JP7148954B2 - 直流電磁ブレーキの異常検出装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流電磁ブレーキの異常検出装置および方法に関する。

天井走行クレーン等に使用される直流電磁ブレーキの異常発生を検出するため、例えば、特許文献１に開示された方法が知られている。この異常検出方法は、電磁コイルの通電電流の経時変化を連続的に計測し、計測された通電電流の経時変化と、正常時における通電電流の経時変化とを比較して、可動コアの吸着中に生じる可動コアのギャップ異常等を検出する。

特開平７－１８７５６６号公報

電磁ブレーキの通電制御においては、可動コアの吸着が完了して電磁コイルの通電電流が一定になると、電子タイマの作動により電流値を強電流から弱電流に切り替えることが従来から行われている。電子タイマの故障等により強電流が維持されると、ジュール熱の発生により電磁コイルの巻線絶縁剤が溶解し、絶縁劣化により巻線同士が接触して短絡状態となり、コイル焼損に至るおそれがある。

ところが、上記従来の異常検出方法は、電磁コイルの通電電流が一定のときに生じる異常は検出できないため、上記のような強電流から弱電流への切替異常を検出することができず、コイル焼損を防止できないという問題があった。

そこで、本発明は、直流電磁ブレーキが備える電磁コイルの焼損を未然に防止することができる直流電磁ブレーキの異常検出装置および方法の提供を目的とする。

本発明の前記目的は、付勢部材の付勢力によりブレーキを作動させた状態で電磁コイルに通電することにより、前記付勢部材の付勢力に抗してブレーキを開放する直流電磁ブレーキの異常を検出する装置であって、電磁コイルに流れるコイル電流値を検出する検出部と、前記コイル電流値を、ブレーキの開放動作完了後に一定になった状態で基準値と比較することにより、異常の有無を判定する制御部とを備え、前記制御部は、前記電磁コイルの通電開始を前記検出部が検出すると、所定時間の経過後に監視を開始して前記コイル電流値と前記基準値とを比較する直流電磁ブレーキの異常検出装置により達成される。

この直流電磁ブレーキの異常検出装置において、前記制御部は、前記コイル電流値が前記基準値よりも高い状態が所定時間継続した場合に、異常と判定することが好ましい。

また、前記制御部が異常を検出した場合に警報を出力する出力部を更に備えることが好ましい。

また、本発明の前記目的は、付勢部材の付勢力によりブレーキを作動させた状態で電磁コイルに通電することにより、前記付勢部材の付勢力に抗してブレーキを開放する直流電磁ブレーキの異常を検出する方法であって、電磁コイルに流れるコイル電流値を検出し、前記電磁コイルの通電開始を検出すると、所定時間の経過後に監視を開始して、前記コイル電流値を、ブレーキの開放動作完了後に一定になった状態で基準値と比較することにより、異常の有無を判定する直流電磁ブレーキの異常検出方法により達成される。

本発明によれば、直流電磁ブレーキが備える電磁コイルの焼損を未然に防止することができる直流電磁ブレーキの異常検出装置および方法を提供することができる。

従来の直流電磁ブレーキの正面図である。 図１の要部の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る直流電磁ブレーキの異常検出装置の概略構成図である。 図１に示す直流電磁ブレーキの通電電流の経時変化を示す図である。 図３に示す直流電磁ブレーキの異常検出装置の作動を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、従来の直流電磁ブレーキの正面図である。図１に示すように、直流電磁ブレーキ１は、基台２に回動自在に支持されたブレーキドラム５０を制動するものであり、基台２にピン４ａ，４ｂにより回動自在に取り付けられた一対のアーム３ａ，３ｂを備えている。一対のアーム３ａ，３ｂは、それぞれブレーキシュー５ａ，５ｂがピン６ａ，６ｂにより回動自在に取り付けられており、ブレーキシュー５ａ，５ｂの互いに対向する内面側に、ブレーキライニング７ａ，７ｂが設けられている。ブレーキライニング７ａ，７ｂは、ブレーキドラム５０の外周面と摺接することができる。

