特許 6863775 ベルトコンベアの蛇行修正装置および監視システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6863775

(24)【登録日】2021年4月5日

(45)【発行日】2021年4月21日

(54)【発明の名称】ベルトコンベアの蛇行修正装置および監視システム

(51)【国際特許分類】

   B65G 15/64 20060101AFI20210412BHJP

   B65G 43/02 20060101ALI20210412BHJP

【ＦＩ】

   B65G15/64

   B65G43/02 E

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2017-42960(P2017-42960)

(22)【出願日】2017年3月7日

(65)【公開番号】特開2018-144969(P2018-144969A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2020年3月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(74)【代理人】

【識別番号】100167601

【弁理士】

【氏名又は名称】大島 信之

(74)【代理人】

【識別番号】100201329

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 真二郎

(72)【発明者】

【氏名】石井 稔之

【審査官】 大塚 多佳子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２２８３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０４−１３５５１０（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｇ １５／００ − １５／２８

Ｂ６５Ｇ １５／６０ − １５／６４

Ｂ６５Ｇ ４３／００ − ４３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベルトコンベアを構成するベルトの蛇行を修正するための蛇行修正装置であって、
前記ベルトの上方または下方に設置する、昇降装置と、
前記昇降装置によって、前記ベルトの表面のうち任意の箇所を押圧可能とした、ローラと、
を少なくとも備え、
前記昇降装置の昇降方向の角度を変更可能に構成したことを特徴とする、
ベルトコンベアの蛇行修正装置。

【請求項2】

前記昇降装置と前記ローラとの間に弾性材を介設してあることを特徴とする、
請求項１に記載のベルトコンベアの蛇行修正装置。

【請求項3】

ベルトコンベアを監視するためのシステムであって、
ベルトコンベアを構成するベルトに対してレーザ光を照射する、ラインレーザと、
前記レーザ光の照射によって前記ベルト上に描かれた輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、
前記デジタルカメラによる撮影データに基づいて、前記ベルトの蛇行の有無を解析する、解析装置と、
前記解析装置が、前記ベルトが蛇行していると判定した際に前記ベルトの蛇行を修正する、請求項１または２に記載の蛇行修正装置と、
を少なくとも備えることを特徴とする、
ベルトコンベア監視システム。

【請求項4】

前記解析装置が、
前記ベルトの正常位置と異常位置とのしきい値とを記憶する、記憶手段と、
前記ベルトの現在位置を検出する、位置検出手段と、
前記ベルトの正常位置から現在位置までの差分が、前記しきい値を超えた際に、前記ベルトが蛇行していると判定する、蛇行判定手段と、
を少なくとも含んでなることを特徴とする、
請求項３に記載のベルトコンベア監視システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルトコンベアを構成するベルトの蛇行修正やブレの低減を実現するための蛇行修正装置および、該蛇行修正装置を備えたベルトコンベアの監視システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ベルトコンベアを構成するベルトの蛇行を修正する発明として、以下の特許文献に記載の発明がある。
特許文献１に係る蛇行調整装置は、ベルトの両側に鋭角にセットしたベルト押さえローラを有し、押さえローラ間にベルトが滑り込んできた際に、ローラとベルトとの間の抵抗力によって、蛇行調整装置を旋回させることによりベルトの蛇行を修正する機能を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−５７２０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、上記特許文献１に記載の蛇行修正装置では、ベルトの両側に設けたベルト押さえローラとベルトの側縁（耳部）との接触でもって蛇行を修正するため、抵抗力が耳部に集中してしまい、耳部の損傷を招く場合があった。

