JP7236288B2 - ブレーキ評価装置及びブレーキ評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、ブレーキ評価装置及びブレーキ評価方法に関する。

船舶における荷役作業にデッキクレーンが使用される。デッキクレーンは、旋回軸を中心に旋回する旋回体と、俯仰軸を中心に回動するジブと、昇降ワイヤとを備える。また、デッキクレーンは、旋回体、ジブ、及び昇降ワイヤのそれぞれを制動させるためのディスクブレーキを備える。ブレーキライニング及びブレーキディスクを有するディスクブレーキの一例が特許文献１に開示されている。

特開２０１２－１１６６２３号公報

ブレーキライニングは消耗品である。そのため、ブレーキライニングとブレーキディスクとの隙間調整作業又はブレーキライニングの交換作業のようなメンテナンス作業が実施される。メンテナンス作業の実施時期を判定する方法として、ブレーキライニングとブレーキディスクとの隙間をセンサにより計測する方法、メンテナンス作業者がブレーキライニングを目視により点検する方法、及びディスクブレーキの稼働時間又は稼働回数を指標とする方法が挙げられる。

ブレーキライニングとブレーキディスクとの隙間をセンサにより計測する方法は、メンテナンス作業のコストアップがもたらされる可能性がある。また、ブレーキライニングの摩耗量は計測できるものの、ブレーキライニングが熱破壊されたか否かを判定することが困難である。メンテナンス作業者がブレーキライニングを目視により点検する方法は、定期的な点検を要するとともに、メンテナンス作業者によって判定結果にばらつきが生じる可能性がある。ディスクブレーキの稼働時間又は稼働回数を指標とする方法は、メンテナンス作業の実施時期を適切に判定することが困難となる可能性がある。すなわち、ディスクブレーキの使用条件によってブレーキライニングの劣化状態が変動する。例えば非常制動のようなブレーキライニングにとって厳しい使用条件でディスクブレーキが使用される場合、メンテナンス作業を早期に実施する必要があるにもかかわらず、ディスクブレーキの稼働時間又は稼働回数を指標としてしまうと、メンテナンス作業の実施時期を適切に判定することが困難となる。

本発明は、ディスクブレーキのメンテナンス作業の実施時期を適切に判定することを目的とする。

本発明は、回転体を駆動する電動モータに係る運転状態を示す運転状態データを取得する運転状態データ取得部と、前記回転体を制動するディスクブレーキのブレーキ部材に係る固有データを取得する固有データ取得部と、前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の状態を推定する状態推定部と、を備えるブレーキ評価装置を提供する。

本発明は、回転体を駆動する電動モータに係る運転状態を示す運転状態データを取得するステップと、前記回転体を制動するディスクブレーキのブレーキ部材に係る固有データを取得するステップと、前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の状態を推定するステップと、を含むブレーキ評価方法を提供する。

本発明によれば、ディスクブレーキのメンテナンス作業の実施時期を適切に判定することができる。

図１は、本実施形態に係るデッキクレーンシステムの一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係るデッキクレーンの一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係るディスクブレーキの一例を模式的に示す図である。 図４は、本実施形態に係るデッキクレーンの一例を示す機能ブロック図である。 図５は、本実施形態に係るブレーキ評価方法の一例を示すフローチャートである。 図６は、本実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明は実施形態に限定されない。複数の実施形態に係る構成要素は組み合わせることができるし、一部の構成要素を省略することができる。

［デッキクレーンシステム］
図１は、本実施形態に係るデッキクレーンシステム１００の一例を示す図である。デッキクレーンシステム１００は、船舶１０１における荷役作業に使用される。デッキクレーンシステム１００は、デッキクレーン１０と、制御装置２０と、ブレーキ評価装置３０とを備える。

デッキクレーンシステム１００は、貨物を上げ下ろしする作業機械である。デッキクレーン１０は、船舶１０１のデッキ１０２に設置される。複数のデッキクレーン１０がデッキ１０２に設置されてもよいし、単数のデッキクレーン１０がデッキ１０２に設置されてもよい。図１は、４基のデッキクレーン１０がデッキ１０２に設置されている例を示す。

制御装置２０は、コンピュータシステムを含む。制御装置２０は、デッキクレーン１０を制御する。制御装置２０は、複数のデッキクレーン１０のそれぞれに配置される。

ブレーキ評価装置３０は、コンピュータシステムを含む。ブレーキ評価装置３０は、デッキクレーン１０に設けられているディスクブレーキの状態を評価する。ブレーキ評価装置３０は、複数のデッキクレーン１０のそれぞれに配置される。ブレーキ評価装置３０から出力される評価データに基づいて、メンテナンス作業の実施時期が判定される。

