JP2003130096A - モータ用ブレーキの寿命判定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 モータを分解してブレーキを直接点検しなく
てもブレーキの寿命を知ることができるモータ用ブレー
キ寿命判定装置を提供する。 【解決手段】 回転速度検出手段１４がシャフトの回転
速度を検出する。累積摩耗量演算手段１３は、制動動作
開始時のシャフトの回転速度に基いてブレーキパッドの
摩耗量を演算し、制動動作が行われる毎に摩耗量を累積
して累積摩耗量を演算する。寿命判定手段１５が、累積
摩耗量に基いてモータ用ブレーキの寿命を判定する。寿
命判定手段１５がモータ用ブレーキの寿命を判定する
と、警報器９が警報を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータのシャフト
に対して設けられたディスクにブレーキパッドを押し付
けて摩擦力によりシャフトを制動するモータ用ブレーキ
の寿命判定方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】制御用モータには、モータ停止時にその
位置を保持するための保持ブレーキ（モータ用ブレー
キ）を内蔵したものや、停止位置保持にとどまらずモー
タの回転を積極的に制動するために制動用ブレーキ（モ
ータ用ブレーキ）を内蔵したものがある。また、保持ブ
レーキを制御装置に異常が発生した時の制動に利用する
技術も提案されている。

【０００３】これらのモータ用ブレーキは、例えば、モ
ータ軸即ちシャフトに固定されるディスクと、このディ
スクの表面に取り付けられたブレーキパッドと、バネ等
によって付勢されてブレーキパッドと接触するアーマチ
ュア（接触片）と、このアーマチュアを電磁吸引力で吸
引してブレーキパッドから引き離す電磁コイルとを備え
ている。常時は、電磁コイルに電流が通電されて、アー
マチュアはブレーキパッドから引き離された状態に維持
される。制動をかける際には、電磁コイルへの通電を停
止する。これにより電磁力がなくなり、バネの付勢力に
よってアーマチュアがブレーキパッドに摺動接触し、そ
の際に発生する摩擦力でシャフトを制動する。

【０００４】モータ用ブレーキの中でも、いわゆる保持
用ブレーキとして用いられるモータ用ブレーキは、もと
もと回転速度＝０すなわちシャフトが停止している時に
動作するものであるため、ブレーキパッドの機械的強度
が低い。しかしながらこの保持用ブレーキも、制動用と
しても併用される場合があり、その場合にはブレーキの
寿命は極端に短くなる。

【０００５】また制動用ブレーキとして設計されたモー
タ用ブレーキであっても、高い回転速度から制動した
り、モータのシャフトすなわちブレーキ軸換算のイナー
シャが大きいシステムにおいて制動する時は、ブレーキ
パッドの摩耗量が著しく、ブレーキ寿命も極端に短くな
ってくる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ブレーキパッドの摩耗
が著しくなるとブレーキは寿命となるが、この時、ブレ
ーキの種類によって次の２つの寿命形態が存在する。

【０００７】その１つは、ブレーキパッドの摩耗量が多
くなることによって電磁力の吸引ストロークが長くな
り、吸引しきれないで常に制動力がかかった状態となる
ものである。

【０００８】もう１つは、ブレーキパッドの摩擦面がす
り減ってなくなり、表面がつるつるの状態になって励磁
コイルの通電遮断時にも制動力が極端に減少してしまう
ものである。

【０００９】上記２つのいずれの場合においても、モー
タの制御に悪影響を与える。しかしながら従来は、ブレ
ーキ側から何の異常信号も出力されない。そのためにブ
レーキの寿命が近づいていても、定期的な点検をしない
限り、ブレーキの摩耗量を知ることができないという問
題があった。そのために、従来は定期的にブレーキの摩
耗量をチェックしなければならず、保守・点検が面倒で
あった。特に、サーボモータのように反出力軸側にエン
コーダやレゾルバなどの位置センサが取り付けられてい
るモータでは、反出力軸側から見ると位置センサより奥
にブレーキが取り付けられた構造となるため、モータを
分解しなければブレーキの摩耗量を点検することができ
ず、保守・点検が非常に面倒になる問題があった。

【００１０】本発明は、前述した問題解決のためになさ
れたものであり、その目的は、モータを分解してブレー
キを直接点検しなくてもブレーキの寿命を知ることがで
きるモータ用ブレーキ寿命判定方法及び装置を提供する
ことにある。

【００１１】本発明の他の目的は、電気的な制動が併用
される場合において、寿命の判定精度を高めることがで
きるモータ用ブレーキ寿命判定方法及び装置を提供する
ことにある。

