(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するベルトモジュール列間にヒンジジョイントを形成する横方向の通路のヒンジロッドによってヒンジ連結された一連の１又はそれ以上のベルトモジュール列から成るモジュール式コンベヤベルトの張力を測定するための方法であって、前記方法が：
ヒンジジョイントの横方向の通路の一部に、隣接する列を連結するヒンジピンとして機能し、前記モジュール式コンベヤベルトの張力の測定値を作成するためのピン部を有するロードセルを設置するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
さらに、前記モジュール式コンベヤベルトの前記モジュールの１つから前記測定値を示す信号を無線送信するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記モジュール式コンベヤベルトのモジュールの１つに設けられた記憶素子に前記測定値を記録するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
さらに、前記記憶素子に記録された一連の測定値を示す信号を無線送信するステップを具えることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
さらに、前記モジュール式コンベヤベルトの縁部に前記ロードセルを設置するステップを具えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
隣接するベルトモジュール列の交互に配置されたヒンジ部材に形成された横方向の通路に受容されるヒンジロッドによってヒンジジョイントで連結された一連の１又はそれ以上のベルトモジュール列を具えるモジュール式コンベヤベルトであって、
前記ベルトモジュールの少なくとも１つが、荷重検出ベルトモジュールの少なくとも一部にベルト張力の測定値を作成する荷重検出器を有する荷重検出ベルトモジュールを具え、前記荷重センサが、ヒンジジョイントで前記横方向の通路の１つの一部分に受容され、ベルト張力に起因するせん断応力を受けるピン部を有することを特徴とするモジュール式コンベヤベルト。
【請求項７】
さらに、前記荷重検出ベルトモジュールが、前記荷重センサによって作成された前記ベルト張力の測定値を示す信号を無線送信する送信器を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項８】
さらに、前記荷重検出ベルトモジュールが、前記荷重センサによって作成されたベルト張力の一連の測定値を記憶するための記憶素子を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項９】
さらに、前記荷重検出ベルトモジュールが、前記荷重センサに電力を供給するための１又はそれ以上の電池を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１０】
前記荷重検出ベルトモジュール及び隣接するベルトモジュールが、前記ヒンジジョイントにクレビスを形成し、
前記荷重センサの前記ピン部が、前記隣接するベルトモジュールに前記荷重検出ベルトモジュールを結合する前記クレビスのためのクレビスピンとして機能することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１１】
さらに、前記荷重検出ベルトモジュールが、前記ベルト張力の測定値を記憶し且つ前記測定値を表す信号を送信するための電子部品と；
前記電子部品を収容する空洞と；
前記空洞を覆って前記電子部品を保持するカバーと；
を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１２】
前記荷重検出ベルトモジュールが、一端にクレビスを有し、
前記荷重センサが、前記クレビスのクレビスピンとして機能するピン部を有し、
前記荷重検出ベルトモジュールに隣接するコンベヤベルトモジュールが、前記ピン部を中心として回転可能な突起部を有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１３】
