(57)【要約】  ブレーキドラムにブレーキシューをばねで押付けて制動力を発生させると共に、ブレーキシューをばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出し、検出した落下開始電流より押付力とブレーキストロークの関係を推定し、検出した吸引開始電流より電磁石の吸引力とブレーキストロークの関係を推定し、推定した押付力とブレーキストロークの関係及び吸引力とブレーキストロークの関係を用いてブレーキストロークと押付力を検出する電磁ブレーキ状態診断装置。
2013088823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、
ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と
を備え、
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、
検出した落下開始電流より押付力とブレーキストロークの関係を推定し、検出した吸引開始電流より電磁石の吸引力とブレーキストロークの関係を推定し、推定した押付力とブレーキストロークの関係及び吸引力とブレーキストロークの関係を用いてブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項２】
前記状態診断手段が、検出したブレーキの押付力及びブレーキストロークの少なくとも一つを用いてそれぞれの所定の許容範囲との比較からブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項３】
ブレーキシューがブレーキドラムに与える制動トルクを検出するトルク検出器をさらに備え、前期状態診断手段が、検出したブレーキの押付力及びブレーキストロークと制動トルクよりブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする請求項２に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項４】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、
ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と
を備え、
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、
ブレーキ落下時の落下開始電流の変化に対するブレーキ吸引時の吸引開始電流の許容範囲の変化の関係を予め格納し、検出した落下開始電流により正常時の吸引開始電流の許容範囲を補正し、補正した吸引開始電流の許容範囲と検出した吸引開始電流を比較しブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項５】
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流の代わりに、ブレーキ落下時の落下開始時間及びブレーキ吸引時の吸引開始時間を検出して使用することを特徴とする請求項４に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項６】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出し、
検出した落下開始電流より押付力とブレーキストロークの関係を推定し、検出した吸引開始電流より電磁石の吸引力とブレーキストロークの関係を推定し、推定した押付力とブレーキストロークの関係及び吸引力とブレーキストロークの関係を用いてブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ブレーキドラムに対し可動片を押圧することにより制動力を得る電磁ブレーキの状態を診断する電磁ブレーキ状態診断装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電磁力を発生させるコアと、このコアに電流を供給することで吸引される可動片と、この可動片の吸引によってディスクを解放して駆動軸の回転を許すライニングと、可動片をディスク方向に動かす押力を与える制動ばねで構成された電磁ブレーキにおいて、従来技術では吸引時間からストロークを算出し異常を診断する第１の異常診断部と、可動片の吸引を開始したときの電流落差からストロークを算出し異常を診断する第２の異常診断部、可動片の吸引を開始した時の電磁力と制動ばねの力が等しいことを利用して動作ストロークを算出し異常を診断する第３の異常診断部を有するブレーキ異常診断装置が知られている(例えば下記特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−６００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１では、可動片が吸引を開始したときにブレーキコイルに流れる電磁吸引力と制動ばねのばね力が等しいことを利用してストロークの診断をおこなっている。しかし、特許文献１では制動ばねの押付力がばねの劣化などにより変化することが考えられていない。また、吸引時間や電流落差の大きさも押付力によって変化するため、押付力が変化するとストロークを算出できない。そのため、特許文献１ではばねの経年変化などによる押付力の変化に対応することができない。【０００５】