【００１２】本発明の更に他の目的は、負荷のイナーシ
ャが変動する場合においても、寿命の判定精度を高める
ことができるモータ用ブレーキ寿命判定方法及び装置を
提供することにある。

【００１３】本発明の別の目的は、簡単な演算により寿
命の判定精度を高めることができるモータ用ブレーキ寿
命判定方法及び装置を提供することにある。

【００１４】本発明の更に別の目的は、ブレーキが寿命
に到達する前にブレーキの寿命状態を知ることができる
モータ用ブレーキ寿命判定装置を提供することにある。

【００１５】本発明の他の目的は、ブレーキが寿命に近
付いたことを事前に警告することができるモータ用ブレ
ーキ寿命判定装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、モータ
のシャフトに対して設けられて摩擦力によりシャフトを
制動するモータ用ブレーキの寿命判定方法を対象とす
る。本発明では、まず制動動作開始時のシャフトの回転
速度に基いてブレーキパッドの摩耗量を求める。例え
ば、図３に示すように、制動動作開始時のシャフトの回
転速度を一定にして何回制動動作を行うとブレーキパッ
ドが摩耗してブレーキが寿命に達するかについて予め試
験を行ってデータを得ておけば、制動動作を開始すると
きの回転速度から、そのときのブレーキパッドの摩耗量
を求めることができる。なおここで「摩耗量」とは、必
ずしも物理的な摩耗量として検出する必要はなく、実際
の摩耗量に比例した値であればよく、演算処理の方法に
応じてその値の実態は、カウント数や、デジタル信号
や、電圧信号レベル等で表現される。

【００１７】制動動作開始時のシャフトの回転速度に基
いてブレーキパッドの摩耗量を求める場合の一例として
は、例えば予め試験により求めた制動動作開始時のシャ
フトの回転速度と該回転速度から制動を開始した場合に
おける制動可能回数との関係からブレーキパッドの摩耗
量を求めることが考えられる。この制御可能回数は、摩
耗量と逆比例の関係にある。また制動動作開始時の回転
速度の２乗に比例した値を摩耗量とすることが考えられ
る。この方法は、図３に示すように、制動動作開始時の
回転速度と制動可能回数との関係が二次関数に近いこと
に着目している。このことは摩耗量が、制動動作開始時
の回転速度の２乗に比例して増加することを意味してい
る。

【００１８】本発明においては、制動動作が行われる毎
にこの摩耗量を累積して累積摩耗量を求める。そして累
積摩耗量に基いてモータ用ブレーキの寿命を判定する。
具体的には、例えば累積摩耗量と予め定めた基準累積摩
耗量とを比較して累積摩耗量が基準累積摩耗量を超える
とモータ用ブレーキが寿命に近付いたまたは寿命に達し
たと判定することができる。ここで基準累積摩耗量は、
予め試験を行ったデータに基いて定めることになる。モ
ータのイナーシャ、モータ用ブレーキのイナーシャ及び
負荷のイナーシャを総合した総合イナーシャが変わる
と、前述の制動動作開始時の回転速度と制動可能回数と
の関係は、総合イナーシャの変化に比例して変わるが、
ブレーキの摩耗部（ブレーキパッドとアーマチュア）の
材料が同じであれば、この基準累積摩耗量は変わらな
い。

【００１９】負荷のイナーシャが変動する場合には、モ
ータのイナーシャ、モータ用ブレーキのイナーシャ及び
負荷のイナーシャを総合した総合イナーシャと制動動作
開始時のシャフトの回転速度とに基いてブレーキパッド
の摩耗量を求めるのが好ましい。負荷のイナーシャの変
動幅が小さければ、シャフトの回転速度と該回転速度か
ら制動を開始した場合における制動可能回数との関係を
示すパターンを、予め１種類用意しておけばよい。しか
しながらロボットのアームのように総合イナーシャが大
きく変わる負荷の場合において、１種類のパターンのみ
に基いて摩耗量を求めようとすると、安全を見た場合に
は、回転速度から制動を開始した場合における制動可能
回数との関係を示すパターンは最大負荷イナーシャ時に
おけるパターンを用いる必要があるため、寿命の判定精
度が悪くなる。そこで総合イナーシャを考慮して摩耗量
を求めれば、寿命の判定精度を高くすることができる。
総合イナーシャと摩耗量との間には、総合イナーシャが
大きくなると摩耗量が多くなる関係、即ち総合イナーシ
ャと摩耗量が正比例の関係にある。そこで総合イナーシ
ャを実測または推測し、変化する総合イナーシャに応じ
て、回転速度から制動を開始した場合における制動可能
回数との関係を変えればよい。総合イナーシャを推定す
る場合には、公知技術により、総合イナーシャを一時的
に推定しても、またリアルタイムで逐次推定してもよ
く、その場合には総合イナーシャ推定手段を用いる。

