JP6809663B2

JP6809663B2 - 摩擦材の加熱装置および加熱方法

Info

Publication number: JP6809663B2
Application number: JP2017008757A
Authority: JP
Inventors: 利広星; 篤幸田
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2021-01-06
Anticipated expiration: 2037-01-20
Also published as: JP2018115750A; WO2018135297A1

Description

本願は、摩擦材の加熱装置および加熱方法を開示する。

車両やその他各種の機械で用いられるブレーキには、通常、摩擦材が備わっている。摩擦材は、運動エネルギーを熱エネルギーに変換する部材なので、複数回連続して制動すると摩擦面が高温になり、所望の効き性能が発揮されるようになる。そこで、摩擦材の製造ラインでは、初期フェード対策として、出荷前に予め摩擦面を加熱する処置が行われる（例えば、特許文献１−２を参照）。

特開２００１−５０６７１号公報特開平８−１７７９１４号公報

摩擦材の摩擦面を加熱する温度や時間などの条件は、製品の種別毎に異なる。よって、様々な種類の摩擦材を取り扱う製造ラインでは、加熱する摩擦材の種類に応じた加熱温度や加熱時間の管理が行われる。加熱温度や加熱時間の管理手法としては、例えば、摩擦材のサンプルを試験的に加熱して得た摩擦材の種類と適正な加熱時間との相関関係に従い、加熱時間を調整する手法が挙げられる。しかし、当該手法は、加熱した摩擦面の状態を直接確認する手法ではないため、コンベア等に複数ワークが並んだ搬送状態においてワークそれぞれの個別計量をすることが出来ず、出荷する摩擦材の摩擦面が適正に加熱されていることを正確に把握することは困難である。

そこで、本発明は、摩擦材の摩擦面をワーク毎に適正に加熱可能にすることを解決課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では、摩擦材の重量変化を測定しながら加熱することにした。

詳細には、本発明は、ブレーキ用摩擦材の表面を加熱する摩擦材の加熱装置であって、摩擦材の表面を加熱する加熱手段と、前記加熱手段で加熱する際に摩擦材が支持される部位を形成する摩擦材支持部と、摩擦材支持部に支持される摩擦材の重量変化を測定する計量部と、を備える。

上記の加熱装置によれば、摩擦材支持部に支持された摩擦材の重量変化を測定することができる。よって、摩擦材の加熱中に摩擦材の重量変化を監視すれば、加熱に伴う摩擦材の重量変化を基に、摩擦材の焼き度合いをワーク毎に定量的に把握することができる。摩擦材の焼き度合いをワーク毎に定量的に把握することができれば、摩擦材の摩擦面をワーク毎に適正に加熱することが可能になる。

なお、摩擦材支持部は、摩擦材を上端で支持する支柱を有し、計量部は、支柱から受ける荷重を基に摩擦材の重量変化を測定するものであってもよい。摩擦材支持部がこのように構成されていれば、計量部が受ける熱の影響を抑制することができる。

また、上記加熱装置は、摩擦材の重量変化が所定量に達したことを計量部で検知すると、摩擦材の加熱を停止する制御部を更に備えるものであってもよい。摩擦材の加熱を停止する手法としては、例えば、加熱手段の停止、加熱手段からの摩擦材の離間、及び、摩擦材に対する空気の吹き付けのうち少なくとも何れかの手法が挙げられる。このような制御部が備わっていれば、摩擦材への加熱を自動的に止められるので、人為的な加熱不良を防ぐことができる。

また、本発明は、方法の側面から捉えることもできる。例えば、本発明は、ブレーキ用摩擦材の表面を加熱する摩擦材の加熱方法であって、加熱手段によって表面が焼かれていく状態の摩擦材の重量変化を監視し、重量変化に基づいて、加熱手段による摩擦材の加熱を停止するものであってもよい。

本発明であれば、摩擦材の摩擦面をワーク毎に適正に加熱することが可能となる。

図１は、摩擦材の加熱装置の概略構成図である。図２は、摩擦材を動かす機構を示した図である。図３は、加熱装置において実現される動作内容を示したフローチャートである。図４は、出し入れ装置及び昇降装置の動作内容を示した図である。図５は、加熱器で摩擦材を焼いている際に計量装置で観測される重量の指示値の変化を示した図である。図６は、加熱装置の各機器の動作内容の変形例を示した図である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様を例示したものであり、本願発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、摩擦材の加熱装置の概略構成図である。加熱装置１は、ディスクブレーキの摩擦材の摩擦面を加熱する装置であり、摩擦材の製造において行われるいわゆる表面焼なる工程で用いられる装置である。加熱装置１は、図１に示すように、加熱炉２、加熱器３（本願でいう「加熱手段」の一例である）、支柱４、計量装置６、制御装置８を備える。

