JP6545418B1 - ブレーキ劣化判断装置及びブレーキ劣化判断システム - Google Patents

Abstract

ブレーキ劣化判断装置（１）は、モータ（２１）の回転を規制するブレーキ（２２）が閉じている状態で、モータ（２１）に供給される電流の値を徐々に大きくする制御を行う制御部（２）と、モータ（２１）に供給される電流の値をもとに、ブレーキトルクの値を推定するトルク推定部（４）と、トルク推定部（４）によって推定されたブレーキトルクの値を基準値と比較し、ブレーキ（２２）の劣化を判断するブレーキ劣化判断部（７）とを有する。

Description

本発明は、モータの回転を規制する機能を有するブレーキの劣化を判断するブレーキ劣化判断装置及びブレーキ劣化判断システムに関する。

従来、ブレーキの劣化を判断する方法として、ブレーキが閉じている状態でモータに電流を供給してモータを回転させることによりブレーキが正常であるか劣化しているかを判断する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ブレーキが閉じている状態は、ブレーキがモータの回転を規制する動作を行っている状態である。

特開平６−２４６６７４号公報

しかしながら、特許文献１によって開示されている技術では、ブレーキを閉じた状態で基準トルクを与えるための比較的大きな電流が一気にモータに供給されるため、ブレーキが損傷する可能性がある。具体的には、特許文献１の技術では、ブレーキ劣化の判断を行うために非常停止を行う。そのため、ブレーキトルクがない状態から、ブレーキトルクを判断するための基準トルクが一気に発生するため、ブレーキパッドが損傷する可能性がある。そこで、ブレーキの損傷を抑制しつつブレーキが正常であるか劣化しているかを判断する技術が提供されることが要求されている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブレーキが損傷することを抑制しつつブレーキが正常であるか劣化しているかを判断するブレーキ劣化判断装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、モータに電流を供給するインバータと、前記モータの回転を規制するブレーキと前記インバータとを制御する制御部と、前記ブレーキの劣化を判断するブレーキ劣化判断装置と、を備え、前記制御部は、前記ブレーキを閉じた状態で、前記モータに供給する電流が徐々に大きくなるように前記インバータを制御し、前記ブレーキ劣化判断装置は、前記モータに供給された電流から推定されたブレーキトルクと基準値とを比較し、前記ブレーキの劣化を判断し、本発明は、前記ブレーキが劣化していると判断されたときに、前記モータの回転を減速する減速時間を、前記ブレーキが劣化していると判断された時の前記ブレーキトルクである最大ブレーキトルクと安全率に基づいて算出することを特徴とする。

本発明にかかるブレーキ劣化判断装置は、ブレーキが損傷することを抑制しつつブレーキが正常であるか劣化しているかを判断することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置の構成を示す図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有するブレーキ劣化判断部によって行われる判断を説明するための第１図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有するブレーキ劣化判断部によって行われる判断を説明するための第２図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有する表示部が推定された複数のブレーキトルクの値をブレーキが使用された時間を示す情報と関連付けて表示する例を示す図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有する表示部が推定された複数のブレーキトルクの値をブレーキの開閉回数と関連付けて表示する例を示す図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有する制御部、トルク推定部、ブレーキ劣化判断部、表示情報生成部及び回数計測部の少なくとも一部の機能がプロセッサによって実現される場合のプロセッサを示す図 実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置が有する制御部、トルク推定部、ブレーキ劣化判断部、表示情報生成部及び回数計測部を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路によって実現される場合の処理回路を示す図 実施の形態２にかかるブレーキ劣化判断装置を用いたブレーキトルクの制御を説明するための図

以下に、本発明の実施の形態にかかるブレーキ劣化判断装置及びブレーキ劣化判断システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１の構成を示す図である。ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１の回転を規制する機能を有するブレーキ２２が劣化しているか否かを判断する装置である。図１には、モータ２１及びブレーキ２２も示されている。

ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２が閉じている状態で、電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を行うと共に、モータ２１に供給される電流の値を徐々に大きくさせる制御を行う制御部２を有する。すなわち、制御部２は、ブレーキ２２が閉じている状態でトルク指令を与えることにより、インバータ装置２３からモータ２１への電流の供給を開始するよう制御する。ブレーキ２２が閉じている状態は、ブレーキ２２がモータ２１の回転を規制する動作を行っている状態である。