［デッキクレーン］
図２は、本実施形態に係るデッキクレーン１０の一例を示す図である。図２に示すように、デッキクレーン１０は、旋回体１１と、ジブ１２と、旋回装置１３と、俯仰装置１４と、昇降装置１５とを有する。

船舶１０１のデッキ１０２に架台１６が支持される。旋回体１１は、架台１６に支持される。旋回体１１は、旋回軸ＡＸ１を中心に旋回可能に架台１６に支持される。旋回軸ＡＸ１は、架台１６の支持面１６Ｓと直交する。

ジブ１２は、旋回体１１に連結される。ジブ１２は、棒状の部材である。ジブ１２の基端部が旋回体１１に連結される。ジブ１２は、俯仰軸ＡＸ２を中心に回動可能に旋回体１１に連結される。俯仰軸ＡＸ２は、架台１６の支持面１６Ｓと平行である。

ジブ１２の先端部に滑車１７が設けられる。貨物を昇降するための昇降ワイヤ１８が滑車１７に掛けられる。昇降ワイヤ１８の基端部は、昇降装置１５のドラム１５Ｄに取り付けられる。昇降ワイヤ１８の先端部に、貨物を保持するための保持具１８Ｈが設けられる。保持具１８Ｈとして、貨物を掴むグラブバケット又は貨物を引っ掛けるフックが例示される。

俯仰用ワイヤ１９がジブ１２に取り付けられる。俯仰用ワイヤ１９の一端部は、ジブ１２の中間部に取り付けられ、俯仰用ワイヤ１９の他端部は、俯仰装置１４のドラム１４Ｄに取り付けられる。

旋回装置１３は、旋回軸ＡＸ１を中心に旋回体１１を旋回させる。旋回装置１３は、旋回体１１を駆動する旋回モータ１３Ｍと、旋回体１１を制動する旋回ブレーキ１３Ｂとを有する。旋回モータ１３Ｍが発生する駆動力により、旋回体１１は旋回軸ＡＸ１を中心に旋回する。旋回ブレーキ１３Ｂが発生する制動力により、旋回体１１は停止する。

俯仰装置１４は、俯仰軸ＡＸ２を中心にジブ１２を回動させる。俯仰装置１４は、ジブ１２を駆動する俯仰モータ１４Ｍと、ジブ１２を制動する俯仰ブレーキ１４Ｂとを有する。俯仰モータ１４Ｍが発生する駆動力により、ジブ１２は俯仰軸ＡＸ２を中心に回動する。俯仰ブレーキ１４Ｂが発生する制動力により、ジブ１２は停止する。

昇降装置１５は、昇降ワイヤ１８を昇降させる。昇降装置１５は、昇降ワイヤ１８を駆動する昇降モータ１５Ｍと、昇降ワイヤ１８を制動する昇降ブレーキ１５Ｂとを有する。昇降モータ１５Ｍが発生する駆動力により、昇降ワイヤ１８は昇降する。昇降ブレーキ１５Ｂが発生する制動力により、昇降ワイヤ１８は停止する。

俯仰モータ１４Ｍは、ドラム１４Ｄを回転させる駆動力を発生する。ドラム１４Ｄの回転により俯仰用ワイヤ１９がドラム１４Ｄに巻き取られることにより、ジブ１２は、仰方向に回動する。仰方向とは、ジブ１２の先端部が上方に移動する方向をいう。ドラム１４Ｄの回転により俯仰用ワイヤ１９がドラム１４Ｄから繰り出されることにより、ジブ１２は、俯方向に回動する。俯方向とは、ジブ１２の先端部が下方に移動する方向をいう。

昇降モータ１５Ｍは、ドラム１５Ｄを回転させる駆動力を発生する。ドラム１５Ｄの回転により昇降ワイヤ１８がドラム１５Ｄに巻き取られることにより、保持具１８Ｈは、上昇する。ドラム１５Ｄの回転により昇降ワイヤ１８がドラム１５Ｄから繰り出されることにより、保持具１８Ｈは、下降する。

