特開 2023-55340 電動巻上機および電動巻上機の監視方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023055340

(43)【公開日】2023-04-18

(54)【発明の名称】電動巻上機および電動巻上機の監視方法

(51)【国際特許分類】

   F16D 66/02 20060101AFI20230411BHJP

   F16D 67/06 20060101ALI20230411BHJP

   F16D 66/00 20060101ALI20230411BHJP

   B66B 5/00 20060101ALI20230411BHJP

   B66B 11/08 20060101ALI20230411BHJP

【ＦＩ】

F16D66/02 F

F16D67/06 C

F16D66/00 Z

B66B5/00 D

B66B11/08 G

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021164630

(22)【出願日】2021-10-06

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】出口 見多

(72)【発明者】

【氏名】金子 悟

(72)【発明者】

【氏名】家重 孝二

(72)【発明者】

【氏名】堀川 康治

(72)【発明者】

【氏名】及川 裕吾

(72)【発明者】

【氏名】百瀬 峻也

(72)【発明者】

【氏名】竹脇 僚哉

【テーマコード（参考）】

3F304

3F306

3J058

【Ｆターム（参考）】

3F304BA13

3F304BA16

3F304EA29

3F304ED05

3F304ED13

3F306AA02

3F306BA09

3J058AA43

3J058AA47

3J058AA53

3J058AA68

3J058AA78

3J058AA88

3J058AB33

3J058BA60

3J058CC07

3J058CC13

3J058CC66

3J058CC72

3J058CC77

3J058DA03

3J058DB06

3J058DB29

3J058FA39

(57)【要約】

【課題】電流の位相が異なる場合であっても同一の指標で電動巻上機のブレーキの摩耗量の検出を可能にする。
【解決手段】電動巻上機を、巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、巻上用モータと電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部と、電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを備えて構成し、電磁ブレーキ部は、巻上用モータと連結しているブレーキホイールと、このブレーキホイールに固定されたブレーキライニングと、このブレーキライニングに対向するブレーキディスクと、ブレーキディスクのブレーキライニングへの押付け・解除を行うリンク機構部と、このリンク機構部を駆動するブレーキソレノイドを備え、診断部は、電源部から電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られたデータに基づいてブレーキライニングの摩耗量を推定し、予め設定した値を超えたときに診断結果出力部に警報を出力するようにした。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、前記巻上用モータと前記電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部と、前記電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを備えた電動巻上機であって、
前記電磁ブレーキ部は、前記巻上用モータと連結しているブレーキホイールと、前記ブレーキホイールに固定されたブレーキライニングと、前記ブレーキライニングに対向するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記ブレーキライニングへの押付け・解除を行うリンク機構部と、前記リンク機構部を駆動するブレーキソレノイドを備え、
前記診断部は、前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られたデータに基づいて前記ブレーキライニングの摩耗量を推定し、前記推定した前記ブレーキライニングの摩耗量に関する情報が予め設定した値を超えたときに前記診断結果出力部に警報を出力することを特徴とする電動巻上機。

【請求項2】

請求項１記載の電動巻上機であって、
前記診断部は、
前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する前記交流電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部で計測して得られた交流電流値の時系列データを算出する時系列データ算出部と、
前記時系列データ算出部で算出した前記時系列データのうち予め設定した閾値以上となる前記時系列データの時間幅を算出する時間算出部と、
前記時間算出部で算出した時間幅に基づいて前記ブレーキライニングの前記摩耗量を推定するブレーキ摩耗量推定部と
を備えることを特徴とする電動巻上機。

【請求項3】

請求項２記載の電動巻上機であって、
前記ブレーキ摩耗量推定部は、前記時間算出部で算出した時間幅に基づいて推定した前記ブレーキライニングの前記摩耗量に基づいて前記ブレーキディスクの前記ブレーキライニングへの押付け・解除を行う前記リンク機構部の調整の回数が予め設定した所定の回数に達したか否かを判定して前記調整の回数が前記所定の回数に達したときに前記診断結果出力部に警報を出力することを特徴とする電動巻上機。

【請求項4】

請求項２記載の電動巻上機であって、
前記時系列データ算出部は、前記時系列データとして、前記電流計測部で計測して得られた前記交流電流値の所定の時間区間ごとの実効値又は標準偏差値の時系列データを算出することを特徴とする電動巻上機。

【請求項5】

請求項２記載の電動巻上機であって、
前記時系列データ算出部は、前記時系列データとして、前記電流計測部で計測して得られた前記交流電流値の任意区間ごとの最大値ないしは最小値の時系列データを算出することを特徴とする電動巻上機。

