JP2013174279A - ブレーキ装置及びブレーキライニング厚み監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】構造が単純で施工が容易な手法によって、迅速且つ正確にライニングの厚みを把握することができるブレーキ装置及びブレーキライニング厚み監視システムを提供する。
【解決手段】ブレーキ装置１０は、ブレーキディスク１１と、アーマチュア１２と、サイドプレート１３と、フィールド１４とを備える。ブレーキディスク１１は、ディスク状の基材１５と、その両面に取り付けられたライニング１６とで構成されている。また、ブレーキ装置１０は、投光部及び受光部を含む投受光器２０を備えている。そして、ブレーキ装置１０には、投受光器２０を制御して自動的にライニング１６の厚みを計測すると共に、当該計測情報の表示や発報を行う監視システム５０が搭載されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、ブレーキ装置及びブレーキライニング厚み監視システムに関し、特にエレベータ、乗客コンベアに好適な装置及びシステムに関する。

エレベータや乗客コンベアには、ブレーキディスク等に取り付けられたライニングと、ディスク型等の非摩耗部材とを接触させて制動力を発現する摩擦式のブレーキ装置が搭載されている。かかるブレーキ装置のライニングは、使用により摩耗して厚みが薄くなるため定期的な交換が必要である。なお、ライニングの摩耗レベルは、保守点検時に確認されるが、ライニングの交換時期を正確に判断するためには、例えば、点検頻度を高める、或いはブレーキ装置を分解して確認するといった負荷の大きな作業が必要であった。

このような状況に鑑みて、簡便且つ正確にライニングの摩耗レベルを確認することを目的とした装置が幾つか提案されている。例えば、特許文献１では、ライニングの押圧面から所定の深さに埋め込まれた光ケーブルを有する装置が開示されている。この装置では、投光器から当該光ケーブルを通して受光器に伝送されていた光が、ライニングの摩耗が進行して光ケーブルが摩滅することで受光器に到達しなくなる。これにより、ライニングの摩耗レベルが判定される仕組みである。

特開２００９−２５７５５０号公報

特許文献１に開示された装置によれば、ライニング厚みの点検作業の負荷を改善することが可能である。しかし、この装置は、施工が難しく適用形態が制限される。また、光ケーブルが摩滅するまでライニングの摩耗レベルが分からないため、点検精度の面でも改良の余地がある。

本発明に係るブレーキ装置は、基材に取り付けられたライニングと、前記ライニングと接触可能に配置された非摩耗部材とを備え、前記ライニングと前記非摩耗部材の摩擦面とを接触させることで制動力を発現するブレーキ装置において、前記摩擦面又はその同一平面に対してレーザー光を照射する投光部と、前記摩擦面又はその同一平面で反射した前記レーザー光を受光する受光部と、前記ライニングと前記摩擦面とが接触した状態で前記投光部から出力された前記レーザー光が前記受光部に到達するまでの時間を計測する手段とを備え、前記投光部及び前記受光部は、前記非摩耗部材に対して、前記ライニングが摩耗して厚みが薄くなるほど前記時間が短くなるように配置されていることを特徴とする。

上記構成によれば、ライニングと非摩耗部材の摩擦面とが接触した状態で、投光部から出力されたレーザー光が受光部に到達するまでの時間を計測することにより、ライニングの厚みを簡単に把握することができる。つまり、投光部及び受光部は、非摩耗部材に対して、ライニングの厚みが薄くなるほど当該時間が短くなるように配置されているため、当該時間を計測することによりライニングの摩耗レベルが低い場合であっても厚みを把握することができる。

また、本発明に係るブレーキ装置は、ディスク状の前記基材の両面に前記ライニングが取り付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを両側から挟むように配置された前記非摩耗部材であるアーマチュア及びサイドプレートとを備え、前記サイドプレートには、厚み方向に貫通した貫通孔が形成され、前記投光部は、前記サイドプレートの外側に配置されると共に、前記貫通孔を通して前記アーマチュアの前記摩擦面と同一平面に対して略垂直に前記レーザー光を照射する構成とすることができる。

