(57)【要約】  ベルトコンベヤ内のアイドラ状態を監視するための方法及びシステムを提供する。センサ（１１０〜１１４）はコンベヤベルト（１０２）と機械的に結合されて、コンベヤベルトの支持構造（１０８a〜１０８ｈ、２０２、２１０、２１２、２１４a〜２１４ｂ）の特性を感知する。センサは対応信号を監視システム（１２０）に無線送信する。監視システムは、送信信号に基づいて支持構造の状態を決定する。支持構造は複数の支持構造の１つであり、それぞれの支持構造の特性が感知され、支持構造に対する識別子と関連付けされて、監視システムに送信される。支持構造は複数のエレメントを含み、各エレメントの特性が対応する複数のセンサの１つによって感知且つ送信される。
2011510887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベアベルトの状態を決定する方法であって、
コンベヤベルト（１０２）の支持構造（１０８ａ〜１０８ｈ、２０２、２１０、２１２、２１４a〜２１４ｂ）の特性を、コンベヤベルトと機械的に結合されたセンサ（１１０〜１１４）を用いて感知する特性感知ステップと、
感知された特性に対応する信号を無線送信するステップと、
送信された信号に基づいて、支持構造の状態を決定する状態決定ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、支持構造は、複数の支持構造のうちの第１の支持構造であり、
特性感知ステップは、支持構造のそれぞれの特性を感知するステップと、該感知された特性を支持構造の識別子に関連付けるステップと含み、
信号を無線送信するステップは、感知された特性に対応する１又は複数の信号及び関連付けされた識別子を無線送信するステップを含み、
状態決定ステップは、１又は複数の送信された信号に基づいて、支持構造のそれぞれの状態を決定するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、支持構造は複数のエレメントを備えており、
特性感知ステップは、エレメントのそれぞれの特性を、コンベヤベルトに機械的に結合された対応する複数のセンサを用いて感知するステップを含み、
信号を無線送信するステップは、感知されたエレメントの特性に対応する１又は複数の信号を無線送信するステップを含み、
状態決定ステップは、１又は複数の送信された信号に基づいて、それぞれのエレメントの特性を決定するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、
支持構造は複数の支持構造のうちの第１の支持構造であり、
支持構造のそれぞれは、複数のエレメントを備え、
特性感知ステップは、第１のセンサを用いて、支持構造のそれぞれに関して第１のエレメントの特性を感知するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、特性は、圧力、振動、及び温度の少なくとも１つであることを特徴とする方法。
【請求項６】
コンベアベルトの状態を決定するシステム（１００）であって、
コンベヤベルト(１０２）と、
コンベヤベルトと関連する支持構造（１０８a〜１０８h、２０２、２１０、２１２、２１４a〜２１４ｂ）と、
コンベヤベルトと機械的に結合されたセンサ（１１０〜１１４）と、
監視システム（１２０）と
を備え、
センサは支持構造の特性を感知し、感知した特性に対応する信号を監視システムに無線送信するよう構成されており、
監視システムは、送信された信号に基づいて、支持構造の状態を決定するよう構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項６記載のシステムにおいて、
支持構造は複数の支持構造のうちの第１の支持構造であり、
センサは、支持構造のそれぞれの特性を感知して、感知された特性を支持構造の識別子に関連付け、且つ感知された特性に対応する１又は複数の信号及び支持構造に対して関連付けされた識別子を無線送信するよう構成されており、
監視システムは、１又は複数の送信された信号に基づいて、支持構造のそれぞれの状態を決定するよう構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項６記載のシステムにおいて、
支持構造は複数のエレメントを備え、
センサはコンベヤベルトと機械的に結合された複数のセンサのうち第１のセンサであり、
センサのそれぞれは、支持構造の対応するエレメントの特性を感知して、感知された特性に対応する信号を監視システムに無線送信するよう構成されており、
監視システムは送信された信号に基づいて、エレメントのそれぞれの状態を決定するよう構成されている
ことを特徴とするシステム。
【請求項９】
コンベアベルトの状態を決定するシステム（１００）であって、
