(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルトコンベアのベルトの異常を検出するベルトモニタリングシステムであって、
前記ベルトの状態を検出する少なくとも１以上のセンサと、
前記センサの検出信号の入力を受け付け、前記検出信号を基に前記ベルトの異常の有無を判定し、異常がある場合に前記センサの位置情報を出力する異常検出部と、
前記異常検出部に接続され、前記ベルトの近傍に配置されたケーブルに設けられたコネクタと、
前記コネクタに接続される携帯可能な表示装置と、
を具備し、
前記表示装置は、前記コネクタに接続されて、前記センサの位置情報を前記異常検出部から取得し、表示することを特徴とするベルトモニタリングシステム。
【請求項２】
前記ベルトの回転方向及び回転速度を検出する回転検出部を備え、
前記異常検出部は、前記回転検出部の検出結果と、前記センサの位置情報とに基づいて、前記ベルトの異常位置を算出し、
前記表示装置は、前記ベルトの異常位置を表示することを特徴とする請求項１に記載のベルトモニタリングシステム。
【請求項３】
前記ベルトの回転方向及び回転速度を検出する回転検出部を備え、
前記異常検出部は、前記回転検出部の検出結果と、前記センサの位置情報とに基づいて、前記センサから前記ベルトの異常位置までの距離を算出し、
前記表示装置は、前記距離を表示することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルトモニタリングシステム。
【請求項４】
前記センサは複数配設されていて、
前記異常検出部は、
複数の前記センサのそれぞれの検出信号に基づいて、異常の有無をそれぞれ判定し、すべての判定結果が異常の場合に前記ベルトの異常を判定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のベルトモニタリングシステム。
【請求項５】
前記コネクタは、前記ケーブルに複数設けられることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のベルトモニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベアのベルトの異常を検出し、報知するベルトモニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、石炭や鉱石などの採掘現場にて、採掘された石炭等を運搬するためにベルトコンベアが使用されている。このベルトコンベアは長さが数キロメートルに及ぶものもある。このベルトコンベアのベルトのゴムの一部に劣化や傷などがあると、その劣化や傷を発端にベルトの長さ方向に裂傷（縦裂き）などが起こり、ベルトが破損し、運搬作業に支障をきたすこととなる。そこで、ベルトの縦裂き破損などをできるだけ早く検出し、処置を行うことが必要となる。
コンベアベルトの縦裂きなどを検出する方法として、コンベアベルトの上部等に、異常の検出センサとＬＥＤなどの報知手段を設置し、検出センサが異常を検出した場合にＬＥＤなどを発光させて異常を報知する方法がある。そして、異常が報知されると、作業員がＬＥＤなどを目視し、これによって異常の発生を作業員に知らしめることができる。
また、検出センサが異常を検出した場合、集中制御室にある表示装置に表示する方法もある。そして、表示装置に表示されると、集中制御室にいる管理者がその表示を目視し、これによって異常の発生を管理者に知らしめることができる。
【０００３】
また、コンベアベルトの異常を検出するシステムとして、コンベアベルトの内部にループ状のコイルを埋め込み、検出器に対して、そのコイルが検出器の近辺を通過する際に電流を生じる結合により検出信号を伝送しない場合、ベルトに縦裂きがあったものとしてベルトコンベアの運転を停止するコンベアベルト裂傷監視システムがある（特許文献１参照）。
また、持ち運び可能な検出装置で、コンベアベルトに埋め込まれたコイルの磁界の変化を検知し、磁界に異常があるとベルトに裂傷があるものとして、検出装置の表示器に異常を表示させる検出装置がある（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−４１１０７号公報
【特許文献２】特開平１０−３２９９２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ベルトの異常をセンサが検知した場合に、点灯したＬＥＤを作業員が目視で確認する方法では、ベルトが数キロメートルといった長いものである場合、確認作業に非常に時間がかかってしまう。また、現場には足場があったり、様々な物が置いてあるといった現場の状況や天候状況等から、ＬＥＤを確認し難い場合があるという問題もある。