旋回モータ１３Ｍは、回転体である旋回体１１を駆動する電動モータである。俯仰モータ１４Ｍは、回転体であるドラム１４Ｄを駆動する電動モータである。昇降モータ１５Ｍは、回転体であるドラム１５Ｄを駆動する電動モータである。デッキクレーン１０は、電動モータが発生する駆動力により作動する電動デッキクレーンである。

旋回ブレーキ１３Ｂは、旋回体１１を制動するディスクブレーキである。俯仰ブレーキ１４Ｂは、ドラム１４Ｄを制動するディスクブレーキである。昇降ブレーキ１５Ｂは、ドラム１５Ｄを制動するディスクブレーキである。

制御装置２０は、デッキクレーン１０を制御する。制御装置２０は、旋回モータ１３Ｍ、旋回ブレーキ１３Ｂ、俯仰モータ１４Ｍ、俯仰ブレーキ１４Ｂ、昇降モータ１５Ｍ、及び昇降ブレーキ１５Ｂを制御する。架台１６に制御室Ｒ及び運転室Ｃが設けられる。制御装置２０は、制御室Ｒに配置される。なお、制御装置２０は、運転室Ｃに配置されてもよい。

ブレーキ評価装置３０は、旋回ブレーキ１３Ｂの状態、俯仰ブレーキ１４Ｂの状態、及び昇降ブレーキ１５Ｂの状態を評価する。ブレーキ評価装置３０は、制御室Ｒに配置される。なお、ブレーキ評価装置３０は、運転室Ｃに配置されてもよい。

［ディスクブレーキ］
図３は、本実施形態に係るディスクブレーキの一例を模式的に示す図である。図３は、昇降ブレーキ１５Ｂの一例を示す。旋回ブレーキ１３Ｂの構造及び俯仰ブレーキ１４Ｂの構造は、昇降ブレーキ１５Ｂの構造と同様である。

昇降ブレーキ１５Ｂは、乾式ディスクブレーキである。図３に示すように、昇降ブレーキ１５Ｂは、複数のブレーキホイール５１と、ブレーキホイール５１に対向するブレーキディスク５２と、ブレーキホイール５１の周縁部に配置されたブレーキライニング５３と、ブレーキディスク５２を変位させるアクチュエータ５４とを有する。

ブレーキホイール５１は、回転体であるドラム１５Ｄの少なくとも一部に固定される。なお、ブレーキホイール５１は、回転体である昇降モータ１５Ｍの出力シャフトに固定されてもよい。昇降モータ１５Ｍ及び昇降ブレーキ１５Ｂに減速機が連結されている場合、ブレーキホイール５１は、減速機の回転体に固定されてもよい。本実施形態において、ブレーキホイール５１は、回転体の回転軸と平行な軸方向に２つ設けられる。ブレーキホイール５１は、回転体と一緒に回転する。ブレーキホイール５１は、回転体との相対回転が制限された状態で、軸方向に移動可能である。

ブレーキディスク５２は、環状である。ブレーキディスク５２は、複数のブレーキホイール５１の間に配置される。ブレーキディスク５２は、固定側のブレーキ部材である。ブレーキディスク５２の一部に開口が設けられる。ガイドピン５５がブレーキディスク５２の開口に挿入される。ガイドピン５５により、ブレーキディスク５２の回転が規制される。ブレーキディスク５２は、軸方向に移動可能である。

ブレーキライニング５３は、ブレーキホイール５１の周縁部に配置される。ブレーキライニング５３は、ブレーキホイール５１と一緒に回転する。ブレーキライニング５３は、回転側のブレーキ部材である。

アクチュエータ５４の作動により、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２とが接触すると、昇降ブレーキ１５Ｂは、制動状態になる。昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態において、ドラム１５Ｄの回転が規制される。ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２との接触が解除されると、昇降ブレーキ１５Ｂは、開放状態になる。昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態において、ドラム１５Ｄは回転可能である。

［ブレーキ評価装置］
図４は、本実施形態に係るデッキクレーン１０の一例を示す機能ブロック図である。以下の説明においては、ブレーキ評価装置３０により昇降装置１５の昇降ブレーキ１５Ｂが評価される例について説明する。

デッキクレーン１０は、ドラム１５Ｄを駆動する昇降モータ１５Ｍと、昇降モータ１５Ｍに電流を供給するインバータ６１と、昇降モータ１５Ｍの回転を検出する回転センサ６２と、昇降ブレーキ１５Ｂを制動状態と解放状態とに切り換えるアクチュエータ５４と、制御装置２０と、ブレーキ評価装置３０と、通知装置６３とを備える。