コンベヤベルト（１０２）と機械的に結合されており、コンベヤベルトと関連する支持構造（１０８a〜１０８ｈ、２０２、２１０、２１２、２１４a〜２１４ｂ）の特性を検出し、検出された特性に応答して第１の信号を生成するようセンサ（３０２〜３０）と、
センサから第１の信号を受信し、第１の信号を記憶し、記憶した第１の信号に基づいて第２の信号を生成するよう構成されたコントローラ（３０８）と、
第２の信号を受信し、第２の信号を無線送信する無線インターフェース（３１０）と
を備えていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項９記載のシステムにおいて、
コンベヤベルトは、複数の支持構造を通過するよう構成され、
センサは、コンベヤベルトが通過した支持構造のそれぞれの特性を検出し、検出された特性に応答して複数の第１の信号を生成するよう構成されており、
コントローラは、対応する支持構造に対する識別子を各第１の信号に関連付け、関連付けされた各第１の信号及び識別子を記憶し、記憶した第１の信号及び識別子に基づいて第２の信号を生成するよう構成されている
ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視システムに関し、より詳細には、ベルトコンベヤ内のアイドラの状態を監視するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンベヤベルトは多くの用途で用いられている。用途によっては、コンベヤベルトは、鉱石、石炭、及び穀物等の大量の物質を運搬するために用いられる。これらの用途では、コンベヤベルトは、長さが５０キロメートルにもなり、また危険又は厳しい環境の地域に設置される場合がある。
【０００３】
コンベヤベルトは、通常、一端にあるヘッドプーリ及び他端にあるテイルプーリによって運転される。ヘッドプーリ及びテイルプーリの間には、通常アイドラローラが用いられて、ベルトを支持している。アイドラは、フレーム上に取り付けられ、ベアリング上で回転する。
【発明の概要】
【０００４】
本発明は、ベルトコンベヤ内のアイドラの状態を監視するための装置及び方法を提供するものである。
方法は、第１の実施形態において、コンベヤベルトに機械的に結合されたセンサを用いて、コンベヤベルトの支持構造の特性を感知するステップと、感知された特性に対応する信号を無線送信するステップとを含む。該方法はさらに、送信された信号に基づいて支持構造の状態を決定するステップを含む。
【０００５】
詳細な実施形態では、支持部は複数の支持構造の１つであり、該支持構造のそれぞれの特性が感知され、支持構造に対する識別子と関連付けられる。他の具体的な実施形態では、支持構造は複数のエレメントを含み、各エレメントは対応する複数のセンサの１つによって感知される。
【０００６】
第２の実施形態では、システムは、コンベヤベルト、コンベヤベルトの支持構造、コンベヤベルトに機械的に結合されたセンサ、及び監視システムを備えている。センサは支持構造の特性を感知し、感知された特性に対応する信号を監視システムに無線送信する。監視システムは、送信信号に基づいて支持構造の状態を決定する。
【０００７】
第３の実施形態では、システムは、センサ、コントローラ、及び無線インターフェースを備えている。センサはコンベヤベルトに機械的に結合され、コンベヤベルトに関する支持構造の特性を検出し、該特性に応答して第１の信号を生成する。コントローラは第１の信号を受信し記憶し、記憶した第１の信号に基づいて第２の信号を生成する。無線インターフェースは、第２の信号を受信し、且つ無線送信する。
他の技術的特徴は、以下の図面、説明、及び特許請求の範囲の記載により、当業者には容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るコンベヤベルトのシステムの概略図である。
【図２】本発明に係るコンベヤベルトのシステムの断面図である。
【図３】本発明に係るベルト内無線センサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明に係るコンベヤベルトシステム１００の概略図である。該システムのコンベヤベルト１０２は、ヘッドプーリ１０６及びテイルプーリ１０４を囲むように取り付けられている。ヘッドプーリ１０６及びテイルプーリ１０４の間では、コンベアベルト１０２は、アイドラアセンブリ１０８a〜１０８hによって支持されている。
【００１０】
アイドラの摩耗又はベアリングの故障によって、コンベヤベルトの摩耗又はミスアラインメントが生じる。アイドラの故障は、コンベヤベルトの破損を招き、結果的に生産に大きな損失を与えてしまう。従来のコンベヤベルト利用のシステムでは、アイドラの点検はあまり行われず点検費用も高くつくが、その理由として、コンベヤベルトの環境が厳しいこと、ベルトシステムが長いこと、ベルト運転中の点検が難しいこと、等がある。