実施の形態１では、インバータ装置２３が、交流電源２４から出力される三相交流をもとにした三相交流をモータ２１に供給する。制御部２は、インバータ装置２３を制御することによって、電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を行うと共に、モータ２１に供給される電流の値を徐々に大きくさせる制御を行う。図１には、インバータ装置２３及び交流電源２４も示されている。

ブレーキ２２が閉じている状態でモータ２１への電流供給が開始され始めたときには、モータ２１は回転しないが、供給される電流の値が徐々に大きくなり、モータ２１のトルクが最大ブレーキトルクを超えると、モータ２１は回転を開始する。このときの最大ブレーキトルクを用いて、後述するブレーキ劣化の判断を行う。

なお、制御部２は、モータ２１が回転を開始すると、インバータ装置２３を制御することによって、モータ２１が回転を開始した時にモータ２１に供給される電流の値より小さい一定の値の電流をモータ２１に供給させる。すなわち、ブレーキトルクは回転開始時よりも小さくなる。

加えて、制御部２は、モータ２１が回転を開始した後に、モータ２１への電流の供給を停止させる制御を行う。具体的には、制御部２は、インバータ装置２３を制御することによって、モータ２１が回転を開始した時からあらかじめ決められた期間が経過した時に、電流をモータ２１に供給することを停止させる。例えば、あらかじめ決められた期間は、１分である。あらかじめ決められた期間は、ブレーキ２２が損傷することを抑制することができる期間であって、例えば実験によって決められる。

図１には、スイッチ２５も示されている。スイッチ２５の例は、電磁接触器である。スイッチ２５が閉じた場合、交流電源２４から出力された三相交流はブレーキ２２に供給され、ブレーキ２２は開く。ブレーキ２２が開いている状態は、ブレーキ２２がモータ２１の回転を規制する動作を行っていない状態である。ブレーキ２２が開くと、モータ２１は自由に回転することができる状態になる。

スイッチ２５が開いた場合、交流電源２４から出力された三相交流はブレーキ２２に供給されず、ブレーキ２２は閉じる。ブレーキ２２が閉じると、モータ２１の回転は規制される。つまり、スイッチ２５は、交流電源２４から出力された三相交流をブレーキ２２に供給する状態と当該三相交流をブレーキ２２に供給しない状態とを切り換える。

制御部２は、スイッチ２５の開閉を制御する機能も有する。つまり、制御部２は、交流電源２４から出力された三相交流をブレーキ２２に供給する状態と、当該三相交流をブレーキ２２に供給しない状態とを切り換える機能も有する。更に言うと、制御部２は、ブレーキ２２が閉じた状態とブレーキ２２が開いた状態とを切り換える機能も有する。なお、ブレーキ２２は、交流電源２４から出力された三相交流が供給された場合に閉じて、当該三相交流が供給されない場合に開いてもよい。いずれにしても、制御部２は、スイッチ２５の開閉を制御する機能と、ブレーキ２２が閉じた状態とブレーキ２２が開いた状態とを切り換える機能とを有する。

ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１に供給される電流の値を検出する電流検出部３を更に有する。

本実施の形態では、電流検出部３は、モータ２１に供給される三相交流のうちの二相の交流電流の各々の値を検出する。電流検出されない残りの一相の電流値は、計算に寄り算出することが可能である。尚、電流検出部３は、モータ２１に供給される三相交流のうちの一相の交流電流の値を検出してもよいし、当該三相交流のすべての値を検出してもよい。いずれにしても、電流検出部３は、ブレーキ２２が閉じている状態で電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を制御部２が開始した後に、モータ２１に供給される電流の値を検出する。電流検出部３の例は、抵抗を有していて当該抵抗の両端の電圧を測定することによって電流値を得る電流計である。

ブレーキ劣化判断装置１は、電流検出部３によって検出された電流の値をもとに、ブレーキトルクの値を推定するトルク推定部４を更に有する。例えば、トルク推定部４は、モータ２１に供給される電流の値とブレーキトルクの値とを関係付ける計算式と、電流検出部３によって検出された電流の値とをもとに、ブレーキトルクの値を推定する。

