できる。

また、当該摩耗判定方法では、レーザ光Ｌ１、Ｌ２が本体ベルトＸ１にライン状に照射され、上記レーザ光Ｌ１、Ｌ２が形成するラインとコンベヤベルトＸの搬送方向とが垂直である。このため、当該摩耗判定方法では、コンベヤベルトＸの幅方向に対して局所的に発生する摩耗についても判定することができる。すなわち、図５に示すように局所的に発生している摩耗部分でのみ第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２が照射するラインに重なりが生じ（図５のＭ１）、ラインの色が黄色に変化する。一方、摩耗が生じていない部分では第１レーザ光Ｌ１及び第２レーザ光Ｌ２が照射するラインは、それぞれ赤色及び緑色の別々のラインとして認識される。

〔利点〕
当該摩耗可視化装置１及び当該摩耗判定方法では、波長の異なる２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を異なる照射角度で本体ベルトＸ１の表面に同時に照射し、上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸が摩耗前の本体ベルトＸ１の内部で交差する。この２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２は波長が異なるため、単独で照射された場合、本体ベルトＸ１の表面に異なる色の像を結ぶ。一方、この２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸が交差する位置では、レーザ光Ｌ１、Ｌ２が重なり、合成色の像が結ばれる。このため、本体ベルトＸ１の表面の色は、当初それぞれのレーザ光Ｌ１、Ｌ２の色に分かれていたものが、摩耗により本体ベルトＸ１の表面がレーザ光Ｌ１、Ｌ２の光軸の交差位置に到達することで、合成色へと変化する。このように、当該摩耗可視化装置１及び当該摩耗判定方法では２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の重なりによる本体ベルトＸ１の色変化に基づき本体ベルトＸ１の経時摩耗を判定できる。また、当該摩耗可視化装置１及び当該摩耗判定方法では、色変化により摩耗を判定するので、例えば目視によっても正確に判定でき、安価である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を適宜図面を参照しつつ詳説する。

〔摩耗可視化装置〕
図６に示す摩耗可視化装置２は、対象物であるコンベヤベルトＸの本体ベルトＸ１の経時摩耗を可視化する装置である。当該摩耗可視化装置２は、レーザ光照射部２０を備える。上記レーザ光照射部２０は、波長の異なる２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を異なる照射角度で本体ベルトＸ１の表面に同時に照射する第１ラインレーザ照射器２１及び第２ラインレーザ照射器２２を有する。

当該摩耗可視化装置２では、第１ラインレーザ照射器２１は複数のレーザ光Ｌ１を照射可能に構成される。図６では第１ラインレーザ照射器２１は３本のレーザ光Ｌ１を照射している。以降、レーザ光Ｌ１が３本である場合を例にとって説明するが、レーザ光Ｌ１の数は３本に限定されるものではなく、２本であってもよく、４本以上であってもよい。

３本のレーザ光Ｌ１を照射する第１ラインレーザ照射器２１は、図６に示すように３つラインレーザを組み合わせて構成してもよく、３本のラインを同時に照射できる１つのラインレーザにより構成されてもよい。また、３つのラインレーザを組み合わせて構成する場合、図６のように搬送方向に３つのラインレーザを並べてもよいが、本体ベルトＸ１の表面に照射されるライン間隔を小さくしたい場合には、それぞれのラインレーザの照射角度を変える必要が生じる場合がある。このような場合には、３つのラインレーザを搬送方向に対して垂直に配設し、その位置から所望のライン位置へ照射するように構成してもよい。このように構成することで、ライン間隔が小さい場合であっても、３つのラインレーザを同じ照射角度で照射することができるので、摩耗量を精度よく検出できる。

３つのレーザ光Ｌ１はいずれも本体ベルトＸ１の表面にライン状に照射され、レーザ光Ｌ１が形成するラインとコンベヤベルトＸの搬送方向とが垂直である。つまり、本体ベルトＸ１の表面に形成される３本のラインは互いに平行である。

図７に示すように上記３本の第１レーザ光Ｌ１は、第２レーザ光Ｌ２と摩耗前の本体ベルトＸ１の内部で光軸が交差する。また、上記交差位置は、本体ベルトＸ１の厚さ方向（表面からの深さ方向）に互いに異なる（図７では、それぞれ表面からの平均距離がｄ１、ｄ２及びｄ３）。

隣接する第１レーザ光Ｌ１によるラインの平均間隔は、第２レーザ光Ｌ２の照射角度、及び検出したい摩耗量（図７の平均距離ｄ１〜ｄ３）に応じて決定されるが、ラインによらず一定であるとよい。つまり、３本のラインは等間隔に並ぶことが好ましい。３本のラインを等間隔に並べる場合、検出したい摩耗量の間隔（ｄ１とｄ２との差、及びｄ２とｄ３との差）も等しくなる。これにより摩耗量の把握が容易となる。また、隣接する第１レーザ光Ｌ１によるラインの平均間隔は、第１レーザ光Ｌ１が照射するラインの平均幅の８０％以上１２０％以下が好ましい。隣接する第１レーザ光Ｌ１によるラインの平均間隔を上記範囲内とすることで、色変化による摩耗量の判定が容易に行える。

