(57)【要約】【課題】本発明は、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、磨耗検出が比較的困難な物体における磨耗検出を容易に行う方法を提供し、更には、検出すべき物体の磨耗部分が金属材料で作られている場合であっても、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、その磨耗検出を容易に行う方法を提供することを可能にすることを目的としている。【解決手段】ブレーキシュー１の被磨耗部分２の内側に磨耗限界位置３を設定し、その磨耗限界位置３にデータキャリア６を配置し、被磨耗部分２の磨耗が磨耗限界位置３まで進行した際にデータキャリア６の通信機能が破損して通信困難になることを利用してブレーキシュー１の磨耗を検知する構成であることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の磨耗を非接触で検出する方法であって、物体の被磨耗部分の内側に予め磨耗限界位置を設定し、その磨耗限界位置に電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを配置し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記データキャリアの通信機能が損傷し、通信困難になること利用して前記物体の磨耗を検出することを特徴とする磨耗検出方法。
【請求項２】
前記物体の被磨耗部分の反対側から前記磨耗限界位置まで連通する設置穴を穿設し、その設置穴に前記データキャリアを配置することを特徴とする請求項１に記載の磨耗検出方法。
【請求項３】
前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合、前記データキャリアを前記設置穴の入口部に近い位置に配置し、そのデータキャリアから前記磨耗限界位置まで送受信用のアンテナ配線を延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に該アンテナ配線が切断し、通信困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することを特徴とする請求項２に記載の磨耗検出方法。
【請求項４】
前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合、前記データキャリアを前記設置穴の磨耗限界位置に接して配置し、そのデータキャリアから前記設置穴の入口部付近まで高透磁率のシート状磁性体を延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記データキャリアの通信機能が損傷し、通信困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することを特徴とする請求項２に記載の磨耗検出方法。
【請求項５】
前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合、前記設置穴の入口部に近い位置にループアンテナ構造を固定する設置体を設け、該ループアンテナ構造は２つの検出部とループ線を互いに直列に接続して構成し、前記設置体の物体取付面側には断熱層を配置し、その断熱層の表面に前記２つの検出部を配置し、更に前記ループ線を前記設置体から前記設置穴を通って前記磨耗限界位置まで延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記ループ線が切断し、前記一方の検出部に配置した前記データキャリアと他方の検出部に配置した通信装置との通信が困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することを特徴とする請求項２に記載の磨耗検出方法。
【請求項６】
前記物体がブレーキシュー、鉄道車輪または金属製の配管であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の磨耗検出方法。
【請求項７】
前記データキャリアが損傷を受けない状態のとき、該データキャリアに前記物体に関する情報を非接触で記憶させるか、または読み出すことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の磨耗検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブレーキシュー等の磨耗が想定される物体の磨耗を外部から非接触で検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の一般道路を走行する車両や航空機等の車輪にはブレーキ機構が設けられるが、これ等ブレーキ機構は車輪側に設けたブレーキ輪と、車体側に設けたブレーキシューによって構成され、ブレーキ輪とブレーキシューとの間に発生する摩擦抵抗により制動作用を行うようになっている。
【０００３】
ブレーキ機構は長期間使用すると、その構成部品が次第に磨耗して危険な状態になるので、ある磨耗限界に達した時点で、この構成部品を交換する必要がある。特にブレーキシューは磨耗シロがブレーキ輪より小さいので、その磨耗管理が重要であるが、ブレーキシューの磨耗はブレーキ機構を分解して、その被磨耗面側から検査しなければならないので、磨耗検出に多くの手間と時間がかかるという問題がある。