或いは、本発明に係るブレーキ装置は、前記基材に前記ライニングが取り付けられたブレーキシューと、前記ライニングと接触可能に配置されたドラム型の前記非摩耗部材とを備え、前記ブレーキシュー及び前記ライニングには、厚み方向に貫通した貫通孔が形成され、前記投光部は、前記ブレーキシューに取り付けられると共に、前記貫通孔を通して前記前記非摩耗部材の前記摩擦面に対して略垂直に前記レーザー光を照射する構成とすることができる。

本発明に係るブレーキライニング厚み監視システムは、前記ブレーキ装置に搭載され、表示装置と、計測された前記時間から前記ライニングの厚みを演算して、当該厚みを前記表示装置に表示させる制御装置とを備える。当該構成によれば、表示装置によりライニングの厚みを確認することができる。これにより、点検作業の負荷が大幅に軽減される。

或いは、本発明に係るブレーキライニング厚み監視システムは、前記ブレーキ装置に搭載され、遠隔監視装置と、計測された前記時間が予め定めた所定時間以下となったとき、又は計測された前記時間から前記ライニングの厚みを演算して当該厚みが予め定めた所定厚み以下となったときに、前記遠隔監視装置に当該情報を発報する制御装置とを備える。当該構成によれば、例えば、ライニングの摩耗が進行して交換が必要なレベルに達した場合に、かかる情報を遠隔監視装置に発報することができる。これにより、ライニングの交換を直ちに行う等、迅速な対応が可能となる。

本発明によれば、構造が単純で施工が容易な手法によって、迅速且つ正確にライニングの厚みを把握することができる。したがって、ライニング厚みの点検作業の負荷を大幅に軽減することが可能となる。また、本発明の構成は、例えば、既存のブレーキ装置にも簡単に組み込むことが可能である。

本発明に係る実施形態の一例であるブレーキ装置、及びそれが搭載されたエレベータの巻き上げ機を上方から見た図である。 図１のブレーキ装置を示す斜視図である。 図１のブレーキ装置を示す断面図、及び本発明に係る実施形態一例であるブレーキライニング厚み監視システムの概略構成図である。 本発明に係る実施形態の一例であるブレーキ装置の機能を説明するための図である。 本発明に係る他の実施形態の一例であるブレーキ装置を示す図である。 図５のブレーキ装置のブレーキシューを示す斜視図である。 図６のＡＡ線断面の一部を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態の一例であるブレーキ装置１０，３０、及びブレーキライニング厚み監視システム５０（以下、「監視システム５０」とする）について詳細に説明する。

なお、実施形態では、エレベータの巻上げ機に適用されるブレーキ装置を例示するが、本発明に係るブレーキ装置は、例えば、エスカレータや所謂動く歩道等の乗客コンベア用のブレーキ装置としても好適である。

まず、図１〜図３を参照しながら、ブレーキ装置１０及び監視システム５０の構成について詳説する。図１は、ブレーキ装置１０及びそれが搭載された巻上げ機１００を示し、図２及び図３は、ブレーキ装置１０の詳細を示す。また、図３では、監視システム５０の概略構成を示す。

図１に示すように、ブレーキ装置１０は、エレベータの巻上げ機１００に搭載されたディスク式ブレーキ装置である。巻上げ機１００は、ブレーキ装置１０の他に、主ロープが巻き掛けられるシーブ１０１、シーブ１０１を回転させるモータ１０２、及び図示しない減速機等を備える。図１に例示する形態では、モータ１０２の回転軸１０３にブレーキ装置１０のブレーキディスク１１等が設置されている。

図１〜図３に示すように、ブレーキ装置１０は、ブレーキディスク１１と、アーマチュア１２と、サイドプレート１３と、フィールド１４とを備える。ブレーキディスク１１は、ディスク状の基材１５と、その両面に取り付けられたライニング１６とで構成されている。ライニング１６は、使用により摩耗して厚みが薄くなるため定期的な交換が必要である。アーマチュア１２及びサイドプレート１３は、ライニング１６と接触可能に配置された非摩耗部材であって、ブレーキディスク１１を両側から挟むように配置されている。

