(57)【要約】【課題】  ブレーキやクラッチの摩擦板の摩耗において、摩耗の許容限度を超える前に摩耗限界を検知し、ユーザー等に認知させることができる、摩耗検知手段を備えたブレーキ又はクラッチを提供する。【解決手段】  ブレーキ１０は、アーマチュア１３と摩擦板１２との摩擦力を利用して、ブレーキ動作を行うブレーキ１０において、摩擦板１２は、アーマチュア１３との摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材１２ａ、１２ｂから構成され、摩擦板１２とアーマチュア１３との摩擦音の騒音レベルの変化により、摩擦板１２の摩耗限界を検知するようにした。  一方、クラッチも同様に、摩擦板を、アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材から構成し、摩擦板とアーマチュアとの摩擦音の騒音レベルの変化により、摩擦板の摩耗限界を検知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、ブレーキ動作を行うブレーキにおいて、
前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性が異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性の変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにしたことを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ。
【請求項２】
アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、ブレーキ動作を行うブレーキにおいて、
前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルの変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにしたことを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ。
【請求項３】
前記摩擦板は、前記摩擦素材を軸方向に積層することによりなることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ。
【請求項４】
前記摩擦板は、一方の摩擦素材の外周に、所定の段差を設けて、他方の摩擦素材を配置してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ。
【請求項５】
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の変化を検知する音センサを具備したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ。
【請求項６】
アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、クラッチ動作を行うクラッチにおいて、
前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性が異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性の変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにしたことを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチ。
【請求項７】
アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、クラッチ動作を行うクラッチにおいて、
前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルの変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにしたことを特徴とする摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチ。
【請求項８】
前記摩擦板は、前記摩擦素材を軸方向に積層することによりなることを特徴とする請求項６又は７に記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチ。
【請求項９】
前記摩擦板は、一方の摩擦素材の外周に、所定の段差を設けて、他方の摩擦素材を配置してなることを特徴とする請求項６又は７に記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチ。
【請求項１０】
前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の変化を検知する音センサを具備したことを特徴とする請求項６乃至１０のいずれかに記載の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦板を用いたブレーキ及びクラッチに係り、特に、摩擦板とアーマチュアとの摩擦音で、摩擦板の摩耗限界を検知し、容易にブレーキ及びクラッチの交換時期を把握できるようにした、摩耗検知手段を備えたブレーキ又はクラッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用したクラッチが、特許文献１乃至３に、開示されている。
また、同じく、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用したブレーキが、特許文献４乃至６に開示されている。
この摩擦板を用いたブレーキの一例として、乾式複板無励磁作動形ブレーキについて、図５を用いて説明する。
図５は、従来の乾式複板無励磁作動形ブレーキの構成を示す縦断側面図である。
【０００３】
図５に示すように、乾式複板無励磁作動形ブレーキ１００の主要構成は、アーマチュア１１０、プレート１２０、回転軸１３０、ハブ１４０、フィールドコア１５０、励磁コイル１５２、摩擦板１６０、バネ１７０である。
なお、同図において、１２２はプレート１２０とフィールドコア１５０の固定ネジである。
【０００４】
乾式複板無励磁作動形ブレーキ１００では、フィールドコア１５０の励磁コイル１５２に電流を流さない状況では、アーマチュア１１０はバネ１７０によりプレート１２０側に付勢され、摩擦板１６０がアーマチュア１１０及びプレート１２０の両面側で摩擦しあうことにより、ブレーキ動作を行う。
