WO2025216029A1

WO2025216029A1 - ベルト管理装置及びベルト管理方法

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Publication number: WO2025216029A1
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Inventors: 慶晃西名; 尚史山平; 成治榎枝
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Filing date: 2025-03-19
Publication date: 2025-10-16
Anticipated expiration: 2026-10-10

Abstract

ベルト管理装置（１０）は、駆動機構によって駆動されるベルトの損傷状態を管理するベルト管理装置であって、ベルトの表面形状を測定するベルト表面測定装置（１１）と、測定された時系列のベルトの表面形状の情報と、ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する演算装置（１２）と、時系列データに基づいて、将来のベルトの損傷状態を予測する解析装置（１４）と、を備える。

Description

ベルト管理装置及びベルト管理方法

　本開示は、ベルト管理装置及びベルト管理方法に関する。

　例えば原料などの搬送物を搬送する搬送装置として、駆動機構としての一対のプーリーに巻き掛けられたコンベアベルトを備えるベルトコンベアが知られている。ベルトコンベアでは、コンベアベルトが破断しないように、コンベアベルトの厚みを管理する必要がある。

　ここで、コンベアベルトの厚みの管理に関連して、例えば特許文献１及び特許文献２は、ラインレーザを用いた光切断法によって、コンベアベルトの表面の凹凸を測定する装置及びシステムを開示する。

特開２０２０－７６７６７号公報特開２０１７－３２３４６号公報

　特許文献１及び特許文献２の技術は、コンベアベルトの表面の凹凸を測定することにより、測定時のコンベアベルトの損傷状態を判定する。ここで、コンベアベルトの停止及び交換は、操業の全体に影響するため、計画的に（定められたタイミングで）行われる必要がある。そのため、測定時より後のコンベアベルトの損傷状態を予測する技術が求められている。

　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、測定時より後のコンベアベルトの損傷状態を予測できるベルト管理装置及びベルト管理方法を提供することにある。

　（１）本開示の一実施形態に係るベルト管理装置は、
　駆動機構によって駆動されるベルトの損傷状態を管理するベルト管理装置であって、
　前記ベルトの表面形状を測定するベルト表面測定装置と、
　測定された時系列の前記ベルトの表面形状の情報と、前記ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する演算装置と、
　前記時系列データに基づいて、将来の前記ベルトの損傷状態を予測する解析装置と、を備える。

　（２）本開示の一実施形態として、（１）において、
　前記解析装置は、前記ベルトの表面形状から前記ベルトの残存厚みを算出し、前記残存厚みの変化量に基づいて将来の前記ベルトの損傷状態を予測する。

　（３）本開示の一実施形態として、（２）において、
　前記解析装置は、前記残存厚みが閾値以下であると判定した場合にアラームを報知する。

　（４）本開示の一実施形態として、（２）又は（３）において、
　前記解析装置は、前記時系列データに基づいて、前記ベルトの残存厚みの変化量が、変化閾値を超える場合にアラームを報知する。

　（５）本開示の一実施形態として、（１）から（４）のいずれかにおいて、
　前記解析装置は、予測した前記ベルトの損傷状態に基づいて、前記ベルトの損傷原因を推定する。

　（６）本開示の一実施形態に係るベルト管理方法は、
　駆動機構によって駆動されるベルトの損傷状態を管理するベルト管理方法であって、
　前記ベルトの表面形状を測定するベルト表面測定工程と、
　測定された時系列の前記ベルトの表面形状の情報と、前記ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する演算工程と、
　前記時系列データに基づいて、将来の前記ベルトの損傷状態を予測する解析工程と、を含む。

　本開示によれば、測定時より後のコンベアベルトの損傷状態を予測できるベルト管理装置及びベルト管理方法を提供することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係るベルト管理装置の構成例を示す図である。図２は、ベルト表面測定装置によってコンベアベルトの表面形状（表面位置）を測定する様子を例示する図である。図３Ａは、プーリーの傾き及び偏心によるコンベアベルトの表面形状データへの影響を説明するための図である。図３Ｂは、プーリーの傾き及び偏心によるコンベアベルトの表面形状データへの影響を説明するための図である。図４は、本開示の一実施形態に係るベルト管理方法の例を示すフローチャートである。図５Ａは、プーリーの傾きの影響を補正する方法を説明するための図である。図５Ｂは、プーリーの傾きの影響を補正する方法を説明するための図である。図６Ａは、プーリーの偏心の影響を補正する方法を説明するための図である。図６Ｂは、プーリーの偏心の影響を補正する方法を説明するための図である。図７は、コンベアベルトの周回検知について説明するための図である。図８は、コンベアベルトの接合部について説明するための図である。図９は、複数の装置で構成されるベルト管理装置を説明するための図である。図１０は、コンベアベルトの管理の例を示す図である。

