JP2010275023A - 電磁ブレーキの異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁ブレーキの異常を精度よく検出可能な電磁ブレーキの異常検出装置を提供する。
【解決手段】ブレーキドラムに圧接するブレーキライニング７とブレーキアーム４との間にバックプレート１２を介装するとともに、そのバックプレート１２にひずみゲージ１３を貼付することにより、ブレーキライニング７とブレーキドラムとの間の圧力を検出し、その圧力と電磁ブレーキの作動を司る主制御装置の出力との整合性を確認することで電磁ブレーキの異常を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は電磁ブレーキの異常検出装置に関する。

例えばエレベータの電磁ブレーキは、巻上機の駆動軸と一体回転するブレーキドラムにブレーキシューを圧接させることで上記駆動軸を制動する一方、かごの走行時には電磁装置の電磁コイルを励磁し、ブレーキシューをブレーキドラムから引き離すようになっている。

また、このような電磁ブレーキにおいて、例えば特許文献１に記載の技術では、上記電磁装置における可動鉄心の変位量を検出する変位検出器と、上記電磁装置の電磁コイルに流れる電流量を検出する電流検出器と、上記電磁装置への電力供給を司るブレーキ動作リレーの両端電圧を検出するコイル電圧検出器と、をそれぞれ設け、上記各検出器の出力に基づいて電磁ブレーキの異常を検出するようにしている。

特開平６−１０７３８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、上記電磁装置の良否のみを判定するものであるため、例えば上記可動鉄心の動作を上記ブレーキシューに伝達する連動機構に万が一不具合が生じている場合にこれを検出することができなかった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、電磁ブレーキの異常を精度よく検出可能な電磁ブレーキの異常検出装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の発明は、回転軸と一体に回転する被制動部材との圧接によって上記回転軸を制動する摩擦部材を、上記被制動部材に対して接近・離間動作可能なリンク部材に装着し、そのリンク部材を電磁アクチュエータによって駆動する電磁ブレーキの異常検出装置において、上記摩擦部材と被制動部材との間の圧力を検出する圧力検出手段と、その圧力検出手段の出力に基づいて電磁ブレーキの異常を検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴としている。

上記圧力検出手段として具体的には、請求項２に記載の発明のように、上記リンク部材と摩擦部材との間に介装された起歪体と、その起歪体に貼付されたひずみゲージと、から構成するとよい。この場合には、上記摩擦部材と回転部材との間の圧力に応じて上記起歪体にひずみを生ずることになるから、上記ひずみゲージの出力をもって上記摩擦部材と回転部材との間の圧力を検出することになる。

また、請求項３に記載の発明のように、上記圧力検出手段を、上記リンク部材と摩擦部材との間に介装され、流体が封入された袋状の中空パッドと、その中空パッド内における流体の圧力を検出する流体圧検出手段と、から構成してもよい。この場合には、電磁ブレーキの作動時に、上記中空パッドが上記摩擦部材とリンク部材との間で押し潰されることになるから、上記流体圧検出手段の出力をもって上記摩擦部材と回転部材との間の圧力を検出することになる。

したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、上記摩擦部材と回転部材との間の圧力に基づいて電磁ブレーキの異常を検出するようになっているため、上記リンク部材に万が一不具合が生じている場合においてもこれを検出できるようになる。

より具体的には請求項４に記載のように、上記異常検出手段は、上記電磁アクチュエータの作動を司るブレーキ制御手段の出力と上記圧力検出手段の出力とが不整合である場合に、ブレーキ異常信号を出力するように構成するとよい。

望ましくは請求項５に記載の発明のように、上記リンク部材の変位を検出する変位検出手段をさらに備えていて、上記異常検出手段は、上記ブレーキ制御手段と圧力検出手段および変位検出手段のそれぞれの出力が不整合である場合に、ブレーキ異常信号を出力するようになっていると、上記変位検出手段または圧力検出手段が万が一誤検出した場合であってもこれを検出できるようになる。

少なくとも請求項１に記載の発明によれば、摩擦部材と被制動部材との間の圧力を上記圧力検出手段によって検出するようになっているため、電磁ブレーキの異常を精度よく検出できるようになる。

特に請求項６に記載の発明によれば、上記変位検出手段または圧力検出手段が万が一誤検出した場合であってもこれを検出できるようになるため、電磁ブレーキの信頼性をより向上させることができる。