ブレーキ装置１０では、アーマチュア１２及びサイドプレート１３が、それぞれ別のライニング１６に接触する。即ち、各ライニング１６は、別の非摩耗部材に押し付けられるが、通常、摩耗は同様に進行する。なお、アーマチュア１２及びサイドプレート１３において、ブレーキディスク１１側に向いた面を「内面１２ｘ，１３ｘ」とし、内面１２ｘ，１３ｘと反対側の面を「外面１２ｙ，１３ｙ」とする。そして、内面１２ｘ，１３ｘには、ライニング１６と接触する部分である摩擦面１２ｚ，１３ｚが存在する。

ここで、ブレーキ装置１０の動作を説明しながら各構成要素について詳説する。
ブレーキディスク１１は、ディスク状の基材１５の中心部に形成された貫通孔を有し、当該貫通孔に回転軸１０３が挿入されている。そして、基材１５の貫通孔の内周、及び回転軸１０３の外周には、それぞれが嵌合するスプラインが設けられている。これにより、ブレーキディスク１１は、回転軸１０３と同期して回転し、且つ回転軸１０３の軸方向には可動となっている。ライニング１６は、上記のように、基材１５の両面に取り付けられており、ブレーキ作動時に内面１２ｘ，１３ｘに接触する。
アーマチュア１２は、ブレーキディスク１１のモータ１０２側に配置されている。アーマチュア１２は、ブレーキディスク１１と同様に中心部に回転軸１０３を通す貫通孔を有するが、回転軸１０３とは接触しておらず軸方向に可動である。なお、アーマチュア１２は磁性体からなる。
サイドプレート１３は、ブレーキディスク１１に対してアーマチュア１２と反対側に配置された固定プレートである。サイドプレート１３は、例えば、巻上げ機本体に固定されており、回転軸１０３の回転方向及び軸方向のいずれにも動かない。なお、サイドプレート１３は、アーマチュア１２と同様に中心部に回転軸１０３を通す貫通孔を有する。
フィールド１４は、アーマチュア１２の外面１３ｙ側に配置された電磁マグネットであり、アーマチュア１２と同様に中心部を回転軸１０３が非接触で貫通している。フィールド１４は、電磁コイル１７及びバネ１８を有しており、電磁コイル１７が励磁されたときにアーマチュア１２を吸着する。このとき、ブレーキディスク１１の各ライニング１６は、アーマチュア１２及びサイドプレート１３の摩擦面１２ｚ，１３ｚと接触しておらず、ブレーキディスク１１及び回転軸１０３は回転可能な状態である。即ち、ブレーキ開放状態である。一方、電磁コイル１７が電力を断たれて磁力を持たないときは、バネ１８がアーマチュア１２をフィールド１４から押し離し、アーマチュア１２及びブレーキディスク１１をサイドプレート１３側に移動させる。これにより、ブレーキディスク１１の各ライニング１６は、摩擦面１２ｚ，１３ｚに接触して、ブレーキディスク１１及び回転軸１０３の回転が止められたブレーキ作動状態となる。

ブレーキ装置１０は、ライニング１６の厚みを計測する機能を有している。かかる機能を実現するために、ブレーキ装置１０は、投光部及び受光部を含む投受光器２０を備えている。そして、ブレーキ装置１０には、投受光器２０を制御して自動的にライニング１６の厚みを計測すると共に、当該計測情報の表示や発報を行う監視システム５０が搭載されている。

投受光器２０は、アーマチュア１２の内面１２ｘに対してレーザー光αを照射する投光部と、内面１２ｘで反射したレーザー光αを受光する受光部とを有する装置である。投光部及び受光部は、別々の装置としてもよいが、施工性等の観点から一体化された装置が好適である。また、投受光器２０は、投光部から出力されたレーザー光αが受光部に到達するまでの時間（以下、「到達時間」という）を計測する機能を有する。なお、到達時間の計測は、ブレーキ作動状態、即ちブレーキディスク１１の各ライニング１６と各摩擦面１２ｚ，１３ｚとが接触した状態で行う必要がある。投受光器２０は、ブレーキ作動時にレーザー光αを出力して自動的に到達時間を計測する機能を有するものとしてもよいが、本実施形態では、監視システム５０の制御装置５３により投受光器２０の動作を制御する。