【００２０】モータ用ブレーキによる制動に加えて、速
度指令信号を０にすることにより、電気的に制動をかけ
ることも可能である。この場合には、ブレーキの摩擦力
による制動量が少なくてすむ。そのためより寿命の判定
精度を高めるためには、この電気的な制動を考慮する必
要がある。なおこの電気的な制動を考慮しなくても、実
際の寿命よりも早く寿命の到来を判定すれば、モータの
保守及び点検の観点からは問題がない。したがって本発
明は、電気的な制動を考慮する場合と考慮しない場合の
両方を含むものである。

【００２１】本発明の装置では、シャフトの回転速度を
エンコーダ等の回転速度検出手段により検出する。また
累積摩耗量演算手段が、制動動作開始時のシャフトの回
転速度に基いてブレーキパッドの摩耗量を演算し、制動
動作が行われる毎に摩耗量を累積して累積摩耗量を演算
する。そして寿命判定手段が累積摩耗量に基いてモータ
用ブレーキの寿命を判定する。

【００２２】累積摩耗量演算手段は、電源遮断時にも記
憶内容を保持する記憶手段に累積摩耗量を記憶している
のが好ましい。またこの記憶手段に記憶している累積摩
耗量を表示する累積摩耗量表示手段を更に設けてもよ
い。更に、寿命判定手段がモータ用ブレーキが寿命に近
付いたと判定すると、警報を発生する警報発生手段を備
えていてもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は、モータ用ブレーキ内
蔵型モータの制御装置に、本発明の寿命判定装置を適用
した一実施例の概略ブロック図である。同図において１
は、モータ用ブレーキ内蔵型モータであり、このモータ
１は３相誘導電動機１ａのシャフトにモータ用ブレーキ
１ｂのディスクとエンコーダ１ｃのロータとが取り付け
られた構造を有している。この誘導電動機１ａは、汎用
でもまたサーボ用でもよく、誘導電動機に代えて同期電
動機等であってもよい。本実施例のモータ用ブレーキ１
ｂは、制動用ブレーキであるが、保持用ブレーキであっ
てもよいのは勿論である。またエンコーダ１ｃは、モー
タ１のシャフトの回転速度または回転位置を検出するた
めに用いられるものであり、磁気式及び光学式のいずれ
でもよい。なおエンコーダ１ｃに代えてレゾルバ等の位
置センサを用いることもできる。２はモータ１によって
駆動される負荷であり、一定の負荷でもイナーシャが変
化する可変の負荷でもよい。

【００２４】３はモータ１の制御装置であり、この制御
装置３はモータ駆動装置と、ブレーキ制御装置と、モー
タ用ブレーキの寿命判定装置とを含んで構成されてい
る。４は、３相電源から供給される３相交流電流を整流
する整流器である。整流器４は、例えば３相全波ダイオ
ードブリッジにより構成することができる。５は、整流
器４からの直流出力を３相交流出力に変換するパルス幅
変調インバータ（ＰＷＭインバータ）であり、５ａはイ
バータ５に駆動信号を供給するドライブ回路である。本
実施例では、モータ１の制御にパルス幅変調インバータ
５に代えてパルス振幅変調インバータ等の他の駆動回路
を用いることできる。

【００２５】６は制御電源回路であり、この制御電源回
路６は制御装置の演算装置を構成するＣＰＵやその他の
制御回路に制御電源を提供する。７は、モータ用ブレー
キ１ｂの図示しない励磁コイルに励磁電流を供給するた
めのブレーキ用電源である。このブレーキ用電源として
は、制御電源回路６の出力を利用してもよいが、整流器
４の出力を電圧変換して利用してもよく、また制御装置
３の外部に別電源として用意してもよい。励磁コイルに
励磁電流を供給する回路には、電磁リレー８の常開接点
が直列に接続されている。電磁リレー８は、励磁回路８
ａによって励磁コイルが励磁されると接点を閉じてブレ
ーキ１ｂの励磁コイルに励磁電流を供給する。このモー
タ用ブレーキ１ｂは、励磁コイルが励磁されていない状
態で図示しないアーマチュアをディスクのパッドに押し
付け、励磁コイルが励磁されると、アーマチュアをディ
スクのパッドから離すように構成されている。