加熱炉２は、摩擦材９の摩擦面を加熱するスペースを内部に形成する炉であり、煙や臭気の飛散を防ぐことも可能で、摩擦材９を収容可能な大きさを有する。加熱炉２は、摩擦材９を出し入れするための出入口７を側面に有する。よって、摩擦材９を加熱炉２の側方から出し入れ可能である。また、加熱炉２の底部には、支柱４が通る孔５が設けられている。

加熱器３は、加熱炉２の内部空間の上部に固定されている。加熱器３は、加熱器３の下側に配置される摩擦材９を加熱する加熱器である。加熱器３は、摩擦材９の摩擦面を所定の温度にすることができる加熱手段であれば如何なるものであってもよく、例えば、カーボンヒータ、火炎を放射するバーナー、電熱線、その他の各種加熱手段を適用可能である。

支柱４は、摩擦材９を支柱上端４Ｓ（本願でいう「摩擦材支持部」の一例である）で支持する棒状の部材であり、下端が計量装置６に固定されている。支柱４は、加熱炉２の孔５に挿通されている。よって、治具１０に載置された摩擦材９が支柱上端４Ｓに載ると、
治具１０と摩擦材９の重量が計量装置６に加わる。支柱４は、適当な長さを有する棒状体であるため、計量装置６に伝わる加熱器３の熱量を抑制し、保護する機能を兼ね備える。

計量装置６は、支柱上端４Ｓに載置される摩擦材９の重量変化を測定する装置である。計量装置６は、摩擦材９の加熱による炭化や水分の蒸発に伴う摩擦材９の重量の変化を測定することができる。計量装置６は、摩擦材９の重量変化を測定することが可能な計量装置であれば如何なるものであってもよく、例えば、ロードセル式、電磁式、機械式、その他各種方式の計量装置を適用可能である。

制御装置８は、計量装置６の計測値に基づいて加熱器３を制御する制御装置である。なお、加熱器３を加熱装置１のオペレータが手動で制御する場合、制御装置８は省略可能である。

図２は、摩擦材９を動かす機構を示した図である。加熱装置１は、出入口７を通じて加熱炉２の内外へ摩擦材９を出し入れする出し入れ装置１１と、支柱４が固定された計量装置６を上下に昇降する昇降装置１２とを備える。出し入れ装置１１は、治具１０を横方向へスライド可能なレール１１ａ，１１ｂを有する。また、出し入れ装置１１には、レール１１ａ，１１ｂに載った治具１０をレール１１ａ，１１ｂの長手方向沿いに動かす図示しない駆動機構が備わっている。昇降装置１２は、計量装置６を昇降させるためのシリンダ１２ｂ、シリンダ１２ｂに嵌るピストン１２ｃ、ピストン１２ｃの上端に固定されるプレート１２ｄを備える。計量装置６は、プレート１２ｄに固定されている。昇降装置１２が作動すると、ピストン１２ｃが押し上げられてプレート１２ｄが上昇したり、ピストン１２ｃが引き下げられてプレート１２ｄが下降したりする。出し入れ装置１１や昇降装置１２は、制御装置８に制御されてもよいし、或いは、その他の制御装置に制御されてもよい。

図３は、加熱装置１において実現される動作内容を示したフローチャートである。以下、加熱装置１において実現される動作内容について説明する。なお、以下に説明する加熱装置１の動作内容は、制御装置８あるいはその他の制御装置で自動的に実現される。さらに一部または全部の動作内容が手動で実現されてもよい。