インバータ６１は、昇降モータ１５Ｍを駆動するための電流を昇降モータ１５Ｍに供給する。インバータ６１は、制御装置２０に制御される。制御装置２０は、インバータ６１から昇降モータ１５Ｍに電流が供給されるようにインバータ６１に制御指令を出力する。本実施形態において、制御装置２０は、昇降モータ１５Ｍが目標回転速度で駆動するように、インバータ６１に速度指令を出力する。インバータ６１は、制御装置２０から出力された速度指令に基づいて、昇降モータ１５Ｍが目標回転速度で駆動するように、昇降モータ１５Ｍに電流を供給する。

昇降モータ１５Ｍは、インバータ６１から供給された電流に基づいて駆動する。昇降モータ１５Ｍが発生するトルクは、インバータ６１から供給された電流に基づいて変化する。インバータ６１から供給される電流が大きいほど、昇降モータ１５Ｍが発生するトルクは大きくなり、インバータ６１から供給される電流が小さいほど、昇降モータ１５Ｍが発生するトルクは小さくなる。本実施形態において、昇降モータ１５Ｍが発生するトルクは、インバータ６１から供給される電流と実質的に比例する。

回転センサ６２は、昇降モータ１５Ｍの単位時間当たりの回転数を検出する。回転センサ６２の検出データより、昇降モータ１５Ｍの回転速度及び回転加速度が算出される。

アクチュエータ５４は、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２とが接触する昇降ブレーキ１５Ｂの制動状態と、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２との接触が解除される昇降ブレーキ１５Ｂの開放状態とを切り換える。アクチュエータ５４は、制御装置２０に制御される。昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態において、制御装置２０は、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態になるように、制動指令を出力する。制御装置２０から制動指令が出力されることにより、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態になり、ドラム１５Ｄが停止する。ドラム１５Ｄが停止することにより、昇降ワイヤ１８の昇降が停止する。また、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態になることにより、昇降モータ１５Ｍが停止する。昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態において、制御装置２０は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態になるように、開放指令を出力する。制御装置２０から開放指令が出力されることにより、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態になり、ドラム１５Ｄは回転可能となる。ドラム１５Ｄが回転可能となることにより、昇降ワイヤ１８は昇降可能となる。また、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態になることにより、昇降モータ１５Ｍが回転可能となる。

ブレーキ評価装置３０は、運転状態データ取得部３１と、固有データ取得部３２と、記憶部３３と、状態推定部３４と、評価データ出力部３５とを有する。

運転状態データ取得部３１は、ドラム１５Ｄを駆動する昇降モータ１５Ｍに係る運転状態を示す運転状態データを取得する。運転状態データは、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、及び制御装置２０から制動指令が出力されてからドラム１５Ｄが実際に停止するまでの制動時間を含む。

本実施形態において、昇降モータ１５Ｍの運転状態は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態である。すなわち、昇降モータ１５Ｍの運転状態は、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態に変化する直前の開放状態における昇降モータ１５Ｍの運転状態である。

昇降モータ１５Ｍの回転数は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの回転数である。昇降モータ１５Ｍの回転数は、回転センサ６２によって検出される。運転状態データ取得部３１は、回転センサ６２の検出データに基づいて、昇降モータ１５Ｍの回転数を取得することができる。

昇降モータ１５Ｍのトルクは、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍのトルクである。昇降モータ１５Ｍのトルクは、インバータ６１から昇降モータ１５Ｍに供給された電流に基づいて変化する。運転状態データ取得部３１は、インバータ６１から出力される電流に基づいて、昇降モータ１５Ｍのトルクを取得することができる。

制動時間の開始時点は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態において、制御装置２０から制動指令が出力された時点である。制動時間の終了時点は、ドラム１５Ｄ及び昇降モータ１５Ｍの回転が実際に停止した時点である。運転状態データ取得部３１は、制御装置２０から出力された制動指令を取得することにより、制動時間の開始時点を特定することができる。運転状態データ取得部３１は、回転センサ６２の検出データを取得することにより、制動時間の終了時点を特定することができる。運転状態データ取得部３１は、制動時間の開始時点と制動時間の終了時点とに基づいて、制動時間を取得することができる。

固有データ取得部３２は、ドラム１５Ｄを制動する昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３に係る固有データを取得する。固有データは、ブレーキディスク５２と接触するブレーキライニング５３の表面積、及びブレーキライニング５３の摩耗率を含む。