また、基台２には、保持部材８がピン４ｂにより回動自在に取り付けられている。一方のアーム３ａと保持部材８とは、上部同士が連結ロッド９を介してピン１０，１１により連結されている。他方のアーム３ｂの上部には支持ロッド１２を介して受板１３が設けられ、保持部材８の上部には受板１４が設けられており、これら受板１３，１４の間に、コイルばねからなる付勢部材１５が介在されている。付勢部材１５は、図１に示すように、受板１３，１４に対して間隔を拡げる方向に付勢力を作用させる。

図２は、他方のアーム３ｂおよび保持部材８の要部を示す断面図である。図２に示すように、他方のアーム３ｂには可動鉄心１６が設けられ、保持部材８には電磁コイル１８が固定されたヨーク１７が設けられており、電磁コイル１８に通電されると、可動鉄心１６が電磁コイル１８に吸引されて、他方のアーム３ｂおよび保持部材８がそれぞれ矢示の方向に回動して互いに接近する。

上記の構成を備える直流電磁ブレーキ１は、電磁コイル１８に通電しない状態では、図１に示すように、付勢部材１５の付勢力によって、一対のアーム３ａ，３ｂのブレーキライニング７ａ，７ｂがブレーキドラム５０の外周面に密着し、ブレーキドラム５０に対してブレーキを作動させることができる。

電磁コイル１８を励磁すると、他方のアーム３ｂおよび保持部材８は、付勢部材１５の付勢力に抗して互いに接近するように回動する。すなわち、他方のアーム３ｂは、ピン４ｂを中心として時計回りに回動するため、ブレーキライニング７ｂがブレーキドラム５０の外周面から離れる一方、保持部材８は、ピン４ｂを中心として反時計回りに回動することにより、連結ロッド９を介して一方のアーム３ａを反時計回りに回動させるため、ブレーキライニング７ａがブレーキドラム５０の外周面から離れる。こうして、電磁コイル１８の通電により、ブレーキドラム５０のブレーキが開放される。

電磁コイル１８の通電は、図３に示す電気回路によって行われる。図３に示すように、外部から供給される直流電力は、放電抵抗２０と並列に配置された電磁コイル１８に、節約抵抗１９を介して印加される。スイッチ２１は、節約抵抗１９と並列に配置されており、タイマ２２に接続されている。通電開始直後は、スイッチ２１はオン状態であり、電磁コイル１８を大電流で直流励磁することにより、可動鉄心１６が確実に吸着される。可動鉄心１６の吸着状態は小電流で維持することができるため、通電開始から所定時間の経過後にスイッチ２１をオフ状態にして、節約抵抗１９を介して電磁コイル１８に通電する。

図４は、電磁コイル１８に流れるコイル電流値の経時変化の一例を示している。図４に示すように、コイル電流値は、時刻ｔ０における通電開始と共に上昇し、時刻ｔ１で可動鉄心１６の吸着後に一旦低下した後、再び上昇する。そして、時刻ｔ２でタイマ２２が作動すると、スイッチ２１がオフ状態になって節約抵抗１９に通電されるため、コイル電流値は低下する。

ところが、タイマ２２の故障やスイッチ２１の開放不良等により、可動鉄心１６の吸着後もスイッチ２１のオン状態が維持されると、電磁コイル１８に大電流が長時間流れることになり、電磁コイル１８が絶縁劣化により焼損するおそれがある。

本実施形態の直流電磁ブレーキの異常検出装置１００は、このような異常を検出するためのものであり、図３に示すように、検出部１０１、制御部１０２、メモリ部１０３、入力部１０４、出力部１０５および表示部１０６を備えている。

検出部１０１は、例えば、直流電流値を随時出力する変流器等を使用することができ、電磁コイル１８に流れるコイル電流値を検出する。検出部１０１は、コイル電流値と相関を有する電流値を検出可能であればよく、必ずしも図３の配置には限定されない。検出部１０１は、直流電磁ブレーキ１の電気回路に予め設置されているものを利用してもよい。

制御部１０２は、例えばＣＰＵ等からなり、検出部１０１で検出されたコイル電流値をメモリ部１０３に随時格納し、格納したコイル電流値に基づき異常の有無を判定する。入力部１０４は、入力ボタンやタッチパネル等からなり、起動操作や、警報が出力された場合のリセット操作等の各種操作を行うことができる。出力部１０５は、ランプやスピーカ等からなり、警報を音や光等で周囲に伝達する。表示部１０６は、モニタ等からなり、コイル電流値や異常の有無等を画面表示する。