一方、フィールドコア１５０の励磁コイル１５２に電流を流した状態では、アーマチュア１１０がバネ１７０の付勢力に抗してフィールドコア１５０側に吸着され、ブレーキ動作が解除されることになる。
即ち、非通電時にブレーキがかかり、通電時にブレーキが解除される機能を備えている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３３１０２８
【特許文献２】特開２００５−０３０４９１
【特許文献３】特開２００４−３３２８０２
【特許文献４】特開２００３−０９０３６４
【特許文献５】特開２００２−００５２０６
【特許文献６】特開２００１−１５９４３３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用したクラッチ又はブレーキは、長期間使用すると、摩擦板が摩耗するため交換が必要になる。
しかし、従来のクラッチ又はブレーキでは、交換時期を把握できるベテランサービスマンが減少していることや、また、ユーザーが摩耗量を知る手段がないため、交換時期が来ても交換されずに放置され、摩耗が進行しすぎて動作しなくなる場合がある。
【０００７】
そのため、例えば、製造ラインの組立用ロボットに、従来のクラッチやブレーキが組み込まれている場合、当該クラッチやブレーキの動作不良が原因でライン全体を止めてしまったり、ライン停止の原因がどのクラッチやブレーキの摩耗であるかを特定するまでに、時間がかかる等の問題を備えている。
【０００８】
本発明は、上記課題（問題点）を解決し、ブレーキやクラッチの摩擦板の摩耗において、摩耗の許容限度を超える前に摩耗限界を検知し、ユーザー等に認知させることができる、摩耗検知手段を備えたブレーキ又はクラッチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の摩耗検知手段を備えたブレーキは、請求項１に記載のものは、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、ブレーキ動作を行うブレーキにおいて、前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性が異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性の変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにした。
【００１０】
請求項２に記載のブレーキは、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、ブレーキ動作を行うブレーキにおいて、前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルの変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにした。
【００１１】
請求項３に記載のブレーキは、前記摩擦板は、前記摩擦素材を軸方向に積層することによりなる構成とした。
【００１２】
請求項４に記載のブレーキは、前記摩擦板は、一方の摩擦素材の外周に、所定の段差を設けて、他方の摩擦素材を配置してなる構成とした。
【００１３】
請求項５に記載のブレーキは、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の変化を検知する音センサを具備した構成とした。
【００１４】
本発明の摩耗検知手段を備えたクラッチは、請求項６に記載のものは、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、クラッチ動作を行うクラッチにおいて、前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性が異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の周波数特性の変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにした。
【００１５】
請求項７に記載のクラッチは、アーマチュアと摩擦板との摩擦力を利用して、クラッチ動作を行うクラッチにおいて、前記摩擦板は、前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上の摩擦素材から構成され、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の騒音レベルの変化により、前記摩擦板の摩耗限界を検知するようにした。
【００１６】
請求項８に記載のクラッチは、前記摩擦板は、前記摩擦素材を軸方向に積層することによりなる構成とした。
【００１７】
請求項９に記載のクラッチは、前記摩擦板は、一方の摩擦素材の外周に、所定の段差を設けて、他方の摩擦素材を配置してなる構成とした。
【００１８】
請求項１０に記載のクラッチは、前記摩擦板と前記アーマチュアとの摩擦音の変化を検知する音センサを具備した構成とした。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の摩耗検知手段を備えたブレーキは、上記のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項１に記載したように構成すると、騒音の周波数特性の変化により、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、ブレーキの交換時期を知ることができる。
（２）騒音の周波数特性が変化しても、ブレーキとして機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００２０】
（３）請求項２に記載したように構成すると、騒音レベルの変化により、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、ブレーキの交換時期を知ることができる。
（４）騒音レベルが変化しても、ブレーキとして機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００２１】
（５）請求項３に記載したように構成すると、簡単な構成で、低コストの摩擦板となり、ブレーキの製作コストを抑えられる。
【００２２】
（６）請求項４に記載したように構成すると、更に低コストの摩擦板で、ブレーキの製作コストを一層抑えられる。
【００２３】
（７）請求項５に記載したように構成すると、摩擦音が直接聞き取りにくい状況でも、ブレーキの交換時期を確実に知ることができる。
【００２４】