この発明は上記の問題を解決するためのものであり、ブレーキの状態をより正確に検出できる電磁ブレーキ状態診断装置およびその方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と、を備え、前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、検出した落下開始電流より押付力とブレーキストロークの関係を推定し、検出した吸引開始電流より電磁石の吸引力とブレーキストロークの関係を推定し、推定した押付力とブレーキストロークの関係及び吸引力とブレーキストロークの関係を用いてブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置等にある。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化からブレーキの状態をより正確に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１−３に係る電磁ブレーキ状態診断装置を含むブレーキシステム全体を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置をブレーキコイルとともに示すブロック図である。
【図３】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関する制御部及び状態診断装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関する制御部及び状態診断装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関する落下開始電流と吸引状態での押付力の関係を示す説明図である。
【図６】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関するギャップと押付力の関係を示す説明図である。
【図７】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関する押付力とブレーキコイルの吸引力の関係を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置をブレーキコイルとともに示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置をブレーキコイルとともに示すブロック図である。
【図１０】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関するストロークと落下開始電流の吸引力の関係を示す説明図である。
【図１１】この発明の電磁ブレーキ状態診断装置に関するブレーキドラムに作用する押付力と落下開始電流の吸引力の関係を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態４による電磁ブレーキ状態診断装置を含むブレーキシステム全体を示す構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態４に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置をブレーキコイルとともに示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明による電磁ブレーキ状態診断装置およびその方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１−３による電磁ブレーキ状態診断装置を含むブレーキシステム全体を示す構成図である。図１においてブレーキドラム１は駆動軸Ａ上に設置されており、ばね２の押付力によってブレーキシュー３がブレーキドラム１に押付けられたときの摩擦力によって、制動力を得るようになっている。
【００１１】
制御部５はブレーキ吸引時において、ブレーキコイル４ａとコア４ｂを含む直流電磁石４のブレーキコイル４ａに制御電圧を印加することで電流を流して付勢し、ブレーキシュー３を、ばね２による押付力(ブレーキシュー３のブレーキドラム１側への押圧力)に打ち勝ってブレーキコイル４ａ側に吸引する(以下説明の便宜上、直流電磁石４をブレーキコイル４ａとする場合あり)。
【００１２】
一方、ブレーキ落下時において、制御部５がブレーキコイル４ａを消勢すると、ブレーキコイル４ａの電流値は、ブレーキコイル４ａの抵抗値及びインダクタンス値により定まる時定数に応じて減少する。これに伴って吸引力が減少し、ばね２の付勢力(押付力)よりも小さくなると、ブレーキコイル４ａとブレーキシュー３とが離れ、ブレーキシュー３はばね２の押付力によってブレーキドラム１側に落下する。
【００１３】
