(57)【要約】【課題】ベルトコンベヤラインにおいて、エンドレスベルトを駆動するための消費電力を求めるコンベヤベルトの消費電力予測方法であって、多大な費用、労力および時間をかけることなく消費電力を予測することができ、消費電力の低減が見込まれないコンベヤベルトが長大な廃棄物にならないようにする。【解決手段】エンドレスベルトを駆動して１周期の平均消費電力を測定し、この測定したエンドレスベルトの一部分を、この一部分と異なる種類のコンベヤベルトに交換することによりエンドレスベルトの構成を変え、この構成を変えたエンドレスベルトの平均消費電力を測定し、これらの測定結果を用いて、交換したコンベヤベルトの消費電力特性を予測する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンベヤベルトからなるエンドレスベルトを有するベルトコンベヤラインにおいて、コンベヤベルトの消費電力特性を予測するコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法であって、
エンドレスベルトを駆動してエンドレスベルトの１周期の平均消費電力を測定し、
測定したエンドレスベルトの一部分のコンベヤベルトを、このコンベヤベルトと異なる種類のコンベヤベルトに交換することにより構成を変えたエンドレスベルトの１周期の平均消費電力を測定し、
これらの測定結果を用いて、前記交換したコンベヤベルトの消費電力特性を予測することを特徴とするコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法。
【請求項２】
前記消費電力特性の予測は、前記測定結果とともに、前記交換したコンベヤベルトの長さの情報を用いて行う請求項１に記載のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法。
【請求項３】
前記コンベヤベルトの交換を複数回行い、交換の度に構成を変えたエンドレスベルトの１周期の平均消費電力の測定を行う請求項１または２に記載のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法。
【請求項４】
前記エンドレスベルトが複数の種類のコンベヤベルトからなる場合、
この複数種類のコンベヤベルトの長さの、前記エンドレスベルトの周長さに対する配分比を変えることでエンドレスベルトの構成を変えてコンベヤベルトの消費電力特性を予測する請求項３に記載のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトコンベヤラインにおけるエンドレスベルトを駆動するための消費電力特性を予測するコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉱山等の採掘現場から数ｋｍ〜１０数ｋｍ離れた処理施設や輸送基地等に採掘した鉱石等の資源を搬送する場合、一般にベルトコンベヤを用いる。
このベルトコンベヤは、鉱山の搬送地点と処理施設や輸送基地等の集積地点の２地点とに回転ドラムを配し、この回転ドラムにコンベヤベルトからなるエンドレスベルトが巻き付けられる。また、搬送地点と集積地点とを結ぶベルトコンベヤのラインに沿って、多数の従動ローラが設けられる。この従動ローラは、鉱石等の資源を載せて負荷状態にあるコンベヤベルトを下方から支持するために、集積地点に向かって進む（順行する）コンベヤベルトの下方面と当接して設けられ、また、集積地点から搬送地点に逆行するコンベヤベルトを円滑に移動させるためにコンベヤベルトと当接するように設けられている。
また、２地点に設けられた回転ドラムのうち、少なくとも１つには、コンベヤベルトからなるエンドレスベルトを駆動するための駆動モータが設けられている。
このように、エンドレスベルトと、駆動ローラと、多数の従動ローラとを有するベルトコンベヤラインを用いて、鉱石等の資源が数ｋｍ〜１０数ｋｍ離れた場所に安定して供給される。
【０００３】
一方において、上記ベルトコンベヤラインにおいて、コンベヤベルトの駆動のためにかかる消費電力を効率よく低減するコンベヤベルトの開発が進み、種々のコンベヤベルトが試作され、提案されている。
しかし、コンベヤベルトの消費電力は、例えば、搬送高低差や搬送高低プロファイル等や駆動ローラの配置構成等のベルトコンベヤラインの構成あるいはコンベヤベルトの種類によって様々に異なることから、試作等により作製されたコンベヤベルトにおける消費電力の低減効果を知るには、実際に設置されたベルトコンベヤラインに作製したコンベヤベルトを用いて実測によって確認する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際に設置されたベルトコンベヤラインの既存のコンベヤベルトからなるエンドレスベルトを試作等により作製したコンベヤベルトに交換して消費電力を測定するには、数ｋｍ〜１０数ｋｍに及ぶ長いベルトコンベヤラインに対応するように極めて長いコンベヤベルトを作製する必要が有り、また、交換にも多大の費用、時間および労力を要する。