　以下、図面を参照して本開示の一実施形態に係るベルト管理装置１０（図１参照）及びベルト管理方法が説明される。各図中、同一又は相当する部分には、同一符号が付されている。本実施形態の説明において、同一又は相当する部分については、説明を適宜省略又は簡略化する。

＜ベルト管理装置＞
　図１は、本実施形態に係るベルト管理装置１０の構成例を示す。図２は、ベルト管理装置１０のベルト表面測定装置１１によってベルトコンベア１のコンベアベルト３０の表面形状を測定する様子を示す。ベルト管理装置１０は、図２に示すように、プーリー２０に巻き掛けられたコンベアベルト３０の表面形状を測定する。ここで、プーリー２０は駆動機構の一例である。また、コンベアベルト３０はベルトの一例である。ベルト管理装置１０は、駆動機構によって進行方向に駆動されるベルトの表面形状を測定し、ベルトの損傷状態を管理する装置である。ベルトはコンベアベルト３０に限定されないが、本実施形態において、ベルトがプーリー２０によって駆動されるコンベアベルト３０であるとして説明する。ここで、進行方向はベルトが駆動機構からの駆動力によって移動する方向である。本実施形態において、進行方向は搬送方向又は周方向とも称される。搬送方向は、稼働しているコンベアベルト３０の表面３１に積載された搬送物が移動する方向である。一対のプーリー２０に巻き掛けられたコンベアベルト３０は周回するように駆動されるが、周方向とは、その周回においてコンベアベルト３０が移動する方向を意味する。

　ベルトコンベア１では、コンベアベルト３０が破断しないようにコンベアベルト３０の厚みを管理する必要がある。コンベアベルト３０の厚みは、ベルト管理装置１０によって測定される表面形状からコンベアベルト３０の厚みを演算して、管理することが可能である。表面形状を精度よく測定できれば、演算によってコンベアベルト３０の厚みを正確に得ることができる。ここで、表面形状とは、コンベアベルト３０の表面３１の凹凸を含む形状である。例えば、コンベアベルト３０の表面３１において周囲より凹んだ部分は、コンベアベルト３０の厚みが周囲より薄いことを示し得る。

　ベルト管理装置１０は、ベルト表面測定装置１１と、演算装置１２と、解析装置１４と、を備える。図１に示すように、ベルト管理装置１０は表示装置１６をさらに備えてよい。ベルト管理装置１０は、ベルト表面測定装置１１と、演算装置１２と、解析装置１４と、が連携して動作して、コンベアベルト３０の表面形状を測定し、ベルトの損傷状態を管理する。演算装置１２は、必要に応じてコンベアベルト稼働情報１３を得る。コンベアベルト稼働情報１３は、コンベアベルト３０の稼働及び状態についての情報であって、例えばベルトコンベア１の制御装置から得られる。ベルト表面測定装置１１と、演算装置１２と、解析装置１４と、表示装置１６とは、例えばＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）などのネットワークで接続されており、測定で得られた情報（測定データ）の送受信が可能であってよい（図９参照）。また、ベルトコンベア１の制御装置が、同じＬＡＮなどのネットワークで接続されてよい。ベルト管理装置１０の構成要素の詳細については後述する。

　図２に示すように、ベルト管理装置１０の測定対象であるコンベアベルト３０は、プーリー２０に巻き掛けられている。プーリー２０が回転すると、コンベアベルト３０が移動し、コンベアベルト３０の表面３１に載せられた搬送物を搬送することができる。ここで、コンベアベルト３０の表面３１は、コンベアベルト３０のプーリー２０側の面（内側の面）とは反対側の面（外側の面）である。

＜ベルト表面測定装置＞
　図２に示すように、ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０の表面形状を測定する。また、本実施形態において、ベルト表面測定装置１１はプーリー２０の表面形状も測定する。ベルト表面測定装置１１は、測定によってコンベアベルト３０及びプーリー２０の表面位置を特定することができる。つまり、表面形状の局所的な情報が表面位置であると言える。そのため、以下において、ベルト表面測定装置１１による測定について「表面位置を測定する」と表記することがある。ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０がプーリー２０に接する部分において、コンベアベルト３０の表面位置及びプーリー２０の表面位置を同時に測定できる。本実施形態において、ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０及びプーリー２０に非接触の状態でコンベアベルト３０及びプーリー２０の表面位置を測定する非接触式測定装置である。本実施形態において、ベルト表面測定装置１１は、プーリー２０及びコンベアベルト３０の回転中に測定を行う。ただし、ベルト表面測定装置１１は、プーリー２０及びコンベアベルト３０の停止中の測定も可能である。ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０の少なくとも搬送方向全長の表面位置を測定することが好ましい。

