JP6787093B2 - ディスクブレーキ装置とディスクブレーキ監視方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスクブレーキ装置とディスクブレーキ監視方法に関する。

通常、鋼板を搬送ロールで搬送する際、鋼板処理の変更、鋼板処理、又は、設備故障のため、鋼板の搬送を停止する場合がある。このとき、鋼板に、鋼板長手方向に何らかの力が作用し、停止状態にある搬送ロールが回転し、鋼板が移動することがある。

例えば、連続焼鈍炉に鋼板を連続して搬送するため、先行する鋼板（先行鋼板）と、後続の鋼板（後続鋼板）を溶接機で溶接する場合、溶接機の位置にて、先行鋼板と後続鋼板を停止し、先行鋼板の尾端と、後続鋼板の先端を突き合せて溶接するが、先行鋼板及び／又は後続鋼板の長手方向に何らかの力が作用し、先行鋼板の尾端及び／又は後続鋼板の先端が、溶接位置から移動することがある。

この場合、搬送ロールを、適宜駆動して、先行鋼板の尾端と後続鋼板の先端の位置合せを、再度行なう必要があり、当然に、操業効率は低下する。

通常、鋼板の搬送を停止する場合、搬送ロールを駆動する電動機のディスクブレーキを作動状態に維持し、停止状態にある鋼板に何らかの力が鋼板長手方向に作用しても、搬送ロールが回転しないようにする。

図１及び図２に、鋼板搬送ロール装置の一態様を示す。図１に、鋼板搬送ロール装置の側面態様を示し、図２に、鋼板搬送ロール装置の上面態様を示す。

鋼板搬送ロール装置においては、基盤１上の基台１ａに立設した鋼製のスタンド３の両側に取り付けた軸受３ａと軸受３ｂが、鋼板ＳをＳ字状に巻き付けて搬送する搬送ロール２ａと搬送ロール２ｂを、それぞれ軸支している。

搬送ロール２ａの側には、一組の押えロール４ａ、４ｂを下面に備えるロール保持体６を軸支するアーム７が、伸縮手段８により上下動可能に配置されている。また、搬送ロール２ｂの側には、一組の押えロール５ａ、５ｂを上面に備えるロール保持体９を軸支するアーム１０が、伸縮手段１１により上下動可能に配置されている。

鋼板Ｓを、搬送ロール２ａと搬送ロール２ｂにＳ字状に巻き付けて搬送する際、搬送を円滑化かつ安定化するため、伸縮手段８と伸縮手段１１を稼働して、一組の押えロール４ａ、４ｂ、及び、一組の押えロール５ａ、５ｂを鋼板Ｓに押し付ける。

図２には、図１に示す鋼板搬送ロール装置において、一組の押えロール４ａ、４ｂを下面に備えるロール保持体６を軸支するアーム７と、一組の押えロール５ａ、５ｂを上面に備えるロール保持体９を軸支するアーム１０を取り除いた上面態様を示す。

搬送ロール２ａは、ジョイント１２ａを介して、減速機１３ａに連結され、減速機１３ａはジョイント１４ａを介して電動機１５ａ連結されている。同じく、搬送ロール２ｂは、ジョイント１２ｂを介して、減速機１３ｂに連結され、減速機１３ｂはジョイント１４ｂを介して電動機１５ｂ連結されている。

搬送ロール２ａと搬送ロール２ｂは、同期して回転する電動機１５ａと電動機１５ｂの回転で回転し、従動して回転する押えロール４ａ、４ｂ、及び、押えロール５ａ、５ｂと協働して、鋼板をＳ字状に巻き付けて搬送する。

電動機１５ａの他方の側には、ブレーキ装置１８ａが設置されていて、電動機１５ａの他方の軸１６ａが、ブレーキ装置１８ａ内に格納され、軸受１７ａで軸支されているディスク１９ａに連結されている。同じく、電動機１５ｂの他方の側には、ブレーキ装置１８ｂが設置されていて、電動機１５ｂの他方の軸１６ｂが、ブレーキ装置１８ｂ内に格納され、軸受１７ｂで軸支されているディスク１９ｂに連結されている。