さらに、試作等により作製した数ｋｍ〜１０数ｋｍに及ぶコンベヤベルトが消費電力の低減が見込まれないことが明らかとなった場合、環境に多大の負荷をかける無用の長物としての廃棄物となってしまうといった問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、コンベヤベルトからなるベルトコンベヤラインにおいて、エンドレスベルトを駆動するための消費電力特性を予測する際、多大な費用、労力および時間をかけることなく消費電力特性を予測することができ、試作等を行って作製した、消費電力の低減が見込まれないコンベヤベルトが長大な廃棄物にならないようにする、コンベヤベルトの消費電力特性の予測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、コンベヤベルトからなるエンドレスベルトを有するベルトコンベヤラインにおいて、コンベヤベルトの消費電力特性を予測するコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法であって、エンドレスベルトを駆動してエンドレスベルトの１周期の平均消費電力を測定し、測定したエンドレスベルトの一部分のコンベヤベルトを、このコンベヤベルトと異なる種類のコンベヤベルトに交換することにより構成を変えたエンドレスベルトの１周期の平均消費電力を測定し、これらの測定結果を用いて、前記交換したコンベヤベルトの消費電力特性を予測することを特徴とするコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法を提供する。
ここで、ベルトコンベヤラインとは、コンベヤベルトからなるエンドレスベルトと、このエンドレスベルトを駆動する駆動ローラと、前記コンベヤベルトに沿って設けられ、前記コンベヤベルトを下方から支持する複数の従動ローラと、を有する。
【０００７】
ここで、前記消費電力特性の予測は、前記測定結果とともに、前記交換したコンベヤベルトの長さの情報を用いて行うのが好ましい。
また、前記コンベヤベルトの交換を複数回行い、交換の度に構成を変えたエンドレスベルトの１周期の平均消費電力の測定を行うのが好ましい。
【０００８】
前記エンドレスベルトが複数の種類のコンベヤベルトからなる場合、この複数種類のコンベヤベルトの長さの、前記エンドレスベルトの周長さに対する配分比を変えることでエンドレスベルトの構成を変えてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１０】
図１（ａ）は、本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法に用いるベルトコンベヤラインの概略の構成図である。
図１（ａ）に示すベルトコンベヤライン１０は、スチールコード補強ベルトや有機繊維補強ベルトをゴム材で被覆した長尺状のコンベヤベルトの両端を結合したエンドレスベルト１２と、ベルトコンベヤライン１０の両端あるいは両端近傍に配置しエンドレスベルト１２が巻き付けられてエンドレスベルト１２を回転駆動する駆動ローラ１４，１６，１８と、ベルトコンベヤライン１０のラインに沿って設けられた多数の従動ローラ２０と、を有し、地点Ｌ1 から地点Ｌ2 に採掘された鉱石の資源Ｓを搬送するように構成される。
【００１１】
エンドレスベルトのうち、地点Ｌ1 から地点Ｌ2 に移動する（順行する）コンベヤベルトは、資源Ｓを積載して負荷状態にあり、このコンベヤベルトを下方から支持するように従動ローラ２０は設けられる。また、従動ローラ２０は、地点Ｌ2 から地点Ｌ1 に移動する（逆行する）コンベヤベルトが、無積載の状態で円滑に移動するようにガイドする。
【００１２】
ベルトコンベヤライン１０は、地点Ｌ1 と地点Ｌ1 から略７８００ｍ離れた地点Ｌ2 の間を結ぶもので、エンドレスベルトの周長は、略１５６００ｍとなっている。また、ベルトコンベヤライン１０は、地点Ｌ3 を通過するが、地点Ｌ3 は、地点Ｌ1 対比略１１ｍ上方にあり、地点Ｌ2 対比９３ｍ上方にある。したがって、コンベヤベルトが順行する場合、コンベヤベルトは地点Ｌ1 から地点Ｌ3 に向かって資源Ｓを積載した状態で略１１ｍ上昇し、この後、地点Ｌ3 から地点Ｌ2 に向かって積載した状態で略９３ｍ下降する。また、コンベヤベルトが逆行する場合、コンベヤベルトは地点Ｌ2 から地点Ｌ3 に向かって無積載の状態で略９３ｍ上昇し、この後、地点Ｌ3 から地点Ｌ1 に向かって無積載の状態で略１１ｍ下降する。
【００１３】
図１（ｂ）は、ベルトコンベヤライン１０の駆動モータの配置構成を説明した図で、ベルトコンベヤライン１０を上方から見た場合の構成図である。
図１（ｂ）からわかるように、駆動ローラ１６は駆動モータＭ1 およびＭ3 と接続され、駆動ローラ１８は駆動モータＭ2 と接続され、駆動ローラ１４は駆動モータＭ4 と接続されて、エンドレスベルト１２が回転するように構成される。