【００２６】９は警報器であり、１０は記憶保持手段で
ある。なおこれらについては後に詳しく説明する。１１
は、制御装置３において演算動作を行うコンピュータの
ＣＰＵである。本実施例では、このＣＰＵを用いてモー
タの制御、ブレーキの制御及びブレーキの寿命の判定を
行う。

【００２７】１２はＣＰＵ１１の内部にソフトウエアに
より構成されるブレーキ制御手段である。このブレーキ
制御手段１２は、電磁リレー８の励磁回路８ａに励磁指
令信号を出力してブレーキ１ｂを制御する。誘導電動機
１ａが誘導型サーボモータの場合、次の場合にブレーキ
動作が行われる。なおこの場合には、ブレーキ動作が行
われているときには、インバータ５はオフ状態にあり動
作していない。

【００２８】制御装置３あるいは電動機１ａの異常時
であって、電動機１ａの制御を利用して電動機１ａを停
止させることができない場合。

【００２９】サーボオフ時に、電動機１ａが外力で回
されないように停止位置に保持させる場合。

【００３０】停電時に主電源が電動機１ａを停止させ
るのに必要な電力を供給できない場合。

【００３１】１３は累積摩耗量演算手段であり、この累
積摩耗量演算手段１３は制動動作開始時のシャフトの回
転速度に基いてブレーキパッドの摩耗量を求め、制動動
作が行われる毎にこの摩耗量を累積して累積摩耗量を演
算する。制動動作開始時のシャフトの回転速度に基いて
ブレーキパッドの摩耗量を求める場合の一例としては、
例えば図３に示すように予め試験により求めた制動動作
開始時のシャフトの回転速度と該回転速度から制動を開
始した場合における制動可能回数との関係からブレーキ
パッドの摩耗量を求めることが考えられる。この制御可
能回数は、摩耗量と逆比例の関係にある。図３の例は、
モータのイナーシャ、モータ用ブレーキのイナーシャ及
び負荷のイナーシャを総合した総合イナーシャが一定の
場合の、回転速度と該回転速度から制動を開始した場合
における制動可能回数との関係を示す測定結果のパター
ンである。図３において曲線Ａは、ブレーキの許容制動
回数を示し、曲線Ｂは許容制動回数に対して余裕を持た
せて設定した制動回数の警報レベルを示している。

【００３２】図３の例では、制動開始時のシャフトの回
転速度が２０００ｒｐｍであるとすると、この回転速度
からは１００回まで制動が可能であり、制動開始時のシ
ャフトの回転速度が１０００ｒｐｍであるとすると、こ
の回転速度からは４００回まで制動が可能であり、制動
開始時のシャフトの回転速度が１００ｒｐｍであるとす
ると、この回転速度からは４０００回まで制動が可能で
ある。１回あたりのブレーキパッドの摩耗量を回転速度
が１００ｒｐｍの場合を１とすると、回転速度が１００
０ｒｐｍでは摩耗量は１００、回転速度が２０００ｒｐ
ｍでは摩耗量は４００となる。この結果は、摩耗量が制
動動作開始時の回転速度の２乗に比例して増加すること
を意味している。このある基準となる回転速度からの摩
耗量を１としたときの、他の回転速度からの摩耗量を示
すカウント値を積算することにより、累積摩耗量を知る
ことができる。なお図３の例では、演算を簡単にするた
めに、シャフトの回転速度が１００ｒｐｍ以下の場合の
摩耗量を無視している。

【００３３】この考え方を用いて累積摩耗量を演算する
ためには、制動動作開始時の回転速度の２乗に比例した
値をカウントして摩耗量とする。具体的には回転速度Ｎ
ｍ（ｍｉｎ^−１）からブレーキで制動をかけた場合の摩
耗量に相当するカウント値ＣＮは、ＣＮ＝Ｎｍ^２／１０
０００である。そして毎回の制動で発生する摩耗量の累
積摩耗量即ちカウント累積値は、下記の数式を演算する
ことにより求めることができる。

【００３４】

【数１】 上記数式の演算を実行するためには、前回までの累積摩
耗量即ちカウント累積値を記憶しておく必要がある。そ
こで本実施例では、前回までのカウント累積値を記憶保
持手段１０に記憶させている。この記憶保持手段１０と
しては、電源が停電になっても、記憶内容を保持できる
ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリを用いるのが好まし
い。

【００３５】シャフトの回転速度は、エンコーダ１ｃの
出力を用いて回転速度検出手段１４により検出される。
回転速度検出手段１４は、エンコーダ１ｃから出力され
る信号１０１（例えばエンコーダＡ，Ｂ信号）を入力と
して、エンコーダ１ｃから出力されるパルスの数を計数
して計数値を回転速度として出力する。実際には、累積
摩耗量演算手段がサンプリング動作を行う度に、回転速
度検出手段１４は、計数値を回転速度１０２としてデー
タ更新する。