本発明の第１の実施の形態としてエレベータにおける電磁ブレーキの異常検出装置を示す図。 図１に示す電磁ブレーキの解放状態を示す図。 図１に示すブレーキライニングの詳細を示す縦断面図。 図１に示す検出回路の詳細を示すブロック図。 図１に示す異常判定部の処理内容を示すフローチャート。 本発明の第２の実施の形態としてブレーキライニングの詳細を示す縦断面図。 図６に示す中空パッドを単体で示す斜視図。 図６におけるＡ−Ａ断面図。 第２の実施の形態の変形例を示す図。 第２の実施の形態の別の変形例を示す図。

図１は、エレベータにおける電磁ブレーキの異常検出装置を、本発明の好適な実施の形態として示す図であって、ブレーキ作動状態の電磁ブレーキを示している。また、図２は電磁ブレーキの解放状態を示す図である。

電磁ブレーキ１は、図示外のエレベータの巻上機のうち駆動モータによって回転駆動される回転軸である駆動軸２を制動するものであって、その駆動軸２と一体に回転する被制動部材としてのブレーキドラム３と、このブレーキドラム３の径方向両側にリンク部材としてそれぞれ配置された一対のブレーキアーム４と、両ブレーキアーム４の上端部同士の間に配置された電磁アクチュエータとしてのソレノイドユニット５と、両ブレーキアーム４の下端部を互いに近接する方向に付勢する一対のブレーキスプリング６と、を備えている。

両ブレーキアーム４は、その長手方向中間部に設けられたピン８を中心にそれぞれ揺動（開閉）可能になっていて、両ブレーキアーム４のうちブレーキドラム３の外周面と対向する部分には断面略円弧状に湾曲した凹状のライニング取付面４ａが形成されている。つまり、両ブレーキアーム４の揺動により、それら両ブレーキアーム４のうちライニング取付面４ａがブレーキドラム３の外周面に対して接近・離間するようになっている。そして、ライニング取付面４ａに摩擦部材として装着されたブレーキライニング７を、両ブレーキスプリング６の付勢力により、ブレーキドラム３の外周面に圧接させて駆動軸２を制動することになる。

また、ソレノイドユニット５は、両ブレーキスプリング６の付勢力に抗して電磁ブレーキ１の制動力を解放するためのものであって、エレベータの運行を司る主制御装置１９がブレーキ制御手段としてブレーキ駆動装置２２にブレーキ解放指令信号を出力する一方、ブレーキ駆動装置２２がソレノイドユニット５へ電力を供給するようになっている。つまり、ブレーキ駆動装置２２がソレノイドユニット５に電力を供給すると、両ブレーキアーム４の上端部に装着されたプレート９がソレノイドユニット５に吸引され、両ブレーキアーム４が図１に示すブレーキ作動位置から図２に示すブレーキ解放位置に変位することになる。これにより、ブレーキライニング７がブレーキドラム３から引き離され、駆動軸２が回転可能になる。なお、プレート９は調整ボルト１０によってブレーキアーム４に装着されていて、ブレーキ作動状態におけるプレート９とソレノイド５との間隔、すなわちソレノイド５への給電に伴うプレート９の変位量を調整ボルト１０によって調整可能になっている。

さらに、両ブレーキアーム４の変位は変位検出手段たる一対のマイクロスイッチ１１によってそれぞれ検出されるようになっている。両マイクロスイッチ１１は、ブレーキアーム４の下端部に対向して配置されており、ブレーキアーム４がブレーキ解放位置にあるときに実質的にＯＮ作動し、その検出信号を後述する異常判定装置１８へ送出するようになっている。

図３はブレーキ解放状態におけるブレーキライニング７の詳細を示す断面図である。なお、図３では一対のブレーキライニング７のうち一方のみを図示しているが、他方のブレーキライニング７も同様に構成されている。この図３に示すように、ブレーキライニング７とライニング取付面４ａとの間には、ライニング取付面４ａよりも小さい曲率で長手方向が湾曲したバックプレート１２が起歪体として介装され、そのバックプレート１２の凹面１２ａにブレーキライニング７が装着されている。また、バックプレート１２のうち凸面１２ｂの長手方向両端部がライニング取付面４ａに固定されている一方、当該バックプレート１２のうち凸面１２ｂの長手方向中間部とライニング取付面４ａとの間には微小な隙間が設けられている。なお、図３ではこの隙間を誇張して描いてある。