本発明の摩耗検知手段を備えたクラッチは、上記のように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）請求項６に記載したように構成すると、騒音の周波数特性の変化により、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、クラッチの交換時期を知ることができる。
（２）騒音の周波数特性が変化しても、クラッチとして機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００２５】
（３）請求項７に記載したように構成すると、騒音レベルの変化により、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、クラッチの交換時期を知ることができる。
（４）騒音レベルが変化しても、クラッチとして機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００２６】
（５）請求項８に記載したように構成すると、簡単な構成で、低コストの摩擦板となり、クラッチの製作コストを抑えられる。
【００２７】
（６）請求項９に記載したように構成すると、更に低コストの摩擦板で、クラッチの製作コストを一層抑えられる。
【００２８】
（７）請求項１０に記載したように構成すると、摩擦音が直接聞き取りにくい状況でも、クラッチの交換時期を確実に知ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキの一実施の形態、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの一実施の形態、そして、ブレーキ及びクラッチの他の実施の形態について、図１乃至図４を用いて、以下、順次説明する。
【００３０】
本発明のブレーキの一実施の形態：
先ず、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキの一実施の形態について、図１を用いて説明する。
図１は、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキの一実施の形態を示す縦断側面図である。
【００３１】
先ず、本実施の形態のブレーキ１０の基本構成を図１を用いて説明する。
本実施の形態のブレーキ１０は、従来のブレーキ同様に、図１に示すように、ハブ１１、摩擦板１２、アーマチュア１３、フィールドコア１４、励磁コイル１５、バネ１６、シャフト１７を備えている。
一方、本実施の形態のブレーキ１０では、摩擦板１２は、アーマチュア１３との摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上（本実施の形態で２種類以上）の第１及び第２の摩擦素材１２ａ、１２ｂからなることに、その構成上の特徴を有している。
なお、ここで、摩擦係数μ２≧μ１である。
【００３２】
摩擦板１２の構成の詳細は、厚さがｘ１、アーマチュア１３との摩擦係数がμ１の第１の摩擦素材１２ａと、厚さがｘ２、アーマチュア１３との摩擦係数がμ２の第２の摩擦素材１２ｂとを、軸方向に積層することによりなり、図１に示すように、その総厚さはｘ０である。
【００３３】
即ち、第１の摩擦素材１２ａは、アーマチュア１３と接触した場合は、相対的に、騒音レベルＬ１（ｄＢＡ）が低く、また、その厚さｘ１は、摩擦板１２の摩耗量が、ブレーキとして動作しなくなる許容限度以下となるように設定されている。
一方、第２の摩擦素材１２ｂは、アーマチュア１３と接触した場合は、第１の摩擦素材１２ａに比較して、騒音レベルＬ２（ｄＢＡ）が高くなるように構成される。
【００３４】
次に、以上の構成を踏まえ、本実施の形態のブレーキ１０の基本動作を説明する。
本実施の形態のブレーキ１０では、従来同様に、励磁コイル１５が励磁状態になると、アーマチュア１３が摩擦板１２から離れてフィールドコア１４側に吸引され、ハブ１１は回転自由となる。
また、励磁コイル１５が非励磁状態になると、アーマチュア１３は、バネ１６の復元力によってフィールドコア１４から離れ、摩擦板１２に押し付けられてハブ１１を固定する。
【００３５】
アーマチュア１３と摩擦板１２とのブレーキ作用により、摩擦板１２の第１の摩擦素材１２ａ部分が徐々に摩耗し行き、第１の摩擦素材１２ａ部分が完全に摩耗すると、次に、アーマチュア１３は、摩擦板１２の第２の摩擦素材１２ｂと接触することになるため、騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に変化する。
これにより、ブレーキ１０のユーザー若しくはサービスマンは、直接、聴覚から、或いは、この騒音をマイクロフォンで集音し、ＦＦＴ解析等の音センサ（図示せず）によって騒音レベルが規定値以上であると判断することにより、摩擦板１２が許容範囲以上に摩耗したことを認識する。
【００３６】
即ち、本実施の形態のブレーキ１０では、摩擦板１２が許容範囲以上に摩耗すると、アーマチュア１３と摩擦板１２との摩擦音の騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に変化し、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板１２が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、ブレーキ１０の交換時期を知ることができる。
また、第１の摩擦素材１２ａ部分が完全に摩耗しても、アーマチュア１３は、摩擦板１２の第２の摩擦素材１２ｂと接触し、騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に大きくなるだけで、ブレーキ１０として機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００３７】
本発明のクラッチの一実施の形態：
次に、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの一実施の形態について、図２を用いて説明する。
図２は、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの一実施の形態を示す縦断側面図である。
【００３８】
先ず、本実施の形態のクラッチ２０の基本構成を図２を用いて説明する。
本実施の形態のクラッチ２０は、従来のクラッチ同様に、図２に示すように、ハブ２１、摩擦板２２、アーマチュア２３、フィールドコア２４、励磁コイル２５、バネ２６、入力側シャフト２７Ａ、出力側シャフト２７Ｂ、ロータ２８を備えている。
一方、本実施の形態のクラッチ２０では、摩擦板２２は、アーマチュア２３との摩擦音の騒音レベルが異なる２種類以上（本実施の形態で２種類以上）の第１、第２の摩擦素材２２ａ、２２ｂからなることに、その構成上の特徴を有している。