ブレーキ劣化判断装置１は、時刻を示す時計５と、情報を記憶する記憶部６とを更に有する。記憶部６の例は、半導体メモリである。トルク推定部４は、ブレーキトルクの値を推定すると、推定したブレーキトルクの値と、ブレーキトルクの値が推定された時刻とを対応付けた情報を記憶部６に格納する。つまり、記憶部６は、トルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と、ブレーキトルクの値が推定された時刻との関連性を示す情報を記憶する。ブレーキトルクの値が推定された時刻は、時計５が示す時刻によって特定される。トルク推定部４は、複数の時刻の各々においてブレーキトルクの値を推定する。記憶部６は、複数のブレーキトルクについて、上記の情報を記憶する。

ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が基準値より大きい場合にブレーキ２２は正常であると判断するブレーキ劣化判断部７を更に有する。ブレーキ劣化判断部７は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が基準値以下である場合にブレーキ２２は劣化していると判断する。基準値は、ブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断するために設定された値である。

ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ劣化判断部７によって行われた判断の結果を表示するためのデータを生成する表示情報生成部８と、ブレーキ劣化判断部７によって行われた判断の結果を表示する表示部９とを更に有する。表示部９は、当該判断の結果を表示する際、表示情報生成部８によって生成されたデータを用いる。具体的には、表示部９は、ブレーキ２２は正常であるとブレーキ劣化判断部７によって判断された場合、ブレーキ２２が正常であることを示す情報を表示し、ブレーキ２２は劣化しているとブレーキ劣化判断部７によって判断された場合、ブレーキ２２が劣化していることを示す情報を表示する。表示部９の例は、液晶表示装置である。

ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ劣化判断部７が判断を複数回行った後に記憶部６に記憶されている情報をもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示部９に表示させる第１の指示をユーザがブレーキ劣化判断装置１に入力するための入力部１０を更に有する。入力部１０の例は、キーボード又は複数のボタンである。

ユーザが入力部１０を用いて第１の指示をブレーキ劣化判断装置１に入力した場合、表示情報生成部８は、記憶部６に記憶されている情報をもとに、第１の指示にしたがったデータを生成する。表示部９は、表示情報生成部８によって生成されたデータをもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示する。

つまり、表示部９は、記憶部６に記憶されている情報をもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示する。表示部９は、複数のブレーキトルクの値を表示する際、基準値も表示する。

ブレーキ劣化判断装置１は、制御部２が行う制御をもとに、ブレーキ２２の開閉回数を計測する回数計測部１１を更に有する。上述の通り、制御部２は、ブレーキ２２が閉じた状態とブレーキ２２が開いた状態とを切り換える機能を有する。回数計測部１１は、制御部２によって行われるブレーキ２２が閉じた状態とブレーキ２２が開いた状態との切り換えをもとに、ブレーキ２２の使用回数である開閉回数を計測する。ブレーキ２２の開閉回数は、ブレーキ２２がモータ２１の回転を規制する動作を行った回数に相当する。

記憶部６は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と、当該ブレーキトルクの値が推定された時の直前又は直後のブレーキ２２の使用回数とを対応付けた情報も記憶する。上記のブレーキ２２の使用回数は、回数計測部１１によって計測される開閉回数をもとに積算数が特定される。

上述の通り、トルク推定部４は、複数回の劣化判断を行い、ブレーキトルクの値を推定する。記憶部６は、モータ２１が回転を開始した時のブレーキトルクの値とブレーキ２２の開閉回数とを関連付けた情報を記憶する。入力部１０は、ブレーキ劣化判断部７が判断を複数回行った後に記憶部６に記憶されている情報をもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示させる第２の指示をユーザがブレーキ劣化判断装置１に入力する際にも用いられる。

ユーザが入力部１０を用いて第２の指示をブレーキ劣化判断装置１に入力した場合、表示情報生成部８は、第２の指示にしたがったデータを生成する。表示部９は、表示情報生成部８によって生成されたデータをもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示する。つまり、表示部９は、記憶部６に記憶されている情報をもとに、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示する。表示部９は、複数のブレーキトルクの値を表示する際、基準値も表示する。

