WO2019207647A1 - 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

ブレーキ劣化判断装置及びブレーキ劣化判断システム Download PDF

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WO2019207647A1
WO2019207647A1 PCT/JP2018/016624 JP2018016624W WO2019207647A1 WO 2019207647 A1 WO2019207647 A1 WO 2019207647A1 JP 2018016624 W JP2018016624 W JP 2018016624W WO 2019207647 A1 WO2019207647 A1 WO 2019207647A1
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WO
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brake
torque
unit
motor
deterioration determination
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Application number
PCT/JP2018/016624
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English (en)
French (fr)
Inventor
真一郎 渡邉
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D5/00—Braking or detent devices characterised by application to lifting or hoisting gear, e.g. for controlling the lowering of loads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D66/00—Arrangements for monitoring working conditions, e.g. wear, temperature

Definitions

  • the present invention relates to a brake deterioration determination device and a brake deterioration determination system that determine deterioration of a brake having a function of regulating the rotation of a motor.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a brake deterioration determination device that determines whether a brake is normal or deteriorated while suppressing damage to the brake.
  • the present invention performs control to gradually increase the value of the current supplied to the motor in a state where a brake for regulating the rotation of the motor is closed.
  • a torque estimation unit for estimating a brake torque value based on a current value supplied to the motor, a brake torque value estimated by the torque estimation unit with a reference value, and the brake A brake deterioration determination unit that determines deterioration of the brake.
  • the brake deterioration determination device has an effect that it is possible to determine whether the brake is normal or deteriorated while suppressing damage to the brake.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a determination made by a brake deterioration determination unit included in a brake deterioration determination device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a determination made by a brake deterioration determination unit included in the brake deterioration determination device according to the first embodiment
  • the figure which shows the example which displays the value of the several brake torque with which the display part which the brake degradation judgment apparatus concerning Embodiment 1 has estimated was linked
  • a case in which at least some of the components constituting the control unit, torque estimation unit, brake deterioration determination unit, display information generation unit, and number measurement unit included in the brake deterioration determination device according to the first embodiment are realized by a processing circuit. Diagram showing processing circuit The figure for demonstrating control of the brake torque using the brake deterioration judgment apparatus concerning Embodiment 2. FIG.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment.
  • the brake deterioration determination device 1 is a device that determines whether or not the brake 22 having a function of restricting the rotation of the motor 21 is deteriorated.
  • FIG. 1 also shows a motor 21 and a brake 22.
  • the brake deterioration determination device 1 performs control to supply current to the motor 21 to which current is not supplied while the brake 22 is closed, and control to gradually increase the value of current supplied to the motor 21. It has the control part 2 to perform. That is, the control unit 2 controls to start supplying current from the inverter device 23 to the motor 21 by giving a torque command while the brake 22 is closed.
  • the state where the brake 22 is closed is a state where the brake 22 is performing an operation of restricting the rotation of the motor 21.
  • the inverter device 23 supplies the motor 21 with a three-phase alternating current based on the three-phase alternating current output from the alternating-current power supply 24.
  • the control unit 2 controls the inverter device 23 to perform control for supplying current to the motor 21 to which no current is supplied, and performs control for gradually increasing the value of the current supplied to the motor 21.
  • FIG. 1 also shows an inverter device 23 and an AC power source 24.
  • control unit 2 controls the inverter device 23 so that a constant current smaller than the current supplied to the motor 21 when the motor 21 starts rotating is reduced. 21 is supplied. That is, the brake torque is smaller than that at the start of rotation.
  • control unit 2 performs control to stop the supply of current to the motor 21 after the motor 21 starts rotating. Specifically, the control unit 2 controls the inverter device 23 to stop supplying current to the motor 21 when a predetermined period has elapsed since the motor 21 started rotating.
  • the predetermined period is 1 minute.
  • the predetermined period is a period during which the brake 22 can be prevented from being damaged, and is determined by experiment, for example.
  • FIG. 1 also shows the switch 25.
  • An example of the switch 25 is an electromagnetic contactor.
