JP6782915B2 - ベルトコンベアの異常検知装置および異常検知方法 - Google Patents

ベルトコンベアの異常検知装置および異常検知方法 Download PDF

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本発明は、ベルトコンベアの異常検知装置および異常検知方法に関する。
例えば、地盤を掘削して発生した土砂は、ベルトコンベアに搭載されて所定位置まで搬送される。ベルトコンベアは、土砂などの被搬送物を搭載して搬送するベルトと、ベルトの移動を案内するローラとを備えている。これらのベルトやローラは、使用を継続することによって疲労し、異常が発生することがある。異常が発生したローラは、適宜新たなローラと交換される。
ベルトコンベアの異常の発生を検出するものとして、従来、マイクロフォンを備えたベルトコンベア異常診断装置がある(例えば、特許文献1参照)。このベルトコンベア異常診断装置は、無指向性マイクロフォンにより点検員の全方向からの音を集音し、得られた音のデータと予め登録されている異音のデータとを比較し、異音のデータを発見した場合に警報音を発生するものである。
特開2001−151330号公報
ところで、近年においては、地下トンネルの掘削が盛んに行われており、地下トンネルの掘削は、都市部や都市部の近郊でも数多く行われている。都市部や都市部の近郊で地下トンネルを掘削する場合、地価の問題等から、掘削によって発生した土砂を郊外の土砂集積所等に搬送して一旦集積しておくことがある。
土砂集積所等に対する土砂の搬入は、例えばトラックなどを利用することが多かったが、都市部における交通事情等から、トラック等の使用にも制約が生じることがあった。そこで、地下トンネルの端部にベルトコンベアを設置し、このベルトコンベアで掘削した土砂を土砂集積所等まで搬送することが行われることがある。このため、ベルトコンベアは、例えば数km〜数十kmといった長距離にわたって設置されることもある。
このような長距離にわたって設置されるベルトコンベアの異常を上記特許文献1に開示されたベルトコンベア異常診断装置によって診断することも考えられる。この場合、点検員は、ベルトコンベア異常診断装置を持って長距離を移動することとなる。このため、点検に多大な労力を要するという問題があった。
特に、地下トンネルでは、車両が走行する道路の側方にベルトコンベアを設置することがある。この場合には、点検員が移動する場所を確保することも難しく、点検の労力が大きくなるだけでなく、点検が閉所作業、危険作業となり、過酷な労働環境下での作業ともなる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、点検に要する労力の軽減、閉所作業・危険作業の削減、及び過酷な労働環境下での作業の軽減を行うことができるベルトコンベア異常検知装置及び異常検知方法を提供することである。
本発明に係るベルトコンベアの異常検知装置は、ベルトコンベアによって被搬送物として搬送され、周囲の音を収集する移動集音装置と、前記移動集音装置で集音された音に基づいて、前記ベルトコンベアの異常を判定する異常判定手段と、を備えることを特徴とする。
本発明に係るベルトコンベアの異常検知装置では、ベルトコンベアによって被搬送物とともに搬送され、周囲の音を収集する移動集音装置を備えている。この移動集音装置で収集した音に基づいて、ベルトコンベアの異常を検知するので、点検員が長距離を移動して点検を行うことなく、ベルトコンベアの異常を検知できる。したがって、点検に要する労力を軽減することができる。
また、本発明においては、前記移動集音装置は、周囲の音を収集する集音マイクと、前記集音マイクを収容する収容部と、を備えるのが好ましい。
このように、集音マイクを収容する収容部を備えることにより、集音マイクを収容部によって保護することができる。被搬送物とともに搬送される移動集音装置における集音マイクの損傷を抑制することができる。
また、本発明においては、前記集音マイクの位置を検出する位置検出装置が前記収容部に収容されているのが好ましい。
このように、集音マイクの位置を検出する位置検出装置が収容部に収容されていることにより、集音マイクが収集した音の発生位置を確認することができる。したがって、例えば集音マイクでベルトコンベアの異常を表す音を検知した場合に、その音が発生した位置を容易に確認できるので、ベルトコンベアにおける異常発生位置を容易に特定することができる。
また、本発明においては、前記集音マイクで収集された音に関する音情報を記憶するに関する音情報記憶手段が前記収容部に収容されているのが好ましい。
このように、集音マイクで収集された音に関する音情報を記憶する記憶手段が収容部に収容されていることにより、集音マイクで収集された音に関する音情報の送受信を行うことなく、音情報を異常判定手段に提供できる。このため、送受信の環境が良くない場合であっても、ベルトコンベアの異常を検知することができる。
また、本発明においては、前記移動集音装置で収集された音に関する音情報を前記異常判定手段に送信する送信手段と、前記異常判定手段に設けられ、前記送信手段から送信された情報を受信する受信手段と、を備えるのが好ましい。
このように、音情報を送信する送信手段及び受信する受信手段を備えることにより、ベルトコンベアから離れた位置でベルトコンベアの異常をリアルタイムで検知することができる。