【０００４】
そこで、車両用ブレーキのライニング磨耗検出センサとして、ブレーキライニング材の磨耗量が所定量に達したときに、その磨耗により検知導体を切断してブレーキライニングの磨耗を検出するものが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００５】
一方、鉄道車輪はレール上を長期間回転走行することにより、レールとの接触面が次第に磨耗する。鉄道車輪に対する磨耗検査は、通常、車両基地に搬送した車両を天井クレーン等により吊上げ、レールから車輪を浮かして実施される。従って、この場合もその磨耗検出に多くの手間と時間がかかるという問題がある。
【０００６】
また、コンクリートスラリーや汚泥スラリー等の配管の内面は、それら流体に含まれる固形分との摩擦により磨耗の程度が大きい。そこで従来からこれ等配管は、その肉厚が予め設定された下限値に達したときに全部を一挙に交換している。
【０００７】
しかしながら、配管内面の磨耗の程度は流体の性状により変化するので、磨耗限界に達したことを正確に把握することは困難である。そこで高い安全率をもって比較的短い運転時間で交換することになり、それだけ手間と中断時間が増え、配管コストも増大するという問題がある。
【０００８】
一方、本出願人は、機械的強度の大きい金属等の導電性部材に埋設した状態で外部との通信を可能としたデータキャリアの設置構造及びその通信方法等を提案しており（例えば、特許文献４参照。）、更には、アモルファス磁性体シート等の高透磁率のシート状磁性体を利用して、データキャリアが金属等の導電性部材に近接して取り付けられる場合であっても該導電性部材による磁束の減衰を大幅に抑制して通信可能距離を伸ばすことが出来るデータキャリアの設置構造及びその通信方法等を提案している（例えば、特許文献５参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−３２８７３号公報
【特許文献２】
特開平１０−９３０８号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６６５６７号公報
【特許文献４】
特開２００２−１５７５６８号公報
【特許文献５】
特開２００２−２０８８１４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の従来例では、ブレーキシュー、鉄道車輪、配管内面等の磨耗検出に多くの手間と時間がかかり、特許文献１〜３に提案された技術のように、対象物体の磨耗量が所定量に達したときに、その磨耗により検知導体を切断して対象物体の磨耗を検出する構成では、検知導体の切断を検出するための回路を構成する電子部品等が対象物体側に別途必要となり、構造が複雑になるという問題があった。
【００１１】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、磨耗検出が比較的困難な物体における磨耗検出を容易に行う方法を提供し、更には、検出すべき物体の磨耗部分が金属材料で作られている場合であっても、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、その磨耗検出を容易に行う方法を提供せんとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明に係る磨耗検出方法は、物体の磨耗を非接触で検出する方法であって、物体の被磨耗部分の内側に予め磨耗限界位置を設定し、その磨耗限界位置に電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを配置し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記データキャリアの通信機能が損傷し、通信困難になること利用して前記物体の磨耗を検出することを特徴とする。
【００１３】
本発明は、上述の如く構成したので、物体の磨耗がその磨耗限界位置まで達していない場合にはデータキャリアが正常に作動するので、例えばリーダライタ機でデータキャリアの記憶部に予め記憶した情報を非接触で外部から読み出すことが出来、それによって磨耗が磨耗限界位置まで達していないことを検出出来る。
【００１４】
また、物体の磨耗がその磨耗限界位置まで達すると、データキャリアの通信機能が損傷して正常作動をしなくなるので、リーダライタ機はデータキャリアの記憶部に予め記憶した情報の読み出しが出来なくなり、それによって磨耗が磨耗限界位置まで達したことを検出出来る。
【００１５】
また、前記物体の被磨耗部分の反対側から前記磨耗限界位置まで連通する設置穴を穿設し、その設置穴に、例えば全体が棒状に形成されたデータキャリアを配置することが出来る。
【００１６】
このような設置穴にデータキャリアを配置することにより、該データキャリアの設置が容易になり、そのメンテナンスも容易になる。
【００１７】
また、前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、前記データキャリアを前記設置穴の入口部に近い位置に配置し、そのデータキャリアから前記磨耗限界位置まで送受信用のアンテナ配線を延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に該アンテナ配線が切断し、通信困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することが出来る。