ブレーキライニング５３の表面積は、ブレーキディスク５２と接触するブレーキライニング５３の接触面積を含む。ブレーキライニング５３の表面積は、例えばブレーキライニング５３の諸元データから導出される既知データである。ブレーキライニング５３の表面積は、記憶部３３に記憶されている。

ブレーキライニング５３の摩耗率とは、単位摩擦仕事当たりの摩耗量［ｃｍ^３／Ｊ］をいう。摩耗率は、例えばブレーキライニング５３を構成する材料に基づいて決定される値である。ブレーキライニング５３の摩耗率は、例えばブレーキライニング５３の諸元データから導出される既知データである。ブレーキライニング５３の摩耗率は、記憶部３３に記憶されている。

固有データ取得部３２は、記憶部３３からブレーキライニング５３に係る固有データを取得する。なお、ブレーキ評価装置３０に入力装置が接続されている場合、メンテナンス作業者は、入力装置を操作して、ブレーキライニング５３に係る固有データをブレーキ評価装置３０に入力することができる。固有データ取得部３２は、入力装置からブレーキライニング５３に係る固有データを取得することができる。

状態推定部３４は、運転状態データ取得部３１により取得された運転状態データと、固有データ取得部３２により取得された固有データとに基づいて、ブレーキライニング５３の状態を推定する。状態推定部３４は、ブレーキライニング５３の状態として、ブレーキライニング５３の温度、及びブレーキライニング５３の摩耗量を推定する。

以下の説明においては、状態推定部３４により推定されるブレーキライニング５３の温度を適宜、ブレーキライニング５３の推定温度、と称し、状態推定部３４により推定されるブレーキライニング５３の摩耗量を適宜、ブレーキライニング５３の推定摩耗量、と称する。状態推定部３４により推定されるブレーキライニング５３の状態は、ブレーキライニング５３の推定温度、及びブレーキライニング５３の推定摩耗量を含む。

ブレーキライニング５３の温度を推定する場合、状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、制動時間、及びブレーキライニング５３の表面積に基づいて、ブレーキライニング５３における制動エネルギーを算出する。状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、制動時間、及びブレーキライニング５３の表面積から制動エネルギーを算出する演算式を保有する。状態推定部３４は、演算式を用いて、制動エネルギーを算出する。

状態推定部３４は、算出されたブレーキライニング５３の制動エネルギーから、ブレーキライニング５３の温度を推定する。状態推定部３４は、制動エネルギーからブレーキライニング５３の温度を算出する演算式を保有する。状態推定部３４は、演算式を用いて、ブレーキライニング５３の推定温度を算出する。

昇降モータ１５Ｍの回転数が高いほど、制動エネルギーは大きくなる。昇降モータ１５Ｍのトルクが大きいほど、制動エネルギーは大きくなる。制動時間は、昇降モータ１５Ｍの回転数が高いほど長くなり、昇降モータ１５Ｍのトルクが大きいほど長くなる。また、制動時間が短いほど、制動エネルギーは大きくなる。ブレーキライニング５３の表面積が大きいほど、制動エネルギーは大きくなる。状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、制動時間、及びブレーキライニング５３の表面積に基づいて、ブレーキライニング５３における制動エネルギーを算出することができる。状態推定部３４は、制動エネルギーに基づいて、ブレーキライニング５３の推定温度を算出することができる。

ブレーキライニング５３の摩耗量を推定する場合、状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、ブレーキライニング５３の表面積、及びブレーキライニング５３の摩耗率に基づいて、ブレーキライニング５３の摩耗量を推定する。状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、ブレーキライニング５３の表面積、及びブレーキライニング５３の摩耗率から摩耗量を算出する演算式を保有する。状態推定部３４は、演算式を用いて、ブレーキライニング５３の摩耗量を算出する。

評価データ出力部３５は、ブレーキライニング５３の評価データを出力する。ブレーキライニング５３の評価データは、ブレーキライニング５３が熱破壊されているか否かを示す評価データを含む。ブレーキライニング５３の評価データは、ブレーキライニング５３の摩耗量が基準値以上であるか否かを示す評価データを含む。