【００１４】
上記ベルトコンベヤライン１０において、試作等行って作製したコンベヤベルトの特性を調べる場合、まず、既存のエンドレスベルト１２を駆動して１周期の平均消費電力を測定し、この後、既存のエンドレスベルト１２の一部分を、この一部分と異なる種類の作製したコンベヤベルトに交換してエンドレスベルトの平均消費電力を測定し、これらの測定結果を用いて、作製したコンベヤベルトの特性、すなわち作製したコンベヤベルトを全周に用いた場合の平均消費電力を表す特性値を算出するものである。
【００１５】
図２（ａ）〜（ｄ）は、ベルトコンベヤライン１０において、既存のエンドレスベルト１２の一部分を交換して、３つの相異なるコンベヤベルト（既存のエンドレスベルトのコンベヤベルトと、作製した２種類のコンベヤベルト）からなるエンドレスベルトとしたときの、駆動モータＭ1 〜Ｍ4 にかかる、エンドレスベルト１周期（エンドレスベルトの周期は４９分２３秒）の消費電力の時系列データのグラフの一例を示している。
図２（ａ）は駆動モータＭ1 の消費電力の時系列データのグラフを、図２（ｂ）は駆動モータＭ2 の消費電力の時系列データのグラフを、図２（ｃ）は駆動モータＭ3 の消費電力の時系列データのグラフを、図２（ｄ）は駆動モータＭ4 の消費電力の時系列データのグラフを、それぞれ示している。
いずれの消費電力も時間と共に変動しているのがわかる。
【００１６】
このような各駆動モータＭ1 〜Ｍ4 にかかるエンドレスベルト１周期の消費電力の平均、すなわち、平均消費電力が測定される。測定は、各駆動モータＭ1 〜Ｍ4 の負荷電力が直接電力計等を用いて測定されてもよいし、駆動モータＭ1 〜Ｍ4 に与える制御装置からの制御信号を用いて行われてもよい。図２（ａ）〜（ｄ）の場合１周期は４９分２３秒であるので、１周期分の積算した消費電力を１周期にかかる時間で割ることで消費電力の時間平均が求められ平均消費電力とされる。
なお、平均消費電力は、エンドレスベルトを１周させて１周期の平均消費電力を測定してもよいし、数周させて１周期の平均消費電力を測定してもよい。
【００１７】
このような平均消費電力は、まず、図１（ａ）に示す既存のエンドレスベルト１２における平均消費電力が測定される。
この後、既存のエンドレスベルト１２の一部分を、作製したコンベヤベルト（このコンベヤベルトをＹとする）に交換し、エンドレスベルトの平均消費電力の測定が行われる。
さらに、必要に応じて、コンベヤベルトＹに一部分が交換されたエンドレスベルトの、コンベヤベルトＹとは異なる一部分を、作製した別のコンベヤベルト（このコンベヤベルトをＺとする）に交換し、エンドレスベルトの平均消費電力の測定が行われる。
このような平均消費電力の測定は、新たなコンベヤベルトに交換する度に繰り返し行われる。
こうして求められた平均消費電力の測定値と、交換したコンベヤベルトの長さを情報として、交換したコンベヤベルトの特性として、交換したコンベヤベルトをエンドレスベルトの全周に用いた場合の平均消費電力がコンピュータを用いて算出される。
【００１８】
図１（ａ），（ｂ）に示すベルトコンベヤライン１０において、具体的に説明すると、例えば、下記表１に示すように、コンベヤベルトＸで全周（周長１５６００ｍ）が構成されたエンドレスベルト１２の構成をＡ状態とし、このＡ状態のエンドレスベルトからコンベヤベルトＸの一部分（長さ５２００ｍ）をコンベヤベルトＸと異なる種類のコンベヤベルトＹに交換したエンドレスベルトの構成をＢ状態とし、Ｂ状態のエンドレスベルトから、このエンドレスベルトに配置されたコンベヤベルトＹに連ねてコンベヤベルトＸの一部分（長さ２６００ｍ）をコンベヤベルトＹに交換し、さらに、コンベヤベルトＸの一部分（長さ２６００ｍ）をコンベヤベルトＺに交換したエンドレスベルトの構成をＣ状態とし、さらに、Ｃ状態のエンドレスベルトの構成から、コンベヤベルトＸ（長さ５２００ｍ）をすべてコンベヤベルトＺに交換したエンドレスベルトの構成をＤ状態とし、Ａ状態、Ｂ状態、Ｃ状態およびＤ状態におけるエンドレスベルトの平均消費電力が測定される。測定は駆動モータＭ1 〜Ｍ4 毎に行われ、例えば下記表２，３に示すような結果が得られる。表２は資源Ｓの無積載時（無負荷時）の測定結果であり、表３は資源Ｓを積載した時（負荷時）の測定結果である。
【００１９】
交換するコンベヤベルトの長さは、エンドレスベルト１２の周長の１０分の１以上であることが好ましい。
なお、本発明においては、エンドレスベルトの構成を変える場合、エンドレスベルトの構成を変える直前のエンドレスベルトの構成に用いられていない種類のコンベヤベルトに交換してもよいし、構成を変える直前のエンドレスベルトの構成に用いられたコンベヤベルトと同種類のコンベヤベルトに交換して、構成するコンベヤベルトの長さを変えてもよい。すなわち、エンドレスベルトが複数の種類のコンベヤベルトからなる場合、この複数種類のコンベヤベルトの長さの、エンドレスベルトの周長さに対する配分比を変えることで、エンドレスベルトの構成を変えてもよい。