【請求項6】

巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、前記巻上用モータと前記電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部と、前記電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを備えた電動巻上機であって、
前記診断部は、前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られた交流電流値の任意区間ごとの時系列データに基づいて前記電磁ブレーキ部の摩耗量を推定し、前記推定した前記電磁ブレーキ部の摩耗量が予め設定した値を超えたときに前記診断結果出力部に警報を出力することを特徴とする電動巻上機。

【請求項7】

請求項６記載の電動巻上機であって、
前記診断部は、
前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測する電流計測部と、
前記電流計測部で計測して得られた前記交流電流値の任意区間ごとの実効値ないしは標準偏差値の時系列データを算出する時系列データ算出部と、
前記時系列データ算出部で算出した前記時系列データのうち予め設定した閾値以上となる前記時系列データの時間幅を算出する時間算出部と、
前記時間算出部で算出した時間幅に基づいて前記電磁ブレーキ部の前記摩耗量を推定するブレーキ摩耗量推定部と
を備えることを特徴とする電動巻上機。

【請求項8】

請求項７記載の電動巻上機であって、
前記時系列データ算出部は、前記時系列データとして、前記電流計測部で計測して得られた前記交流電流値の所定の時間区間ごとの実効値又は標準偏差値の時系列データを算出することを特徴とする電動巻上機。

【請求項9】

請求項７記載の電動巻上機であって、
前記時系列データ算出部は、前記時系列データとして、前記電流計測部で計測して得られた前記交流電流値の任意区間ごとの最大値ないしは最小値の時系列データを算出することを特徴とする電動巻上機。

【請求項10】

巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、前記巻上用モータと前記電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部とを備えた電動巻上機の監視方法であって、
前記電動巻上機は前記電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを更に備え、
前記診断部は、前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られた交流電流値の任意区間ごとの時系列データに基づいて前記電磁ブレーキ部の摩耗量を推定し、前記推定した前記電磁ブレーキ部の摩耗量に関する情報が予め設定した値を超えたときに前記診断結果出力部に警報を出力することを特徴とする電動巻上機の監視方法。

【請求項11】

請求項１０記載の電動巻上機の監視方法であって、
前記診断部において、前記電源部から前記電磁ブレーキ部に供給する前記交流電流を計測し、前記計測して得られた交流電流値の時系列データを算出し、前記算出した前記時系列データのうち予め設定した閾値以上となる前記時系列データの時間幅を算出し、前記算出した時間幅に基づいて前記電磁ブレーキ部の前記摩耗量を推定することを特徴とする電動巻上機の監視方法。

【請求項12】

請求項１１記載の電動巻上機の監視方法であって、
前記交流電流値の前記時系列データを算出することを、前記計測して得られた前記交流電流値の所定の時間区間ごとの実効値又は標準偏差値の時系列データを算出することにより行うを特徴とする電動巻上機の監視方法。

【請求項13】

請求項１１記載の電動巻上機の監視方法であって、
前記交流電流値の前記時系列データを算出することを、前記計測して得られた前記交流電流値の所定の時間区間ごとの最大値又は最小値の時系列データを算出することにより行うを特徴とする電動巻上機の監視方法。

【請求項14】

請求項１０記載の電動巻上機の監視方法であって、
前記電磁ブレーキ部は、前記巻上用モータと連結しているブレーキホイールと、前記ブレーキホイールに固定されたブレーキライニングと、前記ブレーキライニングに対向するブレーキディスクと、前記ブレーキディスクの前記ブレーキライニングへの押付け・解除を行うリンク機構部と、前記リンク機構部を駆動するブレーキソレノイドを備え、
前記診断部において、前記電磁ブレーキ部に供給する前記交流電流を計測して得られた前記時系列データに基づいて前記ブレーキライニングの摩耗量を推定し、前記推定した前記ブレーキライニングの前記摩耗量に基づいて前記ブレーキディスクの前記ブレーキライニングへの押付け・解除を行う前記リンク機構部の調整の回数が所定の回数に達したときに前記診断結果出力部に警報を出力することを特徴とする電動巻上機の監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動巻上機および電動巻上機の監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ホイストなどの電動巻上機は、クレーンフックに取り付けた吊荷を、モータを備えた巻上装置でワイヤーロープを巻上げることで上昇移動させ、巻下げることで下降移動させる産業機械である。ホイストのブレーキは、モータの回転軸には電磁ブレーキが装着されており、電磁ブレーキを動作させることでモータを停止させて吊荷を任意の位置で吊り下げた状態で保持することが可能となる。

【0003】

電磁ブレーキは、モータの回転軸に締結されているブレーキホイールと、ブレーキホイールに設けられているブレーキライニングに摩擦接触するブレーキディスクで構成されている。ブレーキライニングを介してブレーキホイールとブレーキディスクが密着している間はブレーキが作動している状態であり、逆に密着が解除されている間はブレーキが開放された状態となる。ブレーキディスクはブレーキレバーによって駆動される。ブレーキ機構はリンク機構でソレノイドの可動コアに締結されており、ソレノイドに電流を通電させたり通電を停止することで可動コアが移動し、リンク機構を通じてブレーキレバーも移動する。