【0005】

本発明は、ベルトの耳部に大きな負担をかけることなく、ベルトの蛇行修正やブレの低減を実現可能な手段の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するためになされた本願の第１発明は、ベルトコンベアを構成するベルトの蛇行を修正するための蛇行修正装置であって、前記ベルトの上方または下方に設置する、昇降装置と、前記昇降装置によって、前記ベルトの表面のうち任意の箇所を押圧可能とした、ローラと、を少なくとも備え、前記昇降装置の昇降方向の角度を変更可能に構成したことを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、前記昇降装置と前記ローラとの間に弾性材を介設してあることを特徴とする。
また、本願の第３発明は、ベルトコンベアを監視するためのシステムであって、ベルトコンベアを構成するベルトに対してレーザ光を照射する、ラインレーザと、前記レーザ光の照射によって前記ベルト上に描かれた輪郭線を、前記ラインレーザの照射方向と異なる角度から撮影する、デジタルカメラと、前記デジタルカメラによる撮影データに基づいて、前記ベルトの蛇行の有無を解析する、解析装置と、前記解析装置が、前記ベルトが蛇行していると判定した際に前記ベルトの蛇行を修正、前記第１発明または第２発明に記載の蛇行修正装置と、を少なくとも備えることを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第３発明において、前記解析装置が、前記ベルトの正常位置と異常位置とのしきい値とを記憶する、記憶手段と、前記ベルトの現在位置を検出する、位置検出手段と、前記ベルトの正常位置から現在位置までの差分が、前記しきい値を超えた際に、前記ベルトが蛇行していると判定する、蛇行判定手段と、を少なくとも含んでなることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、以下に記載する効果を奏する。
（１）ベルトの耳部の損傷を抑制できる。
ベルトの上方または下方から昇降するローラでもってベルトの蛇行を修正するため、ベルトの耳部に過大な負担が生じることがない。
（２）ローラとベルトとの接触面積を確保できる。
昇降装置の昇降方向およびローラの回転軸方向のうち少なくとも何れか一方の角度を変更することにより、ローラとベルトとの接触面積を確保することができる。
（３）ローラによる押圧力を調整できる。
ローラと昇降装置との間に弾性手段を介設することで、ベルトに対するローラの押圧力が必要以上に大きくならないように調整することができる。
（４）ベルトの蛇行をただちに修正することができる。
デジタルカメラで撮影したデータからリアルタイムにベルトの蛇行を判定した際にローラを稼働することで、ベルトの蛇行をただちに修正することができる。
（５）損傷の検知精度が向上する。
別途ベルトの損傷監視装置を設ける際にベルトの蛇行を修正しながらベルトの損傷を監視することができるため、損傷位置の検出精度にズレが生じにくい。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１に係るベルトコンベア監視システムの概略側面図。

【図2】レーザ光の照射による輪郭線の軌跡を示す概略断面図。

【図3】撮影データと、見かけの鉛直断面図のイメージ図。

【図4】蛇行修正装置による蛇行修正の方法を示す概略断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照しながら、本発明に係るベルトコンベア監視システムおよび蛇行修正装置の実施例について説明する。

【実施例1】

【0010】

＜１＞全体構成
図１は、本発明の実施例１に係るベルトコンベア監視システムを示す概略構成図である。
本発明に係るベルトコンベア監視システムは、被搬送物を搬送するベルトコンベアに設けるシステムである。
本実施例に係るベルトコンベア監視システムは、ラインレーザ１０と、デジタルカメラ２０と、解析装置３０と、蛇行修正装置４０を少なくとも備えて構成する。
以下、各構成要素の詳細について説明する。

【0011】

＜２＞ラインレーザ
ラインレーザ１０は、ベルトコンベアのベルトＡの表面に輪郭線１２を描くための装置である。
本実施例では、ラインレーザ１０は、ベルトコンベアの上方にあって、ベルトコンベアの往路側のベルトＡに対してレーザ光１１を照射するように配置している。

【0012】

＜２．１＞レーザ光の照射方向
レーザ光１１の照射方向θ１は、水平方向を０°（１８０°）としたとき、０°＜θ１＜１８０°の範囲で適宜決定する。
本実施例では、レーザ光１１の照射方向を鉛直方向（θ１＝９０°）としている。

