(57)【要約】【課題】鉱物材料の処理ユニットから作動情報を収集する方法、情報収集手段を備えた処理ユニット、およびこの処理ユニットを含み、この方法が適用されるシステムを提供すること。【解決手段】鉱物材料の処理ユニットに配された、たとえば歪ゲージや加速度センサなどの各種センサの測定によって作動情報が取得され、その情報は情報収集／処理装置に収集されて前処理される。収集および前処理されたデータは、たとえば携帯電話網を使用して、無線によって送信され、多くの処理ユニットからの情報が中央サーバーに収集される。収集されたデータは、使用方法の最適化、開発、または顧客への付加価値サービスの提供のために好適な形式に表される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報収集／処理装置、信号変換器、センサ、およびそれらを接続するアナログ接続手段とデジタルバスからなる手段によって、機械装置から作動データを収集する方法であって、
鉱物材料処理ユニットから測定情報を収集することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記測定情報は、メモリと処理能力とを有しかつ前記ユニット内かまたは前記ユニットに連結して配置された装置を使用して処理され、その後、前記ユニットの外部に配置されたデータ記憶／処理装置に送信されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記処理される測定情報は、前記鉱物材料処理ユニットから歪ゲージ測定によって取得された負荷情報であることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉱物材料処理ユニットのフィーダーの負荷を測定することを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記外部のデータ記憶／処理装置への送信は、電話網、移動電話網、または衛星電話網によって実行されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
鉱物材料を処理するためのユニットであって、
前記ユニットの少なくとも１つの物理パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサと、
センサ信号の送信およびデジタル形式への変換を実施する手段と、
デジタル信号の送信および処理を実施する手段と、
処理された情報の保存および前記ユニットの外部への送信を実施する手段と、を含むことを特徴とする鉱物材料処理ユニット。
【請求項７】
前記センサは、加速度センサ、歪ゲージ、圧力セル、回転速度センサ、アコースティックエミッションセンサ、傾斜センサ、パワートランス、超音波センサ、または温度センサであることを特徴とする請求項６に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項８】
前記処理された情報は、無線データ送信を使用して前記ユニットの外部に送信されることを特徴とする請求項６に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項９】
前記データ送信は、携帯電話網または衛星電話網によって実行されることを特徴とする請求項６に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項１０】
さらに、衛星定位装置を含むことを特徴とする請求項６に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法を適用して、作動情報を収集しかつ処理するためのシステムであって、
前記システムは、請求項６に記載の少なくとも１つの鉱物材料処理ユニットと、該鉱物材料処理ユニットの外部に配置されたデータ記憶／処理装置とを含む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】
本発明の対象は、鉱物材料の処理ユニットから、開発、作動の最適化、または顧客への付加価値サービスの提供のために好適に使用される情報を収集する方法、及びそのような情報を収集するための手段を備えた処理ユニットである。本発明は、本発明に係るユニットを含んで本発明に係る方法が適用されるシステムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル技術の発展によって、多様な情報を収集することが容易になってきた。メモリ容量の増大と計算効率の向上によって、個々の測定値を大量に保存し、マイクロプロセッサを使用して順次処理するか、または収集後に処理することができる。そのように生成された一群のデータを使用し、解析の手法に応じて、監視している問題の事象を表す種々の比率、曲線、またはリポートを作成することができる。勿論、鉱物材料の処理において、時間および装置能力の利用方法を最適化することも望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、作動時に装置の作動状況を監視して、解析のための情報を収集することが有用である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載された本発明に係る方法によれば、鉱物材料処理ユニットから作動情報が収集される。その情報は処理されて、使用方法の最適化、開発、または顧客に対する付加価値サービスの提供のために好適な形式に表される。本発明は、この方法が適用される請求項６に記載の鉱物材料処理ユニットおよび請求項１１に記載のシステムも、その対象とするものである。
【０００５】