【0004】

ホイストのブレーキは、ブレーキ動作を繰り返すことで徐々にブレーキライニングが摩耗する。ブレーキライニングの摩耗量が大きくなるにつれて、ブレーキ時にブレーキホイールとブレーキディスクの摩擦力が減少するため、吊荷を停止させる際にスリップが発生する恐れがある。そこで、定期的にブレーキ部分の点検を実施し、ライニングの摩耗量を確認することが重要となる。

【0005】

ブレーキの点検方法は、作業員によるブレーキ部品を分解して目視点検する方法や、ホイストに設置した各種センサ情報を用いてライニングの推定摩耗量を算出する方法がある。センサ情報でライニングの摩耗量を推定する手法の場合、ブレーキを開放点検する必要がないため、常時監視することが可能となる。センサ情報を用いてブレーキライニングの摩耗量を推定する手法として特許文献１に記載の技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０２０／０４４５６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１では、「耗量推定部は、ブレーキ装置のブレーキコイルに流れる電流を検出する電流センサの出力に基づいて、ブレーキディスクの摩擦材の摩耗量を推定する」旨の記載がある。ここでの摩擦材とは、本発明におけるブレーキライニングに相当する。また、「摩擦材の摩耗量が増加すると、ブレーキ作動時のアーマチュアとフィールドコアとの距離が増加するため、アーマチュアの吸引に要する時間が長くなる」旨の記載がある。

【0008】

当該文献に記載された構成では、電流センサの出力値が直流量である（特許文献１の図４）であるため、交流駆動の電磁ブレーキにはそのまま適用することが困難である。さらに、電磁ブレーキの駆動源が商用交流電源の場合には、動作ごとに電流の位相も異なるため、位相が異なる場合であっても同一の指標でブレーキの摩耗量が検出できる方法が望まれている。

【0009】

本発明は、上記した従来技術の課題を解決して、交流駆動の電磁ブレーキを備えた電動巻上機において、電流の位相が異なる場合であっても同一の指標でブレーキの摩耗量の検出を可能にした電動巻上機および電動巻上機の監視方向を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述の課題を解決するために、本発明では、電動巻上機を、巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、巻上用モータと電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部と、電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを備えて構成し、電磁ブレーキ部は、巻上用モータと連結しているブレーキホイールと、このブレーキホイールに固定されたブレーキライニングと、このブレーキライニングに対向するブレーキディスクと、ブレーキディスクのブレーキライニングへの押付け・解除を行うリンク機構部と、このリンク機構部を駆動するブレーキソレノイドを備え、診断部は、電源部から電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られたデータに基づいてブレーキライニングの摩耗量を推定し、この推定したブレーキライニングの摩耗量に関する情報が予め設定した値を超えたときに診断結果出力部に警報を出力するようにした。

【0011】

また、上術の課題を解決するために、本発明では、電動巻上機を、巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、巻上用モータと電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部と、電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを備えて構成し、診断部は、電源部から電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られた交流電流値の任意区間ごとの時系列データに基づいて電磁ブレーキ部の摩耗量を推定し、この推定した電磁ブレーキ部の摩耗量が予め設定した値を超えたときに診断結果出力部に警報を出力するようにした。

【0012】

さらに、上述した課題を解決するために、巻上用モータと、電磁ブレーキ部と、巻上用モータと電磁ブレーキ部に電力を供給する電源部とを備えた電動巻上機の監視方法において、電動巻上機は電磁ブレーキ部の摩耗状態を推定する診断部と、診断結果出力部とを更に備えて構成し、診断部は、電源部から電磁ブレーキ部に供給する交流電流を計測して得られた交流電流値の任意区間ごとの時系列データに基づいて電磁ブレーキ部の摩耗量を推定し、この推定したブレーキ部の摩耗量に関する情報が予め設定した値を超えたときに診断結果出力部に警報を出力するようにした。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、電動巻上機の電磁ブレーキの摩耗量を、高精度に推定することが可能となる。
本発明の他の課題・構成・効果は、以下の記載から明らかになる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明を適用した実施例１による診断システムの一例を示す模式図である。