【0013】

＜２．２＞レーザ光の照射タイミング
レーザ光１１は、常に照射する態様としても良いし、デジタルカメラ２０の撮影時にのみ照射する態様としてもよい。

【0014】

＜２．３＞輪郭線の一例
図２に、レーザ光１１の照射箇所においてベルトＡの幅方向に切断した断面図を示す。なお、図２は搬送ローラＢの直上でない箇所を切断した断面図であるため、説明の便宜上、搬送ローラＢを仮想線で示している。
図２に示すように、ベルトＡの表面には、ベルトＡの上方に設けたラインレーザ１０からのレーザ光１１を略鉛直方向に向けて照射することにより輪郭線１２が描かれることとなる。
この輪郭線１２は、後述するデジタルカメラ２０によって撮影される。

【0015】

＜３＞デジタルカメラ
デジタルカメラ２０は、ベルトＡの表面に描かれた輪郭線１２を撮影するための装置である。
デジタルカメラ２０の撮影データは、適宜解析装置３０に送られてベルトＡの蛇行判定に使用される。

【0016】

＜３．１＞デジタルカメラの撮影方向
デジタルカメラ２０は、ラインレーザ１０が位置する側から、ラインレーザ１０の照射方向と異なる角度から撮影する。
これは、前記レーザ光１１による輪郭線１２がベルトＡの表面に描かれているのか、ベルトＡ以外の箇所の表面に描かれているのかを、撮影データにおける輪郭線１２の欠落や段差によって認識するためである。

【0017】

＜３．２＞デジタルカメラの画素数
デジタルカメラ２０の画素数は、多ければ多いほど、画像解析の精度が向上する点で好ましいが、解析時間も長くなるため、適切な範囲で決定すれば良い。

【0018】

＜４＞解析装置
解析装置３０は、デジタルカメラ２０の撮影データに基づいてベルトＡの蛇行を判定するための装置である。
解析装置３０は、ＰＣなどの情報処理装置を構成するハードウェアまたはソフトウェア、あるいはこれらの組合せによって実現することができる。

【0019】

＜４．１＞ソフトウェアの態様
なお、解析装置３０に用いるソフトウェアは、予め判定基準を設定してあるプログラムを組み込むだけでなく、過去の判定プロセスを学習して判定基準を自律的に生成する、いわゆる人工知能型のプログラムを組み込んでおいても良い。

【0020】

＜４．２＞解析装置の構成例
本実施例では、解析装置３０は、記憶手段３１と、位置検出手段３２と、蛇行判定手段３３とを含んで構成する。
以下、各手段の詳細について説明する。

【0021】

＜４．３＞記憶手段
記憶手段３１は、ベルトＡの正常位置と、ベルトＡの蛇行を修正するか否かを判定するためのしきい値を記憶しておくための手段である。

【0022】

＜４．３．１＞正常位置の記憶方法
ベルトＡの正常位置を記憶しておく方法としては、蛇行していない状態で走行しているベルトＡの輪郭線１２をデジタルカメラ２０で撮影し、この撮影データを画像処理して得られる見かけの鉛直断面図のデータを記憶しておく方法を採用できる。

【0023】

＜４．３．２＞しきい値の設定方法
ベルトＡが蛇行していると判断するためのしきい値は、ベルトＡ１の幅長や、ベルトコンベアの進行路の曲率などに応じてユーザーが予め設定しておくことができる。

【0024】

＜４．４＞位置検出手段
位置検出手段３２は、デジタルカメラ２０の撮影データから、ベルトＡの撮影時の位置（現在位置）を求めるための手段である。
ベルトＡの現在位置は、前記＜４．３．１＞に示したベルトＡの正常位置を記憶する方法と同様に、デジタルカメラ２０で輪郭線１２を撮影した撮影データを画像処理することで得られる見かけの鉛直断面図のデータから求める方法などがある。

【0025】

＜４．５＞蛇行判定手段
蛇行判定手段３３は、ベルトＡの蛇行の有無を判定する手段である。
蛇行判定手段３３は、記憶手段３１で記憶してあるベルトＡの正常位置を示すデータと、位置検出手段３２で求めたベルトＡの現在位置を示すデータを比較することで、ベルトＡの蛇行の有無を判定し、この差分が、記憶手段３１に記憶してあるしきい値を超えている場合に、蛇行修正装置４０に対し、修正作業の実行を通知するよう構成する機能を有する。