また、集中制御室など一箇所でベルトの異常検出結果を表示する場合、実際のベルトの位置まで出向いて行き、ベルトの異常が確認できなかった場合、再度制御室に戻って検出結果を確認する必要があり、異常を検出する作業に時間がかかり、煩雑となる。更に、センサが壊れている場合でも異常とみなされてしまい、ベルトが本当に破損して異常を検出したのか、センサが故障しているために異常と検出されたかは、実際その異常が検出された場所に行って確認しなければならず、その確認作業には時間がかかってしまう。
【０００６】
また、特許文献１に記載されたシステムでは、センサが異常を検出した場合に、ベルトコンベアの運転を停止するため、センサの故障により異常と判定された場合も運転が停止され、作業効率が非常に悪くなるという問題がある。
また、特許文献２に記載された検出装置は、非常に狭い範囲のベルトの検出を行うものであるため、実際数キロメートルに及ぶベルトの異常を検出する作業には非常に時間がかかってしまうという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ベルトコンベアのベルトを検知するセンサの出力異常を現場で随時確認でき、ベルトの異常やセンサの故障を確認することができるベルトモニタリングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するために本発明は、ベルトコンベアのベルトの異常を検出するベルトモニタリングシステムであって、前記ベルトの状態を検出する少なくとも１以上のセンサと、前記センサの検出信号の入力を受け付け、前記検出信号を基に前記ベルトの異常の有無を判定し、異常がある場合に前記センサの位置情報を出力する異常検出部と、前記異常検出部に接続され、前記ベルトの近傍に配置されたケーブルに設けられたコネクタと、前記コネクタに接続される携帯可能な表示装置と、を具備し、前記表示装置は、前記コネクタに接続されて、前記センサの位置情報を前記異常検出部から取得し、表示することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、前記ベルトの回転方向及び回転速度を検出する回転検出部を備え、前記異常検出部は、前記回転検出部の検出結果と、前記センサの位置情報とに基づいて、前記ベルトの異常位置を算出し、前記表示装置は、前記ベルトの異常位置を表示することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記ベルトの回転方向及び回転速度を検出する回転検出部を備え、前記異常検出部は、前記回転検出部の検出結果と、前記センサの位置情報とに基づいて、前記センサから前記ベルトの異常位置までの距離を算出し、前記表示装置は、前記距離を表示することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記センサは複数配設されていて、前記異常検出部が、複数の前記センサのそれぞれの検出信号に基づいて、異常の有無をそれぞれ判定し、すべての判定結果が異常の場合に前記ベルトの異常を判定することを特徴とする。
【００１１】
センサは、ベルトの状態を検知するものであり、例えば、縦裂き検出センサ、温度センサ、磨耗センサ等である。
コネクタはケーブルに複数設けることができる。ベルトは長いものでは数キロメートルにもなり、表示装置は携帯型であるため、作業員は移動しながらコネクタに表示装置を接続し、現場で異常を検出したセンサの位置や異常検出部によって算出された結果を表示装置に表示させ、確認することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、作業員は現場のどこにいても或いは移動中でも、ベルトを検知するセンサの出力や異常検出結果等を確認でき、ベルトの異常が検出された場合、その異常がベルトの異常なのか、センサの故障なのかを現場で確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るベルトモニタリングシステムの実施形態について説明する。なお、実施の形態において同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。
【００１４】
図１は、本実施の形熊におけるベルトモニタリングシステム１の概略構成図である。図２は、ベルトモニタリングシステムの概略ブロック構成図である。