【図2】実施例１によるブレーキ作動状態を示す模式図である。

【図3】実施例１によるブレーキ解除状態を示す模式図である。

【図4】実施例１によるブレーキ摩耗時のブレーキ作動状態を示す模式図である。

【図5A】実施例１によるソレノイド電流の実測結果の一例を示す模式図である。

【図5B】実施例１による時系列データ算出部の計算結果の一例を示す模式図である。

【図5C】実施例１によるブレーキ摩耗診断部の診断モデルの一例を示す模式図である。

【図6】実施例１によるブレーキ摩耗診断フローを示す模式図である。

【図7A】実施例１によるブレーキ摩耗診断の結果、異常がないことを表示する表示画面の正面図である。

【図7B】実施例１によるブレーキ摩耗診断の結果、異常であることを表示する表示画面の正面図である。

【図7C】実施例１によるブレーキ摩耗診断の結果、異常であることを表示する表示画面の正面図である。

【図8】実施例２によるブレーキ自動調整機能を適用したときの構成を示す模式図である。

【図9】実施例２によるブレーキ自動調整機能を考慮した診断結果の一例を示す模式図である。

【図10】実施例２によるブレーキ自動調整機能を考慮した診断フローを示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、ブレーキ診断システムを備えた電動巻上機及び巻上機の監視方法に関するものである。

【0016】

詳しくは、電磁ブレーキ部を駆動する交流電流を計測する電流計測部と、この電流計測部で計測した交流電流値の任意区間ごとの時系列データを算出する時系列データ算出部と、この時系列データ算出部の値が閾値以上となる時間を算出する時間算出部と、この時間算出部で算出した時間に基づいて電磁ブレーキ部の摩耗量を推定するブレーキ摩耗量推定部とを有するブレーキ診断システムを備えた電動巻上機及び電動巻上機の監視方法に関するものである。

【0017】

本発明によるブレーキ診断システムを備えた電動巻上機によれば、電動巻上機の電磁ブレーキ部の摩耗量を高精度に推定して、適切なタイミングで電磁ブレーキ部のメンテナンスの警告を発することを可能にした。

【0018】

以下に、本発明を実施するための形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。

【0019】

ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。

【実施例0020】

図１に、本実施例の電動巻上機に係るホイストの巻上用モータ１０と電磁ブレーキ部６０の電力系統図を示す。巻上用モータ１０には、商用の３相電源１００が接続されており、３相の電力が巻上用モータ１０に印加されることで正転および逆転を行い、図示していない吊荷を巻上げおよび巻下げする。電磁ブレーキ部６０はブレーキ機構部２０、リンク機構部３０、ブレーキソレノイド４０を備えている。ブレーキソレノイド４０への電力は、３相電源１００のうち任意の２相の電流を分岐させることで供給している。

【0021】

巻上用モータ１０に３相電源１００から電流が通電されると、ブレーキソレノイド４０にも同時に通電される。ブレーキソレノイド４０に電流が通電されるとリンク機構部３０を介して、ブレーキ機構部２０が巻上用モータ１０の回転軸を解放してブレーキが解除となるため、吊荷が巻上用モータ１０の回転に伴って上昇および下降することが可能となる。

【0022】

一方、巻上用モータ１０への通電が遮断されると、ブレーキソレノイド４０への電流も遮断される。これによりブレーキ機構部２０が作動して巻上用モータ１０の回転軸が機械的にロックされて吊荷がその位置で停止した状態となる。このように、巻上用モータ１０とブレーキソレノイド４０の動作は連動する。電磁ブレーキ部６０の詳細な動作については後述する。

【0023】

次に、本実施例に係る診断装置５０の構成を説明する。診断装置５０は、時系列データ算出部５２と、時間算出部５３，ブレーキ摩耗量推定部５４を備え、ブレーキ摩耗量推定部５４で推定したブレーキ摩耗に関する情報は、診断結果出力部５５に出力される。

【0024】

図１において、ブレーキソレノイド４０に流れる交流電流を計測するために、電線に電流センサ５１を設置する。時系列データ算出部５２では、電流センサ５１で計測した交流電流を任意区間毎に分割して実効値ないしは標準偏差値を計算してその時系列データを算出する。時間算出部５３では、時系列データ算出部５２で算出した時系列データの値がある閾値以上となる時間を診断特徴量として算出する。ブレーキ摩耗量推定部５４では、時間算出部５３で抽出した診断特徴量に基づいてブレーキの摩耗量を推定する。推定した結果は、例えば診断結果出力部５５に表示される。なお、各計算方法の詳細については後述する。

【0025】

図２を用いて、電磁ブレーキ部６０の構成と、電磁ブレーキ部６０が作動（ブレーキソレノイドが無通電状態）するときの動作について述べる。電磁ブレーキ部６０のブレーキ機構部２０は、ブレーキホイール２１，ブレーキライニング２２、ブレーキディスク２３，突起部２３ｂ、ブレーキレバー２４を備えている。リンク機構部３０は、駆動ロッド３１，駆動リンク３２，駆動リンク３２の支点３３，ブレーキばね３４を備えている。ブレーキソレノイド４０は、コイル４１、可動コア４２、調整ねじ４４を備えている。また、ブレーキばね３４の一端、コイル４１、調整ねじ４４は、ブレーキスタンド４３に支持されている。