図２は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有するブレーキ劣化判断部７によって行われる判断を説明するための第１図である。更に言うと、図２は、ブレーキ２２が正常であるとブレーキ劣化判断部７によって判断される場合を説明するための図である。図２に示す通り、ブレーキ２２が閉じている状態で、ブレーキ２２が劣化しているか否かについての判断がブレーキ劣化判断装置１によって開始されると、電流がモータ２１に供給される。モータ２１に供給される電流の値は、徐々に大きくなる。図２では、ブレーキ２２が閉じている時間は、「ブレーキ」という項目において、「閉」という文字が付加されている時間である。

図２では、ブレーキ２２の劣化判断が行われる時間は、「判断モード」という項目において、「ＯＮ」という文字が付加されている時間である。「判断モード」において「ＯＮ」という文字が付加されている時間の最初の時が、ブレーキ２２が劣化しているか否かについての判断がブレーキ劣化判断装置１によって開始される時である。

電流検出部３は、ブレーキ２２が閉じている状態で電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を制御部２が開始した後に、モータ２１に供給される電流の値を検出する。図２では、電流検出部３によって検出された電流の値は、「検出された電流」という項目において示されている。トルク推定部４は、電流検出部３によって検出された電流の値をもとに、ブレーキトルクの値を推定する。図２では、トルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値は、「推定されたトルク」という項目において示されている。

上述の通り、制御部２は、モータ２１が回転を開始した後に、モータ２１への電流の供給を停止させる制御を行う。図２では、モータ２１の単位時間当たりの回転数は、「回転数」という項目において示されている。制御部２は、電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を行うと共に、モータ２１に供給される電流の値を徐々に大きくさせる制御も行う。

そのため、図２に示す通り、モータ２１の単位時間当たりの回転数は、モータ２１が回転を開始してから徐々に大きくなる。なお、図２に示される回転数は、推定された単位時間当たりにおけるモータ２１の回転数である。ブレーキ劣化判断部７は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と基準値とをもとに、ブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断する。

図２に示す例では、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値は基準値より大きい。そのため、ブレーキ劣化判断部７は、ブレーキ２２は正常であると判断する。図２では、「判断結果」という項目において「ＯＫ」という文字が付加されており、ブレーキ２２は正常であると判断された結果が示されている。

図３は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有するブレーキ劣化判断部７によって行われる判断を説明するための第２図である。更に言うと、図３は、ブレーキ２２が劣化しているとブレーキ劣化判断部７によって判断される場合を説明するための図である。図３と図２との主な相違点は、「推定されたトルク」という項目において示されているトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が相違する点である。

「推定されたトルク」という項目に着目して図３と図２とを対比すると明らかな通り、図３の例では、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値は、基準値より小さい。そのため、ブレーキ劣化判断部７は、ブレーキ２２は劣化していると判断する。図３では、「判断結果」という項目において「ＷＡＲＮＩＮＧ」という文字が付加されており、ブレーキ２２は劣化していると判断された結果が示されている。

図４は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有する表示部９が推定された複数のブレーキトルクの値をブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示する例を示す図である。ブレーキ劣化判断部７によって複数回の判断が行われた後に、ユーザが、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示部９に表示させる第１の指示をブレーキ劣化判断装置１に入力したことを想定する。その場合、図４に示すように、表示部９は、モータ２１が回転を開始した時のトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示する。

図４では、ブレーキが正常であるか劣化しているかが最初に判断された時を基準時刻にし、基準時刻にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と、基準時刻から１５００時間経過した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値とが示されている。図４では、基準時刻から１００００時間、１８０００時間、２００００時間及び２１０００時間が経過した各時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が更に示されている。

図４から明らかな通り、表示部９は、ブレーキトルクの値が時間の経過、つまりブレーキの使用時間が経過すると共に小さくなっていることを表示する。ユーザは、表示部９が表示するデータを確認することにより、ブレーキ２２の修理又は交換を準備することができる。