少なくとも、エンドレスベルトの一部分を、この一部分と異なる種類のコンベヤベルトに交換することによりエンドレスベルトの構成を変えればよい。
【００２０】
【表１】
2004189452.tif 000003
【００２１】
【表２】
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【００２２】
【表３】
2004189452.tif 000005
【００２３】
このような無負荷時および負荷時に測定された平均消費電力毎に、さらに、駆動モータＭ1 〜Ｍ4 毎に、下記方程式（１）〜（４）を用いて、コンベヤベルトＸ、コンベヤベルトＹおよびコンベヤベルトＺをそれぞれエンドレスベルト全周に用いた際に得られる平均消費電力係数ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 （以降、この値を特性値ともいう）の予測を行う。
Ａ状態：    ｋ1 ・Ｘa                               ＝Ｗa     （１）
Ｂ状態：    ｋ1 ・Ｘb ＋  ｋ2 ・Ｙb                 ＝Ｗb     （２）
Ｃ状態：    ｋ1 ・Ｘc ＋  ｋ2 ・Ｙc ＋  ｋ3 ・Ｚc   ＝Ｗc     （３）
Ｄ状態：                  ｋ2 ・Ｙd ＋  ｋ3 ・Ｚd   ＝Ｗd     （４）
【００２４】
ここで、Ｘa ，Ｘb ，Ｘc はそれぞれＡ状態、Ｂ状態、Ｃ状態におけるコンベヤベルトＸの長さの、エンドレスベルトの周長さに対する配分比をいい、上記表１の場合、Ｘa ＝１，Ｘb ＝０．６６７，Ｘc ＝０．３３３となる。Ｙb ，Ｙc ，Ｙd はそれぞれＢ状態、Ｃ状態、Ｄ状態におけるコンベヤベルトＹの、エンドレスベルトの周長さに対する配分比をいい、上記表１の場合、Ｙb ＝０．３３３，Ｙc ＝０．５，Ｙd ＝０．５となる。また、同様に、Ｚc およびＺd はそれぞれ、Ｃ状態、Ｄ状態におけるコンベヤベルトＺの、エンドレスベルトの周長さに対する配分比をいい、上記表１の場合、Ｚc ＝０．１６７，Ｚd ＝０．５となる。
【００２５】
上記式（１）〜（４）は、単純な連立方程式であり、この方程式を最小二乗法を用いて解くことにより、特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を予測することができる。
特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 の予測は、後述するように、精度高く行われていることが確かめられている。
【００２６】
このように、平均消費電力をコンベヤベルトの長さに比例した形で表して式（１）〜（４）を用いて特性値ｋ1 〜ｋ3 を精度高く予測することができるのは、エンドレスベルト１２の１周分の平均消費電力を測定することが、コンベヤベルトＸ〜Ｚがベルトコンベヤラインの順行する部分、逆行する部分および駆動ローラの部分を各コンベヤベルトの長さの比（配分比）の時間の割合で通過する際の消費電力の平均値を累積して測定することに該当するからである。
【００２７】
また、特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 の精度の高い予測は、平均消費電力の精度の高い測定にも影響を受け、１周期の平均消費電力を精度高く測定することが好ましい。
図３（ａ）および（ｂ）は、コンベヤベルトライン１０において、Ｃ状態のエンドレスベルトの構成を用いた場合、図３（ａ）に示すある時間における各コンベヤベルトの位置が図３（ｂ）に示すように変化する。これに伴って、各駆動モータＭ1 〜Ｍ4 の消費電力も時間変動する。このため、正確な１周期の平均消費電力を測定しなければ、精度の高い特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を求めることはできない。
このため、エンドレスベルト１２の１周期の１０％以内、より好ましくは５％以内、さらに好ましくは１％以内の時間誤差で消費電力の時間平均を測定することが好ましい。例えば１周期が５０分であれば、５分以内の時間誤差、より好ましくは、２．５分以内の時間誤差、さらに好ましくは３０秒の時間誤差で測定するとよい。
【００２８】
下記表４、５は、上記表１の状態におけるエンドレスベルトについて上記表２、３の精度高く測定された平均消費電力から、コンベヤベルトＸ、コンベヤベルトＹおよびコンベヤベルトＺをそれぞれエンドレスベルト全周に用いた際に得られる駆動モータＭ1 〜Ｍ4 毎の特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 の予測結果を表している。
【００２９】
【表４】