【0026】

同図に示すように、巻上用モータ１０の回転軸１２がモータケース１１から露出している部分には、ブレーキ機構部２０のブレーキホイール２１が取り付けられている。また、ブレーキホイール２１に対向するように、移動可能なブレーキディスク２３が設けられている。ブレーキホイール２１には、ブレーキライニング２２が設けられており、ブレーキディスク２３がリンク機構部３０によりブレーキホイール２１に押し付けられる場合に、ブレーキディスク２３とブレーキライニング２２との間に摩擦力が作用して巻上用モータ１０の回転軸１２をロックすることが可能となる。なお、本実施例では、ブレーキホイール２１とブレーキディスク２３がそれぞれ１枚の場合を例として説明したが、ブレーキホイール２１とブレーキディスク２３の枚数は任意の枚数とすることが可能である。

【0027】

次にブレーキディスク２３の動作について述べる。ブレーキディスク２３には、突起部２３ｂが設けられている。ブレーキレバー２４は調整ねじ４４との接触面を支点として揺動自在となっている。ブレーキレバー２４の調整ねじ４４と接触する側とは反対側に駆動ロッド３１が取り付けられている。ブレーキレバー２４はブレーキディスク２３の中心部に設けられた突起部２３ｂにも接触している。

【0028】

駆動ロッド３１には圧縮型のブレーキばね３４が装着されており、ブレーキソレノイド４０が作動していないときには、ブレーキばね３４の弾性力によって図示していない直線ガイド機構にガイドされ矢印方向に押されてブレーキディスク２３の方向に押し付けられる。その結果、ブレーキレバー２４は調整ねじ４４との接触点を支点として図2で反時計回りに回動し、突起部２３ｂを介してブレーキディスク２３をブレーキホイール２１側に押し付けてブレーキが作動した状態となる。

【0029】

図３を用いて、ブレーキが解除（ブレーキソレノイド４０が通電状態）されるときの動作について述べる。同図に示すように、駆動ロッド３１には駆動リンク３２が接続されており、駆動リンク３２のもう一端はブレーキソレノイド４０の可動コア４２に接続されている。。可動コア４２は、コイル４１に沿って図の上下方向に往復動する。

【0030】

すなわち、コイル４１に通電していない状態では、ブレーキばね３４でブレーキディスク２３の側に押し出された駆動ロッド３１と駆動リンク３２で接続されている可動コア４２は、図２に示したようにコイル４１から距離Ｓだけ浮いた状態になっている。

【0031】

一方、コイル４１に通電すると可動コア４２が吸引されて図３に示すような状態になり、駆動リンク３２を介して駆動ロッド３１をブレーキディスク２３とは反対方向（矢印の方向）に移動する。このとき、駆動ロッド３１がひきつけられる力がブレーキばね３４の弾性力を上回るタイミングで駆動ロッド３１が矢印方向への移動を開始する。これにより、ブレーキレバー２４による突起部２３ｂの押し付けが解放されブレーキホイール２１とブレーキディスク２３の密着が解除されて、ブレーキが開放状態となる。

【0032】

なお、コイル４１と可動コア４２で構成されるブレーキソレノイド４０と、駆動ロッド３１と駆動リンク３２とブレーキばね３４で構成されるリンク機構部３０と、調整ねじ４４は、ブレーキスタンド４３に固定されている。

【0033】

図４を用いて、ブレーキが摩耗したときの状態について述べる。ブレーキを繰り返し使用することで、ブレーキホイール２１とブレーキディスク２３との間に設けられているブレーキライニング２２が摩耗する。ブレーキライニング２２の摩耗量をｄとすると、ブレーキホイール２１とブレーキディスク２３とのギャップはＧ－ｄ（健全なときのギャップＧとする）となる。その結果、突起部２３ｂの位置も摩耗量ｄだけブレーキホイール２１側に移動するため、ブレーキを作動させるためには、ブレーキレバー２４と駆動ロッド３１が正常時よりもブレーキライニング２２の摩耗量ｄに対応する分前進した位置となる。

【0034】

このときの駆動ロッド３１の前進量をｄ´（ブレーキライニング２２の摩耗量ｄに依存）とすると、駆動リンク３２を介して結合されている可動コア４２のストローク量はＳ＋ｄ‘’（健全なときのストローク量Ｓとする）となる。

【0035】

ブレーキが摩耗したときにリンク機構部３０に及ぼす影響について述べる。ブレーキライニング２２がｄだけ摩耗することで、ブレーキ作動時の駆動ロッド３１の位置がｄ´前進するため、ブレーキばね３４のストロークが伸びてブレーキばね３４の弾性力が低下する。これにより、ブレーキばね３４で押された駆動ロッド３１によりブレーキレバー２４を介してブレーキディスク２３を押し付ける力も低下する。