なお、本実施の形態ではブレーキの使用時間を時計５によって確認するとしたが、時刻カウンタ装置など、時間経過を計測できるものを用いても良いことは言うまでもない。

図５は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有する表示部９が推定された複数のブレーキトルクの値をブレーキ２２の使用回数と関連付けて表示する例を示す図である。ブレーキ劣化判断部７によって複数回の判断が行われた後に、ユーザが、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示部９に表示させる第２の指示をブレーキ劣化判断装置１に入力したことを想定する。その場合、図５に示すように、表示部９は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示する。

図５では、ブレーキが正常であるか劣化しているかが最初に判断された時の直前のブレーキ２２の開閉回数を０回にし、ブレーキ２２の開閉回数が０回である状態の直後にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が示されている。図５では、ブレーキ２２の開閉回数が１０万回、３０万回、７０万回及び８０万回である状態の直後にトルク推定部４によって推定された各ブレーキトルクの値が更に示されている。

図５から明らかな通り、表示部９は、ブレーキトルクの値がブレーキ２２の開閉回数が増加すると共に小さくなっていることを表示する。ユーザは、表示部９が表示するデータを確認することにより、ブレーキ２２の修理又は交換を準備することができる。

上述の通り、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２が閉じている状態で、電流が供給されていないモータ２１に電流を供給させる制御を行うと共に、モータ２１に供給される電流の値を徐々に大きくさせる制御を行う。加えて、ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１に供給される電流の値をもとにブレーキトルクの値を推定し、推定されたブレーキトルクの値と基準値とを比較してブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断する。さらに、ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１が回転を開始した後に、モータ２１への電流の供給を停止させる制御を行う。

つまり、ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２が閉じている状態で、モータ２１に供給される電流の値を徐々に大きくさせる制御を行うと共に、モータ２１が回転を開始した後に、モータ２１への電流の供給を停止させる制御を行う。更に言うと、ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断する際に、ブレーキ２２が閉じた状態で最大ブレーキトルクに対応するような大きな値の電流がモータ２１に突然供給されることがない。

本実施の形態に係るブレーキ劣化判断装置１は、例えばクレーンのブレーキの劣化判断に用いられる。クレーンのモータに供給される電流は通常非常に大きく、ブレーキトルクも大きくなる。本実施の形態に係るブレーキ劣化判断装置１を用いれば、クレーンのブレーキのように、ブレーキトルクが大きくなる場合であっても、ブレーキ２が閉じた状態でモータへの供給電流を開始し、ブレーキトルクを徐々に大きくしていくため、ブレーキに急激な負荷がかかることがない。その結果、ブレーキ劣化判断時におけるブレーキの損傷を抑制することができる。

本実施の形態では、モータ２１にクレーン等の機械装置が取り付けられていない状態で、モータ２１の回転を規制するブレーキの劣化判断を行う場合を説明したが、モータ２１に機械装置が取り付けられた状態で劣化判断を行っても良い。

ウィンチのブレーキは、例えば搬送物の位置を維持するために、ブレーキが用いられるが、ブレーキが劣化すると、搬送物の位置を維持することが困難になる。例えば船の錨をウィンチで下ろす様な場合に、ブレーキ劣化を判断するため、ブレーキを閉じた状態でモータへの供給電流を急激に大きくするとする。このとき、ブレーキが劣化しているとすると、錨が急激に落下してしまう場合がある。本実施の形態に係るブレーキ劣化判断装置１を用いれば、モータへの供給電流を徐々に大きくするため、錨等の搬送物が急激に落下することを抑制することができる。

このように、本実施の形態に係るブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２が損傷することを抑制しつつブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断することができる。

図４に示す通り、ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示する。図５に示す通り、ブレーキ劣化判断装置１は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示する。

ユーザは、ブレーキ劣化判断装置１によって表示されたデータを確認することにより、ブレーキ２２の修理又は交換を準備することができる。つまり、ブレーキ劣化判断装置１は、ブレーキ２２の修理又は交換を準備する必要がある場合にブレーキ２２の修理又は交換を準備する必要があることを視覚的にユーザに認識させることができる。