投受光器２０としては、従来公知の装置を使用することができる。投受光器２０は、例えば、投光部に設けられるレーザー素子や受光部に設けられるフォトダイオード等を有する、所謂レーザー距離計を使用することができる。レーザー光αには、通常、赤外線レーザー光が用いられる。なお、投受光器２０に後述の表示装置５１が設けられていてもよいが、本実施形態では、制御装置５３に設けられている。

投受光器２０は、内面１３ｘに対してレーザー光αを照射可能な位置に設けられる。そして、投受光器２０は、ライニング１６が摩耗して厚みが薄くなるほど到達時間が短くなるように配置されている。本実施形態では、サイドプレート１３の外側において、投光部、受光部がアーマチュア１２側を向くように配置されている。投受光器２０は、例えば、巻上げ機本体やサイドプレート１３の外面１３ｙに設置することができる。

投受光器２０は、貫通孔１９を通してレーザー光αを照射する。貫通孔１９は、サイドプレート１３をディスクの厚み方向に貫通して形成されている。投受光器２０は、貫通孔１９にレーザー光αを案内するための光ファイバー２１を有し、内面１２ｘに対して略垂直にレーザー光αを照射する。光ファイバー２１としては、例えば、投光用及び受光用の２つが設けられる。なお、貫通孔１９の近傍に投受光器２０を設置した場合など、光ファイバー２１がなくてもレーザー光αを貫通孔１９に通すことができる場合には光ファイバー２１を使用しなくてもよい。

監視システム５０は、表示装置５１と、遠隔監視装置５２と、投受光器２０等を制御する制御装置５３とを備える。制御装置５３は、例えば、本エレベータの動作を統合的に制御する制御装置（制御盤）の一部に組み込むことができる。制御装置５３は、有線又は無線で投受光器２０に接続されており、ブレーキ作動時に投受光器２０を動作させて到達時間を計測させる。計測の間隔は、１日、１週間、又は１カ月など、使用頻度等に応じて任意に設定することができる。なお、表示装置５１は、例えば、制御装置５３に設置されるモニターである。遠隔監視装置５２としては、本エレベータが設置されているビルの管理室やエレベータ等のビル設備を集中して管理する情報センター等に設置されるコンピュータが例示できる。

制御装置５３は、例えば、投受光器２０から到達時間を取得してライニング１６の厚みを演算する。かかる厚みの演算は、詳しくは後述するように、到達時間に基づいて容易に実行することができる。そして、制御装置５３は、演算した厚みを表示装置５１に表示させる。これにより、点検者は、表示装置５１を見るだけでライニング１６の厚みを確認することができる。

また、制御装置５３は、例えば、計測された到達時間が予め定めた所定時間以下となったとき、又は到達時間から演算したライニング１６の厚みが予め定めた所定厚み以下となったときに、遠隔監視装置５２に当該情報を発報する。具体的には、当該所定厚みをライニング１６の交換が必要な厚みに設定しておき、演算した厚みがこれ以下になった場合に、ライニング１６の交換を促す警告情報を遠隔監視装置５２に発報することができる。また、制御装置５３は、当該所定厚みを複数設定しておき、摩耗レベルに応じた処理を実行してもよい。例えば、摩耗レベルが低い場合には、表示装置５１の表示や図示しない記憶装置へのデータ保存のみを実行し、摩耗レベルが高い場合には、表示装置５１の表示と共に遠隔監視装置５２への発報を実行する。

次に、図４を参照しながら、上記構成を備えたブレーキ装置１０におけるライニング１６の厚みの計測方法について説明する。図４では、ライニング１６の厚みが十分にある初期状態（ａ）と、ライニング１６が摩耗して厚みが薄くなった状態（ｂ）とを示す。なお、説明の便宜上、アーマチュア１２に接触するライニング１６を「ライニング１６ａ」とし、サイドプレート１３に接触するライニング１６を「ライニング１６ｂ」とする。