  • the switch 25 When the switch 25 is closed, the three-phase alternating current output from the alternating current power supply 24 is supplied to the brake 22 and the brake 22 is opened.
  • the state where the brake 22 is open is a state where the brake 22 is not performing an operation of restricting the rotation of the motor 21.
  • the brake 22 When the brake 22 is opened, the motor 21 can rotate freely.
  • the switch 25 When the switch 25 is opened, the three-phase alternating current output from the alternating current power supply 24 is not supplied to the brake 22, and the brake 22 is closed.
  • the brake 22 When the brake 22 is closed, the rotation of the motor 21 is restricted. That is, the switch 25 switches between a state in which the three-phase alternating current output from the alternating-current power supply 24 is supplied to the brake 22 and a state in which the three-phase alternating current is not supplied to the brake 22.
  • the control unit 2 also has a function of controlling opening and closing of the switch 25. That is, the control unit 2 also has a function of switching between a state in which the three-phase alternating current output from the alternating current power supply 24 is supplied to the brake 22 and a state in which the three-phase alternating current is not supplied to the brake 22. Furthermore, the control unit 2 has a function of switching between a state where the brake 22 is closed and a state where the brake 22 is opened. The brake 22 may be closed when a three-phase alternating current output from the alternating current power supply 24 is supplied, and may be opened when the three-phase alternating current is not supplied. In any case, the control unit 2 has a function of controlling opening and closing of the switch 25 and a function of switching between a state where the brake 22 is closed and a state where the brake 22 is opened.
  • the brake deterioration determination device 1 further includes a current detection unit 3 that detects the value of the current supplied to the motor 21.
  • the current detection unit 3 detects each value of the two-phase alternating current out of the three-phase alternating current supplied to the motor 21. The remaining one-phase current values that are not detected can be calculated by calculation.
  • the current detector 3 may detect the value of one-phase AC current among the three-phase AC supplied to the motor 21 or may detect all values of the three-phase AC. In any case, after the control unit 2 starts control to supply current to the motor 21 to which current is not supplied while the brake 22 is closed, the current detection unit 3 Detect value.
  • An example of the current detection unit 3 is an ammeter that has a resistance and obtains a current value by measuring the voltage across the resistance.
  • the brake deterioration determination device 1 further includes a torque estimation unit 4 that estimates the brake torque value based on the current value detected by the current detection unit 3. For example, the torque estimation unit 4 determines the brake torque based on the calculation formula relating the value of the current supplied to the motor 21 and the value of the brake torque and the value of the current detected by the current detection unit 3. Estimate the value.
  • the brake deterioration determination device 1 further includes a timepiece 5 that indicates time and a storage unit 6 that stores information.
  • An example of the storage unit 6 is a semiconductor memory.
  • the torque estimation unit 4 stores in the storage unit 6 information that associates the estimated value of the brake torque with the time when the value of the brake torque is estimated. That is, the storage unit 6 stores information indicating the relationship between the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 and the time when the value of the brake torque is estimated.
  • the time when the value of the brake torque is estimated is specified by the time indicated by the timepiece 5.
  • the torque estimation unit 4 estimates a brake torque value at each of a plurality of times.
  • storage part 6 memorize
  • the brake deterioration determination device 1 further includes a brake deterioration determination unit 7 that determines that the brake 22 is normal when the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating is larger than the reference value. Have.
  • the brake deterioration determination unit 7 determines that the brake 22 has deteriorated when the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating is equal to or less than a reference value.
  • the reference value is a value set to determine whether the brake 22 is normal or deteriorated.
  • the brake deterioration determination device 1 displays a display information generation unit 8 that generates data for displaying a result of the determination performed by the brake deterioration determination unit 7 and a result of the determination performed by the brake deterioration determination unit 7. And a display unit 9.
  • the display unit 9 uses the data generated by the display information generation unit 8 when displaying the determination result. Specifically, when the brake deterioration determining unit 7 determines that the brake 22 is normal, the display unit 9 displays information indicating that the brake 22 is normal, and the brake 22 is deteriorated. When determined by the brake deterioration determination unit 7, information indicating that the brake 22 is deteriorated is displayed.