なお、上述した実施の形態１では、ブレーキ劣化判断部７は、モータ２１が回転を開始した時にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と基準値とを比較することによってブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断する。しかしながら、ブレーキ劣化判断部７は、モータ２１が回転を開始した時の前後にトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値と基準値とを比較することによってブレーキ２２が正常であるか劣化しているかを判断してもよい。

つまり、ブレーキ劣化判断部７は、モータ２１が回転を開始した時を含むあらかじめ決められた期間においてトルク推定部４によって推定されたブレーキトルクの値が基準値より大きい場合にブレーキ２２は正常であると判断し、当該推定されたブレーキトルクの値が基準値以下である場合にブレーキ２２は劣化していると判断してもよい。

更に言うと、表示部９は、モータ２１が回転を開始した時を含むあらかじめ決められた期間においてトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２が使用された時間を示す情報と関連付けて表示してもよい。表示部９は、モータ２１が回転を開始した時を含むあらかじめ決められた期間内においてトルク推定部４によって推定された複数のブレーキトルクの値を、ブレーキ２２の開閉回数と関連付けて表示してもよい。

図６は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有する制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部の機能がプロセッサ６１によって実現される場合のプロセッサ６１を示す図である。つまり、ブレーキ劣化判断装置１が有する制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部の機能は、メモリ６２に格納されるプログラムを実行するプロセッサ６１によって実現されてもよい。

プロセッサ６１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）である。図６には、メモリ６２も示されている。

制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部の機能がプロセッサ６１によって実現される場合、当該一部の機能は、プロセッサ６１と、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェア及びファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリ６２に格納される。

プロセッサ６１は、メモリ６２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部の機能を実現する。

すなわち、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部の機能がプロセッサ６１によって実現される場合、ブレーキ劣化判断装置１は、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部によって実行されるステップが結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ６２を有する。

メモリ６２に格納されるプログラムは、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の少なくとも一部が実行する手順又は方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。

メモリ６２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の不揮発性もしくは揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等である。

図７は、実施の形態１にかかるブレーキ劣化判断装置１が有する制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１を構成する少なくとも一部の構成要素が処理回路７１によって実現される場合の処理回路７１を示す図である。つまり、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の機能の少なくとも一部は、処理回路７１によって実現されてもよい。

処理回路７１は、専用のハードウェアである。処理回路７１は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はこれらを組み合わせたものである。制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の一部は、残部とは別個の専用のハードウェアであってもよい。

制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の複数の機能について、当該複数の機能の一部がソフトウェア又はファームウェアで実現され、当該複数の機能の残部が専用のハードウェアで実現されてもよい。このように、制御部２、トルク推定部４、ブレーキ劣化判断部７、表示情報生成部８及び回数計測部１１の複数の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって実現することができる。

本実施の形態では、制御部２、トルク推定部４、電流検出部３、表示部９、入力部１０はブレーキ劣化判断装置１が備えるとしたが、これらは従来、インバータ回路を制御するために電力変換装置に備えられている場合もあり、本実施の形態でも電力変換装置などブレーキ劣化判断装置とは別にあっても良い。

また、本実施の形態ではモータ２１に供給する電流を連続的に増大したが、ステップ的に増大しても良い。

実施の形態２．
図８は、実施の形態２にかかるブレーキ劣化判断装置を用いたブレーキトルクの制御を説明するための図である。本実施の形態では、実施の形態１を用いてブレーキの劣化が判断され最大ブレーキトルクが求められたモータを用いて、機械装置を駆動する方法について説明する。尚、本実施の形態では実施の形態１と異なる部分のみを説明する。

実施の形態１により、図３の様に推定された最大ブレーキトルクが、基準値よりも小さいとする。この場合、ブレーキは正常時よりも経時的劣化が進んでいることが解る。一方で、ブレーキトルクは低下しているが、運転条件によっては使用を継続できる場合もある。例えば、交換するための正常ブレーキが準備できるまでの間、経時的劣化が進んでいると判断されたブレーキの使用が要求される場合がある。

上記のような場合に、本実施の形態では、劣化が進んだブレーキを用いた最適な使用条件下でモータの制御を行うことを特徴とする。

図８は、実施の形態１で説明したブレーキの劣化判断を行う判断モードではなく、実動作を行う運転モードにおけるモータの回転数と、トルク推定部４により推定された推定トルクと、運転信号と、ブレーキの開閉を示す図面である。