【0026】

＜５＞蛇行修正装置
蛇行修正装置４０は、ベルトＡの蛇行を修正するための装置である。
蛇行修正装置４０による押圧方向は、後述するようにベルトＡの蛇行を修正する方向の違いや、ベルトＡの中央揃え（センタリング）などによって変更する必要がある。そこで、右蛇行修正用、左蛇行修正用、センタリング用のように各用途に応じてそれぞれの蛇行修正装置４０を設けても良いし、一台の蛇行修正装置４０で複数用途を兼用可能に構成してもよい。

【0027】

本実施例では、蛇行修正装置４０は、昇降装置４１と、ローラ４２とを少なくとも含む。
以下、各構成要素とその他の構成の詳細について説明する。

【0028】

＜５．１＞昇降装置
昇降装置４１は、ローラ４２を昇降させるための装構である。
昇降装置４１には、油圧ピストンなどの公知の装置によってローラ４２を昇降させるよう構成する。

【0029】

＜５．１．１＞昇降装置の移動機構および昇降方向の角度調整
さらに、昇降装置４１は、昇降装置４１そのものをベルトＡの幅方向に対して移動可能な構成や、昇降方向の角度を調節可能な構成とすることができる。
当該構成によれば、一台の蛇行修正装置４０で複数用途（右蛇行修正用、左蛇行修正用、センタリング用）を兼用することができる。

【0030】

＜５．１．２＞弾性材の介設
さらに、昇降装置４１とローラ４２との間には、バネやゴムなどの弾性材を介設しておいてもよい。４２を昇降
当該構成によれば、ベルトＡ１がローラ４２によって過剰に押圧されることを防止することができる。

【0031】

＜５．２＞ローラ
ローラ４２は、ベルトＡの位置を修正するようにベルトＡを押圧するための装置である。
ローラ４２の回転軸は、平面視したときに、ベルトＡを搬送する搬送ソーラＢの回転軸と略並行に構成する。

【0032】

＜６＞その他の装置
本発明に係る監視システムは、その他、以下の装置を設けることもできる。

【0033】

＜６．１＞移動量センサ
移動量センサ５０は、ベルトコンベアの移動量（搬送速度）を検知可能な装置である。
移動量センサ５０は、公知の部材を用いれば良く、詳細な説明は省略する。
移動量センサ５０によるベルトコンベアの移動量（搬送速度）を把握できると、解析装置３０では、デジタルカメラ２０による撮影箇所から、蛇行修正装置４０での蛇行修正位置Ｄまでの距離と、前記ベルトコンベアの搬送速度から、ラインレーザ１０の照射箇所である蛇行判定位置Ｃから、蛇行修正領域Ｅまでの到達時間を求めることができる。

【0034】

＜６．２＞遮光手段
遮光手段（図示せず）は、ラインレーザ１０によるレーザ光１１の照射箇所を、照明装置や日光などのその他の光源から遮断するための装置である。
レーザ光１１の照射箇所の周囲に遮光手段を設けておけば、輪郭線１２をより明瞭に表示した撮影データを得ることができる。

【0035】

＜７＞使用方法
再度、図１を参照しながら、本実施例に係るベルトコンベア監視システムの使用方法の一例について以下に説明する。

【0036】

＜７．１＞輪郭線の撮影および見かけの鉛直断面図の生成
まず、デジタルカメラ２０は、ラインレーザ１０で照射したレーザ光１１によってベルトＡ上に描かれる輪郭線１２を、ラインレーザ１０の照射方向と異なる方向から所定間隔を空けて撮影し、解析装置３０へと送信する。
解析装置３０では、デジタルカメラ２０から受信した撮影データを画像処理して見かけの鉛直断面図を生成する。
図３（ａ）に、ベルトが正常位置にある状態での、デジタルカメラによる撮影データと、解析装置で生成した見かけの鉛直断面図のイメージ図を示す。
デジタルカメラ２０によって撮影された撮影データでは、ベルトＡの進行方向に対して遠近を伴うように表示されている。
解析装置３０では、この撮影データと、レーザ光１１の照射方向θ１、およびレーザ光の照射方向から所定角度を呈するデジタルカメラの撮影角度θ２に基づいて、画像処理を行い、輪郭線１２上を鉛直方向に切断したように表示した見かけの鉛直断面図を生成する。