【００１８】
このように前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には電磁波通信が困難になるが、データキャリアを設置穴の入口部に近い位置に配置することにより、例えば全体が棒状に形成されたデータキャリアの棒状先端部からの磁束が入口部から外部に漏洩するので、その漏洩磁束を利用してリーダライタ機等との間で電磁波通信を行うことが可能になる。
【００１９】
また、前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、前記データキャリアを前記設置穴の磨耗限界位置に接して配置し、そのデータキャリアから前記設置穴の入口部付近まで高透磁率のシート状磁性体を延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記データキャリアの通信機能が損傷し、通信困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することが出来る。
【００２０】
このように前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には電磁波通信が困難になるが、データキャリアを設置穴の奥のほうに設置しても、該設置穴の入口部付近まで延長した高透磁率のシート状磁性体のアンテナ作用または指向性向上作用により、該設置穴の入口部に漏洩する漏洩磁束を利用してリーダライタ機等との間で電磁波通信を行うことが可能になる。
【００２１】
また、前記物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、前記設置穴の入口部に近い位置にループアンテナ構造を固定する設置体を設け、該ループアンテナ構造は２つの検出部とループ線を互いに直列に接続して構成し、前記設置体の物体取付面側には断熱層を配置し、その断熱層の表面に前記２つの検出部を配置し、更に前記ループ線を前記設置体から前記設置穴を通って前記磨耗限界位置まで延長し、前記物体の磨耗が前記磨耗限界位置まで進行した際に前記ループ線が切断し、前記一方の検出部に配置した前記データキャリアと他方の検出部に配置した通信装置との通信が困難になることを利用して前記物体の磨耗を検出することが出来る。
【００２２】
上記構成によれば、通信装置から送信する電磁波により一方の検出部に電磁誘導作用で電流が発生し、その電流はループ線を経て他方の検出部に流れる。するとその検出部に磁束が発生するので、それをデータキャリアのアンテナコイルが受信する。また逆にデータキャリアのアンテナコイルから発信する電磁波により一方の検出部に電流が発生し、その電流はループ線を経て検出部に流れる。このように２つの検出部とループ線によりデータキャリアと通信装置との間で非接触通信が出来る。
【００２３】
物体の被磨耗部分が磨耗限界位置まで磨耗していない場合はループ線が切断されないので、データキャリアと通信装置との間は通信可能状態が維持され、物体の被磨耗部分が磨耗限界位置まで磨耗したときにはループ線が切断されてデータキャリアと通信装置との間での通信が不可能になり、物体の磨耗を検出出来る。
【００２４】
物体が高温になる場合であっても、その物体とデータキャリアとの間に断熱層を介在させているため、物体に発生する熱がデータキャリアに伝達されず、該データキャリアの熱損傷や熱破壊を防止することが出来る。
【００２５】
本発明に係る磨耗検出方法は、ブレーキシュー、鉄道車輪または金属製の配管に適用することが出来る。
【００２６】
また、前記データキャリアが損傷を受けない状態のとき、該データキャリアに前記物体に関する情報を非接触で記憶させるか、または読み出すことが出来る。
【００２７】
このようにデータキャリアに前記物体に関する情報、例えば物体の製造または流通情報、技術的仕様、メンテナンス経歴等の情報を非接触で記憶させるか、または読み出すようにすると、該データキャリアを磨耗検出用と一般の情報管理用に兼用出来る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る磨耗検出方法の一例として、ブレーキシューの磨耗検出に適用した場合の一実施形態を具体的に説明する。図１（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第１実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の左側面図、図２は図１に示すデータキャリアの構成を示す模式図、図３はデータキャリアの制御系の構成を示すブロック図である。
【００２９】
先ず、図１〜図３を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第１実施形態について説明する。図１において、磨耗検出対象物体であるブレーキシュー１は、その被磨耗部分２を含めて全体が金属材料で作られている。被磨耗部分２の表面２ａは円弧状に形成され、その内側に点線で示す磨耗限界位置３、即ちブレーキシュー１を交換すべき磨耗の上限位置が予め設定される。
【００３０】