図８では、運転信号が「ＯＮ」であり、搬送物である負荷による負荷トルクが発生する状況で、モータは一定の回転数で回転している。運転信号が「ＯＦＦ」になり、ブレーキを閉じて減速する。この時、負荷トルクに、回転速度を低下するための減速トルクを加えた減速時総トルクが推定トルク、すなわちブレーキトルクとして発生する。

ここで、負荷トルクは搬送物の重量によって決定し、減速トルクは減速時の減速度によって決定するため、減速時の回転速度を制御することによって、減速時総トルクを制御することができる。そこで、実施の形態１のブレーキ劣化判断において求めた最大ブレーキトルクを用いて、以下の様に最適な減速条件を求める。

一般的に減速トルクＴ［Ｎ・ｍ］は、以下の式（１）で求められることが知られている。尚、負荷トルクをＴ_ＬＦ［Ｎ・ｍ］、ΣＪ［ｋｇ・ｇ^２］をモータ、ブレーキ及び負荷の合計イナーシャ、Ｎｍａｘ［ｒ／ｍｉｎ］を減速開始時の速度、Ｎｍｉｎ［ｒ／ｍｉｎ］を減速終了時の速度、ｔ_０［ｓ］を減速時間とする。減速する結果、モータの回転を停止する場合にはＮｍｉｎは０となる。
Ｔ−Ｔ_ＬＦ＝ΣＪ×（Ｎｍａｘ-Ｎｍｉｎ）／｛９．５５×ｔ｝ ・・・（１）

本実施の形態では、実施の形態１でブレーキが劣化していると判断された時に、当該ブレーキの最大ブレーキトルク以下の条件で減速するため、式（１）を用いて減速時間ｔ_１［ｓ］を以下の式（２）を用いて求める。実施の形態１のブレーキ劣化判断で求められた最大ブレーキトルクをＴ_ｍａｘ［Ｎ・ｍ］とし、安全率をαとすると、式（１）より、以下の式（２）が得られる。
ｔ_１＝ΣＪ×（Ｎ_ｍａｘ-Ｎ_ｍｉｎ）／｛９．５５×（Ｔ_ｍａｘ×α−Ｔ_ＬＦ）｝ ・・・（２）

ここで、αは劣化が進んだブレーキにかかるトルクに余裕を持たせるものである。つまり、劣化が進んだブレーキのトルクとして最大値がＴｍａｘであるため、当該ブレーキにかかるトルクをＴｍａｘよりも小さくしておくために安全率αを設けた。ブレーキトルクをＴｍａｘに設定したい場合には、αに１を代入すればよいことは言うまでもない。尚、ブレーキトルクをＴｍａｘよりも小さく制御したい場合に、αに１を代入して求めたｔ_０よりも長い時間で減速するようにしても良いことは言うまでもない。

図８において、運転信号がＯＦＦになりブレーキが閉じられることにより、減速が開始される。減速開始時から回転数が０になるまでの減速時間の適正値を式（２）によって求めることによって、回転数の適正な減速度が求められ、劣化と判断されたブレーキを用いて、ブレーキ性能を制御しながら減速することが可能になる。尚、本実施の形態では、上述の減速時間や減速度の算出は制御部２が実施する。図１は、ブレーキ劣化判断システムを示す図でもある。

以上の様に、本実施の形態では、実施の形態１の劣化判断で劣化していると判断されたブレーキを用いてモータの回転を規制する機能を十分に実現するための最適な減速時間を求めることができる。その結果、実施の形態１では劣化していると判断されたブレーキも減速条件を制御することで使用を継続することが可能となり、ブレーキの寿命を長くすることが可能となる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１ ブレーキ劣化判断装置、２ 制御部、３ 電流検出部、４ トルク推定部、５ 時計、６ 記憶部、７ ブレーキ劣化判断部、８ 表示情報生成部、９ 表示部、１０ 入力部、１１ 回数計測部、２１ モータ、２２ ブレーキ、２３ インバータ装置、２４ 交流電源、２５ スイッチ、６１ プロセッサ、６２ メモリ、７１ 処理回路。