ここで、ブレーキドラム１、ばね２、ブレーキシュー３及びブレーキコイル４ａ(直流電磁石４)は、ブレーキを構成している。また、ブレーキ(ブレーキコイル４ａ)には状態診断装置６が接続されている。
【００１４】
図２は、この発明の実施の形態１に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置を、ブレーキコイルとともに示すブロック構成図である。図２において、状態診断装置６は、電流検出器７と、例えばコンピュータで構成される状態診断手段を構成する落下電流検出部８、吸引電流検出部９、状態推定部１０を有している。電流検出部７は、ブレーキコイル４ａに流れるコイル電流ｉを検出する。
【００１５】
図３はこの発明における制御部５及び状態診断装置６の動作を説明するためのタイミングチャートであり、ブレーキ落下時のブレーキコイル電流ｉの変化を示す。図３を見ながら、ブレーキ落下時(Ｔ１〜Ｔ３)における落下電流検出部８の動作について説明する。図３において、横軸は時間を示し、縦軸は電流検出部７から得られるブレーキコイル４ａに流れる電流ｉを示している。落下電流検出部８は、制御部５による上記電圧制御に伴って生じる、図３に示したブレーキ落下時のコイル電流ｉの波形(変化)からブレーキが落下を開始するときの電流値である落下開始電流ｉdを検出する。
【００１６】
ブレーキ落下時には、まず、時刻Ｔ１において制御部５はブレーキコイル４ａへの印加電圧を低下させる。これにより、ブレーキコイル４ａへ流れるコイル電流ｉが減少を開始する。コイル電流ｉが減少すると、それに伴い吸引力も減少を始める。そして、時刻Ｔ２において吸引力が押付力よりも小さくなると、ブレーキシュー３はブレーキドラム１に向かって落下を開始する(すなわち動き出す)。ブレーキシュー３が落下し始めると逆起電力が発生し、コイル電流ｉが増加する。このことからコイル電流ｉの変化からブレーキシュー３が落下を開始したことを検出できる。その後、時刻Ｔ３においてブレーキシュー３がブレーキドラム１に衝突し落下動作が完了するとブレーキシュー３が停止するので、逆起電力がなくなる。そのため、コイル電流ｉの増加が止まり、落下動作完了後は再びコイル電流ｉは減少を始めることになる。落下電流検出部８は時刻Ｔ２において、コイル電流ｉの変化よりブレーキシュー３が動き出したことを検知すると、落下開始時の電流値である落下開始電流ｉdを検出する。
【００１７】
図４はこの発明における制御部５及び状態診断装置６の動作を説明するためのタイミングチャートであり、ブレーキ吸引時のブレーキコイル電流ｉの変化を示す。図４を見ながら、ブレーキ吸引時(Ｔ４〜Ｔ６)における吸引電流検出部９の動作について説明する。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電流検出部７から得られるブレーキコイル４ａに流れる電流ｉを示している。吸引電流検出部９は、制御部５による上記電圧制御に伴って生じる、図４に示したブレーキ吸引時のコイル電流ｉの波形(変化)からブレーキが吸引を開始するときの電流値である吸引開始電流ｉuを検出する。
【００１８】
ブレーキ吸引時には、まず、時刻Ｔ４において制御部５はブレーキコイル４ａへ電圧を印加するこれによりブレーキコイル４ａに電流が流れ出す。コイル電流ｉが増加すると、それにともない吸引力も増加を始める。そして、時刻Ｔ５において吸引力が押付力よりも大きくなると、ブレーキシュー３はブレーキコイル４ａに向かって吸引を開始する(すなわち動き出す)。ブレーキシュー３が吸引され始めると逆起電力が発生し、コイル電流ｉは減少する。このことからコイル電流ｉの変化からブレーキシュー３が吸引を開始したことを検出できる。その後、時刻Ｔ６においてブレーキシュー３がブレーキコイル４ａに衝突し吸引動作が完了するとブレーキシュー３が停止するので、逆起電力がなくなる。そのため、吸引動作完了後はコイル電流の減少が止まり、コイル電流は印加した電圧に応じて増加を始めることになる。吸引電流検出部９は時刻Ｔ５において、コイル電流ｉの変化よりブレーキシュー３が動き出したことを検知すると、吸引開始時の電流値である吸引開始電流ｉuを検出する。
【００１９】
状態推定部１０は、落下電流検出部８で検出された落下開始電流ｉd及び吸引電流検出部９で検出された吸引開始電流ｉuから、ブレーキのストロークＸs及びブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsを推定する。
【００２０】
時刻Ｔ２においてブレーキシュー３が動き出すときの電流値である落下開始電流ｉdは、電磁石４の吸引力と吸引状態での押付力Ｆhが釣り合う時のコイル電流ｉの値である。押付力が変化すると落下開始電流ｉdも変化する。図５は落下開始電流ｉdと吸引状態での押付力Ｆhの関係を示す。図５に示されるように、吸引時の押付力ＦhがＦhaからＦhbに減少すると、落下開始電流ｉdもｉdaからｉdbに変化する。このように、状態推定部１０は吸引状態での押付力Ｆhと落下開始電流ｉdの関係を事前に例えばメモリ(図示省略：状態診断手段で共有するメモリでもよい)に格納しておくことで、落下開始電流ｉdより吸引状態での押付力Ｆhを検出することができる。