　本実施形態において、ベルト表面測定装置１１は、例えば光切断式形状計のようなレーザー光切断方式の装置である。ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０及びプーリー２０にライン状のレーザー光を照射することで、コンベアベルト３０の全幅（幅方向の全長）の表面位置を測定できる。ベルト表面測定装置１１は、プーリー２０について、コンベアベルト３０の幅方向端部からそれぞれ露出するプーリー２０の幅方向両端の表面位置を測定することが可能である。

　ベルト表面測定装置１１は、コンベアベルト３０がプーリー２０に接する部分において、コンベアベルト３０及びプーリー２０の表面位置を同時に測定することができるように、設けられている。例えばベルト表面測定装置１１は、プーリー２０の上方又は斜め上方からコンベアベルト３０へレーザー光を照射できる位置に設けられている。ベルト表面測定装置１１は、地面に設置された保持部材４０によってプーリー２０の近傍に保持される構成としてよい。このとき、コンベアベルト３０の厚み方向を正確に測定するために、ベルト表面測定装置１１はレーザー光の照射方向がプーリー２０の中心２２を通るように設置される。ベルト表面測定装置１１は、プーリー２０に接する部分においてコンベアベルト３０の表面位置を測定するため、コンベアベルト３０が上下に揺れることもなく、安定した姿勢のコンベアベルト３０を測定することができる。また、コンベアベルト３０の表面位置とプーリー２０の表面位置とを同じ位置で同時に測定することができる。そのため、２つの測定装置でコンベアベルト３０とプーリー２０の表面位置を別々に測定する構成と比較して、測定装置の数を減らすことができ、プーリー２０の表面位置に応じてコンベアベルト３０の表面位置を精度よく補正することができる。

　このように、ベルト表面測定装置１１は測定を行って、コンベアベルト３０の表面位置の情報と、プーリー２０の表面位置の情報とを得ることができる。ただし、得られるコンベアベルト３０の表面位置の情報は、プーリー２０の偏心及び傾きを含む情報になる。

　ここで、別の構成例として、ベルト表面測定装置１１は、レーザー光切断方式でない装置を用いることも可能である。ただし、ベルト表面測定装置１１は、回転中にコンベアベルト３０及びプーリー２０の表面位置を測定することが可能となるように、コンベアベルト３０及びプーリー２０に非接触の状態で測定可能な非接触式測定装置であることが好ましい。

　演算装置１２、解析装置１４及び表示装置１６は、１つ以上の演算処理装置で実現されてよい。演算処理装置は、例えばコンピュータであってよい。演算処理装置は、演算を実行するプロセッサと、演算で使用されるデータ（例えば表面位置の情報）を記憶する記憶部と、演算結果を表示する表示部と、を備えて構成されてよい。プロセッサは、例えば汎用のプロセッサ又は特定の処理に特化した専用プロセッサであるが、これらに限られず任意のプロセッサとすることができる。記憶部は、１つ以上のメモリである。メモリは、例えば半導体メモリ、磁気メモリ又は光メモリ等であるが、これらに限られず任意のメモリとすることができる。表示部は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などの各種のディスプレイであってよい。演算装置１２、解析装置１４及び表示装置１６がネットワークで接続される複数の演算処理装置で実現される場合に、それぞれの演算処理装置からアクセス可能な共有メモリなどが用いられてよい。

＜演算装置＞
　演算装置１２は、ベルト表面測定装置１１からの表面位置の情報である測定データと、必要に応じて取得するコンベアベルト稼働情報１３と、に基づいて、コンベアベルト３０の搬送方向全長の表面形状を演算する。ここで、コンベアベルト３０の搬送方向全長を周方向全長と称することがある。また、演算装置１２は、演算したコンベアベルト３０の表面形状の情報から、プーリー２０の傾き及び偏心の影響を除去する。また、演算装置１２は、プーリー２０の偏心及びコンベアベルト３０の厚みなどの情報を用いて、コンベアベルト３０の測定位置を特定する。コンベアベルト３０の周回検知が行われて、コンベアベルト３０の周方向全長の情報が抽出される。

　本実施形態において、演算装置１２は、測定された時系列のベルトの表面形状の情報と、ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する。そして、演算装置１２は、時系列データに基づいてマップ（例えば後述する厚みに応じた色付けが行われた２次元のカラーマップ）を生成することができる。

＜解析装置＞
　解析装置１４は、演算装置１２によって生成された時系列データに基づいて、将来のベルトの損傷状態を予測する。例えば解析装置１４は、時系列データにおけるコンベアベルト３０の周方向全長及び全幅の厚みのデータから、コンベアベルト３０の厚み分布又は残存厚み等を解析し、将来のコンベアベルト３０の損傷状態を予測する。残存厚みは、厚み分布から統計的に算出されるコンベアベルト３０の状態を示す指標である。

