JP7538533B2 - Rolling monitoring system for pipe conveyors - Google Patents
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Description
この発明は、パイプコンベヤにおいて、ベルトの蛇行現象であるローリングを生じていないかセンサを使用して監視するシステムに関するものである。 This invention relates to a system that uses sensors to monitor whether rolling, a phenomenon in which the belt meanders, occurs in a pipe conveyor.
砕石や粉体の搬送に適したパイプコンベヤとして、下記特許文献1には、図10に示すようなものが記載されている。このパイプコンベヤは、ヘッドプーリ51とテールプーリ52とに掛け回された無端のベルト53を、経路の中間部でパイプ状に丸め、被搬送物50を包み込むようにして搬送することにより、キャリヤ側での荷こぼれや粉塵の飛散を防止するとともに、リターン側でのベルト53の表面に付着した被搬送物50の落下による環境汚染を防止するものである。
The following
そして、特許文献1に記載されたパイプコンベヤでは、ベルト53の重合部において、外側になる部分の裏面と内側になる部分の表面とに、それぞれ磁石54,55を貼り付けておき、磁気センサによりベルト53の捩れを検出することを特徴としている。
The pipe conveyor described in
また、下記特許文献2には、図11に示すように、パイプ状に丸められたベルト61の重合部61aへ向けて、周方向に直角をなし明るさに差がある2箇所の照明具62,63から投光し、ベルト61の重合部61aのエッジで影を発生させ、2箇所の投光位置の中間で固定カメラ64が撮影した映像を画像処理アンプ65で画像処理して、ベルト61の重合部61aの位置を検出し、その位置が一定になるように調芯ローラを制御することにより、ローリングを回避するローリング監視システムが記載されている。このシステムでは、ベルト61にローリング検出のために磁石等の付着物を取り付ける必要はない。
In addition, the following
しかしながら、特許文献2に記載されたローリング監視システムでは、照明具62,63からベルト61の重合部61aへ向けて強い光を照射する必要があるため、電力の消費が大きく、また、強い光が暗い坑道内などで周囲の作業員の視野に入ると、眩惑を生じたりする恐れがある。
However, the rolling monitoring system described in
また、周囲の明るさの変化により撮影画像が変化するため、検出が安定せず、周辺照度を一定にしておくか、外乱光を遮断する囲いを設置するなどの処置が必要となる。 In addition, because the captured image changes depending on the change in the surrounding brightness, detection is unstable, and measures such as keeping the surrounding illuminance constant or installing an enclosure to block external light are required.
また、ベルト61で包まれる搬送物の有無によってベルト61の検査面の形状が変わると、照明の当たり方が変わってしまい、正確な検査が行われなくなるほか、固定カメラ64の焦点位置からベルト61の検査面がずれて、鮮明な画像を得られなくなり、画像処理が困難になるという問題がある。
In addition, if the shape of the inspection surface of the
さらに、ベルト61の重合部61aにおける内側と外側の関係が反転した場合、2箇所の照明具62,63からの投光による影が不鮮明になり、ベルト61の重合部61aを検出できず、深刻な異常を検出できなくなる恐れもある。
Furthermore, if the relationship between the inside and outside of the overlapping
そこで、この発明は、省電力で強い光を照射することなく、非接触でパイプコンベヤにおけるベルトのローリング及び重合部の反転を、簡便な設備で安定して検出できるようにすることを課題とする。 The objective of this invention is to stably detect the rolling of the belt and the reversal of the overlapping part in a pipe conveyor using simple equipment without emitting strong light and without contact, while saving power.
上記課題を解決するため、この発明は、循環走行する無端のベルトをパイプ状に丸め、被搬送物を包み込むようにして搬送するパイプコンベヤに付設され、前記ベルトが走行に伴い蛇行するローリングを生じていないか検知するローリング監視システムにおいて、
前記パイプ状に丸まったベルトの外周をスキャンして高さ方向の変位を測定する非接触のセンサを、ベルトの周方向に間隔をあけて複数個配置し、
前記センサの測定結果に基づいて、一定のライン数ごとにイメージ画像を作成し、前記センサが測定した高さが不連続的に大きく変わる箇所を、前記ベルトの重合部で外側となったエッジの位置として検出することとしたのである。
In order to solve the above problems, the present invention provides a rolling monitoring system that is attached to a pipe conveyor that rolls an endless belt that travels in a circular motion into a pipe shape and transports objects by wrapping the belt around the objects, and detects whether the belt is rolling or not as it travels.
a plurality of non-contact sensors are arranged at intervals in the circumferential direction of the belt, the non-contact sensors scanning the outer periphery of the belt rolled into a pipe shape to measure displacement in the height direction;
Based on the measurement results of the sensor, an image is created for every fixed number of lines, and the point where the height measured by the sensor changes significantly and discontinuously is detected as the position of the outer edge of the overlapping portion of the belt.