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【００３０】
【表５】
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【００３１】
さらに、図４，５には、表４，５において予測された特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 を用いて、駆動モータＭ1 〜Ｍ4 の平均消費電力の合計である合計消費電力の予測値と測定値との比較を、Ａ状態、Ｂ状態、Ｃ状態およびＤ状態毎に示している。図４は無負荷時の比較であり、図５は、負荷時の比較である。
図４，５から明らかなように、予測値は測定値に極めてよく一致しており、精度の高い予測を行っていることがわかる。
【００３２】
したがって、予測された特性値ｋ1 ，ｋ2 ，ｋ3 から、既存のコンベヤベルトＸ、コンベヤベルトＹおよびコンベヤベルトＺの消費電力特性の優劣を判定することができる。
上記表４に示す無負荷時の特性値からみて、コンベヤベルトＸに対してコンベヤベルトＹおよびコンベヤベルトＺは消費電力特性が優れていることわかる。
一方、上記表５に示す負荷時の特性値からみて、コンベヤベルトＹはコンベヤベルトＸと同等の特性であるが、コンベヤベルトＺはコンベヤベルトＸおよびコンベヤベルトＹに対して消費電力特性が極めて優れていることがわかる。
また、コンベヤベルトＺは、無負荷時のみならず負荷時においても消費電力特性の優れたものといえる。
【００３３】
このように、既存のベルトコンベヤラインにおける既存のエンドレスベルトのコンベヤベルトの一部分を、種類の異なるコンベヤベルトに交換し、この交換を複数回行い、交換の度に平均消費電力を測定することによって、交換したコンベヤベルトの消費電力特性を予測することができる。このように、既存のエンドレスベルトの一部分を、注目するコンベヤベルトに交換するだけでよいので、エンドレスベルト全体を、注目するコンベヤベルトに交換する場合に比べて、交換時の費用、労力および時間をかけることなく消費電力特性を予測することができる。したがって、コンベヤベルトが長大な廃棄物にもならない。
【００３４】
以上、本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００３５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明は、エンドレスベルトを駆動したときの１周期の平均消費電力を測定し、測定したエンドレスベルトの一部分を、この一部分と異なる種類のコンベヤベルトに交換することにより構成を変えたエンドレスベルトの１周期の平均消費電力を測定し、これらの測定結果を用いて、交換したコンベヤベルトの消費電力特性を予測するので、エンドレスベルトの一部分を所望のコンベヤベルトに交換すればよく、エンドレスベルト全体を交換するのに比べて、多大な費用、労力および時間を交換の際にかけることがない。また、作製したコンベヤベルトは、エンドレスベルトの周長に比べて極めて短いので長大な廃棄物にもならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法を適用するベルトコンベヤラインの一例の概略構成図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すベルトコンベヤラインにおける駆動モータの配置を説明した図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）に示すベルトコンベヤラインにおける消費電力の時間変動の一例を時系列に示したグラフ図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、図１（ａ）に示すベルトコンベヤラインにおけるエンドレスベルトを構成するコンベヤベルトの配置の変化を説明する図である。
【図４】本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法で得られた予測値の一例とこの予測値に対応した測定値との比較を示したグラフ図である。
【図５】本発明のコンベヤベルトの消費電力特性の予測方法で得られた予測値の他の例とこの予測値に対応した測定値との比較を示したグラフ図である。
【符号の説明】
１０  ベルトコンベヤライン
１２  エンドレスベルト
１４，１６，１８  駆動ローラ
２０  従動ローラ
【図１】
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【図２】
2004189452.tif 000009
【図３】
2004189452.tif 000010
【図４】
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【図５】
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