さらに、前記クレビスの中で前記ピン部の軸を中心として回転可能であり、隣接するベルトモジュールの突起部によって回転可能に受容されて、前記隣接するベルトモジュールが前記ピン部の軸の半径方向の軸を中心として前記ベアリングの周りを回動し得るベアリングを具えることを特徴とする請求項１２に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１４】
前記荷重検出ベルトモジュールが、前記モジュール式コンベヤベルトの外側エッジに配置されていることを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１５】
前記荷重検出モジュールが、一方の側に沿って横方向に間隔を開けた複数のヒンジ部材と、他方の側に沿って横方向に間隔を開けたそれよりも少ないヒンジ部材とを有することを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１６】
前記荷重検出ベルトモジュールが、前記ベルトの所定の位置の別のベルトモジュールのヒンジ部材構造と同様なヒンジ部材構造を有しており、前記荷重検出モジュールによる前記所定の位置で前記ベルトモジュールの差し込み交換が可能であることを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【請求項１７】
さらに、前記センサの測定値からモータ制御信号を発生して前記ベルトの動作を制御するコントローラを具えることを特徴とする請求項６に記載のモジュール式コンベヤベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、動力駆動のコンベヤに関し、特に、モジュール式コンベヤベルトの局所的な状態をベルトの中から測定し、ベルトの動作又はベルトを使用するプロセスを監視且つ制御するためにそれらの測定値を送信するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許番号４，５８７，８５２の「Ｃｏｎｖｅｙｏｒ  Ｂｅｌｔ  Ｔｅｎｓｉｏｎ  Ｓｅｎｓｉｎｇ」は、無線送信器及び直線走行の平らなベルト部の端部のジョイント部品に取り付けるよう構成された支持リンクの周縁に取り付けられた、歪みゲージを含む張力センサを記載している。歪みゲージは、ベルト張力を感知し送信器によって受信器及びモニタに送信される対応する信号を取得する。支持リンクを取り付けたり又は取り外す度に、ベルトを緩めて交換する必要がある。支持リンクを取り付けるとベルトがより長くなるため、張力を調整する必要がある。
【０００３】
多くの場合、らせん状コンベヤのモジュール式プラスチックコンベヤベルトの外側の張力を検出するのが望ましい。切迫した不具合の検出又は最適作動のための張力の調整の際に、側部曲げスパイラル又は旋回ベルトのターンの外側における張力を知ることは有用である。これは、外側ベルトモジュールに沿って一時的に取り付けられるデータロギング張力検出装置によって、ベルトがスパイラルコンベヤの駆動タワーに沿ってそのらせん状経路をたどる際に、スパイラルベルトコンベヤシステムで従来から行われている。しかしながら、検出装置がベルトの戻り経路に達して落ちる前に、検出装置を取り外さなければならない。装置を取り外すときに、装置が収集したベルト張力のデータが分析のためにコンピュータにダンプ（ｄｕｍｐ）される。
【０００４】
このため、壊さずに且つベルトから取り外す必要無しに、コンベヤベルトのターンの外側におけるベルト張力といった状態を検出し得る装置が必要とされる。
【発明の概要】
【０００５】
このような必要性及び他の必要性が、荷重検出ベルトモジュールを含む本発明の態様を実施するモジュール式コンベヤベルトによって満たされる。モジュール式コンベヤベルトは、ヒンジロッドによってヒンジジョイントで連結された一連の１又はそれ以上のベルトモジュールから成る。ベルトモジュールの隣接する列の相互配置されるヒンジ部材に形成された横方向の通路が、ヒンジロッドを受容する。荷重検出ベルトモジュールは、荷重検出ベルトモジュールの少なくとも一部のベルト張力の測定値を作成する荷重センサを有する。