  • An example of the display unit 9 is a liquid crystal display device.
  • the brake deterioration determination device 1 is estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts to rotate based on information stored in the storage unit 6 after the brake deterioration determination unit 7 makes a determination a plurality of times. It further has an input unit 10 for the user to input to the brake deterioration determination device 1 a first instruction to display a plurality of brake torque values on the display unit 9 in association with information indicating the time when the brake 22 has been used. .
  • An example of the input unit 10 is a keyboard or a plurality of buttons.
  • the display information generation unit 8 follows the first instruction based on the information stored in the storage unit 6. Generated data.
  • the display unit 9 uses a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating based on the data generated by the display information generation unit 8. Display in association with time information.
  • the display unit 9 uses a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts to rotate based on the information stored in the storage unit 6. Displayed in association with information indicating the time. The display unit 9 also displays a reference value when displaying a plurality of brake torque values.
  • the brake deterioration determination device 1 further includes a frequency measurement unit 11 that measures the number of times the brake 22 is opened and closed based on the control performed by the control unit 2.
  • the control unit 2 has a function of switching between a state where the brake 22 is closed and a state where the brake 22 is opened.
  • the number measuring unit 11 measures the number of times of opening and closing, which is the number of times the brake 22 is used, based on the switching between the closed state of the brake 22 and the opened state of the brake 22 performed by the control unit 2.
  • the number of times the brake 22 is opened and closed corresponds to the number of times that the brake 22 has performed an operation of restricting the rotation of the motor 21.
  • the storage unit 6 associates the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating with the number of times the brake 22 is used immediately before or after the value of the brake torque is estimated.
  • the attached information is also stored.
  • the number of times the brake 22 is used is specified as an integrated number based on the number of opening and closing times measured by the number counting unit 11.
  • the torque estimator 4 makes a deterioration determination a plurality of times and estimates the brake torque value.
  • the storage unit 6 stores information that associates the value of the brake torque when the motor 21 starts to rotate with the number of times the brake 22 is opened and closed.
  • the input unit 10 has a plurality of parameters estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating. It is also used when the user inputs to the brake deterioration determination device 1 a second instruction for displaying the value of the brake torque in association with the number of times the brake 22 is opened and closed.
  • the display information generation unit 8 When the user inputs a second instruction to the brake deterioration determination device 1 using the input unit 10, the display information generation unit 8 generates data according to the second instruction.
  • the display unit 9 uses the data generated by the display information generation unit 8 to calculate a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating, as the number of times the brake 22 is opened and closed. Display in association. That is, the display unit 9 displays the values of a plurality of brake torques estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating based on the information stored in the storage unit 6. Display in association with.
  • the display unit 9 also displays a reference value when displaying a plurality of brake torque values.
  • FIG. 2 is a first diagram for explaining a determination performed by the brake deterioration determination unit 7 included in the brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment. Further, FIG. 2 is a diagram for explaining a case where the brake deterioration determination unit 7 determines that the brake 22 is normal. As shown in FIG. 2, when the brake deterioration determination device 1 starts determining whether or not the brake 22 has deteriorated while the brake 22 is closed, current is supplied to the motor 21. The value of the current supplied to the motor 21 gradually increases. In FIG. 2, the time when the brake 22 is closed is the time when the word “closed” is added in the item “brake”.
  • the time during which the deterioration determination of the brake 22 is performed is a time in which the characters “ON” are added in the item “judgment mode”.
  • the first time when the word “ON” is added in the “judgment mode” is the time when the brake deterioration determination device 1 starts to determine whether or not the brake 22 has deteriorated.
  • the current detection unit 3 detects the value of the current supplied to the motor 21 after the control unit 2 starts control to supply the current to the motor 21 to which no current is supplied with the brake 22 closed.
  • the value of the current detected by the current detection unit 3 is indicated in the item “detected current”.
  • the torque estimation unit 4 estimates the brake torque value based on the current value detected by the current detection unit 3.