ブレーキシュー１には、被磨耗部分２と反対側の表面４側から垂直に磨耗限界位置３まで連通する断面円形の設置穴５が穿設される。設置穴５の入口部７は拡大されており、その拡大部分に全体が棒状に形成された電磁波で非接触通信可能なデータキャリア６が表面４と略平行に該設置穴５の入口部７に近い位置に配置される。
【００３１】
尚、棒状のデータキャリア６は長さ十数ミリから数十ミリ程度の小さなものが市販されており、図２に示すように、そのアンテナコイル１０の一部である送受信用のアンテナ配線１０ａを設置穴５の奥行き方向（軸方向）に延長し、該アンテナ配線１０ａの先端部分１０ｂが磨耗限界位置３に接した状態とする。
【００３２】
そして、設置穴５の空隙部にコーキング材や接着剤等の充填材８を充填し、データキャリア６及びアンテナコイル１０の配置姿勢を安定に維持する。
【００３３】
図２は図１に示すデータキャリア６部分を拡大して示す模式的な説明図である。データキャリア６は棒状に形成されたフェライト等のコア９の外周にアンテナコイル１０を螺旋状に密に巻回し、そのアンテナコイル１０の両端から延長するアンテナ配線１０ａをＩＣ回路で構成した制御部１１に接続して構成される。その際、アンテナ配線１０ａの一方はコア９の先端部からその軸方向と直交する方向にループ状に延長してから制御部１１に接続される。
【００３４】
図３は制御部１１のブロック図である。制御部１１はアンテナコイル１０に接続した送受信部１５と、該送受信部１５に接続した電源用のコンデンサ１６及びＣＰＵ（中央演算処理装置）１７と、該ＣＰＵ１７に接続した記憶部１８を備え、コンデンサ１６からの電源は送受信部１５及びＣＰＵ１７に供給される。
【００３５】
次に図１〜図３を参照して本発明の磨耗検出作用を説明する。先ず図１のようにブレーキシュー１の設置穴５の入口部７に通信装置となるリーダライタ機１４を接近して、その通信開始ボタン（図示せず）を押すと、該リーダライタ機１４に予め設定されたシーケンスにより、該リーダライタ機１４のアンテナコイルから最初に電源用電磁波が送信される。
【００３６】
データキャリア６が正常な場合は、その電磁波がデータキャリア６のアンテナコイル１０で受信され、該アンテナコイル１０には電磁誘導による電流が流れ、その電流がコンデンサ１６に充電され、該コンデンサ１６が所定電圧まで充電されると送受信部１５及びＣＰＵ１７が作動状態になる。
【００３７】
次にデータキャリア６のアンテナコイル１０から応答用信号の電磁波が送信され、その信号は送受信部１５からＣＰＵ１７に伝達される。ＣＰＵ１７は記憶部に記憶された制御プログラムに基づき送受信部１５に返信信号を出力し、それをアンテナコイル１０からリーダライタ機１４のアンテナコイルに送信する。図２の１３はコア９の一方の先端部から他方の先端部に向かう磁束を示す。
【００３８】
すると、リーダライタ機１４はデータキャリア６が正常状態、即ち磨耗検出対象物体であるブレーキシュー１の被磨耗部分２の磨耗が、その磨耗限界位置３まで達していないことを検出し、その信号を図示しない表示部に出力する。
【００３９】
尚、リーダライタ機１４はこの分野では周知のものであり、上記電源用電磁波送信、応答用電磁波送信、データキャリア６からの受信制御等のシーケンスは、前記通信開始ボタンを押している間に極めて短時間のインターバルで繰り返されるようになっている。
【００４０】
そして、データキャリア６が損傷を受けない状態のとき、リーダライタ機１４を利用して該データキャリア６にブレーキシュー１に関する情報を非接触で記憶させるか、または読み出すことが出来る。
【００４１】
ブレーキシュー１の被磨耗部分２が磨耗限界位置３まで磨耗すると、その磨耗により通信機能の一部であるアンテナ配線１０ａの先端部分１０ｂが切断して破壊され、それによってデータキャリア６は通信不可能な状態になる。
【００４２】
この状態ではリーダライタ機１４から電磁波を送信してもデータキャリア６からの応答がないので、リーダライタ機１４は所定回数応答用の電磁波を送信後に予め設定されたシーケンスで通信不可能と判断し、これによりブレーキシュー１の被磨耗部分２が磨耗限界位置３に達したことを検出し、それを図示しない表示部に出力する。
【００４３】
即ち、ブレーキシュー１の被磨耗部分２の磨耗が磨耗限界位置３まで進行した際にデータキャリア６の通信機能が破損し、リーダライタ機１４との間で通信困難となることを利用してブレーキシュー１の被磨耗部分２の磨耗を非接触で検出することが出来る。
【００４４】
本実施形態では、前述した特許文献１〜３に提案された技術のように、データキャリア６のアンテナ配線１０ａの切断を検出するための回路を構成する電子部品等をブレーキシュー１側に設ける必要がなく、外部で操作されるリーダライタ機１４側の回路によりデータキャリア６の破損を検出出来るので、ブレーキシュー１側の構造が簡単であり、一定の強度が要求されたり、振動や高速回転等を伴う物体の磨耗検出に対して有利である。
【００４５】
また、径の細いアンテナ配線１０ａだけを設置穴５の奥部に挿入する構成であるため設置穴５の奥部の径を小さくすることが出来、これにより、ブレーキシュー１等の対象物体の強度を維持したままでデータキャリア６を設置することが出来る。
【００４６】