さらに、バックプレート１２のうち凸面１２ｂの略中央部には凹部１２ｃが形成されていて、その凹部１２ｃの底面に、ブレーキライニング７とブレーキドラム３との間の圧力を検出するためのひずみゲージ１３が貼付されている。つまり、ブレーキライニング７がブレーキドラム３に圧接すると、その圧力に応じてバックプレート１２にひずみを生じることになるから、これをひずみゲージ１３によって検出するようになっている。換言すれば、バックプレート１２とひずみゲージ１３とをもって圧力検出手段が構成されている。そして、ひずみゲージ１３から引き出されたリード線１３ａは、ブレーキアーム４に形成された貫通孔４ｂを挿通し、図１に示す検出回路１４を介して異常検出手段たる異常判定装置１８に接続されている。

図４は検出回路１４の詳細を示すブロック図である。この図４に示すように、検出回路１４は、ひずみゲージ１３の出力に基づいてブレーキライニング７とブレーキドラム３との間の圧力である制動圧力を検出する圧力検出部１４ａと、その圧力検出部１４ａの出力を異常判定装置１８に出力する通信部１４ｂと、を備えている。

圧力検出部１４ａは、ひずみゲージ１３とともにブリッジ回路１５を構成する三つの固定抵抗器１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、ひずみゲージ１３の抵抗変化に比例したブリッジ回路１５の出力電圧Ｅ１を増幅する増幅器１６と、増幅器１６の出力電圧Ｅ１’に基づいて制動圧力を算出する圧力算出部１７と、を備えている。そして、圧力算出部１７の算出した制動圧力の情報は、通信部１４ｂを介して図１に示す異常判定装置１８に出力される。

異常判定装置１８は、図１に示すように、両検出回路１４の出力信号のほか、両マイクロスイッチ１１の出力信号および主制御装置１９からのブレーキ解放指令信号をそれぞれシリアル信号に変換する信号変換部１８ａと、その信号変換部１８ａに接続されて両ブレーキライニング７における制動圧力をそれぞれ表示する表示器１８ｄと、信号変換部１８ａの出力に基づいて電磁ブレーキ１における異常の有無を判定する異常判定部１８ｂと、その異常判定部１８ｂが電磁ブレーキ１の異常を検出した場合に、その旨を通信回線２０を介して遠隔地の監視センタ２１に通報する異常通報部１８ｃと、を備えている。

図５は、異常判定部１８ｂの処理内容を示すフローチャートである。以下、異常判定部１８ｂの処理内容について図５を参照しながら説明する。

異常判定部１８ｂは、まず、主制御装置１９からブレーキ解放指令信号が出力されているか否かをステップＳ１で判定し、主制御装置１９からブレーキ解放指令信号が出力されている場合にはステップＳ２に進む一方、主制御装置１９からブレーキ解放指令信号が出力されていない場合にはステップＳ３に進む。

ここで、主制御装置１９からブレーキ解放指令信号が出力されている場合、電磁ブレーキ１が正常に動作してブレーキ解放状態にあれば、両マイクロスイッチ１１がそれぞれＯＮ作動状態となる一方で、両ブレーキライニング７における制動圧力がそれぞれ零もしくは比較的小さくなるはずである。このことから、異常判定部１８ｂは、ステップＳ２において、両マイクロスイッチ１１がそれぞれＯＮ作動状態であって、且つ両ブレーキライニング７における制動圧力がそれぞれ予め定めた第１設定圧力Ｐ１以下であるか否かを判定し、その判定結果が「ＹＥＳ」である場合に、電磁ブレーキ１が正常に動作しているものと判断して処理を終了することになる。

他方、主制御装置１９からブレーキ解放指令信号が出力されていない場合、電磁ブレーキ１が正常に動作してブレーキ作動状態にあれば、両マイクロスイッチ１１がそれぞれＯＦＦ状態となる一方で、両ブレーキライニング７における制動圧力がそれぞれ比較的大きくなるはずである。このことから、異常判定部１８ｂは、ステップＳ３において、両マイクロスイッチ１１がそれぞれＯＦＦ状態であって、且つ両ブレーキライニング７における制動圧力が予め定めた第２設定圧力Ｐ２をそれぞれ超えているか否かを判定し、その判定結果が「ＹＥＳ」である場合に、電磁ブレーキ１が正常に動作しているものと判断して処理を終了することになる。なお、当然のことながら、第２設定圧力Ｐ２は第１設定圧力Ｐ１よりも大きい圧力に設定してある。