　ここで、解析装置１４は、ベルトの表面形状からベルトの残存厚みを算出し、残存厚みの変化量に基づいて将来のベルトの損傷状態を予測してよい。ここで、「残存厚みの変化量」とは、特定の時間間隔におけるベルトの残存厚みの減少量を示す指標であり、例えば、前回の測定時点から現在の測定時点までの残存厚みの差分を時間で割った値として算出される。この変化量は、ベルトの摩耗速度を示し、将来の損傷状態の予測に利用される。また、解析装置１４は、残存厚みが閾値以下であると判定した場合にアラームを報知してよい。また、解析装置１４は、時系列データに基づいて、ベルトの残存厚みの変化量が、変化閾値を超える場合にアラームを報知してよい。また、解析装置１４は、予測したベルトの損傷状態に基づいて、ベルトの損傷原因を推定してよい。ここで、閾値及び変化閾値は、過去の実験データ又は実績データなどに基づいて定められてよいし、初期のベルトの厚みなどに基づいて定められてよい。変化閾値は、過去のベルトの摩耗データを分析し、摩耗速度の統計的な分布に基づいて、通常の摩耗速度の範囲を設定し、その範囲を超える変化量を変化閾値として設定してよい。また、ベルトの搬送速度が速いほどベルトと搬送物との接触頻度が増えるため増加し、搬送物の重量が重いほど、ベルトにかかる圧力が増加するため、ベルトの摩耗速度は増加する。このため、変化閾値は、ベルトの搬送速度又は搬送物の重量に応じて変更されてよい。

＜表示装置＞
　表示装置１６は、解析装置１４が解析した解析結果を表示する。例えば表示装置１６は、解析装置１４がマップを生成した場合にマップを表示してよく、解析装置１４がアラームを報知した場合にアラームを表示してよい。表示装置１６は、演算処理装置の表示部で実現されてよい。すなわち、表示装置１６は各種のディスプレイであってよい。

＜ベルト管理方法＞
　ベルト管理装置１０が実行するベルト管理方法が以下に説明される。本実施形態に係るベルト管理方法は、主にベルト表面測定工程と、演算工程と、解析工程と、を含む。

＜ベルト表面測定工程＞
　ベルト表面測定工程はベルトの表面形状を測定する。図２に示すように、本実施形態において、ベルト表面測定装置１１が、コンベアベルト３０の周方向全長及び全幅の表面形状を測定する。

＜演算工程＞
　演算工程は、測定された時系列のベルトの表面形状の情報と、ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する。本実施形態において、演算工程では、ベルト表面測定工程で得られたコンベアベルト３０の表面形状のデータから時系列データを生成する。図３Ａ及び図３Ｂはベルト表面測定装置１１で得られた測定データについて、コンベアベルト３０とプーリー２０の表面形状をグレースケールとして表示したものである。本実施形態において、表面位置は、円筒形状のプーリー２０の中心２２からの半径方向を高さ方向として、高さ方向の位置（以下「高さ」）として得られる。コンベアベルト３０の表面位置について、プーリー２０の半径方向に向かって中心２２から遠い場合を高い、中心２２に近い場合を低い、と表現することがある。図３Ａ及び図３Ｂにおいて、幅方向の中心付近などの黒い部分は、白い部分と比べて表面位置が高いことを示す。図３Ａはプーリー２０の傾き及び偏心の影響を含むデータである。例えば偏心の影響によって、全幅に黒い線状の部分が見られる。また、幅方向について対称的でない色の分布が見られる。図３Ｂはプーリー２０の傾き及び偏心の影響を取り除いたデータである。図３Ｂでは、黒い線状の部分及び非対称な色の分布が見られない。以下に説明される補正処理が実行されることで、図３Ｂのようなコンベアベルト３０とプーリー２０の表面形状のデータが得られる。

　図４は、本実施形態に係るベルト管理装置１０が実行するベルト管理方法の例を示すフローチャートである。本実施形態において、解析工程が実行される前に、図４のフローチャートの処理が実行される。

　ベルト管理装置１０は、コンベアベルト稼働情報１３から得られる信号に基づいてコンベアベルト３０が稼働中でないと判定する場合に待機する（ステップＳ１のＮＯ）。ベルト管理装置１０は、コンベアベルト３０が稼働中であれば（ステップＳ１のＹＥＳ）、ベルト表面測定装置１１で測定を行う（ステップＳ２）。