【００３６】累積摩耗量演算手段１３は、入力された回
転速度１０２を入力としてカウント値ＣＮの演算を行っ
て摩耗量を求め、その後前述の式に従って累積摩耗量を
求める。なお実際に演算を行わずに、予め回転速度に対
応して摩耗量に対応するカウント値を記憶したデータテ
ーブルを用意しておき、このデータテーブルから摩耗量
を読み出すようにしてもよいのは勿論である。

【００３７】総合イナーシャが変動する場合について説
明する。ロボットのアーム等をモータで駆動制御する場
合、総合イナーシャが変動する。総合イナーシャの増減
は、ブレーキパッドの摩耗量と正比例する。即ち、総合
イナーシャが増加すると、摩耗量も増加し、総合イナー
シャが減少すると摩耗量も減少する。図３の例で見る
と、例えば曲線Ａは総合イナーシャが０．０１ｋｇｍ^２
の場合の回転速度と該回転速度から制動を開始した場合
における制動可能回数との関係を示す特性曲線であり、
曲線Ｂが許容制動回数に対して余裕を持たせて設定した
制動回数の警報レベルであるとすると、曲線Ａ´及びＢ
´は総合イナーシャが０．０２ｋｇｍ^２の場合の特性曲
線と警報レベルである。曲線ＢとＢ´とを対比すると分
かるように、総合イナーシャが２倍になると、各回転速
度における制動可能回数は１／２になる。即ち、制動可
能回数は総合イナーシャの変化と逆比例の関係になる。
したがって前述の回転速度Ｎｍ（ｍｉｎ^−１）からブレ
ーキで制動をかけた場合の摩耗量に相当するカウント値
ＣＮは、ＣＮ＝ｋ×（Ｎｍ^２／１００００）である。こ
こでｋは、基準となる総合イナーシャを１とした場合の
変化する総合イナーシャとの比である。前述の例で説明
すれば、総合イナーシャが０．０１ｋｇｍ^２の場合を基
準となる総合イナーシャとすると、総合イナーシャが
０．０２ｋｇｍ^２になった場合のｋは２である。よって
総合イナーシャの変化を測定または推定することにより
このｋを求めれば、総合イナーシャが変化した場合で
も、比較的高い精度で摩耗量に相当するカウント値を演
算することができる。なお総合イナーシャが変動する場
合でも、データテーブルを予め複数用意しておき、負荷
の変動幅に応じて適宜のデータテーブルを選択して摩耗
量を読み出すようにしてもよいのは勿論である。

【００３８】１５は累積摩耗量に基いてモータ用ブレー
キの寿命を判定する寿命判定手段である。この寿命判定
手段は、具体的には、例えば累積摩耗量と予め定めた基
準累積摩耗量とを比較して累積摩耗量が基準累積摩耗量
を超えるとモータ用ブレーキが寿命に近付いたまたは寿
命に達したと判定することができる。ここで基準累積摩
耗量は、予め試験を行ったデータに基いて定めることに
なる。図３の例でみると、同じ回転速度で制動を行った
場合の摩耗量×制動可能回数から得られる３２，０００
が基準累積摩耗量である。この値は、総合イナーシャが
変わると変わる。基準累積摩耗量を実際に寿命に達する
累積摩擦量よりも小さくしておくことにより、事前に寿
命の到来を検出することができる。なお本実施例では、
累積摩耗量演算手段１３で演算した結果を累積摩耗量表
示手段１６で表示する。この累積摩耗量表示手段１６
は、例えばセグメントＬＥＤやバー形状のＬＥＤ等によ
り構成することができる。なお累積摩耗量表示手段１６
には、これらのＬＥＤを駆動する駆動回路も含まれてい
る。

【００３９】本実施例では、寿命判定手段１５がブレー
キが寿命に近付いたことを判定すると、ブザー，ランプ
等からなる警報器９に警報信号１０５を出力して、警報
を発生させる。この警報により、モータ１の使用者は、
モータ１の交換時期を早期に知ることになる。本実施例
では、警報信号１０５がドライブ回路にドライブ指令を
出力するモータ制御手段１７にも入力される。モータ制
御手段１７は、通常は速度指令信号１０６によってイン
バータ５にモータ制御信号１０７を出力し、速度制御を
行う。そしてモータ制御手段１７は、警報信号１０５を
受信すると、モータ制御信号１０７をモータを停止させ
る即ちモータ回転不可能状態指令とする。