  • the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 is shown in the item “estimated torque”.
  • control unit 2 performs control to stop the supply of current to the motor 21 after the motor 21 starts rotating.
  • the number of rotations per unit time of the motor 21 is indicated in the item “number of rotations”.
  • the control unit 2 performs control for supplying current to the motor 21 to which no current is supplied, and also performs control for gradually increasing the value of the current supplied to the motor 21.
  • the rotational speed per unit time of the motor 21 gradually increases after the motor 21 starts rotating.
  • the rotation speed shown in FIG. 2 is the rotation speed of the motor 21 per estimated unit time.
  • the brake deterioration determining unit 7 determines whether the brake 22 is normal or deteriorated based on the brake torque value estimated by the torque estimating unit 4 and the reference value when the motor 21 starts rotating. .
  • the brake deterioration determination unit 7 determines that the brake 22 is normal.
  • the word “OK” is added to the item “judgment result”, and the result of judging that the brake 22 is normal is shown.
  • FIG. 3 is a second diagram for explaining a determination performed by the brake deterioration determination unit 7 included in the brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment. Furthermore, FIG. 3 is a diagram for explaining a case where the brake deterioration determination unit 7 determines that the brake 22 has deteriorated.
  • the main difference between FIG. 3 and FIG. 2 is that the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 indicated in the item “estimated torque” is different.
  • the brake torque estimated by the torque estimating unit 4 when the motor 21 starts rotating is clear.
  • the value is smaller than the reference value. Therefore, the brake deterioration determination unit 7 determines that the brake 22 has deteriorated.
  • the word “WARNING” is added to the item “judgment result”, and the result of judging that the brake 22 is deteriorated is shown.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example in which a plurality of brake torque values estimated by the display unit 9 included in the brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment are displayed in association with information indicating the time when the brake 22 is used. It is. After the brake deterioration determination unit 7 makes a plurality of determinations, the time when the brake 22 has been used is determined by the user using a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating. It is assumed that the first instruction to be displayed on the display unit 9 in association with the information indicating is input to the brake deterioration determination device 1. In this case, as shown in FIG. 4, the display unit 9 is information indicating a time when the brake 22 has been used, with a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating. Display in association with.
  • FIG. 4 the time when the brake is first judged to be normal or deteriorated is set as the reference time, and the brake torque value estimated by the torque estimation unit 4 at the reference time and 1500 hours have elapsed from the reference time. Sometimes, the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 is shown. FIG. 4 further shows the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 at each time when 10,000 hours, 18000 hours, 20000 hours, and 21000 hours have elapsed from the reference time.
  • the display unit 9 displays that the value of the brake torque becomes smaller as time elapses, that is, the brake usage time elapses.
  • the user can prepare for repair or replacement of the brake 22 by checking the data displayed on the display unit 9.
  • the brake usage time is confirmed by the timepiece 5, but it goes without saying that a device capable of measuring the passage of time, such as a time counter device, may be used.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which a plurality of brake torque values estimated by the display unit 9 included in the brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment are displayed in association with the number of times the brake 22 is used.
  • the user associates a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating with the number of times the brake 22 is opened and closed.
  • the second instruction to be displayed on the display unit 9 is input to the brake deterioration determination device 1.
  • the display unit 9 displays a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating in association with the number of times the brake 22 is opened and closed.
  • the number of times of opening and closing the brake 22 immediately before it is first determined whether the brake is normal or deteriorated is set to 0, and torque estimation is performed immediately after the state where the number of times of opening and closing the brake 22 is 0.
  • the value of the brake torque estimated by the part 4 is shown.
  • the value of each brake torque estimated by the torque estimation unit 4 immediately after the state in which the number of opening and closing of the brake 22 is 100,000, 300,000, 700,000 and 800,000 is further shown. .
  • the display unit 9 displays that the value of the brake torque decreases as the number of times of opening and closing the brake 22 increases. The user can prepare for repair or replacement of the brake 22 by checking the data displayed on the display unit 9.