加熱装置１においては、まず、摩擦材９を治具１０に載せた状態のままで加熱炉２の内部へ移送する動作が出し入れ装置１１によって行われる（Ｓ１０１）。次に、昇降装置１２が僅かに作動して計量装置６が上昇し、摩擦材９を載せた治具１０が支柱４に支持された状態になると、計量装置６が出力する計測値の基準点の確認が行われる（Ｓ１０２）。基準点の確認は、いわゆるゼロ点調整であってもよいし、単なる計測値の記録であってもよい。計量装置６が出力する計測値の基準点の確認が行われた後、摩擦材９の加熱が開始される（Ｓ１０３）。すなわち、加熱器３がオンになり、昇降装置１２が作動して計量装置６が上昇し、摩擦材９が加熱器３の付近へ移動する。加熱器３がオンの状態で摩擦材９が加熱器３の付近へ配置されると、摩擦材９の摩擦面が焼け始める。摩擦材９の摩擦面が焼け始めると、摩擦材９の摩擦面で加熱による炭化や水分の蒸発が行われ、摩擦材９の質量が低下する。摩擦材９の質量が低下すると、計量装置６によって計測される摩擦材９の重量の計測値が下がる（Ｓ１０４）。摩擦材９の重量変化が所定量に達すると摩擦材９の加熱が停止される（Ｓ１０５）。すなわち、加熱器３がオフになり、昇降装置１２が作動して計量装置６が下降し、摩擦材９を載せた治具１０が再びレール１１ａ，１１ｂに載る。なお、所定量とは、摩擦材９の摩擦面が設計上のブレーキ性能を使用開始初期から発揮できるように設定される摩擦材９の焼き減量であり、例えば、製品毎に予め適宜設定される。摩擦材９の加熱が停止された後は、摩擦材９を治具１０に載せた状態のままで加熱炉２の外部へ移送する動作が出し入れ装置１１によって行われる（Ｓ１０６）。

図４は、出し入れ装置１１及び昇降装置１２の動作内容を示した図である。上述のステップＳ１０１においては、図４（Ａ）に示されるように、摩擦材９を治具１０に載せた状態のままで加熱炉２の内部へ移送する動作が出し入れ装置１１によって行われる。また、上述のステップＳ１０２においては、計量装置６が僅かに上昇することにより、摩擦材９を載せた治具１０が支柱４に支持された状態になる。また、上述のステップＳ１０４においては、図４（Ｃ）に示されるように、計量装置６が上昇して摩擦材９が加熱器３の付近へ移動する動作が昇降装置１２によって行われる。

図５は、加熱器３で摩擦材９を焼いている際に計量装置６で観測される重量の指示値の変化を示した図である。摩擦材９の加熱が開始されると、摩擦材９の摩擦面が焼け始める。摩擦材９の摩擦面が焼け始めると、摩擦材９の摩擦面で加熱による炭化や水分の蒸発が行われるため、摩擦材９の質量が低下する。摩擦材９の質量が低下すると、図５に示されるように、計量装置６によって計測される摩擦材９の重量の計測値が下がる。摩擦材９の焼き減量が所定の適当な管理幅の範囲内に達し、摩擦材９の加熱が停止された後も、摩擦材９の重量の低下は、摩擦材９の自燃や残留熱による水分の揮散により暫く継続することもある。よって、例えば、焼き減量による摩擦材９の重量低下が適当なところで、出し入れ装置１１やその他の搬送ロボットが摩擦材９を取り出すようにすることで、摩擦材９を加熱炉２の周囲の空気に曝して冷却し、自燃や残留熱による摩擦材９の重量の降下を速やかに停止あるいは抑制することが好ましい。

なお、図５では、加熱開始後、摩擦材９の重量が上昇することなく低下している。しかし、例えば、加熱器３がガスバーナーの場合、摩擦材９が火炎の圧力を受ける為、加熱開始後、摩擦材９の重量が一旦上昇した後に低下する傾向が現れることもある。

上記実施形態の加熱装置１を用いれば、摩擦材９の摩擦面の焼き度合いを摩擦材９の重量に基づいて定量的に把握することができるため、経験的に設定された規定の加熱時間に沿って焼く場合に比べて摩擦面を適正に焼くことができる。よって、例えば、雰囲気温度の変化や加熱器３の劣化といった各種要因に伴う加熱不良を抑制し、歩留まりの向上が図られる。また、上記実施形態の加熱装置１を用いれば、摩擦材９の摩擦面の焼き度合いを摩擦材９のワーク毎に把握することができる。摩擦材９の摩擦面の焼き度合いを摩擦材９のワーク毎に把握することができると、ワーク毎に適正な加熱を実現することができるため、製品種別毎にも対応することができる。ここで、製品種別毎とは、ライニング部分の面積、厚み、ライニングを構成する材料の特性の違いを指している。製品種別毎の対応が可能であれば、例えば、加熱装置１が多品種少量生産のラインに用いられる場合に有利である。また、個別の品質管理にも有効である。

なお、上記実施形態では、加熱炉２の中に１つの摩擦材９が収容されていたが、加熱炉２の中には複数の摩擦材９が収容されてもよい。この場合、計量装置６は、１つの加熱炉２に対し複数備わっていてもよい。