【００２１】
さらに、状態推定部１０は検出した吸引状態での押付力Ｆhを用いて、ギャップxと押付力Ｆ(x)の関係を補正する。ブレーキシュー３に対しばね２によって作用する押付力Ｆ(x)は、ブレーキシュー３とブレーキコイル４ａの間のギャップｘ、吸引状態での押付力Ｆhを用いて(１)式で表される。
【００２２】
Ｆ(x)＝−ｋｘ＋Ｆh          (１)
【００２３】
ここで、ｋはばね２のばね定数で既知の値である。図６はギャップｘと押付力Ｆ(x)の関係を示す。図６に示すように、検出した吸引状態での押付力ＦhがＦhaからＦhbに減少すると、押付力Ｆ(x)はＦa(x)からＦb(x)に変化する。よって、落下開始電流ｉdから吸引状態での押付力Ｆhを検出することでギャップxと押付力Ｆ(x)の関係を補正することができる。
【００２４】
そして、状態推定部１０は、補正されたギャップxと押付力Ｆ(x)の関係と図４に示した吸引開始電流ｉuからブレーキのストロークＸsを検出するとともに、補正されたギャップxと押付力Ｆ(x)の関係と検出されたストロークＸsからブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsを検出する。
【００２５】
時刻Ｔ５においてブレーキシュー３が動き出すときの電流値である吸引開始電流ｉuは、電磁石４の吸引力とブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsが釣り合う時のコイル電流ｉの値となる。吸引開始電流ｉuは、押付力Ｆ(x)及びストロークＸsによって変化する。
【００２６】
ブレーキコイル４ａによってブレーキシュー３に作用する吸引力Ｆm(x，i)は、ブレーキシュー３とブレーキコイル４ａの間のギャップｘ、コイル電流ｉを用いて(２)式で表される。
【００２７】
Ｆ(x，i)＝ｐ{ｉ／(ｘ＋Ｘm)}2          (２)
【００２８】
ここで、ｐは電磁石４の吸引力係数で既知の値であり、Ｘmはコイルの漏れ磁束などから決まる既知の値である。よって、吸引開始電流ｉuでの吸引力Ｆmｓ(x)は(３)式で表される。
【００２９】
Ｆms(x)＝Ｆ(x，ｉu)＝ｐ{ｉu／(ｘ＋Ｘm)}2          (３)
【００３０】
図７は押付力Ｆ(x)とブレーキコイルの吸引力Ｆmｓ(x)の関係を示す。図７に示すように、この吸引開始電流ｉuのときの吸引力Ｆmｓ(x)と押付力Ｆ(x)が釣り合うギャップｘがストロークＸsとなる。状態推定部１０は(４)式よりストロークＸsを計算する。
【００３１】
Ｆ(Ｘs)＝Ｆms(Ｘs)          (４)
【００３２】
最後に、状態推定部１０は補正されたギャップxと押付力Ｆ(x)の関係、と検出されたストロークＸsを用いて、(５)式よりブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsを計算する。
【００３３】
Ｆs＝Ｆ(Ｘs)          (５)
【００３４】
なお、状態推定部１０を含む状態診断手段は、上記既知のばね定数ｋ、吸引力係数ｐ、コイルの漏れ磁束などから決まる値Ｘm等、の状態診断に必要なデータは事前にメモリ(図示省略)に格納している(以下同様)。
【００３５】
これにより、状態診断装置はばねの経年変化などによる押付力の変化に対応し、ブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsを検出できるようになるため、正確にストロークＸsを検出ができるようになる。また、変位センサや隙間ゲージといった計測器を用いることなく、コイル電流ｉの波形(変化)から容易にストロークＸsを検出することが可能となる。
【００３６】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、ブレーキのストロークＸs及びブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsの検出をおこなったが、状態診断装置としては次のようにブレーキの異常を検出してもよい。
図８はこの発明の実施の形態２に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置を、ブレーキコイルとともに示すブロック構成図である。図８において状態診断装置６は状態診断手段に状態判定部１１が追加されている。
【００３７】
状態判定部１１は、状態推定部１０より得られたブレーキのストロークＸs及びブレーキドラム１へ作用する押付力Ｆsよりブレーキの異常を検出する。状態判定部１１は、状態推定部１０より得られたブレーキのストロークＸsが(６)式を満たす否か判定する。
【００３８】
Ｘs min≦Ｘs≦Ｘs max          (６)
【００３９】
Ｘs min及びＸs maxは事前に規定された(メモリに格納)正常時のストロークＸsの範囲(許容範囲)となる。ストロークＸsが小さい(Ｘs min＞Ｘs)ということはブレーキシュー３が固渋しており、逆にストロークＸsが大きい(Ｘs＞Ｘs max)とブレーキシュー３が磨耗してしまっていると考えられる。よって、(６)式を満たさない場合、状態判定部１１はストロークＸsが異常であると判定する。