【００４０】図２は、図１の実施例におけるＣＰＵ１１
を動作させて、寿命判定装置を構成するために用いるソ
フトウエアのアルゴリズムを示すフローチャートであ
る。このフロチャートのステップＳＴ１，ＳＴ３〜ＳＴ
６により累積摩耗量演算手段１３が構成される。またス
テップＳＴ２により回転速度検出手段１４が構成され
る。更にステップＳＴ７〜ＳＴ９により寿命判定手段が
構成され、ステップＳＴ１０〜ＳＴ１２によりモータ制
御手段１７の一部が構成される。

【００４１】なお上記実施例において、基準累積摩耗量
のレベルを２段階とし、警報予告を発生するようにして
もよい。このようにすると警報信号１０５が発生して直
ちにモータが停止することがない。なおブレーキ１ｂが
寿命になった場合、通常はモータごと新しく交換する。
この際に、寿命判定装置の記憶保持手段１０の記憶値を
クリアする。

【００４２】モータ１と制御装置３との組合わせを途中
で変更する場合（制御装置を変える場合）には、変更時
点でのカウント累積値Ｃを紙等に記録しておき、新たに
組合わされる制御装置のカウント値としてＣをプリセッ
トすることでブレーキ寿命の判定を継続することができ
る。

【００４３】上記実施例では、ブレーキだけで制動を行
っているが、特殊な例としてモータ制御を併用して（即
ち速度指令信号を０にしながら）、電気的に制動をかけ
ることも可能である。この場合には、ブレーキの負担が
少なくなってブレーキ摩擦力による制動量が少なくな
る。より寿命の判定精度を高めるためには、この電気的
な制動を考慮する必要がある。具体的には、カウント値
から電気的な制動分に相当するカウント数を差し引く補
正演算を行えばよい。

【００４４】次に、ロボットのアーム等のように総合イ
ナーシャが変動する場合の対応について説明する。総合
イナーシャの変動は、公知のイナーシャ推定手段を用い
ることにより容易に知ることができる。イナーシャの推
定には、一時的推定とリアルタイム推定との２種類があ
る。リアルタイム推定の一例は、特開昭６２−１２６８
８４号公報に開示されている。このリアルタイム推定を
用いる場合、ブレーキのみで制動するときにはブレーキ
動作開始時の推定イナーシャを使用して摩耗量を計算す
る。また速度指令信号を０にする電気的な制動とブレー
キ制動とを併用する場合には、制動開始から停止までリ
アルタイムで変化するイナーシャを逐次計算しながら電
気的な制動分を差し引いて摩耗量を計算してもよい。一
時的推定は、イナーシャが固定の場合に向いている。一
時的推定も特開昭６２−１２６８８４号公報に開示され
ている技術に準じて実現できる。なお該公報に記載の技
術を利用する場合には、通常運転モードとは別にイナー
シャ推定モードを作り、制御システム使用開始時に一時
的にイナーシャ推定モードでイナーシャを推定し、後は
常に固定データとして推定イナーシャ値を使用すること
になる。

【００４５】図４は、図１の実施例をベースにしてイナ
ーシャ推定手段１９を用いる場合の要部のブロック図で
ある。この図において、図１の実施例と同様の構成に
は、図１に付した符号と同じ符号を付して説明を省略す
る。イナーシャ推定手段１９は、３相誘導電動機１ｂの
回転速度及び電機子巻線に通電される電流値から負荷の
変化を検出し、この変化から総合イナーシャを推定する
ように構成されている。本実施例では、電機子巻線に通
電される電流値として２相に流れる電流を変流器によっ
て検出し、検出値をＡ／Ｄ変換器１８により変換してデ
ジタル処理可能なデータに変換している。

【００４６】以下本願明細書に記載した複数の発明の中
からいくつかの発明についてその構成要件を列挙する。

【００４７】（１） モータの回転速度を検出する回転
速度検出手段（１４）と、ブレーキ動作を行う毎にモー
タとブレーキと負荷の総合イナーシャに比例しかつブレ
ーキ動作開始時の回転速度の２乗に比例したカウント値
を演算することで今回のブレーキパッドの摩耗量を求め
前回までのブレーキパッドの摩耗量に比例したカウント
累積値と今回のカウント値を加算して今回までの新たな
累積摩耗量に比例したカウント値を演算するブレーキ摩
耗量演算手段（１３，１５）と、前記ブレーキ摩耗量演
算手段が今回までの新たな累積摩耗量を演算する際に前
回までのブレーキパッドの摩耗量に比例したカウント累
積値を該演算手段に出力し今回までの累積摩耗量を演算
手段から入力して記憶し制御装置の電源遮断時にもその
記憶を保持する記憶保持手段（１０）とを備えたことを
特徴とするブレーキ寿命判定装置。