  • the brake deterioration determination device 1 performs control to supply current to the motor 21 to which current is not supplied while the brake 22 is closed, and is supplied to the motor 21. Control to gradually increase the current value.
  • the brake deterioration determination device 1 estimates the brake torque value based on the value of the current supplied to the motor 21, compares the estimated brake torque value with a reference value, and the brake 22 is normal. It is judged whether it is or has deteriorated.
  • the brake deterioration determination device 1 performs control to stop the supply of current to the motor 21 after the motor 21 starts to rotate.
  • the brake deterioration determination device 1 performs control to gradually increase the value of the current supplied to the motor 21 while the brake 22 is closed, and after the motor 21 starts rotating, Control to stop the supply of current. Furthermore, when the brake deterioration determination device 1 determines whether the brake 22 is normal or deteriorated, a large value of current corresponding to the maximum brake torque is generated when the brake 22 is closed. Will not be suddenly supplied.
  • the brake deterioration determination device 1 is used, for example, to determine deterioration of a crane brake.
  • the current supplied to the crane motor is usually very high and the brake torque is also high. If the brake deterioration determination device 1 according to the present embodiment is used, even if the brake torque is increased as in the case of a crane brake, the supply current to the motor is started with the brake 2 closed, and the brake Since the torque is gradually increased, no sudden load is applied to the brake. As a result, it is possible to suppress brake damage when determining brake deterioration.
  • the deterioration determination of the brake that restricts the rotation of the motor 21 is performed in a state in which no mechanical device such as a crane is attached to the motor 21, but the mechanical device is attached to the motor 21.
  • the deterioration determination may be performed according to the state.
  • the brake of the winch is used, for example, to maintain the position of the conveyed product.
  • the brake deteriorates, it becomes difficult to maintain the position of the conveyed product.
  • the supply current to the motor is suddenly increased with the brake closed in order to determine brake deterioration.
  • the brake is deteriorated, the kite may fall abruptly.
  • the brake deterioration determination device 1 according to the present embodiment is used, since the supply current to the motor is gradually increased, it is possible to suppress a sudden drop of a transported object such as a bag.
  • the brake deterioration determination device 1 can determine whether the brake 22 is normal or deteriorated while suppressing damage to the brake 22.
  • the brake deterioration determination device 1 associates the values of a plurality of brake torques estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotation with information indicating the time when the brake 22 is used. indicate. As shown in FIG. 5, the brake deterioration determination device 1 displays a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 when the motor 21 starts rotating in association with the number of times the brake 22 is opened and closed.
  • the user can prepare for repair or replacement of the brake 22 by confirming the data displayed by the brake deterioration determination device 1.
  • the brake deterioration determination device 1 can make the user visually recognize that it is necessary to prepare for repair or replacement of the brake 22 when it is necessary to prepare for repair or replacement of the brake 22.
  • the brake deterioration determination unit 7 compares the brake torque value estimated by the torque estimation unit 4 with the reference value when the motor 21 starts rotating, so that the brake 22 is normal. It is judged whether it is or has deteriorated. However, the brake deterioration determining unit 7 compares the brake torque value estimated by the torque estimating unit 4 with the reference value before and after the motor 21 starts to rotate, so that the brake 22 is normal or deteriorated. You may judge whether it is.
  • the brake deterioration determination unit 7 indicates that the brake 22 is normal when the value of the brake torque estimated by the torque estimation unit 4 is larger than the reference value in a predetermined period including the time when the motor 21 starts rotating. If the estimated brake torque value is equal to or less than the reference value, the brake 22 may be determined to be deteriorated.
  • the display unit 9 indicates the time when the brake 22 has been used, with a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 during a predetermined period including the time when the motor 21 starts rotating. It may be displayed in association with information.
  • the display unit 9 may display a plurality of brake torque values estimated by the torque estimation unit 4 within a predetermined period including the time when the motor 21 starts rotating in association with the number of times the brake 22 is opened and closed. Good.
  • FIG. 6 shows that at least some of the functions of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11 included in the brake deterioration determination device 1 according to the first embodiment are processors.