【0036】

ブレーキライニング２２の摩耗量がある所定値を超えると、ブレーキライニング２２とブレーキディスク２３との間でスリップが発生する恐れがある。そこで、このスリップの発生を防ぐために、スリップが発生する前に電磁ブレーキ部６０の調整を行えるようにするためのブレーキライニング２２の摩耗量を推定する方法の一例を示す。

【0037】

図５Ａは、ブレーキソレノイド４０のコイル４１に流れる交流電流（以下、ソレノイド電流と呼称）の時間変化を計測した結果を示すグラフである。５０１の時間は、コイル４１に電流が流れ始めた直後で電流が安定するまでの過渡期間、５０２の時間は、コイル４１に流れる電流が一定になった静定期間を示している。

【0038】

図５Ｂには、図５Ａのグラフのソレノイド電流の任意区間ｔ_ｄｌｔの標準偏差値ＳＴを時系列で表したグラフである。標準偏差値ＳＴは、コイル４１に通電した直後に波形５１１に示すように大きく上昇する。その後、ソレノイド電流が安定するのに伴って標準偏差値ＳＴも波形５１２に示すように一定値に収束する。

【0039】

ここで任意区間ｔ_ｄｌｔの長さは、３相電源１００からブレーキソレノイド４０のコイル４１に流れる交流電流の１周期以上の長さであればよい。

【0040】

標準偏差値ＳＴが閾値５１０よりも大きくなる時間幅をＴ_ｆとしたとき、時間幅Ｔ_ｆとブレーキライニング２２の摩耗量との関係を実測した結果の一例を図５Ｃ示す。同図に示すように、ブレーキライニング２２の摩耗量が増加するにつれて時間幅Ｔ_ｆが増加する傾向を示すことが分かる。これは、ブレーキライニング２２の摩耗量が増加すると、ブレーキソレノイドの可動コア４２のストローク量が増加し、それに伴い無通電状態から可動コア４２の吸引が完了するまでの時間（図５Ａの時間５０１に相当）も増加するためである。

【0041】

ここで、正常範囲の時間幅Ｔ_ｆを予め実験的に求めておき、正常範囲の時間幅Ｔ_ｆをｔ_２と定義すると、時間幅Ｔ_ｆ≧ｔ_２となったタイミングを検出することで、電磁ブレーキ部６０が正常の動作する限界を予知することができ、異常を発報することができる。

【0042】

なお、図５Ｂでは任意区間の標準偏差値から閾値よりも大きくなる時間を求めて異常を検出する例について説明したが、標準偏差値に替えて、ソレノイド電流の任意区間ごとの最大値ないしは最小値の時系列データを用いて異常を検出するようにしてもよい。

【0043】

本実施例は、上記した新たな見解に基づくものであり、ブレーキライニング２２の摩耗量を推定し診断して、異常事態が発生する前に異常（電磁ブレーキのメンテナンス時期）を予知して発報することを可能にしたものである。

【0044】

図６に本実施例によるブレーキの摩耗を診断するフローを示す。
Ｓ１０１では、ブレーキソレノイドのコイル４１に流れる交流電流（以下、ソレノイド電流と呼称）を電流センサ５１で計測して、診断装置５０の時系列データ算出部５２において図５Ａに示したようなデータを取得する。電流センサ５１を電線にクランプして計測する方法のほか、既設の電流計測手段（例えば、インバータの制御に用いるための電流センサなど）で計測した値を用いる方法がある。

【0045】

Ｓ１０２では、Ｓ１０１で取得したデータに基づいて時系列データ算出部５２においてソレノイド電流の任意区間ｔ_ｄｌｔの標準偏差値ＳＴを計算して図５Ｂに示したような標準偏差値ＳＴの時系列データを得る。。同図に示すように、標準偏差値ＳＴは、コイル４１に通電した直後に大きく上昇する。その後、ソレノイド電流が安定するのに伴って標準偏差値ＳＴも一定値に収束する。

【0046】

Ｓ１０３では、時系列データ算出部５２で算出したソレノイド電流の任意区間ｔ_ｄｌｔの標準偏差値ＳＴに基づいて、時間算出部５３において標準偏差値ＳＴが予め設定した閾値以上となる時間幅Ｔ_ｆを算出する。閾値は標準偏差値ＳＴが収束する一定値よりも大きな値を設定する。