【００４８】（２） 上記（１）記載の装置において、
制御手段（３）は総合イナーシャを一時的に演算あるい
はリアルタイムで逐次演算するイナーシャ推定手段（１
９）を有し、ブレーキ摩耗量演算手段は前記イナーシャ
推定手段（１９）の演算した総合イナーシャの値を使用
して今回のブレーキパッドの摩耗量に比例したカウント
値を演算することを特徴とするブレーキ寿命判定装置。

【００４９】（３） 上記（１）または（２）のいずれ
かに記載した装置において、制御手段（３）はブレーキ
摩耗量演算手段が演算した今回までの新たな累積摩耗量
に比例したカウント値が所定値に達すると警報する手段
を有することを特徴とするブレーキ寿命判定装置。

【００５０】（４） 上記（１），（２）または（３）
のいずれかに記載した装置において、制御手段（３）は
ブレーキ摩耗量演算手段が演算した今回までの新たな累
積摩耗量に比例したカウント値に基づいて累積摩耗量を
表示する手段を有することを特徴とするブレーキ寿命判
定装置。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、制動開始時の回転速度に基づ
いて、制動動作を行う毎にブレーキパッドの摩耗量を演
算して累積摩耗量を求め、この量からモータを分解する
ことなくブレーキ寿命を判定することができる。したが
ってモータを分解することなく、ブレーキ摩耗量を推定
することができるので、メンテナンスフリーとなる。ま
た累積摩耗量を表示すれば、現在のブレーキ摩耗量が一
目瞭然でわかる。

【００５２】ブレーキの取り換え時期がきたら、警報予
告出力することも可能なので、新しいモータとの交換準
備ができるまで、モータ制御システムを継続して使用で
きる。

【００５３】警報レベルに達したら、モータ駆動不可能
とすることもできるので、ブレーキが動作不良となるこ
とによるトラブルを回避できる。

【００５４】ブラシレス同期型モータ、誘導型モータの
場合、本来、モータ単体でメンテナンスフリーなので、
ブレーキ内蔵であるがゆえに、メンテナンスフリーが実
現できなくなることがない。

【００５５】イナーシャ推定手段の推定イナーシャを利
用すれば、たとえ負荷イナーシャが逐次変化するシステ
ムであってもブレーキ寿命をより高精度に推定できる。

【００５６】

【発明の効果】本発明は、制動開始時の回転速度に基づ
いて、制動動作を行う毎にブレーキパッドの摩耗量を演
算して累積摩耗量を求め、この量からモータを分解する
ことなくブレーキ寿命を判定することができる。したが
ってモータを分解することなく、ブレーキ摩耗量を推定
することができるので、メンテナンスフリーとなる。ま
た累積摩耗量を表示すれば、現在のブレーキ摩耗量が一
目瞭然でわかる。

【００５７】ブレーキの取り換え時期がきたら、警報予
告出力することも可能なので、新しいモータとの交換準
備ができるまで、モータ制御システムを継続して使用で
きる。

【００５８】警報レベルに達したら、モータ駆動不可能
とすることもできるので、ブレーキが動作不良となるこ
とによるトラブルを回避できる。

【００５９】ブラシレス同期型モータ、誘導型モータの
場合、本来、モータ単体でメンテナンスフリーなので、
ブレーキ内蔵であるがゆえに、メンテナンスフリーが実
現できなくなることがない。

【００６０】イナーシャ推定手段の推定イナーシャを利
用すれば、たとえ負荷イナーシャが逐次変化するシステ
ムであってもブレーキ寿命をより高精度に推定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】モータ用ブレーキ内蔵型モータの制御装置に、
本発明の寿命判定装置を適用した一実施例の概略ブロッ
ク図である。

【図２】図１の実施例におけるＣＰＵ１１を動作させ
て、寿命判定装置を構成するために用いるソフトウエア
のアルゴリズムを示すフローチャートである。

【図３】モータのイナーシャ、モータ用ブレーキのイナ
ーシャ及び負荷のイナーシャを総合した総合イナーシャ
と、回転速度と該回転速度から制動を開始した場合にお
ける制動可能回数との関係を示す測定結果のパターンを
示す線図である。