Claims (8)

1. モータに電流を供給するインバータと、
   前記インバータと、前記モータの回転を規制するブレーキと、を制御する制御部と、
   前記ブレーキの劣化を判断するブレーキ劣化判断装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記ブレーキを閉じた状態で、前記モータに供給する電流が徐々に大きくなるように前記インバータを制御し、
   前記ブレーキ劣化診断装置は、前記モータに供給された電流から推定されたブレーキトルクと基準値を比較し、前記ブレーキの劣化を判断し、
   前記ブレーキが劣化していると判断されたときに、前記モータの回転を減速する減速時間を、前記ブレーキが劣化していると判断された時の前記ブレーキトルクである最大ブレーキトルクと安全率に基づいて算出すること
   を特徴とするブレーキ劣化判断システム。
2. 前記ブレーキが劣化していると判断されたときに、前記モータの回転をＮ_ｍａｘからＮ_ｍｉｎへ減速する減速時間ｔ_１を、下記の式をもとに算出し、
   ｔ_１＝ΣＪ×（Ｎ_ｍａｘ−Ｎ_ｍｉｎ）／｛９．５５×（Ｔ_ｍａｘ×α−Ｔ_ＬＦ）｝
   ΣＪは前記モータ、前記ブレーキ及び負荷の合計イナーシャであり、Ｎ_ｍａｘは減速開始時の速度であり、Ｎ_ｍｉｎは減速終了時の速度であり、αは安全率であり、Ｔ_ＬＦは負荷トルクである
   ことを特徴とする請求項１に記載のブレーキ劣化判断システム。
3. モータの回転を規制するブレーキが閉じている状態で、前記モータに供給される電流の値を徐々に大きくする制御を行う制御部と、
   前記モータに供給される電流の値をもとに、ブレーキトルクの値を推定するトルク推定部と、
   前記トルク推定部によって推定された前記ブレーキトルクの値を基準値と比較し、前記ブレーキの劣化を判断するブレーキ劣化判断部とを備え、
   前記制御部は、前記ブレーキが劣化していると判断されたときに、前記モータの回転を減速する減速時間を、前記ブレーキが劣化していると判断された時の前記ブレークトルクと安全率に基づいて算出すること
   を特徴とするブレーキ劣化判断装置。
4. 前記制御部は、前記ブレーキが劣化していると判断されたときに、前記モータの回転をＮ _ｍａｘ からＮ _ｍｉｎ へ減速する減速時間ｔ _１ を、下記の式をもとに算出し、
   ｔ _１ ＝ΣＪ×（Ｎ _ｍａｘ −Ｎ _ｍｉｎ ）／｛９．５５×（Ｔ _ｍａｘ ×α−Ｔ _ＬＦ ）｝
   ΣＪは前記モータ、前記ブレーキ及び負荷の合計イナーシャであり、Ｎ _ｍａｘ は減速開始時の速度であり、Ｎ _ｍｉｎ は減速終了時の速度であり、αは安全率であり、Ｔ _ＬＦ は負荷トルクである
   ことを特徴とする請求項３に記載のブレーキ劣化判断装置。
5. 前記ブレーキ劣化判断部は、前記モータの回転が開始したときの前記ブレーキトルクの値を用いて、前記ブレーキの劣化を判断すること
   を特徴とする請求項３又は４に記載のブレーキ劣化判断装置。
6. 前記ブレーキ劣化判断部によって行われた判断の結果を表示する表示部を更に備える
   ことを特徴とする請求項３から５の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。
7. 前記トルク推定部によって推定された前記ブレーキトルクの値と、前記ブレーキの使用時間との関連性を示す情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部によって記憶されている前記情報をもとにした前記ブレーキトルクと前記ブレーキの使用時間に関するデータを表示する表示部と、を備えた
   請求項３から５の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。
8. 前記トルク推定部によって推定された前記ブレーキトルクの値と、前記ブレーキの使用回数との関連性を示す情報を記憶する記憶部と、
   前記記憶部によって記憶されている前記情報をもとにした前記ブレーキトルクと前記ブレーキの使用回数に関するデータを表示する表示部と、を備えた
   請求項３から５の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。

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