そして、鋼板の搬送路には、鋼板の搬送を円滑かつ安定に行うため、図１及び図２に例示する鋼板搬送ロール装置が適宜の位置に配置されている。

鋼板の搬送路において鋼板の搬送を停止するとき、２機の電動機（図２中、１５ａと１５ｂ、参照）の回転を止め、停止後も、搬送ロール（図２中、２ａと２ｂ、参照）が回転しないよう、ディスクブレーキ（図２中、１８ａと１８ｂ、参照）を作動状態にしておくが、ブレーキパッドの摩耗で、ディスクブレーキの制動力が低下していると、停止状態の鋼板に、鋼板長手方向（搬送方向又は反搬送方向）の力が作用したとき、搬送ロールが、突発的に回転することがある。

また、ディスクブレーキが正常に作動している場合でも、鋼板長手方向（搬送方向又は反搬送方向）の力が作用して、搬送ロールが回転することがある。

ブレーキパッドの摩耗によるディスクブレーキの制動力の低下は、定期的に、ブレーキパッドの摩耗量を測定し、適宜、ブレーキパッドを交換することにより回避することができるが、ブレーキパッドの摩耗量の測定は、ブレーキ装置（図２中、１８ａと１８ｂ、参照）を解体して行う必要があり、所要の作業時間を要することになる。それ故、全てのブレーキ装置において、ブレーキパッドの摩耗量を高頻度で測定することは困難である。

また、電動機を停止した後の駆動ロールの回転の原因が、パッドの摩耗によるディスクブレーキの制動力の低下でなく、突発的な機械的要因である場合、パッドの摩耗量の測定で、電動機停止後の駆動ロールの回転に対処することは困難である。

このことを踏まえ、ディスクブレーキの制動状況を監視する方法が、幾つか提案されている。特許文献１には、電子式ブレーキ監視システム及び方法が提案されている。また、特許文献２には、ディスクブレーキ又はドラムブレーキのライニング隙間をモニタ―する方法が提案されている。

しかし、これらの方法は、ブレーキ機構の移動距離と制動圧の関係に基づいて、ブレーキのライニング隙間をモニタ―（監視）する方法であり、ライニング隙間を、直接、モニター（監視）する方法ではないので、ブレーキの制動状況を正確に評価し得る方法ではない。

非特許文献１には、GapGunポータブルすき間・段差測定器が開示されているが、この測定器は、作業者が、必要に応じ携帯して操作するものであり、常時、ディスクブレーキを監視するものではないので、突発的なブレーキ機構の異常に対処し得るものではない。

米国特許第４９３７５５４号明細書 特表２０１１−５２７２６６号公報

GapGunポータブルすき間・段差測定器（http://www.ftr.co.jp/n/products/gapgun/）

本発明は、従来技術の現状に鑑み、電動機のディスクブレーキ装置において、ディスクブレーキの制動状況を、オンラインで常時監視することを課題とし、該課題を解決するディスクブレーキ装置とディスクブレーキ監視方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、電動機のディスクブレーキを格納するブレーキ装置内に、ブレーキパッドとディスクの間隔、又は、ディスクを挟むブレーキパッドの間隔を測定し得る機器を配置し、上記間隔を常時測定すれば、ディスクブレーキの制動状況を常時監視することができるとの発想のもとで、上記課題を解決する手法について鋭意検討した。

その結果、電動機のディスクブレーキ装置において、レーザ投光器とレーザ受光器を、ブレーキパッドを挟んで配置すれば、ブレーキパッドとディスクの間隔、又は、ディスクを挟むブレーキパッドの間隔を、オンラインで、直接かつ正確に測定しブレーキパッドの制動状況を常時監視できることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）電動機のディスクブレーキの制動状況を監視する方法であって、レーザ投光器とレーザ受光器を、ブレーキパッドを挟んで配置し、レーザ投光器が投光するレーザ光をレーザ受光器で受光し、受光したレーザ光の光幅に基づいて、ディスクとブレーキパッドの間隔を検知し、ディスクブレーキの制動状況を監視し、前記ディスクとブレーキパッドの間隔の合計が、ディスクとブレーキパッドの間隔に基づいて定めた閾値を超えたとき、プレーキパッドの交換を促す警告音を発することを特徴とするディスクブレーキ監視方法。