【０００６】
本発明の別の態様では、モジュール式プラスチックコンベヤベルトが、複数の標準的モジュール及び局所的な名状体の測定値を作成するセンサを有する少なくとも１のセンサモジュール、測定値を記憶するためのメモリ素子、及び測定値を表す信号を無線送信するための送信器を有する。
【０００７】
本発明の別の態様では、モジュール式プラスチックコンベヤベルトが、対辺にヒンジ部材構造を有する一連の１又はそれ以上の標準的ベルトモジュール列を具える。ベルトモジュールは、隣接するベルトモジュール列の相互配置されるヒンジ部材に形成される横方向の通路に受容されるヒンジロッドによってヒンジジョイントで連結されている。また、ベルトは、局所的な状態の測定値を作成するセンサ及び測定値を表す信号を送信するための送信器を有するセンサモジュールを具える。センサモジュールのヒンジ部材構造は、モジュール式プラスチックコンベヤベルトの長さを変えずに、センサモジュールが標準モジュールと交換され得るように、少なくとも１の標準ベルトモジュールのヒンジ部材構造と同様である。
【０００８】
本発明のさらに別の態様では、モジュール式コンベヤベルトの張力を測定するための方法が、ヒンジジョイントの横方向の通路の中にピン部を有するロードセルを組み込み、隣接する列を連結するヒンジピンとして機能させてベルト張力の測定値を作成するステップを具える。
【０００９】
本発明のさらに別の態様が、対辺にヒンジ部材構造を有する一連の１又はそれ以上の標準ベルトモジュール列から成るモジュール式コンベヤベルトの局所的な状態を測定するための方法を提供する。ベルトモジュールは、ベルトモジュールの隣接する列の相互配置されるヒンジ部材に形成された横方向の通路に受容されるヒンジロッドによってヒンジジョイントで連結されている。この方法は、標準ベルトモジュールをモジュール式コンベヤベルト列から除去又は削除するステップと；標準ベルトモジュールの列を除去又は削除されたモジュールのヒンジ部材構造と同じヒンジ部材構造を有し、さらに局所的な状態を検出して局所的な状態を表す測定値を作成するセンサを有する第１のセンサモジュールに交換するステップとを具える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明のこれらの特徴及び態様が、その利点とともに、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付図面を参照することによって、一層良く理解される。
【００１１】
【図１】図１は、本発明の態様を実施する荷重検出エッジモジュールを含むモジュール式コンベヤベルトの一部の平面図である。
【図２】図２は、図１のモジュール式コンベヤベルトの一部のエッジモジュールを示す拡大図である。
【図３】図３は、モジュールの上側から視た図１のエッジモジュールの分解等角図である。
【図４】図４は、モジュールの下側から視た図１のエッジモジュールの分解等角図である。
【図５】図５は、図３のエッジモジュールで使用される２軸ベアリングの等角図である。
【図６】図６は、図１のエッジモジュールで使用される電子回路のブロック図である。
【図７】図７は、レセプタクルセンサモジュールを含む本発明の態様を実施するモジュール式コンベヤベルトの一部の等角図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
曲線経路をたどるモジュール式コンベヤベルトを図１及び２に示す。本実施例で図示されるコンベヤベルト１０は、Ｉｎｔｒａｌｏｘ，Ｌ．Ｌ．Ｃ  ｏｆ  Ｈａｒａｈａｎ，Ｌｏｕｉｓｉａｎａ，Ｕ．Ｓ．Ａ．で製造されて市販されるＳＰＩＲＡＬＯＸＴＭ１．１旋回モジュール式プラスチックコンベヤベルトである。このベルトは、１又はそれ以上のベルトモジュール１４の列１２の並びから成る。整列した開口１８を有するヒンジ部材１６が、各列の前端及び後端に沿って横方向に間隔を開けて設けられる。隣接するベルト列の交互に配置されたヒンジ部材を介して整列した開口によって形成される横方向の通路に受容されるヒンジロッド２０が、ヒンジジョイント２１で列を結合し、ベルトがアイドルスプロケット及びリターンローラの周りで連接し得る。