【００１１】
本開示の実施形態では、無線センサ１１０、１１２及び１１４は、コンベヤベルト１０２に埋め込まれている。センサ１１０、１１２及び１１４がアイドラ組立部品１０８a〜１０８hのそれぞれを通過すると、センサ１１０、１１２及び１１４は、アイドラアセンブリの１又は複数の特性を感知し、該感知した情報を後に監視すなわちコントロールシステムにアップロードするために記憶する。記憶された情報のアップロードは、センサ１１４が無線通信ノード１１６の無線通信レンジ内に入ると実行される。同様に、センサシステム１１０及び１１２がＩノード１１６の通信レンジ内に入ると、それらも記憶された情報のアップロードを実行する。
【００１２】
ノード１１６はまた、中間ノード、すなわちＩノードとも称される。ノード１１６はゲートウェイノード１１８と無線通信し、ゲートウェイノード１１８は通信リンク１２２を介して監視システム１２０と通信する。
【００１３】
センサ１１４は、Ｉノード１１６と無線通信するよう示されているが、他の実施形態では、センサ１１４がゲートウェイ１１８の無線通信レンジ内に入り、且つこれと直接通信してもよい。さらに、Ｉノード１１６がゲートウェイ１１８の無線通信レンジ内に存在しない状況では、追加的なＩノードが、Ｉノード１１６及びゲートウェイ１１８間の無線通信をリレーする役割を果たす。
【００１４】
図１では、コンベヤベルト１０２は、３つの無線センサを有するよう示されているが、他の実施形態では、用いられるセンサの数が少なくてもよいし、あるいは、アイドラの状態に関して記憶された情報のアップロードをより頻繁に提供するために、それ以上の数のセンサがコンベヤベルトに備えられていてもよい。同様に、追加的なＩノードをコンベヤベルトシステム１００の他の位置に設けることにより、記憶容量のより少ないセンサの使用を可能にし、又は障害に強い冗長通信を提供し、記憶された情報のより頻繁なアップロードを提供するようにしてもよい。さらに、図１では８つのアイドラローラが示されているが、他の実施形態では、より多くの又は少ない数のアイドラを用いることもできる。
【００１５】
無線センサ１１０、１１２、及び１１４は、内蔵型電力供給装置を有し、これはバッテリ又は他の電力供給装置を備えている。電力供給装置がバッテリの場合は、バッテリ交換のためにコンベヤベルトを停止する頻度を低減するために、数年間は耐用するバッテリが選択される。電力供給装置が充電式装置である場合は、センサとの接触を要せずに電力供給装置を充電するために、充電端子１２４が備えられる。図１に示される実施形態では、充電端子１２４は非接触誘導給電装置（inductive power transfer）を用いて、センサシステム１１０の電力供給装置を充電する。
【００１６】
充電端子１２４は、センサ１１０、１１２、及び１１４がコンベヤベルトシステム１００のプーリ及びアイドラを巡回するときに、位置参照としての役割も果たす。コンベヤベルト１０２が時計回りで回転する場合、図１の例では、アイドラアセンブリ１０８gが、充電端子１２４を通過後に遭遇する第１のアイドラと認識され、順に、ヘッドプーリ１０６、アイドラプーリ１０８ｈ、アイドラアセンブリ１０８ｆ、１０８ｄ、及び１０８ｂ、テイルプーリ１０４、及びアイドラアセンブリ１０８a、１０８ｃ、及び１０８eが続く。充電端子１２４を位置参照として用いることにより、センサ１１０、１１２及び１１４は、監視システム１２０によって正しく解釈される方法で、記憶された情報を特定することができる。
【００１７】
他の実施形態では、センサ１１０、１１２及び１１４のために、他の位置参照が備えられていてもよい。一実施形態では、Ｉノード１１６又は別の無線装置が位置参照を提供する。別の実施形態では、アイドラプーリ間の固有の間隔が、位置参照として認識される。
【００１８】
図２は、本実施形態に係るコンベヤベルトシステムの断面図である。アイドラアセンブリ１０８ａの上に図１のコンベヤベルト１０２が位置している。コンベヤベルト１０２はゴム製であり、スチールコード２２２で補強されている。ベルト１０２に埋め込まれ、且つその内側表面（図２では下表面）と同一面にある又は隣接しているのは、無線センサシステム１１０、１１２及び１１４である。センサシステム１１０、１１２及び１１４は、プラグとしてゴムで被包され、且つ接着又は別の手段でコンベヤベルト１０２内の位置に固定される。図１に示されるように、センサは、ベルト１０２の長さに沿って間隔を置いて配置されるのが通常であるが、説明を簡単にする都合上、図２では、ベルト１０２の一断面図内に示されている。
【００１９】