また、前記エッジの位置座標を予め設定した位置判定用のしきい値と比較して、ベルトが正常に走行しているかローリングを生じているかを判定することとしたのである。 The position coordinates of the edge are also compared with a preset threshold value for determining position to determine whether the belt is running normally or rolling.
また、前記イメージ画像の範囲で前記ベルトの断面形状を表すプロファイル画像を作成するとともに、前記エッジの位置における段差の大きさを計測することとしたのである。 In addition, a profile image showing the cross-sectional shape of the belt within the range of the image is created, and the size of the step at the edge position is measured.
そして、前記エッジの位置における段差の大きさは、前記ベルトの幅方向における左右いずれかの側を基準として計測し、その段差の大きさと予め設定した重合状態判定用のしきい値とを比較することにより、前記ベルトの重合部での内側と外側の関係が正常であるか反転しているかを判定することとしたのである。 The size of the step at the edge position is measured using either the left or right side in the width direction of the belt as a reference, and the size of the step is compared with a preset threshold value for determining the overlap state to determine whether the relationship between the inside and outside of the overlapping portion of the belt is normal or inverted.
この発明に係るパイプコンベヤにおけるローリング監視システムでは、ベルトの重合部で外側となったエッジの位置を検出するセンサとして、パイプ状に丸まったベルトの外周をスキャンして高さ方向の変位を測定するものを使用し、高さの変化から検出したエッジの位置座標と位置判定用のしきい値との比較によりベルトのローリングの有無を判定するので、ベルトの重合部へ向けて強い光を照射する必要がなく、電力消費が抑制され、周囲の明るさの影響をあまり受けず、ベルトの検査面の形状が変わっても、ローリングを安定して検出することができる。 In the rolling monitoring system for pipe conveyors according to this invention, a sensor that detects the position of the outer edge at the overlapping part of the belt scans the outer circumference of the belt rolled into a pipe shape to measure the displacement in the height direction, and the presence or absence of belt rolling is determined by comparing the position coordinates of the edge detected from the change in height with a threshold value for position determination. This means that there is no need to shine strong light onto the overlapping part of the belt, power consumption is reduced, the system is not significantly affected by the brightness of the surroundings, and rolling can be detected stably even if the shape of the inspection surface of the belt changes.
また、センサにより計測した段差の大きさと重合状態判定用のしきい値との比較からベルトの捩じれの前兆である重合部の反転を検出することができるので、ローリング方向の変化を事前に察知することができ、重合部の反転が生じやすいカーブコンベヤ等においても、迅速にローリングに対処することができる。 In addition, by comparing the size of the step measured by the sensor with a threshold value for determining the overlap state, it is possible to detect the reversal of the overlap section, which is a sign of twisting of the belt, so changes in the rolling direction can be detected in advance, and rolling can be dealt with quickly even on curved conveyors where the reversal of the overlap section is likely to occur.
そして、センサの検出値によりベルトの重合部のイメージ画像及び断面形状を表すプロファイル画像を作成するので、カメラで撮影した画像によらなくても、監視員がベルトの走行状態の異常を的確に感知して、ローリングを解消するための操作をすることができ、センサと連動したローリング修正装置のような大がかりな設備を導入する必要がない。 Then, an image of the overlapping parts of the belt and a profile image showing the cross-sectional shape are created based on the detection values of the sensor, so that the monitor can accurately detect abnormalities in the running condition of the belt without relying on images taken by a camera and can take action to eliminate rolling, eliminating the need to install large-scale equipment such as a rolling correction device linked to a sensor.
以下、この発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。 The following describes an embodiment of the invention with reference to the attached drawings.