　ベルト管理装置１０は、コンベアベルト３０の稼働中に所定時間分のデータを測定する。所定時間とは、コンベアベルト３０の複数周回分に対応する時間であればよく、特定の値に限定されない。所定時間は、例えばコンベアベルト３０が１周回転する時間×２回分の時間（２周分の時間）である。

　ベルト管理装置１０は、所定時間分のデータを測定できていなければ（ステップＳ３のＮＯ）、測定を継続する。ベルト管理装置１０は、所定時間分のデータが測定された場合に（ステップＳ３のＹＥＳ）、所定時間分のデータを結合する（ステップＳ４）。ここで、測定位置によっては複数回の測定データが存在することがある。このとき、複数回の測定データのうちのいずれかが代表値として採用されてよいし、複数回の測定データの平均値が採用されてよい。

　ここで、ステップＳ３で得られた表面形状データはプーリー２０の表面位置（傾き及び偏心）の影響を含む。そのため、ベルト管理装置１０は、コンベアベルト３０の正しい表面形状データを解析する。ベルト管理装置１０は、プーリー２０の表面位置（傾き及び偏心）に基づいてコンベアベルト３０の表面位置を補正し、プーリー２０の傾き及び偏心の影響を取り除いたコンベアベルト３０の表面形状を算出する（ステップＳ５）。

　図５Ａ及び図５Ｂは、プーリー２０の傾きの影響の補正方法を示す図である。ここで、プーリー２０と、プーリー２０に巻き掛けられたコンベアベルト３０とは、コンベアベルト３０の両端部（境界）において急激な高さの差（段差）が生じるため、幅方向において判別可能である。図５Ａ及び図５Ｂのプーリー部は、プーリー２０が露出していると判別される部分である。また、図５Ａ及び図５Ｂのベルト部は、コンベアベルト３０が存在すると判別される部分である。図５Ａは、演算装置１２によって行われる傾き補正前のコンベアベルト３０の表面位置（表面形状）の一例を示したものである。プーリー２０の両端の表面位置（高さ）の違いから、プーリー全体が幅方向に傾いていることが分かる。また、プーリー２０の傾きの影響により、コンベアベルト３０の表面位置（表面形状）も傾いていることが分かる。演算装置１２は、図５Ｂに示すように、プーリー２０の高さが０（基準点）になるように、コンベアベルト３０及びプーリー２０の表面位置を回転及び平行移動させることで、プーリー２０の傾きの影響を補正する。ここで、プーリー２０の傾きについては、プーリー２０（コンベアベルト３０）の停止中であっても測定（推定）することが可能である。

　図６Ａ及び図６Ｂは、プーリー２０に偏心がある（中心２２がずれている）場合の補正方法を示す図である。プーリー２０の偏心により、コンベアベルト３０の表面形状は搬送方向（周方向）に凹凸が生じる。図６Ａは、演算装置１２で演算される偏心補正前のコンベアベルト３０の幅方向における中心位置とプーリー２０の幅方向の両端位置の表面形状をそれぞれ示す。コンベアベルト３０の幅方向中心の表面形状（ベルト部のプロフィール）の移動平均とプーリー２０の幅方向の両端位置の表面形状（プーリー部のプロフィール）の移動平均の推移は一致している。つまり、ベルト部の表面形状はプーリー２０の偏心によって影響を受けていることがわかる。演算装置１２は、図６Ｂに示すように、ベルト部のプロフィールからプーリー部のプロフィールを引いて差分を取ることによって、プーリー２０の偏心の影響を補正する。図６Ｂの例において、コンベアベルト３０の表面形状の変動幅は約２ｍｍである。偏心補正前（図６Ａ）において、コンベアベルト３０の表面形状の変動幅が約８ｍｍであったことと比較すると、変動幅がかなり小さくなっており、補正によってコンベアベルト３０の表面形状を精度よく測定できることがわかる。そして、補正によって精度よく得られたコンベアベルト３０の表面形状に基づいて、コンベアベルト３０の厚みが正確に測定される。

　ここで、図６Ａ及び図６Ｂの横軸の搬送方向距離は、コンベアベルト３０の表面形状（高さ）が測定された搬送方向での位置を、測定時間の順に並べたものである。したがって、周回の区切り（例えば２周目の搬送方向全長の開始点）は不明である。再び図４に戻ると、ベルト管理装置１０は、上記のプーリー２０の傾き及び偏心補正後の測定データに基づいて、コンベアベルト３０の位置特定を行う（ステップＳ６）。ここで、搬送方向距離は、例えば測定頻度［秒／回］×測定回数［回］×コンベアベルト３０の速度［ｍｍ／秒］で求められる。

　図７は、コンベアベルト３０の周回検知について説明するための図である。演算装置１２は、補正後の測定データの周期性を利用して、コンベアベルト３０の周方向における測定位置の特定（推定）を行う。