（２）前記電動機が、鋼板を搬送するロールを駆動する電動機であることを特徴とする前記（１）に記載のディスクブレーキ監視方法。

本発明によれば、ディスクブレーキ装置において、ディスクブレーキの制動状況をオンラインで常時監視し、必要に応じ、ブレーキパッドを交換して、ディスクブレーキの制動機能を、常に、適正に確保することができるので、停止状態のディスクに何らかの回転力が作用しても、ディスクの停止状態を、常に確実に維持することができる。

鋼板搬送ロール装置の側面態様を示す図である。 鋼板搬送ロール装置の上面態様を示す図である。 ディスクブレーキを監視する基本原理を示す図である。 ディスクブレーキの作動状態を模式的に示す図である。 ディスクブレーキの作動解除状態を模式的に示す図である。 ディスクブレーキの別の作動解除状態を模式的に示す図である。 ディスクブレーキの別の作動状態を模式的に示す図である。

本発明のディスクブレーキ装置（以下「本発明装置」ということがある。）は、電動機のディスクブレーキ装置において、レーザ投光器とレーザ受光器が、ブレーキパッドを挟んで配置されていることを特徴とする。

本発明のディスクブレーキ監視方法（以下「本発明方法」ということがある。）は、電動機のディスクブレーキの制動状況を監視する方法であって、レーザ投光器とレーザ受光器を、ブレーキパッドを挟んで配置し、レーザ投光器が投光するレーザ光をレーザ受光器で受光し、受光したレーザ光の光幅に基づいて、ディスクとブレーキパッドの間隔を検知し、ディスクブレーキの制動状況を監視することを特徴とする。

以下、本発明装置と本発明方法について、図面に基づいて説明する。

まず、図３に、ディスクブレーキを監視する基本原理を示す。

ディスク２０の両側に、支持部材２２に保持されたブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂが配置されていて、ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂを挟んで、レーザ投光器２３とレーザ受光器２４が配置されている。レーザ投光器２３とレーザ受光器２４の配置は、ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂを挟み、レーザ光の投光と受光が可能な配置であればよい。

図３において、ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂは開状態（ディスク２０を押圧していない状態）にあるので、レーザ投光器２３から、ディスク２０とブレーキパッド２１ａの間隙、及び、ディスク２０とブレーキパッド２１ｂの間隙に向けて投光した光幅ｄ0のレーザ光２５の一部は、上記間隙を通過してレーザ受光器２４に受光される。

レーザ受光器２４で受光したレーザ光２５の光幅がｄ1であれば、ディスク２０とブレーキパッド２１ａの間隔はｄ1であり、レーザ受光器２４で受光したレーザ光２５の光幅がｄ2であれば、ディスク２０とブレーキパッド２１ｂの間隔はｄ2である。

ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂが、ｄ1＝ｄ2となるように配置されていても、ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂの摩耗量は同じでなく、また、ブレーキパッド２１ａとブレーキパッド２１ｂの開状態への戻り量も同じでないので、レーザ受光器２４で受光するレーザ光２５の光幅は、通常、ｄ1≠ｄ2であるが、（ｄ1＋ｄ2）が閾値を超えなければ、次のブレーキ操作において、ディスクブレーキの制動力を確保することができる。

鋼板の搬送中、搬送ロールを停止し、搬送ロールを駆動する電動機のディスクブレーキを作動状態にし、鋼板を、次の工程に備える所定の位置に停止させておいても、停止中の鋼板に、鋼板長手方向（搬送方向又は反搬送方向）に何らかの力が突発的に作用した時、ディスクブレーキの制動力が十分でないと、搬送ロールが回転して電動機が回転し、鋼板の位置が所定の位置から外れて、次の工程への迅速な移行が妨げられることになる。