【００４０】
また、状態判定部１１は、状態推定部１０より得られたブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsが(７)式を満たすか否か判定する。
【００４１】
Ｆs min≦Ｆs≦Ｆs max          (７)
【００４２】
Ｆs min及びＦs maxは事前に規定された(メモリに格納)正常時の押付力Ｆsの範囲(許容範囲)となる。ブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsが小さい(Ｆs min＞Ｆs)とばね２の劣化などにより十分な制動力が得られていない。押付力Ｆsが大きい(Ｆs＞Ｆs max)と減速度が大きくなってしまう。よって、(７)式を満たさない場合、状態判定部１１は押付力Ｆsが異常であると判定する。
【００４３】
これにより、コイル電流ｉの波形(変化)から押付力ＦsとストロークＸsの異常を検出できるようになる。押付力Ｆsまで含めた異常検知ができるようになるため、より正確にブレーキの診断ができるようになる。
【００４４】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、状態判定部１１は状態推定部１０で推定したブレーキのストロークＸs及びブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsの値から、ブレーキの異常を検出したが、次のようにコイル電流ｉの値からブレーキの異常を検出してもよい。
図９はこの発明の実施の形態３に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置を、ブレーキコイルとともに示すブロック構成図である。図９において状態診断装置６は状態診断手段に状態推定部１０と状態判定部１１の代わりに状態判定部１１Ａが設けられている。
【００４５】
状態判定部１１Ａは、落下電流検出部８より検出された落下開始電流ｉdと吸引電流検出部９より検出された吸引開始電流ｉuからブレーキの異常を検出する。図１０はストロークＸsと落下開始電流ｉdの吸引力Ｆms(x)の関係を示す。図１０に示すように、押付力Ｆ(ｘ，ｉd)は落下開始電流ｉdによって変化する。落下開始電流ｉdによって押付力Ｆ(ｘ，ｉd)の形が決まると、ブレーキのストロークＸsの異常を判定する(６)式を満たす吸引開始電流ｉuの範囲は(８)式で表される。
【００４６】
ｉx min(ｉd)≦ｉu≦ｉx max(ｉd)          (８)
【００４７】
ブレーキのストロークＸsが正常な場合の吸引開始電流ｉuの範囲は落下開始電流ｉdによって変化する。状態判定部１１Ａは落下開始電流ｉdとｉx min(ｉd)及びｉx max(ｉd)の関係を事前に実験や解析によって得て持っておくことで(メモリに格納)、落下開始電流ｉdと吸引開始電流ｉuからブレーキのストロークＸsの異常を判定することができる。例えば、落下開始電流ｉdの変化に対するブレーキ吸引時の吸引開始電流の許容範囲の変化の関係(図１０に基づく)を予めメモリに格納し、検出した落下開始電流ｉdにより正常時(基準のｉdの場合)の吸引開始電流の許容範囲を補正し、補正した吸引開始電流の許容範囲と検出した吸引開始電流を比較しブレーキの異常診断をおこなう。
【００４８】
また、図１１はブレーキドラムに作用する押付力Ｆsと落下開始電流ｉdの吸引力Ｆms(x)の関係を示す。図１１に示すように、落下開始電流ｉdによって押付力Ｆ(ｘ，ｉd)の形が決まると、ブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsの異常を判定する(７)式を満たす吸引開始電流ｉuの範囲は(９)式で表される。
【００４９】
ｉf min(ｉd)≦ｉu≦ｉf max(ｉd)          (９)
【００５０】
ブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsが正常な場合の吸引開始電流ｉuの範囲は落下開始電流ｉdによって変化する。状態判定部１１Ａは落下開始電流ｉdとｉf min(ｉd)及びｉf max(ｉd)の関係を事前に実験や解析によって持っておくことで(メモリに格納)、落下開始電流ｉdと吸引開始電流ｉuからブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsの異常を判定することができる。例えば、落下開始電流ｉdの変化に対するブレーキ吸引時の吸引開始電流の許容範囲の変化の関係(図１１に基づく)を予めメモリに格納し、検出した落下開始電流ｉdにより正常時(基準のｉdの場合)の吸引開始電流の許容範囲を補正し、補正した吸引開始電流の許容範囲と検出した吸引開始電流を比較しブレーキの異常診断をおこなう。
【００５１】
これにより、コイル電流ｉの波形(変化)からそのまま押付力ＦsとストロークＸsの異常を検出できるようになるため、容易にブレーキの診断ができるようになる。