図1及び図2は、トンネルの工事において、被搬送物である掘削土を坑外へ搬出するため、上流側のトラフコンベヤ1に直交して坑口側へ延びるように配置されるパイプコンベヤ10を示している。トラフコンベヤ1から排出された掘削土は、ヘッドシュート2に蓄積され、ヘッドシュート2からパイプコンベヤ10へ落下して供給される。ヘッドシュート2は、電動式のバッファプレート3を備えており、バッファプレート3を揺動させて、パイプコンベヤ10に対する掘削土の供給位置を調整することができる。
Figures 1 and 2 show a
パイプコンベヤ10は、ヘッドプーリ11とテールプーリ12とに掛け回された無端のベルト13を、キャリヤ側とリターン側のそれぞれの経路の中間部でローラ14によりパイプ状に丸め、被搬送物である掘削土を包み込むようにして搬送するものである。
The
パイプコンベヤ10においては、ローリング監視システムとして、ベルト13がキャリヤ側でパイプ状に丸まった直後の位置に、ベルト13の外周をスキャンして高さ方向の変位を測定するセンサ20が設けられている。なお、センサ20を設ける位置は、ベルト13の動的特性や周囲の状況に応じて、パイプコンベヤ10の経路の中間部やヘッド寄りとすることもある。センサ20は、図3に示すように、ベルト13の上方に周方向に間隔をあけて複数個(図示のものでは3個)配置されている。
As a rolling monitoring system, the
センサ20としては、例えば、青色半導体レーザーを照射するキーエンス社製のレーザー変位計LJ-X8900やIX-150を使用するほか、赤外線を拡散照射し、ベルト13の形状を捉えて画像処理するものとしてもよい。
As the
このローリング監視システムでは、センサ20からベルト13の外周へ向けてレーザー光線を照射し、その反射によりベルト13の外周の高さ方向の変位を測定して、ベルト13の重合部13aで外側となったエッジ13bの位置が正常範囲にあるか、軽度又は重度の異常位置にあるかを判定する。通常、2個又は3個のセンサ20により、パイプ状に丸まったベルト13の外周の上半分をほぼ網羅できる。
In this rolling monitoring system, a laser beam is emitted from the
具体的には、図4に示すように、センサ20の測定結果に基づいて、一定のライン数ごとにイメージ画像を作成し、さらに、イメージ画像の範囲で断面形状を表すプロファイル画像を作成する。なお、ベルト13の状態を示す図とイメージ画像及びプロファイル画像とは、左右が逆になっている。
Specifically, as shown in FIG. 4, an image is created for every certain number of lines based on the measurement results of the
これに伴い、センサ20が測定した高さが不連続的に大きく変わる箇所を、ベルト13の重合部13aで外側となったエッジ13bの位置として検出し、エッジ13bの位置の段差の大きさを計測する。このとき、エッジ13bの位置に基づいて、プログラムにより段差の大きさの補正を行う。
The point where the height measured by the
そして、エッジ13bの位置座標を予め設定した位置判定用のしきい値と比較して、ベルト13が正常に走行しているかローリングを生じているかを判定する。図4は、ベルト13がローリングせずに正常に走行している状態を示している。
Then, the position coordinates of the
また、図5は、一方(図では時計回り方向)へローリングを生じているベルト13の状態と、作成されたイメージ画像及びプロファイル画像を示し、図6は、他方(図では反時計回り方向)へローリングを生じているベルト13の状態と、作成されたイメージ画像及びプロファイル画像を示している。
Figure 5 shows the state of the
また、エッジ13bの位置における段差の大きさは、ベルト13の幅方向における左右いずれかの側を基準として計測し、その段差の大きさを予め設定した重合状態判定用のしきい値と比較することにより、図4に示すように、ベルト13の重合部13aでの内側と外側の関係が正常であるか、図7に示すように、内側と外側の関係が反転しているかを判定できるようにしている。
The size of the step at the
なお、図8に示すように、ベルト13の外周の下半分に重合部13aが位置するような状態では、ベルト13のエッジ13bの位置を検出できないので、ベルト13が極めて大きくローリングしている等の異常が生じていると判定する。
As shown in Figure 8, when the overlapping
また、このローリング監視システムでは、図9に示すように、ベルト13の重合部13aが上半部にあれば、外側のベルト13が大きく浮き上がっている場合でも、ベルト13のエッジ13bの位置を問題なく検出することができる。
In addition, with this rolling monitoring system, as shown in Figure 9, if the overlapping
上記のように、このパイプコンベヤにおけるローリング監視システムでは、ベルト13の重合部13aで外側となったエッジ13bの位置を検出するセンサ20として、パイプ状に丸まったベルト13の外周をスキャンして高さ方向の変位を測定するものを使用し、高さの変化から検出したエッジ13bの位置座標と位置判定用のしきい値との比較によりベルト13のローリングの有無を判定することとしたので、ベルト13の重合部13aへ向けて強い光を照射する必要がなく、電力の消費が抑制され、周囲の明るさの影響をあまり受けず、搬送物の有無によってベルト13の検査面の形状が変わっても、ローリングを安定して検出することができる。