この突発的な力による搬送ロールの回転は、鋼板を、２本の搬送ロールにＳ字状に巻き付ける鋼板搬送ロール装置（図１、参照）においても起きる。

それ故、通常、ｄ1≠ｄ2であることを前提に、ディスクとブレーキパッドとの間隔を測定して、ディスクブレーキの制動状況を常に監視し、停止状態にある電動機に不意の回転力が作用しても、電動機が少しでも回転しないように、ディスクブレーキの制動力を十分に確保する必要がある。

例えば、鋼板搬送ロールを駆動する電動機のディスクブレーキの場合、通常、ｄ1＝ｄ2＝1ｍｍとなるように、ブレーキパッドを配置し、レーザ投光器で光幅３０ｍｍ（ｄ0）のレーザ光をブレーキパッドに向けて投光する。

測定精度０．０１ｍｍのレーザ受光器で受光するレーザ光の光幅がｄ1≠ｄ2でも、ｄ1＋ｄ2≦２ｍｍであれば、次の、ブレーキ操作で、電動機の不意の回転を阻止し得る制動力を十分に確保することができる。

本発明方法及び本発明装置の態様について、ブレーキパッドとディスクの間隔（ｄ1、ｄ2）が１ｍｍのディスクブレーキ装置（ｄ1＋ｄ2＝2ｍｍ）を例に取り、図面に基づいて説明する。

図４に、ディスクブレーキの作動状態を模式的に示す。図４に示すように、ブレーキパッド２１を挟んで、上下に、レーザ投光器２３とレーザ受光器２４が配置されている。ブレーキパッド２１がディスク２０を両側から押圧しているので、レーザ投光器２３から投光する、例えば、光幅３０ｍｍのレーザ光２５は、ブレーキパッド２１に遮断される。

この場合、レーザ受光器２４は、レーザ光２５を受光しないので、演算装置２６は、ｄ1＝ｄ2＝０の信号を表示装置２７へ送信する。このようにして、ディスクブレーキが正常に作動していることを確認することができる。

図５に、ディスクブレーキの作動解除状態を模式的に示す。ブレーキパッド２１の作動を解除すると、レーザ受光器２４は、レーザ投光器２３が投光するレーザ光２５で、ブレーキパッド２１とディスク２０の間隙を通過するレーザ光２５を受光し、演算装置２６が、受光したレーザ光の光幅（ｄ1、ｄ2、ｄ1＋ｄ2）を演算し、表示装置２７に送信する。

この場合、（ｄ1＋ｄ2）が１．７０ｍｍ（≦２ｍｍ［当初の設定値］）であるので、ディスクブレーキが、次の作動時においても、電動機の不意の回転を阻止し得る制動力を発揮する。

図６に、ディスクブレーキの別の作動解除状態を模式的に示す。この作動解除状態において、表示装置２７は、（ｄ1＋ｄ2）が２．１１ｍｍであることを表示している。目標精度を５％とし、閾値を２．１０ｍｍ［＝２ｍｍ×１．０５］）とすれば、ディスクブレーキの作動解除状態の（ｄ1＋ｄ2）は閾値を超えている。

この作動解除状態から、次の作動状態に移行すると、ブレーキパッド２１は、ディスク２０を両側から十分な圧力で押圧できず、停止中の電動機に不意の回転力が作用すると、電動機は回転することになる。

図７に、ディスクブレーキの別の作動状態を模式的に示す。この作動状態において、表示装置２７は、（ｄ1＋ｄ2）が０．１２ｍｍ（＞０ｍｍ）であることを表示する。表示とともに、プレーキパッドの交換を促す警告音を発してもよい。

この場合、ディスクブレーキの作動状態においてｄ1＝０．１２ｍｍであるので、図中、左側のブレーキパッド２１はディスク２０を押圧していない。この作動状態において、ディスクブレーキは所要の制動力を発揮しないので、停止中の電動機に不意の回転力が作用すると、電動機は、容易に回転することになる。