ここで、鉱物材料処理ユニットは、たとえばスクリーニング作業や破砕作業のように、破砕岩石（ブラストストーン（blast stone））、砂利、砕石、コンクリート、および石を主成分とする他の材料のような鉱物材料を、細粒化する作業を実施するユニットのことである。このようなユニットは、少なくとも１つの破砕装置またはスクリーンを含んでいる。この場合における破砕ユニットは、少なくとも破砕装置と、動力源と、伝達装置とを含み、さらに、原料供給装置（フィーダー）および破砕された鉱物材料をこのユニットから搬出する手段を含むことも可能であり、それらがフレームに取付けられた装置組立体である。この破砕ユニットは、異なる産物を分離するために、スクリーンまたはグリズリ（grizzly）装置のような分級装置を含んでいてもよい。破砕装置は、たとえば、コーンクラッシャ、ジャイレートリクラッシャ、ジョークラッシャ、またはインパクトクラッシャとすることができる。この破砕ユニットは、固設式であっても、自走式、すなわちキャタピラトラックを備えたユニットであってもよい。
【０００６】
スクリーニングユニットは、たとえば、粗材料をふるい分けするためのグリズリを備えた予備スクリーニングユニット、またはさらなる細粒化のためのスクリーンクロスグレーダ（screen cloth grader）ユニットであってもよい。
【０００７】
鉱物材料処理ユニットの作動状況は、たとえばその構成要素の作動状況、移動、各部分間の距離、ユニット内の形状変化、ユニット内で発生する速度および加速度、アコースティックエミッション、ベアリングの形状、動力源の作動状況、動力の使用状況、温度、およびユニットの所在地と位置情報等から情報を収集することによって、監視することができる。センサ情報は、高周波数で収集することが有利であり、収集されたデータは、鉱物材料処理ユニットかまたは鉱物材料処理ユニットに連結した装置において、その場で保存および前処理のいずれかまたはその両方が実施され、その後、鉱物材料処理ユニットの外部のサーバーまたは他の同様な装置に送信される。このサーバーまたは他の同様な装置には、１つまたは複数の鉱物材料処理ユニットからのデータが収集される。収集／前処理されたデータは、無線によって送信することができ、その際、携帯電話網または衛星電話網を使用することが有利である。
【０００８】
情報の収集は、必要な入出力装置に接続されたセンサを使用して、当業者にとって公知の方法に従って実施される。この入出力装置は、センサからの情報を情報収集／処理装置の要求する形式に変換するものである。この目的のために好適な多くの入出力装置およびセンサが市販されており、当業者であればそれらを選択することができる。使用可能なセンサには、たとえば、歪ゲージ、圧力セル、加速度センサ、回転速度センサ、アコースティックエミッションセンサ、傾斜センサ、パワートランス、超音波プローブ、温度センサが含まれる。
【０００９】
歪ゲージを使用して、たとえば、ユニットのフレームにおける形状変化を測定することができ、一定の時間に渡ってデータを収集し、そのデータを使用して負荷スペクトルを作成することができる。
【００１０】
加速度センサを使用して、たとえば、ショベルローダによって鉱物材料処理ユニットに岩石材料が投入される時の状況を監視することができる。投入中に発生する瞬時的な衝撃の効果を、１つ、２つ、または３つの軸方向に関して監視することができ、また、超音波プローブを使用してフィーダーの底部とフレームとの距離を測定することができる。傾斜センサは、ユニットの傾斜角度を測定するために使用することができる。それらの結果に基づいて、ユーザー負荷指数を計算することができ、この指数によってユーザーの活動による鉱物材料処理ユニットの負荷が示される。
【００１１】
さらに、破砕装置のスライドベアリングの作動状況を、フィンランド国特許出願第２００１０５９９号明細書に記載されたような方法で監視することができる。たとえば、歪ゲージを用いて摩擦力を測定することによって、ベアリングの損耗率についての情報が得られ、予防的な保守プログラムの計画を立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照し、岩石破砕ユニットを例として、本発明を詳述する。図１に示す岩石破砕ユニットは自走式であり、フレーム１、フィーダー２、ジョークラッシャ３、動力源４、および破砕された材料のコンベア５を含んで構成されている。フィーダー内で分離された細粒材料は、横方向のコンベア６上に排出される。
【００１３】
図２は、本発明における、フィーダーのセンサ配置を示す図である。材料の投入中にフィーダーで発生する加速度は、加速度センサ７で測定される。フィーダーとフレームとの距離は超音波センサ８で測定され、その距離からフィーダー内の材料の量を導出することができる。材料供給中のフレームのｚ方向の加速度は加速度センサ９で、同様にｙ方向の加速度は加速度センサ１０で、それぞれ測定される。この破砕ユニットのｘ方向およびｙ方向の傾斜角度は、傾斜センサ１１によって測定される。
【００１４】
入出力装置は、センサ信号を処理および保存する要素とデータ転送のための要素を含むものである。センサ信号は、この入出力装置で、当業者にとって公知の方法に従ってデジタル形式に変換され、無線通信または有線通信によって、破砕ユニット内かまたは破砕ユニットの直近に配置された情報収集／処理装置に送られる。
【００１５】
図３は、フィーダーの負荷を記述する量を、図２に示すセンサのデータから導出する方法の例を示した図である。所定の限界値を超えた単位時間当たりの回数をカウントし、この回数を所定の係数によって重み付けし、それぞれの積の和を取ることによって負荷指数が得られる。この計算値から、たとえば時間積分を得ることもできる。
【００１６】
図４は、破砕ユニットのフレームへの歪ゲージの配置の例を示す図である。測定は、たとえば周波数１０００Ｈｚで実施することができる。図５は、システムの構成を示す図である。センサ信号は、歪ゲージ１２からＡ／Ｄ変換器１３に送られ、変換後に計測バス１４に転送される。計測バスは、このデータを、マイクロプロセッサを主要な構成要素とする装置１５に送信し、この装置１５は、当業者にとって公知の方法に従ってデータを順次処理してその前処理されたデータを情報収集／処理装置に送信するか、または未処理のデータをそのまま情報収集／処理装置に送信する。マイクロプロセッサを主要な構成要素とする装置１５は、計測バスからのデータを情報収集／処理装置に直接送信するように構成することも、データの様々な前処理を実行するように構成することもできる。当業者にとって公知のこれらの手法は、すなわち、レインフロー（Rainflow）法による計算、マルコフ行列の計算、およびピークバレー（Peak-Valley）法による計算である。計測バスから情報収集／処理装置に直接データが送信される場合も、同様に上述した手法によってデータを処理することができる。装置１５は、データバス１６を通じて所定の時間間隔（たとえば、１０ｓ）で、様々な情報源からデータを収集し、処理し、保存する情報収集／処理装置へデータを送信する。図５に示す実施形態は、現行の歪ゲージ測定を説明する例であるが、本発明に係るシステムにおいて、センサ、変換器、バス、および情報収集／処理装置の物理的区分を変更することができる。たとえば、上述した構成要素のいくつかまたはすべてを、いわゆるインテリジェントセンサとして一体化することができる。同様の連続測定は、この破砕ユニットの他の作動要素、たとえば破砕装置を監視する場合にも適用できる。