図２の実施形態では、スチールコードで補強されたゴムベルトを使用するが、別の実施形態では、コンベヤベルトは、別の耐久性及び弾力性のある素材で製造してもよく、補強はあってもなくてもよい。さらに別の実施形態では、コンベヤベルトは、金属あるいは別の弾力性又は非弾力性の素材のセグメントが繋がれたものである。
【００２０】
アイドラアセンブリ１０８ａは、コンベヤベルト１０２の幅を横断して間隔を空けて配置されている３つのアイドラローラ２０２、２０４、及び２０６を備えており、ベルト１０２で運搬される物質によってもたらされる力２２４が、ベルトをアイドラローラに押し付けると、ベルト１０２をＵ形の形状にする。アイドラローラ２０２は、軸２０８の周囲を回転し、且つアイドラベアリング２１４a及び２１４ｂによって軸２０８上に支持されている。同様に、アイドラローラ２０４は、軸２１０の周囲を回転し、アイドラベアリング２１６a及び２１６ｂによって軸２１０上に支持されている。アイドラローラ２０６は、軸２１２の周囲を回転し、アイドラベアリング２１８a及び２１８ｂによって支持されている。軸２０８、２１０、及び２１２は、基部２２０によって支持される。基部は、図２に示されるような固体構造、又はコンベヤベルトシステム１００の周辺に沿って走るケーブルである。
【００２１】
図３を参照してさらに説明するように、センサ１００は、アイドラローラ２０２を通過する際に、ローラ２０２並びにベアリング２１４a及び２１４bの状態の１又は複数の特性を感知する。同様に、センサ１１２及び１１４は、それぞれローラ２１０及び２１２とそれらのベアリングの特性を感知する。
【００２２】
図３は、本発明に係るベルト内無線センサシステム３００の概略図である。センサシステム３００は、ハウジング３０１を含み、これは、コンベヤベルト内に取り付けられている。センサシステム３００はさらに、電力供給装置３１４によって給電されるコントローラ３０８を含む。コントローラ３０８には、圧力センサ３０２、振動センサ３０４、及び温度センサ３０６が電気的に接続されている。コントローラ３０８はさらに、アンテナ３１２を介して無線通信信号を送受信する無線インターフェース３１０と電気的に接続されている。
【００２３】
図１を参照して説明したように、いくつかの実施形態では、電力供給装置３１４は必要に応じて交換されるバッテリである。別の実施形態では、電力供給装置３１４は充電式装置であって、任意の電力入力装置３１６がセンサシステム３００には含まれる。電力入力装置３１６は、図１の充電設備１２４等の外部装置との誘導電力結合を可能にするコイルを含む。さらに別の実施形態では、電力入力装置３１６は力変換器（圧電型装置等）であって、電力供給装置３１４を充電するために、センサがアイドラアセンブリを通過する時に感知したなんらかの力を電力に変換する。
【００２４】
無線のセンサシステム３００は、圧力センサ３０２で検出された圧力の増加によって、アイドラを通過していることを決定する。別の実施形態では、別の方法によって、例えば、センサが位置参照を通過してからの経過時間によって、センサシステム３００はセンサがアイドラを通過していることを決定する。コントローラ３０８は、センサシステム３００によるアイドラの通過前、通過中、及び通過後に、圧力、振動、及び温度の測定値を、センサ３０２、３０４、及び３０６からそれぞれ受信する。コントローラ３０８はアイドラに関連付けられた識別子とともに測定値を記憶する。図１を参照して論述したように、識別子は、位置参照の後に続く一連のアイドラそれぞれの位置を示す連続番号である。
【００２５】
コントローラ３０８が、アンテナ３１２、及び図１のＩノード１１６等の無線トランシーバの無線インターフェース３１０を介して、ポールメッセージを受信すると、コントローラ３０８は、最後に受信したポールメッセージ以降に記憶された測定値及びアイドラ識別子の一部又は全てを送信する。
【００２６】
図１を参照して説明したように、記憶された測定値は、Ｉノード１１６からゲートウェイ１１８を介して監視システム１２０に転送される。アプリケーションは、受信したアイドラ識別子に任意の必要な変換を実行し、且つ測定値をアイドラ識別子によって特定づけてデータベースに記憶する。次いで、アプリケーションは、アイドラの特性及び特性の変化を検出するために、単一の測定値及び時系列にわたる測定値の両方で、受信情報を分析する。
【００２７】
アイドラローラの表面の状態、アイドラを不正確にするローラ又はベアリングのミスアラインメント、アイドラベアリングの状態、等の特性は、無線センサシステム１１０、１１２及び１１４によって取得され送信された圧力、振動、及び温度等の種々の測定値を分析することにより決定される。検出された状態に応答して、監視システム１２０は、アイドラアセンブリ１０８ａ〜１０８ｈの１つに対して保守を予定する、コンベヤベルトシステム１００の運転特性を変更する、又は、別の適切な処置を講じる等の処置を行う。