３本の第１レーザ光Ｌ１の波長としては、第２レーザ光Ｌ２の波長と異なる限り同じ波長でなくともよいが、同じ波長であることが好ましい。

また、３本の第１レーザ光Ｌ１が本体ベルトＸ１の表面に照射される位置としては、特に限定されないが、３本のうちの１本の第１レーザ光Ｌ１の照射位置が支持ローラＸ２と対向する位置であることが好ましい。中でも中央の、すなわち搬送方向上流側から２番目の第１レーザ光Ｌ１の照射位置が支持ローラＸ２と対向する位置であることがより好ましい。

上述した以外は、個々の第１ラインレーザ照射器２１は、図１の摩耗可視化装置１の第１ラインレーザ照射器１１と同様に構成できるので、他の説明を省略する。また、第２ラインレーザ照射器２２は、図１の摩耗可視化装置１の第２ラインレーザ照射器２２と同様に構成できるので、説明を省略する。

〔摩耗判定方法〕
当該摩耗判定方法は、対象物であるコンベヤベルトＸの本体ベルトＸ１の経時摩耗を定点観測により判定する。当該摩耗判定方法は、レーザ光照射工程と摩耗判定工程とを備える。当該摩耗判定方法は、図６に示す摩耗可視化装置２を用いて行うことができる。

＜レーザ光照射工程＞
レーザ光照射工程は、第１実施形態の摩耗判定方法におけるレーザ光照射工程と同様であるので、説明を省略する。

＜摩耗判定工程＞
摩耗判定工程では、上記２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２の重なりによる対象物の色変化に基づき本体ベルトＸ１の摩耗を判定する。

摩耗判定工程では、第１実施形態の摩耗判定工程と同様にして摩耗の判定を行うことができる。第２実施形態では、第１レーザ光Ｌ１が３本あるので、さらに詳細な判定を行うことができる。

具体例を図８を用いて説明する。図８は全体が摩耗しつつ、かつ局所的にも摩耗が発生している本体ベルトＸ１に当該摩耗可視化装置２の２種類のレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射した状態を示す。図８では、第２レーザ光Ｌ２は、平面視で第２ラインレーザ照射器２２に近い側の１本目の第１レーザ光Ｌ１と一部が重なるとともに（図８のＭ１）、局所的に２本目の第１レーザ光Ｌ１との重なり（図８のＭ２）が発生している。ここで、１本目の第１レーザ光Ｌ１と重なるのは摩耗量がｄ１となった場合であり、２本目の第１レーザ光Ｌ１と重なるのは摩耗量がｄ２となった場合である。従って、図８の状態であれば、本体ベルトＸ１の摩耗量は概ねｄ１であり、局所的に摩耗が進み摩耗量がｄ２となっている部分があると判定できる。

〔利点〕
当該摩耗可視化装置２及び当該摩耗判定方法では、複数の第１レーザ光Ｌ１と、１本の第２レーザ光Ｌ２との光軸を本体ベルトＸ１の厚さ方向の異なる位置で交差させることで、３本の第１レーザ光Ｌ１のうち色変化を生じる第１レーザ光Ｌ１が摩耗量に応じて変わっていくので、本体ベルトＸ１の摩耗量がさらに詳細に分かる。

［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。

上記実施形態では、２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の本体ベルトの内部で交差する場合について説明したが、図９に示すように２種類のレーザ光の光軸は摩耗前の本体ベルトの表面で交差してもよい。この場合、摩耗前の状態では、２種類のレーザ光が重なり本体ベルトに照射されるラインに色変化を生じ（例えば黄色）、摩耗が進むにつれて、２種類のレーザ光はそれぞれ本体ベルトの異なる場所を照射するようになり、例えば赤色及び緑色のラインに分離される。従って、２種類のレーザ光の色が重なった合成色から単独色へ変化することで、摩耗が進んだことが判定できる。

上記実施形態では、一方のレーザ光（第１レーザ光）の照射角度が本体ベルトの表面に対して直角である場合を説明したが、本発明の構成はこれに限定されず、２種類のレーザ光の照射角度が共に直角ではない構成であってもよい。この場合、例えば２種類のレーザ光の光軸が交差する位置からみて、コンベヤベルトの搬送方向に対して互いに対向する位置から照射してもよく、同方向から照射角度を変えて照射してもよい。２種類のレーザ光の照射角度が共に直角ではない構成である場合、第１レーザ光Ｌ１と第２レーザ光Ｌ２とのなす角θとしては、４５度以上９０度以下が好ましい。