評価データ出力部３５は、ブレーキライニング５３の耐熱温度と状態推定部３４により推定されたブレーキライニング５３の推定温度とに基づいて、ブレーキライニング５３の評価データを出力する。ブレーキライニング５３の耐熱温度とは、ブレーキライニング５３が熱破壊されない温度の最高値をいう。ブレーキライニング５３の温度が耐熱温度を超えると、ブレーキライニング５３が熱破壊されてしまうため、メンテナンス作業が必要となる。ブレーキライニング５３の耐熱温度は、例えばブレーキライニング５３の諸元データから導出される既知データである。ブレーキライニング５３の耐熱温度は、記憶部３３に記憶されている。評価データ出力部３５は、記憶部３３に記憶されているブレーキライニング５３の耐熱温度と状態推定部３４により推定されたブレーキライニング５３の推定温度とに基づいて、ブレーキライニング５３が熱破壊されているか否かを示す評価データを出力することができる。

評価データ出力部３５は、状態推定部３４により推定されたブレーキライニング５３の推定摩耗量を積算した累積摩耗量に基づいて、ブレーキライニング５３の評価データを出力する。ブレーキライニング５３の累積摩耗量が基準値を超えると、ブレーキライニング５３のメンテナンス作業が必要とある。ブレーキライニング５３の累積摩耗量に係る基準値は、予め定められた値であり、記憶部３３に記憶されている。評価データ出力部３５は、記憶部３３に記憶されているブレーキライニング５３の基準値と状態推定部３４により推定されたブレーキライニング５３の累積摩耗量とに基づいて、ブレーキライニング５３の摩耗量が基準値以上であるか否かを示す評価データを出力することができる。

本実施形態において、ブレーキライニング５３の累積摩耗量に係る基準値は、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２との隙間調整作業に係る調整基準値と、ブレーキライニング５３の交換作業に係る交換基準値とを含む。交換基準値は、調整基準値よりも大きい。

通知装置６３は、評価データ出力部３５から出力されたブレーキライニング５３の評価データをメンテナンス作業者に通知する。通知装置６３は、例えば制御室Ｒに配置される。通知装置６３は、評価データ出力部３５から出力された評価データに基づいて作動する。通知装置６３として、表示データを表示する表示装置及び音声を出力する音声出力装置が例示される。表示装置として、液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）又は有機ＥＬディスプレイ（Organic Electroluminescence Display：ＯＥＬＤ）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。

［ブレーキ評価方法］
図５は、本実施形態に係るブレーキ評価方法の一例を示すフローチャートである。

運転状態データ取得部３１は、昇降モータ１５Ｍに係る運転状態を示す運転状態データを取得する（ステップＳ１）。

本実施形態において、昇降モータ１５Ｍの運転状態は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態である。運転状態データは、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、及び制動時間を含む。

固有データ取得部３２は、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３に係る固有データを取得する（ステップＳ２）。

本実施形態において、固有データは、ブレーキライニング５３の表面積、及びブレーキライニング５３の摩耗率を含む。

状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、制動時間、及びブレーキライニング５３の表面積に基づいて、ブレーキライニング５３における制動エネルギーを算出する（ステップＳ３）。

状態推定部３４は、ステップＳ３において算出したブレーキライニング５３の制動エネルギーに基づいて、ブレーキライニング５３の温度を推定する（ステップＳ４）。

評価データ出力部３５は、記憶部３３に記憶されているブレーキライニング５３の耐熱温度と、ステップＳ４において推定されたブレーキライニング５３の推定温度とを比較して、推定温度が耐熱温度以上であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、推定温度が耐熱温度以上でないと判定した場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、状態推定部３４は、昇降モータ１５Ｍの回転数、昇降モータ１５Ｍのトルク、ブレーキライニング５３の表面積、及びブレーキライニング５３の摩耗率に基づいて、ブレーキライニング５３の摩耗量を推定する（ステップＳ６）。

評価データ出力部３５は、過去において算出されたブレーキライニング５３の推定摩耗量と、ステップＳ６において推定されたブレーキライニング５３の推定摩耗量とを積算した、ブレーキライニング５３の累積摩耗量を算出する（ステップＳ７）。

評価データ出力部３５は、記憶部３３に記憶されている調整基準値と、ステップＳ７において算出されたブレーキライニング５３の累積摩耗量とを比較して、累積摩耗量が調整基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ８）。

ステップＳ８において、累積摩耗量が調整基準値以上であると判定した場合（ステップＳ８：Ｙｅｓ）、評価データ出力部３５は、記憶部３３に記憶されている交換基準値と、ステップＳ７において算出されたブレーキライニング５３の累積摩耗量とを比較して、累積摩耗量が交換基準値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