【００５２】
なお、上記実施の形態では、落下開始電流ｉdと吸引開始電流ｉuから押付力ＦsとストロークＸsの異常検出をおこなった。しかし、その他にも落下開始電流ｉdと落下開始時間ｔd＝Ｔ２−Ｔ１は比例関係にあり、吸引開始電流ｉuと吸引開始時間ｔu＝Ｔ５−Ｔ４も比例関係にある。よって、落下電流検出部８と吸引電流検出部９をそれぞれ落下開始時間検出部と吸引開始時間検出部に置き換え、落下開始電流ｉdと吸引開電流ｉuのかわりに落下開始時間ｔdと吸引開始時間ｔuを用いて押付力ＦsとストロークＸsの異常検知をおこなってもよい。このことは上記および以降の他の実施の形態についても同様に適用可能である。
【００５３】
実施の形態４．
上記実施の形態２では、状態判定部１１は状態推定部１０で推定したブレーキのストロークＸs及びブレーキドラム１に作用する押付力Ｆsの値から、ブレーキの異常を検出したが、次のようにブレーキの状態を検出してよい。
【００５４】
図１２はこの発明の実施の形態４による電磁ブレーキ状態診断装置を含むブレーキシステム全体を示す構成図である。図１２においてブレーキシステムはブレーキシュー３がブレーキドラム１に押付けられたときの摩擦力によって発生する制動トルクＴに対応するトルク情報を検出するトルク検出器１２を有している。ここで、トルク検出器１２は、トルクセンサを用いてブレーキシュー３がブレーキドラム１に押付けられたときの摩擦力によって発生する制動トルクＴを検出するものでもよいし、所定速度で駆動するブレーキドラム１にブレーキシュー３で摩擦力を与えたときの制動開始からブレーキドラム１が停止するまでの制動距離から制動トルクＴを推定するものでもよい。その他にも、所定速度で駆動するブレーキドラム１にブレーキシュー３で摩擦力を与えたときの制動開始からブレーキドラム１が停止するまでの制動時間から制動トルクＴを推定するものでもよい。
【００５５】
図１３はこの発明の実施の形態４に係る電磁ブレーキ状態診断装置の状態診断装置を、ブレーキコイル及びトルク検出器とともに示すブロック構成図である。図１２において状態判定部１１Ｂは、状態推定部１０より得られるブレーキのストロークＸs、ブレーキドラム１へ作用する押付力Ｆs及びトルク検出器１２より得られる制動トルクＴよりブレーキシュー３の異常を検出する。
【００５６】
状態判定部１１Ｂは、状態推定部１０より得られたブレーキドラム１に作用する押付力Ｆs及びトルク検出器１２より得られた制動トルクＴよりブレーキシュー３の摩擦係数μを検出する。制動トルクＴはブレーキドラム１の半径ｒを用いて(１０)式で表される。
【００５７】
Ｔ＝ｒ・μ・Ｆs          (１０)
【００５８】
よって、状態判定部１１Ｂは(１１)式を用いてブレーキシュー３の摩擦係数μを算出する。
【００５９】
μ＝Ｔ／(ｒ・Ｆs)           (１１)
【００６０】
状態判定部１１Ｂは算出したブレーキシュー３の摩擦係数μが(１２)式を満たすか判定する。
【００６１】
μ min≦μ          (１２)
【００６２】
μ minは事前に規定された正常時の摩擦係数μの範囲であり(μ min，ｒは予めメモリに格納)、(１２)式を満たさない場合(μ min＞μ)、状態判定部１１Ｂはブレーキが異常であると判定する。
【００６３】
(１２)式よりブレーキ異常を検出すると状態判定部１１Ｂは、状態推定部１０より得られたストロークＸsが(６)式を満たすか否か判定する。(６)式の判定結果よりストロークＸsが正常の場合(Ｘs min≦Ｘs≦Ｘs max)は、状態判定部１１Ｂはブレーキドラム１に油などが付着し摩擦係数μが低下(μ min＞μ)したと判定する。また、(６)式の結果よりストロークＸsが増加している場合(Ｘs＞Ｘs max)はブレーキシュー３が磨耗により摩擦係数μが低下したと判定する。最後に、(６)式の結果よりストロークＸsが低下している場合(Ｘs min＞Ｘs)はブレーキシュー３が固渋していると判定する。
なお、μ maxとして摩擦係数μの範囲の上限を設定してもよい。
【００６４】
これにより、ブレーキの異常原因を判定できるため、ブレーキの状態をより正確に判定できるようになる。
【産業上の利用の可能性】
【００６５】
この発明による電磁ブレーキ状態診断装置等は種々の電磁ブレーキに適用可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１  ブレーキドラム、２  ばね、３  ブレーキシュー、４  直流電磁石、４ａ  ブレーキコイル、４ｂ  コア、５  制御部、６  状態診断装置、７  電流検出器、８  落下電流検出部、９  吸引電流検出部、１１，１１Ａ，１１Ｂ  状態判定部、１２  トルク検出器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年8月12日(2013.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