【００１３】
本実施例で図示するコンベヤベルトは、コーナーを曲がり得る又はスパイラルコンベヤのドラム又はキャプスタンの周りにらせん状に巻き付くことができる、旋回又はサイドフレキシングベルトである。図１に示すように、ベルトの内側エッジ２２自身が、スパイラルコンベヤの駆動キャプスタンの湾曲した外側面２４にそって乗り上げるとつぶれる。一方、ベルトの外側エッジ２３は、それがキャプスタンの周りのより長い経路をたどるため、外側に向けて広がっている。前方及び後方ヒンジ部材の一方又は双方の開口１８は、ベルト移動方向２６に延びており、内側エッジコーナーで潰れることができる。
【００１４】
スパイラルベルトの寿命及びその性能を判断する際の重要な要因は、ベルト張力である。ベルト経路の主要部分がキャプスタンを上下するスパイラル経路である、スパイラルコンベヤでは、ベルト張力の大部分はターンの外側のヒンジ部材によって支えられる。つぶれた内側エッジ及びベルトの内側部分は、コーナーにおいて張力をほとんど担持しない。荷重検出ベルトモジュール２８が、標準なベルトモジュール又はベルトモジュールのエッジ部の代わりに、ベルト列の外側エッジに配置されている。荷重検出モジュールは、ベルトの外側エッジから内側に、バルトが曲がる際に全ての又は少なくともの既知の割合のベルト張力を捕らえるのに十分長く延びている。隣接する列の補完ベルトモジュール３０が荷重検出モジュールと共働して、ベルトの引張特性を変えずに、測定位置３２にベルト張力を集める。荷重検出モジュール及び補完モジュールは、標準的なベルト列のヒンジ部材１６と交互に配置されてヒンジロッドを受容するよう設計された一端に沿ってヒンジ部材３４、３５を有する。荷重検出ベルトモジュールのヒンジ部材を通って延びるヒンジロッドは、交互に配置されるヒンジ部材を通ってロッド通路を塞ぐプラグ３３によって、モジュールの外側に逃げないよう防止される。補完モジュールの内側のバイアスカットエッジ３６が、外側エッジの内側にベルトがつぶれるための空間を与える。
【００１５】
荷重検出モジュール２８及びその補完モジュール３０のさらなる詳細を、図３及び４に示す。荷重検出モジュールは、一端に沿って横方向に間隔を開けて標準的なベルトモジュールのヒンジ部材に適合するヒンジ部材３４を有する。モジュールの外側エッジの穴３７は、ヒンジ部材を通る通路に交差しており、ロッド保持プラグ３３を受容する。荷重検出モジュールの他端は、シャックル、又はクレビス４０を形成する２つの細長いヒンジ部材３８、３９のみを有する。パック４２状の２つの軸ベアリングが、クレビスの開口に位置している。図５に示すように、穴４３がパックの外側の環状壁に形成されている。穴４３は、荷重検出モジュールのクレビス側端部を通る通路４４と同心に揃っている。ロードセル４６といった荷重センサが、モジュールの側端から通路の中に挿入される。ロードセルは、肩部５１のヘッド４９から延びるピン部４８を有する。ピン部は、ピンを中心として回転させ得るパックの穴の中心に位置する。ピンの中心部５０はパックの中に位置しており；ピンの近位端及び遠位端５２、５３が、パックの側面に位置する荷重検出モジュールの２つのヒンジ部材３８、３９に位置する。典型的なロードセルのさらなる詳細が、「Ｓｔｒａｉｎ  Ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ  Ｌｏａｄ  Ｃｅｌｌ」と題されるＫｕｔｓａｙによる米国特許３，６９５，０９６に記載されており、参照することにより盛り込まれている。
【００１６】
パックは、補完ベルトモジュール３０の一端から外側に延びる突起部５４に受容される。突起部５４は、ぴったり形成された凹部５６を有するが、パックの半分を回転するよう保持する。Ｔ形のリテーナ５８の一端が、補完ベルトモジュール整合レセプタクル６０に入っており、パックの残りの半分を保持する。リテーナをネジ、接着剤、又は超音波溶接といったものによる熱接着といった従来の方法で突起部に締結し得る。同時に、突起部及びリテーナが、パック及びロードセルのピン部を介して荷重検出モジュールに結合される特大のヒンジ部材を形成する。パックの環状の外壁により、補完モジュールが、ピンの軸の半径方向及び荷重検出モジュールの面に直交する方向である第２の軸６２を中心として回転することができ、ベルトがコーナーの外側で広がるため、ロードセルに適切に荷重をかける。