【0047】

Ｓ１０４では、時間算出部５３におい算出した標準偏差値ＳＴが予め設定した閾値以上となる時間幅Ｔ_ｆに基づいて、ブレーキ摩耗量推定部５４において時間幅Ｔ_ｆが正常範囲かどうかを判定する。図５Ｃで説明したように、ブレーキライニング２２の摩耗量が増加するにつれて時間幅Ｔ_ｆが増加する傾向を示すことに基づいて、正常範囲の時間幅Ｔ_ｆ＜ｔ_２と定義すると、Ｓ１０４では、時間幅Ｔ_ｆ＜ｔ_２の場合は時間幅Ｔ_ｆが正常範囲である（Ｙｅｓ）と判定し、時間幅Ｔ_ｆ≧ｔ_２となったタイミングで異常（Ｎｏ）と判定する。

【0048】

Ｓ１０４で時間幅Ｔ_ｆが正常範囲である（Ｙｅｓ）と判定した場合は、Ｓ１０５に進み、診断結果出力部５５において図７Ａに示すように、表示画面５５１のブレーキ摩耗診断結果表示領域５５２の表示部５５３に「正常」を表示し、次にＳ１０７に進んで計測を継続するか否かを判定する。Ｓ１０７でＹｅｓの場合はＳ１０１に戻って計測を継続し、Ｎｏの場合には計測を終了する。

【0049】

一方、Ｓ１０４で時間幅Ｔ_ｆが異常である（Ｎｏ）と判定した場合は、Ｓ１０６に進み、診断結果出力部５５において図７Ｂに示すように、表示画面５５１のブレーキ摩耗診断結果表示領域５５２の表示部５５３に「異常」を表示し、電磁ブレーキのメンテナンスの警告を発して計測を終了する。この時、表示部５５３に「異常」を表示するとともに、診断結果出力部５５から警報音を発報するようにしてもよい。また、図７Ｂの表示に替えて、図７Ｃに示すように、「ブレーキライニング交換」などのような、異常対策の具体的な内容を表示するようにしてもよい。

【0050】

本実施例によれば、ブレーキソレノイド４０のコイル４１に流れる交流電流（ソレノイド電流）を常時計測しておくことでブレーキライニング２２の摩耗量を推定し診断することが可能となり、適切なタイミングで電動巻上機の電磁ブレーキのメンテナンスの警告を発することが可能になった。

【実施例0051】

ホイストには、ブレーキの摩耗量が一定以上進行した場合に、駆動ロッド３１の押し付け力を自動調整機能が搭載されている場合がある。そのため、本実施例においては、自動調整機能が搭載されている場合のブレーキ摩耗診断方法について述べる。

【0052】

図８を用いて自動調整機能について説明する。実施例１で説明した図４に示した状態では、ブレーキライニング２２の摩耗量ｄによってブレーキばね３４の変位量が大きくなり、その分ブレーキばね３４による突起部２３ｂの押し付け力が弱くなってしまう。この弱くなった押し付け力（ブレークばね３４の弾性力）を復元するために、本実施例では、調整ねじ４４を図示していない駆動装置を用いて回転させてブレーキレバー２４に対する支店の位置を調性できるようにした。

【0053】

すなわち、図８に示すように、調整ねじ４４を図示していない駆動装置を用いて回転させてブレーキレバー２４をブレーキディスク２３方向に押し付ける。調整ねじ４４による押し付け量ｄ_１‘’とすると、突起部２３ｂを支点として駆動ロッド３１はブレーキばね３４を圧縮する方向にｄ_１′移動する。このように調整することで、無通電時（ブレーキ作動時）のブレーキばね３４のばね長が実施例1で説明した図２の正常状態と同じ値となるようにすることができる。その結果、ブレーキばね３４の弾性力も正常時と同じ値となり、ブレーキディスク２３を押し付ける力が正常時と同じになる。これにより、ブレーキライニング２２が摩耗した場合でも、ブレーキを健全な状態に保つすることができる。

【0054】

また、調整ねじ４４を調整して駆動ロッド３１がｄ_１′移動することで、駆動リンク３２を介して可動コア４２のストローク量Ｓがｄ_１’’′だけ減少する。可動コア４２のストローク量Ｓが減少すると、実施例１で図５Ｃで示した時間幅Ｔ_ｆもｔ_２からｔ_１に減少する。ただし、ブレーキライニング２２の摩耗量がある値を超過すると、調整ねじ４４を用いたブレーキの自動調整機能を用いてもブレーキ力を復帰させることができなくなる。そこで、ブレーキ力が復帰できなくなる前にブレーキの摩耗状態を診断することが必要となる。

【0055】

図９は、ブレーキの調整回数とブレーキ押付の制定時間幅Ｔ_ｆとの関係を示すグラフである。ここで、ブレーキ押付の制定時間幅Ｔ_ｆは、実施例1において図５Ａ及び図５Ｂで説明した、ソレノイド電流の任意区間ｔ_ｄｌｔの標準偏差値ＳＴが閾値５１０よりも大きくなる時間幅である。