【００３９】
摩擦板２２の構成の詳細は、厚さがｘ１、アーマチュア２３との摩擦係数がμ１の摩擦素材よりなる第１の摩擦素材２２ａと、厚さがｘ２、アーマチュア２３との摩擦係数がμ２の摩擦素材よりなる第２の摩擦素材２２ｂとを、軸方向に積層することによりなり、図２に示すように、その総厚さはｘ０である。
なお、ここで、摩擦係数μ２≧μ１である。
【００４０】
即ち、第１の摩擦素材２２ａは、アーマチュア２３と接触した場合は、相対的に、騒音レベルＬ１（ｄＢＡ）が低く構成され、また、その厚さｘ１は、摩擦板２２の摩耗量が、クラッチとして動作しなくなる許容限度以下となるように設定されている。
一方、第２の摩擦素材２２ｂは、アーマチュア２３と接触した場合は、第１の摩擦素材２２ａに比較して、騒音レベルＬ２（ｄＢＡ）が高く構成される。
【００４１】
次に、以上の構成を踏まえ、本実施の形態のクラッチ２０の基本動作を説明する。
本実施の形態のクラッチ２０では、励磁コイル２５が励磁状態になると、アーマチュア２３がロータ２８側に吸引され、摩擦板２２と接触し、入力側シャフト２７Ａの回転は、出力側シャフト２７Ｂに連結される。
一方、励磁コイル２５が非励磁状態になると、アーマチュア２３がバネ２６の復元力でハブ２１側に戻され、入力側シャフト２７Ａの回転は、出力側シャフト２７Ｂから切断される。
【００４２】
アーマチュア２３と摩擦板２２とのクラッチ作用により、摩擦板２２の第１の摩擦素材２２ａ部分が徐々に摩耗して行き、第１の摩擦素材２２ａ部分が完全に摩耗すると、次に、アーマチュア２３は、摩擦板２２の第２の摩擦素材２２ｂと接触することになるため、騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に変化する。
これにより、クラッチ２０のユーザー若しくはサービスマンは、直接、聴覚から、或いは、この騒音をマイクロフォンで集音し、ＦＦＴ解析等の音センサ（図示せず）によって騒音レベルが規定値以上であると判断することにより、摩擦板２２が許容範囲以上に摩耗したことを認識する。
【００４３】
即ち、本実施の形態のクラッチ２０では、摩擦板２２が許容範囲以上に摩耗すると、アーマチュア２３と摩擦板２２との摩擦音の騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に変化し、ユーザー若しくはサービスマンが、摩擦板２２が許容範囲以上に摩耗したことを認識するため、ベテランサービスマンでなくても、クラッチ２０の交換時期を知ることができる。
また、第１の摩擦素材２２ａ部分が完全に摩耗しても、アーマチュア２３は、摩擦板２２の第２の摩擦素材２２ｂと接触し、騒音レベルがＬ１からＬ２（ｄＢＡ）に大きくなるだけで、クラッチ２０として機能するため、誤動作しないという優れた効果を備えている。
【００４４】
本発明のブレーキ及びクラッチの他の実施の形態：
次に、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ及びクラッチの他の実施の形態について、図３及び４を用いて説明する。
図３は、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの他の実施の形態を示す正面図である。
図４は、本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの他の実施の形態を示す縦断側面図である。
【００４５】
本実施の形態では、上記した本発明のブレーキ及びクラッチの一実施の形態とは、摩擦板以外の構成は同一であるので、摩擦板を中心とした説明を行う。
図３及び４に示すように、本実施の形態のブレーキ及びクラッチに用いる、摩擦板３２は、図示しないアーマチュアとの摩擦係数がμ１の第１の摩擦素材３２ａの外周に、段差がｘ１で、アーマチュア１３との摩擦係数がμ２の第２の摩擦素材１２ｂを配置する構成とした。
【００４６】
アーマチュアと摩擦板３２との摩擦作用により、摩擦板３２の第１の摩擦素材３２ａ部分が徐々に摩耗し行き、第１の摩擦素材３２ａの段差部分が完全に摩耗すると、次に、アーマチュアは、第１の摩擦素材３２ａ及び摩擦板３２の第２の摩擦素材３２ｂの双方と接触することになるため、騒音レベルが変化する。
これにより、クラッチのユーザー若しくはサービスマンは、直接、聴覚から、或いは、この騒音をマイクロフォンで集音し、ＦＦＴ解析等の音センサ（図示せず）によって騒音レベルが規定値以上であると判断することにより、摩擦板３２が許容範囲以上に摩耗したことを認識し、上記した本発明のブレーキ及びクラッチの一実施の形態と同様の効果があるほか、上記実施の形態よりも、製作コストを抑えることができる。
【００４７】
本発明のブレーキ及びクラッチは、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。
上記各実施の形態では、摩擦音の異なる摩擦素材を２種類以上用いた摩擦板で説明したが、これを３種類以上として、摩耗限界を段階的に検知するような構成としても良い。
また、摩擦音の変化として、騒音レベルの変化で説明したが、これを、例えば、音の周波数特性の変化、即ち音色の変化、或いは音質の変化、又は、これらの組み合わせから、摩耗限界を検知するようにするようにしても、本発明に含まれるのは勿論のことである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキの一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたクラッチの一実施の形態を示す一部裁断斜視図である。
【図３】本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ及びクラッチに用いる摩擦板の他の実施の形態のを示す正面図である。
【図４】本発明の摩擦板の摩耗検知手段を備えたブレーキ及びクラッチに用いる摩擦板の他の実施の形態のを示す縦断側面図である。
【図５】従来の乾式複板無励磁作動形ブレーキの構成を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０：ブレーキ
２０：クラッチ
１１、２１：ハブ
１２、２２：摩擦板
１２ａ、２２ａ：第１の摩擦素材
１２ｂ、２２ｂ：第２の摩擦素材
１３、２３：アーマチュア
１４、２４：フィールドコア
１５、２５：励磁コイル
１６、２６：バネ
１７、２７Ａ、２７Ｂ：シャフト
２８：ロータ
【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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