水平搬送におけるコンベアベルトの厚さ測定のための革新的な診断装置

Scientific Reports volume 12、記事番号: 7212 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

水平輸送で使用されるコンベヤ ベルトの診断は、ベルトをコンベヤから外して実験室の条件でテストする必要がなく、鉱山プラントでは重要な側面です (Jurdziak et al.、Adv Intell Syst Comput、835:645–654、2019) 。 現在のテストにより、コンベア ベルト カバーの現在の厚さに関する知識が得られ、加速された変更を制御することが可能になります。 また、コンベアの動作の緊急停止を回避し、経済的に正当な動作停止計画を立てることができます。 この記事では、NCBR プロジェクト (No. 0227 / L-10/2018 [LIDER プログラム、Transport Przemysłowy i Maszyny Robocze、1 (47)/2020、pp. 60–61])、また、実験室用バージョンのデバイスのおかげで得られた測定結果も示しています。

コンベア ベルトの寿命は、輸送される材料の種類、輸送ポイントの特殊性、コンベア ベルトの長さと状態など、文献 3 に記載されている多くの要因によって決まります。 図 1 に鉱山で使用されるベルトコンベアの構造図を示す4。

ベルトコンベアの図。

コンベヤの最も高価で緊急の部品はベルトです。 そのコストはコンベア全体のコストの約 60% であると推定されます5。 使用中、さまざまな使用条件（温度、雰囲気、荷重、紫外線、ベルト張力、摩擦）による磨耗、伸び、引き裂き、切断、亀裂、剥離、不均一な使用条件など、耐久性を著しく低下させる好ましくない現象にさらされます。 ）。 コンベヤ ベルトのメーカーに対する要件では、ベルトが高品質の製品であると定義されており、それがコストに反映されます。 さらに重要なのは、異常を除去できる可能性がある場合の診断と迅速な検出です。 ベルトコンベアに潜在的な故障が発生すると、その修理に関連するコストだけでなく、輸送の強制停止や生産損失に関連するコストも発生します5、6。

NDT (非破壊検査) の特異性は、対象物 (ここではコンベア ベルト) の検査中に、対象物が劣化せず、その構造と特性が変化しないことを前提としています。 NDT ベースの方法は、ベルトコンベアの技術的状態の診断においてますます注目を集めています7。 以前は、研究はコンベヤの個々のコンポーネント (ベルト 8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、ドライブ 18、アイドラー 19、またはギアボックス 20、21) のみに焦点を当てていました。

世界中の多くの研究者が、コンベヤー ベルトの診断のための多くのシステムを開発してきました5。 利用可能な方法の中には、カバーの状態を診断するために使用されるものや、ゴム内部のスチールコアの損傷を検出するために使用されるものもあります22、23。 インダストリー4.0の時代では、検査対象物にセンサーを設置してデータを収集・処理することで、研究プロセスの改善や作業点の継続性やさまざまな脅威の制御につながります1。

ヴロツワフ科学技術大学で実施されたプロジェクトの目的は、コンベア ベルトの厚さを測定し、横方向および縦方向のプロファイルの変化を評価するための新しい装置を開発し、その工業用バージョンを作成することです。

設計されたデバイスの最も重要な部分は超音波距離センサーです。 センサーは 2 つの圧電素子で構成され、1 つは送信モード、もう 1 つは受信モードです。 送信機は超音波、つまり人間の耳の可聴上限 (20 kHz 以上) を超える周波数の波を放射し、空間を伝播して障害物に反射します。 エコーは受信機によって拾われ、波の送信から受信までの時間がセンサー内で測定され、センサーと障害物との間の距離が明確に決まります。 放射された超音波は、媒体のパラメーター (主に温度だけでなく湿度も) に応じて、一定の既知の速度で空気中を伝播します。 音波は機械的な波であるため、媒質の乱れとして伝播します。 温度は分子の平均運動エネルギーとして定義されるため、温度が変化すると分子の速度が変化し、したがって波の伝播速度も変化します。 温度に応じて変化する超音波の速度を補償するために、超音波センサーには温度補償機能が組み込まれています24。