【００１７】
上述のように荷重検出モジュールが補完モジュールに結合されると、ロードセルのピン部４８が、クレビスピンとして機能する。ベルトが引っ張られている場合に、ピンの中心部４８が、パックの補完モジュールの特大ヒンジ部材の動作によって一方に引かれ、近位部及び遠位部５２、５３が、ピンの荷重検出モジュールの２つのヒンジ部材３８、３９の動作によって反対方向に引かれる。これにより、せん断応力がピンの中心部と近位及び遠位部との間の細くなった領域６４、６５に発生する。ロードセルの細くなった領域の中空のピン部の中に直交するよう配置された歪みゲージセットは、ベルト張力に対して直交するせん断応力に対して感度がよい。ベルト張力に対するロードセルの応答の感度を高くするために、ロードセルは、カバー９８の平坦な前側エッジ７０と共働するそのヘッド４９に形成された平坦部６６を有する。カバーの前側エッジは、通路の中に開いている空洞９５からの通路４４の中に突き出し、最大感度の方向に周縁に歪みゲージを具えたピンを向ける。
【００１８】
好適なバージョンでは、４つの歪みゲージ７１−２つがピンのそれぞれ細くなった領域６４、６５にある−が、図６に示すように、従来のブリッジ回路７２の個々の脚部に電気的に配置されている。ブリッジは、ブリッジの１つのコーナーの安定化電圧７４によって通電される。電圧調整器７６は、ブリッジの一定電圧を保持する。例えば、１組の１．５ボルトの乾電池又は１組の３．６ボルトのリチウムイオン電池といったものから成るバッテリ７８といった電源が、電圧調整器及び荷重検出モジュールの他の電気的部品に電力を供給する。ブリッジ回路の出力を差動アンプ８０によって調整し、歪みゲージ信号を周期的にサンプリングしてデジタル化し、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラといったコントローラ８４にデジタル測定値を出力するアナログデジタル変換器８２に送る。コントローラは、記憶素子８６にデジタルの測定値を記録し、その時点で又は後で測定値に対してフィルタリング又はスケーリングといったさらなるアルゴリズム的処理を行う。そして、記録された測定値を、受信器９３も含んでいる送信器８８で無線信号に変換し、ベルトからアンテナ９０を通して、送信器及び受信器を含むベルトから離れたベルト監視及び制御システム９１に無線送信する。メモリにより、アンテナがベルト監視システムに接近する場合に、多くの測定値を記憶且つ１つの送信における１つのグループとしてワイヤレスでアップロードし得る。これにより、送信のデュティサイクル及び送信器が送信しなければならない距離を最小限にすることによって、バッテリの寿命を延ばすことができる。しかしながら、各サンプリング時間に１つの測定値を送信するといったことにより、測定値を表す信号をより頻繁に送信することも可能である。このようなケースでは、一連の測定値を記憶素子に記録する必要がないが、送信する前に１つの測定値を記憶し得る。また、回路は、ベルト監視システムからの命令及び制御信号を受信するための受信器を使用し得る。
【００１９】
また、測定値を使用して、コンベヤの動作又は閉ループ制御システムの関連する処理を調整し得る。例えば、ベルトの張力を表す信号又は信号レベル１０６と監視及び制御システム９１のオペレータインタフェースを介して設定される張力セットポイント１０８との間の差に比例するエラー信号１０４を、ベルトを駆動するモータ１１２のスピードを制御するモータ制御信号１１１を発生するモータ制御器１１０への入力として使用する。図６の実施例に示すモータ制御器、又はベルト監視及び制御システム９１に制御ロジックを含めて、比例・積分・微分（ＰＩＤ）ループ又は他の従来の制御ループを規定する制御アルゴリズムを実行し得る。スパイラルコンベヤシステムのモータを使用して、駆動ドラム１１４のスピードを調整し、結果として、ドラムの周りのらせん経路のスパイラルベルト１０を駆動させる際に使用されるオーバードライブ量を調整し得る。同じような方法で、コンベヤベルトの温度センサといった代替的なセンサ又は補助的センサ９９が温度測定を行って、ベルトから監視及び制御システム９１に送信し、別の制御信号１１３を介して処理温度を上下させ得る。これにより、ベルトに内蔵されるセンサを使用して、周囲温度、又は張力のようなベルト状況といった局所的なコンベヤシステムの状態を測定し、これらの状態を制御し得る。