本発明に係るベルトコンベアの異常検知方法は、ベルトコンベアによって被搬送物として搬送される移動集音装置によって周囲の音を収集し、前記移動集音装置で集音した音に関する音情報に基づいて、前記ベルトコンベアの異常を判定することを特徴とする。
本発明に係るベルトコンベアの異常検知方法では、点検員が長距離を移動して点検を行うことなく、ベルトコンベアの異常を検知できるので、点検に要する労力を軽減することができる。
本発明に係るベルトコンベア異常検知装置及び異常検知方法によれば、点検に要する労力の軽減、閉所作業・危険作業の削減、及び過酷な労働環境下での作業の軽減を行うことができる。
第1実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置のブロック構成図である。 移動集音装置の概要を示す図である。 ベルトコンベアユニットの斜視図である。 ベルトコンベアが設置された道路の正断面図である。 (A)は、土砂及び移動集音装置を搬送するベルトの断面図、(B)は、返送されるベルトの断面図である。 ベルトコンベアの側面図である。 第2実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置のブロック構成図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に説明する各実施形態の説明において、同一の部材については同一の符号を付し、重複する説明を省略することがある。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置について、図面を参照して具体的に説明する。図1は、第1実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置のブロック構成図である。図1に示すように、本実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置1は、移動集音装置である集音装置10と、異常判定手段である管理システム20と、を備えている。
図2に示すように、集音装置10は、集音マイク11と、位置検出装置であるGPS装置12と、情報処理装置13と、収容部であるケース14と、を備えている。集音マイク11、GPS装置12、及び情報処理装置13は、中空の球体状をなすケース14に収容されている。情報処理装置13は、図1に示す情報収集部13A及び送信手段である送信部13Bを備えている。集音装置10は、例えば図3〜6に示すベルトコンベア30で土砂などの被搬送物を搬送する際に、被搬送物とともに搬送される。集音装置10は、ベルトコンベア30で搬送されるときに、周囲の音を収集し、収集した音に基づいてベルトコンベア30の異常を検知する。
ここで、異常検知の対象となるベルトコンベア30について説明する。本実施形態では、ベルトコンベア30は、既設の道路を延伸するための地下トンネルの掘削によって発生した土砂を地下トンネルから排出するために設置される。このため、ベルトコンベア30は、図3に示すように、地下トンネル内の配設された道路の側方に設けられる。
図4に示すように、ベルトコンベア30は、複数のコンベアユニット31,31…が接続されて形成されている。複数のコンベアユニット31,31…は、道路40に沿って並設される。また、ベルトコンベア30は、道路の使用中に稼働し、図4に示すように、道路40には、一般車両41,41…が走行している。
コンベアユニット31,31…は、上段部32と下段部33とを備えている。上段部32には、ローラユニット34が複数設けられている。ローラユニット34は、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cと、ローラ架台34Dと、を備えている。第1ローラ34A〜第3ローラ34Cは、ローラ架台34Dに回動自在に取り付けられている。
第1ローラ34A〜第3ローラ34Cには、コンベアベルト35が搭載される。第1ローラ34A〜第3ローラ34Cに搭載されたコンベアベルト35は、図5(A)に示すように、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cによって上方が凹む湾曲形状とされている。図6に示すように、地下トンネルにおける掘削位置から発生する土砂42は、コンベアベルト35の湾曲形状の凹んだ部分に搭載されてベルトコンベア30の下流側端部に配設されたホッパ43まで搬送される。このとき、コンベアベルト35には、土砂42とともに集音装置10が搭載される。
コンベアユニット31の下段部33には、返送ローラユニット36が設けられている。返送ローラユニット36は、正面視した形状が矩形状の筐体36Aを備えている。筐体36Aの中央には、円形状の円形空間36Bが形成されており、円形空間36Bの外周に沿って離間した複数、ここでは3つの返送ローラ36Cが配設されている。
図5(B)に示すように、返送ローラ36Cの間には、コンベアベルト35が挟み込まれて、地下トンネルにおける掘削位置に返送される。コンベアベルト35は、返送される際、被搬送物が載置される載置面を内側にして円筒状に巻き付けられて返送ローラ36Cの間を通される。このため、返送中におけるコンベアベルト35の搭載面の損傷や汚れを抑制することができる。コンベアベルト35の返送中における搭載面に付着する土砂などの落下などを抑制することができる。また、図4に示すように、下段部33における筐体36Aの側方には、点検員60が作業を行うことができる作業領域61が形成されている。