次に、上述した直流電磁ブレーキの異常検出装置１００の作動を、図５に示すフローチャートを適宜参照しながら説明する。電磁コイル１８の通電開始を検出部１０１が検出すると、制御部１０２は、タイマ機能により所定時間の経過後に監視を開始する。これにより、検出部１０１から制御部１０２にコイル電流値が随時入力される（ステップＳ１）。制御部１０２による監視開始は、スイッチ２１をオフ状態にするタイマ２２の作動開始と略同じであり、例えば、図４に示す時刻ｔ２以降のコイル電流値が、制御部１０２に入力される。

制御部１０２は、入力されたコイル電流値を、予め設定された基準値と比較する（ステップＳ２）。図４に示すように、基準値Ｉｓは、節約抵抗１９を介したコイル電流値よりも高い値として予め設定されているため、通常の状態では、コイル電流値が基準値Ｉｓよりも低い状態が維持される。

スイッチ２１やタイマ２２の故障等により、例えば、図４の時刻ｔ３においてコイル電流値が基準値Ｉｓを超えると、制御部１０２は、この過電流状態が所定時間継続するかを判定する（ステップＳ３）。この所定時間Ｔは、コイル電流値の瞬間的な変動による誤検出を防止しつつ、電磁コイル１８の焼損を確実に防止できる時間であることが好ましく、例えば、２～６秒である。この所定時間Ｔは、入力部１０４の操作により適宜変更可能に構成してもよい。

制御部１０２は、過電流状態が所定時間継続した場合に異常と判定し、時刻ｔ４において、表示灯の点滅や警報ブザーの発生等により出力部１０５から警報を出力する（ステップＳ４）。こうして、周囲の作業者等に異常発生を知らせることができる。

作業者は、これを受けて異常原因を調査し、適宜改善を行った後、入力部１０４の操作によりリセット入力する（ステップＳ５）。制御部１０２は、異常状態が解除されたかをコイル電流値等に基づいて判定し（ステップＳ６）、異常状態が解除された場合には、警報の出力を停止する（ステップＳ７）。電磁コイル１８の通電終了を検出部１０１が検出すると、制御部１０２により監視が終了する（ステップＳ８）。

本実施形態の直流電磁ブレーキの異常検出装置１００によれば、ブレーキの開放動作完了後にコイル電流値が一定になった状態で、コイル電流値を基準値と比較して異常の有無を判定することができるので、電磁コイルの過電流状態を確実に把握して、電磁コイルの焼損を未然に防止することが可能になる。

１ 直流電磁ブレーキ
１８ 電磁コイル
１００ 直流電磁ブレーキの異常検出装置
１０１ 検出部
１０２ 制御部
１０５ 出力部

Claims (4)

1. 付勢部材の付勢力によりブレーキを作動させた状態で電磁コイルに通電することにより、前記付勢部材の付勢力に抗してブレーキを開放する直流電磁ブレーキの異常を検出する装置であって、
   電磁コイルに流れるコイル電流値を検出する検出部と、
   前記コイル電流値を、ブレーキの開放動作完了後に一定になった状態で基準値と比較することにより、異常の有無を判定する制御部とを備え、
   前記制御部は、前記電磁コイルの通電開始を前記検出部が検出すると、所定時間の経過後に監視を開始して前記コイル電流値と前記基準値とを比較する直流電磁ブレーキの異常検出装置。
2. 前記制御部は、前記コイル電流値が前記基準値よりも高い状態が所定時間継続した場合に、異常と判定する請求項１に記載の直流電磁ブレーキの異常検出装置。
3. 前記制御部が異常を検出した場合に警報を出力する出力部を更に備える請求項１または２に記載の直流電磁ブレーキの異常検出装置。
4. 付勢部材の付勢力によりブレーキを作動させた状態で電磁コイルに通電することにより、前記付勢部材の付勢力に抗してブレーキを開放する直流電磁ブレーキの異常を検出する方法であって、
   電磁コイルに流れるコイル電流値を検出し、前記電磁コイルの通電開始を検出すると、所定時間の経過後に監視を開始して、前記コイル電流値を、ブレーキの開放動作完了後に一定になった状態で基準値と比較することにより、異常の有無を判定する直流電磁ブレーキの異常検出方法。

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