【００２８】
別の実施形態では、圧力、振動及び温度以外の特性に対するセンサが用いられる。さらに別の実施形態では、ある程度の計算及び分析が、データをＩノード１１６に送信する以前に、無線センサシステム１１０、１１２又は１１４において実行される。このようにすることにより、送信されるデータ量が、センサシステムから未加工の測定値を送信する実施形態よりも低減される。
【００２９】
上記は、本発明による無線センサシステム３００の一つのタイプについての簡潔な説明である。このタイプの無線システムに関する追加的な詳細は、当該技術では周知であり、この開示を理解するために必要ではない。また、コンベヤベルトシステム１００で用いられる無線センサシステム３００の特定の一つのタイプを説明した。アイドラアセンブリに関して感知された情報を無線送信するための、任意の別の又は追加的な部品を備える別のマシン又はデバイスを用いてもよい。さらに、本発明は、鉱石、石炭、及び穀物を運搬するためのコンベヤベルトシステムでの使用に限定されるものではなく、別の品物又は物質を運送するコンベヤベルトシステムで用いることもできる。
【００３０】
上述及びそれに関する図面で、ベルトコンベヤ内のアイドラの状態を監視する無線センサ３００の、具体的な一実現のさまざまな様態を記載及び例示した。無線センサシステム３００の別の実施形態も、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲で用いることができる。
【００３１】
いくつかの実施形態では、上記のさまざまな機能は、コンピュータ可読プログラムコードで形成されコンピュータ可読媒体に記憶される、コンピュータプログラムによって実現又はサポートされる。「コンピュータ可読プログラムコード」という用語は、ソースコード、オブジェクトコード、及び実行可能コード等の、任意の種類のコンピュータコードを含む。「コンピュータ可読媒体」という言葉は、読み取り専門メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、ハードディスクドライブ、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、又は任意の別の種類の媒体等の、コンピュータでアクセス可能な任意の種類の媒体を含む。
【００３２】
本明細書において使用されている単語及び語句のいくつかを定義しておくことは有益であろう。「結合（又は接続）」という単語及びその派生語は、２つ以上のエレメント間における任意の直接的又は間接的な通信を指し、エレメントが物理的に互いに接触しているか否かはどちらでもよい。「アプリケーション」及び「プログラム」という単語は、適宜のコンピュータコード（ソースコード、オブジェクトコード、又は実行可能コード等）の実装に適した、１又は複数のコンピュータプログラム、ソフトウェア部品、一連の命令、プロシージャ、ファンクション、オブジェクト、クラス、インスタンス、関連データ、又はその一部、を指す。「送信する」、「受信する」、及び「通信する」という単語、並びにこれらの派生語は、直接及び間接的な通信の両方を包含する。「含む」及び「備える」という単語、並びにこれらの派生語は、限定せずに含むことを意味する。「又は」という単語は包括的で、及び／又は、を意味する。「関連付けられた」及び「それに関連した」という語句、及びその派生語は、含む、含まれる、相互に接続する、備える、備わる、接続する、結合する、通信できる、協同する、交互配置する、並置する、隣接する、結びつけられる、有する、特性を有する等、を意味する。「コントローラ」という単語は、少なくとも１つの操作を制御する、任意の装置、システム、又はその一部を意味する。コントローラは、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの少なくとも２つを何らかの形で組み合わせたものに実装される。任意の特定のコントローラに関連する機能は、ローカル、遠隔にかかわらず、集中型又は分散型である。
【００３３】
以上、所定の実施形態を開示したが、一般的に関連する方法、またこれらの実施形態及び方法の代替及び並べ替えが可能であることは、当業者には明らかであろう。従って、上述の実施形態例の記載は、本発明を規定又は制約するものではない。他の変更、置換、及び代替もまた、以下の請求項で規定されるこの開示の精神及び範囲を逸脱しない限り可能である。
【図１】
2011510887.tif 000003
【図２】
2011510887.tif 000004
【図３】
2011510887.tif 000005
【国際調査報告】
2011510887.tif 000006
2011510887.tif 000007