ステップＳ９において、累積摩耗量が交換基準値以上であると判定した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、評価データ出力部３５は、ブレーキライニング５３が過度に摩耗している可能性があることを示す評価データを通知装置６３に出力する。通知装置６３は、ブレーキライニング５３の交換作業が必要であることを示す通知データを通知する（ステップＳ１０）。

ステップＳ９において、累積摩耗量が交換基準値以上でないと判定した場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、評価データ出力部３５は、ブレーキライニング５３が摩耗している可能性があることを示す評価データを通知装置６３に出力する。通知装置６３は、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２との隙間調整作業が必要であることを示す通知データを通知する（ステップＳ１１）。

ステップＳ５において、推定温度が耐熱温度以上であると判定した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、評価データ出力部３５は、ブレーキライニング５３が熱破壊されている可能性があることを示す評価データを通知装置６３に出力する。通知装置６３は、ブレーキライニング５３の交換作業が必要であることを示す通知データを通知する（ステップＳ１０）。

［コンピュータシステム］
図６は、本実施形態に係るコンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の制御装置２０及びブレーキ評価装置３０のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。制御装置２０及びブレーキ評価装置３０のそれぞれの機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

プログラムは、上述の実施形態に従って、コンピュータシステム１０００に、回転体を駆動する電動モータに係る運転状態を示す運転状態データを取得するステップと、回転体を制動するディスクブレーキのブレーキ部材に係る固有データを取得するステップと、運転状態データ及び固有データに基づいて、ブレーキ部材の状態を推定するステップと、を含むブレーキ評価方法を実行させることができる。

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、昇降モータ１５Ｍの運転状態データ及びブレーキライニング５３の固有データに基づいて、温度及び摩耗量を含むブレーキライニング５３の状態を推定することができる。そのため、ディスクブレーキのメンテナンス作業の実施時期を適切に判定することができる。

デッキクレーン１０は、デッキ１０２から約１０ｍの高さに配置される。また、デッキクレーン１０は、デッキ１０２に複数設けられる場合が多い。そのため、ディスクブレーキのメンテナンスがおろそかになる傾向がある。また、デッキクレーン１０が搭載される船舶１０１及びデッキクレーン１０が扱う貨物によって、ディスクブレーキの劣化状態が変化する。また、デッキクレーン１０は、船舶１０１とともに移動するため、メンテナンス作業の機会が限定される。そのため、ディスクブレーキの劣化状態を的確に把握することが要望される。

本実施形態においては、昇降モータ１５Ｍの運転状態データ及びブレーキライニング５３の固有データに基づいて、温度及び摩耗量を含むブレーキライニング５３の状態が推定される。これにより、例えばメンテナンス作業者の力量の影響を受けることなく、ディスクブレーキのメンテナンス作業の実施時期を適切に判定することができる。

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、状態推定部３４は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいて、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３の状態を推定することとした。状態推定部３４は、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態から開放状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいて、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３の状態を推定してもよい。すなわち、状態推定部３４は、昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態に変化する直前の制動状態における昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいて、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３の状態を推定してもよい。例えば、保持具１８Ｈに貨物が保持された状態で、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態である場合、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態から開放状態に変化するとき、貨物の重量により昇降ワイヤ１８が下降し、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２とが僅かに接触した状態で、ドラム１５Ｄが回転する可能性がある。すなわち、制動状態から開放状態に変化するとき、ブレーキライニング５３とブレーキディスク５２とが接触した状態で相対回転する可能性がある。その結果、ブレーキライニング５３の温度が上昇したりブレーキライニング５３が摩耗したりする可能性がある。状態推定部３４は、昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態から開放状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいて、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３の状態を推定することにより、貨物の重量により昇降ワイヤ１８が下降することに起因するブレーキライニング５３の温度又は摩耗を推定することができる。昇降ブレーキ１５Ｂが制動状態から開放状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいてブレーキライニング５３の状態を推定する場合、昇降モータ１５Ｍの運転状態（回転数、トルク、及び制動時間）として、予め定められた値が使用されてもよい。例えば、過去に取得された昇降ブレーキ１５Ｂが開放状態から制動状態に変化するときの昇降モータ１５Ｍの運転状態の代表値を用いて、上述の実施形態に従って、ブレーキライニング５３の状態を推定することができる。