【図４】イナーシャ推定手段を用いる場合の構成の要部
の一例を示す図である。

【符号の説明】

１ ブレーキ内蔵型モータ １ａ 誘導電動機 １ｂ ブレーキ １ｃ エンコーダ ２ 負荷 ３ 制御装置 ４ 整流器 ５ パルス幅変調インバータ ５ａ ドライブ回路 ６ 制御電源回路 ７ ブレーキ用電源 ８ 電磁リレー ８ａ 励磁回路 ９ 警報器 １０ 記憶保持手段 １１ ＣＰＵ １２ ブレーキ制御手段 １３ 累積摩耗量演算手段 １４ 回転速度検出手段 １５ 寿命判定手段 １６ 累積摩耗量表示手段 １７ モータ制御手段

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータのシャフトに対して設けられて摩
   擦力により前記シャフトを制動するモータ用ブレーキの
   寿命判定方法であって、 制動動作開始時の前記シャフトの回転速度と該回転速度
   から制動を開始した場合における制動可能回数との関係
   からブレーキパッドの摩耗量を求め、 制動動作が行われる毎に前記摩耗量を累積して累積摩耗
   量を求め、 前記累積摩耗量に基いて前記モータ用ブレーキの寿命を
   判定し、 前記モータ用ブレーキによる制動に加えて、前記モータ
   に電気的な制動が加えられるときには、前記電気的な制
   動を考慮して前記摩耗量を求めるモータ用ブレーキの寿
   命判定方法。
2. 【請求項２】 モータのシャフトに対して設けられて摩
   擦力により前記シャフトを制動するモータ用ブレーキの
   寿命判定装置であって、 前記シャフトの回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 制動動作開始時の前記シャフトの回転速度に基いてブレ
   ーキパッドの摩耗量を演算し、制動動作が行われる毎に
   前記摩耗量を累積して累積摩耗量を演算する累積摩耗量
   演算手段と、 前記累積摩耗量に基いて前記モータ用ブレーキの寿命を
   判定する寿命判定手段とを具備し、 前記累積摩耗量演算手段は、前記モータ用ブレーキによ
   る制動に加えて、前記モータに電気的な制動が加えられ
   るときには、前記電気的な制動を考慮して前記摩耗量を
   演算することを特徴とするモータ用ブレーキの寿命判定
   装置。
3. 【請求項３】 モータのシャフトに対して設けられたデ
   ィスクの表面にブレーキパッドを備え、前記ブレーキパ
   ッドにアーマチュアを押し付けて前記シャフトを制動す
   るモータ用ブレーキの寿命判定装置であって、 前記シャフトの回転速度を検出する回転速度検出手段
   と、 制動動作開始時の前記シャフトの回転速度の２乗に比例
   した値を前記摩耗量として演算し、制動動作が行われる
   毎に前記摩耗量を累積して累積摩耗量を演算する累積摩
   耗量演算手段と、 前記累積摩耗量と予め定めた基準累積摩耗量とを比較し
   て前記累積摩耗量が前記基準累積摩耗量を超えると前記
   モータ用ブレーキが寿命に近付いたまたは寿命に達した
   と判定する寿命判定手段とを具備し、 前記累積摩耗量演算手段は、前記モータ用ブレーキによ
   る制動に加えて、前記モータに電気的な制動が加えられ
   るときには、前記電気的な制動を考慮して前記摩耗量を
   演算することを特徴とするモータ用ブレーキの寿命判定
   装置。
4. 【請求項４】 前記モータのイナーシャ、前記モータ用
   ブレーキのイナーシャ及び前記負荷のイナーシャを総合
   した総合イナーシャを一時的に推定するかまたはリアル
   タイムで逐次推定する総合イナーシャ推定手段を更に備
   え、 前記累積摩耗量演算手段は、前記総合イナーシャに正比
   例し且つ制動動作開始時の前記シャフトの回転速度の２
   乗に比例した値を前記摩耗量として演算する請求項３に
   記載のモータ用ブレーキの寿命判定装置。
5. 【請求項５】 前記累積摩耗量演算手段は、電源遮断時
   にも記憶内容を保持する記憶手段に前記累積摩耗量を記
   憶している請求項２または３に記載のモータ用ブレーキ
   の寿命判定装置。
6. 【請求項６】 前記記憶手段に記憶している前記累積摩
   耗量を表示する累積摩耗量表示手段を更に備える請求項
   ２または３に記載のモータ用ブレーキの寿命判定装置。
7. 【請求項７】 前記寿命判定手段が前記モータ用ブレー
   キが寿命に近付いたと判定すると、警報を発生する警報
   発生手段を更に備える請求項２または３に記載のモータ
   用ブレーキの寿命判定装置。