次に図４を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第２実施形態について説明する。図４は本発明に係る磨耗検出方法の第２実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図４において、本実施形態では、全体が棒状に形成されたデータキャリア６をブレーキシュー１に穿設した設置穴５の入口部７付近で且つ表面４と略垂直に配置し、そのデータキャリア６から磨耗限界位置３まで送受信用のアンテナコイル１０のアンテナ配線１０ａを延長し、被磨耗部分２が磨耗限界位置３まで磨耗したときに通信機能の一部であるアンテナ配線１０ａの先端部分１０ｂが磨耗により切断し、データキャリア６が通信困難になることを利用してブレーキシュー１の被磨耗部分２の磨耗を検出する。
【００４８】
本実施形態の場合の通信感度は、図１に示して前述した第１実施形態の場合の通信感度よりも幾分低下するが、例えば、それに応じて通信感度の高いリーダライタ機１４を使用する等により解決出来る。尚、本実施形態で磨耗検出を行う方法若しくは手順は前記第１実施形態の場合と実質的に同じであるので、重複する説明は省略する。
【００４９】
次に図５及び図６を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第３実施形態について説明する。図５は本発明に係る磨耗検出方法の第３実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図、図６は図５に示すデータキャリアの構成を示す模式図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
本実施形態では、全体が棒状に形成されたデータキャリア６をブレーキシュー１に穿設した設置穴５の磨耗限界位置３付近に接して且つ表面４と略垂直に配置し、該データキャリア６の表面４側の一方の先端部付近から高透磁率のシート状磁性体１２を入口部７付近まで延長したものである。
【００５１】
図６は図５に示すデータキャリア６部分を拡大して示す模式的な説明図である。データキャリア６は棒状に形成されたフェライト等のコア９の外周にアンテナコイル１０を螺旋状に密に巻回し、そのアンテナコイル１０の両端をＩＣ回路で構成した制御部１１に接続して構成される。そしてコア９の一方の先端部付近からその軸方向に高透磁率のシート状磁性体１２が延長される。
【００５２】
高透磁率のシート状磁性体１２は可撓性を有するシート状のアモルファス磁性体により構成することが出来る。アモルファス磁性体の比透磁率は数万から数百万のオーダを有し、このような高透磁率のシート状磁性体１２は、周囲に金属材料が存在する場合でも、コア９の一方の先端部から他方の先端部に向かう磁束１３の一部をその先端部付近から外側まで延長させる機能を有する。
【００５３】
そのため、図５に示すように、データキャリア６を設置穴５の内部における磨耗限界位置３に接する位置まで挿入した場合であっても、高透磁率のシート状磁性体１２の先端部を設置穴５の入口部７付近まで延長することにより、ブレーキシュー１の表面４外部から接近したリーダライタ機１４等とデータキャリア６との間で電磁波で非接触通信を行うことが可能になる。尚、本実施形態における通信感度は図４の場合と同様なレベルになる。
【００５４】
従って、本実施形態ではアンテナコイル１０に接続されたアンテナ配線１０ａを設けることなく、直接、磨耗によりデータキャリア６のアンテナコイル１０が断線して磨耗検出が出来るため、前記各実施形態のように特別にアンテナ配線１０ａを形成する必要がなく、市販のデータキャリア６をそのまま使用することが出来る。
【００５５】
次に図７及び図８を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第４実施形態について説明する。図７（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第４実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の左側面図、図８は図７に示すデータキャリアの構成を示す模式図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態と図１（ａ），（ｂ）に示した第１実施形態とが異なる部分は使用するデータキャリア６の形状のみであり、その他は同様に構成される。本実施形態のデータキャリア６は全体が厚さの薄い円板状に形成され、一般に市販されているこの種のデータキャリア６は棒状のものよりも寸法が大きくなっている（例えば外径直径２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度）。
【００５７】
そして、設置穴５の入口部７付近はデータキャリア６の外径直径に適合する円形の拡大部が形成され、その拡大部にデータキャリア６が表面４と略平行に配置され、設置穴５の空隙部は前述のように充填材８で充填される。
【００５８】
図８は図７に示すデータキャリア６部分の模式的な拡大図である。データキャリア６は円形の空心コイルで構成されたアンテナコイル１０と、その両端から延長するアンテナ配線１０ａが接続される制御部１１を備え、該アンテナ配線１０ａの先端部分１０ｂがループ状に磨耗限界位置３まで延長される。
【００５９】
このデータキャリア６は円板の面と垂直な方向に通信の高い指向性があるので、図７（ａ）に示すような方向からリーダライタ機１４を接近することにより、該リーダライタ機１４との間で高感度の通信を行うことが出来る。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。