  • FIG. 6 is a diagram showing a processor 61 when implemented by 61. That is, at least some of the functions of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11 included in the brake deterioration determination device 1 are stored in a program stored in the memory 62. It may be realized by the executing processor 61.
  • the processor 61 is a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • FIG. 6 also shows the memory 62.
  • the processor 61 When at least some of the functions of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the frequency measurement unit 11 are realized by the processor 61, , Software, firmware, or a combination of software and firmware. Software or firmware is described as a program and stored in the memory 62.
  • the processor 61 reads out and executes a program stored in the memory 62, whereby at least some functions of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11. To realize.
  • the brake deterioration determination device 1 Memory for storing a program in which steps executed by at least a part of unit 2, torque estimating unit 4, brake deterioration determining unit 7, display information generating unit 8 and number of times measuring unit 11 are executed as a result 62.
  • the program stored in the memory 62 causes the computer to execute a procedure or method executed by at least a part of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11. It can be said that.
  • the memory 62 is, for example, non-volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory), or the like.
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • flash memory EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory)
  • EEPROM registered trademark
  • a volatile semiconductor memory a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD (Digital Versatile Disk), or the like.
  • FIG. 7 shows at least a part of the configuration of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake degradation determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11 included in the brake degradation determination device 1 according to the first embodiment. It is a figure which shows the processing circuit 71 in case an element is implement
  • the processing circuit 71 is dedicated hardware.
  • the processing circuit 71 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a processor programmed in parallel, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof. It is.
  • the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the number measurement unit 11 may be part of dedicated hardware that is separate from the rest.
  • the plurality of functions of the control unit 2 the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the frequency measurement unit 11, some of the plurality of functions are realized by software or firmware, and the plurality of functions The remaining portion may be realized by dedicated hardware.
  • the plurality of functions of the control unit 2, the torque estimation unit 4, the brake deterioration determination unit 7, the display information generation unit 8, and the frequency measurement unit 11 are realized by hardware, software, firmware, or a combination thereof. Can do.
  • control unit 2 the torque estimation unit 4, the current detection unit 3, the display unit 9, and the input unit 10 are provided in the brake deterioration determination device 1, but these are conventionally used for controlling the inverter circuit.
  • the power conversion device may be provided, and the present embodiment may be provided separately from a brake deterioration determination device such as a power conversion device.
  • the current supplied to the motor 21 is continuously increased, but may be increased stepwise.
  • FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining control of brake torque using the brake deterioration determination device according to the second embodiment.
  • a method of driving a mechanical device using a motor in which the brake deterioration is determined and the maximum brake torque is obtained using the first embodiment will be described.
  • only the parts different from the first embodiment will be described.
  • the maximum brake torque estimated as shown in FIG. 3 according to Embodiment 1 is smaller than the reference value. In this case, it can be seen that the brake is more deteriorated with time than normal.
  • the brake torque is decreasing, use may be continued depending on driving conditions. For example, it may be required to use a brake that is determined to have deteriorated over time until a normal brake for replacement can be prepared.
  • the present embodiment is characterized in that the motor is controlled under optimum use conditions using a brake that has deteriorated.
  • FIG. 8 is not the determination mode for determining the deterioration of the brake described in the first embodiment, but the rotational speed of the motor in the operation mode in which the actual operation is performed, the estimated torque estimated by the torque estimation unit 4, the operation signal, It is drawing which shows opening and closing of a brake.
  • the operation signal is “ON” and the motor is rotating at a constant rotational speed in a situation where a load torque is generated by a load that is a conveyed product.
  • the driving signal turns “OFF” and the brake is closed to decelerate.
  • the total torque during deceleration obtained by adding the deceleration torque for reducing the rotation speed to the load torque is generated as the estimated torque, that is, the brake torque.
  • the load torque is determined by the weight of the conveyed product and the deceleration torque is determined by the deceleration during deceleration
  • the total torque during deceleration can be controlled by controlling the rotational speed during deceleration. Therefore, the optimum deceleration conditions are obtained as follows using the maximum brake torque obtained in the brake deterioration determination of the first embodiment.