ベルトコンベア30の上流側(掘削位置側)端部と、下流側(ホッパ側)端部には、それぞれ上流側テールローラ37及び下流側テールローラ38が設けられている。下流側テールローラ38には、モータ39が接続され、モータ39によって下流側テールローラ38が駆動される。こうして、コンベアベルト35が稼働する。
他方、近年においては、道路の延伸が進んでおり、地下トンネルの距離も長くなることもある。このため、ベルトコンベア30は、例えば数km〜数十kmにわたって設けられることもある。
図1及び図2に戻り、集音装置10における集音マイク11は、ケース14に収容され、周囲の音を収集する。異常検知装置1がベルトコンベア30に搬送されているときに、ベルトコンベア30から発生する音を収集する。特に、集音マイク11は、ベルトコンベア30における第1ローラ34A〜第3ローラ34Cから発する音を収集する。集音マイク11は、収集した音に関する音情報を生成して、情報処理装置13に出力する。
GPS装置12は、集音マイク11とともにケース14に収容され、集音マイク11の位置を検出する。特に、GPS装置12は、ベルトコンベア30に対する集音マイク11の位置を検出する。GPS装置12は、検出した集音マイク11の位置に基づく位置情報を情報処理装置13に出力する。
図2に示す情報処理装置13は、CPU、ROM、RAMなどを備えて構成されたマイクロコンピュータである。情報処理装置13は、機能部として、図1に示す情報収集部13A及び送信部13Bを備えている。
図1に示す情報処理装置13における情報収集部13Aは、集音マイク11から出力された音情報及びGPS装置12から出力された位置情報に基づいて送信情報を生成する。情報収集部13Aは、生成した送信情報を送信部13Bに出力する。送信部13Bは、情報収集部13Aから出力された送信情報を管理システム20に送信する。
ケース14は、例えばカプセル式であり、開閉可能とされている。ケース14の中には、図示しない緩衝材が設けられている。緩衝材は、例えばスポンジ状などの衝撃を吸収する材料で構成されており、集音マイク11、GPS装置12、情報処理装置13などに対する外部からの衝撃を吸収して和らげる。
図1に示すように、管理システム20は、受信手段である受信部21、記憶部22、及び判定部23を備えている。管理システム20は、CPU、ROM、RAMなどを備えるコンピュータ等によって構成される。管理システム20は、例えば道路の延伸工事を行う際の管理事務所などに設置される。
受信部21は、集音装置10における情報処理装置13の送信部13Bから送信された送信情報を受信する。受信部21は、受信した送信情報を判定部23に出力する。記憶部22は、ベルトコンベア30の異常判定に利用する判定情報を記憶している。判定情報としては、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cが正常であるときの音情報の波形やその波形との送信情報に含まれる音情報の波形とを比較した際に異常と判定するしきい値などがある。記憶部22は、判定部23が判定情報を読み出したときに、判定情報を判定部23に出力する。
判定部23は、受信部21から送信情報が出力されたときに、記憶部22から判定情報を読み出す。判定部23は、出力された送信情報に含まれる音情報と、判定情報に含まれる音情報とに基づいて、ベルトコンベア30に発生する異常を検知する。判定部23は、ベルトコンベア30に異常が発生していると判定したときには図示しない警報装置によって異常の発生を報知する。
次に、本実施形態に係る異常検知装置によるベルトコンベア30の異常検出手順について説明する。ベルトコンベア30では、地下トンネルを掘削した際に発生する土砂を搬送する際に、異常の検知が行われる。掘削された土砂は、ベルトコンベア30に搭載されて搬送される。このとき、土砂とともに集音装置10がベルトコンベア30に搭載される。
ベルトコンベア30に搭載された集音装置10は、土砂とともにベルトコンベア30の上流側から下流側に搬送される。搬送中の集音装置10では、集音マイク11によって周囲の音を集音し、音情報を情報処理装置13に出力する。また、GPS装置12では、集音マイク11の位置に基づく位置信号を情報処理装置13に出力する。情報処理装置13では、情報収集部13Aで音情報に位置情報を紐付けて送信情報として送信部13Bから管理システム20に送信する。
これらの集音マイク11による集音、GPS装置12の位置検出、及び情報処理装置13による処理は、集音装置10がベルトコンベア30で搬送されている間に継続される。ただし、これらの処理を間欠的、例えば30秒毎や1分毎、あるいは10分毎などに行ってもよい。
管理システム20では、集音装置10から送信された送信情報に基づいて、ベルトコンベア30の異常を検知する。ベルトコンベア30の異常としては、主に複数のローラユニット34における第1ローラ34A〜第3ローラ34Cに生じた異常を検知する。第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの異常としては、ローラの表面の摩耗や搬送時の重量による回転軸の破損などがある。これらの異常が生じたときには、異常が生じたローラを集音装置10が通過する際に集音装置10で集音される音が、正常なローラを通過するときと大きく異なる。このため、ローラを通過するときの音を比較して、ローラの異常を検知する。