この発明は、駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と、を備え、前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、検出した落下開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと押付力の関係を求め、検出した吸引開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと電磁石の吸引力の関係を求めるとともに、求めたギャップ押付力の関係及びギャップと吸引力の関係を同時に満たす値よりブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置等にある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、
ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と、
を備え、
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、
検出した落下開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと押付力の関係を求め、検出した吸引開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと電磁石の吸引力の関係を求めるとともに、求めたギャップ押付力の関係及びギャップと吸引力の関係を同時に満たす値よりブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項２】
前記状態診断手段が、検出したブレーキの押付力及びブレーキストロークの少なくとも一つを用いてそれぞれの所定の許容範囲との比較からブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする請求項１に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項３】
ブレーキシューがブレーキドラムに与える制動トルクを検出するトルク検出器をさらに備え、前期状態診断手段が、検出したブレーキの押付力及びブレーキストロークと制動トルクよりブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする請求項２に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項４】
前記状態診断手段がブレーキの異常を検出すると、前記状態検出手段で検出したブレーキの押付力及びブレーキストロークと前記トルク検出器で検出した制動トルクを用いてブレーキの異常原因を判定することを特徴とする請求項３に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項５】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
前記ブレーキコイルに流れる電流を検出する電流検出器と、
ブレーキ落下時のブレーキコイルの電流変化及びブレーキ吸引時のブレーキコイルの電流変化よりブレーキの状態を診断する状態診断手段と
を備え、
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出するとともに、
ブレーキ落下時の落下開始電流の変化に対するブレーキ吸引時の吸引開始電流の許容範囲の変化の関係を予め格納し、検出した落下開始電流により正常時の吸引開始電流の許容範囲を補正し、補正した吸引開始電流の許容範囲と検出した吸引開始電流を比較しブレーキの異常診断をおこなうことを特徴とする電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項６】
前記状態診断手段が、ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流の代わりに、ブレーキ落下時の落下開始時間及びブレーキ吸引時の吸引開始時間を検出して使用することを特徴とする請求項５に記載の電磁ブレーキ状態診断装置。
【請求項７】
駆動軸上に設置されたブレーキドラムに対し摺動することで制動力を発生するブレーキシューをばねで前記ブレーキドラムに押付けると共に、前記ブレーキシューを前記ばねの押付力に抗して吸引する電磁石のブレーキコイルに供給する制御電圧を制御部で制御する電磁ブレーキにおいて、
ブレーキ落下時の落下開始電流及びブレーキ吸引時の吸引開始電流を検出し、
検出した落下開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと押付力の関係を求め、検出した吸引開始電流よりブレーキシューとブレーキコイルの間のギャップと電磁石の吸引力の関係を求め、求めたギャップと押付力の関係及びギャップと吸引力の関係を同時に満たす値を求めることによりブレーキストロークと押付力を検出することを特徴とする電磁ブレーキ状態診断方法。
【国際調査報告】
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