　図７は、横軸を搬送方向距離、縦軸を高さとして、補正後の測定データでのコンベアベルト３０の表面形状（ベルト部のプロフィール）を周回毎にプロットしたものである。図７において、横軸の搬送方向距離は、測定開始位置を０として、最大が搬送方向全長であるように示されている。具体的には、搬送方向全長は１６×１０^４［ｍｍ］である。そして、７周回分のベルト部のプロフィールが、周回毎にプロットされている。図７に示すように、ベルト部のプロフィールには周回毎のパターン（周回特性）があり、急激に高さが変化する特徴的なパターンが示されている。演算装置１２は、このような特徴的なパターンを検出し、特徴的なパターンを示す位置をコンベアベルト３０上の同一位置（基準位置）とすることによって、周回検知を実行できる。

　図８は、コンベアベルト３０の接合部について説明するための図である。コンベアベルト３０の接合部は、他の部分に比べて厚みがある部分である。したがって、コンベアベルト３０の接合部は、上記の特徴的なパターンを示す。ここで、図８に示すように、接合部は、ベルト幅方向に対して斜めであるという特徴を有する。したがって、幅方向について測定データが得られる場合に、特徴的なパターンが斜めに生じていることを検出して、さらに接合部を正確に検出することが可能である。

　本実施形態において、演算装置１２は、補正後の測定データから特徴的なパターンを検出して、コンベアベルト３０の接合部と特定（推定）し、時系列データとして、接合部を基準位置としてコンベアベルト３０の周方向における測定位置を算出する。本実施形態における測定位置の算出手法では、コンベアベルト３０の位置特定を目的として別途センサを設置することなく、精度よく算出することができる。

＜解析工程＞
　解析工程は、時系列データに基づいて、将来のベルトの損傷状態を予測する。本実施形態において、解析工程は、演算工程で算出されたコンベアベルト３０の時系列データに基づいて、現在のコンベアベルト３０の損傷状態を判定するとともに、将来の（予測の時点より後の）コンベアベルト３０の損傷状態を予測する。

＜ベルトの管理＞
　図９は、ベルト管理装置１０を用いて行われる具体的なベルトの管理を説明するための図である。図９の例において、ベルト管理装置１０は複数の装置で構成される。ベルト表面測定装置１１はベルトコンベア１とともに機械室に配置されている。演算装置１２及び解析装置１４は、機械室から離れて配置された制御端末（第１のコンピュータ）に含まれている。また、表示装置１６は、機械室及び第１のコンピュータから離れて配置され、作業者によって使用される個人端末（第２のコンピュータ）に含まれている。ベルト表面測定装置１１と、第１のコンピュータと、第２のコンピュータとは、互いに通信可能にネットワークで接続されている。同じネットワークに接続されており、解析工程での解析結果を蓄積するデータ収集装置（第３のコンピュータ）がさらに配置されていてよい。

　解析装置１４は、コンベアベルト３０の時系列データに基づいて、コンベアベルト３０の周方向全長及び全幅の厚み分布等を算出する。解析装置１４は、コンベアベルト３０の表面形状からコンベアベルト３０の残存厚みを算出し、残存厚みの時系列での変化量に基づいて将来のコンベアベルト３０の損傷状態を予測する。予測には、例えば線形予測が用いられてよい。解析装置１４は、予め設定した閾値との比較を行い、コンベアベルト３０の残存厚みの数値が閾値以下か、今後に閾値以下となるか、及び、残存厚みの時系列での変化量が変化閾値を超えるか、を判定する。解析装置１４は、コンベアベルト３０の残存厚みが閾値以下であると判定した場合にアラームを報知する。また、解析装置１４は、コンベアベルト３０の残存厚みが、今後に閾値以下になると判定した場合にアラームを報知する。また、解析装置１４は、時系列データに基づいて、コンベアベルト３０の残存厚みの変化量が、変化閾値を超える場合にアラームを報知する。つまり、解析装置１４は、残存厚みの変化量が変化閾値を超えて急激に変化していると判定した場合にアラームを報知する。これにより、ベルトの異常摩耗を早期に検知し、迅速な対応が可能となる。また、ベルトの破断又は重大な損傷が発生する前に予防保全の強化及び安全性の向上が可能となる。さらに、ベルトの異常摩耗の早期検知により、ベルトの交換又は修理を計画的に行うことができ、緊急対応を削減し、ベルトの寿命を最大限に活用することで、ベルトの交換頻度を減らし、コスト削減につなげることが可能となる。ベルトの異常摩耗を早期に検知し、適切な対策を講じることで操業効率を向上でき、計画外のダウンタイムを減少させて生産効率を向上させることができる。