つまり、異常判定部１８ｂは、主制御装置１９とマイクロスイッチ１１およびひずみゲージ１３のそれぞれの出力が整合している場合に、電磁ブレーキ１が正常であるものと判定することになる。

また、異常判定部１８ｂは、ステップＳ２またはステップＳ３における判定結果が「ＮＯ」である場合、電磁ブレーキ１が正常に動作していないものと判断してステップＳ４に進む。そして、ステップＳ４でエレベータの運行を休止するとともに、ステップＳ５で電磁ブレーキ１に異常が発生した旨を示すブレーキ異常信号を監視センタ２１に送出し、処理を終了する。つまり、異常判定部１８ｂは、主制御装置１９とマイクロスイッチ１１およびひずみゲージ１３のそれぞれの出力が不整合である場合に、電磁ブレーキ１が異常であるものと判定することになる。

したがって、本実施の形態によれば、ブレーキライニング７とブレーキドラム３との間の圧力に基づいて電磁ブレーキ１の異常を判定するようになっているため、ブレーキアーム４が例えば固渋などの不具合を万が一生じている場合にこれを検出することが可能になり、電磁ブレーキ１の異常を精度よく検出できるようになる。

また、主制御装置１９とマイクロスイッチ１１およびひずみゲージ１３のそれぞれの出力が不整合である場合に、電磁ブレーキ１が異常であるものと判定するようになっているため、マイクロスイッチ１１およびひずみゲージ１３のうちの一方が万が一誤検出している場合であっても、これを電磁ブレーキ１の異常として検出できるようになり、エレベータの安全性を高めることができるメリットがある。

さらに、両ブレーキライニング７における制動圧力を表示器１８ｄに表示するようになっているため、例えば保守員による保守作業時に制動圧力の確認が可能となり、これを電磁ブレーキ１の点検に役立てることができるほか、両ブレーキライニング７における制動圧力の調整を精度よく行えるようになるメリットがある。

図６〜８は本発明の第２の実施の形態を示す図であって、そのうち図６はブレーキライニングの詳細を示す縦断面図、図７は後述する中空パッドを単体で示す斜視図、図８は図６におけるＡ−Ａ断面図である。図６〜８に示す第２の実施の形態は、ブレーキライニング２３とブレーキアーム４との間に、液体２４を封入した袋状の中空パッド２５を設けたものであって、他の部分は上述した第１の実施の形態と同様である。

中空パッド２５は、ブレーキライニング２３とブレーキアーム４との間に介装され、断面略円弧状に湾曲した偏平状のパッド本体２６と、そのパッド本体２６から突設され、当該パッド本体２６に連通する管状部２７と、を備えている。そして、パッド本体２６は当該パッド本体２６を厚さ方向に貫通する４つの貫通孔２６ａを有しており、それら各貫通孔２６ａを挿通する取付ボルト２８により、ブレーキライニング２３がブレーキアーム４に装着されている。

管状部２７は略Ｌ字状に形成されており、パッド本体２６のうち反ブレーキライニング２３側の凸面から突出してブレーキアーム４の貫通孔４ｂを挿通する横辺部２７ａと、その横辺部２７ａの先端から上方へ延びる縦辺部２７ｂと、を有している。そして、縦辺部２７ｂ内に液体２４の液面２４ａが位置しており、その液面２４ａの上方には不活性ガス２９が封入されている。なお、例えば保守員が液面２４ａの高さ位置を容易に確認可能とすべく、管状部２７は透明な材料によって形成されている。また、液面２４ａの高さ位置の確認を容易とする上では、縦辺部２７ｂに高さ位置を示す目盛をつけることが好ましい。

さらに、縦辺部２７ｂの先端には中空パッド２５内の圧力を検出する流体圧検出手段として圧力センサ３０が設けられており、この圧力センサ３０の出力に基づいて電磁ブレーキ１の動作状態を判定することになる。

すなわち、この第２の実施の形態では、電磁ブレーキ１が作動状態になると、パッド本体２６が圧縮されることで液面２４ａが上昇し、不活性ガス２９の圧力が増大することになるから、これを圧力センサ３０によって検出することで電磁ブレーキ１の動作状態を判定できる。なお、電磁ブレーキ１の異常を検出するには、上述した第１の実施の形態と同様に図５に示すフローチャートを用いるとよい。したがって、この第２の実施の形態においても上述した第１の実施の形態と略同様の効果が得られる。