【００６０】
次に図９を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第５実施形態について説明する。図９は本発明に係る磨耗検出方法により鉄道車両の磨耗検出を行う様子を説明する模式的な断面図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図９において、金属製の鉄道車輪２０は図示しないレールと接触する被磨耗部分２１と脱輪防止用のフランジ部２２を備え、該被磨耗部分２１の内側に点線で示す磨耗限界位置２３が予め設定される。尚、図９中、２４は車軸貫通用の孔である。
【００６２】
被磨耗部分２１と反対側の表面２５から磨耗限界位置２３まで垂直に設置穴２６が穿設され、その設置穴２６の内部に全体が棒状に形成されたデータキャリア６を図１と同様な形態で配置する。尚、本実施形態における鉄道車輪２０の磨耗検出作用は、図１に示して前述した第１実施形態のブレーキシュー１の場合と同様なので重複する説明は省略する。
【００６３】
尚、必要に応じて鉄道車輪２０のフランジ部２２側にも別のデータキャリア６のアンテナ配線１０ａの一部をフランジ部２２側の被磨耗部分に設けた図示しない設置穴に配置して該フランジ部２２の磨耗も併せて検出するように構成することも出来る。
【００６４】
次に図１０を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第６実施形態について説明する。図１０は本発明に係る磨耗検出方法によりコンクリートスラリーや汚泥スラリー等が流通する金属製の配管の磨耗検出を行う様子を説明する模式的な断面図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図１０において、コンクリートスラリーや汚泥スラリー等が流通する金属製の配管３０の内面側は流体に含まれる固形分により磨耗されるので、該配管３０の内面に近い領域が被磨耗部分３１になり、その内側に点線で示す磨耗限界位置３２が予め設定される。
【００６６】
被磨耗部分３１と反対側の表面３３から磨耗限界位置３２まで垂直に設置穴３４が穿設され、その設置穴３４の内部に全体が棒状に形成されたデータキャリア６が図１に示して前述した第１実施形態と同様な形態で配置される。尚、本実施形態における配管３０の磨耗検出作用は、図１に示して前述した第１実施形態のブレーキシュー１の場合と同様なので、重複する説明は省略する。
【００６７】
次に図１１を用いて本発明に係る磨耗検出方法の第７実施形態について説明する。図１１（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第７実施形態を示す拡大部分断面図、図１１（ｂ）は第７実施形態の検出回路の構成を示すブロック図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、ブレーキシュー１が高温になる場合に、その熱でデータキャリア６が熱損傷し破壊されることを防止したものである。
【００６９】
即ち、本実施形態では図１１（ａ）に示すように、ブレーキシュー１の被磨耗部分２と反対側の表面４側から垂直に磨耗限界位置３まで設置穴５が穿設され、その設置穴５の入口部７は円形の拡大部とされる。
【００７０】
設置穴５の入口部７の拡大部には、物体取付面側に断熱層４１を配置した設置体４０がボルト等により固定されており、その設置体４０の断熱層４１表面にループアンテナ構造４２が接着等により固定される。これによりループアンテナ構造４２が設置穴５の入口部７に近い位置に設けられる。
【００７１】
ループアンテナ構造４２は、円形の空心コイルからなる２つの検出部４３，４４とループ線４５を備え、それら検出部４３，４４及びループ線４５は互いに直列に接続される。そして、一方の検出部４３の表面に図８に示して前述したような全体が薄い円板状のデータキャリア６が接着等により固定される。
【００７２】
尚、検出部４３，４４は設置体４０に所定間隔で配置されると共に、それらの空隙部は樹脂モールドされ、ループ線４５を設置体４０から設置穴５を通って、その先端部分４５ａを設置穴５の磨耗限界位置３に達する位置まで延長した状態で該ループ線４５と設置穴５との空隙部に充填材８が充填されるか、或いは樹脂モールドされる。
【００７３】
また、検出部４３，４４として複数巻回した空心コイルを使用すると、巻回数に比例して通信に際しての検出感度が向上する。しかし、検出感度が十分であれば、検出部４３，４４の少なくとも一方を単なるループ線で構成しても良い。
【００７４】
図１１（ｂ）に示すように、一方の検出部４４に通信装置としてのリーダライタ機１４を接近してその通信ボタン（図示せず）を押すと、そのリーダライタ機１４から送信する電磁波により該検出部４４に電磁誘導作用で電流が発生し、その電流はループ線４５を経て他方の検出部４３に流れる。
【００７５】
すると、検出部４３に磁束が発生するので、それをデータキャリア６のアンテナコイル１０が受信する。また逆にデータキャリア６のアンテナコイル１０から発信する電磁波により検出部４３に電流が発生し、その電流はループ線４５を経て検出部４４に流れる。このように２つの検出部４３，４４とループ線４５によりデータキャリア６とリーダライタ機１４との間で非接触通信が出来る。
【００７６】