図４に示すように、ブレーキ装置１０では、ブレーキ作動時において、ブレーキディスク１１がアーマチュア１２とサイドプレート１３とに挟まれ、ライニング１６ａとアーマチュア１２の摩擦面１２ｚとが接触し、ライニング１６ｂとサイドプレート１３の摩擦面１３ｚとが接触する。このとき、摩擦面１２ｚ（内面１２ｘ）と摩擦面１３ｚ（内面１３ｘ）との間隔Ｌａは、ブレーキディスク１１の厚みと等しくなる。ブレーキディスク１１の厚みは、基材１５の厚みとライニング１６ａ，１６ｂの厚みを足したものである。なお、基材１５の厚みは変化しないが、ライニング１６ａ，１６ｂは摩擦面１２ｚ，１３ｚとの摩擦により摩耗して厚みが減少する。つまり、図４に示す間隔ＬａからＬｂへの変化は、ライニング１６ａ，１６ｂの摩耗による厚みの減少を表している。

上記のように、投受光器２０は、サイドプレート１３の外側に配置され、アーマチュア１２の内面１３ｘに対して略垂直にレーザー光αを照射して到達時間を計測している。ライニング１６ａ，１６ｂの厚みが減少して内面１２ｘと内面１３ｘとの間隔がＬｂになった場合、間隔Ｌａの場合よりもアーマチュア１２が投受光器２０に近づき、内面１２ｘと投受光器２０との距離が短くなる。そして、距離が短くなったことにより計測される到達時間も短くなる。したがって、間隔Ｌａの場合の到達時間Ｔａと、間隔Ｌｂの場合の到達時間Ｔｂとを比較することで、図４（ｂ）に示す状態のライニング１６ａ，１６ｂの厚みを演算することができる。

以上のように、ブレーキ装置１０及び監視システム５０によれば、構造が単純で施工が容易な手法によって、迅速且つ正確にライニング１６の厚みを把握することができる。したがって、ライニング１６の厚みの点検作業の負荷を大幅に軽減することが可能となる。

次に、図５〜図７を参照しながら、ブレーキ装置３０について詳説する。図５は、ブレーキ装置３０の要部を示し、図６は、ブレーキシュー３２のみを抜き出して示す。図７は、図６のＡＡ線断面の一部を示す図であって、ブレーキ装置３０におけるライニング３４の厚みの計測方法を説明するための図である。なお、以下では、ブレーキ装置１０と同様の構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。

図５に示すように、ブレーキ装置３０は、回転軸１０３に固定されて共に回転するドラム３１と、２つのブレーキシュー３２とを備える。ドラム３１は、ドラム型の非摩耗部材である。ブレーキシュー３２は、基材３３に取り付けられたライニング３４を有し、ブレーキ作動時にドラム３１に押し付けられる制輪子である。ブレーキ装置３０では、ライニング３４と、ドラム３１の表面のライニング３４と接触する摩擦面３１ｚとの間に働く摩擦力によって制動力を発現する。

ブレーキ装置３０では、ドラム３１を径方向両側から挟むように、径方向に移動可能に支持された一対のブレーキアーム３５が設けられている。そして、各ブレーキアーム３５にブレーキシュー３２が取り付けられている。各ブレーキアーム３５は、ブレーキ作動時において、図示しない電磁コイルやプランジャ等の動作によりブレーキシュー３２をドラム３１に押し付けるように動く。

図６に示すように、ブレーキシュー３２の基材３３は、ドラム３１の曲面形状に適合する湾曲した形状を有する。本実施形態では、湾曲した板状部と、板状部の背面の両縁に三日月形状の補強部とを有している。また、ライニング３４は、複数（例えば、８つ）のビス孔３６に挿入されるビス３７によって基材３３に取り付けられている。さらに、基材３３及びライニング３４には、厚み方向に貫通した貫通孔３８が形成されている。

図７に示すように、投受光器２０は、ブレーキシュー３２に取り付けられている。投受光器２０は、例えば、基材３３の背面に接着剤３９を用いて固定することができる。より詳しくは、貫通孔３８を通してドラム３１の摩擦面３１ｘにレーザー光αを照射可能とすべく、投受光器２０の投光部、受光部を貫通孔３８に向けて取り付けられる。