【0037】

＜７．２＞蛇行の判定
さらに、解析装置３０は、前記＜７．１＞で生成した現状のベルトＡにおける見かけの鉛直断面図を、予め記憶してある、正常状態のベルトＡにおける見かけの鉛直断面図と比較して、ベルトＡの蛇行の有無を判定する。
図３（ｂ）に、ベルトＡが右に蛇行した状態での、デジタルカメラによる撮影データと、解析装置で生成した見かけの鉛直断面図のイメージ図を示す。
図３（ａ）に係る正常時の見かけの鉛直断面図と、蛇行時の見かけの直弾面図を比較すると、ベルトＡの右側の端部が蛇行した分だけ右に伸びているように表示されて、輪郭線１２に余剰部１２１が生じている。
そしてベルトＡの左側の端部も右にずれており、正常時と比較して輪郭線が欠落していたり、段差が生じていたりするように表示される（欠落部１２２）。
解析装置３０では、この輪郭線１２の余剰部１２１や欠落部１２２の長さが所定の長さを超えた場合に、ベルトＡの位置修正が必要な程度にベルトが蛇行していると判断する。

【0038】

＜７．３＞蛇行修正作業
解析装置３０でベルトＡの蛇行の修正を要すると判定した際には、解析装置３０は、ベルトＡの蛇行箇所が蛇行修正装置４０の場所に達するタイミングで蛇行修正装置４０に修正作業の実行を送信する。
修正作業のタイミングは、解析装置３０による判定時間が短ければ直ちに行っても良いし、蛇行判定位置Ｃから、蛇行修正位置Ｄまでの距離が遠い場合には、前記した移動量センサ５０によるベルトコンベアの搬送速度の情報を踏まえて、適切なタイミングで蛇行修正装置４０によるローラ４２の押圧作業が実行されるように設定してもよい。

【0039】

＜７．３．１＞蛇行修正例
図４を参照しながら、ベルトＡが右側に寄った形で蛇行している場合での、蛇行修正装置４０による蛇行修正方法について説明する。
まず、ベルトＡの中央に位置する昇降装置４１をベルトＡの右側へと移動させる（図３（ａ））。
その後、昇降装置４１の昇降方向を直交方向から右側に鋭角を設けるように傾けた状態とする（図３（ｂ））。
その状態から昇降装置を伸ばして、ローラ４２でベルトＡを押圧する（図３（ｃ））。
このとき、ローラ４２をベルトＡに押圧する際には、ローラ４２の回転軸がベルトＡを搬送する回転軸と平面視して略並行状態となるため、ベルトＡとローラ４２との間では十分な面接触が確保できることとなり、ベルトＡの一部に過大な抵抗が発生することはない。
ローラ４２に押されたベルトＡは一時的に沈み込んで右側に寄ったベルトを左側へと引き寄せるように作用する。
この状態でベルトＡの運転を継続していると、ベルトＡの蛇行が自然に解消されていき、ローラ４２をベルトＡから離した後もベルトＡの位置が維持される（図４（ｄ））。

【実施例2】

【0040】

本発明における監視対象はベルトＡの往路に限らず、ベルトＡの復路であってもよい。
また、ラインレーザ１０、デジタルカメラ２０および蛇行修正装置４０を設置する箇所は、ベルトＡの往路の上方に限らず、ベルトＡの往路の下方（ベルトＡの復路の上方に相当）、ベルトＡの復路の下方であってもよい。

【符号の説明】

【0041】

Ａ ベルト
Ｂ 搬送ローラ
Ｃ 蛇行判定位置
Ｄ 蛇行修正位置
１０ ラインレーザ
１１ レーザ光
１２ 輪郭線
２０ デジタルカメラ
３０ 解析装置
３１ 記憶手段
３２ 位置検出手段
３３ 蛇行判定手段
４０ 蛇行修正装置
４１ 昇降装置
４２ ローラ
５０ 移動量センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】