図１に示すように、ローラ５−１、５−２がモータ（図示せず）の回転駆動により矢印Ｂ方向に回転すると、ベルトコンベアのベルト３は、矢印Ａ方向に進行し、ベルト３上の運搬物７は矢印Ａ方向に運搬される。ベルトコンベアは屋外に設置されることもあり、ベルト３は数キロメートルに及ぶ長さである場合もある。
【００１５】
図１に示すように、ベルトモニタリングシステム１は、センサ１１（１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、１１−５、１１−６、…）、ケーブル接続ボックス１２（１２−１、１２−２、１２−３、１２−４、…）、シグナルコンバータ１３、シグナルプロセッサ（異常検出部）１５、回転センサ（回転検出部）１７−１、１７−２、ケーブル２０、表示装置２１、コネクタ２７（２７−１、２７−２、２７−３、２７−４、…）等を有する。
センサ１１は、ベルトコンベアのベルト３の状態を検知し、ケーブル接続ボックス１２を介してシグナルコンバータ１３に検知結果を送信する。また、センサ１１は、ベルト３の縦裂き、温度、磨耗状態等を検知することによって、ベルト３の異常を検出する。
【００１６】
ベルト３の縦裂きを検知するための方法としてはいくつかの方法が考えられる。例えば、ベルト３をＣＣＤカメラ等によって直接監視したり、赤外線センサにより裂傷を感知して、ベルト３の異常を検知する方法がある。
また、ベルト３に予めループ状のコイルを埋め込んでおき、センサ１１の付近を通過すると、ループコイルに電流を流し、センサ１１が電流により起こる電界や磁力を感知する方法も考えられる。ベルト３が縦裂きし、ループコイルが断線している場合はループコイルに電流が流れないため、センサ１１はベルト３の異常を検出する。
また、センサ１１を磁気センサとして、ベルト３に予め磁石や磁性体を埋め込んでおいてもよい。そして、ベルト３内部の磁石や磁性体による磁力をセンサ１１が感知し、その磁力に異常がある場合は、ベルト３が縦裂きしているとしてベルト３の異常を検出することもできる。
また、センサ１１が温度センサである場合は、ベルト３の温度を検知する。例えば、検知された温度が、ベルトモニタリングシステム１に予め記憶された温度以上になった場合に、センサ１１はベルト３に異常があることを検出する。
【００１７】
回転センサ１７−１、１７−２は、ローラ５-１の予め決められた位置に設けられ、ローラ５-１の回転と共に回転する鉄片１９の、両者の回転センサ間の移動時間を計測することにより、ローラ５−１の回転方向と回転速度、即ち、ベルト３の運搬方向と運搬速度を検知するものである。
例えば、ベルト３が何かにひっかかって伸びると、温度異常や回転速度に異常が生じる場合があるため、温度センサや回転センサ１７により異常を検出することが可能となる。
【００１８】
また、センサ１１は、ベルト３の磨耗を検知するためのセンサであってもよい。図３は、ベルトの磨耗の検知手段を説明するための図である。図３（ａ）に示すベルト３ａのＣ−Ｃ’断面図を図３（ｂ）に示す。図３(ｂ)に示すように、ベルト３ａには階層上に磁石７１が埋め込まれており、センサ１１はベルト３ａの磁力を検知するものとする。例えば、埋め込まれた磁石７１の数がベルト３ａのｎ層に比べてｍ層のほうが多く、ｍ層よりｌ層の方が多くなるように分布されている場合、ｌ層が磨耗してなくなると、センサ１１はｍ層、ｎ層の磁力を検知することになり、検知する磁力が小さくなるため磨耗が発生してることが検出される。また、層ごとに埋め込まれた磁石の量が異なるため、検知される磁力の減少の程度により、ｌ層側が磨耗したか、ｎ層側が磨耗したのかを判定することも可能である。
【００１９】
このようにセンサ１１の検出対象は様々であるが、センサ１１はベルトの異常を検出し、シグナルコンバータ１３に検出信号を伝送する。尚、図１では、センサ１１はベルト３の下方に設置されているが、センサ１１の検出対象により設置位置、及びセンサの個数、組み合わせは任意に設定可能である。
【００２０】
図１、図２に示すケーブルボックス１２は、複数のセンサ１１からの出力ケーブルを一つのケーブルにする接続部である。
シグナルコンバータ１３は、ケーブル及びケーブル接続ボックス１２を介して、各センサ１１から検出信号を受信し、信号を増幅し、シグナルプロセッサ１５に送信する。シグナルコンバータ１３は、センサ１１ごとに設置され、各センサ１１に接続されても良い。
【００２１】