上述の実施形態においては、デッキクレーン１０の昇降ワイヤ１８を昇降させる回転体であるドラム１５Ｄを駆動する昇降モータ１５Ｍの運転状態に基づいて、昇降ブレーキ１５Ｂのブレーキライニング５３の状態を推定することとした。旋回モータ１３Ｍの運転状態に基づいて、旋回ブレーキ１３Ｂのブレーキライニング５３の状態が推定されてもよい。俯仰モータ１４Ｍの運転状態に基づいて、俯仰ブレーキ１４Ｂのブレーキライニング５３の状態が推定されてもよい。

上述の実施形態においては、ブレーキライニング５３の状態を推定することとした。ブレーキディスク５２の状態が推定されてもよい。

１０…デッキクレーン、１１…旋回体、１２…ジブ、１３…旋回装置、１３Ｂ…旋回ブレーキ、１３Ｍ…旋回モータ、１４…俯仰装置、１４Ｂ…俯仰ブレーキ、１４Ｄ…ドラム、１４Ｍ…俯仰モータ、１５…昇降装置、１５Ｂ…昇降ブレーキ、１５Ｄ…ドラム、１５Ｍ…昇降モータ、１６…架台、１６Ｓ…支持面、１７…滑車、１８…昇降ワイヤ、１８Ｈ…保持具、１９…俯仰用ワイヤ、２０…制御装置、３０…ブレーキ評価装置、３１…運転状態データ取得部、３２…固有データ取得部、３３…記憶部、３４…状態推定部、３５…評価データ出力部、５１…ブレーキホイール、５２…ブレーキディスク、５３…ブレーキライニング、５４…アクチュエータ、５５…ガイドピン、６１…インバータ、６２…回転センサ、６３…通知装置、１００…デッキクレーンシステム、１０１…船舶、１０２…デッキ、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、ＡＸ１…旋回軸、ＡＸ２…俯仰軸、Ｃ…運転室、Ｒ…制御室。

Claims (6)

1. 回転体を駆動する電動モータに係る運転状態を示す運転状態データを取得する運転状態データ取得部と、
   前記回転体を制動するディスクブレーキのブレーキ部材に係る固有データを取得する固有データ取得部と、
   前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の状態を推定する状態推定部と、
   を備え、
   前記運転状態データは、前記電動モータの回転数、前記電動モータのトルク、及び前記回転体が停止するまでの制動時間を含み、
   前記固有データは、前記ブレーキ部材の表面積を含み、
   前記状態推定部は、前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の制動エネルギーを算出し、
   前記ブレーキ部材の状態は、前記制動エネルギーから算出される前記ブレーキ部材の推定温度を含み、
   前記ブレーキ部材の耐熱温度と前記推定温度とに基づいて、前記ブレーキ部材の評価データを出力する評価データ出力部を備える、ブレーキ評価装置。
2. 前記固有データは、前記ブレーキ部材の摩耗率を含み、
   前記ブレーキ部材の状態は、前記ブレーキ部材の推定摩耗量を含む、
   請求項１に記載のブレーキ評価装置。
3. 前記推定摩耗量を積算した累積摩耗量に基づいて、前記ブレーキ部材の評価データを出力する評価データ出力部を備える、
   請求項２に記載のブレーキ評価装置。
4. 前記回転体は、クレーンの昇降ワイヤを昇降させる、
   請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のブレーキ評価装置。
5. 前記状態推定部は、前記ディスクブレーキが開放状態から制動状態に変化するときの前記運転状態に基づいて、前記ブレーキ部材の状態を推定する、
   請求項４に記載のブレーキ評価装置。
6. 回転体を駆動する電動モータに係る運転状態を示す運転状態データを取得するステップと、
   前記回転体を制動するディスクブレーキのブレーキ部材に係る固有データを取得するステップと、
   前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の状態を推定するステップと、
   前記ブレーキ部材の推定結果に基づいて、前記ブレーキ部材の評価データを出力するステップと、
   を含み、
   前記運転状態データは、前記電動モータの回転数、前記電動モータのトルク、及び前記回転体が停止するまでの制動時間を含み、
   前記固有データは、前記ブレーキ部材の表面積を含み、
   前記ブレーキ部材の状態を推定するステップは、前記運転状態データ及び前記固有データに基づいて、前記ブレーキ部材の制動エネルギーを算出し、
   前記ブレーキ部材の状態は、前記制動エネルギーから算出される前記ブレーキ部材の推定温度を含み、
   前記ブレーキ部材の評価データを出力するステップは、前記ブレーキ部材の耐熱温度と前記推定温度とに基づいて、前記ブレーキ部材の評価データを出力するブレーキ評価方法。

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