ブレーキシュー１の被磨耗部分２が磨耗限界位置３まで磨耗していない場合は、ループ線４５が切断されないので、データキャリア６とリーダライタ機１４との間は通信可能状態が維持されるが、被磨耗部分２が磨耗限界位置３まで磨耗したときにはループ線４５が切断されて、一方の検出部４３に配置したデータキャリア６と他方の検出部４４に配置した通信装置となるリーダライタ機１４との通信が困難（不可能）になることを利用してブレーキシュー１の磨耗検出が出来る。
【００７７】
また、ブレーキシュー１が高温になっても、該ブレーキシュー１とデータキャリア６との間に断熱層４１を介在させているため、ブレーキシュー１に発生する熱がデータキャリア６に伝達されず、該データキャリア６の熱損傷や熱破壊を防止することが出来る。
【００７８】
本実施形態では検出部４３に固定するデータキャリア６として、図８に示して前述したような全体が薄い円板状のデータキャリア６を採用した場合の一例について説明したが、他のデータキャリア６としては、図２に示して前述したような全体が棒状に形成されたデータキャリア６を固定することも出来る。
【００７９】
その場合には検出部４３として筒状に巻回したアンテナコイルからなるものを使用し、そのアンテナコイルの中に全体が棒状に形成されたデータキャリア６を挿入することが出来る。
【００８０】
尚、本実施形態のようなループアンテナ構造４２は、図１や図７に示した各実施形態にも適用出来る。またループアンテナ構造４２を使用することにより、アンテナコイル１０と制御部１１とを一体的に樹脂モールドしたり、或いはガラス管に封入した市販の標準的なデータキャリア６をそのまま使用することが出来る。
【００８１】
尚、前記各実施形態では、磨耗によりデータキャリア６の通信機能が損傷して通信困難になることを利用して物体の磨耗を非接触で検知する対象物体として、ブレーキシュー１、鉄道車輪２０及び金属製の配管３０に適用した場合の一例について説明したが、本発明に係る磨耗検出方法により磨耗を検出し得る他の物体としては、走行レールに沿って走行するスタッカークレーンの車輪、鉄道や搬送装置のレール、架線式鉄道のトロリー線、受電用のパンタグラフ、搬送ベルト等のプーリ、起重機やエレベータ等の滑車、駆動伝達用等の歯車、スクリューや船外機等のシャフト、ピストンやシリンダ、成形金型やローラカッタ等の各種の工具、回転砥石、クラッチ板、高速道路等のアスファルトの路面、自動車や飛行機等のゴムタイヤ、キャタピラ、靴底等の種々の磨耗する物体に適用可能である。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、磨耗検出が比較的困難な物体における磨耗検出を容易に行う方法を提供することが出来、更には、検出すべき物体の磨耗部分が金属材料で作られている場合であっても、電磁波で非接触通信可能なデータキャリアを使用して、その磨耗検出を容易に行うことが出来る。
【００８３】
即ち、請求項１に記載の磨耗検出方法によれば、物体の磨耗がその磨耗限界位置まで達していない場合にはデータキャリアが正常に作動するので、例えばリーダライタ機でデータキャリアの記憶部に予め記憶した情報を非接触で外部から読み出すことが出来、それによって磨耗が磨耗限界位置まで達していないことを検出出来る。
【００８４】
また、物体の磨耗がその磨耗限界位置まで達すると、データキャリアの通信機能が損傷して正常作動をしなくなるので、リーダライタ機はデータキャリアの記憶部に予め記憶した情報の読み出しが出来なくなり、それによって磨耗が磨耗限界位置まで達したことを検出出来る。
【００８５】
また、物体の被磨耗部分の反対側から磨耗限界位置まで連通する設置穴を穿設し、その設置穴に、例えば全体が棒状に形成されたデータキャリアを配置することが出来る。
【００８６】
このような設置穴にデータキャリアを配置することにより、該データキャリアの設置が容易になり、そのメンテナンスも容易になる。
【００８７】
また、物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、データキャリアを設置穴の入口部に近い位置に配置し、そのデータキャリアから磨耗限界位置まで送受信用のアンテナ配線を延長し、物体の磨耗が磨耗限界位置まで進行した際に該アンテナ配線が切断し、通信困難になることを利用して物体の磨耗を検出することが出来る。
【００８８】
このように物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には電磁波通信が困難になるが、データキャリアを設置穴の入口部に近い位置に配置することにより、例えば全体が棒状に形成されたデータキャリアの棒状先端部からの磁束が入口部から外部に漏洩するので、その漏洩磁束を利用してリーダライタ機等との間で電磁波通信を行うことが可能になる。
【００８９】
また、物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、データキャリアを設置穴の磨耗限界位置に接して配置し、そのデータキャリアから設置穴の入口部付近まで高透磁率のシート状磁性体を延長し、物体の磨耗が磨耗限界位置まで進行した際にデータキャリアの通信機能が損傷し、通信困難になることを利用して物体の磨耗を検出することが出来る。
【００９０】