【００１７】
情報収集／処理装置は、好ましくは無線データ送信のための送信装置を備え、この送信装置は、好ましくは、たとえば移動電話の送信装置（ＧＳＭ、ＧＰＲＳ、ＵＭＴＳ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等）であり、この装置によって処理または圧縮された情報をリモートサーバーに送信することができる。この送信は、勿論、適切な接続手段がない場合は他の従来の有利な有線データ送信装置、または物理記憶装置を使用して実行することもできる。これによって、多くの他の破砕ユニットからのデータをサーバーまたは他の同様な中央装置に収集して、さらに処理することができる。鉱物材料処理ユニットは、衛星定位装置（satellite localizing device）、または他の定位装置および識別装置（identification device）のいずれかまたはその両方を備えることができる。
【００１８】
サーバーに収集されて処理された情報からデータベースを構築し、そのデータを、鉱物材料処理ユニットのユーザーあるいは開発や営業の担当者が利用し、さらには、付加価値サービスとして顧客に提供することもできる。累積された負荷データ、位置データ、および、たとえばｋＷｈ／ｔなどで示される生産効率のデータに基づいて、損耗部品の交換の必要性を予見することができ、保守作業のスケジュールを作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、自走式岩石破砕ユニットを、フィーダーおよび破砕装置の部分を断面で示した側面図である。
【図２】図２は、フィーダーの負荷を監視するための本発明に係る一実施形態を示した図である。
【図３】図３は、図２に示すセンサを使用して収集された情報の処理の例を示した図である。
【図４】図４は、破砕ユニットのフレームへの負荷を持続的に監視すると共に、測定されたデータを前処理するための本発明の実施形態を示した図である。
【図５】図５は、破砕ユニットのフレームへの負荷を持続的に監視すると共に、測定されたデータを前処理するための本発明の実施形態を示した図である。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年4月15日(2003.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報収集／処理装置、信号変換器、センサ、およびそれらを接続するアナログ接続手段とデジタルバスからなる手段によって、機械装置から作動データを収集する方法であって、
鉱物材料処理ユニットから測定情報を収集し、
前記測定情報は、メモリと処理能力とを有しかつ前記ユニット内かまたは前記ユニットに連結して配置された装置を使用して処理され、その後、前記ユニットの外部に配置されたデータ記憶／処理装置に送信されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記処理される測定情報は、前記鉱物材料処理ユニットから歪ゲージ測定によって取得された負荷情報であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記鉱物材料処理ユニットのフィーダーの負荷を測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記外部のデータ記憶／処理装置への送信は、電話網、移動電話網、または衛星電話網によって実行されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項５】
鉱物材料を処理するためのユニットであって、
前記ユニットの少なくとも１つの物理パラメータを測定するための少なくとも１つのセンサと、
センサ信号の送信およびデジタル形式への変換を実施する手段と、
デジタル信号の送信および処理を実施する手段と、
処理された情報の保存および前記ユニットの外部への送信を実施する手段と、
を含むことを特徴とする鉱物材料処理ユニット。
【請求項６】
前記センサは、加速度センサ、歪ゲージ、圧力セル、回転速度センサ、アコースティックエミッションセンサ、傾斜センサ、パワートランス、超音波センサ、または温度センサであることを特徴とする請求項５に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項７】
前記処理された情報は、無線データ送信を使用して前記ユニットの外部に送信されることを特徴とする請求項５に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項８】
前記データ送信は、携帯電話網または衛星電話網によって実行されることを特徴とする請求項７に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項９】
さらに、衛星定位装置を含むことを特徴とする請求項５に記載の鉱物材料処理ユニット。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を適用して、作動情報を収集しかつ処理するためのシステムであって、
請求項５に記載の少なくとも１つの鉱物材料処理ユニットと、該鉱物材料処理ユニットの外部に配置されたデータ記憶／処理装置とを含むことを特徴とするシステム。
【国際調査報告】
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