管理システム20では、判定部23において、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cが正常であるときの音情報の波形と、受信部21で受信した送信情報に含まれる音情報の波形とを比較し、その一致度を算出する。送信情報に含まれる音情報と判定情報に含まれる音情報との一致度がしきい値を超えた場合に、送信情報に含まれる音情報が異常であると判定する。音情報が異常であると判定したときには、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cに異常が発生していると判定する。
判定部23は、送信情報に含まれる音情報と判定情報に含まれる音情報との一致度がしきい値以下の場合には、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cに異常は発生していないと判定する。判定部23は、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cに異常が発生していると判定したときには図示しない警報装置によって異常の発生を報知する。また、送信情報に含まれる位置情報を参照し、異常が生じている第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの位置を特定する。こうして、ベルトコンベア30の異常検出を終了する。
ベルトコンベア30によって下流側端部まで搬送された集音装置10は、ベルトコンベア30の下流側端部で回収される。集音装置10の回収は、適宜の方法で行うことができる。例えば、作業員が目視して集音装置10を見つけて拾い上げるようにすればよい。また、ホッパ43に集音装置10の直径よりも目の細かい網を設けておき、この網に集音装置10を引っかけて回収してもよい。また、集音装置10に金属部分を設けておき、ベルトコンベア30の下流側端部に磁石を設置して、この磁石で集音装置10を引き付けて回収してもよい。
このように、本実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置1では、ベルトコンベア30によって土砂とともに搬送され、周囲の音を収集する集音装置10を備えている。異常検知装置1では、集音装置10で収集した音に基づいて、ベルトコンベア30の異常を検知するので、点検員が長距離を移動して点検を行うことなく、ベルトコンベア30の異常を検知できる。したがって、点検に要する労力の軽減、閉所作業・危険作業の削減、及び過酷な労働環境下での作業の軽減を行うことができる。特に、ベルトコンベア30が数kmから数十kmに及ぶような長距離で設置された場合に、点検に要する労力の軽減、閉所作業・危険作業の削減、及び過酷な労働環境下での作業の軽減を行うことができる。
また、集音装置10は、ケース14を備えており、集音マイク11、GPS装置12、情報処理装置13などはケースに収容されている。このため、ベルトコンベア30に搭載されて搬送される集音装置10における集音マイク11、GPS装置12、情報処理装置13などをケース14で保護することができる。したがって、集音マイク11、GPS装置12、情報処理装置13などの損傷を抑制することができる。また、ケース14には、緩衝材が設けられているので、集音マイク11、GPS装置12、情報処理装置13などの損傷をさらに好適に抑制することができる。
また、集音装置10には、集音マイク11とともにGPS装置12が収容されている。このため、集音マイクで収集した音と、集音マイク11が音を収集した位置とを容易に紐付けることができる。したがって、例えば集音マイク11で第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの異常を表す音を検知した場合に、その音が発生したローラを容易に確認できるので、異常が発生したローラの位置を容易に特定することができる。
また、集音マイク11で収集された音に関する音情報及びGPS装置12で検出された位置情報は、送信部13Bから送信情報として管理システム20に送信される。また、管理システム20では、送信された送信情報に基づいてベルトコンベア30の異常を検知する。このため、ベルトコンベア30から離れた位置でベルトコンベア30の異常をリアルタイムで検知することができる。また、集音装置10が土砂に紛れて見つけにくい場合でも、管理システム20に確実にデータを提供することができる。
(第2実施形態)
以下、本発明の第2実施形態について説明する。図7は、第2実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置のブロック構成図である。図7に示すように、第2実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置2は、集音装置10Aと管理システム20Aとを備えている。
本実施形態の集音装置10Aは、第1実施形態の集音装置10と比較して、送信部13Bが設けられていないのに対して、情報記憶部15Aが設けられている点で異なっている。また、本実施形態の管理システム20Aは、第2実施形態の管理システム20と比較して、受信部21が設けられていない点で異なっている。