なお、上述した第２の実施の形態では、圧力センサ３０によって電磁ブレーキ１の異常を検出するようになっているが、図９，１０にそれぞれ示す変形例のように、管状部２７内における液面の高さ位置を検出する液面センサを設け、その液面センサによって中空パッド２５内の圧力を間接的に検出するようにしてもよい。

図９に示す変形例は、上述した第２の実施の形態における圧力センサ３０に代え、投光器３１ａと受光器３１ｂとからなるいわゆる透過型の光電スイッチ３１を流体圧検出手段として設けたものであって、その光電スイッチ３１は、図９に示すブレーキ解放時に光軸Ｂが液面２４ａの上方を通過するように配置してある。なお、他の部分は上述した第２の実施の形態と同様である。

つまり、この変形例では、電磁ブレーキ１が作動して液面２４ａが上昇すると、光電スイッチ３１の光軸Ｂが液体２４によって遮られることになるから、これによって電磁ブレーキ１の動作状態を判定することになる。

また、図１０に示す別の変形例は、中空パッド２５に封入する液体３２を磁性流体とするとともに、その液体３２を磁化するための永久磁石３３をパッド本体２６に近接配置し、さらに、上述した第２の実施の形態における圧力センサ３０に代えて磁気センサ３４を流体圧検出手段として設けたものである。なお、他の部分は上述した第２の実施の形態と同様である。

つまり、この変形例では、電磁ブレーキ１が作動して液面３２ａが上昇したときに、その液面３２ａの変位を磁気センサ３４によって検出し、電磁ブレーキ１の動作状態を判定することになる。

したがって、図９，１０に示す変形例においても上述した第２の実施の形態と略同様の効果が得られる。なお、図９，１０では、流体圧検出手段としての液面センサの一例として光電スイッチ３１および磁気センサ３４を用いているが、例えばフロートスイッチなど他の形態の液面センサを流体圧検出手段として用いることも勿論可能である。

１…電磁ブレーキ
２…駆動軸（回転軸）
３…ブレーキドラム（被制動部材）
４…ブレーキアーム（リンク部材）
５…ソレノイドユニット（電磁アクチュエータ）
７…ブレーキライニング（摩擦部材）
１１…マイクロスイッチ（変位検出手段）
１２…バックプレート（圧力検出手段）
１３…ひずみゲージ（圧力検出手段）
１８…異常検出装置（異常検出手段）
１９…主制御装置（ブレーキ制御手段）
２５…中空パッド
３０…圧力センサ（流体圧検出手段）
３４…磁気センサ（流体圧検出手段）
３１…光電スイッチ（流体圧検出手段）

Claims (5)

1. 回転軸と一体に回転する被制動部材との圧接によって上記回転軸を制動する摩擦部材を、上記被制動部材に対して接近・離間動作可能なリンク部材に装着し、そのリンク部材を電磁アクチュエータによって駆動する電磁ブレーキの異常検出装置において、
   上記摩擦部材と被制動部材との間の圧力を検出する圧力検出手段と、その圧力検出手段の出力に基づいて電磁ブレーキの異常を検出する異常検出手段と、を備えていることを特徴とする電磁ブレーキの異常検出装置。
2. 上記圧力検出手段は、上記リンク部材と摩擦部材との間に介装された起歪体と、その起歪体に貼付されたひずみゲージと、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキの異常検出装置。
3. 上記圧力検出手段は、上記リンク部材と摩擦部材との間に介装され、流体が封入された袋状の中空パッドと、その中空パッド内における流体の圧力を検出する流体圧検出手段と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキの異常検出装置。
4. 上記異常検出手段は、上記電磁アクチュエータの作動を司るブレーキ制御手段の出力と上記圧力検出手段の出力とが不整合である場合に、ブレーキ異常信号を出力するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁ブレーキの異常検出装置。
5. 上記リンク部材の変位を検出する変位検出手段をさらに備えていて、
   上記異常検出手段は、上記ブレーキ制御手段と圧力検出手段および変位検出手段のそれぞれの出力が不整合である場合に、ブレーキ異常信号を出力するようになっていることを特徴とする請求項４に記載の電磁ブレーキの異常検出装置。

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