なお、ブレーキ装置３０では、非摩耗部材であるドラム３１の摩擦面３１ｘで反射されるレーザー光αの到達時間を計測することにより、ライニング３４の厚みを求めることができる。つまり、ブレーキ装置３０の場合もブレーキ装置１０と同様に、ライニング３４の厚みが摩耗して薄くなると摩擦面３１ｘと投受光器２０との距離が短くなって計測される到達時間も短くなる。

上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更することができる。
例えば、ブレーキ装置１０では、基材１５にライニング１６が取り付けられるものとして説明したが、アーマチュア１２及びサイドプレート１３にライニング１６が取り付けられていてもよい。この場合も、投受光器２０等の配置は、ブレーキ装置１０と同様の物を適用できる。また、遠隔監視装置５２を用いて投受光器２０を作動させ、ライニング１６の厚みを計測できる構成としてもよい。

１０，３０ ブレーキ装置、１１ ブレーキディスク、１２ アーマチュア、１３ サイドプレート、１４ フィールド、１５，３３ 基材、１６，３４ ライニング、１７ 電磁コイル、１８ バネ、１９，３８ 貫通孔、２０ 投受光器、２１ 光ファイバー、３１ ドラム、３２ ブレーキシュー、３５ ブレーキアーム、３６ ビス孔、３７ ビス、３９ 接着剤、５０ ブレーキライニング厚み監視システム、５１ 表示装置、５２ 遠隔監視装置、５３ 制御装置、１００ 巻上げ機、１０１ シーブ、１０２ モータ、１０３ 回転軸。

Claims (5)

1. 基材に取り付けられたライニングと、
   前記ライニングと接触可能に配置された非摩耗部材と、
   を備え、前記ライニングと前記非摩耗部材の摩擦面とを接触させることで制動力を発現するブレーキ装置において、
   前記摩擦面又はその同一平面に対してレーザー光を照射する投光部と、
   前記摩擦面又はその同一平面で反射した前記レーザー光を受光する受光部と、
   前記ライニングと前記摩擦面とが接触した状態で前記投光部から出力された前記レーザー光が前記受光部に到達するまでの時間を計測する手段と、
   を備え、前記投光部及び前記受光部は、前記非摩耗部材に対して、前記ライニングが摩耗して厚みが薄くなるほど前記時間が短くなるように配置されていることを特徴とするブレーキ装置。
2. ディスク状の前記基材の両面に前記ライニングが取り付けられたブレーキディスクと、前記ブレーキディスクを両側から挟むように配置された前記非摩耗部材であるアーマチュア及びサイドプレートとを備え、
   前記サイドプレートには、厚み方向に貫通した貫通孔が形成され、
   前記投光部は、前記サイドプレートの外側に配置されると共に、前記貫通孔を通して前記アーマチュアの前記摩擦面と同一平面に対して略垂直に前記レーザー光を照射する請求項１に記載のブレーキ装置。
3. 前記基材に前記ライニングが取り付けられたブレーキシューと、前記ライニングと接触可能に配置されたドラム型の前記非摩耗部材とを備え、
   前記基材及び前記ライニングには、厚み方向に貫通した貫通孔が形成され、
   前記投光部は、前記ブレーキシューに取り付けられると共に、前記貫通孔を通して前記前記非摩耗部材の前記摩擦面に対して略垂直に前記レーザー光を照射する請求項１に記載のブレーキ装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレーキ装置に搭載されたブレーキライニング厚み監視システムであって、
   表示装置と、
   計測された前記時間から前記ライニングの厚みを演算して、当該厚みを前記表示装置に表示させる制御装置と、
   を備えることを特徴とするブレーキライニング厚み監視システム。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のブレーキ装置に搭載されたブレーキライニング厚み監視システムであって、
   遠隔監視装置と、
   計測された前記時間が予め定めた所定時間以下となったとき、又は計測された前記時間から前記ライニングの厚みを演算して当該厚みが予め定めた所定厚み以下となったときに、前記遠隔監視装置に当該情報を発報する制御装置と、
   を備えることを特徴とするブレーキライニング厚み監視システム。

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