  • the deceleration torque T [N ⁇ m] is obtained by the following equation (1).
  • the load torque is T LF [N ⁇ m]
  • ⁇ J [kg ⁇ g 2 ] is the total inertia of the motor, brake and load
  • Nmax [r / min] is the speed at the start of deceleration
  • Nmin [r / min] is The speed at the end of deceleration, t 0 [s] is the deceleration time.
  • Nmin becomes 0 when the rotation of the motor is stopped.
  • T ⁇ T LF ⁇ J ⁇ (Nmax ⁇ Nmin) / ⁇ 9.55 ⁇ t ⁇ (1)
  • the vehicle when it is determined that the brake is deteriorated in the first embodiment, the vehicle is decelerated under a condition equal to or less than the maximum brake torque of the brake. Therefore, the deceleration time t 1 [s ] Is obtained using the following equation (2).
  • the maximum brake torque obtained in the brake deterioration determination of the first embodiment is T max [N ⁇ m] and the safety factor is ⁇
  • the following expression (2) is obtained from the expression (1).
  • ⁇ gives a margin to the torque applied to the brake having deteriorated. That is, since the maximum value of the brake torque that has deteriorated is Tmax, the safety factor ⁇ is provided in order to keep the torque applied to the brake smaller than Tmax. Needless to say, if it is desired to set the brake torque to Tmax, 1 may be substituted for ⁇ . Incidentally, the brake torque when it is desired to control smaller than Tmax, may be decelerated in a time longer than t 0 obtained by substituting 1 that the ⁇ course.
  • FIG. 8 deceleration starts when the driving signal is turned OFF and the brake is closed.
  • Formula (2) By determining the appropriate value of the deceleration time from the start of deceleration until the rotational speed becomes 0, using Formula (2), an appropriate deceleration of the rotational speed is obtained, and braking performance is determined using a brake that is determined to be deteriorated. It becomes possible to decelerate while controlling.
  • the control unit 2 performs the calculation of the deceleration time and deceleration described above.
  • FIG. 1 is also a diagram showing a brake deterioration determination system.
  • the optimum deceleration time for sufficiently realizing the function of restricting the rotation of the motor using the brake determined to be deteriorated in the deterioration determination of the first embodiment is set. Can be sought. As a result, the brake that is determined to be deteriorated in the first embodiment can be used continuously by controlling the deceleration condition, and the life of the brake can be extended.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1 Brake deterioration determination device 2 control unit, 3 current detection unit, 4 torque estimation unit, 5 clock, 6 storage unit, 7 brake deterioration determination unit, 8 display information generation unit, 9 display unit, 10 input unit, 11 times measurement Part, 21 motor, 22 brake, 23 inverter device, 24 AC power supply, 25 switch, 61 processor, 62 memory, 71 processing circuit.

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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

ブレーキ劣化判断装置及びブレーキ劣化判断システム
　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有する。
　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ＴＬＦ［Ｎ・ｍ］、ΣＪ［ｋｇ・ｇ２］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、ｔ０［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－ＴＬＦ＝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ｔ１［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Ｔｍａｘ［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。
　ｔ１＝ΣＪ×（Ｎｍａｘ-Ｎｍｉｎ）／｛９．５５×（Ｔｍａｘ×α－ＴＬＦ）｝　　・・・（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ｔ０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
    　を備えたブレーキ劣化判断装置。
  2. 　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１に記載のブレーキ劣化判断装置。
  3. 　前記制御部は、前記モータに供給する電流の値を連続的に大きくする制御を行うこと
    　を特徴とする請求項１に記載のブレーキ劣化判断装置。
  4. 　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１から３の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。
  5. 　前記トルク推定部によって推定された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１から３の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。
  6. 　前記トルク推定部によって推定された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１から３の何れか１項に記載のブレーキ劣化判断装置。
  7. 　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すること
    　を特徴とするブレーキ劣化判断システム。
  8. 　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ときの前記ブレーキトルクに基づいて算出すること
    　を特徴とする請求項７に記載のブレーキ劣化判断システム。
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