図６に示す作動解除状態、及び、図７に示す作動状態は、ディスクブレーキの異常状態である。本発明装置及び本発明方法によれば、ディスクブレーキの作動状態及び作動解除状態を、オンラインで常時監視し、ディスクブレーキの異常状態が見つかれば、直ちに、ブレーキパッドを交換して、ディスクブレーキの作動状態及び作動解除状態を正常状態に戻すことができる。

図５及び図６に示すディスクブレーキの作動解除状態の監視、及び、図７に示すディスクブレーキの作動状態の監視においては、ディスクブレーキの異常状態を判定する閾値を２ｍｍ（＝ｄ1＋ｄ2）としたが、閾値は、ディスクブレーキ装置の仕様に応じて適宜設定すればよい。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
図１に示す形式の搬送ロール装置の電動機のブレーキ装置において、ディスクとブレーキパッドの間隔（ｄ1、ｄ2）が１ｍｍとなるようにブレーキパッドを配置するとともに、光幅３０ｍｍのレーザ光を投光するレーザ投光器と、受光するレーザ光の光幅を測定精度０．０１ｍｍで測定できるレーザ受光器を配置した。

ブレーキ操作毎に、受光したレーザ光の光幅（ｄ1、ｄ2）に基づいて、ブレーキパッドの間隔（ｄ1＋ｄ2）を演算し、表示装置で確認してディスクブレーキの制動状況を常時監視し、（ｄ1＋ｄ2）が２．１０ｍｍ（＝２×１．０５［精度］）を超えたとき、ブレーキパッドを交換した。

前述したように、本発明によれば、 本発明によれば、ディスクブレーキ装置において、ディスクブレーキの制動状況をオンラインで常時監視し、必要に応じ、ブレーキパッドを交換して、ディスクブレーキの制動力を、常に、適正に確保することができるので、停止状態のディスクに何らかの回転力が作用しても、ディスクの停止状態を、常に確実に維持することができる。

よって、本発明は、鋼板の搬送ロールを駆動する大容量の電動機に限らず、各種用途の電動機のディスクブレーキ装置として好適であり、鉄鋼産業及び機械産業において利用可能性が高いものである。

１ 基盤
１ａ 基台
２ａ、２ｂ 搬送ロール
３ スタンド
４ａ、４ｂ 押えロール
５ａ、５ｂ 押えロール
６、９ ロール保持体
７、１０ アーム
８、１１ 伸縮手段
１２ａ、１２ｂ ジョイント
１３ａ、１３ｂ 減速機
１４ａ、１４ｂ ジョイント
１５ａ、１５ｂ 電動機
１６ａ、１６ｂ 軸
１７ａ、１７ｂ 軸受
１８ａ、１８ｂ ブレーキ装置
１９ａ、１９ｂ ディスク
２０ ディスク
２１ ブレーキパッド
２１ａ、２１ｂ ブレーキパッド
２２ 支持部材
２３ レーザ投光器
２４ レーザ受光器
２５ レーザ光
２６ 演算装置
２７ 表示装置
ｄ0、ｄ1、ｄ2 光幅
Ｓ 鋼板

Claims (2)

1. 電動機のディスクブレーキの制動状況を監視する方法であって、レーザ投光器とレーザ受光器を、ブレーキパッドを挟んで配置し、レーザ投光器で投光したレーザ光をレーザ受光器で受光し、受光したレーザ光の光幅に基づいて、ディスクとブレーキパッドの間隔を検知し、ディスクブレーキの制動状況を監視し、
   前記ディスクとブレーキパッドの間隔の合計が、ディスクとブレーキパッドの間隔に基づいて定めた閾値を超えたとき、プレーキパッドの交換を促す警告音を発することを特徴とするディスクブレーキ監視方法。
2. 前記電動機が、鋼板を搬送するロールを駆動する電動機であることを特徴とする請求項１に記載のディスクブレーキ監視方法。

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