As described above, in this pipe conveyor rolling monitoring system, a
また、センサ20により計測した段差の大きさと重合状態判定用のしきい値との比較からベルト13の捩じれの前兆である重合部13aの反転を検出することができるので、ローリング方向の変化を事前に察知することができ、重合部13aの反転が生じやすいカーブコンベヤ等においても、迅速にローリングに対処することができる。
In addition, by comparing the size of the step measured by the
そして、センサ20の検出値によりベルト13の重合部13aのイメージ画像及び断面形状を表すプロファイル画像を作成するので、カメラで撮影した画像によらなくても、監視員がベルト13の走行状態の異常を的確に感知して、ローリングを解消するための操作をすることができ、センサ20と連動したローリング修正装置のような大がかりな設備を導入する必要がない。
Then, an image of the overlapping
なお、上記ローリング監視システムと、図1に示すヘッドシュート2のバッファプレート3の制御部とを連動させ、上記ローリング監視システムから送られるベルト13のローリング方向及び程度の信号に基づいて、ヘッドシュート2のバッファプレート3を揺動させ、ベルト13の幅方向における掘削土の供給位置を調整し、ベルト13のローリングを自動的に修正するようにしてもよい。
The rolling monitoring system may be linked to the control unit of the
また、ベルト13を支持しているローラ14の一群を電動式の自動調芯ローラとし、上記ローリング監視システムから送られるベルト13のローリング方向及び程度の信号に基づいて、自動調芯ローラをベルト13の走行方向に対して左右に振り、ベルト13のローリングを自動的に修正するようにしてもよい。
In addition, a group of
1 トラフコンベヤ
2 ヘッドシュート
3 バッファプレート
10 パイプコンベヤ
11 ヘッドプーリ
12 テールプーリ
13 ベルト
13a 重合部
13b エッジ
14 ローラ
20 センサ
Claims (4)
前記パイプ状に丸まったベルト(13)の外周を扇状に拡散する角度の範囲でスキャンして高さ方向の変位を測定する非接触のセンサ(20)を、ベルト(13)の周方向に間隔をあけて複数個配置し、
前記センサ(20)の測定結果に基づいて、一定のライン数ごとにイメージ画像を作成し、前記センサ(20)が測定した高さが不連続的に大きく変わる箇所を、前記ベルト(13)の重合部(13a)で外側となったエッジ(13b)の位置として検出し、前記エッジ(13b)の位置が正常範囲にあるか、軽度又は重度の異常範囲にあるかを判定することを特徴とするパイプコンベヤにおけるローリング監視システム。 A rolling monitoring system is attached to a pipe conveyor (10) in which an endless belt (13) that travels in a circular motion is rolled into a pipe shape to wrap around an object to be conveyed, and detects whether the belt (13) is rolling or meandering as it travels.
a plurality of non-contact sensors (20) for measuring displacement in the height direction by scanning the outer periphery of the pipe-shaped rolled belt (13) within an angular range spreading in a fan shape; and
A rolling monitoring system for a pipe conveyor, characterized in that an image is created for each fixed number of lines based on the measurement results of the sensor (20), and the point where the height measured by the sensor (20) changes significantly and discontinuously is detected as the position of the outer edge (13b) of the overlapping portion (13a) of the belt (13), and it is determined whether the position of the edge (13b) is within a normal range or within a mildly or severely abnormal range .
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