【0056】

波形９０１は、調整ねじ４４を図示していない駆動手段で駆動して行うブレーキの自動調整直後には、Ｔ_ｆの値が最小の値ｔ₁になり、ブレーキの使用回数が増えるとともに、実施例1で説明したのと同じ原因により増加する。Ｔ_ｆの値が予め設定した上限値ｔ_２になった時点（図９に例では、９１１，９１２，９１３の時点）で調整ねじ４４を図示していない駆動装置を用いて調整してブレーキの自動調整を行うことにより、ブレーキ押付の制定時間幅Ｔ_ｆは最小値ｔ_１に戻る。

【0057】

ブレーキの自動調整を必要とする回数が予め設定した回数（図９の場合はＮ回）に達したときに（図９では９２０に時点）、ブレーキ摩耗量推定部５４で異常信号を診断結果出力部５５に出力する。

【0058】

図１０に、本実施例に基づくブレーキ自動調整機能を用いる場合のブレーキ摩耗の診断するフローを示す。まず、Ｓ２００で調整回数ｎをゼロに設定する。次のＳ２０１～Ｓ２０３は、実施例1で図６で説明したブレーキ摩耗診断フローのＳ１０１～Ｓ１０３までと同一であり、ブレーキ自動調整機能の有無によらず共通のため説明は省略する。

【0059】

Ｓ２０４では、Ｓ２０３で時間算出部５３で算出したＴ_ｆが予め設定した時間幅の上限値ｔ_２に達したかをブレーキ摩耗量推定部５４でチェックし、Ｔ_ｆがまだｔ_２に達していない（Ｎｏ）と判定した場合にはＳ２０８に進んで診断結果出力部５５に正常信号を出力し、Ｓ２０９に進んで計測を継続するかをチェックして、Ｙｅｓの場合にはＳ２０１に戻る。Ｎｏの場合には、計測を終了する。

【0060】

Ｙｅｓの場合に、正常信号を受けた診断結果出力部５５は、実施例1の場合と同様に、表示画面５５１のブレーキ摩耗診断結果表示領域５５２の表示部５５３に図７Ａに示すように、「正常」を表示する。

【0061】

一方、Ｓ２０４でＴ_ｆがｔ_２に達した（Ｙｅｓ）と判定した場合には、Ｓ２０５に進んで調整回数ｎが予め設定した上限値Ｎに達したかをブレーキ摩耗量推定部５４で判定する。

【0062】

調整回数ｎがＮに達していないと判定した場合（Ｎｏ）には、Ｓ２０６に進んで、図８で説明したように調整ねじ４４を図示していない駆動装置を用いて調整してブレーキの自動調整を行う。このブレーキの自動調整を終了後、Ｓ２０７に進んで調整回数ｎに1を加え、Ｓ２０８に進んで診断結果出力部５５に正常信号を出力し、Ｓ２０９に進んで計測を継続するかをチェックして、Ｙｅｓの場合にはＳ２０１に戻る。Ｓ２０６でブレーキの自動調整を行うことにより、ブレーキ押付の制定時間幅Ｔ_ｆはｔ_１に戻る。一方、Ｓ２０９でＮｏの場合には、計測を終了する。

【0063】

Ｓ２０５で調整回数ｎがＮに達したと判定した場合（Ｙｅｓ）には、Ｓ２１０に進んで診断結果出力部５５に異常信号を出力し（異常発報）、計測を終了する。Ｓ２１０における異常発報信号を受けて、診断結果出力部５５は、表示部５５３に図７Ｂに示すように、「異常」又は図７Ｃに示すように「ブレーキライニング交換」を表示する。

【0064】

本実施例で説明したような診断フローでソレノイド電流から算出した時間幅Ｔ_ｆを特徴量として診断することで、ブレーキの実際の摩耗スピードの違い（図９におけるＮ－３～Ｎ－２区間に比べて、Ｎ－２～Ｎ－１区間の摩耗スピードの方が早い）の影響を受けることなく、ブレーキの実摩耗状態に応じたメンテナンスを実施することが可能となる。

【0065】

これにより、過度な頻度でメンテナンスする必要がなくなるため、保守費の抑制やダウンタイムコストの削減に貢献することができる。また、定期メンテナンスの場合と異なり、ブレーキの摩耗が急激に進展した場合で合っても、ブレーキの摩耗を随時診断すること可能であるため、ホイストのブレーキが故障することで発生するダウンタイムコストの削減にも貢献できる。

【0066】

また、ここまで説明したブレーキはホイストの巻上用モータのブレーキに適用した事例について説明したが、横行部や走行部に用いられているブレーキにも適用することが可能となる。さらに、同様の駆動原理で動作する電磁ブレーキであれば、ホイストや巻上機に限ることなく本技術を適用することが可能となる。

【0067】

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。