　図９の例において、表示装置１６には、厚みに応じた色付けが行われた２次元のカラーマップと、残存厚みの時間変化を示す時系列データが示される。コンベアベルト３０の厚みは、コンベアベルト３０の位置によって異なるが、カラーマップによって視覚的に厚み分布が示される。また、時系列データにおいて、例えば残存厚みの実績が実線で示され、残存厚みの予測が破線で示されてよい。図９の例において、予測される残存厚みが閾値以下であると判定されるため、アラーム（図中の「！」）が示されている。また、残存厚みの変化量（グラフの傾き）が、変化閾値を超える場合にもアラームが示されてよい。ここで、コンベアベルト３０の状態を示す残存厚みとして、コンベアベルト３０の複数の位置における複数の残存厚みの最小値である残存最小厚みが用いられてよい。また、コンベアベルト３０の状態を示す残存厚みとして、コンベアベルト３０の複数の位置における複数の残存厚みの最大値である残存最大厚みが用いられてよい。また、コンベアベルト３０の状態を示す残存厚みとして、コンベアベルト３０の複数の位置における複数の残存厚みの平均値である残存平均厚みが用いられてよい。すなわち、コンベアベルト３０の状態を示す残存厚みは、残存最小厚み、残存最大厚み及び残存平均厚みの少なくとも１つであってよい。例えばベルトの残存最大厚みが低下している場合に、コンベアベルト３０が全体的に摩耗していることが分かり、ベルトの残存平均厚み及び残存最小厚みが低下している場合に、偏摩耗がコンベアベルト３０に発生していることが分かる。残存最小厚み及び残存最大厚みが用いられる場合に、解析装置１４は、数値の算出だけでなくコンベアベルト３０の位置を特定してよい。また、残存平均厚みが用いられる場合に、解析装置１４は、数値の算出だけでなく時系列の変化を特定してよい。さらに、誤検出防止のために、２種類以上の残存厚みが用いられて、複数の残存厚みでアラームを報知する条件が満たされた場合にのみ、表示装置１６にアラームが表示されてよい。また、図９の例でカラーマップと時系列データが示されているが、ベルト管理装置１０の処理の負荷を軽減するために、アラームが報知された場合にのみ、カラーマップが表示されるようにしてよい。すなわち、アラームが報知されるまで、表示装置１６に時系列データだけが示されるようにしてよい。

　図１０は、コンベアベルト３０の管理の例を示す図である。解析装置１４は、例えばコンベアベルト３０の残存最小厚みがベルト交換基準である閾値以下に減少している場合に、アラームとともにベルトの損傷状態（例えば損傷位置及び範囲）を報知する。閾値は、一例として、初期のベルトの厚みである基準厚みの７０％である。例えば初期のベルトの厚み（総厚）が２６．５ｍｍの場合に、上面ゴムのうち、芯ゴムの厚みの１ｍｍを除いた１２ｍｍの部分が、３ｍｍ以下となると、直ちに交換が必要である。上面ゴムが、搬送物に接触することによって摩耗する部分に対応する。図１０の例において、コンベアベルト３０の厚みが基準厚みの７０％以下に減少した段階でアラームが報知されて、ベルトの交換が促されることで、適切なタイミングでの交換が可能になる。

　解析装置１４は、ベルトの残存最小厚みの時系列の変化量から、将来の残存最小厚みの変化量（ベルトの摩耗量）を予測し、ベルトの残存最小厚みが閾値以下となるタイミング（ベルト寿命）を予測して報知する。通常、ベルトは同一種の搬送物を搬送する。そのため、搬送物との接触による残存最小厚みの変化量はある程度一定である。よって、残存最小厚みの変化はほぼ線形と考えられ、時間あたりの残存最小厚みの変化率（ｍｍ／年）を予測することが可能である。例えばベルトの定期点検の周期が３か月である場合に、次回以降の点検までのベルトの残存最小厚みの変化量（摩耗量）が予測されてよい。このとき、次回以降の点検のいずれか適切なタイミングで、ベルトの修理又は交換を促すことができる。

　また、解析装置１４は、通常、ある程度一定である残存最小厚みの変化量（摩耗量）が急激に変化した場合に、アラームを報知してよい。このとき、搬送物との接触以外の原因（例えば原料投入口の不具合又は設備との接触による異常）が発生している可能性があり、解析装置１４は、早急な対応を促すようにアラームを報知してよい。また、次回の点検のタイミングまでに、ベルトの残存厚みが閾値以下になると予測される場合に、解析装置１４は、直ちにベルトを交換するようにアラームを報知してよい。さらに、解析装置１４は、急激な摩耗が発生した位置又はその周辺のデータを詳細に解析することで、摩耗の原因を特定することができる。例えば、特定の位置でのみ急激な摩耗が発生している場合、その位置に異物が挟まっている可能性又は設備の一部が摩耗を引き起こしている可能性がある。これにより、作業員は具体的な原因に基づいた対策を講じることができ、再発防止策を迅速に実施することができる。これにより、ベルトの損傷が進行する前に適切な対策を講じることができ、ベルトの破断又は操業停止などの重大なトラブルを未然に防ぐことができる。