このように物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には電磁波通信が困難になるが、データキャリアを設置穴の奥のほうに設置しても、該設置穴の入口部付近まで延長した高透磁率のシート状磁性体のアンテナ作用または指向性向上作用により、該設置穴の入口部に漏洩する漏洩磁束を利用してリーダライタ機等との間で電磁波通信を行うことが可能になる。
【００９１】
また、物体の被磨耗部分が金属材料で作られている場合には、設置穴の入口部に近い位置にループアンテナ構造を固定する設置体を設け、該ループアンテナ構造は２つの検出部とループ線を互いに直列に接続して構成し、設置体の物体取付面側には断熱層を配置し、その断熱層の表面に２つの検出部を配置し、更にループ線を設置体から設置穴を通って磨耗限界位置まで延長し、物体の磨耗が磨耗限界位置まで進行した際にループ線が切断し、一方の検出部に配置したデータキャリアと他方の検出部に配置した通信装置との通信が困難になることを利用して物体の磨耗を検出することが出来る。
【００９２】
上記構成によれば、通信装置から送信する電磁波により一方の検出部に電磁誘導作用で電流が発生し、その電流はループ線を経て他方の検出部に流れる。するとその検出部に磁束が発生するので、それをデータキャリアのアンテナコイルが受信する。また逆にデータキャリアのアンテナコイルから発信する電磁波により一方の検出部に電流が発生し、その電流はループ線を経て検出部に流れる。このように２つの検出部とループ線によりデータキャリアと通信装置との間で非接触通信が出来る。
【００９３】
物体の被磨耗部分が磨耗限界位置まで磨耗していない場合はループ線が切断されないので、データキャリアと通信装置との間は通信可能状態が維持され、物体の被磨耗部分が磨耗限界位置まで磨耗したときにはループ線が切断されてデータキャリアと通信装置との間での通信が不可能になり、物体の磨耗を検出出来る。
【００９４】
物体が高温になる場合であっても、その物体とデータキャリアとの間に断熱層を介在させているため、物体に発生する熱がデータキャリアに伝達されず、該データキャリアの熱損傷や熱破壊を防止することが出来る。
【００９５】
本発明に係る磨耗検出方法は、ブレーキシュー、鉄道車輪または金属製の配管に適用することが出来る。
【００９６】
また、データキャリアが損傷を受けない状態のとき、該データキャリアに物体に関する情報を非接触で記憶させるか、または読み出すことが出来る。
【００９７】
このようにデータキャリアに物体に関する情報、例えば物体の製造または流通情報、技術的仕様、メンテナンス経歴等の情報を非接触で記憶させるか、または読み出すようにすると、該データキャリアを磨耗検出用と一般の情報管理用に兼用出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第１実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図２】図１に示すデータキャリアの構成を示す模式図である。
【図３】データキャリアの制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る磨耗検出方法の第２実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図である。
【図５】本発明に係る磨耗検出方法の第３実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図である。
【図６】図５に示すデータキャリアの構成を示す模式図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第４実施形態によりブレーキシューの磨耗検出を行う様子を示す断面図、（ｂ）は（ａ）の左側面図である。
【図８】図７に示すデータキャリアの構成を示す模式図である。
【図９】本発明に係る磨耗検出方法により鉄道車両の磨耗検出を行う様子を説明する模式的な断面図である。
【図１０】本発明に係る磨耗検出方法によりコンクリートスラリーや汚泥スラリー等が流通する金属製の配管の磨耗検出を行う様子を説明する模式的な断面図である。
【図１１】（ａ）は本発明に係る磨耗検出方法の第７実施形態を示す拡大部分断面図、（ｂ）は第７実施形態の検出回路の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…ブレーキシュー
２…被磨耗部分
２ａ…表面
３…磨耗限界位置
４…表面
５…設置穴
６…データキャリア
７…入口部
８…充填材
９…コア
１０…アンテナコイル
１０ａ…アンテナ配線
１０ｂ…先端部分
１１…制御部
１２…高透磁率のシート状磁性体
１３…磁束
１４…リーダライタ機
１５…送受信部
１６…コンデンサ
１７…ＣＰＵ
１８…記憶部
２０…鉄道車輪
２１…被磨耗部分
２２…フランジ部
２３…磨耗限界位置
２４…車軸貫通用孔
２５…表面
２６…設置穴
３０…配管
３１…被磨耗部分
３２…磨耗限界位置
３３…表面
３４…設置穴
４０…設置体
４１…断熱層
４２…ループアンテナ構造
４３，４４…検出部
４５…ループ線
４５ａ…先端部分
【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】
2004286087.tif 000010
【図９】
2004286087.tif 000011
【図１０】
2004286087.tif 000012
【図１１】
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