シグナルプロセッサ１５は、図２に示すように、制御部５１と記憶部５３を有する。制御部５１は、シグナルコンバータ１３を介してセンサ１１から検出信号を受信し、検出信号の演算を行い、ベルト３に異常があるかどうかの判定を行う。また、各センサ１１の検出信号、演算結果等をケーブル２０に伝送する。記憶部５３は、各センサ１１の識別情報、位置情報、センサ対象等のセンサ情報、検出信号、演算プログラム、演算に必要なデータ、及び演算結果等を記憶する。ここで、シグナルプロセッサ１５は、ベルトコンベアの制御装置（制御盤）にデータ送受信可能に接続され、ベルトコンベアの運転状況を取得したり、逆に演算結果をベルトコンベアの運転制御に反映させても良い。
【００２２】
ケーブル２０はベルト３に沿って設置され、シグナルプロセッサ１５から出力されたデータを伝送する。
ケーブル２０には１以上のコネクタ２７が設けられる。コネクタ２７は、表示装置２１の接続プラグ２５を接続するものである。
表示装置２１は、携帯型の表示装置であり、表示部２３と接続プラグ２５を有する。接続プラグ２５をコネクタ２７に接続すると、表示装置２１は、シグナルプロセッサ１５から出力されるデータを受信し、各種情報を表示部２３に表示する。表示部２３は、例えば、液晶パネルやＬＥＤ表示ユニット等である。ここで、表示装置２１は操作ボタンや操作パネル等を有し、作業員による表示等の指示の入力を受け付けてもよい。また、表示装置２１は、スピーカ等の音声出力装置を有し、ベルト３に異常が検出された場合に警報ブザー等を出力しても良い。
【００２３】
このように、表示装置２１は携帯型の表示装置であるため、作業員は現場で表示装置２１をケーブル２０上のコネクタ２７に接続することによって、その場で各センサの検出信号やシグナルプロセッサ１５の演算結果等を確認することができる。また、コネクタ２７をケーブル２０に複数設けることによって、作業員は移動しながら、表示装置２１をコネクタ２７に接続し、随時演算結果等を確認することができる。
【００２４】
次に、ベルトモニタリングシステム１の動作について説明する。図４は、シグナルプロセッサ１５による異常検出、出力動作の一例を示すフローチャートである。
シグナルプロセッサ１５は、シグナルコンバータ１３を介してセンサ１１からの出力信号を受信し（ステップＳ２０１）、その出力信号を記憶部５３に記憶する（ステップＳ２０２）。出力信号の受信のタイミングは各センサで予め決めてシステムに記憶することが可能である。シグナルプロセッサ１５の制御部５１は、受信したセンサの出力に異常があるかどうかを判定する（ステップＳ２０３）。この判定処理は、例えば、受信した出力信号の値が予めシグナルプロセッサ１５に記憶された各センサ１１の出力信号の閾値より大きい場合は異常と判断するなど、センサ１１ごとに決められた判定条件に従って行われる。
【００２５】
受信したセンサの出力に異常がない場合は、ステップＳ２０１に戻り、各センサからの出力信号を受信する。
そして、制御部５１は、ステップＳ２０３において受信したセンサの出力に異常があると判定した場合、出力に異常のある当該センサの周囲の（例えば前後一つずつの）センサの出力にも異常があるかどうかを判定する（ステップＳ２０４）。ここで、当該センサの周囲のセンサからの出力信号も異常であると判定された場合、ベルト３に縦裂きなどの異常が発生している可能性が高くなるため、シグナルプロセッサ１５は、当該センサの位置と回転センサ１７が検出した回転速度及び回転方向から、ベルト３上の異常位置を算出し、当該センサから異常位置までの距離を算出する（ステップＳ２０５）。シグナルプロセッサ１５の記憶部５３は、算出した異常位置や距離、当該センサや周囲のセンサの位置や検出信号等を記憶部に記憶する（ステップＳ２０６）。
【００２６】
また、ステップＳ２０４において、当該センサの周囲のセンサからの出力に異常がなかった場合、当該センサが故障している可能性や当該センサの測定ミスである可能性が考えられる。このとき、例えば、シグナルプロセッサ１５は、当該センサの前回の出力、前々回の出力といった時系列的に連続した出力を取得し、出力異常が規定回数以上続いたら、センサが故障していると判定することもできる。シグナルプロセッサ１５の記憶部５３は、当該センサの位置とセンサ出力を記憶する（ステップＳ２０７）。
【００２７】
さらに、シグナルプロセッサ１５は、表示装置２１からの出力要求があるかどうかを随時チェックする（ステップＳ２０８）。ここで、表示装置２１からの出力要求とは、例えば、表示装置２１がコネクタ２７に接続されたことを認識することでもよいし、コネクタ２７に接続された表示装置２１からの入力を受け付けて出力要求を認識しても良い。