【００２０】
ロードセルにあるブリッジ以外の電子回路が、図３及び４に示すような回路基板９２にある。バッテリが、ロードセルに隣接する空洞部９５にある。電子機器を内蔵する回路基板は、荷重検出ベルトモジュールの反対側の別の空洞部９４にある。カバー９８の前側エッジ７０のマウス穴９７を通過するワイヤ９６が、ロードセルのブリッジを電子機器及び電源に接続する。カバーは空洞部を覆い、ベルトモジュールのバッテリ及び電子部品を保持する。コンベヤの前側エッジの長穴１０２が、平坦部６６と肩部５１との間のロードセルのヘッドの周辺部１０３を受容して、通路の中で軸方向にロードセルを位置合わせする。カバーは、モジュールの外側エッジに形成される整合レセプタクル１０１に受容されるカバーの側面エッジのタブ１００によって与えられるスナップ嵌合といったものによってベルトモジュールに従来通りに締結され、その下面を形成する。他のベルトモジュールと同じように、荷重検出ベルトモジュールはプラスチック材料でできているが、代替的に金属で作製し得る。しかしながら、カバーは、好適にはプラスチックといった非金属で作製することができ、送信器の移動にあまり影響を及ぼさず、金属よりも摩擦が少ない状態でコンベヤベルトの支持レールに耐える。別のバリエーションとして、上面の一部を形成するカバーを具えたモジュールの上部に空洞を開けることができる。カバーの代替例として、埋め込み用樹脂を使用して、空洞の中に電子機器部品及びバッテリを保持且つ保護し得る。
【００２１】
モジュール式コンベヤベルト１１５の別のバージョンでは、直線走行ベルトとして図７に示すように、標準ベルトモジュール１１８の代わりにセンサモジュール１１６を使用する。センサモジュールは、標準ベルトモジュールの物理的構造と同様な物理的構造を有する。本実施例では、例えば、間隔、大きさ、横方向の位置、及びヒンジ部材の数といったヒンジ部材１２０の構成のように、前端及び後端に沿った２つのモジュールの幅及びピッチが同じである。横方向のヒンジアイ通路１２４からベルト列の各端部の交互に配置されるヒンジ部材を通してヒンジロッド１２２を引き出すことによって、標準モジュール又は検出モジュールをベルトから外して、モジュールを自由にする。モジュールの本体又は取り付けられた付属品の中に様々な種類のセンサを含む検出モジュール１１６Ａ−Ｃのストック１２６を、通路にヒンジロッドを再び入れてベルト列の所定の位置に交換モジュールを保持することによって、取り外した標準モジュール又は検出モジュールの代わりに、差し込み交換部品として保持及び選択的に組み込むことができる。これにより、様々な局所的状態を測定する様々なセンサを収容するセンサモジュールが、その長さ又はその動作特性を顕著に変えることなく、容易に交換可能なベルトの一体パーツとして構成される。
【００２２】
好適なバージョンを参照して本発明を詳細に説明したが、他のバージョンも可能である。例えば、スパイラルコンベヤの適用例及び直線走行ベルトの例でベルトエッジモジュールとして説明したセンサ一式のモジュールを、直線走行ベルトの張力を測定する又は温度を検出するためのセンサで測定するといった、他の適用例としてベルトの内部の位置に配置し得る。このため、これらの数種類の実施例が示唆するように、特許請求の範囲の範囲は、詳細に説明した好適なバージョンに限定することを意図するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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