図7に示すように、本実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置2は、集音装置10Aと管理システム20Aとを備えている。集音装置10Aは、集音マイク11と、GPS装置12と、情報処理装置15と、を備えている。情報処理装置15は、情報収集部13Aと、音情報記憶手段である情報記憶部15Aと、を備えている。管理システム20Aは、記憶部22と、判定部23と、を備えている。
情報処理装置15における情報記憶部15Aは、情報収集部13Aで収集した音情報及び位置情報を記憶する。集音装置10Aは、管理システム20Aに情報送信可能となるように接続可能とされている。情報記憶部15Aに記憶した情報は、集音装置10Aと管理システム20Aとを接続した後、管理システム20における判定部23に直接提供可能である。
以上の構成を有する本実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置2では、上記第1実施形態と同様、集音装置10で収集した音に基づいて、ベルトコンベア30の異常を検知するので、点検員が長距離を移動して点検を行うことなく、ベルトコンベア30の異常を検知できる。したがって、点検に要する労力を軽減することができる。
また、本実施形態に係るベルトコンベアの異常検知装置2では、集音マイク11で収集された音に関する音情報を記憶する情報記憶部15Aがケース14に収容されている。このため、集音装置10Aと管理システム20Aとの間で音情報の送受信を行うことなく、音情報を管理システム20Aに提供できる。したがって、トンネル内などの集音装置10Aが集音する送受信の環境が良くない場合であっても、ベルトコンベア30の異常を検知することができる。
以上、本発明によるベルトコンベアの異常検知装置及び異常検知方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。たとえば、集音装置10,10AにGPS装置12が設けられているが、GPS装置12が設けられてないようにしてもよい。この場合、異常を示す音情報が検出されたローラの位置を直接認識することは困難であるが、例えば異常を示す音情報が検出された時間によってローラの位置を推定することができる。
また、ベルトコンベア30の異常の検知として、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの異常を検知しているが、他の部材の異常検知を行ってもよい。例えば、返送されるコンベアベルト35に集音装置10を搭載し、返送ローラユニット36の返送ローラ36Cの異常を検知してもよい。ただし、ベルトコンベア30の異常としては、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの異常が多いので、異常検知装置1,2は、第1ローラ34A〜第3ローラ34Cの異常の検知に用いるのが好適である。
また、上記第2実施形態では、情報記憶部15Aが設けられているが、情報記憶部15Aに代えて、外部情報記憶媒体と接続可能な接続部が設けられていてもよい。この場合、集音装置10Aの接続部に情報記憶媒体を接続した状態でベルトコンベア30の異常を検知することができる。また、情報記憶媒体として小型のものを用いることで、集音装置10Aの全体の小型化を図ることができる。
1,2 異常検知装置
10,10A 集音装置
11 集音マイク
12 GPS装置
13 情報処理装置
13A 情報収集部
13B 送信部
14 ケース
15 情報処理装置
15A 情報記憶部
20,20A 管理システム
21 受信部
22 記憶部
23 判定部
30 ベルトコンベア
31 コンベアユニット
32 上段部
33 下段部
34 ローラユニット
34A 第1ローラ
34B 第2ローラ
34C 第3ローラ
34D ローラ架台
35 コンベアベルト
36 返送ローラユニット
36A 筐体
36B 円形空間
36C 返送ローラ

Claims (6)

  1. ベルトコンベアによって被搬送物として搬送され、周囲の音を収集する移動集音装置と、
    前記移動集音装置で集音された音に基づいて、前記ベルトコンベアの異常を判定する異常判定手段と、
    を備えることを特徴とするベルトコンベアの異常検知装置。
  2. 前記移動集音装置は、
    周囲の音を収集する集音マイクと、
    前記集音マイクを収容する収容部と、
    を備える請求項1に記載のベルトコンベアの異常検知装置。
  3. 前記集音マイクの位置を検出する位置検出装置が前記収容部に収容されている請求項2に記載のベルトコンベアの異常検知装置。
  4. 前記集音マイクで収集された音に関する音情報を記憶する音情報記憶手段が前記収容部に収容されている請求項2または3に記載のベルトコンベアの異常検知装置。
  5. 前記移動集音装置で収集された音に関する音情報を前記異常判定手段に送信する送信手段と、
    前記異常判定手段に設けられ、前記送信手段から送信された情報を受信する受信手段と、
    を備える請求項1〜4のうちのいずれか1項に記載のベルトコンベアの異常検知装置。
  6. ベルトコンベアによって被搬送物として搬送される移動集音装置によって周囲の音を収集し、
    前記移動集音装置で集音した音に関する音情報に基づいて、前記ベルトコンベアの異常を判定することを特徴とするベルトコンベアの異常検知方法。
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