上記第２実施形態では、垂直に照射される第１レーザ光が複数本である場合を説明したが、第２レーザ光を複数本とし、第１レーザ光を１本とすることもできる。また、第１レーザ光と第２レーザ光とが共に複数であってもよい。例えば第１レーザ光及び第２レーザ光を共に３本とする場合、１本ずつのペアで所望の摩耗量を検知するように構成する方法や、図１０に示すように第２ラインレーザ照射器３２から照射される３本の第２レーザ光Ｌ２の照射角度を異なるものとしてベルト本体Ｘ１の幅方向に並べ、例えば幅方向の位置に応じて異なる摩耗量を検知するように構成する方法などが挙げられる。

上記実施形態では、レーザ光を照射するレーザとしてラインレーザを用いたが、ラインレーザには限定されず、例えばポインタ型のレーザを用いることもできる。

また、上記実施形態ではレーザ光が形成するラインとコンベヤベルトの搬送方向とが垂直である場合を説明したが、上記ラインと搬送方向とは垂直でなくともよい。

上記実施形態では、支持ローラを備えるコンベヤベルトの摩耗判定を行う場合について説明したが、支持ローラを備えないコンベヤベルトに適用することもできる。

上記実施形態では平面視でレーザ照射部がコンベヤベルトの幅方向内側に配設される場合を示したが、レーザ照射部は平面視でコンベヤベルトの幅方向外側に配設されてもよい。図１１に第１実施形態の摩耗可視化装置で、レーザ照射部１０が平面視でコンベヤベルトＸ１の幅方向外側に配設されている場合を示す。このようにレーザ照射部１０を平面視でコンベヤベルトＸ１の幅方向外側に配設することで、コンベヤベルトＸ１上を搬送される搬送物が飛散した場合においても、この飛散した搬送物がレーザ照射部１０に衝突し難くなる。従って、レーザ照射部１０の照射面の搬送物による汚れや、レーザ照射部１０の搬送物の衝突による故障を低減できる。

レーザ照射部１０が平面視でコンベヤベルトＸ１の幅方向外側に配設されている場合、レーザ照射部１０は片側からレーザ光を照射することもできるが、図１１に示すようにレーザ照射部１０をコンベヤベルトＸ１の幅方向外の両側に配設し、両側からレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射するとよい。このようにレーザ光Ｌ１、Ｌ２を照射することで、各第１ラインレーザ照射器１１及び第２レーザ照射器１２は、例えば図１１に示すようにコンベヤベルトＸ１の幅の半分ずつを照射する構成とできる。従って、レーザ光Ｌ１、Ｌ２のコンベヤベルトＸ１に対する照射角度が位置によって浅くなり過ぎることを抑止できるので、摩耗判定を安定して行うことができる。

本発明の適用範囲は、コンベヤベルトに限定されるものではなく、レーザ光による定点観測が可能な対象物であれば、その表面にレーザ光を照射することで容易に摩耗の有無を判定することができる。中でも、コンベヤベルト、ライニング材、ゴム堰といったゴム製品は大局的に摩耗する要素と局所的に摩耗する要素とを有するため、当該摩耗判定方法は、ゴム製品に用いるとよく、特に摩耗の仕方が使用方法により大きく変わるコンベヤベルトに好適に用いられる。

以上説明したように、本発明の摩耗判定方法及び摩耗可視化装置を用いることで、対象物の経時摩耗を容易かつ安価に測定できる。

１、２、３ 摩耗可視化装置
１０、２０、３０ レーザ光照射部
１１、２１、３１ 第１ラインレーザ照射器
１２、２２、３２ 第２ラインレーザ照射器
Ｌ１、Ｌ２ レーザ光
Ｘ コンベヤベルト
Ｘ１ 本体ベルト
Ｘ２ 支持ローラ

Claims (7)

1. 対象物の経時摩耗を定点観測により判定する摩耗判定方法であって、
   波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射する工程と、
   上記２種類のレーザ光の重なりによる対象物表面の色変化に基づき対象物の摩耗を判定する工程と
   を備え、
   上記レーザ光照射工程において、上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差することを特徴とする摩耗判定方法。
2. 上記波長の異なる２種類のレーザ光のうち一方のレーザ光の照射角度が対象物の表面に対して直角である請求項１に記載の摩耗判定方法。
3. 上記一方のレーザ光を複数用い、この複数のレーザ光と他方のレーザ光との光軸の交差位置が対象物表面からの深さ方向に互いに異なる請求項２に記載の摩耗判定方法。
4. 上記対象物がゴム製品である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の摩耗判定方法。
5. 上記ゴム製品がコンベヤベルトである請求項４に記載の摩耗判定方法。
6. 上記レーザ光が対象物にライン状に照射され、
   上記レーザ光が形成するラインとコンベヤベルトの搬送方向とが垂直である請求項５に記載の摩耗判定方法。
7. 対象物の経時摩耗を可視化する装置であって、
   波長の異なる２種類のレーザ光を異なる照射角度で対象物の表面に同時に照射するレーザ光照射部を備え、
   上記２種類のレーザ光の光軸が摩耗前の対象物の表面又は内部で交差することを特徴とする摩耗可視化装置。

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