また、上記実施形態では、摩擦材９が棒状の支柱４に支持されていたが、加熱器３の熱による支障が計量装置６に無ければ、摩擦材９は棒状の支柱４以外の形態の部材を介して計量装置６に載るようにしてもよい。

また、上記実施形態では、摩擦材９の加熱を止める手段として加熱器３をオフにしていたが、加熱器３をオンにしたまま摩擦材９を加熱器３から離間させることで摩擦材９の加熱を止めるようにしてもよいし、摩擦材９に空気を吹き付けることで加熱を実質的に止めてもよいし、或いは、これらの手法を組み合わせてもよい。

また、上記実施形態では、摩擦材９が棒状の支柱４の上端に載置される形態であったが
、摩擦材９は、例えば、支柱４の上端で把持される形態であってもよい。また、上記実施形態では、摩擦材９の摩擦面が上を向いた状態で加熱されていたが、摩擦材９は、例えば、摩擦面が横向きや下向きの状態で加熱されてもよい。この場合、摩擦材９と加熱器３の位置関係は、上記実施形態のように摩擦材９が加熱器３の下方へ配置される形態ではなく、上下関係が逆になったり、或いは横向きに並ぶ形態になったりすることになる。

また、上記実施形態では、摩擦材９が加熱炉２の内部で加熱される形態となっていたが、加熱炉２は省略されていてもよい。摩擦材９は、例えば、工場内やその他建物の室内空間において露出した状態で加熱されてもよいし、或いは、簡易的な囲いの中で加熱されてもよい。

また、上記実施形態では、加熱器３や計量装置６が横移動する形態となっていなかったが、加熱装置１は、例えば、以下のように変形してもよい。図６は、加熱装置１の各機器の動作内容の変形例を示した図である。加熱装置１の加熱器３は、例えば、図６（Ａ）に示されるように、横方向に移動可能なようにしてもよい。また、加熱装置１の計量装置６は、例えば、図６（Ｂ）に示されるように、横方向に移動可能なようにしてもよい。これらの変形例においては、摩擦材９を出し入れする出し入れ装置１１を省略することも可能である。

１・・加熱装置：２・・加熱炉：３・・加熱器：４・・支柱：４Ｓ・・支柱上端：５・・孔：６・・計量装置：７・・出入口：８・・制御装置：９・・摩擦材：１０・・治具：１１・・出し入れ装置：１１ａ，１１ｂ・・レール：１２・・昇降装置：１２ｂ・・シリンダ：１２ｃ・・ピストン：１２ｄ・・プレート

Claims

ブレーキ用摩擦材の表面を加熱する摩擦材の加熱装置であって、
前記摩擦材の表面を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段で加熱する際に前記摩擦材が支持される部位を形成する摩擦材支持部と、
前記摩擦材支持部に支持される前記摩擦材の重量変化を測定する計量部と、を備え、
前記加熱手段は、前記摩擦材の重量が製品に定められた減少量に達するまで加熱する、
摩擦材の加熱装置。
前記摩擦材支持部は、前記摩擦材を上端で支持する支柱を有し、
前記計量部は、前記支柱から受ける荷重を基に前記摩擦材の重量変化を測定する、
請求項１に記載の摩擦材の加熱装置。
前記摩擦材の重量変化が前記減少量に達したことを前記計量部で検知すると、前記摩擦材の加熱を停止する制御部を更に備える、
請求項１または２に記載の摩擦材の加熱装置。
前記制御部は、前記摩擦材の重量変化が前記減少量に達したことを前記計量部で検知すると、前記加熱手段の停止、前記加熱手段からの前記摩擦材の離間、及び、前記摩擦材に対する空気の吹き付けのうち少なくとも何れかによって前記摩擦材の加熱を停止する、
請求項３に記載の摩擦材の加熱装置。
ブレーキ用摩擦材の表面を加熱する摩擦材の加熱方法であって、
加熱手段によって表面が焼かれていく状態の前記摩擦材の重量変化を監視し、
前記摩擦材の重量変化が製品に定められた減少量に達すると、前記加熱手段による前記摩擦材の加熱を停止する、
摩擦材の加熱方法。
前記摩擦材の重量変化が前記減少量に達すると、前記加熱手段の停止、前記加熱手段からの前記摩擦材の離間、及び、前記摩擦材に対する空気の吹き付けのうち少なくとも何れかによって前記摩擦材の加熱を停止する、
請求項５に記載の摩擦材の加熱方法。