そして、表示装置２１からの出力要求がない場合、ステップＳ２０１に戻り、シグナルプロセッサ１５は各センサからの出力信号を受信する。
一方、表示装置２１からの出力要求がある場合には、シグナルプロセッサ１５は、ケーブル２０、コネクタ２７を介して表示装置２１に対して、ベルト３を検知するセンサ１１の検出信号、シグナルプロセッサ１５による演算結果等のデータを送信する（ステップＳ２０９）。これにより、異常を検出したセンサ１１の位置と、ベルト３上の異常位置、センサ１１から異常位置までの距離などが表示部２３に表示される。
そして、ステップＳ２０１からステップＳ２０９までの処理を繰り返し、ベルトモニタリングシステム１の停止によって、動作を終了する。
【００２８】
このようにして、ベルト３を検知するセンサ１１の出力信号は随時シグナルプロセッサ１５に送られ、シグナルプロセッサ１５によって異常検出が行われ、表示装置２１は、コネクタ２７に接続されることにより、その異常検出の結果、或いは、各センサ１１のセンサ情報、検出信号などを取得し、表示部２３に表示することができる。従って、現場の作業員は、表示装置２１をコネクタ２７に接続することにより、常に新しい検出情報を得ることができ、その検出情報を元に、ベルト３の状態やセンサの状態を確認することができる。例えば、表示装置２１を用いて、作業員が移動している場合でも、またベルト３が回転している場合でも、ステップＳ２０５で算出された異常検出ポイントの位置の情報を随時取得し、作業員はベルト３上の異常位置まで到達することができ、異常の確認作業が容易となる。
【００２９】
また、シグナルプロセッサ１５は、対象となるセンサ１１の前後一つずつの計三つの検出結果のすべてが異常であるときに、異常と判定することから、異常検出の精度を向上させることができる。なお、異常判定の際に検出するセンサ１１の数は、一つであってもよいし、二つ以上であってもよい。
また、シグナルプロセッサ１５は、異常を検出したセンサ１１からの距離や異常の位置を算出し、その距離情報や異常位置情報を表示部２３に表示することから、異常の位置を作業員に適切に知らしめることができる。
【００３０】
なお、本実施形態においては、距離や異常の位置を算出するとしたが、これに限ることはなく、対象となるセンサ１１の位置情報のみを、表示部２３に表示するようにしてもよい。
また、表示装置２１がコネクタ２７に接続されるタイミングをシグナルプロセッサ１５が監視し、そのコネクタ２７の位置情報と、コネクタ２７に接続されたタイミング情報と、ベルト３の回転方向・回転速度などから、表示装置２１が接続されたコネクタ２７から異常位置までの距離を算出し、表示部２３に表示するようにしてもよい。これにより、現在位置から異常位置までの距離を作業員に知らしめることができる。
なお、ケーブル２０に設置されるコネクタ２７の個数、間隔等は、現場のニーズに合わせて任意に決めることが可能である。
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
以上のように、本発明に係るベルトモニタリングシステムは、ベルトコンベアのベルトを検知するセンサの出力からベルトの異常を検出し、作業員が現場でベルトの異常やセンサの故障を確認する手段として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】ベルトモニタリングシステム１の概略構成図
【図２】ベルトモニタリングシステム１のブロック図
【図３】磨耗を検知する手段を説明するための図
【図４】ベルトモニタリングシステム１の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００３３】
１…ベルトモニタリングシステム
３、３ａ…ベルト
５−１、５−２…ローラ
１１、１１−１、１１−２、１１−３、１１−４、１１−５、１１−６…センサ
１２、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４…ケーブル接続ボックス
１３…シグナルコンバータ
１５…シグナルプロセッサ（異常検出部）
１７−１、１７−２…回転センサ（回転検出部）
１９…鉄片
２０…ケーブル
２１…表示装置
２７、２７−１、２７−２、２７−３…コネクタ
【図１】
0005173286.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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