　ここで、解析装置１４は、残存最小厚みの変化量（摩耗量）の急激な変化の有無、又は急激に変化しているベルトの位置に基づいて、ベルトの損傷原因（例えば搬送物との接触又は搬送物との接触以外）を推定して、報知してよい。つまり、解析装置１４は、予測したベルトの損傷状態に基づいて、ベルトの損傷原因を推定し、アラームとともに推定した損傷原因を報知してよい。アラームの報知があった場合に、作業員は、ベルト表面形状のカラーマップ、ベルトの損傷状態（損傷位置又は範囲）及びベルトの交換タイミングを確認し、ベルトの交換を行ってよい。これにより、ベルトの損傷が進行する前に適切な対策を講じることができ、ベルトの破断又は操業停止などの重大なトラブルを未然に防ぐことができる。

　以上のように、本実施形態に係るベルト管理装置１０及びベルト管理方法は、上記の構成及び工程によって、測定時より後のコンベアベルト３０の損傷状態を予測でき、破断などが生じないようにコンベアベルト３０を適切に管理することができる。

　本開示の実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップ（工程）などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行されるプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。

　上記の実施形態では、１つの閾値（一例として基準厚みの７０％）を用いてベルトの残存最小厚みが管理された。別の例として、複数の閾値が設定されてよい。具体例として、「基準厚みの８０％以上」、「基準厚みの７０％以上かつ８０％未満」、「基準厚みの７０％未満」の３段階のランクを区分するように閾値が設定されてよい。残存最小厚みが「基準厚みの８０％以上」であれば、ベルトの損傷状態が「正常」と予測されてよい。残存最小厚みが「基準厚みの７０％以上かつ８０％未満」であれば、ベルトの損傷状態が「注意」と予測されてよい。残存最小厚みが「基準厚みの７０％未満」であれば、ベルトの損傷状態が「危険」と予測されてよい。複数の閾値が設定されることによって、より細かい管理が可能になる。

　上記の実施形態において、コンベアベルト３０の接合部が特定（推定）されて、接合部が基準位置とされたが、基準位置は接合部に限らない。例えばコンベアベルト３０の表面３１に存在する疵（凹部）等が基準位置とされてよい。また、上記の実施形態では、測定データから特徴的なパターンを抽出して基準位置としたが、測定データの波形の類似度（相似度）を比較するパターンマッチングによって周回検知が行われてよい。

　１　ベルトコンベア
　１０　ベルト管理装置
　１１　ベルト表面測定装置
　１２　演算装置
　１３　コンベアベルト稼働情報
　１４　解析装置
　１６　表示装置
　２０　プーリー
　２２　中心
　３０　コンベアベルト
　３１　コンベアベルトの表面
　４０　保持部材

Claims

　駆動機構によって駆動されるベルトの損傷状態を管理するベルト管理装置であって、
　前記ベルトの表面形状を測定するベルト表面測定装置と、
　測定された時系列の前記ベルトの表面形状の情報と、前記ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する演算装置と、
　前記時系列データに基づいて、将来の前記ベルトの損傷状態を予測する解析装置と、を備える、ベルト管理装置。
　前記解析装置は、前記ベルトの表面形状から前記ベルトの残存厚みを算出し、前記残存厚みの変化量に基づいて将来の前記ベルトの損傷状態を予測する、請求項１に記載のベルト管理装置。
　前記解析装置は、前記残存厚みが閾値以下であると判定した場合にアラームを報知する、請求項２に記載のベルト管理装置。
　前記解析装置は、前記時系列データに基づいて、前記ベルトの残存厚みの変化量が、変化閾値を超える場合にアラームを報知する、請求項２又は３に記載のベルト管理装置。
　前記解析装置は、予測した前記ベルトの損傷状態に基づいて、前記ベルトの損傷原因を推定する、請求項１から４のいずれか一項に記載のベルト管理装置。
　駆動機構によって駆動されるベルトの損傷状態を管理するベルト管理方法であって、
　前記ベルトの表面形状を測定するベルト表面測定工程と、
　測定された時系列の前記ベルトの表面形状の情報と、前記ベルトにおける測定位置の情報とを関連付けた時系列データを生成する演算工程と、
　前記時系列データに基づいて、将来の前記ベルトの損傷状態を予測する解析工程と、を含む、ベルト管理方法。